JP5192016B2 - 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置に関する。
従来から、半導体装置の製造工程では、フォトレジストを用いたフォトリソグラフィー技術により、微細な回路パターンの形成が行われている。また、回路パターンのさらなる微細化を行うために、サイドウォールトランスファー(SWT(side wall transfer))プロセスや、ダブルパターニング(DP)プロセス等が検討されている。
フォトレジストを芯材とするサイドウォールトランスファープロセスでは、BARC(反射防止膜)にダメージを与えずにフォトレジストパターンのみを細らせるスリミングを行う必要がある。
また、22nm以細へ向けたLLE(Litho-Litho-Etch)によるダブルパターニングプロセスでは、露光機の解像限界が課題とされており、付加プロセスでレジストパターンの線幅を細らせるスリミングを行う必要がある。
このようなスリミングの工程として、例えば、薬液を用いてレジストパターンの側壁を変質させて除去する方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2009−230106号公報
上記の薬液を用いてレジストパターンの側壁を変質させて除去するスリミング手法では、スリミング量が、光学条件及びレジスト種に依存し、その精度の高い制御が難しいという問題がある。また、スリミングに伴うレジスト高さの減少が避けられないという問題もある。
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、光学条件及びレジスト種に依存することなくスリミング量を精度よく制御することができるとともに、スリミングに伴うレジスト高さの減少を生じさせることの無い半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置を提供しようとするものである。
本発明の半導体装置の製造方法の一態様は、基板にレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層に対して露光、現像を行い、レジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンを細めるスリミング工程と、細めた前記レジストパターンの側壁部にマスク材層を形成する工程と、細めた前記レジストパターンを除去する工程とを具備した半導体装置の製造方法であって、前記スリミング工程は、前記基板に膨張剤を塗布する塗布工程と、前記膨張剤を膨張させる工程と、膨張させた前記膨張剤を除去する工程とを有することを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造方法の一態様は、基板に第1レジスト層を形成する工程と、前記第1レジスト層に対して露光、現像を行い、第1レジストパターンを形成する工程と、前記第1レジストパターンを細める第1スリミング工程と、前記基板に第2レジスト層を形成する工程と、前記第2レジスト層に対して露光、現像を行い、第2レジストパターンを形成する工程と、前記第2レジストパターンを細める第2スリミング工程と、を具備した半導体装置の製造方法であって、前記第1スリミング工程と前記第2スリミング工程の少なくともいずれか一方は、前記基板に膨張剤を塗布する塗布工程と、前記膨張剤を膨張させる工程と、膨張させた前記膨張剤を除去する工程とを有することを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造方法の一態様は、基板にレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層に対して露光、現像を行い、レジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンを細めるスリミング工程とを具備した半導体装置の製造方法であって、前記スリミング工程は、前記基板に膨張剤を塗布する塗布工程と、前記膨張剤を膨張させる工程と、膨張させた前記膨張剤を除去する工程とを有することを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造装置の一態様は、基板に形成されたレジストパターンを細めるスリミング工程を行う半導体装置の製造装置であって、前記基板に膨張剤を塗布する膨張剤塗布手段と、前記膨張剤を膨張させる膨張剤膨張手段と、膨張させた前記膨張剤を除去する膨張剤除去手段とを具備したことを特徴とする。
本発明によれば、光学条件及びレジスト種に依存することなくスリミング量を精度よく制御することができるとともに、スリミングに伴うレジスト高さの減少を生じさせることの無い半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置を提供することができる。
本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態の工程を説明するための図。 本発明の半導体装置の製造方法の他の実施形態の工程を説明するための図。 本発明の半導体装置の製造方法の他の実施形態の工程を説明するための図。 本発明の半導体装置の製造装置の一実施形態の平面構成を示す図。 図4の半導体装置の製造装置の正面構成を示す図。 図4の半導体装置の製造装置の背面構成を示す図。
以下、本発明の詳細を、図面を参照して実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体ウエハWの一部を拡大して模式的に示し、第1実施形態にかかる半導体装置の製造方法の工程を示すものである。図1(a)に示すように、この第1実施形態では、パターニングを目的とする被エッチング層としてのポリシリコン層11の上には、有機材料等からなる反射防止膜(BARC)12が形成されている。まず、この反射防止膜(BARC)12の上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層13を形成する。なお、図1において10は、ポリシリコン層11の下側に設けられた下地層を示している。
次に、フォトレジスト層13に露光、現像工程を実施して、図1(b)に示すように、所定形状にパターニングしたフォトレジストパターン13aを形成する。この工程の後、以下に説明するようにフォトレジストパターン13aを細めるスリミング工程を行う。
スリミング工程では、まず、図1(c)に示すように、フォトレジストパターン13aの間に膨張剤14が充填されるように、膨張剤14を塗布する塗布工程を行う。この塗布工程で塗布する膨張剤14としては、例えば、ポリシラザン系材料(例えば、「Spinfit」(商品名)AZエレクトロニックマテリアルズ社製)や吸水性ポリマー等を使用することができる。
次に、図1(d)に示すように、膨張剤14を膨張させる。この膨張剤14の膨張工程は、膨張剤14がポリシラザン系材料等の場合、膨張剤14にエネルギーを加えること、例えば加熱、光の照射、及びこれらの両方を行うことによって行うことができる。また、膨張剤14が吸水性ポリマー等の場合、一定の湿度を有する雰囲気中に晒すこと等によって行うことができる。膨張剤14を加熱する場合、加熱温度の下限は膨張剤14に含まれる溶媒の沸点以上であり、50℃以上とすることが望ましい。
上記のように、膨張剤14を膨張させることによって、図1(e)に示すように、フォトレジストパターン13aが横方向に物理的に押圧されて線幅が細くなり、スリミングが行われる。この時、フォトレジストパターン13aが横方向に物理的に押圧されるため、フォトレジストパターン13aの高さがスリミング前に比べて低くなることはなく、逆に高くなる。
次に、溶剤を供給し、この溶剤によって膨張させた膨張剤14を溶解させて除去し、図1(f)に示す状態とする。この工程で使用する溶剤として、例えば、乳酸エチル、PGMEA(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate)、PGME(Propylene Glycol Monomethyl Ether)、γ-ブチロラクトン、シクロヘキサノン、キシレン、ピリジン、ジメチルスルホキシド等、及びこれらを混合した容液等を用いることができる。アルコール類はレジストに対するダメージが小さいため、溶剤としては特に好ましい。アルコール類を使用する場合、溶解性、粘度等の点から炭素数2〜4のものが好ましい。また、膨張剤14の除去にフッ酸を使用した場合、膨張剤14の硬度に制約を受けずに膨張剤14の除去が可能である。
この膨張剤14の除去工程を行うことによって、一連のスリミング工程が終了する。本実施形態のスリミング工程では、膨張剤14の膨張による物理的な押圧力でフォトレジストパターン13aを細めるので、光学条件及びレジスト種に依存することなくスリミング量を精度よく制御することができるとともに、スリミングに伴うレジスト高さの減少を生じさせることが無い。
上記のスリミング工程に引き続き、必要な工程を実行してサイドウォールトランスファープロセス、又はダブルパターニングプロセスを行うことができる。まず、サイドウォールトランスファープロセスを行う場合について説明する。
サイドウォールトランスファープロセスを行う場合、まず、図2(a)に示すように、反射防止膜12を除去し、次に図2(b)に示すように、スリミングしたレジストパターン13aの側壁部のみにマスク材が残るようにマスク材層15を形成する。このマスク材層15を構成する材料としては、例えば、SiO等を用いることができる。この場合、レジストパターン13aの上にSiO膜を成膜し、このSiO膜をエッチングすること等によって形成することができる。
上記SiO膜を成膜工程では、レジストパターン13aの上に成膜を行うが、一般的にフォトレジストは、高温に晒されると倒れを生じる等、高温に弱いので、低温(例えば300℃以下程度)で成膜することが好ましい。この場合、例えば、加熱触媒体で成膜ガスを活性化させた化学気相成長によってSiO膜の成膜を行うことができる。
また、SiO膜のエッチングは、例えば、CF、C、CHF、CHF、C等のCF系ガスと、Arガス等の混合ガス、またはこの混合ガスに必要に応じて酸素を添加したガス等を用いて行うことができる。
次に、図2(c)に示すように、酸素プラズマを用いたアッシング等により、レジストパターン13aを除去し、レジストパターン13aの側壁部に形成されたマスク材層15によるパターンを形成する。
次に、図2(d)に示すように、マスク材層15のパターンをマスクとして、下層のポリシリコン層11をエッチングする。このエッチングは、例えば、HBrガス等を用いて行うことができる。以上の工程によって、最初に形成したレジストパターン13aより線幅の狭い2倍の数のラインアンドスペースのパターンを形成することができる。
次に、ダブルパターニングプロセスを行う場合について説明する。ダブルパターニングプロセスを行う場合、まず、図3(a)に示すように、反射防止膜12を除去し、次に図3(b)に示すように、スリミングしたレジストパターン13aの表面も含めて新たな第2反射防止膜22を形成し、第2フォトレジスト層23を形成する。
次に、図3(c)に示すように、露光工程を行い、続いて現像工程を行うことによって、スリミングしたレジストパターン13aの間に第2レジストパターン23aを形成する。
次に、図3(d)に示すように、フォトレジストパターン13a及び第2レジストパターン23aの間に膨張剤24が充填されるように、膨張剤24を塗布する塗布工程を行う。この塗布工程で塗布する膨張剤24としては、前述した膨張剤14と同様なものを使用することができる。
次に、図3(e)に示すように、膨張剤24を膨張させる工程を行う。この工程についても前述した膨張剤14を膨張させる工程と同様にして行うことができる。
上記のように、膨張剤24を膨張させることによって、図3(f)に示すように、フォトレジストパターン23aが横方向に物理的に押圧されて線幅が細くなり、スリミングが行われる。この時、フォトレジストパターン23aが横方向に物理的に押圧されるため、フォトレジストパターン23aの高さがスリミング前に比べて低くなることはなく、逆に高くなる。
次に、溶剤を供給し、この溶剤によって膨張させた膨張剤24を溶解させて除去し、図3(g)に示す状態とする。この工程では、前述した膨張剤14の除去の際と同様な溶剤を使用することができる。
この膨張剤24の除去工程を行うことによって、一連のスリミング工程が終了する。本実施形態のスリミング工程では、膨張剤24の膨張による物理的な押圧力でフォトレジストパターン23aを細めるので、光学条件及びレジスト種に依存することなくスリミング量を精度よく制御することができるとともに、スリミングに伴うレジスト高さの減少を生じさせることが無い。
次に、図3(h)に示すように、第2反射防止膜22を除去し、スリミングしたフォトレジストパターン13a及びフォトレジストパターン23aをマスクとして、下層のポリシリコン層11をエッチングする。このエッチングは、例えば、HBrガス等を用いて行うことができる。以上の工程によって、最初に形成したレジストパターン13aより線幅の狭い2倍の数のラインアンドスペースのパターンを形成することができる。なお、上記のダブルパターニングプロセスでは、2回のスリミング工程のうち、2回とも膨張剤を用いたスリミング工程としたが、いずれか一方のみを、膨張剤を用いたスリミング工程とし、他方には従来から知られている薬液によりパターンの側壁部を可溶化して除去するスリミング方法を用いてもよい。
次に、上述した半導体装置の製造方法を実施する半導体装置の製造装置の実施形態について説明する。
図4〜6は、本実施形態に係る半導体装置の製造装置としてのレジスト塗布・現像処理システムの構成を模式的に示すものであり、図4は平面図、図5は正面図、図6は背面図である。このレジスト塗布・現像処理システム100は、カセットステーション111と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション112と、処理ステーション112に隣接して設けられる露光装置114と処理ステーション112との間で半導体ウエハWを受け渡すためのインターフェイスステーション113とを具備している。
上記カセットステーション111には、レジスト塗布・現像処理システム100において処理を行う複数枚の半導体ウエハWが水平に収容されたウエハカセット(CR)が他のシステムから搬入される。また、逆にレジスト塗布・現像処理システム100における処理が終了した半導体ウエハWが収容されたウエハカセット(CR)がカセットステーション111から他のシステムへ搬出される。さらにカセットステーション111はウエハカセット(CR)と処理ステーション112との間での半導体ウエハWの搬送を行う。
図4に示すように、カセットステーション111の入口側端部(図4中Y方向端部)には、X方向に沿って延在するカセット載置台120が設けられている。このカセット載置台120上にX方向に沿って1列に複数(図4では5個)の位置決め突起120aが配設されており、ウエハカセット(CR)はウエハ搬入出口を処理ステーション112側に向けてこの突起120aの位置に載置されるようになっている。
カセットステーション111には、カセット載置台120と処理ステーション112との間に位置するように、ウエハ搬送機構121が設けられている。このウエハ搬送機構121は、カセット配列方向(X方向)およびウエハカセット(CR)中の半導体ウエハWの配列方向(Z方向)に移動可能なウエハ搬送用ピック121aを有しており、このウエハ搬送用ピック121aは、図4中に示すθ方向に回転可能とされている。これにより、ウエハ搬送用ピック121aは、いずれのウエハカセット(CR)に対してもアクセスでき、かつ、後述する処理ステーション112の第3処理ユニット群Gに設けられたトランジションユニット(TRS−G)にアクセスできるようになっている。
処理ステーション112には、システム前面側に、カセットステーション111側から順に、第1処理ユニット群Gと第2処理ユニット群Gが配設されている。また、システム背面側に、カセットステーション111側から順に、第3処理ユニット群G、第4処理ユニット群Gおよび第5処理ユニット群Gが配設されている。また、第3処理ユニット群Gと第4処理ユニット群Gとの間に第1主搬送部Aが配設され、第4処理ユニット群Gと第5処理ユニット群Gとの間に第2主搬送部Aが配設されている。さらに、第1主搬送部Aの背面側には第6処理ユニット群Gが配設され、第2主搬送部Aの背面側には第7処理ユニット群Gが配設されている。
図4および図5に示すように、第1処理ユニット群Gには、カップ内で半導体ウエハWをスピンチャックに載せて所定の処理を行う液供給ユニットとしての5台のスピンナ型処理ユニット、例えば、3台の塗布ユニット(COT)と、露光時の光の反射を防止する反射防止膜を形成する2台のコーティングユニット(BARC)が計5段に重ねられて配設されている。本実施形態では、3つの塗布ユニットのうち、1つは前述したスリミング工程を実施する際に膨張剤を塗布するための膨張剤塗布ユニット(EXCOT)であり、残りの2つはフォトレジストを塗布するためのレジスト塗布ユニット(COT)となっている。また第2処理ユニット群Gには、5台のスピンナ型処理ユニット、例えば、前述したスリミング工程を実施する際に膨張剤を除去するための膨張剤除去ユニット(REM)と4台の現像ユニット(DEV)が5段に重ねられて配設されている。
図6に示すように、第3処理ユニット群Gには、下から、温調ユニット(TCP)、カセットステーション111と第1主搬送部Aとの間での半導体ウエハWの受け渡し部となるトランジションユニット(TRS−G)、所望のオーブン型処理ユニット等を設けることができるスペア空間V、半導体ウエハWに精度のよい温度管理下で加熱処理を施す3台の高精度温調ユニット(CPL−G)、半導体ウエハWに所定の加熱処理を施す4台の高温度熱処理ユニット(BAKE)が、合計10段に重ねられて配設されている。
また、第4処理ユニット群Gには、下から、高精度温調ユニット(CPL−G)、前述したスリミング工程を実施する際に膨張剤を膨張させるための膨張剤膨張用加熱ユニット(EXB)、レジスト塗布後の半導体ウエハWに加熱処理を施す3台のプリベークユニット(PAB)、現像処理後の半導体ウエハWに加熱処理を施す5代のポストベークユニット(POST)が、合計10段に重ねられて配設されている。
また、第5処理ユニット群Gには、下から、4台の高精度温調ユニット(CPL−G)、6台の露光後現像前の半導体ウエハWに加熱処理を施すポストエクスポージャーベークユニット(PEB)が、合計10段に重ねられて配設されている。
第3〜5処理ユニット群G〜Gに設けられている高温度熱処理ユニット(BAKE)、プリベークユニット(PAB)、ポストベークユニット(POST)、ポストエクスポージャーベークユニット(PEB)は、例えば、全て同じ構造を有し、加熱処理ユニットを構成する。また、第4処理ユニット群Gに設けられた膨張剤膨張用加熱ユニット(EXB)には、加熱機構の他に半導体ウエハWに光(紫外線等)を照射する光照射機構が設けられている。
なお、第3〜5処理ユニット群G〜Gの積み重ね段数およびユニットの配置は、図示するものに限らず、任意に設定することが可能である。
第6処理ユニット群Gには、下から、2台のアドヒージョンユニット(AD)と、半導体ウエハWを加熱するための2台の加熱ユニット(HP)とが合計4段に重ねられて配設されている。
第7処理ユニット群Gには、下から、レジスト膜厚を測定する膜厚測定装置(FTI)と、半導体ウエハWのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置(WEE)とが2段に重ねられて配設されている。
図4に示すように、第1主搬送部Aには第1主ウエハ搬送装置116が設けられ、この第1主ウエハ搬送装置116は、第1処理ユニット群G、第3処理ユニット群G、第4処理ユニット群Gと第6処理ユニット群Gに備えられた各ユニットに選択的にアクセス可能となっている。
第2主搬送部Aには第2主ウエハ搬送装置117が設けられ、この第2主ウエハ搬送装置117は、第2処理ユニット群G、第4処理ユニット群G、第5処理ユニット群G、第7処理ユニット群Gに備えられた各ユニットに選択的にアクセス可能となっている。
第1主ウエハ搬送装置116及び第2主ウエハ搬送装置117には、半導体ウエハWを保持するための3本のアームが上下方向に積層するように配設されている。そして、これらのアームに半導体ウエハWを保持して、X方向、Y方向、Z方向及びθ方向の各方向に搬送するよう構成されている。
図4に示すように、第1処理ユニット群Gとカセットステーション111との間には液温調ポンプ124およびダクト128が設けられ、第2処理ユニット群Gとインターフェイスステーション113との間には液温調ポンプ125およびダクト129が設けられている。液温調ポンプ124、125は、それぞれ第1処理ユニット群Gと第2処理ユニット群Gに所定の処理液を供給するものである。また、ダクト128、129は、レジスト塗布・現像処理システム100外に設けられた図示しない空調器からの清浄な空気を各処理ユニット群G〜Gの内部に供給するためのものである。
第1処理ユニット群G〜第7処理ユニット群Gは、メンテナンスのために取り外しが可能となっており、処理ステーション112の背面側のパネルも取り外しまたは開閉可能となっている。また、図5に示すように、第1処理ユニット群Gと第2処理ユニット群Gの下方には、第1処理ユニット群Gと第2処理ユニット群Gに所定の処理液を供給するケミカルユニット(CHM)126、127が設けられている。
インターフェイスステーション113は、処理ステーション112側の第1インターフェイスステーション113aと、露光装置114側の第2インターフェイスステーション113bとから構成されており、第1インターフェイスステーション113aには第5処理ユニット群Gの開口部と対面するように第1ウエハ搬送体162が配置され、第2インターフェイスステーション113bにはX方向に移動可能な第2ウエハ搬送体163が配置されている。
図6に示すように、第1ウエハ搬送体162の背面側には、下から順に、露光装置114から搬出された半導体ウエハWを一時収容するアウト用バッファカセット(OUTBR)、露光装置114に搬送される半導体ウエハWを一時収容するイン用バッファカセット(INBR)、周辺露光装置(WEE)が積み重ねられて構成された第8処理ユニット群Gが配置されている。イン用バッファカセット(INBR)とアウト用バッファカセット(OUTBR)は、複数枚、例えば25枚の半導体ウエハWを収容できるようになっている。
また、第1ウエハ搬送体162の正面側には、図5に示すように、下から順に、2段の高精度温調ユニット(CPL−G)と、トランジションユニット(TRS−G)とが積み重ねられて構成された第9処理ユニット群Gが配置されている。
図4に示すように、第1ウエハ搬送体162は、Z方向に移動可能かつθ方向に回転可能であり、さらにX−Y面内において進退自在なウエハ受け渡し用のフォーク162aを有している。このフォーク162aは、第5処理ユニット群G、第8処理ユニット群G、第9処理ユニット群Gの各ユニットに対して選択的にアクセス可能であり、これによりこれらのユニット間での半導体ウエハWの搬送を行うことが可能となっている。
第2ウエハ搬送体163も同様に、X方向およびZ方向に移動可能、かつ、θ方向に回転可能であり、さらにX−Y面内において進退自在なウエハ受け渡し用のフォーク163aを有している。このフォーク163aは、第9処理ユニット群Gの各ユニットと、露光装置114のインステージ114aおよびアウトステージ114bに対して選択的にアクセス可能であり、これら各部の間で半導体ウエハWの搬送を行うことができるようになっている。
図5に示すように、カセットステーション111の下部にはこのレジスト塗布・現像処理システム100全体を制御する集中制御部119が設けられている。この集中制御部119は、レジスト塗布・現像処理システム100の各ユニットおよび各搬送機構等の各構成部を制御するCPUを備えたプロセスコントローラと、キーボードやディスプレイ等からなるユーザーインターフェイスと、制御プログラム、レシピ、各種データベース等が格納された記憶部とを備えている。
このように構成されたレジスト塗布・現像処理システム100を用いて、上述したレジストパターンのスリミング工程等を以下のように実施する。
まず、ウエハカセット(CR)から処理前の半導体ウエハWを1枚ずつウエハ搬送機構121により取り出し、この半導体ウエハWを処理ステーション112の処理ユニット群Gに配置されたトランジションユニット(TRS−G)に搬送する。
次に、半導体ウエハWに対し、温調ユニット(TCP)で温調処理を行った後、第1処理ユニット群Gに属するコーティングユニット(BARC)で反射防止膜の形成、加熱ユニット(HP)における加熱処理、高温度熱処理ユニット(BAKE)におけるベーク処理を行う。コーティングユニット(BARC)による半導体ウエハWへの反射防止膜の形成前にアドヒージョンユニット(AD)によりアドヒージョン処理を行ってもよい。
次に、高精度温調ユニット(CPL−G)で半導体ウエハWの温調を行った後、半導体ウエハWを第1処理ユニット群Gに属するレジスト塗布ユニット(COT)へ搬送し、レジスト液の塗布処理を行う。
次に、第4処理ユニット群Gに設けられたプリベークユニット(PAB)で半導体ウエハWにプリベーク処理を施し、周辺露光装置(WEE)で周辺露光処理を施した後、高精度温調ユニット(CPL−G)等で温調する。その後、半導体ウエハWを第2ウエハ搬送体163により露光装置114内に搬送する。
露光装置114により露光処理がなされた半導体ウエハWは、第2ウエハ搬送体163によってトランジションユニット(TRS−G)に搬入する。この後、半導体ウエハWに、第5処理ユニット群Gに属するポストエクスポージャーベークユニット(PEB)によるポストエクスポージャーベーク処理、第2処理ユニット群Gに属する現像ユニット(DEV)による現像処理、ポストベークユニット(POST)によるポストベーク処理、高精度温調ユニット(CPL−G)による温調処理を行う。
以上の手順によって、レジストパターンのパターニングが行われる。次に、上記工程で形成されたレジストパターンを細めるスリミング工程を実施する。
スリミング工程では、まず、半導体ウエハWに、第1処理ユニット群Gに属する膨張剤塗布ユニット(EXCOT)において、膨張剤を塗布する。この膨張剤の塗布は、半導体ウエハWの表面に膨張剤を供給するとともに、半導体ウエハWを回転させることによって膨張剤を遠心力によって拡散させるスピンコート法によって行うことができる。
次に、膨張剤を塗布した半導体ウエハWを、第4処理ユニット群Gに設けられた膨張剤膨張用加熱ユニット(EXB)に搬送し、半導体ウエハWを加熱するとともに、紫外線等の光を照射することによって、膨張剤を膨張させる。なお、膨張剤として吸水性ポリマーを使用した場合は、前述したように一定の湿度とされた雰囲気を形成して膨張剤に水分を供給し膨張させる膨張剤膨張用ユニットを使用する必要がある。
次に、半導体ウエハWを、第2処理ユニット群Gに設けられた膨張剤除去ユニット(REM)に搬送し、膨張させた膨張剤を除去する除去工程を行う。この除去工程では、半導体ウエハWに前述した各種の溶剤を供給することによって膨張剤の除去を行う。
上記のようにしてレジストパターンのスリミング工程を行った後、必要に応じてレジストパターンの側壁にマスク層を形成する工程等を行ってサイドウォールトランスファープロセス、又は第2レジストパターンの形成等によるダブルパターニングプロセス等を実施する。
なお、膨張剤としてポリシラザン系材料を使用する場合、ポリシラザン系材料が加水分解するとアンモニアが発生するため、リソグラフィーと同じシステム内で処理を行うには、塗布、加熱モジュール内に対してアミンの流入を防止する措置(例えば、気流の制御、別アームの設置等)を取るのが望ましい。一方、リソグラフィーと別にシステムを設けて処理を行うのであれば、特別な装置構成とする必要はない。
以上、本発明を各実施形態について説明したが、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能であることは勿論である。
10……下地層、11……ポリシリコン層、12……反射防止膜(BARC)、13……フォトレジスト層、13a……フォトレジストパターン、14……膨張剤。

Claims (6)

  1. 基板にレジスト層を形成する工程と、
    前記レジスト層に対して露光、現像を行い、レジストパターンを形成する工程と、
    前記レジストパターンを細めるスリミング工程と、
    細めた前記レジストパターンの側壁部にマスク材層を形成する工程と、
    細めた前記レジストパターンを除去する工程と
    を具備した半導体装置の製造方法であって、
    前記スリミング工程は、
    前記基板に膨張剤を塗布する塗布工程と、
    前記膨張剤を膨張させる工程と、
    膨張させた前記膨張剤を除去する工程とを有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 基板に第1レジスト層を形成する工程と、
    前記第1レジスト層に対して露光、現像を行い、第1レジストパターンを形成する工程と、
    前記第1レジストパターンを細める第1スリミング工程と、
    前記基板に第2レジスト層を形成する工程と、
    前記第2レジスト層に対して露光、現像を行い、第2レジストパターンを形成する工程と、
    前記第2レジストパターンを細める第2スリミング工程と、
    を具備した半導体装置の製造方法であって、
    前記第1スリミング工程と前記第2スリミング工程の少なくともいずれか一方は、
    前記基板に膨張剤を塗布する塗布工程と、
    前記膨張剤を膨張させる工程と、
    膨張させた前記膨張剤を除去する工程とを有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 基板にレジスト層を形成する工程と、
    前記レジスト層に対して露光、現像を行い、レジストパターンを形成する工程と、
    前記レジストパターンを細めるスリミング工程と
    を具備した半導体装置の製造方法であって、
    前記スリミング工程は、
    前記基板に膨張剤を塗布する塗布工程と、
    前記膨張剤を膨張させる工程と、
    膨張させた前記膨張剤を除去する工程とを有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 請求項1〜3いずれか1項記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記膨張剤を膨張させる工程は、
    前記膨張剤を加熱する工程、及び、前記膨張剤に光を照射する工程の少なくとも一方を含む
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 基板に形成されたレジストパターンを細めるスリミング工程を行う半導体装置の製造装置であって、
    前記基板に膨張剤を塗布する膨張剤塗布手段と、
    前記膨張剤を膨張させる膨張剤膨張手段と、
    膨張させた前記膨張剤を除去する膨張剤除去手段と
    を具備したことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  6. 請求項5記載の半導体装置の製造装置であって、
    前記膨張剤膨張手段は、
    前記膨張剤を加熱する加熱手段、及び、前記膨張剤に光を照射する光照射手段の少なくとも一方を含む
    ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
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