JP7361896B2 - パターン形成方法及びパターン形成システム - Google Patents
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Description
本開示は、パターン形成方法及びパターン形成システムに関する。
特許文献１は、レチクル上のコンタクトホールパターンの大きさを、設計されたコンタクトホールの中心位置を変えずに、すべて等しい大きさにバイアス補正した大きさにし、該レチクルを用いてコンタクトホールを形成することが開示されている。
本開示にかかる技術は、狭ピッチのホールパターンを形成することが可能なホールパターン形成方法及びホールパターン形成システムを提供する。
本開示の一態様は、基板上にホールパターンを形成する方法であって、基板上にレジストのピラーパターンを形成する工程と、その後、基板に有機－無機ハイブリッド材料を含む溶液を供給し前記レジストのピラーパターン全体を覆う有機－無機ハイブリッド材料の膜を形成する工程と、その後、基板にＵＶ光を照射する工程と、を含み、前記ＵＶ光を照射する工程は、ＵＶ光の照射により、前記有機－無機ハイブリッド材料の膜をその厚さが薄くなるように縮めて、前記レジストのピラーパターンの頂部を露出させる工程と、その後、ＵＶ光の照射により、前記有機－無機ハイブリッド材料の膜をその厚さが薄くなるようにさらに縮めると共に前記ピラーパターンを除去し、ホールパターンを形成する工程とを含む。
本開示によれば、狭ピッチのホールパターンを形成することが可能なホールパターン形成方法及びホールパターン形成システムを提供することができる。
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という場合がある。）にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、その後露光装置によって当該レジスト膜上にパターンを露光し、その後当該基板に対して現像処理を行い、基板表面にレジストパターンを形成する。
基板表面に形成するレジストパターンとしてはホールパターンがある。レジストには、一般的に、解像性が良好なポジ型のレジストが用いられる。
ところで、デバイスパターンの微細化に伴い、ホール間のピッチがより狭いホールパターンの形成が求められている。しかし、レジストのホールパターンの形成にポジ型のレジストを用いると、ホール間のピッチを狭くすることができない。なぜならば、ピッチを狭くすると、光の近接効果により、コントラストが低下し解像できなくなるからである。
ところで、デバイスパターンの微細化に伴い、ホール間のピッチがより狭いホールパターンの形成が求められている。しかし、レジストのホールパターンの形成にポジ型のレジストを用いると、ホール間のピッチを狭くすることができない。なぜならば、ピッチを狭くすると、光の近接効果により、コントラストが低下し解像できなくなるからである。
そこで、本開示にかかる技術は、狭ピッチのホールパターンを形成することが可能なホールパターン形成方法及びホールパターン形成システムを提供する。
以下、本実施形態にかかるパターン形成方法及びパターン形成システムを、図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかるパターン形成システムとしての塗布現像システムを備える、基板処理システムとしてのウェハ処理システムの構成の概略を模式的に示す説明図である。
図１のウェハ処理システム１は、例えば、塗布現像システム２と、露光装置３と、エッチング装置４と、を備える。
図１は、第１実施形態にかかるパターン形成システムとしての塗布現像システムを備える、基板処理システムとしてのウェハ処理システムの構成の概略を模式的に示す説明図である。
図１のウェハ処理システム１は、例えば、塗布現像システム２と、露光装置３と、エッチング装置４と、を備える。
塗布現像システム２は、例えば、ハードマスク層形成装置１０と、レジスト膜形成装置２０と、現像装置３０と、ハイブリッド膜形成装置としてのシルセスキオキサン膜形成装置（以下、ＳＱ膜形成装置）４０と、ＵＶ光照射装置５０と、有する。
ハードマスク層形成装置１０は、有機膜を基板としてのウェハ上に形成するものであり、具体的には、スピン塗布法による有機膜（ＳＯＣ（Spin-On-Carbon）膜）をウェハ上に形成する。
レジスト膜形成装置２０は、スピン塗布法によりレジスト液をウェハ上に供給し、レジスト膜を形成する。レジスト膜形成装置２０で用いられるレジスト液は、例えば、ポジ型であり、且つ、ＡｒＦエキシマレーザを光源とした液浸露光用のものである。
現像装置３０は、例えば、ＡｒＦエキシマレーザ光源からの光をエネルギー線として用いて露光する露光装置３によってピラーパターンが露光された後のウェハに対して、現像液を供給し、当該ウェハを現像する。
ＳＱ膜形成装置４０は、ウェハに対して有機－無機ハイブリッド材料（有機金属化合物ともいう。）としてのシルセスキオキサンを含む溶液（以下、ＳＱ溶液）を供給し、有機－無機ハイブリッド材料の膜としてのシルセスキオキサンの膜（以下、ＳＱ膜）を形成する。具体的には、ＳＱ膜形成装置４０は、ＳＱ溶液を、スピン塗布法によりウェハに供給し、ＳＱ膜を形成する。ＳＱ溶液としては、例えば、シルセスキオキサンとして、ポリ［（３－マタクリロイルオキシプロピル）シルセスキオキサン］誘導体の含有量が４５～５５％、プロピレングリコールモノブチルエーテルの含有量が５５％～４５％の含有量を有する溶液を、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で３０～５００倍に希釈したものを用いることができる。
ＵＶ光照射装置５０は、ウェハにＵＶ光を照射する。ＵＶ光照射装置５０は、例えば、酸素濃度が１０ｐｐｍ以上３００ｐｐｍ未満の雰囲気内でウェハに対してＵＶ光を照射する。１０ｐｐｍ以上にすることで、ＵＶ照射により生成されるオゾンで効率良くＳＱ膜内の有機成分を除去することができる。また、３００ｐｐｍ未満にすることでオゾンの過剰な生成を防ぐことができる。なお、ＵＶ光の照射時の処理空間の酸素濃度は、例えば、当該処理空間へのＮ２ガス等の不活性ガスの供給流量で調整することができる。
エッチング装置４は、ウェハに対してエッチングを行うものである。エッチング装置４は、例えば、塗布現像システム２によって形成されたホールパターンをマスクとしてプラズマエッチングを行い、ウェハ上の有機膜にパターンを転写する。
ウェハ処理システム１はさらに、制御部１００を備える。制御部１００は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータにより構成され、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、上述のハードマスク層形成装置１０、レジスト膜形成装置２０、現像装置３０、ＳＱ膜形成装置４０、ＵＶ光照射装置５０、露光装置３、エッチング装置４、その他の処理装置、さらには各種搬送装置（図示せず）等の駆動系の動作を制御して、ウェハ処理システム１において実行されるウェハ処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部１００にインストールされたものであってもよい。また、プログラムの一部または全ては専用ハードウェア（回路基板）で実現してもよい。さらに、上記記憶媒体は、一時的なものであっても非一時的なものであってもよい。
次に、ウェハ処理システム１を用いたパターン形成処理を含むウェハ処理を説明する。
まず、制御部１００の制御の下、例えば、図２（ａ）に示すように、ＳｉウェハＷ上にＳＯＣ膜Ｆ１が形成され、その後、ＳＯＣ膜Ｆ１上にレジストのピラーパターンＰが形成される。具体的には、まず、塗布現像システム２のハードマスク層形成装置１０によってＳｉウェハＷ上にＳＯＣ膜Ｆ１が形成される。その後、必要な処理（例えば熱処理等）を経てＳｉウェハＷ上に安定したＳＯＣ膜Ｆ１が形成される。このときのＳＯＣ膜の厚さは、例えば１００ｎｍ未満である。次いで、レジスト膜形成装置２０によって、ＡｒＦエキシマレーザ光源を光源とした液浸露光用の、ポジ型のレジスト液を用いて、ＳＯＣ膜Ｆ１上に、レジスト膜が形成される。その後、必要な処理（例えば熱処理）を経てＳｉウェハＷ上に安定したレジスト膜が形成される。このときのレジスト膜の厚さは例えば１００ｎｍ未満である。続いて、レジスト膜が形成されたＳｉウェハＷは、露光装置３に搬送され、液浸露光によってピラーパターンが露光される。そして、露光されたＳｉウェハＷは、塗布現像システム２の現像装置３０に搬送され、現像液がスピン塗布法で供給され、現像処理され、レジストのピラーパターンＰが形成される。
次に、ＳＱ膜形成装置４０において、図２（ｂ）に示すように、レジストのピラーパターンＰが形成されたＳｉウェハＷ上に、ピラーパターンＰ全体を覆うＳＱ膜Ｆ２が形成される。具体的には、ＳＱ膜形成装置４０において、レジストのピラーパターンＰが形成されたＳｉウェハＷ上に、例えば、ＳＱ溶液がスピン塗布法により供給され、ＳＱ膜が形成される。その後、ＳＱ溶液の供給を停止した状態でＳｉウェハＷの回転が行われ、すなわち、スピン乾燥が行われ、溶媒成分が揮発して乾燥したＳＱ膜Ｆ２、すなわち安定したＳＱ膜Ｆ２が、ＳｉウェハＷ上に形成される。このときのＳＱ膜Ｆ２の厚さはピラーパターンＰの厚さ（高さ）以上とされ、好ましくは、ピラーパターンＰの厚さ（高さ）の１倍以上とされる。また、ＳＱ膜Ｆ２の厚さは、ＵＶ照射をしたときに当該ＳＱ膜Ｆ２の表面から遠い部分も有機成分が除去されるように、１００ｎｍ以下とされる。なお、ＳＱ膜Ｆ２の形成の際に、熱処理は行われない。
続いて、ＵＶ光照射装置５０において、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、ＳＱ膜Ｆ２が形成されたＳｉウェハＷにＵＶ光が照射される。例えば、波長が１７２ｎｍ、単位面積当たりのエネルギー量が１５００ｍＪ／ｃｍ２のＵＶ光が照射される。このとき、ＵＶ光照射装置５０内は、酸素濃度が１００ｐｐｍ以上のエア雰囲気であり、照射時間は例えば３０～１５０秒である。
このＵＶ光の照射により、オゾンが生成され、ＳｉウェハＷ上のＳＱ膜Ｆ２の有機成分がオゾンと反応して徐々に除去されることで、すなわち、ＳＱ膜Ｆ２が徐々に無機酸化物化（具体的にはＳｉＯ２（二酸化ケイ素）化）されることで、まず、図２（ｃ）に示すように、ＳｉウェハＷ上のＳＱ膜Ｆ２が、その厚さが薄くなるように縮められる。これにより、レジストのピラーパターンＰの頂部が露出する。
上記頂部の露出後もＵＶ光の照射は継続され、これにより、図２（ｄ）に示すように、ピラーパターンが除去される。それと共に、上記継続されたＵＶ光の照射により生成されたオゾンによって、ＳｉウェハＷ上のＳＱ膜Ｆ２の有機成分がさらに除去されていき、すなわち、ＳＱ膜Ｆ２のＳｉＯ２化Ｓがさらに進み、ＳＱ膜Ｆ２が、その厚さがさらに薄くなるように縮められる。そして、ＳＱ膜Ｆ２中の有機成分が略完全に除去されると、ＳｉＯ２のホールパターンＨが形成される。形成されたＳｉＯ２のホールパターンＨは、レジストのピラーパターンが反転して転写されたものであり、上記ホールパターンＨにおけるホールのピッチは、レジストのピラーパターンＰにおけるピラーのピッチと同一である。また、ＳＱ溶液に含まれるプロピレングリコールモノブチルエーテルが、レジストが可溶な溶媒であるため、ＳｉＯ２のホールパターンＨにおけるホールの直径は、レジストのピラーパターンＰにおけるピラーの直径より小さくなる。
なお、本発明者らが実験を重ねたところによれば、ＳＱ膜Ｆ２の厚さが上述とは異なりピラーパターンＰの厚さ（高さ）未満である場合、ＳｉＯ２のホールパターンＨにおけるピッチが狭いと、各ホールの形状が崩れることがあった。それに対し、ＳＱ膜Ｆ２の厚さを上述のようにピラーパターンＰの厚さ（高さ）以上とすることで、ＳｉＯ２のホールパターンＨにおけるピッチが狭くても、各ホールの形状が崩れるのを抑制することができる。具体的には、ＳＱ膜Ｆ２の厚さを上述のようにピラーパターンＰの厚さ（高さ）以上とすることで、例えば、ＳｉＯ２のホールパターンＨにおけるピッチが９０ｎｍ以下であっても、各ホールの形状が崩れることがなかった。
ＳＱ膜Ｆ２の厚さがピラーパターンＰの厚さ（高さ）未満である場合に、ＳｉＯ２のホールパターンＨの各ホールの形状が崩れる理由としては、例えば以下が推測される。すなわち、ＳＱ膜Ｆ２の厚さがピラーパターンＰの厚さ（高さ）未満となるようにＳＱ溶液をスピン塗布した場合でも、ピラーパターンＰの頂面上には表面張力等により薄いＳＱ膜が形成される。ピラーパターンＰの頂面上のこの薄いＳＱ膜が、ＳｉＯ２のホールパターンＨが形成される過程でホール内に落ち込み、ＳｉＯ２のホールパターンＨの各ホールの形状悪化をもたらしている、と推測される。
ＳＱ膜Ｆ２の厚さがピラーパターンＰの厚さ（高さ）未満である場合に、ＳｉＯ２のホールパターンＨの各ホールの形状が崩れる理由としては、例えば以下が推測される。すなわち、ＳＱ膜Ｆ２の厚さがピラーパターンＰの厚さ（高さ）未満となるようにＳＱ溶液をスピン塗布した場合でも、ピラーパターンＰの頂面上には表面張力等により薄いＳＱ膜が形成される。ピラーパターンＰの頂面上のこの薄いＳＱ膜が、ＳｉＯ２のホールパターンＨが形成される過程でホール内に落ち込み、ＳｉＯ２のホールパターンＨの各ホールの形状悪化をもたらしている、と推測される。
ＳｉＯ２のホールパターンの形成後、ＳｉウェハＷは、エッチング装置４に搬送され、プラズマエッチング処理が行われる。例えば、ＳｉＯ２のホールパターンをマスクとしたＳＯＣ膜のプラズマエッチングが行われ、ＳＯＣのホールパターンが形成される。ＳＯＣ膜のプラズマエッチングには、Ｏ２ガスが用いられる。
これにより、一連のウェハ処理が終了する。
これにより、一連のウェハ処理が終了する。
以上のように、本実施形態にかかるパターン形成方法は、ウェハ上にレジストのピラーパターンＰを形成する工程と、その後、ウェハにＳＱ溶液を供給し、レジストのピラーパターンＰ全体を覆うＳＱ膜Ｆ２を形成する工程と、その後、ウェハにＵＶ光を照射する工程と、を含む。そして、ＵＶ光を照射する工程が、ＵＶ光の照射により、ＳＱ膜Ｆ２を膜厚方向に縮めて、レジストのピラーパターンＰの頂部を露出させる工程と、その後、ＵＶ光の照射により、ＳＱ膜Ｆ２をさらに膜厚方向に縮めると共にピラーパターンＰを除去し、ＳｉＯ２のホールパターンＨを形成する工程とを含む。これらの工程により、本実施形態では、レジストのピラーパターンＰを反転して転写し、ＳｉＯ２のホールパターンＨを形成している。ポジ型のレジストのピラーパターンＰは、ポジ型のレジストのホールパターンに比べて挟ピッチ化が可能である。そして、挟ピッチのレジストのピラーパターンを上述のようにして反転して転写することで、挟ピッチのＳｉＯ２のホールパターンを形成することができる。
また、本実施形態とは異なる、レジストのピラーパターンを反転して転写しホールパターンを形成する方法としては、以下の方法が考えられる。すなわち、ピラーパターン全体を塗布材料で覆い、次いで、ドライエッチングによるエッチバックでピラーの頂部を露出させた後、エッチバックの時とは異なるガスを用いてピラーパターンをエッチングにより除去し、ホールパターンを形成する方法が考えられる。しかし、この方法では、ピラーパターン全体を覆う塗布材料の膜厚のばらつきが、そのままホールパターンの厚さ（高さ）のばらつきとなってしまう。また、この方法では、エッチングを行う時間の長さによっては、ホールパターンが消失してしまう。それに対し、本実施形態では、ＵＶ光照射前に形成したＳＱ膜Ｆ２の厚さがばらついていても、ＵＶ光照射により、ＳＱ膜Ｆ２が、膜厚が薄くなるように縮むため、ＳｉＯ２のホールパターンＨでの厚さ（高さ）のばらつきは、ＳＱ膜形成当初の厚さのばらつきよりも小さくなる。つまり、本実施形態によれば、膜厚の面内均一性がより高いホールパターンを形成することができる。また、本実施形態によれば、ＳＱ膜中の有機成分がなくなったところで、ＳＱ膜すなわちＳｉＯ２の薄膜化は停止するため、ＵＶ光の照射時間が長くても、ホールパターンが消失することがない。
また、本実施形態とは異なる、レジストのピラーパターンを反転して転写しホールパターンを形成する方法としては、以下の方法が考えられる。すなわち、ピラーパターン全体を塗布材料で覆い、次いで、ドライエッチングによるエッチバックでピラーの頂部を露出させた後、エッチバックの時とは異なるガスを用いてピラーパターンをエッチングにより除去し、ホールパターンを形成する方法が考えられる。しかし、この方法では、ピラーパターン全体を覆う塗布材料の膜厚のばらつきが、そのままホールパターンの厚さ（高さ）のばらつきとなってしまう。また、この方法では、エッチングを行う時間の長さによっては、ホールパターンが消失してしまう。それに対し、本実施形態では、ＵＶ光照射前に形成したＳＱ膜Ｆ２の厚さがばらついていても、ＵＶ光照射により、ＳＱ膜Ｆ２が、膜厚が薄くなるように縮むため、ＳｉＯ２のホールパターンＨでの厚さ（高さ）のばらつきは、ＳＱ膜形成当初の厚さのばらつきよりも小さくなる。つまり、本実施形態によれば、膜厚の面内均一性がより高いホールパターンを形成することができる。また、本実施形態によれば、ＳＱ膜中の有機成分がなくなったところで、ＳＱ膜すなわちＳｉＯ２の薄膜化は停止するため、ＵＶ光の照射時間が長くても、ホールパターンが消失することがない。
さらに、本実施形態では、ＳＱ溶液として、レジストが可溶な溶媒を含む溶液を用いているため、レジストのピラーパターンＰのピラーが細径化（スリミング）されてから反転転写され、ＳｉＯ２のホールパターンＨが形成される。したがって、各ホールの直径がレジストのピラーパターンＰにおけるピラーの直径より小さい、ＳｉＯ２のホールパターンを形成することができる。
細径化が好ましくない場合には、例えば、レジストが可溶な溶媒を含まないＳＱ溶液を用いればよい。具体的には、レジストが可溶でないイソプロピルアルコールのみを溶媒としたＳＱ溶液を用いることで、レジストのピラーパターンＰの反転転写の前にピラーが細径化するのを防ぐことができる。
また、ＳＱ溶液における、レジストが可溶な溶媒の含有量を調整して、レジストのピラーパターンＰにおける、ピラーの細径化の度合いを調節するようにしてもよい。
細径化が好ましくない場合には、例えば、レジストが可溶な溶媒を含まないＳＱ溶液を用いればよい。具体的には、レジストが可溶でないイソプロピルアルコールのみを溶媒としたＳＱ溶液を用いることで、レジストのピラーパターンＰの反転転写の前にピラーが細径化するのを防ぐことができる。
また、ＳＱ溶液における、レジストが可溶な溶媒の含有量を調整して、レジストのピラーパターンＰにおける、ピラーの細径化の度合いを調節するようにしてもよい。
図３は、Ｏ２ガスを用いたエッチング時の膜厚の時間変化を示す図であり、ＳＱ膜につての結果と、ＳＱ膜にＵＶ光を照射して形成されたＳｉＯ２膜についての結果が示されている。横軸は、エッチング時間、縦軸は、膜厚を示している。なお、エッチングの条件は以下の通りとした。なお、この条件は、ＳｉＯ２のホールパターンをマスクとしたＳＯＣ膜のプラズマエッチングのときに採用される条件である。
処理容器内圧力：２０ｍＴ
プラズマ生成用の高周波（例えば１３．５６ＭＨｚ）の電力：５００Ｗ
イオンをウェハに引き込むための高周波（例えば１３．５６ＭＨｚ）の電力：２００Ｗ
プラズマ励起用のアルゴンガスの流量：１６５ｓｃｃｍ
酸素ラジカル生成用の酸素ガスの流量：２５ｓｃｃｍ
処理容器内圧力：２０ｍＴ
プラズマ生成用の高周波（例えば１３．５６ＭＨｚ）の電力：５００Ｗ
イオンをウェハに引き込むための高周波（例えば１３．５６ＭＨｚ）の電力：２００Ｗ
プラズマ励起用のアルゴンガスの流量：１６５ｓｃｃｍ
酸素ラジカル生成用の酸素ガスの流量：２５ｓｃｃｍ
図示するように、ＳＱ膜にＵＶ光を照射して形成されたＳｉＯ２膜は、ＳＱ膜より薄くても、Ｏ２ガスを用いたプラズマエッチングを行ったときに、膜厚の時間変化がＳＱ膜と同等またはそれ以上である。つまり、上記ＳｉＯ２膜は、ＳＱ膜より薄くても、Ｏ２ガスを用いたプラズマエッチングに対する耐性が、ＳＱ膜と同等またはそれ以上である。
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態にかかるパターン形成システムとしての塗布現像システムを備える、基板処理システムとしてのウェハ処理システムの構成の概略を模式的に示す説明図である。
図４のウェハ処理システム１ａが備える塗布現像システム２ａは、図１の塗布現像システム２のＳＱ膜形成装置４０が、ＳＱ膜形成装置４０ａで置換されたものである。
図４は、第２実施形態にかかるパターン形成システムとしての塗布現像システムを備える、基板処理システムとしてのウェハ処理システムの構成の概略を模式的に示す説明図である。
図４のウェハ処理システム１ａが備える塗布現像システム２ａは、図１の塗布現像システム２のＳＱ膜形成装置４０が、ＳＱ膜形成装置４０ａで置換されたものである。
図１のＳＱ膜形成装置４０が、ＳＱ液を、スピン塗布法によりウェハに供給し、ＳＱ膜を形成するものであったのに対し、図４のＳＱ膜形成装置４０ａは、ＳＱ液を霧状にして、すなわち、ＳＱ液をミスト化して、ウェハに供給し、ＳＱ膜を形成する。
このＳＱ膜形成装置４０ａは、例えば、吐出ノズル４１と、霧状ＳＱ液供給機構４２とを有する。
吐出ノズル４１は、霧状にされたＳＱ液（以下、霧状ＳＱ液）をウェハに向けて吐出する部材である。吐出ノズル４１は、水平方向に移動自在に構成されている。したがって、吐出ノズル４１からウェハに向けて吐出する霧状ＳＱ液の量を、ウェハ面内で均等にすることができる。
霧状ＳＱ液供給機構４２は、供給管４３を介して、吐出ノズル４１に接続されており、ＳＱ溶液を貯留する貯留タンク４４と、貯留タンク４４内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給管４５とを有する。キャリアガス供給管４５から貯留タンク４４のＳＱ溶液内にキャリアガスを供給すること、すなわち、バブリングすることによって、霧化した溶剤を含むキャリアガスを、上記供給管内に圧送し、吐出ノズル４１に供給することができる。
次に、ウェハ処理システム１ａを用いたパターン形成処理を含むウェハ処理を、ウェハ処理システム１を用いたウェハ処理とは異なる部分を中心に、説明する。
ＳＯＣ膜Ｆ１上にレジストのピラーパターンＰが形成された後、図５（ａ）に示すように、ＳＱ膜形成装置４０ａにおいて、霧化されたＳＱ溶液Ｍが吐出ノズル４１から吐出され、ＳｉウェハＷに供給される。これにより、図５（ｂ）に示すように、ピラーパターンＰ全体を覆うＳＱ膜Ｆ２ａが形成される。この際、霧化されたＳＱ溶液は、吐出ノズル４１から吐出されてからＳｉウェハＷ（及びピラーパターンＰ）に付着するまでの間に、当該溶液に含まれていた溶媒が揮発する。したがって、ＳＱ膜Ｆ２ａには溶媒が含まれていないため、レジストのピラーパターンＰのピラーの細径化は生じない。
なお、本ウェハ処理ではＳＱ膜の乾燥処理は不要である。
なお、本ウェハ処理ではＳＱ膜の乾燥処理は不要である。
ＳＱ膜Ｆ２ａの形成後、ＵＶ光照射装置５０において、ＳＱ膜Ｆ２ａが形成されたＳｉウェハＷにＵＶ光が照射される。これにより、ＳｉウェハＷ上のＳＱ膜Ｆ２ａが、その厚さが薄くなるように縮められ、レジストのピラーパターンＰの頂部が露出する。その後もＵＶ光照射を継続することで、ピラーパターンが除去されると共に、ＳＱ膜Ｆ２が、その厚さがさらに薄くなるように縮められ、図５（ｃ）に示すように、ＳｉＯ２のホールパターンＨａが形成される。形成されたＳｉＯ２のホールパターンＨａは、レジストのピラーパターンＰが反転して転写されたものであり、上記ホールパターンＨａにおけるホールのピッチは、レジストのピラーパターンＰにおけるピラーのピッチと同一である。また、上述のようにＳＱ溶液に含まれる溶媒によるレジストのピラーパターンＰのピラーの細径化が生じないため、ＳｉＯ２のホールパターンＨにおけるホールの直径は、レジストのピラーパターンＰにおけるピラーの直径に等しい。
なお、以上の例では、ＳＱ溶液の霧化を、バブリングにより行っているが、霧化の手法はこれに限られない。例えば、ＳＱ溶液に超音波を照射して霧化するようにしてもよい。
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態にかかるパターン形成システムとしての塗布現像システムを備える、基板処理システムとしてのウェハ処理システムの構成の概略を模式的に示す説明図である。
図６のウェハ処理システム１ｂは、図１のウェハ処理システム１ｂの塗布現像システム２及びエッチング装置４それぞれが、塗布現像システム２ｂ及びエッチング装置４ａで置換され、ハードマスク層形成装置１０が省略されたものである。なお、以下の説明では、ウェハ処理システム１ｂの処理対象のウェハには、有機膜（具体的には例えばＳｏＣ膜）及びＳｉＯ２膜が下からこの順で形成されているものとするが、ウェハ処理システム１ｂが有機膜を形成する装置またはＳｉＯ２膜を形成する装置の少なくともいずれか一方を有していてもよい。
図６は、第３実施形態にかかるパターン形成システムとしての塗布現像システムを備える、基板処理システムとしてのウェハ処理システムの構成の概略を模式的に示す説明図である。
図６のウェハ処理システム１ｂは、図１のウェハ処理システム１ｂの塗布現像システム２及びエッチング装置４それぞれが、塗布現像システム２ｂ及びエッチング装置４ａで置換され、ハードマスク層形成装置１０が省略されたものである。なお、以下の説明では、ウェハ処理システム１ｂの処理対象のウェハには、有機膜（具体的には例えばＳｏＣ膜）及びＳｉＯ２膜が下からこの順で形成されているものとするが、ウェハ処理システム１ｂが有機膜を形成する装置またはＳｉＯ２膜を形成する装置の少なくともいずれか一方を有していてもよい。
塗布現像システム２ｂは、図１の塗布現像システム２のＳＱ膜形成装置４０ａが、ハイブリッド膜形成装置４０ｂで置換され、さらに、熱処理装置６０を有するものである。
ハイブリッド膜形成装置４０ｂは、ウェハに対して供給する有機－無機ハイブリッド材料の溶液が、図１の塗布現像システム２のＳＱ膜形成装置４０ａと異なる。具体的には、ハイブリッド膜形成装置４０ｂは、ＳＱ膜形成装置４０ａと異なり、ウェハに対して、有機－無機ハイブリッド材料として、有機マグネシウム化合物を含む溶液（以下、有機Ｍｇ溶液）を供給し、有機－無機ハイブリッド材料の膜としての有機マグネシウム化合物の膜（以下、有機Ｍｇ膜）を形成する。具体的には、ハイブリッド膜形成装置４０ｂは、有機Ｍｇ溶液を、スピン塗布法によりウェハに供給し、有機Ｍｇ膜を形成する。有機Ｍｇ溶液は、例えば、マグネシウムの質量パーセント濃度が１～１０％のものが用いられる。なお、ハイブリッド膜形成装置４０ｂは、図４のＳＱ膜形成装置４０ａと同様に、有機Ｍｇ液を霧状にして、すなわち、有機Ｍｇ液をミスト化して、ウェハに供給し、有機Ｍｇ膜を形成してもよい。
熱処理装置６０は、ウェハを加熱するものである。具体的には、熱処理装置６０は、ハイブリッド膜形成装置４０ｂにより有機Ｍｇ膜が形成された後にＵＶ光照射装置によってＵＶ光が照射されたウェハを、加熱する。熱処理装置６０は、制御部１００により制御される。
エッチング装置４ａは、図１のエッチング装置４と同様、ウェハに対してエッチングを行うものである。ただし、図１のエッチング装置４とエッチング装置４ａとでは以下の点で異なる。すなわち、図１のエッチング装置４は、前述のように、例えば、塗布現像システム２によって形成されたホールパターンをマスクとしてプラズマエッチングを行い、ウェハ上の有機膜にパターンを転写する。それに対し、エッチング装置４ａは、例えば、塗布現像システム２ｂによって形成されたホールパターンをマスクとしてプラズマエッチングを行い、ウェハ上のＳｉＯ２膜にパターンを転写する。また、エッチング装置４ａは、例えば、上述のようにして転写され形成されたＳｉＯ２膜のパターンをマスクとしてプラズマエッチングを行い、ウェハ上の有機膜にパターンを転写する。
次に、ウェハ処理システム１ｂを用いたパターン形成処理を含むウェハ処理を説明する。なお、処理対象のウェハには、有機膜及びＳｉＯ２膜が下からこの順で形成されているものとする。
まず、制御部１００の制御の下、ウェハのＳｉＯ２膜上にレジストのピラーパターンＰが形成される。具体的には、塗布現像システム２ｂにおいて、レジスト膜形成装置２０によって、ＡｒＦエキシマレーザ光源を光源とした液浸露光用の、ポジ型のレジスト液を用いて、ウェハのＳｉＯ２膜上に、レジスト膜が形成される。その後、必要な処理（例えば熱処理）を経てウェハのＳｉＯ２上に安定したレジスト膜が形成される。このときのレジスト膜の厚さは例えば１００ｎｍ未満である。続いて、レジスト膜が形成されたウェハは、露光装置３に搬送され、液浸露光によってピラーパターンが露光される。そして、露光されたウェハは、塗布現像システム２ｂの現像装置３０に搬送され、現像液がスピン塗布法で供給され、現像処理され、レジストのピラーパターンが形成される。
次に、ハイブリッド膜形成装置４０ｂにおいて、レジストのピラーパターンが形成されたウェハ上に、上記ピラーパターン全体を覆う有機Ｍｇ膜が形成される。具体的には、ハイブリッド膜形成装置４０ｂにおいて、レジストのピラーパターンが形成されたウェハ上に、例えば、有機Ｍｇ溶液がスピン塗布法により供給され、有機Ｍｇ膜が形成される。その後、有機Ｍｇ溶液の供給を停止した状態でＳｉウェハＷの回転が行われ、すなわち、スピン乾燥が行われ、溶媒成分が揮発して乾燥した有機Ｍｇ膜、すなわち安定した有機Ｍｇ膜が、ウェハ上に形成される。このときの有機Ｍｇ膜の厚さはピラーパターンＰの厚さ（高さ）以上とされる。また、有機Ｍｇ膜の厚さは、ＵＶ照射をしたときに当該有機Ｍｇ膜の表面から遠い部分も有機成分が除去されるように、１００ｎｍ以下とされる。なお、有機Ｍｇ膜の形成の際に、ウェハに対し熱処理は行われない。
続いて、ＵＶ光照射装置５０において、有機Ｍｇ膜が形成されたウェハにＵＶ光が照射される。例えば、波長が１７２ｎｍ、単位面積当たりのエネルギー量が１５００ｍＪ／ｃｍ２のＵＶ光が照射される。このとき、ＵＶ光照射装置５０内は、酸素濃度が１００ｐｐｍ以上のエア雰囲気であり、照射時間は例えば３０～１５０秒である。
このＵＶ光の照射により、オゾンが生成され、ウェハ上の有機Ｍｇ膜における金属（具体的にはマグネシウム（Ｍｇ））－炭素結合がオゾンにより徐々に切断されると共に、上記有機Ｍｇ膜における金属（具体的にはＭｇ）がオゾンにより徐々に酸化され、無機酸化物化（具体的には酸化マグネシウム（ＭｇＯ）化）される。その結果、まず、ウェハ上の有機Ｍｇ膜が、その厚さが薄くなるように縮められ、レジストのピラーパターンの頂部が露出する。
上記頂部の露出後もＵＶ光の照射は継続され、これにより、ピラーパターンが除去される。それと共に、上記継続されたＵＶ光の照射により生成されたオゾンによって、ウェハ上の有機Ｍｇ膜における金属（具体的にはＭｇ）－炭素結合がさらに切断されると共に、上記有機Ｍｇ膜における金属（具体的にはＭｇ）がさらに酸化され、有機Ｍｇ膜が、その厚さがさらに薄くなるように縮められる。そして、有機Ｍｇ膜中の有機成分が略完全に除去されると、少なくとも一部がＭｇＯとされたＭｇのホールパターンが形成される。形成されたホールパターンは、レジストのピラーパターンが反転して転写されたものである。
次いで、熱処理装置６０において、少なくとも一部がＭｇＯとされたＭｇ膜のホールパターンが形成されたウェハが、加熱される。例えば、ウェハが１００℃～４００℃に加熱される。これにより、少なくとも一部がＭｇＯとされたＭｇのホールパターンの酸化がさらに進み、実質的に全体が酸化されたＭｇＯのホールパターンが形成される。
ＭｇＯのホールパターンの形成後、ウェハは、エッチング装置４ａに搬送され、プラズマエッチング処理が行われる。例えば、ＭｇＯのホールパターンをマスクとしたＳｉＯ２膜のプラズマエッチングが行われ、ＳｉＯ２のホールパターンが形成される。また、例えば、ＳｉＯ２のホールパターンをマスクとしたＳＯＣのプラズマエッチングが行われ、ＳＯＣのホールパターンが形成される。例えば、ＳｉＯ２膜のエッチングには、フッ素系のガスが用いられ、ＳＯＣ膜のプラズマエッチングには、Ｏ２ガスが用いられる。
これにより、一連のウェハ処理が終了する。
これにより、一連のウェハ処理が終了する。
本実施形態によれば、挟ピッチのＭｇＯのホールパターンを形成することができる。
また、本実施形態によれば、有機Ｍｇ膜中の有機成分がなくなったところで、有機Ｍｇ膜の薄膜化は停止するため、ＵＶ光の照射時間が長くても、有機Ｍｇ膜から形成するホールパターンが消失することがない。
また、本実施形態によれば、有機Ｍｇ膜中の有機成分がなくなったところで、有機Ｍｇ膜の薄膜化は停止するため、ＵＶ光の照射時間が長くても、有機Ｍｇ膜から形成するホールパターンが消失することがない。
（変形例）
第３実施形態では、ＳＱ以外の有機－無機ハイブリッド材料として、有機Ｍｇ化合物を用いていたが、有機マグネシウム化合物、有機イットリウム化合物、有機チタン化合物または有機アルミニウム化合物を用いてもよい。
第３実施形態では、ＳＱ以外の有機－無機ハイブリッド材料として、有機Ｍｇ化合物を用いていたが、有機マグネシウム化合物、有機イットリウム化合物、有機チタン化合物または有機アルミニウム化合物を用いてもよい。
また、以上の説明では、第３実施形態において、ＭｇＯのホールパターンをマスクとして、ＳｉＯ２膜をエッチングしていたが、第１実施形態等と同様、ＭｇＯのホールパターンをマスクとして、有機膜（実際には例えばＳＯＣ膜）をエッチングしてもよい。この場合、ＵＶ光照射装置５０が、ＳＱ以外の有機－無機ハイブリッド材料の膜（有機Ｍｇ膜等）が形成されたウェハに対してＵＶ光を照射する際、ＵＶ光照射の処理空間にＮ２ガス等の不活性ガスを供給し、当該処理空間内の酸素濃度を、オゾンが有効に発生する範囲で抑えてもよい。具体的には、処理空間内の酸素濃度を１ｐｐｍ～１００ｐｐｍとしてもよい。１ｐｐｍ以上にすることで、ＵＶ照射により生成されるオゾンによって、有機－無機ハイブリッド材料の膜内の有機成分の除去及び金属膜の酸化を効率的に行うことができる。また、１００ｐｐｍ以下にすることでオゾンの過剰な生成を抑制し、エッチング対象の有機膜がオゾンによって除去され当該有機膜の厚さが減るのを抑制することができる。
なお、第１実施形態においても、ＵＶ光照射装置５０が、ＳＱ膜が形成されたウェハに対してＵＶ光を照射する際、ＵＶ光照射の処理空間に不活性ガスを供給し、当該処理空間内の酸素濃度を、１ｐｐｍ～１００ｐｐｍ等に抑えるようにしてもよい。この場合も、エッチング対象の有機膜がオゾンによって除去され当該有機膜の厚さが減るのを抑制することができる。
また、第３実施形態において、ＳＱ以外の有機－無機ハイブリッド材料の無機酸化膜化の促進のために、ＵＶ光を照射した後に、熱処理装置６０でウェハの加熱を行っていた。これに代えて、例えば、ＵＶ光照射装置５０においてウェハが載置されるステージにヒータ等の加熱機構を設け、ＵＶ光を照射中に、ウェハを加熱し、これにより、無機酸化膜化を促進させてもよい。ＵＶ光を照射中とＵＶ光を照射した後との両方でウェハを加熱するようにしてもよい。
なお、第３実施形態において、ＵＶ照射のみの場合における、ＳＱ以外の有機－無機ハイブリッド材料の無機酸化膜化の度合いや、ＳＱ以外の有機－無機ハイブリッド材料の種類等によっては、ＳＱ以外の有機－無機ハイブリッド材料の無機酸化膜化を促進させるためのウェハ加熱を省略してもよい。
また、以上の例では、レジストとして、ポジ型のレジストを用いていたが、ネガ型のレジストを用いてもよい。
なお、第３実施形態において、ＵＶ照射のみの場合における、ＳＱ以外の有機－無機ハイブリッド材料の無機酸化膜化の度合いや、ＳＱ以外の有機－無機ハイブリッド材料の種類等によっては、ＳＱ以外の有機－無機ハイブリッド材料の無機酸化膜化を促進させるためのウェハ加熱を省略してもよい。
また、以上の例では、レジストとして、ポジ型のレジストを用いていたが、ネガ型のレジストを用いてもよい。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
２、２ａ、２ｂ 塗布現像システム
２０ レジスト膜形成装置
３０ 現像装置
４０、４０ａ ＳＱ膜形成装置
４０ｂ ハイブリッド膜形成装置
５０ ＵＶ光照射装置
Ｆ２、Ｆ２ａ ＳＱ膜
Ｈ、Ｈａ ホールパターン
Ｐ ピラーパターン
Ｗ Ｓｉウェハ
２０ レジスト膜形成装置
３０ 現像装置
４０、４０ａ ＳＱ膜形成装置
４０ｂ ハイブリッド膜形成装置
５０ ＵＶ光照射装置
Ｆ２、Ｆ２ａ ＳＱ膜
Ｈ、Ｈａ ホールパターン
Ｐ ピラーパターン
Ｗ Ｓｉウェハ
Claims (15)
- 基板上にホールパターンを形成する方法であって、
基板上にレジストのピラーパターンを形成する工程と、
その後、基板に有機－無機ハイブリッド材料を含む溶液を供給し、前記レジストのピラーパターン全体を覆う有機－無機ハイブリッド材料の膜を形成する工程と、
その後、基板にＵＶ光を照射する工程と、を含み、
前記ＵＶ光を照射する工程は、
ＵＶ光の照射により、前記有機－無機ハイブリッド材料の膜をその厚さが薄くなるように縮めて、前記レジストのピラーパターンの頂部を露出させる工程と、
その後、ＵＶ光の照射により、前記有機－無機ハイブリッド材料の膜をその厚さが薄くなるようにさらに縮めると共に前記ピラーパターンを除去し、ホールパターンを形成する工程とを含む、パターン形成方法。 - 前記ホールパターンを形成する工程は、ＵＶ光の照射により、有機－無機ハイブリッド材料から有機成分を除去し、少なくとも一部が無機酸化物化されたホールパターンを形成する、請求項１に記載のパターン形成方法。
- 前記レジストはポジ型である、請求項１または２に記載のパターン形成方法。
- 前記溶液は、レジストのピラーパターンが可溶な溶媒を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
- 前記有機－無機ハイブリッド材料は、シルセスキオキサンである、請求項１～４のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
- 前記有機－無機ハイブリッド材料は、有機マグネシウム化合物、有機イットリウム化合物、有機チタン化合物または有機アルミニウム化合物である、請求項１～４のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
- 前記ホールパターンが形成された基板を加熱する工程をさらに含む、請求項６に記載のパターン形成方法。
- 前記ＵＶ光を照射する工程において、前記有機－無機ハイブリッド材料の膜が形成された基板を加熱する、請求項６または７に記載のパターン形成方法。
- 前記ホールパターンをマスクとして基板のエッチングを行う工程をさらに含む、請求項１～８のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
- エッチング対象は、有機膜である、請求項９に記載のパターン形成方法。
- 前記ＵＶ光を照射する工程において、前記ＵＶ光が照射される処理空間に不活性ガスを供給する、請求項１０に記載のパターン形成方法。
- 前記ホールパターンをマスクとして基板のエッチングを行う工程をさらに含み、
エッチング対象は、二酸化ケイ素膜である、請求項６～９のいずれか１項に記載のパターン形成方法。 - 前記有機－無機ハイブリッド材料の膜を形成する工程において、有機－無機ハイブリッド材料の溶液をスピン塗布法により基板に供給する、請求項１～１２のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
- 前記有機－無機ハイブリッド材料の膜を形成する工程において、有機－無機ハイブリッド材料の溶液を霧状にして基板に供給する、請求項１～１２のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
- 基板上にホールパターンを形成するシステムであって、
基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成装置と、
前記レジスト膜が形成された後にエネルギー線が照射された基板を現像し、レジストのピラーパターンを形成する現像装置と、
前記レジストのピラーパターンが形成された基板に、有機－無機ハイブリッド材料を含む溶液を供給し、前記レジストのピラーパターン全体を覆う有機－無機ハイブリッド材料の膜を形成するハイブリッド材料膜形成装置と、
前記有機－無機ハイブリッド材料の膜が形成された基板にＵＶ光を照射するＵＶ光照射装置と、を有し、
前記ＵＶ光照射装置は、
ＵＶ光の照射により、前記有機－無機ハイブリッド材料の膜をその厚さが薄くなるように縮めて、前記レジストのピラーパターンの頂部を露出させ、
その後、ＵＶ光の照射により、前記有機－無機ハイブリッド材料の膜をその厚さが薄くなるようにさらに縮めると共に前記ピラーパターンを除去し、ホールパターンを形成する、パターン形成システム。
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| JP2014106298A (ja) | 2012-11-26 | 2014-06-09 | Fujifilm Corp | パターン形成方法、それにより形成されたレジストパターン、並びに、これらを用いる電子デバイスの製造方法、及び電子デバイス |
| JP2014157299A (ja) | 2013-02-18 | 2014-08-28 | Shin Etsu Chem Co Ltd | パターン形成方法及びパターン反転膜材料 |
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