JPH0637011A

JPH0637011A - 薄膜製造装置

Info

Publication number: JPH0637011A
Application number: JP18531592A
Authority: JP
Inventors: Jun Tsukamoto; 遵塚本; Tsutomu Ichijo; 力一條; Emi Imazu; 恵美今津
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1992-07-13
Filing date: 1992-07-13
Publication date: 1994-02-10

Abstract

(57)【要約】【構成】基板上に、重合体薄膜を化学気相法により成膜
する薄膜製造装置において、（Ａ）触媒を気化し、該気
化された触媒を基板表面上に吸着させる部分と、（Ｂ）
該触媒が吸着された基板をモノマガスに接触させて、基
板表面上で重合体薄膜を成膜する部分、とを有すること
を特徴とする薄膜製造装置。【効果】本発明の薄膜製造装置により、所望のレジスト
パターン形状が基板の反射により変移することを抑止す
ることができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜製造装置に関する
ものであり、特に感放射線性レジスト用下層薄膜の製造
方法に好適に使用され、さらに半導体製造におけるリソ
グラフィプロセスにおいて基板からの放射線反射を低減
することにより、微細かつ加工性の安定したレジストパ
ターンを与えるのに適した感放射線性レジスト用下層薄
膜の製造装置に関わる。

【０００２】

【従来の技術】これまでに半導体製造においては、半導
体の大容量化に伴い、より微細な加工技術を要求され続
けている。その微細加工に、リソグラフィ技術が一般的
に用いられている。

【０００３】ここで一般的なリソグラフィ技術について
説明する。半導体基板の上に感放射線性レジストを製膜
し、所望のレジストパターンを得られるべく放射線を選
択的に照射し、次いで現像を行いレジストパターンを形
成する。レジストパターンをマスク材として、エッチン
グ、イオン注入、蒸着などのプロセスを行い、この工程
を繰り返して、半導体の製造を行う。

【０００４】レジストパターンの大きさとしては現在
０．５μｍ程度のものが工業的に実用化されつつあり、
さらに微細化が要求されている。レジストパタ−ンの微
細化の手法としては、例えば、放射線として単一波長の
光を用い、原図を縮小投影することによりパタ−ン露光
する方法があげられる。特に微細加工の目的で、光の短
波長化が要求され、すでに波長４３６ｎｍで照射する技
術が確立し、また波長３６５ｎｍ、さらに波長３００ｎ
ｍ以下の遠紫外線領域の光で照射する技術の開発検討が
行われている。

【０００５】このようなリソグラフィ技術では以下に示
す問題点を有している。まず、基板からの反射に起因し
て、感放射線性レジスト膜中で放射線の干渉が起き、そ
の結果感放射線性レジストの厚みの変動により、感放射
線性レジスト膜へ付与される放射線のエネルギー量が変
動する特性を有することになる。すなわち感放射線性レ
ジストの微小な厚みの変化により得られるレジストパタ
ーンの寸法が変動し易くなる。さらに加工の微細化の目
的で放射線を短波長化させるに従い、基板からの放射線
反射は一般的には増大し、この特性は顕著に生じてく
る。またレジスト層の厚みの変化は、感放射線性レジス
ト材料の経時またはロット間差による特性変動、感放射
線性レジストの塗布条件の変動により引き起こされ、ま
た基板に段差が存在する場合にも段差部分に厚みの変化
が生じる。このようにレジスト層の厚みの変動によるレ
ジストパターンの寸法変化は、製造時のプロセス許容度
を縮小させることになり、より微細な加工への障害とな
っている。

【０００６】また、基板が高反射性であり、かつ段差が
複雑に配置されている場合には、放射線の乱反射が発生
するため、所望のレジストパターン形状から局部的に形
状が変化しやすいという問題がある。

【０００７】かような問題点を解消するために、基板に
おける反射を抑止する方法が提案される。例えば基板に
低反射性の無機化合物を蒸着処理し反射防止膜を形成
後、リソグラフィを行う方法であるが、無機物であるた
め剥離の工程が複雑であること、また半導体製造の途中
のプロセスでは、半導体特性への影響を懸念し、かよう
な処理が認められないものが存在しているため、本方法
は限られたプロセスに用いられているのみである。

【０００８】また、下層薄膜として有機薄膜を用いる場
合には、有機物を溶かした溶剤を、スピンコート等の方
法によりコーティングすることにより成膜することがで
きる。しかし、この場合にも、凹凸を持つ基板の場合に
は段差被覆性に優れた均一な（コンフォーマルな）厚み
の薄膜層を得ることが難しい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上に記したように、
リソグラフィの微細化基板における反射に起因して、レ
ジストパターンが所望の寸法から変動しやすく、半導体
の歩留まりを低下させる問題が生じていたため、基板上
での放射線の反射を抑止するとともに、簡便な加工プロ
セスですむリソグラフィ装置が期待されている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】発明は、上記目的を達成
するために下記の構成を有する。

【００１１】「基板上に、重合体薄膜を化学気相法によ
り成膜する薄膜製造装置において、（Ａ）触媒を気化
し、該気化された触媒を基板表面上に吸着させる部分
と、（Ｂ）該触媒が吸着された基板をモノマガスに接触
させて、基板表面上で重合体薄膜を成膜する部分、とを
有することを特徴とする薄膜製造装置。」以下、本発明
を詳細に説明する。

【００１２】まず、本発明に示す薄膜について説明す
る。本発明の薄膜は二層構造レジスト、特に感放射線性
レジストの下層膜として有用である。例えば基板上に、
本発明に示すように重合体薄膜を形成し、下層レジスト
である下層膜とする。さらに該重合体薄膜上に、放射線
に感受しパターンを形成しうる上層レジストを成膜し、
二層構造感放射線性レジストとする。ついでパターン形
成放射線を照射、つぎに現像操作を行い、上層レジスト
のパターンを形成する。つぎに上層レジストをマスクと
して、ドライエッチングにより、上層レジストの開口部
の下層レジストを除去し、二層構造感放射線性レジスト
をパターン形成することができる。

【００１３】ここでパターン形成用の放射線としては、
リソグラフィ技術において任意に選ばれるが、本発明の
下層レジストが特に有効になるのは、電磁波すなわち光
であり、中でも１５０ｎｍ以上の波長を有する電磁波が
有効である。例えば、波長が約４３６ｎｍ，約４０５ｎ
ｍ，約３６５ｎｍ，約２５４ｎｍなどの水銀灯輝線、約
３６４ｎｍ，約２４８ｎｍ、約１９３ｎｍのレーザー光
などがあげられる。

【００１４】また、本発明においては、上層レジストと
して電子線レジストを用い、電子線を用いてパターンを
形成することも可能である。

【００１５】重合体薄膜を形成するモノマとしては、共
役系重合体を形成し得るモノマが好ましく用いられ、例
えば、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェ
ン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェンビニレン
およびこれらの誘導体などが用いられ、特に、アセチレ
ンまたは置換アセチレンを主成分とするモノマが好まし
く用いられる。具体的には、アセチレン、シアノアセチ
レン、メチルアセチレン、フェニルアセチレン等が挙げ
られる。最も好ましくはアセチレン、シアノアセチレ
ン、メチルフェニルアセチレンが用いられる。

【００１６】以下，基板上に化学気相重合法により重合
体薄膜を形成する装置について述べる。

【００１７】基板とレジストとの間に、重合体薄膜を成
膜する装置において、本発明は次の２つの部分を有する
ことを特徴とする。すなわち、（Ａ）触媒を気化し、該
気化触媒ガスを基板表面上に吸着させる部分と、（Ｂ）
前記気化触媒ガスが吸着された基板をモノマガスに接触
させて、該基板表面上で重合体薄膜を成膜する部分とを
有する。

【００１８】以下、それぞれの部分について、一実施態
様に基いて詳述する。

【００１９】（Ａ）に言う、触媒を気化し、該気化触媒
ガスを基板表面上に吸着させる部分（以下、反応室１と
いう。図１のｃ）としては、減圧下あるいは常圧下いず
れのチャンバーでも可能である。本チャンバー内にはシ
リコンウェハなどの基板をのせることができるサセプタ
ーが置かれ、該サセプターは温度を制御して基板の温度
を一定の値に設定することが好ましい。本チャンバーに
は、気化した触媒ガスを導入して、触媒ガスを基板表面
上に吸着させるための導入口が設けられる。基板温度と
しては、好ましくは、触媒ガスの凝固点以上の範囲にお
いてでるだけ低温とすることが触媒を基板上に迅速に吸
着させる上で好ましい。また、触媒の吸着量が基板温度
によるので、温度を変化することにより、形成される薄
膜の膜厚を制御することも可能である。

【００２０】触媒ガスの導入方法としては反応器内へ触
媒ガスのみを導入する方法、あるいは不活性ガスで同伴
させた触媒ガスを導入する方法が好ましく用いられる。
不活性ガスとしてはアルゴンガスや窒素ガスが好まし
い。

【００２１】次に反応室１において、表面上に成膜され
た該基板を搬送アームを用いて取りだし、搬送室を経由
して、反応室２（図１のｄ）に移載する。あるいは、搬
送ベルトを用いて反応室１より直接反応室２に移載して
も良い。

【００２２】（Ｂ）に言う、前記基板をモノマガスに接
触させて該基板表面上で重合体薄膜を成膜する部分（反
応室２）では、触媒を吸着させた前記基板を反応室２内
に置き、モノマガスと接触さて該基板表面上でモノマの
重合反応をさせる方法が用いられる。重合温度として
は、触媒ガスの凝固点以上の範囲においてできるだけ低
温にするのが望ましい。重合条件としては、減圧下ある
いは常圧下いずれの方法も可能である。モノマガスを導
入方法としては反応室２内へモノマガスのみを導入する
方法、あるいは不活性ガスで同伴させたモノマガスを導
入する方法が好ましく用いられる。不活性ガスとしては
アルゴンガスや窒素ガスが好ましい。重合時間は、モノ
マ濃度、基板温度や使用するモノマ種にもよるが、３０
秒から２０分が望ましい。

【００２３】本発明においては、上記により得られた薄
膜を成膜した基板を熱処理する工程を有することが好ま
しい。前記薄膜を成膜した基板を不活性ガス雰囲気、あ
るいは真空下で熱処理を行う。熱処理温度としては、３
００℃から３５０℃が特に好ましい。また、熱処理時間
は好ましくは３分から１時間の範囲で行われる。

【００２４】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。図１は本発明装置の概略図である。

【００２５】図１中、搬送室（ａ）は各室間の基板の移
動を行う部分、ロード室（ｂ）は基板が装置に搬入され
る機能を有する部分、反応室１（ｃ）は基板表面に気化
触媒ガスを吸着させる機能を有する部分、反応室２
（ｄ）は基板表面にモノマガスを接触させる機能を有す
る部分、熱処理室（ｅ）は基板の熱処理を行う部分、ア
ンロード室（ｆ）は基板を装置から取り出す部分であ
る。

【００２６】基板としてシリコンウエハーをロード室に
搬入し、搬送室（ａ）を経由して、反応室１（ｃ）に移
載した。反応室１（ｃ）に、窒素ガスでバブリングする
ことにより気化されたトリエチルアミンを２分間導入
し、基板表面に触媒を吸着した。次に基板を搬送室
（ａ）を経由して、反応室２（ｄ）に移載した。反応室
２（ｄ）に窒素ガスバブリングシアノアセチレンガスを
２分間導入し、基板上にシアノアセチレン重合体薄膜を
形成した。次に基板を、搬送室（ａ）を経由して、熱処
理室（ｅ）に移載し、３００℃で２分間熱処理した。熱
処理された基板を、搬送室（ａ）を経由してアンロード
室（ｆ）に移載し、アンロード室（ｆ）から所望の重合
体薄膜が形成された基板を取り出した。

【００２７】

【発明の効果】本発明の薄膜製造装置により、所望のレ
ジストパターン形状が基板の反射により変移することを
抑止することができ、高い製造歩留まりを与えることが
できた。また、モノマと触媒とを別々の反応室内で用い
るため、反応室内の汚染を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例１で用いた装置の概略図である。

【符号の説明】

ａ：搬送室ｂ：ロード室ｃ：反応室１ｄ：反応室２ｅ：熱処理室ｆ：アンロード室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、重合体薄膜を化学気相法により
成膜する薄膜製造装置において、（Ａ）触媒を気化し、
該気化された触媒を基板表面上に吸着させる部分と、
（Ｂ）該触媒が吸着された基板をモノマガスに接触させ
て、基板表面上で重合体薄膜を成膜する部分、とを有す
ることを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項２】該成膜された重合体薄膜を、熱処理する部
分を有することを特徴とする請求項１記載の薄膜製造装
置。
【請求項３】該モノマガスがアセチレンまたは置換アセ
チレンを主成分とすることを特徴とする請求項１記載の
薄膜製造装置。
【請求項４】該触媒が、アミン化合物からなることを特
徴とする請求項１記載の薄膜製造装置。
【請求項５】該置換アセチレンが、シアノアセチレン、
メチルアセチレン、フェニルアセチレンおよびフロロア
セチレンから選ばれることを特徴とする請求項２記載の
薄膜製造装置。