JPWO2020039974A1 - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ウエハWの凹部102に形成された第1材料41Sおよび第2材料42Sとして熱分解性の材料を用いた例を示したが、これに限らず、第1材料41Lまたは第2材料42Lとして、光分解性の材料、例えばポリケトンを用いてもよい。この場合、図2に示す液処理ユニット10において、分解性高分子材料の溶液として、溶液濃度10wt%のポリケトンと、溶媒としてのテトラヒドロフラン(THF)とを含む溶液を用いて、ウエハWの凹部102内に固体状態の第1材料41Sあるいは固体状態の第2材料42Sが形成される。
ウエハWの凹部102に形成された第1材料41Sまたは第2材料42Sとして、その他、ガス分解性のポリエステルを用いてもよい。この場合、液処理ユニット10において、分解性高分子材料の溶液として、溶液濃度10wt%のポリエステルと、溶媒としてのテトラヒドロフラン(THF)とを含む溶液を用いて、ウエハWの凹部102内に固体状態の第1材料41Sあるいは固体状態の第2材料42Sが形成される。
ウエハWの凹部102に形成された第2材料42Sとして昇華性材料、例えばナフタレン、アダマンタン、ショウノウ、無水マレイン酸(長鎖アルキル置換誘導体を含む)を用いてもよい。この場合、液処理ユニット10において、昇華性材料の溶液と溶剤(例えばテトラヒドロフラン(THF))を含む溶液が用いられ、ウエハWの凹部102内に固体状態の第2材料42Sを形成してもよい。
ウエハWの凹部102に形成された第1材料41Sまたは第2材料42Sとして、オゾンガス分解性のレジストポリマーを用いてもよい。この場合、液処理ユニット10において、分解性高分子材料の溶液として、溶液濃度10wt%のレジストポリマーと、溶媒としてのPGMEAとを含む溶液を用いて、ウエハWの凹部102内に固体状態の第1材料41Sあるいは固体状態の第2材料42Sが形成される。
(a)成膜工程
i.第1材料としての熱分解性をもつ10wt%ポリメタクリル酸イソブチル/溶媒のテトラヒドロフラン(THF)溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱して溶媒を揮発させ、固体状態の第1材料(下層固化膜ともいう)を形成する。
iii.次に第2材料としての昇華性をもつ10wt%アントラセン/溶剤のIPA溶液を下層固化膜上にスピン塗布し、自然乾燥させ、固体状態の第2材料(上層固化膜ともいう)を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを処理容器(以下、減圧チャンバーともいう)内で100℃で30分間加熱し、アントラセン膜(上層固化膜)を昇華により除去する。
ii.次にウエハを200℃で30分間加熱し、ポリメタクリル酸イソブチル膜(下層固化膜)を熱分解により除去する。
(a)成膜工程
i.第1材料としての熱分解性をもつ10wt%ポリ−α−メチルスチレン/THF溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し溶媒を揮発させ、下層固化膜を形成する。
iii.次に第2材料としての熱分解性をもつ10wt%ポリメタクリル酸イソブチル/THF溶液を下層固化膜上にスピン塗布する。
iv.次にiiiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、溶媒を除去して上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを減圧チャンバー内で200℃で30分間加熱し、ポリメタクリル酸イソブチル膜(上層固化膜)を熱分解により除去する。
ii.次にウエハを300℃で30分間加熱し、ポリ−α−メチルスチレン膜(下層固化膜)を分解除去する。
(a)成膜工程
i.第1材料としての熱分解性をもつ10wt%ポリメタクリル酸イソブチル/THF溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、下層固化膜を形成する。
iii.第2材料としての光分解性をもつ10wt%ポリケトン/THF溶液を下層固化膜上にスピン塗布する。
iv.次にiiiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、溶媒を揮発させ、上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを減圧チャンバー内で100℃で加熱しながら紫外光(波長:250〜365nm)を照射し、ポリケトン膜(上層固化膜)を光分解により除去する。
ii.次に光照射を止める。
iii.次にウエハを200℃で30分間加熱し、ポリメタクリル酸イソブチル膜(下層固化膜)を熱分解により除去する。
(a)成膜工程
i.第1材料としての熱分解性をもつ10wt%ポリメタクリル酸イソブチル/THF溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、溶媒を揮発させ、下層固化膜を形成する。
iii.第2材料としてのガス分解性をもつ10wt%ポリエステル/THF溶液を下層固化膜上にスピン塗布する。
iv.次にiiiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、溶媒を揮発させ、上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを50vol%アンモニア雰囲気で100℃で1時間加熱し、ポリエステル膜(上層固化膜)をアンモニアガスにより分解して除去する。
ii.次に処理容器(以下、減圧チャンバーともいう)内を100%N2雰囲気に置換する。
iii.減圧チャンバー内を減圧し、ウエハを100℃で30分間加熱し、上層固化膜の分解残留物を除去する。
iv.次にウエハを300℃で30分間加熱し、ポリメタクリル酸イソブチル膜(下層固化膜)を熱分解により除去する。
(a)成膜工程
i.第1材料としての熱分解性をもつ10wt%ポリメタクリル酸イソブチル/THF溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、溶媒を揮発させ、下層固化膜を形成する。
iii.第2材料としてのオゾン分解性をもつ10wt%レジストポリマー/PGMEA溶液を下層固化膜上にスピン塗布する。
iv.次にiiiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、溶媒を揮発させ、上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを50vol%オゾン雰囲気で100℃で2時間加熱し、レジストポリマー膜(上層固化膜)をオゾンガスにより分解して除去する。
ii.次に減圧チャンバー内を100%N2雰囲気に置換する。
iii.次に減圧チャンバー内を減圧し、ウエハを300℃で30分間加熱し、ポリメタクリル酸イソブチル膜(下層固化膜)を熱分解により除去する。
(a)成膜工程
i.第1材料としての光分解性をもつ10wt%ポリケトン/THF溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱して溶媒を揮発させ、下層固化膜を形成する。
iii.第2材料としての昇華性をもつ10wt%アントラセン/IPA溶液を下層固化膜上にスピン塗布し、自然乾燥させ、上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを減圧チャンバー内で100℃で30分間加熱し、アントラセン膜(上層固化膜)を昇華により除去する。
ii.次に減圧チャンバー内でウエハを100℃で加熱しながら紫外光(波長:250〜365nm)を照射し、ポリケトン膜(下層固化膜)を光分解により除去する。
(a)成膜工程
i.第1材料としての光分解性をもつ10wt%ポリケトン/THF溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱して溶媒を揮発させ、下層固化膜を形成する。
iii.第2材料としての熱分解性をもつ10wt%ポリメタクリル酸イソブチル/THF溶液を下層固化膜上にスピン塗布する。
iv.iiiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、溶媒を揮発させ、上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを減圧チャンバー内で200℃で30分間加熱し、ポリメタクリル酸イソブチル膜(上層固化膜)を熱分解により除去する。
ii.減圧チャンバー内で100℃で加熱しながら紫外光(波長:250〜365nm)を照射し、ポリケトン膜(下層固化膜)を光分解により除去する。
実施例8については、上述した実施例と同様の構成および作用効果をもつが、詳細な説明は省略する。
(a)成膜工程
i.第1材料としての光分解性をもつ10wt%ポリケトン/THF溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱して溶媒を揮発させ、下層固化膜を形成する。
iii.第2材料としてのガス分解性をもつ10wt%ポリエステル/THF溶液を下層固化膜上にスピン塗布する。
iv.次にiiiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、溶媒を揮発させ、上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを50vol%アンモニア雰囲気で100℃で1時間加熱し、ポリエステル膜(上層固化膜)をアンモニアガスにより分解して除去する。
ii.減圧チャンバー内を100%N2雰囲気に置換する。
iii.減圧チャンバー内を減圧し、ウエハを100℃で30分間加熱し、上層固化膜の分解残留物を除去する。
iv.減圧チャンバー内で100℃でウエハを加熱しながら紫外光(波長:250〜365nm)を照射し、ポリケトン膜(下層固化膜)を光分解して除去する。
(a)成膜工程
i.第1材料としての光分解性をもつ10wt%ポリケトン/THF溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱して溶媒を揮発させ、下層固化膜を形成する。
iii.第2材料としてのガス分解性をもつ10wt%レジストポリマー/PGMEA溶液を下層固化膜上にスピン塗布する。
iv.次にiiiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、溶媒を揮発させ、上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを50vol%オゾン雰囲気で100℃で2時間加熱し、レジストポリマー膜(上層固化膜)をオゾンガスにより分解して除去する。
ii.チャンバー内を100%N2雰囲気に置換する。
iii.減圧チャンバー内でウエハを100℃で加熱しながら紫外光(波長:250〜365nm)を照射し、ポリケトン膜(下層固化膜)を光分解により除去する。
(a)成膜工程
i.第1材料としてのガス分解性をもつ10wt%ポリエステル/THF溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱して溶媒を揮発させ、下層固化膜を形成する。
iii.第2材料としての昇華性をもつ10wt%アントラセン/IPA溶液を下層固化膜上にスピン塗布し、自然乾燥させ、上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを減圧チャンバー内で100℃で30分間加熱し、アントラセン膜(上層固化膜)を昇華により除去する。
ii.製膜したウエハを50vol%アンモニア雰囲気で100℃で1時間加熱し、ポリエステル膜(下層固化膜)をアンモニアガスにより分解して除去する。
iii.チャンバー内を100%N2雰囲気に置換する。
iv.チャンバー内を減圧し、ウエハを100℃で30分間加熱し、下層固化膜の分解残留物を除去する。
(a)成膜工程
i.第1材料としてのガス分解性をもつ10wt%ポリエステル/THF溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱して溶媒を揮発させ、下層固化膜を形成する。
iii.第2材料としての熱分解性をもつ10wt%ポリメタクリル酸イソブチル/THF溶液を下層固化膜上にスピン塗布する。
iv.次にiiiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、溶剤を除去して上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを減圧チャンバー内で200℃で30分間加熱し、ポリメタクリル酸イソブチル膜(上層固化膜)を熱分解により除去する。
ii.製膜したウエハを50vol%アンモニア雰囲気で100℃で1時間加熱し、ポリエステル膜(下層固化膜)をアンモニアガスにより分解して除去する。
iii.減圧チャンバー内を100%N2雰囲気に置換する。
iv.減圧チャンバー内を減圧し、100℃で30分間加熱し、下層固化膜の分解残留物を除去する。
(a)成膜工程
i.第1材料としてのガス分解性をもつ10wt%ポリエステル/THF溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱して溶媒を揮発させ、下層固化膜を形成する。
iii.第2材料としての光分解性をもつ10wt%ポリケトン/THF溶液を下層固化膜上にスピン塗布する。
iv.次にiiiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、溶媒を揮発させ、上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを減圧チャンバー内で100℃で加熱しながら紫外光(波長:250〜365nm)を照射し、ポリケトン膜(上層固化膜)を光分解により除去する。
ii.次に光照射を止める。
iii.製膜したウエハを50vol%アンモニア雰囲気で100℃で1時間加熱し、ポリエステル膜(下層固化膜)をアンモニアガスにより分解して除去する。
iv.減圧チャンバー内を100%N2雰囲気に置換する。
v.チャンバー内を減圧し、ウエハを100℃で30分間加熱し、下層固化膜の分解残留物を除去する。
(a)成膜工程
i.第1材料としてのガス分解性をもつ10wt%ポリエステル/THF溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱して溶媒を揮発させ、下層固化膜を形成する。
iii.第2材料としてのガス分解性をもつ10wt%ポリアゾメチン/THF溶液を下層固化膜上にスピン塗布する。
iv.次にiiiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、溶媒を揮発させ、上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを50vol%塩酸雰囲気で100℃で1時間加熱し、ポリアゾメチン膜(上層固化膜)を酸性ガスにより分解して除去する。
ii.減圧チャンバー内を100%N2雰囲気に置換する。
iii.減圧チャンバー内を減圧し、ウエハを100℃で30分間加熱し、上層固化膜の分解残留物を除去する。
iv.50vol%アンモニア雰囲気でウエハを100℃で1時間加熱し、ポリエステル膜(下層固化膜)をアンモニアガスにより分解して除去する。
v.減圧チャンバー内を100%N2雰囲気に置換する。
vi.減圧チャンバー内を減圧し、ウエハを100℃で30分間加熱し、下層固化膜の分解残留物を除去する。
(a)成膜工程
i.第1材料としてのガス分解性をもつ10wt%ポリエステル/THF溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱して溶媒を揮発させ、下層固化膜を形成する。
iii.第2材料としてのガス分解性をもつ10wt%レジストポリマー/PGMEA溶液を下層固化膜上にスピン塗布する。
iv.次にiiiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、溶媒を揮発させ、上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを50vol%オゾン雰囲気で100℃で2時間加熱し、レジストポリマー膜(上層固化膜)をオゾンガスにより分解して除去する。
ii.減圧チャンバー内を100%N2雰囲気に置換する。
iii.50vol%アンモニア雰囲気でウエハを100℃で1時間加熱し、ポリエステル膜(下層固化膜)をアンモニアガスにより分解して除去する。
iv.減圧チャンバー内を100%N2雰囲気に置換する。
v.減圧チャンバー内を減圧し、ウエハを100℃で30分間加熱し、下層固化膜の分解残留物を除去する。
(a)成膜工程
i. 第1材料としてのガス分解性をもつ10wt%レジストポリマー/PGMEA溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱して溶媒を揮発させ、下層固化膜を形成する。
iii.第2材料としての昇華性をもつ10wt%アントラセン/IPA溶液を下層固化膜上にスピン塗布し、自然乾燥させ、上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを減圧チャンバー内で100℃で30分間加熱し、アントラセン膜(上層固化膜)を昇華により除去する。
ii.50vol%オゾン雰囲気でウエハを100℃で2時間加熱し、レジストポリマー膜(下層固化膜)をオゾンガスにより分解して除去する。
(a)成膜工程
i.第1材料としてのガス分解性をもつ10wt%レジストポリマー/PGMEA溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱して溶媒を揮発させ、下層固化膜を形成する。
iii.第2材料としての熱分解性をもつ10wt%ポリメタクリル酸イソブチル/THF溶液を下層固化膜上にスピン塗布する。
iv.次にiiiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、溶媒を揮発させ、上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを減圧チャンバー内で200℃で30分間加熱し、ポリメタクリル酸イソブチル膜(上層固化膜)を熱分解により除去する。
ii.50vol%オゾン雰囲気でウエハを100℃で2時間加熱し、レジストポリマー膜(下層固化膜)をオゾンガスにより分解して除去する。
(a)成膜工程
i.第1材料としてのガス分解性をもつ10wt%レジストポリマー/PGMEA溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱して溶媒を揮発させ、下層固化膜を形成する。
iii.第2材料としての光分解性をもつ10wt%ポリケトン/THF溶液を下層固化膜上にスピン塗布する。
iv.次にiiiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、溶媒を除去して上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.製膜したウエハを減圧チャンバー内で100℃で加熱しながら紫外光(波長:250〜365nm)を照射し、ポリケトン膜(上層固化膜)を光分解により除去する。
ii.次に光照射を止める。
iii.次に50vol%オゾン雰囲気でウエハを100℃で2時間加熱し、レジストポリマー膜(下層固化膜)をオゾンガスにより分解して除去する。
(a)成膜工程
i.第1材料としてのガス分解性をもつ10wt%レジストポリマー/PGMEA溶液をウエハ上にスピン塗布する。
ii.次にiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱して溶媒を揮発させ、下層固化膜を形成する。
iii.第2材料としてのガス分解性をもつ10wt%ポリエステル/THF溶液を下層固化膜上にスピン塗布する。
iv.次にiiiで作製した薄膜を60℃で5分間加熱し、溶媒を除去して上層固化膜を形成する。
(b)材料除去工程
i.50vol%アンモニア雰囲気でウエハを100℃で1時間加熱し、ポリエステル膜(上層固化膜)をアンモニアガスにより分解して除去する。
ii.減圧チャンバー内を100%N2雰囲気に置換する。
iii.減圧チャンバー内を減圧し、ウエハを100℃で30分間加熱し、分解残留物を除去する。
iv.50vol%オゾン雰囲気でウエハを100℃で2時間加熱し、レジストポリマー膜(下層固化膜)をオゾンガスにより分解して除去する。
実施例20については、上述した実施例と同様の構成および作用効果をもつが、ここでは詳細な説明は省略する。
11 スピンチャック
22,22a,22b,22c リンス液供給手段
24,24a,24b,24c N2ガス供給手段
30,30a、30b、30c、31,32,34 材料溶液供給手段
41S 固体状態の第1材料
41L 第1材料の溶液
42S 固体状態の第2材料
42L 第2材料の溶液
60 材料除去ユニット
61 熱板
62 抵抗加熱ヒーター
63 保持ピン
64 処理容器
65 排気管
66 バルブ
67 ポンプ
68 材料回収装置
71 N2ガス供給源
72 アルカリ性ガス供給源
73 酸性ガス供給源
75 光源
100 パターン
101 パターンの凸状部
102 パターンの凹部
Claims (11)
- 表面に凹凸のパターンが形成された基板上の液体を除去して基板を乾燥させる基板処理方法において、
前記パターンの凹部内に下層を構成する固体状態の第1材料と、上層を構成する固体状態の第2材料とを含む少なくとも2層構造の積層体を形成する工程と、
前記第2材料に対して、加熱処理、光照射処理、ガスを用いた反応処理の少なくともいずれかを実施して、前記第2材料を昇華、分解、ガス反応させることにより前記凹部から除去する工程と、
前記第1材料に対して、加熱処理、光照射処理、ガスを用いた反応処理の少なくともいずれかを実施して、前記第1材料を昇華、分解、ガス反応させることにより前記凹部から除去する工程と、を備えた基板処理方法。 - 前記第2材料は昇華性材料からなり、前記第2材料を昇華温度より高い温度まで加熱処理することにより前記昇華性材料を昇華により前記凹部から除去する、請求項1記載の基板処理方法。
- 前記第1材料または前記第2材料は熱分解性高分子材料からなり、
前記熱分解性高分子材料を加熱して熱分解することにより前記熱分解性高分子材料を前記凹部から除去する、請求項1または2記載の基板処理方法。 - 前記第1材料または前記第2材料は、光分解性高分子材料からなり、
前記光分解性高分子材料に対して光照射を実施することにより、前記光分解性高分子材料を前記凹部から除去する、請求項1乃至3のいずれか記載の基板処理方法。 - 前記第1材料または前記第2材料は、酸性ガスまたはアルカリ性ガスに対するガス分解性をもったガス分解性高分子材料からなり、
前記ガス分解性高分子材料に対して酸性ガスまたはアルカリ性ガスを用いたガス反応処理を実施することにより、前記ガス分解性高分子材料を前記凹部から除去する、請求項1乃至4のいずれか記載の基板処理方法。 - 前記第1材料または前記第2材料は、オゾンガスに対するオゾンガス分解性をもったオゾンガス分解性高分子材料からなり、
前記オゾンガス分解性高分子材料に対してオゾンガスを用いたガス反応処理を実施することにより、前記オゾンガス分解性高分子材料を前記凹部から除去する、請求項1乃至5のいずれか記載の基板処理方法。 - 前記凹部内に積層体を形成する工程の前に、前記基板にリンス液を供給するリンス工程が行われ、前記基板上のリンス液が少なくとも前記第1材料の溶液で置換される、請求項1から6のうちのいずれか一項に記載の基板処理方法。
- 前記凹部内に積層体を形成する工程は、前記第1材料と溶媒を含む溶液を供給して、前記パターン内に溶液を充填し、その後この溶液中の前記溶媒を乾燥させて固体状態の前記第1材料を形成する工程と、
前記第1材料上に前記第2材料と溶媒を含む溶液を供給して、前記パターン内に溶液を充填し、その後この溶液中の前記溶媒を乾燥させて固体状態の前記第2材料を形成する工程とを備えた、請求項1乃至7のいずれか記載の基板処理方法。 - 前記凹部内に積層体を形成する工程は、前記第1材料と前記第2材料と溶媒を含む溶液を供給して、前記パターン内に溶液を充填し、比重の相違を利用して下層の前記第1材料を含む溶液と上層の前記第2材料を含む溶液とに分離させる工程と、
その後溶液中の溶媒を乾燥させて固体状態の前記第1材料と固体状態の前記第2材料からなる積層体を形成する、請求項1乃至7のいずれか記載の基板処理方法。 - 基板に液を供給する液供給手段と、
前記基板に第1材料または第2材料、および溶媒を含む溶液を供給する溶液供給手段と、
前記基板上の前記溶液中の前記溶媒を乾燥させる溶媒乾燥手段と、
前記第1材料および前記第2材料を前記基板の凹部から除去する材料除去手段と、を備えた基板処理装置。 - 前記基板処理装置は、前記基板の前記凹部から除去された前記第1材料および前記第2材料を排出する排気手段を更に備えた、請求項10に記載の基板処理装置。
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