TW202242566A - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

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井戸泰幸
村松誠
吉田圭佑
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明之課題係以高處理量，將以EUV用光阻膜形成之光阻圖案適當地轉印於旋塗碳膜。 本發明為一種基板處理方法，其包含在形成於基板上之旋塗碳膜上形成碳化矽膜的製程、及於該碳化矽膜上形成EUV用化學放大型光阻膜之製程。

Description

基板處理方法及基板處理裝置
本發明係關於基板處理方法及基板處理裝置。
於專利文獻1揭示了使碳膜積層於被加工基板上，使含矽中間膜積層於該碳膜上，使光阻膜積層於該含矽中間膜上之技術，並揭示了碳膜有以旋轉塗布法製作之旋塗碳膜。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公開公報2013-228447號
[發明欲解決之課題]
本發明之技術係以高處理量，將以EUV用光阻膜形成之光阻圖案適當地轉印於旋塗碳膜。 [用以解決課題之手段]
本發明之一態樣係一種基板處理方法，其包含在形成於基板上之旋塗碳膜上形成碳化矽膜的製程、及於該碳化矽膜上形成EUV用化學放大型光阻膜之製程。 [發明之效果]
根據本發明，可以高處理量，將以EUV用光阻膜形成之光阻圖案適當地轉印於旋塗碳膜。
[用以實施發明之形態]
在半導體元件之製造製程，對作為基板之半導體晶圓(以下稱為「晶圓」。)進行光刻處理、蝕刻處理等各種處理。此外，在蝕刻處理，將以光刻處理形成之光阻圖案作為遮罩，而將蝕刻對象蝕刻。蝕刻之種類除了有使用液體之濕蝕刻，還有使用氣體之乾蝕刻。
在乾蝕刻，蝕刻對象膜對光阻圖案之選擇比低且光阻圖案薄時，有於蝕刻對象膜上依序積層含碳硬遮罩膜、含矽膜及光阻膜之情形。如此積層時，將光阻圖案具有之圖案以乾蝕刻依序轉印至含矽膜、含碳硬遮罩膜、蝕刻對象膜。含碳硬遮罩膜有旋塗碳(SoC：Spin on Carbon)膜，含矽膜有二氧化矽(SiO 2)膜。
話說，近年，隨著半導體元件之更高積體化，要求光阻圖案之細微化。是故，為實現光阻圖案之細微化，提出了使用EUV(Extreme Ultraviolet：極紫外)光之曝光裝置。此外，EUV用光阻膜需非常薄，例如需使膜厚為50nm以下。
又，依序積層作為含碳硬遮罩膜之SoC膜、作為含矽膜之SiO 2膜及EUV用光阻膜時，由於光阻膜對SiO 2膜之密合性低，故有產生圖案崩壞之情形。因此，有為提高對EUV用光阻膜之基底膜的密合性，而於形成光阻膜前，於SiO 2膜上形成黏著層之情形。然而，由於如此形成黏著層導致製程增加，故在處理量方面有改善之餘地。
是故，本發明之技術係以高處理量，將以EUV用光阻膜形成之光阻圖案適當地轉印於SoC膜。
以下，參照圖式，說明本實施形態之基板處理裝置及檢查方法。此外，在本說明書及圖式中，在具有實質上相同之功能結構的要件，藉附上同一符號，而省略重複說明。
＜晶圓處理系統＞ 圖1係顯示具有作為本實施形態之基板處理裝置的塗布顯像處理裝置之晶圓處理系統的結構概略之說明圖。 圖1之晶圓處理系統1具有塗布顯像處理裝置2、蝕刻處理裝置3、控制裝置4。
塗布顯像處理裝置2對晶圓進行光刻處理。在此塗布顯像處理裝置2，進行光阻膜之形成等。
蝕刻處理裝置3對晶圓進行乾蝕刻處理。蝕刻處理裝置3使用例如以電漿處理對晶圓進行乾蝕刻處理之RIE(Reactive Ion Etching：反應離子蝕刻)裝置等。此蝕刻處理裝置3進行例如以光阻膜為遮罩之光阻膜的下層膜之蝕刻等。
控制裝置4控制各裝置之動作。控制裝置4係例如具有CPU及記憶體等之電腦，具有程式儲存部(圖中未示)。於程式儲存部儲存有用以控制上述各種處理裝置及搬運裝置(圖中未示)等之驅動系統的動作而使晶圓處理系統1之後述晶圓處理實現的程式。此外，上述程式可為記錄於可以電腦讀取之非暫態的記憶媒體H之程式，亦可為從該記憶媒體H安裝於控制裝置4之程式。程式之一部分或全部亦可以專用硬體(電路基板)實現。
＜塗布顯像處理裝置＞ 圖2係顯示塗布顯像處理裝置2之內部結構概略的說明圖。圖3及圖4分別係顯示塗布顯像處理裝置2之正面側及背面側的內部結構概略之圖。圖5及圖6係用以說明在塗布顯像處理裝置2內形成之SiC膜的構造之圖。
如圖2所示，塗布顯像處理裝置2具有搬入搬出收容有複數片晶圓W之晶匣C的晶匣站10、具有對晶圓W施行預定處理之複數的各種處理單元之處理站11。又，塗布顯像處理裝置2具有將晶匣站10、處理站11、及與處理站11相鄰並與曝光裝置12之間進行晶圓W的交接之介面站13連接成一體之結構。
於晶匣站10設有晶匣載置台20。於晶匣載置台20設有對塗布顯像處理裝置2之外部搬入搬出晶匣C之際，載置晶匣C的複數之晶匣載置板21。
於晶匣站10設有在於圖之X方向延伸的搬運路徑22上移動自如之晶圓搬運單元23。晶圓搬運單元23亦於上下方向及繞鉛直軸(θ方向)移動自如，而可在各晶匣載置板21之晶匣C與後述處理站11之第3區塊G3的交接單元之間搬運晶圓W。
於處理站11設有具有各種單元之複數個、例如四個區塊G1、G2、G3、G4。於例如處理站11之正面側(圖2之X方向負方向側)設有第1區塊G1，於處理站11之背面側(圖2之X方向正方向側)設有第2區塊G2。又，於處理站11之晶匣站10側(圖2之Y方向負方向側)設有第3區塊G3，於處理站11之介面站13側(圖2之Y方向正方向側)設有第4區塊G4。
如圖3所示，於第1區塊G1從下方依序配置有複數之液處理單元、例如顯像處理單元30、SoC膜用塗布單元31、SiC膜用塗布單元32、光阻劑塗布單元33。
顯像處理單元30將晶圓W進行顯像處理。 SoC膜用塗布單元31將SoC膜材料直接塗布在形成於晶圓W之蝕刻對象膜(例如氧化矽膜)上，而形成SoC膜材料之塗布膜。SoC膜材料之塗布膜藉後述熱處理單元40之加熱，形成為SoC膜。此外，SoC膜之碳(C)含有率為90%以上。在本例中，以SoC膜用塗布單元31及熱處理單元40構成「旋塗碳膜形成部」。
SiC膜用塗布單元32將碳化矽(SiC)膜材料直接塗布在形成於晶圓W之SoC膜上，而形成SiC膜材料之塗布膜。SiC膜材料之塗布膜藉後述熱處理單元40之加熱及後述照射單元41之紫外線照射，形成為SiC膜。此外，如此進行而形成之SiC膜的C含有率為30%~70%以上。在本例中，以SiC膜用塗布單元32及熱處理單元40構成「碳化矽膜形成部」。 SiC膜材料使用例如僅含有聚碳矽烷之材料作為含有矽(Si)原子與碳(C)原子鍵結之部分亦即Si-C鍵結部分的材料。
在本實施形態，SiC膜係在構造上，作為與Si原子鍵結之原子，C原子之存在比例比氧(O)原子高的膜。由於在形成於晶圓W之Si含有膜中與Si原子鍵結的原子對該Si含有膜要求之特性的影響度高，故因預期殘留於Si含有膜中之Si以外的原子或該原子與Si原子之鍵結的狀態等之差異，而將SiC膜與例如SiO x膜這樣的以Si及其他元素之組合標示的膜區別。亦即，SiC膜與例如SiO x膜這樣的以Si及其他元素之組合標示的膜，作為膜之特性不同。膜之特性係例如對積層於該膜之上下任一者的其他膜之蝕刻耐性的差或被照射光之際的反應之差異等，有各式各樣，可謂能左右全體之處理製程的製程結果之製程要因。
又，在本實施形態中，SiC膜係具有Si原子與C原子兩者之該SiC膜中的主構造部分如圖5所示，為Si原子間藉由C原子鍵結之部分m的聚集體P。此外，SiC膜材料中含有之添加劑等膜之特性上不需要的部分於SiC膜中殘留了SiC膜用塗布量時，「主構造部分」不含上述不需要之部分。 SiC膜、更具體為其主構造部分具有以下構造。即，上述主構造部分具有如圖6所示，原本相互獨立存在的複數之Si原子間藉由C原子鍵結的部分m如圖5所示，以脫水縮合鍵結之構造。脫水縮合前之Si原子間藉由C原子鍵結之部分m係指例如聚碳矽烷。換言之，SiC膜係例如SiC膜材料之塗布膜中的聚碳矽烷脫水縮合而形成。 又，SiC膜之主構造部分係與Si原子鍵結之原子除了構成矽氧烷鍵結(Si-O-Si鍵結)之原子外，不包含O原子且包含C原子。
光阻劑塗布單元33將EUV用化學放大型光阻液塗布在形成於晶圓W之SiC膜上，而形成光阻液之塗布膜。光阻液之塗布膜以後述熱處理單元40之加熱，形成為光阻膜。在本例中，以光阻劑塗布單元33及熱處理單元40，構成「光阻膜形成部」。
例如顯像處理單元30、SoC膜用塗布單元31、SiC膜用塗布單元32、光阻劑塗布單元33分別於水平方向排列配置三個。此外，此等顯像處理單元30、SoC膜用塗布單元31、SiC膜用塗布單元32、光阻劑塗布單元33之數量及配置可任意選擇。 又，在SoC膜用塗布單元31、SiC膜用塗布單元32、光阻劑塗布單元33，以旋轉塗布法(亦稱為spin coating法。)於晶圓W上形成SoC膜材料之塗布膜、SiC膜材料之塗布膜、及EUV用化學放大型光阻液之塗布膜。
如圖4所示，於第2區塊G2設有熱處理單元40、照射單元41。
熱處理單元40進行晶圓W之加熱及冷卻這樣的熱處理。 照射單元41對形成於晶圓W上之SiC膜材料的塗布膜在氧濃度為0.1%以下之低氧氣體環境下照射紫外線。照射單元41之紫外線照射於光阻膜形成前進行。
此等熱處理單元40、照射單元41於上下方向及水平方向排列而設，其數量及配置可任意選擇。
於例如第3區塊G3從下方依序設有複數之交接單元50、51、52、53、54、55、56。又，於第4區塊G4從下方依序設有複數之交接單元60、61、62。
如圖2所示，於被第1區塊G1~第4區塊G4包圍之區域形成有晶圓搬運區域D。於晶圓搬運區域D配置有晶圓搬運單元70。
晶圓搬運單元70具有於例如Y方向、X方向、θ方向及上下方向移動自如之搬運臂70a。晶圓搬運單元70在晶圓搬運區域D內移動，而可在周圍之第1區塊G1、第2區塊G2、第3區塊G3及第4區塊G4內之單元間搬運晶圓W。如圖4所示，晶圓搬運單元70於上下配置複數台，可在例如各區塊G1~G4的同程度高度之單元間搬運晶圓W。
又，於晶圓搬運區域D設有在第3區塊G3與第4區塊G4之間直線地搬運晶圓W之梭動搬運單元80。
梭動搬運單元80於例如圖4之Y方向直線地移動自如。梭動搬運單元80以支撐晶圓W之狀態於Y方向移動，而可在第3區塊G3之交接單元52與第4區塊G4的交接單元62之間搬運晶圓W。
如圖2所示，於第3區塊G3之X方向正方向側的旁邊設有晶圓搬運單元90。晶圓搬運單元90具有於例如X方向、θ方向及上下方向移動自如之搬運臂90a。晶圓搬運單元90以支撐晶圓W之狀態上下移動，而可將晶圓W搬運至第3區塊G3內之各交接單元。
於介面站13設有晶圓搬運單元100與交接單元101。晶圓搬運單元100具有於例如Y方向、θ方向及上下方向移動自如之搬運臂100a。晶圓搬運單元100將晶圓W支撐於例如搬運臂100a，而可在與第4區塊G4之各交接單元、交接單元101及曝光裝置12之間搬運晶圓W。
在塗布顯像處理裝置2，上述各處理單元、各搬運單元以例如控制裝置4控制。
＜SiC膜用塗布單元＞ 接著，就上述SiC膜用塗布單元32之結構作說明。圖7及圖8分別為顯示SiC膜用塗布單元32之結構概略的縱截面圖及橫截面圖。
如圖7所示，SiC膜用塗布單元32具有可封閉內部之處理容器120。如圖8所示，於處理容器120之側面形成有晶圓W之搬入搬出口121，於搬入搬出口121設有開關擋門122。
如圖7所示，於處理容器120內之中央部設有保持晶圓W並使其旋轉之旋轉吸盤130。旋轉吸盤130具有水平之上面，於該上面設有吸引例如晶圓W之吸引口(圖中未示)。藉從此吸引口之吸引，可將晶圓W吸附保持於旋轉吸盤130上。
旋轉吸盤130連接於吸盤驅動機構131，藉該吸盤驅動機構131，可旋轉成所期之速度。吸盤驅動機構131具有產生用以使旋轉吸盤130旋轉之驅動力的馬達等旋轉驅動源(圖中未示)。又，於吸盤驅動機構131設有氣缸等升降驅動源，旋轉吸盤130可上下移動。
於旋轉吸盤130之周圍設有承接、回收從晶圓W飛散或落下之液體的杯132。於杯132之下面連接有排出回收之液體的排出管133、將杯132內之氣體環境排氣之排氣管134。
如圖8所示，於杯132之X方向負方向(圖8之下方向)側形成有沿著Y方向(圖8之左右方向)延伸之軌道140。軌道140從例如杯132之Y方向負方向(圖8之左方向)側的外側形成至Y方向正方向(圖8之右方向)側的外側。於軌道140安裝有臂141。
如圖7及圖8所示，於臂141支撐有塗布噴嘴142。塗布噴嘴142噴吐SiC膜材料作為塗布液。臂141藉圖8所示之噴嘴驅動部143，在軌道140上移動自如。藉此，塗布噴嘴142可從設置於杯132之Y方向正方向側的外側之待機部144移動至杯132內之晶圓W的中心部上方，進一步在該晶圓W之表面上於晶圓W之徑向移動。又，臂141藉噴嘴驅動部143升降自如，而可調節塗布噴嘴142之高度。塗布噴嘴142連接於對該塗布噴嘴142供應MSQ之供應部(圖中未示)。
此外，顯像處理單元30、SoC膜用塗布單元31及光阻劑塗布單元33之結構除了從塗布噴嘴142噴吐之處理液種類不同的點外，與SiC膜用塗布單元32之結構相同。
＜照射單元＞ 接著，就上述照射單元41之結構作說明。圖9係顯示照射單元41之結構概略的縱截面圖。
如圖9所示，照射單元41具有可將內部密閉之處理容器150。於處理容器150之一側面，在面臨晶圓搬運區域D之面形成有晶圓W之搬入搬出口151，於搬入搬出口151設有開關擋門152。
於處理容器150之上面形成有用以向處理容器150之內部供應氧氣以外之氣體、例如N 2氣體等惰性氣體的氣體供應口160，於此氣體供應口160藉由氣體供應管161連接有氣體供應機構162。氣體供應機構162具有例如調整對處理容器150內之氣體供應流量的流量調整閥(圖中未示)等。 藉以此種氣體供應機構，將氧氣以外之氣體導入至處理容器150內，可使處理容器150內為氧濃度係0.1ppm以下之低氧氣體環境。
於例如處理容器150之下面形成有用以將處理容器150之內部的氣體環境排氣之排氣口163，於此排氣口163藉由排氣管164連接有將處理容器150之內部的氣體環境排氣之排氣機構165。排氣機構165具有排氣泵(圖中未示)等。 藉從氣體供應口160導入氧氣以外之氣體，從排氣口163排氣，可將處理容器150內之氣體環境迅速地置換成0.1ppm以下之低氧氣體環境。
於處理容器150之內部設有將晶圓W載置成水平之圓筒形支撐體170。在支撐體170之內部，用以進行晶圓W之交接的升降銷171支撐設置於支撐構件172。升降銷171設成貫穿形成於支撐體170之上面170a的貫穿孔173，設有例如三根。於支撐構件172之基端部設有用以使支撐構件172升降而使升降銷171升降的驅動機構174。驅動機構174具有產生用以使支撐構件172升降之驅動力的馬達等驅動源(圖中未示)。
於處理容器150之上方設有對支撐體170上之晶圓W照射例如172nm波長之紫外線的氘燈或準分子燈等光源180。光源180可對整個晶圓W照射紫外線。於處理容器150之頂板設有使來自光源180之紫外線透過的窗181。此外，紫外線之波長不限172nm，為例如150nm~250nm。
＜晶圓處理＞ 接著，就使用如以上構成之晶圓處理系統1而進行的晶圓處理作說明。圖10係顯示晶圓處理之一例的主要製程之流程圖。圖11係顯示晶圓處理之各製程後的晶圓W之狀態的示意部分截面圖。此外，如圖11(A)所示，於進行上述晶圓處理之晶圓W的表面預先形成有作為蝕刻對象之SiO 2膜F1。
在使用晶圓處理系統1之晶圓處理，首先，將收納有複數之晶圓W的晶匣C搬入至塗布顯像處理裝置2之晶匣站10。接著，將晶匣C內之晶圓W搬運至處理站11，以熱處理單元40調節溫度。
(步驟S1) 之後，如圖10及圖11(A)所示，將SoC膜F2直接形成在形成於晶圓W之SiO 2膜F1上。
具體而言，將晶圓W搬運至SoC膜用塗布單元31，將SoC膜材料旋轉塗布於晶圓W之表面，而將SoC膜材料之塗布膜形成為覆蓋SiO 2膜F1。 接著，將晶圓W搬運至熱處理單元40，加熱SoC膜材料之塗布膜，而形成SoC膜F2。形成之SoC膜F2的膜厚為例如50~100nm。
(步驟S2) 接著，將SiC膜直接形成在形成於晶圓W之SoC膜F2上。
具體而言，將晶圓W搬運至SiC膜用塗布單元32，將含有例如聚碳矽烷之SiC膜材料旋轉塗布於晶圓W之表面，如圖11(B)所示，將SiC膜材料之塗布膜F3形成為覆蓋SoC膜F2。 接著，將晶圓W搬運至熱處理單元40，加熱晶圓W，具體為在大氣環境下，加熱SiC膜材料之塗布膜F3。加熱溫度為例如200℃~250℃。 加熱後，將晶圓W搬運至照射單元41。然後，在氧濃度為0.1%以下之低氧氣體環境內，對SiC膜材料之塗布膜F3照射紫外線。具體而言，在氧濃度為0.1%之低氧氣體環境內，對SiC膜材料之塗布膜F3的上面整面進行預定用量之紫外線照射。此外，在低氧氣體環境內進行紫外線照射之理由係因非低氧濃度時，因紫外線照射而產生臭氧，因此臭氧，切斷聚碳矽烷之Si-C鍵結。 在上述加熱及紫外線照射之一連串處理中，SiC膜材料中之聚碳矽烷彼此間的脫水縮合反應進行，最後，如圖11(C)所示，於SoC膜F2上形成有SiC膜F4之SiC膜F4例如膜厚為5~30nm，碳含有率為30~70%。
(步驟S3) 之後，如圖11(D)所示，將EUV用化學放大型光阻膜F5直接形成在形成於晶圓W之SiC膜上。
具體而言，將晶圓W搬運至光阻劑塗布單元33，將EUV用化學放大型光阻液旋轉塗布於晶圓W之表面，將EUV用化學放大型光阻液之塗布膜形成為覆蓋SiC膜F4。 接著，將晶圓W搬運至熱處理單元40，進行預焙處理，而形成EUV用化學放大型光阻膜F5。形成之光阻膜F5的膜厚為30~100nm。
以步驟S1~S3，於晶圓W上從下方依序連續(即，以膜間不存在其他膜之方式)作成SoC膜F2、SiC膜F4、光阻膜F5。
(步驟S4) 接著，將形成於晶圓W之光阻膜F5曝光。
具體而言，將晶圓W藉由介面站13，搬運至曝光裝置12，如圖11(E)所示，進行使用遮罩M之曝光處理，而將晶圓W上之光阻膜以所期圖案曝光。
(步驟S5) 然後，將形成於晶圓W之曝光後的光阻膜F5顯像，如圖11(F)所示，形成光阻圖案F6。
具體而言，曝光後，將晶圓W搬運至熱處理單元40，進行曝光後烘焙處理。 接著，將晶圓W搬運至顯像處理單元30，進行顯像處理，而形成光阻圖案F6。形成圖案後，將晶圓W搬運至熱處理單元40，進行後焙處理。 之後，將晶圓W依序收容於晶匣C，搬運至蝕刻處理裝置3。
(步驟S6) 之後，在蝕刻處理裝置3，進行乾蝕刻。
具體而言，將光阻圖案F6作為遮罩，進行SiC膜F4之乾蝕刻(第1乾蝕刻)。接著，將以第1乾蝕刻轉印了圖案之SiC膜F4作為遮罩，進行SoC膜F2之乾蝕刻(第2乾蝕刻)。然後，將以第2乾蝕刻轉印了圖案之SoC膜F2作為遮罩，進行蝕刻對象之SiO 2膜F1之乾蝕刻(第3乾蝕刻)。此外，第1~第3乾蝕刻分別在相互不同之處理容器內進行。
以上，使用晶圓處理系統1之晶圓處理完畢。
＜效果＞ 如以上，在本實施形態，在形成於晶圓W上之SoC膜上從下方依序形成SiC膜、EUV用化學放大型光阻膜。換言之，在本實施形態，在形成於晶圓W上之SoC膜上形成SiC膜，於SiC膜上形成EUV用化學放大型光阻膜。 SiC膜與SoC膜同樣地具有C原子，但C含有率低於SoC膜。又，SiC膜係具有Si原子與C原子兩者之該SiC膜中的主構造部分為Si原子間藉由C原子鍵結之部分m的聚集體P。更具體而言，在SiC膜，C原子構成碳矽烷鍵結(Si-C鍵結)。因而，在SiC膜與SoC膜，原子之排列構造完全不同，兩者為不同物質。因而，SiC膜對SoC膜之蝕刻選擇比高。此外，SiC膜之對SoC膜的蝕刻選擇比與SO 2膜之該蝕刻選擇比同等或比SO 2膜之該蝕刻選擇比高。又，因與上述相同之理由，光阻圖案之對SiC膜的蝕刻選擇比高。 再者，SiC膜之光阻圖案的密合性高。此理由後述。 因而，可將以EUV用化學放大型光阻膜形成之光阻圖案適當地轉印於SoC膜。 又，在本實施形態，於形成EUV用光阻膜前，形成於SoC膜上之膜僅為一層SiC膜。因而，相較於形成EUV用光阻膜前，於SoC膜上依序形成SiO 2膜、黏著層之情形，根據本實施形態，可謀求高處理量化。 亦即，根據本實施形態，可以高處理量，將以EUV用光阻膜形成之光阻圖案適當地轉印於SoC膜。
又，在本實施形態，在塗布顯像裝置2內，形成SiC膜，之後，形成EUV用化學放大型光阻膜。亦即，在本實施形態，形成SiC膜後，至形成上述光阻膜之時間短。因而，可抑制形成上述光阻膜前，SiC膜變質。
＜SiC膜之光阻圖案的密合性高之理由＞ 對光阻圖案表面供應顯像液之際的光阻圖案崩壞所需的能量可以黏附功算出。黏附功可用以下算式表示。 黏附功=γLR+γSL-γSR γLR：顯像液與光阻膜之間的表面自由能之差 γSL：顯像液與對形成於晶圓W上之光阻膜的基底膜之表面自由能的差 γSR：對形成於晶圓W上之光阻膜的基底膜與光阻膜之間的表面自由能之差
為防止光阻圖案之崩壞，期望使黏附功大。因而，宜γSL大，γSR小。關於此點，本案發明人們致力重複實驗等之結果，確認了為EUV光刻用化學放大型光阻材料時，當使用碳系膜作為基底膜，可使基底膜之表面自由能接近上述光阻材料，即，可使γSR小。又，亦確認了碳系膜可確保與顯像液之表面自由能的差至某程度，即，可使γSL大至某程度。
再者，由於SiC膜為碳系膜，故因γSL大，γSR小，而可使黏附功大。因而，SiC膜可抑制光阻圖案產生崩壞，換言之，光阻圖案之密合性高。
＜評價試驗＞ 圖12及圖13係顯示就以本實施形態之方法形成SiC膜時之光阻圖案的崩壞，進行評價之結果的一例之圖。在圖12及圖13，顯示使於對象基板上將以化學放大EUV光阻膜形成之圖案以預定高度形成時的曝光量與焦距量變化之製程窗口的一例。圖12顯示形成於對象基板之SoC膜與EUV光阻膜之間的膜亦即基底膜為含矽反射防止膜(SiARC膜)之情形，圖13顯示上述基底膜為SiC膜之情形。形成SiC膜作為上述基底膜時，對SiC膜材料之塗布膜的紫外線照射時之氧濃度為400ppm。其理由如以下。即，在上述紫外線照射時之氧濃度宜為0.1%時，設氧濃度上之足夠的界限，提高對全面之處理的可靠度，並且低氧化之際的氣體環境靜定時間亦不過長的條件為相當於0.1%之大約1/2的400ppm。又，除了EUV光阻膜之基底膜的膜種以外，以相同之條件進行光阻膜之形成、曝光、顯像處理，評價其結果。此外，EUV光阻膜之厚度為了確認圖案崩壞容易度，比平常假定之厚度厚約20nm，為60nm。又，形成間距為約20nm之圖案作為光阻圖案。
圖12及圖13所示之區域R1(方格為空白之區域)係未於光阻圖案看到損傷之區域。又，區域R2係看到圖案崩壞之區域，區域R3係圖案自身毀壞之區域。如圖12及圖13所示，形成SiARC膜時，即使以圖案自身毀壞之焦距量為0.08μm或0.12μm之條件，形成SiC膜時，在大至某程度之曝光量的條件，也未產生崩壞。如此，藉形成SiC膜作為上述基底膜，可抑制光阻圖案之崩壞等。
此外，上述評價之際，亦測定圖案之寬度，根據此測定結果，顯示了曝光量越大，且焦距量越大，圖案便越細，全體隨此越易崩壞這樣之傾向。
＜變形例＞ 圖14係顯示形成以化學放大EUV光阻膜形成之孔圖案時的孔徑與圖案形狀不良缺陷之數量的關係之圖。在圖14，顯示形成SiC膜時之紫外線曝光量為200mJ、500mJ時的上述關係。 如圖所示，呈形成SiC膜時之紫外線的曝光量多，則孔圖案形狀不良缺陷少之傾向，即，呈圖案之密合性高的傾向。特別是孔徑為24μm以下時，此傾向顯著。
從圖14所示之結果，可知藉使紫外線之曝光量增加，可減少孔圖案之形狀不良缺陷。又，雖省略圖示，但線圖案亦相同。 再者，紫外線之曝光量取決於紫外線之照射強度與時間。由於要變更紫外線之照射強度會產生等待至該照射強度穩定為止之時間，故紫外線之曝光量比起取決於紫外線之照射強度的變更，取決於紫外線之照射時間的變更較佳。惟，當將紫外線之照射時間變更成長時，處理全體所需之時間延長。
是故，控制裝置4亦可依據涉及缺陷之相關於處理對象的晶圓W之條件，決定紫外線之照射時間，變更紫外線之曝光量。
具體而言，例如控制裝置4亦可從記憶於記憶部(圖中未示)之以下相關資料，推定以目前設定中之照射時間照射紫外線時的缺陷數量，當推定之缺陷數量多於目標缺陷數量時，決定照射時間長。此時之相關資料係顯示適用目前設定中之照射時間時的目標線寬或孔徑、目標膜厚、或者圖案種類等相關於處理對象之晶圓W的處理條件與缺陷數量之相關的資料。 又，控制裝置4亦可從記憶於記憶部(圖中未示)之以下相關資料，推定以目前設定中之照射時間照射紫外線時的製品檢查之合格與否結果，推定結果為不合格時，決定照射時間長。此時之相關資料係顯示適用目前設定中之照射時間時的上述處理條件與製程檢查之合格與否的累積結果之相關的資料。
如上述，藉決定紫外線之照射時間，可抑制晶圓W之處理全體所需的時間長，並且可抑制缺陷。此手法於為紫外線曝光量對缺陷數量帶來之影響大的圖案尺寸時(例如孔徑為24μm以下時)有用。
在以上之例，於以塗布顯像處理裝置2處理之晶圓W預先形成有蝕刻對象膜，亦可以塗布顯像處理裝置2，於晶圓W上形成蝕刻對象膜(例如旋塗SiO 2膜)。 又，在以上之例，在塗布顯像處理裝置2，於晶圓W上形成SoC膜，亦可在塗布顯像處理裝置2之外部於晶圓W上形成SoC膜。
在以上之例，形成SiC膜之際，於加熱SiC膜材料之塗布膜後，對SiC膜材料之塗布膜照射紫外線，亦可於照射紫外線後，進行加熱。 又，在以上之例，以不同之單元進行SiC膜材料之塗布膜的加熱與對SiC膜材料之塗布膜的紫外線照射，亦可以一個單元進行。此時，亦可同時進行加熱與紫外線照射。 此外，亦可不進行對SiC膜材料之塗布膜的紫外線照射，而僅以SiC膜材料之塗布膜的加熱，使前述脫水縮合進行，而形成SiC膜。
＜參考之實施形態＞ 在以上之例，EUV用光阻膜為化學放大型，於形成基底膜亦即SiC膜時，當照射紫外線時，EUV用光阻膜亦可為含有金屬氧化物之光阻膜，即，含金屬光阻膜。為含金屬光阻膜時，亦藉預先對SiC膜照射紫外線，可使SiC膜與光阻圖案之密合性高。其理由之一可為以下。即，當照射紫外線時，SiC膜表面產生氫氧基(OH基)，藉此OH基，EUV用含金屬光阻膜對SiC膜之親和性增加，光阻圖案的接觸SiC膜之側的部分，亦即圖案下部之線寬變粗。結果，可視為SiC膜與光阻圖案之密合性高。此外，有光阻圖案之下部因顯像處理時之影響而比上部細之情形，此時，如上述，圖案下部之線寬宜粗。
此次揭示之實施形態應視為所有點係例示而非限制。上述實施形態亦可在不脫離附加之申請專利範圍及其主旨下，以各種形態，省略、置換、變更。
1:晶圓處理系統 2:塗布顯像處理裝置 3:蝕刻處理裝置 4:控制裝置 10:晶匣站 11:處理站 12:曝光裝置 13:介面站 20:晶匣載置台 21:晶匣載置板 22:搬運路徑 23:晶圓搬運單元 31:SoC膜用塗布單元 32:SiC膜用塗布單元 33:光阻劑塗布單元 40:熱處理單元 41:照射單元 50:交接單元 51:交接單元 52:交接單元 53:交接單元 54:交接單元 55:交接單元 56:交接單元 60:交接單元 61:交接單元 62:交接單元 70:晶圓搬運單元 70a:搬運臂 80:梭動搬運單元 90:晶圓搬運單元 90a:搬運臂 100:晶圓搬運單元 100a:搬運臂 120:處理容器 121:搬入搬出口 122:開關擋門 130:旋轉吸盤 131:吸盤驅動機構 132:杯 133:排出管 134:排氣管 140:軌道 141:臂 142:塗布噴嘴 150:處理容器 151:搬入搬出口 152:開關擋門 160:氣體供應口 161:氣體供應管 162:氣體供應機構 163:排氣口 164:排氣管 165:排氣機構 170:支撐體 170a:上面 171:升降銷 172:支撐構件 173:貫穿孔 174:驅動機構 180:光源 181:窗 C:晶匣 D:晶圓搬運區域 F1:SiO 2膜 F2:SoC膜 F3:SiC膜材料之塗布膜 F4:SiC膜 F5:光阻膜 F6:光阻圖案 G1:第1區塊 G2:第2區塊 G3:第3區塊 G4:第4區塊 H:記憶媒體 m:部分 P:聚集體 S1:步驟 S2:步驟 S3:步驟 S4:步驟 S5:步驟 S6:步驟 W:晶圓 X:方向 Y:方向 θ:方向
圖1係顯示具有作為本實施形態之基板處理裝置的塗布顯像處理裝置之晶圓處理系統的結構概略之說明圖。 圖2係顯示塗布顯像處理裝置之內部結構概略的說明圖。 圖3係顯示塗布顯像處理裝置之正面側的內部結構概略之圖。 圖4係顯示塗布顯像處理裝置之背面側的內部結構概略之圖。 圖5係用以說明在塗布顯像處理裝置內形成之SiC膜的構造之圖。 圖6係用以說明在塗布顯像處理裝置內形成之SiC膜的構造之圖。 圖7係顯示SiC膜用塗布單元之結構概略的縱截面圖。 圖8係顯示SiC膜用塗布單元之結構概略的橫截面圖。 圖9係顯示照射單元之結構概略的縱截面圖。 圖10係顯示晶圓處理之一例的主要製程之流程圖。 圖11(A)~(F)係顯示晶圓處理之各製程後的晶圓W之狀態的示意部分截面圖。 圖12顯示說明因變更光阻膜之基底膜的膜種而引起之光阻圖案的差異之製程窗口的一例。 圖13顯示說明因變更光阻膜之基底膜的膜種而引起之光阻圖案的差異之製程窗口的一例。 圖14係顯示形成以化學放大EUV光阻膜形成之孔圖案時的孔徑與圖案形狀不良缺陷之數量的關係之圖。
S1:步驟
S2:步驟
S3:步驟
S4:步驟
S5:步驟
S6:步驟

Claims (18)

  1. 一種基板處理方法，包含下列製程： 在形成於基板上之旋塗碳膜上形成碳化矽膜； 於該碳化矽膜上形成EUV用化學放大型光阻膜。
  2. 如請求項1之基板處理方法，更包含下列製程： 於基板上形成該旋塗碳膜。
  3. 如請求項1或2之基板處理方法，其中， 該碳化矽膜係具有矽原子與碳原子之該碳化矽膜中的主構造部分為矽原子間藉由碳原子鍵結之部分的聚集體。
  4. 如請求項3之基板處理方法，其中， 該主構造部分具有複數之該矽原子間藉由碳原子鍵結之部分以脫水縮合鍵結之構造。
  5. 如請求項3或4之基板處理方法，其中， 該主構造部分之與矽原子鍵結的原子除了構成矽氧烷鍵結之原子外，不包含氧原子，且包含碳原子。
  6. 如請求項1至5中任一項之基板處理方法，其中， 形成該碳化矽膜之製程係於該旋塗碳膜上形成以碳化矽膜材料形成之膜後，在氧濃度為0.1%以下之低氧氣體環境內，對以該碳化矽膜材料形成之膜照射紫外線，而形成該碳化矽膜。
  7. 如請求項6之基板處理方法，其中， 於該旋塗碳膜上形成以該碳化矽膜材料形成之膜後，進行基板之加熱，之後，在該低氧氣體環境內，對以該碳化矽膜材料形成之膜照射紫外線。
  8. 如請求項6或7之基板處理方法，其中， 該碳化矽膜材料僅含有聚碳矽烷作為含有矽原子與碳原子鍵結之部分的材料。
  9. 如請求項6至8中任一項之基板處理方法，更包含下列製程： 依據相關於處理對象之基板的條件，決定對以該碳化矽膜材料形成之膜的紫外線照射時間。
  10. 一種基板處理裝置，具有： 碳化矽膜形成部，在形成於基板上之旋塗碳膜上形成碳化矽膜； 光阻膜形成部，於該碳化矽膜上形成EUV用化學放大型光阻膜。
  11. 如請求項10之基板處理裝置，更具有： 旋塗碳膜形成部，其於基板上形成該旋塗碳膜。
  12. 如請求項10或11之基板處理裝置，其中， 該碳化矽膜係具有矽原子與碳原子之該碳化矽膜中的主構造部分為矽原子間藉由碳原子鍵結之部分的聚集體。
  13. 如請求項12之基板處理裝置，其中， 該主構造部分具有複數之該矽原子間藉由碳原子鍵結之部分以脫水縮合鍵結之構造。
  14. 如請求項12或13之基板處理裝置，其中， 該主構造部分之與矽原子鍵結的原子除了構成矽氧烷鍵結之原子外，不包含氧原子，且包含碳原子。
  15. 如請求項10至14中任一項之基板處理裝置，其中， 該碳化矽膜形成部具有： 塗布部，其於該旋塗碳膜上形成以碳化矽膜材料形成之膜； 照射部，其在氧濃度為0.1%以下之低氧氣體環境內，對以該碳化矽膜材料形成之膜照射紫外線，而形成該碳化矽膜。
  16. 如請求項15之基板處理裝置，其中， 該碳化矽膜形成部具有： 加熱部，其於該旋塗碳膜上形成以該碳化膜材料形成之膜後，進行基板之加熱； 該照射部於該加熱部之加熱後，在該低氧氣體環境內，對以該碳化矽膜材料形成之膜照射紫外線。
  17. 如請求項15或16之基板處理裝置，其中， 該碳化矽膜材料僅含有聚碳矽烷作為含有矽原子與碳原子鍵結之部分的材料。
  18. 如請求項15至17中任一項之基板處理裝置，其中， 對以該碳化矽膜材料形成之膜的紫外線照射時間依據相關於處理對象之基板的條件而決定。
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