WO2024070833A1 - 基板処理方法及び基板処理システム - Google Patents

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哲也 西塚
昌伸 本田
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    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching

Abstract

レジスト膜の露光感度を調整する技術を提供する。 基板処理方法が提供される。この方法は、基板処理方法であって、(a)下地膜を有する基板を提供する工程と、(b)下地膜上に第1の膜を形成する工程であって、第1の膜は下地膜よりもEUV吸収断面積が高い元素を含む材料で構成される工程と、(c)第1の膜上に第2の膜を形成する工程であって、第2の膜は金属含有レジスト膜である工程と、を含む。

Description

基板処理方法及び基板処理システム
 本開示の例示的実施形態は、基板処理方法及び基板処理システムに関する。
 特許文献1には、半導体基板上に極端紫外光(Extreme Ultra Violet光、以下「EUV光」と表記する)を用いてパターニングされうる薄膜を形成する技術が開示されている。
特表2021-523403号公報
 本開示は、レジスト膜の露光感度を調整する技術を提供する。
 本開示の一つの例示的実施形態において、基板処理方法であって、(a)下地膜を有する基板を提供する工程と、(b)前記下地膜上に第1の膜を形成する工程であって、前記第1の膜は前記下地膜よりもEUV吸収断面積が高い元素を含む材料で構成される工程と、(c)前記第1の膜上に第2の膜を形成する工程であって、前記第2の膜は金属含有レジスト膜である工程と、を含む、基板処理方法が提供される。
 本開示の一つの例示的実施形態によれば、レジスト膜の露光感度を調整する技術を提供することができる。
熱処理システムの構成例を説明するための図である。 プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。 容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。 液処理システムの構成例を説明するための図である。 本処理方法を示すフローチャートである。 基板Wの下地膜UFの一例を示す図である。 基板Wの下地膜UFの一例を示す図である。 第1の膜RM1が形成された基板Wの断面構造の一例を示す図である。 ALD法を用いた工程ST2の一例を示すフローチャートである。 ALD法を用いた工程ST2において基板Wの表面で生じる現象の一例を模式的に示す図である。 第2の膜RM2が形成された基板Wの断面構造の一例を示す図である。 EUV露光された基板Wの断面構造の一例を示す図である。 EUV露光された基板Wの断面構造の他の例を示す図である。 現像後の基板Wの断面構造の一例を示す図である。 現像後の基板Wの断面構造の他の例を示す図である。 基板処理システムSSの構成例を説明するためのブロック図である。 方法MTを示すフローチャートである。
 以下、本開示の各実施形態について説明する。
 一つの例示的実施形態において、基板処理方法であって、(a)下地膜を有する基板を提供する工程と、(b)下地膜上に第1の膜を形成する工程であって、第1の膜は下地膜よりもEUV吸収断面積が高い元素を含む材料で構成される工程と、(c)第1の膜上に第2の膜を形成する工程であって、第2の膜は金属含有レジスト膜である工程と、を含む、基板処理方法が提供される。
 一つの例示的実施形態において、第1の膜は、Sn、At、Bi、Ti、Pb、Xe、I、Te、Sb、Hg、Au、Cd、In、Ge及びAgからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含む。
 一つの例示的実施形態において、第1の膜はSnを含む。
 一つの例示的実施形態において、第1の膜における金属の組成比は、第2の膜における金属の組成比よりも高い。
 一つの例示的実施形態において、(第1の膜は金属含有レジスト膜である。
 一つの例示的実施形態において、(b)の工程において、第1の膜はドライプロセスを用いて形成される。
 一つの例示的実施形態において、(b)の工程において、第1の膜は、ウェットプロセスを用いて形成される。
 一つの例示的実施形態において、第2の膜は、Sn、Hf及びTiからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含む。
 一つの例示的実施形態において、第2の膜は、Snを含む。
 一つの例示的実施形態において、第2の膜は、第1の膜よりも厚い。
 一つの例示的実施形態において、(c)の工程において、第2の膜は、ドライプロセスを用いて形成される。
 一つの例示的実施形態において、(c)の工程において、第2の膜は、ウェットプロセスを用いて形成される。
 一つの例示的実施形態において、(d)(c)の工程の後に、基板を露光して第2の膜に露光された第1領域と露光されていない第2領域とを形成する工程をさらに含む。
 一つの例示的実施形態において、(d)の工程の後に、基板を現像して、第2の膜から第2領域を選択的に除去する工程をさらに含む。
 一つの例示的実施形態において、(e)の工程の後に、第2の膜をマスクとして、第1の膜をエッチングする工程をさらに含む。
 一つの例示的実施形態において、(f1)の工程の後に、第1の膜及び第2の膜をマスクとして、下地膜をエッチングする工程をさらに含む。
 一つの例示的実施形態において、(c)の工程の後に、基板を露光して第1の膜及び第2の膜に露光された第1領域と露光されていない第2領域とを形成する工程をさらに含む。
 一つの例示的実施形態において、(d)の工程の後に、基板を現像して、第1の膜及び第2の膜から第2領域を選択的に除去する工程をさらに含む。
 一つの例示的実施形態において、(f)(e)の工程の後に、第1の膜及び第2の膜をマスクとして、下地膜をエッチングする工程をさらに含む。
 一つの例示的実施形態において、基板処理方法であって、(a)下地膜と、前記下地膜上の第1の膜と、前記第1の膜上の第2の膜とを有し、前記第1の膜は前記下地膜よりも二次電子放出係数が高く、前記第2の膜は金属含有レジスト膜である、基板を提供する工程であって、前記第1の膜及び前記第2の膜は、露光された第1領域と、露光されていない第2領域とを含む、前記工程と、(b)前記基板を現像して、前記第1の膜及び前記第2の膜から前記第2領域を選択的に除去する工程と、を含む、基板処理方法が提供される。
 一つの例示的実施形態において、1又は複数の基板処理装置と制御部とを有する基板処理システムであって、制御部は、1又は複数の基板処理装置に対して、(a)下地膜を有する基板を提供する制御と、(b)下地膜上に第1の膜を形成する制御であって、第1の膜は下地膜よりもEUV吸収断面積が高い元素を含む材料で構成される制御と、(c)第1の膜上に第2の膜を形成する制御であって、第2の膜は金属含有レジスト膜である制御と、を実行させるように構成される、基板処理システムが提供される。
 以下、図面を参照して、本開示の各実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づいて上下左右等の位置関係を説明する。図面の寸法比率は実際の比率を示すものではなく、また、実際の比率は図示の比率に限られるものではない。
<熱処理システムの構成例>
 図1は、熱処理システムの構成例を説明するための図である。一実施形態において、熱処理システムは、熱処理装置100及び制御部200を含む。熱処理システムは、基板処理システムの一例であり、熱処理装置100は、基板処理装置の一例である。
 熱処理装置100は、密閉空間を形成可能に構成された処理チャンバ102を有する。処理チャンバ102は、例えば気密な筒状容器であり、内部の雰囲気を調整可能に構成される。処理チャンバ102の側壁には、側壁ヒータ104が設けられている。処理チャンバ102の天井壁(天板)には、天井ヒータ130が設けられている。処理チャンバ102の天井壁(天板)の天井面140は、水平な平坦面として形成されており、天井ヒータ130によりその温度が調整される。
 処理チャンバ102内の下部側には、基板支持部121が設けられている。基板支持部121は、その上に基板Wが支持される基板支持面を有する。基板支持部121は、例えば、平面視で円形に形成されており、水平に形成されたその表面(上面)の上に基板Wが載置される。基板支持部121の中には、ステージヒータ120が埋設されている。このステージヒータ120は、基板支持部121に載置された基板Wを加熱することができる。なお、基板支持部121には、基板Wを囲むようにリングアセンブリ(図示せず)が配置されてもよい。リングアセンブリは、1又は複数の環状部材を含んでよい。リングアセンブリを基板Wの周囲に配置することにより、基板Wの外周領域の温度制御性を向上させることができる。リングアセンブリは、目的とする熱処理に応じて、無機材料又は有機材料から構成されてよい。
 基板支持部121は、処理チャンバ102の底面に設けられた支柱122によって、処理チャンバ102内で支持されている。支柱122の周方向の外側には、垂直に昇降可能な複数の昇降ピン123が設けられている。複数の昇降ピン123はそれぞれ、基板支持部121に設けられた貫通孔に各々挿通されている。複数の昇降ピン123は周方向に間隔を設けて配列されている。複数の昇降ピン123の昇降動作は、昇降機構124により制御される。昇降ピン123が基板支持部121の表面に突出すると、図示しない搬送機構と基板支持部121との間での、基板Wの受け渡しが可能となる。
 処理チャンバ102の側壁には、開口を有する排気口131が設けられている。排気口131は、排気管を介して排気機構132に接続されている。排気機構132は、真空ポンプ及びバルブなどにより構成されており、排気口131からの排気流量を調整する。この排気機構132による排気流量等の調整により、処理チャンバ102内の圧力が調整される。なお、処理チャンバ102の側壁には、排気口131が開口する位置とは異なる位置に、図示しない基板Wの搬送口が開閉自在に形成されている。
 また、処理チャンバ102の側壁には、排気口131及び基板Wの搬送口とは異なる位置に、ガスノズル141が設けられている。ガスノズル141は、処理ガスを処理チャンバ102内に供給する。ガスノズル141は、処理チャンバ102の側壁において、基板支持部121の中心部から見て、排気口131の反対側に設けられている。即ち、ガスノズル141は、処理チャンバ102の側壁において、基板支持部121の中心部を通過する垂直仮想面に対して排気口131と対称に設けられている。
 ガスノズル141は、処理チャンバ102の側壁から処理チャンバ102の中心側に向けて突出する棒状に形成されている。ガスノズル141の先端部は、処理チャンバ102の側壁から例えば水平に延びている。処理ガスは、ガスノズル141の先端において開口する吐出口から処理チャンバ102内に吐出され、図1に示す一点鎖線の矢印の方向に流れて、排気口131から排気される。なお、ガスノズル41の先端部は、基板Wに向けて斜め下方に延びる形状を有していてもよく、処理チャンバ102の天井面140に向けて斜め上方に延びる形状を有していてもよい。
 なお、ガスノズル141は、例えば、処理チャンバ102の天井壁に設けられていてもよい。また排気口131は、処理チャンバ102の底面に設けられていてもよい。
 熱処理装置100は、処理チャンバ102の外側からガスノズル141に接続されるガス供給管152を有する。ガス供給管152の周囲には、ガス供給管内のガスを加熱するための配管ヒータ160が設けられる。ガス供給管152は、ガス供給部170に接続されている。ガス供給部170は、少なくとも1つのガスソース及び少なくとも1つの流量制御器を含む。ガス供給部は、液体の状態の材料を気化させる気化器を含んでよい。
 制御部200は、本開示において述べられる種々の工程を熱処理装置100に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部200は、ここで述べられる種々の工程を実行するように熱処理装置100の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部200の一部又は全てが熱処理装置100に含まれてもよい。制御部200は、処理部200a1、記憶部200a2及び通信インターフェース200a3を含んでもよい。制御部200は、例えばコンピュータ200aにより実現される。処理部200a1は、記憶部200a2からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部200a2に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部200a2に格納され、処理部200a1によって記憶部200a2から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ200aに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース200a3に接続されている通信回線であってもよい。処理部200a1は、CPU(Central Processing Unit)であってもよい。記憶部200a2は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース200a3は、LAN(Local Area Network)等の通信回線を介して熱処理装置100との間で通信してもよい。
<プラズマ処理システムの構成例>
 図2は、プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。一実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ処理装置1及び制御部2を含む。プラズマ処理システムは、基板処理システムの一例であり、プラズマ処理装置1は、基板処理装置の一例である。プラズマ処理装置1は、プラズマ処理チャンバ(以下、単に「処理チャンバ」ともいう。)10、基板支持部11及びプラズマ生成部12を含む。プラズマ処理チャンバ10は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ10は、少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも1つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも1つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部20に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム40に接続される。基板支持部11は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。
 プラズマ生成部12は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも1つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ(CCP;Capacitively Coupled Plasma)、誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)、ECRプラズマ(Electron-Cyclotron-resonance plasma)、ヘリコン波励起プラズマ(HWP:Helicon Wave Plasma)、又は、表面波プラズマ(SWP:Surface Wave Plasma)等であってもよい。また、AC(Alternating Current)プラズマ生成部及びDC(Direct Current)プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。一実施形態において、ACプラズマ生成部で用いられるAC信号(AC電力)は、100kHz~10GHzの範囲内の周波数を有する。従って、AC信号は、RF(Radio Frequency)信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、RF信号は、100kHz~150MHzの範囲内の周波数を有する。
 制御部2は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置1に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部2は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置1の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部2の一部又は全てがプラズマ処理装置1に含まれてもよい。制御部2は、例えばコンピュータ2aにより実現される。制御部2は、処理部2a1、記憶部2a2及び通信インターフェース2a3を含んでもよい。制御部2の各構成は、上述した制御部200(図1参照)の各構成と同様であってよい。
 以下に、プラズマ処理装置1の一例としての容量結合型のプラズマ処理装置の構成例について説明する。図3は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。
 容量結合型のプラズマ処理装置1は、プラズマ処理チャンバ10、ガス供給部20、電源30及び排気システム40を含む。また、プラズマ処理装置1は、基板支持部11及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ10内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド13を含む。基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10内に配置される。シャワーヘッド13は、基板支持部11の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド13は、プラズマ処理チャンバ10の天部(ceiling)の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ10は、シャワーヘッド13、プラズマ処理チャンバ10の側壁10a及び基板支持部11により規定されたプラズマ処理空間10sを有する。プラズマ処理チャンバ10は接地される。シャワーヘッド13及び基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10の筐体とは電気的に絶縁される。
 基板支持部11は、本体部111及びリングアセンブリ112を含む。本体部111は、基板Wを支持するための中央領域111aと、リングアセンブリ112を支持するための環状領域111bとを有する。ウェハは基板Wの一例である。本体部111の環状領域111bは、平面視で本体部111の中央領域111aを囲んでいる。基板Wは、本体部111の中央領域111a上に配置され、リングアセンブリ112は、本体部111の中央領域111a上の基板Wを囲むように本体部111の環状領域111b上に配置される。従って、中央領域111aは、基板Wを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域111bは、リングアセンブリ112を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。
 一実施形態において、本体部111は、基台1110及び静電チャック1111を含む。基台1110は、導電性部材を含む。基台1110の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック1111は、基台1110の上に配置される。静電チャック1111は、セラミック部材1111aとセラミック部材1111a内に配置される静電電極1111bとを含む。セラミック部材1111aは、中央領域111aを有する。一実施形態において、セラミック部材1111aは、環状領域111bも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック1111を囲む他の部材が環状領域111bを有してもよい。この場合、リングアセンブリ112は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック1111と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するRF電源31及び/又はDC電源32に結合される少なくとも1つのRF/DC電極がセラミック部材1111a内に配置されてもよい。この場合、少なくとも1つのRF/DC電極が下部電極として機能する。後述するバイアスRF信号及び/又はDC信号が少なくとも1つのRF/DC電極に供給される場合、RF/DC電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台1110の導電性部材と少なくとも1つのRF/DC電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極1111bが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部11は、少なくとも1つの下部電極を含む。
 リングアセンブリ112は、1又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、1又は複数の環状部材は、1又は複数のエッジリングと少なくとも1つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。
 また、基板支持部11は、静電チャック1111、リングアセンブリ112及び基板のうち少なくとも1つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路1110a、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路1110aには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路1110aが基台1110内に形成され、1又は複数のヒータが静電チャック1111のセラミック部材1111a内に配置される。また、基板支持部11は、基板Wの裏面と中央領域111aとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。
 シャワーヘッド13は、ガス供給部20からの少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理空間10s内に導入するように構成される。シャワーヘッド13は、少なくとも1つのガス供給口13a、少なくとも1つのガス拡散室13b、及び複数のガス導入口13cを有する。ガス供給口13aに供給された処理ガスは、ガス拡散室13bを通過して複数のガス導入口13cからプラズマ処理空間10s内に導入される。また、シャワーヘッド13は、少なくとも1つの上部電極を含む。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド13に加えて、側壁10aに形成された1又は複数の開口部に取り付けられる1又は複数のサイドガス注入部(SGI:Side Gas Injector)を含んでもよい。
 ガス供給部20は、少なくとも1つのガスソース21及び少なくとも1つの流量制御器22を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部20は、少なくとも1つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース21からそれぞれに対応の流量制御器22を介してシャワーヘッド13に供給するように構成される。各流量制御器22は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部20は、少なくとも1つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも1つの流量変調デバイスを含んでもよい。
 電源30は、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ10に結合されるRF電源31を含む。RF電源31は、少なくとも1つのRF信号(RF電力)を少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間10sに供給された少なくとも1つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、RF電源31は、プラズマ生成部12の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスRF信号を少なくとも1つの下部電極に供給することにより、基板Wにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Wに引き込むことができる。
 一実施形態において、RF電源31は、第1のRF生成部31a及び第2のRF生成部31bを含む。第1のRF生成部31aは、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースRF信号(ソースRF電力)を生成するように構成される。一実施形態において、ソースRF信号は、10MHz~150MHzの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第1のRF生成部31aは、異なる周波数を有する複数のソースRF信号を生成するように構成されてもよい。生成された1又は複数のソースRF信号は、少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に供給される。
 第2のRF生成部31bは、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも1つの下部電極に結合され、バイアスRF信号(バイアスRF電力)を生成するように構成される。バイアスRF信号の周波数は、ソースRF信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスRF信号は、ソースRF信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスRF信号は、100kHz~60MHzの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第2のRF生成部31bは、異なる周波数を有する複数のバイアスRF信号を生成するように構成されてもよい。生成された1又は複数のバイアスRF信号は、少なくとも1つの下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースRF信号及びバイアスRF信号のうち少なくとも1つがパルス化されてもよい。
 また、電源30は、プラズマ処理チャンバ10に結合されるDC電源32を含んでもよい。DC電源32は、第1のDC生成部32a及び第2のDC生成部32bを含む。一実施形態において、第1のDC生成部32aは、少なくとも1つの下部電極に接続され、第1のDC信号を生成するように構成される。生成された第1のDC信号は、少なくとも1つの下部電極に印加される。一実施形態において、第2のDC生成部32bは、少なくとも1つの上部電極に接続され、第2のDC信号を生成するように構成される。生成された第2のDC信号は、少なくとも1つの上部電極に印加される。
 種々の実施形態において、第1及び第2のDC信号がパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、DC信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第1のDC生成部32aと少なくとも1つの下部電極との間に接続される。従って、第1のDC生成部32a及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第2のDC生成部32b及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも1つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、1周期内に1又は複数の正極性電圧パルスと1又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、第1及び第2のDC生成部32a,32bは、RF電源31に加えて設けられてもよく、第1のDC生成部32aが第2のRF生成部31bに代えて設けられてもよい。
 排気システム40は、例えばプラズマ処理チャンバ10の底部に設けられたガス排出口10eに接続され得る。排気システム40は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間10s内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
<液処理システムの構成例>
 図4は、液処理システムの構成例を説明するための図である。一実施形態において、液処理システムは、液処理装置300及び制御部400を含む。液処理システムは、基板処理システムの一例であり、液処理装置300は、基板処理装置の一例である。
 図4に示すように、液処理装置300は、処理チャンバ310内に、基板支持部としてのスピンチャック311を有している。スピンチャック311は、基板Wを水平に保持する。スピンチャック311は、昇降自在な回転部312と接続され、回転部312はモータなどによって構成される回転駆動部313と接続されている。回転駆動部313の駆動によって、スピンチャック311に保持された基板Wは回転可能である。
 スピンチャック311の外側には、カップ321が配置されており、処理液(レジスト液、現像液、洗浄液等)や処理液のミストがカップ321の周囲に飛散することが防止される。カップ321の底部322には、排液管323と排気管324が設けられている。排液管323は、排液ポンプなどの排液装置325に通じている。排気管324は、バルブ326を介して、排気ポンプなどの排気装置327に通じている。
 液処理装置300の処理チャンバ310内の上方には、要求される温湿度のエアをカップ321内に向けてダウンフローとして供給する送風装置314が設けられている。
 基板W上に処理液のパドルを形成する際には、処理液供給ノズル331が用いられる。この処理液供給ノズル331は、例えばアームなどのノズル支持部332に設けられており、ノズル支持部332は駆動機構によって、図中の破線で示した往復矢印Aのように昇降自在であり、また破線で示した往復矢印Bのように水平移動自在である。処理液供給ノズル331には、供給管333を介して処理液供給源334から処理液(レジスト液や現像液等)が供給される。
 パドルを形成するにあたり、基板Wの直径以上の長さを有する吐出口を備えたいわゆる長尺ノズルを用いる場合には、基板W上を一端部から他端部までスキャンすることで、基板W上に処理液のパドルを形成することができる。また基板Wの直径に対して充分小さい幅の液柱を形成するように液を吐出する、いわゆるストレートタイプのノズルの場合には、吐出口を基板Wの中心上方に位置させ、基板Wを回転させながら処理液を吐出することで、基板Wの全面に処理液を拡散させて、基板W上に処理液のパドルを形成することができる。また処理液のパドル形成は、ストレートタイプのノズルを長尺ノズルと同様に基板W上をスキャンさせることや、ストレートタイプの様に液を吐出する吐出口を複数基板W上にならべて、それぞれの吐出口から処理液を供給するといったことで行われてもよい。
 ガスノズル341は、ノズル本体342を有している。ノズル本体342はアームなどのノズル支持部に設けられており、当該ノズル支持部は駆動機構によって、図中の破線で示した往復矢印Cのように、昇降自在であり、また破線で示した往復矢印Dのように水平移動自在である。
 ガスノズル341は、2つのノズル吐出口343、344を有している。ノズル吐出口343、344はガス流路345から分岐して形成されている。ガス流路345は、ガス供給管346を介してガス供給源347に通じている。ガス供給源347には、不活性ガスや非酸化性ガスとして、例えば窒素ガスが用意されている。ガス流路345から例えば窒素ガスがガスノズル341に供給されると、各ノズル吐出口343、344から窒素ガスが吐出される。
 またガスノズル341には、液処理後の処理液を基板W上から洗浄する洗浄液供給ノズル351が設けられている。洗浄液供給ノズル351は洗浄液供給管352を介して、洗浄液供給源353に通じている。洗浄液としては、例えば純水が用いられる。洗浄液供給ノズル351は、前記した2つのノズル吐出口343、344の間に位置しているが、その位置はこれに限られるものではない。洗浄液供給ノズル351は、ガスノズル341とは独立した構成としてもよい。
 制御部400は、本開示において述べられる種々の工程を液処理装置300に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部400は、ここで述べられる種々の工程を実行するように液処理装置300の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部400の一部又は全てが液処理装置300に含まれてもよい。制御部400は、例えばコンピュータ400aにより実現される。コンピュータ400aは、処理部400a1、記憶部400a2及び通信インターフェース400a3を含んでよい。制御部400の各構成は、上述した制御部200(図1参照)の各構成と同様であってよい。
<基板処理方法の一例>
 図5は、例示的な実施形態に係る基板処理方法(以下「本処理方法」ともいう。)を示すフローチャートである。本処理方法は、下地膜を有する基板を提供する工程ST1と、下地膜上に第1の膜を形成する工程ST2と、第1の膜上に第2の膜を形成する工程ST3とを含む。一実施形態において、工程ST2及び工程ST2における第1の膜及び第2の膜の形成処理(以下「成膜処理」ともいう。)は、処理ガスを利用したドライプロセス(以下「ドライ成膜」ともいう。)により行われる。一実施形態において、工程ST2及び工程ST3における成膜処理は、溶液を利用したウェットプロセス(以下「ウェット成膜」ともいう。)により行われる。一実施形態において、工程ST2における成膜処理は、ウェット成膜により行われ、工程ST3による成膜処理は、ドライ成膜により行われる。一実施形態において、工程ST2における成膜処理は、ドライ成膜により行われ、工程ST3による成膜処理は、ウェット成膜により行われる。
 本処理方法は、上述した基板処理システム(図1~図4参照)のいずれか1つを用いて実行されてよく、またこれらの基板処理システムの2つ以上を用いて実行されてもよい。例えば、本処理方法は熱処理システム(図1参照)で実行されてよい。以下では、制御部200が熱処理装置100の各部を制御して、基板Wに対して本処理方法を実行する場合を例に説明する。
(工程ST1:基板の提供)
 まず、工程ST1において、基板Wが、熱処理装置100の処理チャンバ102内に提供される。基板Wは、昇降ピン123を介して基板支持部121上に提供される。基板Wが基板支持部121に配置された後、基板支持部121の温度が設定温度に調整される。設定温度は、例えば、300℃以下の温度でよく、100℃以上300℃以下の温度でよい。基板支持部121の温度調整は、側壁ヒータ104、ステージヒータ120、天井ヒータ130及び配管ヒータ160(以下併せて「各ヒータ」ともいう。)のうち1つ以上のヒータの出力を制御することで行なってよい。本処理方法において、基板支持部121の温度は、工程ST1の前に設定温度に調整されてよい。すなわち、基板支持部121の温度が設定温度に調整された後に、基板支持部121上に基板Wが提供されてよい。以後の工程において基板支持部121の温度は、設定温度に維持されてよく、また変更されてもよい。
 基板Wは、半導体デバイスの製造に用いられてよい。半導体デバイスは、例えば、DRAM、3D-NANDフラッシュメモリ等のメモリデバイス及びロジックデバイスを含む。基板Wは、下地膜UFを有する。下地膜UFは、シリコンウェハ上に形成された有機膜、誘電体膜、金属膜又は半導体膜又はこれらの積層膜でよい。一実施形態において、下地膜UFは、例えば、シリコン含有膜、炭素含有膜及び金属含有膜からなる群から選択される少なくとも一種を含む。
 図6及び図7は、それぞれ、基板Wの下地膜UFの一例を示す図である。図6に示すように、下地膜UFは、第1下地膜UF1、第2下地膜UF2及び第3下地膜UF3から構成されてよい。図7に示すように下地膜UFは、第2下地膜UF2及び第3下地膜UF3から構成されてよい。一実施形態において、下地膜UFの表面には、下地膜上に形成される膜(第1の膜RM1)との密着性を高めるための表面改質処理が施されてよい。
 第1下地膜UF1は、例えば、スピンオングラス(SOG)膜、SiC膜、SiON膜、Si含有反射防止膜(SiARC)又は有機膜である。第2下地膜UF2は、例えば、スピンオンカーボン(SOC)膜、アモルファスカーボン膜又はシリコン含有膜である。第3下地膜UF3は、例えば、シリコン含有膜である。シリコン含有膜は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、シリコン炭窒化膜、多結晶シリコン膜又は炭素含有シリコン膜である。第3下地膜UF3は、積層された複数の種類のシリコン含有膜から構成されてよい。例えば、第3下地膜UF3は、交互に積層されたシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とから構成されてよい。また第3下地膜UF3は、積層されたシリコン酸化膜と多結晶シリコン膜とから構成されてもよい。また第3下地膜UF3は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜及び多結晶シリコン膜を含む積層膜でもよい。また第3下地膜UF3は、積層されたシリコン酸化膜とシリコン炭窒化膜とから構成されてよい。また第3下地膜UF3は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン炭窒化膜を含む積層膜でもよい。
 下地膜UFの一部又は全部は、熱処理装置100の処理チャンバ102内で形成されてよく、また他のシステム、例えば、プラズマ処理システム(図2及び図3参照)や液処理システム(図4参照)を用いて形成されてもよい。
(工程ST2:第1の膜の形成)
 次に、工程ST2において、基板Wの下地膜UF上に第1の膜RM1が形成される。
 図8は、工程ST2において、第1の膜RM1が形成された基板Wの断面構造の一例を示す図である。図8に示すとおり、第1の膜RM1は、下地膜UFの表面に形成される。第1の膜RM1は、下地膜UFよりもEUV吸収断面積が高い元素を含む材料で構成される。一実施形態において、第1の膜RM1は、Sn、At、Bi、Ti、Pb、Xe、I、Te、Sb、Hg、Au、Cd、In、Ge及びAgからなる群から選択される少なくとも1種の金属(以下「第1の金属」ともいう。)を含む。
 一実施形態において、第1の膜RM1は、金属含有レジスト膜である。第1の膜RM1は、第2の膜RM2と同じ金属を含む金属含有レジスト膜であってよく、また異なる金属を含む金属含有レジスト膜であってもよい。
 一実施形態において、第1の膜RM1は、金属酸化物膜である。一実施形態において、第1の膜RM1は、金属膜である。
 一実施形態において、第1の膜RM1は、Snを含む。一例では、第1の膜RM1は、炭化水素等の有機置換基をもつ有機スズ化合物膜である。一例では、第1の膜RM1は、酸化スズ(SnO、SnO、Sn等)膜であり、また一例では、硫化スズ(SnS)膜である。
 一実施形態において、第1の膜RM1における金属の組成比、すなわち、第1の膜RM1全体に占める金属元素の割合(原子パーセント:at%)は、第2の膜RM2における金属の組成比よりも高い。例えば、第1の膜RM1が、金属含有レジスト膜である場合、第1の膜RM1における金属の組成比は、第2の膜RM2における当該金属の組成比よりも高くてよい。一実施形態において、第1の膜RM1における金属の膜密度は、第2の膜RM2における金属の膜密度よりも高い。一実施形態において、下地膜UF上の膜(第1の膜RM1及び第2の膜RM2)は、下地膜UFに厚み方向で近づくにしたがって金属の膜密度が高くなるように構成されてよい。
 工程ST2における第1の膜RM1は、化学気相堆積法(Chemical Vapor Deposition、以下「CVD法」という)、原子堆積法(Atomic Layer Deposition、以下「ALD法」という)などの種々の方法を用いて実行されてよい。以下、第1の膜RM1を形成する各種方法について説明する。
 [CVD法]
 一実施形態において、CVD法では、金属含有ガスを含む第1の処理ガスにより第1の膜RM1を形成する。一実施形態において、第1の処理ガスに含まれる金属含有ガスは、第1の金属を含む。一実施形態において、第1の処理ガスは、酸化性ガスを含む。酸化性ガスは、HOガス、Hガス、Oガス及びOガスからなる群から選択される少なくとも1つであってよい。
 一実施形態において、第1の処理ガスに含まれる金属含有ガスは、スタンナン化合物、酸素含有スズ化合物、窒素含有スズ化合物及びハロゲン化スズ化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含む。スタンナン化合物の例は、スタンナン、テトラメチルスタンナン、トリブチルスタンナン、フェニルトリメチルスタンナン、テトラビニルスタンナン、ジメチルジクロロスタンナン、ブチルトリクロロスタンナン、トリクロロフェニルスタンナン等を含み得る。酸素含有スズ化合物の例は、トリブチルスズメトキシド、tert-ブトキシドスズ、ジブチルスズジアセタート、トリフェニルスズアセタート、トリブチルスズオキシド、トリフェニルスズアセタート、トリフェニルスズヒドロキシド、ブチルクロロスズジヒドロキシド、アセチルアセトナトスズ等を含み得る。窒素含有スズ化合物の例は、ジメチルアミノトリメチルスズ、トリス(ジメチルアミノ)tert-ブチルスズ、アジドトリメチルスズ、テトラキス(ジメチルアミノ)スズ、N,N’-ジ-tert-ブチル-2,3-ジアミドブタンスズ(II)等を含み得る。ハロゲン化スズ化合物の例は、塩化スズ、臭化スズ、ヨウ化スズ、ジメチルスズジクロリド、ブチルスズトリクロリド、フェニルスズトリクロリド等を含み得る。
 一実施形態における工程ST2では、処理ガスがガスノズル141を介して処理チャンバ102内に供給される。処理ガスは、基板W上で化学反応して下地膜UF上に吸着する。これにより、下地膜UF上に第1の膜RM1が形成される。
 [ALD法]
 一実施形態において、ALD法では、基板Wの下地膜UFに、所定の材料を自己制御的に吸着かつ反応させることで第1の膜RM1を形成する。
 図9は、ALD法を用いた工程ST2の一例を示すフローチャートである。図9に示すように、ALD法を用いた工程ST2は、プリカーサ膜を形成する工程ST21と、第1のパージ工程ST22と、プリカーサ膜から第1の膜を形成する工程ST23と、第2のパージ工程ST24と、判断工程ST25とを含む。なお、第1のパージ工程ST22,第2のパージ工程ST24は、実行されてもされなくてもよい。また図10は、ALD法を用いた工程ST2において基板Wの表面で生じる現象の一例を模式的に示す図である。
 工程ST21では、図10に示すように、下地膜UFの表面に、金属含有プリカーサを含む第1のガスG1が供給されて、プリカーサ膜PFが形成される。金属含有プリカーサは、第1の金属を含む。一実施形態において、金属含有プリカーサは、金属含有有機プリカーサである。一実施形態において、金属含有プリカーサは、上述したスタンナン化合物、酸素含有スズ化合物、窒素含有スズ化合物及びハロゲン化スズ化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含む。
 一実施形態における工程ST21では、第1のガスG1がガスノズル141を介して処理チャンバ102内に供給される。そして、チャンバ102内において、第1のガスG1の金属含有プリカーサが下地膜UFの表面に吸着され、金属含有プリカーサ膜PFが形成される。金属含有プリカーサ膜PFは、例えば、第1金属種を含み得る。金属含有プリカーサ膜PFは、金属錯体であり得る。
 工程ST22では、チャンバ102内のガスが排気機構132により排気口131から排出される。このとき、基板Wに対して不活性ガス等が供給されてよい。これにより、過剰な金属含有プリカーサなどのガスがパージされる。不活性ガスは、一例では、He、Ar、Ne、Kr、Xe等の貴ガスや窒素ガスである。
 工程ST23では、図10に示すように、基板Wの表面に酸化性ガスを含む第2のガスG2が供給され、第2のガスG2とプリカーサ膜PFとが反応して、プリカーサ膜PFから第1の膜RM1が形成される。第2のガスG2に含まれる酸化性ガスは、下地膜UFの表面に吸着したプリカーサと反応するガスである。酸化性ガスは、HOガス、Hガス、Oガス及びOガスからなる群から選択される少なくとも1つであってよい。一実施形態における工程ST213では、第2のガスG2がガスノズル141を介して処理チャンバ102内に供給される。そして、チャンバ102内において第2のガスG2とプリカーサ膜PFとが反応して第1の膜RM1が形成される。
 工程ST24では、チャンバ102内のガスが排気機構132により排気口131から排出される。このとき、基板Wに対して不活性ガス等が供給されてよい。これにより、過剰な第2のガスG2などのガスがパージされる。
 工程ST25では、工程ST2を終了するための所与の条件が満たされているか否かが判定される。所与の条件は、工程ST21から工程ST24を1サイクルとする処理が、予め設定された回数行われたことであり得る。当該回数は、1回、5回未満、5回以上、10回以上であってよい。工程ST25では、所与の条件が満たされていないと判断された場合には、工程ST21に戻り、所与条件が満たされていると判断された場合には、工程ST2が終了する。例えば、所与の条件は、工程ST24後における、第1の膜RM1の寸法に関する条件でもよい。すなわち、工程ST24の後に、第1の膜RM1の寸法(厚み)が所与の値や範囲に達したか否かを判断し、当該所与の値や範囲に達するまで工程ST21から工程ST24のサイクルを繰り返してよい。第1の膜RM1の寸法は、光学的な測定装置で測定されてよい。以上により、下地膜UF上に第1の膜RM1が形成される。
 工程ST21において、基板支持部121の温度は第1の温度に制御されてよい。基板支持部121の温度の調整は、各ヒータの1つ以上の出力を制御することで行われてよい。第1の温度は、例えば0℃以上250℃以下でよく、0℃以上150℃以下でよく、一例では150℃である。
 一実施形態において、工程ST2は、第1の膜RM1を加熱してベークする工程を含んでよい。ベークは、大気雰囲気で実行されてよく、不活性雰囲気で実行されてもよい。ベークは、基板Wを50℃以上250℃以下、50℃以上200℃以下又は80℃以上150℃以下に加熱することで実行されてよい。一実施形態において、熱処理装置100の各ヒータは、ベークを行う加熱部として機能し得る。一実施形態において、ベークは、熱処理装置100以外の他の熱処理システムを用いて実行されてもよい。
(工程ST3:第2の膜の形成)
 工程ST3において、第2の膜RM2が形成される。図11は、工程ST3において、第2の膜RM2が形成された基板Wの断面構造の一例を示す図である。図11に示すとおり、第2の膜RM2は、第1の膜RM1上に形成される。第2の膜RM2は金属含有レジスト膜である。一実施形態において、第2の膜RM2は、Sn、Hf及びTiからなる群から選択される少なくとも1種の金属(以下、「第2の金属」ともいう。)を含む。一例では、第2の膜RM2はSnを含有してよい。
 一実施形態において、第2の膜RM2に含まれる金属の種類は、第1の膜RM1と同一である。一実施形態において、第2の膜RM2に含まれる金属の種類は、第1の膜RM1と異なる。一実施形態において、第2の膜RM2は、第1の膜RM1よりも二次電子放出係数が低い材料で構成される。
 一実施形態において、第2の膜RM1は第1の膜RM1よりも厚い。例えば、第1の膜RM1がレジスト膜ではない場合(例えば、金属酸化膜や金属膜である場合)、第2の膜RM1は第1の膜RM1よりも厚くてよい。
 工程ST3における第2の膜RM2の形成は、CVD法、ALD法などの種々の方法を用いて実行されてよい。一実施形態において、工程ST3における第2の膜RM2の形成は、工程ST2における第1の膜RM1の形成と同種の方法を用いて実行される。例えば、工程ST2及び工程ST3において、CVD法が用いられてよい。例えば、工程ST2及び工程ST3において、ALD法が用いられてよい。
 CVD法が用いられる場合、工程ST3では、金属含有ガスを含む第2の処理ガスがガスノズル141を介して処理チャンバ102内に供給される。一実施形態において、第2の処理ガスに含まれる金属含有ガスは、第2の金属を含む。一実施形態において、第2の処理ガスは、酸化性ガスを含む。酸化性ガスは、HOガス、Hガス、Oガス、Oガス及びNガスからなる群から選択される少なくとも1つであってよい。
 一実施形態において、第2の処理ガスに含まれる金属含有ガスは、有機金属化合物である。一実施形態において、第2の処理ガスに含まれる金属含有ガスは、上述したスタンナン化合物、酸素含有スズ化合物、窒素含有スズ化合物及びハロゲン化スズ化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含む。
 ALD法が用いられる場合、工程ST3では、金属含有プリカーサを含む第3のガスG3と酸化性ガスを含む第4のガスG4とが適宜パージ処理を挟んで工程ST2と同様に基板Wに交互に供給される。一実施形態において、第3のガスG3に含まれる金属含有プリカーサは、第2の金属を含む。第4のガスG4に含まれる酸化性のガスは、HOガス、Hガス、Oガス、Oガス及びNガスからなる群から選択される少なくとも1つであってよい。
 一実施形態において、第3のガスG3に含まれる金属含有プリカーサは、金属含有有機プリカーサである。一実施形態において、第3のガスG3に含まれる金属含有プリカーサは、上述したスタンナン化合物、酸素含有スズ化合物、窒素含有スズ化合物及びハロゲン化スズ化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含む。
 工程ST3において、基板支持部121の温度は、工程ST2と同じ第1の温度に制御されてよく、また第1の温度と異なる第2の温度に制御されてもよい。例えば、第2の温度は、第1の温度よりも高くてよく、また低くてもよい。基板支持部121の温度の調整は、各ヒータの1つ以上の出力を制御することで行われてよい。第2の温度は、例えば0℃以上250℃以下でよく、0℃以上150℃以下でよく、一例では150℃である。
 一実施形態において、工程ST3は、第2の膜RM2を加熱してベークする工程を含んでよい。ベークは、大気雰囲気で実行されてよく、不活性雰囲気で実行されてもよい。ベークは、基板Wを50℃以上250℃以下、50℃以上200℃以下又は80℃以上150℃以下に加熱することで実行されてよい。一実施形態において、熱処理装置100の各ヒータは、ベークを行う加熱部として機能し得る。一実施形態において、ベークは、熱処理装置100以外の他の熱処理システムを用いて実行されてもよい。
 基板Wは、以降の工程で、EUV露光されてよい。EUV露光においては、光子分布の確率的揺らぎや焦点深度の浅さに起因して、第2の膜RM2(金属含有レジスト膜)の厚み方向下方(第1の膜RM1に近い側)において光子が減少ないし減衰し得る。この点、本処理方法では、第2の膜RM2は、下地膜UFよりもEUV吸収断面積が高い元素を含む材料で構成される第1の膜RM1の上方に形成される。第1の膜RM1がEUV吸収断面積が高い元素を含む材料で構成されると、EUV露光時に、第1の膜RM1から放出される二次電子は、第2の膜RM2の厚み方向下方の光子の減衰ないし減少を補い得る。これにより、本処理方法は、レジスト膜(第2の膜RM2)の露光感度を調整し得る。またEUV露光時に、第2の膜RM2の厚み方向下方において露光反応(例えば膜の硬化の程度)が弱まること、ひいては現像耐性のばらつきが生じることが抑制され得る。
 上述したとおり、第1の膜RM1が、金属含有レジスト膜である場合、第1の膜RM1における金属の組成比は、第2の膜RM2における金属の組成比よりも高くてよい。金属の組成比が高くなると露光感度は上昇するので、EUV露光時に第1の膜RM1に到達する光子が第2の膜RM2に比べて減少ないし減衰したとしても、第1の膜RM1の露光感度の低下が抑制され得る。これにより、本処理方法は、レジスト膜(第1の膜RM1及び第2の膜RM2)の露光感度を調整し得る。またEUV露光時に、第1の膜RM1が第2の膜RM2よりも露光反応(例えば膜の硬化の程度)が弱まること、ひいては現像耐性のばらつきが生じることが抑制され得る。
 一実施形態において、本処理方法は、プラズマ処理システム(図2及び図3参照)を用いたドライプロセスにより実行されてよい。例えば、プラズマ処理装置1の処理チャンバ10内の基板支持部11上に基板Wを提供し(工程ST1)、ガス供給部20から処理チャンバ10内に処理ガスを供給することで、第1の膜RM1及び第2の膜RM2を形成(工程ST2及び工程ST3)してよい。
 プラズマ処理システムを用いる場合、工程ST21及び工程ST22において、上述したALD法又はCVD法が用いられてよい。なお、基板支持部11の温度は、温調モジュールや静電チャック1111と基板Wの裏面との間の伝熱ガス(例えばHe)の圧力を制御することで調整されてよい。工程ST2及び/又は工程ST3において、処理ガスからプラズマが生成されてよく、またプラズマが生成されなくてもよい。熱処理システム(図1参照)を用いる場合と同様、工程ST2及び/又は工程ST3は、基板Wを加熱してベーク処理を行う工程を含んでよい。ベーク処理は、例えば、熱処理システムを用いて実行されてよい。
 一実施形態において、本処理方法は、液処理システム(図4参照)を用いたウェットプロセスにより実行されてよい。すなわち、液処理装置300の処理チャンバ310内のスピンチャック311に基板Wを提供し(工程ST1)、処理液供給ノズル331から成膜用の溶液を基板W上に塗布することで第1の膜RM1及び第2の膜RM2を形成(工程ST2及び工程ST3)してよい。
 工程ST2で用いる成膜用の溶液は、第1の金属を含む。一実施形態において、当該溶液は、上述したスタンナン化合物、酸素含有スズ化合物、窒素含有スズ化合物及びハロゲン化スズ化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含む。
 工程ST3で用いる成膜用の溶液は、第2の金属を含む。一実施形態において、当該溶液は、上述したスタンナン化合物、酸素含有スズ化合物、窒素含有スズ化合物及びハロゲン化スズ化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含む。
 液処理システムを用いる場合、工程ST21及び/又は工程ST22は、基板Wへ溶液が塗布された後に、基板Wを加熱してベークする工程を含んでよい。一実施形態において、ベークは、例えば、熱処理システム(図1参照)を用いて実行されてよい。ベークは、大気雰囲気で実行されてよく、不活性雰囲気で実行されてもよい。ベークは、基板Wを50℃以上250℃以下、50℃以上200℃以下又は80℃以上150℃以下に加熱することで実行されてよい。
 一実施形態において、本処理方法における成膜処理は、熱処理システム(図1参照)やプラズマ処理システム(図2及び図3参照)を用いたドライプロセスと、液処理システム(図4参照)を用いたウェットプロセスとの双方で行われてよい。例えば、工程ST2において、第1の膜RM1をドライ成膜し、工程ST3において、第2の膜RM2をウェット成膜してよい。この場合、工程ST3においてウェット成膜する段階で第1の膜RM1が成膜されているので、第2の膜RM2を成膜するための溶液(レジスト液)が下地膜UFへ染み込むことを抑制し得る。また例えば、工程ST2において、第1の膜RM1をウェット成膜し、工程ST3において、第2の膜RM2をドライ成膜してよい。
 一実施形態において、本処理方法における第1の膜RM1の成膜処理は、PVD装置を用いて行われてよい。例えば、第1の膜RM1が金属膜や金属酸化膜である場合、当該金属を、PVD装置を用いて下地膜UF上に真空蒸着やスパッタリング等することで、第1の膜を形成してよい。
 一実施形態において、本処理方法は、工程ST3の後で、基板WをEUV露光する工程を含む。EUVは、例えば、10~20nmの範囲の波長を有する。EUVは、11~14nmの範囲の波長を有してよく、一例では13.5nmの波長を有する。
 図12は、EUV露光された基板Wの断面構造の一例を示す図である。図12に示すように、第2の膜RM2には、露光された第1領域EX1と露光されていない第2領域EX2とが形成される。上述したとおり、EUV露光時に、第1の膜RM1から放出される二次電子は、第2の膜RM2の厚み方向下方の光子の減衰ないし減少を補い得る。これにより、第2の膜RM2の第1領域EX1は、厚み方向で露光反応(例えば膜の硬化の程度)が均一化され得る。
 図13は、EUV露光された基板Wの断面構造の他の例を示す図である。図13は、第1の膜RM1が金属含有レジスト膜である場合である。図13に示すように、第1の膜RM1及び第2の膜RM2には、露光された第1領域EX1と露光されていない第2領域EX2とが形成される。一実施形態において、第1の膜RM1の金属の組成比が、第2の膜RM2における金属の組成比よりも高い。この場合、EUV露光時に第1の膜RM1に到達する光子が第2の膜RM2に比べて減少ないし減衰したとしても、第1の膜RM1の露光感度の低下が抑制され得る。これにより、第1の膜RM1の第1領域EX1と第2の膜RM2の第1領域EX1とは、露光反応(例えば膜の硬化の程度)が均一化され得る。
 一実施形態において、本処理方法は、露光後に基板Wを現像して、第2の膜RM2から第1の領域又は第2の領域を選択的に除去する工程をさらに含む。第1の膜RM1が金属含有レジスト膜である場合、第1の膜RM1もあわせて現像されてよい。一実施形態において、現像処理は現像液を用いたウェットプロセス(以下「ウェット現像」ともいう。)により行われる。一実施形態において、現像処理は、現像ガスを用いたドライプロセス(以下「ドライ現像」ともいう。)により行われる。一実施形態において、現像処理は、ウェット現像とドライ現像の両方により行われ良い。例えば、第1の膜RM1が金属含有レジスト膜である場合、第2の膜RM2をウェット現像し、第1の膜RM1をドライ現像してよい。
 金属含有レジスト膜RMをドライ現像する場合、ガスノズル141を介して処理チャンバ102内に、少なくとも一つの現像ガスを供給する。一実施形態において、現像ガスは、臭化水素(HBr)、フッ化水素(HF)、塩化水素(HCl)、三塩化ホウ素(BCl)、有機酸(例えば、カルボン酸、アルコール)、β-ジカルボニル化合物からなる群のうち少なくとも一つを含んでいてもよい。現像ガス中のカルボン酸は、例えば、ギ酸(HCOOH)、酢酸(CHCOOH)、トリクロロ酢酸(CClCOOH)、モノフルオロ酢酸(CFHCOOH)、ジフルオロ酢酸(CFFCOOH)、トリフルオロ酢酸(CFCOOH)クロロ-ジフロロ酢酸(CClFCOOH)、硫黄含有の酢酸、チオ酢酸(CHCOSH)、チオグリコール酸(HSCHCOOH)、トリフルオロ酢酸無水物((CFCO)O)、及び無水酢酸((CHCO)O)からなる群から選択される少なくとも一つを含んでいてもよい。現像ガス中のアルコールは、例えば、ノナフルオロ-tert-ブチルアルコール((CFCOH)を含んでよい。現像ガス中のβ-ジカルボニル化合物は、例えば、アセチルアセトン(CHC(O)CHC(O)CH)、トリクロロアセチルアセトン(CClC(O)CHC(O)CH)、ヘキサクロロアセチルアセトン(CClC(O)CHC(O)CCl)、トリフルオロアセチルアセトン(CFC(O)CHC(O)CH)、ヘキサフルオロアセチルアセトン(HFAc、CFC(O)CHC(O)CF)でよい。工程STaでは、現像ガスと領域RDとの間の熱反応により現像が行われてもよく、或いは、現像ガスから生成されたプラズマからの化学種と領域RDと間の化学反応により現像が行われてもよい。
 図14は、現像後の基板Wの断面構造の一例を示す図である。図14は、図12に示す露光後の基板Wを現像して、第2の膜RM2から第2の領域を選択的に除去した場合の例である。図14に示すとおり、第2の膜RM2には、開口OPが形成される。開口OPは、第2の膜RM2の第1領域EX1の側面によって規定される。開口OPは、当該側面に囲まれた、第1の膜RM1上の空間である。開口OPは、基板Wの平面視において、第1領域EX1に対応する形状(結果的にEUV露光に用いた露光マスクパターンに対応する形状)を有する。当該形状は、例えば、円、楕円、矩形、線やこれらの1種類以上を組み合わせた形状であってよい。第2の膜RM2には、複数の開口OPが形成されてよい。複数の開口OPは、それぞれ線形状を有し、一定の間隔で並んでラインアンドスペースのパターンを構成してもよい。また複数の開口OPが格子状に配列され、ピラーパターンを構成してもよい。
 一実施形態において、本処理方法は、第2の膜RM2の現像後に、第2の膜RM2をマスクとして、第1の膜RM1をエッチングする工程をさらに含んでよい。これにより、開口OPの形状に基づいて第1の膜RM1に凹部が形成される。なお、第1の膜RM1をエッチングする工程では、下地膜UFの一部がエッチングされてもよい。
 第1の膜RM1のエッチングは、ウェットプロセスにより行われてもよく、ドライプロセスにより行われてもよく、ウエットプロセスとドライプロセスの両方により行われてもよい。第1の膜RM1のエッチングをドライプロセスで使用する場合、エッチングガスとして、上述した現像ガスをエッチングガスとして用いることができる。第1の膜RM1のエッチングは、前述の現像工程と同一のチャンバ内で行ってもよく、異なるチャンバ内で行ってもよい。
 なお、一実施形態において、第1の膜RM1及び第2の膜RM2は、それぞれの膜に含まれる金属の種類や組成比が異なる。このため、第2の膜RM2の現像又は第1の膜RM1をエッチングにおいて、第1の膜RM1と第2の膜RM2の境界領域に水平方向に削れて窪み等が生じる場合がある。このため、第2の膜RM2の現像及び/又は第1の膜RM1のエッチングをする際に、第2の膜RM2及び/又は第1の膜RM1の側壁を保護しながら、これらの工程を行ってもよい。例えば、第2の膜RM2の現像及び第1の膜RM1のエッチングをドライプロセスにより行う場合、上述した現像ガス又はエッチングガスに側壁保護効果のあるガス(以下、「保護ガス」ともいう。)を添加してもよい。保護ガスの添加により、第2の膜RM2及び/又は第1の膜RM1の側壁にパッシベーション層が形成され、これらの膜の水平方向の削れを抑制することができる。
 保護ガスとしては、酸素含有ガスを用いることができる。一例では、保護ガスは、O、CO、CO、COS、SO及びHOからなる群から選ばれる少なくとも1種でよい。保護ガスとして、酸素含有ガスを添加する場合、第2の膜RM2及び/又は第1の膜RM1の側壁にSn-O結合を含む層が形成され得る。
 また、保護ガスとしては、炭素及び/又はシリコンを含有するガスを使用することができる。炭素を含有するガスとしては、例えば、ハイドロカーボン、フルオロカーボン及びハイドロフルオロカーボンからなる群から選択される少なくとも1種を用いることができる。シリコンを含有するガスとしては、例えばSiCl4を用いることができる。このほか、保護ガスとして、アミノスズ等を用いてもよい。これらの保護ガスによれば、第2の膜RM2及び/又は第1の膜RM1の側壁に炭素及び/又はシリコン保護層が形成され得る。
 図15は、現像後の基板Wの断面構造の他の例を示す図である。図15は、図13に示す露光後の基板Wを現像して、第1の膜RM1及び第2の膜RM2から第2の領域を選択的に除去した場合の例である。図15に示すとおり、第1の膜RM1及び第2の膜RM2には、開口OPが形成される。開口OPは、第1の膜RM1及び第2の膜RM2の第1領域EX1の側面によって規定される。開口OPは、当該側面に囲まれた、下地膜UF上の空間である。開口OPは、基板Wの平面視において、第1領域EX1に対応する形状(結果的にEUV露光に用いた露光マスクパターンに対応する形状)を有する。当該形状は、例えば、円、楕円、矩形、線やこれらの1種類以上を組み合わせた形状であってよい。第2の膜RM2には、複数の開口OPが形成されてよい。複数の開口OPは、それぞれ線形状を有し、一定の間隔で並んでラインアンドスペースのパターンを構成してもよい。また複数の開口OPが格子状に配列され、ピラーパターンを構成してもよい。
 一実施形態において、本処理方法は、現像後に下地膜UFをエッチングする工程をさらに含んでいてよい。一実施形態において、第1の膜RM1及び第2の膜RM2をマスクとして下地膜UFがエッチングされる。これにより、下地膜UFにおいて第1の膜RM1及び第2の膜RM2により覆われていない部分(第1の膜RM1及び第2の膜RM2の開口OPに露出した部分)が深さ方向にエッチングされる。
 下地膜UFのエッチングは、例えば、プラズマ処理システム(図2及び図3参照)により行われてよい。この場合、先ず、プラズマ処理装置1におけるシャワーヘッド13からチャンバ10内に処理ガスが供給される。処理ガスは、下地膜UFをエッチングするために必要な活性種を生成するガスを含む。
 次に、1又は複数のRF信号がRF電源31から上部電極及び/又は下部電極に供給される。これにより、処理ガスからプラズマ処理空間10s内にプラズマが生成される。また、バイアス信号が基板支持部11の下部電極に供給されてよい。バイアスRF信号を下部電極に供給することにより、基板Wにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Wに引き込むことができる。これにより、下地膜UFのエッチングが促進され得る。なお、下地膜UFをエッチングする方法は、特に限定されない。
<基板処理システムの構成例>
 図16は、例示的な実施形態にかかる基板処理システムSSの構成例を説明するためのブロック図である。基板処理システムSSは、第1のキャリアステーションCS1と、第1の処理ステーションPS1と、第1のインターフェイスステーションIS1と、露光装置EXと、第2のインターフェイスステーションIS2と、第2の処理ステーションPS2と、第2のキャリアステーションCS2と、制御部CTとを備える。
 第1のキャリアステーションCS1は、第1のキャリアステーションCS1と基板処理システムSSの外部のシステムとの間で第1のキャリアC1の搬入や搬出を行う。第1のキャリアステーションCS1は、複数の第1の載置板ST1を含む載置台を有する。各第1の載置板ST1上には、複数枚の基板Wを収容した状態又は空の状態の第1のキャリアC1が載置される。第1のキャリアC1は、複数枚の基板Wを内部に収容可能な筐体を有する。第1のキャリアC1は、一例では、FOUP(Front Opening Unified Pod)である。
 また、第1のキャリアステーションCS1は、第1のキャリアC1と第1の処理ステーションPS1との間で基板Wの搬送を行う。第1のキャリアステーションCS1は、第1の搬送装置HD1を更に備える。第1の搬送装置HD1は、第1のキャリアステーションCS1において、載置台と第1の処理ステーションPS1との間に位置するように設けられている。第1の搬送装置HD1は、各第1の載置板ST1上の第1のキャリアC1と、第1の処理ステーションPS1の第2の搬送装置HD2との間で基板Wの搬送及び受け渡しを行う。基板処理システムSSは、ロードロックモジュールを更に備えてよい。ロードロックモジュールは、第1のキャリアステーションCS1と第1の処理ステーションPS1との間に設けられ得る。ロードロックモジュールは、その内部の圧力を、大気圧又は真空に切り替えることができる。「大気圧」は、第1の搬送装置HD1の内部の圧力でありうる。「真空」は、大気圧よりも低い圧力であって、例えば0.1Pa~100Paの中真空であり得る。第2の搬送装置HD2の内部は大気圧又は真空であり得る。ロードロックモジュールは、例えば、大気圧である第1の搬送装置HD1から真空である第2の搬送装置HD2へ基板Wを搬送し、また真空である第2の搬送装置HD2から大気圧である第1の搬送装置HD1へ基板Wを搬送してよい。
 第1の処理ステーションPS1は、基板Wに対して各種処理を行う。一実施形態において、第1の処理ステーションPS1は、前処理モジュールPM1、レジスト膜形成モジュールPM2及び第1の熱処理モジュールPM3(以下あわせて「第1の基板処理モジュールPMa」ともいう。)を備える。また、第1の処理ステーションPS1は、基板Wを搬送する第2の搬送装置HD2を有する。第2の搬送装置HD2は、指定された2つの第1の基板処理モジュールPMaの間、及び、第1の処理ステーションPS1と第1のキャリアステーションCS1又は第1のインターフェイスステーションIS1との間で基板Wの搬送及び受け渡しを行う。
 前処理モジュールPM1において、基板Wに前処理が施される。一実施形態において、前処理モジュールPM1は、基板Wの温度を調整する温度調整ユニット、基板Wの温度を高精度に調整する高精度温調ユニット、基板W上に下地膜の一部又は全部を形成する下地膜形成ユニットを含む。一実施形態において、前処理モジュールPM1は、基板Wに表面改質処理を行う表面改質処理ユニットを含む。前処理モジュールPM1の各処理ユニットは、熱処理装置100(図1参照)、プラズマ処理装置1(図2及び図3参照)及び/又は液処理装置300(図4参照)を含んで構成されてよい。
 レジスト膜形成モジュールPM2において、基板Wにレジスト膜が形成される。一実施形態において、レジスト膜形成モジュールPM2は、ドライコーティングユニットを備える。ドライコーティングユニットは、気相堆積法等のドライプロセスを使用して基板W上にレジスト膜を形成する。ドライコーティングユニットは、一例では、チャンバ内に配置された基板W上に、レジスト膜を化学蒸着させるCVD装置若しくはALD装置又はレジスト膜を物理蒸着させるPVD装置を含む。ドライコーティングユニットは、熱処理装置100(図1参照)又はプラズマ処理装置1(図2及び図3参照)であってもよい。
 一実施形態において、レジスト膜形成モジュールPM2は、ウェットコーティングユニットを備える。ウェットコーティングユニットは、液相堆積法等のウェットプロセスを使用して基板W上にレジスト膜を形成する。ウェットコーティングユニットは、一例では、液処理装置300(図4参照)であってよい。
 一実施形態において、レジスト膜形成モジュールPM2の例は、ウェットコーティングユニットとドライコーティングユニットの双方を含む。
 第1の熱処理モジュールPM3において、基板Wに熱処理がされる。一実施形態において、第1の熱処理モジュールPM3は、レジスト膜が形成された基板Wに加熱処理を行うプリベーク(Post Apply Bake:PAB)ユニット、基板Wの温度を調整する温度調整ユニット及び基板Wの温度を高精度に調整する高精度温調ユニットのいずれか1つ以上を含む。これらの各ユニットは、それぞれ1又は複数の熱処理装置を有してよい。一例において、複数の熱処理装置は積層されていてよい。熱処理装置は、例えば、熱処理装置100(図1参照)であってよい。それぞれの熱処理は所定温度で所定のガスを用いて行われてよい。
 第1のインターフェイスステーションIS1は、第3の搬送装置HD3を有する。第3の搬送装置HD3は、第1の処理ステーションPS1と露光装置EXとの間で基板Wの搬送及び受け渡しを行う。第3の搬送装置HD3は、基板Wを収容する筐体を有し、当該筐体内の温度、湿度、圧力等が制御可能に構成されてよい。
 露光装置EXは、露光マスク(レチクル)を用いて基板W上のレジスト膜を露光する。露光装置EXは、例えば、EUV光を発生する光源を有するEUV露光装置でよい。
 第2のインターフェイスステーションIS2は、第4の搬送装置HD4を有する。第4の搬送装置HD4は、露光装置EXと第2の処理ステーションPS2との間で基板Wの搬送や受け渡しを行う。第4の搬送装置HD4は、基板Wを収容する筐体を有し、当該筐体内の温度、湿度、圧力等が制御可能に構成されてよい。
 第2の処理ステーションPS2は、基板Wに対して各種処理を行う。一実施形態において、第2の処理ステーションPS2は、第2の熱処理モジュールPM4、測定モジュールPM5、現像モジュールPM6及び第3の熱処理モジュールPM7(以下あわせて「第2の基板処理モジュールPMb」ともいう。)を備える。また、第2の処理ステーションPS2は、基板Wを搬送する第5の搬送装置HD5を有する。第5の搬送装置HD5は、指定された2つの第2の基板処理モジュールPMb間、及び、第2の処理ステーションPS2と第2のキャリアステーションCS2又は第2のインターフェイスステーションIS2との間で基板Wの搬送及び受け渡しを行う。
 第2の熱処理モジュールPM4において、基板Wに熱処理がされる。一実施形態において、熱処理モジュールPM4は、露光後の基板Wに加熱処理をするポストエクスポージャーベーク(Post Exposure Bake:PEB)ユニット、基板Wの温度を調整する温度調整ユニット及び基板Wの温度を高精度に調整する高精度温調ユニットのいずれか1つ以上を含む。これらの各ユニットは、それぞれ1又は複数の熱処理装置を有してよい。一例において、複数の熱処理装置は積層されていてよい。熱処理装置は、例えば、熱処理装置100(図1参照)であってよい。それぞれの熱処理は所定温度で所定のガスを用いて行われてよい。
 測定モジュールPM5において、基板Wに対して各種測定が行われる。一実施形態において、測定モジュールPM5は、基板Wを載置する載置台、撮像装置、照明装置及び各種センサ(温度センサ、反射率測定センサ等)を含む撮像ユニットを備える。撮像装置は、例えば、基板Wの外観を撮像するCCDカメラでよい。或いは、撮像装置は、光を波長ごとに分光して撮影するハイパースペクトルカメラでもよい。ハイパースペクトルカメラは、レジスト膜のパターン形状、寸法、膜厚、組成及び膜密度のいずれか1つ以上を測定し得る。
 現像モジュールPM6において、基板Wに現像処理がされる。一実施形態において、現像モジュールPM6は基板Wに対するドライ現像を行うドライ現像ユニットを備える。ドライ現像ユニットは、例えば、熱処理装置100(図1参照)又はプラズマ処理装置1(図2及び図3参照)であってよい。一実施形態において、現像モジュールPM6は基板Wに対するウェット現像を行うウェット現像ユニットを備える。ウェット現像ユニットは、例えば、液処理装置300(図4)であってよい。一実施形態において、現像モジュールPM6は、ドライ現像ユニットとウェット現像ユニットの双方を備える。
 第3の熱処理モジュールPM7において、基板Wに熱処理が施される。一実施形態において、第3の熱処理モジュールPM7は、現像後の基板Wに加熱処理をするポストベーク(Post Bake:PB)ユニット、基板Wの温度を調整する温度調整ユニット及び基板Wの温度を高精度に調整する高精度温調ユニットのいずれか1つ以上を含む。これらの各ユニットは、それぞれ1又は複数の熱処理装置を有してよい。一例において、複数の熱処理装置は積層されていてよい。熱処理装置は、例えば、熱処理装置100(図1参照)であってよい。それぞれの熱処理は所定温度で所定のガスを用いて行われてよい。
 第2のキャリアステーションCS2は、第2のキャリアステーションCS2と基板処理システムSSの外部のシステムとの間で第2のキャリアC2の搬入及び搬出を行う。第2のキャリステーションCS2の構成及び機能は、上述した第1のキャリステーションCS1と同様であってよい。
 制御部CTは、基板処理システムSSの各構成を制御して、基板Wに所与の処理を実行する。制御部CTは、プロセスの手順、プロセスの条件、搬送条件等が設定されたレシピを格納しており、当該レシピに従って、基板Wに所与の処理を実行するように、基板処理システムSSの各構成を制御する。制御部CTは、各制御部(図1~図4に示す制御部200及び制御部2、並びに制御部400)の一部又は全部の機能を兼ねてよい。
<基板処理方法の一例>
 図17は、例示的な実施形態にかかる基板処理方法(以下「方法MT」ともいう。)を示すフローチャートである。図13に示すように、方法MTは、基板に前処理を施す工程ST100と、基板にレジスト膜を形成する工程ST200と、レジスト膜が形成された基板に加熱処理(プリベーク:PAB)を施す工程ST300と、基板に対するEUV露光を行う工程ST400と、露光後の基板に加熱処理(ポストエクスポージャーベーク:PEB)を施す工程ST500と、基板の測定を行う工程ST600と、基板のレジスト膜を現像する工程ST700と、現像後の基板に加熱処理(ポストベーク:PB)を施す工程ST800と、基板をエッチングする工程ST900とを含む。方法MTは、上記各工程の1つ以上を含まなくてよい。例えば、方法MTは、工程ST600を含まなくてよく、工程ST500の後で工程ST700が実行されてよい。
 方法MTは、図16に示す基板処理システムSSを用いて実行されてよい。以下では、基板処理システムSSの制御部CTが基板処理システムSSの各部を制御して、基板Wに対して方法MTを実行する場合を例に説明する。
(工程ST100:前処理)
 まず、複数の基板Wを収容した第1のキャリアC1が、基板処理システムSSの第1のキャリアステーションCS1に搬入される。第1のキャリアC1は、第1の載置板ST1上に載置される。次に第1の搬送装置HD1により、第1のキャリアC1内の各基板Wが順次取り出され、第1の処理ステーションPS1の第2の搬送装置HD2に受け渡される。基板Wは、第2の搬送装置HD2により、前処理モジュールPM1に搬送される。前処理モジュールPM1により、基板Wに前処理が行われる。前処理は、例えば、基板Wの温度調整、基板Wの下地膜の一部又は全部の形成、基板Wの加熱処理及び基板Wの高精度温度調整の1つ以上を含んでよい。前処理は、基板Wの表面改質処理を含んでもよい。
(工程ST200:レジスト膜形成)
 次に、基板Wは、第2の搬送装置HD2により、レジスト膜形成モジュールPM2に搬送される。レジスト膜形成モジュールPM2により、基板W上にレジスト膜が形成される。一実施形態において、レジスト膜の形成は、液相堆積法等のウェットプロセスで行われる。例えば、レジスト膜形成モジュールPM2のウェットコーティングユニットを用いて、基板W上にレジスト膜をスピンコーティングすることで、レジスト膜が形成される。一実施形態において、基板Wへのレジスト膜の形成は、気相堆積法等のドライプロセスにより行われる。例えば、レジスト膜形成モジュールPM2のドライコーティングユニットを用いて、基板W上にレジスト膜を蒸着することで、レジスト膜が形成される。工程ST200におけるレジスト膜の形成は、本処理方法(図5参照)を用いて行われてよい。すなわち基板W上に、第1の膜RM1を形成した上で、金属含有レジスト膜からなる第2の膜RM2が形成されてよい。なお、第1の膜RM1は金属含有レジスト膜であってもなくてもよい。
 なお、基板Wへのレジスト膜の形成は、ドライプロセスとウェットプロセスの双方を用いて行われてもよい。例えば、ドライプロセスにより基板Wに第1のレジスト膜を形成した後で、ウェットプロセスにより第1のレジスト膜上に第2のレジスト膜を形成してよい。この場合、第1のレジスト膜と第2のレジスト膜の膜厚、材料及び/又は組成は、同一でも異なってもよい。
(工程ST300:PAB)
 次に、基板Wは、第2の搬送装置HD2により、第1の熱処理モジュールPM3に搬送される。第1の熱処理モジュールPM3により、基板Wに加熱処理(プリベーク:PAB)が施される。プリベークは、大気雰囲気で行ってもよく、不活性雰囲気でおこなってもよい。また、プリベークは、基板Wを50℃以上又は80℃以上に加熱することにより行ってよい。基板Wの加熱温度は、250℃以下、200℃以下又は150℃以下であってよい。一例において、基板の加熱温度は50℃以上、250℃以下であってよい。工程ST200においてドライプロセスでレジスト膜を形成する場合、一実施形態において、プリベークは工程ST200を実行したドライコーティングユニットで連続して実行されてよい。一実施形態において、プリベーク後に、基板Wの端部のレジスト膜を除去する処理(Edge Bead Removal:EBR)が施されてよい。
(工程ST400:EUV露光)
 次に、基板Wは、第2の搬送装置HD2により、第1のインターフェイスステーションIS1の第3の搬送装置HD3に受け渡される。そして基板Wは、第3の搬送装置HD3により、露光装置EXに搬送される。基板Wは、露光装置EXにおいて露光マスク(レチクル)を介してEUV露光がされる。これにより、基板Wには、露光マスク(レチクル)のパターンに対応して、EUV露光された第1領域と、EUV露光されていない第2領域とが形成される。一実施形態において、第1領域の膜厚は、第2領域2の膜厚より小さくてよい。
(工程ST500:PEB)
 次に、基板Wは、第2のインターフェイスステーションIS2の第4の搬送装置HD4から第2の処理ステーションPS2の第5搬送装置HD5に受け渡される。そして基板Wは、第5の搬送装置HD5により、第2の熱処理モジュールPM4に搬送される。そして、基板Wには、第2の熱処理モジュールPM4において、加熱処理(ポストエクスポージャーベーク:PEB)が施される。ポストエクスポージャーベークは、大気雰囲気で行ってよい。また、ポストエクスポージャーベークは、基板Wを180℃以上250℃以下に加熱することにより行ってよい。 
(工程ST600:測定)
 次に、基板Wは、第5の搬送装置HD5により測定モジュールPM5に搬送される。測定モジュールPM5により、基板Wの測定がされる。測定は、光学的な測定であってもよく、他の測定であってもよい。一実施形態において、測定モジュールPM5による測定はCCDカメラを用いた基板Wの外観及び/又は寸法の測定を含む。一実施形態において、測定モジュールPM5による測定はハイパースペクトルカメラを用いたレジスト膜のパターン形状、寸法、膜厚、組成、膜密度のいずれか1つ以上(以下「パターン形状等」ともいう。)の測定を含む。
 一実施形態において、制御部CTは、測定された基板Wの外観や寸法、及び/又は、パターン形状等に基づいて、当該基板Wの露光異常の有無を判定する。一実施形態において、制御部CTにおいて露光異常があると判定された場合、工程ST700による現像行うことなく、基板Wのリワークまたは破棄が行われてよい。基板Wのリワークは、基板W上のレジストを除去し、再度、工程ST200に戻ってレジスト膜を形成することで行なってよい。現像後のリワークは基板Wへの損傷を伴うことがあるが、現像前にリワークを行うことで、基板Wへの損傷を回避又は抑制し得る。
(工程ST700:現像)
 次に、基板Wは、第5の搬送装置HD5により、現像モジュールPM6に搬送される。現像モジュールPM6において、基板Wのレジスト膜が現像される。現像によりEUV露光された第1領域又はEUV露光されていない第2領域のいずれかが選択的に除去される。現像処理は、ドライ現像で行ってよく、またウェット現像で行ってもよい。現像処理は、ドライ現像とウェット現像を組み合わせて行ってもよい。現像処理の後で又は現像処理の間に、脱離(desorption)処理が1回以上実行されてよい。脱離処理は、ヘリウム等の不活性ガス又は当該不活性ガスのプラズマにより、レジスト膜の表面及び/又は下地膜UFの表面からスカムを除去する(descum)こと又は表面を滑らかにする(smoothing)ことを含む。
(工程ST800:PB)
 次に、基板Wは、第5の搬送装置HD5により、第3の熱処理モジュールPM7に搬送され、加熱処理(ポストベーク)が施される。ポストベークは、大気雰囲気で行ってよく、N又はOを含む減圧雰囲気で行ってもよい。また、ポストベークは、基板Wを150℃以上250℃以下に加熱することにより行ってよい。ポストベークは、第3の熱処理モジュールPM7に代えて、第2の熱処理モジュールPM4で行ってもよい。一実施形態において、ポストベーク後に、測定モジュールPM5により基板Wの光学的な測定がされてよい。かかる測定は、工程ST600における測定に加えてまたは工程ST600における測定に代えて実行されてよい。一実施形態において、制御部CTは、測定された基板Wの外観や寸法、及び/又は、パターン形状等に基づいて、当該基板Wの現像パターンの欠陥、傷、異物の付着等の異常の有無等を判定する。一実施形態において、制御部CTにおいて異常があると判定された場合、工程ST900によるエッチングを行うことなく、基板Wのリワークまたは破棄が行われてよい。一実施形態において、制御部CTにおいて異常があると判断された場合、ドライコーティングユニット(CVD装置、ALD装置等)を用いて基板Wのレジスト膜の開口寸法が調整されてよい。
(工程ST900:エッチング)
 工程ST800の実行後、基板Wは、第5の搬送装置HD5により第2のキャリアステーションCS2の第6の搬送装置HD6に受け渡され、第6の搬送装置HD6により第2の載置板ST2の第2のキャリアC2に搬送される。その後、第2のキャリアC2はプラズマ処理システム(図示せず)に搬送される。プラズマ処理システムは、例えば、図2及び図3で示したプラズマ処理システムであってよい。プラズマ処理システムにおいて、現像後のレジスト膜をマスクとして基板Wの下地膜UFがエッチングされる。以上により、方法MTが終了する。なお、工程ST700において、プラズマ処理装置を用いてレジスト膜を現像する場合、エッチングは、当該プラズマ処理装置のプラズマ処理チャンバ内で続けて実行されてよい。また、第2の処理ステーションPS2が、現像モジュールPM6に加えて、プラズマ処理モジュールを備える場合には、エッチングは、当該プラズマ処理モジュール内で実行されてもよい。エッチングの前に又はエッチングの間に上述した脱離処理が1回以上実行されてよい。
 本開示の実施形態は、以下の態様をさらに含む。
(付記1)
 基板処理方法であって、
 (a)下地膜を有する基板を提供する工程と、
 (b)前記下地膜上に第1の膜を形成する工程であって、前記第1の膜は前記下地膜よりもEUV吸収断面積が高い元素を含む材料で構成される工程と、
 (c)前記第1の膜上に第2の膜を形成する工程であって、前記第2の膜は金属含有レジスト膜である工程と、を含む基板処理方法。
(付記2)
 前記第1の膜は、Sn、At、Bi、Ti、Pb、Xe、I、Te、Sb、Hg、Au、Cd、In、Ge及びAgからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含む、付記1に記載の基板処理方法。
(付記3)
 前記第1の膜はSnを含む、付記1又は付記2に記載の基板処理方法。
(付記4)
 前記第1の膜における金属の組成比は、前記第2の膜における金属の組成比よりも高い、付記2又は付記3に記載の基板処理方法。
(付記5)
 前記第1の膜は金属含有レジスト膜である、付記1から付記4のいずれか1つに記載の基板処理方法。
(付記6)
 前記(b)の工程において、前記第1の膜はドライプロセスを用いて形成される、付記1から付記5のいずれか1つに記載の基板処理方法。
(付記7)
 前記(b)の工程において、前記第1の膜は、ウェットプロセスを用いて形成される、付記1から付記6のいずれか1つに記載の基板処理方法。
(付記8)
 前記第2の膜は、Sn、Hf及びTiからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含む、付記1から付記7のいずれか1つに記載の基板処理方法。
(付記9)
 前記第2の膜は、Snを含む、付記1から付記8のいずれか1つに記載の基板処理方法。
(付記10)
 前記第2の膜は、前記第1の膜よりも厚い、付記1から付記9のいずれか1つに記載の基板処理方法。
(付記11)
 前記(c)の工程において、前記第2の膜は、ドライプロセスを用いて形成される、付記1から付記10のいずれか1つに記載の基板処理方法。
(付記12)
 前記(c)の工程において、前記第2の膜は、ウェットプロセスを用いて形成される、付記1から付記11のいずれか1つに記載の基板処理方法。
(付記13)
 (d)前記(c)の工程の後に、前記基板を露光して前記第2の膜に露光された第1領域と露光されていない第2領域とを形成する工程をさらに含む、付記1から付記12のいずれか1つに記載の基板処理方法。
(付記14)
 (e)前記(d)の工程の後に、前記基板を現像して、前記第2の膜から前記第2領域を選択的に除去する工程をさらに含む、付記13に記載の基板処理方法。
(付記15)
 (f1)前記(e)の工程の後に、前記第2の膜をマスクとして、前記第1の膜をエッチングする工程をさらに含む、付記14に記載の基板処理方法。
(付記16)
 (f2)前記(f1)の工程の後に、前記第1の膜及び前記第2の膜をマスクとして、前記下地膜をエッチングする工程をさらに含む、付記15に記載の基板処理方法。
(付記17)
 (d)前記(c)の工程の後に、前記基板を露光して前記第1の膜及び前記第2の膜に露光された第1領域と露光されていない第2領域とを形成する工程をさらに含む、付記5に記載の基板処理方法。
(付記18)
 (e)前記(d)の工程の後に、前記基板を現像して、前記第1の膜及び前記第2の膜から前記第2領域を選択的に除去する工程をさらに含む、付記17に記載の基板処理方法。
(付記19)
 (f)前記(e)の工程の後に、前記第1の膜及び前記第2の膜をマスクとして、前記下地膜をエッチングする工程をさらに含む、付記18に記載の基板処理方法。
(付記20)
 基板処理方法であって、
 (a)下地膜と、前記下地膜上の第1の膜と、前記第1の膜上の第2の膜とを有し、前記第1の膜は前記下地膜よりも二次電子放出係数が高く、前記第2の膜は金属含有レジスト膜である、基板を提供する工程であって、前記第1の膜及び前記第2の膜は、露光された第1領域と、露光されていない第2領域とを含む、前記工程と、
 (b)前記基板を現像して、前記第1の膜及び前記第2の膜から前記第2領域を選択的に除去する工程と、
を含む、基板処理方法。
(付記21)
 1又は複数の基板処理装置と制御部とを有する基板処理システムであって、
 前記制御部は、前記1又は複数の基板処理装置に対して、
 (a)下地膜を有する基板を提供する制御と、
 (b)前記下地膜上に第1の膜を形成する制御であって、前記第1の膜は前記下地膜よりもEUV吸収断面積が高い元素を含む材料で構成される制御と、
 (c)前記第1の膜上に第2の膜を形成する制御であって、前記第2の膜は金属含有レジスト膜である制御と、を実行させるように構成される、基板処理システム。
(付記22)
 デバイス製造方法であって、
 (a)下地膜を有する基板を提供する工程と、
 (b)前記下地膜上に第1の膜を形成する工程であって、前記第1の膜は前記下地膜よりもEUV吸収断面積が高い元素を含む材料で構成される工程と、
 (c)前記第1の膜上に第2の膜を形成する工程であって、前記第2の膜は金属含有レジスト膜である工程と、を含む
デバイス製造方法。
(付記23)
 1又は複数の基板処理装置と制御部とを有する基板処理システムのコンピュータに、
 (a)下地膜を有する基板を提供する制御と、
 (b)前記下地膜上に第1の膜を形成する制御であって、前記第1の膜は前記下地膜よりもEUV吸収断面積が高い元素を含む材料で構成される制御と、
 (c)前記第1の膜上に第2の膜を形成する制御であって、前記第2の膜は金属含有レジスト膜である制御と、を実行させるプログラム。
(付記24)
 付記23に記載のプログラムを格納した、記憶媒体。
 以上の各実施形態は、説明の目的で記載されており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。各実施形態は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく種々の変形をなし得る。例えば、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態に追加することができる。また、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態の対応する構成要素と置換することができる。
1……プラズマ処理装置、2……制御部、10……プラズマ処理チャンバ、1……基板支持部、20……ガス供給部、30……電源、100……熱処理装置、102……処理チャンバ、120……ステージヒータ、121……基板支持部、141……ガスノズル、200……制御部、300……液処理装置、311……スピンチャック、321……カップ、331……処理液供給ノズル、351……洗浄液供給ノズル、400……制御部、OP……開口、RM1……第1の膜、RM2……第2の膜、UF……下地膜、W……基板

Claims (21)

  1.  基板処理方法であって、
     (a)下地膜を有する基板を提供する工程と、
     (b)前記下地膜上に第1の膜を形成する工程であって、前記第1の膜は前記下地膜よりもEUV吸収断面積が高い元素を含む材料で構成される工程と、
     (c)前記第1の膜上に第2の膜を形成する工程であって、前記第2の膜は金属含有レジスト膜である工程と、を含む、基板処理方法。
  2.  前記第1の膜は、Sn、At、Bi、Ti、Pb、Xe、I、Te、Sb、Hg、Au、Cd、In、Ge及びAgからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含む、請求項1に記載の基板処理方法。
  3.  前記第1の膜はSnを含む、請求項1に記載の基板処理方法。
  4.  前記第1の膜における金属の組成比は、前記第2の膜における金属の組成比よりも高い、請求項2又は請求項3に記載の基板処理方法。
  5.  前記第1の膜は金属含有レジスト膜である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の基板処理方法。
  6.  前記(b)の工程において、前記第1の膜はドライプロセスを用いて形成される、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の基板処理方法。
  7.  前記(b)の工程において、前記第1の膜は、ウェットプロセスを用いて形成される、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の基板処理方法。
  8.  前記第2の膜は、Sn、Hf及びTiからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含む、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の基板処理方法。
  9.  前記第2の膜は、Snを含む、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の基板処理方法。
  10.  前記第2の膜は、前記第1の膜よりも厚い、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の基板処理方法。
  11.  前記(c)の工程において、前記第2の膜は、ドライプロセスを用いて形成される、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の基板処理方法。
  12.  前記(c)の工程において、前記第2の膜は、ウェットプロセスを用いて形成される、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の基板処理方法。
  13.  (d)前記(c)の工程の後に、前記基板を露光して前記第2の膜に露光された第1領域と露光されていない第2領域とを形成する工程をさらに含む、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の基板処理方法。
  14.  (e)前記(d)の工程の後に、前記基板を現像して、前記第2の膜から前記第2領域を選択的に除去する工程をさらに含む、請求項13に記載の基板処理方法。
  15.  (f1)前記(e)の工程の後に、前記第2の膜をマスクとして、前記第1の膜をエッチングする工程をさらに含む、請求項14に記載の基板処理方法。
  16.  (f2)前記(f1)の工程の後に、前記第1の膜及び前記第2の膜をマスクとして、前記下地膜をエッチングする工程をさらに含む、請求項15に記載の基板処理方法。
  17.  (d)前記(c)の工程の後に、前記基板を露光して前記第1の膜及び前記第2の膜に露光された第1領域と露光されていない第2領域とを形成する工程をさらに含む、請求項5に記載の基板処理方法。
  18.  (e)前記(d)の工程の後に、前記基板を現像して、前記第1の膜及び前記第2の膜から前記第2領域を選択的に除去する工程をさらに含む、請求項17に記載の基板処理方法。
  19.  (f)前記(e)の工程の後に、前記第1の膜及び前記第2の膜をマスクとして、前記下地膜をエッチングする工程をさらに含む、請求項18に記載の基板処理方法。
  20.  基板処理方法であって、
     (a)下地膜と、前記下地膜上の第1の膜と、前記第1の膜上の第2の膜とを有し、前記第1の膜は前記下地膜よりも二次電子放出係数が高く、前記第2の膜は金属含有レジスト膜である、基板を提供する工程であって、前記第1の膜及び前記第2の膜は、露光された第1領域と、露光されていない第2領域とを含む、前記工程と、
     (b)前記基板を現像して、前記第1の膜及び前記第2の膜から前記第2領域を選択的に除去する工程と、
    を含む、基板処理方法。
  21.  1又は複数の基板処理装置と制御部とを有する基板処理システムであって、
     前記制御部は、前記1又は複数の基板処理装置に対して、
     (a)下地膜を有する基板を提供する制御と、
     (b)前記下地膜上に第1の膜を形成する制御であって、前記第1の膜は前記下地膜よりもEUV吸収断面積が高い元素を含む材料で構成される制御と、
     (c)前記第1の膜上に第2の膜を形成する制御であって、前記第2の膜は金属含有レジスト膜である制御と、を実行させるように構成される、基板処理システム。
     
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JP2022101465A (ja) * 2020-01-15 2022-07-06 ラム リサーチ コーポレーション フォトレジスト接着および線量低減のための下層

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