(57)【要約】【課題】凹凸パターンが形成された半導体基板上でのリソグラフィ工程における現像・リンス後の乾燥処理において凹凸パターンの倒壊を防止する。【解決手段】本実施形態によれば、半導体装置の製造方法は、基板上に凹凸パターンを含む所定パターンを形成し、前記所定パターンの表面を撥水化し、前記所定パターン上にレジスト膜を形成し、露光処理及び現像処理を行い、前記レジスト膜に、前記凹凸パターンを露出させ、前記基板を水リンスし、前記基板を乾燥させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に凹凸パターンを含む所定パターンを形成し、
炭素を含む撥水化材料を用いて前記所定パターンの表面を撥水化し、
前記所定パターン上にレジスト膜を形成し、
露光処理及び現像処理を行い、前記レジスト膜に、前記凹凸パターンを露出させ、
前記基板を水リンスし、
前記基板を乾燥させる半導体装置の製造方法であって、
前記凹凸パターンは貴金属を含み、
前記撥水化材料は８〜１８個の炭素を含む直鎖アルキル基を有するチオール類であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板上に凹凸パターンを含む所定パターンを形成し、
前記所定パターンの表面を撥水化し、
前記所定パターン上にレジスト膜を形成し、
露光処理及び現像処理を行い、前記レジスト膜に、前記凹凸パターンを露出させ、
前記基板を水リンスし、
前記基板を乾燥させる
半導体装置の製造方法。
【請求項３】
炭素を含む撥水化材料を用いて前記所定パターンの表面を撥水化することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記撥水化材料は、８〜１８個の炭素を含む直鎖アルキル基を有することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
撥水化により前記所定パターンの表面にカーボン又はフロロカーボンを吸着させることを特徴とする請求項３又は４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記凹凸パターンは貴金属を含み、
前記撥水化材料はチオール類であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、リソグラフィ工程、エッチング工程、イオン注入工程などの様々な工程が含まれている。各工程の終了後、次の工程に移る前に、ウェーハ表面に残存した不純物や残渣を除去してウェーハ表面を清浄にするためのクリーニング（洗浄）工程及び乾燥工程が実施されている。
【０００３】
例えば、エッチング工程後のウェーハの洗浄処理では、ウェーハの表面に洗浄処理のための薬液が供給され、その後に純水が供給されてリンス処理が行われる。リンス処理後は、ウェーハ表面に残っている純水を除去してウェーハを乾燥させる乾燥処理が行われる。乾燥処理の際に、ウェーハ上のパターンが毛細管力により倒壊するという問題があった。そのため、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を用いてウェーハ上の純水をＩＰＡに置換してウェーハを乾燥させる手法が提案されている。また、有機溶剤をベースとした撥水剤を用いてパターン表面を撥水処理する方法が知られている。
【０００４】
しかし、凹凸パターンが形成された半導体基板上でのリソグラフィ工程における現像・リンス後の乾燥処理では、基板上にレジストパターンが存在するため、上述のようなＩＰＡや撥水剤を用いた乾燥方法を用いることができず、凹凸パターンの倒壊を防止することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−４９４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、凹凸パターンが形成された半導体基板上でのリソグラフィ工程における現像・リンス後の乾燥処理において凹凸パターンの倒壊を防止することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態によれば、半導体装置の製造方法は、基板上に凹凸パターンを含む所定パターンを形成し、前記所定パターンの表面を撥水化し、前記所定パターン上にレジスト膜を形成し、露光処理及び現像処理を行い、前記レジスト膜に、前記凹凸パターンを露出させ、前記基板を水リンスし、前記基板を乾燥させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態による半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である。
【図２】図１に続く工程断面図である。
【図３】図２に続く工程断面図である。
【図４】図３に続く工程断面図である。
【図５】比較例による半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である。
【図６】図５に続く工程断面図である。
【図７】図６に続く工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
本発明の実施形態による半導体装置の製造方法を図１〜図４に示す工程断面図を用いて説明する。
【００１１】
まず、図１に示すように、基板１０１上に微細な凹凸パターン１０２ａを含むパターン１０２を形成する。パターン１０２は、ポリシリコン、アモルファスシリコン、金属等からなり、これらが積層されたものでもよい。
【００１２】
次に、図２に示すように、撥水化材料を塗布し、パターン１０２の表面に撥水化処理を施す。ここで使用される撥水化材料は、炭素を含み、後の工程で用いられるレジスト材料や薬液に対する耐性を有する。撥水化処理により、パターン１０２の表面に炭素含有材料が吸着し、炭素含有膜１０３が形成される。
【００１３】
撥水化材料としては、例えば、以下に示すＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を用いることができる。
【化１】
2014045132.tif 000003
【００１４】
また、ＨＭＤＳよりアルキル鎖の長い、以下に示すオクタデシルシランを用いてもよい。
【化２】
2014045132.tif 000004
【００１５】
また、下地との反応性を制御するために、チオール類やホスホン酸類を用いることができる。チオール類の一例としてオクタデカンチオールを以下に示す。パターン１０２がＰｔやＡｕのような貴金属を含む場合、撥水化材料にチオール類を用いることが好ましい。例えば、パターン１０２がＡｕを含む場合、撥水化材料はアルカンチオールを含むことが好ましい。
【化３】
2014045132.tif 000005
【００１６】
また、ホスホン酸類の一例としてオクタデカンホスホン酸を以下に示す。
【化４】
2014045132.tif 000006
【００１７】
撥水化材料は気相、液相のどちらで供給してもよく、パターン１０２の表面に自己組織化単分子膜（SAM: Self-Assembled Monolayer）を形成することが好ましい。例えば、撥水化材料を溶解させた有機溶媒に基板１０１を浸漬させたり、基板１０１を導入した減圧チャンバ内において、撥水化材料を溶解させた有機溶媒を飛散させたりすることで、パターン１０２の表面にＳＡＭを形成することができる。この場合、撥水化材料は、８〜１８程度の炭素を含む直鎖アルキル基を有することが好ましい。炭素数８〜１８程度が、直鎖アルキル基同士の分子間力が働きやすく、自己組織化単分子膜の形成に好適なためである。
【００１８】
また、後の工程で用いられるレジスト材料や薬液に対する耐性を高めるために、アルキルカーボン鎖の代わりにアルキルフッ素鎖を用いてもよい。この場合、パターン１０２の表面にはフロロカーボンを含む膜が形成される。
【００１９】
次に、図３に示すように、基板１０１及びパターン１０２上にレジスト１０４を塗布する。
【００２０】
次に、図４に示すように、レジスト１０４を露光・現像し、凹凸パターン１０２ａ部分を露出する開口部１０５を形成する。現像液には、例えば、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）と界面活性剤の混合液が用いられる。現像処理後、基板１０１に純水を供給してリンス処理を行う。純水リンス後、基板１０１をスピン乾燥等により乾燥させる。
【００２１】
パターン１０２の表面には撥水化処理が施されているため、乾燥処理時の純水の接触角が大きくなる。そのため、乾燥処理時に凹凸パターン１０２ａに作用する液体の表面張力が小さくなり、凹凸パターン１０２ａのパターン倒壊を防止することができる。
【００２２】
なお、パターン１０２の表面の炭素含有膜１０３は、その後のレジスト１０４剥離の際に除去される。
【００２３】
（比較例）比較例による半導体装置の製造方法を図５〜図７を用いて説明する。
【００２４】
まず、図５に示すように、基板２０１上に微細な凹凸パターン２０２ａを含むパターン２０２を形成する。パターン２０２は、ポリシリコン、アモルファスシリコン、金属等からなり、これらが積層されたものでもよい。
【００２５】
次に、図６に示すように、基板２０１及びパターン２０２上にレジスト２０４を塗布する。
【００２６】
次に、図７に示すように、レジスト２０４を露光・現像し、凹凸パターン２０２ａ部分を露出する開口部２０５を形成する。現像処理後、基板２０１に純水を供給してリンス処理を行う。純水リンス後、基板２０１をスピン乾燥等により乾燥させる。このとき、凹凸パターン２０２ａには純水の表面張力が大きく作用し、凹凸パターン２０２ａが倒壊する。
【００２７】
一方、上記実施形態によれば、レジスト塗布前にパターン１０２の表面に撥水化処理を施しているため、露光・現像・純水リンスを行った後の乾燥処理において、凹凸パターン１０２ａに作用する液体の表面張力が小さくなり、凹凸パターン１０２ａのパターン倒壊を防止することができる。パターン１０２の表面の撥水化処理に使用される撥水化材料は、レジスト材料等に対する耐性を有するため、現像後にも撥水性を維持することができる。
【００２８】
上記実施形態において、撥水化処理後、レジスト１０４の塗布前に、石油類等の有機溶媒を用いて基板１０１をリンスしてもよい。また、このリンス後に、有機溶媒をＩＰＡに置換し、スピン乾燥してもよい。
【００２９】
また、撥水化処理後、基板１０１をベーク処理（加熱処理）してもよい。これにより、炭素含有膜１０３の薬液耐性が向上する。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０１  基板
１０２  パターン
１０３  炭素含有膜
１０４  レジスト
１０５  開口部
【図１】
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【図２】
2014045132.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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