(57)【要約】  半導体デバイス製造においてシリコン含有反射防止コーティング(SiARC)層を有する膜構造を再加工する方法が供される。当該方法は、上にSiARC層を有する膜積層体を含む基板、及び、前記SiARC層上に形成されるレジストパターンを供する工程を有する。当該方法はさらに、前記SiARC層から前記レジストパターンを除去する工程、前記SiARC層を、オゾン(O3)気体を含む処理気体に曝露することで、前記SiARC層を改質する工程、希釈フッ化水素(DHF)液体によって前記の改質されたSiARC層を処理する工程、及び、遠心力により、前記基板から前記の改質されたSiARC層を除去する工程を有する。
2013506313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を再加工する方法であって：
上にシリコン含有反射防止コーティング(SiARC)層を有し、かつ該SiARC層上に形成されるレジストパターンを有する膜積層体を含む基板を供する基板提供工程；
前記SiARC層から前記レジストパターンを除去するレジストパターン除去工程；
前記SiARC層を、オゾン(O3)気体を含む処理気体に曝露することで、改質されたSiARC層を形成する曝露工程；
希釈フッ化水素(DHF)液体によって前記改質されたSiARC層を処理する処理工程；並びに、
前記改質されたSiARC層を遠心力によって前記基板から除去する遠心力によるSiARC層除去工程；
を有する方法。
【請求項２】
前記SiARC層を、O3気体とH2O蒸気の混合物を含む処理気体に曝露することで、前記改質されたSiARC層を形成する工程をさらに有する、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記処理気体が、80℃乃至150℃の温度に加熱される、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記レジストパターン除去工程と曝露工程が、前記レジストパターンと前記SiARC層を、前記O3気体を含む前記処理気体へ同時に曝露する工程を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記処理気体がH2O蒸気をさらに有する、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記処理工程と前記遠心力によるSiARC層除去工程が、少なくとも時間的な重なりを有している、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記処理工程と前記遠心力によるSiARC層除去工程が、時間的な重なりを有していない、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記SiARC層が、10%乃至40%のSi含有量を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記SiARC層が、40%よりも多いSi含有量を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
前記遠心力によるSiARC層除去工程後、前記基板上に新たなSiARC層を堆積する工程；及び
前記新たなSiARC層上に新たなレジストパターンを形成する工程；
をさらに有する、請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
基板を再加工する方法であって：
上に有機平坦化層(OPL)コーティングを有し、該OPLコーティング上にシリコン含有反射防止コーティング(SiARC)層を有し、及び該SiARC層上に形成されるレジストパターンを有する少なくとも1つの基板を供する提供工程；
前記SiARC層から前記レジストパターンを除去するレジストパターン除去工程；
前記SiARC層を、オゾン(O3)気体と水蒸気(H2O)の混合物を含む処理気体に曝露することで、改質されたSiARC層と改質されたOPLコーティングを形成する曝露工程；
希釈フッ化水素(DHF)液体によって前記改質されたSiARC層と前記改質されたOPLコーティングを処理する処理工程；及び、
前記改質されたSiARC層とOPLコーティングを遠心力により前記基板から除去する遠心力によるSiARC層とOPLコーティング除去工程；
を有する方法。
【請求項１２】
前記処理気体が、80℃乃至150℃の温度に加熱される、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記レジストパターン除去工程と曝露工程が、前記レジストパターンと前記SiARC層を、前記のO3気体とH2O蒸気の混合物を含む処理気体へ同時に曝露する工程を有する、請求項11に記載の方法。
【請求項１４】
前記処理工程と前記遠心力によるSiARC層とOPLコーティング除去工程が、少なくとも時間的な重なりを有している、請求項11に記載の方法。
【請求項１５】
前記処理工程と前記遠心力によるSiARC層とOPLコーティング除去工程が、時間的な重なりを有していない、請求項11に記載の方法。
【請求項１６】
前記SiARC層が、10%乃至40%のSi含有量を有する、請求項11に記載の方法。
【請求項１７】
前記SiARC層が、40%よりも多いSi含有量を有する、請求項11に記載の方法。
【請求項１８】
前記SiARC層が、40%よりも多いSi含有量を有する、請求項11に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板が、前記OPLコーティングの下に存在する酸化層、及び、前記酸化層の下に存在するlow-k層をさらに有する、請求項11に記載の方法。
【請求項２０】
前記遠心力によるSiARC層とOPLコーティング除去工程後、前記基板上に新たなSiARC層を堆積する工程；及び
前記新たなSiARC層上に新たなレジストパターンを形成する工程；
をさらに有する、請求項11に記載の方法。
【請求項２１】
基板を再加工する方法であって：
上に光学マスク層を有し、該光学マスク層上にシリコン含有反射防止コーティング(SiARC)層を有し、及び該SiARC層上に形成されるレジストパターンを有する少なくとも1つの基板を供する提供工程；
前記SiARC層から前記レジストパターンを除去するレジストパターン除去工程；
前記SiARC層を、オゾン(O3)気体と水蒸気(H2O)の混合物を含む処理気体に曝露することで、改質されたSiARC層を形成する曝露工程；
希釈フッ化水素(DHF)液体によって前記改質されたSiARC層と前記光学マスクを処理する処理工程；及び、
前記改質されたSiARC層と前記光学マスクを遠心力により前記基板から除去する遠心力によるSiARC層と光学マスク除去工程；
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理に関し、特に、基板上のシリコン含有反射防止コーティング層を含む膜構造を再加工する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線感受性を有する材料（「レジスト」とも呼ばれる）を用いたリソグラフィプロセスは、半導体デバイス及び他のパターンを有する構造の製造において広く用いられている。半導体デバイスの製造に置いて用いられている配線のフォトリソグラフィ処理においては、以下のプロセスを順次実行して良い。前記以下のプロセスとは、1.半導体ウエハ上をフォトレジスト溶液でコーティングすることでフォトレジスト膜を生成するフォトレジストコーティング、2.前記のコーティングされたフォトレジスト膜を硬化させる熱処理、3.前記フォトレジスト膜上に所定のパターンを露光する露光処理、4.前記露光処理後に、前記フォトレジスト膜内での化学反応を促進させる熱処理、5.前記の露光されたフォトレジスト膜の現像及びフォトレジストパターンを形成する現像処理、6.前記フォトレジストパターンを用いた下地層又は基板内に微細パターンをエッチングにより形成するエッチング処理である。
【０００３】
フォトリソグラフィプロセスでは、様々なパラメータが、フォトレジストパターンのプロファイルに影響を及ぼすと考えられる。フォトレジストパターンのプロファイルは、スピンコーティング処理、熱処理、露光処理、及び現像処理により引き起こされる欠陥を有する恐れがある。欠陥を有するフォトレジストパターンが、半導体デバイス内に微細パターンを形成するエッチングプロセスに用いられるとき、前記微細パターンもまた、フォトレジストパターン中の欠陥に従って欠陥を有する恐れがある。よってフォトレジストパターンが欠陥を有するときには、欠陥を有するフォトレジストパターン上で再加工プロセスを実行することができる。再加工プロセスでは、半導体基板から欠陥を有するフォトレジストパターンを除去した後に、新たなフォトレジストパターンが半導体基板上に形成される。再加工プロセスは、酸素(O2)プラズマを用いたアッシングプロセスのようなドライクリーニングプロセス、又は、誘起剥離剤溶液を用いたウエットクリーニングプロセスを有して良い。フォトレジストパターンが、アッシングプロセスに置いて酸素プラズマを用いて除去されるとき、半導体基板の曝露された表面は損傷を受け、かつ、基板上に供された半導体デバイスの電気的特性は劣化する恐れがある。
【０００４】
フォトリソグラフィ処理では、有機又は無機の反射防止コーティング(ARC)層が、フォトレジストパターンを形成する前に、エッチングされる層上に堆積されて良い。ARC層は、露光プロセスによってARC層上にフォトレジストパターンを形成する一方で、エッチングされる層からの反射光を減少させるのに用いることができる。たとえばARC層は、フォトレジスト膜へ入射する入射光とエッチングされる層からの反射光との間での干渉により生じる定在波効果を防止することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先端の有機及び無機のARC層が、製造中のマイクロエレクトロニクスデバイスの機能あたりのコストを改善する構造の密度を増大させるために開発されてきた。シリコン含有ARC(SiARC)層は、ハードマスク用に有力な候補である。その理由は、SiARC層のSi含有量は、フォトレジストに高いエッチング選択性を与えるように調節することが可能だからである。しかし再加工中に先端のARC層−たとえばSiARC層−に用いられる新材料の多くを除去することは問題であり、マイクロエレクトロニクスデバイスの製造にとっては、これらの材料及び他の層を除去する新たな処理方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の典型的な実施例は、たとえば欠陥を有した状態で上に設けられたフォトレジストパターンのために、基板上のシリコン含有ARC(SiARC)層を再加工する方法を供する。本発明の実施例によると、前記SiARC層は、光学マスク層−たとえば前記基板上の有機平坦化層(OPL)コーティング−の上に設けられて良い。
【０００７】
一の実施例によると、基板を再加工する方法が供される。当該方法は、上にSiARC層を有し、及び、該SiARC層上に形成されるレジストパターンを有する膜積層体を含む基板を供する工程を有する。当該方法はさらに、前記SiARC層から前記レジストパターンを除去する工程、前記SiARC層を、オゾン(O3)気体を含む処理気体に曝露することで、改質されたSiARC層を形成する工程、希釈フッ化水素(DHF)液体によって前記改質されたSiARC層を処理する工程、並びに、前記改質されたSiARC層を遠心力によって前記基板から除去する工程を有する。
【０００８】
他の実施例によると、当該方法は、上にOPLコーティングを有し、該OPLコーティング上にSiARC層を有し、及び前記OPLコーティング上に形成されるレジストパターンを有する基板を供する工程を有する。当該方法はさらに、前記SiARC層から前記レジストパターンを除去する工程、前記SiARC層を、オゾン(O3)気体と水蒸気(H2O)の混合物に曝露することで、前記SiARC層と前記OPLコーティングを改質する工程、DHF液体によって前記の改質されたSiARC層とOPLコーティングを処理する工程、及び、遠心力により、前記基板から前記の改質されたSiARC層とOPLコーティングを除去する工程を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】A-Fは、本発明の実施例によるSiARC層を含む膜構造を再加工する方法の概略的断面図である。
【図２】本発明の実施例によってSiARC層を改質する処理システムの概略図である。
【図３】本発明の実施例によって層を処理して、前記層を遠心力により基板から除去する湿式処理システムの概略図である。
【図４】様々な処理レシピを用いたSiARC層の除去処理の結果を表している。
【図５】A-Fは、本発明の他の実施例によってSiARC層とOPLコーティングを有する膜構造を再加工する方法の概略的断面図である。
【図６】本発明の他の実施例によってSiARC層を有する膜構造を再加工する方法の簡略された処理フローである。
【図７】本発明の他の実施例によってSiARC層とOPLコーティングを有する膜構造を再加工する方法の簡略された処理フローである。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１０】
本発明の実施例は、SiARC層及び半導体デバイスの製造に用いられる他の層を含む膜構造を再加工する方法を供する。当該方法は、SiARC層を改質する第1処理工程、及び、前記の改質されたSiARC層と任意の1層以上の下地層を除去する第2の湿式処理工程を有する。SiARC層は、様々なSi含有量を有する架橋されたSi含有ポリマーを有して良い。現在フォトリソグラフィに用いられている典型的なSiARC層は、17%のSi含有量(SiARC17%)又は43%のSi含有量(SiARC43%)を有して良い。たとえばSiARC層は、信越化学工業株式会社からSepr-Shb  AシリーズSiARC層として市販されている。本発明の実施例によると、SiARC層は、約10%〜約40%のSi含有量又は約40%よりも多いSi含有量を有して良い。
【００１１】
図1A-1Fは、本発明の実施例によるSiARC層を含む膜構造を再加工する方法の概略的断面図である。図1Aでは、膜構造10は、基板100、該基板100上の任意のマスク層102、及び該任意のマスク層102上のSiARC層104を有する。一の実施例によると、任意のマスク層102は、有機平坦化層(OPLコーティング)を有して良い。本発明の実施例によると、任意のマスク層102は省略されて良く、SiARC層104は、基板100上、又は、誘電層、半導体層、若しくは導体層上に直接堆積されて良い。SiARC層104はたとえば、スピンコーティング法又は気相堆積法を用いて堆積されて良い。
【００１２】
膜構造10は、SiARC層104となるようにエッチングされるパターンを画定するマスクとして用いられるレジストパターン106、任意のマスク層102、及び基板100をさらに有する。本発明の他の実施例によると、膜構造10は追加の層−たとえば任意のマスク層102と基板100の間に存在する酸化層（図示されていない）−を有して良い。一の例では、基板100は、エッチング及びパターニングされる低誘電率(low-k)層を有して良い。
【００１３】
レジストパターン106は、248nmフォトレジスト、193nmフォトレジスト、157nmフォトレジスト、EUV（極紫外）フォトレジスト、又は電子ビームに対して感受性を有するレジストを有して良い。レジスト層は、トラックシステムを用いて堆積されて良い。たとえばトラックシステムは、東京エレクトロン株式会社(TEL)から市販されている、クリーントラックACT8、クリーントラックACT12、又はリシウスレジストコーティング及び現像システムを有して良い。基板上にフォトレジスト層を形成する他のシステム及び方法は、スピン・オン・レジスト法の当業者にとっては周知である。
【００１４】
フォトレジスト層及び1回以上の硬化プロセスに続いて、レチクル又はマスクからフォトレジスト層へパターンを転写するフォトリソグラフィプロセスが実行されて良い。フォトレジスト層が、レチクル又はマスクを用いることによって電磁(EM)放射線に露光された後、前記の露光されたフォトレジスト層は、現像液によって現像されることで、図1Aに図示されたフォトレジストパターン106を形成する。フォトレジストパターン106は、下地のSiARC層104の領域を覆う。
【００１５】
レチクルを介したEM放射線への露光は、乾式又は湿式のフォトリソグラフィシステム内で実行される。画像パターンは、任意の適切な従来型のステッピングリソグラフィシステム又は走査型リソグラフィシステムを用いて生成されて良い。たとえばフォトリソグラフィシステムは、ASML社又はキャノン株式会社から市販されている。一部の例では、EM放射線は、KrF放射線（波長248nm）の波長以上の長さの波長を有する放射線を有して良い。現像プロセスは、現像システム−たとえばトラックシステム−内で基板を現像溶液に曝露する工程を有して良い。たとえばトラックシステムは、東京エレクトロン株式会社(TEL)から市販されている、クリーントラックACT8、クリーントラックACT12、又はリシウスレジストコーティング及び現像システムを有して良い。
【００１６】
光学マスク層102は、感光性を有する有機ポリマー又はエッチング用有機化合物を含むOPLコーティングを有して良い。たとえば感光性有機ポリマーは、ポリアクリラート樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂、ポリフェニレンスルホン酸樹脂、又はベンゾシクロブテン(BCB)であって良い。これらの材料は、スピン・オン法を用いて形成することができる。OPLコーティングは、硬化プロセス中に架橋された構造を形成する有機材料（たとえば(CHx)n）であって良い。
【００１７】
フォトレジストパターン106の形成に続いて、現像後検査システム(ADI)が、フォトレジストパターン106が正しく製造されたか否かを判断するため、フォトレジストパターン106を複数の検査領域で検査するのに用いられて良い。ADIは、膜構造10上の限界寸法(CD)及び位置合わせ又は膜構造10の残留物すなわちデブリの存在を判断することができる。CDは一般的に、フォトレジストパターン106内に形成される部位のサイズ若しくは幅又はフォトレジストパターン106内でエッチングされた複数の部位間の寸法を指称する。半導体ウエハの処理にとって重要となる要件は、ウエハ内部とウエハ間の両方での、確かなCD制御、確かなプロファイル制御、及び確かな均一性制御である。たとえばCD測定、プロファイル測定、及び均一性の測定の変化は通常、ウエハ全体にわたる温度プロファイルの変化、ウエハ間での熱応答の変化、及び、基板ヒーター間の温度プロファイルの変化によって引き起こされる。
【００１８】
ADIはたとえば、走査型電子顕微鏡(SEM)又は光デジタルプロファイロメトリ(ODP)システムのような光酸ランシステムであって良い。ODPシステムは、Therma-Wave社又はNanometrics社から市販されているビームプロファイルエリプソメトリ及びビームプロファイルリフレクトメトリ（リフレクトメータ）を内蔵するスキャタロメータを有して良い。ODPソフトウエアは、Timbre  Technolgies社から市販されている。
【００１９】
フォトレジストパターン106の部位の寸法が、許容度の仕様の範囲内でない場合、又は、残留物/欠陥が検出された場合、フォトレジストパターン106は、基板100内でエッチングにより部位が形成される前に、再加工されなければならない。本発明の実施例によると、再加工は、膜構造10からのフォトレジストパターン106の除去のみならず、SiARC層104と光学マスク層102の除去も含む。
【００２０】
図1Aのフォトレジストパターン106は、当業者に周知の方法を用いることによってSiARC層104から除去されて良い。第1例では、フォトレジストパターン106は、従来のドライアッシングプロセスを用いることによって、又は、ウエットプロセスにおいて硫酸と過酸化水素の混合物、若しくは、クリーントラックシステムにおいてプロピレングリコールモノメチルアセタート(PGMEA)のような現像液/フォトレジスト溶媒を用いることによって、SiARC層104から除去されて良い。第2例では、フォトレジストパターン106は、オゾン(O3)を含む処理気体に曝露し、続いて蒸留水(DIW)又はアルカリ溶液の存在下でのフォトレジストパターン106の残留物を遠心力により除去する湿式スピンオフプロセスによって、SiARC層104から除去されて良い。第2例では、フォトレジストパターン106の除去は、プラズマ損傷も、SiARC層104上での残留物の生成もなく実行可能である。
【００２１】
SiARC層104からのフォトレジストパターン106の除去は、曝露されたSiARC層104aを損傷させる恐れがある。図1Bは、SiARC層104上に設けられた、表面の粗い領域108を有する膜構造11を概略的に図示している。表面の粗い領域108が存在するため、SiARC層104と光学マスク層102の再加工が必要となる。本願発明者等は、従来の乾式及び湿式処理方法が、SiARC層104及び/又は光学マスク層102を満足行くように除去できないことに気づいた。たとえばドライアッシング法は、基板100上に残る不揮発性の硬い残留物をよく生成する。従って本発明の実施例は、基板100からSiARC層104及び/又は光学マスク層102を除去する方法を供する。本発明の方法は、従来のアッシング法に取って代わり、単一のウエハプラットフォーム上で乾式処理と湿式処理とを組み合わせるのに用いることができる。乾式処理は、酸化によりフォトレジストを改質することで、基板100上に残る硬い残留物を生成することなく、水溶性の物質を生成することができる。
【００２２】
本発明の一の実施例によると、フォトレジストパターン104の除去に続いて、当該方法は、SiARC層104を改質する第1プロセスを有する。前記第1プロセスは、図2で概略的に図示されている第1処理システム200内で実行されて良い。第1処理システム200は処理チャンバ210を有する。処理チャンバ210は、上部ヒーター202、下部ヒーター204、基板100を支持する基板ホルダ212、処理気体流入口206、処理気体流出口208、処理チャンバ210内での圧力を測定する圧力ゲージ214、及び、処理チャンバ210内での環境を構成する気体を排気して、処理領域224内での圧力を減圧する排気システム226を有する。第1処理システム200は、O3発生装置218、H2O蒸気発生装置216、N2気体供給システム220、及び気体ヒーター222をさらに有する。気体ヒーター222は、処理気体を約80℃〜約150℃又は約100℃〜約120℃に加熱するように備えられて良い。
【００２３】
第1処理システム200は制御装置228をさらに有する。制御装置228は、処理チャンバ210、上部ヒーター202、下部ヒーター204、基板ホルダ212、圧力ゲージ214、排気システム226、O3発生装置218、H2O蒸気発生装置216、N2気体供給システム220、及び気体ヒーター222と結合して、これらを制御することができる。あるいはその代わりに、又はそれに加えて、制御装置228は、1つ以上の追加の制御装置/コンピュータ（図示されていない）と結合して良く、制御装置228は、追加の制御装置/コンピュータからの設定及び/又は構成情報を得ることができる。制御装置228は、上述した1つ以上の処理装置を制御する多数のアプリケーションを有して良い。たとえば制御装置228は、1つ以上の処理装置の監視及び/又は制御を可能にする、容易に使用できるインターフェースを供するグラフィカルインターフェース(GUI)（図示されていない）を有して良い。
【００２４】
第1処理システム200は、200mm基板、300mm基板、又はそれ以上の大きさの基板を処理するように構成されて良い。実際、当業者には明らかなように、堆積システムは、サイズに関係なく、基板、ウエハ、又はLCDを処理するように構成されて良い。従って本発明の態様が半導体基板の処理に関連して記載されているとはいえ、本発明は半導体基板の処理に限定されるものではない。あるいはその代わりに、複数の基板を同時に処理することが可能なバッチ第1処理システムが、本発明の実施例で説明されているように、SiARC層104を改質する第1プロセスに利用されて良い。
【００２５】
第1プロセスは、処理チャンバ210内の基板ホルダ212上に基板100を載置する工程、及び、上部ヒーター202と下部ヒーター204を用いて処理チャンバ210を所望の温度に加熱する工程を有する。たとえば処理チャンバ210は、上部ヒーター202と下部ヒーター204によって約105℃に加熱されて良い。従って処理気体は、SiARC層104を改質するため、気体ヒーター222から、基板100の上方である処理領域224へ流れる。
【００２６】
本発明の一の実施例によると、処理気体は、O3発生装置218から気体ヒーター222へ流入するO3気体を有する。ここで気体ヒーター222は加熱されて、その後処理気体は、処理チャンバ210へ流入して、処理領域224内で基板100は処理気体に曝露される。典型的な処理条件は、O3気体濃度(200g/m3)は、容積にして9%で4l/分の気体流速を有し、O2との均衡を保っている。気体ヒーター222の温度は約150℃であって良い。処理領域224内での気体圧力は約75kPaであって良い。本発明の他の実施例によると、N2気体は、N2供給システムから供され、かつ気体ヒーター222内でO3気体と混合されて良い。
【００２７】
本発明の他の実施例によると、処理気体は、O3気体とH2O蒸気の混合物を有する。H2O蒸気は、約128℃の温度にてH2O蒸気発生装置内で生成され、かつ、気体ヒーター222内でO3気体と混合されて良い。O3気体とH2O蒸気の加熱された混合物を含む処理気体は、処理チャンバ210へ流入して、処理領域224内で基板100に曝露される。他の実施例によると、N2気体は、N2供給システムから供され、かつ気体ヒーター222内でO3気体とH2O蒸気の混合物と混合されて良い。
【００２８】
図1Cは、本発明の一の実施例によるH2O蒸気の存在しない状態でO3気体を用いる第1プロセス後の改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を有する膜構造12を図示している。他の実施例によると、第1プロセスはO3気体とH2O蒸気の混合物を有して良い。本発明の他の実施例によると、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を形成することで、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122をDHF液体に曝露して、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を遠心力によって除去する工程を有する後続の第2湿式プロセスにおいて改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を完全に除去することが可能となる。後続の第2湿式プロセスでの改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122の完全な除去は、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122内のクラック122として現れている損傷によって促進されると予測される。SiARC層104は、O3気体及び/又はH2O蒸気の曝露によって改質されることで、より「SiO2状」になるので、第2湿式プロセスにおいてより容易に除去されやすくなる。しかし図1A-1Dには図示されていないが、本発明の実施例によると、DHF除去工程において改質されたSiARC層110と光学マスク層102を除去する前に、SiARC層104をO3気体及び/又はH2O蒸気に曝露しても、光学マスク層102は損傷を受けないと考えられる。DHF液体の典型的な濃度は、H2O中に（体積比で）約1%以下又は約0.5%未満のHFを有する。
【００２９】
本発明の実施例によると、第2湿式プロセスは、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を基板100から除去する。第2湿式プロセスは、図3で概略的に図示されているように第2処理システム300内で実行されて良い。第2処理システム300は、基板を回転させることによって、その基板を処理して、その基板から膜又は層を遠心力によって除去する半密閉式湿式回転モジュールであって良い。半密閉式の構成をとることで、蒸気の制御が可能となり、排出溶液を最小限に抑制される。第2処理システム300は、膜構造12を含む基板を支持、加熱、及び回転させる基板ホルダ312、回転手段（たとえばモータ）318、液体316を膜構造12の上面へ供するように構成された液体供給ノズル314を有する。他の実施例によると、第2処理システム300は、様々な液体を供する追加の液体供給ノズル（図示されていない）を有して良い。液体供給ノズル314は、表面を損傷させることなく良好な膜と粒子の除去を行うため、液体316の原子噴霧を行って良い。液体316は、洗浄液体及び/又はDIWを有して良い。洗浄液体はたとえば、DHF、SC1(NH4OH/H2O/H2O2)、又はSC2(HCl/H2O2/H2O)を有して良い。一部の例では、液体供給ノズル314は、最初に洗浄液体を膜構造12の上面に供し、その後DIWを供することでその洗浄液体を除去して良い。典型的な回転速度は、膜構造12の上面を液体316へ曝露している間では、約500rpm〜約1500rpmであって良く、たとえば約1000rpmであって良い。
【００３０】
第2処理システム300は制御装置320をさらに有する。制御装置320は、処理チャンバ310、液体供給ノズル314、及び回転手段318と結合して、これらを制御して良い。あるいはその代わりに又はそれに加えて、制御装置320は1つ以上の追加の制御装置/コンピュータ（図示されていない）と結合して良く、制御装置320は、追加の制御装置/コンピュータからの設定及び/又は構成情報を得ることができる。制御装置320は、上述した1つ以上の処理装置を制御する多数のアプリケーションを有して良い。たとえば制御装置320は、1つ以上の処理装置の監視及び/又は制御を可能にする、容易に使用できるインターフェースを供するグラフィカルインターフェース(GUI)（図示されていない）を有して良い。
【００３１】
第2処理システム300は、200mm基板、300mm基板、又はそれ以上の大きさの基板を処理するように構成されて良い。実際、当業者には明らかなように、堆積システムは、サイズに関係なく、基板、ウエハ、又はLCDを処理するように構成されて良い。従って本発明の態様が半導体基板の処理に関連して記載されているとはいえ、本発明は半導体基板の処理に限定されるものではない。あるいはその代わりに、複数の基板を同時に処理することが可能なバッチ第1処理システムが、本発明の実施例で説明されているように、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を基板100から除去する第2湿式プロセスに利用されて良い。図1Dは、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を除去する第2湿式プロセス後での基板100を有する膜構造13を図示している。
【００３２】
一の実施例によると、膜構造12がDHF液体に曝露され、その後さらにDHF液体へ曝露することなく、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を膜構造12から遠心力によって除去するように、基板を回転させて良い。DIW曝露及び回転は、DHF液体を除去するのに用いられて良い。
【００３３】
他の実施例によると、膜構造12はDHFへ曝露され、かつ同時に、膜構造12から改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122が遠心力により除去されるように、基板を回転させても良い。DIW曝露及び回転は、DHF液体を除去するのに用いられて良い。
【００３４】
他の実施例によると、図1Aに図示されたフォトレジストパターン106とSiARC層104を有する膜構造10は、処理チャンバ210内でのO3気体の曝露を含む第1プロセスを用い、その後、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122をDHF液体で処理する工程、及び、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を遠心力で除去する工程を有する第2プロセスを用いることによって除去されて良い。DIW曝露及び回転は、DHF液体を除去するのに用いられて良い。
【００３５】
他の実施例によると、図1Aに図示されたフォトレジストパターン106とSiARC層104を有する膜構造10は、処理チャンバ210内でのO3気体とH2O蒸気の曝露を含む第1プロセスを用い、その後、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122をDHF液体で処理する工程、及び、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を遠心力で除去する工程を有する第2プロセスを用いることによって除去されて良い。DIW曝露及び回転は、DHF液体を除去するのに用いられて良い。
【００３６】
図1Eに図示されているように、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122の除去に続いて、新たな光学マスク層114、新たなSiARC層116、及び新たなフォトレジスト118が基板100上に堆積され、かつ、新たなフォトレジストパターニングプロセスが、膜構造14上で繰り返されて良い。図1Fは、新たなSiARC層116上に形成された新たなフォトレジストパターン120を有する新たな膜構造15を図示している。
【００３７】
図4は、様々な処理レシピを用いたSiARC層の除去処理の結果を表している。2つ異なる膜積層体について検討した。第1の膜積層体は、Si基板、該Si基板上の厚さ50nmのSiO2層、及び、約80nmの厚さを有するSi含有量が17%のSiARC層(SiARC17%)を有する。第2の膜積層体は、Si基板、該Si基板上の厚さ50nmのSiO2層、及び、約35nmの厚さを有するSi含有量が43%のSiARC層(SiARC43%)を有する。図4のプロットは、SiARC膜の厚さを処理レシピA-Jの関数として表している。このときSiARC膜の厚さは、処理の後に測定された。処理レシピB-Gは、第1処理システム200での第1処理工程及び第2処理システム300での第2湿式処理工程を有し、洗浄液体又はDIWの曝露と基板の回転は同時に行われた。処理レシピAは、未処理のSiARC17%とSiARC43%の参照用膜構造を表す。処理レシピBは、1分間のO3気体/H2O蒸気の曝露を行う第1処理工程と、その後の蒸留水(DIW)の曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程を表す。処理レシピBは、1分間のO3気体/H2O蒸気の曝露を行う第1処理工程と、その後のSC1の曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程を表す。処理レシピCは、1分間のO3気体（H2O蒸気は存在しない）の曝露を行う第1処理工程と、その後のDIWの曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程を表す。処理レシピDは、1分間のO3気体（H2Oは存在しない）の曝露を行う第1処理工程と、その後のSC1の曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程を表す。処理レシピEは、1分間のO3気体（H2Oは存在しない）の曝露を行う第1処理工程と、その後のDIWの曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程を表す。処理レシピFは、1分間のO3気体（H2Oは存在しない）の曝露を行う第1処理工程と、その後のSC1の曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程を表す。処理レシピGは、3分間のO3気体（H2Oは存在しない）の曝露を行う第1処理工程と、その後のSC1の曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程を表す。処理レシピHは、DHF曝露を行う単一の処理工程と第2処理システム300内での30秒の基板回転を表す。処理レシピIは、第1処理システム200での3分間のO3気体（H2Oは存在しない）の曝露を行う第1処理工程と、その後の第2処理システム300での30秒間のDHF液体の曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程を表す。処理レシピJは、第2処理システム300での30秒間のDHF液体の曝露と基板の回転と、その後の第1処理システム200での3分間のO3気体（H2Oは存在しない）の曝露を表す。
【００３８】
図4の結果は、処理レシピI（第1処理システム200での3分間のO3気体（H2Oは存在しない）の曝露を行う第1処理工程と、その後の第2処理システム300での30秒間のDHF液体の曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程）のみが、SiARC17%とSiARC43%をほぼ完全に除去したことを示している。さらに処理レシピCとGの結果は、SiARC17%を部分的な除去である。
【００３９】
SiARC43%を含む追加の膜積層体についても検討した。膜積層体は、Si基板、該Si基板上の厚さ50nmのSiO2層、該SiO2層上の厚さ200nmのOPLコーティング層、及び、35nmの厚さを有するSi含有量が43%のSiARC層(SiARC43%)を有する。30秒間（以上）のO3気体/H2O蒸気の曝露を行う第1処理工程と、その後の5秒間（以上）DHFの曝露を行う第2の湿式処理工程を有する処理レシピの結果、OPLコーティングとSiARC43%が完全に除去された。
【００４０】
図5A-5Fは、本発明の他の実施例によってSiARC層とOPLコーティングを有する膜構造を再加工する方法の概略的断面図である。図5Aに図示された膜構造50は、図1Aに図示された膜構造10と似ている。しかし膜構造50は、low-k層500、該low-k層500上の酸化層502、該酸化層502上のOPLコーティング504、該OPLコーティング504上のSiARC層506、及び該SiARC層506上のフォトレジストパターン508を有する。本発明の実施例によると、酸化層502は省略されて良く、OPLコーティング504はlow-k層500上に直接堆積される。
【００４１】
図5Aのフォトレジストパターン508は、当業者に周知の方法を用いた再加工プロセスにいて、SiARC層506から除去されて良い。第1例では、フォトレジストパターン508は、従来のドライアッシングプロセスを用いることによって、又は、ウエットプロセスにおいて硫酸と過酸化水素の混合物、若しくは、クリーントラックシステムにおいてプロピレングリコールモノメチルアセタート(PGMEA)のような現像液/フォトレジスト溶媒を用いることによって、SiARC層506から除去されて良い。第2例では、フォトレジストパターン508は、O3気体を含む処理気体に曝露し、続いて蒸留水(DIW)又はアルカリ溶液の存在下でのフォトレジストパターン508の残留物を遠心力により除去する湿式スピンオフプロセスによって、SiARC層506から除去されて良い。第2例では、フォトレジストパターン508の除去は、プラズマ損傷も、SiARC層506上での残留物の生成もなく実行可能である。
【００４２】
SiARC層からのフォトレジストパターン508の除去は、SiARC層506aを損傷させる恐れがある。図5Bは、SiARC層506上の表面が粗くなった領域510を含む膜構造51を概略的に表している。表面が粗くなった領域510が存在することで、SiARC層506とOPLコーティング504の再加工が必要になると考えられる。
【００４３】
第1プロセスは、図2で概略的に図示して、先に説明した第1処理システム200内において実行されて良い。第1プロセスは、処理チャンバ210内において基板ホルダ212上に膜構造51を設ける工程、及び、上部ヒーター202と下部ヒーター204を用いて処理チャンバ210を所望の温度にまで加熱する工程を有して良い。たとえば処理チャンバ210は約105℃に加熱されて良い。その後処理気体は、気体ヒーター222から流出して、膜構造51の上方である処理領域へ流入することで、SiARC層506とOPLコーティング504を改質する。
【００４４】
一の実施例によると、処理気体は、O3発生装置218から気体ヒーター222へ流入するO3ガスを有する。気体ヒーター222では、処理気体は加熱され、その後、処理チャンバ210へ流入して、処理領域224内において膜構造51に曝露される。典型的な処理条件は、O3気体濃度(200g/m3)は、容積にして9%で4l/分の気体流速を有し、O2との均衡を保っている。気体ヒーター222の温度は約150℃であって良い。処理領域224内での気体圧力は約75kPaであって良い。他の実施例によると、N2気体は、N2供給システム220から供され、かつ、気体ヒーター222内でO3気体と混合されて良い。
【００４５】
他の実施例によると、処理気体は、O3気体とH2O蒸気の混合物を有する。H2O蒸気は、約128℃の温度にてH2O蒸気発生装置内で発生し、かつ気体ヒーター222内でO3気体と混合されて良い。O3気体とH2O蒸気の加熱された混合物を含む処理気体は、処理チャンバ210へ流入して、処理領域224内で基板100に曝露される。他の実施例によると、N2気体は、N2供給システム220から供され、かつ、気体ヒーター222内でO3気体と混合されて良い。
【００４６】
図5Cは、本発明の一の実施例による、H2O蒸気の存在しない状態でO3気体を用いる第1プロセス後の、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524を有する膜構造52を表している。他の実施例によると、第1プロセスはO3気体とH2O蒸気の混合物を有して良い。改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524が形成されることで、後続の、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524をDHFに曝露する工程、及び、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524を遠心力により除去する工程を有する第2湿式プロセスにおいて、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524を完全に除去することが可能となる。後続の第2湿式プロセスでの改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524の完全な除去は、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524内でのクラック514として現れている損傷によって促進される。SiARC層506は、O3気体及び/又はH2O蒸気の曝露によって改質されることで、より「SiO2状」になるので、第2湿式プロセスにおいてより容易に除去されやすくなる。OPLコーティング524は、より水溶性となるように改質されるので、より容易に除去される。
【００４７】
本発明の実施例によると、第2湿式プロセスは、酸化層502から改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524を除去する。第2湿式プロセスは、図3において概略的に図示されて、先に説明した第2処理システム300内において実行されて良い。
【００４８】
図5Dは、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524を除去する第2湿式プロセスを後の膜構造53を表している。
【００４９】
膜構造52は、洗浄液体に曝露されて良い。続いて、さらに洗浄液体に曝露されることなく、基板を回転させることで、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524が遠心力により膜構造52から除去されて良い。
【００５０】
他の実施例によると、膜構造52はDHF液体に曝露され、同時に、基板を回転させることで、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524が遠心力により膜構造52から除去されて良い。
【００５１】
他の実施例によると、処理チャンバ210内でのO3気体の曝露を有する第1プロセスと、それに続く、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524をDHFに曝露する工程、及び、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524を遠心力により除去する工程を有する第2湿式プロセスを用いることによって、図5Aに図示されたフォトレジストパターン508とSiARC層506を有する膜構造50は除去されて良い。DIW曝露と回転は、DHF液体を除去するのに用いられて良い。
【００５２】
他の実施例によると、処理チャンバ210内でのO3気体とH2O蒸気の混合物の曝露を有する第1プロセスと、それに続く、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524をDHFに曝露する工程、及び、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524を遠心力により除去する工程を有する第2湿式プロセスを用いることによって、図5Aに図示されたフォトレジストパターン508とSiARC層506を有する膜構造50は除去されて良い。DIW曝露と回転は、DHF液体を除去するのに用いられて良い。
【００５３】
図5Eに図示されているように、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524の除去に続いて、新たなOPLコーティング516、新たなSiARC層518、及び新たなフォトレジスト520が酸化層502上に堆積され、フォトレジストパターニングプロセスが、膜構造54上で繰り返される。図5Fは、新たなSiARC層518上に形成された新たなフォトレジストパターン522を有する新たな膜構造55を表している。
【００５４】
図6は、本発明の実施例による、SiARC層を有する膜構造の再加工方法の簡略化されたフロー図である。ブロック610では、上にSiARC層を有し、該SiARC層上に形成されたレジストパターンを有する少なくとも1つの基板が供される。
【００５５】
ブロック620では、レジストパターンがSiARC層から除去される。
【００５６】
ブロック630では、SiARC層が、O3気体と任意でH2O蒸気を含む処理気体に曝露されることにより改質される。
【００５７】
ブロック640では、改質されたSiARCが、DHF液体により処理される。DIW曝露と回転は、DHF液体の除去に用いられて良い。
【００５８】
ブロック650では、改質されたSiARC層は、遠心力によって基板から除去される。
【００５９】
一の実施例によると、ブロック640において、改質されたSiARC層は、DHF液体に曝露され、その後ブロック650において、さらにDHF液体へ曝露することなく、改質されたSiARC層を基板から遠心力によって除去するように、改質されたSiARC層を回転させて良い。
【００６０】
一の実施例によると、ブロック640と650での処理は、同時又は時間的に少なくとも一部が重なるように実行されて良い。一例では、改質されたSiARC層はDHF液体へ曝露され、同時に、改質されたSiARC層は、遠心力によって基板から除去されるように回転されて良い。
【００６１】
一の実施例によると、ブロック620と630での処理は、フォトレジストパターンとSiARCを、O3気体と任意でN2気体へ曝露することによって同時に実行されて良い。その後、改質されたSiARC層とレジストパターンの残余物は、ブロック640においてDHF液体によって処理され、ブロック650において遠心力により除去される。
【００６２】
他の実施例によると、ブロック620と630での処理は、フォトレジストパターンとSiARC層を、O3気体と、H2O蒸気と、任意でN2気体へ曝露することによって同時に実行されて良い。その後、改質されたSiARC層とレジストパターンの残余物は、ブロック640においてDHF液体を含む液体によって処理され、ブロック650において遠心力により除去される。
【００６３】
図7は、本発明の他の実施例による、SiARC層を有する膜構造の再加工方法の簡略化されたフロー図である。ブロック710では、上にOPLコーティングを有し、該OPLコーティング上にSiARC層を有し、かつ該SiARC層上に形成されたレジストパターンを有する少なくとも1つの基板が供される。
【００６４】
ブロック720では、レジストパターンがSiARC層から除去される。
【００６５】
ブロック730では、SiARC層とOPLコーティング層が、O3気体と任意でH2O蒸気を含む処理気体に曝露されることによって改質される。
【００６６】
ブロック740では、改質されたSiARC層とOPLコーティング層がDHF液体によって処理される。DIW曝露と回転は、DHF液体を除去するのに用いられて良い。
【００６７】
ブロック750では、改質されたSiARC層と改質されたOPLコーティング層が、遠心力により基板から除去される。
【００６８】
一の実施例によると、ブロック740において、改質されたSiARC層は、DHF液体に曝露され、その後ブロック750において、さらにDHF液体へ曝露することなく、改質されたSiARC層と改質されたOPLコーティングを基板から遠心力によって除去するように、改質されたSiARC層を回転させて良い。
【００６９】
一の実施例によると、ブロック740と750での処理は、同時又は時間的に少なくとも一部が重なるように実行されて良い。一例では、改質されたSiARC層はDHF液体へ曝露され、同時に、改質されたSiARC層とOPLコーティングは、遠心力によって基板から除去されるように回転されて良い。
【００７０】
一の実施例によると、ブロック720と730での処理は、フォトレジストパターンとSiARC層を、O3気体と任意でN2気体へ曝露することによって同時に実行されて良い。その後、改質されたSiARC層とレジストパターンの残余物は、ブロック740においてDHF液体によって処理され、ブロック750においてOPLコーティングと共に遠心力により除去される。
【００７１】
他の実施例によると、ブロック720と730での処理は、フォトレジストパターンとSiARC層を、O3気体と、H2O蒸気と、任意でN2気体へ曝露することによって同時に実行されて良い。その後、改質されたSiARC層とレジストパターンの残余物は、ブロック740においてDHF液体を含む液体によって処理され、ブロック750において遠心力により除去される。
【図１Ａ】
2013506313.tif 000003
【図１Ｂ】
2013506313.tif 000004
【図１Ｃ】
2013506313.tif 000005
【図１Ｄ】
2013506313.tif 000006
【図１Ｅ】
2013506313.tif 000007
【図１Ｆ】
2013506313.tif 000008
【図２】
2013506313.tif 000009
【図３】
2013506313.tif 000010
【図４】
2013506313.tif 000011
【図５Ａ】
2013506313.tif 000012
【図５Ｂ】
2013506313.tif 000013
【図５Ｃ】
2013506313.tif 000014
【図５Ｄ】
2013506313.tif 000015
【図５Ｅ】
2013506313.tif 000016
【図５Ｆ】
2013506313.tif 000017
【図６】
2013506313.tif 000018
【図７】
2013506313.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成24年12月19日(2012.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理に関し、特に、基板上のシリコン含有反射防止コーティング層を含む膜構造を再加工する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線感受性を有する材料（「レジスト」とも呼ばれる）を用いたリソグラフィプロセスは、半導体デバイス及び他のパターンを有する構造の製造において広く用いられている。半導体デバイスの製造に置いて用いられている配線のフォトリソグラフィ処理においては、以下のプロセスを順次実行して良い。前記以下のプロセスとは、1.半導体ウエハ上をフォトレジスト溶液でコーティングすることでフォトレジスト膜を生成するフォトレジストコーティング、2.前記のコーティングされたフォトレジスト膜を硬化させる熱処理、3.前記フォトレジスト膜上に所定のパターンを露光する露光処理、4.前記露光処理後に、前記フォトレジスト膜内での化学反応を促進させる熱処理、5.前記の露光されたフォトレジスト膜の現像及びフォトレジストパターンを形成する現像処理、6.前記フォトレジストパターンを用いた下地層又は基板内に微細パターンをエッチングにより形成するエッチング処理である。
【０００３】
フォトリソグラフィプロセスでは、様々なパラメータが、フォトレジストパターンのプロファイルに影響を及ぼすと考えられる。フォトレジストパターンのプロファイルは、スピンコーティング処理、熱処理、露光処理、及び現像処理により引き起こされる欠陥を有する恐れがある。欠陥を有するフォトレジストパターンが、半導体デバイス内に微細パターンを形成するエッチングプロセスに用いられるとき、前記微細パターンもまた、フォトレジストパターン中の欠陥に従って欠陥を有する恐れがある。よってフォトレジストパターンが欠陥を有するときには、欠陥を有するフォトレジストパターン上で再加工プロセスを実行することができる。再加工プロセスでは、半導体基板から欠陥を有するフォトレジストパターンを除去した後に、新たなフォトレジストパターンが半導体基板上に形成される。再加工プロセスは、酸素(O2)プラズマを用いたアッシングプロセスのようなドライクリーニングプロセス、又は、誘起剥離剤溶液を用いたウエットクリーニングプロセスを有して良い。フォトレジストパターンが、アッシングプロセスに置いて酸素プラズマを用いて除去されるとき、半導体基板の曝露された表面は損傷を受け、かつ、基板上に供された半導体デバイスの電気的特性は劣化する恐れがある。
【０００４】
フォトリソグラフィ処理では、有機又は無機の反射防止コーティング(ARC)層が、フォトレジストパターンを形成する前に、エッチングされる層上に堆積されて良い。ARC層は、露光プロセスによってARC層上にフォトレジストパターンを形成する一方で、エッチングされる層からの反射光を減少させるのに用いることができる。たとえばARC層は、フォトレジスト膜へ入射する入射光とエッチングされる層からの反射光との間での干渉により生じる定在波効果を防止することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先端の有機及び無機のARC層が、製造中のマイクロエレクトロニクスデバイスの機能あたりのコストを改善する構造の密度を増大させるために開発されてきた。シリコン含有ARC(SiARC)層は、ハードマスク用に有力な候補である。その理由は、SiARC層のSi含有量は、フォトレジストに高いエッチング選択性を与えるように調節することが可能だからである。しかし再加工中に先端のARC層−たとえばSiARC層−に用いられる新材料の多くを除去することは問題であり、マイクロエレクトロニクスデバイスの製造にとっては、これらの材料及び他の層を除去する新たな処理方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の典型的な実施例は、たとえば欠陥を有した状態で上に設けられたフォトレジストパターンのために、基板上のシリコン含有ARC(SiARC)層を再加工する方法を供する。本発明の実施例によると、前記SiARC層は、光学マスク層−たとえば前記基板上の有機平坦化層(OPL)コーティング−の上に設けられて良い。
【０００７】
一の実施例によると、基板を再加工する方法が供される。当該方法は、上にSiARC層を有し、及び、該SiARC層上に形成されるレジストパターンを有する膜積層体を含む基板を供する工程を有する。当該方法はさらに、前記SiARC層から前記レジストパターンを除去する工程、前記SiARC層を、オゾン(O3)気体を含む処理気体に曝露することで、改質されたSiARC層を形成する工程、希釈フッ化水素(DHF)液体によって前記改質されたSiARC層を処理する工程、並びに、前記改質されたSiARC層を遠心力によって前記基板から除去する工程を有する。
【０００８】
他の実施例によると、当該方法は、上にOPLコーティングを有し、該OPLコーティング上にSiARC層を有し、及び前記OPLコーティング上に形成されるレジストパターンを有する基板を供する工程を有する。当該方法はさらに、前記SiARC層から前記レジストパターンを除去する工程、前記SiARC層を、オゾン(O3)気体と水蒸気(H2O)の混合物に曝露することで、前記SiARC層と前記OPLコーティングを改質する工程、DHF液体によって前記の改質されたSiARC層とOPLコーティングを処理する工程、及び、遠心力により、前記基板から前記の改質されたSiARC層とOPLコーティングを除去する工程を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】A-Fは、本発明の実施例によるSiARC層を含む膜構造を再加工する方法の概略的断面図である。
【図２】本発明の実施例によってSiARC層を改質する処理システムの概略図である。
【図３】本発明の実施例によって層を処理して、前記層を遠心力により基板から除去する湿式処理システムの概略図である。
【図４】様々な処理レシピを用いたSiARC層の除去処理の結果を表している。
【図５】A-Fは、本発明の他の実施例によってSiARC層とOPLコーティングを有する膜構造を再加工する方法の概略的断面図である。
【図６】本発明の他の実施例によってSiARC層を有する膜構造を再加工する方法の簡略された処理フローである。
【図７】本発明の他の実施例によってSiARC層とOPLコーティングを有する膜構造を再加工する方法の簡略された処理フローである。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１０】
本発明の実施例は、SiARC層及び半導体デバイスの製造に用いられる他の層を含む膜構造を再加工する方法を供する。当該方法は、SiARC層を改質する第1処理工程、及び、前記の改質されたSiARC層と任意の1層以上の下地層を除去する第2の湿式処理工程を有する。SiARC層は、様々なSi含有量を有しうる架橋されたSi含有ポリマーを有して良い。現在フォトリソグラフィに用いられている典型的なSiARC層は、17%のSi含有量(SiARC17%)又は43%のSi含有量(SiARC43%)を有して良い。たとえばSiARC層は、信越化学工業株式会社からSepr-Shb  AシリーズSiARC層として市販されている。本発明の実施例によると、SiARC層は、約10%〜約40%のSi含有量又は約40%よりも多いSi含有量を有して良い。
【００１１】
図1A-1Fは、本発明の実施例によるSiARC層を含む膜構造を再加工する方法の概略的断面図である。図1Aでは、膜構造10は、基板100、該基板100上の任意のマスク層102、及び該任意のマスク層102上のSiARC層104を有する。一の実施例によると、任意のマスク層102は、有機平坦化層(OPLコーティング)を有して良い。本発明の実施例によると、任意のマスク層102は省略されて良く、SiARC層104は、基板100上、又は、誘電層、半導体層、若しくは導体層上に直接堆積されて良い。SiARC層104はたとえば、スピンコーティング法又は気相堆積法を用いて堆積されて良い。
【００１２】
膜構造10は、SiARC層104となるようにエッチングされるパターンを画定するマスクとして用いられるレジストパターン106、任意のマスク層102、及び基板100をさらに有する。本発明の他の実施例によると、膜構造10は追加の層−たとえば任意のマスク層102と基板100の間に存在する酸化層（図示されていない）−を有して良い。一の例では、基板100は、エッチング及びパターニングされる低誘電率(low-k)層を有して良い。
【００１３】
レジストパターン106は、248nmフォトレジスト、193nmフォトレジスト、157nmフォトレジスト、EUV（極紫外）フォトレジスト、又は電子ビームに対して感受性を有するレジストを有して良い。レジスト層は、トラックシステムを用いて堆積されて良い。たとえばトラックシステムは、東京エレクトロン株式会社(TEL)から市販されている、クリーントラックACT8、クリーントラックACT12、又はリシウスレジストコーティング及び現像システムを有して良い。基板上にフォトレジスト層を形成する他のシステム及び方法は、スピン・オン・レジスト法の当業者にとっては周知である。
【００１４】
フォトレジスト層及び1回以上の硬化プロセスに続いて、レチクル又はマスクからフォトレジスト層へパターンを転写するフォトリソグラフィプロセスが実行されて良い。フォトレジスト層が、レチクル又はマスクを用いることによって電磁(EM)放射線に露光された後、前記の露光されたフォトレジスト層は、現像液によって現像されることで、図1Aに図示されたフォトレジストパターン106を形成する。フォトレジストパターン106は、下地のSiARC層104の領域を覆う。
【００１５】
レチクルを介したEM放射線への露光は、乾式又は湿式のフォトリソグラフィシステム内で実行される。画像パターンは、任意の適切な従来型のステッピングリソグラフィシステム又は走査型リソグラフィシステムを用いて生成されて良い。たとえばフォトリソグラフィシステムは、ASML社又はキャノン株式会社から市販されている。一部の例では、EM放射線は、KrF放射線（波長248nm）の波長以上の長さの波長を有する放射線を有して良い。現像プロセスは、現像システム−たとえばトラックシステム−内で基板を現像溶液に曝露する工程を有して良い。たとえばトラックシステムは、東京エレクトロン株式会社(TEL)から市販されている、クリーントラックACT8、クリーントラックACT12、又はリシウスレジストコーティング及び現像システムを有して良い。
【００１６】
光学マスク層102は、感光性を有する有機ポリマー又はエッチング用有機化合物を含むOPLコーティングを有して良い。たとえば感光性有機ポリマーは、ポリアクリラート樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂、ポリフェニレンスルホン酸樹脂、又はベンゾシクロブテン(BCB)であって良い。これらの材料は、スピン・オン法を用いて形成することができる。OPLコーティングは、硬化プロセス中に架橋された構造を形成する有機材料（たとえば(CHx)n）であって良い。
【００１７】
フォトレジストパターン106の形成に続いて、現像後検査システム(ADI)が、フォトレジストパターン106が正しく製造されたか否かを判断するため、フォトレジストパターン106を複数の検査領域で検査するのに用いられて良い。ADIは、膜構造10上の限界寸法(CD)及び位置合わせ又は膜構造10の残留物すなわちデブリの存在を判断することができる。CDは一般的に、フォトレジストパターン106内に形成される部位のサイズ若しくは幅又はフォトレジストパターン106内でエッチングされた複数の部位間の寸法を指称する。半導体ウエハの処理にとって重要となる要件は、ウエハ内部とウエハ間の両方での、確かなCD制御、確かなプロファイル制御、及び確かな均一性制御である。たとえばCD測定、プロファイル測定、及び均一性の測定の変化は通常、ウエハ全体にわたる温度プロファイルの変化、ウエハ間での熱応答の変化、及び、基板ヒーター間の温度プロファイルの変化によって引き起こされる。
【００１８】
ADIはたとえば、走査型電子顕微鏡(SEM)又は光デジタルプロファイロメトリ(ODP)システムのような光酸ランシステムであって良い。ODPシステムは、Therma-Wave社又はNanometrics社から市販されているビームプロファイルエリプソメトリ及びビームプロファイルリフレクトメトリ（リフレクトメータ）を内蔵するスキャタロメータを有して良い。ODPソフトウエアは、Timbre  Technolgies社から市販されている。
【００１９】
フォトレジストパターン106の部位の寸法が、許容度の仕様の範囲内でない場合、又は、残留物/欠陥が検出された場合、フォトレジストパターン106は、基板100内でエッチングにより部位が形成される前に、再加工されなければならない。本発明の実施例によると、再加工は、膜構造10からのフォトレジストパターン106の除去のみならず、SiARC層104と光学マスク層102の除去も含む。
【００２０】
図1Aのフォトレジストパターン106は、当業者に周知の方法を用いることによってSiARC層104から除去されて良い。第1例では、フォトレジストパターン106は、従来のドライアッシングプロセスを用いることによって、又は、ウエットプロセスにおいて硫酸と過酸化水素の混合物、若しくは、クリーントラックシステムにおいてプロピレングリコールモノメチルアセタート(PGMEA)のような現像液/フォトレジスト溶媒を用いることによって、SiARC層104から除去されて良い。第2例では、フォトレジストパターン106は、オゾン(O3)を含む処理気体に曝露し、続いて蒸留水(DIW)又はアルカリ溶液の存在下でのフォトレジストパターン106の残留物を遠心力により除去する湿式スピンオフプロセスによって、SiARC層104から除去されて良い。第2例では、フォトレジストパターン106の除去は、プラズマ損傷も、SiARC層104上での残留物の生成もなく実行可能である。
【００２１】
SiARC層104からのフォトレジストパターン106の除去は、曝露されたSiARC層104aを損傷させる恐れがある。図1Bは、曝露されたSiARC層104a上に設けられた、表面の粗い領域108を有する膜構造11を概略的に図示している。表面の粗い領域108が存在するため、SiARC層104と光学マスク層102の再加工が必要となる。本願発明者等は、従来の乾式及び湿式処理方法が、SiARC層104及び/又は光学マスク層102を満足行くように除去できないことに気づいた。たとえばドライアッシング法は、基板100上に残る不揮発性の硬い残留物をよく生成する。従って本発明の実施例は、基板100からSiARC層104及び/又は光学マスク層102を除去する方法を供する。本発明の方法は、従来のアッシング法に取って代わり、単一のウエハプラットフォーム上で乾式処理と湿式処理とを組み合わせるのに用いることができる。乾式処理は、酸化によりフォトレジストを改質することで、基板100上に残る硬い残留物を生成することなく、水溶性の物質を生成することができる。
【００２２】
本発明の一の実施例によると、フォトレジストパターン104の除去に続いて、当該方法は、SiARC層104を改質する第1プロセスを有する。前記第1プロセスは、図2で概略的に図示されている第1処理システム200内で実行されて良い。第1処理システム200は処理チャンバ210を有する。処理チャンバ210は、上部ヒーター202、下部ヒーター204、基板100を支持する基板ホルダ212、処理気体流入口206、処理気体流出口208、処理チャンバ210内での圧力を測定する圧力ゲージ214、及び、処理チャンバ210内での環境を構成する気体を排気して、処理領域224内での圧力を減圧する排気システム226を有する。第1処理システム200は、O3発生装置218、H2O蒸気発生装置216、N2気体供給システム220、及び気体ヒーター222をさらに有する。気体ヒーター222は、処理気体を約80℃〜約150℃又は約100℃〜約120℃に加熱するように備えられて良い。
【００２３】
第1処理システム200は制御装置228をさらに有する。制御装置228は、処理チャンバ210、上部ヒーター202、下部ヒーター204、基板ホルダ212、圧力ゲージ214、排気システム226、O3発生装置218、H2O蒸気発生装置216、N2気体供給システム220、及び気体ヒーター222と結合して、これらを制御することができる。あるいはその代わりに、又はそれに加えて、制御装置228は、1つ以上の追加の制御装置/コンピュータ（図示されていない）と結合して良く、制御装置228は、追加の制御装置/コンピュータからの設定及び/又は構成情報を得ることができる。制御装置228は、上述した1つ以上の処理装置を制御する多数のアプリケーションを有して良い。たとえば制御装置228は、1つ以上の処理装置の監視及び/又は制御を可能にする、容易に使用できるインターフェースを供するグラフィカルインターフェース(GUI)（図示されていない）を有して良い。
【００２４】
第1処理システム200は、200mm基板、300mm基板、又はそれ以上の大きさの基板を処理するように構成されて良い。実際、当業者には明らかなように、堆積システムは、サイズに関係なく、基板、ウエハ、又はLCDを処理するように構成されて良い。従って本発明の態様が半導体基板の処理に関連して記載されているとはいえ、本発明は半導体基板の処理に限定されるものではない。あるいはその代わりに、複数の基板を同時に処理することが可能なバッチ第1処理システムが、本発明の実施例で説明されているように、SiARC層104を改質する第1プロセスに利用されて良い。
【００２５】
第1プロセスは、処理チャンバ210内の基板ホルダ212上に基板100を載置する工程、及び、上部ヒーター202と下部ヒーター204を用いて処理チャンバ210を所望の温度に加熱する工程を有する。たとえば処理チャンバ210は、上部ヒーター202と下部ヒーター204によって約105℃に加熱されて良い。従って処理気体は、SiARC層104を改質するため、気体ヒーター222から、基板100の上方である処理領域224へ流れる。
【００２６】
本発明の一の実施例によると、処理気体は、O3発生装置218から気体ヒーター222へ流入するO3気体を有する。ここで気体ヒーター222は加熱されて、その後処理気体は、処理チャンバ210へ流入して、処理領域224内で基板100は処理気体に曝露される。典型的な処理条件は、O3気体濃度(200g/m3)は、容積にして9%で4l/分の気体流速を有し、O2との均衡を保っている。気体ヒーター222の温度は約150℃であって良い。処理領域224内での気体圧力は約75kPaであって良い。本発明の他の実施例によると、N2気体は、N2供給システムから供され、かつ気体ヒーター222内でO3気体と混合されて良い。
【００２７】
本発明の他の実施例によると、処理気体は、O3気体とH2O蒸気の混合物を有する。H2O蒸気は、約128℃の温度にてH2O蒸気発生装置内で生成され、かつ、気体ヒーター222内でO3気体と混合されて良い。O3気体とH2O蒸気の加熱された混合物を含む処理気体は、処理チャンバ210へ流入して、処理領域224内で基板100に曝露される。他の実施例によると、N2気体は、N2供給システムから供され、かつ気体ヒーター222内でO3気体とH2O蒸気の混合物と混合されて良い。
【００２８】
図1Cは、本発明の一の実施例によるH2O蒸気の存在しない状態でO3気体を用いる第1プロセス後の改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を有する膜構造12を図示している。他の実施例によると、第1プロセスはO3気体とH2O蒸気の混合物を有して良い。本発明の他の実施例によると、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を形成することで、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122をDHF液体に曝露して、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を遠心力によって除去する工程を有する後続の第2湿式プロセスにおいて改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を完全に除去することが可能となる。後続の第2湿式プロセスでの改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122の完全な除去は、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122内のクラック122として現れている損傷によって促進されると予測される。SiARC層104は、O3気体及び/又はH2O蒸気の曝露によって改質されることで、より「SiO2状」になるので、第2湿式プロセスにおいてより容易に除去されやすくなる。しかし図1A-1Dには図示されていないが、本発明の実施例によると、DHF除去工程において改質されたSiARC層110と光学マスク層102を除去する前に、SiARC層104をO3気体及び/又はH2O蒸気に曝露しても、光学マスク層102は損傷を受けないと考えられる。DHF液体の典型的な濃度は、H2O中に（体積比で）約1%以下又は約0.5%未満のHFを有する。
【００２９】
本発明の実施例によると、第2湿式プロセスは、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を基板100から除去する。第2湿式プロセスは、図3で概略的に図示されているように第2処理システム300内で実行されて良い。第2処理システム300は、基板を回転させることによって、その基板を処理して、その基板から膜又は層を遠心力によって除去する半密閉式湿式回転モジュールであって良い。半密閉式の構成をとることで、蒸気の制御が可能となり、排出溶液を最小限に抑制される。第2処理システム300は、膜構造12を含む基板を支持、加熱、及び回転させる基板ホルダ312、回転手段（たとえばモータ）318、液体316を膜構造12の上面へ供するように構成された液体供給ノズル314を有する。他の実施例によると、第2処理システム300は、様々な液体を供する追加の液体供給ノズル（図示されていない）を有して良い。液体供給ノズル314は、表面を損傷させることなく良好な膜と粒子の除去を行うため、液体316の原子噴霧を行って良い。液体316は、洗浄液体及び/又はDIWを有して良い。洗浄液体はたとえば、DHF、SC1(NH4OH/H2O/H2O2)、又はSC2(HCl/H2O2/H2O)を有して良い。一部の例では、液体供給ノズル314は、最初に洗浄液体を膜構造12の上面に供し、その後DIWを供することでその洗浄液体を除去して良い。典型的な回転速度は、膜構造12の上面を液体316へ曝露している間では、約500rpm〜約1500rpmであって良く、たとえば約1000rpmであって良い。
【００３０】
第2処理システム300は制御装置320をさらに有する。制御装置320は、処理チャンバ310、液体供給ノズル314、及び回転手段318と結合して、これらを制御して良い。あるいはその代わりに又はそれに加えて、制御装置320は1つ以上の追加の制御装置/コンピュータ（図示されていない）と結合して良く、制御装置320は、追加の制御装置/コンピュータからの設定及び/又は構成情報を得ることができる。制御装置320は、上述した1つ以上の処理装置を制御する多数のアプリケーションを有して良い。たとえば制御装置320は、1つ以上の処理装置の監視及び/又は制御を可能にする、容易に使用できるインターフェースを供するグラフィカルインターフェース(GUI)（図示されていない）を有して良い。
【００３１】
第2処理システム300は、200mm基板、300mm基板、又はそれ以上の大きさの基板を処理するように構成されて良い。実際、当業者には明らかなように、堆積システムは、サイズに関係なく、基板、ウエハ、又はLCDを処理するように構成されて良い。従って本発明の態様が半導体基板の処理に関連して記載されているとはいえ、本発明は半導体基板の処理に限定されるものではない。あるいはその代わりに、複数の基板を同時に処理することが可能なバッチ第1処理システムが、本発明の実施例で説明されているように、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を基板100から除去する第2湿式プロセスに利用されて良い。図1Dは、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を除去する第2湿式プロセス後での基板100を有する膜構造13を図示している。
【００３２】
一の実施例によると、膜構造12がDHF液体に曝露され、その後さらにDHF液体へ曝露することなく、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を膜構造12から遠心力によって除去するように、基板を回転させて良い。DIW曝露及び回転は、DHF液体を除去するのに用いられて良い。
【００３３】
他の実施例によると、膜構造12はDHFへ曝露され、かつ同時に、膜構造12から改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122が遠心力により除去されるように、基板を回転させても良い。DIW曝露及び回転は、DHF液体を除去するのに用いられて良い。
【００３４】
他の実施例によると、図1Aに図示されたフォトレジストパターン106とSiARC層104を有する膜構造10は、処理チャンバ210内でのO3気体の曝露を含む第1プロセスを用い、その後、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122をDHF液体で処理する工程、及び、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を遠心力で除去する工程を有する第2プロセスを用いることによって除去されて良い。DIW曝露及び回転は、DHF液体を除去するのに用いられて良い。
【００３５】
他の実施例によると、図1Aに図示されたフォトレジストパターン106とSiARC層104を有する膜構造10は、処理チャンバ210内でのO3気体とH2O蒸気の曝露を含む第1プロセスを用い、その後、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122をDHF液体で処理する工程、及び、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122を遠心力で除去する工程を有する第2プロセスを用いることによって除去されて良い。DIW曝露及び回転は、DHF液体を除去するのに用いられて良い。
【００３６】
図1Eに図示されているように、改質されたSiARC層110と改質された光学マスク層122の除去に続いて、新たな光学マスク層114、新たなSiARC層116、及び新たなフォトレジスト118が基板100上に堆積され、かつ、新たなフォトレジストパターニングプロセスが、膜構造14上で繰り返されて良い。図1Fは、新たなSiARC層116上に形成された新たなフォトレジストパターン120を有する新たな膜構造15を図示している。
【００３７】
図4は、様々な処理レシピを用いたSiARC層の除去処理の結果を表している。2つ異なる膜積層体について検討した。第1の膜積層体は、Si基板、該Si基板上の厚さ50nmのSiO2層、及び、約80nmの厚さを有するSi含有量が17%のSiARC層(SiARC17%)を有する。第2の膜積層体は、Si基板、該Si基板上の厚さ50nmのSiO2層、及び、約35nmの厚さを有するSi含有量が43%のSiARC層(SiARC43%)を有する。図4のプロットは、SiARC膜の厚さを処理レシピA-Jの関数として表している。このときSiARC膜の厚さは、処理の後に測定された。処理レシピB-Gは、第1処理システム200での第1処理工程及び第2処理システム300での第2湿式処理工程を有し、洗浄液体又はDIWの曝露と基板の回転は同時に行われた。処理レシピAは、未処理のSiARC17%とSiARC43%の参照用膜構造を表す。処理レシピBは、1分間のO3気体/H2O蒸気の曝露を行う第1処理工程と、その後の蒸留水(DIW)の曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程を表す。処理レシピCは、1分間のO3気体/H2Oの曝露を行う第1処理工程と、その後のDIWの曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程を表す。処理レシピDは、1分間のO3気体（H2Oは存在しない）の曝露を行う第1処理工程と、その後のDIWの曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程を表す。処理レシピEは、3分間のO3気体（H2Oは存在しない）の曝露を行う第1処理工程と、その後のDIWの曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程を表す。処理レシピFは、1分間のO3気体（H2Oは存在しない）の曝露を行う第1処理工程と、その後のSC1の曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程を表す。処理レシピGは、3分間のO3気体（H2Oは存在しない）の曝露を行う第1処理工程と、その後のSC1の曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程を表す。処理レシピHは、DHF曝露を行う単一の処理工程と第2処理システム300内での30秒の基板回転を表す。処理レシピIは、第1処理システム200での3分間のO3気体（H2Oは存在しない）の曝露を行う第1処理工程と、その後の第2処理システム300での30秒間のDHF液体の曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程を表す。処理レシピJは、第2処理システム300での30秒間のDHF液体の曝露と基板の回転と、その後の第1処理システム200での3分間のO3気体（H2Oは存在しない）の曝露を表す。
【００３８】
図4の結果は、処理レシピI（第1処理システム200での3分間のO3気体（H2Oは存在しない）の曝露を行う第1処理工程と、その後の第2処理システム300での30秒間のDHF液体の曝露と基板の回転を行う第2の湿式処理工程）のみが、SiARC17%とSiARC43%をほぼ完全に除去したことを示している。さらに処理レシピCとGの結果は、SiARC17%を部分的な除去である。
【００３９】
SiARC43%を含む追加の膜積層体についても検討した。膜積層体は、Si基板、該Si基板上の厚さ50nmのSiO2層、該SiO2層上の厚さ200nmのOPLコーティング層、及び、35nmの厚さを有するSi含有量が43%のSiARC層(SiARC43%)を有する。30秒間（以上）のO3気体/H2O蒸気の曝露を行う第1処理工程と、その後の5秒間（以上）DHFの曝露を行う第2の湿式処理工程を有する処理レシピの結果、OPLコーティングとSiARC43%が完全に除去された。
【００４０】
図5A-5Fは、本発明の他の実施例によってSiARC層とOPLコーティングを有する膜構造を再加工する方法の概略的断面図である。図5Aに図示された膜構造50は、図1Aに図示された膜構造10と似ている。しかし膜構造50は、low-k層500、該low-k層500上の酸化層502、該酸化層502上のOPLコーティング504、該OPLコーティング504上のSiARC層506、及び該SiARC層506上のフォトレジストパターン508を有する。本発明の実施例によると、酸化層502は省略されて良く、OPLコーティング504はlow-k層500上に直接堆積される。
【００４１】
図5Aのフォトレジストパターン508は、当業者に周知の方法を用いた再加工プロセスにいて、SiARC層506から除去されて良い。第1例では、フォトレジストパターン508は、従来のドライアッシングプロセスを用いることによって、又は、ウエットプロセスにおいて硫酸と過酸化水素の混合物、若しくは、クリーントラックシステムにおいてプロピレングリコールモノメチルアセタート(PGMEA)のような現像液/フォトレジスト溶媒を用いることによって、SiARC層506から除去されて良い。第2例では、フォトレジストパターン508は、O3気体を含む処理気体に曝露し、続いて蒸留水(DIW)又はアルカリ溶液の存在下でのフォトレジストパターン508の残留物を遠心力により除去する湿式スピンオフプロセスによって、SiARC層506から除去されて良い。第2例では、フォトレジストパターン508の除去は、プラズマ損傷も、SiARC層506上での残留物の生成もなく実行可能である。
【００４２】
SiARC層からのフォトレジストパターン508の除去は、SiARC層506aを損傷させる恐れがある。図5Bは、曝露されたSiARC層506a上の表面が粗くなった領域510を含む膜構造51を概略的に表している。表面が粗くなった領域510が存在することで、SiARC層506とOPLコーティング504の再加工が必要になると考えられる。
【００４３】
第1プロセスは、図2で概略的に図示して、先に説明した第1処理システム200内において実行されて良い。第1プロセスは、処理チャンバ210内において基板ホルダ212上に膜構造51を設ける工程、及び、上部ヒーター202と下部ヒーター204を用いて処理チャンバ210を所望の温度にまで加熱する工程を有して良い。たとえば処理チャンバ210は約105℃に加熱されて良い。その後処理気体は、気体ヒーター222から流出して、膜構造51の上方である処理領域へ流入することで、SiARC層506とOPLコーティング504を改質する。
【００４４】
一の実施例によると、処理気体は、O3発生装置218から気体ヒーター222へ流入するO3ガスを有する。気体ヒーター222では、処理気体は加熱され、その後、処理チャンバ210へ流入して、処理領域224内において膜構造51に曝露される。典型的な処理条件は、O3気体濃度(200g/m3)は、容積にして9%で4l/分の気体流速を有し、O2との均衡を保っている。気体ヒーター222の温度は約150℃であって良い。処理領域224内での気体圧力は約75kPaであって良い。他の実施例によると、N2気体は、N2供給システム220から供され、かつ、気体ヒーター222内でO3気体と混合されて良い。
【００４５】
他の実施例によると、処理気体は、O3気体とH2O蒸気の混合物を有する。H2O蒸気は、約128℃の温度にてH2O蒸気発生装置内で発生し、かつ気体ヒーター222内でO3気体と混合されて良い。O3気体とH2O蒸気の加熱された混合物を含む処理気体は、処理チャンバ210へ流入して、処理領域224内で基板100に曝露される。他の実施例によると、N2気体は、N2供給システム220から供され、かつ、気体ヒーター222内でO3気体と混合されて良い。
【００４６】
図5Cは、本発明の一の実施例による、H2O蒸気の存在しない状態でO3気体を用いる第1プロセス後の、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524を有する膜構造52を表している。他の実施例によると、第1プロセスはO3気体とH2O蒸気の混合物を有して良い。改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524が形成されることで、後続の、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524をDHFに曝露する工程、及び、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524を遠心力により除去する工程を有する第2湿式プロセスにおいて、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524を完全に除去することが可能となる。後続の第2湿式プロセスでの改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524の完全な除去は、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524内でのクラック514として現れている損傷によって促進される。SiARC層506は、O3気体及び/又はH2O蒸気の曝露によって改質されることで、より「SiO2状」になるので、第2湿式プロセスにおいてより容易に除去されやすくなる。OPLコーティング524は、より水溶性となるように改質されるので、より容易に除去される。
【００４７】
本発明の実施例によると、第2湿式プロセスは、酸化層502から改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524を除去する。第2湿式プロセスは、図3において概略的に図示されて、先に説明した第2処理システム300内において実行されて良い。
【００４８】
図5Dは、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524を除去する第2湿式プロセスを後の膜構造53を表している。
【００４９】
膜構造52は、洗浄液体に曝露されて良い。続いて、さらに洗浄液体に曝露されることなく、基板を回転させることで、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524が遠心力により膜構造52から除去されて良い。
【００５０】
他の実施例によると、膜構造52はDHF液体に曝露され、同時に、基板を回転させることで、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524が遠心力により膜構造52から除去されて良い。
【００５１】
他の実施例によると、処理チャンバ210内でのO3気体の曝露を有する第1プロセスと、それに続く、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524をDHFに曝露する工程、及び、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524を遠心力により除去する工程を有する第2湿式プロセスを用いることによって、図5Aに図示されたフォトレジストパターン508とSiARC層506を有する膜構造50は除去されて良い。DIW曝露と回転は、DHF液体を除去するのに用いられて良い。
【００５２】
他の実施例によると、処理チャンバ210内でのO3気体とH2O蒸気の混合物の曝露を有する第1プロセスと、それに続く、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524をDHFに曝露する工程、及び、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524を遠心力により除去する工程を有する第2湿式プロセスを用いることによって、図5Aに図示されたフォトレジストパターン508とSiARC層506を有する膜構造50は除去されて良い。DIW曝露と回転は、DHF液体を除去するのに用いられて良い。
【００５３】
図5Eに図示されているように、改質されたSiARC層512と改質されたOPLコーティング524の除去に続いて、新たなOPLコーティング516、新たなSiARC層518、及び新たなフォトレジスト520が酸化層502上に堆積され、フォトレジストパターニングプロセスが、膜構造54上で繰り返される。図5Fは、新たなSiARC層518上に形成された新たなフォトレジストパターン522を有する新たな膜構造55を表している。
【００５４】
図6は、本発明の実施例による、SiARC層を有する膜構造の再加工方法の簡略化されたフロー図600である。ブロック610では、上にSiARC層を有し、該SiARC層上に形成されたレジストパターンを有する少なくとも1つの基板が供される。
【００５５】
ブロック620では、レジストパターンがSiARC層から除去される。
【００５６】
ブロック630では、SiARC層が、O3気体と任意でH2O蒸気を含む処理気体に曝露されることにより改質される。
【００５７】
ブロック640では、改質されたSiARCが、DHF液体により処理される。DIW曝露と回転は、DHF液体の除去に用いられて良い。
【００５８】
ブロック650では、改質されたSiARC層は、遠心力によって基板から除去される。
【００５９】
一の実施例によると、ブロック640において、改質されたSiARC層は、DHF液体に曝露され、その後ブロック650において、さらにDHF液体へ曝露することなく、改質されたSiARC層を基板から遠心力によって除去するように、改質されたSiARC層を回転させて良い。
【００６０】
一の実施例によると、ブロック640と650での処理は、同時又は時間的に少なくとも一部が重なるように実行されて良い。一例では、改質されたSiARC層はDHF液体へ曝露され、同時に、改質されたSiARC層は、遠心力によって基板から除去されるように回転されて良い。
【００６１】
一の実施例によると、ブロック620と630での処理は、フォトレジストパターンとSiARCを、O3気体と任意でN2気体へ曝露することによって同時に実行されて良い。その後、改質されたSiARC層とレジストパターンの残余物は、ブロック640においてDHF液体によって処理され、ブロック650において遠心力により除去される。
【００６２】
他の実施例によると、ブロック620と630での処理は、フォトレジストパターンとSiARC層を、O3気体と、H2O蒸気と、任意でN2気体へ曝露することによって同時に実行されて良い。その後、改質されたSiARC層とレジストパターンの残余物は、ブロック640においてDHF液体を含む液体によって処理され、ブロック650において遠心力により除去される。
【００６３】
図7は、本発明の他の実施例による、SiARC層を有する膜構造の再加工方法の簡略化されたフロー図700である。ブロック710では、上にOPLコーティングを有し、該OPLコーティング上にSiARC層を有し、かつ該SiARC層上に形成されたレジストパターンを有する少なくとも1つの基板が供される。
【００６４】
ブロック720では、レジストパターンがSiARC層から除去される。
【００６５】
ブロック730では、SiARC層とOPLコーティング層が、O3気体と任意でH2O蒸気を含む処理気体に曝露されることによって改質される。
【００６６】
ブロック740では、改質されたSiARC層とOPLコーティング層がDHF液体によって処理される。DIW曝露と回転は、DHF液体を除去するのに用いられて良い。
【００６７】
ブロック750では、改質されたSiARC層と改質されたOPLコーティング層が、遠心力により基板から除去される。
【００６８】
一の実施例によると、ブロック740において、改質されたSiARC層は、DHF液体に曝露され、その後ブロック750において、さらにDHF液体へ曝露することなく、改質されたSiARC層と改質されたOPLコーティングを基板から遠心力によって除去するように、改質されたSiARC層を回転させて良い。
【００６９】
一の実施例によると、ブロック740と750での処理は、同時又は時間的に少なくとも一部が重なるように実行されて良い。一例では、改質されたSiARC層はDHF液体へ曝露され、同時に、改質されたSiARC層とOPLコーティングは、遠心力によって基板から除去されるように回転されて良い。
【００７０】
一の実施例によると、ブロック720と730での処理は、フォトレジストパターンとSiARC層を、O3気体と任意でN2気体へ曝露することによって同時に実行されて良い。その後、改質されたSiARC層とレジストパターンの残余物は、ブロック740においてDHF液体によって処理され、ブロック750においてOPLコーティングと共に遠心力により除去される。
【００７１】
他の実施例によると、ブロック720と730での処理は、フォトレジストパターンとSiARC層を、O3気体と、H2O蒸気と、任意でN2気体へ曝露することによって同時に実行されて良い。その後、改質されたSiARC層とレジストパターンの残余物は、ブロック740においてDHF液体を含む液体によって処理され、ブロック750において遠心力により除去される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を再加工する方法であって：
上にシリコン含有反射防止コーティング(SiARC)層を有し、かつ該SiARC層上に形成されるレジストパターンを有する膜積層体を含む基板を供する基板提供工程；
前記SiARC層から前記レジストパターンを除去するレジストパターン除去工程；
前記SiARC層を、オゾン(O3)気体を含む処理気体に曝露することで、改質されたSiARC層を形成する曝露工程；
希釈フッ化水素(DHF)液体によって前記改質されたSiARC層を処理する処理工程；並びに、
前記改質されたSiARC層を遠心力によって前記基板から除去する遠心力によるSiARC層除去工程；
を有する方法。
【請求項２】
前記SiARC層を、O3気体とH2O蒸気の混合物を含む処理気体に曝露することで、前記改質されたSiARC層を形成する工程をさらに有する、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記処理気体が、80℃乃至150℃の温度に加熱される、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記レジストパターン除去工程と曝露工程が、前記レジストパターンと前記SiARC層を、前記O3気体を含む前記処理気体へ同時に曝露する工程を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記処理気体がH2O蒸気をさらに有する、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記処理工程と前記遠心力によるSiARC層除去工程が、少なくとも時間的な重なりを有している、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記処理工程と前記遠心力によるSiARC層除去工程が、時間的な重なりを有していない、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記SiARC層が、10%乃至40%のSi含有量を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記SiARC層が、40%よりも多いSi含有量を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
前記遠心力によるSiARC層除去工程後、前記基板上に新たなSiARC層を堆積する工程；及び
前記新たなSiARC層上に新たなレジストパターンを形成する工程；
をさらに有する、請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
基板を再加工する方法であって：
上に有機平坦化層(OPL)コーティングを有し、該OPLコーティング上にシリコン含有反射防止コーティング(SiARC)層を有し、及び該SiARC層上に形成されるレジストパターンを有する少なくとも1つの基板を供する提供工程；
前記SiARC層から前記レジストパターンを除去するレジストパターン除去工程；
前記SiARC層を、オゾン(O3)気体と水蒸気(H2O)の混合物を含む処理気体に曝露することで、改質されたSiARC層と改質されたOPLコーティングを形成する曝露工程；
希釈フッ化水素(DHF)液体によって前記改質されたSiARC層と前記改質されたOPLコーティングを処理する処理工程；及び、
前記改質されたSiARC層とOPLコーティングを遠心力により前記基板から除去する遠心力によるSiARC層とOPLコーティング除去工程；
を有する方法。
【請求項１２】
前記処理気体が、80℃乃至150℃の温度に加熱される、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記レジストパターン除去工程と曝露工程が、前記レジストパターンと前記SiARC層を、前記のO3気体とH2O蒸気の混合物を含む処理気体へ同時に曝露する工程を有する、請求項11に記載の方法。
【請求項１４】
前記処理工程と前記遠心力によるSiARC層とOPLコーティング除去工程が、少なくとも時間的な重なりを有している、請求項11に記載の方法。
【請求項１５】
前記処理工程と前記遠心力によるSiARC層とOPLコーティング除去工程が、時間的な重なりを有していない、請求項11に記載の方法。
【請求項１６】
前記SiARC層が、10%乃至40%のSi含有量を有する、請求項11に記載の方法。
【請求項１７】
前記SiARC層が、40%よりも多いSi含有量を有する、請求項11に記載の方法。
【請求項１８】
前記基板が、前記OPLコーティングの下に存在する酸化層、及び、前記酸化層の下に存在するlow-k層をさらに有する、請求項11に記載の方法。
【請求項１９】
前記遠心力によるSiARC層とOPLコーティング除去工程後、前記基板上に新たなSiARC層を堆積する工程；及び
前記新たなSiARC層上に新たなレジストパターンを形成する工程；
をさらに有する、請求項11に記載の方法。
【請求項２０】
基板を再加工する方法であって：
上に光学マスク層を有し、該光学マスク層上にシリコン含有反射防止コーティング(SiARC)層を有し、及び該SiARC層上に形成されるレジストパターンを有する少なくとも1つの基板を供する提供工程；
前記SiARC層から前記レジストパターンを除去するレジストパターン除去工程；
前記SiARC層を、オゾン(O3)気体と水蒸気(H2O)の混合物を含む処理気体に曝露することで、改質されたSiARC層を形成する曝露工程；
希釈フッ化水素(DHF)液体によって前記改質されたSiARC層と前記光学マスクを処理する処理工程；及び、
前記改質されたSiARC層と前記光学マスクを遠心力により前記基板から除去する遠心力によるSiARC層と光学マスク除去工程；
を有する方法。
【国際調査報告】
2013506313.tif 000020