(57)【要約】【課題】被処理基板の表面の密着性を向上させるための表面疎水化処理の際に基板の裏面側に不可避に形成された処理膜をパターン露光前に除去することができ、露光装置や塗布・現像装置などの汚染防止に寄与する。【解決手段】被処理基板上のレジスト膜に所望パターンを形成するパターン形成方法であって、被処理基板の表面に、該基板との密着性を向上させるための表面疎水化処理により処理膜を形成する工程（Ｓ１）と、処理膜上に少なくともレジスト膜を含む塗布膜を形成する工程（Ｓ４）と、レジスト膜を所望パターンに露光する工程（Ｓ５）と、パターンが露光されたレジスト膜を現像する工程（Ｓ７）と、処理膜の形成からレジスト膜の露光に至る間で、表面疎水化処理により被処理基板の裏面に形成された処理膜を除去する工程（Ｓ２）と、を含む。【選択図】      図１
2008210980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板の表面に、該基板との密着性を向上させるための表面疎水化処理により処理膜を形成する工程と、
前記処理膜上に少なくともレジスト膜を含む塗布膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を所望パターンに露光する工程と、
前記パターンが露光されたレジスト膜を現像する工程と、
前記処理膜の形成から前記レジスト膜の露光に至る間で、前記表面疎水化処理により前記基板の裏面に形成された処理膜を除去する工程と、
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記処理膜を除去する工程として、前記処理膜を弗酸溶液若しくは弗化アンモニウム溶液に暴露する、又は前記処理膜を弗酸又は弗化アンモニウム雰囲気に暴露することを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項３】
被処理基板の表面に、該基板との密着性を向上させるための表面疎水化処理により処理膜を形成する工程と、
前記処理膜上に少なくともレジスト膜を含む塗布膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を所望パターンに露光する工程と、
前記パターンが露光されたレジスト膜を現像する工程と、
を含むことを特徴とするパターン形成方法において、
前記処理膜を形成する工程として、前記基板の表面側に前記処理膜の原料ガスを供給すると共に、前記基板の裏面側に回り込んだ前記原料ガスを該基板の裏面側で排気することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
前記塗布膜を形成する工程として、前記処理膜上に前記レジスト膜を直接形成する、又は前記処理膜上に反射防止膜若しくはパターン転写膜を形成し、その上に前記レジスト膜を形成することを特徴とする請求項１又は３記載のパターン形成方法。
【請求項５】
容器内に設置され、被処理基板を該基板の裏面と所定のギャップを有して載置し、該基板を裏面側から加熱する熱板と、
前記基板の表面側に該基板との密着性を向上させるための処理膜の原料ガスを供給するガス供給機構と、
前記熱板を貫通して設けられ、前記基板の裏面側で前記原料ガスを排気するガス排気機構と、
を具備したことを特徴とする処理膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板上にレジストパターンを形成するパターン形成方法に係わり、特に被処理基板上に密着性向上のためのアドヒージョン処理により形成された処理膜を除去する工程を有するパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被処理基板に対するレジストパターンの密着性向上のため、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）による表面疎水化処理を行う場合がある。この処理は、被処理基板上に存在する水酸基にＨＭＤＳを作用させて、その表面をシリル化するものであり、被処理基板にＨＭＤＳなどのシラザン化合物を作用させると共に加熱を行うことで、表面疎水化を達成している。
【０００３】
例えば、密閉チャンバー内で、熱板上に１００μｍ程度のギャップを設けて被処理基板を設置し、この状態で被処理基板の加熱を行いつつ、基板の表面側にＨＭＤＳなどのシラザン化合物を供給する。このようにしてシリル化を行う場合、ギャップからシラザン化合物が廻り込み、基板裏面に対してもシリル化反応を生じさせていた。このような基板を、レジスト膜の回転塗布装置にセットして処理すると、基板裏面のシリル化された領域がスピンチャックと接触し、この接触領域から発塵すると云う問題があった。また、レジスト膜を形成した後に、露光装置で露光を行う際、露光機のチャックピンにシリル化された領域が接触すると発塵すると云う問題があった。
【０００４】
そして、これら発塵現象は、塗布現像装置、露光装置のそれぞれでパーティクルを増加させるため、チャックの清掃などメンテナンスに多くの時間を要することが課題となっていた。
【０００５】
一方、アドヒージョン処理により基板の周縁部に形成された処理膜を、紫外線照射により除去する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この方法には、基板の裏面に形成された処理膜への対応は何ら開示されていない。また、基板の裏面に付着したレジストを露光、現像して除去する手法が提案されている（特許文献２参照）。しかし、この方法では、レジストは除去できるものの、その下の処理膜を除去することは困難であった。
【特許文献１】特開２００３−２１８００７号公報
【特許文献２】特開２００１−６８３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、被処理基板の表面の密着性を向上させるための表面疎水化処理の際に基板の裏面側に不可避に形成された処理膜をパターン露光前に除去することができ、露光装置や塗布・現像装置などの汚染防止に寄与し得るパターン形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。
【０００８】
即ち、本発明の一態様に係わるパターン形成方法は、被処理基板の表面に、該基板との密着性を向上させるための表面疎水化処理により処理膜を形成する工程と、前記処理膜上に少なくともレジスト膜を含む塗布膜を形成する工程と、前記レジスト膜を所望パターンに露光する工程と、前記パターンが露光されたレジスト膜を現像する工程と、前記処理膜の形成から前記レジスト膜の露光に至る間で、前記表面疎水化処理により前記基板の裏面に形成された処理膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の別の一態様に係わる処理膜形成装置は、容器内に設置され、被処理基板を該基板の裏面と所定のギャップを有して載置し、該基板を裏面側から加熱する熱板と、前記基板の表面側に該基板との密着性を向上させるための処理膜の原料ガスを供給するガス供給機構と、前記熱板を貫通して設けられ、前記基板の裏面側で前記原料ガスを排気するガス排気機構と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被処理基板の表面の密着性を向上させるための表面疎水化処理の際に基板の裏面側に不可避に形成された処理膜を、パターン露光前に除去することができる。このため、パーティクルの発生を抑制することができ、露光装置や塗布・現像装置などの汚染防止に寄与することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるレジストパターン形成方法のプロセスフローを示す図である。
【００１３】
まず、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を用いて、被処理基板上に処理膜を形成する（ステップＳ１）。ここで、処理膜の形成のために、図２に示すようなＨＭＤＳ成膜装置を用いた。
【００１４】
本実施形態のＨＭＤＳ成膜装置は、気密保持されたチャンバー２１内に熱板２３が設置され、この熱板２３の上に被処理基板３０が載置されるようになっている。ここで、被処理基板３０は、熱処理を均一に行うために熱板２３との間に５０から１００μｍ程度のギャップが生じるように、ギャップピン２４を用いて支持されている。また、チャンバー２１の側面には、被処理基板３０を搬入／搬出するためのゲート２５が設けられている。
【００１５】
チャンバー２１の上面中央部には、シラザン化合物の導入管２６が設けられ、この導入管２６からチャンバー２１内にシラザン化合物が導入される。そして、チャンバー２１内のガスは、被処理基板３０の周辺部外側に設けた排気管２７から排気されるようになっている。
【００１６】
ここまでの基本構成は一般的な成膜装置と同様であるが、これに加え本実施形態では、熱板２３を貫通して被処理基板３０の裏面に対向する位置に排気管２８を設けている。具体的には排気管２８は、図３に示すように、基板３０と同心円に沿って複数個設けられており、後述する処理膜除去時のチャック接触領域３１よりも外側で、被処理基板３０の外周よりも内側に位置するように設けられている。例えば、被処理基板３０のエッジ近傍の裏面に対向する位置にあっても良く、径方向に複数の箇所に設置されていても良い。さらに排気管２８は、必ずしも熱板２３を貫通していなくとも、被処理基板３０の裏面側を十分に排気できるように設けられていればよい。例えば、排気管２８の排気口が被処理基板３０の裏面側に向けられるように被処理基板３０の周辺部外側に設けられていてもよい。
【００１７】
図２に示すような成膜装置を用い、密閉チャンバー２１内の熱板２３上に１００μｍ程度のギャップを設けて被処理基板３０を設置し、この状態で被処理基板３０の加熱を行いつつ、導入管２６からＨＭＤＳなどのシラザン化合物を供給する。これにより、被処理基板３０の表面に処理膜が形成された。また、このとき、被処理基板３０の裏面にも処理膜が形成されるが、後続する装置のチャックが接触する部分にＨＭＤＳが回りこまないように排気管２８を設けているため、基板裏面全体に処理膜が形成されるのではなく、チャック接触領域３１よりも外側に処理膜が形成された。
【００１８】
次いで、図４に示す処理膜除去装置を用いて処理膜を除去した（ステップＳ２）。この除去装置は、被処理基板３０の回転塗布時に基板３０を回転させるスピナー４１、スピナーのチャック部４２、処理雰囲気供給装置４３，裏面水洗ポート４４，雰囲気回収ポート４５などから構成されている。
【００１９】
被処理基板３０をチャック部４２上に載せてチャッキングした。本実施形態では、前記図２の処理膜形成装置でチャック接触領域３１に処理膜が形成されないよう、その領域３１の外側で排気を行っていたため、チャッキング領域にシリル化層３２はなく、パーティクルが発生せず良好な状態でチャッキングできた。ここで、ＨＤＭＳの成膜装置に排気管２８が設けられていない場合、又はチャック接触領域３１よりもチャック部４２が大きい場合、図８中の破線で囲んだ部分に示すように、被処理基板３０の裏面に形成されたシリル化層３２とチャック部４２が接触することになり、その接触領域から塵が発生する。前記図２に示すような成膜装置を用いることにより、このような発塵を未然に防止することができるのである。
【００２０】
図４に示す装置を用い、基板３０を回転させながら、裏面シリル化層形成領域に対して弗化アンモニウム雰囲気を作用させた。弗化アンモニウム雰囲気は弗化アンモニウム水に窒素を導入し、窒素に弗化アンモニウムを吸収させて基板裏面に供給した。弗化アンモニウムを含んだ窒素は基板周囲に張り巡らした雰囲気回収ポート４５により回収した。次いで、裏面水洗ポート４４から純水を裏面に供給し、弗化アンモニウムと反応したシリル化層の除去を行った。なお、純水の回収も雰囲気回収ポート４５を用いて行った。
【００２１】
この処理により、基板３０の裏面からエッジ部分の領域に形成されていたシリル化層３２を除去することができた。ここで、シリル化層３２上には反射防止膜やレジスト膜等が形成されていないため、シリル化層３２を効率良く除去することができた。
【００２２】
次いで、被処理基板３０の表面に対して反射防止膜材料（例えばＡＲＣ２９ａ：日産化学製）を塗布した後にベークすることにより、反射防止膜を形成した（ステップＳ３）。
【００２３】
次いで、被処理基板３０の表面に対してレジスト膜材料（例えばＴＡＲＦ−Ｐ６１１：東京応化工業製）を塗布した後にベークすることにより、レジスト膜を形成した（ステップＳ４）。
【００２４】
反射防止膜及びレジスト膜の塗布に用いたスピンチャックには、前記図４の処理膜除去装置に搭載したものより大きい径のものを用いたが、基板裏面からエッジ部分に至り形成されたシリル化層を既に除去していたため、シリル化層をチャックが挟み込むことがなく発塵を防止することができた。
【００２５】
次いで、露光装置でＬＳＩパターンの露光を行った（ステップＳ５）。図５に示すように、露光装置のステージ５１上に設けられたチャックピン５２は、先の処理膜形成装置でシリル化層非形成領域を作成するための排気領域より基板外径方向に多数存在していた。しかし、処理膜除去装置で、基板裏面からエッジ部分に至り形成されたシリル化層を既に除去していたため、露光ステージ５１のチャックピン５２がシリル化膜に接触することはなく、ここでも発塵が抑えられた。
【００２６】
ここで、前記図４に示す処理膜除去装置を用いて被処理基板３０の裏面のシリル化層３２を除去していない場合、図９中の破線で囲んだ部分に示すように、被処理基板３０の裏面に形成されたシリル化層３２とチャックピン５２が接触することになり、その接触領域から塵が発生する。本実施形態では、露光前に前記図４に示すような処理膜除去装置を用いて基板裏面のシリル化層３２を除去しておくことによって、このような発塵を未然に防止することができるのである。
【００２７】
次いで、パターン露光された基板３０に対して、更に露光後ベークを行った（ステップＳ６）。
【００２８】
次いで、現像を施すことにより、レジストパターンを形成した（ステップＳ７）。このとき、基板３０からの発塵を抑えつつレジストパターンを形成することができた。
【００２９】
このように本実施形態によれば、ＨＭＤＳによる処理膜形成直後に基板裏面に形成されたシリル化層を除去したため、塗布現像装置内のチャック部を汚染することなく、かつ露光装置のチャック部の汚染も防止できた。即ち、ＨＭＤＳなどのシラザン化合物を被処理基板主面に対して作用させて処理膜（シリル化膜）を形成した後、裏面に形成された処理膜（シリル化膜）を除去することで露光装置のチャックへの汚染を防止することかできる。さらに、トラック内においてもスピンチャックなどチャックへの汚染を防止することができる。
【００３０】
本実施形態では、シリル化にＨＭＤＳを用いたがこれに限るものではなく、テトラメチルジシラザン（ＴＭＤＳ）などシラザン（Ｓｉ−ＮＨ）を有する処理膜形成材で形成した膜に対して十分な効果を発揮できた。
【００３１】
なお、処理膜の除去で弗化アンモニウム雰囲気での除去が困難な場合には、弗酸と弗化アンモニウムを混合した雰囲気で行うことで除去が可能になった。さらに、弗酸で処理を行うことでシリル化層と共に、被処理基板裏面に存在していた酸化膜も除去でき、より発塵を抑えることができた。また、処理膜をより確実に除去するために、上記のガスを用いたプラズマエッチングを利用してもよい。
【００３２】
なお、排気管２８が概ね被処理基板３０のエッジ境界の裏面に対向する位置に配置され、排気能力が十分であり、エッジよりも裏面内側にシラザン化合物を回り込ませないよう制御した場合には、裏面に形成される処理膜の除去工程をなくすこともできる。
【００３３】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係わるレジストパターン形成方法のプロセスフローを示す図である。
【００３４】
本実施形態が先に説明した第１の実施形態と異なる点は、処理膜３２の除去工程（Ｓ２）を反射防止膜の形成工程（Ｓ３）及びレジスト膜の形成工程（Ｓ４）の後に行うことにある。
【００３５】
本実施形態の場合、前記図２に示す成膜装置を用いることにより、基板３０の裏面のチャック接触領域３１に処理膜３２が形成されることはないため、反射防止膜及びレジスト膜の形成装置におけるチェック部がチャック接触領域３１の内側に接触するようにすれば、反射防止膜及びレジスト膜の形成の際にチャック部がシリル化層３２に接触することはなく、ここでの発塵が生じることはない。
【００３６】
即ち、処理膜形成境界が反射防止膜形成とレジスト膜形成時に使用するチャック部より外側にある場合は、本実施形態のように裏面の処理膜除去を露光処理の直前で行っても良い。つまり、処理膜の除去は、処理膜の形成からレジスト膜の露光に至る間の任意の時に行うことができる。
【００３７】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、基板裏面の処理膜の除去を弗酸又は弗化アンモニウム雰囲気に晒すことにより行ったが、これに限るものではない。短時間での処理が必要な場合は、弗酸溶液若しくは弗化アンモニウム溶液、又はこれらの混合液を裏面に暴露させることで数秒から数十秒での処理を実現でき、生産性も向上させることができた。ここで用いる装置としては、現像装置の裏面洗浄に用いるのと同じ機構の装置であればよい。
【００３８】
また、実施形態では、被処理基板の処理膜形成の際に、基板裏面の処理膜除去装置でチャッキングする領域に処理膜が形成されないように、図２に示す新規の処理膜形成装置を用いた。しかし、従来の処理膜形成装置で処理膜形成条件を最適化し、処理膜除去装置でチャッキングする領域より外周側に処理膜形成境界を設定することができれば、従来の処理膜形成装置をそのまま利用することも可能である。
【００３９】
また、実施形態では、図７（ａ）に示すように、基板７０の表面に処理膜７１を形成した後、処理膜７１の上に反射防止膜７２、レジスト膜７３を塗布形成した例について説明したが、電子線露光やＥＵＶ露光のように反射が問題とならない場合は、処理膜７１の上にレジスト膜７３を直接形成しても良い。さらに、図７（ｂ）に示すように、基板７０上に、平坦化用の有機下層膜７４及びＳＯＧ膜７５をパターン転写膜として形成し、その上にレジスト膜７３を形成する方法に適用することも可能である。この場合、下層膜７４を形成する前段階としてのアドヒージョン処理、レジスト膜７３を形成する前段階としてのアドヒージョン処理により処理膜７１が形成されるが、処理膜７１の形成プロセス、更には処理膜７１の除去プロセスを第１又は第２の実施形態と同様に行うようにしても良い。つまり、処理膜の形成からレジスト膜の露光に至る間で、表面疎水化処理により基板の裏面に形成された処理膜を除去すればよい。
【００４０】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施形態に係わるレジストパターン形成方法のプロセスフローを示す図。
【図２】第１の実施形態に用いたＨＤＭＳ成膜装置の一例を示す断面図。
【図３】図２の成膜装置における被処理基板と排気管との位置関係を示す図。
【図４】第１の実施形態に用いた処理膜除去装置の一例を示す断面図。
【図５】第１ｋ実施形態に用いた露光装置のステージ部分を示す断面図。
【図６】第２の実施形態に係わるレジストパターン形成方法のプロセスフローを示す図。
【図７】本発明の変形例を説明するための断面図。
【図８】スピンチャックとの擦れによる発塵の様子を示す図。
【図９】露光機のチャックピンとの擦れによる発塵の様子を示す図。
【符号の説明】
【００４２】
２１…チャンバー（容器）
２３…熱板
２４…ギャップピン
２５…ゲート
２６…導入管
２７，２８…排気管
３０，７０…被処理基板
３１…チャック接触領域
３２，７１…シリル化層（処理膜）
４１…スピナー
４２…スピナーのチャック部
４３…処理雰囲気供給装置
４４…裏面水洗ポート
４５…雰囲気回収ポート
５１…露光装置のステージ
５２…チャックピン
７２…反射防止膜
７３…レジスト
７４…有機下層膜
７５…ＳＯＧ膜
【図１】
2008210980.tif 000003
【図２】
2008210980.tif 000004
【図３】
2008210980.tif 000005
【図４】
2008210980.tif 000006
【図５】
2008210980.tif 000007
【図６】
2008210980.tif 000008
【図７】
2008210980.tif 000009
【図８】
2008210980.tif 000010
【図９】
2008210980.tif 000011