(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハ上に形成されたレジスト膜に電子線を照射するように構成された電子線照射モジュールと、
前記ウェーハを選択的にエッチングするドライエッチングモジュールと、
前記電子線照射モジュールおよび前記ドライエッチングモジュールに接続され、前記電子線照射モジュールと前記ドライエッチングモジュールとの間の前記ウェーハの移送を減圧下で行う搬送ユニットと、
を備え、
前記電子線照射モジュールと前記搬送ユニットが電気的に絶縁された複合プロセス装置。
【請求項２】
前記電子線照射モジュールと、前記ドライエッチングモジュールと、を制御するコントローラと、
前記コントローラと前記電子線照射モジュール間の光信号の送受信を行う通信モジュールと、
をさらに備えた請求項１記載の複合プロセス装置。
【請求項３】
前記搬送ユニットに接続されたプラズマ照射モジュールをさらに備えた請求項１または２に記載の複合プロセス装置。
【請求項４】
前記搬送ユニットは、１０パスカル以下に減圧した雰囲気において前記ウェーハの移送を行う請求項１〜３のいずれか１つに記載の複合プロセス装置。
【請求項５】
前記搬送ユニットは、酸素濃度２０ｐｐｍ以下の雰囲気において前記ウェーハの移送を行う請求項１〜４のいずれか１つに記載の複合プロセス装置。
【請求項６】
前記電子線照射モジュールは、前記ウェーハをマイナス４０℃以上、２４０℃以下の温度範囲において所定の温度に保持する請求項１〜５のいずれか１つに記載の複合プロセス装置。
【請求項７】
前記電子線照射モジュールは、前記ウェーハを所定の電位に保持する請求項１〜６のいずれか１つに記載の複合プロセス装置。
【請求項８】
前記搬送ユニットに接続され、前記ウェーハを除電する除電デバイスを有するゲートモジュールをさらに備えた請求項１〜７のいずれか１つに記載の複合プロセス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、複合プロセス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高度に集積化された半導体装置の製造プロセスに用いられるレジストは、微細パターンを形成することが可能な厚さに薄膜化される。そして、薄膜化されたレジストには、高いエッチング耐性が求められる。例えば、レジストマスクに対しプラズマ照射または電子線照射を行うことにより、そのエッチング耐性を向上させることができる。しかしながら、そのような処理を施したレジストマスクを大気に晒すと、プロセス特性を悪化させる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１５１８７６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Runhui Huang, Michal Weigand, "Plasma etch properties of organic BARCs", Proceedings of SPIE Volume 6923
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施形態は、レジストマスクのエッチング耐性を向上させ、プロセスマージンを拡大できる複合プロセス装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る複合プロセス装置は、ウェーハ上に形成されたレジスト膜に電子線を照射するように構成された電子線照射モジュールと、前記ウェーハを選択的にエッチングするドライエッチングモジュールと、前記電子線照射モジュールおよび前記ドライエッチングモジュールに接続され、前記電子線照射モジュールと前記ドライエッチングモジュールとの間の前記ウェーハの移送を減圧下で行う搬送ユニットと、を備え、前記電子線照射モジュールと前記搬送ユニットは電気的に絶縁される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る複合プロセス装置を示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係るドライエッチング方法を示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態に係るドライエッチング工程を示す模式断面図である。
【図４】第２実施形態に係るドライエッチング方法を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態に係るドライエッチング工程を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
【０００９】
［第１実施形態］  
図１は、第１実施形態に係る複合プロセス装置１を示す模式図である。複合プロセス装置１は、電子線照射モジュール１０と、ドライエッチングモジュール２０と、プラズマ照射モジュール３０と、を備え、複数の製造プロセスを連続して実施することができる。複合プロセス装置１は、搬送ユニット４０をさらに備え、電子線照射モジュール１０、ドライエッチングモジュール２０およびプラズマ照射モジュール３０は、それぞれ搬送ユニット４０に接続される。
【００１０】
搬送ユニット４０は、例えば、搬送ロボット４１を備え、各モジュール間において被処理ウェーハ４３の移送を行う。搬送ロボット４１は、３６０度回転可能な本体４５と、ロボットアーム４７と、を有する。また、搬送ユニット４０は、各モジュール間のウェーハ４３の移送を減圧下で行う。搬送ユニット４０の内部は、例えば、１０パスカル以下の圧力に保持される。これにより、ウェーハ４３の表面に形成されたレジストマスクから水分を蒸発させることができる。また、搬送ユニット４０の内部の酸素濃度は、２０ｐｐｍ以下に保持される。
【００１１】
複合プロセス装置１は、ゲートモジュール５０と、温度調整モジュール６０、７０と、制御ユニット８０と、をさらに備える。ゲートモジュール５０は、外部から減圧された搬送ユニット４０へウェーハ４３を搬入し、また、処理を終えたウェーハ４３を外部に搬出する。すなわち、ゲートモジュール５０は、搬送ユニット４０の減圧状態を破ることなく、ウェーハ４３の搬入、搬出を可能とする。温度調整モジュール６０および７０は、ウェーハ４３を所定の温度に保持する。例えば、温度調整モジュール６０および７０を使用することにより、電子線照射モジュール１０およびプラズマ照射モジュール３０におけるウェーハ４３の加熱過程もしくは冷却過程を省くことができる。これにより、各モジュールの処理時間を短縮することができる。制御ユニット８０は、後述するように各モジュールのコントローラにコマンドを送り、複合プロセスを実行する。
【００１２】
次に、図１を参照して、複合プロセス装置１の構成を詳細に説明する。  
電子線照射モジュール１０は、ウェーハステージ１１と、電子銃１３と、電圧制御デバイス１５と、隔離壁１７と、コントローラ１９と、を備える。コントローラ１９は、電子銃１３を制御してウェーハステージ１１に載置されるウェーハ４３に電子ビームを照射する。また、コントローラ１９は、電圧制御デバイス１５を制御してウェーハステージ１１の電位を制御する。
【００１３】
ウェーハステージ１１は、ウェーハ４３と電気的に接続されていることが好ましい。例えば、ウェーハステージ１１は、接続導体を有し、ウェーハ４３の一部に接触する。これにより、ウェーハステージ１１と、ウェーハ４３と、の間の電位差は無くなる。
【００１４】
ウェーハステージ１１は、グランド電位でも良いし、電圧制御デバイス１５により設定された電位であっても良い。ウェーハステージ１１の電位を、例えば、−４０００Ｖに設定する。ウェーハステージ１１の電位をマイナスに設定することにより、電子線照射時に放出される２次電子をモニターすることが可能となる。
【００１５】
また、ウェーハステージ１１をマイナス電位に設定することにより、入射電子に対しては減速電界となり、放射電子に対しては加速電界となる。これにより、ウェーハ４３の帯電の影響を緩和することができる。ウェーハ４３の帯電の影響が少なく、入射電子をさらに加速する場合には、ウェーハステージ１１の電位をプラスに設定しても良い。
【００１６】
さらに、ウェーハステージ１１は、加熱ヒータおよび冷却素子の少なくともいずれかを内蔵し、ウェーハ４３を所定の温度に保持する。例えば、ウェーハ温度をマイナス４０℃から２４０℃の温度範囲において、任意の温度に保持する。
【００１７】
電子銃１３は、例えば、熱陰極、光陰極、電界放出陰極等の電子線源を含む。電子線照射の面積およびドーズ量により、好適な電子線源を選択することができる。例えば、ランタンホウ化物（ＬａＢ６）の熱陰極を選択しても良い。
【００１８】
隔離壁１７は、搬送ユニット４０および各モジュールから電子線照射モジュール１０を絶縁する。すなわち、電子銃１３を安定に動作させるために、各モジュールからの電気的なノイズを遮断する。隔離壁１７は、例えば、誘電体を材料とした搬送ユニット４０との接続体である。また、隔離壁１７は、電子線照射モジュール１０と、搬送ユニット４０と、を連通させるゲートバルブを含む。
【００１９】
コントローラ１９は、例えば、光通信ユニット８１を介して制御ユニット８０と通信する。すなわち、電子線照射モジュール１０は、制御ユニット８０とも絶縁されている。これにより、他のモジュールからの制御ユニット８０を介した電気的ノイズを遮断し、電子銃１３を安定に動作させることができる。なお、光通信ユニット８１は、例えば、フォトカップラでも良いし、コントローラ１９および制御ユニット８０にそれぞれ配置された光トランシーバと、それらにを接続する光ファイバと、を含む形態でも良い。
【００２０】
さらに、電子線照射モジュール１０は、温度変化要因および雰囲気組成の変化要因から電子線照射システムを防御する機能を有しても良い。例えば、温度変化に関しては、温度温調機能を備える。具体的には、電子線照射モジュール１０の内部にヒータもしくは冷却デバイスを設置し、コントローラ１９に温度制御をさせても良い。また、雰囲気モニター、例えば酸素濃度モニターなどを電子線照射モジュール１０の内部に設置し、図示しない真空ポンプにより圧力を制御しても良い。
【００２１】
ドライエッチングモジュール２０は、ウェーハステージ２１と、高周波電源２２と、圧力制御デバイス２３と、マスフローコントローラ２５と、コントローラ２７と、を備える。コントローラ２７は、圧力制御デバイス２３およびマスフローコントローラ２５を制御し、ドライエッチングモジュール２０の内部を所定の圧力のエッチングガスを含む雰囲気にする。そして、コントローラ２７は、例えば、高周波電源２２から高周波電力を出力させ、ウェーハステージ２１に載置されるウェーハ４３と、高周波電極（図示しない）と、の間にプラズマを励起する。これにより、ウェーハ４３の表面をエッチングする。
【００２２】
ドライエッチングモジュール２０は、搬送ユニット４０との間にゲートバルブ２９を備える。コントローラ２７は、ゲートバルブ２９の開閉を制御する。搬送ロボット４１は、ウェーハ４３をウェーハステージ２１に載置し、また、ウェーハステージ２１から取り出す。
【００２３】
プラズマ照射モジュール３０は、ウェーハステージ３１と、高周波電源３２と、圧力制御デバイス３３と、マスフローコントローラ３５と、コントローラ３７と、を備える。コントローラ３７は、圧力制御デバイス３３およびマスフローコントローラ３５にコマンドを送り、プラズマ照射モジュール３０の内部を所定の圧力にする。そして、コントローラ３７は、例えば、高周波電源３２から高周波電力を出力させ、ウェーハステージ３１に載置されるウェーハ４３と、高周波電極（図示しない）と、の間にプラズマを励起する。これにより、ウェーハ４３の表面をプラズマに晒すことができる。
【００２４】
プラズマ励起の条件は、改質するレジストにより好適に選択する。例えば、改質する領域をレジストの極薄い表層に限定したい場合は、窒素、アルゴン等の不活性ガスを用いれば良い。また、レジストの表層から深い領域に渡って改質したい場合には、メタン、パーフルオロシクロブタン等の堆積性ガスを用いれば良い。
【００２５】
プラズマ照射モジュール３０は、搬送ユニット４０との間にゲートバルブ３９をさらに備える。コントローラ３７は、ゲートバルブ３９の開閉を制御する。搬送ロボット４１は、ウェーハ４３をウェーハステージ３１に載置し、また、ウェーハステージ３１から取り出す。
【００２６】
温度調整モジュール６０は、ウェーハステージ６１と、コントローラ６３と、隔離壁６７と、を備える、コントローラ６３は、例えば、ウェーハステージ６１に内蔵されたヒータもしくは冷却デバイス（図示しない）を制御してウェーハステージ６１を所定の温度に保持する。
【００２７】
隔離壁６７は、搬送ユニット４０と温度調整モジュール６０との間を断熱する。すなわち、隔離壁６７は、断熱材を材料とした搬送ユニット４０との接続体である。また、隔離壁６７は、搬送ユニット４０と温度調整モジュール６０とを連通させるゲートバルブを含む。
【００２８】
温度調整モジュール７０は、ウェーハステージ７１と、コントローラ７３と、隔離壁７７と、を備える、コントローラ７３は、例えば、ウェーハステージ７１に内蔵されたヒータもしくは冷却デバイス（図示しない）を制御してウェーハステージ７１を所定の温度に保持する。
【００２９】
隔離壁７７は、搬送ユニット４０と温度調整モジュール７０との間を断熱する。すなわち、隔離壁７７は、断熱材を含む接続体である。また、隔離壁７７は、搬送ユニット４０と温度調整モジュール７０とを連通させるゲートバルブを含む。
【００３０】
ゲートモジュール５０は、ウェーハストッカー５１と、コントローラ５３と、を備える。ウェーハストッカー５１は、外部から搬入されたウェーハ４３、もしくは、処理を終えたウェーハ４３を一時的に保管する。コントローラ５３は、搬入ゲート５５、ゲートバルブ５６および真空ポンプ（図示しない）を制御して、ウェーハ４３の搬入、搬出を行う。すなわち、コントローラ５３は、外部とゲートモジュール５０との間に設けられる搬入ゲート５５、および、搬送ユニット４０とゲートモジュール５０との間のゲートバルブ５６の開閉と、ゲートモジュール５０の内圧を制御する。これにより、搬送ユニット４０内の減圧状態を破ることなくウェーハ４３の搬入、搬出を実行することができる。
【００３１】
さらに、ゲートモジュール５０は、ウェーハ４３の帯電除去デバイス５７を備えても良い。帯電除去デバイス５７は、例えば、大気圧においてウェーハ４３に軟Ｘ線を照射し、その帯電を除去する。また、帯電除去デバイス５７は、ゲートモジュール５０の内部においてコロナ放電を生じさせ、ウェーハ４３の除電を行っても良い。
【００３２】
次に、図１、図２および図３を参照して、複合プロセス装置１を用いたドライエッチング方法を説明する。図２は、第１実施形態に係るドライエッチング方法を示すフローチャートである。この例では、ウェーハ４３として石英基板１０１を用いた例を示す。図３（ａ）〜（ｄ）は、ドライエッチング過程における石英基板１０１の断面を示す模式図である。
【００３３】
ステップＳ０１：石英基板１０１上にレジストマスク１０５を形成する。図３（ａ）に示すように、石英基板１０１の上には、クロム（Ｃｒ）膜１０３が形成されている。例えば、クロム膜１０３の上に厚さ３０ナノメートル（ｎｍ）以下の化学増幅型レジストを塗布した後、露光、ベーキングおよび現像処理を行いレジストマスク１０５を形成する。この過程は、複合プロセス装置１の外で実施される。
【００３４】
ステップＳ０２：レジストマスク１０５を形成した石英基板１０１を複合プロセス装置１へ搬入する。例えば、ゲートモジュール５０のコントローラ５３は、外部もしくは制御ユニット８０からのコマンドを受け、ゲートモジュール５０の内部を大気圧にし、搬入ゲート５５を開く。そして、コントローラ５３は、石英基板１０１がウェーハストッカー５１に載置されたことを示す信号を受けると、搬入ゲート５５を閉じ、ゲートモジュール５０の内部を減圧する。
【００３５】
ステップＳ０３：石英基板１０１をゲートモジュール５０から電子線照射モジュール１０へ移送する。例えば、ゲートモジュール５０の内圧が搬送ユニット４０の内圧と同じ、もしくは、搬送ユニット４０の内圧よりも低くなると、コントローラ５３は、ゲートモジュール５０の搬送ユニット４０側のゲートバルブ５６を開き、制御ユニット８０に信号を送る。
【００３６】
制御ユニット８０は、コントローラ５３からの信号を受けると、石英基板１０１をゲートモジュール５０から取り出すコマンドを搬送ロボット４１に送る。搬送ロボット４１は、ウェーハストッカー５１から石英基板１０１を取り出し、制御ユニット８０に信号を送る。
【００３７】
制御ユニット８０は、ウェーハストッカー５１から石英基板１０１を取り出したことを示す信号を受けると、コントローラ５３にコマンドを送り、ゲートバルブ５６を閉じさせる。また、制御ユニット８０は、電子線照射モジュール１０のコントローラ１９にコマンドを送り、搬送ユニット４０に連通するゲートバルブを開かせる。コントローラ１９は、制御ユニット８０にゲートバルブが開いたことを示す信号を送る。
【００３８】
制御ユニット８０は、コントローラ１９からの信号を受けると、搬送ロボット４１にコマンドを送り、石英基板１０１をウェーハステージ１１に載置させる。搬送ロボット４１は、石英基板１０１をウェーハステージ１１に載置したことを示す信号を制御ユニット８０に送る。
【００３９】
ステップＳ０４：石英基板１０１上のレジストマスク１０５に電子線を照射する。制御ユニット８０は、電子線照射処理を実行させるコマンドを電子線照射モジュール１０のコントローラ１９に送る。コントローラ１９は、搬送ユニット４０に連通したゲートバルブを閉じ、電子線照射モジュール１０の内部を所定の圧力（１０−５パスカル）以下に減圧する。続いて、コントローラ１９は、電子銃１３にコマンドを送り、ウェーハステージ１１の上に保持された石英基板１０１に電子線を照射させる。電子銃１３は、例えば、２ｍＣ／μｍ２のドーズ量で電子線を照射する。また、ドーズ量の過半数以上の電子が深さ３０ｎｍの表層に止まるように加速電圧を設定することが好ましい。
【００４０】
図３（ｂ）は、電子線照射後の石英基板１０１を示す模式断面図である。電子線照射後のレジストマスク１０５ａは、電子線照射前のレジストマスク１０５に比べて、例えば、酸素の含有量が減少し、炭素密度が大きくなる。レジストマスク１０５ａでは、レジストマスク１０５に比べて所謂「大西パラメータ」が大きくなり、エッチング耐性が向上する。なお、大西パラメータは、レジストのエッチング耐性を表す因子であり、次式で表される。
大西パラメータ＝総原子数／（炭素原子数−酸素原子数）
ここで、原子数は、例えば、レジストを表す化学式中に含まれる各元素の数であり、総原子数は、化学式に含まれる元素の総数である。
【００４１】
ステップＳ０５：石英基板１０１を電子線照射モジュール１０からドライエッチングモジュール２０へ移送する。電子線照射モジュール１０のコントローラ１９は、電子線照射を完了すると、搬送ユニット４０に連通するゲートバルブを開き、電子線照射を完了したことを示す信号を制御ユニット８０に送る。
【００４２】
制御ユニット８０は、コントローラ１９からの信号を受けると、石英基板１０１を電子線照射モジュール１０から取り出すコマンドを搬送ロボット４１に送る。搬送ロボット４１は、ウェーハステージ１１上の石英基板１０１を取り出し、制御ユニット８０に信号を送る。
【００４３】
制御ユニット８０は、電子線照射モジュール１０から石英基板１０１を取り出したことを示す信号を受けると、コントローラ１９にコマンドを送りゲートバルブを閉じさせる。続いて、制御ユニット８０は、ドライエッチングモジュール２０のコントローラ２７にコマンドを送り、搬送ユニット４０に連通するゲートバルブ２９を開かせる。コントローラ２７は、制御ユニット８０にゲートバルブ２９が開いたことを示す信号を送る。
【００４４】
制御ユニット８０は、ゲートバルブ２９が開いたことを示す信号を受けると、搬送ロボット４１にコマンドを送り、ドライエッチングモジュール２０のウェーハステージ２１に石英基板１０１を載置させる。搬送ロボット４１は、石英基板１０１をウェーハステージ２１に載置したことを示す信号を制御ユニット８０に送る。
【００４５】
搬送ユニット４０の内圧は、上記の移送過程において１０パスカル以下に維持される。
【００４６】
ステップＳ０６：図３（ｃ）示すように、レジストマスク１０５ａを用いてクロム膜１０３を選択的に除去する。制御ユニット８０は、ドライエッチングを実行させるコマンドをドライエッチングモジュール２０のコントローラ２７に送る。コントローラ２７は、搬送ユニット４０に連通するゲートバルブ２９を閉じ、ドライエッチングモジュール２０の内部を所定の圧力以下に減圧する。続いて、コントローラ２７は、マスフローコントローラ２５にコマンドを送りエッチングガスを導入する。また、圧力制御デバイス２３にコマンドを送り、ドライエッチングモジュール２０の内圧を所定の圧力に維持する。コントローラ２７は、高周波電源２２にコマンドを送り所定の高周波電力を出力させ、例えば、ウェーハステージ２１と、高周波電極（図示しない）と、の間にプラズマを励起する。そして、プラズマ励起された活性元素によりクロム膜１０３をエッチングする。この時、エッチング耐性が向上したレジストマスク１０５ａのエッチングは抑制され、プロセスマージンを大きくする。
【００４７】
コントローラ２７は、所定のエッチング時間が経過すると、高周波電源２２およびマスフローコントローラ２５にコマンドを送り、高周波電力の出力を停止させ、エッチングガスの供給を停止させる。そして、圧力制御デバイス２３にコマンドを送り、ドライエッチングモジュール２０の内部を搬送ユニット４０の内圧よりも低い圧力に減圧する。
【００４８】
ステップＳ０７：石英基板１０１を複合プロセス装置１から搬出する。ドライエッチングモジュール２０のコントローラ２７は、搬送ユニット４０に連通するゲートバルブ２９を開き、ドライエッチングが完了したことを示す信号を制御ユニット８０に送る。
【００４９】
制御ユニット８０は、コントローラ２７からの信号を受けると、搬送ロボット４１に石英基板１０１をドライエッチングモジュール２０から取り出すコマンドを送る。搬送ロボット４１は、ウェーハステージ２１上の石英基板１０１を取り出し、制御ユニット８０に信号を送る。
【００５０】
制御ユニット８０は、ドライエッチングモジュール２０から石英基板１０１を取り出したことを示す信号を受けると、コントローラ２７にコマンドを送りゲートバルブ２９を閉じさせる。続いて、制御ユニット８０は、ゲートモジュール５０のコントローラ５３にコマンドを送り、搬送ユニット４０に連通するゲートバルブ５６を開かせる。コントローラ５３は、制御ユニット８０にゲートバルブ５６が開いたことを示す信号を送る。
【００５１】
制御ユニット８０は、ゲートバルブ５６が開いたことを示す信号を受けると、搬送ロボット４１にコマンドを送り、ゲートモジュール５０のウェーハストッカー５１に石英基板１０１を載置させる。搬送ロボット４１は、石英基板１０１をウェーハストッカー５１に載置したことを示す信号を制御ユニット８０に送る。
【００５２】
制御ユニット８０は、石英基板１０１がウェーハストッカー５１に載置されたことを示す信号を受けると、コントローラ５３にゲートバルブ５６を閉じさせる。コントローラ５３は、ゲートバルブ５６を閉じた後、ゲートモジュール５０の内部を大気圧の戻し、外部に連通する搬入ゲート５５を開く。
【００５３】
ステップＳ０８：石英基板１０１を複合プロセス装置１から取り出し後処理を行う。例えば、酸素アッシングにより、石英基板１０１の上に残ったレジストマスク１０５ａを除去する。これにより、図３（ｄ）に示すように、石英基板１０１の上に所定の形状にパターニングされたクロム膜１０３ａを形成することができる。
【００５４】
本実施形態では、レジストマスク１０５に電子線を照射し、そのエッチング耐性を向上させたレジストマスク１０５ａに改質する。次に、レジストマスク１０５ａを形成した石英基板１０１を１０パスカル以下に減圧した雰囲気でドライエッチングモジュール２０に移送する。これにより、搬送中にレジストマスク１０５ａに取り込まれる酸素原子を低減し、エッチング耐性の劣化を回避することができる。その結果、ドライエッチングのプロセスマージン（加工裕度）を拡大し、例えば、エッチングにより形成されるパターンの寸法精度を向上させることが可能となる。
【００５５】
［第２実施形態］  
図１、図４および図５を参照して、第２実施形態に係るドライエッチング方法を説明する。図４は、第２実施形態に係るドライエッチング方法を示すフローチャートである。図５（ａ）〜（ｆ）は、ドライエッチング過程における石英基板１０１の断面を示す模式図である。
【００５６】
ステップＳ２１：石英基板１０１上にレジストマスク１１３を形成する。図５（ａ）に示すように、石英基板１０１の上には、クロム（Ｃｒ）膜１０３が形成されている。例えば、クロム膜１０３の上に厚さ３０ナノメートル（ｎｍ）以下の化学増幅型レジストを塗布した後、露光、ベーキングおよび現像処理を行いレジストマスク１１３を形成する。この過程は、複合プロセス装置１の外で実施される。
【００５７】
ステップＳ２２：レジストマスク１１３を形成した石英基板１０１を複合プロセス装置１へ搬入する。例えば、ゲートモジュール５０の内部を大気圧にし、搬入ゲート５５を開く。そして、石英基板１０１をウェーハストッカー５１に載置し、ゲートバルブ５５を閉じてゲートモジュール５０の内部を減圧する。
【００５８】
ステップＳ２３：石英基板１０１をゲートモジュール５０からプラズマ照射モジュール３０へ移送する。例えば、ゲートモジュール５０の内圧が搬送ユニット４０の内圧と同じ、もしくは、搬送ユニット４０の内圧よりも低くなると、ゲートモジュール５０の搬送ユニット４０に連通するゲートバルブ５６を開く。搬送ロボット４１は、ウェーハストッカー５１から石英基板１０１を取り出し、プラズマ照射モジュール３０のウェーハステージ３１に載置する。
【００５９】
ステップＳ２４：石英基板１０１上のレジストマスク１１３にプラズマを照射する。プラズマ照射モジュール３０のコントローラ３７は、搬送ユニット４０に連通するゲートバルブ３９を閉じ、プラズマ照射モジュール３０の内部を減圧する。コントローラ３７は、プラズマ照射モジュール３０の内部が所定の圧力以下になると、マスフローコントローラ３５にコマンドを送りガスを導入する。同時に、圧力制御デバイス３３にコマンドを送り、プラズマ照射モジュール３０の内圧を所定の圧力に維持する。さらに、コントローラ３７は、高周波電源３２にコマンドを送り所定の高周波電力を出力させる。これにより、ウェーハステージ３１と、高周波電極（図示しない）と、の間にプラズマが励起される。レジストマスク１１３は、プラズマに晒され改質される。
【００６０】
図５（ｂ）に示すように、プラズマ照射されたレジストマスク１１３ａは、例えば、炭素密度が高くなり、大西パラメータが大きくなる。これにより、レジストマスク１１３ａのエッチング耐性が向上する。
【００６１】
ステップＳ２５：石英基板１０１をプラズマ照射モジュール３０から電子線照射モジュール１０へ移送する。プラズマ照射モジュール３０のコントローラ３７は、プラズマ照射を完了すると、搬送ユニット４０に連通するゲートバルブ３９を開く。
【００６２】
搬送ロボット４１は、ウェーハステージ３１上の石英基板１０１を取り出し、電子線照射モジュール１０のウェーハステージ１１に石英基板１０１を移送する。
【００６３】
ステップＳ２６：石英基板１０１上のレジストマスク１１３ａに電子線を照射する。コントローラ１９は、搬送ユニット４０に連通するゲートバルブを閉じ、電子線照射モジュール１０の内部を所定の圧力（１０−５パスカル）以下に減圧する。続いて、コントローラ１９は、電子銃１３にコマンドを送り、ウェーハステージ１１の上に保持された石英基板１０１に電子線を照射させる。電子銃１３は、例えば、２ｍＣ／μｍ２のドーズ量で電子線を照射する。また、ドーズ量の過半数以上の電子が深さ３０ｎｍの表層に止まるように加速電圧を設定することが好ましい。
【００６４】
図５（ｃ）は、電子線照射後の石英基板１０１を示す模式断面図である。電子銃１３は、例えば、石英基板１０１の上に選択的に電子線を照射することができる。すなわち、石英基板１０１上に、電子線を照射したレジストマスク１１３ｂと、電子線を照射しないレジストマスク１１３ａと、を選択的に形成することができる。レジストマスク１１３ｂは、レジストマスク１１３ａに比べて、例えば、酸素の含有量が減少し、さらに炭素密度が大きくなる。レジストマスク１１３ｂの大西パラメータは、レジストマスク１１３ａの大西パラメータよりも大きくなり、エッチング耐性がさらに向上する。
【００６５】
ステップＳ２７：石英基板１０１を電子線照射モジュール１０からドライエッチングモジュール２０へ移送する。電子線照射モジュール１０のコントローラ１９は、電子線照射を完了すると、搬送ユニット４０に連通するゲートバルブを開く。搬送ロボット４１は、ウェーハステージ１１上の石英基板１０１を取り出し、ドライエッチングモジュール２０のウェーハステージ２１に移送する。
【００６６】
ステップＳ２８：図５（ｄ）示すように、レジストマスク１１３ａ、１１３ｂを用いてクロム膜１０３を選択的に除去する。ドライエッチングモジュール２０のコントローラ２７は、搬送ユニット４０に連通するゲートバルブ２９を閉じ、ドライエッチングモジュール２０の内部を所定の圧力以下に減圧する。続いて、コントローラ２７は、マスフローコントローラ２５にコマンドを送りエッチングガスを導入する。また、圧力制御デバイス２３にコマンドを送り、ドライエッチングモジュール２０の内圧を所定の圧力に維持する。コントローラ２７は、高周波電源２２にコマンドを送り所定の高周波電力を出力させ、ウェーハステージ２１と、高周波電極（図示しない）と、の間にプラズマを励起する。そして、プラズマ励起された活性元素によりクロム膜１０３をエッチングする。
【００６７】
コントローラ２７は、所定のエッチング時間が経過すると、高周波電源２２およびマスフローコントローラ２５にコマンドを送り、高周波電力の出力を停止させ、エッチングガスの供給を停止させる。そして、圧力制御デバイス２３のコマンドを送り、ドライエッチングモジュール２０の内部を搬送ユニット４０の内圧よりも低い圧力に減圧する。
【００６８】
図５（ｄ）に示すように、クロム膜１０３を選択的に除去した時点で、例えば、レジストマスク１１３ｂよりもエッチング耐性の低いレジストマスク１１３ａはエッチングにより除去される。一方、レジストマスク１１３ｂは、クロム膜１０３ｂの上に残る。
【００６９】
例えば、図５（ｄ）の石英基板１０１をさらにエッチングすると、図５（ｅ）に示すように、石英基板１０１にリセス部１１５を形成することができる。この場合、クロム膜１０３ａをエッチングする条件を用いることにより、レジストマスク１１３ｂに覆われたクロム膜１０３ｂを残し、クロム膜１０３ａを除去することができる。
【００７０】
ステップＳ２９：石英基板１０１を複合プロセス装置１から搬出する。ドライエッチングモジュール２０のコントローラ２７は、搬送ユニット４０に連通するゲートバルブ２９を開く。搬送ロボット４１は、ウェーハステージ２１上の石英基板１０１を取り出し、ゲートモジュール５０のウェーハストッカー５１に石英基板１０１を移送する。ゲートモジュール５０のコントローラ５３は、ゲートバルブ５６を閉じ、ゲートモジュール５０の内部を大気圧の戻した後、外部に連通する搬入ゲート５５を開く。
【００７１】
ステップＳ３０：石英基板１０１を複合プロセス装置１から取り出し後処理を行う。例えば、酸素アッシングにより、石英基板１０１の上に残ったレジストマスク１１３ｂを除去する。これにより、図５（ｅ）に示すように、所定の形状にパターニングされたクロム膜１０３ｂと、リセス部１１５を石英基板１０１の上に形成することができる。
【００７２】
この例でも、制御ユニット８０は、各モジュールのコントローラを介して複合プロセス装置１の動作を制御する。上記の説明では、制御ユニット８０の関与を省略したが、前述したステップ０２〜Ｓ０７と同じように各コントローラにコマンドを送ることは言うまでもない。
【００７３】
本実施形態では、レジストマスク１１３にプラズマを照射し、さらに、電子線を選択的に照射する。これにより、エッチング耐性の異なる２種類のレジストマスクを形成することが可能となり、プロセスの自由度を拡大することが可能となる。また、レジストマスク１１３を形成した石英基板１０１を１０パスカル以下の圧力に減圧した雰囲気で移送することにより、レジストマスク１１３のエッチング耐性の劣化を回避する。これにより、ドライエッチングのプロセスマージンを拡大することができる。
【００７４】
［第３実施形態］
図１に示す複合プロセス装置１のゲートモジュール５０は、帯電除去デバイス５７を備える。そして、石英基板１０１をゲートモジュール５０のウェーハストッカー５１に載置した後に、石英基板１０１の帯電を除去することができる。
【００７５】
例えば、図２に示すステップＳ０２において、ゲートモジュール５０のコントローラ５３は、石英基板１０１がウェーハストッカー５１に載置され、ゲートモジュール５０の内部を減圧する前に、帯電除去デバイス５７にコマンドを送り、石英基板１０１の帯電を除去させる。具体的には、例えば、帯電除去デバイス５７から軟Ｘ線を石英基板１０１に照射させる。続いて、図２のステップＳ０３以下の処理を実行する。
【００７６】
帯電除去デバイスから放射された軟Ｘ線は、大気中の原子をイオン化し、石英基板１０１の電荷を中和する。これにより、石英基板１０１の電位の分布に起因する電子線のドーズ量のバラツキを低減できる。また、電子線を選択的に照射する場合、その照射位置のずれを抑制することができる。
【００７７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１…複合プロセス装置、  １０…電子線照射モジュール、  １１、２１、３１、６１、７１…ウェーハステージ、  １３…電子銃、  １５…電圧制御デバイス、  １７、６７、７７…隔離壁、  １９、２７、３７、５３、６３、７３…コントローラ、  ２０…ドライエッチングモジュール、  ２２、３２…高周波電源、  ２３、３３…圧力制御デバイス、  ２５、３５…マスフローコントローラ、  ２９、３９、５６…ゲートバルブ、  ３０…プラズマ照射モジュール、  ４０…搬送ユニット、  ４１…搬送ロボット、  ４３…ウェーハ、  ４５…本体、  ４７…ロボットアーム、  ５０…ゲートモジュール、  ５１…ウェーハストッカー、  ５５…搬入ゲート、  ５７…帯電除去デバイス、  ６０、７０…温度調整モジュール、  ８０…制御ユニット、  ８１…光通信ユニット、  １０１…石英基板、  １０３…クロム膜、  １０５、１１３…レジストマスク、  １１５…リセス部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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