(57)【要約】【課題】  有機反射防止膜を使用したリソグラフィー工程において、レジストパターンのブリッジを発生せず、半導体製造装置の歩留まり及び信頼性を向上する。【解決手段】  半導体基板１の表面に有機反射防止膜１０を形成する工程（ａ）と、半導体基板１の表面に有機溶剤１１を塗布し有機反射防止膜１０の表面をウエットエッチング洗浄する工程（ｂ）と、工程（ｂ）の後、レジスト膜１２を形成する工程（ｃ）とを含む。これにより、レジストパターンのブリッジを発生せず、半導体製造装置の歩留り及び信頼性を向上することができる。すなわち、有機反射防止膜１０とフォトレジスト膜形成の放置時間が長くても、有機溶剤１１によって有機反射防止膜１０の表面をウエットエッチング洗浄することで、有機反射防止膜１０とフォトレジスト膜界面にアルカリ難解性異物を生成させないため、本異物によるブリッジ不良を防止できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面に有機反射防止膜を形成する工程（ａ）と、前記半導体基板の表面に有機溶剤を塗布し前記有機反射防止膜の表面をウエットエッチング洗浄する工程（ｂ）と、前記工程（ｂ）の後、レジスト膜を形成する工程（ｃ）とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記工程（ｂ）は前記半導体基板を揺動回転させながらウエットエッチング洗浄を行う請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）との間の放置時間は２５分以内である請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記有機溶剤の塗布量は１０ｃｃ以上である請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）は異なる装置において処理され、それぞれが連続枚葉処理される請求項１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】
この発明は、半導体素子等を製造する時に用いられるマスク、パターニング、およびプロセス技術で、露光光源として、波長４５０ｎｍ以下の紫外線、Ｘ線、荷電ビーム、特にＧ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ａｒｆエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、電子ビーム、Ｘ線、ＶＵＶ光、ＥＵＶ光を用いるリソグラフィー工程で用いられるマスク、パターニング、及びプロセス技術についての半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィー工程においては、下部半導体基板による反射光の影響を低減する目的、もしくは下部半導体基板の複雑な段差の影響を低減する目的、もしくは下部半導体基板の最上層膜とレジストとの反応を防止する目的のために、有機反射防止膜をフォトレジスト膜の形成直前に形成させることが一般的に行われている。ここで、ラインの管理の手間と有機反射防止膜の使用量を減らすために、レジスト塗布用容器と有機反射防止剤塗布用容器とは別の装置であることが一般的で、有機反射防止膜塗布からレジスト塗布までには、数時間の放置時間が発生する。
【０００３】
つまり、特許文献１に記載されているように、有機反射防止膜とフォトレジスト界面では、アンダーカットやフッティングといったようなレジストパターン形状の異常のみが問題であり、有機反射防止膜塗布後からフォトレジスト膜形成までの放置時間と相関のある異物等は想定にもされなかった。
【０００４】
一方、周知のように、半導体技術の分野ではリソグラフィー以外で発生した異物を半導体基板表面から除去するために、特許文献２に記載されているような、有機溶剤を使用して無機膜表面を洗浄する方法が行われている。また例えば、特許文献３に記載されているように、フォトレジスト除去する目的で、有機溶剤が使用する方法が行なわれている。有機反射防止膜表面を有機溶剤で洗浄することは、有機反射防止膜をウエットエッチングすることにもなりかねないため、全く検討されなかった。
【０００５】
反射防止膜の表面に有機溶剤を滴下する例として、しいていえば、例えば、特許文献４に記載されているように、フォトレジスト使用量削減とフォトレジスト塗布膜の均一性向上の目的として、半導体基板の表面にフォトレジストの溶剤を１ｃｃ程度と少ない量で塗布し、半導体基板の一面全体に渡って拡散させた後、フォトレジスト塗布膜を形成させる方法が行われている。
【０００６】
有機反射防止膜を使用した場合のリソ露光工程について、図４に従来の方法を工程順に示した要部断面図を示す。
【０００７】
図４（ａ）は、有機反射防止膜形成工程について示した要部断面図である。
【０００８】
有機反射防止剤塗布容器７の中に設置されたスピンチャック２の上に半導体基板１が搬送され、スピンチャック２を回転させることで半導体基板１を回転させた状態で、半導体基板１の上部に配置された有機反射防止剤供給ノズル３より滴下された有機反射防止剤は、半導体基板上に有機反射防止膜１０を形成する。そして、別途設置された加熱用のオーブンにて２００度以上の高温で有機反射防止膜１０を硬化させる。
【０００９】
図４（ｂ）は、レジスト膜形成工程について示した要部断面図である。
【００１０】
前記工程により、有機反射防止膜１０が表面に形成された半導体基板１を、レジスト塗布容器９の中に設置されたスピンチャック２の上に搬送し、半導体基板１を回転させた状態で、レジスト供給ノズル５より滴下されたレジストは、有機反射防止膜１０の表面にレジスト膜１２を形成する。そして、別途設置された加熱用のオーブンにて１００度近傍の温度でレジストを硬化させる。その後、公知の露光と現像及び熱処理により、レジストパターンが形成される。
【特許文献１】特開２００２−６４０５９号公報
【特許文献２】特開平１１−８０７８７号公報
【特許文献３】特開平１０−１５４６９４号公報
【特許文献４】特開平７−３２０９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
これら一連の工程により、特定の有機反射防止膜とレジストにおいて、レジスト有機反射防止膜１０とレジスト１２の界面で生成される生成物によるアルカリ難溶性異物が、ＤＤ≦０．５個／ｃｍ2以上まで増加する場合が存在する。
【００１２】
本異物が核となり、リソグラフィー露光現像工程後の配線パターンにおいて、ブリッジ不良が発生し、大幅な歩留まり低下を引き起こす問題が存在する。
【００１３】
したがって、この発明の目的は、有機反射防止膜を使用したリソグラフィー工程において、レジストパターンのブリッジを発生せず、半導体製造装置の歩留まり及び信頼性を向上することにあり、具体的には前記リソグラフィー工程において、有機反射防止膜とフォトレジスト膜形成の放置時間が長くても、有機反射防止膜とフォトレジスト膜界面にアルカリ難解性異物を生成させないことであり、また前記リソグラフィー工程において、有機反射防止膜表面を再生し、かつフォトレジスト膜形成までの放置時間を短く保ち、かつ生産能力を落とさない半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するためにこの発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面に有機反射防止膜を形成する工程（ａ）と、前記半導体基板の表面に有機溶剤を塗布し前記有機反射防止膜の表面をウエットエッチング洗浄する工程（ｂ）と、前記工程（ｂ）の後、レジスト膜を形成する工程（ｃ）とを含む。
【００１５】
請求項２記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）は前記半導体基板を揺動回転させながらウエットエッチング洗浄を行う。
【００１６】
請求項３記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）との間の放置時間は２５分以内である。
【００１７】
請求項４記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記有機溶剤の塗布量は１０ｃｃ以上である。
【００１８】
請求項５記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）は異なる装置において処理され、それぞれが連続枚葉処理される。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の表面に有機反射防止膜を形成する工程（ａ）と、半導体基板の表面に有機溶剤を塗布し有機反射防止膜の表面をウエットエッチング洗浄する工程（ｂ）と、工程（ｂ）の後、レジスト膜を形成する工程（ｃ）とを含むので、有機反射防止膜を使用したリソグラフィー工程において、レジストパターンのブリッジを発生せず、半導体製造装置の歩留り及び信頼性を向上することができる。すなわち、有機反射防止膜とフォトレジスト膜形成の放置時間が長くても、有機溶剤によって有機反射防止膜の表面をウエットエッチング洗浄することで、有機反射防止膜とフォトレジスト膜界面にアルカリ難解性異物を生成させないため、本異物によるブリッジ不良を防止できる。
【００２０】
請求項２では、工程（ｂ）は半導体基板を揺動回転させながらウエットエッチング洗浄を行うので、有機反射防止膜表面を全面にわたって再生することができる。
【００２１】
請求項３では、工程（ｂ）と工程（ｃ）との間の放置時間は２５分以内であるので、有機反射防止膜表面を再生し、かつフォトレジスト膜形成までの放置時間を短く保つことで有機反射防止膜とレジストの界面で生成される生成物による欠陥数を０．１／ｃｍ2以下にし、かつ生産能力の低下を抑えることができる。
【００２２】
請求項４では、有機溶剤の塗布量は１０ｃｃ以上であるので、有機反射防止膜とレジストの界面で生成される生成物による欠陥数を０．１／ｃｍ2以下にすることができる。
【００２３】
請求項５では、工程（ｂ）と工程（ｃ）は異なる装置において処理され、それぞれが連続枚葉処理されるので、放置時間を数分以内に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
この発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態である半導体装置の製造方法を工程順に示した要部断面図を示す。
【００２５】
図１に示すように、半導体基板の表面に有機反射防止膜を形成する工程（ａ）と、半導体基板の表面に有機溶剤を塗布し有機反射防止膜の表面をウエットエッチング洗浄する工程（ｂ）と、工程（ｂ）の後、レジスト膜を形成する工程（ｃ）とを含む。
【００２６】
図１（ａ）は、有機反射防止膜形成工程（ａ）について示す。すなわち、有機反射防止剤塗布容器７の中に設置されたスピンチャック２の上に半導体基板１が搬送される。スピンチャック２を回転させることで半導体基板１を回転させた状態で、半導体基板１の上部に配置された有機反射防止剤供給ノズル３より滴下された反射防止剤は、半導体基板１上に有機反射防止膜１０を形成する。そして、別途設置された加熱用のオーブンにて２００度以上の高温で有機反射防止膜１０を硬化させる。
【００２７】
図１（ｂ）は、有機溶剤による有機反射防止膜１０表面のウエットエッチ工程（ｂ）について示す。前記工程（ａ）により形成された有機反射防止膜付半導体基板１を、有機溶剤によるウエットエッチ用容器８に搬送する。半導体基板１を揺動回転させた状態で有機溶剤供給ノズル４より断続的に滴下された有機溶剤１１は、半導体基板１の表面に形成された有機反射防止膜１０の表面だけをウエットエッチングする。ここで使用した有機溶剤１１は、ＯＫ７３である。次に、半導体基板１を高速回転させることで、有機反射防止膜１０の表面をスピンドライ乾燥させる。
【００２８】
図１（ｃ）は、レジスト膜形成工程（ｃ）について示す。前記工程（ｂ）により、有機反射防止膜表面だけをウエットエッチされた有機反射防止膜付半導体基板１を、連続枚葉処理によりレジスト塗布容器９の中に設置されたスピンチャック２の上に搬送し、半導体基板１を回転させた状態でレジスト供給ノズル５より滴下されたレジストは、有機反射防止膜１０の表面にレジスト膜１２を形成する。そして、別途設置された加熱用のオーブンにて１００度近傍の温度でレジストを硬化させる。その後、公知の露光と現像及び熱処理により、レジストパターンが形成される。
【００２９】
これら一連の工程により、有機反射防止膜１０とレジスト１２の界面で生成される生成物（アルカリ難溶性異物）による欠陥を減らすことができる。
【００３０】
すなわち、本発明者らは、本異物が核となり、リソグラフィー露光現像工程後の配線パターンにおいて、ブリッジ不良が発生し、大幅な歩留まり低下を引き起こす問題が存在することを認識し、さらに本発明者らは、その対策のための実験検討を行った結果、配線パターンのブリッジ不良と関係のある要因を究明した。本発明は、本不良を解決するために行った実験によって得られた知見に基づいて為されたものである。有機溶剤によっては、有機反射防止膜の表面だけをウエットエッチすることができる表面再生効果を利用している。
【００３１】
図２は、有機反射防止膜塗布後レジスト塗布までの放置時間とパターン欠陥数との関係を示した相関図であり、有機溶剤によるウエットエッチングの効果を示す。
【００３２】
図２に示すように、有機反射防止膜を形成した後にフォトレジスト膜を形成するまでの放置時間と、上記アルカリ難溶性異物の発生量が線形の関係であることが判明した。また、上記放置時間が長くても、フォトレジスト膜形成直前に、有機溶剤を使用して、有機反射防止膜の表面をウエットエッチすることで、フレッシュな表面を作りだせば、上記アルカリ難溶性異物は発生しなくなることが判明した。また、上記有機溶剤によるウエットエッチを行った後でも、それからフォトレジスト膜形成までの放置時間が長くなると、アルカリ難溶性異物が線形に増加することも判明した。
【００３３】
そのため、欠陥数をＤＤ≦０．１／ｃｍ2を満たすために、ウエットエッチングからレジスト塗布までの放置時間を、図２から算出した２５分以内に抑える必要がある。そこで、有機溶剤によるウエットエッチ用容器８及びレジスト塗布用容器９を連続枚葉処理の装置とし、放置時間を数分以内に制御している。
【００３４】
図３は、有機溶剤滴下量とパターン欠陥数との関係を示した相関図である。
【００３５】
図３に示すように、有機溶剤滴下量を１０ｃｃ以下まで減らすと、急激に改善効果が減り始め、１ｃｃ以上ではＤＤ＝１程度まで悪化することがわかる。
【００３６】
すなわち、図４から、有機溶剤滴下量は１０ｃｃ以上にする必要があることが判明しているため、２倍のマージンを考え、２０ｃｃの滴下量を標準条件としている。
【００３７】
ここで、有機反射防止剤塗布用容器７とウエットエッチ容器８とは別の装置であるため、反射防止膜塗布からウエットエッチング時間までには数時間の放置時間が発生する。
【００３８】
以上、発明者によってなされた発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、有機反射防止膜を使用したリソグラフィー工程において、レジストパターンのブリッジを発生せず、半導体製造装置の歩留り及び信頼性向上等の効果を有し、半導体素子等を製造する時に用いられるマスク、パターニング、およびプロセス技術で、露光光源として、波長４５０ｎｍ以下の紫外線、Ｘ線、荷電ビームを用いるリソグラフィー工程で用いられるマスク、パターニング、及びプロセス技術に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態である半導体装置の製造方法を工程順に示した要部断面図である。
【図２】有機反射防止膜塗布後レジスト塗布までの放置時間とパターン欠陥数との関係を示した相関図である。
【図３】有機溶剤滴下量とパターン欠陥数との関係を示した相関図である。
【図４】従来例の工程順に示した要部断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  半導体基板
２  スピンチャック
３  有機反射防止剤供給ノズル
４  有機溶剤供給ノズル
５  レジスト供給ノズル
７  有機反射防止剤塗布用容器
８  有機溶剤によるウエットエッチ用容器
９  レジスト塗布用容器
１０  有機反射防止膜
１１  有機溶剤
１２  レジスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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