(57)【要約】【課題】Ｓｉ−Ｃ系膜、特に反射防止機能とハードマスク機能を兼備したＳｉ−Ｃ系膜の上に形成されたレジスト膜を下地のＳｉ−Ｃ系膜にダメージを与えることなく剥離することができるレジスト膜の剥離方法およびリワーク方法を提供すること。【解決手段】基板１上に形成されたエッチング対象膜２の上に、反射防止機能およびハードマスク機能を有するＳｉ−Ｃ系膜３と、フォトレジスト膜４とを順次形成した後、フォトレジスト膜４をマスクとしてＳｉ−Ｃ系膜３をエッチングするに先だって、フォトレジスト膜４を有機溶剤で剥離して再度レジスト膜４′を形成する。【選択図】図２        
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成されたＳｉ−Ｃ系膜上のレジスト膜を剥離するにあたり、剥離剤として有機溶剤を用いることを特徴とするレジスト膜の剥離方法。
【請求項２】
前記Ｓｉ−Ｃ系膜は、反射防止機能およびハードマスク機能を有することを特徴とする請求項１に記載のレジスト膜の剥離方法。
【請求項３】
基板に形成されたエッチング対象膜の上に、反射防止機能およびハードマスク機能を有するＳｉ−Ｃ系膜と、レジスト膜とを順次形成した後、前記レジスト膜をマスクとして前記Ｓｉ−Ｃ系膜をエッチングする工程、および前記レジスト膜および前記Ｓｉ−Ｃ系膜をマスクとして前記エッチング対象膜をエッチングする工程を順次実施する際に、これら工程の前後のいずれかのタイミングで前記レジスト膜を剥離するにあたり、剥離剤として有機溶剤を用いることを特徴とするレジスト膜の剥離方法。
【請求項４】
前記剥離剤を構成する有機溶剤は、シンナーであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のレジスト膜の剥離方法。
【請求項５】
前記剥離剤を構成する有機溶剤は、アセトン系のシンナーであることを特徴とする請求項４に記載のレジスト膜の剥離方法。
【請求項６】
前記基板を回転させながら、前記レジスト膜に剥離剤を供給することによりレジスト膜を剥離することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のレジスト膜の剥離方法。
【請求項７】
前記剥離剤に前記基板を浸漬することにより前記レジスト膜を剥離することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のレジスト膜の剥離方法。
【請求項８】
基板に形成されたＳｉ−Ｃ系膜上のレジスト膜を剥離して再度レジスト膜を形成するレジスト膜のリワーク方法であって、レジスト膜を剥離する際の剥離剤として有機溶剤を用いることを特徴とするレジスト膜のリワーク方法。
【請求項９】
前記Ｓｉ−Ｃ系膜は、反射防止機能およびハードマスク機能を有することを特徴とする請求項８に記載のレジスト膜のリワーク方法。
【請求項１０】
基板上に形成されたエッチング対象膜の上に、反射防止機能およびハードマスク機能を有するＳｉ−Ｃ系膜と、レジスト膜とを順次形成した後、前記レジスト膜をマスクとして前記Ｓｉ−Ｃ系膜をエッチングするに先だって、前記レジスト膜を剥離して、再度レジスト膜を形成するレジスト膜のリワーク方法であって、レジスト膜を剥離する際の剥離剤として有機溶剤を用いることを特徴とするレジスト膜のリワーク方法。
【請求項１１】
前記剥離剤を構成する有機溶剤は、シンナーであることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載のレジスト膜のリワーク方法。
【請求項１２】
前記剥離剤を構成する有機溶剤は、アセトン系のシンナーであることを特徴とする請求項１１に記載のレジスト膜のリワーク方法。
【請求項１３】
前記基板を回転させながら、前記レジスト膜に剥離剤を供給することによりレジスト膜を剥離することを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載のレジスト膜のリワーク方法。
【請求項１４】
前記剥離剤に前記基板を浸漬することにより前記レジスト膜を剥離することを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載のレジスト膜のリワーク方法。
【請求項１５】
基板に形成されたＳｉ−Ｃ系膜上のレジスト膜を剥離するレジスト膜の剥離装置であって、
剥離すべきレジスト膜が形成された基板を回転可能に支持するスピンチャックと、
前記スピンチャックに保持された基板に剥離剤としての有機溶剤を吐出するノズルと
を具備することを特徴とするレジスト膜の剥離装置。
【請求項１６】
基板に形成されたＳｉ−Ｃ系膜上のレジスト膜を剥離し、次のレジスト膜を塗布するレジスト膜のリワーク装置であって、
基板を回転可能に支持するスピンチャックと、
前記スピンチャックに保持された基板に剥離剤としての有機溶剤を吐出する有機溶剤ノズルと、
前記スピンチャックに保持された基板にレジスト液を吐出するレジスト液ノズルと
を具備することを特徴とするレジスト膜のリワーク装置。
【請求項１７】
基板に形成されたＳｉ−Ｃ系膜上のレジスト膜を剥離するレジスト膜の剥離装置と、
レジスト膜が剥離された基板のＳｉ−Ｃ膜上に次のレジストを塗布するレジスト塗布装置と
を具備することを特徴とするレジスト膜のリワーク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓｉ−Ｃ系膜の上に形成されたレジスト膜の剥離方法およびリワーク方法、ならびにレジスト膜の剥離装置およびリワーク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
極最近のＣＭＯＳデバイス形成においては、一層の微細化を進めるため、エッチングに用いられる反射防止膜とフォトレジスト膜の薄膜化が求められている。また、高開口率の露光装置を使う場合には、フォトレジスト膜の薄膜化がより重要となる。一方、フォトレジスト膜の薄膜化によって、正確なエッチングが困難になるという問題があり、これはトランジスターゲート長の微細化においてレジストトリミング技術を使う場合などに懸念されるものである。この問題を解決するために、フォトレジスト膜／反射防止膜（ＡＲＣ：Anti Reflective Coating）の下にハードマスクを導入する手法等を用いて、エッチング時のパターン転写／解像度の改善を図っている。
【０００３】
しかしながら、従来のＡＲＣの下にハードマスクを導入する手法では、反射防止機能が必ずしも十分ではない。また、解像度やリソグラフィープロセス許容量も十分とはいえず、６５ｎｍＣＭＯＳのパターニングに対応する最近のＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）を用いたフォトリソグラフィープロセスでは十分な解像度が得られないという問題がある。
【０００４】
このような問題に対して、反射防止機能とハードマスク機能を兼備した多層構造のＳｉ−Ｃ系膜が提案されている（非特許文献１、特許文献１）。この膜を用いることにより、フォトレジスト膜との境界面における反射がほぼゼロになる極めて高性能な反射防止性能を発揮させることができ、フォトレジストや下地膜に合わせて適切な特性を発揮させることができる。また、従来のＡＲＣの下にハードマスクを導入する手法に比較して、解像度やリソグラフィープロセス許容量を飛躍的に向上させることができる。
【０００５】
このような多層構造のＳｉ−Ｃ系膜を用いたエッチングプロセスにおいては、基板に形成された所定の下地膜の上にこのＳｉ−Ｃ系膜を形成し、さらにその上にフォトレジスト膜を形成した後、フォトレジスト膜をマスクとしてＳｉ−Ｃ系の多層膜をエッチングし、さらにフォトレジスト膜およびＳｉ−Ｃ系膜をマスクとして下地膜をエッチングするが、実際のプロセスにおいては、形成したフォトレジストパターン形状が所望のものではない場合に、従前のフォトレジスト膜を剥離して再度フォトレジストパターン膜を形成する、いわゆるリワークプロセス等、フォトレジスト膜を剥離するプロセスが適宜必要となる。このようなフォトレジスト膜剥離プロセスには、従来から一般的に、硫酸＋過酸化水素水が多用されている（例えば、特許文献２、３）。
【特許文献１】米国特許第６３１６１６７号明細書
【特許文献２】特開平５−２１３３４号公報
【特許文献３】特開平６−２９１０９１号公報
【非特許文献１】K. Babichら，IEDM Tech, dig., P669,2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者らの実験によれば、上述の反射防止機能とハードマスク機能を兼備したＳｉ−Ｃ系膜上のフォトレジスト膜を硫酸＋過酸化水素水で除去しようとすると、下地のＳｉ−Ｃ系膜がダメージを受け、リワークした後にフォトレジストの剥離やパターン倒れ等が生じるという新たな問題が生じることが判明した。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、Ｓｉ−Ｃ系膜、特に反射防止機能とハードマスク機能を兼備したＳｉ−Ｃ系膜の上に形成されたレジスト膜を下地のＳｉ−Ｃ系膜にダメージを与えることなく剥離することができるレジストの剥離方法およびリワーク方法ならびにレジスト膜の剥離装置およびリワーク装置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、基板に形成されたＳｉ−Ｃ系膜上のレジスト膜を剥離するにあたり、剥離剤として有機溶剤を用いることを特徴とするレジスト膜の剥離方法を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点では、基板に形成されたエッチング対象膜の上に、反射防止機能およびハードマスク機能を有するＳｉ−Ｃ系膜と、レジスト膜とを順次形成した後、前記レジスト膜をマスクとして前記Ｓｉ−Ｃ系膜をエッチングする工程、および前記レジスト膜および前記Ｓｉ−Ｃ系膜をマスクとして前記エッチング対象膜をエッチングする工程を順次実施する際に、これら工程の前後のいずれかのタイミングで前記レジスト膜を剥離するにあたり、剥離剤として有機溶剤を用いることを特徴とするレジスト膜の剥離方法を提供する。
【００１０】
本発明の第３の観点では、基板に形成されたＳｉ−Ｃ系膜上のレジスト膜を剥離して再度レジスト膜を形成するレジスト膜のリワーク方法であって、レジスト膜を剥離する際の剥離剤として有機溶剤を用いることを特徴とするレジスト膜のリワーク方法を提供する。
【００１１】
本発明の第４の観点では、基板上に形成されたエッチング対象膜の上に、反射防止機能およびハードマスク機能を有するＳｉ−Ｃ系膜と、レジスト膜とを順次形成した後、前記レジスト膜をマスクとして前記Ｓｉ−Ｃ系膜をエッチングするに先だって、前記レジスト膜を剥離して再度レジスト膜を形成するレジスト膜のリワーク方法であって、レジスト膜を剥離する際の剥離剤として有機溶剤を用いることを特徴とするレジスト膜のリワーク方法を提供する。
【００１２】
本発明の第５の観点では、基板に形成されたＳｉ−Ｃ系膜上のレジスト膜を剥離するレジスト膜の剥離装置であって、剥離すべきレジスト膜が形成された基板を回転可能に支持するスピンチャックと、前記スピンチャックに保持された基板に剥離剤としての有機溶剤を吐出するノズルとを具備することを特徴とするレジスト膜の剥離装置を提供する。
【００１３】
本発明の第６の観点では、基板に形成されたＳｉ−Ｃ系膜上のレジスト膜を剥離し、次のレジスト膜を塗布するレジスト膜のリワーク装置であって、基板を回転可能に支持するスピンチャックと、前記スピンチャックに保持された基板に剥離剤としての有機溶剤を吐出する有機溶剤ノズルと、前記スピンチャックに保持された基板にレジスト液を吐出するレジスト液ノズルとを具備することを特徴とするレジスト膜のリワーク装置を提供する。
【００１４】
本発明の第７の観点では、基板に形成されたＳｉ−Ｃ系膜上のレジスト膜を剥離するレジスト膜の剥離装置と、レジスト膜が剥離された基板のＳｉ−Ｃ膜上に次のレジストを塗布するレジスト塗布装置とを具備することを特徴とするレジスト膜のリワーク装置を提供する。
【００１５】
上記第１および第３の観点において、前記Ｓｉ−Ｃ系膜は、反射防止機能およびハードマスク機能を有するものであることが好ましい。
【００１６】
また、上記いずれの観点においても、前記剥離剤を構成する有機溶剤としては、シンナーが好適であり、シンナーとしてはアセトン系のものが例示される。また、レジスト膜を剥離する際には、前記基板を回転させながら、前記レジスト膜に剥離剤を供給することによりレジスト膜を剥離する方法や、前記剥離剤に前記基板を浸漬することによりレジスト膜を剥離する方法を採用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
上述したように、レジストの剥離剤として、従来多用されていた硫酸＋過酸化水素水を用いると、下地のＳｉ−Ｃ系膜にダメージを与えることが判明したが、本発明者らがさらに検討を続けた結果、レジストの剥離剤として有機溶剤を用いることにより、このような問題が解消可能なことを見出した。すなわち、本発明によれば、Ｓｉ−Ｃ系膜にダメージを与えずに、レジスト膜を十分に剥離可能であり、リワーク後のレジスト膜の剥離やパターン倒れを有効に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は本発明に係るレジスト膜の剥離方法の一実施形態が適用されるプロセスを説明するための断面図である。
【００１９】
まず、半導体基板（半導体ウエハ）１に形成されたエッチング対象膜２、例えば酸化膜（ＴＥＯＳや熱酸化膜）の上に、反射防止機能およびハードマスク機能を有するＳｉ−Ｃ系膜３を形成し、その上にフォトレジスト膜４を形成する（図１の（ａ））。
【００２０】
Ｓｉ−Ｃ系膜３は、上記非特許文献１に開示されたものであり、ＩＢＭ社から「ＴＥＲＡ」の名称で提示されている。このＳｉ−Ｃ系膜３は、プラズマＣＶＤにより形成された多層構造の膜であり、エッチング対象膜２およびフォトレジスト膜４の材質に応じて、所定波長の露光光における各膜のｎ＋ｉｋ（ただし、ｎは屈折率、ｋは消衰係数）で表される複素屈折率が調整されている。例えば、波長１９３ｎｍにおける各層のｎは約１．６２〜２．２６、ｋは約０．０４５〜０．７５に調整される。これらの値は、成膜温度、圧力、流量、ガス組成等の成膜条件を変化させることにより調整することが可能である。具体的には、例えば、フォトレジスト膜４に隣接したＳｉＣＯＨ組成のキャップ層３ａとエッチング対象膜２に隣接したＳｉＣＨ組成のボトム層３ｂの互いにｎおよびｋが異なる２層構造とし、これらのｎおよびｋの値および膜厚を調整することにより優れた反射防止機能を発揮し、フォトレジスト膜４との境界における反射率をほとんどゼロにすることができる。また、６５ｎｍＣＭＯＳのパターニングに対応する最近のＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）を用いたフォトリソグラフィープロセス、さらには６５ｎｍ以降の次世代に対応するＦ２（波長１５７ｎｍ）やＥＵＶを用いたフォトリソグラフィープロセスにおいても十分な解像度を得ることができる。
【００２１】
一方、このＳｉ−Ｃ系膜３は無機膜であるから、フォトレジスト膜４に対して高い選択比でエッチングすることができる。また、エッチング対象膜２である酸化膜等に対しても高い選択比が得られる。したがって、優れたハードマスク機能を有する。
【００２２】
次いで、フォトリソグラフィー工程によりフォトレジスト膜４のパターニングを行う（図１の（ｂ））。すなわち、フォトレジスト膜４としてＡｒＦレジストを用い、波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザーにより露光し、現像して所定パターンを形成する。
【００２３】
その後、フォトレジスト膜４をマスクとしてＳｉ−Ｃ系膜３をエッチングし（図１の（ｃ））、さらにフォトレジスト膜４およびＳｉ−Ｃ系膜３をエッチングする（図１の（ｄ））。
【００２４】
次に、本発明に係るレジスト剥離方法の一実施形態について説明する。
以上のプロセスにおいて、各工程の前後のいずれかのタイミングでフォトレジスト膜を剥離する場合がある。典型例としては、図１の（ｂ）のレジストパターンを形成した状態において、パターンの形状が所望のものではない場合等に、従前のフォトレジスト膜を剥離して再度フォトレジスト膜を形成するリワークプロセスがあり、このプロセスは高精度のデバイスを製造する上で極めて重要である。図１の（ａ）の状態でフォトレジスト膜４の塗布状態が不十分である場合に、リワークプロセスを行う場合もある。
【００２５】
本実施形態においては、剥離剤として有機溶剤を用いてＳｉ−Ｃ系膜３の上のフォトレジスト膜４を剥離する。リワークを行う場合には、図２の（ａ）に示すように、剥離剤として有機溶剤を用いてＳｉ−Ｃ系膜３の上の従前のフォトレジスト膜４を剥離した後、図２の（ｂ）に示すように、再度フォトレジスト膜４′を形成し、その後、図２の（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィーによりパターン形成を行う。
【００２６】
剥離剤として、従来多用されている硫酸＋過酸化水素水を用いる場合には、Ｓｉ−Ｃ系膜３が酸化によるダメージを受け、リワーク後のレジストパターンにパターン倒れやレジスト膜剥がれが生じるが、本実施形態では、剥離剤として有機溶剤を用いるので、有機材料であるフォトレジスト膜４は十分に除去されるが、無機材料であるＳｉ−Ｃ系膜３は影響を受けず表面のダメージが生じない。したがって、リワークプロセスにより、再度フォトレジスト膜４′を形成し、パターン形成を行った後に、下地のダメージに起因するパターン倒れやレジスト膜剥離が生じ難い。
【００２７】
剥離剤として使用する有機溶剤は特に限定されるものではなく、使用するフォトレジスト膜４の材料によって適切なものを選択すればよい。有機溶剤の中ではシンナーが好適であり、アセトン系のシンナーが例示される。具体例としては、ＰＧＭＥ（プリペリングリコールモノメチルエーテル）やＰＧＭＥＡ（プリペリングリコールモノエチルエーテルアセート）が挙げられる。
【００２８】
フォトレジスト膜４を剥離剤により剥離する際の具体的手法は特に限定されないが、フォトレジスト膜４が形成された半導体ウエハ１を回転させながら、レジスト膜に剥離剤である有機溶剤を吐出して剥離する方法が有効である。
【００２９】
具体的には、図３に示すように、カップ１１と、カップ１１内に半導体ウエハ１を水平に吸着保持するスピンチャック１２と、スピンチャック１２を回転させるモーター１３と、スピンチャック１２の上方に設けられた剥離剤である有機溶剤を吐出するためのノズル１４と、スピンチャック１２の下方に設けられた同様の剥離剤を吐出して半導体ウエハ１の裏面をリンスするバックリンスノズル１５とを有する有機溶剤塗布装置１０を用いて半導体ウエハ１上のフォトレジスト膜４の剥離を行う。フォトレジスト膜４の剥離に際しては、図示するように、半導体ウエハ１をスピンチャック１２に吸着させ、モーター１３によりスピンチャック１２に吸着された半導体ウエハ１を回転させつつ、ノズル１４から有機溶剤５を吐出する。これによりフォトレジスト膜４の全面に有機溶剤５が塗布され、フォトレジスト膜４が溶解・剥離される。その後、有機溶剤５の吐出を停止してレジストが溶解した有機溶剤を振り切り、引き続き、ノズル１４およびバックリンスノズル１５から有機溶剤を吐出して半導体ウエハ１のリンス処理を行う。
【００３０】
具体的なレシピとしては以下のようなものが例示される。まず、スピンチャックに半導体ウエハ１を水平に吸着保持した後、ノズル１４を半導体ウエハ１の上方に位置させ、例えば、３０００ｒｐｍで１０秒間回転させ、引き続き、半導体ウエハ１の回転速度を例えば１５００ｒｐｍに減速してノズル１４から有機溶剤（例えばシンナー）を例えば３秒間吐出して有機溶剤を半導体ウエハ１の全面に拡げる。引き続き、半導体ウエハ１の回転速度を例えば４０ｒｐｍに減速した状態でさらに例えば１５秒間有機溶剤を吐出し続ける。次いで、有機溶剤を停止し、ノズルを退避させ、半導体ウエハ１の回転速度を例えば２０ｒｐｍに減速して５秒間回転させた後、半導体ウエハ１の回転を停止する。その後、ノズル１４を半導体ウエハ１の上方に位置させ、半導体ウエハ１を例えば１５００ｒｐｍで３秒間回転して有機溶剤を振り切り、半導体１を停止させた後、半導体ウエハ１の回転速度を例えば１０００ｒｐｍに減速した状態でノズル１４およびバックリンスノズル１５から有機溶剤を例えば５秒間吐出し、次いで有機溶剤の吐出を停止すると同時に半導体ウエハ１の回転速度を例えば２０００ｒｐｍに上昇させて、有機溶剤の振り切りを例えば８秒間行う。
【００３１】
上記有機溶剤塗布装置１０は、フォトレジスト塗布に用いられるレジスト塗布ユニットとほぼ同じ構成を有しているので、このような塗布装置１０としてレジスト塗布ユニットを使用することができる。レジス塗布ユニットは、図４に示すように、カップ２１と、カップ２１内に半導体ウエハ１を水平に吸着保持するスピンチャック２２と、スピンチャック２２を回転させるモーター２３と、スピンチャック２２の上方に設けられたノズルユニット２４と、スピンチャック２２の下方に設けられたバックリンスノズル２５とを有している。ノズルユニット２４は半導体ウエハ１にレジスト液を供給するに先立ってプリウェットのためのシンナーを吐出するシンナーノズル２６とレジスト液を吐出するレジストノズル２７を備えている。レジスト剥離のための有機溶剤塗布装置１０としてこのようなレジストコーターを用いる場合には、シンナーノズル２６からシンナーを吐出させることによりフォトレジスト膜４を剥離を行うことができるし、フォトレジスト膜を剥離した後、引き続いてレジストノズル２７からレジスト液を供給してフォトレジストを塗布して、フォトレジストのリワークを完結することもできる。
【００３２】
上記有機溶剤塗布装置１０は、例えば図５に示すような、レジスト剥離システム３０に搭載されて用いられる。このレジスト剥離システム３０は、半導体ウエハが収納されるキャリアが載置され、半導体ウエハの搬入出が行われるキャリアステーション３１と、キャリアステーション（Ｃ／Ｓ）３１上のキャリアＣに対する半導体ウエハ１の受け取りおよび受け渡しを行い、かつ半導体ウエハを搬送する搬送装置３２と、搬送装置３２が移動する搬送路３３と、搬送路３３の一方側に設けられた３つのクーリングユニット（ＣＯＬ）３４と、搬送路３３の他方側に設けられた、上述した有機溶剤塗布装置１０をユニット化した２つの有機溶剤塗布ユニット（Ｏ−ＣＯＴ）３５とを備えている。クーリングユニット（ＣＯＬ）３４は図６に示すように、筐体３６の中に、例えば２３℃に温調されたクーリングプレート３７が設けられて構成されており、このクーリングプレート３７上に所定時間（例えば１５秒間）半導体ウエハ１が載置されることにより半導体ウエハ１が温調される。
【００３３】
このレジスト剥離システム３０において、搬送装置３２やその他の各構成部は、制御部（プロセスコントローラ）４０に接続されて制御される構成となっている。また、制御部４０には、工程管理者がレジスト剥離システム３０を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、システム３０の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース４１が接続されている。さらに、制御部４０には、レジスト剥離システム３０で実行される各種処理を制御部４０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマエッチング装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部４２が接続されている。レシピはハードディスクや半導体メモリーに記憶されていてもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性の記憶媒体に収容された状態で記憶部４２の所定位置にセットするようになっていてもよい。さらに、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース４１からの指示等にて任意のレシピを記憶部４２から呼び出して制御部４０に実行させることで、制御部４０の制御下で、レジスト剥離システム３０での所望の処理が行われる。
【００３４】
このようなレジスト剥離システム３０においては、搬送装置３２によりキャリアステーション（Ｃ／Ｓ）３１上のキャリアＣからフォトレジストを剥離すべき半導体ウエハ１を取り出し、クーリングユニット（ＣＯＬ）３４のクーリングプレート４１に載せ、温調を行う。その後、搬送装置３２によりクーリングユニット（ＣＯＬ）３４の半導体ウエハ１を有機溶剤塗布ユニット（Ｏ−ＣＯＴ）３５に搬入して上述のようなフォトレジストの剥離処理を行う。この処理が終了後、搬送装置３２により処理後の半導体ウエハ１をキャリアＣに受け渡す。以上のような処理をキャリアＣに搭載されている半導体ウエハ１の数だけ繰り返す。そして、フォトレジストが剥離された半導体ウエハは、通常のレジスト塗布・現像システムに運ばれて、そこでフォトレジストの塗布が行われ、レジスト塗布・現像システムに連結された露光装置によるレジストの露光処理、さらにはその後の現像処理が行われる。
【００３５】
このようなフォトレジストの剥離を行うことができる有機溶剤塗布ユニットは、通常のレジスト塗布・現像システムに組み込んでもよい。これにより、インラインでフォトレジストのリワーク処理を行うことができる。このような有機溶剤塗布ユニット（Ｏ−ＣＯＴ）を組み込んだレジスト塗布・現像システムの一例について説明する。図７はこのようなレジスト塗布・現像システム５０を示す斜視図である。このレジスト塗布・現像システム５０は、半導体ウエハを所定枚数収納するキャリアＣを搬入出するためのキャリアステーション６０と、レジスト塗布処理、露光後の現像処理およびその前後の熱的処理が半導体ウエハに対して行われる処理ステーション７０と、処理ステーション７０のキャリアステーション６０とは反対側に設けられ、露光装置９０が接続されるインターフェースステーション８０とを有している。
【００３６】
また、レジスト塗布・現像システム５０および露光装置９０の各構成部は、制御部（プロセスコントローラ）１００に接続されて制御される構成となっている。また、制御部１００には、工程管理者がレジスト塗布・現像システム５０および露光装置９０を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、レジスト塗布・現像システム５０および露光装置９０の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１０１が接続されている。さらに、制御部１００には、レジスト塗布・現像システム５０および露光装置９０で実行される各種処理を制御部１００の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマエッチング装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部１０２が接続されている。レシピはハードディスクや半導体メモリーに記憶されていてもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性の記憶媒体に収容された状態で記憶部１０２の所定位置にセットするようになっていてもよい。さらに、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース１０１からの指示等にて任意のレシピを記憶部１０２から呼び出して制御部１００に実行させることで、制御部１００の制御下で、レジスト塗布・現像システム５０および露光装置９０での所望の処理が行われる。
【００３７】
処理ステーション７０は、加熱や冷却等のレジスト塗布・現像処理に付随する熱的処理を行う複数のユニットを多段に積み重ねてなる３つの熱的ユニットタワー７１、７２，７３が２つの主搬送ユニット７４，７５を挟むように設けられている。また、主搬送ユニット７４，７５の前面には、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）と有機溶剤塗布ユニット（Ｏ−ＣＯＴ）とが例えば５段積み重ねてなる塗布ユニットタワー７６と、露光後の現像を行う現像ユニット（ＤＥＶ）が例えば５段積み重ねてなる現像ユニットタワー７７とを有している。主搬送ユニット７４，７５は、上下動可能な搬送装置を有しており、熱的ユニットタワー７１，７２，７３、塗布ユニットタワー７６、現像ユニットタワー７７の各ユニットに対する半導体ウエハの搬送を行えるようになっている。
【００３８】
このようなレジスト塗布・現像システム５０において、リワークを必要としない通常の半導体ウエハの場合には、キャリアステーション６０に内蔵された搬送装置によりキャリアから半導体ウエハが取り出され、その半導体ウエハが処理ステーション７０の熱的ユニットタワー７１に設けられたパスユニットに搬送される。そして、その半導体ウエハを主搬送ユニット７４の搬送装置が受け取り、熱的ユニットタワー７１，７２の中の所定のユニットに順次搬送して、半導体ウエハの温調、アドヒージョン処理、ベーク処理等を行った後、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に搬送し、フォトレジストの塗布処理を行う。次いで、主搬送ユニット７４の搬送装置がレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）から半導体ウエハを取り出し、熱的ユニットタワー７２の所定のユニットに順次搬送してベーク処理および温調処理を行った後、主搬送ユニット７４，７５の搬送装置により、熱的ユニットタワー７２，７３の中のパスユニットを介してインターフェースステーション８０に搬送される。インターフェースステーション８０には、搬送装置や半導体ウエハを待機させる待機部等が配置され、半導体ウエハはその搬送装置により露光装置に搬送され、露光処理がなされる。露光後の半導体ウエハは、インターフェースステーション８０を経て、処理ステーション７０に戻される。処理ステーション７０において、主搬送ユニット７５の搬送装置により、半導体ウエハを熱的ユニットタワー７３内の所定のユニットに順次搬送し、ポストエクスポージャーベーク処理および温調処理を行った後、現像ユニット（ＤＥＶ）に搬送する。現像ユニット（ＤＥＶ）にて半導体ウエハの現像処理を行った後、半導体ウエハを主搬送ユニット７５の搬送装置により、熱的ユニットタワー７２の中の所定のユニットに順次搬送して、ベーク処理および温調処理を行う。そして、主搬送ユニット７５，７４の搬送装置により処理後の半導体ウエハを順次搬送し、キャリアステーション６０の搬送装置にて所定のキャリアＣに半導体ウエハを収納する。
【００３９】
フォトレジストのリワークを必要とする半導体ウエハの場合には、カセットステーション６０から処理ステーション７０へ半導体ウエハを搬送し、まず熱的ユニットタワー７１の所定のユニットにて温調を行った後、有機溶剤塗布ユニット（Ｏ−ＣＯＴ）に搬送してフォトレジスト膜の剥離を行い、その後、通常の半導体ウエハと同様の一連の処理を連続的に行う。また、有機溶剤塗布ユニット（Ｏ−ＣＯＴ）をレジスト塗布も可能なものとし、その中で従前のフォトレジストの剥離と次のフォトレジストの塗布を連続して行ってもよい。さらに、通常の半導体ウエハを処理するレジスト塗布・現像システムと、リワーク専用のレジスト塗布・現像システムとを分けておき、通常の半導体ウエハを処理するレジスト塗布・現像システムにおいて検査等で発見されたリワークが必要な半導体ウエハを、特定のキャリアにストックしておき、そのようなリワークが必要な半導体ウエハが所定枚数になった時点で、リワーク専用のレジスト塗布・現像システムに搬送してリワーク処理を行うようにすることもできる。
【００４０】
以上は、有機溶剤を半導体ウエハのフォトレジスト膜上に塗布してフォトレジスト膜の剥離を行った例について示したが、有機溶剤が貯留された槽にフォトレジスト膜４が形成された半導体ウエハ１を浸漬する等の他の方法を採用してもよい。
【００４１】
次に、本発明の効果を確認した実験について説明する。
ここでは、半導体ウエハに形成された酸化膜の上に２層構造のＳｉ−Ｃ系膜を形成し、さらにその上にＡｒＦフォトレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィーによりＡｒＦフォトレジスト膜にパターンを形成した後、フォトレジスト膜のリワーク実験を行った。Ｓｉ−Ｃ系膜はＳｉＣＯＨ組成のキャップ層（厚さ２５ｎｍ）とＳｉＣＨ組成のボトム層（厚さ１００ｎｍ）との積層構造とした。
【００４２】
フォトレジスト膜の剥離は、有機溶剤としてアセトン系シンナーであるＰＧＭＥおよびＰＧＭＥＡ（東京応化社製  ＯＫ８２）を用いて行った。具体的には、図３に示すような装置を用い、回転数：１０００〜１５００ｒｐｍ、塗布時間：２０〜３０秒で上記溶剤を半導体ウエハに塗布することによりフォトレジストの剥離を行った。比較のため、従来から多用されている硫酸＋過酸化水素水を用いてもフォトレジスト膜を剥離した。この際の剥離条件は、Ｈ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２＝１：１２で１２０℃の水溶液にフォトレジスト膜を形成した半導体ウエハを１０分浸漬とした。
【００４３】
このようにしてフォトレジストを剥離した後のＳｉ−Ｃ系膜の表面の組成および接触角を、成膜まま（ａｓ−ｄｅｐｏ）の状態と比較した。その結果を図８に示す。図８に示すように、硫酸＋過酸化水素水を用いた場合には、ａｓ−ｄｅｐｏ状態と比較して、Ｏ／Ｓｉ比の値が高くなり、また接触角が小さくなるように大きく変化しており、著しく酸化が進み、親水性となっていることがわかる。すなわち、Ｓｉ−Ｃ系膜の表面が剥離液によりダメージを受け、レジストの密着性等の特性が損なわれている。これに対して、有機溶剤であるシンナーでフォトレジストを剥離した場合には、Ｃ／Ｓｉ比、Ｏ／Ｓｉ比および接触角ともａｓ−ｄｅｐｏ状態からほとんど変化しておらず、Ｓｉ−Ｃ系膜の表面がほとんど剥離液によりダメージを受けていないことがわかる。
【００４４】
次に、ａｓ−ｄｅｐｏ状態のＳｉ−Ｃ系膜、および上記のようにそれぞれシンナーおよび硫酸＋過酸化水素水でフォトレジストを剥離した後のＳｉ−Ｃ系膜についてＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）により深さ方向の組成分析を行った。その結果を図９〜１１に示す。なお、Ｓｉ−Ｃ系膜にはＨが含まれているが、ＸＰＳ分析法ではＨは検出できないため、これらの図ではＨ以外のＳｉ、Ｃ、Ｏの合計を１００％として各深さにおける原子濃度（％）で示している。
【００４５】
これらの図に示すように、シンナーでフォトレジストを剥離した場合には、深さ方向の組成はほとんど変化がないのに対し、硫酸＋過酸化水素水でフォトレジストを剥離した場合には、膜全体に亘って酸化が進んでいることが判明した。
【００４６】
次に、このように硫酸＋過酸化水素水を用いてリワークを行った場合およびシンナーを用いてリワークを行った場合のパターン状態をリワーク前と比較した。その際のこれらのＳＥＭ写真を図１２に示す。硫酸＋過酸化水素水を用いてリワークを行った場合には、下地のＳｉ−Ｃ系膜がダメージを受けていることに起因して、特にｉｓｏ（孤立）パターンが細くなっている傾向にあった。また、レジスト剥がれやパターン倒れも見られた。これに対して、シンナーを用いてリワークを行った場合には、パターンの状態はリワーク前と変わらず良好であった。
【００４７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、反射防止機能およびハードマスク機能を有するＳｉ−Ｃ系膜の上のレジスト剥離について示したが、これに限らずその他のＳｉ−Ｃ系膜の上のレジスト剥離にも適用可能である。また、低誘電体からなるＬｏｗ−ｋ膜、ポーラスＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＦ膜、ポーラスシリカ膜、ポーラスＭＳＱ膜等の他の膜にも適用可能である。さらに、主にリワークの際のレジスト剥離について示したが、他のタイミングでのレジスト剥離にも適用可能である。さらにまた、フォトレジストを剥離する場合について示したが、他のレジストを剥離する場合にも適用可能である。さらにまた、エッチング対象膜として酸化膜を例示したが、ポリシリコン等、他の膜であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、解像度やリソグラフィープロセス許容量を飛躍的に向上させ得る、反射防止機能およびハードマスク機能を有するＳｉ−Ｃ系膜を用いたプロセスを有効に実現することができ、産業上の利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るレジスト膜の剥離方法の一実施形態が適用されるプロセスを説明するための断面図。
【図２】本発明の一実施形態であるリワークプロセスを説明するための断面図。
【図３】本発明のフォトレジスト膜の剥離に適用される有機溶剤塗布装置を模式的に示す断面図。
【図４】本発明のフォトレジスト膜の剥離に適用可能なレジス塗布ユニットを模式的に示す断面図。
【図５】本発明のフォトレジスト膜の剥離に適用される有機溶剤塗布ユニットを搭載したレジスト剥離システムを示す模式図。
【図６】図５のレジスト剥離システムにおけるクーリングユニットの構造を説明するための図。
【図７】本発明のフォトレジスト膜の剥離に適用される有機溶剤塗布ユニットを搭載したレジスト塗布・現像システムを示す斜視図。
【図８】シンナーおよび硫酸＋過酸化水素水でフォトレジストを剥離した後のＳｉ−Ｃ系膜の表面の組成および接触角を、成膜まま（ａｓ−ｄｅｐｏ）の状態と比較して示す図。
【図９】ａｓ−ｄｅｐｏ状態のＳｉ−Ｃ系膜の深さ方向のＸＰＳプロファイルを示す図。
【図１０】フォトレジストをシンナーで剥離した後のＳｉ−Ｃ系膜の深さ方向のＸＰＳプロファイルを示す図。
【図１１】フォトレジストを硫酸＋過酸化水素水で剥離した後のＳｉ−Ｃ系膜の深さ方向のＸＰＳプロファイルを示す図。
【図１２】リワーク前のフォトレジストパターン、硫酸＋過酸化水素水を用いてリワークを行った場合のフォトレジストパターン、およびシンナーを用いてリワークを行った場合のフォトレジストパターンのＳＥＭ写真。
【符号の説明】
【００５０】
１……半導体基板（半導体ウエハ）
２……エッチング対象膜
３……Ｓｉ−Ｃ系膜
４……フォトレジスト膜
５……有機溶剤
１０……有機溶剤塗布装置
１１……カップ
１２……スピンチャック
１３……モーター
１４……ノズル
１５……バックリンスノズル
３０……レジスト剥離システム
３２……搬送装置
３４……クーリングユニット
３５……有機溶剤塗布ユニット
５０……レジスト塗布・現像システム
７０……処理ステーション
ＣＯＴ……レジスト塗布ユニット
Ｏ−ＣＯＴ……有機溶剤塗布ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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