(57)【要約】【課題】フォトリソグラフィ工程によりフォトレジストの配線パターン形成がなされる基板おいて、エッチング処理でのエッチング選択比の低下を抑制し、パターンエッジのラフネスを低減することのできる基板処理方法を提供する。【解決手段】基板Ｗに対し、レジスト液塗布、パターン露光、現像処理を行い、レジストＲに所定のパターンを形成するステップと、前記現像処理によりパターン形成されたレジストＲ上にナノフラーレン分散溶剤Ｆを液盛りするステップと、液盛りされたナノフラーレン分散溶剤Ｆを所定時間放置するステップと、前記基板Ｗを回転させ、余剰なナノフラーレン分散溶剤Ｆを除去するステップとを実行する。【選択図】図４
2007188924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトリソグラフィ工程により配線パターンが形成されるレジストを改質する基板処理方法であって、
基板に対し、レジスト液塗布、パターン露光、現像処理を行い、レジストに所定のパターンを形成するステップと、
前記現像処理によりパターン形成されたレジスト上に、ナノフラーレンを分散剤に溶解したナノフラーレン分散溶剤を液盛りするステップと、
液盛りされたナノフラーレン分散溶剤を所定時間放置するステップと、
前記基板を回転させ、余剰なナノフラーレン分散溶剤を振り切り除去するステップとを実行することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記基板を回転させ、余剰なナノフラーレン分散溶剤を振り切り除去するステップの後、前記基板を熱処理し、基板上のレジストを硬化させるステップを実行することを特徴とする請求項１に記載された基板処理方法。
【請求項３】
前記分散剤は、硫酸ドデシルナトリウム（ＳＤＳ）またはデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された基板処理方法。
【請求項４】
前記ナノフラーレン分散溶剤におけるナノフラーレンの濃度は、０．１〜１．０ｗｔ％であることを特徴とする請求項３に記載された基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング処理におけるエッチング選択比の確保、及びパターンエッジのラフネス低減を行うフォトリソグラフィ工程における基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィ工程においては、例えば図６（ａ）に示すように、下地膜として導体膜（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）２０１が形成された半導体ウエハ２００（以下、ウエハと称呼する）上に、図６（ｂ）に示すように、フォトレジスト２０２を塗布し成膜する。
【０００３】
フォトレジスト２０２の成膜後、図６（ｃ）に示すようにガラスマスク２０３を介して紫外線照射により露光し、現像後、図６（ｄ）に示すようにフォトレジスト２０２に配線パターン２０２ａを形成する。
このようなフォトリソグラフィ工程の後、配線パターン２０２ａが形成されたフォトレジスト２０２をマスクとしてエッチング処理を行い、図６（ｅ）に示すように導体膜２０１に配線パターン２０１ａが形成される。
【０００４】
ところで、フォトリソグラフィ工程後のエッチング処理では、近年の配線パターンの微細化傾向に対応するため、プラズマエッチングが主流になっている。
即ち、プラズマエッチングは微細加工技術の一つで、プラズマにより励起された活性なイオンを、基板に垂直に入射するように加速して照射し、エッチングを行う。微細なパターンを垂直に加工できることから高効率で大面積の微細加工が可能である。このプラズマエッチング装置については、例えば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００４−１６５２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを使用するプラズマエッチングにあっては、フォトレジストの主成分であるアクリル樹脂が耐プラズマ性に乏しいために、レジスト部と被エッチング部との選択性（エッチング選択比）が低下し、所望の微細パターンが得られないという課題があった。
また、フォトレジストが脆弱であるために、エッチングによりレジストが変形し、酸化膜２０１においてストリエーションと呼ばれるパターン側壁への縦溝が発生しやすく、そのストリエーションがパターンエッジのラフネス（粗さ）、即ちＬＥＲ（Ｌｉｎｅ  Ｅｄｇｅ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）／ＬＷＲ（Ｌｉｎｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を助長するという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、フォトリソグラフィ工程によりフォトレジストの配線パターン形成がなされる基板おいて、エッチング処理でのエッチング選択比の低下を抑制し、パターンエッジのラフネスを低減することのできる基板処理方法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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明にかかる基板処理方法は、フォトリソグラフィ工程により配線パターンが形成されるレジストを改質する基板処理方法であって、基板に対し、レジスト液塗布、パターン露光、現像処理を行い、レジストに所定のパターンを形成するステップと、前記現像処理によりパターン形成されたレジスト上に、ナノフラーレンを分散剤に溶解したナノフラーレン分散溶剤を液盛りするステップと、液盛りされたナノフラーレン分散溶剤を所定時間放置するステップと、前記基板を回転させ、余剰なナノフラーレン分散溶剤を振り切り除去するステップとを実行することに特徴を有する。
また、前記基板を回転させ、余剰なナノフラーレン分散溶剤を振り切り除去するステップの後、前記基板を熱処理し、基板上のレジストを硬化させるステップを実行することが望ましい。
【０００８】
ナノフラーレンは、耐プラズマ性という特徴を有するため、このような方法によれば、ウエハＷ上にパターン形成されたレジストの耐プラズマ性を向上し、脆弱性を低減することができる。
その結果、フォトリソグラフィ工程後のプラズマエッチング処理において、所望の微細パターンを得るための充分なエッチング選択比を確保することができ、ストリエーションの発生を抑制してパターンエッジのラフネス（ＬＥＲ／ＬＷＲ）を低減することができる。
【０００９】
また、前記分散剤は、硫酸ドデシルナトリウム（ＳＤＳ）またはデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）であることが望ましく、前記ナノフラーレン分散溶剤におけるナノフラーレンの濃度は、０．１〜１．０ｗｔ％であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フォトリソグラフィ工程によりフォトレジストの配線パターン形成がなされる基板おいて、エッチング処理でのエッチング選択比の低下を抑制し、パターンエッジのラフネスを低減することのできる基板処理方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る基板処理方法につき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。先ず、本発明に係る基板処理方法を実施する塗布現像装置について説明する。図１は、塗布現像装置の概略構成を示す平面図、図２は、図１の塗布現像装置の正面図、図３は、図１の塗布現像装置の背面図である。
塗布現像装置１は、露光装置（図示せず）と連携し、被処理基板である半導体ウエハに対し、一連のフォトリソグラフィ工程を行い、ウエハ上に所定のレジストパターンを形成する。
【００１２】
図１に示すように、塗布現像装置１は、例えば２５枚のウエハＷをカセット単位で外部から搬入出したり、カセットＣに対してウエハＷを搬入出したりするカセットステーション２と、フォトリソグラフィ工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各処理ユニットを多段に配置している処理ステーション３と、この処理ステーション３に隣接して設けられ、図示しない露光装置との間でウエハＷの受け渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構成を有している。
【００１３】
カセットステーション２には、カセット載置台５が設けられ、当該カセット載置台５は、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在になされている。また、カセットステーション２には、搬送路６上をＸ方向に沿って移動可能なウエハ搬送体７が設けられている。このウエハ搬送体７は、カセットＣに収容されたウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、Ｘ軸方向に配列された各カセットのウエハＷに対して選択的にアクセスできるよう構成されている。
【００１４】
さらにウエハ搬送体７は、Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり、後述する処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調ユニット６０やトランジションユニット６１に対してもアクセスできるようになされている。
【００１５】
カセットステーション２に隣接する処理ステーション３は、複数の処理装置が多段に配置された、例えば５つの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。処理ステーション３において、図１中の下側に、カセットステーション２側から順に第１の処理装置群Ｇ１、第２の処理装置群Ｇ２が配置されている。また、図１中の上側に、カセットステーション２側から順に第３の処理装置群Ｇ３、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が配置されている。
【００１６】
第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４との間には、第１の搬送装置１０が設けられ、この第１の搬送装置１０は、第１の処理装置群Ｇ１、第３の処理装置群Ｇ３及び第４の処理装置群Ｇ４内の各処理装置に選択的にアクセスしてウエハＷを搬送できるようになされている。
第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５との間には、第２の搬送装置１１が設けられ、この第２の搬送装置１１は、第２の処理装置群Ｇ２、第４の処理装置群Ｇ５内の各処理装置に選択的にアクセスしてウエハＷを搬送できるようになされている。
【００１７】
また、第１の処理装置群Ｇ１には、ウエハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えば図２に示すようにウエハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）２０、２１、塗布されたレジストの改質を行うレジスト改質処理ユニット（ＲＦＭ）２２、露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）２３、２４が下から順に５段に重ねられている。
【００１８】
第２の処理装置群Ｇ２には、液処理装置、例えばウエハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理ユニット（ＤＥＶ）３０〜３４が下から順に５段に重ねられている。
また、第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には、各処理装置群Ｇ１、Ｇ２内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室（ＣＨＭ）３５、３６がそれぞれ設けられている。
【００１９】
また、図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、温調ユニット（ＴＣＰ）６０、ウエハＷの受け渡しを行うためのトランジションユニット（ＴＲＳ）６１、精度の高い温度管理下でウエハＷを温度調節する高精度温調ユニット（ＣＰＬ）６２〜６４及びウエハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）６５〜６８が順に９段に重ねられている。
【００２０】
第４の処理装置群Ｇ４では、例えば高精度温調ユニット（ＣＰＬ）７０、レジスト塗布処理後のウエハＷを加熱処理するプリベーキングユニット（ＰＡＢ）７１〜７４及び現像処理後のウエハＷを加熱処理するポストベーキングユニット（ＰＯＳＴ）７５〜７９が下から順に１０段に重ねられている。
【００２１】
第５の処理装置群Ｇ５では、ウエハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高精度温調ユニット（ＣＰＬ）８０〜８３、露光後のウエハＷを加熱処理する複数のポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢ）８４〜８９が下から順に１０段に重ねられている。
【００２２】
また、第１の搬送装置１０のＸ方向正方向側には、複数の処理装置が配置されており、例えば図３に示すようにウエハＷを疎水化処理するためのアドヒージョンユニット（ＡＤ）９０、９１、ウエハＷを加熱する加熱ユニット（ＨＰ）９２、９３が下から順に４段に重ねられている。
また、第２の搬送装置１１のＸ方向正方向側には、例えばウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光ユニット（ＷＥＥ）９４が配置されている。
【００２３】
また、インターフェイス部４には、例えば図１に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路４０上を移動するウエハ搬送体４１と、バッファカセット４２が設けられている。ウエハ搬送体４１は、Ｚ方向に移動可能かつθ方向にも回転可能であり、インターフェイス部４に隣接した露光装置２００と、バッファカセット４２及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウエハＷを搬送できるようになされている。
【００２４】
続いて、このように構成された塗布現像装置１と図示しない露光装置とにより実施されるフォトリソグラフィ工程について、図４のフローに基づき説明する。
先ず、カセットステーション２において、下地膜が形成されたウエハＷを収容したカセットＣから１枚のウエハＷが、ウエハ搬送体７により第３の処理装置群Ｇ３のトランジションユニット（ＴＲＳ）６１に搬送される。そこでウエハＷは、位置合わせが行われた後、アドヒージョンユニット（ＡＤ）９０、９１へ搬送され疎水化処理が行われる。
【００２５】
次いで高精度温調ユニット（ＣＰＬ）６２〜６４にて所定の冷却処理が行われ、第１の処理装置群Ｇ１のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）２０〜２１に搬送されて、ウエハ表面上へのレジスト塗布処理が行われる（図４のステップＳ１）。尚、トラジション装置６１からレジスト塗布ユニット装置２０〜２１までのウエハＷの搬送は第１の搬送装置１０により行われる。
【００２６】
そして、ウエハＷは、第１の搬送装置１０により、第４の処理装置群Ｇ４のプリベーキングユニット（ＰＡＢ）７１〜７４に搬送されて所定の加熱処理、即ちプリベーク処理が行われる（図４のステップＳ２）。プリベークされたウエハＷは、周辺露光ユニット（ＷＥＥ）９４に搬送され、そこでウエハＷのエッジ部のみが露光処理される。
【００２７】
その後、ウエハＷは、高精度温調ユニット（ＣＰＬ）８０〜８３において冷却処理がなされ、インターフェイス部４のウエハ搬送体４１によりバッファカセット４２に一時保管される。そしてバッファカセット４２に一時的に保持されたウエハＷは、ウエハ搬送体４１により取り出され、図示しない露光装置に引き渡され、そこで所定の露光処理が行われる（図４のステップＳ３）。
【００２８】
露光処理を終えたウエハＷは、再びインターフェイス部４を介して第５の処理装置群Ｇ５のポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢ）８４〜８９に搬送され、そこで露光後の加熱処理が行われる（図４のステップＳ４）。
次いでウエハＷは、第２の搬送装置１１により第２の処理装置群Ｇ２の現像処理ユニット（ＤＥＶ）３０〜３４に搬送されて現像処理が行われる（図４のステップＳ５）。
【００２９】
そして、図５（ａ）に示すように下地膜Ｔ上のレジストＲにパターン形成がなされたウエハＷは、レジスト改質処理ユニット（ＲＦＭ）２２に搬送される。レジスト改質処理ユニット（ＲＦＭ）２２では、図５（ｂ）に示すように、パターン形成されたレジストＲ上に、ナノフラーレン分散溶剤Ｆが液盛りされる（図４のステップＳ６）。
尚、このナノフラーレン分散溶剤Ｆは、硫酸ドデシルナトリウム（ＳＤＳ）またはデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）等の分散剤にナノフラーレンを溶解したもの（濃度０．１〜１．０ｗｔ％）が用いられる。
【００３０】
ナノフラーレン分散溶剤Ｆが塗布されたウエハＷは、図５（ｃ）に示すように、ナノフラーレン（図中×印で示す）がレジストＲ中に充分に浸透するよう所定時間（例えば１０〜１２０秒間）放置される（図４のステップ７）。
次いで、ウエハＷを例えば所定回転数（例えば２００〜２０００ｒｐｍ）で回転させ、図５（ｄ）に示すように余剰の分散溶剤が振り切られ除去される（図４のステップＳ８）。
【００３１】
レジスト改質処理ユニット２２における一連の処理によりレジスト中にナノフラーレンが浸透したウエハＷは、第４の処理装置群Ｇ４のポストベーキングユニット（ＰＯＳＴ）７５〜７９に搬送されてレジスト硬化のための加熱処理（ポストベーク）が行われる（図４のステップＳ９）。
そして、ウエハＷは第３の処理装置群Ｇ３の高精度温調ユニット（ＣＰＬ）６２〜６４に搬送されて冷却され、最後にウエハ搬送体７によりカセットＣに戻される。
【００３２】
前記した工程を経て得られたウエハＷは、そのレジスト中にナノフラーレンを多量に含むものとなされている。ナノフラーレンは、耐プラズマ性が高いため、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを使用するプラズマエッチングにおいても、エッチング選択比を確保することができる。
また、レジスト中に多量にナノフラーレンを含むことによりフォトレジストの脆弱性が低減されるため、エッチングによりレジストが変形することなく、酸化膜においてストリエーションの発生が抑制される。その結果、エッチング後のパターンエッジのラフネス（ＬＥＲ／ＬＷＲ）が低減される。
【００３３】
以上のように本発明に係る実施の形態によれば、フォトリソグラフィ工程において、現像処理後にパターン形成されたレジスト上にナノフラーレン分散溶剤を液盛りし、レジスト中にナノフラーレンを浸透させるようになされる。これにより、ウエハＷ上にパターン形成されたレジストの耐プラズマ性を向上し、脆弱性を低減することができる。
その結果、フォトリソグラフィ工程後のプラズマエッチング処理において、所望の微細パターンを得るための充分なエッチング選択比を確保することができ、ストリエーションの発生を抑制してパターンエッジのラフネス（ＬＥＲ／ＬＷＲ）を低減することができる。
【００３４】
尚、前記実施の形態において、被処理基板として半導体ウエハを例としたが、本発明における基板は、半導体ウエハに限らず、ＬＣＤ基板、ＣＤ基板、ガラス基板等も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、基板上にレジストパターンを形成するフォトリソグラフィ工程に適用することができ、半導体製造業界、電子デバイス製造業界等において好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明に係る基板処理方法を実施する塗布現像装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図２は、図１の塗布現像装置の正面図である。
【図３】図３は、図１の塗布現像装置の背面図である。
【図４】図４は、本発明に係る基板処理方法の工程を示すフローである。
【図５】図５は、図４のフローの一部工程に対応するウエハの状態を示す断面図である。
【図６】図６は、フォトリソグラフィ工程を説明するためウエハの状態を示した断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１          塗布現像装置
Ｆ          ナノフラーレン分散溶剤
Ｒ          レジスト液
Ｗ          ウエハ（基板）
【図１】
2007188924.tif 000003
【図２】
2007188924.tif 000004
【図３】
2007188924.tif 000005
【図４】
2007188924.tif 000006
【図５】
2007188924.tif 000007
【図６】
2007188924.tif 000008