JP2019021807A - 基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
前記処理容器内を減圧する減圧機構と、
前記処理容器内が減圧されて1Pa以下の圧力に到達した後に前記基板に真空紫外光を照射して前記パターンマスクの表面の荒れを改善する光照射機構と、
前記処理容器内が10000Paから1Paに減圧されるまでの間において、前記減圧機構による当該処理容器内の減圧速度の平均が250Pa/秒以下となるように制御信号を出力する制御部と、
を備えることを特徴とする。
前記処理容器内を減圧する工程と、
前記処理容器内が減圧されて1Pa以下の圧力に到達した後に前記基板に真空紫外光を照射して前記パターンマスクの表面の荒れを改善する工程と、
前記処理容器内が10000Paから1Paに減圧される間において、前記減圧機構による当該処理容器内の減圧速度の平均が250Pa/秒以下となるように制御する工程と、
を備えることを特徴とする。
前記コンピュータプログラムは、本発明の基板処理方法を実行するようにステップが組まれていることを特徴とする。
続いて本発明に関連して行われた評価試験について説明する。
(評価試験1)
試験用の装置の処理容器内に、その表面にレジストパターンが形成された基板を格納し、処理容器内を減圧して、当該処理容器内が設定圧力に達したら重水素ランプ42によって光を照射する試験を行った。試験毎に上記の設定圧力が異なるようにしており、1Paより低い圧力、2〜2.5Paあるいは2.5Paより大きい圧力に設定している。このように設定圧力が1Paより低い圧力、2〜2.5Pa、2.5Paより大きい圧力であるものを夫々評価試験1−1、評価試験1−2、評価試験1−3とする。また、処理容器内を常圧(大気圧)として光照射した他は、評価試験1−1〜1−3と同様の条件を設定して対照試験1を行った。
評価試験2として、評価試験1と同様に基板の表面のレジストパターンに重水素ランプ42を用いて光照射する試験を行った。ただし、光照射時の処理容器内の設定圧力については1Pa、1×10−2Paまたは1×10−4Paに設定した。このように設定圧力を1Pa、1×10−2Pa、1×10−4Paとした試験を夫々評価試験2−1、2−2、2−3とする。また、処理容器内を常圧(大気圧)として光照射した他は、評価試験2−1〜2−3と同様の条件を設定して、対照試験2を行った。この試験を対照試験2とする。これらの各試験で光照射されたレジストパターンについて、CD、LWR、LER、レジストの膜厚を夫々測定した。
評価試験3−1として、真空雰囲気下で重水素ランプ42を用いて基板の表面に形成されたレジストパターンに30秒間、光照射した。また、評価試験3−2として、重水素ランプ42の代わりにArエキシマランプを用いた他は、評価試験3−1と略同様に光照射する試験を行った。さらに、評価試験3−3として重水素ランプ42の代わりにKrエキシマランプを用いた他は、評価試験3−1と略同様に光照射する試験を行った。Arエキシマランプの波長域は124〜128nmであり、ピーク波長は126nmである。Krエキシマランプの波長域は143〜148nmであり、ピーク波長は145nmである。評価試験3―2、3−3と評価試験3−1との差異点としては、このように用いる光源が違うこと及び評価試験3−2、3−3では複数の基板に対し処理を行い、基板毎に照射時間を変更したことが挙げられる。この照射時間は0秒〜30秒の範囲内に設定した。これらの各試験で光照射されたレジストパターンについては、LER、LWR、レジスト膜の膜厚を測定した。
評価試験4として、照射する光の波長が互いに異なる光源からレジストパターンに各々光照射を行い、評価試験2と同様にCD、LWR、LER及びレジストの膜厚(パターンの高さ)について測定した。評価試験4−1としては波長が115nm〜400nmである光源を用い、評価試験4−2としては波長が160nm〜400nmである光源を用い、評価試験4−3としては波長が270nm〜400nmである光源を用いた。また、対照試験4として光照射を行わずにCD、LWR、LER及びレジストの膜厚を測定した。
評価試験5−1として、VUV光を照射したレジストパターンをマスクとして、真空雰囲気下で反射防止膜13のエッチングを行った。つまり、反射防止膜13にパターンを転写した。そして、この反射防止膜13のパターンについて、LER、LWRを各々測定した。また、対照試験5−1として、VUV光の照射を行わないレジストパターンをマスクとして用いたことを除いては評価試験5−1と同様の試験を行い、反射防止膜13のパターンのLER、LWRを各々測定した。これらのLER、LWRから、評価試験1と同様にLERの改善率、LWRの改善率を各々算出した。
評価試験6として、材料としてPMMAを含むレジストパターンにVUV光を照射した後、XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)を行った。また、対照試験6として、VUV光をレジストパターンに照射せずにXPSを行った。XPSにより取得された各結果を図20〜図22に示している。図20の棒グラフは、炭素原子の質量%と酸素原子の質量%との比率について、これら炭素原子の質量%と酸素原子の質量%との合計が100%であるものとして示している。評価試験6において、炭素原子の質量%、酸素原子の質量%は、夫々77%、23%であり、対照試験6において炭素原子の質量%、酸素原子の質量%は、夫々73%、27%である。つまりVUV光を照射することで炭素原子の質量%が増加している。
評価試験7として、材料としてPMMAを含むレジストパターンにVUV光を照射し、表面自由エネルギーの各成分を測定した。さらにこのレジストパターンの表面に対して、FT-IR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)を行い、吸光スペクトルを取得した。また対照試験7として、VUV光を照射しないレジストパターンに対して、表面自由エネルギーの各成分の測定と、吸光スペクトルの取得とを行った。
処理容器21内の排気及び昇圧がレジストパターンの荒れの改善率とレジストパターンの高さに与える影響を調べるための評価試験8を行った。この評価試験8は、基板処理装置1と同様の試験装置を用いた。ただし、昇圧ガスとしてはArガスの代わりにN2ガスを用いている。また、図24はこの評価試験8における処理容器21内の圧力の変化の概略について示したグラフであり、図7と同様に縦軸、横軸は処理容器21内の圧力、時間を夫々示している。
評価試験9として、基板処理装置1と同様の試験装置を用いて、レジストパターンに光照射を行う好ましいタイミングを調べた。ただし、この試験装置は昇圧ガスとして、Arガスの代わりにN2ガスを供給する。評価試験9−1として、図7を用いて説明したように処理容器21内の減圧を行い、圧力が1Paになると同時に時刻t3で光照射を行った。時刻t1〜時刻t3の時間は60秒に設定した。また、評価試験9−2として、評価試験9−1と同様に処理容器21内の減圧を行った後、処理容器21内が1Paに達する時刻t3から5分間、処理容器21内を1Paに維持し、然る後、処理容器21内にN2ガスを供給して1Paより若干高い圧力に維持した。そして、N2ガスの供給を開始してから5分後に光照射を行った。
処理容器21内が1Paより低い所定の圧力になるように減圧した後、レジストパターンに光照射を行った。この所定の圧力に達してから光照射されるまでの時間を試験毎に変更した。評価試験10−1としては光照射されるまでの時間を0秒、評価試験10−2としては光照射されるまでの時間を5分、評価試験10−3としては光照射されるまでの時間を10分とした。これら評価試験10−1〜10−3のレジストパターンについて、評価試験9と同様にLER改善率を算出した。図27の棒グラフは、評価試験10の結果を示している。評価試験10−1のLER改善率は、評価試験10−2、10−3のLER改善率よりも比較的大きいが、評価試験10−2、10−3間では、評価試験10−1よりも改善率が低く、互いに略同じ改善率であった。
レジストパターンへの光照射中及び光照射を行う前後でレジストパターンから放出されるガスの量の変化を調べるために、当該レジストパターンが形成された基板の周囲の圧力変化を測定する評価試験11を行った。この評価試験11ではレジストパターンが形成された基板を処理容器内に格納し、真空雰囲気中で200℃より低い温度に加熱して、EUV(Extreme ultraviolet)光を照射することができる試験用の実験装置を用いた。この実験装置の処理容器内においては、EUV光の基板への照射を妨げないように基板の周囲にカバーが設置されている。この実験装置は、検査装置と連結されており、真空雰囲気下で当該カバーを、当該検査装置を構成する検査容器内に搬送することができる。検査容器内ではN2ガス雰囲気でカバーを加熱して、実験装置でレジストパターンから放出されてカバーに付着しているガスが放出されることによる圧力変化を検出することができる。上記の実験装置により多数の基板に互いに同様の条件で光の照射処理を行った。そして、カバーを実験装置から搬出するタイミングを処理毎に変更し、上記の検査容器内の圧力変化を検出した。この検査容器内の圧力変化に基づいて、実験装置での基板の処理中における、当該基板の周囲の圧力変化を算出した。
重水素ランプ42からレジストパターンへ30秒間の光照射を行う場合における、基板の周囲の雰囲気の影響を調べた。図29は図7と同様に処理容器21内の圧力の変化を示すグラフであり、後述する評価試験12−1、12−3、12−4、12−5について、夫々実線、点線、一点鎖線、二点鎖線で示している。評価試験12−1としては、図7を用いて説明したように処理容器21内の減圧を行い、圧力が1Paになる時刻t3以降、処理容器21内へのN2ガスの供給を行うことで圧力を1Paに保ち、時刻t3から10分後の時刻t32においてN2雰囲気で光照射を行った。評価試験12−2としては、評価試験12−1と同様に処理容器21内の減圧を行い、圧力が1Paになる時刻t3で光照射を行った。
10 制御部
11 レジスト膜
12 レジストパターン
21 処理容器
24 載置台
32 真空ポンプ
42 重水素ランプ
Claims (10)
- 処理容器内にて表面にパターンマスクが形成された基板を載置する載置台と、
前記処理容器内を減圧する減圧機構と、
前記処理容器内が減圧されて1Pa以下の圧力に到達した後に前記基板に真空紫外光を照射して前記パターンマスクの表面の荒れを改善する光照射機構と、
前記処理容器内が10000Paから1Paに減圧される間において、前記減圧機構による当該処理容器内の減圧速度の平均が250Pa/秒以下となるように制御信号を出力する制御部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。 - 前記光照射部から照射される光には、波長が160nmより低い光が含まれることを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
- 前記光照射機構は重水素ランプにより構成されることを特徴とする請求項1または2記載の基板処理装置。
- 前記処理容器内が10000Paから1Paに減圧される時間は60秒以下であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の基板処理装置。
- 前記処理容器内の圧力が1Pa以下の圧力に到達した後、前記処理容器内に昇圧ガスを供給して当該処理容器内を昇圧させる昇圧ガス供給機構が設けられ、
前記光照射部による光照射は当該昇圧後に行われることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の基板処理装置。 - 前記減圧機構による前記処理容器内を1Pa以下の圧力に到達させるための減圧と、前記昇圧ガス供給機構による昇圧とが交互に繰り返し行われることを特徴とする請求項5記載の基板処理装置。
- 前記昇圧ガスはアルゴンガスであることを特徴とする請求項5または6記載の基板処理装置。
- 処理容器内にて表面にパターンマスクが形成された基板を載置台に載置する工程と、
前記処理容器内を減圧する工程と、
前記処理容器内が減圧されて1Pa以下の圧力に到達した後に前記基板に真空紫外光を照射して前記パターンマスクの表面の荒れを改善する工程と、
前記処理容器内が10000Paから1Paに減圧される間において、前記減圧機構による当該処理容器内の減圧速度の平均が250Pa/秒以下となるように制御する工程と、
を備えることを特徴とする基板処理方法。 - 前記真空紫外光を照射する工程は、前記パターンマスクの表面を硬化させる工程を含むことを特徴とする請求項8記載の基板処理方法。
- 基板の表面に形成されたパターンマスクの荒れを改善する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納する記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、請求項8または9記載の基板処理方法を実行するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
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