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TWI889807B - 圖案形成方法及圖案形成系統 - Google Patents

圖案形成方法及圖案形成系統

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TWI889807B
TWI889807B TW110113871A TW110113871A TWI889807B TW I889807 B TWI889807 B TW I889807B TW 110113871 A TW110113871 A TW 110113871A TW 110113871 A TW110113871 A TW 110113871A TW I889807 B TWI889807 B TW I889807B
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TW
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pattern
film
organic
photoresist
hybrid material
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TW110113871A
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Inventor
福岡哲夫
Original Assignee
日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

[課題]提供一種可形成窄間距之孔圖案的孔圖案形成方法及孔圖案形成系統。 [解決手段]一種在基板上形成孔圖案的方法，其特徵係，包含有：在基板上形成光阻之柱圖案的工程；其後，將包含有機-無機混成材料之溶液供給至基板，形成覆蓋前述光阻之柱圖案整體的有機-無機混成材料之膜的工程；及其後，對基板照射UV光的工程，照射前述UV光的工程，係包含有：藉由UV光之照射，縮小前述有機-無機混成材料的膜而使得其厚度變薄，且使前述光阻之柱圖案的頂部露出的工程；及其後，藉由UV光之照射，進一步縮小前述有機-無機混成材料的膜而使得其厚度變薄，並且去除前述柱圖案而形成孔圖案的工程。

Description

圖案形成方法及圖案形成系統
本發明，係關於圖案形成方法及圖案形成系統。
專利文獻1，係揭示有如下述：將標線片上之接觸孔圖案的大小設成為「不改變已設計好之接觸孔的中心位置而偏差修正成全部相等大小」的大小，並使用該標線片形成接觸孔。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2004-55898號公報
[本發明所欲解決之課題]
本揭示之技術，係提供一種可形成窄間距之孔圖案的孔圖案形成方法及孔圖案形成系統。 [用以解決課題之手段]
本揭示之一態樣，係一種在基板上形成孔圖案的方法，其特徵係，包含有：在基板上形成光阻之柱圖案的工程；其後，將包含有機-無機混成材料之溶液供給至基板，形成覆蓋前述光阻之柱圖案整體的有機-無機混成材料之膜的工程；及其後，對基板照射UV光的工程，照射前述UV光的工程，係包含有：藉由UV光之照射，縮小前述有機-無機混成材料的膜而使得其厚度變薄，且使前述光阻之柱圖案的頂部露出的工程；及其後，藉由UV光之照射，進一步縮小前述有機-無機混成材料的膜而使得其厚度變薄，並且去除前述柱圖案而形成孔圖案的工程。 [發明之效果]
根據本揭示，提供一種可形成窄間距之孔圖案的孔圖案形成方法及孔圖案形成系統。
在半導體元件之製造程序中，係對半導體晶圓(以下，有時稱為「晶圓」。)塗佈光阻液而形成光阻膜，其後，藉由曝光裝置，將圖案曝光至該光阻膜上，其後，對該基板進行顯像處理而在基板表面形成光阻圖案.
作為形成於基板表面之光阻圖案，係有孔圖案。光阻，係一般而言，使用解像性良好之正型的光阻。 然而，伴隨著元件圖案之微細化而被要求形成比孔間的間距更狹窄之孔圖案。但是，當使用正型之光阻形成光阻的孔圖案時，則無法縮小孔間的間距。原因在於當縮小間距時，對比因光的近接效應而下降，變得無法進行解像。
因此，本揭示之技術，係提供一種可形成窄間距之孔圖案的孔圖案形成方法及孔圖案形成系統。
以下，參閱圖面，說明本實施形態之圖案形成方法及圖案形成系統。另外，在本說明書及圖面中，針對實質上具有相同機能構成之要素，係賦予相同符號而省略重複說明。
(第1實施形態) 圖1，係示意地表示作為基板處理系統的晶圓處理系統之構成概略的說明圖，該作為基板處理系統的晶圓處理系統，係具備有作為第1實施形態之圖案形成系統的塗佈顯像系統。 圖1之晶圓處理系統1，係例如具備有：塗佈顯像系統2；曝光裝置3；及蝕刻裝置4。
塗佈顯像系統2，係例如具有：硬遮罩層形成裝置10；光阻膜形成裝置20；顯像裝置30；作為混成膜形成裝置之半矽氧烷膜形成裝置(以下，SQ膜形成裝置) 40；及UV光照射裝置50。
硬遮罩層形成裝置10，係在作為基板之晶圓上形成有機膜者，具體而言，係在晶圓上形成以旋轉塗佈法所形成的有機膜(SOC(Spin-On-Carbon)膜)。
光阻膜形成裝置20，係藉由旋轉塗佈法，將光阻液供給至晶圓上形成光阻膜。在光阻膜形成裝置20中所使用的光阻液，係例如正型，且為將ArF準分子雷射作為光源之浸液曝光用者。
顯像裝置30，係例如對藉由曝光裝置3而曝光出柱圖案後之晶圓供給顯像液，並對該晶圓進行顯像，該曝光裝置，係使用來自ArF準分子雷射光源的光來作為能量線而進行曝光。
SQ膜形成裝置40，係對晶圓供給包含有作為有機-無機混成材料(亦稱為有機金屬化合物。)之半矽氧烷的溶液(以下，SQ溶液)，形成作為有機-無機混成材料的膜之半矽氧烷的膜(以下，SQ膜)。具體而言，SQ膜形成裝置40，係藉由旋轉塗佈法，將SQ溶液供給至晶圓而形成SQ膜。作為SQ溶液，係例如可使用「將具有聚[(3-甲基丙烯醯氧基丙基)半矽氧烷]衍生物的含有量為45~55%、丙二醇單丁基醚的含有量為55%~45%之含有量的溶液以異丙醇(IPA)稀釋成30~500倍」者來作為半矽氧烷。
UV光照射裝置50，係將UV光照射至晶圓。UV光照射裝置50，係例如在氧濃度為10ppm以上且未滿300ppm的氛圍內，對晶圓照射UV光。藉由設成為10ppm以上的方式，能以藉由UV照射所生成之臭氧來效率良好地去除SQ膜內的有機成分。又，藉由設成為未滿300ppm的方式，可防止過量地生成臭氧。另外，照射UV光時之處理空間的氧濃度，係例如可由往該處理空間之N 2氣體等的惰性氣體之供給流量來進行調整。
蝕刻裝置4，係對晶圓進行蝕刻者。蝕刻裝置4，係例如將藉由塗佈顯像系統2所形成之孔圖案作為遮罩而進行電漿蝕刻，並將圖案轉印至晶圓上的有機膜。
晶圓處理系統1，係更具備有：控制部100。控制部100，係例如由具備有CPU或記憶體等的電腦所構成，並具有程式儲存部(未圖示)。在程式儲存部，係亦儲存有程式，該程式，係用以控制上述硬遮罩層形成裝置10、光阻膜形成裝置20、顯像裝置30、SQ膜形成裝置40、UV光照射裝置50、曝光裝置3、蝕刻裝置4、其他處理裝置、甚或各種搬送裝置(未圖示)等的驅動系統之動作，使晶圓處理系統1中所執行的晶圓處理實現。另外，上述程式，係亦可為被記錄於電腦可讀取的記憶媒體者，且亦可為從該記憶媒體安裝於控制部100者。又，程式之一部分或全部，係亦可由專用硬體(電路基板)來實現。而且，上述記憶媒體，係亦可為暫時性者且亦可為非暫時性者。
其次，說明包含使用了晶圓處理系統1之圖案形成處理的晶圓處理。
首先，在控制部100之控制下，例如如圖2(a)所示般，在Si晶圓W上形成SOC膜F1，其後，在SOC膜F1上形成光阻的柱圖案P。具體而言，係首先，藉由塗佈顯像系統2之硬遮罩層形成裝置10，在Si晶圓W上形成SOC膜F1。其後，經由所需之處理(例如熱處理等)，在Si晶圓W上形成穩定的SOC膜F1。此時之SOC膜的厚度，係例如未滿100nm。其次，藉由光阻膜形成裝置20，使用將ArF準分子雷射光源作為光源的浸液曝光用之正型的光阻液，在SOC膜F1上形成光阻膜。其後，經由所需之處理(例如熱處理)，在Si晶圓W上形成穩定的光阻膜。此時之光阻膜的厚度，係例如未滿100nm。接著，形成有光阻膜之Si晶圓W，係被搬送至曝光裝置3，藉由浸液曝光而曝光出柱圖案。而且，經曝光之Si晶圓W，係被搬送至塗佈顯像系統2的顯像裝置30，以旋轉塗佈法供給顯像液而進行顯像處理，形成光阻的柱圖案P。
其次，在SQ膜形成裝置40中，如圖2(b)所示般，在形成有光阻的柱圖案P之Si晶圓W上，形成覆蓋柱圖案P整體的SQ膜F2。具體而言，係在SQ膜形成裝置40中，在形成有光阻的柱圖案P之Si晶圓W上，例如藉由旋轉塗佈法供給SQ溶液而形成SQ膜。其後，在停止了SQ溶液之供給的狀態下，進行Si晶圓W之旋轉亦即進行旋轉乾燥，在Si晶圓W上形成溶媒成分揮發而乾燥的SQ膜F2亦即穩定的SQ膜F2。此時之SQ膜F2的厚度，係被設成為柱圖案P之厚度(高度)以上，較佳為被設成柱圖案P之厚度(高度)的1倍以上。又，SQ膜F2之厚度，係被設成為100nm以下，以便在進行UV照射時，遠離該SQ膜F2之表面的部分亦有機成分被去除。另外，在形成SQ膜F2之際，不進行熱處理。
接著，在UV光照射裝置50中，如圖2(c)及圖2(d)所示般，UV光被照射至形成有SQ膜F2的Si晶圓W。例如，照射波長為172nm、每一單位面積之能量為1500 mJ/cm 2的UV光。此時，UV光照射裝置50內，係氧濃度為100ppm以上的空氣氛圍，照射時間，係例如30~150秒。
藉由該UV光之照射生成臭氧，Si晶圓W上之SQ膜F2的有機成分與臭氧反應而逐漸被去除，亦即SQ膜F2逐漸成為無機氧化物化(具體而言，係SiO 2(二氧化矽)化)，藉此，首先，如圖2(c)所示般，Si晶圓W上之SQ膜F2被縮小，使得其厚度變薄。藉此，光阻之柱圖案P的頂部露出。
上述頂部露出後亦持續照射UV光，藉此，如圖2(d)所示般，柱圖案被去除。與此同時，藉由以上述持續的UV光之照射所生成的臭氧，Si晶圓W上之SQ膜F2的有機成分會進一步被去除，亦即SQ膜F2之SiO 2化S進一步進展，且SQ膜F2被縮小，使得其厚度進一步變薄。而且，當SQ膜F2中之有機成分大致完全被去除去，則形成SiO 2的孔圖案H。所形成之SiO 2的孔圖案H，係光阻之柱圖案經反轉而轉印者，上述孔圖案H中之孔的間距，係與光阻的柱圖案P中之柱的間距相同。又，由於SQ溶液所包含之丙二醇單丁基醚為可溶解光阻的溶媒，因此，SiO 2的孔圖案H中之孔的直徑，係小於光阻的柱圖案P中之柱的直徑。
另外，根據本發明者們反覆實驗的結果，在SQ膜F2之厚度不同於上述且未滿柱圖案P之厚度(高度)的情況下，當SiO 2的孔圖案H中之間距較窄時，則存在有各孔之形狀崩裂的情形。對此，將SQ膜F2之厚度如上述般地設成為柱圖案P的厚度(高度)以上，藉此，即便SiO 2的孔圖案H中之間距較窄，亦可抑制各孔之形狀崩裂的情形。具體而言，將SQ膜F2之厚度如上述般地設成為柱圖案P的厚度(高度)以上，藉此，例如即便SiO 2的孔圖案H中之間距為90nm以下，亦不存在有各孔之形狀崩裂的情形。 在SQ膜F2的厚度未滿柱圖案P之厚度(高度)的情況下，作為SiO 2之孔圖案H的各孔之形狀崩裂的理由，係例如推測如下述。亦即，即便在「以使SQ膜F2的厚度成為未滿柱圖案P之厚度(高度)的方式，旋轉塗佈SQ溶液」的情況下，亦因表面張力等而在柱圖案P之頂面上形成較薄的SQ膜。推測在形成SiO 2之孔圖案H的過程中，柱圖案P的頂面上之該較薄的SQ膜會落入孔內而導致SiO 2之孔圖案H的各孔之形狀劣化。
SiO 2之孔圖案的形成後，Si晶圓W，係被搬送至蝕刻裝置4而進行電漿蝕刻處理。例如，進行將SiO 2的孔圖案作為遮罩之SOC膜的電漿蝕刻，形成SOC的孔圖案。在SOC膜之電漿蝕刻，係使用O 2氣體。 藉此，一連串的晶圓處理便結束。
如以上般，本實施形態之圖案形成方法，係包含有：在晶圓上形成光阻之柱圖案P的工程；其後，將SQ溶液供給至晶圓，形成覆蓋光阻之柱圖案P整體的SQ膜F2的工程；及其後，對晶圓照射UV光的工程。而且，照射UV光的工程，係包含有：藉由UV光之照射，將SQ膜F2沿膜厚方向縮小且使光阻之柱圖案P的頂部露出的工程；及其後，藉由UV光之照射，將SQ膜F2進一步沿膜厚方向縮小，並且去除柱圖案P而形成SiO 2之孔圖案H的工程。藉由該些工程，在本實施形態中，係將光阻之柱圖案P反轉且進行轉印，形成SiO 2的孔圖案H。正型的光阻之柱圖案P，係與正型的光阻之孔圖案相比，更可窄間距化。而且，將窄間距之光阻的柱圖案如上述般地反轉且進行轉印，藉此，可形成窄間距之SiO 2的孔圖案。 又，作為不同於本實施形態之將光阻的柱圖案反轉且進行轉印而形成孔圖案的方法，係考慮以下方法。亦即，考慮如下述方法：以塗佈材料覆蓋柱圖案整體，其次，在藉由基於乾蝕刻之回蝕來使柱的頂部露出後，使用與回蝕時不同之氣體，藉由蝕刻去除柱圖案而形成孔圖案。但是，在該方法中，覆蓋柱圖案整體的塗佈材料之膜厚的不均化會直接導致孔圖案之厚度(高度)的不均。又，在該方法中，孔圖案會根據進行蝕刻之時間的長短而消失。對此，在本實施形態中，係即便照射UV光之前所形成的SQ膜F2之厚度不均，亦由於SQ膜F2因UV光照射而縮小，使得膜厚變薄，因此，SiO 2的孔圖案H中之厚度(高度)的不均，係小於SQ膜形成最初之厚度的不均。亦即，根據本實施形態，可形成膜厚之面內均勻性更高的孔圖案。又，根據本實施形態，由於在SQ膜中之有機成分消失時，SQ膜亦即SiO 2的薄膜化停止，因此，即便UV光之照射時間長，孔圖案亦不會消失。
而且，由於在本實施形態中，係使用包含可溶解光阻之溶媒的溶液來作為SQ溶液，因此，光阻之柱圖案P的柱被細徑化(狹窄化)後進行反轉轉印而形成SiO 2的孔圖案H。因此，可形成各孔之直徑小於光阻的柱圖案P中之柱的直徑之SiO 2的孔圖案H。 在不希望細徑化的情況下，係例如只要使用不包含可溶解光阻之溶媒的SQ溶液即可。具體而言，係使用僅以不可溶解光阻之異丙醇作為溶媒的SQ溶液，藉此，可防止在光阻之柱圖案P的反轉轉印之前，柱細徑化的情形。 又，亦可調整SQ溶液中之可溶解光阻的溶媒之含有量，從而調節光阻的柱圖案P中之柱的細徑化之程度。
圖3，係表示使用了O 2氣體之蝕刻時的膜厚之時間變化的圖，且表示關於SQ膜的結果與關於將UV光照射至SQ膜而形成之SiO 2膜的結果。橫軸，係表示蝕刻時間，縱軸，係表示膜厚。另外，蝕刻之條件如下。另外，該條件，係指將SiO 2的孔圖案作為遮罩之SOC膜的電漿蝕刻時所採用之條件。 處理容器內壓力：20mT 電漿生成用之高頻(例如13.56MHz)的電力：500W 用以將離子吸引至晶圓之高頻(例如13.56MHz)的電力：200W 電漿激發用之氬氣的流量：165sccm 氧化自由基生成用之氧氣體的流量：25sccm
如圖示般，將UV光照射至SQ膜而形成的SiO 2膜即便比SQ膜薄，亦在進行了使用O 2氣體的電漿蝕刻時，膜厚之時間變化會與SQ膜同等或其以上。亦即，即便上述SiO 2膜比SQ膜薄，對於使用O 2氣體之電漿蝕刻的耐性亦與SQ膜同等或其以上。
(第2實施形態) 圖4，係示意地表示作為基板處理系統的晶圓處理系統之構成概略的說明圖，該作為基板處理系統的晶圓處理系統，係具備有作為第2實施形態之圖案形成系統的塗佈顯像系統。 圖4之晶圓處理系統1a所具備的塗佈顯像系統2a，係圖1之塗佈顯像系統2的SQ膜形成裝置40被SQ膜形成裝置40a取代而成者。
圖1之SQ膜形成裝置40，係藉由旋轉塗佈法，將SQ液供給至晶圓而形成SQ膜者，相對於此，圖4之SQ膜形成裝置40a，係使SQ液成為霧狀亦即使SQ膜霧化且供給至晶圓而形成SQ膜。
該SQ膜形成裝置40a，係例如具有：吐出噴嘴41；及霧狀SQ液供給機構42。
吐出噴嘴41，係朝向晶圓吐出已成為霧狀之SQ液(以下，霧狀SQ液)的構件。吐出噴嘴41，係被構成為沿水平方向移動自如。因此，可使從吐出噴嘴41朝向晶圓吐出之霧狀SQ液的量在晶圓面內成為均等。
霧狀SQ液供給機構42，係經由供給管43被連接於吐出噴嘴41，具有：儲存槽44，儲存SQ溶液；及載體氣體供給管45，將載體氣體供給至儲存槽44內。藉由將載體氣體從載體氣體供給管45供給至儲存槽44之SQ溶液內的方式亦即進行起泡的方式，可將包含已霧化之溶劑的載體氣體壓送至上述供給管內並供給至吐出噴嘴41。
其次，以與使用了晶圓處理系統1之晶圓處理不同的部分為中心，說明包含使用了晶圓處理系統1a之圖案形成處理的晶圓處理。
在光阻之柱圖案P被形成於SOC膜F1上後，如圖5(a)所示般，在SQ膜形成裝置40a中，從吐出噴嘴41吐出經霧化的SQ溶液M並供給至Si晶圓W。藉此，如圖5(b)所示般，形成覆蓋柱圖案P整體的SQ膜F2a.此時，經霧化之SQ溶液，係在從吐出噴嘴41被吐出起至附著於Si晶圓W(及柱圖案P)為止的期間，該溶液所包含之溶媒揮發。因此，由於在SQ膜F2a未包含溶媒，因此，不會發生光阻的柱圖案P之柱的細徑化。 另外，在本晶圓處理中，係不需要SQ膜的乾燥處理。
SQ膜F2a的形成後，在UV光照射裝置50中，UV光被照射至形成有SQ膜F2a的Si晶圓W。藉此，Si晶圓W上之SQ膜F2a被縮小，使得其厚度變薄，且光阻之柱圖案P的頂部露出。其後亦持續進行UV光照射，藉此，柱圖案被去除，並且SQ膜F2被縮小，使得其厚度進一步變薄，如圖5(c)所示般，形成SiO 2的孔圖案Ha。所形成之SiO 2的孔圖案Ha，係光阻之柱圖案P經反轉而轉印者，上述孔圖案Ha中之孔的間距，係與光阻的柱圖案P中之柱的間距相同。又，如上述般，由於光阻的柱圖案P之柱的細徑化不會因SQ溶液所包含之溶媒而發生，因此，SiO 2的孔圖案H中之孔的直徑，係與光阻的柱圖案P中之柱的直徑相等。
另外，在以上之例子中，係雖藉由起泡進行SQ溶液的霧化，但霧化之手法並不限於此。例如，亦可將超音波照射至SQ溶液而進行霧化。
(第3實施形態) 圖6，係示意地表示作為基板處理系統的晶圓處理系統之構成概略的說明圖，該作為基板處理系統的晶圓處理系統，係具備有作為第3實施形態之圖案形成系統的塗佈顯像系統。 圖6之晶圓處理系統1b，係圖1之晶圓處理系統1b的塗佈顯像系統2及蝕刻裝置4分別被塗佈顯像系統2b及蝕刻裝置4a取代並省略硬遮罩層形成裝置10而成者。另外，在以下說明中，係雖設成為有機膜(具體而言，係例如SoC膜)及SiO 2膜從下依該順序被形成於晶圓處理系統1b之處理對象的晶圓者，但晶圓處理系統1b亦可具有形成有機模之裝置或形成SiO 2膜之裝置的至少任一者。
塗佈顯像系統2b，係圖1之塗佈顯像系統2的SQ膜形成裝置40a被混成膜形成裝置40b取代且更具有熱處理裝置60者。
混成膜形成裝置40b，係對晶圓供給之有機-無機混成材料的溶液不同於圖1之塗佈顯像系統2的SQ膜形成裝置40a。具體而言，混成膜形成裝置40b，係與SQ膜形成裝置40a不同，對晶圓供給作為有機-無機混成材料之包含有機鎂化合物的溶液(以下，有機Mg溶液)，形成作為有機-無機混成材料的膜之有機鎂化合物的膜(以下，有機Mg膜)。具體而言，混成膜形成裝置40b，係藉由旋轉塗佈法，將有機Mg溶液供給至晶圓而形成有機Mg膜。有機Mg溶液，係例如使用鎂之質量百分率濃度為1~10%者。另外，混成膜形成裝置40b，係亦可與圖4之SQ膜形成裝置40a相同地，使有機Mg液成為霧狀亦即使有機Mg液霧化且供給至晶圓而形成有機Mg膜。
熱處理裝置60，係加熱晶圓者。具體而言，熱處理裝置60，係在藉由混成膜形成裝置40b形成有機Mg膜後，將藉由UV光照射裝置照射了UV光的晶圓進行加熱。熱處理裝置60，係藉由控制部100來控制。
蝕刻裝置4a，係與圖1的蝕刻裝置4相同地，對晶圓進行蝕刻者。但是，在圖1之蝕刻裝置4與蝕刻裝置4a中，係於以下方面有所不同。亦即，圖1之蝕刻裝置4，係如前述般，例如將藉由塗佈顯像系統2所形成之孔圖案作為遮罩而進行電漿蝕刻，並將圖案轉印至晶圓上的有機膜。對此，蝕刻裝置4a，係例如將藉由塗佈顯像系統2b所形成之孔圖案作為遮罩而進行電漿蝕刻，並將圖案轉印至晶圓上的SiO 2膜。又，蝕刻裝置4a，係例如將上述般轉印所形成之SiO 2膜的圖案作為遮罩而進行電漿蝕刻，並將圖案轉印至晶圓上的有機膜。
其次，說明包含使用了晶圓處理系統1b之圖案形成處理的晶圓處理。另外，設成為有機膜及SiO 2膜從下依該順序被形成於處理對象的晶圓者。
首先，在控制部100之控制下，在晶圓之SiO 2膜上形成光阻劑的柱圖案P。具體而言，係在塗佈顯像系統2b中，藉由光阻膜形成裝置20，使用將ArF準分子雷射光源作為光源的浸液曝光用之正型的光阻液，在晶圓之SiO 2膜上形成光阻膜。其後，經由所需之處理(例如熱處理)，在晶圓之SiO 2膜上形成穩定的光阻膜。此時之光阻膜的厚度，係例如未滿100nm。接著，形成有光阻膜之晶圓，係被搬送至曝光裝置3，藉由浸液曝光而曝光出柱圖案。而且，經曝光之晶圓，係被搬送至塗佈顯像系統2b的顯像裝置30，以旋轉塗佈法供給顯像液而進行顯像處理，形成光阻的柱圖案。
其次，在混成膜形成裝置40b中，在形成有光阻的柱圖案之晶圓上，形成覆蓋上述柱圖案整體的有機Mg膜。具體而言，係在混成膜形成裝置40b中，在形成有光阻的柱圖案之晶圓W上，例如藉由旋轉塗佈法供給有機Mg溶液而形成有機Mg膜。其後，在停止了有機Mg溶液之供給的狀態下，進行Si晶圓W之旋轉亦即進行旋轉乾燥，在晶圓W上形成溶媒成分揮發而乾燥的有機Mg膜亦即穩定的有機Mg膜。此時之有機Mg膜的厚度，係被設成為柱圖案P的厚度(高度)以上。又，有機Mg膜之厚度，係被設成為100nm以下，以便在進行UV照射時，遠離該有機Mg膜之表面的部分亦有機成分被去除。另外，在有機Mg膜的形成之際，不對晶圓進行熱處理。
接著，在UV光照射裝置50中，UV光被照射至形成有有機Mg膜的晶圓。例如，照射波長為172nm、每一單位面積之能量為1500mJ/cm 2的UV光。此時，UV光照射裝置50內，係氧濃度為100ppm以上的空氣氛圍，照射時間，係例如30~150秒。
藉由該UV光之照射生成臭氧，晶圓W上的有機Mg膜中之金屬(具體而言，係鎂(Mg))-碳鍵結被臭氧逐漸切斷，並且上述有機Mg膜中之金屬(具體而言，係Mg)被臭氧逐漸氧化而成為無機氧化物化(具體而言，係氧化鎂(MgO)化)。其結果，首先，晶圓W上之有機Mg膜被縮小，使得其厚度變薄，且光阻之柱圖案的頂部露出。
上述頂部露出後亦持續照射UV光，藉此，柱圖案被去除。與此同時，藉由以上述持續的UV光之照射所生成的臭氧，晶圓W上的有機Mg膜中之金屬(具體而言，係Mg)-碳鍵結會進一步被切斷，並且上述有機Mg膜中之金屬(具體而言，係Mg)會進一步被氧化，且有機Mg膜被縮小，使得其厚度進一步變薄。而且，當有機Mg膜中之有機成分大致被完全去除時，則形成至少一部分為MgO之Mg的孔圖案。所形成之孔圖案，係光阻之柱圖案經反轉而轉印者。
其次，在熱處理裝置60中，將形成有至少一部分為MgO之Mg膜的孔圖案之晶圓進行加熱。例如，晶圓被加熱至100℃~400℃。藉此，至少一部分為MgO之Mg的孔圖案會進一步發生氧化，形成實質上整體被氧化之MgO的孔圖案。
MgO之孔圖案的形成後，晶圓W，係被搬送至蝕刻裝置4a而進行電漿蝕刻處理。例如，進行將MgO的孔圖案作為遮罩之SiO 2膜的電漿蝕刻，形成SiO 2的孔圖案。又例如，進行將SiO 2的孔圖案作為遮罩之SOC的電漿蝕刻，形成SOC的孔圖案。例如，SiO 2膜之蝕刻，係使用氟系的氣體，SOC膜之電漿蝕刻，係使用O 2氣體。 藉此，一連串的晶圓處理便結束。
根據本實施形態，可形成窄間距之MgO的孔圖案。 又，根據本實施形態，由於在有機Mg膜中之有機成分消失時，有機Mg膜的薄膜化停止，因此，即便UV光之照射時間長，從有機Mg膜形成的孔圖案亦不會消失。
(變形例) 在第3實施形態中，係雖使用了有機Mg化合物作為SQ以外的有機-無機混成材料，但亦可使用有機鎂化合物、有機釔化合物、有機鈦化合物或有機鋁化合物。
又，在以上說明中，係雖在第3實施形態中，將MgO的孔圖案作為遮罩而蝕刻SiO 2膜，但亦可與第1實施形態等相同地，將MgO的孔圖案作為遮罩而蝕刻有機膜(實際上，係例如SOC膜)。在該情況下，亦可在UV光照射裝置50對形成有SQ以外的有機-無機混成材料之膜(有機Mg膜等)的晶圓照射UV光時，將N 2氣體等的惰性氣體供給至UV光照射之處理空間，並將該處理空間內的氧濃度抑制在有效地產生臭氧之範圍。具體而言，係亦可將處理空間內的氧濃度設成為1ppm~100ppm。藉由設成為1ppm以上的方式，藉由以UV照射所生成的臭氧，可有效率地進行有機-無機混成材料的膜內之有機成分的去除及金屬膜的氧化。又，藉由設成為100ppm以下的方式，可抑制過量地生成臭氧，並抑制蝕刻對象的有機膜被臭氧去除而該有機膜之厚度減小的情形。
另外，在第1實施形態中，也亦可在UV光照射裝置50對形成有SQ膜的晶圓照射UV光時，將惰性氣體供給至UV光照射之處理空間，並將該處理空間內的氧濃度抑制在1ppm~100ppm等。在該情況下，亦可抑制蝕刻對象的有機膜被臭氧去除而該有機膜之厚度減小的情形。
又，在第3實施形態中，為了促進SQ以外之有機-無機混成材料的無機氧化膜化，而在照射UV光後，以熱處理裝置60進行了晶圓之加熱。取而代之，例如在UV光照射裝置50中，亦可在載置晶圓之平台設置加熱器等的加熱機構，並在照射UV光的期間加熱晶圓，藉此，促進無機氧化膜化。亦可在照射UV光的期間與照射UV光後的兩個時點加熱晶圓。 另外，在第3實施形態中，亦可根據僅在UV照射的情況下之SQ以外的有機-無機混成材料之無機氧化膜化的程度或SQ以外的有機-無機混成材料之種類等，省略用以促進SQ以外的有機-無機混成材料之無機氧化膜化的晶圓加熱。 又，在以上之例子中，係雖使用了正型的光阻來作為光阻，但亦可使用負型的光阻。
本次所揭示之實施形態，係在所有方面皆為例示，吾人應瞭解該等例示並非用以限制本發明。上述之實施形態，係亦可在不脫離添附之申請專利範圍及其主旨的情況下，以各種形態進行省略、置換、變更。
2,2a,2b:塗佈顯像系統 20:光阻膜形成裝置 30:顯像裝置 40,40a:SQ膜形成裝置 40b:混成膜形成裝置 50:UV光照射裝置 F2,F2a:SQ膜 H,Ha:孔圖案 P:柱圖案 W:Si晶圓
[圖1]示意地表示作為基板處理系統的晶圓處理系統之構成概略的說明圖，該作為基板處理系統的晶圓處理系統，係具備有作為第1實施形態之圖案形成系統的塗佈顯像系統。 [圖2]示意地表示藉由第1實施形態之圖案形成系統而在晶圓上形成圖案之態樣的說明圖。 [圖3]表示使用了O 2氣體之蝕刻時的膜厚之時間變化的圖，且表示關於SQ膜的結果與關於將UV光照射至SQ膜而形成之SiO 2膜的結果。 [圖4]示意地表示作為基板處理系統的晶圓處理系統之構成概略的說明圖，該作為基板處理系統的晶圓處理系統，係具備有作為第2實施形態之圖案形成系統的塗佈顯像系統。 [圖5]示意地表示藉由第2實施形態之圖案形成系統而在晶圓上形成圖案之態樣的說明圖。 [圖6]示意地表示作為基板處理系統的晶圓處理系統之構成概略的說明圖，該作為基板處理系統的晶圓處理系統，係具備有作為第3實施形態之圖案形成系統的塗佈顯像系統。
P:柱圖案
W:Si晶圓
F1:SOC膜
F2:SQ膜
H:孔圖案

Claims (15)

  1. 一種圖案形成方法，係在基板上形成孔圖案的方法，其特徵係，包含有：在基板上形成光阻之柱圖案的工程；其後，將包含有機-無機混成材料之溶液供給至基板，形成覆蓋前述光阻之柱圖案整體的有機-無機混成材料之膜的工程；及其後，對基板照射UV光的工程，照射前述UV光的工程，係包含有：藉由UV光之照射，縮小前述有機-無機混成材料的膜而使得其厚度變薄，且使前述光阻之柱圖案的頂部露出的工程；及其後，藉由UV光之照射，進一步縮小前述有機-無機混成材料的膜而使得其厚度變薄，並且去除前述柱圖案而形成孔圖案的工程。
  2. 如請求項1之圖案形成方法，其中，形成前述孔圖案的工程，係藉由UV光之照射，從有機-無機混成材料去除有機成分，形成至少一部分已無機氧化物的孔圖案。
  3. 如請求項1或2之圖案形成方法，其中，前述光阻，係正型。
  4. 如請求項1或2之圖案形成方法，其中，前述溶液，係包含可溶解光阻之柱圖案的溶媒。
  5. 如請求項1或2之圖案形成方法，其中， 前述有機-無機混成材料，係半矽氧烷。
  6. 如請求項1或2之圖案形成方法，其中，前述有機-無機混成材料，係有機鎂化合物、有機釔化合物、有機鈦化合物或有機鋁化合物。
  7. 如請求項6之圖案形成方法，其中，更包含有：加熱形成有前述孔圖案之基板的工程。
  8. 如請求項6之圖案形成方法，其中，在照射前述UV光的工程中，加熱形成有前述有機-無機混成材料之膜的基板。
  9. 如請求項1或2之圖案形成方法，其中，更包含有：將前述孔圖案作為遮罩而進行基板之蝕刻的工程。
  10. 如請求項9之圖案形成方法，其中，蝕刻對象，係有機膜。
  11. 如請求項10之圖案形成方法，其中，在照射前述UV光的工程中，將惰性氣體供給至被前述UV光照射的處理空間。
  12. 如請求項6之圖案形成方法，其中，更包含有：將前述孔圖案作為遮罩而進行基板之蝕刻的工程，蝕刻對象，係二氧化矽膜。
  13. 如請求項1或2之圖案形成方法，其中，在形成前述有機-無機混成材料之膜的工程中，藉由 旋轉塗佈法，將有機-無機混成材料的溶液供給至基板。
  14. 如請求項1或2之圖案形成方法，其中，在形成前述有機-無機混成材料之膜的工程中，使有機-無機混成材料的溶液成為霧狀且供給至基板。
  15. 一種圖案形成系統，係在基板上形成孔圖案的系統，其特徵係，具有：光阻膜形成裝置，在基板上形成光阻膜；顯像裝置，在形成前述光阻膜後，對照射了能量線之基板進行顯像而形成光阻的柱圖案；混成材料膜形成裝置，將包含有機-無機混成材料之溶液供給至形成有前述光阻的柱圖案之基板，形成覆蓋前述光阻的柱圖案整體之有機-無機混成材料的膜；及UV光照射裝置，對形成有前述有機-無機混成材料的膜之基板照射UV光，前述UV光照射裝置，係藉由UV光之照射，縮小前述有機-無機混成材料的膜而使得其厚度變薄，且使前述光阻之柱圖案的頂部露出，其後，藉由UV光之照射，進一步縮小前述有機-無機混成材料的膜而使得其厚度變薄，並且去除前述柱圖案而形成孔圖案。
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