专利名称：硅基板上的图案修复方法和硅基板上的图案修复装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及硅基板上的图案修复方法和硅基板上的图案修复装置。
背景技术：
在半导体装置的制造工序中，利用光刻工序在硅基板(半导体晶片)上形成精细 的电路图案。该光刻工序中，利用光致抗蚀剂的涂布、曝光、显影工序和以光致抗蚀剂等为 掩膜的蚀刻工序等，在硅基板上形成例如线或孔等规定的图案。在这种光刻工序中，在进行蚀刻时，有时在图案的侧壁上会附着聚合物(所谓侧 壁聚合物，side-wall polymer)。作为除去这种侧壁聚合物的技术，已知利用由氟化氢和甲 醇等构成的清洗液来进行清洗的所谓湿式清洗技术(例如参照专利文献1)。另外，作为将形成在接触孔内的自然氧化膜除去的技术，已知使用氟化氢蒸汽与 乙醇蒸汽的混合蒸汽的方法(例如参照专利文献2)。专利文献1 日本特开平11-340183号公报专利文献2 日本特开平5-47742号公报
发明内容
如上所述，一直以来，已知有利用湿式清洗来除去在光刻工序的途中产生的侧壁 聚合物的技术，和利用蒸汽来除去接触孔内形成的自然氧化膜的技术。不过，对于半导体装置来说，随着电路图案越来越精细化，利用光刻工序形成的图 案的线宽也有从例如56nm向43nm甚至32nm等精细化的趋势。因而伴随这种图案的精细 化会产生下述问题。S卩，例如在硅基板上形成线宽32nm以下的线状的图案的情况下，若蚀刻后在大气 中放置，则会因在图案间的间隙内生长的异物导致图案间的间隙被填埋，发生邻接的图案 成为彼此被异物连接的状态的现象。另外，若在大气中放置时间较长，则在图案间生长的异 物的影响下，还会发生图案坍塌的现象。这样的异物可认为是蚀刻时残留在图案中的卤族 元素等与空气中的氨等发生反应而产生的。并且，由于图案的宽度和间隙的宽度微小，所以 推测会发生图案间的间隙被异物填埋，图案坍塌等现象。另外，在32nm等精细图案的情况下，若进行湿式清洗，则清洗时会发生图案间彼 此粘连的现象。其原因可认为主要是液体的表面张力导致图案倒塌，另外根据情况的不同 也可认为水印残留成分起了粘着剂的作用。因此，在32nm等精细图案的情况下，进行湿式 清洗较为困难。如上所述，在硅基板上形成32nm以下的精细图案的情况下，会发生图案间的间隙 被异物填埋，或在异物的影响下导致图案坍塌等现象。并且，在32nm以下的精细图案的情 况下，因为进行湿式清洗较为困难，所以现有技术中只能将发生这种现象的硅基板废弃。因 此，需要开发能够除去在图案间生长的异物，恢复该图案的形状的硅基板上的图案修复方 法和硅基板上的图案修复装置。
本发明针对上述现有问题而完成，提供一种硅基板上的图案修复方法和硅基板上 的图案修复装置，能够将在硅基板上通过蚀刻形成的图案间生长的异物除去，恢复该图案 的形状。本发明的硅基板上的图案修复方法，将在通过蚀刻形成于硅基板上的图案之间生 长的异物除去，使该图案的形状恢复，该硅基板上的图案修复方法的特征在于，具有将上 述硅基板收容于腔室内，将上述硅基板加热到160°C以上的加热工序。另外，本发明的硅基板上的图案修复装置，其特征在于，包括收容硅基板的腔室； 将收容于上述腔室内的上述硅基板加热到160°C以上的加热机构；和向上述腔室内供给HF 气体，将上述硅基板暴露在HF气体气氛下的HF气体供给机构，利用上述加热机构加热上述 硅基板，并利用上述HF气体供给机构将上述硅基板暴露在HF气体气氛下，由此将在通过蚀 刻形成于硅基板上的图案之间生长的异物除去，使该图案的形状恢复。根据本发明，能够提供一种硅基板上的图案修复方法和硅基板上的图案修复装 置，能够将在硅基板上通过蚀刻形成的图案间生长的异物除去，恢复该图案的形状。
图1是示意性地表示用于说明本发明的一个实施方式的硅基板上的图案修复方 法的图案结构例的模式图。图2是用于说明本发明的一个实施方式的硅基板上的图案修复方法的图。图3是示意性地表示本发明的一实施方式的硅基板上的图案修复装置的模式图。符号说明W 硅基板110:图案111 间隙112:异物
具体实施例方式以下参照附图针对实施方式说明本发明的详细内容。图1示意性地表示利用本发明的一个实施方式的硅基板上的图案修复方法进行 修复的图案结构的一个例子的模式图。如该图所示，在硅基板(半导体晶片)W上，通过蚀 刻形成有以一定间隔形成为一定宽度的线状的图案110，图案110之间形成有间隙111。本 实施方式中，图案110和间隙111的宽度为32nm以下。这些图案110例如从下侧起依次由构成硅基板W的单晶硅层100、SiO2层101、多 晶硅层102、SiO2层103、SiN层104、SiO2层105等构成。接着，参照图2，对本发明的一个实施方式的硅基板上的图案修复方法进行说明。 如图2(a)所示，在蚀刻工序完成后，各图案110间形成有间隙111，各图案110为各自分离 的状态。蚀刻工序完成后，若将硅基板W放置于大气中，则如图2 (b)所示，异物112在图案 110之间生长。因此发生如下现象如图2(b)中左侧所示，图案110之间的间隙111被异 物112填埋，邻接的图案110成为彼此被异物112连接的状态，或图2(b)中右侧所示，在异物112的影响下图案110成为坍塌的状态。这样的现象，在图案110和间隙111的宽度较 大时(例如56nm等情况)没有发生。上述异物112可认为是蚀刻时残留在图案110的卤族元素(氟等)与空气中的氨 等发生反应而产生的。在用于形成图案110的等离子体蚀刻中，多数情况下使用含氟的气 体作为蚀刻气体，可推定该情况下异物112至少含有氟硅酸铵。另外，上述现象例如由于将 硅基板W放置于空气中1个月左右而发生。此外，从图2(a)所示的状态起，若进行加湿(湿 度85% )和加温(温度85°C )的加速试验，则M小时左右就会发生。本实施方式中，从图2(b)所示的状态进行图案修复，除去在图案110的间隙中生 长的异物112，恢复该图案110的形状，使之为图2(c)所示的状态。该图案修复中，将硅基 板W收容到腔室内，并将硅基板W至少加热到160°C以上，优选加热到200°C以上500°C以 下，由此除去异物112，使图案110的形状恢复。图3表示本实施方式中使用的硅基板上的图案修复装置120的结构。该硅基板上 的图案修复装置120具有能够使内部气密地密闭的腔室121。在腔室121内，设置有用于载置硅基板W的载置台122。并且，在该载置台122内 设置有作为加热机构的加热器(未图示)。此外，在腔室121中，设置有用于向腔室121内导入HF (氟化氢)气体的HF气体 导入部123和用于导入热处理气氛气体(N2，Ar等)的热处理气氛气体导入部124，以及用 于从腔室121内排气的排气部125。HF气体导入部123与未图示的HF气体供给源连接，热 处理气氛气体导入部1 与未图示的队气体供给源和Ar气体供给源等连接，排气部125与 未图示的真空泵连接。将硅基板W搬入上述结构的硅基板上的图案修复装置120的腔室121内，并载置 于载置台122上，将硅基板W至少加热到160°C以上。此时，腔室121内例如优选为从热处 理气氛气体导入部1 导入的队气体气氛或Ar气体气氛或者这些的混合气体气氛，但也 可以在大气气氛中加热。常压下氟硅酸铵的熔点为160°C，为了除去含有氟硅酸铵的异物112，加热温度优 选为160°C以上，更优选为200°C以上500°C以下。通过使加热温度为200°C以上，能够有效 地除去异物112。另外，使加热温度的上限为500°C，是因为若加热温度升高超过500°C，对 构成半导体装置的硅基板W会产生不好的影响。作为实施例1，将图2(b)所示状态下的硅基板W在常压的队气体气氛中加热到 200°C，进行180秒图案修复。其结果，能够除去在图案110之间生长的异物112，并且，对于 图2(b)的右侧所示图案110坍塌的状态，能够返回图案110立起的原本的状态，能够使图 案110的形状恢复，成为图2(c)所示的状态。另外，在加热温度为300°C的情况下也能够获 得同样的结果。上述图案修复中的加热，若在大气气氛下进行，则加热温度200°C时图案修复不完 全，但通过使加热温度为300°C，能够获得与上述N2气体气氛的情况下相同的结果。另外， 加热工序也能够在减压气氛下进行。此外，由于样品的不同，存在仅通过上述加热工序不能充分地除去在图案110之 间生长的异物112来使该图案110的形状恢复的情况。这种情况下，可认为上述氟硅酸铵 等与大气中的水分发生反应，异物112成为含有二氧化硅的状态。
这种情况下，优选附加将硅基板暴露在HF气体气氛下的工序。这是因为，通过该 将硅基板暴露在HF气体气氛下的工序，能够除去变成二氧化硅的异物112。实际上，作为实施例2，针对成为图2 (b)所示状态的硅基板，在以下的条件下，实 施将硅基板暴露在HF气体气氛下的工序，并接着实施加热工序，进行图案修复。将硅基板暴露在HF气体气氛下的工序压力ISSOPa(IOjTorr)HF 气体流量2800sccm温度-10°C时间60秒加热工序压力226Pa(l. 71~01·!·)气体流量:Ar= 1700sccm+N2 = 11. 3 升 / 分温度200°C时间180 秒在上述实施例2中，能够除去在图案110之间生长的异物112，并且，对于如图 2(b)右侧所示图案110坍塌的状态而言，能够恢复到图案110立起的原来的状态，使图案 110的形状恢复成图2(c)所示的状态。另外，在上述实施例2中，在实施将硅基板暴露在 HF气体气氛下的工序之后实施加热工序，但也可以在实施加热工序后实施将硅基板暴露在 HF气体气氛下的工序。此外，也可以同时实施将硅基板暴露在HF气体气氛下的工序和加 热工序。另外，由于将硅基板暴露在HF气体气氛下，可能会因残留氟的反应导致基板的硅 类材料中产生缺陷(例如参照日本特开平8464507号公报)，因此，为防止这种情况的发 生，可以追加去除残留氟的工序，如在腔室121内搭载等离子体发生机构，利用含有氢原子 的气体进行等离子体照射等。以上针对实施方式和实施例说明了本发明，但本发明并不限于上述实施方式和实 施例，当然可以有各种变形。
权利要求
1.一种硅基板上的图案修复方法，将在通过蚀刻在硅基板上形成的图案之间生长的异 物除去，使该图案的形状恢复，该硅基板上的图案修复方法的特征在于，具有将所述硅基板收容于腔室内，将所述硅基板加热到160°C以上的加热工序。
2.如权利要求1所述的硅基板上的图案修复方法，其特征在于， 所述图案的线宽为32nm以下。
3.如权利要求1或2所述的硅基板上的图案修复方法，其特征在于， 所述加热工序中的加热温度为200°C以上500°C以下。
4.如权利要求1或2中任一项所述的硅基板上的图案修复方法，其特征在于，还具有 将所述硅基板暴露在HF气体气氛中的工序。
5.如权利要求4所述的硅基板上的图案修复方法，其特征在于，同时进行将所述硅基板暴露在HF气体气氛中的工序和所述加热工序。
6.如权利要求1或2中任一项所述的硅基板上的图案修复方法，其特征在于， 所述异物含有氟硅酸铵。
7.如权利要求1或2中任一项所述的硅基板上的图案修复方法，其特征在于， 所述异物含有二氧化硅。
8.—种硅基板上的图案修复装置，其特征在于，包括 收容硅基板的腔室；将收容于所述腔室内的所述硅基板加热到160°C以上的加热机构；和 向所述腔室内供给HF气体，将所述硅基板暴露在HF气体气氛中的HF气体供给机构， 利用所述加热机构加热所述硅基板，并利用所述HF气体供给机构将所述硅基板暴露 在HF气体气氛下，由此将在通过蚀刻形成于所述硅基板上的图案之间生长的异物除去，使 该图案的形状恢复。
全文摘要
本发明提供一种硅基板上的图案修复方法和硅基板上的图案修复装置，能够将在通过蚀刻形成于硅基板上的图案之间生长的异物除去，使该图案的形状恢复。该硅基板上的图案修复方法，具有将硅基板收容于腔室内，将硅基板加热到160℃以上的加热工序。
文档编号C23F1/08GK102140638SQ20111002536
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月19日 优先权日2010年1月20日
发明者山下扶美子, 田原慈, 西村荣一 申请人:东京毅力科创株式会社