[发明专利]含碳薄膜的宽度减小方法及氧化装置

说明书

技术领域

本发明涉及被形成于半导体晶圆等被处理体的被图案化了的抗蚀剂膜等含碳薄膜的宽度减小(slimming)方法及氧化装置。

背景技术

通常，为了制造半导体集成电路而对由硅基板等构成的半导体晶圆进行成膜处理、蚀刻处理、氧化处理、扩散处理、改性处理、自然氧化膜的除去处理等各种处理。利用专利文献1等所公开的立式的、所谓的批量式的热处理装置来进行这些处理时，首先，将半导体晶圆从能够收容多张、例如25张左右半导体晶圆的盒(cassette)向立式的晶圆舟皿移载，多层地支承在该晶圆舟皿中。该晶圆舟皿例如能够载置30张～150张左右的晶圆，这也取决于晶圆尺寸。该晶圆舟皿从能够进行排气的处理容器的下方输入(加载)到该处理容器内之后，处理容器内被维持成气密状态。然后，一边对处理气体的流量、工艺压力、工艺温度等各种工艺条件进行控制一边实施规定的热处理。

在此，随着半导体集成电路的高集成化，制造工艺所要求的布线宽度、分离宽度日益微细化。通常，用于形成上述半导体集成电路的微细图案是应用光刻技术来形成的。例如，使用光刻技术在半导体晶圆上形成抗蚀剂膜的图案，以该抗蚀剂图案为掩模对基底膜进行蚀刻，由此，形成微细图案。

在上述光刻技术中，为了应对微细化的需求，最近，采用了浸没方法(日语：液侵手法)，该浸没方法使用波长较短的ArF激光，为了提高曝光装置的分辨率而使折射率比空气的折射率大的水等液体介在于晶圆与曝光装置之间，从而使有效曝光波长较短。但是，近年来的微细化的需求要求比上述的光刻技术的分辨率极限更微细化的尺寸。

因此，最近，应对更微细化的需求，提出了一种微细图案的形成方法，其由在图案化了的抗蚀剂膜等含碳薄膜上形成硅氧化膜的成膜工艺和SWT(sidewall transfer process)法或LLE(光刻-光刻-蚀刻)法组合而成(例如，专利文献2、3)。

在上述SWT法中，对由例如抗蚀剂膜等形成的图案的凸部的一部分的表面整体适度地进行氧化而将其除去，通过进行这样的宽度减小处理来使凸部的尺寸宽度在实质上减小。然后，在该抗蚀剂图案上形成硅氧化膜，适度地回蚀该硅氧化膜而使被形成于上述凸部的侧面的侧壁(sidewall)残留，将露出的抗蚀剂图案除去而将残留的侧壁作为掩模对作为蚀刻对象层的基底层进行蚀刻，由此，得到光刻技术的分辨率极限以下的微细图案。

专利文献1：日本特开2010-161162号公报

专利文献2：日本特开2004-080033号公报

专利文献3：日本特开2010-103497号公报

但是，如上所述，对被图案化了的抗蚀剂膜等含碳薄膜的凸部的表面进行氧化而将其除去的宽度减小处理通常如下述这样进行：在批量式的纵长的处理容器内收容多张被处理体，例如使氧气流入该处理容器内来作为氧化气体并且在该氧气氛中生成等离子体，利用氧活性种来适当氧化、削减含碳薄膜的表面。

但是，该宽度减小方法存在这样的问题：宽度减小量(削减量)取决于一次收容到处理容器内的晶圆的张数，或者每次宽度减小处理的宽度减小量(削减量)出现偏差，再现性不充分。

发明内容

本发明着眼于以上那样的问题点，是为了有效地解决该问题而做成的发明。本发明是能够抑制抗蚀剂等含碳薄膜的图案的凸部的宽度减小处理时的宽度减小量(削减量)的偏差、提高每次宽度减小处理的再现性的含碳薄膜的宽度减小方法及氧化装置。

本发明人对宽度减小处理进行了专心研究，结果发现，抗蚀剂膜等含碳薄膜的宽度减小处理时的宽度减小量的偏差的原因取决于晶圆中所含有的水分、作为在宽度减小处理时产生的反应副生成物的水分，得到了这样的见解：为了抑制该水分的影响，通过特意供给远大于上述水分量的量的水分，能够抑制宽度减小量的偏差，由此达成了本发明。

技术方案1的发明是一种含碳薄膜的宽度减小方法，其特征在于，该含碳薄膜的宽度减小方法包括以下工序：输入工序，其用于将形成有被图案化了的含碳薄膜的被处理体向氧化装置的处理容器内输入；宽度减小工序，其用于一边向上述处理容器内供给水分一边利用氧化气体对上述含碳薄膜的表面进行氧化处理而除去该含碳薄膜的表面，由此，使上述图案的凸部的宽度减小。

这样，一边向上述处理容器内供给水分一边利用氧化气体对上述含碳薄膜的表面进行氧化处理而除去该含碳薄膜的表面，由此，使上述图案的凸部的宽度减小，因此，能够使宽度减小量(削减量)不取决于一次处理的被处理体的张数，且能够抑制每次宽度减小处理的宽度减小量(削减量)的偏差，使再现性提高。