特許 5871844 基板処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び基板処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5871844

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】基板処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び基板処理システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20160216BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20160216BHJP

   G03F 7/40 20060101ALI20160216BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 105A

   H01L21/30 570

   G03F7/40 511

【請求項の数】18

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2013-44427(P2013-44427)

(22)【出願日】2013年3月6日

(65)【公開番号】特開2014-175358(P2014-175358A)

(43)【公開日】2014年9月22日

【審査請求日】2015年1月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100095957

【弁理士】

【氏名又は名称】亀谷 美明

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(72)【発明者】

【氏名】岩尾 文子

(72)【発明者】

【氏名】志村 悟

【審査官】 杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−３２６５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１５１６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２４３７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７８２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３２２７６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｇ０３Ｆ ７／４０

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上にレジストパターンを形成する基板処理方法であって、
基板にフォトリソグラフィー処理を行い、当該基板上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記レジストパターンの側面に処理剤を進入させ、且つ前記レジストパターンの側面に前記処理剤を介して金属を浸潤させる金属処理工程と、を有し、
前記金属処理工程において前記レジストパターンに浸潤する前記金属の浸潤量の制御は、少なくとも前記金属処理工程における前記処理剤の温度、前記金属処理工程で処理される前記レジストパターン中の溶剤の量、又は前記レジストパターン形成工程においてレジスト膜を露光する際の露光量を調整して行われることを特徴とする、基板処理方法。

【請求項2】

前記金属処理工程後、前記レジストパターンにおいて前記金属が浸潤した側面の内側であって、前記金属が浸潤していない部分を除去し、基板上に他のレジストパターンを形成することを特徴とする、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項3】

前記金属処理工程において、前記レジストパターンの側面における前記金属の浸潤と同様に当該レジストパターンの上面に前記金属を浸潤させることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項4】

前記金属処理工程において、前記処理剤中に前記金属を含有する金属含有剤を基板上に供給し、前記レジストパターンの側面に前記金属含有剤を進入させて、前記レジストパターンの側面に前記金属を浸潤させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記金属処理工程において、前記金属含有剤は液体状又は気体状で基板上に供給されることを特徴とする、請求項４に記載の基板処理方法。

【請求項6】

前記金属処理工程において、基板上に前記処理剤を供給して前記レジストパターンの側面に前記処理剤を進入させた後、前記金属を含有する金属含有剤を基板上に供給して前記レジストパターンの側面に前記金属を浸潤させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理方法。

【請求項7】

前記金属処理工程において、前記処理剤と前記金属含有剤は、それぞれ液体状又は気体状で基板上に供給されることを特徴とする、請求項６に記載の基板処理方法。

【請求項8】

前記処理剤はアルコールであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理方法を基板処理システムによって実行させるように、当該基板処理システムを制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラム。

【請求項10】

請求項９に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。

【請求項11】

基板上にレジストパターンを形成する基板処理システムであって、
基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成装置と、
前記レジスト膜形成装置で形成されたレジスト膜を露光する露光装置と、
前記露光装置で露光されたレジスト膜を現像して、基板上にレジストパターンを形成する現像装置と、
前記レジストパターンの側面に処理剤を進入させ、且つ前記レジストパターンの側面に前記処理剤を介して金属を浸潤させる金属処理装置と、を有し、
少なくとも前記金属処理装置における前記処理剤の温度、前記金属処理装置で処理される前記レジストパターン中の溶剤の量、又は前記露光装置における露光量を調整して、前記金属処理装置において前記レジストパターンに浸潤する前記金属の浸潤量を制御する制御装置をさらに有することを特徴とする、基板処理システム。

【請求項12】

前記金属処理装置で前記金属が浸潤した前記レジストパターンの側面の内側であって、前記金属が浸潤していない部分を除去し、基板上に他のレジストパターンを形成するレジストパターン除去装置をさらに有することを特徴とする、請求項１１に記載の基板処理システム。

【請求項13】

前記金属処理装置は、前記レジストパターンの側面における前記金属の浸潤と同様に当該レジストパターンの上面に前記金属を浸潤させることを特徴とする、請求項１１に記載の基板処理システム。

【請求項14】

前記金属処理装置は、前記処理剤中に前記金属を含有する金属含有剤を基板上に供給する金属含有剤供給部を有することを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の基板処理システム。

【請求項15】

金属含有剤供給部は、前記金属含有剤を液体状又は気体状で基板上に供給することを特徴とする、請求項１４に記載の基板処理システム。

【請求項16】

前記金属処理装置は、基板上に前記処理剤を供給する処理剤供給部と、前記金属を含有する金属含有剤を基板上に供給する金属含有剤供給部とを有することを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の基板処理システム。

【請求項17】

前記処理剤供給部と前記金属含有剤供給部は、前記処理剤と前記金属含有剤をそれぞれ液体状又は気体状で基板上に供給することを特徴とする、請求項１６に記載の基板処理システム。

【請求項18】

前記処理剤はアルコールであることを特徴とする、請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の基板処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板上にレジストパターンを形成する基板処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体、及び当該基板処理方法を実行するための基板処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）表面の被処理膜上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、ウェハ上のレジスト膜に所定パターンの光を照射してレジスト膜を露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理等が順次行われて、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。そして、レジストパターンの形成処理後に、このレジストパターンをマスクとして被処理膜がエッチングされ、当該被処理膜に所定のパターンが形成される。

【0003】

近年の半導体デバイスは例えば２０ｎｍ以下に微細化しており、上述したレジストパターンの微細化が求められている。しかしながら、現状のレジストパターンでは、被処理膜に対するエッチング選択比を高くするのに限界があり、エッチング加工技術の精度を確保するのが困難になってきている。

【0004】

そこで、エッチング加工技術の精度を向上させるため、被処理膜に対してエッチング選択比の取れるシリコン膜をレジスト膜の下層に形成することが提案されている（特許文献１）。かかる場合、フォトリソグラフィー処理を行って、ウェハ上のレジスト膜にレジストパターンを形成した後、このレジストパターンをマスクとしてシリコン膜をエッチングし、シリコン膜に所定のパターンを形成する。その後、シリコン膜のパターンをマスクとして、被処理膜をエッチングする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２００３−５１９４３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上述したレジストパターンの微細化に伴い、レジストパターンのアスペクト比が大きくなるため、レジストパターンが傾斜して倒れる、いわゆるパターン倒れが発生し易くなる。この点、特許文献１に記載された方法では、シリコン膜のエッチングはレジストパターンをマスクとして行われるので、このパターン倒れが発生する懸念がある。

【0007】

また、特許文献１に記載された方法を用いて被処理膜をエッチングする場合、シリコン膜の形成とシリコン膜のエッチングを行う必要があり、ウェハ処理のプロセスが煩雑になる。

【0008】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板上にレジストパターンを適切且つ効率よく形成することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記の目的を達成するため、本発明は、基板上にレジストパターンを形成する基板処理方法であって、基板にフォトリソグラフィー処理を行い、当該基板上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、前記レジストパターンの側面に処理剤を進入させ、且つ前記レジストパターンの側面に前記処理剤を介して金属を浸潤させる金属処理工程と、を有し、前記金属処理工程において前記レジストパターンに浸潤する前記金属の浸潤量の制御は、少なくとも前記金属処理工程における前記処理剤の温度、前記金属処理工程で処理される前記レジストパターン中の溶剤の量、又は前記レジストパターン形成工程においてレジスト膜を露光する際の露光量を調整して行われることを特徴としている。

【0010】

ここで、レジストパターン形成工程において基板にフォトリソグラフィー処理を行い、基板上にレジストパターンを形成すると、当該レジストパターンの側面には、いわゆる中間露光領域が形成される。フォトリソグラフィー処理では、基板上にレジスト膜を形成後、レジスト膜を露光し、さらに露光されたレジスト膜を現像液によって現像する。このようにレジストパターンは、本来、レジスト膜において露光されていない部分が現像液に溶解せずに残存して形成される。しかしながら、少なくともレジストパターン側面は、実際には若干程度露光されている。すなわち、レジストパターンの側面には、現像液に不溶であるはずの領域にも関わらず、僅かな可溶性基が発生する、といった可溶層と不溶層との中間的な性質を持つ領域、上述した中間露光領域が形成される。そして中間露光領域には、露光されることによってＯＨ基（水酸基）が形成されている。

【0011】

本発明によれば、金属処理工程において、レジストパターンの側面に処理剤を進入させると、当該処理剤を進入経路として金属をレジストパターンの側面に進入させることができる。この金属がレジストパターンの側面の中間露光領域中のＯＨ基と結合して、レジストパターンの側面に金属が浸潤する。このように金属を含有するレジストパターンは、基板上の被処理膜に対して高いエッチング選択比を有している。このため、レジストパターンの高さが低くても（レジスト膜の膜厚が小さくても）、当該レジストパターンは、被処理膜をエッチングする際のマスクとしての機能を十分に発揮する。したがって、レジストパターンのアスペクト比を小さくすることができるので、パターン倒れを抑制することができ、基板上にレジストパターンを適切に形成することができる。

【0012】

しかも、従来のようにシリコン膜の形成とシリコン膜のエッチングを別途行う必要がなく、レジストパターンを改質するだけでよい。このため、ウェハ処理を簡易化でき、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。

【0014】

前記金属処理工程後、前記レジストパターンにおいて前記金属が浸潤した側面の内側であって、前記金属が浸潤していない部分を除去し、基板上に他のレジストパターンを形成してもよい。

【0015】

前記金属処理工程において、前記レジストパターンの側面における前記金属の浸潤と同様に当該レジストパターンの上面に前記金属を浸潤させてもよい。

【0016】

前記金属処理工程において、前記処理剤中に前記金属を含有する金属含有剤を基板上に供給し、前記レジストパターンの側面に前記金属含有剤を進入させて、前記レジストパターンの側面に前記金属を浸潤させてもよい。

【0017】

前記金属処理工程において、前記金属含有剤は液体状又は気体状で基板上に供給されてもよい。

【0018】

前記金属処理工程において、基板上に前記処理剤を供給して前記レジストパターンの側面に前記処理剤を進入させた後、前記金属を含有する金属含有剤を基板上に供給して前記レジストパターンの側面に前記金属を浸潤させてもよい。

【0019】

前記金属処理工程において、前記処理剤と前記金属含有剤は、それぞれ液体状又は気体状で基板上に供給されてもよい。

【0020】

前記処理剤はアルコールであってもよい。

【0021】

別な観点による本発明によれば、前記基板処理方法を基板処理システムによって実行させるように、当該基板処理システムを制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。

【0022】

また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。

【0023】

さらに別な観点による本発明は、基板上にレジストパターンを形成する基板処理システムであって、基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成装置と、前記レジスト膜形成装置で形成されたレジスト膜を露光する露光装置と、前記露光装置で露光されたレジスト膜を現像して、基板上にレジストパターンを形成する現像装置と、前記レジストパターンの側面に処理剤を進入させ、且つ前記レジストパターンの側面に前記処理剤を介して金属を浸潤させる金属処理装置と、を有し、少なくとも前記金属処理装置における前記処理剤の温度、前記金属処理装置で処理される前記レジストパターン中の溶剤の量、又は前記露光装置における露光量を調整して、前記金属処理装置において前記レジストパターンに浸潤する前記金属の浸潤量を制御する制御装置をさらに有することを特徴としている。

【0025】

前記基板処理システムは、前記金属処理装置で前記金属が浸潤した前記レジストパターンの側面の内側であって、前記金属が浸潤していない部分を除去し、基板上に他のレジストパターンを形成するレジストパターン除去装置をさらに有していてもよい。

【0026】

前記金属処理装置は、前記レジストパターンの側面における前記金属の浸潤と同様に当該レジストパターンの上面に前記金属を浸潤させてもよい。

【0027】

前記金属処理装置は、前記処理剤中に前記金属を含有する金属含有剤を基板上に供給する金属含有剤供給部を有していてもよい。

【0028】

金属含有剤供給部は、前記金属含有剤を液体状又は気体状で基板上に供給してもよい。

【0029】

前記金属処理装置は、基板上に前記処理剤を供給する処理剤供給部と、前記金属を含有する金属含有剤を基板上に供給する金属含有剤供給部とを有していてもよい。

【0030】

前記処理剤供給部と前記金属含有剤供給部は、前記処理剤と前記金属含有剤をそれぞれ液体状又は気体状で基板上に供給してもよい。

【0031】

前記処理剤はアルコールであってもよい。

【発明の効果】

【0032】

本発明によれば、基板上にレジストパターンを適切且つ効率よく形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す説明図である。

【図2】塗布現像処理装置の構成の概略を示す平面図である。

【図3】塗布現像処理装置の内部構成の概略を示す側面図である。

【図4】塗布現像処理装置の内部構成の概略を示す側面図である。

【図5】塗布処理装置の構成の概略を示す横断面図である。

【図6】塗布処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。

【図7】エッチング処理装置の構成の概略を示す平面図である。

【図8】ウェハ処理の説明図であり、（ａ）はウェハ上に第１のレジストパターンが形成された様子を示し、（ｂ）は第１のレジストパターンの中間露光領域に金属が浸潤した様子を示し、（ｃ）はウェハ上に第２のレジストパターンが形成された様子を示し、（ｄ）は被処理膜に所定のパターンが形成された様子を示す。

【図9】第１のレジストパターンの側面に中間露光領域が形成されている様子を示す説明図である。

【図10】第１のレジストパターンの中間露光領域に金属が浸潤した様子を示す説明図である。

【図11】他の実施の形態において、第１のレジストパターンの上面に露光領域が形成された様子を示す説明図である。

【図12】他の実施の形態において、第１のレジストパターンの中間露光領域と露光領域に金属が浸潤した様子を示す説明図である。

【図13】他の実施の形態にかかるウェハ処理の説明図であり、（ａ）はウェハ上の第１のレジストパターンの中間露光領域と露光領域に金属が浸潤した様子を示し、（ｂ）は被処理膜に所定のパターンが形成された様子を示す。

【図14】他の実施の形態において、第１のレジストパターンの上面と側面に中間露光領域が形成されている様子を示す説明図である。

【図15】他の実施の形態にかかる塗布処理装置の構成の概略を示す横断面図である。

【図16】他の実施の形態にかかる塗布処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。

【図17】他の実施の形態において、第１のレジストパターンの中間露光領域にアルコールが進入した様子を示す説明図である。

【図18】他の実施の形態にかかる塗布処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる基板処理システム１の構成の概略を示す説明図である。なお、本実施の形態の基板処理システム１で処理される基板としてのウェハ上には、後述するように予め被処理膜が形成されている。

【0035】

基板処理システム１は、図１に示すようにウェハにフォトリソグラフィー処理を行う塗布現像処理装置２と、ウェハにエッチング処理を行うエッチング処理装置３とを有している。

【0036】

塗布現像処理装置２は、図２に示すように例えば外部との間で複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション１０と、フォトリソグラフィー処理の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション１１と、処理ステーション１１に隣接する露光装置１２との間でウェハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション１３とを一体に接続した構成を有している。

【0037】

カセットステーション１０には、カセット載置台２０が設けられている。カセット載置台２０には、複数、例えば４つのカセット載置板２１が設けられている。カセット載置板２１は、水平方向のＸ方向（図２中の上下方向）に一列に並べて設けられている。これらのカセット載置板２１には、塗布現像処理装置２の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置することができる。

【0038】

カセットステーション１０には、図２に示すようにＸ方向に延びる搬送路２２上を移動自在なウェハ搬送装置２３が設けられている。ウェハ搬送装置２３は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板２１上のカセットＣと、後述する処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。

【0039】

処理ステーション１１には、各種装置を備えた複数、例えば４つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が設けられている。例えば処理ステーション１１の正面側（図２のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション１１の背面側（図２のＸ方向正方向側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション１１のカセットステーション１０側（図１のＹ方向負方向側）には、第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション１１のインターフェイスステーション１３側（図２のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。

【0040】

例えば第１のブロックＧ１には、図３に示すように複数の液処理装置が鉛直方向に積層されている。例えばウェハＷを現像処理する現像装置３０、ウェハＷのレジスト膜の下層に反射防止膜（以下、「下部反射防止膜」という）を形成する下部反射防止膜形成装置３１、ウェハＷ上にレジスト膜を形成すると共に、第１のレジストパターンの側面に金属を浸潤させる塗布処理装置３２、ウェハＷのレジスト膜の上層に反射防止膜（以下、「上部反射防止膜」という）を形成する上部反射防止膜形成装置３３が下から順に４段に重ねられている。なお、塗布処理装置３２は、本発明におけるレジスト膜形成装置として機能すると共に、金属処理装置として機能する。

【0041】

現像装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、上部反射防止膜形成装置３３は、それぞれ処理時にウェハＷを収容するカップＰを水平方向に複数有し、複数のウェハＷを並行して処理することができる。塗布処理装置３２の詳細な構成については後述する。

【0042】

なお、これら現像装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、塗布処理装置３２、上部反射防止膜形成装置３３の数や配置は、任意に選択できる。また第１のブロックＧ１には、ウェハＷに撥水性の保護膜を形成するための処理液を供給して露光用の保護膜を形成する保護膜形成装置や、ウェハＷの裏面及び周縁のベベル部に洗浄液を供給してウェハＷの裏面を洗浄する裏面洗浄装置等が配置されていてもよい。

【0043】

例えば第２のブロックＧ２には、図４に示すようにウェハＷの熱処理を行う熱処理装置４０や、ウェハＷを疎水化処理するアドヒージョン装置４１、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光装置４２が上下方向と水平方向に並べて設けられている。熱処理装置４０は、ウェハＷを載置して加熱する熱板と、ウェハＷを載置して冷却する冷却板を有し、加熱処理と冷却処理の両方を行うことができる。なお、熱処理装置４０、アドヒージョン装置４１及び周辺露光装置４２の数や配置は、任意に選択できる。

【0044】

例えば第３のブロックＧ３には、図２及び図３に示すように複数の受け渡し装置５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡し装置６０、６１、６２が下から順に設けられている。

【0045】

図２に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばウェハ搬送装置７０が配置されている。

【0046】

ウェハ搬送装置７０は、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム７１を有している。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定の装置にウェハＷを搬送できる。

【0047】

ウェハ搬送装置７０は、例えば図４に示すように上下に複数台配置され、例えば各ブロックＧ１〜Ｇ４の同程度の高さの所定の装置にウェハＷを搬送できる。

【0048】

また、ウェハ搬送領域Ｄには、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。

【0049】

シャトル搬送装置８０は、例えばＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハＷを搬送できる。

【0050】

図２に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置９０が設けられている。ウェハ搬送装置９０は、例えばＸ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置９０は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。

【0051】

インターフェイスステーション１３には、ウェハ搬送装置１００と受け渡し装置１０１が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えばＹ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１００は、例えば搬送アームにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、受け渡し装置１０１及び露光装置１２との間でウェハＷを搬送できる。

【0052】

次に、上述した塗布処理装置３２の構成について説明する。塗布処理装置３２は、図５に示すように内部を閉鎖可能な処理容器１１０を有している。処理容器１１０のウェハ搬送領域Ｄ側の側面には、ウェハＷの搬入出口（図示せず）が例えば３箇所に形成され、当該搬入出口には開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。また、これら３つの搬入出口は、後述する金属処理部１２０、レジスト膜形成部１２１、１２２に対応する位置に形成されている。なお、金属処理部１２０は本発明における金属処理装置として機能し、レジスト膜形成部１２１、１２２は本発明におけるレジスト膜形成装置として機能する。

【0053】

処理容器１１０の内部には、例えば後述するようにウェハＷ上の第１のレジストパターンの側面に形成された中間露光領域に処理剤としてのアルコールを進入させ、且つ中間露光領域にアルコールを介して金属を浸潤させる金属処理部１２０と、ウェハＷ上にレジスト膜を形成する２つのレジスト膜形成部１２１、１２２とが設けられている。金属処理部１２０、レジスト膜形成部１２１、１２２は、Ｙ方向負方向（図５の左方向）側からＹ方向正方向（図５の右方向）側にこの順で並べて配置されている。

【0054】

金属処理部１２０には、図６に示すようにウェハＷを保持して回転させるスピンチャック１３０が設けられている。スピンチャック１３０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック１３０上に吸着保持できる。

【0055】

スピンチャック１３０の下方には、例えばモータなどを備えたチャック駆動部１３１が設けられている。スピンチャック１３０は、チャック駆動部１３１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部１３１には、例えばシリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック１３０は昇降自在になっている。

【0056】

スピンチャック１３０の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ１３２が設けられている。カップ１３２の下面には、回収した液体を排出する排出管１３３と、カップ１３２内の雰囲気を排気する排気管１３４が接続されている。

【0057】

図５に示すようにカップ１３２のＸ方向負方向（図５中の下方向）側には、Ｙ方向（図５中の左右方向）に沿って延伸するレール１４０が形成されている。レール１４０は、例えばカップ１３２のＹ方向負方向（図５中の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図５中の右方向）側の外方まで形成されている。レール１４０には、アーム１４１が取り付けられている。

【0058】

アーム１４１には、図５及び図６に示すようにウェハＷ上に金属含有剤としての液体状の金属含有液を供給する、金属含有剤供給部としての金属含有液ノズル１４２が支持されている。アーム１４１は、図５に示すノズル駆動部１４３により、レール１４０上を移動自在である。これにより、金属含有液ノズル１４２は、カップ１３２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１４４からカップ１３２内のウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷ上をウェハＷの径方向に移動できる。また、アーム１４１は、ノズル駆動部１４３によって昇降自在であり、金属含有液ノズル１４２の高さを調整できる。

【0059】

金属含有液ノズル１４２には、図６に示すように金属含有液供給源１４５に連通する供給管１４６が接続されている。金属含有液供給源１４５内には、金属含有液が貯留されている。供給管１４６には、金属含有液の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１４７が設けられている。

【0060】

金属含有液供給源１４５内には、処理剤としてのアルコールに金属が溶解した金属含有液が貯留されている。アルコールとしては、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、エタノール、ブタノール、ＭＩＢＣ（メチルイソブチルカルビノール）等が用いられる。また金属としては、例えばＺｒ（ジルコニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）等が用いられる。なお、この金属は微小な径を有し、例えば５ｎｍ以下の径のナノパーティクルである。

【0061】

レジスト膜形成部１２１には、図６に示すようにウェハＷを保持して回転させるスピンチャック１５０が設けられている。スピンチャック１５０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック１５０上に吸着保持できる。

【0062】

スピンチャック１５０の下方には、例えばモータなどを備えたチャック駆動部１５１が設けられている。スピンチャック１５０は、チャック駆動部１５１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部１５１には、例えばシリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック１５０は昇降自在になっている。

【0063】

スピンチャック１５０の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ１５２が設けられている。カップ１５２の下面には、回収した液体を排出する排出管１５３と、カップ１５２内の雰囲気を排気する排気管１５４が接続されている。

【0064】

なお、レジスト膜形成部１２２にも、上記レジスト膜形成部１２１と同様に、スピンチャック１５０、チャック駆動部１５１、カップ１５２、排出管１５３、排気管１５４が設けられている。

【0065】

図５に示すようにレジスト膜形成部１２１、１２２のカップ１５２のＸ方向負方向（図５中の下方向）側には、Ｙ方向（図５中の左右方向）に沿って延伸するレール１６０が形成されている。レール１６０は、例えばレジスト膜形成部１２１のカップ１５２のＹ方向負方向（図５中の左方向）側の外方から、レジスト膜形成部１２２のカップ１５２のＹ方向正方向（図５中の右方向）側の外方まで形成されている。レール１６０には、例えばアーム１６１が取り付けられている。

【0066】

アーム１６１には、図５及び図６に示すようにウェハＷにレジスト液を供給するレジスト液ノズル１６２が支持されている。アーム１６１は、図５に示すノズル駆動部１６３により、レール１６０上を移動自在である。これにより、レジスト液ノズル１６２は、レジスト膜形成部１２１のカップ１５２とレジスト膜形成部１２２のカップ１５２との間に設置された待機部１６４からカップ１５２内のウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷ上をウェハＷの径方向に移動できる。また、アーム１６１は、ノズル駆動部１６３によって昇降自在であり、レジスト液ノズル１６２の高さを調整できる。

【0067】

レジスト液ノズル１６２には、図６に示すようにレジスト液供給源１６５に連通する供給管１６６が接続されている。レジスト液供給源１６５内には、レジスト液が貯留されている。供給管１６６には、レジスト液の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１６７が設けられている。

【0068】

次に、上述したエッチング処理装置３の構成について説明する。エッチング処理装置３は、図７に示すようにエッチング処理装置３に対するウェハＷの搬入出を行うカセットステーション２００、ウェハＷの搬送を行う共通搬送部２０１、後述するようにウェハＷ上の第１のレジストパターンの中間露光領域の内側であって、金属が浸潤していない未露光領域を除去し、ウェハ上に第２のレジストパターンを形成するレジストパターン除去装置としての第１のエッチング装置２０２、２０３、ウェハＷ上の第２のレジストパターンをマスクとして下部反射防止膜及び被処理膜を所定のパターンにエッチングする第２のエッチング装置２０４、２０５を有している。

【0069】

カセットステーション２００は、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構２１０が内部に設けられた搬送室２１１を有している。ウェハ搬送機構２１０は、ウェハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム２１０ａ、２１０ｂを有しており、これら搬送アーム２１０ａ、２１０ｂのいずれかによってウェハＷを保持しながら搬送する構成となっている。搬送室２１１の側方には、ウェハＷを複数枚並べて収容可能なカセットＣが載置されるカセット載置台２１２が備えられている。図示の例では、カセット載置台２１２には、カセットＣを複数、例えば３つ載置できるようになっている。

【0070】

搬送室２１１と共通搬送部２０１は、真空引き可能な２つのロードロック装置２１３ａ、２１３ｂを介して互いに連結させられている。

【0071】

共通搬送部２０１は、例えば上方からみて略多角形状（図示の例では六角形状）をなすように形成された密閉可能な構造の搬送室チャンバ２１４を有している。搬送室チャンバ２１４内には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構２１５が設けられている。ウェハ搬送機構２１５は、ウェハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム２１５ａ、２１５ｂを有しており、これら搬送アーム２１５ａ、２１５ｂのいずれかによってウェハＷを保持しながら搬送する構成となっている。

【0072】

搬送室チャンバ２１４の外側には、第１のエッチング装置２０２、２０３、第２のエッチング装置２０４、２０５、ロードロック装置２１３ｂ、２１３ａが、搬送室チャンバ２１４の周囲を囲むように配置されている。第１のエッチング装置２０２、２０３、第２のエッチング装置２０４、２０５、ロードロック装置２１３ｂ、２１３ａは、例えば上方からみて時計回転方向においてこの順に並ぶように、また、搬送室チャンバ２１４の６つの側面部に対してそれぞれ対向するようにして配置されている。

【0073】

なお、第１のエッチング装置２０２、２０３、第２のエッチング装置２０４、２０５としては、例えば例えばＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｃｈｉｎｇ）装置が用いられる。すなわち、第１のエッチング装置２０２、２０３、第２のエッチング装置２０４、２０５では、反応性の気体（エッチングガス）やイオン、ラジカルによって、レジスト膜や下部反射防止膜、被処理膜をエッチングするドライエッチングが行われる。

【0074】

以上の基板処理システム１には、図１に示すように制御装置３００が設けられている。制御装置３００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、基板処理システム１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置３００にインストールされたものであってもよい。

【0075】

次に、以上のように構成された基板処理システム１を用いて行われるウェハＷの処理方法について説明する。図８は、ウェハ処理の各工程におけるウェハＷの状態を模式的に示している。なお、図８（ａ）に示すように基板処理システム１で処理されるウェハＷ上には、予め被処理膜４００が形成されている。

【0076】

先ず、複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが、塗布現像処理装置２のカセットステーション１０に搬入され、所定のカセット載置板２１に載置される。その後、ウェハ搬送装置２３によりカセットＣ内の各ウェハＷが順次取り出され、処理ステーション１１の受け渡し装置５３に搬送される。

【0077】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、温度調節される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって下部反射防止膜形成装置３１に搬送され、図８（ａ）に示すようにウェハＷ上に下部反射防止膜４０１が形成される。その後ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送され、加熱され、温度調節され、その後受け渡し装置５３に戻される。

【0078】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって受け渡し装置５４に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によってアドヒージョン装置４１に搬送され、アドヒージョン処理される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、温度調節される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって塗布処理装置３２のレジスト膜形成部１２１に搬送される。

【0079】

レジスト膜形成部１２１に搬送されたウェハＷは、スピンチャック１５０に吸着保持される。続いて、アーム１６１によって待機部１６４のレジスト液ノズル１６２をウェハＷの中心部の上方まで移動させる。その後、スピンチャック１５０によってウェハＷを回転させながら、レジスト液ノズル１６２からウェハＷの中心部にレジスト液を供給する。ウェハＷ上に供給された供給されたレジスト液ノズル１６２は、ウェハＷの回転により生じる遠心力によってウェハＷの表面全面に拡散する。こうしてウェハＷ上にレジスト液が塗布され、ウェハＷ上にレジスト膜が形成される。

【0080】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送されて、プリベーク処理される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって受け渡し装置５５に搬送される。

【0081】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって上部反射防止膜形成装置３３に搬送され、ウェハＷ上に上部反射防止膜（図示せず）が形成される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送されて、加熱され、温度調節される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって周辺露光装置４２に搬送されて、ウェハＷ上のレジスト膜の周縁部に対して周辺露光処理が行わる。

【0082】

その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって受け渡し装置５６に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって受け渡し装置５２に搬送され、シャトル搬送装置８０によって受け渡し装置６２に搬送される。

【0083】

次にウェハＷは、インターフェイスステーション１３のウェハ搬送装置１００によって露光装置１２に搬送される。露光装置１２では、ウェハＷ上のレジスト膜に光が照射され、当該レジスト膜に所定のパターンが選択的に露光される。

【0084】

その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって露光装置１２から受け渡し装置６０に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、露光後ベーク処理される。

【0085】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって現像装置３０に搬送される。現像装置３０では、ウェハＷ上のレジスト膜に現像液が供給されて現像される。具体的には、現像液によって、露光装置１２で露光されたレジスト膜が選択的に除去される。そして、露光されていないレジスト膜が残存し、図８（ａ）に示すようにウェハＷ上に第１のレジストパターン４０２が形成される。

【0086】

このとき、図９に示すように第１のレジストパターン４０２の両側面には、いわゆる中間露光領域４０３、４０３が形成される。第１のレジストパターン４０２は、本来、露光装置１２で露光されていないレジスト膜が残存して形成されるが、当該第１のレジストパターン４０２の側面は、実際には若干程度露光されている。すなわち、第１のレジストパターン４０２の側面には、現像液に不溶であるはずの領域にも関わらず、僅かな可溶性基が発生する、といった可溶層と不溶層との中間的な性質を持つ領域、上述した中間露光領域４０３が形成される。そして、この中間露光領域４０３には、露光されることによってＯＨ基（水酸基）が形成されている。また第１のレジストパターン４０２において、中間露光領域４０３、４０３の間には、露光されていない未露光領域４０４が形成されている。なお、上述した中間露光領域４０３が形成される原因としては、例えば半導体デバイスの微細化が進むにつれ、露光される領域と露光されない領域との境界に充分な露光量のコントラストを確保することが難しくなってきていることが挙げられる。

【0087】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、ポストベーク処理される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって受け渡し装置５０に搬送される。

【0088】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって受け渡し装置５４に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって塗布処理装置３２の金属処理部１２０に搬送される。

【0089】

金属処理部１２０に搬送されたウェハＷは、スピンチャック１３０に吸着保持される。続いて、アーム１４１によって待機部１４４の金属含有液ノズル１４２をウェハＷの中心部の上方まで移動させる。その後、スピンチャック１３０によってウェハＷを回転させながら、金属含有液ノズル１４２からウェハＷの中心部に金属含有液を供給する。ウェハＷ上に供給された供給された金属含有液は、ウェハＷの回転により生じる遠心力によってウェハＷの表面全面に拡散する。

【0090】

このようにウェハＷ上に金属含有液が塗布されると、金属含有液中のアルコールは、第１のレジストパターン４０２の中間露光領域４０３中のＯＨ基等、親和性の良い官能基をターゲットにして中間露光領域４０３に進入する。この中間露光領域４０３へのアルコールの進入に伴い、当該アルコールを進入経路として金属も中間露光領域４０３に進入する。そして、金属は中間露光領域４０３中のＯＨ基と結合して、図１０に示すように金属４０５が中間露光領域４０３に浸潤する。そして、図８（ｂ）に示すように第１のレジストパターン４０２の両側面に金属４０５が浸潤した、金属浸潤層である中間露光領域４０３が形成される。

【0091】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって受け渡し装置５４に搬送され、その後カセットステーション１０のウェハ搬送装置２３によって所定のカセット載置板２１のカセットＣに搬送される。

【0092】

塗布現像処理装置２においてウェハＷに所定の処理が行われると、ウェハＷを収納したカセットＣは、塗布現像処理装置２から搬出され、次にエッチング処理装置３に搬入される。

【0093】

エッチング処理装置３では、先ず、ウェハ搬送機構２１０によって、カセット載置台２１２上のカセットＣから１枚のウェハＷが取り出され、ロードロック装置２１３ａ内に搬入される。ロードロック装置２１３ａ内にウェハＷが搬入されると、ロードロック装置２１３ａ内が密閉され、減圧される。その後、ロードロック装置２１３ａ内と大気圧に対して減圧された状態（例えば略真空状態）の搬送室チャンバ２１４内とが連通させられる。そして、ウェハ搬送機構２１５によって、ウェハＷがロードロック装置２１３ａから搬出され、搬送室チャンバ２１４内に搬入される。

【0094】

搬送室チャンバ２１４内に搬入されたウェハＷは、次にウェハ搬送機構２１５によって第１のエッチング装置２０２に搬送される。第１のエッチング装置２０２では、例えばＯ_２ガス（Ｏ_２プラズマ）を用いてウェハＷにエッチング処理を行う。このとき、第１のレジストパターン４０２の中間露光領域４０３は金属４０５を含有するため、未露光領域４０４に比べてエッチング耐性が高い。このため、ウェハＷにエッチング処理を行うと、未露光領域４０４のみが選択的に除去され、中間露光領域４０３が残る。そして図８（ｃ）に示すようにウェハＷ上に他のレジストパターンとしての第２のレジストパターン４０６（中間露光領域４０３）が形成される。

【0095】

次にウェハＷは、ウェハ搬送機構２１５によって第２のエッチング装置２０４に搬送される。第２のエッチング装置２０４では、例えばＯ_２ガス（Ｏ_２プラズマ）やＣＦガス（ＣＦプラズマ）を用いてウェハＷ上の第２のレジストパターン４０６をマスクとして、ウェハＷ上の下部反射防止膜４０１と被処理膜４００がそれぞれエッチングされる。このとき、第２のレジストパターン４０６は下部反射防止膜４０１と被処理膜４００に対して高いエッチング選択比を有しているので、図８（ｄ）に示すように下部反射防止膜４０１に所定のパターン４０７が適切な形状で形成されると共に、被処理膜４００に所定のパターン４０８が適切な形状で形成される。

【0096】

その後ウェハＷは、ウェハ搬送機構２１５によって再び搬送室チャンバ２１４内に戻される。そして、ロードロック装置２１３ｂを介してウェハ搬送機構２１０に受け渡され、カセットＣに収納される。その後、ウェハＷを収納したカセットＣがエッチング処理装置３から搬出されて一連のウェハ処理が終了する。

【0097】

以上の実施の形態によれば、第１のレジストパターン４０２の中間露光領域４０３にはＯＨ基が形成されている。そうすると、塗布処理装置３２の金属処理部１２０において、中間露光領域４０３にアルコールを進入させ、当該アルコールを進入経路として金属４０５を中間露光領域４０３に進入させて浸潤させることができる。すなわち、第１のレジストパターン４０２において、中間露光領域４０３は金属４０５を含有する分、未露光領域４０４に比べてエッチング耐性を高くなる。このため、第１のエッチング装置２０２において、未露光領域４０４のみを選択的に除去することができ、中間露光領域４０３を残して、ウェハ上に微細な第２のレジストパターン４０６を適切に形成することができる。したがって、本実施の形態は近年の微細化した半導体デバイスを製造する際にも適用することができ、いわゆるＳａＤＰ（Ｓｅｌｆ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）と呼ばれるダブルパターニングにも適用することができる。

【0098】

また、金属４０５を含有する第２のレジストパターン４０６はウェハＷ上の被処理膜４００に対して高いエッチング選択比を有している。このため、第２のレジストパターン４０６の高さが低くても（レジスト膜の膜厚が小さくても）、当該第２のレジストパターン４０６は、第２のエッチング装置２０４において被処理膜４００をエッチングする際のマスクとしての機能を十分に発揮する。したがって、第２のレジストパターン４０６のアスペクト比を小さくすることができるので、パターン倒れを抑制することができ、ウェハＷ上に第２のレジストパターン４０６を適切に形成することができる。

【0099】

さらに、このように第２のレジストパターン４０６は被処理膜４００に対して高いエッチング選択比を有しているので、第２のエッチング装置２０４において第２のレジストパターン４０６をマスクとして被処理膜４００をエッチングすると、当該被処理膜４００に所定のパターン４０８を適切に形成することができる。

【0100】

しかも本実施の形態によれば、従来のように被処理膜４００に対して高いエッチング選択比の取れるシリコン膜等を別途形成してエッチングする必要がなく、第１のレジストパターン４０２を改質するだけでよい。このため、ウェハ処理を簡易化でき、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。

【0101】

以上の実施の形態において、第１のレジストパターン４０２の中間露光領域４０３に浸潤する金属４０５の浸潤量、すなわち中間露光領域４０３中の金属４０５の濃度又は中間露光領域４０３中の金属４０５の浸潤深さは、例えば以下の４つのパラメータのいずれか又はすべてを調整することによって制御される。なお、これら４つのパラメータを調整することで、中間露光領域４０３に浸潤する金属４０５の浸潤速度も制御できる。

【0102】

１つめのパラメータとしては、例えば塗布処理装置３２の金属処理部１２０における金属４０５の浸潤時間が挙げられる。金属含有液ノズル１４２から金属含有液を供給する時間を長くすれば、中間露光領域４０３に金属４０５を浸潤させる時間を長くすることができ、当該金属４０５の浸潤量を多くすることができる。一方、金属４０５の浸潤時間を短くすれば、当該金属４０５の浸潤量を少なくすることができる。

【0103】

２つめのパラメータとしては、例えば塗布処理装置３２の金属処理部１２０において金属含有液ノズル１４２から供給される金属含有液中のアルコールの温度が挙げられる。金属含有液ノズル１４２からのアルコールの温度を高くすると、中間露光領域４０３に金属４０５が浸潤し易くなり、当該金属４０５の浸潤量を多くすることができる。一方、アルコールの温度を低くすると、当該金属４０５の浸潤量を少なくすることができる。

【0104】

３つめのパラメータとしては、例えば塗布処理装置３２の金属処理部１２０において処理される第１のレジストパターン４０２中の溶剤の量が挙げられる。この溶剤の量の調整は種々の方法を用いることができる。

【0105】

例えば塗布処理装置３２のレジスト膜形成部１２１でウェハＷ上にレジスト膜が形成された後、熱処理装置４０で熱処理（プリベーク処理）を行う際、当該熱処理の温度や時間を調整することで、レジスト膜中の溶剤の量、すなわち第１のレジストパターン４０２中の溶剤の量を調整することができる。熱処理の温度を低く、或いは熱処理の時間を短くすれば、第１のレジストパターン４０２中の溶剤の量を多くすることができる。そうすると、第１のレジストパターン４０２の中間露光領域４０３に進入するアルコールの量を多くすることができ、さらに中間露光領域４０３に浸潤する金属４０５の浸潤量を多くすることができる。一方、熱処理の温度を高く、或いは熱処理の時間を長くすれば、第１のレジストパターン４０２中の溶剤の量が少なくなり、中間露光領域４０３に進入するアルコールの量を少なくすることができ、さらに中間露光領域４０３に浸潤する金属４０５の浸潤量を少なくすることができる。

【0106】

また、例えば別途設けられた溶剤供給装置（図示せず）においてレジスト膜に溶剤を供給して、当該レジスト膜中の溶剤の量を積極的に増加させてもよい。さらに、例えばレジスト膜形成部１２１のレジスト液ノズル１６２から供給されるレジスト液の材料を変更することで、レジスト膜中の溶剤の量を調整してもよい。

【0107】

４つめのパラメータとしては、例えば露光装置１２における露光量（ドーズ量）が挙げられる。露光量を大きくすると、第１のレジストパターン４０２の中間露光領域４０３中にＯＨ基が多く形成される。そうすると、中間露光領域４０３に進入するアルコールの量を多くすることができ、さらに中間露光領域４０３に浸潤する金属４０５の浸潤量を多くすることができる。一方、露光量を小さくすると、中間露光領域４０３中に形成されるＯＨ基が少なくなり、中間露光領域４０３に進入するアルコールの量を少なくすることができ、さらに中間露光領域４０３に浸潤する金属４０５の浸潤量を少なくすることができる。

【0108】

以上のように第１のレジストパターン４０２の中間露光領域４０３に浸潤する金属４０５の浸潤量を制御することができる。また、この中間露光領域４０３に浸潤する金属４０５の浸潤量は、第２のエッチング装置２０４におけるエッチング処理で必要とされるエッチング選択比に応じて制御できる。このため、当該エッチング処理をより適切に行うことができる。

【0109】

なお以上の実施の形態では、第１のエッチング装置２０２において第１のレジストパターン４０２の未露光領域４０４を除去し、第２のエッチング装置２０４において下部反射防止膜４０１と被処理膜４００をエッチングしていたが、これら未露光領域４０４の除去と下部反射防止膜４０１及び被処理膜４００のエッチング処理を、同一のエッチング装置内においてエッチングガスを切り替えて行ってもよい。

【0110】

以上の実施の形態では、被処理膜４００をエッチングする際のマスクとして、ウェハＷ上に第２のレジストパターン４０６を形成していたが、第１のレジストパターン４０２を用いてもよい。

【0111】

上記実施の形態において図９に示したように、ウェハＷ上に形成された第１のレジストパターン４０２の側面には、中間露光領域４０３が形成されている。本実施の形態では、このように第１のレジストパターン４０２が形成されたウェハＷを再び露光装置１２に搬送し、当該露光装置１２において第１のレジストパターン４０２の上面のみを露光する。そうすると、図１１に示すように第１のレジストパターン４０２の上面に露光領域４１０が形成される。この露光領域４１０にはＯＨ基が形成される。すなわち、第１のレジストパターン４０２では、中間露光領域４０３と露光領域４１０にＯＨ基が形成されている。

【0112】

その後、熱処理装置４０においてウェハＷをポストベーク処理した後、当該ウェハＷを塗布処理装置３２の金属処理部１２０に搬送する。

【0113】

金属処理部１２０では、スピンチャック１３０に吸着保持されたウェハＷを回転させながら、金属含有液ノズル１４２からウェハＷの中心部に金属含有液を供給する。ウェハＷ上に供給された供給された金属含有液は、ウェハＷの回転により生じる遠心力によってウェハＷの表面全面に拡散する。

【0114】

このようにウェハＷ上に金属含有液が塗布されると、金属含有液中のアルコールは、第１のレジストパターン４０２の中間露光領域４０３と露光領域４１０中のＯＨ基等、親和性の良い官能基をターゲットにして当該中間露光領域４０３と露光領域４１０に進入する。この中間露光領域４０３と露光領域４１０へのアルコールの進入に伴い、当該アルコールを進入経路として金属４０５も中間露光領域４０３と露光領域４１０に進入する。そして、金属４０５は中間露光領域４０３と露光領域４１０中のＯＨ基と結合して、図１２に示すように金属４０５が中間露光領域４０３と露光領域４１０に浸潤する。そして、図１３（ａ）に示すように第１のレジストパターン４０２の両側面と上面に、金属４０５が浸潤した中間露光領域４０３と露光領域４１０がそれぞれ形成される。

【0115】

その後、ウェハＷをエッチング処理装置３の第２のエッチング装置２０４に搬送する。第２のエッチング装置２０４では、例えばＯ_２ガス（Ｏ_２プラズマ）やＣＦガス（ＣＦプラズマ）を用いてウェハＷ上の第１のレジストパターン４０２をマスクとして、ウェハＷ上の下部反射防止膜４０１と被処理膜４００がそれぞれエッチングされる。このとき、エッチングガス（エッチングプラズマ）に晒される第１のレジストパターン４０２の上面（露光領域４１０）と側面（中間露光領域４０３）は、金属４０５を含有しているので、下部反射防止膜４０１と被処理膜４００に対して高いエッチング選択比を有する。このため、図１３（ｂ）に示すように下部反射防止膜４０１に所定のパターン４０７を適切な形状で形成できると共に、被処理膜４００に所定のパターン４０８を適切な形状で形成することができる。

【0116】

本実施の形態においても、上記実施の形態と同様の効果を享受することができる。すなわち、第１のレジストパターン４０２の中間露光領域４０３と露光領域４１０が金属４０５を含有し、被処理膜４００に対して高いエッチング選択比を有しているので、第１のレジストパターン４０２の高さが低くても、当該第１のレジストパターン４０２は、被処理膜４００をエッチングする際のマスクとしての機能を十分に発揮する。したがって、第１のレジストパターン４０２のアスペクト比を小さくすることができるので、パターン倒れを抑制することができ、ウェハＷ上に第１のレジストパターン４０２を適切に形成することができる。また第１のレジストパターン４０２のアスペクト比を小さくできるので、当該第１のレジストパターン４０２を微細化することもできる。

【0117】

さらに、このように第１のレジストパターン４０２は被処理膜４００に対して高いエッチング選択比を有しているので、第２のエッチング装置２０４において第１のレジストパターン４０２をマスクとして被処理膜４００をエッチングすると、当該被処理膜４００に所定のパターン４０８を適切に形成することができる。

【0118】

しかも本実施の形態によれば、従来のように被処理膜４００に対して高いエッチング選択比の取れるシリコン膜を別途形成してエッチングする必要がなく、第１のレジストパターン４０２を改質するだけでよい。このため、ウェハ処理を簡易化でき、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。

【0119】

また従来であれば、被処理膜４００上にＳＯＣ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｃａｒｂｏｎ）膜とＳｉＡＲＣ（Ｓｉｌｉｃｏｎ−ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｃｏａｔｉｎｇ）膜を被処理膜４００側からこの順で積層してエッチング耐性を向上させる場合があった。これに対して、本実施の形態では、第１のレジストパターン４０２自体のエッチング耐性が高いので、被処理膜４００上に下部反射防止膜４０１のみを設けるだけでよい。すなわち、従来の３層マルチレイヤを２層バイレイヤにすることができる。したがって、ウェハ処理のスループットを向上させることができると共に、製品の製造コストも低廉化することができる。

【0120】

さらに下部反射防止膜４０１の膜厚も任意に設定することができるので、プロセスマージンも拡大し、ウェハ処理の自由度が向上する。

【0121】

なお、本実施の形態では、第１のレジストパターン４０２の未露光領域４０４を除去する必要がないので、エッチング処理装置３の第１のエッチング装置２０２、２０３では、第２のエッチング装置２０４、２０５と同様の処理を行うようにしてもよい。

【0122】

以上の実施の形態では、ウェハＷ上の第１のレジストパターン４０２の中間露光領域４０３は、当該第１のレジストパターン４０２の側面に形成される場合について説明した。この点、露光装置１２においてウェハＷ上のレジスト膜を露光する際、近年のパターンの微細化やレジストの材料、露光条件等により、レチクルの下方に光が若干程度に回り込み、第１のレジストパターン４０２の上面が若干程度露光される場合がある。そうすると、図１４に示すように第１のレジストパターン４０２には、上面と側面の両方に中間露光領域４０３が形成される。

【0123】

かかる場合、図８に示したように被処理膜４００をエッチングする際に第２のレジストパターン４０６を用いる場合には、第１のレジストパターン４０２の上面と側面の中間露光領域４０３に金属４０５を浸潤させた後、例えばエッチング処理を行って第１のレジストパターン４０２の上面の中間露光領域４０３を除去すればよい。そうすると、図８（ｂ）に示したように第１のレジストパターン４０２の側面にのみ、金属４０５が浸潤した中間露光領域４０３を形成することができる。

【0124】

一方、図１３に示したように被処理膜４００をエッチングする際に第１のレジストパターン４０２を用いる場合には、図１４に示した第１のレジストパターン４０２をそのまま用いればよい。すなわち、上記実施の形態のように第１のレジストパターン４０２の上面を積極的に露光して露光領域４１０を形成する必要はない。

【0125】

以上の実施の形態では、塗布処理装置３２の金属処理部１２０において第１のレジストパターン４０２の中間露光領域４０３（又は露光領域４１０）に金属４０５を浸潤させるに際し、アルコールに金属４０５が溶解した金属含有液をウェハＷ上に供給していたが、これらアルコールと金属４０５を別々にウェハＷ上に供給してもよい。

【0126】

図１５及び図１６に示すように金属処理部１２０のアーム１４１には、ウェハＷ上に処理剤としての液体状のアルコールを供給する、処理剤供給部としてのアルコールノズル５００と、ウェハＷ上に金属４０５を含有する金属含有剤としての液体状の金属含有液を供給する、金属含有剤供給部としての金属含有液ノズル５０１とが支持されている。

【0127】

アルコールノズル５００には、図１５に示すようにアルコール供給源５１０に連通する供給管５１１が接続されている。供給管５１１には、アルコールの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群５１２が設けられている。なお、アルコールとしては、上記実施の形態と同様のアルコールが用いられる。

【0128】

金属含有液ノズル５０１には、金属含有液供給源５２０に連通する供給管５２１が接続されている。供給管５２１には、金属含有液の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群５２２が設けられている。なお、金属含有液中の金属４０５としては上記実施の形態と同様の金属が用いられるが、その溶媒には種々の溶媒を用いることができる。溶媒としては、例えば純水等、金属４０５を溶解し、且つレジスト膜を溶解しない材料であれば、種々の材料を用いることができる。

【0129】

金属処理部１２０のその他の構成は、上記実施の形態の金属処理部１２０と同様であるので説明を省略する。なお、以上の構成では、アルコールノズル５００と金属含有液ノズル５０１は同一のアーム１４１に支持されていたが、それぞれ別々のアームに支持されていてもよい。

【0130】

本実施の形態の金属処理部１２０では、スピンチャック１３０でウェハＷを吸着保持した後、アーム１４１によって待機部１４４のアルコールノズル５００をウェハＷの中心部の上方まで移動させる。続いて、スピンチャック１３０によってウェハＷを回転させながらアルコールノズル５００からウェハＷの中心部にアルコールを供給する。ウェハＷ上に供給されたアルコールは、ウェハＷの回転により生じる遠心力によってウェハＷの表面全面に拡散する。

【0131】

このようにウェハＷ上にアルコールが塗布されると、図１７に示すようにアルコール５３０は、第１のレジストパターン４０２の中間露光領域４０３中のＯＨ基等、親和性の良い官能基をターゲットにして中間露光領域４０３に進入する。

【0132】

その後、アーム１４１によって金属含有液ノズル５０１をウェハＷの中心部の上方まで移動させる。続いて、スピンチャック１３０によってウェハＷを回転させながら、金属含有液ノズル５０１からウェハＷの中心部に金属含有液を供給する。ウェハＷ上に供給された供給された金属含有液は、ウェハＷの回転により生じる遠心力によってウェハＷの表面全面に拡散する。

【0133】

このようにウェハＷ上に金属含有液が塗布されると、中間露光領域４０３中のアルコール５３０を進入経路として金属含有液が中間露光領域４０３に進入する。そして、当該金属含有液中の金属４０５は中間露光領域４０３中のＯＨ基と結合して、図１０に示したように金属４０５が中間露光領域４０３に浸潤する。

【0134】

かかる場合であっても、図８に示したようにウェハＷ上に第２のレジストパターン４０６を適切に形成することができ、また図１３に示したように第１のレジストパターン４０２を適切に形成することができる。したがって、上記実施の形態と同様の効果を享受することができる。

【0135】

以上のように中間露光領域４０３に金属４０５を浸潤させるに際して、アルコール５３０に金属４０５が溶解した金属含有液をウェハＷ上に供給してもよいし、これらアルコール５３０と金属４０５を別々にウェハＷ上に供給してもよく、いずれの場合でも同様の効果を享受できる。但し、スループットの観点からは、前者のようにアルコール５３０に金属４０５が溶解した金属含有液をウェハＷ上に供給する方が好ましい。

【0136】

以上の実施の形態では、金属含有液ノズル１４２からウェハＷに供給される金属含有液は液体状であったが、気体状であってもよい。この気体状の金属含有剤をウェハＷに供給する塗布処理装置６００は、塗布現像処理装置２において任意の場所に設置することができ、例えば第１のブロックＧ１に設置される。

【0137】

図１８に示すように塗布処理装置６００は、内部を閉鎖可能な処理容器６１０を有している。処理容器６１０のウェハ搬送領域Ｄ側の側面には、ウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成され、当該搬入出口には開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。処理容器６１０の底面には、内部の雰囲気を排気する排気管６１１が接続されている。

【0138】

処理容器６１０内の底面には、ウェハＷが載置される載置台６２０が設けられている。載置台６２０内には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン６２１が例えば３本設けられている。昇降ピン６２１は、昇降駆動部６２２により上下動できる。載置台６２０の上面には、当該上面を厚み方向に貫通する貫通孔６２３が例えば３箇所に形成されている。そして昇降ピン６２１は、貫通孔６２３を挿通するようになっている。

【0139】

処理容器６１０内の天井面であって、載置台６２０の上方には、ウェハＷ上に気体状の金属含有剤を下方に供給するシャワーヘッド６３０が設けられている。シャワーヘッド６３０は、載置台６２０に載置されたウェハＷに対向して配置されている。シャワーヘッド６３０の内部には、後述する金属含有剤供給源６４０から供給された金属含有剤が導入される内部空間６３１が形成されている。シャワーヘッド６３０の下面には、内部空間６３１に導入された金属含有剤を下方に向かって供給する複数の供給口６３２が、シャワーヘッド６３０の下面全体に分布させられた状態で設けられている。すなわち、シャワーヘッド６３０からウェハＷに対して、気体状の金属含有剤が水平面内で均一に供給されるように複数の供給口６３２が形成されている。

【0140】

シャワーヘッド６３０には、金属含有剤供給源６４０に連通する供給管６４１が接続されている。金属含有剤供給源６４０の内部では、例えばアルコール５３０に金属４０５を溶解した金属含有液が液体状で貯留され、この金属含有液を加熱して気化させて気体状の金属含有剤が生成される。供給管６４１には、金属含有剤の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群６４２が設けられている。

【0141】

かかる場合、第１のレジストパターン４０２が形成されたウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって塗布処理装置６００に搬送される。塗布処理装置６００にウェハＷが搬入されると、ウェハＷは予め上昇して待機していた昇降ピン６２１に受け渡される。続いて昇降ピン６２１を下降させ、ウェハＷを載置台６２０に載置する。その後、シャワーヘッド６３０からウェハＷ上に気体状の金属含有剤が供給される。そうすると、第１のレジストパターン４０２の中間露光領域４０３（又は露光領域４１０）にアルコール５３０が進入し、当該アルコール５３０を進入経路として金属４０５が中間露光領域４０３に進入する。こうして、中間露光領域４０３に金属４０５を浸潤させることができる。

【0142】

同様にアルコールノズル５００から供給されるアルコール５３０と、金属含有液ノズル５０１からウェハＷに供給される金属含有液とは、それぞれ液体状であったが、気体状であってもよい。かかる場合でも、塗布処理装置６００と同様の装置が用いられ、ウェハＷ上に気体状のアルコール５３０と気体状の金属含有剤を供給し、第１のレジストパターン４０２の中間露光領域４０３に金属４０５を浸潤させることができる。

【0143】

以上の実施の形態では、金属処理部１２０とレジスト膜形成部１２１、１２２とは同一の塗布処理装置３２内に設けられていたが、別々の装置に設けられていてもよい。

【0144】

以上の実施の形態では、第１のレジストパターン４０２の中間露光領域４０３（又は露光領域４１０）に金属４０５を進入させるための処理剤としてアルコールを用いたが、中間露光領域４０３に進入する材料であればこれに限定されない。

【0145】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0146】

１ 基板処理システム
２ 塗布現像処理装置
３ エッチング処理装置
１２ 露光装置
３０ 現像装置
３１ 下部反射防止膜形成装置
３２ 塗布処理装置
３３ 上部反射防止膜形成装置
４０ 熱処理装置
１２０ 金属処理部
１２１、１２２ レジスト膜形成部
１４２ 金属含有液ノズル
１６２ レジスト液ノズル
２０２、２０３ 第１のエッチング装置
３００ 制御装置
４００ 被処理膜
４０１ 下部反射防止膜
４０２ 第１のレジストパターン
４０３ 中間露光領域
４０４ 未露光領域
４０５ 金属
４０６ 第２のレジストパターン
４０７ （下部反射防止膜の）パターン
４０８ （被処理膜の）パターン
４１０ 露光領域
５００ アルコールノズル
５０１ 金属含有液ノズル
５３０ アルコール
６００ 塗布処理装置
６３０ シャワーヘッド
Ｗ ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】