特許 5881565 基板処理方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体

(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】5881565

(24)【登録日】2016年2月12日

(45)【発行日】2016年3月9日

(54)【発明の名称】基板処理方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20160225BHJP

   H01L 21/312 20060101ALI20160225BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 502D

   H01L21/30 570

   H01L21/312 D

【請求項の数】13

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2012-196737(P2012-196737)

(22)【出願日】2012年9月7日

(65)【公開番号】特開2014-53439(P2014-53439A)

(43)【公開日】2014年3月20日

【審査請求日】2014年9月29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

(72)【発明者】

【氏名】村松 誠

(72)【発明者】

【氏名】北野 高広

(72)【発明者】

【氏名】冨田 忠利

(72)【発明者】

【氏名】田内 啓士

【審査官】 松岡 智也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−３６４０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０３２４６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０７５２１０９４（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 国際公開第２０１１／１２８１２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／１５１１０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０７５２１０９０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 Bin Yu et.al.，"Confinment-Induced Novel Morphologies of Block Copolymers"，PHYSICAL REVIEW LETTERS，２００６年 ４月 ７日，vol.96，138306

【文献】 Gregory S. Doerk et.al.，"Pattern Placement Accuracy in Block Copolymer Directed Self-Assembly Based on Chemical Epitaxy"，ACS NANO，American Chemical Society，２０１２年１１月３０日，Vol.7, No.1，pp.276-285

【文献】 Sang Ouk Kim, et al.，"Eptaxial self-assembly of block copolymers on lithographically defined nanopatterned substrates"，nature，２００３年 ７月２４日，vol.424，pp.411-414

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７、２１／３１２

Ｂ８２Ｙ ４０／００

Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｄｉｒｅｃｔ

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

ＡＣＳ ＰＵＢＬＩＣＡＴＩＯＮＳ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のポリマーと第２のポリマーとを含むブロック共重合体を用いて、基板を処理する方法であって、
前記第１のポリマーと前記第２のポリマーに対して中間の親和性を有する中性層を基板上に形成する中性層形成工程と、
前記中性層上にレジストパターンが形成された基板に対して、前記レジストパターンから露出した前記中性層の露出面を表面処理する中性層処理工程と、
前記中性層処理工程後に前記レジストパターンが除去された基板に対して、前記ブロック共重合体を前記中性層上に塗布するブロック共重合体塗布工程と、
前記中性層上の前記ブロック共重合体を前記第１のポリマーと前記第２のポリマーに相分離させるポリマー分離工程と、を有し、
前記レジストパターンは、平面視において直線状のライン部と直線状のスペース部を有するパターンであり、
前記ブロック共重合体における前記第１のポリマーの分子量の比率は、４０％〜６０％であり、
前記ポリマー分離工程において、前記スペース部に前記第１のポリマーと前記第２のポリマーが交互に奇数層に相分離されることを特徴とする、基板処理方法。

【請求項2】

前記中性層処理工程における表面処理は、前記中性層の露出面の疎水化処理又は親水化処理のいずれかであ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】

前記中性層上に形成されたレジストパターンは、リフローにより線幅を広げたものであることを特徴とする、請求項２に記載の基板処理方法。

【請求項4】

前記レジストパターンのスペース部は、前記ポリマー分離工程において相分離する第１のポリマー又は第２のポリマーのいずれかの１層以上２層未満の幅を有することを特徴とする、請求項３に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記中性層処理工程の表面処理において、前記中性層の露出面に紫外線を照射して、当該露出面を親水化することを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項6】

前記紫外線の波長は１７２ｎｍであることを特徴とする、請求項５に記載の基板処理方法。

【請求項7】

前記中性層処理工程において、前記中性層の露出面と前記レジストパターン上に親水性を有する親水膜を形成して、当該露出面を親水化し、
前記ブロック共重合体塗布工程において処理される基板には、前記レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の前記親水膜が除去され、前記中性層の露出面のみに前記親水膜が残っていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項8】

前記中性層処理工程において、前記中性層の露出面と前記レジストパターン上に疎水性を有する疎水膜を形成して、当該露出面を疎水化し、
前記ブロック共重合体塗布工程において処理される基板には、前記レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の前記疎水膜が除去され、前記中性層の露出面のみに前記疎水膜が残っていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項9】

前記相分離したブロック共重合体から、前記第１のポリマー又は前記第２のポリマーのいずれかを選択的に除去するポリマー除去工程を有していることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項10】

前記第１のポリマーは親水性を有する親水性ポリマーであり、前記第２のポリマーは、疎水性を有する疎水性ポリマーであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項11】

前記親水性ポリマーはポリメタクリル酸メチルであり、
前記疎水性ポリマーはポリスチレンであることを特徴とする、請求項１０に記載の基板処理方法。

【請求項12】

請求項１〜１１のいずれか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部のコンピュータ上で動作するプログラム。

【請求項13】

請求項１２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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、親水性を有する親水性ポリマーと疎水性を有する疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いた基板処理方法、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に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば半導体デバイスの製造工程では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）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、当該レジスト膜に所定のパターン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などを順次行うフォトリソグラフィー処理が行われ、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、このレジストパターンをマスクとして、ウェハ上の被処理膜のエッチング処理が行われ、その後レジスト膜の除去処理などが行われて、被処理膜に所定のパターンが形成される。

【0003】

ところで、近年、半導体デバイスのさらなる高集積化を図るため、上述した被処理膜のパターンの微細化が求められている。このため、レジストパターンの微細化が進められており、例えばフォトリソグラフィー処理における露光処理の光を短波長化することが進められている。しかしながら、露光光源の短波長化には技術的、コスト的な限界があり、光の短波長化を進める方法のみでは、例えば数ナノメートルオーダーの微細なレジストパターンを形成するのが困難な状況にある。

【0004】

そこで、親水性を有する親水性ポリマーと疎水性を有する疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いたウェハ処理方法が提案されている（非特許文献１）。かかる方法では、先ず、ウェハの反射防止膜上にレジストパターンを形成した後、反射防止膜とレジストパターン上に、親水性ポリマーと疎水性ポリマーに対して中間の親和性を有する中性層を形成する。その後、レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の中性層を除去し、図２８に示すようにウェハＷの反射防止膜６００上に中性層６０１のパターンを形成する。その後、図２９に示すように反射防止膜６００と中性層６０１上にブロック共重合体６１０を塗布し、ブロック共重合体６１０から親水性ポリマー６１１と疎水性ポリマー６１２を相分離する。このとき、反射防止膜６００が親水性を有するので、反射防止膜６００上には、例えば疎水性ポリマー６１２、親水性ポリマー６１１、疎水性ポリマー６１２がこの順で並べて分離される。その後、例えば親水性ポリマー６１１を除去することで、ウェハＷ上に疎水性ポリマー６１２の微細なパターンが形成される。そして、疎水性ポリマー６１２のパターンをマスクとして被処理膜のエッチング処理が行われ、被処理膜に所定のパターンが形成される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】”Cost-Effective Sub-20nm Lithography: Smart Chemicals to the Rescue”, Ralph R. Dammel, Journal of PhotopolymerScience and Technology Volume 24, Number 1 (2011) 33-42

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、非特許文献１に記載のウェハ処理方法を用いた場合、図２８に示したようにウェハＷ上において、中性層６０１において反射防止膜６００が露出した部分が窪んで段差が生じる。かかる段差があると、図２９に示すようにウェハＷ上に塗布されるブロック共重合体６１０において、親水性ポリマー６１１のパターンの高さがウェハ面内で不均一になる。そうすると、ブロック共重合体６１０から親水性ポリマー６１１を除去した後、疎水性ポリマー６１２のパターンをマスクとして被処理膜のエッチング処理を行う際に、ウェハ面内におけるエッチング深さが不均一になる。このため、被処理膜のエッチング処理を適切に行うことができず、被処理膜に所定のパターンを適切に形成できない場合がある。

【0007】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、親水性ポリマーと疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いた基板処理において、基板上に所定のパターンを適切に形成することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記の目的を達成するため、本発明は、第１のポリマーと第２のポリマーとを含むブロック共重合体を用いて、基板を処理する方法であって、前記第１のポリマーと前記第２のポリマーに対して中間の親和性を有する中性層を基板上に形成する中性層形成工程と、前記中性層上にレジストパターンが形成された基板に対して、前記レジストパターンから露出した前記中性層の露出面を表面処理する中性層処理工程と、前記中性層処理工程後に前記レジストパターンが除去された基板に対して、前記ブロック共重合体を前記中性層上に塗布するブロック共重合体塗布工程と、前記中性層上の前記ブロック共重合体を前記第１のポリマーと前記第２のポリマーに相分離させるポリマー分離工程と、を有し、前記レジストパターンは、平面視において直線状のライン部と直線状のスペース部を有するパターンであり、前記ブロック共重合体における前記第１のポリマーの分子量の比率は、４０％〜６０％であり、前記ポリマー分離工程において、前記スペース部に前記第１のポリマーと前記第２のポリマーが交互に奇数層に相分離されることを特徴としている。

【0009】

本発明によれば、中性層処理工程において、レジストパターンから露出した中性層の露出面を表面処理しており、中性層の表面は平坦に維持されている。そうすると、その後のブロック共重合体塗布工程において中性層上にブロック共重合体を塗布しても、当該ブロック共重合体の表面は平坦に形成される。このため、その後にポリマー分離工程とポリマー除去工程を行って基板上に形成される、親水性ポリマー又は疎水性ポリマーのパターン高さを均一にすることができる。このように基板上に所定の微細なパターンを適切に形成することができるので、当該親水性ポリマー又は疎水性ポリマーのパターンをマスクとした被処理膜のエッチング処理を適切に行うことができ、被処理膜に所定のパターンを形成することができる。

【0010】

前記中性層処理工程における表面処理は、前記中性層の露出面の疎水化処理又は親水化処理のいずれかであってもよい。

【0011】

前記中性層上に形成されたレジストパターンは、リフローにより線幅を広げたものであってもよい。

【0012】

前記レジストパターンのスペース部は、前記ポリマー分離工程において相分離する第１のポリマー又は第２のポリマーのいずれかの１層以上２層未満の幅を有するものであってもよい。

【0013】

前記中性層処理工程において、前記中性層の露出面に紫外線を照射して、当該露出面を親水化してもよい。

【0014】

前記紫外線の波長は１７２ｎｍであってもよい。

【0015】

前記中性層処理工程において、前記中性層の露出面と前記レジストパターン上に親水性を有する親水膜を形成して、当該露出面を親水化し、前記ブロック共重合体塗布工程において処理される基板には、前記レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の前記親水膜が除去され、前記中性層の露出面のみに前記親水膜が残っていてもよい。

【0016】

前記中性層処理工程において、前記中性層の露出面と前記レジストパターン上に疎水性を有する疎水膜を形成して、当該露出面を疎水化し、前記ブロック共重合体塗布工程において処理される基板には、前記レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の前記疎水膜が除去され、前記中性層の露出面のみに前記疎水膜が残っていてもよい。

【0017】

前記相分離したブロック共重合体から、前記第１のポリマー又は前記第２のポリマーのいずれかを選択的に除去してもよい。

【0019】

前記ポリマー分離工程において、前記スペース部に前記第１のポリマーと前記第２のポリマーが交互に奇数層に相分離されてもよい。

【0020】

前記レジストパターンは、平面視において円形状のスペース部を有するパターンであり、前記ブロック共重合体における前記第１のポリマーの分子量の比率は、２０％〜４０％であってもよい。

【0021】

前記第１のポリマーは親水性を有する親水性ポリマーであり、前記第２のポリマーは、疎水性を有する疎水性ポリマーであってもよい。かかる場合、前記親水性ポリマーはポリメタクリル酸メチルであり、前記疎水性ポリマーはポリスチレンであってもよい。

【0022】

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部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。

【0023】

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。

【発明の効果】

【0037】

本発明によれば、親水性ポリマーと疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いた基板処理において、基板上に所定のパターンを適切に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【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】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6】ウェハ処理の主な工程を説明したフローチャートである。

【図7】ウェハ上に反射防止膜と中性層が形成された様子を示す縦断面の説明図である。

【図8】ウェハ上にレジストパターンが形成された様子を示す縦断面の説明図である。

【図9】ウェハ上の中性層の露出面を親水化した様子を示す縦断面の説明図である。

【図10】レジストパターンを除去した様子を示す縦断面の説明図である。

【図11】ウェハ上にブロック共重合体を塗布した様子を示す縦断面の説明図である。

【図12】ブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離した様子を示す縦断面の説明図である。

【図13】ブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離した様子を示す平面の説明図である。

【図14】疎水性ポリマーを除去した様子を示す縦断面の説明図である。

【図15】他の実施の形態にかかる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16】ウェハ上に親水膜を形成した様子を示す縦断面の説明図である。

【図17】レジストパターンとレジストパターン上の親水膜を除去した様子を示す縦断面の説明図である。

【図18】他の実施の形態にかかる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19】ブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離した様子を示す縦断面の説明図である。

【図20】ブロック共重合体が親水化領域の長手方向に直交して親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離した様子を示す平面の説明図である。

【図21】レジストパターンをリフローした様子を示す説明図である。

【図22】リフローしたレジストパターンの平面状態を撮像した図である。

【図23】リフロー後にウェハ上の中性層の露出面を親水化した様子を示す縦断面の説明図である。

【図24】ブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離した様子を示す縦断面の説明図である。

【図25】リフロー後のウェハ上に親水膜を形成した様子を示す縦断面の説明図である。

【図26】他の実施の形態においてウェハ上にレジストパターンが形成された様子を示す平面の説明図である。

【図27】他の実施の形態においてブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離した様子を示す平面の説明図である。

【図28】従来のウェハ処理においてウェハ上に中性層のパターンを形成した様子を示す縦断面の説明図である。

【図29】従来のウェハ処理においてブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離した様子を示す縦断面の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

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。

【0040】

基板処理システム１は、図１に示すように基板としての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。なお、基板処理システム１で処理されるウェハ上には、予め被処理膜（図示せず）が形成されている。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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、例えばウェハＷを現像処理する現像装置３０、ウェハＷ上に有機溶剤を塗布してウェハＷを洗浄する洗浄装置３１、ウェハＷ上に反射防止膜を形成する反射防止膜形成装置３２、ウェハＷ上に中性剤を塗布して中性層を形成する中性層形成装置３３、ウェハＷ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装置３４、ウェハＷ上にブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布装置３５が下から順に重ねられている。

【0046】

例えば現像装置３０、洗浄装置３１、反射防止膜形成装置３２、中性層形成装置３３、レジスト塗布装置３４、ブロック共重合体塗布装置３５は、それぞれ水平方向に３つ並べて配置されている。なお、これら現像装置３０、洗浄装置３１、反射防止膜形成装置３２、中性層形成装置３３、レジスト塗布装置３４、ブロック共重合体塗布装置３５の数や配置は、任意に選択できる。

【0047】

これら現像装置３０、洗浄装置３１、反射防止膜形成装置３２、中性層形成装置３３、レジスト塗布装置３４、ブロック共重合体塗布装置３５では、例えばウェハＷ上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハＷ上に塗布液を吐出すると共に、ウェハＷを回転させて、塗布液をウェハＷの表面に拡散させる。

【0048】

なお、ブロック共重合体塗布装置３５でウェハＷ上に塗布されるブロック共重合体は、第１のポリマーと第２のポリマーとを有する。第１のポリマーとしては、疎水性（非極性）を有する疎水性ポリマーが用いられ、第２のポリマーとしては、親水性（極性）を有する親水性ポリマーが用いられる。本実施の形態では、親水性ポリマーとして例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）が用いられ、疎水性ポリマーとしては例えばポリスチレン（ＰＳ）が用いられる。また、ブロック共重合体における親水性ポリマーの分子量の比率は４０％〜６０％であり、ブロック共重合体における疎水性ポリマーの分子量の比率は６０％〜４０％である。そして、ブロック共重合体は、これら親水性ポリマーと疎水性ポリマーが、直線的に化合した高分子である。

【0049】

また、中性層形成装置３３でウェハＷ上に形成される中性層は、親水性ポリマーと疎水性ポリマーに対して中間の親和性を有する。本実施の形態では、中性層として例えばポリメタクリル酸メチルとポリスチレンとのランダム共重合体や交互共重合体が用いられる。以下において、「中性」という場合は、このように親水性ポリマーと疎水性ポリマーに対して中間の親和性を有することを意味する。

【0050】

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、ウェハＷ上の中性層に紫外線を照射して当該中性層を表面処理する中性層処理装置としての紫外線照射装置４１、ウェハＷを疎水化処理するアドヒージョン装置４２、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光装置４３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。紫外線照射装置４１は、ウェハＷを載置する載置台と、載置台上のウェハＷに対して、例えば波長が１７２ｎｍの紫外線を照射する紫外線照射部を有している。なお、複数の熱処理装置４０のうち、一部の熱処理装置４０は、ブロック共重合体塗布装置３５でウェハＷ上に塗布されたブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離装置として機能する。また、熱処理装置４０、紫外線照射装置４１、アドヒージョン装置４２、周辺露光装置４３の数や配置は、任意に選択できる。

【0051】

例えば第３のブロックＧ３には、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。

【0052】

図１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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

図１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１００が設けられている。ウェハ搬送装置１００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１００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。

【0058】

インターフェイスステーション１３には、ウェハ搬送装置１１０と受け渡し装置１１１が設けられている。ウェハ搬送装置１１０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１１０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１１１及び露光装置１２との間でウェハＷを搬送できる。

【0059】

エッチング処理装置３は、図５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、ウェハＷ上で相分離したブロック共重合体にエッチング処理を行い、親水性ポリマーまたは疎水性ポリマーのいずれかを選択的に除去するポリマー除去装置としてのエッチング装置２０２、２０３、ウェハＷ上の被処理膜を所定のパターンにエッチングするエッチング装置２０４、２０５を有している。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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ー２１４を有している。搬送室チャンバー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。

【0063】

搬送室チャンバー２１４の外側には、エッチング装置２０２、２０３、２０４、２０５、ロードロック装置２１３ｂ、２１３ａが、搬送室チャンバー２１４の周囲を囲むように配置されている。エッチング装置２０２、２０３、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、搬送室チャンバー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。

【0064】

なお、エッチング装置２０２〜２０５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、エッチング装置２０２〜２０５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、疎水性ポリマーや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。

【0065】

以上の基板処理システム１には、図１に示すように制御部３００が設けられている。制御部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。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、基板処理システム１における後述の剥離処理を実現させるためのプログラムも格納されている。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部３００にインストールされたものであってもよい。

【0066】

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処理について説明する。図６は、かかるウェハ処理の主な工程の例を示すフローチャートである。

【0067】

先ず、複数のウェハＷを収納したカセット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。

【0068】

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によって反射防止膜形成装置３２に搬送され、図７に示すようにウェハＷ上に反射防止膜４００が形成される（図６の工程Ｓ１）。その後ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送され、加熱され、温度調節される。

【0069】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって中性層形成装置３３に搬送される。中性層形成装置３３では、図７に示すようにウェハＷの反射防止膜４００上に中性剤が塗布されて、中性層４０１が形成される（図６の工程Ｓ２）。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。

【0070】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置１００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４２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によってレジスト塗布装置３４に搬送され、ウェハＷの中性層４０１上にレジスト液が塗布されて、レジスト膜が形成される。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、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。

【0071】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって周辺露光装置４３に搬送され、周辺露光処理される。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５６に搬送される。

【0072】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置１００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。

【0073】

その後ウェハ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１１０によって露光装置１２に搬送され、露光処理される。

【0074】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置１１０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。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって現像装置３０に搬送され、現像される。現像終了後、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、ポストベーク処理される。こうして、図８に示すようにウェハＷの中性層４０１上に所定のレジストパターン４０２が形成される（図６の工程Ｓ３）本実施の形態では、レジストパターン４０２は、平面視において直線状のライン部４０２ａと直線状のスペース部４０２ｂを有し、いわゆるラインアンドスペースのレジストパターンである。なお、スペース部４０２ｂの幅は、後述するようにスペース部４０２ｂに親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に奇数層に配置されるように設定される。

【0075】

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によって紫外線照射装置４１に搬送される。紫外線照射装置４１では、図９に示すようにレジストパターン４０２（スペース部４０２ｂ）から露出した中性層４０１の露出面に紫外線が照射される。このとき、１７２ｎｍの波長を有する紫外線が照射される。そうすると、当該中性層４０１の露出面が酸化して親水化される（図６の工程Ｓ４）。以下、このように親水化された中性層４０１の領域を親水性領域４０３という場合がある。

【0076】

なお、発明者らが鋭意検討した結果、中性層４０１に親水性領域４０３を形成するための紫外線の波長は３００ｎｍ以下であればよいことが分かった。具体的には、３００ｎｍ以下の波長を有する紫外線を照射すると、処理雰囲気中の酸素から活性酸素を生成でき、この活性酸素によって中性層４０１の露出面が酸化して親水化する。なお、活性酸素をより容易に生成するためには、処理雰囲気としてオゾンを用いたほうがよいことが分かっている。また、特に紫外線の波長が１７２ｎｍである場合、処理雰囲気としてオゾンを用いた場合はもちろんのこと、処理雰囲気が大気雰囲気であっても、当該大気雰囲気中の酸素から効率よく活性酸素を生成できることも分かっている。

【0077】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって洗浄装置３１に搬送される。洗浄装置３１では、ウェハＷ上に有機溶剤が供給され、図１０に示すようにウェハＷ上のレジストパターン４０２が除去される（図６の工程Ｓ５）。そうすると、中性層４０１において、親水性領域４０３の表面は親水性を有し、その他の領域の表面は中性を有する。そして、中性層４０１の表面は平坦に維持される。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。

【0078】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって受け渡し装置５５に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によってブロック共重合体塗布装置３５に搬送される。ブロック共重合体塗布装置３５では、図１１に示すようにウェハＷの中性層４０１上にブロック共重合体４０４が塗布される（図６の工程Ｓ６）。このとき、中性層４０１の表面は平坦に維持されているので、ブロック共重合体４０４もその膜厚が均一になるように塗布される。

【0079】

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に搬送される。熱処理装置４０では、ウェハＷに所定の温度の熱処理が行われる。そうすると、図１２及び図１３に示すようにウェハＷ上のブロック共重合体４０４が、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６に相分離される（図６の工程Ｓ７）。

【0080】

ここで、上述したようにブロック共重合体４０４において、親水性ポリマー４０５の分子量の比率は４０％〜６０％であり、疎水性ポリマー４０６の分子量の比率は６０％〜４０％である。そうすると、工程Ｓ６において、図１２及び図１３に示すように親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６はラメラ構造に相分離される。また、上述した工程Ｓ３においてレジストパターン４０２のスペース部４０２ｂの幅が所定の幅に形成されているので、中性層４０１の親水性領域４０３上には、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に奇数層、例えば３層に配置される。具体的には、親水性領域４０３の表面は親水性を有するので、当該親水性領域４０３上の真中に親水性ポリマー４０５が配置され、その両側に疎水性ポリマー４０６、４０６が配置される。そして、中性層４０１のその他の領域上にも、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に配置される。

【0081】

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、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。

【0082】

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。

【0083】

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）の搬送室チャンバー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、搬送室チャンバー２１４内に搬入される。

【0084】

搬送室チャンバー２１４内に搬入されたウェハＷは、次にウェハ搬送機構２１５によってエッチング装置２０２に搬送される。エッチング装置２０２では、ウェハＷにエッチング処理を行い、図１４に示すように親水性ポリマー４０５を選択的に除去し、疎水性ポリマー４０６の所定のパターンが形成される（図６の工程Ｓ８）。このとき、ブロック共重合体４０４の膜厚は均一であるので、疎水性ポリマー４０６のパターン高さも均一になる。

【0085】

その後ウェハＷは、ウェハ搬送機構２１５によってエッチング装置２０４に搬送される。エッチング装置２０４では、ウェハＷ上の疎水性ポリマー４０６をマスクとして、ウェハＷ上の被処理膜がエッチングされる。その後、疎水性ポリマー４０６及び反射防止膜が除去されて、被処理膜に所定のパターンが形成される（図６の工程Ｓ９）。

【0086】

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ー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。

【0087】

以上の実施の形態によれば、工程Ｓ４において、レジストパターン４０２（スペース部４０２ｂ）から露出した中性層４０１の露出面を表面処理して親水化しており、中性層４０１の表面は平坦に維持されている。そうすると、その後の工程Ｓ６において中性層４０１上にブロック共重合体４０４を塗布しても、当該ブロック共重合体４０４の表面は平坦に形成される。このため、その後の工程Ｓ７と工程Ｓ８を行ってウェハＷ上に形成される、疎水性ポリマー４０６のパターン高さを均一にすることができる。このようにウェハＷ上に疎水性ポリマー４０６の所定の微細なパターンを適切に形成することができるので、工程Ｓ９において当該パターンをマスクとした被処理膜のエッチング処理を適切に行うことができ、被処理膜に所定のパターンを形成することができる。

【0088】

ここで、従来、工程Ｓ４のようにウェハＷ上に親水性を有する領域と中性を有する領域とを形成するため、レジストパターンをマスクとして中性層をエッチングすることも行われていた。そうすると、中性層が除去された面は反射防止膜が露出して親水性を有し、中性層が残存する面は中性を有する。しかしながら、かかる場合、中性層をエッチングするため、ウェハＷを一旦塗布現像処理装置２から搬出し、エッチング処理装置３に搬送する必要があった。

【0089】

この点、本実施の形態の工程Ｓ４では、塗布現像処理装置２内の紫外線照射装置４１において、中性層４０１の露出面を紫外線照射により表面処理して親水化している。したがって、上述した塗布現像処理装置２からエッチング処理装置３へのウェハＷの搬送を省略することができる。そして、工程Ｓ１〜Ｓ７のウェハ処理は一の塗布現像処理装置２で行われる。したがって、基板処理システム１におけるウェハ処理のスループットを向上させることができる。

【0090】

また、工程Ｓ４において中性層４０１の露出面に照射される紫外線の波長は１７２ｎｍであるので、他の波長の紫外線を用いる場合に比べて、大気雰囲気中の酸素から効率よく活性酸素を生成することができる。したがって、中性層４０１の露出面の親水化をより容易に行うことができる。

【0091】

また、工程Ｓ３で形成されるレジストパターン４０２はラインアンドスペースのレジストパターンであり、ブロック共重合体４０４において親水性ポリマー４０５の分子量の比率は４０％〜６０％であり、疎水性ポリマー４０６の分子量の比率は６０％〜４０％であるので、工程Ｓ７において、ブロック共重合体４０４を親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６にラメラ構造に相分離できる。しかも、上述した工程Ｓ３においてレジストパターン４０２のスペース部４０２ｂの幅が所定の幅に形成されているので、中性層４０１の親水性領域４０３上には、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に奇数層、例えば３層に配置される。そうすると、ウェハＷ上に親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６を適切なラメラ構造で形成することができる。

【0092】

以上の実施の形態では、工程Ｓ４において中性層４０１の露出面に紫外線を照射して当該露出面を親水化していたが、露出面を親水化する手段はこれに限定されない。例えば中性層４０１の露出面に親水性を有する親水膜を形成してもよい。

【0093】

かかる場合、図１５に示すように塗布現像処理装置２の第１のブロックＧ１には、ウェハＷ上に親水性を有する塗布液を塗布して親水膜を形成する親水膜形成装置５００が設けられる。なお、親水膜形成装置５００の数や配置は、任意に選択できる。親水膜形成装置５００では、第１のブロックＧ１の他の液処理装置と同様に、例えばウェハＷ上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。なお、親水性を有する塗布液は特に限定されないが、本実施の形態では、例えばポリメタクリル酸メチルに水酸基を結合させた液（ＰＭＭＡ−ＯＨ）を用いる。

【0094】

そして、工程Ｓ３でレジストパターン４０２が形成されたウェハＷは、親水膜形成装置５００に搬送される。親水膜形成装置５００では、図１６に示すようにウェハＷの中性層４０１の露出面とレジストパターン４０２上に塗布液が塗布されて、親水膜５１０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、温度調節される。

【0095】

その後、工程Ｓ５において、洗浄装置３１でウェハＷ上に有機溶剤が供給され、図１７に示すようにウェハＷ上のレジストパターン４０２と共に、当該レジストパターン４０２上の親水膜５１０も除去される。また、中性層４０１の露出面上の親水膜５１０の上部も併せて除去される。こうして、中性層４０１の露出面のみに、例えば膜厚が５ｎｍの薄い親水膜５１０が形成される。なお、図示の例では親水膜５１０は視認できるが、実際には中性層４０１の膜厚に対して親水膜５１０の膜厚は無視できるほど小さく、中性層４０１の表面は平坦に維持されている。

【0096】

なお、その他の工程Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ６〜Ｓ９の工程は上記実施の形態と同様であるので説明を省略する。

【0097】

本実施の形態によれば、中性層４０１の露出面に薄膜の親水膜５１０を形成することができるので、当該露出面を親水化することができる。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。すなわち、ウェハＷ上に親水性ポリマー４０５の所定の微細なパターンを適切に形成することができ、工程Ｓ９において当該パターンをマスクとした被処理膜のエッチング処理を適切に行うことができる。また、基板処理システム１におけるウェハ処理のスループットを向上させることもできる。

【0098】

以上の実施の形態では、工程Ｓ４における表面処理として中性層４０１の露出面を親水化していたが、表面処理としては、当該露出面を疎水化するようにしてもよい。

【0099】

かかる場合、図１８に示すように塗布現像処理装置２の第１のブロックＧ１には、ウェハＷ上に疎水性を有する塗布液を塗布して疎水膜を形成する疎水膜形成装置５５０が設けられる。なお、疎水膜形成装置５５０の数や配置は、任意に選択できる。疎水膜形成装置５５０では、第１のブロックＧ１の他の液処理装置と同様に、例えばウェハＷ上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。なお、疎水性を有する塗布液は特に限定されないが、本実施の形態では、例えばポリスチレンに水酸基を結合させた液（ＰＳ−ＯＨ）を用いる。

【0100】

そして、工程Ｓ３でレジストパターン４０２が形成されたウェハＷは、疎水膜形成装置５５０に搬送される。疎水膜形成装置５５０では、ウェハＷの中性層４０１の露出面とレジストパターン４０２上に塗布液が塗布されて、疎水膜が形成される。その後ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送され、加熱され、温度調節される。

【0101】

その後、工程Ｓ５において、ウェハＷ上に有機溶剤が供給され、図１９に示すようにウェハＷ上のレジストパターン４０２と共に、当該レジストパターン４０２上の疎水膜も除去される。また、中性層４０１の露出面上の疎水膜の上部も併せて除去される。こうして、中性層４０１の露出面のみに、例えば膜厚が５ｎｍの薄い疎水膜５６０が形成される。

【0102】

なお、その他の工程Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ６〜Ｓ９の工程は上記実施の形態と同様であるので説明を省略する。但し、工程Ｓ７において、中性層４０１の露出面は疎水化されているため、図１９に示すように疎水膜５６０上には、当該疎水膜５６０上の真中に疎水性ポリマー４０６が配置され、その両側に親水性ポリマー４０５、４０５が配置される。そして、ウェハＷ上には、中性層４０１の露出面を親水化した場合と反対の配置で、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に配置される。

【0103】

本実施の形態によれば、中性層４０１の露出面に薄膜の疎水膜５６０を形成することができるので、当該露出面を疎水化することができる。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。すなわち、ウェハＷ上に親水性ポリマー４０５の所定の微細なパターンを適切に形成することができ、工程Ｓ９において当該パターンをマスクとした被処理膜のエッチング処理を適切に行うことができる。また、基板処理システム１におけるウェハ処理のスループットを向上させることもできる。

【0104】

ところで、本発明者らによれば、上述のようにレジストパターン４０２から露出した露出面を表面処理により親水化または疎水化した、平坦な中性層４０１上にブロック共重合体４０４を塗布した場合、所望のパターンでラメラ構造に相分離できない場合があることが確認された。具体的には、所望のラメラ構造は例えば図１３に示すように、中性層４０１に表面処理をすることにより形成した親水性領域４０３の長手方向に沿ったものである。しかしながら、平坦な中性層４０１上にブロック共重合体４０４を塗布してラメラ構造に相分離した場合、例えば図２０に示すように、親水性領域４０３の長手方向に直交してラメラ構造が配列してしまうことがある。なお、図２０においては、表面処理していない中性層４０１におけるブロック共重合体４０４によるパターンについては描図を省略している。

【0105】

これは、親水性領域４０３の幅が、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に奇数層、例えば３層に配置されるようになっているため、親水性領域４０３の長手方向に直交してポリマー４０５、４０６が延伸できることが原因であると考えられる。そこで、本発明者らは、親水性領域４０３の長手方向に直交してラメラ構造が配列しないように、レジストパターン４０２のスペース部４０２ｂの幅を、親水性ポリマー４０５、疎水性ポリマー４０６のいずれかの１層以上２層未満とすることに着想した。しかしながら、スペース部４０２ｂの幅は、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に３層に配置される場合であってもレジストによるパターニングとしては十分に微細であり、１層分のスペース部４０２ｂをレジストにより形成することはできない。

【0106】

そこで、本発明者らは、レジストパターン４０２を加熱し、いわゆるリフローによりレジストパターン４０２のライン部４０２ａの幅を広げることで、スペース部４０２ｂの幅を広げられるものと考えた。以下に、具体的な手法について説明する。

【0107】

リフローによりレジストパターン４０２のライン部４０２ａの幅を広げる場合、工程Ｓ３で現像とポストベークを終えてレジストパターン４０２が形成されたウェハＷは、熱処理装置４０に搬送される。熱処理装置４０では、レジストのガラス転移点温度以上で且つレジストの耐熱温度以下の温度で所定の時間、例えば１６０℃で一分間加熱される。この場合、熱処理装置４０はリフロー装置として機能する。そして、熱処理装置４０でウェハＷをガラス転移点温度以上の温度で加熱することでリフローが生じ、例えば図２１に破線で示すように、断面形状が矩形であったレジストパターン４０２のライン部４０２ａが、図２１に実線で示すように下部が側方に広がった略逆Ｕ字状に変形する。この際、上述の加熱条件を適宜設定することにより、ライン部４０２ａの広がりを制御し、スペース部４０２ｂを所望の幅、即ちラメラ構造に相分離後の親水性ポリマー４０５、疎水性ポリマー４０６のいずれかの１層以上２層未満の幅に調整する。なお、ライン部４０２ａは、図２１に示すように、長手方向に渡ってほぼ均一に幅が広がる。

【0108】

図２２（ａ）は、レジストのガラス転移点温度以下の１４０℃でウェハＷを加熱した場合のレジストパターン４０２の平面画像であり、図２２（ｂ）は、レジストのガラス転移点温度以上で且つレジストの耐熱温度以下の１６０℃でウェハＷを加熱してリフローさせた後の画像である。図２２（ａ）では加熱温度がレジストのガラス転移点温度以下であるためリフローは生じていないが、図２２（ｂ）ではリフローによって平面視におけるライン部４０２ａの幅が広がり、スペース部４０２ｂの幅が狭まっていることが確認できる。

【0109】

リフローによりスペース部４０２ｂの幅が調整されたウェハＷは、工程Ｓ４において紫外線照射装置４１に搬送され、図２３に示すように、レジストパターン４０２から露出した露出したスペース部４０２ｂの中性層４０１に紫外線が照射される。これにより、相分離後のポリマー４０５、４０６の１層分の親水性領域４０３が中性層４０１に形成される。

【0110】

その後、工程Ｓ５においてレジストパターン４０２が除去され、工程Ｓ６においてブロック共重合体４０４が塗布される。次いで、工程Ｓ７において、ブロック共重合体４０４が親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６に相分離される。この際、図２４に示すように、親水性領域４０３は親水性ポリマー４０５の１層分の幅となっているので、当該親水性領域４０３には確実に親水性ポリマー４０５が配置され、その両側に疎水性ポリマー４０６、４０６が配置される。そして、中性層４０１のその他の領域上にも、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に配置される。

【0111】

なお、その他の工程程Ｓ１〜Ｓ２、Ｓ８〜Ｓ９の工程は上記実施の形態と同様であるので説明を省略する。

【0112】

本実施の形態によれば、リフローによりライン部４０２ａの幅を広げることで、スペース部４０２ｂの幅を、例えば親水性ポリマー４０５、疎水性ポリマー４０６のいずれかの１層以上２層未満の幅に調整した。そのため、平坦な中性層４０１上にブロック共重合体４０４を塗布してラメラ構造に相分離した場合、親水性領域４０３の長手方向に直交してラメラ構造が配列してしまうことを防止できる。したがって本実施の形態では、親水性領域４０３の長手方向沿って確実にラメラ構造を配置することができる。

【0113】

以上の実施の形態では、熱処理装置４０で加熱することでリフローを行ったが、リフロー専用の熱処理装置を塗布現像処理装置２に別途設けてもよい。また、以上の実施の形態では、工程Ｓ３のポストベーク後に別途熱処理装置４０で加熱してリフローを行ったが、ポストベークにおいて加熱時間と加熱温度を調整することでリフローを同時に行なってもよい。また、ウェハＷを加熱する以外にも、ウェハＷをレジストの溶媒雰囲気中に曝してレジストを溶解させることでリフローを行なってもよい。

【0114】

なお、リフローを行なうにあたっては、耐熱温度が高くリフローによるライン部４０２ａの幅の調整が容易なネガレジストを用いることが好ましい。また、リフローによるライン部４０２ａの幅の広がりは、レジストパターン４０２の下地となる膜の種類によっても変化する。そのため、リフローの加熱温度や加熱時間については、以上の実施の形態に限定されるものではなく、レジストやその下地膜の種類等により適宜設定される。

【0115】

なお、以上の実施の形態では、紫外線照射により中性層４０１を親水化する場合を例に説明したが、当然ながら、中性層４０１の露出面に親水膜５１０を形成する場合や、疎水膜５６０を形成する場合においてもリフローによりスペース部４０２ｂの幅を狭めてもよい。かかる場合においても、親水膜５１０を形成する場合を例にすると、例えば図２５に示すように、リフローにより１層分の幅に狭められたスペース部４０２ｂに露出する中性層４０１とレジストパターン４０２上に塗布液が塗布されて、親水膜５１０が形成される。その後、工程Ｓ５でレジストパターン４０２を除去することにより、レジストパターン４０２と共に親水膜５１０が除去され、リフローにより幅が狭められたスペース部４０２ｂにのみ親水膜５１０が形成される。

【0116】

なお、その他の工程Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ６〜Ｓ９の工程は上記実施の形態と同様である。

【0117】

本実施の形態においても、中性層４０１の露出面にポリマー４０５、４０６の１層分の幅の親水膜５１０を形成することができる。したがって、紫外線照射により親水性領域４０３を形成した場合と同様の効果を享受することができる。すなわち、親水膜５１０の長手方向に直交してラメラ構造が配列してしまうことを防止できる。

【0118】

以上の実施の形態では、ウェハＷ上のブロック共重合体４０４をラメラ構造の親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６に相分離したが、本発明のウェハ処理方法は、ブロック共重合体４０４をシリンダ構造の親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６に相分離する場合にも適用できる。

【0119】

本実施の形態で用いられるブロック共重合体４０４は、親水性ポリマー４０５の分子量の比率が２０％〜４０％であり、ブロック共重合体４０４における疎水性ポリマー４０６の分子量の比率が８０％〜６０％である。なお、本実施の形態でも、上記実施の形態と同様の構造を有する基板処理システム１が用いられる。

【0120】

かかる場合、工程Ｓ３では、図２６に示すようにウェハＷ上に、平面視において円形状のスペース部４０２ｃを有するレジストパターンが形成される。このスペース部４０２ｃの配置は、平面視において千鳥状に配置される。

【0121】

その後、工程Ｓ７においてブロック共重合体４０４を相分離する際、図２７に示すようにシリンダ構造の親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６に相分離される。親水性ポリマー４０５は、親水化されたスペース部４０２ｃ上と、２つのスペース部４０２ｃ、４０２ｃ間のレジストパターン４０２上に形成される。疎水性ポリマー４０６は、その他のレジストパターン４０２上に形成される。そうすると、その後工程Ｓ９において、親水性ポリマー４０５をマスクとしてウェハＷ上の被処理膜にエッチングすると、当該被処理膜にホール状の所定のパターンが形成される。

【0122】

なお、その他の工程Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４〜Ｓ６、Ｓ８の工程は上記実施の形態と同様であるので説明を省略する。

【0123】

本実施の形態によれば、ブロック共重合体４０４をシリンダ構造の親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６に適切に相分離することができ、被処理膜のエッチング処理を適切に行うことができる。

【0124】

以上の実施の形態のブロック共重合体４０４には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）とポリスチレン（ＰＳ）を有していたが、親水性を有する親水性ポリマーと疎水性を有する疎水性ポリマーを含めばこれに限定されない。例えば親水性ポリマーにシリコーンゴム（ＰＤＭＳ）を用いてもよい。

【0125】

以上の実施の形態では、工程Ｓ４における中性層４０１の親水化又は疎水化は、基板処理システム１の塗布現像処理装置２で行われていたが、当該中性層４０１の親水化又は疎水化をエッチング処理装置３のエッチング装置２０２〜２０５、例えばＲＩＥ装置で行ってもよい。

【0126】

以上の実施の形態では、工程Ｓ９においてウェハＷ上の被処理膜をエッチングしていたが、本発明のウェハ処理方法はウェハＷ自体をエッチングする際にも適用することができる。

【0127】

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。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。

【産業上の利用可能性】

【0128】

本発明は、例えば親水性を有する親水性ポリマーと疎水性を有する疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いて、基板を処理する際に有用である。

【符号の説明】

【0129】

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
３０ 現像装置
３１ 洗浄装置
３２ 反射防止膜形成装置
３３ 中性層形成装置
３４ レジスト塗布装置
３５ ブロック共重合体塗布装置
４０ 熱処理装置
４１ 紫外線照射装置
２０２〜２０５ エッチング装置
３００ 制御部
４００ 反射防止膜
４０１ 中性層
４０２ レジストパターン
４０２ａ ライン部
４０２ｂ、４０２ｃ スペース部
４０３ 親水性領域
４０４ ブロック共重合体
４０５ 親水性ポリマー
４０６ 疎水性ポリマー
５００ 親水膜形成装置
５１０ 親水膜
５５０ 疎水膜形成装置
５６０ 疎水膜
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】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】