特許 5919210 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】5919210

(24)【登録日】2016年4月15日

(45)【発行日】2016年5月18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 21/027 20060101AFI20160428BHJP

   B82Y 40/00 20110101ALI20160428BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 570

   H01L21/30 563

   B82Y40/00

【請求項の数】19

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2013-46512(P2013-46512)

(22)【出願日】2013年3月8日

(65)【公開番号】特開2014-82439(P2014-82439A)

(43)【公開日】2014年5月8日

【審査請求日】2015年2月27日

(31)【優先権主張番号】特願2012-215674(P2012-215674)

(32)【優先日】2012年9月28日

(33)【優先権主張国】JP

(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】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

(72)【発明者】

【氏名】岡田 聡一郎

【審査官】 赤尾 隼人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０６１５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２２２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２２３８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２１５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１５３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２３３９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３３８４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／２０−７／４２

Ｂ８２Ｙ １０／００−４０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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て、基板を処理する方法であって、
前記親水性ポリマーと前記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基板上に形成する中性層形成工程と、
中性層上に形成されたレジスト膜を露光処理し、次いで露光処理後のレジスト膜を現像して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に極性を有する有機溶剤を供給して前記レジストパターンを表面処理するレジストパターン処理工程と、
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親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離工程と、
前記レジストパターン形成工程の後で且つレジストパターン処理工程の前に、前記レジストパターンに紫外線を照射して、当該レジストパターンの表面を改質処理するレジスト改質処理工程と、を有し、
前記レジストパターンは、ＡｒＦレジストにより形成されていることを特徴とする、基板処理方法。

【請求項2】

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て、基板を処理する方法であって、
前記親水性ポリマーと前記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基板上に形成する中性層形成工程と、
中性層上に形成されたレジスト膜を露光処理し、次いで露光処理後のレジスト膜を現像して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に極性を有する有機溶剤を供給して前記レジストパターンを表面処理するレジストパターン処理工程と、
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親水性ポリマーと前記疎水性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形成工程において、現像液に加えて前記極性を有する有機溶剤を露光後のレジスト膜に供給して現像することで、前記レジストパターン形成工程と前記レジストパターン処理工程を並行して行い、
前記レジストパターン処理工程は、前記レジスト膜の露光領域と未露光領域との中間の領域に存在するレジスト膜を除去して、前記未露光領域のレジスト膜の表面を露出させるものであり、
前記レジストパターンは、ＡｒＦレジストにより形成されていることを特徴とする、基板処理方法。

【請求項3】

前記レジストパターン形成工程の後で且つレジストパターン処理工程の前に、前記レジストパターンに紫外線を照射して、当該レジストパターンの表面を改質処理するレジスト改質処理工程と、をさらに有す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】

前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマー又は前記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工程を有してい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】

前記ポリマー除去工程では、プラズマエッチング処理、または有機溶剤の供給により前記親水性ポリマー又は前記疎水性ポリマーのいずれかを選択的に除去す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親水性ポリマーの分子量の比率は、４０％〜６０％であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項7】

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親水性ポリマーの分子量の比率は、２０％〜４０％であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項8】

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１〜７のいずれか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部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】

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て、基板を処理するシステムであって、
前記親水性ポリマーと前記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基板上に形成する中性層形成装置と、
中性層上に形成された露光処理後のレジスト膜を現像処理してレジストパターンを形成する現像装置と、
前記現像処理後のレジストパターンに極性を有する有機溶剤を供給して前記レジストパターンを表面処理するレジストパターン処理装置と、
中性層上に形成された露光処理後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装置と、
前記中性層上の前記ブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離装置と、
前記レジストパターン形成後で且つ前記レジストパターンに前記有機溶剤を供給する前に、前記レジストパターンに紫外線を照射して、当該レジストパターンの表面を改質処理するレジスト改質処理装置と、を有し、
前記レジストパターンは、ＡｒＦレジストにより形成されていることを特徴とする、基板処理システム。

【請求項12】

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て、基板を処理するシステムであって、
前記親水性ポリマーと前記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基板上に形成する中性層形成装置と、
中性層上に形成された露光処理後のレジスト膜を現像処理してレジストパターンを形成する現像装置と、
前記現像処理後のレジストパターンに極性を有する有機溶剤を供給して前記レジストパターンを表面処理するレジストパターン処理装置と、
中性層上に形成された露光処理後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装置と、
前記中性層上の前記ブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離装置と、を有し、
前記レジストパターンは、ＡｒＦレジストにより形成され、
前記レジストパターン処理装置では、前記レジスト膜の露光領域と未露光領域との中間の領域に存在するレジスト膜を除去して、前記未露光領域のレジスト膜の表面を露出させることを特徴とする、基板処理システム。

【請求項13】

前記レジストパターン形成後で且つ前記レジストパターンに前記有機溶剤を供給する前に、前記レジストパターンに紫外線を照射して、当該レジストパターンの表面を改質処理するレジスト改質処理装置、さらに有することを特徴とする、請求項１２に記載の基板処理システム。

【請求項14】

前記現像装置では、現像液に加えて前記極性を有する有機溶剤を露光後のレジスト膜に供給して現像処理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】

前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマー又は前記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を有していることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の基板処理システム。

【請求項16】

前記ポリマー除去装置は、プラズマエッチング処理装置、または有機溶剤を供給して前記親水性ポリマー又は前記疎水性ポリマーのいずれかを選択的に除去する溶剤供給装置であることを特徴とする、請求項１５に記載の基板処理システム。

【請求項17】

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親水性ポリマーの分子量の比率は、４０％〜６０％であることを特徴とする、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の基板処理システム。

【請求項18】

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親水性ポリマーの分子量の比率は、２０％〜４０％であることを特徴とする、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の基板処理システム。

【請求項19】

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１１〜１８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、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、親水性と疎水性の２種類のブロック鎖（ポリマー）から構成された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（特許文献１）。かかる方法では、先ず、ウェハ上に２種類のポリマーに対して中間の親和性を有する中性層を形成し、当該中性層上に例えばレジストによりガイドパターンを形成する。その後、中性層上にブロック共重合体を塗布し、ブロック共重合体を親水性と疎水性の２種類のポリマーに相分離させてラメラ構造を形成する。その後、いずれか一方のポリマーを、例えばエッチング等により選択的に除去することで、ウェハ上に他方のポリマーにより微細なパターンが形成される。そして、このポリマー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】

【特許文献1】特開２００８−３６４９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら本発明者らによれば、上述のようにレジストをガイドパターンとして中性層上にブロック共重合体を塗布し、ブロック共重合体を相分離させた場合、所望のパターンでラメラ構造に分離できない場合があることが確認された。通常は、現像後のレジストパターンは疎水性であるため、疎水性のポリマーがレジストパターンの長手方向に沿って配列し、それによりレジストパターンの長手方向に沿ってラメラ構造が形成される。しかしながら、レジストパターンの長手方向に沿って親水性ポリマー及び疎水性ポリマーが配列せずに、レジストパターンに対して無秩序にラメラ構造が形成されてしまうことがある。

【0007】

この点について本発明者らが鋭意調査したところ、レジストパターンの側壁に、レジストの物性が変化して必ずしも疎水性となっていない部分が存在していることが確認された。これは、図１９に示すように、ウェハＷ上のレジスト膜Ｒを露光処理する際に、露光される露光領域６００とマスク６０１により光が遮られて露光されない未露光領域６０２の中間の領域（以下、このような中間の領域を「中間露光領域」ということがある）６０３において物性が変化したレジストが生成されることによるものと推察される。なお、図１９における符号６０４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持つ中性層である。

【0008】

そして、レジスト膜を現像する際に、この中間露光領域６０３のレジスト膜は現像されずにレジストパターンの表面全体に残ったり、レジストパターンの表面に中間露光領域６０３と未露光領域６０２とが混在したりしてしまう。その結果、親水性ポリマーと疎水性ポリマーがレジストパターンに対して無秩序に配列してしまう。

【0009】

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】

【0010】

前記の目的を達成するため、本発明は、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て、基板を処理する方法であって、前記親水性ポリマーと前記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基板上に形成する中性層形成工程と、中性層上に形成されたレジスト膜を露光処理し、次いで露光処理後のレジスト膜を現像して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に極性を有する有機溶剤を供給して前記レジストパターンを表面処理するレジストパターン処理工程と、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親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離工程と、前記レジストパターン形成工程の後で且つレジストパターン処理工程の前に、前記レジストパターンに紫外線を照射して、当該レジストパターンの表面を改質処理するレジスト改質処理工程と、を有し、前記レジストパターンは、ＡｒＦレジストにより形成されていることを特徴としている。

【0011】

本発明によれば、レジストパターン処理工程において極性を有する有機溶剤を供給してレジストパターンを表面処理するので、レジストパターンの表面に残存する、レジストが変質し必ずしも疎水性となっていない（疎水度が弱い）部分を除去して、十分な疎水度を有する未露光領域を露出させることができる。したがって、疎水性を有するレジストパターンに対して疎水性ポリマーが引き寄せられやすくなり、ブロック共重合体を相分離させた際に各ポリマーが無秩序に配列することを防止して、所望のパターンを形成できる。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。

【0014】

前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマー又は前記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工程を有していてもよい。

【0015】

前記ポリマー除去工程では、プラズマエッチング処理、または有機溶剤の供給により前記親水性ポリマー又は前記疎水性ポリマーのいずれかを選択的に除去してもよい。

【0016】

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親水性ポリマーの分子量の比率は、４０％〜６０％であってもよい。また、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親水性ポリマーの分子量の比率は、２０％〜４０％であってもよい。

【0017】

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。

【0018】

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ために、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。

【0019】

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。

【0020】

前記目的を達成するため、本発明は、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て、基板を処理するシステムであって、前記親水性ポリマーと前記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基板上に形成する中性層形成装置と、中性層上に形成された露光処理後のレジスト膜を現像処理してレジストパターンを形成する現像装置と、前記現像処理後のレジストパターンに極性を有する有機溶剤を供給して前記レジストパターンを表面処理するレジストパターン処理装置と、中性層上に形成された露光処理後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装置と、前記中性層上の前記ブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離装置と、前記レジストパターン形成後で且つ前記レジストパターンに前記有機溶剤を供給する前に、前記レジストパターンに紫外線を照射して、当該レジストパターンの表面を改質処理するレジスト改質処理装置と、を有し、
前記レジストパターンは、ＡｒＦレジストにより形成されていることを特徴としている。
前記レジストパターン処理装置では、前記レジスト膜の露光領域と未露光領域との中間の領域に存在するレジスト膜を除去して、前記未露光領域のレジスト膜の表面を露出させるようにしてもよい。

【0023】

前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマー又は前記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を有していてもよい。

【0024】

前記ポリマー除去装置は、プラズマエッチング処理装置、または有機溶剤を供給して前記親水性ポリマー又は前記疎水性ポリマーのいずれかを選択的に除去する溶剤供給装置であってもよい。

【0025】

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親水性のポリマーの分子量の比率は、４０％〜６０％であってもよい。また、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親水性ポリマーの分子量の比率は、２０％〜４０％であってもよい。

【0026】

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。

【発明の効果】

【0027】

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】

【0028】

【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】現像装置の構成の概略を示す縦断面図である。

【図7】熱処理装置の構成の概略を示す横断面図である。

【図8】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9】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10】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11】レジストパターン上の変質部を除去した様子を示す縦断面の説明図である。

【図12】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縦断面の説明図である。

【図14】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15】親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16】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17】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18】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19】従来のウェハ処理において露光処理によりレジストに中間露光領域が生成され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】

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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２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。

【0035】

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、現像後のレジストパターンに極性を有する有機溶剤を供給してレジストパターンを表面処理するレジストパターン処理装置としての有機溶剤供給装置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。なお、本実施の形態におけるレジストは、例えばポジ型レジストであるＡｒＦレジストが用いられる。

【0036】

例えば現像装置３０、有機溶剤供給装置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、有機溶剤供給装置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。

【0037】

これら現像装置３０、有機溶剤供給装置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。これら液処理装置の構成については後述する。

【0038】

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、疎水性を有する（極性を有さない）疎水性（無極性）ポリマーと親水性（極性）を有する親水性（有極性）ポリマーとを有する。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。

【0039】

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。

【0040】

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上のレジストパターンに紫外線を照射して当該レジストパターンの表面を改質処理するレジスト改質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、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４４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、ポリマー分離装置４４もウェハＷに対して熱処理を施す装置であり、その構成は熱処理装置４０と同様である。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又は２２２ｎｍの紫外線を照射する紫外線照射部を有している。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、ポリマー分離装置４４の数や配置は、任意に選択できる。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

なお、エッチング装置２０２〜２０５としては、例えば例えばＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置が用いられる。すなわち、エッチング装置２０２〜２０５では、例えば酸素（Ｏ_２）などの反応性の気体（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。

【0055】

次に、上述した現像装置３０の構成について説明する。現像装置３０は、図６に示すように側面にウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成された処理容器１３０を有している。

【0056】

処理容器１３０内には、ウェハＷを保持して回転させるスピンチャック１４０が設けられている。スピンチャック１４０の上面には、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がスピンチャック１４０上に吸着保持される。

【0057】

スピンチャック１４０は、例えばモータなどのチャック駆動部１４１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部１４１には、シリンダなどの昇降駆動源（図示せず）が設けられており、スピンチャック１４０は昇降自在になっている。

【0058】

スピンチャック１４０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１４２が設けられている。カップ１４２は、上面にスピンチャック１４０が昇降できるようにウェハＷよりも大きい開口部が形成されている。カップ１４２の下面には、回収した液体を排出する排出管１４３と、カップ１４２内の雰囲気を排気する排気管１４４が接続されている。

【0059】

図７に示すようにカップ１４２のＸ方向負方向（図７の下方向）側には、Ｙ方向（図７の左右方向）に沿って延伸するレール１５０が形成されている。レール１５０は、例えばカップ１４２のＹ方向負方向（図７の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図７の右方向）側の外方まで形成されている。レール１５０には、例えば二本のアーム１５１、１５２が取り付けられている。

【0060】

第１のアーム１５１には、図６及び図７に示すように現像液を供給する供給ノズル１５３が支持されている。第１のアーム１５１は、図７に示すノズル駆動部１５４により、レール１５０上を移動自在である。これにより、供給ノズル１５３は、カップ１４２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１５５からカップ１４２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の表面上をウェハＷの径方向に移動できる。また、第１のアーム１５１は、ノズル駆動部１５４によって昇降自在であり、供給ノズル１５３の高さを調整できる。

【0061】

供給ノズル１５３には、図６に示すように、現像液供給源１５６に連通する現像液供給管１５７が接続されている。なお、現像液としては、例えばアルカリ性のＴＭＡＨ現像液が用いられる。

【0062】

第２のアーム１５２には、洗浄液、例えば純水を供給する洗浄液ノズル１６０が支持されている。第２のアーム１５２は、図７に示すノズル駆動部１６１によってレール１５０上を移動自在であり、洗浄液ノズル１６０を、カップ１４２のＹ方向負方向側の外方に設けられた待機部１６２からカップ１４２内のウェハＷの中心部上方まで移動させることができる。また、ノズル駆動部１６１によって、第２のアーム１５２は昇降自在であり、洗浄液ノズル１６０の高さを調節できる。

【0063】

洗浄液ノズル１６０には、図６に示すように洗浄液供給源１６３に連通する洗浄液供給管１６４が接続されている。洗浄液供給源１６３内には、洗浄液が貯留されている。洗浄液供給管１６４には、洗浄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１６５が設けられている。なお、以上の構成では、現像液を供給する供給ノズル１５３と洗浄液を供給する洗浄液ノズル１６０が別々のアームに支持されていたが、同じアームに支持され、そのアームの移動の制御により、供給ノズル１５３と洗浄液ノズル１６０の移動と供給タイミングを制御してもよい。

【0064】

他の液処理装置である有機溶剤供給装置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の構成は、ノズルから供給される液が異なる点以外は、上述した現像装置３０の構成と同様であるので説明を省略する。なお、有機溶剤供給装置３１では、供給ノズル１５３から供給される処理液として、ＴＭＡＨ現像液にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を２０ｗｔ％混合したものが用いられる。

【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における後述の基板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８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９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８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９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８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１０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８の工程Ｓ３）。

【0075】

なお、現像処理を終えた段階のレジストパターン４０２の表面の側壁には、レジスト膜の物性が変化した部分である変質部ＲＭが存在している。具体的には、露光処理により感光した領域（露光領域）とマスクにより光が遮られて露光されていない領域（未露光領域）との中間の領域である中間露光領域において、以下のような状態のレジスト膜が生成されていることによる。即ち、第１に、十分に露光は足りていて本来は現像液に十分溶解するが、露光されていない領域との界面であるがゆえに溶解せずに残ってしまった状態、第２に、露光はされているが露光量が十分ではなく、現像液に対して十分に溶解せずに残ってしまった状態、第３に、露光がほとんどされておらず現像液に対して溶解せずに残ってしまった状態であり、これらの状態のレジスト膜が混在したものが変質部ＲＭである。そして、この変質部ＲＭにおいては、レジスト膜の状態によりその疎水度が異なっている。

【0076】

なお、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。また、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がレジストパターン４０２の長手方向に沿って交互に奇数層に配置されるように設定される。

【0077】

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、レジストパターン４０２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例えば５秒間照射される。そうすると、中間露光領域において生成された変質部ＲＭにおける露光量が十分でなかった部分や露光がほとんどされていなかった部分も含めて改質処理され、ネガ化される。（図８の工程Ｓ４）。

【0078】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって有機溶剤供給装置３１に搬送される。有機溶剤供給装置３１では、ウェハＷ上にＴＭＡＨ現像液にイソプロピルアルコールを２０ｗｔ％混合した処理液が供給され、レジストパターン４０２の表面処理が行われる。これにより、図１１に示すようレジストパターン４０２の表面に残存していた変質部ＲＭが除去される（図８の工程Ｓ５）。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。

【0079】

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１２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８の工程Ｓ６）。

【0080】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によってポリマー分離装置４４に搬送される。ポリマー分離装置４４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１３及び図１４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８の工程Ｓ７）。

【0081】

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１３及び図１４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が交互に奇数層配置される。この際、レジストパターン４０２の表面から変質部ＲＭが除去されて未露光部であるレジストパターン４０２が露出しているので、レジストパターン４０２表面の側壁で疎水度がばらつくことがない。そのため、レジストパターン４０２は側壁の全面にわたって十分に高い疎水性を有している。そのため、レジストパターン４０２に対して疎水性ポリマー４０６が引き寄せられやすくなり、当該レジストパターン４０２に隣接して疎水性ポリマー４０６が配置される。そして、その隣に親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に配置され、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。

【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。

【0083】

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。

【0084】

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内と所定の真空度に排気された搬送室チャンバー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。

【0085】

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１５に示すように親水性ポリマー４０５とレジストパターン４０２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８の工程Ｓ８）。

【0086】

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８の工程Ｓ９）。

【0087】

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。

【0088】

以上の実施の形態によれば、工程Ｓ５において極性を有する有機溶剤としてイソプロピルアルコールを供給してレジストパターン４０２の表面の変質部ＲＭを除去し、レジストパターン４０２の側壁全体にわたって未露光領域、即ち疎水性を有する現像後のレジストパターン４０２表面を露出させるので、工程Ｓ７でブロック共重合体４０４を相分離させる際に、ポリマー４０５、４０６が無秩序に配列することを防止して、所望のパターンを形成できる。その結果、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。

【0089】

なお、以上の実施の形態では、変質部ＲＭの改質に１７２ｎｍの紫外線を照射したが、発明者らが確認したところ、紫外線照射は必ずしも必要ではなく、ＴＭＡＨ現像液にイソプロピルアルコールを２０ｗｔ％混合した処理液を供給することで変質部ＲＭを除去できることがわかった。上述の、露光がほとんどされていない領域のレジストはＴＭＡＨ現像液に不溶であるがイソプロピルアルコールに可溶であり、また、露光はされているが露光量が十分ではない領域のレジストは、ＴＭＡＨ現像液にもイソプロピルアルコールにも若干溶けるものであると推察される。そして、ＴＭＡＨ現像液とイソプロピルアルコールとの混合液を供給することで、変質部ＲＭのうち、それぞれの液に対して可溶な部分が溶解するためであると考えられる。しかしながら、紫外線を照射して変質部ＲＭを改質することで、より確実に且つ短時間で変質部ＲＭを除去できるので、紫外線照射を行なうことが好ましい。

【0090】

また、変質部ＲＭの改質に用いる紫外線の波長は、１７２ｎｍでなくてもよく、例えば２２２ｎｍの波長であってもよい。なお、２２２ｎｍの波長の紫外線により変質部ＲＭを改質した場合、ＴＭＡＨ現像液をウェハＷに供給することで変質部ＲＭが除去できることが確認された。これは、２２２ｎｍの波長の紫外線をレジストパターン４０２に照射することで、変質部ＲＭが確実にポジからネガに改質され、ネガ化した変質部ＲＭがＴＭＡＨ現像液により洗い流されるためであると考えられる。

【0091】

なお、以上の実施の形態では、レジストパターン４０２の現像処理後のウェハＷに有機溶剤を供給して変質部ＲＭを除去したが、レジストパターン４０２の現像処理時に、ＴＭＡＨ現像液にイソプロピルアルコールを２０ｗｔ％混合した処理液を供給することでレジストパターン４０２を現像してもよい。発明者らによれば、現像後に紫外線を照射したレジストパターン４０２に、ＴＭＡＨ現像液にイソプロピルアルコールを２０ｗｔ％混合した処理液を供給した場合と、露光処理後で現像前のウェハＷにこの処理液を供給した場合とでは、変質部ＲＭの除去に関して違いが確認されなかった。

【0092】

以上の実施の形態では、レジストパターン４０２の現像処理後のウェハＷに対して、ＴＭＡＨ現像液にイソプロピルアルコールを２０ｗｔ％混合した状態で供給したが、先ずイソプロピルアルコールを現像処理後のレジストパターン４０２に供給し、その後さらにＴＭＡＨ現像液を供給してもよい。かかる場合においても、ＴＭＡＨ現像液にイソプロピルアルコールを２０ｗｔ％混合した処理液を供給した場合と同様に、変質部ＲＭを除去できることが確認された。なお、上述のように、変質部ＲＭにおいてはＴＭＡＨ現像液に可溶な部分とイソプロピルアルコールに可溶な部分が混在しているため、その両方の部分を並行して溶解させる観点から、ＴＭＡＨ現像液とイソプロピルアルコールは混合して供給することがより好ましい。

【0093】

以上の実施の形態では、親水性ポリマー４０５を選択的に除去するにあたりエッチング処理装置３においていわゆるドライエッチング処理を行ったが、親水性ポリマー４０５の除去は、ウェットエッチング処理により行ってもよい。

【0094】

具体的には、工程Ｓ７においてブロック共重合体４０４を相分離したウェハＷを、工程Ｓ８においてエッチング処理装置３に変えて紫外線照射装置４１に搬送する。そして、ウェハＷに紫外線を照射することで、親水性ポリマー４０５であるポリメタクリル酸メチルの結合鎖を切断すると共に、疎水性ポリマー４０６であるポリスチレンを架橋反応させる。その後、ウェハＷを再度有機溶剤供給装置３１に搬送し、当該有機溶剤供給装置３１においてウェハＷに例えば極性有機溶剤であるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を供給する。これにより、紫外線照射で結合鎖が切断された親水性ポリマー４０５が溶解除去される。

【0095】

親水性ポリマー４０５をいわゆるドライエッチング処理により除去する場合、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６の選択比は例えば３〜７：１程度であるため、疎水性ポリマー４０６の膜べりが避けられない。その一方、親水性ポリマー４０５を、有機溶剤を用いたいわゆるウェットエッチングにより除去する場合は、疎水性ポリマー４０６は極性を有さないためほとんど有機溶剤に溶解せず、膜べりを避けることができる。その結果、その後の工程において疎水性ポリマー４０６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なう際に、マスクとしての十分な膜厚を確保することができる。

【0096】

また、親水性ポリマー４０５をウェットエッチングにより除去することで、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。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。

【0097】

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。

【0098】

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に相分離する場合の一例について説明したが、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。

【0099】

親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６をシリンダ構造に相分離する場合のブロック共重合体４０４は、親水性ポリマー４０５の分子量の比率が２０％〜４０％であり、疎水性ポリマー４０６の分子量の比率が８０％〜６０％である。かかる場合、工程Ｓ３では、図１６、図１７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４０２が形成される。そして、このレジストパターン４０２の表面の側壁にも変質部ＲＭが存在する。したがって、工程Ｓ４〜工程Ｓ５において変質部ＲＭの改質、除去を行う

【0100】

次に、工程Ｓ６において、変質部ＲＭが除去されたレジストパターン４０２のスペース部４０２ｃにブロック共重合体４０４が塗布される。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。この際、変質部ＲＭが既に除去されているので、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６がレジストパターン４０２に対して無秩序に配列してしまうことを防止できる。そして、疎水性ポリマー４０６は疎水性を有するレジストパターン４０２に引き寄せられやすいため、図１８に示すように、スペース部４０２ｃ内においてレジストパターン４０２の側壁側に疎水性ポリマー４０６が円筒形状に配列し、スペース部４０２ｃの中心に円柱形状の親水性ポリマー４０５が配列する。

【0101】

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。

【0102】

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】

【0103】

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】

【0104】

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 有機溶剤供給装置
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
４２ アドヒージョン装置
４３ 周辺露光装置
４４ ポリマー分離装置
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
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
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】