特許 5994736 基板処理方法、基板処理装置及び記憶媒体

(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】5994736

(24)【登録日】2016年9月2日

(45)【発行日】2016年9月21日

(54)【発明の名称】基板処理方法、基板処理装置及び記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20160908BHJP

   G03F 7/40 20060101ALI20160908BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 570

   G03F7/40 511

【請求項の数】17

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-122058(P2013-122058)

(22)【出願日】2013年6月10日

(65)【公開番号】特開2014-239195(P2014-239195A)

(43)【公開日】2014年12月18日

【審査請求日】2015年5月11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】100091513

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 俊夫

(74)【代理人】

【識別番号】100133776

【弁理士】

【氏名又は名称】三井田 友昭

(72)【発明者】

【氏名】宮田 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】田中 啓一

(72)【発明者】

【氏名】上田 健一

(72)【発明者】

【氏名】塩澤 崇博

【審査官】 新井 重雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２４５４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２９９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４７１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９５５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８５２２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

露光、現像処理されてパターンマスクが形成された基板に対して、前記パターンマスクの荒れを改善するための処理を行う方法において、
第１の溶剤をガスの状態で前記基板の表面に供給して前記パターンマスクを溶解させる第１の工程と、
前記第１の工程の後に、パターンマスクに対する溶剤の浸透性が前記第１の工程における溶剤の浸透性よりも低い条件で第２の溶剤を前記基板の表面に供給して前記パターンマスクを溶解させる第２の工程と、を含み、
前記第２の溶剤は、前記第１の溶剤よりも濃度が低いことを特徴とする基板処理方法。

【請求項2】

露光、現像処理されてパターンマスクが形成された基板に対して、前記パターンマスクの荒れを改善するための処理を行う方法において、
第１の溶剤をガスの状態で前記基板の表面に供給して前記パターンマスクを溶解させる第１の工程と、
前記第１の工程の後に、パターンマスクに対する溶剤の浸透性が前記第１の工程における溶剤の浸透性よりも低い条件で第２の溶剤を前記基板の表面に供給して前記パターンマスクを溶解させる第２の工程と、を含み、
前記第１の工程の前に、前処理用の薬剤を前記基板に供給して前記パターンマスクの表面に液膜を付着させ、前記基板を加熱して前記液膜を乾燥させ、前記液膜の乾燥時に前記パターンマスクの表面に発生する凝集力により当該表面を平坦化させる前処理工程を行うことを特徴とする基板処理方法。

【請求項3】

前記第１の溶剤の種別と前記第２の溶剤の種別とは互いに異なる種別であることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理方法。

【請求項4】

前記第２の工程が行われるときの前記基板の温度は、前記第１の工程が行われるときの前記基板の温度よりも高いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記第１の工程は、前記基板を加熱しながら行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項6】

前記第２の工程は、前記基板を加熱しながら行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項7】

前記第１の工程の後、第２の工程の前に、前記基板を加熱する工程を行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項8】

前記第２の工程の後に、前記基板を加熱する工程を行うことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項9】

前記第２の溶剤は、前記第１の溶剤よりも濃度が低いことを特徴とする請求項２記載の基板処理方法。

【請求項10】

露光、現像処理されてパターンマスクが形成された基板に対して、前記パターンマスクの荒れを改善するための処理を行う装置において、
前記基板を載置する載置部が設けられた第１の処理容器と、
前記載置部に載置された前記基板に対して、前記パターンマスクを溶解させるための第１の溶剤をガスの状態で供給する第１の溶剤供給部と、
前記基板を載置する載置部が設けられた第２の処理容器と、
前記第２の処理容器内の載置部に載置された前記基板に対して、前記パターンマスクを溶解させるための第２の溶剤を供給する第２の溶剤供給部と、を備え、
前記第２の溶剤により前記基板に対して行われる溶解処理は、前記第１の溶剤により前記基板に対して行われる溶解処理に比べて、前記パターンマスクに対する溶剤の浸透度が低い条件で行われるように処理条件が設定され、
前記第２の溶剤は、前記第１の溶剤よりも濃度が低いことを特徴とする基板処理装置。

【請求項11】

露光、現像処理されてパターンマスクが形成された基板に対して、前記パターンマスクの荒れを改善するための処理を行う装置において、
前記基板を載置する載置部が設けられた第１の処理容器と、
前記載置部に載置された前記基板に対して、前記パターンマスクを溶解させるための第１の溶剤をガスの状態で供給する第１の溶剤供給部と、
前記基板を載置する載置部が設けられた第２の処理容器と、
前記第２の処理容器内の載置部に載置された前記基板に対して、前記パターンマスクを溶解させるための第２の溶剤を供給する第２の溶剤供給部と、
前記第１の溶剤を供給する前に、前記パターンマスクの表面に前処理用の薬剤を供給する前処理剤供給部と、を備え、
前記第２の溶剤により前記基板に対して行われる溶解処理は、前記第１の溶剤により前記基板に対して行われる溶解処理に比べて、前記パターンマスクに対する溶剤の浸透度が低い条件で行われるように処理条件が設定され、
前記前処理用の薬剤は、加熱部により基板を加熱して当該薬剤の液膜を乾燥させたときに、前記パターンマスクの表面に凝集力を発生させ当該表面を平坦化させるためのものであることを特徴とする基板処理装置。

【請求項12】

前記第１の溶剤の種別と前記第２の溶剤の種別とは互いに異なる種別であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の基板処理装置。

【請求項13】

前記第１の処理容器及び前記第２の処理容器は共通化されていることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項14】

前記第１の処理容器内の載置部に載置された前記基板を加熱するための加熱部が設けられていることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項15】

前記第２の処理容器内の載置部に載置された前記基板を加熱するための加熱部が設けられていることを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項16】

前記第２の溶剤は、前記第１の溶剤よりも濃度が低いことを特徴とする請求項１１記載の基板処理装置。

【請求項17】

露光、現像処理されてパターンマスクが形成された基板に対して、前記パターンマスクの荒れを改善するための基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の基板処理方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板に形成されたパターンマスクの表面の荒れを改善する基板処理方法及び基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスやＬＣＤ基板等の製造プロセスにおいては、基板例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」と呼称する）表面にレジスト液を塗布して露光した後、現像処理を行うことにより、ウエハ表面にパターンマスクであるレジストパターンを形成することが行われている。レジストパターンの表面には特許文献１に記載されているように、微細な凹凸が存在し、後の工程のエッチング処理時に、前記凹凸がパターン線幅に悪影響を及ぼす場合があることが知られている。このため、レジストパターンのパターン線幅のばらつき（ＬＷＲ：Line Width Roughness）を改善するスムージング処理が提案されている。

【0003】

このスムージング処理は、例えば特許文献１に記載されているように、処理容器内にレジストを溶解する溶剤蒸気の雰囲気を形成し、この雰囲気中にレジストパターンを曝して、レジストパターンの表層部を溶解させることにより行われる。これにより、前記表層部が溶剤に溶解して平坦化され、パターン表面の荒れが改善されてパターン形状が修正される。

【0004】

しかしながら、スムージング処理においては、例えば脆弱なレジストパターンが含まれる場合にＬＷＲの改善率を向上させようとすると、溶剤によりレジストパターンが過度に溶解して、レジストパターンが崩壊する懸念がある。特許文献２は、ウエハ周囲から排気する工程とウエハ面内に中央部が高温になる温度勾配を形成する工程を併用することにより、ウエハ面内で均一に荒れを改善することができる。しかしながら、この手法はレジストパターン表面の溶解と乾燥とを繰り返すことから、スループットの観点からは得策ではない。また、レジストパターンの崩壊を抑制する更なる改良が望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４３２８６６７号

【特許文献2】特開２０１２−１８５２２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、基板に形成されたパターンマスクの崩壊を抑えながらパターンマスクの表面の荒れを改善することができる技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の基板処理方法は、
露光、現像処理されてパターンマスクが形成された基板に対して、前記パターンマスクの荒れを改善するための処理を行う方法において、
第１の溶剤をガスの状態で前記基板の表面に供給して前記パターンマスクを溶解させる第１の工程と、
前記第１の工程の後に、パターンマスクに対する溶剤の浸透性が前記第１の工程における溶剤の浸透性よりも低い条件で第２の溶剤を前記基板の表面に供給して前記パターンマスクを溶解させる第２の工程と、を含み、
前記第２の溶剤は、前記第１の溶剤よりも濃度が低いことを特徴とする。
他の発明の基板処理方法は、
露光、現像処理されてパターンマスクが形成された基板に対して、前記パターンマスクの荒れを改善するための処理を行う方法において、
第１の溶剤をガスの状態で前記基板の表面に供給して前記パターンマスクを溶解させる第１の工程と、
前記第１の工程の後に、パターンマスクに対する溶剤の浸透性が前記第１の工程における溶剤の浸透性よりも低い条件で第２の溶剤を前記基板の表面に供給して前記パターンマスクを溶解させる第２の工程と、を含み、
前記第１の工程の前に、前処理用の薬剤を前記基板に供給して前記パターンマスクの表面に液膜を付着させ、前記基板を加熱して前記液膜を乾燥させ、前記液膜の乾燥時に前記パターンマスクの表面に発生する凝集力により当該表面を平坦化させる前処理工程を行うことを特徴とする。

【0008】

本発明の基板処理装置は、
露光、現像処理されてパターンマスクが形成された基板に対して、前記パターンマスクの荒れを改善するための処理を行う装置において、
前記基板を載置する載置部が設けられた第１の処理容器と、
前記載置部に載置された前記基板に対して、前記パターンマスクを溶解させるための第１の溶剤をガスの状態で供給する第１の溶剤供給部と、
前記基板を載置する載置部が設けられた第２の処理容器と、
前記第２の処理容器内の載置部に載置された前記基板に対して、前記パターンマスクを溶解させるための第２の溶剤を供給する第２の溶剤供給部と、を備え、
前記第２の溶剤により前記基板に対して行われる溶解処理は、前記第１の溶剤により前記基板に対して行われる溶解処理に比べて、前記パターンマスクに対する溶剤の浸透度が低い条件で行われるように処理条件が設定され、
前記第２の溶剤は、前記第１の溶剤よりも濃度が低いことを特徴とする。
他の発明の基板処理装置は、
露光、現像処理されてパターンマスクが形成された基板に対して、前記パターンマスクの荒れを改善するための処理を行う装置において、
前記基板を載置する載置部が設けられた第１の処理容器と、
前記載置部に載置された前記基板に対して、前記パターンマスクを溶解させるための第１の溶剤をガスの状態で供給する第１の溶剤供給部と、
前記基板を載置する載置部が設けられた第２の処理容器と、
前記第２の処理容器内の載置部に載置された前記基板に対して、前記パターンマスクを溶解させるための第２の溶剤を供給する第２の溶剤供給部と、
前記第１の溶剤を供給する前に、前記パターンマスクの表面に前処理用の薬剤を供給する前処理剤供給部と、を備え、
前記第２の溶剤により前記基板に対して行われる溶解処理は、前記第１の溶剤により前記基板に対して行われる溶解処理に比べて、前記パターンマスクに対する溶剤の浸透度が低い条件で行われるように処理条件が設定され、
前記前処理用の薬剤は、加熱部により基板を加熱して当該薬剤の液膜を乾燥させたときに、前記パターンマスクの表面に凝集力を発生させ当該表面を平坦化させるためのものであることを特徴とする。

【0009】

本発明の記憶媒体は、
露光、現像処理されてパターンマスクが形成された基板に対して、前記パターンマスクの荒れを改善するための基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、前記基板処理方法を実施するためのものであることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明は、基板に形成されたパターンマスクの表面の荒れを溶剤を用いて改善する処理を行うにあたって、先ず溶剤の浸透性の高い条件で処理を行ってパターンマスクの表面に対して強い平坦化処理（パターンマスクの表面の荒れの改善処理）を行っている。そして次に溶剤の浸透性の低い条件下で処理を行ってパターンマスクの表面に対して弱い平坦化処理を行っている。このため、パターンマスクの表面の荒れを良好に改善することができ、パターンマスクが脆弱であってもパターン倒れを抑えることができる。また溶剤の浸透性の低い処理を繰り返し行う場合に比べて高いスループットが得られる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施形態における現像モジュールにおいての処理の概略図である。

【図2】第１の実施形態における溶解処理用モジュールにおいての処理の概略図である。

【図3】レジストパターンの状態を示す模式図である。

【図4】レジストパターンの状態を示す模式図である。

【図5】レジストパターンの状態を示す模式図である。

【図6】第２の実施形態における一連の処理を示した概略図である。

【図7】第３の実施形態における一連の処理を示した概略図である。

【図8】現像モジュールの一例を示す側方断面図である。

【図9】平坦化処理用モジュールの一例を示す側方断面図である。

【図10】装置構成の一例におけるレジストパターン形成装置の概略を示す平面図である。

【図11】装置構成の一例におけるレジストパターン形成装置の概略を示す斜視図である。

【図12】装置構成の一例における棚ユニットの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、本発明方法の実施形態及びその方法を実施するための装置、の順に述べる。
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について、図１から図３を用いながら説明する。
レジストの塗布、露光が終わったウエハＷを現像モジュール２０内の基板保持部であるスピンチャック２１に保持する。次いでウエハＷの表面に対し、図１（ａ）に示すように現像液ノズル２８ａから現像液を吐出しながら例えばその吐出位置をウエハＷの周縁部から中心部へと渦巻き状に移動させ、現像液を塗布する。続いて図１（ｂ）に示すようにスピンチャック２１を回転させながらリンス液ノズル２８ｂからリンス液、例えば純水をウエハＷ表面の中心部へと吐出することによってウエハＷ表面を洗浄する。続いて前記現像モジュール２０にて図１（ｃ）に示すように、スピンチャック２１を回転させながら前処理用の薬剤ノズル２８ｃからウエハＷの中心部に対し、前処理用の薬剤を吐出してウエハＷ表面全体へと展伸し、余剰の前処理用の薬剤を振り切る。前処理用の薬剤としては、例えばテトラアルキルアンモニウム系第４級カチオン（ＴＡＡＨ）を挙げることができる。この場合現像後のレジストのカルボキシル基（ＣＯＯＨ）とＴＡＡＨのＯＨ基とが結合し、レジストパターンの表面に後述するようにＴＡＡＨの液膜が形成される。

【0013】

続いてウエハＷを現像モジュール２０から平坦化処理用モジュール３０に搬送し、平坦化処理用モジュール３０内の載置台１０に載置する。ウエハＷは載置台１０の中に設けられた加熱部であるヒータ（図示せず）により加熱される。ウエハＷの加熱温度は、用いられる前処理用の薬剤の種別に応じて設定されるが、前処理用の薬剤としてＴＡＡＨを用いている場合には、例えば１０〜５０℃に設定される。
ここまでの処理に対応するレジストパターンの状態を図３に示す。

【0014】

現像直後のレジストパターン９は、図３（ａ）に示すように表面が均一ではなく、凹凸を有している。図３（ｂ）は前処理用の薬剤がレジストパターン９に付着している様子を示している。次いでウエハＷを加熱することにより図３（ｃ）に示すように液膜９１が揮発し始める。更に加熱を続けると、液膜９１の揮発時の凝集力が働き、図３（ｄ）に示すようにレジストパターン９の表面の分子同士が互いに引き合い、レジストパターン９の表面の凹凸の程度（荒れ）が小さくなる。

【0015】

前処理用の薬剤としては、現像後のレジストパターン９のカルボキシル基（ＣＯＯＨ）と結合する物質、例えば塩基性（−ＯＨ）を有しているものであることが好ましい。そしてレジストパターン９内部への浸透と溶解反応を抑制するために、分子量が大きく立体構造を有していることが好ましく、これに加え、レジストパターン９への吸着を促進するためにレジストとの酸乖離定数が十分に離れていることが好ましい。更に、前処理用の薬剤は、レジストパターン９の表面へ付着して液膜を形成するものであることから、表面張力は低い方が好ましく、このため非イオン系界面活性剤を添加してもよい。前処理用の薬剤の例としては、テトラブチルアンモニウム水酸化物（ＴＢＡＨ）、テトラメチルアンモニウム水酸化物（ＴＥＡＨ）、テトラプロピルアンモニウム水酸化物（ＴＰＡＨ）などのテトラアルキルアンモニウム第４級カチオン、及び乳酸エチルなどが挙げられる。非イオン系界面活性剤の例としては、ポリオキシアルキルエーテル、脂肪酸ソルビタンエステル、アルキルポリグルコシド、脂肪酸ジエタノールアミド、アルキルモノグリセリルエーテルなどが挙げられる。

【0016】

続いて加熱後のウエハＷのレジストパターン９に対して第１の工程である第１の平坦化処理を行う。この処理は、図２（ｂ）に示すように前記載置台１０にウエハＷを載置したまま、レジストパターン９を溶解する性質を持つ第１の溶剤、例えばＮＭＰ（N-methylpyrrolidone）のガスをシャワーヘッド４０からウエハＷの表面に供給する処理である。レジストパターン９は表層部がＮＭＰにより溶解する。シャワーヘッドとは下面に多数のガス吐出孔を有するガス供給部材である。このとき、ウエハＷの温度は、例えばＮＭＰの露点より高く、ＮＭＰの沸点より低い温度である１０〜１００℃に調整されている。レジストパターン表層部が溶解したのち、ＮＭＰの雰囲気を不活性ガスである例えば窒素ガス雰囲気に置換し、図２（ｃ）に示すようにウエハＷを載置台１０内のヒータにより例えば５０〜２５０℃に加熱し、ＮＭＰを揮発させる。

【0017】

図２（ａ）から図２（ｃ）までの第１の平坦化処理についてレジストパターン９表面の変化を図４に示す。
図４（ａ）は前処理が終了した後のレジストパターン９の表面の状態である。このレジストパターン９の表面に対しＮＭＰを供給すると、ＮＭＰ分子がレジストパターン９の表面に衝突し、当該表面が溶剤により溶解する（表層部が膨潤する）現象と、ウエハＷの熱により、ＮＭＰが当該表面から揮発していく現象が繰り返されると推定される。このＮＭＰによる溶解とＮＭＰの揮発の繰り返しにより、表層部９２ａにおいてはＮＭＰによりレジスト膜が軟化、溶解して流動するが、内部に浸透する前に薬液が揮発するようにウエハ温度が設定されているため、ＮＭＰのレジストパターン９内部への浸透が抑えられる。このため、図４（ｂ）に示すように、レジストパターン９の表層部９２ａのみがＮＭＰを吸収して溶解する。
そしてレジストパターン９の表層部９２ａのみが適度に溶解されたところで、ウエハＷを加熱することにより、レジストパターン９の表層部９２ａからＮＭＰが揮発し、図４（ｃ）によって示すように、レジストパターン９の表面は更に平坦化される。

【0018】

続いて前記平坦化処理用モジュール３０内にて、ウエハＷに対して、第２の工程である第２の平坦化処理が行われる。この第２の平坦化処理は、第１の平坦化処理にて行われた第１の溶剤によるレジストパターン９の溶解に比べて、溶剤の浸透性が低い条件でレジストパターン９に対して行われる溶解処理を含んでいる。この例では第２の平坦化処理に用いる第２の溶剤として、第１の溶剤であるＮＭＰに比べてレジストパターン９への浸透が進行しにくい乳酸エチルを用いている。この溶解処理においては、図２（ｄ）に示すように，前記シャワーヘッド４０から第２の溶剤である乳酸エチルのガスをウエハＷの表面に供給し、レジストパターン９の表層部を乳酸エチルにより溶解させる。このとき、ウエハＷの温度は、載置部１０のヒータにより乳酸エチルの露点より高く乳酸エチルの沸点より低い温度、例えば１０〜１００℃に調整されている。その後図２（ｅ）に示すように再びウエハＷをヒータ等により加熱する。

【0019】

図２（ｃ）の加熱後から図２（ｅ）にかけてのレジストパターン表面の変化を図５に示す。
図５（ａ）は第１の平坦化処理が終了した後のレジストパターン９の表面の状態である。このレジストパターン９の表面に対し乳酸エチルを供給すると、乳酸エチル分子がレジストパターン９の表面に衝突し、パターン表面が溶剤により溶解する（表層部が膨潤する）現象と、ウエハＷの熱により、乳酸エチルがパターン表面から揮発していく現象が繰り返されると推定される。この乳酸エチルによる溶解と乳酸エチルの揮発の繰り返しにより、表層部９２ｂにおいては乳酸エチルによりレジスト膜が軟化、溶解して流動するが、内部に浸透する前に薬液が揮発するようにウエハ温度が設定されているため、乳酸エチルのレジストパターン９内部への浸透は抑えられる。このため、図５（ｂ）によって示すように、レジストパターン９の表層部９２ｂのみが乳酸エチルを吸収して溶解する。

【0020】

そしてレジストパターン９の表層部９２ｂのみが適度に溶解されたところで、ウエハＷを加熱することにより、レジストパターン９の表層部９２ｂから乳酸エチルが揮発する。こうしてレジストパターンに対して強い溶解処理がされた後で、この強い平坦化に用いられた溶剤よりも浸透度の低い溶剤による弱い溶解処理が行われる。従って図５（ｃ）によって示すように、強い溶解処理後にレジストパターン９に残留している微細な凹凸が除去されることによりレジストパターン９の表面はいっそう平坦化される。図２（ｄ）の処理において用いられる薬液は、乳酸エチルに限らないが、第１の溶剤と比してレジストパターン表層部に浸透しにくい性質であることが求められる。

【0021】

上述の実施形態においては、先ずレジストパターン９への浸透度が高い第１の溶剤によりレジストパターン９の表面を溶解させ、当該溶剤を揮発させることにより、当該表面の凹凸を大まかに改善して平坦化している。そしてレジストパターン９の表面への浸透度が低い第２の溶剤によってレジストパターン９の表面を溶解させ、当該溶剤を揮発させることにより、前記表面に残存した微細な凹凸を更に改善して平坦化している。即ち、本実施形態は強い平坦化処理（表面荒れの改善処理）と弱い平坦化処理を実施している。このため、レジストパターン９の表面を浸透度の高い溶剤のみで処理した場合に比して、レジストパターン９の崩壊が抑えられ、特にレジストパターン９が脆弱である場合に崩壊の懸念が低くなる。またレジストパターン９の表面を浸透度の低い溶剤のみで処理する場合には、当該表面の溶剤による溶解と当該溶剤の揮発を繰り返す必要があり、このため本実施形態はスループットの点でも有利である。本実施形態では、第１の工程の前に行われる前処理は必ずしも必要なものではないが、前処理用の薬剤を用いて事前にレジストパターン９の表面の荒れの程度を小さくしておくことにより、一層の良好な表面荒れの改善処理を行うことができる利点がある。

【0022】

ここで、第１の溶剤及び第２の溶剤の組み合わせとしては、ＮＭＰ（第１の溶剤）と乳酸エチル（第２の溶剤）の他に、ＮＭＰとジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などの組み合わせも選択例として挙げることができる。

【0023】

第２の溶剤によりレジストパターン９に対して行われる溶解処理は、第１の溶剤によりレジストパターン９に対して行われる溶解処理に比べて、レジストパターン９に対する溶剤の浸透性が低い条件で行われるように処理条件が設定されていればよい。このため、第１の溶剤と第２の溶剤とが異なる種別であることに限らず、第１の溶剤と第２の溶剤との種別は同一、例えば双方ともＮＭＰであってもよい。この場合、第２回目の溶解処理時における溶剤供給時のウエハＷの温度を、第１回目の溶解処理時における溶剤供給時よりも高温にするか、あるいは第２回目の溶剤ガス雰囲気中の溶剤濃度を第１回目の溶剤ガス雰囲気より低濃度にする例が挙げられる。このように処理条件を調整することで、第２回目の溶剤供給時におけるレジストパターン９への溶剤の吸収は、第１回目の溶剤供給時より抑えられる。このため上述した第１の溶剤と第２の溶剤とが異なる種別である実施形態と同様の結果を得ることができる。

【0024】

また、第１の溶剤による溶解処理及び第２の溶剤による溶解処理は、基板を加熱しながら行うこととしてきたが、レジストパターン９の表面が過度に溶解しないように各処理条件（パラメータ）を調整することにより、当該加熱を行わなくてもよい。更に、第１の溶剤及び第２の溶剤による溶解処理後の加熱は、レジストパターン９中に残留する溶剤を充分に揮発させることを目的とする工程であり、各溶剤をレジストパターン表面から充分に揮発させることができれば、溶解処理後の加熱を行わなくてもよい。

【0025】

更に、第１の溶剤による溶解処理時における載置部と、第２の溶剤による溶解処理時における載置部とは、別でもよいし異なっていてもよい。異なっている場合には、各載置部は夫々の処理条件に見合う温度に設定してもよい。

【0026】

［第２の実施形態］
図６は本発明の第２の実施形態を示している。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる箇所の一つは、ウエハＷに対して現像後に行われる前処理用の薬剤の供給を、現像モジュール２０とは別の前処理用液処理モジュール２０ａ内にて行っていることである。このような例は、現像液がアルカリ性、前処理用の薬剤が酸性であるときに、排液処理を別々に行うことができる点で有効である。図６中２１ａはスピンチャック、２９ａはノズルである。

【0027】

更にまた第２の実施形態は、第２の溶剤を用いてレジストパターン９に対して行う溶解処理について、第２の平坦化処理用の液処理モジュール２０ｂにて、第２の溶剤を液体の状態でウエハＷに供給している。図６中２１ｂはスピンチャック、２９ｂはノズルである。この後ウエハＷは、例えば、加熱モジュール７にてヒータを備えた載置台１０ａの上に載置され加熱処理が行われる。

【0028】

第２の実施形態は、その他については第１の実施形態と同様であり、同様の効果が得られる。
また第２の実施形態において、前処理用の薬剤は液体として供給されるとして説明してきたが、液体として供給する代わりに、ガスとして供給してもよい。

【0029】

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態について、図７を用いながら説明する。
第３の実施形態が第１の実施形態と異なる箇所の一つは、ウエハＷに対して現像後に行われる前処理用の薬剤の供給を、現像モジュール２０ではなく平坦化処理用モジュール３０内で行っていることである。

【0030】

第３の実施形態は、その他については第１の実施形態と同一であり、同様の効果が得られる。
第１及び第３の実施形態においては、第１の溶剤による処理と第２の溶剤による処理を同一の平坦化処理用モジュール３０にて行うこととしてきたが、各々の処理を独立したモジュールにて行ってもよい。

【0031】

［発明を実施するための装置構成］
本発明の第１の実施形態の実施にかかる塗布、現像装置の全体構成の一例について図８から図１２を用いて説明する。
最初に現像モジュール２０の構成の一例を図８に示す。現像モジュール２０は、スピンチャック２１と、このスピンチャック２１を回転軸２２を介して回転させる回転機構２３と、底部に排液路２５及び排気路２６が設けられたカップユニット２４と、を備えている。

【0032】

露光処理を終えたウエハＷはスピンチャック２１に保持され、現像液供給機構２７ａに接続されたノズル２８ａを、例えばウエハＷの周縁部から中央へと渦巻き状に移動させながらウエハＷ上に現像液の液盛りを行うことにより現像処理が行われる。続いて、現像処理が行われたウエハＷに対して、リンス液供給機構ある純水供給機構２７ｂに接続されたノズル２８ｂからウエハＷの中心部に純水を供給しながらスピンチャック２１を回転させることにより洗浄が行われる。続いて、洗浄が行われたウエハＷはスピンチャック２１に保持されたまま、前処理用の薬剤供給機構２７ｃに接続されたノズル２８ｃから、ウエハＷの中心部に前処理用の薬剤を供給しながらスピンチャック２１を回転させる。こうしてウエハＷ上に前処理用の薬剤を展伸させる。

【0033】

次に平坦化処理用モジュール３０について図９を用いて説明する。このモジュール３０は、ウエハＷを処理するための処理容器３と、処理容器３と平坦化処理用モジュール３０の外部との間で基板であるウエハＷを搬送する搬送機構６と、を備えている。
処理容器３は扁平な円形状に形成され、容器本体３１と、蓋体４１とを備えている。
容器本体３１はその周縁部をなす側壁部３２と、底壁部３３と、を備えており、底壁部３３上にはウエハＷを載置するための載置台３４が設けられている。載置台３４の上面内部にはリング状のヒータ３５が設けられ、載置台３４の温調機構をなす。載置台３４に設けられた３つの各孔３６にはピン３７が挿通され、昇降機構３８により載置台３４上にて突没し、搬送機構６との間でウエハＷを受け渡す。

【0034】

側壁部３２の表面部には、その周方向に沿って多数のパージガス吐出口５１が開口している。側壁部３２の下方にはパージガス吐出口５１に連通するリング状の空間５２が形成され、当該空間５２の下方には周方向に間隔をおいて、複数のパージガス供給管５３の一端が接続されている。各パージガス供給管５３の他端は、パージガスとして例えば窒素ガスを圧送する図示しない供給機構に接続され、供給機構から空間５２に供給されたパージガスは、当該空間５２を広がって各パージガス吐出口５１から吐出される。

【0035】

蓋体４１は昇降機構４２により昇降自在に構成されている。蓋体４１は、その周縁部をなす側壁部４３と、上壁部４４と、を備えている。ウエハＷに処理を行うときには、蓋体４１が図９に示す処理位置に移動し、側壁部４３の下端と、容器本体３１の側壁部３２の上端とが隙間４５を介して互いに近接する。
上壁部４４の裏面側中央部は下方に突出し、ガス供給部４を形成している。ガス供給部４の側周には周方向に沿って多数のガス吐出口４６が形成され、載置台３４に載置されたウエハＷの中央部から周縁部に向かってガスを吐出する。

【0036】

蓋体４１の上部にはガス供給管５４の下流端が接続され、ガス供給管５４の上流側は３本に分岐し、ガス供給管５４Ａ、５４Ｂ及び５４Ｃを構成する。ガス供給管５４Ａの上流側は、流量調節機構５５Ａを介して第１の溶剤供給源５６Ａに接続されている。第１の溶剤供給源５６Ａはレジストを溶解させることができる第１の溶剤が貯留されたタンクであり、貯留された溶剤の液相に窒素ガスを供給する窒素供給源５７Ａに接続されている。ガス供給管５４Ｂの上流側は、流量調節機構５５Ｂを介して第２の溶剤供給源５６Ｂに接続されている。第２の溶剤供給源５６Ｂは第２の溶剤が貯留されたタンクであり、貯留された溶剤の液相に窒素ガスを供給する窒素供給源５７Ｂに接続されている。ガス供給管５４Ｃの上流側は、流量調節機構５５Ｃを介して、乾燥用ガスである窒素ガスを下流側に圧送する窒素ガス供給源５７Ｃに接続されている。

【0037】

蓋体４１の側壁部４３下端には、パージガス吐出口５１に重なる位置にリング状の凹部４８が形成されている。当該凹部４８は複数の排気路４９を介して蓋体４１の上部に通気されており、各排気路４９はウエハＷの周方向に複数設けられている。また、側壁部４３下端において、凹部４８の内側には多数の排気口５８がウエハＷの周方向に配列されている。この排気口５８は排気機構５９に接続されている。

【0038】

処理容器３の外部には基台６１が設けられ、この基台６１に前記搬送機構６が設けられている。搬送機構６は、水平な移動プレート６２と、移動プレート６２を基台６１上に支持する支持部６３と、移動機構６４とにより構成されている。支持部６３は移動プレート６２から基台６１の下方に伸び、移動機構６４に接続されている。図９に示した移動プレート６２の位置を待機位置とすると、当該移動機構６４により移動プレート６２は待機位置と、処理容器３の載置台３４上との間で水平に移動することができる。基台６１には、この移動を妨げないようスリットが設けられている。

【0039】

移動プレート６２について説明すると、移動プレート６２の内部にはヒータ６６が設けられており、表面に載置されたウエハＷを予め設定された温度に加熱する。移動プレート６２にはスリットが設けられており、載置台３４との間でウエハＷを受け渡すためのピン３７が通過する。図中６８は切欠であり、平坦化処理用モジュール３０にウエハＷを搬送する図示しない搬送アームとの間でウエハＷを搬送するために設けられている。

【0040】

平坦化処理用モジュール３０内に搬送されたウエハＷは、搬送機構６により処理容器３内の載置台３４上に載置され、前処理用の薬剤を揮発させるためにヒータ３５により加熱される。加熱されたウエハＷに対し、窒素供給源５７Ａから窒素ガスを吐出することにより第１の溶剤供給源５６Ａから第１の溶剤ガスを供給する。ウエハＷ表面のレジストパターン表面が溶解したときに、ヒータ３５を稼働させウエハＷを加熱し、第１の溶剤を揮発させる。その後、窒素供給源５７Ｃから窒素ガスを供給し、平坦化処理用モジュール３０内の雰囲気を置換する。そして窒素供給源５７Ｂから窒素ガスを吐出することにより第２の溶剤供給源５６Ｂから第２の溶剤ガスを供給する。ウエハＷ表面のレジストパターン表面が溶解したときに、ヒータ３５を稼働させウエハＷを加熱し、第２の溶剤を揮発させる。しかる後、窒素供給源５７Ｃから窒素ガスを供給し、平坦化処理用モジュール３０内の雰囲気を置換する。

【0041】

第１及び第２の溶剤による処理が完了したウエハＷは、ピン３７及び搬送機構６との協働作業により載置台３４上から移動プレート６２上へと移送され、移動プレート６２上から図示しない搬送アームにより平坦化処理用モジュール３０外へと搬出される。

【0042】

続いて塗布、現像装置８について図１０を用いて説明する。塗布、現像装置８は、キャリアブロック８ａ、処理ブロック８ｂ、インターフェースブロック８ｃを備え、インターフェースブロック８ｃには露光装置８ｄが接続されている。
処理ブロック８ｂについて図１１及び図１２を用いて説明する。処理ブロック８ｂには、レジスト膜の下層側に形成されるボトム反射防止膜の形成処理を行うための第１、第２ブロック（ＢＣＴ層）Ｂ１及びＢ２、レジスト液の塗布処理を行うための第３、第４ブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３及びＢ４、及び現像処理を行うための第５、第６ブロック（ＤＥＶ層）Ｂ５及びＢ６が設けられている。つまり処理ブロック８ｂは下部から各ブロックを積層することにより構成されている。また各ブロックには、加熱部や冷却部を積層することによって構成された棚ユニットＵが設けられている。

【0043】

続いて上記塗布、現像装置８におけるウエハＷの流れ全体について図１０から図１２を参照しながら説明する。
キャリアＣから取り出されたウエハＷは、処理ブロック８ｂに受け渡され、処理ブロック８ｂ内をＢＣＴ層（Ｂ１、Ｂ２）→ＣＯＴ層（Ｂ３、Ｂ４）と移動し、必要な処理が行われる。ＣＯＴ層にて処理が行われたウエハＷはインターフェースブロック８ｃを経由し露光装置８ｄ内に搬入され露光処理が行われる。露光処理後のウエハＷはインターフェースブロック８ｃ→処理ブロック８ｂ→ＤＥＶ層（Ｂ５、Ｂ６）と移動する。

【0044】

ＤＥＶ層（Ｂ５、Ｂ６）について説明すると、Ｂ５及びＢ６は、現像ユニット８８が例えば２段に積層されており、この２段の現像ユニット８８にウエハＷを搬送するための搬送機構Ａ５及びＡ６が設けられている。また、現像ユニット８８内には現像モジュール２０（第１の実施形態の現像モジュール２０に相当する）が設けられている。現像モジュール２０内には前処理用の薬剤のノズル２８ｃが設けられている。そして第６ブロックＢ６の棚ユニットＵの一部に、この例では現像モジュール２０とは別個に、平坦化処理用モジュール３０が組み込まれている。更にＢ６の棚ユニットＵの他の部分には露光処理後のウエハＷに対して加熱処理を行うモジュール及び現像処理後のウエハＷに対して加熱処理を行うモジュールが組み込まれている。

【0045】

Ｂ５またはＢ６に搬入されたウエハＷは図１２の搬送機構Ａ６へと載置され、棚ユニットＵ内のモジュールに搬送され、現像前の加熱処理であるＰＥＢ（Post-exposure Bake）が行われた後、現像モジュール２０へ搬入される。ウエハＷに対し現像モジュール２０において、前述したように現像処理及びリンス液による洗浄が行われた後、前処理用の薬剤をウエハＷ表面に展伸する処理が行われる。

【0046】

前処理用の薬剤が表面に展伸されたウエハＷは、続いて搬送機構Ａ６に受け渡され、棚ユニットＵ内の平坦化処理用モジュール３０へと搬入され、例えば第１の実施形態にて述べた処理が行われる。その後ウエハＷは、搬送機構Ａ６の搬送アーム７２に受け渡され、後段のモジュールへと搬送され加熱等の処理が行われる。以上に述べてきた処理が完了したウエハＷは、処理ブロック８ｂ内からキャリアブロック８ａへと戻され、キャリアＣ内へと再び搬入される。

【0047】

上述してきた塗布、現像装置８は、各搬送機構の動作、ウエハＷへの露光処理及び現像処理、ウエハＷへの薬液塗布、加熱及び冷却、その他塗布、現像装置８に関する動作を制御するコンピュータからなる制御部（図示せず）を備えている。そして制御部には、ウエハＷに目的の処理を行うために必要な制御について命令群が組まれたプログラムが組み込まれている。このプログラムは、外部記憶媒体、例えばハードディスク、テープストレージ、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリーカードなどを介して制御部にインストールされる。

【0048】

続いて第２の実施形態に対応する塗布、現像装置８の構成の一例について簡単に説明すると、前処理用液処理モジュール２０ａは現像モジュール２０とは別個に設けられ、第２の平坦化用液処理モジュール２０ｂ及び加熱モジュール７は棚ユニットＵ内に構成される。前処理用液処理モジュール２０ａは、現像モジュール２０とほぼ同様の構成である。加熱モジュール７の構成としては、ウエハＷが加熱される構成であれば、加熱プレートによるヒータ加熱に限られず、例えばモジュール内にＬＥＤ（発光ダイオード）を設けて、このＬＥＤからウエハＷに光エネルギーを照射して加熱を行ってもよい。

【0049】

更に第３の実施形態に対応する塗布、現像装置８の構成の一例について簡単に説明すると、第１の実施形態における平坦化処理用モジュール３０において、前処理用の薬剤をガスとしてウエハＷ表面に供給する機構が追加された構成となっている。

【0050】

上述したこれらの装置構成は、第１の溶剤及び第２の溶剤が夫々有する性質によって適宜選択、変更することが可能である。

【符号の説明】

【0051】

２０ 現像モジュール
２１ スピンチャック
３０ 平坦化処理用モジュール
３ 処理容器
４ ガス供給部
６ 搬送機構
８ 塗布、現像装置
９ レジストパターン
Ｗ ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】