JP2005310953A - 基板の処理方法及び基板の処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 所望の寸法の微細なレジストパターンを基板面内において均一に形成する。
【解決手段】 溶剤供給装置３３に，ウェハＷの表面上を移動しながらレジストパターンＰを膨張させる溶剤蒸気を吐出できる溶剤蒸気吐出ノズル１３１を設ける。そして，現像処理が終了しレジストパターンＰが形成されたウェハＷを溶剤供給装置３３に搬入し，当該ウェハＷの表面上で溶剤蒸気吐出ノズル１３１を移動させて，当該溶剤蒸気吐出ノズル１３１からウェハＷの表面上に溶剤蒸気を供給する。こうすることによって，ウェハ表面上のレジストパターンＰに所定量の溶剤蒸気が均等に供給される。この結果，当該溶剤蒸気によりレジストパターンＰが均等に所定の寸法分だけ膨張し，最終的に所望の寸法のレジストパターンＰがウェハ面内において均一に形成される。
【選択図】 図４

Description

本発明は，レジストパターンが形成された基板の処理方法及び基板の処理装置に関する。

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，基板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，基板上のレジスト膜に対し所定のパターンを露光する露光処理，露光処理された基板に現像液を供給してレジスト膜を現像する現像処理等が行われ，基板上に所定のレジストパターンが形成されている。

ところで，半導体デバイスをより高性能化するためには，レジストパターンの微細化を進める必要がある。レジストパターンの微細化は，従来より露光処理における露光解像度を上げることによって進められてきたが，露光処理が行われる露光機の解像性能を向上させるにも限界があり，今後レジストパターンをさらに微細化していくことは難しい状態にあった。

そこで，露光機の解像性能を向上させる以外の方法として，例えば溶剤材料が底部に貯留された容器内に，レジストパターンが形成された基板を収容し，当該基板をレジスト溶剤雰囲気に曝す方法が提案されている。この方法によれば，レジストパターンが溶剤によって溶けて流動するので，レジストパターンの例えば窓の面積を減少させて，レジストパターンを微細化することができる（例えば，特許文献１参照。）。

しかしながら，上記方法では，容器内の溶剤雰囲気に基板を曝し，雰囲気中の溶剤蒸気が自然に基板に付着するのを待っているので，基板に対する溶剤蒸気の供給量は厳格に制御できなかった。このため，最終的に形成されるレジストパターンの寸法がばらつき，例えば基板上に所望の線幅の溝や所望の径のコンタクトホールを形成することは難しかった。

また，上記方法によれば，容器内に基板を搬入出する際に外気が流入したり，容器内に温度分布が生じたりするため，容器内の雰囲気は常に流動しており，容器内の溶剤雰囲気の濃度を均一に維持することはできなかった。このため，基板面内において溶剤蒸気の付着量が異なり，当該溶剤蒸気の付着によるレジストパターンの流動量もばらつくことがあった。このため，最終的に形成されるレジストパターンの寸法が基板面内において不均一になることがあった。

特開昭５１−１５０２７９号公報

本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，基板上のレジストパターンに対し所定量の溶剤蒸気を基板面内において均等に供給し，所望の寸法の微細なレジストパターンを基板面内において均一に形成する基板の処理方法及び基板の処理装置を提供することをその目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，レジストパターンが形成された基板を処理する処理方法であって，基板の表面上の一部の領域にレジストパターンの溶剤蒸気を供給すると共に，当該溶剤蒸気が供給される領域を移動させることによって基板の表面の全面に前記溶剤蒸気を供給して，前記基板上のレジストパターンを膨張させることを特徴とする。なお，この基板の表面への溶剤蒸気の供給は，レジストパターンが形成された後，エッチング処理が行われる前に行われる。

本発明によれば，基板上におけるレジストパターンの溶剤蒸気が供給される領域を移動させることによって，基板の表面の全面に溶剤蒸気が供給されるので，基板への溶剤蒸気の供給量を厳密に制御できる。これにより，溶剤蒸気によるレジストパターンの膨張量，つまり線幅などが狭小化される量を厳密に制御できるので，微細なレジストパターンを所望の寸法に形成できる。また，基板面内において溶剤蒸気を均等に供給することができるので，基板面内におけるレジストパターンの寸法を均一にすることができる。

前記基板の表面の全面への溶剤蒸気の供給を，前記溶剤蒸気が供給される領域の移動方向を変えて複数回行うようにしてもよい。かかる場合，溶剤蒸気が基板面内において斑なく供給されるので，その溶剤蒸気の供給によって狭められるレジストパターンの寸法を基板面内においてより均一にすることができる。

前記溶剤蒸気を供給する前に，レジストパターンの表面を均質化する他の溶剤蒸気を供給するようにしてもよい。かかる場合，表面が均質化されたレジストパターンに溶剤蒸気が供給されるので，レジストパターン全体が溶剤蒸気に対し一様に反応し膨張するので，レジストパターンの寸法の基板面内の均一性をさらに向上できる。

前記レジストパターンを膨張させた後に，基板を加熱するようにしてもよい。かかる場合，例えばレジストパターン内に残存する余分な溶剤を蒸発させることができる。

本発明は，レジストパターンが形成された基板を処理する処理装置であって，レジストパターンを膨張させる溶剤蒸気を，基板の表面上の一部の領域に向けて吐出できる溶剤蒸気吐出ノズルと，前記溶剤蒸気を吐出した前記溶剤蒸気吐出ノズルを基板の表面に沿って移動させるノズル移動機構と，を備えたことを特徴とする。

本発明によれば，基板の表面の一部に溶剤蒸気を吐出している溶剤蒸気吐出ノズルを，基板の表面に沿って移動させることによって，基板の表面の全面に溶剤蒸気を供給することができる。かかる場合，基板の表面の各部分への溶剤蒸気の供給量を厳密に制御できるので，溶剤蒸気によるレジストパターンの膨張量，つまりレジストパターンの線幅などの狭小量を厳密に制御できる。この結果，微細なレジストパターンを所望の寸法に形成することができる。また，基板面内において溶剤蒸気を均等に供給することができるので，基板面内におけるレジストパターンの寸法を均一にすることができる。

前記溶剤蒸気吐出ノズルは，溶剤蒸気を基板に向けて吐出する吐出口と，前記吐出口から溶剤蒸気が吐出されている前記領域から当該溶剤蒸気が拡散しないように前記溶剤蒸気を整流する整流部材を有していてもよい。かかる場合，溶剤蒸気を吐出している領域から溶剤蒸気が拡散するのを抑制できるので，基板の各部分への溶剤蒸気の供給量をより厳格に制御できる。この結果，レジストパターンの寸法を厳格に制御できる。

前記溶剤蒸気吐出ノズルは，本体が前記溶剤蒸気吐出ノズルの移動方向と直角方向に長い略直方体形状を有し，前記吐出口は，前記本体の下面に形成され，少なくとも基板の直径の長さに渡って溶剤蒸気を吐出できるように前記本体の長手方向に沿って形成されており，前記整流板は，前記溶剤蒸気吐出ノズルの本体の下面において前記吐出口よりも前記移動方向の少なくとも前方側に設けられていてもよい。かかる場合，溶剤蒸気を吐出した溶剤蒸気吐出ノズルを基板の一端部側から他端部側まで移動させることによって，基板の表面の全面に溶剤蒸気を供給することができる。また，溶剤蒸気が，基板に吸収され易い前方側に拡散するのを抑制できるので，基板の各部分への溶剤蒸気の供給量をより厳格に制御できる。なお，前記整流部材は，前記移動方向に対して前記吐出口を挟んだ両側に設けられていてもよい。

前記溶剤蒸気吐出ノズルは，前記本体の下面において前記移動方向の直角方向側に前記溶剤蒸気を通気させる開口部を有していてもよい。かかる場合，吐出口から供給され余った溶剤蒸気を開口部から好適に排出することができる。

前記吐出口は，前記本体の下面の前記移動方向の中央部に形成され，前記整流部材は，前記本体の下面の前記移動方向の端部から下方に向けて突出し，前記本体の長手方向に沿って前記吐出口に対応する長さに形成されていてもよい。

前記溶剤蒸気吐出ノズルには，前記溶剤蒸気が吐出されている前記基板上の領域の周辺に対し不活性ガス又は窒素ガスを供給するガス供給口が設けられていてもよい。このガスの供給によりエアカーテンを形成し，溶剤蒸気が前記基板上の領域から拡散することを抑制できる。また，仮に溶剤蒸気が前記基板上の領域から拡散しても当該溶剤蒸気を稀釈化して前記領域外でのレジストパターンの膨張を抑制することができる。

前記ガス供給口は，前記吐出口よりも前記溶剤蒸気吐出ノズルの移動方向の前方側に設けられていてもよいし，前記移動方向に対して前記吐出口を挟んだ両側に設けられていてもよい。また，前記ガス供給口は，前記整流板に設けられていてもよい。

前記溶剤蒸気吐出ノズルは，レジストパターンの表面を均質化させるための他の溶剤蒸気を吐出する他の吐出口を有していてもよい。かかる場合，基板上に溶剤蒸気を供給する前に，前記他の溶剤蒸気を供給することができる。この結果，溶剤蒸気の供給時に，レジストパターン全体が溶剤蒸気に対し一様に反応し一様に膨張するので，最終的に形成されるレジストパターンの寸法を基板面内においてさらに均一にできる。

本発明によれば，所望の寸法の微細なレジストパターンを基板面内において均一に形成できる。

以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本発明にかかる基板の処理装置が搭載された塗布現像処理システム１の構成の概略を示す平面図であり，図２は，塗布現像処理システム１の正面図であり，図３は，塗布現像処理システム１の背面図である。

塗布現像処理システム１は，図１に示すように例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム１に対して搬入出したり，カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と，塗布現像処理工程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多段配置してなる処理ステーション３と，この処理ステーション３に隣接して設けられている図示しない露光装置との間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構成を有している。

カセットステーション２では，カセット載置台５上の所定の位置に，複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在となっている。カセットステーション２には，搬送路６上をＸ方向に向かって移動可能なウェハ搬送体７が設けられている。ウェハ搬送体７は，カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり，Ｘ方向に配列された各カセットＣ内のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。

ウェハ搬送体７は，Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり，後述する処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調装置６０やトランジション装置６１に対してもアクセスできる。

カセットステーション２に隣接する処理ステーション３は，複数の処理装置が多段に配置された，例えば５つの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。処理ステーション３のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には，カセットステーション２側から第１の処理装置群Ｇ１，第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。処理ステーション３のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には，カセットステーション２側から第３の処理装置群Ｇ３，第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４の間には，第１の搬送装置１０が設けられている。第１の搬送装置１０は，第１の処理装置群Ｇ１，第３の処理装置群Ｇ３及び第４の処理装置群Ｇ４内の処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５の間には，第２の搬送装置１１が設けられている。第２の搬送装置１１は，第２の処理装置群Ｇ２，第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５内の処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。

図２に示すように第１の処理装置群Ｇ１には，ウェハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置，例えばウェハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗布装置２０，２１，２２，露光処理時の光の反射を防止する下地膜としての反射防止膜を形成するボトムコーティング装置２３，２４が下から順に５段に重ねられている。第２の処理装置群Ｇ２には，液処理装置，例えばウェハＷに現像液を供給して現像する現像処理装置３０〜３２と，本実施の形態にかかる基板の処理装置としての溶剤供給装置３３，３４が下から順に５段に重ねられている。また，第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には，各処理装置群Ｇ１及びＧ２内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室４０，４１がそれぞれ設けられている。

例えば図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には，温調装置６０，ウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置６１，精度の高い温度管理下でウェハＷを温度調節する高精度温調装置６２〜６４及びウェハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理装置６５〜６８が下から順に９段に重ねられている。

第４の処理装置群Ｇ４では，例えば高精度温調装置７０，レジスト塗布処理後のウェハＷを加熱処理するプリベーキング装置７１〜７４及び現像処理後のウェハＷを加熱処理するポストベーキング装置７５〜７９が下から順に１０段に重ねられている。

第５の処理装置群Ｇ５では，ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置，例えば高精度温調装置８０〜８３，露光後のウェハＷを加熱処理するポストエクスポージャーベーキング装置８４〜８９が下から順に１０段に重ねられている。

図１に示すように第１の搬送装置１０のＸ方向正方向側には，複数の処理装置が配置されており，例えば図３に示すようにウェハＷを疎水化処理するためのアドヒージョン装置９０，９１，ウェハＷを加熱する加熱装置９２，９３が下から順に４段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置１１のＸ方向正方向側には，例えばウェハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置９４が配置されている。

インターフェイス部４には，例えば図１に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路１００上を移動するウェハ搬送体１０１と，バッファカセット１０２が設けられている。ウェハ搬送体１０１は，Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり，インターフェイス部４に隣接した図示しない露光装置と，バッファカセット１０２及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。

次に，上述した溶剤供給装置３３の構成について詳しく説明する。図４は，溶剤供給装置３３の構成の概略を示す縦断面の説明図であり，図５は，溶剤供給装置３３の構成の概略を示す横断面の説明図である。

図４に示すように溶剤供給装置３３は，ケーシング３３ａを有し，当該ケーシング３３ａ内の中央部には，ウェハＷを保持する保持部材としてのスピンチャック１２０が設けられている。スピンチャック１２０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１２０上に吸着できる。

スピンチャック１２０には，例えばスピンチャック１２０を回転及び昇降させるためのチャック駆動機構１２１が設けられている。チャック駆動機構１２１は，例えばスピンチャック１２０を所定速度で回転させるモータなどの回転駆動部（図示せず）や，スピンチャック１２０を昇降させるモータ又はシリンダなどの昇降駆動部（図示せず）を備えている。このチャック駆動機構１２１により，スピンチャック１２０上のウェハＷを所定のタイミングで昇降したり，所定の速度で回転させることができる。

例えばスピンチャック１２０の周囲には，ウェハＷ周辺の雰囲気を排気するためのカップ１２２が設けられている。カップ１２２は，例えば底面が閉鎖された略円筒状に形成されている。底面１２２ａには，例えば工場の排気装置（図示せず）に連通した排気管１２３が接続されており，カップ１２２内の雰囲気を下方側に排気できる。

図５に示すように例えばカップ１２２のＸ方向負方向（図５の下方向）側には，Ｙ方向に沿って延伸するレール１３０が形成されている。レール１３０は，例えばカップ１２２のＹ方向負方向（図５の左方向）側の外方からカップ１２２のＹ方向正方向（図５の右方向）側の端部付近まで形成されている。レール１３０には，溶剤蒸気吐出ノズル１３１を支持するアーム１３２が取り付けられている。アーム１３２は，例えば駆動部１３３によってレール１３０上をＹ方向に移動自在であり，溶剤蒸気吐出ノズル１３１をカップ１２２の外方に設置された待機部１３４からカップ１２２内のウェハＷ上まで移送することができる。また，アーム１３２は，例えば前記駆動部１３３によって上下方向にも移動自在であり，溶剤蒸気吐出ノズル１３１を昇降させることができる。なお，本実施の形態においては，レール１３０，アーム１３２及び駆動部１３３によってノズル移動機構が構成されている。

溶剤蒸気吐出ノズル１３１は，例えば図５及び図６に示すように本体１３１ａがウェハＷの直径寸法よりも僅かに長い略直方体形状を有し，長手方向がＸ方向に向くようにアーム１３２に支持されている。本体１３１ａの上面には，図４及び図７に示すように例えばケーシング３３ａの外部に設置された溶剤蒸気供給源１４０に連通する溶剤供給管１４１が接続されている。溶剤蒸気供給源１４０には，ウェハＷ上に形成されたレジストパターンを膨張させるための溶剤蒸気，例えばＮＭＰ（ｎ−メチル−ピロドン），ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド），ＧＢＬ（ガンマ−ブチロラクトン），アセトン，ＩＰＡ（イソプロピルアルコール），ＰＥＧＭＡ，シクロヘキサノン，乳酸エチルなどの有機溶剤が貯留されている。溶剤供給管１４１には，開閉弁１４２が設けられており，この開閉弁１４２により溶剤蒸気の供給タイミングを制御できる。

図７に示すように溶剤蒸気吐出ノズル１３１の本体１３１ａ内には，溶剤供給管１４１に連通する圧力調整室１５０が形成されている。圧力調整室１５０は，本体１３１ａの長手方向の両端部間に渡って形成されている。圧力調整室１５０は，溶剤供給管１４１から導入された溶剤蒸気を一時的に貯留し溶剤蒸気の供給圧力を一様にすることができる。圧力調整室１５０の下面は，溶剤通路１５１によって，本体１３１ａの下面に開口する吐出口１５２に連通している。吐出口１５２は，例えば本体１３１ａの下面の中央部の位置に，図６に示すように本体１３１ａの長手方向に沿って例えばウェハＷの直径よりも長いスリット状に形成されている。したがって，溶剤蒸気吐出ノズル１３１は，溶剤供給管１４１から導入された溶剤蒸気を圧力調整室１５０において圧力調整し，その後当該溶剤蒸気を吐出口１５２から下方に向けて吐出することができる。

図７に示すように溶剤蒸気吐出ノズル１３１の下面のＹ方向の両端部には，それぞれ整流部材としての整流板１６０が設けられている。整流板１６０は，例えば図６に示すように本体１３１ａの長手方向の両端部間に渡って形成されている。整流板１６０は，図７に示すように本体１３１ａの下面から下方に向けて突出する略三角形状の縦断面を有している。整流板１６０は，内側の垂直面１６０ａと，法線が俯角方向を向いた外側の傾斜面１６０ｂを有している。整流板１６０は，吐出口１５２から吐出された溶剤蒸気が本体１３１ａのＹ方向の外方に拡散することを抑制し，溶剤蒸気を２つの整流板１６０の間の領域に滞留させることができる。なお，図６に示すように本体１３１ａの下面のＸ方向側の両端部には，整流板がなく，開口部１６２が形成されている。吐出口１５２から吐出され，余った溶剤蒸気は，この開口部１６２から排出することができる。

図４又は図７に示すように溶剤蒸気吐出ノズル１３１の本体１３１ａの上部には，ガス供給源１７０に連通するガス供給管１７１が接続されている。ガス供給源１７０には，例えば窒素ガス又は不活性ガスが貯留されている。ガス供給管１７０には，開閉弁１７２が設けられており，ガス供給管１７０は所定のタイミングで開閉できる。

ガス供給管１７１は，図７に示すように例えば本体１３１ａの内部を通過するガス通路１８０に連通しており。ガス通路１８０は，例えば本体１３１ａのＹ方向の両端を上下に通って整流板１６０の内部を通過し，さらに整流板１６０の内部を通って，整流板１６０の傾斜面１６０ｂに開口したガス供給口１８１に連通している。ガス供給口１８１は，例えば本体１３１ａに対して外側の俯角方向に向けてガスが吐出されるように形成されている。ガス供給口１８１は，例えば図６に示すように本体１３１ａの長手方向の両端部間に渡ってスリット状に形成されている。ガス供給口１８１からのガスの供給によって，整流板１６０の外側の周辺を窒素ガス又は不活性ガス雰囲気に維持することができる。

溶剤供給装置３３のケーシング３３ａの上面には，図示しない給気装置に連通する給気管１９０が接続されており，ケーシング３３ａ内に所定の気体，例えば窒素ガスや不活性ガスを供給できる。この給気と上述の排気管１２３による排気により，ケーシング３３ａ内にカップ１２２内を通過する下降気流を形成し，カップ１２２内を清浄な雰囲気に維持できる。

なお，溶剤供給装置３４は，例えば溶剤供給装置３３と同じ構成を有しており，その説明は省略する。

次に，上記溶剤供給装置３３におけるプロセスを，塗布現像処理システム１で行われるフォトリソグラフィー工程のプロセスと共に説明する。

先ず，ウェハ搬送体７によって，カセット載置台５上のカセットＣ内からウェハＷが一枚取り出され，第３の処理装置群Ｇ３の温調装置６０に搬送される。温調装置６０に搬送されたウェハＷは，所定温度に温度調節され，その後第１の搬送装置１０によってボトムコーティング装置２３に搬送され，反射防止膜が形成される。反射防止膜が形成されたウェハＷは，第１の搬送装置１０によって加熱装置９２，高温度熱処理装置６５，高精度温調装置７０に順次搬送され，各装置で所定の処理が施され，その後レジスト塗布装置２０においてウェハＷ上にレジスト膜が形成される。

レジスト膜が形成されたウェハＷは，第１の搬送装置１０によってプリベーキング装置７１に搬送され，続いて第２の搬送装置１１によって周辺露光装置９４，高精度温調装置８３に順次搬送されて，各装置において所定の処理が施される。その後，ウェハＷは，インターフェイス部４のウェハ搬送体１０１によって図示しない露光装置に搬送される。この露光装置において，ウェハＷ上のレジスト膜に所定パターンが露光される。露光処理の終了したウェハＷは，ウェハ搬送体１０１によって例えばポストエクスポージャーベーキング装置８４に搬送され，加熱処理が施された後，第２の搬送装置１１によって高精度温調装置８１に搬送されて温度調節される。その後，現像処理装置３０に搬送され，ウェハＷ上のレジスト膜が現像される。この現像処理において，例えばレジスト膜の露光部分が熔解しレジスト膜にパターンが形成される。現像処理が終了したウェハＷは，例えば第２の搬送装置１１によってポストベーキング装置７５に搬送され，加熱処理が施され，その後高精度温調装置６３に搬送され温度調節される。こうして，ウェハＷ上には，所定の寸法のレジストパターンが形成される。ウェハＷ上にレジストパターンが形成されると，ウェハＷは，第１の搬送装置１０によって溶剤供給装置３３に搬送される。

ここで，溶剤供給装置３３において行われる溶剤供給処理について詳しく説明する。例えば図４に示すように溶剤供給装置３３のケーシング３３ａ内には，例えば給気管１９０からの給気と排気管１２３からの排気により，常時下降気流が形成され，カップ１２２内は清浄な雰囲気に維持されている。ウェハＷが溶剤供給装置３３内に搬入され，スピンチャック１２０上に保持されると，図５に示したように待機部１３４で待機していた溶剤蒸気吐出ノズル１３１がＹ方向正方向側に移動し，平面から見てウェハＷのＹ方向負方向側の端部より手前の開始位置Ｐ１（図５に点線で示す）まで移動する。その後，溶剤蒸気吐出ノズル１３１が下降し，整流板１６０の下端部がウェハＷの表面に近づけられる。

その後，例えば開閉弁１４２が開放され，溶剤蒸気供給源１４０の溶剤蒸気が溶剤蒸気吐出ノズル１３１に導入され，当該溶剤蒸気が溶剤蒸気吐出ノズル１３１内を通過して，吐出口１５２から吐出され始める。この吐出により，溶剤蒸気吐出ノズル１３１の下面の２つの整流板１６０に挟まれた領域に溶剤蒸気が供給される。また，開閉弁１７２も開放され，ガス供給源１７０の例えば窒素ガスが整流板１６０のガス供給口１６０から吐出され始める。この窒素ガスの吐出により，整流板１６０の外側周辺が窒素ガス雰囲気に維持される。

図５に示す開始位置Ｐ１において溶剤蒸気と窒素ガスの吐出が開始されると，溶剤蒸気吐出ノズル１３１は，Ｙ方向に沿って開始位置Ｐ１からウェハＷのＹ方向正方向側の外方の停止位置Ｐ２（図５に点線で示す）まで水平に移動する。この移動の間，図８に示すように溶剤蒸気が吐出口１５２から２つの整流板１６０とウェハＷとの間に挟まれた空間Ｈに吐出され，当該溶剤蒸気がウェハＷ上の一部の略長方形状の供給領域Ｒに供給される。そして，溶剤蒸気吐出ノズル１３１の移動によって，当該供給領域ＲがウェハＷの一端部から他端部まで移動し，ウェハＷの表面の全面に溶剤蒸気が供給される。また，溶剤蒸気吐出ノズル１３１の移動の際，窒素ガスの供給によって，溶剤蒸気吐出ノズル１３１の前後の整流板１６０の外側は窒素ガス雰囲気に維持され，空間Ｈ内の溶剤蒸気が整流板１６０の外側に流出することが抑制される。このようなウェハＷ表面への溶剤蒸気の供給により，図９に示すようにウェハＷの表面に形成されているレジストパターンＰが膨張し，例えば線幅やホールの径Ｄが所望の寸法まで狭くなる。こうして，ウェハＷ上には，所望寸法の微細なレジストパターンＰが形成される。なお，線幅やホールの径が狭くなる量は，予め実験などにより求めておき，例えば上述の露光処理においてはその量から逆算した寸法のパターンが露光される。

停止位置Ｐ２まで移動した溶剤蒸気吐出ノズル１３１は，溶剤蒸気と窒素ガスの吐出が停止され，待機部１３４に戻される。その後，ウェハＷは，スピンチャック１２０から第２の搬送装置１１に受け渡され，溶剤供給装置３３から搬出される。こうして，一連の溶剤供給処理が終了する。

溶剤供給処理が終了したウェハＷは，例えば高温度熱処理装置６６に搬送されて，加熱処理が施される。この加熱処理によって余分な溶剤が蒸発され，レジストパターンＰが硬化される。その後ウェハＷは，高精度温調装置６４において温度調節された後，第１の搬送装置１０によってトランジション装置６１に搬送され，その後ウェハ搬送体７によってカセットＣに戻される。こうして，塗布現像処理システム１における一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。

以上の実施の形態によれば，溶剤蒸気吐出ノズル１３１からウェハＷ上の一部の供給領域Ｒに溶剤蒸気を供給すると共に，当該溶剤蒸気吐出ノズル１３１を移動させて供給領域Ｒを移動させたので，ウェハＷ上のレジストパターンＰの各部分に対し所望の量の溶剤蒸気を供給できる。この結果，溶剤蒸気によるレジストパターンＰの膨張量が厳密に制御され，最終的に所望の寸法のレジストパターンを形成できる。また，所望の量の溶剤蒸気がウェハＷ面内において均等に供給されるので，レジストパターンＰの寸法がウェハ面内において均一になる。したがって，所望の寸法の微細なレジストパターンＰがウェハ面内において均等に形成される。

上記実施の形態によれば，溶剤蒸気吐出ノズル１３１の下面に整流板１６０を取り付けたので，吐出口１５２から吐出された溶剤蒸気が溶剤蒸気吐出ノズル１３１の下面から溶剤蒸気吐出ノズル１３１の進行方向に向けて拡散することが抑制される。この結果，ウェハＷ上の各部分に供給される溶剤蒸気の量が厳密に制御され，溶剤蒸気をウェハ面内において均等に供給することができる。

また，溶剤蒸気吐出ノズル１３１の下面のＸ方向側の両端部に，開口部１６２を形成したので，空間Ｈ内に供給され余った溶剤蒸気をレジストパターンＰに影響しない側方から好適に排出できる。

さらに，整流板１６０には，ガス供給口１８１を取り付けたので，溶剤蒸気吐出ノズル１３１の移動中に窒素ガスを整流板１６０の外側に供給し，整流板１６０の外側周辺を窒素ガス雰囲気に維持することができる。こうすることによって，窒素ガスがエアカーテンの役割を果たし，溶剤蒸気が２つの整流板１６０間の空間Ｈから流出することを抑制できる。また，仮に溶剤蒸気が空間Ｈから漏洩しても当該溶剤蒸気を稀釈化し，余計なレジストパターンＰの膨張を抑制するができる。

ガス供給口１８１を，窒素ガスが整流板１６０に対して外側に向けて吐出するように形成したので，吐出された窒素ガスが逆に整流板１６０の内側に流入しレジストパターンＰの膨張を阻害することを防止できる。

以上の実施の形態では，ウェハ全面への溶剤蒸気の供給を一回行っただけであったが，供給領域Ｒの移動方向を変えて複数回行ってもよい。例えば上述の実施の形態において溶剤蒸気吐出ノズル１３１が停止位置Ｐ２に移動した後，溶剤蒸気吐出ノズル１３１が溶剤蒸気を供給しながら，ウェハ表面上を停止位置Ｐ２から開始位置Ｐ１まで移動してもよい。こうすることによって，ウェハＷ面内における溶剤蒸気の供給量がさらに均一になり，レジストパターンＰの寸法の均一性がさらに向上する。なお，この例において，溶剤蒸気吐出ノズル１３１が一旦開始位置Ｐ１まで戻り，スピンチャック１２０によりウェハＷを１８０°回転させた後，再び溶剤蒸気吐出ノズル１３１が溶剤蒸気を吐出しながら開始位置Ｐ１から停止位置Ｐ２まで移動してもよい。

以上の実施の形態では，溶剤蒸気吐出ノズル１３１の下面の両端部にそれぞれ整流板１６０が設けられていたが，図１０に示すように溶剤蒸気吐出ノズル１３１の進行方向側の端部にだけ整流板１６０が設けられていてもよい。かかる場合も，吐出口１５２から吐出された溶剤蒸気が溶剤蒸気吐出ノズル１３１よりも前方側に拡散することが抑制される。溶剤蒸気吐出ノズル１３１の前方側にある膨張前のレジストパターンＰは，少量の溶剤蒸気にも敏感に反応するので，この領域に溶剤蒸気が不規則に拡散することを抑制することによって，ウェハ表面を移動する供給領域Ｒに対する溶剤蒸気供給量が安定し，所望の寸法のレジストパターンＰを均一に形成できる。なお，この場合，窒素ガス又は不活性ガスを供給するガス供給口１８１を，溶剤蒸気吐出ノズル１３１の下面の後方側の端部付近に形成してもよい。

以上の実施の形態における整流板１６０は，Ｘ方向からみた縦断面が略三角形状に形成されていたが，図１１に示すように縦断面が略Ｌ字形に形成されていてもよい。かかる場合，例えば整流板２００は，本体１３１ａの下面におけるＹ方向の両端部から下方に向けて形成された垂直部２００ａと，垂直部２００ａの下端部から外側に向けて水平に形成された水平部２００ｂを有する。垂直部２００ａと水平部２００ｂの内部には，窒素ガスが通るガス通路１８０が通過し，水平部２００ｂの外側の先端部にガス供給口１８１が開口している。そして，溶剤蒸気吐出ノズル１３１は，水平部２００ｂをウェハＷの表面に近接した状態で，溶剤蒸気を吐出しＹ方向に移動する。かかる場合，２つの整流板２００の内側の溶剤蒸気が水平部２００ｂによって遮断されるので，縦断面が略三角形状の場合に比べても，溶剤蒸気の整流板２００外への拡散をより確実に抑制できる。なお，この例において，ガス供給口１８１は，水平部２００ｂの下面側に開口していてもよい。

図１２に示すように溶剤蒸気吐出ノズル２１０は，ウェハＷ上のレジストパターンＰの表面を均質化する他の溶剤蒸気を供給するサブ吐出口２１１を備えていてもよい。なお，前記他の溶剤蒸気は，以下「均質化溶剤蒸気」という。

例えば，サブ吐出口２１１は，溶剤蒸気吐出ノズル２１０の本体２１０ａの下面の中央部にサブ吐出口２１１に並列して設けられる。サブ吐出口２１１は，例えば吐出口１５２よりもＹ方向負方向側に設けられる。サブ吐出口２１１は，例えば本体２１０ａの長手方向の両端部間に渡りスリット状に形成されている。サブ吐出口２１１は，本体２１０ａ内の溶剤通路２１２を通じて圧力調整室２１３に連通している。圧力調整室２１３は，本体２１０ａの上面に接続された溶剤供給管２１４に連通し，さらに溶剤供給管２１４は，溶剤蒸気供給源２１５に連通している。溶剤蒸気供給源２１５には，例えば均質化溶剤蒸気，例えば吐出口１５２から吐出される溶剤蒸気よりも分子量が小さい，例えばアセトン，ＮＭＰ（ｎ−メチル−ピロドン），ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド），ＧＢＬ（ガンマ−ブチロラクトン），ＩＰＡ（イソプロピルアルコール），ＰＥＧＭＡ，シクロヘキサノン，乳酸エチルなどが貯留されている。溶剤供給管２１４には，開閉弁２１６が設けられている。かかる構成から，溶剤蒸気供給源２１５の均質化溶剤蒸気を，溶剤供給管２１４を通じて溶剤蒸気吐出ノズル２１０内に導入し，溶剤蒸気吐出ノズル２１０の下面のサブ吐出口２１１から吐出することができる。なお，溶剤蒸気吐出ノズル２１０の他の部分の構成は，上述の溶剤蒸気吐出ノズル１３１と同様である。

そして，溶剤供給処理の際には，上述の実施の形態と同様に開始位置Ｐ１に位置した溶剤蒸気吐出ノズル２１０のサブ吐出口２１１から，均質化溶剤蒸気が吐出される。図１３に示すように溶剤蒸気吐出ノズル２１０は，サブ吐出口２１１から均質化溶剤蒸気を吐出しながら，ウェハＷのＹ方向正方向側の外方の停止位置Ｐ２まで移動する。こうすることによって，ウェハＷ上に均質化溶剤蒸気が供給され，レジストパターンＰの表面が改質されて，例えば当該表面の親水性の分子と疎水性の分子の分布が均一化される。その後，停止位置Ｐ２において，均質化溶剤蒸気の吐出が停止され，代わりにレジストパターンＰの膨張のための前記溶剤蒸気が吐出口１５２から吐出され始める。溶剤蒸気吐出ノズル２１０は，図１４に示すように吐出口１５２から溶剤蒸気を吐出しながら，停止位置Ｐ２から開始位置Ｐ１まで移動する。この際，上述の実施の形態と同様にウェハＷの表面の全面に溶剤蒸気が供給され，レジストパターンＰが膨張される。

この例によれば，ウェハＷ上のレジストパターンＰの表面を均質化してから，レジストパターンＰの膨張のための溶剤蒸気を供給することができる。この結果，膨張のための溶剤蒸気が例えばレジストパターンＰの表面に対し一様に吸着し，レジストパターンＰをウェハ面内において一様に膨張させることができる。したがって，最終的に形成されるレジストパターンＰの寸法の面内均一性をさらに向上することができる。

なお，上記例においては，膨張のための溶剤蒸気と均質化溶剤蒸気を同じ溶剤蒸気吐出ノズル２１０から供給できるようにしていたが，各溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気吐出ノズルをそれぞれ備えて，別々の溶剤蒸気吐出ノズルを用いて供給してもよい。

以上の実施の形態は，本発明の一例を示すものであり，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。上記実施の形態で記載した整流板１６０，２００，溶剤蒸気吐出ノズル１３１，２１０は，他の形状や長さを有するものであってもよい。上記実施の形態は，ウェハＷへの溶剤蒸気の供給を専用の溶剤供給装置３３で行っていたが，既存の他の処理装置，例えば現像処理装置３０に溶剤供給装置３３と同様の機能を設けて，当該処理装置において溶剤蒸気の供給を行ってもよい。以上の実施の形態は，レジストパターンＰが形成されたウェハＷに溶剤蒸気を供給する例であったが，本発明は，ウェハ以外の例えば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に溶剤蒸気を供給する場合にも適用できる。

本発明は，所望の寸法の微細なレジストパターンを基板面内において均一に形成する際に有用である。

本実施の形態における塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。 図１の塗布現像処理システムの正面図である。 図１の塗布現像処理システムの背面図である。 溶剤供給装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 溶剤供給装置の構成の概略を示す横断面の説明図である。 溶剤蒸気吐出ノズルの斜視図である。 Ｘ方向から見た溶剤蒸気吐出ノズルの縦断面図である。 溶剤蒸気吐出ノズルから溶剤蒸気を吐出している様子を示す説明図である。 レジストパターンが膨張した様子を示す縦断面の説明図である。 整流板を片側に備えた溶剤蒸気吐出ノズルをＸ方向から見た縦断面図である。 Ｌ字形の整流板を備えた溶剤蒸気吐出ノズルをＸ方向から見た縦断面図である。 均質化溶剤蒸気の吐出口を備えた溶剤蒸気吐出ノズルをＸ方向から見た縦断面図である。 溶剤蒸気吐出ノズルから均質化溶剤蒸気を吐出している様子を示す説明図である。 溶剤蒸気吐出ノズルから溶剤蒸気を吐出している様子を示す説明図である。

符号の説明

１ 塗布現像処理システム
３３ 溶剤供給装置
１３１ 溶剤蒸気吐出ノズル
１５２ 吐出口
Ｐ レジストパターン
Ｗ ウェハ

Claims (15)

1. レジストパターンが形成された基板を処理する処理方法であって，
   基板の表面上の一部の領域にレジストパターンの溶剤蒸気を供給すると共に，当該溶剤蒸気が供給される領域を移動させることによって基板の表面の全面に前記溶剤蒸気を供給して，基板上のレジストパターンを膨張させることを特徴とする，基板の処理方法。
2. 前記基板の表面の全面への溶剤蒸気の供給を，前記溶剤蒸気が供給される領域の移動方向を変えて複数回行うことを特徴とする，請求項１に記載の基板の処理方法。
3. 前記溶剤蒸気を供給する前に，レジストパターンの表面を均質化する他の溶剤蒸気を供給することを特徴とする，請求項１又は２のいずれかに記載の基板の処理方法。
4. 前記レジストパターンを膨張させた後に，基板を加熱することを特徴とする，請求項１，２又は３のいずれかに記載の基板の処理方法。
5. レジストパターンが形成された基板を処理する処理装置であって，
   レジストパターンを膨張させる溶剤蒸気を，基板の表面上の一部の領域に向けて吐出できる溶剤蒸気吐出ノズルと，
   前記溶剤蒸気を吐出した前記溶剤蒸気吐出ノズルを基板の表面に沿って移動させるノズル移動機構と，を備えたことを特徴とする，基板の処理装置。
6. 前記溶剤蒸気吐出ノズルは，溶剤蒸気を基板に向けて吐出する吐出口と，前記吐出口から前記溶剤蒸気が吐出されている前記領域から当該溶剤蒸気が拡散しないように前記溶剤蒸気を整流する整流部材を有していることを特徴とする，請求項５に記載の基板の処理装置。
7. 前記溶剤蒸気吐出ノズルは，本体が前記溶剤蒸気吐出ノズルの移動方向と直角方向に長い略直方体形状を有し，
   前記吐出口は，前記本体の下面に形成され，少なくとも基板の直径の長さに渡って溶剤蒸気を吐出できるように前記本体の長手方向に沿って形成されており，
   前記整流板は，前記溶剤蒸気吐出ノズルの本体の下面において前記吐出口よりも前記移動方向の少なくとも前方側に設けられていることを特徴とする，請求項６に記載の基板の処理装置。
8. 前記整流部材は，前記移動方向に対し前記吐出口を挟んだ両側に設けられていることを特徴とする，請求項７に記載の基板の処理装置。
9. 前記溶剤蒸気吐出ノズルは，前記本体の下面において前記移動方向の直角方向側に前記溶剤蒸気を通気させる開口部を有していることを特徴とする，請求項８に記載の基板の処理装置。
10. 前記吐出口は，前記本体の下面の前記移動方向の中央部に形成され，
    前記整流部材は，前記本体の下面の前記移動方向の端部から下方に向けて突出し，前記本体の長手方向に沿って前記吐出口に対応する長さに形成されていることを特徴とする，請求項７，８又は９のいずれかに記載の基板の処理装置。
11. 前記溶剤蒸気吐出ノズルには，前記溶剤蒸気が吐出されている前記基板上の領域の周辺に対し不活性ガス又は窒素ガスを供給するガス供給口が設けられていることを特徴とする，請求項６，７，８，９又は１０のいずれかに記載の基板の処理装置。
12. 前記ガス供給口は，前記吐出口よりも前記溶剤蒸気吐出ノズルの移動方向の前方側に設けられていることを特徴とする，請求項１１に記載の基板の処理装置。
13. 前記ガス供給口は，前記溶剤蒸気吐出ノズルの移動方向に対し前記吐出口を挟んだ両側に設けられていることを特徴とする，請求項１１に記載の基板の処理装置。
14. 前記ガス供給口は，前記整流板に設けられていることを特徴とする，請求項１１，１２又は１３のいずれかに記載の基板の処理装置。
15. 前記溶剤蒸気吐出ノズルは，レジストパターンの表面を均質化させるための他の溶剤蒸気を吐出する他の吐出口を有することを特徴とする，請求項５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３又は１４のいずれかに記載の基板の処理装置。

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