JP2008203638A - 基板の処理方法及びレジスト膜の表面に塗布される上層膜剤用のプリウェット溶剤 - Google Patents

Abstract

【課題】レジスト膜が溶解しないように上層膜剤の塗布前のいわゆるプリウェットを実現し、上層膜剤の省液化を図る。
【解決手段】上層膜形成装置には、スピンチャック１３０と、上層膜を形成するための上層膜剤を吐出する第１のノズル１４３と、上層膜剤用のプリウェット溶剤Ａを吐出する第２のノズル１５０が設けられる。第２のノズル１５０から吐出されるプリウェット溶剤Ａには、炭素数１〜１０の一価または二価のアルコール類、炭素数１〜８のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類、及び炭素数７〜１１の炭化水素類の中から選ばれる一種以上の化合物を含有しているものが用いられる。ノズル１５０からプリウェット溶剤Ａが吐出され、当該プリウェット溶剤Ａがレジスト膜の表面に塗布される。その後ノズル１４３から上層膜剤が吐出され、上層膜剤がスピン塗布法によりレジスト膜の表面に塗布されて上層膜が形成される。
【選択図】図５

Description

本発明は、基板の処理方法、及びレジスト膜の表面に塗布される上層膜剤用のプリウェット溶剤に関する。

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、半導体ウェハ（以下「ウェハ」とする）上にレジスト膜が形成され、その後そのレジスト膜に所定のパターンが露光され、その後レジスト膜が現像されてレジストパターンが形成されている。

ところで、上述のフォトリソグラフィー工程では、露光の前に、レジスト膜上に上層膜が形成される場合がある。この上層膜は、例えば露光時の反射防止膜として形成されたり、液浸露光用の保護膜として形成される。液浸露光とは露光レンズとウェハとの間に液浸液（例えば水）を介して露光する手法であり、パターン解像度の向上に有効な技術として近年実用化が進められている（特許文献１参照）。この反射防止膜や保護膜などの上層膜は、通常レジスト膜が形成された後に、回転したウェハ上に液体の上層膜剤を供給し、当該上層膜剤をウェハの表面の全面に拡散させることによって形成されている（スピン塗布法）。

特開２００６−３１７７７４号公報

しかしながら、保護膜などの上層膜剤は、極めて高価なものであり、塗布時の省液化を図る必要がある。そこで、上層膜剤をレジスト膜の表面に塗布する直前に、レジスト膜の表面に上層膜剤の溶剤を塗布するいわゆるプリウェットを行うことが提案できる。これにより、上層膜剤がレジスト膜に馴染み易くなるため、上層膜剤の省液化が可能になる。しかし、上層膜剤用のプリウェット溶剤として、レジスト塗布のプリウェットで使用される、レジスト膜剤の溶剤としても機能する有機溶剤を用いると、その有機溶剤によってレジスト膜の表面が溶けてしまい、最終的に所望のレジストパターンが形成されなくなる。このため、上層膜剤の塗布時のプリウェット処理は、今まで実現されておらず、上層膜剤の省液化は図れていなかった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、レジスト膜が溶解しないように上層膜剤の塗布前のいわゆるプリウェットを実現し、上層膜剤の省液化を図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、スピン塗布法を用いて基板上のレジスト膜の表面に上層膜剤を塗布してレジスト膜上に上層膜を形成する工程を有する基板の処理方法であって、前記上層膜剤を塗布する前に、レジスト膜の表面に上層膜剤用のプリウェット溶剤を塗布する工程を有し、前記上層膜剤用のプリウェット溶剤は、炭素数１〜１０の一価または二価のアルコール類、炭素数１〜８のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類、及び炭素数７〜１１の炭化水素類の中から選ばれる一種以上の化合物を含有していることを特徴とする。なお、「上層膜剤用のプリウェット溶剤」には、上層膜剤の組成物として上層膜剤に含まれている溶剤のみならず、上層膜剤に含まれていない溶剤も含まれる。

本発明によれば、レジスト膜を溶かすことなく、上層膜剤の塗布前のいわゆるプリウェットを行うことができるので、上層膜剤の省液化が図られる。

前記基板の処理方法は、前記上層膜が液浸露光用の保護膜の場合にも適用される。なお、前記保護膜とは、露光レンズと基板との間に液浸液（例えば水）を介して露光する際に、レジスト膜内成分の液浸液への溶出、或いは液浸液のレジスト膜への浸透を防止する為に適用される膜のことをいう。

別の観点による本発明は、スピン塗布法によりレジスト膜の表面に上層膜剤が塗布される前に、レジスト膜の表面に塗布される上層膜剤用のプリウェット溶剤であって、炭素数１〜１０の一価または二価のアルコール類、炭素数１〜８のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類、及び炭素数７〜１１の炭化水素類の中から選ばれる一種以上の化合物を含有していることを特徴とする。

本発明によれば、上層膜剤の塗布前のいわゆるプリウェットが実現され、上層膜剤の省液化が図られるので、コストの低減が図られる。

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方法が実現される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外部から塗布現像処理システム１に対して複数枚のウェハＷをカセット単位で搬入出するためのカセットステーション２と、フォトリソグラフィー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備えた処理ステーション３と、処理ステーション３に隣接する露光装置４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５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には、カセット載置台１０が設けられ、当該カセット載置台１０には、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置できる。カセットステーション２には、搬送路１１上をＸ方向に沿って移動可能なウェハ搬送体１２が設けられている。ウェハ搬送体１２は、カセットＣに収容されたウェハＷの配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、カセットＣ内の複数枚のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。またウェハ搬送体１２は、鉛直方向の軸周り（θ方向）に回転可能であり、後述する処理ステーション３の第３の処理装置群Ｇ３の各処理装置に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。

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側からインターフェイスステーション５側に向けて第１の処理装置群Ｇ１と、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側からインターフェイスステーション５側に向けて第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２０が設けられている。第１の搬送装置２０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内の各装置に対し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２１が設けられている。第２の搬送装置２１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内の各装置に対して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上にレジスト液を塗布するレジスト塗布装置３０、３１、３２と、レジスト膜上に保護膜などの上層膜を形成する上層膜形成装置３３、３４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処理する現像処理装置４０〜４４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、Ｇ２内の前記液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室５０、５１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、ウェハＷを温調板上に載置してウェハＷの温度調節を行う温調装置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、温調装置６２〜６４及びウェハＷを加熱処理する加熱処理装置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、例えば温調装置７０、レジスト塗布処理後にウェハＷを加熱処理するプリベーク装置７１〜７４及び現像処理後にウェハＷを加熱処理するポストベーク装置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、例えば温調装置８０〜８３、露光後にウェハＷを加熱処理する露光後ベーク装置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２０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が下から順に２段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置２１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９２が配置されている。

インターフェイスステーション５には、例えば図１に示すようにＸ方向に延伸する搬送路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、インターフェイスステーション５に隣接した露光装置４と、バッファカセット１０２及び第５の処理装置群Ｇ５の各装置に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。

露光装置４は、例えば図４に示すように中央部にＸ−Ｙステージ１１０を備えている。Ｘ−Ｙステージ１１０上には、例えばウェハＷを収容して保持する収容容器１１１が設けられている。収容容器１１１の上方には、ウェハＷを露光する光照射部１１２が配置されている。光照射部１１２の近傍には、光照射部１１２とウェハＷとの間の隙間に液体、例えば純水Ｈを供給する液体吐出ノズル１１３が配置されている。また、光照射部１１２の近傍には、ウェハＷ上に供給された純水Ｈを吸引除去する吸引ノズル１１４が設けられている。露光装置４は、収容容器１１１内のウェハＷと光照射部１１２との間を液体吐出ノズル１１３から供給される純水Ｈで満たし、その状態で光照射部１１２から光を照射することによってウェハＷの表面のレジスト膜を露光できる（液浸露光）。

次に、上述の上層膜形成装置３３、３４の構成について詳しく説明する。図５は、上層膜形成装置３３の構成の概略を示す縦断面の説明図であり、図６は、上層膜形成装置３３の横断面の説明図である。

上層膜形成装置３３は、例えば図５に示すようにケーシング１２０を有し、そのケーシング１２０内の中央部には、ウェハＷを保持して回転させる回転保持部材としてのスピンチャック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。

スピンチャック１３０は、例えばモータなどを備えたチャック駆動機構１３１により、所定の速度に回転できる。また、チャック駆動機構１３１には、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は上下動可能である。

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。

図６に示すようにカップ１３２のＸ方向負方向（図６の下方向）側には、Ｙ方向（図６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６の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図６の右方向）側の外方まで形成されている。レール１４０には、例えば二本のアーム１４１、１４２が取り付けられている。

第１のアーム１４１には、図５及び図６に示すように保護膜などの上層膜を形成するための液体の上層膜剤を吐出する第１のノズル１４３が支持されている。第１のアーム１４１は、図６に示すノズル駆動部１４４により、レール１４０上を移動自在であり、第１のノズル１４３を、カップ１３２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１４５からカップ１３２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、第１のアーム１４１は、ノズル駆動部１４４によって昇降自在であり、第１のノズル１４３の高さを調整できる。

第１のノズル１４３には、図５に示すように上層膜剤供給源１４６に連通する供給管１４７が接続されている。上層膜剤供給源１４６には、液体の上層膜剤が貯留されている。本実施の形態においては、上層膜剤として、例えば現像液に対し可溶性を有する液浸露光用の保護膜剤（現像可溶型液浸露光用保護膜剤）などが用いられる。

第２のアーム１４２には、上層膜剤用のプリウェット溶剤を吐出する第２のノズル１５０が支持されている。第２のアーム１４２は、例えば図６に示すノズル駆動部１５１によってレール１４０上を移動自在であり、第２のノズル１５０を、カップ１３２のＹ方向負方向側の外方に設けられた待機部１５２からカップ１３２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１５１によって、第２のアーム１４２は昇降自在であり、第２のノズル１５０の高さを調節できる。

第２のノズル１５０には、図５に示すように溶剤供給源１５３に連通する供給管１５４が接続されている。溶剤供給源１５３には、上層膜剤用のプリウェット溶剤Ａが貯留されている。本実施の形態においては、上層膜剤用のプリウェット溶剤Ａとして、炭素数１〜１０の一価または二価のアルコール類、炭素数１〜８のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類、及び炭素数７〜１１の炭化水素類の中から選ばれる一種以上の化合物を含有するものが用いられる。なお、上記アルコール類は、炭素数１〜１０の置換基を有するものであってもよい。

上層膜剤用のプリウェット溶剤Ａを構成する、上述の炭素数１〜１０の一価または二価のアルコール類としては、例えばメタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノール、２−メチル−１−プロパノール、ｎ−ブタノール、２−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、１−ペンタノール、２−ペンタノール、３−ペンタノール、ｎ−ヘキサノール、シクロヘキサノール、２−メチル−２−ブタノール、３−メチル−２−ブタノール、２−メチル−１−ブタノール、３−メチル−１−ブタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２−メチル−２−ペンタノール、２−メチル−３−ペンタノール、３−メチル−１−ペンタノール、３−メチル−２−ペンタノール、３−メチル−３−ペンタノール、４−メチル−１−ペンタノール、４−メチル−２−ペンタノール、２−エチル−１−ブタノール、２、２−ジメチル−３−ペンタノール、２、３−ジメチル−３−ペンタノール、２、４−ジメチル−３−ペンタノール、４、４−ジメチル−２−ペンタノール、３−エチル−３−ペンタノール、１−ヘプタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、２−メチル−２−ヘキサノール、２−メチル−３−ヘキサノール、５−メチル−１−ヘキサノール、５−メチル−２−ヘキサノール、２−エチル−１−ヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、トリメチルシクロヘキサノール、４−メチル−３−ヘプタノール、６−メチル−２−ヘプタノール、１−オクタノール、２−オクタノール、３−オクタノール、２−プロピル−１−ペンタノール、２、４、４−トリメチル−１−ペンタノール、２、６−ジメチル−４−ヘプタノール、３−エチル−２、２−ジメチル−ペンタノール、１−ノナノール、２−ノナノール、３、５、５−トリメチル−１−ヘキサノール、１−デカノール、２−デカノール、４−デカノール、３、７−ジメチル−１−オクタノール、３、７−ジメチル−３−オクタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等が挙げられる。

また、より好ましい上記アルコール類としては、例えば２−メチル−１−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、１−ペンタノール、２−ペンタノール、３−ペンタノール、３−メチル−２−ペンタノール、４−メチル−２−ペンタノール、２−エチル−１−ブタノール、２、４−ジメチル−３−ペンタノール等が挙げられる。

また上層膜剤用のプリウェット溶剤Ａを構成する、上述の炭素数１〜８のハロゲンの置換基を有していてもよいアルキル基を有するエーテル類としては、例えばジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ブチルメチルエーテル、ブチルエチルエーテル、ブチルプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルエチルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルプロピルエーテル、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジイソアミルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジオクチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロヘキシルメチルエーテル、シクロドデシルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、シクロヘキシルエチルエーテル、シクロペンチルプロピルエーテル、シクロペンチル−２−プロピルエーテル、シクロヘキシルプロピルエーテル、シクロヘキシル−２−プロピルエーテル、シクロペンチルブチルエーテル、シクロペンチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル、シクロヘキシルブチルエーテル、シクロヘキシル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル、ブロモメチルメチルエーテル、ヨードメチルメチルエーテル、α、α−ジクロロメチルメチルエーテル、クロロメチルエチルエーテル、２−クロロエチルメチルエーテル、２−ブロモエチルメチルエーテル、２、２−ジクロロエチルメチルエーテル、２−クロロエチルエチルエーテル、２−ブロモエチルエチルエーテル、（±）−１、２−ジクロロエチルエチルエーテル、ジ−２−ブロモエチルエーテル、２、２、２−トリフルオロエチルエーテル、クロロメチルオクチルエーテル、ブロモメチルオクチルエーテル、ジ−２−クロロエチルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、アリルエチルエーテル、アリルプロピルエーテル、アリルブチルエーテル、ジアリルエーテル、２−メトキシプロペン、エチル−１−プロペニルエーテル、１−メトキシ−１、３−ブタジエン、ｃｉｓ−１−ブロモ−２−エトキシエチレン、２−クロロエチルビニルエーテル、アリル−１、１、２、２−テトラフルオロエチルエーテルが挙げられる。

また、より好ましい上記エーテル類としては、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ブチルメチルエーテル、ブチルエチルエーテル、ブチルプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチル−メチルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルエチルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルプロピルエーテル、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジイソアミルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロヘキシルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、シクロヘキシルエチルエーテル、シクロペンチルプロピルエーテル、シクロペンチル−２−プロピルエーテル、シクロヘキシルプロピルエーテル、シクロヘキシル−２−プロピルエーテル、シクロペンチルブチルエーテル、シクロペンチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル、シクロヘキシルブチルエーテル、シクロヘキシル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル等が挙げられる。

また、上層膜剤用のプリウェット溶剤Ａを構成する、上述の炭素数７〜１１の炭化水素としては、例えばオクタン、イソオクタン、ノナン、デカン、メチルシクロヘキサン、デカリン、キシレン、アミルベンゼン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、クメン、第２−ブチルベンゼン、サイメン、ジペンテンが挙げられる。

なお、上層膜剤用のプリウェット溶剤Ａは、上層膜剤の組成物として上層膜剤に元々含まれているものであってもよいし、上層膜剤に含まれていないものであってもよい。

上層膜形成装置３４の構成は、上述の上層膜形成装置３３と同様であるので、説明を省略する。

次に、以上のように構成された塗布現像処理システム１で行われるウェハ処理について説明する。図７は、このウェハ処理の主な工程を示すフローチャートである。

先ず、図１に示すウェハ搬送体１２によって、カセット載置台１０上のカセットＣ内から未処理のウェハＷが一枚ずつ取り出され、処理ステーション３に順次搬送される。ウェハＷは、処理ステーション３の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調装置６０に搬送され、所定温度に調節され、その後第１の搬送装置２０によって例えばアドヒージョン装置９０、温調装置６２に順次搬送され、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、第１の搬送装置２０によって例えばレジスト塗布装置３０に搬送される。

レジスト塗布装置３０では、先ずウェハＷの中心にレジスト液の溶剤が供給され、ウェハＷが回転されて、ウェハＷの表面にレジスト液の溶剤が塗布される（プリウェット）。このレジスト液のプリウェットに用いられる溶剤は、後述の上層膜剤のプリウェットで用いられる溶剤と異なる。続いてウェハＷの中心にレジスト液が供給され、ウェハＷが高速回転されて、ウェハＷの表面にレジスト液が塗布される。このときのレジスト液には、一般的なフォトレジストが用いられ、本実施の形態においては、例えばＰＧＭＥＡ（1-メトキシ-2-アセトキシプロパン）を主溶媒とするＡｒＦリソグラフィ用レジスト液が用いられる。こうしてウェハＷの表面にレジスト膜が形成される（図７の工程Ｓ１）。

レジスト膜の形成後、ウェハＷは、第１の搬送装置２０によって例えばプリベーク装置７１に搬送され、プリベークが施され、その後第１の搬送装置２０によって温調装置７０に搬送され、所定の温度に調節される。その後ウェハＷは、第１の搬送装置２０によって上層膜形成装置３３に搬送される。

上層膜形成装置３３に搬入後、ウェハＷは、図５に示すようにスピンチャック１３０に吸着保持される。続いて図８に示すように第２のノズル１５０がウェハＷの中心部の上方まで移動し、ウェハＷの中心部に所定の上層膜剤用のプリウェット溶剤Ａが供給される。この上層膜剤用のプリウェット溶剤Ａは、上述した溶剤供給源１５３に貯留されているものであり、本実施の形態においては、例えば４−メチル−２−ペンタノール、又はジイソアミルエーテルが用いられる。その後、ウェハＷが回転され、ウェハＷ上のプリウェット溶剤Ａが遠心力によりウェハＷの表面の全体に広げられる。こうして、ウェハＷ上のレジスト膜Ｒの表面にプリウェット溶剤Ａが塗布されて、上層膜剤の塗布前のいわゆるプリウェットが行われる（図７の上層膜形成処理の工程Ｓ２ａ）。このとき、レジスト膜Ｒはプリウェット溶剤Ａに対して不溶性なので、レジスト膜Ｒは実質的に溶解しない。

次に、図９に示すように第１のノズル１４３がウェハＷの中心部の上方まで移動し、ウェハＷの中心部に所定量の上層膜剤Ｂが供給される。このとき、ウェハＷの回転速度が上昇され、上層膜剤ＢがウェハＷの表面の全体に広げられる。こうして、ウェハＷ上のレジスト膜Ｒの表面に上層膜剤Ｂが塗布される（図７の上層膜形成処理の工程Ｓ２ｂ）。本実施の形態においては、例えば上層膜剤Ｂとして、現像可溶型液浸露光用保護膜剤である「ＮＦＣ ＴＣＸ０４１」（ＪＳＲ株式会社製品）が塗布される。なお、この「ＮＦＣ ＴＣＸ０４１」は、４−メチル−２−ペンタノールを含有している。このとき、予めレジスト膜Ｒの表面がプリウェット溶剤Ａによってプリウェットされているため、極めて少量の上層膜剤Ｂによりレジスト膜Ｒの表面の全体が塗布される。

次に、ウェハＷの回転速度が一旦下げられ、上層膜剤Ｂの液膜が平坦化される。その後、ウェハＷの回転速度が上げられ、上層膜剤Ｂが乾燥される。こうして、最終的に図１０に示すようにウェハＷのレジスト膜Ｒ上に上層膜Ｐが形成される。その後ウェハＷの回転が停止され、一連の上層膜形成処理が終了する。

上層膜Ｐの形成後、ウェハＷは、第１の搬送装置２０によって例えば加熱処理装置６７、温調装置７０に順次搬送され、その後第２の搬送装置２１によって周辺露光装置９２、温調装置８３に順次搬送され、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、インターフェイスステーション５のウェハ搬送体１０１によって露光装置４に搬送される。

露光装置４に搬入後、ウェハＷは、図４に示すように収容容器１１１に収容され保持される。次にＸ−Ｙステージ１１０によりウェハＷの位置合わせが行われ、その後、液体吐出ノズル１１３により、光照射部１１２とウェハＷとの間に純水Ｈが供給され、ウェハＷのレジスト膜Ｒの保護膜である上層膜Ｐ上に純水Ｈの液膜が形成される。その液膜を介して光照射部１１２からウェハＷに所定パターンの光が照射され、レジスト膜Ｒが露光される（図７の工程Ｓ３）。

露光処理の終了後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置１０１によって処理ステーション３に戻され、第２の搬送装置２１によって、露光後ベーク装置８４に搬送される。露光後ベークの終了後、ウェハＷは、第２の搬送装置２１によって温調装置８３に搬送され、その後現像処理装置４０に搬送される。現像処理装置４０では、ウェハＷの表面に現像液が供給され、ウェハＷ上のレジスト膜Ｒが現像される（図７の工程Ｓ４）。このとき、現像液によってレジスト膜Ｒ上の上層膜Ｐも除去される。

その後ウェハＷは、例えば第２の搬送装置２１によってポストベーク装置７５に搬送され、ポストベークが施され、その後、第１の搬送装置２０によって温調装置６２に搬送されて温度調節される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送体１２によってカセットステーション２のカセットＣに戻される。こうして塗布現像処理システム１における一連のウェハ処理が終了する。

以上の実施の形態によれば、レジスト膜上に上層膜剤Ｂを塗布する前に、炭素数１〜１０の一価または二価のアルコール類、炭素数１〜８のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類、及び炭素数７〜１１の炭化水素類の中から選ばれる一種以上の化合物を含有する上層膜剤用のプリウェット溶剤Ａを塗布している。これにより、下地のレジスト膜を実質的に溶解することなく、上層膜剤の塗布前のいわゆるプリウェットを実現できる。この結果、レジスト膜に対する上層膜剤の濡れ性が向上するので、塗布時の上層膜剤の使用量を大幅に低減できる。これにより、上層膜剤の省液化が図られ、コストの低減が図られる。特に液浸露光のための保護膜剤（上層膜剤の一種）は、非常に高価であるため、本実施の形態のように後工程で液浸露光を行う保護膜剤の形成処理において本発明を適用するメリットは大きい。

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相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。例えば上記実施の形態では、レジスト膜Ｒ上に塗布されたプリウェット溶剤Ａが、４−メチル−２−ペンタノールやジイソアミルエーテルであったが、炭素数１〜１０の一価または二価のアルコール類、炭素数１〜８のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類、及び炭素数７〜１１の炭化水素類の中から選ばれる一種以上の化合物を含有する他の溶剤であってもよい。また、例えば上記実施の形態では、レジスト膜Ｒの上層膜が保護膜であったが、上層膜が反射防止膜などの他の用途のものであってもよい。また、本発明は、レジストパターンが形成された後の基板上への上層膜の塗布処理にも適用できる。さらに以上の実施の形態は、ウェハＷの処理であったが、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の処理にも適用できる。

上記実施の形態で示したプリウェット溶剤Ａを用いて上層膜剤の塗布前のプリウェットを行った場合のレジスト膜の溶解度を検証した。プリウェットの塗布溶剤として、レジスト液の溶剤として広く用いられる１-メトキシ-２-プロパノールと１-メトキシ-２-アセトキシプロパンの混合溶剤（溶剤Ｉ）や、シクロヘキサノン（溶剤II）を使用した場合と、上記実施の形態で示したプリウェット溶剤Ａの一例である４−メチル−２−ペンタノール（溶剤III）や、ジイソアミルエーテル（溶剤IV）を使用した場合のウェハ面内のレジスト膜の膜減り量（溶解量）を測定する実験を行った。なお、このときのレジスト膜には、ＰＧＭＥＡを主溶媒とするＡｒＦリソグラフィ用レジストが用いられた。図１１は、かかる実験の結果を示すグラフである。また、図１２は、膜減り量が顕著なウェハ中心±２０ｍｍの領域の平均膜減り率（溶剤の塗布前のレジスト膜の厚みに対する溶剤の塗布後のレジスト膜の厚みの割合）を示す表である。図１１及び図１２から、プリウェット溶剤Ａである４−メチル−２−ペンタノール（溶剤III）やジイソアミルエーテル（溶剤IV）を用いることにより、レジスト膜の膜減りがほぼなくなることが確認できる。なお、４−メチル−２−ペンタノールは、本発明における炭素数１〜１０の一価または二価のアルコール類の一例であり、ジイソアミルエーテルは、本発明における炭素数１〜８のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類の一例である。

次に、上記実施の形態で示したプリウェット溶剤Ａを用いてプリウェットを行った場合の上層膜剤の使用量について検証した。上層膜剤の塗布条件を変えて、プリウェット溶剤Ａである例えば４−メチル−２−ペンタノールやジイソアミルエーテルをプリウェットした場合と、プリウェットしなかった場合の上層膜剤の使用量を調べる実験を行った。この実験においての上層膜剤の使用量は、上層膜剤がウェハの全面に塗布されるための必要最低量である。この実験は、直径３００ｍｍのウェハを用いて、ウェハの回転数（２０００ｒｐｍ、２５００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍ）と上層膜剤の吐出流量（０．５ｍｌ／ｓｅｃ、１．０ｍｌ／ｓｅｃ）を変えて行った。また、この実験では、上層膜剤として、現像可溶型液浸露光用保護膜剤である「ＮＦＣ ＴＣＸ０４１」（ＪＳＲ株式会社製品）が用いられた。図１３は、かかる実験の結果を示すグラフである。図１３から、上層膜剤用のプリウェット溶剤である４−メチル−２−ペンタノール（溶剤III）或いはジイソアミルエーテル（溶剤IV）を用いてプリウェットすることにより、極めて少量の上層膜剤で、上層膜剤の塗布を行うことができることが確認できる。

なお、上記実施の形態で示した４−メチル−２−ペンタノール、ジイソアミルエーテル以外の他のプリウェット溶剤Ａについても、４−メチル−２−ペンタノール等と同様の性質を有するため、同様の実験結果が得られることが容易に推定できる。

本発明は、レジスト膜上に塗布される上層膜剤の省液化を図る際に有用である。

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。 露光装置の構成の概略を示す説明図である。 上層膜形成装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 上層膜形成装置の構成の概略を示す横断面の説明図である。 ウェハ処理の主な工程を示すフロー図である。 レジスト膜上に溶剤を供給した様子を示す説明図である。 レジスト膜上に上層膜剤を供給した様子を示す説明図である。 レジスト膜上に上層膜が形成された状態を示す説明図である。 溶剤の種類を変えて、上層膜剤の塗布前のプリウェットを行った場合のレジスト膜の膜減り量を示すグラフである。 溶剤の種類を変えて、上層膜剤の塗布前のプリウェットを行った場合のレジスト膜の膜減り率を示す表である。 本発明における溶剤を用いて、上層膜剤の塗布前のプリウェットを行った場合の上層膜剤の使用量を示すグラフである。

符号の説明

１ 塗布現像処理システム
３３ 上層膜形成装置
１３０ スピンチャック
１４３ 第１のノズル
１５０ 第２のノズル
Ａ 上層膜剤用のプリウェット溶剤
Ｂ 上層膜剤
Ｐ 上層膜
Ｒ レジスト膜
Ｗ ウェハ

Claims (3)

1. スピン塗布法により基板上のレジスト膜の表面に上層膜剤を塗布してレジスト膜上に上層膜を形成する工程を有する基板の処理方法であって、
   前記上層膜剤を塗布する前に、レジスト膜の表面に上層膜剤用のプリウェット溶剤を塗布する工程を有し、
   前記上層膜剤用のプリウェット溶剤は、炭素数１〜１０の一価または二価のアルコール類、炭素数１〜８のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類、及び炭素数７〜１１の炭化水素類の中から選ばれる一種以上の化合物を含有するものであることを特徴とする、基板の処理方法。
2. 前記上層膜は、液浸露光用の保護膜であることを特徴とする、請求項１に記載の基板の処理方法。
3. スピン塗布法によりレジスト膜の表面に上層膜剤が塗布される前に、レジスト膜の表面に塗布される上層膜剤用のプリウェット溶剤であって、
   炭素数１〜１０の一価または二価のアルコール類、炭素数１〜８のハロゲンを置換基として有していてもよいアルキル基を有するエーテル類、及び炭素数７〜１１の炭化水素類の中から選ばれる一種以上の化合物を含有していることを特徴とする、レジスト膜の表面に塗布される上層膜剤用のプリウェット溶剤。

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