JP2008205118A - 基板の処理方法、基板の処理システム及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＥＬＡＣＳ技術を用いてレジストパターンの寸法を縮小する際に、レジストパターンの欠陥を低減する。
【解決手段】ウェハＷのレジストパターン上にレジストパターン寸法縮小剤を塗布する。その後ウェハＷを加熱し、レジストパターンの表面に接するレジストパターン寸法縮小剤の下層部分を純水に対する不溶性に変質させる。その後レジストパターン寸法縮小剤の上層部分を除去液により除去する。この除去工程では、先ずウェハＷを静止した状態でウェハＷ上に純水の液膜Ｄを形成して、純水の液膜Ｄによりレジストパターン寸法縮小剤Ｂの上層部分を溶解する。その後ウェハＷを回転させた状態でウェハＷに純水Ｅを供給して、レジストパターン寸法縮小剤の上層部分をウェハＷ上から除去する。その後純水Ｅが吐出された乾燥用ノズル１８２をウェハＷの中心部から外周部に移動させ、ウェハＷを回転させてウェハＷを乾燥する。
【選択図】図１４

Description

本発明は、基板上に形成されたレジストパターンの寸法を縮小するための基板の処理方法と、基板の処理システムと、基板の処理方法をコンピュータに実現させるためのプログラムを記憶した記憶媒体に関する。

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、ウェハ上にレジスト膜を形成し、そのレジスト膜を露光し、現像して、ウェハ上にレジストパターンを形成する処理が行われている。

レジストパターンを形成するにあたり、半導体デバイスのさらなる高集積化を図るため、レジストパターンの微細化が求められており、これを受けて露光光源の短波長化が進められている。しかしながら、現状、露光光源の短波長化には技術的、コスト的な限界がある。そこで、レジストパターンのホールや溝の内壁面にレジストパターン寸法縮小剤の膜層を形成して、レジストパターンのホール径や線幅などの寸法を縮小する技術（ＲＥＬＡＣＳ（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｌｉｔｈｇｒａｐｈｙ Ａｓｓｉｓｔｅｄ ｂｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｈｒｉｎｋ）技術）が提案されている（特許文献１参照）。

このＲＥＬＡＣＳ技術では、先ずウェハ表面のレジストパターン上に水溶性のレジストパターン寸法縮小剤（ＲＥＬＡＣＳ剤）が塗布される。その後レジストパターンのホールや溝の内壁面に接するレジストパターン寸法縮小剤の下層部分が例えば熱によって不溶性に変質される。その後水溶性のレジストパターン寸法縮小剤の上層部分が純水により除去されて、レジストパターンの寸法が縮小されている。

特開２００３−２３４２７９号公報

しかしながら、上述したようにＲＥＬＡＣＳ技術において、最後に余分なレジストパターン寸法縮小剤の上層部分を除去する工程は、通常、ウェハを回転させ、その回転したウェハの表面に大流量の純水を供給することによって行われる。このように、回転したウェハに大量の純水を供給して余分なレジストパターン寸法縮小剤を除去した場合、最終的に形成されたレジストパターンの表面に多数の欠陥が生じることがあった。この一因として、純水供給時の純水のウェハに対する衝撃により、残留させる下層部分のレジストパターン寸法縮小剤が損傷することが挙げられている。レジストパターンの表面に多くの欠陥が生じると、最終的に適正な寸法の回路パターンが形成されなくなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ＲＥＬＡＣＳ技術を用いてレジストパターンの寸法を縮小する際に、最終的なレジストパターンの表面に生じる欠陥を低減することをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、基板に形成されたレジストパターンの寸法を縮小するための基板の処理方法であって、基板のレジストパターン上に除去液に対して可溶性のレジストパターン寸法縮小剤を塗布する塗布工程と、その後、レジストパターンの表面に接する前記レジストパターン寸法縮小剤の下層部分を除去液に対する不溶性に変質させる変質工程と、その後、前記レジストパターン寸法縮小剤の変質していない上層部分を除去液により除去する除去工程と、を有し、前記除去工程は、基板を静止した状態で、当該基板上に除去液の液膜を形成して、当該除去液の液膜により前記レジストパターン寸法縮小剤の上層部分を溶解する第１の工程と、その後、基板を回転させた状態で、当該基板に除去液を供給して、前記レジストパターン寸法縮小剤の上層部分を基板上から除去する第２の工程と、その後、基板を乾燥させる第３の工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、レジストパターン寸法縮小剤の上層部分の除去工程において、初めに基板を静止した状態で基板上の除去液の液膜を形成して、当該除去液の液膜によりレジストパターン寸法縮小剤の上層部分を溶解するので、除去液の供給時の除去液の基板に対する衝撃を小さくすることができる。この結果、レジストパターン寸法縮小剤の下層部分の損傷が低減され、最終的に形成されるレジストパターンの表面の欠陥を低減することができる。

前記第１の工程は、基板の径と同じかそれよりも長い吐出口を有する液膜形成用ノズルが、除去液を吐出しながら、基板の一端部上から他端部上まで移動することによって行われるようにしてもよい。こうすることにより、除去液の供給時の除去液の基板に対する衝撃をさらに小さくすることができる。

前記第２の工程は、回転する基板の中心部に洗浄用ノズルが除去液を吐出することによって行われるようにしてもよい。

前記第２の工程は、基板の直径と同じかそれよりも長い吐出口を有する洗浄用ノズルが、回転する基板の直径上に位置し、基板の直径上に除去液を吐出することによって行われるようにしてもよい。こうすることにより、第２の工程においても、除去液の基板に対する衝撃を小さくすことができるので、最終的に形成されるレジストパターンの表面の欠陥をさらに低減できる。

前記第３の工程は、基板を回転させた状態で、乾燥用ノズルが、除去液を吐出しながら、基板の中心部から外周部まで移動することによって行われるようにしてもよい。

前記第３の工程では、基板の周辺雰囲気の湿度が４０％以下に維持されるようにしてもよい。

別の観点による本発明は、基板に形成されたレジストパターンの寸法を縮小するための基板の処理システムであって、基板のレジストパターン上に除去液に対して可溶性のレジストパターン寸法縮小剤を塗布する塗布装置と、レジストパターンの表面に接する前記レジストパターン寸法縮小剤の下層部分を除去液に対する不溶性に変質させる変質装置と、前記レジストパターン寸法縮小剤の変質していない上層部分を除去液により除去する除去装置と、を有し、前記除去装置は、基板を保持して回転可能な回転保持部材と、静止した基板上に除去液を供給し、基板上に除去液の液膜を形成して、当該除去液の液膜により前記レジストパターン寸法縮小剤の上層部分を溶解させる液膜形成用ノズルと、回転した基板上に除去液を供給して、基板上の前記レジストパターン寸法縮小剤の上層部分を基板上から除去する洗浄用ノズルと、を有することを特徴とする。

前記液膜形成用ノズルは、基板の径と同じかそれよりも長い吐出口を有し、除去液を吐出しながら基板の一端部上から他端部上まで移動可能であってもよい。

前記洗浄用ノズルは、基板の中心部に除去液を吐出可能であってもよい。

前記洗浄用ノズルは、基板の直径と同じかそれよりも長い吐出口を有し、基板の直径上に位置した状態で基板の直径上に除去液を吐出可能であってもよい。

基板を回転させて基板を乾燥させる際に基板に除去液を供給する乾燥用ノズルを有し、前記乾燥用ノズルは、除去液を吐出しながら基板の中心部から外周部まで移動可能であってもよい。

前記除去装置は、回転保持部材に保持された基板の周辺雰囲気の湿度を４０％以下に調整する湿度調整装置を有するようにしてもよい。

別の観点による本発明によれば、上述の基板の処理方法を基板の処理システムによって実行させるために、当該基板の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を記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供される。

本発明によれば、ＲＥＬＡＣＳ技術を用いてレジストパターンの寸法を縮小する際のレジストパターンの欠陥を低減でき、歩留まりを向上できる。

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、本実施の形態にかかる基板の処理方法が実施される基板処理システム１の構成の概略を示す平面図であり、図２は、基板処理システム１の正面図であり、図３は、基板処理システム１の背面図である。

基板処理システム１は、図１に示すように例えば複数枚のウェハＷをカセット単位で外部から基板処理システム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、一連のウェハ処理中の各種処理を枚様式に行う複数の処理装置を多段に備えている処理ステーション３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）に一列に載置自在になっている。カセットステーション２には、搬送路１１上をＸ方向に向か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（上下方向）にも移動自在であり、Ｘ方向に配列された各カセットＣ内の各ウェハＷに対して選択的にアクセスできる。

ウェハ搬送体１２は、鉛直軸周りの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に属するエクステンション装置３２に対してもアクセスできる。

処理ステーション３には、その中心部に主搬送装置１３が設けられており、この主搬送装置１３の周辺には、各種処理装置が多段に配置されて処理装置群が構成されている。この基板処理システム１には、４つの処理装置群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が配置されており、第１及び第２の処理装置群Ｇ１、Ｇ２は、基板処理システム１の正面側に配置され、第３の処理装置群Ｇ３は、主搬送装置１３のカセットステーション２側に配置され、第４の処理装置群Ｇ４は、第３の処理装置群Ｇ３の主搬送装置１３を挟んだ反対側に配置されている。さらにオプションとして破線で示した第５の処理装置群Ｇ５を背面側に別途配置可能となっている。主搬送装置１３は、これらの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５内に配置されている後述する各種処理装置に対してウェハＷを搬送できる。

第１の処理装置群Ｇ１には、例えば図２に示すようにウェハＷ上に所定のレジストパターン寸法縮小剤を塗布する塗布装置２０と、余分なレジストパターン寸法縮小剤を除去する除去装置２１とが下から順に２段に配置されている。第２の処理装置群Ｇ２も同様に、塗布装置２２と、除去装置２３とが下から順に２段に積み重ねられている。

第３の処理装置群Ｇ３には、例えば図３に示すようにウェハＷを所定の温度に調節する温調装置３０、３１、ウェハＷを一時的に待機させるエクステンション装置３２、ウェハＷ上のレジストパターン寸法縮小剤を除去液に対する不溶性に変質させる変質装置としての加熱装置３３、３４等が下から順に例えば５段に重ねられている。

第４の処理装置群Ｇ４には、例えば温調装置４０、４１、エクステンション装置４２、加熱装置４３、４４等が下から順に例えば５段に積み重ねられている。

次に、上述の塗布装置２０、２２の構成について詳しく説明する。図４は、塗布装置２０の構成の概略を示す縦断面の説明図であり、図５は、塗布装置２０の横断面の説明図である。

塗布処理装置２０は、例えば内部を閉鎖可能なケーシング７０を有している。ケーシング７０内の中央部には、ウェハＷを保持して回転させるスピンチャック７１を備えている。スピンチャック７１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７１上に吸着保持できる。

スピンチャック７１は、例えばモータなどを備えたチャック駆動機構７２により、所定の速度に回転できる。また、チャック駆動機構７２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７１は上下動可能である。

スピンチャック７１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７３が設けられている。カップ７３の下面には、回収した液体を排出する排出管７４と、カップ７３内の雰囲気を排気する排気管７５が接続されている。

図５に示すようにカップ７３のＸ方向負方向（図５の下方向）側には、Ｙ方向（図５の左右方向）に沿って延伸するレール８０が形成されている。レール８０は、例えばカップ７３のＹ方向負方向（図５の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図５の右方向）側の外方まで形成されている。レール８０には、例えば二本のアーム８１、８２が取り付けられている。

第１のアーム８１には、図４及び図５に示すようにレジストパターン寸法縮小剤を吐出する第１のノズル８３が支持されている。第１のアーム８１は、図５に示すノズル駆動部８４により、レール８０上を移動自在であり、第１のノズル８３を、カップ７３のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部８５からカップ７３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８１は、ノズル駆動部８４によって昇降自在であり、第１のノズル８３の高さを調整できる。

第１のノズル８３には、図４に示すように縮小剤供給源８６に連通する供給管８７が接続されている。本実施の形態においては、例えば縮小剤供給源８６には、水溶性であって、熱によりレジストと反応して除去液としての純水に対する不溶性に変質し、さらにその変質後にエッチング材に対する耐性を有するレジストパターン寸法縮小剤（ＲＥＬＡＣＳ剤）が貯留されている。具体的には、レジストパターン寸法縮小剤には、例えばＲＥＬＡＣＳ Ｒ６０２（ＡＺ エレクトロニック マテリアルズ社製）が用いられる。

第２のアーム８２には、純水を吐出する第２のノズル９０が支持されている。第２のアーム８２は、例えば図５に示すノズル駆動部９１によってレール８０上を移動自在であり、第２のノズル９０を、カップ７３のＹ方向負方向側の外方に設けられた待機部９２からカップ７３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９１によって、第２のアーム８２は昇降自在であり、第２のノズル９０の高さも調節できる。

第２のノズル９０には、図４に示すように純水供給源９３に連通する供給管９４が接続されている。

例えばケーシング７０の天井面の中央部には、給気管１００が接続されている。給気管１００には、温湿度調整装置１０１が接続されている。温湿度調整装置１０１により温度と湿度の調整された気体をケーシング７０内に供給することにより、ケーシング７０内を所定の温度と湿度の雰囲気に調整できる。

なお、塗布装置２２の構成は、上述の塗布装置２０と同様であるので、説明を省略する。

次に、除去装置２１、２３の構成について説明する。図６は、除去装置２１の構成の概略を示す縦断面の説明図である。図７は、除去装置２１の構成の概略を示す横断面の説明図である。

除去装置２１は、例えば図６に示すように内部を閉鎖可能なケーシング１１０を有している。ケーシング１１０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１２０を備えている。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、例えばモータなどを備えたチャック駆動機構１２１により、所定の速度に回転できる。また、チャック駆動機構１２１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１２０は上下動可能である。

スピンチャック１２０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１２２が設けられている。カップ１２２は、例えばスピンチャック１２０の周囲を囲む内カップ１２３と、当該内カップ１２３のさらに外周を囲む外カップ１２４と、内カップ１２３と外カップ１２４の下面を覆う下カップ１２５とを別個に備えている。内カップ１２３と外カップ１２４により、主にウェハＷの外方に飛散する液体を受け止めることができ、下カップ１２５により、内カップ１２３と外カップ１２４の内壁やウェハＷから落下する液体を回収することができる。

内カップ１２３は、例えば略円筒状に形成され、その上端部は内側上方に向けて傾斜している。内カップ１２３は、例えばシリンダなどの昇降駆動部１２６によって上下動できる。外カップ１２４は、例えば図７に示すように平面から見て四角形の略筒状に形成されている。外カップ１２４は、図６に示すように例えばシリンダなどの昇降駆動部１２７によって上下動できる。下カップ１２５には、回収した液体を排出する排出管１２８と、カップ１２２内の雰囲気を排気する排気管１２９が接続されている。

スピンチャック１２０の周囲には、例えば環状部材１３０が設けられている。環状部材１３０は、例えばウェハＷの裏面に近接する頂上部を備えており、その頂上部でウェハＷの裏面を伝わる液体を遮断できる。

図７に示すようにカップ１２２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１４０が形成されている。レール１４０は、例えばカップ１２２のＹ方向負方向（図７の左方向）側の外方からカップ１２２の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７に示すようにウェハＷ上に除去液を吐出して、除去液の液膜を形成するための液膜形成用ノズル１４３が支持されている。第１のアーム１４１は、ノズル駆動部１４４により、レール１４０上を移動自在であり、液膜形成用ノズル１４３を、カップ１２２のＹ方向負方向側の外方に設置された待機部１４５からカップ１２２内のウェハＷの上方まで移動させ、ウェハＷの表面上を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、液膜形成用ノズル１４３の高さを調整できる。

液膜形成用ノズル１４３は、例えば図８に示すようにＸ方向に沿って長い細長形状を有している。液膜形成用ノズル１４３の上部には、除去液供給源１５０に連通する供給管１５１が接続されている。液膜形成用ノズル１４３の下部には、長手方向に沿ってウェハＷの直径寸法と同じかそれよりも長いスリット状の吐出口１４３ａが形成されている。液膜形成用ノズル１４３は、上部の供給管１５１から導入された除去液を液膜形成用ノズル１４３の内部を通過させ、下部の各吐出口１４３ａから一様に吐出できる。なお、本実施の形態においては、例えば除去液供給源１５０に、除去液として純水が貯留されている。

第２のアーム１４２には、図７に示すようにウェハＷの中心に除去液を吐出してウェハＷを洗浄するための洗浄用ノズル１６０が支持されている。第２のアーム１４２は、ノズル駆動部１６１により、レール１４０上を移動自在であり、洗浄用ノズル１６０を、カップ１２２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１６２からカップ１２２内のウェハＷの中心部の上方まで移動させることができる。また、第２のアーム１４２は、ノズル駆動部１６１によって昇降自在であり、洗浄用ノズル１６０の高さを調整できる。

洗浄用ノズル１６０は、図６に示すように例えば略円筒状に形成され、下方に向けて除去液を吐出できる。洗浄用ノズル１６０には、除去液供給源１７０に連通する供給管１７１が接続されている。本実施の形態においては、例えば除去液供給源１７０には、純水が貯留されている。

図７に示すようにカップ１２２のＸ方向正方向（図７の上方向）側には、Ｙ方向に沿って延伸するレール１８０が形成されている。レール１８０は、例えばカップ１２２のＹ方向正方向側の外方からカップ１２２のＹ方向負方向側の外方まで形成されている。レール１８０には、例えば第３のアーム１８１が取り付けられている。第３のアーム１８１には、ウェハＷの乾燥時に除去液を吐出する乾燥用ノズル１８２が支持されている。第３のアーム１８１には、図７に示すノズル駆動部１８３により、レール１８０上を移動自在であり、乾燥用ノズル１８２を、カップ１２２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１８４からカップ１２２内のウェハＷの上方まで移動させ、ウェハＷの表面上を移動させることができる。また、第３のアーム１８１は、ノズル駆動部１８３によって昇降自在であり、乾燥用ノズル１８２の高さを調整できる。

乾燥用ノズル１８２は、図６に示すように例えば略円筒状に形成され、下方に向けて除去液を吐出できる。乾燥用ノズル１８２には、除去液供給源１９０に連通する供給管１９１が接続されている。本実施の形態においては、例えば除去液供給源１９０には、純水が貯留されている。

例えばケーシング１１０の天井面には、温度と湿度の調整された気体をケーシング１１０内に供給する気体供給部２００が設けられている。気体供給部２００は、例えば気体流入室２００ａと、その下面に設けられた多数の気体供給孔２００ｂを有し、下方に向けてケーシング１１０内の全体に気体を供給できる。気体供給部２００には、気体の温度と湿度を調整して当該気体を気体供給部２００に供給する温湿度調整部２０１が給気管２０２によって接続されている。本実施の形態においては、例えば気体供給部２００、温湿度調整部２０１及び給気管２０２により、湿度調整装置が構成されている。

なお、除去装置２３の構成は、上述の除去装置２１と同様であるので、説明を省略する。

次に、上述の加熱装置３３、３４、４３、４４の構成について説明する。例えば加熱装置３３は、図９に示すようにケーシング３３ａ内に、上側に位置して上下動自在な蓋体２１０と、下側に位置して蓋体２１０と一体となって処理室Ｋを形成する熱板収容部２１１を有している。

蓋体２１０は、下面が開口した略円筒形状を有している。蓋体２１０の上面中央部には、排気部２１０ａが設けられている。処理室Ｋ内の雰囲気は、排気部２１０ａから均一に排気される。

熱板収容部２１１の中央部には、熱板２２０が設けられている。熱板２２０は、例えば略円盤状に形成されている。熱板２２０の内部には、給電により発熱するヒータ２２１が内蔵されており、熱板２２０を所定の温度に加熱できる。

例えば熱板２２０の下方には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン２３０が設けられている。昇降ピン２３０は、昇降駆動機構２３１により上下動できる。熱板２２０の中央部付近には、熱板２２０を厚み方向に貫通する貫通孔２３２が形成されており、昇降ピン２３０は、熱板２２０の下方から上昇して貫通孔２３２を通過して、熱板２２０の上方に突出できる。

熱板収容部２１１は、例えば熱板２２０を収容して熱板２２０の外周部を支持する環状の支持部材２４０と、その支持部材２４０の外周を囲む略筒状のサポートリング２４１を備えている。

なお、加熱装置３４、４３、４４の構成については、上記加熱装置３３と同様であるので説明を省略する。

上記基板処理システム１で行われるウェハ処理は、例えば図１に示すようにカセットステーション２に設けられた制御部２５０によって制御されている。制御部２５０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部を有している。そのプログラム格納部には、上述の各種処理装置やウェハ搬送装置などの動作を制御して、後述する所定のレシピのウェハ処理を実行するプログラムＰが格納されている。このプログラムＰは、例えばコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記憶されていたものであって、その記憶媒体から制御部２５０にインストールされたものが用いられる。

次に、以上のように構成された基板処理システム１で行われるウェハ処理について説明する。図１０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。

この基板処理システム１では、フォトリソグラフィー工程により予めレジストパターンが形成されたウェハＷが処理される。先ず、レジストパターンが形成された複数枚のウェハＷが予めカセットＣに収容されており、そのカセットＣが、基板処理システム１のカセット載置台１０上に載置される。カセットＣ内のウェハＷは、ウェハ搬送体１２によって取り出され、第３の処理装置群Ｇ３のエクステンション装置３２に搬送される。その後ウェハＷは、主搬送装置１３によって例えば温調装置３０に搬送され、所定温度に温度調節され、その後塗布装置２０に搬送される。

塗布装置２０に搬入後、ウェハＷは、図４に示すようにスピンチャック７１に吸着保持される。続いて第２のノズル９０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純水が供給される。その後、ウェハＷが回転され、ウェハＷ上の純水が遠心力により広げられる。このとき、純水は、ウェハＷの表面の全体に広げられず、ウェハＷの中心部付近に円形の水溜り状に広げられる。次に、第１のノズル８３がウェハＷの中心部の上方まで移動し、ウェハＷの中心部の純水上に所定量のレジストパターン寸法縮小剤が供給される。この後、ウェハＷの回転速度が上昇され、レジストパターン寸法縮小剤がウェハＷの表面の全体に広げられる。こうして図１１に示すようにウェハＷ上のレジストパターンＰの凹凸の表面上にレジストパターン寸法縮小剤Ｂが塗布される（図１０に示す塗布工程Ｓ１）。

次に、ウェハＷの回転速度が調整され、レジストパターン寸法縮小剤Ｂが所定の膜厚に調整される。その後、ウェハＷの回転速度が上げられ、レジストパターン寸法縮小剤Ｂが乾燥される。こうして、一連の塗布処理が終了する。

塗布処理の終了後、ウェハＷは、例えば主搬送装置１３によって図９に示す加熱装置３３に搬送される。加熱装置３３に搬入後、ウェハＷは、予め上昇して待機していた昇降ピン２３０に受け渡され、その昇降ピン２３０が下降して、ウェハＷが熱板２２０上に載置される。こうして、ウェハＷが熱板２２０によって加熱される。この加熱により、レジストパターン寸法縮小剤Ｂが硬化し、図１２に示すようにレジストパターンＰの凹凸表面に近いレジストパターン寸法縮小剤Ｂの下層部分Ｂ１が、レジストパターンＰと化学的に反応して、その下層部分Ｂ１が除去液としての純水に対して不溶性に変質する（図１０の変質工程Ｓ２）。なお、レジストパターン寸法縮小剤Ｂの上層部分Ｂ２は、水溶性を維持している。所定時間経過後、昇降ピン２３０が再び上昇され、ウェハＷの加熱が終了する。

加熱処理の終了後、ウェハＷは、主搬送装置１３によって例えば冷却処理装置４０に搬送され、例えば常温に戻された後、図６に示す除去装置２１に搬入される。このとき、除去装置２１内には、気体供給部２００から、常温例えば２３℃で湿度４０％以下の気体である清浄エアが供給されており、ケーシング１１０内の全体の湿度が４０％以下に維持されている。

図１３は、除去装置２１で行われる除去工程Ｓ３のフローチャートである。ウェハＷは、除去装置２１に搬入されると、スピンチャック１２０に保持される。次に、液膜形成用ノズル１４３がウェハＷの一端部上の開始位置Ｐ１（図７に示す）まで移動する。その後、液膜形成用ノズル１４３から純水が吐出され始める。その後、図１４（ａ）に示すようにウェハＷが静止した状態で、液膜形成用ノズル１４３が吐出口１４３ａから純水を吐出しながら、ウェハＷの一端部上の開始位置Ｐ１からウェハＷの表面上を通ってウェハＷの他端部上の終了位置Ｐ２（図７に示す）まで移動する。こうして、図１５に示すようにレジストパターン寸法縮小剤Ｂ上に純水の液膜Ｄが形成される。これにより、レジストパターン寸法縮小剤Ｂの変質していない上層部分Ｂ２が液膜Ｄ内に溶解する（図１３の液膜形成工程Ｓ３ａ）。

その後、液膜形成用ノズル１４３が待機部１４５に戻され、次に洗浄用ノズル１６０がウェハＷの中心部の上方に移動する。その後、図１４（ｂ）に示すようにウェハＷが例えば８００ｒｐｍ程度の速度で回転され、洗浄用ノズル１６０からウェハＷの中心部に純水Ｅが供給される。これにより、レジストパターン寸法縮小剤Ｂの上層部分Ｂ２がウェハＷ上から除去され、ウェハＷが洗浄される（図１３の洗浄工程Ｓ３ｂ）。

所定時間ウェハＷが洗浄された後、洗浄用ノズル１６０が待機部１６２に戻され、次に乾燥用ノズル１８２がウェハＷの中心部の上方に移動する。その後、図１４（ｃ）に示すようにウェハＷの回転速度が例えば２０００ｒｐｍ程度に上昇される。このとき、乾燥用ノズル１８２が純水Ｅを吐出しながら、ウェハＷの中心部の上方から外周部の上方まで移動する。これにより、ウェハＷの表面から水分が除去され、ウェハＷが乾燥される（図１３の乾燥工程Ｓ３ｃ）。

こうして、図１６に示すようにレジストパターンＰの凹みの内壁面にレジストパターン寸法縮小剤Ｂの下層部分Ｂ１が残されて、レジストパターンＰの寸法が縮小される。

除去処理の終了後、ウェハＷは、例えば主搬送装置１３とウェハ搬送体１２によって処理ステーション３から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、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、レジストパターン寸法縮小剤Ｂの除去工程Ｓ３において、ウェハＷ上に純水の液膜Ｄを形成したので、純水供給時の純水のレジストパターン寸法縮小剤Ｂに対する衝撃が小さくなり、レジストパターン寸法縮小剤Ｂの下層部分Ｂ２の損傷を低減できる。これにより、最終的に形成されるレジストパターンＰの欠陥を低減できる。ここで、除去工程Ｓ３において純水の液膜Ｄを形成した場合の効果を実証する実験結果を示す。

図１７（ａ）は、除去工程Ｓ３において液膜形成工程Ｓ３ａを行った場合の最終的なウェハＷ上のレジストパターンを撮影した写真である。図１７（ｂ）は、除去工程Ｓ３において液膜形成工程Ｓ３ａを行わずに洗浄工程Ｓ３ｂから行った場合の最終的なウェハＷ上のレジストパターンを撮影した写真である。図１６の写真中の黒点は、欠陥を示している。図１７（ａ）の液膜形成工程Ｓ３ａを行った場合、欠陥数が６５個であった。図１７（ｂ）の液膜形成工程Ｓ３ａを行わなかった場合、欠陥数が３１９個であった。このように、この実験から、膜形成工程Ｓ３ａを行った場合にレジストパターンの欠陥が著しく低減されていることが確認できる。

以上の実施の形態では、除去工程Ｓ３の液膜形成工程Ｓ３ａにおいて、ウェハＷが静止した状態で、スリット状の吐出口１４３ａを有する液膜形成用ノズル１４３が、純水を吐出しながら、ウェハＷの一端部上から他端部上まで移動して、純水の液膜Ｄを形成したので、純水のウェハＷに対する衝撃を極めて小さくできる。これにより、レジストパターン寸法縮小剤Ｂの下層部分Ｂ２の損傷をさらに低減している。

以上の実施の形態では、除去工程Ｓ３の洗浄工程Ｓ３ｂにおいて、回転しているウェハＷの中心部に、洗浄用ノズル１６０により純水を供給したので、ウェハＷの洗浄を迅速に行うことができる。

また、除去工程Ｓ３の乾燥工程Ｓ３ｃにおいて、ウェハＷを回転させた状態で、乾燥用ノズル１８２が、純水を吐出しながら、ウェハＷの中心部上から外周部上まで移動したので、ウェハＷの中心部から外周部に向かって一方向に乾燥が進められるので、ウェハＷの表面の乾燥が斑なく迅速に行われる。なお、乾燥工程Ｓ３ｃにおいて、必ずしも乾燥用ノズル１８２を用いる必要はなく、単にウェハＷを高速回転させて、ウェハＷを乾燥させてもよい。

また、上記実施の形態では、乾燥工程Ｓ３ｃ時にウェハＷの周辺雰囲気の湿度が４０％以下に維持されているので、ウェハＷの表面の乾燥が迅速に行われる。これによっても、最終的に形成されるレジストパターンＰの欠陥が低減できる。図１８は、乾燥工程Ｓ３ｃ時のウェハＷの周辺雰囲気の湿度を変えた場合の最終的なレジストパターンの欠陥数を比較した実験結果である。この実験では、乾燥工程Ｓ３ｃ時のウェハＷの周辺雰囲気の湿度を５０％、４５％、４０％に変えてレジストパターンの欠陥数を調べた。図１８の表からウェハＷの周辺雰囲気の湿度を下げるにしたがって欠陥個数が減少し、湿度を４０％にした場合に目標値である３０個を下回ることが確認できる。したがって、乾燥工程Ｓ３ｃ時にウェハＷの周辺雰囲気の湿度を４０％以下にすることにより、レジストパターンＰの欠陥を十分に低減できることが確認できる。

以上の実施の形態では、除去工程Ｓ３の洗浄工程Ｓ３ｂにおいて、洗浄用ノズル１６０が略円筒状に形成され、ウェハＷの中心部のみに純水を供給していたが、洗浄用ノズル１６０が、液膜形成用ノズル１４３と同様に図１９に示すような略直方体形状を有し、下面にウェハＷの直径と同じかそれより長いスリット状の吐出口１６０ａを備えていてもよい。そして、除去工程Ｓ３の洗浄工程Ｓ３ｂ時には、図２０に示すように洗浄用ノズル１６０がウェハＷの直径上に移動する。その後、ウェハＷが例えば低速の１００ｒｐｍ程度で回転され、洗浄用ノズル１６０の吐出口１６０ａからウェハＷの直径上に純水が供給される。これにより、レジストパターン寸法縮小剤Ｂの上層部分Ｂ２が純水と共にウェハＷ上から除去され、ウェハＷが洗浄される。かかる場合、洗浄工程Ｓ３ｂにおいても、上述の略円筒状の洗浄用ノズルに比べて、純水供給時の純水のウェハＷに対する衝撃が緩和されるので、レジストパターン寸法縮小剤Ｂの下層部分Ｂ２の損傷がさらに低減され、レジストパターンＰの欠陥が低減される。

図２１は、洗浄工程Ｓ３ｂにおいて、図１９の洗浄用ノズル１６０を用いた場合の最終的なウェハＷ上のレジストパターンを撮影した実験写真である。図１９の洗浄用ノズル１６０を用いなかった場合のレジストパターン上の欠陥が６５個だった（図１７（ｂ）に示す。）のに対し、図１９の洗浄用ノズル１６０を用いた場合の欠陥数は５個であった。このように、この実験から、洗浄工程Ｓ３ｂにおいて図１９の洗浄用ノズル１６０を用いた場合にレジストパターンの欠陥がさらに低減されていることが確認できる。

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、以上の実施の形態では、基板処理システム１においてレジストパターンの寸法を縮小するウェハ処理のみが行われていたが、レジストパターンを形成するフォトリソグラフィー工程も行うようにしてもよい。かかる場合、基板処理システム１内に、処理ステーション３に、ウェハＷ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装置や、ウェハＷ上のレジスト膜を現像する現像処理装置等を設け、またレジスト膜を露光する露光装置を処理ステーション３に隣接して設けるようにしてもよい。

以上の実施の形態では、塗布処理後に、レジストパターン寸法縮小剤Ｂの下層部分Ｂ１を加熱することによって変質させていたが、光によって変質させてもよい。また、上記実施の形態では、除去液として純水を用いていたが、他の液体を用いてもよい。

また本発明は、ウェハＷ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に形成されたレジストパターンの寸法を縮小する際の基板処理にも適用できる。

本発明は、ＲＥＬＡＣＳ技術を用いてレジストパターンの寸法を縮小する場合において、最終的に形成されるレジストパターンの欠陥を低減する際に有用である。

基板処理システムの構成の概略を示す平面図である。 図１の基板処理システムの正面図である。 図１の基板処理システムの背面図である。 塗布装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 塗布装置の構成の概略を示す横断面の説明図である。 除去装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 除去装置の構成の概略を示す横断面の説明図である。 液膜形成用ノズルの斜視図である。 加熱装置の構成の概略を示す縦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。 レジストパターン寸法縮小剤が塗布されたウェハの拡大縦断面図である。 レジストパターン寸法縮小剤の下層部分が変質した状態を示すウェハの拡大縦断面図である。 ウェハ処理の除去工程のフロー図である。 （ａ）は、レジストパターン寸法縮小剤上に純水の液膜を形成している状態を示す説明図である。（ｂ）は、ウェハ上に純水を供給してレジストパターン寸法縮小剤の上層部分を除去している状態を示す説明図である。（ｃ）は、乾燥用ノズルをウェハの中心部から外周部に移動させつつウェハを回転させて、ウェハを乾燥している状態を示す説明図である。 レジストパターン寸法縮小剤上に純水の液膜が形成された状態を示すウェハの拡大縦断面図である。 レジストパターン寸法縮小剤の上層部分が除去された状態を示すウェハの拡大縦断面図である。 （ａ）は、液膜形成工程を行った場合のレジストパターン上の欠陥を示す写真である。（ｂ）は、液膜形成工程を行わない場合のレジストパターン上の欠陥を示す写真である。 乾燥工程時の湿度を変えた場合のレジストパターン上の欠陥個数を比較した実験結果を示す表である。 スリット状の吐出口を有する洗浄用ノズルの斜視図である。 洗浄用ノズルをウェハの直径上に配置した状態を示す説明図である。 図１９の洗浄用ノズルを用いて洗浄工程を行った場合のレジストパターン上の欠陥を示す写真である。

符号の説明

１ 基板処理システム
２０ 塗布装置
２１ 除去装置
３３ 加熱装置
１４３ 液膜形成用ノズル
１６０ 洗浄用ノズル
１８２ 乾燥用ノズル
Ｂ レジストパターン寸法縮小剤
Ｂ１ 下層部分
Ｄ 純水の液膜
Ｅ 純水
Ｗ ウェハ

Claims (13)

1. 基板に形成されたレジストパターンの寸法を縮小するための基板の処理方法であって、
   基板のレジストパターン上に除去液に対して可溶性のレジストパターン寸法縮小剤を塗布する塗布工程と、
   その後、レジストパターンの表面に接する前記レジストパターン寸法縮小剤の下層部分を除去液に対する不溶性に変質させる変質工程と、
   その後、前記レジストパターン寸法縮小剤の変質していない上層部分を除去液により除去する除去工程と、を有し、
   前記除去工程は、
   基板を静止した状態で、当該基板上に除去液の液膜を形成して、当該除去液の液膜により前記レジストパターン寸法縮小剤の上層部分を溶解する第１の工程と、
   その後、基板を回転させた状態で、当該基板に除去液を供給して、前記レジストパターン寸法縮小剤の上層部分を基板上から除去する第２の工程と、
   その後、基板を乾燥させる第３の工程と、を有することを特徴とする、基板の処理方法。
2. 前記第１の工程は、基板の径と同じかそれよりも長い吐出口を有する液膜形成用ノズルが、除去液を吐出しながら、基板の一端部上から他端部上まで移動することによって行われ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. 前記第２の工程は、回転する基板の中心部に洗浄用ノズルが除去液を吐出することによって行われ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. 前記第２の工程は、基板の直径と同じかそれよりも長い吐出口を有する洗浄用ノズルが、回転する基板の直径上に位置し、基板の直径上に除去液を吐出することによって行われ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。
5. 前記第３の工程は、基板を回転させた状態で、乾燥用ノズルが、除去液を吐出しながら、基板の中心部から外周部まで移動することによって行われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の基板の処理方法。
6. 前記第３の工程では、基板の周辺雰囲気の湿度が４０％以下に維持されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の基板の処理方法。
7. 基板に形成されたレジストパターンの寸法を縮小するための基板の処理システムであって、
   基板のレジストパターン上に除去液に対する可溶性のレジストパターン寸法縮小剤を塗布する塗布装置と、
   レジストパターンの表面に接する前記レジストパターン寸法縮小剤の下層部分を除去液に対する不溶性に変質させる変質装置と、
   前記レジストパターン寸法縮小剤の変質していない上層部分を除去液により除去する除去装置と、を有し、
   前記除去装置は、
   基板を保持して回転可能な回転保持部材と、
   静止した基板上に除去液を供給し、基板上に除去液の液膜を形成して、当該除去液の液膜により前記レジストパターン寸法縮小剤の上層部分を溶解させる液膜形成用ノズルと、
   回転した基板上に除去液を供給して、基板上の前記レジストパターン寸法縮小剤の上層部分を基板上から除去する洗浄用ノズルと、を有することを特徴とする、基板の処理システム。
8. 前記液膜形成用ノズルは、基板の径と同じかそれよりも長い吐出口を有し、除去液を吐出しながら基板の一端部上から他端部上まで移動可能であることを特徴とする、請求項７に記載の基板の処理システム。
9. 前記洗浄用ノズルは、基板の中心部に除去液を吐出可能であることを特徴とする、請求項７又は８のいずれかに記載の基板の処理システム。
10. 前記洗浄用ノズルは、基板の直径と同じかそれよりも長い吐出口を有し、基板の直径上に位置した状態で基板の直径上に除去液を吐出可能であることを特徴とする、請求項７又は８のいずれかに記載の基板の処理システム。
11. 基板を回転させて基板を乾燥させる際に基板に除去液を供給する乾燥用ノズルを有し、
    前記乾燥用ノズルは、除去液を吐出しながら基板の中心部から外周部まで移動可能であることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかに記載の基板の処理システム。
12. 前記除去装置は、回転保持部材に保持された基板の周辺雰囲気の湿度を４０％以下に調整する湿度調整装置を有することを特徴とする、請求項７〜１１のいずれかに記載の基板の処理システム。
13. 請求項１〜６のいずれかに記載の基板の処理方法を基板の処理システムによって実行させるために、当該基板の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を記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

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