JP2010157671A - 基板処理装置、現像装置、並びに露光方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遮光部の面積が光透過部の面積よりも大きいパターンを露光するような場合に、感光材料の現像後に得られるパターンの精度を向上する。
【解決手段】フォトレジストが塗布され、マスクＭのパターンを介して露光されるウエハＷを処理する処理装置３２であって、ウエハＷを保持して移動するウエハステージＷＳＴと、ウエハステージＷＳＴで保持されたウエハＷのフォトレジストの現像液に対する撥液性を低下させるために、ウエハＷの全面を露光用の照明光ＩＬで照明する調整用露光光学系３３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、感光材料が塗布された基板を処理する基板処理技術及び現像技術、その基板処理技術を用いる露光技術、並びにこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。

半導体素子等のデバイス（電子デバイス）を製造するためのリソグラフィ工程で、マスクパターンをフォトレジストが塗布されたウエハ等の基板上に転写する際に使用される露光装置においては、解像度及び焦点深度をさらに向上するために、投影光学系の先端の光学素子と基板との間に露光光を透過する液体を供給する液浸法を用いた露光方法が開発されている。この液浸法を用いる場合に、基板上のフォトレジストを保護するために、液浸法で露光する際に供給される液体に対しては撥液性で、現像液に対しては親和性のあるトップコートが設けられることがある（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２００６／１１８２５８号パンフレット

最近は、デバイスの製造コストを低減するために、液浸法で露光を行う際に撥液性のフォトレジストを用いて、その上のトップコートを省略することが求められている。しかしながら、単にトップコートを省略した場合、例えばコンタクトホールのパターンのように遮光部の面積が光透過部の面積に比べてかなり大きいマスクパターンの露光を行うと、フォトレジストの未露光部（遮光部に対応する部分）が現像液に対して撥液性を持つために、露光後のフォトレジスト上に現像液が均一に広がりにくくなって、所望の現像特性が得られなくなる恐れがある。

本発明はこのような事情に鑑み、遮光部の面積が光透過部の面積に比べて大きいパターンを露光するような場合に、感光材料の現像後に得られるパターンの精度を向上できる基板処理技術及び現像技術、その基板処理技術を用いる露光技術、並びにこの露光技術を用いるデバイス製造技術を提供することを目的とする。

本発明による基板処理装置は、感光材料が塗布され、パターンを介して露光される基板を処理する装置であって、その基板を保持する保持機構と、その保持機構で保持されたその基板に塗布されたその感光材料の現像液に対する撥液性を低下させる改質装置と、を備えるものである。
また、本発明による基板処理方法は、感光材料が塗布され、パターンを介して露光される基板を処理する方法であって、その基板を保持し、その基板に塗布されたその感光材料の現像液に対する撥液性を低下させるようにその感光材料を改質するものである。

また、本発明による現像装置は、基板上に塗布されてパターンを介して露光された感光材料を現像する現像装置において、その感光材料を現像する前に、その感光材料の現像液に対する撥液性を低下させるために、本発明の基板処理装置を備えるものである。
また、本発明による露光装置は、パターンを感光材料が塗布された基板上に形成する露光装置において、露光光でパターンを介してその基板を露光する照明系と、その基板のその感光材料の現像液に対する撥液性を低下させるための、本発明の基板処理装置と、を備えるものである。

また、本発明による露光方法は、パターンを感光材料が塗布された基板上に形成する露光方法において、露光光でパターンを介してその基板を露光し、その基板のその感光材料の現像液に対する撥液性を低下させるために、本発明の基板処理方法を用いるものである。
また、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の露光方法又は露光装置を用いて、感光材料が塗布された基板を露光することと、その基板のその感光材料を現像することと、を含むものである。

本発明によれば、基板に塗布された感光材料の現像液に対する撥液性を低下させることができる。従って、遮光部の面積が光透過部の面積に比べて大きいパターンを露光するような場合に、感光材料の遮光部に対応する部分の撥液性が低下して、感光材料のほぼ全面に現像液がより均一に広がるため、感光材料の現像後に得られるパターンの精度を向上できる。

以下、本発明の実施形態の一例につき図１〜図４を参照して説明する。
図１は本実施形態の露光装置ＥＸを示す概略構成図である。図１において、露光装置ＥＸは、露光光ＥＬを供給する露光光源４と、転写用のパターンが形成されたマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像をウエハＷ上の投影領域ＡＲ１に投影する投影光学系ＰＬとを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、ウエハＷを支持するウエハステージＷＳＴと、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる制御装置ＣＯＮＴと、液浸法の適用のためにウエハＷ上に液体Ｌｑを供給する液体供給機構１０と、ウエハＷ上に供給された液体Ｌｑを回収する液体回収機構２０と、ウエハの全面を所定露光量で露光する処理装置３２とを備えている。

露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像をウエハＷ上に転写している間、液体供給機構１０から供給した露光光ＥＬを透過する液体Ｌｑ（例えば純水）により、投影光学系ＰＬの像面側終端部の光学素子（本実施形態では底面がほぼ平坦な平凸レンズ）２と、その像面側に配置されたウエハＷの表面との間の局所的な空間を満たす。液体Ｌｑは、ウエハＷ上の投影領域ＡＲ１を含む液浸領域ＡＲ２に供給されて回収される。

また、本実施形態では、露光装置ＥＸとして、マスクＭとウエハＷとを所定の走査方向に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンをウエハＷに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパー）を使用する場合を例にして説明する。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内でマスクＭとウエハＷとの同期移動方向（走査方向）に沿ってＸ軸を、その走査方向に垂直な方向（非走査方向）に沿ってＹ軸を取って説明する。本実施形態では、ＸＹ平面は水平面にほぼ平行である。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θｘ、θｙ、及びθｚ方向とする。

また、本実施形態の基板としてのウエハＷは、図３（Ｂ）の部分拡大断面図で示すように、例えば直径が２００ｍｍから４５０ｍｍ程度の円板状のシリコン半導体等の基材３６上に、ポジ型のフォトレジストＰＲ（感光材料）を所定の厚さ（例えば２００ｎｍ程度）で塗布したものである。フォトレジストＰＲは、一例として液体Ｌｑに対して撥液性を持ち、フォトレジストＰＲ上にトップコートは設けられていない。なお、フォトレジストＰＲは化学増幅型レジストでもよく、フォトレジストＰＲ上に反射防止膜が形成されていてもよい。また、基材３６の上面にはそれまでのデバイス製造工程において、回路パターン及び／又は酸化膜等が形成されている。また、マスクＭは、ウエハＷ上の各ショット領域に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。

図１において、露光光源４としては、ＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）が用いられている。その他に露光光源として、紫外域の輝線を発生する水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）を発生するレーザ光源、又は固体レーザ（半導体レーザ等）の高調波等の真空紫外光（ＶＵＶ光）を発生する光源などが用いられる。

照明光学系ＩＬは、露光光源４から射出される露光光ＥＬの照度を均一化するためのオプティカルインテグレータ、このオプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、及び露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。

また、マスクステージＭＳＴは、マスクＭを吸着保持して、不図示のマスクベース上のＸＹ平面内で２次元移動可能及びθｚ方向に微小回転可能である。マスクステージＭＳＴは、リニアモータ等のマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより駆動される。マスクステージＭＳＴ上の移動鏡５５Ａに対向して配置されたレーザ干渉計５６Ａは、実際には３軸以上の計測ビームを有し、レーザ干渉計５６ＡによりマスクステージＭＳＴ（マスクＭ）の少なくともＸ方向、Ｙ方向の位置及びθｚ方向の回転角が計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはその計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動することでマスクステージＭＳＴ（マスクＭ）の移動又は位置決めを行う。

投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンを所定の投影倍率β（βは例えば１／４，１／５等の縮小倍率）でウエハＷ上に投影露光するものであって、ウエハＷ側（像面側）の終端部に設けられた光学素子２を含む複数の光学素子から構成されている。なお、投影光学系ＰＬは縮小系のみならず、等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２には液浸領域ＡＲ２の液体Ｌｑが接触する。

また、ウエハステージＷＳＴの上部にはウエハテーブルＷＴが固定され、ウエハテーブルＷＴの上部に、ウエハＷを例えば真空吸着で保持するウエハホルダＷＨが固定されている。ウエハステージＷＳＴは、ウエハテーブルＷＴ（ウエハＷ）のＺ方向の位置（フォーカス位置）及びθｘ，θｙ方向の傾斜角を制御するＺステージ部と、このＺステージ部を支持して移動するＸＹステージ部とを備え、このＸＹステージ部がベース５４上のＸＹ平面に平行な面上にＸ方向、Ｙ方向に移動できるようにエアベリング（気体軸受け）を介して載置されている。ウエハステージＷＳＴ（Ｚステージ部及びＸＹステージ部）はリニアモータ等のウエハステージ駆動装置ＷＳＴＤにより駆動される。

ウエハステージＷＳＴ上のウエハテーブルＷＴの側面の反射面（又は移動鏡）に対向する位置にはレーザ干渉計５６Ｂが設けられている。レーザ干渉計５６Ｂも複数軸の計測ビームを有し、レーザ干渉計５６Ｂは、ウエハテーブルＷＴ（ウエハＷ）の少なくともＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を計測し、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはその計測結果、及びウエハＷ表面のＺ方向の位置を計測するオートフォーカスセンサ（不図示）の計測結果に基づいてウエハステージ駆動装置ＷＳＴＤを駆動することで、ウエハステージＷＳＴに支持されているウエハテーブルＷＴ（ウエハＷ）の移動又は位置決めを行う。

また、マスクステージＭＳＴの上方にマスクＭのアライメントマークの位置を計測するマスクアライメント系９０が配置され、投影光学系ＰＬの側面にウエハＷのアライメントマークの位置を計測するアライメント系９１が配置され、これらのアライメント系９０，９１によってマスクＭ及びウエハＷのアライメントが行われる。また、ウエハステージＷＳＴ上には、ベースライン（マスクＭのパターンの像とアライメント系９１の検出中心との位置関係）を計測するための基準マーク部材（不図示）等が設けられている。なお、ウエハステージＷＳＴとは別に、投影光学系ＰＬの結像特性を計測するための計測装置等を搭載した計測ステージを配置してもよい。

また、図１のウエハテーブルＷＴ上にウエハホルダＷＨ上のウエハＷを囲むように、環状で平面の撥液性のプレート部９７が設けられている。プレート部９７の上面は、ウエハホルダＷＨに保持されたウエハＷの表面とほぼ同じ高さの平坦面である。ウエハＷのエッジとプレート部９７との間には０．１〜１ｍｍ程度の隙間があるが、ウエハＷに塗布されているフォトレジストは撥液性であり、液体Ｌｑには表面張力があるため、その隙間に液体Ｌｑが流れ込むことはほとんどなく、ウエハＷの周縁近傍を露光する場合にも、プレート部９７と投影光学系ＰＬとの間に液体Ｌｑを保持することができる。

次に、図１の液体供給機構１０及び液体回収機構２０を含む局所液浸機構の構成につき説明する。液体供給機構１０は、液体Ｌｑを送出可能な液体供給部１１と、液体供給部１１にその一端部を接続する供給管１２とを備えている。また、液体回収機構２０は、液体Ｌｑを回収可能な液体回収部２１と、液体回収部２１にその一端部が接続された回収管２２とを備えている。そして、投影光学系ＰＬの終端部の光学素子２の近傍にはノズル部材（流路形成部材）３０が配置されている。ノズル部材３０は、ウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の上方において光学素子２の先端部の周りを囲むように設けられた環状部材である。ノズル部材３０は液体供給機構１０及び液体回収機構２０の一部を構成している。

投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１がウエハＷ上にある状態で、ノズル部材３０は、一例として光学素子２の側面に対向するように配置された供給口１３及び１４と、内部の供給流路８２Ａ，８２Ｂとを備えている。供給流路８２Ａの一端部は供給口１３に接続し、その供給流路８２Ａの途中に供給流路８２Ｂを介して供給口１４が接続され、供給流路８２Ａの他端部は供給管１２を介して液体供給部１１に接続している。更に、ノズル部材３０は、ウエハＷの表面に対向するように配置された矩形又は円形の枠状の回収口２４を備え、回収口２４を覆うように網目状に多数の小さい孔が形成された多孔部材であるメッシュフィルタ２５が嵌め込まれている。回収口２４は、ノズル部材３０内の回収流路８４及び回収管２２を介して液体回収部２１に接続されている。回収口２４で囲まれた領域が、ほぼ液体Ｌｑが供給される液浸領域ＡＲ２である。

液体供給機構１０及び液体回収機構２０を含む局所液浸機構の詳細な構成は例えば国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレット等で開示されている。なお、局所液浸機構のノズル部材３０としては、例えば国際公開第９９／４９５０４号パンフレット、又は国際公開第２００５／１２２２１８号パンフレットに開示されているような他の種々の構成の部材が使用可能である。

図１において、液体供給部１１及び液体回収部２１の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。制御装置ＣＯＮＴは、液体供給部１１によるウエハＷ上に対する単位時間当たりの液体供給量を制御可能であり、液体回収部２１による単位時間当たりの液体回収量を制御可能である。液体供給部１１から送出された液体Ｌｑは、供給管１２及びノズル部材３０の供給流路８２Ａ，８２Ｂ及び供給口１３，１４を介してウエハＷ上の液浸領域ＡＲ２に供給される。そして、液浸領域ＡＲ２の液体Ｌｑは、ノズル部材３０の回収口２４からメッシュフィルタ２５を介して回収された後、ノズル部材３０の回収流路８４及び回収管２２を介して液体回収部２１に回収される。

そして、露光装置ＥＸによるウエハＷの露光時には、投影光学系ＰＬによる投影領域ＡＲ１にマスクＭの一部のパターンの像が投影光学系ＰＬを介して投影され、投影光学系ＰＬに対して、マスクステージＭＳＴを介してマスクＭがＸ方向に速度Ｖで移動するのに同期して、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷがＸ方向に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。そして、ウエハＷ上の１つのショット領域への露光終了後に、ウエハステージＷＳＴのステップ移動によってウエハＷ上の次のショット領域が走査開始位置に移動する。このようにして、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の全部のショット領域に対してマスクＭのパターン像が露光される。

この露光処理を行うに際し、制御装置ＣＯＮＴは液体供給機構１０を駆動し、ウエハＷ上に対する液体供給動作を開始する。液体供給機構１０の液体供給部１１から送出された液体Ｌｑは、供給管１２を流通した後、ノズル部材３０内の供給流路８２Ａ，８２Ｂ及び供給口１３，１４を介してウエハＷ上に供給される。ウエハＷ上に供給された液体Ｌｑは、ウエハＷの動きに合わせて投影光学系ＰＬの下を流れる。例えば、あるショット領域の露光中にウエハＷが＋Ｘ方向に移動しているときには、液体ＬｑはウエハＷと同じ方向である＋Ｘ方向に、ほぼウエハＷと同じ速度で、投影光学系ＰＬの下を流れる。この状態で、照明光学系ＩＬより射出されマスクＭを通過した露光光ＥＬが投影光学系ＰＬの像面側に照射され、マスクＭのパターンの像が投影光学系ＰＬ及び液浸領域ＡＲ２の液体Ｌｑを介してウエハＷに露光される。

制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬが投影光学系ＰＬの像面側に照射されているときに、すなわちウエハＷの露光動作中に、液体供給機構１０によるウエハＷ上への液体Ｌｑの供給を行う。一方、制御装置ＣＯＮＴは、一例として、露光光ＥＬが投影光学系ＰＬの像面側に照射されているときに、すなわちウエハＷの露光動作中に、液体回収機構２０によるウエハＷ上の液体Ｌｑの回収を行わない。制御装置ＣＯＮＴは、一例として、ウエハＷ上のある１つのショット領域の露光完了後であって、次のショット領域の露光開始までの一部の期間（ウエハＷのステップ移動期間の少なくとも一部）において、液体回収部２１によりウエハＷ上の液体Ｌｑの回収を行う。

さて、本実施形態におけるマスクＭのパターンは、デバイスのコンタクトホールが形成されるレイヤのパターンであるとする。即ち、マスクＭのパターン領域の一部には、図３（Ａ）の拡大図で示すように、遮光膜を背景としてそれぞれ矩形の小さい開口パターンよりなる複数のコンタクトホールパターン３５Ａ，３５Ｂ，３５ＣがＹ方向に一列に形成されており、遮光部の面積が光透過部であるコンタクトホールパターン３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃの面積に比べてかなり大きい（数倍以上）ものとする。この場合、単にウエハＷを露光しただけでは、マスクＭのパターン領域中の遮光部に対応する（共役な）ウエハＷのフォトレジストの領域（未露光部）において、露光後に現像液に対する撥液性が残ってしまう。そこで、本実施形態の露光装置ＥＸは、ウエハＷのフォトレジストの現像液に対する撥液性を低下させるために、ウエハＷの全面を所定露光量で露光するウエハの処理装置３２を備えている。

その所定露光量とは、フォトレジストが感光されない範囲で、かつ現像液に対する撥液性が低下する程度のフォトレジスト表面の改質が行われる露光量である。その所定露光量とは、一例としてフォトレジストの適正露光量（ドーズ）の数％程度である。
図１において、ウエハの処理装置３２は、露光光源４から照明光学系ＩＬに向かう露光光ＥＬの光路を開閉する可動ミラー６と、可動ミラー６で２点鎖線Ａ１の光路で示すように折り曲げられた露光光ＥＬをウエハＷの全面を覆う大きさの光束に広げて、投影光学系ＰＬの−Ｘ方向の側面方向の領域に照射する調整用露光光学系３３と、ウエハＷを保持して移動するウエハステージＷＳＴとを備えている。一例として、調整用露光光学系３３は、１対のレンズ３３Ａ及び３３Ｂから構成されているが、その構成は任意である。また、調整用露光光学系３３による露光光ＥＬの照射領域は、一例としてウエハステージＷＳＴがアンローディング位置にあるときのウエハＷの全面を含んでいる。この場合、ウエハステージＷＳＴは、ウエハＷをその調整用露光光学系３３による照射領域に移動するために使用される。また、処理装置３２の制御装置は、制御装置ＣＯＮＴが兼用しており、可動ミラー６の開閉動作は制御装置ＣＯＮＴによって制御される。

次に、図１の露光装置ＥＸにおいて、処理装置３２を用いてウエハＷのフォトレジストの表面の改質を行うための露光（以下、調整用露光という。）を行う動作の一例につき図２のフローチャートを参照して説明する。この動作は制御装置ＣＯＮＴによって制御される。
先ず、図４のステップ１０１において、マスクステージＭＳＴ上にマスクＭがロードされ、マスクアライメント系９０を用いてマスクＭのアライメントが行われる。この状態では、可動ミラー６は、露光光ＥＬを遮光しない位置に退避している。次のステップ１０２において、ウエハステージＷＳＴのウエハホルダＷＨ上に未露光のウエハＷをロードする。このウエハＷには、ステップ１２０においてコータ・デベロッパ（不図示）内でフォトレジストが塗布されている。ウエハＷに対してはアライメント系９１を用いてアライメントが行われる。

その後、上述のように露光装置ＥＸを用いて、液浸法でウエハＷの各ショット領域にそれぞれマスクＭのパターンの像を露光する（ステップ１０３）。この結果、ウエハＷの各ショット領域のフォトレジストＰＲにおいて、図３（Ａ）のマスクＭのコンタクトホールパターン３５Ａ〜３５Ｃの像３５ＡＰ〜３５ＣＰの領域が、図３（Ｂ）に示すように適正露光量で露光される。次に、ウエハステージＷＳＴを図４のウエハのアンローディング位置Ａ２に移動する（ステップ１０４）。

図４は、ウエハステージＷＳＴをアンローディング位置Ａ２に移動したときの露光装置ＥＸを示す図である。その後、制御装置ＣＯＮＴは、処理装置３２によってウエハＷに対して調整用露光を行うかどうかを判定する（ステップ１０５）。ここでは、マスクＭに形成されているパターンがコンタクトホールパターンであるため、調整用露光を行うと判定され、動作はステップ１０６に移行して、制御装置ＣＯＮＴは、可動ミラー６を露光光源４からの露光光ＥＬの光路上に設置する。なお、この段階では露光光ＥＬの照射は開始されていない。次のステップ１０７において、制御装置ＣＯＮＴは、露光光源４に所定時間発光を行わせて、処理装置３２の調整用露光光学系３３を介してウエハＷの全面に露光光ＥＬを上記の所定露光量だけ（例えば適正露光量の数％程度）照射する。このようにして、図３（Ｃ）に示すように、ウエハＷのフォトレジストＰＲの全面の上部３７に調整用露光が行われる。その後、制御装置ＣＯＮＴは可動ミラー６を露光光ＥＬの光路外に退避させる（ステップ１０８）。

次のステップ１０９において、図４のウエハローダ系３４を介してウエハステージＷＳＴ上のウエハＷのアンロードを行う。なお、ステップ１０５において、例えばマスクのパターンが主にライン・アンド・スペースパターンのように遮光部の面積と光透過部の面積とが同じ程度のパターンである場合には、必ずしも調整用露光を行う必要はないため、ステップ１０６〜１０８の調整用露光を行うことなく、動作はステップ１０５からステップ１０９に移動する。次のステップ１１０において、次の露光対象のウエハがある場合には、動作はステップ１０２に戻り、次のフォトレジストが塗布されたウエハに対する露光及び調整用露光が行われる。

一方、ステップ１０９でアンロードされたウエハＷは、ステップ１３０においてコータ・デベロッパ（不図示）に搬送され、一例として定在波効果による変形軽減のために、ウエハＷに現像前のベーキングであるＰＥＢ（Post-Exposure Bake）を行う。これによって、ウエハＷのフォトレジストＰＲの被露光部、本実施形態では図３（Ｃ）の上部３７である全面が現像液に対して親和性を持つようになる。

その後、ステップ１３１において、図３（Ｄ）に示すように、ウエハＷのフォトレジストＰＲ上に現像液３８を供給して、フォトレジストＰＲの現像を行う。この際に、フォトレジストＰＲの上部３７の全面が現像液３８に対して親和性を持つため、現像液３８はフォトレジストＰＲの全面に均一に広がって、適正露光量以上の露光が行われた部分である、コンタクトホールパターンの像３５ＡＰ〜３５ＣＰの部分のレジストが正確に溶解する。そして、ウエハＷの上面に、図３（Ｅ）に示すように、コンタクトホールパターンの像３５ＡＰ〜３５ＣＰの部分が凹部となったレジストパターンが形成される。その次のステップ１３２において、図３（Ｅ）のレジストパターンをマスクとしてエッチング等によってパターン形成が行われた後、ウエハＷは次のプロセスに移行する。

なお、ステップ１０７の調整用露光が行われない場合には、ステップ１３１において、図３（Ｄ）のウエハＷ上には露光が行われた上部３７が存在しないため、像３５ＡＰ〜３５ＣＰの間のフォトレジストＰＲが現像液３８をはじく性質を保持している。そのため、現像液３８は点線３８Ａで示すように不均一に広がり、最終的に形成されるレジストパターンの精度が低下する恐れがある。

本実施形態の作用効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態のウエハの処理装置３２は、フォトレジストが塗布され、マスクＭのパターンを介して露光されるウエハＷを処理する装置であって、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴと、ウエハステージＷＳＴに保持されたウエハＷに塗布されたフォトレジストの現像液に対する撥液性を低下させるために、調整用露光を行う調整用露光光学系３３（改質装置）とを備えている。

また、処理装置３２による基板処理方法は、ウエハＷを保持し（ステップ１０２）、ウエハＷに塗布されたフォトレジストの現像液に対する撥液性を低下させるように、調整用露光を行ってそのフォトレジストを改質するものである（ステップ１０７）。
従って、遮光部の面積が光透過部の面積に比べて大きいマスクＭのパターンを露光する場合に、フォトレジストにトップコートを形成しなくとも、フォトレジストの遮光部に対応する部分（未露光部）の撥液性が低下して、フォトレジストの全面に現像液が均一に広がる。従って、その現像後に得られるパターンの精度が向上する。

なお、遮光部の面積が光透過部の面積に比べてほぼ等しいか、又は小さいマスクのパターンを露光する場合にも、フォトレジストの遮光部に対応する部分の撥液性によって現像液が均一に広がりにくいときには、処理装置３２による調整用露光を適用することができ、これによって、その現像後に得られるパターンの精度が向上する。
（２）また、ウエハＷに対するその調整用露光の露光量は、現像液に対する撥液性が低下する程度のフォトレジスト表面の改質が行われる露光量であり、例えばフォトレジストの適正露光量の数％程度である。しかしながら、その露光量は、適正露光量の例えば１〜１０％程度（１／１０以下程度）でもよい。

（３）また、調整用露光光学系３３は、一度にウエハＷの全面を覆う光束をウエハＷに照射できるため、調整用露光を効率的に行うことができる。
（４）また、ステップ１０７のウエハＷに対する調整用露光は、マスクＭのパターンを介したウエハＷの露光（ステップ１０３）と、ウエハＷの現像（ステップ１３１）との間に行われることが好ましい。これによって、マスクＭのパターンの像を液浸法で露光するときには、ウエハＷのフォトレジストは液浸法で使用される液体Ｌｑをはじくため、露光を高精度に行うことができる。

（５）また、上記の実施形態の露光装置ＥＸは、パターンをフォトレジストが塗布されたウエハＷ上に形成する露光装置において、露光光ＥＬでマスクＭのパターンを介してウエハＷを露光する照明光学系ＩＬと、ウエハＷのフォトレジストの現像液に対する撥液性を低下させるための処理装置３２とを備えている。
また、露光装置ＥＸによる露光方法は、パターンをフォトレジストが塗布されたウエハＷ上に形成する露光方法において、露光光ＥＬでマスクＭのパターンを介してウエハＷを露光するステップ１０３と、処理装置３２の処理方法を用いて、ウエハＷのフォトレジストの現像液に対する撥液性を低下させるステップ１０７とを含んでいる。

これらの露光方法又は装置によれば、遮光部の面積が光透過部の面積に比べて大きいコンタクトホールのパターン等に対応するパターンをウエハＷ上に高精度に形成できる。また、調整用露光は、例えばウエハの交換時に極めて短時間に実行できるとともに、フォトレジスト上にトップコートを塗布する工程を省くことができるため、露光工程を簡素化できる。

なお、上記の実施形態では、次のような変形が可能である。
（１）上記の実施形態では、露光光源４から供給される露光光ＥＬを用いてステップ１０７における調整用露光を行っている。しかしながら、ウエハＷのフォトレジストの改質用の調整用露光は、露光光源４とは別の露光光ＥＬとほぼ同じ波長の光を発生する光源からの光を用いて行ってもよい。

さらに、ウエハＷのフォトレジストの撥液性を低下させるための改質用の調整用露光は、露光光ＥＬとほぼ同じ波長又は波長域の光で行う必要は必ずしもない。即ち、その調整用露光は、フォトレジストが或る程度感光される波長域の光、例えば安価な紫外線ランプからの紫外光を用いて、そのフォトレジストが適正露光量の数％程度の露光量で感光される露光時間だけ照射して行ってもよい。

（２）また、上記の実施形態では、調整用露光光学系３３によってウエハＷの全面を一度に照射している。しかしながら、調整用露光光学系３３によって、例えばウエハＷのＹ方向の最大の幅と同じ幅でＸ方向に狭い幅のスリット状の照明領域を照明し、この照明領域でウエハＷを照明しつつ、ウエハステージＷＳＴでウエハＷをＸ方向に走査して、ウエハＷの全面に調整用露光を行うようにしてもよい。

（３）上記の実施形態のウエハＷの処理装置３２は露光装置ＥＸの一部であるが、ウエハＷのフォトレジストの改質を行うための処理装置を、露光装置ＥＸとインライン接続されるように、独立の装置として配置してもよい。この場合には、一例として、例えばウエハＷが搬送系によって搬送されているときに、スリット状の照明領域の光を用いてウエハＷの全面を走査露光して、その調整用露光を行ってもよい。

（４）また、そのウエハＷのフォトレジストの改質を行うための処理装置を、図５に示すように、コータ・デベロッパ内に設置してもよい。
図５はコータ・デベロッパの概略構成を示す。図５において、コータ・デベロッパ部５０において、ウエハに対するフォトレジストの塗布、及び露光後のそのフォトレジストの現像が行われる。また、コータ・デベロッパ部５０に近接して、ウエハの処理装置３２Ａが配置されている。処理装置３２Ａは、ウエハＷのフォトレジストＰＲを感光させる紫外光ＥＬ１を発生する紫外線ランプ３３Ｃと、その発生した紫外光ＥＬ１を、図５の紙面に垂直な方向でウエハＷの最大幅よりも広い幅で図５の紙面に平行な方向の幅がその最大幅の数分の１程度のスリット状の照明領域５１に集光する集光レンズ３３Ｄと、ウエハＷを不図示の露光装置とコータ・デベロッパ部５０との間で搬送する搬送系３４Ａとを備えている。

図５のコータ・デベロッパは、ウエハＷ上に塗布されてパターンを介して露光されたフォトレジストを現像する現像装置であって、フォトレジストを現像する前に、フォトレジストの現像液に対する撥液性を低下させるために、処理装置３２Ａを備えているともみなすことが可能である。
この場合、露光装置で露光されたウエハＷを搬送系３４Ａでコータ・デベロッパ部５０に搬送する際に、紫外線ランプ３３Ｃを発光させて、ウエハＷの全面を紫外光ＥＬ１の照明領域５１で走査することによって、現像液に対する撥液性が低下するようにウエハＷのフォトレジストを改質できる。従って、その後のフォトレジストの現像を良好に行うことができる。

（５）上記の実施形態では、フォトレジストがポジ型で、かつＰＥＢが行われているが、ＰＥＢが行われない場合にも本発明が適用できる。さらに、フォトレジストがネガ型の場合にも本発明が適用できる。
（６）また、上記の実施形態では、ウエハＷのフォトレジストの撥液性を低下させるための改質を調整用露光光学系３３等から調整用露光を行うことで行っている。しかしながら、そのフォトレジストの改質を、図６に示す洗浄装置４０を用いて、ウエハＷの露光後で現像前の洗浄（ポストリンス）時に行うようにしてもよい。

図６において、洗浄装置４０は、露光後のウエハＷを吸着保持して回転する回転部４１と、ウエハＷの上面の中央にノズル４４を介して洗浄液を供給する洗浄液供給装置４２と、ノズル４４に調整バルブ４６付きの配管４５を介して界面活性剤を供給する界面活性剤供給装置４３とを備えている。そして、図１の露光装置ＥＸによって液浸法で露光が行われたウエハＷを図６の回転部４１によって回転しつつ、洗浄液供給装置４２及び界面活性剤供給装置４３から、ノズル４４を介して洗浄液及び界面活性剤の混合液４７をウエハＷの中央に供給する。このとき、混合液４７は、矢印４８で示すようにウエハＷのフォトレジストＰＲ上を外側に広がってウエハＷを効率的に洗浄する。また、界面活性剤の作用によってフォトレジストＰＲの現像液に対する撥液性が低下するようにフォトレジストＰＲの表面の改質が行われるため、その後の現像によってレジストパターンを高精度に形成できる。

また、上記の実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図７に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいてマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である半導体等の部材を製造しその上にレジストを塗布して基板（ウエハ）を製造するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置又は露光方法によりマスクのパターンを基板（感光基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。

言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置又は露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を現像すること（ステップ２２４）とを含んでいる。この際に、上記の実施形態によれば、トップコートの塗布工程を省略して、レジストパターンを高精度に形成できるため、低コストで高精度に電子デバイスを製造できる。

なお、本発明は、上述の走査露光型の露光装置で露光する場合の他に、ステッパー等の一括露光型の露光装置で露光する場合にも適用できる。さらに、本発明は、ドライ露光型の露光装置、又はプロキシミティ方式の露光装置等で露光する場合にも同様に適用することができる。
本発明をドライ型の露光装置に適用する場合には、ウエハのフォトレジストの現像液に対する撥液性を低下させるための改質（例えば調整用露光）は、ウエハ上にマスクのパターンを介して露光を行う前に行うようにしてもよい。この場合にも、フォトレジストの現像を良好に行うことができるため、レジストパターンを高精度に形成できる。

また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems)、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の露光工程にも適用することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

実施形態の一例で使用される露光装置を示す一部を切り欠いた図である。 ウエハのフォトレジストの改質を行うための調整用露光を行う動作の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）はマスクＭのパターンの一部を示す拡大図、（Ｂ）は露光後のウエハの一部を示す拡大断面図、（Ｃ）は調整用露光後のウエハの一部を示す拡大断面図、（Ｄ）は現像中のウエハの一部を示す拡大断面図、（Ｅ）は現像後のウエハの一部を示す拡大断面図である。 調整用露光中の露光装置を示す一部を切り欠いた図である。 ウエハの処理装置を備えたコータ・デベロッパの一例を示す図である。 フォトレジストの改質を行うための洗浄装置の一例を示す図である。 電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。

Ｍ…マスク、ＭＳＴ…マスクステージ、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＴ…ウエハテーブル、ＣＯＮＴ…制御装置、４…露光光源、６…可動ミラー、１０…液体供給機構、２０…液体回収機構、３２，３２Ａ…処理装置、３３…調整用露光光学系

Claims (17)

1. 感光材料が塗布され、パターンを介して露光される基板を処理する装置であって、
   前記基板を保持する保持機構と、
   前記保持機構で保持された前記基板に塗布された前記感光材料の現像液に対する撥液性を低下させる改質装置と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記改質装置は、前記基板の前記感光材料の全面に適正露光量の１〜１０％の露光量の光を照射する照射装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記照射装置は、前記基板の全面を覆う光束を前記基板に照射する光学系を含むことを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記改質装置は、前記基板の前記感光材料を界面活性剤入りの洗浄液を用いて洗浄する洗浄装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
5. 前記改質装置は、前記基板が前記パターンを介して露光された後で、前記基板の前記感光材料の現像が行われるまでの間に、前記感光材料の前記現像液に対する撥液性を低下させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記パターンは、光透過部の面積が遮光部の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
   前記感光材料が塗布された前記基板をパターンを介して露光する露光装置と、前記基板の前記感光材料を現像する現像装置との間に配置されることを特徴とする基板処理装置。
8. 感光材料が塗布され、パターンを介して露光される基板を処理する方法であって、
   前記基板を保持し、
   前記基板に塗布された前記感光材料の現像液に対する撥液性を低下させるように前記感光材料を改質することを特徴とする基板処理方法。
9. 前記感光材料を改質するために、前記基板の前記感光材料の全面に適正露光量の１〜１０％の露光量の光を照射することを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
10. 前記感光材料を改質するために、前記基板の前記感光材料を界面活性剤入りの洗浄液を用いて洗浄することを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
11. 基板上に塗布されてパターンを介して露光された感光材料を現像する現像装置において、
    前記感光材料を現像する前に、前記感光材料の現像液に対する撥液性を低下させるために、請求項１から６のいずれか一項に記載の基板処理装置を備えることを特徴とする現像装置。
12. パターンを感光材料が塗布された基板上に形成する露光装置において、
    露光光でパターンを介して前記基板を露光する照明系と、
    前記基板の前記感光材料の現像液に対する撥液性を低下させるために用いられる、請求項１から６のいずれか一項に記載の基板処理装置と、
    を備えることを特徴とする露光装置。
13. 前記露光光で前記パターンを介して前記基板を露光する際に、前記基板上に前記露光光を透過する液体を供給する液体供給機構を備えることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
14. 請求項１２又は１３に記載の露光装置を用いて、感光材料が塗布された基板を露光することと、
    前記基板の前記感光材料を現像することと、を含むデバイス製造方法。
15. パターンを感光材料が塗布された基板上に形成する露光方法において、
    露光光でパターンを介して前記基板を露光する工程と、
    請求項８から１０のいずれか一項に記載の基板処理方法を用いて、前記基板の前記感光材料の現像液に対する撥液性を低下させる工程と、
    を含むことを特徴とする露光方法。
16. 前記露光光で前記パターン及び前記露光光を透過する液体を介して前記基板を露光することを特徴とする請求項１５に記載の露光方法。
17. 請求項１５又は１６に記載の露光方法を用いて、感光材料が塗布された基板を露光することと、
    前記基板の前記感光材料を現像することと、を含むデバイス製造方法。

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