JP2015050348A - 基板処理装置、基板処理方法及び基板処理用記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に形成されるパターンの精度の低下を抑制しつつ、スループットの向上により生産性を高めることができる基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置である塗布ユニットＵ３は、ウェハＷを保持して回転させる回転保持部２０と、回転保持部２０により回転させられているウェハＷの表面Ｗａに、レジスト剤を供給する処理液供給部３０と、レジスト膜の感度向上用の光を照射する光照射部４０と、制御部ＣＵとを備える。制御部ＣＵは成膜制御部として機能し、ウェハＷを回転させるように回転保持部２０を制御しながら、表面Ｗａにレジスト剤を供給するように処理液供給部３０を制御することで、表面Ｗａ上にレジスト剤の膜を形成する。制御部ＣＵは光照射制御部としても機能し、レジスト剤の膜の形成完了前に、レジスト剤に光を照射するように光照射部４０を制御する。【選択図】図４

Description

本発明は、基板処理装置、基板処理方法及び基板処理用記録媒体に関する。

基板上に形成された感光性被膜に露光処理及び現像処理を施すことで、基板上にパターンを形成するフォトリソグラフィーが広く用いられている。例えば半導体製造工程では、ウェハ（基板）の表面に形成された感光性のレジスト膜（感光性被膜）に露光処理及び現像処理を施すことで、エッチング用のレジストパターンが形成される。近年、パターンの精度向上又はスループットの向上等を目的として様々な技術が提案されている。例えば特許文献１には、レジスト膜に所定パターンに応じた露光処理を施す前又は後に、紫外線全面照射を行うレジストパターン形成法方法が開示されている。

特開平３−１４２９１８号公報

特許文献１に記載されたレジストパターン形成方法によれば、全面照射される紫外線が感度向上用の光として作用し、所定パターンに応じた露光処理に対するレジスト膜（感光性被膜）の感度が向上する。このため、所定パターンに応じた露光処理におけるスループットの向上が期待される。しかしながら、上述したレジストパターン形成方法では、感度向上用の光の照射（以下、「アシスト露光」という。）の影響により、パターンの精度が低下する場合がある。

本発明は、基板上に形成されるパターンの精度の低下を抑制しつつ、スループットの向上により生産性を高めることができる基板処理装置、基板処理方法及び基板処理用記録媒体を提供することを目的とする。

本発明者等は、アシスト露光によりパターンの精度が低下する要因について調査研究を行った結果、感光性被膜に対するアシスト露光用の光の透過性が、パターンの精度に影響していることを見出した。すなわち、上記透過性の影響により、感光性被膜の深部にはアシスト露光用の光が届きにくいため、感光性被膜の浅部と深部とで感度に差異が生じ、この差異によりパターンの精度が低下する。

そこで本発明に係る基板処理装置は、基板を保持して回転させる回転保持部と、回転保持部により回転させられている基板の表面に、感光性被膜の形成用の処理液を供給する処理液供給部と、感光性被膜の感度向上用の光を照射する光照射部と、基板を回転させるように回転保持部を制御しながら、当該基板の表面に処理液を供給するように処理液供給部を制御することで、当該基板の表面上に処理液の膜を形成する成膜制御部と、処理液の膜の形成完了前に、処理液に光を照射するように光照射部を制御する光照射制御部とを備える。

この基板処理装置によれば、処理液の膜の形成完了前に、処理液に感度向上用の光が照射される。処理液は、回転する基板の表面に供給されるので、膜の形成完了前においては基板の外周側に流動する。このため、感度向上用の光が流動中の処理液に照射され、その処理液が流動に伴って膜の深部に到達する。これにより、膜の浅部と深部との感度の差異が抑制された状態で、膜全体の感度が向上する。従って、基板上に形成されるパターンの精度の低下を抑制しつつ、スループットの向上により生産性を高めることができる。

光照射部は、基板に到達する前の処理液に光を照射するように構成され、光照射制御部は、処理液の供給中に処理液に光を照射するように光照射部を制御してもよい。この場合、感度向上用の光を浴びた処理液がより確実に膜の深部に到達する。従って、基板上に形成されるパターンの精度の低下を更に抑制できる。

処理液供給部は処理液の吐出用のノズルを有し、光照射部は、ノズルから吐出され基板に到達する前の処理液に光を照射するように構成されてもよい。この場合、複数の処理液供給部により複数種類の処理液をそれぞれ供給するときに、光照射部を入れ替えることなく処理液供給部のノズルを入れ替え、光照射部を共用化できる。

処理液供給部は、処理液を導く送液管を有し、光照射部は、送液管を通る処理液に光を照射するように構成されてもよい。この場合、処理液を導く経路を活用して、より十分な光を処理液に照射できる。

光照射部は、基板の表面に供給された処理液に光を照射するように構成されてもよい。この場合、光の照射範囲を広くして、より十分な光を処理液に照射できる。

処理液供給部は、供給前の処理液の貯留部を有し、光照射部は、貯留部の中の処理液に光を照射するように構成され、光照射制御部は、処理液の供給開始前に、処理液に光を照射するように光照射部を制御してもよい。処理液の供給開始前であれば光の照射時間を確保し易いので、より十分な光を処理液に照射できる。

本発明に係る基板処理方法は、基板を保持して回転させながら、当該基板の表面に感光性被膜の形成用の処理液を供給することで、当該基板の表面上に処理液の膜を形成する成膜工程と、処理液の膜の形成完了前に、処理液に感光性被膜の感度向上用の光を照射する光照射工程とを備える。

この基板処理方法によれば、処理液の膜の形成完了前に、処理液に感度向上用の光が照射される。処理液は、回転する基板の表面に供給されるので、膜の形成完了前においては基板の外周側に流動する。このため、感度向上用の光が流動中の処理液に照射され、その処理液が流動に伴って膜の深部に到達する。これにより、膜の浅部と深部との感度の差異が抑制された状態で、膜全体の感度が向上する。従って、基板上に形成されるパターンの精度の低下を抑制しつつ、スループットの向上により生産性を高めることができる。

基板に到達する前の処理液に光を照射するように、光照射工程を処理液の供給中に実行してもよい。この場合、感度向上用の光を浴びた処理液がより確実に膜の深部に到達する。従って、基板上に形成されるパターンの精度の低下を更に抑制できる。

ノズルから吐出され基板に到達する前の処理液に光を照射するように光照射工程を実行してもよい。この場合、複数の処理液供給部により複数種類の処理液をそれぞれ供給するときに、光照射部を入れ替えることなく処理液供給部のノズルを入れ替え、光照射部を共用化できる。

送液管を通る処理液に光を照射するように光照射工程を実行してもよい。この場合、処理液を導く経路を活用して、より十分な光を処理液に照射できる。

基板の表面に供給された処理液に光を照射するように光照射工程を実行してもよい。この場合、光の照射範囲を広くして、より十分な光を処理液に照射できる。

貯留された供給前の処理液に光を照射するように、光照射工程を処理液の供給開始前に実行してもよい。処理液の供給開始前であれば光の照射時間を確保し易いので、より十分な光を処理液に照射できる。

本発明に係る基板処理用記録媒体は、基板処理装置に、請求項７〜１２のいずれか一項記載の基板処理方法を実行させるためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

本発明に係る基板処理装置、基板処理方法及び基板処理用記録媒体によれば、基板上に形成されるパターンの精度の低下を抑制しつつ、スループットの向上により生産性を高めることができる。

本実施形態に係る塗布ユニットを備える基板処理システムの斜視図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 塗布ユニットの模式図である。 レジスト剤の膜の形成手順を示す模式図である。 塗布ユニットの変形例を示す模式図である。 塗布ユニットの他の変形例を示す模式図である。 塗布ユニットの更に他の変形例を示す模式図である。 レジスト膜の感度の評価結果を示すグラフである。 レジストパターンの精度の評価結果を示すグラフである。 露光条件の許容範囲の評価結果を示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

〔基板処理システム〕
図１に示すように、基板処理システム１は、露光装置Ｅ１と塗布・現像装置（基板処理装置）Ｅ２とを備える。露光装置Ｅ１は、ウェハ（基板）の表面に形成されたレジスト膜（感光性被膜）の露光処理を行う。具体的には、液浸露光等の方法により、レジスト膜の露光対象部分に選択的にＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、極端紫外線）を照射する。ＥＵＶの波長は、例えば１３．５ｎｍである。なお、露光装置Ｅ１は、ＥＵＶを照射するものに限られず、例えばＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、ｇ線又はｉ線等を照射するものであってもよい。

塗布・現像装置Ｅ２は、露光装置Ｅ１による露光処理の前に、ウェハの表面にレジスト剤を塗布してレジスト膜を形成する処理を行い、露光装置Ｅ１による露光処理の後に、レジスト膜の現像処理を行う。図１及び図２に示すように、塗布・現像装置Ｅ２は、キャリアブロックＳ１と、キャリアブロックＳ１に隣接する処理ブロックＳ２と、処理ブロックＳ２に隣接するインターフェースブロックＳ３とを備える。以下、塗布・現像装置Ｅ２の説明における「前後左右」は、インターフェースブロックＳ３側を前側、キャリアブロックＳ１側を後側とした方向を意味するものとする。

キャリアブロックＳ１は、キャリアステーション１２と、搬入・搬出部１３とを有する。キャリアステーション１２は、複数のキャリア１１を支持する。キャリア１１は、複数枚のウェハＷを密封状態で収容し、ウェハＷを出し入れするための開閉扉（不図示）を一側面１１ａ側に有する。キャリア１１は、側面１１ａが搬入・搬出部１３側に面するように、キャリアステーション１２上に着脱自在に設置される。

搬入・搬出部１３は、キャリアステーション１２上の複数のキャリア１１にそれぞれ対応する複数の開閉扉１３ａを有する。側面１１ａの開閉扉と開閉扉１３ａとを同時に開放することで、キャリア１１内と搬入・搬出部１３内とが連通する。搬入・搬出部１３は受け渡しアームＡ１を内蔵している。受け渡しアームＡ１は、キャリア１１からウェハＷを取り出して処理ブロックＳ２に渡し、処理ブロックＳ２からウェハＷを受け取ってキャリア１１内に戻す。

処理ブロックＳ２は、下層膜形成（ＢＣＴ）ブロック１４と、レジスト膜形成（ＣＯＴ）ブロック１５と、保護膜形成（ＴＣＴ）ブロック１６と、現像処理（ＤＥＶ）ブロック１７とを有する。これらのブロックは、床面側からＤＥＶブロック１７、ＢＣＴブロック１４、ＣＯＴブロック１５、ＴＣＴブロック１６の順に積層されている。

ＢＣＴブロック１４は、塗布ユニット（不図示）と、加熱・冷却ユニット（不図示）と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送アームＡ２とを内蔵している。塗布ユニットは、下層膜形成用の薬液をウェハＷの表面に塗布する。加熱・冷却ユニットは、例えば熱板によりウェハＷを加熱して薬液を加熱し、加熱後のウェハＷを冷却板により冷却することで、薬液の硬化等のための熱処理を行う。

図３に示すように、ＣＯＴブロック１５は、塗布ユニットＵ１と、加熱・冷却ユニットＵ２と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送アームＡ３とを内蔵している。塗布ユニットＵ１は、本実施形態に係る基板処理装置に相当し、レジスト膜形成用の薬液（レジスト剤）を下層膜の上に塗布する。加熱・冷却ユニットＵ２は、例えば熱板によりウェハＷを加熱してレジスト剤を加熱し、加熱後のウェハＷを冷却板により冷却することで、レジスト剤の硬化等のための熱処理を行う。レジスト剤は、ポジ型であってもネガ型であってもよい。

ＴＣＴブロック１６は、塗布ユニット（不図示）と、加熱・冷却ユニット（不図示）と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送アームＡ４とを内蔵している。塗布ユニットは、保護膜形成用の薬液をレジスト膜の上に塗布する。加熱・冷却ユニットは、例えば熱板によりウェハＷを加熱して薬液を加熱し、加熱後のウェハＷを冷却板により冷却することで、薬液の硬化等のための熱処理を行う。

ＤＥＶブロック１７は、複数の現像処理ユニット（不図示）と、複数の加熱・冷却ユニット（不図示）と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送アームＡ５と、これらのユニットを経ずに処理ブロックＳ２の前後間でウェハＷを搬送する直接搬送アームＡ６とを内蔵している。

現像処理ユニットは、露光されたレジスト膜の現像処理を行う。具体的には、レジスト膜上に例えばアルカリ性の現像液を塗布してレジスト膜の不要部分を溶解させ、例えば純水等のリンス液により洗い流す。

加熱・冷却ユニットは、例えば熱板によりウェハＷを加熱することでレジスト膜を加熱し、加熱後のウェハＷを冷却板により冷却する。これにより加熱・冷却ユニットは、ポストエクスポージャベーク（ＰＥＢ）等の加熱処理を行う。ＰＥＢは、現像処理前にレジスト膜を加熱する処理である。

図２及び図３に示すように、処理ブロックＳ２の後側には棚ユニットＵ１０が設けられている。棚ユニットＵ１０は、床面からＴＣＴブロック１６に亘るように設けられており、上下方向に並ぶ複数のセルＣ３０〜Ｃ３８に区画されている。棚ユニットＵ１０の近傍には、昇降アームＡ７が設けられている。昇降アームＡ７は、セルＣ３０〜Ｃ３８間でウェハＷを搬送する。処理ブロックＳ２の前側には棚ユニットＵ１１が設けられている。棚ユニットＵ１１は、床面からＤＥＶブロック１７の上部に亘るように設けられており、上下方向に並ぶ複数のセルＣ４０〜Ｃ４２に区画されている。

インターフェースブロックＳ３は、露光装置Ｅ１に接続される。インターフェースブロックＳ３は、受け渡しアームＡ８を内蔵している。受け渡しアームＡ８は、処理ブロックＳ２の棚ユニットＵ１１から露光装置Ｅ１にウェハＷを渡し、露光装置Ｅ１からウェハＷを受け取り棚ユニットＵ１１に戻す。

塗布・現像装置Ｅ２は、まず下層膜を形成する処理を行う。具体的には、受け渡しアームＡ１及び昇降アームＡ７により、キャリア１１内のウェハＷをＢＣＴブロック１４に対応するセルＣ３３に搬送する。搬送アームＡ２によりＢＣＴブロック１４内の各ユニットにウェハＷを搬送してウェハＷの表面に下層膜を形成する。そして、下層膜の形成後のウェハＷを、搬送アームＡ２によりセルＣ３３の上のセルＣ３４に搬送する。

次に、塗布・現像装置Ｅ２は、下層膜の上にレジスト膜を形成する処理を行う。具体的には、昇降アームＡ７により、セルＣ３４のウェハＷをＣＯＴブロック１５に対応するセルＣ３５に搬送する。搬送アームＡ３によりＣＯＴブロック１５内の各ユニットにウェハＷを搬送して下層膜の上にレジスト膜を形成する。そして、レジスト膜の形成後のウェハＷを、搬送アームＡ３によりセルＣ３５の上のセルＣ３６に搬送する。

次に、塗布・現像装置Ｅ２は、レジスト膜の上に保護膜を形成する処理を行う。具体的には、昇降アームＡ７により、セルＣ３６のウェハＷをＴＣＴブロック１６に対応するセルＣ３７に搬送する。搬送アームＡ４によりＴＣＴブロック１６内の各ユニットにウェハＷを搬送してレジスト膜の上に保護膜を形成する。そして、保護膜の形成後のウェハＷを、搬送アームＡ４によりセルＣ３７の上のセルＣ３８に搬送する。

次に、塗布・現像装置Ｅ２は、露光装置Ｅ１へのウェハＷの送出を行う。具体的には、昇降アームＡ７により、セルＣ３８のウェハＷを直接搬送アームＡ６に対応するセルＣ３２に搬送する。直接搬送アームＡ６により、セルＣ３２のウェハＷを棚ユニットＵ１１のセルＣ４２に搬送する。受け渡しアームＡ８により、セルＣ４２のウェハＷを露光装置Ｅ１に送り出す。露光装置Ｅ１に送り出されたウェハＷのレジスト膜に対しては、所望のレジストパターンを得るための露光処理が行われる。この露光処理では、ＥＵＶ光の照射によりレジスト膜中の原子がイオン化されて２次電子を発生する。

次に、塗布・現像装置Ｅ２は、露光装置Ｅ１からのウェハＷの受入を行う。具体的には、受け渡しアームＡ８によりＥＵＶ露光後のウェハＷを露光装置Ｅ１から受け入れ、セルＣ４２の下のセルＣ４０，Ｃ４１に搬送する。

次に、塗布・現像装置Ｅ２は、ＰＥＢを行う。具体的には、搬送アームＡ５によりセルＣ４０，Ｃ４１のウェハＷをＤＥＶブロック１７内の加熱・冷却ユニットに搬送し、加熱・冷却ユニットによりレジスト膜の加熱処理を行う。

ＰＥＢにおいては、ＥＵＶ光の照射により発生した２次電子により酸発生剤が分解して酸を発生し、この酸を触媒にしてレジスト膜の溶解性を変化させる反応（以下、「酸触媒反応」という。）が進行する。レジスト剤がポジ型である場合には、酸を触媒とする脱保護反応が進行することで、レジスト膜中のアルカリ不溶性樹脂がアルカリ可溶性となる。レジスト剤がネガ型である場合には、酸を触媒とする架橋反応が進行することで、レジスト膜中のアルカリ可溶性樹脂がアルカリ不溶性となる。

次に、塗布・現像装置Ｅ２は、現像処理を行う。具体的には、搬送アームＡ５によりＰＥＢ後のウェハＷを現像処理ユニットに搬送し、現像処理ユニットによりレジスト膜の現像処理を行う。これにより、ウェハＷの表面にレジストパターンが形成される。

次に、塗布・現像装置Ｅ２は、搬送アームＡ５により、セルＣ３２の下のセルＣ３０，Ｃ３１にウェハＷを搬送し、昇降アームＡ７及び受け渡しアームＡ１によりウェハＷをキャリア１１内に戻す。

〔基板処理装置〕
図４に示すように、塗布ユニットＵ１は、ウェハＷを保持して回転させる回転保持部２０と、ウェハＷの表面Ｗａにレジスト剤を供給する処理液供給部３０と、レジスト膜の感度向上用の光を照射する光照射部４０と、制御部ＣＵとを備える。

回転保持部２０は、回転部２１と、保持部２２とを有する。回転部２１は、上方に突出する回転軸２１ａと、回転軸２１ａを回転させる動力源（不図示）とを有する。保持部２２は、回転軸２１ａの先端部に設けられる。保持部２２は、水平に配置されたウェハＷの中心部を支持し、例えば吸着等により保持する。回転部２１が回転軸２１ａを回転させると、保持部２２に保持されたウェハＷが回転する。

処理液供給部３０は、ボトル３１と、ノズル３２と、送液管３３と、ポンプ３４と、バルブ３５とを有する。ボトル（貯留部）３１は、レジスト剤を貯留する。レジスト剤は、感光性被膜の形成用の処理液に相当する。ノズル３２は、開口が下を向いた状態でウェハＷの中心の上方に配置され、ウェハＷの表面Ｗａに向かってレジスト剤を吐出する。送液管３３は、ボトル３１からノズル３２にレジスト剤を導く。ポンプ３４は、送液管３３に設けられ、ボトル３１からノズル３２にレジスト剤を圧送する。バルブ３５は例えば電磁弁であり、送液管３３においてノズル３２の近傍に設けられる。バルブ３５は、ボトル３１とノズル３２とを連通させる開状態と、ボトル３１とノズル３２とを遮断する閉状態とを切り替える。バルブ３５が開状態とされ、ポンプ３４がレジスト剤を圧送すると、ノズル３２からレジスト剤が吐出されてウェハＷの表面Ｗａに供給される。

光照射部４０は、ノズル３２の周囲に設けられている。光照射部４０の出射方向（出射光線の中心の方向）ＯＤは、ノズル３２とウェハＷとの間を通るように斜め下方に向けられている。このため、光照射部４０から出射された光は、ノズル３２から吐出されウェハＷに到達する前のレジスト剤に照射される。レジスト膜の感度向上用の光は例えば紫外線である。感度向上用の光の波長は、例えば１７０〜４００ｎｍである。このような光の具体例として、Ｘｅエキシマレーザー（波長１７２ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）又はＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）等が挙げられる。

制御部ＣＵは、基板処理方法を塗布ユニットＵ１に実行させるための制御用コンピュータである。制御部ＣＵは、基板処理方法における各処理の条件設定画面を表示する表示部（不図示）と、各処理の条件を入力する入力部（不図示）と、コンピュータ読み取り可能な記録媒体からプログラムを読み取る読取部（不図示）とを有する。記録媒体には、塗布ユニットＵ１に基板処理方法を実行させるためのプログラムが記録されており、このプログラムが制御部ＣＵの読取部によって読み取られる。記録媒体としては、例えば、ハードディスク、コンパクトディスク、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、メモリカード等が挙げられる。制御部ＣＵは、入力部に入力された各処理の条件と、読取部により読み取られたプログラムとに応じて塗布ユニットＵ１を制御する。以下、その制御手順を説明する。

制御部ＣＵによる制御に先立って、搬送アームＡ３によりウェハＷが搬入され、保持部２２上に水平に載置される。制御部ＣＵは、保持部２２によりウェハＷを保持するように回転保持部２０を制御する。

次に、制御部ＣＵは、図５（ａ）に示すように、ウェハＷを回転数ω１で回転させるように回転保持部２０を制御すると共に、ノズル３２から表面Ｗａにレジスト剤ＲＬを吐出するように処理液供給部３０を制御する。回転数ω１は、例えば５００〜４０００ｒｐｍである。この制御により、ウェハＷの表面Ｗａ上にレジスト剤ＲＬの膜を供給する成膜工程が開始される。すなわち、制御部ＣＵは成膜制御部として機能する。

制御部ＣＵは、成膜工程の進行中に、感度向上用の光ＢＬを出射するように光照射部４０を制御する。光照射部４０の出射方向ＯＤは、ノズル３２とウェハＷとの間を通るので、ノズル３２から吐出され表面Ｗａに到達する前のレジスト剤ＲＬに光ＢＬが照射される。このように、レジスト剤ＲＬの膜の形成完了前にレジスト剤ＲＬに光ＢＬを照射する光照射工程が実行される。すなわち、制御部ＣＵは光照射制御部として機能する。本実施形態では、レジスト剤ＲＬの供給中に光照射工程が実行される。なお、レジスト剤ＲＬの膜の形成完了前とは、ウェハＷの回転に伴いレジスト剤ＲＬが流動しているときを意味する。

光ＢＬの照射により、レジスト剤ＲＬ中に酸が発生する。この酸も、ＰＥＢにおいてレジスト膜の溶解性を変化させる触媒となる。このため、光ＢＬを照射しない場合に比べ、露光装置Ｅ１における光の照射量を減らしても、レジスト膜の溶解性を変化させるのに十分な酸を得ることが可能となる。すなわち、レジスト膜の感度が向上する。

次に、制御部ＣＵは、図５（ｂ）に示すように、レジスト剤ＲＬの供給を停止するようにポンプ３４及びバルブ３５を制御し、光ＢＬの出射を停止するように光照射部４０を制御した後に、ウェハＷの回転数をω１からω２に変えるように回転保持部２０を制御する。回転数ω２は、回転数ω１に比べ小さく、例えば５００〜２０００ｒｐｍである。回転数ω２での回転により、レジスト剤ＲＬがウェハＷの外周に十分に行き渡る。

次に、制御部ＣＵは、図５（ｃ）に示すように、ウェハＷの回転数を回転数ω２から回転数ω３に変えるように回転保持部２０を制御する。回転数ω３は、回転数ω２に比べ大きく且つ回転数ω１に比べ小さい。回転数ω３は、例えば５００〜３０００ｒｐｍである。回転数ω３での回転により、余分なレジスト剤ＲＬが振り切られ、表面Ｗａ上にレジスト剤ＲＬの膜ＲＦが形成される。

次に、制御部ＣＵはウェハＷの回転を停止させるように回転保持部２０を制御する。これにより、レジスト剤ＲＬの流動も止まり、膜ＲＦの形成が完了する。すなわち成膜工程が完了する。その後、加熱・冷却ユニットＵ２における加熱処理により膜ＲＦが硬化させられ、表面Ｗａ上にレジスト膜が形成される。

以上に説明したように、塗布ユニットＵ１によれば、レジスト剤ＲＬの膜ＲＦの形成完了前に、レジスト剤ＲＬに感度向上用の光ＢＬが照射される。レジスト剤ＲＬは、回転するウェハＷの表面に供給されるので、レジスト剤ＲＬの形成完了前においてはウェハＷの外周側に流動する。このため、光ＢＬが流動中のレジスト剤ＲＬに照射され、そのレジスト剤ＲＬが流動に伴って膜ＲＦの深部に到達する。これにより、レジスト膜の浅部と深部との感度の差異が抑制された状態で、レジスト膜全体の感度が向上する。従って、ウェハＷ上に形成されるパターンの精度の低下を抑制しつつ、スループットの向上により生産性を高めることができる。

具体的には、レジスト膜の感度向上に伴って露光装置Ｅ１における露光処理時間を短縮し、スループットを向上させることができる。露光装置Ｅ１における露光処理時間を短縮する代わりに、ＰＥＢ又は現像処理時間を短縮することもできる。

光照射部４０は、処理液供給部３０内又は処理液供給部３０より下流側のレジスト剤ＲＬに光ＢＬを照射する。このため、ウェハＷの表面Ｗａに供給される直前又は直後のレジスト剤ＲＬに光ＢＬを照射することが可能である。仮に、光ＢＬの照射からレジスト剤ＲＬの供給までの期間が長くなると、光ＢＬの照射により生じた酸（反応促進成分）が失活するおそれがある。これに対し、レジスト剤ＲＬの供給の直前又は直後に光ＢＬを照射することにより、反応促進成分を維持した状態でレジスト剤ＲＬを表面Ｗａに供給し、確実にスループットを向上させることができる。

上述したように、光ＢＬの照射を受けたレジスト剤ＲＬが流動により膜ＲＦの深部に行き渡るので、レジスト剤に対する透過性に制約されることなく、感度向上の効果を重視してレジスト剤を選定できる。このことも、スループットを更に向上させることに寄与する。

光照射部４０は、ウェハＷに到達する前のレジスト剤ＲＬに光ＢＬを照射するように構成され、光照射制御部としての制御部ＣＵは、レジスト剤ＲＬの供給中にレジスト剤ＲＬに光ＢＬを照射するように光照射部４０を制御する。このため、感度向上用の光を浴びたレジスト剤ＲＬがより確実に膜ＲＦの深部に到達する。従って、ウェハＷ上に形成されるパターンの精度の低下を更に抑制できる。

光照射部４０は、ノズル３２から吐出されウェハＷに到達する前のレジスト剤ＲＬに光ＢＬを照射するように構成される。このため、複数の処理液供給部３０により複数種類のレジスト剤ＲＬをそれぞれ供給するときに、光照射部４０を入れ替えることなくノズル３２を入れ替え、光照射部４０を共用化できる。

なお、光照射部の形態は上述したものに限られない。図６に示す塗布ユニットＵ３は、光照射部４０に代えて、送液管３３の周囲に設けられた光照射部４０Ａを備える。光照射部４０Ａは、送液管３３側に光ＢＬを出射する。送液管３３のうち、光ＢＬの照射を受ける部分は、光ＢＬを透過する材料で形成されている。すなわち、光照射部４０Ａは、送液管３３を通るレジスト剤ＲＬに光ＢＬを照射するように構成されている。塗布ユニットＵ３によれば、レジスト剤ＲＬを導く経路を活用して、より十分な光をレジスト剤ＲＬに照射できる。

図７に示す塗布ユニットＵ４は、光照射部４０に代えて、ウェハＷの表面Ｗａに対向するように設けられた光照射部４０Ｂを備える。光照射部４０Ｂは、表面Ｗａ側に光ＢＬを出射する。すなわち、光照射部４０Ｂは、表面Ｗａに供給されたレジスト剤ＲＬに光ＢＬを照射するように構成されている。この場合、光照射制御部としての制御部ＣＵは、レジスト剤ＲＬの供給中に光照射工程を実行してもよいし、レジスト剤ＲＬの供給停止後に光照射工程を実行してもよい。塗布ユニットＵ４によれば、光ＢＬの照射範囲を広くして、より十分な光ＢＬをレジスト剤ＲＬに照射できる。

図８に示す塗布ユニットＵ５は、光照射部４０に代えて、ボトル３１の周囲に設けられた光照射部４０Ｃを備える。光照射部４０Ｃは、ボトル３１側に光ＢＬを出射する。ボトル３１は、光ＢＬを透過する材料により構成されている。すなわち、光照射部４０Ｃは、ボトル３１の中のレジスト剤ＲＬに光ＢＬを照射するように構成されている。この場合、光照射制御部としての制御部ＣＵは、レジスト剤ＲＬの供給開始前に光照射工程を実行する。制御部ＣＵは、レジスト剤ＲＬの供給開始後に光照射工程を継続させてもよい。レジスト剤ＲＬの供給開始前であれば光ＢＬの照射時間を確保し易いので、より十分な光ＢＬをレジスト剤ＲＬに照射できる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、光照射部４０及び光照射部４０Ａ〜４０Ｃを適宜組み合わせてもよい。これらを組み合わせることにより、ボトル３１内に貯留されているとき、ボトル３１からノズル３２に向かっているとき、ノズル３２からウェハＷに向かっているとき及び表面Ｗａ上を流動しているときのうち複数のタイミングでレジスト剤ＲＬに光ＢＬを照射することができる。また、照射のタイミングに応じて光ＢＬの波長を変更してもよい。

続いて実施例及び比較例について説明するが、本発明は以下の実施例及び比較例に限定されるものではない。

〔評価用のサンプルの作成〕
（実施例１）
ウェハＷを準備し、表面Ｗａ上に下層膜を形成した。下層膜の厚さを８５ｎｍとした。レジスト剤ＲＬとして、ＥＵＶ露光用のポジ型のレジスト剤を準備した。表面Ｗａへの供給開始前に光照射工程を実行し、貯留されたレジスト剤ＲＬに光ＢＬを照射した。光ＢＬとしては、波長２５０ｎｍの紫外線を用いた。レジスト剤ＲＬに光を照射した後に成膜工程を実行し、下層膜上に膜ＲＦを形成した。ウェハＷに熱処理を施し膜ＲＦを硬化させて厚さ８０ｎｍのレジスト膜を形成し、その上に厚さ９０ｎｍの保護膜を形成して実施例１に係るサンプルを作製した。

（実施例２）
実施例１に比べ、光照射工程における光ＢＬの照射時間を１．５倍にし、その他の条件を実施例１と同じにして実施例２に係るサンプルを作製した。

（比較例）
光照射工程を実行せず、その他の条件を実施例１と同じにして比較例に係るサンプルを作製した。

〔感度の比較評価〕
実施例１，２及び比較例の各サンプルをそれぞれ露光装置Ｅ１に送り、規則的に並んだ線状のレジストパターンを形成するように露光処理を施した。露光処理には、ＡｒＦエキシマレーザーを用い、表面Ｗａ上の部分ごとにＡｒＦエキシマレーザーの照射量（Ｄｏｓｅ）を変えた。露光処理後のレジスト膜に現像処理を施し、表面Ｗａ上の部分ごとにレジストパターンの線幅を測定した。これにより、露光装置Ｅ１におけるＤｏｓｅとパターンの線幅との関係を確認した。

図９は、横軸をＤｏｓｅ、縦軸をパターンの線幅としたグラフである。図９中の破線Ｌ１は、実施例１のサンプルにおけるＤｏｓｅと線幅との関係を示す。実線Ｌ２は、実施例２のサンプルにおけるＤｏｓｅと線幅との関係を示す。一点鎖線Ｌ３は、比較例のサンプルにおけるＤｏｓｅと線幅との関係を示す。

図９に示すように、線Ｌ１〜Ｌ３は、いずれも右下がりとなっている。これは、Ｄｏｓｅを大きくするにつれてレジスト膜の可溶部分が増え、表面Ｗａ上に残るレジストパターンの幅が小さくなるためである。破線Ｌ１は、一点鎖線Ｌ３に比べ左側を通っている。このことは、同じ線幅を得るために必要なＤｏｓｅが少なくなっていることを意味する。実線Ｌ２は、破線Ｌ１に比べ更に左側を通っている。このことは、同じ線幅を得るために必要なＤｏｓｅが更に少なくなっていることを意味する。この結果から、光ＢＬの照射によりレジスト膜の感度が向上し、その照射量を大きくすることによりレジスト膜の感度が更に向上することが確認された。従って、光ＢＬの照射によりスループットが向上することが確認された。

〔ＬＷＲの比較評価〕
感度の比較評価で得られたレジストパターンのうち、線幅約４５ｎｍのパターンについてＬＷＲ（Ｌｉｎｅ Ｗｉｄｔｈ Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ；線幅のばらつき）を算出した。図１０は、実施例１，２及び比較例ごとにＬＷＲの測定結果を示している。図１０に示すように、実施例１，２のサンプルと比較例のサンプルとでＬＷＲは同等であった。この結果から、光ＢＬの照射に伴うレジストパターンの精度の低下が抑制されていることが確認された。

〔露光条件の許容範囲の比較評価〕
実施例１，２及び比較例の各サンプルをそれぞれ露光装置Ｅ１に送り、規則的に並んだ線状のレジストパターンを形成するように露光処理を施した。露光処理には、ＡｒＦエキシマレーザーを用い、表面Ｗａ上の部分ごとにＡｒＦエキシマレーザーのＤｏｓｅ及び集光位置（Ｆｏｃｕｓ）を変えた。露光処理後のレジスト膜に現像処理を施し、表面Ｗａ上の部分ごとにレジストパターンの倒れの有無を測定した。これにより、パターンの倒れが生じないＤｏｓｅ及びＦｏｃｕｓの範囲を確認した。

図１１は、横軸をＦｏｃｕｓ、縦軸をＤｏｓｅとしたグラフである。図９中の枠部ＦＷ１は、実施例１のサンプルにおいてレジストパターンの倒れが生じなかった範囲を囲む。枠部ＦＷ２は、実施例１，２のサンプルにおいてレジストパターンの倒れが生じなかった範囲を囲む。枠部ＦＷ３は、実施例３のサンプルにおいてレジストパターンの倒れが生じなかった範囲を囲む。図１１に示すように、枠部ＦＷ１，ＦＷ２に囲まれる領域の広さと、枠部ＦＷ３に囲まれる領域の広さとは同等であった。この結果から、光ＢＬの照射を行ったとしても、光ＢＬの照射を行わない場合と同程度の範囲でＤｏｓｅ及びＦｏｃｕｓのばらつきが許容されることが確認された。従って、Ｄｏｓｅ及びＦｏｃｕｓの許容範囲の低下を伴うことなくスループットを向上させ、生産性をより確実に向上させられることが確認された。

なお、以上の評価においては、露光装置Ｅ１においてＡｒＦエキシマレーザーを用いている。上述したように、光ＢＬの照射によりレジスト膜の感度が向上するのは、触媒となる酸が光ＢＬの照射により増加するためである。この原理は、露光装置Ｅ１においてＥＵＶを用いる場合にもあてはまる。従って、露光装置Ｅ１においてＥＵＶを用いる場合にも、レジストパターンの精度の低下を抑制しつつ、生産性を向上させられることは明らかである。

２０…回転保持部、３０…処理液供給部、３１…ボトル（貯留部）、３２…ノズル、３３…送液管、４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ…光照射部、ＢＬ…感度向上用の光、ＣＵ…制御部（成膜制御部、光照射制御部）、ＲＦ…レジスト剤（処理液）の膜、ＲＬ…レジスト剤（処理液）、Ｕ１，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ５…塗布ユニット（基板処理装置）、Ｗ…ウェハ、Ｗａ…表面。

Claims (13)

1. 基板を保持して回転させる回転保持部と、
   前記回転保持部により回転させられている前記基板の表面に、感光性被膜の形成用の処理液を供給する処理液供給部と、
   前記感光性被膜の感度向上用の光を照射する光照射部と、
   前記基板を回転させるように前記回転保持部を制御しながら、当該基板の表面に前記処理液を供給するように前記処理液供給部を制御することで、当該基板の表面上に前記処理液の膜を形成する成膜制御部と、
   前記処理液の膜の形成完了前に、前記処理液に前記光を照射するように前記光照射部を制御する光照射制御部と、を備える基板処理装置。
2. 前記光照射部は、前記基板に到達する前の処理液に前記光を照射するように構成され、
   前記光照射制御部は、前記処理液の供給中に前記処理液に前記光を照射するように前記光照射部を制御する、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記処理液供給部は前記処理液の吐出用のノズルを有し、
   前記光照射部は、前記ノズルから吐出され前記基板に到達する前の処理液に前記光を照射するように構成される、請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記処理液供給部は、前記処理液を導く送液管を有し、
   前記光照射部は、前記送液管を通る前記処理液に前記光を照射するように構成される、請求項２又は３記載の基板処理装置。
5. 前記光照射部は、前記基板の表面に供給された前記処理液に前記光を照射するように構成される、請求項１〜４のいずれか一項記載の基板処理装置。
6. 前記処理液供給部は、供給前の前記処理液の貯留部を有し、
   前記光照射部は、前記貯留部の中の前記処理液に前記光を照射するように構成され、
   前記光照射制御部は、前記処理液の供給開始前に、前記処理液に前記光を照射するように前記光照射部を制御する、請求項１〜５のいずれか一項記載の基板処理装置。
7. 基板を保持して回転させながら、当該基板の表面に感光性被膜の形成用の処理液を供給することで、当該基板の表面上に前記処理液の膜を形成する成膜工程と、
   前記処理液の膜の形成完了前に、前記処理液に前記感光性被膜の感度向上用の光を照射する光照射工程と、を備える基板処理方法。
8. 前記基板に到達する前の前記処理液に前記光を照射するように、前記光照射工程を前記処理液の供給中に実行する、請求項７記載の基板処理方法。
9. ノズルから吐出され前記基板に到達する前の前記処理液に前記光を照射するように前記光照射工程を実行する、請求項８記載の基板処理方法。
10. 送液管を通る前記処理液に前記光を照射するように前記光照射工程を実行する、請求項８又は９記載の基板処理方法。
11. 前記基板の表面に供給された前記処理液に前記光を照射するように前記光照射工程を実行する、請求項７〜１０のいずれか一項記載の基板処理方法。
12. 貯留された供給前の前記処理液に前記光を照射するように、前記光照射工程を前記処理液の供給開始前に実行する、請求項７〜１１のいずれか一項記載の基板処理方法。
13. 基板処理装置に、請求項７〜１２のいずれか一項記載の基板処理方法を実行させるためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な基板処理用記録媒体。

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