JP2022121097A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に形成されたカラーレジストによるレジスト膜の膜厚をより均一にする。【解決手段】基板処理装置としての液処理ユニットＵ５は、露光処理前の乾燥したカラーレジスト膜が露出した基板の表面について、処理液による処理を行う基板処理装置であって、基板を保持する基板保持部２０と、基板保持部２０により保持された基板の表面に、水を主成分とする処理液を供給する処理液供給部４０と、を有する。【選択図】図４

Description

本開示は、基板処理装置および基板処理方法に関する。

特許文献１では、イメージセンサ等の製造におけるフォトリソグラフィ処理において、カラーレジストによるレジスト膜を用いることが記載されている。

特開２０１２－３３８８６号公報

本開示は、基板上に形成されたカラーレジストによるレジスト膜の膜厚をより均一にする技術を提供する。

本開示の一態様による基板処理装置は、露光処理前の乾燥したカラーレジスト膜が露出した基板の表面について、処理液による処理を行う基板処理装置であって、前記基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部により保持された前記基板の表面に、水を主成分とする前記処理液を供給する処理液供給部と、を有する。

本開示によれば、基板上に形成されたカラーレジストによるレジスト膜の膜厚をより均一にする技術が提供される。

図１は、基板処理システムの概略構成の一例を示す模式図である。 図２は、塗布現像装置の内部構成の一例を示す模式図である。 図３は、液処理ユニットの構成の一例を示す模式図である。 図４は、処理液供給部の一例を示す模式図である。 図５は、制御装置の機能上の構成の一例を示すブロック図である。 図６は、制御装置のハードウェア上の構成の一例を示すブロック図である。 図７は、液処理手順の一例を示すフローチャートである。 図８（ａ）、図８（ｂ）は、それぞれ液処理手順での各部の動作の一例を説明するための模式図である。 図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）は、それぞれ液処理手順を行うことによるワーク表面のレジスト膜の変化の一例を説明するための模式図である。

以下、種々の例示的実施形態について説明する。

一つの例示的実施形態において、基板処理装置は、露光処理前の乾燥したカラーレジスト膜が露出した基板の表面について、処理液による処理を行う基板処理装置であって、前記基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部により保持された前記基板の表面に、水を主成分とする前記処理液を供給する処理液供給部と、を有する。

上記の基板処理装置によれば、露光処理前の乾燥したカラーレジスト膜が露出した基板の表面に対して、処理液供給部によって、水を主成分とする処理液が供給される。水を主成分とする処理液は、基板に露出しているカラーレジスト膜と反応し、カラーレジスト膜を一部溶解させ得る。そのため、カラーレジスト膜に凹凸が存在する場合には凹凸を小さくすることが可能となるため、基板上に形成されたカラーレジストによるレジスト膜の膜厚をより均一にすることが可能となる。

処理液供給部は、スプレーノズルから前記基板に対して前記処理液を噴射する態様であってもよい。

スプレーノズルを用いて基板に対して処理液を噴射する場合、レジスト膜の凹凸のうち特に凸部に対して処理液が付着しやすくなり、その結果、凹部と比較して凸部におけるレジスト膜の溶解を進行させやすくすることができる。そのため、レジスト膜の膜厚をより均一にすることが可能となる。

前記スプレーノズルは、前記処理液を円錐状に噴射する態様であってもよい。

上記の構成とすることで、基板の表面のレジスト膜に対するスプレーノズルからの処理液の噴射方向を多様にすることができる。そのため、例えば、レジスト膜の凸部の側面等にも処理液を付着しやすくなり、レジスト膜の溶解を進行させやすくすることができる。そのため、レジスト膜の膜厚をより均一にすることが可能となる。

前記処理液供給部からの前記処理液の吐出軸は、前記基板の表面に対して傾斜している態様であってもよい。

上記の構成とすることで、レジスト膜の凹凸のうち凹部に対して凸部への処理液をさらに促進することができるため、レジスト膜の溶解を進行させやすくすることができる。そのため、レジスト膜の膜厚をより均一にすることが可能となる。

前記処理液が供給される前の前記基板の表面に、前記処理液供給部からの前記処理液の吐出圧力よりも低圧であって、水を主成分とする前処理液を供給する前処理液供給部をさらに有する態様であってもよい。

処理液の供給の前に、水を主成分とする前処理液を処理液の吐出圧力よりも低圧で基板に対して供給する構成とすることによって、レジスト膜全体におけるレジスト膜の溶解を進行させることができる。そのため、例えば、レジスト膜全体の膜厚を調整することが可能となる。

前記処理液が供給された後の前記基板の表面に、前記処理液供給部からの前記処理液の吐出圧力よりも低圧であって、水を主成分とする後処理液を供給する後処理液供給部をさらに有する態様であってもよい。

処理液の供給の後に、水を主成分とする後処理液を処理液の吐出圧力よりも低圧で基板に対して供給する構成とすることによって、レジスト膜の表面に残存する溶解したレジスト材料等をレジスト膜表面から除去することができる。

前記基板に対して前記カラーレジスト膜を形成するためのカラーレジストを塗布するレジスト塗布部をさらに有し、前記レジスト塗布部は、前記処理液供給部が設けられるモジュールとは別モジュールに設けられている態様としてもよい。

上述のように、カラーレジストは、水を主成分とする処理液に対して溶解し得る。そのため、水を主成分とする処理液を取り扱う処理液供給部と、レジスト塗布部とを別モジュールに配置することで、レジスト塗布部によるカラーレジストの塗布処理に対して処理液が影響することを防ぐことができる。

一つの例示的実施形態において、基板処理方法は、露光処理前の乾燥したカラーレジスト膜が露出した基板の表面について、処理液による処理を行う基板処理方法であって、基板保持部によって保持された前記基板の表面に、水を主成分とする前記処理液を供給する。

上記の基板処理方法によれば、露光処理前の乾燥したカラーレジスト膜が露出した基板の表面に対して、処理液供給部によって、水を主成分とする処理液が供給される。水を主成分とする処理液は、基板に露出しているカラーレジスト膜と反応し、カラーレジスト膜を一部溶解させ得る。そのため、カラーレジスト膜に凹凸が存在する場合には凹凸を小さくすることが可能となるため、基板上に形成されたカラーレジストによるレジスト膜の膜厚をより均一にすることが可能となる。

以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。一部の図面にはＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸により規定される直交座標系が示される。以下の実施形態では、Ｚ軸が鉛直方向に対応し、Ｘ軸及びＹ軸が水平方向に対応する。

［基板処理システム］
まず、図１～図３を参照して、基板処理システム１の構成について説明する。基板処理システム１は、塗布現像装置２（液処理装置）と、露光装置３とを備える。

塗布現像装置２は、ワークＷの表面Ｗａにレジスト膜Ｒを形成するように構成されている。また、塗布現像装置２は、レジスト膜Ｒの現像処理を行うように構成されている。露光装置３は、塗布現像装置２との間でワークＷを授受して、ワークＷの表面に形成されたレジスト膜Ｒの露光処理（パターン露光）を行うように構成されている。露光装置３は、例えば、液浸露光等の方法によりレジスト膜Ｒの露光対象部分に選択的にエネルギー線を照射してもよい。

処理対象のワークＷは、例えば基板、あるいは所定の処理が施されることで膜又は回路等が形成された状態の基板である。ワークＷに含まれる基板は、一例として、シリコンを含むウェハである。ワークＷ（基板）は、円形に形成されていてもよいし、多角形など円形以外の板状に形成されていてもよい。ワークＷは、一部が切り欠かれた切欠部を有していてもよい。切欠部は、例えば、ノッチ（Ｕ字形、Ｖ字形等の溝）であってもよいし、直線状に延びる直線部（いわゆる、オリエンテーション・フラット）であってもよい。処理対象のワークＷは、ガラス基板、マスク基板、ＦＰＤ（Flat Panel Display）などであってもよく、これらの基板等に所定の処理が施されて得られる中間体であってもよい。ワークＷの直径は、例えば２００ｍｍ～４５０ｍｍ程度であってもよい。

エネルギー線は、例えば、電離放射線、非電離放射線などであってもよい。電離放射線は、原子又は分子を電離させるのに十分なエネルギーを有する放射線である。電離放射線は、例えば、極端紫外線（ＥＵＶ：Extreme Ultraviolet）、電子線、イオンビーム、Ｘ線、α線、β線、γ線、重粒子線、陽子線などであってもよい。非電離放射線は、原子又は分子を電離させるのに十分なエネルギーを有しない放射線である。非電離放射線は、例えば、ｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー、Ｆ２エキシマレーザーなどであってもよい。

（塗布現像装置）
塗布現像装置２は、露光装置３による露光処理の前に、ワークＷの表面Ｗａにレジスト膜Ｒを形成するように構成されている。また、塗布現像装置２は、露光装置３による露光処理後にレジスト膜Ｒの現像処理を行うように構成されている。

図１～図３に示されるように、塗布現像装置２は、キャリアブロック４と、処理ブロック５と、インターフェースブロック６と、制御装置１００（制御ユニット）とを備える。キャリアブロック４、処理ブロック５及びインターフェースブロック６は、水平方向に並んでいる。

キャリアブロック４は、キャリアステーション１２と、搬入搬出部１３とを含む。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、少なくとも一つのワークＷを密封状態で収容する。キャリア１１の側面１１ａには、ワークＷを出し入れするための開閉扉（図示せず）が設けられている。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及び処理ブロック５の間に位置している。搬入搬出部１３は、図１及び図３に示されるように、複数の開閉扉１３ａを有する。キャリアステーション１２上にキャリア１１が載置される際には、キャリア１１の開閉扉が開閉扉１３ａに面した状態とされる。開閉扉１３ａ及び側面１１ａの開閉扉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、図２及び図３に示されるように、搬送アームＡ１を内蔵している。搬送アームＡ１は、キャリア１１からワークＷを取り出して処理ブロック５に渡し、処理ブロック５からワークＷを受け取ってキャリア１１内に戻すように構成されている。

処理ブロック５は、図２及び図３に示されるように、処理モジュールＰＭ１～ＰＭ４を含む。

処理モジュールＰＭ１は、ワークＷの表面上に下層膜を形成するように構成されている。処理モジュールＰＭ１は、図３に示されるように、液処理ユニットＵ１と、熱処理ユニットＵ２と、これらにワークＷを搬送するように構成された搬送アームＡ２とを含む。処理モジュールＰＭ１の液処理ユニットＵ１は、例えば、下層膜形成用の塗布液をワークＷに塗布するように構成されていてもよい。処理モジュールＰＭ１の熱処理ユニットＵ２は、例えば、液処理ユニットＵ１によってワークＷに形成された塗布膜を硬化させて下層膜とするための加熱処理を行うように構成されていてもよい。下層膜としては、例えば、反射防止（ＳｉＡＲＣ）膜が挙げられる。

処理モジュールＰＭ２は、下層膜上に中間膜（例えば、ハードマスク）を形成するように構成されている。処理モジュールＰＭ２は、液処理ユニットＵ１と、熱処理ユニットＵ２と、これらにワークＷを搬送するように構成された搬送アームＡ３とを含む。処理モジュールＰＭ２の液処理ユニットＵ１は、例えば、中間膜形成用の塗布液をワークＷに塗布するように構成されていてもよい。処理モジュールＰＭ２の熱処理ユニットＵ２は、例えば、液処理ユニットＵ１によってワークＷに形成された塗布膜を硬化させて中間膜とするための加熱処理を行うように構成されていてもよい。中間膜としては、例えば、ＳＯＣ（Spin On Carbon）膜、アモルファスカーボン膜が挙げられる。

処理モジュールＰＭ３は、中間膜上に熱硬化性且つ感光性のレジスト膜Ｒを形成するように構成されている。処理モジュールＰＭ３は、液処理ユニットＵ１と、熱処理ユニットＵ２と、これらにワークＷを搬送するように構成された搬送アームＡ４とを含む。処理モジュールＰＭ３の液処理ユニットＵ１は、例えば、レジスト膜形成用の塗布液（レジスト液）をワークＷに塗布するように構成されていてもよい。処理モジュールＰＭ３の熱処理ユニットＵ２は、例えば、液処理ユニットＵ１によりワークＷに形成された塗布膜を硬化させてレジスト膜Ｒとするための加熱処理（ＰＡＢ：Pre Applied Bake）を行うように構成されていてもよい。

レジスト液としては、所謂カラーレジストが挙げられる。カラーレジストは、例えばカラーフィルタ等に用いられる顔料をベースとしたレジストである。カラーレジストに係るレジスト液は、固体成分と溶剤成分とが含まれ得る。固体成分としては、レジストの色に対応する顔料と、アクリル樹脂（モノマー）とが含まれ得る。顔料の種類は、レジストの色に応じて選択・設定され得る。また、溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、酢酸ブチル、シクロヘキサノン、３－エトキシプロピオン酸エチル（ＥＥＰ）等の公知の有機溶剤から選ばれ得る。なお、上記の成分は一例であり、上述以外の成分が含まれていてもよい。上記のように、カラーレジストは、一般的に有機溶剤によって分散された状態で、ワークＷ上に塗布された後、有機溶剤を除去することによって、ワークＷ上にレジスト膜Ｒ（カラーレジスト膜）が形成される。

処理モジュールＰＭ４は、露光されたレジスト膜の現像処理を行うように構成されている。処理モジュールＰＭ４は、液処理ユニットＵ１と、熱処理ユニットＵ２と、これらにワークＷを搬送するように構成された搬送アームＡ５とを含む。処理モジュールＰＭ４の液処理ユニットＵ１は、現像液等の溶液を用いて現像処理（液処理）をワークＷに対して施すように構成されている。例えば、レジスト膜Ｒを部分的に除去してレジストパターン（図示せず）を形成するように構成されていてもよい。処理モジュールＰＭ４の熱処理ユニットＵ２は、例えば、現像処理前の加熱処理（ＰＥＢ：Post Exposure Bake）、現像処理後の加熱処理（ＰＢ：Post Bake）等を行うように構成されていてもよい。

処理ブロック５は、図２及び図３に示されるように、キャリアブロック４の近傍に位置する棚ユニット１４を含む。棚ユニット１４は、上下方向に延びており、上下方向に並ぶ複数のセルを含む。棚ユニット１４の近傍には搬送アームＡ６が設けられている。搬送アームＡ６は、棚ユニット１４のセル同士の間でワークＷを昇降させるように構成されている。

処理ブロック５は、インターフェースブロック６の近傍に位置する棚ユニット１５を含む。棚ユニット１５は、上下方向に延びており、上下方向に並ぶ複数のセルを含む。

インターフェースブロック６は、搬送アームＡ７を内蔵しており、露光装置３に接続されている。搬送アームＡ７は、棚ユニット１５のワークＷを取り出して露光装置３に渡し、露光装置３からワークＷを受け取って棚ユニット１５に戻すように構成されている。

また、インターフェースブロック６は、処理モジュールＰＭ３で処理されたレジスト膜Ｒを形成後のワークＷについて、レジスト膜Ｒの調整を行うために液処理ユニットＵ５を有していてもよい。液処理ユニットＵ５は、処理ブロック５に設けられていてもよい。

液処理ユニットＵ５は、カラーレジストによるレジスト膜Ｒが形成されたワークＷについて、現像・露光処理を行う前に、レジスト膜Ｒの膜厚の調整を行う。なお、液処理ユニットＵ５の配置は特に限定されず、例えば、処理ブロック５内に設けられていてもよいし、処理モジュールＰＭ１～４のいずれか（例えば、処理モジュールＰＭ３内）に設けられていてもよい。

（液処理ユニット）
図４～図６を参照して、液処理ユニットＵ５について説明する。液処理ユニットＵ５は、図４に示されるように、筐体Ｈ内に、基板保持部２０と、リンス液供給部３０と、処理液供給部４０と、カバー部材７０とを含む。

基板保持部２０は、ワークＷを保持して回転させるように構成されている。例えば、基板保持部２０は、表面Ｗａが上方を向いた状態のワークＷを保持して回転させる。基板保持部２０は、回転部２１と、シャフト２２と、保持部２３とを含む。

回転部２１は、制御装置１００からの動作信号に基づいて動作し、シャフト２２を回転させるように構成されている。回転部２１は、例えば電動モータ等の動力源である。保持部２３は、シャフト２２の先端部に設けられている。保持部２３上には表面Ｗａが上方を向いた状態のワークＷが配置される。保持部２３は、例えば吸着等によりワークＷを略水平に保持するように構成されている。すなわち、基板保持部２０は、ワークＷの姿勢が略水平の状態で、ワークＷの表面Ｗａに対して垂直な中心軸（回転軸）周りでワークＷを回転させる。本実施形態では、基板保持部２０に保持されているワークＷの表面Ｗａは、ＸＹ平面に沿っている。

リンス液供給部３０は、ワークＷの表面Ｗａのレジスト膜Ｒ上にリンス液Ｌ１を供給するように構成されている。リンス液Ｌ１は、例えば、レジスト膜Ｒが表面に形成されたワークＷを洗浄（リンス）するための液体であり、例えば、純水等の水系の液体を使用することができる。リンス液供給部３０からのリンス液Ｌ１の供給は、例えば、処理液供給部４０からの処理液の供給の前段または後段に行われてもよい。すなわち、リンス液は、処理液供給部４０からの処理液の供給の前段では、前処理用の液体（前処理液）として使用され、処理液供給部４０からの処理液の供給の前段では、後処理用の液体（後処理液）として使用され得る。本実施形態では、リンス液供給部３０から供給するリンス液Ｌ１が前処理液および後処理液として用いられる場合について説明するが、前処理液または後処理液を供給するための供給部がリンス液供給部３０とは別途設けられてもよい。

リンス液供給部３０は、供給機構３１と、駆動機構３２と、ノズル３３とを含む。供給機構３１は、制御装置１００からの信号に基づいて、容器（図示せず）に貯留されているリンス液Ｌ１を、ポンプ等の送液機構（図示せず）によって送り出すように構成されている。駆動機構３２は、制御装置１００からの信号に基づいて、ノズル３３を高さ方向及び水平方向において移動させるように構成されている。ノズル３３は、供給機構３１から供給されるリンス液Ｌ１を、ワークＷの表面Ｗａに形成されたレジスト膜Ｒに対して吐出するように構成されている。ノズル３３は、例えば、ストレートノズルによって構成される。

処理液供給部４０は、ガス混合処理液Ｌ３をワークＷの表面Ｗａに供給するように構成されている。ガス混合処理液Ｌ３は、ガスＧ２が混合された状態の処理液Ｌ２である。ガス混合処理液Ｌ３に用いられている処理液Ｌ２は、例えば、純水等の水系の液体を使用することができる。なお、処理液Ｌ２は、リンス液Ｌ１と同一の液体であってもよい。ガス混合処理液Ｌ３は、処理液供給部４０において処理液Ｌ２とガスＧ２とが混合され、その後、ワークＷに対して供給されてもよい。ガス混合処理液Ｌ３に混合されるガスＧ２は、気体であれば特に限定されないが、不活性ガス（例えば窒素）であってもよい。処理液供給部４０は、供給機構４１，４２と、駆動機構４９と、ノズル４３とを含む。

供給機構４１は、制御装置１００からの信号に基づいて、容器（図示せず）に貯留されている処理液Ｌ２を、ポンプ等の送液機構（図示せず）によって送り出すように構成されている。供給機構４２は、制御装置１００からの信号に基づいて、容器（図示せず）に貯留されているガスＧ２を、ポンプ等の送気機構（図示せず）によって送り出すように構成されている。

ノズル４３は、供給機構４１から供給される処理液Ｌ２と、供給機構４２から供給されるガスＧ２と、を、混合した状態で、ワークＷの表面Ｗａに形成されたレジスト膜Ｒに対してガス混合処理液Ｌ３を吐出するように構成されている。このように、ノズル４３は例えば、スプレーノズルとして構成することができる。このとき、ノズル４３は、平面視においてガス混合処理液Ｌ３がワークＷ上で例えば円形状（放射状）に拡がるように、換言するとノズル４３から円錐状に拡がるようにスプレー状のガス混合処理液Ｌ３を噴射する。この結果、処理液Ｌ２の多数の小さな液粒がレジスト膜Ｒに対して飛散して付着するように、ガス混合処理液Ｌ３が供給される。なお、処理液Ｌ２とガスＧ２との混合比は、制御装置１００によって調整され得る。

なお、ノズル４３がスプレーノズルである場合、上記のようにガスＧ２を混合する所謂二流体混合タイプとしてもよいが、これに限定されず、例えば、液圧を調整することによって液粒を噴出する一流体（処理液Ｌ２）によるタイプであってもよい。また、スプレーパターンの形状についても、扇形、フルコーン（円形全面）、ホローコーン（円環形）等適宜変更することができる。また、ノズル４３は、スプレーノズルでなくてもよく、例えば、ノズル３３と同様のストレートノズルであってもよい。

駆動機構４９は、制御装置１００からの信号に基づいて、ノズル４３を高さ方向及び水平方向において移動させるように構成されている。なお、ノズル４３の先端における液体の吐出軸（液体の吐出方向）は、ワークＷの表面Ｗａに対して直交する方向（図４におけるＺ方向）から傾斜するように駆動可能であってもよい。ノズル４３の先端は、例えば、駆動機構４９によって、ワークＷの表面Ｗａに対して傾斜するように、駆動可能であってもよい。

なお、処理液Ｌ２、リンス液Ｌ１と同一の液体である場合、リンス液Ｌ１と処理液Ｌ２との供給源となる容器が同一であってもよい。また、処理液Ｌ２とガスＧ２との混合は、ノズル４３で行うのではなく、それよりも前段であってもよい。すなわち、ガス混合処理液Ｌ３がノズル４３に供給されて、ノズル４３からワークＷへ向けて吐出される構成であってもよい。

カバー部材７０は、基板保持部２０の周囲に設けられている。カバー部材７０は、カップ本体７１と、排液口７２と、排気口７３とを含む。カップ本体７１は、ワークＷの処理のためにワークＷに供給されたリンス液Ｌ１およびガス混合処理液Ｌ３を受け止める集液容器として構成されている。排液口７２は、カップ本体７１の底部に設けられており、カップ本体７１によって集められた排液を液処理ユニットＵ５の外部に排出するように構成されている。

排気口７３は、カップ本体７１の底部に設けられている。排気口７３には、制御装置１００からの信号に基づいて動作することにより、カップ本体７１内の気体を排気するように構成された排気部Ｖ１が設けられていてもよい。この場合、排気部Ｖ１を利用して、ワークＷの周囲の流れを調整してもよい。

なお、液処理ユニットＵ５は、筐体Ｈ内の気体の移動を制御する構成として、ブロアおよび排気部等をさらに有していていもよい。これらは、例えば、制御装置１００からの信号に基づいて動作するように構成されていてもよい。

（制御装置）
制御装置１００は、塗布現像装置２の要素を部分的または全体的に制御するように構成されている。制御装置１００は、少なくとも液処理ユニットＵ５を制御する。制御装置１００は、図５に示されるように、機能モジュールとして、読取部１０１と、記憶部１０２と、処理部１０３と、指示部１０４とを有する。これらの機能モジュールは、制御装置１００の機能を便宜上複数のモジュールに区切ったものに過ぎず、制御装置１００を構成するハードウェアがこのようなモジュールに分かれていることを必ずしも意味するものではない。各機能モジュールは、プログラムの実行により実現されるものに限られず、専用の電気回路（例えば論理回路）、又は、これを集積した集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）により実現されるものであってもよい。

読取部１０１は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体ＲＭからプログラムを読み取るように構成されている。記録媒体ＲＭは、塗布現像装置２の各部を動作させるためのプログラムを記録している。記録媒体ＲＭは、例えば、半導体メモリ、光記録ディスク、磁気記録ディスク、又は光磁気記録ディスクであってもよい。

記憶部１０２は、種々のデータを記憶するように構成されている。記憶部１０２は、例えば、読取部１０１において記録媒体ＲＭから読み出したプログラム、外部入力装置（図示せず）を介してオペレータから入力された設定データなどを記憶してもよい。当該プログラムは、塗布現像装置２の各部を動作させるように構成されていてもよい。

処理部１０３は、各種データを処理するように構成されている。処理部１０３は、例えば、記憶部１０２に記憶されている各種データに基づいて、液処理ユニットＵ１、熱処理ユニットＵ２、液処理ユニットＵ５などを動作させるための信号を生成してもよい。

指示部１０４は、処理部１０３において生成された動作信号を各種装置に送信するように構成されている。

制御装置１００は、一つまたは複数の制御用コンピュータにより構成される。例えば、制御装置１００は、図６に示される回路１２０を有する。回路１２０は、一つまたは複数のプロセッサ１２１と、メモリ１２２と、ストレージ１２３と、入出力ポート１２４と、タイマ１２５と、を備えてもよい。。

ストレージ１２３は、例えばハードディスク等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。記憶媒体は、後述の液処理手順を塗布現像装置２に実行させるためのプログラムを記録している。記憶媒体は、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等の取り出し可能な媒体であってもよい。メモリ１２２は、ストレージ１２３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ１２１による演算結果を一時的に記録する。プロセッサ１２１は、メモリ１２２と協働して上記プログラムを実行することで、上述した各機能モジュールを構成する。入出力ポート１２４は、塗布現像装置２の各部との間で電気信号の入出力を行う。タイマ１２５は、例えば一定周期の基準パルスをカウントすることで経過時間を計測する。

なお、制御装置１００のハードウェア構成は、必ずしもプログラムにより各機能モジュールを構成するものに限られない。例えば制御装置１００の各機能モジュールは、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成されていてもよい。

塗布現像装置２は、一つの制御装置１００を備えていてもよいし、複数の制御装置１００で構成されるコントローラ群（制御ユニット）を備えていてもよい。塗布現像装置２がコントローラ群を備えている場合には、上記の機能モジュールがそれぞれ、一つの制御装置１００によって実現されていてもよいし、２個以上の制御装置１００の組み合わせによって実現されていてもよい。制御装置１００が複数のコンピュータ（回路１２０）で構成されている場合には、上記の機能モジュールがそれぞれ、一つのコンピュータ（回路１２０）によって実現されていてもよい。また、２つ以上のコンピュータ（回路１２０）の組み合わせによって実現されていてもよい。制御装置１００は、複数のプロセッサ１２１を有していてもよい。この場合、上記の機能モジュールがそれぞれ、一つのプロセッサ１２１によって実現されていてもよいし、２つ以上のプロセッサ１２１の組み合わせによって実現されていてもよい。

［基板処理方法］
続いて、図７～図９を参照して、基板処理方法の一例として、ワークＷの液処理方法について説明する。図７は、液処理方法の一例を示すフローチャートである。

まず、制御装置１００は、塗布現像装置２の各部を制御して、処理モジュールＰＭ１～ＰＭ３においてワークＷを処理することにより、ワークＷの表面Ｗａにレジスト膜Ｒを形成するためのカラーレジストを塗布する（ステップＳ０１）。次に、制御装置１００は、塗布現像装置２の各部を制御して、カラーレジストが塗布されたことにより塗布膜が形成されたワークＷを、処理モジュールＰＭ３の液処理ユニットＵ１から熱処理ユニットＵ２へ搬送アームＡ４等により搬送させる。次に、制御装置１００は、塗布現像装置２の各部を制御して、ワークＷの表面Ｗａに形成されたレジスト膜Ｒに対して乾燥処理を行い、塗布膜を硬化させてレジスト膜Ｒとする（ステップＳ０２）。このステップＳ０２における乾燥処理は、加熱処理であってもよく、例えば、上述のＰＡＢ（Pre Applied Bake）に相当してもよい。そのほか、カラーレジストを塗布した処理モジュールＰＭ３の液処理ユニットＵ１においてワークＷを回転させることによって、カラーレジストを乾燥（スピン乾燥）させてもよい。また、ワークＷを減圧環境下に載置することによって、カラーレジストを乾燥（減圧乾燥）させてもよい。乾燥処理を経ることによって、カラーレジストが乾燥した状態（乾燥したレジスト膜Ｒ）となる。レジスト膜Ｒは、ワークＷの表面に露出した状態となっている。

次に、制御装置１００は、処理モジュールＰＭ３の熱処理ユニットＵ２から、インターフェースブロック６の液処理ユニットＵ５に搬送アームＡ４，Ａ７等により搬送させる。次に、制御装置１００は、基板保持部２０およびリンス液供給部３０を制御することによって、液処理ユニットＵ５内のワークＷに対して前処理液による前処理を行う（ステップＳ０３）。

具体的には、制御装置１００は、図８（ａ）に示されるように、ワークＷを基板保持部２０により回転させつつ、ワークＷの上方においてノズル３３をワークＷの中心の上方に保持する。この状態で、リンス液供給部３０によってノズル３３から前処理液としてのリンス液Ｌ１をワークＷの中心に向けて供給させてもよい。このとき、ワークＷが回転しているため、ワークＷ上のレジスト膜Ｒの上面に供給された液体（リンス液Ｌ１）は、図８（ａ）に示されるように、遠心力によってワークＷの外周側へ移動しながら、ワークＷ表面から外方へ飛散し得る。

ワークＷのレジスト膜Ｒ上に前処理液（リンス液Ｌ１）を供給することによって、レジスト膜Ｒの膜厚が全体的に調整され得る。レジスト膜Ｒは、上述のようにカラーレジストが硬化して形成されている。このとき、レジスト膜Ｒとして残存するのは、主に、固体成分である顔料成分およびアクリル樹脂である。レジスト膜Ｒ表面に水系の液体から構成される前処理液が供給されると、レジスト膜Ｒに含まれるアクリル樹脂（モノマー）が水と触れることで僅かながら溶解することで、流動性を有する。その結果、レジスト膜Ｒの表面の一部が前処理液と共に外方へ移動し、ワークＷの表面から外方へ飛散する。この結果、ワークＷ上のレジスト膜Ｒが全体として膜べり（厚さの減少）することになる。

次に、制御装置１００は、基板保持部２０および処理液供給部４０を制御することによって、液処理ユニットＵ５内のワークＷに対して処理液Ｌ２による平坦化処理を行う（ステップＳ０４）。

具体的には、制御装置１００は、ワークＷを基板保持部２０により回転させつつ、ワークＷの上方においてノズル４３をワークＷの中心の上方に保持し、この状態で、処理液供給部４０によってノズル４３からガス混合処理液Ｌ３をワークＷへ向けて供給する。ノズル４３の先端は、ガス混合処理液Ｌ３の飛散方向がノズル４３を中心に周囲に例えば円錐状に拡がるように形成されているため、レジスト膜Ｒの表面において、ノズル４３の吐出口（噴霧口）よりもより広い領域に対してガス混合処理液Ｌ３が飛散する。このように、ガス混合処理液Ｌ３が周囲に広く飛散するような構成とされている場合、ノズル４３からのガス混合処理液Ｌ３は、例えば主面に対して傾斜した方向にワークＷ上のレジスト膜Ｒに対して落下することになる。すなわち、ワークＷの主面に対して鉛直な方向から垂直に落下する液粒だけでなく、他の方向に飛散する液粒が含まれる。この結果、ノズル３３のように鉛直方向に延びる所謂ストレートノズルと比較して、ノズル４３から吐出されてレジスト膜Ｒに落下するガス混合処理液Ｌ３の落下方向がばらつくことになる。

また、制御装置１００は、図８（ｂ）に示されるように、ノズル４３をワークＷの中心から径方向に沿って外周縁へ向かうように移動させながら、ガス混合処理液Ｌ３をワークＷへ向けて供給させる。これにより、ワークＷ上のレジスト膜Ｒの全面に対してノズル４３からのガス混合処理液Ｌ３が供給され得る。このように、ノズル４３からレジスト膜Ｒの表面に対して全体的にガス混合処理液Ｌ３を供給することによって、レジスト膜Ｒ表面にある凸部の高さを小さくし、レジスト膜Ｒ表面における凹凸を小さくすることができる。

処理液Ｌ２によるレジスト膜Ｒの凹凸を小さくする効果について、図９を参照しながら説明する。図９（ａ）は、ワークＷ上のレジスト膜Ｒに対してノズル４３によってガス混合処理液Ｌ３を供給している状態を模式的に示している。ワークＷの表面Ｗａには、実際には、レジスト膜Ｒよりも下層の膜等に由来する凸部Ｗｂが存在し得る。凸部Ｗｂ等による凹凸が存在するワークＷの表面Ｗａに対してカラーレジストを供給した場合、図９（ａ）に示すように、凸部Ｗｂ上のレジストは、他の領域と比べて突出した凸部Ｒｂを形成する。そのため、レジスト膜Ｒの表面にもワークＷの凹凸に由来する凹凸が存在し得る。凸部Ｒｂの形状は、カラーレジストの塗布方法にも由来する場合がある。例えば、ワークＷを回転しながら中央付近からレジスト液を供給する所謂スピンコートによってレジスト液を塗布する場合、レジスト液は、ワークＷの回転によってワークＷの中央から外周へ向けて径方向へ広がっていく。この際に、ワークＷ上の凸部Ｗｂをレジスト液が乗り越えて広がるものの、レジスト液の外周方向への移動と凸部Ｗｂとが干渉する結果、凸部Ｗｂ付近に残存するレジスト液が多くなる場合があり、この場合、レジスト液による凸部Ｒｂも大きくなり得る。このような凸部Ｒｂが形成されることによって、ワークＷ表面にレジスト膜Ｒの塗布ムラ（筋ムラ、ストリエーション）が発生し得る。このようなレジスト膜Ｒの塗布ムラは、後段の処理に影響を与え、その結果、製品不良等を引き起こす可能性がある。

これに対して、ノズル４３からスプレー状にガス混合処理液Ｌ３を供給することによって、特に凸部Ｗｂに対して全体的に処理液Ｌ２を付着させることができる。レジスト膜Ｒ表面に水系の液体から構成される処理液Ｌ２が供給されると、レジスト膜Ｒに含まれるアクリル樹脂（モノマー）が水に対して僅かに溶解する。その結果、レジスト膜Ｒの表面の一部が前処理液と共に外方へ移動し、ワークＷの表面から外方へ飛散する。この点は、前処理液と同様である。ただし、ガス混合処理液Ｌ３は、スプレー状に飛散するため、レジスト膜Ｒの凸部Ｗｂの上面だけでなく、側面にも付着し得る。これにより、凸部Ｗｂを等方的に処理液Ｌ２に対して膜減り（表面のレジストの除去）させることができる。また、その結果、図９（ｃ）に示されるように凸部Ｗｂの高さを小さくすることができ、レジスト膜Ｒ表面における高さ位置のばらつき（図９（ｃ）における高低差ｈを参照）を小さくすることができる。

ノズル４３は、上述のように処理液Ｌ２とガスＧ２とを混合したガス混合処理液Ｌ３をワークＷに対して供給する。処理液Ｌ２に対するガスＧ２の混合比を調整することで、ノズル４３からのガス混合処理液Ｌ３の吐出（噴射）時のエネルギー（吐出速度）を調整することができる。ガス混合処理液Ｌ３の吐出時のエネルギー（吐出速度）は、ガス混合処理液Ｌ３がレジスト膜Ｒに対して接触した際にレジスト膜Ｒに対して与える衝撃（力）を変化させ得る。また、ノズル４３の径方向への移動速度、または、ワークＷの回転速度を調整することで、レジスト膜Ｒ上の各位置に供給されるガス混合処理液Ｌ３の供給量を調整することができる。したがって、例えば、ノズル４３の径方向への移動速度またはワークＷの回転速度を調整することで、レジスト膜Ｒ上の各位置へのガス混合処理液Ｌ３の供給量（単位面積当たりの処理液Ｌ２の供給量ということもできる）を調整してもよい。一例として、回転半径が小さい中央付近から回転半径が大きい外周へ向かうにつれて、ノズル４３の移動速度を小さくすることで、レジスト膜Ｒ上の各位置へのガス混合処理液Ｌ３の供給量を調整してもよい。

なお、ノズル４３から吐出されるガス混合処理液Ｌ３の飛散方向に横方向（水平方向）の成分が含まれているほど、処理液Ｌ２が凸部Ｗｂへ付着しやすい。そのため、例えば、図９（ｂ）に示すように、ワークＷの進行方向Ａに対して対向するようにノズル４３の角度を傾けると、処理液Ｌ２がより凸部Ｗｂへ付着するようになり、結果として凸部Ｗｂにおけるレジストの除去をより効果的に進行させることができる。例えば、ワークＷを回転させている場合、ワークＷは周方向に沿って移動することになる。このとき、ノズル４３の吐出口がワークＷの移動方向に対して対向するように傾けた状態とすると、凸部Ｗｂへの処理液Ｌ２の付着を促進することができる。

なお、処理液による平坦化処理（Ｓ０４）は繰り返し行うこととしてもよい。ノズル４３をワークＷの中心から外周まで一度動かして、ワークＷ上のレジスト膜Ｒに対して全体的にガス混合処理液Ｌ３を供給することを一度の平坦化処理であるとする。この場合に、一度の平坦か処理の後に再びノズル４３を中心に戻して上記の処理（外周へ移動しながらのガス混合処理液Ｌ３の供給）を繰り返してもよい。平坦化処理を繰り返し行うことで、レジスト膜Ｒ表面における高さ位置のばらつきをより小さくすることができる。ただし、処理液Ｌ２の供給を繰り返すことによって、凸部Ｗｂだけでなく、レジスト膜Ｒ全体の膜減りも進行し得る。そのため、例えば、レジスト膜Ｒの膜厚の目標値を考慮して繰り返し回数を調整してもよい。

図７に戻り、次に、制御装置１００は、基板保持部２０およびリンス液供給部３０を制御することによって、液処理ユニットＵ５内のワークＷに対して後処理液による後処理を行う（ステップＳ０５）。

具体的には、制御装置１００は、図８（ａ）に示されるように、ワークＷを基板保持部２０により回転させつつ、ワークＷの上方においてノズル３３をワークＷの中心の上方に保持する。この状態で、リンス液供給部３０によってノズル３３から後処理液としてのリンス液Ｌ１をワークＷの中心に向けて供給させてもよい。このとき、ワークＷが回転しているため、ワークＷ上のレジスト膜Ｒの上面に供給された液体（リンス液Ｌ１）は、図８（ａ）に示されるように、遠心力によってワークＷの外周側へ移動しながら、ワークＷ表面から外方へ飛散し得る。

処理液Ｌ２による平坦化処理を行った後のワークＷのレジスト膜Ｒ上に後処理液（リンス液Ｌ１）を供給することによって、レジスト膜Ｒ上に残存する処理液（レジスト成分を含む液体）等が除去され得る。すなわち、後処理液による後処理は、ワークＷの上面の洗浄に相当する。

次に、制御装置１００は、基板保持部２０を制御することによって、液処理ユニットＵ５内のワークＷに対して供給された液体を除去する乾燥処理を行う（ステップＳ０６）。

具体的には、制御装置１００は、ワークＷを基板保持部２０により回転させた状態を制御する。これにより、レジスト膜Ｒ上に残存する後処理液が除去されると共に、レジスト膜Ｒ全体としての乾燥が進行する。これにより、レジスト膜Ｒが全体的に硬化される。

次に、制御装置１００は、ワークＷを、インターフェースブロック６の液処理ユニットＵ５から露光装置３に搬送アームＡ７等により搬送させる。次に、制御装置１００とは異なる別の制御装置が、露光装置３を制御して、ワークＷの表面Ｗａに形成されているレジスト膜Ｒを所定のパターンで露光装置３により露光させる（ステップＳ０７）。さらに、次に、制御装置１００は、塗布現像装置２の各部を制御して、ワークＷを露光装置３から処理モジュールＰＭ４の液処理ユニットＵ１に搬送アームＡ５等により搬送させる。さらに、制御装置１００は、ワークＷ上のレジスト膜Ｒの上面に、現像液を供給し、現像処理を行う。なお、露光装置３による露光、および、塗布現像装置２による現像の手順は、公知の手順によって行われる。

なお、前処理（Ｓ０３）および後処理（Ｓ０５）は一方を省略してもよく、両方を省略してもよい。例えば、前処理（Ｓ０３）を省略した場合、前処理（Ｓ０３）における膜厚調整が省略され得る。

また、図７に示すように、前処理（Ｓ０３）、平坦化処理（Ｓ０４）、および後処理（Ｓ０５）を行う場合、各処理でも液体の吐出圧力は異ならせてもよい。具体的には、前処理（Ｓ０３）および後処理（Ｓ０５）におけるリンス液Ｌ１の吐出圧力は、平坦化処理（Ｓ０４）におけるガス混合処理液Ｌ３の吐出圧力よりも低圧とされ得る。前処理（Ｓ０３）および後処理（Ｓ０５）におけるリンス液Ｌ１の吐出圧力をガス混合処理液Ｌ３の吐出圧力よりも小さくすることで、リンス液Ｌ１がレジスト膜Ｒと接触した際のレジスト膜Ｒの変形等を防ぐことができる。

［作用］
上記の基板処理装置および基板処理方法によれば、露光処理前の乾燥したカラーレジストによるレジスト膜Ｒが露出した基板（ワークＷ）の表面に対して、処理液供給部４０によって、水を主成分とする処理液が供給される。水を主成分とする処理液は、基板に露出しているカラーレジスト膜と反応し、カラーレジスト膜を一部溶解させ得る。そのため、カラーレジスト膜に凹凸が存在する場合には凹凸を小さくすることが可能となるため、基板上に形成されたカラーレジストによるレジスト膜の膜厚をより均一にすることが可能となる。

上述のように、レジスト膜Ｒに凹凸が存在することによって製品不良が発生し得る。このような問題に対して、上記の基板処理装置および基板処理方法によれば、水を主成分とする処理液を用いて、レジスト膜Ｒの凸部を溶解（ウェットエッチングすることによって、凹凸を小さくすることができる。これにより、レジスト膜Ｒの膜厚をより均一にすることができる。

処理液供給部４０では、スプレーノズルからなるノズル４３を用いて基板（ワークＷ）に対して処理液を噴射してもよい。この場合、レジスト膜Ｒの凹凸のうち特に凸部に対して処理液が付着しやすくなり、その結果、凹部と比較して凸部におけるレジスト膜の溶解を進行させやすくすることができる。そのため、レジスト膜の膜厚をより均一にすることが可能となる。

また、ノズル４３がスプレーノズルからなる場合、処理液を円錐状に噴射してもよい。この場合、基板の表面のレジスト膜に対するスプレーノズルからの処理液の噴射方向を多様にすることができる。そのため、例えば、レジスト膜の凸部の側面等にも処理液を付着しやすくなり、レジスト膜の溶解を進行させやすくすることができる。そのため、レジスト膜の膜厚をより均一にすることが可能となる。

また、処理液供給部４０、より具体的にはノズル４３からの処理液の吐出軸（処理液の吐出方向）は、基板の表面に対して傾斜していてもよい。この場合、レジスト膜の凹凸のうち凹部に対して凸部への処理液をさらに促進することができるため、レジスト膜の溶解を進行させやすくすることができる。そのため、レジスト膜の膜厚をより均一にすることが可能となる。なお、ノズル４３がスプレーノズルである場合、スプレーノズルから噴射される処理液をより凸部の側面に当てやすくなるため、凸部の溶解を一層促進することができる。

また、前処理液供給部としてのリンス液供給部３０を設けて、処理液の供給の前に、水を主成分とする前処理液を処理液の吐出圧力よりも低圧で基板に対して供給してもよい。この場合、レジスト膜全体におけるレジスト膜の溶解を進行させることができる。そのため、例えば、レジスト膜全体の膜厚を調整することが可能となる。また、吐出圧力を低圧とすることで、前処理液がレジスト膜と接触した際のレジスト膜の変形等を防ぐことができる。

また、後処理液供給部としてのリンス液供給部３０を設けて、処理液の供給の後に、水を主成分とする後処理液を処理液の吐出圧力よりも低圧で基板に対して供給する構成としてもよい。この場合、レジスト膜の表面に残存する溶解したレジスト材料等をレジスト膜表面から除去することができる。また、吐出圧力を低圧とすることで、後処理液がレジスト膜と接触した際のレジスト膜の変形等を防ぐことができる。

さらに、基板処理装置が、基板に対してカラーレジスト膜を形成するためのカラーレジストを塗布するレジスト塗布部をさらに有する場合、レジスト塗布部は、処理液供給部４０が設けられるモジュールとは別モジュールに設けられてもよい。上記実施形態では、液処理ユニットＵ５は、レジスト液を塗布する液処理ユニットＵ１（例えば、処理モジュールＰＭ３）と別に設けられている。なお、本実施形態における「別モジュール」とは、ワークＷを処理する各部を収容する筐体が互いに異なることをいう。

上述のように、カラーレジストは、水を主成分とする処理液に対して溶解し得る。そのため、水を主成分とする処理液を取り扱う処理液供給部と、レジスト塗布部とを別モジュールに配置することで、レジスト塗布部によるカラーレジストの塗布処理に対して処理液が影響することを防ぐことができる。

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

例えば、リンス液供給部３０および処理液供給部４０を含む、処理液、前処理液、後処理液の構成は適宜変更することができる。

また、基板処理の手順については、前処理（Ｓ０３）および後処理（Ｓ０５）のいずれかまたは両方を行わない構成としてもよく、さらに、上記で例示した処理以外の処理を加えてもよい。

以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。

１…基板処理システム、２…塗布現像装置、３…露光装置、２０…基板保持部、２１…回転部、２２…シャフト、２３…保持部、３０…リンス液供給部、３１…供給機構、３２…駆動機構、３３…ノズル、４０…処理液供給部、４１，４２…供給機構、４３…ノズル、４９…駆動機構、１００…制御装置。

Claims (8)

1. 露光処理前の乾燥したカラーレジスト膜が露出した基板の表面について、処理液による処理を行う基板処理装置であって、
   前記基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部により保持された前記基板の表面に、水を主成分とする前記処理液を供給する処理液供給部と、を有する、基板処理装置。
2. 処理液供給部は、スプレーノズルから前記基板に対して前記処理液を噴射する、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記スプレーノズルは、前記処理液を円錐状に噴射する、請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記処理液供給部からの前記処理液の吐出軸は、前記基板の表面に対して傾斜している、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記処理液が供給される前の前記基板の表面に、前記処理液供給部からの前記処理液の吐出圧力よりも低圧であって、水を主成分とする前処理液を供給する前処理液供給部をさらに有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記処理液が供給された後の前記基板の表面に、前記処理液供給部からの前記処理液の吐出圧力よりも低圧であって、水を主成分とする後処理液を供給する後処理液供給部をさらに有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 前記基板に対して前記カラーレジスト膜を形成するためのカラーレジストを塗布するレジスト塗布部をさらに有し、
   前記レジスト塗布部は、前記処理液供給部が設けられるモジュールとは別モジュールに設けられている、請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
8. 露光処理前の乾燥したカラーレジスト膜が露出した基板の表面について、処理液による処理を行う基板処理方法であって、
   基板保持部によって保持された前記基板の表面に、水を主成分とする前記処理液を供給する、基板処理方法。

Images