JP4813333B2 - 膜形成方法、膜形成装置、パターン形成方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、液体を介して露光処理を施す液浸露光処理のための膜を半導体基板等の基板に形成する膜形成方法および膜形成装置、ならびにこのような膜形成方法を含み、基板に所定のレジストパターンを形成するパターン形成方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体に関する。

半導体デバイスの製造においては、半導体ウエハ上に回路パターンを形成するためにフォトリソグラフィ技術が用いられている。フォトリソグラフィを用いた回路パターンの形成は、半導体ウエハ上にレジスト液を塗布してレジスト膜（フォトレジスト膜）を形成し、このレジスト膜に光を照射して回路パターンに対応するようにレジスト膜を露光した後、これを現像処理するといった手順で行われる。

半導体デバイスは近時、動作速度の向上等の観点から高集積化の傾向にあるため、フォトリソグラフィ技術においては、半導体ウエハ上に形成される回路パターンの微細化が要求されている。そこで、４５ｎｍノードの高解像度を実現するフォトリソグラフィ技術として、ウエハと露光用の投影レンズとの間に空気よりも高い屈折率を有する純水等の液体を供給し、液体の屈折率を利用して投影レンズからの照射光の波長を短くすることにより露光の線幅を細くする液浸（Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ）露光が提案されている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、液浸露光処理は通常、液体を供給および吸引して液流を形成しながら行われ、場合によってはエアカーテンを形成しながら行われるため、ウエハ上に形成された膜、例えばレジスト膜やレジスト膜への液体の染み込みならびにレジスト成分の液体への溶出が防止されるようにレジスト膜を被覆する保護膜（トップコート膜）等のエッジ部分の処理が適切でない場合には、このような膜が液流やエアカーテンの気流等によってウエハから剥がれるおそれがある。膜剥がれが生じると、剥がれた膜がパーティクルとなり、露光機、例えば投影レンズを汚染したり、現像欠陥を誘起したりする懸念がある。
国際公開２００５−０２９５５９号パンフレット

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、液浸露光時のレジスト膜を含む表面膜の基板からの剥がれを防止することが可能な膜形成方法および膜形成装置、このような膜形成方法を含むパターン形成方法、ならびにこのような膜形成方法を実行させるための制御プログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、液体を介して露光処理を施す液浸露光処理のための膜を基板に形成する膜形成方法であって、基板の表面に反射防止膜とフォトレジスト膜またはフォトレジスト膜および他の１種または２種以上の膜からなる表面膜を形成する工程と、少なくとも基板の周縁部と表面膜の周縁部との境界部分に周縁膜を形成する工程とを含み、前記周縁膜形成工程前に、前記反射防止膜の周縁部を硬化させる工程をさらに含むことを特徴とする膜形成方法を提供する。

本発明の第１の観点において、周縁膜を硬化させる工程をさらに含んでもよい。この場合に、前記周縁膜形成工程前に、表面膜を加熱する工程をさらに含み、前記周縁膜硬化工程は、表面膜の加熱温度以下の温度で周縁膜を加熱することにより行うことができる。

また、以上の本発明の第１の観点において、前記表面膜は、前記フォトレジスト膜を覆う保護膜を有する場合に好適である。

また、本発明の第２の観点では、液体を介して露光処理を施す液浸露光処理のための膜を基板に形成する膜形成装置であって、基板の表面に反射防止膜とフォトレジスト膜またはフォトレジスト膜および他の１種または２種以上の膜からなる表面膜を形成する表面膜形成部と、前記反射防止膜の周縁部を硬化させる周縁部硬化部と、少なくとも基板の周縁部と表面膜の周縁部との境界部分に周縁膜を形成する周縁膜形成部とを具備することを特徴とする膜形成装置を提供する。

また、本発明の第３の観点では、基板の表面に所定のレジストパターンを形成するパターン形成方法であって、基板の表面に反射防止膜とフォトレジスト膜またはフォトレジスト膜および他の１種または２種以上の膜からなる表面膜を形成する工程と、前記基板の表面に形成された反射防止膜の周縁部を硬化させる工程と、少なくとも基板の周縁部と表面膜の周縁部との境界部分に周縁膜を形成する工程と、周縁膜の形成後に、液体を介してフォトレジスト膜を所定のパターンに露光する工程と、フォトレジスト膜の露光後に周縁膜を除去する工程と、露光後のフォトレジスト膜を現像する工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法を提供する。

さらに、本発明の第４の観点では、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に前記膜形成方法が行われるように、コンピュータに処理装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供する。

本発明によれば、基板の表面にフォトレジスト膜またはフォトレジスト膜および他の１種または２種以上の膜からなる表面膜を形成した後、少なくとも基板の周縁部と表面膜の周縁部との境界部分に周縁膜を形成するため、周縁膜によって液浸露光時のフォトレジスト膜を含む表面膜の基板からの剥がれを防止することができる。したがって、露光機の汚染を回避して、現像品質を高めることが可能となる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る膜形成方法およびパターン形成方法を実施可能なパターン形成装置の概略平面図であり、図２はその概略斜視図である。

パターン形成装置１は、半導体基板であるウエハＷに所定のレジストパターンを形成するためのものであり、ウエハＷの搬送ステーションであるカセットステーション１１と、ウエハＷに対して露光処理前後の所定の処理を施す複数の処理ユニットを有する処理ステーション１２と、ウエハＷに対して露光処理を施す露光装置１４と、処理ステーション１２および露光装置１４の間でウエハＷを受け渡すためのインターフェイスステーション１３とを備えている。カセットステーション１１、処理ステーション１２、インターフェイスステーション１３および露光装置１４は、この順にパターン形成装置１の長さ方向（Ｙ方向）に直列に配置されている。

カセットステーション１１は、複数枚、例えば１３枚のウエハＷが収容されたウエハカセット（ＣＲ）を載置するカセット載置台１１ａと、カセット載置台１１ａ上のウエハカセット（ＣＲ）と後述する処理ステーション１２の第４処理ユニット群Ｇ_４に設けられたトランジションユニットとの間でウエハＷを搬送するためのウエハ搬送部１１ｃとをＹ方向に直列に有している。カセット載置台１１ａ上には、ウエハカセット（ＣＲ）を位置決めするための位置決め部１１ｂが、パターン形成装置１の幅方向（Ｘ方向）に複数、例えば５個設けられており、ウエハカセット（ＣＲ）は、その開口がウエハ搬送部１１ｃの筐体の壁面に設けられた開閉部１１ｅと対向するように、位置決め部１１ｂ位置に載置される。ウエハ搬送部１１ｃは、その筐体内に配置された、ウエハＷを保持可能な搬送ピック１１ｄを有し、この搬送ピック１１ｄによってカセット載置台１１ａ上の各ウエハカセット（ＣＲ）とトランジションユニットとの間でウエハＷを搬送するように構成されている。

処理ステーション１２は、筐体１５内に配置されており、その前面側（図１下方）に、カセットステーション１１側からインターフェイスステーション１３側に向かって順に、第１処理ユニット群Ｇ_１、第２処理ユニット群Ｇ_２および第３処理ユニット群Ｇ_３を有し、その背面側（図１上方）に、カセットステーション１１側からインターフェイスステーション１３側に向かって順に、第４処理ユニット群Ｇ_４、第５処理ユニット群Ｇ_５、第６処理ユニット群Ｇ_６および第７処理ユニット群Ｇ_７を有している。また、処理ステーション１２は、第４処理ユニット群Ｇ_４と第５処理ユニット群Ｇ_５との間に第１主搬送部Ａ_１を有し、第５処理ユニット群Ｇ_５と第６処理ユニット群Ｇ_６との間に第２主搬送部Ａ_２を有し、第６処理ユニット群Ｇ_６と第７処理ユニット群Ｇ_７との間に第３主搬送部Ａ_３を有している。

第１処理ユニット群Ｇ_１は、ウエハＷの表面に露光時の光の反射を防止する反射防止膜を形成する例えば２つのボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）と、ウエハＷの表面にレジスト膜（フォトレジスト膜）を形成する例えば３つのレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）とが積み重ねられて構成されている。第２処理ユニット群Ｇ_２は、ウエハＷの表面に形成されたレジスト膜に現像処理を施す例えば３つの現像ユニット（ＤＥＶ）と、ウエハＷの表面に形成されたレジスト膜上に後述する液浸露光用の液体に対する撥水膜としての保護膜を形成する例えば２つのトップコーティングユニット（ＩＴＣ）とが積み重ねられて構成されている。第３処理ユニット群Ｇ_３は、ウエハＷの表面に形成された反射防止膜の周縁部またはエッジ部の硬化処理を行う例えば２つのエッジ硬化ユニット（ＥＣＵ）と、液浸露光時の液体による保護膜等のウエハＷからの剥がれを防止するため、ウエハＷの周縁部とウエハＷの表面に形成された保護膜の周縁部との境界部分にエッジキャップ膜（周縁膜）を形成する例えば２つのエッジキャップ形成ユニット（ＥＣＣ）（周縁膜形成部）と、液浸露光後にエッジキャップ膜を除去するエッジキャップ除去ユニット（ＥＣＲ）とが積み重ねられて構成されている。これらの各ユニットは、例えば、ウエハＷを水平に保持して回転させるスピンチャックを備え、このスピンチャックによってウエハＷを水平に回転させながら所定の処理を行うように構成されている。

第４処理ユニット群Ｇ_４は、カセットステーション１１と第１主搬送部Ａ_１との間でのウエハＷの受け渡し部となるトランジションユニットを有している。第７処理ユニット群Ｇ_７は、第３主搬送部Ａ_３とインターフェイスステーション１３の後述する第１ウエハ搬送体２１との間でのウエハＷの受け渡し部となるトランジションユニットを有している。また、第４処理ユニット群Ｇ_４、第５処理ユニット群Ｇ_５、第６処理ユニット群Ｇ_６および第７処理ユニット群Ｇ_７は、例えば、ウエハＷに疎水化処理を施すアドヒージョンユニットやレジスト塗布後のウエハＷに対して加熱処理を施すプリベークユニット、現像処理後のウエハＷに対して加熱処理を施すポストベークユニット、露光後現像前のウエハＷに対して加熱処理を施すポストエクスポージャーベークユニット等の熱処理ユニットが積み重ねられて構成されている。

第１主搬送部Ａ_１は、ウエハＷを保持可能な第１主ウエハ搬送アーム１６を有し、この第１主ウエハ搬送アーム１６は、第１処理ユニット群Ｇ_１、第４処理ユニット群Ｇ_４および第５処理ユニット群Ｇ_５の各ユニットに選択的にアクセスできるようになっている。第２主搬送部Ａ_２は、ウエハＷを保持可能な第２主ウエハ搬送アーム１７を有し、この第２主ウエハ搬送アーム１７は、第２処理ユニット群Ｇ_２、第５処理ユニット群Ｇ_３および第６処理ユニット群Ｇ_６の各ユニットに選択的にアクセスできるようになっている。第２主搬送部Ａ_３は、ウエハＷを保持可能な第３主ウエハ搬送アーム１８を有し、この第２主ウエハ搬送アーム１８は、第３処理ユニット群Ｇ_３、第６処理ユニット群Ｇ_６および第７処理ユニット群Ｇ_７の各ユニットに選択的にアクセスできるようになっている。

第１処理ユニット群Ｇ_１、第２処理ユニット群Ｇ_２および第３処理ユニット群Ｇ_３の下側にはそれぞれ、これらの各ユニットに所定の処理液を供給したり、各ユニットで使用された処理液を回収したりするケミカルユニット（ＣＨＭ）が設けられている。

インターフェイスステーション１３は、筐体内に配置された、処理ステーション１２側の第１インターフェイスステーション１３ａと、露光装置１４側の第２インターフェイスステーション１３ｂとを有している。第１インターフェイスステーション１３ａには、第７処理ユニット群Ｇ_７の開口部と対面するように、ウエハＷを搬送するための第１ウエハ搬送体２１が設けられており、第２インターフェイスステーション１３ｂには、Ｘ方向に移動可能なウエハＷを搬送するための第２ウエハ搬送体２２が設けられている。

第１インターフェイスステーション１３ａの正面側には、ウエハ周辺部の余分なレジストを除去するためにウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置と、露光装置１４に搬送されるウエハＷを一時収容するイン用バッファカセットと、露光装置１４から搬送されたウエハＷを一時収容するアウト用バッファカセットと、露光装置１４に搬送される前後のウエハを洗浄する洗浄ユニットとが積み重ねられて構成された第８処理ユニット群Ｇ_８が配置されている。第１インターフェイスステーション１３ａの背面側には、ウエハＷを高精度に温調する高精度温調ユニットが例えば２段に積み重ねられて構成された第９処理ユニット群Ｇ_９が配置されている。

第１ウエハ搬送体２１は、第７処理ユニット群Ｇ_７、第８処理ユニット群Ｇ_８、第９処理ユニット群Ｇ_９の各ユニットにアクセス可能であり、これにより各ユニット間でのウエハＷの搬送を行う。第２ウエハ搬送体２２は、第８処理ユニット群Ｇ_８の洗浄ユニット、第９処理ユニット群Ｇ_９の各ユニット、露光装置１４の後述するインステージ１４ａおよびアウトステージ１４ｂにアクセス可能であり、これら各部の間でウエハＷの搬送を行う。

第１インターフェイスステーション１３ａの上部には、第１インターフェイスステーション１３ａまたはインターフェイスステーション１３の気流を調整する気流調整部２３が設けられ、第２インターフェイスステーション１３ｂの上部には、露光装置１４から搬送されたウエハＷが乾燥しないように第２インターフェイスステーション１３ｂまたはインターフェイスステーション１３を加湿する加湿部２４が設けられている。

露光装置１４は、ウエハＷを純水等の液体に浸漬させた状態でレジスト膜を所定のパターンに露光する、いわゆる液浸露光を行うように構成されており、インターフェイスステーション１３から搬送された露光処理前のウエハＷを載置するインステージ１４ａと、インターフェイスステーション１３に搬送される露光処理後のウエハＷを載置するアウトステージ１４ｂとを有している。

図２に示すように、カセットステーション１１の下部にはこのパターン形成装置１の全体を制御する制御部１９が設けられている。制御部１９は、図３に示すように、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラ２５と、このプロセスコントローラ２５に接続された、工程管理者がパターン形成装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードやパターン形成装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェイス２６と、プロセスコントローラ２５に接続された、パターン形成装置１で実行される処理をプロセスコントローラ２５の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部２７とを有している。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェイス２６からの指示等にて任意のレシピを記憶部２７から呼び出してプロセスコントローラ２５に実行させることで、プロセスコントローラ２５の制御下でパターン形成装置１での処理が行われる。また、前記レシピは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュメモリなどのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させて利用したりすることも可能である。

次に、パターン形成装置１における処理工程について説明する。
図４はパターン形成装置１による処理工程を説明するためのウエハＷの断面図である。

このように構成されたパターン形成装置１においては、まず、搬送ピック１１ｄにより、ウエハカセット（ＣＲ）から１枚のウエハＷを取り出し、処理ステーション１２の第４処理ユニット群Ｇ_４に設けられたトランジションユニットに搬送する。次に、第１〜３主搬送部Ａ_１〜Ａ_３により、レシピの順序に従って、第１〜７処理ユニット群Ｇ_１〜Ｇ_７の所定のユニットにウエハＷを順次搬送し、ウエハＷに一連の処理を施す。

ここでは、まず、ウエハＷをボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）に搬送し、ウエハＷの表面に反射防止膜１０１（図４（ａ）参照）を形成する。反射防止膜１０１の形成は、ウエハＷ上に反射防止膜形成材料を供給して拡げ、溶剤によって周縁部の余分な反射防止膜形成材料をカットすることにより行われる。次に、ウエハＷをレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に搬送し、図４（ａ）に示すように、ウエハＷの表面（反射防止膜１０１の表面）にレジスト膜１０２を形成する。レジスト膜１０２の形成は、ウエハＷ上にレジスト液を供給して拡げ、溶剤によって周縁部の余分なレジストをカットすることにより行われる。続いて、ウエハＷをエッジ硬化ユニット（ＥＣＵ）に搬送し、図４（ｂ）に示すように、反射防止膜１０１の周縁部１０１ａを硬化させる。これにより、ウエハＷに対する反射防止膜１０１の付着性が高められる。なお、エッジ硬化ユニット（ＥＣＵ）およびエッジ硬化ユニット（ＥＣＵ）での硬化処理については、後に詳細に説明する。

エッジ硬化ユニット（ＥＣＵ）での硬化処理が終了したら、ウエハＷをトップコーティングユニット（ＩＴＣ）に搬送し、図４（ｃ）に示すように、レジスト膜１０２が覆われるようにウエハＷの表面（反射防止膜１０１の表面）に保護膜１０３を形成する。保護膜１０３の形成は、ウエハＷ上に保護膜形成材料を供給して拡げ、溶剤によって周縁部の余分な保護膜形成材料をカットすることにより行われる。反射防止膜１０１、レジスト膜１０２および保護膜１０３は、ウエハＷの表面に形成された表面膜を構成する。また、ボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）およびトップコーティングユニット（ＩＴＣ）は、ウエハＷに表面膜を形成する表面膜形成部を構成する。

次に、ウエハＷをプリベークユニットに搬送し、図４（ｄ）に示すように、例えば反射防止膜１０１、レジスト膜１０２および保護膜１０３に含まれる溶剤が除去されるように、ウエハＷに対してプリベーク処理を施す。続いて、ウエハＷをエッジキャップ形成ユニット（ＥＣＣ）に搬送し、図４（ｅ）に示すように、少なくともウエハＷの周縁部、反射防止膜１０１の周縁部および保護膜１０３の周縁部にかけての境界部分にエッジキャップ膜形成材料を供給してエッジキャップ膜１０４を形成し、その後、図４（ｆ）に示すように、エッジキャップ膜１０４を加熱処理して硬化させる。この際の加熱温度は、反射防止膜１０１、レジスト膜１０２および保護膜１０３の化学反応が起こらないように、前述のプリベーク処理、後述するポストエクスポージャーベーク処理およびポストベーク処理の加熱温度よりも低い温度に設定する。例えば、ポストエクスポージャーベーク処理の加熱温度が１１０〜１３０℃に設定されている場合には、エッジキャップ膜１０４の加熱温度を１００℃以下、好ましくは９０℃以下に設定することができる。

エッジキャップ膜形成材料としては、ウエハＷおよび保護膜１０３等の膜に対する付着性が高く、耐水性または撥水性を有し、レジストと同種の材料からなり、かつ感光基を有していないものを用いることができる。このような材料としては、例えば、後述する液浸露光に用いられる光源がフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザ光等の真空紫外光の場合には、アクリル系樹脂等を用いることができ、液浸露光に用いられる光源がフッ化クリプトン（ＫｒＦ）エキシマレーザ光等の遠紫外光の場合には、ポリイミド（ＰＩ）、ポリヒドロスチレン（ＰＨＳ）等を用いることができる。なお、エッジキャップ形成ユニット（ＥＣＣ）およびエッジキャップ形成ユニット（ＥＣＣ）でのエッジキャップ膜１０４の形成については、後に詳細に説明する。

処理ステーション１２は、液浸露光処理のための膜をウエハＷに形成する膜形成装置を構成する。

なお、第１〜７処理ユニット群Ｇ_１〜Ｇ_７での処理においては、ボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）での反射防止膜の形成に代えてアドヒージョンユニットでのアドヒージョン処理を行う場合もあり、レジスト膜上に反射防止膜を形成し、反射防止膜上に保護膜を形成する場合もある。

処理ステーション１２でのウエハＷの一連の処理が終了し、ウエハＷを第７処理ユニット群Ｇ_７に設けられたトランジションユニットに搬送したら、第１ウエハ搬送体２１により、ウエハＷを第８処理ユニット群Ｇ_８の周辺露光装置、イン用バッファカセット、洗浄ユニットおよび第９処理ユニット群Ｇ_９の高精度温調ユニットに順次搬送し、ウエハＷに一連の処理を施す。そして、第２ウエハ搬送体２２によってウエハＷを露光装置１４のインステージ１４ａに搬送し、露光装置１４でウエハＷに対して液浸露光処理を施す。

露光装置１４では、図４（ｇ）に示すように、ウエハＷと露光用の投影レンズ１０５との間に、純水等の液体を供給および吸引して水流を形成しながら、この液体を介し、投影レンズ１０５によってレジスト膜１０２にマスクのパターン像１０２ａを所定の倍率で投影露光する。また、必要に応じてエアカーテンを形成しながら行う。露光の光源としては、前述のように、ＫｒＦエキシマレーザ光等の遠紫外光やＡｒＦエキシマレーザ光等の真空紫外光などが用いられる。ここで、反射防止膜１０１および保護膜１０３の周縁部は、エッジキャップ膜１０４で覆われているため、エッジカット処理が適切でない場合であっても、液体の水流やエアカーテンの気流等によりこのような膜が剥がれてしまうといったことが防止される。また、レジスト膜１０２の周縁部が保護膜１０３から露出している場合であっても、レジスト膜１０２をエッジキャップ膜１０４で覆うことができるため、レジスト膜１０２の剥がれも確実に防止することができる。

露光装置１４での液浸露光後、ウエハＷをアウトステージ１４ｂに載置したら、第２ウエハ搬送体２２によってウエハＷを洗浄ユニットに搬送し、ウエハＷを洗浄する。続いて、第１ウエハ搬送体２１によってウエハＷを第７処理ユニット群Ｇ_７に設けられたトランジションユニットに搬送し、第１〜３主搬送部Ａ_１〜Ａ_３により、レンピの順序にしたがって、第１〜７処理ユニット群Ｇ_１〜Ｇ_７の所定のユニットにウエハＷを順次搬送し、ウエハＷに一連の処理を施す。

ここでは、まず、ウエハＷをエッジキャップ除去ユニット（ＥＣＲ）に搬送し、図４（ｈ）に示すように、ウエハＷからエッジキャップ膜１０４を除去する。エッジキャップ膜１０４の除去は、ウエハＷにエッジキャップ膜用の溶剤を供給することによって行われる。次に、ウエハＷをポストエクスポージャーベークユニットに搬送し、ウエハＷに対してポストエクスポージャーベーク処理を施す。続いて、ウエハＷを現像ユニット（ＤＥＶ）に搬送し、ウエハＷに対して現像処理を施す。現像処理は、ウエハＷ上に現像液を供給することによって行われる。これにより、図４（ｉ）に示すように、保護膜１０３およびレジスト膜１０２のパターン像１０２ａ部分が除去され、ウエハＷ上に所定のレジストパターンが形成される。続いて、ウエハＷをポストベークユニットに搬送し、ウエハＷに対してポストベーク処理を施す。そして、ウエハＷを、第３処理ユニット群Ｇ_３に設けられたトランジションユニットに搬送した後、カセットステーション１１のウエハカセット（ＣＲ）へと搬送することとなる。

本実施形態では、ウエハＷの表面にレジスト膜１０２や保護膜１０３等の表面膜を形成した後、ウエハＷの周縁部と保護膜１０３等の表面膜との境界部分が覆われるようにエッジキャップ膜１０４を形成して、ウエハＷに対して液浸露光処理を施すことにより、前述のように保護膜１０３等の表面膜の剥がれを防止することができるため、剥がれた膜に起因する露光装置１４または投影レンズ１０５の汚染を回避して、現像品質を高めることが可能となる。

また、本実施形態では、ウエハＷの表面に反射防止膜１０１を形成した後、液浸露光前に、反射防止膜１０１の周縁部１０１ａのみをあらかじめ硬化させるため、ウエハＷに対する反射防止膜１０１の付着性を高めることができる。したがって、液浸露光処理の際の反射防止膜１０１の剥がれをより確実に防止することができ、これにより、現像品質のさらなる向上を図ることが可能となる。

次に、エッジ硬化ユニット（ＥＣＵ）について詳細に説明する。
図５（ａ）はパターン形成装置１に設けられたエッジ硬化ユニット（ＥＣＵ）の正面方向の概略断面図であり、図５（ｂ）はその平面方向の概略断面図である。

エッジ硬化ユニット（ＥＣＵ）は、ウエハＷを収容するチャンバー５０と、チャンバー５０内でウエハＷを水平に保持して回転させるスピンチャック５１と、スピンチャック５１に保持されたウエハＷ上の反射防止膜１０１（図４参照）の周縁部を硬化させる硬化機構５２とを備えている。

チャンバー５０の第３主搬送部Ａ_３に対向する側壁には、ウエハＷを搬入出するための搬入出口５０ａが形成されているとともに、この搬入出口５０ａを開閉可能なシャッター５０ｂが設けられている。スピンチャック５１は、昇降可能であり、ウエハＷの下面（裏面）の中心部に真空吸着してウエハＷを保持し、モータ等の駆動源５１ａによって保持したウエハＷを水平に回転させるように構成されている。硬化機構５２は、ウエハＷの周縁部の一部が挿入可能なように断面コ字状に形成され、挿入されたウエハＷ上の反射防止膜の周縁部に紫外線（ＵＶ）を照射するランプ等の図示しないＵＶ照射手段を有している。硬化機構５２は、ガイドレール５２ａに沿ってＹ方向に移動可能なアーム５２ｂに取り付けられ、このアーム５２ｂとともにＹ方向に移動するように構成されている。

このように構成されたエッジ硬化ユニット（ＥＣＵ）においては、まず、第３主搬送部Ａ_３の第３主ウエハ搬送アーム１８によって搬入出口５０ａからチャンバー５０内にウエハＷが搬入されたら、スピンチャック５１を上昇させてウエハＷに吸着させ、ウエハＷをスピンチャック５１に保持させる。次に、シャッター５０ｂによって搬入出口５０ａを閉塞するとともに、ウエハＷの周縁部の一部が挿入されるように硬化機構５２を移動させる。そして、スピンチャック５１によってウエハＷを所定の速度で回転させつつ、硬化機構５２のＵＶ照射手段によってウエハＷ上の反射防止膜の周縁部に紫外線を照射する。これにより、反射防止膜の周縁部を周方向にほぼ均等に硬化させることができる。反射防止膜の硬化を所定の時間行ったら、硬化機構５２をウエハＷから離間するように移動させるとともに、スピンチャック５１による回転を停止させ、シャッター５０ｂによって搬入出口５０ａを開放する。そして、第３主搬送部Ａ_３の第３主ウエハ搬送アーム１８が搬入出口５０ａからチャンバー５０内に進入してウエハＷを支持または保持したら、スピンチャック５１を下降させてウエハＷから離間させる。その後、第３主ウエハ搬送アーム１８によってウエハＷが搬入出口６０ａからチャンバー５０外に搬出されることとなる。

なお、ここでは、反射防止膜の周縁部を硬化させるための手段としてＵＶ照射手段を用いたが、反射防止膜の材料に応じてヒーター等の加熱手段を用いてもよい。

次に、エッジキャップ形成ユニット（ＥＣＣ）について詳細に説明する。
図６（ａ）はパターン形成装置１に設けられたエッジキャップ形成ユニット（ＥＣＣ）の正面方向の概略断面図であり、図６（ｂ）はその平面方向の概略断面図である。

エッジキャップ形成ユニット（ＥＣＣ）は、ウエハＷを収容するチャンバー５０と、チャンバー５０内でウエハＷを水平に保持して回転させるスピンチャック５１と、スピンチャック５１に保持されたウエハＷの周縁部（ウエハＷの周縁部から反射防止膜１０１、保護膜１０３（図４参照）の周縁部にかけての境界部分）にエッジキャップ膜形成材料を供給する材料供給機構６２と、ウエハＷの裏面側の周縁部に付着した余分なエッジキャップ膜形成材料を除去するための溶剤を供給する溶剤ノズル６３と、スピンチャック５１に保持されたウエハＷから流れ落ちた、あるいは振り切られたエッジキャップ膜形成材料および溶剤を受け止めるカップ体６４と、スピンチャック５１に保持されたウエハＷ上のエッジキャップ膜１０４（図４参照）を硬化させる硬化機構６５とを備えている。なお、エッジキャップ形成ユニット（ＥＣＣ）のチャンバー５０およびスピンチャック５１は、エッジ硬化ユニット（ＥＣＵ）のそれと同様の構造を有しており、同符号を付して説明を省略する。

材料供給機構６２は、エッジキャップ形成材料を供給するための材料供給源６２ａと、材料供給源６２ａからのエッジキャップ形成材料を、上方からスピンチャック６１に保持されたウエハＷの周縁部に吐出する材料ノズル６２ｂと、材料供給源６２ａからのエッジキャップ形成材料を材料ノズル６２ｂに導く導管６２ｃと、導管６２ｃを流通するエッジキャップ形成材料の流量を調整するバルブ等の流量調整機構６２ｄとを有している。材料ノズル６２ｂは、その基端部がチャンバー５０内に設けられたＹ方向に延びるガイドレール６２ｅに接続されていることにより、このガイドレール６２ｅに沿ってＹ方向に移動可能であり、かつ昇降可能に設けられている。溶剤ノズル６３は、スピンチャック５１に保持されたウエハＷの下方に、例えば周方向に間隔をあけて複数本設けられている。溶剤ノズル６３は、上方に向かってウエハＷの外側に傾斜するように設けられており、吐出した溶剤がウエハＷの周縁部に内側下方から到達するように構成されている。

カップ体６４は、上部が開口し、ウエハＷを保持したスピンチャック６１の下降時にウエハＷを囲繞するように設けられている。また、カップ体６４は、その上端部が上方に向かって内側に傾斜しており、ウエハＷから流れ落ちた、あるいは振り切られたエッジキャップ膜形成材料および溶剤とともに、溶剤ノズル６３から吐出された溶剤も直接受け止めることができるように構成されている。カップ体６４内の底壁には、受け止めたエッジキャップ膜形成材料および溶剤を回収する回収ライン６４ａが接続されており、カップ体６４から回収ライン６４ａに回収されたエッジキャップ膜形成材料および溶剤は、再利用または廃棄されるように構成されている。

硬化機構６５は、上昇時のスピンチャック６１に保持されたウエハＷの周縁部の一部が挿入可能なように断面コ字状に形成され、挿入されたウエハＷ上のエッジキャップ膜を加熱するヒーター等の図示しない加熱手段を有している。硬化機構６５は、ガイドレール６５ａに沿ってＹ方向に移動可能なアーム６５ｂに取り付けられ、このアーム６５ｂとともにＹ方向に移動するように構成されている。

このように構成されたエッジキャップ形成ユニット（ＥＣＣ）においては、まず、まず、第３主搬送部Ａ_３の第３主ウエハ搬送アーム１８によって搬入出口５０ａからチャンバー５０内にウエハＷが搬入されたら、スピンチャック５１を上昇させてウエハＷに吸着させ、ウエハＷをスピンチャック５１に保持させる。次に、シャッター５０ｂによって搬入出口５０ａを閉塞するとともに、カップ体６４によってウエハＷが囲繞されるようにスピンチャック５１を下降させる。そして、スピンチャック５１によってウエハＷを回転させつつ、材料供給機構６２によってウエハＷの周縁部（ウエハＷの周縁部から反射防止膜、保護膜の周縁部にかけての境界部分）にエッジキャップ形成材料を供給するとともに、溶剤ノズル６３から溶剤を供給してウエハＷの裏面側に付着した余分なエッジキャップ形成材料を除去する。これにより、ウエハＷの周縁部から反射防止膜の周縁部、保護膜の周縁部にかけての境界部分にエッジキャップ膜が形成される。続いて、材料供給機構６２によるエッジキャップ膜形成材料の供給および溶剤ノズル６３からの溶剤の供給を停止した状態で、スピンチャック５１によってウエハＷを回転させてエッジキャップ膜をある程度乾燥させる。

エッジキャップ膜がある程度乾燥したら、スピンチャック５１を上昇させる。次に、ウエハＷの周縁部の一部が挿入されるように硬化機構６５を移動させる。そして、スピンチャック５１によってウエハＷを所定の速度で回転させつつ、硬化機構６５の加熱手段によってエッジキャップ膜を例えば１００℃以下、好ましくは９０℃以下の温度で加熱する。これにより、エッジキャップ膜を周方向にほぼ均等に硬化させることができる。エッジキャップ膜の硬化を所定の時間行ったら、硬化機構６５をウエハＷから離間するように移動させるとともに、スピンチャック５１による回転を停止させ、シャッター５０ｂによって搬入出口５０ａを開放する。そして、第３主搬送部Ａ_３の第３主ウエハ搬送アーム１８が搬入出口５０ａからチャンバー５０内に進入してウエハＷを支持または保持したら、スピンチャック５１を下降させてウエハＷから離間させる。その後、第３主ウエハ搬送アーム１８によってウエハＷが搬入出口５０ａからチャンバー５０外に搬出されることとなる。

このように構成されたエッジキャップ形成ユニット（ＥＣＣ）を用いることにより、エッジキャップ膜の形成とその後のエッジキャップ膜の硬化処理とを同一のチャンバー５０内で行うことができるため、装置のコンパクト化を図ることができる。

なお、ここでは、エッジキャップ膜を硬化させるための手段としてヒーター等の加熱手段を用いたが、エッジキャップ膜の材料に応じてＵＶ照射手段を用いてもよい。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上記実施形態では、レジスト膜に表面に保護膜を形成し、保護膜の周縁部とウエハの周縁部との境界部分にエッジキャップ膜を形成したが、これに限らず、レジスト膜に表面に保護膜を形成せずに、レジスト膜の周縁部とウエハの周縁部との境界部分に直接エッジキャップ膜を形成してもよい。

本発明に係る膜形成方法およびパターン形成方法を実施可能なパターン形成装置の概略平面図である。 パターン形成装置の概略斜視図である。 パターン形成装置に設けられた制御部の概念図である。 パターン形成装置による処理工程を説明するためのウエハの断面図である。 パターン形成装置を構成するエッジ硬化ユニットの概略断面図である。 パターン形成装置を構成するエッジキャップ形成ユニットの概略断面図である。

符号の説明

１：パターン形成装置
１２：処理ステーション（膜形成装置）
２５：プロセスコントローラ
２６：ユーザーインターフェイス
２７：記憶部
１０１：反射防止膜
１０２：レジスト膜（フォトレジスト膜）
１０３：保護膜
１０４：エッジキャップ膜（周縁膜）
ＢＡＲＣ：ボトムコーティングユニット
ＣＯＴ：レジスト塗布ユニット
ＤＥＶ：現像ユニット
ＥＣＣ：エッジキャップ形成ユニット（周縁膜形成部）
ＥＣＲ：エッジキャップ除去ユニット
ＥＣＵ：エッジ硬化ユニット
ＩＴＣ：トップコーティングユニット
Ｗ：ウエハ（基板）

Claims (12)

1. 液体を介して露光処理を施す液浸露光処理のための膜を基板に形成する膜形成方法であって、
   基板の表面に反射防止膜とフォトレジスト膜またはフォトレジスト膜および他の１種または２種以上の膜からなる表面膜を形成する工程と、
   少なくとも基板の周縁部と表面膜の周縁部との境界部分に周縁膜を形成する工程と
   を含み、
   前記周縁膜形成工程前に、前記反射防止膜の周縁部を硬化させる工程をさらに含むことを特徴とする膜形成方法。
2. 前記反射防止膜の周縁部を硬化させる工程は、前記反射防止膜の周縁部に紫外線を照射することにより行われることを特徴とする請求項１に記載の膜形成方法。
3. 周縁膜を硬化させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の膜形成方法。
4. 前記周縁膜形成工程前に、表面膜を加熱する工程をさらに含み、
   前記周縁膜硬化工程は、表面膜の加熱温度以下の温度で周縁膜を加熱することにより行うことを特徴とする請求項３に記載の膜形成方法。
5. 前記表面膜は、前記フォトレジスト膜を覆う保護膜を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の膜形成方法。
6. 液体を介して露光処理を施す液浸露光処理のための膜を基板に形成する膜形成装置であって、
   基板の表面に反射防止膜とフォトレジスト膜またはフォトレジスト膜および他の１種または２種以上の膜からなる表面膜を形成する表面膜形成部と、
   前記反射防止膜の周縁部を硬化させる周縁部硬化部と、
   少なくとも基板の周縁部と表面膜の周縁部との境界部分に周縁膜を形成する周縁膜形成部と
   を具備することを特徴とする膜形成装置。
7. 前記周縁部硬化部は、前記基板を保持するスピンチャックと、
   前記反射防止膜の周縁部を硬化させる反射防止膜硬化機構とを含み、
   前記反射防止膜硬化機構は、前記スピンチャックに保持された前記基板の周縁部の一部が挿入可能なように断面コ字状に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の膜形成装置。
8. 前記反射防止膜硬化機構は紫外線照射手段を有し、前記紫外線照射手段は前記スピンチャックによって前記基板を回転させつつ、前記反射防止膜の周縁部に紫外線を照射することを特徴とする請求項７に記載の膜形成装置。
9. 前記周縁膜形成部は、前記基板を保持するスピンチャックと、
   前記境界部分に周縁膜形成材料を供給する材料供給機構と、
   前記周縁膜を硬化させる周縁膜硬化機構とを含み、
   前記周縁膜硬化機構は、前記スピンチャックに保持された前記基板の周縁部の一部が挿入可能なように断面コ字状に形成されていることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の膜形成装置。
10. 前記周縁膜硬化機構は加熱手段を有し、前記加熱手段は前記スピンチャックによって前記基板を回転させつつ、前記周縁膜を加熱することを特徴とする請求項９に記載の膜形成装置。
11. 基板の表面に所定のレジストパターンを形成するパターン形成方法であって、
    基板の表面に反射防止膜とフォトレジスト膜またはフォトレジスト膜および他の１種または２種以上の膜からなる表面膜を形成する工程と、
    前記基板の表面に形成された反射防止膜の周縁部を硬化させる工程と、
    少なくとも基板の周縁部と表面膜の周縁部との境界部分に周縁膜を形成する工程と、
    周縁膜の形成後に、液体を介してフォトレジスト膜を所定のパターンに露光する工程と、
    フォトレジスト膜の露光後に周縁膜を除去する工程と、
    露光後のフォトレジスト膜を現像する工程と
    を含むことを特徴とするパターン形成方法。
12. コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
    前記制御プログラムは、実行時に請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の膜形成方法が行われるように、コンピュータに処理装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体。

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