JP5827939B2 - 成膜方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び成膜装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板上に金属含有膜を形成する成膜方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体、及び当該成膜方法を実行するための成膜装置に関する。

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、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上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、ウェハ表面のレジスト膜に所定パターンの光を照射してレジスト膜を露光する露光処理、露光されたレジスト膜内を現像する現像処理等が順次行われて、ウェハ表面のレジスト膜に所定のレジストパターンが形成される。

近年の半導体デバイスは例えば２０ｎｍ以下に微細化しており、上述したレジストパターンの微細化が求められている。このレジストパターンの微細化に対応するため、例えばフォトリソグラフィー工程では、レジスト塗布処理、露光処理及び現像処理を複数回行う、いわゆるマルチパターニング（Ｍｕｌｔｉ−ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）が検討されている。しかしながら、マルチパターニングはそのプロセスが複雑であるため、当該マルチパターニングで形成されるレジストパターンをマスクとしてエッチング処理を行う場合、エッチング加工技術の精度を確保するのが困難になってきている。

そこで、エッチング加工技術の精度を向上させるため、エッチングの被処理膜に対してエッチング選択比の取れるメタルハードマスク膜をレジスト膜の下層に形成することが検討されている。メタルハードマスク膜は、有機膜中に金属成分を含有した膜である（特許文献１）。

またメタルハードマスク膜の形成に際しては、コストや膜の平坦性等の観点から、いわゆるスピン塗布法を用いることが検討されている。スピン塗布法では、回転中のウェハ上にメタルハードマスク材料を供給し、遠心力によりウェハ上でメタルハードマスク材料を拡散させることによって、ウェハの表面にメタルハードマスク材料を塗布する。

特開２００１−２７２７８６号公報

ところで、例えば多層配線構造の半導体デバイスでは、ウェハ上に例えばＳｉＯ_２膜等の所定のパターンが形成されている場合がある。このように所定のパターンが形成されたウェハ上に、スピン塗布法を用いてメタルハードマスク膜を形成しようとすると、メタルハードマスク材料が金属成分を含みその流動性が悪いため、パターンの溝にメタルハードマスク材料を適切に進入させることができない。特に近年のパターンの微細化に伴い、このメタルハードマスク材料の埋め込み性の問題は顕著に現れる。またメタルハードマスク材料の材料応力により、埋め込み時にパターンが破壊されるおそれもある。このようにメタルハードマスク材料がパターンに適切に埋め込まれない場合、ウェハ上にメタルハードマスク膜を適切に形成することができない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、金属を含有する金属含有膜を基板上に適切に形成することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、基板上に金属含有膜を形成する成膜方法であって、基板上に溶剤及び水酸基を有する有機膜を形成する有機膜形成工程と、前記有機膜中にアルコールである処理剤を進入させ、且つ前記処理剤を介してナノパーティクルである金属を前記有機膜中に浸潤させて、金属含有膜を形成する金属含有膜形成工程と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、有機膜形成工程において例えばスピン塗布法を用いて基板上に有機溶液を塗布する場合、当該有機溶液の流動性が良く埋め込み性が良いので、基板上に所定のパターンが形成されていても、パターンの溝に有機溶液を適切に進入させることができる。このため、基板上に有機膜を適切に形成することができる。また金属含有膜形成工程において、有機膜中にアルコールである処理剤を進入させると、当該処理剤を進入経路としてナノパーティクルである金属を有機膜中に進入させることができる。そうすると、有機膜中に金属が浸潤された金属含有膜が基板上に形成される。しかも、この金属含有膜は金属を含有するため、本来必要とされる性能である高いエッチング選択比を有している。以上のように本発明によれば、高いエッチング選択比を有する金属含有膜を基板上に適切に形成することができる。

前記有機膜形成工程において、基板上に有機溶液を塗布して前記有機膜を形成し、前記金属含有膜形成工程において、前記有機膜中の溶剤を排出しつつ前記処理剤を進入させ、且つ前記処理剤を介して金属を前記有機膜中に浸潤させてもよい。

前記成膜方法は、前記有機膜形成工程後であって前記金属含有膜形成工程前に、前記有機膜中の溶剤の量を調整する溶剤調整工程をさらに有していてもよい。

前記溶剤調整工程において、前記溶剤の量を増加させる場合には前記有機膜に溶剤を追加供給し、前記溶剤の量を減少させる場合には前記有機膜を熱処理してもよい。

前記有機膜形成工程において、基板上に有機溶液を塗布した後、基板を熱処理して前記有機膜を形成し、前記金属含有膜形成工程において、熱処理された前記有機膜の架橋を切断した後、前記有機膜中に前記処理剤を進入させ、且つ前記金属を前記有機膜中に浸潤させてもよい。

前記金属含有膜形成工程において、前記有機膜の架橋の切断は、前記有機膜に対する紫外線照射又は前記有機膜に対するオゾン供給によって行われてもよい。

前記金属含有膜形成工程において、前記処理剤中に前記金属を含有する金属含有剤を前記有機膜上に供給し、前記有機膜中に前記金属含有剤を進入させて、前記金属を前記有機膜中に浸潤させてもよい。

前記金属含有膜形成工程において、前記金属含有剤は液体状又は気体状で前記有機膜上に供給されてもよい。

前記金属含有膜形成工程において、前記有機膜上に前記処理剤を供給して前記有機膜中に前記処理剤を進入させた後、前記金属を含有する金属含有剤を前記有機膜上に供給して前記金属を前記有機膜中に浸潤させてもよい。

前記金属含有膜形成工程において、前記処理剤と前記金属含有剤は、それぞれ液体状又は気体状で前記有機膜上に供給されてもよい。

別な観点による本発明によれば、前記成膜方法を成膜装置によって実行させるために、当該成膜装置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が提供される。

また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。

さらに別な観点による本発明は、基板上に金属含有膜を形成する成膜装置であって、基板上に溶剤及び水酸基を有する有機膜を形成する有機膜形成部と、前記有機膜中にアルコールである処理剤を進入させ、且つ前記処理剤を介してナノパーティクルである金属を前記有機膜中に浸潤させて、金属含有膜を形成する金属含有膜形成部と、を有することを特徴としている。

前記有機膜形成部は、基板上に有機溶液を供給する有機溶液供給部を有し、前記金属含有膜形成部は、前記有機膜中の溶剤を排出しつつ前記処理剤を進入させ、且つ前記処理剤を介して金属を前記有機膜中に浸潤させてもよい。

前記成膜装置は、前記有機膜中の溶剤の量を調整する溶剤調整部をさらに有していてもよい。

前記溶剤調整部は、前記溶剤の量を増加させる場合には前記有機膜に溶剤を追加供給し、前記溶剤の量を減少させる場合には前記有機膜を熱処理してもよい。

前記有機膜形成部は、基板上に有機溶液を供給する有機溶液供給部と、基板を熱処理する熱処理部とを有し、前記金属含有膜形成部は、前記熱処理部によって熱処理された前記有機膜の架橋を切断する架橋切断部を有していてもよい。

前記架橋切断部は、前記有機膜に対する紫外線照射又は前記有機膜に対するオゾン供給を行なってもよい。

前記金属含有膜形成部は、前記処理剤中に前記金属を含有する金属含有剤を前記有機膜上に供給する金属含有剤供給部を有してもよい。

前記金属含有剤供給部は、前記金属含有剤を液体状又は気体状で前記有機膜上に供給してもよい。

前記金属含有膜形成部は、前記有機膜上に前記処理剤を供給する処理剤供給部と、前記金属を含有する金属含有剤を前記有機膜上に供給する金属含有剤供給部とを有していてもよい。

前記金属含有膜形成部は、前記処理剤と前記金属含有剤をそれぞれ液体状又は気体状で前記有機膜上に供給してもよい。

本発明によれば、高いエッチング選択比を有する金属含有膜を基板上に適切に形成することができる。

本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの内部構成の概略を示す平面図である。 塗布現像処理システムの内部構成の概略を示す側面図である。 塗布現像処理システムの内部構成の概略を示す側面図である。 塗布処理装置の構成の概略を示す横断面図である。 塗布処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 成膜処理の説明図であり、（ａ）はウェハ上に有機膜が形成された様子を示し、（ｂ）はウェハ上に金属含有膜が形成された様子を示す。 他の実施の形態にかかる塗布処理装置の構成の概略を示す横断面図である。 他の実施の形態にかかる塗布処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態にかかる成膜処理の説明図であり、（ａ）はウェハ上に有機膜が形成された様子を示し、（ｂ）は有機膜中にアルコールが進入した様子を示し、（ｃ）はウェハ上に金属含有膜が形成された様子を示す。 熱処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 熱処理装置の構成の概略を示す横断面図である。 他の実施の形態においてウェハ上に金属含有膜が形成された様子を示す説明図である。 他の実施の形態にかかる塗布処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態においてウェハ上に金属含有膜が形成された様子を示す説明図である。 架橋切断装置の構成の概略を示す縦断面図である。 他の実施の形態にかかる成膜処理の説明図であり、（ａ）はウェハ上に有機膜が形成された様子を示し、（ｂ）は有機膜が熱処理された様子を示し、（ｃ）は有機膜の架橋が切断された様子を示し、（ｄ）はウェハ上に金属含有膜が形成された様子を示す。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、塗布現像処理システム１の内部構成の概略を示す平面図である。図２及び図３は、塗布現像処理システム１の内部構成の概略を示す側面図である。なお、塗布現像処理システム１は、本発明における成膜装置として機能し、特に本実施の形態では後述する塗布処理装置が本発明における成膜装置として機能する。

塗布現像処理システム１は、図１に示すように例えば外部との間で複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション２と、フォトリソグラフィー処理の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション３と、処理ステーション３に隣接する露光装置４との間でウェハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション５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が設けられている。カセット載置台１０には、複数、例えば４つのカセット載置板１１が設けられている。カセット載置板１１は、水平方向のＸ方向（図１中の上下方向）に一列に並べて設けられている。これらのカセット載置板１１には、塗布現像処理システム１の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置することができる。

カセットステーション２には、図１に示すようにＸ方向に延びる搬送路２０上を移動自在なウェハ搬送装置２１が設けられている。ウェハ搬送装置２１は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板１１上のカセットＣと、後述する処理ステーション３の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。

処理ステーション３には、各種装置を備えた複数、例えば４つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が設けられている。例えば処理ステーション３の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション３のカセットステーション２側（図１のＹ方向負方向側）には、第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション３のインターフェイスステーション５側（図１のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。

例えば第１のブロックＧ１には、図３に示すように複数の液処理装置が鉛直方向に積層されている。例えばウェハＷを現像処理する現像処理装置３０、ウェハＷの金属含有膜及びレジスト膜の下層に反射防止膜（以下、「下部反射防止膜」という）を形成する下部反射防止膜形成装置３１、ウェハＷに所定の液を塗布して金属含有膜とレジスト膜を形成する塗布処理装置３２、ウェハＷの金属含有膜及びレジスト膜の上層に反射防止膜（以下、「上部反射防止膜」という）を形成する上部反射防止膜形成装置３３が下から順に４段に重ねられている。

現像処理装置３０、下部反射防止膜形成装置３１、上部反射防止膜形成装置３３は、それぞれ処理時にウェハＷを収容するカップＰを水平方向に複数有し、複数のウェハＷを並行して処理することができる。塗布処理装置３２の詳細な構成については後述する。

なお、第１のブロックＧ１には、ウェハＷに撥水性の保護膜を形成するための処理液を供給して露光用の保護膜を形成する保護膜形成装置や、ウェハＷの裏面及び周縁のベベル部に洗浄液を供給してウェハＷの裏面を洗浄する裏面洗浄装置等が配置されていてもよい。

例えば第２のブロックＧ２には、図２に示すようにウェハＷの熱処理を行う熱処理装置４０や、ウェハＷを疎水化処理するアドヒージョン装置４１、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光装置４２が上下方向と水平方向に並べて設けられている。熱処理装置４０は、ウェハＷを載置して加熱する熱板と、ウェハＷを載置して冷却する冷却板を有し、加熱処理と冷却処理の両方を行うことができる。なお、熱処理装置４０、アドヒージョン装置４１及び周辺露光装置４２の数や配置は、任意に選択できる。

例えば第３のブロックＧ３には、図２及び図３に示すように複数の受け渡し装置５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡し装置６０、６１、６２が下から順に設けられている。

図１に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばウェハ搬送装置７０が配置されている。

ウェハ搬送装置７０は、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム７１を有している。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定の装置にウェハＷを搬送できる。

ウェハ搬送装置７０は、例えば図２に示すように上下に複数台配置され、例えば各ブロックＧ１〜Ｇ４の同程度の高さの所定の装置にウェハＷを搬送できる。

また、ウェハ搬送領域Ｄには、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。

シャトル搬送装置８０は、例えばＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハＷを搬送できる。

図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置９０が設けられている。ウェハ搬送装置９０は、例えばＸ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置９０は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。

インターフェイスステーション５には、ウェハ搬送装置１００と受け渡し装置１０１が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えばＹ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１００は、例えば搬送アームにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、受け渡し装置１０１及び露光装置４との間でウェハＷを搬送できる。

次に、上述した塗布処理装置３２の構成について説明する。塗布処理装置３２は、図４に示すように内部を閉鎖可能な処理容器１１０を有している。処理容器１１０のウェハ搬送領域Ｄ側の側面には、ウェハＷの搬入出口（図示せず）が例えば３箇所に形成され、当該搬入出口には開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。また、これら３つの搬入出口は、後述する金属含有膜形成部１２０、レジスト膜形成部１２１、１２２に対応する位置に形成されている。

処理容器１１０の内部には、例えばウェハＷ上に金属含有膜を形成する金属含有膜形成部１２０と、ウェハＷ上にレジスト膜を形成する２つのレジスト膜形成部１２１、１２２とが設けられている。金属含有膜形成部１２０、レジスト膜形成部１２１、１２２は、Ｙ方向負方向（図４の左方向）側からＹ方向正方向（図４の右方向）側にこの順で並べて配置されている。

金属含有膜形成部１２０には、図５に示すようにウェハＷを保持して回転させるスピンチャック１３０が設けられている。スピンチャック１３０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１３０上に吸着保持できる。

スピンチャック１３０の下方には、例えばモータなどを備えたチャック駆動部１３１が設けられている。スピンチャック１３０は、チャック駆動部１３１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部１３１には、例えば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１３０は昇降自在になっている。

スピンチャック１３０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１３２が設けられている。カップ１３２の下面には、回収した液体を排出する排出管１３３と、カップ１３２内の雰囲気を排気する排気管１３４が接続されている。

図４に示すようにカップ１３２のＸ方向負方向（図４中の下方向）側には、Ｙ方向（図４中の左右方向）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１３２のＹ方向負方向（図４中の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図４中の右方向）側の外方まで形成されている。レール１４０には、例えば２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４及び図５に示すようにウェハＷに有機溶液を供給する有機溶液供給部としての有機溶液ノズル１４３が支持されている。第１のアーム１４１は、図４に示すノズル駆動部１４４により、レール１４０上を移動自在である。これにより、有機溶液ノズル１４３は、カップ１３２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１４５からカップ１３２内のウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷ上をウェハＷの径方向に移動できる。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、有機溶液ノズル１４３の高さを調整できる。なお金属含有膜形成部１２０では、このようにウェハＷ上に有機溶液を供給して有機膜を形成することができ、金属含有膜形成部１２０は本発明における有機膜形成部としても機能する。

有機溶液ノズル１４３には、図５に示すように有機溶液供給源１４６に連通する供給管１４７が接続されている。有機溶液供給源１４６内には、有機溶液が貯留されている。供給管１４７には、有機溶液の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１４８が設けられている。なお、有機溶液の種類は特に限定されるものではなく、種々の有機溶液を用いることができる。

第２のアーム１４２には、図４及び図５に示すようにウェハＷ上に金属含有剤としての液体状の金属含有液を供給する、金属含有剤供給部としての金属含有液ノズル１５０が支持されている。第２のアーム１４２は、図４に示すノズル駆動部１５１により、レール１４０上を移動自在である。これにより、金属含有液ノズル１５０は、カップ１３２のＹ方向負方向側の外方に設置された待機部１５２からカップ１３２内のウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷ上をウェハＷの径方向に移動できる。また、第２のアーム１４２は、ノズル駆動部１５１によって昇降自在であり、金属含有液ノズル１５０の高さを調整できる。

金属含有液ノズル１５０には、図５に示すように金属含有液供給源１５３に連通する供給管１５４が接続されている。供給管１５４には、金属含有液の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１５５が設けられている。

金属含有液供給源１５３内には、処理剤としてのアルコールに金属が溶解した金属含有液が貯留されている。アルコールとしては、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、エタノール、ブタノール、ＭＩＢＣ（メチルイソブチルカルビノール）等が用いられる。また金属としては、例えばＺｒ（ジルコニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）等が用いられる。なお、この金属は微小な径を有し、例えば５ｎｍ以下の径のナノパーティクルである。

レジスト膜形成部１２１には、図５に示すようにウェハＷを保持して回転させるスピンチャック１６０が設けられている。スピンチャック１６０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１６０上に吸着保持できる。

スピンチャック１６０の下方には、例えばモータなどを備えたチャック駆動部１６１が設けられている。スピンチャック１６０は、チャック駆動部１６１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部１６１には、例えば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１６０は昇降自在になっている。

スピンチャック１６０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１６２が設けられている。カップ１６２の下面には、回収した液体を排出する排出管１６３と、カップ１６２内の雰囲気を排気する排気管１６４が接続されている。

なお、レジスト膜形成部１２２にも、上記レジスト膜形成部１２１と同様に、スピンチャック１６０、チャック駆動部１６１、カップ１６２、排出管１６３、排気管１６４が設けられている。

図４に示すようにレジスト膜形成部１２１、１２２のカップ１６２のＸ方向負方向（図４中の下方向）側には、Ｙ方向（図４中の左右方向）に沿って延伸するレール１７０が形成されている。レール１７０は、例えばレジスト膜形成部１２１のカップ１６２のＹ方向負方向（図４中の左方向）側の外方から、レジスト膜形成部１２２のカップ１６２のＹ方向正方向（図４中の右方向）側の外方まで形成されている。レール１７０には、例えばアーム１７１が取り付けられている。

アーム１７１には、図４及び図５に示すようにウェハＷにレジスト液を供給するレジスト液ノズル１７２が支持されている。アーム１７１は、図４に示すノズル駆動部１７３により、レール１７０上を移動自在である。これにより、レジスト液ノズル１７２は、レジスト膜形成部１２１のカップ１６２とレジスト膜形成部１２２のカップ１６２との間に設置された待機部１７４からカップ１６２内のウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷ上をウェハＷの径方向に移動できる。また、アーム１７１は、ノズル駆動部１７３によって昇降自在であり、レジスト液ノズル１７２の高さを調整できる。

レジスト液ノズル１７２には、図５に示すようにレジスト液供給源１７５に連通する供給管１７６が接続されている。レジスト液供給源１７５内には、レジスト液が貯留されている。供給管１７６には、レジスト液の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１７７が設けられている。

以上の塗布現像処理システム１には、図１に示すように制御部２００が設けられている。制御部２００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、塗布現像処理システム１におけるウェハ処理を実行するプログラムが格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部２００にインストールされたものであってもよい。

次に、以上のように構成された塗布現像処理システム１を用いて行われるウェハＷの処理方法について説明する。なお本実施の形態において、塗布現像処理システム１で処理されるウェハＷ上には、予めＳｉＯ_２膜等の所定のパターンが形成されている。

先ず、複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが、カセットステーション２の所定のカセット載置板１１に載置される。その後、ウェハ搬送装置２１によりカセットＣ内の各ウェハＷが順次取り出され、処理ステーション３の第３のブロックＧ３の例えば受け渡し装置５３に搬送される。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され、温度調節される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第１のブロックＧ１の下部反射防止膜形成装置３１に搬送され、ウェハＷ上に下部反射防止膜が形成される。その後ウェハＷは、第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され、加熱され、温度調節され、その後第３のブロックＧ３の受け渡し装置５３に戻される。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって同じ第３のブロックＧ３の受け渡し装置５４に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２のアドヒージョン装置４１に搬送され、アドヒージョン処理される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、温度調節される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって塗布処理装置３２の金属含有膜形成部１２０に搬送される。

金属含有膜形成部１２０に搬送されたウェハＷは、スピンチャック１３０に吸着保持される。続いて、第１のアーム１４１によって待機部１４５の有機溶液ノズル１４３をウェハＷの中心部の上方まで移動させる。その後、スピンチャック１３０によってウェハＷを回転させながら、有機溶液ノズル１４３からウェハＷの中心部に有機溶液を供給する。ウェハＷ上に供給された供給された有機溶液は、ウェハＷの回転により生じる遠心力によってウェハＷの表面全面に拡散する。このとき、有機溶液の流動性は良いため、ウェハＷに所定のパターンが形成されていても、パターンの溝に有機溶液は適切に進入し埋め込まれる。こうしてウェハＷ上に有機溶液が塗布され、図６（ａ）に示すようにウェハＷ上に有機膜Ｆが形成される。なお、ウェハＷ上には有機膜Ｆの下層において、所定のパターンや下部反射防止膜が形成されているが、図示の例においては省略している。

その後、第１のアーム１４１によって有機溶液ノズル１４３をウェハＷの中心部から待機部１４５に移動させると共に、第２のアーム１４２によって待機部１５２の金属含有液ノズル１５０をウェハＷの中心部の上方まで移動させる。

続いて、スピンチャック１３０によってウェハＷを回転させながら、金属含有液ノズル１５０からウェハＷの中心部に金属含有液を供給する。ウェハＷ上に供給された金属含有液は、ウェハＷの回転により生じる遠心力によってウェハＷの有機膜Ｆの表面全面に拡散する。なお、このとき有機膜Ｆは乾燥して硬化しておらず、すなわち有機膜Ｆ中には溶剤成分が残存している。

このように有機膜Ｆ上に金属含有液が塗布されると、その金属含有液中のアルコールが有機膜Ｆ中の溶剤と混和し、アルコールが有機膜Ｆ中に進入する。具体的には、アルコールと混和した溶剤は有機膜Ｆから排出され、当該有機膜Ｆ中に形成された空孔にアルコールが進入する。この有機膜Ｆ中へのアルコールの進入に伴い、当該アルコールを進入経路として金属も有機膜Ｆ中に進入する。そして、金属は有機膜Ｆ中のＯＨ基（水酸基）と結合して、図６（ｂ）に示すように金属Ｍが有機膜Ｆ中に浸潤する。こうして、ウェハＷ上に金属Ｍを含有する金属含有膜Ｃが形成される。なお金属含有膜Ｃは、エッチング処理の際のメタルハードマスク膜として機能する。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され、加熱され、温度調節される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって塗布処理装置３２のレジスト膜形成部１２１に搬送される。

レジスト膜形成部１２１に搬送されたウェハＷは、スピンチャック１６０に吸着保持される。続いて、アーム１７１によって待機部１７４のレジスト液ノズル１７２をウェハＷの中心部の上方まで移動させる。その後、スピンチャック１６０によってウェハＷを回転させながら、レジスト液ノズル１７２からウェハＷの中心部にレジスト液を供給する。ウェハＷ上に供給された供給されたレジスト液ノズル１７２は、ウェハＷの回転により生じる遠心力によってウェハＷの表面全面に拡散する。こうしてウェハＷの金属含有膜Ｃ上にレジスト液が塗布され、ウェハＷ上にレジスト膜が形成される。

その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送されて、プリベーク処理される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５５に搬送される。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって上部反射防止膜形成装置３３に搬送され、ウェハＷ上に上部反射防止膜が形成される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送されて、加熱され、温度調節される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって周辺露光装置４２に搬送されて、ウェハＷ上のレジスト膜の周縁部に対して周辺露光処理が行わる。

その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５６に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置９０によって受け渡し装置５２に搬送され、シャトル搬送装置８０によって第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２に搬送される。

その後ウェハＷは、インターフェイスステーション５のウェハ搬送装置１００によって露光装置４に搬送され、露光処理される。

次に、ウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって露光装置４から第４のブロックＧ４の受け渡し装置６０に搬送される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され、露光後ベーク処理される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第１のブロックＧ１の現像処理装置３０に搬送され、現像される。現像終了後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され、ポストベーク処理される。

その後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって第３のブロックＧ３の受け渡し装置５０に搬送され、その後カセットステーション２のウェハ搬送装置２１によって所定のカセット載置板１１のカセットＣに搬送される。こうして、一連のフォトリソグラフィー処理が終了する。

以上の実施の形態によれば、スピン塗布法を用いてウェハＷ上に有機膜Ｆを形成する際、ウェハＷに供給される有機溶液の流動性が良く埋め込み性が良いので、ウェハＷ上に所定のパターンが形成されていても、パターンの溝に有機溶液を適切に進入させることができる。このため、ウェハＷ上に有機膜Ｆを適切に形成することができる。またその後、有機膜Ｆ上に金属含有液を供給すると、金属含有液中のアルコールが有機膜Ｆ中に進入し、さらに当該アルコールを進入経路として金属Ｍを有機膜Ｆ中に進入させることができる。そうすると、有機膜Ｆ中に金属Ｍが浸潤された金属含有膜ＣがウェハＷ上に形成される。そして、この金属含有膜Ｃは金属Ｍを含有するため、フォトリソグラフィー処理後のエッチング処理において本来必要とされる性能である高いエッチング選択比を有している。以上のように本実施の形態によれば、高いエッチング選択比を有する金属含有膜ＣをウェハＷ上に適切に形成することができる。

以上の実施の形態では、有機膜Ｆ上に金属含有膜Ｃを形成するに際し、アルコールに金属Ｍが溶解した金属含有液をウェハＷ上に供給していたが、これらアルコールと金属Ｍを別々にウェハＷ上に供給してもよい。

図７及び図８に示すように金属含有膜形成部１２０の第２のアーム１４２には、ウェハＷ上に処理剤としての液体状のアルコールを供給する、処理剤供給部としてのアルコールノズル２５０と、ウェハＷ上に金属Ｍを含有する金属含有剤としての液体状の金属含有液を供給する、金属含有剤供給部としての金属含有液ノズル２５１とが支持されている。

アルコールノズル２５０には、図８に示すようにアルコール供給源２６０に連通する供給管２６１が接続されている。供給管２６１には、アルコールの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群２６２が設けられている。なお、アルコールとしては、上記実施の形態と同様のアルコールが用いられる。

金属含有液ノズル２５１には、金属含有液供給源２７０に連通する供給管２７１が接続されている。供給管２７１には、金属含有液の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群２７２が設けられている。なお、金属含有液中の金属Ｍとしては上記実施の形態と同様の金属が用いられるが、その溶媒には種々の溶媒を用いることができる。溶媒としては、例えば純水等、金属Ｍを溶解し、且つ有機膜Ｆを溶解しない材料であれば、種々の材料を用いることができる。

金属含有膜形成部１２０のその他の構成は、上記実施の形態の金属含有膜形成部１２０と同様であるので説明を省略する。なお、以上の構成では、アルコールノズル２５０と金属含有液ノズル２５１は同一のアーム１４２に支持されていたが、それぞれ別々のアームに支持されていてもよい。

かかる場合、金属含有膜形成部１２０では、スピンチャック１３０でウェハＷを吸着保持した後、第１のアーム１４１によって待機部１４５の有機溶液ノズル１４３をウェハＷの中心部の上方まで移動させる。その後、スピンチャック１３０によってウェハＷを回転させながら、有機溶液ノズル１４３からウェハＷの中心部に有機溶液を供給する。ウェハＷ上に供給された供給された有機溶液は、ウェハＷの回転により生じる遠心力によってウェハＷの表面全面に拡散する。こうしてウェハＷ上に有機溶液が塗布され、図９（ａ）に示すようにウェハＷ上に有機膜Ｆが形成される。

その後、第１のアーム１４１によって有機溶液ノズル１４３をウェハＷの中心部から待機部１４５に移動させると共に、第２のアームによって待機部１５２のアルコールノズル２５０をウェハＷの中心部の上方まで移動させる。続いて、スピンチャック１３０によってウェハＷを回転させながらアルコールノズル２５０からウェハＷの中心部にアルコールを供給する。ウェハＷ上に供給された供給されたアルコールは、ウェハＷの回転により生じる遠心力によってウェハＷの有機膜Ｆの表面全面に拡散する。なお、このとき有機膜Ｆは乾燥して硬化しておらず、すなわち有機膜Ｆ中には溶剤成分が残存している。

このように有機膜Ｆ上にアルコールが塗布されると、当該アルコールが有機膜Ｆ中の溶剤と混和し、図９（ｂ）に示すようにアルコールＡが有機膜Ｆ中に進入する。具体的には、アルコールＡと混和した溶剤は有機膜Ｆから排出され、当該有機膜Ｆ中に形成された空孔にアルコールＡが進入する。

その後、第２のアーム１４２によって金属含有液ノズル２５１をウェハＷの中心部の上方まで移動させる。続いて、スピンチャック１３０によってウェハＷを回転させながら、金属含有液ノズル２５１からウェハＷの中心部に金属含有液を供給する。ウェハＷ上に供給された供給された金属含有液は、ウェハＷの回転により生じる遠心力によってウェハＷの有機膜Ｆの表面全面に拡散する。

このように有機膜Ｆ上に金属含有液が塗布されると、有機膜Ｆ中のアルコールＡを進入経路として金属含有液が有機膜Ｆ中に進入する。そして、当該金属含有液中の金属Ｍは有機膜Ｆ中のＯＨ基（水酸基）と結合して、図９（ｃ）に示すように金属Ｍが有機膜Ｆ中に浸潤する。こうして、ウェハＷ上に金属Ｍを含有する金属含有膜Ｃが形成される。

本実施の形態においても、上記実施の形態と同様の効果を享受できる。すなわち、高いエッチング選択比を有する金属含有膜ＣをウェハＷ上に適切に形成することができる。

以上のようにウェハＷ上に金属含有膜Ｃを形成するに際して、アルコールＡに金属Ｍが溶解した金属含有液をウェハＷ上に供給してもよいし、これらアルコールＡと金属Ｍを別々にウェハＷ上に供給してもよく、いずれの場合でも同様の効果を享受できる。但し、スループットの観点からは、前者のようにアルコールＡに金属Ｍが溶解した金属含有液をウェハＷ上に供給する方が好ましい。

以上の実施の形態において、ウェハＷ上に有機膜Ｆを形成した後、当該有機膜Ｆ中の溶剤の量を調整してもよい。このように金属含有膜Ｃを形成する前に溶剤の量を調整することにより、有機膜Ｆ中に進入するアルコールＡの量を調整し、さらに有機膜Ｆ中に浸潤する金属Ｍの量も調整することができる。

例えば有機膜Ｆの溶剤の量を減少させる場合、有機膜Ｆを熱処理して溶剤を蒸発させる。かかる場合、溶剤の量を調整する溶剤調整部として、上記熱処理装置４０が用いられる。

熱処理装置４０は、図１０及び図１１に示すように内部を閉鎖可能な処理容器３００を有している。処理容器３００のウェハ搬送領域Ｄ側の側面には、ウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成され、当該搬入出口には開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。

処理容器３００の内部には、ウェハＷを加熱処理する加熱部３１０と、ウェハＷを冷却処理する冷却部３１１が設けられている。加熱部３１０と冷却部３１１はＹ方向に並べて配置され、冷却部３１１はウェハ搬送領域Ｄ側に配置されている。

加熱部３１０は、図１０に示すように上側に位置して上下動自在な蓋体３２０と、下側に位置して蓋体３２０と一体となって処理室Ｋを形成する熱板収容部３２１を備えている。

蓋体３２０は、下面が開口した略円筒形状を有している。蓋体３２０の上面中央部には、排気部３２０ａが設けられている。処理室Ｋ内の雰囲気は、排気部３２０ａから均一に排気される。

熱板収容部３２１は、熱板３３０を収容して熱板３３０の外周部を保持する環状の保持部材３３１と、その保持部材３３１の外周を囲む略筒状のサポートリング３３２を備えている。熱板３３０は、厚みのある略円盤形状を有し、ウェハＷを載置して加熱することができる。また、熱板３３０には、例えば給電により発熱するヒータ３３３が内蔵されている。熱板３３０の加熱温度は例えば制御部２００により制御され、熱板３３０上に載置されたウェハＷが所定の温度に加熱される。

熱板３３０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３４０が例えば３本設けられている。昇降ピン３４０は、昇降駆動部３４１により上下動できる。熱板３３０の中央部付近には、当該熱板３３０を厚み方向に貫通する貫通孔３４２が例えば３箇所に形成されている。そして、昇降ピン３４０は貫通孔３４２を挿通し、熱板３３０の上面から突出可能になっている。

冷却部３１１は冷却板３５０を有している。冷却板３５０は、図１１に示すように略方形の平板形状を有し、熱板３３０側の端面が円弧状に湾曲している。冷却板３５０には、Ｙ方向に沿った２本のスリット３５１が形成されている。スリット３５１は、冷却板３５０の熱板３３０側の端面から冷却板３５０の中央部付近まで形成されている。このスリット３５１により、冷却板３５０が、加熱部３１０の昇降ピン３４０及び後述する冷却部３１１の昇降ピン３６０と干渉するのを防止できる。また、冷却板３５０には、例えば冷却水やペルチェ素子などの冷却部材（図示せず）が内蔵されている。冷却板３５０の冷却温度は例えば制御部２００により制御され、冷却板３５０上に載置されたウェハＷが所定の温度に冷却される。

冷却板３５０は、図１０に示すように支持アーム３５２に支持されている。支持アーム３５２には、駆動部３５３が取り付けられている。駆動部３５３は、Ｙ方向に延伸するレール３５４に取り付けられている。レール３５４は、冷却部３１１から加熱部３１０まで延伸している。この駆動部３５３により、冷却板３５０は、レール３５４に沿って加熱部３１０と冷却部３１１との間を移動可能になっている。

冷却板３５０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３６０が例えば３本設けられている。昇降ピン３６０は、昇降駆動部３６１により上下動できる。そして、昇降ピン３６０はスリット３５１を挿通し、冷却板３５０の上面から突出可能になっている。

かかる場合、金属含有膜形成部１２０において有機膜Ｆが形成されたウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送される。このとき有機膜Ｆは乾燥して硬化しておらず、すなわち有機膜Ｆ中には溶剤成分が残存している。

熱処理装置４０にウェハＷが搬入されると、ウェハＷはウェハ搬送装置６１から予め上昇して待機していた昇降ピン３６０に受け渡される。続いて昇降ピン３６０を下降させ、ウェハＷを冷却板３５０に載置する。

その後、駆動部３５３により冷却板３５０をレール３５４に沿って熱板３３０の上方まで移動させ、予め上昇して待機していた昇降ピン３４０に受け渡される。その後、蓋体３２０が閉じられた後、昇降ピン３４０が下降して、ウェハＷが熱板３３０上に載置される。そして、熱板３３０上のウェハＷは、所定の温度、例えば２３℃〜８０℃に加熱される。かかる熱板３３０による加熱を行うことでウェハＷが加熱され、有機膜Ｆ中の溶剤が蒸発する。この溶剤の蒸発量は、熱板３３０による加熱温度や加熱時間によって制御される。なお、このウェハＷの加熱処理は、減圧雰囲気下で行ってもよいし、溶剤雰囲気下で行ってもよい。

その後蓋体３２０が開かれた後、昇降ピン３４０が上昇すると共に、冷却板３５０が熱板３３０の上方に移動する。続いてウェハＷが昇降ピン３４０から冷却板３５０に受け渡され、冷却板３５０が搬入出口３６１側に移動する。この冷却板３５０の移動中に、ウェハＷは所定の温度に冷却される。

その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって塗布処理装置３２の金属含有膜形成部１２０に再び搬送される。そして金属含有膜形成部１２０において、ウェハＷ上に金属含有膜Ｃが形成される。このとき、有機膜Ｆ中の溶剤の量が減少しているので、当該有機膜Ｆ中に進入するアルコールＡの量も減少し、図１２に示すように有機膜Ｆ中に浸潤する金属Ｍの量も減少する（比較として、例えば図６（ｂ）を参照）。

一方、例えば有機膜Ｆの溶剤の量を増加させる場合、当該有機膜Ｆに溶剤を供給する。かかる場合、溶剤の量を調整する溶剤調整部として、図１３に示す塗布処理装置４００が用いられる。この塗布処理装置４００は、塗布現像処理システム１において任意の場所に設置することができ、例えば第１のブロックＧ１に設置される。

塗布処理装置４００は、内部を閉鎖可能な処理容器４１０を有している。処理容器４１０のウェハ搬送領域Ｄ側の側面には、ウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成され、当該搬入出口には開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。処理容器４１０の底面には、内部の雰囲気を排気する排気管４１１が接続されている。

処理容器４１０内の底面には、ウェハＷが載置される載置台４２０が設けられている。載置台４２０内には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン４２１が例えば３本設けられている。昇降ピン４２１は、昇降駆動部４２２により上下動できる。載置台４２０の上面には、当該上面を厚み方向に貫通する貫通孔４２３が例えば３箇所に形成されている。そして昇降ピン４２１は、貫通孔４２３を挿通するようになっている。

処理容器４１０内の天井面であって、載置台４２０の上方には、ウェハＷ上に気体状の溶剤を下方に供給するシャワーヘッド４５０が設けられている。シャワーヘッド４５０は、載置台４２０に載置されたウェハＷに対向して配置されている。シャワーヘッド４５０の内部には、後述する溶剤供給源４６０から供給された溶剤が導入される内部空間４５１が形成されている。シャワーヘッド４５０の下面には、内部空間４５１に導入された溶剤を下方に向かって供給する複数の供給口４５２が、シャワーヘッド４５０の下面全体に分布させられた状態で設けられている。すなわち、シャワーヘッド４５０からウェハＷに対して、気体状の溶剤が水平面内で均一に供給されるように複数の供給口４５２が形成されている。

シャワーヘッド４５０には、溶剤供給源４６０に連通する供給管４６１が接続されている。溶剤供給源４６０の内部では、例えば液体状の溶剤が貯留され、この液体状の溶剤を加熱して気化させて気体状の溶剤が生成される。供給管４６１には、溶剤の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群４６２が設けられている。

かかる場合、塗布処理装置３２の金属含有膜形成部１２０において有機膜Ｆが形成されたウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって塗布処理装置４００に搬送される。このとき有機膜Ｆは乾燥して硬化しておらず、すなわち有機膜Ｆ中には溶剤成分が残存している。

塗布処理装置４００にウェハＷが搬入されると、ウェハＷは予め上昇して待機していた昇降ピン４２１に受け渡される。続いて昇降ピン４２１を下降させ、ウェハＷを載置台４２０に載置する。その後、シャワーヘッド４５０からウェハＷ上に気体状の溶剤が供給される。そうすると、ウェハＷ上の有機膜Ｆ中に溶剤が進入し、当該有機膜Ｆ中の溶剤の量が増加する。この溶剤の進入量は、シャワーヘッド４５０からの溶剤の供給流量や供給時間によって制御される。

その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって塗布処理装置３２の金属含有膜形成部１２０に再び搬送される。そして金属含有膜形成部１２０において、ウェハＷ上に金属含有膜Ｃが形成される。このとき、有機膜Ｆ中の溶剤の量が増加しているので、当該有機膜Ｆ中に進入するアルコールＡの量も増加し、図１４に示すように有機膜Ｆ中に浸潤する金属Ｍの量も増加する（比較として、例えば図６（ｂ）を参照）。

以上のようにウェハＷ上に有機膜Ｆを形成した後、当該有機膜Ｆ中の溶剤の量を減少あるいは増加させて調整することによって、有機膜Ｆ中に湿潤する金属Ｍの量を調整することができる。すなわち、エッチング処理で必要とされるエッチング選択比に応じて、有機膜Ｆ中の金属Ｍの量を調整することができる。したがって、エッチング処理をより適切に行うことができる。

なお、有機膜Ｆ中の溶剤の量を減少させる装置は、上記熱処理装置４０の構成に限定されず、有機膜Ｆを熱処理する装置であればよい。また有機膜Ｆ中の溶剤の量を増加させる装置も、上記塗布処理装置４００の構成に限定されず、有機膜Ｆ中に溶剤を追加供給する装置であればよい。

以上の実施の形態では、金属含有膜形成部１２０とレジスト膜形成部１２１、１２２とは同一の塗布処理装置３内に設けられていたが、別々の装置に設けられていてもよい。

また以上の実施の形態では、金属含有液ノズル１５０からウェハＷに供給される金属含有液は液体状であったが、気体状であってもよい。かかる場合、例えば上記塗布処理装置４００と同様の装置が用いられ、溶剤供給源４６０に代えて金属含有剤供給源が用いられる。金属含有剤供給源の内部では、例えばアルコールＡに金属Ｍを溶解した金属含有液が液体状で貯留され、この金属含有液を加熱して気化させて気体状の金属含有剤が生成される。この塗布処理装置４００では、載置台４２０上に載置されたウェハＷにシャワーヘッド４５０からウェハＷ上に気体状の金属含有剤が供給される。そして、ウェハＷの有機膜Ｆ中に金属Ｍが浸潤し、ウェハＷ上に金属含有膜Ｃを適切に形成することができる。

同様にアルコールノズル２５０から供給されるアルコールＡと、金属含有液ノズル２５１からウェハＷに供給される金属含有液とは、それぞれ液体状であったが、気体状であってもよい。かかる場合でも、塗布処理装置４００と同様の装置が用いられ、ウェハＷ上に気体状のアルコールＡと気体状の金属含有液を供給し、ウェハＷ上に金属含有膜Ｃを適切に形成することができる。

以上の実施の形態では、ウェハＷ上に有機溶液を塗布した後、乾燥していない状態の有機膜Ｆ中に金属Ｍを浸潤させていたが、有機膜Ｆを熱処理した後、当該
当該有機膜Ｆ中に金属Ｍを浸潤させてもよい。かかる場合、熱処理された有機膜Ｆの架橋を切断するため、図１５に示す架橋切断装置５００が用いられる。この架橋切断装置５００は、塗布現像処理システム１において任意の場所に設置することができ、例えば第２のブロックＧ２に設置される。

架橋切断装置５００は、内部を閉鎖可能な処理容器５１０を有している。処理容器５１０のウェハ搬送領域Ｄ側の側面には、ウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成され、当該搬入出口には開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。

処理容器５１０内の底面には、ウェハＷが載置される載置台５２０が設けられている。載置台５２０内には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン５２１が例えば３本設けられている。昇降ピン５２１は、昇降駆動部５２２により上下動できる。載置台５２０の上面には、当該上面を厚み方向に貫通する貫通孔５２３が例えば３箇所に形成されている。そして昇降ピン５２１は、貫通孔５２３を挿通するようになっている。

処理容器５１０内の天井面であって、載置台５２０の上方には、載置台５２０上のウェハＷ全面に紫外線を照射する、架橋切断部としての紫外線照射部５３０が設けられている。紫外線照射部５３０には、例えば重水素ランプやエキシマランプ等が用いられる。

かかる場合、塗布処理装置３２の金属含有膜形成部１２０において、有機溶液ノズル１４３からウェハＷ上に有機溶液が塗布され、図１６（ａ）に示すようにウェハＷ上に有機膜Ｆ１が形成される。この有機膜Ｆ１は乾燥して硬化していない。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理部としての熱処理装置４０に搬送される。熱処理装置４０では、ウェハＷが所定の温度に熱処理され、さらに温度調節される。そして図１６（ｂ）に示すように、ウェハＷ上に熱処理された有機膜Ｆ２が形成される。

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって架橋切断装置５００に搬送される。架橋切断装置５００にウェハＷが搬入されると、ウェハＷは予め上昇して待機していた昇降ピン５２１に受け渡される。続いて昇降ピン５２１を下降させ、ウェハＷを載置台５２０に載置する。その後、紫外線照射部５３０からウェハＷ上の有機膜Ｆ２に紫外線が照射される。この紫外線によって有機膜Ｆ２の架橋が切断され、図１６（ｃ）に示すように架橋が切断されてＯＨ基を備える有機膜Ｆ３がウェハＷ上に形成される。なお、図示の例においては有機膜Ｆ２全体の架橋を切断しているが、有機膜Ｆ２の表層のみの架橋を切断してもよい。どの程度の深さまで有機膜Ｆ２の架橋を切断するかは、エッチング処理の条件に応じて設定され、例えば有機膜Ｆ２に照射される紫外線の照射時間等によって制御される。

その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって塗布処理装置３２の金属含有膜形成部１２０に再び搬送される。金属含有膜形成部１２０では、金属含有液ノズル１５０からウェハＷの有機膜Ｆ３上に液体状の金属含有液が塗布される。そうすると金属含有液中のアルコールＡは、有機膜Ｆ３中のＯＨ基等、親和性の良い官能基をターゲットにして有機膜Ｆ３中に進入する。この有機膜Ｆ３中へのアルコールＡの進入に伴い、当該アルコールＡを進入経路として金属Ｍも有機膜Ｆ３中に進入する。そして、金属Ｍは有機膜Ｆ３中のＯＨ基と結合して、図１６（ｄ）に示すように金属Ｍが有機膜Ｆ３中に浸潤する。こうして、ウェハＷ上に金属Ｍを含有する金属含有膜Ｃが形成される。

本実施の形態においても、高いエッチング選択比を有する金属含有膜ＣをウェハＷ上に適切に形成することができる。

なお以上の実施の形態では、塗布現像処理システム１に紫外線照射部５３０を備えた架橋切断装置５００を別途設けていたが、例えば塗布処理装置３２や熱処理装置４０に紫外線照射部５３０を設けてもよい。

また以上の実施の形態では、熱処理された有機膜Ｆ２に紫外線を照射して当該有機膜Ｆ２の架橋を切断していたが、有機膜Ｆ２に対してオゾンを供給して当該有機膜Ｆ２の架橋を切断してもよい。このオゾンの供給は、例えば上記塗布処理装置４００と同様の装置が用いられる。

さらに以上の実施の形態では、熱処理されて架橋が切断された有機膜Ｆ３に対して、アルコールＡに金属Ｍが溶解した液体状の金属含有液を金属含有液ノズル１５０から供給していたが、アルコールノズル２５０からの液体状のアルコールＡと、金属含有液ノズル２５１からの液体状の金属含有液を別々に供給してもよい。また、これらの金属含有液とアルコールＡは、それぞれ気体状で有機膜Ｆ３に供給されてもよい。

以上の実施の形態では、有機膜Ｆ中に金属Ｍを浸潤させてウェハＷ上に金属含有膜Ｃを形成し、さらに金属含有膜Ｃ上にレジスト膜を形成していたが、有機膜Ｆ自体がレジスト膜であってもよい。この場合、有機膜Ｆとしてのレジスト膜中に金属Ｍを浸潤させてウェハＷ上に金属含有膜Ｃを形成し、別途レジスト膜を形成するのを省略できる。

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想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。

１ 塗布現像処理システム
３２ 塗布処理装置
４０ 熱処理装置
１２０ 金属含有膜形成部
１４３ 有機溶液ノズル
１５０ 金属含有液ノズル
２００ 制御部
２５０ アルコールノズル
２５１ 金属含有液ノズル
４００ 塗布処理装置
４５０ シャワーヘッド
５００ 架橋切断装置
５３０ 紫外線照射部
Ａ アルコール
Ｃ 金属含有膜
Ｆ 有機膜
Ｍ 金属
Ｗ ウェハ

Claims (22)

1. 基板上に金属含有膜を形成する成膜方法であって、
   基板上に溶剤及び水酸基を有する有機膜を形成する有機膜形成工程と、
   前記有機膜中にアルコールである処理剤を進入させ、且つ前記処理剤を介してナノパーティクルである金属を前記有機膜中に浸潤させて、金属含有膜を形成する金属含有膜形成工程と、を有することを特徴とする、成膜方法。
2. 前記有機膜形成工程において、基板上に有機溶液を塗布して前記有機膜を形成し、
   前記金属含有膜形成工程において、前記有機膜中の溶剤を排出しつつ前記処理剤を進入させ、且つ前記処理剤を介して金属を前記有機膜中に浸潤させることを特徴とする、請求項１に記載の成膜方法。
3. 前記有機膜形成工程後であって前記金属含有膜形成工程前に、前記有機膜中の溶剤の量を調整する溶剤調整工程をさらに有することを特徴とする、請求項２に記載の成膜方法。
4. 前記溶剤調整工程において、前記溶剤の量を増加させる場合には前記有機膜に溶剤を追加供給し、前記溶剤の量を減少させる場合には前記有機膜を熱処理することを特徴とする、請求項３に記載の成膜方法。
5. 前記有機膜形成工程において、基板上に有機溶液を塗布した後、基板を熱処理して前記有機膜を形成し、
   前記金属含有膜形成工程において、熱処理された前記有機膜の架橋を切断した後、前記有機膜中に前記処理剤を進入させ、且つ前記金属を前記有機膜中に浸潤させることを特徴とする、請求項１に記載の成膜方法。
6. 前記金属含有膜形成工程において、前記有機膜の架橋の切断は、前記有機膜に対する紫外線照射又は前記有機膜に対するオゾン供給によって行われることを特徴とする、請求項５に記載の成膜方法。
7. 前記金属含有膜形成工程において、前記処理剤中に前記金属を含有する金属含有剤を前記有機膜上に供給し、前記有機膜中に前記金属含有剤を進入させて、前記金属を前記有機膜中に浸潤させることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の成膜方法。
8. 前記金属含有膜形成工程において、前記金属含有剤は液体状又は気体状で前記有機膜上に供給されることを特徴とする、請求項７に記載の成膜方法。
9. 前記金属含有膜形成工程において、前記有機膜上に前記処理剤を供給して前記有機膜中に前記処理剤を進入させた後、前記金属を含有する金属含有剤を前記有機膜上に供給して前記金属を前記有機膜中に浸潤させることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の成膜方法。
10. 前記金属含有膜形成工程において、前記処理剤と前記金属含有剤は、それぞれ液体状又は気体状で前記有機膜上に供給されることを特徴とする、請求項９に記載の成膜方法。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の成膜方法を成膜装置によって実行させるために、当該成膜装置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。
12. 請求項１１に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
13. 基板上に金属含有膜を形成する成膜装置であって、
    基板上に溶剤及び水酸基を有する有機膜を形成する有機膜形成部と、
    前記有機膜中にアルコールである処理剤を進入させ、且つ前記処理剤を介してナノパーティクルである金属を前記有機膜中に浸潤させて、金属含有膜を形成する金属含有膜形成部と、を有することを特徴とする、成膜装置。
14. 前記有機膜形成部は、基板上に有機溶液を供給する有機溶液供給部を有し、
    前記金属含有膜形成部は、前記有機膜中の溶剤を排出しつつ前記処理剤を進入させ、且つ前記処理剤を介して金属を前記有機膜中に浸潤させることを特徴とする、請求項１３に記載の成膜装置。
15. 前記有機膜中の溶剤の量を調整する溶剤調整部をさらに有することを特徴とする、請求項１４に記載の成膜装置。
16. 前記溶剤調整部は、前記溶剤の量を増加させる場合には前記有機膜に溶剤を追加供給し、前記溶剤の量を減少させる場合には前記有機膜を熱処理することを特徴とする、請求項１５に記載の成膜装置。
17. 前記有機膜形成部は、基板上に有機溶液を供給する有機溶液供給部と、基板を熱処理する熱処理部とを有し、
    前記金属含有膜形成部は、前記熱処理部によって熱処理された前記有機膜の架橋を切断する架橋切断部を有することを特徴とする、請求項１３に記載の成膜装置。
18. 前記架橋切断部は、前記有機膜に対する紫外線照射又は前記有機膜に対するオゾン供給を行なうことを特徴とする、請求項１７に記載の成膜装置。
19. 前記金属含有膜形成部は、前記処理剤中に前記金属を含有する金属含有剤を前記有機膜上に供給する金属含有剤供給部を有することを特徴とする、請求項１３〜１８のいずれかに記載の成膜装置。
20. 前記金属含有剤供給部は、前記金属含有剤を液体状又は気体状で前記有機膜上に供給することを特徴とする、請求項１９に記載の成膜装置。
21. 前記金属含有膜形成部は、前記有機膜上に前記処理剤を供給する処理剤供給部と、前記金属を含有する金属含有剤を前記有機膜上に供給する金属含有剤供給部とを有することを特徴とする、請求項１３〜１８のいずれかに記載の成膜装置。
22. 前記金属含有膜形成部は、前記処理剤と前記金属含有剤をそれぞれ液体状又は気体状で前記有機膜上に供給することを特徴とする、請求項２１に記載の成膜装置。

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