JP6450333B2 - 基板処理方法、基板処理装置及び基板処理システム - Google Patents

Description

本開示は、基板処理方法、基板処理装置及び基板処理システムに関する。

半導体の製造工程においては、フォトリソグラフィによりレジスト膜にパターン（以下、「レジストパターン」という。）を形成することが広く行われている。近年、レジストパターンの微細化に伴って、レジストパターンの境界線の平滑性（以下、「レジストパターンの平滑性」という。）を高めることが望まれる。特許文献１には、現像処理後のレジストパターンにエネルギー線を照射して溶解阻害性保護基を分解した上で、レジストパターンの表面のみが溶解するようにレジストパターンの表面に溶剤気体を供給する方法が開示されている。

特開２００５−１９９６９号公報

本開示は、レジストパターンの平滑性をより簡単に高めることができる方法、装置及びシステムを提供することを目的とする。

本開示の一形態に係る基板処理方法は、基板の表面上に形成されたレジスト膜に現像処理を施すこと、現像処理の後に、基板が配置される空間に不活性ガスを供給すること、不活性ガスを通してレジスト膜にエネルギー線を照射すること、を含む。

フォトリソグラフィにより形成されるレジストパターンの表層部分においては、露光処理及び現像処理における化学反応が不十分となる傾向がある。この場合、表層部分には凹凸が生じ易く、これがレジストパターンの平滑性を低下させる要因となり得る。一方、レジストパターンにおいて化学反応が不十分である箇所は、エネルギー線の照射によって昇華させ得る。

そこで本基板処理方法では、現像処理の後にレジスト膜にエネルギー線が照射される。これにより、凹凸の生じていた表層部分が除去され、レジストパターンの平滑性が高められる。また、エネルギー線は、不活性ガスを通してレジスト膜に照射される。すなわち、エネルギー線は、レジスト膜のうち不活性ガスに覆われた部分に照射される。これにより、例えばオゾンのように、レジストパターンを浸食し得るガスの発生が抑制されるので、エネルギー線の照射により高められたレジストパターンの平滑性が保たれる。従って、溶剤による溶解処理を施すことなくレジストパターンの平滑性が高められるので、レジストパターンの境界線の平滑性をより簡単に高めることができる。

現像処理の後に、基板を加熱することを更に含んでもよい。この場合、レジストパターンの平滑性が高められるのに加えて、加熱によりレジストパターンの安定性が高められるので、より理想的なレジストパターンを得ることができる。

更に、本基板処理方法によれば、帯電した基板を除電することができる。現像処理等の液処理工程では、基板が帯電する場合がある。例えば、負に帯電し易い樹脂製チューブ（例えばフッ素樹脂製チューブ等）で処理液の管路が構成されている場合、処理液は、基板に到達するまでの間に正に帯電し得る。正に帯電した処理液が基板の表面に供給されると、基板の表面に電子が集まり易くなり、これによって基板の表面が負に帯電し得る。このように帯電した基板にエネルギー線を照射すると、基板内に偏在する電子が活性化される。活性化された電子は、基板内に生じている電位差を解消するように移動する。これにより、基板の表面が除電される。

帯電した基板を除電する他の手法として、例えば、加熱により電子を活性化させる手法、又は逆極性に帯電した物質（以下、「除電用物質」という。）をイオナイザにより基板の表面に供給して極性を中和させる手法等が挙げられる。加熱により電子を活性化する手法の場合、レジストパターンの品質に悪影響を及ぼすおそれがある。イオナイザを用いる手法の場合、基板の表面に異物が残留する可能性がある。また、除電用物質の供給量によっては基板を逆極性に帯電させてしまうおそれもある。これに対し、エネルギー線を照射する手法によれば、レジストパターンの品質への悪影響、異物の残留、及び逆極性への基板の帯電等を生じることなく、帯電した基板を除電することができる。

基板の帯電を抑制する手法として、処理液自体の帯電を抑制する手法が挙げられる。処理液自体の帯電を抑制する手法としては、処理液に二酸化炭素を溶解させる手法が挙げられる。しかしながら、処理液の帯電を完全に防止することは難しいので、基板の帯電を十分に解消できない可能性がある。これに対し、帯電した基板をエネルギー線の照射により除電する手法によれば、エネルギー線の照射量の調整によって基板の帯電を十分に解消できる。

基板の帯電は、その後の工程において不具合の要因となる可能性がある。例えば、基板上に形成される電気回路要素の破壊等の不具合が生じる可能性がある。従って、本基板処理方法は、後工程における歩留り向上に寄与し得る。

レジスト膜にエネルギー線を照射した後に基板を加熱してもよい。この場合、エネルギー線の照射により昇華した後、レジストパターンに再度付着した成分を加熱により除去できるので、レジストパターンの平滑性をより確実に高めることができる。

現像処理の後、レジスト膜にエネルギー線を照射する前に基板を加熱してもよい。この場合、不活性ガスの供給と、基板の加熱とを並行して実行できるので、スループットを向上させることができる。

レジスト膜にエネルギー線を照射しているときに、エネルギー線の照射箇所を変えるように基板を搬送することを更に含んでもよい。この場合、基板の全域に同時にエネルギー線を照射する場合に比べて、エネルギー線の光源を小型化できる。

レジスト膜の種類、現像処理によりレジスト膜に形成されるパターンのサイズ、及びレジスト膜の厚さの少なくとも一つに基づいて、エネルギー線の照射量の目標値を設定すること、レジスト膜に対するエネルギー線の照射量が目標値に近付くように、エネルギー線の照射中における基板の搬送速度を設定すること、を更に含んでもよい。この場合、基板の搬送速度の調整によりエネルギー線の照射量を調整することで、レジストパターンの平滑性をより確実に高めることができる。

本開示に係る基板処理装置は、基板を加熱するための加熱部を有し、基板を収容する第一処理室と、第一処理室に隣接し、基板を収容する第二処理室と、第一処理室及び第二処理室の一方から他方に基板を搬送する搬送機構と、第二処理室内において第一処理室側に設けられ、搬送機構により搬送される基板の表面にエネルギー線を照射する照射部と、第二処理室内に不活性ガスを供給するガス供給部と、を備える。

この基板処理装置によれば、基板の表面上に形成されたレジスト膜に現像処理が施された後に、基板が配置される空間に不活性ガスを供給すること、不活性ガスを通してレジスト膜にエネルギー線を照射すること、を実行可能である。従って、レジストパターンの境界線の平滑性をより簡単に高めることができる。また、加熱によりレジストパターンの安定性を高めることもできるので、より理想的なレジストパターンを得ることができる。更に、搬送機構により基板を搬送することで、エネルギー線の照射位置を変えることができるので、照射対象の全域に同時にエネルギー線を照射する構成に比べて、エネルギー線の光源を小型化することができる。

ガス供給部は、第一処理室及び第二処理室の間を遮るように不活性ガスを吐出する吐出口を有してもよい。この場合、第一処理室及び第二処理室の一方から他方に基板を搬送する際に、第二処理室からの不活性ガスの漏出が抑制される。これにより、エネルギー線の照射に際して、レジスト膜をより確実に不活性ガスで覆うことができる。従って、レジストパターンの平滑性をより確実に高めることができる。

第一処理室内に開口し、第一処理室内のガスを排出する第一排気口と、第二処理室内に開口し、第二処理室内のガスを排出する第二排気口とを更に備えてもよい。この場合、エネルギー線の照射及び加熱により昇華した成分が第一排気口及び第二排気口から排出されるので、当該成分がレジスト膜に再付着することを抑制できる。従って、レジストパターンの平滑性をより確実に高めることができる。

第一排気口は、第一処理室内に配置される基板の表面に対向するように配置されていてもよい。この場合、加熱によりレジスト膜から昇華する成分をより確実に第一排気口から排出できる。

本開示に係る基板処理システムは、上記基板処理装置と、現像装置と、コントローラとを備え、コントローラは、基板の表面に形成されたレジスト膜に現像処理を施すように現像装置を制御すること、現像処理の後に、第二処理室内に不活性ガスを供給するようにガス供給部を制御すること、第一処理室及び第二処理室の一方から他方に基板を搬送するように搬送機構を制御すること、搬送機構が基板を搬送しているときに、不活性ガスを通してレジスト膜にエネルギー線を照射するように照射部を制御すること、を実行するように構成されている。

この基板処理システムでは、コントローラにより、レジスト膜に現像処理を施すこと、現像処理後に、基板が配置される空間に不活性ガスを供給すること、不活性ガスを通してレジスト膜にエネルギー線を照射すること、を自動的に実行可能である。従って、レジストパターンの境界線の平滑性をより簡単に高めることができる。更に、コントローラにより実行される処理は、搬送機構により基板を搬送することで、エネルギー線の照射位置を変える工程を含むので、照射対象の全域に同時にエネルギー線を照射する構成に比べて、エネルギー線の光源を小型化することができる。

本開示に係る記録媒体は、上記基板処理方法を装置に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。

本開示によれば、レジストパターンの平滑性をより簡単に高めることができる。

基板処理システムの概略構成を示す斜視図である。 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。 エネルギー線照射ユニットの模式図である。 図４中のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 エネルギー線照射ユニットの変形例を示す模式図である。 基板処理手順を示すフローチャートである。 第二処理室に基板が搬入された状態を示す模式図である。 第二処理室に不活性ガスが供給されている状態を示す模式図である。 レジスト膜にエネルギー線が照射されている状態を示す模式図である。 昇降ピンにより基板を上昇させた状態を示す模式図である。 基板が加熱されている状態を示す模式図である。 基板処理手順の変形例を示すフローチャートである。 平面視にてレジストパターンを拡大した図である。 レジストパターンの平滑性が高められる原理を示す図である。 エネルギー線の照射前後における表面電位の測定結果を示すグラフである。

以下、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〕
まず、基板処理システムの一例として、塗布・現像装置２の概要を説明する。図１に示すように、塗布・現像装置２は、露光装置３と連携し、レジストパターン形成システム１を構成する。塗布・現像装置２は、露光装置３による露光処理の前に、ウェハＷ（基板）の表面にレジスト膜を形成する処理を行い、露光処理後にレジスト膜の現像処理を行う。

図１〜図３に示すように、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、インタフェースブロック６と、コントローラ１００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とを有する。搬入・搬出部１３はキャリアステーション１２と処理ブロック５との間に介在する。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、例えば円形の複数枚のウェハ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５に渡し、処理ブロック５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５は、複数の処理モジュール１４，１５，１６，１７を有する。処理モジュール１４，１５，１６は、複数の液処理ユニットと、複数の熱処理ユニットと、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。

処理モジュール１４は、液処理ユニット及び熱処理ユニットによりウェハＷの表面上に下層膜を形成する。液処理ユニットは、処理液の一例として、下層膜形成用の液体をウェハＷ上に塗布する。熱処理ユニットは、下層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。熱処理の具体例としては、液体の塗布により形成された液膜を硬化させるための加熱処理が挙げられる。

処理モジュール１５は、液処理ユニット及び熱処理ユニットにより下層膜上にレジスト膜を形成する。液処理ユニットは、処理液の一例として、レジスト膜形成用の液体を下層膜の上に塗布する。熱処理ユニットは、レジスト膜の形成に伴う各種熱処理を行う。熱処理の具体例としては、液体の塗布により形成された液膜を硬化させるための加熱処理が挙げられる。

処理モジュール１６は、液処理ユニット及び熱処理ユニットによりレジスト膜上に上層膜を形成する。処理モジュール１６の液処理ユニットは、処理液の一例として、上層膜形成用の液体をレジスト膜の上に塗布する。処理モジュール１６の熱処理ユニットは、上層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。熱処理の具体例としては、液体の塗布により形成された液膜を硬化させるための加熱処理が挙げられる。

図２及び図３に示すように、処理モジュール１７は、現像ユニットＵ１と、熱処理ユニットＵ２と、エネルギー線照射ユニットＵ３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、これらのユニットを経ずにウェハＷを搬送する直接搬送アームＡ６とを内蔵している。現像ユニットＵ１は、露光済みのレジスト膜の現像処理を行う。具体的には、レジスト膜に現像液及びリンス液を順次供給し、レジスト膜の可溶部分を除去する。熱処理ユニットＵ２は、現像処理に伴う各種熱処理を行う。熱処理の具体例としては、現像処理前の加熱処理（ＰＥＢ：Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）が挙げられる。エネルギー線照射ユニットＵ３は、レジスト膜にエネルギー線を照射する処理を行う。

処理ブロック５内におけるキャリアブロック４側には棚ユニットＵ１０が設けられている。棚ユニットＵ１０は、床面から処理モジュール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、棚ユニットＵ１０のセル同士の間でウェハＷを昇降させる。

処理ブロック５内におけるインタフェースブロック６側には棚ユニットＵ１１が設けられている。棚ユニットＵ１１は床面から処理モジュール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に区画されている。

インタフェースブロック６は、受け渡しアームＡ８を内蔵しており、露光装置３に接続される。受け渡しアームＡ８は、棚ユニットＵ１１に配置されたウェハＷを露光装置３に渡し、露光装置３からウェハＷを受け取って棚ユニットＵ１１に戻す。

コントローラ１００は、概ね以下の手順で塗布・現像装置２を制御する。まず、コントローラ１００は、キャリア１１内のウェハＷを棚ユニットＵ１０に搬送するように受け渡しアームＡ１を制御し、このウェハＷを処理モジュール１４用のセルに配置するように昇降アームＡ７を制御する。その後コントローラ１００は、処理モジュール１４の各ユニットにウェハＷを搬送するように搬送アームＡ３を制御し、搬送アームＡ３により搬送されたウェハＷの表面Ｗａ上に下層膜を形成するように液処理ユニット及び熱処理ユニットを制御する。下層膜の形成が完了すると、コントローラ１００は、ウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送アームＡ３を制御する。

次に、コントローラ１００は、ウェハＷを処理モジュール１５用のセルに配置するように昇降アームＡ７を制御する。その後コントローラ１００は、処理モジュール１５の各ユニットにウェハＷを搬送するように搬送アームＡ３を制御し、搬送アームＡ３により搬送されたウェハＷの下層膜上にレジスト膜を形成するように液処理ユニット及び熱処理ユニットを制御する。レジスト膜の形成が完了すると、コントローラ１００は、ウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送アームＡ３を制御する。

次に、コントローラ１００は、ウェハＷを処理モジュール１６用のセルに配置するように昇降アームＡ７を制御する。その後コントローラ１００は、処理モジュール１６の各ユニットにウェハＷを搬送するように搬送アームＡ３を制御し、搬送アームＡ３により搬送されたウェハＷのレジスト膜上に上層膜を形成するように液処理ユニット及び熱処理ユニットを制御する。上層膜の形成が完了すると、コントローラ１００は、ウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送アームＡ３を制御する。

次に、コントローラ１００は、ウェハＷを処理モジュール１７用のセルに配置するように昇降アームＡ７を制御する。その後コントローラ１００は、棚ユニットＵ１１にウェハＷを搬送するように直接搬送アームＡ６を制御し、このウェハＷを露光装置３に送り出すように受け渡しアームＡ８を制御する。露光装置３における露光処理が完了すると、コントローラ１００は、ウェハＷを露光装置３から受け入れて棚ユニットＵ１１に戻すように受け渡しアームＡ８を制御する。

次に、コントローラ１００は、ウェハＷを処理モジュール１７の現像ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２に搬送するように搬送アームＡ３を制御し、搬送アームＡ３により搬送されたウェハＷのレジスト膜の現像処理及びこれに伴う熱処理を行うように現像ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を制御する。更にコントローラ１００は、ウェハＷをエネルギー線照射ユニットＵ３に搬送するように搬送アームＡ３を制御し、レジスト膜にエネルギー線を照射するようにエネルギー線照射ユニットＵ３を制御する。これらの処理が完了すると、コントローラ１００は、ウェハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送アームＡ３を制御し、このウェハＷをキャリア１１内に戻すように昇降アームＡ７及び受け渡しアームＡ１を制御する。以上で、塗布・現像処理が完了する。

（基板処理装置）
続いて、基板処理装置の一例として、エネルギー線照射ユニットＵ３について詳細に説明する。図４及び図５に示すように、エネルギー線照射ユニットＵ３は、第一処理室２０Ａと、第二処理室２０Ｂと、搬送機構４０と、照射部５０と、ガス供給部６０とを備える。

第一処理室２０Ａは、ウェハＷを加熱するための加熱部３０を有し、ウェハＷを収容する。図４に例示される加熱部３０は、熱板３１と、昇降機構３２とを有する。熱板３１は、水平な板状部材であり、内部に一つ又は複数のヒータを内蔵している。昇降機構３２は、熱板３１上においてウェハＷを昇降させる。例えば昇降機構３２は、例えば鉛直な複数（例えば三本）の昇降ピン３３と、昇降ピン３３を支持する支持板３４と、支持板３４を昇降させる駆動部３５とを有し、熱板３１の下方に配置されている。熱板３１には、複数の昇降ピン３３にそれぞれ対応する複数の貫通孔が設けられている。昇降ピン３３の昇降に伴って、昇降ピン３３の先端部は、熱板３１の上部に出没する。これにより、熱板３１上においてウェハＷが昇降する。なお、加熱部３０の構成は、図４に例示したものに限られない。加熱部３０は、ウェハＷを加熱可能であればどのようなものであってもよい。例えば加熱部３０は、赤外線を照射してウェハＷを加熱するものであってもよい。

第二処理室２０Ｂは、第一処理室２０Ａに隣接し、ウェハＷを収容する。第二処理室２０Ｂ内は、第一処理室２０Ａ内に連通する。第一処理室２０Ａの逆側において、第二処理室２０Ｂは外側に開口している。この開口は、ウェハＷの入出口として機能する。

搬送機構４０は、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの一方から他方にウェハＷを搬送する。すなわち搬送機構４０は、第二処理室２０Ｂから第一処理室２０ＡにウェハＷを搬送し、第一処理室２０Ａから第二処理室２０ＢにもウェハＷを搬送する。図４に例示される搬送機構４０は、冷却板４１と、駆動部４２とを有する。冷却板４１は、水平な板状を呈し、搬送対象のウェハＷを支持する。冷却板４１には、昇降ピン３３との干渉を避けるための複数の溝部４１ａが形成されている。

冷却板４１は、加熱部３０により加熱されたウェハＷを冷却する役割も担う。ウェハＷを素早く冷却するために、冷却板４１には、冷却用の流体を通す管路が埋設されていてもよい。駆動部４２は、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂが並ぶ方向に沿って冷却板４１を移動させる。駆動部４２の具体例としては、電動式のリニアアクチュエータなどが挙げられるがこれに限られない。駆動部４２は、冷却板４１の移動・位置決めが可能であればどのようなものであってもよい。

照射部５０は、第二処理室２０Ｂ内において第一処理室２０Ａ側に設けられ、搬送機構４０により搬送されるウェハＷの表面にエネルギー線を照射する。図４に例示される照射部５０は、第二処理室２０Ｂ内の天井部に取り付けられており、下方にエネルギー線を出射する光源を内蔵している。エネルギー線としては、例えば波長１７２〜１９３ｎｍの紫外線が挙げられる。

ガス供給部６０は、第二処理室２０Ｂ内に不活性ガスを供給する。不活性ガスとしては、例えば窒素ガス、アルゴンガス等が挙げられる。図４に例示されるガス供給部６０は、少なくとも一つの吐出口６１と、供給源６２と、バルブ６３とを有する。吐出口６１は第二処理室２０Ｂ内に開口する。供給源６２は吐出口６１に不活性ガスを供給する。バルブ６３は、供給源６２及び吐出口６１を接続する管路に設けられ、当該管路を開閉する。

吐出口６１は、第二処理室２０Ｂ内に不活性ガスを吐出可能であればどのように配置されていてもよい。ガス供給部６０は複数の吐出口６１を有してもよい。複数の吐出口６１の少なくとも一部は、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの間を遮る方向に不活性ガスを吐出するように配置されていてもよい。すなわちガス供給部６０は、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの間を遮るように不活性ガスを吐出する吐出口６１を有してもよい。例えば複数の吐出口６１の少なくとも一部は、第一処理室２０Ａと照射部５０との間において、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの境界線に沿って並び、それぞれ下方に開口していてもよい。

エネルギー線照射ユニットＵ３は、排気口２１Ａ，２１Ｂを更に備えてもよい。排気口２１Ａ（第一排気口）は、第一処理室２０Ａ内に開口し、第一処理室２０Ａ内のガスを排出する。排気口２１Ｂ（第二排気口）は、第二処理室２０Ｂ内に開口し、第二処理室２０Ｂ内のガスを排出する。図４及び図５に例示されるエネルギー線照射ユニットＵ３では、第一処理室２０Ａの奥側の壁部に排気口２１Ａが設けられており、第二処理室２０Ｂの各側壁部に複数の排気口２１Ｂが設けられている。これらの排気口２１Ａ，２１Ｂは排気ダクト２２に接続されている。第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂ内から排気ダクト２２に流出したガスは、例えばフィルタ等の浄化装置を経て放出される。

排気口２１Ａ，２１Ｂは、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂ内のガスを排出可能であればどのように配置されていてもよい。例えば排気口２１Ａは、第一処理室２０Ａ内に配置されるウェハＷの表面に対向するように配置されていてもよい。具体的に、排気口２１Ａは、第一処理室２０Ａ内の天井部に設けられ、下方に開口していてもよい（図６参照）。

エネルギー線照射ユニットＵ３は、シャッター２３Ａ，２３Ｂを更に備えてもよい。シャッター２３Ａは、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの間を開閉する。シャッター２３Ｂは、第二処理室２０Ｂの上記入出口を開閉する。シャッター２３Ａ，２３Ｂのそれぞれは、例えば開閉用の仕切板２４と、仕切板２４を昇降させる駆動部２５とを有する。駆動部２５の具体例としては、電動式のアクチュエータ又はエアシリンダ等が挙げられる。

（コントローラ）
続いて、コントローラ１００について詳細に説明する。コントローラ１００は、少なくともウェハＷの表面に形成されたレジスト膜に現像処理を施すように現像ユニットＵ１を制御すること、現像処理の後に、第二処理室２０Ｂ内に不活性ガスを供給するようにガス供給部６０を制御すること、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの一方から他方にウェハＷを搬送するように搬送機構４０を制御すること、搬送機構４０がウェハＷを搬送しているときに、不活性ガスを通してレジスト膜にエネルギー線を照射するように照射部５０を制御すること、を実行するように構成されている。

以下、このように構成されたコントローラ１００の具体例について詳細に説明する。図３に示すように、コントローラ１００は、機能モジュールとして、現像制御部１１１と照射制御部１１２とを有する。現像制御部１１１は、レジスト膜の現像処理を実行するように現像ユニットＵ１を制御する。照射制御部１１２は、図４に示すように、入出制御部１２１と、ガス供給制御部１２２と、搬送制御部１２３と、光源制御部１２４とを有する。入出制御部１２１は、第二処理室２０Ｂの入出口を開閉させるようにシャッター２３Ｂを制御する。ガス供給制御部１２２は、バルブ６３を開閉するようにガス供給部６０を制御する。搬送制御部１２３は、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの一方から他方へウェハＷを搬送するように搬送機構４０を制御する。光源制御部１２４は、エネルギー線を出射するように照射部５０を制御する。

コントローラ１００は、例えば一つ又は複数の制御用コンピュータにより構成されており、メモリに記録されたプログラムに従って各機能モジュールを構成する。コントローラ１００は、例えばハードディスク、不揮発性の半導体メモリ、光ディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体から上記プログラムを読み出すように構成されていてもよい。上記プログラムは、後述の基板処理方法を塗布・現像装置２に実行させるためのプログラムを含む。

〔基板処理方法〕
続いて、基板処理方法の一例として、塗布・現像装置２の処理モジュール１７において実行される処理手順について詳細に説明する。この処理手順は、少なくとも、ウェハＷの表面上に形成されたレジスト膜に現像処理を施すこと、現像処理の後に、ウェハＷが配置される空間に不活性ガスを供給すること、不活性ガスを通してレジスト膜にエネルギー線を照射すること、を含む。この処理手順は、現像処理の後に、ウェハＷを加熱することを更に含んでもよいし、レジスト膜にエネルギー線を照射しているときに、エネルギー線の照射箇所を変えるようにウェハＷを搬送することを更に含んでもよい。

これらの処理手順は、コントローラ１００が塗布・現像装置２を制御することにより実行される。以下、これらの処理手順の具体例について説明する。

図７に示すように、コントローラ１００は、まずステップＳ０１を実行する。ステップＳ０１では、現像制御部１１１が、レジスト膜に現像処理を施すように現像ユニットＵ１を制御し、現像処理に伴う各種熱処理を行うように熱処理ユニットＵ２を制御する。次に、コントローラ１００はステップＳ０２を実行する。ステップＳ０２では、第二処理室２０Ｂの入出口を開いてウェハＷを受け入れ可能とするように、入出制御部１２１がシャッター２３Ｂを制御する（図８参照）。この状態で、第二処理室２０Ｂ内には、現像処理後のウェハＷが搬送アームＡ３により搬入される。第二処理室２０Ｂ内にウェハＷが搬入されると、入出制御部１２１は、入出口を閉じるようにシャッター２３Ｂを制御する。

次に、コントローラ１００はステップＳ０３を実行する。ステップＳ０３では、ガス供給制御部１２２が、第二処理室２０Ｂ内に不活性ガスＧを供給するようにガス供給部６０を制御する（図９参照）。不活性ガスＧの供給と、排気口２１Ｂからの排気とが同時に進行することにより、第二処理室２０Ｂ内の気体が不活性ガスＧに置換される。

次に、コントローラ１００はステップＳ０４を実行する。ステップＳ０４では、搬送制御部１２３が、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの間を開放するようにシャッター２３Ａを制御する。ガス供給制御部１２２は、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの間が開放された後に、吐出口６１からの不活性ガスの吐出を継続するようにガス供給部６０を制御してもよい。複数の吐出口６１の少なくとも一部が、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの間を遮るように不活性ガスＧを吐出する場合には、この気流の遮蔽効果により、第二処理室２０Ｂ側から第一処理室２０Ａ側への不活性ガスＧの漏出が抑制される。

第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの間が開放された後、搬送制御部１２３は、第二処理室２０Ｂから第一処理室２０ＡにウェハＷを搬送するように搬送機構４０を制御する。搬送機構４０が第二処理室２０Ｂから第一処理室２０ＡにウェハＷを搬送しているときに、光源制御部１２４は、エネルギー線を照射するように照射部５０を制御する（図１０参照）。第二処理室２０Ｂ内には不活性ガスＧが充満しているので、照射部５０とレジスト膜との間には不活性ガスＧが介在する。すなわちエネルギー線は、不活性ガスＧを通してレジスト膜に照射される。ウェハＷの搬送が完了すると、光源制御部１２４は、エネルギー線の照射を停止するように照射部５０を制御する。

ステップＳ０４におけるエネルギー線の照射量は、照射部５０から出射される線量と、ウェハＷの搬送速度によって定まる。すなわち、ウェハＷの搬送速度によって、エネルギー線の照射量を調整することが可能である。必要とされるエネルギー線の照射量は、例えばレジスト膜の種類、現像処理によりレジスト膜に形成されるパターン（レジストパターン）のサイズ、及びレジスト膜の厚さ等に応じて変わる。そこで、エネルギー線照射ユニットＵ３により実行される処理手順は、レジスト膜の種類、レジストパターンのサイズ、及びレジスト膜の厚さの少なくとも一つに基づいて、エネルギー線の照射量の目標値を設定すること、レジスト膜に対するエネルギー線の照射量が目標値に近付くように（例えば実質的に一致するように）、エネルギー線の照射中におけるウェハＷの搬送速度を設定すること、を更に含んでもよい。すなわちコントローラ１００は、レジスト膜の種類、レジストパターンのサイズ、及びレジスト膜の厚さの少なくとも一つに基づいて、エネルギー線の照射量の目標値を設定すること、レジスト膜に対するエネルギー線の照射量が目標値に近付くように（例えば実質的に一致するように）、エネルギー線の照射中におけるウェハＷの搬送速度を設定すること、を更に実行するように構成されていてもよい。

なお、上記目標値は、例えば実験により予め作成されたテーブルを参照することで設定可能である。また、実験により予め求められた近似関数を用いて算出することも可能である。「目標値に実質的に一致する」とは、許容可能な微少な偏差が残った状態を含む。

次に、コントローラ１００はステップＳ０５を実行する。ステップＳ０５では、搬送制御部１２３が、ウェハＷを熱板３１上に載置するように搬送機構４０及び昇降機構３２を制御する。具体的に、搬送制御部１２３は、ウェハＷを熱板３１の上方まで搬送するように搬送機構４０を制御する。その後、搬送制御部１２３は、駆動部３５により昇降ピン３３を上昇させることで、冷却板４１上のウェハＷを上昇させるように昇降機構３２を制御する（図１１参照）。その後、搬送制御部１２３は、冷却板４１を第二処理室２０Ｂ内に戻すように搬送機構４０を制御し、駆動部３５により昇降ピン３３を下降させてウェハＷを熱板３１上に載置するように昇降機構３２を制御する（図１２参照）。冷却板４１が第二処理室２０Ｂ内に戻ると、搬送制御部１２３は、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの間を閉じるようにシャッター２３Ａを制御する。

予め設定された加熱時間が経過し、加熱部３０によるウェハＷの加熱が完了すると、コントローラ１００はステップＳ０６を実行する。ステップＳ０６では、ステップＳ０５と逆の手順でウェハＷを冷却板４１上に戻すように、搬送制御部１２３がシャッター２３Ａ、昇降機構３２及び搬送機構４０を制御する。その後、搬送制御部１２３は、第一処理室２０Ａから第二処理室２０ＢにウェハＷを搬送するように搬送機構４０を制御する。ウェハＷの搬送が完了すると、搬送制御部１２３は、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの間を閉じるようにシャッター２３Ａを制御する。

次に、コントローラ１００はステップＳ０７を実行する。ステップＳ０７では、入出制御部１２１が、第二処理室２０Ｂの入出口を開くようにシャッター２３Ｂを制御する。その後、冷却板４１上のウェハＷが搬送アームＡ３により搬出され、処理が完了する。

なお、現像ユニットＵ１及びエネルギー線照射ユニットＵ３の処理手順は適宜変更可能である。例えば、現像処理の後、レジスト膜にエネルギー線を照射する前にウェハＷを加熱してもよい。この場合の処理手順についても具体例を説明する。図１３に示すように、コントローラ１００は、まずステップＳ０１，Ｓ０２と同様のステップＳ１１，Ｓ１２を実行する。

次に、コントローラ１００は、ステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３では、搬送制御部１２３が、第一処理室２０Ａ内にウェハＷを配置するように搬送機構４０を制御する。例えば搬送制御部１２３は、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの間を開くようにシャッター２３Ａを制御した後、第二処理室２０Ｂから第一処理室２０ＡにウェハＷを搬送するように搬送機構４０を制御する。更に搬送制御部１２３は、ウェハＷを熱板３１上に載置して冷却板４１を第二処理室２０Ｂ内に戻すように搬送機構４０及び昇降機構３２を制御した後、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの間を閉じるようにシャッター２３Ａを制御する。

次に、コントローラ１００は、ステップＳ１４を実行する。ステップＳ１４では、加熱部３０がウェハＷを加熱しているときに、ガス供給制御部１２２が、第二処理室２０Ｂ内に不活性ガスを供給するようにガス供給部６０を制御する。

次に、コントローラ１００は、ステップＳ１５を実行する。ステップＳ１５では、搬送制御部１２３が、ステップＳ１３と逆の手順によりウェハＷを冷却板４１上に戻すように昇降機構３２、シャッター２３Ａ及び搬送機構４０を制御する。更に搬送制御部１２３は、第一処理室２０Ａから第二処理室２０ＢにウェハＷを搬送するように搬送機構４０を制御する。搬送機構４０が第一処理室２０Ａから第二処理室２０ＢにウェハＷを搬送しているときに、光源制御部１２４は、レジスト膜にエネルギー線を照射するように照射部５０を制御する。

ステップＳ１４において、第二処理室２０Ｂ内の気体は不活性ガスにより置換されているので、照射部５０とレジスト膜との間には不活性ガスが介在する。すなわちエネルギー線は、不活性ガスＧを通してレジスト膜に照射される。ウェハＷの搬送が完了すると、光源制御部１２４は、エネルギー線の照射を停止するように照射部５０を制御する。搬送制御部１２３は、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの間を閉じるようにシャッター２３Ａを制御する。

次に、コントローラ１００は、ステップＳ０７と同様のステップＳ１６を実行する。以上で処理が完了する。

〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、塗布・現像装置２により実行される基板処理方法は、ウェハＷの表面上に形成されたレジスト膜に現像処理を施すこと、現像処理の後に、ウェハＷが配置される空間に不活性ガスを供給すること、不活性ガスを通してレジスト膜にエネルギー線を照射すること、を含む。

図１４に示すように、フォトリソグラフィにより形成されるレジストパターン９０の表層部分９１においては、露光処理及び現像処理における化学反応が不十分となる傾向がある。この場合、表層部分９１には凹凸が生じ易く、これがレジストパターンの平滑性を低下させる要因となり得る。一方、レジストパターン９０において化学反応が不十分である箇所は、エネルギー線の照射によって昇華させ得る。

そこで本基板処理方法では、現像処理の後にレジスト膜にエネルギー線が照射される。これにより、図１５に示すように、凹凸の生じていた表層部分９１が除去され、レジストパターン９０の平滑性が高められる。また、エネルギー線は、不活性ガスを通してレジスト膜に照射される。すなわち、エネルギー線は、レジスト膜のうち不活性ガスに覆われた部分に照射される。これにより、例えばオゾンのように、レジストパターンを浸食し得るガスの発生が抑制されるので、エネルギー線の照射により高められたレジストパターンの平滑性が保たれる。従って、溶剤による溶解処理を施すことなくレジストパターンの平滑性が高められるので、レジストパターンの境界線の平滑性をより簡単に高めることができる。

更に、本基板処理方法によれば、帯電したウェハＷを除電することができる。現像処理等の液処理工程では、ウェハＷが帯電する場合がある。例えば、負に帯電し易い樹脂製チューブ（例えばフッ素樹脂製チューブ等）で処理液の管路が構成されている場合、処理液は、ウェハＷに到達するまでの間に正に帯電し得る。正に帯電した処理液がウェハＷの表面Ｗａに供給されると、表面Ｗａに電子が集まり易くなり、これによって表面Ｗａが負に帯電し得る。このように帯電したウェハＷにエネルギー線を照射すると、ウェハＷ内に偏在する電子が活性化される。活性化された電子は、ウェハＷ内に生じている電位差を解消するように移動する。これにより、ウェハＷの表面が除電される。

帯電したウェハＷを除電する他の手法として、例えば、加熱により電子を活性化させる手法、又は逆極性に帯電した物質（以下、「除電用物質」という。）をイオナイザにより表面Ｗａに供給して極性を中和させる手法等が挙げられる。加熱により電子を活性化する手法の場合、レジストパターンの品質に悪影響を及ぼすおそれがある。イオナイザを用いる手法の場合、表面Ｗａに異物が残留する可能性がある。また、除電用物質の供給量によってはウェハＷを逆極性に帯電させてしまうおそれもある。これに対し、エネルギー線を照射する手法によれば、レジストパターンの品質への悪影響、異物の残留、及び逆極性へのウェハＷの帯電等を生じることなく、帯電したウェハＷを除電することができる。

ウェハＷの帯電を抑制する手法として、処理液自体の帯電を抑制する手法が挙げられる。処理液自体の帯電を抑制する手法としては、処理液に二酸化炭素を溶解させる手法が挙げられる。しかしながら、処理液の帯電を完全に防止することは難しいので、ウェハＷの帯電を十分に解消できない可能性がある。これに対し、帯電したウェハＷをエネルギー線の照射により除電する手法によれば、エネルギー線の照射量の調整によってウェハＷの帯電を十分に解消できる。

ウェハＷの帯電は、その後の工程において不具合の要因となる可能性がある。例えば、ウェハＷ上に形成される電気回路要素の破壊等の不具合が生じる可能性がある。従って、本基板処理方法は、後工程における歩留り向上に寄与し得る。

現像処理の後に、ウェハＷを加熱することを更に含んでもよい。この場合、レジストパターンの平滑性が高められるのに加えて、加熱によりレジストパターンの安定性が高められるので、より理想的なレジストパターンを得ることができる。

レジスト膜にエネルギー線を照射した後にウェハＷを加熱してもよい。この場合、エネルギー線の照射により昇華した後、レジストパターンに再度付着した成分を加熱により除去できるので、レジストパターンの平滑性をより確実に高めることができる。

現像処理の後、レジスト膜にエネルギー線を照射する前にウェハＷを加熱してもよい。この場合、不活性ガスの供給と、ウェハＷの加熱とを並行して実行できるので、スループットを向上させることができる。

レジスト膜にエネルギー線を照射しているときに、エネルギー線の照射箇所を変えるようにウェハＷを搬送することを更に含んでもよい。この場合、ウェハＷの全域に同時にエネルギー線を照射する場合に比べて、エネルギー線の光源を小型化できる。

レジスト膜の種類、レジストパターンのサイズ、及びレジスト膜の厚さの少なくとも一つに基づいて、前記エネルギー線の照射量の目標値を設定すること、レジスト膜に対するエネルギー線の照射量が目標値に近付くように、エネルギー線の照射中におけるウェハＷの搬送速度を設定すること、を更に含んでもよい。この場合、ウェハＷの搬送速度の調整によりエネルギー線の照射量を調整することで、レジストパターンの平滑性をより確実に高めることができる。

塗布・現像装置２によれば、以上の基板処理方法をコントローラ１００によって自動的に実行可能である。従って、レジストパターンの境界線の平滑性をより簡単に高めることができる。

エネルギー線照射ユニットＵ３のガス供給部６０は、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの間を遮るように不活性ガスを吐出する吐出口６１を有してもよい。この場合、第一処理室２０Ａ及び第二処理室２０Ｂの一方から他方にウェハＷを搬送する際に、第二処理室２０Ｂからの不活性ガスの漏出が抑制される。これにより、エネルギー線の照射に際して、レジスト膜をより確実に不活性ガスで覆うことができる。従って、レジストパターンの平滑性をより確実に高めることができる。

エネルギー線照射ユニットＵ３は、第一処理室２０Ａ内に開口し、第一処理室２０Ａ内のガスを排出する排気口２１Ａと、第二処理室２０Ｂ内に開口し、第二処理室２０Ｂ内のガスを排出する排気口２１Ｂとを更に備えてもよい。この場合、エネルギー線の照射及び加熱により昇華した成分が排気口２１Ａ，２１Ｂから排出されるので、当該成分がレジスト膜に再付着することを抑制できる。従って、レジストパターンの平滑性をより確実に高めることができる。

排気口２１Ａは、第一処理室２０Ａ内に配置されるウェハＷの表面に対向するように配置されていてもよい。この場合、加熱によりレジスト膜から昇華する成分をより確実に排気口２１Ａから排出できる。

以上、実施形態について説明したが本発明は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。例えばエネルギー線照射ユニットＵ３として例示した構成は、半導体ウェハ以外の基板を処理対象とする構成にも適用可能である。処理対象の基板としては、例えばガラス基板、マスク基板、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等が挙げられる。

以下、実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されない。

〔実施例１〕
（１）サンプルの作製
（サンプル１）
ＡｒＦレーザ用のレジスト剤を用い、ウェハ上に厚さ８０ｎｍのレジスト膜を形成した。このレジスト膜に現像処理を施し、レジストパターンを得た。その後、空気中にて、波長１７２ｎｍの紫外線をレジスト膜に照射してサンプルを作製した。照射量を８０ｍＪとした。

（サンプル２）
サンプル１と同様のレジストパターンを得た後、窒素ガス中にて、波長１７２ｎｍの紫外線をレジスト膜に照射してサンプルを作製した。照射量を８０ｍＪとした。

（サンプル３）
サンプル１と同様のレジストパターンを得た後、エネルギー線照射を行わずにサンプルを作製した。

（２）比較評価
各サンプルについて、電子顕微鏡を用いてレジストパターンの拡大画像データを取得し、当該画像データに基づいて線幅平均値、ＬＥＲ（Ｌｉｎｅ Ｅｄｇｅ Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）及びＬＷＲ（Ｌｉｎｅ Ｗｉｄｔｈ Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を算出した。ＬＥＲは、レジストパターンの基準線（例えば中心線）からレジストパターンの側縁部までのばらつきを示す値であり、ＬＷＲは、レジストパターンの線幅のばらつきを示す値である。本評価においては、ＬＥＲ及びＬＷＲのいずれも標準偏差の３倍として算出した。算出した数値の比較評価を行い、以下の結果を得た。
結果１）サンプル１，２の線幅平均値と、サンプル３の線幅平均値との差は僅かであった（１％未満の差異）。
結果２）サンプル１のＬＥＲ及びＬＷＲは、サンプル３に比べて約９％小さかった。
結果３）サンプル２のＬＥＲ及びＬＷＲは、サンプル１に比べて更に約９％小さかった。

上記結果１から、エネルギー線の照射を行っても線幅への影響は僅かであることが確認された。上記結果２から、エネルギー線の照射によってレジストパターンの平滑性が高められることが確認された。上記結果３から、不活性ガスを供給することでレジストパターンの平滑性が更に高められることが確認された。

〔実施例２〕
（１）サンプルの作製
（サンプル４）
表面が負に帯電したウェハを準備し、波長１７２ｎｍの紫外線を照射量１００ｍＪにてウェハの表面に照射した。

（サンプル５）
サンプル４と同様のレジストパターンを得た後、波長１７２ｎｍの紫外線を照射量２００ｍＪにてウェハの表面に照射した。

（サンプル６）
サンプル４と同様のレジストパターンを得た後、波長１７２ｎｍの紫外線を照射量５００ｍＪにてウェハの表面に照射した。

（サンプル７）
サンプル４と同様のレジストパターンを得た後、波長１７２ｎｍの紫外線を照射量１０００ｍＪにてウェハの表面に照射した。

（サンプル８）
サンプル４と同様のレジストパターンを得た後、波長１７２ｎｍの紫外線を照射量２０００ｍＪにてウェハの表面に照射した。

（２）除電効果の評価
各サンプルについて、紫外線照射前後におけるウェハの表面電位を測定した。測定結果を図１６に示す。図１６は、測定した表面電位をサンプルごとに棒グラフで示したものである。大きいピッチのハッチングが付された棒グラフは、紫外線照射前の表面電位であり、小さいピッチのハッチングが付された棒グラフは、紫外線照射後の表面電位である。図１６に示されるように、いずれのサンプルにおいても、エネルギー線の照射により表面電位が低下していることが確認された。

また、照射量が５００ｍＪまでのサンプル（サンプル４〜６）の測定結果から、照射量が大きくなるにつれて大きな除電効果が得られ、表面電位がゼロに近付くことが確認された。

更に、照射量が５００ｍＪ以上のサンプル（サンプル６〜８）の測定結果から、表面電位をゼロにし得る最小の照射量を超えたとしても、表面電位は略ゼロに保たれており、ウェハが逆極性に帯電してしまう現象は実質的に確認されなかった。

以上より、エネルギー線を照射することは、帯電したウェハの除電に有効であることが確認された。

２…塗布・現像装置（基板処理システム）、２０Ａ…第一処理室、２０Ｂ…第二処理室、２１Ａ…排気口（第一排気口）、２１Ｂ…排気口（第二排気口）、３０…加熱部、４０…搬送機構、５０…照射部、６０…ガス供給部、６１…吐出口、１００…コントローラ、Ｕ３…エネルギー線照射ユニット（基板処理装置）、Ｗ…ウェハ。

Claims (5)

1. 基板の表面上に形成されたレジスト膜に現像処理を施すこと、
   前記現像処理の後に、前記基板が配置される空間に不活性ガスを供給すること、
   前記不活性ガスを通して前記レジスト膜にエネルギー線を照射すること、
   前記レジスト膜に前記エネルギー線を照射しているときに、前記エネルギー線の照射箇所を変えるように前記基板を搬送すること、
   前記レジスト膜の種類、前記現像処理により前記レジスト膜に形成されるパターンのサイズ、及び前記レジスト膜の厚さの少なくとも一つに基づいて、前記エネルギー線の照射量の目標値を設定すること、
   前記レジスト膜に対する前記エネルギー線の照射量が前記目標値に近付くように、前記エネルギー線の照射中における前記基板の搬送速度を設定すること、を含む基板処理方法。
2. 前記現像処理の後に、前記基板を加熱することを更に含む、請求項１記載の基板処理方法。
3. 前記レジスト膜に前記エネルギー線を照射した後に前記基板を加熱する、請求項２記載の基板処理方法。
4. 前記現像処理の後、前記レジスト膜に前記エネルギー線を照射する前に前記基板を加熱する、請求項２記載の基板処理方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項記載の基板処理方法を装置に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。

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