JP7312645B2 - 基板処理方法、基板処理装置、及び記憶媒体 - Google Patents

基板処理方法、基板処理装置、及び記憶媒体 Download PDF

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Description

本開示は、基板処理方法、基板処理装置、及び記憶媒体に関する。
特許文献１には、基板上に形成された炭素を主成分とする有機膜であって、架橋反応により硬化される塗布膜を、効果させる前に研磨して平坦化する方法が記載されている。
国際公開第２０１６／１２５４０８号
本開示は、基板上に形成された炭素を主成分とする有機膜からなる塗布膜の表面形状を適切に加工可能な技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理方法は、表面に段差を有する基板上における、炭素を主成分とし、光による架橋反応によって硬化される塗布膜の形成に係る基板処理方法であって、前記基板表面に塗布された前記塗布膜を硬化させる前に、前記基板表面の各部における露光量が前記塗布膜表面の高さ位置に対応させた露光量となるように前記基板表面を露光する露光工程と、前記露光工程後の前記基板表面に対して硬化前の前記塗布膜を溶解可能な第１の除去液を供給することで、前記塗布膜の一部を除去する除去工程と、を有する。
本開示によれば、基板上に形成された炭素を主成分とする有機膜からなる塗布膜の表面形状を適切に加工可能な技術が提供される。
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、塗布現像装置の一例を示す模式図である。 図３は、塗布ユニットの一例を示す模式図である。 図４は、照射ユニットの一例を示す模式図である。 図５は、制御装置の機能的な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構成の一例を示すブロック図である。 図７は、第１実施形態に係る基板処理方法の一例を説明するフロー図である。 図８（ａ）～図８（ｅ）は、第１実施形態に係る基板処理方法の一例を説明する模式図である。 図９は、第２～第４実施形態に係る基板処理方法の一例を説明するフロー図である。 図１０（ａ）～図１０（ｆ）は、第２実施形態に係る基板処理方法の一例を説明する模式図である。 図１１（ａ）～図１１（ｃ）は、第３実施形態に係る基板処理方法の一例を説明する模式図である。 図１２（ａ）～図１２（ｃ）は、第３実施形態に係る基板処理方法の一例を説明する模式図である。 図１３（ａ）～図１３（ｄ）は、第４実施形態に係る基板処理方法の一例を説明する模式図である。 図１４（ａ）～図１４（ｃ）は、第４実施形態に係る基板処理方法の一例を説明する模式図である。
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、基板処理方法が提供される。基板処理方法は、表面に段差を有する基板上における、炭素を主成分とし、光による架橋反応によって硬化される塗布膜の形成に係る基板処理方法であって、前記基板表面に塗布された前記塗布膜を硬化させる前に、前記基板表面の各部における露光量が前記塗布膜表面の高さ位置に対応させた露光量となるように前記基板表面を露光する露光工程と、前記露光工程後の前記基板表面に対して硬化前の前記塗布膜を溶解可能な第１の除去液を供給することで、前記塗布膜の一部を除去する除去工程と、を有する。
上記の基板処理方法では、光による架橋反応によって硬化される塗布膜を硬化させる前に、塗布膜表面の高さ位置に対応させた露光量で基板表面を露光した後、基板表面に対して第１の除去液を供給して塗布膜の一部を除去する。このような構成とすることで、露光量に応じた塗布膜の架橋反応の進行状態に応じて塗布膜が除去される。そのため、露光量を制御することで塗布膜の高さ位置を調整することが可能となるため、基板上に形成された炭素を主成分とする有機膜からなる塗布膜の表面形状を適切に加工することができる。
前記露光工程において、前記塗布膜表面の高さ位置が高くなるにつれて露光量を減少させる態様としてもよい。
塗布膜表面の高さ位置が高くなるにつれて露光量を減少させることで、塗布膜表面の高さ位置が高い領域ほど塗布膜の架橋反応の進行を抑制することができる。架橋の進行が抑制されることによって、第１の除去液による塗布膜の溶解が促進される。したがって、上記の構成とすることで、除去工程後の塗布膜表面における凹凸を小さくすることができる。
別の例示的実施形態において、基板処理方法が提供される。基板処理方法は、表面に段差を有する基板上における、炭素を主成分とし、架橋反応によって硬化される塗布膜の形成に係る基板処理方法であって、前記基板表面に塗布された前記塗布膜を硬化させる前に、前記塗布膜上に光反応性を有する阻害膜を形成する阻害膜形成工程と、前記阻害膜を形成した前記基板表面の各部における露光量が前記塗布膜表面の高さ位置に対応させた露光量となるように前記基板表面を露光する露光工程と、前記露光工程後の前記基板表面に対して少なくとも硬化前の前記塗布膜を溶解可能な第１の除去液を供給することで、前記阻害膜と前記塗布膜の一部とを除去する除去工程と、を有する。
上記の基板処理方法では、架橋反応によって硬化される塗布膜を硬化させる前に、塗布膜上に光反応性を有する阻害膜を形成した後、塗布膜表面の高さ位置に対応させた露光量で基板表面を露光する。その後、基板表面に対して第１の除去液を供給して阻害膜と塗布膜の一部とを除去する。このような構成とすることで、露光量に応じた阻害膜の光に対する反応の進行状態に応じて阻害膜の特性が変化する。したがって、第１の除去液を基板表面に供給する際には阻害膜の特性の変化に応じて溶解状況が変化し、溶解量が変化する。したがって、露光量を制御することで塗布膜の高さ位置を調整することが可能となるため、基板上に形成された炭素を主成分とする有機膜からなる塗布膜の表面形状を適切に加工することができる。
前記阻害膜は、ネガ型フォトレジスト膜であって、前記露光工程において、前記塗布膜表面の高さ位置が高くなるにつれて露光量を減少させる態様としてもよい。
阻害膜がネガ型フォトレジスト膜である場合、塗布膜表面の高さ位置が高くなるにつれて露光量を減少させることで、塗布膜表面の高さ位置が高い領域ほど阻害膜の溶解性を高くすることができる。阻害膜の溶解性が高い場所では阻害膜の溶解が促進されると共に、塗布膜の溶解が促進される。したがって、上記の構成とすることで、除去工程後の塗布膜表面における凹凸を小さくすることができる。
前記阻害膜は、ＳＡＭ、または、ポジ型フォトレジスト膜であって、前記露光工程において、前記塗布膜表面の高さ位置が高くなるにつれて露光量を増大させる態様としてもよい。
阻害膜がＳＡＭ、または、ポジ型フォトレジスト膜である場合、塗布膜表面の高さ位置が高くなるにつれて露光量を増大させることで、塗布膜表面の高さ位置が高い領域ほど阻害膜の溶解性を高くすることができる。阻害膜の溶解性が高い領域ほど阻害膜の溶解が促進されると共に、塗布膜の溶解が促進される。したがって、上記の構成とすることで、除去工程後の塗布膜表面における凹凸を小さくすることができる。
前記阻害膜が前記ポジ型フォトレジスト膜である場合に、前記除去工程の前に、前記露光工程後の前記塗布膜表面に対して前記阻害膜を溶解可能な第２の除去液を供給することで、前記阻害膜のうちの一部を除去する阻害膜除去工程をさらに有する態様としてもよい。
阻害膜がポジ型フォトレジストである場合には、第１の除去液とは異なる第２の除去液を用いて阻害膜の一部を除去する構成とすることで、ポジ型フォトレジストの除去をより短時間で行うことができる。したがって、塗布膜の表面形状の加工に係る処理をより短時間で行うことができる。
一つの例示的実施形態において、基板処理装置が提供される。基板処理装置は、表面に段差を有する基板上における、炭素を主成分とし、光による架橋反応によって硬化される塗布膜の形成に係る基板処理装置であって、前記基板表面に塗布された前記塗布膜を硬化させる前に、前記基板表面の各部における露光量が前記塗布膜表面の高さ位置に対応させた露光量となるように前記基板表面を露光する露光処理部と、前記露光処理部による露光後の前記基板表面に対して硬化前の前記塗布膜を溶解可能な第１の除去液を供給することで、前記塗布膜の一部を除去する除去処理部と、を有する。
上記の基板処理装置では、光による架橋反応によって硬化される塗布膜を硬化させる前に、塗布膜表面の高さ位置に対応させた露光量で基板表面を露光した後、基板表面に対して第１の除去液を供給して塗布膜の一部を除去する。このような構成とすることで、露光量に応じた塗布膜の架橋反応の進行状態に応じて塗布膜が除去される。そのため、露光量を制御することで塗布膜の高さ位置を調整することが可能となるため、基板上に形成された炭素を主成分とする有機膜からなる塗布膜の表面形状を適切に加工することができる。
別の例示的実施形態において、基板処理装置が提供される。基板処理装置は、表面に段差を有する基板上における、炭素を主成分とし、架橋反応によって硬化される塗布膜の形成に係る基板処理装置であって、前記基板表面に塗布された前記塗布膜を硬化させる前に、前記塗布膜上に光反応性を有する阻害膜を形成する阻害膜形成部と、前記阻害膜を形成した前記基板表面の各部における露光量が前記塗布膜表面の高さ位置に対応させた露光量となるように前記基板表面を露光する露光処理部と、前記露光処理部による露光後の前記基板表面に対して少なくとも硬化前の前記塗布膜を溶解可能な第１の除去液を供給することで、前記阻害膜と前記塗布膜の一部とを除去する除去処理部と、を有する。
上記の基板処理装置では、架橋反応によって硬化される塗布膜を硬化させる前に、塗布膜上に光反応性を有する阻害膜を形成した後、塗布膜表面の高さ位置に対応させた露光量で基板表面を露光する。その後、基板表面に対して第１の除去液を供給して阻害膜と塗布膜の一部とを除去する。このような構成とすることで、露光量に応じた阻害膜の光に対する反応の進行状態に応じて阻害膜の特性が変化する。したがって、第１の除去液を基板表面に供給する際には阻害膜の特性の変化に応じて溶解状況が変化し、溶解量が変化する。したがって、露光量を制御することで塗布膜の高さ位置を調整することが可能となるため、基板上に形成された炭素を主成分とする有機膜からなる塗布膜の表面形状を適切に加工することができる。
一つの例示的実施形態において、記憶媒体が提供される。記憶媒体は、上記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憶した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。
以下、種々の例示的実施形態について説明する。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。
［第１実施形態］
まず、図１～図８を参照して第１実施形態に係る基板処理システムを説明する。
［基板処理システム］
まず、図１及び図２を参照して基板処理システム１（基板処理装置）の概略構成を説明する。基板処理システム１は、基板の表面にＳＯＣ（Spin on Carbon）膜を形成するシステムである。処理対象の基板は、例えば半導体のウエハＷである。ウエハＷの表面に形成されるＳＯＣ膜とは、炭素を主成分とした薄膜である。より具体的には、ＳＯＣ膜は、例えば、炭素の含有割合が８０～９０％である有機膜である。このＳＯＣ膜は、塗布膜の前駆体を含む薬液をウエハＷの表面にスピンコーティング等で塗布した後、架橋反応により硬化させることにより得ることができる。すなわち、ＳＯＣ膜は、光または熱等によって生じる架橋反応によって膜が硬化する性質を有する。上記のＳＯＣ膜は、ウエハＷの表面に形成されたパターンの所定の部位をエッチングするエッチングマスクとして用いられ得る。第１実施形態では、ＳＯＣ膜が光によって架橋することで硬化する光架橋型のＳＯＣ膜に対する適用を想定している。なお、この光架橋型ＳＯＣ膜には、光及び熱によって架橋が進行するＳＯＣ膜も含まれる。
基板処理システム１は、塗布・現像装置２と、露光装置３と、制御装置１００とを備える。露光装置３は、ウエハＷ（基板）上に形成されたＳＯＣ膜を露光する装置である。具体的には、露光装置３は、液浸露光等の方法によりＳＯＣ膜に対して露光用のエネルギー線を照射する。塗布・現像装置２は、露光装置３による露光処理の前に、ウエハＷ（基板）の表面にＳＯＣ膜を形成するための薬液を塗布してＳＯＣ膜を形成する処理を行う。また、塗布・現像装置２は、露光処理後にＳＯＣ膜の除去処理及び架橋処理を行う。
（塗布・現像装置）
図１及び図２に示されるように、塗布・現像装置２（基板処理装置）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とを備える。
キャリアブロック４は、塗布・現像装置２内へのウエハＷの導入及び塗布・現像装置２内からのウエハＷの導出を行う。例えばキャリアブロック４は、ウエハＷ用の複数のキャリアＹを支持可能であり、受け渡しアームを含む搬送装置Ａ１を内蔵している。キャリアＹは、例えば円形の複数枚のウエハＷを収容する。搬送装置Ａ１は、キャリアＹからウエハＷを取り出して処理ブロック５に渡し、処理ブロック５からウエハＷを受け取ってキャリアＹ内に戻す。処理ブロック５は、複数の処理モジュール１１，１２，１３，１４を有する。
処理モジュール１１は、塗布ユニットＵ１（膜形成部）と、熱処理ユニットＵ２と、現像ユニットＵ３（除去処理部）と、照射ユニットＵ５（露光処理部）と、これらのユニットにウエハＷを搬送する搬送装置Ａ３とを内蔵している。処理モジュール１１は、塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２によりウエハＷの表面上に下層膜を形成する。塗布ユニットＵ１は、下層膜形成用の処理液をウエハＷ上に塗布する。熱処理ユニットＵ２は、下層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。現像ユニットＵ３は、露光後のウエハＷの表面上に除去液（第１の除去液）を塗布する（供給する）ことによって、ＳＯＣ膜を部分的に除去する。現像ユニットＵ３は、除去液を洗い流すためにウエハＷの表面にリンス液を供給する。なお、本実施形態で説明するＳＯＣ膜は、この下層膜に相当する。したがって、ＳＯＣ膜の形成に係る処理が処理モジュール１１で行われる。
処理モジュール１２は、塗布ユニットＵ１と、熱処理ユニットＵ２と、これらのユニットにウエハＷを搬送する搬送装置Ａ３とを内蔵している。処理モジュール１２は、塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２により下層膜上にレジスト膜を形成する。塗布ユニットＵ１は、レジスト膜形成用の処理液として、レジストを下層膜の上に塗布する。熱処理ユニットＵ２は、レジスト膜の形成に伴う各種熱処理を行う。これにより、ウエハＷの表面にレジスト膜が形成される。
処理モジュール１３は、塗布ユニットＵ１と、熱処理ユニットＵ２と、これらのユニットにウエハＷを搬送する搬送装置Ａ３とを内蔵している。処理モジュール１３は、塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２によりレジスト膜上に上層膜を形成する。塗布ユニットＵ１は、上層膜形成用の処理液をレジスト膜の上に塗布する。熱処理ユニットＵ２は、上層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。
処理モジュール１４は、現像ユニットＵ３と、熱処理ユニットＵ４と、照射ユニットＵ５と、これらのユニットにウエハＷを搬送する搬送装置Ａ３とを内蔵している。処理モジュール１４は、現像ユニットＵ３、熱処理ユニットＵ４、及び照射ユニットＵ５により、露光後のレジスト膜の現像処理を行う。現像ユニットＵ３は、露光済みのウエハＷの表面上に現像液を塗布する（供給する）ことによって、レジスト膜を部分的に除去する。現像ユニットＵ３は、現像液を洗い流すためにウエハＷの表面にリンス液を供給する。熱処理ユニットＵ４は、現像処理に伴う各種熱処理を行う。現像処理に伴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）、現像処理後の加熱処理（ＰＢ：Post Bake）等が挙げられる。
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、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を含む搬送装置Ａ７が設けられている。搬送装置Ａ７は、棚ユニットＵ１０のセル同士の間でウエハ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、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、露光装置３との間でウエハＷの受け渡しを行う。例えばインタフェースブロック６は、受け渡しアームを含む搬送装置Ａ８を内蔵しており、露光装置３に接続される。搬送装置Ａ８は、棚ユニットＵ１１に配置されたウエハＷを露光装置３に渡す。搬送装置Ａ８は、露光装置３からウエハＷを受け取って棚ユニットＵ１１に戻す。
（塗布ユニット及び現像ユニット）
続いて、図３を参照して、処理モジュール１１における複数の塗布ユニットＵ１のそれぞれの構成の一例を説明する。図３に示される塗布ユニットＵ１は、処理液をウエハＷの表面Ｗａに塗布するように構成されている。この塗布ユニットＵ１は、回転保持部２０と、液供給部３０と、を備える。
回転保持部２０は、回転駆動部２１と、シャフト２２と、保持部２３とを有する。回転駆動部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。回転駆動部２１は、例えば電動モータ等を動力源として内蔵している。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上にはウエハＷが配置される。保持部２３は、例えば吸着等によりウエハＷを略水平に保持する。すなわち、回転保持部２０は、ウエハＷの姿勢が略水平の状態で、ウエハＷの表面Ｗａに対して垂直な中心軸（回転軸）周りでウエハＷを回転させる。図３の例では、回転保持部２０は、上方から見て反時計回りにウエハＷを所定の回転数で回転させる。
液供給部３０は、ウエハＷの表面Ｗａに処理液Ｌ１を供給する。処理液Ｌ１は、ウエハＷの表面ＷａにＳＯＣ膜を形成するための薬液である。
ＳＯＣ膜を形成するための薬液とは、例えば、ＳＯＣ膜の前駆物質となる有機材料を溶剤に溶解した液である。有機材料としては、炭素化合物を含む有機膜原料、例えば、ポリエチレン構造（（－ＣＨ２－）ｎ）の骨格を持つポリマー原料を溶解させた液体が用いられる。また、有機材料には、例えば光を照射することによって架橋が進行しＳＯＣ膜の硬度が高められる架橋剤が含まれている。このように光架橋型の架橋剤を添加することで、ＳＯＣ膜が光架橋型となる。なお、架橋剤として、例えば３００℃に加熱することにより架橋が進行する架橋剤を添加してもよい。
液供給部３０は、液源３１と、バルブ３３と、ノズル３４と、配管３５と備える。液供給部３０の液源３１は、バルブ３３及び配管３５を介してノズル３４に薬液をそれぞれ供給する。ノズル３４は、吐出口がウエハＷの表面Ｗａに向かうようにウエハＷの上方に配置されている。ノズル３４は、ウエハＷの表面Ｗａに向けて液源３１から供給される薬液を吐出する。配管３５は、液源３１とノズル３４との間を接続している。バルブ３３は、配管３５内の流路を開状態と閉状態とに切り替える。なお、塗布ユニットＵ１は、ノズル３４を水平方向に往復移動させる駆動機構（不図示）を備えていてもよい。
なお、処理モジュール１１における現像ユニットＵ３は、塗布ユニットＵ１と略同一の構造を有している。すなわち、現像ユニットＵ３においては、ウエハＷの表面Ｗａに対して、表面のＳＯＣ膜を除去するための除去液と、除去液を洗い流すためのリンス液と、が供給される。除去液としては、例えば、ＳＯＣ膜を形成するための薬液に使用される溶剤（有機溶剤）を用いることができる。このような処理液としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）が挙げられる。ただし、ＳＯＣ膜を形成するための薬液に応じて、当該ＳＯＣ膜を溶解可能な処理液を選択することができる。
現像ユニットＵ３では、ウエハＷに供給する液体の数に応じて、液供給部３０の数を変更してもよい。すなわち、ウエハＷに供給する液の種類毎に液供給部３０を設ける構成としてもよい。ウエハＷに供給する液の種類毎に液供給部３０を設ける構成としてもよい点は、塗布ユニットＵ１でも同様である。
（照射ユニット）
続いて、図４を参照して、照射ユニットＵ５の一例について説明する。図４に示されるように、照射ユニットＵ５は照射部４２を備える。
照射部４２は、ウエハＷの表面Ｗａに光を照射し、ウエハＷを露光させる。ウエハＷに対して照射する光としては、例えば、波長が１００ｎｍ～４００ｎｍである紫外線が挙げられる。照射する光の波長は、１７０ｎｍ～１８０ｎｍであってもよい。なお、照射する光の波長は上記の値に限定されるものではなく、例えばＳＯＣ膜に含まれる成分等に応じて使用する光の波長が選択されてもよい。すなわち、ＳＯＣ膜の光による架橋反応の進行を制御可能となるように照射部４２において用いる光の波長が選択される。
照射ユニットＵ５は、水平に支持したウエハＷに対して、照射部４２により上方から紫外線を出射する。例えば、照射部４２は、紫外線を出射する光源を有している。光源の具体例としては、波長１７２ｎｍの紫外線を出射するエキシマランプが挙げられる。また、波長１９３ｎｍの紫外線を出射するフッ化アルゴンエキシマレーザー、及び波長２４８ｎｍの紫外線を出射するフッ化クリプトンエキシマレーザー等が用いられてもよい。ただし、光源は紫外線を出射可能であればよく、その種類は特に限定されない。照射部４２は、光源から出射されたエネルギー線をウエハＷに向けて下方に出射するように構成されている。
なお、照射ユニットＵ５において、薬液塗布後のウエハＷに対して紫外線を照射する際には、照射部４２とウエハＷの表面Ｗａとの間にマスクＭが配置される。これは、ウエハＷの表面Ｗａが受ける光の量を場所に応じて変化させるためのものである。この点については後述する。
（制御装置）
続いて、制御装置１００の具体的な構成を例示する。制御装置１００は、基板処理システム１を部分的又は全体的に制御する。制御装置１００は、表面Ｗａに凹凸パターンが形成されているウエハＷに対して、ＳＯＣ膜を形成するための各処理を実行する。すなわち、薬液を塗布することと、薬液を塗布した後のウエハＷに対して露光処理を行うことと、露光処理後のウエハＷに対してＳＯＣ膜を一部除去するための処理液を供給することと、ＳＯＣ膜の架橋反応をさらに進めることと、を実行する。
図５に示されるように、制御装置１００は、機能上の構成（以下、「機能モジュール」という。）として、膜形成制御部１０１と、露光制御部１０２と、現像制御部１０３と、硬化制御部１０４と、を備える。膜形成制御部１０１は、塗布ユニットＵ１の液供給部３０のバルブ３３及び回転駆動部２１を制御する。また、熱処理ユニットＵ２を制御し得る。露光制御部１０２は、照射ユニットＵ５内の照射部４２を制御する。現像制御部１０３は、現像ユニットＵ３内の液供給部３０のバルブ３３及び回転駆動部２１を制御する。硬化制御部１０４は、照射ユニットＵ５内の照射部４２及び熱処理ユニットＵ２を制御する。各部の処理内容の詳細については後述する。
制御装置１００は、一つ又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、一つ又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とを有する。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、後述の基板処理手順を制御装置１００に実行させるためのプログラムを記憶している。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憶する。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、プロセッサ１２１からの指令に従って、制御対象の部材との間で電気信号の入出力を行う。
制御装置１００が複数の制御用コンピュータで構成される場合、膜形成制御部１０１、露光制御部１０２、現像制御部１０３、及び、硬化制御部１０４がそれぞれ個別の制御用コンピュータによって実現されていてもよい。あるいは、これらの各機能モジュールがそれぞれ、２つ以上の制御用コンピュータの組み合わせによって実現されていてもよい。これらの場合、複数の制御用コンピュータは、互いに通信可能に接続された状態で、後述する基板処理手順を連携して実行してもよい。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。
［基板処理手順］
続いて、基板処理方法の一例として、基板処理システム１において実行される基板処理手順を説明する。制御装置１００は、例えば以下の手順で塗布・現像処理を含む基板処理を実行するように基板処理システム１を制御する。まず制御装置１００は、キャリアＹ内のウエハＷを棚ユニットＵ１０に搬送するように搬送装置Ａ１を制御し、このウエハＷを処理モジュール１１用のセルに配置するように搬送装置Ａ７を制御する。
次に制御装置１００は、棚ユニットＵ１０のウエハＷを処理モジュール１１内の塗布ユニットＵ１、熱処理ユニットＵ２、現像ユニットＵ３、及び、照射ユニットＵ５に搬送するように搬送装置Ａ３を制御する。また、制御装置１００は、このウエハＷの表面Ｗａ上に下層膜としてのＳＯＣ膜を形成するように上記の各ユニットを制御する。ＳＯＣ膜の形成に係る処理の手順について詳細は後述する。その後制御装置１００は、下層膜が形成されたウエハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送装置Ａ３を制御し、このウエハＷを処理モジュール１２用のセルに配置するように搬送装置Ａ７を制御する。
次に制御装置１００は、棚ユニットＵ１０のウエハＷを処理モジュール１２内の塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２に搬送するように搬送装置Ａ３を制御する。また、制御装置１００は、このウエハＷの下層膜上にレジスト膜を形成するように塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を制御する。その後制御装置１００は、ウエハＷを棚ユニットＵ１０に戻すように搬送装置Ａ３を制御し、このウエハＷを処理モジュール１３用のセルに配置するように搬送装置Ａ７を制御する。
次に制御装置１００は、棚ユニットＵ１０のウエハＷを処理モジュール１３内の各ユニットに搬送するように搬送装置Ａ３を制御する。また、制御装置１００は、このウエハＷのレジスト膜上に上層膜を形成するように塗布ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２を制御する。その後制御装置１００は、ウエハＷを棚ユニットＵ１１に搬送するように搬送装置Ａ３を制御する。
次に制御装置１００は、棚ユニットＵ１１に収容されたウエハＷを露光装置３に送り出すように搬送装置Ａ８を制御する。そして、露光装置３において、ウエハＷに形成されたレジスト膜に露光処理が施される。その後制御装置１００は、露光処理が施されたウエハＷを露光装置３から受け入れて、当該ウエハＷを棚ユニットＵ１１における処理モジュール１４用のセルに配置するように搬送装置Ａ８を制御する。
次に制御装置１００は、棚ユニットＵ１１のウエハＷを処理モジュール１４の熱処理ユニットＵ４に搬送するように搬送装置Ａ３を制御する。そして、制御装置１００は、現像処理に伴う熱処理、及び現像処理を含む処理手順を実行するように制御を行う。これにより、ウエハＷの表面Ｗａにレジストパターンが形成される。その後、制御装置１００は、レジストパターンをマスクとしてウエハＷに対してプラズマを用いたエッチング処理を施すようにプラズマ処理装置（図示せず）を制御する。以上で塗布・現像処理を含む基板処理が完了する。
（ＳＯＣ膜形成手順）
続いて、図７～図１０を参照して、ＳＯＣ膜の形成手順の一例について説明する。図７は、ＳＯＣ膜の形成に係る手順の一例を示すフローチャートである。まず、制御装置１００は、ウエハＷを塗布ユニットＵ１に搬送するように搬送装置Ａ３を制御した後、ステップＳ０１（ＳＯＣ膜の形成：膜形成工程）を実行する。ステップＳ０１では、膜形成制御部１０１が、表面に凹凸を有するウエハＷに対して、ＳＯＣ膜用の薬液を塗布するように塗布ユニットＵ１を制御する。また、必要に応じて、薬液の塗布によって形成された塗布膜中の溶剤を揮発させるための加熱処理を行ってもよい。この場合、膜形成制御部１０１は、ウエハＷを熱処理ユニットＵ２へ搬送し、塗布膜において架橋反応が進行しない状態での加熱処理（例えば、１００℃程度）を行う。これにより、ウエハＷ上に硬化前のＳＯＣ膜である塗布膜が形成される。
ＳＯＣ膜を形成する前のウエハＷには、図８（ａ）に示すように、例えば、ＳｉＯ２膜からなるパターン９１が形成される。ウエハＷの表面Ｗａにおいて、パターン９１は疎密に形成されている。例えば、図８（ａ）に示す例では、パターン９１のみにより形成される第１領域Ａと、パターン９１とパターン９１が形成されていない窪み部９２とが交互に形成された第２領域Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）と、窪み部９２のみにより構成される第３領域Ｃと、が示されている。第２領域Ｂについては、パターン９１の疎密状態が互いに異なる２つの領域Ｂ１，Ｂ２が示されている。このようにパターン９１による凹凸が形成されたウエハＷの表面に、ＳＯＣ膜を形成するための薬液を供給すると、図８（ａ）の塗布膜９５として示すように、ウエハＷの表面の凹凸に応じて薬液の表面Ｗｂの高さ位置が互いに異なるようになる。なお、塗布膜９５は加熱による溶剤揮発後の状態を示している。ＳＯＣ膜を形成するための薬液は一般的に粘度が低く、ウエハＷの面内に均一に供給された場合、ウエハＷ表面の凹凸が反映される。したがって、例えば、第１領域Ａでは、パターン９１上に塗布膜９５が形成されるため、その表面Ｗｂの高さ位置が高くなる。一方、例えば、第３領域Ｃでは、パターン９１が形成されていないため、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置が低くなる。また、第２領域Ｂでは、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置は塗布直後には高いが、塗布膜中の溶剤が揮発するとともに、パターン９１の疎密に応じて第１領域Ａにおける高さ位置と第３領域Ｃにおける高さ位置との間で変化する。具体的には、パターン９１が占める割合が低い（パターン９１が疎である）領域Ｂ２よりもパターン９１が占める割合が高い（パターン９１が密である）領域Ｂ１における高さ位置が高い状態となる。
このように、塗布ユニットＵ１において、ＳＯＣ膜を形成する薬液をウエハＷに塗布した状態では、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置が異なる。このまま、この薬液について架橋反応を進行させてＳＯＣ膜を硬化させた場合、ＳＯＣ膜の表面がパターン９１の影響を受けた凹凸を有する状態となる。
次に、制御装置１００は、ウエハＷを照射ユニットＵ５へ搬送した後に、次にステップＳ０２（露光処理：露光工程）を実行する。ステップＳ０２では、露光制御部１０２が、ウエハＷの表面（塗布膜９５の表面Ｗｂ）に対して光を照射するように、照射ユニットＵ５を制御する。
ステップＳ０２では、ウエハＷに形成されたパターン９１の疎密に由来する塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置に対応させて、ウエハＷ表面の各位置における露光量を変化させる。具体的には、概略パターン９１が密である領域に対しては光の照射量を少なくし、パターン９１が疎である領域に対しては光の照射量を多くする。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示したウエハＷにおける各位置での露光量（光の照射量）の一例を示したものである。図８（ｂ）に示す例では、第１領域Ａに対しては光の照射量を０としている一方で、パターン９１が徐々に疎になる第２領域Ｂ１，Ｂ２及び第３領域Ｃについては、この順で露光量が増えるように光の照射量を調整している。このように、各領域において露光量を変化させることで、各領域に塗布された薬液の架橋反応の進行状態を互いに異ならせている。すなわち、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置が高い領域では架橋反応が進行しないように露光量を少なくする一方、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置が低い領域では架橋反応が進行するように露光量を多くしている。この結果、図８（ｃ）の例においてグレースケールで示すように、第１領域Ａでは塗布膜９５の架橋反応が進行していないのに対して、第３領域Ｃでは塗布膜９５の架橋反応が進行した状態とすることができる。また、第２領域Ｂ１，Ｂ２では、パターン９１が疎な領域Ｂ２のほうが領域Ｂ１と比較して架橋反応が進行した状態となっている。このように、ステップＳ０２では、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置に応じて塗布膜９５における架橋反応の進行状態を変化させる。
なお、図８（ｂ）に示す光の照射量の制御例では、例えば、第３領域Ｃにおいては、中央付近の露光量が最大となり、第１領域Ａまたは第２領域Ｂ１へ向かって露光量が減少するような制御をしている。これは、第１領域Ａと第３領域Ｃとの境界部分、及び、第３領域Ｃと第２領域Ｂ１との境界部分では、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置が徐々に変化していることに由来する。このように、本実施形態に示す光の照射量の制御例は、図８（ａ）に示すように、塗布膜９５の表面Ｗｂの傾斜を反映して露光量を徐々に変化させたものとすることができる。ただし、光の照射量の制御は塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置を完全に反映させたものがよいが、次の工程で許容し得る範囲で表面Ｗｂの凹凸を平坦にする程度となるように、光の照射量の詳細な制御を減らすことで、露光処理を簡便にすることができる。つまり、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置を数グループに区分けし、それに応じて架橋反応の進行状態を変化可能となるように各グループの光の照射量を個別に設定する構成としてもよい。
ウエハＷ表面の位置に応じて（塗布膜９５の凹凸を考慮して）露光量を変更させる方法としては、例えば、図４に示したように照射ユニットＵ５においてマスクＭを利用する方法が挙げられる。ウエハＷに形成されるパターン９１の形状及び場所は事前に把握することができるので、ウエハＷ上のパターン９１に基づいて予めウエハＷに対応するマスクＭを作成することができる。このようにして作成されたマスクＭをウエハＷ上に配置した状態で光の照射を行うことで、ウエハＷ表面の位置に応じて露光量を変更することができる。また、上記のマスクＭを用いない方法として、補助露光装置を用いる方法が挙げられる。補助露光装置とは、レーザ光源、レーザ光源からの光をウエハＷに向けて照射する反射部材、ウエハＷを移動させる移動機構等を組み合わせることで、ウエハＷの位置に応じて光の照射量を変更することが可能な装置である。このような装置を用いることで、ウエハＷ表面の位置に応じて露光量を変化させる構成としてもよい。このように、ウエハＷ表面の位置に応じて露光量を変更させる方法は特に限定されない。
次に、制御装置１００は、現像ユニットＵ３へウエハＷを搬送した後、ステップＳ０３（除去処理：除去工程）を実行する。ステップＳ０３では、現像制御部１０３が、露光処理を行った後のウエハＷの表面Ｗａ（塗布膜９５の表面Ｗｂ）に対して処理液を供給するように、現像ユニットＵ３を制御する。さらに、ステップＳ０３では、現像制御部１０３が、ウエハＷの表面Ｗａに対してリンス液を供給することで処理液を洗い流すように、現像ユニットＵ３を制御する。上記の処理により、ウエハＷにおいてＳＯＣ膜となる塗布膜９５の一部を除去することができる。
露光処理（ステップＳ０２）を行った結果、ウエハＷの塗布膜９５では、その表面Ｗｂの高さ位置に応じて塗布膜９５における架橋反応の進行状態が異なっている。そこで、ステップＳ０３では、架橋反応が一部進行した塗布膜９５を溶解可能な処理液をウエハＷの表面Ｗａに供給することで、塗布膜９５の一部を除去する処理を行う。
除去処理で用いられる処理液とは、上述のように架橋反応が一部進行している塗布膜９５（ＳＯＣ膜）を溶解可能な処理液である。例えば、ＳＯＣ膜用薬液の溶剤としてＰＧＭＥＡが用いられている場合、除去処理で用いられる処理液としてもＰＧＭＥＡを用いることができる。ただし、塗布膜９５を溶解可能な処理液であれば、幅広く有機溶剤の中から選べ、特に複数の溶剤を混合し、その比率を調整することにより任意の溶解性を持たせることで処理のマージンを広くすることができる。
ウエハＷの表面Ｗａに処理液を供給した後、所定時間溶解処理することでウエハＷの表面Ｗａでは処理液による塗布膜９５の一部溶解が進行する。このとき、ステップＳ０２（露光処理）による架橋反応の進行状況に応じて、塗布膜９５の溶解量が変化する。具体的には、図８（ｄ）に示すように、架橋反応が進行していない第１領域Ａでは塗布膜９５の溶解量が多くなり、架橋反応が進行している第３領域Ｃでは塗布膜９５の溶解量が少なくなる。また、第２領域Ｂ１，Ｂ２においても、架橋反応の進行度に応じて塗布膜９５の溶解量が変化する。その結果、図８（ｅ）に示すように、パターン９１の形状によらず、処理液による溶解後の塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置の差を小さくすることができる。第１領域Ａのようにパターン９１が形成されている領域では、塗布膜９５の厚さを小さくし、第３領域Ｃのようにパターン９１が形成されている領域では、塗布膜９５の厚さを大きくすることができる。そのため、ウエハＷ全体で見ると、パターン９１に由来して設けられていた塗布膜９５の凹凸を小さくすることができる。
なお、塗布膜９５の表面Ｗｂをより平坦にする（表面Ｗｂの高さを一定とする）ための各処理を実施するための条件は、予備試験等によって予め定めておくことで把握することができる。具体的な条件としては、露光処理（ステップＳ０２）での各位置の露光量（光の照射量）、除去処理（ステップＳ０３）において所定量の塗布膜９５を除去するために適切な溶解処理時間、等が挙げられる。予備試験等を通じて適切な条件を特定しておき、ウエハＷに対して上記の処理を行う場合には、特定された条件に基づいて各工程での各種パラメータを設定することができる。
その後、制御装置１００は、ステップＳ０４（硬化処理）を実行する。ステップＳ０４では、硬化制御部１０４が、除去処理を行った後のウエハＷの表面の塗布膜９５を硬化させるように、照射ユニットＵ５及び／または熱処理ユニットＵ２を制御する。ステップＳ０２においても塗布膜９５に対して光を照射することによって塗布膜９５の一部が架橋反応によって硬化するが、ステップＳ０４では、塗布膜９５が硬化してＳＯＣ膜となるまで、十分に硬化に係る処理を行う。なお、硬化処理を行うユニットは、ＳＯＣ膜の架橋特性に応じて選択される。以上の処理によってウエハＷのパターン９１上にＳＯＣ膜が形成される。
上記実施形態で説明した基板処理装置及び基板処理方法では、光による架橋反応によって硬化される塗布膜を硬化させる前に、硬化前の塗布膜に対応する塗布膜９５の表面の高さ位置に対応させた露光量で基板表面を露光する。その後に、基板表面に対して除去液（第１の除去液）としての処理液を供給して塗布膜９５の一部を除去する。このような構成とすることで、露光量に応じた塗布膜の架橋反応の進行状態に応じて塗布膜が除去される。そのため、露光量を制御することで塗布膜の高さ位置を調整することが可能となるため、基板上に形成された炭素を主成分とする有機膜からなる塗布膜の表面形状を適切に加工することができる。
また、上記のように塗布膜表面の高さ位置が高くなるにつれて露光量を減少させる構成とすることで、塗布膜表面の高さ位置が高い領域ほど塗布膜の架橋反応の進行を抑制することができる。架橋の進行が抑制されることによって、除去液を用いた塗布膜の溶解が促進される。したがって、上記の構成とすることで、除去工程後の塗布膜表面における凹凸を小さくすることができる。すなわち、上記の構成とすることで、基板表面の塗布膜（ＳＯＣ膜）の表面の凹凸を小さくし、平坦化を促進することができる。
従来から、半導体等におけるパターンの微細化やデバイスの積層化に伴って、基板表面に形成される下地膜の平坦化に対する要求が高まっている。下地膜が炭素を主成分とする有機膜（ＳＯＣ膜）である場合、研磨装置等を用いて表面を研磨することによって下地膜の平坦化を実現する検討が進められている。しかしながら、基板の表面を研磨する際には基板に対して物理的な力を与えることになるため、基板が受ける力が下地膜またはその下方に形成されたパターン等に影響を与える場合がある。
これに対して、上記の基板処理装置及び基板処理方法によれば、基板表面に対する露光及び除去液（第１の除去液）を用いた化学反応（溶解）を利用して、基板表面の平坦化が行われる。そのため、基板表面を平坦化する際に例えば下部のパターンが変形する等のリスクを低減することも可能となる。また、研磨装置による基板表面の平坦化と比較して、１枚の基板に対する処理時間を短くすることも可能となる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るＳＯＣ膜の形成手順について、図９及び図１０を参照しながら説明する。図９は、ＳＯＣ膜の形成に係る手順の一例を示すフローチャートである。第２実施形態で説明するＳＯＣ膜の形成手順は、第１実施形態で説明した手順と比較して、以下の点が相違する。すなわち、ＳＯＣ膜となる塗布膜の上に光の照射によるＳＯＣ膜の架橋反応を阻害する光反応性の阻害膜を形成した後に、露光工程を行う。すなわち、ＳＯＣ膜となる塗布膜の上に阻害膜を形成した上で、阻害膜が光を受けることによる特性の変化を利用してＳＯＣ膜の厚さを調整する処理を行う点が第１実施形態とは異なる。第２実施形態では、除去液によるＳＯＣ膜の溶解を阻害する阻害膜として、光反応性を有するＳＡＭ（Self-Assembled Monolayer：自己組織化単分子膜）を用いる場合について説明する。光反応性を有するとは、光によって特性が変化することを指し、特に、分解性または（特定の溶剤に対する）溶解性が変化することを指す。なお、図９に示すフローチャートは、以降の第３及び第４実施形態に係るＳＯＣ膜の形成手順を説明する際にも利用する。第２実施形態では、ＳＯＣ膜は架橋によって硬化する膜であるが、光によって架橋する光架橋型と、熱によって架橋することで硬化する熱架橋型とのＳＯＣ膜を用いることができる。しかしながら、阻害膜の光反応性を発揮する露光波長と、光架橋型ＳＯＣ膜の光反応性を発揮する波長が同一となった場合、二つの効果が相殺される場合があり、所望の溶解特性が得られにくい条件があり得る。そのため、光架橋型のＳＯＣを第２、第３および第４実施形態で用いる場合は、阻害膜の光反応とＳＯＣの光架橋する露光波長が異なる条件であることが望ましい。なお、熱架橋型のＳＯＣ膜とは、光によっては架橋が進行しないＳＯＣ膜を指す。
まず、制御装置１００は、ステップＳ１１（ＳＯＣ膜の形成：膜形成工程）を実行する。ステップＳ１１では、膜形成制御部１０１が、表面に凹凸を有するウエハＷに対して、ＳＯＣ膜用の薬液を塗布するように塗布ユニットＵ１を制御する。なお、制御装置１００は、溶剤を揮発させるため等の熱処理ユニットＵ２における加熱処理に係る制御も併せて行うことができる。
ＳＯＣ膜を形成する前のウエハＷの表面は第１実施形態で説明した状態と同様にパターン９１が形成されている。したがって、ＳＯＣ膜用の薬液を供給した後の状態も図１０（ａ）に示すように、第１実施形態で示した状態（図７（ａ）参照）と同様になる。すなわち、パターン９１による凹凸が形成されたウエハＷの表面に、ＳＯＣ膜を形成するための薬液を供給することによって、ウエハＷの表面の凹凸に応じて塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置が互いに異なるようになる。
次に、制御装置１００は、ステップＳ１２（阻害膜の形成：阻害膜形成工程）を実行する。ステップＳ１２では、膜形成制御部１０１が、表面に凹凸を有するウエハＷに対して、阻害膜用の薬液を塗布するように塗布ユニットＵ１を制御する。この結果、図１０（ａ）に示すように、塗布膜９５の上にＳＡＭ９７が形成される。塗布ユニットＵ１は、阻害膜を形成する阻害膜形成部としても機能する。
ＳＡＭ９７を形成するための薬液としては、例えば、シランカップリング剤が挙げられる。なお、ＳＡＭ９７としては、少なくとも後段のＳＯＣ膜に係る薬液層の一部除去に用いられる除去液に対してある程度耐性を有し、且つ、光分解性を有する材料が用いられる。「除去液に対してある程度耐性を有する」とは、ＳＯＣ膜（塗布膜９５）よりは除去液に対する耐性を有するものである。ただし、耐性が高すぎる材料（除去液に対して全く反応しない材料等）は阻害膜としては用いることが難しい。なお、塗布ユニットＵ１における薬液の塗布に代えて、例えば、ガス状の薬液をウエハＷに対して噴霧することでＳＡＭ９７を形成することとしてもよい。このように、ＳＡＭ９７の形成方法は特に限定されない。ＳＡＭ９７は、塗布膜９５上に略同一の厚さで形成されることになるので、塗布膜９５と同様に表面の凹凸が形成された状態となる。
次に、制御装置１００は、次にステップＳ１３（露光処理：露光工程）を実行する。ステップＳ１３では、照射ユニットＵ５にウエハＷを搬送した後に、露光制御部１０２が、ウエハＷの表面（ＳＡＭ９７の表面）に対して光を照射するように、照射ユニットＵ５を制御する。そして、制御装置１００は、照射処理後のウエハＷを現像ユニットＵ３に搬送するように搬送装置Ａ３を制御する。
ステップＳ１３では、ウエハＷに形成されたパターン９１の疎密に由来する塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置に対応させて、ウエハＷ表面の各位置における露光量を変化させる。この点は、第１実施形態と同様である。ただし、第１実施形態と比べると、パターン９１の疎密（塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置）と露光量との関係を逆転して照射する。具体的には、パターン９１が密であって塗布膜９５の表面Ｗｂが高くなっている領域に対しては光の照射量を多くし、パターン９１が疎であって塗布膜９５の表面Ｗｂが低くなっている領域に対しては光の照射量を少なくする。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示したウエハＷにおける各位置での露光量（光の照射量）の一例を示したものである。図１０（ｂ）に示す例では、第１領域Ａに対しては光の照射量を最大としている。一方で、図１０（ｂ）に示す例では、パターン９１が徐々に疎になって塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置も低くなる第２領域Ｂ１，Ｂ２及び第３領域Ｃについては、この順で露光量が少なくなるように光の照射量を調整している。このように、各領域において露光量を変化させることで、各領域に形成されたＳＡＭ９７における光の照射による光分解の進行状態を互いに異ならせている。すなわち、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置が高い領域ではその上のＳＡＭ９７の光分解が進行するように露光量を増やしている。一方、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置が低い領域ではＳＡＭ９７の光分解の進行が抑制されるように露光量が少なくされている。
この結果、図１０（ｃ）に示すように、各領域におけるＳＡＭ９７の分解量はウエハＷに対する露光量に対応した状態となる。また、露光処理を行った後のウエハＷは、図１０（ｄ）に示す状態となる。すなわち、第１領域Ａ等ではＳＡＭ９７の分解が促進されるため、残存するＳＡＭ９７がほぼゼロとなるのに対して、第３領域Ｃ等ではＳＡＭ９７の分解が抑制されるため、露光前とほぼ変わらない状態となる。また、第２領域Ｂ１，Ｂ２では、パターン９１が疎な領域Ｂ２のほうが領域Ｂ１と比較してＳＡＭ９７の光分解が抑制された状態となっている。このように、ステップＳ１３では、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置に応じてＳＡＭ９７の光分解の進行状態を変化させる。なお、ウエハＷ表面の位置に応じて露光量を変更させる方法は、第１実施形態と同様に特に限定されない。
次に、制御装置１００は、ステップＳ１４（除去処理：除去工程）を実行する。ステップＳ１４では、ウエハＷを現像ユニットＵ３に搬送した後に、現像制御部１０３が、露光処理を行った後のウエハＷの表面に対して処理液（除去液）を供給するように、現像ユニットＵ３を制御する。さらに、ステップＳ１４では、現像制御部１０３が、ウエハＷの表面に対してリンス液を供給することで処理液を洗い流すように、現像ユニットＵ３を制御する。上記の処理により、ウエハＷにおいてウエハＷ表面に残存するＳＡＭ９７と、ＳＯＣ膜となる塗布膜９５の一部とを除去することができる。
露光処理（ステップＳ１３）を行った結果、ウエハＷでは、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置に応じてＳＡＭ９７の光分解の進行度が異なり、その結果、ＳＡＭ９７の残存量が異なっている。そこで、ステップＳ１４では、ＳＡＭ９７及び塗布膜９５を溶解可能な処理液をウエハＷの表面Ｗａに供給することで、残存するＳＡＭ９７と、塗布膜９５の一部と、を除去する処理を行う。
除去処理で用いられる除去液（第１の除去液）とは、ＳＡＭ９７を溶解可能であると共に架橋反応が一部進行している塗布膜９５（ＳＯＣ膜）を溶解可能である処理液である。このような処理液としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）が挙げられる。ただし、ＳＡＭ９７の材料及びＳＯＣ膜の種類によっては、処理液として、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の極性溶剤及び炭化水素系溶剤からを選択することもできる。また、溶解性の調整のために複数の薬液を混合したものを使うことで処理のマージンを大きくすることができる。
ウエハＷの表面Ｗａに処理液を供給した後、所定時間溶解処理することでウエハＷの表面Ｗａでは処理液によるＳＡＭ９７の溶解及び塗布膜９５の一部溶解が進行する。このとき、図１０（ｅ）に示すように、ＳＡＭ９７の残存量に応じてＳＯＣ膜となる塗布膜９５の溶解量が変わることになる。具体的には、第３領域ＣのようにＳＡＭ９７が残存する領域（図１０（ｃ）参照）では、より上層に設けられたＳＡＭ９７が処理液によって溶解した後に塗布膜９５の溶解が進行することになるため、塗布膜９５の溶解の進行が抑制される。一方、第１領域Ａのように前段の処理でＳＡＭ９７が概ね除去されている領域（図１０（ｃ）参照）では、処理液による塗布膜９５の溶解が早くから始まるため、塗布膜９５の溶解の進行が抑制される。その結果、図１０（ｆ）に示すように、パターン９１の形状によらず、処理液による溶解後の塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置の差を小さくすることができる。第１領域Ａのようにパターン９１が形成されている領域では、塗布膜９５の厚さを小さくし、第３領域Ｃのようにパターン９１が形成されている領域では、塗布膜９５の厚さを小さくしない（除去処理よりも前から変化しない）ように制御することができる。そのため、ウエハＷ全体で見ると、パターン９１に由来して形成されていた塗布膜９５の凹凸を小さくすることができる。
なお、塗布膜９５の表面Ｗｂをより平坦にする（表面Ｗｂの高さを一定とする）ための各処理を実施するための条件は、予備試験等によって予め定めておくことで把握することができる。この点は第１実施形態と同様である。
その後、制御装置１００は、ウエハＷを熱処理ユニットＵ２へ搬送し、ステップＳ１５（硬化処理）を実行する。ステップＳ１５では、硬化制御部１０４が、除去処理を行った後のウエハＷの表面の塗布膜９５を硬化させるように、熱処理ユニットＵ２を制御する。以上の処理によってウエハＷのパターン９１上にＳＯＣ膜が形成される。
このように、第２実施形態で説明した方法においても、一連の処理を行った後のＳＯＣ膜の凹凸を小さくすることができる。また、第２実施形態で説明した方法の場合、ＳＡＭ９７の光分解の進行を露光工程（Ｓ１３）において制御することで、除去工程（ステップＳ１４）におけるＳＡＭ９７の下部に形成されるＳＯＣ膜（塗布膜９５）の除去量を制御することができる。また、第２実施形態で説明したように阻害膜を用いる構成とした場合、ＳＯＣ膜（塗布膜９５）が光架橋型ではない場合でも表面の凹凸を少なくし平坦化することができる。
また、阻害膜がＳＡＭである場合、塗布膜表面の高さ位置が高くなるにつれて露光量を増大させることで、塗布膜表面の高さ位置が高い領域ほど阻害膜の溶解性を高くすることができる。すなわち、阻害膜の溶解性が高い領域ほど阻害膜の溶解が促進されると共に、塗布膜の溶解が促進される。したがって、上記実施形態で説明した構成とすることで、除去工程後の塗布膜表面における凹凸を小さくすることができる。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係るＳＯＣ膜の形成手順について、図９、図１１、及び図１２を参照しながら説明する。第３実施形態で説明するＳＯＣ膜の形成手順は、第２実施形態で説明した手順と同様に阻害膜を使用する。ただし、阻害膜としてネガ型のフォトレジストを使用する点が第２実施形態と相違する。なお、第３実施形態においても、第２実施形態と同様に、ＳＯＣ膜は架橋によって硬化する膜であるが、光によって架橋する光架橋型に限定されず、熱によって架橋することで硬化する熱架橋型のＳＯＣ膜であってもよい。
まず、制御装置１００は、ステップＳ１１（ＳＯＣ膜の形成）を実行する。ステップＳ１１では、膜形成制御部１０１が、表面に凹凸を有するウエハＷに対して、ＳＯＣ膜用の薬液を塗布するように塗布ユニットＵ１を制御する。なお、制御装置１００は、溶剤を揮発させるため等の熱処理ユニットＵ２における加熱処理に係る制御も併せて行うことができる。
ＳＯＣ膜を形成する前のウエハＷの表面状態は第１実施形態及び第２実施形態で説明した状態と同様である。したがって、ＳＯＣ膜用薬液を供給した後の状態も図１１（ａ）に示すように、第１実施形態で示した状態（図７（ａ）参照）及び第２実施形態で示した状態（図１０（ａ）参照）と同様になる。すなわち、パターン９１による凹凸が形成されたウエハＷの表面に、ＳＯＣ膜を形成するための薬液を供給することによって、ウエハＷの表面の凹凸に応じて塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置が互いに異なるようになる。
次に、制御装置１００は、ステップＳ１２（阻害膜の形成）を実行する。ステップＳ１２では、膜形成制御部１０１が、表面に凹凸を有するウエハＷに対して、阻害膜用の薬液を塗布するように塗布ユニットＵ１を制御する。この結果、図１１（ａ）に示すように、塗布膜９５の上にネガ型フォトレジストによるネガレジスト膜９８が形成される。ネガレジスト膜９８を形成するための薬液としては、一般的なネガ型フォトレジストであれば特に限定されない。ただし、後述の処理を考慮してＳＯＣ膜の溶解に適した除去液を用いることでＳＯＣ膜と同様に溶解可能であるネガ型フォトレジストが選択される。なお、塗布ユニットＵ１における薬液の塗布に代えて、他の方法を用いてもよい。ネガレジスト膜９８は、塗布膜９５上に略同一の厚さで形成されることになるので、塗布膜９５と同様に表面の凹凸が形成された状態となる。
次に、制御装置１００は、次にステップＳ１３（露光処理）を実行する。ステップＳ１３では、照射ユニットＵ５にウエハＷを搬送した後に、露光制御部１０２が、ウエハＷの表面（ネガレジスト膜９８の表面）に対して光を照射するように、照射ユニットＵ５を制御する。
ステップＳ１３では、ウエハＷに形成されたパターン９１の疎密に由来する塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置に対応させて、ウエハＷ表面の各位置における露光量を変化させる。この点は、第１実施形態及び第２実施形態と同様である。本実施形態では、第１実施形態と同様にパターン９１が密あって塗布膜９５の表面Ｗｂが高くなっている領域に対しては光の照射量を少なくし、パターン９１が疎であって塗布膜９５の表面Ｗｂが低くなっている領域に対しては光の照射量を多くする。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示したウエハＷにおける各位置での露光量（光の照射量）の一例を示したものである。図１１（ｂ）に示す例では、第１領域Ａに対しては光の照射量を０としている一方で、パターン９１が徐々に疎になる第２領域Ｂ１，Ｂ２及び第３領域Ｃについては、この順で露光量が増えるように光の照射量を調整している。そして、第３領域Ｃでは、光の照射量を最大としている。このように、各領域において露光量を変化させることで、各領域に塗布されたネガレジスト膜９８は後述の除去液（現像液）に対する溶解性を変化させる。ネガ型フォトレジストは、露光によって除去液（現像液）に対する溶解性が低下する。したがって、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置が高い領域ではネガレジスト膜９８の溶解性が低下しないように露光量を少なくする一方、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置が低い領域ではネガレジスト膜９８の溶解性が低下するように露光量を多くする。この結果、図１１（ｃ）の例においてグレースケールで示すように、第１領域Ａのネガレジスト膜９８と比べて第３領域Ｃのネガレジスト膜９８は露光によって溶解性が低下した状態となる。また、第２領域Ｂ１，Ｂ２では、パターン９１が疎な領域Ｂ２のほうが領域Ｂ１と比較して溶解性が低下した状態となっている。このように、ステップＳ１３では、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置に応じてネガレジスト膜９８の溶解性を変化させる。なお、ネガレジスト膜９８は後段の処理で全て塗布膜９５の表面から除去される必要があるため、ステップＳ１３では後述の処理液（除去液）による溶解が可能な程度の溶解性となるように露光量を調整する。
次に、制御装置１００は、ステップＳ１４（除去処理）を実行する。ステップＳ１４では、ウエハＷを現像ユニットＵ３に搬送した後に、現像制御部１０３が、露光処理を行った後のウエハＷの表面Ｗｂに対して処理液を供給するように、現像ユニットＵ３を制御する。さらに、ステップＳ１４では、現像制御部１０３が、ウエハＷの表面Ｗａに対してリンス液を供給することで処理液を洗い流すように、現像ユニットＵ３を制御する。上記の処理により、ウエハＷにおいてウエハＷの表面Ｗａに残存するネガレジスト膜９８と、ＳＯＣ膜となる塗布膜９５の一部とを除去することができる。
露光処理（ステップＳ１３）を行った結果、ウエハＷでは、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置に応じてその上に形成されたネガレジスト膜９８の溶解性が異なった状態となっている。したがって、同一の処理液（除去液）を供給した際のウエハＷの各位置におけるネガレジスト膜９８の溶解の進行度が異なる。この結果、図１２（ａ）に示すように、ある時点での各領域におけるネガレジスト膜９８の溶解量はウエハＷに対する露光量に概ね反比例した状態となる。
除去処理で用いられる処理液とは、ネガレジスト膜９８を溶解可能であると共に塗布膜９５（硬化前のＳＯＣ膜）を溶解可能である処理液である。このような処理液としては、例えば、酢酸ブチル、ＮＭＰ、及び、キシレン等が挙げられる。ただし、ネガレジスト膜９８の材料及びＳＯＣ膜を形成するための薬液に応じた処理液を勘案し、ＳＯＣ膜を溶解するための処理液（第１の除去液）と、ネガレジスト膜９８を溶解するための処理液（第２の除去液）と、を選択してもよい。このような構成とした場合、除去処理でのマージンを広くすることができる。
ウエハＷの表面Ｗａに処理液を供給した後、所定時間溶解処理することでウエハＷの表面Ｗａでは処理液によるネガレジスト膜９８の溶解及び塗布膜９５の一部溶解が進行する。図１２（ａ）の例はその途中段階を示すものである。処理液による溶解反応をそのまま進行させると、ネガレジスト膜９８は全て除去され、その後塗布膜９５の溶解が進行する。ただし、ネガレジスト膜９８の溶解性に応じて、ネガレジスト膜９８が全て溶解するまでの時間が変わる。そのため、上部のネガレジスト膜９８の溶解性に応じてＳＯＣ膜となる塗布膜９５の溶解量が変わることになる。具体的には、第３領域Ｃのようにネガレジスト膜９８の溶解性が低下している領域（図１２（ａ）参照）では、ネガレジスト膜９８が処理液によって溶解した後に塗布膜９５の溶解が進行することになるため、塗布膜９５の溶解の進行が抑制される。一方、第１領域Ａのようにネガレジスト膜９８の溶解性が高くなっている領域（図１２（ａ）参照）では、ネガレジスト膜９８の溶解が早く進行する結果、処理液による塗布膜９５の溶解が早くから始まるため、塗布膜９５の溶解が促進される。この結果、各領域に応じて、塗布膜９５の溶解量が互いに異なることになり、図１２（ｂ）に示すように、ネガレジスト膜９８の溶解性に応じてＳＯＣ膜となる塗布膜９５の溶解量が変わることになる。
したがって、除去処理（ステップＳ１４）を経ることで、図１２（ｃ）に示すように、パターン９１の形状によらず、処理液による溶解後の塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置の差を小さくすることができる。第１領域Ａのようにパターン９１が形成されている領域では、塗布膜９５の厚さを小さくし、第３領域Ｃのようにパターン９１が形成されている領域では、塗布膜９５の厚さを大きくすることができる。そのため、ウエハＷ全体で見ると、パターン９１に由来して設けられていた塗布膜９５の凹凸を小さくすることができる。
なお、塗布膜９５の表面Ｗｂをより平坦にする（表面Ｗｂの高さを一定とする）ための各処理を実施するための条件は、予備試験等によって予め定めておくことで把握することができる。この点は第１実施形態と同様である。
その後、制御装置１００は、ウエハＷを熱処理ユニットＵ２へ搬送し、ステップＳ１５（硬化処理）を実行する。ステップＳ１５では、硬化制御部１０４が、除去処理を行った後のウエハＷの表面の塗布膜９５を硬化させるように、熱処理ユニットＵ２を制御する。以上の処理によってウエハＷのパターン９１上にＳＯＣ膜が形成される。
このように、第３実施形態で説明した方法においても、一連の処理を行った後のＳＯＣ膜の凹凸を小さくすることができる。また、第３実施形態で説明した方法の場合、ウエハＷ上の各位置でのネガレジスト膜９８の溶解性を露光工程（Ｓ１３）において制御する。これにより、除去工程（ステップＳ１４）におけるネガレジスト膜９８の下部に形成されるＳＯＣ膜（塗布膜９５）の除去量を制御することができる。また、第３実施形態でも阻害膜を用いる構成としているため、ＳＯＣ膜（塗布膜９５）が光架橋型ではない場合でも表面の凹凸を少なくし平坦化することができる。なお、ネガレジストでは、露光波長としてｇ線（４３６ｎｍ）等に光反応性を持つ材料が使えるため、比較的安価な露光装置を用いることができ、設備コストを下げることができる。
なお、阻害膜がネガ型フォトレジスト膜である場合、塗布膜表面の高さ位置が高くなるにつれて露光量を減少させることで、塗布膜表面の高さ位置が高い領域ほど阻害膜の溶解性を高くすることができる。阻害膜の溶解性が高い場所では阻害膜の溶解が促進されると共に、塗布膜の溶解が促進される。したがって、上記実施形態で説明した構成とすることで、除去工程後の塗布膜表面における凹凸を小さくすることができる。
［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係るＳＯＣ膜の形成手順について、図９、図１３、及び図１４を参照しながら説明する。第４実施形態で説明するＳＯＣ膜の形成手順は、第２実施形態及び第３実施形態で説明した手順と同様に阻害膜を使用する。ただし、阻害膜として、ポジ型のフォトレジストを使用する点が第２実施形態及び第３実施形態と相違する。なお、第４実施形態においても、第２実施形態及び第３実施形態と同様に、ＳＯＣ膜は架橋によって硬化する膜であるが、光によって架橋する光架橋型に限定されず、熱によって架橋することで硬化する熱架橋型のＳＯＣ膜であってもよい。
まず、制御装置１００は、ステップＳ１１（ＳＯＣ膜の形成）を実行する。ステップＳ１１では、膜形成制御部１０１が、表面に凹凸を有するウエハＷに対して、ＳＯＣ膜用の薬液を塗布するように塗布ユニットＵ１を制御する。なお、制御装置１００は、熱処理ユニットＵ２における加熱処理に係る制御も併せて行うことができる。
ＳＯＣ膜を形成する前のウエハＷの表面状態は第１～第３実施形態で説明した状態と同様である。したがって、ＳＯＣ膜用薬液を供給した後の状態も図１３（ａ）に示すように、他の実施形態で示した状態と同様になる。すなわち、パターン９１による凹凸が形成されたウエハＷの表面に、ＳＯＣ膜を形成するための薬液を供給することによって、ウエハＷの表面の凹凸に応じて薬液の表面Ｗｂの高さ位置が互いに異なるようになる。
次に、制御装置１００は、ステップＳ１２（阻害膜の形成）を実行する。ステップＳ１２では、膜形成制御部１０１が、表面に凹凸を有するウエハＷに対して、阻害膜用の薬液を塗布するように塗布ユニットＵ１を制御する。この結果、図１３（ａ）に示すように、塗布膜９５の上にポジ型フォトレジストによるポジレジスト膜９９が形成される。ポジレジスト膜９９を形成するための薬液としては、一般的なポジ型フォトレジストであれば特に限定されない。なお、塗布ユニットＵ１における薬液の塗布に代えて、他の方法を用いてもよい。ポジレジスト膜９９は、塗布膜９５上に略同一の厚さで形成されることになるので、塗布膜９５と同様に表面の凹凸が形成された状態となる。
次に、制御装置１００は、次にステップＳ１３（露光処理）を実行する。ステップＳ１３では、照射ユニットＵ５にウエハＷを搬送した後に、露光制御部１０２が、ウエハＷの表面（ポジレジスト膜９９の表面）に対して光を照射するように、照射ユニットＵ５を制御する。
ステップＳ１３では、ウエハＷに形成されたパターン９１の疎密に由来する塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置に対応させて、ウエハＷ表面の各位置における露光量を変化させる。この点は、第１～第３実施形態と同様である。本実施形態では、第２実施形態と同様にパターン９１が密であって塗布膜９５の表面Ｗｂが高くなっている領域に対しては光の照射量を多くし、パターン９１が疎であって塗布膜９５の表面Ｗｂが低くなっている領域に対しては光の照射量を少なくする。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示したウエハＷにおける各位置での露光量（光の照射量）の一例を示したものである。図１３（ｂ）に示す例では、第１領域Ａに対しては光の照射量を多くしている一方で、パターン９１が徐々に疎になる第２領域Ｂ１，Ｂ２及び第３領域Ｃについては、この順で露光量が少なくなるように光の照射量を調整している。このように、各領域において露光量を変化させることで、各領域に塗布されたポジレジスト膜９９は後述の除去液（現像液）に対する溶解性を変化させる。ポジ型フォトレジストは、露光によって除去液（現像液）に対する溶解性が増大する。したがって、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置が高い領域ではポジレジスト膜９９の溶解性が増大する露光量を多くする一方、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置が低い領域ではポジレジスト膜９９の溶解性が増大しないように露光量を少なくする。この結果、図１３（ｃ）の例においてグレースケールで示すように、第１領域Ａのポジレジスト膜９９は第３領域Ｃのポジレジスト膜９９と比べて、露光によって溶解性が増大した状態となる。また、第２領域Ｂ１，Ｂ２では、パターン９１が疎な領域Ｂ２のほうが領域Ｂ１と比較して溶解性が低い状態となっている。このように、ステップＳ１３では、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置に応じてポジレジスト膜９９の溶解性を変化させる。なお、ポジレジスト膜９９は後段の処理で全て塗布膜９５の表面から除去される必要があるため、ステップＳ１３では後述の処理液（現像液）による溶解が可能な程度に溶解性を調整しておく。
次に、制御装置１００は、ウエハＷを現像ユニットＵ３に搬送した後に、ステップＳ１４（除去処理）を実行する。ステップＳ１４では、現像制御部１０３が、露光処理を行った後のウエハＷの表面に対して処理液を供給するように、現像ユニットＵ３を制御する。さらに、ステップＳ１４では、現像制御部１０３が、ウエハＷの表面Ｗａに対してリンス液を供給することで処理液を洗い流すように、現像ユニットＵ３を制御する。上記の処理により、ウエハＷにおいてウエハＷ表面に残存するポジレジスト膜９９と、ＳＯＣ膜となる塗布膜９５の一部とを除去することができる。
第４実施形態では、２種類の処理液を用いて上記の処理を行う態様とすることができる。すなわち、第１段階として、ポジレジスト膜９９を溶解するための処理液（第２の除去液：現像液）を用いて、ポジレジスト膜９９をある程度溶解させた後に、一度リンス液を供給してウエハＷ表面の処理液を洗い流す（阻害膜除去工程）。その後、第２段階として、他の実施形態と同様にＳＯＣ膜を溶解するための処理液（第１の除去液）を用いて、ポジレジスト膜９９の残存分、及び、ＳＯＣ膜となる塗布膜９５の一部を溶解する。そして、リンス液を供給してウエハＷ表面の処理液を洗い流す。ポジ型フォトレジストは一般的に有機アルカリ溶液を用いたアルカリ現像によって溶解される。したがって、ＳＡＭ及びネガ型フォトレジストの溶解に用いられる処理液と比較して、ＳＯＣ膜となる薬液層の除去に適していない場合がある。したがって、アルカリ現像を行うことができる処理液を用いた後に、塗布膜９５の除去に適した処理液を用いる２段階の処理が行われる。
前段の露光処理を行った結果、ウエハＷでは、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置に応じてポジレジスト膜９９の溶解性が異なっている。したがって、同一の処理液（除去液）を供給した場合のポジレジスト膜９９の溶解の進行度が異なる。この結果、図１３（ｄ）に示すように、第２の除去液を用いたポジレジスト膜９９の溶解を行った結果、各領域におけるポジレジスト膜９９の溶解量はウエハＷに対する露光量に比例した状態となる。
ポジレジスト膜９９の溶解に用いられる処理液（第２の除去液）としては、アルカリ現像に適した処理液（現像液）であれば特に限定されず、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）等を用いることができる。
図１４（ａ）では第２の除去液を用いたポジレジスト膜９９の溶解を行った後（阻害膜除去工程後）のウエハＷの状態を示している。図１４（ａ）に示すように、第２の除去液を用いたポジレジスト膜９９の溶解は、第１領域Ａのように塗布膜９５の表面Ｗｂが高い位置のポジレジスト膜９９がある程度完全に除去される程度まで行うことができる。その後、第１の除去液を用いたＳＯＣ膜となる塗布膜９５の溶解に係る処理が行われる。
第１の除去液として用いられる処理液とは、塗布膜９５（硬化前のＳＯＣ膜）を溶解可能である処理液である。また、第２の除去液を用いた処理の後に残存するポジレジスト膜９９を除去可能な程度にポジレジスト膜９９を溶解可能である処理液を用いることができる。第１の除去液としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）が挙げられる。ただし、ポジレジスト膜９９の材料及びＳＯＣ膜を形成するための薬液に応じた処理液を選択することができる。
ウエハＷの表面Ｗａに処理液（第２の除去液）を供給した後、所定時間溶解処理することでウエハＷの表面Ｗａでは処理液によるポジレジスト膜９９の溶解及び塗布膜９５の一部溶解が進行する。なお、ポジレジスト膜９９の残存量に応じてＳＯＣ膜となる塗布膜９５の溶解量が変わることになる。具体的には、第３領域Ｃのようにポジレジスト膜９９の溶解性が相対的に低い領域（図１３（ｃ）参照）では、第２の除去液によってポジレジスト膜９９が溶解した後に塗布膜９５の溶解が進行することになるため、塗布膜９５の溶解の進行が抑制される。一方、第１領域Ａのようにポジレジスト膜９９の溶解性が増大された領域（図１３（ｃ）参照）では、ポジレジスト膜９９の溶解が早く進行する結果、第２の除去液による塗布膜９５の溶解が早くから始まるため、塗布膜９５の溶解の進行が抑制される。この結果、各領域に応じて、塗布膜９５の溶解量が互いに異なることになり、図１４（ｂ）に示すように、ポジレジスト膜９９の溶解性に応じてＳＯＣ膜となる塗布膜９５の溶解量が変わることになる。
その結果、図１４（ｃ）に示すように、パターン９１の形状によらず、処理液による溶解後の塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置の差を小さくすることができる。第１領域Ａのようにパターン９１が形成されている領域では、塗布膜９５の厚さを小さくし、第３領域Ｃのようにパターン９１が形成されている領域では、塗布膜９５の厚さを大きくすることができる。そのため、ウエハＷ全体で見ると、パターン９１に由来して設けられていた塗布膜９５の凹凸を小さくすることができる。
なお、塗布膜９５の表面Ｗｂをより平坦にする（表面Ｗｂの高さを一定とする）ための各処理を実施するための条件は、予備試験等によって予め定めておくことで把握することができる。この点は第１実施形態と同様である。
その後、制御装置１００は、ウエハＷを熱処理ユニットＵ２へ搬送し、ステップＳ１５（硬化処理）を実行する。ステップＳ１５では、硬化制御部１０４が、除去処理を行った後のウエハＷの表面の塗布膜９５を硬化させるように、熱処理ユニットＵ２を制御する。以上の処理によってウエハＷのパターン９１上にＳＯＣ膜が形成される。
このように、第４実施形態で説明した方法においても、一連の処理を行った後のＳＯＣ膜の凹凸を小さくすることができる。また、第４実施形態で説明した方法の場合、ウエハＷ上の各位置でのポジレジスト膜９９の溶解性を露光工程（Ｓ１３）において制御する。これにより、除去工程（ステップＳ１４）におけるポジレジスト膜９９の下部に形成されるＳＯＣ膜（塗布膜９５）の除去量を制御することができる。また、第４実施形態でも阻害膜を用いる構成としているため、ＳＯＣ膜（塗布膜９５）が光架橋型ではない場合でも表面の凹凸を少なくし平坦化することができる。ポジレジストを阻害膜として用いることのメリットは、阻害膜の溶解処理に使うアルカリ処理液ではＳＯＣを溶解させることがないため、阻害膜の溶解量とＳＯＣ膜の溶解量とを別々に設定することができ、膜厚の制御がしやすくなる点がある。
また、阻害膜がポジ型フォトレジストである場合、塗布膜表面の高さ位置が高くなるにつれて露光量を増大させることで、塗布膜表面の高さ位置が高い領域ほど阻害膜の溶解性を高くすることができる。すなわち、阻害膜の溶解性が高い領域ほど阻害膜の溶解が促進されると共に、塗布膜の溶解が促進される。したがって、上記実施形態で説明した構成とすることで、除去工程後の塗布膜表面における凹凸を小さくすることができる。
また、阻害膜がポジ型フォトレジストである場合には、上記実施形態で説明したように、第１の除去液とは異なる第２の除去液を用いて阻害膜の一部を除去する構成とする。このように構成することで、ポジ型フォトレジストの除去を露光量に応じた溶解量として制御することができる。
［変形例］
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、上記の第１～第４実施形態では、ＳＯＣ膜を平坦化するための露光量の調整及び露光後の処理液（除去液）による処理について説明した。ただし、上記実施形態で説明した処理は、ＳＯＣ膜（塗布膜）を平坦化するのではなく、ＳＯＣ膜を位置に応じて互いに異なる厚さにするための処理にも適用することができる。例えば、第１実施形態では、ＳＯＣ膜の塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置が高いところに対して露光量を少なくし、ＳＯＣ膜の塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置が低いところに対して露光量を多くする場合について説明した。この結果、高さ位置が高いところは除去工程における塗布膜９５の溶解量が増大し塗布膜９５の表面Ｗｂの凹凸が小さくなる。しかしながら、例えば、高さ位置が高いところに対する露光量を多くし、低いところに対して露光量を少なくすると、塗布膜９５の表面Ｗｂの凹凸が大きくなるように塗布膜９５が溶解される。このように高さ位置と露光量との関係を入れ替えることで、塗布膜９５の表面の凹凸を小さくすることもできるし、大きくすることもできる。この特徴を利用して、処理後の塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置が所望の状態となるように、塗布膜９５の表面Ｗｂの高さ位置に応じて基板表面への露光量を変更する構成としてもよい。なお、上記では第１実施形態を参照して説明したが、第２～第４実施形態についても同様の拡張が可能である。
また、上記実施形態（特に、第２実施形態及び第３実施形態）では、ＳＯＣ膜（塗布膜９５）を溶解可能な１種類の除去液（第１の除去液）を用いて２種類の膜を両方除去する場合について説明した。具体的には、第２実施形態ではＳＡＭ９７及び塗布膜９５、第３実施形態ではネガレジスト膜９８及び塗布膜９５を、それぞれ除去している場合について説明した。しかしながら、第４実施形態と同様に、２種類、またはそれ以上の処理液を使用して、阻害膜及びＳＯＣ膜（薬液層）を除去する構成としてもよい。さらに、阻害膜は２種類以上の膜を組み合わせて使用してもよい。
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、４…キャリアブロック、５…処理ブロック、６…インタフェースブロック、１１～１４…処理モジュール、９１…パターン、９５…薬液層、９７…ＳＡＭ、９８…ネガレジスト膜、９９…ポジレジスト膜、１００…制御装置、１０１…膜形成制御部、１０２…露光制御部、１０３…現像制御部、１０４…硬化制御部。

Claims (6)

  1. 表面に段差を有する基板上における、炭素を主成分とし、架橋反応によって硬化される塗布膜の形成に係る基板処理方法であって、
    前記基板表面に塗布された前記塗布膜を硬化させる前に、前記塗布膜上に光反応性を有する阻害膜を形成する阻害膜形成工程と、
    前記阻害膜を形成した前記基板表面の各部における露光量が前記塗布膜表面の高さ位置に対応させた露光量となるように前記基板表面を露光する露光工程と、
    前記露光工程後の前記基板表面に対して少なくとも硬化前の前記塗布膜を溶解可能な第１の除去液を供給することで、前記阻害膜と前記塗布膜の一部とを除去する除去工程と、
    を有し、
    前記阻害膜は、ネガ型フォトレジスト膜であって、
    前記露光工程において、前記塗布膜表面の高さ位置が高くなるにつれて露光量を減少させる、基板処理方法。
  2. 表面に段差を有する基板上における、炭素を主成分とし、架橋反応によって硬化される塗布膜の形成に係る基板処理方法であって、
    前記基板表面に塗布された前記塗布膜を硬化させる前に、前記塗布膜上に光反応性を有する阻害膜を形成する阻害膜形成工程と、
    前記阻害膜を形成した前記基板表面の各部における露光量が前記塗布膜表面の高さ位置に対応させた露光量となるように前記基板表面を露光する露光工程と、
    前記露光工程後の前記基板表面に対して少なくとも硬化前の前記塗布膜を溶解可能な第１の除去液を供給することで、前記阻害膜と前記塗布膜の一部とを除去する除去工程と、
    を有し、
    前記阻害膜は、ＳＡＭ、または、ポジ型フォトレジスト膜であって、
    前記露光工程において、前記塗布膜表面の高さ位置が高くなるにつれて露光量を増大させる、基板処理方法。
  3. 前記阻害膜が前記ポジ型フォトレジスト膜である場合に、前記除去工程の前に、前記露光工程後の前記塗布膜表面に対して前記阻害膜を溶解可能な第２の除去液を供給することで、前記阻害膜のうちの一部を除去する阻害膜除去工程をさらに有する、請求項２に記載の基板処理方法。
  4. 表面に段差を有する基板上における、炭素を主成分とし、架橋反応によって硬化される塗布膜の形成に係る基板処理装置であって、
    前記基板表面に塗布された前記塗布膜を硬化させる前に、前記塗布膜上に光反応性を有する阻害膜を形成する阻害膜形成部と、
    前記阻害膜を形成した前記基板表面の各部における露光量が前記塗布膜表面の高さ位置に対応させた露光量となるように前記基板表面を露光する露光処理部と、
    前記露光処理部による露光後の前記基板表面に対して少なくとも硬化前の前記塗布膜を溶解可能な第１の除去液を供給することで、前記阻害膜と前記塗布膜の一部とを除去する除去処理部と、
    を有し、
    前記阻害膜は、ネガ型フォトレジスト膜であって、
    前記露光処理部は、前記塗布膜表面の高さ位置が高くなるにつれて露光量を減少させる、基板処理装置。
  5. 表面に段差を有する基板上における、炭素を主成分とし、架橋反応によって硬化される塗布膜の形成に係る基板処理装置であって、
    前記基板表面に塗布された前記塗布膜を硬化させる前に、前記塗布膜上に光反応性を有する阻害膜を形成する阻害膜形成部と、
    前記阻害膜を形成した前記基板表面の各部における露光量が前記塗布膜表面の高さ位置に対応させた露光量となるように前記基板表面を露光する露光処理部と、
    前記露光処理部による露光後の前記基板表面に対して少なくとも硬化前の前記塗布膜を溶解可能な第１の除去液を供給することで、前記阻害膜と前記塗布膜の一部とを除去する除去処理部と、
    を有し、
    前記阻害膜は、ＳＡＭ、または、ポジ型フォトレジスト膜であって、
    前記露光処理部は、前記塗布膜表面の高さ位置が高くなるにつれて露光量を増大させる、基板処理装置。
  6. 請求項１～３のいずれか一項に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憶した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002014477A (ja) 2000-06-28 2002-01-18 Nec Corp 基板表面の平坦化方法
US20160336172A1 (en) 2015-05-14 2016-11-17 Globalfoundries Inc. Lithography stack and method
JP2016539362A (ja) 2013-11-08 2016-12-15 東京エレクトロン株式会社 化学的研磨平坦化の方法
JP2017162926A (ja) 2016-03-08 2017-09-14 東芝メモリ株式会社 パターン形成方法
JP2018516385A (ja) 2015-04-13 2018-06-21 東京エレクトロン株式会社 基板を平坦化するためのシステム及び方法
JP2018140972A (ja) 2017-02-28 2018-09-13 メルク、パテント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ ＧｍｂＨ ビニル誘導体、およびこれの使用

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01243525A (ja) * 1988-03-25 1989-09-28 Hitachi Ltd 平坦化処理方法
JPH06105678B2 (ja) * 1988-11-22 1994-12-21 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法
JPH09167753A (ja) * 1995-08-14 1997-06-24 Toshiba Corp 半導体基板の表面の平坦化方法とその装置
WO2016125408A1 (ja) * 2015-02-05 2016-08-11 東京エレクトロン株式会社 研磨装置、塗布膜形成装置、塗布膜形成方法、記憶媒体、パターン形成方法及びパターン形成装置
KR20170023556A (ko) * 2015-08-24 2017-03-06 에스케이하이닉스 주식회사 고 단차 비를 갖는 적어도 두 영역을 포함하는 반도체 디바이스의 제조방법
JP2018092130A (ja) * 2016-11-30 2018-06-14 アーゼッド・エレクトロニック・マテリアルズ（ルクセンブルグ）ソシエテ・ア・レスポンサビリテ・リミテ 炭素含有下層膜形成組成物、これを用いた炭素含有下層膜およびデバイスの製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002014477A (ja) 2000-06-28 2002-01-18 Nec Corp 基板表面の平坦化方法
JP2016539362A (ja) 2013-11-08 2016-12-15 東京エレクトロン株式会社 化学的研磨平坦化の方法
JP2018516385A (ja) 2015-04-13 2018-06-21 東京エレクトロン株式会社 基板を平坦化するためのシステム及び方法
US20160336172A1 (en) 2015-05-14 2016-11-17 Globalfoundries Inc. Lithography stack and method
JP2017162926A (ja) 2016-03-08 2017-09-14 東芝メモリ株式会社 パターン形成方法
JP2018140972A (ja) 2017-02-28 2018-09-13 メルク、パテント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ ＧｍｂＨ ビニル誘導体、およびこれの使用

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