JP7336318B2 - 基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本開示は、基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体に関する。

特許文献１には、半導体デバイスの製造プロセスにおいて、基板の表面に形成し、露光後にパターニングされたレジストの前面に波長２００ｎｍ以下の光を照射する工程と、レジスト膜の下層膜のエッチングを行う工程と、を順に行うことが記載されている。波長２００ｎｍ以下の光を照射する工程（以下、単に光を照射する工程という。）は、例えばレジスト膜のラフネス（凸凹）を改善することを目的として行われる。

特許第３３４２８５６号公報

本開示は、ＥＵＶリソグラフィに適したレジスト材料を用いた基板において表面の荒れを改善することが可能な技術を提供する。

本開示の一態様による基板処理装置は、処理容器内においてＥＵＶリソグラフィ用レジスト材によるパターンが表面に形成された基板を保持する保持部と、前記保持部を回転させる回転駆動部と、前記回転駆動部により回転数が０．５ｒｐｍ～３ｒｐｍとなるように回転する前記保持部に保持された前記基板の表面に対して真空紫外光を含む光を照射する複数の光源を有する光源部と、を有する、基板処理装置である。

本開示によれば、ＥＵＶリソグラフィに適したレジスト材料を用いた基板において表面の荒れを改善することが可能な技術を提供することができる。

一つの例示的実施形態に係る基板処理装置を示す図である。 基板処理装置による基板の処理を例示する模式図である。 基板処理装置における光源の配置を例示する模式図である。 コントローラの機能的な構成を例示するブロック図である。 コントローラのハードウェア構成を例示するブロック図である。 基板処理装置における基板処理時の圧力変化を例示する図である。 評価試験１の結果を例示する図である。 回転する基板が受ける光の強度変化を例示する図である。 基板における照度分布を例示する図である。 評価試験２の結果を例示する図である。 評価試験３の結果を例示する図である。 評価試験４の結果を例示する図である。

以下、種々の例示的実施形態について説明する。

一つの例示的実施形態において、基板処理装置は、処理容器内においてＥＵＶリソグラフィ用レジスト材によるパターンが表面に形成された基板を保持する保持部と、前記保持部を回転させる回転駆動部と、前記回転駆動部により回転する前記保持部に保持された前記基板の表面に対して真空紫外光を含む光を照射する複数の光源を有する光源部と、を有し、前記光源部によって光を照射する際の前記基板の回転数は０．５ｒｐｍ～３ｒｐｍである。

ＥＵＶリソグラフィ用レジスト材によるパターンが表面に形成された基板では、パターンへ真空紫外光を照射した場合に、特に低波長側の光の浸透が不十分となることが考えられる。これに対して、上記の基板処理装置によれば、回転数を上記の範囲とすることで、低波長側の光もパターンへ浸透しやすくなるため、表面の荒れの改善効果を高めることができる。

ここで、前記光源部によって光を照射する間に前記基板の回転数を変化させる態様とすることができる。

光を照射する際の基板の回転数によって、パターンに対して浸透する光の成分を変化させることができる。そこで、回転数を変化させながら光を照射する構成とすることで、表面の荒れの改善に適した光の成分をパターンに対して浸透させることができ、表面の荒れの改善効果をさらに高めることができる。

前記光源部によって光を照射する間に前記基板の回転を一時停止させる態様としてもよい。

上記のように、回転を一時停止させる構成とすることで、パターンに対して照射する光の量等の調整を行うことができる。したがって、表面の荒れの改善に適した光の成分をパターンに対して浸透させることができ、表面の荒れの改善効果をさらに高めることができる。

前記処理容器内に不活性ガスを供給するガス供給部と、前記処理容器内からガスを排出するガス排出部と、を有し、前記ガス供給部及び前記ガス排出部は、前記光源部によって光を照射する間に、前記処理容器内の圧力を変化させながら前記ガスの供給及び排出を行う態様とすることができる。

上記のように、光源部によって光を照射する間に処理容器内の圧力を変化させながらガスの供給及び排出を行う構成とすることで、処理容器内の圧力を基板の表面状況に応じた状態としながらパターンに対して真空紫外光を照射することができる。

一つの例示的実施形態において、基板処理方法は、処理容器内においてＥＵＶリソグラフィ用レジスト材によるパターンが表面に形成された基板を回転数が０．５ｒｐｍ～３ｒｐｍとなるように回転させながら、複数の光源を有する光源部から、前記基板の表面に対して真空紫外光を含む光を照射する。
上記の基板処理方法によれば、回転数を上記の範囲とすることで、低波長側の光もパターンへ浸透しやすくなるため、表面の荒れの改善効果を高めることができる。

別の例示的施形態において、記憶媒体は、上述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、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

［基板処理装置の構成］
図１は、本実施形態の基板処理装置を示す模式図（縦断側面図）である。図１に示す基板処理装置１は、ウエハＷ（基板）に対して処理用の光を照射する。例えば、基板処理装置１は、ウエハＷの表面に形成されたレジスト膜またはレジストパターンに対し真空紫外光（ＶＵＶ光：Ｖａｃｕｕｍ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｇｈｔ）を照射し、これらのレジスト材の表面のラフネスを改善するように構成されている。

ウエハＷは、円板状を呈するが、円形の一部が切り欠かれていたり、多角形などの円形以外の形状を呈するウエハを用いてもよい。ウエハＷは、例えば、半導体基板、ガラス基板、マスク基板、ＦＰＤ（Flat Panel Display）基板その他の各種基板であってもよい。

図２は、基板処理装置１によるウエハＷに対するプロセスの例を示している。図２（ａ）に示すように、ウエハＷにおいては、下層膜であるＳＯＣ膜１１（Silicon-on-Carbon）及びＳＯＣ膜１１上のＳＯＧ膜１２（Silicon-on-Glass）上にレジストパターン１３が形成されている。基板処理装置１では、このようなウエハＷの表面に対して処理用の光Ｌ１を照射することにより、図２（ｂ）に示すようにレジストパターン１３の表面の荒れを改善する。なお、レジストパターン１３は下層膜であるＳＯＣ膜１１及びＳＯＧ膜１２をエッチングしてこれらの下層膜にパターンを形成するためのマスクパターンである。

図１に戻り、基板処理装置１の各部について説明する。基板処理装置１は、図１に示されるように、処理室２０と、光照射機構４０（光源部）と、コントローラ１００（制御部）とを備える。なお、図１においては、光照射機構４０に含まれる構成の一部のみを示している。

処理室２０は、筐体２１（処理容器）と、搬送口２２と、回転支持部２５と、ガス供給部３０と、ガス排出部３５と、を含む。筐体２１は、例えば大気雰囲気中に設けられた真空容器の一部であり、搬送機構（不図示）によって搬送されたウエハＷを収納可能に構成されている。すなわち、筐体２１は内部でウエハＷに係る処理を行う処理容器として機能する。基板処理装置１では、筐体２１内にウエハＷが収納された状態でウエハＷに対する処理が行われる。筐体２１の側壁には、搬送口２２が形成されている。搬送口２２は、筐体２１に対してウエハＷを搬入出するための開口である。搬送口２２は、ゲートバルブ２３によって開閉される。

回転支持部２５は、筐体２１内において、コントローラ１００の指示に基づいてウエハＷを回転させながら保持する機能を有する。回転支持部２５は、例えば、保持部２６と、回転駆動部２７と、を有する。保持部２６は、レジストパターン１３が形成された表面を上にして水平に配置されたウエハＷの中央部分を支持し、当該ウエハＷを例えば真空吸着等によって保持する。回転駆動部２７は、ウエハＷを保持した保持部２６を当該ウエハＷと共に鉛直な軸線Ａ１まわりに回転させる機能を有する。回転駆動部２７は、例えば電動モータを動力源とする回転アクチュエータである。

ガス供給部３０は、筐体２１に形成された貫通孔２１ａを介して筐体２１内に不活性ガス（例えば、アルゴン、窒素など）を供給するように構成されている。ガス供給部３０は、ガス源３０ａと、バルブ３０ｂと、配管３０ｃとを有する。ガス源３０ａは、不活性ガスを貯留しており、不活性ガスの供給源として機能する。バルブ３０ｂは、コントローラ１００からの動作信号に基づいて動作し、配管３０ｃを開放及び閉塞させる。配管３０ｃは、上流側から順に、ガス源３０ａ、バルブ３０ｂ及び貫通孔２１ａを接続している。

ガス排出部３５は、筐体２１に形成された貫通孔２１ｂを介して筐体２１からの気体を排出する。ガス排出部３５は、真空ポンプ３５ａと、配管３５ｃとを有する。真空ポンプ３５ａは、筐体２１内から気体を排出する。配管３５ｃは、貫通孔２１ｂと真空ポンプ３５ａとを接続している。

光照射機構４０は、筐体４１と、光源４２と、スイッチ４３と、を含む。筐体４１は、筐体２１の上部に設けられている。光源４２は筐体４１内に複数収容される。図３は光源４２の配置の一例を示す平面図である。光源４２は平面で見て、保持部２６の回転軸である軸線Ａ１を中心とする２つの同心円に沿って配置されている。具体的には、内側の円に沿って４つの光源４２が、外側の円に沿って８つの光源４２が、それぞれ周方向に間隔を空けて配置されている。また、このように配置された光源４２により、保持部２６により保持されたウエハＷの表面全体に光が照射される。なお、スイッチ４３は、光源４２の点灯のオンオフを切り替える。スイッチ４３の動作はコントローラ１００によって制御される。なお、光源４２の配置例は一例であり、適宜変更される。

光源４２は例えば１１５ｎｍ～４００ｎｍの波長の光、つまり１１５ｎｍ～４００ｎｍの連続スペクトルをなす光を照射する。この範囲の連続スペクトルをなす光とは、波長が１０ｎｍ～２００ｎｍである光（すなわちＶＵＶ光）を含むと共に、ＶＵＶ光よりも波長が大きい近紫外光（近紫外線）を含んでいてもよい。光源４２からの光は波長１６０ｎｍ以下の帯域の光を含む構成とすることができる。光源４２は、例えば重水素ランプであり、波長が２００ｎｍ以下のＶＵＶ光を照射するように構成されていてもよい。連続スペクトルのピークの波長は、例えば、１６０ｎｍ以下であってもよいし、１５０ｎｍ以上であってもよい。

光源４２から照射される光のスペクトルの波長域は比較的広いため、ウエハＷ上のレジストパターン１３は様々な波長の光のエネルギーを受けることになる。その結果、レジストパターン１３の表面では様々な反応が起こる。具体的には、レジストパターン１３を構成する分子中の様々な位置における化学結合が切断されることで、様々な化合物が生成するため、光照射前にレジスト膜中に存在していた分子が持つ配向性が解消される。その結果、レジストパターン１３における表面自由エネルギーが低下し、内部応力が低下する。つまり、光源として光源４２を用いることで、レジストパターン１３の表面の流動性が高くなりやすく、その結果として、当該表面の荒れの改善効果を向上させることができる。

また、レジストパターン１３では、光源４２からの光（特にＶＵＶ光）の照射中及び照射後には架橋反応も起こる。レジストパターン１３において架橋反応が同時に起こることで、レジストパターン１３の表面は硬化され、その結果エッチング耐性が高くなる。したがって、このレジストパターン１３をマスクとして下層膜のエッチングを行った際に、下層膜におけるパターンの表面の荒れ（ラフネス）を改善することができる。

光源４２から照射される光のうち、波長１６０ｎｍよりも短波長の光の成分が上記のレジストパターン１３及び下層膜におけるパターンの表面の荒れ（ラフネス）の改善に大きく寄与すると考えられている。例えば、波長１６０ｎｍよりも長波長の光のみをレジストパターンに照射した場合には、表面の荒れ（ラフネス）の改善が十分に行われず、化学結合の切断ばかりが進行することが確認されている。ただし、波長１６０ｎｍよりも短波長の光のみを照射しただけでも表面の荒れの改善は十分に行われない。そのため、重水素ランプのような波長１６０ｎｍよりも長波長の光及び短波長の光の両方を含む連続スペクトルをなす光が表面の荒れの改善に重要であると考えられる。

また、レジストパターン１３に照射される光源４２からの光については波長が大きいものほど、その強度が大きい場合には当該レジストパターン１３の深層へ到達し得る。しかし光源４２から照射される光のスペクトルのピークの波長は、上記のようにＶＵＶ光の帯域（１０ｎｍ～２００ｎｍ）に含まれているため、光源４２から照射される光について、比較的大きい波長を持つ光の強度は小さい。したがって、光源４２から照射される光でレジスト膜の深層へ到達するものは少なく、当該レジスト膜の深層においては、上記の分子の結合の切断を抑えることができる。つまり、光源４２を用いることで、レジストパターン１３において光照射によって反応する領域を、表面に限定することができる。

ＶＵＶ光の帯域の光についても、波長に応じてレジストパターンでの到達深度が変化することは同様である。すなわち、上述のように最も光強度が大きくなる波長１５０ｎｍ～１６０ｎｍ付近の光よりも、波長が長い成分はレジストパターン１３の深層（例えば、１５０ｎｍ以上）へ到達し得る。一方、波長が１５０ｎｍよりも小さな成分は、レジストパターン１３の表面近傍（例えば、５０ｎｍ以下）にしか到達しない。また、波長が１５０ｎｍよりも小さな成分は、ＶＵＶ光の中でもピークの波長帯と比べて強度が小さい。すなわち、表面の荒れ（ラフネス）の改善に寄与する波長１６０ｎｍよりも短波長の光の成分はレジストパターン１３の表面近傍のみに到達し（深層までは到達せず）、表面近傍において架橋反応によるレジストパターン１３の表面の硬化を促進している。このように、波長１６０ｎｍよりも短波長の光の成分はレジストパターン１３の表面近傍における架橋反応の促進に重要であると考えられる。このように、波長１６０ｎｍよりも短波長の光のレジストパターン１３に対する影響は大きく、レジストパターン１３に含まれる成分の側鎖等の解離、内部応力の低下および架橋反応が促進される。一方で、レジストパターン１３全体の膜質を改善する際には波長１６０ｎｍよりも長波長の光も必要であるため、これらを適度なバランスで照射することで、膜質の改善を図ることができる。

光源４２は、ガウシアン分布の光と比較して強度分布がフラットなトップハット型の光を生成する。なお、トップハット型の光であっても、強度分布が完全にフラットになっているわけではない。すなわち、光源４２内の点光源４４（図１参照）から出射される広がりを持った光を照射し、具体的には、点光源４４を頂点とした円錐状の光路をとる真空紫外光をウエハＷに向けて照射する。このように、光源４２から照射される光は、照射面において照射範囲が円形となるものである。なお、図３では、各光源４２から出力される光のウエハＷ表面における伝搬範囲の目安を破線で示している。

ＶＵＶ光は、酸素が存在する雰囲気においてはこの酸素と反応するので、レジストパターン１３の荒れの改善効果が低下してしまう。そこで、後述するようにウエハＷの処理時には筐体２１内の酸素を除去するために、筐体２１内に真空雰囲気が形成される。ここで、上記のように光照射によって結合が切断されて生成した分子量が比較的小さい分子は、ガスとしてこの真空雰囲気へと放出されやすいが、上記のようにレジスト膜の深層では、そのような結合の切断が起こり難いので、この深層からのガスの放出が抑制される。従って、当該レジストパターン１３について、高さの変化や幅の変化などの概形の変化が起きてしまうことを抑制することができる。

図１に戻り、基板処理装置１のコントローラ１００は、回転支持部２５、ガス供給部３０、ガス排出部３５、光照射機構４０を制御する。図４に例示するように、コントローラ１００は、機能上の構成（以下、「機能モジュール」という。）として、照射制御部１１１と、ガス供給制御部１１２と、排気制御部１１３と、入出制御部１１４とを有する。これらの機能モジュールは、コントローラ１００の機能を便宜上複数のモジュールに区切ったものに過ぎず、コントローラ１００を構成するハードウェアがこのようなモジュールに分かれていることを必ずしも意味するものではない。

照射制御部１１１は、ＶＵＶ光を所望のタイミングで照射するように光照射機構４０を制御する。例えば照射制御部１１１は、照射のタイミングに先立って全ての光源４２を点灯させるように光照射機構４０を制御する。また、照射制御部１１１は、照射のタイミングの完了後に全ての光源４２を消灯させるように光照射機構４０を制御する。

ガス供給制御部１１２は、貫通孔２１ａから筐体２１内に不活性ガスを供給するようにバルブ３０ｂを制御する。排気制御部１１３は、貫通孔２１ｂを通じて筐体２１内の気体を外部に排気するように真空ポンプ３５ａを制御する。

入出制御部１１５は、筐体２１内へのウエハＷの搬入及び筐体２１内からのウエハＷの搬出に伴って搬送口２２を開閉させるようにゲートバルブ２３を制御し、保持部２６によるウエハＷの保持と解放とを切り替えるように回転支持部２５を制御する。

コントローラ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。例えばコントローラ１００は、図５に示す回路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基板処理装置１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、コントローラ１００が制御する各部との間で電気信号の入出力を行う。

なお、コントローラ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。例えばコントローラ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。

［基板処理方法］
次に、基板処理装置１の動作（基板処理方法）について図１及び図６を参照しながら説明する。図６は、筐体２１内の圧力の経時変化の概略を示すグラフである。図７のグラフの横軸は、処理中の経過時間を示し、縦軸は処理容器となる筐体２１内の圧力（単位：Ｐａ）を示しており概ね対数軸を模式的に示したものとなっている。まず、ガス供給部３０及びガス排出部３５の動作が停止された状態で、搬送機構によりウエハＷが筐体２１内に搬入される。回転支持部２５の保持部２６にウエハＷが載置されると、ゲートバルブ２３が閉じられて筐体２１内が気密にされる。このとき筐体２１内は、例えば標準気圧の大気雰囲気（図７の時刻ｔ０）とされる。その後、ガス排出部３５の動作によって、筐体２１内の圧力を低くする。

減圧が進行して、筐体２１内の圧力が１Ｐａになると（時刻ｔ１）、当該時間が所定時間維持される。１Ｐａの減圧状態を暫く維持した後（時刻ｔ２）、ガス供給部３０のバルブ３０ｂが開かれて筐体２１内にＡｒガスが供給される。これにより、筐体２１内にＡｒガス雰囲気が形成されると共に、当該筐体２１内の圧力が上昇する。なお、減圧速度及び昇圧速度は、ガス供給部３０及びガス排出部３５の動作によって制御することができる。また、減圧速度及び昇圧速度は、一定であってもよいし、途中で変動させてもよい。

Ａｒガスにより例えば筐体２１内の圧力が１００００Ｐａに達すると、筐体２１内の圧力を維持した状態で、光源４２からウエハＷに対してＶＵＶ光を含む光が照射される（時刻ｔ３）。所定の時間、例えば３０秒間、光源４２から光が照射されると、当該光照射が停止される（時刻ｔ４）。その後、ガス供給部３０及びガス排出部３５の動作が停止され、筐体２１内の圧力が大気雰囲気に戻された後に、ウエハＷが筐体２１内から搬出される。以上により、基板処理装置１によるウエハＷの処理が終了する。

このように、基板処理装置１では、光源４２からのウエハＷへの光の照射時にも、ガス供給部３０によるガスの供給と、ガス排出部３５によるガスの排出とが行われる。したがって、筐体２１内の圧力が維持された状態でＡｒガスの入れ替えが発生しているといえる。

なお、光源４２からの光の照射の間（時刻ｔ３～時刻ｔ４の間）、筐体２１内の圧力は一定であってもよいし、徐々に変化させてもよい。図６に示す例では、光源４２から光を照射する間は、ウエハＷ表面からの出ガス（アウトガス）を抑制するために、筐体２１内の圧力を１００００Ｐａとしている。しかしながら、光源４２からの光の照射をしている間に出ガスの発生量が徐々に少なくなることが考えられる。この場合、筐体２１内の圧力を徐々に小さく変化させる制御を行ってもよい。このような構成とすることで、より真空に近い状態でウエハＷに対する光の照射を行うことが可能となる。

［ＥＵＶリソグラフィ用レジスト材を対象とした基板処理について］
ここで、本実施形態に係る基板処理装置１では、レジストパターン１３に使用されるレジスト材がＥＵＶレーザーを露光光源とするＥＵＶリソグラフィに適した材料である場合について以下のことを見出した。すなわち、所定の条件で上記のＶＵＶ光を含む光の照射を行うことによって、レジストパターン１３の表面の荒れが改善され、このレジストパターン１３をマスクとしてエッチングを行った結果のパターンについても表面の荒れが改善されることを見出した。なお、ＥＵＶレーザー（Extreme Ultraviolet）とは、波長１３．５ｎｍのレーザーである。以下の実施形態では、レジスト材がＥＵＶリソグラフィに用いられる材料である場合の表面の荒れの改善について説明する。

ＥＵＶリソグラフィでは、高解像度化、表面の荒れの低減、及び、高感度化が求められる。このような要求には、ＥＵＶリソグラフィ用のレジスト材が対応可能であると考えられる。なお、以下の実施形態では、一般的なＥＵＶリソグラフィ用レジスト材料を用いた場合について説明する。なお、レジスト材料には、酸発生剤などの添加剤、溶剤、分解物などが含まれていてもよい。

上述のように、基板処理装置１におけるＶＵＶ光を含む光の照射によって、ウエハＷでは、レジストパターン１３を構成する分子中の様々な位置における化学結合が切断されることで、様々な化合物が生成される。このとき、化学結合の切断が様々な位置で発生するため、レジストパターン１３の表面における荒れが緩やかになると考えられる。また、ＶＵＶ光を含む光の照射中及び照射後に怒る架橋反応によって、レジストパターン１３の表面は硬化され、その結果エッチング耐性が高くなる。すなわち、ＶＵＶ光の照射によって、レジストパターン１３における化学結合の切断と、架橋反応とが適切に進行する。そして、この化学結合の切断及び架橋反応によって、レジストパターン１３と、レジストパターン１３をマスクとしてエッチングを行った下層膜における表面の荒れ（ラフネス）を改善することができる。

ただし、レジストパターン１３における化学結合の切断及び架橋反応のいずれかが不十分または過剰となってしまった場合、上記の表面の荒れ（ラフネス）の改善効果は低くなる。換言すると、基板処理装置１におけるＶＵＶ光を含む光の照射度合いを適度に調整することで、表面の荒れの改善効果を高めることができる。この点について、検証した結果を以下に説明する。特に、ＥＵＶリソグラフィ用のレジストにおいて用いられる樹脂材料は、ＶＵＶ光を含む光源４２からの光に対する応答性が低いため、種々の添加剤によりその特性を制御している。そのため、レジスト材に含まれる添加剤等が光源４２からの光に対してどう反応するかによっても表面の荒れの改善効果が変化する。その点についても説明する。

基板処理装置１においてレジストパターン１３に対してＶＵＶ光を照射する場合の照射条件を変更する要素として、「線量（積算照射量）」、「照射時のＡｒ流量」、「照射時のウエハの回転数」、「光源の電流補正値（オフセット）」が挙げられる。このうち、「線量」は、レジストパターン１３に対して光源４２から出射される光（ＶＵＶ光）のエネルギーの総量に対応する。また、「照射時のＡｒ流量」及び「光源の電流補正値」は、光源４２から出射した光の透過性に関係する。すなわち、ＶＵＶ光がレジストパターン１３に対してどの程度到達するかに影響する。また、「ウエハの回転数」は、光源４２から出射されるＶＵＶ光がレジストパターン１３に対してどの程度改質効果を発生させるかに影響する。上記の要素に係る条件を変更しながら評価した結果について以下説明する。

（Ａｒ流量及びランプ補正値について）
基板処理装置１において光源４２からの光を照射してレジストパターン１３の改質を行う場合、Ａｒ流量及びランプ補正値は、いずれも光源４２から出射した光の透過性に関係する値である。例えば、Ａｒ流量は、光の照射中に筐体２１内を所定の圧力に維持しながら筐体２１内に供給するＡｒの流量である。したがってＡｒの流量が増大すると筐体２１から外部へのガス排出量も増大するため、筐体２１内で発生する不純物（昇華物等）の外部への排出も促進させることになる。逆に、Ａｒの流量が減少すると筐体２１内で発生する不純物が筐体２１内に滞留しやすくなる。そのため、光源４２から出射された光の一部は不純物等によって吸収または拡散される。その結果、ウエハＷに対して照射される光のスペクトルが光源４２からの光に対して変化している可能性がある。このように、Ａｒ流量は光源４２から出射した光の透過性や波長特性に影響を与える可能性のある要素である。

また、ランプ補正値は光源４２から出射する光の強度に関連する値であり、補正値を大きくすると光源４２からの光の強度が大きくなりレジストパターン１３に到達する光量が大きくなることになる。このように、Ａｒ流量を大きくした場合及びランプ補正値を大きくした場合の何れにおいてもレジストパターン１３に到達する光の量が大きくなる。そのため、Ａｒ流量を小さくした場合またはランプ補正値を小さくした場合と比較して、レジストパターン１３における反応が進行し得る。

ＥＵＶリソグラフィ用レジスト材の場合、詳細は後述するが、他の用途に用いられるレジスト材と比較して、ＶＵＶ光を含む光源４２から照射される光を吸収しづらく、光源４２からの光に対する応答性が低いと考えられる。そのため、光源４２からの光を十分に照射すことがレジストパターン１３の改質に対して有効であると考えられる。したがって、他の用途に用いられるレジスト材を改質する場合と比較して、Ａｒ流量を高くして光の透過性を高め、且つ、ランプ補正値を大きくして光量を大きくすることによりレジストパターン１３の改質をより適切に進行することができると考えられる。

（表面の荒れの改善について）
（評価試験１）
評価試験１として、ウエハの回転数を３条件に変化させた場合、及び、光源４２からの光の照射時のランプの電流補正値を２条件に変化させた場合について、ＬＷＲ（line width roughness）の変化を評価した。ＬＷＲはパターンの荒れの指標であり、値が低いほどパターンの表面の荒れが小さいことを示している。評価の対象は、レジストパターン１３と、レジストパターン１３をマスクとして下層膜のエッチングを行った際に下層膜におけるパターンでと、である。

評価対象として、ＳＯＣ膜１１及びＳＯＧ膜１２上にレジストパターン１３を形成したウエハＷを準備した。また、ウエハＷのパターン幅は２０ｎｍとした。レジストパターン１３は、樹脂材料としてＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）とＰＨＳで構成され、ラフネス等を改善するため、ＰＡＧ、クエンチャー以外に、さらに、光分解型のクエンチャーが添加剤として添加されたレジスト材料が用いられている。

基板処理装置１の筐体２１内に、その表面にレジストパターン１３が形成されたウエハＷを格納し、筐体２１内を減圧した。筐体２１内が設定圧力に達したら光源４２によって光を照射した。一連の操作は、上述の基板処理方法と同様である。照射量を５０ｍｊ／ｃｍ^２、７５ｍｊ／ｃｍ^２の間の２段階で変化させた。また、光源４２による光の照射時のウエハの回転数（所定量の光を照射する間のウエハの回転数）を１回転、３回転、５回転の３段階で変化させた。さらに、光源４２におけるランプの補正値（電流補正値）を２．５及び３．５の２段階で変化させた。これらの設定値を変化させた条件で、レジストパターン１３（ＡＤＩ）と、レジストパターン１３をマスクとして下層膜のエッチングを行った際に下層膜におけるパターン（ＡＥＩ）と、のそれぞれについて、ＬＷＲを測定した。なお、光源４２による光の照射時のＡｒ流量は２０ｍＬとした。

図７では、ＬＷＲの測定結果を示している。図７では、基板処理装置１を用いた光源４２からの光（ＶＵＶ光）の照射を行わなかった場合の測定結果を参照値（Ｒｅｆ）として示している。また、ランプ補正値２．５の場合については、線量５０ｍｊ／ｃｍ^２で回転数１の場合について、線量７５ｍｊ／ｃｍ^２で回転数１，３，５の場合についての測定結果を示している。また、ランプ補正値３．５の場合については、線量５０ｍｊ／ｃｍ^２で回転数１の場合について及び線量７５ｍｊ／ｃｍ^２で回転数１の場合についての測定結果を示している。

図７に示すように、線量５０ｍｊ／ｃｍ^２及び線量７５ｍｊ／ｃｍ^２のいずれにおいても、レジストパターン１３（ＡＤＩ）のＬＷＲに比べて、下層膜パターン（ＡＥＩ）のＬＷＲが低くなっていることが確認された。また、ランプ補正値２．５且つ回転数１の場合、線量５０ｍｊ／ｃｍ^２と比べて線量７５ｍｊ／ｃｍ^２の場合に下層膜パターン（ＡＥＩ）のＬＷＲが低くなっている。このことから、線量７５ｍｊ／ｃｍ^２とした場合のほうがレジストパターン１３におけるエッチング耐性が向上し、下層膜パターン（ＡＥＩ）における表面の荒れ（ラフネス）が改善されていると推測される。

また、線量５０ｍｊ／ｃｍ^２の場合には、ランプ補正値２．５とランプ補正値３．５との間で下層膜パターン（ＡＥＩ）のＬＷＲの測定結果が変化し、ランプ補正値３．５の場合にＬＷＲが小さくなっている。これに対して、線量７５ｍｊ／ｃｍ^２の場合には、ランプ補正値２．５とランプ補正値３．５との間で下層膜パターン（ＡＥＩ）のＬＷＲの測定結果がほぼ変化していない。また、ランプ補正値３．５の場合には、線量５０ｍｊ／ｃｍ^２と線量７５ｍｊ／ｃｍ^２との間でもＬＷＲの測定結果にほぼ差がない。このことから、線量５０ｍｊ／ｃｍ^２且つランプ補正値２．５の場合には、ＶＵＶ光を含む光源４２からの光による化学結合の切断及び架橋反応が十分に進行しておらず、ＬＷＲの改善が十分ではない（さらなる改善の余地がある）と推測される。一方、線量５０ｍｊ／ｃｍ^２でランプ補正値３．５の場合、及び、線量７５ｍｊ／ｃｍ^２の場合は、ＶＵＶ光を含む光源４２からの光による化学結合の切断及び架橋反応がある程度十分に行われていることが推測される。

（回転数が与える影響について）
次に、ランプ補正値２．５且つ線量７５ｍｊ／ｃｍ^２の条件で、回転数１，３，５と変化させた場合の３つの結果を比較したところ、レジストパターン１３（ＡＤＩ）のＬＷＲは３者でほぼ同じである。これに対して、下層膜パターン（ＡＥＩ）のＬＷＲは回転数が小さい場合のほうがより改善されている（ＬＷＲが小さくなっている）ことが確認される。この結果は、同じ線量の光（ＶＵＶ光）をレジストパターン１３に対して照射した場合でも、回転数によってレジストパターン１３内部への浸透の傾向が変化することが考えられる。また、本実施形態で説明するレジストパターン１３の場合、回転数が小さくすることでＬＷＲの改善効果が高められることを示唆していると考えられる。この点について、図８を参照しながら説明する。

図８は、ウエハＷが回転する際のウエハＷ上の特定位置と光源４２との相対位置の変化によって当該位置が受ける光の強度の変化について説明する図である。図８（ａ）は、光源４２からの光の広がりについて示した図である。図８（ａ）に示す照射位置Ｃ０は、光源４２内の点光源４４に対応する（真下）位置であり、光源４２からの光の強度が最大となる。一方、光の強度は点光源４４に対応する照射位置Ｃ０から離間するにつれて小さくなり、端部の照射位置Ｃ１では光の強度が最小となる。このように、光源４２との位置関係に応じてその光量が大きく変化する。そのため、基板処理装置１では、ウエハＷを回転させることで、ウエハＷ表面の各位置において受ける光量をある程度均一にすることが試みられる。

図８（ｂ）では、ウエハＷを回転させた場合の光源４２に対するウエハＷの特定の一点（ここでは、特定点という）の移動を矢印Ｒ１として模式的に示したものである。図８（ｂ）では、４つの光源４２が照射位置Ｃ０に対応する位置に配置されている状態を示している。そして、ウエハＷを回転することで、ウエハＷ上の特定点は矢印Ｒ１に沿って回転するとする。このとき、ウエハＷは、２つの照射位置Ｃ０を通過すると共に、４つの照射位置Ｃ１を通過する。上述のように照射位置Ｃ０は光源４２からの光の強度が最大となる位置である一方、照射位置Ｃ１は光源４２からの光の強度が最小となる。すなわち、矢印Ｒ１に沿ってウエハＷ上の特定点が移動（回転）した場合、照射位置Ｃ０と照射位置Ｃ１の両方を通過することに応じて特定点が受ける光の強度は変化する。図８（ｃ）及び図８（ｄ）は、矢印Ｒ１に沿って移動したウエハＷ上の特定点が受ける光の強度の変化を模式的に示した図である。図８（ｄ）に示す例は、図８（ｃ）と比較して回転数を大きくしたものである。回転数を大きくした場合でも、特定点の移動経路（矢印Ｒ１に相当）は変わらないので、特定点は照射位置Ｃ０，Ｃ１の両方を通過することになる。ただし、回転数が大きい場合は、特定点が受ける光の強度が変化する速度も大きくなる。

光の強度が大きい状態（例えば、図８における照射位置Ｃ０等）では、光源４２からの光のうち、ＶＵＶ光のうち強度が大きな波長域の光も強度が小さな波長域の光もどちらもレジストパターン１３に浸透しやすくなる。一方、光の強度が小さい状態（例えば、図８における照射位置Ｃ１等）では、光源４２からの光のうち、ＶＵＶ光のうち強度が大きな波長域の光はレジストパターン１３に浸透するが、強度が小さな波長域の光がレジストパターン１３に浸透しにくい状態となる。つまり、光の強度が小さい状態では、ＶＵＶ光の連続スペクトルに対応した各波長の成分の光のうち、特に強度が小さな波長域の光はレジストパターン１３における改質を促進するには十分な光量が照射されないことが考えられる。

また、本実施形態で用いられるＥＵＶリソグラフィに適したレジスト材では、他の用途に用いられるレジスト材と比較して、ＶＵＶ光を含む光源４２から照射される光を吸収しづらく、光源４２からの光に対する応答性が低いと考えられる。そのため、回転数を高くすると光の強度が大きな状態であっても、ＶＵＶ光のうち強度が小さな波長域の光がレジストパターン１３内に浸透しづらいと考えられる。そのため、図７に示すように回転数が大きな場合と比較して回転数を小さくしたほうが、レジストパターン１３への光の浸透率を高めることができ、レジストパターン１３における化学結合の切断及び架橋反応の進行を促進することができると考えられる。この化学結合の切断及び架橋反応は、エッチング耐性の向上に寄与する。図７に示す結果では、レジストパターン１３（ＡＤＩ）についてはＬＷＲがほぼ同程度であるが、下層膜パターン（ＡＥＩ）については回転数が小さい方が大きい場合と比較してＬＷＲが小さくなっていて、表面の荒れ（ラフネス）が改善されていることが確認される。すなわち、レジストパターン１３のエッチング耐性の向上効果が回転数により異なった結果、マスクとして使用した後の下層膜パターン（ＡＥＩ）のＬＷＲが変わったものと考えられる。このように、ＥＵＶリソグラフィ用レジスト材のレジストパターン１３に対してＶＵＶ光を含む光源４２からの光を照射する場合は、光照射を継続する時間が重要であると考えられる。すなわち、光照射の面内均一性を考慮して回転数を大きくするよりも、各位置においてレジストパターン１３に対して光が十分浸透するように光の強度が大きな状態（例えば、Ｃ０を通過する時間）を継続して長く確保することが優先され得る。上記のような状態を実現することで、下層膜パターンにおける表面の荒れ（ラフネス）を改善する効果を高めることが出来ると考えられる。

なお、具体的な回転数としては、例えば、７５ｍｊ／ｃｍ^２の線量の光をウエハＷ照射する間にウエハＷを１回転～４回転程度とすることが挙げられる。この値は、例えば、光源４２からの照度を０．８ｍＷ／ｃｍ^２とした場合、１プロセスに必要な所要時間が９３．７５秒となるため、保持部２６の回転速度を０．５ｒｐｍ～３ｒｐｍ程度とすることに相当する。

また、ウエハＷの回転数は、光源４２からの光の照射を行っている間一定としなくてもよい。上述したように、回転数が大きくなるとＶＵＶ光のうち強度が大きな波長域の光がレジストパターン１３に浸透しやすくなる。したがって、回転数を変化させながら光源４２からの光をウエハＷに対して照射することで、特定の波長域の光がウエハＷにより多く浸透しやすくなるように光源４２からの光の照射を調整することもできる。

（光源位置に由来する照度分布について）
なお、ウエハＷのように円形の基板をある角速度で回転させる場合、ウエハＷの内側（中央付近）と外側（端部付近）では、光源４２に対する移動速度が異なると共に、光源４２との位置関係が大きく異なる。具体的には、回転の中心からの距離が大きくなると実質的な移動速度が大きくなるため、ウエハＷの内側は光源４２に対する移動速度が小さく、外側は光源４２に対する移動速度が大きくなる。また、ウエハＷが一回転する間に通過する照射領域もウエハＷの内側と外側とで大きく異なる。例えば、光源４２が図３のような配置とされている場合、ウエハＷの内側では、ウエハＷが一回転する間に内側の４つの光源４２による照射領域を通過することになる。一方、ウエハＷの外側ではウエハＷが一回転する間に外側の８つの光源４２による照射領域を通過することになる。したがって、ウエハＷの外側のほうがより多くの光源４２による照射領域を通過することになり、光の強度が大きな領域を通過する回数が多くなる。このように、ウエハＷがある一定の速度で回転していたとしても、ウエハＷの位置（特に、回転の中心からの距離）に応じて、ウエハＷの表面のレジストパターン１３が受ける光（特に、照射される光の強度変化の速度）が異なる。そのため、結果として、ウエハＷの表面の位置に応じてレジストパターン１３の表面の荒れの改善度合いが異なることになることが考えられる。また、図３に示す配置の場合、ウエハＷの外側では、光源４２による光の強度が大きな領域を繰り返し通過することになり、光の強度が小さな領域のうちの１つを通過する時間帯が短くなる。そのため、ウエハＷは光源４２による光の強度が大きな領域を通過する時間帯の影響を強く受けるようになるため、レジストパターン１３における光による改質が促進される。

図９では、ウエハＷを回転させながら複数の光源４２からの光を照射した場合に、ウエハＷの各位置において受ける光の照度分布（光の照射量の分布）の一例を示している。ここでは、光源４２の配置は、図３に示すように内外に複数個の光源４２を配置した場合としている。図９に示す例では、ウエハＷの外側と内側とでウエハＷ表面が受ける光の照度の偏りが生じていることが確認される。具体的には、ウエハＷの外側の領域Ｗ１では、受ける光の照度が中程度であるのに対して、ウエハＷの内側の領域Ｗ２では、受ける光の照度が低くなっている（領域Ｗ２は、Ｍｉｎ．側の色となっている）。また、中央付近には、領域Ｗ１と領域Ｗ２との間でも中心からの距離に応じて照度が変化している領域が存在する。このような光の照度の偏りが生じる原因としては、上記のように光源４２に対するウエハＷの移動速度がウエハＷの位置によって異なることが挙げられる。また、各光源４２における照射領域のうち強度が強い領域（例えば、図８における照射位置Ｃ０等）と強度が弱い領域（例えば、図８における照射位置Ｃ１等）とをどのように通過するかが、ウエハＷの各位置によって異なることも原因と考えられる。このような照度分布の偏りは、レジストパターン１３及び下層膜パターンの表面の荒れ（ラフネス）の改善効果の偏りにも影響することが考えられる。

ウエハＷの表面の各位置において（特に径方向において）照度分布の偏りが生じる場合、これを改善する方法としては、複数の光源４２からウエハＷに対して照射される光の強度を変更することが考えられる。

光源４２からウエハＷに対して照射する光の強度を、ウエハＷの位置に応じて（特に内側と外側とで）異ならせる具体的な手法は特に限定されない。例えば、光源４２の配置、光源４２の数、各光源４２から出力する光の強度等を変更することが考えられる。例えば、図３に示す１２個の光源４２のうち、内側の４つの光源の電流補正値を３．５とし、外側の８つの光源の電流補正値を２．５とすることにより、内側の光源４２から出力する光の強度を外側の光源からの光の強度よりも大きくすることができる。また、電流補正値等の変更は行わず、光源の配置等を変更することで、図９に示すような照度分布の偏りを減らすこともできる。上述したように、光源４２から出力される光は、照射領域内でも中央付近（Ｃ０）と端部付近（Ｃ１）とでその強度が大きく異なる。また、中央付近（Ｃ０）と端部付近（Ｃ１）とでは、当該領域を通過する際にレジストパターン１３における光の深層への到達度合いや、受けた光に基づくレジストパターン１３の改質度合いが大きく異なる。さらに、隣接する光源４２同士について、照射領域の端部付近が重なるようにこれらを近接配置することで、重なる領域を通過する際にウエハＷが受ける光の量を大きくことができる。したがって、重なる領域の大きさ等を調整することによっても、レジストパターン１３が受ける光の量を調整することができる。このように、特に光源４２に関係する種々の構成を変更することによって、光源４２からウエハＷに対して照射する光の強度を、ウエハＷの位置に応じて（特に内側と外側とで）異ならせた構成を実現することができる。

なお、ウエハＷの「内側」と「外側」とは、相対的な位置関係を示すものである。したがって、内側と外側との境目をどことするかは特に限定されない。光源４２の数及びその配置によって、ウエハＷの径方向に沿った照度分布の偏りが生じる場所は変化し得る。ただし、ウエハＷを回転させながら光源４２から光を照射するため、内側はウエハＷの移動速度が小さく外側はウエハＷの移動速度が大きくなる。そのため、大きな傾向としてウエハＷの内側はウエハＷの外側と比較してレジストパターン１３の改質（化学結合の切断及び架橋反応）に十分な光を受けづらくなる。この点を考慮して光源４２からウエハＷに対して照射する光の強度を、ウエハＷの内側と外側とで異ならせる構成であればよい。

（ＥＵＶリソグラフィ用レジスト材における添加剤の影響について）
上記の評価試験１では、レジストパターン１３は、樹脂材料としてＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）を選択し、さらに、光分解型クエンチャーが添加剤として添加されたレジスト材料が用いられている。ただし、ＥＵＶリソグラフィでは、添加剤の添加量もレジストの光学特性に大きく影響するため、添加剤の添加量が変化する場合がある。そこで、添加剤の添加量を変化させることによるレジストパターン１３の光学特性の変化（特に、ＶＵＶ光を含む光源４２からの光を照射した場合の変化）について検討した結果を示す。以下の評価試験では、上記の評価試験１に用いたレジスト材料と同一の樹脂材料を用いて、同一種類の光分解型クエンチャーを添加剤として選択している。

（評価試験２及び結果）
評価試験１に用いたレジスト材料と同一の樹脂材料を用いて、同一種類の光分解型クエンチャーを添加剤として添加したレジスト材料を３種類準備した。ただし、添加剤の添加量は３種類で異なる。ここでは、３種類のレジスト材料をレジストＡ、レジストＢ、レジストＣとする。

３種類のレジスト材料のうち、レジストＡは、評価試験１において用いたレジスト材料と同じである。また、レジストＢ，ＣはレジストＡと比べて光分解型クエンチャーの添加量（レジスト材料の単位重量あたりの添加量）を増やしたものである。なお、光分解型クエンチャーの添加量は、Ａ＜Ｂ＜Ｃの関係となっている。

上記の３種類のレジスト材料によるレジストパターン１３を、それぞれＳＯＣ膜１１及びＳＯＧ膜１２上に形成し、３種類の試験用ウエハを準備した。なお、各レジスト材料によるパターンサイズはそれぞれ異なり、レジストＡが２０ｎｍ、レジストＢが１９ｎｍ、レジストＣが２２ｎｍとなっている。一般的には、パターンサイズが太いレジスト材料ほど表面の荒れ（ラフネス）に係るＬＷＲが小さくなることが知られている。

各試験用ウエハに対して基板処理装置１において、光源４２から所定の線量の光を照射した後にＬＷＲを測定した。その結果を図１０に示す。図１０の横軸は光源４２から出射される光（ＶＵＶ光を含む）の線量である。線量０ｍｊ／ｃｍ^２とは、レジストパターン１３に対して光源４２からの光の照射を行っていないことを示す。

図１０に示すように、光源４２からの光の照射の有無に関係なく、レジストＡ，Ｂ，Ｃの順でＬＷＲが小さくなることが確認された。また、レジストＡについては、光源４２からの光の線量を１００ｍｊ／ｃｍ^２程度まで増やした場合にＬＷＲが概ね最小となるが、レジストＢ及びレジストＣについては、光源４２からの光の線量が５０～７５ｍｊ／ｃｍ^２程度とした場合にＬＷＲが概ね最小となる。このように、同一種類の添加剤を加えた場合であっても、その添加量に応じてＶＵＶ光を含む光源４２からの光に対するレジストの特性が変化することが確認された。

（評価試験３及び結果）
レジストＡ及びレジストＢについて、それぞれＳＯＣ膜１１及びＳＯＧ膜１２上に平坦に膜状に塗布した２種類の試験用ウエハを準備し、レジスト膜厚を測定した。その後、各試験用ウエハに対して基板処理装置１において、光源４２から所定の線量の光を照射した後にレジスト膜厚を測定し、光の照射によるレジスト膜厚の変化を測定した。さらに、光を照射した後のレジストについて所定条件でエッチングを行い、エッチングによる膜厚の変化量を測定した。一方、比較対象として、上記と同様の試験用ウエハを準備し、光源４２による光の照射を行わずに同一条件でエッチングを行った場合のエッチングによる膜厚の変化量を測定した。

上記の測定結果から、光源４２からの光の照射の有無により同一条件でエッチングした場合のエッチング深さの違いがわかることから、光源４２からの光の照射によってエッチング耐性がどの程度向上したかを評価することができる。また、光源４２からの光の照射によるレジスト材料の改質（化学結合の切断及び架橋反応）によって、レジスト膜厚が変化する（膜厚が小さくなる）。この変化量もふまえて、光源４２からの光の照射によってエッチング耐性がどのように変化したかを評価した結果を図１１に示す。図１１の横軸は光源４２から出射される光（ＶＵＶ光を含む）の線量である。また、縦軸はエッチング耐性の改善程度を示すものである。なお、光の照射の有無によるレジスト材料の表層での変化を確認するため、エッチング時間を短く、例えば、５ｓ以下として評価を行った。

図１１に示すように、レジストＡは、光源４２からの光の照射量（線量）が１００ｍｊ／ｃｍ^２から２００ｍｊ／ｃｍ^２以上に増加するにつれて、エッチング耐性の改善が進んでいることが確認された。一方、レジストＢは、光源４２からの光の線量が少ない場合（１００ｍｊ／ｃｍ^２）でもエッチング耐性の改善がある程度進行していて、且つ、線量が増加してもあまり変化しないことが確認された。上述のようにレジストＢはレジストＡと比較して光分解型クエンチャーの添加量が多いため、図１１に示すようにエッチング耐性の改善具合が変化したことが考えられる。このように、ＥＵＶリソグラフィ用レジスト材料は、添加剤の種類または添加量によって、ＶＵＶ光を含む光を照射した場合のレジストパターンにおける特性の変化の度合いまたはその傾向が変化する可能性が考えられる。

（添加剤の添加量による表面の荒れの改善傾向の違いについて）
（評価試験４）
評価試験４として、レジストＣについて、レジストＡと同様に、光の照射に係る諸条件を変更した場合の表面の荒れ（ラフネス）の改善を評価した。図１２は評価試験４の結果を示す図である。

具体的には、ウエハの回転数を２条件に変化させた場合、及び、光源４２からの光の照射時のランプの電流補正値を２条件に変化させた場合についてＬＷＲ（line width roughness）の変化に係る評価を行った。評価の対象は、レジストパターン１３と、レジストパターン１３をマスクとして下層膜のエッチングを行った際に下層膜におけるパターンとである。使用したウエハＷの構成は、図７で説明したレジストＡの場合と同様である。また、使用したレジスト材料はレジストＣであり、レジストＡと比較して光分解型クエンチャーの添加量が多いものである。

基板処理装置１の筐体２１内に、その表面にレジストパターン１３が形成されたウエハＷを格納し、筐体２１内を減圧した。筐体２１内が設定圧力に達したら光源４２によって光を照射した。一連の操作は、上述の基板処理方法と同様である。照射量を５０ｍｊ／ｃｍ^２、７５ｍｊ／ｃｍ^２の間の２段階で変化させた。また、光源４２による光の照射時のウエハの回転数（所定量の光を照射する間のウエハの回転数）を１回転、３回転の２段階で変化させた。さらに、光源４２におけるランプの補正値（電流補正値）を２．５及び３．５の２段階で変化させた。これらの設定値を変化させた条件で、レジストパターン１３（ＡＤＩ）と、レジストパターン１３をマスクとして下層膜のエッチングを行った際に下層膜におけるパターン（ＡＥＩ）と、のそれぞれについて、ＬＷＲを測定した。なお、光源４２による光の照射時のＡｒ流量は２０ｍＬとした。

図１２では、ＬＷＲの測定結果を示している。また、図１２では、基板処理装置１を用いた光源４２からの光（ＶＵＶ光）の照射を行わなかった場合の測定結果を参照値（Ｒｅｆ）として示している。また、ランプ補正値２．５の場合については、線量５０ｍｊ／ｃｍ^２で回転数１，３の場合について、線量７５ｍｊ／ｃｍ^２で回転数１，３の場合についての測定結果を示している。また、ランプ補正値３．５の場合については、線量７５ｍｊ／ｃｍ^２で回転数１の場合についての測定結果を示している。

図１２に示す結果では、線量５０ｍｊ／ｃｍ^２及び線量７５ｍｊ／ｃｍ^２のいずれにおいても、レジストパターン１３（ＡＤＩ）のＬＷＲに比べて、下層膜パターン（ＡＥＩ）のＬＷＲが低くなっていることが確認された。また、ランプ補正値２．５及びランプ補正値３．５の両方において、ＬＷＲがほぼ同値となっている。このことから、どちらの条件でもレジストパターン１３におけるエッチング耐性が向上し、下層膜パターン（ＡＥＩ）における表面の荒れ（ラフネス）が改善されていると推測される。図１１に示す結果から、光分解型クエンチャーの添加量が増加するとレジスト材の光源４２からの光に対する応答性が高まることが推測されるが、図１２に示す結果はこの図１１の結果に基づく推測と一致することになる。

また、ランプ補正値２．５且つ線量５０ｍｊ／ｃｍ^２の条件で、回転数１，３と変化させた場合の２つの結果を比較すると、レジストパターン１３（ＡＤＩ）のＬＷＲは３者でほぼ同じであることが確認された。一方、下層膜パターン（ＡＥＩ）のＬＷＲは回転数１のほうが僅かながら小さくなっていることが確認された。この傾向は、評価試験１（レジストＡ）の場合と同様である。上述のように添加剤の添加量によってレジスト材料の特性が変化し得る。しかしながら、評価試験４の結果では、レジストＡ及びレジストＣで同様の傾向が示されたことから、一般的なＥＵＶリソグラフィ用レジスト材料であれば同様の傾向を示すことが推測される。すなわち、添加剤を加えることで、レジスト材料における表面の荒れが改善する傾向が示されることは公知であるが、その量に関わらず、ＶＵＶ光を照射した場合にはその改善効果がさらに高められる。

［作用］
以上に説明したように、上記の基板処理装置１及び基板処理方法では、基板に対して光源４２から光を照射する際の基板の回転数を０．５ｒｐｍ～３ｒｐｍとしている。このような構成とすることで、真空紫外光のうち、特に低波長側の光もパターンへ浸透しやすくなるため、表面の荒れの改善効果を高めることができる。上述のように、ＥＵＶリソグラフィ用レジスト材によるパターンは光に対する応答性が低いため、ある程度時間をかけて真空紫外光を照射することが求められる。これに対して、上記の構成とすることで、特に光強度が低い低波長側の光もパターンへ浸透しやすくなり、表面の荒れの改善効果を高めることができる。

また、光源４２からの光を照射する間に基板の回転数を変化させる態様とすることができる。光を照射する際の基板の回転数によって、パターンに対して浸透する光の成分を変化させることができる。そこで、回転数を変化させながら光を照射する構成とすることで、表面の荒れの改善に適した光の成分をパターンに対して浸透させることができ、表面の荒れの改善効果をさらに高めることができる。なお、光源４２からの光を照射する間に基板の回転数をさらに変化させて、停止状態とする、すなわち、基板の回転を一時停止させる態様としてもよい。このような構成としても、パターンに対して浸透する光の成分を変化させることができるため、表面の荒れの改善効果をさらに高めることができる。一時停止する際の時間等については、パターン等に応じて適宜調整することができる。

また、処理容器内に不活性ガスを供給するガス供給部３０と、処理容器内からガスを排出するガス排出部３５と、を有している。このとき、ガス供給部３０及びガス排出部３５は、光源部によって光を照射する間に、処理容器内の圧力を変化させながらガスの供給及び排出を行う態様とすることができる。このような構成とすることで、処理容器内の圧力を基板の表面状況に応じた状態としながらパターンに対して真空紫外光を照射することができる。

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

例えば、基板処理装置１における光源４２の配置及び数等は適宜変更することができる。また、光源４２から出射される光の進路を制御するための部材等を追加してもよい。また、基板処理装置１内における各部の配置及び構成についても適宜変更することができる。また、上記実施形態で説明した圧力の制御等は一例であり、光源４２からの光の照射の前の段階も含めて筐体２１内の圧力の制御は変更することができる。

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…基板処理装置、１３…レジストパターン、２０…処理室、２１…筐体、２２…搬送口、２３…ゲートバルブ、２５…回転支持部、２６…保持部、２７…回転駆動部、３０…ガス供給部、３５…ガス排出部、４０…光照射機構、４１…筐体、４２…光源、４４…点光源、１００…コントローラ。

Claims (9)

1. ＥＵＶリソグラフィ用レジスト材により基板の表面に形成されたパターンに対する処理を行う装置であって、
   処理容器内において基板を保持する保持部と、
   前記保持部を回転させる回転駆動部と、
   前記保持部に保持された前記基板の表面に対して真空紫外光を含む光を照射する複数の光源を有する光源部と、
   制御部と、を有し、
   前記光源部は、前記基板上の位置によって、前記光の強度が変化するように構成され、
   前記光は連続スペクトルを形成し、該連続スペクトルは１０ｎｍ～２００ｎｍの範囲内で、１６０ｎｍよりも長波長の光及び１６０ｎｍよりも短波長の光を含み、
   前記制御部は、前記基板の中心と前記基板の外縁との間に位置する特定の点が、前記光の強度が最大となる照射位置と前記光の強度が最小となる照射位置との両方を通過するように前記回転駆動部を制御し、
   前記光源部が前記光を照射する間に、前記特定の点において、前記連続スペクトルのうち浸透する成分を変化させるように、前記回転駆動部が前記基板の回転数を変化させる、基板処理装置。
2. 前記光源部によって前記光を照射する間に前記基板の回転を一時停止させる、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記処理容器内に不活性ガスを供給するガス供給部と、前記処理容器内からガスを排出するガス排出部と、を有し、
   前記ガス供給部及び前記ガス排出部は、前記光源部によって前記光を照射する間に、前記処理容器内の圧力を変化させながら前記ガスの供給及び排出を行う、請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記回転駆動部は、前記１６０ｎｍよりも短波長の光の成分が前記パターンに浸透する浸透率を高めるように、前記基板の回転数を小さくする、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記回転駆動部は、前記基板の回転数が０．５ｒｐｍ～３ｒｐｍになるように、前記保持部を回転させる、請求項１～４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. ＥＵＶリソグラフィ用レジスト材により基板の表面に形成されたパターンに対する処理を行う装置を用いた基板処理方法であって、
   前記装置は、
   保持部と、
   回転駆動部と、
   複数の光源を有する光源部と、
   制御部と、を有し、
   前記基板処理方法は、
   前記保持部により処理容器内において基板を保持する保持ステップと、
   前記回転駆動部により前記保持部を回転させる回転ステップと、
   前記保持部に保持された前記基板の表面に対して真空紫外光を含む光を照射する照射ステップと、を有し、
   前記光は連続スペクトルを形成し、該連続スペクトルは１０ｎｍ～２００ｎｍの範囲内で、１６０ｎｍよりも長波長の光及び１６０ｎｍよりも短波長の光を含み、
   前記照射ステップでは、前記基板上の位置によって、前記光の強度が変化するように、前記光を照射し、
   前記回転ステップでは、
   前記制御部が、前記基板の中心と前記基板の外縁との間に位置する特定の点が、前記光の強度が最大となる照射位置と前記光の強度が最小となる照射位置との両方を通過するように前記回転駆動部を制御し、
   前記光源部が前記光を照射する間に、前記特定の点において、前記連続スペクトルのうち浸透する成分を変化させるように、前記回転駆動部が前記基板の回転数を変化させる、基板処理方法。
7. 請求項６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。
8. 前記回転ステップでは、前記１６０ｎｍよりも短波長の光の成分が前記パターンに浸透する浸透率を高めるように、前記回転駆動部が前記基板の回転数を小さくする、請求項６に記載の基板処理方法。
9. 前記回転ステップでは、前記基板の回転数が０．５ｒｐｍ～３ｒｐｍになるように、前記回転駆動部が前記保持部を回転させる、請求項６又は８に記載の基板処理方法。

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