JP7356847B2 - 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、ＡｒＦ液浸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ＡｒＦ液浸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、前記基板の内側に対する前記光源部からの光の照射量を、前記基板の外側に対する前記光源部からの光の照射量よりも大きくする。

本開示の一態様による基板処理方法は、処理容器内においてＡｒＦ液浸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基板処理方法において、前記基板の内側に対する前記光源部からの光の照射量を、前記基板の外側に対する前記光源部からの光の照射量よりも大きくする。

本開示によれば、ＡｒＦ液浸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。

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。 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。 評価試験５の結果を例示する図である。 評価試験６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。

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ＡｒＦ液浸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、前記基板の内側に対する前記光源部からの光の照射量を、前記基板の外側に対する前記光源部からの光の照射量よりも大きくする。

ＡｒＦ液浸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、光の照射量に応じてパターンの表面の荒れの改善度合いが変化しやすい。また、基板を回転させながら光を照射する場合、内側のほうが基板の移動速度が遅くなるために光の照射量が少なく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、基板の内側に対する光の照射量を基板の外側に対する光の照射量よりも大きくすることができるため、基板の内側についても光の照射量を増やすことができ、表面の荒れの改善効果を高めることができる。

前記基板の内側に対して光を照射する光源における出力強度を、前記基板の外側に対して光を照射する光源における出力強度よりも大きくする態様とすることができる。

上記のように、光源における出力強度を大きくすることで、基板の内側に対する光の照射量を基板の外側に対する光の照射量よりも大きくする構成とした場合、基板の内側と外側との間における光の照射量の調整をより簡便に実施することができる。

前記基板の内側に対して光を照射する時間と、前記基板の外側に対して光を照射する時間とを互いに異ならせる態様とすることができる。

上記のように、光を照射する時間を基板の内側と外側とで互いに異ならせることで、基板の内側に対する光の照射量を外側に対する光の照射量よりも大きくする構成とした場合、基板の内側と外側との間における光の照射量の調整をより簡便に実施することができる。

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ＡｒＦ液浸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基板処理方法において、前記基板の内側に対する前記光源部からの光の照射量を、前記基板の外側に対する前記光源部からの光の照射量よりも大きくする。

上記の基板処理方法によれば、基板の内側に対する光の照射量を基板の外側に対する光の照射量よりも大きくすることができるため、基板の内側についても光の照射量を増やすことができ、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。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ことが知られている。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。波長の浸透域に関わらず、分解、架橋によるガスは発生する。長波長の光は、レジストパターン１３の深部まで達するが、それ以前に短波長の光による架橋反応が進み（優位に働き）、レジストパターン１３の高さ、幅などの外形変化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１１４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６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６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）、当該圧力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て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。

［ＡｒＦ液浸露光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ＡｒＦレーザー（波長１９３ｎｍ）を露光光源としたＡｒＦ液浸露光装置を用いた液浸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。以下の実施形態では、レジスト材がＡｒＦ液浸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。

上述のようにＡｒＦ液浸リソグラフィに適したレジスト材はＡｒＦレーザー（波長１９３ｎｍ）で露光されるように成分を調整されている。したがって、ＡｒＦ液浸リソグラフィ用レジスト材料についての露光波長と同じ波長１９３ｎｍを含むＶＵＶ光による当処理の最適条件は、他の露光波長に対応したレジスト材と異なると考えられる。ＶＵＶ光に含まれる別の波長で露光される材料であったとしても、光の波長によってパターンへの影響が変化する。したがって、それぞれの露光条件に対応したレジスト材ごとに、最適条件の検討が必要となる。なお、以下の実施形態では、一般的なＡｒＦ液浸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起こ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、ＡｒＦ液浸リソグラフィ用のレジスト材料は、ＶＵＶ光を含む光源４２からの光に対する応答性が高く、その強度等に応じて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。

（線幅の変化量に関する評価）
（評価試験１）
評価試験１として、光源４２からの光の照射時のＡｒ流量を２条件に変化させた場合の線幅（ＣＤ：Critical Dimension）の変化を評価した。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。

まず、評価対象のウエハＷ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４５ｎｍとした。

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０ｍｊ／ｃｍ^２～１５０ｍｊ／ｃｍ^２の間の５段階（２５．１，４２．５，７５．２，１０７．８，１４９の５段階）で変化させた。その上で、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、のそれぞれについて、線幅（ＣＤ）を測定した。なお、このときのウエハの回転数（ウエハに対して所定線量の光を照射する間のウエハの回転数）は３とし、ランプの補正値（光源の電流補正値）は２．５とした。以下の実施形態では、レジストパターン１３をＡＤＩ（After Development Inspection）といい、下層膜におけるパターンをＡＥＩ（After Etch Inspection）という場合がある。

図７では、光源４２による光の照射時のＡｒ流量が１５Ｌ／ｍｉｎである場合及び２０Ｌ／ｍｉｎである場合のそれぞれについて、線幅（ＣＤ）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ＶＵＶ光を含む光源４２からの光の照射を行わなかった場合の測定結果を基準値として、基準値に対してどの程度線幅が変化したかをそれぞれプロットした。

（評価試験２）
評価試験２として、光源４２からの光の照射時のウエハの回転数を３条件に変化させた場合に、レジストパターン１３（ＡＤＩ）及び下層膜パターン（ＡＥＩ）における線幅（ＣＤ）の変化を評価した。

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０ｍｊ／ｃｍ^２～１５０ｍｊ／ｃｍ^２の間の３段階（２５．１，７５．２，１４９の３段階）で変化させた。その上で、レジストパターン１３（ＡＤＩ）及び下層膜パターン（ＡＥＩ）のそれぞれについて、線幅（ＣＤ）を測定した。なお、このときのＡｒ流量は２０Ｌ／ｍｉｎとし、ランプの補正値は２．５とした。

図８では、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）が１回転、３回転、５回転である場合のそれぞれについて、線幅（ＣＤ）の測定結果を示している。図８では、基板処理装置１を用いたＶＵＶ光を含む光源４２からの光の照射を行わなかった場合の測定結果を基準値として、基準値に対してどの程度線幅が変化したかをそれぞれプロットした。

（評価試験３）
評価試験３として、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、レジストパターン１３（ＡＤＩ）及び下層膜パターン（ＡＥＩ）における線幅（ＣＤ）の変化を評価した。

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０ｍｊ／ｃｍ^２～１５０ｍｊ／ｃｍ^２の間の５段階（２５．１，４２．５，７５．２，１０７．８，１４９の５段階）で変化させた。その上で、レジストパターン１３（ＡＤＩ）及び下層膜パターン（ＡＥＩ）のそれぞれについて、線幅（ＣＤ）を測定した。なお、このときのＡｒ流量は２０Ｌ／ｍｉｎとし、ウエハの回転数は３とした。

図９では、光源４２におけるランプの補正値（電流補正値）が２．５及び３．５である場合のそれぞれについて、線幅（ＣＤ）の測定結果を示している。図９では、基板処理装置１を用いたＶＵＶ光を含む光源４２からの光の照射を行わなかった場合の測定結果を基準値として、基準値に対してどの程度線幅が変化したかをそれぞれプロットした。

（評価試験１～３の結果）
図７～図９のいずれにおいても、レジストパターン（ＡＤＩ）の線幅については、線量５０ｍｊ／ｃｍ^２付近において最も線幅が小さくなり、その後線量が大きくなると線幅が徐々に大きくなっている。また、下層膜のエッチングパターン（ＡＥＩ）の線幅については、線量５０ｍｊ／ｃｍ^２において最も線幅が小さくなり、その後線量が大きくなると線幅が概ね一定となっている。

レジストパターン（ＡＤＩ）及び下層膜パターン（ＡＥＩ）の両方において、線量が５０ｍｊ／ｃｍ^２付近となるまでは線幅が徐々に小さくなっていることから、レジストパターンにおける反応が不十分である（線量が不足している）と考えられる。一方、線量が５０ｍｊ／ｃｍ^２を超えた場合、レジストパターン（ＡＤＩ）の線幅が大きくなっているが、下層膜パターン（ＡＥＩ）の線幅は変わらない。このことから、線量５０ｍｊ／ｃｍ^２程度でレジストパターン１３内の結合の切断及び架橋反応はある程度十分に行われた結果、レジストパターン１３のエッチング耐性が高められた状態であると推定される。そのため、線量を変化させたとしても下層膜パターン（ＡＥＩ）の線幅はある程度一定に保たれていると考えられる。ただし、レジストパターン１３は、線量を５０ｍｊ／ｃｍ^２から大きくすると線幅が大きくなる結果が得られた。このことから、線量を５０ｍｊ／ｃｍ^２から大きくすると、架橋反応と比較して化学結合の切断が過剰に行われてレジストパターン１３が所謂だれた状態となっていると考えられる。このことから、線量を５０ｍｊ／ｃｍ^２程度とすることでレジストパターン（ＡＤＩ）におけるＶＵＶ光の照射による反応が適切に進行させることができると考えられる。

なお、図７におけるＡｒ２０Ｌ／ｍｉｎの条件における下層膜パターン（ＡＥＩ）の線幅はＡｒ１５Ｌ／ｍｉｎの条件における下層膜パターン（ＡＥＩ）の線幅よりも小さくなっている。また、図９におけるランプ補正値３．５の条件における下層膜パターン（ＡＥＩ）の線幅はランプ補正値２．５の条件における下層膜パターン（ＡＥＩ）の線幅よりも小さくなっている。これは、光源４２からの光の照射によってレジストパターン１３での反応が過剰に進行し、レジストパターン１３におけるエッチング耐性が低下していることを示唆していると考えられる。

上述のように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。したがって、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。また、同一の線量の光をレジストパターン１３に照射する条件であるにもかかわらず、Ａｒ流量またはランプ補正値が大きくなることでレジストパターン１３（ＡＤＩ）の線幅が変わらない。これに対して、下層膜パターン（ＡＥＩ）の線幅が小さくなるように変化している。このことから、エッチングの際に上層のレジストパターン１３のマスクとしての機能が低下していると推測される。

（表面の荒れの改善に関する評価）
（評価試験４）
評価試験４として、光源４２からの光の照射時のＡｒ流量を２条件に変化させた場合に、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、のＬＷＲの変化を評価した。ＬＷＲ（line width roughness）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４５ｎｍとした。

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０ｍｊ／ｃｍ^２～１５０ｍｊ／ｃｍ^２の間の５段階（２５．１，４２．５，７５．２，１０７．８，１４９の５段階）で変化させた。その上で、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、このときのウエハの回転数（ウエハに対して所定線量の光を照射する間のウエハの回転数）は３とし、ランプの補正値は２．５とした。

図１０では、光源４２による光の照射時のＡｒ流量が１５Ｌ／ｍｉｎである場合及び２０Ｌ／ｍｉｎである場合のそれぞれについて、ＬＷＲの測定結果を示している。図１０では、基板処理装置１を用いたＶＵＶ光を含む光源４２からの光の照射を行わなかった場合の測定結果を基準値として、基準値に対してどの程度表面の荒れが改善したかを改善率として算出し、棒グラフとして示した。改善率は、（各条件でのＬＷＲ－基準値）／（基準値）×１００（％）の数式を用いて算出した。

（評価試験５）
評価試験５として、光源４２からの光の照射時のウエハの回転数を３条件に変化させた場合に、レジストパターン１３（ＡＤＩ）及び下層膜パターン（ＡＥＩ）におけるＬＷＲの変化を評価した。

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０ｍｊ／ｃｍ^２～１５０ｍｊ／ｃｍ^２の間の３段階（２５．１，７５．２，１４９の３段階）で変化させた。その上で、レジストパターン１３（ＡＤＩ）及び下層膜パターン（ＡＥＩ）のそれぞれについて、ＬＷＲを測定した。なお、このときのＡｒ流量は２０Ｌ／ｍｉｎとし、ランプの補正値は２．５とした。

図１１では、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）が１回転、３回転、５回転である場合のそれぞれについて、ＬＷＲの測定結果を示している。図１１では、基板処理装置１を用いたＶＵＶ光を含む光源４２からの光の照射を行わなかった場合の測定結果を基準値として、基準値に対してどの程度ＬＷＲが変化したかを示す改善率を算出し、それぞれを棒グラフとして示した。

（評価試験６）
評価試験６として、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、レジストパターン１３（ＡＤＩ）及び下層膜パターン（ＡＥＩ）におけるＬＷＲの変化を評価した。

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０ｍｊ／ｃｍ^２～１５０ｍｊ／ｃｍ^２の間の５段階（２５．１，４２．５，７５．２，１０７．８，１４９の５段階）で変化させた。その上で、レジストパターン１３（ＡＤＩ）及び下層膜パターン（ＡＥＩ）のそれぞれについて、ＬＷＲを測定した。なお、このときのＡｒ流量は２０Ｌ／ｍｉｎとし、ウエハの回転数は３とした。

図１２では、光源４２におけるランプの補正値（電流補正値）が２．５及び３．５である場合のそれぞれについて、ＬＷＲの測定結果を示している。図１２では、基板処理装置１を用いたＶＵＶ光を含む光源４２からの光の照射を行わなかった場合の測定結果を基準値として、基準値に対してどの程度ＬＷＲが変化したかを示す改善率を算出し、それぞれを棒グラフとして示した。

（評価試験４～６の結果）
図１０～図１２のいずれにおいても、下層膜パターン（ＡＥＩ）のＬＷＲについては、線量５０ｍｊ／ｃｍ^２よりも大きくなると大きく改善している。このことから、線量５０ｍｊ／ｃｍ^２程度の光（ＶＵＶ光）の照射で、下層膜パターン（ＡＥＩ）の表面の荒れの改善に十分なレジストパターン１３の改質が実現されていると考えられる。このことは、線幅に係る評価試験１～３の結果とほぼ同じ傾向となっている。なお、線量が７５ｍｊ／ｃｍ^２よりも大きくなるとＬＷＲの改善率が安定することが考えられる。

また、評価試験１～３の結果から、Ａｒ２０Ｌ／ｍｉｎまたはランプ補正値３．５とした場合には、レジストパターン１３におけるエッチング耐性が低下している可能性について説明したが、評価試験４～６の結果からも同様のことが言えると考えられる。すなわち、図１０におけるＡｒ２０Ｌ／ｍｉｎの条件における下層膜パターン（ＡＥＩ）のＬＷＲの改善率はＡｒ１５Ｌ／ｍｉｎの条件における下層膜パターン（ＡＥＩ）のＬＷＲの改善率よりも小さい傾向を示している。また、図１２におけるランプ補正値３．５の条件における下層膜パターン（ＡＥＩ）のＬＷＲの改善率はランプ補正値２．５の条件における下層膜パターン（ＡＥＩ）のＬＷＲの改善率よりも小さい傾向を示している。

（ウエハの回転による光の照射効果の変化について）
また、図１１に示す結果から、光源４２からのＶＵＶ光を含む光の照射時のウエハＷの回転数のＬＷＲの改善率への影響は軽微であるものの、回転数が大きいほうがＬＷＲの改善率が大きくなる傾向が得られた。このような傾向を示す理由として、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。

図１３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１３（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１３（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１３（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１３（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１３（ｃ）及び図１３（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１３（ｄ）に示す例は、図１３（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１３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１３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。

本実施形態で用いられるＡｒＦ液浸リソグラフィに適したレジスト材の場合、回転数をある程度高くして、例えば、図１３（ｄ）に示すように特定点に照射される光の強度が大きい状態が何度も繰り返すような状態を作っている。このような構成とすることで、レジストパターン１３へのＶＵＶ光の連続スペクトルに対応する各成分をレジストパターン１３の所望の位置（各波長の光に応じた浸透深さ）まで適切に浸透させることができると考えられる。そのため、図１１に示す結果のように、回転数を大きくすることでＬＷＲの改善率が大きくなる傾向が得られたと考えられる。なお、具体的な回転数としては、例えば、５０ｍｊ／ｃｍ^２の線量の光をウエハＷに照射する間にウエハＷを３回転～１２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６３秒となるため、保持部２６の回転速度を２ｒｐｍ～１２ｒｐｍ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。

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ため、回転時のウエハＷと光源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）が異なる場合がある。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１４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１４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１３における照射位置Ｃ０等）と強度が弱い領域（例えば、図１３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なり得る。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１４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。したがって、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。

なお、上述のＡｒＦ液浸リソグラフィ用のレジスト材料のように光源４２からの光に対する応答性が高い材料であっても、レジスト膜の膜厚が大きい場合にはレジストパターン１３の改質（化学結合の切断及び表面での架橋反応）が十分に行われない可能性がある。上述のように、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波長１６０ｎｍよりも短波長の光の成分は、深層への到達がしづらい。したがって、レジストパターン１３を形成するレジスト膜の膜厚が大きくなるとレジストパターン１３の位置に応じて改質の進行が異なる可能性がある。具体的には、上方では光源４２からの光による改質が十分に進行しエッチング耐性が高まっていたとしても、レジストパターン１３の下方（下層膜に近い側）では改質が十分に進行しておらずエッチング耐性が高まっていない可能性も考えられる。波長１６０ｎｍよりも短波長の光の成分は、レジストパターン１３表面から５０ｎｍ程度までしか浸透しないことが確認されている。したがって、上記のＶＵＶ光を利用したレジストパターン１３の改質による表面の荒れの改善効果は、レジストの膜厚（レジストパターン１３の高さ）が５０ｎｍよりも小さい場合に特に顕著であると考えられる。

［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、基板の内側に対する光の照射量を基板の外側に対する光の照射量よりも大きくすることができる。したがって、基板の内側についても光の照射量を増やすことができ、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、ＡｒＦ液浸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、光の照射量に応じてパターンの表面の荒れの改善度合いが変化しやすい。また、基板を回転させながら光を照射する場合、内側のほうが基板の移動速度が遅くなるために光の照射量が少なくなることが考えられる。これに対して、上記の構成とすることで、基板表面のレジスト材によるパターンが受ける光の量を多くすることができ、特に内側での表面の荒れの改善効果を高めることができる。

また、基板処理装置１では、基板の内側に対して光を照射する光源４２における出力強度を、基板の外側に対して光を照射する光源４２における出力強度よりも大きくする態様とすることができる。このように光源４２における出力強度を大きくすることで、基板の内側に対する光の照射量を基板の外側に対する光の照射量よりも大きくする構成とした場合、基板の内側と外側との間における光の照射量の調整をより簡便に実施することができる。なお、上記の出力強度の調整を、基板に対して光を照射する時間帯の一部に限定して実施する構成としてもよい。例えば、照射を行う最初や最後に基板外側に対応する光源の出力を下げてもよいし、基板内側に対応する光源の出力を上げてもよい。

なお、上記のように、基板の内側に対して光を照射する光源４２における出力強度を、基板の外側に対して光を照射する光源４２における出力強度よりも大きくすることに代えて、照射時間を互いに異ならせてもよい。すなわち、光源４２によって光を照射する時間を基板の内側と外側とで互いに異ならせることで、基板の内側に対する光の照射量を基板の外側に対する光の照射量よりも大きくする構成とすることもできる。例えば、基板の外側に対して光を照射する光源４２より先に基板の内側に対して光を照射する光源４２から照射を開始してもよい。また、基板の外側に対して光を照射する光源４２からの光の照射を停止した後に、基板の内側に対して光を照射する光源４２からの光の照射を停止してもよい。このように、基板の内側に対して光を照射する光源４２における照射時間を、基板の外側に対して光を照射する光源４２における照射時間よりも長くすることで、基板の内側に対する光の照射量を基板の外側に対する光の照射量よりも大きくしてもよい。さらに、上記実施形態で説明した出力強度の調整と、照射時間の調整とを組み合わせることで、基板の内側に対する光の照射量を基板の外側に対する光の照射量よりも大きくしてもよい。この場合、基板の内側に対して光を照射する光源４２における照射時間を、基板の外側に対して光を照射する光源４２における照射時間よりも短くしながら、基板の内側に対する光の照射量を基板の外側に対する光の照射量よりも大きくすることも可能である。

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 (6)

1. ＡｒＦ液浸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に対し真空紫外光を含む光を照射する装置であって、
   処理容器内において前記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、
   前記複数の光源は、前記回転駆動部による前記保持部の回転軸を囲む第１グループの光源と、前記第１グループの光源よりも外において、前記回転軸を囲む第２グループの光源と、を含み、
   前記第２グループの光源の数が、前記第１グループの光源の数よりも多く、
   前記第１グループの光源のそれぞれからの光の照射開始から照射停止までの照射量を、前記第２グループの光源のそれぞれからの光の照射開始から照射停止までの照射量よりも大きくする、基板処理装置。
2. 前記基板の内側に対して光を照射する光源における出力強度を、前記基板の外側に対して光を照射する光源における出力強度よりも大きくする、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記基板の内側に対して光を照射する時間と、前記基板の外側に対して光を照射する時間とを互いに異ならせる、請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 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、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 処理容器内においてＡｒＦ液浸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基板処理方法において、
   前記複数の光源は、前記基板の回転軸を囲む第１グループの光源と、前記第１グループの光源よりも外において、前記回転軸を囲む第２グループの光源と、を含み、
   前記第２グループの光源の数が、前記第１グループの光源の数よりも多く、
   前記第１グループの光源のそれぞれからの光の照射開始から照射停止までの照射量を、前記第２グループの光源のそれぞれからの光の照射開始から照射停止までの照射量よりも大きくする、基板処理方法。
6. 請求項５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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