WO2005104194A1

WO2005104194A1 - 基板の処理方法及び基板の処理装置

Info

Publication number: WO2005104194A1
Application number: PCT/JP2005/006913
Authority: WO
Inventors: Yuichiro Inatomi
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2005-04-08
Publication date: 2005-11-03
Also published as: KR20070004866A; KR100861046B1; TW200539284A; JP4343018B2; CN1947224A; US20100316961A1; US20070238028A1; US7819076B2; JP2005310953A; CN100485863C; US7989156B2; TWI254348B

Abstract

　本発明は，所望の寸法の微細なレジストパターンを基板面内において均一に形成することを目的としている。　溶剤供給装置に，ウェハの表面上を移動しながらレジストパターンを膨張させる溶剤蒸気を吐出できる溶剤蒸気吐出ノズルを設ける。そして現像処理が終了してレジストパターンが形成されたウェハを溶剤供給装置に搬入し，ウェハの表面上で溶剤蒸気吐出ノズルを移動させて，溶剤蒸気吐出ノズルからウェハの表面上に溶剤蒸気を供給する。こうすることによってウェハ表面上のレジストパターンに所定量の溶剤蒸気が均等に供給される。その結果，当該溶剤蒸気によりレジストパターンが均等に所定の寸法分だけ膨張し，最終的に所望の寸法のレジストパターンがウェハ面内において均一に形成される。

Description

明細書

基板の処理方法及び基板の処理装置

技術分野

[0001] 本発明は，レジストパターンが形成された基板の処理方法及び基板の処理装置に関する。

背景技術

[0002] 例えば，半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では，基板上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理，基板上のレジスト膜に対し所定のパターンを露光する露光処理，露光処理された基板に現像液を供給してレジスト膜を現像する現像処理等が行われ，基板上に所定のレジストパターンが形成されている。

[0003] ところで，半導体デバイスをより高性能化するためには，レジストパターンの微細化を進める必要がある。レジストパターンの微細化は，従来より露光処理における露光解像度を上げることによって進められてきたが，露光処理が行われる露光機の解像性能を向上させるにも限界があり，今後レジストパターンをさらに微細化していくことは難しい状態にあった。

[0004] そこで，露光機の解像性能を向上させる以外の方法として，例えば溶剤材料が底部に貯留された容器内に，レジストパターンが形成された基板を収容し，当該基板をレジスト溶剤雰囲気に曝す方法が提案されている。この方法によれば，レジストパターンが溶剤によって溶けて流動するので，レジストパターンの例えば窓の面積を減少させて，レジストパターンを微細化することができる（例えば，特許文献 1)。

特許文献 1 :日本国特開昭 51—150279号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら，上記方法では，容器内の溶剤雰囲気に基板を曝し，雰囲気中の溶剤蒸気が自然に基板に付着するのを待っているので，基板に対する溶剤蒸気の供給量は厳格に制御できな力つた。このため，最終的に形成されるレジストパターンの寸法がばらつき，例えば基板上に所望の線幅の溝や所望の径のコンタクトホールを形成することは難し力つた。

[0006] また上記方法によれば，容器内に基板を搬入出する際に外気が流入したり，容器内に温度分布が生じたりするため，容器内の雰囲気は常に流動しており，容器内の溶剤雰囲気の濃度を均一に維持することはできな力つた。このため，基板面内において溶剤蒸気の付着量が異なり，当該溶剤蒸気の付着によるレジストパターンの流動量もばらつくことがあった。このため，最終的に形成されるレジストパターンの寸法が基板面内において不均一になることがあった。

[0007] 本発明は，力かる点に鑑みてなされたものであり，基板上のレジストパターンに対し所定量の溶剤蒸気を基板面内において均等に供給し，所望の寸法の微細なレジストパターンを基板面内において均一に形成する基板の処理方法及び基板の処理装置を提供することをその目的とする。

課題を解決するための手段

[0008] 上記目的を達成するために，本発明は，レジストパターンが形成された基板を処理する処理方法であって，基板の表面上の一部の領域にレジストパターンの溶剤蒸気を供給すると共に，当該溶剤蒸気が供給される領域を移動させることによって基板の表面の全面に前記溶剤蒸気を供給して，前記基板上のレジストパターンを膨張させることを特徴とする。なお，この基板の表面への溶剤蒸気の供給は，レジストパターンが形成された後，エッチング処理が行われる前に行われる。

[0009] 本発明によれば，基板上におけるレジストパターンの溶剤蒸気が供給される領域を移動させること〖こよって，基板の表面の全面に溶剤蒸気が供給されるので，基板への溶剤蒸気の供給量を厳密に制御できる。これにより，溶剤蒸気によるレジストバターンの膨張量，つまり線幅などが狭小化される量を厳密に制御できるので，微細なレジストパターンを所望の寸法に形成できる。また，基板面内において溶剤蒸気を均等に供給することができるので，基板面内におけるレジストパターンの寸法を均一にすることがでさる。

[0010] 前記基板の表面の全面への溶剤蒸気の供給を，前記溶剤蒸気が供給される領域の移動方向を変えて複数回行うようにしてもよい。かかる場合，溶剤蒸気が基板面内において斑なく供給されるので，その溶剤蒸気の供給によって狭められるレジストパターンの寸法を基板面内においてより均一にすることができる。

[0011] 前記溶剤蒸気を供給する前に，レジストパターンの表面を均質化する他の溶剤蒸気を供給するようにしてもよい。かかる場合，表面が均質ィ匕されたレジストパターンに溶剤蒸気が供給されるので，レジストパターン全体が溶剤蒸気に対し一様に反応し膨張するので，レジストパターンの寸法の基板面内の均一性をさらに向上できる。

[0012] 前記レジストパターンを膨張させた後に，基板を加熱するようにしてもよ!、。かかる場合，例えばレジストパターン内に残存する余分な溶剤を蒸発させることができる。

[0013] 本発明の別な観点によれば，本発明はレジストパターンが形成された基板を処理する処理装置であって，レジストパターンを膨張させる溶剤蒸気を，基板の表面上の一部の領域に向けて吐出できる溶剤蒸気吐出ノズルと，前記溶剤蒸気を吐出した前記溶剤蒸気吐出ノズルを基板の表面に沿って移動させるノズル移動機構とを備えている。

[0014] 本発明によれば，基板の表面の一部に溶剤蒸気を吐出している溶剤蒸気吐出ノズルを，基板の表面に沿って移動させることによって，基板の表面の全面に溶剤蒸気を供給することができる。かかる場合，基板の表面の各部分への溶剤蒸気の供給量を厳密に制御できるので，溶剤蒸気によるレジストパターンの膨張量，つまりレジストパターンの線幅などが狭くなる量を厳密に制御できる。この結果，微細なレジストパターンを所望の寸法に形成することができる。また，基板面内において溶剤蒸気を均等に供給することができるので，基板面内におけるレジストパターンの寸法を均一にすることができる。

[0015] 前記溶剤蒸気吐出ノズルは，溶剤蒸気を基板に向けて吐出する吐出口と，前記吐出口力溶剤蒸気が吐出されて、る前記領域から当該溶剤蒸気が拡散しな、ように前記溶剤蒸気を整流する整流部材を有していてもよい。かかる場合，溶剤蒸気を吐出して、る領域力も溶剤蒸気が拡散するのを抑制できるので，基板の各部分への溶剤蒸気の供給量をより厳格に制御できる。この結果，レジストパターンの寸法を厳格に制御できる。

[0016] 前記溶剤蒸気吐出ノズルは，本体が前記溶剤蒸気吐出ノズルの移動方向と直角方向に長い略直方体形状を有し，前記吐出口は，前記本体の下面に形成され，少なくとも基板の直径の長さに渡って溶剤蒸気を吐出できるように前記本体の長手方向に沿って形成されており，前記整流板は，前記溶剤蒸気吐出ノズルの本体の下面にお、て前記吐出口よりも前記移動方向の少なくとも前方側に設けられて、てもよ、。かかる場合，溶剤蒸気を吐出した溶剤蒸気吐出ノズルを基板の一端部側から他端部側まで移動させることによって，基板の表面の全面に溶剤蒸気を供給することができる。また，溶剤蒸気が，基板に吸収され易い前方側に拡散するのを抑制できるので ,基板の各部分への溶剤蒸気の供給量をより厳格に制御できる。なお，前記整流部材は，前記移動方向に対して前記吐出口を挟んだ両側に設けられて、てもよ、。

[0017] 前記溶剤蒸気吐出ノズルは，前記本体の下面において前記移動方向の直角方向側に前記溶剤蒸気を通気させる開口部を有していてもよい。かかる場合，吐出口から供給され余った溶剤蒸気を開口部力も好適に排出することができる。

[0018] 前記吐出口は，前記本体の下面の前記移動方向の中央部に形成され，前記整流部材は，前記本体の下面の前記移動方向の端部から下方に向けて突出し，前記本体の長手方向に沿って前記吐出口に対応する長さに形成されていてもよい。

[0019] 前記溶剤蒸気吐出ノズルには，前記溶剤蒸気が吐出されている前記基板上の領域の周辺に対し不活性ガス又は窒素ガスを供給するガス供給口が設けられて、てもよい。このガスの供給によりエアカーテンを形成し，溶剤蒸気が前記基板上の領域から拡散することを抑制できる。また，仮に溶剤蒸気が前記基板上の領域から拡散しても当該溶剤蒸気を稀釈化して前記領域外でのレジストパターンの膨張を抑制することがでさる。

[0020] 前記ガス供給口は，前記吐出口よりも前記溶剤蒸気吐出ノズルの移動方向の前方側に設けられて、てもよ、し，前記移動方向に対して前記吐出口を挟んだ両側に設けられていてもよい。また，前記ガス供給口は，前記整流板に設けられていてもよい。

[0021] 前記溶剤蒸気吐出ノズルは，レジストパターンの表面を均質ィ匕させるための他の溶剤蒸気を吐出する他の吐出口を有していてもよい。かかる場合，基板上に溶剤蒸気を供給する前に，前記他の溶剤蒸気を供給することができる。この結果，溶剤蒸気の供給時に，レジストパターン全体が溶剤蒸気に対し一様に反応し一様に膨張するので，最終的に形成されるレジストパターンの寸法を基板面内においてさらに均一にできる。

発明の効果

[0022] 本発明によれば，所望の寸法の微細なレジストパターンを基板面内において均一に形成できる。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]本実施の形態における塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。

[図 2]図 1の塗布現像処理システムの正面図である。

[図 3]図 1の塗布現像処理システムの背面図である。

[図 4]溶剤供給装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。

[図 5]溶剤供給装置の構成の概略を示す横断面の説明図である。

[図 6]溶剤蒸気吐出ノズルの斜視図である。

[図 7]X方向から見た溶剤蒸気吐出ノズルの縦断面図である。

[図 8]溶剤蒸気吐出ノズルカゝら溶剤蒸気を吐出している様子を示す説明図である。

[図 9]レジストパターンが膨張した様子を示す縦断面の説明図である。

[図 10]整流板を片側に備えた溶剤蒸気吐出ノズルを X方向力見た縦断面図である

[図 11]L字形の整流板を備えた溶剤蒸気吐出ノズルを X方向から見た縦断面図である。

[図 12]均質化溶剤蒸気の吐出口を備えた溶剤蒸気吐出ノズルを X方向から見た縦断面図である。

[図 13]溶剤蒸気吐出ノズルから均質化溶剤蒸気を吐出している様子を示す説明図である。

[図 14]溶剤蒸気吐出ノズルカゝら溶剤蒸気を吐出している様子を示す説明図である。符号の説明

[0024] 1 塗布現像処理システム

33 溶剤供給装置 131 溶剤蒸気吐出ノズル

152 吐出口

P レジストノターン

W ウェハ

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図 1は，本発明にかかる基板の処理装置が搭載された塗布現像処理システム 1の構成の概略を示す平面図であり，図 2は，塗布現像処理システム 1の正面図であり，図 3は，塗布現像処理システム 1の背面図である。

[0026] 塗布現像処理システム 1は，図 1に示すように例えば 25枚のウェハ Wをカセット単位で外部力も塗布現像処理システム 1に対して搬入出したり，カセット Cに対してウェハ Wを搬入出したりするカセットステーション 2と，塗布現像処理工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を多段配置してなる処理ステーション 3と，この処理ステーション 3に隣接して設けられている図示しない露光装置との間でウェハ Wの受け渡しをするインターフェイス部 4とを一体に接続した構成を有している。

[0027] カセットステーション 2では，カセット載置台 5上の所定の位置に，複数のカセット C を X方向（図 1中の上下方向）に一列に載置自在となっている。カセットステーション 2 には，搬送路 6上を X方向に向かって移動可能なウェハ搬送体 7が設けられて、る。ウェハ搬送体 7は，カセット Cに収容されたウェハ Wのウェハ配列方向（Z方向；鉛直方向）にも移動自在であり， X方向に配列された各カセット C内のウェハ Wに対して選択的にアクセス可能である。

[0028] ウェハ搬送体 7は， Z軸周りの Θ方向に回転可能であり，後述する処理ステーション 3側の第 3の処理装置群 G3に属する温度調節装置 60やトランジシヨン装置 61に対してちクセスでさる。

[0029] カセットステーション 2に隣接する処理ステーション 3は，複数の処理装置が多段に配置された，例えば 5つの処理装置群 G1〜G5を備えている。処理ステーション 3の X方向負方向（図 1中の下方向）側には，カセットステーション 2側力第 1の処理装置群 G1,第 2の処理装置群 G2が順に配置されている。処理ステーション 3の X方向正方向（図 1中の上方向）側には，カセットステーション 2側力第 3の処理装置群 G3 ,第 4の処理装置群 G4及び第 5の処理装置群 G5が順に配置されている。第 3の処理装置群 G3と第 4の処理装置群 G4の間には，第 1の搬送装置 10が設けられて、る。第 1の搬送装置 10は，第 1の処理装置群 G1,第 3の処理装置群 G3及び第 4の処理装置群 G4内の処理装置に選択的にアクセスしてウエノ、 Wを搬送できる。第 4の処理装置群 G4と第 5の処理装置群 G5の間には，第 2の搬送装置 11が設けられている。第 2の搬送装置 11は，第 2の処理装置群 G2,第 4の処理装置群 G4及び第 5の処理装置群 G5内の処理装置に選択的にアクセスしてウエノ、 Wを搬送できる。

[0030] 図 2に示すように第 1の処理装置群 G1には，ウェハ Wに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置，例えばウェハ Wにレジスト液を塗布するレジスト塗布装置 20, 21, 22,露光処理時の光の反射を防止する下地膜としての反射防止膜を形成するボトムコーティング装置 23, 24が下力も順に 5段に重ねられている。第 2の処理装置群 G2には，液処理装置，例えばウェハ Wに現像液を供給して現像する現像処理装置 30, 31, 32と，本実施の形態に力かる基板の処理装置としての溶剤供給装置 33 , 34が下力も順に 5段に重ねられている。また，第 1の処理装置群 G1及び第 2の処理装置群 G2の最下段には，各処理装置群 G1及び G2内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室 40, 41がそれぞれ設けられている。

[0031] 例えば図 3に示すように第 3の処理装置群 G3には，温度調節装置 60,ウェハ Wの受け渡しを行うためのトランジシヨン装置 61,精度の高い温度管理下でウェハ Wを温度調節する高精度温度調節装置 62, 63, 64及びウェハ Wを高温で加熱処理する高温度熱処理装置 65, 66, 67, 68が下力順に 9段に重ねられている。

[0032] 第 4の処理装置群 G4では，例えば高精度温度調節装置 70,レジスド塗布処理後のウェハ Wを加熱処理するプリべ一キング装置 71, 72, 73, 74及び現像処理後のウェハ Wをカ卩熱処理するポストべ一キング装置 75, 76, 77, 78, 79が下から順に 10 段に重ねられている。

[0033] 第 5の処理装置群 G5では，ウェハ Wを熱処理する複数の熱処理装置，例えば高精度温度調節装置 80, 81, 82, 83,露光後のゥヱハ Wを加熱処理するポストエタスポ一ジャーべ一キング装置 84, 85, 86, 87, 88, 89が下から順に 10段に重ねられている。

[0034] 図 1に示すように第 1の搬送装置 10の X方向の正方向側（図中の上側）には，複数の処理装置が配置されており，例えば図 3に示すようにウェハ Wを疎水化処理するためのアドヒージョン装置 90, 91,ウェハ Wを加熱する加熱装置 92, 93が下から順に 4 段に重ねられて、る。図 1に示すように第 2の搬送装置 11の X方向の正方向側（図中の上側）には，例えばウェハ Wのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置 94 が配置されている。

[0035] インターフェイス部 4には，例えば図 1に示すように X方向に向けて延びる搬送路 10 0上を移動するウェハ搬送体 101と，ノッファカセット 102が設けられている。ウェハ搬送体 101は， Z方向（垂直方向）に移動可能でかつ Θ方向にも回転可能であり，インターフェイス部 4に隣接した図示しない露光装置と，ノッファカセット 102及び第 5の処理装置群 G5に対してアクセスしてウエノ、 Wを搬送できる。

[0036] 次に，上述した溶剤供給装置 33の構成について詳しく説明する。図 4は，溶剤供給装置 33の構成の概略を示す縦断面の説明図であり，図 5は，溶剤供給装置 33の構成の概略を示す横断面の説明図である。図 4に示すように溶剤供給装置 33は，ケ一シング 33aを有し，当該ケーシング 33a内の中央部には，ウェハ Wを保持する保持部材としてのスピンチャック 120が設けられている。スピンチャック 120は，水平な上面を有し，当該上面には，例えばウェハ Wを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引ロカの吸引により，ウェハ Wをスピンチャック 120上に吸着できる。

[0037] スピンチャック 120には，例えばスピンチャック 120を回転及び昇降させるためのチャック駆動機構 121が設けられている。チャック駆動機構 121は，例えばスピンチヤック 120を所定速度で回転させるモータなどの回転駆動部（図示せず)や，スピンチヤック 120を昇降させるモータ又はシリンダなどの昇降駆動部（図示せず)を備えている。このチャック駆動機構 121により，スピンチャック 120上のウェハ Wを所定のタイミングで昇降したり，所定の速度で回転させることができる。

[0038] スピンチャック 120の周囲には，ウェハ W周辺の雰囲気を排気するためのカップ 12 2が設けられている。カップ 122は，例えば底面が閉鎖された略円筒状に形成されている。底面 122aには，例えば工場の排気装置（図示せず）に連通した排気管 123が接続されており，カップ 122内の雰囲気を下方側に排気できる。

[0039] 図 5に示すように例えばカップ 122の X方向の負方向（図 5中の下方向）側には， Y 方向に沿って伸びるレール 130が形成されている。レール 130は，例えばカップ 122 の Y方向の負方向（図 5中の左方向）側の外方力もカップ 122の Y方向の正方向（図 5中の右方向）側の端部付近まで形成されている。レール 130には，溶剤蒸気吐出ノズル 131を支持するアーム 132が取り付けられている。アーム 132は，例えば駆動部 133によってレール 130上を Y方向に移動自在であり，溶剤蒸気吐出ノズル 131を力ップ 122の外方に設置された待機部 134からカップ 122内のウェハ W上まで移動することができる。アーム 132は，例えば前記駆動部 133によって上下方向にも移動自在であり，溶剤蒸気吐出ノズル 131を昇降させることができる。なお，本実施の形態においては，レール 130,アーム 132及び駆動部 133によってノズル移動機構が構成されている。

[0040] 溶剤蒸気吐出ノズル 131は，例えば図 5及び図 6に示すように本体 131aがウェハ Wの直径寸法よりも僅かに長い略直方体形状を有し，長手方向が X方向に向くようにアーム 132に支持されている。本体 131aの上面には，図 4及び図 7に示すように例えばケーシング 33aの外部に設置された溶剤蒸気供給源 140に連通する溶剤供給管 141が接続されている。溶剤蒸気供給源 140には，ウェハ W上に形成されたレジストパターンを膨張させるための溶剤蒸気，例えば NMP (n—メチルーピロドン）， D MSO (ジメチルスルホキシド）， GBL (ガンマ一ブチロラタトン），アセトン， IPA (イソプ口ピルアルコール）， PEGMA,シクロへキサノン，乳酸ェチルなどの有機溶剤が貯留されている。溶剤供給管 141には，開閉弁 142が設けられており，この開閉弁 142 により溶剤蒸気の供給タイミングを制御できる。

[0041] 図 7に示すように溶剤蒸気吐出ノズル 131の本体 131a内には，溶剤供給管 141に連通する圧力調整室 150が形成されている。圧力調整室 150は，本体 131aの長手方向の両端部間に渡って形成されている。圧力調整室 150は，溶剤供給管 141から導入された溶剤蒸気を一時的に貯留し溶剤蒸気の供給圧力を一様にすることができる。圧力調整室 150の下面は，溶剤通路 151によって，本体 131aの下面に開口する吐出口 152に連通している。吐出口 152は，例えば本体 131aの下面の中央部の位置に，図 6に示すように本体 131aの長手方向に沿って例えばウェハ Wの直径よりも長いスリット状に形成されている。したがって溶剤蒸気吐出ノズル 131は，溶剤供給管 141から導入された溶剤蒸気を圧力調整室 150において圧力調整し，その後当該溶剤蒸気を吐出口 152から下方に向けて吐出することができる。

[0042] 図 7に示すように溶剤蒸気吐出ノズル 131の下面の Y方向の両端部には，それぞれ整流部材としての整流板 160が設けられている。整流板 160は，例えば図 6に示すように本体 131aの長手方向の両端部間に渡って形成されている。整流板 160は，図 7に示すように，その縦断面が本体 131aの下面から下方に向けて突出する略三角形状である。整流板 160は，内側の垂直面 160aと，法線が俯角方向を向いた外側の傾斜面 160bを有している。整流板 160は，吐出口 152から吐出された溶剤蒸気が本体 131aの Y方向の外方に拡散することを抑制し，溶剤蒸気を 2つの整流板 1 60の間の領域に滞留させることができる。図 6に示すように本体 131aの下面の X方向側の両端部には，整流板がなく，開口部 162が形成されている。吐出口 152から吐出され，余った溶剤蒸気は，この開口部 162から排出することができる。

[0043] 図 4又は図 7に示すように溶剤蒸気吐出ノズル 131の本体 131aの上部には，ガス供給源 170に連通するガス供給管 171が接続されている。ガス供給源 170には，例えば窒素ガス又は不活性ガスが貯留されている。ガス供給管 170には，開閉弁 172 が設けられており，ガス供給管 170は所定のタイミングで開閉できる。

[0044] ガス供給管 171は，図 7に示すように例えば本体 131aの内部を通過するガス通路 180に連通しており。ガス通路 180は，例えば本体 131aの Y方向の両端を上下に通つて整流板 160の内部を通過し，さらに整流板 160の内部を通って，整流板 160の傾斜面 160bに開口したガス供給口 181に連通している。ガス供給口 181は，例えば本体 131aに対して外側の俯角方向（斜め下方）に向けてガスが吐出されるように形成されている。ガス供給口 181は，例えば図 6に示すように本体 131aの長手方向の両端部間に渡ってスリット状に形成されている。ガス供給口 181からのガスの供給によって，整流板 160の外側の周辺を窒素ガス又は不活性ガス雰囲気に維持することができる。

[0045] 溶剤供給装置 33のケーシング 33aの上面には，図示しない給気装置に連通する給気管 190が接続されており，ケーシング 33a内に所定の気体，例えば窒素ガスや不活性ガスを供給できる。この給気と上述の排気管 123による排気により，ケーシング 33a内にカップ 122内を通過する下降気流を形成し，カップ 122内を清浄な雰囲気に維持できる。

[0046] なお，溶剤供給装置 34は，例えば溶剤供給装置 33と同じ構成を有しており，その説明は省略する。

[0047] 次に，上記溶剤供給装置 33におけるプロセスを，塗布現像処理システム 1で行われるフォトリソグラフィー工程のプロセスと共に説明する。

[0048] 先ず，ウェハ搬送体 7によって，カセット載置台 5上のカセット C内からウェハ Wがー枚取り出され，第 3の処理装置群 G3の温度調節装置 60に搬送される。温度調節装置 60に搬送されたウェハ Wは，所定温度に温度調節され，その後第 1の搬送装置 1 0によってボトムコーティング装置 23に搬送され，反射防止膜が形成される。反射防止膜が形成されたウェハ Wは，第 1の搬送装置 10によって加熱装置 92,高温度熱処理装置 65,高精度温度調節装置 70に順次搬送され，各装置で所定の処理が施され，その後レジスト塗布装置 20においてウェハ W上にレジスト膜が形成される。

[0049] レジスト膜が形成されたウェハ Wは，第 1の搬送装置 10によってプリべ一キング装置 71に搬送され，続いて第 2の搬送装置 11によって周辺露光装置 94,高精度温度調節装置 83に順次搬送されて，各装置において所定の処理が施される。その後ゥェハ Wは，インターフェイス部 4のウェハ搬送体 101によって図示しな、露光装置に搬送される。この露光装置において，ウェハ W上のレジスト膜に所定パターンが露光される。露光処理の終了したウェハ Wは，ウェハ搬送体 101によって例えばポストェクスポージャーべ一キング装置 84に搬送され，加熱処理が施された後，第 2の搬送装置 11によって高精度温度調節装置 81に搬送されて温度調節される。その後このウェハ Wは現像処理装置 30に搬送され，ウエノ、 W上のレジスト膜が現像される。この現像処理において，例えばレジスト膜の露光部分が熔解しレジスト膜にパターンが形成される。現像処理が終了したウェハ Wは，例えば第 2の搬送装置 11によってポストべ一キング装置 75に搬送され，加熱処理が施され，その後高精度温度調節装置 63に搬送され温度調節される。こうしてウェハ W上には，所定の寸法のレジストパターンが形成される。ウェハ W上にレジストパターンが形成されると，ウェハ Wは，第 1の搬送装置 10によって溶剤供給装置 33に搬送される。

[0050] ここで，溶剤供給装置 33において行われる溶剤供給処理について詳しく説明する。例えば図 4に示すように溶剤供給装置 33のケーシング 33a内には，例えば給気管 190からの給気と排気管 123からの排気により，常時下降気流が形成され，カップ 12 2内は清浄な雰囲気に維持されている。ウェハ Wが溶剤供給装置 33内に搬入され，スピンチャック 120上に保持されると，図 5に示したように待機部 134で待機して、た溶剤蒸気吐出ノズル 131が Y方向正方向側に移動し，平面力見てウェハ Wの Y方向負方向側の端部より手前の開始位置 P1 (図 5に点線で示す)まで移動する。その後，溶剤蒸気吐出ノズル 131が下降し，整流板 160の下端部がウェハ Wの表面に近づけられる。

[0051] その後，例えば開閉弁 142が開放され，溶剤蒸気供給源 140の溶剤蒸気が溶剤蒸気吐出ノズル 131に導入され，当該溶剤蒸気が溶剤蒸気吐出ノズル 131内を通過して，吐出口 152から吐出され始める。この吐出により，溶剤蒸気吐出ノズル 131 の下面の 2つの整流板 160に挟まれた領域に溶剤蒸気が供給される。また，開閉弁 172も開放され，ガス供給源 170の例えば窒素ガスが整流板 160のガス供給口 160 力も吐出され始める。この窒素ガスの吐出により，整流板 160の外側周辺が窒素ガス雰囲気に維持される。

[0052] 図 5に示す開始位置 P1において溶剤蒸気と窒素ガスの吐出が開始されると，溶剤蒸気吐出ノズル 131は， Y方向に沿って開始位置 P 1からウェハ Wの Y方向正方向側の外方の停止位置 P2 (図 5に点線で示す)まで水平に移動する。この移動の間，図 8 に示すように溶剤蒸気が吐出口 152から 2つの整流板 160とウェハ Wとの間に挟まれた空間 Hに吐出され，当該溶剤蒸気がウェハ W上の一部の略長方形状の供給領域 Rに供給される。そして，溶剤蒸気吐出ノズル 131の移動によって，当該供給領域 R がウェハ Wの一端部から他端部まで移動し，ウェハ Wの表面の全面に溶剤蒸気が供給される。また，溶剤蒸気吐出ノズル 131の移動の際，窒素ガスの供給によって，溶剤蒸気吐出ノズル 131の前後の整流板 160の外側は窒素ガス雰囲気に維持され，空間 H内の溶剤蒸気が整流板 160の外側に流出することが抑制される。このようなゥヱハ W表面への溶剤蒸気の供給により，図 9に示すようにウェハ Wの表面に形成されて、るレジストパターン Pが膨張し，例えば線幅やホールの径 Dが所望の寸法まで狭くなる。こうして，ウエノ、 W上には，所望寸法の微細なレジストパターン Pが形成される。なお，線幅やホールの径が狭まる量は，予め実験などにより求めておき，例えば上述の露光処理においてはその量力逆算した寸法のパターンが露光される。

[0053] 停止位置 P2まで移動した溶剤蒸気吐出ノズル 131は，溶剤蒸気と窒素ガスの吐出が停止され，待機部 134に戻される。その後，ウェハ Wは，スピンチャック 120から第 2の搬送装置 11に受け渡され，溶剤供給装置 33から搬出される。こうして，一連の溶剤供給処理が終了する。

[0054] 溶剤供給処理が終了したウエノ、 Wは，例えば高温度熱処理装置 66に搬送されて，加熱処理が施される。この加熱処理によって余分な溶剤が蒸発され，レジストパターン Pが硬化される。その後ウェハ Wは，高精度温度調節装置 64において温度調節された後，第 1の搬送装置 10によってトランジシヨン装置 61に搬送され，その後ウェハ搬送体 7によってカセット Cに戻される。こうして，塗布現像処理システム 1における一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。

[0055] 以上の実施の形態によれば，溶剤蒸気吐出ノズル 131からウェハ W上の一部の供給領域 Rに溶剤蒸気を供給すると共に，当該溶剤蒸気吐出ノズル 131を移動させて供給領域 Rを移動させたので，ウエノ、 W上のレジストパターン Pの各部分に対し所望の量の溶剤蒸気を供給できる。この結果，溶剤蒸気によるレジストパターン Pの膨張量が厳密に制御され，最終的に所望の寸法のレジストパターンを形成できる。また，所望の量の溶剤蒸気がウェハ W面内において均等に供給されるので，レジストパターン Pの寸法がウェハ面内において均一になる。したがって，所望の寸法の微細なレジストパターン Pがウェハ面内において均等に形成される。

[0056] 上記実施の形態によれば，溶剤蒸気吐出ノズル 131の下面に整流板 160を取り付けたので，吐出口 152から吐出された溶剤蒸気が溶剤蒸気吐出ノズル 131の下面から溶剤蒸気吐出ノズル 131の進行方向に向けて拡散することが抑制される。この結果，ウェハ W上の各部分に供給される溶剤蒸気の量が厳密に制御され，溶剤蒸気をウェハ面内において均等に供給することができる。 [0057] また溶剤蒸気吐出ノズル 131の下面の X方向側の両端部に，開口部 162を形成したので，空間 H内に供給され余った溶剤蒸気をレジストパターン Pに影響しな、側方力好適に排出できる。

[0058] さらに整流板 160には，ガス供給口 181を取り付けたので，溶剤蒸気吐出ノズル 13 1の移動中に窒素ガスを整流板 160の外側に供給し，整流板 160の外側周辺を窒素ガス雰囲気に維持することができる。こうすることによって，窒素ガスがエアカーテンの役割を果たし，溶剤蒸気が 2つの整流板 160間の空間 H力も流出することを抑制できる。また，仮に溶剤蒸気が空間 Hから漏洩しても当該溶剤蒸気を稀釈化し，余計なレジストパターン Pの膨張を抑制するができる。

[0059] ガス供給口 181を，窒素ガスが整流板 160に対して外側に向けて吐出するように形成したので，吐出された窒素ガスが逆に整流板 160の内側に流入しレジストパターン Pの膨張を阻害することを防止できる。

[0060] 以上の実施の形態では，ウェハ全面への溶剤蒸気の供給を一回行っただけであつたが，供給領域 Rの移動方向を変えて複数回行ってもよい。例えば上述の実施の形態において溶剤蒸気吐出ノズル 131が停止位置 P2に移動した後，溶剤蒸気吐出ノズル 131が溶剤蒸気を供給しながら，ウェハ表面上を停止位置 P2から開始位置 P1 まで移動してもよい。こうすることによって，ウェハ W面内における溶剤蒸気の供給量力 Sさらに均一になり，レジストパターン Pの寸法の均一性がさらに向上する。なお，この例において，溶剤蒸気吐出ノズル 131がー且開始位置 P1まで戻り，スピンチャック 120によりウエノ、 Wを 180° 回転させた後，再び溶剤蒸気吐出ノズル 131が溶剤蒸気を吐出しながら開始位置 P1から停止位置 P2まで移動してもよい。

[0061] 以上の実施の形態では，溶剤蒸気吐出ノズル 131の下面の両端部にそれぞれ整流板 160が設けられていたが，図 10に示すように溶剤蒸気吐出ノズル 131の進行方向側の端部にだけ整流板 160が設けられていてもよい。力かる場合も，吐出口 152 から吐出された溶剤蒸気が溶剤蒸気吐出ノズル 131よりも前方側に拡散することが抑制される。溶剤蒸気吐出ノズル 131の前方側にある膨張前のレジストパターン Pは ,少量の溶剤蒸気にも敏感に反応するので，この領域に溶剤蒸気が不規則に拡散することを抑制することによって，ウェハ表面を移動する供給領域 Rに対する溶剤蒸気供給量が安定し，所望の寸法のレジストパターン Pを均一に形成できる。なおこの場合，窒素ガス又は不活性ガスを供給するガス供給口 181を，溶剤蒸気吐出ノズル 131の下面の後方側の端部付近に形成してもよい。

[0062] 以上の実施の形態における整流板 160は， X方向力もみた縦断面が略三角形状に形成されていたが，図 11に示すように縦断面が略 L字形に形成されていてもよい。か力る場合，例えば整流板 200は，本体 131aの下面における Y方向の両端部から下方に向けて形成された垂直部 200aと，垂直部 200aの下端部力も外側に向けて水平に形成された水平部 200bを有する。垂直部 200aと水平部 200bの内部には，窒素ガスが通るガス通路 180が通過し，水平部 200bの外側の先端部にガス供給口 18 1が開口している。そして，溶剤蒸気吐出ノズル 131は，水平部 200bをウェハ Wの表面に近接した状態で，溶剤蒸気を吐出し Y方向に移動する。かかる場合， 2つの整流板 200の内側の溶剤蒸気が水平部 200bによって遮断されるので，縦断面が略三角形状の場合に比べても，溶剤蒸気の整流板 200外への拡散をより確実に抑制できる。なお，この例において，ガス供給口 181は，水平部 200bの下面側に開口していてもよい。

[0063] 図 12に示すように溶剤蒸気吐出ノズル 210は，ウェハ W上のレジストパターン Pの表面を均質化する他の溶剤蒸気を供給するサブ吐出口 211を備えていてもよい。なお，前記他の溶剤蒸気は，以下「均質化溶剤蒸気」という。

[0064] 例えば，サブ吐出口 211は，溶剤蒸気吐出ノズル 210の本体 210aの下面の中央部にサブ吐出口 211に並列して設けられる。サブ吐出口 211は，例えば吐出口 152 よりも Y方向負方向側に設けられる。サブ吐出口 211は，例えば本体 210aの長手方向の両端部間に渡りスリット状に形成されている。サブ吐出口 211は，本体 210a内の溶剤通路 212を通じて圧力調整室 213に連通している。圧力調整室 213は，本体 210aの上面に接続された溶剤供給管 214に連通し，さらに溶剤供給管 214は，溶剤蒸気供給源 215に連通している。

溶剤蒸気供給源 215には，例えば均質化溶剤蒸気，例えば吐出口 152から吐出される溶剤蒸気よりも分子量が小さい，例えばアセトン， NMP (n—メチル—ピロドン）， DMSO (ジメチルスルホキシド）， GBL (ガンマ一ブチロラタトン）， IPA (イソプロピルアルコール）， PEGMA,シクロへキサノン，乳酸ェチルなどが貯留されている。溶剤供給管 214には，開閉弁 216が設けられている。かかる構成から，溶剤蒸気供給源 2 15の均質化溶剤蒸気を，溶剤供給管 214を通じて溶剤蒸気吐出ノズル 210内に導入し，溶剤蒸気吐出ノズル 210の下面のサブ吐出口 211から吐出することができる。なお，溶剤蒸気吐出ノズル 210の他の部分の構成は，上述の溶剤蒸気吐出ノズル 1 31と同様である。

[0065] そして，溶剤供給処理の際には，上述の実施の形態と同様に開始位置 P1に位置した溶剤蒸気吐出ノズル 210のサブ吐出口 211から，均質化溶剤蒸気が吐出される。図 13に示すように溶剤蒸気吐出ノズル 210は，サブ吐出口 211から均質ィ匕溶剤蒸気を吐出しながら，ウェハ Wの Y方向正方向側の外方の停止位置 P2まで移動する。こうすること〖こよって，ウェハ W上に均質化溶剤蒸気が供給され，レジストパターン P の表面が改質されて，例えば当該表面の親水性の分子と疎水性の分子の分布が均一化される。その後，停止位置 P2において，均質化溶剤蒸気の吐出が停止され，代わりにレジストパターン Pの膨張のための前記溶剤蒸気が吐出口 152から吐出され始める。溶剤蒸気吐出ノズル 210は，図 14に示すように吐出口 152から溶剤蒸気を吐出しながら，停止位置 P2から開始位置 P1まで移動する。この際，上述の実施の形態と同様にウェハ Wの表面の全面に溶剤蒸気が供給され，レジストパターン Pが膨張される。

[0066] この例によれば，ウェハ W上のレジストパターン Pの表面を均質化してから，レジストノターン Pの膨張のための溶剤蒸気を供給することができる。その結果，膨張のための溶剤蒸気が例えばレジストパターン Pの表面に対し一様に吸着され，レジストパターン Pをウェハ面内において一様に膨張させることができる。したがって，最終的に形成されるレジストパターン Pの寸法の面内均一性をさらに向上することができる。

[0067] なお，上記例においては，膨張のための溶剤蒸気と均質化溶剤蒸気を同じ溶剤蒸気吐出ノズル 210から供給できるようにしてヽたが，各溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気吐出ノズルをそれぞれ備えて，別々の溶剤蒸気吐出ノズルを用いて供給してもよヽ。

[0068] 以上の実施の形態は，本発明の一例を示すものであり，本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明と同一の範囲内において，または均等の範囲内において，図示した実施形態に対して種々の変更をカ卩えることが可能である。例えば上記実施の形態で記載した整流板 160, 200,溶剤蒸気吐出ノズル 131, 210 は，他の形状や長さを有するものであってもよい。上記実施の形態は，ウェハ Wへの溶剤蒸気の供給を専用の溶剤供給装置 ₃₃で行っていたが，既存の他の処理装置，例えば現像処理装置 30に溶剤供給装置 33と同様の機能を設けて，当該処理装置において溶剤蒸気の供給を行ってもよい。以上の実施の形態は，レジストパターン P が形成されたウェハ Wに溶剤蒸気を供給する例であつたが，本発明は，ウェハ以外の例えば FPD (フラットパネルディスプレイ），フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板に溶剤蒸気を供給する場合にも適用できる。

産業上の利用可能性

本発明は，所望の寸法の微細なレジストパターンを基板面内において均一に形成する際に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] レジストパターンが形成された基板を処理する基板の処理方法であって，

基板の表面上の一部の領域にレジストパターンの溶剤蒸気を供給すると共に，当該溶剤蒸気が供給される領域を移動させることによって基板の表面の全面に前記溶剤蒸気を供給して，基板上のレジストパターンを膨張させる。

[2] 請求項 1の基板の処理方法において，

前記基板の表面の全面への溶剤蒸気の供給は，前記溶剤蒸気が供給される領域の移動方向を変えて複数回行う。

[3] 請求項 1の基板の処理方法において，

前記溶剤蒸気を供給する前に，レジストパターンの表面を均質化する他の溶剤蒸気を供給する工程を有する。

[4] 請求項 1の基板の処理方法において，

前記レジストパターンを膨張させた後に，基板を加熱する工程を有する。

[5] レジストパターンが形成された基板を処理する処理装置であって，

レジストパターンを膨張させる溶剤蒸気を，基板の表面上の一部の領域に向けて吐出できる溶剤蒸気吐出ノズルと，

前記溶剤蒸気を吐出する前記溶剤蒸気吐出ノズルを基板の表面に沿って移動させるノズル移動機構とを有する。

[6] 請求項 5の基板の処理装置において，

前記溶剤蒸気吐出ノズルは，溶剤蒸気を基板に向けて吐出する吐出口と，前記吐出口力前記溶剤蒸気が吐出されて、る領域から当該溶剤蒸気が拡散しな、ように前記溶剤蒸気を整流する整流部材を有する。

[7] 請求項 6の基板の処理装置において，

前記溶剤蒸気吐出ノズルは，本体が前記溶剤蒸気吐出ノズルの移動方向の直角方向に長!、略直方体形状を有し，

前記吐出口は前記本体の下面に形成され，少なくとも基板の直径の長さに渡って溶剤蒸気を吐出できるように前記本体の長手方向に沿って形成されており，前記整流板は，前記溶剤蒸気吐出ノズルの本体の下面において前記吐出口よりも前記移動方向の少なくとも前方側に設けられている。

[8] 請求項 7の基板の処理装置において，

前記整流部材は，前記移動方向に対し前記吐出口を挟んだ両側に設けられている

[9] 請求項 8の基板の処理装置において，

前記溶剤蒸気吐出ノズルは，前記本体の下面において前記移動方向の直角方向側に前記溶剤蒸気を通気させる開口部を有して、る。

[10] 請求項 7の基板の処理装置において，

前記吐出口は，前記本体の下面の前記移動方向の中央部に形成され，

前記整流部材は，前記本体の下面の前記移動方向の端部から下方に向けて突出し

,かつ前記本体の長手方向に沿って前記吐出口に対応する長さに形成されている。

[11] 請求項 6の基板の処理装置において，

前記溶剤蒸気吐出ノズルには，前記溶剤蒸気が吐出されてヽる前記基板上の領域の周辺に対して不活性ガス又は窒素ガスを供給するガス供給口が設けられて、る。

[12] 請求項 11の基板の処理装置において，

前記ガス供給口は，前記吐出口よりも前記溶剤蒸気吐出ノズルの移動方向の前方側に設けられている。

[13] 請求項 11の基板の処理装置において，

前記ガス供給口は，前記溶剤蒸気吐出ノズルの移動方向に対し前記吐出口を挟んだ両側に設けられている。

[14] 請求項 11の基板の処理装置において，

前記ガス供給口は，前記整流板に設けられて、る。

[15] 請求項 5の基板の処理装置において，

前記溶剤蒸気吐出ノズルは，レジストパターンの表面を均質ィ匕させるための他の溶剤蒸気を吐出する他の吐出口をさらに有する。