WO2018051563A1 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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rinse
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将彦 春本
幸司 金山
田中　裕二
正也 浅井
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株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for processing a substrate.
  • a semiconductor substrate In order to perform various processes on various substrates such as a semiconductor substrate, a liquid crystal display substrate, a plasma display substrate, an optical disk substrate, a magnetic disk substrate, a magneto-optical disk substrate, and a photomask substrate, It is used.
  • an inversion film is formed so as to cover the resist pattern.
  • the reverse film is etched so that the resist pattern is exposed.
  • the resist pattern is removed by etching, whereby an inverted pattern having a groove corresponding to the resist pattern is obtained.
  • the thickness of the inversion film is not uniform, a part of the resist pattern may not be exposed after the inversion film is etched. Accordingly, the groove portion of the formed reverse pattern does not correspond to the register pattern, and a desired reverse pattern may not be obtained appropriately.
  • An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of appropriately forming a desired reverse pattern on a substrate.
  • a substrate processing apparatus is a substrate processing apparatus that processes a substrate having a resist film made of a photosensitive material formed on one surface, and performs development processing of the resist film using a developer.
  • a development processing unit for forming a resist pattern on one surface of the substrate, and etching higher than the resist film on the one surface of the substrate so as to cover the resist pattern while adjusting the temperature of the substrate within a certain range after the development processing by the development processing unit
  • an inversion film forming unit for forming an inversion film having resistance.
  • an inversion film having etching resistance higher than that of the resist film is formed on one surface of the substrate so as to cover the resist pattern formed by the development processing. Since the temperature of the substrate is adjusted within a certain range when forming the inversion film, the thickness of the inversion film can be made uniform. In this case, the resist pattern can be appropriately exposed by etching the reversal film, and the resist pattern can be appropriately removed. Thereby, a reverse pattern having a groove corresponding to the resist pattern can be appropriately formed. Therefore, a desired reverse pattern can be appropriately formed on the substrate.
  • the reversal film forming unit includes a rinsing liquid temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the rinsing liquid within a certain range, and a rinsing liquid supply unit that supplies the rinsing liquid adjusted by the rinsing liquid temperature adjusting unit to the substrate.
  • a treatment liquid supply unit that supplies a treatment liquid made of a material of the inversion film to one surface of the substrate after the rinse liquid supply by the rinse liquid supply unit may be included.
  • the temperature of the substrate is adjusted within a certain range by the rinse liquid.
  • the processing liquid By supplying the processing liquid to the substrate in that state, it is possible to prevent variations in the temperature of the processing liquid on the substrate. Thereby, an inversion film having a uniform thickness can be formed. Therefore, a desired reverse pattern can be appropriately formed on the substrate.
  • the rinse liquid supply unit may include a first rinse nozzle that discharges the rinse liquid onto one surface of the substrate.
  • the development residue can be washed away from one surface of the substrate by the rinse liquid discharged from the first rinse nozzle, and the temperature of the substrate can be adjusted within a certain range.
  • the substrate processing apparatus further includes a rotation holding unit that holds and rotates the substrate, and the treatment liquid supply unit has the rinse liquid supplied from the first rinse nozzle remaining on one surface of the substrate and the rotation holding unit.
  • the processing liquid may be supplied to one surface of the substrate in a state where the substrate is rotated.
  • the processing liquid supplied to the substrate spreads on one surface of the substrate by centrifugal force, so that the rinsing liquid remaining on the one surface of the substrate is replaced with the processing liquid. Therefore, an inversion film can be formed on one surface of the substrate while preventing the resist pattern from falling due to the surface tension of the rinsing liquid.
  • the processing liquid is easily spread on the one surface of the substrate by supplying the processing liquid in a state where the one surface of the substrate is wetted with the rinsing liquid. Thereby, the usage-amount of a process liquid can be suppressed.
  • the rinse liquid supply unit may include a second rinse nozzle that discharges the rinse liquid to the other surface opposite to the one surface of the substrate.
  • the rinsing liquid discharged from the second rinsing nozzle can prevent the development residue from adhering to the other surface of the substrate, and the temperature of the substrate can be adjusted within a certain range.
  • the reversal film forming unit further includes a processing liquid temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the processing liquid within a certain range, and the processing liquid supply unit is configured to substrate the processing liquid whose temperature is adjusted by the processing liquid temperature adjusting unit. You may supply to one side.
  • a processing liquid having a temperature within the same range is supplied to the substrate while the substrate temperature is maintained within a certain range by the rinse liquid.
  • substrate is suppressed.
  • the reversal film forming unit has a processing liquid temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the processing liquid made of the material of the reversal film within a certain range, and the developer supplied by the development processing unit remains on one surface of the substrate. And a processing liquid supply unit that supplies the processing liquid whose temperature is adjusted by the processing liquid temperature adjustment unit to one surface of the substrate.
  • the developing processing of the substrate is stopped and the temperature of the substrate is adjusted within a certain range. This prevents variations in the temperature of the processing liquid on the substrate. Thereby, an inversion film having a uniform thickness can be formed. Therefore, a desired reverse pattern can be appropriately formed on the substrate.
  • a substrate processing method is a substrate processing method for processing a substrate on which a resist film made of a photosensitive material is formed on one side, and developing the resist film by performing a development process on the resist film.
  • an inversion film having a uniform thickness can be formed on the substrate.
  • a reverse pattern having a groove corresponding to the resist pattern can be appropriately formed. Therefore, a desired reverse pattern can be appropriately formed on the substrate.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a specific configuration example of the temperature adjustment unit.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the control system of the substrate processing apparatus of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the processing of the substrate in the substrate processing apparatus of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining the substrate processing in the substrate processing apparatus of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the processing of the substrate in the substrate processing apparatus of FIG.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining the processing of the substrate after the inversion film is formed.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a specific configuration example of the temperature adjustment unit.
  • FIG. 3
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a phenomenon that occurs when the thickness of the inversion film is not uniform.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the substrate processing apparatus.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining another processing example of the substrate in the substrate processing apparatus.
  • a substrate means a semiconductor substrate, a liquid crystal display substrate, a plasma display substrate, a photomask glass substrate, an optical disk substrate, a magnetic disk substrate, a magneto-optical disk substrate, and a photomask substrate.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a substrate W on which a resist film F1 made of a photosensitive material is formed is carried into the substrate processing apparatus 100 of FIG.
  • the resist film F1 is subjected to an exposure process and a post-exposure heat treatment (PEB). Therefore, an exposure pattern including an exposed area and an unexposed area is formed on the resist film F1.
  • PEB post-exposure heat treatment
  • the substrate processing apparatus 100 includes a spin chuck 1, a cup 5, a developer supply unit 20, a rinse solution supply unit 30, a process solution supply unit 40, an edge rinse nozzle 50, and a control unit 150.
  • the spin chuck 1 holds the loaded substrate W in a horizontal posture. In this case, one surface of the substrate W on which the resist film F1 is formed is directed upward.
  • the spin chuck 1 is attached to the tip of the rotating shaft 3 of the motor 2.
  • the motor 2 rotates the spin chuck 1 around the vertical axis. Thereby, the substrate W held by the spin chuck 1 rotates around the vertical axis.
  • the cup 5 is provided so as to surround the substrate W held by the spin chuck 1, and receives a liquid or the like scattered from the rotated substrate W.
  • a drainage pipe 6 and an exhaust pipe 7 for discharging liquid and gas are connected to the bottom of the cup 5.
  • the developer supply unit 20 includes a developing nozzle 21, a supply pipe 21a, and a nozzle driving unit 22 (FIG. 3) described later.
  • the developing nozzle 21 is connected to a developing solution supply source G1 through a supply pipe 21a.
  • the supply pipe 21a is provided with a temperature control unit C1 and a valve V1.
  • the temperature adjustment unit C1 adjusts the temperature of the developer supplied from the developer supply source G1.
  • the valve V1 is provided downstream of the temperature adjustment unit C1. By opening the valve V ⁇ b> 1, the developer whose temperature is adjusted by the temperature adjustment unit C ⁇ b> 1 is guided to the developing nozzle 21, and the developing solution is discharged from the developing nozzle 21.
  • An alkaline aqueous solution can be used as a developer for positive tone development.
  • the alkaline aqueous solution contains, for example, TMAH (tetramethylammonium hydroxide) or KOH (potassium hydroxide).
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • KOH potassium hydroxide
  • an organic solvent such as butyl acetate can be used as a developer for negative tone development.
  • the rinse liquid supply unit 30 includes a rinse nozzle 31, a plurality of back rinse nozzles 35, supply pipes 31a and 35a, and a nozzle drive unit 32 (FIG. 3) described later.
  • the rinse nozzle 31 is connected to the rinse liquid supply source G2 via the supply pipe 31a.
  • the rinse liquid is, for example, pure water or a surfactant.
  • the supply pipe 31a is provided with a temperature control unit C2 and a valve V2.
  • the temperature controller C2 adjusts the temperature of the rinse liquid supplied from the rinse liquid supply source G2.
  • the valve V2 is provided downstream of the temperature adjustment unit C2. By opening the valve V ⁇ b> 2, the rinse liquid whose temperature is adjusted by the temperature adjustment unit C ⁇ b> 2 is guided to the rinse nozzle 31, and the rinse liquid is discharged from the rinse nozzle 31.
  • the plurality of back rinse nozzles 35 are respectively positioned below the substrate W held by the spin chuck 1, and are connected to the rinse liquid supply source G2 via the supply pipe 35a.
  • the supply pipe 35a is provided with a temperature control unit C3 and a valve V3.
  • the temperature adjustment unit C3 adjusts the temperature of the rinsing liquid supplied from the rinsing liquid supply source G2.
  • the valve V3 is provided downstream of the temperature adjustment unit C3. When the valve V3 is opened, the rinse liquid whose temperature is adjusted by the temperature control unit C3 is guided to the plurality of back rinse nozzles 35, and the rinse liquid is discharged from the plurality of back rinse nozzles 35 toward the lower surface of the substrate W.
  • the number of back rinse nozzles 35 can be arbitrarily set. For example, only one back rinse nozzle 35 may be provided.
  • the processing liquid supply unit 40 includes a processing nozzle 41, a supply pipe 41a, and a nozzle driving unit 42 (FIG. 3) described later.
  • the processing nozzle 41 is connected to a processing liquid supply source G3 through a supply pipe 41a.
  • the processing liquid is made of a material (hereinafter referred to as a reversal material) having higher etching resistance than the material of the resist film F1 (photosensitive material), and is made of, for example, a resin containing silicon or metal.
  • the metal is, for example, zirconium, hafnium, titanium, tin, or tungsten
  • the resin is, for example, a polysilazane resin, a polystyrene resin, an acrylic resin, or an acetal resin.
  • the supply pipe 41a is provided with a temperature control unit C4 and a valve V4.
  • the temperature adjustment unit C4 adjusts the temperature of the processing liquid supplied from the processing liquid supply source G3.
  • the valve V4 is provided downstream of the temperature adjustment unit C4. When the valve V4 is opened, the processing liquid whose temperature is adjusted by the temperature adjustment unit C4 is guided to the processing nozzle 41, and the processing liquid is discharged from the processing nozzle 41.
  • valves V1, V2, V3, and V4 are provided downstream of the temperature control sections C1, C2, C3, and C4, respectively, but the temperatures of the developer, rinse solution, and processing solution supplied to the substrate W can be adjusted. If so, valves V1, V2, V3, and V4 may be provided upstream of the temperature control units C1, C2, C3, and C4, respectively.
  • the edge rinse nozzle 50 is disposed toward the peripheral edge of the substrate W held by the spin chuck 1.
  • the edge rinse nozzle 50 is connected to an edge rinse liquid supply source (not shown) via a supply pipe 50a.
  • a valve V5 is inserted in the supply pipe 50a. When the valve V5 is opened, the edge rinse liquid is guided from the edge rinse supply source to the edge rinse nozzle 50 through the supply pipe 50a, and the edge rinse liquid is discharged from the edge rinse nozzle 50 toward the peripheral edge of the substrate W.
  • the edge rinse liquid a liquid capable of dissolving the reversal material is used. For example, pure water or an organic solvent such as isopropyl alcohol is used. Further, an alkaline aqueous solution used as a developer for positive tone development processing may be used as an edge rinse solution. Further, a plurality of types of edge rinse liquids may be used in combination.
  • the control unit 150 includes a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory) and the like.
  • a control program is stored in the ROM.
  • the CPU controls the operation of each unit of the substrate processing apparatus 100 by executing a control program stored in the ROM using the RAM.
  • the temperature control units C2, C3, and C4 in FIG. 1 adjust the temperatures of the rinse liquid and the processing liquid within a certain range (hereinafter referred to as a target temperature range).
  • the target temperature range is set so as to include the temperature of the atmosphere of the substrate processing apparatus 100. Specifically, when the temperature of the atmosphere is 23 degrees, for example, the target temperature range is set to 22 degrees or more and 24 degrees or less.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a specific example of the temperature control parts C1, C2, C3, C4. Temperature control parts C1, C2, C3, and C4 in FIG. 2 include temperature control tubes P1, P2, P3, and P4, respectively.
  • the temperature control tubes P1, P2, P3, and P4 are provided so as to surround the outer circumferences of the supply tubes 21a, 31a, 35a, and 41a in FIG.
  • One end and the other end of each of the temperature control tubes P1, P2, P3, and P4 are connected to the temperature control device 200.
  • the temperature adjustment device 200 circulates a temperature-adjusted liquid (for example, pure water) through the temperature adjustment tubes P1, P2, P3, and P4.
  • a temperature-adjusted liquid for example, pure water
  • the temperature of the developing solution, the rinse solution, and the processing solution in the supply pipes 21a, 31a, 35a, and 41a of FIG. 1 is adjusted to the temperature of the temperature adjusting solution.
  • the temperature of the temperature adjustment liquid supplied to the temperature adjustment tubes P2, P3, P4 is adjusted within the target temperature range.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the control system of the substrate processing apparatus 100 of FIG.
  • FIG. 3 shows a functional configuration of the control unit 150.
  • the control unit 150 includes a nozzle control unit 151, a rotation control unit 152, a developer supply control unit 153, a rinse liquid supply control unit 154, a processing liquid supply control unit 155, an edge rinse liquid supply control unit 156, and a temperature adjustment control unit 157. Including.
  • the function of each unit of the control unit 150 in FIG. 3 is realized by the CPU executing the control program.
  • the nozzle control unit 151 controls the operation of the nozzle drive units 22, 32, and 42.
  • the nozzle driving units 22, 32, and 42 move the developing nozzle 21, the rinsing nozzle 31, and the processing nozzle 41 of FIG. 1 is moved between an upper position of the substrate W and an outer position of the substrate W by the control of the nozzle driving units 22, 32, and 42.
  • the rotation control unit 152 controls the rotation of the substrate W held by the spin chuck 1 (FIG. 1) by controlling the operation of the motor 2.
  • the developer supply control unit 153 controls the start and stop of the discharge of the developer from the developing nozzle 21 (FIG. 1) by controlling the opening and closing of the valve V1.
  • the rinse liquid supply controller 154 controls the start and stop of the discharge of the rinse liquid from the rinse nozzle 31 (FIG. 1) by controlling the opening and closing of the valve V2.
  • the rinse liquid supply control unit 154 controls the start and stop of the discharge of the rinse liquid from the back rinse nozzle 35 (FIG. 1) by controlling the opening and closing of the valve V3.
  • the treatment liquid supply control unit 155 controls the start and stop of the discharge of the treatment liquid from the treatment nozzle 41 (FIG. 1) by controlling the opening and closing of the valve V4.
  • the edge rinse liquid supply controller 156 controls the start and stop of the discharge of the edge rinse liquid from the edge rinse nozzle 50 (FIG. 1) by controlling the opening and closing of the valve V5.
  • the temperature adjustment control unit 157 controls the temperature adjustment of the developer, the rinse solution, and the processing solution by the temperature adjustment units C1 to C4 (FIG. 1) by controlling the temperature adjustment device 200.
  • FIGS. 4, 5, and 6 are schematic cross-sectional views for explaining the processing of the substrate W in the substrate processing apparatus 100 of FIG.
  • the substrate W is held in a horizontal posture by the spin chuck 1.
  • the resist film F1 is formed on one surface (upper surface) of the substrate W, and the exposure pattern is formed on the resist film F1.
  • the developing nozzle 21 is moved above the central portion of the substrate W, and the developing solution Q1 is fed from the developing nozzle 21 to one surface of the substrate W while the substrate W is rotated by the spin chuck 1. Is supplied.
  • the developer Q1 spreads on one surface of the substrate W by centrifugal force, whereby a liquid layer of the developer Q1 is formed on one surface of the substrate W so as to cover the resist film F1.
  • the supply of the developing solution Q1 is stopped, and the developing nozzle 21 is retracted from the upper position of the substrate W to the outer position.
  • the substrate W is rotated at a low speed or at a low speed so that the liquid layer of the developer Q1 is held on one surface of the substrate W.
  • development processing of the resist film F1 proceeds. Specifically, the exposed area or the unexposed area of the resist film is gradually dissolved. As a result, a resist pattern FP1 including a plurality of convex portions FPa is formed on one surface of the substrate W.
  • the rinse nozzle 31 is moved above the central portion of the substrate W, and the rinse liquid Q ⁇ b> 2 is supplied from the rinse nozzle 31 to one surface of the substrate W while the substrate W is rotated. .
  • the rinse liquid Q2 is supplied from the back rinse nozzle 35 to the other surface (lower surface) of the substrate W. This prevents the development residue washed away from one surface of the substrate W from adhering to the other surface of the substrate W.
  • a liquid layer of the rinse liquid Q2 is formed so as to cover one surface of the substrate W as shown in FIG.
  • the supply of the rinse liquid Q2 is stopped, and the rinse nozzle 31 is retracted from the upper position of the substrate W to the outer position.
  • the temperature of the rinse liquid Q2 discharged from the rinse nozzle 31 is adjusted within the target temperature range by the temperature adjustment unit C2 (FIG. 1). Therefore, one surface of the substrate W is covered with the rinsing liquid Q2 discharged from the rinse nozzle 31, whereby the temperature of the substrate W is adjusted within the target temperature range from the one surface of the substrate W.
  • the temperature of the rinsing liquid Q2 supplied from the back rinse nozzle 35 to the other surface of the substrate W is also adjusted within the target temperature range by the temperature adjustment unit C3 (FIG. 1). Therefore, the temperature of the substrate W is adjusted within the target temperature range also from the other surface of the substrate W.
  • the rinse liquid Q2 is continuously supplied from the rinse nozzle 31 and the back rinse nozzle 35 to the substrate W for a certain period of time even after the development residue is sufficiently washed away. May be.
  • the rinse nozzle 31 may supply the rinse liquid Q ⁇ b> 2 to one surface of the substrate W while moving between the center portion of the substrate W and the periphery portion of the substrate W.
  • a slit nozzle having a slit-like discharge port may be used instead of the rinse nozzle 31.
  • the processing nozzle 41 is moved above the center of the substrate W, and the processing liquid Q3 is supplied from the processing nozzle 41 onto one surface of the substrate W while the substrate W is rotated.
  • the processing liquid Q3 spreads on one surface of the substrate W by centrifugal force, and the rinsing liquid Q2 on the substrate W is replaced with the processing liquid Q3.
  • the supply of the processing liquid Q3 is stopped, and the processing nozzle 41 is retracted from the upper position of the substrate W to the outer position.
  • the rotation speed of the substrate W may be adjusted so that the thickness of the liquid layer of the rinsing liquid Q2 is reduced (for example, 300 to 2000 rpm). In this case, the replacement efficiency from the rinse liquid Q2 to the treatment liquid Q3 is increased.
  • the processing liquid Q3 is solidified by drying on the substrate W. Thereby, as shown in FIG. 6A, an inversion film F2 made of an inversion material is formed on one surface of the substrate W so as to cover the resist pattern FP1.
  • the temperature of the processing liquid Q3 discharged from the processing nozzle 41 is adjusted within the target temperature range by the temperature adjustment unit C4.
  • the temperature of the substrate W is adjusted within the target temperature range by the rinsing liquid Q2
  • the temperature of the substrate W hardly fluctuates. Is maintained within the target temperature range.
  • the temperature of the processing liquid Q3 supplied to the substrate W is also maintained within the target temperature range.
  • the edge rinse liquid is supplied from the edge rinse nozzle 50 to the peripheral portion of one surface of the substrate W while the substrate W is rotated.
  • the peripheral portion of the inversion film F2 on the substrate W is removed.
  • the edge rinse liquid may be supplied from the edge rinse nozzle 50 during the drying of the treatment liquid Q3.
  • the remaining portion of the inversion film F2 may be peeled off from the substrate W and become particles when the outer periphery of the substrate W is held.
  • the reversal film F2 is removed from the outer peripheral portion of the substrate W by the edge rinse liquid. This prevents the remaining portion of the reversal film F2 from becoming particles when the substrate W is transported.
  • an edge rinse nozzle that discharges the edge rinse liquid toward the peripheral edge or the outer periphery of the other surface of the substrate W may be provided separately.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining the subsequent processing.
  • the reverse film F2 is etched (etched back) so that the upper surfaces of the convex portions FPa of the resist pattern FP1 are exposed.
  • each convex portion FPa of the resist pattern FP1 is removed by etching.
  • the reversal pattern FP2 having the plurality of convex portions FPb is formed on one surface of the substrate W.
  • the position of the groove between the plurality of protrusions FPb of the reverse pattern FP2 corresponds to the position of the plurality of protrusions FPa of the resist pattern FP1.
  • the substrate W is etched using the reverse pattern FP2 as a mask.
  • the inversion pattern FP2 The effect of forming the inversion pattern FP2 will be described.
  • the resist pattern FP1 is used as a mask without forming the reverse pattern FP2, the rinse liquid Q2 on the substrate W is removed from the substrate W by spin drying or the like after the development processing of the resist film F1.
  • the convex portion FPa of the resist pattern FP1 may fall (pattern collapse) due to the surface tension of the rinse liquid Q2.
  • the resist pattern FP1 may be deformed during the etching process of the substrate W.
  • the resist pattern FP1 is fine (when the size of each convex portion FPa is small), such pattern collapse and pattern deformation due to etching are likely to occur.
  • the rinsing liquid Q2 on the substrate W is not removed by spin drying or the like but is replaced with the processing liquid Q3. Therefore, the pattern due to the surface tension of the rinsing liquid Q2 It is hard to fall over. Further, since the reverse pattern FP2 has higher etching resistance than the resist pattern FP1, the reverse pattern FP2 is not easily deformed when the substrate W is etched. Therefore, even when the reverse pattern FP2 is fine, pattern collapse and pattern deformation due to etching are prevented.
  • the formed reverse pattern FP2 may not correspond to the resist pattern FP1, and the desired reverse pattern FP2 may not be obtained appropriately.
  • the present inventors have found that the following phenomenon occurs due to the non-uniform thickness of the inversion film F2 formed on one surface of the substrate W. .
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a phenomenon that occurs when the thickness of the inversion film F2 is not uniform.
  • the thickness of the portion of the inversion film F2 formed on the peripheral portion of the substrate W is larger than the thickness of the portion of the inversion film F2 formed on the central portion of the substrate W.
  • the upper surface of a part of the protrusions FPa of the resist pattern FP1 is exposed on the peripheral edge of the substrate W. do not do.
  • some convex portions FPa of the resist pattern FP1 are removed on the center portion of the substrate W.
  • the upper surface of each convex part FPa of resist pattern FP1 cannot be exposed appropriately. Therefore, the inversion pattern FP2 cannot be appropriately formed in the process of FIG.
  • the temperatures of the rinsing liquid Q2 and the processing liquid Q3 supplied to the substrate W are adjusted within the target temperature range.
  • the processing liquid Q3 adjusted to a temperature within the same target temperature range is supplied to the substrate W while the entire temperature of the substrate W is maintained within the target temperature range by the rinse liquid Q2.
  • the temperature of the substrate W and the processing liquid Q3 hardly varies, and the processing liquid Q3 spreads on one surface of the substrate W. Therefore, variation in the temperature of the processing liquid Q3 on one surface of the substrate W is suppressed.
  • the thickness of the inversion film F2 can be made uniform.
  • the temperature of the substrate W is adjusted within the target temperature range when the inversion film F2 is formed. It can be made uniform. Thereby, the resist pattern FP1 can be appropriately exposed in the subsequent processing, and the resist pattern FP1 can be appropriately removed. Therefore, the reverse pattern FP2 having a groove corresponding to the resist pattern FP1 can be appropriately formed. As a result, the desired reverse pattern FP2 can be appropriately formed on the substrate W.
  • the rinse liquid whose temperature is adjusted within the target temperature range by the temperature adjusting units C2 and C3 is transferred from the rinse nozzle 31 and the back rinse nozzle 35 to the one surface of the substrate W and Supplied to the other side.
  • the temperature of the substrate W can be adjusted within the target temperature range while washing the development residue from the substrate W with the rinse liquid.
  • the processing liquid whose temperature is adjusted within the target temperature range by the temperature adjustment unit C4 is supplied from the processing nozzle 41 to the one surface of the substrate W while the rinse liquid remains on the one surface of the substrate W.
  • the processing liquid is easily spread on one surface of the substrate W by supplying the processing liquid in a state where the one surface of the substrate W is wetted with the rinsing liquid. Thereby, the usage-amount of a process liquid can be suppressed.
  • the processing liquid having the temperature within the same range is supplied to the substrate W while the temperature of the substrate W is maintained within the target temperature range by the rinsing liquid, variation in the temperature of the processing liquid on the substrate W is suppressed. Is done.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing another configuration example of the substrate processing apparatus 100. The difference between the substrate processing apparatus 100 of FIG. 9 and the substrate processing apparatus 100 of FIG. 1 will be described. In FIG. 9, illustration of the developing solution supply unit 20, the processing solution supply unit 40, the edge rinse nozzle 50, and the control unit 150 in FIG. 1 is omitted.
  • the rinse liquid supply unit 30 includes a plurality of rinse nozzles 31x instead of the rinse nozzles 31.
  • Each rinse nozzle 31x is connected to the supply pipe 31a and is directed to one surface (upper surface) of the substrate W held by the spin chuck 1.
  • the valve V2 When the valve V2 is opened, the rinsing liquid is supplied from the rinsing liquid supply source G2 to the respective rinsing nozzles 31x through the supply pipes 31a, and the rinsing liquid is discharged from the respective rinsing nozzles 31x to one surface of the substrate W.
  • the temperature of the rinse liquid supplied to each rinse nozzle 31x is adjusted within the target temperature range by the temperature adjustment unit C2.
  • the rinse liquid whose temperature is adjusted to the target temperature range can be uniformly and efficiently supplied to one surface of the substrate W. Thereby, variation in the temperature of the substrate W can be effectively suppressed, and the film thickness of the inversion film F2 can be made uniform.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining another processing example of the substrate W in the substrate processing apparatus 100. The process of FIG. 10 will be described while referring to differences from the examples of FIGS.
  • the developing process of the resist film F1 proceeds while the liquid layer of the developer Q1 is held on one surface of the substrate W, and a resist pattern FP1 is formed on the one surface of the substrate W.
  • an organic solvent is used as the developer.
  • the method for forming the liquid layer of the developer Q1 is the same as the example in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
  • the processing nozzle 41 is moved above the central portion of the substrate W, and the processing liquid Q3 is supplied from the processing nozzle 41 onto one surface of the substrate W while the substrate W is rotated.
  • the temperature of the treatment liquid Q3 is adjusted within the target temperature range by the temperature adjustment unit C4.
  • the rinse liquid may be supplied from the back rinse nozzle 35 (FIG. 1 or FIG. 9) to the other surface of the substrate W during the period in which the treatment liquid Q3 is supplied to the one surface of the substrate W.
  • the processing liquid Q3 spreads on one surface of the substrate W by centrifugal force, the development processing is stopped, and the developing liquid Q1 on the substrate W is replaced with the processing liquid Q3.
  • the rotation speed of the substrate W may be adjusted so that the thickness of the liquid layer of the developing solution Q1 is reduced (for example, 300 to 2000 rpm). In this case, the replacement efficiency from the developing solution Q1 to the processing solution Q3 is increased.
  • an inversion film F2 is formed on one surface of the substrate W so as to cover the resist pattern FP1, as shown in FIG. Thereafter, similarly to the example of FIGS. 6B and 6C, the peripheral portion of the inversion film F2 is removed, and a series of processes is completed.
  • the processing liquid Q ⁇ b> 3 whose temperature is adjusted within the target temperature range with the developing solution Q ⁇ b> 1 remaining on one surface of the substrate W.
  • the temperature of the substrate W is adjusted within the target temperature range by the processing liquid Q3.
  • the inversion film F2 having a uniform thickness can be formed on the substrate W. Therefore, it is possible to appropriately form a desired inversion pattern FP2 on the substrate W.
  • the processing liquid Q3 is supplied in a state where one surface of the substrate W is wetted by the developer Q1, the processing liquid Q3 is easily spread on one surface of the substrate W. Thereby, the usage-amount of the process liquid Q3 can be suppressed. Furthermore, in this example, since the rinse liquid is not supplied to one surface of the substrate W, the use amount of the rinse liquid is suppressed, and the processing time of the substrate W is shortened. Moreover, since it is not necessary to provide the rinse nozzle 31 and the temperature control part C2, cost reduction and size reduction of the substrate processing apparatus 100 are attained.
  • the temperature adjustment unit C1 may adjust the temperature of the developer within a target temperature range.
  • the developer also contributes to the temperature adjustment of the substrate W. Therefore, the temperature of the substrate W can be adjusted with higher accuracy, and the thickness of the inversion film F can be made more uniform.
  • a temperature adjustment unit that adjusts the temperature of the spin chuck 1 within the target temperature range may be provided.
  • the temperature of the substrate W can be more uniformly and efficiently adjusted from the other surface of the substrate W.
  • the temperature of the central portion of the other surface of the substrate W can be adjusted by the spin chuck 1, and the temperature of the surrounding portion can be adjusted by the rinsing liquid from the back rinse nozzle 35.
  • the substrate processing apparatus 100 is an example of a substrate processing apparatus
  • the developer supply unit 20 is an example of a development processing unit
  • the rinse liquid supply unit 30 and the process liquid supply unit 40 are inversion film forming units.
  • the temperature control units C2 and C3 are examples of the rinse liquid temperature adjusting unit
  • the rinse liquid supply unit 30 is an example of the rinse liquid supply unit
  • the processing liquid supply unit 40 is an example of the processing liquid supply unit.
  • the rinse nozzle 31 is an example of a first rinse nozzle
  • the spin chuck 1 is an example of a rotation holding unit
  • the back rinse nozzle 35 is an example of a second rinse nozzle
  • the temperature adjustment unit C4 is a treatment liquid temperature. It is an example of an adjustment part.
  • the present invention can be used for processing various substrates.

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Abstract

温調部Ｃ１は、現像ノズル２１に供給される現像液の温度を調整する。温調部Ｃ２，Ｃ３は、リンスノズル３１およびバックリンスノズル３５に供給されるリンス液の温度をそれぞれ調整する。温調部Ｃ４は、処理ノズル４１に供給される処理液の温度を調整する。温調部Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、リンス液および処理液の温度を一定の範囲内に調整する。レジスト膜Ｆ１の現像処理後に基板Ｗの温度が一定範囲内に調整されつつレジストパターンＦＰ１を覆うように基板の一面にレジスト膜よりも高いエッチング耐性を有する反転膜Ｆ２が形成される。

Description

基板処理装置および基板処理方法
　本発明は、基板に処理を行う基板処理装置および基板処理方法に関する。
　半導体基板、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板等の各種基板に種々の処理を行うために、基板処理装置が用いられている。
　フォトリソグラフィ工程では、感光性材料からなるレジスト膜に露光処理および現像処理が行われることにより、レジストパターンが形成される。近年、パターンの微細化により、レジストパターンの倒れ（パターン倒れ）およびエッチングによるレジストパターンの変形等が問題となっている。そこで、レジストパターンの形成後にレジストパターンの反転パターンを形成し、その反転パターンをエッチングマスクとして用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第５７７３１７６号公報
　具体的には、レジストパターンの形成後、レジストパターンを覆うように反転膜が形成される。続いて、レジストパターンが露出するように反転膜のエッチングが行われる。その後、レジストパターンがエッチングによって除去されることにより、レジストパターンに対応する溝部を有する反転パターンが得られる。しかしながら、反転膜の膜厚が不均一であると、反転膜のエッチング後にレジストパターンの一部が露出しないことがある。それにより、形成された反転パターンの溝部がレジスタパターンと対応せず、所望の反転パターンが適切に得られないことがある。
　本発明の目的は、基板上に所望の反転パターンを適切に形成することを可能とする基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
　（１）本発明の一局面に従う基板処理装置は、一面に感光性材料からなるレジスト膜が形成された基板を処理する基板処理装置であって、現像液を用いてレジスト膜の現像処理を行うことにより基板の一面にレジストパターンを形成する現像処理部と、現像処理部による現像処理後に基板の温度を一定範囲内に調整しつつレジストパターンを覆うように基板の一面にレジスト膜よりも高いエッチング耐性を有する反転膜を形成する反転膜形成部とを備える。
　この基板処理装置においては、現像処理によって形成されたレジストパターンを覆うように、レジスト膜よりも高いエッチング耐性を有する反転膜が基板の一面上に形成される。反転膜の形成時には基板の温度が一定範囲内に調整されるので、反転膜の膜厚を均一にすることができる。この場合、反転膜に対してエッチングを行うことによりレジストパターンを適切に露出させ、レジストパターンを適切に除去することができる。それにより、レジストパターンに対応する溝部を有する反転パターンを適切に形成することができる。したがって、基板上に所望の反転パターンを適切に形成することが可能となる。
　（２）反転膜形成部は、リンス液の温度を一定範囲内に調整するリンス液温度調整部と、リンス液温度調整部により温度が調整されたリンス液を基板に供給するリンス液供給部と、リンス液供給部によるリンス液の供給後に基板の一面に反転膜の材料からなる処理液を供給する処理液供給部とを含んでもよい。
　この場合、リンス液によって基板の温度が一定範囲内に調整される。その状態で基板に処理液が供給されることにより、基板上で処理液の温度にばらつきが生じることが防止される。それにより、均一な厚みを有する反転膜を形成することができる。したがって、基板上に所望の反転パターンを適切に形成することが可能となる。
　（３）リンス液供給部は、基板の一面にリンス液を吐出する第１のリンスノズルを含んでもよい。
　この場合、第１のリンスノズルから吐出されるリンス液により、基板の一面から現像残渣を洗い流すことができるとともに、基板の温度を一定範囲内に調整することができる。
　（４）基板処理装置は、基板を保持して回転する回転保持部をさらに備え、処理液供給部は、第１のリンスノズルにより供給されたリンス液が基板の一面に残留しかつ回転保持部により基板が回転される状態で、基板の一面に処理液を供給してもよい。
　この場合、基板に供給された処理液が基板の一面上で遠心力によって拡がることにより、基板の一面に残留するリンス液が処理液で置換される。そのため、リンス液の表面張力に起因するレジストパターンの倒れを防止しつつ基板の一面に反転膜を形成することができる。また、基板の一面がリンス液によって湿潤された状態で処理液が供給されることにより、基板の一面上で処理液が容易に拡がる。それにより、処理液の使用量を抑制することができる。
　（５）リンス液供給部は、基板の一面と反対側の他面にリンス液を吐出する第２のリンスノズルを含んでもよい。
　この場合、第２のリンスノズルから吐出されるリンス液により、基板の他面に現像残渣が付着することを防止することができるとともに、基板の温度を一定範囲内に調整することができる。
　（６）反転膜形成部は、処理液の温度を一定範囲内に調整する処理液温度調整部をさらに含み、処理液供給部は、処理液温度調整部により温度が調整された処理液を基板の一面に供給してもよい。
　この場合、リンス液によって基板の温度が一定範囲内に維持された状態で、同じ範囲内の温度の処理液が基板に供給される。それにより、基板上における処理液の温度のばらつきが抑制される。
　（７）反転膜形成部は、反転膜の材料からなる処理液の温度を一定範囲内に調整する処理液温度調整部と、現像処理部により供給された現像液が基板の一面上に残留する状態で、処理液温度調整部により温度が調整された処理液を基板の一面に供給する処理液供給部とを含んでもよい。
　この場合、基板上の現像液が処理液で置換されることにより、基板の現像処理が停止されるとともに、基板の温度が一定範囲内に調整される。それにより、基板上で処理液の温度にばらつきが生じることが防止される。それにより、均一な厚みを有する反転膜を形成することができる。したがって、基板上に所望の反転パターンを適切に形成することが可能となる。
　（８）本発明の他の局面に従う基板処理方法は、一面に感光性材料からなるレジスト膜が形成された基板を処理する基板処理方法であって、レジスト膜の現像処理を行うことにより基板の一面にレジストパターンを形成する工程と、現像処理部による現像処理後に基板の温度を一定範囲内に調整しつつレジストパターンを覆うように基板の一面にレジスト膜よりも高いエッチング耐性を有する反転膜を形成する工程とを含む。
　この基板処理方法によれば、均一な厚みを有する反転膜を基板上に形成することができる。それにより、レジストパターンに対応する溝部を有する反転パターンを適切に形成することができる。したがって、基板上に所望の反転パターンを適切に形成することが可能となる。
　本発明によれば、基板上に所望の反転パターンを適切に形成することが可能となる。
図１は本発明の一実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式的断面図である。 図２は温調部の具体的な構成例を示す模式図である。 図３は図１の基板処理装置の制御系統の構成を示すブロック図である。 図４は図１の基板処理装置における基板の処理について説明するための模式的断面図である。 図５は図１の基板処理装置における基板の処理について説明するための模式的断面図である。 図６は図１の基板処理装置における基板の処理について説明するための模式的断面図である。 図７は反転膜が形成された後の基板の処理について説明するための模式的断面図である。 図８は反転膜の膜厚が不均一である場合に生じる現象について説明するための図である。 図９は基板処理装置の構成例を示す模式的断面図である。 図１０は基板処理装置における基板の他の処理例について説明するための模式的断面図である。
　以下、本発明の実施の形態に係る基板処理装置および基板処理方法について図面を用いて説明する。なお、以下の説明において、基板とは、半導体基板、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板およびフォトマスク用基板等をいう。
　（１）基板処理装置
　図１は本発明の一実施の形態に係る基板処理装置の構成を示す模式的断面図である。図１の基板処理装置１００には、感光性材料からなるレジスト膜Ｆ１が形成された基板Ｗが搬入される。レジスト膜Ｆ１には、露光処理および露光後熱処理（PEB ; Post Exposure Bake）が行われている。そのため、レジスト膜Ｆ１には、露光領域および未露光領域からなる露光パターンが形成されている。
　図１に示すように、基板処理装置１００は、スピンチャック１、カップ５、現像液供給部２０、リンス液供給部３０、処理液供給部４０、エッジリンスノズル５０および制御部１５０を含む。
　スピンチャック１は、搬入された基板Ｗを水平姿勢で保持する。この場合、レジスト膜Ｆ１が形成された基板Ｗの一面が上方に向けられる。スピンチャック１は、モータ２の回転軸３の先端に取り付けられる。モータ２は、スピンチャック１を鉛直軸の周りで回転させる。これにより、スピンチャック１により保持される基板Ｗが鉛直軸の周りで回転する。カップ５は、スピンチャック１により保持される基板Ｗを取り囲むように設けられ、回転される基板Ｗから飛散する液体等を受け止める。カップ５の底部には、液体および気体を排出するための排液管６および排気管７が接続される。
　現像液供給部２０は、現像ノズル２１、供給管２１ａおよび後述のノズル駆動部２２（図３）を含む。現像ノズル２１は、供給管２１ａを介して現像液供給源Ｇ１に接続される。供給管２１ａには、温調部Ｃ１およびバルブＶ１が設けられる。温調部Ｃ１は、現像液供給源Ｇ１から供給される現像液の温度を調整する。バルブＶ１は、温調部Ｃ１の下流に設けられる。バルブＶ１が開かれることにより、温調部Ｃ１により温度が調整された現像液が現像ノズル２１に導かれ、現像ノズル２１から現像液が吐出される。
　ポジティブトーン現像処理用の現像液としては、アルカリ性水溶液を用いることができる。アルカリ性水溶液は、例えば、ＴＭＡＨ（tetra methyl ammonium hydroxide：水酸化テトラメチルアンモニウム）またはＫＯＨ（potassium hydroxide：水酸化カリウム）を含む。一方、ネガティブトーン現像処理用の現像液としては、酢酸ブチル等の有機溶剤を用いることができる。
　リンス液供給部３０は、リンスノズル３１、複数のバックリンスノズル３５、供給管３１ａ，３５ａおよび後述のノズル駆動部３２（図３）を含む。リンスノズル３１は、供給管３１ａを介してリンス液供給源Ｇ２に接続される。リンス液は、例えば、純水または界面活性剤である。供給管３１ａには、温調部Ｃ２およびバルブＶ２が設けられる。温調部Ｃ２は、リンス液供給源Ｇ２から供給されるリンス液の温度を調整する。バルブＶ２は、温調部Ｃ２の下流に設けられる。バルブＶ２が開かれることにより、温調部Ｃ２により温度が調整されたリンス液がリンスノズル３１に導かれ、リンスノズル３１からリンス液が吐出される。
　複数のバックリンスノズル３５は、スピンチャック１により保持される基板Ｗの下方にそれぞれ位置し、供給管３５ａを介してリンス液供給源Ｇ２に接続される。供給管３５ａには、温調部Ｃ３およびバルブＶ３が設けられる。温調部Ｃ３は、リンス液供給源Ｇ２から供給されるリンス液の温度を調整する。バルブＶ３は、温調部Ｃ３の下流に設けられる。バルブＶ３が開かれることにより、温調部Ｃ３により温度が調整されたリンス液が複数のバックリンスノズル３５に導かれ、複数のバックリンスノズル３５から基板Ｗの下面に向けてリンス液が吐出される。なお、バックリンスノズル３５の数は任意に設定可能であり、例えば１つのバックリンスノズル３５のみが設けられてもよい。
　処理液供給部４０は、処理ノズル４１、供給管４１ａおよび後述のノズル駆動部４２（図３）を含む。処理ノズル４１は、供給管４１ａを介して処理液供給源Ｇ３に接続される。処理液は、レジスト膜Ｆ１の材料（感光性材料）よりも高いエッチング耐性を有する材料（以下、反転材料と呼ぶ。）からなり、例えば、シリコンまたは金属を含有する樹脂からなる。この場合、金属は、例えば、ジルコニウム、ハフニウム、チタン、スズまたはタングステンであり、樹脂は、例えば、ポリシラザン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂またはアセタール樹脂等である。
　供給管４１ａには、温調部Ｃ４およびバルブＶ４が設けられる。温調部Ｃ４は、処理液供給源Ｇ３から供給される処理液の温度を調整する。バルブＶ４は、温調部Ｃ４の下流に設けられる。バルブＶ４が開かれることにより、温調部Ｃ４により温度が調整された処理液が処理ノズル４１に導かれ、処理ノズル４１から処理液が吐出される。
　本例では、温調部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の下流にバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４がそれぞれ設けられるが、基板Ｗに供給される現像液、リンス液および処理液の温度を調整可能であれば、温調部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の上流にバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４がそれぞれ設けられてもよい。
　エッジリンスノズル５０は、スピンチャック１により保持される基板Ｗの周縁部に向けて配置される。エッジリンスノズル５０は、供給管５０ａを介して図示しないエッジリンス液供給源に接続される。供給管５０ａには、バルブＶ５が介挿される。バルブＶ５が開かれることにより、エッジリンス供給源から供給管５０ａを通してエッジリンスノズル５０にエッジリンス液が導かれ、エッジリンスノズル５０から基板Ｗの周縁部に向けてエッジリンス液が吐出される。エッジリンス液としては、反転材料を溶解可能な液体が用いられ、例えば、純水またはイソプロピルアルコール等の有機溶剤が用いられる。また、ポジティブトーン現像処理用の現像液として用いられるアルカリ性水溶液がエッジリンス液として用いられてもよい。また、複数種類のエッジリンス液が組み合わされて用いられてもよい。
　制御部１５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等を含む。ＲＯＭには、制御プログラムが記憶される。ＣＰＵはＲＯＭに記憶された制御プログラムをＲＡＭを用いて実行することにより基板処理装置１００の各部の動作を制御する。
　（２）温調部
　図１の温調部Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、リンス液および処理液の温度を一定の範囲（以下、目標温度範囲と呼ぶ。）内に調整する。例えば、基板処理装置１００の雰囲気の温度を含むように目標温度範囲が設定される。具体的には、雰囲気の温度が例えば２３度である場合、目標温度範囲が、２２度以上２４度以下に設定される。
　図２は、温調部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の具体例を示す模式図である。図２の温調部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、温調管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４をそれぞれ含む。温調管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、図１の供給管２１ａ，３１ａ，３５ａ，４１ａの外周をそれぞれ取り囲むように設けられる。温調管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の各々の一端および他端は、温調装置２００に接続される。温調装置２００は、温調管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を通して、温度調整した温調液（例えば純水）を循環させる。これにより、図１の供給管２１ａ，３１ａ，３５ａ，４１ａ内の現像液、リンス液および処理液の温度が温調液の温度に調整される。本例では、温調管Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に供給される温調液の温度が目標温度範囲内に調整される。
　（３）基板処理装置の制御系統
　図３は図１の基板処理装置１００の制御系統の構成を示すブロック図である。図３には、制御部１５０の機能的な構成が示される。制御部１５０は、ノズル制御部１５１、回転制御部１５２、現像液供給制御部１５３、リンス液供給制御部１５４、処理液供給制御部１５５、エッジリンス液供給制御部１５６および温調制御部１５７を含む。図３の制御部１５０の各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。
　ノズル制御部１５１は、ノズル駆動部２２，３２，４２の動作を制御する。ノズル駆動部２２，３２，４２は、図１の現像ノズル２１、リンスノズル３１および処理ノズル４１をそれぞれ移動させる。ノズル駆動部２２，３２，４２の制御により、図１の現像ノズル２１、リンスノズル３１および処理ノズル４１が、基板Ｗの上方位置と基板Ｗの外方位置との間でそれぞれ移動される。
　回転制御部１５２は、モータ２の動作を制御することにより、スピンチャック１（図１）により保持される基板Ｗの回転を制御する。現像液供給制御部１５３は、バルブＶ１の開閉を制御することにより、現像ノズル２１（図１）からの現像液の吐出の開始および停止を制御する。リンス液供給制御部１５４は、バルブＶ２の開閉を制御することにより、リンスノズル３１（図１）からのリンス液の吐出の開始および停止を制御する。また、リンス液供給制御部１５４は、バルブＶ３の開閉を制御することにより、バックリンスノズル３５（図１）からのリンス液の吐出の開始および停止を制御する。
　処理液供給制御部１５５は、バルブＶ４の開閉を制御することにより、処理ノズル４１（図１）からの処理液の吐出の開始および停止を制御する。エッジリンス液供給制御部１５６は、バルブＶ５の開閉を制御することにより、エッジリンスノズル５０（図１）からのエッジリンス液の吐出の開始および停止を制御する。温調制御部１５７は、温調装置２００を制御することにより、温調部Ｃ１～Ｃ４（図１）による現像液、リンス液および処理液の温度調整を制御する。
　（４）基板の処理
　図４、図５および図６は、図１の基板処理装置１００における基板Ｗの処理について説明するための模式的断面図である。まず、図４（ａ）に示すように、スピンチャック１により基板Ｗが水平姿勢に保持される。上記のように、基板Ｗの一面（上面）にはレジスト膜Ｆ１が形成されており、レジスト膜Ｆ１には露光パターンが形成されている。
　続いて、図４（ｂ）に示すように、現像ノズル２１が基板Ｗの中心部の上方に移動され、スピンチャック１により基板Ｗが回転されつつ基板Ｗの一面に現像ノズル２１から現像液Ｑ１が供給される。遠心力によって現像液Ｑ１が基板Ｗの一面上で拡がることにより、レジスト膜Ｆ１を覆うように基板Ｗの一面上に現像液Ｑ１の液層が形成される。液層の形成後、現像液Ｑ１の供給が停止され、現像ノズル２１が基板Ｗの上方位置から外方位置に退避される。
　続いて、図４（ｃ）に示すように、基板Ｗの一面上に現像液Ｑ１の液層が保持されるように、基板Ｗが静止または低速で回転される。この状態で、レジスト膜Ｆ１の現像処理が進行する。具体的には、レジスト膜の露光領域または未露光領域が徐々に溶解する。これにより、基板Ｗの一面上に複数の凸部ＦＰａを含むレジストパターンＦＰ１が形成される。
　続いて、図５（ａ）に示すように、リンスノズル３１が基板Ｗの中心部の上方に移動され、基板Ｗが回転されつつリンスノズル３１から基板Ｗの一面にリンス液Ｑ２が供給される。これにより、現像液Ｑ１および溶解したレジスト膜Ｆ１の成分等を含む現像残渣が基板Ｗの一面から洗い流される。また、バックリンスノズル３５から基板Ｗの他面（下面）にリンス液Ｑ２が供給される。これにより、基板Ｗの一面から洗い流される現像残渣が、基板Ｗの他面に付着することが防止される。基板Ｗ上の現像液Ｑ１がリンス液Ｑ２で置換されることにより、図５（ｂ）に示すように、基板Ｗの一面を覆うようにリンス液Ｑ２の液層が形成される。現像液Ｑ１からリンス液Ｑ２への置換後、リンス液Ｑ２の供給が停止され、リンスノズル３１が基板Ｗの上方位置から外方位置に退避される。
　上記のように、リンスノズル３１から吐出されるリンス液Ｑ２の温度は、温調部Ｃ２（図１）によって目標温度範囲内に調整されている。そのため、リンスノズル３１から吐出されるリンス液Ｑ２によって基板Ｗの一面が覆われることにより、基板Ｗの一面から基板Ｗの温度が目標温度範囲内に調整される。また、本例では、バックリンスノズル３５から基板Ｗの他面に供給されるリンス液Ｑ２の温度も、温調部Ｃ３（図１）によって目標温度範囲内に調整されている。そのため、基板Ｗの他面からも基板Ｗの温度が目標温度範囲内に調整される。
　なお、基板Ｗの温度を目標温度範囲内に安定させるため、現像残渣が十分に洗い流された後にも、リンスノズル３１およびバックリンスノズル３５から基板Ｗに一定時間継続的にリンス液Ｑ２が供給されてもよい。また、リンスノズル３１が、基板Ｗの中心部の上方と基板Ｗの周縁部の上方との間で移動しながら基板Ｗの一面にリンス液Ｑ２を供給してもよい。あるいは、基板Ｗの広範囲に均一にリンス液Ｑ２に供給するために、リンスノズル３１の代わりにスリット状の吐出口を有するスリットノズルが用いられてもよい。
　続いて、図５（ｃ）に示すように、処理ノズル４１が基板Ｗの中心部の上方に移動され、基板Ｗが回転されつつ処理ノズル４１から基板Ｗの一面上に処理液Ｑ３が供給される。処理液Ｑ３は遠心力によって基板Ｗの一面上で拡がり、基板Ｗ上のリンス液Ｑ２が処理液Ｑ３で置換される。リンス液Ｑ２から処理液Ｑ３への置換後、処理液Ｑ３の供給が停止され、処理ノズル４１が基板Ｗの上方位置から外方位置に退避される。なお、処理液Ｑ３が基板Ｗに供給される前に、リンス液Ｑ２の液層の厚みが小さくなるように基板Ｗの回転速度が調整されてもよい（例えば、３００～２０００ｒｐｍ）。この場合、リンス液Ｑ２から処理液Ｑ３への置換効率が高まる。
　その後、基板Ｗ上で処理液Ｑ３が乾燥することにより固化する。それにより、図６（ａ）に示すように、レジストパターンＦＰ１を覆うように基板Ｗの一面上に反転材料からなる反転膜Ｆ２が形成される。
　上記のように、処理ノズル４１から吐出される処理液Ｑ３の温度は、温調部Ｃ４によって目標温度範囲内に調整されている。この場合、リンス液Ｑ２によって基板Ｗの温度が目標温度範囲内に調整された状態であるので、処理ノズル４１から処理液Ｑ３が基板Ｗに供給されても、基板Ｗの温度はほとんど変動せずに目標温度範囲内に維持される。また、基板Ｗに供給された処理液Ｑ３の温度も目標温度範囲内に維持される。
　続いて、図６（ｂ）に示すように、基板Ｗが回転されつつエッジリンスノズル５０から基板Ｗの一面の周縁部にエッジリンス液が供給される。これにより、図６（ｃ）に示すように、基板Ｗ上の反転膜Ｆ２の周縁部が除去される。なお、処理液Ｑ３の乾燥中に、エッジリンスノズル５０からエッジリンス液が供給されてもよい。
　基板Ｗの外周部に反転膜Ｆ２が残存していると、基板Ｗの外周部が保持された際に、反転膜Ｆ２の残存部分が基板Ｗから剥離してパーティクルとなることがある。本例では、エッジリンス液によって基板Ｗの外周部から反転膜Ｆ２が取り除かれる。それにより、基板Ｗの搬送時に反転膜Ｆ２の残存部分がパーティクルとなることが防止される。また、基板Ｗの他面の周縁部または外周部に向けてエッジリンス液を吐出するエッジリンスノズルが別個に設けられてもよい。
　これにより、基板処理装置１００における一連の処理が終了し、基板Ｗが基板処理装置１００から搬出される。続いて、基板処理装置１００から搬出された後の基板Ｗの処理について説明する。図７は、後の処理について説明するための模式的断面図である。
　図７（ａ）に示すように、レジストパターンＦＰ１の各凸部ＦＰａの上面が露出するように、反転膜Ｆ２のエッチング（エッチバック）が行われる。続いて、図７（ｂ）に示すように、レジストパターンＦＰ１の各凸部ＦＰａがエッチングにより除去される。これにより、複数の凸部ＦＰｂを有する反転パターンＦＰ２が基板Ｗの一面上に形成される。この場合、反転パターンＦＰ２の複数の凸部ＦＰｂ間の溝部の位置が、レジストパターンＦＰ１の複数の凸部ＦＰａの位置に対応する。その後、反転パターンＦＰ２をマスクとして基板Ｗのエッチング処理が行われる。
　反転パターンＦＰ２を形成することによる効果について説明する。反転パターンＦＰ２が形成されることなくレジストパターンＦＰ１がマスクとして用いられる場合、レジスト膜Ｆ１の現像処理後に基板Ｗ上のリンス液Ｑ２がスピンドライ等によって基板Ｗから除去される。その場合、リンス液Ｑ２の表面張力によってレジストパターンＦＰ１の凸部ＦＰａの倒れ（パターン倒れ）が生じることがある。また、基板Ｗのエッチング処理時にレジストパターンＦＰ１が変形することがある。特に、レジストパターンＦＰ１が微細である場合（各凸部ＦＰａの寸法が小さい場合）には、このようなパターン倒れおよびエッチングによるパターンの変形が生じやすい。
　それに対して、反転パターンＦＰ２が形成される場合には、基板Ｗ上のリンス液Ｑ２がスピンドライ等によって除去されるのではなく処理液Ｑ３で置換されるので、リンス液Ｑ２の表面張力によるパターン倒れが生じにくい。また、反転パターンＦＰ２はレジストパターンＦＰ１よりも高いエッチング耐性を有するので、基板Ｗのエッチング処理時に反転パターンＦＰ２が変形しにくい。そのため、反転パターンＦＰ２が微細である場合にも、パターン倒れおよびエッチングによるパターンの変形が防止される。
　しかしながら、形成された反転パターンＦＰ２の一部がレジストパターンＦＰ１と対応していないことがあり、所望の反転パターンＦＰ２が適切に得られないことがある。本発明者らは、実験および考察を重ねた結果、基板Ｗの一面上に形成される反転膜Ｆ２の厚みが不均一であることに起因して、次のような現象が生じることを見出した。
　図８は、反転膜Ｆ２の膜厚が不均一である場合に生じる現象について説明するための図である。図８（ａ）の例では、基板Ｗの周縁部上に形成された反転膜Ｆ２の部分の厚みが、基板Ｗの中心部上に形成された反転膜Ｆ２の部分の厚みよりも大きい。この場合、図７（ａ）の処理（反転膜Ｆ２のエッチング）において、図８（ｂ）に示すように、基板Ｗの周縁部上でレジストパターンＦＰ１の一部の凸部ＦＰａの上面が露出しない。一方、基板Ｗの中心部上でレジストパターンＦＰ１の一部の凸部ＦＰａが除去されている。このように、レジストパターンＦＰ１の各凸部ＦＰａの上面を適切に露出させることができない。そのため、図７（ｂ）の処理において、反転パターンＦＰ２を適切に形成することができない。
　そこで、本実施の形態では、上記のように、基板Ｗに供給されるリンス液Ｑ２および処理液Ｑ３の温度が目標温度範囲内に調整される。この場合、リンス液Ｑ２によって基板Ｗの全体の温度が目標温度範囲内に維持された状態で、同じ目標温度範囲内の温度に調整された処理液Ｑ３が基板Ｗに供給される。それにより、基板Ｗおよび処理液Ｑ３の温度がほとんど変動することなく、基板Ｗの一面上で処理液Ｑ３が拡がる。そのため、基板Ｗの一面上における処理液Ｑ３の温度のばらつきが抑制される。その結果、反転膜Ｆ２の膜厚を均一にすることができる。
　（５）効果
　以上のように、本実施の形態に係る基板処理装置１００においては、反転膜Ｆ２の形成時に基板Ｗの温度が目標温度範囲内に調整されるので、反転膜Ｆ２の膜厚を均一にすることができる。それにより、その後の処理でレジストパターンＦＰ１を適切に露出させ、レジストパターンＦＰ１を適切に除去することができる。したがって、レジストパターンＦＰ１に対応する溝部を有する反転パターンＦＰ２を適切に形成することができる。その結果、基板Ｗ上に所望の反転パターンＦＰ２を適切に形成することが可能となる。
　また、本実施の形態では、レジスト膜Ｆ１の現像処理後、温調部Ｃ２，Ｃ３によって温度が目標温度範囲内に調整されたリンス液がリンスノズル３１およびバックリンスノズル３５から基板Ｗの一面および他面に供給される。これにより、リンス液によって基板Ｗから現像残渣を洗い流しつつ基板Ｗの温度を目標温度範囲内に調整することができる。
　また、本実施の形態では、基板Ｗの一面にリンス液が残留する状態で、温調部Ｃ４によって温度が目標温度範囲内に調整された処理液が処理ノズル４１から基板Ｗの一面に供給される。この場合、基板Ｗの一面がリンス液によって湿潤された状態で処理液が供給されることにより、基板Ｗの一面上で処理液が容易に拡がる。それにより、処理液の使用量を抑制することができる。また、リンス液によって基板Ｗの温度が目標温度範囲内に維持された状態で、同じ範囲内の温度の処理液が基板Ｗに供給されるため、基板Ｗ上における処理液の温度のばらつきが抑制される。
　（６）他の実施の形態
　（６－１）基板処理装置の他の構成例
　図９は、基板処理装置１００の他の構成例を示す模式的断面図である。図９の基板処理装置１００について、図１の基板処理装置１００と異なる点を説明する。なお、図９においては、図１の現像液供給部２０、処理液供給部４０、エッジリンスノズル５０および制御部１５０の図示が省略されている。
　図９の基板処理装置１００においては、リンス液供給部３０が、リンスノズル３１に代えて、複数のリンスノズル３１ｘを含む。各リンスノズル３１ｘは、供給管３１ａに接続されるとともに、スピンチャック１により保持される基板Ｗの一面（上面）に向けられる。バルブＶ２が開かれることにより、リンス液供給源Ｇ２から供給管３１ａを通して各リンスノズル３１ｘにリンス液が供給され、各リンスノズル３１ｘから基板Ｗの一面にリンス液が吐出される。各リンスノズル３１ｘに供給されるリンス液の温度は、温調部Ｃ２によって目標温度範囲内に調整される。
　本例では、複数のリンスノズル３１ｘが用いられるので、目標温度範囲に温度が調整されたリンス液を基板Ｗの一面に均一にかつ効率良く供給することができる。それにより、基板Ｗの温度のばらつきを効果的に抑制することができ、反転膜Ｆ２の膜厚を均一にすることができる。
　（６－２）他の処理例
　図１０は、基板処理装置１００における基板Ｗの他の処理例について説明するための模式的断面図である。図１０の処理について、図４～図６の例と異なる点を説明する。
　図１０（ａ）に示すように、基板Ｗの一面に現像液Ｑ１の液層が保持された状態でレジスト膜Ｆ１の現像処理が進行し、基板Ｗの一面にレジストパターンＦＰ１が形成される。本例では、現像液として有機溶剤が用いられる。現像液Ｑ１の液層の形成方法は、図４（ａ）および図４（ｂ）の例と同様である。
　続いて、図１０（ｂ）に示すように、処理ノズル４１が基板Ｗの中心部の上方に移動され、基板Ｗが回転されつつ処理ノズル４１から基板Ｗの一面上に処理液Ｑ３が供給される。処理液Ｑ３の温度は、温調部Ｃ４によって目標温度範囲内に調整されている。なお、基板Ｗの一面に処理液Ｑ３が供給される期間に、バックリンスノズル３５（図１または図９）から基板Ｗの他面にリンス液が供給されてもよい。
　処理液Ｑ３は遠心力によって基板Ｗの一面上で拡がり、現像処理が停止されるとともに、基板Ｗ上の現像液Ｑ１が処理液Ｑ３で置換される。なお、処理液Ｑ３が基板Ｗに供給される前に、現像液Ｑ１の液層の厚みが小さくなるように基板Ｗの回転速度が調整されてもよい（例えば、３００～２０００ｒｐｍ）。この場合、現像液Ｑ１から処理液Ｑ３への置換効率が高まる。
　基板Ｗ上で処理液Ｑ３が乾燥すると、図１０（ｃ）に示すように、レジストパターンＦＰ１を覆うように基板Ｗの一面上に反転膜Ｆ２が形成される。その後、図６（ｂ）および図６（ｃ）の例と同様に、反転膜Ｆ２の周縁部が除去され、一連の処理が終了する。
　このように、図１０の例では、レジスト膜Ｆ１の現像処理後、基板Ｗの一面に現像液Ｑ１が残留する状態で、目標温度範囲内に温度が調整された処理液Ｑ３が基板Ｗの一面に供給される。この場合、処理液Ｑ３によって基板Ｗの温度が目標温度範囲内に調整される。それにより、基板Ｗの温度および基板Ｗ上の処理液Ｑ３の温度のばらつきが抑制される。そのため、基板Ｗ上に均一な厚みを有する反転膜Ｆ２を形成することができる。したがって、基板Ｗ上に所望の反転パターンＦＰ２を適切に形成することが可能となる。
　また、基板Ｗの一面が現像液Ｑ１によって湿潤された状態で処理液Ｑ３が供給されるので、基板Ｗの一面上で処理液Ｑ３が容易に拡がる。それにより、処理液Ｑ３の使用量を抑制することができる。さらに、本例では、基板Ｗの一面にリンス液が供給されないので、リンス液の使用量が抑制され、かつ基板Ｗの処理時間が短縮される。また、リンスノズル３１および温調部Ｃ２を設ける必要がないので、コストの削減および基板処理装置１００の小型化が可能となる。
　（６－３）その他の例
　温調部Ｃ１は、現像液の温度を目標温度範囲内に調整してもよい。この場合、現像液も基板Ｗの温度調整に寄与する。そのため、基板Ｗの温度をより精度良く調整することができ、反転膜Ｆの厚みのさらなる均一化が可能となる。
　また、スピンチャック１の温度を目標温度範囲内に調整する温調部が設けられてもよい。この場合、基板Ｗの他面から基板Ｗの温度をより均一にかつ効率良く調整することができる。具体的には、スピンチャック１によって基板Ｗの他面の中心部の温度を調整し、その周囲の部分の温度をバックリンスノズル３５からのリンス液によって調整することができる。
　（７）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
　以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
　上記実施の形態では、基板処理装置１００が基板処理装置の例であり、現像液供給部２０が現像処理部の例であり、リンス液供給部３０および処理液供給部４０が反転膜形成部の例であり、温調部Ｃ２，Ｃ３がリンス液温度調整部の例であり、リンス液供給部３０がリンス液供給部の例であり、処理液供給部４０が処理液供給部の例であり、リンスノズル３１が第１のリンスノズルの例であり、スピンチャック１が回転保持部の例であり、バックリンスノズル３５が第２のリンスノズルの例であり、温調部Ｃ４が処理液温度調整部の例である。
　請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
　本発明は、種々の基板の処理に利用可能である。

Claims (8)

  1. 一面に感光性材料からなるレジスト膜が形成された基板を処理する基板処理装置であって、
    　現像液を用いて前記レジスト膜の現像処理を行うことにより基板の前記一面にレジストパターンを形成する現像処理部と、
    　前記現像処理部による現像処理後に基板の温度を一定範囲内に調整しつつ前記レジストパターンを覆うように基板の前記一面に前記レジスト膜よりも高いエッチング耐性を有する反転膜を形成する反転膜形成部とを備える、基板処理装置。
  2. 前記反転膜形成部は、
    　リンス液の温度を前記一定範囲内に調整するリンス液温度調整部と、
    　前記リンス液温度調整部により温度が調整されたリンス液を基板に供給するリンス液供給部と、
    　前記リンス液供給部によるリンス液の供給後に基板の前記一面に前記反転膜の材料からなる処理液を供給する処理液供給部とを含む、請求項１記載の基板処理装置。
  3. 前記リンス液供給部は、
    　基板の前記一面にリンス液を吐出する第１のリンスノズルを含む、請求項２記載の基板処理装置。
  4. 基板を保持して回転する回転保持部をさらに備え、
    　前記処理液供給部は、前記第１のリンスノズルにより供給されたリンス液が基板の前記一面に残留しかつ前記回転保持部により基板が回転される状態で、基板の前記一面に前記処理液を供給する、請求項３記載の基板処理装置。
  5. 前記リンス液供給部は、
    　基板の前記一面と反対側の他面にリンス液を吐出する第２のリンスノズルを含む、請求項２～４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記反転膜形成部は、
    　前記処理液の温度を前記一定範囲内に調整する処理液温度調整部をさらに含み、
    　前記処理液供給部は、前記処理液温度調整部により温度が調整された処理液を基板の前記一面に供給する、請求項２～５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記反転膜形成部は、
    　前記反転膜の材料からなる処理液の温度を前記一定範囲内に調整する処理液温度調整部と、
    　前記現像処理部により供給された現像液が基板の前記一面上に残留する状態で、前記処理液温度調整部により温度が調整された処理液を基板の前記一面に供給する処理液供給部とを含む、請求項１記載の基板処理装置。
  8. 一面に感光性材料からなるレジスト膜が形成された基板を処理する基板処理方法であって、
    　前記レジスト膜の現像処理を行うことにより基板の前記一面にレジストパターンを形成する工程と、
    　現像処理部による現像処理後に基板の温度を一定範囲内に調整しつつ前記レジストパターンを覆うように基板の前記一面に前記レジスト膜よりも高いエッチング耐性を有する反転膜を形成する工程とを含む、基板処理方法。
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