(57)【要約】【課題】基板表面が疎水化された状態にありながら、裏面洗浄時に、生成された有機膜を基板周縁部の所望の位置でエッジカットできるとともに、洗浄ムラが生じないようにすることができる基板処理装置を提供する。【解決手段】ウェハ１００の裏面１０２全面を覆うように保持し、加熱処理手段を有するウェハ保持マスク１６をチャンバ１１内に備える基板処理部１０と、ウェハ１００の表面１０１を選択的に疎水化するように、基板処理部１０に気体の疎水化処理剤２２Ａを供給する疎水化処理剤供給部２０と、を備える。【選択図】        図１
2010040747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の裏面全面を覆うように保持する基板保持手段と、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記基板の表面のみを選択的に疎水化する疎水化手段と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記基板保持手段は、前記基板の裏面全面と密着して前記基板を保持し、
前記疎水化手段は、気体の疎水化処理剤を前記基板の表面に供給することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記疎水化手段は、
液体状の疎水化処理剤を液滴として吐出する液滴吐出手段と、
前記液滴吐出手段を前記基板の表面の周縁部上に所定の距離をおいて配置し、基板面と平行な方向に前記液滴吐出手段を移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記疎水化手段は、前記基板の表面の周縁部の所定の位置に、前記基板の表面から所定の距離をおいて配置される、液体状の疎水化処理剤を液滴として吐出する液滴吐出手段であり、
前記基板保持手段は、前記基板の中心を通り前記基板面に垂直な軸を中心に回転可能な構成を有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項５】
基板の表面全面を覆うように保持する基板保持手段と、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記基板の裏面に対向して配置され、前記基板の裏面に形成された疎水化処理剤を前記基板から解離させることが可能な光を照射する光照射手段と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板の表面および周縁部、裏面を処理する基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、さらなる半導体装置の微細化に対応するために、様々なリソグラフィ技術が検討されている。その中のひとつに、液浸露光法が挙げられる。液浸露光法は、投影レンズと露光対象であるレジスト膜との間の光路を空気に比べて屈折率の大きな液浸液で満たすことで、光路媒質が空気の場合に比べて、限界解像以下での微細パターンの形成を可能にするものである。現在、主流とされている液浸露光装置は、投影レンズとレジスト膜との間に位置する光路周辺部のみに光路媒質を占める方式（部分液浸露光装置）である（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この液浸露光では、被処理基板が親水性の場合、撥水性が低いことから露光時の水（液浸液）が基板上に残ってしまう。この水残りを防ぐため、被処理基板を疎水性にすることによって基板の撥水性を高め基板を保護することが必要とされている。そこで従来では、基板全面を疎水化していた。これによって、基板上の水残り、基板裏面への水の回りこみ、水の付着による基板の伸縮を防ぐことで、液浸露光時の問題を解決するとともに、有機膜との密着性も高めていた。
【０００４】
しかし、被処理基板全面が疎水化されていることで、基板に有機膜を成膜する際に有機膜の基板裏面への回り込みが生じ、さらに基板裏面洗浄の際に基板の撥水性が高いため、洗浄剤のはじきを起こし、基板周縁部における有機膜のカット面がばらつくといった問題が生じている。その結果、基板周縁部のエッジカットされなかった有機膜が液浸露光装置内の搬送アームに接触して膜剥がれを起こし、搬送アームで汚染が生じる危険性がある。
【０００５】
また、疎水化処理後に基板裏面に異物（パーティクル）があると、パーティクルを除去するために基板洗浄処理を行う必要がある。しかし、従来の基板処理方法では基板全面が疎水化されているため、基板裏面の洗浄の際に洗浄液をはじき、ウォータマークを発生させてしまうという問題点があった。さらに、基板表面にも異物があると、有機膜塗布の際に異物箇所で有機膜が弾かれてしまうために、事前に基板表面のパーティクル除去を行う必要がある。しかし、表面全体が疎水化されていると、水はじきを起し、基板全面を洗浄できずにパーティクル除去が困難となるという問題点があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１９４５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、基板表面が疎水化された状態にありながら、裏面洗浄時に、生成された有機膜を基板周縁部の所望の位置でエッジカットできるとともに、洗浄ムラが生じないようにすることができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、基板の裏面全面を覆うように保持する基板保持手段と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記基板の表面のみを選択的に疎水化する疎水化手段と、を備えることを特徴とする基板処理装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の一態様によれば、基板の表面全面を覆うように保持する基板保持手段と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記基板の裏面に対向して配置され、前記基板の裏面に形成された疎水化処理剤を前記基板から解離させることが可能な光を照射する光照射手段と、を備えることを特徴とする基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板表面が疎水化された状態にありながら、裏面洗浄時に、生成された有機膜を基板周縁部の所望の位置でエッジカットできるとともに、洗浄ムラが生じないようにすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態にかかる基板処理装置を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の実施の形態で用いられる図は模式的なものであり、縦横の比率などは現実のものとは異なる。
【００１２】
（第１の実施の形態）
この第１の実施の形態の基板処理方法では、露光処理が施される被処理基板の表面上にレジスト膜を形成するのに先立って、基板の表面に疎水化処理を施し、裏面には疎水化処理を施さないものである。以下に、この第１の実施の形態について、具体的にかつ詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施の形態による基板処理装置の構成の一例を示す断面図である。この基板処理装置は、被処理基板（以下、ウェハという）１００に疎水化処理を施す基板処理部１０と、基板処理部１０に疎水化処理剤２２Ａを供給する疎水化処理剤供給部２０と、疎水化処理剤供給部２０から基板処理部１０への疎水化処理剤２２Ａの供給を制御する制御部４０と、を備える。
【００１４】
基板処理部１０は、チャンバ１１と、疎水化処理剤導入口１２と、拡散板１３と、吸気口１４と、排気口１５と、ウェハ保持マスク１６と、を備える。チャンバ１１は、ウェハ１００を収納し、ウェハ１００の表面を疎水化処理する空間を提供する。
【００１５】
疎水化処理剤導入口１２は、後述する疎水化処理剤供給部２０から送られてくる疎水化処理剤２２Ａをチャンバ１１内に導入する。この例では、疎水化処理剤導入口１２は、チャンバ１１の上部に設けられている。
【００１６】
拡散板１３は、チャンバ１１内に導入される雰囲気をチャンバ１１内に均一に拡散する。この図では、拡散板１３は、チャンバ１１内の高さ方向のほぼ中央付近に上下の空間１１０Ａ，１１０Ｂを区切るように設けられている。疎水化処理剤導入口１２から導入された疎水化処理剤２２Ａを拡散板１３よりも下の空間１１０Ｂに一様に拡散させるように、拡散板１３には複数の貫通孔１３１が設けられている。また、拡散板１３の端部には、支持部材１３２が設けられており、この支持部材１３２が脚の役割をして拡散板１３をチャンバ１１内に支持固定する役割を有している。この支持部材１３２の上面の一部と、拡散板１３よりも下の位置にそれぞれ開口部１３３，１３４が設けられており、疎水化処理剤導入口１２から上の空間１１０Ａ内に導入された疎水化処理剤２２Ａを、拡散板１３の下の空間１１０Ｂに側面から供給する役割を有している。
【００１７】
吸気口１４は、疎水化処理が終了した後、空気または窒素などの不活性ガス１４Ａをチャンバ１１内に導入ための導入口である。この例では、吸気口１４は、チャンバ１１の下部に設けられている。
【００１８】
排気口１５は、チャンバ１１内に導入された疎水化処理剤２２Ａや、空気などの各種の不活性気体をチャンバ１１外に排出する。この例では、排気口１５は、拡散板１３とチャンバ１１の上面の中央付近に設けられた開口部を、管で接続して、外部に排出するように構成したものである。
【００１９】
なお、疎水化処理剤導入口１２、吸気口１４および排気口１５の設置位置は、図１に示されたものに限定されるものではない。たとえば、疎水化処理剤導入口１２は、チャンバ１１内への疎水化処理剤２２Ａの充填効率が良好な位置に設けられればよい。このような設定は、吸気口１４および排気口１５についても同様であり、吸気口１４は、不活性気体によるチャンバ１１内の疎水化処理剤２２Ａの置換効率が良好な位置に設ければよく、また、排気口１５は、チャンバ１１内からチャンバ１１外への疎水化処理剤２２Ａや不活性気体の排気効率が良好な位置に設ければよい。
【００２０】
ウェハ保持マスク１６は、疎水化処理するウェハ１００を保持、固定するとともに、疎水化処理時にウェハ１００の裏面１０２が疎水化されないようにウェハ１００の裏面１０２全面をマスクする機能を有する。図２は、ウェハ保持マスクの構造を模式的に示す断面図であり、図３は、ウェハの形状を説明するための図である。図３に示されるように、一般的にウェハ１００は、厚さが均一で素子が形成される領域である中央部１０３と、中央部１０３の周囲に設けられ、端部に行くほど厚さが薄くなるエッジ部１０４と、を有する。また、エッジ部１０４は、搬送中のダストやウェハ割れを防止するためにウェハ１００の終端部（周縁部）を面取り加工したベベル部１０５と、基板面に平行な方向のウェハ１００の最外周部分を形成する端部１０６と、を有する。
【００２１】
図２に示されるように、ウェハ保持マスク１６は、図３に示されるウェハ１００の裏側形状と合致するように凹部１６１が設けられている。つまり、ウェハ１００の中央部１０３と厚さの異なるエッジ部１０４との裏面と、密着性よく接触して保持するように凹部１６１が形成されている。そして、ウェハ１００は、裏面１０２全面をウェハ保持マスク１６に密着させるようにして凹部１６１内に載置される。なお、ここでは、使用するウェハ１００の種類に合わせた凹部１６１の形状を有するウェハ保持マスク１６が、予め複数種類用意されているものとする。そして、処理を行う前に、そのウェハ１００に対応するウェハ保持マスク１６が取り替えられる。
【００２２】
また、このウェハ保持マスク１６には、ウェハ１００を真空引きによって吸着するための複数の小さな穴１６２が設けられており、ウェハ１００に影響を及ぼさない程度に低真空引き（１０4Ｐａ程度）して、ウェハ１００の裏面１０２に疎水性ガスが進入するのを防ぐ。さらに、ウェハ保持マスク１６は、ウェハ１００の表面１０１での改質反応を促進させるように、ウェハ１００を加熱する図示しない加熱処理手段を有している。この加熱処理手段によって、ウェハ１００の裏面１０２の温度がおおよそ８０℃以上２００℃以下となるように加熱することができる。なお、この加熱処理手段は、ウェハ保持マスク１６と一体的に設けられていても、ウェハ保持マスク１６とは別に設けられていてもよい。
【００２３】
疎水化処理剤供給部２０は、疎水化処理剤の薬液２２を供給する薬液供給部２１と、疎水化処理剤を含む雰囲気を作成する疎水化処理剤作成部２３と、薬液供給部２１および疎水化処理剤作成部２３に窒素を供給する窒素供給部２５，２６と、を備える。
【００２４】
薬液供給部２１は、疎水化処理剤の薬液２２を蓄えている。また、この薬液供給部２１には、窒素供給部２５と接続される窒素供給管３１と、疎水化処理剤作成部２３と接続される接続管３２と、を備える。窒素供給管３１の一方の端部は、薬液供給部２１中で薬液２２と接触しない位置に配置される。また、接続管３２の一方の端部は、薬液供給部２１の底部付近、つまり薬液２２中に浸かるように設けられている。疎水化処理剤の薬液２２としては、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などに代表されるシランカップリング剤やフロロカーボン系の処理剤を用いることができる。また、窒素供給管３１には、窒素供給部２５からの窒素の供給のオン／オフを切換えるガスバルブ３１１が設けられている。このガスバルブ３１１がオンにされると、薬液供給部２１中の薬液２２が接続管３２を介して疎水化処理剤作成部２３へと圧送される。
【００２５】
疎水化処理剤作成部２３は、薬液供給部２１から供給された薬液２２を所定の量蓄え、薬液２２以外の空間に疎水化雰囲気を作成する。このため、疎水化処理剤作成部２３には、薬液２２の重量（容量）を検知する重量センサ２４が設けられている。この重量センサ２４で検出された薬液の容量は、制御部４０へと送られる。
【００２６】
この疎水化処理剤作成部２３には、薬液供給部２１と接続される接続管３２と、窒素供給部２６と接続される窒素供給管３３と、基板処理部１０と接続され、疎水化処理剤２２Ａを基板処理部１０に導入する導入管３４と、が接続されている。
【００２７】
窒素供給管３３の一方の端部は、疎水化処理剤作成部２３で薬液２２内に浸漬するように設けられている。この窒素供給管３３には、窒素供給部２６からの窒素の供給のオン／オフを切換えるガスバルブ３２１が設けられている。このガスバルブ３２１がオンにされると、窒素が薬液２２内に導入され、バブリングによって、疎水化処理剤作成部２３内の薬液２２以外の空間に疎水化雰囲気が作成される。なお、窒素供給部２６は、高純度窒素を供給可能なものであることが望ましい。このように疎水化処理剤作成部２３では、窒素供給部２６からの窒素の供給によって薬液２２内でバブリングを生じさせ、疎水化雰囲気を作成する。
【００２８】
導入管３４の一方の端部は、疎水化処理剤作成部２３内の空間に生じた疎水化処理剤（ガス）２２Ａを基板処理部１０へと供給するために、疎水化処理剤作成部２３の薬液２２に浸漬しない位置に設けられている。この導入管３４には、疎水化処理剤２２Ａの基板処理部１０への供給のオン／オフを切換えるガスバルブ３４１が設けられている。このガスバルブ３４１がオンにされると、疎水化処理剤作成部２３内の疎水化処理剤２２Ａが基板処理部１０のチャンバ１１内へと導入される。
【００２９】
制御部４０は、疎水化処理剤作成部２３に溜められている薬液２２の量が予め定められた量となるように、重量センサ２４からの信号に基づいてガスバルブ３１１のオン／オフを制御する薬液量制御機能４１と、基板処理部１０への疎水化処理剤２２Ａの供給のオン／オフを切換えるために、ガスバルブ３２１，３４１のオン／オフを制御する疎水化処理制御機能４２と、を有する。
【００３０】
つぎに、この第１の実施の形態による基板処理方法について説明する。図４は、第１の実施の形態による基板処理方法の一例を示すフローチャートである。また、図５は、処理されたウェハの様子を模式的に示す断面図である。まず、半導体装置の製造などにおいて加工対象となる被加工膜が形成されているがレジスト膜などは設けられていない図５（ａ）に示されるウェハ１００を基板処理装置の基板処理部１０のチャンバ１１内に搬送し、表面１０１を上方（裏面１０２を下方）に向けてウェハ１００をウェハ保持マスク１６の凹部１６１に載置する（ステップＳ１１）。ウェハ１００の表面１０１に対して選択的に疎水化処理を施すため、ウェハ１００の裏面１０２をウェハ保持マスク１６によって吸着加熱し、ウェハ１００の裏面１０２全面をウェハ保持マスク１６と密着させるようにして覆う（ステップＳ１２）。たとえば、チャンバ１１内のウェハ保持マスク１６にウェハ１００を載置した後、チャンバ１１内の雰囲気を排気口１５より排気してチャンバ１１の内部を負圧にするとともに、ウェハ１００の裏面１０２をウェハ保持マスク１６の加熱処理手段によって、ウェハ１００の裏面１０２の温度が８０℃以上２００℃以下になるように調整する。
【００３１】
このような設定の下、疎水化処理剤導入口１２を介してチャンバ１１内に疎水化処理剤２２Ａを導入し、疎水化処理雰囲気を形成して疎水化処理を行う（ステップＳ１３）。ここでは、疎水化処理剤の薬液２２としてＨＭＤＳが薬液供給部２１に溜められているものとする。
【００３２】
まず、制御部４０の薬液量制御機能４１からの指示によってガスバルブ３１１が開けられ、窒素供給部２５から圧送される窒素によって、薬液供給部２１からＨＭＤＳ（薬液２２）が接続管３２を介して疎水化処理剤作成部２３内へと供給される。このとき、薬液量制御機能４１は、重量センサ２４から送られる信号によって、疎水化処理剤作成部２３内の薬液量が所定量となるまで、ガスバルブ３１１を開いた状態とし、薬液２２を疎水化処理剤作成部２３内へと供給する。所定量のＨＭＤＳ２２が疎水化処理剤作成部２３内に満たされると、ガスバルブ３１１は閉じられ、薬液供給部２１から疎水化処理剤作成部２３へのＨＭＤＳ２２の供給が停止される。
【００３３】
ついで、制御部４０の疎水化処理制御機能４２からの指示によってガスバルブ３２１が開けられ、窒素供給部２６から導入された窒素は、窒素供給管３３の先端部からＨＭＤＳ２２内に排出され、ＨＭＤＳ２２内でバブリングされた状態となり、疎水化処理剤作成部２３内に疎水化処理剤２２Ａを含む雰囲気が作成される。そして、制御部４０の疎水化処理制御機能４２からの指示によってガスバルブ３４１が開けられると、疎水化処理剤作成部２３内に満たされた疎水化処理剤２２Ａが導入管３４を介して、疎水化処理剤導入口１２からチャンバ１１内に導入される。
【００３４】
疎水化処理剤導入口１２からチャンバ１１内の上側の空間１１０Ａに導入された疎水化処理剤２２Ａは、拡散板１３に形成された貫通孔１３１を介して下側の空間１１０Ｂへと拡散される。また、拡散板１３の支持部材１３２に設けられた開口部１３３，１３４を介しても下側の空間１１０Ｂへと拡散される。このようにして、疎水化処理剤２２Ａはウェハ１００の上側と側面側から供給され、ＨＭＤＳを含む水蒸気がウェハ１００の表面１０１に接触することによって、ウェハ１００の表面１０１が疎水化処理される。
【００３５】
この疎水化処理は、所定の温度で所定の時間行われる。たとえば、ＨＭＤＳに接触させる際のウェハ１００の温度は、室温から２００℃までの温度に設定されることが望ましい。また、ウェハ１００の温度は、ＨＭＤＳの反応温度およびウェハ１００上に設けられる各種塗布膜の耐熱性などを考慮して決定されればよい。また、疎水化処理にかける時間は、おおよそ１０〜３００秒までの範囲が望ましい。
【００３６】
さらに、この第１の実施の形態においては、疎水化処理後のウェハ１００に対する純水の接触角が約４５°以上となるような条件で、特に、疎水化処理後のウェハ１００の表面１０１およびベベル部１０５に対する純水の接触角が約６０°以上となるような条件で疎水化処理を行うことが望ましい。
【００３７】
なお、このとき、裏面１０２はウェハ保持マスク１６によって吸着保持されているため、疎水化処理剤２２Ａ（ＨＭＤＳ）と接触することがない。つまり、ウェハ１００の裏面１０２は疎水化処理されず基板の性質が均一の状態のままとなる。その結果、後の回転塗布法による被膜の形成処理時のウェハ１００の裏面１０２のバックリンスの効きが、裏面１０２全体に渡って均一でかつ良くなり、裏面１０２に付着したパーティクル除去を正常に行うことが可能となる。また、ウェハ１００の表面１０１のみが疎水化されることによって、表面１０１のみ有機膜との密着性が高い状態となるため、表面１０１のみに選択的に有機膜を成膜することが可能となる。ただし、液浸露光処理時の水漏れを考慮して、ウェハ１００の表面１０１の疎水化処理は水漏れが生じない範囲まで処理することとする。
【００３８】
また、疎水化処理中に疎水化処理剤作成部２３のＨＭＤＳ２２の容量（重量）が所定値よりも小さくなったことを重量センサ２４が検知した場合には、制御部４０の薬液量制御機能４１はガスバルブ３１１を開き、重量センサ２４によって検知される容量（重量）が所定値となるまで、窒素供給部２５から圧送される窒素によって、薬液供給部２１からＨＭＤＳ２２が疎水化処理剤作成部２３内へと供給される。そして、所定量のＨＭＤＳ２２が疎水化処理剤作成部２３内に満たされると、ガスバルブ３１１は閉じられ、薬液供給部２１から疎水化処理剤作成部２３へのＨＭＤＳ２２の供給が停止される。
【００３９】
所定時間の疎水化処理が終了すると、制御部４０の疎水化処理制御機能４２は、バルブ３２１，３４１を閉じ、基板処理部１０のチャンバ１１内への疎水化処理剤２２Ａの供給を止める。その後、疎水化処理剤２２Ａを排気口１５からチャンバ１１外部へと排気し、吸気口１４から空気または窒素などの不活性ガス１４Ａをチャンバ１１内に導入する。チャンバ１１内が不活性ガス雰囲気で満たされると、疎水化処理されたウェハ１００をチャンバ１１内から取り出す。以上によって、図５（ｂ）に示される表面１０１のみが疎水化処理されたウェハ１００が得られる。なお、図では、疎水化処理された部分を疎水化処理部１１１として示している。
【００４０】
ついで、図５（ｃ）に示されるように、疎水化処理が施されたウェハ１００の表面１０１上に反射防止膜１１２を形成する（ステップＳ１４）。反射防止膜１１２は、たとえば塗布装置を用いてスピンコート法によって形成することができる。具体的には、回転しているウェハ１００の表面１０１の中心部に反射防止膜用塗布材料を滴下して表面１０１全体に広げる。このとき、ウェハ１００の裏面１０２側には、リンス液が供給され裏面洗浄が行われる。この裏面洗浄時に、裏面１０２には疎水化処理が行われていないため、リンス液が裏面１０２全体に均一に広がり、洗浄処理を効果的に行うことができる。反射防止膜１１２を形成した後、加熱処理を行う。これによって、ウェハ１００の表面１０１上に反射防止膜１１２が形成される。この反射防止膜１１２は、疎水化処理部１１１に重なってウェハ１００の中央部１０３およびベベル部１０５の上面部を覆って成膜されている。なお、この反射防止膜１１２の膜厚および膜種は任意とすることができる。また、反射防止膜１１２を複数層設けてもよい。
【００４１】
ついで、図５（ｄ）に示されるように、反射防止膜１１２の表面上にレジスト膜１１３を形成する（ステップＳ１５）。ここでは、レジスト膜１１３として、酸発生剤を含むＡｒＦ化学増幅型レジスト膜を採用するものとする。このレジスト膜１１３も、反射防止膜１１２と同様の方法によって成膜される。つまり、スピンコート法によって、裏面洗浄を行いながら反射防止膜１１２上にＡｒＦ化学増幅型レジストの塗布材料を広げた後、加熱処理を施すことによって、塗布材料中に含まれる溶剤を気化させて除去する。これによって、反射防止膜１１２の表面上にレジスト膜１１３が形成される。このレジスト膜１１３の膜厚は任意とする。
【００４２】
さらに、図５（ｅ）に示されるように、レジスト膜１１３の表面上に現像液に可溶な液浸露光用保護膜（以下、単に保護膜という）１１４を形成する（ステップＳ１６）。この保護膜１１４も、反射防止膜１１２およびレジスト膜１１３と同様に、回転塗布および加熱処理によって成膜される。また、回転塗布の際には、裏面洗浄が実施される。保護膜１１４は疎水化処理部１１１の一部を覆って成膜されている。具体的には、保護膜１１４は、反射防止膜１１２、レジスト膜１１３およびウェハ１００のベベル部１０５の側面部に形成された疎水化処理部１１１を覆って成膜されている。
【００４３】
以上の反射防止膜１１２、レジスト膜１１３および保護膜１１４を形成するための回転塗布時に裏面洗浄を行うが、ウェハ１００の裏面１０２は疎水化処理がなされておらず、均一な性質を有しているために、リンス液との濡れ性がよく、裏面１０２に付着したパーティクルなどを効果的に洗浄することができる。また、リンス液が裏面全体に広がるので、洗浄ムラが生じず、ウォータマークを低減することが可能となる。さらに、それぞれの膜のエッジカット面のばらつきを抑制することができる。
【００４４】
ついで、反射防止膜１１２、レジスト膜１１３および保護膜１１４が設けられたウェハ１００に対して液浸露光処理を施す（ステップＳ１７）。具体的には、液浸型露光装置で被加工膜を加工するための半導体素子パターン（レチクルパターン）をレジスト膜１１３に転写して潜像を形成する。
【００４５】
その後、半導体素子パターンの潜像が形成されたウェハ１００に対して加熱処理（ポストエクスポージャベーク（以下、ＰＥＢという））を行って（ステップＳ１８）、レジスト膜１１３内に発生した酸の拡散反応および増幅反応を促進させる。ついで、ＰＥＢが施されたウェハ１００を現像し（ステップＳ１９）、純水で現像液を洗い流す洗浄処理を行って（ステップＳ２０）、乾燥させることによって、レジスト膜１１３に半導体素子パターン（レジストパターン）が形成される。以上によって、この第１の実施の形態による基板処理が終了する。
【００４６】
この後、レジストパターンが形成されたウェハ１００を所定の加工工程に流す。つまり、レジストパターンが形成されたウェハ１００を、トランジスタ製造工程や配線形成工程などの他の前工程に流す。続けて、前工程を経たウェハ１００をさらにダイシング、チップマウンティング、ボンディングおよびモールディングなどの後工程に流す。後工程を経ることによって、所望の半導体装置を得ることができる。すなわち、レジスト膜１１３が設けられるのに先立って疎水化処理装置によって、表面１０１の中央部１０３およびベベル部１０５に疎水化処理が施されたウェハ１００を具備する半導体装置を得る。
【００４７】
この第１の実施の形態によれば、ウェハ１００の疎水化処理時に、裏面１０２にマスクをして表面１０１のみを疎水化処理したので、後の回転塗布による被膜形成工程における裏面洗浄時に、裏面１０２が均一化されているので洗浄ムラが生じず、パーティクルを除去し、ウォータマークを低減することができるという効果を有する。また、裏面１０２の洗浄液に対する特性が均一であるので、エッジカット面のばらつきも抑制することができるという効果を有する。
【００４８】
（第２の実施の形態）
この第２の実施の形態の基板処理方法では、疎水化処理をウェハ表面の周縁部（一般的にはベベル部）のみ行い、ウェハ表面の中央部と裏面には疎水化処理を施さないものである。以下に、この第２の実施の形態について説明する。
【００４９】
図６は、基板処理装置の基板処理部の第２の実施の形態の構成の一例を模式的に示す断面図である。この基板処理部１０は、第１の実施の形態の構成に加えて、ウェハ１００の表面１０１の中央部１０３を含む領域を密着して覆うマスク１７をさらに備える構成となっている。なお、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
【００５０】
このような基板処理装置を用いた基板処理方法について説明する。疎水化処理時において、基板処理部１０のチャンバ１１内にウェハ１００を搬送し、ウェハ保持マスク１６の凹部１６１に載置して吸着保持した後、ウェハ１００の表面１０１の中央部１０３を含む領域を覆うようにマスク１７をウェハ１００の表面１０１に密着させて配置する。そして、疎水化処理を行うと、ウェハ１００の表面１０１のマスク１７で覆われていない周縁部（ベベル部１０５）のみが疎水化されることになる。なお、その他の工程は、第１の実施の形態で説明したものと同様であるので、その説明を省略する。
【００５１】
図７は、第２の実施の形態の基板処理方法によって保護膜まで形成された状態のウェハの断面を模式的に示す図である。この図に示されるように、疎水化処理部１１１は、ウェハ１００の周縁部にのみ形成されており、ウェハ１００の表面１０１の中央部１０３と裏面１０２には、形成されていない。このように周縁部のみに疎水化処理部１１１が形成された状態でも、その上に形成される有機膜（たとえば保護膜１１４）との良好な密着性を得ることができる。
【００５２】
この第２の実施の形態によれば、ウェハ１００の表面１０１の中央部１０３を含む領域を疎水化処理していないので、この領域を洗浄液で洗浄するときに、この領域全体に洗浄液が広がり、この領域に付着したパーティクルなどを洗浄処理で除去することができるとともに洗浄ムラが生じないという効果を、第１の実施の形態の効果に加えて有する。また、ウェハ１００上の必要最小限の領域のみを疎水化処理することができる。
【００５３】
（第３の実施の形態）
この第３の実施の形態の基板処理方法では、疎水化処理をウェハ表面の周縁部（一般的にはベベル部）のみに疎水性液体を塗布することによって行い、ウェハ表面の中央部と裏面には疎水化処理を施さないものである。以下に、この第３の実施の形態について説明する。
【００５４】
図８は、第３の実施の形態による基板処理装置の構成の一例を模式的に示す図である。この基板処理装置は、チャンバ５１内に、円形状のウェハ１００を保持しながら加熱可能に保持するウェハ保持部５２と、ウェハ１００の周縁部のみに疎水性液体の液滴を吐出して塗布するインクジェットヘッドなどの液滴吐出ヘッド５３と、液滴吐出ヘッド５３を支持する支持部材５４と、支持部材５４を介して液滴吐出ヘッド５３をウェハ１００の周縁部に円を描くように移動させる移動部５５と、を備える。疎水性液体としては、ＨＭＤＳ液またはフッ素系樹脂を用いることができる。
【００５５】
なお、この図８の例では、液滴吐出ヘッド５３は１つのみ設けられている場合を示しているが、ウェハ１００の半径方向に複数連続して配置して、所定の幅の領域に液滴を吐出させるように構成してもよい。また、支持部材５４が、ウェハ１００の半径方向に伸縮可能に構成され、所定の幅の領域に液滴を吐出させるように構成してもよい。
【００５６】
この基板処理装置を用いた基板処理方法について説明する。チャンバ５１内にウェハ１００を搬送し、ウェハ保持部５２上に載置する。ウェハ保持部５２は、たとえば吸着機構を有しており、載置されたウェハ１００を固定して保持する。また、ウェハ保持部５２は加熱処理手段を有しており、ウェハ１００が所定の温度となるように加熱する。
【００５７】
ついで、移動部５５によって、液滴吐出ヘッド５３を所定の速度でウェハ１００の周縁部上を移動させながら、液滴吐出ヘッド５３から疎水性液体の液滴を吐出させる。ウェハ保持部５２によってウェハ１００が加熱されているので、ウェハ１００の周縁部に吐出された液滴は加熱され、溶剤が蒸発して疎水化処理部が形成される。その後、ウェハ１００を室温に冷却し、第１の実施の形態の図４のフローチャートのステップＳ１４以降の処理が行われる。
【００５８】
なお、上述した説明では、ウェハ保持部５２は、加熱処理手段を備えている場合を説明したが、加熱処理手段はウェハ保持部５２と一体でなくてもよい。
【００５９】
この第３の実施の形態によれば、液滴吐出ヘッド５３をウェハ１００の周縁部上で移動させながら疎水性液体を吐出して疎水化処理部を形成したので、第１の実施の形態に比して基板処理装置の構成を簡略化することができ、疎水化の必要な部分にのみ疎水化処理を行うことができるという効果を、第１の実施の形態の効果に加えて有する。
【００６０】
（第４の実施の形態）
この第４の実施の形態では、第３の実施の形態と同様に疎水性液体をウェハ表面の周縁部のみに塗布することによって疎水化処理を行うものであるが、第３の実施の形態とは異なる方法によって疎水化処理を行う場合について説明する。
【００６１】
図９は、第４の実施の形態による基板処理装置の構成の一例を模式的に示す図である。この基板処理装置は、チャンバ６１内に、円形状のウェハ１００を加熱しながら回転可能に保持するウェハ回転保持部６２と、ウェハ１００の周縁部のみに疎水性液体の液滴を噴射して塗布するインクジェットヘッドなどの液滴吐出ヘッド６３と、液滴吐出ヘッド６３を支持する支持部材６４と、を備える。疎水性液体としては、ＨＭＤＳ液またはフッ素系樹脂を用いることができる。
【００６２】
なお、この図９の例では、液滴吐出ヘッド６３は１つのみ設けられている場合を示しているが、ウェハ１００の半径方向に複数連続して配置して、所定の幅の領域に液滴を吐出させるように構成してもよい。また、支持部材６４は、ウェハ１００のサイズが変わった場合や液滴吐出ヘッド６３よりも広い幅の範囲を疎水化処理する場合にも対応可能なように、ウェハ１００の半径方向に伸縮可能な構成となっていてもよい。
【００６３】
この基板処理装置を用いた基板処理方法について説明する。チャンバ６１内にウェハ１００を搬送し、ウェハ回転保持部６２上に載置する。ウェハ回転保持部６２は、たとえば吸着機構を有しており、載置されたウェハ１００を固定して保持する。また、ウェハ回転保持部６２は加熱処理手段を有しており、ウェハ１００が所定の温度となるように加熱する。
【００６４】
ついで、ウェハ回転保持部６２は、所定の速度で吸着保持したウェハ１００を、ウェハ１００の中心を通るウェハ１００に垂直な軸を中心に回転させるとともに、液滴吐出ヘッド６３から疎水性液体の液滴が吐出される。これによって、ウェハ１００の周縁部に疎水性液体が吐出される。このとき、ウェハ回転保持部６２によってウェハ１００が加熱されているので、ウェハ１００の周縁部に吐出された液滴は加熱され、疎水化処理部が形成される。その後、ウェハ１００を室温に冷却し、第１の実施の形態の図４のフローチャートのステップＳ１４以降の処理が行われる。
【００６５】
なお、上述した説明では、ウェハ回転保持部６２は、加熱処理手段を備えている場合を説明したが、加熱処理手段はウェハ回転保持部６２と一体でなくてもよい。
【００６６】
この第４の実施の形態によっても、第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
（第５の実施の形態）
この第５の実施の形態の基板処理方法では、上述した第１〜第４の実施の形態とは異なり、ウェハ全面を疎水化処理した後に、ウェハの裏面に親水化処理を施すものである。以下に、この第５の実施の形態について説明する。
【００６８】
図１０は、第５の実施の形態による親水化処理装置の一例を模式的に示す断面図である。この親水化処理装置は、チャンバ７１に、排気口７２と、吸気口７３と、ウェハ保持部７４と、光源７５と、を備える。
【００６９】
排気口７２は、親水化処理中にチャンバ７１内を所定の真空度にし、また雰囲気ガスを排気する。吸気口７３は、親水化処理後に、チャンバ７１内に空気や窒素などの不活性ガスを導入するための導入口である。
【００７０】
ウェハ保持部７４は、疎水化処理が終了したウェハ１００の表面１０１側が該ウェハ保持部７４と対向するようにウェハ１００を保持する。このウェハ保持部７４は、ウェハ１００の表面１０１全面が被覆されるようにウェハ１００を保持することが望ましい。ウェハ１００を保持する方法として、たとえば吸着によって保持する方法を挙げることができる。また、このウェハ保持部７４には保持したウェハ１００を加熱するための加熱処理手段が設けられている。この例では、ウェハ保持部７４はチャンバ７１内の上部に設けられており、ウェハ１００の裏面１０２がチャンバ７１の底面と対向するようにウェハ１００を保持している。
【００７１】
光源７５は、ウェハ１００の裏面１０２に形成された疎水化処理部を親水化させることが可能な光７６をウェハ保持部７４に保持されたウェハ１００の裏面１０２に照射する。たとえば、ウェハ１００の裏面１０２にＨＭＤＳが形成されている場合には、ＨＭＤＳとウェハ１００との結合を解離することができるＸｅエキシマランプなどを光源７５として用いることができる。これによって、光源７５からの光７６がウェハ１００の裏面１０２に到達し、ＨＭＤＳとウェハ１００との結合を解離して、裏面１０２が親水化される。
【００７２】
なお、疎水化処理部を構成する被膜を、光７６の照射によってウェハ１００と解離させるようにしているので、光源７５からの光７６がウェハ１００の表面１０１側に回りこまないようにウェハ保持部７４を構成することが望ましい。
【００７３】
つぎに、このような親水化処理装置を用いた基板処理方法について説明する。図１１は、第５の実施の形態による基板処理方法の一例を示すフローチャートである。まず、たとえば従来から使用されている疎水化処理装置内に、半導体装置の製造などにおいて加工対象となる被加工膜が形成されているがレジスト膜などは設けられていないウェハ１００を搬送した後（ステップＳ３１）、ウェハ１００全面を疎水化処理する（ステップＳ３２）。
【００７４】
ついで、全面を疎水化処理したウェハ１００を、たとえば図１０に示される親水化処理装置に搬送し（ステップＳ３３）、ウェハ１００の裏面１０２を親水化処理する（ステップＳ３４）。図１０に示されるように、親水化処理装置のチャンバ７１内にウェハ１００を搬送した後、疎水化処理されたウェハ１００の表面１０１をウェハ保持部７４で吸着保持し、所定の温度に加熱する。そして、チャンバ７１内を所定の真空度にした後、光源７５から光７６を放射させる。この光７６は、ウェハ１００に結合しているＨＭＤＳをウェハ１００から解離させる。解離したＨＭＤＳは排気口７２からチャンバ７１外へと排気される。この親水化処理を所定の時間行う。
【００７５】
その後、第１の実施の形態の図４のフローチャートのステップＳ１４〜Ｓ２０と同様の処理を行って、レジスト膜に半導体素子パターンを形成する。つまり、ウェハ１００の表面に、反射防止膜１１２、レジスト膜１１３および保護膜１１４を回転塗布法によって順に形成し、液浸露光処理を行って半導体素子パターンを形成した後、加熱処理を行って、レジスト膜１１３内に発生した酸の拡散反応および増幅反応を促進させる。そして、ウェハ１００を現像し、純水で現像液を洗い流す洗浄処理を行って、乾燥させることによって、レジスト膜１１３に半導体素子パターン（レジストパターン）を形成する（ステップＳ３５〜Ｓ４１）。以上によって、この第５の実施の形態による基板処理が終了する。
【００７６】
なお、ステップＳ３５の反射防止膜形成、ステップＳ３６のレジスト膜形成、およびステップＳ３７の保護膜形成の各工程では、回転塗布法によってそれぞれの膜を形成するとともに、ウェハ１００の裏面１０２側には、リンス液が供給され裏面洗浄が行われる。この裏面洗浄時に、ステップＳ３４で裏面１０２には親水化処理が行われているために、リンス液が裏面１０２全体に均一に広がり、洗浄ムラが生じず、裏面に付着したパーティクルなどを効果的に洗浄することができ、ウォータマークを低減することが可能となる。また、それぞれの膜のエッジカット面のばらつきを抑制することもできる。
【００７７】
さらに、上述した説明では、ウェハ保持部７４は、加熱処理手段を備えている場合を説明したが、加熱処理手段はウェハ保持部７４と一体でなくてもよい。
【００７８】
この第５の実施の形態によれば、ウェハ１００の全面を疎水化処理した後に、裏面１０２のみを親水化処理したので、後の回転塗布による被膜形成工程における裏面洗浄時に、裏面１０２が均一化されているので洗浄ムラが生じず、パーティクルを除去し、ウォータマークを低減することができるという効果を有する。また、裏面１０２の洗浄液に対する特性が均一であるので、エッジカット面のばらつきも抑制することができるという効果を有する。
【００７９】
なお、上述した説明では、ウェハ１００上にレジスト膜１１３と保護膜１１４を順に積層させた場合を例に挙げて説明したが、保護膜１１４を設けずレジスト膜１１３のみを形成した場合にも同様に上記の実施の形態を適用することができる。この場合、レジスト膜１１３をウェハ１００の中央部１０３とベベル部１０５の一部を覆うように形成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による基板処理装置の構成の一例を示す断面図である。
【図２】ウェハ保持マスクの構造を模式的に示す断面図である。
【図３】ウェハの形状を説明するための図である。
【図４】第１の実施の形態による基板処理方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】処理されたウェハの様子を模式的に示す断面図である。
【図６】基板処理装置の基板処理部の第２の実施の形態の構成の一例を模式的に示す断面図である。
【図７】第２の実施の形態の基板処理方法によって保護膜まで形成された状態のウェハの断面を模式的に示す図である。
【図８】第３の実施の形態による基板処理装置の構成の一例を模式的に示す図である。
【図９】第４の実施の形態による基板処理装置の構成の一例を模式的に示す図である。
【図１０】第５の実施の形態による親水化処理装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図１１】第５の実施の形態による基板処理方法の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１０…基板処理部、１１，５１，６１，７１…チャンバ、１２…疎水化処理剤導入口、１３…拡散板、１４，７３…吸気口、１５，７２…排気口、１６…ウェハ保持マスク、１７…マスク、２０…疎水化処理剤供給部、２１…薬液供給部、２２…薬液、２２Ａ…疎水化処理剤、２３…疎水化処理剤作成部、２５，２６…窒素供給部、４０…制御部、５２，７４…ウェハ保持部、５３，６３…液滴吐出ヘッド、５４，６４…支持部材、５５…移動部、６２…ウェハ回転保持部、７５…光源、１００…ウェハ、１０１…表面、１０２…裏面、１１１…疎水化処理部、１１２…反射防止膜、１１３…レジスト膜、１１４…保護膜、１６１…凹部、１６２…穴。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010040747.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010040747.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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