(57)【要約】【課題】親水性ポリマーと疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いた基板処理において、基板上に所定のパターンを適切に形成する。【解決手段】露光処理されたウェハ上のレジスト膜の表面に酸を付着させる（工程Ｓ３）。その後、ウェハを加熱処理して酸を拡散させ（工程Ｓ４）、次いでレジスト膜の現像処理を行いレジストパターンを形成する（工程Ｓ５）。その後、ブロック共重合体を中性層上に塗布する（工程Ｓ６）。その後、ブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離させる（工程Ｓ７）。その後、相分離したブロック共重合体から、疎水性ポリマーを選択的に除去する（工程Ｓ８）。【選択図】図６
2014026230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のポリマーと第２のポリマーとを含むブロック共重合体を用いて、基板を処理する方法であって、
露光処理された基板上のレジスト膜の表面に酸を付着させる酸付着工程と、
前記酸を付着させた後の基板を加熱処理して前記酸を拡散させる熱処理工程と、
前記熱処理後のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成するレジスト処理工程と、
前記レジストパターンが形成された基板に対して、前記ブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布工程と、
前記基板に塗布されたブロック共重合体を前記第１のポリマーと前記第２のポリマーに相分離させるポリマー分離工程と、を有することを特徴とする、基板処理方法。
【請求項２】
前記酸付着工程において、パターン露光後の前記レジスト膜の表面に酸性の液体を供給することで、前記レジスト膜の表面に酸を付着させ、酸付着後の基板を加熱処理して前記レジスト膜の高さを低減することを特徴とする、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記酸付着工程において、パターン露光後の前記レジスト膜の表面に紫外線を照射することで、前記レジスト膜の表面に酸を付着させ、酸付着後の基板を加熱処理して前記レジスト膜の高さを低減することを特徴とする、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記紫外線の波長は１９３ｎｍであることを特徴とする、請求項３に記載の基板処理方法。
【請求項５】
レジスト処理工程後のレジストパターンが形成された基板上に、中性層を形成する中性層形成工程と、
前記レジストパターンを除去して基板上に中性層のパターンを形成する中性層処理工程と、をさらに有し、
ブロック共重合体塗布工程は、中性層処理工程の後に行われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項６】
基板上にレジスト膜を形成する前に当該基板上に中性層を形成する中性層形成工程を有していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記中性層上にレジストパターンが形成された基板に対して、前記レジストパターンから露出した前記中性層の露出面に表面処理を施す中性層処理工程を有し、
ブロック共重合体塗布工程は、前記中性層処理工程後に行われることを特徴とする、請求項６に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記中性層処理工程において、前記中性層の露出面と前記レジストパターン上に親水性を有する親水膜を形成して、当該露出面を親水化し、
前記ブロック共重合体塗布工程において処理される基板には、前記レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の前記親水膜が除去され、前記中性層の露出面のみに前記親水膜が残っていることを特徴とする、請求項６に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記中性層処理工程において、前記中性層の露出面と前記レジストパターン上に疎水性を有する疎水膜を形成して、当該露出面を疎水化し、
前記ブロック共重合体塗布工程において処理される基板には、前記レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の前記疎水膜が除去され、前記中性層の露出面のみに前記疎水膜が残っていることを特徴とする、請求項６に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記ポリマー分離工程後に、前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマー又は前記疎水性ポリマーのいずれかを選択的に除去するポリマー除去工程を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記第１のポリマーは親水性を有する親水性ポリマーであり、前記第２のポリマーは、疎水性を有する疎水性ポリマーであることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記親水性ポリマーはポリメタクリル酸メチルであり、
前記疎水性ポリマーはポリスチレンであることを特徴とする、請求項１１に記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記レジストパターンは、平面視において直線状のライン部と直線状のスペース部を有するパターンであり、
前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、４０％〜６０％であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項１４】
前記ポリマー分離工程において、前記スペース部に前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーが交互に奇数層に相分離されることを特徴とする、請求項１３に記載の基板処理方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の基板処理方法を基板処理システムによって実行させるために、当該基板処理システムを制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
【請求項１７】
第１のポリマーと第２のポリマーとを含むブロック共重合体を用いて、基板を処理するシステムであって、
パターン露光された基板上のレジスト膜の表面に酸を付着させる酸付着装置と、
前記酸を付着させた後の基板を加熱処理して前記酸を拡散させる熱処理装置と、
前記熱処理後のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成するレジスト処理装置と、
前記レジストパターンが形成された基板に対して、前記ブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗装置と、
前記基板に塗布されたブロック共重合体を前記第１のポリマーと前記第２のポリマーに相分離させるポリマー分離装置と、
を有することを特徴とする、基板処理システム。
【請求項１８】
前記酸付着装置は、パターン露光後の前記レジスト膜の表面に酸性の液体を供給することで、前記レジスト膜の表面に酸を付着させ、酸付着後の基板を加熱処理して前記レジスト膜の高さを低減することを特徴とする、請求項１７に記載の基板処理システム。
【請求項１９】
前記酸付着装置は、パターン露光後の前記レジスト膜の表面に紫外線を照射することで、前記レジスト膜の表面に酸を付着させ、酸付着後の基板を加熱処理して前記レジスト膜の高さを低減することを特徴とする、請求項１７に記載の基板処理システム。
【請求項２０】
前記紫外線の波長は１９３ｎｍであることを特徴とする、請求項１９に記載の基板処理システム。
【請求項２１】
レジスト処理工程後のレジストパターンが形成された基板上に、中性層を形成する中性層形成装置と、
前記レジストパターンを除去して基板上に中性層のパターンを形成する中性層処理装置と、をさらに有していることを特徴とする、請求項１７〜２０のいずれかに記載の基板処理システム。
【請求項２２】
基板上にレジスト膜を形成する前に当該基板上に中性層形成する中性層形成装置を有していることを特徴とする、請求項１７〜２０のいずれかに記載の基板処理システム。
【請求項２３】
前記中性層上にレジストパターンが形成された基板に対して、前記レジストパターンから露出した前記中性層の露出面に表面処理を施す中性層処理装置を有していることを特徴とする、請求項２２に記載の基板処理システム。
【請求項２４】
前記中性層処理装置は、前記中性層の露出面と前記レジストパターン上に親水性を有する親水膜を形成して、当該露出面を親水化し、
前記ブロック共重合体塗布装置において処理される基板には、前記レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の前記親水膜が除去され、前記中性層の露出面のみに前記親水膜が残っていることを特徴とする、請求項２２に記載の基板処理システム。
【請求項２５】
前記中性層処理装置は、前記中性層の露出面と前記レジストパターン上に疎水性を有する疎水膜を形成して、当該露出面を疎水化し、
前記ブロック共重合体塗布装置において処理される基板には、前記レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の前記疎水膜が除去され、前記中性層の露出面のみに前記疎水膜が残っていることを特徴とする、請求項２２に記載の基板処理システム。
【請求項２６】
前記ポリマー分離工程後に、前記相分離したブロック共重合体から、前記第１のポリマー又は前記第２のポリマーのいずれかを選択的に除去するポリマー除去工程を有することを特徴とする、請求項１７〜２５のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項２７】
前記第１のポリマーは親水性を有する親水性ポリマーであり、前記第２のポリマーは、疎水性を有する疎水性ポリマーであることを特徴とする、請求項１７〜２６のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項２８】
前記親水性ポリマーはポリメタクリル酸メチルであり、
前記疎水性ポリマーはポリスチレンであることを特徴とする、請求項２７に記載の基板処理システム。
【請求項２９】
前記レジストパターンは、平面視において直線状のライン部と直線状のスペース部を有するパターンであり、
前記ブロック共重合体における前記第１のポリマーの分子量の比率は、４０％〜６０％であることを特徴とする、請求項１７〜２８のいずれかに記載の基板システム。
【請求項３０】
前記ポリマー分離装置は、前記スペース部に前記第１のポリマーと前記第２のポリマーを交互に奇数層に相分離することを特徴とする、請求項２９に記載の基板処理システム。
【請求項３１】
前記レジストパターンは、平面視において円形状のスペース部を有するパターンであり、
前記ブロック共重合体における前記第１のポリマーの分子量の比率は、２０％〜４０％であることを特徴とする、請求項１７〜２８のいずれかに記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親水性を有する親水性ポリマーと疎水性を有する疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いた基板処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び基板処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスの製造工程では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）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、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などを順次行うフォトリソグラフィー処理が行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。そして、このレジストパターンをマスクとして、ウェハ上の被処理膜のエッチング処理が行われ、その後レジスト膜の除去処理などが行われて、被処理膜に所定のパターンが形成される。
【０００３】
ところで、近年、半導体デバイスのさらなる高集積化を図るため、上述した被処理膜のパターンの微細化が求められている。このため、レジストパターンの微細化が進められており、例えばフォトリソグラフィー処理における露光処理の光を短波長化することが進められている。しかしながら、露光光源の短波長化には技術的、コスト的な限界があり、光の短波長化を進める方法のみでは、例えば数ナノメートルオーダーの微細なレジストパターンを形成するのが困難な状況にある。
【０００４】
そこで、親水性を有する親水性ポリマーと疎水性を有する疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いたウェハ処理方法が提案されている（非特許文献１）。かかる方法では、先ず、ウェハの反射防止膜上にレジストパターンを形成した後、反射防止膜とレジストパターン上に、親水性ポリマーと疎水性ポリマーに対して中間の親和性を有する中性層を形成する。その後、レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の中性層を除去し、図３０に示すようにウェハＷの反射防止膜６００上に中性層６０１のパターンを形成する。その後、図３１に示すように反射防止膜６００と中性層６０１上にブロック共重合体６１０を塗布し、ブロック共重合体６１０から親水性ポリマー６１１と疎水性ポリマー６１２を相分離する。このとき、反射防止膜６００が親水性を有するので、反射防止膜６００上には、例えば疎水性ポリマー６１２、親水性ポリマー６１１、疎水性ポリマー６１２がこの順で並べて分離される。その後、例えば疎水性ポリマー６１２を除去することで、ウェハＷ上に親水性ポリマー６１１の微細なパターンが形成される。そして、親水性ポリマー６１１のパターンをマスクとして被処理膜のエッチング処理が行われ、被処理膜に所定のパターンが形成される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】”Cost-Effective Sub-20nm Lithography: Smart Chemicals to the Rescue”, Ralph R. Dammel, Journal of Photopolymer Science and TechnologyVolume 24, Number 1 (2011) 33-42
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、疎水性ポリマー６１２、親水性ポリマー６１１、を順に並べて分離させる場合、中性層６０１は必ずしも必要ではない。例えば図３２に示すように反射防止膜６００上に所定の間隔でレジストパターンＰを形成し、このレジストパターンＰ、Ｐ間にブロック共重合体６１０を塗布することで、疎水性ポリマー６１２、親水性ポリマー６１１を順に並べて分離させることができる。
【０００７】
しかしながら、図３２に示したようにウェハＷ上において、レジストパターンＰ、Ｐの間のブロック共重合体６１０が窪むため、疎水性ポリマー６１２と親水性ポリマー６１１のパターンの高さがウェハ面内で不均一になる。そうすると、ブロック共重合体６１０から疎水性ポリマー６１２を除去した後、親水性ポリマー６１１のパターンをマスクとして被処理膜のエッチング処理を行う際に、ウェハ面内におけるエッチング深さが不均一になる。このため、被処理膜のエッチング処理を適切に行うことができず、被処理膜に所定のパターンを適切に形成できない場合がある。
【０００８】
また、非特許文献１に記載のウェハ処理方法を用いた場合においても、図３０に示したように中性層６０１において反射防止膜６００が露出した部分が窪んで段差が生じるため、レジストパターンＰを用いた場合と同様の問題が生じる。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、親水性ポリマーと疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いた基板処理において、基板上に所定のパターンを適切に形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するため、本発明は、親水性（極性）を有する親水性ポリマーと疎水性（非極性）を有する疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いて、基板を処理する方法であって、基板上に形成されたレジスト膜をパターン露光し、その後当該レジスト膜の表面に酸を付着させて当該レジスト膜の膜厚を低減する酸付着工程と、酸付着後のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成するレジスト処理工程と、前記レジストパターンが形成された基板に対して、前記ブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布工程と、前記基板に塗布されたブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離工程と、前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマー又は前記疎水性ポリマーのいずれかを選択的に除去するポリマー除去工程と、を有することを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、酸付着工程において、パターン露光後のレジスト膜の表面に酸を付着させている。これにより、その後の熱処理工程においてレジスト膜の表面に酸が拡散してレジスト膜において脱保護反応を起こす。その結果、現像処理において露光処理した部分のほかに、酸付着工程においてレジスト膜の表面も溶解し、レジスト膜の膜厚が低減される。そうすると、その後のブロック共重合体塗布工程においてレジストパターン上にブロック共重合体を塗布した際に、当該ブロック共重合体に与えるレジストパターンの段差の影響が緩和される。このため、その後にポリマー分離工程とポリマー除去工程を行って基板上に形成される、親水性ポリマー又は疎水性ポリマーのパターン高さに与える影響を低減することができる。その結果、基板上に所定の微細なパターンを適切に形成することができるので、当該親水性ポリマー又は疎水性ポリマーのパターンをマスクとした被処理膜のエッチング処理を適切に行うことができ、被処理膜に所定のパターンを形成することができる。
【００１２】
前記酸付着工程において、パターン露光後の前記レジスト膜の表面に酸性の液体を供給することで、前記レジスト膜の表面に酸を付着させ、酸付着後の基板を加熱処理して前記レジスト膜の高さを低減してもよい。
【００１３】
前記酸付着工程において、パターン露光後の前記レジスト膜の表面に紫外線を照射することで、前記レジスト膜の表面に酸を付着させ、酸付着後の基板を加熱処理して前記レジスト膜の高さを低減してもよい。かかる場合、前記紫外線の波長は１９３ｎｍであってもよい。
【００１４】
レジスト処理工程後のレジストパターンが形成された基板上に、前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに対して中間の親和性を有する中性層形成する中性層形成工程と、前記レジストパターンを除去して基板上に中性層のパターンを形成する中性層処理工程と、をさらに有し、ブロック共重合体塗布工程は、中性層処理工程の後に行われてもよい。
【００１５】
基板上にレジスト膜を形成する前に当該基板上に前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに対して中間の親和性を有する中性層を形成する中性層形成工程を有していてもよい。
【００１６】
前記中性層上にレジストパターンが形成された基板に対して、前記レジストパターンから露出した前記中性層の露出面を親水化又は疎水化する中性層処理工程を有し、ブロック共重合体塗布工程は、前記中性層処理工程後に行われてもよい。
【００１７】
前記中性層処理工程において、前記中性層の露出面と前記レジストパターン上に親水性を有する親水膜を形成して、当該露出面を親水化し、前記ブロック共重合体塗布工程において処理される基板には、前記レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の前記親水膜が除去され、前記中性層の露出面のみに前記親水膜が残っていてもよい。
【００１８】
前記中性層処理工程において、前記中性層の露出面と前記レジストパターン上に疎水性を有する疎水膜を形成して、当該露出面を疎水化し、前記ブロック共重合体塗布工程において処理される基板には、前記レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の前記疎水膜が除去され、前記中性層の露出面のみに前記疎水膜が残っていてもよい。
【００１９】
前記親水性ポリマーはポリメタクリル酸メチルであり、前記疎水性ポリマーはポリスチレンであってもよい。
【００２０】
前記レジストパターンは、平面視において直線状のライン部と直線状のスペース部を有するパターンであり、前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、４０％〜６０％であってもよい。
【００２１】
前記ポリマー分離工程において、前記スペース部に前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーが交互に奇数層に相分離されてもよい。
【００２２】
別な観点による本発明によれば、前記基板処理方法を基板処理システムによって実行させるために、当該基板処理システムを制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。
【００２３】
また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。
【００２４】
さらに別な観点による本発明は、親水性を有する親水性ポリマーと疎水性を有する疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いて、基板を処理するシステムであって、パターン露光された基板上のレジスト膜の表面に酸を付着させる酸付着装置と、前記酸を付着させた後の基板を加熱処理して前記酸を拡散させる熱処理装置と、前記熱処理後のレジスト膜を現像してレジストパターンを形成するレジスト処理装置と、前記レジストパターンが形成された基板に対して、前記ブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗装置と、前記基板に塗布されたブロック共重合体を前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離装置と、前記相分離したブロック共重合体から、前記親水性ポリマー又は前記疎水性ポリマーのいずれかを選択的に除去するポリマー除去装置と、を有することを特徴としている。
【００２５】
前記酸付着装置は、パターン露光後の前記レジスト膜の表面に酸性の液体を供給することで、前記レジスト膜の表面に酸を付着させ、酸付着後の基板を加熱処理して前記レジスト膜の高さを低減してもよい。
【００２６】
前記酸付着装置は、パターン露光後の前記レジスト膜の表面に紫外線を照射することで、前記レジスト膜の表面に酸を付着させ、酸付着後の基板を加熱処理して前記レジスト膜の高さを低減してもよい。かかる場合、前記紫外線の波長は１９３ｎｍであってもよい。
【００２７】
レジスト処理工程後のレジストパターンが形成された基板上に、前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに対して中間の親和性を有する中性層を形成する中性層形成装置と、前記レジストパターンを除去して基板上に中性層のパターンを形成する中性層処理装置と、をさらに有していてもよい。
【００２８】
基板上にレジスト膜を形成する前に当該基板上に前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーに対して中間の親和性を有する中性層形成する中性層形成装置を有していてもよい。
【００２９】
前記中性層上にレジストパターンが形成された基板に対して、前記レジストパターンから露出した前記中性層の露出面を親水化又は疎水化する中性層処理装置を有していてもよい。
【００３０】
前記中性層処理装置は、前記中性層の露出面と前記レジストパターン上に親水性を有する親水膜を形成して、当該露出面を親水化し、前記ブロック共重合体塗布装置において処理される基板には、前記レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の前記親水膜が除去され、前記中性層の露出面のみに前記親水膜が残っていてもよい。
【００３１】
前記中性層処理装置は、前記中性層の露出面と前記レジストパターン上に疎水性を有する疎水膜を形成して、当該露出面を疎水化し、前記ブロック共重合体塗布装置において処理される基板には、前記レジストパターンと共に、当該レジストパターン上の前記疎水膜が除去され、前記中性層の露出面のみに前記疎水膜が残っていてもよい。
【００３２】
前記親水性ポリマーはポリメタクリル酸メチルであり、前記疎水性ポリマーはポリスチレンであってもよい。
【００３３】
前記レジストパターンは、平面視において直線状のライン部と直線状のスペース部を有するパターンであり、前記ブロック共重合体における前記親水性ポリマーの分子量の比率は、４０％〜６０％であってもよい。
【００３４】
前記ポリマー分離装置は、前記スペース部に前記親水性ポリマーと前記疎水性ポリマーを交互に奇数層に相分離してもよい。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、親水性ポリマーと疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いた基板処理において、基板上に所定のパターンを適切に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す説明図である。
【図２】塗布現像処理装置の構成の概略を示す平面図である。
【図３】塗布現像処理装置の内部構成の概略を示す側面図である。
【図４】塗布現像処理装置の内部構成の概略を示す側面図である。
【図５】エッチング処理装置の構成の概略を示す平面図である。
【図６】ウェハ処理の主な工程を説明したフローチャートである。
【図７】ウェハ上に反射防止膜とレジスト膜が形成された様子を示す縦断面の説明図である。
【図８】露光処理後のレジスト膜上に酸が付着した様子を示す縦断面の説明図である。
【図９】レジスト膜に付着した酸を拡散させた様子を示す縦断面の説明図である。
【図１０】レジスト膜を現像してレジストパターンを形成した様子を示す縦断面の説明図である。
【図１１】ウェハ上にブロック共重合体を塗布した様子を示す縦断面の説明図である。
【図１２】ブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離した様子を示す縦断面の説明図である。
【図１３】ブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離した様子を示す平面の説明図である。
【図１４】疎水性ポリマーを除去した様子を示す縦断面の説明図である。
【図１５】他の実施の形態にかかる塗布現像処理装置の内部構成の概略を示す側面図である。
【図１６】ウェハ上に中性層を形成した様子を示す縦断面の説明図である。
【図１７】ウェハ上に中性層を形成した様子を示す縦断面の説明図である。
【図１８】他の実施の形態にかかる塗布現像処理装置の内部構成の概略を示す側面図である。
【図１９】ウェハ上に所定のパターンの中性層を形成した様子を示す縦断面の説明図である。
【図２０】他の実施の形態にかかる塗布現像処理装置の内部構成の概略を示す側面図である。
【図２１】ウェハ上の中性層の露出面を親水化した様子を示す縦断面の説明図である。
【図２２】レジストパターンを除去した様子を示す縦断面の説明図である。
【図２３】他の実施の形態にかかる塗布現像処理装置の内部構成の概略を示す側面図である。
【図２４】ウェハ上に親水膜を形成した様子を示す縦断面の説明図である。
【図２５】レジストパターンとレジストパターン上の親水膜を除去した様子を示す縦断面の説明図である。
【図２６】他の実施の形態にかかる塗布現像処理装置の内部構成の概略を示す側面図である。
【図２７】ブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離した様子を示す縦断面の説明図である。
【図２８】他の実施の形態においてブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離した様子を示す平面の説明図である。
【図２９】従来のウェハ処理においてウェハ上に中性層のパターンを形成した様子を示す縦断面の説明図である。
【図３０】従来のウェハ処理においてウェハ上に中性層のパターンを形成した様子を示す縦断面の説明図である。
【図３１】従来のウェハ処理においてブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離した様子を示す縦断面の説明図である。
【図３２】従来のウェハ処理においてレジストパターン間にブロック共重合体を塗布した様子を示す縦断面の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる基板処理システム１の構成の概略を示す説明図である。
【００３８】
基板処理システム１は、図１に示すように基板としてのウェハにフォトリソグラフィー処理を行う塗布現像処理装置２と、ウェハにエッチング処理を行うエッチング処理装置３とを有している。なお、基板処理システム１で処理されるウェハ上には、予め被処理膜（図示せず）が形成されている。
【００３９】
塗布現像処理装置２は、図２に示すように例えば外部との間で複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション１０と、フォトリソグラフィー処理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備えた処理ステーション１１と、処理ステーション１１に隣接する露光装置１２との間でウェハＷの受け渡しを行うインターフェイスステーション１３とを一体に接続した構成を有している。
【００４０】
カセットステーション１０には、カセット載置台２０が設けられている。カセット載置台２０には、複数、例えば４つのカセット載置板２１が設けられている。カセット載置板２１は、水平方向のＸ方向（図２中の上下方向）に一列に並べて設けられている。これらのカセット載置板２１には、塗布現像処理装置２の外部に対してカセットＣを搬入出する際に、カセットＣを載置することができる。
【００４１】
カセットステーション１０には、図２に示すようにＸ方向に延びる搬送路２２上を移動自在なウェハ搬送装置２３が設けられている。ウェハ搬送装置２３は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板２１上のカセットＣと、後述する処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。
【００４２】
処理ステーション１１には、各種装置を備えた複数例えば４つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が設けられている。例えば処理ステーション１１の正面側（図２のＸ方向負方向側）には、第１のブロックＧ１が設けられ、処理ステーション１１の背面側（図２のＸ方向正方向側）には、第２のブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション１１のカセットステーション１０側（図１のＹ方向負方向側）には、第３のブロックＧ３が設けられ、処理ステーション１１のインターフェイスステーション１３側（図２のＹ方向正方向側）には、第４のブロックＧ４が設けられている。
【００４３】
例えば第１のブロックＧ１には、図３に示すように複数の液処理装置、例えばウェハＷを現像処理する現像装置３０、ウェハＷ上に有機溶剤を塗布してウェハＷを洗浄する洗浄装置３１、ウェハＷ上に反射防止膜を形成する反射防止膜形成装置３２、ウェハＷ上に酸性の液体を塗布する酸付着装置３３、ウェハＷ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装置３４、ウェハＷ上にブロック共重合体を塗布するブロック共重合体塗布装置３５が下から順に重ねられている。
【００４４】
例えば現像装置３０、洗浄装置３１、反射防止膜形成装置３２、酸付着装置３３、レジスト塗布装置３４、ブロック共重合体塗布装置３５は、それぞれ水平方向に３つ並べて配置されている。なお、これら現像装置３０、洗浄装置３１、反射防止膜形成装置３２、酸付着装置３３、レジスト塗布装置３４、ブロック共重合体塗布装置３５の数や配置は、任意に選択できる。
【００４５】
これら現像装置３０、洗浄装置３１、反射防止膜形成装置３２、酸付着装置３３、レジスト塗布装置３４、ブロック共重合体塗布装置３５では、例えばウェハＷ上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハＷ上に塗布液を吐出すると共に、ウェハＷを回転させて、塗布液をウェハＷの表面に拡散させる。
【００４６】
なお、ブロック共重合体塗布装置３５でウェハＷ上に塗布されるブロック共重合体は、第１のポリマーと第２のポリマーとを有する。第１のポリマーとしては、疎水性（非極性）を有する疎水性ポリマーが用いられ、第２のポリマーとしては、親水性（極性）を有する親水性ポリマーが用いられる。本実施の形態では、親水性ポリマーとして例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）が用いられ、疎水性ポリマーとしては例えばポリスチレン（ＰＳ）が用いられる。また、ブロック共重合体における親水性ポリマーの分子量の比率は４０％〜６０％であり、ブロック共重合体における疎水性ポリマーの分子量の比率は６０％〜４０％である。そして、ブロック共重合体は、これら親水性ポリマーと疎水性ポリマーが、直線的に化学した高分子である。
【００４７】
また、酸付着装置３３でウェハＷ上に供給される酸性の液体は、レジスト塗布装置３４で塗布される化学増幅型のレジストにおいて、アルカリ可溶基を保護している酸不安定保護基に脱保護反応を起こし、レジストをアルカリ不溶からアルカリ可溶とすることができるものであり、例えばメタンスルホン酸（ＣＨ３ＳＯ３Ｈ）が用いられる。
【００４８】
例えば第２のブロックＧ２には、図４に示すようにウェハＷの熱処理を行う熱処理装置４０、ウェハＷを疎水化処理するアドヒージョン装置４２、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光装置４３が上下方向と水平方向に並べて設けられている。熱処理装置４０は、ウェハＷを載置して加熱する熱板と、ウェハＷを載置して冷却する冷却板を有し、加熱処理と冷却処理の両方を行うことができる。なお、複数の熱処理装置４０のうち、一部の熱処理装置４０は、ブロック共重合体塗布装置３５でウェハＷ上に塗布されたブロック共重合体を親水性ポリマーと疎水性ポリマーに相分離させるポリマー分離装置として機能する。また、熱処理装置４０、アドヒージョン装置４２、周辺露光装置４３の数や配置は、任意に選択できる。
【００４９】
例えば第３のブロックＧ３には、複数の受け渡し装置５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡し装置６０、６１、６２が下から順に設けられている。
【００５０】
図１に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばウェハ搬送装置７０が配置されている。
【００５１】
ウェハ搬送装置７０は、例えばＹ方向、Ｘ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定の装置にウェハＷを搬送できる。
【００５２】
ウェハ搬送装置７０は、例えば図４に示すように上下に複数台配置され、例えば各ブロックＧ１〜Ｇ４の同程度の高さの所定の装置にウェハＷを搬送できる。
【００５３】
また、ウェハ搬送領域Ｄには、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送装置８０が設けられている。
【００５４】
シャトル搬送装置８０は、例えばＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハＷを搬送できる。
【００５５】
図１に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置１００が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えばＸ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１００は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡し装置にウェハＷを搬送できる。
【００５６】
インターフェイスステーション１３には、ウェハ搬送装置１１０と受け渡し装置１１１が設けられている。ウェハ搬送装置１１０は、例えばＹ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１１０は、例えば搬送アームにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、受け渡し装置１１１及び露光装置１２との間でウェハＷを搬送できる。
【００５７】
エッチング処理装置３は、図５に示すようにエッチング処理装置３に対するウェハＷの搬入出を行うカセットステーション２００、ウェハＷの搬送を行う共通搬送部２０１、ウェハＷ上で相分離したブロック共重合体にエッチング処理を行い、疎水性ポリマーまたは親水性ポリマーのいずれかを選択的に除去するポリマー除去装置としてのエッチング装置２０２、２０３、ウェハＷ上の被処理膜を所定のパターンにエッチングするエッチング装置２０４、２０５を有している。
【００５８】
カセットステーション２００は、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構２１０が内部に設けられた搬送室２１１を有している。ウェハ搬送機構２１０は、ウェハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム２１０ａ、２１０ｂを有しており、これら搬送アーム２１０ａ、２１０ｂのいずれかによってウェハＷを保持しながら搬送する構成となっている。搬送室２１１の側方には、ウェハＷを複数枚並べて収容可能なカセットＣが載置されるカセット載置台２１２が備えられている。図示の例では、カセット載置台２１２には、カセットＣを複数、例えば３つ載置できるようになっている。
【００５９】
搬送室２１１と共通搬送部２０１は、真空引き可能な２つのロードロック装置２１３ａ、２１３ｂを介して互いに連結させられている。
【００６０】
共通搬送部２０１は、例えば上方からみて略多角形状（図示の例では六角形状）をなすように形成された密閉可能な構造の搬送室チャンバー２１４を有している。搬送室チャンバー２１４内には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構２１５が設けられている。ウェハ搬送機構２１５は、ウェハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム２１５ａ、２１５ｂを有しており、これら搬送アーム２１５ａ、２１５ｂのいずれかによってウェハＷを保持しながら搬送する構成となっている。
【００６１】
搬送室チャンバー２１４の外側には、エッチング装置２０２、２０３、２０４、２０５、ロードロック装置２１３ｂ、２１３ａが、搬送室チャンバー２１４の周囲を囲むように配置されている。エッチング装置２０２、２０３、２０４、２０５、ロードロック装置２１３ｂ、２１３ａは、例えば上方からみて時計回転方向においてこの順に並ぶように、また、搬送室チャンバー２１４の６つの側面部に対してそれぞれ対向するようにして配置されている。
【００６２】
なお、エッチング装置２０２〜２０５としては、例えば例えばＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｃｈｉｎｇ）装置が用いられる。すなわち、エッチング装置２０２〜２０５では、反応性の気体（エッチングガス）やイオン、ラジカルによって、疎水性ポリマーや被処理膜をエッチングするドライエッチングが行われる。
【００６３】
以上の基板処理システム１には、図１に示すように制御部３００が設けられている。制御部３００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、基板処理システム１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、基板処理システム１における後述の基板処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部３００にインストールされたものであってもよい。
【００６４】
次に、以上のように構成された基板処理システム１を用いて行われるウェハ処理について説明する。図６は、かかるウェハ処理の主な工程の例を示すフローチャートである。
【００６５】
先ず、複数のウェハＷを収納したカセットＣが、塗布現像処理装置２のカセットステーション１０に搬入され、所定のカセット載置板２１に載置される。その後、ウェハ搬送装置２３によりカセットＣ内の各ウェハＷが順次取り出され、処理ステーション１１の受け渡し装置５３に搬送される。
【００６６】
次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、温度調節される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって反射防止膜形成装置３２に搬送され、図７に示すようにウェハＷ上に反射防止膜４００が形成される（図６の工程Ｓ１）。その後ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送され、加熱され、温度調節される。
【００６７】
次にウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって受け渡し装置５４に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によってアドヒージョン装置４２に搬送され、アドヒージョン処理される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によってレジスト塗布装置３４に搬送され、ウェハＷの反射防止膜４００上にレジスト液が塗布されて、レジスト膜４０１が形成される（図６の工程Ｓ２）。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送されて、プリベーク処理される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって受け渡し装置５５に搬送される。
【００６８】
次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって周辺露光装置４３に搬送され、周辺露光処理される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって受け渡し装置５６に搬送される。
【００６９】
次にウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって受け渡し装置５２に搬送され、シャトル搬送装置８０によって受け渡し装置６２に搬送される。
【００７０】
その後ウェハＷは、インターフェイスステーション１３のウェハ搬送装置１１０によって露光装置１２に搬送され、所定のパターンで露光処理される。
【００７１】
次にウェハＷは、ウェハ搬送装置１１０によって露光装置１２から受け渡し装置６０に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって酸付着装置３３に搬送される。酸付着装置３３では、ウェハＷに酸液を供給することで、例えば図８に示すように、露光処理後のレジスト膜４０１の表面への酸Ａの付着が行なわれる（図６の工程Ｓ３）。なお、図８におけるＬは、露光処理により感光した部分を示している。
【００７２】
その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、露光後ベーク処理（加熱処理）される（図６の工程Ｓ４）。そして、この露光後ベーク処理において、図９に示すように、露光により感光した部分Ｌの酸発生剤から発生する酸Ａのほかに、酸付着装置３３レジスト膜の表面に付着した酸Ａによっても脱保護反応を起こす。その結果、レジスト膜４０１の膜厚方向にも脱保護反応が起こりレジスト膜４０１の表面の領域Ｂもアルカリ可溶となる。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって現像装置３０に搬送され、現像処理される。これにより、レジスト膜４０１の表面が現像液により溶解し、図１０に示すようにレジスト膜４０１よりも高さが低減したレジストパターン４０２が形成される。現像終了後、ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送され、ポストベーク処理される。こうして、ウェハＷの反射防止膜４００上に高さが低減された所定のレジストパターン４０２が形成される（図６の工程Ｓ５）本実施の形態では、レジストパターン４０２は、平面視において直線状のライン部４０２ａと直線状のスペース部４０２ｂを有し、いわゆるラインアンドスペースのレジストパターンである。なお、スペース部４０２ｂの幅は、後述するようにスペース部４０２ｂに親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に奇数層に配置されるように設定される。
【００７３】
次にウェハＷは、ウェハ搬送装置１００によって受け渡し装置５５に搬送される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によってブロック共重合体塗布装置３５に搬送される。ブロック共重合体塗布装置３５では、図１１に示すようにウェハＷの反射防止膜４００及びレジストパターン４０２上にブロック共重合体４０４が塗布される（図６の工程Ｓ６）。このとき、レジストパターン４０２の高さが低減されているので、ブロック共重合体４０４の膜厚に与える影響も低減される。
【００７４】
次にウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって熱処理装置４０に搬送される。熱処理装置４０では、ウェハＷに所定の温度の熱処理が行われる。そうすると、図１２及び図１３に示すようにウェハＷ上のブロック共重合体４０４が、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６に相分離される（図６の工程Ｓ７）。
【００７５】
ここで、上述したようにブロック共重合体４０４において、親水性ポリマー４０５の分子量の比率は４０％〜６０％であり、疎水性ポリマー４０６の分子量の比率は６０％〜４０％である。そうすると、工程Ｓ６において、図１２及び図１３に示すように親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６はラメラ構造に相分離される。また、上述した工程Ｓ５においてレジストパターン４０２のスペース部４０２ｂの幅が所定の幅に形成されているので、反射防止膜４００上のレジストパターン４０２により区画された領域には、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に奇数層、例えば３層に配置される。具体的には、反射防止膜４００の表面は親水性を有するので、当該反射防止膜４００上のレジストパターン４０２により区画された領域の真中に親水性ポリマー４０５が配置され、その両側に疎水性ポリマー４０６、４０６が配置される。
【００７６】
その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって受け渡し装置５０に搬送され、その後カセットステーション１０のウェハ搬送装置２３によって所定のカセット載置板２１のカセットＣに搬送される。
【００７７】
塗布現像処理装置２においてウェハＷに所定の処理が行われると、ウェハＷを収納したカセットＣは、塗布現像処理装置２から搬出され、次にエッチング処理装置３に搬入される。
【００７８】
エッチング処理装置３では、先ず、ウェハ搬送機構２１０によって、カセット載置台２１２上のカセットＣから１枚のウェハＷが取り出され、ロードロック装置２１３ａ内に搬入される。ロードロック装置２１３ａ内にウェハＷが搬入されると、ロードロック装置２１３ａ内が密閉され、減圧される。その後、ロードロック装置２１３ａ内と大気圧に対して減圧された状態（例えば略真空状態）の搬送室チャンバー２１４内とが連通させられる。そして、ウェハ搬送機構２１５によって、ウェハＷがロードロック装置２１３ａから搬出され、搬送室チャンバー２１４内に搬入される。
【００７９】
搬送室チャンバー２１４内に搬入されたウェハＷは、次にウェハ搬送機構２１５によってエッチング装置２０２に搬送される。エッチング装置２０２では、ウェハＷにエッチング処理を行い、図１４に示すように親水性ポリマー４０５及びレジストパターン４０２を選択的に除去し、疎水性ポリマー４０６の所定のパターンが形成される（図６の工程Ｓ８）。このとき、レジストパターン４０２の高さが低減されブロック共重合体４０４の膜厚への影響が最低限に抑制されていたので、親水性ポリマー４０５のパターン高さもほぼ均一になる。
【００８０】
その後ウェハＷは、ウェハ搬送機構２１５によってエッチング装置２０４に搬送される。エッチング装置２０４では、ウェハＷ上の疎水性ポリマー４０６をマスクとして、ウェハＷ上の被処理膜がエッチングされる。その後、疎水性ポリマー４０６及び反射防止膜が除去されて、被処理膜に所定のパターンが形成される（図６の工程Ｓ９）。
【００８１】
その後ウェハＷは、ウェハ搬送機構２１５によって再び搬送室チャンバー２１４内に戻される。そして、ロードロック装置２１３ｂを介してウェハ搬送機構２１０に受け渡され、カセットＣに収納される。その後、ウェハＷを収納したカセットＣがエッチング処理装置３から搬出されて一連のウェハ処理が終了する。
【００８２】
以上の実施の形態によれば、工程Ｓ３において、レジスト膜４０１の表面に酸Ａを付着させ、その後工程Ｓ４において加熱処理を行うので、加熱処理の際にレジスト膜４０１の表面に酸Ａが拡散する。そのため、レジスト膜４０１における露光した部分Ｌのほかに、酸Ａが付着したレジスト膜４０１の表面も現像処理において溶解する。その結果、現像処理後に形成されるレジストパターン４０２の高さが低減される。そうすると、その後の工程Ｓ６において反射防止膜４０１及びレジストパターン４０２上にブロック共重合体４０４を塗布しても、当該ブロック共重合体４０４に与えるレジストパターン４０２の段差の影響が緩和される。このため、その後の工程Ｓ７と工程Ｓ８を行ってウェハＷ上に形成される、疎水性ポリマー４０６のパターン高さに与える影響を低減し、その高さをほぼ均一にすることができる。このようにウェハＷ上に疎水性ポリマー４０６の所定の微細なパターンを適切に形成することができるので、工程Ｓ９において当該パターンをマスクとした被処理膜のエッチング処理を適切に行うことができ、被処理膜に所定のパターンを形成することができる。
【００８３】
また、工程Ｓ５で形成されるレジストパターン４０２はラインアンドスペースのレジストパターンであり、ブロック共重合体４０４において親水性ポリマー４０５の分子量の比率は４０％〜６０％であり、疎水性ポリマー４０６の分子量の比率は６０％〜４０％であるので、工程Ｓ７において、ブロック共重合体４０４を親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６にラメラ構造に相分離できる。しかも、上述した工程Ｓ３においてレジストパターン４０２のスペース部４０２ｂの幅が所定の幅に形成されているので、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に奇数層、例えば３層に配置される。そうすると、ウェハＷ上に親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６を適切なラメラ構造で形成することができる。
【００８４】
なお、以上の実施の形態では、酸Ａをレジスト膜４０１表面に付着させた後に加熱処理を行うことで酸Ａを拡散させたが、ウェハＷの表面に紫外線を照射して酸Ａを拡散させてもよい。かかる場合、図１５に示すように塗布現像処理装置２の第２のブロックＧ２には、ウェハＷ上に紫外線を照射する紫外線照射装置４５０が設けられる。紫外線照射装置４５０は、ウェハＷを載置する載置台と、載置台上のウェハＷに対して、例えば波長が１９３ｎｍの紫外線を照射する紫外線照射部を有している。
【００８５】
そして、工程Ｓ３においてレジスト膜４０１の表面に酸Ａを付着させたウェハＷは、紫外線照射装置４５０において紫外線が照射され、酸Ａの拡散が行なわれる。その後ウェハＷは、工程Ｓ４において露光後ベーク処理される。その後ウェハＷは、工程Ｓ５において現像処理される。
【００８６】
なお、その他の工程Ｓ１〜Ｓ２、Ｓ６〜Ｓ９は、上記実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００８７】
なお、以上の実施の形態では、反射防止膜４００上にレジストパターン４０２を形成し、レジストパターン４０２上にブロック共重合体４０４を塗布したが、ブロック重合体４０４の塗布前に、ウェハＷに中性剤を塗布して中性層を形成するようにしてもよい。レジストパターン４０２上に中性層を形成する場合においても、ジストパターン４０２の高さを低減することで、上述のブロック共重合体４０４により形成されるパターン高さに与える影響を低減することができる。
【００８８】
具体的には、レジストパターン４０２上に中性剤を塗布する場合、図１６に示すように、レジストパターン４０２の間に形成される中性層４１０は表面張力により例えば下に凹に窪んだ形状となる。この場合、レジストパターン４０２を除去した後に反射防止膜４００上に残る中性層４１０の形状は、そのまま下に凹に窪んだ形状となる。そうすると、中性層４１０上に塗布されるブロック共重合体４０４において、疎水性ポリマー４０６のパターンの高さが不均一になってしまう。そこで、図１７に示すように、レジストパターン４０２の高さを低減した後に中性層４１０を形成すれば、中性層４１０上面の窪みは小さくなる。また、レジストパターン４０２の高さを低減することで、中性層４１０そのものの高さも低くできるので、反射防止膜４０１及び中性層４１０上にブロック共重合体４０４を塗布しても、当該ブロック共重合体４０４に与える中性層４１０の段差の影響が緩和される。
【００８９】
かかる場合、図１８に示すように塗布現像処理装置２の第１のブロックＧ１には、ウェハＷ上に中性剤を塗布して中性膜を形成する中性層形成装置５００が設けられる。なお中性膜形成装置５００の数や配置は、任意に選択ができる。中性層形成装置５００では、第１のブロックＧ１の他の液処理装置と同様に、例えばウェハＷ上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。なお、中性層形成装置５００でウェハＷ上に形成される中性層は、親水性ポリマーと疎水性ポリマーに対して中間の親和性を有する。本実施の形態では、中性層として例えば親水性ポリマーと疎水性ポリマーとのランダム共重合体や交互共重合体などが用いられる。以下において、「中性」という場合は、このように親水性ポリマーと疎水性ポリマーに対して中間の親和性を有することを意味する。
【００９０】
そして、工程Ｓ５で高さが低減されたレジストパターン４０２が形成されたウェハＷは、中性層形成装置５００に搬送される。中性層形成装置５００では、図１７に示すようにウェハＷに中性剤が塗布されて中性層４１０が形成される。その後ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送され、加熱され、温度調節される。その後ウェハＷは洗浄装置３１に搬送され、有機溶剤で洗浄される。こうして、図１９に示すようにウェハＷ上のレジストパターン４０２と共に、当該レジストパターン４０２上の中性層４１０も除去される。その後、工程Ｓ６においてウェハＷの中性層４１０にブロック共重合体４０４が塗布される。
【００９１】
なお、その他の工程Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ７〜Ｓ９は、上記実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００９２】
本実施の形態によれば、高さが低減され且つ表面の窪みが従来よりも小さな中性層４１０を形成することができる。したがって、上記実施の形態と同様の効果を享受することができる。すなわち、ウェハＷ上に親水性ポリマー４０５の所定の微細なパターンを適切に形成することができる。
【００９３】
また、上述の中性層４１０は、ウェハＷにレジスト膜４０１を形成する前に形成してもよい。換言すれば、レジストパターン４０２を中性層４１０の上面に形成してもよい。かかる場合、工程Ｓ１で反射防止膜４００が形成されたウェハＷは中性層形成装置５００に搬送されて中性層４１０が形成される。その後ウェハＷは熱処理装置４０に搬送され、加熱され、温度調節される。その後ウェハＷはレジスト塗布装置３４に搬送され、工程Ｓ２において中性層４１０上にレジスト液が塗布されてレジスト膜４０１が形成される。
【００９４】
なお、その他の工程Ｓ３〜Ｓ９は、上記実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００９５】
本実施の形態においても、レジストパターン４０２の高さを低減することで、その後の工程Ｓ６においてレジストパターン４０２上にブロック共重合体４０４を塗布しても、当該ブロック共重合体４０４に与えるレジストパターン４０２の段差の影響が緩和される。このため、その後の工程Ｓ７と工程Ｓ８を行ってウェハＷ上に形成される、親水性ポリマー４０５のパターン高さに与える影響を低減し、その高さをほぼ均一にすることができる。
【００９６】
また、反射防止膜４００上に中性層４１０を形成し、その後中性層４１０上にレジストパターン４０２を形成する場合、レジストパターン４０２から露出した中性層４１０の露出面を親水化又は疎水化してもよい。ウェハＷを親水化する場合、例えば図２０に示すように、塗布現像処理装置２の第２のブロックＧ２にウェハＷ上の中性層４１０に紫外線を照射する中性層処理装置としての紫外線照射装置５０１が設けられる。紫外線照射装置５０１は、ウェハＷを載置する載置台と、載置台上のウェハＷに対して、例えば波長が１７２ｎｍの紫外線を照射する紫外線照射部を有している。なお、紫外線照射装置５０１の数や配置は、任意に選択ができる。
【００９７】
そして、工程Ｓ５でレジストパターンを形成した後、紫外線照射装置５０１では、図２１に示すように高さが低減されたレジストパターン４０２（スペース部４０２ｂ）から露出した中性層４１０の露出面に１７２ｎｍの波長の紫外線が照射される。そうすると、当該中性層４１０の露出面が酸化して親水化される。以下、このように親水化された中性層４１０の領域を親水性領域４１１という場合がある。
【００９８】
なお、発明者らが鋭意検討した結果、中性層４１０に親水性領域４０３を形成するための紫外線の波長は３００ｎｍ以下であればよいことが確認された。具体的には、３００ｎｍ以下の波長を有する紫外線を照射すると、処理雰囲気中の酸素から活性酸素を生成でき、この活性酸素によって中性層４１０の露出面が酸化して親水化する。なお、活性酸素をより容易に生成するためには、処理雰囲気としてオゾンを用いたほうがよいことが分かっている。また、特に紫外線の波長が１７２ｎｍである場合、処理雰囲気としてオゾンを用いた場合はもちろんのこと、処理雰囲気が大気雰囲気であっても、当該大気雰囲気中の酸素から効率よく活性酸素を生成できることも分かっている。
【００９９】
紫外線照射装置５０１から搬出されたウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によって洗浄装置３１に搬送される。洗浄装置３１では、ウェハＷ上に有機溶剤が供給され、図２２に示すようにウェハＷ上のレジストパターン４０２が除去される。そうすると、中性層４１０において、親水性領域４１１の表面は親水性を有し、その他の領域の表面は中性を有する。この際、中性層４１０の表面は平坦に維持される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によってブロック共重合体塗布装置３５に搬送され、工程Ｓ６においてウェハＷの中性層４１０にブロック共重合体４０４が塗布される。
【０１００】
なお、その他の工程Ｓ７以降は上記実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１０１】
本実施の形態によれば、レジストパターン４０２（スペース部４０２ｂ）から露出した中性層４１０の露出面を親水化しており、中性層４１０の表面は平坦に維持されている。そうすると、その後の工程Ｓ６において中性層４１０上にブロック共重合体４０４を塗布しても、当該ブロック共重合体４０４の表面は平坦に形成される。このため、その後の工程Ｓ７と工程Ｓ８を行ってウェハＷ上に形成される、親水性ポリマー４０５のパターン高さを均一にすることができる。このようにウェハＷ上に親水性ポリマー４０５の所定の微細なパターンを適切に形成することができるので、工程Ｓ９において当該パターンをマスクとした被処理膜のエッチング処理を適切に行うことができ、被処理膜に所定のパターンを形成することができる。
【０１０２】
ここで、従来、ウェハＷ上に親水性を有する領域と中性を有する領域とを形成するため、レジストパターンをマスクとして中性層をエッチングすることも行われていた。そうすると、中性層が除去された面は反射防止膜が露出して親水性を有し、中性層が残存する面は中性を有する。しかしながら、かかる場合、中性層をエッチングするため、ウェハＷを一旦塗布現像処理装置２から搬出し、エッチング処理装置３に搬送する必要があった。
【０１０３】
この点、本実施の形態では、塗布現像処理装置２内の紫外線照射装置５０１において、中性層４１０の露出面に紫外線を照射して親水化している。したがって、上述した塗布現像処理装置２からエッチング処理装置３へのウェハＷの搬送を省略することができる。そして、工程Ｓ７までのウェハ処理は一の塗布現像処理装置２で行われる。したがって、基板処理システム１におけるウェハ処理のスループットを向上させることができる。
【０１０４】
また、紫外線照射装置５０１において中性層４１０の露出面に照射される紫外線の波長は１７２ｎｍであるので、他の波長の紫外線を用いる場合に比べて、大気雰囲気中の酸素から効率よく活性酸素を生成することができる。したがって、中性層４１０の露出面の親水化をより容易に行うことができる。
【０１０５】
以上の実施の形態では、工程Ｓ４において中性層４１０の露出面に紫外線を照射して当該露出面を親水化していたが、露出面を親水化する手段はこれに限定されない。例えば中性層４１０の露出面に親水性を有する親水膜を形成してもよい。
【０１０６】
かかる場合、図２３に示すように塗布現像処理装置２の第１のブロックＧ１には、ウェハＷ上に親水性を有する塗布液を塗布して親水膜を形成する親水膜形成装置５０２が設けられる。なお、親水膜形成装置５０２の数や配置は、任意に選択できる。親水膜形成装置５０２では、第１のブロックＧ１の他の液処理装置と同様に、例えばウェハＷ上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。なお、親水性を有する塗布液は特に限定されないが、本実施の形態では、例えばポリメタクリル酸メチルに水酸基を結合させた液（ＰＭＭＡ−ＯＨ）を用いる。
【０１０７】
そして、反射防止膜４００上に中性層４１０が形成された後、工程Ｓ５で高さが低減されたレジストパターン４０２が形成されたウェハＷは、親水膜形成装置５０２に搬送される。親水膜形成装置５０２では、図２４に示すようにウェハＷの中性層４１０の露出面とレジストパターン４０２上に塗布液が塗布されて、親水膜５１０が形成される。この際、レジストパターン４０２の高さが低減されているので、中性層４１０と接する部分の親水膜５１０の膜厚は５ｎｍ程度の薄さとなる。その後ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送され、加熱され、温度調節される。
【０１０８】
その後、洗浄装置３１でウェハＷ上に有機溶剤が供給され、図２５に示すようにウェハＷ上のレジストパターン４０２と共に、当該レジストパターン４０２上の親水膜５１０も除去される。また、中性層４１０の露出面上の親水膜５１０の上部も併せて除去される。こうして、中性層４１０の露出面のみに、例えば膜厚が５ｎｍの薄い親水膜５１０が形成される。なお、図示の例では親水膜５１０は視認できるが、実際には中性層４１０の膜厚に対して親水膜５１０の膜厚は無視できるほど小さく、中性層４１０の表面は平坦に維持されている。
【０１０９】
その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置７０によってブロック共重合体塗布装置３５に搬送され、工程Ｓ６においてウェハＷの中性層４１０にブロック共重合体４０４が塗布される。
【０１１０】
なお、その他の工程Ｓ７以降は上記実施の形態と同様であるので、説明を省略する
【０１１１】
本実施の形態によれば、中性層４１０の露出面に薄膜の親水膜５１０を形成することができる。したがって、上記実施の形態と同様の効果を享受することができる。すなわち、ウェハＷ上に親水性ポリマー４０５の所定の微細なパターンを適切に形成することができ、工程Ｓ９において当該パターンをマスクとした被処理膜のエッチング処理を適切に行うことができる。また、基板処理システム１におけるウェハ処理のスループットを向上させることもできる。
【０１１２】
以上の実施の形態では、中性層４１０の露出面を親水化していたが、当該露出面を疎水化してもよい。
【０１１３】
かかる場合、図２６に示すように塗布現像処理装置２の第１のブロックＧ１には、ウェハＷ上に疎水性を有する塗布液を塗布して疎水膜を形成する疎水膜形成装置５５０が設けられる。なお、疎水膜形成装置５５０の数や配置は、任意に選択できる。疎水膜形成装置５５０では、第１のブロックＧ１の他の液処理装置と同様に、例えばウェハＷ上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。なお、疎水性を有する塗布液は特に限定されないが、本実施の形態では、例えばポリスチレンに水酸基を結合させた液（ＰＳ−ＯＨ）を用いる。
【０１１４】
そして、工程Ｓ５で高さが低減されたレジストパターン４０２が形成されたウェハＷは、疎水膜形成装置５５０に搬送される。疎水膜形成装置５５０では、ウェハＷの中性層４１０の露出面とレジストパターン４０２上に塗布液が塗布されて、疎水膜が形成される。この際、レジストパターン４０２の高さが低減されているので、疎水膜の膜厚は５ｎｍ程度の薄さとなる。その後ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送され、加熱され、温度調節される。
【０１１５】
その後、洗浄装置３１でウェハＷ上に有機溶剤が供給され、図２７に示すようにウェハＷ上のレジストパターン４０２と共に、当該レジストパターン４０２上の疎水膜５６０も除去される。また、中性層４１０の露出面上の疎水膜の上部も併せて除去される。こうして、中性層４１０の露出面のみに、例えば膜厚が５ｎｍの薄い疎水膜５６０が形成される。
【０１１６】
なお、その他の工程Ｓ７以降は上記実施の形態と同様であるので、説明を省略する。但し、工程Ｓ７において、中性層４１０の露出面は疎水化されているため、図２７に示すように疎水膜５６０上には、当該疎水膜５６０上の真中に疎水性ポリマー４０６が配置され、その両側に親水性ポリマー４０５、４０５が配置される。そして、ウェハＷ上には、中性層４１０の露出面を親水化した場合と反対の配置で、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６が交互に配置される。
【０１１７】
本実施の形態によれば、中性層４１０の露出面に薄膜の疎水膜５６０を形成することができる。したがって、上記実施の形態と同様の効果を享受することができる。すなわち、ウェハＷ上に親水性ポリマー４０５の所定の微細なパターンを適切に形成することができ、工程Ｓ９において当該パターンをマスクとした被処理膜のエッチング処理を適切に行うことができる。また、基板処理システム１におけるウェハ処理のスループットを向上させることもできる。
【０１１８】
以上の実施の形態では、ウェハＷ上のブロック共重合体４０４をラメラ構造の親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６に相分離したが、本発明のウェハ処理方法は、ブロック共重合体４０４をシリンダ構造の親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６に相分離する場合にも適用できる。
【０１１９】
本実施の形態で用いられるブロック共重合体４０４は、親水性ポリマー４０５の分子量の比率が２０％〜４０％であり、ブロック共重合体４０４における疎水性ポリマー４０６の分子量の比率が８０％〜６０％である。なお、本実施の形態でも、上記実施の形態と同様の構造を有する基板処理システム１が用いられる。
【０１２０】
かかる場合、工程Ｓ３では、図２８に示すようにウェハＷの反射防止膜４００上に、平面視において円形状のスペース部４０２ｃを有するレジストパターンが形成される。このスペース部４０２ｃの配置は、平面視において千鳥状に配置される。
【０１２１】
そして、工程Ｓ５で高さが低減されたレジストパターン４０２が形成されたウェハＷに、工程Ｓ６においてウェハＷの反射防止膜４００及びレジストパターン４０２上にブロック共重合体４０４が塗布される。その後、工程Ｓ７においてブロック共重合体４０４を相分離する際、図２９に示すようにシリンダ構造の親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６に相分離される。親水性ポリマー４０５は、親水化されたスペース部４０２ｃ上と、２つのスペース部４０２ｃ、４０２ｃ間のレジストパターン４０２上に形成される。疎水性ポリマー４０６は、その他のレジストパターン４０２上に形成される。そうすると、その後工程Ｓ９において、親水性ポリマー４０５をマスクとしてウェハＷ上の被処理膜にエッチングすると、当該被処理膜にホール状の所定のパターンが形成される。
【０１２２】
なお、その他の工程Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４〜Ｓ６、Ｓ８の工程は上記実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【０１２３】
本実施の形態によれば、ブロック共重合体４０４をシリンダ構造の親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６に適切に相分離することができ、被処理膜のエッチング処理を適切に行うことができる。
【０１２４】
以上の実施の形態では、親水性ポリマー４０５を選択的に除去するにあたりエッチング処理装置３においていわゆるドライエッチング処理を行ったが、親水性ポリマー４０５の除去は、ウェットエッチング処理により行ってもよい。
【０１２５】
具体的には、工程Ｓ７においてブロック共重合体４０４を相分離したウェハＷを、工程Ｓ８においてエッチング処理装置３に変えて紫外線照射装置４５０に搬送する。そして、ウェハＷに紫外線を照射することで、親水性ポリマー４０５であるポリメタクリル酸メチルの結合鎖を切断すると共に、疎水性ポリマー４０６であるポリスチレンを架橋反応させる。その後、ウェハＷを洗浄装置３１に搬送し、当該洗浄装置３１においてウェハＷに例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を供給する。これにより、紫外線照射で結合鎖が切断された親水性ポリマー４０５が溶解除去される。
【０１２６】
親水性ポリマー４０５をいわゆるドライエッチング処理により除去する場合、親水性ポリマー４０５と疎水性ポリマー４０６の選択比は例えば３〜７：１程度であるため、疎水性ポリマー４０６の膜べりが避けられない。その一方、親水性ポリマー４０５を、有機溶剤を用いたいわゆるウェットエッチングにより除去する場合は、疎水性ポリマー４０６はほとんど有機溶剤に溶解しないため、膜べりを避けることができる。その結果、その後の工程において疎水性ポリマー４０６のパターンをマスクとして被処理膜のエッチング処理を行なう際に、マスクとしての十分な膜厚を確保することができる。
【０１２７】
また、親水性ポリマー４０５をウェットエッチングにより除去することで、上述した塗布現像処理装置２からエッチング処理装置３へのウェハＷの搬送を省略することができる。したがって、基板処理システム１におけるウェハ処理のスループットを向上させることができる。
【０１２８】
以上の実施の形態のブロック共重合体４０４には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）とポリスチレン（ＰＳ）を有していたが、親水性を有する親水性ポリマーと疎水性を有する疎水性ポリマーを含めばこれに限定されない。例えば親水性ポリマーにシリコーンゴム（ＰＤＭＳ）を用いてもよい。また、ブロック共重合体４０４は、ポリマーが適切に相分離すれば必ずしも親水性ポリマーと疎水性ポリマーを含む必要はなく、例えば界面エネルギー差が所定の値以上の同じ極性のポリマーを含むものであってもよい。
【０１２９】
以上の実施の形態では、工程Ｓ４における中性層４１０の親水化又は疎水化は、基板処理システム１の塗布現像処理装置２で行われていたが、当該中性層４１０の親水化又は疎水化をエッチング処理装置３のエッチング装置２０２〜２０５、例えばＲＩＥ装置で行ってもよい。
【０１３０】
以上の実施の形態では、工程Ｓ９においてウェハＷ上の被処理膜をエッチングしていたが、本発明のウェハ処理方法はウェハＷ自体をエッチングする際にも適用することができる。
【０１３１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。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。本発明は、基板がウェハ以外の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である場合にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明は、例えば親水性を有する親水性ポリマーと疎水性を有する疎水性ポリマーとを含むブロック共重合体を用いて、基板を処理する際に有用である。
【符号の説明】
【０１３３】
１    基板処理システム
２    塗布現像処理装置
３    エッチング処理装置
３０  現像装置
３１  洗浄装置
３２  反射防止膜形成装置
３３  酸付着装置
３４  レジスト塗布装置
３５  ブロック共重合体塗布装置
４０  熱処理装置
２０２〜２０５  エッチング装置
３００  制御部
４００  反射防止膜
４０１  レジスト膜
４０２  レジストパターン
４０２ａ  ライン部
４０２ｂ、４０２ｃ  スペース部
４０４  ブロック共重合体
４０５  親水性ポリマー
４０６  疎水性ポリマー
４１０  中性層
４１１  親水性領域
４５０  紫外線照射装置
５００  中性層形成装置
５０１  紫外線照射装置
５０２  親水膜形成装置
５１０  親水膜
５５０  疎水膜形成装置
５６０  疎水膜
Ａ    酸
Ｌ    露光部分
Ｗ    ウェハ
【図１】
2014026230.tif 000003
【図２】
2014026230.tif 000004
【図３】
2014026230.tif 000005
【図４】
2014026230.tif 000006
【図５】
2014026230.tif 000007
【図６】
2014026230.tif 000008
【図７】
2014026230.tif 000009
【図８】
2014026230.tif 000010
【図９】
2014026230.tif 000011
【図１０】
2014026230.tif 000012
【図１１】
2014026230.tif 000013
【図１２】
2014026230.tif 000014
【図１３】
2014026230.tif 000015
【図１４】
2014026230.tif 000016
【図１５】
2014026230.tif 000017
【図１６】
2014026230.tif 000018
【図１７】
2014026230.tif 000019
【図１８】
2014026230.tif 000020
【図１９】
2014026230.tif 000021
【図２０】
2014026230.tif 000022
【図２１】
2014026230.tif 000023
【図２２】
2014026230.tif 000024
【図２３】
2014026230.tif 000025
【図２４】
2014026230.tif 000026
【図２５】
2014026230.tif 000027
【図２６】
2014026230.tif 000028
【図２７】
2014026230.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2014026230.tif 000031
【図３０】
2014026230.tif 000032
【図３１】
2014026230.tif 000033
【図３２】
2014026230.tif 000034