(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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を覆うように基板Ｗの一面にレジスト膜Ｆ１よりも高いエッチング耐性を有する反転膜が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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、
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工程とを含む、基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５７７３１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る基板処理装置は、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。
【０００８】
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。
【０００９】
（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。
【００１０】
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。
【００１１】
（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。
【００１２】
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。
【００１３】
（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。
【００１４】
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。
【００１５】
（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。
【００１６】
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。
【００１７】
（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。
【００１８】
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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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。
【００２１】
（８）本発明に係る基板処理方法は、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。
【００２２】
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。
【発明の効果】
【００２３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】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】温調部の具体的な構成例を示す模式図である。
【図３】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】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】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】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】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】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】基板処理装置の構成例を示す模式的断面図である。
【図１０】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。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
（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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
（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。
【００３９】
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。
【００４０】
（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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
（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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
（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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
（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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
（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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
（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。
【００７６】
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。
【００７７】
（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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、種々の基板の処理に利用可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１  スピンチャック
２  モータ
３  回転軸
５  カップ
２０  現像液供給部
２１  現像ノズル
２１ａ，３１ａ，３５ａ，４１ａ  供給管
２２  ノズル駆動部
３０  リンス液供給部
３１  リンスノズル
３２  ノズル駆動部
３５  バックリンスノズル
４０  処理液供給部
４１  処理ノズル
４２  ノズル駆動部
５０エッジリンスノズル
１００  基板処理装置
１５０  制御部
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４  温調部
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５  バルブ
【図１】
2018046205.tif 000003
【図２】
2018046205.tif 000004
【図３】
2018046205.tif 000005
【図４】
2018046205.tif 000006
【図５】
2018046205.tif 000007
【図６】
2018046205.tif 000008
【図７】
2018046205.tif 000009
【図８】
2018046205.tif 000010
【図９】
2018046205.tif 000011
【図１０】
2018046205.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月18日(2017.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
（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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。