(57)【要約】【課題】先端が丸みを帯びない矩形形状を有するレジストパターンを現像することができ、レジストパターンをマスクに用いて下層の被エッチング膜をエッチング処理により加工する際に、被エッチング膜を精度よく加工することができる現像処理方法及び現像処理装置を提供する。【解決手段】基板上にレジスト膜が形成された後、露光処理された基板を、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含む処理ガス又は処理液で処理するアミン処理工程Ｓ１２と、基板を加熱処理する加熱処理工程Ｓ１１と、アミン処理工程Ｓ１２及び加熱処理工程Ｓ１１が行われた後、基板上に、現像液を供給してレジストパターンを現像処理する現像液供給工程Ｓ１３、Ｓ１４とを有する。【選択図】図９
2011086724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にレジスト膜が形成された後、露光処理された前記基板を、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含む処理ガス又は処理液で処理するアミン処理工程と、
前記基板を加熱処理する加熱処理工程と、
前記アミン処理工程及び前記加熱処理工程が行われた後、前記基板上に、現像液を供給して前記レジストパターンを現像処理する現像液供給工程と
を有する、現像処理方法。
【請求項２】
前記現像液供給工程は、第１の現像液を供給する第１の供給工程と、
前記第１の供給工程の後、前記第１の現像液よりも濃度が低い第２の現像液を供給する第２の供給工程と
を有する、請求項１に記載の現像処理方法。
【請求項３】
前記第１の現像液は、２．３８重量％よりも高い濃度を有する水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液であり、
前記第２の現像液は、略２．３８重量％の濃度を有する水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液である、請求項２に記載の現像処理方法。
【請求項４】
前記基板上に、リンス液を供給するリンス液供給工程を有し、
前記現像液供給工程と前記リンス液供給工程とを交互に繰り返して行う、請求項１から請求項３のいずれかに記載の現像処理方法。
【請求項５】
前記現像液供給工程を、前記基板を回転させながら行うことを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の現像処理方法。
【請求項６】
前記アミン系化合物はヘキサメチルジシラザンであり、
前記ピロリドン系化合物はＮ−メチルピロリドンである、請求項１から請求項５のいずれかに記載の現像処理方法。
【請求項７】
前記アミン処理工程を、前記基板に前記加熱処理工程を行う加熱処理手段が設けられた加熱処理装置内で行う、請求項１から請求項６のいずれかに記載の現像処理方法。
【請求項８】
前記アミン処理工程を、前記基板に前記現像液供給工程を行う現像液供給手段が設けられた現像処理装置内で行う、請求項１から請求項６のいずれかに記載の現像処理方法。
【請求項９】
前記アミン処理工程を、前記加熱処理工程と同時に行う、請求項１から請求項７のいずれかに記載の現像処理方法。
【請求項１０】
前記アミン処理工程を、前記加熱処理工程の後に行う、請求項１から請求項８のいずれかに記載の現像処理方法。
【請求項１１】
基板上に形成されたレジスト膜が露光処理された後、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含む処理ガス又は処理液で処理された前記基板上に、現像液を供給してレジストパターンを現像処理する現像処理装置であって、
前記基板を回転可能に保持するスピンチャックと、
前記スピンチャックに保持される前記基板上に、現像液を供給する現像液供給部と
を有し、
前記現像液供給部は、
前記基板上に現像液を吐出する現像液吐出ノズルと、
第１の現像液を供給する第１の現像液供給部と、
前記第１の現像液よりも濃度が低い第２の現像液を供給する第２の現像液供給部と、
前記第１の現像液供給部と前記第２の現像液供給部とを切換え可能に前記現像液吐出ノズルに接続する切換機構と
を有する、現像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストが塗布され、露光処理された基板に対し現像処理を行う現像処理方法及び現像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの高集積化に伴って、半導体基板上であって半導体デバイスの内部及び半導体デバイスの周辺に形成される配線や分離幅のパターンは、微細化されてきている。このような微細化されたパターンは、半導体デバイスの製造プロセスにおいて、フォトリソグラフィー技術を用いてレジストパターンを形成し（フォトリソグラフィー工程）、レジストパターンをエッチングのマスクに用いて下層の各種薄膜（被エッチング膜）をエッチング処理することによって形成される。
【０００３】
このような半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、半導体基板（以下、「基板」又は「ウェハ」という。）の表面にレジストを塗布し、レジスト上にマスクパターンを露光し、これを現像してウェハ表面にレジストパターンを形成している。
【０００４】
このようなフォトリソグラフィー工程において、現像処理は、例えばパドル式やディップ式等の方法により行っている。例えば、パドル式はウェハに現像液を供給し、一方、ディップ式は現像液中にウェハを浸漬させて現像処理を進行させ、その後は、それぞれ、純水等を用いた洗浄液としてのリンス液をウェハ上に供給して現像液を洗い流している。そして最後に、ウェハからリンス液を除去するために、エアブローやウェハの回転等を行うことにより乾燥処理を行っている。
【０００５】
例えば、基板上の露光処理が施されたレジスト膜に現像処理を施す現像処理方法であって、レジスト膜の特性に応じて現像液の濃度を調整して現像処理を行い、現像されたレジストパターンのＣＤ（Critical Dimension；線幅）値の基板面内での均一性を高めることができる現像処理方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１５１８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、半導体デバイスの製造プロセスにおいて、従来のレジストパターンを用いて下層の被エッチング膜をエッチング加工するときに、次のような問題がある。
【０００８】
従来のレジストパターンには、レジストパターンの先端が矩形形状を有しておらず、丸みを帯びた形状を有する部分がある。また、レジストパターンの先端は、エッチング処理を行う際にプラズマによる損傷（プラズマダメージ）を受けることがあり、上記した丸みを帯びた形状を有する部分は、プラズマダメージを受けることによって更に変形する。このようにしてレジストパターンの先端が変形してしまうと、レジストパターンをマスクとして被エッチング膜をエッチングする際に、被エッチング膜の加工を精度よく行うことができない。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、先端が丸みを帯びない矩形形状を有するレジストパターンを現像することができ、レジストパターンをマスクに用いて下層の被エッチング膜をエッチング処理により加工する際に、被エッチング膜を精度よく加工することができる現像処理方法及び現像処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の一実施例によれば、基板上にレジスト膜が形成された後、露光処理された前記基板を、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含む処理ガス又は処理液で処理するアミン処理工程と、前記基板を加熱処理する加熱処理工程と、前記アミン処理工程及び前記加熱処理工程が行われた後、前記基板上に、現像液を供給して前記レジストパターンを現像処理する現像液供給工程とを有する、現像処理方法が提供される。
【００１２】
また、本発明の一実施例によれば、基板上に形成されたレジスト膜が露光処理された後、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含む処理ガス又は処理液で処理された前記基板上に、現像液を供給してレジストパターンを現像処理する現像処理装置であって、前記基板を回転可能に保持するスピンチャックと、前記スピンチャックに保持される前記基板上に、現像液を供給する現像液供給部とを有し、前記現像液供給部は、前記基板上に現像液を吐出する現像液吐出ノズルと、第１の現像液を供給する第１の現像液供給部と、前記第１の現像液よりも濃度が低い第２の現像液を供給する第２の現像液供給部と、前記第１の現像液供給部と前記第２の現像液供給部とを切換え可能に前記現像液吐出ノズルに接続する切換機構とを有する、現像処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、先端が丸みを帯びない矩形形状を有するレジストパターンを現像することができ、レジストパターンをマスクに用いて下層の被エッチング膜をエッチング処理により加工する際に、被エッチング膜を精度よく加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施の形態に係る塗布現像処理システムの平面図である。
【図２】図１に示す塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】図１に示す塗布現像処理システムの背面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る現像処理ユニットを示す断面図である。
【図５】図４に示す現像処理ユニットを示す平面図である。
【図６】第１の実施の形態に係る現像処理ユニットの現像液供給部の概略構成を示す図である。
【図７】第１の実施の形態に係る加熱処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】第１の実施の形態に係る失活処理装置の縦断面図である。
【図９】第１の実施の形態に係る現像処理方法の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】第１の実施の形態に係る現像処理方法の各工程を行う際の側面図である。
【図１１】第１の実施の形態に係る現像処理方法の各工程を行う際のレジストパターンを示す拡大断面図である。
【図１２】表１に示す処理レシピを行う場合における、現像液濃度の変化を示すタイムチャートである。
【図１３】実施例１でエッチング処理を行ったときの、各エッチング処理時間経過後のパターンを撮影した写真である。
【図１４】比較例１でエッチング処理を行ったときの、各エッチング処理時間経過後のパターンを撮影した写真である。
【図１５】図１３及び図１４で得られた結果に基づいて残膜側面高さを測定した結果である。
【図１６】第２の実施の形態に係る加熱処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図１７】第２の実施の形態に係る現像処理方法の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１８】第２の実施の形態に係る現像処理方法の各工程を行う際の側面図である。
【図１９】第２の実施の形態に係る現像処理方法の各工程を行う際のレジストパターンを示す拡大断面図である。
【図２０】第３の実施の形態に係る現像処理ユニットを示す断面図である。
【図２１】第３の実施の形態に係る現像処理方法の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。
【図２２】第３の実施の形態に係る現像処理方法の各工程を行う際の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
（第１の実施の形態）
始めに、図１から図１５を参照し、第１の実施の形態に係る現像処理装置及び現像処理方法について説明する。
【００１６】
図１から図３は本発明に係る塗布現像処理システムの全体構成を示す図であり、図１はその平面図、図２は正面図及び図３は背面図である。
【００１７】
塗布現像処理システム１は、カセットステーション１０、処理ステーション１１及びインターフェース部１２を一体に接続した構成を有する。カセットステーション１０は、被処理基板として半導体ウェハＷを、ウェハカセットＣＲで複数枚例えば２５枚単位で、システムに対して外部から搬入又は外部へ搬出する。また、カセットステーション１０は、ウェハカセットＣＲに対してウェハＷを搬入・搬出したりする。処理ステーション１１は、塗布現像工程の中で１枚ずつウェハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニットを所定位置に多段配置してなる。インターフェース部１２は、処理ステーション１１と、この処理ステーション１１と隣接して設けられる露光装置（図示せず）との間でウェハＷを受け渡しする。
【００１８】
カセットステーション１０は、図１に示すように、カセット載置台２０、ウェハ搬送体２１を有する。カセット載置台２０では、カセット載置台２０上の突起２０ａの位置に、複数個例えば４個までのウェハカセットＣＲが、それぞれのウェハ出入口を処理ステーション１１側に向けてＸ方向一列に載置されている。ウェハ搬送体２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）及びウェハカセットＣＲ内に収納されたウェハのウェハ配列方向（Ｚ方向）に移動可能に設けられている。また、ウェハ搬送体２１は、各ウェハカセットＣＲに選択的にアクセスするようになっている。また、ウェハ搬送体２１は、θ方向に回転可能に構成され、後述するように処理ステーション１１側の第３の組Ｇ３の多段ユニット部に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）及びイクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになっている。
【００１９】
処理ステーション１１では、図１に示すように、中心部に垂直搬送型の主ウェハ搬送機構２２が設けられ、その周りに全ての処理ユニットが１組または複数の組に亙って多段に配置されている。この例では、５組Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５の多段配置構成となっている。第１及び第２の組Ｇ１、Ｇ２の多段ユニットは、システム正面（図１において手前）側に並置されている。第３の組Ｇ３の多段ユニットは、カセットステーション１０に隣接して配置されている。第４の組Ｇ４の多段ユニットは、インターフェース部１２に隣接して配置されている。第５の組Ｇ５の多段ユニットは背部側に配置されている。なお第５の組Ｇ５は、主ウェハ搬送機構２２のメンテナンスのためにレール２５に沿って移動可能に構成されている。
【００２０】
図３に示すように、主ウェハ搬送機構２２は、ウェハ搬送装置４６を上下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持体４９はモータ（図示せず）の回転軸に接続されており、このモータの回転駆動力によって、前記回転軸を中心としてウェハ搬送装置４６と一体に回転する。従って、このウェハ搬送装置４６は、θ方向に回転自在となっている。ウェハ搬送装置４６は、搬送アーム４８を有している。
【００２１】
図２に示すように、第１の組Ｇ１では、カップＣＰ内でウェハＷをスピンチャックに載せて所定の処理を行う２台のスピンナ型処理ユニット、例えばレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）及び本発明に係る現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。第２の組Ｇ２でも、２台のスピンナ型処理ユニット、例えばレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）及び現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）ではレジスト液の排液が機構的にもメンテナンスの上でも面倒であることから、このように下段に配置するのが好ましい。しかし、必要に応じて上段に配置することも可能である。
【００２２】
なお、第１の組Ｇ１、第２の組Ｇ２には、Ｚ方向の下側等の空いたスペースに、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）及び現像処理ユニット（ＤＥＶ）に各種処理液を供給するためのケミカル室１３が設けられてもよい。
【００２３】
図３に示すように、第３の組Ｇ３では、ウェハＷを載置台に載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット、例えば下から順にクーリングユニット（ＣＯＬ）、アドヒージョンユニット（ＡＤ）、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）、イクステンションユニット（ＥＸＴ）、プリベーキングユニット（ＰＡＢ）及びポストエクスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢ）が重ねられている。第４の組Ｇ４でも、オーブン型の処理ユニット、例えば下から順にクーリングユニット（ＣＯＬ）、イクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、イクステンションユニット（ＥＸＴ）、プリベーキングユニット（ＰＡＢ）及びポストエクスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢ）が重ねられている。なお、現像後に加熱処理を行うためのポストベーキングユニットが配置されてもよい。
【００２４】
また、図３に示すように、図８を用いて後述するような、アミン等の処理ガスによる失活処理を行う失活処理装置２００が配置されてもよい。
【００２５】
このように処理温度の低いクーリングユニット（ＣＯＬ）、イクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）を下段に配置し、処理温度の高いベーキングユニット（ＰＡＢ）やポストエクスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢ）を上段に配置する。この上下配置により、ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることができる。しかし、ランダムな多段配置とすることも可能である。
【００２６】
インターフェース部１２は、奥行方向では処理ステーション１１と同じ寸法を有するが、幅方向では小さなサイズにつくられている。インターフェース部１２の正面部には可搬性のピックアップカセットＣＲと定置型のバッファカセットＢＲが２段に配置され、背面部には周辺露光装置２３が配設され、中央部にはウェハ搬送体２４が設けられている。このウェハ搬送体２４は、Ｘ、Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ、ＢＲ及び周辺露光装置２３にアクセスするようになっている。さらに、ウェハ搬送体２４は、θ方向に回転可能に構成され、処理ステーション１１側の第４の組Ｇ４の多段ユニットに属するイクステンションユニット（ＥＸＴ）にも、及び隣接する露光装置側のウェハ受渡し台（図示せず）にもアクセスできるようになっている。
【００２７】
図４及び図５は、本実施の形態に係る現像処理ユニット（ＤＥＶ）を示す断面図及び平面図である。この現像処理ユニット（ＤＥＶ）の中央部には、ウェハ搬送装置４６の搬送アーム４８が進退自在に設けられた環状のカップＣΡが配設されている。カップＣΡの内側には、ウェハＷを水平に、かつ、回転可能に保持するスピンチャック５２が配置されている。スピンチャック５２は真空吸着によってウェハＷを固定保持した状態で駆動モータ５４によって回転駆動される。駆動モータ５４は、ユニット底板５０に設けられた開口に昇降移動可能に配置され、アルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材５８を介して、エアシリンダからなる昇降駆動手段６０および昇降ガイド手段６２と結合されている。駆動モータ５４の側面には、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる筒状の冷却ジャケット６４が取り付けられ、フランジ部材５８は冷却ジャケット６４の上半部を覆うように取り付けられている。
【００２８】
現像液塗布時、フランジ部材５８の下端は、ユニット底板５０の開口の外周付近でユニット底板５０に密着し、これによりユニット内部が密閉される。スピンチャック５２と主ウェハ搬送機構２２との間でウェハＷの受け渡しが行われるときは、昇降駆動手段６０が駆動モータ５４またはスピンチャック５２を上方へ持ち上げることでフランジ部材５８の下端がユニット底板５０から浮くようになっている。なお、現像処理ユニット（ＤＥＶ）のケーシングには、搬送アーム４８が侵入するための窓７０が形成されている。
【００２９】
図５に示すように、カップＣＰ内に収容されたウェハＷ上において、このウェハＷの表面に現像液を供給するための現像液吐出ノズル８６は、ノズルスキャンアーム９２の先端部に着脱可能に取り付けられている。現像液吐出ノズル８６へは、現像液供給部７９ａと純水供給部７９ｂとから、現像液と純水とを別々に送液することができるようになっている。現像液吐出ノズル８６は長尺形状を有し、例えば図示しない複数の孔、又はスリット状に形成された供給口より現像液又は純水が供給されるようになっている。ノズルスキャンアーム９２は、ユニット底板５０の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール９１上で水平移動可能な垂直支持部材９３の上端部に取り付けられており、Ｙ方向駆動機構９８によって垂直支持部材９３と一体的にＹ方向に移動するようになっている。また、現像液吐出ノズル８６は、Ｚ軸駆動機構９９によって上下方向（Ｚ方向）に移動可能となっている。
【００３０】
現像液の塗布方法としては、現像液吐出ノズル８６から現像液をウェハＷ上に帯状に吐出させながら、Ｙ軸駆動機構９８によって現像液吐出ノズル８６をガイドレール９１に沿ってウェハＷ上をスキャンするように移動させる方法、または、現像液吐出ノズル８６の長手方向がウェハＷの直径に重なる位置、例えば、図５に示される位置まで移動させ、その状態で現像液をウェハＷに吐出させつつ、ウェハＷを少なくとも１／２回転させる方法等を挙げることができる。
【００３１】
現像液吐出ノズル８６は、図５に示すように、現像液を塗布後にノズル待機部９４に待機されるようになっている。ノズル待機部９４には、現像液吐出ノズル８６を洗浄するノズル洗浄機構（ノズルバス）９４ａが設けられている。
【００３２】
現像処理ユニット（ＤＥＶ）は、ウェハＷに対してリンス液を吐出するリンス液吐出ノズル９５を有しており、リンス液供給部９０からリンス液がリンス液吐出ノズル９５に供給される。リンス液吐出ノズル９５はガイドレール９１上をＹ方向に移動自在に設けられたノズルスキャンアーム９６の先端に取り付けられており、現像液による現像処理の終了後にウェハＷ上に移動され、リンス液をウェハＷに吐出する。
【００３３】
リンス液としては現像液の溶媒である純水が好適に用いられる。リンス液吐出ノズル９５の形状に制限はなく、例えばパイプ状のストレートノズル等を用いることができる。ウェハＷからこぼれ落ち、または振り切られた現像液やリンス液はドレイン６９から排出される。なお、現像液吐出ノズル８６から吐出される純水によってリンス処理を行うことも可能であるが、最終的にはリンス液吐出ノズル９５によるリンス処理を行うことが望ましい。
【００３４】
現像処理ユニット（ＤＥＶ）の駆動系の動作は、制御部９７によって制御される。すなわち、駆動モータ５４、Ｙ軸駆動機構９８、Ｚ軸駆動機構９９は、制御部９７の指令により駆動、制御される。また、現像液供給部７９ａ、純水供給部７９ｂ、リンス液供給部９０についても、制御部９７からの信号によって駆動系の動作と並行して制御される。
【００３５】
図６は、現像液供給部の概略構成を示す図である。現像液供給部７９ａは、第１の現像液供給部８１及び第２の現像液供給部８２を有する。第１の現像液供給部８１及び第２の現像液供給部８２は、三方弁８３により、切換可能に、現像液吐出ノズル８６に接続されている。第１の現像液供給部８１及び第２の現像液供給部８２は、それぞれ異なる所定濃度に調整された２種類の現像液である第１の現像液及び第２の現像液を供給する。従って、現像液供給部７９ａは、それぞれ異なる濃度の第１の現像液及び第２の現像液を、切換可能に現像液吐出ノズル８６へ供給する。
【００３６】
第１の現像液供給部８１では、図示しない純水貯蔵源から、電磁バルブ８１ａ等の流量制御手段を通して、純水が混合器８４へ送液される。また、図示しない現像液貯蔵源から、電磁バルブ８１ｂ等の流量制御手段を通して、所定の濃度の現像液が混合器８４へ送液される。混合器８４では、これらの純水と現像液が均一に混合され、第１の現像液として現像液吐出ノズル８６に送液される。
【００３７】
また、第１の現像液供給部８１には、混合器８４を経て現像液吐出ノズル８６へ供給される現像液の濃度を監視する濃度センサ８５が設けられている。濃度センサ８５は、第１の現像液の濃度が所定の濃度の値になるように電磁バルブ８１ａ、８１ｂの開閉量を制御して流量を制御することにより、所望の濃度を有する第１の現像液を調整することができる。
【００３８】
一方、第２の現像液供給部８２では、図示しない現像液貯蔵源から、電磁バルブ８２ａ等の流量制御手段を通して、所定の濃度の現像液が、第２の現像液として現像液吐出ノズル８６に送液される。
【００３９】
ここで、第１の現像液及び第２の現像液としては、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液（ＴＭＡＨ）を用いることができる。ＴＭＡＨ現像液を用いる場合、第１の現像液供給部８１において混合器８４へ送液する現像液の濃度を、例えば４．７６ｗｔ％とすることができる。また、第２の現像液供給部８２において、第２の現像液として現像液吐出ノズル８６に送液される現像液の濃度を、例えば２．３８ｗｔ％とすることができる。
【００４０】
また、第２の現像液を例えば略２．３８ｗｔ％のＴＭＡＨ現像液とし、第１の現像液を第２の現像液よりも濃度の高い例えば３ｗｔ％のＴＭＡＨ現像液としてもよい。また、第１の現像液の濃度を変更しなくてもよい場合には、純水貯蔵源、混合器を設けず、第１の現像液供給部８１として、例えば３ｗｔ％のＴＭＡＨ現像液を供給する現像液貯蔵源を直接三方弁８３に接続してもよい。
【００４１】
なお、三方弁８３は、本発明における切換機構に相当する。
【００４２】
図７は、本実施の形態に係る加熱処理装置の概略構成を示す断面図である。
【００４３】
加熱処理装置１５０は、ケーシング１５１内に、上下動自在な蓋体１５２と、蓋体１５２の下側に位置し、蓋体１５２と協働して処理室１５３を構成するサポートリング１５４を備えている。
【００４４】
サポートリング１５４は、例えば上下面が開口した略円筒状の形態を有し、その内側に熱処理板としての加熱プレート１５５を収容している。加熱プレート１５５を収容することにより、サポートリング１５４の下面が閉鎖されている。加熱プレート１５５は、厚みのある円板形状を有し、その上面に被処理基板であるウェハＷを載置し加熱するものである。加熱プレート１５５には、給電により発熱するヒータ１５６が内蔵されており、加熱プレート１５５自体を所定の温度により維持できるようになっている。つまり、所定の温度に加熱された加熱プレート１５５にウェハＷを載置することによって、ウェハＷを所定温度に加熱できる。
【００４５】
加熱プレート１５５には、例えば３つの貫通孔１５５ａが形成されており、各貫通孔１５５ａには、ウェハＷの裏面を支持して昇降する支持ピン１５７がそれぞれ挿入されている。支持ピン１５７は、例えばシリンダ等を備えた昇降機構１５８により上下動する。支持ピン１５７は、加熱プレート１５５の上方まで上昇し、開口部１８３を介して主ウェハ搬送機構２２との間でウェハＷを授受したり、受け取ったウェハＷを加熱プレート１５５に載置したりできる。
【００４６】
なお、加熱プレート１５５は、本発明における加熱処理手段に相当する。
【００４７】
サポートリング１５４の上面には、Ｏリング１５９が設けられ、サポートリング１５４の上面と蓋体１５２の周側部１５２ｂの下端部との隙間から処理室１５３内の気体が流出しないようになっている。
【００４８】
蓋体１５２は、上面部である天板１５２ａと、天板１５２ａの周端部に垂設される周側部１５２ｂとによって下面側が開口した略有底円筒状の形態を有している。天板１５２ａは、加熱プレート１５５上のウェハＷに対向している。天板１５２ａ上の中央部には、気体例えば空気、窒素ガス又は不活性ガス等のガスのガス供給源１６０に連通したパージ用のガスのガス供給管１６１が接続する供給口１６２が設けられている。したがって、パージガス供給源１６０の空気、窒素ガス又は不活性ガス等のガスを、ガス供給管１６１を介して供給口１６２に供給し、供給口１６２から処理室１５３内に導入することができる。
【００４９】
また、天板１５２ａの側部には、処理室１５３内のガスを排気する複数例えば互いに等間隔の４個の排気口１６３が設けられている。各排気口１６３には、排気管１６４が連通されており、排気管１６４における各排気口１６３と略等距離の部位に設けられた排出口１６５に、例えば合成樹脂製のチューブにて形成される排気管１６４の口径に比べて小口径の排出管路１６６が接続されている。
【００５０】
なお、本実施の形態では、サポートリング１５４の上面にＯリング１５９が設けられなくてもよく、サポートリング１５４の上面と蓋体１５２の周側部１５２ｂの下端部との隙間から処理室１５３内の気体が流出するような構成であってもよい。
【００５１】
図８は、本実施の形態に係る失活処理装置の縦断面図である。失活処理装置２００は、上部側が開口する容器本体２０２と、この容器本体２０２の上部開口を覆うように設けられた蓋体２０３とを備えている。
【００５２】
容器本体２０２は、側壁部２２１と底壁部２２２と、底壁部２２２にて支持されるように設けられたウェハＷの載置台２０４とを備えており、この例では、底壁部２２２は載置台２０４の周縁部を支持する領域までのみ形成され、載置台２０４も容器本体２０２の一部を成している。ここで底壁部２２２を載置台２０４の裏面全体を支持するように構成し、容器本体２０２を側壁部２２１と底壁部２２２とにより構成するようにしてもよい。載置台２０４の内部には、図示しない加熱手段が設けられてもよい。
【００５３】
一方、蓋体２０３は、側壁部２３１と上壁部２３２とを備えている。この例では、容器本体２０２の周縁部をなす側壁部２２１の上面に、蓋体２０３の周縁部をなす側壁部２３１の下面が接近した状態で、容器本体２０２を蓋体２０３で覆うことにより、容器本体２０２の上部側開口が蓋体２０３により閉じられている。そして、これらの間に処理室２２０が区画形成されるようになっている。
【００５４】
載置台２０４には、図示しない外部の搬送手段との間でウェハＷの受け渡しを行なうための複数本の昇降ピン２４１が設けられており、この昇降ピン２４１は昇降機構２４２により昇降自在に構成されている。図中２４３は、載置台２０４の裏面側に設けられた、この昇降機構２４２の周囲を囲むカバー体である。容器本体２０２と蓋体２０３は、互いに相対的に昇降自在に構成されている。この例では、蓋体２０３側が図示しない昇降機構により、容器本体２０２と接続される処理位置と、容器本体２０２の上方側に位置する基板搬出入位置との間で昇降自在に構成されている。
【００５５】
処理室２２０の内部には、載置台２０４上の基板に対して、処理室２２０の中央上部から後述する失活処理ガスを供給するように、例えば蓋体２０３の裏面側中央部に処理ガス供給部２０５が設けられている。
【００５６】
蓋体２０３の内部には、処理ガス供給部２０５と接続されるガス供給路２３３が形成されている。この例では、ガス供給路２３３は蓋体３の上方側にて屈曲されて略水平に伸びるように形成され、ガス供給路２３３の上流端は、ガス供給管２６１を介して失活処理ガスの供給源２６２に接続されると共に、置換ガスの供給源２６３に接続されている。
【００５７】
なお、失活処理用のガスとしてヘキサメチルジシラザン（Hexamethyldisilazane；ＨＭＤＳ）ガスを例示するが、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含むガスであればよく、ＨＭＤＳガスに限定されない。また、置換ガスとしては、Ｎ２ガス等の不活性ガスが例示される。
【００５８】
また、失活処理ガスの供給源２６２としては、例えば、バブラータンク、スキマータンク等のガス発生機を用いることができる。例えば失活処理ガスがＨＭＤＳガスであるときは、供給源２６２は、ＨＭＤＳの薬液からガスを発生させ、発生したガスをガス供給路２３３に供給する。
【００５９】
ガス供給管２６１には、ＨＭＤＳガスの供給源２６２とガス供給路２３３との間に、ＨＭＤＳガスの供給流量を調整するための第１の流量調整バルブＶ１が設けられている。また、Ｎ２ガスの供給源２６３とガス供給路２３３との間に、Ｎ２ガスの供給流量を調整するための第２の流量調整バルブＶ２が設けられている。これら流量調整バルブＶ１、Ｖ２は、開閉機能と流量調整機能とを備えており、これら流量調整バルブＶ１、Ｖ２によって、ガス供給路２３３へ供給されるガスが、ＨＭＤＳガスとＮ２ガスとの間で切り換えられるようになっている。また、夫々のガスがその供給流量が調整された状態で処理室２２０内に供給されるようになっている。あるいは、ＨＭＤＳガスとＮ２ガスとを同時に処理室２２０内に供給し、供給されるＨＭＤＳガスを希釈することもできる。
【００６０】
一方、蓋体２０３には、処理ガス供給部２０５から処理室２２０内に処理ガスが供給されているときに、載置台２０４上のウェハＷよりも外側から処理室２２０内を排気するための排気路２８１が形成されている。
【００６１】
また蓋体２０３の上壁部２３２の内部には、処理ガス供給部２０５が設けられる中央領域以外の領域に面状に伸び、例えば平面形状がリング形状を有する扁平な空洞部２８２が形成されている。前述した排気路２８１の下流端はこの空洞部２８２に接続されている。さらにこの空洞部２８２には、例えば蓋体２０３の中央近傍領域にて、複数本例えば６本の排気管２８３が接続されている。また、排気管２８３の下流端は排気流量調整バルブＶ４を介して排気手段２８４をなすエジェクターに接続されている。
【００６２】
また、このような失活処理装置２００は制御部２０９により制御されるように構成されている。
【００６３】
次に、以上説明した塗布現像処理システム１の一連の処理工程について説明する。
【００６４】
先ず、カセットステーション１０において、ウェハ搬送体２１がカセット載置台２０上の処理前のウェハを収容しているカセットＣＲにアクセスして、そのカセットＣＲから１枚のウェハＷを取り出す。取り出されたウェハＷは、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）に搬送され、位置合わせが行われる。その後、ウェハＷは、主ウェハ搬送機構２２によりアドヒージョンユニット（ＡＤ）へ搬送されて疎水化処理が行われ、次いでクーリングユニット（ＣＯＬ）に搬送されて所定の冷却処理が行われる。その後、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）に搬送されてレジスト塗布処理が行われ、プリベーキングユニット（ＰＡＢ）に搬送されて所定の加熱処理が行われ、クーリングユニット（ＣＯＬ）に搬送されて所定の冷却処理が行われる。その後、ウェハ搬送体２４によりインターフェース部１２を介して図示しない露光装置に搬送されて露光処理が行われる。露光処理が終了したウェハＷは、ポストエクスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢ）に搬送されて所定の加熱処理が行われ、次に現像処理ユニット（ＤＥＶ）に搬送されて現像処理が行われる。現像処理後に、所定の加熱処理（ポストベーキング）が行われることもある。その後、ウェハＷは、クーリングユニット（ＣＯＬ）に搬送されて所定の冷却処理が行われ、エクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してカセットＣＲに戻される。
【００６５】
次に、図９から図１１を参照して、本実施の形態に係る現像処理方法について説明する。図９は、各工程の手順を説明するためのフローチャートである。図１０は、各工程を行う際の側面図であり、図１１は、各工程を行う際のレジストパターンを示す拡大断面図である。
【００６６】
図９に示すように、本実施の形態に係る現像処理方法は、加熱処理工程（ステップＳ１１）、失活処理工程（ステップＳ１２）、現像液供給工程（ステップＳ１３及びステップＳ１４）、リンス液供給工程（ステップＳ１５）、並びに乾燥処理工程（ステップＳ１６）を有する。現像液供給工程は、第１の供給工程（ステップＳ１３）及び第２の供給工程（ステップＳ１４）を有する。
【００６７】
なお、本実施の形態における失活処理工程は、本発明におけるアミン処理工程に相当する。また、アミン処理工程は、後述するように、基板を、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含む処理ガス又は処理液で処理するものであればよい。従って、露光された化学増幅型レジスト膜において発生する酸が中和することにより、レジスト膜が可溶化するための活性を失って不溶化するいわゆる失活処理が起こらないような温度条件等で処理する場合を含む。
【００６８】
また、図９に示す現像処理方法における現像液濃度を含む処理レシピの例を表１に示す。
【００６９】
【表１】
2011086724.tif 000003
表１における各列は、左から順に、ステップ番号、工程名、処理時間、及び現像液の濃度を示すものである。
【００７０】
また、表１に示す処理レシピを行う場合における、現像液濃度の変化を示すタイムチャートを、図１２に示す。
【００７１】
本実施の形態では、加熱処理工程（ステップＳ１１）を行う前に、図１１（ａ）に示すように、基板１０１に反射防止剤を塗布して反射防止膜（Bottom Anti-Reflective Coating；ＢＡＲＣ）１０２を形成し、次に、レジストを塗布してレジスト膜１０３を形成し、露光処理を行っておく。なお、基板１０１は、後述するように、基板に被エッチング膜が形成されたものを含む。その場合、被エッチング膜を符号１０１で表示するものとする。
【００７２】
本実施の形態で基板１０１に塗布するレジストの一例は化学増幅型レジストである。化学増幅型レジストの一例は、例えば、光が照射されることで、溶剤に対して可溶な可溶化物質を発生させるレジストである。具体的な一例として、例えば、光酸発生材（PhotoAcid Generator：ＰＡＧ）を含有し、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を光源に用いた露光に対応可能な化学増幅型レジストを用いることができる。ＰＡＧは光が当たると酸を発生する。酸は、レジストに含まれたアルカリ不溶性保護基と反応し、アルカリ不溶性保護基をアルカリ可溶性基（可溶化物質）に変化させる。従って、露光処理では、レジスト膜１０３の選択された部分を露光し、アルカリ性の溶剤（現像液）に対して可溶な可溶化物質を選択的に発生させる。
【００７３】
このようにして得られた基板に対し、加熱処理工程（ステップＳ１１）を行う。加熱処理工程では、レジスト膜が形成された後、露光処理された基板を加熱処理する。
【００７４】
図１０（ａ）に示すように、レジスト膜が形成された後、露光処理された基板を、加熱処理装置１５０の内部の加熱プレート１５５に載置し、ヒータ１５６に給電することにより、例えば１１０℃で６０ｓｅｃの間、加熱処理を行う。
【００７５】
図１１（ａ）に示すように、基板を加熱処理することにより、露光後、レジスト膜１０３中に発生した酸を活性化させ、アルカリ不溶性保護基のアルカリ可溶性基（可溶化物質）への変化を促す。そして、可溶化物質を選択的に発生させることで、レジスト膜１０３中に、例えば、アルカリ性の溶剤（現像液）に対して可溶な可溶層１０３ａ及び不溶な不溶層１０３ｂのパターンよりなる露光パターンを得る。
【００７６】
次に、失活処理工程（ステップＳ１２）を行う。失活処理工程（ステップＳ１２）では、基板１０１を、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含む失活処理ガスで処理し、レジスト膜１０３が可溶化するための活性を失って不溶化するいわゆる失活処理を行う。
【００７７】
図１０（ｂ）に示すように、基板１０１を、失活処理装置２００の内部の載置台２０４に載置し、失活処理ガスの供給源２６２からアミン系化合物のガス若しくは液体、又はピロリドン系化合物のガス若しくは液体を供給し、レジスト膜を失活処理する。
【００７８】
アミン系化合物としては、前述したように、例えばＨＭＤＳを用いることができる。また、ピロリドン系化合物として、例えばＮ−メチルピロリドン（N-methylpyrrolidone；ＮＭＰ）を用いることができる。
【００７９】
アミン系化合物又はピロリドン系化合物（以下「失活剤」という。）は、酸を中和するため、露光後、レジスト膜１０３中に発生した酸を不活性化する（以下「失活させる」という。）ことができる。ここで、失活剤は、レジスト膜１０３の表面と接触するため、主としてレジスト膜１０３の表面付近に発生した酸を不活性化する。更に、可溶層１０３ａの線幅方向の分布については、可溶層１０３ａの中心付近よりも不溶層１０３ｂとの界面付近において発生している酸の量は少ない。そして、失活剤は、可溶層１０３ａの中心付近よりも、可溶層１０３ａの不溶層１０３ｂとの界面付近において、発生した酸を失活させやすい。従って、図１１（ｂ）に示すように、それぞれの可溶層１０３ａにおいて、可溶層１０３ａの左右両側上端２箇所に、失活した不溶層１０３ｃの領域が新たに発生する。
【００８０】
次に、現像液供給工程の第１の供給工程（ステップＳ１３）を行う。第１の供給工程（ステップＳ１３）では、基板１０１に第１の現像液４１ａを供給し、レジスト膜１０３の露光された部分の現像液への溶解を促進する。
【００８１】
先ず、現像処理装置のスピンチャック５２が上昇し、主ウェハ搬送機構２２からウェハＷを受け取ると、スピンチャック５２が下降しウェハＷがカップＣＰ内に収容される。そして、図１０（ｃ）に示すように、現像液吐出ノズル８６が第１の現像液４１ａを吐出しながらウェハＷ上を移動し、吐出が終了した後にウェハＷを例えば６０秒放置し現像処理を進行させる。ここで高スループット化を図るため、ウェハＷを回転させながら第１の現像液４１ａを吐出しても構わない。そのときは、ウェハＷを所定の回転数で回転させて第１の現像液４１ａを伸展させ、例えば６０秒間放置することにより現像処理を進行させることになる。
【００８２】
現像液として、アルカリ溶液を用いることができ、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液（ＴＭＡＨ）を用いることができる。
【００８３】
第１の供給工程（ステップＳ１３）では、可溶層１０３ａが不溶層１０３ｃで覆われており、現像処理が進みにくい。また、その他、失活剤により失活した領域が発生する場合もあり、従来の通常の現像処理よりも、現像液に溶解しにくい部分がある。従って、第１の供給工程（ステップＳ１３）では、現像液の濃度を通常よりも高くするか、現像液の温度を通常よりも高くする。
【００８４】
具体的には、通常の現像液の濃度を２．３８ｗｔ％のＴＭＡＨとした場合、第１の現像液４１ａの濃度を２．３８ｗｔ％〜４．７６ｗｔ％とすることができ、例えば３ｗｔ％とすることができる。
【００８５】
その結果、図１１（ｃ）に示すように、レジスト膜１０３からアルカリ性を有する現像液に対して可溶な可溶層１０３ａが除去され、アルカリ性を有する現像液に対して不溶な不溶層１０３ｂ、１０３ｃが残る。
【００８６】
次に、現像液供給工程の第２の供給工程（ステップＳ１４）を行う。第２の供給工程（ステップＳ１４）では、基板に第２の現像液４１ｂを供給し、レジスト膜１０３の露光された部分における溶解残留物を掃き出す。
【００８７】
図１０（ｄ）に示すように、現像液吐出ノズル８６が第２の現像液４１ｂを吐出しながらウェハＷ上を移動し、吐出が終了した後にウェハＷを例えば６０秒放置し現像処理を進行させる。ここでも高スループット化を図るため、ウェハＷを回転させながら第２の現像液４１ｂを吐出しても構わない。
【００８８】
第２の供給工程（ステップＳ１４）では、不溶層１０３ｂの裾部では、新たに可溶領域を伸展させなくてもよい。一方、不溶層１０３ｃは、レジスト膜１０３の表面付近の部分であるため、後から新たに供給された第２の現像液４１ｂと接触しやすく、不溶部１０３ｂの裾部と比較して可溶化が進み易い。従って、第２の供給工程（ステップＳ１４）では、第２の現像液４１ｂの濃度を第１の現像液４１ａの濃度よりも低くし、通常の現像液の濃度に戻す。具体的には、通常の現像液の濃度を２．３８ｗｔ％のＴＭＡＨとした場合、第２の現像液４１ｂの濃度を略２．３８ｗｔ％とすることができる。
【００８９】
図１１（ｄ）に示すように、露光された部分に形成されていた不溶な不溶層１０３ｃが除去され、露光されていない部分に形成されていた不溶層１０３ｂが残る。
【００９０】
次に、リンス液供給工程（ステップＳ１５）を行う。リンス液供給工程（ステップＳ１５）では、レジストパターンが現像された基板上に、リンス液を供給し、露光処理されていない部分、すなわち不溶層１０３ｂよりなるレジストパターンの形状粗さ（Line Edge Roughness；ＬＥＲ）を調整する。
【００９１】
現像液吐出ノズル８６をカップ外へ移動させ、リンス液吐出ノズル９５をウェハＷの中心上へ移動させる。そして、図１０（ｅ）に示すように、ウェハＷを回転させながらリンス液４２を吐出し、第２の現像液４１ｂを洗い流す。このとき、ウェハＷを回転させながら行うため、第２の現像液４１ｂを振り切りながらウェハＷの表面をリンス液４２でリンスする。
【００９２】
本実施の形態の一例として表１に示すように、第１の現像液のＴＭＡＨの濃度を３ｗｔ％、第１の供給工程を行う時間を３ｓｅｃ、第２の現像液のＴＭＡＨの濃度を２．３８ｗｔ％、第２の供給工程を行う時間を６０ｓｅｃ、リンス液供給工程を行う時間を２０ｓｅｃとすることができる。従って、本実施の形態における現像液供給工程及びリンス液供給工程における現像液中におけるＴＭＡＨの濃度のタイムチャートは、図１２に示すようになる。
【００９３】
あるいは、第１の現像液４１ａ及び第２の現像液４１ｂの濃度を変化させる代わりに、第２の現像液４１ｂの温度を通常の温度、例えば２３℃とし、第１の現像液４１ａの温度を通常の温度よりも高い温度、例えば２３℃〜４０℃とした場合でも、同様の効果が得られる。
【００９４】
また、第１の供給工程及び第２の供給工程におけるそれぞれ第１の現像液４１ａ及び第２の現像液４１ｂの吐出液量は、３００ｍｌ／ｍｉｎ〜１８００ｍｌ／ｍｉｎとすることができる。また、第１の供給工程及び第２の供給工程におけるウェハＷの回転数を、０ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍとすることができる。
【００９５】
更に、第１の供給工程、第２の供給工程よりなる現像液供給工程と、リンス液供給工程とを交互に繰り返して行ってもよい。交互に繰り返して行うことにより、溶解残留物を更に除去することができるとともに、露光処理されていない部分、すなわち不溶層１０３ｂよりなるレジストパターンの形状粗さ（ＬＥＲ）を更に調整することができる。現像液供給工程とリンス液供給工程とを交互に繰り返す繰り返し回数は、１回（繰り返しを行わない場合に相当する。）〜３回とすることができる。
【００９６】
最後に、乾燥処理工程（ステップＳ１６）を行う。乾燥処理工程（ステップＳ１６）では、基板を所定の回転数で回転させ乾燥処理を行う。
【００９７】
図１０（ｆ）に示すように、ウェハＷを１５００ｒｐｍ〜２５００ｒｐｍ、より好ましくは２０００ｒｐｍの高回転で回転させ、ウェハＷの表面を十分に乾燥させる。
【００９８】
次に、図１３から図１５を参照し、本実施の形態によりレジストパターンを矩形化処理することができる作用について説明する。
【００９９】
前述したように、失活処理工程（ステップＳ１２）では、不溶層１０３ｂの表面側両端の部分と連続する可溶層１０３ａの一部を失活させて不溶層１０３ｃを形成する。また、第１の供給工程（ステップＳ１３）では、現像液の濃度を通常よりも高くした第１の現像液４１ａを基板１０１に供給し、レジスト膜１０３の露光された部分の現像液への溶解を促進する。また、第２の供給工程（ステップＳ１４）では、現像液の濃度を通常に戻した第２の現像液４１ｂを供給し、レジスト膜１０３の露光された部分における溶解残留物を掃き出す。
【０１００】
また、本実施の形態では、アミン系化合物又はピロリドン系化合物である失活剤が、可溶層１０３ａにおいて既に発生した酸を中和させるのみならず、可溶層１０３ａにおける酸の生成自体を阻害する機能をも有している。従って、可溶層１０３ａを不溶化させる失活処理が更に促進される。
【０１０１】
一方、失活処理を行わないときは、可溶層１０３ａにおいて既に発生した酸を中和せず、また、可溶層１０３ａにおける酸の生成自体を阻害することがない。従って、可溶層１０３ａは矩形形状を有しており、現像処理が進むにつれて、不溶層１０３ｂの表面側両端の部分が可溶化し、レジストパターンは先端の角が取れて丸くなり、矩形形状を有しなくなる。
【０１０２】
従って、本実施の形態では、失活処理工程と現像液供給工程とを行うことにより、レジストパターンの形状を矩形化することができる。
【０１０３】
また、第１の現像液がより高濃度であり、第２の現像液がより低濃度である通常の濃度であるときと、第１の現像液及び第２の現像液がともに通常の濃度であるときを比較する。図１１（ｂ）で示したように、失活処理工程（ステップＳ１２）において不溶層１０３ｃが形成される。したがって、第１の供給工程（ステップＳ１３）において第１の現像液がより高濃度であった方が、可溶層１０３ａに十分に現像液が接することができ、可溶層１０３ａを効率よく溶解させることができる。
【０１０４】
また、第１の現像液がより高濃度であり、第２の現像液がより低濃度である通常の濃度であるときと、第１の現像液及び第２の現像液がともにより高濃度であるときを比較する。このとき、第１の供給工程（ステップＳ１３）においては、可溶層１０３ａにより高濃度の第１の現像液が接するため、図１１（ｃ）で示すように可溶層１０３ａを完全に除去することができる。しかし、第２の供給工程（ステップＳ１４）において第２の現像液がより低濃度である通常の濃度であった方が、不溶層１０３ｂの裾部の可溶化を進行させず、レジストパターンが裾部で細くなることを防止することができる。
【０１０５】
従って、本実施の形態では、失活処理工程、高濃度現像液による第１の供給工程、低濃度現像液による第２の供給工程を全て行うことにより、更に、レジストパターンの形状を矩形化することができる。
【０１０６】
次に、本実施の形態により被エッチング膜の加工を精度よく行えることについて実施例１及び比較例１を行って評価したので、その結果について説明する。
（実施例１）
予め、基板上に、テトラエトキシシラン（tetra ethoxy silane；ＴＥＯＳ）を原料ガスとして化学気相成長（Chemical vapor Deposition；ＣＶＤ）を行って、シリコン酸化膜よりなる被エッチング膜１０１を成膜した。次に、被エッチング膜１０１上に、反射防止材料を塗布し、加熱処理を行って、反射防止膜（ＢＡＲＣ）１０２を成膜した。次に、反射防止膜１０２上に、レジストを塗布し、加熱処理を行って、レジスト膜１０３を成膜した。次に、露光装置内において、レジスト膜１０３を選択的に露光する露光処理を行った。
【０１０７】
その後、図９に示すステップＳ１１からステップＳ１６の各工程を行い、レジストパターン１０３ｂを現像した。ステップＳ１３からステップＳ１５の各工程の条件は、表１に示す処理レシピの例により実施した。また、第１の現像液の温度を２３℃とし、第２の現像液の温度を２３℃とし、第１の現像液の吐出流量を７５０ｍｌ／ｍｉｎとし、第２の現像液の吐出流量を７５０ｍｌ／ｍｉｎとし、第１の現像液を吐出するときのウェハの回転数を１２００ｒｐｍとし、第２の現像液を吐出するときのウェハの回転数を８００ｒｐｍとした。
【０１０８】
その後、現像したレジストパターン１０３ｂをマスクとし、下層である反射防止膜１０２及び被エッチング膜１０１をエッチング処理した。エッチング条件は、処理ガスをＣＨＦ３、Ａｒ、Ｏ２とし、ガス流量比をＣＨＦ３＝１１５ｓｃｃｍ、Ｏ２＝５ｓｃｃｍ、Ａｒ＝１０００ｓｃｃｍとし、パワーを２００Ｗとした。
【０１０９】
図１３に、実施例１でエッチング処理を行ったときの、各エッチング処理時間経過後のパターンを走査型電子顕微鏡ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）を用いて撮影した写真を示す。図１３の左側から右側にかけて横一列に並べて示す３枚の写真は、それぞれエッチング処理時間として０秒（エッチング処理前）、６０秒及び１４０秒が経過した後のパターンに対応する。また横一列に並べて示す３枚の写真の更に左側には、エッチング処理時間０秒（エッチング処理前）のときの構造を説明するための図を示す。
【０１１０】
図１３に示すように、エッチング処理前におけるレジストパターン１０３ｂの先端における線幅が大きく、良好な矩形形状を有している。また、エッチング時間６０秒が経過した後では、レジストパターン１０３ｂをマスクとして反射防止膜１０２がエッチング処理され、被エッチング膜１０１もエッチング処理され始めているが、残っているレジストパターン１０３ｂはまだ矩形形状を有している。また、エッチング時間１４０秒が経過した後では、被エッチング膜１０１のエッチング処理が更に進行しているが、残っているレジストパターン１０３ｂはまだ矩形形状を有している。
（比較例１）
失活処理（ステップＳ１２）及び第１の供給工程（ステップＳ１３）を行わなかった以外は、実施例１と同様にして、比較例１を実施した。
【０１１１】
予め、基板上に被エッチング膜１０１、反射防止膜１０２、レジスト膜１０３を順次成膜し、露光処理を行った。次に、図９に示すステップＳ１１からステップＳ１６のうち、ステップＳ１２及びステップＳ１３を除いた各工程を行い、レジストパターン１０３ｂを現像した。その後、現像したレジストパターン１０３ｂをマスクとし、下層である反射防止膜１０２及び被エッチング膜１０１をエッチング処理した。
【０１１２】
図１４に、比較例１でエッチング処理を行ったときの、各エッチング処理時間経過後のパターンをＳＥＭを用いて撮影した写真を示す。図１４でも、図１３と同様に、左側から右側にかけて、それぞれエッチング処理時間として０秒（エッチング処理前）、６０秒及び１４０秒が経過した後のパターンに対応する３枚の写真を横一列に並べて示す。また横一列に並べて示す３枚の写真の更に左側には、エッチング処理時間０秒（エッチング処理前）のときの構造を説明するための図を示す。
【０１１３】
図１４に示すように、エッチング処理前におけるレジストパターン１０３ｂの先端は、その両側の角部が欠けて丸みを帯びており、良好な矩形形状を有していない。また、エッチング時間６０秒及び１４０秒が経過した後でも、残っているレジストパターン１０３ｂは矩形形状を有していない。
【０１１４】
図１３及び図１４で得られた結果に基づいて残膜の側面における高さ（以下「残膜側面高さ」という。）を測定した結果を図１５に示す。図１５（ａ）は、残膜側面高さのエッチング時間依存性を示すグラフであり、図１５（ｂ）は、残膜側面高さの定義を説明するための図である。
【０１１５】
図１５（ｂ）に示すように、被エッチング膜１０１と反射防止膜１０２との界面におけるパターンの幅寸法をＣＤ１とし、パターンの幅寸法がＣＤ１の値から１０％減の幅寸法、すなわちＣＤ１の９０％である幅寸法ＣＤ２になる高さを残膜側面高さＨとする。また、実施例１における残膜側面高さＨをＨ１とし、比較例１における残膜側面高さＨをＨ２とする。また、図１５（ａ）において、左側の縦軸は残膜側面高さＨを表示し、右側の縦軸は実施例１と比較例１における残膜側面高さＨの差、すなわちＨ１−Ｈ２を表示する。
【０１１６】
図１５（ａ）に示すように、実施例１も比較例１もともに、エッチング処理時間の増加に伴って残膜側面高さＨが一様に減少している。しかし、同じエッチング処理時間で比較すると、実施例１では、比較例１に比べて残膜側面高さＨが大きくなっている。これは、実施例１では、比較例１に比べてパターンが先端で先細りしにくいことを示している。また、比較例１に対する実施例１の残膜側面高さＨの差、すなわちＨ１−Ｈ２も、エッチング処理時間の増大に伴って、増加している。
【０１１７】
従って、本実施の形態に係る現像処理方法を行うことにより、先端が丸みを帯びない矩形形状を有するレジストパターンを現像することができ、レジストパターンをマスクに用いて下層の被エッチング膜をエッチング処理により加工する際に、被エッチング膜を精度よく加工することができる。
（第２の実施の形態）
次に、図１６から図１９を参照し、第２の実施の形態に係る現像処理装置及び現像処理方法について説明する。
【０１１８】
本実施の形態に係る現像処理装置及び現像処理方法は、失活処理を加熱処理装置内で行う点で、第１の実施の形態における現像処理装置及び現像処理方法と相違する。
【０１１９】
始めに、図１６を参照し、本実施の形態に係る現像処理装置について説明する。
【０１２０】
本実施の形態でも、図１から図３を用いて説明した第１の実施の形態に係る塗布現像処理システムと同様の塗布現像処理システムを用いることができる。また、図４から図６を用いて説明した第１の実施の形態に係る現像処理ユニット（ＤＥＶ）を用いることができる。
【０１２１】
一方、本実施の形態に係る加熱処理装置（ＰＥＢ）は、図７を用いて説明した第１の実施の形態に係る加熱処理装置（ＰＥＢ）と相違する。また、本実施の形態では、図８を用いて説明した失活処理装置を有していない。
【０１２２】
図１６は、本実施の形態に係る加熱処理装置の概略構成を示す断面図である。
【０１２３】
図１６に示すように、加熱処理装置１５０ａは、第１の実施の形態と同様に、ケーシング１５１、蓋体１５２、処理室１５３、サポートリング１５４、加熱プレート１５５、ヒータ１５６を有する。加熱プレート１５５、サポートリング１５４の構成、蓋体１５２の構成も、第１の実施の形態と同様である。
【０１２４】
一方、本実施の形態では、ガス供給源１６０に加え、失活処理ガス供給源１６０ａを備えており、蓋体１５２の天板１５２ａの供給口１６２に、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含む失活処理ガスを、ガス供給源１６０からのパージガスと切換可能に供給することができる。
【０１２５】
次に、図１７から図１９を参照し、本実施の形態に係る現像処理方法について説明する。図１７は、各工程の手順を説明するためのフローチャートである。図１８は各工程を行う際の側面図であり、図１９は、各工程を行う際のレジストパターンを示す拡大断面図である。
【０１２６】
図１７に示すように、本実施の形態に係る現像処理方法は、加熱処理工程＋失活処理工程（ステップＳ２１）、現像液供給工程（ステップＳ２２及びステップＳ２３）、リンス液供給工程（ステップＳ２４）、及び乾燥処理工程（ステップＳ２５）を有する。現像液供給工程は、第１の供給工程（ステップＳ２２）及び第２の供給工程（ステップＳ２３）を有する。
【０１２７】
なお、本実施の形態における失活処理工程も、本発明におけるアミン処理工程に相当する。また、アミン処理工程は、後述するように、基板を、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含む処理ガス又は処理液で処理するものであればよい。従って、露光された化学増幅型レジスト膜において発生する酸が中和することにより、レジスト膜が可溶化するための活性を失って不溶化するいわゆる失活処理が起こらないような温度条件等で処理する場合を含む。
【０１２８】
また、本実施の形態に係る現像処理方法においても、図１２及び表１で示した処理レシピの例を用いることができる。ただし、表１におけるステップＳ１３及びステップＳ１４は、それぞれ本実施の形態におけるステップＳ２２及びステップＳ２３に相当する。
【０１２９】
本実施の形態では、予め基板上に化学増幅型レジストよりなるレジスト膜が形成された後、露光処理された基板に対して、図１６を用いて説明した加熱処理装置内で、加熱処理工程と失活処理工程とを同時に行う。
【０１３０】
図１８（ａ）に示すように、露光処理された基板１０１（ウェハＷ）を加熱処理装置１５０ａの内部の加熱プレート１５５に載置した状態で、加熱処理装置１５０ａ内に、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含む処理ガスを供給する。また、失活処理ガスを供給した状態で、例えば１１０℃で６０ｓｅｃの間、加熱処理を行う。これにより、基板１０１（ウェハＷ）に対し、レジスト膜が可溶化するための活性を失って不溶化するいわゆる失活処理を行うとともに、露光後、レジスト膜１０３中に発生した酸を活性化させ、アルカリ不溶性保護基のアルカリ可溶性基（可溶化物質）への変化を促す。
【０１３１】
図１９（ａ）に示すように、基板１０１（ウェハＷ）を加熱処理することにより、露光後、レジスト膜１０３中に発生した酸を活性化させ、可溶化物質を選択的に発生させることで、レジスト膜１０３中に、例えば、アルカリ性の溶剤（現像液）に対して可溶な可溶層１０３ａ及び不溶な不溶層１０３ｂのパターンよりなる露光パターンを得る。また、それと同時に、それぞれの可溶層１０３ａにおいて、可溶層１０３ａの左右両側上端２箇所に、失活された不溶層１０３ｃの領域が新たに生ずる。
【０１３２】
その後行う第１の供給工程（ステップＳ２２）から乾燥処理工程（ステップＳ２５）は、第１の実施の形態において図９を用いて説明した第１の供給工程（ステップＳ１３）から乾燥処理工程（ステップＳ１６）のそれぞれと同様に行うことができる。現像液供給工程（ステップＳ２２及びステップＳ２３）とリンス液供給工程（ステップＳ２４）とを交互に繰り返して行ってもよい。また、第１の供給工程（ステップＳ２２）から乾燥処理工程（ステップＳ２５）を行う際の各工程を行う際の側面図は、図１８（ｂ）から図１８（ｅ）のそれぞれ（図１０（ｃ）から図１０（ｆ）のそれぞれと同様。）である。また、第１の供給工程（ステップＳ２２）及び第２の供給工程（ステップＳ２３）の各工程を行う際のレジストパターンの拡大断面図は、図１９（ｂ）及び図１９（ｃ）のそれぞれである。
【０１３３】
本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、先端が丸みを帯びない矩形形状を有するレジストパターンを現像することができ、レジストパターンをマスクに用いて下層の被エッチング膜をエッチング処理により加工する際に、被エッチング膜を精度よく加工することができる。
【０１３４】
更に、本実施の形態では、失活処理装置を備えなくてもよい。そのため、塗布現像処理システムの装置数を削減することができるとともに、塗布現像処理システムを低コスト化することができる。
【０１３５】
なお、本実施の形態でも、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含む失活処理ガスに代え、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含む失活処理液を噴霧等により基板に供給して失活処理を行ってもよい。
【０１３６】
また、本実施の形態では、加熱処理装置内で加熱処理工程を行う際に、同時に失活処理工程を行う例を示した。しかし、失活処理は、加熱処理工程と同時に行わなくてもよい。加熱処理工程を行う前に行ってもよく、加熱処理工程を行う後に行ってもよい。
（第３の実施の形態）
次に、図２０から図２２を参照し、第３の実施の形態に係る現像処理装置及び現像処理方法について説明する。
【０１３７】
本実施の形態に係る現像処理装置及び現像処理方法は、失活処理を現像処理装置内で行う点で、第１の実施の形態における現像処理装置及び現像処理方法と相違する。
【０１３８】
本実施の形態でも、図１から図３を用いて説明した第１の実施の形態に係る塗布現像処理システムと同様の塗布現像処理システムを用いることができる。また、図７を用いて説明した第１の実施の形態に係る加熱処理装置（ＰＥＢ）を用いることができる。
【０１３９】
一方、本実施の形態に係る現像処理ユニットは、図４及び図５を用いて説明した第１の実施の形態に係る現像処理ユニット（ＤＥＶ）と相違する。また、本実施の形態では、図８を用いて説明した失活処理装置を有していない。
【０１４０】
なお、本実施の形態に係る現像処理ユニットは、本発明における現像処理装置に相当する。
【０１４１】
図２０は、本実施の形態に係る現像処理ユニットを示す断面図である。
【０１４２】
本実施の形態に係る現像処理ユニットは、失活処理液を供給する失活処理液供給部を有する点以外は、図４及び図５を用いて説明した第１の実施の形態に係る現像処理ユニットと同様である。すなわち、本実施の形態に係る現像処理ユニットは、失活処理液吐出ノズル及び失活処理液供給部を有する。
【０１４３】
図２０に示すように、現像処理ユニット（ＤＥＶ）は、ウェハＷに対して失活処理液を吐出する失活処理液吐出ノズル９５ａを有しており、失活処理液供給部９０ａから失活処理液が失活処理液吐出ノズル９５ａに供給される。失活処理液吐出ノズル９５ａはガイドレール９１上をＹ方向に移動自在に設けられたノズルスキャンアーム９６ａの先端に取り付けられており、現像液による現像処理の終了後にウェハＷ上に移動され、リンス液をウェハＷに吐出する。また、失活処理液としては、アミン系化合物又はピロリドン系化合物の液体を供給する。アミン系化合物として、例えばヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を用いることができる。また、ピロリドン系化合物として、例えばＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を用いることができる。
【０１４４】
なお、失活処理液吐出ノズルを設けず、失活処理液供給部９０ａが、現像液供給部７９ａ及び純水供給部７９ｂと切換可能に現像液吐出ノズル８６に失活処理液を供給するようにしてもよい。
【０１４５】
次に、図２１及び図２２を参照し、本実施の形態に係る現像処理方法について説明する。図２１は、各工程の手順を説明するためのフローチャートである。図２２は、各工程を行う際の側面図である。
【０１４６】
図２１に示すように、本実施の形態に係る現像処理方法は、加熱処理工程（ステップＳ３１）、失活処理工程（ステップＳ３２）、現像液供給工程（ステップＳ３３及びステップＳ３４）、リンス液供給工程（ステップ３５）、及び乾燥処理工程（ステップＳ３６）を有する。現像液供給工程は、第１の供給工程（ステップＳ３３）及び第２の供給工程（ステップＳ３４）を有する。
【０１４７】
なお、本実施の形態における失活処理工程も、本発明におけるアミン処理工程に相当する。また、アミン処理工程は、後述するように、基板を、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含む処理ガス又は処理液で処理するものであればよい。従って、露光された化学増幅型レジスト膜において発生する酸が中和することにより、レジスト膜が可溶化するための活性を失って不溶化するいわゆる失活処理が起こらないような温度条件等で処理する場合を含む。
【０１４８】
また、本実施の形態に係る現像処理方法においても、図１２及び表１で示した処理レシピの例を用いることができる。ただし、表１におけるステップＳ１３及びステップＳ１４は、それぞれ本実施の形態におけるステップＳ３３及びステップＳ３４に相当する。
【０１４９】
本実施の形態では、予め基板上に化学増幅型レジストよりなるレジスト膜が形成された後、露光処理された基板に対して、図２０を用いて説明した現像処理装置内で、現像処理工程前に失活処理工程を行う。
【０１５０】
図２２（ａ）に示すように、露光処理された基板１０１（ウェハＷ）を加熱処理装置１５０の内部の加熱プレート１５５に載置した状態で、ヒータ１５６に給電することによって、加熱処理工程を行う（ステップＳ３１）。加熱処理工程は、第１の実施の形態と同様にすることができる。また、加熱処理工程を行う際のレジストパターンを示す拡大断面図は、図１１（ａ）である。
【０１５１】
次に、失活処理工程（ステップＳ３２）を行う。失活処理工程（ステップＳ３２）では、基板１０１（ウェハＷ）を、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含む失活処理液で処理し、レジスト膜１０３が可溶化するための活性を失って不溶化するいわゆる失活処理を行う。
【０１５２】
図２２（ｂ）に示すように、基板１０１（ウェハＷ）を、現像処理装置のスピンチャック５２を用いて保持し、失活処理液供給部９０ａから失活処理液吐出ノズル９５ａを介して基板１０１（ウェハＷ）上に失活処理液４０を供給し、レジスト膜１０３を失活処理する。また、失活処理工程を行う際のレジストパターンを示す拡大断面図は、図１１（ｂ）である。図１１（ｂ）に示すように、それぞれの可溶層１０３ａにおいて、可溶層１０３ａの左右両側上端２箇所に、失活された不溶層１０３ｃの領域が新たに生ずる。
【０１５３】
その後行う第１の供給工程（ステップＳ３３）から乾燥処理工程（ステップＳ３６）は、第１の実施の形態において図９を用いて説明した第１の供給工程（ステップＳ１３）から乾燥処理工程（ステップＳ１６）のそれぞれと同様に行うことができる。現像液供給工程（ステップＳ３３及びステップＳ３４）とリンス液供給工程（ステップＳ３５）とを交互に繰り返して行ってもよい。また、第１の供給工程（ステップＳ３３）から乾燥処理工程（ステップＳ３６）を行う際の各工程を行う際の側面図は、図２２（ｃ）から図２２（ｆ）のそれぞれ（図１０（ｃ）から図１０（ｆ）のそれぞれと同様。）である。また、第１の供給工程（ステップＳ３３）及び第２の供給工程（ステップＳ３４）の各工程を行う際のレジストパターンを示す拡大断面図は、図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）のそれぞれである。
【０１５４】
本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、先端が丸みを帯びない矩形形状を有するレジストパターンを現像することができ、レジストパターンをマスクに用いて下層の被エッチング膜をエッチング処理により加工する際に、被エッチング膜を精度よく加工することができる。
【０１５５】
更に、本実施の形態では、失活処理装置を備えなくてもよい。そのため、塗布現像処理システムの装置数を削減することができるとともに、塗布現像処理システムを低コスト化することができる。
【０１５６】
なお、本実施の形態では、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含む失活処理液に代え、アミン系化合物又はピロリドン系化合物を含む失活処理ガスを噴霧等により基板に供給して失活処理を行ってもよい。
【０１５７】
また、本実施の形態では、現像処理装置内で現像液供給工程を行う前に失活処理工程を行う例を示した。しかし、失活処理は、加熱処理工程と同時に行ってもよい。
【０１５８】
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【０１５９】
１  塗布現像処理システム
４１ａ  第１の現像液
４１ｂ  第２の現像液
４２  リンス液
５２  スピンチャック
７９ａ  現像液供給部
８１  第１の現像液供給部
８２  第２の現像液供給部
８３  三方弁
８６  現像液吐出ノズル
１０１  基板、被エッチング膜
１０３  レジスト膜
１０３ａ  可溶層
１０３ｂ、１０３ｃ  不溶層
１５０  加熱処理装置
２００  失活処理装置
【図１】
2011086724.tif 000004
【図２】
2011086724.tif 000005
【図３】
2011086724.tif 000006
【図４】
2011086724.tif 000007
【図５】
2011086724.tif 000008
【図６】
2011086724.tif 000009
【図７】
2011086724.tif 000010
【図８】
2011086724.tif 000011
【図９】
2011086724.tif 000012
【図１０】
2011086724.tif 000013
【図１１】
2011086724.tif 000014
【図１２】
2011086724.tif 000015
【図１５】
2011086724.tif 000016
【図１６】
2011086724.tif 000017
【図１７】
2011086724.tif 000018
【図１８】
2011086724.tif 000019
【図１９】
2011086724.tif 000020
【図２０】
2011086724.tif 000021
【図２１】
2011086724.tif 000022
【図２２】
2011086724.tif 000023
【図１３】
2011086724.tif 000024
【図１４】
2011086724.tif 000025