(57)【要約】【課題】デバイスの微細化におけるパターニング寸法精度の向上を図れるようにすること。【解決手段】半導体ウエハＷにレジスト塗布処理，露光処理及び現像処理等のリソグラフィ処理を施して所定のパターンを形成するリソグラフィ工程と、上記現像処理後のパターンをマスクとするエッチング工程と、を繰り返し行うパターン形成方法において、１回目のエッチング処理後のウエハの表面に、該ウエハに形成されたエッチングパターン２の空間を残して犠牲膜４を皮膜し、その後、２回目以降のリソグラフィ工程及びエッチング工程を行ってパターンを形成する。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板にレジスト塗布処理，露光処理及び現像処理等のリソグラフィ処理を施して所定のパターンを形成するリソグラフィ工程と、上記現像処理後のパターンをマスクとするエッチング工程と、を繰り返し行うパターン形成方法であって、
１回目のエッチング処理後の被処理基板の表面に、該被処理基板に形成されたエッチングパターンの空間を残して犠牲膜を皮膜し、その後、２回目以降のリソグラフィ工程及びエッチング工程を行ってパターンを形成する、ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
請求項１記載のパターン形成方法において、
上記犠牲膜を皮膜する前に、被処理基板の表面を疎水化処理する、ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のパターン形成方法において、
上記犠牲膜が、ポリスチレン，ポリメチルメタクリレート，ポリビニルアルコール又はポリ酢酸ビニル等の高分子ポリマ材料からなる、ことを特徴とするパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば半導体ウエハやＬＣＤガラス基板等の基板にリソグラフィ処理及びエッチング処理を施すパターン形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスの製造においては、半導体ウエハやＬＣＤガラス基板等の基板の上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）の薄膜や電極パターンを形成するために、フォトリソグラフィ技術が利用されている。このフォトリソグラフィ技術においては、基板にフォトレジスト（以下にレジストという）を塗布し、これにより形成されたレジスト膜を所定の回路パターンに応じて露光し、この露光パターンを現像処理することによりレジスト膜に所望の回路パターンを形成する、一連のリソグラフィ工程によって行われている。
【０００３】
このような処理は、一般に基板にレジスト液を塗布して処理するレジスト塗布処理ユニット、レジスト塗布処理終了後の基板や露光処理後の基板を加熱処理する加熱処理ユニット、露光処理後の基板に現像液を供給して現像処理する現像処理ユニット等が複数備えられた塗布・現像処理システムによって行われている。
【０００４】
ところで、近年ではデバイスパターンの微細化の要請が高まっている。微細化の方法の一つとして、所定のマスクパターンを用いて基板上のフォトレジストを複数回露光してフォトレジストパターンを形成した後、プラズマアッシング等を用いてフォトレジストパターンを微細化する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、別の微細化の方法として、リソグラフィ工程を複数回用いるいわゆるマルチパターニング技術が検討されている。このマルチパターニング技術においては、複数回のリソグラフィ工程の他に、レジストの形成微細加工を行うエッチング処理が必要となる。
【０００６】
従来、リソグラフィ処理を行う複数の処理装置やエッチング装置に基板を搬送して、リソグラフィ処理やエッチング処理を施す装置が知られており、この装置においては、リソグラフィ工程を繰り返し行うことができるように構成されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−１４７２１９号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開平７−６６２６５号公報（特許請求の範囲、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この種のマルチパターニング技術においては、図９に示すように、１回目のエッチング処理後の基板例えばウエハＷの表面に、２回目のレジスト１を塗布すると、レジスト１の一部がエッチングパターン２の空間内に入り込むため、レジスト１の膜厚が所定の膜厚より薄く（α）なると共に、表面の面内均一性が得られない。したがって、２回目以降の露光，現像及びエッチング処理のパターニング精度が低下するという問題があった。
【０００８】
また、図１０に示すように、レジスト１とウエハＷとの間に下層膜３を介在した多層膜構造が知られているが、この多層膜構造においても、例えばホールのように特にエッチングパターン２の深度が深くなると、下層膜３の一部がエッチングパターン２の空間内に入り込む。これにより、下層膜３の表面が波形状となると共に、レジスト１の表面も波形状になり、レジスト表面の面内均一性が十分に得られない。また、レジスト膜の表面の面内均一性を維持するために下層膜を厚くすると、レジストが塗布し難くなり、パターニング寸法精度が低下する懸念があった。
【０００９】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、デバイスの微細化におけるパターニング寸法精度の向上を図れるようにしたパターン形成方法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】
【００１０】
上記課題を解決するために、この発明のパターン形成方法は、被処理基板にレジスト塗布処理，露光処理及び現像処理等のリソグラフィ処理を施して所定のパターンを形成するリソグラフィ工程と、上記現像処理後のパターンをマスクとするエッチング工程と、を繰り返し行うパターン形成方法であって、１回目のエッチング処理後の被処理基板の表面に、該被処理基板に形成されたエッチングパターンの空間を残して犠牲膜を皮膜し、その後、２回目以降のリソグラフィ工程及びエッチング工程を行ってパターンを形成する、ことを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
このように構成することにより、１回目のエッチング処理後の被処理基板の表面に、該被処理基板に形成されたエッチングパターンの空間を残して犠牲膜を皮膜し、該犠牲膜の表面にレジストを塗布することで、２回目以降のレジスト膜の表面の面内均一性を維持して、２回目以降のリソグラフィ工程及びエッチング工程を行ってパターンを形成することができる。
【００１２】
この発明において、上記犠牲膜を皮膜する前に、被処理基板の表面を疎水化処理する方が好ましい（請求項２）。
【００１３】
このように構成することにより、１回目のエッチング処理後の被処理基板の表面を疎水化することができるので、１回目のエッチング処理後の被処理基板の表面と犠牲膜との密着性が向上する。
【００１４】
また、上記犠牲膜の材料は、被処理基板表面に塗布されて皮膜される際に、エッチングパターンの空間内に入り込まない粘性を有する必要があり、かつ、膜厚が必要以上に厚くならない、つまりレジストの塗布に支障をきたさない程度の厚さを有する材料であれば任意の材料であっても差し支えないが、好ましくは、犠牲膜の材料を、例えば、ポリスチレン，ポリメチルメタクリレート，ポリビニルアルコール又はポリ酢酸ビニル等の高分子ポリマ材料とする方がよい（請求項３）。
【００１５】
このように構成することにより、犠牲膜を形成する組成物の結合を強固にすることができ、犠牲膜がエッチングパターンの空間内に入り込むのを阻止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上に説明したように、この発明のパターン形成方法は、上記のように構成されているので、以下のような顕著な効果が得られる。
【００１７】
（１）請求項１記載の発明によれば、１回目のエッチング処理後の被処理基板の表面に、該被処理基板に形成されたエッチングパターンの空間を残して犠牲膜を皮膜し、該犠牲膜の表面にレジストを塗布することで、２回目以降のレジスト膜の表面の面内均一性を維持して、２回目以降のリソグラフィ工程及びエッチング工程を行ってパターンを形成することができるので、微細化におけるパターニング寸法の精度の向上が図れる。
【００１８】
（２）請求項２記載の発明によれば、１回目のエッチング処理後の被処理基板の表面と犠牲膜との密着性が向上するので、上記（１）に加えて、更に微細化におけるパターニング寸法の精度の向上が図れる。
【００１９】
（３）請求項３記載の発明によれば、犠牲膜を形成する組成物の分子結合を強固にすることができると共に、犠牲膜がエッチングパターンの空間内に入り込むのを阻止することができるので、犠牲膜の膜厚をレジストの塗布に支障をきたさない膜厚にすることができ、微細化におけるパターニング寸法の精度の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係るパターン形成方法を半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムに適用した場合について説明する。
【００２１】
図１は、上記レジスト塗布・現像処理システムの一例を示す概略平面図、図２は、レジスト塗布・現像処理装置の概略斜視図である。
【００２２】
上記レジスト塗布・現像処理システムは、被処理基板である半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）が例えば２５枚密閉収容されたキャリア２０を搬入出するための搬入・搬出部であるキャリアブロックＳ１と、複数個例えば４個の単位ブロックＢ１〜Ｂ４を縦に配列して構成された塗布・現像処理部である塗布・現像処理ブロックＳ２（以下に処理ブロックＳ２という）と、インターフェース部であるインターフェースブロックＳ３と、露光装置Ｓ４と、を具備するレジスト塗布・現像処理装置１０と、キャリア２０を搬入出するための搬入・搬出部であるキャリアブロックＳ１とエッチングユニット８０を備えたエッチングブロックＳ５とからなるエッチング装置１２とで主に構成されている。また、レジスト塗布・現像処理システムには、各ブロックＳ１〜Ｓ４間，ブロック内の処理ユニットとの間及びエッチングブロックＳ５の処理ユニットとの間で、ウエハＷを搬送する搬送手段として後述するアームＡ１，Ａ２，Ｃ，Ｄ，Ｅが備えられている。
【００２３】
上記レジスト塗布・現像処理装置１０及びエッチング装置１２のキャリアブロックＳ１には、それぞれ複数個（例えば４個）のキャリア２０を載置可能な載置台２１と、この載置台２１から見て前方の壁面に設けられる開閉部２２と、開閉部２２を介してキャリア２０からウエハＷを取り出すためのトランスファーアームＣとが設けられている。
【００２４】
レジスト塗布・現像処理装置１０におけるトランスファーアームＣは、処理ブロックＳ２に設けられた受渡しステージＴＲＳ１との間でウエハＷの受け渡しを行うように、水平のＸ，Ｙ方向及び鉛直のＺ方向に移動自在、並びに鉛直軸回りに回転自在に移動自在に構成されている。
【００２５】
また、エッチング装置１２におけるトランスファーアームＣは、エッチングブロック＊に設けられた受渡しステージＴＲＳ３との間でウエハＷの受け渡しを行うように、水平のＸ，Ｙ方向及び鉛直のＺ方向に移動自在、並びに鉛直軸回りに回転自在に移動自在に構成されている。
【００２６】
また、キャリアブロックＳ１の例えば開閉部２２の近傍位置には、キャリア２０に付された識別表示例えばＩＤ表示（図示せず）を読み取って、キャリア２０内に収納されているウエハＷの処理状態、すなわち未処理（１回目）の処理か２回目以降のｎ回目の処理か否かを認識する検知手段２３が設けられている。
【００２７】
この検知手段２３は、制御手段である制御部６０に電気的に接続されており、検知手段２３によって検知された信号が制御部６０に伝達されるようになっている。これにより、処理に供されるウエハＷが未処理（１回目）の処理か２回目以降のｎ回目の処理かが判別される。
【００２８】
制御部６０は、コンピュータからなる格納部を有しており、プログラム格納部には、ウエハＷの１回目のリソグラフィ工程（処理）及びエッチング工程（処理）の搬送スケジュールや搬送スケジュールに応じた処理の履歴に基づいて搬送手段Ａ１，Ａ２，Ｃ，Ｄ，Ｅや後述する処理ユニットの制御が実施されるように命令が組み込まれた例えばソフトウエアからなるプログラムが格納されている。そして、このプログラムが制御部６０に読み出されることにより、制御部６０は、搬送手段Ａ１，Ａ２，Ｃ，Ｄ，Ｅや処理ユニットの動作を制御する。なお、このプログラムは、例えばハードディスク，コンパクトディスク，マグネットオプティカルディスク，メモリーカード等の記録媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納されている。
【００２９】
キャリアブロックＳ１の奥側には、筐体７０にて周囲を囲まれる処理ブロックＳ２が接続されている。処理ブロックＳ２は、この例では、下方側から、レジスト液や現像液等の薬液容器類を収納する第１の単位ブロック（ＣＨＭ）Ｂ１、現像処理を行うための第２の単位ブロック（ＤＥＶ層）Ｂ２、２段のレジスト液の塗布処理を行うための塗布膜形成用単位ブロック及び洗浄処理を行う洗浄単位ブロックである第３，第４の単位ブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３，Ｂ４として割り当てられている（図３参照）。なお、この場合、塗布膜形成用単位ブロックの一つ例えば第３の単位ブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３を、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜の形成処理を行うための単位ブロック（ＢＣＴ層）としてもよい。また、更に第４の単位ブロック（ＣＯＴ層）Ｂ４の上段に、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜の形成処理を行うための反射防止膜形成用単位ブロックを設けるようにしてもよい。
【００３０】
第１〜第４の単位ブロックＢ１〜Ｂ４は、前面側に配設され、ウエハＷに対して薬液を塗布するための液処理ユニットと、背面側に配設され、上記液処理ユニットにて行なわれる処理の前処理及び後処理を行なうための各種の加熱処理ユニット等の処理ユニットと、前面側に配設される上記液処理ユニットと背面側に配設される加熱処理ユニット等の処理ユニットとの間、具体的には下段に現像処理部を配置し、上段にレジスト処理部を配置した液処理ユニットと加熱処理ユニット等の処理ユニットとの間でウエハＷの受け渡しを行うための専用の基板搬送手段であるメインアームＡ１，Ａ２とを備えている。
【００３１】
これら単位ブロックＢ１〜Ｂ４は、この例では、各単位ブロックＢ１〜Ｂ４の間で、上記液処理ユニットと、加熱処理ユニット等の処理ユニットと、搬送手段との配置レイアウトが同じに形成されている。ここで、配置レイアウトが同じであるとは、各処理ユニットにおけるウエハＷを載置する中心つまり液処理ユニットにおけるウエハＷの保持手段であるスピンチャックの中心や、加熱処理ユニットにおける加熱プレートや冷却プレートの中心が同じという意味である。
【００３２】
上記ＤＥＶ層Ｂ２は、図１に示すように、ＤＥＶ層Ｂ２のほぼ中央には、ＤＥＶ層Ｂ２の長さ方向（図中Ｙ方向）に、キャリアブロックＳ１とインターフェースブロックＳ３とを接続するためのウエハＷの搬送領域Ｒ１（メインアームＡ１の水平移動領域）が形成されている。また、ＣＯＴ層Ｂ３，Ｂ４は、図示しないが、ＤＥＶ層Ｂ２と同様に、ＣＯＴ層Ｂ３，Ｂ４のほぼ中央には、ＣＯＴ層Ｂ３，Ｂ４の長さ方向（図中Ｙ方向）に、キャリアブロックＳ１とインターフェースブロックＳ３とを接続するためのウエハＷの搬送領域Ｒ２（メインアームＡ２の水平移動領域）が形成されている。
【００３３】
上記搬送領域Ｒ１（Ｒ２）のキャリアブロックＳ１側から見た両側には、手前側（キャリアブロックＳ１側）から奥側に向かって右側に、上記液処理ユニットとして、現像処理を行うための複数個例えば３個の現像処理ユニット３１と、２段の塗布処理ユニット３２及び洗浄ユニット（ＳＣＲ）が設けられている。
【００３４】
上記塗布処理ユニット３２は、図５に示すように、ウエハＷの裏面側中央部を吸引吸着して水平に保持するための基板保持部であるスピンチャック３３と、このスピンチャック３３及びウエハＷを収容する回転カップ３４と、回転カップ３４の外周側を包囲する固定カップ３５とを具備している。
【００３５】
この場合、スピンチャック３３は軸部３３ａを介して昇降機構３６に連結されて昇降可能に配設されている。また、スピンチャック３３の軸部３３ａには第１の従動スプロケット３８ａが装着され、この第１の従動スプロケット３８ａと、駆動モータ３７の駆動軸３７ａに装着された駆動スプロケット３７ｂとに第１のタイミングベルト３９ａが掛け渡されて、駆動モータ３７によってスピンチャック３３が回転可能に形成されている。
【００３６】
また、回転カップ３４は、スピンチャック３３の軸部３３ａとの間に軸受け３４ｂを介して配設される回転筒部３４ｃを有しており、この回転筒部３４ｃに装着される第２の従動スプロケット３８ｂと、駆動モータ３７の駆動軸３７ａに装着された駆動スプロケット３７ｂとに第２のタイミングベルト３９ｂが掛け渡されて、駆動モータ３７によってスピンチャック３３と同期回転可能に形成されている。なお、回転カップ３４の開口部３４ａは、処理時には蓋体３４ｄによって閉塞されるようになっている。蓋体３４ｄはロボットアームＦによって回転カップ３４の開口部３４ａに対して開閉可能に昇降される。回転カップ３４の外側に配置される固定カップ３５は、底部に排液口３５ａが設けられ、側方に排気口３５ｂが設けられている。
【００３７】
また、塗布ユニット３２には、３個の液処理部に対して、レジストを供給するための第１の供給ノズル４１と、犠牲膜の材料である高分子ポリマ材料からなる犠牲膜用薬液を供給するための第２の供給ノズル４２と、リンス液である純水を供給するための第３の供給ノズル４３と、これら第１ないし第３の供給ノズル４１，４２，４３を回転カップ３４内のウエハＷの中心部上方と回転カップ３４の外方に移動する水平のＸ，Ｙ方向及び鉛直のＺ方向に移動自在なノズル移動機構（図示せず）が設けられている。この場合、第１の供給ノズル４１は、流量調整可能な開閉弁Ｖ１を介設するレジスト供給管４４ａを介してレジスト供給源４４ｂに接続されている。また、第２の供給ノズル４２は、流量調整可能な開閉弁Ｖ２を介設する犠牲膜用薬液供給管４５ａを介して犠牲膜用薬液供給源４５ｂに接続されている。また、第３の供給ノズル４３は、開閉弁Ｖ３を介設する純水供給管４６ａを介して純水供給源４６ｂに接続されている。なお、開閉弁Ｖ１，Ｖ２は、制御部６０に電気的に接続されており、制御部６０からの制御信号に基づいて開度調整されて所定量のレジスト，犠牲膜用薬液がウエハ表面に供給（吐出）されるように形成されている。
【００３８】
なお、犠牲膜用薬液には、例えばポリスチレン，ポリメチルメタクリレート，ポリビニルアルコール又はポリ酢酸ビニル等の低湿度（例えば、３０％）の高分子ポリマ材料を使用することができる。
【００３９】
一方、各単位ブロックは、手前側から奥側に向かって左側に、順に加熱系のユニットを多段化した例えば４個の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が設けられており、ＤＥＶ層Ｂ２においては現像処理ユニット３１にて行なわれる処理の前処理及び後処理を行なうための各種処理ユニットを複数段、例えば３段ずつに積層した構成とされている。このようにして上記搬送領域Ｒ１によって現像処理ユニット３１と棚ユニットＵ１〜Ｕ４が区画されており、搬送領域Ｒ１に洗浄エアを噴出させて排気することにより、当該領域内のパーティクルの浮遊を抑制するようになっている。
【００４０】
上述の前処理及び後処理を行うための各種ユニットの中には、例えば図４に示すように、露光後のウエハＷを加熱処理するポストエクスポージャーベーキングユニットなどと呼ばれている加熱処理ユニット（ＰＥＢ）や、現像処理後のウエハＷの水分を飛ばすために加熱処理するポストベーキングユニット等と呼ばれている加熱処理ユニット（ＰＯＳＴ）等が含まれている。これら加熱処理ユニット（ＰＥＢ，ＰＯＳＴ）等の各処理ユニットは、それぞれ処理容器４０内に収容されており、棚ユニットＵ１〜Ｕ４は、上記処理容器４７が３段ずつ積層されて構成され、各処理容器４７の搬送領域Ｒ１に臨む面にはウエハ搬出入口４８が形成されている。なお、加熱処理ユニット（ＰＥＢ，ＰＯＳＴ）は、制御部６０に電気的に接続されており、制御部６０からの制御信号に基づいて加熱温度や加熱時間が調整可能に形成されている。
【００４１】
上記搬送領域Ｒ１には上記メインアームＡ１が設けられている。このメインアームＡ１は、ＤＥＶ層Ｂ２内の全てのモジュール（ウエハＷが置かれる場所）、例えば棚ユニットＵ１〜Ｕ４の各処理ユニット、現像処理ユニット３１の各部との間でウエハの受け渡しを行うように構成されており、このために水平のＸ，Ｙ方向及び鉛直のＺ方向に移動自在、鉛直軸回りに回転自在に構成されている。
【００４２】
なお、メインアームＡ１（Ａ２）は、同様に構成されており、メインアームＡ１を代表して説明すると、例えば図１に示すように、ウエハＷの裏面側周縁領域を支持するための２本の湾曲アーム片５１を有するアーム本体５０を備えており、これら湾曲アーム片５１は図示しない基台に沿って互いに独立して進退自在に構成されている。またこの基台は鉛直軸回りに回転自在に構成されると共に、Ｙ方向に移動自在、かつ昇降自在に構成されている。このようにして湾曲アーム片５１は、Ｘ方向に進退自在，Ｙ方向に移動自在，昇降自在及び鉛直軸回りに回転自在に構成され、棚ユニットＵ１〜Ｕ４の各ユニットやキャリアブロックＳ１側に配置された棚ユニットＵ５の受渡しステージＴＲＳ１、液処理ユニットとの間でウエハＷの受け渡しを行うことができるようになっている。このようなメインアームＡ１は、制御手段である制御部６０からの指令に基づいて図示しないコントローラにより駆動が制御される。また、メインアームＡ１（Ａ２）の加熱処理ユニットでの蓄熱を防止するために、ウエハＷの受け取り順番をプログラムで任意に制御できるようになっている。
【００４３】
また、上記塗布膜形成用の単位ブロックＢ３，Ｂ４は、いずれも同様に構成されており、上述の現像処理用の単位ブロックＢ２と同様に構成されている。具体的には、液処理ユニットとしてウエハＷに対してレジスト液の塗布処理を行うための塗布処理ユニット３２が設けられ、ＣＯＴ層Ｂ３，Ｂ４の棚ユニットＵ１〜Ｕ４には、レジスト液塗布後のウエハＷを加熱クーリング処理する熱処理ユニット（ＣＬＨＰ）や、レジスト液とウエハＷとの密着性を向上させるための疎水化処理ユニット（ＡＤＨ）を備えており、ＤＥＶ層Ｂ２と同様に構成されている。すなわち、塗布ユニットと熱処理ユニット（ＣＬＨＰ）及び疎水化処理ユニット（ＡＤＨ）とをメインアームＡ２の搬送領域Ｒ２（メインアームＡ２の水平移動領域）によって区画するように構成されている。そして、このＣＯＴ層Ｂ３，Ｂ４では、メインアームＡ２により、棚ユニットＵ５の受渡しステージＴＲＳ１と、塗布処理ユニット３２と、棚ユニットＵ１〜Ｕ４の各処理ユニットと、に対してそれぞれウエハＷの受け渡しが行われるようになっている。なお、上記疎水化処理ユニット（ＡＤＨ）は、ＨＭＤＳ雰囲気内でガス処理を行なうものであるが、塗布膜形成用の単位ブロックＢ３，Ｂ４のいずれかに設けられればよい。
【００４４】
また、上記処理ブロックＳ２とインターフェースブロックＳ３の隣接する領域には、図１に示すように、メインアームＡ１がアクセスできる位置に棚ユニットＵ６が設けられている。この棚ユニットＵ６は、ＤＥＶ層Ｂ２のメインアームＡ１との間でウエハＷの受け渡しを行うように、受渡しステージＴＲＳ２と、ウエハＷの受け渡しを行う冷却機能を有する受渡しステージ（図示せず）を備えている。また、処理ブロックＳ２とインターフェースブロックＳ３の隣接する領域には、図１及び図４に示すように、周縁露光装置（ＷＥＥ）が２段配置されている。
【００４５】
一方、処理ブロックＳ２における棚ユニットＵ６の奥側には、インターフェースブロックＳ３を介して露光装置Ｓ４が接続されている。インターフェースブロックＳ３には、処理ブロックＳ２のＤＥＶ層Ｂ２の棚ユニットＵ６の各部と露光装置Ｓ４とに対してウエハＷの受け渡しを行うためのインターフェースアームＤを備えている。このインターフェースアームＤは、処理ブロックＳ２と露光装置Ｓ４との間に介在するウエハＷの搬送手段をなすものであり、この例では、上記ＤＥＶ層Ｂ２の受渡しステージＴＲＳ２等に対してウエハＷの受け渡しを行うように、水平のＸ，Ｙ方向及び鉛直のＺ方向に移動自在、鉛直軸回りに回転自在に構成されている。
【００４６】
一方、エッチング装置１２におけるエッチングブロックＳ５は、筐体７０ａ内に、多段例えば４段に積層されたドライエッチング装置であるエッチング処理ユニット８０（以下にエッチングユニット８０という）が配置されると共に、各エッチングユニット８０に対してウエハＷを搬入・搬出する搬送アームＥと受渡しステージＴＲＳ３が配設されている。この場合、搬送アームＥは、エッチングブロックＳ５内の受渡しステージＴＲＳ３との間で、ウエハＷの受け渡しを行う、水平のＸ，Ｙ方向及び鉛直方向に移動自在、かつ、回転自在に形成されている。なお、エッチングユニット８０は、例えば真空雰囲気内で、印加される高周波数，高周波電圧やガス圧力等のエッチングプロセス条件を調整してエッチングレートを制御できるように形成されている。
【００４７】
上記のように構成されるエッチングブロックＳ５は、ドライエッチング処理の際に、エッチングユニット８０から生じる電磁波が外部に影響を与えないように筐体７０ａには電磁波遮断用のシールドが施されている。このシールドとしては、導電性を有する金属や合成樹脂製の遮蔽板であれば任意のものでよいが、本実施形態では、例えばアルミニウム合金製の遮蔽板を使用して筐体７０ａを構成している。
【００４８】
このようにエッチングブロックＳ５の筐体７０ａを電磁波の遮蔽板にて構成することにより、ドライエッチング処理の際に、エッチングユニット８０から生じる電磁波が外部に漏洩するのを遮断することができる。
【００４９】
上記のように構成されるレジスト塗布・現像処理装置１０とエッチング装置１２は、図１中に矢印で示すように、ウエハＷが搬送可能に形成されている。この場合、ウエハＷの搬送制御は、例えばウエハＷを２５枚収容するキャリア２０単位で搬送してもよく、あるいは、枚葉（ウエハ１枚単位）にて搬送してもよい。
【００５０】
次に、上記のように構成されるレジスト塗布・現像処理システムにおけるウエハＷの処理について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５１】
まず、キャリアブロックＳ１の載置台２１に処理に供されるウエハＷを収納したキャリア２０を開閉部２２に載置する。この状態で、検知手段２３によってキャリア２０に付された識別表示が検知されて、検知信号が制御部６０に伝達され、処理に供されるウエハＷが１回目かｎ回目（２回目以降）かが判別される。処理に供されるウエハＷが１回目と判別された場合は、１回目の搬送スケジュールが作成、あるいは予め作成された搬送スケジュールに基づいて１回目のリソグラフィ処理が施される。
【００５２】
すなわち、疎水化処理された後に棚ユニットＵ５に一時収納されたウエハＷは、メインアームＡ２によって棚ユニットＵ５から取り出され、塗布処理ユニット３２に搬送されて、レジスト膜が形成される（Ｓ−１）。レジスト膜が形成されたウエハＷは、メインアームＡ２によって熱処理ユニット（ＣＬＨＰ）に搬送されて、溶剤をレジスト膜から蒸発させるためのプリベーク（ＰＡＢ）が施される（Ｓ−２）。その後、ウエハＷは熱処理ユニット（ＣＬＨＰ）内でクーリング処理が施される（Ｓ−３）。なお、図示しないが、プリベーク（ＰＡＢ）が施された後、ウエハＷは周辺露光装置（ＷＥＥ）に搬送されて、周辺露光処理が施された後に加熱処理及び上記クーリング処理が施される。次いで、ウエハＷは、インターフェースアームＤにより露光装置Ｓ４に搬送され、ここで所定の露光処理が行われる（Ｓ−４）。
【００５３】
露光処理後のウエハＷは、インターフェースアームＤにより、ＤＥＶ層Ｂ２にウエハＷを受け渡すために、棚ユニットＵ６の受渡しステージＴＲＳ２に搬送され、このステージＴＲＳ２上のウエハＷは、ＤＥＶ層Ｂ２のメインアームＡ１に受け取られ、当該ＤＥＶ層Ｂ２にて、まず、加熱処理ユニット（ＰＥＢ）でポストエクスポージャーベーク処理（Ｓ−５）された後、加熱処理ユニット（ＰＥＢ）内の冷却プレート（図示せず）で所定温度に調整される。次いで、ウエハＷは、メインアームＡ１によって加熱処理ユニット（ＰＥＢ）から取り出されて現像処理ユニット３１に搬送されて、現像液が塗布される（Ｓ−６）。その後、メインアームＡ１によって加熱処理ユニット（ＰＯＳＴ）に搬送され、所定の現像処理が行われる。
【００５４】
現像処理後のウエハＷは、キャリアブロックＳ１の載置台２１に載置された空のキャリア２０内に収納されて搬出される。
【００５５】
レジスト塗布・現像処理システムによって１回目のリソグラフィ処理が施されたウエハＷは、エッチング装置１２のキャリアブロックＳに搬送されて、現像処理後のパターンをマスクとするエッチング処理が施される（Ｓ−７）。その後、ウエハＷはキャリア２０内に収納されて、再びレジスト塗布・現像処理装置１０のキャリアブロックＳ１に搬入される。
【００５６】
１回目のリソグラフィ工程（処理）及びエッチング工程（処理）が行われたウエハＷを収納するキャリア２０が、キャリアブロックＳ１の載置台２１に投入されると、キャリア２０に付された識別表示が検知手段２３によって検知され、２回目以降例えば２回目と判別された場合は、その検知信号によって制御部６０は前回（１回目）の搬送履歴を確認する。前回の搬送履歴が確認されると、制御部６０は、前回（１回目）の搬送スケジュールに基づいてリソグラフィ工程の所定の処理に用いた処理ユニットを使用する同調搬送スケジュールを作成し、ｎ回目（２回目）のリソグラフィ処理が施される。
【００５７】
１回目のリソグラフィ工程（処理）及びエッチング工程（処理）が行われたウエハＷを収納するキャリア２０が投入されると、トランスファーアームＣによってキャリア２０内のウエハＷが取り出されて、棚ユニットＵ５の受渡しステージＴＲＳ１にウエハＷが搬送される。すると、メインアームＡ２によってウエハＷは疎水化処理ユニット（ＡＤＨ）に搬送されて、疎水化処理が施される（Ｓ−８）。疎水化処理が施された後に棚ユニットＵ５に一時収納されたウエハＷは、メインアームＡ２によって棚ユニットＵ５から取り出され、塗布処理ユニット３２に搬送されて、高分子ポリマ材料からなる犠牲膜４が皮膜される（Ｓ−９：図７参照）。この際、ウエハＷは塗布処理ユニット３２のスピンチャック３３に保持された状態で、第２の供給ノズル４２から犠牲膜用薬液が供給（吐出）された後、回転カップ３４の開口部３４ａを蓋体３４ｄが閉塞した状態で、駆動モータ３７の駆動により回転カップ３４と共にウエハＷが高速回転（例えば４０００ｒｐｍ）して、ウエハ表面に犠牲膜用薬液が塗布すなわち犠牲膜４が皮膜される（図７（ａ）参照）。この犠牲膜４の皮膜処理において、犠牲膜４は、上述したように、例えばポリスチレン，ポリメチルメタクリレート，ポリビニルアルコール又はポリ酢酸ビニル等の低湿度（例えば、３０％）の高分子ポリマ材料にて形成されており、かつ、ウエハ表面は疎水化処理されているので、犠牲膜４はエッチングパターン２（ホール）内に入り込むことがなく、しかも犠牲膜４はレジストの塗布に支障をきたさない厚さの状態で表面は平坦状になる。犠牲膜４が皮膜されたウエハＷは、メインアームＡ２によって塗布処理ユニット３２から取り出され、熱処理ユニット（ＣＬＨＰ）に搬送されてベーク処理、例えば３００〜３５０℃の温度雰囲気で９０ｓｅｃ間ベーク処理（Ｓ−１０）された後、クーリング処理される（Ｓ−１１）。
【００５８】
次に、ウエハＷは、メインアームＡ２によって塗布処理ユニット３２に搬送されて、レジスト塗布処理が施され、図７（ｂ）に示すように、犠牲膜４の表面にレジスト膜１が形成される（Ｓ−１２）。この場合、犠牲膜４の表面は平坦状に維持されているため、レジスト膜１の表面も平坦状となり、レジスト膜１の面内の均一性の向上が図れる。
【００５９】
レジスト膜が形成されたウエハＷは、１回目の処理と同様に、プリベーク（ＰＡＢ）（Ｓ−１３）→クーリング処理（Ｓ−１４）→露光処理（ＥＸＰ）（Ｓ−１５）される（図７（ｃ）参照）。この露光処理においては、レジスト膜１の表面の面内均一性が維持されているので、露光精度が向上する。露光処理後、処理ユニットＰＥＢを使用してポストエクスポージャーベーク処理が施される（Ｓ−１６）。このポストエクスポージャーベーク処理を施すことによって、例えば化学増幅型レジストにおいては、酸触媒反応に影響を与える処理時間や面内温度を一定にすることができる。
【００６０】
ポストエクスポージャーベーク処理が行われたウエハＷは、処理ユニットＤＥＶに搬送されて現像処理が施される（Ｓ−１７）。
【００６１】
上記のようにして２回目のリソグラフィ工程（処理）が行われたウエハＷは、トランスファーアームＣにより、キャリアブロックＳ１に載置されている空のキャリア２０内に収納されて２回目のリソグラフィ処理が施される。
【００６２】
２回目のリソグラフィ処理が施されたウエハＷを収納したキャリア２０は、エッチング装置１２に搬送されて、現像処理後のパターンをマスクとするエッチング処理が施される。なお、ウエハＷの表面に残存する犠牲膜４はアッシング処理によって除去される。
【００６３】
上記のように処理を施すことにより、例えば、１回のリソグラフィ処理によって形成されたパターンのピッチＰ間にパターンを追加形成して、ピッチＰ／２のパターンを形成することができ、線幅の微細化を図ることができる。２回目のエッチング処理が施されたウエハＷは、キャリア２０内に収納されて処理が終了する。
【００６４】
なお、上記実施形態では、反射防止膜を形成しない場合について説明したが、レジスト膜の下側や上側に反射防止膜を形成する場合においても、この発明に係るパターン形成方法（システム）を同様に適用することができる。すなわち、図８に示すように、１回目のリソグラフィ処理及びエッチング処理が行われた後のウエハＷの表面に疎水化処理を施し、その後、上述したように、ウエハＷの表面に犠牲膜４を皮膜し、ベーク処理，クーリング処理を施した後、犠牲膜４の表面に反射防止膜５を形成（皮膜）する。そして、反射防止膜５の表面にレジスト膜１を形成した後、露光処理，現像処理を施すことができる。この場合、図６（ｃ）に示すように、クーリング処理（Ｓ−１１）とレジスト塗布処理（Ｓ−１２）の間に、反射防止膜塗布処理（Ｓ−２０）→ベーク処理（Ｓ−２１）→クーリング処理（Ｓ−２２）の工程が追加される。
【００６５】
なお、上記実施形態では、説明は省略したが、上記レジスト塗布・現像処理システムに線幅測定装置を備える方が好ましい。この線幅測定装置を備えることにより、１回目のリソグラフィ処理及びエッチング処理が行われたウエハＷ上に形成されたパターンの線幅を線幅測定装置によって測定し、その測定された測定情報を制御部６０に伝達して制御部６０に記憶しておき、記憶された情報に基づいて制御部６０から露光装置Ｓ４，加熱処理ユニット（ＰＥＢ）及びエッチングユニット８０に制御信号を伝達することにより、パターンの線幅の測定情報に基づいて、２回目以降のリソグラフィ工程の露光処理における露光位置，露光量及び露光焦点等の露光補正，露光後の加熱処理ユニット（ＰＥＢ）の加熱処理における加熱温度や加熱時間等の温度補正，エッチング工程における印加される高周波数，高周波電圧やガス圧力等のエッチングプロセス条件の調整によるエッチングレート等のエッチング補正を行うことができる。
【００６６】
また、上記説明ではリソグラフィ処理及びエッチング処理が２回行われる場合について説明したが、リソグラフィ処理及びエッチング処理を３回以上繰り返し行う場合についてもこの発明に係るパターン形成方法を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明に係るパターン形成方法を適用したレジスト塗布・現像処理システムの一例を示す概略平面図である。
【図２】この発明におけるレジスト塗布・現像処理装置の概略斜視図である。
【図３】上記レジスト塗布・現像処理装置の液処理部を示す概略正面図である。
【図４】上記レジスト塗布・現像処理装置の熱処理部を示す概略背面図である。
【図５】この発明における塗布処理ユニットを示す概略断面図である。
【図６】この発明に係るパターン形成方法の処理工程を示すフローチャートである。
【図７】この発明における犠牲膜の皮膜状態を示す拡大断面図（ａ）、犠牲膜の表面にレジスト膜を形成した状態を示す拡大断面図（ｂ）及び露光状態を示す拡大断面図（ｃ）である。
【図８】反射防止膜を形成した場合の犠牲膜とレジスト膜を積層した状態を示す拡大断面図（ａ）及びその後の露光状態を示す拡大断面図（ｂ）である。
【図９】従来のレジスト塗布にマルチパターン技術を適用した状態を示す拡大断面図である。
【図１０】従来の別のレジスト塗布にマルチパターン技術を適用した状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
Ｗ  半導体ウエハ（被処理基板）
Ｓ１  キャリアブロック
Ｓ２  処理ブロック
Ｓ３  インターフェースブロック
Ｓ４  露光装置
Ｓ５  エッチングブロック
１  レジスト膜
２  エッチングパターン
４  犠牲膜
５  反射防止膜
１０  レジスト塗布・現像処理装置
１２  エッチング装置
３１  現像処理ユニット
３２  塗布処理ユニット
３３  スピンチャック
３４  回転カップ
４１  第１の供給ノズル（レジスト供給ノズル）
４２  第２の供給ノズル（犠牲膜用薬液供給ノズル）
４４ｂ  レジスト供給源
４５ｂ  犠牲膜用薬液供給源
６０  制御部（制御手段）
８０  エッチングユニット
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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