(57)【要約】【課題】基板上の被処理膜に所定の微細なパターンを効率よく形成する。【解決手段】ウェハＷ上に被処理膜Ｆ、反射防止膜Ｂ、レジスト膜Ｒを下から順に形成する（図５（ａ））。レジスト膜Ｒと反射防止膜ＢにパターンＲ１、Ｂ１をそれぞれ形成する（図５（ｂ））。パターンＲ１をマスクとして被処理膜Ｆをエッチングし、被処理膜ＦにパターンＦ１を形成する（図５（ｃ））。パターンＢ１の側壁部を溶解して、反射防止膜ＢにパターンＢ２を形成する（図５（ｄ））。パターンＢ２を覆うように犠牲膜Ｇを形成する（図５（ｅ））。パターンＲ１、Ｂ２をそれぞれ除去する（図５（ｆ））。犠牲膜ＧをマスクとしてパターンＦ１をエッチングし、被処理膜ＦにパターンＦ２を形成する（図５（ｇ））。犠牲膜Ｇを除去する（図５（ｈ））。【選択図】図５
2009065000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の被処理膜に所定のパターンを形成する基板の処理方法であって、
被処理膜上に第一の膜を形成する工程と、
前記第一の膜上に感光性の第二の膜を形成する工程と、
前記第二の膜を選択的に露光し、当該露光した部分に基づいて前記第二の膜を選択的に除去する工程と、
前記第二の膜を選択的に除去することによって露出した部分の前記第一の膜を除去する工程と、
前記第二の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングする工程と、
前記第一の膜が所定の幅になるように、当該第一の膜の側壁部を除去する工程と、
少なくとも前記第一の膜と前記被処理膜の上面を覆うように第三の膜を形成する工程と、
前記第一の膜と第二の膜を除去する工程と、
前記第三の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングする工程と、を有することを特徴とする、基板の処理方法。
【請求項２】
基板の被処理膜に所定のパターンを形成する基板の処理方法であって、
被処理膜上に第一の膜を形成する工程と、
前記第一の膜上に感光性の第二の膜を形成する工程と、
前記第二の膜を選択的に露光し、当該露光した部分に基づいて前記第二の膜を選択的に除去する工程と、
前記第二の膜を選択的に除去することによって露出した部分の前記第一の膜を除去する工程と、
前記第一の膜が所定の幅になるように、当該第一の膜の側壁部を除去する工程と、
前記第二の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングする工程と、
少なくとも前記第一の膜と前記被処理膜の上面を覆うように第三の膜を形成する工程と、
前記第一の膜と第二の膜を除去する工程と、
前記第三の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングする工程と、を有することを特徴とする、基板の処理方法。
【請求項３】
前記第一の膜は、アルカリ性水溶液に対して可溶性の膜であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の基板の処理方法。
【請求項４】
前記第二の膜を選択的に除去することによって露出した部分の前記第一の膜を除去する工程において、
前記選択的に除去された第二の膜をマスクとして前記第一の膜をエッチングすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項５】
前記第二の膜を選択的に除去することによって露出した部分の前記第一の膜を除去する工程において、
前記第一の膜にアルカリ性水溶液の処理液を供給し、当該第一の膜を選択的に溶解させることを特徴とする、請求項３に記載の基板の処理方法。
【請求項６】
前記第一の膜が所定の幅になるように、当該第一の膜の側壁部を除去する工程において、
前記第一の膜の側壁部に前記処理液を供給し、当該第一の膜の側壁部を溶解させることを特徴とする、請求項３〜５のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項７】
前記第一の膜の側壁部に前記処理液を供給する際に、
前記処理液を供給する時間を制御して、当該第一の膜を所定の幅にすることを特徴とする、請求項６に記載の基板の処理方法。
【請求項８】
前記第一の膜の側壁部に前記処理液を供給する際に、
前記処理液の濃度を制御して、当該第一の膜を所定の幅にすることを特徴とする、請求項６に記載の基板の処理方法。
【請求項９】
前記第二の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングする工程において、前記第一の膜の側壁部の除去部分に、堆積性ガスを供給して第四の膜を形成し、
前記第三の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングする工程において、前記第三の膜と前記第四の膜をマスクとすることを特徴とする、請求項２〜８のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項１０】
前記第二の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングする工程において、前記第一の膜の側壁部の除去部分に、塗布液を塗布して第四の膜を形成し、
前記第三の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングする工程において、前記第三の膜及び前記第四の膜をマスクとすることを特徴とする、請求項２〜８のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項１１】
少なくとも前記第一の膜と前記被処理膜の上面を覆うように第三の膜を形成する工程において、
化学気相成長法により前記第三の膜を形成し、
前記第二の膜の表面が露出するまで、前記第三の膜の表層をエッチバックす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の処理方法。
【請求項１２】
少なくとも前記第一の膜と前記被処理膜の上面を覆うように第三の膜を形成する工程において、
塗布液を塗布することにより、アルカリ性水溶液に対して可溶性を有する前記第三の膜を形成し、
前記第二の膜の表面が露出するまで、前記第三の膜の表層をアルカリ性水溶液で溶解させることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかの基板の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１４】
請求項１３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１５】
基板の被処理膜に所定のパターンを形成する基板処理システムであって、
被処理膜上に第一の膜を形成する塗布装置と、
前記第一の膜上に感光性の第二の膜を形成する塗布装置と、
前記第二の膜を選択的に露光する露光装置と、
前記露光した部分に基づいて前記第二の膜を選択的に除去する除去装置と、
前記第二の膜を選択的に除去することによって露出した部分の前記第一の膜を除去する除去装置と、
前記第二の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングするエッチング装置と、
前記第一の膜の側壁部を除去する除去装置と、
少なくとも前記第一の膜と前記被処理膜の上面を覆うように第三の膜を形成する塗布装置と、
前記第一の膜と第二の膜を除去する除去装置と、
前記第三の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングするエッチング装置と、
前記第一の膜の側壁部を除去する際に、当該第一の膜が所定の幅になるように前記除去装置を制御する制御部と、を有することを特徴とする、基板処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板の被処理膜に所定のパターンを形成する基板の処理方法、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プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）表面の被処理膜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、ウェハ表面のレジスト膜に所定パターンの光を照射してレジスト膜を露光する露光処理、露光されたレジスト膜内を現像する現像処理等が順次行われて、ウェハ表面のレジスト膜に所定のレジストパターンが形成される。その後、レジストパターンをマスクとして被処理膜がエッチングされ、その後レジストパターンが除去されて、被処理膜に所定のパターンが形成される。
【０００３】
このフォトリソグラフィー工程では、半導体デバイスの微細化を図るため、従来より上記パターン形成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、この露光の短波長化を進める方法のみでは、例えば３２ｎｍや４５ｎｍレベルの微細な半導体デバイスを形成するのが技術的に困難である。
【０００４】
そこで、例えばウェハ表面の被処理膜上の異なる層にそれぞれパターンを形成することにより、被処理膜に微細なパターンを形成し、半導体デバイスの微細化を図ることが提案されている。具体的には、先ず、例えばウェハ表面の被処理膜上に第一の感光性膜（レジスト膜）と第二の感光性膜（レジスト膜）の２層の感光性膜を形成し、それぞれの膜を露光して現像することで、第一の感光性膜パターンと第二の感光性膜パターンを形成する。そして、これら第一及び第二の感光性膜パターンをマスクにして被処理膜をエッチングし、被処理膜にパターンを形成する（特許文献１）。
【０００５】
また別の方法としては、先ず、例えばウェハ表面の被処理膜上に形成されたＳｉＮ膜のパターン上に、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｏｔｉｏｎ、化学気相成長法）によってＳｉＯ２膜を形成する。このＳｉＯ２膜をエッチバックした後、ＳｉＮ膜のパターンを除去することで、ＳｉＯ２膜の微細パターンを形成する。そして、このＳｉＯ２膜のパターンをマスクにして被処理膜をエッチングし、被処理膜にパターンを形成することが提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特許第２７５７９８３号公報
【特許文献２】Ｕ．Ｓ．  ＰＡＴ．  ＮＯ．５０１３６８０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された方法を用いて、被処理膜に微細なパターンを形成した場合、第一の感光性膜パターンと第二の感光性膜パターンの重ね合わせには高い精度が要求され、これらのパターンの重ね合わせにズレが生じることがある。このようにズレが生じると、被処理体に所望のパターンを形成できない。また、感光性膜を２回露光する必要があり、それに伴って半導体デバイスを製造する際のコストが高くなる。
【０００７】
また、特許文献２に記載された方法を用いて、被処理膜に微細なパターンを形成した場合、ＳｉＮ膜の両側に形成されたＳｉＯ２膜の上部の形状が左右非対称になることがある。この状態のＳｉＯ２膜をマスクとして被処理膜をエッチングすると、被処理膜のパターンの高さが均一にならない。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板上の被処理膜に所定の微細なパターンを効率よく形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明は、基板の被処理膜に所定のパターンを形成する基板の処理方法であって、被処理膜上に第一の膜を形成する工程と、前記第一の膜上に感光性の第二の膜を形成する工程と、前記第二の膜を選択的に露光し、当該露光した部分に基づいて前記第二の膜を選択的に除去する工程と、前記第二の膜を選択的に除去することによって露出した部分の前記第一の膜を除去する工程と、前記第二の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングする工程と、前記第一の膜が所定の幅になるように、当該第一の膜の側壁部を除去する工程と、少なくとも前記第一の膜と前記被処理膜の上面を覆うように第三の膜を形成する工程と、前記第一の膜と第二の膜を除去する工程と、前記第三の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングする工程と、を有することを特徴としている。なお、露光した部分に基づいて第二の膜を選択的に除去する工程では、露光した部分の第二の膜を選択的に除去するか、あるいは露光されなかった部分の第二の膜を選択的に除去するか、いずれの方法で除去してもよい。
【００１０】
本発明によれば、先ず、第一の膜と第二の膜にパターンを形成し、第二の膜をマスクとして被処理膜をエッチングしているので、被処理膜に第二の膜と同じ線幅のパターンを形成することができる。さらに、第一の膜が所定の幅になるように、第一の膜の側壁部を除去した後、第三の膜を形成してから第一の膜と第二の膜を除去し、第三の膜をマスクとして被処理膜をエッチングしているので、前記被処理膜に形成されたパターン内に、さらに側壁部が除去された第一の膜と同じ線幅の微細なパターンを形成することができる。これによって、被処理膜に所定の微細パターンを精度よく形成することができる。また、本発明の処理方法では、被処理膜上の膜に行われる露光は１回のみであり、従来のように２回露光する必要がない。したがって、基板上の被処理膜に所定の微細なパターンを精度よく、かつ効率よく形成することができる。
【００１１】
別な観点による本発明は、基板の被処理膜に所定のパターンを形成する基板の処理方法であって、被処理膜上に第一の膜を形成する工程と、前記第一の膜上に感光性の第二の膜を形成する工程と、前記第二の膜を選択的に露光し、当該露光した部分に基づいて前記第二の膜を選択的に除去する工程と、前記第二の膜を選択的に除去することによって露出した部分の前記第一の膜を除去する工程と、前記第一の膜が所定の幅になるように、当該第一の膜の側壁部を除去する工程と、前記第二の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングする工程と、少なくとも前記第一の膜と前記被処理膜の上面を覆うように第三の膜を形成する工程と、前記第一の膜と第二の膜を除去する工程と、前記第三の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングする工程と、を有することを特徴としている。
【００１２】
前記第一の膜は、アルカリ性水溶液に対して可溶性の膜であってもよい。
【００１３】
前記第二の膜を選択的に除去することによって露出した部分の前記第一の膜を除去する工程において、前記選択的に除去された第二の膜をマスクとして前記第一の膜をエッチングしてもよい。
【００１４】
前記第二の膜を選択的に除去することによって露出した部分の前記第一の膜を除去する工程において、前記第一の膜にアルカリ性水溶液の処理液を供給し、当該第一の膜を選択的に溶解させてもよい。
【００１５】
前記第一の膜が所定の幅になるように、当該第一の膜の側壁部を除去する工程において、前記第一の膜の側壁部に前記処理液を供給し、当該第一の膜の側壁部を溶解させてもよい。
【００１６】
前記第一の膜の側壁部に前記処理液を供給する際に、前記処理液を供給する時間を制御して、当該第一の膜を所定の幅にしてもよい。
【００１７】
前記第一の膜の側壁部に前記処理液を供給する際に、前記処理液の濃度を制御して、当該第一の膜を所定の幅にしてもよい。
【００１８】
前記第二の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングする工程において、前記第一の膜の側壁部の除去部分に、堆積性ガスを供給して第四の膜を形成し、前記第三の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングする工程において、前記第三の膜と前記第四の膜をマスクとしてもよい。
【００１９】
前記第二の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングする工程において、前記第一の膜の側壁部の除去部分に、塗布液を塗布して第四の膜を形成し、前記第三の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングする工程において、前記第三の膜及び前記第四の膜をマスクとしてもよい。
【００２０】
少なくとも前記第一の膜と前記被処理膜の上面を覆うように第三の膜を形成する工程において、化学気相成長法により前記第三の膜を形成し、前記第二の膜の表面が露出するまで、前記第三の膜の表層をエッチバックしてもよい。
【００２１】
少なくとも前記第一の膜と前記被処理膜の上面を覆うように第三の膜を形成する工程において、塗布液を塗布することにより、アルカリ性水溶液に対して可溶性を有する前記第三の膜を形成し、前記第二の膜の表面が露出するまで、前記第三の膜の表層をアルカリ性水溶液で溶解させてもよい。
【００２２】
別な観点による本発明によれば、前記の基板の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。
【００２４】
さらに別な観点による本発明は、基板の被処理膜に所定のパターンを形成する基板処理システムであって、被処理膜上に第一の膜を形成する塗布装置と、前記第一の膜上に感光性の第二の膜を形成する塗布装置と、前記第二の膜を選択的に露光する露光装置と、前記露光した部分に基づいて前記第二の膜を選択的に除去する除去装置と、前記第二の膜を選択的に除去することによって露出した部分の前記第一の膜を除去する除去装置と、前記第二の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングするエッチング装置と、前記第一の膜の側壁部を除去する除去装置と、少なくとも前記第一の膜と前記被処理膜の上面を覆うように第三の膜を形成する塗布装置と、前記第一の膜と第二の膜を除去する除去装置と、前記第三の膜をマスクとして前記被処理膜をエッチングするエッチング装置と、前記第一の膜の側壁部を除去する際に、当該第一の膜が所定の幅になるように前記除去装置を制御する制御部と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、基板上の被処理膜に所定の微細なパターンを精度よく、かつ効率よく形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の好ましい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平面図であり、図２は、基板処理システム１の正面図であり、図３は、基板処理システム１の背面図である。
【００２７】
基板処理システム１は、図１に示すように、ウェハ処理のフォトリソグラフィー工程を行う塗布現像処理システム２と、ウェハＷ上の所定の膜をエッチングするエッチング装置３と、ウェハＷ上の所定の膜を露光する露光装置４とを有している。
【００２８】
塗布現像処理システム２は、例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム２に対して搬入出したり、カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション５と、フォトリソグラフィー工程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多段に配置している処理ステーション６と、この処理ステーション６に隣接して設けられている露光装置４との間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイスステーション７とを一体に接続した構成を有している。
【００２９】
カセットステーション５には、カセット載置台８が設けられ、当該カセット載置台８は、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在になっている。カセットステーション５には、搬送路９上をＸ方向に向かって移動可能なウェハ搬送体１０が設けられている。ウェハ搬送体１０は、カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、Ｘ方向に配列された各カセットＣ内のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。
【００３０】
ウェハ搬送体１０は、Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり、後述する処理ステーション６側の第３の処理装置群Ｇ３に属する温度調節装置６０やウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置６１に対してもアクセスできる。
【００３１】
カセットステーション５に隣接する処理ステーション６は、複数の処理装置が多段に配置された、例えば５つの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。処理ステーション６のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には、カセットステーション５側から第１の処理装置群Ｇ１、第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。処理ステーション６のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には、カセットステーション５側から第３の処理装置群Ｇ３、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４の間には、第１の搬送装置Ａ１が設けられており、第１の搬送装置Ａ１の内部には、ウェハＷを支持して搬送する第１の搬送アーム１１が設けられている。第１の搬送アーム１１は、第１の処理装置群Ｇ１、第３の処理装置群Ｇ３及び第４の処理装置群Ｇ４内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５の間には、第２の搬送装置Ａ２が設けられており、第２の搬送装置Ａ２の内部には、ウェハＷを支持して搬送する第２の搬送アーム１２が設けられている。第２の搬送アーム１２は、第２の処理装置群Ｇ２、第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。
【００３２】
第１の処理装置群Ｇ１には、図２に示すように、例えばウェハＷにレジスト液を塗布し、第二の膜としてのレジスト膜を形成するレジスト塗布装置２０、２１、露光処理時の光の反射を防止する第一の膜としての反射防止膜を形成するボトムコーティング装置２２、２３、ウェハＷに塗布液を塗布し、第三の膜としての犠牲膜を形成する塗布処理装置２４が下から順に５段に重ねられている。これらレジスト塗布装置２０、２１、ボトムコーティング装置２２、２３、塗布処理装置２４の装置は、例えば同一の装置構成である。また、第１の処理装置群Ｇ１の最下段には、各処理装置群Ｇ１内の各装置に各種液体を供給するためのケミカル室４０が設けられている。なお、反射防止膜は、アルカリ性水溶液に可溶な膜であり、この反射防止膜のアルカリ性水溶液に対する溶解度は、レジスト膜のアルカリ性水溶液（現像液）に対する溶解度より高くなっている。すなわち、反射防止膜が溶解する濃度のアルカリ水溶液をレジスト膜に供給してもレジスト膜は溶解せず、逆にレジスト膜が溶解する濃度のアルカリ水溶液を反射防止膜に供給しても反射防止膜は溶解しない。また、犠牲膜はアルカリ性水溶液に可溶で、その溶解度はレジスト膜と反射防止膜の現像液に対する溶解度とそれぞれ異なり、かつ、後述する被処理膜のエッチングに耐性を有している。犠牲膜には、例えば芳香族化合物や脂環式化合物が用いられる。
【００３３】
第２の処理装置群Ｇ２には、例えばウェハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理装置３０〜３２、ウェハＷに所定の液体、例えばアルカリ水溶液を供給して所定の膜を除去する除去装置としての液処理装置３３、３４が下から順に５段に重ねられている。これら現像処理装置３０〜３２、液処理装置３３、３４は、例えば同一の装置構成である。また、第２の処理装置群Ｇ２の最下段には、各処理装置群Ｇ２内の各装置に各種液体を供給するためのケミカル室４１がそれぞれ設けられている。
【００３４】
第３の処理装置群Ｇ３には、図３に示すように、例えば温度調節装置６０、トランジション装置６１、精度の高い温度管理下でウェハＷを温度調節する高精度温度調節装置６２〜６４及びウェハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理装置６５〜６８が下から順に９段に重ねられている。
【００３５】
第４の処理装置群Ｇ４には、例えば高精度温度調節装置７０、レジスト塗布処理後のウェハＷを加熱処理するプリベーキング装置７１〜７４及び現像処理後のウェハＷを加熱処理するポストベーキング装置７５〜７９が下から順に１０段に重ねられている。
【００３６】
第５の処理装置群Ｇ５には、ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高精度温度調節装置８０〜８３、ポストエクスポージャーベーキング装置８４〜８９が下から順に１０段に重ねられている。
【００３７】
第１の搬送装置Ａ１のＸ方向正方向側には、図１に示すように、複数の処理装置が配置されており、図３に示すようにウェハＷを疎水化処理するためのアドヒージョン装置９０、９１、ウェハＷを加熱する加熱装置９２、９３が下から順に４段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置Ａ２のＸ方向正方向側には、例えばウェハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置９４が配置されている。
【００３８】
インターフェイスステーション７には、例えば図１に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路１００上を移動するウェハ搬送体１０１と、バッファカセット１０２が設けられている。ウェハ搬送体１０１は、Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、インターフェイスステーション７に隣接した露光装置４と、バッファカセット１０２及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。
【００３９】
以上のように構成された基板処理システム１におけるウェハ処理の制御は、図１に示すように、基板処理システム１に設けられた制御部１１０によって行われている。制御部１１０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部を有している。そのプログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送体などの駆動系の動作を制御して、後述する所定のレシピのウェハ処理を実行するプログラムＰが格納されている。なお、このプログラムＰは、例えばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、メモリーカード、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、ハードディスク等の読み取り可能な記憶媒体に格納され、制御部１１０であるコンピュータにインストールされている。
【００４０】
本実施の形態にかかる基板処理システム１は以上のように構成されており、次にその基板処理システム１において、ウェハＷ上の被処理膜に所定のパターンを形成する処理について説明する。図４は、このウェハＷの処理の主な処理フローを示している。
【００４１】
処理されるウェハＷは、図５（ａ）に示すように、予めその表面に有機下層膜などの被処理膜Ｆが形成され、カセット載置台８上のカセットＣ内に収容されている。そして、先ず、ウェハ搬送体１０によって、カセットＣ内からウェハＷが一枚取り出され、第３の処理装置群Ｇ３の温度調節装置６０に搬送される。温度調節装置６０に搬送されたウェハＷは、所定温度に温度調節され、その後第１の搬送装置１１によってボトムコーティング装置２２に搬送される。ボトムコーティング装置２２では、図５（ａ）に示すように、ウェハＷの被処理膜Ｆ上に反射防止膜Ｂが形成される（図４のステップＳ１）。
【００４２】
反射防止膜Ｂが形成されたウェハＷは、第１の搬送装置１１によって加熱装置９２、高温度熱処理装置６５、高精度温度調節装置７０に順次搬送され、各装置で所定の処理が施された後、レジスト塗布装置２０に搬送される。レジスト塗布装置２０では、図５（ａ）に示すように、ウェハＷ上の反射防止膜Ｂ上にレジスト膜Ｒが形成される（図４のステップＳ２）。
【００４３】
レジスト膜Ｒが形成されたウェハＷは、第１の搬送アーム１１によってプリベーキング装置７１に搬送され、加熱処理が施される。続いて第２の搬送アーム１２によって周辺露光装置９４、高精度温度調節装置８３に順次搬送されて、各装置において所定の処理が施される。その後、インターフェイスステーション７のウェハ搬送体１０１によって露光装置４に搬送され、ウェハＷ上のレジスト膜Ｒに所定のパターンが露光される（図４のステップＳ３）。ここで、レジスト膜Ｒに露光されるパターンの線幅ＣＤ１は、後述するウェハＷ上の被処理膜Ｆに形成する所望の線幅ＣＤ２よりも大きくなっている。
【００４４】
露光処理の終了したウェハＷは、ウェハ搬送体１０１によってポストエクスポージャーベーキング装置８４に搬送され、ウェハＷに加熱処理（ポストエクスポージャーベーキング）が施される。
【００４５】
加熱処理の終了したウェハＷは、第２の搬送アーム１２によって高精度温度調節装置８１に搬送されて温度調節され、その後現像処理装置３０に搬送される。現像処理装置３０では、先ず、ウェハＷに対して所定の濃度の現像液を供給し、レジスト膜Ｒの露光された部分を現像する。そうすると、図５（ｂ）に示すように、レジスト膜Ｒに線幅がＣＤ１のパターンＲ１が形成される（図４のステップＳ４）。ここでウェハＷに供給される現像液の濃度は、レジスト膜Ｒの露光された部分を選択的に溶解させることができる濃度、例えば約１．０質量％の濃度である。この現像液の濃度は、例えば制御部１１０が有するレジスト膜Ｒの種類と現像液の濃度の関係を示したテーブルに基づいて決定される。そして、制御部１１０で決定された濃度は、ケミカル室４０に出力され、ケミカル室４０から現像処理装置３０に所定の濃度の現像液が供給される。なお、レジスト膜Ｒを現像する際、レジスト膜Ｒの露光されなかった部分を選択的に溶解させてもよい。かかる場合、現像液にはアルカリ性水溶液に代えてキシレン系有機溶剤が用いられ、その濃度はレジスト膜Ｒの露光されなかった部分を選択的に溶解させることができる濃度、例えば約１．０質量％の濃度である。
【００４６】
次に、同じ現像処理装置３０において、ウェハＷを洗浄した後、ウェハＷに対して前記現像液より高い濃度の処理液を供給し、レジスト膜Ｒが除去されることによって露出した部分（パターンＲ１以外の部分）の反射防止膜Ｂを溶解させる。そうすると、図５（ｂ）に示すように、反射防止膜Ｂに前記線幅ＣＤ１と同じ線幅のパターンＢ１が形成される（図４のステップＳ５）。ここでウェハＷに供給される処理液は現像液と同様にアルカリ性水溶液であり、その処理液の濃度は、反射防止膜Ｂを溶解させることができる濃度、例えば約２．３８質量％の濃度である。この処理液の濃度も、上述の現像液の場合と同様に、例えば制御部１１０が有する反射防止膜Ｂの種類と処理液の濃度の関係を示したテーブルに基づいて決定され、ケミカル室４０から現像処理装置３０に所定の濃度の処理液が供給される。
【００４７】
レジスト膜Ｒと反射防止膜Ｂに所定のパターンＲ１、Ｂ１がそれぞれ形成されたウェハＷは、第２の搬送アーム１２によってポストベーキング装置７５に搬送され、加熱処理が施された後、高精度温度調節装置６２に搬送され温度調節される。そしてウェハＷは、第１の搬送アーム１１によってトランジション装置６１に搬送され、ウェハ搬送体１０によってカセットステーション５のカセットＣに戻される。
【００４８】
カセットＣに戻されたウェハＷは、塗布現像処理システム２からエッチング装置３に搬送される。エッチング装置３では、レジスト膜ＲのパターンＲ１をマスクとして被処理膜Ｆがエッチングされ、図５（ｃ）に示すように、被処理膜Ｆに線幅がＣＤ１のパターンＦ１が形成される（図４のステップＳ６）。
【００４９】
被処理膜ＦにパターンＦ１が形成されたウェハＷは、再び塗布現像処理システム２のカセットＣに搬送される。カセットＣ内のウェハＷは、ウェハ搬送体１０、第１の搬送アーム１１及び第２の搬送アーム１２によって、液処理装置３３に搬送される。液処理装置３３では、ウェハＷに前記の処理液を供給し、反射防止膜ＢのパターンＢ１の側壁部を溶解させる。そうすると、図５（ｄ）に示すように、反射防止膜Ｂに線幅がＣＤ２のパターンＢ２が形成される（図４のステップＳ７）。ここで、形成されるパターンＢ２の線幅が所望のＣＤ２にするために、制御部１１０によってパターンＢ１の側壁部を溶解させる時間が制御される。この溶解させる時間は、処理液の濃度あるいは後続のポストベーキング装置７６における加熱処理の時間に基づいて、制御部１１０において決定される。
【００５０】
反射防止膜ＢにパターンＢ２が形成されたウェハＷは、第２の搬送アーム１２によってポストベーキング装置７６に搬送され、加熱処理が施された後、高精度温度調節装置６３に搬送され温度調節される。その後ウェハＷは、第１の搬送アーム１１によって塗布処理装置２４に搬送される。塗布処理装置２４では、ウェハＷに所定の塗布液が塗布され、図５（ｅ）に示すように、レジスト膜ＲのパターンＲ１の上面が露出し、かつ、反射防止膜ＢのパターンＢ２及び被処理膜ＦのパターンＦ１を覆うように、犠牲膜Ｇが形成される（図４のステップＳ８）。ここで、塗布処理装置２４で塗布されて形成された犠牲膜ＧがパターンＲ１の上面を覆ってしまった場合には、犠牲膜Ｇの表面に現像液と異なる濃度のアルカリ性水溶液を塗布し、パターンＲ１の上面を露出させる。かかる場合、犠牲膜Ｇに塗布されるアルカリ性水溶液は、現像液と異なる濃度であるため、パターンＲ１が溶解することなく、犠牲膜Ｇの表層のみ溶解することができる。
【００５１】
犠牲膜Ｇが形成されたウェハＷは、第１の搬送装置１１によって加熱装置９３、高温度熱処理装置６６、高精度温度調節装置７０に順次搬送され、各装置で所定の処理が施された後、第２の搬送装置１２によって液処理装置３４に搬送される。液処理装置３４では、先ず、ウェハＷに対してレジスト膜Ｒの溶剤、例えばシンナー（例えばＰＧＭＥＡや酢酸ブチル）を供給し、図５（ｆ）に示すように、レジスト膜ＲのパターンＲ１を溶解させて除去する（図４のステップＳ９）。次に、ウェハＷに対して前記の処理液を供給し、図５（ｆ）に示すように、反射防止膜ＢのパターンＢ２を溶解させて除去する（図４のステップＳ１０）。
【００５２】
パターンＲ１、Ｂ２がそれぞれ除去されたウェハＷは、第２の搬送アーム１２によってポストベーキング装置７６に搬送され、加熱処理が施された後、高精度温度調節装置６４に搬送され温度調節される。そしてウェハＷは、第１の搬送アーム１１によってトランジション装置６１に搬送され、ウェハ搬送体１０によってカセットステーション５のカセットＣに戻される。
【００５３】
カセットＣに戻されたウェハＷは、塗布現像処理システム２からエッチング装置３に搬送される。エッチング装置３では、犠牲膜Ｇをマスクとして被処理膜ＦのパターンＦ１がさらにエッチングされ、図５（ｇ）に示すように、被処理膜Ｆに所望の線幅ＣＤ２のパターンＦ２が形成される（図４のステップＳ１１）。
【００５４】
被処理膜ＦにパターンＦ２が形成されたウェハＷは、例えばプラズマアッシング装置（図示せず）に搬送される。プラズマアッシング装置では、図５（ｈ）に示すように、ウェハＷ上の犠牲膜Ｇがプラズマによって除去される（図４のステップＳ１２）。こうして一連のウェハ処理が終了する。
【００５５】
以上の実施の形態によれば、先ず、レジスト膜Ｒと反射防止膜ＢにパターンＲ１、Ｂ１をそれぞれ形成し、レジスト膜ＲのパターンＲ１をマスクとして被処理膜Ｆをエッチングしているので、被処理膜Ｆに線幅ＣＤ１のパターンＦ１を形成することができる。そして、反射防止膜Ｂがアルカリ性水溶液に可溶で、反射防止膜Ｂの溶解度がレジスト膜Ｒの溶解度と異なるので、レジスト膜Ｒを溶解させずに反射防止膜Ｂのみ溶解させることができ、反射防止膜Ｂの側壁部を除去して、レジスト膜ＲのパターンＲ１の線幅ＣＤ１よりさらに細い線幅ＣＤ２のパターンＢ２を形成することができる。そして、このパターンＢ２と被処理膜ＦのパターンＦ１を覆うように犠牲膜Ｇを形成した後、レジスト膜ＲのパターンＲ１と反射防止膜ＢのパターンＢ２を除去し、ウェハＷ上の犠牲膜Ｇをマスクとして被処理膜ＦのパターンＦ１をさらにエッチングしているので、被処理膜Ｆ上に所望の線幅ＣＤ２のパターンＦ２を精度よく形成することができる。また、本実施の形態によれば、被処理膜Ｆ上のレジスト膜Ｒに行われる露光は１回のみであり、従来のように２回露光する必要がない。したがって、ウェハＷの被処理膜Ｆに所望の微細なパターンＦ２を精度よく、かつ効率よく形成することができる。
【００５６】
以上の実施の形態では、反射防止膜ＢにパターンＢ１を形成する際、現像処理装置３０で所定の濃度の処理液を供給し反射防止膜Ｂを溶解させていたが（図４のステップＳ５）、現像処理装置３０でレジスト膜ＲにパターンＲ１を形成した後に、エッチング装置３でパターンＲ１をマスクとして反射防止膜Ｂをエッチングしてもよい。かかる場合、図６（ｂ）及び（ｃ）に示すように、反射防止膜Ｂに線幅ＣＤ１のパターンＢ１を形成することができる。また、同じエッチング装置３でレジスト膜ＲのパターンＲ１をマスクとして被処理膜Ｆをエッチングすることができる（図４のステップＳ６）。なお、その他の工程（図４のステップＳ１〜Ｓ４、Ｓ７〜Ｓ１２）については、上述した実施の形態と同様の処理が行われる。
【００５７】
以上の実施の形態では、レジスト膜ＲのパターンＲ１をマスクとして被処理膜Ｆをエッチングし、線幅ＣＤ１のパターンＦ１を形成後（図４のステップＳ６）、反射防止膜ＢのパターンＢ１の側壁部を除去してパターンＢ２を形成していたが（図４のステップＳ７）、図７の処理フローに示すように、反射防止膜ＢのパターンＢ１の側壁部を除去してパターンＢ２を形成した後（図７のステップＳ６）、レジスト膜ＲのパターンＲ１をマスクとして被処理膜Ｆをエッチングしてもよい（図７のステップＳ７）。かかる場合でも、図８（ｄ）に示すように、被処理膜Ｆに線幅ＣＤ１のパターンＣＤ１を形成することができる。また、被処理膜Ｆをエッチングする前に、反射防止膜ＢのパターンＢ１の側壁部を除去しているので、エッチング装置３で被処理膜Ｆをエッチングする際に、パターンＢ１に堆積物が付着するのを防止することができる。なお、その他の工程（図７のステップＳ１〜Ｓ５、Ｓ８〜Ｓ１２）については、上述した実施の形態と同様の処理が行われる。
【００５８】
以上の実施の形態において、レジスト膜ＲのパターンＲ１をマスクとして被処理膜Ｆをエッチングする際に（図７のステップＳ７）、エッチング装置３において、反射防止膜ＢのパターンＢ１から除去された側壁部分に、例えばＣＦ４ガスなどの堆積性ガスを供給し、図９（ｄ）に示すように、第四の膜としての堆積膜Ｄを形成してもよい。堆積膜Ｄは、フッ素系の化合物である。かかる場合、図９（ｇ）に示すように、エッチング装置３で堆積膜Ｄをマスクとして被処理膜ＦのパターンＦ１をさらにエッチングすることができる（図７のステップＳ１１）。そうすると、図９（ｈ）に示すように、被処理膜Ｆに所定の線幅ＣＤ２のパターンＦ２を形成することができる。かかる場合、図９（ｅ）に示すように、上述の実施の形態と同様に犠牲膜Ｇを形成しているが（図７のステップＳ８）、この犠牲膜Ｇは、被処理膜ＦのパターンＦ１をエッチングする際にウェハＷを保護することができる。なお、その他の工程（図７のステップＳ１〜Ｓ６、Ｓ９〜Ｓ１０、Ｓ１２）については、上述した実施の形態と同様の処理が行われる。また、この堆積膜Ｄは、例えば塗布処理装置２４で塗布液を塗布することによって形成してもよい。
【００５９】
以上の実施の形態では、塗布処理装置２４において、ウェハＷ上の犠牲膜Ｇを形成する際に、犠牲膜Ｇの表層を溶解させてレジスト膜ＲのパターンＲ１の上面を露出させていたが（図４のステップＳ８）、レジスト膜Ｒの上面を予め薬液処理して疎水化処理しておいてもよい。かかる場合、上述の通り犠牲膜Ｇの表層を溶解させることなく、パターンＲ１の上面を露出させることができる。
【００６０】
以上の実施の形態では、塗布処理装置２４において、ウェハＷに塗布液を塗布して犠牲膜Ｇを形成していたが（図４のステップＳ８）、例えばプラズマＣＶＤ装置（図示せず）において、ＣＶＤ（化学気相成長法）によりウェハＷに犠牲膜Ｇを形成してもよい。そして、かかる犠牲膜Ｇがレジスト膜ＲのパターンＲ１を覆ってしまった場合には、エッチバックすることにより犠牲膜Ｇの表層を除去し、パターンＲ１の上面を露出させることができる。
【００６１】
以上の実施の形態では、プラズマアッシング装置（図示せず）において、犠牲膜Ｇをプラズマによって除去していたが（図４のステップＳ１２）、ウェットエッチングすることによって犠牲膜Ｇを除去してもよい。
【００６２】
以上の実施の形態では、ウェハＷ上の被処理膜Ｆに所望の微細パターンＦ２を形成する場合について説明したが、ウェハＷ自体に微細なパターンを形成する際にも、本発明の処理方法を用いることができる。
【００６３】
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相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】
【００６４】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板上の被処理膜に所定の微細パターンを形成する基板の処理方法、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有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【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平面図である。
【図２】本実施の形態にかかる基板処理システムの正面図である。
【図３】本実施の形態にかかる基板処理システムの背面図である。
【図４】ウェハ処理のフロー図である。
【図５】各処理におけるウェハ上のレジスト膜、反射防止膜及び被処理膜の状態を示した説明図である。
【図６】各処理におけるウェハ上のレジスト膜、反射防止膜及び被処理膜の状態を示した説明図である。
【図７】ウェハ処理のフロー図である。
【図８】各処理におけるウェハ上のレジスト膜、反射防止膜及び被処理膜の状態を示した説明図である。
【図９】各処理におけるウェハ上のレジスト膜、反射防止膜及び被処理膜の状態を示した説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１    基板処理システム
２    塗布現像処理システム
３    エッチング装置
４    露光装置
２０、２１  レジスト塗布装置
２２、２３  ボトムコーティング装置
２４  塗布処理装置
３０〜３２  現像処理装置
３３、３４  液処理装置
１１０  制御部
Ｂ    反射防止膜
Ｂ１、Ｂ２  反射防止膜のパターン
Ｄ    堆積膜
Ｆ    被処理膜
Ｆ１、Ｆ２  被処理膜のパターン
Ｇ    犠牲膜
Ｒ    レジスト膜
Ｒ１  レジスト膜のパターン
Ｐ    プログラム
Ｗ    ウェハ
【図１】
2009065000.tif 000003
【図２】
2009065000.tif 000004
【図３】
2009065000.tif 000005
【図４】
2009065000.tif 000006
【図５】
2009065000.tif 000007
【図６】
2009065000.tif 000008
【図７】
2009065000.tif 000009
【図８】
2009065000.tif 000010
【図９】
2009065000.tif 000011