(57)【要約】【課題】所定の下地膜上に複数回のレジストパターンの形成処理を行うウェハ処理において、より少ない工程でより簡単に微細なパターンを形成する。【解決手段】１回目のレジストパターンが形成された後、当該１回目のレジストパターンの表面がシリル化される。その後、２回目のレジストパターンが形成される。このように前後するレジストパターンの形成処理の間に、レジストパターンの表面がシリル化される。複数回のレジストパターン形成処理により所定のレジストパターンが形成された後、当該レジストパターンをマスクとして下地膜がエッチングされる。【選択図】図５
2009016653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の処理方法であって、
基板の所定の下地膜の上に、複数回のレジストパターンの形成処理を施して複数のレジストパターンからなる所定のレジストパターンを形成する工程と、
その後、前記所定のレジストパターンをマスクとして前記下地膜をエッチングする工程と、を有し、
前後のレジストパターンの形成処理の間に、レジストパターンの表面をシリル化する工程を有することを特徴とする、基板の処理方法。
【請求項２】
前記レジストパターンの表面をシリル化する前に、当該レジストパターンの表面に紫外線を照射する工程を有することを特徴とする、請求項１に記載の基板の処理方法。
【請求項３】
レジストパターンの表面がシリル化されてから次のレジストパターンの形成処理が開始されるまでの間に、前記シリル化されたレジストパターンから離脱したアミン物質を当該レジストパターン周辺から除去する工程を有す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】
シリル化されるレジストパターンの水平方向の寸法は、シリル化されないレジストパターンよりも相対的に小さく設定され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】
請求項１〜４のいずれかに記載の基板の処理方法を基板の処理装置によって実行させるために、当該基板の処理装置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を記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の処理方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。
【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、例えばウェハ表面の所定の下地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を現像する現像処理等が順次行われて、ウェハ表面に所定のレジストパターンが形成されている。そして、そのレジストパターンの形成処理の後に、そのレジストパターンをマスクとして下地膜がエッチングされている。
【０００３】
ところで、従来より、パターンの微細化を図るため、上記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では、例えば３２ｎｍや４５ｎｍレベルの微細なパターンを形成するのが技術的に困難である。そこで、２回のフォトリソグラフィー工程を行い、２つのパターンを合成して、微細なパターンを形成する方法（以下、「ダブルパターニング」という）が考えられている。このダブルパターニングの方法として、１回目のレジスト層の形成、露光、現像により、レジスト層とその下の現像可能な材料層に第１のパターンを形成し、その後第１のパターンのレジスト層を除去した後、２回目のレジスト層の形成、露光、現像により、レジスト層とその下の現像可能な材料層に第２のパターンを形成することが提案されている（特許文献１参照）。この第１のパターンと第２のパターンの合成により、微細なパターンが実現されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３０３５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のダブルパターニングの方法では、１回目のフォトリソグラフィー工程の後、第１のパターンのレジスト層を除去している。このため、レジスト層の下の層を現像可能な層とし、その層に第１のパターンを形成する必要がある。したがって、この方法では、予めレジスト層の下に第１のパターンを形成するための層を形成しておく必要があり、また、第１のパターンのレジスト層の除去工程や、レジスト層の下層への第１のパターンの形成工程も必要になる。このため、ダブルパターニングを行うための工程が多く複雑になる。よって、処理時間が長くなってスループットが低下し、またデバイスの製造コストが高くなることが懸念される。
【０００６】
そこで、上述のダブルパターニングの方法において、第１のパターンのレジスト層を残して、余計な下層を形成しないようにしたいが、この場合、例えば２回目のフォトリソグラフィー工程のレジスト塗布処理において、残した第１のパターンのレジスト層がレジスト液の溶剤により溶解し、所望の形状を維持できなくなることが考えられる。また、２回目のフォトリソグラフィー工程の露光時や現像時にも、第１のパターンのレジスト層の形状が変化することが懸念される。このように、第１のパターンのレジスト層を残して、ダブルパターニングを少工程にする場合には、解決すべき多くの問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、上述のダブルパターニングのようなウェハなどの基板の処理において、上記問題を解決してより少ない工程でより簡単に微細なレジストパターンを形成することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、基板の処理方法であって、基板の所定の下地膜の上に、複数回のレジストパターンの形成処理を施して複数のレジストパターンからなる所定のレジストパターンを形成する工程と、その後、前記所定のレジストパターンをマスクとして前記下地膜をエッチングする工程と、を有し、前後のレジストパターン形成処理の間に、レジストパターンの表面をシリル化する工程を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、前後のレジストパターン形成処理の間に、レジストパターンの表面をシリル化するので、当該レジストパターンは、例えばレジスト液の溶剤に対する耐性を有する。また、当該レジストパターンは、露光や現像に対する耐性も有する。このため、一のレジストパターンが形成された後に、従来のようにそのレジスト層を除去する必要がなく、その一のレジストパターンを残したまま、次のレジストパターンを形成できる。この結果、複数回のレジストパターンの形成を従来より少ない工程でより簡単に行うことができ、微細なレジストパターンを短時間でなおかつ低コストで形成できる。
【００１０】
前記基板の処理方法は、前記レジストパターンの表面をシリル化する前に、当該レジストパターンの表面に紫外線を照射する工程を有していてもよい。
【００１１】
前記基板の処理方法は、レジストパターンの表面がシリル化されてから次のレジストパターンの形成処理が開始されるまでの間に、前記シリル化されたレジストパターンから離脱したアミン物質を当該レジストパターン周辺から除去する工程を有していてもよい。
【００１２】
また、シリル化されるレジストパターンの水平方向の寸法は、シリル化されないレジストパターンよりも相対的に小さく設定されていてもよい。
【００１３】
別の観点による本発明は、上記基板の処理方法を基板の処理装置によって実行させるために、当該基板の処理装置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を記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、微細なレジストパターンをより少ない工程で簡単に形成できるので、スループットの向上やコストダウンが図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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の処理方法が実施される基板の処理装置としての塗布現像処理システム１の構成の概略を示す平面図であり、図２は、塗布現像処理システム１の正面図であり、図３は、塗布現像処理システム１の背面図である。
【００１６】
塗布現像処理システム１は、図１に示すように例えば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１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２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３と、この処理ステーション３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の受け渡しを行うインターフェイスステーション５とを一体に接続した構成を有している。
【００１７】
カセットステーション２では、カセット載置台６が設けられ、当該カセット載置台６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２には、それらの各カセットＣにアクセスできるウェハ搬送体７が設けられている。ウェハ搬送体７は、搬送路８上をＸ方向に沿って移動可能であり、上下方向に移動自在で、なおかつ鉛直方向の軸周り（θ方向）にも回転自在である。これにより、ウェハ搬送体７は、各カセットＣ内のウェハＷを後述する処理ステーション３の第３の処理装置群Ｇ３の各装置に搬送できる。
【００１８】
処理ステーション３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３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２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３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２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１０が設けられている。第１の搬送装置１０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内の各装置に対し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１１が設けられている。第２の搬送装置１１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内の各装置に対して選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。
【００１９】
図２に示すように第１の処理装置群Ｇ１には、ウェハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えばウェハＷ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２０、２１、２２、露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティング装置２３、２４が下から順に５段に重ねられている。第２の処理装置群Ｇ２には、液処理装置、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３０〜３４が下から順に５段に重ねられている。また、第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には、各処理装置群Ｇ１、Ｇ２内の前記液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室４０、４１がそれぞれ設けられている。
【００２０】
例えば図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、ウェハＷの加熱と冷却を行う熱処理装置６０、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、ウェハＷの加熱と冷却を行う熱処理装置６２〜６４及びレジストパターンの表面をシリル化するシリル化処理装置６５〜６８が下から順に９段に重ねられている。
【００２１】
第４の処理装置群Ｇ４では、ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えばレジスト塗布処理後にウェハＷを加熱処理するプリベーク装置７０〜７４及び現像処理後にウェハＷを加熱処理するポストベーク装置７５〜７９が下から順に１０段に重ねられている。
【００２２】
第５の処理装置群Ｇ５では、例えば露光後にウェハＷを加熱処理する露光後ベーク装置８０〜８９が下から順に１０段に重ねられている。なお、上記プリベーク装置７０〜７４、ポストベーク装置７５〜７９及び露光後ベーク装置８０〜８９は、例えばウェハＷを載置する加熱板と冷却板を有し、加熱と冷却の両方を行うことができる。
【００２３】
図１に示すように第１の搬送装置１０のＸ方向正方向側には、複数の処理装置が配置されており、例えば図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が下から順に２段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置１１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９２が配置されている。
【００２４】
インターフェイスステーション５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、上下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５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の各装置に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。
【００２５】
次に、上述したシリル化処理装置６５〜６８の構成について説明する。例えばシリル化処理装置６５は、図４に示すように上側に位置して上下動自在な蓋体１３０と、下側に位置して蓋体１３０と一体となって処理室Ｋを形成する熱板収容部１３１を有している。
【００２６】
蓋体１３０は、例えば下面が開口した略円筒形状を有している。蓋体１３０の上面の中央部には、排気口１３２が設けられている。この排気口１３２は、排気管１３３によって負圧発生装置であるポンプ１３４に接続されている。例えば排気管１３３には、弁などの排気圧調整装置１３５が設けられている。かかる構成により、処理室Ｋ内の雰囲気を排気口１３２から所定の圧力で排気できる。
【００２７】
熱板収容部１３１の中央部には、熱処理板としての熱板１４０が設けられている。熱板１４０は、例えば略円盤状に形成されている。熱板１４０の内部には、給電により発熱するヒータ１４１が内蔵されており、熱板１４０を所定の温度に加熱できる。
【００２８】
例えば熱板１４０の下方には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン１５０が設けられている。昇降ピン１５０は、昇降駆動機構１５１により上下動できる。熱板１４０の中央部付近には、熱板１４０を厚み方向に貫通する貫通孔１５２が形成されており、昇降ピン１５０は、熱板１４０の下方から上昇して貫通孔１５２を通過して、熱板１４０の上方に突出できる。
【００２９】
熱板収容部１３１は、例えば熱板１４０を収容して熱板１４０の外周部を支持する環状の支持部材１６０と、その支持部材１６０の外周を囲む略筒状のサポートリング１６１を備えている。このサポートリング１６１の環状の上面と蓋体１３０の環状の下面が当接して、内部に処理室Ｋが形成される。
【００３０】
例えば支持部材１６０の上面には、シリル化剤を含んだシリル化ガスを処理室Ｋ内に供給する複数のガス供給口１７０が形成されている。ガス供給口１７０は、ガス供給管１７１によってガス供給装置１７２に接続されている。本実施の形態では、シリル化剤として、例えばアミン系のシリコン化合物が用いられる。
【００３１】
なお、他のシリル化処理装置６６〜６８の構成については、上記シリル化処理装置６５と同様であるので説明を省略する。
【００３２】
図１に示すように塗布現像処理システム１には、上述の各種処理装置やウェハ搬送体、搬送装置などの動作を制御して、ウェハ処理を実行する制御部１８０が設けられている。制御部１８０は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、例えばメモリに記憶されたプログラムを実行することによって、塗布現像処理システム１における後述するウェハ処理を実現できる。なお、そのウェハ処理を実現するための各種プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なＣＤなどの記憶媒体Ｈに記憶されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部１８０にインストールされたものであってもよい。
【００３３】
次に、上述の塗布現像処理システム１を用いて行われる本実施の形態にかかるウェハ処理について説明する。図５は、このウェハ処理のフロー図である。図６、図７、図８及び図９は、このウェハ処理におけるウェハＷの膜構造の変化を示す説明図である。
【００３４】
例えば図６（ａ）に示すようにウェハＷ上には、予め下層加工膜Ａが形成され、その上層には、ハードマスクなどの保護膜Ｂが形成されている。本実施の形態においては、下層加工膜Ａ又は保護膜Ｂのいずれか、或いは両方を所定の下地膜とし、この下地膜上に所望のレジストパターンを形成する。
【００３５】
先ず、１回目のレジストパターンの形成処理（図５の工程Ｓ１）が開始され、図１に示すカセットＣ内のウェハＷが、ウェハ搬送体７によって一枚ずつ取り出され、処理ステーション３の第３の処理装置群Ｇ３に属する熱処理装置６０に搬送される。ウェハＷは、熱処理装置６０において温度調節された後、第１の搬送装置１０によって例えばボトムコーティング装置２３に搬送される。ボトムコーティング装置２３では、例えばウェハＷの表面に反射防止膜材料が塗布されて、例えば図６（ｂ）に示すように保護膜Ｂ上に反射防止膜Ｄが形成される。
【００３６】
その後、ウェハＷは、第１の搬送装置１０によってアドヒージョン装置９０に搬送され、疎水化処理され、その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、例えばウェハＷの表面にレジスト液が塗布されて、例えば図６（ｃ）に示すように反射防止膜Ｄ上に第１のレジスト膜Ｒ１が形成される。
【００３７】
その後、ウェハＷは、第１の搬送装置１０によって例えばプリベーク装置７０に搬送され、プリベークが施され、その後、ウェハＷは、第２の搬送装置１１によって周辺露光装置９２に搬送され、周辺露光処理される。その後、ウェハＷは、インターフェイスステーション５のウェハ搬送体１０１によって露光装置４に搬送され、図６（ｄ）に示すようにレクチルＭ１を通じて、第１のレジスト膜Ｒ１に所定のパターンが露光される。
【００３８】
露光処理後、ウェハＷは、ウェハ搬送体１０１によって処理ステーション３の例えば露光後ベーク装置８０に搬送され、露光後ベークが施される。その後、ウェハＷは、第２の搬送装置１１によって現像処理装置３０に搬送される。現像処理装置３０において、ウェハＷ上のレジスト膜Ｒ１が現像され、レジスト膜Ｒ１の露光部分が溶解して、図６（ｅ）に示すようにウェハＷ上に第１のレジストパターンＰ１が形成される。その後ウェハＷは、例えば第２の搬送装置１１によってポストベーク装置７５に搬送され、ポストベークが施される。こうして、１回目のレジストパターン形成処理が終了する。
【００３９】
次に、ウェハＷは、第１の搬送装置１０によって例えば図４に示したシリル化処理装置６５に搬送され、シリル化処理が行われる（図５の工程Ｓ２）。シリル化処理装置６５では、先ずウェハＷは、予め上昇して待機していた昇降ピン１５０に受け渡される。次に、蓋体１３０が下降して処理室Ｋが形成され、排気口１３２から処理室Ｋ内の排気が開始される。その後、昇降ピン１５０が下降してウェハＷが熱板１４０上に載置される。こうしてウェハＷが熱板１４０により所定の温度に加熱される。続いて、ガス供給口１７０から、例えばＤＭＳＤＭＡ（ジメチルシランジメチルアミン）、ＤＭＳＤＥＡ（ジメチルシランジエチルアミン）、ＴＭＳＤＭＡ（トリメチルシランジメチルアミン）又はＴＭＳＤＥＡ（トリメチルシランジエチルアミン）などのシリル化剤を含むシリル化ガスが処理室Ｋ内に供給される。このシリル化ガスにより、図７に示すようにウェハＷの第１のレジストパターンＰ１の表層Ｐ１ａがシリル化され、硬化される。
【００４０】
その後、シリル化ガスの供給が停止され、第１のレジストパターンＰ１のシリル化が停止される。その後、例えば所定時間排気口１３２からの処理室Ｋ内の排気が継続される。これにより、例えばシリル化反応により第１のレジストパターンＰ１の組成分子から離脱したアミン物質が、その第１のレジストパターンＰ１の表面付近、或いは第１のレジストパターンＰ１の内部から除去される。
【００４１】
その後、処理室Ｋ内の排気が停止され、ウェハＷが熱板１４０から上昇される。その後、ウェハＷは、シリル化処理装置６５から搬出されて、一連のシリル化処理が終了する。
【００４２】
次に、ウェハＷは、例えばカセットステーション２のカセットＣに戻されることなく、２回目のレジストパターン形成処理（図５の工程Ｓ３）が開始される。
【００４３】
先ず、ウェハＷは、シリル化処理装置６５から第１の搬送装置１０によって例えばレジスト塗布装置２１に搬送される。レジスト塗布装置２１では、ウェハＷの表面にレジスト液が塗布されて、例えば図８（ａ）に示すように保護膜Ｂ上に第２のレジスト膜Ｒ２が形成される。このとき、第１のレジスト膜Ｒ１は、表層Ｐ１ａがシリル化されており、レジスト液の溶剤に対して耐性を有するので、溶解しない。
【００４４】
その後、ウェハＷは、第１の搬送装置１０によって例えばプリベーク装置７１に搬送され、プリベークが施され、その後、ウェハＷは、第２の搬送装置１１によって周辺露光装置９２に搬送され、周辺露光処理される。その後、ウェハＷは、インターフェイスステーション５のウェハ搬送体１０１によって露光装置４に搬送され、図８（ｂ）に示すようにレクチルＭ２を通じて第２のレジスト膜Ｒ２に所定のパターンが露光される。この２回目の露光は、１回目の露光と未露光部分がずらされて行われる。
【００４５】
露光処理後、ウェハＷは、ウェハ搬送体１０１によって処理ステーション３の例えば露光後ベーク装置８１に搬送され、露光後ベークが施される。その後、ウェハＷは、第２の搬送装置１１によって現像処理装置３１に搬送される。現像処理装置３１において、ウェハＷ上のレジスト膜Ｒ２が現像され、露光部分が溶解して、図８（ｃ）に示すようにウェハＷ上に第２のレジストパターンＰ２が形成される。その後ウェハＷは、例えば第２の搬送装置１１によってポストベーク装置７６に搬送され、ポストベークが施され、２回目のレジストパターン形成処理が終了する。こうして、第１のレジストパターンＰ１と第２のレジストパターンＰ２が、下地膜である下層加工膜Ａと保護膜Ｂ上で、位置ずらして重ねて形成され、所望のレジストパターンＰが形成される。なお、本実施の形態の例では、第１のレジストパターンＰ１と第２のレジストパターンＰ２の線幅が同じに設定されており、レジストパターンＰの溝が等間隔に配置されている。
【００４６】
その後、ウェハＷは、第１の搬送装置１０及びウェハ搬送体７によって、カセットステーション２のカセットＣに戻される。その後ウェハＷは、例えば塗布現像処理システム１からエッチング装置に搬送され、図９に示すようにレジストパターンＰをマスクとして、下地膜である例えば下層加工膜Ａと保護膜Ｂがエッチングされる（図５の工程Ｓ４）。
【００４７】
以上の実施の形態によれば、２回のレジストパターンの形成処理を行うダブルパターニングのプロセスにおいて、１回目のレジストパターン形成処理により形成された第１のレジストパターンＰ１の表面をシリル化し、その後２回目のレジストパターン形成処理を行うようにした。このため、第１のレジストパターンＰ１が２回目のレジスト塗布処理においてレジスト液の溶剤により溶解することなく、形状を維持できる。また、シリル化した第１のレジストパターンＰ１は、露光、現像に対しても耐性を有するので、２回目の露光、現像によって形状が変化することがない。この結果、従来のように１回目のレジスト層を除去したり、パターンを残すための層をレジスト層の下層に形成する必要がなく、少ない工程で簡単に微細なレジストパターンを形成できる。
【００４８】
また、第１のレジストパターンＰ１の表層をシリル化する場合、第１のレジストパターンＰ１の寸法の変化がないので、厳格に制御されたレジストパターンＰ１の寸法を維持できる。この結果、第２のレジストパターンＰ２と合成して、最終的に所望の寸法のレジストパターンＰを形成できる。
【００４９】
また、第１のレジストパターンＰ１のシリル化後に、アミン物質を除去したので、例えばそのアミン物質が２回目のレジスト膜Ｒ２と反応することがなく、２回目のレジストパターン形成処理が適正に行われる。
【００５０】
以上の実施の形態において、第１のレジストパターンＰ１の表面がシリル化される前に、第１のレジストパターンＰ１に紫外線を照射してもよい。かかる場合、例えば図１０に示すようにシリル化処理装置６５に、紫外線照射ランプ１９０が設けられる。紫外線照射ランプ１９０は、例えば蓋体１３０の天井面の複数箇所に設けられる。そして、シリル化処理時には、ウェハＷが熱板１４０に載置された後、紫外線照射ランプ１９０によりウェハＷの第１のレジストパターンＰ１の表面に紫外線が照射される。この紫外線の照射により、第１のレジストパターンＰ１の表層の一部の分子結合が切断され、例えば第１のレジストパターンＰ１の表層に水酸基が増やされる。その後、シリル化ガスが供給され、上述したように第１のレジストパターンＰ１の表層Ｐ１ａがシリル化される。
【００５１】
かかる例によれば、シリル化の前に第１のレジストパターンＰ１の表層の一部の分子結合が切断され、水酸基が増やされるので、第１のレジストパターンＰ１の表層がシリル化ガスと反応しやすい状態になる。このため、その後の第１のレジストパターンＰ１の表層のシリル化が十分かつ確実に行われる。この結果、２回目のレジストパターン形成処理において第１のレジストパターンＰ１の形状がより確実に維持され、最終的に所望の形状のレジストパターンＰを形成できる。特にＡｒＦリソグラフィー用レジストなどの化学増幅型レジストの場合には、シリル化ガスと反応し難い性質を有するので、紫外線を照射して分子の一部を分解することにより、飛躍的にシリル化しやすくなる。
【００５２】
上記実施の形態では、第１のレジストパターンＰ１と第２のレジストパターンＰ２の水平方向の寸法を同じに設定していたが、第１のレジストパターンＰ１の水平方向の寸法を相対的に小さく設定してもよい。図１１に示すように第１のレジストパターンＰ１の表層Ｐ１ａは、シリル化されているため、第２のレジストパターンＰ２よりも耐エッチング性に優れている。このため、エッチング処理時に、第２のレジストパターンＰ２に比べて第１のレジストパターンＰ１の側面の削れ量が少なくなる。第１のレジストパターンＰ１と第２のレジストパターンＰ２のエッチング時の削れ量の差が大きくなると、下地膜の寸法に影響しかねない。そこで、第１のレジストパターンＰ１の水平方向の寸法（線幅）を予め相対的に細く設定し、エッチング時の第１のレジストパターンＰ１と第２のレジストパターンＰ２の水平方向の寸法を厳格に合わせて、下地膜に所望の寸法のパターンを形成する。
【００５３】
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。例えば上記実施の形態では、シリル化剤としてアミン系のシリコン化合物を用いていたが、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシザン）、ＴＭＤＳ（テトラメチルジシラザン）などの他のシリコン化合物を用いてもよい。また、上記実施の形態では、シリル化処理装置６５において第１のレジストパターンＰ１周辺のアミン物質を除去していたが、塗布現像処理システム１内に別途設けられた他の装置においてアミン物質を除去してもよい。また、上記実施の形態において、レジストパターン形成処理の回数は、２回であったが３回以上の場合も本発明は適用できる。また、ウェハＷの下地膜などの膜構造やレジストパターン形成処理のプロセスは、上記例に限られない。また、本発明は、ウェハ以外の例えば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の処理にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、複数回のレジストパターンの形成処理を行う基板処理において、より少ない工程でより簡単に微細なパターンを形成する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】塗布現像処理システムの構成を示す平面図である。
【図２】図１の塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】図１の塗布現像処理システムの背面図である。
【図４】シリル化処理装置の構成の概略を示す説明図である。
【図５】ウェハ処理のフロー図である。
【図６】（ａ）は、ウェハ上に下層加工膜と保護膜が形成された状態を示す説明図である。（ｂ）は、保護膜上に反射防止膜が形成された状態を示す説明図である。（ｃ）は、反射防止膜上に第１のレジスト膜が形成された状態を示す説明図である。（ｄ）は、第１のレジスト膜を露光する様子を示す説明図である。（ｅ）は、第１のレジストパターンが形成された状態を示す説明図である。
【図７】第１のレジストパターンの表層がシリル化された状態を示す説明図である。
【図８】（ａ）は、保護膜上に第２のレジスト膜が形成された状態を示す説明図である。（ｂ）は、第２のレジスト膜を露光する様子を示す説明図である。（ｃ）は、第２のレジストパターンが形成された状態を示す説明図である。
【図９】下地膜がエッチングされた状態を示す説明図である。
【図１０】紫外線照射ランプを備えたシリル化処理装置の構成を示す説明図である。
【図１１】第１のレジストパターンと第２のレジストパターンのエッチング耐性を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１    塗布現像処理システム
６５  シリル化処理装置
Ｐ１  第１のレジストパターン
Ｐ２  第２のレジストパターン
Ｗ    ウェハ
【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】
2009016653.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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