JP2007194503A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の表面側から基板の裏面側に液浸液が回り込んでも、基板の裏面が濡れたままの状態になるのを抑制することができる基板処理方法を提供することにある。
【解決手段】露光処理が施される被処理基板５と露光処理を行う露光装置１の投影光学系４との間に液体を介在させつつ露光処理を行う液浸露光に供される被処理基板５の露光処理が施される側の第１の主面５ａ上にレジスト膜３２を設けるのに先立って、少なくとも第１の主面５ａとは反対側の第２の主面５ｃのうち周縁部５ｂから所定の範囲内の領域に対して選択的に疎水化処理を施す。
【選択図】 図４

Description

本発明は、基板の処理方法および処理装置に係り、特に液浸露光工程に用いられる基板の処理方法および処理装置に関する。

最近、液浸露光方法と呼ばれる露光方法が注目されている。この液浸露光方法とは、露光装置の投影光学系（投影レンズ）と露光処理が施される被処理基板（被露光基板）上に設けられているレジスト膜との間を高屈折率の液体（液浸液）で満たしつつレジスト膜にパターニングする露光方法である。投影光学系とレジスト膜との間を液浸液で満たすことにより、より深い焦点深度を得ることができる。現在、液浸液としては純水が一般的に用いられている。液浸露光に関する技術は、例えば特許文献１に開示されている。ただし、レジスト膜上に純水が存在すると、レジスト膜内から純水内に光酸発生剤などが溶出するおそれがある。レジスト膜内から純水内に光酸発生剤が溶出すると、レジスト膜を適正にパターニングすることが困難になる。このような問題を回避するために、レジスト膜上にさらに保護膜を設ける技術が提案されている。

一般的な被露光基板（ウェーハ）は、その周縁部がウェーハの径方向内側から外側に向かうに連れて厚さが薄くなるように傾斜が付けられた形状に形成されている。ウェーハの周縁部のうち、このような傾斜が付けられた部分はベベル部と称される。当然のことながら、ウェーハ上の純水はこのベベル部からウェーハ外に漏れ易い。ウェーハ上から純水が流れ出すと、液浸露光を適正に行うことが困難になる。したがって、液浸露光時にベベル部から純水が漏れ出るのを防止するために、ウェーハの中央部のみならず、周縁部の外側面まで保護膜で覆うことが望ましい。

しかし、一般的な液浸型露光装置においては、ウェーハとウェーハが載置されるウェーハステージとの間に常に若干の隙間が存在する。このため、ベベル部からの液漏れを完全に抑制することは極めて困難である。また、ベベル部からの液漏れは、ウェーハの裏面側に純水が回り込むという問題を引き起こすおそれが高い。ウェーハの裏面側に純水が回り込んで濡れたままの状態となっていると、ウェーハの品質が劣化するおそれが非常に高くなる。ひいては、そのような品質が劣化したウェーハを用いて製造される半導体装置は、その性能、品質、あるいは信頼性などが低下するおそれが高くなる。
特開平１０−３０３１１４号公報

本発明は、基板の表面側から基板の裏面側に液浸液が回り込んでも、基板の裏面が濡れたままの状態になるのを抑制することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明の一態様に係る基板処理方法は、露光処理が施される被処理基板と前記露光処理を行う露光装置の投影光学系との間に液体を介在させつつ前記露光処理を行う液浸露光に供される前記被処理基板の前記露光処理が施される側の第１の主面上にレジスト膜を設けるのに先立って、少なくとも前記第１の主面とは反対側の第２の主面のうち周縁部から所定の範囲内の領域に対して選択的に疎水化処理を施すことを特徴とするものである。

また、前記課題を解決するために、本発明の他の態様に係る基板処理装置は、露光処理が施される被処理基板がその前記露光処理が施される側の第１の主面上にレジスト膜が設けられるのに先立って収納される基板収納室と、この基板収納室内において少なくとも前記第１の主面とは反対側の第２の主面のうち周縁部から所定の範囲内の領域を露出させて前記被処理基板を支持する基板支持具と、この基板支持具に支持された前記被処理基板の前記第２の主面と対向する位置に設けられているとともに、前記被処理基板をその前記第２の主面側から加熱する加熱装置と、前記基板収納室内に疎水化処理剤を供給する基板処理剤供給装置と、を具備することを特徴とするものである。

本発明に係る基板処理方法および基板処理装置によれば、基板の表面側から基板の裏面側に液浸液が回り込んでも、基板の裏面が濡れたままの状態になるのを抑制することができる。

以下、本発明に係る各実施形態を図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施の形態）
先ず、本発明に係る第１実施形態について図１〜図４および図６を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る液浸型露光装置の構成の概略を模式的に示す図である。図２は、本実施形態に係る基板処理装置の基板処理部の構成の概略を模式的に示す図である。図３は、本実施形態に係る基板処理装置の基板処理剤供給部の構成の概略を模式的に示す図である。図４は、本実施形態に係る基板処理方法をフローチャートにして示す図である。図５は、本実施形態に係る基板処理が施された基板を裏面から臨んで示す平面図および断面図である。

本実施形態においては、露光処理が施される被処理基板の露光処理が施される側の主面上にレジスト膜を設けるのに先立って、露光処理が施される側の主面とは反対側の主面に疎水化処理を施す。以下、具体的かつ詳細に説明する。

先ず、図１を参照しつつ、本実施形態に係る液浸型露光装置１について説明する。図１に示す液浸型露光装置１は、いわゆるスキャン型（走査型）と称される液浸型露光装置の一種である。

図１に示すように、液浸型露光装置１は、レチクル２を支持するためのレチクル支持具としてのレチクルステージ３を具備している。また、図示は省略するが、液浸型露光装置１は、露光光（照明光）を発生させる露光光源（照明光源）、およびこの照明光源が発生させた照明光をレチクル２に導くための照明レンズ系（照明光学系）を備えている。レチクルステージ３は、照明光源および照明レンズ系の光路の下方に配置されている。それとともに、レチクルステージ３は、液浸型露光装置１の光軸に直交する方向に沿って平行順方向または平行逆方向に移動可能に設定されている。レチクル２は、レチクルステージ３の照明光源および照明レンズ系と対向する側の主面（表面、上面）上に設けられている。また、図示は省略するが、レチクル２には、被露光基板５の表面５ａに露光して形成する所定の形状からなるパターン（マスクパターン）が少なくとも１個形成されている。

また、液浸型露光装置１は、レチクル２を通過（透過）した露光光を被露光基板５の表面５ａに導くための投影レンズ系（投影光学系）４を具備している。投影レンズ系４は、レチクルステージ３の光路の下方に配置されている。

また、液浸型露光装置１は、露光処理が施される被処理基板（ウェーハ、半導体基板）５を支持するための被処理基板支持具（ウェーハ支持具）としての被処理基板ステージ（ウェーハステージ）６を具備している。ウェーハステージ６は、投影レンズ系４の光路の下方に配置されている。また、ウェーハステージ６は、レチクルステージ３と同様に、液浸型露光装置１の光軸に直交する方向に沿ってウェーハ５とともに平行順方向または平行逆方向に移動可能に設定されている。これにより、ウェーハステージ６およびウェーハステージ６上に載置（搭載）されたウェーハ５は、投影レンズ系４に対して相対的に移動することができる。また、逆の視点から見ると、投影レンズ系４は、ウェーハステージ６およびウェーハステージ６上に載置されたウェーハ５に対して相対的に移動することができる。ウェーハ５は、ウェーハステージ６の投影レンズ系４と対向する側の主面（表面、上面）上に載置されている。

また、ウェーハステージ６の表面上には、ウェーハ５がウェーハステージ６とともに移動する際にウェーハ５がずれないように保持するための被処理基板保持具（ウェーハ保持具）としてのサポート板（サポート部材）７が設けられている。サポート板７は、ウェーハ５の周縁部（外縁部）５ｂを囲んで設けられている。

また、投影レンズ系４の先端部４ａには、投影レンズ系４とウェーハ５との間に供給される露光処理用の液体（液浸液）を、ウェーハ５の表面５ａ上において所望の領域内に保持するための液体保持具（液浸液保持具）としてのフェンス８が設けられている。それととともに、投影レンズ系４の側方には、フェンス８内に液体を供給する液体供給装置９ａと、液体をフェンス８内から排出する液体排出装置９ｂとからなる液体給排装置（液浸液給排装置）９が設けられている。本実施形態においては、図１中投影レンズ系４の右側に配置されている液体供給装置９ａからフェンス８内に液体を供給する設定とする。それとともに、投影レンズ系４の左側に配置されている液体排出装置９ｂにより液体をフェンス８内から排出する設定とする。本実施形態においては、液浸液（第１の薬液）としては、一般的な液浸露光工程と同様に、純水を用いることとする。したがって、液体給排装置９は、単に水供給・排出器とも称される。同様に、液体供給装置９ａおよび液体排出装置９ｂは、それぞれ単に給水器９ａおよび排水器９ｂとも称される。

このような設定により、少なくとも液浸露光を行う際には、投影レンズ系４の先端部４ａとウェーハ５の表面５ａとの間のフェンス８で囲まれた空間は、純水からなる液膜（水膜）で満たされる。この投影レンズ系４とウェーハ５との間の水膜で満たされる領域は、液浸領域とも称される。これに伴って、投影レンズ系４の先端部４ａを液浸ヘッドとも称することとする。なお、図１においては、図面を見易くするために液浸液の図示を省略した。

さらに、図示は省略するが、投影レンズ系４の脇には、アライメントマークの検出を行うためのアライメントマークの検出装置が設けられている。このアライメントマーク検出装置も、投影レンズ系４と同様に、ウェーハステージ６が投影レンズ系４に対して相対的に動くことにより、ウェーハステージ６およびウェーハ５に対して相対的に移動することができる。アライメントマークの検出は、露光精度を高めるためにウェーハ５に液浸露光処理を施すのに先立って行われる。

図示は省略するが、照明光源から発せられた照明光は照明レンズ系を経てレチクル２に到達する。レチクル２に到達した照明光は、レチクル２に形成されているマスクパターンを通過することにより所定のパターン形状に成形される。そして、所定のパターン形状に成形された照明光（露光光）は投影レンズ系４に入射する。投影レンズ系４に入射した露光光は、投影レンズ系４の先端部（液浸ヘッド）４ａから射出された後、液浸領域を通過してウェーハ５の表面５ａ上に設定された所望の照射領域（露光領域）に到達する。より詳しくは、ウェーハ５の表面５ａ上に設けられている図示しないフォトレジストの表面にマスクパターンの像が露光および投影されて、マスクパターンの潜像が形成される。すなわち、ウェーハ５の表面５ａに液浸露光処理が施される。

次に、図２および図３を参照しつつ、本実施形態に係る基板処理装置１０について説明する。基板処理装置１０は、基板処理部１０ａおよび基板処理剤供給部１０ｂから構成されている。

先ず、図２を参照しつつ、基板処理部１０ａについて説明する。基板処理部１０ａは、具体的にはウェーハ５に疎水化処理を施す疎水化処理部である。

図２に示すように、疎水化処理部１０ａは、ウェーハ５が収納される基板収納室としてのチャンバー１１を備えている。ウェーハ５は、その露光処理が施される側の第１の主面である表面５ａ上に後述するレジスト膜３２が設けられるのに先立ってチャンバー１１に収納される。チャンバー１１内には、ウェーハ５の表面５ａとは反対側の第２の主面である裏面５ｃのうち、少なくともウェーハ５の周縁部５ｂから所定の範囲内の領域を露出させて支持する基板支持具としてのピン１２が複数本設けられている。本実施形態においては、３本のピン１２を同心円上に設置することとする。ただし、図２においては、図面を見易くするために、３本のピン１２のうち２本だけを図示する。ウェーハ５は、その裏面５ｃを下方に向けられて各ピン１２上に載置される。

また、チャンバー１１内において各ピン１２上に載置されたウェーハ５の裏面５ｃと対向する位置には、ウェーハ５をその裏面５ｃ側から加熱するためのホットプレート（加熱装置）１３が設置されている。ホットプレート１３は、ウェーハ５をその裏面５ｃの温度がおおよそ８０℃以上２００℃以下となるように加熱することができる。

なお、図２中破線で示すように、各ピン１２上に載置されたウェーハ５の裏面５ｃと対向する側には、ウェーハ５の裏面５ｃの中央部を覆う位置に疎水化処理剤遮蔽機構１４を設置する構成としても構わない。この疎水化処理剤遮蔽機構１４を利用する技術ついては、後述第２の実施形態において説明する。

また、チャンバー１１には、後述する基板処理剤供給部１０ｂから送られて来る疎水化処理剤をチャンバー１１内に導入する疎水化処理剤導入口１５や、空気もしくは窒素などの不活性気体をチャンバー１１内に導入する吸気口１６が設けられている。また、チャンバー１１には、チャンバー１１内に導入された疎水化処理剤、空気、各種不活性気体をチャンバー１１外に排出する排気口１７が設けられている。さらに、チャンバー１１の上部には、チャンバー１１内に導入される雰囲気をチャンバー１１内に略均一に拡散させるための拡散板１８が設けられている。さらに、図示は省略するが、排気口１７の２次側（外側、下流側）にポンプを設け、基板収納室内を真空引きし、排気効率を上げる設定としてもよい。

なお、図２においては、疎水化処理剤導入口１５がチャンバー１１の上部に設けられているとともに、疎水化処理剤などの雰囲気をウェーハ５の表面（上面）５ａ側および側面側から導入する設定となっている。しかし、疎水化処理剤導入口１５の位置は図２に示す位置には限定されない。疎水化処理剤導入口１５は、チャンバー１１内への疎水化処理剤の充填効率が良好な位置に設ければよい。このような設定は、吸気口１６および排気口１７についても同様である。吸気口１６は、不活性気体によるチャンバー１１内の疎水化処理剤の置換効率が良好な位置に設ければよい。また、排気口１７は、チャンバー１１内からチャンバー１１外への疎水化処理剤の排気効率が良好な位置に設ければよい。

次に、図３を参照しつつ、本実施形態に係る基板処理装置１０の基板処理剤供給部１０ｂについて説明する。

基板処理剤供給部１０ｂは、具体的には前述した疎水化処理部１０ａのチャンバー１１内に疎水化処理剤を供給する疎水化処理剤供給装置である。疎水化処理剤供給装置１０ｂは、疎水化処理剤の薬液２２が供給される薬液供給部２１および疎水化処理剤を含む雰囲気を作成する疎水化雰囲気作成部２３からなる。図３に示すように、薬液供給部２１には、疎水化処理剤の薬液２２が供給されて蓄えられる。このため、薬液供給部２１は薬液ボトル（疎水化処理剤ボトル）とも称される。

薬液ボトル２１内の疎水化処理剤２２は、薬液ボトル２１内に窒素を吹き込む窒素圧送などの方法により、一旦、疎水化雰囲気作成部２３に送られる。疎水化処理剤２２が送られた疎水化雰囲気作成部２３内には、窒素が導入される。この際、窒素は疎水化処理剤２２の内部に吹き込まれる。また、疎水化雰囲気作成部２３内に導入される窒素は、高純度窒素が望ましい。このような設定により、疎水化雰囲気作成部２３内でバブリングさせつつ、疎水化処理剤２２を含む雰囲気を作成する。このため、疎水化雰囲気作成部２３はバブリング部あるいはバブリング容器とも称される。

バブリング部２３の底部（下部）には、バブリング容器２３内の疎水化処理剤２２の容量（重量）を検知する重量センサー２４が設置されている。バブリング容器２３内の疎水化処理剤２２が所定量以下になった場合には、これを重量センサー２４が検知して図示しない制御装置に知らせる。知らせを受けた制御装置は、図示しないポンプ等を作動させて、所定量に達するまで薬液ボトル（疎水化処理剤ボトル）２１からバブリング容器２３内に薬液２２を自動的に供給する設定となっている。

バブリング部２３において作成された疎水化雰囲気は、前述した疎水化処理部１０ａのチャンバー１１に設けられている疎水化処理剤導入口（疎水化雰囲気導入口）１５に向けて圧送される。圧送された疎水化雰囲気は、疎水化雰囲気導入口１５を経てチャンバー１１内に導入される。

このように、本実施形態の基板処理装置１０は、具体的には疎水化処理部１０ａおよび疎水化処理剤供給装置１０ｂからなる、ウェーハ５に疎水化処理を施す疎水化処装置である。

次に、図４を参照しつつ、本実施形態に係る基板処理方法について説明する。本実施形態の基板処理方法は、具体的にはウェーハ５の疎水化処理方法である。

先ず、図４に示すように、レジスト膜３２等が設けられていない直径約３００ｍｍのウェーハ５を前述したチャンバー１１内に収納する。この際、ウェーハ５は、図２に示すように、表面５ａを上方に向けられるとともに裏面５ｃを下方に向けられて各ピン１２上に載置される。ウェーハ５は、その周縁部５ｂがウェーハ５の径方向内側から外側に向かうに連れて厚さが薄くなるように傾斜が付けられた形状に形成されている。ウェーハ５の周縁部５ｂのうち、このような傾斜が付けられた部分はベベル部５ｄと称される。本実施形態においては、ウェーハ５は、その裏面５ｃおよびベベル部５ｄを露出されて各ピン１２上に載置される。

次に、チャンバー１１内に収納されたウェーハ５に対して疎水化処理を施す。具体的には、ウェーハ５の裏面５ｃおよびベベル部５ｄに対して選択的に疎水化処理を施す。先ず、チャンバー１１内にウェーハ５を収納した後、チャンバー１１内の雰囲気を排気口１７より排気してチャンバー１１の内部を負圧にする。それとともに、ウェーハ５の裏面５ｃの温度がおおよそ８０℃以上２００℃以下になるように、ホットプレート１３の温度を調整する。なお、本実施形態においては、ウェーハ５の裏面５ｃとホットプレート１３の表面（上面）との間隔を約３ｍｍに設定する。

このような設定の下、前述した疎水化処理雰囲気を疎水化処理剤導入口１５を介してチャンバー１１内に導入して疎水化処理を開始する。疎水化処理剤２２としては、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などに代表されるシランカップリング剤を用いるのが望ましい。本実施形態においては、疎水化処理剤２２として、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を用いる。したがって、薬液ボトル２１からバブリング容器２３内に供給されたＨＭＤＳ２２に対してバブリングを行い、ＨＭＤＳ２２を含む雰囲気を作成する。そして、このＨＭＤＳ２２を含む雰囲気を、疎水化処理剤導入口１５を介してチャンバー１１内に導入する。なお、疎水化処理剤としては、ＨＭＤＳ２２以外にフロロカーボン系の処理剤を用いても構わない。

この後、疎水化処理は、所定の温度で所定の時間行われる。具体的には、疎水化処理剤（ＨＭＤＳ）２２に接触させる際のウェーハ５の温度は、室温から約２００℃までの温度に設定されていることが望ましい。ウェーハ５の温度は、疎水化処理剤２２の反応温度およびウェーハ５上に設けられる各種塗布膜の耐熱性などを考慮して決定されればよい。また、疎水化処理に掛ける時間は、おおよそ１０秒から３００秒までの範囲が望ましい。このように、本実施形態の疎水化処理は、ＨＭＤＳ２２を含む水蒸気をウェーハ５に接触させることにより実施される。

疎水化処理が終わった後、ＨＭＤＳ２２を含む雰囲気を排気口１７を介してチャンバー１１の外部に排気する。続けて、高純度Ｎ₂ を吸気口１６を介してチャンバー１１内に導入する。チャンバー１１内の疎水化処理雰囲気の置換が十分行われたことを確認した後、図示しないチャンバー１１のシャッターを開ける。そして、疎水化処理が終了したウェーハ５をチャンバー１１内から取り出す。

本実施形態においては、疎水化処理後のウェーハ５に対する純水の接触角が約４５°以上となるように疎水化処理を行うことが望ましい。特に、疎水化処理後のウェーハ５の裏面５ｃおよびベベル部５ｄに対する純水の接触角が約６０°以上となるように疎水化処理を行うことが望ましい。

次に、図５（ｂ）に示すように、疎水化処理が施されたウェーハ５の表面５ａ上に反射防止膜３１を設ける。反射防止膜３１は、例えば図示しない塗布装置を用いてスピンコート法により成膜される。すなわち、回転しているウェーハ５の表面５ａの中心部に反射防止膜用の塗布材料を滴下して表面５ａ全体に広げた後、加熱処理を行う。これにより、ウェーハ５の表面５ａ上に反射防止膜３１が形成される。本実施形態では、膜厚が約８０ｎｍの反射防止膜３１をウェーハ５の表面５ａ上に設ける。

次に、図５（ｂ）に示すように、反射防止膜３１の表面上にレジスト膜３２を設ける。本実施形態においては、レジスト膜３２として、酸発生材を含むＡｒＦ化学増幅型レジスト膜を採用する。このレジスト膜３２は、反射防止膜３１と同様の方法により成膜される。すなわち、スピンコート法により反射防止膜３１上に化学増幅型レジスト膜３２の塗布材料を広げる。続けて、この化学増幅型レジスト３２の塗布材料が設けられたウェーハ５に加熱処理を施すことにより、塗布材料中に含まれる溶剤を気化させて除去する。これにより、反射防止膜３１の表面上にＡｒＦ化学増幅型レジスト膜３２が形成される。本実施形態では、膜厚が約２３０ｎｍのＡｒＦ化学増幅型レジスト膜３２をウェーハ５の表面５ａ上に設ける。

次に、図５（ｂ）に示すように、ＡｒＦ化学増幅型レジスト膜３２の表面上に現像液に可溶な液浸露光用保護膜３３を設ける。この保護膜３３も、反射防止膜３１およびＡｒＦ化学増幅型レジスト膜３２と同様、回転塗布および加熱処理により成膜される。

ここまでの工程を経たウェーハ５を、図５（ａ）、（ｂ）に示す。図５（ａ）は、反射防止膜３１、ＡｒＦ化学増幅型レジスト膜３２、および保護膜３３が設けられたウェーハ５を、その裏面５ｃ側から臨んで示す平面図である。また、図５（ａ）は、反射防止膜３１、ＡｒＦ化学増幅型レジスト膜３２、および保護膜３３が設けられたウェーハ５を示す断面図である。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ウェーハ５の裏面５ｃには全面的に疎水化処理が施されており、純水との接触角が約６０°となる疎水化処理部３４が形成されている。それとともに、図５（ｂ）に示すように、ウェーハ５の周縁部（エッジ部）５ｂのうち、ベベル部５ｄの側部および下面部にも疎水化処理部３４が形成されている。そして、反射防止膜３１は、疎水化処理部３４に重ならずに、ウェーハ５の表面５ａおよびウェーハ５のベベル部５ｄの上面部を覆って成膜されている。同様に、レジスト膜３２も、疎水化処理部３４に重ならずに、反射防止膜３１を覆って成膜されている。これら各膜３１，３２に対して、保護膜３３は、疎水化処理部３４の一部を覆って成膜されている。具体的には、保護膜３３は、反射防止膜３１、レジスト膜３２、およびウェーハ５のベベル部５ｄの側面部に形成された疎水化処理部３４を覆って成膜されている。

次に、反射防止膜３１、ＡｒＦ化学増幅型レジスト膜３２、および保護膜３３が設けられたウェーハ５に対して液浸露光処理を施す。先ず、各塗布膜３１，３２，３３が設けられたウェーハ５を、塗布装置から前述した液浸型露光装置１まで搬送する。そして、ウェーハ５を、露光装置１のウェーハステージ６上に載置してサポート板７により保持する。続けて、ウェーハ５のアライメントおよび合わせ露光を行う。この後、液浸露光により、レチクル２に形成されている図示しない半導体素子パターン（レチクルパターン）をレジスト膜３２に転写して潜像を形成する。

次に、半導体素子パターンの潜像が形成されたウェーハ５をステージ６上から取り外して、露光装置１から図示しないポストエクスポジャーベーク（ＰＥＢ）用のチャンバー内に搬送する。そして、ウェーハ５に対して、約１３０℃で約６０秒間の加熱処理（ＰＥＢ）を施す。この加熱処理により、液浸露光工程（液浸露光段階）においてレジスト膜内に発生した酸の拡散反応および増幅反応を促進させる。

次に、ＰＥＢが施されたウェーハ５に現像処理を施す。先ず、ＰＥＢが施されたウェーハ５をＰＥＢ用チャンバー内から取り出して、液浸露光用保護膜３３をレジスト膜３２上から剥離させて除去する。続けて、保護膜３３が除去されたウェーハ５を図示しない現像処理ユニットに搬送する。

ウェーハ５を保持する現像処理ユニットのカップの上方までウェーハ５が搬送されて来ると、先ずピンが上昇してウェーハ５を受け取る。この後、ウェーハ５はスピンチャック上に載置されて真空吸着される。続けて、ノズル待機位置に待機していたノズルが、ウェーハ５の上方を移動しつつウェーハ５に向けて現像液を吐出する。これにより、ウェーハ５上に現像液が盛られて現像が行われる。ここでは、ウェーハ５を約３０秒間静止させて現像を行う。現像が終わった後、ウェーハ５上に純水を供給して現像液を洗い流す。続けて、ウェーハ５を回転させることにより振り切り乾燥処理を行う。これにより、レジスト膜３２に図示しない半導体素子パターン（レジストパターン）が形成される。

この後、図示を伴う詳細かつ具体的な説明は省略するが、レジストパターンが形成されたウェーハ５を、所定の加工工程に流す。すなわち、レジストパターンが形成されたウェーハ５を、トランジスタ製造工程や配線形成工程などの他の前工程（ Front End Of the Line：ＦＥＯＬ）に流す。続けて、前工程を経たウェーハ５を、さらにダイシング、チップマウンティング、ボンディング、およびモールディング等の後工程（ Back End Of the Line：ＢＥＯＬ）に流す。ＢＥＯＬを経ることにより、本実施形態に係る図示しない所望の半導体装置を得る。すなわち、レジスト膜３２が設けられるのに先立って疎水化処理装置１０により裏面５ｃおよびベベル部５ｄに疎水化処理が施されたウェーハ５を具備する半導体装置を得る。

また、図示を伴う詳細かつ具体的な説明は省略するが、本発明者らは、各工程を経たウェーハ５に対して配線を形成する試作実験を行った。すなわち、前記各工程を経て作製されたウェーハ５に対して、レジスト膜３２をマスクとして配線パターンを形成した。この結果によれば、パターンショートなどの欠陥は発見されなかった。また、従来の疎水化処理を施さないウェーハを用いた場合に比べて寸法精度が高くパターン形状が良好な配線パターンを得ることができる。すなわち、本実施形態によれば、デバイスとしての信頼性、品質、および性能等が従来技術に係る半導体装置に比較して高い半導体装置を得ることができる。それとともに、そのような半導体装置を高い歩留まりで効率よく、かつ容易に製造することができる。

ここで、図６を参照しつつ、本実施形態に対する比較例について説明する。図６は、本実施形態に対する比較例に係るウェーハ１０１を示す断面図である。

このウェーハ１０１は、前述した本実施形態に係るウェーハ５と異なり、疎水化処理が施されていない。そして、ウェーハ１０１の表面１０１ａおよびベベル部１０１ｄの上面部を覆って反射防止膜１０２が成膜されている。また、レジスト膜１０３は、反射防止膜１０２を覆って成膜されている。そして、保護膜１０４は、反射防止膜１０２、レジスト膜１０３、およびウェーハ１０１の周縁部（エッジ部）１０１ｂのうちベベル部１０１ｄの側面部を覆って成膜されている。

本発明者らは、このような構成からなるウェーハ１０１に対して、本実施形態と同様に液浸型露光装置１を用いて液浸露光処理を施した。そして、液浸露光処理が終了した後、液浸型露光装置１からウェーハ１０１を取り出して観察した。すると、図６に示すように、ウェーハ１０１の裏面１０１ｃおよびベベル部１０１ｄの下面部に液浸液（純水）１０５の水滴が付着して、濡れたままの状態となっていた。

背景技術において説明したように、ウェーハ１０１の裏面１０１ｃ側に純水１０が回り込んで濡れたままの状態となっていると、ウェーハ１０１の品質が劣化するおそれが非常に高くなる。ひいては、そのような品質が劣化したウェーハ１０１を用いて製造される半導体装置は、その性能、品質、あるいは信頼性などが低下するおそれが高くなる。

これに対して、本実施形態に係るウェーハ５は、前述したように、レジスト膜３２が設けられるのに先立って疎水化処理装置１０により裏面５ｃおよびベベル部５ｄに疎水化処理が施されている。このため、図５（ｂ）に示すように、液浸露光が終了した後のウェーハ５には、その表面５ａ上はもちろんのこと、裏面５ｃ上およびベベル部５ｄ上にも水滴は殆ど付着していない。したがって、ウェーハ５は、液浸露光が施されても、その品質が劣化するおそれは殆どない。ひいては、ウェーハ５を用いて製造される本実施形態に係る半導体装置は、その性能、品質、あるいは信頼性などが低下するおそれは殆どない。なお、図示は省略するが、前述した疎水化処理によれば、ウェーハ５の表面５ａにも疎水化処理が施されているのはもちろんである。

ここで、ウェーハ５に、レジスト膜３２を設けるのに先立って疎水化処理を行う理由について説明する。

液浸露光が適用されるのは、一般にＫｒＦエキシマレーザーリソグラフィー工程もしくはＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー工程などの、いわゆる Deep ＵＶリソグラフィー工程以降の世代である。この世代のリソグラフィー工程には、化学増幅型レジスト膜と呼ばれるレジスト膜が用いられる。例えば、ポジ型の前記化学増幅型レジスト膜の露光工程における反応メカニズムは、次に述べる通りである。先ず、レジスト膜が露光されることにより、レジスト膜中に含まれる光酸発生剤が酸を発生させる。発生した酸は、レジスト膜中に存在する反応抑止基と呼ばれる官能基を触媒として、これに反応して分解する。これにより、被露光部のレジスト膜が現像液に可溶になる。

前述した疎水化処理工程においては、ヘキサメチルジシラザンなどの疎水化処理剤が用いられる。ところが、この場合、副生成物として、アンモニアなどの塩基性物質がレジスト膜内に発生する場合がある。レジスト膜内に塩基性物質からなる副生成物が発生すると、この副生成物が化学増幅型レジストの触媒反応を抑制する。ひいては、レジストパターンの形状異常を引き起こす。

したがって、前述したように、ウェーハ５の疎水化処理は、ウェーハ５にレジスト膜３２を設けるのに先立って行わなければならない。また、加熱処理を付加するなどして、疎水化処理により生成される副生成物をレジスト膜３２が設けられるウェーハ５の表面５ａより除去することが必要となる。

以上説明したように、この第１実施形態によれば、ウェーハ５にレジスト膜３２を設けるのに先立って、少なくともウェーハ５の裏面５ｃおよびベベル部５ｄに対して疎水化処理が施されている。これにより、液浸露光によりウェーハ５の表面５ａから裏面５ｃに液浸液が回り込んでも、ウェーハ５の裏面５ｃおよびベベル部５ｄが濡れたままの状態になるのを抑制することができる。したがって、ウェーハ５は、液浸露光が施されても、その品質が劣化するおそれは殆どない。ひいては、ウェーハ５を用いて製造される半導体装置は、その性能、品質、あるいは信頼性などが低下するおそれは殆どない。

（第２の実施の形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について図７を参照しつつ説明する。図７は、本実施形態に係る基板処理が施された基板を裏面から臨んで示す平面図および断面図である。なお、前述した第１実施形態と同一部分には同一符号を付して、それらの詳しい説明を省略する。

本実施形態においては、前述した第１実施形態と異なり、ウェーハ５の裏面５ｃ全体には疎水化処理を施さない。本実施形態においては、ウェーハ５の裏面５ｃのうち周縁部５ｂから所定の範囲内の領域に対して選択的に疎水化処理を施す。以下、具体的かつ詳細に説明する。

先ず、本実施系形態では、図２中破線で示すように、第１実施形態で用いた疎水化処理装置１０のチャンバー１１内のウェーハ５の裏面５ｃの中央部５ｅと対向する位置に、ウェーハ５の裏面５ｃの中央部５ｅを覆って疎水化処理剤遮蔽機構１４を設置する。すなわち、ホットプレート１３の周辺に疎水化処理剤遮蔽機構１４を設置する。疎水化処理剤遮蔽機構１４は、具体的には幅が約３ｍｍに形成された遮蔽板である。それとともに、遮蔽板１４のウェーハ５の裏面５ｃと対向する側の主面上に、約１００μｍの大きさの離間部材（ギャップスペーサー）４１を複数個設ける。チャンバー１１内に収納されたウェーハ５は、これら遮蔽板１４とウェーハ５の裏面５ｃとの間に配置された各ギャップスペーサー４１上に載置される。これにより、ウェーハ５の裏面５ｃの中央部５ｅに疎水化処理雰囲気が接触するのを抑制する。このような設定の下、第１実施形態と同様の方法により、ウェーハ５に疎水化処理を施す。本実施形態では、ウェーハ５に約１００℃で約１０秒間の疎水化処理を施した。その他の工程は、第１実施形態と同様である。

ここまでの工程を経たウェーハ５を、図７（ａ）、（ｂ）に示す。図７（ａ）は、反射防止膜３１、ＡｒＦ化学増幅型レジスト膜３２、および保護膜３３が設けられたウェーハ５を、その裏面５ｃ側から臨んで示す平面図である。また、図７（ａ）は、反射防止膜３１、ＡｒＦ化学増幅型レジスト膜３２、および保護膜３３が設けられたウェーハ５を示す断面図である。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ウェーハ５の裏面５ｃには、第１実施形態と異なり、その中央部５ｅを除く領域に疎水化処理が施されて疎水化処理部３４が形成されている。ただし、図７（ｂ）に示すように、ウェーハ５の周縁部（エッジ部）５ｂには、第１実施形態と同様に、そのベベル部５ｄの側部および下面部に疎水化処理部３４が形成されている。そして、図７（ｂ）に示すように、反射防止膜３１、レジスト膜３２、および保護膜３３は、第１実施形態と同様の構成で成膜されている。

第１実施形態で用いた液浸型露光装置１も含めて、一般的な液浸型露光装置には、通常、そのウェーハステージのウェーハのエッジ部に隣接する箇所にウェーハステージ上から液浸液を除去する排水装置（吸水機構）が設けられている。このため、少なくとも液浸露光を行っている間は、ウェーハの裏面の中央部が液浸液に接触するおそれは殆どない。したがって、必ずしも第１実施形態のようにウェーハ５の裏面５ｃに全面的に疎水化処理を施す必要はない。疎水化処理は、ウェーハ５の裏面５ｃおよび周縁部５ｂのうち、吸水機構により液浸液の吸水が行われる領域およびその外側に施されれば十分である。すなわち、疎水化処理は、本実施形態のように、少なくともウェーハ５の裏面５ｃのうち中央部５ｅを除くウェーハ５の裏面５ｃの周縁部５ｂおよびウェーハ５のベベル部５ｄに施されれば十分である。

以上説明したように、この第２実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明に係る第３実施形態について図８を参照しつつ説明する。図８は、本実施形態に係る基板処理方法をフローチャートにして示す図である。なお、前述した第１および第２の各実施形態と同一部分には同一符号を付して、それらの詳しい説明を省略する。

本実施形態においては、前述した第１および第２の各実施形態と異なり、ウェーハ５に疎水化処理を施すのに先立って、ウェーハ５の表面５ａ上に反射防止膜３１を設ける。以下、簡潔に説明する。

図８に示すように、本実施形態においては、前述した第１および第２の各実施形態と異なり、ウェーハ５に疎水化処理を施すのに先立って、ウェーハ５の表面５ａ上に有機反射防止膜３１を設ける。そして、有機反射防止膜３１が設けられたウェーハ５に疎水化処理を施す。さらに、有機反射防止膜３１上にレジスト膜３２を設けるのに先立って、疎水化処理が施されたウェーハ５に加熱処理を施す。その他の工程は、第１実施形態と同様である。

第１実施形態において説明したように、ウェーハ５に疎水化処理を施す場合には、疎水化処理による副生成物の発生に注意しなければならない。すなわち、副生成物による有機反射防止膜３１の汚染に配慮する必要がある。副生成物により有機反射防止膜３１が汚染されると、有機反射防止膜３１上に設けられるレジスト膜にレジストパターンを形成した際に、レジストパターンの形状に異常が生じるおそれが高くなる。このようなレジストパターンの形状異常を抑制するためには、有機反射防止膜３１上にレジスト膜３２を設けるのに先立って、有機反射防止膜３１内から汚染物質を除去すればよい。本実施形態では、図８に示すように、有機反射防止膜３１上にレジスト膜３２を設けるのに先立って、疎水化処理が施されたウェーハ５に加熱処理を施す。これにより、有機反射防止膜３１上にレジスト膜３２を設けるのに先立って、反射防止膜３１内からレジストパターンの形状異常の原因となる汚染物質（不純物）を予め除去する。

図示を伴う詳細かつ具体的な説明は省略するが、本発明者らが行った実験によれば、本実施形態により作製されたウェーハ５に対して配線を形成する試作実験を行った。すなわち、図８に示す各工程を経て作製されたウェーハ５に対して、レジスト膜３２をマスクとして配線パターンを形成した。この結果によれば、パターンショートなどの欠陥は発見されなかった。また、従来の疎水化処理を施さないウェーハを用いた場合に比べて寸法精度が高くパターン形状が良好な配線パターンを得ることができた。

以上説明したように、この第３実施形態によれば、前述した第１および第２の各実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明に係る基板処理方法および基板処理装置は、前述した第１〜第３の各実施形態には制約されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、それらの構成、あるいは製造工程などの一部を種々様々な設定に変更したり、あるいは各種設定を適宜、適当に組み合わせて用いたりして実施することができる。

例えば、ウェーハ５に対する疎水化処理は、必ずしも疎水化処理剤２２を含む気体状の疎水化処理雰囲気（疎水化処理蒸気）には限定されない。気体状の疎水化処理雰囲気の代わりに、疎水化処理剤２２を含む液体をウェーハ５の疎水化処理を必要とする部分に直接供給しても構わない。

また、疎水化処理剤２２は、必ずしもヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）などに代表されるシランカップリング剤には限定されない。疎水化処理剤２２として、例えば有機シリコン化合物やフルオロカーボン系化合物を用いても構わない。

また、疎水化処理を施した後のウェーハ５に対する加熱処理（ＰＥＢ）は、必ずしも約１３０℃で行う必要はない。疎水化処理後のウェーハ５に対する加熱処理は、約１００℃以上で行えば十分である。

また、第２実施形態における遮蔽板１４とウェーハ５の裏面５ｃとの間隔（近接距離）は、必ずしも約１００μｍには限定されない。遮蔽板１４とウェーハ５の裏面５ｃとの間隔は、約５００μｍ以下であればよい。すなわち、遮蔽板１４とウェーハ５の裏面５ｃとの間隔は、ウェーハ５の裏面５ｃの中央部５ｅに疎水化処理剤が接触できない大きさに設定されていればよい。遮蔽板１４とウェーハ５の裏面５ｃとの間隔が約５００μｍ以下となる範囲であれば適宜、適正な間隔で遮蔽板１４にウェーハ５の裏面５ｃを近接させればよい。あるいは、遮蔽板１４にウェーハ５の裏面５ｃを接触させても構わない。すなわち、遮蔽板１４とウェーハ５の裏面５ｃとの間隔を０μｍとしても構わない。また、遮蔽板１４とウェーハ５の裏面５ｃとの間隔の調整は、必ずしも前述したように予め所望の大きさに形成されたギャップスペーサー４１を遮蔽板１４の上部に設ける方法には限定されない。遮蔽板１４とウェーハ５の裏面５ｃとの間隔の調整は、例えば各ピン１２を上下方向（垂直方向）に移動可能な設定として、これらを上下させることにより調整する設定としても構わない。

また、疎水化処理を施す箇所は、前述した箇所には限られない。疎水化処理は、少なくともウェーハ５の外周部のうち最も外側を覆う膜（塗布膜）よりも外側のベベル部５ｄおよび裏面５ｃの少なくとも一方に施されれば十分である。具体的には、半導体素子が形成される側の主面であるウェーハ５の表面５ａが反射防止膜３１、レジスト膜３２、および液浸保護膜３３などの各種塗布膜により概ね覆われているウェーハ５のレジスト膜３２に対して、液浸型露光装置１を用いて配線パターン等を液浸露光する際に、塗布膜により覆われていないウェーハ５の裏面５ｃが予め疎水化されていれば良い。また、液浸露光工程など、疎水化処理工程以降の工程においてウェーハ５を保持するに際しては、ウェーハ５を保持する保持機構がウェーハ５の疎水化処理が施された領域に接触しないことが望ましい。

また、ウェーハ５上の膜構造は、前述した構造には限定されない。例えば、先ずウェーハ５を加工するための無機膜からなるハードマスクをウェーハ５上に形成した後、その上に有機反射防止膜３１を形成しても構わない。この場合には、ハードマスクの形成後に疎水化処理を実施してもよい。

また、レジスト膜３２の構造は、前述した単層構造には限定されない。例えば、ウェーハ５上に下層レジスト膜および中間レジスト膜を適宜形成した後、上層レジスト膜を形成する多層レジストプロセスにより、多層構造のレジスト膜をウェーハ５上に設けても構わない。この場合には、疎水化処理を、下層レジスト膜形成工程、中間レジスト膜形成工程、および上層レジスト膜形成工程のいずれかの工程の前に行うことが望ましい。また、必要であれば、疎水化処理前に有機反射防止膜３１をウェーハ５上に設けた第３実施形態と同様に、それら各工程のいずれかの工程の前に付加処理として加熱処理を追加することが望ましい。

さらに、反射防止膜３１は、有機膜および無機膜のいずれの膜を用いても構わない。それとともに、反射防止膜３１は、同種あるいは異種の反射防止膜を複数層に積層した多層構造に形成しても構わない。

なお、反射防止膜３１として、ＣＶＤ（ Chemical Vapor Deposition ）法などにより成膜されるＳｉＯＮ膜などの無機反射防止膜を用いた場合には、この無機反射防止膜がウェーハ５の裏面５ｃに形成されることがある。この場合、ウェーハ５の裏面５ｃが無機反射防止膜で覆われた状態で液浸露光が行われることになる。このような場合には、ウェーハ５の疎水化処理は、無機反射防止膜の形成後で、かつ、レジスト膜の形成前に実施される必要がある。

第１実施形態に係る液浸型露光装置の構成の概略を模式的に示す図。 第１実施形態に係る基板処理装置の基板処理部の構成の概略を模式的に示す図。 第１実施形態に係る基板処理装置の基板処理剤供給部の構成の概略を模式的に示す図。 第１実施形態に係る基板処理方法をフローチャートにして示す図。 第１実施形態に係る基板処理が施された基板を裏面から臨んで示す平面図および断面図。 第１実施形態に対する比較例に係る基板を示す断面図。 第２実施形態に係る基板処理が施された基板を裏面から臨んで示す平面図および断面図。 第３実施形態に係る基板処理方法をフローチャートにして示す図。

符号の説明

１…スキャン型液浸露光装置、４…投影レンズ系（投影光学系）、５…ウェーハ（半導体基板、被露光基板）、５ａ…ウェーハの表面（半導体基板の表面、被露光基板の第１の主面）、５ｂ…ウェーハのエッジ部（半導体基板の外縁部、被露光基板の周縁部）、５ｃ…ウェーハの裏面（半導体基板の裏面、被露光基板の第２の主面）、５ｅ…ウェーハの裏面の中央部（半導体基板の裏面の中央部、被露光基板の第２の主面の中央部）、１０…疎水化処理装置（基板処理装置）、１０ｂ…疎水化処理剤供給装置（基板処理剤供給部、基板処理剤供給装置）、１１…チャンバー（基板収納室）、１２…ピン（基板支持具）、１４…遮蔽板（疎水化処理剤遮蔽部、疎水化処理剤遮蔽機構）、２２…ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン、疎水化処理剤）、３２…ＡｒＦ化学増幅型レジスト膜

Claims (5)

1. 露光処理が施される被処理基板と前記露光処理を行う露光装置の投影光学系との間に液体を介在させつつ前記露光処理を行う液浸露光に供される前記被処理基板の前記露光処理が施される側の第１の主面上にレジスト膜を設けるのに先立って、少なくとも前記第１の主面とは反対側の第２の主面のうち周縁部から所定の範囲内の領域に対して選択的に疎水化処理を施すことを特徴とする基板処理方法。
2. 前記疎水化処理を、前記第２の主面の中央部を除く領域に施すことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記被処理基板に８０℃以上２００℃以下の温度で加熱処理を施しつつ前記疎水化処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 露光処理が施される被処理基板がその前記露光処理が施される側の第１の主面上にレジスト膜が設けられるのに先立って収納される基板収納室と、
   この基板収納室内において少なくとも前記第１の主面とは反対側の第２の主面のうち周縁部から所定の範囲内の領域を露出させて前記被処理基板を支持する基板支持具と、
   前記基板収納室内に疎水化処理剤を供給する基板処理剤供給装置と、
   を具備することを特徴とする基板処理装置。
5. 前記基板収納室内に前記第２の主面の中央部を覆う疎水化処理剤遮蔽機構が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。

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