レジスト処理装置、レジスト塗布現像装置、およびレジスト処理方法
【課題】レジストパターンの側面を平坦化することによりＬＥＲ又はＬＷＲを低減することができるレジスト処理装置、レジスト塗布現像装置、およびレジスト処理方法を提供する。
【解決手段】開示するレジスト処理装置１０は、基板Ｗ上に形成したレジストパターンに対して所定の処理を行うレジスト処理装置１０であって、内部を真空に維持することができる処理容器１２と、この処理容器１２内に設けられ、レジストパターンが形成された基板Ｗが載置される載置台１４と、化学的に不活性な第１のガスおよび第２のガスを含む混合ガスを、載置台１４に対して所定の傾斜角で所定の流量にて載置台１４に向けて噴出するガス供給部１６と、ガス供給部１６から所定の流量で噴出される上記の混合ガスが処理容器１２内で分子線になり得る真空度に処理容器１２を排気することが可能な排気部１８と、を備える。
【解決手段】開示するレジスト処理装置１０は、基板Ｗ上に形成したレジストパターンに対して所定の処理を行うレジスト処理装置１０であって、内部を真空に維持することができる処理容器１２と、この処理容器１２内に設けられ、レジストパターンが形成された基板Ｗが載置される載置台１４と、化学的に不活性な第１のガスおよび第２のガスを含む混合ガスを、載置台１４に対して所定の傾斜角で所定の流量にて載置台１４に向けて噴出するガス供給部１６と、ガス供給部１６から所定の流量で噴出される上記の混合ガスが処理容器１２内で分子線になり得る真空度に処理容器１２を排気することが可能な排気部１８と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に形成されたレジストパターンを処理するレジスト処理装置、レジスト塗布現像装置、およびレジスト処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路パターンの更なる微細化に伴って、微細パターンの側面の凹凸やパターン幅のバラツキが大きな問題として顕在化している。例えばゲート電極や配線などのパターンの側面に生じた凹凸を示す指標としてＬＥＲ（Line Edge Roughness）が、パターン幅のバラツキを示す指標としてＬＷＲ（Line Width Roughness）が知られている。ゲート電極においてＬＥＲ且つ／又はＬＷＲが大きい場合には、ゲート電極の長さ方向に沿ってゲート長がばらつくため、トランジスタのオン／オフ特性が劣化したり、しきい値電圧のバラツキを通したトランジスタの性能劣化が生じたりする。
【０００３】
ＬＥＲ（ＬＷＲ）は、種々の要因により生じると考えられるが、その要因の一つにレジストマスクの形成時に生じるレジストパターンの側面の凹凸がある。これを防止するため、レジスト材料の改良が進められている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００７−４１３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、一般に、レジスト液を変更しようとすれば、あらゆるプロセスにおいてプロセス条件を見直さなければならず、プロセス確立のため、数多くのテストが必要となり、長い期間と費用がかかる。また、適切なレジストが開発されるのを待ってばかりもいられないという事情もあり、既存のレジスト液から形成されるレジストパターンの側面を平坦化することが望まれている。
【０００５】
本発明は、上記に鑑み、レジストパターンの側面を平坦化することによりＬＥＲ又はＬＷＲを低減することができるレジスト処理装置、レジスト塗布現像装置、およびレジスト処理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】
【０００６】
上記の目的を実現するため、本発明の第１の態様は、基板上に形成したレジストパターンに対して所定の処理を行うレジスト処理装置であって、内部を真空に維持することができる処理容器と、この処理容器内に設けられ、レジストパターンが形成された基板が載置される載置台と、化学的に不活性な第１のガスおよび第２のガスを含む混合ガスを、当該載置台に対して所定の傾斜角で所定の流量にて載置台に向けて噴出するガス供給部と、ガス供給部から所定の流量で噴出される混合ガスが処理容器内で分子線になり得る真空度に処理容器を排気することが可能な排気部と、を備えるレジスト処理装置を提供する。
【０００７】
上記のガス供給部は、所定の傾斜角を変更することができるように処理容器に取り付けられると好ましい。
【０００８】
また、第１および第２のガスが希ガスであると好適である。さらに、第１のガスがヘリウムガスであり、第２のガスがキセノンガスであると尚好適である。
また、上記のレジストパターンは化学増幅型レジストから形成することができる。
【０００９】
さらにまた、上記のレジスト処理装置は、基板の通り抜けを許容する２つのバルブを有し、当該２つのバルブの一方を介して処理容器に接続するロードロック室を更に備えると有用である。
【００１０】
本発明の第２の態様は、基板上にレジスト膜を塗布するレジスト塗布部と、露光処理が行われた当該レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像部と、このレジストパターンに対して所定の処理を行うレジスト処理装置であって、上記のいずれかのレジスト処理装置と、を備えるレジスト塗布現像装置を提供する。
【００１１】
上記のレジスト塗布現像装置は、露光処理が行われる露光装置との間で、レジスト膜が塗布された基板を搬入出するインターフェース部を更に備えると好ましい。
【００１２】
本発明の第３の態様は、レジストパターンが形成された基板を処理容器内に設けられた載置台に載置するステップと、処理容器内に分子線を形成することができるように処理容器内を排気するステップと、化学的に不活性な第１のガスおよび第２のガスを含む混合ガスを処理容器内に噴出して分子線を形成し、当該分子線を載置台に載置される基板に所定の傾斜角で照射するステップと、を含むレジスト処理方法を提供する。
【００１３】
上記のレジスト処理方法において、第１および第２のガスが希ガスであると好適である。また、第１のガスがヘリウムガスであり、第２のガスがキセノンガスであると尚好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施形態によれば、レジストパターンの側面を平坦化することによりＬＥＲ又はＬＷＲを低減することができるレジスト処理装置、レジスト塗布現像装置、およびレジスト処理方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態によるレジスト処理装置を示す概略断面図である。このレジスト処理装置（以下、処理装置）１０は、後述するように、露光装置が接続されたレジスト塗布現像装置（レジストトラック）内に設けられると好ましい。ウエハ上に塗布されたレジスト膜が露光装置内で露光され、レジスト塗布現像装置内で現像処理が行われた後、ウエハが処理装置１０内へ搬送され、当該ウエハに対して後述する処理が行われる。
【００１７】
図１を参照すると、処理装置１０は、内部を真空に保持可能なチャンバ１２と、チャンバ１２内に配置され、レジストパターンが形成されたウエハＷが載置される載置台１４と、載置台１４上に載置されたウエハＷに向けてガスを噴出するためのガスノズル１６と、チャンバ１２内を所定の真空度に減圧する真空システム１８とを有している。
【００１８】
チャンバ１２の側壁には、ウエハＷをチャンバ１２内へ搬入出するため、チャンバ１２内へ搬入され、また、チャンバ１２から搬出されるウエハＷが通り抜ける搬送口１２ｂが設けられている。搬送口１２ｂは、チャンバ１２の側壁に取り付けられたゲートバルブ１２ｃにより開閉される。また、ウエハＷの搬入出は、搬送アームＡＭにより行われる。
【００１９】
チャンバ１２の底部には排気口１２ｄが設けられ、排気口１２ｄにはバルブ１２ｅを介して真空システム１８が接続されている。バルブ１２ｅは、開閉により、チャンバ１２と真空システム１８とを遮断し、また連通させることができる。
【００２０】
真空システム１８は、バルブ１２ｅに接続される排気管１８ａに設けられ、チャンバ１２内の真空度を調整するための圧力調整バルブ１８ｂと、圧力調整バルブ１８ｂの下流側において排気管１８ａに設けられ、チャンバ１２を高真空度に排気することが可能なターボ分子ポンプなどの高真空ポンプ１８ｃと、高真空ポンプ１８ｃの補助ポンプとして機能するドライポンプ１８ｄと、チャンバ１２の側面に設けられた貫通孔に気密に挿入され、チャンバ１２内の真空度を測定する圧力センサ１８ｅと、圧力センサ１８ｅにより測定された真空度に基づいて圧力調整バルブ１８ｄを制御してチャンバ１２内を所定の真空度に維持する圧力調整器１８ｆと、を有している。また、ドライポンプ１８ｄは、バルブ１８ｇが設けられた分岐管１８ｈによりチャンバ１２に接続され、粗引きポンプとしても機能する。
【００２１】
ガスノズル１６は、図１に示すように、チャンバ１２の天井部に設けられた貫通孔１２ａからチャンバ１２内へ挿入されている。また、ガスノズル１６の側周面には円板１６ａ及び１６ｂが取り付けられている。円板１６ａはチャンバ１２内に在り、円板１６ａとチャンバ１２の貫通孔１２ａの下内周との間にベローズ１６ｄが取り付けられている。また、円板１６ｂはチャンバ１２の外に在り、円板１６ｂとチャンバ１２の貫通孔１２ａの上内周との間にベローズ１６ｅが取り付けられている。ガスノズル１６は、チャンバ１２に対してこのように取り付けられているため、ベローズ１６ｄ、１６ｅが一方に片寄って収縮又は伸張することによって載置台１４の上面に対するガスノズル１６の傾斜の向きと傾斜角度とを所定の範囲内で変更できる。また、特に、円板１６ｂの内周をガスノズル１６に溶接し、円板１６ｂの外周をベローズ１６ｅの一端に溶接し、ベローズ１６ｅの他端をチャンバ１２に溶接すれば、ガスノズル１６をチャンバ１２に対して確実に気密に取り付けることが可能となる。
【００２２】
なお、ガスノズル１６の角度は、図示しない駆動機構により自在に変更することができる。本実施形態においては、ガスノズル１６は、載置台１４（又はこれに載置されるウエハＷ）の法線Ｎに対して約２０°の傾斜角θ（図１）で傾斜している。これにより、レジストパターンの表面だけでなく側面に対して分子線を照射することが可能となる。レジストパターンの側面への分子線照射の効果については、後に詳述する。
【００２３】
また、チャンバ１２の大きさにもよるが、ガスノズル１６の内径は、例えば約１ｍｍ〜約１０ｍｍとすることができ、ガスノズル１６の長さは、例えば約３０ｍｍ〜約２００ｍｍとすることができる。また、ガスノズル１６の前端１６Ｆには、これに限定されないが例えば、約５０μｍから約１００μｍの直径を有する複数のオリフィス１６ｈが形成されている。
【００２４】
ガスノズル１６の前端１６Ｆと、載置台１４に載置されるウエハＷとの間の距離は、チャンバ１２内の真空度を考慮して決定してすることができ、例えば、所定の真空度の下でのガス分子の平均自由工程以下に設定される。このようにすれば、ガスノズル１６のオリフィス１６ｈから噴出したガスは、分子線となって、載置台１４上に載置されたウエハＷに照射される。分子線は、チャンバ１２中で空間分布が線状（または帯状）となって略直進する気体分子の流れである。例えば、ガスノズル１６の前端１６Ｆと載置台１４上のウエハＷとの間の距離が、所定の真空度の下での平均自由行程よりも短いか、ほぼ等しい場合、ガスノズル１６からウエハＷに至るガスの流れは分子線となっていると考えることができる。具体的には、約０．１Ｐａ（約７．５×１０−４Ｔｏｒｒ）の真空度の下で、窒素ガス分子が約６ｃｍの平均自由行程を有していることを考慮すると、チャンバ１２の大きさにもよるが、チャンバ１２内の圧力が約０．５Ｐａから約１×１０−５Ｐａの範囲の真空度であれば、分子線が形成されると考えられる。
【００２５】
図１を参照すると、ガスノズル１６の後端１６Ｒはガス供給システム１７に接続されている。ガス供給システム１７は、これに限定されないが、ヘリウム（Ｈｅ）ガスシリンダ１７ＡＨと、ガスシリンダ１７ＡＨに接続される配管１７ＢＨに設けられ、ガスシリンダ１７ＡＨからのＨｅガスの流量を調整する質量流量調整器（ＭＦＣ）１７ＣＨと、キセノン（Ｘｅ）ガスシリンダ１７ＡＸと、ガスシリンダ１７ＡＸに接続される配管１７ＢＸに設けられ、ガスシリンダ１７ＡＸからのＸｅガスの流量を調整する質量流量調整器（ＭＦＣ）１７ＣＸと、ＨｅガスとＸｅガスとを一時的に保留し、混合させるバッファタンク１７Ｄと、バッファタンク１７Ｄとガスノズル１６を繋ぐ配管１７Ｅに設けられたバルブ１７Ｆと、を有している。なお、配管１７Ｅは、ガスノズル１６とバルブ１７Ｆとの間においてフレキシブルに構成されている。これにより、載置台１４に対するガスノズル１６の傾斜の向きと傾斜角とを変更する場合であっても、ガスノズル１６と配管１７Ｅとの接続を維持することができる。
【００２６】
載置台１４は、その上面に、ウエハＷが載置されるウエハ載置部を提供する。ウエハ載置部は、例えば、静電チャックを有していて良い。また、ウエハ載置部には、複数の位置決めピンが配置され、これらにより、載置台１４の上面に載置されるウエハＷを位置決めしても良い。また、載置台１４は、搬送アームＡＭによりチャンバ１２内に搬送されたウエハＷをウエハ載置部（載置台１４の上面）に降ろすための昇降ピン（図示せず）を有することができる。さらに、載置台１４は、内部にヒータを有し、これによりウエハＷを加熱しても良い。さらにまた、載置台１４は、冷媒の流通を許容する流路を有し、この流路を流れる温度調整された媒体により、ウエハＷを冷却しても良い。また、載置台１４に、載置台１４の温度を所定の温度に維持する温度調整器を設けても良い。
【００２７】
載置台１４は、チャンバ１２の底部に設けられた載置台支持部１５により支持されている。載置台支持部１５は、載置台１４の回転角度の制御が可能なサーボモータなどを備え、載置台１４の内部に配置される駆動部１５ａと、載置台１４をＸ方向に移動可能に支持するＸ方向レール１５ｘと、載置台１４をＸ方向と直交するＹ方向に移動可能に支持するＹ方向レール１５ｙと、を有している。また、載置台支持部１５は、例えばリニアモータなどの駆動機構（図示せず）を有し、これによって、載置台１４は、Ｘ方向レール１５ｘ上をＸ方向に移動することができ、Ｙ方向レール１５ｙ上をＹ方向に移動することができる。
【００２８】
次に、本実施形態の処理装置１０におけるレジスト処理方法について説明する。まず、所定のレジスト塗布装置により、ウエハＷ上にレジスト膜が塗布され、レジスト膜に対してプリベークが行われる。このレジスト膜は、例えば半導体デバイスの製造工程における特定のフォトリソグラフィ工程のために用意されるものに限定されず、どのフォトリソグラフィ工程のために用意されるものであっても良い。また、微細パターンを有するエッチングマスクを形成するためＥＵＶリソグラフィにより露光が行われる場合、レジスト膜は化学増幅型のレジストにより形成することができる。
【００２９】
プリベーク後の冷却の後、ウエハＷは所定の露光装置へ搬送される。露光装置内において、ウエハＷ上のレジスト膜が所定のフォトマスクを用いて露光される。この後、ウエハＷは再びレジスト塗布装置へ搬送されて、熱処理（ポストエクスポージャベーク（ＰＥＢ）、冷却処理、現像処理、ベーキング、及び冷却処理がこの順でウエハＷに対して行われる。以上の手順により、ウエハＷ上にはフォトマスクによって決まるレジストパターンが形成されている。
【００３０】
次いで、搬送アームＡＭによって搬送口１２ｂを通して処理装置１０のチャンバ１２内へ搬入される（図１）。このウエハＷは、図示しない昇降ピンにより受け取られ、搬送アームＡＭがチャンバ１２から引き抜かれた後に、昇降ピンが昇降機構（図示せず）により駆動されてウエハＷが載置台１４の上に載置される。次いで、静電チャック（図示せず）により載置台１４の上に保持される。また、載置台１４は、駆動部１５ａおよび駆動機構（図示せず）により、所定の位置（以下、初期位置）に移動される。
【００３１】
この後、ドライポンプ１８ｄにより、分岐管１８ｈを通してチャンバ１２を粗引きする。チャンバ１２内の真空度が所定の値となった時点で、バルブ１２ｅを開き、高真空ポンプ１８ｃによりチャンバ１２を高真空引きする。チャンバ１２内の真空度が、チャンバ１２内で分子線が形成される程度の真空度となったことが圧力センサ１８ｅによって確認された後、ガス供給システム１７から供給されるＨｅとＸｅの混合ガスをガスノズル１６のオリフィス１６ｈを通して、載置台１４上に載置されたウエハＷに向けて噴出する。オリフィス１６ｈから噴出した混合ガスは、分子線となり、ウエハＷ上のレジスト膜の所定の領域（以下、照射領域と称す）に照射される。このとき、ガスノズル１６はウエハＷの法線Ｎに対して約２０°の傾斜角で傾斜しているため、分子線もこの傾斜角でウエハＷに対して照射される。また、チャンバ１２内は、圧力センサ１８ｅ、圧力調整器１８ｆ、および圧力調整バルブ１８ｄにより、所定の真空度に維持される。
【００３２】
次いで、載置台１４を駆動部１５ａおよび駆動機構（図示せず）により移動することによりウエハＷをスキャンし、ガスノズル１６のオリフィス１６ｈから噴出される分子線がウエハＷ上のレジストパターンの全体に照射される。以下に、載置台１４の移動の一例について、図２（ａ）〜（ｄ）および図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００３３】
図２（ａ）〜（ｄ）および図３（ａ）〜（ｃ）は、載置台１４に載置されたウエハＷとガスノズル１６の位置関係を示す上面図である。これらの図において、ガスノズル１６の傾斜を示すため、ガスノズル１６の前端（オリフィス１６ｈが形成された部分）１６Ｆと後端（配管１７Ｅが接続される部分）１６Ｒとを模式的に示している。
【００３４】
図２（ａ）は、ウエハＷの初期位置を示している。初期位置おいては、ウエハＷは、ウエハＷのＸ方向接線ＴＬｘとＹ方向接線ＴＬｙとの交点にガスノズル１６が位置するように配置されている。また、このとき、ガスノズル１６はＹ方向接線ＴＬｙに沿って−Ｙ方向に傾斜している。換言すると、ガスノズル１６の前端１６Ｆが後端１６ｄよりも−Ｙ側に位置している。傾斜角は、載置台１４（図１）の法線Ｎに対し、例えば約２０°であって良い。
【００３５】
次に、図２（ｂ）に示すように、載置台１４（図１）の移動によりウエハＷを＋Ｘ方向にスキャンする。これにより、図２（ｂ）中に斜線で示す部分に対して、ガスノズル１６からＨｅとＸｅの混合ガスの分子線が照射される。次いで、図２（ｃ）に示すように、載置台１４（図１）の移動により、ウエハＷを＋Ｙ方向に所定の距離だけ移動する。この距離は、混合ガスの分子線の未照射部分が発生しないように、上述の照射領域の幅とほぼ等しいか、僅かに短い距離とされる。続けて、ウエハＷを−Ｙ方向にスキャンする。これにより、図２（ｄ）中に斜線で示すように、分子線が照射された領域が拡大される。
【００３６】
この後、図３（ａ）に示すように、ウエハＷの半分に分子線が照射されるまで、上記の動作を繰り返す。次に、図３（ｂ）に示すように、ウエハＷを時計回りに１８０°回転させて、照射済みの部分と未照射の部分とを入れ替えるとともに、ガスノズル１６の傾斜方向を反転させる。ここで、ガスノズル１６は、前端１６Ｆが後端１６Ｒよりも＋Ｙ側に位置する。次いで、載置台１４が上述した軌跡を戻るようにして、ウエハＷをＸ方向、Ｙ方向に移動させながら、未照射部分に分子線を照射する（図３（ｃ））。なお、この未照射部分に対して分子線を照射する場合、ウエハＷの１８０°の回転と共にガスノズル１６の傾斜方向を反転させているため、先に照射した部分におけるレジストパターンの側面と同じ側の側面に分子線が照射されることになる。
【００３７】
以上により、ガスノズルから噴出したＨｅとＸｅの混合ガスの分子線が、ウエハＷ上に形成されたレジストパターンに一様に照射されたことになる。具体的には、レジストレジストパターンの上面と、レジストパターンの一の方向の側面とに分子線が照射されている。続けて、ウエハＷを時計回りに９０°回転し、図２（ａ）から図３（ｃ）までを参照しながら説明した分子線照射手順を繰り返す。さらに、ウエハＷの９０°回転と分子線照射手順とが合計４回となるまで繰り返す。以上により、レジストパターンの全ての方向の側面に対して分子線を照射することができる。
【００３８】
次に、レジストパターンの側面への分子線照射の効果について説明する。ガス供給システム１７からガスノズル１６へ流入したＨｅとＸｅの混合ガスは、ガスノズル１６内では、粘性流に近い状態で流れる。このため、Ｈｅ分子とＸｅ分子（単原子分子）は、互いに衝突しながら、同じ方向に、同じ速度でガスノズル１６内を流れるようになる。この後、混合ガスがガスノズル１６のオリフィス１６ｈ（図１）から処理容器１２内へ噴出すると、混合ガスの分子線が形成され、分子量によらずにＨｅ分子もＸｅ分子もほぼ一定の方向に同じ速度で移動することとなる。また、このときガス分子間には分子間力は殆ど働かない。このような状況の下では、ガス分子の温度は、ガス分子の分子量と定圧比熱により決定される。ＨｅとＸｅの混合ガスの分子線においては、平均分子量より軽いＨｅ分子は低い温度を有し、平均分子量より重いＸｅ分子は高い温度を有する。換言すると、分子線中のＸｅ分子は、Ｈｅ分子と同じ速度で移動していても、Ｈｅ分子よりも高い運動エネルギーを有し、しかも、分子間の相互作用が無いため、Ｘｅ分子から周囲のＨｅ分子へエネルギーが伝達されることが殆どない。
【００３９】
このような分子線がレジストパターンに照射されると、高いエネルギーを有するＸｅ分子が照射した部分では、Ｘｅ分子からその部分へ比較的大きいエネルギーが移動し、その部分のレジスト分子の温度が上昇し、分子運動が活発化される。これにより、レジスト分子はより安定な状態へと移行し、その結果、当該部分においては自由体積（高分子鎖間に存在する空隙）が減少する。また、レジストパターンの凸状部に分子線が照射されてＸｅ分子が有するエネルギーが凸状部に移動すると、凸状部のレジスト分子は、平坦部分のレジスト分子に比べて、周囲のレジスト分子からの束縛力が小さいため、Ｘｅ分子からのエネルギーにより比較的容易に移動することが可能となる。したがって、レジスト分子が移動してレジストパターン中の凹部に捕らえられれば、レジストパターンが平坦化されることとなる。処理装置１０においては、ガスノズル１６が載置台１４（ウエハＷ）の法線Ｎに対して約２０°傾斜しているため、図４に示すように、分子線ＢはレジストパターンＰの表面Ｕだけでなく側面Ｓにも照射される。したがって、レジストパターンＰの側面ＳにおいてＸｅ分子が有する高いエネルギー（温度）がレジスト分子へと移動し、上述のように側面Ｓが平坦化される。これにより、レジストパターンの側面の凹凸に起因するＬＥＲを低減することが可能となる。
【００４０】
ここで、ガスノズル１６の傾斜角θについて説明する。上述のとおり、本実施形態においては、傾斜角θは約２０°と設定されているが、これは以下の理由による。６５ｎｍのデザインルールにおいては、トランジスタのゲート長は例えば約３０ｎｍであり、このようなゲート電極を形成するためウエハ上に塗布されるレジスト膜の厚さは約１００ｎｍである。ゲート電極の間隔がゲート長と同じく約３０ｎｍであるか、これよりも僅かに大きいとすると、レジストパターンの開口（ゲート電極用のレジストパターンであって隣接する２つのレジストパターンの間の隙間）のアスペクト比は３程度となる。このようなアスペクト比を有するレジストパターンの側面に未照射部分が生じないように分子線を照射するためには、傾斜角θを約２０°とする必要がある。もちろん、傾斜角θは約２０°に限られることなく、レジストパターンの側面の全体に分子線を照射することができるような角度に設定して良い。予想される他のアスペクト比を考慮すると、傾斜角θは例えば約０°から４５°までの範囲であると好ましい。ただし、この範囲に限らず、ウエハ上に形成するレジストパターンの寸法（厚さ、間隔）によって傾斜角θを適宜変更して良いことは言うまでもない。
【００４１】
なお、Ｘｅ分子が有するエネルギー（温度）は、混合ガス中のＸｅガスの濃度により適宜調整することができ、したがって、レジストパターン側面の平坦化の効果もＸｅガスの濃度により調整することが可能となる。以下に、混合ガス中のＸｅガスの濃度により、Ｘｅ分子の温度がどのように変化するかについて説明する。
【００４２】
Ｈｅ分子やＸｅ分子は単原子分子であって、振動と回転のエネルギーを無視することができるため、このような分子が有するエネルギーは、ｘｙｚの３方向の運動エネルギーのみを考慮し、
（１／２）ｍｖ２ ＝ （３／２）ｋＴ ・・・（１）
となる（ｍは分子量、ｖは分子速度、ｋはボルツマン定数、Ｔは分子の温度）。ここで、Ｘｅ分子の分子量をｍＸｅとし、Ｘｅ分子の温度をＴＸｅとすると、Ｘｅ分子のエネルギーは、
（１／２）ｍＸｅｖ２ ＝ （３／２）ｋＴＸｅ ・・・（２）
と表すことができる。また、混合ガスの平均分子量をmａｖｅとし、平均温度をＴａｖｅとすると、混合ガスの分子のエネルギーは、
（１／２）ｍａｖｅｖ２ ＝ （３／２）ｋＴａｖｅ ・・・（３）
と表すことができる。
【００４３】
式（２）と式（３）から、
ＴＸｅ ＝ （ｍＸｅ／ｍａｖｅ）×Ｔａｖｅ ・・・（４）
という関係式が得られる。
【００４４】
一方、混合ガス中のＨｅのモル濃度をＣＨｅ％とし、Ｘｅのモル濃度をＣＸｅ％とすると、Ｈｅの分子量ｍＨｅが４であり、Ｘｅの分子量ｍＸｅが１３２であるから、混合ガスの平均分子量ｍａｖｅは、
ｍａｖｅ ＝（ＣＨｅ×４＋ＣＸｅ×１３２）／１００ ・・・（５）
で表すことができる。
【００４５】
したがって、Ｘｅ分子の温度ＴＸｅは、以下のとおりとなる。
【００４６】
ＴＸｅ ＝ ｍＸｅ／（（ＣＨｅ×４＋ＣＸｅ×１３２）／１００）×Ｔａｖｅ ・・・（６）
混合ガスの平均温度Ｔａｖｅ（チャンバ１２内の温度）を２３℃とした場合における式（６）の関係を図５に示す。図示のとおり、ＨｅとＸｅの混合ガス中のＸｅ濃度を変えることにより、Ｘｅ分子の温度を広い範囲で変えることができる。例えば、ＨｅとＸｅの混合ガス中のＸｅ濃度が５％の場合、Ｘｅ分子はチャンバ１２内の温度よりも約１２．７倍高い温度を有することができる。なお、図５には、窒素（Ｎ２）ガスとＸｅガスの混合ガスにおいて、Ｘｅガスの濃度によってＸｅ分子の温度がどのように変化するかを示している。このような混合ガスであっても、Ｘｅ分子の温度を高くすることができることが分かる。
【００４７】
なお、上述のとおり、分子線の照射の結果、レジスト中の自由体積（高分子鎖間に存在する空隙）が減少するときに、レジスト分子は安定した位置に移動しようとする。すなわち、突起した箇所のレジスト分子は平滑な面を形成しようとするため、結果的にＬＥＲが低減されることになる。また、分子線が照射されたレジストは、高密度化されることとなり、分子線照射前よりも高い耐エッチング性を有すると考えられる。レジストパターンのＬＥＲが改善され、エッチング耐性も向上することで、ゲート電極や配線層でのＬＥＲも低減することが可能となる。
【００４８】
上述のとおり、本実施形態によるレジスト処理装置および処理方法によれば、ＨｅとＸｅの混合ガスを加熱することなく、分子線が照射される、レジストパターンの側面の温度を局所的に上昇させることができ、その結果、レジストパターンの側面が平坦化される。このため、レジストパターン側面の凹凸により生じるＬＥＲの悪化を低減することができる。
【００４９】
また、本実施形態によるレジスト処理装置および処理方法においては、分子線を照射するだけで良いため、ウエハへのダメージは小さく、また、分子線が照射される部分の表層部が加熱されるに過ぎないため、レジストパターンに対する温度の影響は殆どない。さらに、ＨｅガスやＸｅガスは高純度化が比較的容易であるため、分子線によるウエハへの汚染の心配がない。また、真空中での分子線照射であるため、レジストパターンが倒れることもない。
【００５０】
なお、載置台１４の移動によるウエハＷの移動例によれば、ウエハＷを１８０°回転するようにしているため、ウエハＷの移動範囲を狭くすることができる。図２および図３から明らかなように、ウエハＷの移動に必要なスペースＳとしては、Ｘ方向にはウエハＷの直径の約２倍が必要であるが、Ｙ方向にはウエハＷの直径の約１．５倍で足りる。したがって、レジスト処理装置１０のフットプリントを低減することができる。
【００５１】
次に、上述のレジスト処理装置１０が組み込まれた、本発明の実施形態による塗布現像装置について図６から図８を参照しながら説明する。図６に示すように、塗布現像装置５０は、例えば２５枚のウエハＷを収容するカセットＣから処理対象のウエハＷを搬出し、処理済みのウエハＷをカセットＣに搬入するカセットステーション５２と、塗布現像処理工程においてウエハＷに対して枚葉式に所定の処理を行う各種処理装置を多段配置してなる処理ステーション５３と、この処理ステーション５３に隣接して設けられている図示しない露光装置との間でウエハＷの受け渡しをするインターフェイスステーション５４と、を有している。
【００５２】
カセットステーション５２では、カセット保持台５２ａ上の所定の位置に、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置することができる。カセット保持台５２ａに隣接してウエハ搬送体５２ｂが設けられている。ウエハ搬送体５２ｂは、カセットＣの配列方向（Ｘ方向）に搬送路５２ｃに沿って移動自在であり、また、カセットＣに収容されたウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向）に対しても移動自在である。これにより、ウエハ搬送体５２ｂは各カセットＣ内のウエハＷに対し選択的にアクセスすることができる。
【００５３】
また、ウエハ搬送体５２ｂは、後述するように処理ステーション５３の第３の処理装置群Ｇ３に属するアライメント装置Ｇ３ｃとエクステンション装置Ｇ３ｄに対してもアクセスすることができるように構成されている。
【００５４】
処理ステーション５３では、その中心部に主搬送装置５３ａが設けられている。また、主搬送装置５３ａを取り囲むように、各種処理装置が多段に配置された５つの処理装置群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４と上述のレジスト処理装置１０とが配置されている。主搬送装置５３ａは、処理装置群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の各種処理装置とレジスト処理装置１０へウエハを搬入出することができる。
【００５５】
図７を参照すると、第１の処理装置群Ｇ１では、ウエハＷ上にレジスト液を滴下し回転塗布することができるレジスト塗布装置Ｇ１ａと、レジスト塗布装置Ｇ１ａの上方に配置され、ウエハＷに塗布され露光されたレジスト膜に対して現像液を供給して現像処理を行う現像処理装置Ｇ１ｂとが配置されている。第２の処理装置群Ｇ２の場合も同様に、レジスト塗布装置Ｇ２ａと、現像処理装置Ｇ２ｂとが下から順に２段に積み重ねられている。
【００５６】
図８を参照すると、第３の処理装置群Ｇ３では、ウエハＷを冷却処理するクーリング装置Ｇ３ａ、レジスト液とウエハＷとの定着性を高めるためのアドヒージョン装置Ｇ３ｂ、ウエハＷの位置合わせを行うアライメント装置Ｇ３ｃ、ウエハＷを待機させるエクステンション装置Ｇ３ｄ、レジスト塗布後の溶剤を乾燥させるプリベーキング装置Ｇ３ｅ、Ｇ３ｆおよび現像処理後の加熱処理を施すポストベーキング装置Ｇ３ｇ、Ｇ３ｈ等が下から順に例えば８段に重ねられている。
【００５７】
また、第４の処理装置群Ｇ４では、例えばクーリング装置Ｇ４ａ、載置したウエハＷを自然冷却させるエクステンション・クーリング装置Ｇ４ｂ、エクステンション装置Ｇ４ｃ、クーリング装置Ｇ４ｄ、露光処理後の加熱処理を行うポストエクスポージャベーキング装置Ｇ４ｅ、Ｇ４ｆ、ポストベーキング装置Ｇ４ｇ、Ｇ４ｈ等が下から順に例えば８段に積み重ねられている。
【００５８】
再び図６を参照すると、インターフェイスステーション５４の中央部にはウエハ搬送体５５が設けられている。このウエハ搬送体５５は、Ｘ方向およびＺ方向に移動自在であり、また、回転自在に構成されている。ウエハ搬送体５５は、第４の処理装置群Ｇ４に属するエクステンション・クーリング装置Ｇ４ｂ、エクステンション装置Ｇ４ｃ、周辺露光装置５６および図示しない露光装置に対してアクセスすることができる。
【００５９】
次に、以上のように構成された塗布現像装置５０において行われるウエハＷに対するレジスト塗布／露光／現像／処理プロセスを説明する。
先ず、ウエハ搬送体５２ｂ（図６）がカセットＣから未処理のウエハＷを１枚取りだし、第３の処理装置群Ｇ３に属するアライメント装置Ｇ３ｃに搬入する（図８）。次いで、アライメント装置Ｇ３ｃにて位置合わせされたウエハＷは、主搬送装置５３ａによって、アドヒージョン装置Ｇ３ｂ、クーリング装置Ｇ３ａ、レジスト塗布装置Ｇ１ａ（Ｇ２ａ）（図７）、プリベーキング装置Ｇ３ｅ（Ｇ３ｆ）に順次搬送され、各装置において所定の処理が行われる。プリベーキングの後、ウエハＷは、ウエハ搬送体５３ａによって、図８に示すエクステンション・クーリング装置Ｇ４ｂに搬送されて所定の温度まで冷却される。
【００６０】
次いで、ウエハＷはウエハ搬送体５３ａによってエクステンション・クーリング装置Ｇ４ｂから取り出されてエクステンション装置Ｇ４ｃに搬入され、エクステンション装置Ｇ４ｃにおいてウエハ搬送体５５（図６）に受け渡されて、インターフェイスステーション５４の周辺露光装置５６を経て図示しない露光装置に搬送される。この露光装置は、例えばＥＵＶ露光装置あり、露光装置に搬送されたウエハＷは真空中で露光される。露光されたウエハＷは、ウエハ搬送体５５によりエクステンション装置Ｇ４ｃに搬送された後、主搬送装置５３ａによって、ポストエクスポージャベーキング装置Ｇ４ｅ（Ｇ４ｆ）、現像処理装置Ｇ１ｂ（Ｇ２ｂ）（図７）、ポストベーキング装置Ｇ４ｇ（Ｇ４ｈ）、クーリング装置Ｇ４ｄ（図８）に順次搬送され、各装置において所定の処理が行われる。
【００６１】
次いで、ウエハＷは、ウエハ搬送体５３ａによりレジスト処理装置１０へ搬送され、レジスト処理装置１０において上述のレジスト処理が行われる。この後、ウエハＷは、ウエハ搬送体５３ａによりレジスト処理装置１０から搬出され、第３の処理装置群Ｇ３に属するクーリング装置Ｇ３ａへ搬入されて、クーリング装置Ｇ３ａにおいて冷却される。続けて、ウエハＷは、ウエハ搬送体５２ｂによりクーリング装置Ｇ３ａから取り出されて、元のカセットＣへ搬入され、一連のレジスト塗布／露光／現像／処理プロセスが終了する。
【００６２】
以上説明したとおり、本発明の実施形態による塗布現像装置は、レジスト処理装置１０を組み込んでいるため、レジスト処理装置１０が有する効果を発揮することができる。したがって、レジストパターンの側面が平坦化され、レジストパターン側面の凹凸により生じるＬＥＲを低減することができる。
【００６３】
以上、幾つかの実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変更することが可能である。
【００６４】
例えば、上記の実施形態においてはＨｅとＸｅの混合ガスを例示したが、化学的に不活性なガスの混合ガスであれば、ＨｅとＸｅの混合ガスに限定されない。例えば、Ｈｅとアルゴン（Ａｒ）ガスとの混合ガスであっても良い。ただし、この場合、ＨｅとＡｒの分子量の差がＨｅとＸｅの分子量差よりも小さいため、Ａｒ分子はＸｅ分子ほどには大きなエネルギーを有することができない。このため、レジストパターン側面の平坦化効果も比較的低くなるが、ＡｒガスはＸｅガスに比べ安価であるため、Ａｒガスの使用はコストの点で有利である。したがって、使用するレジストの特性等により、ガスを選択することにより、所望の効果を発揮させるようにすると好ましい。また、２種類のガスに限らず、３種類以上のガスの混合ガスを用いても良い。３種類以上のガスの混合ガスを用いれば、上述した平坦化の効果をより適切に調整することが可能となる。なお、化学的に不活性なガスは、混合ガス中の他のガスおよびレジストパターンとの反応性が低いガスであって、典型的には、Ｈｅ、ネオン（Ｎｅ）、Ａｒ、クリプトン（Ｋｒ）、Ｘｅなどの希ガスであり、チッ素ガスであっても良い。また、使用するレジストにもよるが、混合ガスは水素ガスを含んで良い。換言すると、レジストパターンと反応してレジストの性質を損ねたり、除去が困難な膜がレジストパターン上に堆積されたりするようなガスでなければ、レジスト処理装置１０において使用することが可能である。
【００６５】
また、ガスノズル１６を載置台１４の上面に対して垂直に配置する一方で、ガスノズル１６の前端１６Ｆに形成されるオリフィス１６ｈをガスノズル１６の長手方向に対して所定の角度で傾斜させても良い。例えば、図９（ａ）に示すように、複数のオリフィス１６ｈをガスノズル１６の中心線に対して所定の傾斜角θで傾斜させると、オリフィス１６ｈから噴出される分子線は、略同一の角度で、載置台１４上に載置されるウエハＷに照射される。すなわち、この構成により、ガスノズル１６を傾斜させることなく、所定の傾斜角θで分子線を照射することが可能となる。
【００６６】
また、図９（ｂ）に示すように、複数のオリフィス１６ｈをガスノズル１６の中心線に対して外向きに所定の傾斜角θで対称に傾斜させれば、一回のスキャンで、露光及び現像によりウエハＷ上に形成されたレジストパターンの一側面とこれに対向する側面とに分子線を照射することができる。この結果、スループットを向上することが可能となる。
【００６７】
さらに、図９（ｂ）の傾斜したオリフィス１６ｈとは傾斜の方向を反対にしても良い。すなわち、図９（ｃ）に示すように、複数のオリフィス１６ｈをガスノズル１６の中心線に対して内向きに所定の傾斜角θで対称に傾斜させて良い。このようにしても、図９（ｂ）に示す例と同様の効果が発揮される。
【００６８】
さらにまた、ガスノズル１６の前端１６Ｆの平面図である図９（ｄ）に示すように、例えば約９０°の角度間隔で配置される４つの傾斜したオリフィス１６ｈ（図９（ａ）から図９（ｃ））をガスノズル１６の前端１６Ｆに形成しても良い。特に、４つのオリフィス１６ｈが、ガスノズル１６の中心線に対して対称に傾斜している場合（図９（ｂ）又は図９（ｃ））には、レジストパターンに対して４つの分子線を異なる４つの角度で照射することができる。これにより、スループットを更に向上することが可能となる。なお、内向きに傾斜する４つのオリフィス１６ｈをガスノズル１６に形成した場合であっても、チャンバ１２内が真空であるため、４つの分子線の内の一の分子線が他の分子線の障害となることは殆どない。また、オリフィス１６ｈの数は４つに限られず、使用するガスノズル１６の内径や、チャンバ１２内の圧力と混合ガスの供給量との関係を考慮して決定して良いことは言うまでもない。
【００６９】
さらに、ガスノズル１６を載置台１４に対して所定の傾斜角θとなるように固定しても良い。この場合、ウエハを一筆書きのように移動させることによりレジストパターンの全体に分子線を照射し、その後に、ウエハを９０°回転し、再び一筆書きのような仕方でレジストパターンの全体に分子線を照射するといった方法で、レジストパターンの側面の全体に分子線を照射することができる。ただし、ウエハＷの移動のために、ウエハの面積の４倍以上に相当するスペースが必要となる。
【００７０】
さらに、ガスノズル１６を載置台１４に対して垂直に配置し、載置台１４を所定の角度でチルトさせるように、載置台１４を構成しても良い。この場合、載置台支持部１５がチルト機構を有すると好ましい。
【００７１】
また、ガスノズル１６は、他の実施形態においては、チャンバ１２の側面からチャンバ１２内へ挿入されて、載置台１４に対して所定の角度で対向するように屈曲して良い。このようにすれば、省スペース化の点で有利である。
【００７２】
また、上記の実施形態において、ウエハＷ上のレジストパターンへ分子線を照射するため、載置台１４を図２（ａ）から図３（ｃ）に示すように移動する例を説明したが、載置台１４を図１０に示すように移動しても良い。すなわち、ウエハＷに分子線を照射しつつ、ウエハＷを初期位置から＋Ｘ方向にウエハＷの半径分移動させ、＋Ｙ方向に照射領域の幅の分だけずらし、−Ｘ方向にウエハＷの半径分移動させる。以上の作業を繰り返し、ウエハＷの４分の１のエリアＩに対して分子線を照射させる（図１０（ａ））。なお、このとき、 ガスノズル１６は、図１０中の−Ｙ方向に所定の傾斜角θで傾斜している。
【００７３】
次に、ウエハＷを９０度回転させて、照射済みのエリアＩと未照射のエリアIIを入れ替えると共に、ガスノズル１６を図１０中の＋Ｘ方向に傾斜角θで傾斜させる。そして、ウエハＷに分子線を照射しつつ、図１０（ａ）の経路と逆の経路をたどるようにウエハＷを移動させ、ウエハＷの次の４分の１のエリアIIに対して分子線を照射する（図１０（ｂ））。以上により、ウエハＷの半分に対して分子線が照射されたことになる。
【００７４】
次いで、ウエハＷを更に９０度回転させると共に、ガスノズル１６を＋Ｙ方向に傾斜角θで傾斜させた後、同様に、ウエハＷを移動させてウエハＷの次の４分の１のエリアIIIに対して分子線を照射する（図１０（ｃ））。さらに、ウエハＷを再度９０度回転させると共に、ガスノズル１６を−Ｘ方向に傾斜させた後、図１０（ｃ）の経路と逆の経路をたどりながら、ウエハＷの４分の１のエリアIVに対して分子線を照射する（図１０（ｄ））。以上により、ウエハＷ上のレジストパターンの全ての側面に対して分子線が照射されたことになる。
【００７５】
このようにすれば、ウエハＷの移動に必要なスペースＳは、Ｘ方向およびＹ方向にウエハＷの直径の約１．５倍で良く、一層の省スペース化が可能となる。
【００７６】
また、上記の実施形態におけるウエハＷを一様にスキャンすることによってレジストパターンの全体に混合ガスの分子線を照射させるようにしたが、分子線の照射領域がウエハＷに作り込まれるチップに対応するようにステップ・バイ・ステップに載置台１４を移動させても良い。また、チップ内のクリティカルな部位（ＬＥＲをより一層低減する必要がある部位）にのみ照射するようにしても良い。そのような部位を把握するため、ウエハマップデータや画像処理を利用しても良い。
【００７７】
また、ガスノズル１６をＸ方向及びＹ方向に移動可能に設け、載置台１４を移動させる代わりに、移動させることによりウエハＷ上のレジストパターンのほぼ全面に混合ガスの分子線を照射させるようにしても良い。
【００７８】
さらに、レジスト処理装置１０のチャンバ１２内において分子線が形成される限り、レジスト処理装置１０に複数のガスノズル１６を設けても良い。これによれば、ウエハＷのスキャン時間を低減することができ、スループットを向上することができる。
【００７９】
上記の塗布現像装置５０において、レジスト処理装置１０は処理ステーション５３に設置されていたが（図６）、設置位置はこれに限定されず、他の位置であっても良い。例えば、レジスト処理装置１０は、処理装置群Ｇ４又は処理装置群Ｇ３内に設置することも可能である。
【００８０】
さらに、レジスト処理装置１０を塗布現像装置５０とは独立に構成することも可能である。そのようなレジスト処理装置の一例を図１１を参照しながら説明する。図示のとおり、レジスト処理装置１００は、処理容器１０１と、ゲートバルブ１０２ｃを介して処理容器１０１と接続されるロードロック室１０２と、ゲートバルブ１０３ｃを介して処理容器１０１と接続されるロードロック室１０３と、を備える。
【００８１】
処理容器１０１は、レジストパターンが形成されたウエハが載置される載置台１２と、載置台１２に載置されたウエハに対して分子線を照射するためのガスノズル１６と、載置台１２に対してウエハを搬入出する搬送体１０１ａと、を含んでいる（図１１（ａ））。載置台１２は、所定のステージによって、図１１（ａ）中に一点鎖線の矢印で示すように、Ｘ方向およびＹ方向に移動することが可能である。ガスノズル１６には、図１に示すガス供給システム１７と同様なガス供給システム（図示せず）が接続され、これにより、例えばＨｅガスとＸｅガスの混合ガスの分子線を、載置台１２に載置されたウエハに対して照射することができる。また、搬送体１０１ａは、図中、点線の矢印で示すように、Ｘ方向およびＹ方向に移動することができる。これにより、ゲートバルブ１０２ｃが開いたときにロードロック室１０２内へアクセスすることができ、ゲートバルブ１０３ｃが開いたときにロードロック室１０３内へアクセスすることができ、また、載置台１２へアクセスすることができる。
【００８２】
また、処理容器１０１には、レジスト処理装置１０と同様に、バルブ１２ｅを介して真空システム１８が接続されている（図１１（ｂ））。真空システム１８により、処理容器１０１内を高真空に維持することができ、これにより、ガスノズル１６からの混合ガスを分子線とすることが可能となる。
【００８３】
ロードロック室１０３は、ウエハを一時的に保持する保持台１０３ｂと、ゲートバルブ１０３ｃと保持台１０３ｂを挟んで反対側に他のゲートバルブ１０３ａとを有している。また、ロードロック室１０３の下部には、バルブ１０３ｄを介してロードロック室１０３と接続されるターボ分子ポンプなどの高真空ポンプ１０３ｅと、高真空ポンプ１０３ｅの補助ポンプとして、且つ、高真空ポンプ１０３ｅを介してロードロック室１０３内を排気する粗挽きポンプとして機能するドライポンプ１０３ｆが設けられている。
なお、ロードロック室１０２もロードロック室１０３と同様に構成されている。
【００８４】
このような構成を有するレジスト処理装置１００においては、処理容器１２内を真空に保持することができ、以下のようにしてウエハ上のレジストパターンが処理される。まず、大気圧のロードロック室１０２のゲートバルブ１０２ａが開いた後、所定の搬送アームによって、ロードロック室１０２の保持台１０２ｂにウエハが載置される。ゲートバルブ１０２ａが閉った後に、ロードロック室１０２内が所定の真空度まで真空引きされる。次いで、ゲートバルブ１０３ｃが開き、搬送体１０１ａによりウエハがロードロック室１０２から処理容器１０１内へ搬入されて載置台１２上に載置される。続けて、処理容器１０１内で上述のレジスト処理が行われる。この間にロードロック室１０３が真空引きされ、レジスト処理が終了した後、ゲートバルブ１０３ｃが開き、ウエハが搬送体１０１ａによってウエハがロードロック室１０３の保持台１０３ｂに載置され、ゲートバルブ１０３ｃが閉まる。次に、ロードロック室１０３内が大気圧に戻されて、ゲートバルブ１０３ａが開いて、ウエハＷが所定の搬送アームによって搬出される。
【００８５】
このようにロードロック室を設けることにより、処理容器１０１内を高真空に維持することができ、処理容器１０１内の真空排気に要する時間を短縮することができる。このため、スループットを向上することが可能となる。
【００８６】
また、レジスト処理装置１００は、所定のインターフェース部を介して、レジスト塗布現像装置５０と接続することが可能であり、これにより、レジスト処理装置１００と塗布現像装置５０との間でウエハを受け渡すことができる。なお、上述の種々の変形は、レジスト処理装置１００に対しても適用することができる。また、ロードロック室は、塗布現像装置５０内に設けられるレジスト装置１０に対しても適用することができることは言うまでもない。
【００８７】
また、ウエハＷは、半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ用のガラス基板であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の一実施形態によるレジスト処理装置を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）から（ｄ）は、図１のレジスト処理装置におけるウエハのスキャンを説明する図であって、当該レジスト処理装置の載置台に載置されたウエハとガスノズルとの位置関係を示している。
【図３】（ａ）から（ｃ）は、図１のレジスト処理装置におけるウエハのスキャンを説明する図であって、当該レジスト処理装置の載置台に載置されたウエハとガスノズルとの位置関係を示している。
【図４】レジストパターンに照射される分子線を示す模式図である。
【図５】ＨｅとＸｅの混合ガス中のＸｅ分子が有する温度のＸｅ濃度依存性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態による塗布現像装置を示す概略上面図である。
【図７】本発明の実施形態による塗布現像装置を示す概略側面図である。
【図８】本発明の実施形態による塗布現像装置を示す他の概略側面図である。
【図９】（ａ）から（ｂ）は、図１のレジスト処理装置と図６の塗布現像装置におけるガスノズルの変形例を示す図である。
【図１０】（ａ）から（ｄ）は、レジスト処理装置におけるウエハのスキャンを説明する図であって、当該レジスト処理装置の載置台に載置されたウエハとガスノズルとの位置関係を示している。
【図１１】本発明の他の実施形態によるレジスト処理装置の概略を示す（ａ）上面図および（ｂ）側面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０、１００・・・レジスト処理装置、１２・・・チャンバ、１４・・・載置台、１６・・・ガスノズル、１７・・・ガス供給システム、１８・・・真空システム、５０・・・レジスト塗布現像装置、５２・・・カセットステーション、５３・・・処理ステーション、５４・・・インターフェイスステーション、１０２、１０３・・・ロードロック室。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に形成されたレジストパターンを処理するレジスト処理装置、レジスト塗布現像装置、およびレジスト処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路パターンの更なる微細化に伴って、微細パターンの側面の凹凸やパターン幅のバラツキが大きな問題として顕在化している。例えばゲート電極や配線などのパターンの側面に生じた凹凸を示す指標としてＬＥＲ（Line Edge Roughness）が、パターン幅のバラツキを示す指標としてＬＷＲ（Line Width Roughness）が知られている。ゲート電極においてＬＥＲ且つ／又はＬＷＲが大きい場合には、ゲート電極の長さ方向に沿ってゲート長がばらつくため、トランジスタのオン／オフ特性が劣化したり、しきい値電圧のバラツキを通したトランジスタの性能劣化が生じたりする。
【０００３】
ＬＥＲ（ＬＷＲ）は、種々の要因により生じると考えられるが、その要因の一つにレジストマスクの形成時に生じるレジストパターンの側面の凹凸がある。これを防止するため、レジスト材料の改良が進められている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００７−４１３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、一般に、レジスト液を変更しようとすれば、あらゆるプロセスにおいてプロセス条件を見直さなければならず、プロセス確立のため、数多くのテストが必要となり、長い期間と費用がかかる。また、適切なレジストが開発されるのを待ってばかりもいられないという事情もあり、既存のレジスト液から形成されるレジストパターンの側面を平坦化することが望まれている。
【０００５】
本発明は、上記に鑑み、レジストパターンの側面を平坦化することによりＬＥＲ又はＬＷＲを低減することができるレジスト処理装置、レジスト塗布現像装置、およびレジスト処理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】
【０００６】
上記の目的を実現するため、本発明の第１の態様は、基板上に形成したレジストパターンに対して所定の処理を行うレジスト処理装置であって、内部を真空に維持することができる処理容器と、この処理容器内に設けられ、レジストパターンが形成された基板が載置される載置台と、化学的に不活性な第１のガスおよび第２のガスを含む混合ガスを、当該載置台に対して所定の傾斜角で所定の流量にて載置台に向けて噴出するガス供給部と、ガス供給部から所定の流量で噴出される混合ガスが処理容器内で分子線になり得る真空度に処理容器を排気することが可能な排気部と、を備えるレジスト処理装置を提供する。
【０００７】
上記のガス供給部は、所定の傾斜角を変更することができるように処理容器に取り付けられると好ましい。
【０００８】
また、第１および第２のガスが希ガスであると好適である。さらに、第１のガスがヘリウムガスであり、第２のガスがキセノンガスであると尚好適である。
また、上記のレジストパターンは化学増幅型レジストから形成することができる。
【０００９】
さらにまた、上記のレジスト処理装置は、基板の通り抜けを許容する２つのバルブを有し、当該２つのバルブの一方を介して処理容器に接続するロードロック室を更に備えると有用である。
【００１０】
本発明の第２の態様は、基板上にレジスト膜を塗布するレジスト塗布部と、露光処理が行われた当該レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像部と、このレジストパターンに対して所定の処理を行うレジスト処理装置であって、上記のいずれかのレジスト処理装置と、を備えるレジスト塗布現像装置を提供する。
【００１１】
上記のレジスト塗布現像装置は、露光処理が行われる露光装置との間で、レジスト膜が塗布された基板を搬入出するインターフェース部を更に備えると好ましい。
【００１２】
本発明の第３の態様は、レジストパターンが形成された基板を処理容器内に設けられた載置台に載置するステップと、処理容器内に分子線を形成することができるように処理容器内を排気するステップと、化学的に不活性な第１のガスおよび第２のガスを含む混合ガスを処理容器内に噴出して分子線を形成し、当該分子線を載置台に載置される基板に所定の傾斜角で照射するステップと、を含むレジスト処理方法を提供する。
【００１３】
上記のレジスト処理方法において、第１および第２のガスが希ガスであると好適である。また、第１のガスがヘリウムガスであり、第２のガスがキセノンガスであると尚好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施形態によれば、レジストパターンの側面を平坦化することによりＬＥＲ又はＬＷＲを低減することができるレジスト処理装置、レジスト塗布現像装置、およびレジスト処理方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態によるレジスト処理装置を示す概略断面図である。このレジスト処理装置（以下、処理装置）１０は、後述するように、露光装置が接続されたレジスト塗布現像装置（レジストトラック）内に設けられると好ましい。ウエハ上に塗布されたレジスト膜が露光装置内で露光され、レジスト塗布現像装置内で現像処理が行われた後、ウエハが処理装置１０内へ搬送され、当該ウエハに対して後述する処理が行われる。
【００１７】
図１を参照すると、処理装置１０は、内部を真空に保持可能なチャンバ１２と、チャンバ１２内に配置され、レジストパターンが形成されたウエハＷが載置される載置台１４と、載置台１４上に載置されたウエハＷに向けてガスを噴出するためのガスノズル１６と、チャンバ１２内を所定の真空度に減圧する真空システム１８とを有している。
【００１８】
チャンバ１２の側壁には、ウエハＷをチャンバ１２内へ搬入出するため、チャンバ１２内へ搬入され、また、チャンバ１２から搬出されるウエハＷが通り抜ける搬送口１２ｂが設けられている。搬送口１２ｂは、チャンバ１２の側壁に取り付けられたゲートバルブ１２ｃにより開閉される。また、ウエハＷの搬入出は、搬送アームＡＭにより行われる。
【００１９】
チャンバ１２の底部には排気口１２ｄが設けられ、排気口１２ｄにはバルブ１２ｅを介して真空システム１８が接続されている。バルブ１２ｅは、開閉により、チャンバ１２と真空システム１８とを遮断し、また連通させることができる。
【００２０】
真空システム１８は、バルブ１２ｅに接続される排気管１８ａに設けられ、チャンバ１２内の真空度を調整するための圧力調整バルブ１８ｂと、圧力調整バルブ１８ｂの下流側において排気管１８ａに設けられ、チャンバ１２を高真空度に排気することが可能なターボ分子ポンプなどの高真空ポンプ１８ｃと、高真空ポンプ１８ｃの補助ポンプとして機能するドライポンプ１８ｄと、チャンバ１２の側面に設けられた貫通孔に気密に挿入され、チャンバ１２内の真空度を測定する圧力センサ１８ｅと、圧力センサ１８ｅにより測定された真空度に基づいて圧力調整バルブ１８ｄを制御してチャンバ１２内を所定の真空度に維持する圧力調整器１８ｆと、を有している。また、ドライポンプ１８ｄは、バルブ１８ｇが設けられた分岐管１８ｈによりチャンバ１２に接続され、粗引きポンプとしても機能する。
【００２１】
ガスノズル１６は、図１に示すように、チャンバ１２の天井部に設けられた貫通孔１２ａからチャンバ１２内へ挿入されている。また、ガスノズル１６の側周面には円板１６ａ及び１６ｂが取り付けられている。円板１６ａはチャンバ１２内に在り、円板１６ａとチャンバ１２の貫通孔１２ａの下内周との間にベローズ１６ｄが取り付けられている。また、円板１６ｂはチャンバ１２の外に在り、円板１６ｂとチャンバ１２の貫通孔１２ａの上内周との間にベローズ１６ｅが取り付けられている。ガスノズル１６は、チャンバ１２に対してこのように取り付けられているため、ベローズ１６ｄ、１６ｅが一方に片寄って収縮又は伸張することによって載置台１４の上面に対するガスノズル１６の傾斜の向きと傾斜角度とを所定の範囲内で変更できる。また、特に、円板１６ｂの内周をガスノズル１６に溶接し、円板１６ｂの外周をベローズ１６ｅの一端に溶接し、ベローズ１６ｅの他端をチャンバ１２に溶接すれば、ガスノズル１６をチャンバ１２に対して確実に気密に取り付けることが可能となる。
【００２２】
なお、ガスノズル１６の角度は、図示しない駆動機構により自在に変更することができる。本実施形態においては、ガスノズル１６は、載置台１４（又はこれに載置されるウエハＷ）の法線Ｎに対して約２０°の傾斜角θ（図１）で傾斜している。これにより、レジストパターンの表面だけでなく側面に対して分子線を照射することが可能となる。レジストパターンの側面への分子線照射の効果については、後に詳述する。
【００２３】
また、チャンバ１２の大きさにもよるが、ガスノズル１６の内径は、例えば約１ｍｍ〜約１０ｍｍとすることができ、ガスノズル１６の長さは、例えば約３０ｍｍ〜約２００ｍｍとすることができる。また、ガスノズル１６の前端１６Ｆには、これに限定されないが例えば、約５０μｍから約１００μｍの直径を有する複数のオリフィス１６ｈが形成されている。
【００２４】
ガスノズル１６の前端１６Ｆと、載置台１４に載置されるウエハＷとの間の距離は、チャンバ１２内の真空度を考慮して決定してすることができ、例えば、所定の真空度の下でのガス分子の平均自由工程以下に設定される。このようにすれば、ガスノズル１６のオリフィス１６ｈから噴出したガスは、分子線となって、載置台１４上に載置されたウエハＷに照射される。分子線は、チャンバ１２中で空間分布が線状（または帯状）となって略直進する気体分子の流れである。例えば、ガスノズル１６の前端１６Ｆと載置台１４上のウエハＷとの間の距離が、所定の真空度の下での平均自由行程よりも短いか、ほぼ等しい場合、ガスノズル１６からウエハＷに至るガスの流れは分子線となっていると考えることができる。具体的には、約０．１Ｐａ（約７．５×１０−４Ｔｏｒｒ）の真空度の下で、窒素ガス分子が約６ｃｍの平均自由行程を有していることを考慮すると、チャンバ１２の大きさにもよるが、チャンバ１２内の圧力が約０．５Ｐａから約１×１０−５Ｐａの範囲の真空度であれば、分子線が形成されると考えられる。
【００２５】
図１を参照すると、ガスノズル１６の後端１６Ｒはガス供給システム１７に接続されている。ガス供給システム１７は、これに限定されないが、ヘリウム（Ｈｅ）ガスシリンダ１７ＡＨと、ガスシリンダ１７ＡＨに接続される配管１７ＢＨに設けられ、ガスシリンダ１７ＡＨからのＨｅガスの流量を調整する質量流量調整器（ＭＦＣ）１７ＣＨと、キセノン（Ｘｅ）ガスシリンダ１７ＡＸと、ガスシリンダ１７ＡＸに接続される配管１７ＢＸに設けられ、ガスシリンダ１７ＡＸからのＸｅガスの流量を調整する質量流量調整器（ＭＦＣ）１７ＣＸと、ＨｅガスとＸｅガスとを一時的に保留し、混合させるバッファタンク１７Ｄと、バッファタンク１７Ｄとガスノズル１６を繋ぐ配管１７Ｅに設けられたバルブ１７Ｆと、を有している。なお、配管１７Ｅは、ガスノズル１６とバルブ１７Ｆとの間においてフレキシブルに構成されている。これにより、載置台１４に対するガスノズル１６の傾斜の向きと傾斜角とを変更する場合であっても、ガスノズル１６と配管１７Ｅとの接続を維持することができる。
【００２６】
載置台１４は、その上面に、ウエハＷが載置されるウエハ載置部を提供する。ウエハ載置部は、例えば、静電チャックを有していて良い。また、ウエハ載置部には、複数の位置決めピンが配置され、これらにより、載置台１４の上面に載置されるウエハＷを位置決めしても良い。また、載置台１４は、搬送アームＡＭによりチャンバ１２内に搬送されたウエハＷをウエハ載置部（載置台１４の上面）に降ろすための昇降ピン（図示せず）を有することができる。さらに、載置台１４は、内部にヒータを有し、これによりウエハＷを加熱しても良い。さらにまた、載置台１４は、冷媒の流通を許容する流路を有し、この流路を流れる温度調整された媒体により、ウエハＷを冷却しても良い。また、載置台１４に、載置台１４の温度を所定の温度に維持する温度調整器を設けても良い。
【００２７】
載置台１４は、チャンバ１２の底部に設けられた載置台支持部１５により支持されている。載置台支持部１５は、載置台１４の回転角度の制御が可能なサーボモータなどを備え、載置台１４の内部に配置される駆動部１５ａと、載置台１４をＸ方向に移動可能に支持するＸ方向レール１５ｘと、載置台１４をＸ方向と直交するＹ方向に移動可能に支持するＹ方向レール１５ｙと、を有している。また、載置台支持部１５は、例えばリニアモータなどの駆動機構（図示せず）を有し、これによって、載置台１４は、Ｘ方向レール１５ｘ上をＸ方向に移動することができ、Ｙ方向レール１５ｙ上をＹ方向に移動することができる。
【００２８】
次に、本実施形態の処理装置１０におけるレジスト処理方法について説明する。まず、所定のレジスト塗布装置により、ウエハＷ上にレジスト膜が塗布され、レジスト膜に対してプリベークが行われる。このレジスト膜は、例えば半導体デバイスの製造工程における特定のフォトリソグラフィ工程のために用意されるものに限定されず、どのフォトリソグラフィ工程のために用意されるものであっても良い。また、微細パターンを有するエッチングマスクを形成するためＥＵＶリソグラフィにより露光が行われる場合、レジスト膜は化学増幅型のレジストにより形成することができる。
【００２９】
プリベーク後の冷却の後、ウエハＷは所定の露光装置へ搬送される。露光装置内において、ウエハＷ上のレジスト膜が所定のフォトマスクを用いて露光される。この後、ウエハＷは再びレジスト塗布装置へ搬送されて、熱処理（ポストエクスポージャベーク（ＰＥＢ）、冷却処理、現像処理、ベーキング、及び冷却処理がこの順でウエハＷに対して行われる。以上の手順により、ウエハＷ上にはフォトマスクによって決まるレジストパターンが形成されている。
【００３０】
次いで、搬送アームＡＭによって搬送口１２ｂを通して処理装置１０のチャンバ１２内へ搬入される（図１）。このウエハＷは、図示しない昇降ピンにより受け取られ、搬送アームＡＭがチャンバ１２から引き抜かれた後に、昇降ピンが昇降機構（図示せず）により駆動されてウエハＷが載置台１４の上に載置される。次いで、静電チャック（図示せず）により載置台１４の上に保持される。また、載置台１４は、駆動部１５ａおよび駆動機構（図示せず）により、所定の位置（以下、初期位置）に移動される。
【００３１】
この後、ドライポンプ１８ｄにより、分岐管１８ｈを通してチャンバ１２を粗引きする。チャンバ１２内の真空度が所定の値となった時点で、バルブ１２ｅを開き、高真空ポンプ１８ｃによりチャンバ１２を高真空引きする。チャンバ１２内の真空度が、チャンバ１２内で分子線が形成される程度の真空度となったことが圧力センサ１８ｅによって確認された後、ガス供給システム１７から供給されるＨｅとＸｅの混合ガスをガスノズル１６のオリフィス１６ｈを通して、載置台１４上に載置されたウエハＷに向けて噴出する。オリフィス１６ｈから噴出した混合ガスは、分子線となり、ウエハＷ上のレジスト膜の所定の領域（以下、照射領域と称す）に照射される。このとき、ガスノズル１６はウエハＷの法線Ｎに対して約２０°の傾斜角で傾斜しているため、分子線もこの傾斜角でウエハＷに対して照射される。また、チャンバ１２内は、圧力センサ１８ｅ、圧力調整器１８ｆ、および圧力調整バルブ１８ｄにより、所定の真空度に維持される。
【００３２】
次いで、載置台１４を駆動部１５ａおよび駆動機構（図示せず）により移動することによりウエハＷをスキャンし、ガスノズル１６のオリフィス１６ｈから噴出される分子線がウエハＷ上のレジストパターンの全体に照射される。以下に、載置台１４の移動の一例について、図２（ａ）〜（ｄ）および図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００３３】
図２（ａ）〜（ｄ）および図３（ａ）〜（ｃ）は、載置台１４に載置されたウエハＷとガスノズル１６の位置関係を示す上面図である。これらの図において、ガスノズル１６の傾斜を示すため、ガスノズル１６の前端（オリフィス１６ｈが形成された部分）１６Ｆと後端（配管１７Ｅが接続される部分）１６Ｒとを模式的に示している。
【００３４】
図２（ａ）は、ウエハＷの初期位置を示している。初期位置おいては、ウエハＷは、ウエハＷのＸ方向接線ＴＬｘとＹ方向接線ＴＬｙとの交点にガスノズル１６が位置するように配置されている。また、このとき、ガスノズル１６はＹ方向接線ＴＬｙに沿って−Ｙ方向に傾斜している。換言すると、ガスノズル１６の前端１６Ｆが後端１６ｄよりも−Ｙ側に位置している。傾斜角は、載置台１４（図１）の法線Ｎに対し、例えば約２０°であって良い。
【００３５】
次に、図２（ｂ）に示すように、載置台１４（図１）の移動によりウエハＷを＋Ｘ方向にスキャンする。これにより、図２（ｂ）中に斜線で示す部分に対して、ガスノズル１６からＨｅとＸｅの混合ガスの分子線が照射される。次いで、図２（ｃ）に示すように、載置台１４（図１）の移動により、ウエハＷを＋Ｙ方向に所定の距離だけ移動する。この距離は、混合ガスの分子線の未照射部分が発生しないように、上述の照射領域の幅とほぼ等しいか、僅かに短い距離とされる。続けて、ウエハＷを−Ｙ方向にスキャンする。これにより、図２（ｄ）中に斜線で示すように、分子線が照射された領域が拡大される。
【００３６】
この後、図３（ａ）に示すように、ウエハＷの半分に分子線が照射されるまで、上記の動作を繰り返す。次に、図３（ｂ）に示すように、ウエハＷを時計回りに１８０°回転させて、照射済みの部分と未照射の部分とを入れ替えるとともに、ガスノズル１６の傾斜方向を反転させる。ここで、ガスノズル１６は、前端１６Ｆが後端１６Ｒよりも＋Ｙ側に位置する。次いで、載置台１４が上述した軌跡を戻るようにして、ウエハＷをＸ方向、Ｙ方向に移動させながら、未照射部分に分子線を照射する（図３（ｃ））。なお、この未照射部分に対して分子線を照射する場合、ウエハＷの１８０°の回転と共にガスノズル１６の傾斜方向を反転させているため、先に照射した部分におけるレジストパターンの側面と同じ側の側面に分子線が照射されることになる。
【００３７】
以上により、ガスノズルから噴出したＨｅとＸｅの混合ガスの分子線が、ウエハＷ上に形成されたレジストパターンに一様に照射されたことになる。具体的には、レジストレジストパターンの上面と、レジストパターンの一の方向の側面とに分子線が照射されている。続けて、ウエハＷを時計回りに９０°回転し、図２（ａ）から図３（ｃ）までを参照しながら説明した分子線照射手順を繰り返す。さらに、ウエハＷの９０°回転と分子線照射手順とが合計４回となるまで繰り返す。以上により、レジストパターンの全ての方向の側面に対して分子線を照射することができる。
【００３８】
次に、レジストパターンの側面への分子線照射の効果について説明する。ガス供給システム１７からガスノズル１６へ流入したＨｅとＸｅの混合ガスは、ガスノズル１６内では、粘性流に近い状態で流れる。このため、Ｈｅ分子とＸｅ分子（単原子分子）は、互いに衝突しながら、同じ方向に、同じ速度でガスノズル１６内を流れるようになる。この後、混合ガスがガスノズル１６のオリフィス１６ｈ（図１）から処理容器１２内へ噴出すると、混合ガスの分子線が形成され、分子量によらずにＨｅ分子もＸｅ分子もほぼ一定の方向に同じ速度で移動することとなる。また、このときガス分子間には分子間力は殆ど働かない。このような状況の下では、ガス分子の温度は、ガス分子の分子量と定圧比熱により決定される。ＨｅとＸｅの混合ガスの分子線においては、平均分子量より軽いＨｅ分子は低い温度を有し、平均分子量より重いＸｅ分子は高い温度を有する。換言すると、分子線中のＸｅ分子は、Ｈｅ分子と同じ速度で移動していても、Ｈｅ分子よりも高い運動エネルギーを有し、しかも、分子間の相互作用が無いため、Ｘｅ分子から周囲のＨｅ分子へエネルギーが伝達されることが殆どない。
【００３９】
このような分子線がレジストパターンに照射されると、高いエネルギーを有するＸｅ分子が照射した部分では、Ｘｅ分子からその部分へ比較的大きいエネルギーが移動し、その部分のレジスト分子の温度が上昇し、分子運動が活発化される。これにより、レジスト分子はより安定な状態へと移行し、その結果、当該部分においては自由体積（高分子鎖間に存在する空隙）が減少する。また、レジストパターンの凸状部に分子線が照射されてＸｅ分子が有するエネルギーが凸状部に移動すると、凸状部のレジスト分子は、平坦部分のレジスト分子に比べて、周囲のレジスト分子からの束縛力が小さいため、Ｘｅ分子からのエネルギーにより比較的容易に移動することが可能となる。したがって、レジスト分子が移動してレジストパターン中の凹部に捕らえられれば、レジストパターンが平坦化されることとなる。処理装置１０においては、ガスノズル１６が載置台１４（ウエハＷ）の法線Ｎに対して約２０°傾斜しているため、図４に示すように、分子線ＢはレジストパターンＰの表面Ｕだけでなく側面Ｓにも照射される。したがって、レジストパターンＰの側面ＳにおいてＸｅ分子が有する高いエネルギー（温度）がレジスト分子へと移動し、上述のように側面Ｓが平坦化される。これにより、レジストパターンの側面の凹凸に起因するＬＥＲを低減することが可能となる。
【００４０】
ここで、ガスノズル１６の傾斜角θについて説明する。上述のとおり、本実施形態においては、傾斜角θは約２０°と設定されているが、これは以下の理由による。６５ｎｍのデザインルールにおいては、トランジスタのゲート長は例えば約３０ｎｍであり、このようなゲート電極を形成するためウエハ上に塗布されるレジスト膜の厚さは約１００ｎｍである。ゲート電極の間隔がゲート長と同じく約３０ｎｍであるか、これよりも僅かに大きいとすると、レジストパターンの開口（ゲート電極用のレジストパターンであって隣接する２つのレジストパターンの間の隙間）のアスペクト比は３程度となる。このようなアスペクト比を有するレジストパターンの側面に未照射部分が生じないように分子線を照射するためには、傾斜角θを約２０°とする必要がある。もちろん、傾斜角θは約２０°に限られることなく、レジストパターンの側面の全体に分子線を照射することができるような角度に設定して良い。予想される他のアスペクト比を考慮すると、傾斜角θは例えば約０°から４５°までの範囲であると好ましい。ただし、この範囲に限らず、ウエハ上に形成するレジストパターンの寸法（厚さ、間隔）によって傾斜角θを適宜変更して良いことは言うまでもない。
【００４１】
なお、Ｘｅ分子が有するエネルギー（温度）は、混合ガス中のＸｅガスの濃度により適宜調整することができ、したがって、レジストパターン側面の平坦化の効果もＸｅガスの濃度により調整することが可能となる。以下に、混合ガス中のＸｅガスの濃度により、Ｘｅ分子の温度がどのように変化するかについて説明する。
【００４２】
Ｈｅ分子やＸｅ分子は単原子分子であって、振動と回転のエネルギーを無視することができるため、このような分子が有するエネルギーは、ｘｙｚの３方向の運動エネルギーのみを考慮し、
（１／２）ｍｖ２ ＝ （３／２）ｋＴ ・・・（１）
となる（ｍは分子量、ｖは分子速度、ｋはボルツマン定数、Ｔは分子の温度）。ここで、Ｘｅ分子の分子量をｍＸｅとし、Ｘｅ分子の温度をＴＸｅとすると、Ｘｅ分子のエネルギーは、
（１／２）ｍＸｅｖ２ ＝ （３／２）ｋＴＸｅ ・・・（２）
と表すことができる。また、混合ガスの平均分子量をmａｖｅとし、平均温度をＴａｖｅとすると、混合ガスの分子のエネルギーは、
（１／２）ｍａｖｅｖ２ ＝ （３／２）ｋＴａｖｅ ・・・（３）
と表すことができる。
【００４３】
式（２）と式（３）から、
ＴＸｅ ＝ （ｍＸｅ／ｍａｖｅ）×Ｔａｖｅ ・・・（４）
という関係式が得られる。
【００４４】
一方、混合ガス中のＨｅのモル濃度をＣＨｅ％とし、Ｘｅのモル濃度をＣＸｅ％とすると、Ｈｅの分子量ｍＨｅが４であり、Ｘｅの分子量ｍＸｅが１３２であるから、混合ガスの平均分子量ｍａｖｅは、
ｍａｖｅ ＝（ＣＨｅ×４＋ＣＸｅ×１３２）／１００ ・・・（５）
で表すことができる。
【００４５】
したがって、Ｘｅ分子の温度ＴＸｅは、以下のとおりとなる。
【００４６】
ＴＸｅ ＝ ｍＸｅ／（（ＣＨｅ×４＋ＣＸｅ×１３２）／１００）×Ｔａｖｅ ・・・（６）
混合ガスの平均温度Ｔａｖｅ（チャンバ１２内の温度）を２３℃とした場合における式（６）の関係を図５に示す。図示のとおり、ＨｅとＸｅの混合ガス中のＸｅ濃度を変えることにより、Ｘｅ分子の温度を広い範囲で変えることができる。例えば、ＨｅとＸｅの混合ガス中のＸｅ濃度が５％の場合、Ｘｅ分子はチャンバ１２内の温度よりも約１２．７倍高い温度を有することができる。なお、図５には、窒素（Ｎ２）ガスとＸｅガスの混合ガスにおいて、Ｘｅガスの濃度によってＸｅ分子の温度がどのように変化するかを示している。このような混合ガスであっても、Ｘｅ分子の温度を高くすることができることが分かる。
【００４７】
なお、上述のとおり、分子線の照射の結果、レジスト中の自由体積（高分子鎖間に存在する空隙）が減少するときに、レジスト分子は安定した位置に移動しようとする。すなわち、突起した箇所のレジスト分子は平滑な面を形成しようとするため、結果的にＬＥＲが低減されることになる。また、分子線が照射されたレジストは、高密度化されることとなり、分子線照射前よりも高い耐エッチング性を有すると考えられる。レジストパターンのＬＥＲが改善され、エッチング耐性も向上することで、ゲート電極や配線層でのＬＥＲも低減することが可能となる。
【００４８】
上述のとおり、本実施形態によるレジスト処理装置および処理方法によれば、ＨｅとＸｅの混合ガスを加熱することなく、分子線が照射される、レジストパターンの側面の温度を局所的に上昇させることができ、その結果、レジストパターンの側面が平坦化される。このため、レジストパターン側面の凹凸により生じるＬＥＲの悪化を低減することができる。
【００４９】
また、本実施形態によるレジスト処理装置および処理方法においては、分子線を照射するだけで良いため、ウエハへのダメージは小さく、また、分子線が照射される部分の表層部が加熱されるに過ぎないため、レジストパターンに対する温度の影響は殆どない。さらに、ＨｅガスやＸｅガスは高純度化が比較的容易であるため、分子線によるウエハへの汚染の心配がない。また、真空中での分子線照射であるため、レジストパターンが倒れることもない。
【００５０】
なお、載置台１４の移動によるウエハＷの移動例によれば、ウエハＷを１８０°回転するようにしているため、ウエハＷの移動範囲を狭くすることができる。図２および図３から明らかなように、ウエハＷの移動に必要なスペースＳとしては、Ｘ方向にはウエハＷの直径の約２倍が必要であるが、Ｙ方向にはウエハＷの直径の約１．５倍で足りる。したがって、レジスト処理装置１０のフットプリントを低減することができる。
【００５１】
次に、上述のレジスト処理装置１０が組み込まれた、本発明の実施形態による塗布現像装置について図６から図８を参照しながら説明する。図６に示すように、塗布現像装置５０は、例えば２５枚のウエハＷを収容するカセットＣから処理対象のウエハＷを搬出し、処理済みのウエハＷをカセットＣに搬入するカセットステーション５２と、塗布現像処理工程においてウエハＷに対して枚葉式に所定の処理を行う各種処理装置を多段配置してなる処理ステーション５３と、この処理ステーション５３に隣接して設けられている図示しない露光装置との間でウエハＷの受け渡しをするインターフェイスステーション５４と、を有している。
【００５２】
カセットステーション５２では、カセット保持台５２ａ上の所定の位置に、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置することができる。カセット保持台５２ａに隣接してウエハ搬送体５２ｂが設けられている。ウエハ搬送体５２ｂは、カセットＣの配列方向（Ｘ方向）に搬送路５２ｃに沿って移動自在であり、また、カセットＣに収容されたウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向）に対しても移動自在である。これにより、ウエハ搬送体５２ｂは各カセットＣ内のウエハＷに対し選択的にアクセスすることができる。
【００５３】
また、ウエハ搬送体５２ｂは、後述するように処理ステーション５３の第３の処理装置群Ｇ３に属するアライメント装置Ｇ３ｃとエクステンション装置Ｇ３ｄに対してもアクセスすることができるように構成されている。
【００５４】
処理ステーション５３では、その中心部に主搬送装置５３ａが設けられている。また、主搬送装置５３ａを取り囲むように、各種処理装置が多段に配置された５つの処理装置群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４と上述のレジスト処理装置１０とが配置されている。主搬送装置５３ａは、処理装置群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の各種処理装置とレジスト処理装置１０へウエハを搬入出することができる。
【００５５】
図７を参照すると、第１の処理装置群Ｇ１では、ウエハＷ上にレジスト液を滴下し回転塗布することができるレジスト塗布装置Ｇ１ａと、レジスト塗布装置Ｇ１ａの上方に配置され、ウエハＷに塗布され露光されたレジスト膜に対して現像液を供給して現像処理を行う現像処理装置Ｇ１ｂとが配置されている。第２の処理装置群Ｇ２の場合も同様に、レジスト塗布装置Ｇ２ａと、現像処理装置Ｇ２ｂとが下から順に２段に積み重ねられている。
【００５６】
図８を参照すると、第３の処理装置群Ｇ３では、ウエハＷを冷却処理するクーリング装置Ｇ３ａ、レジスト液とウエハＷとの定着性を高めるためのアドヒージョン装置Ｇ３ｂ、ウエハＷの位置合わせを行うアライメント装置Ｇ３ｃ、ウエハＷを待機させるエクステンション装置Ｇ３ｄ、レジスト塗布後の溶剤を乾燥させるプリベーキング装置Ｇ３ｅ、Ｇ３ｆおよび現像処理後の加熱処理を施すポストベーキング装置Ｇ３ｇ、Ｇ３ｈ等が下から順に例えば８段に重ねられている。
【００５７】
また、第４の処理装置群Ｇ４では、例えばクーリング装置Ｇ４ａ、載置したウエハＷを自然冷却させるエクステンション・クーリング装置Ｇ４ｂ、エクステンション装置Ｇ４ｃ、クーリング装置Ｇ４ｄ、露光処理後の加熱処理を行うポストエクスポージャベーキング装置Ｇ４ｅ、Ｇ４ｆ、ポストベーキング装置Ｇ４ｇ、Ｇ４ｈ等が下から順に例えば８段に積み重ねられている。
【００５８】
再び図６を参照すると、インターフェイスステーション５４の中央部にはウエハ搬送体５５が設けられている。このウエハ搬送体５５は、Ｘ方向およびＺ方向に移動自在であり、また、回転自在に構成されている。ウエハ搬送体５５は、第４の処理装置群Ｇ４に属するエクステンション・クーリング装置Ｇ４ｂ、エクステンション装置Ｇ４ｃ、周辺露光装置５６および図示しない露光装置に対してアクセスすることができる。
【００５９】
次に、以上のように構成された塗布現像装置５０において行われるウエハＷに対するレジスト塗布／露光／現像／処理プロセスを説明する。
先ず、ウエハ搬送体５２ｂ（図６）がカセットＣから未処理のウエハＷを１枚取りだし、第３の処理装置群Ｇ３に属するアライメント装置Ｇ３ｃに搬入する（図８）。次いで、アライメント装置Ｇ３ｃにて位置合わせされたウエハＷは、主搬送装置５３ａによって、アドヒージョン装置Ｇ３ｂ、クーリング装置Ｇ３ａ、レジスト塗布装置Ｇ１ａ（Ｇ２ａ）（図７）、プリベーキング装置Ｇ３ｅ（Ｇ３ｆ）に順次搬送され、各装置において所定の処理が行われる。プリベーキングの後、ウエハＷは、ウエハ搬送体５３ａによって、図８に示すエクステンション・クーリング装置Ｇ４ｂに搬送されて所定の温度まで冷却される。
【００６０】
次いで、ウエハＷはウエハ搬送体５３ａによってエクステンション・クーリング装置Ｇ４ｂから取り出されてエクステンション装置Ｇ４ｃに搬入され、エクステンション装置Ｇ４ｃにおいてウエハ搬送体５５（図６）に受け渡されて、インターフェイスステーション５４の周辺露光装置５６を経て図示しない露光装置に搬送される。この露光装置は、例えばＥＵＶ露光装置あり、露光装置に搬送されたウエハＷは真空中で露光される。露光されたウエハＷは、ウエハ搬送体５５によりエクステンション装置Ｇ４ｃに搬送された後、主搬送装置５３ａによって、ポストエクスポージャベーキング装置Ｇ４ｅ（Ｇ４ｆ）、現像処理装置Ｇ１ｂ（Ｇ２ｂ）（図７）、ポストベーキング装置Ｇ４ｇ（Ｇ４ｈ）、クーリング装置Ｇ４ｄ（図８）に順次搬送され、各装置において所定の処理が行われる。
【００６１】
次いで、ウエハＷは、ウエハ搬送体５３ａによりレジスト処理装置１０へ搬送され、レジスト処理装置１０において上述のレジスト処理が行われる。この後、ウエハＷは、ウエハ搬送体５３ａによりレジスト処理装置１０から搬出され、第３の処理装置群Ｇ３に属するクーリング装置Ｇ３ａへ搬入されて、クーリング装置Ｇ３ａにおいて冷却される。続けて、ウエハＷは、ウエハ搬送体５２ｂによりクーリング装置Ｇ３ａから取り出されて、元のカセットＣへ搬入され、一連のレジスト塗布／露光／現像／処理プロセスが終了する。
【００６２】
以上説明したとおり、本発明の実施形態による塗布現像装置は、レジスト処理装置１０を組み込んでいるため、レジスト処理装置１０が有する効果を発揮することができる。したがって、レジストパターンの側面が平坦化され、レジストパターン側面の凹凸により生じるＬＥＲを低減することができる。
【００６３】
以上、幾つかの実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変更することが可能である。
【００６４】
例えば、上記の実施形態においてはＨｅとＸｅの混合ガスを例示したが、化学的に不活性なガスの混合ガスであれば、ＨｅとＸｅの混合ガスに限定されない。例えば、Ｈｅとアルゴン（Ａｒ）ガスとの混合ガスであっても良い。ただし、この場合、ＨｅとＡｒの分子量の差がＨｅとＸｅの分子量差よりも小さいため、Ａｒ分子はＸｅ分子ほどには大きなエネルギーを有することができない。このため、レジストパターン側面の平坦化効果も比較的低くなるが、ＡｒガスはＸｅガスに比べ安価であるため、Ａｒガスの使用はコストの点で有利である。したがって、使用するレジストの特性等により、ガスを選択することにより、所望の効果を発揮させるようにすると好ましい。また、２種類のガスに限らず、３種類以上のガスの混合ガスを用いても良い。３種類以上のガスの混合ガスを用いれば、上述した平坦化の効果をより適切に調整することが可能となる。なお、化学的に不活性なガスは、混合ガス中の他のガスおよびレジストパターンとの反応性が低いガスであって、典型的には、Ｈｅ、ネオン（Ｎｅ）、Ａｒ、クリプトン（Ｋｒ）、Ｘｅなどの希ガスであり、チッ素ガスであっても良い。また、使用するレジストにもよるが、混合ガスは水素ガスを含んで良い。換言すると、レジストパターンと反応してレジストの性質を損ねたり、除去が困難な膜がレジストパターン上に堆積されたりするようなガスでなければ、レジスト処理装置１０において使用することが可能である。
【００６５】
また、ガスノズル１６を載置台１４の上面に対して垂直に配置する一方で、ガスノズル１６の前端１６Ｆに形成されるオリフィス１６ｈをガスノズル１６の長手方向に対して所定の角度で傾斜させても良い。例えば、図９（ａ）に示すように、複数のオリフィス１６ｈをガスノズル１６の中心線に対して所定の傾斜角θで傾斜させると、オリフィス１６ｈから噴出される分子線は、略同一の角度で、載置台１４上に載置されるウエハＷに照射される。すなわち、この構成により、ガスノズル１６を傾斜させることなく、所定の傾斜角θで分子線を照射することが可能となる。
【００６６】
また、図９（ｂ）に示すように、複数のオリフィス１６ｈをガスノズル１６の中心線に対して外向きに所定の傾斜角θで対称に傾斜させれば、一回のスキャンで、露光及び現像によりウエハＷ上に形成されたレジストパターンの一側面とこれに対向する側面とに分子線を照射することができる。この結果、スループットを向上することが可能となる。
【００６７】
さらに、図９（ｂ）の傾斜したオリフィス１６ｈとは傾斜の方向を反対にしても良い。すなわち、図９（ｃ）に示すように、複数のオリフィス１６ｈをガスノズル１６の中心線に対して内向きに所定の傾斜角θで対称に傾斜させて良い。このようにしても、図９（ｂ）に示す例と同様の効果が発揮される。
【００６８】
さらにまた、ガスノズル１６の前端１６Ｆの平面図である図９（ｄ）に示すように、例えば約９０°の角度間隔で配置される４つの傾斜したオリフィス１６ｈ（図９（ａ）から図９（ｃ））をガスノズル１６の前端１６Ｆに形成しても良い。特に、４つのオリフィス１６ｈが、ガスノズル１６の中心線に対して対称に傾斜している場合（図９（ｂ）又は図９（ｃ））には、レジストパターンに対して４つの分子線を異なる４つの角度で照射することができる。これにより、スループットを更に向上することが可能となる。なお、内向きに傾斜する４つのオリフィス１６ｈをガスノズル１６に形成した場合であっても、チャンバ１２内が真空であるため、４つの分子線の内の一の分子線が他の分子線の障害となることは殆どない。また、オリフィス１６ｈの数は４つに限られず、使用するガスノズル１６の内径や、チャンバ１２内の圧力と混合ガスの供給量との関係を考慮して決定して良いことは言うまでもない。
【００６９】
さらに、ガスノズル１６を載置台１４に対して所定の傾斜角θとなるように固定しても良い。この場合、ウエハを一筆書きのように移動させることによりレジストパターンの全体に分子線を照射し、その後に、ウエハを９０°回転し、再び一筆書きのような仕方でレジストパターンの全体に分子線を照射するといった方法で、レジストパターンの側面の全体に分子線を照射することができる。ただし、ウエハＷの移動のために、ウエハの面積の４倍以上に相当するスペースが必要となる。
【００７０】
さらに、ガスノズル１６を載置台１４に対して垂直に配置し、載置台１４を所定の角度でチルトさせるように、載置台１４を構成しても良い。この場合、載置台支持部１５がチルト機構を有すると好ましい。
【００７１】
また、ガスノズル１６は、他の実施形態においては、チャンバ１２の側面からチャンバ１２内へ挿入されて、載置台１４に対して所定の角度で対向するように屈曲して良い。このようにすれば、省スペース化の点で有利である。
【００７２】
また、上記の実施形態において、ウエハＷ上のレジストパターンへ分子線を照射するため、載置台１４を図２（ａ）から図３（ｃ）に示すように移動する例を説明したが、載置台１４を図１０に示すように移動しても良い。すなわち、ウエハＷに分子線を照射しつつ、ウエハＷを初期位置から＋Ｘ方向にウエハＷの半径分移動させ、＋Ｙ方向に照射領域の幅の分だけずらし、−Ｘ方向にウエハＷの半径分移動させる。以上の作業を繰り返し、ウエハＷの４分の１のエリアＩに対して分子線を照射させる（図１０（ａ））。なお、このとき、 ガスノズル１６は、図１０中の−Ｙ方向に所定の傾斜角θで傾斜している。
【００７３】
次に、ウエハＷを９０度回転させて、照射済みのエリアＩと未照射のエリアIIを入れ替えると共に、ガスノズル１６を図１０中の＋Ｘ方向に傾斜角θで傾斜させる。そして、ウエハＷに分子線を照射しつつ、図１０（ａ）の経路と逆の経路をたどるようにウエハＷを移動させ、ウエハＷの次の４分の１のエリアIIに対して分子線を照射する（図１０（ｂ））。以上により、ウエハＷの半分に対して分子線が照射されたことになる。
【００７４】
次いで、ウエハＷを更に９０度回転させると共に、ガスノズル１６を＋Ｙ方向に傾斜角θで傾斜させた後、同様に、ウエハＷを移動させてウエハＷの次の４分の１のエリアIIIに対して分子線を照射する（図１０（ｃ））。さらに、ウエハＷを再度９０度回転させると共に、ガスノズル１６を−Ｘ方向に傾斜させた後、図１０（ｃ）の経路と逆の経路をたどりながら、ウエハＷの４分の１のエリアIVに対して分子線を照射する（図１０（ｄ））。以上により、ウエハＷ上のレジストパターンの全ての側面に対して分子線が照射されたことになる。
【００７５】
このようにすれば、ウエハＷの移動に必要なスペースＳは、Ｘ方向およびＹ方向にウエハＷの直径の約１．５倍で良く、一層の省スペース化が可能となる。
【００７６】
また、上記の実施形態におけるウエハＷを一様にスキャンすることによってレジストパターンの全体に混合ガスの分子線を照射させるようにしたが、分子線の照射領域がウエハＷに作り込まれるチップに対応するようにステップ・バイ・ステップに載置台１４を移動させても良い。また、チップ内のクリティカルな部位（ＬＥＲをより一層低減する必要がある部位）にのみ照射するようにしても良い。そのような部位を把握するため、ウエハマップデータや画像処理を利用しても良い。
【００７７】
また、ガスノズル１６をＸ方向及びＹ方向に移動可能に設け、載置台１４を移動させる代わりに、移動させることによりウエハＷ上のレジストパターンのほぼ全面に混合ガスの分子線を照射させるようにしても良い。
【００７８】
さらに、レジスト処理装置１０のチャンバ１２内において分子線が形成される限り、レジスト処理装置１０に複数のガスノズル１６を設けても良い。これによれば、ウエハＷのスキャン時間を低減することができ、スループットを向上することができる。
【００７９】
上記の塗布現像装置５０において、レジスト処理装置１０は処理ステーション５３に設置されていたが（図６）、設置位置はこれに限定されず、他の位置であっても良い。例えば、レジスト処理装置１０は、処理装置群Ｇ４又は処理装置群Ｇ３内に設置することも可能である。
【００８０】
さらに、レジスト処理装置１０を塗布現像装置５０とは独立に構成することも可能である。そのようなレジスト処理装置の一例を図１１を参照しながら説明する。図示のとおり、レジスト処理装置１００は、処理容器１０１と、ゲートバルブ１０２ｃを介して処理容器１０１と接続されるロードロック室１０２と、ゲートバルブ１０３ｃを介して処理容器１０１と接続されるロードロック室１０３と、を備える。
【００８１】
処理容器１０１は、レジストパターンが形成されたウエハが載置される載置台１２と、載置台１２に載置されたウエハに対して分子線を照射するためのガスノズル１６と、載置台１２に対してウエハを搬入出する搬送体１０１ａと、を含んでいる（図１１（ａ））。載置台１２は、所定のステージによって、図１１（ａ）中に一点鎖線の矢印で示すように、Ｘ方向およびＹ方向に移動することが可能である。ガスノズル１６には、図１に示すガス供給システム１７と同様なガス供給システム（図示せず）が接続され、これにより、例えばＨｅガスとＸｅガスの混合ガスの分子線を、載置台１２に載置されたウエハに対して照射することができる。また、搬送体１０１ａは、図中、点線の矢印で示すように、Ｘ方向およびＹ方向に移動することができる。これにより、ゲートバルブ１０２ｃが開いたときにロードロック室１０２内へアクセスすることができ、ゲートバルブ１０３ｃが開いたときにロードロック室１０３内へアクセスすることができ、また、載置台１２へアクセスすることができる。
【００８２】
また、処理容器１０１には、レジスト処理装置１０と同様に、バルブ１２ｅを介して真空システム１８が接続されている（図１１（ｂ））。真空システム１８により、処理容器１０１内を高真空に維持することができ、これにより、ガスノズル１６からの混合ガスを分子線とすることが可能となる。
【００８３】
ロードロック室１０３は、ウエハを一時的に保持する保持台１０３ｂと、ゲートバルブ１０３ｃと保持台１０３ｂを挟んで反対側に他のゲートバルブ１０３ａとを有している。また、ロードロック室１０３の下部には、バルブ１０３ｄを介してロードロック室１０３と接続されるターボ分子ポンプなどの高真空ポンプ１０３ｅと、高真空ポンプ１０３ｅの補助ポンプとして、且つ、高真空ポンプ１０３ｅを介してロードロック室１０３内を排気する粗挽きポンプとして機能するドライポンプ１０３ｆが設けられている。
なお、ロードロック室１０２もロードロック室１０３と同様に構成されている。
【００８４】
このような構成を有するレジスト処理装置１００においては、処理容器１２内を真空に保持することができ、以下のようにしてウエハ上のレジストパターンが処理される。まず、大気圧のロードロック室１０２のゲートバルブ１０２ａが開いた後、所定の搬送アームによって、ロードロック室１０２の保持台１０２ｂにウエハが載置される。ゲートバルブ１０２ａが閉った後に、ロードロック室１０２内が所定の真空度まで真空引きされる。次いで、ゲートバルブ１０３ｃが開き、搬送体１０１ａによりウエハがロードロック室１０２から処理容器１０１内へ搬入されて載置台１２上に載置される。続けて、処理容器１０１内で上述のレジスト処理が行われる。この間にロードロック室１０３が真空引きされ、レジスト処理が終了した後、ゲートバルブ１０３ｃが開き、ウエハが搬送体１０１ａによってウエハがロードロック室１０３の保持台１０３ｂに載置され、ゲートバルブ１０３ｃが閉まる。次に、ロードロック室１０３内が大気圧に戻されて、ゲートバルブ１０３ａが開いて、ウエハＷが所定の搬送アームによって搬出される。
【００８５】
このようにロードロック室を設けることにより、処理容器１０１内を高真空に維持することができ、処理容器１０１内の真空排気に要する時間を短縮することができる。このため、スループットを向上することが可能となる。
【００８６】
また、レジスト処理装置１００は、所定のインターフェース部を介して、レジスト塗布現像装置５０と接続することが可能であり、これにより、レジスト処理装置１００と塗布現像装置５０との間でウエハを受け渡すことができる。なお、上述の種々の変形は、レジスト処理装置１００に対しても適用することができる。また、ロードロック室は、塗布現像装置５０内に設けられるレジスト装置１０に対しても適用することができることは言うまでもない。
【００８７】
また、ウエハＷは、半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ用のガラス基板であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の一実施形態によるレジスト処理装置を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）から（ｄ）は、図１のレジスト処理装置におけるウエハのスキャンを説明する図であって、当該レジスト処理装置の載置台に載置されたウエハとガスノズルとの位置関係を示している。
【図３】（ａ）から（ｃ）は、図１のレジスト処理装置におけるウエハのスキャンを説明する図であって、当該レジスト処理装置の載置台に載置されたウエハとガスノズルとの位置関係を示している。
【図４】レジストパターンに照射される分子線を示す模式図である。
【図５】ＨｅとＸｅの混合ガス中のＸｅ分子が有する温度のＸｅ濃度依存性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態による塗布現像装置を示す概略上面図である。
【図７】本発明の実施形態による塗布現像装置を示す概略側面図である。
【図８】本発明の実施形態による塗布現像装置を示す他の概略側面図である。
【図９】（ａ）から（ｂ）は、図１のレジスト処理装置と図６の塗布現像装置におけるガスノズルの変形例を示す図である。
【図１０】（ａ）から（ｄ）は、レジスト処理装置におけるウエハのスキャンを説明する図であって、当該レジスト処理装置の載置台に載置されたウエハとガスノズルとの位置関係を示している。
【図１１】本発明の他の実施形態によるレジスト処理装置の概略を示す（ａ）上面図および（ｂ）側面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０、１００・・・レジスト処理装置、１２・・・チャンバ、１４・・・載置台、１６・・・ガスノズル、１７・・・ガス供給システム、１８・・・真空システム、５０・・・レジスト塗布現像装置、５２・・・カセットステーション、５３・・・処理ステーション、５４・・・インターフェイスステーション、１０２、１０３・・・ロードロック室。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成したレジストパターンに対して所定の処理を行うレジスト処理装置であって、
内部を真空に維持することができる処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、レジストパターンが形成された基板が載置される載置台と、
化学的に不活性な第１のガスおよび第２のガスを含む混合ガスを、当該載置台に対して所定の傾斜角で所定の流量にて前記載置台に向けて噴出するガス供給部と、
前記ガス供給部から前記所定の流量で噴出される前記混合ガスが前記処理容器内で分子線になり得る真空度に前記処理容器を排気することが可能な排気部と、
を備えるレジスト処理装置。
【請求項２】
前記ガス供給部が、前記所定の傾斜角を変更することができるように前記処理容器に取り付けられる、請求項１に記載のレジスト処理装置。
【請求項３】
前記第１および前記第２のガスが希ガスである、請求項１又は２に記載のレジスト処理装置。
【請求項４】
前記第１のガスがヘリウムガスであり、前記第２のガスがキセノンガスである、請求項１から３のいずれか一項に記載のレジスト処理装置。
【請求項５】
前記レジストパターンが化学増幅型レジストから形成される、請求項１から４のいずれか一項に記載のレジスト処理装置。
【請求項６】
前記基板の通り抜けを許容する２つのバルブを有し、当該２つのバルブの一方を介して前記処理容器に接続するロードロック室を更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のレジスト処理装置。
【請求項７】
基板上にレジスト膜を塗布するレジスト塗布部と、
露光処理が行われた当該レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像部と、
前記レジストパターンに対して所定の処理を行うレジスト処理装置であって、請求項１から６のいずれ一項に記載のレジスト処理装置と、
を備えるレジスト塗布現像装置。
【請求項８】
前記露光処理が行われる露光装置との間で、前記レジスト膜が塗布された前記基板を搬入出するインターフェース部を更に備える、請求項７に記載のレジスト塗布現像装置。
【請求項９】
レジストパターンが形成された基板を処理容器内に設けられた載置台に載置するステップと、
前記処理容器内に分子線を形成することができるように前記処理容器内を排気するステップと、
化学的に不活性な第１のガスおよび第２のガスを含む混合ガスを前記処理容器内に噴出して分子線を形成し、当該分子線を前記載置台に載置される前記基板に所定の傾斜角で照射するステップと、
を含むレジスト処理方法。
【請求項１０】
前記第１および前記第２のガスが希ガスである、請求項９に記載のレジスト処理方法。
【請求項１１】
前記第１のガスがヘリウムガスであり、前記第２のガスがキセノンガスである、請求項１０に記載のレジスト処理方法。
【請求項１】
基板上に形成したレジストパターンに対して所定の処理を行うレジスト処理装置であって、
内部を真空に維持することができる処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、レジストパターンが形成された基板が載置される載置台と、
化学的に不活性な第１のガスおよび第２のガスを含む混合ガスを、当該載置台に対して所定の傾斜角で所定の流量にて前記載置台に向けて噴出するガス供給部と、
前記ガス供給部から前記所定の流量で噴出される前記混合ガスが前記処理容器内で分子線になり得る真空度に前記処理容器を排気することが可能な排気部と、
を備えるレジスト処理装置。
【請求項２】
前記ガス供給部が、前記所定の傾斜角を変更することができるように前記処理容器に取り付けられる、請求項１に記載のレジスト処理装置。
【請求項３】
前記第１および前記第２のガスが希ガスである、請求項１又は２に記載のレジスト処理装置。
【請求項４】
前記第１のガスがヘリウムガスであり、前記第２のガスがキセノンガスである、請求項１から３のいずれか一項に記載のレジスト処理装置。
【請求項５】
前記レジストパターンが化学増幅型レジストから形成される、請求項１から４のいずれか一項に記載のレジスト処理装置。
【請求項６】
前記基板の通り抜けを許容する２つのバルブを有し、当該２つのバルブの一方を介して前記処理容器に接続するロードロック室を更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のレジスト処理装置。
【請求項７】
基板上にレジスト膜を塗布するレジスト塗布部と、
露光処理が行われた当該レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像部と、
前記レジストパターンに対して所定の処理を行うレジスト処理装置であって、請求項１から６のいずれ一項に記載のレジスト処理装置と、
を備えるレジスト塗布現像装置。
【請求項８】
前記露光処理が行われる露光装置との間で、前記レジスト膜が塗布された前記基板を搬入出するインターフェース部を更に備える、請求項７に記載のレジスト塗布現像装置。
【請求項９】
レジストパターンが形成された基板を処理容器内に設けられた載置台に載置するステップと、
前記処理容器内に分子線を形成することができるように前記処理容器内を排気するステップと、
化学的に不活性な第１のガスおよび第２のガスを含む混合ガスを前記処理容器内に噴出して分子線を形成し、当該分子線を前記載置台に載置される前記基板に所定の傾斜角で照射するステップと、
を含むレジスト処理方法。
【請求項１０】
前記第１および前記第２のガスが希ガスである、請求項９に記載のレジスト処理方法。
【請求項１１】
前記第１のガスがヘリウムガスであり、前記第２のガスがキセノンガスである、請求項１０に記載のレジスト処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−４５２４４（Ｐ２０１０−４５２４４Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０８９９９（Ｐ２００８−２０８９９９）
【出願日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]