JP5501086B2 - 現像処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、レジストが塗布され、露光された基板に対し現像処理を施す現像処理方法に関する。
半導体デバイスの製造においては、被処理基板である半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」という。）上に回路パターンを形成するためのパターニング技術として、フォトリソグラフィが用いられている。半導体デバイスは近時、動作速度の向上等の観点から高集積化の傾向にあるため、フォトリソグラフィを用いたパターニング技術においては、ウェハ上に形成される回路パターンの微細化が要求されている。このため、従来から露光に用いる光を短波長化することが進められているが、４５ｎｍノード以降の超微細な半導体デバイスに十分対応できていないのが現状である。
そこで、４５ｎｍノード以降の超微細な半導体デバイスに対応可能なパターニング技術として、一つの層のパターンを形成するために、フォトリソグラフィによるパターニング処理（レジスト膜の成膜、露光、熱処理、現像）を複数回行う技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。このうち、パターニング処理を２回行う技術をダブルパターニングと称しており、ダブルパターニングの一つの技術として、ＬＬＥ（リソグラフィ−リソグラフィ−エッチング：Lithography Lithography Etching）がある。ＬＬＥは、１回目のパターニング処理を行って１回目のレジストパターンを形成し、２回目のパターニング処理を行って２回目のレジストパターンを形成し、１回目及び２回目のレジストパターンよりなる微細なマスクパターンを用いてエッチングを行うものである。
特開平７−１４７２１９号公報
ところが、ＬＬＥによるダブルパターニングを行ってレジストパターンを形成する場合、次のような問題がある。
通常、パターニング処理を行うことによって形成されるレジストパターンの線幅ＣＤ（Critical Dimension）の寸法精度を向上させるためには、パターニング処理における処理条件を調整又は補正する必要がある。
一方、ＬＬＥによるダブルパターニングでは、１回目のパターニング処理を行うことによって１回目のレジストパターンを形成し、２回目のパターニング処理を行って２回目のレジストパターンを形成する。２回目のレジストパターンの線幅ＣＤ２を精度良く形成するには、２回目のパターニング処理における処理条件、とりわけ、２回目のパターニング処理における現像処理（２回目の現像処理）の処理条件を調整する必要がある。このとき、２回目の現像処理では、残存する１回目のレジストパターンの線幅ＣＤ１が変化しないことが好ましい。
しかし、実際には、２回目の現像処理において、残存する１回目のレジストパターンも現像液と反応し、溶解することがある。そのため、２回目の現像処理の処理条件を調整すると１回目のレジストパターンの線幅ＣＤ１も変動してしまい、１回目及び２回目のレジストパターンの線幅ＣＤ１、ＣＤ２をともに精度良く制御することができない。線幅ＣＤ１、ＣＤ２をともに精度良く制御するためには、２回目の現像処理から遡って、１回目の露光、１回目の現像処理、２回目の露光等の各工程の条件を調整し直さなくなくてはならず、容易に制御できないという問題がある。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ＬＬＥによるダブルパターニングを行う際に、２回目の現像処理において、形成する２回目のレジストパターンの線幅を精度良く制御できるとともに、残存する１回目のレジストパターンの線幅も独立して精度良く制御できる現像処理方法を提供する。
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる手段を講じたことを特徴とするものである。
本発明の一実施例によれば、基板の表面に第１のレジストパターンを形成し、形成されている前記第１のレジストパターンを被覆するように、前記基板の表面にレジスト膜を成膜し、前記レジスト膜が成膜されている前記基板を露光した後、前記第１のレジストパターンが残存する状態で前記基板の表面に前記レジスト膜よりなる第２のレジストパターンを形成するために、露光された前記基板を現像処理する現像処理方法であって、前記基板の表面に現像液を供給し、前記表面に現像液が供給された前記基板を静止させた状態で、第１の時間の間、前記基板を現像処理する第１の工程と、前記第１の工程の後、前記基板を回転させながら、第２の時間の間、前記基板の表面に現像液を供給することによって、前記基板を現像処理する第２の工程とを有し、前記第１の時間と前記第１の時間及び前記第２の時間の合計時間との時間比率は、残存する前記第１のレジストパターンの線幅が第１の所定値に等しくなるように調整され、前記合計時間は、形成される前記第２のレジストパターンの線幅が第２の所定値に等しくなるように調整される、現像処理方法が提供される。
また、本発明の一実施例によれば、基板の表面に第１のレジストパターンを形成し、形成されている前記第１のレジストパターンを被覆するように、前記基板の表面にレジスト膜を成膜し、前記レジスト膜が成膜されている前記基板を露光した後、前記第１のレジストパターンが残存する状態で前記基板の表面に前記レジスト膜よりなる第２のレジストパターンを形成するために、露光された前記基板を現像処理する現像処理方法であって、前記基板を第１の回転数で回転させながら、第１の時間の間、前記基板の表面に現像液を供給することによって、前記基板を現像処理する第１の工程と、前記第１の工程の後、前記基板を前記第１の回転数よりも高い第２の回転数で回転させながら、第２の時間の間、前記基板の表面に現像液を供給することによって、前記基板を現像処理する第２の工程とを有し、前記第１の時間と前記第１の時間及び前記第２の時間の合計時間との時間比率は、残存する前記第１のレジストパターンの線幅が第１の所定値に等しくなるように調整され、前記合計時間は、形成される前記第２のレジストパターンの線幅が第２の所定値に等しくなるように調整される、現像処理方法が提供される。
本発明によれば、ＬＬＥによるダブルパターニングを行う際に、２回目の現像処理において、形成する２回目のレジストパターンの線幅を精度良く制御できるとともに、残存する１回目のレジストパターンの線幅も独立して精度良く制御できる。
実施の形態に係る塗布現像処理システムの平面図である。 実施の形態に係る塗布現像処理システムの正面図である。 実施の形態に係る塗布現像処理システムの背面図である。 現像処理装置の全体構成を示す断面図である。 現像処理装置を示す平面図である。 現像処理装置に用いられる現像液供給ノズルを示す斜視図である。 現像処理装置に用いられる現像液供給ノズルを示す断面図である。 線幅測定装置の構成の概略を示す縦断面図である。 実施の形態に係る現像処理方法を含む塗布現像処理方法の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。 実施の形態に係る現像処理方法を含む塗布現像処理方法の各工程におけるウェハの状態を示す断面図である。 実施の形態に係る現像処理方法である第２の現像処理工程の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。 第１の工程及び第２の工程の手順を説明するためのタイミングチャートである。 実施の形態に係る現像処理方法である第２の現像処理工程の各工程におけるウェハの状態を示す断面図である。 第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１及び第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２のいずれかと、第１の時間ｔ１及び第２の時間ｔ２のいずれかとの関係を示すグラフである。 第１の時間ｔ１の間、静止現像を行い、第２の時間ｔ２の間、回転現像を行うときの、第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１及び第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２の変化を示すグラフである。 第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１が第１の所定値ＣＤ１ｔに等しくなり、第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２が第２の所定値ＣＤ２ｔに等しくなるように、第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２を調整する方法を説明するためのグラフである。 実施の形態の変形例に係る現像処理方法である第２の現像処理工程の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。 第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１が第１の所定値ＣＤ１ｔに等しくなり、第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２が第２の所定値ＣＤ２ｔに等しくなるように、第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２を調整する方法を説明するためのグラフである。
次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
（実施の形態）
始めに、図１から図１６を参照し、実施の形態に係る現像処理方法、その現像処理方法を含む塗布現像処理方法、及びその現像処理方法を行うための現像処理装置を含む塗布現像処理システムについて説明する。
最初に、図１から図３を参照し、塗布現像処理システム１について説明する。図１は、本実施の形態に係る塗布現像処理システム１の平面図であり、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。
塗布現像処理システム１は、図１に示すように、カセットステーション２と、処理ステーション３と、インターフェイス部４とを一体に接続した構成を有している。カセットステーション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。処理ステーション３は、塗布現像処理工程の中で枚葉式に所定の処理を施す各種処理装置を多段配置してなる。インターフェイス部４は、処理ステーション３に隣接して設けられており、図示しない露光装置との間でウェハＷの受け渡しをする。
カセットステーション２では、カセット載置台５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）に一列に載置自在となっている。そして、このカセット配列方向（Ｘ方向）とカセット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）に対して移送可能、かつ、θ方向（Ｚ軸を中心とする回転方向）に回転自在なウェハ搬送体７が搬送路８に沿って移動自在に設けられており、各カセットＣに対して選択的にアクセスできるようになっている。
ウェハ搬送体７は、ウェハＷの位置合わせを行うアライメント機能を備えている。ウェハ搬送体７は、後述するように、処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属するエクステンション装置３２に対してもアクセスできるように構成されている。
また、カセットステーション２には、線幅測定装置１１０が設けられている。線幅測定装置１１０は、ウェハＷに形成されたレジストパターンの線幅ＣＤを測定するためのものである。
処理ステーション３では、その中心部に主搬送装置１３が設けられており、この主搬送装置１３の周辺には各種処理装置が多段に配置されて処理装置群を構成している。本実施の形態では、４つの処理装置群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が配置されている。第１及び第２の処理装置群Ｇ１、Ｇ２は塗布現像処理システム１の正面側に配置され、第３の処理装置群Ｇ３は、カセットステーション２に隣接して配置され、第４の処理装置群Ｇ４は、インターフェイス部４に隣接して配置されている。さらにオプションとして破線で示した第５の処理装置群Ｇ５を背面側に別途配置可能となっている。主搬送装置１３は、これらの処理装置群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４に配置されている後述する各種処理装置に対して、ウェハＷを搬入出可能である。なお、処理装置群の数や配置は、ウェハＷに施される処理の種類によって異なり、処理装置群の数は、１以上であれば４つでなくてもよい。
第１の処理装置群Ｇ１では、例えば図２に示すように、ウェハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗布装置１７と、本実施の形態に係る現像処理方法が行われる現像処理装置１８とが下から順に２段に配置されている。第２の処理装置群Ｇ２の場合も同様に、レジスト塗布装置１９と、現像処理装置２０とが下から順に２段に積み重ねられている。
第３の処理装置群Ｇ３では、例えば図３に示すように、クーリング装置（ＣＯＬ）３０、アドヒージョン装置（ＡＤＨ）３１、エクステンション装置（ＥＸＴ）３２、プリベーキング装置（ＰＲＥＢＡＫＥ）３３、３４、ポストベーキング装置（ＰＯＢＡＫＥ）３５、３６等が下から順に例えば７段に重ねられている。クーリング装置３０は、ウェハＷを冷却処理するためのものである。アドヒージョン装置３１は、レジスト液とウェハＷとの密着性を高めるためのものである。エクステンション装置３２は、ウェハＷを待機させるためのものである。プリベーキング装置３３、３４は、レジスト液中の溶剤を乾燥させるためのものである。ポストベーキング装置３５、３６は、現像処理後の加熱処理を施すためのものである。
第４の処理装置群Ｇ４では、例えばクーリング装置（ＣＯＬ）４０、エクステンション・クーリング装置（ＥＸＴＣＯＬ）４１、エクステンション装置（ＥＸＴ）４２、クーリング装置（ＣＯＬ）４３、ポストエクスポージャーベーキング（ＰＥＢ）装置４４、４５、ポストベーキング（ＰＯＢＡＫＥ）装置４６、４７等が下から順に例えば８段に積み重ねられている。エクステンション・クーリング装置４１は、載置したウェハＷを冷却しながら待機させるためのものである。ポストエクスポージャーベーキング装置４４、４５は、露光処理後の加熱処理を行うためのものである。
インターフェイス部４の中央部にはウェハ搬送体５０が設けられている。ウェハ搬送体５０は、Ｘ方向（図１中の上下方向）、Ｚ方向（垂直方向）の移動とθ方向（Ｚ軸を中心とする回転方向）の回転が自在にできるように構成されている。ウェハ搬送体５０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４１、エクステンション装置４２、周辺露光装置５１及び図示しない露光装置に対してアクセスして、各々に対してウェハＷを搬送できるように構成されている。
次に、図４から図７を参照し、現像処理装置１８について説明する。図４は、現像処理装置１８の全体構成を示す断面図である。図５は、現像処理装置１８を示す平面図である。図６は、現像処理装置１８に用いられる第１の現像液供給ノズル７０を示す斜視図である。図７は、現像処理装置１８に用いられる第１の現像液供給ノズル７０を示す断面図である。
図４及び図５に示すように、現像処理装置１８のケーシング１８ａ内には、ウェハＷを吸着し、保持する吸着保持手段であるスピンチャック６０が設けられている。スピンチャック６０の下方には、このスピンチャック６０を回転させる、例えばモータ等を備えた回転駆動機構６１が設けられている。この回転駆動機構６１は、回転制御装置６２によって、その駆動が回転自在に制御されており、ウェハＷを所定の回転時間、回転数、回転加速度で回転させ、又は停止させることができるように構成されている。また、スピンチャック６０の回転駆動機構６１には、スピンチャック６０を上下に移動自在とする機能が備えられており、ウェハＷの搬入出時にスピンチャック６０を上下に移動させて、主搬送装置１３との間でウェハＷの受け渡しができるようになっている。
スピンチャック６０の外周外方には、スピンチャック６０の外周を取り囲むようにして、上面が開口した環状のカップ６５が設けられており、スピンチャック６０上に吸着保持され、回転されたウェハＷから飛散した現像液等を受け止め、周辺の装置が汚染されないようになっている。カップ６５の底部には、前記ウェハＷ等から飛散した現像液等を排液するドレイン管６３と、カップ６５内を排気する排気管６４とが設けられている。また、カップ６５には、スピンチャック６０上に保持されたウェハＷの裏面に対して洗浄液を供給し、ウェハＷの裏面を洗浄する裏面洗浄ノズル６７が設けられている。なお、カップ６５には、図示しない駆動機構が設けられており、カップ６５全体が上下に移動して、後述する第１の現像液供給ノズル７０の移動の妨げにならないように下方に退避できるようになっている。
カップ６５の外方には、カップ６５を取り囲むようにして、上面が開口した方形状のアウトカップ６６が設けられており、カップ６５では受け止めきれないウェハＷ及び後述する第１の現像液供給ノズル７０からの現像液等がそこで受け止められるようになっている。なお、アウトカップ６６には、アウトカップ６６を上下に移動自在とする図示しない駆動機構が設けられており、例えばウェハＷが洗浄される際に上昇し、飛散された洗浄液等をより完全に回収できるようになっている。
ケーシング１８ａ内には、図５に示すように、第１の現像液供給ノズル７０と、第２の現像液供給ノズル７１と、洗浄ノズル７２とが、アウトカップ６６を挟んで両側に配置されている。第１の現像液供給ノズル７０は、主に静止現像の際にウェハＷに現像液を供給するためのものである。第２の現像液供給ノズル７１は、主に回転現像の際にウェハＷに現像液を供給するためのものである。洗浄ノズル７２は、ウェハＷ上面に洗浄液を供給するためのものである。
第１の現像液供給ノズル７０は、図５に示すように、アーム７５により吊り下げられるようにして保持されている。アーム７５は、ケーシング１８ａ内において一方向（図５中の矢印Ｍ方向）に伸びるレール７６上を移動自在に構成されており、その移動速度や移動タイミングは、移動制御装置７７により制御されている。かかる構成により、第１の現像液供給ノズル７０がウェハＷ上をＭ方向に沿って平行に移動することが可能である。また、アーム７５は、モータ等を有する構造になっており、アーム７５が上下方向に移動し、現像液供給時に第１の現像液供給ノズル７０の吐出口先端とウェハＷとの距離を最適に調節できるように構成されている。
第１の現像液供給ノズル７０は、図５、図６に示すように細長の形状をしており、その長さＬＮは、少なくともウェハＷの直径よりも大きくなっている。第１の現像液供給ノズル７０上部には、図示しない現像液供給源からの現像液を第１の現像液供給ノズル７０内に流入させる配管８５の一端が接続されている。第１の現像液供給ノズル７０の下部には、複数の現像液供給口８６が、前記長手方向に一列に設けられている。また、第１の現像液供給ノズル７０の内部には、図７に示すように前記各現像液供給口８６と連通された長手方向に長い液溜部８７が形成されている。そして、配管８５から第１の現像液供給ノズル７０内に流入された現像液を一旦貯留し、その液溜部８７から現像液を各現像液供給口８６から同時に同流量、同圧力で吐出できるように構成されている。
また、図４、図５に示すように、アウトカップ６６の外方に位置する第１の現像液供給ノズル７０の待機位置Ｔには、第１の現像液供給ノズル７０を洗浄する待機洗浄部８８が設けられている。この待機洗浄部８８は、細長の第１の現像液供給ノズル７０を受容するように断面が凹状に形成されており、この待機洗浄部８８内には、第１の現像液供給ノズル７０に付着した現像液を洗浄するための機構が備えられている。
また、現像液をウェハＷの中心に供給するための第２の現像液供給ノズル７１は、アーム８０に支持されており、このアーム８０は、レール７６上を図示しない駆動機構により移動自在に構成されている。従って、第２の現像液供給ノズル７１は、第１の現像液供給ノズル７０と同様に、Ｍ方向に移動自在である。そして、アーム８０がウェハＷの中心上方に位置したときに、第２の現像液供給ノズル７１は、例えばウェハＷの中心に現像液を供給できるように設置されている。こうすることにより、回転されているウェハＷ上に供給された現像液が、ウェハＷ全面に拡散され、ウェハＷ全面において斑なく現像処理されるようになっている。あるいは、第２の現像液供給ノズル７１をウェハＷの中心部から周縁部に移動させつつ、ウェハＷ上に現像液を供給するようにしてもよい。
なお、第２の現像液供給ノズル７１を設けず、回転現像の際、ウェハＷを回転させ、第１の現像液供給ノズル７０から現像液を供給しながら、行ってもよい。
一方、洗浄液である、例えば純水を吐出する洗浄ノズル７２は、リンスアーム８１に支持されており、このリンスアーム８１は、レール７６上を図示しない駆動機構により移動自在に構成されている。従って、洗浄ノズル７２は第１の現像液供給ノズル７０や第２の現像液供給ノズル７１と同様に、Ｍ方向に移動自在である。そして、リンスアーム８１がウェハＷの中心上方に位置したときに、洗浄ノズル７２は、例えばウェハＷの中心に洗浄液を供給できるように設置されている。こうすることにより、回転されているウェハＷ上に供給された洗浄液が、ウェハＷ全面に拡散され、ウェハＷ全面において斑なく洗浄されるようになっている。なお、洗浄ノズル７２をウェハＷの中心部から周縁部に移動させつつ、ウェハＷ上に洗浄液を供給するようにしてもよい。
また、ケーシング１８ａには、ウェハＷを主搬送装置１３によって搬入出するための搬送口９０と、この搬送口９０を開閉自在とするシャッタ９１とが設けられている。そして、ウェハＷを搬入出するとき以外は、シャッタ９１を閉じてケーシング１８ａ内からの処理液の飛散等を防止すると共に所定の雰囲気が保たれている。
次に、図８を参照し、線幅測定装置１１０について説明する。図８は、線幅測定装置１１０の構成の概略を示す縦断面図である。
線幅測定装置１１０は、例えば図８に示すように、ウェハＷを水平に載置する載置台１１１と、光学式表面形状測定計１１２を備えている。載置台１１１は、例えばＸ−Ｙステージになっており、水平方向の２次元方向に移動できる。光学式表面形状測定計１１２は、例えば、光照射部１１３、光検出部１１４及び算出部１１５を備えている。光照射部１１３は、ウェハＷに対して斜方向から光を照射する。光検出部１１４は、光照射部１１３から照射されウェハＷで反射した光を検出する。算出部１１５は、当該光検出部１１４の受光情報に基づいてウェハＷ上のレジストパターンの線幅ＣＤを算出する。線幅測定装置１１０は、例えばスキャトロメトリ（Scatterometry）法を用いてレジストパターンの線幅ＣＤを測定するものである。スキャトロメトリ法を用いる場合、算出部１１５において、光検出部１１４により検出されたウェハＷの面内の光強度分布と、予め記憶されている仮想の光強度分布とを照合する。そして、その照合された仮想の光強度分布に対応するレジストパターンの線幅ＣＤを求めることにより、レジストパターンの線幅ＣＤを測定できる。
また、線幅測定装置１１０は、光照射部１１３及び光検出部１１４に対してウェハＷを相対的に水平移動させることによって、ウェハＷの面内の複数の測定点における線幅ＣＤを測定することができる。
以上のように構成された塗布現像処理システム１で行われる塗布現像処理は、例えば図１に示す本体制御部１０によって制御される。本体制御部１０は、線幅測定装置１１０によるウェハＷ上のレジストパターンの線幅測定も制御している。本体制御部１０は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えた汎用コンピュータにより構成され、記憶されたプログラムを実行してウェハ処理や線幅測定を制御できる。なお、本体制御部１０のプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体により本体制御部１０にインストールされたものであってもよい。
次に、図９及び図１０を参照し、本実施の形態に係る現像処理方法を含む塗布現像処理方法について説明する。図９は、塗布現像処理方法の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。図１０は、塗布現像処理方法の各工程におけるウェハＷの状態を示す断面図である。
図９に示すように、本実施の形態に係る現像処理方法を含む塗布現像処理方法は、第１の処理工程（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）、第１の線幅測定工程（ステップＳ１５）、第２の処理工程（ステップＳ１６〜ステップＳ１９）及び第２の線幅測定工程（ステップＳ２０）を有する。第１の処理工程（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）は、第１の塗布処理工程（ステップＳ１１）、第１の露光工程（ステップＳ１２）、第１の加熱処理工程（ステップＳ１３）及び第１の現像処理工程（ステップＳ１４）を有する。第２の処理工程（ステップＳ１６〜ステップＳ１９）は、第２の塗布処理工程（ステップＳ１６）、第２の露光工程（ステップＳ１７）、第２の加熱処理工程（ステップＳ１８）及び第２の現像処理工程（ステップＳ１９）を有する。
最初に、第１の処理工程（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）を行う。
まず、第１の塗布処理工程（ステップＳ１１）を行う。第１の塗布処理工程（ステップＳ１１）では、ウェハ１３０（ウェハＷ）にレジスト液を塗布処理し、第１のレジスト膜１３３を成膜する。図１０（ａ）は、第１の塗布処理工程（ステップＳ１１）におけるウェハ１３０（ウェハＷ）の状態を示す。
第１の塗布処理工程（ステップＳ１１）を行う前に、予め、表面に被エッチング膜１３１が形成されたウェハ１３０（ウェハＷ）上に下部反射防止膜１３２を形成しておく。
ウェハ搬送体７によりカセットＣから未処理のウェハＷを１枚取りだし、第３の処理装置群Ｇ３に属するアドヒージョン装置３１に搬入する。このアドヒージョン装置３１において、レジスト液との密着性を向上させるＨＭＤＳ（Hexamethyldisilazane）などの密着強化剤を塗布する。その後、ウェハＷは、主搬送装置１３によって、クーリング装置３０に搬送され、所定の温度に冷却される。そして、所定温度に冷却されたウェハＷは、レジスト塗布装置１７又は１９に搬送され、ウェハ１３０（ウェハＷ）上にレジスト液が塗布され、第１のレジスト膜１３３が成膜される。
第１のレジスト膜１３３を成膜するのに用いられるレジストの一例は化学増幅型レジストである。具体的な一例として、本例では、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を光源に用いた露光に対応可能な化学増幅型のポジレジストを用いることができる。
そして、第１のレジスト膜１３３が成膜されたウェハ１３０（ウェハＷ）は、主搬送装置１３によって例えばプリベーキング装置３３又は３４に搬送され、加熱処理（プリベーク）が施される。その後、ウェハ１３０（ウェハＷ）は、主搬送装置１３によってエクステンション・クーリング装置４１に搬送され、所定の温度に冷却される。
次に、第１の露光工程（ステップＳ１２）を行う。第１の露光工程（ステップＳ１２）では、第１のレジスト膜１３３が成膜されたウェハ１３０（ウェハＷ）を露光する。図１０（ｂ）は、第１の露光工程（ステップＳ１２）におけるウェハ１３０（ウェハＷ）の状態を示す。
ウェハＷは、エクステンション・クーリング装置４１からウェハ搬送体５０によって取り出され、その後、周辺露光装置５１を経て図示しない露光装置に搬送される。そして、露光装置に搬送されたウェハＷに１回目の露光が施される。
１回目の露光が施されるとき、図１０（ｂ）に示すように、第１のレチクルＲ１を用いて第１のレジスト膜１３３の選択された部分を露光し、例えばアルカリ性の溶剤等よりなる現像液に対して選択的に可溶化させた可溶部１３３ａを発生させる。可溶部１３３ａを選択的に発生させることで、第１のレジスト膜１３３中に、現像液に対して可溶な可溶部１３３ａ及び不溶な不溶部１３３ｂよりなる第１のパターンＰ１を得る。
ここでは、例えば、ラインが配列したパターンを有する第１のレチクルＲ１を用い、第１のパターンＰ１を得る。図１０（ｂ）に示すように、第１のパターンＰ１の線幅Ｌ１０及びスペース幅ＳＰ１０のそれぞれを、例えば３２ｎｍ及び３２ｎｍとすることができる。
そして、１回目の露光が終了したウェハＷは、ウェハ搬送体５０によりエクステンション装置４２に搬送されたあと、主搬送装置１３に保持される。
次に、第１の加熱処理工程（ステップＳ１３）を行う。第１の加熱処理工程（ステップＳ１３）では、ウェハＷを加熱処理する。図１０（ｃ）は、第１の加熱処理工程（ステップＳ１３）におけるウェハ１３０（ウェハＷ）の状態を示す。
主搬送装置１３に保持されているウェハＷは、ポストエクスポージャーベーキング装置４４又は４５に搬送される。そして、ポストエクスポージャーベーキング装置４４又は４５に搬送されたウェハＷに加熱処理（ポストエクスポージャーベーキング）が行われる。加熱処理が終了したウェハＷは、主搬送装置１３によりクーリング装置４３に搬送され、クーリング処理される。
第１の加熱処理工程（ステップＳ１３）を行うことにより、不溶部１３３ｂの可溶部１３３ａへの変化が促進される。従って、図１０（ｃ）に示すように、第１のパターンＰ１の線幅Ｌ１０は、若干減少してＬ１１となり、第１のパターンＰ１のスペース幅ＳＰ１０は、若干増大してＳＰ１１となる。
次に、第１の現像処理工程（ステップＳ１４）を行う。第１の現像処理工程（ステップＳ１４）では、第１の加熱処理工程（ステップＳ１３）が行われたウェハＷを現像処理することによって、第１のレジストパターンＰ１を形成する。図１０（ｄ）は、第１の現像処理工程（ステップＳ１４）におけるウェハ１３０（ウェハＷ）の状態を示す。
第１の加熱処理工程（ステップＳ１３）が終了したウェハＷは、クーリング装置４３から主搬送装置１３により取り出され、現像処理装置１８又は２０に搬送される。例えば現像処理装置１８内に搬送されるウェハＷは、スピンチャック６０上に吸着保持される。そして、待機位置Ｔにある待機洗浄部８８内で待機していた第１の現像液供給ノズル７０が、カップ６５内でありウェハＷの一端部の外方であるスタート位置Ｓ（図５に示す）に移動する。そして、スタート位置Ｓにおいて、現像液の吐出が開始され、その吐出状態が安定するまで試し出しされる。
先ず、第１の現像液供給ノズル７０が現像液を吐出しながら、速度３０〜１００ｍｍ／秒でウェハＷの一端部外方のスタート位置Ｓから他端部外方のエンド位置Ｅまで移動しつつ現像液の供給工程が行われる。このとき、ウェハＷの表面全面に現像液が供給され、所定の厚み、例えば約１ｍｍの現像液の液膜が形成される。そして、第１の現像液供給ノズル７０によって現像液がウェハＷ上に供給されると同時にウェハ１３０（ウェハＷ）の第１のレジスト膜１３３の現像が開始される。
第１の現像処理工程（ステップＳ１４）において、例えばＴＭＡＨ（TetraMethyl Ammonium Hydroxide）等のアルカリ性の溶剤を用いて、第１のレジスト膜１３３の可溶部１３３ａを溶解除去することにより、図１０（ｄ）に示すように、不溶部１３３ｂのみが残り、第１のレジストパターンＰ１が形成される。
第１のレジストパターンＰ１が形成され、現像処理が終了すると、洗浄ノズル７２がウェハＷの中心部上方まで移動され、ウェハＷの所定速度の回転が開始されるとともに、洗浄ノズル７２と裏面洗浄ノズル６７からウェハＷに洗浄液が供給され、ウェハＷが洗浄される。なお、このときカップ６５とアウトカップ６６が上昇され、ウェハＷから飛散した洗浄液等がそのカップ６５とアウトカップ６６によって受け止められる。
洗浄液の供給が停止されると、ウェハＷが更に高速で回転され、ウェハＷが乾燥される。そして、ウェハＷのこの乾燥工程が終了すると、ウェハＷの１回目の現像処理が終了し、ウェハＷは主搬送装置１３によって現像処理装置１８から搬出される。主搬送装置１３によって搬出されたウェハＷは、ポストベーキング装置３５又は３６に搬送され、加熱処理（ポストベーク）が施され、その後、エクステンション装置３２に搬送された後、ウェハ搬送体７によってカセットＣに収納される。
次に、第１の線幅測定工程（ステップＳ１５）を行う。第１の線幅測定工程（ステップＳ１５）では、ウェハ１３０（ウェハＷ）に形成された第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１を測定する。
カセットＣ内に収納されているウェハＷは、ウェハ搬送体７により線幅測定装置１１０に搬送される。そして、線幅測定装置１１０により、図１０（ｄ）に示す第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１（Ｌ１１）が測定される。
なお、本実施の形態では、便宜上、線幅ＣＤ１は線幅Ｌ１１を意味するものとする。しかし、線幅ＣＤ１がスペース幅ＳＰ１１を意味するものとしても、後述する溶解速度ＳＲ１１及びＳＲ１２の符号が正負逆になるのみであり、本実施の形態が適用できることに変わりはない。
また、第１の線幅測定工程（ステップＳ１５）では、ウェハＷの面内の中心点等の代表点において測定を行うのでもよく、ウェハＷの面内の複数の測定点において測定を行うのでもよい。
次に、第２の処理工程（ステップＳ１６〜ステップＳ１９）を行う。
まず、第２の塗布処理工程（ステップＳ１６）を行う。第２の塗布処理工程（ステップＳ１６）では、ウェハＷにレジスト液を塗布処理し、第２のレジスト膜１３５を成膜する。図１０（ｅ）及び図１０（ｆ）は、第２の塗布処理工程（ステップＳ１６）におけるウェハ１３０（ウェハＷ）の状態を示す。
なお、第２のレジスト膜１３５は、本発明におけるレジスト膜に相当する。
ただし、第２の塗布処理工程（ステップＳ１６）の前に、ウェハ１３０（ウェハＷ）に対し、第１の処理工程（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）で作成した第１のレジストパターンＰ１の表面処理、例えば紫外線照射によるキュア処理を行ってもよい。これにより、第２の塗布処理工程（ステップＳ１６）を行う際に、第１のレジストパターンＰ１の溶解又は劣化を防止できる。例えば、塗布現像処理システム１内にキュアユニットを設け、ウェハＷをキュアユニットに搬送し、ウェハＷのキュア処理を行う。すると、図１０（ｅ）に示すように、第１のレジストパターンＰ１の表面１３４がキュア処理される。
このようにして第１のレジストパターンＰ１の表面１３４がキュア処理されたウェハ１３０（ウェハＷ）に、第２の塗布処理工程（ステップＳ１６）を行う。第２の塗布処理工程（ステップＳ１６）でも、第１の塗布処理工程（ステップＳ１１）と同様に、ウェハ搬送体７によりカセットＣから第１のレジストパターンＰ１が形成されたウェハＷを１枚取りだし、アドヒージョン装置３１に搬入し、密着強化剤を塗布する。その後、ウェハＷは、主搬送装置１３によって、クーリング装置３０に搬送され、所定の温度に冷却され、レジスト塗布装置１７又は１９に搬送され、ウェハ１３０（ウェハＷ）上にレジスト液が塗布され、図１０（ｆ）に示すように、第２のレジスト膜１３５が成膜される。
第２のレジスト膜１３５を成膜するのに用いられるレジストの一例も化学増幅型レジストであり、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を光源に用いた露光に対応可能な化学増幅型のポジレジストを用いることができる。
そして、第２のレジスト膜１３５が成膜されたウェハ１３０（ウェハＷ）は、主搬送装置１３によって例えばプリベーキング装置３３又は３４に搬送され、加熱処理（プリベーク）が施される。その後、ウェハ１３０（ウェハＷ）は、主搬送装置１３によってエクステンション・クーリング装置４１に搬送され、所定の温度に冷却される。
次に、第２の露光工程（ステップＳ１７）を行う。第２の露光工程（ステップＳ１７）では、第２のレジスト膜１３５が成膜されたウェハ１３０（ウェハＷ）を露光する。図１０（ｇ）は、第２の露光工程（ステップＳ１７）におけるウェハ１３０（ウェハＷ）の状態を示す。
ウェハＷは、エクステンション・クーリング装置４１からウェハ搬送体５０によって取り出され、その後、周辺露光装置５１を経て図示しない露光装置に搬送される。そして、露光装置に搬送されたウェハＷに２回目の露光が施される。
２回目の露光が施されるときは、図１０（ｇ）に示すように、第２のレチクルＲ２を用いて第２のレジスト膜１３５の選択された部分を露光し、例えばアルカリ性の溶剤等よりなる現像液に対して選択的に可溶化させた可溶部１３５ａを発生させる。可溶部１３５ａを選択的に発生させることで、第２のレジスト膜１３５中に、現像液に対して可溶な可溶部１３５ａ及び不溶な不溶部１３５ｂよりなる第２のパターンＰ２を得る。
ここでは、例えば、ラインが配列したパターンを有する第２のレチクルＲ２を用い、第２のパターンＰ２を得る。図１０（ｇ）に示すように、第２のパターンＰ２の線幅Ｌ２０及びスペース幅ＳＰ２０のそれぞれを、例えば３２ｎｍ及び３２ｎｍとすることができる。
そして、２回目の露光が終了したウェハＷは、ウェハ搬送体５０によりエクステンション装置４２に搬送されたあと、主搬送装置１３に保持される。
次に、第２の加熱処理工程（ステップＳ１８）を行う。第２の加熱処理工程（ステップＳ１８）では、ウェハＷを加熱処理する。図１０（ｈ）は、第２の加熱処理工程（ステップＳ１８）におけるウェハ１３０（ウェハＷ）の状態を示す。
主搬送装置１３に保持されているウェハＷは、ポストエクスポージャーベーキング装置４４又は４５に搬送される。そしてポストエクスポージャーベーキング装置４４又は４５に搬送されたウェハＷに加熱処理（ポストエクスポージャーベーキング）が行われる。加熱処理が終了したウェハＷは、主搬送装置１３によりクーリング装置４３に搬送され、クーリング処理される。
第２の加熱処理工程（ステップＳ１８）を行うことにより、不溶部１３５ｂの可溶部１３５ａへの変化が促進される。従って、図１０（ｈ）に示すように、第２のパターンＰ２の線幅Ｌ２０は、若干減少してＬ２１となり、第２のパターンＰ２のスペース幅ＳＰ２０は、若干増大してＳＰ２１となる。
次に、第２の現像処理工程（ステップＳ１９）を行う。第２の現像処理工程（ステップＳ１９）では、第２の加熱処理工程（ステップＳ１８）が行われたウェハ１３０（ウェハＷ）を現像処理することによって、第２のレジストパターンＰ２を形成する。図１０（ｉ）は、第２の現像処理工程（ステップＳ１９）におけるウェハ１３０（ウェハＷ）の状態を示す。
なお、第２の現像処理工程（ステップＳ１９）は、本発明における現像処理方法に相当するものであり、その具体的な処理方法は、後述する。
第２の現像処理工程（ステップＳ１９）においても、例えばＴＭＡＨ等のアルカリ性の溶剤を用いて、第２のレジスト膜１３５の可溶部１３５ａを溶解除去することにより、図１０（ｉ）に示すように、不溶部１３５ｂのみが残り、第２のレジストパターンＰ２が形成される。
ただし、第２の現像処理工程（ステップＳ１９）を行うことにより、第２のレジスト膜１３５の不溶部１３５ｂの表面が現像液に溶解する。そのため、図１０（ｉ）に示すように、第２のレジストパターンＰ２の線幅Ｌ２１は、若干減少してＬ２２となり、第２のレジストパターンＰ２のスペース幅ＳＰ２１は、若干増大してＳＰ２２となる。また、第２の現像処理工程（ステップＳ１９）を行うことにより、第１のレジストパターンＰ１の不溶部１３３ｂの表面も現像液に溶解する。そのため、図１０（ｉ）に示すように、第１のレジストパターンＰ１の線幅Ｌ１１は、若干減少してＬ１２となり、第１のレジストパターンＰ１のスペース幅ＳＰ１１は、若干増大してＳＰ１２となる。
そして、第２の処理工程（ステップＳ１６〜ステップＳ１９）が終了したウェハＷは、主搬送装置１３によって現像処理装置１８から搬出される。主搬送装置１３によって搬出されたウェハＷは、ポストベーキング装置３５又は３６に搬送され、加熱処理（ポストベーク）が施され、その後、エクステンション装置３２に搬送された後、ウェハ搬送体７によってカセットＣに収納される。
次に、第２の線幅測定工程（ステップＳ２０）を行う。第２の線幅測定工程（ステップＳ２０）では、ウェハ１３０（ウェハＷ）に残存する第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１（Ｌ１２）及び形成された第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２（Ｌ２２）を測定する。
カセットＣ内に収納されているウェハＷは、ウェハ搬送体７により線幅測定装置１１０に搬送される。そして、線幅測定装置１１０により、図１０（ｉ）に示す第１のレジストパターンＰ１の線幅Ｌ１２及びスペース幅ＳＰ１２、並びに第２のレジストパターンＰ２の線幅Ｌ２２及びスペース幅ＳＰ２２が測定される。
なお、本実施の形態では、便宜上、線幅ＣＤ２は線幅Ｌ２２を意味するものとする。しかし、線幅ＣＤ２がスペース幅ＳＰ２２を意味するものとしても、後述する溶解速度ＳＲ２１及びＳＲ２２の符号が正負逆になるのみであり、本実施の形態が適用できることに変わりはない。
また、第２の線幅測定工程（ステップＳ２０）でも、第１の線幅測定工程（ステップＳ１５）と同様に、ウェハＷの面内の中心点等の代表点において測定を行うのでもよく、ウェハＷの面内の複数の測定点において測定を行うのでもよい。
なお、第２の線幅測定工程（ステップＳ２０）まで行うことによって、本実施の形態に係る現像処理方法を含む塗布現像処理方法が終了したウェハＷは、図１０（ｊ）に示すように、塗布現像処理システム１と別に設けられたエッチング装置において、被エッチング膜１３１に対してエッチングを行うことができる。
次に、図１１から図１３を参照し、本実施の形態に係る現像処理方法である第２の現像処理工程（ステップＳ１９）について説明する。図１１は、第２の現像処理工程（ステップＳ１９）の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。図１２は、第１の工程（ステップＳ１９５）及び第２の工程（ステップＳ１９６）の手順を説明するためのタイミングチャートである。図１３は、第２の現像処理工程（ステップＳ１９）の各工程におけるウェハＷの状態を示す断面図である。
図１１に示すように、本実施の形態に係る第２の現像処理工程（ステップＳ１９）は、第１のデータ準備工程（ステップＳ１９１）、第２のデータ準備工程（ステップＳ１９２）、時間比率調整工程（ステップＳ１９３）、合計時間調整工程（ステップＳ１９４）、第１の工程（ステップＳ１９５）、第２の工程（ステップＳ１９６）、リンス処理工程（ステップＳ１９７）、乾燥工程（ステップＳ１９８）及び回転停止工程（ステップＳ１９９）を有する。
なお、第１のデータ準備工程（ステップＳ１９１）から合計時間調整工程（ステップＳ１９４）は、第２の現像処理工程（ステップＳ１９）が開始される前に予め行っておいてもよい。
始めに、第１のデータ準備工程（ステップＳ１９１）を行う。第１のデータ準備工程（ステップＳ１９１）では、後述する第１の時間ｔ１と第１の時間ｔ１及び第２の時間ｔ２の合計時間（以下、「合計時間Ｔ」という）との時間比率（以下、「時間比率ＲＴ」という）と、第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１との関係を示す第１のデータを準備する。
複数のウェハＷよりなる第１のウェハ群の各ウェハＷに、前述した第１の処理工程（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）を行うことによって、第１のレジストパターンＰ１を形成する。そして、第２の処理工程（ステップＳ１６〜ステップＳ１９）を行うことによって、第２のレジストパターンＰ２を形成する。このとき、第２の処理工程（ステップＳ１６〜ステップＳ１９）の第２の現像処理工程（ステップＳ１９）については、ウェハＷ毎に後述する時間比率ＲＴを変えて第１の工程（ステップＳ１９５）及び第２の工程（ステップＳ１９６）を行う。第２の処理工程（ステップＳ１６〜ステップＳ１９）まで行った後、第２の線幅測定工程（ステップＳ２０）を行って、各ウェハＷに残存する第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１を、線幅測定装置１１０を用いて測定する。これにより、時間比率ＲＴと、第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１との関係を示す第１のデータを準備する。
次に、第２のデータ準備工程（ステップＳ１９２）を行う。第２のデータ準備工程（ステップＳ１９２）では、後述する第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２との合計時間Ｔと、第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２との関係を示す第２のデータを準備する。
複数のウェハＷよりなる第２のウェハ群の各ウェハＷに、前述した第１の処理工程（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）を行うことによって、第１のレジストパターンＰ１を形成する。そして、第２の処理工程（ステップＳ１６〜ステップＳ１９）を行うことによって、第２のレジストパターンＰ２を形成する。このとき、第２の処理工程（ステップＳ１６〜ステップＳ１９）の第２の現像処理工程（ステップＳ１９）については、ウェハＷ毎に後述する第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２との合計時間Ｔを変えて第１の工程（ステップＳ１９５）及び第２の工程（ステップＳ１９６）を行う。第２の処理工程（ステップＳ１６〜ステップＳ１９）まで行った後、第２の線幅測定工程（ステップＳ２０）を行って、各ウェハＷに形成されている第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２を、線幅測定装置１１０を用いて測定する。これにより、後述する第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２との合計時間Ｔと、第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２との関係を示す第２のデータを準備する。
あるいは、複数のウェハＷよりなる単一のウェハ群の各ウェハＷに、ウェハＷ毎に時間比率ＲＴ及び合計時間Ｔよりなる２変数を独立に変えて２行２列のマトリクス状に設定された複数の条件で、第１の工程（ステップＳ１９５）及び第２の工程（ステップＳ１９６）を行ってもよい。これにより、第１のデータ準備工程（ステップＳ１９１）及び第２のデータ準備工程（ステップＳ１９２）をまとめて行うことができる。
次に、時間比率調整工程（ステップＳ１９３）を行う。時間比率調整工程（ステップＳ１９３）では、第１のデータに基づいて、残存する第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１が第１の所定値ＣＤ１ｔに等しくなるように、時間比率ＲＴを調整する。具体的な調整方法は、後で説明する。
次に、合計時間調整工程（ステップＳ１９４）を行う。合計時間調整工程（ステップＳ１９４）では、第２のデータに基づいて、形成される第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２が第２の所定値ＣＤ２ｔに等しくなるように、第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２との合計時間Ｔを調整する。具体的な調整方法は、後で説明する。
次に、第１の工程（ステップＳ１９５）を行う。第１の工程（ステップＳ１９５）では、ウェハＷの表面に現像液ＤＥを供給し、表面に現像液ＤＥが供給されたウェハＷを静止させ、現像液ＤＥの供給を停止した状態で、図１２に示すように、第１の時間ｔ１の間、ウェハＷを現像処理（静止現像）する。図１３（ａ）は、第１の工程（ステップＳ１９５）におけるウェハ１３０（ウェハＷ）の状態を示す。
第１の工程（ステップＳ１９５）では、待機位置Ｔにある待機洗浄部８８内で待機していた第１の現像液供給ノズル７０が、カップ６５内でありウェハＷの一端部の外方であるスタート位置Ｓ（図５に示す）に移動する。そして、第１の現像液供給ノズル７０が現像液ＤＥを吐出しながら、速度３０〜１００ｍｍ／秒でウェハＷの一端部外方のスタート位置Ｓから他端部外方のエンド位置Ｅまで移動しつつ現像液ＤＥの供給が行われる。このとき、ウェハＷの表面全面に現像液ＤＥが供給され、図１３（ａ）に示すように、所定の厚み、例えば約１ｍｍの現像液ＤＥの液膜が供給される。なお、ウェハＷの直径が３００ｍｍ程度の場合、第１の現像液供給ノズル７０による現像液ＤＥの供給にかかる時間は、３〜１０秒となる。そして、第１の現像液供給ノズル７０のエンド位置Ｅまでの移動が終了し、現像液ＤＥの供給が停止すると同時にウェハＷの現像が開始され、所定の第１の時間ｔ１の間、例えば１５秒間、表面に現像液ＤＥが供給されたウェハＷを静止させた状態で現像する。
ここでは、便宜上、第１の現像液供給ノズル７０のエンド位置Ｅまでの移動が終了し、現像液ＤＥの供給が停止してから第１の工程（ステップＳ１９５）が終了するまでの時間を第１の時間ｔ１とする。ただし、第１のデータを準備し、第１のデータに基づいて時間を調整するために、第１の時間ｔ１の始期の基準が一定であればよい。従って、現像液ＤＥを吐出した状態で第１の現像液供給ノズル７０がスタート位置Ｓから移動し始めてから第１の工程（ステップＳ１９５）が終了するまでの時間を第１の時間ｔ１としてもよい。
次に、第２の工程（ステップＳ１９６）を行う。第２の工程（ステップＳ１９６）では、ウェハＷを回転させながら、第２の時間ｔ２の間、ウェハＷの表面に現像液ＤＥを供給することによって、ウェハＷを現像処理（回転現像）する。図１３（ｂ）は、第２の工程（ステップＳ１９６）におけるウェハ１３０（ウェハＷ）の状態を示す。
第２の工程（ステップＳ１９６）では、第２の現像液供給ノズル７１が、ウェハＷの中心部上方まで移動する。そして、ウェハＷの所定速度の回転が開始されるとともに、第２の現像液供給ノズル７１からウェハＷに現像液ＤＥが供給され、ウェハＷを現像する。このとき、第２の現像液供給ノズル７１からは、図示しない装置コントローラの現像処理プログラムに設定された所定の流量、例えば５００ｍｌ／分で、現像液ＤＥが供給される。また、ウェハＷは、図示しない装置コントローラの現像処理プログラムに設定された所定の第２の時間ｔ２の間、例えば８秒間、所定の回転数ＶＲ、例えば１０００ｒｐｍで、回転制御装置６２によって制御されて回転する。
次に、リンス処理工程（ステップＳ１９７）を行う。リンス処理工程（ステップＳ１９７）では、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷの表面にリンス液を供給することによって、ウェハＷをリンス処理する。
リンス処理工程（ステップＳ１９７）では、洗浄ノズル７２が、ウェハＷの中心部上方まで移動する。そして、ウェハＷの所定速度の回転が開始されるとともに、洗浄ノズル７２からウェハＷに洗浄液が供給され、ウェハＷが洗浄される。このとき、カップ６５とアウトカップ６６が上昇し、ウェハＷから飛散した洗浄液等がカップ６５とアウトカップ６６によって受け止められる。
次に、乾燥工程（ステップＳ１９８）を行う。乾燥工程（ステップＳ１９８）では、リンス液の供給を停止した状態で、ウェハＷを回転させながら、振り切り乾燥する。そして、回転停止工程（ステップＳ１９９）を行い、ウェハＷの回転を停止して、第２の現像処理工程（ステップＳ１９）は終了する。
次に、図１３から図１６を参照し、時間比率調整工程（ステップＳ１９３）において時間比率ＲＴを調整する方法、及び合計時間調整工程（ステップＳ１９４）において合計時間Ｔを調整する方法について説明する。図１４は、第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１及び第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２のいずれかと、第１の時間ｔ１及び第２の時間ｔ２のいずれかとの関係を示すグラフである。図１４（ａ）は、線幅ＣＤ１と第１の時間ｔ１との関係を示す。図１４（ｂ）は、線幅ＣＤ１と第２の時間ｔ２との関係を示す。図１４（ｃ）は、線幅ＣＤ２と第１の時間ｔ１との関係を示す。図１４（ｄ）は、線幅ＣＤ２と第２の時間ｔ２との関係を示す。図１５は、第１の時間ｔ１の間、静止現像を行い、第２の時間ｔ２の間、回転現像を行うときの、第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１及び第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２の変化を示すグラフである。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、それぞれ線幅ＣＤ１及び線幅ＣＤ２について示す。図１６は、第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１が第１の所定値ＣＤ１ｔに等しくなり、第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２が第２の所定値ＣＤ２ｔに等しくなるように、第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２を調整する方法を説明するためのグラフである。図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、それぞれ線幅ＣＤ１及び線幅ＣＤ２について示す。
第１の処理工程（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）を行うことによってウェハＷに形成され、第２の現像処理工程（ステップＳ１９）の第１の工程（ステップＳ１９５）が行われる直前の第１のレジストパターンＰ１の線幅は、Ｌ１１である。また、第２の処理工程（ステップＳ１６〜ステップＳ１９）の第２の加熱処理工程（ステップＳ１８）までの工程を行うことによって残存する不溶部１３５ｂとして形成され、第２の現像処理工程（ステップＳ１９）の第１の工程（ステップＳ１９５）が行われる直前の第２のレジストパターンＰ２の線幅は、Ｌ２１である。
前述したように、第１の工程（ステップＳ１９５）及び第２の工程（ステップＳ１９６）では、例えばＴＭＡＨ等のアルカリ性の溶剤である現像液ＤＥを用いて、第２のレジスト膜１３５の可溶部１３５ａを溶解除去する。これにより、第２のレジスト膜１３５の不溶部１３５ｂのみが残り、第２のレジストパターンＰ２が形成される。
このとき、第２のレジスト膜１３５の不溶部１３５ｂの現像液ＤＥと接触する表面部分では、時間の経過に伴って不溶部１３５ｂの可溶部１３５ａへの変化が進行するとともに、可溶部１３５ａに変化した部分が更に溶解する。このため、第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２は、時間とともに減少する。
図１４（ｃ）に示すように、第１の工程（ステップＳ１９５）における、第２のレジスト膜１３５の溶解速度（第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２の減少する速度）は、有限の値であるＳＲ２１である。また、図１４（ｄ）に示すように、第２の工程（ステップＳ１９６）における、第２のレジスト膜１３５の溶解速度（第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２の減少する速度）は、有限の値であるＳＲ２２である。なお、ＳＲ２１、ＳＲ２２は溶解速度の絶対値の大きさを意味するものとする。
また、第２のレジスト膜１３５については、露光された部分における不溶部１３５ｂの可溶部１３５ａへの変化（可溶化）が完了していない。このため、新鮮な現像液ＤＥに接触しているか否かに関わらず、可溶化の反応性が高い。従って、静止現像（第１の工程）と回転現像（第２の工程）との間の現像方法の差異によらず、溶解速度は略等しくなり、ＳＲ２１＝ＳＲ２２が成り立つ。
一方、不溶部１３３ｂよりなり、ウェハＷに既に形成されている第１のレジストパターンＰ１の現像液ＤＥと接触する表面部分でも、時間の経過に伴って不溶部１３３ｂの可溶部１３３ａへの変化が若干進行するとともに、可溶部１３３ａに変化した部分が更に溶解する。このため、第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１も、時間とともに減少する。
図１４（ａ）に示すように、第１の工程（ステップＳ１９５）における、不溶部１３３ｂの溶解速度（第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１の減少する速度）は、有限の値であるＳＲ１１である。また、図１４（ｂ）に示すように、第２の工程（ステップＳ１９６）における、不溶部１３３ｂの溶解速度（第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１の減少する速度）は、有限の値であるＳＲ１２である。なお、第１のレジストパターンＰ１の表面が硬化処理されている場合でも、若干は溶解するため、その溶解に伴って第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１は減少する。また、ＳＲ１１、ＳＲ１２は溶解速度の絶対値の大きさを意味するものとする。
ただし、第１のレジストパターンＰ１については、第１の現像処理工程（ステップＳ１４）が行われた際に、露光された部分における不溶部１３３ｂの可溶部１３３ａへの変化（可溶化）が略完了している。このため、新鮮な現像液ＤＥに接触していないときは、可溶化の反応性は低い。従って、新鮮な現像液ＤＥに接触しにくい静止現像（第１の工程）と、新鮮な現像液ＤＥに接触しやすい回転現像（第２の工程）とでは、溶解速度は大きく異なる。
静止現像である第１の工程（ステップＳ１９５）では、図１３（ａ）に示すように、第１のレジストパターンＰ１は第２のレジスト膜１３５又は第２のレジスト膜１３５が現像液ＤＥに溶解した溶解物１３５ｃに覆われている。そのため、第１のレジストパターンＰ１は、新鮮な現像液ＤＥに接触することができず、溶解速度ＳＲ１１は比較的小さくなる。一方、回転現像である第２の工程（ステップＳ１９６）では、図１３（ｂ）に示すように、第２のレジスト膜１３５の溶解物１３５ｃが次々に洗い流される。そのため、第１のレジストパターンＰ１は、常に新鮮な現像液ＤＥに接触することができ、溶解速度ＳＲ１２は比較的大きくなる。従って、ＳＲ１１＜ＳＲ１２が成り立つ。図１４（ａ）から図１４（ｄ）には、一例として、ＳＲ１１＜ＳＲ１２＜ＳＲ２１＝ＳＲ２２である場合を示す。
なお、第１のレジストパターンＰ１が第２のレジスト膜１３５に覆われていて現像液ＤＥに接触しないこともあるため、ＳＲ１１はＳＲ１２、ＳＲ２１、ＳＲ２２に比べると無視できるほど小さくなる場合もある。このときは、ＳＲ１１＝０としてもよい。
ＳＲ１１＜ＳＲ１２＜ＳＲ２１＝ＳＲ２２の関係が満たされるときに、第１の時間ｔ１の間、静止現像（第１の工程）を行い、第２の時間ｔ２の間、回転現像（第２の工程）を行うときは、線幅ＣＤ１及び線幅ＣＤ２の変化は、それぞれ図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示される。
図１５（ｂ）に示すように、第２のレジストパターンＰ２については、線幅ＣＤ２は、第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２との合計時間Ｔに依存し、時間比率ＲＴ（＝ｔ１／Ｔ）に依存しない。従って、第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２との合計時間Ｔを調整することによって、線幅ＣＤ２を自在に変化させることができる。
一方、図１５（ａ）に示すように、第１のレジストパターンＰ１については、静止現像（第１の工程）における溶解速度ＳＲ１１は、回転現像（第２の工程）における溶解速度ＳＲ１２よりも小さい。従って、時間比率ＲＴ（＝ｔ１／Ｔ）を調整することによって、線幅ＣＤ１を自在に変化させることができる。
線幅ＣＤ１が第１の所定値ＣＤ１ｔに等しくなるように時間比率ＲＴを調整し、線幅ＣＤ２が第２の所定値ＣＤ２ｔに等しくなるように合計時間Ｔを調整した例を図１６に示す。図１６（ｂ）に示すように、合計時間Ｔを所定値Ｔ１に調整することによって、線幅ＣＤ２が第２の所定値ＣＤ２ｔに等しくなるようにすることができる。また、図１６（ａ）に示すように、合計時間Ｔを所定値Ｔ１に調整した上で時間比率ＲＴをＲＴ１（＝ｔ１／Ｔ１）に調整することによって、線幅ＣＤ１が第１の所定値ＣＤ１ｔに等しくなるようにすることができる。
また、第１の所定値ＣＤ１ｔと第２の所定値ＣＤ２ｔとを等しく設定することによって、線幅ＣＤ１と線幅ＣＤ２とが等しくなるようにすることができる。
なお、図１６（ｂ）では、合計時間Ｔ＝０、すなわち、第２の現像処理工程（ステップＳ１９）を行う前は、線幅ＣＤ２がＬ２１であることを示している。また、図１６（ａ）では、ＳＲ１１＝０である例において、時間比率ＲＴが１のとき、すなわち静止現像（第１の工程）のみを行い回転現像（第２の工程）を行わないときは、線幅ＣＤ１がＬ１１のまま変化しないことを示している。
以上、本実施の形態によれば、ＬＬＥによるダブルパターニングにおける２回目の現像処理を行う際に、静止現像（第１の工程）を第１の時間ｔ１の間行い、その後、回転現像（第２の工程）を第２の時間ｔ２の間行う。静止現像（第１の工程）及び回転現像（第２の工程）における、第２のレジストパターンＰ２の溶解速度ＳＲ２１、ＳＲ２２は略等しい。しかし、静止現像（第１の工程）における第１のレジストパターンＰ１の溶解速度ＳＲ１１は、回転現像（第２の工程）における第１のレジストパターンＰ１の溶解速度ＳＲ１２よりも小さい。従って、第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２との合計時間Ｔ、第１の時間ｔ１と合計時間Ｔとの時間比率ＲＴを調整することによって、第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１、第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２を独立に制御することができる。
また、線幅ＣＤ１と線幅ＣＤ２とが等しくなるように制御することもできる。このため、ダブルパターニングにおいて、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とで構成される微細なレジストパターンを形成する際に、その形状を精度良く制御することができる。
また、第２の現像処理工程（ステップＳ１９）の処理条件を調整することによって、線幅ＣＤ１及び線幅ＣＤ２のいずれも制御することができる。このため、第１の処理工程（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）の処理条件を調整し直す必要ない。そのため、線幅ＣＤ１及び線幅ＣＤ２を容易に制御することができる。
なお、本実施の形態では、第１の工程（ステップＳ１９５）において、ウェハＷの表面に現像液を供給し、表面に現像液が供給されたウェハＷを静止させ、現像液の供給を停止した状態で、第１の時間ｔ１の間、ウェハＷを現像処理する例について説明した。しかし、第１の工程（ステップＳ１９５）は、第２の工程（ステップＳ１９６）よりも残存する第１のレジストパターンＰ１に新鮮な現像液が接触しにくい条件であればよく、現像液の供給を停止した例に限られない。従って、第１の工程（ステップＳ１９５）において、ウェハＷの表面に現像液を供給し、表面に現像液が供給されたウェハＷを静止させ、現像液の供給を完全に停止しない状態で、第１の時間ｔ１の間、ウェハＷを現像処理してもよい。
また、本実施の形態では、第１の工程（ステップＳ１９５）において、静止現像処理する例、すなわちウェハＷの表面に現像液を供給し、表面に現像液が供給されたウェハＷを静止させた状態で、第１の時間ｔ１の間、ウェハＷを現像処理する例について説明した。しかし、第１の工程（ステップＳ１９５）は、第２の工程（ステップＳ１９６）よりも残存する第１のレジストパターンＰ１に新鮮な現像液が接触しにくい条件であればよく、静止現像に限られない。従って、例えば、第１の工程（ステップＳ１９５）において、ウェハＷを比較的低い第１の回転数で回転させながら、第１の時間ｔ１の間、ウェハＷの表面に現像液を供給することによって、ウェハＷを現像処理してもよい。そして、第２の工程（ステップＳ１９６）において、ウェハＷを第１の回転数よりも高い第２の回転数で回転させながら、第２の時間ｔ２の間、ウェハＷの表面に現像液を供給することによって、ウェハＷを現像処理してもよい。
（実施の形態の変形例）
次に、図１７及び図１８を参照し、本発明の実施の形態の変形例に係る現像処理方法、その現像処理方法を含む塗布現像処理方法について説明する。
本変形例は、第１の処理工程（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）を行った後、第１の線幅測定工程（ステップＳ１５）で測定した第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１の測定値に基づいて、時間比率ＲＴ及び合計時間Ｔを調整する点で、実施の形態と相違する。
本変形例でも、図１から図３を用いて説明した塗布現像処理システム１を用いることができる。また、本変形例でも、図４から図７を用いて説明した現像処理装置１８を用いることができる。また、本変形例でも、図８を用いて説明した線幅測定装置１１０を用いることができる。
また、本変形例に係る現像処理方法を含む塗布現像処理方法も、図９及び図１０を用いて説明した塗布現像処理方法と同様にすることができる。
次に、図１７を参照し、本変形例に係る現像処理方法である第２の現像処理工程（ステップＳ１９）について説明する。また、図１８を参照し、時間比率調整工程（ステップＳ１９３´）において時間比率ＲＴを調整する方法、及び合計時間調整工程（ステップＳ１９４）において合計時間Ｔを調整する方法について説明する。図１７は、第２の現像処理工程（ステップＳ１９）の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。図１８は、第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１が第１の所定値ＣＤ１ｔに等しくなり、第２のレジストパターンＰ２の線幅ＣＤ２が第２の所定値ＣＤ２ｔに等しくなるように、第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２を調整する方法を説明するためのグラフである。図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、それぞれ線幅ＣＤ１及び線幅ＣＤ２について示す。
図１７に示すように、本変形例に係る第２の現像処理工程（ステップＳ１９）は、第１のデータ準備工程（ステップＳ１９１）、第２のデータ準備工程（ステップＳ１９２）、時間比率調整工程（ステップＳ１９３´）、合計時間調整工程（ステップＳ１９４）、第１の工程（ステップＳ１９５）、第２の工程（ステップＳ１９６）、リンス処理工程（ステップＳ１９７）、乾燥工程（ステップＳ１９８）及び回転停止工程（ステップＳ１９９）を有する。このうち、時間比率調整工程（ステップＳ１９３´）以外の各工程は、実施の形態において図１１を用いて説明した各工程と同様にすることができる。
一方、本変形例では、時間比率調整工程（ステップＳ１９３´）において、第１の線幅測定工程（ステップＳ１５）で測定した第１のレジストパターンＰ１の線幅の測定値Ｌ１１ｍと第１のデータとに基づいて、残存する第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１が第１の所定値ＣＤ１ｔに等しくなるように、時間比率ＲＴを調整する。
第１の処理工程（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）の後、第１の線幅測定工程（ステップＳ１５）を行って、ウェハＷに形成された第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１を測定し、測定値Ｌ１１ｍを求めておく。
本変形例でも、図１５（ｂ）を用いて説明したのと同様に、第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２との合計時間Ｔを調整することによって、線幅ＣＤ２を自在に変化させることができる。また、図１５（ａ）を用いて説明したのと同様に、第１の時間ｔ１と合計時間Ｔとの時間比率ＲＴ（＝ｔ１／Ｔ１）を調整することによって、線幅ＣＤ１を自在に変化させることができる。
従って、線幅ＣＤ２については、本変形例でも、実施の形態と同様に、図１８（ｂ）に示すように、合計時間Ｔを所定値Ｔ１に調整することによって、線幅ＣＤ２が第２の所定値ＣＤ２ｔに等しくなるようにすることができる。
一方、線幅ＣＤ１については、複数のウェハＷよりなるウェハ群の各ウェハＷに連続して処理を行う場合において、経時変化等により、あるウェハＷにおける第１の工程（ステップＳ１９５）の直前の第１のレジストパターンＰ１の線幅Ｌ１１が、最初のウェハＷにおける線幅Ｌ１１と異なる場合がある。そうすると、図１８（ａ）に示すように、第２の現像処理工程（ステップＳ１９）の後に残存する第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１と時間比率ＲＴ（＝ｔ１／Ｔ）との関係を示す直線は、点線で表される直線Ｂ１からずれ、実線で表される直線Ｂ２となる。
このときは、線幅ＣＤ１を第１の所定値ＣＤ１ｔに等しくするための時間比率ＲＴを、直線Ｂ１に基づいて求められるＲＴ１から、直線Ｂ２に基づいて求められるＲＴ１´に補正する。これにより、第１の処理工程（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）で形成された第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１がＬ１１からずれていた場合でも、第２の現像処理工程（ステップＳ１９）の後残存する第１のレジストパターンＰ１の線幅ＣＤ１が第１の所定値ＣＤ１ｔに等しくなるようにすることができる。
なお、本変形例でも、第１の工程（ステップＳ１９５）において、ウェハＷの表面に現像液を供給し、表面に現像液が供給されたウェハＷを静止させ、現像液の供給を完全に停止しない状態で、第１の時間ｔ１の間、ウェハＷを現像処理してもよい。
また、本変形例でも、第１の工程（ステップＳ１９５）において、ウェハＷを比較的低い第１の回転数で回転させながら、第１の時間ｔ１の間、ウェハＷの表面に現像液を供給することによって、ウェハＷを現像処理してもよい。そして、第２の工程（ステップＳ１９６）において、ウェハＷを第１の回転数よりも高い第２の回転数で回転させながら、第２の時間ｔ２の間、ウェハＷの表面に現像液を供給することによって、ウェハＷを現像処理してもよい。
以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１３０、Ｗ ウェハ
１３３ 第１のレジスト膜
１３５ 第２のレジスト膜（レジスト膜）
ＣＤ１、ＣＤ２ 線幅
ＣＤ１ｔ 第１の所定値
ＣＤ２ｔ 第２の所定値
ＤＥ 現像液
Ｐ１ 第１のレジストパターン
Ｐ２ 第２のレジストパターン
ｔ１ 第１の時間
ｔ２ 第２の時間
ＲＴ 時間比率
Ｔ 合計時間

Claims (6)

  1. 基板の表面に第１のレジストパターンを形成し、形成されている前記第１のレジストパターンを被覆するように、前記基板の表面にレジスト膜を成膜し、前記レジスト膜が成膜されている前記基板を露光した後、前記第１のレジストパターンが残存する状態で前記基板の表面に前記レジスト膜よりなる第２のレジストパターンを形成するために、露光された前記基板を現像処理する現像処理方法であって、
    前記基板の表面に現像液を供給し、前記表面に現像液が供給された前記基板を静止させた状態で、第１の時間の間、前記基板を現像処理する第１の工程と、
    前記第１の工程の後、前記基板を回転させながら、第２の時間の間、前記基板の表面に現像液を供給することによって、前記基板を現像処理する第２の工程と
    を有し、
    前記第１の時間と前記第１の時間及び前記第２の時間の合計時間との時間比率は、残存する前記第１のレジストパターンの線幅が第１の所定値に等しくなるように調整され、
    前記合計時間は、形成される前記第２のレジストパターンの線幅が第２の所定値に等しくなるように調整される、現像処理方法。
  2. 基板の表面に第１のレジストパターンを形成し、形成されている前記第１のレジストパターンを被覆するように、前記基板の表面にレジスト膜を成膜し、前記レジスト膜が成膜されている前記基板を露光した後、前記第１のレジストパターンが残存する状態で前記基板の表面に前記レジスト膜よりなる第２のレジストパターンを形成するために、露光された前記基板を現像処理する現像処理方法であって、
    前記基板を第１の回転数で回転させながら、第１の時間の間、前記基板の表面に現像液を供給することによって、前記基板を現像処理する第１の工程と、
    前記第１の工程の後、前記基板を前記第１の回転数よりも高い第２の回転数で回転させながら、第２の時間の間、前記基板の表面に現像液を供給することによって、前記基板を現像処理する第２の工程と
    を有し、
    前記第１の時間と前記第１の時間及び前記第２の時間の合計時間との時間比率は、残存する前記第１のレジストパターンの線幅が第１の所定値に等しくなるように調整され、
    前記合計時間は、形成される前記第２のレジストパターンの線幅が第２の所定値に等しくなるように調整される、現像処理方法。
  3. 前記第２の所定値は、前記第１の所定値に等しい、請求項１又は請求項２に記載の現像処理方法。
  4. 前記時間比率は、前記時間比率と前記第１のレジストパターンの線幅との関係を示す第１のデータに基づいて調整され、
    前記合計時間は、前記合計時間と前記第２のレジストパターンの線幅との関係を示す第２のデータに基づいて調整される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の現像処理方法。
  5. 複数の基板よりなる第１の基板群の各基板に、前記基板毎に前記時間比率を変えて前記第１の工程及び前記第２の工程を行った後、前記各基板に残存する前記第１のレジストパターンの線幅を測定することによって、前記第１のデータを準備する第１のデータ準備工程と、
    複数の基板よりなる第２の基板群の各基板に、前記基板毎に前記合計時間を変えて前記第１の工程及び前記第２の工程を行った後、前記各基板に形成されている前記第２のレジストパターンの線幅を測定することによって、前記第２のデータを準備する第２のデータ準備工程と
    を有する、請求項４に記載の現像処理方法。
  6. 前記第１のレジストパターンを形成した後、前記レジスト膜を成膜する前に、形成されている前記第１のレジストパターンの線幅を測定する線幅測定工程を有し、
    前記時間比率は、測定された前記第１のレジストパターンの線幅の測定値と、前記第１のデータとに基づいて調整される、請求項４又は請求項５に記載の現像処理方法。
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