JP2006228816A - 熱処理板の温度設定方法，熱処理板の温度設定装置，プログラム及びプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】 レジストパターンの線幅がウェハ面内で均一に形成されるように，熱板の温度設定を行う。
【解決手段】 ポストエクスポージャーベーキング装置の熱板は，複数の熱板領域に分割されており，各熱板領域毎に温度設定できる。熱板の各熱板領域には，熱板に載置されるウェハ面内の温度を調整するための温度補正値がそれぞれ設定される。この熱板の各熱板領域の温度補正値は，熱板において熱処理されて形成されるレジストパターンの線幅と温度補正値との相関から作成された算出モデルにより算出されて設定される。算出モデルは，レジストパターンの線幅測定値に基づいて，ウェハ面内の線幅が均一になるような温度補正値を算出する。
【選択図】 図１１

Description

本発明は，熱処理板の温度設定方法，熱処理板の温度設定装置，プログラム及びプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
例えば半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィー工程では，例えばウェハ上にレジスト液を塗布しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理，レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理，露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させる加熱処理（ポストエクスポージャーベーキング），露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ，ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。
例えば上述のポストエクスポージャーベーキングなどの加熱処理は，通常加熱処理装置で行われている。加熱処理装置は，ウェハを載置して加熱する熱板を備えている。熱板には，例えば給電により発熱するヒータが内蔵されており，このヒータによる発熱により熱板は所定温度に調整されている。
上述の加熱処理における熱処理温度は，最終的にウェハ上に形成されるレジストパターンの線幅に大きな影響を与える。そこで，加熱時のウェハ面内の温度を厳格に制御するために，上述の加熱処理装置の熱板は，複数の領域に分割され，各領域毎に独立したヒータが内蔵され，各領域毎に温度調整されている。
しかしながら，上記熱板の各領域の温度調整を，総て同じ設定温度で行うと，例えば各領域の熱抵抗などの相違により，熱板上のウェハ面内の温度がばらつくことがある。このため，熱板の各領域の設定温度は，温度補正（温度オフセット）され，この各領域の温度補正値は，ウェハの面内温度が均一になるように設定されていた（例えば，特許文献１参照。）。
特開２００１-１４３８５０号公報
しかしながら，従来のようにウェハ面内の温度が均一になるように温度補正値を設定しても，実際には，最終的にウェハ上に形成されるレジストパターンの線幅がウェハ面内で均一に形成されていなかった。
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，レジストパターンの線幅がウェハなどの基板面内で均一に形成されるように，熱板などの熱処理板の温度設定を行うことをその目的とする。
上記目的を達成するための本発明は，基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定方法であって，前記熱処理は，基板上にレジストパターンを形成するフォトリソグラフィー工程において行われるものであり，前記熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定され，さらに，前記熱処理板の各領域毎に，熱処理板上の基板の面内温度を調整するための温度補正値が設定され，前記各領域の温度補正値は，熱処理板において熱処理されて形成されるレジストパターンの線幅と温度補正値との相関から作成された算出モデルにより算出されて設定され，前記算出モデルは，レジストパターンの線幅測定値に基づいて，基板面内の線幅が均一になるような温度補正値を算出することを特徴とする。
本発明によれば，熱処理板の各領域の温度補正値が，レジストパターンの線幅と温度補正値との相関から作成された算出モデルにより，レジストパターンの線幅が基板面内で均一になるように算出されて，設定される。この結果，熱処理板における熱処理を通じて形成されたレジストパターンが基板面内において均一に形成される。
基板面内の複数の線幅測定位置における線幅測定値を高さ方向に表すことによって示される基板面内における線幅測定値のばらつき傾向から，基板面内のＸ方向の傾き成分と，基板面内のＸ方向に直交するＹ方向の傾き成分と，基板面内の湾曲成分との各ばらつき傾向成分が求められ，前記算出モデルにより，前記各ばらつき傾向成分が減少するような温度補正値が算出されるようにしてもよい。かかる場合，基板面内の複数の線幅測定値が，３つのばらつき傾向成分に変換され，当該ばらつき傾向成分が減少するように温度補正値が算出されるので，レジストパターンが基板面内で均一になるような温度補正値を容易に算出できる。
前記Ｘ方向の傾き成分とＹ方向の傾き成分は，基板面内の複数の線幅測定値から最小二乗法により求められ，前記湾曲成分は，基板面内における線幅測定値の傾向から前記Ｘ方向の傾き成分とＹ方向の傾き成分を除くことにより求められるようにしてもよい。
前記算出モデルは，レジスト液によって定まる一のモデル成分とレジスト液以外の他の処理条件によって定まる他のモデル成分に分離されていてもよい。かかる場合，例えばレジスト液が変更された場合には，レジスト液に影響される一のモデル成分だけを変更すれば足りるので，レジスト液の変更に簡単かつ迅速に対応できる。
前記他のモデル成分は，フォトリソグラフィー工程における露光処理条件によって定まる第１のモデル成分と，露光処理条件以外の処理条件によって定まる第２のモデル成分にさらに分離されていてもよい。
前記各領域の温度補正値は，少なくとも熱処理温度とレジスト液の種類の組み合わせにより定まる処理レシピ毎に設定されていてもよい。かかる場合，レジストパターンの線幅に影響を与える熱処理温度とレジスト液の種類のいずれかが変更された場合に，各領域の温度補正値が変更される。この結果，加熱処理が常に適正な面内温度で行われるので，最終的に形成されるレジストパターンの線幅が基板面内において均一に形成される。
前記熱処理は，露光処理後で現像処理前に行われる加熱処理であってもよい。
別の観点による本発明は，基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定装置であって，前記熱処理は，基板上にレジストパターンを形成するフォトリソグラフィー工程において行われるものであり，前記熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定され，さらに，前記熱処理板の各領域毎に，熱処理板上の基板の面内温度を調整するための温度補正値が設定され，前記各領域の温度補正値は，熱処理板において熱処理されて形成されるレジストパターンの線幅と温度補正値との相関から作成された算出モデルにより算出されて設定され，前記算出モデルは，レジストパターンの線幅測定値に基づいて，基板面内の線幅が均一になるような温度補正値を算出できることを特徴とする。
本発明によれば，熱処理板の各領域の温度補正値が，レジストパターンの線幅と温度補正値との相関から作成された算出モデルにより，レジストパターンの線幅が基板面内で均一になるように算出されて設定される。この結果，熱処理板における熱処理を通じて形成されたレジストパターンが基板面内において均一に形成される。
基板面内の複数の線幅測定位置における線幅測定値を高さ方向に表すことによって示される基板面内における線幅測定値のばらつき傾向から，基板面内のＸ方向の傾き成分と，基板面内のＸ方向に直交するＹ方向の傾き成分と，基板面内の湾曲成分との各ばらつき傾向成分が求められ，前記算出モデルは，前記各ばらつき傾向成分が減少するような温度補正値を算出できてもよい。
前記Ｘ方向の傾き成分とＹ方向の傾き成分は，基板面内の複数の線幅測定値から最小二乗法により求められ，前記湾曲成分は，基板面内における線幅測定値の傾向から前記Ｘ方向の傾き成分とＹ方向の傾き成分を除くことにより求められてもよい。
前記算出モデルは，レジスト液によって定まる一のモデル成分とレジスト液以外の他の処理条件によって定まる他のモデル成分に分離されていてもよい。
前記他のモデル成分は，フォトリソグラフィー工程における露光処理条件によって定まる第１のモデル成分と，露光処理条件以外の処理条件によって定まる第２のモデル成分にさらに分離されていてもよい。
前記各領域の温度補正値は，少なくとも熱処理温度とレジスト液の種類の組み合わせにより定まる処理レシピ毎に設定されるようにしてもよい。
前記熱処理は，露光処理後で現像処理前に行われる加熱処理であってもよい。
別の観点による本発明によれば，請求項８〜１４のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置の機能を，コンピュータに実現させるためのプログラムが提供される。
また，別の観点による本発明によれば，請求項８〜１４のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置の機能をコンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
本発明によれば，最終的に基板上に形成されるレジストパターンの線幅の基板面内の均一性が確保されるので，歩留まりの向上が図られる。
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本実施の形態にかかる熱処理板の温度設定装置が備えられた塗布現像処理システム１の構成の概略を示す平面図であり，図２は，塗布現像処理システム１の正面図であり，図３は，塗布現像処理システム１の背面図である。
塗布現像処理システム１は，図１に示すように例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム１に対して搬入出したり，カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と，フォトリソグラフィー工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置を多段に配置している処理ステーション３と，この処理ステーション３に隣接して設けられている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には，カセット載置台５が設けられ，当該カセット載置台５は，複数のカセットＵをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在になっている。カセットステーション２には，搬送路６上をＸ方向に向かって移動可能なウェハ搬送体７が設けられている。ウェハ搬送体７は，カセットＵに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり，Ｘ方向に配列された各カセットＵ内のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。
ウェハ搬送体７は，Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり，後述する処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調装置６０やトランジション装置６１に対してもアクセスできる。
カセットステーション２に隣接する処理ステーション３は，複数の処理装置が多段に配置された，例えば５つの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５を備えている。処理ステーション３のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には，カセットステーション２側から第１の処理装置群Ｇ１，第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。処理ステーション３のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には，カセットステーション２側から第３の処理装置群Ｇ３，第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４の間には，第１の搬送装置１０が設けられている。第１の搬送装置１０は，第１の処理装置群Ｇ１，第３の処理装置群Ｇ３及び第４の処理装置群Ｇ４内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５の間には，第２の搬送装置１１が設けられている。第２の搬送装置１１は，第２の処理装置群Ｇ２，第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。
図２に示すように第１の処理装置群Ｇ１には，ウェハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置，例えばウェハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗布装置２０，２１，２２，露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティング装置２３，２４が下から順に５段に重ねられている。第２の処理装置群Ｇ２には，液処理装置，例えばウェハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理装置３０〜３４が下から順に５段に重ねられている。また，第１の処理装置群Ｇ１及び第２の処理装置群Ｇ２の最下段には，各処理装置群Ｇ１，Ｇ２内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室４０，４１がそれぞれ設けられている。
例えば図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には，温調装置６０，ウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置６１，精度の高い温度管理下でウェハＷを温度調節する高精度温調装置６２〜６４及びウェハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理装置６５〜６８が下から順に９段に重ねられている。
第４の処理装置群Ｇ４では，例えば高精度温調装置７０，レジスト塗布処理後のウェハＷを加熱処理するプリベーキング装置７１〜７４及び現像処理後のウェハＷを加熱処理するポストベーキング装置７５〜７９が下から順に１０段に重ねられている。
第５の処理装置群Ｇ５では，ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置，例えば高精度温調装置８０〜８３，露光後のウェハＷを加熱処理する複数のポストエクスポージャーベーキング装置（以下「ＰＥＢ装置」とする。）８４〜８９が下から順に１０段に重ねられている。
図１に示すように第１の搬送装置１０のＸ方向正方向側には，複数の処理装置が配置されており，例えば図３に示すようにウェハＷを疎水化処理するためのアドヒージョン装置９０，９１，ウェハＷを加熱する加熱装置９２，９３が下から順に４段に重ねられている。図１に示すように第２の搬送装置１１のＸ方向正方向側には，例えばウェハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置９４が配置されている。
インターフェイス部４には，例えば図１に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路１００上を移動するウェハ搬送体１０１と，バッファカセット１０２が設けられている。ウェハ搬送体１０１は，Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり，インターフェイス部４に隣接した図示しない露光装置と，バッファカセット１０２及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。
例えばカセットステーション２には，ウェハＷ上のレジストパターンの線幅を測定する線幅測定装置１１０が設けられている。線幅測定装置１１０は，例えば電子ビームをウェハＷに照射し，ウェハＷ表面の画像を取得することによって，ウェハ面内のレジストパターンの線幅を測定できる。線幅測定装置１１０は，ウェハＷ面内の複数個所の線幅を測定できる。例えば線幅測定装置１１０は，図４に示すようにウェハＷを複数の領域に区画した各ウェハ領域Ｗ１〜Ｗ５の複数の測定点Ｑで線幅を測定できる。このウェハ領域Ｗ１〜Ｗ５は，後述するＰＥＢ装置８４の熱板１４０の各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５に対応している。
この塗布現像処理システム１では，先ず，ウェハ搬送体７によって，カセット載置台５上のカセットＵから未処理のウェハＷが一枚取り出され，第３の処理装置群Ｇ３の温調装置６０に搬送される。温調装置６０に搬送されたウェハＷは，所定温度に温度調節され，その後第１の搬送装置１０によってボトムコーティング装置２３に搬送され，反射防止膜が形成される。反射防止膜が形成されたウェハＷは，第１の搬送装置１０によって加熱装置９２，高温度熱処理装置６５，高精度温調装置７０に順次搬送され，各装置で所定の処理が施される。その後ウェハＷは，レジスト塗布装置２０に搬送され，ウェハＷ上にレジスト膜が形成された後，第１の搬送装置１０によってプリベーキング装置７１に搬送され，続いて第２の搬送装置１１によって周辺露光装置９４，高精度温調装置８３に順次搬送されて，各装置において所定の処理が施される。その後，ウェハＷは，インターフェイス部４のウェハ搬送体１０１によって図示しない露光装置に搬送され，露光される。露光処理の終了したウェハＷは，ウェハ搬送体１０１によって例えばＰＥＢ装置８４に搬送され，ポストエクスポージャーベーキングが施された後，第２の搬送装置１１によって高精度温調装置８１に搬送されて温度調節される。その後，現像処理装置３０に搬送され，ウェハＷ上のレジスト膜が現像される。その後ウェハＷは，第２の搬送装置１１によってポストベーキング装置７５に搬送され，加熱処理が施された後，高精度温調装置６３に搬送され温度調節される。そしてウェハＷは，第１の搬送装置１０によってトランジション装置６１に搬送され，ウェハ搬送体７によってカセットＵに戻されて一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。
次に，上述したＰＥＢ装置８４の構成について説明する。ＰＥＢ装置８４は，図５及び図６に示すように筐体１２０内に，ウェハＷを加熱処理する加熱部１２１と，ウェハＷを冷却処理する冷却部１２２を備えている。
加熱部１２１は，図５に示すように上側に位置して上下動自在な蓋体１３０と，下側に位置して蓋体１３０と一体となって処理室Ｓを形成する熱板収容部１３１を備えている。
蓋体１３０は，中心部に向かって次第に高くなる略円錐状の形態を有し，頂上部には，排気部１３０ａが設けられている。処理室Ｓ内の雰囲気は，排気部１３０ａから均一に排気される。
熱板収容部１３１の中央には，ウェハＷを載置して加熱する熱処理板としての熱板１４０が設けられている。熱板１４０は，厚みのある略円盤形状を有している。
熱板１４０は，図７に示すように複数，例えば５つの熱板領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５に区画されている。熱板１４０は，例えば平面から見て中心部に位置して円形の熱板領域Ｒ１と，その周囲を円弧状に４等分した熱板領域Ｒ２〜Ｒ５に区画されている。
熱板１４０の各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５には，給電により発熱するヒータ１４１が個別に内蔵され，各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５毎に加熱できる。各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５のヒータ１４１の発熱量は，温度制御装置１４２により調整されている。温度制御装置１４２は，ヒータ１４１の発熱量を調整して，各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度を所定の設定温度に制御できる。温度制御装置１４２における温度設定は，例えば後述する温度設定装置１９０により行われる。
図５に示すように熱板１４０の下方には，ウェハＷを下方から支持して昇降させるための第１の昇降ピン１５０が設けられている。第１の昇降ピン１５０は，昇降駆動機構１５１により上下動できる。熱板１４０の中央部付近には，熱板１４０を厚み方向に貫通する貫通孔１５２が形成されている。第１の昇降ピン１５０は，熱板１４０の下方から上昇して貫通孔１５２を通過し，熱板１４０の上方に突出できる。
熱板収容部１３１は，熱板１４０を収容して熱板１４０の外周部を保持する環状の保持部材１６０と，その保持部材１６０の外周を囲む略筒状のサポートリング１６１を有している。サポートリング１６１の上面には，処理室Ｓ内に向けて例えば不活性ガスを噴出する吹き出し口１６１ａが形成されている。この吹き出し口１６１ａから不活性ガスを噴出することにより，処理室Ｓ内をパージすることができる。また，サポートリング１６１の外方には，熱板収容部１３１の外周となる円筒状のケース１６２が設けられている。
加熱部１２１に隣接する冷却部１２２には，例えばウェハＷを載置して冷却する冷却板１７０が設けられている。冷却板１７０は，例えば図６に示すように略方形の平板形状を有し，加熱部１２１側の端面が円弧状に湾曲している。図５に示すように冷却板１７０の内部には，例えばペルチェ素子などの冷却部材１７０ａが内蔵されており，冷却板１７０を所定の設定温度に調整できる。
冷却板１７０は，加熱部１２１側に向かって延伸するレール１７１に取付けられている。冷却板１７０は，駆動部１７２によりレール１７１上を移動できる。冷却板１７０は，加熱部１２１側の熱板１４０の上方まで移動できる。
冷却板１７０には，例えば図６に示すようにＸ方向に沿った２本のスリット１７３が形成されている。スリット１７３は，冷却板１７０の加熱部１２１側の端面から冷却板１７０の中央部付近まで形成されている。このスリット１７３により，加熱部１２１側に移動した冷却板１７０と熱板１４０上に突出した第１の昇降ピン１５０との干渉が防止される。図５に示すように冷却部１２２内のスリット１７３の下方には，第２の昇降ピン１７４が設けられている。第２の昇降ピン１７４は，昇降駆動部１７５によって昇降できる。第２の昇降ピン１７４は，冷却板１７０の下方から上昇してスリット１７３を通過し，冷却板１７０の上方に突出できる。
図６に示すように冷却板１７０を挟んだ筐体１２０の両側面には，ウェハＷを搬入出するための搬入出口１８０が形成されている。
以上のように構成されたＰＥＢ装置８４では，先ず，搬入出口１８０からウェハＷが搬入され，冷却板１７０上に載置される。続いて冷却板１７０が移動して，ウェハＷが熱板１４０の上方に移動される。第１の昇降ピン１５０によって，ウェハＷが熱板１４０上に載置されて，ウェハＷが加熱される。そして，所定時間経過後，ウェハＷが再び熱板１４０から冷却板１７０に受け渡され冷却され，当該冷却板１７０から搬入出口１８０を通じてＰＥＢ装置８４の外部に搬出されて一連の熱処理が終了する。
次に，上記ＰＥＢ装置８４の熱板１４０の温度設定を行う温度設定装置１９０の構成について説明する。例えば温度設定装置１９０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，例えば図５及び図７に示すように熱板１４０の温度制御装置１４２に接続されている。
温度設定装置１９０は，例えば図８に示すように各種プログラムを実行する演算部２００と，例えば温度設定のための各種情報を入力する入力部２０１と，温度補正値を算出するための算出モデルＭなどの各種情報を格納するデータ格納部２０２と，温度設定のための各種プログラムを格納するプログラム格納部２０３と，熱板１４０の温度設定を変更するために温度制御装置１４２と通信する通信部２０４などを備えている。
例えばプログラム格納部２０２には，例えば算出モデルＭが格納されている。算出モデルＭは，例えば図９に示すようにレジストパターンの線幅変化量ΔＣＤと温度補正値ΔＴとの関係式（１）で示される相関モデルである。算出モデルＭは，塗布現像処理システム１において形成されたレジストパターンの線幅測定値に基づいて，各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の最適温度補正値ΔＴ，つまりレジストパターンの線幅が最終的にウェハ面内で均一になるような温度補正値ΔＴを算出できる。
算出モデルＭは，例えば図１０に示す行列式であり，例えば行列式の各要素ａｉ，ｊは，複数の熱板領域Ｒ１〜Ｒ５のうちの任意の熱板領域の温度を１℃変化させたときの各ウェハ領域Ｗ１〜Ｗ５の線幅変動量を，例えば総ての組み合わせについて測定することによって求められている。
プログラム格納部２０３には，例えば図８に示すように算出モデルＭの関係式（１）を用いて各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値ΔＴを算出するプログラムＰ１や，算出された温度補正値ΔＴに基づいて，温度制御装置１４２の既存の温度設定を変更するプログラムＰ２などが格納されている。なお，温度設定装置１９０の機能を実現するための各種プログラムは，コンピュータ読み取り可能な記録媒体により温度設定装置１９０にインストールされたものであってもよい。
次に，以上のように構成された温度設定装置１９０による温度設定プロセスについて説明する。図１１は，かかる温度設定プロセスのフローを示す。
先ず，塗布現像処理システム１において一連のフォトリソグラフィー工程が行われたウェハＷが線幅測定装置１１０に搬送され，ウェハＷ上のレジストパターンの線幅が測定される（図１１の工程Ｓ１）。この際，ウェハ面内の複数の測定点Ｑの線幅が測定され，熱板１４０の各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５に対応する各ウェハ領域Ｗ１〜Ｗ５の線幅が求められる。
続いて，線幅測定装置１１０における線幅測定の結果が温度設定装置１９０に出力される。温度設定装置１９０では，例えば各ウェハ領域Ｗ１〜Ｗ５の線幅測定値に基づいて，算出モデルＭにより最適温度補正値ΔＴが算出される（図１１の工程Ｓ２）。例えば図１２に示すように，関係式（１）の線幅変化量ΔＣＤに，目標線幅である平均線幅Ｅと各ウェハ領域Ｗ１〜Ｗ５の測定線幅値ＣＤ１，ＣＤ２，ＣＤ３，ＣＤ４，ＣＤ５の差を代入することによって，各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３，ΔＴ４，ΔＴ５が算出される。
その後，各温度補正値ΔＴ１〜ΔＴ５の情報が通信部２０４から温度制御装置１４２に出力され，温度制御装置１４２における熱板１４０の各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値が変更され，新たな設定温度に設定される（図１１の工程Ｓ３）。
以上の実施の形態によれば，温度補正値と線幅との相関から作成された算出モデルＭにより，ウェハ面内の線幅が均一になるような各領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値ΔＴが算出される。この結果，塗布現像処理システム１におけるフォトリソグラフィー工程において，レジストパターンの線幅がウェハ面内において均一に形成される。
ところで，線幅測定装置１１０により，ウェハ面内の複数の測定点Ｑの線幅測定値が得られる。この各測定点Ｑにおける線幅測定の数値を高さ方向に表し，ウェハ面に対する垂直面に投射すると，図１３に示すようにウェハ面内における線幅測定値ＣＤのばらつき傾向が示される。上記実施の形態における温度補正値ΔＴは，このウェハ面内における線幅測定値のばらつき傾向のウェハ面内のＸ方向の傾き成分，Ｙ方向の傾き成分及び湾曲成分を求め，それらの各ばらつき傾向成分が減少するように設定されてもよい。なお，本実施の形態においては，図４に示すようにＸ軸は，ウェハＷの直径上でウェハ領域Ｗ４，Ｗ１，Ｗ２を通り，Ｙ軸は，ウェハＷの直径上でウェハ領域Ｗ３，Ｗ１，Ｗ５を通るように設定されている。
かかる場合，先ず，線幅測定装置１１０によって測定された線幅測定値のばらつき傾向から，Ｘ方向の傾き成分，Ｙ方向の傾き成分及び湾曲成分が算出される。例えば図１４に示すようにＸ軸を含む垂直面に投射された線幅測定値の分布から，最小二乗法を用いて，Ｘ方向の傾き成分Ｆｘが算出される。また，図１５に示すようにＹ軸を含む垂直面に投射された線幅測定値の分布から，最小二乗法を用いてＹ方向の傾き成分Ｆｙが算出される。さらに，線幅測定値の全体のばらつき傾向から，Ｘ方向の傾き成分ＦｘとＹ方向の傾き成分Ｆｙを除くことにより，図１６に示すように凸状の湾曲成分Ｆｚが求められる。
続いて，上記各ばらつき傾向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚがなくなるような温度補正値ΔＴが算出される。例えばＸ方向の傾き成分Ｆｘから，図１４に示すウェハ領域Ｗ２における線幅変化量ΔＣＤ２−１と，ウェハ領域Ｗ４の線幅変化量ΔＣＤ４−１が算出される。また，Ｙ方向の傾き成分Ｆｙから，例えば図１５に示すウェハ領域Ｗ３の線幅変化量ΔＣＤ３−１と，ウェハ領域Ｗ５の線幅変化量ΔＣＤ５−１が算出される。さらに湾曲成分Ｆｚから，例えば図１６に示すウェハ中心部のウェハ領域Ｗ１の線幅変化量ΔＣＤ１と，ウェハ外周部の各ウェハ領域Ｗ２〜Ｗ５の各線幅変化量ΔＣＤ２−２，ΔＣＤ３−２，ΔＣＤ４−２，ΔＣＤ５−２が算出される。例えば各ばらつき傾向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚにおける線幅変動量がウェハ領域毎に加算され，各ウェハ領域の線幅変動量ΔＣＤ１，ΔＣＤ２（ΔＣＤ２−１＋ΔＣＤ２−２），ΔＣＤ３（ΔＣＤ３−１＋ΔＣＤ３−２），ΔＣＤ４（ΔＣＤ４−１＋ΔＣＤ４−２），ΔＣＤ５（ΔＣＤ５−１＋ΔＣＤ５−２）が算出される。
算出された各線幅変化量ΔＣＤ１〜ΔＣＤ５が上述の関係式（１）に代入され，算出モデルＭにより温度補正値ΔＴが算出される。これにより，各線幅変化量ΔＣＤ１〜ΔＣＤ５が零になり，各ばらつき傾き成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚが零になる温度補正値ΔＴ，つまりウェハ面内の線幅のばらつきがなくなる温度補正値ΔＴが算出される。
なお，上記温度補正値ΔＴの算出プロセスは，例えば温度設定装置１９０のプログラム格納部２０３に格納されたプログラムを実行することにより実現される。
この例によれば，ウェハ面内の多数の測定点で測定された線幅測定値が３つのばらつき傾向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚに分けられ，そのばらつき傾向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚに基づいて，ばらつき傾向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚがなくなるように温度補正値ΔＴが算出される。こうすることにより，温度補正値ΔＴをより簡単に求めることができる。
以上の実施の形態における算出された各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値ΔＴは，少なくともＰＥＢ装置８４における熱処理温度とレジスト液の種類の組み合わせにより定まる処理レシピ毎に設定されるようにしてもよい。つまり，熱処理温度又はレジスト液の種類のいずれかが異なる処理レシピに対しては，異なる算出モデルＭが用いられ，異なる温度補正値ΔＴが設定されるようにしてもよい。例えば図１７に示すように，加熱温度又はレジスト液が異なる処理レシピＨ（加熱温度Ｔ１，レジスト液Ｂ１），処理レシピＩ（加熱温度Ｔ１，レジスト液Ｂ２），処理レシピＪ（加熱温度Ｔ２，レジスト液Ｂ１），処理レシピＫ（加熱温度Ｔ２，レジスト液Ｂ２）が設定されている場合，それらの各処理レシピＨ〜Ｋ毎に，算出モデルＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が設定され，各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値が算出され設定される。かかる場合，レジスト液が変更され，処理レシピが変更されても，当該処理レシピに応じた最適な面内温度でウェハＷが熱処理されるので，レジストパターンの線幅のウェハ面内の均一性を確保できる。
以上の実施の形態で記載した算出モデルＭは，例えば図１８に示すようにレジスト液に影響されるモデル成分αと，レジスト液以外の他の処理条件に影響されるモデル成分Ｍｔに分離するようにしてもよい。ここでいうレジスト液以外の他の処理条件には，例えば処理温度，処理時間，処理装置の状態など線幅に影響を与えるものが含まれる。かかる場合，例えば処理レシピに従って，レジスト液が変更され，異なる算出モデルＭに変更される場合に，算出モデルＭのうちのモデル成分αのみを変更すれば足りる。また，例えば処理温度などのレジスト液以外の他の処理条件が変更される場合には，算出モデルＭのモデル成分Ｍｔのみを変更すれば足りる。このようにレジスト液の変更や処理温度の変更などに柔軟かつ迅速に対応できる。
さらに，モデル成分Ｍｔは，図１９に示すようにフォトリソグラフィー工程における露光処理条件に影響されるモデル成分Ｍｔ１と，露光処理条件以外の処理条件に影響されるモデル成分Ｍｔ２に分離するようにしてもよい。ここでいう露光処理条件は，例えば露光量（ドーズ量，フォーカス量），露光装置の状態などの線幅に影響を与えるものであり，露光処理条件以外の処理条件は，例えばＰＥＢ装置における加熱処理の加熱時間，加熱温度，ＰＥＢ装置の状態などの線幅に影響を与えるものである。かかる場合，例えば露光装置に不具合が発生した場合には，モデル成分Ｍｔ１のみを変更することにより，不具合に対応できる。
ところで，例えば上述の線幅測定装置１１０によって行われるウェハＷの線幅測定の結果には，線幅測定装置１１０の測定精度により生じる測定誤差と，ウェハの処理中に処理装置などのプロセス状態が僅かに変動することにより生じるプロセス誤差が含まれることがある。上記実施の形態で記載した算出モデルＭは，予め測定された各ウェハ領域の線幅変動量と温度補正値との相関により作成されるものであるが，この算出モデルＭの作成時に，上記測定誤差とプロセス誤差を加味してもよい。例えば，レジストパターンが形成された一枚のウェハＷを線幅測定装置１１０により複数回測定し，その測定値のばらつき例えば標準偏差を求め，この標準偏差を算出モデルＭの各要素にカルマンフィルタを用いて反映させる。これにより，測定誤差を予め考慮した算出モデルＭを作成することができる。また，同じ処理レシピにより枚様式にレジストパターンが形成された複数枚のウェハＷを線幅測定装置１１０により測定し，その測定値のばらつき例えば標準偏差を求める。この標準偏差を算出モデルＭの各要素にカルマンフィルタを用いて反映させる。これにより，プロセス誤差を予め考慮した算出モデルＭを作成することができる。
線幅測定装置１１０が電子ビーム式のもの（ＣＤ―ＳＥＭ）である場合には，同じレジストパターンに複数回電子ビームが照射されると，その電子ビームによりレジストパターンの線幅が変動してしまう。このため，線幅測定装置１１０の測定誤差が正確に検出されない恐れがある。そこで，線幅測定装置１１０の測定誤差を，一枚のウェハＷの線幅測定で検出してもよい。例えば線幅測定装置１１０は，図２０に示すようにウェハ面内の測定点Ｑにおける微小領域を複数に分割し，当該各分割部分の線幅を検出し，その平均値を算出することにより，測定点Ｑにおける線幅を測定している。この場合，図２１に標本の大きさを決定する一般式から求められた理論式（２）により測定精度ｄを算出してもよい。理論式（２）におけるσは，微小領域における線幅の標準偏差であり，Ｚα/２＝１．９６（Ｚ：正規累積分布の逆関数，α＝０．０５（信頼確率９５％）の場合）であり，ｎは，分割数である。この算出された測定精度ｄは，算出モデルＭに反映される。かかる場合，一回の線幅測定により測定誤差が検出できるので，電子ビームを用いる場合においても，正確な測定誤差を検出できる。また，測定誤差の検出を簡単かつ迅速に行うことができる。
以上の実施の形態のように，ウェハ面内のウェハ領域Ｗ１〜Ｗ５の線幅を測定し，当該各ウェハ領域Ｗ１〜Ｗ５に対応している各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値を設定する場合，熱板１４０に載置されたときのウェハＷの向き，つまりウェハＷのノッチ位置が一定であることが必要である。これは，熱板４０上のウェハＷの向きがずれると，測定線幅のウェハ領域に対応する熱板領域が特定できなくなるからである。ウェハＷのノッチ位置のアライメントは，塗布現像処理システム１におけるフォトリソグラフィー工程の露光処理時に行われる。しかしながら，露光処理からポストエクスポージャーベーキングまでの間にウェハＷのノッチ位置がずれる可能性がある。そこで，その間に，ウェハＷをアライメント機能のある装置，例えば周辺露光装置９４に搬送し，再度アライメントを行ってからＰＥＢ装置に搬入してもよい。また，ＰＥＢ装置に，ウェハＷのノッチ位置を検出する検出部材としてのＣＣＤカメラを取り付け，ウェハＷがＰＥＢ装置内に搬送された際に，ウェハＷのノッチ位置のずれを検出してもよい。そして，ウェハＷのノッチ位置がずれている場合に，そのノッチ位置のずれを例えば算出モデルＭに反映させ，線幅測定の位置に対応した各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値を算出してもよい。こうすることにより，各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度設定を適正に行うことができる。
以上，本発明の実施の形態の一例について説明したが，本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば上記実施の形態において，温度設定された熱板１４０は，５つの領域に分割されていたが，その数は任意に選択できる。また，上記実施の形態は，ＰＥＢ装置８４の熱板１４０を温度設定する例であったが，熱板を備えたプリベーキング装置やポストベーキング装置などの他の加熱処理装置や，ウェハＷを載置して冷却する冷却板を備えた冷却処理装置にも本発明は適用できる。さらに，本発明は，ウェハ以外の例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ），フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板を熱処理する熱処理板の温度設定にも適用できる。
本発明は，レジストパターンの線幅が基板面内で均一に形成されるように，熱処理板の温度設定を行う際に有用である。
塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。 図１の塗布現像処理システムの正面図である。 図１の塗布現像処理システムの背面図である。 ウェハ面内の線幅の測定点を示す説明図である。 ＰＥＢ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 ＰＥＢ装置の構成の概略を示す横断面の説明図である。 ＰＥＢ装置の熱板の構成を示す平面図である。 温度設定装置の構成を示すブロック図である。 算出モデルを用いた線幅変動量と温度補正値との関係式である。 算出モデルの一例を示す行列式である。 温度設定プロセスを示すフロー図である。 図９の関係式に各ウェハ領域の線幅測定値を代入した例を示す。 線幅測定値のばらつき傾向を示す図である。 線幅測定値のばらつき傾向のＸ方向の傾き成分を示す図である。 線幅測定値のばらつき傾向のＹ方向の傾き成分を示す図である。 線幅測定値のばらつき傾向の湾曲成分を示す図である。 算出モデルと温度補正値を処理レシピ毎に設定する場合の温度補正テーブルを示す表である。 算出モデルをレジスト液に関するモデル成分とそれ以外のモデル成分に分離した場合の線幅変動量と温度補正値との関係式である。 レジスト液以外のモデル成分をさらに露光処理に関するモデル成分とそれ以外のモデル成分に分けた場合の線幅変動量と温度補正値との関係式である。 線幅の測定点の拡大図である。 測定誤差を算出するための理論式である。
符号の説明
１ 塗布現像処理システム
８４ ＰＥＢ装置
１４０ 熱板
１４２ 温度制御装置
１９０ 温度設定装置
Ｒ１〜Ｒ５ 熱板領域
Ｗ１〜Ｗ５ ウェハ領域
Ｍ 算出モデル
Ｗ ウェハ

Claims (16)

  1. 基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定方法であって，
    前記熱処理は，基板上にレジストパターンを形成するフォトリソグラフィー工程において行われるものであり，
    前記熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定され，
    さらに，前記熱処理板の各領域毎に，熱処理板上の基板の面内温度を調整するための温度補正値が設定され，
    前記各領域の温度補正値は，熱処理板において熱処理されて形成されるレジストパターンの線幅と温度補正値との相関から作成された算出モデルにより算出されて設定され，
    前記算出モデルは，基板面内のレジストパターンの線幅測定値に基づいて，基板面内の線幅が均一になるような温度補正値を算出することを特徴とする，熱処理板の温度設定方法。
  2. 基板面内の複数の線幅測定位置における線幅測定値を高さ方向に表すことによって示される基板面内における線幅測定値のばらつき傾向から，基板面内のＸ方向の傾き成分と，基板面内のＸ方向に直交するＹ方向の傾き成分と，基板面内の湾曲成分との各ばらつき傾向成分が求められ，
    前記算出モデルにより，前記各ばらつき傾向成分が減少するような温度補正値が算出されることを特徴とする，請求項１に記載の熱処理板の温度設定方法。
  3. 前記Ｘ方向の傾き成分とＹ方向の傾き成分は，基板面内の複数の線幅測定値から最小二乗法により求められ，
    前記湾曲成分は，前記基板面内における線幅測定値の傾向から前記Ｘ方向の傾き成分とＹ方向の傾き成分を除くことにより求められることを特徴とする，請求項２に記載の熱処理板の温度設定方法。
  4. 前記算出モデルは，レジスト液によって定まる一のモデル成分とレジスト液以外の他の処理条件によって定まる他のモデル成分に分離されていることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の熱処理板の温度設定方法。
  5. 前記他のモデル成分は，フォトリソグラフィー工程における露光処理条件によって定まる第１のモデル成分と，露光処理条件以外の処理条件によって定まる第２のモデル成分にさらに分離されていることを特徴とする，請求項４に記載の熱処理板の温度設定方法。
  6. 前記各領域の温度補正値は，少なくとも熱処理温度とレジスト液の種類の組み合わせにより定まる処理レシピ毎に設定されることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の熱処理板の温度設定方法。
  7. 前記熱処理は，露光処理後で現像処理前に行われる加熱処理であることを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載の熱処理板の温度設定方法。
  8. 基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定装置であって，
    前記熱処理は，基板上にレジストパターンを形成するフォトリソグラフィー工程において行われるものであり，
    前記熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定され，
    さらに，前記熱処理板の各領域毎に，熱処理板上の基板の面内温度を調整するための温度補正値が設定され，
    前記各領域の温度補正値は，熱処理板において熱処理されて形成されるレジストパターンの線幅と温度補正値との相関から作成された算出モデルにより算出されて設定され，
    前記算出モデルは，レジストパターンの線幅測定値に基づいて，基板面内の線幅が均一になるような温度補正値を算出できることを特徴とする，熱処理板の温度設定装置。
  9. 基板面内の複数の線幅測定位置における線幅測定値を高さ方向に表すことによって示される基板面内における線幅測定値のばらつき傾向から，基板面内のＸ方向の傾き成分と，基板面内のＸ方向に直交するＹ方向の傾き成分と，基板面内の湾曲成分との各ばらつき傾向成分が求められ，
    前記算出モデルは，前記各ばらつき傾向成分が減少するような温度補正値を算出できることを特徴とする，請求項８に記載の熱処理板の温度設定装置。
  10. 前記Ｘ方向の傾き成分とＹ方向の傾き成分は，基板面内の複数の線幅測定値から最小二乗法により求められ，
    前記湾曲成分は，前記基板面内における線幅測定値の傾向から前記Ｘ方向の傾き成分とＹ方向の傾き成分を除くことにより求められることを特徴とする，請求項９に記載の熱処理板の温度設定装置。
  11. 前記算出モデルは，レジスト液によって定まる一のモデル成分とレジスト液以外の他の処理条件によって定まる他のモデル成分に分離されていることを特徴とする，請求項８〜１０のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置。
  12. 前記他のモデル成分は，フォトリソグラフィー工程における露光処理条件によって定まる第１のモデル成分と，露光処理条件以外の処理条件によって定まる第２のモデル成分にさらに分離されていることを特徴とする，請求項１１に記載の熱処理板の温度設定装置。
  13. 前記各領域の温度補正値は，少なくとも熱処理温度とレジスト液の種類の組み合わせにより定まる処理レシピ毎に設定されることを特徴とする，請求項８〜１２のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置。
  14. 前記熱処理は，露光処理後で現像処理前に行われる加熱処理であることを特徴とする，請求項８〜１３のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置。
  15. 請求項８〜１４のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置の機能を，コンピュータに実現させるためのプログラム。
  16. 請求項８〜１４のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置の機能をコンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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