JP2007110080A - 基板処理装置、基板処理方法、基板処理プログラム、及びそ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 - Google Patents

Abstract

【課題】パターンの線幅（ＣＤ）とサイドウォールアングル（ＳＷＡ）とを夫々、基板面内で均一に形成すること。
【解決手段】レジスト液塗布処理後の基板を加熱処理する第一の加熱処理と、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理と、露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させる第二の加熱処理と、露光されたレジスト膜を現像する現像処理と、現像処理後に形成されたレジストパターンをマスクとして酸化膜を除去するエッチング処理とを一連の処理として実行し、基板に所定のパターンを形成する基板処理装置１であって、エッチング処理後に形成されたパターンの状態を測定検査する検査装置４００と、検査結果に基づいてエッチング処理後の基板のパターンの状態が基板面内で均一になるよう、第一の加熱処理及び／または第二の加熱処理での条件設定を行う制御部５００とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトリソグラフィ技術により基板上に所定のパターンを形成する基板処理装置、基板処理方法、基板処理プログラム、及びそ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に関する。

半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィ工程においては、例えば被処理基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと称呼する）上に、塗布液である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、塗布処理後のウエハを加熱処理するプリベーキング処理（ＰＡＢ）、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ポストエクスポージャベーキング処理（ＰＥＢ）、露光されたレジスト膜を現像する現像処理等が順次行われ、ウエハ上に所定のレジストパターンが形成される。
さらに、フォトリソグラフィ工程後は、前記レジストパターンをマスクとして、ウエハ上の下地膜、例えば酸化膜を除去するエッチング処理が行われ、所定のパターンが形成される。

ところで、前記プリベーキング（ＰＡＢ）やポストエクスポージャベーキング（ＰＥＢ）などの加熱処理は、熱処理装置で行われる。この熱処理装置では、ウエハを載置して加熱する熱処理板を備えている。熱処理板には、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処理板を所定温度に調整している。

前記熱処理装置における温度環境の調整は、例えば加熱温度、加熱時間、昇降温温度等の設定により行われる。それらの処理条件の設定は、ウエハ上に形成されるレジストパターンの線幅（ＣＤ）やサイドウォールアングル（ＳＷＡ）の形成に大きな影響を与えるため、厳格に制御される必要がある。尚、サイドウォールアングル（ＳＷＡ）とは、図１１のレジストパターン線の断面図に示すように、線側壁の傾斜角θ１のことである。

加熱時のウエハ面内の温度を厳格に制御するため、熱処理装置の熱処理板は、複数の領域に分割され、加熱領域毎に独立したヒータが内蔵され、加熱領域毎に温度調整されている。
しかしながら、前記熱処理板の各加熱領域の温度調整を全て同じ設定温度で行うと、例えば各加熱領域の熱抵抗などの相違により、熱処理板上のウエハ面内の温度がばらつくことがある。このため、従来から、熱処理板の各加熱領域には、ウエハの面内温度を微調整するための温度補正値（オフセット値）が設定され、熱処理板の各加熱領域の設置温度には、熱処理温度を各温度補正値で補正したものが用いられている（特許文献１参照）。
特開２００１−１４３８５０号公報

前記のように熱処理板の各加熱領域に温度補正値が設定され、熱処理板全体が均一温度になされた場合、フォトリソグラフィ工程後におけるレジストパターンの線幅（ＣＤ）やサイドウォールアングル（ＳＷＡ）がウエハ面内で略均一になることが期待できる。
しかしながら、フォトリソグラフィ工程後にレジストパターンの線幅（ＣＤ）やサイドウォールアングル（ＳＷＡ）の均一なウエハが得られたとしても、その後のエッチング処理においてレジスト下の酸化膜が除去されると、（エッチング）ガス流量などのエッチング工程での処理条件のばらつきにより前記各加熱領域に対応したウエハ領域間でエッチング処理の進行度に差異が生じ、最終的なパターンの線幅（ＣＤ）やサイドウォールアングル（ＳＷＡ）が不均一になるという問題があった。

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、フォトリソグラフィ工程後にエッチング処理が施された基板において、パターンの線幅（ＣＤ）とサイドウォールアングル（ＳＷＡ）とを夫々、基板面内で均一に形成することのできる基板処理装置、基板処理方法、基板処理プログラム、及びそ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を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明にかかる基板処理装置は、下地膜が成膜された基板にレジスト液を塗布する塗布処理と、塗布処理後の基板を加熱処理する第一の加熱処理と、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理と、露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させる第二の加熱処理と、露光されたレジスト膜を現像する現像処理と、現像処理後に形成されたレジストパターンをマスクとして下地膜を除去するエッチング処理とを一連の処理として実行し、前記基板に所定のパターンを形成する基板処理装置であって、前記エッチング処理後に、前記基板に形成されたパターンの状態を測定検査する検査装置と、前記検査装置により取得された検査結果に基づいて、前記エッチング処理後の前記基板のパターンの状態が基板面内で均一になるよう、前記第一の加熱処理及び／または前記第二の加熱処理での条件設定を行う制御部とを備えることに特徴を有する。
尚、前記第一の熱処理装置及び第二の熱処理装置での加熱処理の条件は、少なくとも熱処理温度と、熱処理時間と、昇降温温度とを含むことが好ましい。

このような構成によれば、エッチング処理後のパターンの状態に基づいて、レジストパターン形成に大きく影響を与える加熱処理の条件を設定、即ち、オフセット（補正）値を設定するため、エッチング処理後の基板において、パターンの状態を面内均一にすることができる。

また、前記第一の加熱処理を行う第一の熱処理装置と、前記第二の加熱処理を行う第二の熱処理装置とを備え、前記第一の熱処理装置と前記第二の熱処理装置とは夫々、複数の加熱領域に区画され、前記複数の加熱領域上に前記基板が載置される熱処理板と、前記複数の加熱領域の夫々を独立して加熱する加熱手段とを有し、前記検査装置は、前記複数の加熱領域の夫々において加熱処理された前記基板の各基板領域に対して、エッチング処理後のパターンの状態を測定検査することが望ましい。
また、前記制御手段は、前記各基板領域のパターンの状態が前記エッチング処理後に均一になるように、前記熱処理板の複数の加熱領域における加熱処理の条件設定を行うことが望ましい。

このように複数の加熱領域の夫々について条件設定を行うことにより、細かな補正が可能となり、エッチング処理後におけるパターンの状態の均一精度を向上することができる。

また、前記検査装置により検査測定されるパターンの状態は、パターンの線幅及び／またはパターンのサイドウォールアングルであって、前記制御部は、パターンの線幅が、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第二の熱処理装置での加熱処理の条件設定と、パターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第一の熱処理装置での加熱処理の条件設定の少なくとも一方を実施することが望ましい。
或いは、前記検査装置により検査測定されるパターンの状態は、パターンの線幅及び／またはパターンのサイドウォールアングルであって、前記制御部は、パターンの線幅が、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第一の熱処理装置での加熱処理の条件設定と、パターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第二の熱処理装置での加熱処理の条件設定の少なくとも一方を実施することが望ましい。
或いは、前記検査装置により検査測定されるパターンの状態は、パターンの線幅またはパターンのサイドウォールアングルであって、前記制御部は、パターンの線幅またはサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後の目標値に近似するように前記第一の熱処理装置及び前記第二の熱処理装置での加熱処理の条件設定を行うことが望ましい。

このように構成することにより、パターンの線幅とサイドウォールアングルの夫々に対して最適な条件を設定、即ちオフセット（補正）値の設定を行うことができ、エッチング処理後において、パターンの線幅とサイドウォールアングルを夫々基板面内で均一にすることができる。

また、前記課題を解決するために、本発明にかかる基板処理方法は、下地膜が成膜された基板にレジスト液を塗布する塗布処理と、塗布処理後の基板を加熱処理する第一の加熱処理と、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理と、露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させる第二の加熱処理と、露光されたレジスト膜を現像する現像処理と、現像処理後に形成されたレジストパターンをマスクとして下地膜を除去するエッチング処理とを一連の処理として実行し、前記基板に所定のパターンを形成する基板処理方法であって、前記エッチング処理後に、前記基板に形成されたパターンの状態を測定検査するステップと、前記測定検査するステップにより取得された検査結果に基づいて、前記エッチング処理後の前記基板のパターンの状態が基板面内で均一になるよう、前記第一の加熱処理及び／または前記第二の加熱処理での条件設定を行うステップとを実行することに特徴を有する。
尚、前記第一の加熱処理及び第二の加熱処理の条件は、少なくとも熱処理温度と、熱処理時間と、昇降温温度とを含むことが好ましい。

このようにすれば、エッチング処理後のパターンの状態に基づいて、レジストパターン形成に大きく影響を与える加熱処理の条件設定、即ち、オフセット（補正）値を設定するため、エッチング処理後の基板において、パターンの状態を面内均一にすることができる。

また、前記検査測定されるパターンの状態は、パターンの線幅及び／またはパターンのサイドウォールアングルであって、前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理での条件設定を行うステップにおいて、パターンの線幅が、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第二の加熱処理の条件設定と、パターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第一の加熱処理の条件設定の少なくとも一方を実施することが望ましい。
或いは、前記検査測定されるパターンの状態は、パターンの線幅及び／またはパターンのサイドウォールアングルであって、前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理での条件設定を行うステップにおいて、パターンの線幅が、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第一の加熱処理の条件設定と、パターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第二の加熱処理の条件設定の少なくとも一方を実施することが望ましい。
或いは、前記検査測定されるパターンの状態は、パターンの線幅またはパターンのサイドウォールアングルであって、前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理での条件設定を行うステップにおいて、前記パターンの線幅またはパターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後の目標値に近似するように前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理の条件設定を行うことが望ましい。

このようにすれば、パターンの線幅とサイドウォールアングルの夫々に対して最適な条件設定、即ちオフセット（補正）値の設定を行うことができ、エッチング処理後において、パターンの線幅とサイドウォールアングルを夫々基板面内で均一にすることができる。
また、前記した課題を解決するために、本発明にかかる基板処理プログラムは、前記基板処理装置において、前記基板処理方法をコンピュータに実行させることに特徴を有し、本発明にかかる基板処理プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録される。

本発明によれば、フォトリソグラフィ工程後にエッチング処理が施された基板において、パターンの線幅（ＣＤ）とサイドウォールアングル（ＳＷＡ）とを夫々、基板面内で均一に形成することのできる基板処理装置、基板処理方法、基板処理プログラム、及びそ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を得ることができる。

以下、本発明に係る基板処理装置、基板処理方法、基板処理プログラム、及びそ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につき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１は、本発明に係る基板処理装置としてのパターン形成装置１の概略構成を示す平面図である。
図１のパターン形成装置１は、被処理基板である半導体ウエハへのレジスト液塗布、加熱処理、現像処理等を行う塗布現像装置１００と、ウエハへの露光処理を行う露光装置２００と、現像処理後に基板に対して所定のエッチング処理を行うエッチング装置３００とを備える。
さらに、エッチング装置３００によるエッチング処理後にパターン線幅（ＣＤ）やサイドウォールアングル（ＳＷＡ）を測定検査する検査装置４００を備え、前記各装置は、演算部（ＣＰＵ）や記憶部（メモリ）を備える汎用コンピュータである制御部５００により全体制御がなされる。

先ず塗布現像装置１００について図１乃至図３に基づいて簡単に説明する。図２は、図１の塗布現像装置１００の正面図であり、図３は、図１の塗布現像装置１００の背面図である。
図１に示すように、塗布現像装置１００は、例えば２５枚のウエハＷをカセット単位で外部から搬入出したり、カセットＣに対してウエハ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工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各処理ユニット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、露光装置２００との間でウエハ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ＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在になされている。また、カセットステーション２には、搬送路６上をＸ方向に沿って移動可能なウエハ搬送体７が設けられている。このウエハ搬送体７は、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；鉛直方向）にも移動自在であり、Ｘ軸方向に配列された各カセットのウエハＷに対して選択的にアクセスできるよう構成されている。

さらにウエハ搬送体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に属する温調ユニット６０やトランジションユニット６１に対してもアクセスできるようになされている。

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において、図１中の下側に、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。また、図１中の上側に、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との間には、第１の搬送装置１０が設けられ、この第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エハＷを搬送できるようになされている。

第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５との間には、第２の搬送装置１１が設けられ、この第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Ｇ５内の各処理装置に選択的にアクセスしてウエハＷを搬送できるようになされている。

また、第１の処理装置群Ｇ１には、ウエハＷに所定の液体を供給して処理を行う液処理装置、例えば図２に示すようにウエハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）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ユニット（ＢＡＲＣ）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、例えばウエハＷに現像液を供給して現像処理する現像処理ユニット（ＤＥＶ）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（ＣＨＭ）３５、３６がそれぞれ設けられている。

また、図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、温調ユニット（ＴＣＰ）６０、ウエハＷの受け渡しを行うためのトランジションユニット（ＴＲＳ）６１、精度の高い温度管理下でウエハＷを温度調節する高精度温調ユニット（ＣＰＬ）６２〜６４及びウエハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）６５〜６８が順に９段に重ねられている。

第４の処理装置群Ｇ４では、例えば高精度温調ユニット（ＣＰＬ）７０、レジスト塗布処理後のウエハＷを加熱処理（第一の加熱処理）するプリベーキングユニット（ＰＡＢ／第一の熱処理装置）７１〜７４及び現像処理後のウエハＷを加熱処理するポストベーキングユニット（ＰＯＳＴ）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、ウエハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高精度温調ユニット（ＣＰＬ）８０〜８３、露光後のウエハＷを加熱処理（第二の加熱処理）する複数のポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢ／第二の熱処理装置）８４〜８９が下から順に１０段に重ねられている。

また、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に示すようにウエハＷを疎水化処理するためのアドヒージョンユニット（ＡＤ）９０、９１、ウエハＷを加熱する加熱ユニット（ＨＰ）９２、９３が下から順に４段に重ねられている。
また、第２の搬送装置１１のＸ方向正方向側には、例えばウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光ユニット（ＷＥＥ）９４が配置されている。

尚、前記したプリベーキングユニット（ＰＡＢ）７１〜７４やポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢ）８４〜８９等の各熱処理装置においては、図４に示すような熱処理板１４０を備えている。
この熱処理板１４０は、図示するように複数、例えば５つの加熱領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５に区画されている。熱処理板１４０は、例えば平面から見て中心部に位置し、円形の加熱領域Ｒ１と、その周囲を円弧状に４等分した加熱領域Ｒ２〜Ｒ５に区画されている。

熱処理板１４０の各加熱領域Ｒ１〜Ｒ５には、加熱手段として、給電により発熱するヒータ１４１が個別に内蔵され、各加熱領域Ｒ１〜Ｒ５毎に加熱できるようになされている。また、各加熱領域Ｒ１〜Ｒ５のヒータ１４１の発熱量は、各熱処理装置が備える温度制御装置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、各加熱領域Ｒ１〜Ｒ５の温度を所定の温度に制御できるようになされている。また、温度制御装置１４２における温度設定は、制御部５００により制御され行われる。

また、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４０上を移動するウエハ搬送体４１と、バッファカセット４２が設けられている。ウエハ搬送体４１は、Ｚ方向に移動可能かつθ方向にも回転可能であり、インターフェイス部４に隣接した露光装置２００と、バッファカセット４２及び第５の処理装置群Ｇ５に対してアクセスしてウエハＷを搬送できるようになされている。

また、露光装置２００は、レジスト液が塗布されたウエハＷに対して、所定のマスクパターンを介して図示しない露光部から所定の光線を照射するものであり、前記露光部は、光源やレンズ、光ファイバなどを備えている。
露光装置２００における露光条件は、露光強度、露光時間、露光焦点、露光合わせ位置とで決定されるが、それらのパラメータは、制御部５００からの指令に基づき、露光装置２００全体の制御を行うコントローラ２１０により制御されるようになされている。

このように構成された塗布現像装置１００と、露光装置２００とにより、現像処理までの一連のフォトリソグラフィ工程は、次のように行われる。
先ず、カセットステーション２において、未処理のウエハＷを収容したカセットＣから１枚のウエハＷが、ウエハ搬送体７により第３の処理装置群Ｇ３のトランジションユニット（ＴＲＳ）６１に搬送される。そこでウエハＷは、位置合わせが行われた後、アドヒージョンユニット（ＡＤ）９０、９１へ搬送され疎水化処理が行われる。次いで高精度温調ユニット（ＣＰＬ）６２〜６４にて所定の冷却処理が行われ、第１の処理装置群Ｇ１のレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）２０〜２２に搬送されて、ウエハ表面上へのレジスト塗布処理が行われる。尚、トラジション装置６１からレジスト塗布装置２０〜２２までのウエハＷの搬送は第１の搬送装置１０により行われる。

そして、ウエハＷは、第１の搬送装置１０により、第４の処理装置群Ｇ４のプリベーキングユニット（ＰＡＢ）７１〜７４に搬送されて所定の加熱処理、即ちプリベーク処理が行われる。プリベークされたウエハＷは、周辺露光ユニット（ＷＥＥ）９４に搬送され、そこでウエハＷのエッジ部のみが露光処理される。

その後、ウエハＷは、高精度温調ユニット（ＣＰＬ）８０〜８３において冷却処理がなされ、インターフェイス部４のウエハ搬送体４１によりバッファカセット４２に一時保管される。
そしてバッファカセット４２に一時的に保持されたウエハＷは、ウエハ搬送体４１により取り出され、露光装置２００に引き渡され、そこで所定の露光処理が行われる。

露光処理を終えたウエハＷは、再びインターフェイス部４を介して第５の処理装置群Ｇ５のポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢ）８４〜８９に搬送され、そこで露光後の加熱処理が行われる。
次いでウエハＷは、第２の搬送装置１１により第２の処理装置群Ｇ２の現像処理装置３０〜３４に搬送されて現像処理が行われ、次いで第４の処理装置群Ｇ４のポストベーキングユニット（ＰＯＳＴ）７５〜７９に搬送されて、そこで、現像処理後の加熱処理が行われる。そしてウエハＷは、第３の処理装置群Ｇ３の高精度温調ユニット（ＣＰＬ）６２〜６４で冷却処理が行われ、ウエハ搬送体７によりカセットＣに戻される。

続いてエッチング装置３００について説明する。このエッチング装置３００は、塗布現像装置１００及び露光装置２００によるフォトリソグラフィ工程が終了したウエハＷに対して、形成されたレジストパターンをマスクとしてウエハ上の下地膜、例えばＳｉ酸化膜を除去するエッチング処理を行う。尚、塗布現像装置１００での現像処理後にカセットＣに戻されたウエハＷは、例えば図示しない搬送機構により、エッチング装置３００に搬送される。

エッチング装置３００においては、例えば、平行平板プラズマ発生装置にてプラズマを発生させて所定のエッチングガスをプラズマ化し、これによりウエハＷに所定のプラズマ処理を行うようになっている。
また、エッチング装置３００におけるエッチング条件は、エッチング時間やエッチングガスの組成比とで決定されるが、前記エッチング時間とは、ウエハＷにエッチングガスを供給している時間であり、エッチングガス組成比はエッチングガスの種類や量で決定される。これらパラメータは、制御部５００からの指令に基づき、エッチング装置３００全体の制御を行うコントローラ３１０により制御される。

続いて検査装置４００について、図１、図５、図６に基づいて説明する。図５は、検査装置を概略的に示す断面図、図６は検査装置の主要部を示す断面図である。
検査装置４００は、図１に示すように、筐体４０１内に、例えばウエハＷを収納したカセットを搬入出するための搬入出ステージ４０３と、検査ユニット４０２と、この搬入出ステージ４０３と検査ユニット４０２との間でウエハＷを搬送するための専用の補助基板搬送手段をなす、昇降自在、Ｘ、Ｙ方向に移動自在、鉛直軸まわりに回転自在に構成された補助アーム４０４とを備えている。尚、エッチング装置３００においてエッチング処理が施されたウエハＷは、図示しない搬送機構により前記搬入出ステージ４０３のカセットに収納されるよう構成されている。

前記検査ユニット４０２は、図５に示すように、この例では複数個、例えば２個の検査装置として、ウエハＷに形成されたパターンの線幅（ＣＤ）を測定するＣＤ検査装置４０２ａと、パターンのサイドウォールアングル（ＳＷＡ）を測定するＳＷＡ検査装置４０２ｂとが割り当てられている。
前記ＣＤ検査装置４０２ａ、ＳＷＡ検査装置４０２ｂは、例えばＣＣＤカメラによる撮像により前記所定の検査を行うものであり、これら装置の一例について図６に基づいて説明する。

これらの検査装置は、例えば、図示しないウエハＷの搬送口を備えた筐体４０５と、この筐体４０５内に設けられ、ウエハＷを水平に支持してその向きを調整できるように構成された回転載置台４０６と、この回転載置台４０６上のウエハＷを撮像する、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能なＣＣＤカメラ４０７と、照明手段４０８とを備える。そして、ＣＣＤカメラ４０７により得られたウエハＷの画像をデータ処理部であるコンピュータ４０９等にて解析することによって検査を行うように構成されている。
前記コンピュータ４０９は、ＣＣＤカメラ４０７の移動を制御する機能や、制御部５００に測定データを送信する機能を有している。尚、ＣＣＤカメラ４０７は固定されていて、ウエハＷの載置台４０６側がＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動できる構成であってもよい。

前記構成において、ＣＤ検査装置４０２ａでは、コンピュータ４０９が、取得された画像に基づいて、例えば図７に示すウエハＷの所定の複数領域（基板領域）Ａ１〜Ａ５に対し、図８に示すフォトリソグラフィ工程後のパターン線断面図におけるＴＣＤ（上底幅）と、ＢＣＤ（下底幅）の値と、パターン厚さの値とを夫々算出し、その結果を制御部５００に送信するようになされている。
尚、図７に示されたウエハＷの領域Ａ１〜Ａ５は、図４に示したプリベーキングユニット（ＰＡＢ）７１〜７４やポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢ）８４〜８９が備える熱処理板１４０の加熱領域Ｒ１〜Ｒ５に夫々対応した領域である。

また、ＳＷＡ検査装置４０２ｂにおいては、ＣＤ検査装置４０２ａで求めたＴＣＤとＢＣＤとパターン厚さの値から（式１）の関係により図７のウエハＷの領域Ａ１〜Ａ５におけるサイドウォールアングルθ１を夫々算出し、その結果を制御部５００に送信するようになされている。

また、制御部５００は、図１に示すように、プログラムの実行や各種演算等を行う演算部５０１と、記憶手段５０２とで構成されている。記憶手段５０２には、一連のフォトリソグラフィ工程を含むパターン形成処理を行うためのプログラムＰと、後述する参照テーブルＴと、処理条件が設定された複数の処理レシピデータ等が記録されている。
尚、制御部５００において、プログラムＰ等が記録される記憶手段５０２は、ハードディスク、不揮発メモリ、抜き差し可能な記録媒体（例えば光ディスク、メモリカード）等のいずれの記録媒体であってもよい。

前記検査ユニット４０２からの測定結果を取得した制御部５００は、ウエハＷの各領域Ａ１〜Ａ５において測定されたパターン線幅（ＣＤ）、サイドウォールアングル（ＳＷＡ）の夫々の値について、所定値（所望値）との差分ΔＣＤ、ΔＳＷＡを夫々求め、次回のプログラムＰの実行パラメータの一つとして記憶手段５０２に記録する。
尚、所定値（所望値）に対し差分ΔＣＤを求めるために用いられる検査ユニット４０２で測定されたパターン線幅（ＣＤ）は、ＴＣＤとＢＣＤのどちらか一方が適用できるが、本実施の形態ではＢＣＤを適用するものとし説明する。

前記温度オフセット値を求める方法としては、制御部５００において、例えば、記憶手段５０２に記録された図９に示すような参照テーブルＴが用いられる。
この参照テーブルＴには、測定されたパターンの線幅（ＣＤ）と所定値との差分ΔＣＤに対する最適な温度オフセット値等の熱処理条件の各補正値（オフセット値）が、プリベーキングユニット（ＰＡＢ）７１〜７４或いはポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢ）８４〜８９における各加熱領域Ｒ１〜Ｒ５の夫々について予め設定されている。
尚、加熱処理の条件としては、少なくとも熱処理温度と、熱処理時間と、昇降温温度とを含んでいる。
また、パターンのサイドウォールアングル（ＳＷＡ）についても、所定の値との差分ΔＳＷＡに対する最適な温度オフセット値等の各補正値（オフセット値）が各加熱領域Ｒ１〜Ｒ５の夫々について予め設定されている。

この参照テーブルＴは、プログラムＰの実行により参照され、導出された温度オフセット値等の各パラメータが温度制御装置１４２に出力されて、熱処理板１４０における各加熱領域Ｒ１〜Ｒ５の温度設定等が変更されるようになされている。

尚、ΔＣＤの温度オフセット値等の各補正値（オフセット値）がプリベーキングユニット（ＰＡＢ）７１〜７４に対して適用される場合には、ΔＳＷＡの温度オフセット値等の各補正値（オフセット値）がポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢ）８４〜８９に対して適用される。
或いは、逆にΔＣＤの温度オフセット値等の各補正値（オフセット値）がポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢ）８４〜８９に対して適用される場合には、ΔＳＷＡの温度オフセット値等の各補正値（オフセット値）がプリベーキングユニット（ＰＡＢ）７１〜７４に対して適用される。
このようになされることにより、パターンの線幅（ＣＤ）とサイドウォールアングル（ＳＷＡ）の夫々に対して最適なオフセット（補正）値の設定を行うことができ、エッチング処理後において、パターンの線幅（ＣＤ）とサイドウォールアングル（ＳＷＡ）とを夫々ウエハ面内で均一にすることができる。

続いて、前記のように構成されたパターン形成装置１における熱処理条件の補正制御について図１０のフロー図に基づき説明する。
先ず、前回のパターン形成工程において、ウエハＷの領域Ａ１〜Ａ５の夫々におけるΔＣＤやΔＳＷＡの各差分値が記憶手段５０２に記録されている場合には、それがプログラムＰのパラメータとして設定される（図１０のステップＳ１）。

次いで、プログラムＰが実行され（図１０のステップＳ２）、塗布現像装置１００及び露光装置２００によるフォトリソグラフィ工程、エッチング装置３００によるエッチング処理工程が行われる。
尚、このときプログラムＰは、フォトリソグラフィ工程において、パラメータとして設定された複数のΔＣＤとΔＳＷＡに基づき参照テーブルＴから温度オフセット値等の各補正値を夫々導出し、それらの値をプリベーキングユニット（ＰＡＢ）７１〜７４、ポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢ）８４〜８９においてオフセット値として設定する。
これにより、エッチング装置３００によるエッチング処理後のウエハＷにおいて、領域Ａ１〜Ａ５に亘り線幅（ＣＤ）やサイドウォールアングル（ＳＷＡ）が略均一なパターンが得られる（図１０のステップＳ３）。
尚、この場合、フォトリソグラフィ工程後、エッチング処理前のレジストパターンの線幅（ＣＤ）やサイドウォールアングル（ＳＷＡ）は、ウエハ面内において均一になるとは限らない。

エッチング処理後にウエハＷ上に所定のパターンが形成されると、検査ユニット４０２により、ウエハＷの各領域Ａ１〜Ａ５におけるパターンの線幅（ＣＤ）とサイドウォールアングル（ＳＷＡ）とが測定され、制御部５００に出力される（図１０のステップＳ４）。
測定結果を取得した制御部５００は、所定値との差分を夫々求め（図１０のステップＳ５）、差分がある場合には、その差分ΔＣＤ、ΔＳＷＡを次回使用するパラメータとして記憶手段５０２に記録する（図１０のステップＳ６）。

以上のように本発明に係る実施の形態によれば、フォトリソグラフィ工程後にエッチング処理が施されたウエハＷの複数領域に対してパターンの線幅（ＣＤ）とサイドウォールアングル（ＳＷＡ）が測定され、それらを前記複数領域で均一にするための熱処理装置での処理条件のオフセット値が求められる。そして、そのオフセット値が次回のパターン形成工程において使用されるため、常にエッチング処理後において、ウエハ面のパターンの線幅（ＣＤ）とサイドウォールアングル（ＳＷＡ）とが夫々均一なウエハＷを得ることができる。

尚、本発明においては前記実施の形態に限定されず、例えば、パターンの線幅（ＣＤ）に対してのみ最適な補正値（オフセット値）の設定を行いたい場合は、ΔＣＤに基づく温度オフセット値等の各補正値（オフセット値）のみをプリベーキングユニット（ＰＡＢ）７１〜７４、またはポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢ）８４〜８９の少なくとも一方に適用するようにしてもよい。
このようにすれば、その後のエッチング処理において、パターンの線幅（ＣＤ）をウエハ面内で均一にすることができる。

また、例えば、パターンのサイドウォールアングル（ＳＷＡ）に対してのみ最適な補正値（オフセット値）の設定を行いたい場合も同様に、ΔＳＷＡに基づく温度オフセット値等の各補正値（オフセット値）のみがプリベーキングユニット（ＰＡＢ）７１〜７４、またはポストエクスポージャベーキングユニット（ＰＥＢ）８４〜８９の少なくとも一方に対して適用するよう制御する。
このようにすれば、その後のエッチング処理の後において、パターンのサイドウォールアングル（ＳＷＡ）をウエハ面内で均一にすることができる。

また、前記実施の形態において、熱処理板１４０の加熱領域は、Ｒ１〜Ｒ５の５つの領域に分割されたものとし、それに対応するウエハ領域（基板領域）もＡ１〜Ａ５の５つの領域としたが、それに限定されることなく、例えば、より多くの領域に分割されていてもよい。
また、前記実施の形態においては、図１に示すように検査装置４００と制御部５００とを、塗布現像装置１００に対し夫々独立させた配置構成とした。しかしながら、その形態に限定されず、検査装置４００と制御部５００とを、必要に応じて塗布現像装置１００の中に組み込んだ構成としてもよい。そのような構成とすれば、クリーンルーム内に配置される装置が占める面積（フットプリント）を縮小することができる。
また、前記実施の形態においては、被処理基板として半導体ウエハを例としたが、本発明における基板は、半導体ウエハに限らず、ＬＣＤ基板、ＣＤ基板、ガラス基板、フォトマスク、プリント基板等も可能である。

本発明は、例えば、半導体ウエハ等の基板にフォトリソグラフィ技術により所定のパターンを形成するパターン形成装置に適用でき、半導体製造業界、電子デバイス製造業界等において好適に用いることができる。

図１は、本発明に係る基板処理装置としてのパターン形成装置の概略構成を示す平面図である。 図２は、図１の塗布現像装置の正面図である。 図３は、図１の塗布現像装置の背面図である。 図４は、図１の塗布現像装置の熱処理装置が備える熱処理板の構成を概略的に示す図である。 図５は、図１のパターン形成装置が備える検査装置を概略的に示す断面図である。 図６は、検査装置の主要部を示す断面図である。 図７は、熱処理板の加熱領域に夫々対応したウエハの各領域を示す図である。 図８は、サイドウォールアングルを算出する式を説明するための図である。 図９は、オフセット値を記録した参照テーブルの例である。 図１０は、パターン形成装置における熱処理条件の補正制御の流れを示すフロー図である。 図１１は、サイドウォールアングルを説明するための図である。

符号の説明

１ パターン形成装置（基板処理装置）
７１〜７４ プリベーキングユニット（第一の熱処理装置）
８４〜８９ ポストエクスポージャベーキングユニット（第二の熱処理装置）
１００ 塗布現像装置
２００ 露光装置
３００ エッチング装置
４００ 検査装置
５００ 制御部（コンピュータ）
５０２ 記憶手段（記録媒体）
Ａ１〜Ａ５ 基板領域
ＣＤ パターン線幅
Ｐ プログラム
Ｒ１〜Ｒ５ 加熱領域
ＳＷＡ サイドウォールアングル
Ｗ ウエハ（基板）

Claims (14)

1. 下地膜が成膜された基板にレジスト液を塗布する塗布処理と、塗布処理後の基板を加熱処理する第一の加熱処理と、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理と、露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させる第二の加熱処理と、露光されたレジスト膜を現像する現像処理と、現像処理後に形成されたレジストパターンをマスクとして下地膜を除去するエッチング処理とを一連の処理として実行し、前記基板に所定のパターンを形成する基板処理装置であって、
   前記エッチング処理後に、前記基板に形成されたパターンの状態を測定検査する検査装置と、
   前記検査装置により取得された検査結果に基づいて、前記エッチング処理後の前記基板のパターンの状態が基板面内で均一になるよう、前記第一の加熱処理及び／または前記第二の加熱処理での条件設定を行う制御部とを備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記第一の加熱処理を行う第一の熱処理装置と、前記第二の加熱処理を行う第二の熱処理装置とを備え、
   前記第一の熱処理装置と前記第二の熱処理装置とは夫々、
   複数の加熱領域に区画され、前記複数の加熱領域上に前記基板が載置される熱処理板と、前記複数の加熱領域の夫々を独立して加熱する加熱手段とを有し、
   前記検査装置は、前記複数の加熱領域の夫々において加熱処理された前記基板の各基板領域に対して、エッチング処理後のパターンの状態を測定検査することを特徴とする請求項１に記載された基板処理装置。
3. 前記制御手段は、前記各基板領域のパターンの状態が前記エッチング処理後に均一になるように、
   前記熱処理板の複数の加熱領域における加熱処理の条件設定を行うことを特徴とする請求項２に記載された基板処理装置。
4. 前記検査装置により検査測定されるパターンの状態は、パターンの線幅及び／またはパターンのサイドウォールアングルであって、
   前記制御部は、パターンの線幅が、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第二の熱処理装置での加熱処理の条件設定と、
   パターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第一の熱処理装置での加熱処理の条件設定の少なくとも一方を実施することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された基板処理装置。
5. 前記検査装置により検査測定されるパターンの状態は、パターンの線幅及び／またはパターンのサイドウォールアングルであって、
   前記制御部は、パターンの線幅が、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第一の熱処理装置での加熱処理の条件設定と、
   パターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第二の熱処理装置での加熱処理の条件設定の少なくとも一方を実施することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された基板処理装置。
6. 前記検査装置により検査測定されるパターンの状態は、パターンの線幅またはパターンのサイドウォールアングルであって、
   前記制御部は、パターンの線幅またはサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後の目標値に近似するように前記第一の熱処理装置及び前記第二の熱処理装置での加熱処理の条件設定を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された基板処理装置。
7. 前記第一の熱処理装置及び第二の熱処理装置での加熱処理の条件は、少なくとも熱処理温度と、熱処理時間と、昇降温温度とを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載された基板処理装置。
8. 下地膜が成膜された基板にレジスト液を塗布する塗布処理と、塗布処理後の基板を加熱処理する第一の加熱処理と、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理と、露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させる第二の加熱処理と、露光されたレジスト膜を現像する現像処理と、現像処理後に形成されたレジストパターンをマスクとして下地膜を除去するエッチング処理とを一連の処理として実行し、前記基板に所定のパターンを形成する基板処理方法であって、
   前記エッチング処理後に、前記基板に形成されたパターンの状態を測定検査するステップと、
   前記測定検査するステップにより取得された検査結果に基づいて、前記エッチング処理後の前記基板のパターンの状態が基板面内で均一になるよう、前記第一の加熱処理及び／または前記第二の加熱処理での条件設定を行うステップとを実行することを特徴とする基板処理方法。
9. 前記検査測定されるパターンの状態は、パターンの線幅及び／またはパターンのサイドウォールアングルであって、
   前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理での条件設定を行うステップにおいて、
   パターンの線幅が、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第二の加熱処理の条件設定と、
   パターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第一の加熱処理の条件設定の少なくとも一方を実施することを特徴とする請求項８に記載された基板処理方法。
10. 前記検査測定されるパターンの状態は、パターンの線幅及び／またはパターンのサイドウォールアングルであって、
    前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理での条件設定を行うステップにおいて、
    パターンの線幅が、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第一の加熱処理の条件設定と、
    パターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第二の加熱処理の条件設定の少なくとも一方を実施することを特徴とする請求項８に記載された基板処理方法。
11. 前記検査測定されるパターンの状態は、パターンの線幅またはパターンのサイドウォールアングルであって、
    前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理での条件設定を行うステップにおいて、
    前記パターンの線幅またはパターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後の目標値に近似するように前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理の条件設定を行うことを特徴とする請求項８に記載された基板処理方法。
12. 前記第一の加熱処理及び第二の加熱処理の条件は、少なくとも熱処理温度と、熱処理時間と、昇降温温度とを含むことを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載された基板処理方法。
13. 前記請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の基板処理装置において、前記請求項８乃至請求項１２のいずれかに記載の基板処理方法を、コンピュータに実行させることを特徴とする基板処理プログラム。
14. 前記請求項１３に記載の基板処理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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