JP2008117915A - 熱処理板の温度設定方法、プログラム、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及び熱処理板の温度設定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱板の温度設定のタイミングを適正化及び一定化する。
【解決手段】ＰＥＢ装置の熱板は、複数の熱板領域に区画されており、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できる。先ず、フォトリソグラフィー工程の終了したウェハ面内の線幅が測定される（Ｓ１）。その測定線幅の面内傾向Ｚがゼルニケ多項式を用いて複数の面内傾向成分Ｚ_ｉに分解される（Ｓ２）。その算出された複数の面内傾向成分Ｚ_ｉから、温度補正値の変更により改善可能な面内傾向成分Ｚａ_ｉが抜き出され、それらが足し合わされて、ウェハ面内の測定線幅の改善可能な面内傾向Ｚａが算出される（Ｓ３）。改善可能な面内傾向Ｚａの大きさが予め設定されている閾値Ｌを超えた場合にのみ、熱板の各熱板領域の温度補正値の設定変更が行われる（Ｓ６）。
【選択図】図１０

Description

本発明は、熱処理板の温度設定方法、プログラム、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及び熱処理板の温度設定装置に関する。

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、この一連のウェハ処理により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。

例えば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、複数の領域に区画され、その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。

また、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き、この結果、最終的にレジストパターンの線幅がばらつくことが知られている。このため、熱板の各領域毎に、温度補正値（温度オフセット値）が設定され、熱板の面内温度を微調整していた（特許文献１参照）。

特開２００１-１４３８５０号公報

ところで、上述の熱板の最適な温度補正値は、装置状態や処理環境により変動するので、適宜設定値を変更する必要がある。この温度補正値の設定変更は、通常作業員がレジストパターンの線幅測定を行い、その線幅測定結果のデータを見て個々の経験や知識により判断して行っていた。このため、温度補正値の設定変更のタイミングは、各作業員の経験や知識、判断力などにより左右され、ばらつきがあった。この結果、作業員が異なると、同じ線幅測定結果であっても温度補正値の変更を行う場合と行わない場合があり、これによって温度補正値の設定値にばらつきが生じ、最終的にレジストパターンの線幅にもばらつきが生じることがあった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、熱板などの熱処理板の温度設定変更のタイミングを適正化及び一定化する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、前記熱処理板は、複数の領域に区画され、当該領域毎に温度設定可能であり、さらに前記熱処理板の各領域毎に、熱処理板の面内温度を調整するための温度補正値が設定可能であり、前記熱処理を含む一連の基板処理が終了した基板について基板面内の処理状態を測定する工程と、前記測定された処理状態の基板の面内傾向から、前記熱処理板の各領域の温度補正値の変更により改善可能な面内傾向を算出する工程と、前記改善可能な面内傾向の大きさが予め設定されている閾値を超えた場合に、前記熱処理板の各領域の温度補正値を変更する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、測定された処理状態の基板の面内傾向から、改善可能な面内傾向を算出し、その改善可能な面内傾向の大きさが予め設定されている閾値を超えた場合に、温度補正値を変更するので、温度補正値の設定変更のタイミングを一定化できる。また、改善可能な面内傾向が大きくなった場合にのみ温度補正値を変更するので、余計な場合に温度補正値を変更することなく、温度補正値の設定変更のタイミングを適正化できる。

前記改善可能な面内傾向の大きさが閾値を超えた場合に、アラームを発するようにしてもよい。

前記改善可能な面内傾向を算出する際には、前記測定された処理状態の基板の面内傾向をゼルニケ多項式を用いて複数の面内傾向成分に分解し、それらの複数の面内傾向成分のうちの、前記熱処理板の各領域の温度補正値の変更により改善可能な面内傾向成分を足し合わせて、前記改善可能な面内傾向を算出するようにしてもよい。

前記熱処理板の各領域の温度補正値を変更する際には、前記面内傾向成分の変化量と前記温度補正値との相関を示す算出モデルを用いて、前記改善可能な各面内傾向成分が零になるような前記熱処理板の各領域の温度補正値を算出し、その算出された温度補正値を前記熱処理板の各領域の温度に設定してもよい。

前記一連の基板処理は、フォトリソグラフィー工程において基板上にレジストパターンを形成する処理であってもよい。

前記基板面内の処理状態は、レジストパターンの線幅であってもよい。

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、上述の熱処理板の温度設定方法を、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、上述の熱処理板の温度設定方法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。

さらに、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、前記熱処理板は、複数の領域に区画され、当該領域毎に温度設定可能であり、さらに前記熱処理板の各領域毎に、熱処理板の面内温度を調整するための温度補正値が設定可能であり、前記熱処理を含む一連の基板処理が終了した基板についての基板面内の処理状態に基づいて、その処理状態の基板の面内傾向から、前記熱処理板の各領域の温度補正値の変更により改善可能な面内傾向を算出し、前記改善可能な面内傾向の大きさが予め設定されている閾値を超えた場合に、前記熱処理板の各領域の温度補正値を変更することを特徴とする。

前記熱処理板の温度設定装置において、前記改善可能な面内傾向の大きさが閾値を超えた場合に、アラームを発するようにしてもよい。

前記熱処理板の温度設定装置において、前記改善可能な面内傾向を算出する際には、前記処理状態の基板の面内傾向をゼルニケ多項式を用いて複数の面内傾向成分に分解し、それらの複数の面内傾向成分のうちの、前記熱処理板の各領域の温度補正値の変更により改善可能な面内傾向成分を足し合わせて、前記改善可能な面内傾向を算出するようにしてもよい。

前記熱処理板の温度設定装置において、前記熱処理板の各領域の温度補正値を変更する際には、前記面内傾向成分の変化量と前記温度補正値との相関を示す算出モデルを用いて、前記改善可能な各面内傾向成分が零になるような前記熱処理板の各領域の温度補正値を算出し、その算出された温度補正値を前記熱処理板の各領域の温度に設定するようにしてもよい。

前記一連の基板処理は、フォトリソグラフィー工程において基板上にレジストパターンを形成する処理であってもよい。

前記基板面内の処理状態は、レジストパターンの線幅であってもよい。

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。

本発明によれば、熱処理板の温度設定変更のタイミングが適正化及び一定化するので、最終的な基板の処理状態も適正化し安定化する。

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ステーション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）にも移動自在であり、Ｘ方向に配列された各カセットＣ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、露光後で現像前のウェハＷの加熱処理を行う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。

ＰＥＢ装置８４〜８９は、図４に示すような例えばウェハＷを載置して加熱する熱処理板としての熱板９０を備えている。熱板９０は、厚みのある略円盤形状を有している。熱板９０は、複数、例えば５つの熱板領域Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５に区画されている。熱板９０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Ｒ_１と、その周囲を円弧状に４等分した熱板領域Ｒ_２〜Ｒ_５に区画されている。

熱板９０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５には、給電により発熱するヒータ９１が個別に内蔵され、各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５毎に加熱できる。各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５のヒータ９１の発熱量は、例えば温度制御装置９２により調整されている。温度制御装置９２は、各ヒータ９１の発熱量を調整して、各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度を所定の設定温度に制御できる。温度制御装置９２における温度設定は、例えば後述する温度設定装置１５０により行われる。

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１００、１０１が下から順に２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１０２が配置されている。

インターフェイスステーション４には、例えば図１に示すようにＸ方向に向けて延びる搬送路１１０上を移動するウェハ搬送体１１１と、バッファカセット１１２が設けられている。ウェハ搬送体１１１は、上下移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、インターフェイスステーション４に隣接した図示しない露光装置と、バッファカセット１１２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。

以上のように構成された塗布現像処理システム１では、例えば次のようなフォトリソグラフィー工程の一連のウェハ処理が行われる。先ず、カセット載置台５上のカセットＣから未処理のウェハＷがウェハ搬送体７によって一枚ずつ取り出され、第３の処理装置群Ｇ３の温調装置６０に順次搬送される。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る。その後ウェハＷは、第１の搬送装置１０によってプリベーキング装置７１に搬送されプリベーキングが行われる。続いてウェハＷは、第２の搬送装置１１によって周辺露光装置１０２、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、インターフェイスステーション４のウェハ搬送体１１１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１１１によって例えばＰＥＢ装置８４に搬送される。

ＰＥＢ装置８４では、予め各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５毎に所定温度に設定された熱板９０上にウェハＷが載置されて、ポストエクスポージャーベーキングが行われる。

ポストエクスポージャーベーキングが終了したウェハＷは、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に搬送されポストベーキングが施される。その後、ウェハＷは、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Ｃに戻されて、一連のウェハ処理であるフォトリソグラフィー工程が終了する。

ところで、前述した塗布現像処理システム１には、図１に示すようにウェハ面内の処理状態としてのレジストパターンの線幅を測定する線幅測定装置１２０が設けられている。線幅測定装置１２０は、例えばカセットステーション２に設けられている。線幅測定装置１２０は、例えば図５に示すようにウェハＷを水平に載置する載置台１２１と、光学式表面形状測定計１２２を備えている。載置台１２１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１２２は、例えばウェハＷに対して斜方向から光を照射する光照射部１２３と、光照射部１２３から照射されウェハＷで反射した光を検出する光検出部１２４と、当該光検出部１２４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を算出する算出部１２５を備えている。本実施の形態にかかる線幅測定装置１２０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を測定するものであり、算出部１２５において、光検出部１２４により検出されたウェハ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し、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を求めることにより、レジストパターンの線幅を測定できる。

また、線幅測定装置１２０は、光照射部１２３及び光検出部１２４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、ウェハ面内の複数個所の線幅を測定することができる。線幅測定装置１２０の測定結果は、例えば算出部１２５から後述する温度設定装置１５０に出力できる。

次に、上記ＰＥＢ装置８４〜８９の熱板９０の温度設定を行う温度設定装置１５０の構成について説明する。例えば温度設定装置１５０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ている。温度設定装置１５０は、例えば図４や図５に示したように熱板９０の温度制御装置９２と線幅測定装置１２０に接続されている。

温度設定装置１５０は、例えば図６に示すように各種プログラムを実行する演算部１６０と、例えば熱板９０の温度設定のための各種情報を入力する入力部１６１と、熱板９０の温度設定のための各種情報を格納するデータ格納部１６２と、熱板９０の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１６３と、熱板９０の温度設定のための各種情報を温度制御装置９２や線幅測定装置１２０との間で通信する通信部１６４などを備えている。

プログラム格納部１６３には、例えばウェハ面内の線幅測定結果から、そのウェハ面内の測定線幅の複数の面内傾向成分Ｚ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ、ｎは１以上の整数）を算出するプログラムＰ１が記憶されている。この複数の面内傾向成分Ｚ_ｉは、例えば図７に示すようにゼルニケ（Ｚernike）多項式を用いて、ウェハ面内の測定線幅の面内傾向Ｚ（ウェハ面内のばらつき傾向）を複数の成分に分解して表したものである。

ここでゼルニケ多項式について説明を加えると、ゼルニケ多項式は、光学分野でよく使われる半径が１の単位円上の複素関数であり（実用的には実数関数として使用されている）、極座標の引数（ｒ、θ）を有する。このゼルニケ多項式は、光学分野では主としてレンズの収差成分を解析するために使用されており、波面収差をゼルニケ多項式を用いて分解することで、各々独立した波面、例えば山型、鞍型等の形状に基づく収差成分を知ることができる。

本実施の形態においては、例えばウェハ面内の多数点の線幅測定値をウェハ面上の高さ方向に示し、それらの線幅測定値の点を滑らかな曲面によって繋げることにより、ウェハ面内の測定線幅の面内傾向Ｚを上下にうねる波面として捉える。そしてそのウェハ面内の測定線幅の面内傾向Ｚが、ゼルニケ多項式を用いて、例えば上下方向のＺ方向のずれ成分、Ｘ方向傾き成分、Ｙ方向傾き成分、凸状或いは凹状に湾曲する湾曲成分などの複数の面内傾向成分Ｚ_ｉに分解される。各面内傾向成分Ｚ_ｉの大きさは、ゼルニケ係数により表すことができる。

各面内傾向成分Ｚ_ｉを表すゼルニケ係数は、具体的に極座標の引数（ｒ、θ）を用いて以下の式により表せられる。

Ｚ１（１）
Ｚ２（ｒ・ｃｏｓθ）
Ｚ３（ｒ・ｓｉｎθ）
Ｚ４（２ｒ^２−１）
Ｚ５（ｒ^２・ｃｏｓ２θ）
Ｚ６（ｒ^２・ｓｉｎ２θ）
Ｚ７（（３ｒ^３−２ｒ）・ｃｏｓθ）
Ｚ８（（３ｒ^３−２ｒ）・ｓｉｎθ）
Ｚ９（６ｒ^４−６ｒ^２＋１）
・
・

本実施の形態において、例えばゼルニケ係数Ｚ１はウェハ面内の線幅平均値（Ｚ方向ずれ成分）、ゼルニケ係数Ｚ２はＸ方向傾き成分、ゼルニケ係数Ｚ３はＹ方向の傾き成分、ゼルニケ係数Ｚ４、Ｚ９は湾曲成分を示す。

図６に示すようにデータ格納部１６２には、例えばウェハ面内の測定線幅の面内傾向Ｚから分解された面内傾向成分Ｚ_ｉのうちの、熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値の変更により改善可能な（変動可能な）面内傾向成分Ｚａ_ｉ（ｉは、１〜ｎの間の整数）のゼルニケ係数番号情報Ｉが格納されている。例えばこの改善可能な面内傾向成分Ｚａ_ｉの特定は、例えば熱板９０のそれぞれの熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度を個別に変動させ、その各場合のウェハ面内の線幅を測定する。そして、その各場合の測定線幅の面内傾向をゼルニケ多項式を用いて分解し、熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の設定温度の変動により変動する面内傾向成分を改善可能な面内傾向成分Ｚａ_ｉとする。

プログラム格納部１６３には、例えば図８に示すようにウェハ面内の測定線幅の面内傾向Ｚから分解された面内傾向成分Ｚ_ｉのうちの、改善可能な面内傾向成分Ｚａ_ｉを特定し、それらを足し合わせて、ウェハ面内の測定線幅における改善可能な面内傾向Ｚａを算出するプログラムＰ２が格納されている。またプログラム格納部１６３には、算出された改善可能な面内傾向Ｚａの大きさ（ばらつき具合）を示す例えば３σが、予め定められている閾値を超えているか否かを判断するプログラムＰ３が格納されている。

さらに、プログラム格納部１６３には、改善可能な面内傾向Ｚａの大きさが閾値を超えた場合に、例えば次の関係式（１）から改善可能な面内傾向Ｚａの各面内傾向成分Ｚａ_ｉが零になるような各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴを算出するプログラムＰ４が格納されている。
ΔＺ＝Ｍ・ΔＴ （１）

関係式（１）の算出モデルＭは、例えばウェハ面内の線幅の各面内傾向成分Ｚ_ｉの変動量（各ゼルニケ係数の変化量）ΔＺと温度補正値ΔＴとの相関を示す相関行列である。具体的には、算出モデルＭは、例えば図９に示すように特定条件のゼルニケ係数を用いて表されたｎ（面内傾向成分数）行×ｍ（熱板領域数）列の行列式である。

算出モデルＭは、熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の各々の温度を順に１℃上昇させ、その各場合のウェハ面内における線幅変動量を測定し、その線幅変動量に応じたゼルニケ係数の変動量（面内傾向成分の変動量）を算出し、それらの単位温度変動あたりのゼルニケ係数の変動量を行列式の各要素Ｍ_ｉ、ｊ（１≦ｉ≦ｎ、１≦ｊ≦ｍ（本実施の形態では熱板領域数であるｍ＝５）として表したものである。なお、熱板領域の温度を1℃上昇させても変動しない面内傾向成分は、ゼルニケ係数の変動量が零になるので、それに対応する要素は零になる。

関係式（１）は、両辺に算出モデルＭの逆行列Ｍ^−１を掛けることにより、次の式（２）
ΔＴ＝Ｍ^−１・ΔＺ （２）
で表せられる。改善可能な面内傾向Ｚａの各面内傾向成分Ｚａ_ｉを零にするには、面内傾向の変化量ΔＺに、改善可能な各面内傾向成分Ｚａ_ｉの値に−１を掛けたものが代入され、それ以外の改善不可能な面内傾向成分には零が代入される。

なお、温度設定装置１５０による温度設定プロセス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ＣＤなどの記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から温度設定装置１５０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１５０による温度設定プロセスについて説明する。図１０は、かかる温度設定プロセスの一例を示すフロー図である。

例えば塗布現像処理システム１において連続的に処理されているウェハＷが所定枚数置きに定期的に線幅測定される。例えば上述の一連のフォトリソグラフィー工程が終了したウェハＷがカセットステーション２の線幅測定装置１２０に搬送され、ウェハ面内のレジストパターンの線幅が測定される（図１０の工程Ｓ１）。この際、図１１に示すようにウェハ面内の複数の測定点Ｑの線幅が測定され、少なくとも熱板９０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５に対応する各ウェハ領域Ｗ_１、Ｗ_２、Ｗ_３、Ｗ_４、Ｗ_５の線幅が測定される。

ウェハ面内の線幅の測定結果は、温度設定装置１５０に出力される。温度設定装置１５０では、例えばウェハ領域Ｗ_１〜Ｗ_５の複数の測定点Ｑの線幅測定値からウェハ面内の測定線幅の面内傾向Ｚが算出され、その面内傾向Ｚから、図７に示したようにゼルニケ多項式を用いて複数の面内傾向成分Ｚ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）が分解されて算出される（図１０の工程Ｓ２）。

続いて、図８に示すように複数の面内傾向成分Ｚ_ｉから、予め求められている改善可能な面内傾向成分Ｚａ_ｉが抜き出され、それらが足し合わせられる。こうしてウェハ面内の線幅の改善可能な面内傾向Ｚａが算出される（図１０の工程Ｓ３）。

その後、改善可能な面内傾向Ｚａの大きさを示す３σが算出され、その３σの値が予め設定されている閾値Ｌを超えているか否か判定される（図１０の工程Ｓ４）。

例えば図１２に示す（ａ）のように改善可能な面内傾向Ｚａの３σが閾値Ｌ以下の場合には、熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴの変更が行われず、このウェハＷに対する温度設定プロセスが終了する。

例えば図１２に示す（ｂ）のように改善可能な面内傾向Ｚａの３σが閾値Ｌを超えている場合には、熱板９０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴが変更される。例えば、先ず関係式（２）のΔＺの項に、図１３に示すように改善可能な面内傾向Ｚａの各面内傾向成分Ｚａ_ｉに−１を掛けたものが代入される。また改善不可能な面内傾向成分については零が代入される。この関係式（２）により、改善可能な面内傾向Ｚａの各成分Ｚａ_ｉが零になるような各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴ_１、ΔＴ_２、ΔＴ_３、ΔＴ_４、ΔＴ_５が求められる（図１０の工程Ｓ５）。

その後、各温度補正値ΔＴ_１〜ΔＴ_５の情報が通信部１６４から温度制御装置９２に出力され、温度制御装置９２における熱板９０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度設定に、新たな温度補正値ΔＴ_１〜ΔＴ_５が設定される（図１０の工程Ｓ６）。新たな温度補正値が設定されると、このウェハＷに対する温度設定プロセスが終了する。以上の温度設定プロセスは、定期的に繰り返し行われる。

なお、上述の温度設定プロセスは、例えば温度設定装置１５０に記憶された上述の各種プログラムを実行することにより行われる。

以上の実施の形態によれば、ウェハ面内の線幅測定を行い、その測定線幅の面内傾向Ｚから、改善可能な面内傾向Ｚａを算出し、その改善可能な面内傾向Ｚａの大きさを示す３σが予め設定されている閾値Ｌを超えているか否かを判断し、超えている場合に、熱板９０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴが変更される。この場合、ウェハ面内の線幅測定から算出された改善可能な面内傾向Ｚａの大きさと予め定められたその閾値Ｌを基準に、温度補正値ΔＴの変更が行われるので、例えば作業員の経験や知識に左右されることなく、温度補正値ΔＴの設定変更のタイミングを一定化できる。また、改善可能な面内傾向Ｚａが大きくなった場合にのみ温度補正値ΔＴの変更を行うので、余計な場合に温度補正値ΔＴが変更されることなく、温度補正値ΔＴの設定変更のタイミングを適正化できる。

以上の実施の形態によれば、改善可能な面内傾向Ｚａを算出する際に、ウェハ面内の測定線幅の面内傾向Ｚがゼルニケ多項式を用いて複数の面内傾向成分Ｚ_ｉに分解され、それらの複数の面内傾向成分Ｚ_ｉのうちの、改善可能な面内傾向成分Ｚａ_ｉが足し合わされて、改善可能な面内傾向Ｚａが算出されるので、改善可能な面内傾向Ｚａの算出が正確かつ容易に行われる。

また、各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴを変更する際に、関係式（１）の算出モデルＭを用いて、改善可能な各面内傾向成分Ｚａ_ｉが零になるような各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴ_１〜ΔＴ_５が算出され、その算出された温度補正値ΔＴ_１〜ΔＴ_５が各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度に設定されるので、温度補正後のウェハ処理では、可能な限り改善された最適な線幅面内傾向を得ることができる。したがって、ウェハ面内でより均一な線幅を形成できる。特にＰＥＢ装置８４で行われる熱処理は、フォトリソグラフィー工程により最終的に形成されるレジストパターンの線幅に大きな影響を及ぼすものなので、ＰＥＢ装置８４の熱板９０の温度設定をかかる方法により行うことの効果は非常に大きい。

以上の実施の形態では、改善可能な面内傾向Ｚａの算出や、各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴの算出をゼルニケ多項式を用いて行っていたが、他の方法によって行ってもよい。

例えば図１４に示すようにウェハ面内の複数の測定点Ｑの線幅測定値Ｄをウェハ面上の高さ方向に表すことにより、ウェハ面内の測定線幅の面内傾向が示される。そして、その複数の測定点Ｑの線幅測定値Ｄが例えば図１５に示すようにＸ軸を含む垂直面に投射され、その線幅測定値Ｄの分布から、最小二乗法を用いて、一つの面内傾向成分となるＸ方向の傾き成分Ｆｘが算出される。また、複数の測定点Ｑの線幅測定値Ｄが図１６に示すようにＹ軸を含む垂直面に投射され、その線幅測定値Ｄの分布から、最小二乗法を用いて、一つの面内傾向成分となるＹ方向の傾き成分Ｆｙが算出される。さらに、線幅測定値Ｄの全体の面内傾向から、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１７に示すように一つの面内傾向成分である凸状の湾曲成分Ｆｚが算出される。例えばこれらの面内傾向成分Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚを足し合わせることにより、改善可能な面内傾向Ｆａが算出される。この改善可能な面内傾向Ｆａの大きさが予め設定されているその閾値Ｌを超えている場合にのみ各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴが変更される。

そして、各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴが変更される場合には、例えば次の関係式（３）によって、改善可能な面内傾向Ｆａの各面内傾向成分Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚが零になるような各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴが算出される。
ΔＦ＝Ｍ・ΔＴ （３）

関係式（３）の算出モデルＭは、例えばウェハ面内の線幅の各面内傾向成分Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚの変動量ΔＦと温度補正値ΔＴとの相関を示す相関行列である。

例えば関係式（３）のΔＦの項に、各面内傾向成分Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚの値に−１を掛けたものが代入されて、各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴ_１〜ΔＴ_５が算出される。その後各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度設定に新たな温度補正値ΔＴ_１〜ΔＴ_５が設定される。

この例によっても、改善可能な面内傾向Ｆａの大きさと予め定められたその閾値Ｌを基準に温度補正値ΔＴの変更が行われるので、例えば作業員の経験や知識に左右されることなく、温度補正値ΔＴの設定変更のタイミングを一定化し、適正化できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば上記実施の形態において、改善可能な面内傾向Ｚａの大きさを３σで表してその閾値Ｌと比較していたが、改善可能な面内傾向Ｚａの大きさを、ウェハ面内の最大値と最小値の差で表して、それとその閾値を比較するようにしてもよい。

上記実施の形態において、改善可能な面内傾向Ｚａの大きさがその閾値Ｌを超えた場合に、アラームを発するようにしてもよい。かかる場合、例えば塗布現像処理システム１の温度設定装置１５０に表示部を設け、その表示部にアラームを表示するようにしてもよい。

また、上記実施の形態において、温度設定される熱板９０は、５つの領域に区画されていたが、その数は任意に選択できる。また、熱板９０の区画領域の形状も任意に選択できる。上記実施の形態では、ウェハ面内の線幅に基づいて、ＰＥＢ装置８４の熱板９０の温度設定を行う例であったが、プリベーキング装置やポストベーキング装置などにある他の熱処理を行う熱板の温度設定や、ウェハＷを冷却する冷却処理装置の冷却板の温度設定を行う場合にも本発明は適用できる。また、以上の実施の形態では、ウェハ面内の線幅に基づいて熱板の温度設定を行っていたが、ウェハ面内の線幅以外の他の処理状態、例えばレジストパターンの溝の側壁の角度（サイドウォールアングル）やレジストパターンの膜厚に基づいてＰＥＢ装置、プリベーキング装置、ポストベーキング装置などの熱処理板の温度設定を行うようにしてもよい。さらに、以上の実施の形態では、フォトリソグラフィー工程後であって、エッチング工程前のレジストパターンの線幅に基づいて熱板の温度設定を行っていたが、エッチング工程後のパターンの線幅やサイドウォールアングルに基づいて熱処理板の温度設定を行ってもよい。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、基板を載置して熱処理する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。 ＰＥＢ装置の熱板の構成を示す平面図である。 線幅測定装置の構成の概略を示す説明図である。 温度設定装置の構成を示すブロック図である。 線幅測定による線幅の面内傾向をゼルニケ多項式を用いて複数の面内傾向成分に分解した状態を示す説明図である。 改善可能な面内傾向成分を足し合わせて改善可能な面内傾向を算出する内容を示す説明図である。 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。 ウェハ面内の線幅の測定点を示す説明図である。 改善可能な面内傾向の３σが閾値を超える場合と超えない場合を示すグラフである。 面内傾向成分の調整量と温度補正値を代入した算出モデルの関係式である。 線幅測定値のばらつき傾向を示す説明図である。 線幅測定値のばらつき傾向のＸ方向の傾き成分を示す説明図である。 線幅測定値のばらつき傾向のＹ方向の傾き成分を示す説明図である。 線幅測定値のばらつき傾向の湾曲成分を示す説明図である。

符号の説明

１ 塗布現像処理システム
８４ ＰＥＢ装置
９０ 熱板
１２０ 線幅測定装置
１５０ 温度設定装置
Ｒ_１〜Ｒ_５ 熱板領域
Ｗ_１〜Ｗ_５ ウェハ領域
Ｍ 算出モデル
Ｚ 面内傾向
Ｚ_ｉ 面内傾向成分
Ｚａ 改善可能な面内傾向
Ｚａ_ｉ 改善可能な面内傾向
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、
   前記熱処理板は、複数の領域に区画され、当該領域毎に温度設定可能であり、
   さらに前記熱処理板の各領域毎に、熱処理板の面内温度を調整するための温度補正値が設定可能であり、
   前記熱処理を含む一連の基板処理が終了した基板について基板面内の処理状態を測定する工程と、
   前記測定された処理状態の基板の面内傾向から、前記熱処理板の各領域の温度補正値の変更により改善可能な面内傾向を算出する工程と、
   前記改善可能な面内傾向の大きさが予め設定されている閾値を超えた場合に、前記熱処理板の各領域の温度補正値を変更する工程と、を有することを特徴とする、熱処理板の温度設定方法。
2. 前記改善可能な面内傾向の大きさが閾値を超えた場合に、アラームを発す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. 前記改善可能な面内傾向を算出する際には、
   前記測定された処理状態の基板の面内傾向をゼルニケ多項式を用いて複数の面内傾向成分に分解し、それらの複数の面内傾向成分のうちの、前記熱処理板の各領域の温度補正値の変更により改善可能な面内傾向成分を足し合わせて、前記改善可能な面内傾向を算出することを特徴とする、請求項１又は２に記載の熱処理板の温度設定方法。
4. 前記熱処理板の各領域の温度補正値を変更する際には、
   前記面内傾向成分の変化量と前記温度補正値との相関を示す算出モデルを用いて、前記改善可能な各面内傾向成分が零になるような前記熱処理板の各領域の温度補正値を算出し、その算出された温度補正値を前記熱処理板の各領域の温度に設定することを特徴とする、請求項３に記載の熱処理板の温度設定方法。
5. 前記一連の基板処理は、フォトリソグラフィー工程において基板上にレジストパターンを形成する処理であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の熱処理板の温度設定方法。
6. 前記基板面内の処理状態は、レジストパターンの線幅であることを特徴とする、請求項５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５又は６に記載の熱処理板の温度設定方法。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の熱処理板の温度設定方法を、コンピュータに実現させるためのプログラム。
9. 請求項１〜７のいずれかに記載の熱処理板の温度設定方法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。
10. 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、
    前記熱処理板は、複数の領域に区画され、当該領域毎に温度設定可能であり、
    さらに前記熱処理板の各領域毎に、熱処理板の面内温度を調整するための温度補正値が設定可能であり、
    前記熱処理を含む一連の基板処理が終了した基板についての基板面内の処理状態に基づいて、その処理状態の基板の面内傾向から、前記熱処理板の各領域の温度補正値の変更により改善可能な面内傾向を算出し、前記改善可能な面内傾向の大きさが予め設定されている閾値を超えた場合に、前記熱処理板の各領域の温度補正値を変更することを特徴とする、熱処理板の温度設定装置。
11. 前記改善可能な面内傾向の大きさが閾値を超えた場合に、アラームを発することを特徴とする、請求項１０に記載の熱処理板の温度設定装置。
12. 前記改善可能な面内傾向を算出する際には、
    前記処理状態の基板の面内傾向をゼルニケ多項式を用いて複数の面内傾向成分に分解し、それらの複数の面内傾向成分のうちの、前記熱処理板の各領域の温度補正値の変更により改善可能な面内傾向成分を足し合わせて、前記改善可能な面内傾向を算出することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の熱処理板の温度設定装置。
13. 前記熱処理板の各領域の温度補正値を変更する際には、
    前記面内傾向成分の変化量と前記温度補正値との相関を示す算出モデルを用いて、前記改善可能な各面内傾向成分が零になるような前記熱処理板の各領域の温度補正値を算出し、その算出された温度補正値を前記熱処理板の各領域の温度に設定することを特徴とする、請求項１２に記載の熱処理板の温度設定装置。
14. 前記一連の基板処理は、フォトリソグラフィー工程において基板上にレジストパターンを形成する処理であることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置。
15. 前記基板面内の処理状態は、レジストパターンの線幅であることを特徴とする、請求項１４に記載の熱処理板の温度設定装置。
16. 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１４又は１５に記載の熱処理板の温度設定装置。

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