JP2009283716A - 塗布、現像装置、塗布、現像方法及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】レジストパターンの線幅を含んだパターン情報を求めるにあたり、そのパターン情報の精度を向上させることができる塗布、現像装置を提供すること。
【解決手段】下地膜を形成するときの処理パラメータに応じて基板面内の下地膜の膜厚分布を求める手段と、光照射部の照射領域から反射された光を受光する受光部が受光した光についてその波長と光強度との関係を示す光強度分布を取得する手段と、レジストパターンのパターン情報と、下地膜の膜厚と、前記光強度分布とを対応付けたデータが記憶された記憶部と、前記光照射部の光の照射位置における下地膜の膜厚を前記膜厚分布から求め、その下地膜の膜厚と取得した光強度分布とに対応するパターン情報を前記データに基づいて求める手段と、を備えるように塗布、現像装置を構成し、膜厚分布によるパターン形状の測定誤差を抑える。
【選択図】図８

Description

本発明は、例えば半導体ウエハやＬＣＤ基板（液晶ディスプレイ用ガラス基板）などの基板に対してレジスト液の塗布処理及び露光後の現像処理を行う塗布、現像装置、塗布、現像方法及び記憶媒体に関する。

半導体デバイスやＬＣＤ基板などの基板に対してレジスト液を塗布し、フォトマスクを用いてそのレジスト膜を露光し、それを現像することによって所望のレジストパターンを基板上に形成する一連の処理は、レジスト液の塗布や現像を行う塗布、現像装置に露光装置を接続したシステムを用いて行われる。

塗布、現像装置は、ウエハキャリアが載置され、このウエハキャリアとの間で半導体ウエハ（以下ウエハという）の受け渡しを行う受け渡しアームを備えたキャリアブロックと、ウエハに対してレジスト膜の形成、そのレジストの下層の反射防止膜の形成及び現像処理によるレジストパターンの形成を行う処理ブロックと、露光装置に接続されるインターフェイスブロックと、を一列に配列して構成されている。

レジストパターンが形成されたウエハについては例えばレジスト膜の膜厚、レジストパターンをなす凹部の線幅（ＣＤ）の大きさ、隣り合う一組の凹凸部の幅（ピッチ）などの検査が行われ、合格と判定されたウエハのみが次工程に送られる。このような検査は、塗布、現像装置とは別個に設けられたスタンドアローンの検査装置により行われる場合もあるし、塗布、現像装置内にその検査を行う検査モジュールを設置して、その検査モジュールにより行う場合もある。

この検査としては、大気雰囲気で行うことができ、測定時間が比較的短いという利点があることからスキャトロメトリと呼ばれる技術を利用した手法が用いられる場合がある。この検査手法について図１９及び図２０を参照しながら説明すると、予めウエハＷに形成されるレジストパターンの線幅、レジスト膜の膜厚やレジスト膜の下層に形成される反射防止膜の膜厚などを様々に設定し、このように膜厚やパターンの線幅などが様々に設定された各ウエハＷのレジストパターンが形成された部分について、検査装置（検査モジュール）の光照射部１Ａから光を照射する。そして、ウエハＷの面内においてその光の照射領域から反射した光をその検査装置の受光部１Ｂにより受光し、その受光した光の波長とその光に含まれる情報との関係を示す光情報プロファイルを取得しておく。

光に含まれる情報としては例えば反射率（Ｒ）や偏光成分（Δ、Ψ）等があるが、ここでは前記反射率であるものとして説明する。反射率はウエハＷに光を照射したときのその照射した光の強度Ｉ_Ｒと、ウエハＷから反射される光の強度Ｉ_Ｉとの比（Ｉ_Ｒ／Ｉ_Ｉ）である。この光情報プロファイルの取得は、シミュレーションや実際にレジストパターン１１が形成されたウエハＷについて各膜の形状や各膜の光学定数（ｎ値、ｋ値）などを測定することにより行われる。作成された各光情報プロファイルは、それらの各光情報プロファイルを得たウエハＷの前記反射防止膜の膜厚、レジスト膜の膜厚及び少なくともレジストパターンの線幅を含んだパターン情報についてのデータと対応させて、ウエハのデータとしてコンピュータ内の記憶部１Ｃに記憶させておく。

そして、検査装置にてウエハＷを検査する際には、その検査対象のウエハＷにおいてレジストパターン１１が形成された領域に光照射部１Ａから光を照射し、そして受光部１ＢがウエハＷで反射した光を受光して、その受光した反射光に基づいて光情報プロファイル１Ｄが取得される。続いて、記憶部１Ｃに記憶されたウエハＷのデータの中から光情報プロファイルがこの光情報プロファイル１Ｄに近似あるいは一致するウエハのデータを検索する。そして、検索されたウエハのデータとして記憶されたパターン情報、レジスト膜の膜厚及び反射防止膜の膜厚を記憶部１Ｃから読み出し、読み出されたそれらの情報に基づいて、検査対象のウエハＷのレジストパターンの線幅、反射防止膜の膜厚、レジスト膜の膜厚が決定される。

ところで、半導体デバイスの小型化に伴い、図２１に示すようにウエハＷに形成されるレジスト膜１１の膜厚及び反射防止膜１２の膜厚は小さくなる傾向にある。そして、このように各膜厚が小さくなると、ウエハＷに照射された光のレジスト内における十分な屈折、吸収が得られないため、受光部１Ｂに得られる情報量が低下する。その結果として上記の検査の精度が低下し、検査により得られたレジストパターン情報と実際のレジストパターンとのずれが大きくなってしまう。このように検査精度が低下するのは、光の散乱が抑えられる他にも反射防止膜の前記ｎ，ｋ値などの光学的性質とレジスト膜の光学的性質とが互いに近似していることも原因となっている。このような事情から、上記の検査の精度を向上させることについて検討されている。

そこで、得られた前記光情報プロファイル１Ｄを記憶部１Ｃに照合するにあたり、ウエハＷに形成しようとする反射防止膜の膜厚の設計値（目標値）を用いることが検討されている。具体的に、膜厚が９０ｎｍである反射防止膜をウエハＷに形成しようと塗布、現像装置の各部が設定され、且つそのウエハＷについてレジストパターン形成後、上記の検査が行われる場合に、前記検査対象ウエハＷの光情報プロファイル１Ｄを上記の記憶部１Ｃへの照合を行うときに当該記憶部１Ｃから反射防止膜の膜厚が９０ｎｍであるウエハのデータが選び出されるように設定（固定）する。そして、前記光情報プロファイル１Ｄが得られると、その反射防止膜の膜厚が９０ｎｍであるウエハのデータの中から当該光情報プロファイル１Ｄと一致あるいは近似した光情報プロファイルを持つウエハのデータが選択され、その選択されたウエハのデータのレジストパターン情報が読み出される。

しかしながら、ウエハＷの面内における反射防止膜の膜厚分布は、その反射防止膜を形成するときの様々な成膜条件に応じて変動し、その面内で膜厚が均一ではない場合がある。従って上記のように反射防止膜の膜厚の設計値に固定して照合を行う場合に、その設計値と前記光情報プロファイル１Ｄを作成するために光を照射した領域における実際の反射防止膜の膜厚の値とに誤差が生じている場合があるので、その膜厚の誤差により前記照合により決定されたパターンの情報は実際のレジストパターンのものと誤差が生じてしまい、検査精度を十分に向上させることができないおそれがある。

また、光情報プロファイル１Ｄを記憶部１Ｃに照合するにあたり、反射防止膜の膜厚の代わりにレジスト膜の膜厚をその設計値に固定することも考えられているが、その場合も反射防止膜の膜厚を設計値に固定する場合と同様、膜厚分布による誤差が生じるという問題が生じる。

その他に、レジストパターン形成後、ウエハＷの面内においてレジストパターンが形成された領域の周辺に反射防止膜が露出している領域（ベタ膜部分）について、光照射部１Ａから光を照射してレジストパターンを検査する場合と同様の検査を行い、反射防止膜の膜厚を測定することができる。そこでベタ膜部分について測定を行って反射防止膜の膜厚を検査しておき、続いてそのベタ膜に隣接するレジストパターン形成領域について検査を行い、光情報プロファイル１Ｄを作成する。その後、その光情報プロファイル１Ｄを記憶部１Ｃに照合するときに、得られた反射防止膜の膜厚の情報を利用することで、測定精度を向上させることも考えられる。しかし、この場合は、一つのパターンが形成された領域を検査するために、その付近のベタ膜部分についても検査を行い、反射防止膜の膜厚を測定することが必要になるため、測定箇所が増えることになり、スループットの低下を招いてしまう。

特許文献１にもスキャトロメトリを利用してパターンを検査する手法について記載されているが、上記の測定精度が低下する問題を解決する手段については記載されていない。
特開２００２−２６０９９４（段落００３０など）

本発明は、このような事情に基づきなされたものであり、その目的は、その表面にレジストパターンが形成された基板に光を照射し、その基板から反射した光について取得されたその波長とその光に含まれる情報との関係を示す光情報プロファイルに基づいてレジストパターンの少なくとも線幅を含んだパターン情報を求めるにあたり、そのパターン情報の精度を向上させることができる塗布、現像装置、塗布、現像方法及びその方法を実施するプログラムが含まれた記憶媒体を提供することである。

本発明の塗布、現像装置は、その表面に下地膜が形成された基板にレジスト膜を積層し、そのレジスト膜が露光された後の基板を現像してレジストパターンを形成する塗布、現像装置において、
基板に薬液を供給して塗布膜である下地膜を形成する下地膜形成モジュールと、
前記下地膜を形成するときの処理パラメータに応じて基板面内の下地膜の膜厚分布を求める手段と、
レジストパターンが形成された基板表面に光を照射するための光照射部と、
この光照射部の照射領域から反射された光を受光する受光部と、
この受光部が受光した光についてその波長と光に含まれる情報との関係を示す光情報プロファイルを取得する手段と、
レジストパターンの少なくとも線幅を含むパターン情報と、下地膜の膜厚と、前記光情報プロファイルとを対応付けたデータが記憶された第１の記憶部と、
前記光照射部の光の照射位置における下地膜の膜厚を前記膜厚分布から求め、その下地膜の膜厚と取得した光情報プロファイルとに対応するパターン情報を前記データに基づいて求める手段と、
を備えたことを特徴とする。

前記膜厚分布を求める手段は、前記処理パラメータと膜厚分布とを対応付けたデータを記憶する第２の記憶部を備え、処理パラメータとこの第２の記憶部に記憶されているデータとに基づいて膜厚分布を求めるものであってもよく、あるいは、前記処理パラメータに基づいて演算により膜厚分布を求めるものであってもよい。

例えば前記下地膜形成モジュールは基板の中央部に前記薬液を供給する薬液ノズルと、基板の裏面中央部を保持し、鉛直軸回りに当該基板を回転させて、遠心力により前記薬液を基板の中央部から周縁部に広げる保持部とを備え、
前記処理パラメータは、この薬液ノズルから薬液が供給されているときの基板の回転数及び薬液の供給が停止した後で薬液を乾燥させるための基板の回転数を含んでいてもよく、前記下地膜は例えば反射防止膜である。

本発明の他の塗布、現像方法は、基板の表面にレジスト膜を形成し、そのレジスト膜が露光された後の基板を現像してレジストパターンを形成する塗布、現像装置において、
基板にレジストを供給して、塗布膜であるレジスト膜を形成するレジスト膜形成モジュールと、
前記レジスト膜を形成するときの処理パラメータに応じて基板面内のレジスト膜の膜厚分布を求める手段と、
レジストパターンが形成された基板表面に光を照射するための光照射部と、
この光照射部の照射領域から反射された光を受光する受光部と、
この受光部が受光した光についてその波長と光に含まれる情報との関係を示す光情報プロファイルを取得する手段と、
レジストパターンの少なくとも線幅を含むパターン情報と、レジスト膜の膜厚と、前記光情報プロファイルとを対応付けたデータが記憶された第１の記憶部と、
前記光照射部の光の照射位置におけるレジスト膜の膜厚を前記膜厚分布から求め、そのレジスト膜の膜厚と取得した光情報プロファイルとに対応するパターン情報を前記データに基づいて求める手段と、
を備えたことを特徴とする。

前記レジスト膜の膜厚分布を求める手段は、例えば前記処理パラメータと膜厚分布とを対応付けたデータを記憶する第２の記憶部を備え、処理パラメータとこの第２の記憶部に記憶されているデータとに基づいて膜厚分布を求めるものであるか、あるいは例えば前記処理パラメータに基づいて演算により膜厚分布を求めるものである。例えばレジスト膜の膜厚分布は、現像処理後におけるレジスト膜の膜厚分布である。

本発明の塗布、現像方法は、その表面に下地膜が形成された基板にレジスト膜を積層し、そのレジスト膜が露光された後の基板を現像してレジストパターンを形成する塗布、現像方法において、
基板に薬液を供給して塗布膜である下地膜を形成する工程と、
前記下地膜を形成するときの処理パラメータに応じて基板面内の下地膜の膜厚分布を求める工程と、
レジストパターンが形成された基板表面に光を照射する工程と、
前記基板表面の光の照射領域から反射された光を受光する工程と、
この受光した光についてその波長と光に含まれる情報との関係を示す光情報プロファイルを取得する工程と、
前記基板表面の光の照射位置における下地膜の膜厚を前記膜厚分布から求める工程と、
その下地膜の膜厚と取得した光情報プロファイルとレジストパターンの少なくとも線幅を含むパターン情報とを対応付けたデータに基づいて、前記光の照射位置における下地膜の膜厚と、前記光情報プロファイルとに対応する前記パターン情報を求める工程と、
を備えたことを特徴とする。

前記下地膜の膜厚分布を求める工程は、例えば前記処理パラメータと膜厚分布とを対応付けたデータと、に基づいて膜厚分布を求める工程であるかあるいは、前記処理パラメータに基づいて演算により膜厚分布を求める工程である。

また、本発明の他の塗布、現像方法は、基板の表面にレジスト膜を形成し、そのレジスト膜が露光された後の基板を現像してレジストパターンを形成する塗布、現像方法において、
基板にレジストを供給して、塗布膜であるレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を形成するときの処理パラメータに応じて基板面内のレジスト膜の膜厚分布を求める工程と、
レジストパターンが形成された基板表面に光を照射する工程と、
前記基板表面の光の照射領域から反射された光を受光する工程と、
この受光した光についてその波長と光に含まれる情報との関係を示す光情報プロファイルを取得する工程と、
前記基板表面の光の照射位置におけるレジスト膜の膜厚を前記膜厚分布から求める工程と、
そのレジスト膜の膜厚と取得した光情報プロファイルとレジストパターンの少なくとも線幅を含むパターン情報とを対応付けたデータに基づいて、前記光の照射位置におけるレジスト膜の膜厚と、前記光情報プロファイルとに対応する前記パターン情報を求める工程と、
を備えたことを特徴とする。

前記レジスト膜の膜厚分布を求める工程は、例えば前記処理パラメータと膜厚分布とを対応付けたデータと、に基づいて膜厚分布を求める工程か、あるいは、前記処理パラメータに基づいて演算により膜厚分布を求める工程である。
本発明の記憶媒体は、その表面にレジスト膜を形成し、そのレジスト膜が露光された後の基板を現像して基板表面にレジストパターンを形成する塗布、現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の塗布、現像方法を実施するためのものであることを特徴とする。

本発明の塗布、現像装置によれば、下地膜を形成するときの処理パラメータに応じて基板に成膜される下地膜の膜厚分布を求め、さらにその膜厚分布に基づいて光情報プロファイルを取得するために光照射部から光を照射した照射位置の下地膜の膜厚を求め、その下地膜の膜厚と光情報プロファイルとに対応するパターン情報を、当該パターン情報と下地膜の膜厚と前記光情報プロファイルとを対応付けたデータから求めている。従って、前記データに照合される下地膜の膜厚と前記照射位置における実際の下地膜の膜厚との誤差が低減され、精度高くパターン情報を得ることができる。また、下地膜の膜厚を検査により得る必要がないので検査時間が長くなることが抑えられるため、スループットの低下を抑えることができる。
下地膜の代わりにレジスト膜の膜厚分布を求め、それに基づいて照射位置のレジスト膜の膜厚を得る場合も、レジストの膜厚分布による前記照射位置のレジストの膜厚の誤差が抑えられるので、同様に精度高くパターン情報を得ることができる。

（第１の実施形態）
図１は塗布、現像装置２に露光装置Ｃ４が接続されたレジストパターン形成システムの平面図であり、図２は同システムの斜視図である。また、図３は同システムの縦断面図である。この現像装置２にはキャリアブロックＣ１が設けられており、その載置台２１上に載置された密閉型のキャリア２０から受け渡しアーム２２がウエハＷを取り出して検査ブロックＣ５を介して処理ブロックＣ２に受け渡し、処理ブロックＣ２から検査ブロックＣ５を介して受け渡しアーム２２が処理済みのウエハＷを受け取ってキャリア２０に戻すように構成されている。

前記処理ブロックＣ２は、図２に示すようにこの例では現像処理を行うための第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１、レジスト膜の下層に形成される反射防止膜の形成処理を行うための第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２、レジスト膜の塗布を行うための第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３を、下から順に積層して構成されている。

処理ブロックＣ２の各層は平面視同様に構成されているため、第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２を例に挙げて説明すると、ＢＣＴ層Ｂ２はレジスト膜の下層に形成される反射防止膜を形成するための薬液をスピンコーティングにより塗布する３つの塗布部３１を備えた反射防止膜形成モジュール３と、この反射防止膜形成モジュール３にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための加熱・冷却系の処理モジュール群を構成する棚ユニットＵ１〜Ｕ４と、前記反射防止膜形成モジュール３と処理モジュール群との間に設けられ、これらの間で基板であるウエハＷの受け渡しを行う搬送アームＡ２と、により構成されている。前記棚ユニットは搬送アームＡが移動する搬送領域Ｒ１に沿って配列され、夫々上記の加熱モジュール、冷却モジュールが積層されることにより構成される。加熱モジュール、冷却モジュールは夫々加熱板、冷却板を備えている。そして加熱板、冷却板に載置されたウエハＷはその加熱板、冷却板の温度に応じて夫々加熱、冷却される。

図４は前記塗布部３１の構成を示したものであり、ウエハＷの裏面中央部を保持するスピンチャック３２と、このスピンチャック３２を回転させる駆動部３３と、を備えており、薬液供給ノズル３４からスピンチャック３２に保持されたウエハＷの中央部に反射防止膜形成用の薬液を供給し、スピンチャック３２を回転させ、遠心力によりその薬液をウエハＷの周縁部へと広げるいわゆるスピンコーティングによりウエハＷ全体に薬液が塗布される。図中３５は供給路を介して薬液供給ノズル３４に接続された薬液供給源であり、図中３４Ａは前記供給路に介設された薬供給機器群である。薬液供給機器群３４Ａはバルブやマスフローコントローラなどにより構成され、制御部７から出力された制御信号を受信して、ウエハＷへの薬液の給断を制御する。

スピンチャック３２は薬液の飛散を抑えるカップ３５に囲まれ、廃液路３６と排気路３７とがそのカップ３５に接続されており、排気路３７の排気量に応じてカップ３５内の温度及び湿度が制御される。スピンチャック３２の回転速度、薬液供給ノズル３４からの薬液の給断及びカップ３５内の排気量は、後述する制御部７から出力される制御信号をこの反射防止膜形成モジュール３が受信することにより制御される。

第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３については、前記塗布部３１により反射防止膜形成用の薬液の代わりにレジストが供給されることを除けばＢＣＴ層Ｂ２と同様の構成である。

第１のブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１については図３に示すように一つのＤＥＶ層Ｂ１内に前記塗布モジュールに対応する現像モジュールが２段に積層されており、この現像モジュールの前処理及び後処理を行うための加熱・冷却系の処理モジュール群を構成する棚ユニットが設けられている。そして当該ＤＥＶ層Ｂ１内には、これら２段の現像モジュールと、前記処理モジュールとにウエハＷを搬送するための搬送アームＡ１が設けられている。つまり２段の現像モジュールに対して搬送アームＡ１が共通化されている構成となっている。

更に処理ブロックＣ２には、図１及び図３に示すように搬送アームＡがアクセスできる位置に棚ユニットＵ５が設けられている。この棚ユニットＵ５は、図７に示すように、各ブロックＢ１〜Ｂ３に夫々設けられた搬送アームＡ１〜Ａ３との間でウエハＷの受け渡しを行うように、受け渡しステージＴＲＳ１及び温調機能を備えた受け渡しステージＣＰＬ２〜ＣＰＬ４及び複数枚のウエハを一時滞留させることができる受け渡しステージＢＦ２，ＢＦ３を備えている。棚ユニットＵ５の近傍には昇降自在な搬送アームＤ１が設けられ、これら棚ユニットＵ５に設けられたステージにアクセスすることができる。

また、処理ブロックＣ２には、搬送領域Ｒ１のインターフェイスブロックＣ３と隣接する領域において、図３に示すように搬送アームＡ１及び後述のシャトルアーム２５がアクセスできる位置に棚ユニットＵ６が設けられている。前記棚ユニットＵ６は、棚ユニットＵ５と同様に受け渡しステージＴＲＳ５及びＣＰＬ２を備えている。

ＤＥＶ層Ｂ１内の上部には、棚ユニットＵ５に設けられた受け渡しステージＣＰＬから棚ユニットＵ６に設けられた受け渡しステージＣＰＬ５にウエハＷを直接搬送するための専用の搬送手段であるシャトルアーム２５が設けられている。また、インターフェイスブロックＣ３には、棚ユニットＵ６の各ステージと露光装置Ｃ４との間でウエハＷを受け渡すことができるインターフェイスアーム２６が設けられている。

検査ブロックＣ５は、キャリアブロックＢ１の受け渡しアーム２２からウエハを受け取る受け渡しステージＴＲＳ３と、棚ユニットＵ５にてＢＣＴ層Ｂ２の高さ位置に設けられた受け渡しステージＣＰＬ２との間でウエハＷを受け渡す搬送アーム２７と、を備えている。また検査ブロックＣ５においては、キャリアブロックＢ１の受け渡しアーム２２がアクセスできる位置に設けられた複数枚のウエハＷを一時滞留させることができる受け渡しステージＢＦ４と、検査モジュール４と、搬送アーム２８とが設けられており、搬送アーム２８、検査モジュール４、受け渡しステージＢＦ４及びＤＥＶ層Ｂ１の高さ位置に設けられた受け渡しステージＴＲＳ１との間でウエハＷを受け渡すことができる。

続いて図５を用いて検査モジュール４について説明する。検査モジュール４は
ウエハＷを載置するためのステージ４１を備えており、ステージ４１の下方には当該ステージ４１を鉛直軸周りに回転させる回転駆動部４２が設けられ、回転駆動部４２はＸＹ駆動部４３上に設けられており、ＸＹ駆動部４３は回転駆動部４２と共にステージ４１を水平面において縦横（図中ＸＹ方向）に移動させる。

ステージ４１の上方には当該ステージ４１に載置されたウエハＷに光を照射する光源等を備えた光照射部４４が設けられている。また、ステージ４１上にはウエハＷから反射し、所定の角度から入射された光を受光する受光部４５が設けられている。図中４４ａは反射鏡、４４ｂは集光レンズであり、光照射部４４から照射された光は反射鏡４４ａ、集光レンズ４４ｂを介してウエハＷに照射され、その光がウエハＷ表面で反射して、受光部４５に入射する。図６（ａ）（ｂ）において４６は光照射部４４から照射された光の照射領域であり、ステージ４１に載置されたウエハＷが駆動部４２、４３により移動することで、この照射領域４６をウエハＷ上の任意の位置に移動させることができる。図中の矢印は照射領域４６に照射される光及び照射領域４６から反射された光を示している。

検査モジュール４はその各部の動作を制御する例えばコンピュータからなるコントローラ５０を備えている。コントローラ５０はバス５１を備え、バス５１にはＣＰＵ５２と各種演算を行うためのワークメモリ５３と、第１の記憶部である記憶部５４とが接続されている。

記憶部５４には背景技術の欄で説明したようにレジストパターンが形成された各種ウエハＷについての実測結果及びシミュレーションに基づいて、検査モジュール４でウエハＷを検査したときに得られる光の反射率と波長との関係を示した光情報プロファイルと、その光情報プロファイルが得られる反射防止膜の膜厚、レジスト膜の膜厚及びレジストパターン情報についてのデータとが互いに対応づけられて、ウエハのデータとして多数記憶されており、データのライブラリを構成している。

この実施形態では前記パターン情報は、図７で示すようにレジスト膜６２の膜厚Ｈ１と、レジストパターン６３をなす凸部において点線で囲った上部領域６４、中央部領域６５、下部領域６６における各領域の線幅の各平均値（以降夫々上部ＣＤ、中央部ＣＤ、下部ＣＤと表記する）と、レジストパターン６３において隣り合う凹凸間の幅（ピッチ）Ｌ１とにより構成される。上部領域６４、中央部領域６５、下部領域６６の各高さは夫々レジストパターン６３全体の高さに対して２０％の高さを有し、レジストパターン６３の頂部の高さを０％、レジストパターン６３の底部の高さを１００％として表した場合、上部領域６４、中央部領域６５、下部領域６６は、夫々レジストパターン６３の０〜２０％、４０〜６０％、８０〜１００％の高さ位置における領域である。図中６１は反射防止膜であり、後述するように前記照射領域４６の反射防止膜６１の膜厚Ｈ２が、選択したレシピとそのレシピに対応した反射防止膜の膜厚分布とから求められる。

コントローラ５０は、回転駆動部４２、ＸＹ駆動部４３、光照射部４４、受光部４５に制御信号を送信して、これらの動作を制御し、ウエハＷの面内においてレジストパターンが形成された所定の位置に光照射部４４が光を照射する。その照射された光が反射され、所定の角度から受光部４５に入射した反射光を受光部４５が受光し、その受光した光に応じた信号がコントローラ５０に送信され、コントローラ５０はその信号に基づいて前記光についてその波長と光に含まれる情報である既述の反射率との関係を示す光情報プロファイルが取得される。また、コントローラ５０は後述の制御部７に接続されており、検査モジュール４にて検査を行う際にはウエハＷにおける上述の光の照射領域４６の位置（測定座標）に対応する信号を制御部７に送信し、制御部７からその位置における反射防止膜の膜厚のデータを取得する。

続いて塗布、現像装置に設けられた例えばコンピュータからなる制御部７について図８を参照しながら説明する。制御部７はバス７１を備え、バス７１にはプログラム７２が接続されている。前記プログラム７２には制御部７から塗布、現像装置１の各部に制御信号を送り、後述の塗布、現像処理を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれており、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）等からなるプログラム格納部７３に格納された状態で制御部７にインストールされている。

バス７１にはＣＰＵ７４と各種演算を行うためのワークメモリ７５とが接続されている。さらに、バス７１には反射防止膜を成膜するための各種の成膜条件（処理パラメータ）により構成された多数のレシピと、各レシピに応じて形成されるウエハＷ面内における反射防止膜の膜厚分布とが互いに対応されて記憶された記憶部（第２の記憶部）が接続されているが、便宜上その記憶部をテーブル７６とデータ７７として図示しており、これらテーブル７６及びデータ７７は制御部７を構成するディスプレイなどの不図示の表示画面に表示される。

各レシピを構成する成膜条件としては、例えば反射防止膜形成モジュール３の薬液供給ノズル３４から薬液が吐出される時のスピンチャック３２によるウエハＷの回転数、その薬液の温度、その薬液の粘度、薬液吐出停止後においてウエハＷに供給された薬液を乾燥させる時のウエハＷの回転数、ノズル３４からの薬液吐出時間、薬液塗布後にウエハが搬送される加熱モジュールでの加熱温度、反射防止膜形成モジュール３に搬送される前にウエハＷが搬送される冷却モジュールにおけるウエハＷの冷却温度、カップ３５内の温度及び湿度などがある。そして、レシピごとにこれら夫々の成膜条件が互いに対応づけられて設定され、前記記憶部に記憶されている。そしてテーブル７６として示されるように、レシピ毎にこれらの成膜条件が表示画面に表示されており、ユーザはバス７１に接続されたキーボードなどからなる入力手段７０からレシピを選択することにより上述の各成膜条件を一括で設定することができるようになっている。

また、データ７７は直径３００ｍｍのウエハＷの直径方向における膜厚分布を示しており、図９に詳細を示している。図のグラフ中の横軸はウエハの座標（ウエハの直径方向における中心からの距離：単位ｍｍ）を示しており、０はウエハＷの中心、１５０はウエハＷの端部を示している。このグラフではウエハＷの周方向においてウエハＷの中心からの距離が等しければ、その膜厚は等しいものとなっている。縦軸は形成される反射防止膜の膜厚の値を示している。バス７１は反射防止膜形成モジュール３に接続されており、ユーザが前記入力手段７０からレシピを選択すると、その選択したレシピを構成する成膜条件に従って、後述するように反射防止膜形成モジュール３及びその前後で加熱冷却処理を行う各モジュールの動作が制御され、このデータ７７に示すように選択したレシピに応じた膜厚分布を有する反射防止膜が形成される。このテーブル７６及びデータ７７は、例えば塗布、現像装置の工場への据え付け時や装置の電源投入後の製品の製造前のテスト時に、様々な成膜条件の下で反射防止膜の形成を行うことにより得られた実験データに基づいて決定されている。

続いて、この実施形態の塗布、現像装置によりウエハＷにレジストパターンを形成し、そのパターン情報を得る一連の工程について図１０を参照しながら説明する。先ず、ユーザは入力手段５０から反射防止膜を形成するためのレシピについて選択し、反射防止膜を形成するための成膜条件について決定する（ステップＳ１）。

この決定した成膜条件に従って、反射防止膜形成モジュール３における薬液供給源３５の薬液の温度、ＢＣＴ層Ｂ２の棚ユニットを構成する冷却モジュールに設けられた冷却板の温度、前記棚ユニットを構成する加熱モジュールに設けられた加熱板の温度、反射防止膜形成モジュール３におけるカップ３５内の温度及びカップ３５内の湿度が制御される。また、制御部７がその選択したレシピに対応した反射防止膜の膜厚分布を記憶部から読み出して決定し、表示画面に表示する（ステップＳ２）。

然る後、例えば外部からウエハＷの収納されたキャリア２０が載置部２１に載置され、キャリア２０から受け渡しアーム２２から取り出されたウエハＷは受け渡しステージＴＲＳ３、受け渡しアーム２７を介して第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２に対応する受け渡しステージＣＰＬ２に搬送される。第２のブロック（ＢＣＴ層）Ｂ２内の搬送アームＡ２は、この受け渡しステージＣＰＬ２からウエハＷを受け取り、棚ユニットＵ１〜Ｕ４の一の棚をなす冷却モジュールに含まれる冷却板に搬送され、そこで設定された温度に冷却された冷却板に載置されて冷却された後、反射防止膜形成モジュール３に搬送される。

反射防止膜形成モジュール３にてスピンチャック３２に載置されたウエハＷは選択されたレシピに従って設定された回転数で回転し、然る後温度調整された薬液がウエハＷに供給される。薬液供給開始から設定された時間が経過した後、薬液の供給が停止すると共にウエハＷの回転数が低下し、設定された回転数で回転を続けてウエハに供給された薬液の溶剤が乾燥する。その後、ウエハＷは搬送アームＡ２により棚ユニットを構成する加熱モジュールに搬送され、設定温度に加熱された加熱板で加熱されて、上記のように決定された膜厚分布を有する反射防止膜が形成される（ステップＳ３）。

その後、ウエハＷは搬送アームＡ２、棚ユニットＵ５の受け渡しステージＢＦ２、受け渡しアームＤ１、棚ユニットＵ５の受け渡しステージＣＰＬ３及び搬送アームＡ３を介して第３のブロック（ＣＯＴ層）Ｂ３に搬入され、ＣＯＴ層Ｂ３の棚ユニットをなす冷却モジュールで冷却された後、ＣＯＴ層Ｂ３の塗布ユニットに搬送される。ウエハＷはその塗布ユニットにてレジスト液の供給を受けた後、前記棚ユニットをなす加熱モジュールで加熱され、レジスト膜が形成される（ステップＳ４）。

レジスト膜が形成されたウエハＷは、搬送アームＡ３→棚ユニットＵ５の受け渡しステージＢＦ３→受け渡しアームＤ１を経て棚ユニットＵ５における受け渡しユニットＢＦ３に受け渡される。然る後ウエハＷは、受け渡しアームＤ１を介して受け渡しステージＢＦ３から受け渡しステージＣＰＬ４に受け渡され、ここからシャトルアーム２５により棚ユニットＵ６の受け渡しステージＣＰＬ５に直接搬送され、インターフェイスブロックＣ３に取り込まれる。次いで、ウエハＷはインターフェイスアーム２６により露光装置Ｃ４に搬送され、所定のパターンに沿って露光される（ステップＳ５）。

露光装置Ｃ４にて露光処理を終えたウエハＷは、インターフェイスアーム２６により、棚ユニットＵ６の受け渡しステージＴＲＳ２に載置され、然る後搬送アームＡ１によりＤＥＶ層Ｂ１の棚ユニットＵ１の加熱モジュール、冷却モジュールに順次搬送され、加熱、冷却処理を受けた後、現像モジュールに搬送される。現像モジュールにてウエハＷに現像液が供給され、露光された部分に沿ってレジストパターンが形成される（ステップＳ６）。レジストパターンが形成されたウエハＷは搬送アームＡ１により受け渡しステージＴＲＳ１に搬送され、さらに搬送アーム２８により検査モジュール４に搬送される。

ウエハＷが検査モジュール４のステージ４１に載置されると、駆動部４２，４３によりステージ４１が例えば予め設定された所定の位置に移動し、光照射部４４からウエハＷにおいてレジストパターンが形成された所定の位置に光が照射される。その照射領域４６から反射された光を受光部４５が受光し、検査モジュール４のコントローラ５０がその受光された反射光の光情報プロファイルを演算して、得られたその光情報プロファイルの波形をウエハＷ面内における照射領域４６の位置と共に表示画面に表示する（ステップＳ７）。また、その光情報プロファイルの演算を行うと共にコントローラ５０は光照射部４４から照射された光の照射領域４６の位置に対応する信号を制御部７に送信し、制御部７はその信号と、選択されたレシピに対応する膜厚分布とから、その照射領域４６における反射防止膜の膜厚を決定し（ステップＳ８）、その膜厚を表示画面に表示すると共にその膜厚に対応する信号を前記コントローラ５０に送信する。

制御部７から送信された膜厚の信号を受け取った検査モジュール４のコントローラ５０は、図１１（ａ）に示すように取得されたウエハＷの光情報プロファイルと決定された反射防止膜の膜厚とを記憶部５４に記憶されたウエハのデータに照合し、反射防止膜の膜厚及び光情報プロファイルの波形が共に一致あるいは最も近似しているデータを検出する（図１１（ｂ））。そして、記憶部５４にて検出された反射防止膜の膜厚及び光情報プロファイルの波形を表示画面に表示すると共にこれら反射防止膜の膜厚及び光情報プロファイルに対応付けられて記憶されているレジストパターン情報である上部ＣＤ、中央部ＣＤ、下部ＣＤ及びピッチとレジスト膜の膜厚とを読み出し、それらを検査モジュール４にて検査されたウエハＷのパターン情報及びレジスト膜の膜厚として表示画面に表示する（ステップＳ９）。

続いて、ウエハＷが、駆動部４２，４３により所定の位置に移動し（ステップＳ１０）、その後ステップＳ７〜Ｓ１０が繰り返され、予め設定された測定座標すべてについてレジストパターン情報が取得されると、搬送アーム２８がウエハＷを受け渡しステージＢＦ４に搬送し、受け渡しアーム２２がウエハＷをキャリア２０に戻す。

上述の塗布、現像装置によれば、前記反射防止膜形成モジュール３及びその成膜処理の前後で冷却、加熱処理を行う棚ユニットのモジュールにおける成膜条件が互いに対応付けられたレシピを選択することで、その選択したレシピに対応した膜厚分布を有する反射防止膜が形成される。そして、その膜厚分布から検査モジュール４にて光が照射される照射領域４６の反射防止膜の膜厚を決定し、決定されたその膜厚と、得られた光情報プロファイルとを記憶部５４に含まれたパターン情報と反射防止膜の膜厚とが対応付けられたデータに照合するので、ウエハＷの面内における反射防止膜の膜厚の変動による測定誤差が低減される。つまり前記データに照合するときに利用される前記照射領域４６の反射防止膜の膜厚と、その照射領域４６における実際の反射防止膜の膜厚との誤差が抑えられる。その結果として、精度の高いレジストパターン情報を得ることができる。また、反射防止膜の膜厚を検査する必要がないのでスループットの低下を抑えることができる。

（第２の実施形態）
ところで、現実にはレシピとして設定されているものとは異なる成膜条件で反射防止膜を成膜する場合がある。このような場合において、前記照射領域４６における反射防止膜の膜厚を求めることができる塗布、現像装置の制御部８の構成について図１２に示している。図で制御部７と同様に構成されている部分については同じ符号を付している。この制御部８のバス７１には、記憶部８１が接続されている。この記憶部８１には、反射防止膜の成膜条件ごとに、その成膜条件の変動に対する反射防止膜の膜厚分布の変動を算出するためのデータが記憶されており、図１３はそのデータのイメージを示したものである。

図１３（ａ）は、薬液の吐出時の回転数以外の成膜条件が一定である場合における、その薬液吐出時の回転数の変動に応じた反射防止膜の面内の膜厚分布の変動について記憶部８１に記憶されたデータのイメージを示したものである。図のグラフに示されるように薬液吐出時においてウエハの回転数が所定の範囲Ｒ１であるとき、ウエハＷの面内で所定の膜厚の均一な反射防止膜が形成される。そして、その回転数がＲ１より大きい所定の範囲Ｒ２であると、ウエハＷの中央部に対して周縁部の膜厚が小さい反射防止膜が成膜され、Ｒ１より小さい所定の範囲Ｒ３であると、ウエハＷの周縁部に対して中央部の膜厚が小さい反射防止膜が成膜される。

また、図１３（ｂ）は、薬液の温度以外の成膜条件が一定である場合における、その薬液の温度の設定に応じた反射防止膜の面内の膜厚分布の変化について記憶部８１に記憶されたデータのイメージを示している。薬液の温度が所定の範囲Ｔ１であるとき、ウエハの面内で均一な反射防止膜が形成される。そして、その薬液の温度が範囲Ｔ１より大きい所定の範囲Ｔ２であると、ウエハＷの周縁部に対して中央部の膜厚が大きい反射防止膜が成膜される。前記範囲Ｔ１より小さい所定の範囲Ｔ３であると、ウエハＷの周縁部に対して中央部の膜厚が大きい反射防止膜が成膜される。

また、図１３（ｃ）は、薬液の乾燥時のウエハの回転数以外の成膜条件が一定である場合における、その薬液乾燥時の回転数の設定に応じた反射防止膜の膜厚分布の変化について記憶部８１に記憶されたデータのイメージである。薬液乾燥時におけるウエハの回転数が高くなるほどウエハＷの面内全体においてグラフに示すように反射防止膜の膜厚が小さくなる。この他にも例えば第１の実施形態で示した各成膜条件について、設定した条件に応じて反射防止膜の面内各部あるいは面内全体の変動を示すデータが記憶されている。

そして、塗布、現像処理を行う場合にはユーザが表示画面から、各成膜条件について個別に設定を行うと、制御部７はその設定された成膜条件に応じて記憶部８１からデータを読み出し、読み出したデータを所定のアルゴリズムで組み合わせて、第１の実施形態のようにウエハＷの直径方向に沿った反射防止膜の膜厚分布を演算する。つまり、制御部７は入力された成膜条件に応じて記憶部８１のデータを利用してシミュレーションを行い、反射防止膜の膜厚分布を決定する。そして、第１の実施形態と同様に照射領域４６の位置における反射防止膜の膜厚が決定され、その決定された膜厚と検査により得られた光情報プロファイルとが検査モジュール４の記憶部５４に照合されてレジストパターン情報が決定される。この第２の実施形態においても、反射防止膜の膜厚分布の変動による測定誤差を抑えることができるので、精度の高いレジストパターン情報を得ることができる。

例えば記憶部８１は、第１の実施形態でテーブル７６及びデータ７７として示した膜厚分布とレシピとが対応付けられたデータが記憶された記憶部と共にバス７１に接続されていてもよく、その場合、ユーザはレシピの選択により反射防止膜の成膜を行うか、個別に成膜条件を設定して反射防止膜の成膜を行うか選択をすることができるようになっており、ユーザが、レシピの選択を行った場合は第１の実施形態に従ってレジストパターン情報の取得が行われ、成膜条件を個別に設定した場合は第２の実施形態に従ってレジストパターン情報の取得が行われるようになっていてもよい。第１の実施形態のようにレシピに応じて反射防止膜の膜厚分布を決定するためには、既述のように装置の据え付け時あるいは電源を投入して装置を立ち上がる毎にテストを行い、試行錯誤しながら各種の成膜条件と反射防止膜の膜厚分布との対応関係を調べておく、いわゆる条件出しを行う必要があるが、上記のように記憶部８１を設けて、レシピに設定されていない成膜条件で反射防止膜の成膜を行う場合には反射防止膜の膜厚分布をシミュレーションにより算出することで、設定しておくレシピの数を抑えることができるので、条件出しの時間を抑えることができ、ユーザの手間を簡素化することができるため好ましい。

また、上記の実施形態では検査モジュール４は、塗布、現像装置内に設けられているが、例えば上記の塗布、現像装置とは別体の検査装置として構成され、塗布、現像処理を終えたウエハがキャリア２０に戻され、キャリア２０が塗布、現像後の処理工程に搬送される途中、この検査装置に搬送され、検査を受けるようになっていてもよい。

（第３の実施形態）
また、上記実施形態では反射防止膜の膜厚分布を、その反射防止膜を形成する際の成膜条件から決定しているが、このように反射防止膜の膜厚分布を決定する代わりに、レジスト膜の膜厚分布について当該レジスト膜を形成する際の成膜条件（処理パラメータ）から決定するようにしてもよい。図１４は第１の実施形態と同様にレシピを指定することで、そのレシピに応じたレジスト膜の膜厚分布が決定され、その膜厚分布に基づいて光の照射領域４６のレジスト膜の膜厚が決定される構成を有する制御部９を示したものである。

ところで露光装置Ｃ４での露光時において、レジスト膜はレジストパターンの形状に従って開口したマスクを用いて露光されるが、そのときの露光量とマスクの透過率とによっては、マスクの開口部以外の領域を光が透過し、レジスト表面が露光される場合がある。そして、そのレジストがポジ型の場合は現像時にその表面が現像液に溶解する結果として、レジスト膜が形成された直後の膜厚に比べて、現像後の検査時における膜厚が小さくなる場合がある。そこで、この制御部９は、ユーザが各種の成膜条件の他に上記のマスクの透過率、露光量などの露光条件に応じてレシピを設定できるように構成されており、制御部９に含まれる記憶部にはこれらの各レシピと現像後のレジスト膜の膜厚分布とが対応付けられたデータが記憶されている。この記憶部を上述の第１の実施形態と同様に便宜上テーブル９１、データ９２として示している。

また、この制御部９が設けられた塗布、現像装置の検査モジュール４における記憶部５４には反射防止膜の膜厚についてのデータが記憶されておらず、光情報プロファイルとレジスト膜の膜厚とパターン情報とが互いに対応付けられて記憶されている。また、図中９３で示すレジスト膜形成モジュールはウエハＷに塗布する薬液がレジストである他は反射防止膜形成モジュール３と同様に構成されている。

このように構成された塗布、現像装置においては、ユーザが入力手段７０から所望の成膜条件や、露光装置Ｃ４により行われる露光条件に応じてレシピを選択すると、その選択したレシピを構成する成膜条件に応じて、レジスト膜形成モジュール９３でレジスト膜の形成が行われると共にレジスト膜の膜厚分布が決定される。そして、その決定された膜厚分布から検査モジュール４により検査を行うときの光照射領域４６におけるレジスト膜厚を求め、そのレジスト膜厚と検査モジュール４での検査により得られた光情報プロファイルと、を図１５に示すように検査モジュール４の記憶部５４のデータに照合する。そして、レジスト膜の膜厚を除いた上部ＣＤなどのレジストパターンの情報を得る。

このようにレジスト膜の膜厚分布を決定し、それに基づいて照射領域４６におけるレジスト膜の膜厚を決定し、そのレジスト膜の膜厚と共に検査モジュール４にて光情報プロファイルを記憶部５４に照合しても、レジスト膜厚の変動誤差によるパターン情報の誤差が抑えられ、パターン情報が精度高く得られる。

また、このようにレジスト膜の膜厚分布を求めるにあたっては、第２の実施形態と同様にレジスト膜の成膜条件からウエハＷに形成されるレジスト膜の膜厚分布をシミュレーションにより演算して、それに基づいてパターン情報を決定してもよい。このようにシミュレーションによりレジスト膜厚分布を求める場合には、成膜条件の他に前記露光条件についてもユーザが設定できるようになっていると共に露光条件の変化に対する現像後のレジスト膜厚分布の変化についてのデータが制御部９の記憶部に記憶されており、ユーザが成膜条件と共に露光条件についても設定して、その設定に基づいてシミュレーションが行われ、現像後のレジスト膜の膜厚分布が決定されるようになっていることが、パターン情報の精度を確保するために好ましい。

また、反射防止膜の膜厚分布、レジスト膜の膜厚分布の一方を上述のように決定することに限られず、反射防止膜、レジスト膜夫々の成膜条件に応じてこれら両方の膜厚分布を決定し、それに基づいて検査モジュール４での照射領域４６の各膜厚を決定し、得られたレジスト膜の膜厚と反射防止膜の膜厚とを光情報プロファイルと共に記憶部５４に照合してもよく、その場合はパターン情報を更に精度高く求めることができる。

背景技術の欄で記載したようにこの第１〜第３の実施形態の検査方法は反射防止膜及びレジスト膜の膜厚が薄い場合のウエハのレジストパターン情報を得るために有効である。また、レジストパターンが疎であるウエハ、つまりレジストパターンの凸部の幅に対して凹部の幅が大きいウエハを検査する場合にも、このようなウエハではレジストパターンを透過する光の情報量が少なくなるので、精度高くレジストパターン情報を得るために本発明は有効な手法となる。

上記の各実施形態において、パターン情報としては上記の例に限られず、例えばパターンの側壁の水平面に対する角度がパターンの線幅と共に検出されるようになってもよい。また、記憶部５４は塗布、現像装置の制御部のバスに接続され、制御部がパターン情報を決定するようになっていてもよい。

ところで、光情報プロファイルにおいて、光に含まれる情報が反射率である場合について説明してきたが、この反射率に限られるものではなく、偏光成分（Δ、Ψ）であってもよい。その場合、例えば図１６（ａ）に示すように検査モジュール４の光照射部１０４、受光部１０５が構成される。この光照射部１０４は例えばレーザー光源１０４ａ、偏光子１０４ｂなどを備えている。そして受光部１０５は補償板１０５ａ、検光子１０５ｂ、光検出器１０５ｃなどを備えており、上述の実施形態のようにステージ４１が移動することで光照射部１０４から照射された光の照射領域４６がウエハＷの任意の位置に移動し、受光部１０５がその照射領域４６からの反射光を受光して、その光の偏光成分（Δ、Ψ）と波長との関係を表す光情報プロファイルが演算される。前記偏光成分は反射ｐ偏光、ｓ偏光の位相差及び振幅比を角度（°）で表した値である。

そして、図１６（ｂ）に示すように検査モジュール４の記憶部５４には前記光情報プロファイル、反射防止膜の膜厚、レジスト膜の膜厚及びレジストパターン情報についてのデータとを互いに対応づけてウエハのデータとして多数記憶させておき、上記の実施形態と同様に膜厚分布から決定された反射防止膜の膜厚と前記受光部１０１から得られた偏光成分（Δ、Ψ）とがこの記憶部５４のデータに照合されて、反射防止膜の膜厚及び光情報プロファイルの波形が共に一致あるいは最も近似しているデータが検出されて、レジストパターン情報が決定されるようにしてもよい。

（評価試験）
評価試験１
評価試験１−１として、シミュレーションによりシリコン膜、反射防止膜、レジスト膜が下から上に向けてこの順に積層されたウエハを設定し、そのウエハにおいて検査用パターンとして上部ＣＤを３０ｎｍ、下部ＣＤを７０ｎｍ、レジスト膜厚を１１０ｎｍ、ピッチを１００ｎｍに夫々設定すると共に反射防止膜の膜厚を７５ｎｍに設定した。ただし、ウエハの面内で反射防止膜は最大２ｎｍ程度の誤差が発生するものとして設定した。また、この試験では背景技術の欄に示したようにウエハＷに光を照射して得られた光情報プロファイルのみを、光情報プロファイルと反射防止膜の膜厚とパターン情報とが対応付けられて記憶された記憶部１Ｃに照合するようにして、レジストパターン情報と共に反射防止膜の膜厚も決定するようにした。つまりこの評価試験１−１では反射防止膜の膜厚をパラメータとしている。そして、設定されたウエハの各部について繰り返し検査を行い、検査により決定されたパターン情報と上記のように設定された検査用パターンとの誤差の程度について測定した。

また、評価試験１−２として背景技術の欄に記載したように、反射防止膜の膜厚を設計値である７５ｎｍに固定して、つまり前記記憶部中においてこの反射防止膜の膜厚が７５ｎｍであるデータに対して照合が行われるように設定した他は評価試験１−１と同様の条件で上記の検査用パターンを持ったウエハをシミュレーションにより検査して、決定されたパターン情報と上記のように設定された検査用パターンとの誤差の程度について測定した。

図１７（ａ）はこれらの実験結果を示したものである。グラフの縦軸の予測再現性（ｎｍ）とは標準偏差の３倍値であり、この予測再現性が小さいほど測定誤差が小さい。斜線を付した棒グラフは評価試験１−１についての結果、斜線を付していない棒グラフは評価試験１−２についての結果を夫々示す。各グラフに示されるように上部ＣＤ、下部ＣＤ、レジスト膜厚について、評価試験１−２の予測測定再現性は評価試験１−１の予測測定再現性の４分の１以下に抑えられている。従って光情報プロファイルのみをライブラリをなす記憶部に照合してレジストパターン情報と共に反射防止膜を変動値として算出するよりも、反射防止膜の膜厚を固定した方が、レジストパターン情報の検査精度が高くなることが示された。本発明では、反射防止膜の膜厚分布による誤差が抑えられるので、このように反射防止膜の膜厚を固定する評価試験１−２の検査方法よりもさらに測定誤差が抑えられると考えられる。

評価試験２
検査用パターンとして上部ＣＤを３２ｎｍ、下部ＣＤを３２ｎｍ、レジスト膜厚を８０ｎｍ、ピッチを６４ｎｍに夫々設定すると共に反射防止膜の膜厚を６４ｎｍに夫々設定した他は、評価試験１−１、１−２と同様にシミュレーションを行った。評価試験２−１では評価試験１−１と同様に反射防止膜の膜厚をパラメータとし、評価試験２−２では評価試験１−２と同様に反射防止膜の膜厚を設計値である６４ｎｍに固定して、検査を行った。

図１７（ｂ）はこれらのシミュレーション結果を示したものである。グラフに示されるように、評価試験２−２の各レジストパターン情報についての予測測定再現性は、評価試験２−１で測定されたレジストパターン情報についての予測測定再現性の１/３以下になっており、評価試験１と同様に本発明の有効性が示された。この評価試験２で上記のように設定したウエハＷのパターンは現在使用されているウエハのレジストパターンよりも微細なものであり、この試験の結果から将来パターンが微細化した場合にも本発明は精度高くパターン情報を得ることができると考えられる。

評価試験３
背景技術の欄で説明したように、反射防止膜に対して上記のスキャトロメトリを利用した検査を行い反射防止膜の膜厚を決定後、レジストパターンに光を照射し、得られた光情報プロファイルと決定された反射防止膜の膜厚とに基づいてレジストパターン情報を求める検査方法（評価試験３−１）のスループットと、本発明の実施形態の検査方法（評価試験３−２）とのスループットとについてシミュレーションを行うことにより比較した。評価試験３−１では、反射防止膜と、それに近接するレジストパターンとについて夫々５カ所、つまり計１０カ所に光を照射して検査を行い、その５カ所についてのパターン情報を得ている。評価試験３−２においては、レジストパターンの５カ所に光を照射し、これら各所についてパターン情報を得ている。最初の測定を行い、次の測定箇所へ移動するまでの時間を２．８秒、ウエハの搬入搬出に要する時間を６．５秒、その他の例えば搬入されたウエハＷを識別する時間を１秒として設定した。

図１８はこのシミュレーションの結果を示したものであり、グラフの縦軸は１時間あたりのウエハの検査枚数である。評価試験３−２では検査されたウエハＷの枚数は１時間あたり１６７枚に達したが、評価試験３−１ではその６１％の１時間あたり１０１枚に留まった。従って、本発明のパターン情報を得る手法は、反射防止膜の膜厚を測定してからレジストパターン情報を得る手法よりも、スループットが高いことが示された。

評価試験４
評価試験４として、シミュレーションによりシリコン膜、反射防止膜、レジスト膜が下から上に向けてこの順に積層されたウエハを設定し、そのウエハにおいて検査用パターンとして上部ＣＤを３０ｎｍ、下部ＣＤを７０ｎｍ、レジスト膜厚を１１０ｎｍ、ピッチを１００ｎｍに夫々設定すると共に反射防止膜の膜厚を７５ｎｍに設定した。そしてシミュレーションにより光照射部からこのウエハに光を照射したときに得られる光情報プロファイルの波形データ（理論波形）を算出した。続いて反射防止膜の膜厚に±２ｎｍの誤差があったとした場合、つまり実際の反射防止膜の膜厚が７３ｎｍあるいは７７ｎｍであったとした場合に前記理論波形から得られるレジストパターン情報と上記の設定された検査用パターンとを比較した。その結果、上部ＣＤ、下部ＣＤ、レジスト膜厚について、いずれも誤差が生じていた。このことから上述のように反射防止膜の膜厚を固定するにあたり、固定した値が実際の膜厚からずれていると得られるパターン情報は実際のパターン情報からずれてしまうことが確認された。しかし本発明は膜厚分布を求めているので、実際の反射防止膜の膜厚と、記憶部のデータに参照する膜厚との間の誤差が抑えられ、得られるレジストパターン情報の精度を向上させることができると考えられる。

本発明の塗布、現像装置の横断平面図である。 前記塗布、現像装置の斜視図である。 前記塗布、現像装置の縦断平面図である。 前記塗布、現像装置に設けられた反射防止膜形成モジュールの構成図である。 前記塗布、現像装置に設けられた検査モジュールの構成図である。 前記検査モジュールにて検査が行われる様子を示した説明図である。 検査対象のウエハの縦断側面図である。 前記塗布、現像装置に設けられた制御部の構成図である。 各レシピにより形成される反射防止膜の膜厚分布を示したグラフである。 本発明の塗布、現像方法のフローチャートである。 前記ウエハのレジストパターン情報が得られる様子を示した説明図である。 前記制御部とは異なる構成を有する制御部の構成図である。 成膜条件の変化に応じた膜厚分布の変化を示した説明図である。 更に他の構成を有する制御部の構成図である。 前記制御部によりレジストパターン情報が決定される様子を示した説明図である。 レジストパターン情報が得られる様子を示した説明図である。 本発明の効果を確認するための評価試験の結果を示したグラフである。 本発明の効果を確認するための評価試験の結果を示したグラフである。 ウエハに照射された光が反射する様子を示した説明図である。 スキャトロメトリによる検査手法の概略図である。 レジスト膜及び反射防止膜の一例を示したウエハの縦断側面図である。

符号の説明

Ｗ 半導体ウエハ
Ｃ１ キャリアブロック
Ｃ２ 処理ブロック
Ｃ５ 検査ブロック
３ 反射防止膜形成モジュール
３１ 塗布部
４ 検査モジュール
４４ 光照射部
４５ 受光部
４６ 光照射領域
５０ コントローラ
６１ 反射防止膜
６２ レジスト膜
６３ レジストパターン
７ 制御部

Claims (17)

1. その表面に下地膜が形成された基板にレジスト膜を積層し、そのレジスト膜が露光された後の基板を現像してレジストパターンを形成する塗布、現像装置において、
   基板に薬液を供給して塗布膜である下地膜を形成する下地膜形成モジュールと、
   前記下地膜を形成するときの処理パラメータに応じて基板面内の下地膜の膜厚分布を求める手段と、
   レジストパターンが形成された基板表面に光を照射するための光照射部と、
   この光照射部の照射領域から反射された光を受光する受光部と、
   この受光部が受光した光についてその波長と光に含まれる情報との関係を示す光情報プロファイルを取得する手段と、
   レジストパターンの少なくとも線幅を含むパターン情報と、下地膜の膜厚と、前記光情報プロファイルとを対応付けたデータが記憶された第１の記憶部と、
   前記光照射部の光の照射位置における下地膜の膜厚を前記膜厚分布から求め、その下地膜の膜厚と取得した光情報プロファイルとに対応するパターン情報を前記データに基づいて求める手段と、
   を備えたことを特徴とする塗布、現像装置。
2. 前記下地膜の膜厚分布を求める手段は、前記処理パラメータと膜厚分布とを対応付けたデータを記憶する第２の記憶部を備え、処理パラメータとこの第２の記憶部に記憶されているデータとに基づいて膜厚分布を求めるものであることを特徴とする請求項１記載の塗布、現像装置。
3. 前記下地膜の膜厚分布を求める手段は、前記処理パラメータに基づいて演算により膜厚分布を求めるものであることを特徴とする請求項１記載の塗布、現像装置。
4. 前記下地膜形成モジュールは基板の中央部に前記薬液を供給する薬液ノズルと、基板の裏面中央部を保持し、鉛直軸回りに当該基板を回転させて、遠心力により前記薬液を基板の中央部から周縁部に広げる保持部とを備え、
   前記処理パラメータは、この薬液ノズルから薬液が供給されているときの基板の回転数及び薬液の供給が停止した後で薬液を乾燥させるための基板の回転数を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の塗布、現像装置。
5. 前記下地膜は反射防止膜であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の塗布、現像装置。
6. 基板の表面にレジスト膜を形成し、そのレジスト膜が露光された後の基板を現像してレジストパターンを形成する塗布、現像装置において、
   基板にレジストを供給して、塗布膜であるレジスト膜を形成するレジスト膜形成モジュールと、
   前記レジスト膜を形成するときの処理パラメータに応じて基板面内のレジスト膜の膜厚分布を求める手段と、
   レジストパターンが形成された基板表面に光を照射するための光照射部と、
   この光照射部の照射領域から反射された光を受光する受光部と、
   この受光部が受光した光についてその波長と光に含まれる情報との関係を示す光情報プロファイルを取得する手段と、
   レジストパターンの少なくとも線幅を含むパターン情報と、レジスト膜の膜厚と、前記光情報プロファイルとを対応付けたデータが記憶された第１の記憶部と、
   前記光照射部の光の照射位置におけるレジスト膜の膜厚を前記膜厚分布から求め、そのレジスト膜の膜厚と取得した光情報プロファイルとに対応するパターン情報を前記データに基づいて求める手段と、
   を備えたことを特徴とする塗布、現像装置。
7. 前記レジスト膜の膜厚分布を求める手段は、前記処理パラメータと膜厚分布とを対応付けたデータを記憶する第２の記憶部を備え、処理パラメータとこの第２の記憶部に記憶されているデータとに基づいて膜厚分布を求めるものであることを特徴とする請求項６記載の塗布、現像装置。
8. 前記レジスト膜の膜厚分布を求める手段は、前記処理パラメータに基づいて演算により膜厚分布を求めるものであることを特徴とする請求項６記載の塗布、現像装置。
9. 前記レジスト膜の膜厚分布は、現像処理後におけるレジスト膜の膜厚分布であることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一つに記載の塗布、現像装置。
10. 前記光情報プロファイルは、光の波長と、反射率あるいは偏光成分との関係であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一つに記載の塗布、現像装置。
11. その表面に下地膜が形成された基板にレジスト膜を積層し、そのレジスト膜が露光された後の基板を現像してレジストパターンを形成する塗布、現像方法において、
    基板に薬液を供給して塗布膜である下地膜を形成する工程と、
    前記下地膜を形成するときの処理パラメータに応じて基板面内の下地膜の膜厚分布を求める工程と、
    レジストパターンが形成された基板表面に光を照射する工程と、
    前記基板表面の光の照射領域から反射された光を受光する工程と、
    この受光した光についてその波長と光に含まれる情報との関係を示す光情報プロファイルを取得する工程と、
    前記基板表面の光の照射位置における下地膜の膜厚を前記膜厚分布から求める工程と、
    その下地膜の膜厚と取得した光情報プロファイルとレジストパターンの少なくとも線幅を含むパターン情報とを対応付けたデータに基づいて、前記光の照射位置における下地膜の膜厚と、前記光情報プロファイルとに対応する前記パターン情報を求める工程と、
    を備えたことを特徴とする塗布、現像方法。
12. 前記下地膜の膜厚分布を求める工程は、前記処理パラメータと膜厚分布とを対応付けたデータに基づいて膜厚分布を求める工程であることを特徴とする請求項１１記載の塗布、現像方法。
13. 前記下地膜の膜厚分布を求める工程は、前記処理パラメータに基づいて演算により膜厚分布を求める工程であることを特徴とする請求項１０記載の塗布、現像方法。
14. 基板の表面にレジスト膜を形成し、そのレジスト膜が露光された後の基板を現像してレジストパターンを形成する塗布、現像方法において、
    基板にレジストを供給して、塗布膜であるレジスト膜を形成する工程と、
    前記レジスト膜を形成するときの処理パラメータに応じて基板面内のレジスト膜の膜厚分布を求める工程と、
    レジストパターンが形成された基板表面に光を照射する工程と、
    前記基板表面の光の照射領域から反射された光を受光する工程と、
    この受光した光についてその波長と光に含まれる情報との関係を示す光情報プロファイルを取得する工程と、
    前記基板表面の光の照射位置におけるレジスト膜の膜厚を前記膜厚分布から求める工程と、
    そのレジスト膜の膜厚と取得した光情報プロファイルとレジストパターンの少なくとも線幅を含むパターン情報とを対応付けたデータに基づいて、前記光の照射位置におけるレジスト膜の膜厚と、前記光情報プロファイルとに対応する前記パターン情報を求める工程と、
    を備えたことを特徴とする塗布、現像方法。
15. 前記レジスト膜の膜厚分布を求める工程は、前記処理パラメータと膜厚分布とを対応付けたデータに基づいて膜厚分布を求める工程であることを特徴とする請求項１４記載の塗布、現像方法。
16. 前記レジスト膜の膜厚分布を求める工程は、前記処理パラメータに基づいて演算により膜厚分布を求める工程であることを特徴とする請求項１４記載の塗布、現像方法。
17. その表面にレジスト膜を形成し、そのレジスト膜が露光された後の基板を現像して基板表面にレジストパターンを形成する塗布、現像装置に用いられるコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項１１ないし１６のいずれか一つに記載の塗布、現像方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。

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