JP2010212414A - 基板の処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び基板処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に形成される被処理膜のパターンの線幅を基板面内で均一にする。
【解決手段】検査用ウェハの被処理膜にパターンを形成する（ステップＳ１）。被処理膜のパターンの線幅を測定する（ステップＳ２）。線幅測定結果に基づいて、ＰＥＢ装置における加熱温度を補正する（ステップＳ３）。外周部の線幅測定結果が目標線幅より大きい場合には、現像処理においてウェハの外周部に供給する現像液の供給量を増加させ、当該現像液の供給量を補正する（ステップＳ４）。外周部の線幅測定結果が目標線幅より小さい場合には、現像処理後においてウェハの外周部に処理液を供給させ、当該処理液の供給量を設定する（ステップＳ５）。ウェハにフォトリソグラフィー処理を行い、レジストパターンを形成する（ステップＳ６）。ウェハにエッチング処理を行い、被処理膜に所定のパターンを形成する（ステップＳ７）。
【選択図】図１６

Description

本発明は、被処理膜が形成された基板にフォトリソグラフィー処理とエッチング処理を行い、前記被処理膜に所定のパターンを形成する基板の処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び基板処理システムに関する。

例えば半導体デバイスの製造工程では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光後にレジスト膜の化学反応を促進させるために加熱するポストエクスポージャーベーキング処理（以下、「ＰＥＢ処理」という。）、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などを順次行うフォトリソグラフィー処理が行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。このレジストパターンをマスクとして、ウェハ上の被処理膜のエッチング処理が行われ、その後レジスト膜の除去処理などが行われて、被処理膜に所定のパターンが形成される。

上述したエッチング処理は、例えばプラズマ化された所定のガスをウェハ上の被処理膜に供給することにより行われる。エッチング処理では、通常、ウェハの外周部から処理室内の雰囲気が排気されるため、エッチング処理の際に発生するパーティクルはウェハの中心部に比べて外周部に集まり易い。そうすると、ウェハの外周部ではエッチング処理が適切に行われず、被処理膜のパターンの外周部の線幅が不均一になり易くなる。このため、基板の外周部に対するエッチング処理の処理条件を調整することが行われているが、外周部の線幅の不均一を改善するには至っていないのが現状である。

そこで、被処理膜に所定のパターンを形成するため、フォトリソグラフィー処理で形成されるレジストパターンの線幅の適正化を図ることが提案されている。かかる場合、例えば初めに検査用のウェハ上にフォトリソグラフィー処理を行ってウェハの被処理膜上にレジストパターンを形成し、そのレジストパターンの線幅を測定する。その後、線幅の測定結果に基づいて、ウェハに対して行われるフォトリソグラフィー処理の各種処理条件を補正している。

補正する処理条件としては、例えば露光処理の処理条件が提案されている。露光処理の処理条件の補正は、例えばウェハに照射する光の露光量を補正することにより行われる。

また、補正する別の処理条件としては、例えばＰＥＢ処理の処理条件が提案されている。ＰＥＢ処理の処理条件の補正は、例えばウェハを載置して加熱する熱板の温度を補正することにより行われる。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、このヒータの温度を調節することによって、熱板は所定の温度に調節される（特許文献１）。

特開２００６−２２８８１６号公報

しかしながら、例えばウェハ上に疎密のレジストパターンを混在させて形成する場合に、露光処理の露光量を補正すると、密のレジストパターンの変化量と比べて疎のレジストパターンの変化量が大きくなる。このため、露光量を補正することによりレジストパターンの適正化を図るのは困難であった。

また、ＰＥＢ処理の加熱温度を補正する場合、熱板を複数の領域に分割して当該複数の領域の加熱温度を個別に補正しても、熱板が熱緩衝するため、当該熱板の外周部の温度だけ大きく補正するのは難しい。しかも、ウェハは熱伝導性が高いため、ウェハの外周部だけ加熱温度を大幅に補正するのは難しい。このため、加熱温度を補正することによりレジストパターンの適正化を図るのは困難であった。

したがって、従来提案されている方法では、被処理膜のパターンの外周部の線幅を均一にすることができず、当該パターンの線幅をウェハ面内で均一にするには至らなかった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板上に形成される被処理膜のパターンの線幅を基板面内で均一にすることを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明は、被処理膜が形成された基板にフォトリソグラフィー処理とエッチング処理を行い、前記被処理膜に所定のパターンを形成する基板の処理方法であって、基板上の被処理膜にパターンを形成した後、当該被処理膜のパターンの外周部の線幅を測定する線幅測定工程と、前記線幅測定工程で測定された線幅が所定の目標線幅より大きい場合には、フォトリソグラフィー処理の現像処理において、基板の外周部に供給する現像液の供給量を増加させ、又は前記線幅測定工程で測定された線幅が所定の目標線幅より小さい場合には、フォトリソグラフィー処理の現像処理後において、基板の外周部に耐エッチング性を有する処理液を供給させる、補正工程と、を有し、前記補正工程の条件に基づいて基板にフォトリソグラフィー処理を行い、被処理膜上にレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板にエッチング処理を行い、前記被処理膜に所定のパターンを形成することを特徴としている。なお、ここでいう外周部とは、例えば基板や被処理膜の周縁から２０ｍｍ〜３０ｍｍの領域をいう。

本発明によれば、例えば測定された被処理膜のパターンの外周部の線幅が所定の目標線幅より大きい場合には、現像処理において基板の外周部に供給する現像液の供給量を増加させるので、当該基板に形成されるレジストパターンの外周部の線幅を小さくすることができる。また、例えば測定された被処理膜のパターンの外周の線幅が所定の目標線幅より小さい場合には、現像処理後に基板の外周部に耐エッチング性を有する処理液を供給するので、当該基板に形成されるレジストパターンの外周部には薄い処理膜が形成され、外周部の線幅を大きくすることができる。そして、このようにして外周部の線幅が調整されたレジストパターンをマスクとして基板にエッチング処理を行い、被処理膜にパターンを形成するので、当該パターンの外周部の線幅を目標線幅にすることができる。したがって、被処理膜のパターンの線幅を基板面内で均一にすることができる。

前記線幅測定工程では、前記被処理膜のパターンの外周部以外の線幅も測定し、前記補正工程では、前記線幅測定工程で測定された外周部の線幅と外周部以外の線幅に基づいて、フォトリソグラフィー処理中の露光処理後であって、現像処理前に行われる加熱処理において、基板の外周部の加熱温度と基板の外周部以外の加熱温度も個別に補正してもよい。

前記処理液は、現像液に対する不溶性を有していてもよい。

別な観点による本発明によれば、前記基板の処理方法を基板処理システムによって実行させるために、当該基板処理システムを制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。

また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。

さらに別な観点による本発明は、被処理膜が形成された基板にフォトリソグラフィー処理とエッチング処理を行い、前記被処理膜に所定のパターンを形成する基板処理システムであって、基板にフォトリソグラフィー処理を行う塗布現像処理装置と、基板にエッチング処理を行うエッチング処理装置と、被処理膜のパターンの外周部の線幅を測定する線幅測定装置と、前記線幅測定装置で測定された線幅が所定の目標線幅より大きい場合には、前記塗布現像処理装置で行われる現像処理において、基板の外周部に供給する現像液の供給量を増加させ、又は前記線幅測定装置で測定された線幅が所定の目標線幅より小さい場合には、前記塗布現像処理装置で行われる現像処理後において、基板の外周部に耐エッチング性を有する処理液を供給させる制御装置と、を有することを特徴としている。

前記線幅測定装置は、前記被処理膜のパターンの外周部以外の線幅も測定し、前記制御装置は、前記塗布現像処理装置で行われる、露光処理後であって現像処理前の加熱処理において、基板の外周部の加熱温度と基板の外周部以外の加熱温度も個別に補正してもよい。

前記処理液は、現像液に対する不溶性を有していてもよい。

本発明によれば、基板上に形成される被処理膜のパターンの外周部の線幅を目標線幅にすることができ、当該被処理膜のパターンの線幅を基板面内で均一にすることができる。

本実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す説明図である。 塗布現像装置の構成の概略を示す平面図である。 塗布現像装置の正面図である。 塗布現像装置の背面図である。 現像処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 現像処理装置の構成の概略を示す横断面図である。 ＰＥＢ装置の構成の概略を示す縦断面図である。 ＰＥＢ装置の熱板の構成を示す平面図である。 分割されたウェハの領域を示す説明図である。 エッチング処理装置の構成の概略を示す平面図である。 線幅測定装置の構成の概略を示す縦断面図である。 制御装置の構成を示すブロック図である。 ウェハの外周に供給する現像液の供給量と被処理膜のパターンの外周の線幅との第１の相関を示すグラフである。 ウェハの外周に供給する処理液の供給量と被処理膜のパターンの外周の線幅との第２の相関を示すグラフである。 ＰＥＢ装置における加熱温度と被処理膜のパターンの線幅との第３の相関を示すグラフである。 ウェハ処理の各工程を示したフローチャートである。 ウェハ上に現像液が供給される様子を示した説明図である。

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基板処理システム１の構成の概略を示す説明図である。

基板処理システム１は、図１に示すようにウェハにフォトリソグラフィー処理を行う塗布現像処理装置２と、ウェハ上の被処理膜にエッチング処理を行うエッチング処理装置３とを有している。

塗布現像処理装置２は、図２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装置２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１０と、フォトリソグラフィー処理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１１と、この処理ステーション１１に隣接して設けられている露光装置１２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１３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１０には、カセット載置台１４が設けられ、当該カセット載置台１４は、複数のカセットＣをＸ方向（図２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１０には、搬送路１５上をＸ方向に向かって移動可能なウェハ搬送体１６が設けられている。ウェハ搬送体１６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可能である。

ウェハ搬送体１６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１１側の第３の処理装置群Ｇ３に属する温度調節装置５０やウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置５１に対してもアクセス可能である。

カセットステーション１０に隣接する処理ステーション１１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を有している。処理ステーション１１のＸ方向負方向（図２中の下方向）側には、カセットステーション１０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１１のＸ方向正方向（図２中の上方向）側には、カセットステーション１０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１７が設けられている。第１の搬送装置１７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１８が設けられている。第２の搬送装置１８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を搬送することができる。

図３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。

図４に示すように第３の処理装置群Ｇ３には、温度調節装置５０、トランジション装置５１、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度調節装置５２〜５４及びウェハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理装置５５〜５８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には、例えば高精度温度調節装置６０、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６１〜６４（以下、「ＰＡＢ装置」という。）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６５〜６９（以下、「ＰＯＳＴ装置」という。）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には、ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高精度温度調節装置７０〜７３、露光後のウェハＷを加熱処理するポストエクスポージャーベーキング装置７４〜７９（以下、「ＰＥＢ装置」という。）が下から順に１０段に重ねられている。

図２に示すように第１の搬送装置１７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、図４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８０、８１、ウェハＷを加熱する加熱装置８２、８３が下から順に４段に重ねられている。図２に示すように第２の搬送装置１８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８４が配置されている。

インターフェイスステーション１３には、図２に示すようにＸ方向に向けて延伸する搬送路９０上を移動するウェハ搬送体９１と、バッファカセット９２が設けられている。ウェハ搬送体９１は、Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、インターフェイスステーション１３に隣接した露光装置１２と、バッファカセット９２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。

次に、上述した現像処理装置３０〜３４の構成について説明する。現像処理装置３０は、図５に示すように処理容器１００を有し、その処理容器１００内の中央部には、ウェハＷを保持して回転させるスピンチャック１１０が設けられている。スピンチャック１１０は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック１１０上に吸着保持できる。

スピンチャック１１０は、例えばモータなどを備えたチャック駆動機構１１１を有し、そのチャック駆動機構１１１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動機構１１１には、シリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック１１０は上下動可能になっている。

スピンチャック１１０の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ１１２が設けられている。カップ１１２は、上面にスピンチャック１１０が昇降できるようにウェハＷよりも大きい開口部が形成されている。カップ１１２の下面には、回収した液体を排出する排出管１１３と、カップ１１２内の雰囲気を排気する排気管１１４が接続されている。

図６に示すようにカップ１１２のＸ方向負方向（図６の下方向）側には、Ｙ方向（図６の左右方向）に沿って延伸するレール１２０が形成されている。レール１２０は、例えばカップ１１２のＹ方向負方向（図２の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図２の右方向）側の外方まで形成されている。レール１２０には、例えば３本のアーム１２１、１２２、１２３が取り付けられている。

第１のアーム１２１には、図５及び図６に示すように現像液を供給する現像液ノズル１２４が支持されている。第１のアーム１２１は、図６に示すノズル駆動部１２５により、レール１２０上を移動自在である。これにより、現像液ノズル１２４は、カップ１１２のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部１２６からカップ１１２内のウェハＷの中心部上方まで移動できる。また、第１のアーム１２１は、ノズル駆動部１２５によって昇降自在であり、現像液ノズル１２４の高さを調整できる。

現像液ノズル１２４には、図５に示すように、現像液供給源１２７に連通する供給管１２８が接続されている。現像液供給源１２７内には、現像液が貯留されている。供給管１２８には、現像液の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１２９が設けられている。

第２のアーム１２２には、純水を供給する純水ノズル１３０が支持されている。第２のアーム１２２は、図６に示すノズル駆動部１３１によってレール１２０上を移動自在となっている。これにより、純水ノズル１３０は、カップ１１２のＹ方向正方向側の外側に設けられた待機部１３２から、カップ１１２内のウェハＷの中心部上方を通って、カップ１１２のＹ方向負方向側の外側に設けられた待機部１３３まで移動することができる。待機部１３２は、カップ１１２のＸ方向負方向側の外側と待機部１２６との間に設けられている。また、ノズル駆動部１３１によって、第２のアーム１２２は昇降自在であり、純水ノズル１３０の高さを調節できる。

純水ノズル１３０には、図５に示すように純水供給源１３４に連通する供給管１３５が接続されている。純水供給源１３４内には、純水が貯留されている。供給管１３５には、純水の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１３６が設けられている。

第３のアーム１２３には、処理液を供給する処理液ノズル１３７が支持されている。第３のアーム１２３は、図６に示すノズル駆動部１３８によってレール１２０上を移動自在となっている。これにより、処理液ノズル１３７を、純水ノズル１３０の待機部１３３のＹ方向負方向側に設けられた待機部１３９から、カップ１１２内のウェハＷの中心部上方まで移動することができる。また、ノズル駆動部１３８によって、第３のアーム１２３は昇降自在であり、処理液ノズル１３７の高さを調節できる。なお、処理液は、耐エッチング性を有し、かつ現像液に対する不溶性を有する材料であって、例えばアミン系のシリコン化合物を含有している。

処理液ノズル１３７には、図５に示すように処理液供給源１４０に連通する供給管１４１が接続されている。処理液供給源１４０内には、純水が貯留されている。供給管１４１には、純水の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群１４２が設けられている。

以上の現像液ノズル１２４による現像液の供給、純水ノズル１３０による純水の供給、処理液ノズル１３７による処理液の供給は、例えば後述する制御装置４００により行われる。

なお、以上の構成では、現像液を供給する現像液ノズル１２４、純水を供給する純水ノズル１３０、処理液を供給する処理液ノズル１３７は別々のアームに支持されていたが、同じアームに支持され、そのアームの移動の制御により、現像液ノズル１２４、純水ノズル１３０、処理液ノズル１３７の移動と供給タイミングを制御してもよい。

なお、現像処理装置３１〜３４の構成については、上述した現像処理装置３０と同様であるので説明を省略する。

次に、上述したＰＥＢ装置７４〜７９の構成について説明する。ＰＥＢ装置７４内には、図７に示すように上側に位置して上下動自在な蓋体２００と、下側に位置して蓋体２００と一体となって処理室Ｋを形成する熱板収容部２０１が設けられている。

蓋体２００は、下面が開口した略円筒形状を有している。蓋体２００の上面中央部には、排気部２００ａが設けられている。処理室Ｋ内の雰囲気は、排気部２００ａから均一に排気される。

熱板収容部２０１は、熱板２１０を収容して熱板２１０の外周部を保持する環状の保持部材２１１と、その保持部材２１１の外周を囲む略筒状のサポートリング２１２を有している。

熱板２１０は、図８に示すように複数、例えば２つの熱板領域Ｒ_１とＲ_２に区画されている。熱板２１０は、例えば上方から見て中心部に位置して円形の熱板領域Ｒ_１と、その外周部の熱板領域Ｒ_２に区画されている。

熱板２１０の各熱板領域Ｒ_１、Ｒ_２には、給電により発熱するヒータ２１３が個別に内蔵され、各熱板領域Ｒ_１、Ｒ_２毎に加熱できる。各熱板領域Ｒ_１、Ｒ_２のヒータ２１３の発熱量は、温度制御装置２１４により調整されている。温度制御装置２１４は、ヒータ２１３の発熱量を調整して、各熱板領域Ｒ_１、Ｒ_２の温度を所定の加熱温度に制御できる。温度制御装置２１４における加熱温度の設定は、例えば後述する制御装置４００により行われる。そして、この熱板２１０により、図９に示すようなウェハＷの中心部Ｗ_１と外周部Ｗ_２が個別に加熱される。なお、外周部Ｗ_２は、例えばウェハＷの周縁から２０ｍｍ〜３０ｍｍの領域である。

図７に示すように熱板２１０の下方には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン２２０が設けられている。昇降ピン２２０は、昇降駆動機構２２１により上下動できる。熱板２１０の中央部付近には、熱板２１０を厚み方向に貫通する貫通孔２２２が形成されており、昇降ピン２２０は、熱板２１０の下方から上昇して貫通孔２２２を通過し、熱板２１０の上方に突出できる。

なお、ＰＥＢ装置７５〜７９の構成については、上述したＰＥＢ装置７４と同様であるので説明を省略する。

エッチング処理装置３は、図１０に示すようにエッチング処理装置３に対するウェハＷの搬入出を行うカセットステーション３００、ウェハＷの搬送を行う共通搬送部３０１、ウェハＷ上の被処理膜を所定のパターンにエッチングするエッチング装置３０２、３０３、被処理膜のパターンの線幅を測定する線幅測定装置３０４、３０５を有している。

カセットステーション３００は、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構３１０が内部に設けられた搬送室３１１を有している。ウェハ搬送機構３１０は、ウェハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム３１０ａ、３１０ｂを有しており、これら搬送アーム３１０ａ、３１０ｂのいずれかによってウェハＷを保持しながら搬送する構成となっている。搬送室３１１の側方には、ウェハＷを複数枚並べて収容可能なカセットＣが載置されるカセット載置台３１２が備えられている。図示の例では、カセット載置台３１２には、カセットＣを複数、例えば３つ載置できるようになっている。

搬送室３１１と共通搬送部３０１は、真空引き可能な２つのロードロック装置３１３ａ、３１３ｂを介して互いに連結させられている。

共通搬送部３０１は、例えば上方からみて略多角形状（図示の例では六角形状）をなすように形成された密閉可能な構造の搬送室チャンバー３１４を有している。搬送室チャンバー３１４内には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構３１５が設けられている。ウェハ搬送機構３１５は、ウェハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム３１５ａ、３１５ｂを有しており、これら搬送アーム３１５ａ、３１５ｂのいずれかによってウェハＷを保持しながら搬送する構成となっている。

搬送室チャンバー３１４の外側には、エッチング装置３０２、３０３、線幅測定装置３０４、３０５、ロードロック装置３１３ｂ、３１３ａが、搬送室チャンバー３１４の周囲を囲むように配置されている。エッチング装置３０２、３０３、線幅測定装置３０４、３０５、ロードロック装置３１３ｂ、３１３ａは、例えば上方からみて時計回転方向においてこの順に並ぶように、また、搬送室チャンバー３１４の６つの側面部に対してそれぞれ対向するようにして配置されている。

次に、線幅測定装置３０４の構成について説明する。線幅測定装置３０４内には、図１１に示すようにウェハＷを水平に載置する載置台３２０と、光学式表面形状測定計３２１が設けられている。載置台３２０は、例えば水平方向の２次元方向に移動できる。光学式表面形状測定計３２１は、ウェハＷに対して斜方向から光を照射する光照射部３２２と、光照射部３２２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３２３と、当該光検出部３２３の受光情報に基づいてウェハＷ上の被処理膜のパターンの線幅を算出する測定部３２４を有している。線幅測定装置３０４は、例えばスキャトロメトリ（Scatterometry）法を用いて被処理膜のパターンの線幅を測定するものであり、測定部３２４において、光検出部３２３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被処理膜のパターンの線幅を求めることにより、被処理膜のパターンの線幅を測定できる。この被処理膜のパターンの測定結果は、例えば後述する制御装置４００に出力される。

なお、線幅測定装置３０４は、光照射部３２２及び光検出部３２３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、ウェハ面内の複数領域、例えば図９に示した各ウェハＷの中心部Ｗ_１と外周部Ｗ_２の被処理膜のパターンの線幅をそれぞれ測定することができる。

なお、線幅測定装置３０５の構成については、上述した線幅測定装置３０４と同様であるので説明を省略する。

次に、上述した現像処理装置３０〜３４における現像液又は処理液の供給の制御と、ＰＥＢ装置７４〜７９における加熱温度の制御とを行う制御装置４００について説明する。制御装置４００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。

制御装置４００は、図１２に示すように例えば線幅測定装置３０４、３０５からの線幅測定結果が入力される入力部４０１と、線幅測定結果から現像処理装置３０〜３４とＰＥＢ装置７４〜７９の処理条件を算出するために必要な各種情報が格納されるデータ格納部４０２と、現像処理装置３０〜３４とＰＥＢ装置７４〜７９の処理条件を算出するプログラムＰを格納するプログラム格納部４０３と、プログラムＰを実行して処理条件を算出する演算部４０４と、算出された処理条件を現像処理装置３０〜３４とＰＥＢ装置７４〜７９に出力する出力部４０５などを有している。

データ格納部４０２には、図１３に示すように現像処理装置３０〜３４においてウェハＷの外周部Ｗ_２に供給する現像液の供給量と被処理膜のパターンの外周の線幅との第１の相関Ｍ１を示すデータが格納されている。また、データ格納部４０２には、図１４に示すように現像処理装置３０〜３４においてウェハＷの外周部Ｗ_２に供給する処理液の供給量と被処理膜のパターンの外周の線幅との第２の相関Ｍ２を示すデータが格納されている。さらに、データ格納部４０２には、図１５に示すようにＰＥＢ装置７４〜７９における加熱温度と被処理膜のパターンの線幅との第３の相関Ｍ３を示すデータが格納されている。この第３の相関Ｍ３は、ウェハＷの中心部_１、外周部Ｗ_２及び熱板２１０の熱板領域Ｒ_１、Ｒ_２毎に格納されている。

なお、制御装置４００の機能を実現するためのプログラムＰは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４００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基板処理システム１におけるウェハＷの処理プロセスについて、検査用ウェハＴの検査処理と共に説明する。図１６は、これら検査用ウェハＴの検査処理工程とウェハＷの主な工程を説明したフローチャートである。なお、本実施の形態において、検査用ウェハＴの中心部Ｔ_１と外周部Ｔ_２は、上述したウェハＷの中心部Ｗ_１と外周部Ｗ_２と同様の範囲である。

先ず、現像処理装置３０〜３４とＰＥＢ装置７４〜７９の処理条件を補正するために、塗布現像処理装置２おいて検査用ウェハＴに一連のフォトグラフィー処理を行い、検査用ウェハＴの被処理膜上にレジストパターンを形成する。このフォトリソグラフィー処理の詳細については、後述のウェハＷの処理において説明する。

その後、検査用ウェハＴはエッチング処理装置３に搬送され、上述のレジストパターンをマスクとして検査用ウェハＴの被処理膜にエッチング処理を行い、当該被処理膜にパターンが形成される（図１６のステップＳ１）。その後、検査用ウェハＴは、エッチング処理装置３内の線幅測定装置３０４に搬送される。

線幅測定装置３０４に搬入された検査用ウェハＴは、載置台３２０に載置される。次に、検査用ウェハＴの所定部分に光照射部３２２から光が照射され、その反射光が光検出部３２３により検出される。そして、測定部３２４において検査用ウェハＴ上の被処理膜のパターンの線幅が、各検査用ウェハＴの中心部Ｔ_１と外周部Ｔ_２毎に測定される（図１６のステップＳ２）。この被処理膜のパターンの線幅の測定結果は、制御装置４００に出力される。

制御装置４００では、演算部４０４において、検査用ウェハＴの被処理膜のパターンの線幅測定結果に基づき、データ格納部４０２の第３の相関Ｍ３とプログラム格納部４０３のプログラムＰを用いて、ＰＥＢ装置７４〜７９における加熱温度を熱板領域Ｒ_１、Ｒ_２毎の補正値を算出する（図１６のステップＳ３）。

さらに、演算部４０４では、検査用ウェハＴの外周部Ｔ_２における被処理膜のパターンの線幅測定結果が目標線幅より大きい場合には、データ格納部４０２の第１の相関Ｍ１とプログラム格納部４０３のプログラムＰを用いて、現像処理装置３０〜３４においてウェハＷの外周部Ｗ_２に供給する現像液の供給量が増加するように、当該現像液の供給量の補正値を算出する（図１６のステップＳ４）。

また、演算部４０４では、検査用ウェハＴの外周部Ｔ_２における被処理膜のパターンの線幅測定結果が目標線幅より小さい場合には、データ格納部４０２の第２の相関Ｍ２とプログラム格納部４０３のプログラムＰを用いて、現像処理装置３０〜３４において現像処理後にウェハＷの外周部Ｗ_２に供給する処理液の供給量を算出する（図１６のステップＳ５）。

なお、被処理膜のパターンの中心部と外周部の線幅測定結果が目標線幅になっている場合には、上述したＰＥＢ装置７４〜７９の加熱温度は補正されず、また現像処理装置３０〜３４における現像液の供給量も補正されない。すなわち、ウェハＷには、検査用ウェハＴに行ったＰＥＢ処理と現像処理における処理条件と同じ条件でこれらの処理が行われる。

そして、これら算出された処理条件は、出力部４０５から現像処理装置３０〜３４とＰＥＢ装置９４〜９９に出力される。

次に、例えば製品用のウェハＷに一連のウェハ処理を行う。先ず、ウェハ搬送体１６によって、カセット載置台１４上のカセットＣ内からウェハＷが一枚取り出され、第３の処理装置群Ｇ３の温度調節装置５０に搬送される。温度調節装置５０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１７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１７によって加熱装置８２、高温度熱処理装置５５、高精度温度調節装置６０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。

レジスト塗布装置２０においてウェハＷ上にレジスト膜が形成されると、ウェハＷは第１の搬送装置１７によってＰＡＢ装置６１に搬送され、続いて第２の搬送装置１８によって周辺露光装置８４、高精度温度調節装置７３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、インターフェイスステーション１３のウェハ搬送体９１によって露光装置１２に搬送され、ウェハＷ上のレジスト膜に所定のパターンが露光される。露光処理の終了したウェハＷは、ウェハ搬送体９１によってＰＥＢ装置７４に搬送される。

ＰＥＢ装置７４に搬送されたウェハＷは、予め上昇して待機していた昇降ピン２２０に受け渡され、蓋体２００が閉じられた後、昇降ピン２２０が下降して、ウェハＷが熱板２１０上に載置される。このとき、熱板２１０の各熱板領域Ｒ_１、Ｒ_２は、上述のステップＳ３で補正された加熱温度に加熱されている。そして、ウェハＷは、この加熱された熱板２１０によって、その中心部Ｗ_１、外周部Ｗ_２毎に所定の温度に加熱される。

ＰＥＢ装置７４における熱処理が終了すると、ウェハＷは第２の搬送装置１８によって高精度温度調節装置７１に搬送されて温度調節され、その後現像処理装置３０に搬送される。

現像処理装置３０に搬送されたウェハＷは、スピンチャック１１０に吸着保持される。続いて、チャック駆動機構１１１によりスピンチャック１１０上のウェハＷを所定の速度で回転させる。このウェハＷの回転と同時に、第１のアーム１２１により待機部１２６の現像液ノズル１２４をウェハＷの外周部Ｗ_２上方まで移動させる。

そして、現像液ノズル１２４からウェハＷの外周部Ｗ_２に現像液を供給する。このとき、検査用ウェハＴの外周部Ｔ_２における線幅測定結果が目標線幅より大きい場合には、ウェハＷの外周部Ｗ_２には、制御装置４００で補正された供給量の現像液が供給される。そして、この現像液の供給量は、上述したように検査用ウェハＴの外周部Ｔ_２に供給された現像液の供給量よりも増加している。なお、このウェハＷの外周部Ｗ_２に供給される現像液の供給量は、現像液ノズル１２４から供給される現像液の供給速度を速くしたり、あるいは後述する現像液ノズル１２４の移動速度を遅くすることにより制御される。

一方、検査用ウェハＴの外周部Ｔ_２の線幅測定結果が目標線幅より小さい場合には、ウェハＷの外周部Ｗ_２に供給される現像液の供給量は、検査用ウェハＴの外周部Ｔ_２に供給された現像液の供給量と同量である。

その後、現像液ノズル１２４は、ウェハＷの中心部に移動しながら、ウェハＷ上に現像液を供給する。そうすると、図１７に示すように現像液ノズル１２４から供給された現像液は、螺旋状にウェハＷ上に供給される。そして、現像液をウェハＷの全面に拡散させて、ウェハＷを現像する。

ウェハＷの現像が終了すると、第１のアーム１２１により現像液ノズル１２４をウェハＷの中心部上方から待機部１２６に移動させる。同時に、第２のアーム１２２により待機部１３３の純水ノズル１３０をウェハＷの中心部上方まで移動させる。その後、純水ノズル１３０から純水がウェハＷの中心部Ｗ_１に供給され、ウェハＷの洗浄処理が行われる。

その後、純水ノズル１３０からの純水の供給を停止して待機部１３２に移動させると共に、ウェハＷを加速回転させて、ウェハＷ上の純水Ｐを乾燥させて除去する。ここで、検査用ウェハＴの外周部Ｔ_２の線幅測定結果が目標線幅より大きい場合には、一連のウェハＷの現像処理が終了する。

一方、検査用ウェハＴの外周部Ｔ_２の線幅測定結果が目標線幅より小さい場合には、その後さらに、第３のアーム１２３により待機部１３９の処理液ノズル１３７をウェハＷの外周部Ｗ_２上方まで移動させる。続いて、処理液ノズル１３７から外周部Ｗ_２上に、制御装置４００で設定された供給量の処理液が供給される。これにより、レジストパターンの外周部には所定の膜厚の処理膜が形成される。こうして一連のウェハＷの現像処理が終了する。

以上のようにウェハＷに現像処理を行うことによって、ウェハＷ上のレジストパターンの外周部を所定の線幅に形成することができる。

現像処理装置３０における現像処理が終了すると、ウェハＷは、第２の搬送装置１８によってＰＯＳＴ装置６５に搬送され、加熱処理が施された後、高精度温度調節装置７３に搬送され温度調節される。その後ウェハＷは、第１の搬送装置１７によってトランジション装置５１に搬送され、ウェハ搬送体１６によってカセットＣに戻されて、一連のフォトグラフィー処理が終了する。すなわち、ウェハＷ上にレジストパターンが形成される（図１６のステップＳ６）。

塗布現像処理装置２においてウェハＷ上にレジストパターンが形成されると、ウェハＷを収納したカセットＣは、塗布現像処理装置２から搬出され、次にエッチング処理装置３に搬入される。

エッチング処理装置３では、先ず、ウェハ搬送機構３１０によって、カセット載置台３１２上のカセットＣから１枚のウェハＷが取り出され、ロードロック装置３１３ａ内に搬入される。ロードロック装置３１３ａ内にウェハＷが搬入されると、ロードロック装置３１３ａ内が密閉され、減圧される。その後、ロードロック装置３１３ａ内と大気圧に対して減圧された状態（例えば略真空状態）の搬送室チャンバー３１４内とが連通させられる。そして、ウェハ搬送機構３１５によって、ウェハＷがロードロック装置３１３ａから搬出され、搬送室チャンバー３１４内に搬入される。

搬送室チャンバー３１４内に搬入されたウェハＷは、次にウェハ搬送機構３１５によってエッチング装置３０２の処理室３２１に搬入され、ウェハＷ上の被処理膜がエッチングされる。その後、レジストパターン及び反射防止膜が除去されて、被処理膜に所定のパターンが形成される（図１６のステップＳ７）

その後、ウェハ搬送機構３１５によって再び搬送室チャンバー３１４内に戻される。そして、ロードロック装置３１３ｂを介してウェハ搬送機構３１０に受け渡され、カセットＣに収納される。その後、ウェハＷを収納したカセットＣがエッチング処理装置３から搬出されて一連のウェハ処理が終了する。

以上の実施の形態によれば、線幅測定装置３０４で測定された検査用ウェハＴの外周部Ｔ_２における被処理膜のパターンの線幅が所定の目標線幅より大きい場合には、現像処理装置３０において、ウェハＷの外周部Ｗ_２に供給する現像液の供給量を増加しているので、ウェハＷに形成されるレジストパターンの外周部の線幅を小さくすることができる。また、検査用ウェハＴの外周部Ｔ_２における被処理膜のパターンの線幅が所定の目標線幅より小さい場合には、現像処理装置３０の現像処理後において、ウェハＷの外周部Ｗ_２に耐エッチング性を有する処理液を供給しているので、ウェハＷに形成されるレジストパターンの外周部には薄い処理膜が形成され、当該外周部の線幅を大きくすることができる。そして、このようにして外周部の線幅が調整されたレジストパターンをマスクとしてウェハＷにエッチング処理を行い、被処理膜にパターンを形成するので、当該パターンの外周部の線幅を目標線幅にすることができる。したがって、被処理膜のパターンの線幅をウェハ面内で均一にすることができる。

また、本実施の形態では、線幅測定装置３０４で測定された検査用ウェハＴの被処理膜のパターンの線幅に基づいて、ＰＥＢ装置７４〜７９における加熱温度を熱板領域Ｒ_１、Ｒ_２毎に補正しているので、ウェハＷを中心部Ｗ_１、外周部Ｗ_２毎に加熱することができる。そうすると、ウェハＷの外周部Ｗ_２に形成されるパターンの線幅をある程度まで目標寸法に近づけることができる。これによって、被処理膜のパターンのさらに精度よくウェハ面内で均一にすることができる。また、現像処理装置３０において、ウェハＷの外周部Ｗ_２に追加で供給する現像液又は処理液の供給量を少量に抑えることもできる。

以上の実施の形態では、検査用ウェハＴの外周部Ｔ_２の線幅測定結果が目標線幅より大きい場合には、ウェハＷの現像処理中にウェハＷの外周部Ｗ_２に制御装置４００で設定された供給量の現像液を供給していた。これに対して、例えばウェハＷに静止現像を行う場合には、現像処理の終了後、すなわちウェハＷの洗浄処理後に、ウェハＷの外周部Ｗ_２に制御装置４００で設定された供給量の現像液を供給してもよい。

また、以上の実施の形態では、検査用ウェハＴの外周部Ｔ_２の線幅測定結果が目標線幅より小さい場合には、ウェハＷの洗浄処理後に、ウェハＷの外周部Ｗ_２に制御装置４００で設定された供給量の処理液を供給していた。これに対して、処理液が現像液に対する不溶性を有する材料であれば、ウェハＷの洗浄処理前に制御装置４００で設定された供給量の処理液を供給してもよい。

以上の実施の形態では、処理液を供給する処理ノズル１３７は、現像処理装置３０〜３４内にそれぞれ設けられていたが、塗布現像処理装置２内に別の処理装置を配置して、当該処理装置内に処理ノズル１３７を設けてもよい。かかる場合、処理装置は、上述した現像処理装置３０〜３４とほぼ同じ構成を有し、現像液ノズル１２４及び純水ノズル１３０に代えて、処理ノズル１３７が設けられる。

また、線幅測定装置３０４、３０５は、エッチング処理装置３内に配置されていたが、エッチング処理装置３の外部に独立して設けられていてもよい。

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想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。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。本発明は、基板がウェハ以外の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である場合にも適用できる。

本発明は、被処理膜が形成された基板にフォトリソグラフィー処理とエッチング処理を行い、前記被処理膜に所定のパターンを形成する際に有用である。

１ 基板処理システム
２ 塗布現像処理装置
３ エッチング処理装置
３０〜３４ 現像処理装置
７４〜７９ ＰＥＢ装置
１２４ 現像液ノズル
１３０ 純水ノズル
１３７ 処理液ノズル
２１０ 熱板
３０４、３０５ 線幅測定装置
４００ 制御装置
Ｍ１ 第１の相関
Ｍ２ 第２の相関
Ｍ３ 第３の相関
Ｐ プログラム
Ｒ_１、Ｒ_２ 熱板領域
Ｔ 検査用ウェハ
Ｔ_１ 中心部
Ｔ_２ 外周部
Ｗ ウェハ
Ｗ_１ 中心部
Ｗ_２ 外周部

Claims (8)

1. 被処理膜が形成された基板にフォトリソグラフィー処理とエッチング処理を行い、前記被処理膜に所定のパターンを形成する基板の処理方法であって、
   基板上の被処理膜にパターンを形成した後、当該被処理膜のパターンの外周部の線幅を測定する線幅測定工程と、
   前記線幅測定工程で測定された線幅が所定の目標線幅より大きい場合には、フォトリソグラフィー処理の現像処理において、基板の外周部に供給する現像液の供給量を増加させ、又は前記線幅測定工程で測定された線幅が所定の目標線幅より小さい場合には、フォトリソグラフィー処理の現像処理後において、基板の外周部に耐エッチング性を有する処理液を供給させる、補正工程と、を有し、
   前記補正工程の条件に基づいて基板にフォトリソグラフィー処理を行い、被処理膜上にレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板にエッチング処理を行い、前記被処理膜に所定のパターンを形成することを特徴とする、基板の処理方法。
2. 前記線幅測定工程では、前記被処理膜のパターンの外周部以外の線幅も測定し、
   前記補正工程では、前記線幅測定工程で測定された外周部の線幅と外周部以外の線幅に基づいて、フォトリソグラフィー処理中の露光処理後であって、現像処理前に行われる加熱処理において、基板の外周部の加熱温度と基板の外周部以外の加熱温度も個別に補正することを特徴とする、請求項１に記載の基板の処理方法。
3. 前記処理液は、現像液に対する不溶性を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の基板の処理方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の基板の処理方法を基板処理システムによって実行させるために、当該基板処理システムを制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラム。
5. 請求項４に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
6. 被処理膜が形成された基板にフォトリソグラフィー処理とエッチング処理を行い、前記被処理膜に所定のパターンを形成する基板処理システムであって、
   基板にフォトリソグラフィー処理を行う塗布現像処理装置と、
   基板にエッチング処理を行うエッチング処理装置と、
   被処理膜のパターンの外周部の線幅を測定する線幅測定装置と、
   前記線幅測定装置で測定された線幅が所定の目標線幅より大きい場合には、前記塗布現像処理装置で行われる現像処理において、基板の外周部に供給する現像液の供給量を増加させ、又は前記線幅測定装置で測定された線幅が所定の目標線幅より小さい場合には、前記塗布現像処理装置で行われる現像処理後において、基板の外周部に耐エッチング性を有する処理液を供給させる制御装置と、を有することを特徴とする、基板処理システム。
7. 前記線幅測定装置は、前記被処理膜のパターンの外周部以外の線幅も測定し、
   前記制御装置は、前記塗布現像処理装置で行われる、露光処理後であって現像処理前の加熱処理において、基板の外周部の加熱温度と基板の外周部以外の加熱温度も個別に補正することを特徴とする、請求項６に記載の基板処理システム。
8. 前記処理液は、現像液に対する不溶性を有することを特徴とする、請求項６又は７に記載の基板処理システム。

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