JP2011165896A - 基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レジスト膜が形成された各基板に、露光を複数回行い、加熱処理及び現像処理を行うことによってレジストパターンを形成する際に、処理時間を増大させず、基板間のレジストパターンの線幅のばらつきを低減できる基板処理方法を提供する。
【解決手段】レジスト膜が形成された基板を処理する基板処理方法において、基板を複数回露光する露光工程Ｓ１３、Ｓ１５と、露光工程Ｓ１３、Ｓ１５の後、基板を現像処理する前に、基板に加熱処理を行う加熱処理工程Ｓ１６とを有する。加熱処理工程Ｓ１６において、１回目の露光を終了してから加熱処理を開始するまでの経過時間に基づいて、加熱処理における加熱温度を補正する。
【選択図】図７

Description

本発明は、基板を処理する基板処理方法に関する。

例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、例えばレジスト塗布処理、露光処理、加熱処理（露光後ベーク（Post Exposure Bake；ＰＥＢ））及び現像処理等が順次行われることによって、半導体ウェハ等の基板（以下「ウェハ」ともいう。）表面にレジストパターンが形成される。レジスト塗布処理は、ウェハ表面にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するものである。露光処理は、ウェハ表面のレジスト膜に所定のパターンの光を照射してレジスト膜を露光するものである。加熱処理は、露光されたレジスト膜内の化学反応を促進させるためにウェハを加熱するものである。現像処理は、加熱処理されたウェハを現像するものである。

ところで、従来より、パターンの微細化を図るため、上記露光処理の光を短波長化することが進められている。しかしながら、この露光の短波長化を進める方法では、例えば３２ｎｍや４５ｎｍレベルの微細なパターンを形成するのが技術的に困難である。そこで、露光処理において、例えばレジスト膜に対して露光位置をずらして複数回の露光を行うことにより、微細なパターンを形成することが提案されている（特許文献１、２参照）。

特開２０００−２１７６３号公報 特開平７−１４７２１９号公報

ところが、複数のウェハよりなるウェハ群の各ウェハにおいて、上記したような、露光を複数回行い、加熱処理を行った後、現像処理してレジストパターンを形成する場合、次のような問題がある。

例えば露光処理を２回行う場合、各回の処理において互いに異なるパターンを用いて、又は互いに異なる露光条件で露光するときは、１回目の露光が終了してから露光後ベークを開始するまでの引き置き時間（Post Exposure Delay；ＰＥＤ）が異なることがある。

例えば、レジストを塗布してレジスト膜を形成し、縦方向に延びるマスクパターンを有する第１のレチクルを用いた１回目の露光、横方向に延びるマスクパターンを有する第２のレチクルを用いた２回目の露光を行って、ホールパターンを形成することがある。このとき、先に、各ウェハについて１回目の露光を連続して行い、その後、各ウェハについて２回目の露光を連続して行うことがある。そして、２回目の露光を行う時間が１回目の露光を行う時間と異なるときなど、各ウェハの引き置き時間が同一にならないことがある。

ここで、上記したレジストは化学増幅型レジストであるため、ウェハが置かれている雰囲気等によっても、レジスト膜の露光された部分における化学反応が進行することがある。そのため、各ウェハの引き置き時間が同一にならないときは、各ウェハのレジスト膜の露光された部分における化学反応の進行の度合いに差が生じ、現像処理されて形成されるレジストパターンの線幅がウェハごとにばらつくという問題がある。

２回目の露光を行う時間が１回目の露光を行う時間と異なる場合でも、あるウェハについて１回目の露光と２回目の露光とを連続して行った後、次のウェハについて１回目の露光を行うようにすれば、各ウェハの引き置き時間を同一にすることができる。ただし、１回目の露光と２回目の露光との間にレチクルの交換作業を行う必要がある。この作業をウェハごとに行うことになるため、処理時間が増大するという問題がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、レジスト膜が形成された各基板に、露光を複数回行い、加熱処理及び現像処理を行うことによってレジストパターンを形成する際に、処理時間を増大させず、基板間のレジストパターンの線幅のばらつきを低減できる基板処理方法を提供する。

上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる手段を講じたことを特徴とするものである。

本発明の一実施例によれば、レジスト膜が形成された基板を処理する基板処理方法において、前記基板を複数回露光する露光工程と、前記露光工程の後、前記基板を現像処理する前に、前記基板に加熱処理を行う加熱処理工程とを有し、前記加熱処理工程において、１回目の露光を終了してから前記加熱処理を開始するまでの経過時間に基づいて、前記加熱処理における加熱温度を補正する、基板処理方法が提供される。

本発明によれば、レジスト膜が形成された各基板に、露光を複数回行い、加熱処理及び現像処理を行うことによってレジストパターンを形成する際に、処理時間を増大させず、基板間のレジストパターンの線幅のばらつきを低減できる。

実施の形態に係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。 実施の形態に係る塗布現像処理システムの構成の概略を示す正面図である。 実施の形態に係る塗布現像処理システムの構成の概略を示す背面図である。 実施の形態に係る露光後ベーク装置の構成の概略を示す縦断面図である。 実施の形態に係る露光後ベーク装置の構成の概略を示す横断面図である。 線幅測定装置の構成の概略を示す縦断面図である。 実施の形態に係る基板処理方法の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。 実施の形態に係る基板処理方法の各工程におけるレジストを示す平面図及び断面図である。 複数のウェハよりなるウェハ群の各ウェハを、露光し、加熱処理する際のタイミングチャートを示す図である。 線幅ＣＤと引き置き時間ＰＥＤとの関係を示すグラフ、及び線幅ＣＤと熱板の設定温度Ｔとの関係を示すグラフである。 比較例１における、複数のウェハよりなるウェハ群の各ウェハを、露光し、加熱処理する際のタイミングチャートを示す図である。 比較例２における、複数のウェハよりなるウェハ群の各ウェハを、露光し、加熱処理する際のタイミングチャートを示す図である。 比較例３における、複数のウェハよりなるウェハ群の各ウェハを、露光し、加熱処理する際のタイミングチャートを示す図である。 実施の形態の変形例に係る基板処理方法の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
（実施の形態）
以下、図１から図８を参照し、実施の形態に係る基板処理方法、その基板処理方法を行うための塗布現像処理システムについて説明する。

最初に、図１から図３を参照し、本実施の形態に係る塗布現像処理システムについて説明する。図１は、本実施の形態に係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２は、塗布現像処理システムの概略を示す正面図であり、図３は、塗布現像処理システムの概略を示す背面図である。

塗布現像処理システム１は、例えば図１に示すように露光装置Ａを挟んだ両側に設けられた第１の処理システム１０と第２の処理システム１１を備えている。第１の処理システム１０は、例えばカセットステーション１２、処理ステーション１３及びインターフェイスステーション１４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１２は、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。処理ステーション１３は、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なる処理部である。インターフェイスステーション１４は、露光装置Ａとの間でウェハＷの受け渡しを行う搬送部である。カセットステーション１２、処理ステーション１３及びインターフェイスステーション１４は、露光装置ＡのあるＹ方向正方向側（図１中の右方向）に向かって順に配置され、インターフェイスステーション１４は、露光装置Ａに接続されている。

カセットステーション１２では、カセット載置台２０が設けられ、当該カセット載置台２０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１２には、搬送路２１上をＸ方向に沿って移動可能なウェハ搬送体２２が設けられている。ウェハ搬送体２２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、カセットＣ内に上下方向に配列されたウェハＷに対して選択的にアクセスできる。ウェハ搬送体２２は、鉛直方向の軸周り（θ方向）に回転可能であり、処理ステーション１３側の後述する第３の処理装置群Ｇ３の各処理装置に対してアクセスできる。

処理ステーション１３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１３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１２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１３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１２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３０が設けられている。第１の搬送装置３０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内の各装置に対し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３１が設けられている。第２の搬送装置３１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内の各装置に対して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、例えばレジスト塗布装置（ＣＯＴ）４０、４１、４２、ボトムコーティング装置（ＢＡＲＣ）４３、４４が下から順に５段に重ねられている。レジスト塗布装置４０、４１、４２は、ウェハＷ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膜形成装置である。ボトムコーティング装置４３、４４は、露光時の光の反射を防止する反射防止膜を形成する。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（ＤＥＶ）５０〜５４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内の前記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）６０、６１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（ＴＣＰ）７０、トランジション装置（ＴＲＳ）７１、高精度温調装置（ＣＰＬ）７２〜７４、熱処理装置（ＢＡＫＥ）７５〜７８が下から順に９段に重ねられている。トランジション装置７１は、ウェハＷの受け渡しを行う。高精度温調装置７２〜７４は、精度の高い温度管理下でウェハ温度を調節する。熱処理装置７５〜７８は、ウェハＷを熱処理する。

第４の処理装置群Ｇ４には、例えば高精度温調装置（ＣＰＬ）８０、プリベーク装置（ＰＡＢ）８１〜８４及びポストベーク装置（ＰＯＳＴ）８５〜８９が下から順に１０段に重ねられている。プリベーク装置８１〜８４は、レジスト塗布処理後のウェハＷを加熱処理する。ポストベーク装置８５〜８９は、現像処理後のウェハＷを加熱処理する。

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、例えば高精度温調装置（ＣＰＬ）９０〜９３、加熱処理装置としての露光後ベーク装置（ＰＥＢ）９４〜９９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３０のＸ方向正方向（図１中の上方）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（ＡＤ）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３１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（ＷＥＥ）１０２が配置されている。

インターフェイスステーション１４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、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１４に隣接した露光装置Ａ、バッファカセット１１２及び第５の処理装置群Ｇ５内の各装置に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。

第２の処理システム１１には、搬送装置としてのウェハ搬送装置１２０と、第６の処理装置群Ｇ６と、収容部としてのバッファカセット１２１が設けられている。ウェハ搬送装置１２０は、露光装置Ａ側に設けられたＸ方向に延びる搬送路１２３上を移動できる。ウェハ搬送装置１２０は、Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、露光装置Ａ、第６の処理装置群Ｇ６及びバッファカセット１２１に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。ウェハ搬送装置１２０は、ウェハＷの位置合わせを行うアライメント機能を備えている。

第６の処理装置群Ｇ６とバッファカセット１２１は、搬送路１２３のＹ方向正方向側にＸ方向に並べて設けられている。第６の処理装置群Ｇ６には、図２に示すように加熱処理装置としての露光後ベーク装置（ＰＥＢ）１３０〜１３３が下から順に４段に重ねられている。バッファカセット１２１は、複数枚のウェハＷを一時的に収容できる（図３参照）。

また、図１に示すように、例えばカセットステーション１２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１４０が設けられている。

次に、図４及び図５を参照し、露光後ベーク装置について説明する。なお、露光後ベーク装置は、本発明における基板処理方法の加熱処理工程を行う加熱処理装置である。

図４は、本実施の形態に係る露光後ベーク装置の構成の概略を示す縦断面図である。図５は、本実施の形態に係る露光後ベーク装置の構成の概略を示す横断面図である。

図４及び図５に示すように、露光後ベーク装置１３０は、筐体１５０内に、ウェハＷを加熱する加熱部１５１と、ウェハＷを冷却する冷却部１５２を備えている。

加熱部１５１は、図４に示すように上側に位置して上下動自在な蓋体１６０と、下側に位置してその蓋体１６０と一体となって処理室Ｓを形成する熱板収容部１６１を備えている。

蓋体１６０の天井部の中央には、排気部１６０ａが設けられており、処理室Ｓ内の雰囲気を排気部１６０ａから均一に排気できる。

熱板収容部１６１の中央には、ウェハＷを載置して加熱する熱板１７０が設けられている。熱板１７０は、厚みのある略円盤形状を有している。熱板１７０には、給電により発熱するヒータ１７１が内蔵されている。ヒータ１７１の発熱量は、例えばヒータ制御装置１７２により調整されている。ヒータ制御装置１７２における温度制御は、例えば後述する本体制御部２２０により行われる。

図４に示すように熱板１７０の下方には、ウェハＷを下方から支持して昇降する第１の昇降ピン１８０が設けられている。第１の昇降ピン１８０は、昇降駆動機構１８１により上下動できる。熱板１７０の中央部付近には、熱板１７０を厚み方向に貫通する貫通孔１８２が形成されている。第１の昇降ピン１８０は、熱板１７０の下方から上昇して貫通孔１８２を通過し、熱板１７０の上方に突出できる。

熱板収容部１６１は、熱板１７０を収容して熱板１７０の外周部を保持する環状の保持部材１９０と、その保持部材１９０の外周を囲む略筒状のサポートリング１９１を有している。サポートリング１９１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１９１ａが形成されている。この吹き出し口１９１ａ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１９１の外方には、熱板収容部１６１の外周となる円筒状のケース１９２が設けられている。

加熱部１５１に隣接する冷却部１５２には、例えばウェハＷを載置して冷却する冷却板２００が設けられている。冷却板２００は、例えば図５に示すように略方形の平板形状を有し、熱板１７０側の端面が外側に凸の円弧状に湾曲している。図４に示すように冷却板２００の内部には、例えばペルチェ素子などの冷却部材２００ａが内蔵されており、冷却板２００を所定の設定温度に調整できる。

冷却板２００は、加熱部１５１側に向かって延伸するレール２０１に取付けられている。冷却板２００は、駆動部２０２によりレール２０１上を移動し、加熱部１５１側の熱板１７０の上方まで移動できる。

冷却板２００には、例えば図５に示すようにＸ方向に沿った２本のスリット２０３が形成されている。スリット２０３は、冷却板２００の加熱部１５１側の端面から冷却板２００の中央部付近まで形成されている。このスリット２０３により、加熱部１５１側に移動した冷却板２００と熱板１７０上に突出した第１の昇降ピン１８０との干渉が防止される。図４に示すように冷却板２００の下方には、第２の昇降ピン２０４が設けられている。第２の昇降ピン２０４は、昇降駆動部２０５によって昇降できる。第２の昇降ピン２０４は、冷却板２００の下方から上昇しスリット２０３を通過して冷却板２００の上方に突出できる。

図５に示すように冷却板２００を挟んだ筐体１５０の両側壁には、ウェハＷを搬入出するための搬入出口２１０が形成されている。

なお、他の露光後ベーク装置９４〜９９、１３１〜１３３は、上述の露光後ベーク装置１３０と同じ構成を有しているので、その説明は省略する。

次に、図６を参照し、線幅測定装置について説明する。図６は、線幅測定装置の構成の概略を示す縦断面図である。

線幅測定装置１４０は、例えば図６に示すように、ウェハＷを水平に載置する載置台１４１と、光学式表面形状測定計１４２を備えている。載置台１４１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１４２は、例えば、光照射部１４３、光検出部１４４及び算出部１４５を備えている。光照射部１４３は、ウェハＷに対して斜方向から光を照射する。光検出部１４４は、光照射部１４３から照射されウェハＷで反射した光を検出する。算出部１４５は、当該光検出部１４４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（ＣＤ）を算出する。線幅測定装置１４０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る。スキャトロメトリ法を用いる場合、算出部１４５において、光検出部１４４により検出されたウェハＷの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する。そして、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１４０は、光照射部１４３及び光検出部１４４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Ｗの面内の複数の測定点における線幅を測定することができる。

後述するように、例えば、レジスト膜が形成された複数のウェハＷよりなるウェハ群の各ウェハＷに、複数回露光を行った後、ウェハＷ毎に１回目の露光が終了してから加熱処理を開始するまでの引き置き時間ＰＥＤ又は熱板１７０の設定温度Ｔを変えて加熱処理を行う。その後、加熱処理された各ウェハＷに後述する現像処理を行うことによってレジストパターンを形成し、形成されたレジストパターンの線幅ＣＤを、線幅測定装置１４０を用いて測定する。線幅測定装置１４０の測定結果は、例えば算出部１４５から後述する本体制御部２２０に出力される。これにより、引き置き時間ＰＥＤ又は熱板１７０の設定温度Ｔと、レジストパターンの線幅ＣＤとの関係を示す第１のデータ又は第２のデータが準備される。そして、第１のデータ又は第２のデータは、本体制御部２２０を介して露光後ベーク装置（例えば９４）のヒータ制御装置１７２に送られる。そして、ヒータ制御装置１７２に送られた第１のデータ又は第２のデータに基づいて、ヒータ制御装置１７２が熱板１７０の設定温度Ｔを補正する。

以上のように構成された塗布現像処理システム１で行われるウェハ処理は、例えば図１に示す本体制御部２２０によって制御されている。本体制御部２２０は、線幅測定装置１４０によるウェハＷ上のレジストパターンの線幅測定も制御している。本体制御部２２０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、記憶されたプログラムを実行してウェハ処理や線幅測定を制御できる。なお、本体制御部２２０のプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体により本体制御部２２０にインストールされたものであってもよい。

次に、図７から図１０を参照し、本実施の形態に係る現像処理システムを用いた基板処理方法について説明する。図７は、本実施の形態に係る基板処理方法の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。図８は、本実施の形態に係る基板処理方法の各工程におけるレジストを示す平面図及び断面図である。図８（ａ）から図８（ｄ）において、左側は平面図を示し、右側は断面図を示す。右側の断面図は、左側の平面図のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図９は、複数のウェハよりなるウェハ群の各ウェハを、露光し、加熱処理する際のタイミングチャートを示す図である。図１０は、線幅ＣＤと引き置き時間ＰＥＤとの関係を示すグラフ、及び線幅ＣＤと熱板の設定温度Ｔとの関係を示すグラフである。

図７に示すように、本実施の形態に係る基板処理方法は、第１のデータ準備工程（ステップＳ１１）、第２のデータ準備工程（ステップＳ１２）、露光工程（ステップＳ１３〜ステップＳ１５）、加熱処理工程（ステップＳ１６）、及び現像処理工程（ステップＳ１７）を有する。

本実施の形態では、異なる２つのレチクルを用い、ウェハを２回露光する例について説明する。従って、露光工程は、第１の露光工程（ステップＳ１３）、レチクル交換工程（ステップＳ１４）及び第２の露光工程（ステップＳ１５）を有する。しかし、露光工程は、ウェハを３回以上露光するものでもよく、レチクルを２回以上交換するものでもよい。

以下では、縦方向に延びる第１のパターンＰ１を有するレチクルを用いた１回目の露光と、第１のパターンＰ１と略直交する、横方向に延びる第２のパターンＰ２を有するレチクルを用いた２回目の露光とを行うことによってホールパターンを形成する例について、説明する。

始めに、第１のデータ準備工程（ステップＳ１１）を行う。第１のデータ準備工程（ステップＳ１１）では、予め引き置き時間ＰＥＤとレジストパターンの線幅ＣＤとの関係を示す第１のデータを準備する。

複数のウェハＷよりなるウェハ群の各ウェハＷに、後述する第１の露光工程（ステップＳ１３）から第２の露光工程（ステップＳ１５）を行った後、ウェハＷ毎に引き置き時間ＰＥＤを変えて加熱処理を行う。その後、加熱処理された各ウェハＷに後述する現像処理工程（ステップＳ１７）を行うことによってレジストパターンを形成する。更に、形成されたレジストパターンの線幅ＣＤを、線幅測定装置１４０を用いて測定する。これにより、引き置き時間ＰＥＤとレジストパターンの線幅ＣＤとの関係を示す第１のデータを準備する。

なお、引き置き時間ＰＥＤは、前述したように、１回目の露光である第１の露光工程（ステップＳ１３）が終了してから加熱処理を開始するまでの時間であり、本発明における経過時間に相当する。また、第１のデータ準備工程（ステップＳ１１）を行うことによって第１のデータを準備するためのウェハ群は、本発明における第１のウェハ群に相当する。

次に、第２のデータ準備工程（ステップＳ１２）を行う。第２のデータ準備工程（ステップＳ１２）では、予めレジストパターンの線幅ＣＤと熱板１７０の設定温度Ｔとの関係を示す第２のデータを準備する。

複数のウェハＷよりなるウェハ群の各ウェハＷに、後述する第１の露光工程（ステップＳ１３）から第２の露光工程（ステップＳ１５）を行った後、ウェハＷ毎に熱板１７０の設定温度Ｔを変えて加熱処理を行う。その後、加熱処理された各ウェハＷに後述する現像処理工程（ステップＳ１７）を行うことによってレジストパターンを形成する。更に、形成されたレジストパターンの線幅ＣＤを、線幅測定装置１４０を用いて測定する。これにより、熱板１７０の設定温度Ｔとレジストパターンの線幅ＣＤとの関係を示す第２のデータを準備する。

なお、熱板１７０の設定温度Ｔは、本発明における加熱温度に相当する。また、第２のデータ準備工程（ステップＳ１２）を行うことによって第２のデータを準備するためのウェハ群は、本発明における第２のウェハ群に相当する。

また、熱板に代え、赤外線ランプ等の熱源により、ウェハＷを加熱処理してもよい。赤外線ランプ等の熱源を用いるときは、熱源の近傍の温度又は熱源に加熱処理されるウェハＷの近傍の温度が、本発明における加熱温度に相当する。

また、複数のウェハＷよりなる単一のウェハ群のウェハＷ毎に、引き置き時間ＰＥＤ及び熱板１７０の設定温度Ｔよりなる２変数を独立に変えて２行２列のマトリクス状に設定された複数の条件で、加熱処理を行ってもよい。これにより、第１のデータ準備工程（ステップＳ１１）及び第２のデータ準備工程（ステップＳ１２）をまとめて行うことができる。

次に、第１の露光工程（ステップＳ１３）を行う。第１の露光工程（ステップＳ１３）では、レジスト膜２３２が形成されたウェハ２３０（ウェハＷ）に１回目の露光を行う。図８（ａ）は、第１の露光工程（ステップＳ１３）におけるウェハの状態を示す。

図８（ａ）に示すように、第１の露光工程（ステップＳ１３）を行う前に、予め、ウェハ２３０（ウェハＷ）上に反射防止膜２３１及びレジスト膜２３２を順次形成しておく。

先ず、図１に示すウェハ搬送体２２によって、カセット載置台２０上のカセットＣ内から未処理のウェハ２３０（ウェハＷ）が１枚ずつ取り出され、処理ステーション１３に順次搬送される。ウェハ２３０（ウェハＷ）は、処理ステーション１３の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調装置７０に搬送され、所定温度に温度調節される。その後、ウェハ２３０（ウェハＷ）は、第１の搬送装置３０によって例えばボトムコーティング装置４３に搬送され、図８（ａ）に示すように、反射防止膜２３１が形成される。その後、ウェハ２３０（ウェハＷ）は、第１の搬送装置３０によって熱処理装置７５、高精度温調装置８０に順次搬送され、各処理装置において所定の処理が施される。その後、ウェハ２３０（ウェハＷ）は、第１の搬送装置３０によって例えばレジスト塗布装置４０に搬送される。

レジスト塗布装置４０では、例えば回転されたウェハ２３０（ウェハＷ）の表面にノズルから所定量のレジスト液が供給される。そして、そのレジスト液がウェハ２３０（ウェハＷ）の表面の全面に拡散することによって、図８（ａ）に示すように、ウェハ２３０（ウェハＷ）上にレジスト膜２３２が形成される。

レジストの一例は化学増幅型レジストである。具体的な一例として、本例では、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を光源に用いた露光に対応可能な化学増幅型のネガレジストを用いることができる。

レジスト膜２３２が形成されたウェハ２３０（ウェハＷ）は、第１の搬送装置３０によって例えばプリベーク装置８１に搬送され、加熱処理（プリベーク）が施される。その後、ウェハ２３０（ウェハＷ）は、第２の搬送装置３１によって周辺露光装置１０２、高精度温調装置９３に順次搬送され、各装置において所定の処理が施される。その後、ウェハ２３０（ウェハＷ）は、インターフェイスステーション１４のウェハ搬送体１１１によって露光装置Ａに搬送される。露光装置Ａにウェハ２３０（ウェハＷ）が搬送されると、ウェハ２３０（ウェハＷ）のレジスト膜２３２上に露光光源からマスクを介して光が照射され、レジスト２３２膜に所定のパターンである第１のパターンＰ１が露光される。こうしてウェハ２３０（ウェハＷ）に１回目の露光が施される。

１回目の露光が施されるとき、図８（ａ）に示すように、第１のレチクルＲ１を用いてレジスト膜２３２の選択された部分を露光し、溶剤に対して選択的に不溶化させた不溶部２３２ａを発生させる。不溶部２３２ａを選択的に発生させることで、レジスト膜２３２中に、例えば、有機溶剤等の溶剤に対して不溶な不溶部２３２ａ及び可溶な可溶部２３２ｂよりなる第１のパターンＰ１を得る。

ここでは、例えば、Ｘ方向（図８（ａ）の左側平面図の縦方向）に沿って延びるラインがＸ方向と直交するＹ方向（図８（ａ）の左側平面図の横方向）に配列してなるパターンを有する第１のレチクルＲ１を用い、第１のパターンＰ１を得る。図８（ａ）左側平面図に示すように、第１のパターンＰ１の線幅Ｌ１及びスペース幅ＳＰ１を、それぞれ３２ｎｍ及び９６ｎｍとすることができる。

第１の露光工程（ステップＳ１３）が行われた各ウェハＷは、図１に示すウェハ搬送装置１２０によってバッファカセット１２１に搬送され、一次的に収容される。そして、バッファカセット１２１に収容されたウェハＷは、同じウェハ群（ロット）の他のウェハＷが上述の１回目の露光が終了するまで待機する。

なお、複数のウェハＷよりなるウェハ群（ロット）の各ウェハＷに基板処理を行うときは、次のレチクル交換工程（ステップＳ１４）を行う前に、そのウェハ群（ロット）の各ウェハＷに連続して第１の露光工程（ステップＳ１３）を行うことができる。そして、このウェハ群は、本発明における第３のウェハ群に相当する。

ここでは、一例として、図９を参照し、３枚のウェハよりなるウェハ群（第３のウェハ群）の各ウェハＷ１、Ｗ２、Ｗ３に基板処理を行う場合について説明する。図９中ＲＣに示す次のレチクル交換工程（ステップＳ１４）を行う前に、ウェハＷ１、Ｗ２、Ｗ３に、図９中ＥＸＰ−Ｖに示す第１の露光工程（ステップＳ１３）を連続して行う。

次に、レチクル交換工程（ステップＳ１４）を行う。レチクル交換工程（ステップＳ１４）では、第１の露光工程（ステップＳ１３）で用いた第１のレチクルＲ１を、第２の露光工程(ステップＳ１５）で用いる第２のレチクルＲ２に交換する。

図９に示す例では、３枚のウェハＷ１、Ｗ２、Ｗ３に連続して第１の露光工程（ステップＳ１３）を行った後、図９中ＲＣに示すレチクル交換工程（ステップＳ１４）を行う。

次に、第２の露光工程（ステップＳ１５）を行う。第２の露光工程（ステップＳ１５）では、１回目の露光が行われたウェハＷに２回目の露光を行う。図８（ｂ）は、第２の露光工程（ステップＳ１５）におけるウェハの状態を示す。

バッファカセット１２１に収容されたウェハＷは、ウェハ搬送装置１２０によってバッファカセット１２１から取り出され、露光装置Ａに搬送される。露光装置Ａにウェハ２３０（ウェハＷ）が搬送されると、ウェハ２３０（ウェハＷ）のレジスト膜２３２上に露光光源からマスクを介して光が照射され、レジスト膜２３２に１回目の露光のパターンと異なるパターンである第２のパターンＰ２が露光される。こうしてウェハ２３０（ウェハＷ）に２回目の露光が施される。

２回目の露光が施されるとき、図８（ｂ）に示すように、第２のレチクルＲ２を用いてレジスト膜２３２の選択された部分を露光し、溶剤に対して選択的に不溶化させた不溶部２３２ｃを発生させる。不溶部２３２ｃを選択的に発生させることで、レジスト膜２３２中に、例えば、有機溶剤等の溶剤に対して不溶な不溶部２３２ｃ及び可溶な可溶部２３２ｂよりなる第２のパターンＰ２を得る。

ここでは、例えば、Ｙ方向（図８（ｂ）の左側平面図の横方向）に沿って延びるラインがＸ方向（図８（ｂ）の左側平面図の縦方向）に配列してなるパターンを有する第２のレチクルＲ２を用い、第２のパターンＰ２を得る。図８（ｂ）左側平面図に示すように、第２のパターンＰ２の線幅Ｌ２及びスペース幅ＳＰ２を、それぞれ３２ｎｍ及び９６ｎｍとすることができる。

その結果、レジスト膜２３２中には、第１のパターンＰ１と第２のパターンＰ２が形成される。そして、図８（ｂ）左側平面図に示すように、レジスト膜２３２には、不溶部２３２ａ、２３２ｃよりなる格子形状を有する不溶部２３２ｄが形成され、格子形状の不溶部２３２ｄで囲まれた領域に可溶部２３２ｂが残存している。

２回目の露光の終了したウェハＷは、インターフェイスステーション１４のウェハ搬送体１１１によって処理ステーション１３の例えば露光後ベーク装置９４に搬送される。

図９に示す例では、図９中ＲＣに示す次のレチクル交換工程（ステップＳ１４）を行った後、ウェハＷ１、Ｗ２、Ｗ３に連続して、図９中ＥＸＰ−Ｈに示す第２の露光工程（ステップＳ１５）を行う。

第２の露光工程（ステップＳ１５）が行われたウェハＷに対しては、順次加熱処理工程（ステップＳ１６）を行う。加熱処理工程（ステップＳ１６）では、第１の露光工程（ステップＳ１３）が終了してから加熱処理を開始するまでの引き置き時間ＰＥＤに基づいて、熱板１７０の設定温度Ｔを補正し、補正された設定温度Ｔで、ウェハＷを加熱処理する。図８（ｃ）は、加熱処理工程（ステップＳ１６）におけるウェハの状態を示す。

露光後ベーク装置９４では、先ずウェハＷが搬入出口２１０から搬入され、図４に示す冷却板２００上に載置される。続いて冷却板２００が移動することによって、ウェハＷが熱板１７０の上方に移動する。ウェハＷは冷却板２００から第１の昇降ピン１８０に受け渡され、その後、第１の昇降ピン１８０によって熱板１７０上に載置される。こうしてウェハＷの加熱処理（露光後ベーク）が開始される。そして、所定時間経過後、ウェハＷが第１の昇降ピン１８０によって熱板１７０から離隔され、ウェハＷの加熱処理が終了する。その後、ウェハＷは、第１の昇降ピン１８０から冷却板２００に受け渡され、冷却板２００により冷却され、当該冷却板２００から搬入出口２１０を通じて露光後ベーク装置９７の外部に搬送される。

本実施の形態では、加熱処理工程（ステップＳ１６）において、形成されるレジストパターンの線幅を引き置き時間ＰＥＤに基づいて予測し、予測された線幅の予測値に基づいて熱板１７０の設定温度を補正することができる。このとき、第１のデータ準備工程（ステップＳ１１）を行うことによって準備した、引き置き時間ＰＥＤとレジストパターンの線幅ＣＤの関係を示す第１のデータと、引き置き時間ＰＥＤとに基づいて、レジストパターンの線幅ＣＤを予測することができる。また、第２のデータ準備工程（ステップＳ１２）を行うことによって準備した、レジストパターンの線幅ＣＤと熱板１７０の設定温度Ｔとの関係を示す第２のデータと、予測した線幅ＣＤの予測値とに基づいて、熱板１７０の設定温度Ｔを補正することができる。

加熱処理工程（ステップＳ１６）を行うことにより、可溶部２３２ｂの不溶部２３２ａ、２３２ｃへの変化が促進される。従って、図８（ｃ）左側平面図に示すように、第１のパターンＰ１の線幅Ｌ１は、若干増大してＬ１´となり、第２のパターンＰ２の線幅Ｌ２は、若干増大してＬ２´となる。また、第１のパターンＰ１のスペース幅ＳＰ１は、若干減少してＳＰ１´となり、第２のパターンＰ２のスペース幅ＳＰ２は、若干減少してＳＰ２´となる。

このとき、引き置き時間ＰＥＤが長くなるほど線幅ＣＤ（Ｌ１´又はＬ２´）が増大する。すなわち、引き置き時間ＰＥＤと線幅ＣＤとの関係は、図１０（ａ）に示すように、正の傾き(感度）ＳＳ１を有する直線関係を有する。従って、引き置き時間ＰＥＤとレジストパターンの線幅ＣＤの関係を示す第１のデータから得られた感度ＳＳ１と、引き置き時間ＰＥＤとに基づいて、レジストパターンの線幅ＣＤを予測することができる。すなわち、感度ＳＳ１は、第１のデータに含まれる。

また、熱板１７０の設定温度Ｔが大きくなるほど線幅ＣＤ（Ｌ１´又はＬ２´）が増大する。すなわち、熱板１７０の設定温度Ｔと線幅ＣＤとの関係は、図１０（ｂ）に示すように、正の傾き（感度）ＳＳ２を有する直線関係を有する。従って、レジストパターンの線幅ＣＤと熱板１７０の設定温度Ｔの関係を示す第２のデータから得られた感度ＳＳ２と、先ほど予測した線幅ＣＤとに基づいて、熱板１７０の設定温度Ｔを補正することができる。すなわち、感度ＳＳ２は、第２のデータに含まれる。

図９では、一例として、第１の露光工程（ステップＳ１３）を行う時間をＴＶ、レチクル交換工程（ステップＳ１４）を行う時間をＴＲ、第２の露光工程（ステップＳ１５）を行う時間をＴＨとする。また、ＴＨ＜ＴＶとなるようにする。例えば、ＴＶ＝１５秒、ＴＲ＝３０秒、ＴＨ＝２５秒とする。ただし、ＴＶとＴＨは、同じでなければよく、ＴＶ＞ＴＨであってもよい。

このとき、図９に示すように、ウェハＷ１の引き置き時間ＰＥＤ１は、ＰＥＤ１＝２ＴＶ＋１ＴＲ＋１ＴＨ＝８５秒となる。同様に、ウェハＷ２の引き置き時間ＰＥＤ２は、ＰＥＤ２＝１ＴＶ＋１ＴＲ＋２ＴＨ＝９５秒となる。また、ウェハＷ３の引き置き時間ＰＥＤ３は、ＰＥＤ３＝０ＴＶ＋１ＴＲ＋３ＴＨ＝１０５秒となる。このように各ウェハＷの引き置き時間ＰＥＤが異なるのは、第１の露光工程（ステップＳ１３）の工程時間と第２の露光工程（ステップＳ１５）の工程時間が異なるためである。また、ウェハ群の全てのウェハＷに対して第１の露光工程（ステップＳ１３）を連続して行った後、レチクル交換工程（ステップＳ１４）を行い、その後ウェハ群の全てのウェハＷに対して第２の露光工程（ステップＳ１５）を行うためである。

一例として、図１０（ａ）に示す感度ＳＳ１を０．１ｎｍ／ｍｉｎとすることができ、図１０（ｂ）に示す感度ＳＳ２を１ｎｍ／℃とすることができる。このとき、ウェハＷ１、Ｗ２、Ｗ３におけるレジストパターンの線幅を、ＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３とする。ＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３は、前述したＬ１´、Ｌ２´であり、ここでは簡単のためＬ１´＝Ｌ２´とする。また、前述したように、ＰＥＤ１＝８５秒、ＰＥＤ２＝９５秒、ＰＥＤ３＝１０５秒とする。すると、図１０（ａ）に示す関係及び感度ＳＳ１の値により、ＣＤ１を基準として、ＣＤ２＝ＣＤ１＋０．１×（９５−８５）／６０＝ＣＤ１＋０．０１７（ｎｍ）、ＣＤ３＝ＣＤ１＋０．１×（１０５−８５）／６０＝ＣＤ１＋０．０３４（ｎｍ）となる。

次に、ウェハＷ１、Ｗ２、Ｗ３を加熱処理するときの熱板１７０の設定温度ＴをＴ１、Ｔ２、Ｔ３とする。すると、図１０（ｂ）に示す関係及び感度ＳＳ２の値により、Ｔ１を基準として、Ｔ２＝Ｔ１−０．０１７（℃）、Ｔ３＝Ｔ１−０．０３４（℃）とすることにより、ウェハＷ１、Ｗ２、Ｗ３間のレジストパターンの線幅ＣＤを略等しくすることができる。すなわち、ウェハＷ毎に設定温度Ｔを変えることにより、ウェハＷ毎の引き置き時間ＰＥＤの差に基づいて発生すると予測される線幅ＣＤの差を打ち消すことができる。従って、本実施の形態によれば、ウェハＷごとに引き置き時間ＰＥＤが異なる場合でも、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す関係に基づいて、熱板１７０の設定温度Ｔを補正することにより、ウェハ間の線幅ＣＤのばらつきを低減することができる。

なお、図９に示すように、複数のウェハＷを連続して処理するときは、ウェハＷ１に第２の露光工程を行った後、ウェハＷ２に第２の露光工程を行う際に、同時に、ウェハＷ１に加熱処理工程（ステップＳ１６）を行ってもよい。

また、熱板１７０が、複数の熱板領域に区画され、熱板領域毎に給電により発熱するヒータが個別に内蔵され、熱板領域毎に設定温度Ｔを補正し、各熱板領域のヒータの発熱量をヒータ制御装置１７２により個別に調整するようにしてもよい。熱板領域毎に設定温度を独立に設定するときは、第１のデータ準備工程（ステップＳ１１）及び第２のデータ準備工程（ステップＳ１２）において、線幅測定装置１４０を用いて熱板領域毎にレジストパターンの線幅ＣＤを測定し、熱板領域毎に第１のデータ及び第２のデータを準備しておく。そして、加熱処理工程（ステップＳ１６）において、引き置き時間ＰＥＤ、第１のデータ及び第２のデータに基づいて、熱板領域毎に設定温度Ｔを補正し、補正された熱板領域毎の設定温度に基づいて、ウェハＷを加熱処理する。これにより、ウェハ間での線幅ＣＤのばらつきを低減することができるとともに、ウェハ面内での線幅ＣＤのばらつきも低減することができる。

最後に、現像処理工程（ステップＳ１７）を行う。現像処理工程（ステップＳ１７）では、加熱処理工程（ステップＳ１６）が行われたウェハＷを現像処理することによって、レジストパターンを形成する。図８（ｄ）は、現像処理工程（ステップＳ１７）におけるウェハの状態を示す。

露光後ベークが終了したウェハ２３０（ウェハＷ）は、第２の搬送装置３１によって例えば現像処理装置５０に搬送され、ウェハ２３０（ウェハＷ）上のレジスト膜２３２が現像処理される。現像処理において、例えば有機溶剤等の溶剤を用いて、レジスト層２３２の可溶部２３２ｂを溶解除去することにより、図８（ｄ）に示すように、不溶部２３２ｄ（２３２ａ、２３２ｃ）のみが残り、レジストパターンが形成される。その後、ウェハ２３０（ウェハＷ）は、例えば第２の搬送装置３１によってポストベーク装置８５に搬送され、加熱処理（ポストベーク）が施され、その後、第１の搬送装置３０によって高精度温調装置７２に搬送されて温度調節される。その後、ウェハＷは、ウェハ搬送体２２によってカセットステーション１２のカセットＣに戻される。こうして塗布現像処理システム１における一連のウェハ処理が終了する。

次に、図１１から図１３に示す比較例１から比較例３と比較することにより、本実施の形態に係る基板処理方法が、処理時間を増大させることなく、ウェハ間のレジストパターンの線幅のばらつきを低減することができることを説明する。

図１１から図１３は、それぞれ比較例１から比較例３のいずれかにおける、複数のウェハよりなるウェハ群の各ウェハを、露光し、加熱処理する際のタイミングチャートを示す図である。

図１１に示すように、比較例１では、ウェハＷ１、Ｗ２、Ｗ３に、図１１中ＥＸＰ−Ｖに示す１回目の露光を連続して行う。その後、図１１中ＲＣに示すレチクル交換作業を行う。その後、ウェハＷ１、Ｗ２、Ｗ３に、図１１中ＥＸＰ−Ｈに示す２回目の露光を連続して行う。ここまでは、本実施の形態と同様である。

しかし、比較例１では、図１１中ＰＥＢ−Ｔ０で示す加熱処理を行う際、形成されるレジストパターンの線幅ＣＤを、引き置き時間ＰＥＤに基づいて予測し、予測された線幅の予測値に基づいて、熱板の設定温度を補正することがない。すなわち、引き置き時間ＰＥＤに関らず、熱板の設定温度は一定の温度Ｔ０である。

図１１に示す比較例１でも、各工程の時間を本実施の形態と同様にすると、ウェハＷ１の引き置き時間ＰＥＤ１は、ＰＥＤ１＝２ＴＶ＋１ＴＲ＋１ＴＨ＝８５秒となる。同様に、ウェハＷ２の引き置き時間ＰＥＤ２は、ＰＥＤ２＝１ＴＶ＋１ＴＲ＋２ＴＨ＝９５秒となる。また、ウェハＷ３の引き置き時間ＰＥＤ３は、ＰＥＤ３＝０ＴＶ＋１ＴＲ＋３ＴＨ＝１０５秒となる。従って、図１０（ａ）に示すように、ウェハＷ１、Ｗ２、Ｗ３に形成されるレジストパターンの線幅ＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３は、ＣＤ１＜ＣＤ２＜ＣＤ３となり、ウェハ間の線幅のばらつきを低減することができない。

次に、比較例２では、ウェハＷ１に、第１のレチクルＲ１を用いて図１２中ＥＸＰ−Ｖに示す１回目の露光を行い、その後、図１２中ＲＣに示すレチクル交換作業を行い、第２のレチクルＲ２を用いて図１２中ＥＸＰ−Ｈに示す２回目の露光を行う。その後、図１２中ＲＣに示すレチクル交換作業を行い、第２のレチクルＲ２から第１のレチクルＲ１に交換する。その後、ウェハＷ２に、第１のレチクルＲ１を用いて図１２中ＥＸＰ−Ｖに示す１回目の露光を行い、その後、図１２中ＲＣに示すレチクル交換作業を行い、第２のレチクルＲ２を用いて図１２中ＥＸＰ−Ｈに示す２回目の露光を行う。その後、ウェハＷ３についても、ウェハＷ２と同様にして行う。

比較例２では、図１２に示すように、各工程の時間を本実施の形態と同様にすると、ウェハＷ１、Ｗ２、Ｗ３のそれぞれの引き置き時間ＰＥＤ１、ＰＥＤ２、ＰＥＤ３は等しくなり、１ＴＲ＋１ＴＨ＝５５秒となる。従って、図１０（ａ）に示す関係から、ウェハＷ１、Ｗ２、Ｗ３に形成されるレジストパターンの線幅ＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３も等しくなり、ウェハ間で線幅のばらつきを略無くすことができる。しかし、比較例２では、ウェハ３枚を処理する間にレチクル交換作業を行う回数が５回であり、本実施の形態の１回よりも増えるため、全体の処理時間が増大する。

次に、比較例３では、ウェハＷ１に、第１のレチクルＲ１を用いて図１３中ＥＸＰ−Ｖに示す１回目の露光を行い、その後、図１３中ＲＣに示すレチクル交換作業を行い、第２のレチクルＲ２を用いて図１３中ＥＸＰ−Ｈに示す２回目の露光を行う。その後、レチクル交換作業を行わず、ウェハＷ２に、第２のレチクルＲ２を用いた図１３中ＥＸＰ−Ｈに示す露光を行い、その後、図１３中ＲＣに示すレチクル交換作業を行い、第１のレチクルＲ１を用いた図１３中ＥＸＰ−Ｖに示す露光を行う。その後、レチクル交換作業を行わず、ウェハＷ３に、第１のレチクルＲ１を用いて図１３中ＥＸＰ−Ｖに示す１回目の露光を行い、図１３中ＲＣに示すレチクル交換作業を行い、第２のレチクルＲ２を用いて図１３中ＥＸＰ−Ｈに示す２回目の露光を行う。

比較例３では、ウェハＷ１、Ｗ２、Ｗ３のそれぞれで、１回目の露光と２回目の露光が入れ替わるため、引き置き時間ＰＥＤを、最初の露光が開始された後、加熱処理が開始されるまでの時間とする。すると、図１３に示すように、ウェハＷ１、Ｗ２、Ｗ３のそれぞれの引き置き時間ＰＥＤ１、ＰＥＤ２、ＰＥＤ３は等しくなり、１ＴＶ＋１ＴＲ＋１ＴＨ＝７０秒となる。従って、図１０（ａ）に示す関係から、ウェハＷ１、Ｗ２、Ｗ３に形成されるレジストパターンの線幅ＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３も等しくなり、ウェハ間で線幅のばらつきを低減することができる。しかし、比較例３では、ウェハ３枚を処理する間にレチクル交換作業を行う回数が３回であり、比較例２の５回よりは少ないものの、本実施の形態の１回よりも増えるため、全体の処理時間が増大する。

一方、本実施の形態では、加熱処理工程（ステップＳ１６）において、引き置き時間ＰＥＤに基づいて、熱板１７０の設定温度Ｔを補正し、補正された設定温度Ｔで、ウェハＷを加熱処理する。同じ回の露光を各ウェハＷに対して連続して行った後、レチクル交換を行うため、処理時間を増大させることがなく、かつ、引き置き時間ＰＥＤのばらつきに起因するウェハ間のレジストパターンの線幅のばらつきを低減することができる。

なお、本実施の形態では、第１の露光工程（ステップＳ１３）において第１のパターンＰ１を露光し、第２の露光工程（ステップＳ１５）において第１のパターンＰ１と略直交する第２のパターンＰ２を露光する例について説明した。しかし、第２のパターンＰ２は、第１のパターンＰ１と任意の角度で交差するものでもよく、第１のパターンＰ１と略平行で交差しないものでもよい。

また、本実施の形態では、第１の露光工程（ステップＳ１３）と第２の露光工程（ステップＳ１５）との間に、レチクル交換工程（ステップＳ１４）を有する。しかし、第２の露光工程（ステップＳ１５）は、第１の露光工程（ステップＳ１３）と同一のレチクルマスクを用い、露光量等の露光条件のみを変更して露光する、追加の露光工程であってもよい。

また、本実施の形態では、第１の露光工程（ステップＳ１３）と第２の露光工程（ステップＳ１５）とは、工程時間が異なる。しかし、第１の露光工程（ステップＳ１３）及び第２の露光工程（ステップＳ１５）の工程時間が同じでも、他の装置の都合等により、第２の露光工程（ステップＳ１５）と加熱処理工程（ステップＳ１６）との間に一定の待機時間が必要になる場合にも適用できる。

また、本実施の形態では、レジストとしてネガレジストを用いた例について説明した。しかし、第１の露光工程（ステップＳ１３）と第２の露光工程（ステップＳ１５）との間に、加熱処理工程（ステップＳ１６）を行わなければ、レジストの種類に関係なく、ポジレジストを用いた例にも適用可能である。なお、レジストとしてポジレジストを用いた場合には、図１０（ａ）の線幅ＣＤの引き置き時間ＰＥＤの依存性を示す直線は右下がりの直線となり、図１０（ａ）に示す感度ＳＳ１は負の値になる。また、図１０（ｂ）の線幅ＣＤの熱板１７０の設定温度Ｔの依存性を示す直線は右下がりの直線となり、図１０（ｂ）に示す感度ＳＳ２も負の値になる。

また、本実施の形態では、引き置き時間ＰＥＤに基づいて、レジストパターンの線幅ＣＤを予測し、予測された線幅ＣＤの予測値に基づいて、熱板１７０の設定温度Ｔを補正する例について説明した。しかし、引き置き時間ＰＥＤと熱板１７０の設定温度Ｔとの関係を示すデータを準備し、そのデータ及び引き置き時間ＰＥＤに基づいて、熱板１７０の設定温度Ｔを直接補正するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、第１のデータ準備工程（ステップＳ１１）と第２のデータ準備工程（ステップＳ１２）を有する場合について説明した。しかし、第１のデータ準備工程（ステップＳ１１）と第２のデータ準備工程（ステップＳ１２）を行わず、第１のデータ及び第２のデータに代え、例えば本体制御部２２０に記録された所定のデータ、あるいは、塗布現像処理システム１の外部に記録された所定のデータを用いてもよい。
（実施の形態の変形例）
次に、図１４を参照し、実施の形態の変形例に係る基板処理方法について説明する。

本変形例に係る基板処理方法では、複数のウェハＷよりなるウェハ群の一のウェハＷに処理を行って形成されたレジストパターンの線幅ＣＤの測定値に基づいて、熱板１７０の設定温度Ｔを補正して、ウェハ群の他のウェハＷを加熱処理する点で、実施の形態に係る基板処理方法と相違する。

本変形例に係る基板処理方法を行うための塗布現像処理システムについては、実施の形態に係る塗布現像処理システムと同様にすることができる。

一方、本変形例に係る基板処理方法は、実施の形態に係る基板処理方法と相違する。図１４は、本変形例に係る基板処理方法の各工程の手順を説明するためのフローチャートである。

図１４に示すように、本変形例に係る基板処理方法は、第１のデータ準備工程（ステップＳ２１）、第２のデータ準備工程（ステップＳ２２）、露光工程（ステップＳ２３〜ステップＳ２５）、加熱処理工程（ステップＳ２６）、及び現像処理工程（ステップＳ２７）を有する。

本変形例でも、異なる２つのレチクルを用い、ウェハを２回露光する例について説明する。従って、露光工程は、第１の露光工程（ステップＳ２３）、レチクル交換工程（ステップＳ２４）及び第２の露光工程（ステップＳ２５）を有する。しかし、露光工程は、ウェハを３回以上露光するものでもよく、レチクルを２回以上交換するものでもよい。

始めに、第１のデータ準備工程（ステップＳ２１）及び第２のデータ準備工程（ステップＳ２２）を行う。第１のデータ準備工程（ステップＳ２１）及び第２のデータ準備工程（ステップＳ２２）は、実施の形態における第１のデータ準備工程（ステップＳ１１）及び第２のデータ準備工程（ステップＳ１２）と同様にすることができる。

次に、第１の露光工程（ステップＳ２３）を行う。第１の露光工程（ステップＳ２３）では、レジストが塗布処理された、ウェハ群の一のウェハＷに１回目の露光を行った後、ウェハ群の他のウェハＷに１回目の露光を行う。

実施の形態と同様にして、反射防止膜及びレジスト膜が形成された複数のウェハＷよりなるウェハ群の一のウェハＷに、露光装置Ａを用いて１回目の露光を行った後、そのウェハ群の他のウェハＷに１回目の露光を行う。実施の形態で説明した図９において、ウェハＷ１が一のウェハＷに相当し、ウェハＷ２が他のウェハＷに相当するため、本変形例では、ウェハＷ２に対して行う１回目の露光が、第１の露光工程（ステップＳ２３）に相当する。

また、実施の形態で図９を用いて説明したのと同様に、ウェハＷ２に第１の露光工程（ステップＳ２３）を行った後、ウェハＷ３にも第１の露光工程（ステップＳ２３）を連続して行う。

次に、レチクル交換工程（ステップＳ２４）を行う。レチクル交換工程（ステップＳ２４）は、実施の形態におけるレチクル交換工程（ステップＳ１４）と同様にすることができる。

次に、第２の露光工程（ステップＳ２５）を行う。第２の露光工程（ステップＳ２５）では、ウェハ群の一のウェハＷに２回目の露光を行った後、ウェハ群の他のウェハＷに２回目の露光を行う。

実施の形態と同様にして、１回目の露光が行われた複数のウェハＷよりなるウェハ群の一のウェハＷに、露光装置Ａを用いて２回目の露光を行った後、そのウェハ群の他のウェハＷに２回目の露光を行う。ここでも、ウェハＷ２に対して行う２回目の露光工程が、第２の露光工程（ステップＳ２５）に相当する。

次に、加熱処理工程（ステップＳ２６）を行う。加熱処理工程（ステップＳ２６）では、複数のウェハＷよりなるウェハ群の一のウェハＷに加熱処理工程を行った後、一のウェハＷを現像処理することによって形成されるレジストパターンの線幅ＣＤを測定し、測定された線幅ＣＤの測定値に基づいて、熱板１７０の設定温度Ｔを更に補正し、補正された設定温度Ｔで、ウェハ群の他のウェハＷを加熱処理する。

第１のデータ準備工程（ステップＳ２１）及び第２のデータ準備工程（ステップＳ２２）を行った後に経時変化等の何らかの変化があり、第１のデータ準備工程（ステップＳ２１）及び第２のデータ準備工程（ステップＳ２２）を行って得た第１のデータ及び第２のデータが、第１のデータ準備工程（ステップＳ２１）及び第２のデータ準備工程（ステップＳ２２）を行った時からずれてしまうことがある。このとき、加熱処理工程（ステップＳ２６）を行うウェハＷの直前又は少し前のウェハＷについて、現像処理工程（ステップＳ２７）まで行うことによって形成されたレジストパターンの線幅ＣＤを測定し、線幅ＣＤの目標値からのずれに基づいて、熱板１７０の設定温度Ｔを更に補正する。これにより、大量のウェハＷよりなるウェハ群の各ウェハＷを処理する際に、最初の方で処理するウェハＷと、最後の方で処理するウェハＷとのウェハ間の線幅のばらつきを更に低減することができる。また、第１のデータ準備工程（ステップＳ２１）及び第２のデータ準備工程（ステップＳ２２）までの各工程が終了してから第１の露光工程（ステップＳ２３）以下の各工程を開始するまでに長時間が経過した場合でも、径時変化等に起因する線幅ＣＤのばらつきを更に低減することができる。

なお、本変形例でも、熱板１７０が、複数の熱板領域に区画され、熱板領域毎に給電により発熱するヒータが個別に内蔵され、熱板領域毎に設定温度Ｔを補正し、各熱板領域のヒータの発熱量をヒータ制御装置１７２により個別に調整するようにしてもよい。これにより、ウェハ間での線幅ＣＤのばらつきを低減することができるとともに、ウェハ面内での線幅ＣＤのばらつきも低減することができる。

また、本変形例でも、第２のパターンＰ２は、第１のパターンＰ１と任意の角度で交差するものでもよく、第１のパターンＰ１と略平行で交差しないものでもよい。また、第２の露光工程（ステップＳ２５）は、第１の露光工程（ステップＳ２３）と同一のレチクルマスクを用い、露光量等の露光条件のみを変更して露光する、追加の露光工程であってもよい。また、第１の露光工程（ステップＳ２３）と第２の露光工程（ステップＳ２５）とは工程時間が同じであっても、いずれかの装置の都合等により、第２の露光工程（ステップＳ２５）と加熱処理工程（ステップＳ２６）との間に一定の待機時間が必要になる場合であってもよい。また、第１の露光工程（ステップＳ２３）と第２の露光工程（ステップＳ２５）との間に、加熱処理工程を行わなければ、レジストの種類に関係なく、ポジレジストを用いた例にも適用可能である。

また、本変形例でも、引き置き時間ＰＥＤと熱板１７０の設定温度Ｔとの関係を示すデータを予め準備し、そのデータ及び引き置き時間ＰＥＤに基づいて、レジストパターンの線幅ＣＤを直接予測するようにしてもよい。また、第１のデータ準備工程（ステップＳ２１）と第２のデータ準備工程（ステップＳ２２）を行わず、例えば本体制御部２２０又は塗布現像処理システム１の外部に記録された所定のデータを取得して、第１のデータ及び第２のデータとして用いるようにしてもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

また、本発明は、半導体基板、ガラス基板その他の各種基板を処理する工程を含む装置に適用することが可能である。

１ 塗布現像処理システム
１３０ 露光後ベーク装置
１４０ 線幅測定装置
１７０ 熱板

Claims (6)

1. レジスト膜が形成された基板を処理する基板処理方法において、
   前記基板を複数回露光する露光工程と、
   前記露光工程の後、前記基板を現像処理する前に、前記基板に加熱処理を行う加熱処理工程と
   を有し、
   前記加熱処理工程において、１回目の露光を終了してから前記加熱処理を開始するまでの経過時間に基づいて、前記加熱処理における加熱温度を補正する、基板処理方法。
2. 前記加熱処理工程において、前記基板を現像処理することによって形成されるレジストパターンの線幅を、前記経過時間に基づいて予測し、予測された前記線幅の予測値に基づいて前記加熱温度を補正する、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記経過時間と前記レジストパターンの線幅との関係を示す第１のデータを準備する第１のデータ準備工程を有し、
   前記加熱処理工程において、前記第１のデータ及び前記経過時間に基づいて、前記レジストパターンの線幅を予測する、請求項２に記載の基板処理方法。
4. 前記レジストパターンの線幅と前記加熱温度との関係を示す第２のデータを準備する第２のデータ準備工程を有し、
   前記加熱処理工程において、前記第２のデータ及び前記線幅の予測値に基づいて、前記加熱温度を補正する、請求項３に記載の基板処理方法。
5. 前記第１のデータ準備工程において、複数の基板よりなる第１の基板群の各基板に、前記露光工程を行った後、前記基板毎に前記経過時間を変えて加熱処理を行い、加熱処理された前記各基板を現像処理することによってレジストパターンを形成し、形成された前記レジストパターンの線幅を測定することによって前記第１のデータを準備し、
   前記第２のデータ準備工程において、複数の基板よりなる第２の基板群の各基板に、前記露光工程を行った後、前記基板毎に前記加熱温度を変えて加熱処理を行い、加熱処理された前記各基板を現像処理することによってレジストパターンを形成し、形成された前記レジストパターンの線幅を測定することによって前記第２のデータを準備する、請求項４に記載の基板処理方法。
6. 前記加熱処理工程において、複数の基板よりなる第３の基板群の一の基板に前記加熱処理工程を行った後、前記一の基板を現像処理することによって形成されたレジストパターンの線幅を測定し、測定された前記線幅の測定値に基づいて前記加熱温度を補正する、請求項５に記載の基板処理方法。

Images