JP4664232B2

JP4664232B2 - 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

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Publication number: JP4664232B2
Application number: JP2006136548A
Authority: JP
Inventors: 恵城坂; 浩富田; 真任田所
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2026-05-16
Also published as: JP2007311406A; TW200910416A; TWI372416B

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，複数の領域に分割され，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，熱板の各領域の設定温度は，温度補正（温度オフセット）され，この各領域の温度補正値は，ウェハの面内温度が均一になるように設定されていた（特許文献１参照）。

特開２００１-１４３８５０号公報

しかしながら，従来のようにウェハの面内温度が揃うように温度補正値を設定しても，実際，十分にはレジストパターンの線幅が均一に形成されていなかった。このように，従来の熱板の温度設定方法では，レジストパターンの線幅の均一化に限界があった。

本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，ウェハのレジストパターンの線幅などの最終的な基板の処理状態が基板面内でより均一になるように，熱板などの熱処理板の温度設定を行う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，前記熱処理を含み，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が終了した基板について基板面内のレジストパターンの線幅を測定する工程と，前記基板面内のレジストパターンの線幅の測定値に基づいて，そのレジストパターンの線幅の複数の面内傾向成分を表すゼルニケ多項式のゼルニケ係数を算出する工程と，前記複数の面内傾向成分を表すゼルニケ係数の変化量と温度補正値との相関を示す算出モデルを用いて，前記算出された複数のゼルニケ係数が零に近づくような熱処理板の各領域の温度補正値を算出する工程と，算出された各温度補正値により前記熱処理板の各領域の温度を設定する工程と，を有し，前記算出モデルは，前記熱処理板の各々の領域の温度を１℃上昇させた場合の前記複数の面内傾向成分の変動量をゼルニケ多項式のゼルニケ係数により表した行列式であって，前記面内傾向成分の数である行数と前記熱処理板の領域の数である列数を備えた行列式であることを特徴とする。なお，ここで「面内傾向成分」とは，レジストパターンの線幅の面内傾向を示す複数の成分である。

以上の実施の形態によれば，最終的な基板の処理状態からその面内傾向の複数の成分を表すゼルニケ係数を算出し，算出モデルを用いて，そのゼルニケ係数が零に近づくように熱処理板の各領域の温度補正値が算出され，その温度補正値により各領域の熱板温度が補正されるので，基板の処理状態の面内傾向が除去され，基板の処理状態を基板面内において均一にすることができる。また，ゼルニケ多項式のゼルニケ係数を用いているので，基板面内の処理状態を多数の面内傾向成分に分解し，熱処理板の温度設定により改善し得る面内傾向成分を的確に把握しその面内傾向成分を除去できるので，最終的な基板面内の処理状態の均一性を飛躍的に向上できる。

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。

前記算出モデルは，レジスト液によって定まる係数成分とレジスト液以外の他の処理条件によって定まるモデル成分に分離されていてもよい。

前記モデル成分は，フォトリソグラフィー工程における露光処理条件によって定まる第１のモデル成分と，露光処理条件以外の処理条件によって定まる第２のモデル成分にさらに分離されていてもよい。

前記各領域の温度補正値は，少なくとも熱処理温度とレジスト液の種類の組み合わせにより定まる処理レシピ毎に設定されるようにしてもよい。

別の観点による本発明によれば，上記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。

別の観点による本発明によれば，上記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，前記熱処理を含み，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が終了した基板についての基板面内のレジストパターンの線幅に基づいて，そのレジストパターンの線幅の複数の面内傾向成分を表すゼルニケ多項式のゼルニケ係数を算出し，前記複数の面内傾向成分を表すゼルニケ係数の変化量と温度補正値との相関を示す算出モデルを用いて，前記算出された複数のゼルニケ係数が零に近づくような熱処理板の各領域の温度補正値を算出し，前記算出された各温度補正値により前記熱処理板の各領域の温度を設定し，前記算出モデルは，前記熱処理板の各々の領域の温度を１℃上昇させた場合の前記複数の面内傾向成分の変動量をゼルニケ多項式のゼルニケ係数により表した行列式であって，前記面内傾向成分の数である行数と前記熱処理板の領域の数である列数を備えた行列式であることを特徴とする。

本発明によれば，最終的な基板の処理状態の基板面内の均一性が向上するので，歩留まりの向上が図られる。

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Ｕ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Ｕ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Ｕ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。

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９０，９１，ウェハＷを加熱する加熱装置９２，９３が下から順に４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９４が配置されている。

インターフェイス部４には，例えば図１に示すようにＸ方向に向けて延びる搬送路１００上を移動するウェハ搬送体１０１と，バッファカセット１０２が設けられている。ウェハ搬送体１０１は，上下移動可能でかつθ方向にも回転可能であり，インターフェイス部４に隣接した図示しない露光装置と，バッファカセット１０２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。

例えばカセットステーション２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１１０が設けられている。線幅測定装置１１０は，例えば電子ビームをウェハＷに照射し，ウェハＷ表面の画像を取得することによって，ウェハ面内のレジストパターンの線幅を測定できる。線幅測定装置１１０は，ウェハＷ面内の複数個所の線幅を測定できる。例えば線幅測定装置１１０は，図４に示すようにウェハＷを複数に分割した各ウェハ領域Ｗ_１〜Ｗ_５毎に複数の測定点Ｑで線幅を測定できる。このウェハ領域Ｗ_１〜Ｗ_５は，後述するＰＥＢ装置８４の熱板１４０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５に対応している。

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ウェハ処理が行われる。先ず，ウェハ搬送体７によって，カセット載置台５上のカセットＵから未処理のウェハＷが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によって加熱装置９２，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た後，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施される。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９４，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，インターフェイス部４のウェハ搬送体１０１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１０１によって例えばＰＥＢ装置８４に搬送され，ポストエクスポージャーベーキングが施された後，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Ｕ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。

次に，上述したＰＥＢ装置８４の構成について説明する。ＰＥＢ装置８４は，図５及び図６に示すように筐体１２０内に，ウェハＷを加熱処理する加熱部１２１と，ウェハＷを冷却処理する冷却部１２２を備えている。

加熱部１２１は，図５に示すように上側に位置して上下動自在な蓋体１３０と，下側に位置してその蓋体１３０と一体となって処理室Ｓを形成する熱板収容部１３１を備えている。

蓋体１３０は，中心部に向かって次第に高くなる略円錐状の形態を有し，頂上部には，排気部１３０ａが設けられている。処理室Ｓ内の雰囲気は，排気部１３０ａから均一に排気される。

熱板収容部１３１の中央には，ウェハＷを載置して加熱する熱処理板としての熱板１４０が設けられている。熱板１４０は，厚みのある略円盤形状を有している。

熱板１４０は，図７に示すように複数，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１４０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１４０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５には，給電により発熱するヒータ１４１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１４１の発熱量は，例えば温度制御装置１４２により調整されている。温度制御装置１４２は，各ヒータ１４１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１４２における温度設定は，例えば後述する温度設定装置１９０により行われる。

図５に示すように熱板１４０の下方には，ウェハＷを下方から支持して昇降させるための第１の昇降ピン１５０が設けられている。第１の昇降ピン１５０は，昇降駆動機構１５１により上下動できる。熱板１４０の中央部付近には，熱板１４０を厚み方向に貫通する貫通孔１５２が形成されている。第１の昇降ピン１５０は，熱板１４０の下方から上昇して貫通孔１５２を通過し，熱板１４０の上方に突出してウェハＷを支持できる。

熱板収容部１３１は，熱板１４０を収容して熱板１４０の外周部を保持する環状の保持部材１６０と，その保持部材１６０の外周を囲む略筒状のサポートリング１６１を有している。サポートリング１６１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１６１ａが形成されている。この吹き出し口１６１ａ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１６１の外方には，熱板収容部１３１の外周となる円筒状のケース１６２が設けられている。

加熱部１２１に隣接する冷却部１２２には，例えばウェハＷを載置して冷却する冷却板１７０が設けられている。冷却板１７０は，例えば図６に示すように略方形の平板形状を有し，加熱部１２１側の端面が円弧状に湾曲している。図５に示すように冷却板１７０の内部には，例えばペルチェ素子などの冷却部材１７０ａが内蔵されており，冷却板１７０を所定の設定温度に調整できる。

冷却板１７０は，加熱部１２１側に向かって延伸するレール１７１に取付けられている。冷却板１７０は，駆動部１７２によりレール１７１上を移動し，加熱部１２１側の熱板１４０の上方まで移動できる。

冷却板１７０には，例えば図６に示すようにＸ方向に沿った２本のスリット１７３が形成されている。スリット１７３は，冷却板１７０の加熱部１２１側の端面から冷却板１７０の中央部付近まで形成されている。このスリット１７３により，加熱部１２１側に移動した冷却板１７０と熱板１４０上に突出した第１の昇降ピン１５０との干渉が防止される。図５に示すように冷却部１２２内の冷却板１７０の下方には，第２の昇降ピン１７４が設けられている。第２の昇降ピン１７４は，昇降駆動部１７５によって昇降できる。第２の昇降ピン１７４は，冷却板１７０の下方から上昇してスリット１７３を通過し，冷却板１７０の上方に突出して，ウェハＷを支持できる。

図６に示すように冷却板１７０を挟んだ筐体１２０の両側面には，ウェハＷを搬入出するための搬入出口１８０が形成されている。

以上のように構成されたＰＥＢ装置８４では，先ず，搬入出口１８０からウェハＷが搬入され，冷却板１７０上に載置される。続いて冷却板１７０が移動して，ウェハＷが熱板１４０の上方に移動される。第１の昇降ピン１５０によって，ウェハＷが熱板１４０上に載置されて，ウェハＷが加熱される。そして，所定時間経過後，ウェハＷが再び熱板１４０から冷却板１７０に受け渡され冷却され，当該冷却板１７０から搬入出口１８０を通じてＰＥＢ装置８４の外部に搬出されて一連の熱処理が終了する。

次に，上記ＰＥＢ装置８４の熱板１４０の温度設定を行う温度設定装置１９０の構成について説明する。例えば温度設定装置１９０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，例えば図５及び図７に示すように熱板１４０の温度制御装置１４２に接続されている。

温度設定装置１９０は，例えば図８に示すように各種プログラムを実行する演算部２００と，例えば温度設定のための各種情報を入力する入力部２０１と，温度補正値を算出するための算出モデルＭなどの各種情報を格納するデータ格納部２０２と，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２０３と，熱板１４０の温度設定を変更するために温度制御装置１４２と通信する通信部２０４などを備えている。

例えばプログラム格納部２０３には，例えばレジストパターンのウェハ面内の線幅測定値から，その測定線幅の複数の面内傾向成分を表すゼルニケ（Ｚernike）多項式のゼルニケ係数を算出するプログラムＰ１が記憶されている。上記面内傾向成分は，ウェハ面内の測定線幅の面内傾向を特定の複数の成分に分解したものである。

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，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現し，そのウェハ面内の線幅傾向を円形の波面として捉える。そしてゼルニケ多項式を用いて，その線幅のウェハ面内のばらつき傾向（面内傾向）を，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に分解し，その各面内傾向成分の大きさがゼルニケ係数Ｚｎとして表される。

各面内傾向成分を示すゼルニケ係数Ｚｎは，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）
Ｚ１０（ｒ^３・ｃｏｓ３θ）
Ｚ１１（ｒ^３・ｓｉｎ３θ）
Ｚ１２（（４ｒ^４−３ｒ^２）・ｃｏｓ２θ）
Ｚ１３（（４ｒ^４−３ｒ^２）・ｓｉｎ２θ）
Ｚ１４（（１０ｒ^５−１２ｒ^３＋３ｒ）・ｃｏｓθ）
Ｚ１５（（１０ｒ^５−１２ｒ^３＋３ｒ）・ｓｉｎθ）
Ｚ１６（２０ｒ^６−３０ｒ^４＋１２ｒ^２−１）
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・

このゼルニケ多項式を用いることにより，図９に示すようにウェハ面内の線幅測定値を，線幅の種々の面内傾向成分を示す複数のゼルニケ係数Ｚｎに近似して分解できる。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，Ｚ１６は湾曲成分を示す。

データ格納部２０２には，例えば算出モデルＭが格納されている。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の変動量（各ゼルニケ係数の変化量）ΔＺと最適な温度補正値ΔＴとの相関を示し，次の関係式（１）
ΔＺ＝Ｍ・ΔＴ（１）
を満たしている。この算出モデルＭを用いて，ウェハ面内の測定線幅から算出されたゼルニケ係数Ｚｎから，温度補正値ΔＴを算出できる。なお，線幅の各面内傾向成分を除去するには，各ゼルニケ係数Ｚｎが零になればよいので，ゼルニケ係数の変化量ΔＺには，算出されたゼルニケ係数Ｚｚに−１を掛けたものがゼルニケ係数の補正量として入力される。

具体的には，算出モデルＭは，例えば図１０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，それらのウェハ面内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。

例えば算出モデルＭの第１列のＭ_ｉ，１（ｉ＝１〜ｎ）は，熱板１４０の熱板領域Ｒ_１を１℃上昇させた場合の各ゼルニケ係数の変動量を上から順に並べたものになる。第２列のＭ_ｉ，２（ｉ＝１〜ｎ）は，熱板１４０の熱板領域Ｒ_２を１℃上昇させた場合の各ゼルニケ係数の変動量を上から順に並べたものになる。同様に第３列のＭ_ｉ，３（ｉ＝１〜ｎ）は，熱板１４０の熱板領域Ｒ_３を１℃上昇させた場合，第４列のＭ_ｉ，４（ｉ＝１〜ｎ）は，熱板１４０の熱板領域Ｒ_４を１℃上昇させた場合，第５列のＭ_ｉ，５（ｉ＝１〜ｎ）は，熱板１４０の熱板領域Ｒ_５を１℃上昇させた場合の各ゼルニケ係数の変動量を上から順に並べたものになる。

プログラム格納部２０３には，例えば図８に示すように算出モデルＭの関係式（１）を用いて各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴを算出する算出プログラムＰ２や，算出された温度補正値ΔＴに基づいて，温度制御装置１４２の既存の温度設定を変更する設定変更プログラムＰ３などが格納されている。なお，温度設定装置１９０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１９０にインストールされたものであってもよい。

算出プログラムＰ２は，例えば線幅測定結果から求められたゼルニケ係数の補正量から，関係式（１）を用いて最適補正温度ΔＴを算出できる。この際，補正温度ΔＴは，関係式（１）の両辺に算出モデルＭの逆行列Ｍ^−１を掛けて，次式（２）
ΔＴ＝Ｍ^−１・ΔＺ（２）
とすることにより，ゼルニケ係数の変化量ΔＺから最適補正温度ΔＴを算出できる。

次に，以上のように構成された温度設定装置１９０による温度設定プロセスについて説明する。図１１は，かかる温度設定プロセスのフローを示す。

先ず，塗布現像処理システム１において一連のフォトリソグラフィー工程が行われたウェハＷが線幅測定装置１１０に搬送され，ウェハＷ上のレジストパターンの線幅が測定される（図１１の工程Ｓ１）。この際，ウェハ面内の複数の測定点Ｑの線幅が測定され，熱板１４０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５に対応する各ウェハ領域Ｗ_１〜Ｗ_５の線幅が求められる。

続いて，線幅測定装置１１０における線幅測定の結果が温度設定装置１９０に出力される。温度設定装置１９０では，例えば各ウェハ領域Ｗ_１〜Ｗ_５の線幅測定値，つまりウェハ面内の線幅測定値から，その複数の面内傾向成分を示すゼルニケ係数Ｚｎが算出される（図１１の工程Ｓ２）。続いて，その算出されたゼルニケ係数Ｚｎの補正量ΔＺ１〜ΔＺｎ（ゼルニケ係数Ｚｎ×−１）が，図１２に示すように関係式（１）のΔＺに代入され，算出モデルＭを用いて，各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の最適温度補正値ΔＴ（ΔＴ_１〜ΔＴ_５）が算出される（図１１の工程Ｓ３）。この計算により，例えば測定線幅によるゼルニケ係数Ｚｎが零になり，線幅の面内傾向成分がなくなるような温度補正値ΔＴ_１〜ΔＴ_５が算出される。

その後，各温度補正値ΔＴ_１〜ΔＴ_５の情報が通信部２０４から温度制御装置１４２に出力され，温度制御装置１４２における熱板１４０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値が変更され，新たな設定温度に設定される（図１１の工程Ｓ４）。

なお，これらの温度設定プロセスは，例えば温度設定装置１９０のプログラム格納部２０３に格納された各種プログラムを実行することにより実現される。

以上の実施の形態によれば，塗布現像処理システム１の一連のウェハ処理により形成されたウェハ面内の線幅が測定され，そのウェハ面内の線幅測定値からその各面内傾向成分を示す複数のゼルニケ係数Ｚｎが算出された。そして，ゼルニケ係数の変化量ΔＺと温度補正値ΔＴとの相関を示す算出モデルＭを用いて，線幅測定値から算出された前記ゼルニケ係数Ｚｎ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，その温度補正値ΔＴにより熱板１４０の温度設定が行われた。この場合，最終的な線幅の面内ばらつきがなくなるように各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正が行われるので，レジストパターンの線幅をウェハ面内において均一に形成することができる。また，ゼルニケ多項式のゼルニケ係数を用いているので，ウェハ面内の線幅のばらつき傾向を多数の面内傾向成分に分解し，熱板１４０の温度設定により改善し得る面内傾向成分を的確に把握しその面内傾向成分を除去できるので，最終的なウェハ面内の線幅の均一性を飛躍的に向上できる。特にＰＥＢ装置８４は，最終的な線幅に大きな影響を及ぼすので，ＰＥＢ装置８４の熱板１４０の温度をかかる方法により補正することの効果は非常に大きい。

以上の実施の形態における算出された各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴは，少なくともＰＥＢ装置８４における熱処理温度とレジスト液の種類の組み合わせにより定まる処理レシピ毎に設定されるようにしてもよい。つまり，熱処理温度又はレジスト液の種類のいずれかが異なる処理レシピに対しては，異なる算出モデルＭが用いられ，異なる温度補正値ΔＴが設定されるようにしてもよい。例えば図１３に示すように，加熱温度又はレジスト液が異なる処理レシピＨ（加熱温度Ｔ１，レジスト液Ｂ１），処理レシピＩ（加熱温度Ｔ１，レジスト液Ｂ２），処理レシピＪ（加熱温度Ｔ２，レジスト液Ｂ１），処理レシピＫ（加熱温度Ｔ２，レジスト液Ｂ２）が設定されている場合，それらの各処理レシピＨ〜Ｋ毎に，算出モデルＭ_１，Ｍ_２，Ｍ_３，Ｍ_４が設定され，各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値が算出され設定される。かかる場合，レジスト液が変更され，処理レシピが変更されても，当該処理レシピに応じた最適な温度でウェハＷが熱処理されるので，レジストパターンの線幅のウェハ面内の均一性を確保できる。

以上の実施の形態で記載した算出モデルＭは，例えば次の式（３）に示すようにレジスト液の種類に影響されるレジスト係数成分αと，レジスト液以外の他の処理条件に影響されるモデル成分Ｍｔに分離するようにしてもよい。
ΔＺ＝αＭｔ・ΔＴ（３）
ここでいうレジスト液以外の他の処理条件には，例えば処理温度，処理時間，処理装置の状態など線幅に影響を与えるものが含まれる。かかる場合，例えば処理レシピに従ってレジスト液の種類が変更される場合に，算出モデルＭのうちのレジスト係数成分αのみを変更すれば足りる。また，例えば処理温度などのレジスト液以外の他の処理条件が変更される場合には，算出モデルＭのモデル成分Ｍｔのみを変更すれば足りる。このようにレジスト液の変更や処理温度の変更などに柔軟かつ迅速に対応できる。

さらに，モデル成分Ｍｔは，次の式（４）に示すようにフォトリソグラフィー工程における露光処理条件に影響されるモデル成分Ｍｔ１と，露光処理条件以外の処理条件に影響されるモデル成分Ｍｔ２に分離するようにしてもよい。
ΔＺ＝αＭｔ１・Ｍｔ２・ΔＴ（４）
ここでいう露光処理条件は，例えば露光量（ドーズ量，フォーカス量），露光装置の状態などの線幅に影響を与えるものであり，露光処理条件以外の処理条件は，例えばＰＥＢ装置における加熱処理の加熱時間，加熱温度，ＰＥＢ装置の状態などの線幅に影響を与えるものである。かかる場合，例えば露光装置に不具合が発生した場合には，モデル成分Ｍｔ１のみを変更することにより，その不具合に対応できる。

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，温度設定された熱板１４０は，５つの領域に分割されていたが，その数は任意に選択できる。また，熱板１４０の分割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１４０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，ウェハ面内の線幅が均一になるように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がウェハ面内で均一になるように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パターンの線幅が均一になるように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が均一になるように各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。ウェハ面内の線幅の測定点を示す説明図である。ＰＥＢ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。ＰＥＢ装置の構成の概略を示す横断面の説明図である。ＰＥＢ装置の熱板の構成を示す平面図である。温度設定装置の構成を示すブロック図である。線幅測定値をゼルニケ多項式により複数の面内傾向成分に分解した様子を示す模式図である。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。各ゼルニケ係数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。算出モデルと温度補正値を処理レシピ毎に設定する場合の温度補正テーブルを示す表である。

符号の説明

１塗布現像処理システム
８４ＰＥＢ装置
１１０線幅測定装置
１４０熱板
１４２温度制御装置
１９０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
Ｚｎゼルニケ係数
Ｗウェハ

Claims

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，
前記熱処理を含み，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が終了した基板について基板面内のレジストパターンの線幅を測定する工程と，
前記基板面内のレジストパターンの線幅の測定値に基づいて，そのレジストパターンの線幅の複数の面内傾向成分を表すゼルニケ多項式のゼルニケ係数を算出する工程と，
前記複数の面内傾向成分を表すゼルニケ係数の変化量と温度補正値との相関を示す算出モデルを用いて，前記算出された複数のゼルニケ係数が零に近づくような熱処理板の各領域の温度補正値を算出する工程と，
算出された各温度補正値により前記熱処理板の各領域の温度を設定する工程と，を有し，
前記算出モデルは，前記熱処理板の各々の領域の温度を１℃上昇させた場合の前記複数の面内傾向成分の変動量をゼルニケ多項式のゼルニケ係数により表した行列式であって，前記面内傾向成分の数である行数と前記熱処理板の領域の数である列数を備えた行列式であることを特徴とする，熱処理板の温度設定方法。
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１に記載の熱処理板の温度設定方法。
前記算出モデルは，レジスト液によって定まる係数成分とレジスト液以外の他の処理条件によって定まるモデル成分に分離されてい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。
前記モデル成分は，フォトリソグラフィー工程における露光処理条件によって定まる第１のモデル成分と，露光処理条件以外の処理条件によって定まる第２のモデル成分にさらに分離されてい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。
前記各領域の温度補正値は，少なくとも熱処理温度とレジスト液の種類の組み合わせにより定まる処理レシピ毎に設定され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。
請求項１〜５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。
請求項１〜５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。
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，
前記熱処理を含み，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が終了した基板についての基板面内のレジストパターンの線幅に基づいて，そのレジストパターンの線幅の複数の面内傾向成分を表すゼルニケ多項式のゼルニケ係数を算出し，前記複数の面内傾向成分を表すゼルニケ係数の変化量と温度補正値との相関を示す算出モデルを用いて，前記算出された複数のゼルニケ係数が零に近づくような熱処理板の各領域の温度補正値を算出し，前記算出された各温度補正値により前記熱処理板の各領域の温度を設定し，
前記算出モデルは，前記熱処理板の各々の領域の温度を１℃上昇させた場合の前記複数の面内傾向成分の変動量をゼルニケ多項式のゼルニケ係数により表した行列式であって，前記面内傾向成分の数である行数と前記熱処理板の領域の数である列数を備えた行列式であることを特徴とする，熱処理板の温度設定装置。
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８に記載の熱処理板の温度設定装置。
前記算出モデルは，レジスト液によって定まる係数成分とレジスト液以外の他の処理条件によって定まるモデル成分に分離されていることを特徴とする，請求項８又は９に記載の熱処理板の温度設定装置。
前記モデル成分は，フォトリソグラフィー工程における露光処理条件によって定まる第１のモデル成分と，露光処理条件以外の処理条件によって定まる第２のモデル成分にさらに分離されてい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。
前記各領域の温度補正値は，少なくとも熱処理温度とレジスト液の種類の組み合わせにより定まる処理レシピ毎に設定されることを特徴とする，請求項８〜１１のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置。