JP4891139B2 - 熱処理板の温度設定方法、熱処理板の温度設定装置及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、熱処理板の温度設定方法、熱処理板の温度設定装置及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。

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、例えばウェハの加工膜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（露光後ベーク）、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、この一連のフォトリソグラフィー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。その後、ウェハはエッチング処理され、加工膜に所定のエッチングパターンが形成される。

例えば上述の露光後ベークなどの加熱処理は、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。

上述の加熱処理における熱処理温度は、例えば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、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、熱板に載置された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）。

しかし、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、実際には、十分にレジストパターンの線幅が均一に形成されなかった。そこで、実際に形成されるレジストパターンの線幅のウェハ面内の平均値が所定の目標線幅値に近づくように熱板の温度補正を行うことが提案されている（特許文献２参照）。

特開２００１−１４３８５０号公報 特開２００６−２２２３５４号公報

しかしながら、上述のようにレジストパターンの線幅のウェハ面内の平均値を所定の目標線幅に近づけるようにしても、エッチング処理後の最終的な加工膜の線幅がウェハ面内でばらつく場合がある。最終的な加工膜の線幅がばらつくと、結局所望の回路パターンが形成されない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、エッチング処理後のエッチングパターンの線幅などの状態を基板面内で均一に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、前記熱処理板における熱処理を含む一連のフォトリソグラフィー処理とその後のエッチング処理が終了した基板について、基板面内のエッチングパターンの線幅、側壁角度または膜厚を測定する工程と、基板面内のエッチングパターンの線幅、側壁角度または膜厚とフォトリソグラフィー処理後のレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚との第１の関数を用いて、前記基板面内のエッチングパターンの線幅、側壁角度または膜厚の測定結果から、基板面内のレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚を算出する工程と、レジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚の補正量と熱処理板の温度補正値との第２の関数を用いて、前記基板面内のレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚の算出結果から、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、前記第１の関数は、複数枚の基板毎に前記熱処理板の温度補正値を少しずつ変えた状態で、フォトリソグラフィー処理とエッチング処理が行なわれ、前記複数の基板毎に基板面内の複数の測定点について、それぞれ測定されたエッチングパターンの線幅、側壁角度または膜厚と、レジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚との関係から、前記複数の測定点のそれぞれについて求められ、前記第２の関数は、前記熱処理板の前記複数の領域の温度補正値を１℃上昇させた場合の基板面内のレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚の変動量から求められるものであることを特徴とする。

本発明によれば、エッチングパターンの状態の測定結果から、第１の関数と第２の関数を用いて、熱処理板の各領域の温度補正値が算出されて設定されるので、最終的に形成されるエッチングパターンの基板面内の均一性を向上できる。

前記第１の関数は、基板の中心からの距離が異なる複数点について求められていてもよい。

前記熱処理は、フォトリソグラフィー処理において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、前記熱処理板における熱処理を含む一連のフォトリソグラフィー処理とその後のエッチング処理が終了した基板について測定された基板面内のエッチングパターンの線幅、側壁角度または膜厚から、基板面内のエッチングパターンの線幅、側壁角度または膜厚とフォトリソグラフィー処理後のレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚との第１の関数を用いて、基板面内のレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚を算出し、さらにレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚の補正量と熱処理板の温度補正値との第２の関数を用いて、前記基板面内のレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚の算出結果から、熱処理板の各領域の温度補正値を算出し、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、前記第１の関数は、複数枚の基板毎に前記熱処理板の温度補正値を少しずつ変えた状態で、フォトリソグラフィー処理とエッチング処理が行なわれ、前記複数の基板毎に基板面内の複数の測定点について、それぞれ測定されたエッチングパターンの線幅、側壁角度または膜厚と、レジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚との関係から、前記複数の測定点のそれぞれについて求められ、前記第２の関数は、前記熱処理板の前記複数の領域の温度補正値を１℃上昇させた場合の基板面内のレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚の変動量から求められるものである、ことを特徴とする。

前記第１の関数は、基板の中心からの距離が異なる複数点について求められていてもよい。

前記熱処理板の温度設定装置において、前記熱処理は、フォトリソグラフィー処理において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は、上記熱処理板の温度設定方法を温度設定装置によって実行させるために、当該温度設定装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供される。

本発明によれば、エッチングパターンの基板面内の均一性が向上するので、歩留まりが向上する。

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外部から塗布現像処理システム１に対して複数枚のウェハＷをカセット単位で搬入出するためのカセットステーション２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備えた処理ステーション３と、処理ステーション３に隣接する図示しない露光装置との間でウェハＷの受け渡しを行う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１０が設けられ、当該カセット載置台１０には、複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置できる。カセットステーション２には、搬送路１１上をＸ方向に沿って移動可能なウェハ搬送装置１２が設けられている。ウェハ搬送装置１２は、カセットＣに収容されたウェハＷの配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり、カセットＣ内の複数枚のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。またウェハ搬送装置１２は、鉛直方向の軸周り（θ方向）に回転可能であり、後述する処理ステーション３の第３の処理装置群Ｇ３の各処理装置に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。

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側からインターフェイスステーション４側に向けて第１の処理装置群Ｇ１と、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側からインターフェイスステーション４側に向けて第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２０が設けられている。第１の搬送装置２０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２１が設けられている。第２の搬送装置２１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、例えばウェハＷ上にレジスト液を塗布するレジスト塗布装置３０〜３４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４０〜４４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５０、５１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、ウェハＷの加熱と冷却を行う熱処理装置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、及びウェハＷの加熱と冷却を行う熱処理装置６２〜６８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、ウェハＷを熱処理する複数の熱処理装置、例えばレジスト塗布処理後にウェハＷを加熱処理するプリベーク装置７０〜７４及び現像処理後にウェハＷを加熱処理するポストベーク装置７５〜７９が下から順に１０段に重ねられている。なお、上記プリベーク装置７０〜７４及びポストベーク装置７５〜７９は、例えばウェハＷを載置する加熱板と冷却板を有し、加熱と冷却の両方を行うことができる。

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、例えば露光後にウェハＷを加熱処理する露光後ベーク装置８０〜８９が下から順に１０段に重ねられている。露光後ベーク装置８０〜８９の構成については後述する。

図１に示すように第１の搬送装置２０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２１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処理装置９２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方向に延伸する搬送路１００上を移動するウェハ搬送装置１０１と、バッファカセット１０２が設けられている。ウェハ搬送装置１０１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４に隣接した露光装置と、バッファカセット１０２及び第５の処理装置群Ｇ５の各処理装置に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。

次に、上述した露光後ベーク装置８０〜８９の構成について説明する。例えば露光後ベーク装置８０は、図４に示すようにケーシング８０ａ内に、上側に位置して上下動自在な蓋体１３０と、下側に位置して蓋体１３０と一体となって処理室Ｋを形成する熱板収容部１３１を有している。

蓋体１３０は、下面が開口した略円筒形状を有している。蓋体１３０の上面中央部には、排気部１３０ａが設けられている。処理室Ｋ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の中央部には、熱処理板としての熱板１４０が設けられている。熱板１４０は、例えば略円盤状に形成されている。熱板１４０は、図５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４に示すように例えば熱板１４０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１５０が設けられている。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が形成されており、昇降ピン１５０は、熱板１４０の下方から上昇して貫通孔１５２を通過して、熱板１４０の上方に突出できる。

熱板収容部１３１は、例えば熱板１４０を収容して熱板１４０の外周部を支持する環状の支持部材１６０と、その支持部材１６０の外周を囲む略筒状のサポートリング１６１を備えている。

なお、露光後ベーク装置８０は、例えば熱板１４０の隣に図示しない冷却板を有し、この冷却板上にウェハＷを載置して冷却できる。したがって、露光後ベーク装置８０は、加熱と冷却の両方を行うことができる。

露光後ベーク装置８１〜８９の構成については、露光後ベーク装置８０と同様であるので説明を省略する。

例えば図１に示すように塗布現像処理システム１と同じクリーンルーム内には、フォトリソグラフィー処理後に加工膜をエッチング処理するエッチング処理装置１７０が設けられている。

さらに、クリーンルーム内には、ウェハＷの加工膜に形成されたエッチングパターンの線幅を測定する線幅測定装置１７１が設けられている。線幅測定装置１７１では、例えば図６に示すようにウェハ面内の複数の測定点Ｑ_１、Ｑ_２、Ｑ_３、Ｑ_４、Ｑ_５の線幅を測定できる。本実施の形態では、例えば各測定点Ｑ_１〜Ｑ_５は、熱板１４０の各領域Ｒ_１〜Ｒ_５に対応するようにウェハ面内の偏りなく配置されている。

上記塗布現像処理システム１では、次のようなフォトリソグラフィー処理が行われている。先ず、図１に示すウェハ搬送装置１２によって、カセット載置台１０上のカセットＣ内から未処理のウェハＷが一枚ずつ取り出され、処理ステーション３に搬送される。ウェハＷは、処理ステーション３の第３の処理装置群Ｇ３に属する熱処理装置６０に搬送され、所定温度に温度調節される。その後ウェハＷは、第１の搬送装置２０によって例えばアドヒージョン装置９０に搬送され、アドヒージョン処理される。その後ウェハＷは、第１の搬送装置２０によって例えばレジスト塗布装置３０に搬送され、ウェハＷの加工膜上にレジスト液が塗布されて、レジスト膜が形成される。

レジスト塗布処理後、ウェハＷは、第１の搬送装置２０によって例えばプリベーク装置７１に搬送され、プリベーク処理される。続いてウェハＷは、第２の搬送装置２１によって周辺露光装置９２に搬送されて、周辺露光処理が施される。その後、ウェハＷは、インターフェイスステーション４のウェハ搬送装置１０１によって図示しない露光装置に搬送され、露光される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送装置１０１によって処理ステーション３の例えば露光後ベーク装置８０に搬送される。

露光後ベーク装置８０に搬入後、ウェハＷは、予め上昇して待機していた第１の昇降ピン１５０に受け渡される。その後、昇降ピン１５０が下降して、図４に示すようにウェハＷが熱板１４０上に載置されて加熱される。このとき、熱板１４０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５は、各々所定の温度に設定されており、ウェハ面内が所定の温度で加熱される。こうして、ウェハＷが所定時間加熱処理される。所定時間経過後、ウェハＷが熱板１４０から昇降ピン１５０により上昇され、ウェハＷの加熱処理が終了する。

露光後ベーク装置８０の加熱処理が終了した後、ウェハＷは、第２の搬送装置２１によって現像処理装置４０に搬送され、ウェハＷ上のレジスト膜が現像される。現像後、ウェハＷは、第２の搬送装置２１によってポストベーク装置７５に搬送されポストベーク処理される。その後ウェハＷは、第１の搬送装置２０によってトランジション装置６１に搬送され、ウェハ搬送装置１２によってカセットＣに戻されて、一連のフォトリソグラフィー処理が終了する。

その後、ウェハＷは、エッチング処理装置１７０に搬送され、レジストパターンをマスクとして下地の加工膜がエッチングされる。こうして、ウェハＷの加工膜にエッチングパターンが形成される。

ここで、上記露光後ベーク装置８０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１に示すように塗布現像処理システム１のカセットステーション２に設けられている。

温度設定装置１９０は、例えば図７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第１の関数としての関係式ｆｎ、第２の関数としての関係モデルＪ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。

例えばデータ格納部２０２には、エッチングパターンの線幅とレジストパターンの線幅との相関を示す複数の関係式ｆｎ（ｎ＝１、２、３、４、５）が記憶されている。関係式ｆｎは、例えば線幅測定装置１７１によるウェハ面内の測定点Ｑ_１〜Ｑ_５毎に求められ、例えば図８に示すような一次関数で表されている。

関係式ｆｎは、例えば次のように作成されている。例えば図９に示すように複数枚のウェハＷ_１〜Ｗ_ｋについて、ウェハ毎に熱板１４０の温度補正値（温度オフセット値）を少しずつ変えた状態で、フォトリソグラフィー処理とエッチング処理が行われ、各測定点Ｑ_１〜Ｑ_５のエッチングパターンの線幅とレジストパターンの線幅が測定される。次に各測定点Ｑ_１〜Ｑ_５毎にそれぞれ、図８に示すようにウェハＷ_１〜Ｗ_ｋのエッチングパターンの線幅とレジストパターンの線幅との関係がグラフ上にプロットされ散布図が作成される。そしてその散布図から、例えば最小二乗法を用いて一次関数の近似直線が作成されて、この近似直線が関係式ｆｎとされる。こうして、測定点Ｑ_１については、関係式ｆ１、測定点Ｑ_２については関係式ｆ２、測定点Ｑ_３については関係式ｆ３、測定点Ｑ_４については、関係式ｆ４、測定点Ｑ_５については関係式ｆ５が作成される。

また、例えばデータ格納部２０２には、レジストパターンの線幅の補正量と熱板１４０の温度補正値との関係モデルＪが記憶されている。関係モデルＪは、例えばレジストパターンのウェハ面内の線幅の目標補正量ΔＣＤと各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴとの相関を示し、次の関係式（１）
ΔＣＤ＝Ｊ・ΔＴ （１）
を満たしている。

具体的には、関係モデルＪは、例えば１℃あたりに変動する線幅の面内ばらつきを示す所定の係数を用いて表された、図１０に示すようなｎ行×ｍ列の行列である。

関係モデルＪは、例えば次のように作成されている。例えばウェハＷについて、熱板１４０の一つの熱板領域の温度設定を現状の設定から１℃上昇させた状態でフォトリソグラフィー処理が行われ、その結果形成されたウェハ面内のレジストパターンの線幅が測定される。この線幅測定は、各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５についてそれぞれ行われ、全部で６回の線幅測定が行われる。これらの線幅測定により、各熱板領域の温度設定を１℃上昇させた場合の、ウェハ面内のレジストパターンの線幅変動量が検出される。このウェハ面内の線幅変動量は、例えば図１１に示すようにｘ、ｙの２次元面内の等高線状の曲面として捉えられ、この曲面を多項式関数で表し、その多項式関数の係数ｊｋを関係モデルＪの行列の要素とする。

プログラム格納部２０３には、例えば関係式ｆｎを用いて、エッチングパターンのウェハ面内の測定線幅をレジストパターンのウェハ面内の線幅に換算する換算プログラムＰ１や、関係モデルＪを用いて、レジストパターンのウェハ面内の線幅換算結果から、熱板１４０の各熱板領域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、これらの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。

例えば換算プログラムＰ１は、例えばウェハ面内の各測定点Ｑ_１〜Ｑ_５の測定線幅値を関係式ｆｎを用いてレジストパターンの線幅に換算する。

例えば算出プログラムＰ２は、例えば換算プログラムＰ１により求められたレジストパターンの線幅換算結果から、必要な線幅補正量ΔＣＤを求める。例えばウェハ面内の換算線幅を多項式関数で表し、その多項式関数の係数ｊｋを求め、その係数ｊｋが零になるように係数ｊｋに−１を掛けたものを線幅補正量ΔＣＤとする。そして、算出プログラムＰ２は、線幅補正量ΔＣＤから、関係モデルＪを用いて各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の補正温度値ΔＴを算出できる。この際、補正温度値ΔＴは、関係式（１）を変形した次式（２）
ΔＴ＝Ｊ^−１・ΔＣＤ （２）
により、線幅補正量ΔＣＤから補正温度値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１２は、かかる温度設定プロセスの主な工程を示すフロー図である。

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処理が行われ、その後エッチング処理装置１７０においてエッチング処理が行われたウェハＷが、線幅測定装置１７１に搬入される。その線幅測定装置１７１では、ウェハＷの加工膜に形成されているエッチングパターンの線幅が測定される（図１２の工程Ｓ１）。この際、例えば図６に示したウェハ面内の複数の測定点Ｑ_１〜Ｑ_５の線幅が測定され、例えば熱板１４０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５に対応するウェハＷの全面に亘る線幅が求められる。

続いて、エッチングパターンの各測定点Ｑ_１〜Ｑ_５の線幅測定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、関係式ｆｎを用いて、エッチングパターンのウェハ面内の測定線幅がレジストパターンのウェハ面内の線幅に換算される（図１２の工程Ｓ２）。このとき、各測定点Ｑ_１〜Ｑ_５の線幅測定値がそれぞれ対応する関係式ｆ_１〜ｆ_５を用いてレジストパターンの線幅に換算される。

次に、温度設定装置１９０では、例えばレジストパターンのウェハ面内の線幅換算結果から、ウェハ面内の線幅のばらつきを多項式関数で表したときの係数ｊｋが算出される（図１２の工程Ｓ３）。この係数ｊｋは、エッチングパターンの線幅測定結果から換算されたレジストパターンの線幅から算出されたものであるので、間接的にエッチングパターンの測定線幅における面内ばらつきを示し、これを零にすることによりエッチングパターンのウェハ面内の線幅のばらつきをなくすことができる。それ故、係数ｊｋに−１を掛けた線幅補正量ΔＣＤが目標補正量として算出される。そして、これらの線幅補正量ΔＣＤが、関係式（２）に代入され、関係モデルＪを用いて、各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴ（ΔＴ_１〜ΔＴ_５）が算出される（図１２の工程Ｓ４）。この計算により、例えば係数ｊｋが零になってエッチングパターンの線幅の面内ばらつき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１２の工程Ｓ５）。

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、一連のフォトリソグラフィー処理とエッチング処理が終了したウェハＷについて、ウェハ面内のエッチングパターンの線幅が測定され、予め求められている関係式ｆｎを用いて、エッチングパターンのウェハ面内の測定線幅がレジストパターンのウェハ面内の線幅に換算される。そして、関係モデルＪを用いて、レジストパターンのウェハ面内の線幅換算結果から、露光後ベーク装置８０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値ΔＴが算出される。そして、当該温度補正値ΔＴにより、熱板１４０の各領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度設定が変更される。かかる場合、予め求められているエッチングパターンの線幅とレジストパターンの線幅の関数と、レジストパターンの線幅補正量ΔＣＤと温度補正値ΔＴの関数を用いて、エッチング結果に基づいて露光後ベークの温度設定が行われるので、最終的なエッチング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、関係式ｆｎは、ウェハ面内の複数の測定点Ｑ_１〜Ｑ_５について当該測定点Ｑ_１〜Ｑ_５毎に求められたので、ウェハ面内の線幅のばらつきをより正確に把握し、そのばらつきを低減することができる。また、複数枚のウェハＷ１〜Ｗｋについて異なる温度補正値を設定し、その各設定毎に処理後のエッチングパターンの線幅とレジストパターンの線幅を測定し、図８に示すようにそれらの測定結果を散布図として示し、その散布図から各関係式ｆｎが求められたので、比較的簡単で精度の高い関係式を求めることができる。

また、フォトリソグラフィー処理の露光後ベークの温度は、最終的なエッチングパターンの線幅に大きな影響を与えるので、露光後ベーク装置８０の熱板１４０の温度をかかる方法により設定することにより、エッチングパターンの線幅を厳密に制御してウェハ面内の均一性を向上できる。

以上の実施の形態では、関係式ｆｎが、ウェハ面内の偏りがない複数点について求められていたが、関係式ｆｎは、ウェハＷの中心からの距離が異なる複数点について求められるようにしてもよい。例えば図１３に示すように線幅の測定点Ｑ_１、Ｑ_２、Ｑ_３がウェハＷの中心部と、その中心部を円心とする同心円上に配置され、中心部の測定点Ｑ_１と各円周の測定点Ｑ_２、Ｑ_３毎に、関係式ｆｎ（ｆ１、ｆ２、ｆ３）を求めるようにしてもよい。例えばエッチングパターンの線幅が、ウェハＷの中心に対して点対称的にばらつく場合、つまりウェハＷの径方向に向けてのみ線幅がばらつくような場合には、同一円周上のエッチングパターンの線幅とレジストパターンの線幅の関係は等しくなる。このような場合、ウェハＷの中心からの距離が異なる測定点毎に関係式ｆｎを求めて、その関係式ｆｎを用いてレジストパターンの線幅に換算することにより、ウェハ面内の線幅のばらつきを十分に把握できる。したがって、より少ない数の関係式ｆｎを用いて、最終的に温度補正値ΔＴを求めることができる。したがって、より簡単な計算で温度補正値ΔＴを求めることができる。

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。

例えば以上の実施の形態では、図８に示したようにエッチングパターンの線幅とレジストパターンの線幅の複数の測定結果から、一次関数の関係式ｆｎを作成していたが、二次関数、三次関数の他の次数の関数で関係式ｆｎを作成してもよい。この場合、例えば図８に示したようなエッチングパターンの線幅とレジストパターンの複数の線幅測定結果（散布図）から、近似する関数の次数を、規定の決定係数を用いて決定し、その次数の関数の関係式ｆｎを作成してもよい。かかる場合、より正確な関係式ｆｎを作成できるので、それによってより正確な温度補正値ΔＴが求められ、エッチングパターンの線幅をより均一にすることができる。

また、以上の実施の形態では、関係モデルＪの関数を用いて温度補正値ΔＴを算出していたが、レジストパターンの線幅補正量ΔＣＤと熱板１４０の温度補正値ΔＴとの関数であれば、他の関数であってもよい。

また、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。上述の実施の形態では、ウェハ面内の５つの点について関係式ｆｎを作成していたが、その数は任意に選択できる。

上記実施の形態では、エッチングパターンのウェハ面内の線幅に基づいて、露光後ベーク装置８０の熱板１４０の温度設定を行う例であったが、プリベークやポストベークなどの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、エッチングパターンの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、線幅以外の他の状態、例えばエッチングパターンの溝の側壁角度（サイドウォールアングル）やエッチングパターンの膜厚がウェハ面内で均一になるように熱処理板の温度設定を行うようにしてもよい。この場合、例えば線幅測定装置１７１に、スキャトロメトリ（Scatterometry）法を用いてエッチングパターンの寸法を測定する光学式表面形状測定計を用いる。そして、当該光学式表面形状測定計により、エッチングパターンのウェハ面内のサイドウォールアングルや膜厚を測定し、それらがウェハ面内で均一になるようにプリベーク装置の熱板の温度設定を行うようにしてもよい。また、エッチングパターンの測定結果から、線幅が均一になるように露光後ベーク装置の熱板の温度設定を行いつつ、さらにサイドウォールアングルや膜厚が均一になるようにプリベーク装置の熱板の温度設定を行うようにしてもよい。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。 露光後ベーク装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 露光後ベーク装置の熱板の構成を示す平面図である。 ウェハ面内の線幅の測定点を示す説明図である。 温度設定装置の構成を示すブロック図である。 エッチングパターンの線幅とレジストパターンの線幅の関係式を示すグラフである。 関係式を作成するための線幅が測定される複数枚のウェハを示す説明図である。 関係モデルの一般式を示す説明図である。 ウェハ面内の線幅のばらつきを等高線状に示す模式図である。 温度設定プロセスを示すフロー図である。 ウェハの中心から距離の異なる複数の測定点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
８０ 露光後ベーク装置
１７０ エッチング処理装置
１７１ 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
Ｑ_１〜Ｑ_５ 測定点
ｆｎ 関係式
Ｊ 関係モデル
Ｗ ウェハ

Claims (7)

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、
   前記熱処理板における熱処理を含む一連のフォトリソグラフィー処理とその後のエッチング処理が終了した基板について、基板面内のエッチングパターンの線幅、側壁角度または膜厚を測定する工程と、
   基板面内のエッチングパターンの線幅、側壁角度または膜厚とフォトリソグラフィー処理後のレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚との第１の関数を用いて、前記基板面内のエッチングパターンの線幅、側壁角度または膜厚の測定結果から、基板面内のレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚を算出する工程と、
   レジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚の補正量と熱処理板の温度補正値との第２の関数を用いて、前記基板面内のレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚の算出結果から、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、
   前記第１の関数は、複数枚の基板毎に前記熱処理板の温度補正値を少しずつ変えた状態で、フォトリソグラフィー処理とエッチング処理が行なわれ、前記複数の基板毎に基板面内の複数の測定点について、それぞれ測定されたエッチングパターンの線幅、側壁角度または膜厚と、レジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚との関係から、前記複数の測定点のそれぞれについて求められ、
   前記第２の関数は、前記熱処理板の前記複数の領域の温度補正値を１℃上昇させた場合の基板面内のレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚の変動量から求められるものであることを特徴とする、熱処理板の温度設定方法。
2. 前記第１の関数は、基板の中心からの距離が異なる複数点について求められてい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. 前記熱処理は、フォトリソグラフィー処理において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または２のいずれかに記載の熱処理板の温度設定方法。
4. 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、
   前記熱処理板における熱処理を含む一連のフォトリソグラフィー処理とその後のエッチング処理が終了した基板について測定された基板面内のエッチングパターンの線幅、側壁角度または膜厚から、基板面内のエッチングパターンの線幅、側壁角度または膜厚とフォトリソグラフィー処理後のレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚との第１の関数を用いて、基板面内のレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚を算出し、さらにレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚の補正量と熱処理板の温度補正値との第２の関数を用いて、前記基板面内のレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚の算出結果から、熱処理板の各領域の温度補正値を算出し、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、
   前記第１の関数は、複数枚の基板毎に前記熱処理板の温度補正値を少しずつ変えた状態で、フォトリソグラフィー処理とエッチング処理が行なわれ、前記複数の基板毎に基板面内の複数の測定点について、それぞれ測定されたエッチングパターンの線幅、側壁角度または膜厚と、レジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚との関係から、前記複数の測定点のそれぞれについて求められ、
   前記第２の関数は、前記熱処理板の前記複数の領域の温度補正値を１℃上昇させた場合の基板面内のレジストパターンの線幅、側壁角度または膜厚の変動量から求められるものである、
   ことを特徴とする、熱処理板の温度設定装置。
5. 前記第１の関数は、基板の中心からの距離が異なる複数点について求められていることを特徴とする、請求項４に記載の熱処理板の温度設定装置。
6. 前記熱処理は、フォトリソグラフィー処理において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４または５のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置。
7. 請求項１〜３のいずれかに記載の熱処理板の温度設定方法を温度設定装置によって実行させるために、当該温度設定装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

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