JP4954693B2 - 基板の処理方法、基板の処理システム及び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 - Google Patents

Description

本発明は、基板の処理方法、基板の処理システム及び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に関する。

例えば半導体デバイスの製造プロセスでは、ウェハ上の特定の被加工膜に所定のパターンを形成するパターニング処理が行われる。被加工膜のパターニング処理では、例えばフォトリソグラフィー技術を用いて、ウェハ上の被加工膜の上層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、ウェハ表面のレジスト膜に所定パターンの光を照射してレジスト膜を露光する露光処理、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加熱処理（露光後ベーク）、加熱されたレジスト膜を現像する現像処理、現像処理後にウェハを加熱する加熱処理（ポストベーク）等が順次行われて、ウェハ表面のレジスト膜に所定のレジストパターンが形成される。その後、例えばレジストパターンをマスクとして被加工膜がエッチングされ、その後レジストパターンが除去されて、被加工膜に所定のパターンが形成されている。

より微細なパターンを形成して半導体デバイスの微細化を図るため、従来から上記パターニング処理における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のみでは、例えば３２ｎｍや４５ｎｍレベルの微細な半導体デバイスを形成するのは技術的に難しい。そこで、例えばウェハ表面の同じ層の被加工膜に複数回のパターニングを行うことにより、より微細なパターンを形成し、半導体デバイスの微細化を図ることが提案されている（特許文献１参照）。

特開平７-１４７２１９号公報

上記パターニング処理における加熱処理、例えば露光後ベークは、通常露光後ベーク装置において行われ、所定温度に調整された熱板上にウェハを載置することによって行われている。

ところで、露光後ベークにおける加熱温度は、最終的なパターンの寸法に大きな影響を与えるため、露光後ベーク装置の熱板の温度は、載置面内で均一になるように制御されている。しかしながら、熱板自体の性能や周辺の環境等の影響により、現実的には、僅かながら熱板面内に一定の傾向を有する温度斑が生じている。このため、熱板により処理されたウェハのパターンには、ウェハ面内において、熱板の温度斑の傾向に応じた一定の寸法斑が現れる。つまり、熱板の温度傾向に応じて、ウェハ面内のパターンには、例えば図１４の（Ｉ）に示すように相対的に線幅が太くなる部分Ｒ１と細くなる部分Ｒ２ができる。

上述のように同じ層の被加工膜に複数回のパターニングを行う場合には、各パターニング毎に、露光後ベークが行われ、その都度ウェハが露光後ベーク装置に搬送されるので、各パターンニング相互間で、熱板に対するウェハの載置位置が例えば回転方向にずれることがある。ウェハの載置位置がずれると、上述のウェハ面内のパターンの寸法斑もずれるため、複数回のパターニングにおいて、各パターニングにおける異なる寸法斑が重ねられて、最終的なパターンが形成される。この結果、ウェハ上に所望の寸法のパターンが形成されなくなり、また、ウェハ面内のパターンの寸法が不均一になる。

例えば図１４の（Ｉ）に示すウェハＷのように１回目のパターニングにおいて線幅が比較的太くなる部分Ｒ１に、２回目のパターニングにおいて線幅が比較的細くなる部分が重ねられると、図１４の（ＩＩ）に示すように最終的なパターンの線幅が太くなる。一方、図１４の（Ｉ）に示すように１回目のパターニングにおいて線幅が比較的細くなる部分Ｒ２に、２回目のパターニングにおいて線幅が比較的太くなる部分が重ねられると、図１４の（ＩＩ）に示すように最終的なパターンの線幅が細くなる。このように、最終的に所望の線幅を有するパターンが形成されず、また、ウェハ面内の線幅もばらつく。したがって、従来の複数回のパターニングを行う方法では、最終的に所望の寸法のパターンを形成し、またウェハ面内のパターン寸法の均一性を確保することが難しかった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、複数回のパターニングを行う場合であっても、ウェハなどの基板上に最終的に所望の寸法のパターンを形成し、また基板面内のパターン寸法の均一性を確保することをその目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，基板表面の同じ層に位置する被加工膜に対し複数回の露光処理を施してパターニングを行う基板の処理方法であって，各回のパターニングにおいて，露光処理後の基板を熱処理板上に載置して基板を熱処理する熱処理工程を有し，前記熱処理工程における熱処理は，露光処理後であって現像処理前に行われる加熱処理，又は現像処理後の加熱処理の少なくともいずれかであり，１回目のパターニングの熱処理工程時に，前記熱処理板上に載置される基板の位置を検出し，その１回目のパターニング時の熱処理板上の基板の位置の検出結果に基づいて，１回目のパターニングの前記熱処理工程において前記熱処理板上に載置される基板の当該熱処理板に対する位置と，前記１回目のパターニングが終了した基板への２回目以降のパターニングの前記熱処理工程における，前記熱処理板上に載置される基板の当該熱処理板に対する位置と，を合わせることを特徴とする。なお，「熱処理板に対する基板の位置」には，熱処理板上の基板の回転方向（θ方向）の位置，又は水平方向（Ｘ−Ｙ方向）の位置の少なくともいずれかが含まれる。

本発明によれば、１回目のパターニングの熱処理板上の基板の位置に、２回目以降のパターニングの熱処理板上の基板に位置が合わせられるので、複数回のパターニングにおいて基板が常に熱処理板上の同じ位置に載置されて熱処理される。この結果、複数回のパターニングにおいて、寸法の一定の面内傾向を有するパターンが同じ位置に重ねて形成されるので、最終的に所望の寸法のパターンが形成される。また、基板面内のパターン寸法の均一性が確保できる。

前記２回目以降のパターニング時の熱処理板上の基板の位置合わせは、熱処理板上に載置される直前の基板を位置合わせ装置に搬送し、その位置合わせ装置において行われてもよい。

前記２回目以降のパターニング時の熱処理板上の基板の位置合わせは、熱処理板の位置を調整することにより行われてもよい。

前記２回目以降のパターニングの熱処理工程の熱処理板には、１回目のパターニングの熱処理工程の熱処理板と同じものが用いられてもよい。

また，別の観点による本発明は，基板表面の同じ層に位置する被加工膜に対し複数回の露光処理を施してパターニングを行う基板の処理システムであって，各回のパターニングにおいて，露光処理後の基板を載置して熱処理を行う熱処理板と，１回目のパターニングの熱処理時に，熱処理板上の基板の位置を検出するための検出部材と，前記検出部材における検出結果に基づいて，１回目のパターニングの熱処理において前記熱処理板上に載置される基板の，当該熱処理板に対する位置と，前記１回目のパターニングが終了した基板への２回目以降のパターニングの熱処理において前記熱処理板上に載置される基板の，当該熱処理板に対する位置とを合わせる位置合わせ機構と，を有し，前記熱処理は，パターニングにおける露光処理後であって現像処理前に行われる加熱処理，又は現像処理後の加熱処理の少なくともいずれかであることを特徴とする。

前記位置合わせ機構は、２回目以降のパターニング時に熱処理板上に載置される直前の基板を位置合わせする位置合わせ装置を有し、前記位置合わせ装置は、基板を保持する保持部材と、前記保持部材に保持された基板の位置を検出するための検出部材と、前記検出部材による検出結果に基づいて、前記保持部材を動かして基板の位置を調整する駆動機構とを有していてもよい。

前記位置合わせ機構は、２回目以降のパターニング時に用いられる熱処理板を動かして熱処理板の位置調整を行う駆動機構を有していてもよい。

前記２回目以降のパターニングの熱処理の熱処理板には、１回目のパターニングの熱処理の熱処理板と同じものが用いられてもよい。

さらに，別の観点による本発明は，基板表面の同じ層に位置する被加工膜に対し複数回のパターニングを行う基板の処理システムであって，各回のパターニングにおいて基板を載置して熱処理を行う熱処理板と，前記熱処理板の厚み方向に貫通し，かつ前記熱処理板の中心と同心円の円弧状に形成された貫通孔を挿通する昇降ピンと，１回目のパターニングの熱処理において基板が熱処理板上に載置されたときの当該熱処理板に対する基板の位置に，２回目以降のパターニングの熱処理において基板が熱処理板上に載置されたときの当該熱処理板に対する基板の位置を合わせるように，２回目以降のパターニング時に用いられる熱処理板を回転方向に動かす位置合わせ機構と，を有ることを特徴とする。

別の観点による本発明によれば、基板表面の同じ層に位置する被加工膜に対し複数回のパターニングを行う基板の処理システムを制御するコンピュータに上記基板の処理方法を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。

本発明によれば、複数回のパターニングにより基板上の被加工膜に所望の寸法のパターンを形成できるので、半導体デバイスの微細化を促進できる。

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の処理システムとしての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露光装置（図示せず）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では、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２には、搬送路６上をＸ方向に沿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７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もウェハ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、ウェハＷの温度を調整する温調装置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、温調装置６２〜６４及びウェハＷを加熱処理する加熱処理装置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には、例えば温調装置７０、レジスト塗布処理後のウェハＷの加熱処理（プリベーク）を行うプリベーク装置７１〜７４及び現像処理後のウェハＷの加熱処理（ポストベーク）を行うポストベーク装置７５〜７９が下から順に１０段に重ねられている。

第５の処理装置群Ｇ５には、例えば温調装置８０〜８２、ウェハＷの位置合わせを行う位置合わせ装置８３〜８５及び露光処理後のウェハＷの加熱処理（露光後ベーク）を行う露光後ベーク装置８６〜８９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方向に向けて延伸する搬送路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、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の各装置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、塗布現像処理システム１の上述の各処理装置やウェハ搬送体、搬送装置などの動作を制御して、ウェハＷ上の被加工膜に対するパターン形成処理を行う主制御部１１０が設けられている。主制御部１１０は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、例えばメモリに記憶されたプログラムを実行することによって、塗布現像処理システム１におけるパターン形成処理を実現できる。なお、塗布現像処理システム１におけるパターン形成処理を実現するための各種プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なＣＤなどの記録媒体Ｈに記録されていたものであって、その記録媒体Ｈから主制御部１１０にインストールされたものであってもよい。

次に、上述した露光後ベーク装置８６〜８９の構成について説明する。例えば露光後ベーク装置８６は、図４に示すようにケーシング８６ａ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の内部には、給電により発熱するヒータ１４１が内蔵されており、熱板１４０を所定の温度に加熱できる。

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。

また、露光後ベーク装置８６内には、熱板１４０上のウェハＷのノッチ部を検出するＣＣＤセンサなどの検出部材１６５が設けられている。検出部材１６５は、例えば蓋体１３０の内側の天井面に取り付けられている。検出部材１６５によるウェハＷのノッチ部の検出結果は、例えば主制御部１１０に出力できる。

なお、露光後ベーク装置８７〜８９の構成については、上記露光後ベーク装置８６と同様であるので説明を省略する。

次に、上述の位置合わせ装置８３〜８５の構成について説明する。例えば位置合わせ装置８３は、図５に示すようにケーシング８３ａ内に、ウェハＷを保持する保持部材１７０を備えている。保持部材１７０は、例えば上面が水平に形成され、当該上面には、例えばウェハＷを吸引するための図示しない吸引口が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷを保持部材１７０の上面に吸着保持できる。

保持部材１７０の下方には、保持部材１７０を回転させる駆動機構としての回転駆動機構１７１が設けられている。回転駆動機構１７１は、例えばサーボモータなどの回転駆動部１７２や、その電源１７３などを備えている。回転駆動部１７２は、例えば主制御部１１０からの指示信号により保持部材１７０を所定角度回転させることができる。

保持部材１７０に保持されたウェハＷの上方には、ウェハＷのノッチ部を検出するＣＣＤセンサなどの検出部材１７４が設けられている。検出部材１７４によるウェハＷのノッチ部の検出結果は、例えば主制御部１１０に出力できる。主制御部１１０は、この検出部材１７４によるウェハＷのノッチ部の検出結果と前記検出部材１６５によるウェハＷのノッチ部の検出結果に基づいて、回転駆動部１７２の動作を制御して、保持部材１７０上のウェハＷを回転させてウェハＷの位置を調整することができる。

なお、位置合わせ装置８４、８５の構成については、上記位置合わせ装置８３と同様であるので説明を省略する。

次に、上述の塗布現像処理システム１を用いて行われるウェハＷ上の被加工膜に対するパターン形成プロセスについて説明する。図６は、このパターン形成プロセスのフロー図である。なお、この実施の形態においては、例えば図７（ａ）に示すように予めウェハＷの表面に有機下層膜などの下層膜Ｅが形成され、その上層の被加工膜としてのＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）膜Ｆが形成されており、このＳＯＧ膜Ｆに対し合計２回のパターニングを行う場合を例に採って説明する。

先ず、１回目パターニングが開始され（図６のＳ１）、図１に示すカセットＣ内のウェハＷが、ウェハ搬送体７によって一枚ずつ取り出され、処理ステーション３の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調装置６０に搬送される。ウェハＷは、温調装置６０において温度調節された後、第１の搬送装置１０によってレジスト塗布装置２０に搬送される。レジスト塗布装置２０では、例えばウェハＷの表面にレジスト液が塗布されて、例えば図７（ｂ）に示すように１回目のレジスト膜Ｒ１が形成される。

１回目のレジスト膜Ｒ１が形成されたウェハＷは、第１の搬送装置１０によって例えばプリベーク装置７１に搬送され、プリベークが施された後、第２の搬送装置１１によって周辺露光装置９２、温調装置８２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、インターフェイスステーション４のウェハ搬送体１０１によって露光装置に搬送され、ウェハＷのレジスト膜Ｒ１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８６に搬送される。

図４に示す露光後ベーク装置８６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１５０に受け渡される。次に、蓋体１３０が下降して処理室Ｋが形成され、その後、昇降ピン１５０が下降してウェハＷが熱板１４０上に載置される。こうしてウェハＷが熱板１４０により加熱され、１回目の露光後ベークが行われる。例えばこのとき、検出部材１６５により、図８に示すようなウェハＷのノッチ部Ｎが検出され、このウェハＷのノッチ部Ｎの位置情報は、主制御部１１０に出力される。主制御部１１０では、そのノッチ部Ｎの位置から熱板１４０上のウェハＷの位置Ｐ１が検出されて（図６のＳ２）、記憶される。

ウェハＷは、熱板１４０上で所定時間加熱された後、昇降ピン１５０によって上昇され、ウェハＷの加熱が終了する。その後ウェハＷは、昇降ピン１５０から第２の搬送装置１１に受け渡され、露光後ベーク装置８６から搬出される。

露光後ベークが終了したウェハＷは、例えば第２の搬送装置１１によって温調装置７０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において、ウェハＷ上のレジスト膜Ｒ１が現像され、図７（ｃ）に示すようにウェハＷ上にレジストパターンＫ１が形成される。その後ウェハＷは、例えば第２の搬送装置１１によってポストベーク装置７５に搬送され、ポストベークが施され、その後、第１の搬送装置１０によって温調装置６２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７によってカセットステーション２のカセットＣに戻される。カセットＣに戻されたウェハＷは、例えば図示しないエッチング装置によりレジストパターンＫ１をマスクとして被加工膜のＳＯＧ膜Ｆがエッチングされ、その後図示しないレジスト剥離装置により不要なレジストパターンＫ１が剥離される。こうして１回目のパターニングが終了し、図７（ｄ）に示すようにウェハＷ上のＳＯＧ膜ＦにパターンＢ１が形成される。

次にウェハＷは、例えば再びカセットＣに収容され、２回目のパターニングが開始される（図６のＳ３）。２回目のパターニングは、1回目のパターニングと同様、先ずウェハＷがウェハ搬送体７によって処理ステーション３に搬送され、その後レジスト塗布装置２１に搬送されて、図９（ａ）に示すようにウェハＷのＳＯＧ膜Ｆ上に２回目のレジスト膜Ｒ２が形成される。その後ウェハＷは、プリベーク装置８７、露光装置等に順に搬送される。露光装置においては、ウェハＷ上のレジスト膜Ｒ２が所定のパターンに露光される。露光の終了したウェハＷは、ウェハ搬送体１０１によって、第５の処理装置群Ｇ５の例えば位置合わせ装置８３に搬送される。

図５に示す位置合わせ装置８３に搬送されたウェハＷは、保持部材１７０に保持される。次に、保持部材１７０上のウェハＷのノッチ部Ｎが検出部材１７４によって検出され、このノッチ部Ｎの位置の情報が主制御部１１０に出力される。主制御部１１０により、保持部材１７０上のウェハＷのノッチ部Ｎの位置から、図１０に示すような次工程の露光後ベークで熱板１４０上に載置される際の熱板１４０上のウェハＷの位置Ｐ２が検出される。そして、この主制御部１１０により、１回目の露光後ベーク時における熱板１４０上のウェハＷの位置Ｐ１と、この２回目の露光後ベーク時における熱板１４０上のウェハＷの位置Ｐ２が比較され、図１０に示す両者のずれ角θ１が算出される。

そのずれ角θ１の情報に基づいて、主制御部１１０により回転駆動部１７２が駆動され、保持部材１７０上のウェハＷがずれ角θ１分回転される。こうして、２回目の露光後ベーク時の熱板１４０上のウェハＷの位置Ｐ２が、１回目の露光後ベーク時の熱板１４０上のウェハＷの位置Ｐ１に一致するように、保持部材１７０上のウェハＷのθ方向の向きが調整される（図６のＳ４）。

その後、ウェハＷは、例えば第２の搬送装置１１によって位置合わせ装置８３から搬出され、１回目の露光後ベークと同じ露光後ベーク装置８６に搬送される。

露光後ベーク装置８６に搬送されたウェハＷは、１回目の露光後ベークと同様に熱板１４０上に載置されて、２回目の露光後ベークが行われる（図６のＳ５）。このとき、位置合わせ装置８３において予めウェハＷの位置合わせが行われているので、ウェハＷは、熱板１４０に対して１回目の露光後ベークのときの同じ位置に載置される。

露光後ベークの終了したウェハＷは、例えば現像処理装置３１、ポストベーク装置７６等に順に搬送されて、図９（ｂ）に示すように２回目のレジストパターンＫ２が形成される。その後ウェハＷは、カセットステーション２のカセットＣに戻され、その後エッチング装置によりＳＯＧ膜Ｆがエッチングされ、その後レジスト剥離装置によりレジストパターンＫ２が剥離される。こうして、２回目のパターニングが終了し、図９（ｃ）に示すようにウェハＷ上のＳＯＧ膜Ｆに最終的なパターンＢ２が形成される（図６のＳ６）。

以上の実施の形態によれば、１回目のパターニングの露光後ベークにおける熱板１４０上のウェハＷの位置Ｐ１に、２回目のパターニングの露光後ベークにおける熱板１４０上のウェハＷの位置Ｐ２を合わせるようにしたので、合計２回のパターニングにおいてウェハＷが常に熱板１４０上の同じ位置に載置されて熱処理される。この結果、パターン寸法の同じ面内傾向を有する２回のパターニングが、ウェハＷ上のＳＯＧ膜Ｆの同じ位置に重ねて行われるので、ウェハＷ上のＳＯＧ膜Ｆに所望の寸法のパターンが形成される。また、ウェハ面内のパターン寸法の均一性が確保できる。つまり、図１１に示すように１回目のパターニングにおいて線幅が比較的太くなる部分Ｒ１に、２回目のパターニングにおいて同様に線幅が比較的太くなる部分が重ねられ、また、１回目のパターニングにおいて線幅が比較的細くなる部分Ｒ２に、２回目のパターニングにおいて同様に線幅が比較的細くなる部分が重ねられる。この結果、最終的にウェハＷの全面において所望の寸法の線幅が均一に形成される。

特に本実施の形態では、１回目のパターニングと２回目のパターニングにおいて同じ露光後ベーク装置８６の熱板１４０を用いて露光後ベークを行ったので、熱板１４０の特有の温度斑が全く一緒であり、全く同じパターン寸法の面内傾向を有するパターニングが同じ位置に重ねて行われるので、ウェハ面内のパターン寸法の均一性を飛躍的に向上できる。なお、熱板１４０の温度斑は、塗布現像処理システム１内の周辺環境等によっても左右され、同じ機種である露光後ベーク装置８６〜８９では、同様の温度斑が現れるので、１回目と２回目のパターニングにおいて異なる露光後ベーク装置８６〜８９の熱板１４０を用いた場合であっても、本実施の形態における効果は得られる。

本実施の形態では、露光後ベーク装置８６に検出部材１６５を設けたので、１回目のパターニングの露光後ベーク時における熱板１４０上のウェハＷの位置を正確に検出できる。

また、塗布現像処理システム１内に位置合わせ装置８３を設けたので、露光後ベーク装置８６の熱板１４０に載置される直前に、ウェハＷを位置合わせ装置８３に搬送し、ウェハＷの位置合わせを行うことができる。このため、２回目のパターニングにおける熱板１４０上のウェハＷの位置を、１回目のパターニングにおける熱板１４０上のウェハＷの位置に正確に合わせることができる。また、位置合わせ装置８３は、保持部材１７０、回転駆動機構１７１、検出部材１７４を備えるので、ウェハＷの位置合わせを適正に行うことができる。

以上の実施の形態では、塗布現像処理システム１に位置合わせ機構として専用の位置合わせ装置８３〜８５を設けていたが、露光後ベーク装置８６〜８９が位置合わせ機構を備えていてもよい。

かかる場合、例えば図１２に示すように熱板１４０の下面には、熱板１４０を回転させる駆動機構としての回転駆動機構１９０が設けられている。回転駆動機構１９０は、例えばサーボモータなどの回転駆動部１９１や、その電源１９２などを備えている。回転駆動部１９１は、例えば主制御部１１０からの指示信号により熱板１４０を所定角度回転させることができる。

検出部材１６５は、例えば昇降ピン１５０に支持されたウェハＷのノッチ部Ｎを検出できる。この検出部材１６５によるノッチ部の検出結果は、主制御部１１０に出力できる。主制御部１１０は、この検出部材１６５によるノッチ部の検出結果に基づいて、回転駆動部１９１の動作を制御して、熱板１４０を回転させて、熱板１４０上に載置される際のウェハＷの位置を調整することができる。

熱板１４０の各貫通孔１５２は、例えば図１３に示すように円弧状に形成され、昇降ピン１５０が貫通孔１５２に貫通した状態で、熱板１４０を回転できるようになっている。なお、この露光後ベーク装置８６の他の構成については、上記実施の形態と同様であり説明を省略する。

そして、２回目のパターニングにおいて、ウェハＷが露光後ベーク装置８６に搬入され、ウェハＷが昇降ピン１５０に受け渡された際に、検出部材１６５によりウェハＷのノッチ部Ｎが検出される。そのウェハＷのノッチ部Ｎの位置情報は、主制御部１１０に出力され、主制御部１１０において、２回目の露光後ベーク時の熱板１４０上のウェハＷの位置Ｐ２が検出される。主制御部１１０により、１回目のパターニング時の露光後ベーク装置８６における熱板１４０上のウェハＷの位置Ｐ１と、この２回目のパターニング時の熱板１４０上のウェハＷの位置Ｐ２が比較され、両者のずれ角θ１が算出される。そのずれ角θ１の情報に基づいて、主制御部１１０により回転駆動部１９１が駆動され、熱板１４０がずれ角θ１分回転し、２回目の露光後ベーク時の熱板１４０上のウェハＷの位置Ｐ２が１回目の露光後ベーク時のウェハＷの位置Ｐ１に合わせられる。

その後、昇降ピン１５０が下降し、ウェハＷが熱板１４０に載置されて、ウェハＷの露光後ベークが行われる。

この例によれば、露光後ベーク装置８６において熱板１４０上のウェハＷの載置位置が調整されるので、上記実施の形態のように別途専用の位置合わせ装置を設ける必要がなく、その分、塗布現像処理システム１内のスペースを有効利用できる。また位置合わせ装置にウェハＷを搬入する工程がなくなるので、ウェハ処理のスループットを向上できる。なお、露光後ベーク装置８６における熱板１４０の駆動機構と、上述の位置合わせ装置を併用して、ウェハＷの位置合わせを行うようにしてもよい。

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、ウェハＷの位置合わせは、ウェハＷをθ方向に回転させることによって行っていたが、ウェハＷを水平方向のＸ−Ｙ方向に移動させてウェハＷの位置合わせを行うようにしてもよい。かかる場合、例えば露光後ベーク装置８６に、熱板１４０をＸ−Ｙ方向に移動させるＸ−Ｙステージを設けるようにしてもよい。

また、以上の実施の形態では、ウェハＷのノッチ部を検出して熱板１４０上のウェハＷの位置を検出していたが、ウェハＷに予めアライメントマークを形成しておき、そのアライメントマークを基準にウェハＷの位置を検出するようにしてもよい。

以上の実施の形態では、２回のパターニングにおいて、露光後ベーク時の熱板上のウェハＷの載置位置を位置合わせしていたが、ポストベーク時の熱板上のウェハＷの載置位置を合わせるようにしてもよい。また、露光後ベーク時とポストベーク時の両方でウェハＷの載置位置を位置合わせするようにしてもよい。さらに、熱処理板を用いるプリベークなどの他の熱処理においても、ウェハＷの載置位置を位置合わせするようにしてもよい。

上記実施の形態において、パターニングの回数は、２回であったが３回以上の場合も本発明は適用できる。３回以上の場合には、３回目以降のパターニング時の熱板１４０上のウェハＷの位置が、１回目のパターニング時の熱板１４０上のウェハＷの位置に合わせられる。また、パターンが形成される被加工膜は、ＳＯＧ膜に限られず、他の種類の膜であってもよい。また、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の処理にも適用できる。

本発明は、複数回のパターニングにより所望の寸法のパターンを形成する際に有用である。

塗布現像処理システムの構成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説明図である。 位置合わせ装置の構成の概略を示す説明図である。 パターン形成処理のフロー図である。 （ａ）は、処理前のウェハの縦断面図であり、（ｂ）は、１回目のレジスト膜が形成されたウェハの縦断面図であり、（ｃ）は、１回目のレジストパターンが形成されたウェハの縦断面図であり、（ｄ）は、被加工膜に１回目のパターンが形成された状態を示す縦断面図である。 １回目の露光後ベーク時の熱板上のウェハの位置を示す説明図である。 （ａ）は、２回目のレジスト膜が形成されたウェハの縦断面図であり、（ｂ）は、２回目のレジストパターンが形成されたウェハの縦断面図であり、（ｃ）は、被加工膜に最終的なパターンが形成されたウェハの縦断面図である。 ２回目の露光後ベーク時の熱板上のウェハの位置を示す説明図である。 ２回のパターニングを行った場合の線幅の変動を示す説明図である。 回転駆動機構を備えた露光後ベーク装置の概略を示す説明図である。 円弧状の貫通孔を有する熱板の平面図である。 従来方法により２回のパターニングを行った場合の線幅の変動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
８３ 位置合わせ装置
８６ 露光後ベーク装置
１４０ 熱板
１１０ 主制御部
Ｗ ウェハ

Claims (10)

1. 基板表面の同じ層に位置する被加工膜に対し複数回の露光処理を施してパターニングを行う基板の処理方法であって，
   各回のパターニングにおいて，露光処理後の基板を熱処理板上に載置して基板を熱処理する熱処理工程を有し，
   前記熱処理工程における熱処理は，露光処理後であって現像処理前に行われる加熱処理，又は現像処理後の加熱処理の少なくともいずれかであり，
   １回目のパターニングの熱処理工程時に，前記熱処理板上に載置される基板の位置を検出し，その１回目のパターニング時の熱処理板上の基板の位置の検出結果に基づいて，１回目のパターニングの前記熱処理工程において前記熱処理板上に載置される基板の当該熱処理板に対する位置と，前記１回目のパターニングが終了した基板への２回目以降のパターニングの前記熱処理工程における，前記熱処理板上に載置される基板の当該熱処理板に対する位置と，を合わせることを特徴とする，基板の処理方法。
2. 前記２回目以降のパターニング時の熱処理板上の基板の位置合わせは，熱処理板上に載置される直前の基板を位置合わせ装置に搬送し，その位置合わせ装置において行われ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２回目以降のパターニング時の熱処理板上の基板の位置合わせは，熱処理板の位置を調整することにより行われることを特徴とする，請求項１に記載の基板の処理方法。
4. 前記２回目以降のパターニングの熱処理工程の熱処理板には，１回目のパターニングの熱処理工程の熱処理板と同じものが用いられることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の基板の処理方法。
5. 基板表面の同じ層に位置する被加工膜に対し複数回の露光処理を施してパターニングを行う基板の処理システムであって，
   各回のパターニングにおいて，露光処理後の基板を載置して熱処理を行う熱処理板と，
   １回目のパターニングの熱処理時に，熱処理板上の基板の位置を検出するための検出部材と，
   前記検出部材における検出結果に基づいて，１回目のパターニングの熱処理において前記熱処理板上に載置される基板の，当該熱処理板に対する位置と，前記１回目のパターニングが終了した基板への２回目以降のパターニングの熱処理において前記熱処理板上に載置される基板の，当該熱処理板に対する位置とを合わせる位置合わせ機構と，を有し，
   前記熱処理は，パターニングにおける露光処理後であって現像処理前に行われる加熱処理，又は現像処理後の加熱処理の少なくともいずれかであることを特徴とする基板の処理システム。
6. 前記位置合わせ機構は，２回目以降のパターニング時に熱処理板上に載置される直前の基板を位置合わせする位置合わせ装置を有し，
   前記位置合わせ装置は，
   基板を保持する保持部材と，
   前記保持部材に保持された基板の位置を検出するための検出部材と，
   前記検出部材による検出結果に基づいて，前記保持部材を動かして基板の位置を調整する駆動機構と，を有することを特徴とする，請求項５に記載の基板の処理システム。
7. 前記位置合わせ機構は，２回目以降のパターニング時に用いられる熱処理板を動かして熱処理板の位置調整を行う駆動機構を有することを特徴とする，請求項５または６のいずれかに記載の基板の処理システム。
8. 前記２回目以降のパターニングの熱処理の熱処理板には，１回目のパターニングの熱処理の熱処理板と同じものが用いられることを特徴とする，請求項５〜７のいずれかに記載の基板の処理システム。
9. 基板表面の同じ層に位置する被加工膜に対し複数回のパターニングを行う基板の処理システムであって，
   各回のパターニングにおいて基板を載置して熱処理を行う熱処理板と，
   前記熱処理板の厚み方向に貫通し，かつ前記熱処理板の中心と同心円の円弧状に形成された貫通孔を挿通する昇降ピンと，
   １回目のパターニングの熱処理において基板が熱処理板上に載置されたときの当該熱処理板に対する基板の位置に，前記１回目のパターニングが終了した基板への２回目以降のパターニングの熱処理において基板が熱処理板上に載置されたときの当該熱処理板に対する基板の位置を合わせるように，２回目以降のパターニング時に用いられる熱処理板を回転方向に動かす位置合わせ機構と，を有することを特徴とする，基板の処理システム。
10. 基板表面の同じ層に位置する被加工膜に対し複数回のパターニングを行う基板の処理システムを制御するコンピュータに請求項１〜４のいずれかに記載の基板の処理方法を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。

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