JP7043777B2

JP7043777B2 - 塗布膜形成装置

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Publication number: JP7043777B2
Application number: JP2017194536A
Authority: JP
Inventors: 悟志村; 正志榎本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2022-03-30
Anticipated expiration: 2037-10-04
Also published as: JP2019068001A

Description

本発明は、基板にレジストを塗布してレジスト膜を形成する塗布膜形成装置に関する。

半導体装置の製造工程においては、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）を塗布膜形成装置に搬入し、スピンコートにより当該ウエハにレジストを塗布することでレジスト膜の形成が行われる。また、レジスト膜の下層に形成される下層膜についても、レジスト膜と同様に塗布膜形成装置において薬液をスピンコートすることにより形成される。特許文献１には、そのようにレジスト膜と下層膜である反射防止膜とを形成する装置について記載されている。

ところで上記のウエハの表面の周端部は、外方へ向かって下降する傾斜面として構成される。そして塗布膜形成装置には、当該塗布膜形成装置に搬入されるまでのプロセスで、例えば膜の形成とＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)による当該膜の除去とが行われたウエハが搬入される場合があり、この膜の形成と膜の除去との繰り返しの回数によって、上記の傾斜面の形状は変化する。より具体的に述べると、当該傾斜面の上端の高さと当該傾斜面の上端からウエハの周端側へ所定の距離ずれた位置の高さとの差（落ち込み量）が、ウエハによって異なる。

特開２０１５－２２０４２１号公報

１枚のウエハから多くの半導体製品を製造するために、上記のように傾斜面が形成されたウエハの端部についても半導体装置の形成領域とすることが検討されている。従って、ウエハの端部についても端部以外の領域と同様にレジスト膜にマスクパターンであるレジストパターンを形成し、レジスト膜の下地膜をエッチングすることが検討されている。しかし上記のようにウエハの端部には、ウエハ毎に異なる高さの落ち込みが存在している。この端部の高さの落ち込みにより、ウエハの端部では露光時にデフォーカスが発生し、レジストパターンひいては当該レジストパターンをマスクとして形成されるパターンについて、その線幅が設計値からずれてしまうことが懸念される。さらに発明の実施の形態で詳しく述べるように、このようなデフォーカスを防止するためには、上記のようなウエハの端部の形状の他に、ウエハの反りについても考慮することが必要となる場合が有る。

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、基板の端部を含む当該基板の面内において均一性高い形状でパターンを形成することができる技術を提供することである。

本発明における塗布膜形成装置は、半導体装置製造用の基板に下地膜の材料を塗布して下地膜を形成するための下地膜用の塗布モジュールと、前記下地膜が形成された基板にレジストを塗布してレジスト膜を形成するためのレジスト用塗布モジュールと、基板上に形成された塗布膜に対して加熱処理する加熱モジュールと、を含む複数の処理モジュールと、
前記複数の処理モジュールの間で基板を搬送する基板搬送機構と、
基板の反りを含んだ状態で、基板の端部表面の径方向の形状である端部形状を測定する端部形状測定部と、
水平な面に対する基板の反りの情報と前記端部形状測定部にて取得した端部形状とに基づいて処理を実行する実行部と、を備える塗布膜形成装置であって、
前記実行部による処理は、前記下地膜用の塗布モジュール及び前記レジスト用塗布モジュールにおける塗布レシピを調整する処理であり、
前記実行部は、前記塗布膜形成装置の外部の装置である露光装置に前記端部形状の情報を送ることを特徴とする。

本発明における他の塗布膜形成装置は、半導体装置製造用の基板に下地膜の材料を塗布して下地膜を形成するための下地膜用の塗布モジュールと、前記下地膜が形成された基板にレジストを塗布してレジスト膜を形成するためのレジスト用塗布モジュールと、基板上に形成された塗布膜に対して加熱処理する加熱モジュールと、を含む複数の処理モジュールと、
前記複数の処理モジュールの間で基板を搬送する基板搬送機構と、
基板の反りを含んだ状態で、基板の端部表面の径方向の形状である端部形状を測定する端部形状測定部と、
水平な面に対する基板の反りの情報と前記端部形状測定部にて取得した端部形状とに基づいて処理を実行する実行部と、を備える塗布膜形成装置であって、
前記実行部による処理は、前記下地膜用の塗布モジュール及び前記レジスト用塗布モジュールにおける塗布レシピを調整する処理であり、
前記実行部は、前記塗布膜形成装置の外部の装置であるドライエッチング装置に前記端部形状の情報を送ることを特徴とする。

本発明の塗布膜形成装置によれば、基板の反りの情報と基板の端部形状とに基づいて処理を実行することで、これら基板の反り及び端部形状の影響をキャンセルすることができるので、基板の端部を含む基板の面内において均一性高い形状でパターンを形成することができる。
本発明の他の塗布膜形成装置によれば、基板の裏面を基板よりも大きな水平な面に吸着させた状態において、基板の端部表面の径方向の形状である端部形状の情報を取得し、この情報に基づいて各塗布モジュールのレシピが調整される。それにより、露光時やエッチング時などの基板が水平な面に載置されて処理される処理時に、基板の面内の各部で表面の高さを揃えることができるため、基板の端部を含む当該基板の面内において均一性高い形状でパターンを形成することができる。
本発明の半導体装置の製造システムによれば、塗布膜形成装置において基板の端部表面の径方向の形状である端部形状の情報が取得され、当該情報に基づいて基板に対して処理を行う外部装置の処理のレシピが調整される。従って、基板の端部を含む当該基板の面内において均一性高い形状でパターンを形成することができる

本発明で処理されるウエハの縦断側面図である。スピンチャックに吸着保持された前記ウエハを示す縦断側面図である。スピンチャックに吸着保持された前記ウエハを示す縦断側面図である。露光装置の載置台に吸着保持された前記ウエハを示す縦断側面図である。スピンチャックに吸着保持された前記ウエハを示す縦断側面図である。露光装置の載置台に吸着保持された前記ウエハを示す縦断側面図である。前記ウエハを処理する塗布、現像装置の平面図である。前記塗布、現像装置の斜視図である。前記塗布、現像装置の縦断側面図である。前記スピンチャックを含むＳＯＧ膜形成モジュールの縦断側面図である。前記ＳＯＧ膜形成モジュールで処理されたウエハＷの縦断側面図である。前記ウエハＷの表面及び側面を撮像するための撮像モジュールの縦断側面図である。前記撮像モジュールの横断平面図である。前記撮像モジュールに設けられる各部材の斜視図である。前記撮像モジュールにより取得される画像の一例を示す説明図である。前記画像から取得されるウエハの反りのデータの一例を示すグラフ図である。画像データ及び前記反りのデータに基づいて塗布レシピが調整されるプロセスを示す説明図である。前記塗布レシピ調整に用いられるデータの一例を示すグラフ図である。前記塗布レシピの調整を行うための制御部の構成図である。前記塗布、現像装置で行われるプロセスを示すフローチャートである。前記撮像モジュールの他の構成例を示す縦断側面図である。前記撮像モジュールの横断平面図である。塗布、現像装置を含むシステムの概略構成図である。前記システムを構成する露光装置で処理されるウエハを示す縦断側面図である。前記システムを構成する露光装置で処理されるウエハを示す縦断側面図である。塗布、現像装置を含む他のシステムの概略構成図である。前記システムに含まれるエッチング装置の縦断側面図である。前記エッチング装置で処理されるウエハを示す縦断側面図である。前記エッチング装置で処理されるウエハを示す縦断側面図である。前記露光装置の載置台に吸着保持されたウエハを示す縦断側面図である。エッチングされた前記ウエハを示す縦断側面図である。

（第１の実施形態）
先ず、この第１の実施形態における半導体装置製造用の円形の基板であるウエハＷに対して行われる処理の概要について説明する。図１は当該ウエハＷの縦断側面図である。この図１及び後述の図２～図６において、矢印の先の点線の円枠内には、ウエハＷの端部の縦断側面を拡大して示している。ウエハＷの端部とはウエハＷの周縁の位置Ｒ１からウエハＷの中心側に例えば１５ｍｍ寄った位置Ｒ２よりも周縁側の領域であり、ウエハＷの表面において当該ウエハＷの外方に向かうにつれて下降する傾斜面Ｗ１を含んでいる。以下、特に記載無い限りウエハＷの端部形状とは、ウエハＷの表面の端部における径方向に沿った領域の形状であるものとする。

塗布膜形成装置をなし、上記のウエハＷを処理する処理モジュールが設けられた塗布、現像装置２において、当該ウエハＷの裏面中央部が限定的に、ウエハＷの載置台をなすスピンチャック１１に吸着保持され（図２）、スピンコートによって下層膜１２、レジスト膜１３が順に形成される（図３）。そして、塗布、現像装置２の外部装置である露光装置Ｄ４に搬入されたウエハＷは、平面で見てウエハＷよりも大きい水平なステージ１４に載置される。そして、ウエハＷの裏面全体が当該ステージ１４の水平な載置面に吸着された状態で、レジストパターンを形成するためにレジスト膜１３が、レンズを含む光学系１５により露光される（図４）。この露光時において、ウエハＷの端部におけるレジスト膜１３の表面の高さが、端部以外の領域におけるレジスト膜の表面の高さと異なる場合、当該端部のレジスト膜の表面は、光学系１５のフォーカス面の高さからずれることになり、デフォーカス（焦点異常）が発生する。それにより、パターンの寸法であるＣＤ（critical dimension）が設計値からずれてしまう。

上記のウエハＷの端部は、当該ウエハＷの外方へ向かうにつれて下方へ落ち込む形状とされている。そして、上記のレジスト膜１３及び下層膜１２については、塗布レシピを調整することで端部の膜厚分布を調整することができるため、この落ち込みが解消されるように下地膜１２及びレジスト膜１３を形成することが考えられる。

しかし、ウエハＷは反りが生じた状態で塗布、現像装置２に搬入される場合が有る。さらに、上記のように下地膜１２及びレジスト膜１３のスピンコート時には、ウエハＷの裏面中央部のみが吸着保持されるため、保持されているウエハＷの姿勢は、ウエハＷの周縁部の自重の影響を受けることになる。つまり、スピンコートを行うためにスピンチャック１１に保持されたときにウエハＷは平坦にならず、反りが生じている場合が有る。上記の図２は、そのようにウエハＷに反りが生じている例を示している。このように反りが生じてスピンチャック１１に保持されている状態でレジスト膜１３の表面が平坦になるように、当該レジスト膜１３及び下地膜１２の膜厚分布が調整されて成膜が行われたとする。上記の図３はそのようにレジスト膜１３の表面が平坦となるように、当該レジスト膜１３及び下層膜１２が成膜された例を示している。

しかし、上記のようにウエハＷは露光時においては、ステージ１４に裏面全体が吸着されて載置される。つまり、スピンコート時に生じていた反りが解消されて露光が行われる。そのように反りが解消されることで、スピンコート時には平坦となっていたレジスト膜１３の表面の形状が変化し、ウエハＷの端部のレジスト膜の表面の高さが、端部以外の領域におけるレジスト膜の表面の高さと異なってしまう場合が有る。図４では、ウエハＷの端部が中央部より下方に位置するように反っていたウエハＷが平坦化されることで、端部のレジスト膜１３の高さが中央部のレジスト膜の高さよりも高くなった例を示している。

このようにウエハＷの反り及び端部形状の両方に起因して、デフォーカスが発生する懸念がある。そこで、本実施形態における塗布、現像装置２では、先ず、下地膜１２及びレジスト膜１３を形成する前に、スピンチャック１１に載置されているときと同様にウエハＷの裏面中央部のみが吸着された状態で、ウエハＷの端部形状を取得する。つまり、反りを含む状態のウエハＷの端部形状を取得する。さらにそのように裏面中央部のみが吸着された状態で、水平面に対するウエハＷの反りの情報を取得する。そして、塗布、現像装置２は、これらの反りを含む状態のウエハＷの端部形状及びウエハＷの反りの情報に基づいて、下層膜１２、レジスト膜１３を夫々形成するための塗布レシピの調整を行う。即ち、これらの各膜を形成するための処理パラメータが変更される。

そのように塗布レシピを調整することによって、レジスト膜１３の形成を終えて、後に露光装置Ｄ４のステージ１４に載置されたときにレジスト膜１３の表面が平坦になる、つまりウエハＷの端部と端部以外の領域とでレジスト膜の高さが揃い、ウエハＷの端部におけるデフォーカスが抑制されるように処理が行われる（図５、図６）。つまり、反りを含む状態のウエハＷの端部形状及びウエハＷの反りの情報を用いて、スピンチャック１１に保持されているときではなく、露光装置Ｄ４のステージ１４に載置されたときにレジスト膜１３の表面が平坦となるように処理が行われる。

（塗布、現像装置の構成）
図５、図６に示すように下地膜１２及びレジスト膜１３を形成する塗布、現像装置２について、図７～図９を参照しながら説明する。図７、図８、図９は夫々塗布、現像装置２の平面図、斜視図、概略縦断側面図である。この塗布、現像装置２は、キャリアブロックＤ１と、処理ブロックＤ２と、インターフェイスブロックＤ３と、を横方向に直線状に接続して構成されている。また、インターフェイスブロックＤ３には露光装置Ｄ４が、処理ブロックＤ２と反対側に接続されている。これらの塗布、現像装置２と露光装置Ｄ４とにより、ウエハＷに上記の塗布膜の形成、塗布膜を構成するレジスト膜の露光及び現像からなる一連の処理を行う半導体装置の製造システムであるレジストパターン形成システム２０が構成される。

以降の説明では特に記載が無い限り、ブロックＤ１～Ｄ３及び露光装置Ｄ４の配列方向を前後方向とする。この塗布、現像装置２ではウエハＷのＳＯＣ（Spin On Carbon）と呼ばれる有機膜、ＳＯＧ（Spin On glass）と呼ばれる無機膜、レジスト膜１３が下方側からこの順に積層されて形成される。ＳＯＣ膜及びＳＯＧ膜は既述した下地膜１２であり、従って図３などで示した下地膜１２はＳＯＣ膜及びＳＯＧ膜を簡略化して１つの膜として表したものである。なお、以下の処理例ではＳＯＣ膜及びＳＯＧ膜のうち、ＳＯＧ膜を形成するための塗布レシピが調整されるものとして説明するが、ＳＯＣ膜を形成するための塗布レシピが調整されてもよいし、あるいはＳＯＣ膜を形成するための塗布レシピ、ＳＯＧ膜を形成するための塗布レシピの両方が調整されるようにしてもよい。

上記のキャリアブロックＤ１は、図１で説明したウエハＷが格納されたキャリアＣを塗布、現像装置２に対して搬入出する。このキャリアブロックＤ１は、キャリアＣの載置台２１と、開閉部２２と、開閉部２２を介してキャリアＣからウエハＷを搬送するための搬送機構２３とを備えている。

処理ブロックＤ２は、ウエハＷに液処理を行う第１～第６の単位ブロックＥ１～Ｅ６が下から順に積層されて構成されている。Ｅ１とＥ２とが互いに同じ単位ブロックであり、Ｅ３とＥ４とが互いに同じ単位ブロックであり、Ｅ５とＥ６とが互いに同じ単位ブロックである。同じ単位ブロックにおいて、互いに並行してウエハＷの搬送及び処理が行われる。

ここでは単位ブロックのうち代表して単位ブロックＥ１を、図７を参照しながら説明する。キャリアブロックＤ１からインターフェイスブロックＤ３へ向かう搬送領域２４の左右の一方側にはＳＯＣ膜形成モジュール３Ａ、ＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂが前後方向に並べて設けられている。これらのＳＯＣ膜形成モジュール３Ａ、ＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂの構成は後に説明する。また、搬送領域２４の左右の他方側には加熱モジュール２５と撮像モジュール４とが前後方向に並べて設けられている。加熱モジュール２５は、ＳＯＣ膜形成モジュール３Ａ、ＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂで夫々薬液が塗布されて膜が形成された後のウエハＷを加熱し、膜中に残留する溶剤を除去する。撮像モジュール４はウエハＷを撮像し、上記した反りを含む状態のウエハＷの端部形状及びウエハＷの反りの情報を取得するためのモジュールであり、後にその構成を詳述する。また、上記の搬送領域２４には、ウエハＷの搬送機構である搬送アームＦ１が設けられている。

単位ブロックＥ３～Ｅ６について、単位ブロックＥ１、Ｅ２との差異点を説明すると、単位ブロックＥ３、Ｅ４は、ＳＯＣ膜形成モジュール３Ａ及びＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂの代わりに、レジスト膜形成モジュール３Ｃを備えている。単位ブロックＥ３、Ｅ４に設けられる加熱モジュール２５は、レジスト膜形成後のウエハＷを加熱して、当該レジスト膜中に含まれる溶剤を除去する。

単位ブロックＥ５、Ｅ６は、ＳＯＣ膜形成モジュール３Ａ及びＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂの代わりに、現像モジュール３Ｄを備えている。現像モジュール３ＤはウエハＷに現像液を供給して露光済みのレジスト膜を現像し、レジストパターンを形成する。単位ブロックＥ５、Ｅ６に設けられる加熱モジュール２５は、現像前のウエハＷを加熱するＰＥＢ（ポストエクスポージャーベーク）を行う。このような差違を除いて、単位ブロックＥ１～Ｅ６は互いに同様に構成されている。図９では、搬送アームＦ１に相当する各単位ブロックＥ２～Ｅ６の搬送アームについて、Ｆ２～Ｆ６として示している。

処理ブロックＤ２におけるキャリアブロックＤ１側には、各単位ブロックＥ１～Ｅ６に跨って上下に伸びるタワーＴ１と、タワーＴ１に対してウエハＷの受け渡しを行うための昇降自在な搬送機構２６とが設けられている。タワーＴ１は互いに積層された複数のモジュールにより構成されており、このモジュールとしては、単位ブロックＥ１～Ｅ６の各高さに設けられる受け渡しモジュールＴＲＳが含まれる。当該受け渡しモジュールＴＲＳは、単位ブロックＥ１～Ｅ６の各搬送アームＦ１～Ｆ６との間において、ウエハＷの受け渡しを行うために当該ウエハＷが載置されるモジュールである。

インターフェイスブロックＤ３は、単位ブロックＥ１～Ｅ６に跨って上下に伸びるタワーＴ２、Ｔ３、Ｔ４を備えており、タワーＴ２とタワーＴ３とに対してウエハＷの受け渡しを行うための昇降自在な搬送機構であるインターフェイスアーム２７と、タワーＴ２とタワーＴ４とに対してウエハＷの受け渡しを行うための昇降自在な搬送機構であるインターフェイスアーム２８と、タワーＴ２と露光装置Ｄ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための搬送機構であるインターフェイスアーム２９が設けられている。

タワーＴ２には、上記のインターフェイスアーム２７～２９間でのウエハＷを受け渡しに用いられる受け渡しモジュールＴＲＳや露光前及び露光後のウエハＷを格納して滞留させるバッファモジュールなどのモジュールが含まれるが、受け渡しモジュールＴＲＳ以外の図示を省略している。なお、タワーＴ３、Ｔ４にもモジュールが設けられているが、このモジュールについての説明は省略する。

（薬液塗布モジュールの構成）
既述のＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂについて、図１０の縦断側面図を参照しながら説明する。ＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂは下地膜用の塗布モジュールであり、ＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂには図２などで説明したスピンチャック１１が設けられている。このスピンチャック１１における上面であるウエハＷの載置面は水平である。図中３１はスピンチャック１１を鉛直軸周りに回転させる回転機構である。図中３２はカップであり、スピンチャック１１に載置されたウエハＷの周囲を囲む。カップ３２の底部には、ウエハＷから飛散した薬液をカップ３２外へ排出する排液口３３と、上方に向かって伸びる排気管３４とが設けられている。排気管３４により、カップ３２外からカップ３２内に大気が流入して排気される。図中の点線の矢印は、このように排気される大気の流れを示している。図中３５は排気管３４に介設された開度が調整自在なダンパーであり、当該ダンパー３５の開度に応じた排気量で当該排気管３４から排気が行われる。

図中３６はスピンチャック１１の周囲に３本（図３では２本のみ表示）設けられる昇降自在なピンであり、搬送アームＦ１またはＦ２とスピンチャック１１との間でウエハＷを受け渡す。図中３７はＳＯＧ膜形成用の材料を含む薬液を鉛直下方に吐出するノズルであり、スピンチャック１１に保持されたウエハＷの中心部上と、カップ３２の外側との間で移動自在に構成されている。図中３８は薬液供給管３３を介してノズル３７に接続される薬液供給源であり、上記の薬液をノズルに供給する。

上記のＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂにおける成膜処理について説明すると、スピンチャック１１に保持されると共に回転するウエハＷの中心部にノズル３７から薬液が吐出されてスピンコートが行われる。つまり、吐出された薬液は回転するウエハＷの遠心力によってウエハＷの周縁部に展伸され、ウエハＷ表面全体に塗布される。ノズル３７からの薬液の吐出が停止し、ウエハＷに吐出された薬液が当該ウエハＷの周縁部に行き渡った後も、薬液を乾燥させてＳＯＣ膜を形成するために、ウエハＷの回転が続けられる。その後、ウエハＷの回転が停止して成膜処理が終了する。

上記のスピンコーティングによって薬液がウエハＷの周端に行き渡った時刻からＳＯＧ膜の乾燥が十分に進んでいない所定の時刻に至るまでの期間（薬液乾燥期間とする）における、ウエハＷの周端部を流れる気流の速度が大きいほど、当該周端部における薬液の乾燥が速やかに進行する。成膜終了後のウエハＷの周端部における当該ウエハＷの径方向に沿ったＳＯＧ膜の膜厚分布は、この薬液の乾燥速度が大きいほど、周端寄りの位置における膜厚が大きくなる。上記の薬液乾燥期間におけるウエハＷの周端部の気流の速度は、ダンパー３５の開度に対応しており、ダンパー３５の開度が大きくなるほど当該気流の速度が大きくなる。従って、ダンパー３５の開度によってウエハＷの端部における径方向に沿ったＳＯＧ膜の膜厚分布が調整される。より具体的に述べると、ウエハＷの径方向に沿って周端へ向かって見たときのＳＯＧ膜の厚さの上昇量について、調整することができる。図１１には、ダンパー３５を第１の開度～第３の開度（第１の開度＜第２の開度＜第３の開度）としたときの当該ＳＯＧ膜１８の膜厚分布の一例を示している。このようにＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂでは、膜厚分布を調整するために、塗布レシピとして薬液乾燥期間におけるダンパー３５の開度が調整される。

他の薬液塗布モジュールについて説明しておくと、レジスト用塗布モジュールであるレジスト膜形成モジュール３Ｃについて、ＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂとの差異点としては、薬液供給源３８からＳＯＧ膜形成用の薬液の代わりに、薬液としてレジストが供給されることが挙げられる。また、ＳＯＣ膜形成モジュール３Ａについて、ＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂとの差異点としては、薬液供給源３８からＳＯＧ膜形成用の薬液の代わりにＳＯＣ膜形成用の材料を含んだ薬液が供給されることが挙げられる。これらレジスト膜形成モジュール３Ｃ及びＳＯＣ膜形成モジュール３Ａについても、ＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂと同様に、上記のダンパー３５の開度を調整することで、ウエハＷの端部における径方向に沿った膜厚分布を調整することができる。

（撮像モジュールについて）
続いて、撮像モジュール４について図１２の縦断側面図、図１３の横断平面図を参照して説明する。この撮像モジュール４はウエハＷの端部形状を測定する端部形状測定部をなす。図中４１は、ウエハＷの搬送口４２を備えた筐体であり、この搬送口４２が設けられる側を手前側とする。筐体４１内にはウエハＷの載置台４３が設けられており、ウエハＷは例えば搬送アームＦ１、Ｆ２の昇降動作により、当該載置台４３に受け渡される。この載置台４３はスピンチャック１１と同様に構成されており、当該載置台４３によりウエハＷの裏面の中央部のみが限定的に水平に吸着される。図中４４は移動機構であり、載置台４３を回転させてウエハＷを垂直軸周りに回転させる。また移動機構４４は、ガイドレール４５に沿って載置台４３を筐体４１内の手前側と奥側との間で水平に移動させる。

図中４６は第１のハーフミラーであり、移動機構４４によるウエハＷの移動路の上方に設けられている。第１のハーフミラー４６の上方には、当該第１のハーフミラー４６を介して下方に光を照射する横長の第１の照明４７が設けられている。図中４８は、ウエハＷの表面撮像用カメラである。第１の照明４７から照射される光が第１のハーフミラー４６を通過し、第１のハーフミラー４６の下方を移動するウエハＷに照射されて当該ウエハＷにて反射し、この反射光が第１のハーフミラー４６によってさらに反射されて表面撮像用カメラ４８に照射されることで、ウエハＷの表面の撮像を行うことができる。

また、筐体４１の奥側には第２の照明５１、第２のハーフミラー５２、反射部材５３及び側面撮像用カメラ５４が設けられている。図１４に示すように第２の照明５１、第２のハーフミラー５２、反射部材５３については上方から下方に向けてこの順に設けられており、第２の照明５１から照射された光は第２のハーフミラー５２を透過して反射部材５３により反射され、筐体４１の奥側に移動したウエハＷの側面に照射される。そして、ウエハＷの側面で反射された光は反射部材５３、第２のハーフミラー５２の順に反射されて、側面撮像用カメラ５４に照射されることで、当該側面撮像用カメラ５４はウエハＷの側面を撮像することができる。側面撮像用カメラ５４はウエハＷの反りについての情報を取得するために用いられる反り測定部をなす。なお、図１４中の二点鎖線は第２の照明５１から照射された光の光路を示している。

ウエハＷが載置された状態で載置台３１が手前側から奥側に水平移動する間に、上記の表面撮像用カメラ４８の撮像が断続的に行われることで、ウエハＷの表面全体の画像データが取得される。なおこの水平移動中は、ウエハＷの回転が停止している。そして、ウエハＷが奥側へと位置すると水平移動が停止し、ウエハＷが１回転する。このようにウエハＷが１回転する間に側面撮像用カメラ５４による撮像が行われ、ウエハＷの全周に亘る側面の画像データ（ウエハＷの側面全体画像データ）が取得される。このように取得されるウエハＷの表面全体画像データ及び側面全体画像データは、後述の制御部６０に送信される。この第１の実施形態においては、ＳＯＧ膜及びレジスト膜が形成される前、例えばＳＯＣ膜、ＳＯＧ膜、レジスト膜のいずれも形成されていない状態のウエハＷについて、上記の表面全体画像データ及び側面全体画像データの取得が行われる。

（塗布、現像装置の制御部について）
続いて、塗布、現像装置２に設けられる、コンピュータにより構成される制御部６０について説明する。制御部６０は、上記の撮像モジュール４の側面撮像用カメラ５４より送信されたウエハＷの側面全体画像データを取得する。図１５はこの画像データの一例を、ＸＹ座標系のグラフに適用させて示している。グラフのＸ軸（横軸）は、画像を取得するために撮像モジュール４における載置台４３を一回転させているときの当該載置台４３の向きを０°～３６０°として示しており、従って、このＸ軸はウエハＷの側面について、ウエハＷの周方向に沿った位置を示していることになる。Ｙ軸（縦軸）は、取得された画像中における高さを示している。このようなウエハＷの側面全体の画像データについて横軸の各角度におけるウエハＷの上端の高さＨ１と下端の高さＨ２とが検出され、これら高さＨ１、Ｈ２との平均値Ｈ３が算出される。図１５では一例として、１８０°におけるウエハＷの上端の高さＨ１、下端の高さＨ２との平均値Ｈ３について図示しているが、１８０°以外の各角度についてもこのような高さの平均値Ｈ３が取得される。

そして、この各角度における高さの平均値Ｈ３と所定の高さの基準値との差分が、反り量の分布として算出される。図１６はこの反り量の分布を示すグラフである。この図１６のグラフの縦軸は反り量の大きさを示し、横軸は図１５のグラフの横軸と同様に、載置台４３の向きを夫々示している。縦軸の０の数値はウエハＷに反りが無く、平板であるときのウエハＷの高さである。従って、縦軸の＋、－は水平面に対してウエハＷの端部が上方に向かうように反っていること、水平面に対してウエハＷの端部が下方に向かうように反っていることを夫々示している。従って、このように取得される反り量の分布は、水平面に対するウエハＷの反りの情報である。

これ以降、制御部６０にて行われる処理の概略を示す図１７も参照して説明する。上記のように反り量の分布を算出する他に、制御部６０は、表面撮像用カメラ４８より送信されたウエハＷの表面全体の画像データより、当該画像データにおける各ピクセルのＲＧＢ値を取得する。このＲＧＢ値はウエハＷの高さに応じて変化するため、このＲＧＢ値から制御部６０は、ウエハＷの面内全体における各位置の高さを検出することができる。そして、上記のように表面撮像用カメラ４８で撮像されるときには、ウエハＷは裏面中央部のみが載置台４３に吸着されているため、スピンチャック１１に載置されるときと同様に反る。従って、取得されたＲＧＢ値のうち、ウエハＷの端部におけるＲＧＢ値は、ウエハＷの反りを含んだ状態におけるウエハＷの端部形状に相当する。このように端部形状を取得することは、ウエハＷの端部の各位置について、任意の高さの水平面に対する高さの変移量の情報を取得していることになる。

図１７中に示す、ウエハＷの端部の表面における当該ウエハＷの周端から中心へ向かう線状の領域Ｒ３について、例えばＲＧＢ値に基づいて傾斜面Ｗ１の上端の位置Ｐ１及び下端の位置Ｐ２を検出し、さらにこれらの位置Ｐ１と位置Ｐ２との高低差（補正前高低差と表記する場合が有る）Ｈ４を検出する。そして、図１６で説明した反り量の分布から、この領域Ｒ３に対応する角度における反り量を検出する。そして所定の計算式、一例としては補正前高低差Ｈ４＋（検出した反り量×所定の係数）に従った演算が行われ、この演算値をウエハＷの反りが無い場合の領域Ｒ３におけるＰ１、Ｐ２の高低差（補正後高低差と表記する場合が有る）Ｈ５として決定する。図１７に示す例では領域Ｒ３において、ウエハＷの周端部が中央部よりも下方に位置するようにウエハＷが反っており、この反りによって、反りが無い場合に比べて高低差Ｈ４が大きくなっている。そして、この高低差Ｈ４が補正され、Ｈ４より小さいＨ５が高低差として取得される例を示している。

代表して領域Ｒ３における補正前高低差Ｈ４、補正後高低差Ｈ５を夫々算出する演算を説明したが、このような演算がウエハＷの全周に亘って行われ、ウエハＷの全周において補正前高低差Ｈ４、補正後高低差Ｈ５が算出される。そのように、ウエハＷの全周における補正後高低差Ｈ５が算出されると、例えばこのウエハＷの全周の各位置の補正後高低差Ｈ５についての平均値が算出される。

このように算出される補正後高低差Ｈ５の平均値と、既述のレジスト膜形成モジュール３Ｃ及びＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂにおけるダンパー３５の開度の変更量との対応関係が予め決められている。図１８のグラフは、そのような対応関係の一例を示したものであり、縦軸、横軸は補正後高低差Ｈ５の平均値（単位：μｍ）と、ダンパー３５の開度の変更量（単位：％）とを夫々示している。上記のように算出した補正後高低差Ｈ５の平均値と、例えばこの図１８で示す対応関係とから、ダンパー３５の開度の変更量が決定される。そして、例えば予め塗布レシピとして設定されているダンパー３５の開度の基準値に対して、取得された変更量が加算されることで、ダンパー３５の開度が補正される。

そして、このように補正後高低差Ｈ５が算出されたウエハＷがレジスト膜形成モジュール３Ｃ、ＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂで処理を受ける際には、ダンパー３５がこのように補正された開度となり、塗布膜の乾燥が行われる。なお、ダンパー３５の開度を決定するために使用される補正後高低差Ｈ５の平均値とダンパー３５の開度との変更量との対応関係が、レジスト膜形成モジュール３ＣとＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂとの間で共通であるように説明したが、これらのモジュール間で別個の対応関係を使用してもよい。

続いて、図１９を参照して上記のように各種の演算を行う制御部６０の構成について説明する。この制御部６０は、上記のようにウエハＷの表面全体画像データ及び側面全体画像データに基づいて塗布レシピの変更を実行する実行部をなす。図中６１はバスである。バス６１には、プログラム格納部６２、第１のメモリ６３及び第２のメモリ６４が接続されている。また、表面撮像用カメラ４８からウエハＷの表面全体画像データが、側面撮像用カメラ５４からウエハＷの側面全体画像データが夫々制御部６０に送信されるように、撮像モジュール４がバス６１に接続されている。また、ＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂ及びレジスト膜形成モジュール３Ｃの各ダンパー３５が制御信号を受信して既述のように補正された開度となるように、バス６１にはこれらＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂ及びレジスト膜形成モジュール３Ｃが接続されている。

上記の第１のメモリ６３には、図１８で説明した補正後高低差Ｈ５の平均値とダンパー３５の開度の変更量との対応関係が記憶されている。また、第２のメモリ６４には、既述したように塗布レシピを変更する過程で取得される、図１６で説明した反り量の分布、図１７で説明した補正前高低差Ｈ４、補正後高低差Ｈ５、ダンパー３５の開度の変更量及び補正されたダンパー３５の開度が、例えばウエハＷ毎に記憶される。従って、ウエハＷ毎にダンパー３５の開度を変更することができる。

プログラム格納部６２には、塗布レシピ調整プログラム６５及びウエハ処理用プログラム６６が格納されている。塗布レシピ調整プログラム６５は、ウエハＷの側面全体画像データ及びウエハＷの表面全体画像データを取得し、これらの画像データから既述した一連の処理を行い、塗布レシピの調整を行うように命令（ステップ群）が組まれたプログラムである。ウエハ処理用プログラム６６は、モジュール間を後述する経路でウエハＷを搬送して当該ウエハＷの処理が行えるように、各搬送機構及びモジュールに制御信号を出力するように命令が組まれたプログラムである。塗布レシピ調整プログラム６５により上記のようにレシピの補正が行われている場合は、その塗布レシピでモジュールが動作するようにウエハ処理用プログラムは制御信号を出力する。これらのウエハ処理用プログラム及び塗布レシピ調整プログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、ＤＶＤまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部６２に格納される。

続いて、塗布、現像装置２を含むレジストパターン形成システム２０における処理について、図２０のフローを参照しながら説明する。先ず、ウエハＷが、キャリアＣから搬送機構２３により処理ブロックＤ２におけるタワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳ０に搬送され、然る後、搬送機構２６により受け渡しモジュールＴＲＳ１に搬送される。そして、搬送アームＦ１により撮像モジュール４に搬送され、ウエハＷの表面全体画像データ及び図１５で説明した側面全体画像データが取得される（ステップＳ１）。続いて、側面全体画像データから図１６で説明した反り量の分布が取得され、表面全体画像データから図１７で説明したウエハＷの端部の傾斜面Ｗ１における高低差（補正前高低差）Ｈ４がウエハＷの全周に亘り取得される（ステップＳ２）。然る後、図１７で説明したように反り量の分布を用いて、ウエハＷに反りが無く平坦とした場合の高低差（補正後高低差）Ｈ５が算出される。つまり、反りによる傾斜面Ｗ１における高低差の誤差がキャンセルされる（ステップＳ３）。この補正後高低差Ｈ５と、図１８で説明した補正後高低差Ｈ５とダンパー３５の開度変更量との対応関係とに基づいて、ダンパー３５の開度の補正量が取得される。そして、この開度の補正量が基準値に加算されてレジスト膜形成モジュール３Ｃ及びＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂで処理を行う際のダンパー３５の開度について決定される（ステップＳ４）。

撮像モジュール４にて画像データ取得済みのウエハＷは、ＳＯＣ膜形成モジュール３Ａに搬送されてスピンコートによりＳＯＣ膜が形成された後、加熱モジュール２５に搬送されて加熱される。然る後、ウエハＷは、ＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂに搬送され、薬液が吐出されてＳＯＧ膜のスピンコートが行われる。そして、ウエハＷに吐出された薬液を乾燥させる薬液乾燥期間において、既述のようにダンパー３５が補正された開度となり、スピンコートされた薬液が乾燥してＳＯＧ膜が形成される（ステップＳ５）。続いて、ウエハＷは加熱モジュール２５に搬送されて加熱された後、受け渡しモジュールＴＲＳ１に搬送され、搬送機構２６により受け渡しモジュールＴＲＳ３に搬送される。搬送アームＦ３によりレジスト膜形成モジュール３Ｃに搬送されてレジストがスピンコートされる。このレジスト膜形成モジュール３ＣにおいてもＳＯＧ膜形成モジュールにおける処理時と同様に、スピンコート後の薬液乾燥期間において、既述のようにダンパー３５が補正された開度となり、レジスト膜１３が形成される（ステップＳ６）。なお、上記の図５はこのようにレジスト膜１３が形成された状態を示している。

その後、ウエハＷは搬送アームＦ３により、加熱モジュール２５に搬送されて加熱された後、タワーＴ２の受け渡しモジュールＴＲＳ３１の順で搬送される。続いて、ウエハＷは、インターフェイスアーム２７、２９により、タワーＴ３を介して露光装置Ｄ４へ搬入される。既述したように、ウエハＷは裏面全体がステージ１４に接するように吸着される。つまり、反りが解消された状態で載置される。既述のように下地膜１２をなすＳＯＧ膜及びレジスト膜１３は、反りを含む状態のウエハＷの端部形状及びウエハＷの反りの情報に基づいて形成されることで、このようにウエハＷがステージ１４に吸着されたときに、上記の図６に示したようにレジスト膜１３の表面においてウエハＷの端部と端部以外の領域とで高さが揃う。ステージ１４上を、当該ステージ１４に対して相対的に光学系１５が移動して露光が行われる。その際に、上記のようにウエハＷの端部以外の領域と端部との高さが揃っていることにより、ウエハＷの端部においてデフォーカスとなることが抑制される。

露光後のウエハＷは、インターフェイスアーム２８、２９によりタワーＴ２、Ｔ４間を搬送されて、単位ブロックＥ５に対応するタワーＴ２の受け渡しモジュールＴＲＳ５１に搬送され、搬送アームＦ５により加熱モジュール２５→現像モジュール３Ｄの順で搬送されて、現像処理される。上記のように露光が行われていることにより、ウエハＷの端部においても端部以外の領域と同様の寸法でレジストパターンが形成される（ステップＳ７）。然る後、ウエハＷは搬送アームＦ５によりタワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳ５に搬送され、搬送機構２３によりキャリアＣに戻される。なお、単位ブロックＥ２、Ｅ４、Ｅ６に夫々ウエハＷが搬送されて処理が行われる場合は、搬送アームＦ２、Ｆ４、Ｆ６が使用され、タワーＴ１、Ｔ２の受け渡しモジュールＴＲＳについて、単位ブロックＥ１、Ｅ３、Ｅ５に対応する高さのモジュールの代わりに単位ブロックＥ２、Ｅ４、Ｅ６に対応する高さのモジュールが用いられる。

この塗布、現像装置２によれば、撮像モジュール４により取得されるウエハＷ表面の画像データ及びウエハＷ側面の画像データから、ウエハＷの反りを含んだ端部形状及び反りについての情報が取得される。そして、取得されたウエハＷの端部形状及び反りの情報から、ウエハＷが露光時にステージ１４に載置されたときにウエハＷの端部と端部以外の領域とでレジスト膜１３の表面の高さが揃うように、ＳＯＧ膜及びレジスト膜を形成するための塗布レシピとして、ダンパー３５の開度が調整される。従って、ウエハＷの端部においてデフォーカスとなることが抑制され、その結果としてウエハＷの端部のレジストパターンの線幅と、ウエハＷの端部以外の領域におけるレジストパターンの線幅との間でずれが生じることを抑制することができる。従って、１枚のウエハＷから製造される半導体デバイスの歩留りの上昇を図ることができる。

なお、ウエハＷの端部形状及び反りの情報から、レジスト膜形成モジュール３Ｃ及びＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂの塗布レシピのうちの一方のみを調整するようにしてもよい。また、塗布レシピの調整としては、ダンパー３５の開度を調整することには限られない。例えばウエハＷへの薬液吐出時の回転数が大きいほど、ウエハＷの周端に供給される薬液の量を増加させ、周端側の塗布膜の厚さを増加させることができる。つまり、ダンパー３５の開度を調整する場合と同様に、ウエハＷの周端の膜厚分布を調整することができるので、当該回転数を調整してもよい。

（第２の実施形態）
上記の塗布、現像装置２に設けられる撮像モジュールとしては既述の例に限られない。第２の実施形態の塗布、現像装置２に設けられる撮像モジュール７について、図２１、図２２を参照して撮像モジュール４との差異点を中心に説明する。この撮像モジュール７は、載置台３１の代わりに載置台７１を備えている。この載置台７１の表面は水平であり、ウエハＷよりも大きな円形に構成されている。また、この載置台７１の表面には多数の吸引孔７２が開口しており、各吸引孔７２は吸引機構７３に接続されている。ウエハＷは昇降機構７４により昇降するピン７５を介して、搬送アームＦ１、Ｆ２から載置台７１に受け渡される。なお、図中７６は、ピン７５が通過するために載置台７１に形成された貫通孔である。ピン７５を介してウエハＷが載置台７１に受け渡されると、吸引機構７３が動作して、ウエハＷの裏面全体が載置台７１の表面に密着するように吸引される。従って、この載置台７１は上記の露光装置Ｄ４と同様にウエハＷを吸着することができるように構成されている。

この第２の実施形態において、ウエハＷの端部形状を取得する情報取得部をなす撮像モジュール７には、側面撮像用カメラ５４、第２の照明５１、第２のハーフミラー５２及び反射部材５３が設けられていない。そして上記の載置台７１は載置台４３と同様に移動機構４４により、手前側と奥側との間で移動し、表面撮像用カメラ４８によりウエハＷの表面全体を撮像することができる。制御部６０は、取得した表面全体画像データから、例えば図１７で説明したように傾斜面Ｗ１の上端の位置Ｐ１と下端の位置Ｐ２との高低差Ｈ４を算出する。撮像時において、上記のようにウエハＷは載置台７１に密着しているため、当該ウエハＷには反りが含まれていない。従って、このように取得された高低差Ｈ４が解消されるように、レジスト膜形成モジュール３Ｃ及びＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂによる塗布レシピを調整する。

具体的に、例えばウエハＷの全周において上記のように取得される高低差Ｈ４の平均値を算出する。そして、高低差Ｈ４の平均値とダンパー３５の開度の変更量との対応関係から調整部である制御部６０は、ダンパー３５の開度の変更量を決定する。この対応関係としては、図１８で説明したグラフの対応関係を用いてもよい。なお、第１の実施形態において図１８のグラフは、補正後高低差Ｈ５の平均値とダンパー３５の開度の変更量との対応関係であるものとして説明したが、この第２の実施形態ではウエハＷに反りが含まれない状態で高低差Ｈ４を取得しているので、この高低差Ｈ４は第１の実施形態の補正後高低差Ｈ５に相当する。従ってＨ４＝Ｈ５として、図１８のグラフを用いてダンパー３５の開度の変更量を取得することができる。

このようにダンパー３５の開度の変更量を取得した後は、第１の実施形態と同様にレジスト膜形成モジュール３Ｃ及びＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂのダンパーの開度をこの変更量分だけ変更して処理を行う。このように処理を行うことで第１の実施形態と同様に、露光装置Ｄ４における露光時にウエハＷの端部と端部以外の領域とでレジスト膜１３の表面の高さのずれを抑え、デフォーカスが発生することを防ぐことができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態に係るレジストパターン形成システム８について、図２３の全体構成図を参照して説明する。レジストパターン形成システム８は、塗布、現像装置２と略同様に構成された塗布、現像装置２Ａと、露光装置Ｄ４とにより構成されている。このレジストパターン形成システム８における処理の概略について、第１の実施形態のレジストパターン形成システム２０との差異点を中心に説明すると、レジストパターン形成システム８では、第１の実施形態で説明した塗布レシピの調整が行われない。

また、この塗布、現像装置２Ａでは、ウエハＷの端部形状の情報を取得する情報取得部をなす撮像モジュール４によるウエハＷの表面全体画像データの取得が、レジスト塗布に続く加熱モジュール２５による加熱処理の終了後、露光装置Ｄ４による露光前に行われる。そのように取得される表面全体画像データからは図１７で説明したように、各ピクセルのＲＧＢ値が取得される。そして、このＲＧＢ値からウエハＷの傾斜面Ｗ１の各部における高さ、即ち端部の形状について取得される。第３の実施形態では、このように取得されたウエハＷの傾斜面Ｗ１の高さに基づいて、露光装置Ｄ４における露光処理のレシピが調整されてウエハＷに処理が行われる。

塗布、現像装置２Ａについて、塗布、現像装置２との差異点を中心に説明すると、塗布、現像装置２Ａでは、レジスト膜形成モジュール３Ｃが設けられる第３の単位ブロックＥ３、第４の単位ブロックＥ４において、第１の実施形態における第１の単位ブロックＥ１、第２の単位ブロックＥ２と同様に撮像モジュール４が設けられる。そして、上記の第３の単位ブロックＥ３及び第４の単位ブロックＥ４における搬送アームＦ３、Ｆ４は、レジスト膜形成モジュール３Ｃ、加熱モジュール２５、撮像モジュール４の順でウエハＷを搬送した後、露光装置Ｄ４に搬送するために当該ウエハＷをインターフェイスブロックＤ３に受け渡す。また塗布、現像装置２Ａの制御部８１は、図１９で説明した制御部６０と略同様に構成されているが、差異点として露光装置Ｄ４にデータを送信するための送信部８２を備えていることが挙げられる。この送信部８２は、上記のように画像データから取得されるウエハＷの傾斜面Ｗ１の高さについてのデータを露光装置Ｄ４に送信することができるように、既述のバス６１に接続されて設けられている。

露光装置Ｄ４について補足して説明しておくと、露光装置Ｄ４は図４、図６で説明したようにステージ１４と光学系１５とを備えている。ステージ１４は互いに直交する水平方向であるＸ方向、Ｙ方向に沿って夫々移動自在に構成されている。露光時においてはこのステージ１４が、例えば移動の軌跡が矩形波を描くように移動して、光学系１５がウエハＷの表面全体上を通過する。そのようにステージ１４が移動する間に光学系１５から光照射が行われることで、ウエハＷの露光が行われる。そして、この光学系１５は図示しない昇降機構により昇降自在に構成されている。

端部以外の領域を露光する際においては、ウエハＷと光学系１５とが予め設定された距離Ｈ６離れるように露光が行われる（図２４）。なお、図中の点線の矢印は露光ビームを示している。そして、光学系１５がウエハＷの端部の傾斜面Ｗ１上に移動すると、この距離Ｈ６が一定に保たれるように光学系１５が下降して露光が行われる（図２５）。従って、この第３の実施形態においては、露光レシピである光学系１５とステージ１４との距離について、予め設定された大きさから傾斜面Ｗ１の各位置の高さに基づいて補正された大きさに変更されて露光処理が行われることになる。そして、この第３の実施形態においては、レジスト膜１３の表面の傾斜面Ｗ１の高さに応じて、このように光学系１５が昇降することで、ウエハＷの端部にてデフォーカスが発生することが抑制される。結果として、ウエハＷの面内の各部において線幅の均一性が高くなるようにレジストパターンを形成することができる。

ところでこの第３の実施形態においては、撮像モジュール４にて表面撮像用カメラ４８によりレジスト膜が形成されたウエハＷの表面全体画像データを取得する際に、側面撮像用カメラ５４により当該ウエハＷの側面全体画像データも取得するようにし、第１の実施形態で説明した反り量の分布も取得するようにしてもよい。その場合、例えば第１の実施形態で説明したようにウエハＷの表面全体画像データから補正前高低差Ｈ４を取得する。そして、反り量分布に基づいてこの補正前高低差Ｈ４を補正し、補正後高低差Ｈ５を算出する。

上記の送信部８２は、そのように算出した補正後高低差Ｈ５のデータを露光装置Ｄ４に送信し、露光装置Ｄ４では光学系１５がウエハＷの端部上に位置したときに、この高低差Ｈ５に基づいた高さに位置するように当該光学系１５の高さが制御されるようにしてもよい。つまり、光学系１５がウエハＷの端部上に位置するときには、予め設定されたステージ１４からの高さよりもこの高低差Ｈ５の量だけずれた位置に当該光学系１５が配置されることによって、レジスト膜１３の表面と光学系１５との距離Ｈ６が設定値からずれることが抑制されるように露光処理が行われる。このように高低差Ｈ５に基づいて光学系１５の高さが調整される場合には、撮像時におけるウエハＷの反りによる影響がキャンセルされるため、レジスト膜１３の表面と光学系１５との距離が、設定値からずれることをより確実に抑制することができる。

上記のように塗布、現像装置２Ａの送信部８２から露光装置Ｄ４に送信されるデータとしては、ウエハＷの端部形状についてのデータ（ＲＧＢ値）のみであってもよいし、端部形状のデータ及び反りの情報であってもよい。なお、送信部８２は、ウエハＷの表面全体画像データ及び側面全体画像データを露光装置Ｄ４に送信し、上記の補正前高低差Ｈ４や補正後高低差Ｈ５の算出は露光装置Ｄ４で行われて、既述のように高低差Ｈ４またはＨ５に基づいた光学系１５の高さの調整が行われるようにしてもよい。従って、既述した第１の実施形態の実行部である制御部６０に送信部８２を設けて、ウエハＷの表面全体画像データ及び側面全体画像データを露光装置Ｄ４に送信し、当該露光装置Ｄ４で補正後高低差Ｈ５を算出して、当該補正後高低差Ｈ５に基づいて光学系１５の高さを調整して露光処理が行われるようにしてもよい。

（第４の実施形態）
第４の実施形態に係る半導体装置製造システム８４について、図２６の全体構成図を参照して説明する。この半導体装置製造システム８４は、第３の実施形態で説明した塗布、現像装置２Ａと、露光装置Ｄ４と、ドライエッチングを行うエッチング装置９とを備えており、当該エッチング装置９は塗布、現像装置２ＡでウエハＷに形成されたレジストパターン１７をマスクパターンとして、下地膜１２であるＳＯＧ膜１８及びＳＯＣ膜１９をエッチングする。この半導体装置製造システム８４においても、第３の実施形態のレジストパターン形成システム８と同じく、ＳＯＧ膜形成モジュール３Ｂ及びレジスト膜形成モジュール３Ｃにおける塗布レシピの調整が行われない。そのように塗布レシピの調整が行われない代わりに、エッチング装置９におけるレシピの調整が行われる。また、塗布、現像装置２Ａにおける送信部８２は、当該エッチング装置９におけるレシピの調整を行うことができるように、後述するデータを当該エッチング装置９へ送信する。

エッチング装置９の一例について図２７の概略縦断側面図を用いて説明する。このエッチング装置９は、容量結合プラズマを形成してドライエッチング処理を行う。塗布、現像装置２Ａにてレジストパターン１７が形成されてキャリアＣ内に格納されたウエハＷは、当該キャリアＣに格納された状態でこのエッチング装置９に接続される図示しないローダーモジュールに搬送され、キャリアＣから図示しない搬送機構を介して、このエッチング装置９を構成する接地された処理容器９１に搬入（ロード）される。処理容器９１の側壁には、ウエハＷを搬入出するための搬送口を開閉するゲートバルブ９２が設けられている。処理容器９１内は、排気機構９３によって内部が排気されることで、所望の圧力の真空雰囲気とされる。

図中９４はウエハＷが載置される載置台であり、載置されたウエハＷを加熱するための図示しないヒーターが埋設されている。当該載置台９４の下部側は上記の容量結合プラズマを形成するための下部電極９５として構成されている。載置台９４の上部側は静電チャック９６として構成されている。静電チャック９６の表面は水平面をなし、ウエハＷの裏面よりも大きく形成されている。そして、静電チャック９６に載置されたウエハＷの裏面全体が当該静電チャック９６の表面に吸着される。従って、反りが無いようにウエハＷが載置台９４に載置される。

載置台９４の上方には、当該載置台９４と対向するように、円形のガスシャワーヘッド９７が設けられている。このガスシャワーヘッド９７は扁平な円形のガスの拡散空間を備え、この拡散空間は平面視同心円状の仕切りにより、径方向に分割されている。この例では分割された拡散空間を、ガスシャワーヘッド９７の中心側から周縁側に向けて１０１～１０３として示しており、当該拡散空間１０１、１０２、１０３は、流量調整部１０４、１０５、１０６を夫々介して、エッチングガスの供給源１０７に接続されている。従って、流量調整部１０４～１０６により、拡散空間１０１～１０３へ供給されるエッチングガスの流量を調整することができる。また、ガスシャワーヘッド９７には、整合器９８を介してプラズマ発生用の高周波電源９９が接続されており、ガスシャワーヘッド９７は上部電極として機能する。図中１０８は、処理容器９１とガスシャワーヘッド９７とを絶縁する絶縁部材である。

拡散空間１０１～１０３に供給されたエッチングガスは、ガスシャワーヘッド９７に形成される吐出口１０８からシャワー状にウエハＷに供給される。このようにウエハＷにエッチングガスが供給されるときに高周波電源９９がオンになり、電極間に電界が形成されて、エッチングガスがプラズマ化することでエッチングが行われる。また、上記のようにガスシャワーヘッド９７内の拡散空間が分割されて拡散空間１０３が形成されているため、拡散空間１０３に供給されるエッチングガスの流量を調整することで、ウエハＷの端部に供給される当該エッチングガスの流量を調整することができる。

この第４の実施形態における塗布、現像装置２Ａでは、第３の実施形態と同様にレジスト膜１３が形成されたウエハＷについて撮像モジュール４で撮像が行われ、表面全体画像データが取得される。その表面全体画像データから例えば既述の傾斜面Ｗ１の高低差Ｈ４が取得される。つまりウエハＷの反りを含む状態の傾斜面Ｗ１の高低差が取得される。そして、ウエハＷの周方向における各部の高低差Ｈ４について平均値が算出され、この平均値がエッチング装置９に送信される。エッチング装置９では、例えば予め設定された高低差Ｈ４の平均値と拡散空間１０３に供給されるエッチングガスの流量との対応関係に基づいて、当該拡散空間１０３に供給されるエッチングガスの流量が決定される。そして、撮像されたウエハＷがエッチング装置９に搬送されたときに、上記のようにガスシャワーヘッド９７からエッチングガスが吐出されると共に吐出されたエッチングガスがプラズマ化されて、ＳＯＧ膜１８、ＳＯＣ膜１９がエッチングされる。このとき、拡散空間１０３には決定された流量でエッチングガスが供給される。

露光時における光学系１５とレジスト膜１３の表面との距離が設計値から解離するほど、デフォーカスによりレジストパターン１７の開口部の幅が小さくなる。つまり、上記の高低差Ｈ４が比較的大きいと、図２８の上段に示すようにウエハＷの端部におけるレジストパターン１７の開口部の幅は設計値に比べて狭くなり、この設計値との解離が比較的大きくなる。そこで、各膜が側方に比較的大きくエッチングされて図２８の下段に示すように各部のレジストパターン１７の開口部の幅が揃うように、上記の対応関係に従って拡散空間１０３には比較的多くの流量のエッチングガスが供給されるように決定される。反対に、上記の高低差Ｈ４が比較的小さいと、図２９の上段に示すようにウエハＷの端部におけるレジストパターン１７の開口部の幅は設計値に比べて狭くなるが、設計値との解離は比較的小さい。そこで、各膜の側方へのエッチング量が抑えられて図２９の下段に示すように各部のレジストパターン１７の開口部の幅が揃うように、上記の対応関係に従って拡散空間１０３には比較的小さい流量でエッチングガスが供給されるように決定される。

ところでこの第４の実施形態についても、高低差Ｈ４とウエハＷの側面全体画像データとから高低差Ｈ５を算出し、このウエハＷの周全体の各部における高低差Ｈ５の平均値を算出し、送信部８２はこの高低差Ｈ５の平均値を送信するようにしてもよい。そして、そのように高低差Ｈ５の平均値が送信されたエッチング装置９において、予め設定された高低差Ｈ５と拡散空間１０３に供給されるエッチングガスの流量との対応関係に基づいて、当該拡散空間１０３に供給されるエッチングガスの流量が決定されるようにしてもよい。また、送信部８２は表面全体画像データ及び側面全体画像データをエッチング装置９に送信し、エッチング装置９において、高低差Ｈ４、Ｈ５が算出され、算出された高低差Ｈ５から拡散空間１０３へ供給されるエッチングガスの流量が決定されてもよい。

なお、エッチング装置としては処理容器９１の上部に、載置台９４の中心を鉛直方向に通る中心軸線に対して同軸状に設けられると共に、各々独立して電流が供給される複数の電磁石をなすコイルを備えるように構成されてもよい。その場合、例えば高周波電源９９はガスシャワーヘッド９７に接続される代りに載置台９４に接続されて、ガスシャワーヘッド９７から供給されるエッチングガスをプラズマ化するように構成される。そのようにプラズマが形成されたときに各コイルへの電流の供給量が調整されることで、処理容器９１内に形成される磁界の分布が調整されることによってウエハＷの端部におけるプラズマ強度が、ウエハＷの端部以外の領域におけるプラズマ強度とは独立して制御されるようにする。そのようにウエハＷの端部上におけるプラズマ強度を制御することで、図２８、図２９で説明したように各膜の側方へのエッチング量を制御してもよい。従って、調整されるエッチングのレシピとしてはエッチングガスの流量に限られない。

ところで既述の各実施形態において、ウエハＷの端部形状のデータとしてはウエハＷの表面の画像データから取得することには限られない。上記の塗布、現像装置２に反射型のレーザー式の変位センサを備えたモジュールを設ける。この変位センサは鉛直下方にレーザーを照射すると共に、ウエハＷにて反射されたレーザーを受光する。そして、変位センサは、モジュール内の載置部に載置されたウエハの端部上をウエハＷの径方向に沿って水平移動できるように構成されており、変位センサからウエハＷの周端部上にレーザーを照射しながら、当該変位センサが移動する。この移動中の変位センサの受光に基づいて、制御部１００がウエハＷ表面の周端部における高さ分布、即ち端部形状を取得するようにしてもよい。

なお、図２、図３ではウエハＷの全周において端部が中央部よりも低く位置するようにウエハＷが反った場合を示したが、本発明はそのようにウエハＷが反った場合の対処とすることには限られず、ウエハＷの全周において端部が中央部より高く位置するように反っている場合や、ウエハＷの全周の一部の端部が中央部よりも低く、他の一部の端部が中央部よりも高くなるように反っている場合にも適用し、製品の歩留りの向上を図ることができる。

また、上記の各実施形態ではウエハＷの表面全体画像データから取得された傾斜面Ｗ１の上端と下端との高低差Ｈ４、Ｈ５に基づいて各レシピを決定しているが、そのような高低差に基づいてレシピを決定することには限られない。例えばウエハＷの表面全体画像データからウエハＷの周端位置と当該周端位置からウエハＷの径方向に沿って当該ウエハＷの中心寄りに所定の距離離れた位置（設定離間位置）とを検出し、この周端位置と設定離間位置との間の領域を側方から見たときの近似曲線を取得し、この近似曲線の曲率をウエハＷの端部形状として上記の高低差Ｈ４の代わりに用いてレシピの調整を行ってもよい。

ところで、図３０には第１の実施形態に従って処理を行ったウエハＷを示している。このウエハＷにおいては上層側から下層側に向けてレジスト膜１３、第１の下地膜１１１、第２の下地膜１１２、被加工膜１１３がこの順で積層されている。レジスト膜１３、第１の下地膜１１１、被加工膜１１３については、ウエハＷの面内で均一な膜厚となるように規定のレシピにより薬液が塗布されている。つまり、ウエハＷの端部形状に基づいた塗布レシピの調整が行われずに形成されている。第２の下地膜１１２については図６などで既述した下地膜１２と同じく、ウエハＷの端部の形状に基づいて薬液を塗布するレシピが調整されることにより形成されている。そのように第２の下地膜１１２の塗布レシピが調整されることで、ウエハＷが露光装置Ｄ４のステージ１４に載置されたときにデフォーカスが起きないように、ウエハＷの面内でレジスト膜１３の表面が平坦になるようにされている。

露光装置Ｄ４における露光、現像によるレジスト膜１３へのパターン形成後は、第１の下地膜１１１にパターンを形成し、図３１に示すように当該第１の下地膜１１１をハードマスクとして、第２の下地膜１１２及び被加工膜１１３のエッチングが行われる。第１の下地膜１１１は例えばＳＯＣ膜、上記ハードマスクによるエッチング対象膜である第２の下地膜１１２は例えば酸化膜であるＳＯＧ膜、同様に上記マスクによるエッチング対象膜である被加工膜１１３は、例えば酸化膜である熱ＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）あるいはプラズマＴＥＯＳである。

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マスクをなす第１の下地膜１１１については、上記のように塗布レシピの調整が行われず、ウエハＷの面内でその膜厚が均一になるように形成されている。そのように膜厚が均一な膜をマスクとしてエッチングを行うため、当該エッチングにより第２の下地膜１１２に形成されるパターン（凹部）については、ウエハＷの面内で形状が揃い、且つＣＤについて設計値に揃えられる。従って、第２の下地膜１１２に形成されるパターンに沿ってエッチングされる被加工膜１１３についても同様に、エッチングにより形成されるパターンの形状が所望の形状からずれることを抑制することができる。このようにエッチングマスクとなる膜については塗布レシピの調整を行わずに形成し、当該エッチングマスクの下層の膜についての塗布レシピを調整することで、当該下層の膜のさらに下層に設けられる被加工膜１１３のパターンの形状を良好なものとすることができる。

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ところで、第２の下地膜１１２は上記のようにウエハＷの面内で膜厚が異なるように形成しているため、第２の下地膜１１２及び被加工膜１１３をエッチングする際にウエハＷの端部と端部以外の領域とで被加工膜１１３が露出するタイミングは異なる。そこでエッチングガスから見て、エッチング中にウエハＷの端部と端部以外の領域とで膜の性質が異なることを防いでウエハＷの面内で同様にエッチングが行われるようにすることで、ウエハＷの面内各部において、第２の下地膜１１２及び被加工膜１１３に形成されるパターンの形状を揃えるようにすることが好ましい。そのためには、この被加工膜１１３の直上に形成される第２の下地膜１１２を、この被加工膜１１３と同じ材質の膜とするか、あるいは上記のＳＯＧ膜のような物性が近い膜とする。

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上記のように被加工膜１１３が熱ＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）、プラズマＴＥＯＳなどの酸化膜である場合は、物性が近い膜として例えばシリコン及び酸素を含む膜を形成することができ、具体的には上記のＳＯＧ膜あるいはＳＯＤ膜であるＨＳＱ（Hydrogen Silsesquioxane）、ＭＳＱ(Methyl Silsesquioxane)などを形成することができるし、その他にSiARC(Poly siloxane)、PSZ(Polysilazane)、PCS(Poly carbosilane)などの膜を形成することができる。なお、SiARCについては、ＳｉＮに近い性質も持ち得るが、酸素含有雰囲気で加熱することにより、酸化膜に近い性質を持つようにすることができるので、そのように被加工膜１１３上に形成することができる。

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上記のＳＯＧ膜の成膜工程の一例について簡単に示しておくと、例えば酸化シリコンを含む絶縁膜の前駆体の分子団であるオリゴマーの群を溶剤に溶解させてなる薬液をウエハＷに塗布し、例えば５００℃に加熱するキュア工程を行うことにより成膜することができる。キュア工程において、化合物中に含まれるＳｉ－Ｈ結合がＨ_２Ｏ（水分）との加水分解（反応）により、Ｓｉ－ＯＨが生成され、続いて脱水縮合（反応）が起こってＳｉ－Ｏ－Ｓｉ結合が生成され、オリゴマー同士が架橋されて、ＳＯＧ膜が形成される。つまり、ＳＯＧ膜を成膜するにあたり下地膜１２を成膜する場合と同様に薬液の塗布と加熱処理とが含まれ、下地膜１２と同様にレシピを変更することで、ウエハＷの面内の膜厚分布を調整することができる。なお、本発明は各実施形態で示した構成、手法には限られず、各実施形態は適宜変更したり、組み合わせたりすることができる。

ＷウエハＷ
Ｗ１傾斜面
Ｄ４露光装置
１２下地膜
１３レジスト膜
２塗布、現像装置
２０レジストパターン形成システム
２５加熱モジュール
３ＡＳＯＣ膜形成モジュール
３ＢＳＯＧ膜形成モジュール
３Ｃレジスト膜形成モジュール
４撮像モジュール
Ｆ１～Ｆ６搬送アーム
６０制御部
８４半導体装置製造システム

Claims

半導体装置製造用の基板に下地膜の材料を塗布して下地膜を形成するための下地膜用の塗布モジュールと、前記下地膜が形成された基板にレジストを塗布してレジスト膜を形成するためのレジスト用塗布モジュールと、基板上に形成された塗布膜に対して加熱処理する加熱モジュールと、を含む複数の処理モジュールと、
前記複数の処理モジュールの間で基板を搬送する基板搬送機構と、
基板の反りを含んだ状態で、基板の端部表面の径方向の形状である端部形状を測定する端部形状測定部と、
水平な面に対する基板の反りの情報と前記端部形状測定部にて取得した端部形状とに基づいて処理を実行する実行部と、を備える塗布膜形成装置であって、
前記実行部による処理は、前記下地膜用の塗布モジュール及び前記レジスト用塗布モジュールにおける塗布レシピを調整する処理であり、
前記実行部は、前記塗布膜形成装置の外部の装置である露光装置に前記端部形状の情報を送ることを特徴とする塗布膜形成装置。
半導体装置製造用の基板に下地膜の材料を塗布して下地膜を形成するための下地膜用の塗布モジュールと、前記下地膜が形成された基板にレジストを塗布してレジスト膜を形成するためのレジスト用塗布モジュールと、基板上に形成された塗布膜に対して加熱処理する加熱モジュールと、を含む複数の処理モジュールと、
前記複数の処理モジュールの間で基板を搬送する基板搬送機構と、
基板の反りを含んだ状態で、基板の端部表面の径方向の形状である端部形状を測定する端部形状測定部と、
水平な面に対する基板の反りの情報と前記端部形状測定部にて取得した端部形状とに基づいて処理を実行する実行部と、を備える塗布膜形成装置であって、
前記実行部による処理は、前記下地膜用の塗布モジュール及び前記レジスト用塗布モジュールにおける塗布レシピを調整する処理であり、
前記実行部は、前記塗布膜形成装置の外部の装置であるドライエッチング装置に前記端部形状の情報を送ることを特徴とする塗布膜形成装置。
前記端部形状測定部は、載置台により基板の中央部を吸着した状態で測定することを特徴とする請求項１または２記載の塗布膜形成装置。
前記反りの情報は、塗布膜形成装置に設けられている反り測定部により測定された情報であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。