JP7516203B2 - SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM - Google Patents
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Description
本開示は、基板処理方法及び基板処理システムに関する。 This disclosure relates to a substrate processing method and a substrate processing system.
特許文献1には、減圧処理装置と構造判別装置とシステム制御装置を備えた処理システムが開示されている。減圧処理装置は、レジストパターンをマスクとしてウェハにエッチング処理を施す。構造判別装置は、エッチング処理前におけるウェハ表面のパターン構造の寸法を、スキャトロメトリ法を用いて測定する。システム制御装置には、エッチング処理時の処理条件とエッチング処理によるウェハ表面のパターン構造の削れ量との相関データが記憶されている。そして、システム制御装置は、ウェハ表面のパターン構造の寸法の測定結果と上記相関データに基づいて、エッチング処理後のウェハ表面のパターン構造が所望の寸法になるように、エッチング処理時の処理条件を設定する。
本開示にかかる技術は、積層膜を有する基板に対する処理条件を適切に設定すること等を可能にする。 The technology disclosed herein makes it possible to appropriately set processing conditions for a substrate having a laminated film.
本開示の一態様は、基板処理方法であって、基板上の積層膜を構成する各層について、当該層に関する処理後の基板の撮像画像を生成する工程と、基板上の積層膜の最表層を含む複数の層それぞれについて、前記撮像画像に基づいて推定された特徴量を示す情報を取得する工程と、を有する。 One aspect of the present disclosure is a substrate processing method that includes the steps of: generating, for each layer constituting a laminate film on a substrate, an image of the substrate after processing for that layer; and acquiring information indicating feature amounts estimated based on the image for each of a plurality of layers, including the outermost layer, of the laminate film on the substrate.
本開示によれば、積層膜を有する基板に対する処理条件を適切に設定すること等が可能となる。 This disclosure makes it possible to appropriately set processing conditions for substrates having laminated films.
半導体デバイス等の製造工程では、半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という場合がある。)上にレジストパターンを形成するために予め定められた処理が行われる。上記予め定められた処理とは、例えば、ウェハ上にレジスト液を供給しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理や、レジスト膜を予め定められた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PEB処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理等である。そして、レジストパターンを形成した後に、このレジストパターンをマスクとしたエッチングが行われる。また、レジストパターンの形成の際に、レジスト膜の下地膜等、レジスト膜以外の膜をウェハ上に形成し積層膜とすることもある。 In the manufacturing process of semiconductor devices, etc., predetermined processes are performed to form a resist pattern on a semiconductor wafer (hereinafter sometimes referred to as "wafer"). The above-mentioned predetermined processes include, for example, a resist coating process in which a resist liquid is supplied onto the wafer to form a resist film, an exposure process in which the resist film is exposed to a predetermined pattern, a PEB process in which a chemical reaction in the resist film is promoted after exposure, and a development process in which the exposed resist film is developed. Then, after forming the resist pattern, etching is performed using this resist pattern as a mask. In addition, when forming the resist pattern, a film other than the resist film, such as an undercoat film for the resist film, may be formed on the wafer to form a laminated film.
ところで、レジストパターンをマスクとしたエッチングには、レジストパターンの形状が影響するため、従来、エッチング処理前に、ウェハ表面のパターン構造の寸法を評価し、その評価結果に基づきエッチング処理の処理条件を設定することが行われている。 However, since etching using a resist pattern as a mask is affected by the shape of the resist pattern, conventionally, the dimensions of the pattern structure on the wafer surface are evaluated before the etching process, and the processing conditions for the etching process are set based on the evaluation results.
例えば、特許文献1に開示の処理システムでは、エッチング処理前におけるウェハ表面のパターン構造の寸法が、スキャトロメトリ法を用いて測定される。また、上記処理システムにおいて、エッチング処理時の処理条件とエッチング処理によるウェハ表面のパターン構造の削れ量との相関データが予め求められている。そして、ウェハ表面のパターン構造の寸法の測定結果と上記相関データに基づいて、エッチング処理後のウェハ表面のパターン構造が所望の寸法になるように、エッチング処理時の処理条件が設定される。
For example, in the processing system disclosed in
しかし、ウェハのエッチング対象膜上にレジスト膜を含む積層膜が形成されている場合、レジストパターンをマスクとしたエッチング処理に、レジスト膜以外の膜の厚さ等が影響を及ぼすことがある。具体的には、例えば、レジスト膜の他に下地膜が形成されている場合、レジストパターンをマスクとしたエッチングの処理結果に下地膜の厚さが影響を及ぼすことがある。 However, when a laminated film including a resist film is formed on the film to be etched on the wafer, the thickness of films other than the resist film may affect the etching process using the resist pattern as a mask. Specifically, for example, when an undercoat film is formed in addition to the resist film, the thickness of the undercoat film may affect the results of the etching process using the resist pattern as a mask.
そこで、本開示に係る技術は、積層膜を有する基板に対する処理条件を適切に設定すること等を可能にする。 Therefore, the technology disclosed herein makes it possible to appropriately set processing conditions for a substrate having a laminated film.
以下、本実施形態にかかる基板処理方法、基板処理システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 The substrate processing method and substrate processing system according to this embodiment will be described below with reference to the drawings. Note that in this specification and the drawings, elements having substantially the same functional configurations are designated by the same reference numerals, and duplicated descriptions will be omitted.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態にかかる基板処理システムの構成の概略を模式的に示す図である。図2は、処理対象のウェハを模式的に示す図である。図3は、塗布現像装置が処理対象のウェハに形成する膜を模式的に示す図である。図4は、塗布現像装置が処理対象のウェハに形成するレジストパターンを模式的に示す図である。図5及び図6はそれぞれ、塗布現像装置が有する撮像モジュールの構成の概略を模式的に示す縦断面図及び横断面図である。図7は、基板処理システムが備えるエッチング装置による種々のエッチング後のウェハの状態を模式的に示す図である。図8は、後述の撮像画像を説明するための図である。
First Embodiment
FIG. 1 is a diagram showing a schematic overview of the configuration of a substrate processing system according to a first embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a wafer to be processed. FIG. 3 is a diagram showing a film formed on a wafer to be processed by a coating and developing apparatus. FIG. 4 is a diagram showing a resist pattern formed on a wafer to be processed by a coating and developing apparatus. FIG. 5 and FIG. 6 are vertical and horizontal cross-sectional views showing a schematic overview of the configuration of an imaging module included in the coating and developing apparatus, respectively. FIG. 7 is a diagram showing a schematic view of the state of a wafer after various etchings by an etching apparatus included in the substrate processing system. FIG. 8 is a diagram for explaining an imaged image described later.
図1に示すように、基板処理システムとしての処理システム1は、半導体製造装置としての塗布現像装置2及びエッチング装置3を備える。なお、図示は省略するが、塗布現像装置2、エッチング装置3には、カセットステーションや、ウェハ搬送機構が設けられている。カセットステーションは、複数枚のウェハを収容したカセットが搬入出されるものである。また、ウェハ搬送機構は、カセットステーションと各種モジュールとの間でのウェハ搬送、各種モジュール間でのウェハ搬送等に用いられる。
As shown in FIG. 1,
塗布現像装置2は、レジスト膜を含む積層膜をウェハ上に形成したり、露光後のレジスト膜を現像したりするものである。なお、以下の説明では、塗布現像装置2に搬入される処理対象のウェハWは、図2に示すように、下地ウェハW1の上に、酸化膜F1、TiN膜F2、低温酸化(LTO)膜F3が下からこの順で積層されており、LTO膜F3がパターニングされ、LTOパターンが形成されているものとする。
The coating and developing
塗布現像装置2は、ウェハW上に(具体的には例えばLTO膜F3上に)膜を積層したり、形成した積層膜を処理したりするために、下層膜形成モジュール11、中間層膜形成モジュール12、レジスト膜形成モジュール13及び現像モジュール14を有する。なお、これらモジュール11~14は、スピン塗布法によりウェハWに処理液を塗布するスピン塗布モジュールである。スピン塗布法では、例えば塗布ノズル(図示せず)からウェハW上に処理液を吐出すると共に、ウェハWを回転させて、処理液をウェハWの表面に拡散させる。下層膜形成モジュール11、中間層膜形成モジュール12、レジスト膜形成モジュール13及び現像モジュール14には公知の構成を用いることができる。
The coating and developing
下層膜形成モジュール11は、処理液としての下層膜材料をウェハW上に塗布し、レジスト膜の下地膜である下層膜を形成する。具体的には、下層膜形成モジュール11は、例えば、図3に示すように、ウェハWのLTO膜F3(LTOパターン)上に、下層膜として、SOC(スピンオンカーボン)膜F4を形成する。
The underlayer
中間層膜形成モジュール12は、処理液としての中間層膜形成材料をウェハW上に塗布し、レジスト膜の下地膜である中間層膜を形成する。具体的には、中間層膜形成モジュール12は、例えば、図3に示すように、ウェハWのSOC膜F4膜上に、中間層膜としてSOG(スピンオングラス)膜F5を形成する。
The intermediate layer
レジスト膜形成モジュール13は、処理液としてのレジスト液をウェハW上に塗布し、レジスト膜を形成する。具体的には、レジスト膜形成モジュール13は、例えば、図3に示すように、ウェハWのSOG膜F5上に、レジスト膜F6を形成する。
The resist
現像モジュール14は、処理液としての現像液をウェハW上に塗布し、ウェハWを現像する。具体的には、現像モジュール14は、例えば、塗布現像装置2に一体に接続された露光装置(図示せず)により露光されたレジスト膜F6上を現像し、図4に示すように、ウェハW上にレジストパターンP1を形成する。
The developing
また、塗布現像装置2は、図1に示すように、ウェハWが載置される熱板を用いてウェハWの加熱処理を行う熱処理モジュール21を有する。熱処理モジュール21は、例えば、SOC膜F4の形成後、SOG膜F5の形成後、レジスト膜F6の形成後且つ露光前、露光後現像前、現像後に用いられる。なお、図において、熱処理モジュール21の数は1つであるが、塗布現像装置2には、熱処理モジュール21が複数設けられており、用途に応じて別々の熱処理モジュール21が用いられる。熱処理モジュール21には公知の構成を用いることができる。
As shown in FIG. 1, the coating and developing
さらに、塗布現像装置2には、第1~第5撮像モジュール311~315(以下、まとめて「撮像モジュール31」ということがある。)が設けられている。撮像モジュール31は、その撮像結果をウェハの検査に用いることができるものであるが、後述するように、本実施形態では、その撮像結果を、ウェハW上の積層膜の各層(各膜)の特徴量を推定するために用いる。
Furthermore, the coating and developing
第1撮像モジュール311は、下層膜形成モジュール11による下層膜形成処理前のウェハWの撮像に用いられる。
第2撮像モジュール312は、上記下層膜形成処理後且つ中間層膜形成モジュール12による中間層膜形成処理前のウェハWの撮像に用いられる。
第3撮像モジュール313は、上記中間層膜形成処理後且つレジスト膜形成モジュール13によるレジスト膜形成処理前のウェハWの撮像に用いられる。
第4撮像モジュール314は、上記レジスト膜形成処理後且つ露光処理前のウェハWの撮像に用いられる。
第5撮像モジュール315は、現像処理後のウェハWの撮像に用いられる。
The first imaging module 31 1 is used to capture an image of the wafer W before the lower layer film formation process by the lower layer
The second imaging module 31 2 is used to image the wafer W after the lower layer film formation process and before the intermediate layer film formation process by the intermediate layer
The third imaging module 313 is used to capture an image of the wafer W after the intermediate layer film forming process and before the resist film forming process by the resist
The fourth imaging module 314 is used to capture an image of the wafer W after the resist film forming process and before the exposure process.
The fifth imaging module 315 is used to capture an image of the wafer W after the development process.
第1撮像モジュール311は、図5及び図6に示すように、ケーシング200を有している。ケーシング200内には、ウェハWが載置される載置台201が設けられている。この載置台201は、モータ等の回転駆動部202によって、回転、停止が自在である。ケーシング200の底面には、ケーシング200内の一端側(図6中のX方向負方向側)から他端側(図6中のX方向正方向側)まで延伸するガイドレール203が設けられている。載置台201と回転駆動部202は、ガイドレール203上に設けられ、駆動装置204によってガイドレール203に沿って移動できる。
The first imaging module 31-1 has a
ケーシング200内の他端側(図6のX方向正方向側)の側面には、撮像ユニット210が設けられている。撮像ユニット210には、カメラとして例えばラインセンサカメラが用いられている。
An
ケーシング200の上部中央付近には、ハーフミラー211が設けられている。ハーフミラー211は、撮像ユニット210と対向する位置に、鏡面が鉛直下方を向いた状態から撮像ユニット210の方向に向けて45度上方に傾斜した状態で設けられている。ハーフミラー211の上方には、光源としての照明ユニット212が設けられている。ハーフミラー211と照明ユニット212は、ケーシング100内部の上面に固定されている。照明ユニット212からの照明は、ハーフミラー211を通過して下方に向けて照らされる。したがって、照明ユニット212の下方にある物体によって反射した光は、ハーフミラー211でさらに反射して、撮像ユニット210に取り込まれる。すなわち、撮像ユニット210は、照明ユニット212による照射領域にある物体を撮像することができる。
A
第1撮像モジュール311は、ウェハWをガイドレールに沿って一方向(図6のX方向)に動かすことで、上記一方向と略垂直な方向に長い撮像視野を有する撮像ユニット210のラインセンサカメラで、当該ウェハWの表面を走査するように撮像する。
The first imaging module 311 moves the wafer W in one direction (X direction in FIG. 6 ) along the guide rail, and captures an image of the surface of the wafer W by scanning the surface with a line sensor camera of the
なお、第2~第5撮像モジュール312~315の構成は、上述の第1撮像モジュール311の構成と略同一である。 The configurations of the second to fifth imaging modules 31 2 to 31 5 are substantially the same as the configuration of the first imaging module 31 1 described above.
また、図1に示すように、塗布現像装置2には、制御部41が設けられている。
制御部41は、例えばCPUやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部(図示せず)を有している。このプログラム格納部には、上述の各種モジュールや搬送装置(図示せず)等の駆動系の動作を制御して、ウェハWに対して各種処理を行うためのプログラム等が格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部41にインストールされたものであってもよい。プログラムの一部または全ては専用ハードウェア(回路基板)で実現してもよい。
As shown in FIG. 1 , the coating and developing
The
制御部41は、記憶部41aと、画像生成部41bと、推定部41cと、を有する。これらについては後述する。
The
エッチング装置3は、LTO膜エッチングモジュール51と、TiN膜エッチングモジュール52と、酸化膜エッチングモジュール53と、を有する。これらモジュール51~53は、例えば、プラズマ方式のドライエッチングモジュールである。
The
LTO膜エッチングモジュール51は、塗布現像装置2によって形成されたウェハW上の積層膜をマスクとして、LTO膜F3のエッチングを行う。これにより、図4及び図7(A)に示すように、レジストパターンP1がLTO膜F3に転写され、LTO膜のパターンP2が形成される。
The LTO
TiN膜エッチングモジュール52は、LTO膜エッチングモジュール51によって形成されたLTO膜のパターンP2をマスクとして、TiN膜F2のエッチングを行う。これにより、図7(A)及び図7(B)に示すように、LTO膜のパターンP2がTiN膜F2に転写され、TiN膜のパターンP3が形成される。
The TiN
酸化膜エッチングモジュール53は、TiN膜エッチングモジュール52によって形成されたTiN膜のパターンP3をマスクとして、酸化膜F1のエッチングを行う。これにより、図7(B)及び図7(C)に示すように、TiN膜のパターンP3が酸化膜F1に転写される。
The oxide
図1に示すように、処理システム1はさらに全体制御装置4を備えている。
全体制御装置4は、例えばCPUやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部(図示せず)を有している。このプログラム格納部には、後述の相関モデルを作成するためのプログラム等が格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータで読み取り可能な非一時的な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から全体制御装置4にインストールされたものであってもよい。プログラムの一部または全ては専用ハードウェア(回路基板)で実現してもよい。
全体制御装置4は、記憶部61と、モデル作成部62と、取得部63と、処理条件決定部64と、処理条件補正部65を有する。
As shown in FIG. 1, the
The
The
ここで、制御部41が有する記憶部41a、画像生成部41b及び推定部41cと、全体制御装置4が有する記憶部61、モデル作成部62、取得部63、処理条件決定部64及び処理条件補正部65とについて説明する。
Here, we will explain the
制御部41が有する記憶部41aは、各種情報を記憶する。この記憶部41aには、例えば、全体制御装置4のモデル作成部62で作成された後述の推定モデル等が記憶される。
The
画像生成部41bは、撮像モジュール31の撮像ユニット210でのウェハWの撮像結果に基づいて、ウェハWの撮像画像を生成する。例えば、画像生成部41bは、撮像ユニット210での撮像結果におけるウェハWを、437個の領域に区画し、各領域において、R(赤)、G(緑)、B(青)それぞれの画素値の平均値を算出する。そして、画像生成部41bは、上記領域それぞれについて、当該領域の座標と、上記画素値の平均値すなわちRGBデータの平均値とを対応付けたテーブルを作成する。つまり、画像生成部41bは、ウェハ面上(2次元座標上)の各位置の画素を集合させた情報を生成する。また、画像生成部41bは、該テーブルを撮像モジュール31における光学系等に合わせて較正する。較正されたテーブルからは、図8に示すような画像Imを生成することができる。以下では、撮像ユニット210での撮像結果から上述のようにして取得される上述のテーブルを「撮像画像」という。
The
画像生成部41bは、ウェハW上の積層膜の層毎に、当該層に関する処理後のウェハの撮像画像を生成する。層に関する処理とは、例えば、当該層の形成処理(中間層膜の形成処理等)や、当該層の現像処理(レジスト膜の現像処理等)である。
画像生成部41bで生成された撮像画像は基本的に記憶部41aにウェハW毎に記憶される。
The
The captured images generated by the
推定部41cは、処理システム1でウェハW上に形成した第m(mは1以上の整数)層の特徴量を、第m層に関する処理後のウェハWの撮像画像における画素値等に基づいて推定する。この推定は、ウェハWの撮像画像を構成する領域毎に行われる。例えば前述のようにウェハWを437個の領域に区画した場合は、第m層に関する処理後のウェハWの撮像画像における437個の領域それぞれについて、当該領域の画素値等に基づいて、第m層の特徴量が推定される。第m層の特徴量とは、例えば、第m層の形状にかかる特徴であり、具体的には、第m層の厚さや、第m層の線幅等の寸法である。上述の領域毎の特徴量の推定結果と各領域の位置情報とを合わせることにより特徴量の面内分布となるところ、推定部41cは、具体的には、第m層の膜厚の面内分布(厚い部分や薄い部分の分布)や、第m層の線幅の面内分布(太い部分や細い部分の分布)を推定する。
推定部41cは、例えば、ウェハW上の積層膜を構成する全ての層について、領域毎に、特徴量を推定する。
The
The
なお、n(nは2以上の整数)層からなる積層膜の最表層(つまり第n層)の特徴量を推定する場合、推定部41cは、領域毎に、少なくとも第n-1番目までの層それぞれについての、推定された特徴量を取得する。そして、推定部41cは、領域毎に、上述の推定された特徴量の取得結果、第n層に関する処理後のウェハWの撮像画像における画素値、予め作成された後述の推定モデル等に基づいて、上記処理後のウェハの第n層の特徴量を推定する。上記推定モデルは、モデル作成用のウェハW(以下、準備ウェハW)を用いて予め作成される。上記推定モデルは、例えば、
(X)ウェハW上に形成された第n-1番目までの層それぞれについての特徴量、及び、第n層に関する処理後の当該ウェハWの撮像画像における画素値と、
(Y)上記処理後の当該ウェハWの第n層の特徴量と、
の相関を示すモデルである。
When estimating the feature quantity of the outermost layer (i.e., the nth layer) of a laminate film consisting of n (n is an integer of 2 or more) layers, the
(X) feature amounts for each of the layers up to the (n-1)th layer formed on the wafer (W) and pixel values in a captured image of the wafer (W) after processing for the nth layer;
(Y) a feature amount of the n-th layer of the wafer W after the above processing; and
This is a model showing the correlation between
推定部41cで推定された特徴量(以下、「推定特徴量」ということがある。)は、記憶部41aにウェハW毎に記憶される。
The feature amounts estimated by the
全体制御装置4が有する記憶部61は、各種情報を記憶する。この記憶部61には、例えば、モデル作成部62で上述の推定モデルを作成する際に用いられる情報等が記憶される。
The storage unit 61 of the
モデル作成部62は、膜(層)の特徴量の種類毎に、上述の推定モデルを予め作成する。例えば、モデル作成部62は、具体的には、例えば、下層膜の厚さ、中間層膜の厚さ、レジスト膜の厚さ及びレジストパターンの線幅それぞれについて、推定モデルを予め作成する。この作成方法の詳細については後述する。
モデル作成部62で作成された推定モデルは、記憶部61に記憶され、また、塗布現像装置2に送られ記憶部41aに記憶される。
The
The estimation model created by the
取得部63は、処理条件決定部64での処理条件の決定や処理条件補正部65での処理条件の補正に用いられる情報を取得する。具体的には、取得部63は、ウェハW上の積層膜の最表層を含む複数の層それぞれについて、塗布現像装置2の推定部41cで撮像画像に基づいて推定された、当該層の特徴量(の面内分布)を塗布現像装置2から取得する。例えば、取得部63は、ウェハW上の積層膜の全ての層それぞれについて、塗布現像装置2から推定特徴量の面内分布を取得する。
The
処理条件決定部64は、取得部63で取得結果に基づいて、すなわち、上記ウェハW上に形成された積層膜の各層についての推定特徴量に基づいて、下流工程での処理条件を決定する。具体的には、処理条件決定部64は、ウェハW上に形成された積層膜の各層についての推定特徴量に基づいて、当該積層膜が形成されたウェハWに対するエッチング装置3でのエッチング処理条件を決定する。
The processing
処理条件補正部65は、取得部63での取得結果に基づいて、すなわち、上記ウェハW上に形成された積層膜の各層についての推定特徴量に基づいて、ウェハW上の積層膜を構成する層に関する成膜処理や現像処理の処理条件を補正する。
The process
続いて、推定モデルの作成方法の一例について説明する。 Next, we will explain an example of how to create an estimation model.
(1.初期状態撮像工程)
推定モデルの作成の際、まず、塗布現像装置2において、下層膜等の各種膜を形成する前の、すなわち、初期状態の、準備ウェハWの撮像が行われ、その撮像画像が生成される。
具体的には、例えば、初期状態の準備ウェハWの表面が第1撮像モジュール311の撮像ユニット210により撮像される。そして、画像生成部41bにより、撮像ユニット210での撮像結果に基づいて、初期状態の準備ウェハWの撮像画像(以下、「初期状態撮像画像」ということがある。)が生成される。生成された撮像画像は、全体制御装置4へ送られ、記憶部61にウェハW毎に記憶される。
なお、準備ウェハWは、例えば、半導体デバイスの量産処理時すなわちレジストパターンを量産的に形成する時に用いられる生産ウェハであり、ウェハ表面に図2と同様にパターンが形成されている。
(1. Initial State Imaging Step)
When creating an estimation model, first, an image of the preparation wafer W before various films such as an underlayer film are formed, i.e., in an initial state, is captured in the coating and developing
Specifically, for example, the surface of the preparation wafer W in an initial state is imaged by the
The preparation wafer W is, for example, a production wafer used in mass production of semiconductor devices, that is, when forming resist patterns on a mass production basis, and has a pattern formed on the wafer surface in the same manner as in FIG.
(2.下層膜形成工程)
初期状態撮像工程後、準備ウェハW上に下層膜が形成される。具体的には、下層膜形成モジュール11によって、予め定められた処理条件で、準備ウェハW上にSOC膜が形成され、その後、SOC膜用の熱処理モジュール21によって、予め定められた処理条件で、準備ウェハWが熱処理される。
(2. Lower layer film formation process)
After the initial state imaging step, an underlayer film is formed on the preparation wafer W. Specifically, an SOC film is formed on the preparation wafer W under predetermined processing conditions by the underlayer
(3.下層膜形成後撮像工程)
続いて、下層膜が形成された準備ウェハWの撮像が行われ、当該準備ウェハWの撮像画像が生成される。
具体的には、例えば、下層膜としてのSOC膜形成後の準備ウェハWの表面が第2撮像モジュール312の撮像ユニット210により撮像される。そして、画像生成部41bにより、撮像ユニット210での撮像結果に基づいて、下層膜形成後の準備ウェハWの撮像画像(以下、「下層膜形成後撮像画像」ということがある。)が生成される。生成された撮像画像は、全体制御装置4へ送られ、記憶部61にウェハW毎に記憶される。
(3. Imaging process after forming underlayer film)
Next, an image of the preparation wafer W on which the underlayer film is formed is captured, and a captured image of the preparation wafer W is generated.
Specifically, for example, the surface of the preparation wafer W after the formation of the SOC film as the underlayer film is imaged by the
(4.下層膜の膜厚実測工程)
次に、準備ウェハWに形成された下層膜の厚さが、処理システム1の外部に設けられた、膜厚測定器(図示せず)によって測定される。
この際、例えば、準備ウェハWが撮像画像の区画領域数と同じ437個の領域に区画され、各領域において、当該領域上の下層膜の膜厚が測定される。
測定結果は、全体制御装置4へ入力され記憶部61にウェハW毎に記憶される。なお、膜厚測定器としては、例えば、反射分光方式等を利用した膜厚計が用いられる。
(4. Underlayer Film Thickness Measurement Process)
Next, the thickness of the underlayer film formed on the preparation wafer W is measured by a film thickness measuring device (not shown) provided outside the
At this time, for example, the preparation wafer W is divided into 437 regions, the same as the number of divided regions in the captured image, and the film thickness of the underlying film on each region is measured.
The measurement results are input to the
(5.中間層膜形成工程)
また、下層膜の膜厚実測工程後、処理システム1に準備ウェハWが戻され、準備ウェハWの下層膜上に中間層膜が形成される。具体的には、中間層膜形成モジュール12によって、予め定められた処理条件で、準備ウェハWの下層膜上にSOG膜が形成され、その後、SOG膜用の熱処理モジュール21によって、予め定められた処理条件で、準備ウェハWが熱処理される。
(5. Intermediate layer film formation process)
After the film thickness measurement process of the lower layer film, the preparation wafer W is returned to the
(6.中間層膜形成後撮像工程)
続いて、中間層膜が形成された準備ウェハWの撮像が行われ、当該準備ウェハWの撮像画像が生成される。
具体的には、例えば、中間層膜としてのSOG膜形成後の準備ウェハWの表面が第3撮像モジュール313の撮像ユニット210により撮像される。そして、画像生成部41bにより、撮像ユニット210での撮像結果に基づいて、中間層膜形成後の準備ウェハWの撮像画像(以下、「中間層膜形成後撮像画像」ということがある。)が生成される。生成された撮像画像は、全体制御装置4へ送られ、記憶部61にウェハW毎に記憶される。
(6. Imaging process after intermediate layer film formation)
Next, an image of the preparation wafer W on which the intermediate layer film is formed is captured, and an image of the preparation wafer W is generated.
Specifically, for example, the surface of the preparation wafer W after the formation of an SOG film as an intermediate layer film is imaged by the
(7.中間層膜の膜厚実測工程)
次に、準備ウェハWに形成された中間層膜の厚さが、下層膜の膜厚実測工程と同様に、処理システム1の外部に設けられた、膜厚測定器(図示せず)によって測定される。
中間層膜の厚さの測定結果は、全体制御装置4へ入力され記憶部61にウェハW毎に記憶される。
(7. Intermediate layer film thickness measurement process)
Next, the thickness of the intermediate film formed on the preparation wafer W is measured by a film thickness measuring device (not shown) provided outside the
The measurement results of the thickness of the intermediate layer film are input to the
(8.レジスト膜形成工程)
また、中間層膜の膜厚実測工程後、処理システム1に準備ウェハWが戻され、準備ウェハWの中間層膜上にレジスト膜が形成される。具体的には、レジスト膜形成モジュール13によって、予め定められた処理条件で、準備ウェハWの中間層膜上にレジスト膜が形成され、その後、PAB処理用の熱処理モジュール21によって、予め定められた処理条件で、準備ウェハWに対してPAB処理が行われる。
(8. Resist film forming process)
After the film thickness measurement process of the intermediate layer film, the preparation wafer W is returned to the
(9.レジスト膜形成後撮像工程)
続いて、レジスト膜が形成された準備ウェハWの撮像が行われ、当該準備ウェハWの撮像画像が生成される。
具体的には、例えば、レジスト膜形成後の準備ウェハWの表面が第4撮像モジュール314の撮像ユニット210により撮像される。そして、画像生成部41bにより、撮像ユニット210での撮像結果に基づいて、レジスト膜形成後の準備ウェハWの撮像画像(以下、「レジスト膜形成後撮像画像」ということがある。)が生成される。生成された撮像画像は、全体制御装置4へ送られ、記憶部61にウェハW毎に記憶される。
(9. Imaging process after resist film formation)
Next, an image of the preparation wafer W on which the resist film is formed is captured, and a captured image of the preparation wafer W is generated.
Specifically, for example, the surface of the preparation wafer W after the resist film has been formed is imaged by the
(10.レジスト膜の膜厚実測工程)
次に、準備ウェハWに形成されたレジスト膜の厚さが、下層膜の膜厚実測工程と同様に、処理システム1の外部に設けられた、膜厚測定器(図示せず)によって測定される。
レジスト膜の厚さの測定結果は、全体制御装置4へ入力され記憶部61にウェハW毎に記憶される。
(10. Resist Film Thickness Measurement Process)
Next, the thickness of the resist film formed on the preparation wafer W is measured by a film thickness measuring device (not shown) provided outside the
The measurement results of the thickness of the resist film are input to the
(11.露光工程)
また、レジスト膜の膜厚実測工程後、塗布現像装置2に一体に接続された露光装置おいて、準備ウェハWに対する露光処理が行われる。これにより、準備ウェハW上のレジスト膜が予め定められたパターンに露光される。
(11. Exposure process)
After the resist film thickness measurement process, an exposure process is performed on the preparation wafer W in an exposure device integrally connected to the coating and developing
(12.PEB工程)
その後、準備ウェハWに対し、PEB処理用の熱処理モジュール21によって、予め定められた処理条件で、準備ウェハWに対してPEB処理が行われる。
(12. PEB process)
Thereafter, the preparation wafer W is subjected to a PEB process by the
(13.現像工程)
次に、準備ウェハWに対し現像処理が行われる。具体的には、現像モジュール14によって、予め定められた処理条件で、現像処理が行われ、当該ウェハW上にレジストパターンが形成される。
(13. Development process)
Next, a development process is performed on the preparation wafer W. Specifically, the development process is performed by the
(14.パターン形成後撮像工程)
続いて、レジストパターンが形成された準備ウェハWの撮像が行われ、当該準備ウェハWの撮像画像が生成される。
具体的には、例えば、レジストパターン形成後の準備ウェハWの表面が第5撮像モジュール315の撮像ユニット210により撮像される。そして、画像生成部41bにより、撮像ユニット210での撮像結果に基づいて、レジストパターン形成後の準備ウェハWの撮像画像(以下、「パターン形成後撮像画像」ということがある。)が生成される。生成された撮像画像は、全体制御装置4へ送られ、記憶部61にウェハW毎に記憶される。
(14. Post-Pattern Formation Imaging Process)
Next, an image of the preparation wafer W on which the resist pattern is formed is captured, and a captured image of the preparation wafer W is generated.
Specifically, for example, the surface of the preparation wafer W after the resist pattern has been formed is imaged by the
(15.レジストパターンの線幅実測工程)
次に、準備ウェハWに形成されたレジストパターンの線幅が、処理システム1の外部に設けられた、線幅測定器(図示せず)によって測定される。
この際、例えば、準備ウェハWが撮像画像の区画領域数と同じ437個の領域に区画され、各領域において、当該領域上のレジストパターンの線幅が測定される。
測定結果は、全体制御装置4へ入力され記憶部61にウェハW毎に記憶される。なお、線幅測定器としては、例えば、SEM(SEM:Scanning Electron Microscope)が用いられる。
(15. Resist Pattern Line Width Measurement Process)
Next, the line width of the resist pattern formed on the preparation wafer W is measured by a line width measuring device (not shown) provided outside the
At this time, for example, the preparation wafer W is divided into 437 regions, the same as the number of divided regions in the captured image, and in each region, the line width of the resist pattern on that region is measured.
The measurement results are input to the
以上の1.初期状態撮像工程から15.レジストパターンの線幅実測工程までの工程が、複数の準備ウェハWそれぞれに対して行われる。準備ウェハW上の各膜の厚さやレジストパターンの線幅が準備ウェハW間で異なるように、準備ウェハW間で処理条件を意図的に異ならせてもよい。つまり、推定モデルの作成のために、層毎に互いに異なる複数の処理条件で準備ウェハWを処理するようにしてもよい。 The above steps 1. Initial state imaging step to 15. Resist pattern line width actual measurement step are performed for each of the multiple preparation wafers W. The processing conditions may be intentionally made different between the preparation wafers W so that the thickness of each film on the preparation wafer W and the line width of the resist pattern differ between the preparation wafers W. In other words, in order to create an estimation model, the preparation wafers W may be processed under multiple processing conditions that differ from one another for each layer.
(16.下層膜の厚さの推定モデル作成工程)
その後、初期状態撮像画像と、準備ウェハWに形成された下層膜の厚さの、膜厚測定器による測定結果と、下層膜形成後撮像画像と、に基づいて、下層膜の厚さの推定モデルが作成される。
具体的には、例えば、全体制御装置4のモデル作成部62によって、以下の(a1)~(a3)の情報から、以下の(A1)~(A3)の間での相関を示す、下層膜の膜厚の推定モデルが作成される。
(16. Process for creating an estimation model of the thickness of the underlayer film)
Then, an estimated model of the thickness of the underlayer film is created based on the initial state image, the measurement results of the thickness of the underlayer film formed on the preparation wafer W by a film thickness measuring device, and the image taken after the underlayer film is formed.
Specifically, for example, the
(a1)準備ウェハWの上述の437個の領域それぞれの、初期状態撮像画像における画素値
(a2)準備ウェハWの上述の437個の領域それぞれの、下層膜形成後撮像画像における画素値
(a3)準備ウェハWの上述の437個の領域それぞれの、膜厚測定器による下層膜の厚さの測定結果
(a1) pixel values in an image captured in an initial state of each of the 437 regions of the preparation wafer W; (a2) pixel values in an image captured after formation of an underlayer film of each of the 437 regions of the preparation wafer W; (a3) measurement results of the thickness of the underlayer film by a film thickness gauge of each of the 437 regions of the preparation wafer W.
(A1)初期状態のウェハWの撮像画像における画素値
(A2)下層膜形成後のウェハWの撮像画像における画素値
(A3)ウェハW上の下層膜の厚さ
(A1) Pixel value in a captured image of the wafer W in an initial state. (A2) Pixel value in a captured image of the wafer W after the underlayer film is formed. (A3) Thickness of the underlayer film on the wafer W.
なお、生産ウェハがベアウェハである場合等において、上記(a2)~(a3)の情報から、上記(A2)~(A3)の間での相関を示す、下層膜の膜厚の推定モデルが作成されるようにしてもよい。この場合、推定モデルの作成には初期状態撮像画像は不要である。 In addition, in cases where the production wafers are bare wafers, an estimation model of the thickness of the underlayer film showing the correlation between (A2) to (A3) above may be created from the information in (a2) to (a3) above. In this case, the initial state image is not required to create the estimation model.
(中間層膜の厚さの推定モデル作成工程)
また、準備ウェハWに形成された中間層膜の厚さ及び下層膜の厚さの、膜厚測定器による測定結果と、中間層膜形成後撮像画像と、に基づいて、中間層膜の厚さの推定モデルが作成される。
具体的には、例えば、全体制御装置4のモデル作成部62によって、準備ウェハWの上述の437個の領域それぞれについての以下の(b1)~(b3)の情報から、以下の(B1)~(B3)の間での相関を示す、中間層膜の膜厚の推定モデルが作成される。
(Step of creating an estimation model of the thickness of the intermediate layer film)
In addition, an estimation model for the thickness of the intermediate layer film is created based on the measurement results of the thickness of the intermediate layer film and the thickness of the underlayer film formed on the preparation wafer W by a film thickness measuring device and an image taken after the intermediate layer film is formed.
Specifically, for example, the
(b1)膜厚測定器による下層膜の厚さの測定結果
(b2)中間層膜形成後撮像画像における画素値
(b3)膜厚測定器による中間層膜の厚さの測定結果
(b1) Measurement result of thickness of the underlayer film by a film thickness gauge. (b2) Pixel value in an image captured after forming the intermediate layer film. (b3) Measurement result of thickness of the intermediate layer film by a film thickness gauge.
(B1)下層膜の厚さ
(B2)中間層膜形成後のウェハWの撮像画像における画素値
(B3)中間層膜の厚さ
(B1) Thickness of the underlayer film (B2) Pixel value in the captured image of the wafer W after the intermediate layer film is formed (B3) Thickness of the intermediate layer film
(レジスト膜の厚さの推定モデル作成工程)
さらに、準備ウェハWに形成されたレジスト膜の厚さ、中間層膜の厚さ及び下層膜の厚さの、膜厚測定器による測定結果と、レジスト膜形成後撮像画像と、に基づいて、レジスト膜の厚さの推定モデルが作成される。
具体的には、例えば、全体制御装置4のモデル作成部62によって、準備ウェハWの上述の437個の領域それぞれについての以下の(c1)~(c4)の情報から、以下の(C1)~(C4)の間での相関を示す、下層膜の膜厚の推定モデルが作成される。
(Process for creating an estimation model of resist film thickness)
Furthermore, an estimation model of the thickness of the resist film is created based on the measurement results of the thickness of the resist film, the thickness of the intermediate layer film, and the thickness of the underlayer film formed on the preparation wafer W by a film thickness measuring device, and on the image captured after the resist film is formed.
Specifically, for example, the
(c1)膜厚測定器による下層膜の厚さの測定結果
(c2)膜厚測定器による中間層膜の厚さの測定結果
(c3)レジスト膜形成後撮像画像における画素値
(c4)膜厚測定器によるレジスト膜の厚さの測定結果
(c1) Measurement result of thickness of underlayer film by film thickness gauge. (c2) Measurement result of thickness of intermediate layer film by film thickness gauge. (c3) Pixel value in image captured after resist film formation. (c4) Measurement result of thickness of resist film by film thickness gauge.
(C1)下層膜の厚さ
(C2)中間層膜の厚さ
(C3)レジスト層膜形成後のウェハWの撮像画像における画素値
(C4)レジスト膜の厚さ
(C1) Thickness of the underlayer film (C2) Thickness of the intermediate layer film (C3) Pixel value in the captured image of the wafer W after the resist layer film is formed (C4) Thickness of the resist film
(レジストパターンの線幅の推定モデル作成工程)
さらにまた、準備ウェハWに形成されたレジストパターンの線幅の線幅測定機による測定結果と、準備ウェハWに形成されたレジスト膜の厚さ、中間層膜の厚さ及び下層膜の厚さの、膜厚測定器による測定結果と、パターン形成後撮像画像と、に基づいて、レジストパターンの線幅の推定モデルが作成される。
具体的には、例えば、全体制御装置4のモデル作成部62によって、準備ウェハWの上述の437個の領域それぞれについての以下の(d1)~(d5)の情報から、以下の(D1)~(D5)の間での相関を示す、レジストパターンの線幅の推定モデルが作成される。
(Process for creating an estimation model of the line width of a resist pattern)
Furthermore, an estimated model of the line width of the resist pattern formed on the preparation wafer W is created based on the measurement results of the line width of the resist pattern formed on the preparation wafer W by a line width measuring device, the measurement results of the thickness of the resist film, the thickness of the intermediate layer film, and the thickness of the underlayer film formed on the preparation wafer W by a film thickness measuring device, and the image captured after the pattern is formed.
Specifically, for example, the
(d1)膜厚測定器による下層膜の厚さの測定結果
(d2)膜厚測定器による中間層膜の厚さの測定結果
(d3)膜厚測定器によるレジスト膜の厚さの測定結果
(d4)パターン形成後撮像画像における画素値
(d5)線幅測定器によるレジストパターンの線幅の測定結果
(d1) Measurement result of the thickness of the underlayer film by a film thickness gauge; (d2) Measurement result of the thickness of the intermediate layer film by a film thickness gauge; (d3) Measurement result of the thickness of the resist film by a film thickness gauge; (d4) Pixel value in the image captured after pattern formation; (d5) Measurement result of the line width of the resist pattern by a line width gauge.
(D1)下層膜の厚さ
(D2)中間層膜の厚さ
(D3)レジスト膜の厚さ
(D4)レジストパターン形成後のウェハWの撮像画像における画素値
(D5)レジストパターンの線幅
(D1) Thickness of the underlayer film (D2) Thickness of the intermediate layer film (D3) Thickness of the resist film (D4) Pixel value in the captured image of the wafer W after the resist pattern is formed (D5) Line width of the resist pattern
以上のようにして、処理システム1において量産的に処理を行う前に、各推定モデルが予め作成される。予め作成された各推定モデルは、塗布現像装置2に送られ、記憶部41aに記憶される。
In this manner, each estimation model is created in advance before mass-production processing is performed in the
続いて、処理システム1における量産時の処理について説明する。図9は、処理システム1における量産時の処理の一例を説明するフローチャートである。
Next, we will explain the processing during mass production in the
処理システム1における量産時には、例えば、図9に示すように、ウェハW上に膜を積層すると共にレジストパターンを形成する工程(ステップS1)と、ウェハWの撮像画像を生成する工程(ステップS2)とが平行して行われる。
具体的には、前述の1.初期状態撮像工程、2.下層膜形成工程.3.下層膜形成後撮像工程、5.中間層膜形成工程、6.中間層膜形成後撮像工程、8.レジスト膜形成工程、9レジスト膜形成後撮像工程、11.露光工程、12.PEB工程、13.現像工程、14.パターン形成後撮像工程と同様な処理が、ウェハWに対し行われる。これにより、ウェハW上に、下層膜、中間層膜、レジスト膜が積層された後、レジスト膜が現像されレジストパターンが形成される。さらに、画像生成部41bによって、初期状態のウェハWの撮像画像、下層膜形成後のウェハWの撮像画像、中間層膜形成後のウェハWの撮像画像、レジスト膜形成後のウェハWの撮像画像及びレジストパターン形成後のウェハWの撮像画像が生成される。生成された撮像画像は記憶部41aにウェハW毎に記憶される。
During mass production in the
Specifically, the wafer W undergoes the same processes as the above-mentioned 1. initial state imaging process, 2. underlayer film forming process, 3. underlayer film formation post-imaging process, 5. intermediate layer film forming process, 6. intermediate layer film formation post-imaging process, 8. resist film forming process, 9 resist film formation post-imaging process, 11. exposure process, 12. PEB process, 13. development process, and 14. pattern formation post-imaging process. As a result, the underlayer film, intermediate layer film, and resist film are stacked on the wafer W, and then the resist film is developed to form a resist pattern. Furthermore, the
また、量産時には、例えば、下層膜の厚さを推定する工程(ステップS3)と、2層目以降の層(中間層及びレジスト膜)の厚さを推定する工程(ステップS4)と、レジストパターンの線幅を推定する工程(ステップS5)と、が行われる。各推定結果は、記憶部41aにウェハW毎に記憶される。
During mass production, for example, a process of estimating the thickness of the underlayer film (step S3), a process of estimating the thickness of the second and subsequent layers (intermediate layer and resist film) (step S4), and a process of estimating the line width of the resist pattern (step S5) are performed. Each estimation result is stored for each wafer W in the
ステップS3の下層膜の厚さを推定する工程では、例えば、推定部41cにより、初期状態のウェハWの撮像画像、下層膜形成後のウェハWの撮像画像と、記憶部41aに記憶の下層膜の厚さの推定モデルとに基づいて、下層膜の厚さが推定される。具体的には、ウェハWの上述の437個の領域それぞれについて、初期状態のウェハWの撮像画像における画素値、下層膜形成後のウェハWの撮像画像における画素値と、下層膜の厚さの推定モデルと、に基づいて、下層膜の厚さが推定される。すなわち、下層膜の厚さの面内分布が推定される。なお、下層膜の膜厚の推定モデルを作成する際に、初期状態撮像画像が用いられていない場合、下層膜の厚さの推定に、初期状態のウェハWの撮像画像の画素値は用いられない。
In the process of estimating the thickness of the underlayer film in step S3, for example, the
ステップS4の2層目以降の層(中間層及びレジスト膜)の厚さを推定する工程では、例えば、まず、推定部41cにより、膜厚の推定対象の積層膜の最表層より下に位置する層について、推定厚さの面内分布が記憶部41aから取得される。中間層膜の厚さを推定する場合は、例えば下層膜の推定厚さの面内分布が記憶部41aから取得され、レジスト膜の厚さを推定する場合は、下層膜及び中間層膜の推定厚さの面内分布が記憶部41aから取得される。
そして、推定部41cにより、推定厚さの取得結果と、推定対象の積層膜の最表層が形成されたウェハWの撮像画像と、当該最表層に対応する推定モデルと、に基づいて、当該最表層の厚さが推定される。
例えば、下層膜の推定厚さの面内分布と、中間層膜形成後のウェハWの撮像画像と、中間層膜の厚さの推定モデルと、に基づいて、中間層膜の厚さが推定される。具体的には、ウェハWの上述の437個の領域それぞれについて、下層膜の推定厚さと、中間層膜形成後のウェハWの撮像画像における画素値と、中間層膜の厚さの推定モデルと、に基づいて、中間層膜の厚さが推定される。すなわち、中間層膜の厚さの面内分布が推定される。また、下層膜及び中間層膜の推定厚さの面内分布と、レジスト膜形成後のウェハWの撮像画像と、レジスト膜の厚さの推定モデルと、に基づいて、レジスト膜の厚さが推定される。具体的には、ウェハWの上述の437個の領域それぞれについて、下層膜及び中間層膜の推定厚さと、レジスト層膜形成後のウェハWの撮像画像における画素値と、レジスト膜の厚さの推定モデルと、に基づいて、レジスト膜の厚さが推定される。すなわち、レジスト膜の厚さの面内分布が推定される。
In the process of estimating the thickness of the second and subsequent layers (intermediate layer and resist film) in step S4, for example, the
Then, the
For example, the thickness of the intermediate layer film is estimated based on the in-plane distribution of the estimated thickness of the underlayer film, the captured image of the wafer W after the intermediate layer film is formed, and the estimation model of the thickness of the intermediate layer film. Specifically, for each of the above-mentioned 437 regions of the wafer W, the thickness of the intermediate layer film is estimated based on the estimated thickness of the underlayer film, the pixel value in the captured image of the wafer W after the intermediate layer film is formed, and the estimation model of the thickness of the intermediate layer film. That is, the in-plane distribution of the thickness of the intermediate layer film is estimated. Also, the thickness of the resist film is estimated based on the in-plane distribution of the estimated thickness of the underlayer film and the intermediate layer film, the captured image of the wafer W after the resist film is formed, and the estimation model of the thickness of the resist film. Specifically, for each of the above-mentioned 437 regions of the wafer W, the thickness of the resist film is estimated based on the estimated thickness of the underlayer film and the intermediate layer film, the pixel value in the captured image of the wafer W after the resist film is formed, and the estimation model of the thickness of the resist film. That is, the in-plane distribution of the thickness of the resist film is estimated.
ステップS5のレジストパターンの線幅を推定する工程では、例えば、まず、推定部41cにより、現像前のウェハW上の積層膜の最表層を含む各層について、推定厚さの面内分布が記憶部41aから取得される。具体的には、下層膜、中間層膜及び(現像前の)レジスト膜の推定厚さの面内分布が記憶部41aから取得される。
そして、推定部41cにより、取得された下層膜、中間層膜及びレジスト膜の推定厚さの面内分布と、レジストパターン形成後のウェハWの撮像画像と、レジストパターンの線幅の推定モデルと、に基づいて、当該線幅が推定される。具体的には、ウェハWの上述の437個の領域それぞれについて、下層膜、中間層膜及びレジスト膜の推定厚さと、レジストパターン形成後のウェハWの撮像画像における画素値と、レジストパターンの線幅の推定モデルと、に基づいて、レジストパターンの線幅が推定される。すなわち、レジストパターンの線幅の面内分布が推定される。
In the process of estimating the line width of the resist pattern in step S5, for example, first, the
Then, the
各特徴量の推定が完了すると、エッチング処理条件を決定する工程(ステップS6)が行われる。
この工程では、例えば、まず、取得部63が、塗布現像装置2によりウェハW上に形成された、レジストパターンの推定線幅の面内分布と、中間層膜の推定厚さの面内分布を塗布現像装置2から取得する。
そして、処理条件決定部64が、取得部63が取得した情報に基づいて、エッチング装置3によるエッチング処理条件を決定する。例えば、取得部63が取得したレジストパターンの推定線幅がウェハWの面内全域において所望の範囲内に収まっており、取得部63が取得した中間層膜の推定厚さがウェハ外周のみ所望の厚さより薄い場合、処理条件決定部64は、以下のように、エッチング処理条件を決定する。すなわち。この場合、処理条件決定部64は、ウェハ外周のみ、LTO膜エッチングモジュール51における単位時間当たりのエッチング量が小さくなるよう、LTO膜エッチングモジュール51のエッチング処理条件を決定すなわち調整する。調整するエッチング処理条件は、エッチングに用いられる処理ガスの流量や、ウェハの温度等である。調整後のエッチング処理条件はエッチング装置3の制御部(図示せず)に送られる。
When the estimation of each characteristic amount is completed, a step of determining etching processing conditions (step S6) is performed.
In this process, for example, first, the
Then, the process
続いて、エッチング装置3によってエッチングする工程(ステップS7)が行われる。
この工程では、エッチング装置3の制御部(図示せず)の制御の下、LTO膜エッチングモジュール51によるエッチングと、TiN膜エッチングモジュール52によるエッチングと、酸化膜エッチングモジュール53によるエッチングとが、順次行われる。ステップS6において、エッチング処理条件の調整が行われている場合、エッチング装置3でのエッチングは調整後のエッチング処理条件で行われる。
Then, an etching process (step S7) is performed by the
In this step, etching by the LTO
また、塗布現像装置2での処理条件を補正する工程(ステップS8)が行われる。
この工程では、例えば、まず、取得部63が、塗布現像装置2によりウェハW上に形成された、レジスト膜の推定厚さの面内分布と、中間層膜の推定厚さの面内分布と、下層膜の推定厚さの面内分布とを取得する。
そして、処理条件補正部65が、取得部63が取得した結果に基づいて、塗布現像装置2における処理条件を補正する。例えば、下層膜、中間層膜及びレジスト膜からなる積層膜全体として特徴的な膜厚プロファイル(例えば、基板中央に向けて膜厚が厚くなるプロファイルや基板外周に向けて膜厚が厚くなるプロファイル)を有している場合、処理条件補正部65は以下のように補正する。すなわち、この場合、処理条件補正部65は、取得部63が取得した結果に基づいて、下層膜、中間層膜及びレジスト膜のうち、上記特徴的な膜厚プロファイルと同様な膜厚プロファイルを有する膜を特定する。処理条件補正部65は、特定された膜についての処理条件、例えば当該膜用の熱処理モジュール21における熱処理条件を補正する。
Furthermore, a step of correcting the processing conditions in the coating and developing apparatus 2 (step S8) is performed.
In this process, for example, first, the
Then, the processing
以上の各工程が、ウェハW毎に行われる。 Each of the above steps is performed for each wafer W.
なお、以上では、処理条件決定部64での決定や処理条件補正部65での補正に用いる、取得部63が塗布現像装置2から取得する情報は、各層の特徴量自体の情報(具体的にはその面内分布)であった。取得部63が取得する情報は、各層の特徴量を示す情報であればよく、例えば、特徴量自体の情報(具体的にはその面内分布)に代えて、または、加えて、特徴量と相関するウェハWの撮像画像における画素値の情報(具体的にはその面内分布)を用いてもよい。
In the above, the information acquired by the
以上のように、本実施形態にかかる処理システム1は、半導体製造装置としての塗布現像装置2等と、撮像モジュール31とを有する。また、処理システム1は、ウェハW上の積層膜を構成する各層について、当該層に関する処理後のウェハWの、撮像モジュール31による撮像結果に基づいて、撮像画像を生成する画像生成部41bを有する。さらに、処理システム1は、ウェハW上の積層膜の最表層を含む複数の層それぞれについて、撮像画像に基づいて推定された特徴量を示す情報を取得する取得部63を有する。つまり、本実施形態では、取得部63が、ウェハWに施された処理結果を最表層以外の層についても取得している。そのため、取得部63の取得結果に基づいて、エッチング処理条件等、積層膜を有するウェハWに対する処理条件をより適切に設定したり、また、塗布現像装置2での処理条件をより適切に補正したりすることができる。
さらに、本実施形態では、特徴量の推定にウェハWの撮像画像を用いているため、膜厚測定器や線幅測定器等を用いて実際に特徴量を測定する場合に比べて、スループットを損なわずに、ウェハWに施された処理結果を最表層以外の層についても取得することができる。
As described above, the
Furthermore, in this embodiment, since a captured image of the wafer W is used to estimate the feature quantities, the results of the processing performed on the wafer W can be obtained for layers other than the outermost layer without compromising throughput, compared to the case where the feature quantities are actually measured using a film thickness measuring instrument, a line width measuring instrument, or the like.
さらにまた、本実施形態では、取得部63が、ウェハW上の積層膜の最表層を含む複数の層それぞれについて、撮像画像に基づいて推定された特徴量を示す情報を取得しており、その取得結果に基づいて、処理条件補正部65が、塗布現像装置2における処理条件を補正する。したがって、処理条件補正部65では、積層のうち表層だけでなく下層についても特徴量を把握し、各層の状態を相互比較し総合的に見て、処理条件の補正を行う工程の選択とその補正量の決定を適切に行うことができる。
Furthermore, in this embodiment, the
また、本実施形態では、各撮像画像の取得に用いられる撮像モジュール31の構成は互いに略同一である。したがって、撮像モジュール31毎の較正を行わなくても、同一の撮影対象から同様な撮像画像が得られるため、撮像画像に基づく特徴量の推定等を容易に行うことができる。 In addition, in this embodiment, the configurations of the imaging modules 31 used to acquire each captured image are substantially identical to each other. Therefore, even without calibration for each imaging module 31, similar captured images can be obtained from the same subject, making it easy to estimate features based on the captured images.
さらに、本実施形態では、撮像モジュール31は、ウェハWに形成される積層膜を構成する層毎に、具体的には、当該層に関する処理毎に、個別に設けられている。さらに、撮像モジュール31それぞれは、同種の光源とカメラを有し、すなわち、同種の撮像光学系を有している。同種の撮像光学系で各層の表面の撮像を行うことで、各タイミングでの撮像結果の性能上の機差(例えば精度や再現性)を低減し揃えることができ同じモデルすなわち相関情報を適用したときの信頼性を保つことができる。 Furthermore, in this embodiment, the imaging module 31 is provided separately for each layer constituting the laminated film formed on the wafer W, specifically, for each process related to that layer. Furthermore, each imaging module 31 has the same type of light source and camera, that is, the same type of imaging optical system. By capturing images of the surface of each layer using the same type of imaging optical system, the performance differences (e.g., accuracy and reproducibility) of the imaging results at each timing can be reduced and made uniform, and reliability can be maintained when the same model, i.e., correlation information, is applied.
本実施形態では、ウェハW上の積層膜を構成する1つの層についての撮像モジュール31による撮像は、露光処理に要する時間を超えない時間で行われる。上記撮像は、具体的には、露光装置(図示せず)にウェハWを搬入してから露光処理完了後に当該露光装置からウェハWが搬出されるまでの時間を超えない時間で行われる。これにより、露光処理と次の露光処理との間の時間が上記撮像によって長くなることがないため、上記撮像によりスループットが低下するのを防ぐことができる。 In this embodiment, imaging of one layer constituting the laminated film on the wafer W by the imaging module 31 is performed in a time that does not exceed the time required for the exposure process. Specifically, the imaging is performed in a time that does not exceed the time from when the wafer W is loaded into an exposure device (not shown) to when the wafer W is unloaded from the exposure device after the exposure process is completed. This prevents the imaging from lengthening the time between the exposure process and the next exposure process, thereby preventing a decrease in throughput due to the imaging.
なお、本実施形態では、モデル作成部62と、取得部63及び処理条件決定部64とが、同じ制御装置に設けられている。これに代えて、モデル作成部62と、取得部63及び処理条件決定部64とを、別々の制御装置に設けてもよい。この場合であって、取得部63が塗布現像装置2から取得する情報が、各層の特徴量と相関するウェハWの撮像画像における画素値の情報(具体的にはその面内分布)である場合、取得部63は、特徴量と画素値との相関を示す相関情報すなわち推定モデルを一緒に取得するようにしてもよい。これにより、例えば、取得部63が塗布現像装置2から取得する情報が上記画素値の面内分布である場合に、上記画素値が異常値を示した際、その原因が撮像モジュール31の不具合によるものか、推定モデルが不正確であることによるものか等について、判定を行うことができる。
In this embodiment, the
(第2実施形態)
図10は、第2実施形態にかかる基板処理システムの構成の概略を模式的に示す図である。
本実施形態にかかる基板処理ステムとしての処理システム1aは、図示するように、塗布現像装置2aと、エッチング装置3と、全体制御装置4とに加えて、塗布装置5を備える。
Second Embodiment
FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a substrate processing system according to the second embodiment.
A processing system 1 a as a substrate processing system according to this embodiment includes a coating/developing
塗布現像装置2aは、第1実施形態における塗布現像装置2の下層膜形成モジュール11が省略されている。そして、省略された下層膜形成モジュール11が、塗布装置5に設けられている。したがって、処理システム1aは、スピン塗布モジュールとしての中間層膜形成モジュール12、レジスト膜形成モジュール13、現像モジュール14とを有する半導体製造装置としての塗布現像装置2aと、スピン塗布モジュールとしての下層膜形成モジュール11を有する塗布装置5とを備えている。つまり、処理システム1aは、スピン塗布モジュールを有する半導体製造装置を複数備えている。
The coating and developing
また、塗布現像装置2aでは、第1実施形態における塗布現像装置2の第2撮像モジュール312が省略されている。
一方、塗布装置5には、第1撮像モジュール711及び第2撮像モジュール712(以下、まとめて撮像モジュール71ということがある。)が設けられている。撮像モジュール71の構成は、塗布現像装置2aの撮像モジュール31と略同一である。撮像モジュールの構成が略同一とは、同一のものを撮像したときに同様な撮像結果が得られることを意味する。
第1撮像モジュール711は、塗布装置5における下層膜形成モジュール11による下層膜形成処理前のウェハWの撮像に用いられる。
第2撮像モジュール712は、上記下層膜形成処理後のウェハWの撮像に用いられる。
Furthermore, in the coating and developing
Meanwhile, the coating apparatus 5 is provided with a first imaging module 71-1 and a second imaging module 71-2 (hereinafter, sometimes collectively referred to as imaging modules 71). The configuration of the imaging module 71 is substantially the same as that of the imaging module 31 of the coating and developing
The first imaging module 71 1 is used to capture an image of the wafer W before the underlayer film formation process by the underlayer
The second imaging module 712 is used to capture an image of the wafer W after the above-mentioned lower layer film forming process.
さらに、塗布装置5は、下層膜としてのSOC膜F4の形成後の熱処理用に熱処理モジュール21を有する。
Furthermore, the coating device 5 has a
さらにまた、塗布装置5には、制御部81が設けられている。
制御部81は、例えばCPUやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部(図示せず)を有している。このプログラム格納部には、各種モジュールや搬送装置(図示せず)等の駆動系の動作を制御して、ウェハWに対して各種処理を行うためのプログラム等が格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部81にインストールされたものであってもよい。プログラムの一部または全ては専用ハードウェア(回路基板)で実現してもよい。
Furthermore, the coating device 5 is provided with a
The
制御部81は、記憶部81aと、画像生成部81bと、推定部81cと、を有する。
記憶部81aは、各種情報を記憶する。この記憶部81aには、例えば、全体制御装置4のモデル作成部62で予め作成される下層膜の厚さの推定モデル等が記憶される。
The
The
画像生成部81bは、撮像モジュール71の撮像ユニット210でのウェハWの撮像結果に基づいて、ウェハWの撮像画像を生成する。具体的には、初期状態のウェハWの撮像画像と、下層膜形成後のウェハWの撮像画像を生成する。
画像生成部81bで生成された撮像画像は基本的に記憶部81aにウェハW毎に記憶される。
The
The captured images generated by the
推定部81cは、ウェハWの上述の437個の領域それぞれについて、初期状態のウェハWの撮像画像における画素値と、下層膜形成後のウェハWの撮像画像における画素値と、予め生成された下層膜の厚さの推定モデルに基づいて、塗布装置5で形成した下層膜の厚さを推定する。すなわち、推定部81cは、塗布装置5で形成した下層膜の厚さの面内分布を推定する。上記推定モデルの作成方法は、第1実施形態と同様である。
推定部81cで推定された特徴量は、記憶部81aにウェハW毎に記憶される。
The
The feature amount estimated by the
また、本実施形態において、塗布現像装置2aの推定部41cで中間層の厚さの面内分布の推定を行う際、当該推定に用いられる下層膜の推定厚さの面内分布は、例えば、塗布装置5から取得される。塗布現像装置2aの推定部41cでレジスト膜の厚さやレジストパターンの推定を行う際、当該推定に用いられる下層膜の推定厚さの面内分布についても、同様に、例えば、塗布装置5から取得される。
In addition, in this embodiment, when the
さらに、本実施形態において、エッチング処理条件を決定する際、下層膜の推定厚さの面内分布が必要となる場合には、当該推定厚さの面内分布の情報は、取得部63によって、例えば、塗布装置5から取得される。
本実施形態において、塗布現像装置2aや塗布装置5における処理条件の、処理条件補正部65による補正の際、下層膜の推定厚さの面内分布が必要となる場合には、同様に、当該推定厚さの面内分布の情報は取得部63によって、例えば、塗布装置5から取得される。
Furthermore, in this embodiment, when determining the etching processing conditions, if the in-plane distribution of the estimated thickness of the underlayer film is required, information on the in-plane distribution of the estimated thickness is acquired by the
In this embodiment, when the processing conditions in the coating and developing
(第3実施形態)
図11は、第3実施形態にかかる基板処理システムの構成の概略を模式的に示す図である。
本実施形態にかかる基板処理ステムとしての処理システム1bは、図示するように、塗布現像装置2、エッチング装置3及び全体制御装置4の他に、成膜装置6a、6bと、撮像装置7a、7b、7c、7dと、研磨装置8を備える。
Third Embodiment
FIG. 11 is a diagram illustrating a schematic configuration of a substrate processing system according to the third embodiment.
As shown in the figure, a
成膜装置6a、6b、6cは、積層膜を構成する単層をCVD法やALD法等の蒸着法により形成する。成膜装置6aは、例えば、ウェハWに図2のTiN膜F2を形成し、成膜装置6bは、例えば、ウェハWに図2のLTO膜F3を形成する。また、成膜装置6cは、例えば、エッチング装置3によるエッチング後の図7(C)に示す状態のウェハWに、金属配線層としてのCu膜を形成する。
The
撮像装置7a、7b、7c、7dは、それぞれ、撮像モジュール31と略同一の構成を有する撮像モジュール91a、91b、91c、91を有し、成膜装置6a、6b、6cや塗布現像装置2等の半導体製造装置とは別体とされている。
撮像モジュール91aは、成膜装置6aに搬入される前、すなわち、TiN膜形成処理前のウェハWの撮像に用いられる。
撮像モジュール91bは、成膜装置6aによるTiN膜形成処理後且つ成膜装置6bに搬入される前のウェハWの撮像に用いられる。
撮像モジュール91cは、成膜装置6bによるLTO膜形成処理後のウェハWの撮像に用いられる。
撮像モジュール91dは、成膜装置6cによるCu膜形成処理後のウェハWの撮像に用いられる。
The
The
The
The
The
さらにまた、撮像装置7b~7dにはそれぞれ、制御部101~103が設けられている。
制御部101、102、103は、制御部41、81の記憶部41a、81aと同様の記憶部101a、102a、103aを有し、画像生成部41b、81bと同様の画像生成部101b、102b、103bを有し、推定部41c、81cと同様の推定部101c、102c、103cを有する。
Furthermore, the
The
第1実施形態や第2実施形態の推定部41c、81cと同様に、推定部101cは、例えば、ウェハWの上述の437個の領域それぞれについて、TIN膜形成処理前のウェハWの撮像画像における画素値と、TiN膜形成後のウェハWの撮像画像における画素値と、予め生成されたTIN膜の厚さの推定モデルとから、成膜装置6aが形成したTiN膜の厚さを推定する。すなわち、推定部101cは、成膜装置6aが形成したTIN膜の厚さの面内分布を推定する。
同様に、推定部102cは、例えば、ウェハWの上述の437個の領域それぞれについて、TIN膜の推定厚さと、LTO膜形成後のウェハWの撮像画像における画素値と、予め生成されたLTO膜の厚さの推定モデルとから、成膜装置6bが形成したLTO膜の厚さを推定する。
同様に、推定部103cは、例えば、ウェハWの上述の437個の領域それぞれについて、Cu膜形成処理前のウェハWの撮像画像における画素値と、Cu膜形成後のウェハWの撮像画像における画素値等から、成膜装置6cが形成したCu膜の厚さを推定する。
推定部101c、102c、103cで用いられる推定モデルの作成方法は、第1実施形態における、下層膜の厚さの推定モデルや中間層膜の厚さの推定モデルと同様である。
As with the
Similarly, the
Similarly, the
The method of creating the estimation models used in the
研磨装置8は、ウェハWを研磨することにより不要な膜を除去するものである。例えば、研磨装置8は、成膜装置6cが形成したCu層の不要な部分を除去する。
The
本実施形態において、全体制御装置4の取得部63は、処理対象のウェハWのTiN膜の推定厚さを示す情報及びCu膜の推定厚さを示す情報も、撮像装置7b及び撮像装置7cから取得する。
そして、処理条件決定部64は、取得部63が取得した、処理対象のウェハWのTiN膜の推定厚さを示す情報及びCu膜の推定厚さを示す情報に基づいて、研磨装置8における研磨処理条件を決定する。研磨処理条件とは、例えば研磨圧や研磨パッドの研磨軌跡などである。
例えば、Cu膜の推定厚さがウェハ面内で一様であり且つウェハ周縁のみTiN膜の推定厚さが所望の厚さより大きい場合、ウェハ周縁においてCu層が削れやすいため、研磨圧や研磨時間をウェハ面内で一様にすると、研磨後のCu層の厚みがウェハ面内で一様とならない。したがって、上述の場合、処理条件決定部64は、例えば、ウェハ中央については大きい研磨圧を設定したり、ウェハ中央の研磨時間が長くなるよう上記研磨軌跡を調整したりする。
本実施形態では、研磨処理をより適切に行うことができる。
In this embodiment, the
Then, the processing
For example, if the estimated thickness of the Cu film is uniform across the wafer and the estimated thickness of the TiN film only at the wafer edge is greater than the desired thickness, the Cu layer is likely to be scraped off at the wafer edge, so if the polishing pressure or polishing time is made uniform across the wafer, the thickness of the Cu layer after polishing will not be uniform across the wafer. Therefore, in the above case, the process
In this embodiment, the polishing process can be performed more appropriately.
また、処理システム1bにおいて、処理後のウェハWの特徴量の推定を行う装置が、当該装置の推定対象より下流の処理について同様な推定を行う装置に(例えば、撮像装置7bが撮像装置7cに、また、撮像装置7cが塗布現像装置2に)、以下の情報(A)、(B)を送信してもよい。
(A)当該装置で用いたウェハWの撮像画像における画素値の面内分布及び画素値と上記特徴量との相関を示す相関情報すなわち推定モデル
(B)当該装置の推定対象より上流側の処理について同様な推定を行う装置それぞれで用いられた、上記画素値の面内分布及び上記推定モデル
そして、ウェハWの撮像画像における画素値の面内分布及び上記推定モデルが、対応する層と関連付けて蓄積されるようにしてもよい。
In addition, in
(A) Correlation information, i.e., an estimation model, indicating the in-plane distribution of pixel values in the captured image of the wafer W used in the apparatus and the correlation between the pixel values and the above-mentioned feature. (B) The in-plane distribution of pixel values and the estimation model used in each apparatus that performs similar estimation for processing upstream of the estimation target of the apparatus. Furthermore, the in-plane distribution of pixel values in the captured image of the wafer W and the estimation model may be stored in association with the corresponding layer.
本実施形態では、成膜装置6a~6cでの処理後にウェハWを撮像装置7b~7dで撮像し、その撮像結果に基づく撮像画像を用いて、成膜装置6a~6cでの処理結果を推定していた。同様に、エッチング装置3や研磨装置8での処理後にウェハWを撮像装置で撮像し、その撮像結果に基づく撮像画像を用いて、エッチング装置3による処理結果や、研磨装置8での処理結果を推定してもよい。エッチング装置3による処理結果とは、例えば、エッチング後のパターンの線幅等の寸法、研磨装置8での処理結果とは、例えば、Cu層の研磨量である。
In this embodiment, the wafer W is imaged by
なお、以上の例では、ウェハW上の2層目以降の膜について特徴量を領域毎に推定する際に、推定対象の膜に関する処理前のウェハW上の各層の特徴量として、上記各層の各領域における膜厚を用いていた。しかし、上記各層の特徴量は、これに限られず、例えば、当該各層の厚さの面内平均であってもよい。 In the above example, when estimating the feature amount for each region of the second and subsequent layers on the wafer W, the film thickness in each region of each layer was used as the feature amount of each layer on the wafer W before processing for the film to be estimated. However, the feature amount of each layer is not limited to this, and may be, for example, the in-plane average thickness of each layer.
また、以上では、スピン塗布モジュールを有する半導体製造装置(塗布現像装置2、2a)により形成されるウェハW上の積層膜について特徴量を推定する際、スピン塗布モジュールを有する半導体製造装置(塗布現像装置2、2a、塗布装置5)で処理された層の推定特徴量を示す情報のみを用いていた。しかし、スピン塗布モジュールを有する半導体製造装置(塗布現像装置2、2a、塗布装置5)により形成されるウェハW上の積層膜について特徴量を推定する際に、当該半導体製造装置より前の工程でCVD法やALD法で形成された層の推定特徴量を示す情報等を用いるようにしてもよい。また、当該半導体製造装置より前の工程でエッチングされた層の推定特徴量を示す情報を用いるようにしてもよい。
In the above, when estimating the features of a laminated film on a wafer W formed by a semiconductor manufacturing apparatus having a spin coating module (coating and developing
なお、以上の例では、処理条件決定部64は、処理条件をウェハWの面内で調整していた。ただし、特徴量の推定結果がウェハ間やロット間で異なる場合等において、処理条件決定部64は、ウェハW毎またはロット毎に、処理条件を調整してもよい。
同様に、特徴量の推定結果がウェハ間やロット間で異なる場合等において、処理条件補正部65は、ウェハW毎またはロット毎に、処理条件を補正してもよい。
In the above example, the processing
Similarly, in cases where the estimation results of the feature quantities differ between wafers or lots, the process
また、以上の例では、ウェハW上の2層目以降の膜について特徴量を推定する際に、当該膜に関する処理前のウェハWの撮像画像を用いていなかったが、用いてもよい。例えば、レジスト膜の厚さの推定の際に、レジスト膜形成後のウェハWの撮像画像だけでなく、レジスト膜形成前すなわち中間層膜形成後のウェハWの撮像画像も用いてもよいし、さらに、下層膜形成後のウェハWの撮像画像、初期状態のウェハWの撮像画像等も用いてもよい。また、例えば、レジストパターンの線幅の推定の際に、レジストパターン形成後のウェハWの撮像画像だけでなく、レジストパターン形成前すなわちレジスト膜形成後のウェハWの撮像画像も用いてもよいし、さらに、中間層膜形成後のウェハWの撮像画像、下層膜形成後のウェハWの撮像画像、初期状態のウェハWの撮像画像等も用いてもよい。さらにまた、第3実施形態における、レジスト膜の厚さやレジストパターンの線幅の推定に、LTO膜形成後のウェハWの撮像画像やTiN膜形成後のウェハWの撮像画像も用いてもよい。
これにより、過去の処理状態をより正確に反映した特徴量の推定を行うことができる。
In the above example, when estimating the feature amount of the second or subsequent layer film on the wafer W, the captured image of the wafer W before the processing for the film is not used, but may be used. For example, when estimating the thickness of the resist film, not only the captured image of the wafer W after the resist film is formed, but also the captured image of the wafer W before the resist film is formed, i.e., after the intermediate layer film is formed, may be used, and further, the captured image of the wafer W after the lower layer film is formed, the captured image of the wafer W in the initial state, etc. may be used. For example, when estimating the line width of the resist pattern, not only the captured image of the wafer W after the resist pattern is formed, but also the captured image of the wafer W before the resist pattern is formed, i.e., after the resist film is formed, may be used, and further, the captured image of the wafer W after the intermediate layer film is formed, the captured image of the wafer W after the lower layer film is formed, the captured image of the wafer W in the initial state, etc. may be used. Furthermore, in the third embodiment, the captured image of the wafer W after the LTO film is formed and the captured image of the wafer W after the TiN film is formed may be used to estimate the thickness of the resist film and the line width of the resist pattern.
This makes it possible to estimate the feature quantity that more accurately reflects the past processing state.
なお、図において、全体制御装置4は、塗布現像装置2等の半導体製造装置や撮像装置7a~7dと別体とされている。ただし、全体制御装置4の機能の一部または全部は、塗布現像装置2等の半導体製造装置や撮像装置7a~7d等に組み込まれていてもよい。
また、塗布現像装置2や撮像装置7b~7d等に設けられている画像生成部や推定部の機能は全体制御装置4等に組み込まれていてもよい。
In the figure, the
Furthermore, the functions of the image generating section and the estimation section provided in the coating and developing
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。 The embodiments disclosed herein should be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The above-described embodiments may be omitted, substituted, or modified in various ways without departing from the scope and spirit of the appended claims.
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(1)基板上の積層膜を構成する各層について、当該層に関する処理後の基板の撮像画像を生成する工程と、
基板上の積層膜の最表層を含む複数の層それぞれについて、前記撮像画像に基づいて推定された特徴量を示す情報を取得する工程と、を有する基板処理方法。
前記(1)によれば、積層膜を有する基板に対する処理条件を適切に設定すること等が可能となる。
Note that the following configurations also fall within the technical scope of the present disclosure.
(1) generating an image of the substrate after processing for each layer constituting a laminate film on the substrate;
and acquiring information indicating feature amounts estimated based on the captured image for each of a plurality of layers including an outermost layer of a laminated film on the substrate.
According to the above (1), it becomes possible to appropriately set processing conditions for a substrate having a laminated film.
(2)前記特徴量を示す情報は、当該特徴量自体の情報及び当該特徴量と相関する前記撮像画像における画素値の情報の少なくともいずれか一方である、前記(1)に記載の基板処理方法。 (2) The substrate processing method described in (1), wherein the information indicating the feature is at least one of information on the feature itself and information on pixel values in the captured image that correlate with the feature.
(3)前記特徴量を示す情報は、前記特徴量と相関する前記撮像画像における画素値の情報を含み、
当該基板処理方法は、
前記特徴量と前記画素値との相関を示す相関情報を取得する工程をさらに有する、前記(3)に記載の基板処理方法。
(3) the information indicating the feature amount includes information on a pixel value in the captured image that is correlated with the feature amount,
The substrate processing method includes:
The substrate processing method according to (3), further comprising the step of acquiring correlation information indicating a correlation between the feature amount and the pixel value.
(4)前記特徴量を示す情報を取得する工程での取得結果に基づいて、積層膜が形成された基板に対する処理の条件を決定する工程を有する、前記(1)~(3)のいずれか1に記載の基板処理方法。 (4) The substrate processing method according to any one of (1) to (3), further comprising a step of determining processing conditions for a substrate on which a laminated film is formed, based on the results of the step of acquiring information indicating the characteristic amount.
(5)前記積層膜が形成された基板に対する処理は、エッチング処理である、前記(4)に記載の基板処理方法。 (5) The substrate processing method according to (4), wherein the processing performed on the substrate on which the laminated film is formed is an etching process.
(6)前記積層膜が形成された基板に対する処理は、研磨処理である前記(4)または(5)に記載の基板処理方法。 (6) The substrate processing method according to (4) or (5), in which the processing performed on the substrate on which the laminated film is formed is a polishing process.
(7)前記特徴量を示す情報を取得する工程での取得結果に基づいて、基板上の積層膜を構成する層に関する処理の条件を補正する工程を有する前記(1)~(6)のいずれか1に記載の基板処理方法。 (7) The substrate processing method according to any one of (1) to (6), further comprising a step of correcting processing conditions for layers constituting a laminated film on a substrate based on the results of the step of acquiring information indicating the characteristic amount.
(8)前記積層膜は、複数の半導体製造装置を用いて形成される、前記(1)~(7)のいずれか1に記載の基板処理方法。 (8) The substrate processing method according to any one of (1) to (7), wherein the laminated film is formed using multiple semiconductor manufacturing devices.
(9)前記複数の半導体製造装置は、スピン塗布法により基板に処理液を塗布するスピン塗布モジュールを有する半導体製造装置を複数含む、前記(8)に記載の基板処理方法。 (9) The substrate processing method according to (8), wherein the plurality of semiconductor manufacturing apparatuses include a plurality of semiconductor manufacturing apparatuses each having a spin coating module that applies a processing liquid to a substrate by a spin coating method.
(10)前記複数の半導体製造装置は、前記積層膜を構成する単層をスピン塗布法により形成するスピン塗布モジュールを有する半導体製造装置と、前記積層膜を構成する単層を蒸着法により形成する成膜装置と、を含む、前記(8)または(9)に記載の基板処理方法。 (10) The substrate processing method according to (8) or (9), wherein the plurality of semiconductor manufacturing devices include a semiconductor manufacturing device having a spin coating module that forms the single layers constituting the laminated film by a spin coating method, and a film forming device that forms the single layers constituting the laminated film by a deposition method.
(11)基板上の積層膜を構成する各層について、当該層に関する処理後であって当該層の上に別の層が形成されていない状態の基板の表面を、撮像モジュールで撮像を行う工程をさらに有し、
前記撮像モジュールは全て、略同一な構成を有する、前記(1)~(10)のいずれか1に記載の基板処理方法。
(11) The method further includes a step of imaging, with an imaging module, a surface of the substrate after processing of each layer constituting a laminated film on the substrate and in a state in which no other layer is formed on the layer;
The substrate processing method according to any one of (1) to (10), wherein all of the imaging modules have approximately the same configuration.
(12)前記撮像モジュールは、前記積層膜の層それぞれについて個別に設けられ、
前記撮像モジュールそれぞれは、同種の光源とカメラを用いて撮像する、前記(11)に記載の基板処理方法。
(12) The imaging module is provided individually for each layer of the laminated film,
The substrate processing method according to (11), wherein each of the imaging modules captures images using the same type of light source and camera.
(13)基板上の積層膜を構成する各層について、当該層に関する処理後であって当該層の上に別の層が形成されていない状態の基板の表面を、撮像モジュールで撮像を行う工程と、
基板上の積層膜を構成するいずれかの層に露光装置で露光処理を行う工程と、をさらに有し、
基板上の積層膜を構成する1つの層についての前記撮像は、前記露光装置に基板を搬入してから露光処理完了後に当該露光装置から基板が搬出されるまでの時間を超えない時間で行われる、前記(1)~(10)のいずれか1に記載の基板処理方法。
(13) taking an image of the surface of the substrate after processing of each layer constituting the laminated film on the substrate and before another layer is formed thereon, using an imaging module;
and performing an exposure process on any of the layers constituting the laminated film on the substrate using an exposure device.
The substrate processing method according to any one of (1) to (10), wherein the imaging of one layer constituting a laminated film on a substrate is performed in a time period not exceeding the time from when the substrate is carried into the exposure device to when the substrate is carried out of the exposure device after the exposure processing is completed.
(14)半導体製造装置と、
撮像モジュールと、
基板上の積層膜を構成する各層について、当該層に関する処理後の基板の、前記撮像モジュールによる撮像結果に基づいて、撮像画像を取得する画像生成部と、
基板上の積層膜の最表層を含む複数の層それぞれについて、前記撮像画像に基づいて推定された特徴量を示す情報を取得する取得部と、を有する基板処理システム。
(14) A semiconductor manufacturing device;
An imaging module;
an image generating unit that acquires an image of each layer constituting a laminated film on a substrate based on an image capturing result of the substrate after processing related to the layer by the imaging module;
and an acquisition unit that acquires information indicating a feature amount estimated based on the captured image for each of a plurality of layers including an outermost layer of a laminated film on the substrate.
(15)前記撮像モジュールを、基板上の積層膜を構成する層に関する処理毎に有する、前記(14)に記載の基板処理システム。 (15) The substrate processing system according to (14), which has an imaging module for each process related to a layer constituting a laminated film on a substrate.
(16)少なくとも一部の前記撮像モジュールは、前記半導体製造装置とは別体の装置に設けられている、前記(14)または(15)に記載の基板処理システム。 (16) The substrate processing system described in (14) or (15), wherein at least some of the imaging modules are provided in an apparatus separate from the semiconductor manufacturing apparatus.
1、1a、1b、1c 処理システム
2、2a 塗布現像装置
3 エッチング装置
5 塗布装置
6a、6b 成膜装置
8 研磨装置
31、71、91a、91b、91c、9d 撮像モジュール
41b、101b、102b、103b 画像生成部
W ウェハ
Claims (16)
基板上の積層膜の最表層を含む複数の層それぞれについて、前記撮像画像に基づいて推定された特徴量を示す情報を取得する工程と、を有する基板処理方法。 generating an image of the substrate after processing for each layer constituting a laminate film on the substrate;
and acquiring information indicating feature amounts estimated based on the captured image for each of a plurality of layers including an outermost layer of a laminated film on the substrate.
当該基板処理方法は、
前記特徴量と前記画素値との相関を示す相関情報を取得する工程をさらに有する、請求項2に記載の基板処理方法。 the information indicating the feature amount includes information on pixel values in the captured image that are correlated with the feature amount,
The substrate processing method includes:
The substrate processing method according to claim 2 , further comprising the step of acquiring correlation information indicating a correlation between the feature amount and the pixel value.
前記撮像モジュールは全て、略同一な構成を有する、請求項1~10のいずれか1項に記載の基板処理方法。 The method further includes a step of imaging, with an imaging module, a surface of the substrate after processing of each layer constituting the laminated film on the substrate and in a state where no other layer is formed on the layer;
The substrate processing method according to any one of claims 1 to 10, wherein all of the imaging modules have substantially the same configuration.
前記撮像モジュールそれぞれは、同種の光源とカメラを用いて撮像する、請求項11に記載の基板処理方法。 the imaging module is provided for each layer of the laminated film,
The substrate processing method according to claim 11 , wherein each of the imaging modules captures images using the same type of light source and camera.
基板上の積層膜を構成するいずれかの層に露光装置で露光処理を行う工程と、をさらに有し、
基板上の積層膜を構成する1つの層についての前記撮像は、前記露光装置に基板を搬入してから露光処理完了後に当該露光装置から基板が搬出されるまでの時間を超えない時間で行われる、請求項1~10のいずれか1項に記載の基板処理方法。 A step of imaging a surface of the substrate after processing of each layer constituting a laminated film on the substrate and in a state where no other layer is formed on the layer, using an imaging module;
and performing an exposure process on any of the layers constituting the laminated film on the substrate using an exposure device.
The substrate processing method according to any one of claims 1 to 10, wherein the imaging of one layer constituting a laminated film on a substrate is performed in a time period not exceeding the time from when the substrate is carried into the exposure device to when the substrate is carried out of the exposure device after the exposure process is completed.
撮像モジュールと、
基板上の積層膜を構成する各層について、当該層に関する処理後の基板の、前記撮像モジュールによる撮像結果に基づいて、撮像画像を取得する画像生成部と、
基板上の積層膜の最表層を含む複数の層それぞれについて、前記撮像画像に基づいて推定された特徴量を示す情報を取得する取得部と、を有する基板処理システム。 A semiconductor manufacturing device,
An imaging module;
an image generating unit that acquires an image of each layer constituting a laminated film on a substrate based on an image capturing result of the substrate after processing related to the layer by the imaging module;
and an acquisition unit that acquires information indicating a feature amount estimated based on the captured image for each of a plurality of layers including an outermost layer of a laminated film on the substrate.
16. The substrate processing system according to claim 14, wherein at least a part of the imaging modules is provided in an apparatus separate from the semiconductor manufacturing apparatus.
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