JPWO2018142840A1 - Substrate processing method, computer storage medium, and substrate processing system - Google Patents
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Abstract
基板処理方法は、熱処理を行う複数の熱処理装置において基板温度を経時的に測定して熱処理装置間における基板温度の差を算出し、基板上にレジストパターンを形成後、レジストパターン寸法を測定し、熱処理装置間におけるレジストパターン寸法の差を算出し、基板温度差とレジストパターン寸法差を用いて、基板温度をレジストパターン寸法に変換するための反応速度を算出し、当該反応速度についての時間の関数である反応モデルを導出し、導出するにあたり、熱処理開始時及び熱処理終了時の反応速度をゼロとし、反応速度が時間方向に連続し、且つ基板温度差と反応モデルの積和がレジストパターン寸法の差に近くなるように、評価関数を定めて反応モデルについての最適化問題を解いて、当該反応モデルを決定し、当該反応モデルを用いて基板処理の処理条件を設定する。In the substrate processing method, a substrate temperature is measured over time in a plurality of heat treatment apparatuses that perform heat treatment, a difference in substrate temperature between the heat treatment apparatuses is calculated, a resist pattern is formed on the substrate, a resist pattern dimension is measured, Calculate the difference in resist pattern dimensions between the heat treatment apparatuses, calculate the reaction rate for converting the substrate temperature into the resist pattern dimension using the substrate temperature difference and the resist pattern dimension difference, and a function of time for the reaction rate In order to derive the reaction model, the reaction rate at the beginning and end of the heat treatment is zero, the reaction rate is continuous in the time direction, and the product sum of the substrate temperature difference and the reaction model is the resist pattern dimension. The evaluation function is determined so that the difference is close to the solution, the optimization problem for the reaction model is solved, the reaction model is determined, and the reaction model is determined. Setting processing conditions of the substrate processing using Le.
Description
(関連出願の相互参照)
本願は、2017年2月1日に日本国に出願された特願2017−016433号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。(Cross-reference of related applications)
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-016433 for which it applied to Japan on February 1, 2017, and uses the content here.
本発明は、基板にフォトリソグラフィー処理を行い、当該基板上にレジストパターンを形成する基板処理方法、コンピュータ記憶媒体及び基板処理システムに関する。 The present invention relates to a substrate processing method, a computer storage medium, and a substrate processing system for performing a photolithography process on a substrate and forming a resist pattern on the substrate.
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、例えば半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という。)上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、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、露光後にレジスト膜の化学反応を促進させるために加熱するポストエクスポージャーベーキング処理(以下、「PEB処理」という。)、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。 For example, in a photolithography process in a semiconductor device manufacturing process, for example, a resist coating process is performed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) to form a resist film, and a predetermined pattern is exposed on the resist film. Wafer exposure process, post-exposure baking process (hereinafter referred to as “PEB process”) that is heated to promote the chemical reaction of the resist film after exposure, and development process that develops the exposed resist film. A predetermined resist pattern is formed thereon.
ところで近年、半導体デバイスのさらなる高集積化に伴い、レジストパターンの微細化が求められている。そして、かかる微細化の中、レジストパターンは、下地の被処理膜のパターン形状を定めるものであり、厳格な寸法でウェハ面内均一に形成する必要がある。 Incidentally, in recent years, with further higher integration of semiconductor devices, there is a demand for finer resist patterns. During such miniaturization, the resist pattern determines the pattern shape of the underlying film to be processed, and it is necessary to form the resist pattern uniformly on the wafer surface with strict dimensions.
そこで、特許文献1には、化学増幅型のレジストを使用するフォトリソグラフィー処理を行ってウェハ上にレジストパターンを形成し、レジストパターンの線幅などの寸法を測定した後、その寸法測定結果に基づいて、例えばPEB処理の加熱温度を補正して、レジストパターンの寸法の適正化を図ることが提案されている。かかる場合、加熱温度の補正は、例えばウェハを載置して加熱する熱板の温度を補正することにより行われる。すなわち、熱板温度とパターンプロファイル(特徴的な構成成分であるゼルニケ係数)との相関式を用いて、PEB処理の安定状態における熱板温度を調節する。
Therefore, in
また、このようにPEB処理の加熱温度を補正するシステム、すなわち処理装置の処理条件を補正するシステムとして、従来、例えば製造ラインにおける処理装置の処理条件を自動制御して適正に補正変更するAPC(Advanced Process Control:先端プロセス制御)システムがある。 In addition, as a system for correcting the heating temperature of the PEB process as described above, that is, a system for correcting the processing conditions of the processing apparatus, conventionally, for example, the APC ( There is an Advanced Process Control (advanced process control) system.
このAPCシステムに関し、特許文献2には、管理対象の選択と異常判定の定義設定を行うSPC(Statistical Proces Control:統計的傾向管理)手法を用いた工程管理が提案されている。具体的には、例えば品質特性(レジストパターンの寸法)に異常が発生した際に、予め定めた定義式を用いて処理装置の処理パラメータ(PEB処理の加熱温度)を修正する。
With respect to this APC system,
また、特許文献3には、ウェハの処理及び検査を行い、トライアンドチェックを繰り返すことで、ウェハの処理条件(PEB処理の加熱温度)を示すレシピを最適化する方法が提案されている。具体的には、複数の候補レシピをデータベース部に記憶させ、各候補レシピを順次に使用して、ウェハの処理および検査を行い、その検査結果に基づいて、複数の候補レシピの中から最良レシピを選択する。かかる場合、トライアンドチェックを自動的に繰り返すことで、オペレータの作業負担の軽減が図られている。
Further,
特許文献1に記載された方法では、最終仕上がりパターンからPEB処理で相殺可能なばらつき成分を求め、必要な分だけ熱板温度を操作するという考え方である。このため、フォトリソグラフィー処理を行うシステム内に並列処理可能な他の処理装置、例えばレジスト塗布処理装置や現像処理装置などが複数搭載されていて、それら処理装置間に機差が存在する場合には、PEB処理を含めたウェハ処理を行う一連の搬送経路が1パスに限られる。その結果、搬送経路に制限が生じたり、PEB装置の交換時の代替パス設定において汎用性が課題となると予想される。さらに、特許文献1に記載された方法では、熱板温度とパターンプロファイとの相関式を予め準備する工程が必要となり、ウェハ処理が煩雑となる。
In the method described in
特許文献2に記載された方法には、材料(レジスト材料)や装置状態が変化した場合の定義式をどのように定め、見直しを行うかまでは言及はなく、またその示唆もない。さらに、これら定義式の見直しにかかる手間についての言及も当然にない。
In the method described in
特許文献3に記載された方法では、オペレータの作業負担は軽減されるが、複数候補レシピを用いたウェハ処理と結果の検査、さらに候補レシピの見直しを繰り返すことから、処理条件の最適化に時間がかかる。
With the method described in
以上のように、従来の方法では、フォトリソグラフィー処理を行う処理装置間の機差を考慮しつつ、ウェハ面内でレジストパターンを均一に形成するには改善の余地がある。 As described above, in the conventional method, there is room for improvement in order to form a resist pattern uniformly on the wafer surface while taking into consideration the machine difference between processing apparatuses that perform photolithography processing.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板上にレジストパターンを基板面内で均一に形成することを目的とする。 The present invention has been made in view of such points, and an object thereof is to uniformly form a resist pattern on a substrate within the substrate surface.
前記の目的を達成するため、本発明の一態様は、基板にフォトリソグラフィー処理を行い、当該基板上にレジストパターンを形成する基板処理方法であって、フォトリソグラフィー処理における熱処理を行う複数の熱処理装置において基板温度を経時的に測定し、熱処理装置間における基板温度の差を算出する温度差算出工程と、前記複数の熱処理装置を用いた熱処理を含むフォトリソグラフィー処理を基板に行い、当該基板上にレジストパターンを形成後、レジストパターン寸法を測定し、熱処理装置間におけるレジストパターン寸法の差を算出する寸法差算出工程と、前記基板温度の差と前記レジストパターン寸法の差を用いて、基板温度をレジストパターン寸法に変換するための反応速度を算出し、当該反応速度についての時間の関数である反応モデルを導出するモデル導出工程と、前記反応モデルを用いて基板処理の処理条件を設定する条件設定工程と、を有している。そして前記モデル導出工程において、熱処理開始時及び熱処理終了時の反応速度をゼロとし、前記反応速度が時間方向に連続し、且つ、前記基板温度の差と前記反応モデルの積和が前記レジストパターン寸法の差に近くなるように、評価関数を定めて前記反応モデルについて最適化問題を解き、当該反応モデルを決定する。 In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention is a substrate processing method for performing a photolithography process on a substrate and forming a resist pattern on the substrate, and a plurality of heat treatment apparatuses for performing a heat treatment in the photolithography process The substrate temperature is measured over time, and a temperature difference calculating step for calculating a difference in substrate temperature between the heat treatment apparatuses and a photolithography process including heat treatment using the plurality of heat treatment apparatuses are performed on the substrate. After forming the resist pattern, measure the resist pattern dimension, calculate the difference in resist pattern dimension between heat treatment apparatuses, and use the difference in the substrate temperature and the difference in the resist pattern dimension to determine the substrate temperature. Calculate the reaction rate for conversion to resist pattern dimensions and a function of time for the reaction rate It has a model derivation step of deriving a certain reaction model, and a condition setting step of setting the processing conditions of the substrate processing using the reaction model. In the model derivation step, the reaction rate at the start and end of the heat treatment is zero, the reaction rate is continuous in the time direction, and the product sum of the substrate temperature and the reaction model is the resist pattern dimension. An evaluation function is determined so as to be close to the difference between the above, the optimization problem is solved for the reaction model, and the reaction model is determined.
本発明の一態様によれば、温度差算出工程における基板温度の測定と寸法差算出工程におけるレジストパターン寸法の測定は、例えばフォトリソグラフィー処理を行う処理装置のセットアップやメンテナンス、或いはレジスト液など薬液投入後の処理条件を調整する際に収集することができる。すなわち、これら基板温度とレジストパターン寸法には、通常時の検査データを流用できる。そして、モデル導出工程においては、前記温度差と寸法差を用いて自動的に反応速度についての時間の関数、すなわち、熱処理工程における時々刻々のパターン潜像形成過程をモデル化することができる。このように、本発明の一態様における反応モデルを導出するには、特別なデータ収集や相関定式化など、通常時とは異なるイレギュラーな作業はほぼ必要がない。 According to one aspect of the present invention, the measurement of the substrate temperature in the temperature difference calculating step and the measurement of the resist pattern dimension in the dimensional difference calculating step are, for example, setup and maintenance of a processing apparatus that performs photolithography processing, or input of a chemical solution such as a resist solution It can be collected when adjusting later processing conditions. That is, normal inspection data can be used for the substrate temperature and resist pattern dimensions. In the model deriving step, it is possible to automatically model a function of time with respect to the reaction rate, that is, a pattern latent image forming process every moment in the heat treatment step, using the temperature difference and the dimensional difference. As described above, in order to derive the reaction model in one embodiment of the present invention, irregular operations different from normal operations such as special data collection and correlation formulation are almost unnecessary.
そして、このように反応モデルが導出されると、条件設定工程において当該反応モデルを用いて基板の処理条件を設定することができる。この処理条件の詳細については後述するが、例えば熱処理装置個々に適用する熱処理レシピ(熱板温度)を自動的に調節することができる。また、かかる熱処理と、熱処理装置以外の処理装置、例えばレジスト塗布処理装置や現像処理装置などで行われる処理とを組み合わせた際、良好なレジストパターン寸法が得られるように、基板処理経路の選択を行うことができる。その結果、処理装置間の機差を軽減しつつ、基板上にレジストパターンを基板面内で均一に形成することができる。しかも、反応モデルの導出に際して、上述した従来技術のような手間をかける必要がないので、基板処理のスループットを向上させ、生産性を向上させることができる。 When the reaction model is derived in this way, the substrate processing conditions can be set using the reaction model in the condition setting step. Although details of this processing condition will be described later, for example, a heat treatment recipe (hot plate temperature) applied to each heat treatment apparatus can be automatically adjusted. In addition, when combining such heat treatment with processing performed by a processing apparatus other than the heat processing apparatus, such as a resist coating processing apparatus or a development processing apparatus, a substrate processing path is selected so that a good resist pattern dimension can be obtained. It can be carried out. As a result, the resist pattern can be uniformly formed on the substrate surface on the substrate while reducing machine differences between the processing apparatuses. In addition, since it is not necessary to take the time required for the derivation of the reaction model as in the prior art described above, the throughput of the substrate processing can be improved and the productivity can be improved.
別な観点による本発明の一態様は、前記基板処理方法を基板処理システムによって実行させるように、当該基板処理システムを制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体である。 According to another aspect of the present invention, there is provided a readable computer storage medium storing a program that operates on a computer of a control unit that controls the substrate processing system so that the substrate processing method is executed by the substrate processing system. It is.
また別な観点による本発明の一態様は、基板にフォトリソグラフィー処理を行い、当該基板上にレジストパターンを形成する基板処理システムであって、基板に熱処理を行う複数の熱処理装置と、基板上のレジストパターン寸法を測定する寸法測定装置と、基板処理の処理条件を設定する制御部と、を有し、前記制御部は、前記複数の熱処理装置において基板温度を経時的に測定し、熱処理装置間における基板温度の差を算出する温度差算出工程と、前記複数の熱処理装置を用いて基板にフォトリソグラフィー処理を行い、当該基板上にレジストパターンを形成後、前記寸法測定装置においてレジストパターン寸法を測定し、熱処理装置間におけるレジストパターン寸法の差を算出する寸法差算出工程と、前記基板温度の差と前記レジストパターン寸法の差を用いて、基板温度をレジストパターン寸法に変換するための反応速度を算出し、当該反応速度についての時間の関数である反応モデルを導出するモデル導出工程と、前記反応モデルを用いて基板処理の処理条件を設定する条件設定工程と、を有している。そして前記モデル導出工程において、熱処理開始時及び熱処理終了時の反応速度をゼロとし、前記反応速度が時間方向に連続し、且つ、前記基板温度の差と前記反応モデルの積和が前記レジストパターン寸法の差に近くなるように、評価関数を定めて前記反応モデルについて最適化問題を解き、当該反応モデルを決定する。 Another embodiment of the present invention according to another aspect is a substrate processing system that performs a photolithography process on a substrate and forms a resist pattern on the substrate, and includes a plurality of heat treatment apparatuses that perform heat treatment on the substrate, A dimension measuring device for measuring a resist pattern dimension, and a control unit for setting processing conditions for substrate processing, wherein the control unit measures the substrate temperature over time in the plurality of heat treatment apparatuses, A temperature difference calculating step for calculating a difference in substrate temperature in the substrate, and performing a photolithography process on the substrate using the plurality of heat treatment apparatuses, forming a resist pattern on the substrate, and then measuring a resist pattern dimension in the dimension measuring apparatus A dimensional difference calculating step for calculating a difference in resist pattern dimension between heat treatment apparatuses, a difference in the substrate temperature, and the resist pattern. A model deriving step for calculating a reaction rate for converting the substrate temperature into a resist pattern size using a difference in the process size, and deriving a reaction model that is a function of time for the reaction rate; and And a condition setting step for setting processing conditions for substrate processing. In the model derivation step, the reaction rate at the start and end of the heat treatment is zero, the reaction rate is continuous in the time direction, and the product sum of the substrate temperature and the reaction model is the resist pattern dimension. An evaluation function is determined so as to be close to the difference between the above, the optimization problem is solved for the reaction model, and the reaction model is determined.
本発明の一態様によれば、処理装置間の機差を軽減しつつ、基板上にレジストパターンを基板面内で均一に形成することができる。また、基板処理のスループットを向上させ、生産性を向上させることができる。 According to one embodiment of the present invention, a resist pattern can be uniformly formed on a substrate surface on a substrate while reducing machine differences between processing apparatuses. In addition, the throughput of substrate processing can be improved and productivity can be improved.
以下、本発明の実施形態について説明する。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おいては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In the present specification and drawings, elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
<基板処理システム>
先ず、本実施形態にかかる基板処理システムの構成について説明する。図1は、基板処理システム1の構成の概略を模式的に示す平面図である。図2及び図3は、各々基板処理システム1の内部構成の概略を模式的に示す、各々正面図と背面図である。本実施形態では、基板処理システム1が基板としてのウェハWに対してフォトリソグラフィー処理を行う塗布現像処理システムである場合を一例として説明する。<Substrate processing system>
First, the configuration of the substrate processing system according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a plan view schematically showing the outline of the configuration of the
基板処理システム1は、図1に示すように複数枚のウェハWを収容したカセットCが搬入出されるカセットステーション10と、ウェハWに所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション11と、処理ステーション11に隣接する露光装置12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13とを一体に接続した構成を有している。
As shown in FIG. 1, the
カセットステーション10には、カセット載置台20が設けられている。カセット載置台20には、基板処理システム1の外部に対してカセットCを搬入出する際に、カセットCを載置するカセット載置板21が複数設けられている。
The
カセットステーション10には、図1に示すようにX方向に延びる搬送路22上を移動自在なウェハ搬送装置23が設けられている。ウェハ搬送装置23は、上下方向及び鉛直軸周り(θ方向)にも移動自在であり、各カセット載置板21上のカセットCと、後述する処理ステーション11の第3のブロックG3の受け渡し装置との間でウェハWを搬送できる。
As shown in FIG. 1, the
処理ステーション11には、各種装置を備えた複数例えば4つのブロック、すなわち第1のブロックG1〜第4のブロックG4が設けられている。例えば処理ステーション11の正面側(図1のX方向負方向側)には、第1のブロックG1が設けられ、処理ステーション11の背面側(図1のX方向正方向側、図面の上側)には、第2のブロックG2が設けられている。また、処理ステーション11のカセットステーション10側(図1のY方向負方向側)には、既述の第3のブロックG3が設けられ、処理ステーション11のインターフェイスステーション13側(図1のY方向正方向側)には、第4のブロックG4が設けられている。
The
例えば第1のブロックG1には、図2に示すように複数の液処理装置、例えばウェハWを現像処理する現像処理装置30、ウェハWのレジスト膜の下層に反射防止膜(以下、「下部反射防止膜」という。)を形成する下部反射防止膜形成装置31、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32、ウェハWのレジスト膜の上層に反射防止膜(以下、「上部反射防止膜」という。)を形成する上部反射防止膜形成装置33が下からこの順に配置されている。
For example, in the first block G1, as shown in FIG. 2, a plurality of liquid processing apparatuses, for example, a
例えば現像処理装置30、下部反射防止膜形成装置31、レジスト塗布装置32、上部反射防止膜形成装置33は、それぞれ水平方向に3つ並べて配置されている。なお、これら現像処理装置30、下部反射防止膜形成装置31、レジスト塗布装置32、上部反射防止膜形成装置33の数や配置は、任意に選択できる。
For example, three
これら現像処理装置30、下部反射防止膜形成装置31、レジスト塗布装置32、上部反射防止膜形成装置33では、例えばウェハW上に所定の処理液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハ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。
In the
例えば第2のブロックG2には、図3に示すようにウェハWの加熱や冷却といった熱処理を行う熱処理装置40〜43や、レジスト液とウェハWとの定着性を高めるために疎水化処理を行う疎水化処理装置44、ウェハWの外周部を露光する周辺露光装置45が上下方向と水平方向に並べて設けられている。これら熱処理装置40〜43、疎水化処理装置44、周辺露光装置45の数や配置についても、任意に選択できる。
For example, as shown in FIG. 3, the second block G2 is subjected to a
熱処理装置40〜43において、熱処理装置40は、レジスト塗布処理後のウェハWを加熱処理するプリベーキング処理(以下、「PAB処理」という。)を行い、以下、PAB装置40という場合がある。熱処理装置41は、露光処理後のウェハWを加熱処理するポストエクスポージャーベーキング処理(以下、「PEB処理」という。)を行い、以下、PEB装置41という場合がある。熱処理装置42は、現像処理後のウェハWを加熱処理するポストベーキング処理(以下、「POST処理」という。)を行い、以下、POST装置42という場合がある。熱処理装置43は、その他の熱処理を行う装置である。なお、これら熱処理装置40〜43の構成については後述する。
In the
例えば第3のブロックG3には、複数の受け渡し装置50、51、52、53、54、55、56が下から順に設けられている。また、第4のブロックG4には、複数の受け渡し装置60、61、62が下から順に設けられている。
For example, in the third block G3, a plurality of
図1に示すように第1のブロックG1〜第4のブロックG4に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Dが形成されている。ウェハ搬送領域Dには、例えばY方向、X方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム70aを有する、ウェハ搬送装置70が複数配置されている。ウェハ搬送装置70は、ウェハ搬送領域D内を移動し、周囲の第1のブロックG1、第2のブロックG2、第3のブロックG3及び第4のブロックG4内の所定の装置にウェハWを搬送できる。
As shown in FIG. 1, a wafer transfer region D is formed in a region surrounded by the first block G1 to the fourth block G4. In the wafer transfer region D, for example, a plurality of
また、ウェハ搬送領域Dには、図3に示すように、第3のブロックG3と第4のブロックG4との間で直線的にウェハWを搬送するシャトル搬送装置80が設けられている。
In addition, as shown in FIG. 3, a
シャトル搬送装置80は、例えば図3のY方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送装置80は、ウェハWを支持した状態でY方向に移動し、第3のブロックG3の受け渡し装置52と第4のブロックG4の受け渡し装置62との間でウェハWを搬送できる。
The
図1に示すように第3のブロックG3のX方向正方向側の隣には、ウェハ搬送装置90が設けられている。ウェハ搬送装置90は、例えばX方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム90aを有している。ウェハ搬送装置90は、ウェハWを支持した状態で上下に移動して、第3のブロックG3内の各受け渡し装置にウェハWを搬送できる。
As shown in FIG. 1, a
インターフェイスステーション13には、ウェハ搬送装置100と受け渡し装置101が設けられている。ウェハ搬送装置100は、例えばY方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アーム100aを有している。ウェハ搬送装置100は、例えば搬送アーム100aにウェハWを支持して、第4のブロックG4内の各受け渡し装置、受け渡し装置101及び露光装置12との間でウェハWを搬送できる。
The
以上の基板処理システム1には、図1に示すように制御部200が設けられている。制御部200は、例えば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。プログラム格納部には、基板処理システム1におけるウェハWの処理を制御するプログラムが格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルデスク(MO)、メモリーカードなどの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、その記憶媒体から制御部200にインストールされたものであってもよい。
The
また、基板処理システム1の外部には、当該基板処理システム1においてウェハW上に形成されるレジストパターンの寸法を測定する寸法測定装置210が設けられている。寸法測定装置210は、例えばスキャトロメトリ(Scatterometry)法を用いてレジストパターン寸法を測定するものである。具体的には、例えばウェハWに対して斜方向から光を照射し、当該ウェハWで反射した光を検出する。この検出された光から得られるウェハ面内の光強度分布と、予め記憶されている仮想の光強度分布とを照合し、その照合された仮想の光強度分布に対応するレジストパターン寸法を求める。本実施形態においては、レジストパターン寸法として、例えばレジストパターンの線幅が測定される。
In addition, a
なお、寸法測定装置210は、基板処理システム1の内部に設けられていてもよい。かかる場合、寸法測定装置210は基板処理システム1の内部の任意の位置に配置される。例えばカセットステーション10と処理ステーション11の間に検査ステーション(図示せず)を設け、この検査ステーションに寸法測定装置210を配置してもよい。
Note that the
次に、以上のように構成された基板処理システム1を用いて行われるウェハ処理について説明する。
Next, wafer processing performed using the
先ず、複数のウェハWを収納したカセットCが、基板処理システム1のカセットステーション10に搬入され、カセット載置板21に載置される。その後、ウェハ搬送装置23によりカセットC内の各ウェハWが順次取り出され、処理ステーション11の第3のブロックG3の受け渡し装置53に搬送される。
First, a cassette C storing a plurality of wafers W is loaded into the
次に、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって第2のブロックG2の熱処理装置40に搬送され温度調節処理される。その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって例えば第1のブロックG1の下部反射防止膜形成装置31に搬送され、ウェハW上に下部反射防止膜が形成される。その後、ウェハWは、第2のブロックG2の熱処理装置40に搬送され、加熱処理が行われる。その後、ウェハWは、第3のブロックG3の受け渡し装置53に戻される。
Next, the wafer W is transferred to the
次に、ウェハWは、ウェハ搬送装置90によって同じ第3のブロックG3の受け渡し装置54に搬送される。その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって第2のブロックG2の疎水化処理装置44に搬送され、疎水化処理が行われる。
Next, the wafer W is transferred by the
次に、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によってレジスト塗布装置32に搬送され、ウェハW上にレジスト液が塗布されレジスト膜を形成が形成される。その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によってPAB装置40に搬送されて、PAB処理される。その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって第3のブロックG3の受け渡し装置55に搬送される。
Next, the wafer W is transferred to the resist
次に、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって上部反射防止膜形成装置33に搬送され、ウェハW上に上部反射防止膜が形成される。その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって熱処理装置43に搬送されて、加熱され、温度調節される。その後、ウェハWは、周辺露光装置45に搬送され、周辺露光処理される。
Next, the wafer W is transferred to the upper antireflection
その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって第3のブロックG3の受け渡し装置56に搬送される。
Thereafter, the wafer W is transferred by the
次に、ウェハWは、ウェハ搬送装置90によって受け渡し装置52に搬送され、シャトル搬送装置80によって第4のブロックG4の受け渡し装置62に搬送される。その後、ウェハWは、インターフェイスステーション13のウェハ搬送装置100によって露光装置12に搬送され、所定のパターンで露光処理される。
Next, the wafer W is transferred to the
次に、ウェハWは、ウェハ搬送装置100によって第4のブロックG4の受け渡し装置60に搬送される。その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によってPEB装置41に搬送され、PEB処理される。
Next, the wafer W is transferred by the
次に、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって現像処理装置30に搬送され、現像される。現像終了後、ウェハWは、ウェハ搬送装置90によってPOST装置42に搬送され、POST処理される。
Next, the wafer W is transferred to the
その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置70によって第3のブロックG3の受け渡し装置50に搬送され、その後カセットステーション10のウェハ搬送装置23によって所定のカセット載置板21のカセットCに搬送される。こうして、一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。
Thereafter, the wafer W is transferred to the
<熱処理装置>
次に、熱処理装置であるPEB装置41の構成について説明するが、他の熱処理装置であるPAB装置40、POST装置42、熱処理装置43の構成もPEB装置41と同様である。図4は、PEB装置41の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。図5は、PEB装置41の構成の概略を模式的に示す平面図である。<Heat treatment equipment>
Next, the configuration of the
PEB装置41は、内部を閉鎖可能な処理容器300を有している。処理容器300のウェハ搬送領域D側の側面には、ウェハWの搬入出口(図示せず)が形成され、当該搬入出口には開閉シャッタ(図示せず)が設けられている。
The
処理容器300の内部には、ウェハWを加熱処理する加熱部310と、ウェハWを冷却して温度調節する冷却部311が設けられている。加熱部310と冷却部311はY方向に並べて配置されている。
Inside the
加熱部310は、上側に位置して上下動自在な蓋体320と、下側に位置して蓋体320と一体となって処理室Rを形成する熱板収容部321を備えている。
The
蓋体320は、下面が開口した略円筒形状を有している。蓋体320の上面中央部には、排気部320aが設けられている。処理室R内の雰囲気は、排気部320aから均一に排気される。
The
熱板収容部321は、熱板330を収容して熱板330の外周部を保持する環状の保持部材331と、その保持部材331の外周を囲む略筒状のサポートリング332を備えている。熱板330は、厚みのある略円盤形状を有し、ウェハWを載置して加熱することができる。また、熱板330には、例えば給電により発熱するヒータ333が内蔵されている。熱板330の加熱温度は例えば制御部200により制御され、熱板330上に載置されたウェハWが所定の温度に加熱される。
The hot
図6に示すように熱板330には、当該熱板330に載置されたウェハWの温度を測定する温度センサ334〜338が設けられている。温度センサ334は熱板330の中心部に配置され、温度センサ335〜338は熱板330の同心円上に等間隔(90度間隔)に配置されている。そして、温度センサ334はウェハWの中心部における測定点k1の温度を測定し、温度センサ335〜338はそれぞれウェハWの外周部における測定点k2〜k5の温度を測定する。なお、熱板330の温度センサ(ウェハWの測定点)の配置や数は本実施形態に限定されず、任意に設定できる。
As shown in FIG. 6, the
図4及び図5に示すように熱板330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340が例えば3本設けられている。昇降ピン340は、昇降駆動部341により上下動できる。熱板330の中央部付近には、当該熱板330を厚み方向に貫通する貫通孔342が例えば3箇所に形成されている。そして、昇降ピン340は貫通孔342を挿通し、熱板330の上面から突出可能になっている。
As shown in FIGS. 4 and 5, for example, three elevating
冷却部311は、冷却板350を有している。冷却板350は、略方形の平板形状を有し、熱板330側の端面が円弧状に湾曲している。冷却板350には、Y方向に沿った2本のスリット351が形成されている。スリット351は、冷却板350の熱板330側の端面から冷却板350の中央部付近まで形成されている。このスリット351により、冷却板350が、加熱部310の昇降ピン340及び後述する冷却部311の昇降ピン360と干渉するのを防止できる。また、冷却板350には、例えば冷却水やペルチェ素子などの冷却部材(図示せず)が内蔵されている。冷却板350の冷却温度は例えば制御部200により制御され、冷却板350上に載置されたウェハWが所定の温度に冷却される。
The
冷却板350は、支持アーム352に支持されている。支持アーム352には、駆動部353が取り付けられている。駆動部353は、Y方向に延伸するレール354に取り付けられている。レール354は、冷却部311から加熱部310まで延伸している。この駆動部353により、冷却板350は、レール354に沿って加熱部310と冷却部311との間を移動可能になっている。
The
冷却板350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360が例えば3本設けられている。昇降ピン360は、昇降駆動部361により上下動できる。そして、昇降ピン360はスリット351を挿通し、冷却板350の上面から突出可能になっている。
Below the
次に、以上のように構成されたPEB装置41を用いて行われるPEB処理について説明する。
Next, a PEB process performed using the
先ず、ウェハ搬送装置70によってPEB装置41にウェハWが搬入されると、ウェハWはウェハ搬送装置70から予め上昇して待機していた昇降ピン360に受け渡される。続いて昇降ピン360を下降させ、ウェハWを冷却板350に載置する。
First, when the wafer W is loaded into the
次に、駆動部353により冷却板350をレール354に沿って熱板330の上方まで移動させ、ウェハWは予め上昇して待機していた昇降ピン340に受け渡される。その後、蓋体320が閉じられた後、昇降ピン340が下降して、ウェハWが熱板330上に載置される。そして、熱板330上のウェハWは、所定の温度に加熱される。
Next, the driving
次に、蓋体320が開かれた後、昇降ピン340が上昇すると共に、冷却板350が熱板330の上方に移動する。続いてウェハWが昇降ピン340から冷却板350に受け渡され、冷却板350が搬入出口側に移動する。この冷却板350の移動中に、ウェハWは所定の温度に冷却される。
Next, after the
<PEB装置の反応モデル>
本発明者は、基板処理システム1における処理装置間の機差を低減しつつ、ウェハW上にレジストパターンをウェハ面内で均一に形成するため、化学増幅型レジストに対して高い操作感度を有するPEB処理に着目し、当該PEB処理の反応メカニズムを明らかにすべくモデル化を行った。具体的には、PEB処理において、経時的に変化するウェハ温度とレジストパターン寸法の相関をモデル化した。<Reaction model of PEB device>
The present inventor has high operational sensitivity with respect to the chemically amplified resist in order to form a resist pattern uniformly on the wafer W on the wafer W while reducing machine differences between the processing apparatuses in the
そして、この反応モデルによればPEB処理中の反応進行が推定でき、反応モデルから得られる情報をウェハ処理にフィードバックすることができる。また、この反応モデルを用いることで、レジストパターン寸法に対する、PEB処理とそれ以外の工程(レジスト塗布処理、PAB処理、露光処理、現像処理など)の影響を分離することが可能となる。そうすると、ウェハ処理を最適化することも可能となる。 According to this reaction model, the progress of the reaction during the PEB process can be estimated, and information obtained from the reaction model can be fed back to the wafer process. Further, by using this reaction model, it is possible to separate the influence of PEB processing and other processes (resist coating processing, PAB processing, exposure processing, development processing, etc.) on the resist pattern dimensions. Then, it becomes possible to optimize wafer processing.
以下、反応モデルと、当該反応モデルの利用方法(第1の利用方法〜第3の利用方法)について説明する。先ず、反応モデルの導出方法について説明する。反応モデルは、PEB処理におけるウェハ温度と、フォトリソグラフィー処理を行って得られるレジストパターン寸法とを用いる。 Hereinafter, a reaction model and a method of using the reaction model (first usage method to third usage method) will be described. First, a method for deriving a reaction model will be described. The reaction model uses a wafer temperature in PEB processing and a resist pattern dimension obtained by performing photolithography processing.
PEB処理は、化学増幅型レジストを用いるフォトリソグラフィー処理において高精度な温度管理を必要とする。このため、図6に示したようにPEB装置41には、熱板330に載置されたウェハWの温度を測定する温度センサ334〜338が設けられている。そして、PEB装置41のセットアップやメンテナンスの際、これら温度センサ334〜338を用いてウェハWの測定点k1〜k5の温度を測定し、熱板330の温度プロファイルを調節している。また、基板処理システム1には複数のPEB装置41が設けられ、PEB装置41毎にウェハ温度が取得される。
The PEB process requires highly accurate temperature control in a photolithography process using a chemically amplified resist. For this reason, as shown in FIG. 6, the
図7は、上述のように取得したPEB処理におけるウェハ温度の経時変化を測定点k1〜k5毎に示したグラフである。図7の横軸は時間tを示し、横軸はウェハ温度θ[k、t]を示す。kはウェハWの測定点の番号である。通常、図7に示すウェハ温度θ[k、t]が予め設定された許容範囲内に収まるように、熱板温度プロファイルが調節される。この際取得したウェハ温度θ[k、t]を、熱板温度プロファイルが調節されたPEB装置41毎に紐づけて記録する。そして、これらPEB装置41毎のウェハ温度θ[k、t]を反応モデルの導出に用いる。
FIG. 7 is a graph showing the change over time of the wafer temperature in the PEB process acquired as described above for each of the measurement points k1 to k5. The horizontal axis in FIG. 7 indicates time t, and the horizontal axis indicates the wafer temperature θ [k, t]. k is the number of the measurement point of the wafer W. Normally, the hot plate temperature profile is adjusted so that the wafer temperature θ [k, t] shown in FIG. 7 falls within a preset allowable range. The wafer temperature θ [k, t] acquired at this time is recorded in association with each
また、上述したようにPEB装置41における熱板温度プロファイルが調節され、レジスト液をはじめとする薬液が各処理装置に投入及び通液されると、続いて基板処理システム1における各処理装置の処理条件(処理レシピやパラメータ)の調節が行われる。そして、基板処理システム1において一連のフォトリソグラフィー処理を行い、ウェハW上にレジストパターンを形成した後、寸法測定装置210においてレジストパターン寸法を測定し、そのレジストパターンの仕上がりを確認する。
Further, as described above, when the hot plate temperature profile in the
また、基板処理システム1には複数種の処理装置がそれぞれ複数設けられており、例えばPAB装置40が複数設けられ、PEB装置41が複数設けられている。そして、フォトリソグラフィー処理における各処理工程は、それぞれ複数の処理装置から1つの処理装置を選択して行われる。以下、このように各処理工程を行う際にウェハWが経由する処理装置の経路を「処理経路」という。そして、処理経路毎にレジストパターン寸法が取得される。
The
図8に示すようにレジストパターン寸法は、露光処理におけるショット毎に取得される。ウェハWの測定点k1〜k5と一致するショットがあれば、そのショットにおけるレジストパターン寸法l[k]を抽出する。また、ウェハWの測定点k1〜k5と一致するショットがなければ、例えば測定点k1〜k5の隣接最近傍のショットにおけるレジストパターン寸法を代用するか、或いは測定点k1〜k5の周囲のショットにおけるレジストパターン寸法を適当な2次元補完によって算出する。そして、ウェハWの測定点k1〜k5に対応するレジストパターン寸法l[k]を取得する。 As shown in FIG. 8, the resist pattern dimension is acquired for each shot in the exposure process. If there is a shot that coincides with the measurement points k1 to k5 of the wafer W, the resist pattern dimension l [k] in that shot is extracted. If there is no shot that coincides with the measurement points k1 to k5 of the wafer W, for example, the resist pattern dimension in the shot nearest to the measurement points k1 to k5 is substituted, or the shots around the measurement points k1 to k5 are used. The resist pattern dimension is calculated by appropriate two-dimensional interpolation. Then, the resist pattern dimension l [k] corresponding to the measurement points k1 to k5 of the wafer W is acquired.
このように取得したレジストパターン寸法l[k]を、処理経路毎に紐づけて記録する。そして、これらレジストパターン寸法l[k]を反応モデルの導出に用いる。 The resist pattern dimension l [k] obtained in this way is recorded in association with each processing path. These resist pattern dimensions l [k] are used to derive a reaction model.
以上のように、ウェハ温度θ[k、t]とレジストパターン寸法l[k]はそれぞれ、PEB装置41のセットアップやメンテナンス、或いはレジスト液などの薬液投入後の処理条件を取得する際に取得することができる。すなわち、ウェハ温度θ[k、t]とレジストパターン寸法l[k]には、通常時に取得される検査データが用いられる。このため、反応モデルを導出するには、特別なデータ収集や相関定式化など、通常時とは異なるイレギュラーな作業はほぼ必要がない。
As described above, the wafer temperature θ [k, t] and the resist pattern dimension l [k] are acquired when setting up or maintaining the
ウェハ温度θ[k、t]とレジストパターン寸法l[k]の一例を図9に示す。基板処理システム1にはフォトリソグラフィー処理を行う各種処理装置が複数設けられているが、ここでは、処理経路として、2つの第1のPAB装置40(A1)と第2のPAB装置40(A2)、2つの第1のPEB装置41(E1)と第2のPEB装置41(E2)、2つの第1の現像処理装置30(D1)と第2の現像処理装置30(D2)を組み合わせ、その他の処理装置を共通とした処理経路を例示している。
An example of the wafer temperature θ [k, t] and the resist pattern dimension l [k] are shown in FIG. The
そして、図10に示すように第1のPEB装置41(E1)のウェハ温度θ[k、t]から第2のPEB装置41(E2)のウェハ温度θ[k、t]を差し引き、PEB装置41間におけるウェハ温度差Δθ[k、t]を算出する。 Then, as shown in FIG. 10, the wafer temperature θ [k, t] of the second PEB device 41 (E2) is subtracted from the wafer temperature θ [k, t] of the first PEB device 41 (E1) to obtain a PEB device. A wafer temperature difference Δθ [k, t] between 41 is calculated.
また、図9に示したレジストパターン寸法l[k]について、第1のPEB装置41(E1)と第2のPEB装置41(E2)のグループ単位で平均化する。その後、図10に示すように第1のPEB装置41(E1)の平均レジストパターン寸法l[k]から第2のPEB装置41(E2)の平均レジストパターン寸法l[k]を差し引き、PEB装置41間におけるレジストパターン寸法差Δl[k]を算出する。 Further, the resist pattern dimension l [k] shown in FIG. 9 is averaged for each group of the first PEB device 41 (E1) and the second PEB device 41 (E2). Thereafter, as shown in FIG. 10, the average resist pattern dimension l [k] of the second PEB apparatus 41 (E2) is subtracted from the average resist pattern dimension l [k] of the first PEB apparatus 41 (E1) to obtain a PEB apparatus. A resist pattern dimension difference Δl [k] between 41 is calculated.
そして、このように第1のPEB装置41(E1)と第2のPEB装置41(E2)の差分を取ることにより、PAB装置40や現像処理装置30の影響が排除され、直接的にPEB処理におけるウェハ温度と、PEB処理に起因するレジストパターン寸法の相関を得ることができる。
Then, by taking the difference between the first PEB device 41 (E1) and the second PEB device 41 (E2) in this way, the influence of the
なお、以下の説明において、これらウェハ温度差Δθ[k、t]とレジストパターン寸法差Δl[k]を総称して「差分データ」という場合がある。 In the following description, the wafer temperature difference Δθ [k, t] and the resist pattern dimension difference Δl [k] may be collectively referred to as “difference data”.
また、図9及び図10に示した処理経路は例示であり、処理経路の選択は任意に行うことができる。例えば上記例ではPEB装置41は2つであり、PEB装置41間の差分データは1つであるが、例えばPEB装置41が3つの場合、差分データは3つとなる。また、例えばPEB装置41が4つの場合、差分データは6つとなる。このように差分データの数は、PEB装置41の組み合わせの数となる。以下、この差分データの数をiとする。
Further, the processing paths shown in FIGS. 9 and 10 are examples, and the selection of the processing paths can be arbitrarily performed. For example, in the above example, there are two
反応モデルc[t]は、ウェハ温度差Δθ[k、t]とレジストパターン寸法差Δl[k]から導出される。この反応モデルc[t]は、ウェハ温度差Δθ[k、t]についての時間方向の重み係数である。具体的には、反応モデルc[t]とウェハ温度差Δθ[k、t]の積和、すなわち反応モデルc[t]とウェハ温度差Δθ[k、t]の積を時間tで積分した値が、レジストパターン寸法差Δl[k]に近くなるようにc[t]が定まれば、そのc[t]が反応モデルとなる。すなわち、反応モデルc[t]は、PEB処理中に経時推移するレジストパターンの潜像形成速度(以下、「反応速度」という。)の情報そのものである。なお、以下の説明では、c[t]について反応モデルと称呼する場合と、反応速度と称呼する場合があるが、いずれも意味としては同じである。 The reaction model c [t] is derived from the wafer temperature difference Δθ [k, t] and the resist pattern dimension difference Δl [k]. This reaction model c [t] is a weighting factor in the time direction for the wafer temperature difference Δθ [k, t]. Specifically, the product sum of the reaction model c [t] and the wafer temperature difference Δθ [k, t], that is, the product of the reaction model c [t] and the wafer temperature difference Δθ [k, t] is integrated at the time t. If c [t] is determined so that the value is close to the resist pattern dimension difference Δl [k], the c [t] becomes a reaction model. That is, the reaction model c [t] is the information itself of the latent image formation speed (hereinafter referred to as “reaction speed”) of the resist pattern that changes with time during the PEB process. In the following description, c [t] may be referred to as a reaction model and may be referred to as a reaction rate, but both have the same meaning.
反応モデルc[t]の導出に際しては、制約条件として、熱処理開始時及び熱処理終了時の反応速度をゼロとし、すなわちc[0]=c[T]=0とする。Tは加熱及び冷却を含めたPEB処理時間である。そして、反応速度c[t]が時間方向に連続し、且つ、上述したように反応モデルc[t]とウェハ温度差Δθ[k、t]の積和がレジストパターン寸法差Δl[k]に近くなるように、反応モデルc[t]を決定する。 In deriving the reaction model c [t], as a constraint condition, the reaction rate at the start of heat treatment and at the end of heat treatment is set to zero, that is, c [0] = c [T] = 0. T is the PEB processing time including heating and cooling. The reaction rate c [t] is continuous in the time direction, and as described above, the product sum of the reaction model c [t] and the wafer temperature difference Δθ [k, t] becomes the resist pattern dimension difference Δl [k]. The reaction model c [t] is determined so as to be close.
具体的には、下記式(1)で示される評価関数がゼロに近づくように最適化問題を解き、反応モデルc[t]を決定する。すなわち、反応モデルc[t]を数パターン用意し、制約条件を満たして、且つ、下記式(1)の評価関数がゼロに近づくところを最適化計算すると、反応モデルc[t]は1つに決定される。
上記式(1)の右辺第1項は、反応速度c[t]が時間方向に連続するという条件を示している。1つのデータ取得区間(サンプリング時区間)におけるc[t]の変化量の二乗和であって、その値が小さいとc[t]の時間変化が滑らかであることを示している。 The first term on the right side of the above formula (1) indicates a condition that the reaction rate c [t] is continuous in the time direction. This is the sum of squares of the change amount of c [t] in one data acquisition interval (sampling time interval), and a small value indicates that the time change of c [t] is smooth.
上記式(1)の右辺第2項は、反応モデルc[t]とウェハ温度差Δθ[k、t]の積和がレジストパターン寸法差Δl[k]に近くなるという条件を示している。積和Σc[t]・Δθ[k、t]とΔl[k]の偏差二乗和であって、その値が小さいと、ウェハ温度から、PEB処理に起因するレジストパターンの寸法成分(以下、「PEB成分」という。)を予測する精度が高いことを示している。 The second term on the right side of the above equation (1) represents a condition that the product sum of the reaction model c [t] and the wafer temperature difference Δθ [k, t] is close to the resist pattern dimension difference Δl [k]. If the sum of products Σc [t] · Δθ [k, t] and Δl [k] is small and the value is small, the resist pattern dimension component (hereinafter referred to as “ This indicates that the accuracy of predicting “PEB component” is high.
また、上記式(1)に加えて、さらにレジスト液に関して、PEB処理を行った際の、ウェハ温度に対するレジストパターン寸法の変化率を示す感度情報γが予めわかっていれば、その感度情報γを評価関数に加えてもよい。感度情報γは、ウェハ温度が1℃変化するとレジストパターン寸法がどれだけ変化するかを示す情報である。 Further, in addition to the above formula (1), if sensitivity information γ indicating the rate of change of the resist pattern dimension with respect to the wafer temperature when the PEB process is further performed with respect to the resist solution is known in advance, the sensitivity information γ is calculated. It may be added to the evaluation function. The sensitivity information γ is information indicating how much the resist pattern dimension changes when the wafer temperature changes by 1 ° C.
具体的には、下記式(2)で示される評価関数がゼロに近づくように最適化問題を解き、反応モデルc[t]を決定する。
上記式(2)の右辺第3項は、実感度情報γと、反応モデルc[t]から推定される感度、すなわち反応モデルc[t]の時間積分値との偏差の二乗和であって、反応モデルc[t]の時間積分値が感度情報γに近くなるという条件を示している。 The third term on the right side of the above equation (2) is the sum of squares of the deviation between the actual sensitivity information γ and the sensitivity estimated from the reaction model c [t], that is, the time integral value of the reaction model c [t]. The condition that the time integral value of the reaction model c [t] is close to the sensitivity information γ is shown.
以上の式(1)又は式(2)の評価関数を用いて自動的に、図11に示す反応モデルc[t]を導出することができる。図11の横軸は時間tを示し、縦軸は反応モデルc[t]を示す。そして、このように自動的にPEB処理の反応メカニズムがモデル化されるので、従来のように手間をかける必要がなく、ウェハ処理のスループットを向上させ、生産性を向上させることができる。 The reaction model c [t] shown in FIG. 11 can be automatically derived using the evaluation function of the above formula (1) or formula (2). In FIG. 11, the horizontal axis indicates time t, and the vertical axis indicates the reaction model c [t]. Since the reaction mechanism of PEB processing is automatically modeled in this way, it is not necessary to take time and labor as in the prior art, and the throughput of wafer processing can be improved and productivity can be improved.
なお、本発明者が鋭意検討したところ、差分データ数iが大きいほど、確度の高い反応モデルc[t]が求まることが経験的に分かっている。 In addition, as a result of intensive studies by the present inventor, it has been empirically known that a reaction model c [t] with higher accuracy can be obtained as the difference data number i increases.
また、反応モデルc[t]はレジストの種類に対して一義的に決まるものである。したがって、反応モデルc[t]は、複数のPEB装置41に共通のモデルである。
The reaction model c [t] is uniquely determined with respect to the type of resist. Therefore, the reaction model c [t] is a model common to the plurality of
<反応モデルの第1の利用方法>
次に、PEB処理の反応モデルc[t]の第1の利用方法について説明する。反応モデルc[t]がゼロに近い場合、反応速度がゼロに近いことを意味する。そして、PEB処理においてレジストパターンの潜像形成速度が遅い時間帯は、化学反応が進んでいないことを示し、PEB処理のプロセス上の観点からはあまり意味を持たない。特に加熱後の冷却過程において反応速度がゼロの時間は、プロセス上、無駄な時間であり、積極的にPEB処理から除外しても問題はない。<First use method of reaction model>
Next, a first usage method of the reaction model c [t] for PEB processing will be described. When the reaction model c [t] is close to zero, it means that the reaction rate is close to zero. A time zone in which the latent image formation speed of the resist pattern is slow in PEB processing indicates that the chemical reaction is not progressing, and is not so meaningful from the viewpoint of the PEB processing. In particular, the time when the reaction rate is zero in the cooling process after heating is a wasteful process time, and there is no problem even if it is positively excluded from the PEB treatment.
図12に示すようにPEB処理において冷却開始後、反応モデルc[t]がほぼゼロとなる時間帯tcをカットする。例えばPEB処理の熱処理条件(レシピ設定など)にウェハWの冷却時間が指定されている場合、当該冷却時間から時間帯tcをカットする。そうすると、PEB処理全体の処理時間が短縮され、ウェハ処理のスループットを向上させて、生産性を向上させることができる。 As shown in FIG. 12, after the start of cooling in the PEB process, a time zone tc in which the reaction model c [t] is almost zero is cut. For example, when the cooling time of the wafer W is specified in the heat treatment conditions (recipe setting, etc.) of the PEB process, the time zone tc is cut from the cooling time. If it does so, the processing time of the whole PEB process can be shortened, the throughput of a wafer process can be improved, and productivity can be improved.
<反応モデルの第2の利用方法>
次に、PEB処理の反応モデルc[t]の第2の利用方法について説明する。ここでは、各PEB装置41における熱板330の温度操作量を導出し、PEB装置41間の機差をキャンセルしつつ、レジストパターンをウェハ面内で均一に形成する。<Second use of reaction model>
Next, a second usage method of the reaction model c [t] for PEB processing will be described. Here, the temperature operation amount of the
先ず、PEB装置41毎に記録されたウェハ温度θ[k、t]について面内平均を算出する。以下、No.pのPEB装置41における面内平均ウェハ温度をθpmean[t]とする。すなわち、第1のPEB装置41(E1)における面内平均ウェハ温度はθ1mean[t]となり、第2のPEB装置41(E2)における面内平均ウェハ温度はθ2mean[t]となる。First, an in-plane average is calculated for the wafer temperature θ [k, t] recorded for each
一方、図13に示すように反応モデルc[t]とPEB装置41毎に記録したウェハ温度θ[k、t]の積和、すなわち反応モデルc[t]とウェハ温度差θ[k、t]の積を時間tで積分した値を算出する。この積和は、レジストパターン寸法l[k]のうち、PEB処理に起因して形成されるレジストパターンの寸法成分(以下、「PEB成分」という。)l’[k]と推定される。以下、No.pのPEB装置41におけるPEB成分をl’p[k]とする。すなわち、第1のPEB装置41(E1)におけるPEB成分はl’1[k]となり、第2のPEB装置41(E2)におけるPEB成分はl’2[k]となる。
On the other hand, as shown in FIG. 13, the product sum of the reaction model c [t] and the wafer temperature θ [k, t] recorded for each
そして、各PEB装置41について、PEB成分の面内平均を算出する。以下、No.pのPEB装置41における面内平均PEB成分をl’pmeanとする。すなわち、第1のPEB装置41(E1)における面内平均PEB成分はl’1meanとなり、第2のPEB装置41(E2)における面内平均PEB成分はl’2meanとなる。Then, for each
そして、PEB装置41間に機差がある場合、面内平均ウェハ温度θpmean[t]と、面内平均PEB成分l’pmeanと、反応モデルc[t]を用いれば、機差のキャンセルに必要なウェハ温度の操作量を導出することができる。When there is a machine difference between the PEB apparatuses 41, the machine difference can be canceled by using the in-plane average wafer temperature θp mean [t], the in-plane average PEB component l′ p mean and the reaction model c [t]. It is possible to derive the operation amount of the wafer temperature necessary for the above.
具体的には、例えば第2のPEB装置41(E2)に対する第1のPEB装置41(E1)の機差をキャンセルしたい場合、下記式(3)で求められるウェハ温度操作倍率を用いる。
そして、第1のPEB装置41(E1)におけるウェハ温度の操作量Δθ1meanは、下記式(6)で算出される。かかる場合、PEB装置41間の機差をキャンセルすることができ、第1のPEB装置(E1)における面内平均ウェハ温度θ1mean[t]を、第2のPEB装置41(E2)における面内平均ウェハ温度θ2mean[t]に近づけることができる。
さらに、図14に示すようにPEB装置41における熱板温度の操作量とウェハ温度の変化量との相関を予め求めておく。通常ごく狭い範囲であれば、熱板温度操作量xとウェハ温度変化量yの間には直線的な相関がある。そして、図14に示した相関式y=a・xに基づき、上記式(3)のウェハ温度操作倍率を用いて得られる第1のPEB装置41(E1)におけるウェハ温度操作量Δθ1meanを、熱板温度操作量に換算し、熱板330の温度を設定する。Furthermore, as shown in FIG. 14, the correlation between the operation amount of the hot plate temperature in the
本実施形態によれば、オペレータを介することなく、第1のPEB装置41(E1)における熱板330の温度を設定することができる。そして、面内平均PEB成分l’1meanとl’2meanの差分を用いて、PEB装置41間の機差をキャンセルすることができ、レジストパターンをウェハ面内で均一に形成することができる。According to the present embodiment, the temperature of the
なお、上記実施形態では、式(3)において面内平均PEB成分l’1meanとl’2meanの差分を用いて、第2のPEB装置41(E2)に対する第1のPEB装置41(E1)の機差をキャンセルしたが、面内平均PEB成分l’1meanとl’2meanの平均値を用いてもよい。In the above embodiment, the first PEB device 41 (E1) with respect to the second PEB device 41 (E2) is obtained by using the difference between the in-plane average PEB components l′ 1 mean and l′ 2 mean in the equation (3). However, the average value of the in-plane average PEB components l′ 1 mean and l′ 2 mean may be used.
具体的には、下記式(4)を用いてウェハ温度操作倍率Gを算出し、上記式(6)を用いて第1のPEB装置41(E1)におけるウェハ温度の操作量Δθ1meanを算出する。また、下記式(5)を用いてウェハ温度操作倍率Gを算出し、上記式(6)に相当する式を用いて第2のPEB装置41(E2)におけるウェハ温度の操作量Δθ2meanを算出する。
かかる場合でも、オペレータを介することなく、PEB装置41間の機差をキャンセルすることができ、レジストパターンをウェハ面内で均一に形成することができる。
Even in such a case, the machine difference between the
なお、この反応モデルc[t]の第2の利用方法については、後述する実施例においても説明する。 In addition, the 2nd utilization method of this reaction model c [t] is demonstrated also in the Example mentioned later.
<反応モデルの第3の利用方法>
次に、PEB処理の反応モデルc[t]の第3の利用方法について説明する。ここでは、レジストパターンをウェハ面内で均一に形成するように処理経路を選択する。<Third use of reaction model>
Next, a third method of using the reaction model c [t] for PEB processing will be described. Here, the processing path is selected so that the resist pattern is uniformly formed in the wafer surface.
図9に示したウェハ温度θ[k、t]とレジストパターン寸法l[k]において、現実的には時間的制約などがあり、すべての処理経路のレジストパターン寸法l[k]を測定できるとは限らない。例えば図15に示すように、第1のPEB装置41(E1)において第2のPAB装置(A2)を経由する処理経路のレジストパターン寸法l[k]が取得されていない場合や、第2のPEB装置41(E2)において第1のPAB装置(A1)を経由する処理経路のレジストパターン寸法l[k]が取得されていない場合がある。本実施形態では、このような処理経路のレジストパターン寸法l[k]を推定し、最適な処理経路を選択する。 When the wafer temperature θ [k, t] and the resist pattern dimension l [k] shown in FIG. 9 are actually limited in terms of time, the resist pattern dimension l [k] for all the processing paths can be measured. Is not limited. For example, as shown in FIG. 15, when the resist pattern dimension l [k] of the processing path passing through the second PAB apparatus (A2) is not acquired in the first PEB apparatus 41 (E1), In some cases, the resist pattern dimension l [k] of the processing path passing through the first PAB apparatus (A1) is not acquired in the PEB apparatus 41 (E2). In this embodiment, the resist pattern dimension l [k] of such a processing path is estimated, and an optimal processing path is selected.
先ず、図16に示すように第1のPEB装置41(E1)におけるPEB成分l’1[k]と、第2のPEB装置41(E2)におけるPEB成分l’2[k]とを算出する。これらPEB成分l’1[k]、l’2[k]の算出方法は、第2の利用法用における算出方法と同様であるので詳細な説明を省略する。 First, as shown in FIG. 16, the PEB component l′ 1 [k] in the first PEB device 41 (E1) and the PEB component l′ 2 [k] in the second PEB device 41 (E2) are calculated. . Since the calculation method of these PEB components l′ 1 [k] and l′ 2 [k] is the same as the calculation method for the second usage method, detailed description thereof is omitted.
次に、第1のPEB装置41(E1)におけるレジストパターン寸法l[k]からPEB成分l’1[k]を差し引く。そうすると、第1のPEB装置41(E1)以外の処理、すなわち第1のPAB装置40(A1)に起因して起因されるレジストパターンの寸法成分(以下、他処理成分)l”1[k]が推定される。 Next, the PEB component l′ 1 [k] is subtracted from the resist pattern dimension l [k] in the first PEB apparatus 41 (E1). Then, processing other than the first PEB device 41 (E1), that is, a resist pattern dimension component (hereinafter referred to as other processing component) l ″ 1 [k] caused by the first PAB device 40 (A1). Is estimated.
同様に、第2のPEB装置41(E2)におけるレジストパターン寸法l[k]からPEB成分l’2[k]を差し引くと、第2のPEB装置41(E2)以外の処理、すなわち第2のPAB装置40(A2)に起因して起因されるレジストパターンの寸法成分(以下、他処理成分)l”2[k]が推定される。 Similarly, when the PEB component l′ 2 [k] is subtracted from the resist pattern dimension l [k] in the second PEB device 41 (E2), processing other than the second PEB device 41 (E2), that is, the second A resist pattern dimension component (hereinafter referred to as other processing component) l ″ 2 [k] caused by the PAB apparatus 40 (A2) is estimated.
そして、図17に示すようにPEB成分l’1[k]と他処理成分l”2[k]を足し合わせると、第1のPEB装置41(E1)と第2のPAB装置40(E2)を経由する処理経路のレジストパターン寸法が算出される。そうすると、図18に示すように第1のPEB装置41(E1)に対し、すべての処理経路のレジストパターン寸法l[k]が得られる。そして、レジストパターン寸法l[k]が面内均一になる最適な処理経路を選択することができる。図示の例においては、第1のPEB装置41(E1)に対し、第2のPAB装置40(A2)と第1の現像処理装置30(D1)が選択される。
Then, when the PEB component l′ 1 [k] and the other processing component l ″ 2 [k] are added as shown in FIG. 17, the first PEB device 41 (E1) and the second PAB device 40 (E2) are added. Then, the resist pattern dimensions of all the processing paths are obtained for the first PEB apparatus 41 (E1) as shown in FIG. Then, it is possible to select an optimum processing path in which the resist pattern dimension l [k] is uniform in the plane, in the illustrated example, the
同様に、図17に示すようにPEB成分l’2[k]と他処理成分l”1[k]を足し合わせると、第2のPEB装置41(E2)と第1のPAB装置40(E1)を経由する処理経路のレジストパターン寸法が算出される。そうすると、図18に示すように第2のPEB装置42(E2)に対し、すべての処理経路のレジストパターン寸法l[k]が得られる。そして、レジストパターン寸法l[k]が面内均一になる最適な処理経路を選択することができる。図示の例においては、第2のPEB装置41(E2)に対し、第1のPAB装置40(A1)と第2の現像処理装置30(D2)が選択される。 Similarly, when the PEB component l′ 2 [k] and the other processing component l ″ 1 [k] are added as shown in FIG. 17, the second PEB device 41 (E2) and the first PAB device 40 (E1 Then, the resist pattern dimensions of all the processing paths are obtained for the second PEB apparatus 42 (E2) as shown in FIG. In addition, in the illustrated example, the first PAB apparatus can be selected with respect to the second PEB apparatus 41 (E2). 40 (A1) and the second development processing apparatus 30 (D2) are selected.
本実施形態によれば、予めすべての処理経路のレジストパターン寸法l[k]が取得されていない場合でも、すべての処理経路のレジストパターン寸法l[k]を推定することができる。したがって、できるだけ多くの処理経路の中から最適な処理経路を選択することができるので、レジストパターンの面内均一性を向上させることができる。 According to the present embodiment, even when the resist pattern dimension l [k] for all the processing paths is not acquired in advance, the resist pattern dimension l [k] for all the processing paths can be estimated. Accordingly, since the optimum processing path can be selected from as many processing paths as possible, the in-plane uniformity of the resist pattern can be improved.
また、かかる場合、例えば1つのPEB装置41をメンテナンスや故障のために交換する場合でも、その代替となるPEB装置41で測定したウェハ温度を取得すれば、当該代替となるPEB装置41に対する最適な処理経路を選択することができる。したがって、ウェハ処理の効率性を向上させることができる。
In this case, for example, even when one
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、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想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。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood.
以上の実施形態では、PEB装置41における熱板330の平均温度を調節して、レジストパターンを面内均一にしていた。この点、熱板330を複数の領域に区画し、各領域毎に上記実施形態を行って、当該領域毎に温度を調節してもよい。
In the above embodiment, the average temperature of the
上述した反応モデルc[t]の第2の利用方法について、具体的なデータを用いて説明する。なお、本実施例で示すデータは仮想のデータである。 The second method of using the reaction model c [t] described above will be described using specific data. The data shown in the present embodiment is virtual data.
図19に示すように、予め反応モデルc[t]を導出しておく。 As shown in FIG. 19, a reaction model c [t] is derived in advance.
図20に示すように第1のPEB装置におけるウェハ温度θ1[k、t]を取得する。そして、ウェハ温度θ1[k、t]から面内平均ウェハ温度をθ1mean[t]を算出し、さらにθ1mean[t]−θ1mean[0]を算出する。そして、図19に示した反応モデルc[t]を用いてPEB成分l’1[k]を算出し、さらに面内平均PEB成分l’1meanを算出する。こうして面内平均PEB成分l’1meanは113.6nmと算出される。As shown in FIG. 20, the wafer temperature θ1 [k, t] in the first PEB apparatus is acquired. Then, θ1 mean [t] is calculated as the in-plane average wafer temperature from the wafer temperature θ1 [k, t], and θ1 mean [t] −θ1 mean [0] is calculated. Then, the PEB component l′ 1 [k] is calculated using the reaction model c [t] shown in FIG. 19, and the in-plane average PEB component l′ 1 mean is further calculated. Thus, the in-plane average PEB component l′ 1 mean is calculated to be 113.6 nm.
第2のPEB装置に対しても同様の工程を行う。図21に示すように第2のPEB装置におけるウェハ温度θ2[k、t]を取得する。そして、ウェハ温度θ2[k、t]から面内平均ウェハ温度をθ2mean[t]を算出し、さらにθ2mean[t]−θ2mean[0]を算出する。そして、図19に示した反応モデルc[t]を用いてPEB成分l’2[k]を算出し、さらに面内平均PEB成分l’2meanを算出する。こうして面内平均PEB成分l’2meanは113.364nmと算出される。The same process is performed for the second PEB apparatus. As shown in FIG. 21, the wafer temperature θ2 [k, t] in the second PEB apparatus is acquired. Then, θ2 mean [t] is calculated as the in-plane average wafer temperature from the wafer temperature θ2 [k, t], and θ2 mean [t] −θ2 mean [0] is calculated. Then, the PEB component l′ 2 [k] is calculated using the reaction model c [t] shown in FIG. 19, and the in-plane average PEB component l′ 2 mean is calculated. Thus, the in-plane average PEB component l′ 2 mean is calculated to be 113.364 nm.
かかる場合、図22に示すようにPEB装置間の面内平均PEB成分の差分(=l’2mean−l’1mean)は、−0.236nmとなる。In this case, as shown in FIG. 22, the difference (= l′ 2 mean −l′1 mean ) in the in-plane average PEB component between the PEB apparatuses is −0.236 nm.
次に、下記式(3)を用いて、第1のPEB装置におけるウェハ温度操作倍率Gは、0.997378と算出される。すなわち、第1のPEB装置においてウェハ温度θ1[k、t]を0.997378倍すると、第2のPEB装置におけるウェハ温度θ2[k、t]に近い値が得られる。
次に、下記式(6)を用いて、第1のPEB装置におけるウェハ温度の操作量Δθ1meanは、−0.20978℃と算出される。すなわち、第1のPEB装置においてウェハ温度θ1[k、t]に−0.20978℃を足し合わせると、第2のPEB装置におけるウェハ温度θ2[k、t]に近い値が得られる。なお、本実施例において、第1のPEB装置におけるPEB処理の加熱温度θbは100℃である。
ここで、図23に示すようにPEB装置における熱板温度の操作量とウェハ温度の変化量との相関を予め求めておく。本実施例では、(ウェハ温度変化量y)=(係数a)×(熱板温度操作量x)について、a=0.4317である。 Here, as shown in FIG. 23, the correlation between the operation amount of the hot plate temperature and the change amount of the wafer temperature in the PEB apparatus is obtained in advance. In this embodiment, a = 0.4317 for (wafer temperature change amount y) = (coefficient a) × (hot plate temperature manipulated variable x).
そして、この相関式を用いて、図22に示すようにウェハ温度の操作量Δθ1meanである−0.20978℃を、係数aである0.4317で除して、熱板温度操作量Δθbに換算すると、Δθbは−0.48593℃と算出される。そして、θb+Δθbを計算し、第1のPEB装置における熱板の温度を更新する。以上のように本実施例では、第1のPEB装置における熱板の温度が、100℃から99.51407℃に更新される。Then, using this correlation equation, −0.20978 ° C., which is the wafer temperature manipulated variable Δθ1 mean , is divided by a coefficient a of 0.4317 as shown in FIG. 22 to obtain a hot plate temperature manipulated variable Δθb. When converted, Δθb is calculated to be −0.48593 ° C. Then, θb + Δθb is calculated, and the temperature of the hot plate in the first PEB apparatus is updated. As described above, in this embodiment, the temperature of the hot plate in the first PEB apparatus is updated from 100 ° C. to 99.5407 ° C.
1 基板処理システム
12 露光装置
30 現像処理装置
32 レジスト塗布装置
40 PAB装置
41 PEB装置
42 POST装置
43 熱処理装置
200 制御部
210 寸法測定装置
310 加熱部
311 冷却部
330 熱板
334〜338 温度センサ
350 冷却板
W ウェハDESCRIPTION OF
Claims (12)
フォトリソグラフィー処理における熱処理を行う複数の熱処理装置において基板温度を経時的に測定し、熱処理装置間における基板温度の差を算出する温度差算出工程と、
前記複数の熱処理装置を用いた熱処理を含むフォトリソグラフィー処理を基板に行い、当該基板上にレジストパターンを形成後、レジストパターン寸法を測定し、熱処理装置間におけるレジストパターン寸法の差を算出する寸法差算出工程と、
前記基板温度の差と前記レジストパターン寸法の差を用いて、基板温度をレジストパターン寸法に変換するための反応速度を算出し、当該反応速度についての時間の関数である反応モデルを導出するモデル導出工程と、
前記反応モデルを用いて基板処理の処理条件を設定する条件設定工程と、を有し、
前記モデル導出工程において、
熱処理開始時及び熱処理終了時の反応速度をゼロとし、
前記反応速度が時間方向に連続し、且つ、前記基板温度の差と前記反応モデルの積和が前記レジストパターン寸法の差に近くなるように、評価関数を定めて前記反応モデルについて最適化問題を解き、当該反応モデルを決定する、基板処理方法。A substrate processing method for performing a photolithography process on a substrate and forming a resist pattern on the substrate,
A temperature difference calculating step of measuring a substrate temperature over time in a plurality of heat treatment apparatuses that perform heat treatment in photolithography processing, and calculating a difference in substrate temperature between the heat treatment apparatuses;
Dimensional difference in which a photolithography process including heat treatment using the plurality of heat treatment apparatuses is performed on a substrate, a resist pattern is formed on the substrate, a resist pattern dimension is measured, and a difference in resist pattern dimension between the heat treatment apparatuses is calculated. A calculation process;
Using the difference between the substrate temperature and the difference between the resist pattern dimensions, a reaction rate for converting the substrate temperature into a resist pattern dimension is calculated, and a model derivation is performed that derives a reaction model that is a function of time for the reaction rate. Process,
A condition setting step for setting processing conditions for substrate processing using the reaction model,
In the model derivation step,
The reaction rate at the beginning and end of heat treatment is zero,
An optimization function is defined for the reaction model so that the reaction rate is continuous in the time direction, and the product sum of the substrate temperature difference and the reaction model is close to the resist pattern dimension difference. A substrate processing method for solving and determining the reaction model.
前記モデル導出工程において、前記評価関数は下記式(1)で表され、当該評価関数がゼロに近づくように前記反応モデルを決定することを特徴とする、請求項1に記載の基板処理方法。
2. The substrate processing method according to claim 1, wherein in the model derivation step, the evaluation function is expressed by the following formula (1), and the reaction model is determined so that the evaluation function approaches zero.
前記熱処理を行った際の、基板温度に対するレジストパターン寸法の変化率を示す感度情報を予め取得し、
前記モデル導出工程において、さらに前記反応モデルの時間積分値が前記感度情報に近くなるように、前記反応モデルについて最適化問題を解き、当該反応モデルを決定する。 The substrate processing method according to claim 1,
Sensitivity information indicating the rate of change of resist pattern dimensions with respect to the substrate temperature when the heat treatment is performed is acquired in advance,
In the model deriving step, an optimization problem is solved for the reaction model so that the time integral value of the reaction model is close to the sensitivity information, and the reaction model is determined.
前記モデル導出工程において、前記評価関数は下記式(2)で表され、当該評価関数がゼロに近づくように前記反応モデルを決定する。
In the model derivation step, the evaluation function is expressed by the following formula (2), and the reaction model is determined so that the evaluation function approaches zero.
前記条件設定工程において設定される前記処理条件は、熱処理の処理時間であって、
基板の冷却を開始後、前記反応モデルがゼロになる時間を除外して熱処理を終了する。The substrate processing method according to claim 1,
The processing condition set in the condition setting step is a heat treatment time,
After the cooling of the substrate is started, the heat treatment is finished excluding the time when the reaction model becomes zero.
前記条件設定工程において設定される前記処理条件は、前記熱処理装置の熱板の温度操作量であって、
前記条件設定工程は、
前記熱処理装置毎に基板温度を経時的に測定して、当該基板温度の面内平均である面内平均基板温度を算出する工程と、
前記反応モデルと前記熱処理装置毎に測定した基板温度の積和を算出して、前記レジストパターン寸法のうち、当該熱処理装置での熱処理に起因して形成されるレジストパターンの寸法成分である熱処理成分を推定し、さらに当該熱処理成分の面内平均である面内平均熱処理成分を算出する工程と、
第1の熱処理装置における前記面内平均基板温度及び前記面内平均熱処理成分と、第2の熱処理装置における前記面内平均基板温度及び前記面内平均熱処理成分と、を用いて、少なくとも前記第1の熱処理装置又は前記第2の熱処理装置における基板温度の操作量を算出する工程と、
予め求められた熱板温度と基板温度の相関を用いて、前記基板温度の操作量に基づき、前記熱板温度の操作量を算出する工程と、を有する。The substrate processing method according to claim 1,
The processing condition set in the condition setting step is a temperature operation amount of a hot plate of the heat treatment apparatus,
The condition setting step includes
Measuring the substrate temperature over time for each heat treatment apparatus, and calculating an in-plane average substrate temperature that is an in-plane average of the substrate temperature;
Calculate the sum of products of the reaction model and the substrate temperature measured for each heat treatment apparatus, and among the resist pattern dimensions, a heat treatment component that is a dimension component of a resist pattern formed due to heat treatment in the heat treatment apparatus And calculating an in-plane average heat treatment component that is an in-plane average of the heat treatment component, and
Using the in-plane average substrate temperature and the in-plane average heat treatment component in the first heat treatment apparatus, and the in-plane average substrate temperature and the in-plane average heat treatment component in the second heat treatment apparatus, at least the first Calculating the manipulated variable of the substrate temperature in the heat treatment apparatus or the second heat treatment apparatus;
And calculating the operation amount of the hot plate temperature based on the operation amount of the substrate temperature using the correlation between the hot plate temperature and the substrate temperature obtained in advance.
下記式(3)で求められる基板温度操作倍率に基づいて、前記第1の熱処理装置における基板温度の操作量を算出する。
Based on the substrate temperature operation magnification obtained by the following equation (3), the operation amount of the substrate temperature in the first heat treatment apparatus is calculated.
下記式(4)で求められる基板温度操作倍率に基づいて、前記第1の熱処理装置における基板温度の操作量を算出し、
下記式(5)で求められる基板温度操作倍率に基づいて、前記第2の熱処理装置における基板温度の操作量を算出する。
Based on the substrate temperature operation magnification obtained by the following formula (4), the operation amount of the substrate temperature in the first heat treatment apparatus is calculated,
Based on the substrate temperature operation magnification obtained by the following equation (5), the operation amount of the substrate temperature in the second heat treatment apparatus is calculated.
フォトリソグラフィー処理は前記熱処理装置の他に複数種の処理装置を用いて行われ、
前記条件設定工程において設定される前記処理条件は、前記熱処理装置に対する前記処理装置の選択方法であって、
前記条件設定工程は、
第1の熱処理装置と第1の処理装置を用いてフォトリソグラフィー処理を行って第1のレジストパターンを形成後、第1のレジストパターン寸法を測定する工程と、
前記反応モデルと前記第1の熱処理装置で測定した基板温度の積和を算出して、前記第1のレジストパターン寸法のうち、当該第1の熱処理装置での熱処理に起因して形成される第1のレジストパターンの寸法成分である第1の熱処理成分を推定する工程と、
前記第1のレジストパターン寸法から前記第1の熱処理成分を差し引いて、前記第1の熱処理装置での熱処理以外の他の処理に起因して形成される第1のレジストパターンの寸法成分である第1の他処理成分を推定する工程と、
第2の熱処理装置と第2の処理装置を用いてフォトリソグラフィー処理を行って第2のレジストパターンを形成後、第2のレジストパターン寸法を測定する工程と、
前記反応モデルと前記第2の熱処理装置で測定した基板温度の積和を算出して、前記第2のレジストパターン寸法のうち、当該第2の熱処理装置での熱処理に起因して形成される第2のレジストパターンの寸法成分である第2の熱処理成分を推定する工程と、
前記第2のレジストパターン寸法から前記第2の熱処理成分を差し引いて、前記第2の熱処理装置での熱処理以外の他の処理に起因して形成される第2のレジストパターンの寸法成分である第2の他処理成分を推定する工程と、
前記第1の熱処理成分と前記第2の他処理成分を足し合わせて、前記第1の熱処理装置と前記第2の処理装置を用いてフォトリソグラフィー処理を行った場合の第3のレジストパターン寸法を算出する工程と、
前記第1のレジストパターン寸法と前記第3のレジストパターン寸法を比較して、前記第1の熱処理装置に対して前記第1の処理装置又は前記第2の処理装置を選択する工程と、
前記第2の熱処理成分と前記第1の他処理成分を足し合わせて、前記第2の熱処理装置と前記第1の処理装置を用いてフォトリソグラフィー処理を行った場合の第4のレジストパターン寸法を算出する工程と、
前記第2のレジストパターン寸法と前記第4のレジストパターン寸法を比較して、前記第2の熱処理装置に対して前記第1の処理装置又は前記第2の処理装置を選択する工程と、を有する。The substrate processing method according to claim 1,
The photolithography process is performed using a plurality of types of processing apparatuses in addition to the heat treatment apparatus,
The processing condition set in the condition setting step is a selection method of the processing apparatus for the heat treatment apparatus,
The condition setting step includes
Performing a photolithography process using a first heat treatment apparatus and a first processing apparatus to form a first resist pattern, and then measuring a first resist pattern dimension;
The sum of products of the reaction model and the substrate temperature measured by the first heat treatment apparatus is calculated, and the first resist pattern dimension formed by the heat treatment in the first heat treatment apparatus is calculated. Estimating a first heat treatment component that is a dimensional component of one resist pattern;
A first resist pattern dimension component formed by subtracting the first heat treatment component from the first resist pattern dimension and resulting from a process other than the heat treatment in the first heat treatment apparatus. Estimating one other processing component;
Performing a photolithography process using a second heat treatment apparatus and a second processing apparatus to form a second resist pattern, and then measuring a second resist pattern dimension;
The sum of products of the reaction model and the substrate temperature measured by the second heat treatment apparatus is calculated, and the second resist pattern dimension is formed by the heat treatment performed by the second heat treatment apparatus. Estimating a second heat treatment component which is a dimensional component of the resist pattern of 2,
A second resist pattern dimension component formed by subtracting the second heat treatment component from the second resist pattern dimension and resulting from a process other than the heat treatment in the second heat treatment apparatus. Estimating two other processing components;
A third resist pattern dimension when a photolithography process is performed using the first heat treatment apparatus and the second treatment apparatus by adding the first heat treatment component and the second other treatment component together. A calculating step;
Comparing the first resist pattern dimension with the third resist pattern dimension and selecting the first processing apparatus or the second processing apparatus with respect to the first heat treatment apparatus;
A fourth resist pattern dimension when the second heat treatment component and the first other treatment component are added together and a photolithography process is performed using the second heat treatment apparatus and the first processing apparatus is obtained. A calculating step;
Comparing the second resist pattern dimension with the fourth resist pattern dimension and selecting the first processing apparatus or the second processing apparatus for the second heat treatment apparatus. .
前記熱処理は、フォトリソグラフィー処理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である。The substrate processing method according to claim 1,
The heat treatment is a heat treatment performed after the exposure process in the photolithography process and before the development process.
前記基板処理方法は、
フォトリソグラフィー処理における熱処理を行う複数の熱処理装置において基板温度を経時的に測定し、熱処理装置間における基板温度の差を算出する温度差算出工程と、
前記複数の熱処理装置を用いた熱処理を含むフォトリソグラフィー処理を基板に行い、当該基板上にレジストパターンを形成後、レジストパターン寸法を測定し、熱処理装置間におけるレジストパターン寸法の差を算出する寸法差算出工程と、
前記基板温度の差と前記レジストパターン寸法の差を用いて、基板温度をレジストパターン寸法に変換するための反応速度を算出し、当該反応速度についての時間の関数である反応モデルを導出するモデル導出工程と、
前記反応モデルを用いて基板処理の処理条件を設定する条件設定工程と、を有し、
前記モデル導出工程において、
熱処理開始時及び熱処理終了時の反応速度をゼロとし、
前記反応速度が時間方向に連続し、且つ、前記基板温度の差と前記反応モデルの積和が前記レジストパターン寸法の差に近くなるように、評価関数を定めて前記反応モデルについて最適化問題を解き、当該反応モデルを決定する。Reading that stores a program that operates on a computer of a control unit that controls the substrate processing system so that the substrate processing system executes a substrate processing method for performing a photolithography process on the substrate and forming a resist pattern on the substrate. A possible computer storage medium,
The substrate processing method includes:
A temperature difference calculating step of measuring a substrate temperature over time in a plurality of heat treatment apparatuses that perform heat treatment in photolithography processing, and calculating a difference in substrate temperature between the heat treatment apparatuses;
Dimensional difference in which a photolithography process including heat treatment using the plurality of heat treatment apparatuses is performed on a substrate, a resist pattern is formed on the substrate, a resist pattern dimension is measured, and a difference in resist pattern dimension between the heat treatment apparatuses is calculated. A calculation process;
Using the difference between the substrate temperature and the resist pattern dimension, a reaction rate for converting the substrate temperature into the resist pattern dimension is calculated, and a model derivation for deriving a reaction model that is a function of time for the reaction rate Process,
A condition setting step for setting processing conditions for substrate processing using the reaction model,
In the model derivation step,
The reaction rate at the beginning and end of heat treatment is zero,
An optimization function is defined for the reaction model so that the reaction rate is continuous in the time direction, and the product sum of the substrate temperature difference and the reaction model is close to the resist pattern dimension difference. Solve and determine the reaction model.
基板に熱処理を行う複数の熱処理装置と、
基板上のレジストパターン寸法を測定する寸法測定装置と、
基板処理の処理条件を設定する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記複数の熱処理装置において基板温度を経時的に測定し、熱処理装置間における基板温度の差を算出する温度差算出工程と、
前記複数の熱処理装置を用いて基板にフォトリソグラフィー処理を行い、当該基板上にレジストパターンを形成後、前記寸法測定装置においてレジストパターン寸法を測定し、熱処理装置間におけるレジストパターン寸法の差を算出する寸法差算出工程と、
前記基板温度の差と前記レジストパターン寸法の差を用いて、基板温度をレジストパターン寸法に変換するための反応速度を算出し、当該反応速度についての時間の関数である反応モデルを導出するモデル導出工程と、
前記反応モデルを用いて基板処理の処理条件を設定する条件設定工程とを、実行し、
前記モデル導出工程において、
熱処理開始時及び熱処理終了時の反応速度をゼロとし、
前記反応速度が時間方向に連続し、且つ、前記基板温度の差と前記反応モデルの積和が前記レジストパターン寸法の差に近くなるように、評価関数を定めて前記反応モデルについて最適化問題を解き、当該反応モデルを決定する、
ように構成されている。
A substrate processing system for performing a photolithography process on a substrate and forming a resist pattern on the substrate,
A plurality of heat treatment apparatuses for performing heat treatment on the substrate;
A dimension measuring apparatus for measuring a resist pattern dimension on a substrate;
A control unit for setting processing conditions for substrate processing,
The controller is
A temperature difference calculating step of measuring a substrate temperature over time in the plurality of heat treatment apparatuses and calculating a difference in substrate temperature between the heat treatment apparatuses;
A photolithography process is performed on the substrate using the plurality of heat treatment apparatuses, a resist pattern is formed on the substrate, a resist pattern dimension is measured by the dimension measuring apparatus, and a difference in resist pattern dimension between the heat treatment apparatuses is calculated. Dimensional difference calculation process,
Using the difference between the substrate temperature and the difference between the resist pattern dimensions, a reaction rate for converting the substrate temperature into a resist pattern dimension is calculated, and a model derivation is performed that derives a reaction model that is a function of time for the reaction rate. Process,
Executing a condition setting step for setting processing conditions for substrate processing using the reaction model;
In the model derivation step,
The reaction rate at the beginning and end of heat treatment is zero,
An optimization function is defined for the reaction model so that the reaction rate is continuous in the time direction, and the product sum of the substrate temperature difference and the reaction model is close to the resist pattern dimension difference. Solve and determine the reaction model,
It is configured as follows.
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