KR101059422B1 - 열처리판의 온도 설정 방법, 프로그램을 기록한 컴퓨터판독 가능한 기록 매체 및 열처리판의 온도 설정 장치 - Google Patents

열처리판의 온도 설정 방법, 프로그램을 기록한 컴퓨터판독 가능한 기록 매체 및 열처리판의 온도 설정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 있어서는 가열 장치의 열판은 복수의 열판 영역으로 구획되고, 각 열판 영역마다 온도 설정할 수 있는 것을 목적으로 한다. 열판의 각 열판 영역에는 열판면 내의 온도를 조정하기 위한 온도 보정값을 각각 설정할 수 있다. 포토리소그래피 공정이 종료된 기판면 내의 선폭이 측정되고, 그 측정 선폭의 면 내 경향으로부터, 제르니케 다항식을 이용하여, 온도 보정에 의해 개선 가능한 면 내 경향과 개선 불가능한 면 내 경향이 산출된다. 개선 불가능한 면 내 경향에 미리 구해져 있는 개선 후의 개선 가능한 면 내 경향의 평균 잔존 경향을 더하여 온도 설정 변경 후의 기판면 내의 선폭의 면 내 경향을 추정한다. 본 발명에 의하면, 온도 설정 변경 후의 기판의 선폭 상태를 정확히 추정하여, 열판의 온도 설정을 단시간으로 적정히 행할 수 있다.

Description

열처리판의 온도 설정 방법, 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 열처리판의 온도 설정 장치{TEMPERATURE SETTING METHOD FOR HEAT TREATING PLATE, COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM RECORDING PROGRAM, AND TEMPERATURE SETTING DEVICE FOR HEAT TREATING PLATE}
본 발명은, 열처리판의 온도 설정 방법, 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 열처리판의 온도 설정 장치에 관한 것이다.
예컨대 반도체 디바이스 제조에 있어서의 포토리소그래피 공정에서는, 예컨대 웨이퍼 상에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 처리, 레지스트막을 소정의 패턴으로 노광하는 노광 처리, 노광 후에 레지스트막 내의 화학 반응을 촉진시키는 가열 처리(포스트 익스포저 베이킹), 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 처리 등이 순차적으로 행해지고, 이 일련의 웨이퍼 처리에 의해 웨이퍼 상에 소정의 레지스트 패턴이 형성된다.
예컨대, 전술한 포스트 익스포저 베이킹 등의 가열 처리는 통상 가열 처리 장치에서 행해지고 있다. 가열 처리 장치는 웨이퍼를 적재하여 가열하는 열판을 구비하고 있다. 열판에는, 예컨대 급전에 의해 발열하는 히터가 내장되어 있으며, 이 히터에 의한 발열에 의해 열판은 소정 온도로 조정되어 있다.
예컨대 전술한 가열 처리에 있어서의 열처리 온도는 최종적으로 웨이퍼 상에 형성되는 레지스트 패턴의 선폭에 큰 영향을 부여한다. 그래서, 가열시의 웨이퍼면 내의 온도를 엄격히 제어하기 위해 전술한 가열 처리 장치의 열판은 복수의 영역으로 구획되고, 그 각 영역마다 독립된 히터가 내장되며, 각 영역마다 온도 조정되어 있다.
상기 열판의 각 영역의 온도 조정을 모두 동일한 설정 온도로 행하면, 예컨대 각 영역의 열저항 등의 차이에 의해 열판 상의 웨이퍼면 내의 온도가 변동되고, 이 결과, 최종적으로 레지스트 패턴의 선폭이 변동되는 것이 알려져 있다. 이 때문에 열판의 각 영역마다 온도 보정값(온도 오프셋값)이 설정되고, 열판의 면 내 온도를 미세 조정하고 있었다(일본 특허 공개 2001-143850호 공보).
상기 온도 보정값을 설정할 때에는, 통상 우선 현재 상태의 웨이퍼면 내의 선폭을 측정하고, 그 측정 결과를 보고 작업원이 경험이나 지식을 기초로 적당한 온도 보정값을 설정한다. 그 후, 재차 웨이퍼면 내의 선폭을 측정하고, 그 선폭 측정 결과를 보고 작업원이 온도 보정값을 변경한다. 이 선폭 측정과 온도 보정값 변경의 작업을 시행착오적으로 반복하여, 작업원이 적정한 선폭이 되었다고 판단한 시점에서, 온도 보정값의 설정을 종료하고 있었다.
그러나, 전술한 온도 설정에서는 온도 설정 작업 도중에 그 시점의 온도 보정값이 적정한 선폭이 되는 적정값인지 여부를 판단하는 것은 어려우며, 작업원의 주관으로 선폭이 적정해졌다고 판단한 시점에서 온도 설정 작업을 끝내고 있었다. 이 때문에 결과적으로 적정한 온도 설정으로 되어 있지 않은 경우가 있으며, 작업원 상호간에 온도 설정 후의 웨이퍼면 내의 선폭에 변동이 발생하는 경우가 있었다. 또한, 최종적으로 수속하는 적정한 선폭을 정확하게 알지 못하기 때문에, 시행착오적으로 몇 번이나 온도 설정의 변경을 행하는 경우가 있으며, 온도 설정 작업에 장시간이 필요한 경우가 있었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 열판 등의 열처리판의 온도 설정에 있어서, 온도 설정 변경 후의 웨이퍼 등의 기판 처리 상태를 정확히 추정하여, 열처리판의 온도 설정을 단시간에, 또한, 적정히 행하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 복수의 영역으로 구획되어 이 영역마다 온도 설정 가능하고, 또한, 각 영역마다 면 내 온도를 조정하기 위한 온도 보정값이 설정 가능한 열처리판에, 기판을 적재하여 열처리할 때의 이 열처리판의 온도 설정 방법이며, 이하의 공정을 갖는다.
우선, 상기 열처리를 포함하는 일련의 기판 처리가 종료된 기판에 대해서 기판면 내의 처리 상태를 측정하고, 그 측정된 처리 상태의 기판의 면 내 경향으로부터, 열처리판의 각 영역의 온도 보정값의 변경에 의해 개선 가능한 면 내 경향과, 개선 가능한 면 내 경향을 산출하는 공정과, 상기 산출된 개선 불가능한 면 내 경향에, 개선 후의 개선 가능한 면 내 경향의 평균 잔존 경향을 더하여 열처리판의 온도 보정값의 변경 후의 처리 상태의 면 내 경향을 추정하는 공정을 갖고 있다.
그리고 상기 평균 잔존 경향은 다음의 제1∼제5 공정을 거쳐 산출된다.
제1 공정: 상기 기판 처리가 종료된 기판에 대해서 기판면 내의 처리 상태를 측정하고, 그 측정된 처리 상태의 기판의 면 내 경향으로부터, 열처리판의 각 영역 의 온도 보정값의 변경에 의해 개선 가능한 면 내 경향을 산출한다.
제2 공정: 그 산출된 개선 가능한 면 내 경향으로부터, 개선 가능한 면 내 경향과 온도 보정값과의 상관으로부터 미리 구해진 산출 모델을 이용하여, 상기 개선 가능한 면 내 경향이 제로(ZERO)에 근접하는 열처리판의 각 영역의 온도 보정값을 산출한다.
제3 공정: 그 산출된 온도 보정값에 상기 열처리판의 각 영역의 설정 온도를 변경한다.
제4 공정: 상기 온도 보정값의 설정 온도의 변경에 의해 개선된 후의 개선 가능한 면 내 경향의 잔존 경향을 산출한다.
제5 공정: 상기 제1∼4의 공정이 복수 회 행해지고, 각 회에서 산출된 잔존 경향을 평균화한다.
본 발명에 의하면, 측정된 기판의 면 내 경향으로부터, 개선 가능한 면 내 경향과 개선 불가능한 면 내 경향을 산출하고, 그 개선 불가능한 면 내 경향에 미리 구해져 있는 개선 후의 개선 가능한 면 내 경향의 평균 잔존 경향을 더하여 온도 설정 후의 면 내 경향을 추정한다. 열처리판의 온도 설정의 변경에 의해 개선 가능한 면 내 경향을 완전히 제로(ZERO)로 할 수 있으면, 남은 개선 불가능한 면 내 경향이 온도 설정의 변경에 의한 개선 후의 면 내 경향이 되지만, 현실적으로는 온도 설정의 변경을 행하여도 개선 가능한 면 내 경향은 완전히 제로(ZERO)가 되지 않는다. 개선 후에 남은 개선 가능한 면 내 경향의 잔존 경향을 평균화하고, 그 평균 잔존 경향을 개선 불가능한 면 내 경향에 더하도록 하였기 때문에, 온도 설정 변경 후의 기판의 처리 상태의 면 내 경향을 매우 정확히 추정할 수 있다. 이 결과, 열처리판의 온도 설정을 단시간에, 또한, 적정히 행할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 개선 후의 잔존 경향을 산출할 때에는, 개선 후에 기판 처리된 기판에 대해서 기판면 내의 처리 상태를 측정하고, 그 측정된 처리 상태의 기판의 면 내 경향으로부터, 개선 가능한 면 내 경향을 산출하며, 그 개선 가능한 면 내 경향을 상기 개선 후의 잔존 경향으로서 취급하여도 좋다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 개선 가능한 면 내 경향을 산출할 때에는, 상기 측정된 처리 상태의 기판의 면 내 경향을 제르니케 다항식을 이용하여 복수의 면 내 경향 성분으로 분해하고, 이들 복수의 면 내 경향 성분 중 열처리판의 각 영역의 온도 보정값의 변경에 의해 개선 가능한 면 내 경향 성분을 더하여 상기 개선 가능한 면 내 경향을 산출하도록 하여도 좋다.
또한, 상기 측정된 처리 상태의 기판의 면 내 경향으로부터, 상기 산출된 개선 가능한 면 내 경향을 차감함으로써(감산함), 개선 불가능한 면 내 경향을 산출하도록 하여도 좋다.
본 발명에 있어서, 상기 열처리판의 각 영역의 온도 보정값을 산출할 때에는, 기판면 내의 복수의 면 내 경향 성분의 변화량과 상기 온도 보정값의 상관을 나타내는 산출 모델을 이용하여, 상기 개선 가능한 각 면 내 경향 성분이 제로(ZERO)가 되는 상기 열처리판의 각 영역의 온도 보정값을 산출하도록 하여도 좋다.
상기 일련의 기판 처리는, 예컨대 포토리소그래피 공정에 있어서, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 처리이다. 또한 기판면 내의 처리 상태는, 예컨대 레지스트 패턴의 선폭이다. 또한, 열처리는, 예컨대 노광 처리 후에 현상 처리 전에 행해지는 가열 처리이다.
상기한 열처리판의 온도 설정 방법은, 예컨대 컴퓨터 프로그램화되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장되어 있어도 좋다.
별도의 관점에 의한 본 발명은 기판을 적재하여 열처리하는 열처리판의 온도 설정 장치이며, 상기 열처리판은 복수의 영역으로 구획되고, 이 영역마다 온도 설정 가능하며, 또한, 상기 열처리판의 각 영역마다, 열처리판의 면 내 온도를 조정하기 위한 온도 보정값을 설정할 수 있으며, 이 온도 설정 장치는 이하의 프로세스를 실행하기 위한 연산부를 갖고 있어도 좋다.
즉, 이하의 상기 열처리를 포함하는 일련의 기판 처리가 종료된 기판에 대해서 기판면 내의 처리 상태를 측정하고, 그 측정된 처리 상태의 기판의 면 내 경향으로부터, 열처리판의 각 영역의 온도 보정값의 변경에 의해 개선 가능한 면 내 경향과 개선 불가능한 면 내 경향을 산출하며, 상기 산출된 개선 불가능한 면 내 경향에 개선 후의 개선 가능한 면 내 경향의 평균 잔존 경향을 더하여 열처리판의 온도 보정값 변경 후의 처리 상태의 면 내 경향을 추정한다.
그리고 상기 평균 잔존 경향을 산출할 때에는, 상기 기판 처리가 종료된 기판에 대해서 기판면 내의 처리 상태를 측정하고, 그 측정된 처리 상태의 기판의 면 내 경향으로부터, 열처리판의 각 영역의 온도 보정값의 변경에 의해 개선 가능한 면 내 경향을 산출하는 제1 공정과, 그 산출된 개선 가능한 면 내 경향으로부터, 개선 가능한 면 내 경향과 온도 보정값의 상관으로부터 미리 구해진 산출 모델을 이용하여, 상기 개선 가능한 면 내 경향이 제로(ZERO)에 근접하는 열처리판의 각 영역의 온도 보정값을 산출하는 제2 공정과, 그 산출된 온도 보정값에 상기 열처리판의 각 영역의 설정 온도를 변경하는 제3 공정과, 상기 온도 보정값의 설정 온도의 변경에 의해 개선된 후의 개선 가능한 면 내 경향의 잔존 경향을 산출하는 제4 공정과, 상기 제1∼4 공정이 복수 회 행해지고, 각 회에서 산출된 잔존 경향을 평균화하는 제5 공정이 행해진다.
본 발명에 의하면, 열처리판의 온도 설정 변경 후의 기판의 처리 상태를 정확히 추정할 수 있기 때문에, 열처리판의 온도 설정을 단시간에, 또한, 적정히 행할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 관한 열처리판의 온도 설정 장치가 구비된 도포 현상 처리 시스템(1) 구성의 개략을 도시하는 평면도이고, 도 2는 도포 현상 처리 시스템(1)의 정면도이며, 도 3은 도포 현상 처리 시스템(1)의 배면도이다.
도포 현상 처리 시스템(1)은 도 1에 도시하는 바와 같이, 예컨대 25장의 웨이퍼(W)를 카세트 단위로 외부로부터 도포 현상 처리 시스템(1)에 대하여 반입출하거나 카세트(C)에 대하여 웨이퍼(W)를 반입출하거나 하는 카세트 스테이션(2)과, 포토리소그래피 공정 중에서 매엽(枚葉)식으로 소정의 처리를 실시하는 복수의 각 종 처리장치를 다단으로 배치하고 있는 처리 스테이션(3)과, 이 처리 스테이션(3)에 인접하여 설치되어 있는 도시하지 않은 노광 장치 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 하는 인터페이스 스테이션(4)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.
카세트 스테이션(2)에는 카세트 적재대(5)가 설치되고, 이 카세트 적재대(5)는 복수의 카세트(C)를 X 방향(도 1 중 상하 방향)에 일렬로 적재 가능하게 되어 있다. 카세트 스테이션(2)에는 반송로(6) 상을 X 방향을 향하여 이동 가능한 웨이퍼 반송체(7)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송체(7)는 카세트(C)에 수용된 웨이퍼(W)의 웨이퍼 배열 방향(Z 방향; 수직 방향)으로도 이동 가능하며, X 방향에 배열된 각 카세트(C) 내의 웨이퍼(W)에 대하여 선택적으로 액세스할 수 있다.
웨이퍼 반송체(7)는 Z축 둘레의 θ 방향으로 회전 가능하고, 후술하는 처리 스테이션(3)측의 제3 처리 장치군(G3)에 속하는 온도 조절 장치(60)나 트랜지션 장치(61)에 대하여도 액세스할 수 있다.
카세트 스테이션(2)에 인접하는 처리 스테이션(3)은 복수의 처리 장치가 다단으로 배치된, 예컨대 5개의 처리 장치군(G1∼G5)을 구비하고 있다. 처리 스테이션(3)의 X 방향 부방향(도 1 중 하 방향)측에는 카세트 스테이션(2)측으로부터 제1 처리 장치군(G1), 제2 처리 장치군(G2)이 순서대로 배치되어 있다. 처리 스테이션(3)의 X 방향 정방향(도 1 중 상 방향)측에는 카세트 스테이션(2)측으로부터 제3 처리 장치군(G3), 제4 처리 장치군(G4) 및 제5 처리 장치군(G5)이 순서대로 배치되어 있다. 제3 처리 장치군(G3)과 제4 처리 장치군(G4) 사이에는 제1 반송 장치(10)가 설치되어 있다. 제1 반송 장치(10)는 제1 처리 장치군(G1), 제3 처리 장 치군(G3) 및 제4 처리 장치군(C4) 내의 각 처리 장치에 선택적으로 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다. 제4 처리 장치군(G4)과 제5 처리 장치군(G5) 사이에는 제2 반송 장치(11)가 설치되어 있다. 제2 반송 장치(11)는 제2 처리 장치군(G2), 제4 처리 장치군(G4) 및 제5 처리 장치군(G5) 내의 각 처리 장치에 선택적으로 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이 제1 처리 장치군(G1)에는 웨이퍼(W)에 소정의 액체를 공급하여 처리를 행하는 액처리 장치, 예컨대 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포하는 레지스트 도포 장치(20, 21, 22), 노광 처리시의 광의 반사를 방지하는 반사 방지막을 형성하는 바텀 코팅 장치(23, 24)가 아래에서부터 순서대로 5단으로 중첩되어 있다. 제2 처리 장치군(G2)에는 액처리 장치, 예컨대 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하여 현상 처리하는 현상 처리 장치(30∼34)가 아래에서부터 순서대로 5단으로 중첩되어 있다. 또한, 제1 처리 장치군(G1) 및 제2 처리 장치군(G2)의 최하단에는 각 처리 장치군(G1, G2) 내의 액처리 장치에 각종 처리액을 공급하기 위한 케미컬실(40, 41)이 각각 설치되어 있다.
예컨대 도 3에 도시하는 바와 같이 제3 처리 장치군(G3)에는 온도 조절 장치(60), 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 트랜지션 장치(61), 정밀도가 높은 온도 관리 하에서 웨이퍼(W)를 온도 조절하는 고정밀도 온도 조절 장치(62∼64) 및 웨이퍼(W)를 고온에서 가열 처리하는 고온도 열처리 장치(65∼68)가 아래에서부터 순서대로 9단으로 중첩되어 있다.
제4 처리 장치군(G4)에서는, 예컨대 고정밀도 온도 조절 장치(70), 레지스트 도포 처리 후의 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 프리 베이킹 장치(71∼74) 및 현상 처리 후의 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 포스트 베이킹 장치(75∼79)가 아래에서부터 순서대로 10단으로 중첩되어 있다.
제5 처리 장치군(C5)에서는 웨이퍼(W)를 열처리하는 복수의 열처리 장치, 예컨대 고정밀도 온도 조절 장치(80∼83), 노광 후에 현상 전의 웨이퍼(W)의 가열 처리를 행하는 복수의 포스트 익스포저 베이킹 장치(이하 「PEB 장치」라고 함)(84∼89)가 아래에서부터 순서대로 10단으로 중첩되어 있다.
PEB 장치(84∼89)는 도 4에 도시하는 바와 같은, 예컨대 웨이퍼(W)를 적재하여 가열하는 열처리판으로서의 열판(90)을 구비하고 있다. 열판(90)은 두께가 있는 대략 원반 형상을 갖고 있다. 열판(90)은 복수, 예컨대 5개의 열판 영역(R1, R2, R3, R4, R5)으로 구획되어 있다. 열판(90)은, 예컨대 평면에서 보아 중심부에 위치하여 원형의 열판 영역(R1)과, 그 주위를 원호형으로 4 등분한 열판 영역(R2∼R6)으로 구획되어 있다.
열판(90)의 각 열판 영역(R1∼R5)에는 급전에 의해 발열하는 히터(91)가 개별로 내장되고, 각 열판 영역(R1∼R5)마다 가열할 수 있다. 각 열판 영역(R1∼R5)의 히터(91)의 발열량은, 예컨대 온도 제어 장치(92)에 의해 조정되어 있다. 온도 제어 장치(92)는 각 히터(91)의 발열량을 조정하여, 각 열판 영역(R1∼R5)의 온도를 소정의 설정 온도로 제어할 수 있다. 온도 제어 장치(92)에 있어서의 온도 설정 은, 예컨대 후술하는 온도 설정 장치(150)에 의해 행해진다.
도 1에 도시하는 바와 같이 제1 반송 장치(10)의 X 방향 정방향측에는 복수의 처리 장치가 배치되어 있으며, 예컨대 도 3에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)를 소수화 처리하기 위한 어드히전 장치(100, 101)가 아래에서부터 순서대로 2단으로 중첩되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이 제2 반송 장치(11)의 X 방향 정방향측에는, 예컨대 웨이퍼(W)의 엣지부만을 선택적으로 노광하는 주변 노광 장치(102)가 배치되어 있다.
인터페이스 스테이션(4)에는, 예컨대 도 1에 도시하는 바와 같이 X 방향을 향하여 연장되는 반송로(110) 상을 이동하는 웨이퍼 반송체(111)와, 버퍼 카세트(112)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송체(111)는 상하 이동 가능하고, 또한, θ 방향으로도 회전 가능하며, 인터페이스 스테이션(4)에 인접한 도시하지 않은 노광 장치와, 버퍼 카세트(112) 및 제5 처리 장치군(G5)에 대하여 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
이상과 같이 구성된 도포 현상 처리 시스템(1)에서는, 예컨대 다음과 같은 포토리소그래피 공정의 일련의 웨이퍼 처리가 행하여진다. 우선, 카세트 적재대(5) 상의 카세트(C)로부터 미처리 웨이퍼(W)가 웨이퍼 반송체(7)에 의해 한 장씩 취출되고, 제3 처리 장치군(G3)의 온도 조절 장치(60)에 순차적으로 반송된다. 온도 조절 장치(60)에 반송된 웨이퍼(W)는 소정 온도로 온도 조절되고, 그 후 제1 반송 장치(10)에 의해 바텀 코팅 장치(23)에 반송되며, 반사 방지막이 형성된다. 반사 방지막이 형성된 웨이퍼(W)는 제1 반송 장치(10)에 의해 고온도 열처리 장치(6, 5), 고정밀도 온도 조절 장치(70)에 순차적으로 반송되고, 각 장치에서 소정의 처리가 실시된다.
그 후 웨이퍼(W)는 레지스트 도포 장치(20)에 반송되고, 웨이퍼(W) 상에 레지스트막이 형성된다. 그 후 웨이퍼(W)는 제1 반송 장치(10)에 의해 프리 베이킹 장치(71)에 반송되어 프리 베이킹이 행해진다. 계속해서, 웨이퍼(W)는 제2 반송 장치(11)에 의해 주변 노광 장치(102), 고정밀도 온도 조절 장치(83)에 순차적으로 반송되고, 각 장치에 있어서 소정의 처리가 실시된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 인터페이스 스테이션(4)의 웨이퍼 반송체(111)에 의해 도시하지 않은 노광 장치에 반송되고, 노광된다. 노광 처리가 종료된 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송체(111)에 의해 예컨대 PEB 장치(84)에 반송된다.
PEB 장치(84)에서는 미리 각 열판 영역(R1∼R5)마다 소정 온도로 설정된 열판(90) 상에 웨이퍼(W)가 적재되고, 포스트 익스포저 베이킹이 행해진다.
포스트 익스포저 베이킹이 종료된 웨이퍼(W)는 제2 반송 장치(11)에 의해 고정밀도 온도 조절 장치(81)에 반송되어 온도 조절된다. 그 후, 현상 처리 장치(30)에 반송되고, 웨이퍼(W) 상의 레지스트막이 현상된다. 그 후 웨이퍼(W)는 제2 반송 장치(11)에 의해 포스트 베이킹 장치(75)에 반송되어 포스트 베이킹이 실시된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 고정밀도 온도 조절 장치(63)에 반송되어 온도 조절된다. 그리고 웨이퍼(W)는 제1 반송 장치(10)에 의해 트랜지션 장치(61)에 반송되고, 웨이퍼 반송체(7)에 의해 카세트(C)에 복귀되어 일련의 웨이퍼 처리인 포토리 소그래피 공정이 종료된다.
그런데, 전술한 도포 현상 처리 시스템(1)에는 도 1에 도시하는 바와 같이 웨이퍼면 내의 처리 상태로서의 레지스트 패턴의 선폭을 측정하는 선폭 측정 장치(120)가 설치되어 있다. 선폭 측정 장치(120)는, 예컨대 카세트 스테이션(2)에 설치되어 있다. 선폭 측정 장치(120)는, 예컨대 도 5에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)를 수평으로 적재하는 적재대(121)와, 광학식 표면 형상 측정계(122)를 구비하고 있다. 적재대(121)는, 예컨대 X-Y 스테이지로 되어 있으며, 수평 방향의 2 차원 방향으로 이동할 수 있다.
광학식 표면 형상 측정계(122)는, 예컨대 웨이퍼(W)에 대하여 경사 방향으로부터 광을 조사하는 광조사부(123)와, 광조사부(123)로부터 조사되어 웨이퍼(W)에서 반사된 광을 검출하는 광검출부(124)와, 이 광검출부(124)의 수광 정보에 기초하여 웨이퍼(W) 상의 레지스트 패턴의 선폭을 산출하는 산출부(125)를 구비하고 있다. 본 실시형태에 관한 선폭 측정 장치(120)는, 예컨대 스케터로미터리(Scatterometry)법을 이용하여 레지스트 패턴의 선폭을 측정하는 것이며, 산출부(125)에 있어서, 광검출부(124)에 의해 검출된 웨이퍼면 내의 광강도 분포와, 미리 기억되어 있는 가상의 광강도 분포를 대조하고, 그 대조된 가상의 광강도 분포에 대응하는 레지스트 패턴의 선폭을 구함으로써, 레지스트 패턴의 선폭을 측정할 수 있다.
선폭 측정 장치(120)는 광조사부(123) 및 광검출부(124)에 대하여 웨이퍼(W)를 상대적으로 수평 이동시킴으로써, 웨이퍼면 내의 복수 개소의 선폭을 측정할 수 있다. 선폭 측정 장치(120)의 측정 결과는, 예컨대 산출부(125)로부터 후술하는 온도 설정 장치(150)에 출력할 수 있다.
다음에, 상기 PEB 장치(84∼89)의 열판(90)의 온도 설정을 행하는 온도 설정 장치(150)의 구성에 대해서 설명한다. 예컨대, 온도 설정 장치(150)는, 예컨대 CPU나 메모리 등을 구비한 범용 컴퓨터에 의해 구성되어 있다. 온도 설정 장치(150)는, 예컨대 도 4나 도 5에 도시한 바와 같이 열판(90)의 온도 제어 장치(92)와 선폭 측정 장치(120)에 접속되어 있다.
온도 설정 장치(150)는, 예컨대 도 6에 도시하는 바와 같이 각종 프로그램을 실행하는 연산부(160)와, 예컨대 열판(90)의 온도 설정을 위한 각종 정보를 입력하는 입력부(161)와, 열판(90)의 온도 설정을 위한 각종 정보를 저장하는 데이터 저장부(162)와, 열판(90)의 온도 설정을 위한 각종 프로그램을 저장하는 프로그램 저장부(163)와, 열판(90)의 온도 설정을 위한 각종 정보를 온도 제어 장치(92)나 선폭 측정 장치(120) 사이에서 통신하는 통신부(164) 등을 구비하고 있다.
프로그램 저장부(163)에는, 예컨대 웨이퍼면 내의 선폭 측정 결과로부터 그 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 복수의 면 내 경향 성분 Zi(i＝1∼n, n은 1 이상의 정수)를 산출하는 프로그램(P1)이 기억되어 있다. 이 복수의 면 내 경향 성분(Zi)은, 예컨대 도 7에 도시하는 바와 같이 제르니케(Zernike) 다항식을 이용하여, 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 면 내 경향(Z)(웨이퍼면 내의 변동 경향)을 복수의 성분으로 분해함으로써 산출할 수 있다.
여기서, 제르니케 다항식에 대해서 설명을 덧붙이면, 제르니케 다항식은 광학 분야에서 주로 사용되는 반경이 1인 단위원 상의 복소 함수이며(실용적으로는 실수 함수로서 사용되고 있음), 극좌표의 인수(r, θ)를 갖는다. 이 제르니케 다항식은 광학 분야에서는 주로 렌즈의 수차 성분을 해석하기 위해 사용되고 있으며, 파면 수차를 제르니케 다항식을 이용하여 분해함으로써, 각각 독립된 파면, 예컨대 산(山)형, 안장형 등의 형상에 기초하는 수차 성분을 알 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 예컨대 웨이퍼면 내의 다수점의 선폭 측정값을 웨이퍼면 상의 높이 방향으로 나타내고, 이들의 선폭 측정값의 점을 매끄러운 곡면에 의해 연결시킴으로써, 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 면 내 경향(Z)을 상하로 꾸불꾸불한 파면으로서 파악한다. 그리고 그 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 면 내 경향(Z)이 제르니케 다항식을 이용하여, 예컨대 상하 방향의 Z 방향의 어긋남 성분, X 방향 기울기 성분, Y 방향 기울기 성분, 볼록형 혹은 오목형으로 만곡하는 만곡 성분 등의 복수의 면 내 경향 성분(Zi)으로 분해된다. 각 면 내 경향 성분(Zi)의 크기는 제르니케 계수에 의해 나타낼 수 있다.
각 면 내 경향 성분(Zi)을 나타내는 제르니케 계수는 구체적으로 극좌표의 인수(r, θ)를 이용하여 이하의 식에 의해 나타낼 수 있다.
Z1(1)
Z2(r·cosθ)
Z3(r·sinθ)
Z4(2r2-1)
Z5(r2·cos2θ)
Z6(r2·sin2θ)
Z7((3r3-2r)·cosθ)
Z8((3r3-2r)·sinθ)
Z9(6r4-6r2＋1)
ㆍ
ㆍ
본 실시형태에 있어서, 예컨대 제르니케 계수(Z1)는 웨이퍼면 내의 선폭 평균값(Z 방향 어긋남 성분), 제르니케 계수(Z2)는 X 방향 기울기 성분, 제르니케 계수(Z3)는 Y 방향의 기울기 성분, 제르니케 계수(Z4, Z9)는 만곡 성분을 나타낸다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이 데이터 저장부(162)에는, 예컨대 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 면 내 경향(Z)으로부터 분해된 면 내 경향 성분(Zi) 중 열판 영역(Ri∼R6)의 온도 보정값의 변경에 의해 개선 가능한(변동 가능한) 면 내 경향 성분(Zai)(i는 1∼n 사이의 정수)의 제르니케 계수 번호 정보(I)가 저장되어 있다. 예컨대, 이 개선 가능한 면 내 경향 성분(Zai)에 대해서는, 예컨대 열판(90)의 각각의 열판 영역(R1∼R6)의 온도를 개별적으로 변동시키고, 그 각 경우의 웨이퍼면 내의 선폭을 측정한다. 그리고, 그 각 경우의 측정 선폭의 면 내 경향을 제르니케 다항식을 이용하여 분해하고, 열판 영역(R1∼R5)의 설정 온도의 변동에 의해 변동하는 면 내 경향 성분을 특정하여 개선 가능한 면 내 경향 성분(Zai)으로 하고 있다.
프로그램 저장부(163)에는, 예컨대 도 8에 도시하는 바와 같이 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 면 내 경향(Z)으로부터 분해된 면 내 경향 성분(Zi) 중 개선 가능한 면 내 경향 성분(Zai)을 특정하고, 이들을 더하여 웨이퍼면 내의 측정 선폭에 있어서의 개선 가능한 면 내 경향(Za)을 산출하는 프로그램(P2)이 저장되어 있다.
프로그램 저장부(163)에는, 예컨대 다음 관계식(l)으로부터 개선 가능한 면 내 경향(Za)의 각 면 내 경향 성분(Zai)이 제로(ZERO)가 되는 각 열판 영역(R1∼R5)의 온도 보정값(ΔT)을 산출하는 프로그램(P3)이 저장되어 있다.
ΔZ＝M·ΔT (1)
관계식(1)의 산출 모델(M)은, 예컨대 웨이퍼면 내의 선폭의 각 면 내 경향 성분(Zi)의 변동량(각 제르니케 계수의 변화량)(ΔZ)과 온도 보정값(ΔT)의 상관을 나타내는 상관 행렬이다. 구체적으로는, 산출 모델(M)은, 예컨대 도 9에 도시하는 바와 같이 특정 조건의 제르니케 계수를 이용하여 나타낸 n(면 내 경향 성분 수)행×m(열판 영역 수)열의 행렬식이다.
산출 모델(M)은 열판 영역(R1∼R5) 각각의 온도를 순서대로 1℃ 상승시키고, 그 각 경우의 웨이퍼면 내에서의 선폭 변동량을 측정하며, 그 선폭 변동량에 따른 제르니케 계수의 변동량(면 내 경향 성분의 변동량)을 산출하고, 이들의 단위 온도 변동당의 제르니케 계수의 변동량을 행렬식의 각 요소 Mi,j(1≤i≤n, 1≤j≤m(본 실시형태에서는 열판 영역 수인 m＝5)로서 나타낸 것이다. 또한, 열판 영역의 온도를 1℃ 상승시켜도 변동하지 않는 면 내 경향 성분은 제르니케 계수의 변동량이 제로(ZERO)가 되기 때문에, 그것에 대응하는 요소는 제로(ZERO)가 된다.
관계식(1)은 양변에 산출 모델(M)의 역행열 M-1을 곱함으로써, 다음 식(2)
ΔT＝M-1·ΔZ (2)
로 나타낼 수 있다. 개선 가능한 면 내 경향(Za)의 각 면 내 경향 성분(Zai)을 제로(ZERO)로 하기 위해서는 면 내 경향의 변화량(ΔZ)에 개선 가능한 각 면 내 경향 성분(Zai)의 값에 -1을 곱한 것이 대입되고, 그 이외의 개선 불가능한 면 내 경향 성분에는 제로(ZERO)가 대입된다.
프로그램 저장부(163)에는 각 열판 영역(R1∼R5)의 온도 보정값의 설정 변경에 의해 개선된 후의 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 면 내 경향(Z)으로부터 개선 가능한 면 내 경향의 잔존 경향(Zc)을 산출하는 프로그램(P4)이 저장되어 있다. 또한,프로그램 저장부(163)에는 도 10에 도시하는 바와 같이 복수의 잔존 경향(Zc)을 취득하고, 이것들을 평균화하여 평균 잔존 경향(Zd)을 산출하는 프로그램(P5)이 저장되어 있다.
프로그램 저장부(163)에는 도 11에 도시하는 바와 같이 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 면 내 경향(Z)으로부터 그 개선 가능한 면 내 경향(Za)을 감산하여, 개선 불가능한 면 내 경향(Ze)을 산출하는 프로그램(P6)이 저장되어 있다. 이 개선 불가능한 면 내 경향(Ze)은 각 열판 영역(R1∼R5)의 온도 보정값의 설정 변경에 의해 개선할 수 없는 면 내 경향이다. 또한, 프로그램 저장부(163)에는 도 12에 도시하는 바와 같이 개선 불가능한 면 내 경향(Ze)에 전술한 평균 잔존 경향(Zd)을 더하여 각 열판 영역(R1∼R5)의 온도 보정값의 설정 변경 후(개선 후)의 웨이퍼면 내의 선폭의 면 내 경향(Zf)을 추측하는 프로그램(P7)이 저장되어 있다.
또한, 온도 설정 장치(150)에 의한 온도 설정 프로세스를 실현하기 위한 전술한 각종 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 CD 등의 기록 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기록 매체로부터 온도 설정 장치(150)에 인스톨된 것이어도 좋다.
다음에, 이상과 같이 구성된 온도 설정 장치(150)에 의한 온도 설정 프로세스에 대해서 설명한다.
우선, 개선 후의 개선 가능한 면 내 경향의 평균 잔존 경향(Zd)을 산출할 때의 프로세스에 대해서 설명한다. 도 13은 이러한 평균 잔존 경향(Zd)의 산출 프로세스의 일례를 도시하는 흐름도이다.
예컨대 도포 현상 처리 시스템(1)에 있어서, 예컨대 전술한 일련의 웨이퍼 처리가 종료된 웨이퍼(W)가 카세트 스테이션(2)의 선폭 측정 장치(120)에 반송되고, 웨이퍼면 내의 레지스트 패턴의 선폭이 측정된다(도 13의 공정 S1). 이 때, 도 14에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼면 내의 복수의 측정점(Q)의 선폭이 측정되고, 적어도 열판(90)의 각 열판 영역(R1∼R5)에 대응하는 각 웨이퍼 영역(W1, W2, W3, W4, W5)의 선폭이 측정된다.
웨이퍼면 내의 선폭의 측정 결과는 온도 설정 장치(150)에 출력된다. 온도 설정 장치(150)에서는, 예컨대 웨이퍼 영역(W1∼W5)의 복수의 측정점(Q)의 선폭 측정값으로부터 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 면 내 경향(Z)이 산출되고, 그 면 내 경향(Z)으로부터, 도 7에 도시한 바와 같이 제르니케 다항식을 이용하여 복수의 면 내 경향 성분(Zi)(i＝1∼n)이 산출된다(도 13의 공정 S2).
계속해서, 도 8에 도시하는 바와 같이 복수의 면 내 경향 성분(Zi)으로부터 미리 구해져 있는 개선 가능한 면 내 경향 성분(Zai)이 추출되고, 이들이 더해진다. 이리하여 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 개선 가능한 면 내 경향(Za)이 산출된다(도 13의 공정 S3).
다음에, 열판(90)의 각 열판 영역(R1∼R5)의 온도 보정값(ΔT)이 산출된다. 예컨대 우선 관계식(2)의 ΔZ의 항에, 도 15에 도시하는 바와 같이 전술한 개선 가능한 면 내 경향(Za)의 각 면 내 경향 성분(Zai)에 -1을 곱한 것이 대입된다. 또한, 개선 불가능한 면 내 경향 성분에 대해서는 제로(ZERO)가 대입된다. 이 관계식(2)에 의해, 개선 가능한 면 내 경향(Za)의 각 성분(Zai)이 제로(ZERO)가 되는 각 열판 영역(R1∼R5)의 온도 보정값(ΔT1, ΔT2, ΔT3, ΔT4, ΔT5)이 구해진다(도 13의 공정 S4).
그 후, 각 온도 보정값(ΔT1∼ΔT5)의 정보가 통신부(164)로부터 온도 제어 장치(92)에 출력되고, 온도 제어 장치(92)에 있어서의 열판(90)의 각 열판 영역(R1∼R5)의 설정 온도가 새로운 온도 보정값(ΔT1∼ΔT5)으로 변경된다 변경된다(도 13의 공정 S5).
새로운 온도 보정값(ΔT1∼ΔT5)으로 설정 변경되면, 재차 도포 현상 처리 시스템(1)에 있어서 일련의 웨이퍼 처리가 행해지고, 그 웨이퍼면 내의 레지스트 패턴의 선폭이 측정된다. 그 웨이퍼면 내의 측정 선폭으로부터 그 면 내 경향(Z)이 산출되고, 그 면 내 경향(Z)으로부터 전술한 공정 S2와 마찬가지로 제르니케 다항식을 이용하여 복수의 면 내 경향 성분(Zi)(i＝1∼n)이 산출된다. 계속해서 복수의 면 내 경향 성분(Zi)으로부터 개선 가능한 면 내 경향 성분(Zai)이 추출되고, 이들이 더해진 웨이퍼면 내의 개선 가능한 면 내 경향이 산출된다. 이 면 내 경향이 전술한 온도 설정 변경에 의해 개선된 후의 개선 가능한 면 내 경향의 잔존 경향(Zc)이 된다(도 13의 공정 S6). 이와 같이, 전술한 온도 설정 변경에 의해 개선 가능한 면 내 경향(Za)은 완전히 제로(ZERO)가 되지 않고, 일부가 잔존 경향(Zc)이 되어 남는다. 이 잔존 경향(Zc)은, 예컨대 데이터 저장부(162)에 기억된다.
이 후, 전술한 온도 보정값의 설정 변경 프로세스(공정 S1∼공정 S5)가 복수 회 행해지고, 그 때마다 잔존 경향(Zc)이 산출되며, 데이터 저장부(162)에 기억된다. 이들 복수의 잔존 경향(Zc)은 도 10에 도시하는 바와 같이 평균화되고, 평균 잔존 경향(Zd)이 산출된다(도 13의 공정 S7).
다음에, 열판 영역(R1∼R5)의 온도 보정값의 온도 설정 프로세스에 있어서, 온도 설정 변경 후의 웨이퍼면 내의 선폭의 면 내 경향(Zf)을 추정할 때의 프로세스에 대해서 설명한다. 도 16은 이러한 온도 설정 변경 후의 면 내 경향(Zf)의 추정 프로세스의 일례를 도시하는 흐름도이다.
우선, 예컨대 도포 현상 처리 시스템(1)에 있어서 일련의 웨이퍼 처리가 종료된 웨이퍼(W)에 대해서, 현재 상태의 웨이퍼면 내의 레지스트 패턴의 선폭이 측정된다(도 16의 공정 K1). 다음에, 그 웨이퍼면 내의 레지스트 패턴의 선폭 측정 결과에 기초하여, 현재 상태의 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 면 내 경향(Z)이 산출되고, 그 면 내 경향(Z)으로부터 전술한 공정(S2)과 마찬가지로 제르니케 다항식을 이용하여 복수의 면 내 경향 성분(Zi)(i＝1∼n)이 산출된다. 계속해서 복수의 면 내 경향 성분(Zi)으로부터 개선 가능한 면 내 경향 성분(Zai)이 추출되고, 이들이 더해져 웨이퍼면 내의 개선 가능한 면 내 경향(Za)이 산출된다. 계속해서, 도 11에 도시하는 바와 같이 측정 선폭의 면 내 경향(Z)으로부터 개선 가능한 면 내 경향(Za)이 감산되어, 개선 불가능한 면 내 경향(Ze)이 산출된다. 이렇게 해서, 웨이퍼면 내의 측정 선폭으로부터, 개선 가능한 면 내 경향(Za)과 개선 불가능한 면 내 경향(Ze)이 산출된다(도 16의 공정 K2). 다음에, 도 12에 도시하는 바와 같이 개선 불가능한 면 내 경향(Ze)에 미리 구해진 평균 잔존 경향(Zd)을 합침으로써, 온도 설정 변경 후의 선폭의 면 내 경향(Zf)이 산출된다(도 16의 공정 K3).
이상의 실시형태에서는 현재 상태의 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 면 내 경향(Z)으로부터 그 개선 가능한 면 내 경향(Za)을 빼서 개선 불가능한 면 내 경향(Ze)을 산출하고, 그 개선 불가능한 면 내 경향(Ze)에 미리 구해진 평균 잔존 경향(Zd)을 더하여 온도 설정 변경 후의 선폭의 면 내 경향(Zf)을 추정하고 있다. 현재 상태의 면 내 경향(Z) 중 개선 가능한 면 내 경향(Za)을 전부 개선할 수 있으면, 개선 후의 면 내 경향(Zf)이 개선 불가능한 면 내 경향(Ze)과 일치하지만, 실제로는 개선 후의 개선 가능한 면 내 경향(Za)을 완전히 제로(ZERO)로 하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 미리 개선 후에 남는 개선 가능한 면 내 경향의 잔존 경향(Zc)의 평균 잔존 경향(Zd)을 구해 두고, 그것을 개선 불가능한 면 내 경향(Ze)에 더하여 보정하도록 하였기 때문에, 온도 설정 변경 후의 선폭의 면 내 경향(Zf)을 매우 정확히 추정할 수 있다. 이 결과, 종래와 같이 온도 보정값의 설정 변경을 여러 번 다시 할 필요가 없고, 열판(90)의 온도 설정을 단시간에 적정히 행할 수 있다.
이상의 실시형태에 의하면, 개선 가능한 면 내 경향(Za)을 산출할 때에, 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 면 내 경향(Z)이 제르니케 다항식을 이용하여 복수의 면 내 경향 성분(Zi)으로 분해되고, 이들 복수의 면 내 경향 성분(Zi) 중 개선 가능한 면 내 경향 성분(Zai)이 더해져 개선 가능한 면 내 경향(Za)이 산출되기 때문에, 개선 가능한 면 내 경향(Za)의 산출이 정확하며, 또한, 용이하게 행해진다.
상기 실시형태에서는 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 면 내 경향(Z)으로부터, 개선 가능한 면 내 경향(Za)을 빼고, 개선 불가능한 면 내 경향(Ze)을 산출하였기 때문에, 정확하며, 또한, 간단하게 개선 불가능한 면 내 경향(Ze)을 산출할 수 있다.
또한, 각 열판 영역(R1∼R5)의 온도 보정값(ΔT)을 변경할 때에, 관계식(1)의 산출 모델(M)을 이용하여, 개선 가능한 각 면 내 경향 성분(Zai)이 제로(ZERO)가 되는 각 열판 영역(R1∼R5)의 온도 보정값(ΔT1∼ΔTs)이 산출되고, 그 산출된 온도 보정값(ΔT1∼ΔT6)이 각 열판 영역(R1∼R5)의 온도로 설정되기 때문에, 온도 보정 후의 웨이퍼 처리에서는 가능한 한 개선된 선폭면 내 경향을 얻을 수 있다. 따라서, 웨이퍼면 내에서 균일한 선폭을 형성할 수 있다. 특히 PEB 장치(84)에서 행해지는 열처리는 포토리소그래피 공정에 의해 최종적으로 형성되는 레지스트 패턴의 선폭에 큰 영향을 미치기 때문에, PEB 장치(84)의 열판(90)의 온도 설정을 이러한 방법에 의해 행하는 것의 효과는 매우 크다.
이상의 실시형태에서는 개선 가능한 면 내 경향(Za)의 산출이나, 각 열판 영역(R1∼R5)의 온도 보정값(ΔT)의 산출을 제르니케 다항식을 이용하여 행하고 있었지만, 다른 방법에 의해 행하여도 좋다.
예컨대 도 17에 도시하는 바와 같이 웨이퍼면 내의 복수의 측정점(Q)의 선폭 측정값(D)을 웨이퍼면 상의 높이 방향으로 나타냄으로써, 웨이퍼면 내의 측정 선폭 의 면 내 경향이 도시된다. 그리고, 그 복수의 측정점(Q)의 선폭 측정값(D)이, 예컨 도 18에 도시하는 바와 같이 X축을 포함하는 수직면에 투사되고, 그 선폭 측정값(D)의 분포로부터 최소 제곱법을 이용하여, 하나의 면 내 경향 성분이 되는 X 방향의 기울기 성분(Fx)이 산출된다. 또한, 복수의 측정점(Q)의 선폭 측정값(D)이 도 19에 도시하는 바와 같이 Y축을 포함하는 수직면에 투사되고, 그 선폭 측정값(D)의 분포로부터 최소 제곱법을 이용하여, 하나의 면 내 경향 성분이 되는 Y 방향의 기울기 성분(Fy)이 산출된다. 또한, 선폭 측정값(D) 전체의 면 내 경향으로부터 X 방향의 기울기 성분(Fx)과 Y 방향의 기울기 성분(Fy)을 제외함으로써, 도 20에 도시하는 바와 같이 하나의 면 내 경향 성분인 볼록형의 만곡 성분(Fz)이 산출된다. 예컨대 이들의 면 내 경향 성분(Fx, Fy, Pz)을 합침으로써, 개선 가능한 면 내 경향(Fa)이 산출된다.
그리고, 또한, 각 열판 영역(R1∼R5)의 온도 보정값(ΔT)을 산출할 때에는, 예컨대 다음 관계식(3)에 의해 개선 가능한 면 내 경향(Fa)으로부터 그 각 면 내 경향 성분(Fx, Fy, Fz)이 제로(ZERO)가 되는 각 열판 영역(R1∼R5)의 온도 보정값(ΔT)이 산출된다.
ΔF＝M·ΔT (3)
관계식(3)의 산출 모델(M)은, 예컨대 웨이퍼면 내의 선폭의 각 면 내 경향 성분(Fx, Fy, Fz)의 변동량(ΔF)과 온도 보정값(ΔT)의 상관을 나타내는 상관 행렬이다.
예컨대 관계식(3)의 ΔF의 항에, 각 면 내 경향 성분(Fx, Fy, Fz)의 값에 -1을 곱한 것이 대입되어, 각 열판 영역(R1∼R5)의 온도 보정값(ΔT1∼ΔT5)이 산출된다.
이러한 경우에 있어서도 개선 가능한 면 내 경향(Za)이나 온도 보정값(ΔT)의 산출이 정확히 행해지기 때문에, 이 결과, 온도 설정 변경 후의 웨이퍼면 내의 선폭의 면 내 경향(Zf)을 정확하며, 또한, 적정히 추정할 수 있고, 온도 설정 프로세스를 단시간에 적정히 행할 수 있다.
그런데, 이상의 실시형태에서 기재한 열판(90)의 온도 설정의 변경은, 예컨대 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 면 내 경향(Z)으로부터 산출된 개선 가능한 면 내 경향(Za)의 크기(변동 상태)가 미리 구해져 있는 임계치를 초과한 경우에만 행하도록 하여도 좋다.
이 경우, 예컨대 도포 현상 처리 시스템(1)에 있어서, 연속적으로 처리되어 있는 웨이퍼(W)가 소정 매수마다 정기적으로 선폭 측정된다. 그리고 선폭 측정에 의해 얻어진 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 면 내 경향(Z)으로부터 개선 가능한 면 내 경향(Za)이 산출되고, 그 산출된 개선 가능한 면 내 경향(Za)의 크기를 나타내는, 예컨대 3σ(시그마)의 값이 미리 설정되어 있는 임계치를 초과하고 있는지 여부가 판정된다.
그리고, 도 21의 (a)에 도시하는 바와 같이 개선 가능한 면 내 경향(Za)의 3σ가 임계치(L) 이하인 경우에는 열판 영역(R1∼R5)의 온도 보정값(ΔT)의 변경이 행해지지 않고, 도 21의 (b)에 도시하는 바와 같이 개선 가능한 면 내 경향(Za)의 3σ가 임계치(L)를 초과하는 경우에는 열판(90)의 각 열판 영역(R1∼R5)의 온도 보정값(ΔT)이 변경된다.
이 예에 의하면, 웨이퍼면 내의 측정 선폭의 면 내 경향(Z) 중 개선 가능한 면 내 경향(Za)의 3σ가 미리 설정되어 있는 임계치(L)를 초과하는지 여부를 판단하여, 초과하는 경우에, 열판(90)의 각 열판 영역(R1∼R5)의 온도 보정값(ΔT)이 변경되기 때문에, 예컨대 작업원의 경험이나 지식에 좌우되지 않고, 온도 보정값(ΔT)의 설정 변경의 타이밍을 안정화할 수 있다. 또한, 개선 가능한 면 내 경향(Za)이 커진 경우에만 온도 보정값(ΔT)의 변경을 행하기 때문에, 쓸데없는 경우에 온도 보정값(ΔT)이 변경되는 일 없이, 온도 보정값(ΔT)의 설정 변경의 타이밍을 적정화할 수 있다.
또한, 이 예에 있어서, 개선 가능한 면 내 경향(Za)의 3σ가 임계치(L)를 초과하는지 여부로 온도 설정 변경의 유무를 판정하였지만, 개선 가능한 면 내 경향(Za)의 크기를 웨이퍼면 내의 최대값과 최소값의 차로 나타내고, 그것을 그 임계치와 비교하여, 온도 설정 변경의 유무를 판정하여도 좋다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자이면, 특허청구 범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도(相到)할 수 있는 것은 명백하며, 이것들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것 으로 사료된다.
또한, 상기 실시형태에 있어서, 온도 설정되는 열판(90)은 5개의 영역으로 구획되어 있었지만, 그 수는 임의로 선택할 수 있다. 또한, 열판(90)의 구획 영역의 형상도 임의로 선택할 수 있다. 상기 실시형태에서는 웨이퍼면 내의 선폭에 기초하여 PEB 장치(84)의 열판(90)의 온도 설정을 행하는 예였지만, 프리 베이킹 장치나 포스트 베이킹 장치 등에 있는 다른 열처리를 행하는 열판의 온도 설정이나, 웨이퍼(W)를 냉각하는 냉각 처리 장치의 냉각판의 온도 설정을 행하는 경우에도 본 발명은 적용할 수 있다. 또한, 이상의 실시형태에서는 웨이퍼면 내의 선폭에 기초하여 열판의 온도 설정을 행하고 있었지만, 웨이퍼면 내의 선폭 이외의 다른 처리형태, 예컨대 레지스트 패턴 홈의 측벽 각도(사이드 월 앵글: side wall angle)이나 레지스트 패턴의 막 두께에 기초하여 PEB 장치, 프리 베이킹 장치, 포스트 베이킹 장치 등의 열처리판의 온도 설정을 행하도록 하여도 좋다.
또한, 이상의 실시형태에서는 포토리소그래피 공정 후로서, 에칭 공정 전의 레지스트 패턴의 선폭에 기초하여 열판의 온도 설정을 행하고 있었지만, 에칭 공정 후의 패턴의 선폭이나 사이드 월 앵글에 기초하여 열처리판의 온도 설정을 행하여도 좋다. 또한, 본 발명은 웨이퍼 이외의 예컨대 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용 마스크 레티클 등의 다른 기판을 열처리하는 열처리판의 온도 설정에도 적용할 수 있다.
본 발명은 기판을 적재하여 열처리하는 열처리판의 온도 설정을 행할 때에 유용하다.
도 1은 도포 현상 처리 시스템 구성의 개략을 도시한 평면도.
도 2는 도 1의 도포 현상 처리 시스템의 정면도.
도 3은 도 1의 도포 현상 처리 시스템의 배면도.
도 4는 PEB 장치의 열판의 구성을 도시한 평면도.
도 5는 선폭 측정 장치 구성의 개략을 도시한 설명도.
도 6은 온도 설정 장치의 구성을 도시한 블록도.
도 7은 선폭 측정에 의한 선폭의 면 내 경향을 제르니케 다항식을 이용하여 복수의 면 내 경향 성분으로 분해한 상태를 도시한 설명도.
도 8은 개선 가능한 면 내 경향 성분을 더하여 개선 가능한 면 내 경향을 산출하는 내용을 도시한 설명도.
도 9는 산출 모델의 일례를 도시한 행렬식.
도 10은 복수의 잔존 경향을 평균화하여 평균 잔존 경향을 산출하는 내용을 도시한 설명도.
도 11은 현재 상태의 측정 면 내 경향으로부터 개선 가능한 면 내 경향을 차감하여 개선 불가능한 면 내 경향을 산출하는 내용을 도시한 설명도.
도 12는 개선 불가능한 면 내 경향에 평균 잔존 경향을 더하여 온도 설정 변경 후의 면 내 경향을 추정하는 내용을 도시한 설명도.
도 13은 온도 설정 프로세스의 평균 잔존 경향의 산출 프로세스를 도시한 흐름도.
도 14는 웨이퍼면 내의 선폭의 측정점을 도시한 설명도.
도 15는 면 내 경향 성분의 조정량과 온도 보정값을 대입한 산출 모델의 관계식.
도 16은 온도 설정 프로세스의 온도 설정 변경 후의 면 내 경향의 추정 프로세스를 도시한 흐름도.
도 17은 선폭 측정값의 변동 경향을 도시한 설명도.
도 18은 선폭 측정값의 변동 경향의 X 방향의 기울기 성분을 도시한 설명도.
도 19는 선폭 측정값의 변동 경향의 Y 방향의 기울기 성분을 도시한 설명도.
도 20은 선폭 측정값의 변동 경향의 만곡 성분을 도시한 설명도.
도 21은 개선 가능한 면 내 경향의 3σ가 임계치를 초과하는 경우와 초과하지 않는 경우를 도시한 그래프.

Claims (17)

  1. 복수의 영역으로 구획되어 상기 영역마다 온도 설정이 가능하고, 각 영역마다 면내 온도를 조정하기 위한 온도 보정값이 설정 가능한 열처리판에, 기판을 적재하여 열처리할 때의 열처리판의 온도 설정 방법으로서,
    상기 열처리를 포함하는 일련의 기판 처리가 종료된 기판에 대해서 기판면 내의 레지스트 패턴을 측정하고, 그 측정된 레지스트 패턴의 기판의 면내 경향으로부터, 열처리판의 각 영역의 온도 보정값의 변경에 의해 개선 가능한 면내 경향과, 개선 불가능한 면내 경향을 산출하는 공정과,
    상기 산출된 개선 불가능한 면내 경향에, 개선 후의 개선 가능한 면내 경향의 평균 잔존 경향을 더하여, 열처리판의 온도 보정값의 변경 후의 레지스트 패턴의 면 내 경향을 추정하는 공정을 포함하고,
    상기 평균 잔존 경향은,
    상기 기판 처리가 종료된 기판에 대해서 기판면 내의 레지스트 패턴을 측정하고, 그 측정된 레지스트 패턴의 기판의 면내 경향으로부터, 열처리판의 각 영역의 온도 보정값의 변경에 의해 개선 가능한 면내 경향을 산출하는 제1 공정과,
    그 산출된 개선 가능한 면내 경향으로부터, 개선 가능한 면내 경향과 온도 보정값과의 상관으로부터 미리 구해진 산출 모델을 이용하여, 상기 개선 가능한 면 내 경향이 제로(ZERO)에 근접하는 열처리판의 각 영역의 온도 보정값을 산출하는 제2 공정과,
    그 산출된 온도 보정값에 상기 열처리판의 각 영역의 설정 온도를 변경하는 제3 공정과,
    상기 온도 보정값의 설정 온도의 변경에 의해 개선된 후의 개선 가능한 면 내 경향의 잔존 경향을 산출하는 제4 공정과,
    상기 제1∼4의 공정이 복수 회 행해지고, 각 회에서 산출된 잔존 경향을 평균화하는 제5 공정을 거쳐 산출되는 것인 열처리판의 온도 설정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 개선 후의 잔존 경향을 산출할 때에는,
    개선 후에 기판 처리된 기판에 대해서 기판면 내의 레지스트 패턴을 측정하고, 그 측정된 레지스트 패턴의 기판의 면내 경향으로부터, 개선 가능한 면내 경향을 산출하며, 그 개선 가능한 면내 경향을 상기 개선 후의 잔존 경향으로 하는 것인 열처리판의 온도 설정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 개선 가능한 면내 경향을 산출할 때에는,
    상기 측정된 레지스트 패턴의 기판의 면내 경향을 제르니케(Zernike) 다항식을 이용하여 복수의 면내 경향 성분으로 분해하고, 이들 복수의 면내 경향 성분 중, 열처리판의 각 영역의 온도 보정값의 변경에 의해 개선 가능한 면내 경향 성분을 더하여, 상기 개선 가능한 면내 경향을 산출하는 것인 열처리판의 온도 설정 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 측정된 레지스트 패턴의 기판의 면내 경향으로부터, 상기 산출된 개선 가능한 면내 경향을 차감함으로써, 개선 불가능한 면내 경향을 산출하는 것인 열처리판의 온도 설정 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 열처리판의 각 영역의 온도 보정값을 산출할 때에는,
    기판면 내의 복수의 면내 경향 성분의 변화량과 상기 온도 보정값과의 상관을 나타내는 산출 모델을 이용하여, 상기 개선 가능한 각 면내 경향 성분이 제로(ZERO)가 되는 상기 열처리판의 각 영역의 온도 보정값을 산출하는 것인 열처리판의 온도 설정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 일련의 기판 처리는 포토리소그래피 공정에서 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 처리인 것인 열처리판의 온도 설정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴은 선폭인 것인 열처리판의 온도 설정 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 열처리는 노광 처리 후 현상 처리 전에 행해지는 가열 처리인 것인 열처리판의 온도 설정 방법.
  9. 복수의 영역으로 구획되어 상기 영역마다 온도 설정이 가능하고, 각 영역마다 면내 온도를 조정하기 위한 온도 보정값이 설정 가능한 열처리판에, 기판을 적재하여 열처리할 때의 열처리판의 온도 설정 방법을 제어하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체로서,
    상기 온도 설정 방법은,
    상기 열처리를 포함하는 일련의 기판 처리가 종료된 기판에 대해서 기판면 내의 레지스트 패턴을 측정하고, 그 측정된 레지스트 패턴의 기판의 면내 경향으로부터, 열처리판의 각 영역의 온도 보정값의 변경에 의해 개선 가능한 면내 경향과, 개선불가능한 면내 경향을 산출하는 공정과,
    상기 산출된 개선 불가능한 면내 경향에, 개선 후의 개선 가능한 면내 경향의 평균 잔존 경향을 더하여 열처리판의 온도 보정값의 변경 후의 레지스트 패턴의 면 내 경향을 추정하는 공정을 포함하고,
    상기 평균 잔존 경향은,
    상기 기판 처리가 종료된 기판에 대해서 기판면 내의 레지스트 패턴을 측정하고, 그 측정된 레지스트 패턴의 기판의 면내 경향으로부터, 열처리판의 각 영역의 온도 보정값의 변경에 의해 개선 가능한 면내 경향을 산출하는 제1 공정과,
    그 산출된 개선 가능한 면내 경향으로부터, 개선 가능한 면내 경향과 온도 보정값과의 상관으로부터 미리 구해진 산출 모델을 이용하여, 상기 개선 가능한 면 내 경향이 제로(ZERO)에 근접하는 열처리판의 각 영역의 온도 보정값을 산출하는 제2 공정과,
    그 산출된 온도 보정값에 상기 열처리판의 각 영역의 설정 온도를 변경하는 제3 공정과,
    상기 온도 보정값의 설정 온도의 변경에 의해 개선된 후의 개선 가능한 면 내 경향의 잔존 경향을 산출하는 제4 공정과,
    상기 제1∼4의 공정이 복수 회 행해지고, 각 회에서 산출된 잔존 경향을 평균화하는 제5 공정을 거쳐 산출되는 것인 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
  10. 복수의 영역으로 구획되어 상기 영역마다 온도 설정이 가능하고, 각 영역마다 면내 온도를 조정하기 위한 온도 보정값이 설정 가능한 열처리판에, 기판을 적재하여 열처리할 때에 상기 열처리판의 온도를 설정하는 온도 설정 장치로서,
    이 온도 설정 장치는,
    상기 열처리를 포함하는 일련의 기판 처리가 종료된 기판에 대해서 기판면 내의 레지스트 패턴을 측정하고, 그 측정된 레지스트 패턴의 기판의 면내 경향으로부터, 열처리판의 각 영역의 온도 보정값의 변경에 의해 개선 가능한 면내 경향과 개선 불가능한 면내 경향을 산출하는 프로세스와,
    상기 산출된 개선 불가능한 면내 경향에, 개선 후의 개선 가능한 면내 경향의 평균 잔존 경향을 더하여 열처리판의 온도 보정값의 변경 후의 레지스트 패턴의 면내 경향을 추정하는 프로세스를 실행하기 위한 연산부를 가지며,
    상기 평균 잔존 경향은,
    상기 기판 처리가 종료된 기판에 대해서 기판면 내의 레지스트 패턴을 측정하고, 그 측정된 레지스트 패턴의 기판의 면내 경향으로부터, 열처리판의 각 영역의 온도 보정값의 변경에 의해 개선 가능한 면내 경향을 산출하는 제1 공정과,
    그 산출된 개선 가능한 면내 경향으로부터, 개선 가능한 면내 경향과 온도 보정값의 상관으로부터 미리 구해진 산출 모델을 이용하여, 상기 개선 가능한 면 내 경향이 제로(ZERO)에 근접하는 열처리판의 각 영역의 온도 보정값을 산출하는 제2 공정과,
    그 산출된 온도 보정값에 상기 열처리판의 각 영역의 설정 온도를 변경하는 제3 공정과,
    상기 온도 보정값의 설정 온도의 변경에 의해 개선된 후의 개선 가능한 면 내 경향의 잔존 경향을 산출하는 제4 공정과,
    상기 제1∼4의 공정이 복수 회 행해지고, 각 회에서 산출된 잔존 경향을 평균화하는 제5 공정을 거쳐 산출되는 것인 열처리판의 온도 설정 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 개선 후의 잔존 경향을 산출할 때에는,
    개선 후에 기판 처리된 기판에 대해서 기판면 내의 레지스트 패턴을 측정하고, 그 측정된 레지스트 패턴의 기판의 면내 경향으로부터, 개선 가능한 면내 경향을 산출하며, 그 개선 가능한 면내 경향을 상기 개선 후의 잔존 경향으로 하는 것인 열처리판의 온도 설정 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 개선 가능한 면내 경향을 산출할 때에는,
    상기 측정된 레지스트 패턴의 기판의 면내 경향을 제르니케 다항식을 이용하여 복수의 면내 경향 성분으로 분해하고, 이들 복수의 면내 경향 성분 중, 열처리판의 각 영역의 온도 보정값의 변경에 의해 개선 가능한 면내 경향 성분을 더하여, 상기 개선 가능한 면내 경향을 산출하는 것인 열처리판의 온도 설정 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 측정된 레지스트 패턴의 기판의 면내 경향으로부터, 상기 산출된 개선 가능한 면내 경향을 차감함으로써, 개선 불가능한 면내 경향을 산출하는 것인 열처리판의 온도 설정 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 열처리판의 각 영역의 온도 보정값을 산출할 때에는,
    기판면 내의 복수의 면내 경향 성분의 변화량과 상기 온도 보정값의 상관을 나타내는 산출 모델을 이용하여, 상기 개선 가능한 각 면내 경향 성분이 제로(ZERO)가 되는 상기 열처리판의 각 영역의 온도 보정값을 산출하는 것인 열처리판의 온도 설정 장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 일련의 기판 처리는 포토리소그래피 공정에서, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 처리인 것인 열처리판의 온도 설정 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 레지스트 패턴은 선폭인 것인 열처리판의 온도 설정 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 열처리는 노광 처리 후 현상 처리 전에 행해지는 가열 처리인 것인 열처리판의 온도 설정 장치.
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