KR20000011356A - 가열장치,가열장치의평가법및패턴형성방법 - Google Patents

가열장치,가열장치의평가법및패턴형성방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20000011356A
KR20000011356A KR1019990025571A KR19990025571A KR20000011356A KR 20000011356 A KR20000011356 A KR 20000011356A KR 1019990025571 A KR1019990025571 A KR 1019990025571A KR 19990025571 A KR19990025571 A KR 19990025571A KR 20000011356 A KR20000011356 A KR 20000011356A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heating
exposure
film thickness
resist
film
Prior art date
Application number
KR1019990025571A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100334301B1 (ko
Inventor
하야사끼게이
이또신이찌
가와노겐지
Original Assignee
니시무로 타이죠
가부시끼가이샤 도시바
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 니시무로 타이죠, 가부시끼가이샤 도시바 filed Critical 니시무로 타이죠
Publication of KR20000011356A publication Critical patent/KR20000011356A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100334301B1 publication Critical patent/KR100334301B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/16—Coating processes; Apparatus therefor
    • G03F7/168—Finishing the coated layer, e.g. drying, baking, soaking
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/38—Treatment before imagewise removal, e.g. prebaking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

웨이퍼의 가열량을 일정하게 제어할 수 있으며 레지스트 패턴의 치수 변동의 저감을 꾀한다.
레지스트를 도포한 웨이퍼를 노광 전 또는 노광 후에 가열 처리하기 위한 가열 장치에 있어서, 웨이퍼(407)를 적재하여 가열하는 열판(408)과, 웨이퍼(407)에 광(402)을 조사하고, 웨이퍼(407) 상의 레지스트(406)로부터의 반사 광의 강도를 검출하는 광 강도 검출기(404)와, 검출된 반사 광 강도에 기초하여 열판(408)에 의한 가열을 제어하는 제어부를 구비하고, 복수의 웨이퍼에 대하여 가열량이 일정해지도록 하였다.

Description

가열 장치, 가열 장치의 평가법 및 패턴 형성 방법{HEATING APPARATUS AND A TEST METHOD OF THE HEATING APPARATUS}
본 발명은, 피처리 기체를 가열하기 위한 가열 장치에 관한 것으로, 특히 광리소그래피등에서 노광의 전 또는 후에 레지스트 패턴을 가열하는데 알맞은 가열 장치, 가열 장치의 평가법 및 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체 장치의 회로 패턴을 형성하기 위해 광리소그래피가 이용되고 있지만, 이 광리소그래피에서는 노광 전후에 레지스트를 가열 처리(베이크)하게 된다. 그리고, 노광 전후의 반도체 웨이퍼(피처리 기체)의 가열에서, 종래에는 가열중에 열판으로부터 공급되는 열량을 일정하게 하여, 일정한 시간의 가열을 행함으로써 가열량을 정하였다.
그러나, 이러한 가열량의 관리 방법으로는 웨이퍼마다의 가열중인 온도 프로파일이 다르기 때문에, 웨이퍼마다의 가열량이 실제로는 다르다고 하는 문제가 있었다. 또한, 웨이퍼의 면내에 온도 분포가 있는 경우에 웨이퍼의 온도를 계측할 수 없기 때문에, 웨이퍼면 내의 온도 분포를 균일하게 할 수 없었다.
그 때문에, 가열량에 따라 크게 패턴 치수가 변화하는 레지스트를 이용한 경우, 웨이퍼의 면내 및 면사이에 치수 변동이 생겼다. 또한, 지금까지 행해지고 있는 적외광을 이용한 온도 계측으로는, 가시광이나 자외광과 비교하여 파장이 길기 때문에, 광학적인 변화를 모니터하는 경우에는 충분한 정밀도는 얻을 수 없는 것이 현상이었다.
또한, 웨이퍼의 면 내의, 레지스트 패턴의 치수를 고정밀도로 컨트롤하기 위해서는 가열중인 반도체 기판의 처리 온도를 균일하고 또한 정확하게 제어하는 것이 중요하다. 특히 리소그래피 공정에서는, 화학 증폭형 레지스트의 도입에 따라, 노광후의 PEB(Post Exposure Bake)라고 하는 베이크 처리의 온도 균일성이 중요시되고 있다.
고정밀도의 면내 균일성을 달성하기 위해서는 가열 처리중인 기판 표면 온도를 면 내에서 정확히 측정하고, 가열 장치의 제어를 행하는 것이 필요해진다.
가열 처리중인 기판 표면 온도를 계측하는 하나의 방법으로서, 센서레사 제조의 Process Probe 1840형등의 가열 처리하는 반도체 기판과 동일 기판에 열전쌍등의 온도 센서를 매립하는 것을 가열 처리하고, 온도 측정하는 방법을 예로 들 수 있다. 그러나, 처리 기판에 매설된 센서와 계측기를 연결하는 배선을 베이크 유닛으로부터 밖으로 추출하기 위해 밀폐 공간에서 베이크 처리를 행하는 경우, 배선이 밀폐 상태를 손상시키기 때문에, 처리시의 조건을 온도 계측시에 그대로 재현하는 것이 곤란하고, 측정 정밀도를 결하는 요인으로 되었다. 또한, 온도 측정시에 정확히 기판의 적재 위치등의 조건을 재현할 수 없기 때문에, 측정 결과의 신뢰성을 손상시키는 것이 문제가 되었다.
또한, 용제등의 휘발성 물질을 포함하는 베이크 처리를 행할 때, 휘발 물질이 처리 용기(챔버)에 부착하지 않도록, 공기 또는 질소등의 불활성인 기체로 배기 또는 퍼지 또는 그 양방을 행하여 챔버 내로 바람의 흐름을 형성하는 것이 일반적이다. 처리 기판에 센서를 매립함으로써 온도 계측하면, 인출의 배선에 따라 바람의 흐름이 흐트러지고, 실제의 처리와 다른 상태에서 온도 계측하게 되고, 측정 정밀도를 열화시키는 요인으로 되었다. 또한, 센서를 고정시키는 밀봉 수지에 의해, 배기의 바람에 의한 온도 저하를 정확하게 측정할 수 없다는 문제점이 있었다.
이 문제를 해결하기 위해, 특개평11-8180호 공보에서는 베이크 처리중인 표면 온도를 베이크 유닛 내에 조립된 적외선 온도 센서(적외선 서모그래피법)로 기판전역에 걸쳐 측정하고, 얻어진 온도 분포 정보에 따라 각 분할 히터의 온도 제어를 행하는 방법이 제안되고 있다. 그러나, 적외선 온도 센서를 이용한 온도 계측치는, 베이스의 막 구조나 막 두께에 크게 의존하기 때문에, 충분한 측정 정밀도를 얻을 수 없다는 문제점이 있었다. 또한, 기판 전역에 걸쳐 계측할 수 있는 고정밀도의 적외선 온도 센서는 일반적으로 매우 비싸기 때문에, 제조 비용이 비싸지고, 베이크 유닛으로는 실용적이지 않다는 문제점이 있었다.
이에 대해, 특개평10-275755호 공보에서는, PEB 후에 잠상의 선폭(노광부/미노광부)을 측정하고, 그 결과를 PEB 온도 조건에 피드백시키는 방법 및 장치가 제안되고 있다. 그러나, 이 방법으로는 비싼 계측 기기를 베이크 유닛에 탑재하지 않는다고 하는 메리트가 있지만, 레지스트 잠상이 구형 형상이 되지 않기 때문에, 그 선폭을 정확하게 측정하는 것이 어렵고, PEB 온도 조건에 정밀도 좋게 피드백시키는 것이 곤란하다는 문제점이 생겼다.
또한, 일반적으로 웨이퍼면 내를 모든 동일 노광량으로 노광하는 것은 곤란하고, 각 쇼트사이에는 노광량 변동이 생긴다. 그 때문에, 치수 변동을 억제하기 위해서는 온도 분포를 균일하게 함과 동시에, 실제로 레지스트에 입사하는 노광량의 분포를 은일(隱逸)하게 할 필요가 있다. 그런데, 온도 분포와 실제로 조사된 노광량의 분포를 정확히 측정할 수 없었다.
이와 같이 종래, 레지스트를 도포한 피처리 기판에 대해 노광 전후의 가열 처리를 실시할 때에, 피처리 기체의 가열량을 정확히 측정할 수 없고, 이 때문에 레지스트 패턴의 치수 변동이 생기는 문제가 있었다.
또한, 가열 처리시에 피처리 기판의 가열 온도를 정확히 측정할 수 없고, 가열 장치의 평가를 행할 수 없었다. 또한, 가열 온도를 정확히 측정할 수 없기 때문에, 가열 장치의 제어를 행할 수 없고, 면 내의 가열 온도에 얼룩이 생겨, 레지스트 패턴의 치수 변동이 생긴다는 문제가 있었다.
또한, 온도 분포와 실제로 조사된 노광량의 분포를 정확히 측정할 수 없고, 노광 장치 및 가열 장치의 평가를 행할 수 없다는 문제가 있었다. 또한, 실제의 노광량 및 가열 온도를 정확히 측정할 수 없기 때문에, 노광 장치 및 가열 장치의 제어를 행할 수 없고, 레지스트 패턴의 치수 변동이 생긴다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 점은 피처리 기체의 가열량을 일정하게 제어할 수 있고, 레지스트 패턴의 치수 변동의 저감등에 기여할 수 있는 가열 장치를 제공하는 것에 있었다.
또한, 본 발명의 다른 목적으로 하는 점은, 가열 처리시의 온도를 정확히 측정하여 온도 분포를 구해진 가열 장치의 평가 방법을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적으로 하는 점은, 노광시에 조사된 노광량, 및 가열 처리시의 온도를 정확히 측정하여 노광량 분포 및 온도 분포를 구해진 가열 장치 및 노광 장치의 평가 방법을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 가열 처리시의 온도를 정확히 측정하여 온도 분포를 구하여, 레지스트 패턴의 치수 변동의 저감등을 꾀할 수 있는 패턴 형성 방법을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 노광시에 실제로 조사된 노광량, 및 가열 처리시의 온도를 정확히 측정하여 온도 분포를 구하여 노광 장치 및 가열 장치의 제어함에 따라, 레지스트 패턴의 치수 변동의 저감등을 꾀할 수 있는 패턴 형성 방법을 제공하는 것에 있다.
(구성)
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 다음과 같은 구성을 채용하고 있다.
즉 본 발명은, 레지스트를 도포한 피처리 기체를 노광 전 또는 노광 후에 가열 처리하기 위한 가열 장치에서, 피처리 기체를 가열하는 가열 수단과, 상기 피처리 기체에 대해 가시광 또는 자외광을 조사하고, 상기 기체로부터의 반사광의 강도를 검출하는 광 강도 검출 수단과, 상기 검출된 반사광 강도에 기초하여 상기 가열 수단에 의한 가열을 제어하는 가열 제어 수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은, 레지스트를 도포한 피처리 기체를 노광 전 또는 노광 후에 가열 처리하기 위한 가열 장치에서, 피처리 기체를 가열하는 가열 수단과, 상기 피처리 기체의 복수의 장소에 가시광 또는 자외광을 조사하고, 각각의 장소로부터의 반사광의 강도를 검출하는 광 강도 검출 수단과, 상기 검출된 복수의 반사광 강도에 기초하여 상기 가열 수단에 의한 가열을 제어하는 가열 제어 수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명의 바람직한 실시 양태로서는 다음 것을 들 수 있다.
(1) 가열 수단은, 전기적인 가열 기능을 구비하고, 피처리 기체가 적재되는 시료대로 이루어지는 것.
(2) 피처리 기체 상에 조사하는 가시광 또는 자외광은 협대역화된 광이다.
(3) 광 강도 검출 수단은, 피처리 기체의 임의의 장소에 광을 조사하고, 가열시에 생기는 피처리 기체 상의 레지스트의 조성 변화 또는 조직 변화에 따르는 막 두께 변화를 반사광 강도의 변화로서 검출하는 것.
(4) 광 강도 검출 수단은, 피처리 기체의 노광 영역에 광을 조사하고, 가열시에 생기는 피처리 기체 상의 레지스트의 잠상 변화를 반사광 강도의 변화로서 검출하는 것.
(5) 광 강도 검출 수단은, 반사광 강도의 검출 영역을 화상으로서 인식할 수 있는 기능을 구비하고, 또한 검출 영역의 강도를 산출하는 기능을 구비하는 것.
(6) 광 강도 검출 수단은, 피처리 기체를 반사광 강도의 검출 영역으로 이동하는 기구와, 상기 검출 영역으로부터의 반사광만을 검출할 수 있는 광학계와, 상기 검출 영역의 강도를 산출하는 기구를 구비한 것.
(7) 가열 제어 수단은, 반사광 강도로부터 얻을 수 있는 누계의 가열량을 바탕으로 하여 다음 가열량을 결정하고, 상기 결정한 가열량이 되도록 가열 수단을 제어하는 것.
(8) 가열 제어 수단은, 반사광 강도로부터 얻을 수 있는 누계의 가열량의 미분치를 바탕으로 다음 가열량을 결정하고, 상기 결정한 가열량이 되도록 가열 수단을 제어하는 것.
(9) 가열 제어 수단은, 결정된 가열량을 바탕으로 가열 수단의 전력을 일정하게 하여 상기 가열 수단의 전원 스위치를 온-오프하여 제어하는 것.
(10) 가열 제어 수단은, 결정된 가열량을 바탕으로 가열 수단의 전압을 일정하게 하여 전류를 제어하는 것.
(11) 가열 제어 수단은, 결정된 가열량을 바탕으로 가열 수단의 전류를 일정하게 하여 전압을 제어하는 것.
(12) 가열 제어 수단은, 반사광의 검출 강도를 미리 얻을 수 있는 가열 종료시의 반사광 강도가 된 시점을 가열 처리 종료 시간으로 하는 것.
또한, 본 발명(청구항 9)은 기판 상에 감광성 수지막을 형성하는 공정과, 상기 감광성 수지막의 복수의 노광 영역에 대해, 조사량 Dopt에서 노광을 행하는 공정과, 상기 감광성 수지막에 대해 가열 처리를 행하고, 상기 감광성 수지막의 막 두께를 각각의 노광 영역과 인접하는 미노광 영역에서 측정하고, 노광 영역과 미노광 영역의 막 두께차 △Tr를 구하는 공정과, 구한 각 노광 영역에서의 막 두께차 △Tr 및, 미리 구해져 있는 막 두께차 △Tr과 가열 처리 온도와의 관계로부터, 상기 가열 처리에서의 가열 온도 분포를 구하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에서는 상기 조사량 Dopt는, 상기 막 두께차 △Tr의 온도에 대한 변화량 ∂△Tr/∂T가 극대치 또는 최대가 되는 값인 것이 바람직하다,
또한, 본 발명(청구항 11)은, 기판 상에 감광성 수지막을 형성하는 공정과, 상기 감광성 수지막의 복수의 노광 영역 내의 인접하는 제1 노광부와 제2 노광부에 대해, 각각의 노광부에 다른 조사량 Dopt1, Dopt2를 1회의 조사로 제공하는 공정과, 상기 감광성 수지막에 대해 가열 처리를 행하고, 상기 감광성 수지막의 막 두께를, 각노광 영역 내의 제1 및 제2 노광부, 및 인접하는 미노광 영역에서 측정하고, 각 노광 영역에서 제1 노광부와 미노광 영역과의 막 두께차 △Tr1, 제2 노광부와 미노광 영역의 막 두께차 △Tr2를 구하는 공정과, 측정된 각 노광 영역에서의 막 두께차 △Tr1, △Tr2와, 미리 구하는 노광량의 변화에 대한 막 두께차의 변화 및 처리 온도의 변화에 대한 막 두께차의 변화의 관계로부터, 상기 가열 처리에서의 가열 온도 분포 및 1회의 조사로 제공하는 조사량의 분포를 구하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명(청구항 12)은, 기판 상에 감광성 수지막을 형성하는 공정과, 상기 감광성 수지막의 노광 영역에 대해, 조사량 Dopt에서 노광을 행하는 공정과, 상기 감광성 수지막에 대해 가열 장치에 의해 가열 처리를 행하고, 상기 감광성 수지막의 막 두께를 노광 영역과 인접하는 미노광 영역에서 측정하고, 노광 영역과 미노광 영역의 막 두께차 △Tr을 측정하는 공정과, 측정된 노광 영역에서의 막 두께차 △Tr 및, 미리 구해져 있는 막 두께차 △Tr와 가열 처리 온도와의 관계로부터, 상기 가열 처리에서의 가열 온도를 구하는 공정과, 구해진 가열 온도로부터 상기 가열 장치의 조정을 행하는 공정을 포함하는 가열 장치의 조정 후에, 피가공 기판 상에 레지스트막을 형성하는 공정과, 투영 기판상의 패턴을 상기 레지스트막에 전사하는 공정과, 상기 레지스트막에 대해 상기 가열 장치에 의해 가열 처리를 행하는 공정과, 상기 레지스트막을 현상액에 노출시켜 상기 레지스트막의 일부를 선택적으로 제거하는 공정을 포함하는 레지스트 패턴 형성이 행해지는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명(청구항 13)은, 피가공 기판 상에 레지스트막을 형성하는 공정과, 노광량 Dopt로 노광을 행하여, 투영 기판에 형성된 패턴을 상기 레지스트막에 전사하는 공정과, 상기 레지스트막에 대해 가열 장치에 의해 가열 처리를 행하는 공정과, 상기 레지스트막을 현상액에 노출시켜 상기 레지스트막의 일부를 선택적으로 제거하는 공정을 포함하는 패턴 형성 방법에 있어서, 상기 가열 처리에서는 상기 레지스트막의 막 두께를 노광 영역과 인접하는 미노광 영역에서 측정하고, 노광 영역과 미노광 영역의 막 두께차 △Tr을 측정하고, 측정된 노광 영역에서의 막 두께차 △Tr, 및 미리 구해져 있는 막 두께차 △Tr과 가열 처리 온도와의 관계로부터 가열 온도를 구하고, 구해진 가열 온도에 따라 상기 가열 장치의 제어 조건의 조정을 행하면서 상기 레지스트막을 가열하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에서는 상기 조사량 Dopt는, 상기 막 두께차 △Tr의 온도에 대한 변화량 ∂△Tr/∂T가 극대치 또는 최대가 되는 값인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명(청구항 15)은, 기판 상에 감광성 수지막을 형성하는 공정과, 노광 장치에 의해 상기 감광성 수지막의 노광 영역 내의 인접하는 제1 노광부와 제2 노광부에 대해 각각의 노광부에 다른 조사량 Dopt1, Dopt2를 1회의 조사로 제공하는 공정과, 상기 감광성 수지막에 대해 가열 장치에 의해 가열 처리를 행하고, 상기 감광성 수지막의 막 두께를, 노광 영역 내의 제1 및 제2 노광부, 및 인접하는 미노광 영역에서 측정하고, 노광 영역에서 제1 노광부와 미노광 영역과의 막 두께차 △Tr1, 제2 노광부와 미노광 영역의 막 두께차 △Tr2를 측정하는 공정과, 측정된 노광 영역에서의 막 두께차 △Tr1, △Tr2와, 미리 구해진 노광량의 변화에 대한 막 두께차의 변화 및 처리 온도의 변화에 대한 막 두께차의 변화의 관계로부터, 상기 가열 처리에서의 가열 온도 및 상기 제1 및 제2 노광부에 대해 조사된 실제의 조사량을 구하는 공정과, 구해진 가열 처리 온도 및 노광량으로부터, 상기 가열 장치 및 노광 장치의 조정을 행하는 공정을 포함하는 가열 장치 및 노광 장치의 조정 후에, 피가공 기판에 레지스트막을 형성하는 공정과, 상기 노광 장치에 의해, 상기 노광 투영 기판 상의 패턴을 상기 레지스트막으로 전사하는 공정과, 상기 레지스트막에 대해 상기 가열 장치에 의해 가열 처리를 행하는 공정과, 상기 레지스트막을 현상액에 노출하여 상기 레지스트막의 일부를 선택적으로 제거하는 공정을 포함하는 레지스트 패턴 형성이 행해지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명(청구항 16)은, 피가공 기판 상에 레지스트막을 형성하는 공정과, 노광 장치에 의해 상기 레지스트막에 대해 노광을 행하여, 투영 기판에 형성된 패턴을 상기 레지스트막에 전사하는 공정과, 상기 레지스트막에 대해 가열 장치에 의해 가열 처리를 행하는 공정과, 상기 레지스트막을 현상액에 노출하여 상기 레지스트막의 일부를 선택적으로 제거하는 공정을 포함하는 패턴 형성 방법으로, 상기 전사 공정에서는 상기 레지스트막의 모니터 영역 내의 인접하는 제1 노광부와 제2 노광부에 대해 각각의 노광부에 다른 조사량 Dopt1, Dopt2를 1회의 조사로 부여하고, 상기 가열 처리 공정에서는 상기 레지스트막의 막 두께를, 상기 모니터 영역 내의 제1 및 제2 노광부, 및 인접하는 미노광 영역에서 측정하고, 상기 모니터 영역에서 제1 노광부와 미노광 영역과의 막 두께차 △Tr1, 제2 노광부와 미노광 영역의 막 두께차 △Tr2를 측정하고, 측정된 모니터 영역에서의 막 두께차 △Tr1, △Tr2와, 미리 구해진 노광량의 변화에 대한 막 두께차의 변화 및 처리 온도의 변화에 대한 막 두께차의 변화의 관계로부터, 상기 모니터 영역의 가열 온도를 구하고, 구해진 가열 온도에 따라 상기 가열 장치의 제어 조건의 조정을 행하면서 상기 레지스트막을 가열하는 것을 특징으로 한다.
(작용)
가공 치수의 미세화에 따른, 피처리 기체의 면내 및 면사이에서의 치수의 균일성이 필요해졌다. 가열 온도에 따라 크게 치수가 변화하는 레지스트에서는, 피처리 기체의 면내 및 면사이의 온도의 균일성이 특히 필요해진다.
그래서 본 발명에서는, 가열중인 피처리 기체에서의 레지스트 그자체의 정보, 즉 막 두께의 변화나 잠상의 변화를 광학적으로 파악함으로써, 피처리 기체에 주어진 가열량의 모니터링을 행한다. 또한, 이 모니터링을 적외광보다도 파장이 짧은 가시광 또는 자외광을 이용하여 행한다. 그리고, 이 결과를 가열 수단에 반영시킴으로써, 피처리 기체의 면내 가열량의 균일성 및 면사이의 가열량의 균일성을 향상시키는 것이 가능해지고, 면내 및 면사이에서의 치수의 균일성을 크게 향상시킬 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면, 피처리 기체의 가열량을 일정하게 제어할 수 있고, 레지스트 패턴의 치수 변동을 저감시켜, 이에 따라 디바이스의 신뢰성 및 제조 수율의 향상등에 기여하는 것이 가능해진다.
도 1은 제1 실시예에 따른 가열 장치를 나타내는 개략 구성도.
도 2는 제1 실시예에서의 모니터 패턴의 일례를 나타내는 도면.
도 3은 제1 실시예에서의 PEB 온도와 잠상 강도의 관계를 나타내는 도면.
도 4는 제2 실시예에 따른 가열 장치를 나타내는 개략 구성도.
도 5는 제2 실시예에서의 PAB 온도와 레지스트로부터의 0차 광 강도와의 관계를 나타내는 도면.
도 6은 제3 실시예에 따른 가열 장치를 나타내는 개략 구성도.
도 7은 제3 실시예에서의 가열량 모니터의 블럭도.
도 8은 제4 실시예에 따른 가열 장치를 나타내는 개략 구성도.
도 9는 제4 실시예에서의 가열량 모니터의 블럭도.
도 10은 제5 실시예에 따른 가열 장치를 나타내는 개략 구성도.
도 11은 제5 실시예에서의 가열량 모니터의 블럭도.
도 12는 제5 실시예에서의 PEB 온도와 잠상 강도와의 관계를 나타내는 도면.
도 13은 제6 실시예에 따른 가열 장치를 나타내는 개략 구성도.
도 14는 제6 실시예에서의 가열량 모니터의 블럭도.
도 15는 제6 실시예에서의 PEB 시간과 레지스트의 미노광 부분의 강도와의 관계를 도시하는 도면.
도 16은 제7 실시예에 따른 가열 장치를 나타내는 개략 구성도.
도 17은 제7 실시예에서의 가열량 모니터의 블럭도.
도 18은 제8 실시예에 따른 가열 장치를 나타내는 개략 구성도.
도 19는 제8 실시예에서의 가열량 모니터의 블럭도.
도 20은 제8 실시예에서의 PAB 시간과 레지스트 부분의 강도와의 관계를 나타내는 도면.
도 21은 PEB 시간과 에너지와의 관계를 나타내는 도면.
도 22는 제9 실시예에 따른 처리 시스템의 구성을 나타내는 도면.
도 23은 노광이 행해진 웨이퍼를 나타내는 평면도.
도 24는 도 22에 도시된 처리 시스템의 베이크 유닛의 구성을 나타내는 도면.
도 25는 막 두께차 △Tr과 0차 광의 검출 강도와의 관계를 나타내는 특성도.
도 26은 웨이퍼의 막 두께차 △Tr의 분포를 나타내는 도면.
도 27은 막 두께차 △Tr과 가열 처리 온도와의 관계를 나타내는 특성도.
도 28은 ∂△Tr/∂T의 노광량 의존성을 나타내는 특성도.
도 29는 ∂△Tr/ ∂D의 노광량 의존성을 나타내는 특성도.
도 30은 도 24에 도시하는 베이크 유닛과 다른 예를 나타내는 도면.
도 31은 제10 실시예에 따른 노광에 이용되는 노광 마스크의 구성을 나타내는 평면도.
도 32는 노광이 행해진 웨이퍼를 나타내는 평면도.
도 33은 막 두께차 △Tr의 노광량 의존성을 나타내는 특성도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
101, 401 : 광원
102, 402, 604, 805 : 입사광
103, 403, 613, 806 : 0차광
104, 614, 712 : CCD 카메라
105, 405, 612, 816 : 관찰창
106, 406, 606, 715, 811, 914 : 레지스트
107, 407, 607, 716, 812, 915 : 웨이퍼
108, 408, 609, 813 : 열판
109, 611 : 모니터 패턴
404, 809, 907 : 검출기
601, 703, 801, 903 : 분광 가능한 램프 하우스
602, 704, 802, 808, 904, 906 : 광 파이버
603, 705, 804 : 콜리메이션 렌즈
605, 810 : 공기의 흐름
608, 814 : 승강기
610, 815 : 절연체
701, 901 : 제어부
707 : 콜리메이션 렌즈의 구동 기구
710 : CCD 카메라의 구동 기구
714, 913 : 가열 장치
803, 905 : 모니터 헤드
807 : 집광 렌즈
910 : 모니터 헤드의 구동 기구
1001, 1103, 1301, 1403, 1601, 1703, 1801, 1903 : 분광 가능한 램프 하우스
1002, 1104, 1302, 1308, 1406, 1602, 1704, 1802, 1805, 1904, 1907, 1911 : 광 파이버
1003, 1105, 1303, 1405, 1603, 1614, 1705, 1706, 1803, 1808, 1905, 1906 : 모니터 헤드
1004, 1304, 1604, 1804 : 콜리메이션 렌즈
1005, 1605 : CCD 카메라
1006, 1606, 1809 : 공기의 흐름
1007, 1112, 1310, 1414, 1607, 1713, 1810, 1915 : 레지스트
1008, 1113, 1311, 1415, 1608, 1714, 1811, 1916 : 웨이퍼
1009, 1609 : 모니터 패턴
1010, 1312, 1610, 1812 : 열판
1011, 1313, 1611, 1813 : 승강기
1012, 1314, 1612, 1814 : 절연체
1013, 1315, 1613, 1815 : 관찰창
1014, 1101, 1401, 1616, 1701, 1901 : 제어부
1108, 1410, 1709, 1909 : 모니터 헤드의 구동 기구
1111, 1413, 1712, 1914 : 가열 장치
1305 : 입사광
1306 : 0차광
1307, 1806 : 집광 렌즈
1407, 1807, 1911 : 검출기
1615 : CCD 케이블
이하, 본 발명의 상세한 내용을 도시된 실시예에 의해 설명한다.
〈제1 실시예〉
도 1은, 본 발명을 노광 후의 웨이퍼 가열시의 가열량 모니터에 이용한 실시예에 관한 장치 구성도이다. 여기서, 입사광 및 0차광은 경사 방향으로 이루어지지만, 수직 방향이라도 좋다. 또한, 피처리 기판을 웨이퍼라고 하지만, 이것은 레티클, 액정용 기판등 모두에 적용할 수 있다.
본 실시예의 가열 장치에서는, 열판(108) 상에 배치된 웨이퍼(107)에 대해 광원(101)으로부터 상부의 관찰창(105)을 통해 계측광(102)이 입사된다. 관찰창(105)은, 계측광 (102)에 대해 충분한 투과성을 구비한 것이다. 웨이퍼(107)로부터의 0차광(103)은 관찰창(105)을 통해 CCD 카메라(104)로 검출된다. 그리고, 화상 처리에 따라 모니터 패턴의 에어리어가 인식되고, 모니터 패턴(109)으로부터의 0차광 강도가 산출되는 것으로 이루어져 있다.
또, 모니터 패턴(109)은 웨이퍼(107) 상의 레지스트(106)에 노광에 의해 형성된 잠상이고, 디바이스 패턴과는 다른 영역에 배치해도 좋다. 또한, 모니터하는 패턴은 디바이스 패턴 그 자체도 좋지만, 보다 가열 온도에 대해 0차광 강도의 변화가 민감한 패턴인 것이 바람직하다. 모니터 패턴의 일례로서, 여기서는 도 2에 도시된 바와 같은 홀 직경이 0.5㎛의 체크 격자형의 패턴을 이용하고 있다.
본 실시예의 장치를 이용하여, 노광 후의 베이크(Post Exposure Bake : 이하 PEB와 약기함) 온도를 140℃로 한 경우의 PEB 시간과 0차광 강도의 관계를, 도 3에 도시한다. 이 관계로부터, PEB 시간에 의해 0차광 강도가 변화하는 것을 알 수 있다. 0차광 강도의 변화는 모니터 패턴 부분의 잠상의 변화(광학 상수 또는 막 두께), 즉 반응의 진행 형편(도 21에 도시된 S에 해당함)을 나타낸다. 따라서, 잠상의 변화를 모니터함으로써, 반응량을 직접 파악할 수 있고, 잠상이 일정량 변화한 상태에서 베이크를 정지시킴으로써, 각 기판의 반응량이 동일해지도록 제어할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서는, 가열중인 모니터 패턴 부분의 0차광 강도가 가열량에 따라 변화하는 것을 이용하여, 이것을 모니터함으로써, 가열중인 웨이퍼의 가열량을 정확히 검출할 수 있다. 따라서, 이 가열량을 모니터하고, 원하는 값에 달한 시점에서 가열을 종료시킴으로써, 정밀도가 높은 가열량 제어가 가능해지고, 웨이퍼마다의 가열량을 일정하게 할 수 있다. 이에 따라, 노광 후의 가열에 의한 웨이퍼사이의 레지스트 패턴의 치수 변동을 저감할 수 있고, 그 결과로서 디바이스의 신뢰성 및 제조 수율의 향상을의 향상을 꾀할 수 있다.
〈제2 실시예〉
도 4는, 본 발명을 노광 전의 웨이퍼 가열시의 가열량 모니터에 이용한실시예에 관한 장치 구성도이다. 여기서, 입사광 및 0차광은 경사 방향으로 이루어져 있지만, 수직 방향이라도 좋다. 또한, 피처리 기판을 웨이퍼라고 하지만, 이것은 레티클, 액정용 기판등 모두에 적용할 수 있다.
본 실시예의 가열 장치에서는, 열판(408) 상에 배치된 웨이퍼(407)에 대해 광원(401)으로부터 상부의 관찰창(405)을 통해 계측광(402)이 입사된다. 관찰창(405)은, 계측광(402)에 대해 충분한 투과성을 구비한 것이다. 웨이퍼(407)로부터의 0차광(403)은 관찰창(405)을 통해 검출기(404)로 검출되고, 레지스트(406)로부터의 0차광 강도가 산출된다.
본 실시예의 장치를 이용하여, 노광전의 베이크(pre assist bake : 이하 PAB라고 약기함) 온도를 140℃로 한 경우의 PAB 시간과 0차광 강도의 관계를, 도 5에 나타낸다. 이 관계로부터, PAB 시간에 의해 0차광 강도가 변화하는 것을 알 수 있다. 0차광 강도의 변화는 용제가 막중으로부터 증발함으로써 생기는 레지스트 부분의 막 두께의 변화를 의미한다. 따라서, 막 두께의 변화를 모니터함으로써, 용제의 증발량 및 증발의 과정을 알 수 있고, 단위 시간당의 증발량에 변화를 갖게함으로써 레지스트의 막 두께 방향에서 조성비에 변화를 갖게 할 수 있고, 또한 특정한 반사율을 얻을 수 있던 시점에서 베이크를 정지함으로써, 원하는 잔존 용제량을 구비한 소망막 두께의 막을 얻을 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서는, 가열중인 레지스트 부분의 0차광 강도가 가열량에 따라 변화하는 것을 이용하여, 이것을 모니터함으로써, 가열중인 웨이퍼의 가열량을 정확히 검출할 수 있다. 따라서, 이 가열량을 모니터하고, 원하는 값에 달한 시점에서 가열을 종료시킴으로써, 정밀도가 높은 가열량 제어가 가능해지고, 웨이퍼마다의 가열량을 일정하게 할 수 있다. 이에 따라, 노광전의 가열에 의한 웨이퍼사이의 치수 변동을 저감시킬 수 있고, 그 결과로서 디바이스의 신뢰성 및 제조 수율의 향상을 꾀하는 것이 가능해진다.
〈제3 실시예〉
도 6은, 본 발명을 노광 후의 웨이퍼 가열시의 가열량 모니터에 이용한 실시예에 관한 장치 구성도이다. 여기서, 입사광 및 0차광은 경사 방향이 되지만, 수직 방향이라도 좋다. 또한, 피처리 기판을 웨이퍼라고 하지만, 이것은 레티클, 액정용 기판등 모두에 적용할 수 있다.
본 실시예의 가열 장치에서는, 그레이팅에 의해 분광 가능한 램프 하우스(601)에서 파장 470㎚(반값 폭 5㎚)에 협대역화한 광은, 가열 유닛과 관찰창(612)에서 분리하여 설치되는 콜리메이션 렌즈(603)에 광 파이버(602)에 의해 도입된다. 관찰창(612)은, 계측광에 대해 충분한 투과성을 구비한 것이다. 여기서 입사되는 광을 콜리메이션 렌즈(603)에 의해 거의 단색의 평행광(604)으로 하고, 가열중인 웨이퍼(607)에 입사시킨다.
웨이퍼(607)로부터의 0차광(613)은 관찰창(612)을 통해 CCD 카메라(614)에서 검출된다. 그리고, 화상 처리에 따라 웨이퍼(607) 상의 레지스트(606)에 형성된 모니터 패턴(611)의 에어리어가 인식되고, 모니터 패턴(611)으로부터의 0차광 강도가 산출되게 이루어져 있다. 또, 도면 중의 605는 공기의 흐름, 608은 승강기, 609는 열판, 610은 절연체를 나타내고 있다. 또한, 모니터 패턴(611)으로는, 제1 실시예에서 설명한 바와 같은 것을 이용할 수 있고, 여기서는 상기 도 2에 도시된 바와 같은 홀 직경이 0.5㎛의 체크 격자형의 패턴을 이용한다.
본 장치에서의 가열량 모니터의 블럭도를, 도 7에 도시한다. 제어부(701)로부터 가열 개시의 신호가, 가열 유닛(714), 램프 하우스(703), 콜리메이션 렌즈의 구동 기구(707), CCD 카메라의 구동 기구(710)로 이송되고, 가열이 시작된다. 램프 하우스(703)에는 파장의 정보가 이송되고, 정해진 파장의 광이 파이버(704)를 통해, 콜리메이션 렌즈(705)에 입사된다. 콜리메이션 렌즈(705) 및 CCD 카메라(712)는 모니터 패턴의 위치로 이동하고, 모니터 패턴으로부터의 0차광 강도를 검출한다. 또, 도면 중의 715는 레지스트, 716은 웨이퍼를 나타내고 있다.
본 실시예의 장치를 이용하여, PEB 온도를 140℃로 한 경우의 PEB 시간과 0차광 강도의 관계는, 상기 도 3에 도시된 바와 같다. 이 관계로부터, PEB 시간에 의해 0차광 강도가 변화하는 것을 알 수 있다. 제1 실시예에서 도시된 바와 같이, 0차광 강도는 가열량에 상당한다. 따라서, 웨이퍼의 가열중에 0차광 강도를 모니터함으로써, 가열량을 측정할 수 있다. 따라서, 원하는 가열량이 된 시점에서, 제어부(701)로부터 가열 종료의 신호가 가열 유닛(714), 램프 하우스(703), 콜리메이션 렌즈의 구동 기구(707), CCD 카메라의 구동 기구(710)로 이송되어, 가열을 종료시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서는 가열중인 모니터 패턴 부분의 0차광 강도가 개러열량에 따라 변화하는 것을 이용하여, 이것을 모니터함으로써, 가열중인 웨이퍼의 가열량을 정확히 검출할 수 있다. 따라서, 제1 실시예와 마찬가지로, 웨이퍼마다의 가열량을 일정하게 하여 가열에 의한 웨이퍼사이의 레지스트 패턴의 치수 변동을 저감시킬 수 있고, 디바이스의 신뢰성 및 제조 수율의 향상을 꾀하는 것이 가능해진다.
〈제4 실시예〉
도 8은, 본 발명을 노광 후의 웨이퍼 가열시의 가열량 모니터에 이용한 실시예에 관한 장치 구성도이다. 여기서, 입사광 및 0차광은 수직 방향으로 되어 있지만, 경사 방향이라도 좋다. 또한, 피처리 기판을 웨이퍼라고 하지만, 이것은 레티클, 액정용 기판등 모두에 적용할 수 있다.
본 실시예의 가열 장치에서는, 협대역 필터에 의해 분광 가능한 램프 하우스(801)에서 파장 470㎚(반값 폭 5㎚)에 협대역화한 광은, 가열 유닛과 관찰창(816)으로 분리하여 설치되는 모니터 헤드(803)에 광 파이버(802)에 의해 도입된다. 관찰창(816)은, 계측광에 대해 충분한 투과성을 구비한 것이다. 여기서 입사되는 광을 콜리메이션 렌즈(804)에 의해 거의 단색의 평행광(805)으로 하고, 가열중인 웨이퍼(812)에 입사시킨다.
웨이퍼(812) 상의 레지스트(811)로부터의 0차광(806)은 관찰창(816)을 통해 파이버(808)로 검출되고, 강도 측정기(809)에 의해 레지스트 미노광 부분으로부터의 0차광 강도가 산출된다. 이 때, 모니터 헤드(803) 내에서의 입사광의 파이버(802)와 검출광의 파이버(808)의 각도는, 입사광이 검출 파이버로 검출할 수 있는 각도로 조정해 둔다. 또한, 검출 파이버의 렌즈(807)는 레지스트 미노광 부분으로부터의 반사광만을 검출하도록, 렌즈의 개구수가 정해져 있다.
또, 도면 중의 810은 공기의 흐름, 813은 열판, 814는 승강기, 815는 절연체를 나타내고 있다.
본 장치에서의 가열량 모니터의 블럭도를, 도 9에 도시된다. 제어부(901)로부터 가열 개시의 신호가, 가열 유닛(913), 램프 하우스(903), 모니터 헤드의 구동 기구(910)로 이송되고, 가열이 시작된다. 램프 하우스(903)에는 파장의 정보가 이송되고, 정해진 파장의 광이 파이버(904)를 통해, 모니터 헤드(905)에 입사된다. 모니터 헤드(905)는 웨이퍼의 쇼트 맵을 바탕으로 레지스트의 미노광 부분의 위치로 이동한다. 그리고, 검출된 광은 강도 검출기(907)로 이송되어, 레지스트 미노광부에서의 0차광 강도가 산출된다.
본 실시예의 장치를 이용하여, PEB 온도를 14℃로 한 경우의 PEB 시간과 0차광 강도의 관계는, 도 15에 도시된 바와 같다. 이 관계로부터, PEB 시간에 의해 0차광 강도가 변화하는 것을 알 수 있다. 제1 실시예에서 도시된 바와 같이, 0차광 강도는 가열량에 상당한다. 따라서, 웨이퍼의 가열중에 0차광 강도를 모니터함으로써, 가열량을 측정할 수 있다. 따라서, 원하는 가열량이 된 시점에서 제어부(901)로부터 가열 종료의 신호가 가열 유닛(913), 램프 하우스(903), 모니터 헤드의 구동 기구(910)로 이송되어, 가열을 종료시킬 수 있다.
이와 같이 본 실시예에서는, 가열중인 레지스트의 미노광 부분의 0차광 강도가 가열량에 따라 변화하는 것을 이용하고, 이것을 모니터함으로써 가열중인 웨이퍼의 가열량을 정확하게 검출할 수 있다. 따라서, 제2 실시예와 마찬가지로 웨이퍼마다의 가열량을 일정하게 하여 가열에 의한 웨이퍼사이의 레지스트 패턴의 치수 변동을 저감시킬 수 있고, 디바이스의 신뢰성 및 제조 수율의 향상을 꾀하는 것이 가능해진다.
〈제5 실시예〉
도 10은, 본 발명을 노광 후의 웨이퍼 가열시의 가열량 모니터에 이용한 실시예에 관한 장치 구성도이다. 여기서, 입사광 및 0차광은 수직 방향으로 되어 있지만, 경사 방향이라도 좋다. 또한, 피처리 기판을 웨이퍼라고 하지만, 이것은 레티클, 액정용 기판등 모두에 적용할 수 있다.
협대역 필터에 의해 분광 가능한 램프 하우스(1001)로 파장 470㎚ (반값 폭 5㎚)에 협대역화한 광(1002)은, 가열 유닛과 관찰창(1013)으로 분리하여 설치되는 모니터 헤드(1003)에 광 파이버(1002)에 의해 도입된다. 관찰창(1013)은, 계측광에 대해 충분한 투과성을 구비한 것이다. 여기서 입사시키는 광을 콜리메이션 렌즈(1004)에 의해 거의 단색의 평행광으로 하고, 가열중인 웨이퍼(1008)에 입사된다.
웨이퍼(1008)로부터의 0차광은 관찰창(1013)을 통해 CCD 카메라(1005)로 검출된다. 그리고, 화상 처리에 의해 레지스트(1007)에 형성된 모니터 패턴(1009)의 에어리어가 인식되고, 모니터 패턴(1009)으로부터의 0차광 강도가 산출된다. 또한, 입사광의 파이버(1002)의 각도와 CCD 카메라(1005)의 검출 각도는 같아지도록 설정되어 있다. 모니터 패턴(1009)으로는, 제1 실시예에서 설명한 바와 같은 것을 이용할 수 있고, 여기서는 상기 도 2에 도시된 바와 같은 홀 직경이 0.5㎛의 체크 격자형의 패턴을 이용한다.
또, 도면 중의 1006은 공기의 흐름, 1011은 승강기, 1010은 열판, 1012는 절연체를 나타내고 있다.
본 장치에서의 가열량 모니터의 블럭도를, 도 11에 도시한다. 제어부(1101)로부터 가열 개시의 신호가, 가열 유닛(1111), 램프 하우스(1103), 모니터 헤드의 구동 기구(1108)로 이송되고, 가열이 시작된다. 램프 하우스(1103)에는 파장의 정보가 이송되고, 정해진 파장의 광이 파이버(1104)를 통해, 모니터 헤드(1105)에 입사된다. 모니터 헤드(1105)는 웨이퍼의 쇼트 맵을 바탕으로 모니터 패턴의 위치로 이동하고, 0차광 강도를 산출한다. 또, 도면 중의 1112는 레지스트, 1113은 웨이퍼를 나타내어져 있다.
PEB가 표준적인 조건을, PEB 온도 140℃, PEB 시간90초로 한다. PEB 온도가 140℃와 일정한 경우의 PEB 시간과 패턴 잠상의 반사광 강도의 관계는, 도 12와 동일해진다. 실제의 프로세스에서는 웨이퍼의 온도는 일정하지 않기 때문에, 반사광의 강도는 도 12와 일치하지 않은 프로파일를 취한다. 따라서, 어떤 PEB 시간에서 반사광 강도로부터 가열량의 누계치를 산출하고, 그 누계치를 바탕으로 다음 시간의 가열량을 결정한다.
가열량이 적은 경우에는 가열 유닛에 대해 전류치를 올리도록 피드백하고, 반대로 가열량이 많은 경우에는 가열 유닛에 대해 전류치를 내리도록 피드백한다. 그리고, 반사광 강도의 값이 PEB 종료시의 소망치가 된 시점에서, 제어부(1101)로부터 가열 종료의 신호가 가열 유닛(1111), 램프 하우스(1103), 모니터 헤드의 구동 기구(1108)로 이송되고, 이에 따라 가열 종료시킨다.
이와 같이 본 실시예에서는 가열중인 모니터 패턴 부분의 0차광 강도가 가열 온도와 가열 시간에 따라 변화하는 것을 이용하여, 0차광 강도를 모니터함으로써, 가열중인 웨이퍼의 가열량을 정확히 검출할 수 있다. 따라서, 일정한 온도가 되도록 가열 장치에 피드백함으로써, 웨이퍼의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 가열량이 원하는 값에 달한 시점에서 가열을 종료시킴으로써, 총가열량의 제어가 가능해지고, 웨이퍼마다의 가열량을 일정하게 할 수 있다. 이들보다, 웨이퍼마다의 가열조건이 일정해지고, 웨이퍼사이의 레지스트 패턴의 치수 변동이 저감되어, 디바이스의 신뢰성 및 수율이 크게 향상한다.
〈제6 실시예〉
도 13은, 본 발명을 노광 후의 웨이퍼 가열시의 가열량 모니터에 이용한 실시예에 관한 장치 구성도이다. 여기서, 입사광 및 0차광은 수직 방향으로 되어 있지만, 경사 방향이라도 좋다. 또한, 피처리 기판을 웨이퍼라고 하지만, 이것은 레티클, 액정용 기판등 모두에 적용할 수 있다.
그레이팅에 의해 분광 가능한 램프 하우스(1301)로 파장 470㎚(반값 폭 5㎚)에 협대역화한 광은, 가열 유닛과 관찰창(1315)으로 분리하여 설치되는 모니터 헤드(1303)에 광 파이버(1302)에 의해 도입된다. 관찰창(1315)은, 계측광에 대해 충분한 투과성을 구비한 것이다. 여기서 입사되는 광을 콜리메이션 렌즈(1304)에 의해 거의 단색의 평행광(1305)으로 하고, 가열중인 웨이퍼(1311)로 입사된다.
웨이퍼(1311) 상의 레지스트(1310)로부터의 0차광(1306)은 관찰창(1315)을 통해 파이버(1308)로 검출되고, 강도 측정기(1309)에 의해 레시스트 미노광 부분으로부터의 0차광 강도가 산출된다. 이 때, 모니터 헤드(1303) 내에서의 입사광의 파이버(1302)와 검출광의 파이버(1308)의 각도는, 입사광이 검출 파이버로 검출할 수 있도록 각도에 조정해 둔다. 또한, 검출 파이버의 렌즈(1307)는 레지스트 미노광 부분으로부터의 반사광만을 검출하도록, 렌즈의 개구수가 정해져 있다. 또, 도면 중의 1312는 열판, 1313은 승강기, 1314는 절연체를 나타내고 있다.
본 장치에서의 가열량 모니터의 블럭도를, 도 14에 도시한다. 제어부(1401)로부터 가열 개시의 신호가, 가열 유닛(1413), 램프 하우스(1403), 모니터 헤드의 구동 기구(1410)로 이송되고, 가열이 시작된다. 램프 하우스(1403)에는 파장의 정보가 이송되고, 정해진 파장의 광이 파이버(1404)를 통해, 모니터 헤드(1405)에 입사된다. 모니터 헤드(1405)는 웨이퍼의 쇼트 맵을 바탕으로 레지스트의 노광 부분의 위치에 이동한다. 검출한 광은 강도 검출기(1407)로 이송되고, 레지스트 미노광 부분으로부터의 0차광 강도를 산출한다. 또, 도면 중의 1414는 레지스트, 1415는 웨이퍼를 나타내고 있다.
PEB의 표준 조건을, PEB 온도 140℃, PEB 시간 90초로 한다. PEB 온도가 140℃로 일정한 경우의 PEB 시간과 레지스트 미노광 부분의 반사광 강도의 관계는, 도 15와 같다. 실제의 프로세스에서는 웨이퍼의 온도는 일정하지 않으므로, 반사광의 강도는 도 15와 일치하지 않은 프로파일을 취한다. 따라서, 어느 PEB 시간에 반사광 강도로부터 가열량의 누계치를 산출하고, 그 미분치를 바탕으로 다음 시간의 가열량을 결정한다.
가열량이 적은 경우에는 가열 유닛에 대하여 전압치를 올리도록 피드백하고, 반대로 가열량이 많은 경우에는 가열 유닛에 대하여 전압치를 내리도록 피드백한다. 그리고, 반사 광 강도의 값이 PEB 종료 시의 소망치가 된 시점에서, 제어부(1401)에서 가열 종료의 신호가 가열 유닛(1413), 램프 하우스(1403), 모니터 헤드의 구동 기구(1410)로 보내지며, 이에 따라 가열을 종료시킨다.
이와 같이 본 실시예에서는, 가열 중의 레지스트 미노광 부분의 0차 광 강도가 가열 온도와 가열 시간에 의해 변화하기 때문에, 0차 광 강도를 모니터함으로서 가열 중의 웨이퍼의 가열량을 정확하게 검출할 수 있다. 따라서, 일정한 온도가 되도록 가열 장치에 피드백함으로서 웨이퍼의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 가열량이 원하는 값에 도달한 시점에서 가열을 종료시킴으로써, 총 가열량의 제어가 가능해지며, 웨이퍼마다 가열량을 일정하게 할 수 있다. 이들에 의해 웨이퍼마다 가열 조건이 일정해지며, 웨이퍼 간의 레지스트 패턴의 치수 변동이 저감되며 디바이스의 신뢰성 및 수율이 크게 향상한다.
＜제7 실시예＞
도 16은, 본 발명을 노광 후의 웨이퍼 가열 시의 가열량 모니터에 이용한 실시예에 따른 장치 구성도이다. 여기서, 입사 광 및 0차 광은 수직 방향으로 되어 있지만 경사 방향이라도 좋다. 여기서는, 피처리 기판을 웨이퍼로 하고 있지만, 이것은 레티클, 액정용 기판 등 모두 적용할 수 있다.
협대역 필터에 의해 분광 가능한 램프 하우스(1601)에서 파장 470㎚(반값폭 5㎚)로 협대역화한 광을 가열 유닛과 관찰창(1613)으로 분리하여 설치되고 있는 2개의 모니터 헤드(1603, 1614)에 광 파이버(1602)에 의해 도입한다(양자는 동일한 헤드이기 때문에, 이하는 1603만 구성을 적는다). 관찰창(1613)은 계측 광에 대하여 충분한 투과성을 갖는 것이다. 여기서, 입사되는 광을 콜리메이션 렌즈(1604)에 의해 거의 단색의 평행광으로 하고, 가열 중의 웨이퍼(1608)에 입사시킨다.
웨이퍼로부터의 0차 광은, 관찰창(1613)을 통하여 CCD 카메라(1605)에서 검출된다. 그리고, 화상 처리에 의해 레지스트(1607)에 노광된 모니터 패턴(1609)의 영역이 인식되며, 모니터 패턴(1609)로부터의 0차 광 강도가 산출된다. 입사광의 파이버(1603)의 각도와 CCD 카메라(1605)의 검출 각도는 같아지도록 설정되어 있다.
여기서, 모니터 헤드를 2개 이용하기 때문에 모니터 패턴(1609)도 2개소로 배치되어 있다. 모니터 패턴(1609)으로서는 제1 실시예에서 설명한 것과 같은 것을 이용할 수 있으며, 여기서는 상기 도 2에 도시한 바와 같은 홀 직경이 0.5㎛의 체크격자형의 패턴을 이용한다.
또, 도면 중의 1606은 공기의 흐름, 1611은 승강기, 1610은 열판, 1612는 절연체, 1616은 제어부를 나타내고 있다.
본 장치에서의 가열량 모니터의 블럭도를 도 17에 도시한다. 제어부(1701)에서 가열 개시의 신호가 가열 유닛(1712), 램프 하우스(1703), 모니터 헤드의 구동 기구(1709)로 보내져서 가열이 시작된다. 램프 하우스(1703)에는 파장의 정보가 보내지며, 결정된 파장의 광이 파이버(1704)를 통하여, 모니터 헤드(1705, 1706)에 입사된다. 모니터 헤드(1705, 1706)는 웨이퍼의 쇼트 맵을 바탕으로 모니터 패턴의 위치로 이동하여 0차 광 강도를 산출한다. 또, 도면 중의 1713은 레지스트, 1714는 웨이퍼를 나타내고 있다.
PEB가 표준적인 조건을, PEB 온도 140℃, PEB 시간 90초로 한다. PEB 온도가 140℃로 일정한 경우의 PEB 시간과 패턴 잠상 부분의 반사 광 강도의 관계는 상기 도 12와 같아진다. 실제의 프로세스에서는 웨이퍼의 온도는 일정하지 않고 또한 웨이퍼면 내의 온도가 균일하지 않기 때문에, 2개의 모니터 헤드로 계측되는 반사 광의 강도는 도 12와 일치하지 않은 프로파일을 취한다. 따라서, 어느 PEB 시간에서 반사 광 강도로부터 가열량의 적산치를 산출하고, 그 적산치를 바탕으로 다음 시간의 가열량을 결정한다.
가열량이 적은 경우에는 가열 유닛에 대하여 전압치를 올리도록 피드백하고, 반대로 가열량이 많은 경우에는 가열 유닛에 대하여 전압치를 내리도록 피드백한다. 그리고, 반사 광 강도의 값이 PEB 종료 시의 소망치가 된 시점에서 제어부(1701)에서 가열 종료의 신호가 가열 유닛(1712), 램프 하우스(1703), 모니터 헤드의 구동 기구(1709)로 보내지며 이에 따라 가열을 종료시킨다.
이와 같이 본 실시예에서는, 가열 중의 모니터 패턴 부분의 0차 광 강도가 가열 온도와 가열 시간에 의해 변화하는 것을 이용하고, 0차 광 강도를 모니터함으로써 가열 중의 웨이퍼의 가열량을 정확하게 검출할 수 있다. 따라서, 제5 실시예와 마찬가지로, 웨이퍼의 온도를 일정하게 유지할 수 있으며 또한 웨이퍼마다의 가열량을 일정하게 할 수 있으며, 웨이퍼마다 가열 조건을 일정하게 하여 웨이퍼 간의 레지스트 패턴의 치수 변동이 저감된다. 또한, 복수의 모니터 헤드를 설치함으로써 웨이퍼면 내의 가열의 균일성이 향상하고, 웨이퍼면 내의 치수 변동도 저감된다. 이들에 의해, 디바이스의 신뢰성 및 제조 수율이 크게 향상한다.
＜제8 실시예＞
도 18은, 본 발명을 노광 전후의 웨이퍼의 가열 시의 가열량 모니터에 이용한 실시예에 따른 장치 구성도이다. 여기서, 입사광 및 0차 광은 수직 방향으로 되어 있지만 경사 방향이라도 좋다. 여기서는 피처리 기판을 웨이퍼로 하고 있지만, 이것은 레티클, 액정용 기판 등 모두 적용할 수 있다.
그레이팅에 의해 분광 가능한 램프 하우스(1801)에서 파장 470㎚(반값폭 5㎚)로 협대화한 광을, 가열 유닛과 관찰창(1815)으로 분리하여 설치되어 있는 2개의 모니터 헤드(1803, 1808)에 광 파이버(1802)에 의해 도입한다(양자는 동일한 헤드이기 때문에, 이하는 1803만 구성을 적는다). 관찰창(1815)은 계측광에 대하여 충분한 투과성을 갖는 것이다. 여기서 입사시키는 광을 콜리메이션 렌즈(1804)에 의해 거의 단색의 평행광으로 하고 가열 중의 웨이퍼(1811)에 입사시킨다.
웨이퍼(1811) 상의 레지스트(1810)로부터의 0차 광은 관찰창(1815)을 통하여 집광 렌즈(1806)에 의해 취항되어 파이버(1805)로 검출되며, 강도 측정기(1807)에 의해 레지스트(1810)로부터의 0차 광 강도가 산출된다. 이 때, 모니터 헤드(1803) 내에서의 입사 광의 파이버(1802)와 검출광의 파이버(1805)와의 각도는, 입사광이 검출 파이버로 검출할 수 있는 것과 같은 각도로 조정되어 있다. 또, 도면 중의 1809는 공기의 흐름, 1813은 승강기, 1812는 열판, 1814는 절연체를 나타내고 있다.
본 장치에서의 가열량 모니터의 블럭도를 도 19에 도시한다. 제어부(1901)에서 가열 개시의 신호가 가열 유닛(1914), 램프 하우스(1903), 모니터 헤드의 구동 기구(1909)로 보내지며 가열이 시작된다. 램프 하우스(1903)에는 파장의 정보가 보내지며, 결정된 파장의 광이 파이버(1904)를 통하여, 모니터 헤드(1905, 1906)로 입사된다. 모니터 헤드(1905, 1906)는 웨이퍼의 레지스트의 위치로 이동한다. 검출한 광은 강도 검출기(1911)로 보내지며, 레지스트 부분으로부터의 0차광 강도를 산출한다. 또, 도면 중의 1915는 레지스트, 1916은 웨이퍼를 나타내고 있다.
PAB의 표준 조건을, PAB 온도 140℃, PAB 시간 90초로 한다. PAB 온도가 140℃로 일정한 경우의 PAB 시간과 레지스트의 반사 광 강도의 관계는, 도 20과 같아진다. 실제의 프로세스에서는 웨이퍼의 온도는 일정하지 않고 또한 웨이퍼면 내의 온도가 균일하지 않으므로, 2개의 모니터 헤드로 계측되는 반사 광의 강도는 도 20과 일치하지 않은 프로파일을 취한다. 따라서, 어느 PAB 시간에서 각각의 반사 광 강도가 소망치 보다도 작은 경우는 가열 유닛에 대하여 전압치를 올리도록 피드백하고, 반대로 각각의 반사 광이 소망치보다도 큰 경우에는 가열 유닛에 대하여 전압치를 내리도록 피드백한다. 그리고, 반사 광 강도의 값이 PAB 종료 시의 소망치가 된 시점에서, 제어부(1901)에서 가열 종료의 신호가 가열 유닛(1914), 램프 하우스(1903), 모니터 헤드의 구동 기구(1909)로 보내지며 가열을 종료시킨다.
이와 같이 본 장치에서는, 가열 중의 레지스트 부분의 0차 광 강도가 가열 온도와 가열 시간에 의해 변화하는 것을 이용하고 0차 광 강도를 모니터함으로써, 가열 중의 웨이퍼의 가열량을 정확하게 검출할 수 있다. 따라서, 제6 실시예와 마찬가지로, 웨이퍼의 온도를 일정하게 유지할 수 있으며 또한 웨이퍼마다의 가열량을 일정하게 할 수 있다. 웨이퍼마다 가열 조건을 일정하게 하여 웨이퍼 간 레지스트 패턴의 치수 변동이 저감된다. 또한, 복수의 모니터 헤드를 설치함으로써 웨이퍼의 면 내의 가열의 균일성이 향상하고, 웨이퍼면 내의 치수 변동도 저감된다. 이들에 의해, 디바이스의 신뢰성 및 제조 수율이 크게 향상한다.
＜제9 실시예＞
반도체 소자의 미세화에 따른 고정밀도의 치수 컨트롤을 행하기 위해서는, 제조 공정 중의 반도체 기판의 처리 온도를 균일하며 또한 정확하게 제어하는 것이 중요하다. 특히 리소그래피 공정에서는, 화학 증폭형 레지스트의 도입에 의해 노광 후의 PEB(Post Exposure Bake)라고 불리는 베이크 처리의 온도 균일성이 중요시되고 있다.
그래서, 이하의 실시예에서는, 노광 후, 또한 현상 전의 레지스트(감광성 수지막)를 온도 계측 매체로서 이용하여, PEB에서의 레지스트막면 내의 온도 분포를 측정하는 방법에 대해서 설명한다. 또한, 측정된 온도 분포로부터 가열 처리에 이용한 가열 처리 장치의 조정을 행하여 온도 분포를 균일하게 하는 방법에 대해서도 설명한다.
도 22는, 리소그래피 공정에 있어서 반도체 기판(이하, 웨이퍼로 칭한다)의 처리를 행하는 처리 시스템을 모식적으로 나타낸 도면이다. 이 처리 시스템(2200)에서는, 노광 전의 반사 방지막 및 레지스트막 형성 등의 처리나 노광 후의 가열 처리, 현상 처리 등이 행해진다.
또, 처리 시스템(2200)과 도시되지 않은 노광 장치 간에서는 처리 시스템(2200) 내의 인터페이스 유닛 INT를 통하여 웨이퍼의 교환이 가능한 구성으로 되어 있다.
웨이퍼가 설치되는 웨이퍼 스테이션 WS에 반송 유닛 CAR이 접속되어 있다. 반송 유닛 CAR에는 웨이퍼 상에 반사 방지막을 도포하는 도포 유닛 COT1, 반사 방지막이 도포된 웨이퍼의 베이크 처리를 행하는 베이크 유닛 HP1, 웨이퍼 상에 레지스트를 도포하는 도포 유닛 COT2, 레지스트가 도포된 웨이퍼의 베이크 처리를 행하는 베이크 유닛 HP2가 접속되어 있다. 또한, 도시되지 않은 노광 장치로 노광이 행해진 웨이퍼의 베이크 처리를 행하는 베이크 유닛 HP3이 반송 유닛 CAR에 접속되어 있다. 그리고, 반송 유닛 CAR에 현상을 행하는 현상 유닛 DEV가 접속되어 있다.
본 실시예에서는, 웨이퍼 상에 도포된 레지스트를 온도 계측 매체로서 이용하고 또한 현상 처리는 행하지 않고, PEB(Post Exposure Bake) 후의 웨이퍼를 평가하여, 베이크 유닛 HP3의 제어 조건을 구한다. 이하에, 그 상세한 설명을 한다.
웨이퍼 스테이션 WS에 설치된 웨이퍼(도시하지 않음)를 반송 유닛 CAR에서 도포 유닛 COT1로 반송하였다. 도포 유닛 COT1에서 웨이퍼 상에 반사 방지막을 도포한 후, 웨이퍼를 반송 유닛 CAR에 의해 베이크 유닛 HP1에 반송하였다. 베이크 유닛 HP1로, 웨이퍼에 대하여 190℃, 60초의 조건으로 베이크 처리하여 웨이퍼 상에 막 두께 60㎚의 반사 방지막을 형성하였다.
그 후, 도시되지 않은 냉각 유닛을 거쳐서 도포 유닛 COT2로 반사 방지막 상에 포지티브형 화학 증폭 레지스트를 도포한 후, 웨이퍼를 반송 유닛 CAR에 의해 베이크 유닛 HP2로 반송하였다. 베이크 유닛 COT2에서는 웨이퍼에 대하여 140℃, 90초의 조건으로 프리베이킹이라고 불리는 레지스트 중의 용제를 휘발시키기 위한 가열 처리를 행하고 반사 방지막 상에 400㎚의 레지스트막을 형성하였다.
계속해서, 웨이퍼를 도시되지 않은 냉각 유닛으로 실온 근방까지 냉각한 후, 인터페이스 유닛 INT를 거쳐서 도시되지 않은 노광 장치로 반송하였다. 이 노광 공정에서는, 도 23에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(2301) 상에 도포된 화학 증폭형 레지스트에 대하여 노광량 13.5mJ/㎠의 조건으로 노광하고, 5㎜ 각의 노광 영역(2302)을 x 방향, y 방향 모두 10㎜의 스텝으로 웨이퍼면 내에 형성하였다. 또, 노치(2303)는 웨이퍼의 방향을 식별하기 위한 표시이다.
노광 후, 웨이퍼는 인터페이스 유닛 INT를 통하여 처리 시스템(2200)으로 복귀되며 또한 반송 유닛 CAR에 의해 베이크 유닛 HP3으로 반송되며, 웨이퍼에 대하여 PEB(Post Exposure Bake)라고 불리는 노광 후의 베이크 처리를 행하였다. 도 24에 베이크 유닛 HP3으로의 평면도 및 단면도를 나타낸다. 도 24a는 베이크 유닛 HP3의 이면측의 평면도, 도 24b는 A-A'부의 단면도이다. 베이크 유닛 HP3은 균열판(2401)에 배치된 3개의 동심원 히터(2402, 2403, 2404)로 구성되며, 개개의 히터(2402 ∼ 2404)는 매립된 열전쌍(도시하지 않음)에 의해 각각이 독립적으로 온도 제어되고 있다. 그리고, 웨이퍼는 균열판 상에 배치된 프록시미티 갭(2405) 상에 적재되어 있다.
여기서는, 우선 모든 히터(2402 ∼ 2404)는 140℃로 설정하였다. 웨이퍼에 대하여 베이크 유닛 HP3으로 140℃, 90초의 조건으로 PEB 처리를 행하였다. 계속해서 웨이퍼를 도시되지 않은 냉각 유닛으로 실온 근방까지 냉각한 후, 웨이퍼 스테이션 WS로 반송하였다.
계속해서, 이 웨이퍼를 처리 시스템으로부터 추출하고, 각각의 5㎜□의 노광 영역과 인접하는 미노광 영역의 막 두께를 각각 측정하고,
△Tr= (미노광 영역의 막 두께)-(노광 영역의 막 두께)
를 웨이퍼면 내의 분포를 산출하였다.
여기서는, 우선 각 5㎜□의 노광 영역의 노광 영역의 중심부로부터의 0차 회절광을 CCD 카메라로 관찰하고, 그 검출광 강도 I를 구한다. 그리고, 미리 구해진 도 25에 도시하는 CCD 검출 강도와 막 두께차 △Tr과의 관계로부터, 각 노광 영역의 막 두께차 △Tr을 구하였다. 구해진 막 두께차 △Tr의 분포를 도 26에 도시한다.
그리고, 구해진 막 두께차 △Tr에서 각 노광 영역에서의 가열 처리 온도를 구하였다. 또, 막 두께차 △Tr로부터 가열 처리 온도를 환산하기 위해서는, 미리 구해진 도 27에 도시하는 막 두께차 △Tr과 가열 처리 온도와의 관계를 이용하였다. 또, 이 막 두께차 △Tr과 가열 처리 온도와의 관계를 구할 때, 13.5mJ㎠, 90초로 고정하여 구하였다.
도 26에 도시하는 영역 A 및 영역 B에서의 막 두께차 △Tr은 각각 25.0㎚, 26.2㎚였다. 도 27에 도시하는 관계로부터, 막 두께차 △Tr을 온도 T로 환산하면, 영역 A에서는 139.6℃, 영역 B에서는 140.4℃가 되며, 영역 A에서는 처리 온도가 소망 온도(140℃)보다 0.4로 낮고 영역 B에서는 0.4℃ 높았다.
이 결과에 기초하여, 영역 A에서의 웨이퍼 표면 온도가 0.4℃ 높고, 영역 B에서의 표면 온도가 0.4℃ 낮아지도록, 영역 A의 위치에 상당하는 히터(2404) 및 영역 B의 위치에 상당하는 히터(2403)의 제어 조건을 조정하였다. 이러한 면 내 온도 분포 표화와 히터 제어의 조정을 반복 행함으로서, 면 내의 온도 균일성(3σ)은 0.45℃ 내지 0.10℃까지 개선하였다.
이와 같이, 막 두께차 △Tr에 따라서 각 히터의 설정 온도를 조정함으로서, 웨이퍼면 내에서 보다 균일한 베이크 처리를 실현하는 것이 가능해진다.
또, 웨이퍼의 노광 영역에 대하여 노광을 행할 때의 노광량의 조건 13.5mJ/㎠는 이하에 나타낸 순서로 산출하였다.
도 28에 140℃ 근방의 ∂△Tr/∂T(T는 온도)와 노광량의 관게를 나타낸다. 여기서, ∂△Tr/∂T는, 막 두께차 △Tr의 온도 T에 대한 변화량을 나타냄으로서, 그 값이 클수록, 온도에 대하여 막 두께차 △Tr(반응량)이 민감하게 변화하고, 온도에 대한 분해능이 향상한다. 본 실시예에서 사용한 레지스트는 도 28에 도시한 바와 같이, 노광량이 13.5mJ/㎠로 가장 ∂△Tr/∂T가 커지며, 온도에 대한 분해능이 커진다.
또한, 일반적으로, 웨이퍼면 내를 완전히 동일 노광량으로 노광하는 것은 곤란하며, 각 쇼트 간에는 노광량 변동이 생긴다. 막 두께차 △Tr은 온도 T와 노광량 D의 함수가 되므로, 막 두께차 △Tr로부터 온도 분포를 검출하기 위해서는 노광량 변동에 대한 막두께 △Tr의 변화가 작은 것이 바람직하다.
도 29에 140℃ 근방의 ∂△Tr/∂D와 노광량의 관계를 나타낸다. 여기서, ∂△Tr/∂D는 막 두께차 △Tr의 노광량 D에 대한 변화량을 나타냄으로서, 그 값이 클수록 노광량에 대하여 △Tr이 민감하게 변화하게 된다. 도 29에 도시한 바와 같이, ∂△Tr/∂T가 극대치를 갖는 노광량 13.5mJ/㎠에서의 ∂△Tr/∂D의 값은 최대치의 1/4과, 노광량 변동에 대한 막 두께차 △Tr의 변화량은 작았다.
이러한 노광량 조건으로 함으로서, 각 쇼트 간에 노광량 변동이 있는 경우에도, 막 두께차 △Tr의 변동을 억제할 수 있으며 또한 PEB 시의 온도 변동을 감도 좋게 검출할 수 있어 정밀도가 우수한 면 내 온도 검출이 가능해진다.
본 실시예에서는, 노광량을 13.5mJ/㎠로 하였지만, 이 노광량에 한하는 것은 아니다. 예를 들면, 본 실시예에 기재한 방법에 의해 사용하는 레지스트의 특성에 따라서 감도좋고 또한 고정밀도로 온도 변화를 막 두께차 △Tr의 변화로서 검출할 수 있는 조건을 찾아 내는 것이 바람직하다. 혹은 상기한 특성을 갖는 레지스트, 즉, ∂△Tr/∂T와 ∂△Tr/∂D의 극대치(최대치)를 부여하는 노광량이 다른 특성을 갖는 레지스트를 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는, 노광 영역으로부터의 CCD 검출 강도로부터 막 두께차 △Tr을 구하였지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 인접하는 미노광 영역으로부터의 CCD 검출 강도로 규격화한 값을 이용하면 보다 고정밀도로 막 두께차 △Tr을 산출할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 베이크 처리 후의 레지스트 막 두께 측정은 0차 회절광 CCD 카메라로 관찰하고, 그 검출광 강도로부터 레지스트막 두께를 산출하는 방법으로 구하고 있었지만, 노광부 및 미노광부의 레지스트막 두께는 반사 광 강도의 파장 의존성을 이용한 막 두께계, 예를 들면 nanometorics사 제조 nanospec 210으로 측정하여도 좋다. 또, 레지스트막 두께 산출 시, 레지스트 및 반사 방지막의 광학 상수를 미리 분광 엘립소미터 등으로 구해 두는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에서는 3개의 동심원 히터로 이루어지는 베이크 유닛을 이용하였지만, 히터수, 히터 형상은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 30에 도시한 바와 같은 단일의 링 히터(3001)를 열원에 갖는 가열 처리 장치에도 적용할 수 있다. 또, 도 30a는 베이크 유닛 HP3의 이면측의 평면도, 도 30b는 도 30a의 A-A'부의 단면도이다. 또한, 도 30에서 도 24와 동일한 부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
또한, 가열 장치의 조정을 행하기 위해서는 열원에 대응하는 위치의 막 두께차 △Tr을 측정하고, 측정된 막 두께차 △Tr로부터 온도를 구하여 조정을 행하면 좋다. 또한, 가열 장치의 조정을 행하기 위해서 반드시 면 내의 온도 분포를 구할 필요는 없고, 1개소의 온도를 구하여도 조정을 행할 수 있다.
다음에, 이와 같이 하여 온도 제어된 베이크 유닛 HP3을 갖는 처리 시스템을 이용하여 원하는 레지스트 패턴을 형성하는 방법에 대해서 설명한다. 반사 방지막 및 레지스트막의 형성 공정은, 먼저 설명한 레지스트를 온도 계측 매체로서 이용한 히터 제어 조건의 최적화와 동일기 때문에, 여기서는 생략하여, 노광 후의 공정에 관해서 설명한다.
노광 장치에서, 원하는 회로 패턴을 웨이퍼 상에 축소 투영 노광한 후, 웨이퍼는 인터페이스 유닛 INT를 통하여 처리 시스템(2200)으로 복귀되며 또한 반송 유닛 CAR에서 베이크 유닛 HP3으로 반송되어 PEB라고 불리는 노광 후의 베이크 처리를 행하였다. 여기서, 개개의 히터의 설정 온도는 이미 진술한 방법으로 웨이퍼면 내에서 균일성이 좋은 가열 처리를 할 수 있도록 최적화되어 있다. 웨이퍼에 대하여 베이크 유닛 HP3으로 140℃, 90초의 조건으로 PEB 처리를 행하였다.
그 후, 웨이퍼를 냉각 유닛(도시하지 않음)으로 실온 근방까지 냉각한 후, 현상 유닛 DEV에서 90초 간의 알칼리 현상 처리를 행하였다. 현상 처리 종료 후, 린스 처리, 스핀 건조 처리를 행하고 웨이퍼 스테이션에까지 반송하였다.
현상 후의 레지스트 치수를 웨이퍼면 내에서 측정한 결과, 회로 패턴 중 1개인 180㎚의 라인 ＆ 스페이스 패턴의 면 내 균일성은 최적화하지 않은 PEB 처리 조건으로 레지스트 패턴 형성을 행할 때의 12.1㎚(3σ)에 비교하여 7.2㎚로 대폭 개선할 수 있었다.
본 실시예에서는, PEB 시의 가열 처리 조건의 최적화를 미리 행한 후, 소망 레지스트 패턴의 형성을 행하였지만, 이에 한정되는 것은 없다. 소망 패턴과 동일 노광용 마스크 상에 모니터 영역을 설치하고, PEB 처리 중에 모니터 영역으로부터의 정보를 취득하고, 축차 가열 조건에 피드백하여도 좋다. 또한, 노광 영역에서의 레지스트막 두께 변화량 △Tr의 시간 변화, 즉 비례치(P), 적분치(I), 미분치(D) 중 적어도 하나의 값을 이용한 피드백 동작으로 히터 제어를 행하여도 좋다.
＜제10 실시예＞
본 실시예에서는, 노광 장치 및 가열 처리 장치의 조정을 행하는 방법에 대해서 설명한다. 또, 본 실시예에서 이용한 도 22에 도시하는 처리 시스템은 제9 실시예에서 이용한 것으로 동일한 것이므로 그 설명을 생략한다.
웨이퍼 스테이션 WS에 설치된 웨이퍼를 반송 유닛 CAR에서 도포 유닛 COT1으로 반송하였다. 여기서, 웨이퍼 상에 반사 방지막을 회전 도포한 후, 반송 유닛 CAR에서 베이크 유닛 HP1로 반송하였다. 여기서, 190℃, 60초의 조건으로 베이크 처리하여, 웨이퍼 상에 막 두께 60㎚의 반사 방지막을 형성하였다. 그 후, 도시되지 않은 냉각 유닛을 거쳐서 도포 유닛 COT2로 포지티브형 화학 증폭 레지스트를 도포한 후, 베이크 유닛 HP2로 반송하고, 140℃, 90초의 조건으로 프리베이킹이라고 불리는 가열 처리를 행하고, 반사 방지막 상에 400㎚의 레지스트막을 형성하였다. 또, 여기서의 레지스트는 제9 실시예에서 기재한 것으로 동일한 것을 이용하였다. 웨이퍼를 냉각 유닛(도시되지 않음)으로 실온 근방까지 냉각한 후, 인터페이스 유닛을 거쳐서 나타내지 않은 노광 장치로 반송하였다.
이 웨이퍼에 대하여 도 31에 도시하는 투영 노광용 마스크(3101)를 이용하여 노광하였다. 투영 노광용 마스크(3101)는 투명 기판(3102) 상에 반투명막을 퇴적하여 형성되어 있으며, 영역(3103)과 영역(3104)으로 투과율이 다르다. 반투명막의 막 두께를 조정함으로서 각각의 영역(3103, 3104)에서의 투과율을 제어하고, 영역(3103)에 강도 투과율이 51.9%, 영역(3104)에 23.1%가 되도록 하였다.
이 웨이퍼를 노광량 26.0mJ/㎠의 조건으로 웨이퍼 전면에 걸쳐 노광한다. 또, 노광 영역은 노광 장치의 블라인드 기능을 이용하여 노광용 마스크 센터를 중심으로 5㎜□로 하였다. 또한, 도 32에 도시한 바와 같이 웨이퍼(3201) 상에 5㎜□의 노광 영역(3202)을 x 방향, y 방향 모두 10㎜의 스텝으로 웨이퍼 전면에 걸쳐서 노광하였다. 레지스트 상에 조사되는 노광량은 노광용 마스크의 투과율에 의존하기 때문에, 5㎜□의 노광 영역(3202)의 쇼트 내의 좌측 반과 우측 반으로 다르다. 축소 투영 시에 좌우가 반전하기 때문에, 제1 노광부(3203)의 노광량은 13.5mJ/㎠, 제2 노광부(3204)의 노광량은 6.0mJ/㎠가 되었다.
노광 후, 웨이퍼는 인터페이스 유닛 INT를 통하여 처리 시스템(2200)으로 복귀되며 또한 반송 유닛 CAR에서 베이크 유닛 HP3에 반송되며 PEB라고 불리는 노광 후의 베이크 처리를 행하였다. 여기서, 베이크 유닛 HP3은 제9 실시예에서 기재된 바와 같은 분할 히터로 구성되어 있으며, 140℃, 90초의 조건으로 PEB 처리를 행하였다. 계속해서 웨이퍼를 냉각 유닛(도시하지 않음)으로 실온 근방까지 냉각한 후, 웨이퍼 스테이션 WS로 반송하였다.
계속해서, 이 웨이퍼를 처리 시스템으로부터 추출하여, 5㎜□ 내의 2개의 노광부(3203, 3204)와 인접하는 미노광 영역의 막 두께를 각각 측정하고,
△Tr13.5=[미노광 영역의 막 두께]-[제1 노광부(3203)의 막 두께],
△Tr6.0=[미노광 영역의 막 두께]-[제2 노광부(3204)의 막 두께]
를 웨이퍼면 내에서 산출하였다.
노광부 및 미노광 영역의 레지스트 막 두께는 제9 실시예와 마찬가지로, 0차 회절광을 CCD 카메라로 관찰하고, 그 검출광 강도로부터 레지스트막 두께를 산출하는 방법으로 구하였다.
각 (x, y) 좌표에서의 막 두께차 △Tr13.5, △Tr6.0을 구함으로서, 레지스트막 두께의 변화량 △Tr의 웨이퍼면 내 분포를 2개의 노광량(13. 5mJ/㎠, 6.0mJ/㎠)에 대하여 얻을 수 있었다.
일반적으로, 웨이퍼면 내를 완전한 동일 노광량으로 노광하는 것은 곤란하며 각 쇼트 시에는 노광량 변동이 생긴다. 막 두께차 △Tr은 온도와 노광량의 함수가 되므로, 보다 고정밀도로 온도 분포를 검출하기 위해서는 노광량 변동과 분리시키는 것이 필요해진다.
여기에서, 막 두께차 △Tr은 다음 식으로 근사할 수 있다.
여기서, F(D)는 소망 처리 온도(여기서는 140℃)에서, 노광량 D를 부여할 때의 레지스트의 막 두께 변화량을 나타내고 있으며, 노광량 D 간에는 도 33에 도시하는 관계가 있다. 또한, △D는 노광량의 면 내에서의 변동치, △T는 처리 온도의 면 내에서의 변동치를 나타내고 있다.
수학식 1의 제1항은 노광량과 처리 온도의 변동치 △D, △T가 0일 때의 레지스트 막 두께 변화량을 나타내며, 제2항은 노광량 변화 시의 막 두께차 △Tr 변화분을 나타내며, 제3항은 처리 온도 변동 시의 막 두께차 △Tr의 변화분을 나타내고 있다.
여기서, ∂△Tr/∂D·(D), ∂△Tr/∂T·(D)는 노광량 d의 함수이므로, 노광량 D가 결정되면 도 28, 도 29에 일의적으로 결정되므로,
∂△Tr/ ∂D·(D)=AD,
∂△Tr/∂T·(D)=BD
로 하면, [식 1]은 다른 2개의 노광량에 대하여 △Tr을 구함으로서,
를 얻을 수 있다.
먼저 진술한 바와 같이, AD1, BD1, AD2, AD2는 기지이므로, [식 2], [식 3]의 연립 방정식을 푸는 것으로써, △D, △T를 구할 수 있다. 웨이퍼의 중심 위치에서의 노광부에서의 막 두께차를 측정한 바, △Tr13. 5는 24. 4㎚, △Tr6. 0은 12. 8㎚가 되었다. AD1, BD1, AD2, AD2를 구함으로서,
△D=+0. 14mJ/㎠, △T=-0. 75℃를 얻을 수 있었다.
이 △D와 △T를 각 노광 영역에서 구함으로써 실제의 조사량 분포와 온도 분포를 얻을 수 있다.
이와 같이, 다른 2개의 노광량에 대하여 막 두께차 △Tr을 구하고, 온도 변화에 대한 △Tr 변화량 및 노광량 변화에 대한 △Tr 변화량의 관계를 이용하여, 웨이퍼면 내의 △D와 △T를 각각 산출함으로서, 지금까지 분리가 곤란하던 가열 처리 시의 온도 분포와 노광 시의 노광량 분포를 정밀도 좋게 구할 수 있었다.
이와 같이 하여 얻어진 결과를 노광 장치의 각 쇼트의 노광량 조건 및 PEB 시의 가열 처리 온도 조건에 피드백하고 원하는 회로 패턴 형성을 행하였다.
보다 구체적인 피드백의 방법으로서는, 예를 들면 어느 영역에서의 상기 △D가 플러스인 경우, △D의 값에 따라서 그 영역에 상당하는 위치에서의 노광량을 작게 설정하고, 마이너스의 경우는 -△D에 따라서 노광량을 크게 하면 좋다. 또한, 어느 영역에서의 상기 △T가 플러스인 경우, △T에 따라서 그 영역에 상당하는 위치에서의 가열 처리 온도를 작게 설정하고, 마이너스의 경우는 -△T에 따라서 처리 온도를 크게하면 좋다.
이와 같이 하여, 소망 레지스트 패턴을 형성한 결과, 패턴의 1개인 150㎚의 라인 ＆ 스페이스 패턴의 면내 균일성은 피드백을 행하지 않은 종래의 조건으로 레지스트 패턴 형성을 행할 때의 14. 1㎚(3σ)에 비교하여, 5.2㎚로 대폭 개선할 수 있었다.
본 실시예에서는 2개의 노광량 조건을 6. 0과 13. 5mJ/㎠로 하였지만, 이 노광량에 한하는 것은 아니다. 예를 들면, 본 실시예에 기재한 방법에 의해 사용하는 레지스트의 특성에 따라 노광량 조건을 찾아내는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에서는 베이크 처리 후의 레지스트 막 두께 측정은 0차 회절광을 CCD 카메라로 관찰하고, 그 검출광 강도로부터 레지스트 막 두께를 산출하는 방법으로 구하고 있었지만, 노광부 및 미노광부의 레지스트막 두께는 반사 광 강도의 파장 의존성을 이용한 막 두께계 예를 들면, nanometorics사 제조 nanospec 210으로 측정하여도 좋다. 또, 레지스트 막 두께 산출 시, 레지스트 및 반사 방지막의 광학 상수를 미리 분광 엘립소미터 등으로 구해두는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는, 노광 영역으로부터의 CCD 검출 강도로부터, 막 두께차 △Tr을 구하였지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 인접하는 미노광 영역으로부터의 CCD 검출 강도로 규격화한 값을 이용하면 보다 고정밀도로 막 두께차 △Tr를 산출할 수 있다.
본 실시예에서는 PEB 시의 가열 처리 조건의 최적화를 미리 행한 후, 소망 레지스트 패턴의 형성을 행하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 소망 패턴과 동일 노광용 마스크 상에 모니터 영역을 설치하고, PEB 처리 중에 모니터 영역으로부터의 정보를 취득하고 축차 가열 조건에 피드백하여도 좋다. 또한, 노광 영역에서의 레지스트막 두께 변화량 △Tr의 시간 변화, 즉 비례치(P), 적분치(I), 미분치(D) 중 적어도 하나의 값을 이용한 피드백 동작으로 히터 제어를 행하여도 좋다.
또, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니다. 실시예에서는 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기체를 가열하는 수단으로서 히터와 같은 열판을 이용하였지만, 이에 한하지 않고 램프에 의한 가열 등 기체를 균일하게 가열할 수 있는 것이면 이용할 수 있다. 또한, 피처리 기체에 조사하는 광의 파장은 실시예에 한정되는 것은 아니고, 적외광보다도 파장이 짧은 가시광 또는 자외광이면 좋다.
또한, 실시예에서는 레지스트의 노광 전 혹은 노광 후의 가열에 적용하였지만, 가열량에 따라 막 두께 및 광학 상수 등이 변화하여 반사 광 강도의 변화가 생기는 것이면, 각 종의 피처리 기체의 가열 처리에 적용하는 것이 가능하다. 기타, 본 발명의 요지를 일탈하지 않은 범위에서 여러가지 변형하여 실시할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 가열 중의 모니터 패턴 부분 및 레지스트 부분으로부터의 0차 광 강도가 가열 온도와 가열 시간에 의해 변화하는 것을 이용하여 0차 광 강도를 모니터함으로써, 가열 중의 피처리 기판의 가열량을 정확하게 검출할 수 있다. 따라서, 일정한 온도가 되도록 가열 장치에 피드백함으로서 피처리 기판의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 가열량이 원하는 값에 도달한 시점에서 가열을 종료시킴으로써, 총 가열량의 제어가 가능해지며 피처리 기판마다의 가열량을 일정하게 할 수 있다. 이들에 의해 피처리 기판마다의 가열 조건이 일정해지며, 피처리 기판 간의 치수 변동이 저감된다. 또한, 복수의 모니터 헤드를 설치함으로써, 피처리 기판의 면 내의 가열의 균일성이 향상하고 피처리 기판의 면 내의 치수 변동이 저감된다. 이들에 의해, 디바이스의 신뢰성 및 수율이 크게 향상한다.
또한, 노광 후의 감광성 수지막의 노광 영역과 인접하는 미노광 영역과의 막 두께차 △Tr과, 미리 구해진 막 두께차와 처리 온도의 관계로부터 노광 영역에서의 가열 온도를 구할 수 있으며, 가열 장치의 조정을 행하는 것을 용이하게 할 수 있다.
또한, 다른 2개의 노광량에 대하여 막 두께차 △Tr을 구하고, 미리 구해진 온도 변화에 대한 막 두께차의 변화 및 노광량 변화에 대한 막 두께차의 변화의 관계를 이용하여, 웨이퍼면 내의 노광량 변동 △D와 온도 변동 △T를 각각 산출함으로서, 지금까지 분리가 곤란하던 가열 처리 시의 온도 분포와 노광 시의 노광량 분포를 정밀도 좋게 구할 수 있다.

Claims (16)

  1. 피처리 기체를 가열하는 가열 수단과, 상기 피처리 기체에 대해 가시광 또는 자외광을 조사하고, 상기 기체로부터의 반사광의 강도를 검출하는 광 강도 검출 수단과, 상기 검출된 반사광 강도에 기초하여 상기 가열 수단에 의한 가열을 제어하는 가열 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  2. 피처리 기체를 가열하는 가열 수단과, 상기 피처리 기체의 복수의 장소에 가시광 또는 자외광을 조사하고, 각각의 장소로부터의 반사광의 강도를 검출하는 광 강도 검출 수단과, 상기 검출된 복수의 반사광 강도에 기초하여 상기 가열 수단에 의한 가열을 제어하는 가열 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 수단은 전기적인 가열 기능을 구비하고, 상기 피처리 기체가 적재되는 시료대로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피처리 기체 상에 조사하는 가시광 또는 자외광은 협대역화된 광인 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광 강도 검출 수단은 상기 피처리 기체상의 임의의 장소에 광을 조사하고, 가열시에 생기는 피처리 기체 상의 레지스트의 조성 변화 또는 조직 변화에 수반하는 막 두께 변화를 반사광 강도의 변화로서 검출하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광 강도 검출 수단은 상기 피처리 기체의 노광 영역에 광을 조사하고, 가열시에 생기는 피처리 기체 상의 레지스트의 잠상 변화를 반사광 강도의 변화로서 검출하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 제어 수단은 상기 반사광 강도로부터 얻어지는 누계의 가열량 또는 그 미분치를 기초로 다음 가열량을 결정하고, 상기 결정한 가열량이 되도록 상기 가열 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 제어 수단은 상기 반사광 강도로부터 얻어지는 누계의 가열량 또는 그 미분치를 기초로 다음 가열량을 결정하고, 이 결정된 가열량을 기초로 상기 가열 수단의 전압을 일정하게 하여 전류를 제어하고, 또는 상기 가열 수단의 전류를 일정하게 하여 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
  9. 기판 상에 감광성 수지막을 형성하는 공정과,
    상기 감광성 수지막의 복수의 노광 영역에 대해, 조사량 Dopt으로 노광을 행하는 공정과,
    상기 감광성 수지막에 대해 가열 처리를 행하고, 상기 감광성 수지막의 막 두께를 각각의 노광 영역과 인접하는 미(未)노광 영역에서 측정하고, 노광 영역과 미노광 영역의 막 두께차 △Tr을 구하는 공정과,
    구해진 각 노광 영역에서의 막 두께차 △Tr 및, 미리 구해진 막 두께차 △Tr과 가열 처리 온도와의 관계로부터, 상기 가열 처리에 있어서의 가열 온도 분포를 구하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 장치의 평가 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조사량 Dopt는,
    상기 막 두께차 △Tr의 온도에 대한 변화량 ∂△Tr/∂T가 극대치 또는 최대가 되는 값인 것을 특징으로 하는 가열 장치의 평가 방법.
  11. 기판 상에 감광성 수지막을 형성하는 공정과,
    상기 감광성 수지막의 복수의 노광 영역 내의 인접하는 제1 노광부와 제2 노광부에 대해, 각각의 노광부에 상이한 조사량 Dopt1, Dopt2를 1회의 조사로 제공하는 공정과,
    상기 감수성 수지막에 대해 가열 처리를 행하고, 상기 감광성 수지막의 막 두께를, 각 노광 영역 내의 제1 및 제2 노광부, 및 인접하는 미노광 영역에서 측정하고, 각 노광 영역에 있어서 제1 노광부와 미노광 영역과의 막 두께차 △Tr1, 제2 노광부와 미노광 영역의 막 두께차 △Tr2를 구하는 공정과,
    측정된 각 노광 영역에서의 막 두께차 △Tr1, △Tr2와, 미리 구해진 노광량의 변화에 대한 막 두께차의 변화 및 처리 온도의 변화에 대한 막 두께차의 변화의 관계로부터, 상기 가열 처리에 있어서의 가열 온도 분포 및 1회의 조사로 제공하는 조사량의 분포를 구하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 장치 및 노광 장치의 평가 방법.
  12. 기판 상에 감광성 수지막을 형성하는 공정과,
    상기 감광성 수지막의 노광 영역에 대해, 조사량 Dopt으로 노광을 행하는 공정과,
    상기 감광성 수지막에 대해 가열 장치에 의해 가열 처리를 행하고, 상기 감광성 수지막의 막 두께를 노광 영역과 인접하는 미노광 영역에서 측정하고, 노광 영역과 미노광 영역의 막 두께차 △Tr을 측정하는 공정과,
    측정된 노광 영역에 있어서의 막 두께차 △Tr 및, 미리 구해진 막 두께차 △Tr과 가열 처리 온도와의 관계로부터, 상기 가열 처리에 있어서의 가열 온도를 구하는 공정과,
    구해진 가열 온도로부터 상기 가열 장치의 조정을 행하는 공정
    을 포함하는 가열 장치의 조정 후에,
    피가공 기판 상에 레지스트막을 형성하는 공정과,
    투영 기판 상의 패턴을 상기 레지스트막에 전사하는 공정과,
    상기 레지스트막에 대해 상기 가열 장치에 의해 가열 처리를 행하는 공정과,
    상기 레지스트막을 현상액에 노출시켜 상기 레지스트막의 일부를 선택적으로 제거하는 공정
    을 포함하는 레지스트 패턴 형성이 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  13. 피가공 기판 상에 레지스트막을 형성하는 공정과,
    노광량 Dopt로 노광을 행하여, 투영 기판에 형성된 패턴을 상기 레시스트막에 전사하는 공정과,
    상기 레지스트막에 대해 가열 장치에 의해 가열 처리를 행하는 공정과,
    상기 레지스트막을 현상액에 노출시켜 상기 레지스트막의 일부를 선택적으로 제거하는 공정을 포함하는 패턴 형성 방법에 있어서,
    상기 가열 처리에서는,
    상기 레지스트막의 막 두께를 노광 영역과 인접하는 미노광 영역에서 측정하고, 노광 영역과 미노광 영역의 막 두께차 △Tr을 측정하고,
    측정된 노광 영역에서의 막 두께차 △Tr, 및 미리 구해진 막 두께차 △Tr과 가열 처리 온도와의 관계로부터 가열 온도를 구하고,
    구해진 가열 온도에 따라 상기 가열 장치의 제어 조건의 조정을 행하면서 상기 레지스트막을 가열하는
    것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 조사량 Dopt는,
    상기 막 두께차 △Tr의 온도에 대한 변화량 ∂△Tr/∂T가 극대치 또는 최대가 되는 값인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  15. 기판상에 감광성 수지막을 형성하는 공정과,
    노광 장치에 의해 상기 감광성 수지막의 노광 영역 내의 인접하는 제1 노광부와 제2 노광부에 대해, 각각의 노광부에 상이한 조사량 Dopt1, Dopt2를 1회의 조사로 제공하는 공정과,
    상기 감광성 수지막에 대해 가열 장치에 의해 가열 처리를 행하고, 상기 감광성 수지막의 막 두께를, 노광 영역 내의 제1 및 제2 노광부, 및 인접하는 미노광 영역에서 측정하고, 노광 영역에서 제1 노광부와 미노광 영역과의 막 두께차 △Tr1, 제2 노광부와 미노광 영역의 막 두께차 △Tr2를 측정하는 공정과,
    측정된 노광 영역에서의 막 두께차 △Tr1, △Tr2와, 미리 구해진 노광량의 변화에 대한 막 두께차의 변화 및 처리 온도의 변화에 대한 막 두께차의 변화의 관계로부터, 상기 가열 처리에 있어서의 가열 온도 및 상기 제1 및 제2 노광부에 대해 조사된 실제의 조사량을 구하는 공정과,
    구해진 가열 처리 온도 및 노광량으로부터, 상기 가열 장치 및 노광 장치의 조정을 행하는 공정
    을 포함하는 가열 장치 및 노광 장치의 조정 후에,
    피가공 기판에 레지스트막을 형성하는 공정과,
    상기 노광 장치에 의해, 상기 노광 투영 기판상의 패턴을 상기 레지스트막에 전사하는 공정과,
    상기 레지스트막에 대해 상기 가열 장치에 의해 가열 처리를 행하는 공정과,
    상기 레지스트막을 현상액에 노출시켜 상기 레지스트막의 일부를 선택적으로 제거하는 공정
    을 포함하는 레지스트 패턴 형성이 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  16. 피가공 기판 상에 레지스트막을 형성하는 공정과,
    노광 장치에 의해 상기 레지스트막에 대해 노광을 행하고, 투영 기판에 형성된 패턴을 상기 레지스트막에 전사하는 공정과,
    상기 레지스트막에 대해 가열 장치에 의해 가열 처리를 행하는 공정과,
    상기 레지스트막을 현상액에 노출시켜 상기 레지스트막의 일부를 선택적으로 제거하는 공정을 포함하는 패턴 형성 방법에 있어서,
    상기 전사 공정에서는, 상기 레지스트막의 모니터 영역 내의 인접하는 제1 노광부와 제2 노광부에 대해, 각각의 노광부에 상이한 조사량 Dopt1, Dopt2를 1회의 조사로 제공하고,
    상기 가열 처리 공정에서는,
    상기 레지스트막의 막 두께를, 상기 모니터 영역 내의 제1 및 제2 노광부, 및 인접하는 미노광 영역에서 측정하고, 상기 모니터 영역에서 제1 노광부와 미노광 영역과의 막 두께차 △Tr1, 제2 노광부와 미노광 영역의 막 두께차 △Tr2를 측정하고,
    측정된 모니터 영역에서의 막 두께차 △Tr1, △Tr2와, 미리 구해진 노광량의 변화에 대한 막 두께차의 변화 및 처리 온도의 변화에 대한 막 두께차의 변화의 관계로부터, 상기 모니터 영역의 가열 온도를 구하고,
    구해진 가열 온도에 따라 상기 가열 장치의 제어 조건의 조정을 행하면서 상기 레지스트막을 가열하는
    것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
KR1019990025571A 1998-07-02 1999-06-30 가열 장치, 가열 장치의 평가법 및 패턴 형성 방법 KR100334301B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18762698 1998-07-02
JP1998-187626 1998-07-02
JP1999-081635 1999-03-25
JP11081635A JP2000082661A (ja) 1998-07-02 1999-03-25 加熱装置，加熱装置の評価法及びパタ―ン形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000011356A true KR20000011356A (ko) 2000-02-25
KR100334301B1 KR100334301B1 (ko) 2002-05-03

Family

ID=26422639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990025571A KR100334301B1 (ko) 1998-07-02 1999-06-30 가열 장치, 가열 장치의 평가법 및 패턴 형성 방법

Country Status (3)

Country Link
US (4) US6191397B1 (ko)
JP (1) JP2000082661A (ko)
KR (1) KR100334301B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170101318A (ko) * 2012-10-26 2017-09-05 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Ｐｅｃｖｄ 장치 및 프로세스

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6047557A (en) * 1995-06-07 2000-04-11 Copeland Corporation Adaptive control for a refrigeration system using pulse width modulated duty cycle scroll compressor
US6206652B1 (en) 1998-08-25 2001-03-27 Copeland Corporation Compressor capacity modulation
JP2000082661A (ja) 1998-07-02 2000-03-21 Toshiba Corp 加熱装置，加熱装置の評価法及びパタ―ン形成方法
US6335152B1 (en) * 2000-05-01 2002-01-01 Advanced Micro Devices, Inc. Use of RTA furnace for photoresist baking
US6689519B2 (en) * 2000-05-04 2004-02-10 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for lithography process control
JP3869191B2 (ja) 2000-06-30 2007-01-17 株式会社東芝 パターン形成方法
US6573480B1 (en) * 2000-10-24 2003-06-03 Advanced Micro Devices, Inc. Use of thermal flow to remove side lobes
JP3696156B2 (ja) * 2000-12-26 2005-09-14 株式会社東芝 塗布膜の加熱装置、レジスト膜の処理方法
US20050220985A1 (en) * 2001-06-19 2005-10-06 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Substrate processing apparatus and substrate processing method
JP2003257834A (ja) * 2002-03-04 2003-09-12 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置
US6868302B2 (en) * 2002-03-25 2005-03-15 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Thermal processing apparatus
US6863772B2 (en) * 2002-10-09 2005-03-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Dual-port end point window for plasma etcher
JP2004134674A (ja) 2002-10-11 2004-04-30 Toshiba Corp 基板処理方法、加熱処理装置、パターン形成方法
US7147973B2 (en) * 2003-03-19 2006-12-12 Micron Technology, Inc. Method to recover the exposure sensitivity of chemically amplified resins from post coat delay effect
JP4127664B2 (ja) * 2003-06-30 2008-07-30 株式会社東芝 現像処理装置の調整方法
JP4618705B2 (ja) * 2003-09-18 2011-01-26 大日本スクリーン製造株式会社 熱処理装置
JP4282500B2 (ja) * 2004-01-29 2009-06-24 株式会社東芝 構造検査方法及び半導体装置の製造方法
JP4535242B2 (ja) * 2004-04-13 2010-09-01 Ｈｏｙａ株式会社 熱処理評価方法
US7476490B2 (en) * 2004-06-25 2009-01-13 Asml Netherlands B.V. Method for producing a marker on a substrate, lithographic apparatus and device manufacturing method
JP4509820B2 (ja) * 2005-02-15 2010-07-21 東京エレクトロン株式会社 熱処理板の温度設定方法，熱処理板の温度設定装置，プログラム及びプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
US20070163716A1 (en) * 2006-01-19 2007-07-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Gas distribution apparatuses and methods for controlling gas distribution apparatuses
US8206996B2 (en) 2006-03-28 2012-06-26 Lam Research Corporation Etch tool process indicator method and apparatus
US7951616B2 (en) * 2006-03-28 2011-05-31 Lam Research Corporation Process for wafer temperature verification in etch tools
KR100867191B1 (ko) * 2006-11-02 2008-11-06 주식회사 유진테크 기판처리장치 및 기판처리방법
JP2008172111A (ja) * 2007-01-15 2008-07-24 Tokyo Electron Ltd リフロー処理装置およびリフロー処理方法
US8157538B2 (en) 2007-07-23 2012-04-17 Emerson Climate Technologies, Inc. Capacity modulation system for compressor and method
US8523427B2 (en) * 2008-02-27 2013-09-03 Analog Devices, Inc. Sensor device with improved sensitivity to temperature variation in a semiconductor substrate
US8150242B2 (en) * 2008-10-31 2012-04-03 Applied Materials, Inc. Use of infrared camera for real-time temperature monitoring and control
WO2010088271A2 (en) * 2009-01-27 2010-08-05 Emerson Climate Technologies, Inc. Unloader system and method for a compressor
JP5174098B2 (ja) * 2010-08-09 2013-04-03 東京エレクトロン株式会社 熱処理方法及びその熱処理方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体並びに熱処理装置
CN117894719B (zh) * 2024-03-14 2024-06-07 合肥晶合集成电路股份有限公司 晶圆加热装置、套刻标记及装置控制方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4426572A (en) * 1979-05-10 1984-01-17 Hitachi Heating Appliances Co., Ltd. Heating apparatus with char detecting and heating control unit
JPS5763826A (en) * 1980-10-04 1982-04-17 Mitsubishi Electric Corp Apparatus for manufacturing semiconductor
JPS6262513A (ja) * 1985-09-12 1987-03-19 Fujitsu Ltd アモルフアスシリコン膜製造装置
JPS6262512A (ja) 1985-09-13 1987-03-19 Hitachi Ltd 分子線エピタキシ−装置
JPS62132318A (ja) * 1985-12-04 1987-06-15 Canon Inc 露光装置
JPS63232429A (ja) * 1987-03-20 1988-09-28 Nec Corp ホトレジスト塗布機
JP2625156B2 (ja) 1988-06-24 1997-07-02 市郎 東 細胞接着活性コア配列の繰り返し構造からなるポリペプチド
US5393624A (en) * 1988-07-29 1995-02-28 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for manufacturing a semiconductor device
JPH02171605A (ja) * 1988-12-24 1990-07-03 Mitsubishi Electric Corp 金属薄膜成長時の膜厚測定方法
JPH0382017A (ja) * 1989-08-24 1991-04-08 Nec Corp 半導体装置の製造装置
US5525156A (en) * 1989-11-24 1996-06-11 Research Development Corporation Apparatus for epitaxially growing a chemical compound crystal
US5769540A (en) * 1990-04-10 1998-06-23 Luxtron Corporation Non-contact optical techniques for measuring surface conditions
JPH0492444A (ja) * 1990-08-08 1992-03-25 Hitachi Ltd 処理方法および装置
US5255286A (en) * 1991-05-17 1993-10-19 Texas Instruments Incorporated Multi-point pyrometry with real-time surface emissivity compensation
US5499733A (en) * 1992-09-17 1996-03-19 Luxtron Corporation Optical techniques of measuring endpoint during the processing of material layers in an optically hostile environment
JP3278838B2 (ja) * 1993-04-30 2002-04-30 関西日本電気株式会社 樹脂硬化方法及び装置
JP3272815B2 (ja) * 1993-05-20 2002-04-08 株式会社東芝 レジスト感度調整装置および方法
US5564830A (en) * 1993-06-03 1996-10-15 Fraunhofer Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Method and arrangement for determining the layer-thickness and the substrate temperature during coating
US5618461A (en) * 1994-11-30 1997-04-08 Micron Technology, Inc. Reflectance method for accurate process calibration in semiconductor wafer heat treatment
JP3421465B2 (ja) * 1995-02-20 2003-06-30 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置及びその方法
KR970008451A (ko) * 1995-07-25 1997-02-24 김광호 반도체 제조장치 웨이퍼의 온도측정장치 및 그 방법
JPH1012562A (ja) * 1996-06-19 1998-01-16 Sony Corp ウエハ熱処理装置
JP3342828B2 (ja) 1997-01-30 2002-11-11 東京エレクトロン株式会社 レジスト塗布現像装置とレジスト塗布現像方法
JP4327266B2 (ja) 1997-02-26 2009-09-09 株式会社東芝 パターン寸法評価方法及びパターン形成方法
JPH11104960A (ja) * 1997-10-03 1999-04-20 Nikon Corp 膜厚検査方法および膜厚検査機能付き研磨装置
US5834785A (en) * 1997-06-06 1998-11-10 Nikon Corporation Method and apparatus to compensate for thermal expansion in a lithographic process
JPH118180A (ja) 1997-06-17 1999-01-12 Sony Corp ベーキング装置
US6051844A (en) * 1997-08-08 2000-04-18 Au; Henry H. Scanning system for rapid thermal cycle stress/curvature measurement
JP3556472B2 (ja) 1998-06-18 2004-08-18 株式会社東芝 露光量測定方法と露光量測定用マスク
JP2000082661A (ja) 1998-07-02 2000-03-21 Toshiba Corp 加熱装置，加熱装置の評価法及びパタ―ン形成方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170101318A (ko) * 2012-10-26 2017-09-05 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Ｐｅｃｖｄ 장치 및 프로세스
KR20190095546A (ko) * 2012-10-26 2019-08-14 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Ｐｅｃｖｄ 장치 및 프로세스
US10793954B2 (en) 2012-10-26 2020-10-06 Applied Materials, Inc. PECVD process
US11613812B2 (en) 2012-10-26 2023-03-28 Applied Materials, Inc. PECVD process
US11898249B2 (en) 2012-10-26 2024-02-13 Applied Materials, Inc. PECVD process

Also Published As

Publication number Publication date
US6191397B1 (en) 2001-02-20
US6603101B2 (en) 2003-08-05
US6831258B2 (en) 2004-12-14
US20040089651A1 (en) 2004-05-13
US20010001463A1 (en) 2001-05-24
US20020170907A1 (en) 2002-11-21
US6441351B2 (en) 2002-08-27
KR100334301B1 (ko) 2002-05-03
JP2000082661A (ja) 2000-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100334301B1 (ko) 가열 장치, 가열 장치의 평가법 및 패턴 형성 방법
US6259521B1 (en) Method and apparatus for controlling photolithography parameters based on photoresist images
JP5610664B2 (ja) レジストがコーティングされたウエハの熱処理をインラインで監視及び制御する方法
KR101121354B1 (ko) 반도체 프로세싱에서 웨이퍼 상에 형성된 구조의 임계 치수를 제어하는 방법 및 시스템
US6265696B1 (en) Heat treatment method and a heat treatment apparatus for controlling the temperature of a substrate surface
JP5610665B2 (ja) リアルタイムの動的ｃｄ制御方法
CN108700826B (zh) 控制图案化工艺的方法、光刻设备、量测设备光刻单元和相关联的计算机程序
JP2008177567A (ja) 測定方法、検査装置およびリソグラフィ装置
JP4127664B2 (ja) 現像処理装置の調整方法
US7751025B2 (en) Scatterometric method of monitoring hot plate temperature and facilitating critical dimension control
JP2004531067A (ja) 温度制御チャックならびにほぼ平坦な物体の温度制御方法
KR102183619B1 (ko) 모니터링 방법 및 디바이스의 제조 방법
JP4734376B2 (ja) 加熱装置の評価方法とパターン形成方法及び加熱装置の制御方法
CN110361940B (zh) 在线优化涂胶显影机热板温度的方法
US8363207B2 (en) Exposure apparatus, and method of manufacturing device using same
JPS59178729A (ja) フォトレジストプロセスにおける露光方法
KR100801844B1 (ko) 핫 플레이트 및 그를 이용한 임계치수의 균일도 향상방법
JP2796404B2 (ja) 露光方法及びその装置並びにそれを用いた薄膜生産制御方法及びその装置
JP2004153163A (ja) 露光装置の制御方法および装置
JPH01264219A (ja) プロキシミテイ露光装置
JP2913988B2 (ja) 熱処理効果の測定方法
JPS62132318A (ja) 露光装置
JPH02243948A (ja) レジスト耐熱評価装置
Wu et al. Real-time estimation and control of photoresist properties in microlithography
KR100441877B1 (ko) 베이크 쳄버내 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 온도 측정 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
AMND Amendment
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20100330

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee