KR20110090755A - 열처리 장치, 도포 현상 처리 시스템, 열처리 방법, 도포 현상 처리 방법 및 그 열처리 방법 또는 도포 현상 처리 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체 - Google Patents

열처리 장치, 도포 현상 처리 시스템, 열처리 방법, 도포 현상 처리 방법 및 그 열처리 방법 또는 도포 현상 처리 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼의 면내에서의 선폭의 변동을 저감할 수 있어, 소비전력을 저감할 수 있는 열처리 장치 및 열처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
레지스트막이 형성되어 있는, 노광된 기판(W)을, 현상 처리하기 전에 열처리하는 열처리 장치(PEB)에서, 이차원적으로 배열되어 있는 복수의 가열 소자(62)를 구비하여, 노광된 기판(W)을 열처리하는 가열부(60)와, 가열부(60)의 위쪽에 설치되어 있는, 기판(W)이 배치되는 배치부(80)와, 가열부(60)에 의해 하나의 기판(W)을 열처리할 때에, 미리 가열부(60)에 의해 열처리된 후, 현상 처리되어 레지스트 패턴이 형성된 다른 기판(W)에서의 레지스트 패턴의 선폭의 측정값(CD)으로부터 구한 온도 보정값(ΔT)에 기초하여, 가열부(60)의 설정 온도를 보정하고, 보정된 설정 온도에 기초하여, 가열부(60)를 제어하는 제어부(110)를 갖는다.

Description

열처리 장치, 도포 현상 처리 시스템, 열처리 방법, 도포 현상 처리 방법 및 그 열처리 방법 또는 도포 현상 처리 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체{HEAT TREATMENT APPARATUS, COATING AND DEVELOPING TREATMENT SYSTEM, HEAT TREATMENT METHOD, COATING AND DEVELOPING TREATMENT METHOD, AND RECORDING MEDIUM HAVING RECORDED PROGRAM FOR EXECUTING HEAT TREATMENT METHOD OR COATING AND DEVELOPING TREATMENT METHOD}
본 발명은, 기판을 열처리하는 열처리 장치 및 그 열처리 장치를 갖는 도포 현상 처리 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그 열처리 장치에서의 열처리 방법, 및 그 열처리 방법에 의해 기판을 도포 현상 처리하는 도포 현상 처리 방법, 및 그 열처리 방법 또는 도포 현상 처리 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록 매체에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조에서의 포토리소그래피 공정에서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판(이하 「웨이퍼」라고 함)에 대하여, 예컨대 도포 처리 공정, 노광 공정, 열처리 공정, 현상 처리 공정 등의 복수의 공정이 순차 행해져, 웨이퍼 위에 미리 정해진 레지스트 패턴이 형성된다. 도포 처리 공정에서는, 웨이퍼 위에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성한다. 노광 공정에서는, 레지스트막을 미리 정해진 패턴으로 노광한다. 열처리 공정(포스트 익스포져 베이킹)에서는, 노광 후에 레지스트막 내의 화학 반응을 촉진시킨다. 현상 처리 공정에서는, 노광된 레지스트막을 현상한다. 이들의 일련의 처리는, 도포 처리 장치, 열처리 장치 및 현상 처리 장치 등의 각종 처리 장치나 웨이퍼의 반송 장치 등을 탑재한 도포 현상 처리 시스템에 의해 행해진다. 또한 이러한 도포 현상 처리 시스템에서는, 예컨대 동일한 레시피의 복수개의 웨이퍼가 연속적으로 반송되어 처리되고 있다.
이러한 도포 현상 처리 시스템에서는, 상기한 일련의 처리가 일정 수준을 유지하여 행해져야 한다. 이 때문에 상기한 일련의 처리를 행한 후, 레지스트 패턴의 선폭(Critical Dimension; CD) 등의 평가 파라미터의 웨이퍼 면내에서의 분포를 구해야 한다. 이 분포는, 예컨대 도포 현상 처리 시스템에 있어서, 제품 웨이퍼의 처리 전에 테스트 웨이퍼를 처리하고, 그 시스템에 탑재된 측정 장치에 의해, 그 테스트 웨이퍼의 면내의 복수의 측정점에서 평가 파라미터를 측정함으로써, 구해진다(특허문헌 1 참조).
예컨대, 도포 현상 처리 시스템에 포함되는 열처리 장치에서는, 웨이퍼의 면내에서의 온도의 변동을 저감시키기 위해, 열판이 복수의 영역으로 구획되어 있다. 그리고, 그 복수의 영역마다 설정 온도를 바꾸는 것에 의해, 노광 후에 레지스트막내의 화학 반응을 촉진시키는 열처리 공정이, 웨이퍼 면내에서 균일하게 행해지도록 제어되어 있다. 특허문헌 1에 나타내는 예에서는, 웨이퍼 면내의 복수의 측정점에서 레지스트 패턴의 선폭(CD)을 측정하여, 웨이퍼 면내에서의 선폭(CD)의 분포를 구하고, 열판의 설정 온도를 보정하여 제어하는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2008-84886호 공보
그런데, 상기한 바와 같은 도포 현상 처리 시스템에서의 열처리 장치에서, 열판의 설정 온도를 보정하여 제어하는 경우, 다음과 같은 문제가 있다.
열처리 장치에서는, 열판이 복수의 영역으로 구획되고, 그 영역마다 설치되어 있는 히터를 가열 제어할 때에, 설정 온도를 보정하여 제어하고 있다. 예컨대 열판에 저항 등의 발열체로 이루어지는 히터를 설치하는 경우, 히터가 열전도에 의해 열판을 가열하고, 가열된 열판이 배치된 웨이퍼를 열전도에 의해 가열한다. 따라서, 동일한 영역내에서도, 히터와의 거리 차이에 의해, 웨이퍼의 온도가 상이하기 때문에, 상기와 같은 선폭(CD)의 분포에 기초하여 온도 분포를 보정했다고 해도, 선폭(CD)의 변동을 저감할 수 없다.
또한, 열판에 히터를 설치하는 경우, 열판의 온도를 안정화시키기 위해, 열판을 항상 히터에 의해 가열해 두어야 하여, 열처리 장치가 소비하는 소비 전력을 저감할 수 없다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 기판을 열처리하는 열처리 장치 및 그 열처리 장치에서의 열처리 방법에 있어서, 웨이퍼의 면내에서의 선폭의 변동을 저감할 수 있어, 소비 전력을 저감할 수 있는 열처리 장치 및 열처리 방법을 제공한다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명에서는, 다음에 진술하는 각 수단을 강구한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판 위에 레지스트막이 형성된 상기 기판을 노광한 후, 현상 처리함으로써 상기 기판 위에 레지스트 패턴을 형성하기 위해, 노광된 상기 기판을, 현상 처리하기 전에 열처리하는 열처리 장치에 있어서, 이차원적으로 배열되어 있는 복수의 가열 소자를 포함하고, 노광된 상기 기판을 열처리하는 가열부와, 상기 가열부의 위쪽에 설치된, 상기 기판이 배치되는 배치부와, 상기 가열부에 의해 하나의 기판을 열처리할 때에, 미리 상기 가열부에 의해 열처리한 후, 현상 처리함으로써 상기 레지스트 패턴이 형성된 다른 기판에서의 상기 레지스트 패턴의 선폭의 측정값으로부터 구한 온도 보정값에 기초하여, 상기 가열부의 설정 온도를 보정하고, 보정된 상기 설정 온도에 기초하여, 상기 가열부를 제어하는 제어부를 포함하는 열처리 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 이차원적으로 배열되어 있는 복수의 가열 소자를 포함하고, 기판을 열처리하는 가열부와, 상기 가열부의 위쪽에 설치된, 상기 기판이 배치되는 배치부를 포함하는 열처리 장치에 의해, 기판 위에 레지스트막이 형성된 상기 기판을 노광한 후, 현상 처리함으로써 상기 기판 위에 레지스트 패턴을 형성하기 위해, 노광된 상기 기판을, 현상 처리하기 전에 열처리하는 열처리 방법으로서, 상기 가열부에 의해 하나의 기판을 열처리할 때에, 미리 상기 가열부에 의해 열처리한 후, 현상 처리함으로써 상기 레지스트 패턴이 형성된 다른 기판에서의 상기 레지스트 패턴의 선폭의 측정값으로부터 구한 온도 보정값에 기초하여, 상기 가열부의 설정 온도를 보정하고, 보정된 상기 설정 온도에 기초하여, 상기 가열부를 제어하는 제어 공정을 포함하는 열처리 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 기판을 열처리하는 열처리 장치 및 그 열처리 장치에서의 열처리 방법에 있어서, 웨이퍼 면내에서의 선폭의 변동을 저감할 수 있어, 소비 전력을 저감할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 도포 현상 처리 시스템 구성의 개략을 도시하는 평면도.
도 2는 제1 실시형태에 따른 도포 현상 처리 시스템 구성의 개략을 도시하는 정면도.
도 3은 제1 실시형태에 따른 도포 현상 처리 시스템 구성의 개략을 도시하는 배면도.
도 4는 제1 실시형태에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치를 도시하는 개략 정면도.
도 5는 제1 실시형태에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치의 덮개를 벗겼을 때의 개략 평면도.
도 6은 선폭 측정 장치 구성의 개략을 도시하는 종단면도.
도 7은 웨이퍼 위에 배열하도록 형성되는 복수의 칩의 배치와, 웨이퍼 위에 형성된 레지스트 패턴의 선폭(CD)을 측정하는 측정점과의 관계를 도시하는 평면도.
도 8은 선폭 측정값(CD)과 설정 온도(T)와의 관계를 도시하는 그래프.
도 9는 비교예에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치를 도시하는 개략 정면도.
도 10은 비교예에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치를 도시하는 개략 평면도.
도 11은 비교예에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치의 열판의 개략 구성을 도시하는 평면도.
도 12는 웨이퍼 위에 배열하도록 형성되는 복수의 칩의 배치와, 웨이퍼 위에 형성된 레지스트 패턴의 선폭(CD)을 측정하는 측정점과의 관계를 도시하는 평면도.
도 13은 제1 실시형태의 제2 변형예에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치의 덮개를 벗겼을 때의 개략 평면도.
도 14는 제2 실시형태에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치를 도시하는 개략정면도.
도 15는 제2 실시형태에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치의 덮개를 벗겼을 때의 개략 평면도.
도 16은 제3 실시형태에 따른 도포 현상 처리 시스템 구성의 개략을 도시하는 평면도.
다음에, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 도면과 함께 설명한다.
(제1 실시형태)
먼저, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 제1 실시형태에 따른 열처리 장치, 열처리 장치를 포함하는 도포 현상 처리 시스템, 열처리 장치에서의 열처리 방법 및 도포 현상 처리 시스템에서의 도포 현상 처리 방법에 대해서 설명한다.
먼저, 본 실시형태에 따른 레지스트 도포 현상 처리 시스템 및 도포 현상 처리 시스템에서의 도포 현상 처리 방법에 대해서 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 도포 현상 처리 시스템 구성의 개략을 도시하는 평면도이다. 도 2는 도포 현상 처리 시스템의 정면도이고, 도 3은 도포 현상 처리 시스템의 배면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 도포 현상 처리 시스템(1)은, 카세트 스테이션(2), 처리 스테이션(3), 인터페이스 스테이션(4)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다. 도포 현상 처리 시스템(1)은, 웨이퍼(W) 위에 레지스트를 도포 처리하고, 웨이퍼(W) 위에 레지스트가 도포 처리된 웨이퍼(W)를 열처리함으로써 웨이퍼(W) 위에 레지스트막을 형성하는 것이다. 또한, 도포 현상 처리 시스템(1)은, 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)를 노광한 후, 현상 처리함으로써, 웨이퍼(W) 위에 레지스트 패턴을 형성하는 것이다.
카세트 스테이션(2)은, 예컨대 25개의 웨이퍼(W)를 카세트 단위로 외부로부터 도포 현상 처리 시스템(1)에 대하여 반입출하거나, 카세트(C)에 대하여 웨이퍼(W)를 반입출한다. 처리 스테이션(3)은, 카세트 스테이션(2)에 인접하여 설치되어 있고, 포토리소그래피 공정 중에서 매엽(枚葉)식으로 미리 정해진 처리를 실시하는 복수의 각종 처리 장치가 다단으로 배치되어 있다. 인터페이스 스테이션(4)은, 처리 스테이션(3)에 인접하여 설치되어 있고, 도시하지 않는 노광 장치와의 사이에서 웨이퍼(W)를 전달한다.
카세트 스테이션(2)에는, 카세트 배치대(5)가 설치되어 있다. 카세트 배치대(5)는, 복수의 카세트(C)를 X 방향(도 1중 상하 방향)으로 일렬로 배치 가능하게 되어 있다. 카세트 스테이션(2)에는, 반송로(6) 위를 X 방향을 향해 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 가능하고, X 방향으로 배열된 각 카세트(C) 안의 웨이퍼(W)에 대하여 선택적으로 액세스할 수 있다.
웨이퍼 반송체(7)는, Z축 둘레의 θ 방향으로 회전 가능하고, 후술하는 선폭 측정 장치(20)나 처리 스테이션(3)측의 트랜지션 장치(TRS), 어드히젼(adhesion) 장치(AD)에 대해서도 액세스할 수 있다.
처리 스테이션(3)은, 복수의 처리 장치가 다단으로 배치된, 예컨대 7개의 처리 장치군(G1∼G7)을 구비하고 있다. 처리 스테이션(3)의 X 방향 부방향(도 1중 하방향)측에는, 카세트 스테이션(2)측으로부터 제1 처리 장치군(G1), 제2 처리 장치군(G2) 및 제3 처리 장치군(G3)이 순서대로 배치되어 있다. 처리 스테이션(3)의 X 방향 정방향(도 1중 상방향)측에는, 카세트 스테이션(2)측으로부터 제4 처리 장치군(G4), 제5 처리 장치군(G5), 제6 처리 장치군(G6) 및 제7 처리 장치군(G7)이 순서대로 배치되어 있다.
제1 처리 장치군(G1) 내지 제3 처리 장치군(G3)과, 제4 처리 장치군(G4) 내지 제7 처리 장치군(G7) 사이에는, 반송로(8) 위를 Y 방향을 향해 이동 가능한 제1 반송 장치(9)가 설치되어 있다. 제1 반송 장치(9)는, Z축 둘레의 θ 방향으로 회전 가능하고, 제1 처리 장치군(G1) 내지 제7 처리 장치군(G7)내의 각 처리 장치에 선택적으로 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 처리 장치군(G1) 및 제2 처리 장치군(G2)에는, 웨이퍼(W)에 미리 정해진 액체를 공급하여 처리를 행하는 액처리 장치, 예컨대 레지스트 도포 장치(COT) 및 하부 코팅 장치(BARC)가 아래로부터 순서대로 5단으로 중첩되어 있다. 레지스트 도포 장치(COT)는, 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포한다. 하부 코팅 장치(BARC)는, 노광 처리시의 광의 반사를 방지하는 반사 방지막을 형성한다. 제3 처리 장치군(G3)에는, 액처리 장치, 예컨대 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하여 현상 처리하는 현상 처리 장치(DEV)가 아래로부터 순서대로 5단으로 중첩되어 있다. 또한 제1 처리 장치군(G1) 내지 제3 처리 장치군(G3)의 최하단에는, 각 처리 장치군(Gl, G2, G3)내의 액처리 장치에 각종 처리액을 공급하기 위한 케미컬실(CHM)이 각각 설치되어 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 제4 처리 장치군(G4)에는, 온도 조절 장치(TCP), 트랜지션 장치(TRS), 고정밀도 온도 조절 장치(CPL) 및 고온도 열처리 장치(BAKE)가 아래로부터 순서대로 9단으로 중첩되어 있다. 트랜지션 장치(TRS)는, 웨이퍼(W)를 전달한다. 고정밀도 온도 조절 장치(CPL)는, 정밀도가 높은 온도 관리하에서 웨이퍼(W)를 온도 조절한다. 고온도 열처리 장치(BAKE)는, 웨이퍼(W)를 고온에서 가열 처리한다.
제5 처리 장치군(G5)에서는, 예컨대 고정밀도 온도 조절 장치(CPL), 프리베이킹 장치(PAB) 및 포스트 베이킹 장치(POST)가 아래로부터 순서대로 10단으로 중첩되어 있다. 프리베이킹 장치(PAB)는, 레지스트 도포 처리 후의 웨이퍼(W)를 가열 처리한다. 포스트 베이킹 장치(POST)는, 현상 처리 후의 웨이퍼(W)를 가열 처리한다.
제6 처리 장치군(G6) 및 제7 처리 장치군(G7)에서는, 웨이퍼(W)를 열처리하는 복수의 열처리 장치, 예컨대 고정밀도 온도 조절 장치(CPL) 및 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)가 아래로부터 순서대로 8단으로 중첩되어 있다. 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)는, 노광 후에 현상 전의 웨이퍼(W)를 가열 처리한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 처리 스테이션(3)의 카세트 스테이션(2)측에는, 웨이퍼 반송체(7)와, 제1 반송 장치(9) 사이에서 웨이퍼(W)를 전달하기 위한 트랜지션 장치(TRS)가 설치되어 있다. 그리고, 이 트랜지션 장치(TRS)의 X 방향 정방향측에는, 복수의 처리 장치가 배치되어 있고, 예컨대 도 3에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 소수화 처리하기 위한 어드히젼 장치(AD)가 아래로부터 순서대로 2단으로 중첩되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 처리 스테이션(3)의 인터페이스 스테이션(4)측에는, 제1 반송 장치(9)와, 후술하는 웨이퍼 반송체(11) 사이에서 웨이퍼(W)를 전달하기 위한 트랜지션 장치(TRS)가 설치되어 있다. 그리고, 이 트랜지션 장치(TRS)의 X 방향 정방향측에는, 예컨대 웨이퍼(W)의 에지부만을 선택적으로 노광하는, 도시하지 않는 주변 노광 장치(WEE)가 배치되어 있다.
인터페이스 스테이션(4)에는, 예컨대 도 1에 도시하는 바와 같이 X 방향을 향해 연장되는 반송로(10) 위를 이동하는 웨이퍼 반송체(11)와 버퍼 카세트(12)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송체(11)는, 상하 이동 가능하고 θ 방향으로도 회전 가능하며, 인터페이스 스테이션(4)에 인접한 도시하지 않는 노광 장치와, 버퍼 카세트(12)에 대하여 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 예컨대 카세트 스테이션(2)에는, 웨이퍼(W) 위의 레지스트 패턴의 선폭을 측정하는 선폭 측정 장치(20)가 설치되어 있다.
본체 제어부(30)는, 도포 현상 처리 시스템(1)에 의해 행해지는 웨이퍼 처리를 제어한다. 본체 제어부(30)는, 선폭 측정 장치(20)에 의해 행해지는 웨이퍼(W) 위에 형성된 레지스트 패턴의 선폭 측정도 제어한다. 본체 제어부(30)는, 예컨대 CPU나 메모리 등을 구비한 범용 컴퓨터에 의해 구성되어 있다. 그리고, 본체 제어부(30)는, 메모리에 기억된 프로그램을 CPU에 의해 실행함으로써, 웨이퍼 처리나 선폭 측정을 제어할 수 있다. 또한, 본체 제어부(30)에 기억된 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 의해 본체 제어부(30)에 인스톨된 것이어도 좋다.
상기한 웨이퍼 처리 및 선폭 측정은, 도포 현상 처리 시스템(1)에 의해 행해지는 도포 현상 처리 방법에 포함된다. 즉, 도포 현상 처리 방법은, 웨이퍼(W) 위에 레지스트를 도포 처리하고, 웨이퍼(W) 위에 레지스트가 도포 처리된 웨이퍼(W)를 열처리함으로써 웨이퍼(W) 위에 레지스트막을 형성하는 것이다. 또한, 도포 현상 처리 방법은, 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)를 노광한 후, 현상 처리함으로써, 웨이퍼(W) 위에 레지스트 패턴을 형성하는 것이다. 또한 도포 현상 처리 방법은, 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)에 의해 웨이퍼(W)를 열처리하는 열처리 공정과, 선폭 측정 장치(20)에 의해 웨이퍼(W) 위에 형성된 레지스트 패턴의 선폭을 측정하는 선폭 측정 공정을 갖는다.
이상과 같이 구성된 도포 현상 처리 시스템(1)에서의 웨이퍼(W)의 도포 현상 처리 프로세스는, 다음과 같이 행해진다. 우선, 도 1에 도시하는 웨이퍼 반송체(7)에 의해, 카세트 배치대(5) 위의 카세트(C) 안에서 동일한 레시피의 복수개의 제품용 웨이퍼(Wn)(n은, 1 이상의 자연수)가 하나씩 취출되어, 처리 스테이션(3)의 제4 처리 장치군(G4)에 속하는 온도 조절 장치(TCP)에 순차 반송된다. 온도 조절 장치(TCP)에 반송된 웨이퍼(Wn)는, 미리 정해진 온도로 온도 조절되고, 제1 반송 장치(9)에 의해 순차 하부 코팅 장치(BARC)에 반송되어, 웨이퍼(Wn) 위에 반사 방지막용 도포액이 도포 처리된다. 반사 방지막용 도포액이 도포 처리된 웨이퍼(Wn)는, 제1 반송 장치(9)에 의해 고온도 열처리 장치(BAKE), 고정밀도 온도 조절 장치(CPL)에 순차 반송되어, 각 장치에서 미리 정해진 처리가 실시되는 것에 의해, 반사 방지막이 형성된다. 반사 방지막이 형성된 웨이퍼(Wn)는, 레지스트 도포 장치(COT)에 순차 반송되어, 웨이퍼(Wn) 위에 레지스트가 도포 처리된다. 레지스트가 도포 처리된 웨이퍼(Wn)는 제1 반송 장치(9)에 의해 프리 베이킹 장치(PAB)에 순차 반송되어, 프리 베이킹이 실시된다. 프리 베이킹이 실시된 웨이퍼(Wn)는, 제1 반송 장치(9)에 의해, 도시하지 않는 주변 노광 장치(WEE), 고정밀도 온도 조절 장치(CPL)에 순차 반송되어, 각 장치에서 미리 정해진 처리가 실시되는 것에 의해, 레지스트막이 형성된다. 레지스트막이 형성된 웨이퍼(Wn)는, 제1 반송 장치(9)에 의해 트랜지션 장치(TRS)에 전달된다. 트랜지션 장치(TRS)에 전달된 웨이퍼(Wn)는, 인터페이스 스테이션(4)의 웨이퍼 반송체(11)에 의해 도시하지 않는 노광 장치에 순차 반송되어, 노광된다.
노광이 종료된 웨이퍼(Wn)는, 다시 웨이퍼 반송체(11)에 의해 트랜지션 장치(TRS)에 전달된다. 트랜지션 장치(TRS)에 전달된 웨이퍼(Wn)는, 제1 반송 장치(9)에 의해, 예컨대 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)에 순차 반송되어, 포스트 익스포져 베이킹이 실시된다. 포스트 익스포져 베이킹이 실시된 웨이퍼(Wn)는, 제1 반송 장치(9)에 의해 고정밀도 온도 조절 장치(CPL)에 순차 반송되어, 온도 조절된다. 그 후, 웨이퍼(Wn)는 현상 처리 장치(DEV)에 반송되어, 웨이퍼(Wn) 위에 형성되고, 노광된 레지스트막이 현상된다. 그 후 웨이퍼(Wn)는 제1 반송 장치(9)에 의해 포스트 베이킹 장치(POST)에 순차 반송되어, 포스트 베이킹이 실시된다. 그 후 웨이퍼(Wn)는 고정밀도 온도 조절 장치(CPL)에 순차 반송되어, 온도 조절된다. 그리고 웨이퍼(Wn)는, 제1 반송 장치(9)에 의해 트랜지션 장치(TRS)에 순차 반송되고, 웨이퍼 반송체(7)에 의해 카세트(C)에 복귀된다. 이것에 의해, 일련의 웨이퍼 처리가 종료한다.
다음에, 도 4 및 도 5를 참조하여, 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)에 대해서 설명한다. 또한, 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)는, 본 발명에서의 열처리 장치에 상당한다.
도 4는, 본 실시형태에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치를 도시하는 개략정면도이다. 도 5는, 본 실시형태에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치의 덮개를 벗겼을 때의 개략 평면도이다.
포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 덮개(40), 수용부(50), 가열부(60), 배치부(80), 냉각부(90), 승강핀(100) 및 제어부(110)를 갖는다. 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)는, 웨이퍼(W) 위에 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)를 노광한 후, 현상 처리함으로써 웨이퍼(W)에 레지스트 패턴을 형성하기 위해, 노광된 웨이퍼(W)를, 현상 처리하기 전에 열처리하는 열처리 공정을 행하는 것이다.
또한, 본 발명에서의 열처리 장치란, 열처리 장치를 제어하는 제어부(110)를 포함하는 것으로 한다.
덮개(40)는, 상측에 위치하고, 웨이퍼(W)를 출납할 때에 상하 이동 가능하게 설치되어 있다. 덮개(40)의 천정부 중앙 부근에는, 덮개(40)를 관통하여 설치된 공급관(41)의 일단이 개구되어 있다. 공급관(41)의 타단은, 온습도 관리된 공기를 공급하는, 도시하지 않는 공급원과 접속되어 있다. 이것에 의해, 도시하지 않는 공급원으로부터 공급관(41)을 통해 처리실(S) 안에 온습도 관리된 공기를 공급할 수 있다. 또한, 덮개(40)의 천정부의 둘레 가장자리 부근에는, 덮개(40)를 관통하여 설치된 배기관(42)의 일단이 개구되어 있다. 배기관(42)의 타단은, 공기를 배기하는, 도시하지 않는 배기부와 접속되어 있다. 이것에 의해, 처리실(S) 안의 분위기를, 배기관(42)을 통해 배기부에 의해 균일하게 배기할 수 있다. 또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 배기관(42)의 개구는 복수 형성되어 있어도 좋고, 이 때는, 복수 개구가 형성된 복수의 배기관(42)은 도중에 합류하여 배기부에 접속되어 있어도 좋다. 포스트 익스포져 베이킹을 행할 때에, 레지스트에 포함되는 감광부가 열로 화학 반응한다. 따라서, 공급관(41) 및 배기관(42)은, 포스트 익스포져 베이킹을 행할 때에, 공기를 일정량으로 처리실(S) 안으로 순환시킨다.
또한, 덮개(40)에는, 공급관(41) 및 배기관(42)이 개구하는 공간과, 처리실(S)을 구획하는 정류판(43)이 설치되어 있어도 좋다. 정류판(43)은, 공급관(41)을 통해 처리실(S) 안에 공급되는 공기, 처리실(S) 안에서 배기관(42)을 통해 배기되는 공기의 흐름을 웨이퍼(W)의 면내에서 균일하게 하는 것이다.
수용부(50)는, 하측에 위치하고, 덮개(40)와 일체가 되어 처리실(S)을 형성한다. 수용부(50) 중앙에는, 위쪽으로부터 아래쪽으로, 배치부(80), 가열부(60) 및 냉각부(90)가 설치되어 있다. 또한 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 수용부(50)의 둘레 가장자리에는, 웨이퍼(W)가 배치되는 영역 이외의 영역에서, 가열부(60)로부터의 광이 웨이퍼(W)보다 위쪽으로 새는 것을 방지하는 차광 부재(51)가 설치되어 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 가열부(60)는, 모듈 기판(61) 위에 대략 동일 평면 위에 대략 격자형으로, 즉 이차원적으로 배열되어 있고, 웨이퍼(W)를 가열하는 복수의 발광 다이오드 소자(Light Emitting Diode: LED)(62)를 구비한다. 발광 다이오드 소자(62)는 적외선을 발광한다. 가열부(60)는, 노광된 웨이퍼(W)를 열처리한다. 또한, 이하에서는, 적외선을 발광하는 발광 다이오드 소자(62)를, 적외 LED로 한다.
또한, 적외선을 발광하는 발광 소자로서, LED 이외에, 반도체 레이저 등, 각종 발광 소자를 이용할 수 있다.
또한, 예컨대 Si로 이루어지는 웨이퍼(W)를 가열할 때는, 본 실시형태에서는, 적외선으로서, 850 ㎚∼1000 ㎚ 범위의 파장을 갖는 적외선을 이용할 수 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 적외 LED(62)는, 대략 격자형으로 규칙적으로, 간극 없이 배열되어 있다. 이것에 의해, 가열부(60)는 작은 가열 소자를 다수 배치하고 있는 것이 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 가열 소자로서 적외선을 발광하는 발광 소자를 이용하는 예를 설명하였다. 그러나, 작은 가열 소자를 다수 배치할 수 있으면 좋고, 발광 소자 대신에, 히터 등의 각종 발열 소자를 다수 배치한 것이어도 좋다.
적외 LED(62)로서, 직경이 5 ㎜φ 정도의 것을 이용할 수 있다. 예컨대 12인치의 웨이퍼 사이즈에 대응시키기 위해서는, 직경이 5 ㎜φ 정도의 것을 이용한 경우, 도 5에 도시하는 바와 같이, 모듈 기판(61) 위에 약 2950개의 적외 LED(62)를 이용하면 좋다.
또한, 적외 LED(62)는, 배치부(80)에 웨이퍼(W)가 배치되어 있지 않을 때는 소등되어 있고, 배치부(80)에 웨이퍼(W)가 배치되어 있을 때에 점등시키도록 할 수 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 배치부(80)는 가열부(60)로부터 위쪽으로 돌출되어 설치된, 복수의 돌기(81)를 갖는다. 즉, 배치부(80)는, 가열부(60)의 위쪽에 설치되어 있다. 웨이퍼(W)는, 복수의 돌기(81)에 유지되도록 배치된다. 웨이퍼(W)를 복수의 돌기(81)에 의해 유지함으로써, 배치부(80)는 적외 LED(62)가 배열되어 있는 가열부(60)의 상단으로부터, 미리 정해진 거리만큼 위쪽으로 격리하여 웨이퍼(W)를 유지할 수 있다. 이것에 의해, 웨이퍼(W)의 하면과 가열부(60) 사이에 공간을 형성할 수 있다. 공간을 형성하는 것에 의해, 가열부(60) 위에 먼지가 부착되어 있던 경우라도, 그 먼지가 웨이퍼(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 또한 적외 LED(62)에 의해 가열된 웨이퍼(W)에 의해, 적외 LED(62) 자신이 가열되어 손상을 받는 것을 방지할 수 있다. 또한, 미리 정해진 거리를, 예컨대 100 ㎛ 정도로 할 수 있다.
복수의 돌기(81)에는, 배치되어 있는 웨이퍼(W)의 온도를 측정하는 온도 센서(82)가 설치되어 있다. 온도 센서(82)가 설치된 것에 의해, 웨이퍼(W)의 온도를보다 웨이퍼(W)에 가까운 위치에서 측정할 수 있다.
복수의 돌기(81)는, 평면에서 봤을 때 이차원적으로 대략 균등하게 분산하여 배치하도록 설치되는 것이 바람직하다. 예컨대 격자형으로 배열되어 있어도 좋다. 또는, 웨이퍼(W)의 둘레 방향을 따라 미리 정해진 각도마다 배열되어 있어도 좋다. 예컨대 중심축을 중심으로 하여 n회(n은 자연수) 대칭이 되도록, 방사형으로 설치되어 있어도 좋다. 이것에 의해, 적은 개수의 돌기(81)라도, 대략 원형 형상을 갖는 웨이퍼(W)를 안정적으로 유지할 수 있고, 웨이퍼(W)의 온도를 균등하게 측정할 수 있다. 도 5에서는 격자형으로 배열되어 있고, 4회 대칭이 되도록 설치되어 있는 예를 도시하고 있으며, 돌기(81)가 29지점 설치되어 있는 예를 도시하고 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 배치부(80)가 가열부(60)에 지지되는 상태로, 배치부(80)와 가열부(60)는 일체적으로 설치되어 있다. 그러나, 배치부(80)가 가열부(60)에 지지되지 않아도 좋다. 예컨대 배치부(80)는, 수용부(50) 또는 수용부(50)를 지지하는 도시하지 않는 지지 부재 등에 의해, 가열부(60)와는 별도로 지지되어 있어도 좋다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 냉각부(90)는, 가열부(60)의 아래쪽에 설치되어 있다. 냉각부(90)는, 웨이퍼(W) 또는 가열부(60)를 냉각한다. 냉각부(90)는 평면에서 봤을 때, 가열부(60)와 대략 같은 원형 형상을 갖고 있다. 냉각부(90)의 내부에는, 예컨대 펠티에 소자 등의 냉각 부재(91)가 내장되어 있고, 냉각부(90)를 미리 정해진 설정 온도로 조정할 수 있다. 또는 냉각부(90)의 내부에는, 냉각수를 통류하는 냉각수관이 형성되어 있어, 냉각부(90)를 냉각수에 의해 냉각하는 것이어도 좋다. 또한 냉각부(90)의 형상은, 평면에서 봤을 때 적어도 가열부(60)를 커버할 수 있는 것이면 좋고, 예컨대 웨이퍼(W)보다 넓은 영역을 포함하는 것이어도 좋다.
도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 승강핀(100)은 웨이퍼(W)를 아래쪽으로부터 지지하여 승강 가능하게, 설치되어 있다. 승강핀(100)은 승강 구동 기구(101)에 의해 상하 이동되고, 아래쪽에서 지지한 웨이퍼(W)를 상하 이동시킬 수 있다. 가열부(60) 및 냉각부(90)의 중앙부 부근에는, 각각 가열부(60)를 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(63, 92)이 복수 지점 형성되어 있다. 도 5는 관통 구멍(63)이, 3지점 형성되어 있는 예를 도시하고 있다. 승강핀(100)은, 관통 구멍(63, 92)을 통과하여, 가열부(60)의 위쪽으로 돌출할 수 있다. 이것에 의해, 승강핀(100)은 제1 반송 장치(9)와 배치부(80) 사이에서 웨이퍼(W)를 전달할 수 있다.
제어부(110)는, 가열부(60)를 제어하는 부분이다. 또한 제어부(110)는, 후술하는 바와 같이, 본체 제어부(30)를 통해, 선폭 측정 장치(20)가 측정한 웨이퍼(W) 위의 레지스트 패턴의 폭 치수의 분포에 기초하여, 가열부(60)를 제어한다. 즉, 제어부(110)는, 가열부(60)에 의해, 하나의 웨이퍼(W)를 열처리하는 제어 공정을 행하는 것이다. 제어 공정은, 도포 현상 처리 방법에서의 열처리 공정에 포함된다.
이상과 같이 구성된 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)에서는, 우선, 덮개(40)가 상승하고, 웨이퍼(W)를 배치한 제1 반송 장치(9)가 이동함으로써, 웨이퍼(W)가 배치부(80)의 위쪽으로 이동한다. 배치부(80) 위쪽으로 이동한 웨이퍼(W)는, 승강핀(100)에 전달되고, 그 승강핀(100)에 의해 배치부(80)에 배치된다. 웨이퍼(W)가 배치부(80)에 배치된 후, 덮개(40)가 하강하고, 웨이퍼(W)가 처리실(S)에 반입된다. 이 때, 적외 LED(62)는 아직 소등되어 있다.
웨이퍼(W)가 배치부(80)에 배치된 후, 공급관(41)으로부터 온습도 관리된 공기를 처리실(S)에 공급하고, 공급된 공기를 배기관(42)으로부터 배기함으로써, 공기를 일정량 순환시킨다. 이 상태로, 제어부(110)에 의해, 적외 LED(62)를 점등시켜, 웨이퍼(W)를 가열한다.
제어부(110)는, 적외 LED(62)의 출력을 제어하여, 적외 LED(62)로부터 웨이퍼(W)에 도달하는 광량을 제어한다. 그리고, 미리 정해진 시간 경과 후, 제어부(110)에 의해, 적외 LED(62)를 소등시켜, 웨이퍼(W)의 가열을 정지한다. 여기서, 제어부(110)는, 각 적외 LED(62)에 급전하는 전력을 개별로 제어할 수 있다. 즉, 제어부(110)는, 각 적외 LED(62)로부터 웨이퍼(W)에 도달하는 적외선의 광량을 개별로 조절하도록 구성할 수 있다.
또한, 제어부(110)는, 각 적외 LED(62)에 급전하는 전력을, 몇개의 적외 LED(62)로 이루어지는 그룹마다 제어하도록 하여도 좋다. 즉, 제어부(110)는 각 적외 LED(62)로부터 웨이퍼(W)에 도달하는 적외선의 광량을, 몇개의 적외 LED(62)로 이루어지는 그룹마다 조절하도록 구성하여도 좋다.
또는, 제어부(110)는, 각 적외 LED(62)에 급전하는 시간을 제어하도록 하여도 좋다. 즉, 제어부(110)는 각 적외 LED(62)를 펄스적으로 점등하고, 각 적외 LED(62)의 ON 시간과 OFF 시간의 비를 바꿈으로써, 각 적외 LED(62)로부터 웨이퍼(W)에 도달하는 적외선의 광량을 조절하여도 좋다.
본 실시형태에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 돌기(81) 및 온도 센서(82)는 29지점 설치되어 있다. 이들 온도 센서를, 온도 측정 웨이퍼의 지시값에 맞도록 교정하는 절차를 설명한다. 온도 측정 웨이퍼의 온도 센서는, 예컨대 온도 센서(82)의 설치 위치와 일치하는 지점에 있다.
우선, 온도 측정 웨이퍼를 처리실에 두고, 온도 측정 웨이퍼의 측정값이 목표 온도(예컨대 110℃)가 되도록 가열한다. 다음에, 이 때의 온도 센서(82)의 온도를 판독한다. 다음에, 온도 센서(82)의 온도가 온도 측정 웨이퍼의 온도와 일치하도록, 온도 센서(82)의 온도 판독값을 가감산하여, 29지점의 온도 센서(82)의 온도 설정값을 보정하도록 하여도 좋다.
웨이퍼(W)의 가열을 정지한 후, 웨이퍼(W)를 계속해서 배치부(80)에 배치하고, 냉각 부재(91) 또는 냉각수에 의해 냉각되어 있는 냉각부(90)에 의해, 웨이퍼(W)를 냉각한다. 그리고, 웨이퍼(W)가 미리 정해진 온도까지 냉각된 후, 덮개(40)를 상승시켜, 웨이퍼(W)를 배치부(80)로부터 승강핀(100)에 전달한다. 승강핀(100)에 전달된 웨이퍼(W)는, 제1 반송 장치(9)에 전달되어 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)의 외부에 반출되어, 일련의 열처리가 종료한다.
본 실시형태에서는, 제어부(110)는 가열부(60)에 의해 어는 웨이퍼(W)를 열처리하는 제어 공정을 행할 때에, 미리 선폭 측정 장치(20)가 측정된 다른 웨이퍼(W)의 면내에서의 레지스트 패턴의 선폭의 측정값으로부터 구해진 온도 보정값에 기초하여, 가열부(60)의 설정 온도를 보정하고, 보정된 설정 온도에 기초하여, 가열부(60)를 제어한다. 이 제어의 방법에 대해서, 도 6을 참조하여, 선폭 측정 장치(20)와 함께 설명한다. 도 6은 선폭 측정 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
선폭 측정 장치(20)는, 예컨대 도 6에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 수평으로 배치하는 배치대(21)와, 광학식 표면 형상 측정계(22)를 구비하고 있다. 배치대(21)는, 예컨대 X-Y 스테이지로 되어 있고, 수평 방향의 2차원 방향으로 이동할 수 있다. 광학식 표면 형상 측정계(22)는, 예컨대 광조사부(23), 광검출부(24) 및 산출부(25)를 구비하고 있다. 광조사부(23)는, 웨이퍼(W)에 대하여 경사 방향으로부터 광을 조사한다. 광검출부(24)는, 광조사부(23)로부터 조사되어 웨이퍼(W)에서 반사된 광을 검출한다. 산출부(25)는, 상기 광검출부(24)의 수광 정보에 기초하여 웨이퍼(W) 위의 레지스트 패턴의 선폭(CD)을 산출한다. 선폭 측정 장치(20)는, 예컨대 스케터로메트리(Scatterometry)법을 이용하여 레지스트 패턴의 선폭을 측정하는 것이다. 스캐터로메트리법을 이용하는 경우, 산출부(25)에 있어서, 광검출부(24)에 의해 검출된 웨이퍼(W)의 면내의 광강도 분포와, 미리 기억되어 있는 가상의 광강도 분포를 대조한다. 그리고, 그 대조된 가상의 광강도 분포에 대응하는 레지스트 패턴의 선폭을 구하는 것에 의해, 레지스트 패턴의 선폭을 측정할 수 있다.
또한, 선폭 측정 장치(20)는, 광조사부(23) 및 광검출부(24)에 대하여 웨이퍼(W)를 상대적으로 수평 이동시키는 것에 의해, 웨이퍼(W) 면내의 복수의 측정점에서의 선폭을 측정할 수 있다. 선폭 측정 장치(20)의 측정 결과는, 예컨대 산출부(25)로부터 후술하는 본체 제어부(30)에 출력할 수 있다. 본체 제어부(30)에 출력된 측정 결과는, 본체 제어부(30)을 통해 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)의 제어부(110)에 보내진다. 제어부(110)에 보내진 측정 결과에 기초하여, 제어부(110)가 가열부(60)의 설정 온도를 조정하고, 제어한다.
다음에, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 이상과 같이 구성된 선폭 측정 장치(20)가 측정된 웨이퍼(W)의 면내에서의 레지스트 패턴의 선폭의 측정값의 분포에 기초하여, 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)의 제어부(110)가, 가열부(60)의 설정 온도를 조정하고, 제어하는 방법에 대해서 설명한다. 도 7은 웨이퍼 위에 배열하도록 형성되는 복수의 칩의 배치와, 웨이퍼 위에 형성된 레지스트 패턴의 선폭(CD)을 측정하는 측정점과의 관계를 도시하는 평면도이다. 도 8은, 선폭 측정값(CD)과 설정 온도(T)와의 관계를 도시하는 그래프이다.
본 실시형태에서는, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 예컨대 12인치 사이즈의 웨이퍼(W)에, 예컨대 세로 15 ㎜×가로 15 ㎜의 정사각형의 칩 사이즈를 갖는 칩(CH)이 형성되는 경우에 대해서 설명한다. 이러한 세로 15 ㎜×가로 15 ㎜의 정사각형의 칩(쇼트)(CH)이 형성될 때는, 웨이퍼(W)의 외주부에서의 정사각형의 일부가 결여된 형상을 갖는 칩(결여된 쇼트)도 포함시켜, 합계 321의 칩(쇼트)(CH)이 형성된다.
또한, 본 실시형태에서의 칩 사이즈란, 노광시에 이용하는 레티클에 의한 1쇼트의 영역을 의미한다. 그러나, 웨이퍼(W) 위에서 주기적으로 배열하는 형상의 1 통합체이면 좋고, 실제로 웨이퍼(W) 위에 형성되는 실제의 칩 사이즈여도 좋다(이하의 변형예 및 실시형태에서도 같음).
또한, 본 실시형태에서는, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 하나의 칩(CH)의 영역내에서, 세로 3지점×가로 3지점=9지점을, 선폭(CD)을 측정하는 측정점(P1∼P9)으로 한다. 이 때, 선폭(CD)을 측정하는 측정점(P1∼P9)은, 세로 5 ㎜, 가로 5 ㎜의 배열 간격으로 이차원적으로 배열한다.
한편, 도 5를 이용하여 설명한 바와 같이, 가열부(60)에는 5 ㎜φ의 적외 LED(62)가 간극 없이 배열되어 있다. 따라서, 선폭(CD)을 측정하는 각 측정점(P1∼P9)의 위치와, 각 적외 LED(62)의 위치는, 대략 1대1로 대응하고 있다. 이러한 조건으로, 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)의 제어부(110)가, 미리 선폭 측정 장치(20)가 측정한, 테스트 웨이퍼(WT)의 레지스트 패턴의 선폭의 측정값으로부터 구해진 온도 설정값에 기초하여, 가열부(60)의 설정 온도를 보정한다. 그리고, 보정된 설정 온도에 기초하여, 가열부(60)를 제어한다.
또한, 본 실시형태에서는, 적외 LED(62)가 배열되어 있는 배열 간격이, 웨이퍼(W)의 칩(CH)이 배열되는 배열 간격보다 작다. 따라서, 제1 실시형태의 제1 변형예에서도 후술하는 바와 같이, 노광시에서의 레티클의 오차, 렌즈의 수차 또는 쇼트(칩)내의 노광량의 변동에 기인하는 선폭의 변동을 저감할 수 있다.
미리, 테스트 웨이퍼(WT) 위에 레지스트를 도포 처리하고, 테스트 웨이퍼(WT) 위에 레지스트가 도포 처리된 테스트 웨이퍼(WT)를 열처리하는 것에 의해 테스트 웨이퍼(WT) 위에 레지스트막을 형성한다. 다음에, 레지스트막이 형성된 테스트 웨이퍼(WT)를 노광하고, 그리고 가열부(60)에 의해 열처리한다. 그 후, 가열부(60)에 의해 열처리된 테스트 웨이퍼(WT)를 현상 처리함으로써, 테스트 웨이퍼(WT) 위에 레지스트 패턴을 형성한다.
그 후, 레지스트 패턴이 형성된 테스트 웨이퍼(WT)가 선폭 측정 장치(20)에 반송되어, 도 6에 도시하는 바와 같이 배치대(21)에 배치된다. 다음에, 테스트 웨이퍼(WT) 표면의 미리 정해진 부분에 광조사부(23)로부터 광이 조사되고, 그 반사광이 광검출부(24)에 의해 검출되며, 산출부(25)에서 테스트 웨이퍼(WT) 위의 레지스트 패턴의 선폭이 산출된다. 이 선폭 측정 장치(20)에서는, 광조사부(23) 및 광검출부(24)에 대하여 테스트 웨이퍼(WT)가 수평 이동된다. 그리고, 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)를 이용하여 설명한 바와 같이, 테스트 웨이퍼(WT)의 면내에 이차원적으로 배열하는 321칩에 대하여, (결여된 칩은 제외) 각각 9지점의 측정점(P1∼P9)에서, 선폭(CD)이 측정된다.
선폭 측정이 종료된 테스트 웨이퍼(WT)는, 카세트 스테이션(2)의 카세트(C)에 복귀된다. 그리고, 테스트 웨이퍼(WT)의 면내의 각 측정점에서의 선폭 측정 결과는, 본체 제어부(30)에 출력된다. 본체 제어부(30)에서는, 테스트 웨이퍼(WT)의 면내의 각 측정점에서의 선폭의 측정값(선폭 측정값(CD))의 분포를 얻는다.
테스트 웨이퍼(WT)의 면내의 각 측정점에서의 선폭의 측정값의 분포가 구해진 후, 본체 제어부(30)에서, 다음의 관계식(1)에 의해, 테스트 웨이퍼(WT)의 면내의 각 측정점에서의 온도 보정값(ΔT)이 산출된다.
ΔCD=M·ΔT……(1)
ΔCD는 선폭 측정값(CD)과, 미리 설정되어 있는 미리 정해진 목표 선폭(CDO)과의 차(CD-CDO)와 동일한 선폭 변화량이다. 또한 온도 보정값(ΔT)은, 보정전의 설정 온도(TO)와, 보정후의 설정 온도(T)와의 차(T-TO)와 동일하다. 또한 M은, 미리 구해진 선폭 변화량(ΔCD)과 온도 보정값(ΔT)과의 상관으로부터 작성된 온도 계수이다.
도 8에 일례를 도시하는 바와 같이, 예컨대 ArF 액침 노광용 등의 포지티브 레지스트는, 일반적으로 포스트 익스포져 온도가 상승함에 따라 선폭(CD)이 가늘어지는 경향을 갖는다. 도 8의 예에서는, 선폭 측정값(CD)(㎚)과, 보정전의 설정 온도(TO)(℃)와는, 감도를 -3.0 ㎚/℃로 하는 대략 직선 관계를 갖고 있다. 따라서, 본체 제어부(30)에서는, 관계식(1)을 이용하여, 각 측정점에서의 선폭 측정값(CD)으로부터 각 측정점에 대응하는 각 적외 LED(62)에서의 온도 보정값(ΔT)을 산출할 수 있다.
본 실시형태에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 돌기(81) 및 온도 센서(82)는 29지점 설치되어 있다. 이 경우에는, 상기한 바와 같이 하여 얻어진 각 측정점 데이터로부터 근사 곡선에 의해 목표 온도 분포를 구하고, 그 목표 온도 분포 중 29지점의 온도 센서(82)에 해당하는 측정점의 온도 보정값(ΔT)의 값을 이용하여, 29지점의 온도 센서(82)의 온도 설정값을 보정하도록 하여도 좋다. 이하에서는, 선폭 측정 장치(20)의 선폭(CD)의 측정 결과로부터 온도가 구해진 각 측정점 중, 일부의 측정점에서의 온도 보정값(ΔT)을 이용하여, 가열부(60)의 설정 온도(T)를 보정하는 예에 대해서 설명한다.
그 후, 각 온도 보정값(ΔT)의 정보가, 본체 제어부(30)로부터 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)의 제어부(110)에 출력된다. 그리고, 제어부(110)에서, 각 온도 보정값(ΔT)의 정보에 기초하여, 가열부(60)의 설정 온도를 보정하여, 새로운 설정 온도로 조정된다. 여기서 가열부(60)의 설정 온도란, 예컨대 온도 센서(82)에 의해 측정되는 온도가 그 온도에 근접하도록 제어되는 온도를 의미한다. 그리고, 보정(조정)된 설정 온도에 기초하여, 제어부(110)는, 예컨대 온도 센서(82)에 의해 측정되는 온도가 보정된 설정 온도가 되도록, 가열부(60)를 제어한다. 전술한 바와 같이, 온도 센서(82)가 돌기(81)에 설치되는 것에 의해, 웨이퍼(W)의 온도를 보다 웨이퍼(W)에 가까운 위치에서 측정할 수 있기 때문에, 제어부(110)가 가열부(60)를 제어할 때의, 웨이퍼(W)의 온도를 보다 정밀도 좋게 제어할 수 있다.
또한, 제어부(110)가, 온도 센서(82)에 의해 측정되는 온도가 보정된 설정 온도가 되도록, 가열부(60)를 제어할 때는, 온도 센서(82)의 수를 더 늘리는 것에 의해, 더 정밀도 좋게 온도 설정값을 보정할 수 있다.
또한, 배치부(80)에 설치된 온도 센서(82)와는 별도로, 예컨대 모듈 기판(61)에 웨이퍼(W)의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 설치하고, 그 온도 센서에 의해 측정되는 온도가 보정된 설정 온도가 되도록, 가열부(60)를 제어하도록 하여도 좋다.
또한, 모듈 기판(61)에, 적외 LED(62)의 배열 간격과 대략 같은 배열 간격으로, 온도 센서를 설치하여도 좋다. 또는 미리 각 적외 LED(62)의 전압 전류 특성의 온도 의존성을 취득해 두고, 제어부(110)가, 각 적외 LED(62)의 전압 전류 특성으로부터 가열 처리중인 온도를 산출하도록 하여도 좋다. 이와 같이, 적외 LED(62)의 배열 간격과 대략 같은 배열 간격으로 온도 센서를 설치하는 것에 의해, 적외 LED(62)와 대략 동일한 공간 분해능으로, 웨이퍼(W)의 온도를 균일화할 수도 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 제품 웨이퍼(W)를 열처리할 때에, 미리 테스트 웨이퍼(WT)에 대해 구해진 온도 보정값에 기초하여, 가열부(60)의 설정 온도를 보정하는 예에 대해서 설명하였다. 그러나, 뒤의 제품 웨이퍼(W)를 열처리할 때에, 처음의 제품 웨이퍼(W)에 대해서 구해진 온도 보정값에 기초하여, 가열부(60)의 설정 온도를 보정하여도 좋다.
한편, 도 9 내지 도 11을 참조하여, 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)에서, 가열부가, 이차원적으로 배열되어 있는, 웨이퍼(W)를 가열하는 복수의 가열 소자를 구비하지 않는 경우에 대해서, 비교예로서 설명한다.
도 9 및 도 10은, 각각 비교예에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치를 도시하는 개략 정면도 및 개략 평면도이다. 도 11은 비교예에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치의 열판의 개략 구성을 도시하는 평면도이다.
비교예에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)는, 도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 케이스(200) 안에, 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 가열부(260)와, 웨이퍼(W)를 냉각 처리하는 냉각부(290)를 구비하고 있다.
가열부(260)는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 상측에 위치하여 상하 이동 가능한 덮개(240)와, 하측에 위치하여 그 덮개(240)와 일체가 되어 처리실(S)을 형성하는 수용부(250)를 구비하고 있다.
덮개(240)의 천정부 중앙에는, 배기관(241)이 접속되어 있어, 처리실(S) 안의 분위기를, 배기관(241)을 통해 도시하지 않는 배기부에 의해 배기할 수 있다.
또한, 비교예에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)에서는, 이차원적으로 배열되어 있는 복수의 가열 소자를 구비하는 가열부 대신에, 열판(261)을 갖는다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 열판(261)은, 복수, 예컨대 6개의 열판 영역(J1, J2, J3, J4, J5, J6)으로 구획되어 있다. 열판 영역(J1∼J6)은, 예컨대 평면에서 봤을 때 부채 형상으로 열판(261)을 6등분하도록 구획되어 있다.
열판(261)의 각 열판 영역(J1∼J6)에는, 급전에 의해 발열하는 히터(262)가 개별로 내장되어, 열판 영역(J1∼J6)마다 가열할 수 있다. 각 열판 영역(J1∼J6)의 히터(262)의 발열량은, 예컨대 제어부(310)에 의해 조정되어 있다. 또한, 제어부(310)는, 본체 제어부(330)와 접속되어 있다.
냉각부(290)에는, 웨이퍼(W)를 배치하여 냉각하는 냉각판(291)이 설치되어 있다. 냉각판(291)은, 예컨대 도 10에 도시하는 바와 같이 대략 사각형의 평판 형상을 가지며, 열판(261)측의 단부면이 외측으로 볼록한 원호형으로 만곡되어 있다. 냉각판(291)의 내부에는, 예컨대 펠티에 소자 등의 냉각 부재(292)가 내장되어 있고, 냉각판(291)을 미리 정해진 설정 온도로 조정할 수 있는 것은 본 실시형태와 마찬가지이다.
냉각판(291)은, 열판(261)측을 향해 연장하는 레일(293)에 부착되어 있다. 냉각판(291)은, 구동부(294)에 의해 레일(293) 위를 이동하여, 열판(261)의 위쪽까지 이동할 수 있다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 냉각판(291)을 사이에 둔 케이스(200)의 양 측벽에는, 웨이퍼(W)를 반입출하기 위한 반입출구(201)가 형성되어 있다.
또한, 냉각판(291)에는, X 방향을 따른 2개의 슬릿(300)이 형성되어 있다. 이 슬릿(300)에 의해, 가열부(260)측으로 이동한 냉각판(291)과 열판(261) 위에 돌출된 승강핀(301)과의 간섭이 방지된다. 승강핀(301)은, 승강 구동 기구(302)에 의해 승강 구동된다. 또한, 냉각판(291)의 아래쪽에는, 승강핀(303)이 설치되어 있다. 승강핀(303)은, 승강 구동 기구(304)에 의해 승강 구동된다. 승강핀(303)은, 냉각판(291)의 아래쪽으로부터 상승하여, 슬릿(300)을 통과하여 냉각판(291)의 위쪽으로 돌출할 수 있다.
비교예에서는, 각 열판 영역(J1∼J6)내에서는, 히터(262)의 발열량을 각 영역내에서 더 분할하여 조정할 수 없다. 이 때문에, 본 실시형태에서 설명한 바와 같이, 온도 센서가 29지점 설치되어 있어도, 그 온도 센서에 의해 계측한 온도 분포를 보정하도록, 각 열판 영역(J1∼J6)의 히터(262)의 발열량을 조정할 수 없다. 따라서, 선폭 측정 장치의 선폭의 측정 결과로부터 온도가 구해진 각 측정점의 온도 보정값을 이용하여, 온도 센서의 온도 설정값을 보정할 수 없어, 웨이퍼(W)의 면내에서의 선폭의 변동을 저감시킬 수 없다.
또한, 비교예에서는, 각 열판 영역(J1∼J6)내에서, 열판(261)의 온도를 안정화하기 위해, 포스트 익스포져 베이킹을 행하기 전에, 미리 히터(262)에 급전하여, 설정 온도에 도달시켜 두어야 한다. 이 때문에 열판(261)에 웨이퍼(W)가 배치되어 있을 때도, 열판(261)에 웨이퍼(W)가 배치되어 있지 않을 때도, 히터(262)에 급전하여, 항상 100℃ 정도까지 가열해 두어야 하여, 히터(262)에 대기 전력을 공급해야 한다.
또한, 비교예에서는, 냉각부(290)가 가열부(260)에 인접하여 설치되어 있다. 이 때문에 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)의 케이스(200)의 설치 면적(풋프린트)은, 가열부(260)의 설치 면적(풋프린트)과 냉각부(290)의 설치 면적(풋프린트)의 총합이 된다.
한편, 본 실시형태에서는, 가열부(60)는, 작은 가열 소자(62)를 다수 배치하고 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 선폭 측정 장치(20)가 선폭(CD)을 측정한 웨이퍼(W)의 면내의 복수의 측정점에서의 온도 보정값(ΔT)을 이용할 수 있다. 따라서, 29지점 모두의 온도 센서(82)의 온도 설정값을 보다 정밀도 좋게 보정할 수 있어, 웨이퍼(W)의 면내에서의 선폭의 변동을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 웨이퍼(W)에 적외선을 조사하여 가열하기 때문에, 가열부(60)의 각 가열 소자(62)에는, 포스트 익스포져 베이킹을 행하는 동안만, 급전하도록 운용하는 것이 가능하다. 이 때문에 배치부(80)에 웨이퍼(W)가 배치되어 있지 않을 때는, 가열부(60)에 급전할 필요가 없고, 대기 전력을 공급할 필요가 없다. 따라서, 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)에서의 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 가열부(60)의 아래쪽에 냉각부(90)가 설치되어 있다. 이 때문에 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)의 설치 면적(풋프린트)은, 가열부(60)의 설치 면적(풋프린트) 분만큼 있으면 되고, 냉각부(90) 단독의 설치 면적(풋프린트)이 불필요하다.
구체적으로, 선폭 목표값이 83.9 ㎚인 레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼(W)에 대해서, 온도 보정 전후로 웨이퍼(W)의 면내에서 선폭(CD)의 변동(3σ)이 어느 정도 저감될지, 상기한 본 실시형태와 비교예를 행하여 비교하였다. 본 실시형태에 따른 방법에서는, 3σ가 온도 보정전의 1.81 ㎚에서 0.27 ㎚로 저감하였다. 한편, 비교예에서는, 3σ가 온도 보정 전의 1.81 ㎚에서 1.61 ㎚로 밖에 저감하지 않았다. 따라서, 본 실시형태에 따른 열처리 장치 및 열처리 방법을 이용하여 온도를 보정하는 것에 의해, 웨이퍼(W)의 면내에서의 선폭(CD)의 변동을 저감할 수 있다.
이상, 본 실시형태에 의하면, 앞의 기판의 면내에서의 레지스트 패턴의 선폭의 측정값에 기초하여, 그 기판의 면내에서의 온도 보정값을 구하고, 뒤의 기판을 열처리할 때에, 그 온도 보정값에 기초하여, 가열부의 설정 온도를 보정한다. 따라서, 기판을 열처리하는 열처리 장치 및 그 열처리 장치에서의 열처리 방법에서, 기판의 면내에서의 선폭의 변동을 저감할 수 있어, 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한 본 실시형태에 의하면, 가열부의 아래쪽에 냉각부가 설치되어 있다. 따라서, 냉각부를, 평면에서 봤을 때 가열부와 다른 위치에 냉각판을 설치할 필요가 없다. 따라서, 레지스트 도포 현상 처리 시스템의 풋프린트를 저감할 수 있다.
(제1 실시형태의 제1 변형예)
다음에, 도 12를 참조하여, 제1 실시형태의 제1 변형예에 따른 열처리 장치 및 열처리 방법에 대해서 설명한다.
본 변형예에 따른 열처리 장치 및 열처리 방법은, 웨이퍼의 면내 복수의 측정점에서의 레지스트 패턴의 선폭의 측정값을 평균한 평균값에 기초하여, 온도 보정값을 구하는 점에서, 제1 실시형태에 따른 열처리 장치 및 열처리 방법과 상위하다.
도 12는, 웨이퍼 위에 배열하도록 형성되는 복수의 칩의 배치와, 웨이퍼 위에 형성된 레지스트 패턴의 선폭(CD)을 측정하는 측정점과의 관계를 도시하는 평면도이다. 또한, 이하에서는, 앞에 설명한 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략하는 경우가 있다(이하의 변형예 및 실시형태에서도 같음).
본 변형예에서도, 도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이, 예컨대 12인치 사이즈의 웨이퍼(W)에, 세로 15 ㎜×가로 15 ㎜의 정사각형의 칩 사이즈를 갖는 칩(CH)이 형성되는 경우에 대해서 설명한다. 또한, 본 변형예에서도, 그 1칩(CH)의 영역 내에서, 도 12의 (b)에 도시하는 바와 같이, 세로 3지점×가로 3지점=9지점을, 선폭(CD)을 측정하는 측정점으로 한다. 즉, 선폭(CD)을 측정하는 측정점은, 세로 5 ㎜, 가로 5 ㎜의 배열 간격으로 이차원적으로 배열한다.
그러나, 본 변형예에서는, 제어부(110)가 가열부(60)에 의해 어느 웨이퍼(W)를 열처리하는 제어 공정을 행할 때에, 칩(CH)내의, 예컨대 9개의 측정점(P1∼P9)에서의 선폭(CD)의 측정값을 평균한 평균값(CDAve)을 이용한다. 그리고, 선폭(CDAve)을, 그 칩(CH)에서의 측정점의 대표점, 예컨대 측정점 P5에서의 선폭으로 간주하게 된다.
또한, 시간상 칩내 복수 지점의 측정이 곤란한 경우는, 대표하여 1지점, 예컨대 P5만을 측정함으로써, 상기 칩의 대표값으로 간주하는 것도 가능하다.
테스트 웨이퍼(WT)의 각 칩(CH)에서의 선폭의 평균값(CDAve)이 구해진 후, 본체 제어부(30)에서, 전술한 관계식(1)에 의해, 테스트 웨이퍼(WT)의 각 칩(CH)에서의 온도 보정값(ΔT)이 산출된다. 그 후, 각 온도 보정값(ΔT)의 정보가, 본체 제어부(30)로부터 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)의 제어부(110)에 출력된다. 그리고 제어부(110)에 있어서, 각 온도 보정값(ΔT)의 정보에 기초하여, 가열부(60)의 설정 온도를 보정하여, 새로운 설정 온도로 조정된다.
도 7을 이용하여 설명한 어느 칩(CH)내의 각 측정점(P1∼P9)에서의 선폭(CD1∼CD9)은, 어느 칩(CH)에서의 측정값의 평균값(CDAve)의 성분과, 어느 칩(CH)내에서의 측정값의 평균값(CDAve)의 차(D1∼D9)의 성분으로 나눌 수 있다. 즉, CD1=CDAve+D1, CD2=CDAve+D2, …CD9=CDAve+D9가 된다. 이 중, 평균값의 성분(CDAve)의 칩(CH) 사이에서의 변동은, 주로 웨이퍼(W)의 면내에서의 노광량 또는 포스트 익스포져 베이킹의 온도의 변동에 기인한다. 또한, 차의 성분(D1∼D9)의 칩(CH)내에서의 변동은, 주로 노광시에서의 레티클의 오차, 렌즈의 수차 또는 쇼트(칩)(CH)내의 노광량의 변동에 기인한다.
따라서, 본 변형예에서, 칩(CH)내의 각 측정점(P1∼P9)에서의 선폭(CD1∼CD9)을 평균값(CDAve)으로 대표하여 나타내는 경우라도, 웨이퍼(W)의 면내에서의 노광량 또는 포스트 익스포져 베이킹의 온도의 변동을 나타낼 수 있다.
본 변형예에서는, 모든 선폭의 측정점에서의 측정값을 이용하지 않고, 테스트 웨이퍼(WT)의 모든 측정점에서의 온도 보정값은 산출하지 않는다. 예컨대 1칩내에서의 측정점의 선폭의 평균값을 이용한다. 그러나, 본 변형예와 같이 칩(CH)의 배열 간격이 온도 센서의 배열 간격보다 작을 때는, 웨이퍼(W)의 면내에서의 온도를, 또한 충분한 공간 분해능으로 균일화할 수 있다.
구체적으로, 선폭 목표값이 83.9 ㎚인 레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼(W)에 대해서, 온도 보정의 전후로 웨이퍼(W)의 면내에서 선폭(CD)의 변동(3σ)이 어느 정도 저감될지, 본 변형예와 제1 실시형태에서 전술한 비교예를 비교하였다. 본 변형예에 따른 방법에서는, 3σ가 온도 보정전의 1.81 ㎚에서 1.26 ㎚로 저감하였다. 한편, 비교예에서는, 3σ가 온도 보정전의 1.81 ㎚에서 1.61 ㎚로 밖에 저감하지 않았다.
따라서, 본 변형예에서도, 제1 실시형태와 마찬가지로 웨이퍼의 면내에서의 선폭의 변동을 저감할 수 있어, 선폭 측정 장치의 제어부 및 포스트 익스포져 베이킹 장치의 제어부에서의 처리량을 저감할 수 있다. 따라서, 장치 비용 및 소비 전력을 저감할 수 있다.
(제1 실시형태의 제2 변형예)
다음에, 도 13을 참조하여, 제1 실시형태의 제2 변형예에 따른 열처리 장치 및 열처리 방법에 대해서 설명한다.
본 변형예에 따른 열처리 장치 및 열처리 방법은, 웨이퍼의 중심측보다 둘레 가장자리측에서 미세하게 온도 제어하는 점에서, 제1 실시형태에 따른 열처리 장치 및 열처리 방법과 상위한다.
또한, 본 변형예에서는, 웨이퍼의 중심측보다 둘레 가장자리측에서, 보다 작은 간격으로 온도 센서를 갖는 돌기를 설치하는 것이어도 좋다. 또한 웨이퍼의 중심측보다 둘레 가장자리측에서, 보다 작은 간격으로 선폭을 측정하는 것이어도 좋다. 또는 웨이퍼의 중심측보다 웨이퍼의 둘레 가장자리측에서, 보다 작은 간격으로 복수의 가열 소자를 설치하는 것이어도 좋다. 여기서는, 이들을 대표하여, 웨이퍼의 중심측보다 둘레 가장자리측에서, 보다 작은 간격으로 온도 센서를 갖는 돌기를 설치하는 경우에 대해서 설명한다.
도 13은, 본 변형예에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치의 덮개를 벗겼을 때의 개략 평면도이다. 단, 도 13에서는, 도시를 용이하게 하기 위해, 적외 LED(62) 및 관통 구멍(63)의 도시를 생략하고 있다.
본 변형예에서는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중심측보다 둘레 가장자리측, 특히 외주 부근에서, 온도 센서(82)를 구비한 돌기(81)를 작은 간격으로 배치하여 설치하고 있다.
본 변형예에서도, 가열부(60)에 의해 제품 웨이퍼(W)를 열처리하는 제어 공정을 행할 때에, 테스트 웨이퍼(WT)의 면내의 측정점에서의 선폭의 측정값에 기초하여, 본체 제어부(30)에 있어서, 전술한 관계식(1)에 의해, 각 측정점에서의 온도 보정값(ΔT)이 산출된다. 그 후, 각 온도 보정값(ΔT)의 정보가, 본체 제어부(30)로부터 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)의 제어부(110)에 출력된다. 그리고, 제어부(110)에서, 각 온도 보정값(ΔT)의 정보에 기초하여, 가열부(60)의 설정 온도를 보정하여, 새로운 설정 온도로 조정된다. 그리고, 보정(조정)된 설정 온도에 기초하여, 제어부(110)는 온도 센서(82)에 의해 측정되는 온도가 보정된 설정 온도가 되도록, 가열부(60)를 제어한다.
이 때, 웨이퍼(W)의 중심측보다 둘레 가장자리측에서, 보다 작은 간격으로 온도 센서(82)[돌기(81)]가 설치되어 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리측에서, 포스트 익스포져 베이킹을 행할 때의 웨이퍼(W)의 온도 분포를 보다 정밀도 좋게 제어할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리측에서도, 웨이퍼(W)의 중심측과 마찬가지로, 선폭(CD)의 폭 치수의 변동을 저감할 수 있다.
구체적으로, 선폭 목표값이 83.9 ㎚인 레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼(W)에 대해서, 온도 보정의 전후로 웨이퍼(W)의 면내에서 선폭(CD)의 변동(3σ)이 어느 정도 저감될지, 본 변형예와 제1 실시형태에서 전술한 비교예를 비교하였다. 본 변형예에 따른 방법에서는, 3σ가 온도 보정전의 3.89 ㎚에서 0.63 ㎚로 저감되었다. 한편, 비교예에서는, 3σ가 온도 보정전의 3.89 ㎚에서 2.42 ㎚로 밖에 저감되지 않았다. 따라서, 웨이퍼(W)의 면내에서의 선폭의 변동을 더 저감할 수 있다.
(제2 실시형태)
다음에, 도 14 및 도 15를 참조하여, 제2 실시형태에 따른 열처리 장치 및 열처리 방법에 대해서 설명한다.
본 실시형태에 따른 열처리 장치 및 열처리 방법은, 가열부가, 복수의 발광 소자와 웨이퍼 사이에, 발광 소자가 발광하는 적외선을 투과 또는 차단하는 복수의 액정 소자를 구비하는 점에서, 제1 실시형태에 따른 열처리 장치 및 열처리 방법과 상위한다.
도 14는, 본 실시형태에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치를 도시하는 개략정면도이다. 도 15는, 본 실시형태에 따른 포스트 익스포져 베이킹 장치의 덮개를 벗겼을 때의 개략 평면도이다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)가, 덮개(40), 수용부(50), 가열부(60a), 배치부(80a), 승강핀(100) 및 제어부(110)를 갖는 것은, 제1 실시형태와 마찬가지이다. 또한 덮개(40), 수용부(50), 승강핀(100) 및 제어부(110)는 제1 실시형태와 같다.
한편, 가열부(60a)는, 발광 소자(62)와 웨이퍼(W) 사이에 복수의 액정 소자(72)로 이루어지는 액정 패널(70)을 구비한다. 또한 배치부(80a)는, 가열부(60a)의 액정 패널(70)로부터 위쪽으로 돌출되어 설치된다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 가열부(60a)는, 복수의 발광 소자(62)와 웨이퍼(W) 사이에, 액정 패널(70)을 갖는다. 액정 패널(70)은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 모듈 기판(71) 위에, 대략 동일 평면 위에, 대략 격자형으로, 이차원적으로 배열되어 있는 액정 소자(픽셀)(72)를 구비한다. 각 액정 소자(72)는, 발광 소자(62)가 발광하는 적외선을 액정 소자(픽셀)(72)마다 제어 가능하게 투과 또는 차단한다. 또한, 제어부(110)는, 어떤 웨이퍼(W)를 열처리하는 제어 공정을 행할 때에, 각각의 액정 소자(픽셀)(72)를 적외선이 투과하는 투과율을 제어한다.
도 15에 도시하는 바와 같이, 배치부(80a)는, 가열부(60a)의 액정 패널(70)로부터 위쪽으로 돌출되어 설치되는 복수의 돌기(81)이다. 웨이퍼(W)는, 복수의 돌기(81)에 유지되도록, 배치된다. 웨이퍼(W)를 복수의 돌기(81)에 의해 유지함으로써, 배치부(80a)는, 액정 소자(72)가 배열되어 있는 액정 패널(70)을 포함하는 가열부(60a)의 상단으로부터, 미리 정해진 거리만큼 위쪽으로 격리하여 웨이퍼(W)를 유지할 수 있다. 이것에 의해, 웨이퍼(W)의 하면과 가열부(60a) 사이에 공간을 형성할 수 있다. 공간을 형성하는 것에 의해, 가열부(60a) 위에 먼지가 부착되어 있던 경우라도, 그 먼지가 웨이퍼(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 또한 적외 LED(62)에 의해 가열된 웨이퍼(W)에 의해, 적외 LED(62) 자신이 가열되어 손상을 받는 것을 방지할 수 있다.
복수의 돌기(81)에는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 배치되어 있는 웨이퍼(W)의 온도를 측정하는 온도 센서(82)가 설치되어 있다. 온도 센서(82)가 설치되는 것에 의해, 웨이퍼(W)의 온도를 보다 웨이퍼(W)에 가까운 위치에서 측정할 수 있다.
본 실시형태에서는, 액정 패널(70)로서, 액정 소자(72)의 1 픽셀의 사이즈가 약 0.2 ㎜인 것을 이용할 수 있다. 또한 전술한 바와 같이, 적외 LED(62)로서, 직경이 5 ㎜ 정도의 것이, 대략 격자형으로 규칙적으로, 간극 없이 배열되어 있다. 즉, 액정 소자(72)의 간격은, 발광 소자(62)의 간격보다 작다. 이러한 때는, 발광 소자(62)와 웨이퍼(W) 사이에 액정 패널(70)을 구비하는 것에 의해, 웨이퍼(W)의 면내에서의 온도의 분포를 보다 미세하게 제어할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서도, 제1 실시형태의 제1 변형예에서 설명한 바와 같이, 어느 칩(CH)내에서의 선폭의 측정값의 평균값(CDAve)에 기초하여, 그 칩(CH)내에서의 온도 보정값(ΔT)을 구하여도 좋다. 또한 본 실시형태에서도, 제1 실시형태의 제2 변형예에서 설명한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중심측보다 둘레 가장자리측에서, 미세하게 온도 제어되어도 좋다.
(제3 실시 형태)
다음에, 도 16을 참조하여, 제3 실시형태에 따른 도포 현상 처리 시스템 및 도포 현상 처리 방법에 대해서 설명한다.
본 실시형태에 따른 도포 현상 처리 시스템 및 도포 현상 처리 방법은, 노광된 웨이퍼의 칩이 배열되는 방향과, 가열 소자가 배열되어 있는 방향이 대략 평행하게 되도록, 위치 맞춤을 행하는 얼라인먼트 장치를 갖는 점에서, 제1 실시형태와 상위한다.
도 16은, 본 실시형태에 따른 도포 현상 처리 시스템 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 16에 도시하는 바와 같이, 도포 현상 처리 시스템(1a)이, 카세트 스테이션(2), 처리 스테이션(3), 인터페이스 스테이션(4)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있는 것은, 제1 실시형태와 같다. 또한 카세트 스테이션(2) 및 인터페이스 스테이션(4)도, 제1 실시형태와 마찬가지이다. 또한, 처리 스테이션(3)도, 이하에 설명하는 트랜지션 장치(TRS) 이외의 부분은, 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)도 포함하여, 제1 실시형태와 같다.
한편, 처리 스테이션(3)의 인터페이스 스테이션(4)측에 설치된 트랜지션 장치(TRS)는, 웨이퍼(W)를 위치 맞춤시키는 얼라인먼트 공정을 행하기 위한 기능을 갖는다. 각 웨이퍼(W)에는, 위치 맞춤을 하기 위한 기준으로서, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리의 일부를 직선적으로 절단한, 소위 오리엔테이션 플랫(WF)으로 지칭되는 절결부(cut-out)나, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리의 일부를 오목하게 한, 소위 노치(WN)로 지칭되는 절결부가 형성되어 있다. 따라서, 웨이퍼(W)에 형성된 작은 절결(노치)을 기준으로 하여 위치 맞춤을 행하는 노치 얼라인먼트 처리하기 위한 기능이어도 좋다. 이하에서는, 노치(WN)를 갖는 웨이퍼(W)에 대해서, 절결부(WN)의 위치 맞춤을 행하는 노치 얼라인먼트 처리하는 예에 대해서, 설명한다.
또한, 본 실시형태에 따른 트랜지션 장치(TRS)는, 본 발명에서의 얼라인먼트 장치에 상당한다. 또한, 본 실시형태에서 위치 맞춤을 행하는 공정은, 본 발명에서의 얼라인먼트 공정에 상당한다.
도 16에 도시하는 바와 같이, 트랜지션 장치(TRS)는, 회전 배치대(120)와, 회전 배치대(120)에 배치된 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리를, 예컨대 상하로 사이에 두도록 대향하여 배치된 광학 수단(121)을 구비하고 있다. 트랜지션 장치(TRS)는, 회전 배치대(120) 위에서 웨이퍼(W)를 회전시켜, 광학 수단(121)에 의해 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리의 둘레 가장자리 형상(프로파일)에 관한 정보를 획득한다. 그리고, 획득된 정보에 기초하여, 웨이퍼(W)의 회전 배치대(120)의 회전 중심으로부터의 편심량 및 편심 방향을 구하여 위치 맞춤을 한다. 이어서, 새로 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리의 둘레 가장자리 형상에 관한 정보를 획득하고, 그 정보로부터 웨이퍼(W)의 절결부(WN)의 방향을 구한다. 그리고, 회전 배치대(120)를 미리 정해진 양으로 회전시켜, 제1 반송 장치(9)에 대하여 웨이퍼(W)의 절결부(WN)의 방향의 위치 맞춤을 행한다.
이상과 같이 구성된 도포 현상 처리 시스템(1a)에서의 웨이퍼(W)의 도포 현상 처리 프로세스와, 웨이퍼(W)의 면내의 선폭 측정 프로세스는, 다음과 같이 행해진다.
우선, 도 1에 도시하는 웨이퍼 반송체(7)에 의해, 카세트 배치대(5) 위의 카세트(C) 안에서 제품용 웨이퍼(Wn)(n은, 1 이상의 자연수)가 하나씩 취출되어, 인터페이스 스테이션(4)의 웨이퍼 반송체(11)에 의해 도시하지 않는 노광 장치에 반송되고, 노광된다. 여기까지의 각 공정은, 제1 실시형태와 마찬가지로 할 수 있다.
한편, 노광 처리가 종료된 웨이퍼(Wn)는, 웨이퍼 반송체(11)에 의해 인터페이스 스테이션(4)측의 트랜지션 장치(TRS)에 전달된다. 트랜지션 장치(TRS)에 전달된 웨이퍼(Wn)는, 절결부(WN)를 기준으로 하여 위치 맞춤된다(얼라인먼트 공정). 위치 맞춤(얼라인먼트 공정)이 종료된 웨이퍼(Wn)는, 제1 반송 장치(9)에 의해, 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)에 반송되어, 포스트 익스포져 베이킹이 실시된다.
그 후, 고정밀도 온도 조절 장치(CPL)에 반송되어 온도 조절된 후, 웨이퍼 반송체(7)에 의해 카세트(C)에 복귀될 때까지는, 제1 실시형태와 마찬가지로 할 수 있다.
도 7을 이용하여 설명한 바와 같이, 웨이퍼(W) 위에 형성된 칩(CH)은, 통상 격자형으로 나열되어 있다. 웨이퍼(W)의 면내에서의 레지스트 패턴의 선폭의 변동을 저감시키기 위해서는, 격자형으로 배열되는 칩(CH)의 배열 방향을, 도 5를 이용하여 설명한, 격자형으로 배열되어 있는 적외 LED(62)의 배열 방향에 대략 평행하게 되도록, 가지런하게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 노광이 종료된 웨이퍼(W)를 그대로 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)에 넣은 경우, 칩(CH)의 배열 방향이 적외 LED(62)의 배열 방향과 평행하게 되어 있지 않다.
본 실시형태에서는, 트랜지션 장치(TRS)에 설치된, 회전 배치대(120) 및 광학 수단(121)을 이용한 얼라인먼트 기능에 의해, 웨이퍼(W)의 절결부(WN)의 방향을 위치 맞춤한 후에, 포스트 익스포져 베이킹 장치(PEB)에 넣고, 열처리한다. 이것에 의해, 웨이퍼(W)에 형성되는 칩(CH)의 배열 방향을, 적외 LED(62)의 배열 방향에 대략 평행하게 되도록, 가지런하게 할 수 있어, 각 칩(CH) 사이에서의 온도의 변동을 더 저감할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 기술했지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 특허청구범위내에 기재된 본 발명의 요지의 범위내에서, 여러 가지의 변형·변경이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 열처리 장치는, 도포 현상 처리 시스템뿐만 아니라, 성막 장치, 에칭 장치, 그 외의 각종 장치에 적용하는 것이 가능하다. 또한 본 발명은, 반도체 기판, 유리 기판, 그 외의 각종 기판을 반송하는 공정을 포함하는 장치에 적용하는 것이 가능하다.
1: 도포 현상 처리 시스템, 20: 선폭 측정 장치, 30: 본체 제어부, 60: 가열부, 62: 발광 다이오드(적외 LED), 70: 액정 패널, 72: 액정 소자, 80: 배치부, 81: 돌기, 82:　온도 센서, 90: 냉각부, 110: 제어부, PEB: 포스트 익스포져 베이킹 장치, TRS: 트랜지션 장치

Claims (22)

  1. 기판 위에 레지스트막이 형성된 상기 기판을 노광한 후, 현상 처리함으로써 상기 기판 위에 레지스트 패턴을 형성하기 위해, 노광된 상기 기판을 현상 처리하기 전에 열처리하는 열처리 장치에서,
    이차원적으로 배열되어 있는 복수의 가열 소자를 포함하여, 노광된 상기 기판을 열처리하는 가열부와,
    상기 가열부의 위쪽에 설치되고, 상기 기판이 배치되는 배치부와,
    상기 가열부에 의해 하나의 기판을 열처리할 때에, 미리 상기 가열부에 의해 열처리한 후, 현상 처리함으로써 상기 레지스트 패턴이 형성된 다른 기판에서의 상기 레지스트 패턴의 선폭의 측정값으로부터 구해진 온도 보정값에 기초하여, 상기 가열부의 설정 온도를 보정하고, 보정된 상기 설정 온도에 기초하여, 상기 가열부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 열처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가열 소자는 적외선을 발광하는 발광 소자이고,
    상기 제어부는, 상기 하나의 기판을 열처리할 때에, 각각의 상기 발광 소자로부터 상기 기판에 도달하는 광량을 제어하는 것인 열처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 발광 소자는 발광 다이오드인 것인 열처리 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 가열부는, 상기 발광 소자와 상기 기판 사이에서 이차원적으로 배열된, 상기 발광 소자가 발광하는 적외선을 투과 또는 차단하는 복수의 액정 소자를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 하나의 기판을 열처리할 때에, 상기 적외선이 각각의 상기 액정 소자를 투과하는 투과율을 제어하는 것인 열처리 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배치부는, 상기 가열부로부터 위쪽으로 돌출되어 설치되고, 배치되는 상기 기판을 상기 가열부의 상단으로부터 미리 정해진 거리만큼 위쪽으로 격리하여 유지하는 복수의 돌기를 포함하는 것인 열처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 복수의 돌기에 설치되고, 배치되어 있는 상기 기판의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하는 열처리 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열부의 아래쪽에 설치되고, 상기 기판 또는 상기 가열부를 냉각하는 냉각부를 포함하는 열처리 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은, 상기 기판 위에 복수의 칩이 배열되도록 형성되는 것이고,
    상기 복수의 가열 소자의 배열 간격은, 상기 복수의 칩의 배열 간격보다 작은 것인 열처리 장치.
  9. 기판 위에 레지스트를 도포 처리하고, 상기 기판 위에 상기 레지스트가 도포 처리된 상기 기판을 열처리하는 것에 의해 상기 기판 위에 레지스트막을 형성하며, 상기 레지스트막이 형성된 상기 기판을 노광한 후, 현상 처리함으로써, 상기 기판 위에 레지스트 패턴을 형성하는 도포 현상 처리 시스템에 있어서,
    노광된 상기 기판을, 현상 처리하기 전에 열처리하는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 열처리 장치와,
    상기 레지스트 패턴의 선폭을 측정하는 선폭 측정 장치
    를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 가열부에 의해 상기 하나의 기판을 열처리할 때에, 미리 상기 선폭 측정 장치가 측정한, 상기 다른 기판에서의 상기 선폭의 측정값으로부터 구해진 상기 온도 보정값에 기초하여, 상기 설정 온도를 보정하는 것인 도포 현상 처리 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 기판은, 상기 기판 위에 복수의 칩이 배열되도록 형성되는 것이고,
    노광된 상기 기판이 상기 배치부에 배치될 때에, 상기 복수의 칩이 배열되는 방향과, 상기 복수의 가열 소자가 배열되어 있는 방향이 평행하게 되도록, 위치 맞춤을 행하는 얼라인먼트 장치를 포함하는 것인 도포 현상 처리 시스템.
  11. 이차원적으로 배열되어 있는 복수의 가열 소자를 포함하여, 기판을 열처리하는 가열부와, 상기 가열부의 위쪽에 설치된, 상기 기판이 배치되는 배치부를 포함하는 열처리 장치에 의해, 기판 위에 레지스트막이 형성된 상기 기판을 노광한 후, 현상 처리함으로써 상기 기판 위에 레지스트 패턴을 형성하기 위해, 노광된 상기 기판을, 현상 처리하기 전에 열처리하는 열처리 방법으로서,
    상기 가열부에 의해 하나의 기판을 열처리할 때에, 미리 상기 가열부에 의해 열처리한 후, 현상 처리함으로써 상기 레지스트 패턴이 형성된 다른 기판에서의 상기 레지스트 패턴의 선폭의 측정값으로부터 구해진 온도 보정값에 기초하여, 상기 가열부의 설정 온도를 보정하고, 보정된 상기 설정 온도에 기초하여, 상기 가열부를 제어하는 제어 공정을 포함하는 열처리 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 가열 소자는, 적외선을 발광하는 발광 소자이고,
    상기 제어 공정에서, 상기 하나의 기판을 열처리할 때에, 각각의 상기 발광 소자로부터 상기 기판에 도달하는 광량을 제어하는 것인 열처리 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 발광 소자는 발광 다이오드인 것인 열처리 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 가열부는, 상기 발광 소자와 상기 기판 사이에서 이차원적으로 배열되고, 상기 발광 소자가 발광하는 적외선을 투과 또는 차단하는 복수의 액정 소자를 포함하고,
    상기 제어 공정에서, 상기 하나의 기판을 열처리할 때에, 상기 적외선이 각각의 상기 액정 소자를 투과하는 투과율을 제어하는 것인 열처리 방법.
  15. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배치부는, 상기 가열부로부터 위쪽으로 돌출되어 설치되고, 배치되는 상기 기판을 상기 가열부의 상단으로부터 미리 정해진 거리만큼 위쪽으로 격리하여 유지하는 복수의 돌기를 포함하는 것인 열처리 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 열처리 장치는, 상기 복수의 돌기에 설치되고, 배치되어 있는 상기 기판의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하는 것인 열처리 방법.
  17. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열처리 장치는, 상기 가열부의 아래쪽에 설치되고, 상기 기판 또는 상기 가열부를 냉각하는 냉각부를 포함하는 것인 열처리 방법.
  18. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은, 상기 기판 위에 복수의 칩이 배열되도록 형성되는 것이고,
    상기 복수의 가열 소자의 배열 간격은, 상기 복수의 칩의 배열 간격보다 작은 것인 열처리 방법.
  19. 기판 위에 레지스트를 도포 처리하고, 상기 기판 위에 상기 레지스트가 도포 처리된 상기 기판을 열처리함으로써 상기 기판 위에 레지스트막을 형성하며, 상기 레지스트막이 형성된 상기 기판을 노광한 후, 현상 처리함으로써, 상기 기판 위에 레지스트 패턴을 형성하는 도포 현상 처리 방법에 있어서,
    제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 열처리 방법에 의해, 노광된 상기 기판을, 현상 처리하기 전에 열처리하는 열처리 공정과,
    상기 레지스트 패턴의 선폭을 측정하는 선폭 측정 공정
    을 포함하고,
    상기 제어 공정에서, 상기 가열부에 의해 상기 하나의 기판을 열처리할 때에, 미리 상기 선폭 측정 공정에 의해 측정한, 상기 다른 기판에서의 상기 선폭의 측정값으로부터 구해진 상기 온도 보정값에 기초하여, 상기 설정 온도를 보정하는 것인 도포 현상 처리 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 기판은, 상기 기판 위에 복수의 칩이 배열되도록 형성되는 것이고,
    노광된 상기 기판이 상기 배치부에 배치될 때에, 상기 복수의 칩이 배열되는 방향과, 상기 복수의 가열 소자가 배열되어 있는 방향이 평행하게 되도록, 위치 맞춤을 행하는 얼라인먼트 공정을 포함하는 도포 현상 처리 방법.
  21. 컴퓨터에 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 열처리 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  22. 컴퓨터에 제19항에 기재된 도포 현상 처리 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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