JP4666380B2 - 基板処理装置、基板処理方法、基板処理プログラム、及びその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 - Google Patents
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Description
さらに、フォトリソグラフィ工程後は、前記レジストパターンをマスクとして、ウエハ上の下地膜、例えば酸化膜を除去するエッチング処理が行われ、所定のパターンが形成される。
しかしながら、前記熱処理板の各加熱領域の温度調整を全て同じ設定温度で行うと、例えば各加熱領域の熱抵抗などの相違により、熱処理板上のウエハ面内の温度がばらつくことがある。このため、従来から、熱処理板の各加熱領域には、ウエハの面内温度を微調整するための温度補正値(オフセット値)が設定され、熱処理板の各加熱領域の設置温度には、熱処理温度を各温度補正値で補正したものが用いられている(特許文献1参照)。
しかしながら、フォトリソグラフィ工程後にレジストパターンの線幅(CD)やサイドウォールアングル(SWA)の均一なウエハが得られたとしても、その後のエッチング処理においてレジスト下の酸化膜が除去されると、(エッチング)ガス流量などのエッチング工程での処理条件のばらつきにより前記各加熱領域に対応したウエハ領域間でエッチング処理の進行度に差異が生じ、最終的なパターンの線幅(CD)やサイドウォールアングル(SWA)が不均一になるという問題があった。
尚、前記第一の熱処理装置及び第二の熱処理装置での加熱処理の条件は、少なくとも熱処理温度と、熱処理時間と、昇降温温度とを含むことが好ましい。
また、前記制御手段は、前記各基板領域のパターンのサイドウォールアングルが前記エッチング処理後に均一になるように、前記熱処理板の複数の加熱領域における加熱処理の条件設定を行うことが望ましい。
或いは、前記検査装置により、パターンのサイドウォールアングル及びパターンの線幅が検査測定され、前記制御部は、パターンの線幅が、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第一の熱処理装置での加熱処理の条件設定と、パターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第二の熱処理装置での加熱処理の条件設定とを実施することが望ましい。
或いは、前記検査装置により、パターンのサイドウォールアングル及びパターンの線幅が検査測定され、前記制御部は、パターンの線幅及びサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後の目標値に近似するように前記第一の熱処理装置及び前記第二の熱処理装置での加熱処理の条件設定を行うことが望ましい。
尚、前記第一の加熱処理及び第二の加熱処理の条件は、少なくとも熱処理温度と、熱処理時間と、昇降温温度とを含むことが好ましい。
或いは、前記測定検査するステップにおいて、パターンのサイドウォールアングル及びパターンの線幅が検査測定され、前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理での条件設定を行うステップにおいて、パターンの線幅が、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第一の加熱処理の条件設定と、パターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第二の加熱処理の条件設定とを実施することが望ましい。
或いは、前記測定検査するステップにおいて、パターンのサイドウォールアングル及びパターンの線幅が検査測定され、前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理での条件設定を行うステップにおいて、前記パターンの線幅及びパターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後の目標値に近似するように前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理の条件設定を行うことが望ましい。
また、前記した課題を解決するために、本発明にかかる基板処理プログラムは、前記基板処理装置において、前記基板処理方法をコンピュータに実行させることに特徴を有し、本発明にかかる基板処理プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録される。
図1のパターン形成装置1は、被処理基板である半導体ウエハへのレジスト液塗布、加熱処理、現像処理等を行う塗布現像装置100と、ウエハへの露光処理を行う露光装置200と、現像処理後に基板に対して所定のエッチング処理を行うエッチング装置300とを備える。
さらに、エッチング装置300によるエッチング処理後にパターン線幅(CD)やサイドウォールアングル(SWA)を測定検査する検査装置400を備え、前記各装置は、演算部(CPU)や記憶部(メモリ)を備える汎用コンピュータである制御部500により全体制御がなされる。
図1に示すように、塗布現像装置100は、例えば25枚のウエハWをカセット単位で外部から搬入出したり、カセットCに対してウエハWを搬入出したりするカセットステーション2と、フォトリソグラフィ工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各処理ユニットを多段に配置している処理ステーション3と、この処理ステーション3に隣接して設けられ、露光装置200との間でウエハWの受け渡しをするインターフェイス部4とを一体に接続した構成を有している。
処理ステーション3において、図1中の下側に、カセットステーション2側から第1の処理装置群G1、第2の処理装置群G2が順に配置されている。また、図1中の上側に、カセットステーション2側から第3の処理装置群G3、第4の処理装置群G4及び第5の処理装置群G5が順に配置されている。
また、第1の処理装置群G1及び第2の処理装置群G2の最下段には、各処理装置群G1、G2内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室(CHM)35、36がそれぞれ設けられている。
また、第2の搬送装置11のX方向正方向側には、例えばウエハWのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光ユニット(WEE)94が配置されている。
この熱処理板140は、図示するように複数、例えば5つの加熱領域R1、R2、R3、R4、R5に区画されている。熱処理板140は、例えば平面から見て中心部に位置し、円形の加熱領域R1と、その周囲を円弧状に4等分した加熱領域R2〜R5に区画されている。
露光装置200における露光条件は、露光強度、露光時間、露光焦点、露光合わせ位置とで決定されるが、それらのパラメータは、制御部500からの指令に基づき、露光装置200全体の制御を行うコントローラ210により制御されるようになされている。
先ず、カセットステーション2において、未処理のウエハWを収容したカセットCから1枚のウエハWが、ウエハ搬送体7により第3の処理装置群G3のトランジションユニット(TRS)61に搬送される。そこでウエハWは、位置合わせが行われた後、アドヒージョンユニット(AD)90、91へ搬送され疎水化処理が行われる。次いで高精度温調ユニット(CPL)62〜64にて所定の冷却処理が行われ、第1の処理装置群G1のレジスト塗布処理ユニット(COT)20〜22に搬送されて、ウエハ表面上へのレジスト塗布処理が行われる。尚、トラジション装置61からレジスト塗布装置20〜22までのウエハWの搬送は第1の搬送装置10により行われる。
そしてバッファカセット42に一時的に保持されたウエハWは、ウエハ搬送体41により取り出され、露光装置200に引き渡され、そこで所定の露光処理が行われる。
次いでウエハWは、第2の搬送装置11により第2の処理装置群G2の現像処理装置30〜34に搬送されて現像処理が行われ、次いで第4の処理装置群G4のポストベーキングユニット(POST)75〜79に搬送されて、そこで、現像処理後の加熱処理が行われる。そしてウエハWは、第3の処理装置群G3の高精度温調ユニット(CPL)62〜64で冷却処理が行われ、ウエハ搬送体7によりカセットCに戻される。
また、エッチング装置300におけるエッチング条件は、エッチング時間やエッチングガスの組成比とで決定されるが、前記エッチング時間とは、ウエハWにエッチングガスを供給している時間であり、エッチングガス組成比はエッチングガスの種類や量で決定される。これらパラメータは、制御部500からの指令に基づき、エッチング装置300全体の制御を行うコントローラ310により制御される。
検査装置400は、図1に示すように、筐体401内に、例えばウエハWを収納したカセットを搬入出するための搬入出ステージ403と、検査ユニット402と、この搬入出ステージ403と検査ユニット402との間でウエハWを搬送するための専用の補助基板搬送手段をなす、昇降自在、X、Y方向に移動自在、鉛直軸まわりに回転自在に構成された補助アーム404とを備えている。尚、エッチング装置300においてエッチング処理が施されたウエハWは、図示しない搬送機構により前記搬入出ステージ403のカセットに収納されるよう構成されている。
前記CD検査装置402a、SWA検査装置402bは、例えばCCDカメラによる撮像により前記所定の検査を行うものであり、これら装置の一例について図6に基づいて説明する。
前記コンピュータ409は、CCDカメラ407の移動を制御する機能や、制御部500に測定データを送信する機能を有している。尚、CCDカメラ407は固定されていて、ウエハWの載置台406側がX、Y、Z方向に移動できる構成であってもよい。
尚、図7に示されたウエハWの領域A1〜A5は、図4に示したプリベーキングユニット(PAB)71〜74やポストエクスポージャベーキングユニット(PEB)84〜89が備える熱処理板140の加熱領域R1〜R5に夫々対応した領域である。
尚、制御部500において、プログラムP等が記録される記憶手段502は、ハードディスク、不揮発メモリ、抜き差し可能な記録媒体(例えば光ディスク、メモリカード)等のいずれの記録媒体であってもよい。
尚、所定値(所望値)に対し差分ΔCDを求めるために用いられる検査ユニット402で測定されたパターン線幅(CD)は、TCDとBCDのどちらか一方が適用できるが、本実施の形態ではBCDを適用するものとし説明する。
この参照テーブルTには、測定されたパターンの線幅(CD)と所定値との差分ΔCDに対する最適な温度オフセット値等の熱処理条件の各補正値(オフセット値)が、プリベーキングユニット(PAB)71〜74或いはポストエクスポージャベーキングユニット(PEB)84〜89における各加熱領域R1〜R5の夫々について予め設定されている。
尚、加熱処理の条件としては、少なくとも熱処理温度と、熱処理時間と、昇降温温度とを含んでいる。
また、パターンのサイドウォールアングル(SWA)についても、所定の値との差分ΔSWAに対する最適な温度オフセット値等の各補正値(オフセット値)が各加熱領域R1〜R5の夫々について予め設定されている。
或いは、逆にΔCDの温度オフセット値等の各補正値(オフセット値)がポストエクスポージャベーキングユニット(PEB)84〜89に対して適用される場合には、ΔSWAの温度オフセット値等の各補正値(オフセット値)がプリベーキングユニット(PAB)71〜74に対して適用される。
このようになされることにより、パターンの線幅(CD)とサイドウォールアングル(SWA)の夫々に対して最適なオフセット(補正)値の設定を行うことができ、エッチング処理後において、パターンの線幅(CD)とサイドウォールアングル(SWA)とを夫々ウエハ面内で均一にすることができる。
先ず、前回のパターン形成工程において、ウエハWの領域A1〜A5の夫々におけるΔCDやΔSWAの各差分値が記憶手段502に記録されている場合には、それがプログラムPのパラメータとして設定される(図10のステップS1)。
尚、このときプログラムPは、フォトリソグラフィ工程において、パラメータとして設定された複数のΔCDとΔSWAに基づき参照テーブルTから温度オフセット値等の各補正値を夫々導出し、それらの値をプリベーキングユニット(PAB)71〜74、ポストエクスポージャベーキングユニット(PEB)84〜89においてオフセット値として設定する。
これにより、エッチング装置300によるエッチング処理後のウエハWにおいて、領域A1〜A5に亘り線幅(CD)やサイドウォールアングル(SWA)が略均一なパターンが得られる(図10のステップS3)。
尚、この場合、フォトリソグラフィ工程後、エッチング処理前のレジストパターンの線幅(CD)やサイドウォールアングル(SWA)は、ウエハ面内において均一になるとは限らない。
測定結果を取得した制御部500は、所定値との差分を夫々求め(図10のステップS5)、差分がある場合には、その差分ΔCD、ΔSWAを次回使用するパラメータとして記憶手段502に記録する(図10のステップS6)。
このようにすれば、その後のエッチング処理において、パターンの線幅(CD)をウエハ面内で均一にすることができる。
このようにすれば、その後のエッチング処理の後において、パターンのサイドウォールアングル(SWA)をウエハ面内で均一にすることができる。
また、前記実施の形態においては、図1に示すように検査装置400と制御部500とを、塗布現像装置100に対し夫々独立させた配置構成とした。しかしながら、その形態に限定されず、検査装置400と制御部500とを、必要に応じて塗布現像装置100の中に組み込んだ構成としてもよい。そのような構成とすれば、クリーンルーム内に配置される装置が占める面積(フットプリント)を縮小することができる。
また、前記実施の形態においては、被処理基板として半導体ウエハを例としたが、本発明における基板は、半導体ウエハに限らず、LCD基板、CD基板、ガラス基板、フォトマスク、プリント基板等も可能である。
71〜74 プリベーキングユニット(第一の熱処理装置)
84〜89 ポストエクスポージャベーキングユニット(第二の熱処理装置)
100 塗布現像装置
200 露光装置
300 エッチング装置
400 検査装置
500 制御部(コンピュータ)
502 記憶手段(記録媒体)
A1〜A5 基板領域
CD パターン線幅
P プログラム
R1〜R5 加熱領域
SWA サイドウォールアングル
W ウエハ(基板)
Claims (14)
- 下地膜が成膜された基板にレジスト液を塗布する塗布処理と、塗布処理後の基板を加熱処理する第一の加熱処理と、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理と、露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させる第二の加熱処理と、露光されたレジスト膜を現像する現像処理と、現像処理後に形成されたレジストパターンをマスクとして下地膜を除去するエッチング処理とを一連の処理として実行し、前記基板に所定のパターンを形成する基板処理装置であって、
前記エッチング処理後に、前記基板に形成されたパターンのサイドウォールアングルを測定検査する検査装置と、
前記検査装置により取得されたパターンのサイドウォールアングルの検査結果に基づいて、前記エッチング処理後の前記基板のパターンのサイドウォールアングルが基板面内で均一になるよう、前記第一の加熱処理及び/または前記第二の加熱処理での条件設定を行う制御部とを備えることを特徴とする基板処理装置。 - 前記第一の加熱処理を行う第一の熱処理装置と、前記第二の加熱処理を行う第二の熱処理装置とを備え、
前記第一の熱処理装置と前記第二の熱処理装置とは夫々、
複数の加熱領域に区画され、前記複数の加熱領域上に前記基板が載置される熱処理板と、前記複数の加熱領域の夫々を独立して加熱する加熱手段とを有し、
前記検査装置は、前記複数の加熱領域の夫々において加熱処理された前記基板の各基板領域に対して、エッチング処理後のパターンのサイドウォールアングルを測定検査することを特徴とする請求項1に記載された基板処理装置。 - 前記制御手段は、前記各基板領域のパターンのサイドウォールアングルが前記エッチング処理後に均一になるように、
前記熱処理板の複数の加熱領域における加熱処理の条件設定を行うことを特徴とする請求項2に記載された基板処理装置。 - 前記検査装置により、パターンのサイドウォールアングル及びパターンの線幅が検査測定され、
前記制御部は、パターンの線幅が、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第二の熱処理装置での加熱処理の条件設定と、
パターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第一の熱処理装置での加熱処理の条件設定とを実施することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載された基板処理装置。 - 前記検査装置により、パターンのサイドウォールアングル及びパターンの線幅が検査測定され、
前記制御部は、パターンの線幅が、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第一の熱処理装置での加熱処理の条件設定と、
パターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第二の熱処理装置での加熱処理の条件設定とを実施することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載された基板処理装置。 - 前記検査装置により、パターンのサイドウォールアングル及びパターンの線幅が検査測定され、
前記制御部は、パターンの線幅及びサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後の目標値に近似するように前記第一の熱処理装置及び前記第二の熱処理装置での加熱処理の条件設定を行うことを特徴とする請求項4または請求項5に記載された基板処理装置。 - 前記第一の熱処理装置及び第二の熱処理装置での加熱処理の条件は、少なくとも熱処理温度と、熱処理時間と、昇降温温度とを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載された基板処理装置。
- 下地膜が成膜された基板にレジスト液を塗布する塗布処理と、塗布処理後の基板を加熱処理する第一の加熱処理と、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理と、露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させる第二の加熱処理と、露光されたレジスト膜を現像する現像処理と、現像処理後に形成されたレジストパターンをマスクとして下地膜を除去するエッチング処理とを一連の処理として実行し、前記基板に所定のパターンを形成する基板処理方法であって、
前記エッチング処理後に、前記基板に形成されたパターンのサイドウォールアングルを測定検査するステップと、
前記測定検査するステップにより取得されたパターンのサイドウォールアングルの検査結果に基づいて、前記エッチング処理後の前記基板のパターンのサイドウォールアングルが基板面内で均一になるよう、前記第一の加熱処理及び/または前記第二の加熱処理での条件設定を行うステップとを実行することを特徴とする基板処理方法。 - 前記測定検査するステップにおいて、パターンのサイドウォールアングル及びパターンの線幅が検査測定され、
前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理での条件設定を行うステップにおいて、
パターンの線幅が、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第二の加熱処理の条件設定と、
パターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第一の加熱処理の条件設定とを実施することを特徴とする請求項8に記載された基板処理方法。 - 前記測定検査するステップにおいて、パターンのサイドウォールアングル及びパターンの線幅が検査測定され、
前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理での条件設定を行うステップにおいて、
パターンの線幅が、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第一の加熱処理の条件設定と、
パターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後に前記基板面で均一となるように行う前記第二の加熱処理の条件設定とを実施することを特徴とする請求項8に記載された基板処理方法。 - 前記測定検査するステップにおいて、パターンのサイドウォールアングル及びパターンの線幅が検査測定され、
前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理での条件設定を行うステップにおいて、
前記パターンの線幅及びパターンのサイドウォールアングルが、前記エッチング処理後の目標値に近似するように前記第一の加熱処理及び前記第二の加熱処理の条件設定を行うことを特徴とする請求項9または請求項10に記載された基板処理方法。 - 前記第一の加熱処理及び第二の加熱処理の条件は、少なくとも熱処理温度と、熱処理時間と、昇降温温度とを含むことを特徴とする請求項8乃至請求項11のいずれかに記載された基板処理方法。
- 前記請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の基板処理装置において、前記請求項8乃至請求項12のいずれかに記載の基板処理方法を、コンピュータに実行させることを特徴とする基板処理プログラム。
- 前記請求項13に記載の基板処理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。
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