JP6782628B2 - 基板処理装置、基板処理システム及び基板処理方法 - Google Patents

Description

本開示は、基板処理装置、基板処理システム及び基板処理方法に関する。

特許文献１には、基板の表面に膜を形成した後に、当該膜の表面を化学機械研磨により平坦化する基板処理方法が開示されている。

特開２００５−４４９１０号公報

本開示は、基板に形成された膜の表面の更なる平坦化に有効な基板処理装置、基板処理システム及び基板処理方法を提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る基板処理装置は、複数の加熱領域を含む熱板を有し、熱板を用いて基板の表面に化学機械研磨処理の対象となる膜を形成する成膜処理部と、基板の複数の部位について、化学機械研磨処理前における膜の厚さに関する第一情報と、化学機械研磨処理後における膜の厚さに関する第二情報とを取得し、第一情報及び第二情報に基づいて化学機械研磨処理による膜の厚さの変化量に関する情報を導出することと、複数の部位のそれぞれにおける変化量を補正するように、加熱領域ごとの温度設定を調節することと、を実行するように構成された制御部と、を備える。

例えば制御部は、複数の部位のそれぞれにおける変化量を補正するように温度設定を調節する際に、複数の部位間における変化量の差異を小さくするように、加熱領域ごとの温度設定を調節してもよい。

基板の表面に形成した膜に化学機械研磨を行ったとしても、所望のレベルまで膜の表面が平坦化されない場合がある。本願発明者等は、その要因について調査研究を行った結果、基板の部位ごとに膜の研磨耐性（以下、「膜質」という。）に差異が生じ、当該差異に起因して、化学機械研磨処理の進行度にばらつきが生じている可能性を見出した。この知見に基づき、本基板処理装置は、化学機械研磨処理の進行度のばらつきに関する情報を導出した上で、当該ばらつきを小さくするように、成膜条件（膜を形成する際の条件）を調節するように構成されている。すなわち、制御部は、上記第一情報及び上記第二情報に基づいて、化学機械研磨処理による膜の厚さの変化量に関する情報を導出し、複数の部位のそれぞれにおける変化量を補正するように、加熱領域ごとの温度設定を調節するように構成されている。これにより、膜質に起因する化学機械研磨処理の進行度のばらつきを低減することができる。従って、基板に形成された膜の表面の更なる平坦化に有効である。

複数の加熱領域は同心円状に並んでいてもよい。膜質の差異は、基板の中心からの距離に応じてばらつき易い傾向がある。これに対し、複数の加熱領域が同心円状に並ぶ構成によれば、上記傾向に応じて熱板の温度分布を調節できる。従って、基板に形成された膜の表面の平坦化に更に有効である。

制御部は、第一情報及び第二情報として、基板の表面の撮像画像における画素値を取得し、化学機械研磨処理による膜の厚さの変化量に関する情報として、化学機械研磨処理の前後における画素値の変化量を導出し、複数の部位のそれぞれにおける画素値の変化量を補正するように、加熱領域ごとの温度設定を調節してもよい。この場合、膜厚の代用特性として、基板の表面の撮像画像における画素値を用いることにより、第一情報及び第二情報を取得するための装置構成を単純化し易い。

本開示の他の側面に係る基板処理システムは、複数の加熱領域を含む熱板を有し、基板の表面に膜を形成する成膜処理部と、成膜処理部によって形成された膜に化学機械研磨処理を行う研磨処理部と、基板の複数の部位について、化学機械研磨処理前における膜の厚さに関する第一情報と、化学機械研磨処理後における膜の厚さに関する第二情報とを取得し、第一情報及び第二情報に基づいて化学機械研磨処理による膜の厚さの変化量に関する情報を導出することと、複数の部位のそれぞれにおける変化量を補正するように、加熱領域ごとの温度設定を調節することと、を実行するように構成された制御部と、を備える。

本開示の他の側面に係る基板処理方法は、複数の加熱領域を含む熱板を用い、基板の表面に膜を形成することと、膜に化学機械研磨処理を行うことと、基板の複数の部位について、化学機械研磨処理前における膜の厚さに関する第一情報と、化学機械研磨処理後における膜の厚さに関する第二情報とを取得し、第一情報及び第二情報に基づいて化学機械研磨処理による膜の厚さの変化量に関する情報を導出することと、複数の部位のそれぞれにおける変化量を補正するように、加熱領域ごとの温度設定を調節することと、を含む。

本開示によれば、基板に形成された膜の表面の更なる平坦化に有効な基板処理装置、基板処理システム及び基板処理方法を提供することができる。

基板処理システムの構成を示す模式図である。 熱板の平面図である。 検査装置の断面図である。 制御部の機能上の構成を示すブロック図である。 相関データ記憶部に記憶されるデータを例示するテーブルである。 制御部のハードウェア構成を例示するブロック図である。 基板処理手順を示すフローチャートである。 成膜処理順を示すフローチャートである。 研磨処理手順を示すフローチャートである。 熱板の温度設定の調節手順を示すフローチャートである。 基板処理システムの変形例を示す模式図である。 基板処理システムの他の変形例を示す模式図である。

以下、図面を参照しつつ、実施形態について詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

〔基板処理システム〕
本実施形態に係る基板処理システム１は、基板に対し、保護膜の形成と、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）処理による保護膜表面の平滑化とを行う装置である。処理対象の基板は、例えば半導体のウェハＷである。保護膜は、例えばスピンオンカーボン（ＳＯＣ）等の所謂ハードマスクである。化学機械研磨処理（以下、「ＣＭＰ処理」という。）は、ウェハＷの表面に研磨液（スラリー）を供給しながら、当該表面を研磨パッドで研磨する処理である。

図１に示すように、基板処理システム１は、成膜装置２及び研磨装置３を備える。

（成膜装置）
成膜装置２（基板処理装置）は、ウェハＷの表面にＣＭＰ処理の対象となるハードマスクを形成する。例えば成膜装置２は、互いに隣接するキャリアブロック１１及び処理ブロック１２と、制御部２００とを有する。

キャリアブロック１１は、成膜装置２内へのウェハＷの導入及び成膜装置２内からのウェハＷの導出を行う。例えばキャリアブロック１１は、ウェハＷ用の複数のキャリアＣ１を支持可能であり、受け渡しアームＡ１を内蔵している。キャリアＣ１は、例えば円形の複数枚のウェハＷを収容する。受け渡しアームＡ１は、キャリアＣ１からウェハＷを取り出して処理ブロック１２に渡し、処理ブロック１２からウェハＷを受け取ってキャリアＣ１内に戻す。

処理ブロック１２（成膜処理部）は、受け渡しアームＡ１により搬入されたウェハＷの表面にハードマスクを形成する。処理ブロック１２は、複数の液処理ユニットＵ１と、複数の熱処理ユニットＵ２と、検査ユニットＵ３と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送アームＡ２とを有する。

液処理ユニットＵ１は、ハードマスク形成用の処理液をウェハＷの表面に供給して被膜を形成する処理（以下、「塗布処理」という。）を行う。例えば液処理ユニットＵ１は、所謂スピンコーティング（ウェハＷを回転させながらウェハＷの表面に処理液を供給し、処理液を遠心力により塗り広げること）によってウェハＷの表面に被膜を形成する。

熱処理ユニットＵ２は、熱板２０を有し、熱板２０を用いて上記被膜をハードマスク化するための熱処理を行う。図２に示すように、熱板２０は、複数（例えば五つ）の加熱領域２１，２２，２３，２４，２５を含む。加熱領域２１，２２，２３，２４，２５は同心円状に並んでいる。換言すると、加熱領域２１，２２，２３，２４，２５は、中心を共通にしてそれぞれ円形の外形を有し、径方向にて中心側から外周側に順に並んでいる。加熱領域２１，２２，２３，２４，２５のそれぞれは、個別に温度調節可能なヒータ（例えば電熱線）を内蔵している。

図１に戻り、検査ユニットＵ３は、液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２により形成されたハードマスクの膜厚に関する第一データを取得する。例えば検査ユニットＵ３は、検査装置３０を有する。

図３に示すように、検査装置３０は、保持部３１と、リニア駆動部３２と、撮像部３３と、投光・反射部３４とを含む。保持部３１は、ウェハＷを水平に保持する。リニア駆動部３２は、例えば電動モータなどを動力源とし、水平な直線状の経路に沿って保持部３１を移動させる。撮像部３３は、例えばＣＣＤカメラ等のカメラ３５を有する。カメラ３５は、保持部３１の移動方向において検査装置３０内の一端側に設けられており、当該移動方向の他端側に向けられている。投光・反射部３４は、撮像範囲に投光し、当該撮像範囲からの反射光をカメラ３５側に導く。例えば投光・反射部３４は、ハーフミラー３６及び光源３７を有する。ハーフミラー３６は、保持部３１よりも高い位置において、リニア駆動部３２の移動範囲の中間部に設けられており、下方からの光をカメラ３５側に反射する。光源３７は、ハーフミラー３６の上に設けられており、ハーフミラー３６を通して下方に照明光を照射する。

検査装置３０は、次のように動作してウェハＷの表面の画像データを取得する。まず、リニア駆動部３２が撮像部３３を移動させる。これにより、ウェハＷがハーフミラー３６の下を通過する。この通過過程において、ウェハＷ表面の各部からの反射光がカメラ３５に順次送られる。カメラ３５は、ウェハＷ表面の各部からの反射光を結像させ、ウェハＷ表面の画像データを取得する。

図１に戻り、制御部２００は、キャリアブロック１１及び処理ブロック１２を制御する。制御部２００の構成については、基板処理システム１の制御部１００としてまとめて後述する。

（研磨装置）
研磨装置３は、成膜装置２によって形成されたハードマスクにＣＭＰ処理を行う。例えば研磨装置３は、互いに隣接するキャリアブロック１３及び処理ブロック１４と、制御部３００とを有する。

キャリアブロック１３は、研磨装置３内へのウェハＷの導入及び研磨装置３内からのウェハＷの導出を行う。例えばキャリアブロック１３は、上記キャリアＣ１を支持可能であり、受け渡しアームＡ１１を内蔵している。受け渡しアームＡ１１は、キャリアＣ１からウェハＷを取り出して処理ブロック１４に渡し、処理ブロック１４からウェハＷを受け取ってキャリアＣ１内に戻す。

処理ブロック１４（研磨処理部）は、受け渡しアームＡ１１により搬入されたウェハＷの表面のハードマスクにＣＭＰ処理を行う。処理ブロック１４は、複数のＣＭＰユニットＵ１１と、複数の洗浄ユニットＵ１２と、検査ユニットＵ１３と、これらのユニットにウェハＷを搬送する搬送アームＡ１２とを有する。

ＣＭＰユニットＵ１１は、ウェハＷの表面のハードマスクにＣＭＰ処理を行う。洗浄ユニットＵ１２は、ＣＭＰ処理後のウェハＷを洗浄する。

検査ユニットＵ１３は、ＣＭＰユニットＵ１１及び洗浄ユニットＵ１２により研磨・洗浄されたハードマスクの膜厚に関する第二データを取得する。例えば検査ユニットＵ１３は、検査ユニットＵ３と同様に上述の検査装置３０を有する。

制御部３００は、キャリアブロック１３及び処理ブロック１４を制御する。制御部３００の構成については、基板処理システム１の制御部１００としてまとめて後述する。

（制御部）
基板処理システム１は、制御部１００を備える。制御部１００は、例えば上述した成膜装置２の制御部２００及び研磨装置３の制御部３００を含む。

制御部２００は、ウェハＷの表面にハードマスクを形成するようにキャリアブロック１１及び処理ブロック１２を制御することと、ウェハＷの複数の部位について、ＣＭＰ処理前におけるハードマスクの厚さに関する第一情報と、ＣＭＰ処理後におけるハードマスクの厚さに関する第二情報とを取得し、第一情報及び第二情報に基づいてＣＭＰ処理によるハードマスクの厚さの変化量に関する情報を導出することと、複数の部位のそれぞれにおける上記変化量を補正するように、加熱領域２１，２２，２３，２４，２５ごとの温度設定を調節することと、を実行するように構成されている。

ハードマスクの厚さに関する情報とは、ハードマスクの厚さに相関し、当該相関に再現性のある情報を意味する。例えば、ハードマスクの厚さに関する情報は、ハードマスクの厚さ自体を示す数値であってもよいし、ハードマスクの厚さの代用特性となり得る他の数値であってもよい。ハードマスクの厚さの変化量に関する情報とは、当該厚さの変化量に相関し、当該相関に再現性のある情報を意味する。例えば、ハードマスクの厚さの変化量に関する情報は、第一情報及び第二情報の差分であってもよいし、第一情報に対する第二情報の比率（又は第二情報に対する第一情報の比率）であってもよい。補正とは、適正な状態に近付けることを意味する。

制御部３００は、成膜装置２によって形成されたハードマスクにＣＭＰ処理を行うようにキャリアブロック１３及び処理ブロック１４を制御する。

図４は、制御部２００，３００の機能的な構成を例示するブロック図である。図４に示すように、制御部２００は、機能上の構成要素（以下、「機能ブロック」という。）として、出入制御部２１１と、成膜制御部２１２と、画素値取得部２１３と、画素値取得部２１４と、画素値記憶部２１５と、変化量算出部２１６と、相関データ記憶部２１７と、熱板温度調節部２１８とを有する。

出入制御部２１１は、キャリアＣ１からウェハＷを取り出して処理ブロック１２に渡し、処理ブロック１２からウェハＷを受け取ってキャリアＣ１内に戻すように受け渡しアームＡ１を制御する。

成膜制御部２１２は、ウェハＷの表面にハードマスクを形成するように処理ブロック１２を制御する。例えば成膜制御部２１２は、液処理ユニットＵ１及び熱処理ユニットＵ２にウェハＷを搬送するように搬送アームＡ２を制御し、上記塗布処理を行うように液処理ユニットＵ１を制御し、塗布処理後のウェハＷに上記熱処理を行うように熱処理ユニットＵ２を制御する。

画素値取得部２１３は、熱処理後のウェハＷの複数の部位について上記第一情報を取得する。画素値取得部２１３は、第一情報の一例として、ウェハＷの表面（すなわちハードマスクの表面）の撮像画像における画素値を取得する。画素値とは、画像を構成する画素それぞれの状態を示す数値である。例えば画素値は、画素の色彩の濃淡レベル（例えば白黒画像におけるグレイレベル）を示す数値である。カメラ３５による撮像画像において、画素値は、当該画素に対応する撮像対象部分の高さに相関する。すなわち、画素値は、当該画素に対応する撮像対象部分におけるハードマスク表面の高さに相関するので、当該撮像対象部分におけるハードマスクの厚さにも相関する。

例えば画素値取得部２１３は、ウェハＷを検査ユニットＵ３に搬送するように搬送アームＡ２を制御し、当該ウェハＷの表面における各部の画素値を取得するように検査ユニットＵ３を制御する。

画素値取得部２１４は、ＣＭＰ処理後のウェハＷの複数の部位について上記第二情報を取得する。画素値取得部２１４は、第二情報の一例として、ウェハＷの表面（すなわちハードマスクの表面）の撮像画像における画素値を取得する。例えば画素値取得部２１４は、制御部３００を介して当該画素値を取得する。

画素値記憶部２１５は、画素値取得部２１３及び画素値取得部２１４により取得された画素値を記憶する。

変化量算出部２１６は、ウェハＷの複数の部位について、ＣＭＰ処理によるハードマスクの厚さの変化量に関する情報を導出する。変化量算出部２１６は、上記変化量に関する情報の一例として、ＣＭＰ処理の前後における画素値の変化量に関する情報を導出する。

相関データ記憶部２１７は、加熱領域２１，２２，２３，２４，２５ごとに、温度設定値と画素値変化量との関係を示すデータ（以下、「相談データ」という。）を記憶する。例えば、相関データ記憶部２１７は、図５に例示するテーブルを記憶する。

図５は、設定温度の値のリストと、各設定温度における画素値変化量とを含む。画素値変化量は、加熱領域２１，２２，２３，２４，２５ごとのデータを含んでいる。図中のＣＨ１〜ＣＨ５は、加熱領域２１〜２５にそれぞれ対応している。図５に例示される相関データは、実機試験又はシミュレーション等によって予め取得されている。相関データは、テーブルを記憶するのに代えて、テーブルの構成データから求まる回帰式を関数として記憶していてもよい。

図４に戻り、熱板温度調節部２１８は、複数の部位のそれぞれにおける画素値の変化量を補正するように、加熱領域２１，２２，２３，２４，２５ごとの温度設定を調節する。

制御部３００は、機能ブロックとして、出入制御部３１１と、研磨制御部３１２と、画素値取得部３１３と、画素値記憶部３１４とを有する。

出入制御部３１１は、キャリアＣ１からウェハＷを取り出して処理ブロック１４に渡し、処理ブロック１４からウェハＷを受け取ってキャリアＣ１内に戻すように受け渡しアームＡ１１を制御する。

研磨制御部３１２は、ウェハＷの表面にＣＭＰ処理を行うように処理ブロック１４を制御する。例えば研磨制御部３１２は、ＣＭＰユニットＵ１１及び洗浄ユニットＵ１２にウェハＷを搬送するように搬送アームＡ１２を制御し、ＣＭＰ処理を行うようにＣＭＰユニットＵ１１を制御し、ＣＭＰ処理後のウェハＷを洗浄するように洗浄ユニットＵ１２を制御する。

画素値取得部３１３は、ＣＭＰ処理後のウェハＷの複数の部位について上記第二情報を取得する。画素値取得部３１３は、第二情報の一例として、ウェハＷの表面（すなわちハードマスクの表面）の撮像画像における画素値を取得する。例えば画素値取得部３１３は、ウェハＷを検査ユニットＵ１３に搬送するように搬送アームＡ１２を制御し、当該ウェハＷの表面における各部の画素値を取得するように検査ユニットＵ１３を制御する。

画素値記憶部３１４は、画素値取得部３１３により取得された画素値を記憶する。

図６は、制御部１００のハードウェア構成を例示するブロック図である。図６に示すように、制御部２００は回路２２０を有し、制御部３００は回路３２０を有する。すなわち制御部１００は、回路２２０及び回路３２０を含む回路１２０を有する。

回路２２０は、一つ又は複数のプロセッサ２２１と、メモリ２２２と、ストレージ２２３と、入出力ポート２２４と、通信ポート２２５とを有する。ストレージ２２３は記憶媒体であり、制御部２００の上記各機能ブロックを構成するためのプログラムを記録している。ストレージ２２３は、コンピュータ読み取り可能であればどのようなものであってもよい。具体例として、ハードディスク、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等が挙げられる。メモリ２２２は、ストレージ２２３からロードしたプログラム及びプロセッサ２２１の演算結果等を一時的に記憶する。プロセッサ２２１は、メモリ２２２と協働してプログラムを実行することで、各機能ブロックを構成する。

入出力ポート２２４は、プロセッサ２２１からの指令に応じ、受け渡しアームＡ１、搬送アームＡ２、液処理ユニットＵ１、熱処理ユニットＵ２及び検査ユニットＵ３との間で電気信号の入出力を行う。通信ポート２２５は、プロセッサ２２１からの指令に応じ、制御部３００の通信ポート３２５（後述）との間で情報通信を行う。

回路３２０は、一つ又は複数のプロセッサ３２１と、メモリ３２２と、ストレージ３２３と、入出力ポート３２４と、通信ポート３２５とを有する。ストレージ３２３は記憶媒体であり、制御部３００の上記各機能ブロックを構成するためのプログラムを記録している。ストレージ３２３は、コンピュータ読み取り可能であればどのようなものであってもよい。具体例として、ハードディスク、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等が挙げられる。メモリ３２２は、ストレージ３２３からロードしたプログラム及びプロセッサ３２１の演算結果等を一時的に記憶する。プロセッサ３２１は、メモリ３２２と協働してプログラムを実行することで、各機能ブロックを構成する。

入出力ポート３２４は、プロセッサ３２１からの指令に応じ、受け渡しアームＡ１１、搬送アームＡ１２、ＣＭＰユニットＵ１１、洗浄ユニットＵ１２及び検査ユニットＵ１３との間で電気信号の入出力を行う。通信ポート３２５は、プロセッサ３２１からの指令に応じ、制御部２００の通信ポート２２５との間で情報通信を行う。

なお、制御部１００のハードウェア構成は、必ずしもプログラムにより各機能ブロックを構成するものに限られない。例えば制御部２００，３００の上記機能ブロックの少なくとも一部は、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成されていてもよい。

〔基板処理方法〕
続いて、基板処理方法の一例として、基板処理システム１により実行される基板処理手順を説明する。この基板処理手順は、熱板２０を用い、ウェハＷの表面にハードマスクを形成することと、ハードマスクにＣＭＰ処理を行うことと、ウェハＷの複数の部位について、ＣＭＰ処理によるハードマスクの厚さの変化量に関する情報を導出することと、複数の部位のそれぞれにおける上記変化量を補正するように、加熱領域２１，２２，２３，２４，２５ごとの温度設定を調節することと、を含む。

図７は、上記基板処理手順において制御部１００が実行する制御手順を示すフローチャートである。図７に示すように、制御部１００は、まずステップＳ０１を実行する。ステップＳ０１では、キャリアＣ１に収容された全てのウェハＷの表面に成膜処理（ハードマスクを形成する処理）を実行するように、制御部２００がキャリアブロック１１及び処理ブロック１２を制御する。

次に、制御部１００はステップＳ０２を実行する。ステップＳ０２では、上記キャリアＣ１に収容された全てのウェハＷに対し、ハードマスクのＣＭＰ処理を行うように、制御部３００がキャリアブロック１３及び処理ブロック１４を制御する。

次に、制御部１００はステップＳ０３を実行する。ステップＳ０３では、制御部２００が、ウェハＷの複数の部位について、ＣＭＰ処理によるハードマスクの厚さの変化量に関する情報を導出することと、複数の部位のそれぞれにおける上記変化量を補正するように、加熱領域２１，２２，２３，２４，２５ごとの温度設定を調節すること（以下、「温度調節」という。）とを実行する。

次に、制御部１００は、全てのキャリアＣ１に対する処理が完了したか否かを確認する（ステップＳ０４）。ステップＳ０４において、未処理のキャリアＣ１が残っていると判定した場合、制御部１００は処理をステップＳ０１に戻す。以後、全てのキャリアＣ１に対する処理が完了するまで、ウェハＷの表面にハードマスクを形成する処理と、ハードマスクのＣＭＰ処理と、熱板２０の温度設定を調節する処理とがキャリアＣ１ごとに繰り返される。

ステップＳ０４において、全てのキャリアＣ１に対する処理が完了したと判定した場合、制御部１００はキャリアブロック１１，１３及び処理ブロック１２，１４の制御を完了する。以上で基板処理手順が完了する。

（成膜処理手順）
続いて、ステップＳ０１の内容をより詳細に説明する。図８は、ステップＳ０１において制御部２００が実行する制御手順を示すフローチャートである。図８に示すように、制御部２００は、まずステップＳ１１を実行する。ステップＳ１１では、出入制御部２１１が、キャリアＣ１内のウェハＷを取り出して処理ブロック１２に搬送するように受け渡しアームＡ１を制御する。

次に、制御部２００はステップＳ１２を実行する。ステップＳ１２では、成膜制御部２１２が、ステップＳ１１において搬送されたウェハＷに塗布処理を行うための制御を実行する。具体的に、成膜制御部２１２は、受け渡しアームＡ１により搬送されたウェハＷを液処理ユニットＵ１に搬送するように搬送アームＡ２を制御する。その後、成膜制御部２１２は、ウェハＷの表面に塗布処理（処理液を塗布する処理）を行うように液処理ユニットＵ１を制御する。

次に、制御部２００はステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３では、成膜制御部２１２が、塗布処理後のウェハＷに熱処理を行うための制御を実行する。具体的に、成膜制御部２１２は、塗布処理後のウェハＷを液処理ユニットＵ１から熱処理ユニットＵ２に搬送するように搬送アームＡ２を制御する。その後、成膜制御部２１２は、塗布処理後のウェハＷに熱処理を行うように熱処理ユニットＵ２を制御する。この熱処理は、熱板２０の上にウェハＷを配置することによる加熱処理を含む。熱板２０の上にウェハＷを配置する際に、熱処理ユニットＵ２は、塗布処理におけるウェハＷの回転中心と、熱板２０の中心とを一致させる。

次に、制御部２００はステップＳ１４を実行する。ステップＳ１４では、画素値取得部２１３が、熱処理後のウェハＷの複数の部位について、ＣＭＰ処理前におけるハードマスクの厚さに関する第一情報を取得する。画素値取得部２１３は、第一情報の一例として、ウェハＷの表面（すなわちハードマスクの表面）の撮像画像における画素値を取得する。具体的に、画素値取得部２１３は、熱処理後のウェハＷを熱処理ユニットＵ２から検査ユニットＵ３に搬送するように搬送アームＡ２を制御する。その後、画素値取得部２１３は、ウェハＷの表面を検査装置３０により撮像するように検査ユニットＵ３を制御し、ウェハＷの表面の画像データを検査ユニットＵ３から取得して画素値記憶部２１５に書き込む。画像データは、ウェハＷの表面における各部の画素値を含む。

次に、制御部２００はステップＳ１５を実行する。ステップＳ１５では、出入制御部２１１が、検査装置３０における撮像後のウェハＷをキャリアＣ１に戻すように搬送アームＡ２及び受け渡しアームＡ１を制御する。

次に、制御部２００は、キャリアＣ１内の全てのウェハＷに対する処理が完了したか否かを確認する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６において、未処理のウェハＷが残っていると判定した場合、制御部２００は処理をステップＳ１１に戻す。以後、全てのウェハＷに対する処理が完了するまで、ウェハＷの表面にハードマスクを形成する処理と、ウェハＷの表面における各部の画素値を取得する処理とが繰り返される。

ステップＳ１６において、全てのウェハＷに対する処理が完了したと判定した場合、制御部２００はキャリアブロック１１及び処理ブロック１２の制御を完了する。以上で成膜処理手順が完了する。

（研磨処理手順）
続いて、ステップＳ０２の内容をより詳細に説明する。図９は、ステップＳ０２において制御部３００が実行する制御手順を示すフローチャートである。図９に示すように、制御部３００は、まずステップＳ２１を実行する。ステップＳ２１では、出入制御部３１１が、キャリアＣ１内のウェハＷを取り出して処理ブロック１４に搬送するように受け渡しアームＡ１１を制御する。

次に、制御部３００はステップＳ２２を実行する。ステップＳ２２では、研磨制御部３１２が、ステップＳ２１において搬送されたウェハＷの表面（すなわちハードマスクの表面）にＣＭＰ処理を行うための制御を実行する。具体的に、研磨制御部３１２は、受け渡しアームＡ１１により搬送されたウェハＷをＣＭＰユニットＵ１１に搬送するように搬送アームＡ１２を制御する。その後、研磨制御部３１２は、ウェハＷの表面にＣＭＰ処理を行うようにＣＭＰユニットＵ１１を制御する。

次に、制御部３００はステップＳ２３を実行する。ステップＳ２３では、研磨制御部３１２が、ＣＭＰ処理後のウェハＷを洗浄するための制御を実行する。具体的に、研磨制御部３１２は、ＣＭＰ処理後のウェハＷをＣＭＰユニットＵ１１から洗浄ユニットＵ１２に搬送するように搬送アームＡ１２を制御する。その後、研磨制御部３１２は、ＣＭＰ処理後のウェハＷに洗浄処理を行うように洗浄ユニットＵ１２を制御する。

次に、制御部３００はステップＳ２４を実行する。ステップＳ２４では、画素値取得部３１３が、ウェハＷの複数の部位について、ＣＭＰ処理後におけるハードマスクの厚さに関する第二情報を取得する。画素値取得部３１３は、第二情報の一例として、ウェハＷの表面（すなわちハードマスクの表面）の撮像画像における画素値を取得する。具体的に、画素値取得部３１３は、洗浄処理後のウェハＷを洗浄ユニットＵ１２から検査ユニットＵ１３に搬送するように搬送アームＡ１２を制御する。その後、画素値取得部３１３は、ウェハＷの表面を検査装置３０により撮像するように検査ユニットＵ１３を制御し、ウェハＷの表面の画像データを検査ユニットＵ１３から取得して画素値記憶部３１４に書き込む。画像データは、ウェハＷの表面における各部の画素値を含む。

次に、制御部３００はステップＳ２５を実行する。ステップＳ２５では、出入制御部３１１が、検査装置３０における撮像後のウェハＷをキャリアＣ１に戻すように搬送アームＡ１２及び受け渡しアームＡ１１を制御する。

次に、制御部３００は、キャリアＣ１内の全てのウェハＷに対する処理が完了したか否かを確認する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６において、未処理のウェハＷが残っていると判定した場合、制御部３００は処理をステップＳ２１に戻す。以後、全てのウェハＷに対する処理が完了するまで、ウェハＷの表面のＣＭＰ処理と、ＣＭＰ処理後のウェハＷの洗浄処理と、ウェハＷの表面における各部の画素値を取得する処理とが繰り返される。

ステップＳ２６において、全てのウェハＷに対する処理が完了したと判定した場合、制御部３００はキャリアブロック１３及び処理ブロック１４の制御を完了する。以上で研磨処理手順が完了する。

（温度調節手順）
続いて、ステップＳ０３の内容をより詳細に説明する。図１０は、ステップＳ０３において制御部２００が実行する演算手順を示すフローチャートである。図１０に示すように、制御部２００は、まずステップＳ３１を実行する。ステップＳ３１では、画素値取得部２１４が、画素値記憶部３１４に記憶されている画像データを画素値記憶部２１５に転送する。換言すると、画素値取得部２１４は、ウェハＷの複数の部位について、ＣＭＰ処理後におけるハードマスクの厚さに関する第二情報を取得する。画素値取得部２１４は、第二情報の一例として、ウェハＷの表面（すなわちハードマスクの表面）の撮像画像における画素値を取得する。以下、ＣＭＰ処理前に画素値取得部２１３により取得された画素値を「第一画素値」といい、ＣＭＰ処理後に画素値取得部２１４により取得された画素値を「第二画素値」という。

次に、制御部２００はステップＳ３２を実行する。ステップＳ３２では、変化量算出部２１６が、ウェハＷの複数の部位について、ＣＭＰ処理によるハードマスクの厚さの変化量に関する情報を導出する。複数の部位は、ステップＳ１３の熱処理において、複数の加熱領域２１，２２，２３，２４，２５の上にそれぞれ位置した複数の部位を含む。変化量算出部２１６は、上記変化量に関する情報の一例として、ＣＭＰ処理の前後における画素値の変化量に関する情報を導出する。例えば変化量算出部２１６は、上記画素値の変化量に関する情報として、画素値記憶部２１５記憶された第一画素値と第二画素値との差分を算出する。変化量算出部２１６は、上記画素値の変化量に関する情報として、第一画素値に対する第二画素値の比率又は第二画素値に対する第一画素値の比率を算出してもよい。

次に、制御部２００はステップＳ３３を実行する。ステップＳ３３では、熱板温度調節部２１８が、複数の部位のそれぞれにおける画素値の変化量を補正するように、加熱領域２１，２２，２３，２４，２５ごとの温度補正値を導出する。熱板温度調節部２１８は、相関データ記憶部２１７の相関データを用い、加熱領域２１，２２，２３，２４，２５のそれぞれについて、自領域上に位置する部位における画素値の変化量を補正するように温度補正値を導出する。

温度補正値とは、現在の温度設定値を補正すべき量である。例えば温度補正値は、現在の温度設定値に加算すべき数値（以下、「加算型補正値」という。）であってもよく、現在の温度設定値に乗算すべき数値（以下、「乗算型補正値」という。）であってもよい。

熱板温度調節部２１８は、複数の部位のそれぞれにおける画素値の変化量を所定の目標変化量に近付けるように、加熱領域２１，２２，２３，２４，２５ごとの温度補正値を導出してもよい。上記目標変化量は、実機試験又はシミュレーションにより、複数の部位ごとに予め設定される。

熱板温度調節部２１８は、画素値の変化量を目標変化量に近付けるのに代えて、複数の部位間における画素値の変化量の差異を小さくするように、加熱領域２１，２２，２３，２４，２５ごとの温度補正値を導出してもよい。この場合、ハードマスクの形成前における高さ（ウェハＷの裏面を水平に配置した場合の高さ）が同一になる複数の部位をステップＳ３２，Ｓ３３の実行対象としてもよい。

次に、制御部２００はステップＳ３４を実行する。ステップＳ３４では、熱板温度調節部２１８が、加熱領域２１，２２，２３，２４，２５ごとの温度設定を、ステップＳ３３において導出された温度補正値によって調節する。温度補正値が上記加算型補正値である場合、熱板温度調節部２１８は現在の温度設定値に温度補正値を加算する。温度補正値が上記乗算型補正値である場合、熱板温度調節部２１８は現在の温度設定値に温度補正値を乗算する。以上で熱板２０の温度調節手順が完了する。

〔変形例〕
図１１は、基板処理システム１の変形例を示す模式図である。図１１に示すように、制御部１００は、制御部２００及び制御部３００に加え、これらに接続されるサーバ１０１を更に有してもよい。この場合、熱板の温度設定の調節に関する機能ブロックの少なくとも一部がサーバ１０１に設けられていてもよい。例えば、上述の画素値記憶部２１５、変化量算出部２１６及び相関データ記憶部２１７がサーバ１０１に設けられていてもよい。

図１２は、基板処理システムの他の変形例を示す模式図である。図１２に示すように、基板処理システム１は、成膜装置２及び塗布現像装置４を備えてもよい。塗布現像装置４は、研磨装置３におけるＣＭＰ処理後のウェハＷの表面上（ハードマスク上）に更にレジスト膜を形成し、当該ウェハＷを露光装置５に送り、露光装置５における露光処理後のウェハＷに現像処理を施してレジストパターンを形成する。塗布現像装置４は、コントローラ４００を有し、制御部１００は成膜装置２の制御部２００及び塗布現像装置４のコントローラ４００を含む。

このような構成において、上記検査ユニットＵ１３は塗布現像装置４に設けられていてもよい。この場合、コントローラ４００は、ＣＭＰ処理後のウェハＷの表面上（ハードマスク上）に他の膜（例えばレジスト膜）を形成する前に、ウェハＷの表面における各部の画素値を取得するように構成されていてもよい。制御部２００は、ＣＭＰ処理後のウェハＷの表面における各部の画素値をコントローラ４００から取得するように構成されていてもよい。換言すると、上記画素値取得部３１３及び画素値記憶部３１４がコントローラ４００に設けられていてもよい。

〔本実施形態の効果〕
成膜装置２は、複数の加熱領域２１，２２，２３，２４，２５を含む熱板２０を有し、熱板２０を用いてウェハＷの表面にＣＭＰ処理の対象となるハードマスクを形成する処理ブロック１２と、ウェハＷの複数の部位について、ＣＭＰ処理前におけるハードマスクの厚さに関する第一情報と、ＣＭＰ処理後におけるハードマスクの厚さに関する第二情報とを取得し、第一情報及び第二情報に基づいてＣＭＰ処理によるハードマスクの厚さの変化量に関する情報を導出することと、複数の部位のそれぞれにおける変化量を補正するように、加熱領域２１，２２，２３，２４，２５ごとの温度設定を調節することと、を実行するように構成された制御部２００と、を備える。

ウェハＷの表面に形成したハードマスクにＣＭＰ研磨を行ったとしても、所望のレベルまで膜の表面が平坦化されない場合がある。本願発明者等は、その要因について調査研究を行った結果、ウェハＷの部位ごとにハードマスクの研磨耐性（以下、「膜質」という。）に差異が生じ、当該差異に起因して、ＣＭＰ処理の進行度にばらつきが生じている可能性を見出した。この知見に基づき、成膜装置２は、ＣＭＰ処理の進行度のばらつきに関する情報を導出した上で、当該ばらつきを小さくするように、成膜条件（ハードマスクを形成する際の条件）を調節するように構成されている。すなわち、制御部２００は、上記第一情報及び上記第二情報に基づいて、ＣＭＰ処理によるハードマスクの厚さの変化量に関する情報を導出し、複数の部位のそれぞれにおける変化量を補正するように、加熱領域２１，２２，２３，２４，２５ごとの温度設定を調節するように構成されている。これにより、膜質に起因するＣＭＰ処理の進行度のばらつきを低減することができる。従って、ウェハＷに形成されたハードマスクの表面の更なる平坦化に有効である。

複数の加熱領域２１，２２，２３，２４，２５は同心円状に並んでいてもよい。膜質の差異は、ウェハＷの中心（スピンコーティングにおける回転中心）からの距離に応じてばらつき易い傾向がある。これに対し、複数の加熱領域２１，２２，２３，２４，２５が同心円状に並ぶ構成によれば、上記傾向に応じて熱板２０の温度分布を調節できる。従って、ウェハＷに形成されたハードマスクの表面の平坦化に更に有効である。

制御部１００は、第一情報及び第二情報として、ウェハＷの表面の撮像画像における画素値を取得し、ＣＭＰ処理によるハードマスクの厚さの変化量に関する情報として、ＣＭＰ処理の前後における画素値の変化量を導出し、複数の部位のそれぞれにおける画素値の変化量を補正するように、加熱領域２１，２２，２３，２４，２５ごとの温度設定を調節してもよい。この場合、膜厚の代用特性として、基板の表面の撮像画像における画素値を用いることにより、第一情報及び第二情報を取得するための装置構成を単純化し易い。

以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。処理対象の基板は半導体ウェハに限られず、例えばガラス基板、マスク基板、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等であってもよい。

１…基板処理システム、Ｗ…ウェハ（基板）、２…成膜装置（基板処理装置）、１２…処理ブロック（成膜処理部）、１００，２００…制御部、２０…熱板、２１，２２，２３，２４，２５…加熱領域、１４…処理ブロック（研磨処理部）。

Claims (6)

1. 複数の加熱領域を含む熱板を有し、前記熱板を用いて基板の表面に化学機械研磨処理の対象となる膜を形成する成膜処理部と、
   前記基板の複数の部位について、前記化学機械研磨処理前における前記膜の厚さに関する第一情報と、前記化学機械研磨処理後における前記膜の厚さに関する第二情報とを取得し、前記第一情報及び前記第二情報に基づいて前記化学機械研磨処理による前記膜の厚さの変化量に関する情報を導出することと、前記複数の部位のそれぞれにおける前記変化量を補正するように、前記加熱領域ごとの温度設定を調節することと、を実行するように構成された制御部と、を備える基板処理装置。
2. 前記制御部は、前記複数の部位のそれぞれにおける前記変化量を補正するように前記温度設定を調節する際に、前記複数の部位間における前記変化量の差異を小さくするように、前記加熱領域ごとの前記温度設定を調節する、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記複数の加熱領域は同心円状に並んでいる、請求項１又は２記載の基板処理装置。
4. 前記制御部は、前記第一情報及び前記第二情報として、前記基板の表面の撮像画像における画素値を取得し、前記化学機械研磨処理による前記膜の厚さの変化量に関する情報として、前記化学機械研磨処理の前後における前記画素値の変化量を導出し、前記複数の部位のそれぞれにおける前記画素値の変化量を補正するように、前記加熱領域ごとの前記温度設定を調節する、請求項１〜３のいずれか一項記載の基板処理装置。
5. 複数の加熱領域を含む熱板を有し、前記熱板を用いて基板の表面に膜を形成する成膜処理部と、
   前記成膜処理部によって形成された前記膜に化学機械研磨処理を行う研磨処理部と、
   前記基板の複数の部位について、前記化学機械研磨処理前における前記膜の厚さに関する第一情報と、前記化学機械研磨処理後における前記膜の厚さに関する第二情報とを取得し、前記第一情報及び前記第二情報に基づいて前記化学機械研磨処理による前記膜の厚さの変化量に関する情報を導出することと、前記複数の部位のそれぞれにおける前記変化量を補正するように、前記加熱領域ごとの温度設定を調節することと、を実行するように構成された制御部と、を備える基板処理システム。
6. 複数の加熱領域を含む熱板を用い、前記熱板を用いて基板の表面に膜を形成することと、
   前記膜に化学機械研磨処理を行うことと、
   前記基板の複数の部位について、前記化学機械研磨処理前における前記膜の厚さに関する第一情報と、前記化学機械研磨処理後における前記膜の厚さに関する第二情報とを取得し、前記第一情報及び前記第二情報に基づいて前記化学機械研磨処理による前記膜の厚さの変化量に関する情報を導出することと、
   前記複数の部位のそれぞれにおける前記変化量を補正するように、前記加熱領域ごとの温度設定を調節することと、を含む基板処理方法。

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