WO2007032369A1 - 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

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 Download PDF

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WO2007032369A1
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heat treatment
substrate
processing
resist
development
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PCT/JP2006/318126
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Michio Tanaka
Shinichi Shinozuka
Masahide Tadokoro
Kunie Ogata
Hiroshi Tomita
Ryoichi Uemura
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Tokyo Electron Limited
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    • H01L21/67225—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process comprising at least one lithography chamber

Definitions

  • Substrate processing apparatus substrate processing method, substrate processing program, and computer-readable recording medium storing the program
  • the present invention relates to a substrate processing apparatus, a substrate processing method, a substrate processing program, and a computer-readable recording medium that records the program, which form a predetermined pattern on a substrate by photolithography.
  • a resist solution that is a coating solution is applied to a semiconductor wafer that is a substrate to be processed (hereinafter referred to as a wafer) to form a resist film.
  • Resist coating process pre-bake process (PAB) that heats the wafer after coating process, exposure process that exposes resist film to a predetermined pattern, post-exposure that promotes chemical reaction in resist film after exposure
  • PAB pre-bake process
  • PE B post-exposure that promotes chemical reaction in resist film after exposure
  • PE B post-exposure that promotes chemical reaction in resist film after exposure
  • the resist pattern shape (hereinafter referred to as the resist profile) such as the line width (CD) and sidewall angle (SWA) of the resist pattern formed after the photolithographic process is conventionally used for focus correction in exposure processing. It is controlled by setting.
  • the resist profile such as the line width (CD) and sidewall angle (SWA) of the resist pattern formed after the photolithographic process is conventionally used for focus correction in exposure processing. It is controlled by setting.
  • the side wall angle (SWA) is the inclination angle ⁇ 1 of the line side wall as shown in the cross-sectional view of the resist pattern line in FIG.
  • the heat treatment plate of the heat treatment apparatus is divided into a plurality of regions, and an independent heater is built in each heating region, and the temperature is adjusted for each heating region. .
  • the temperature in the wafer surface on the heat treatment plate may vary due to differences in the thermal resistance of each heating region. That is, if the temperature in the wafer surface varies, the resist profile such as the line width (CD) of the resist pattern becomes non-uniform.
  • a temperature correction value (offset value) for finely adjusting the in-plane temperature of the wafer is set in each heating region of the heat treatment plate, and the installation temperature of each heating region of the heat treatment plate includes: A heat treatment temperature corrected by each temperature correction value is used (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-143850).
  • resist profile uniformity control within the wafer surface after the photolithographic process is performed by correcting the temperature of each heating region in the heat treatment, thereby controlling the formation of the resist profile. This is done by focus correction in the exposure process.
  • the required resist pattern has been miniaturized, and in the focus correction in exposure processing, the formation control of resist profiles such as pattern line width (CD) and sidewall angle (SWA) is highly accurate. There was a problem that could not be done. Also, if the resist profile formation control cannot be performed accurately due to the focus correction in the exposure process, differences occur in the exposure process in multiple areas of the wafer, resulting in a non-uniform resist profile on the wafer surface. There was a problem of becoming.
  • the present invention has been made under the circumstances as described above, and after a photolithography process, a desired resist pattern shape can be obtained without depending on the accuracy of exposure processing, and the resist It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus, a substrate processing method, a substrate processing program, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded, which can make a pattern uniform on the substrate surface.
  • a substrate processing apparatus includes a coating process for applying a resist solution to a substrate, a first heating process for heating the substrate after the coating process, and exposing the resist film to a predetermined pattern. And a second heat treatment for accelerating a chemical reaction in the resist film after the exposure and a development treatment for developing the exposed resist film as a series of processes, and a predetermined resist pattern is formed on the substrate.
  • a substrate processing apparatus for measuring and inspecting a sidewall angle of a resist pattern formed on the substrate after the development processing.
  • the sidewall angle after the development processing is the target value
  • a control unit for setting processing conditions in the first heat treatment or the second heat treatment is the target value
  • the inspection device performs a measurement inspection of a line width of a resist pattern formed on the substrate after the development processing
  • the control unit determines a target value of the line width of the resist pattern after the development processing and the inspection device.
  • the line width of the resist pattern after the development processing is approximated to the target value based on the difference from the line width inspection result by It is desirable to set processing conditions.
  • the heat treatment conditions in the first heat treatment and the second heat treatment preferably include at least a heat treatment temperature, a heat treatment time, and a temperature rise / fall temperature.
  • each of the first heat treatment and the second heat treatment performs correction for obtaining a target value for each of the line width and the sidewall angle of the resist pattern, which is a resist profile. Can be done.
  • the resist profile can be managed with high accuracy regardless of the accuracy of the exposure process.
  • the first heat treatment apparatus for performing the first heat treatment and the second heat treatment apparatus for performing the second heat treatment, the first heat treatment apparatus and the second heat treatment includes a heat treatment plate that is partitioned into a plurality of heating regions, and the substrate is placed on the plurality of heating regions, and a heating unit that independently heats each of the plurality of heating regions.
  • the inspection apparatus preferably measures and inspects the resist pattern after the development processing with respect to each substrate region of the substrate heat-treated in each of the plurality of heating regions.
  • control means heats each of the plurality of heating regions of the heat treatment plate. It is desirable to set processing conditions.
  • the resist pattern line width and sidewall angle can be made in-plane uniform.
  • control unit may set processing conditions in the first heat treatment or the second heat treatment for each processing recipe determined by at least a combination of the heat treatment temperature and the type of the resist solution. I hope.
  • the substrate processing method includes a coating process for applying a resist solution to a substrate, a first heating process for heating the substrate after the coating process, and a resist film in a predetermined pattern.
  • An exposure process for exposure, a second heating process for promoting a chemical reaction in the resist film after exposure, and a development process for developing the exposed resist film are executed as a series of processes, and a predetermined resist is applied to the substrate.
  • a substrate processing method for forming a pattern comprising: measuring and inspecting a sidewall angle of a resist pattern formed on the substrate after the development process; and a target value of a sidewall angle of the resist pattern after the development process; Based on the difference between the inspection result of the sidewall angle by the inspection apparatus, the sidewall angle after the development processing in the next processing So approximate to the target value, characterized in that to perform the steps of setting the processing conditions in the first heat treatment or the second heat treatment.
  • the conditions of the first heat treatment and the second heat treatment preferably include at least a heat treatment temperature, a heat treatment time, and a temperature rise / fall temperature.
  • a substrate processing program includes a coating process for applying a resist solution to a substrate, a first heating process for heating the substrate after the coating process, and a resist film with a predetermined pattern.
  • An exposure process for exposing the turn, a second heating process for promoting a chemical reaction in the resist film after the exposure, and a developing process for developing the exposed resist film are performed as a series of processes, and a predetermined process is performed on the substrate.
  • a substrate processing method including a step for setting processing conditions in the first heat treatment or the second heat treatment so as to approximate the target value is executed by a computer using the substrate processing apparatus. It has a feature in making it.
  • a computer-readable recording medium is characterized in that the substrate processing program is recorded.
  • a desired resist pattern shape can be obtained after the photolithographic process, regardless of the accuracy of the exposure process, and the resist pattern can be made uniform in the substrate surface.
  • a substrate processing apparatus, a substrate processing method, a substrate processing program, and a computer-readable recording medium recording the program can be obtained.
  • FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a pattern forming apparatus as a substrate processing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of the coating and developing apparatus of FIG.
  • FIG. 3 is a rear view of the coating and developing apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a heat treatment plate provided in the heat treatment apparatus of the coating and developing apparatus in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an inspection apparatus provided in the pattern forming apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the main part of the inspection apparatus.
  • FIG. 7 is a diagram showing each region of the wafer corresponding to each heating region of the heat treatment plate.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an equation for calculating a sidewall angle.
  • FIG. 9 is an example of a reference table in which offset values are recorded.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a flow of correction control of heat treatment conditions in the pattern forming apparatus.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a sidewall angle.
  • FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a pattern forming apparatus 1 as a substrate processing apparatus according to the present invention.
  • the pattern forming device 1 in FIG. 1 applies a resist solution to a semiconductor wafer that is a substrate to be processed
  • control unit 500 which is a general-purpose computer including a (CPU) and a storage unit (memory).
  • FIG. 1 is a front view of the coating and developing apparatus 100 of FIG. 1
  • FIG. 3 is a rear view of the coating and developing apparatus 100 of FIG.
  • the coating and developing apparatus 100 has, for example, 25 wafers W in cassette units.
  • the interface unit 4 that is provided adjacent to the processing station 3 and that transfers the wafer W to and from the exposure apparatus 200 is integrally connected.
  • the cassette station 2 is provided with a cassette mounting table 5.
  • the cassette mounting table 5 is configured such that a plurality of cassettes C can be mounted in a row in the X direction (vertical direction in FIG. 1).
  • the cassette station 2 is provided with a wafer transfer body 7 that can move along the X direction on the transfer path 6.
  • the wafer carrier 7 is also movable in the wafer arrangement direction (Z direction; vertical direction) of the wafer W accommodated in the cassette C, and with respect to the wafer W of each force set arranged in the X-axis direction. And can be selectively accessed.
  • the wafer transfer body 7 is rotatable in the ⁇ direction around the Z axis, and is connected to a temperature control unit 60 and a transition unit 61 belonging to a third processing device group G3 on the processing station 3 side described later. It's also made accessible to you!
  • the processing station 3 adjacent to the cassette station 2 includes, for example, five processing device groups G1 to G5 in which a plurality of processing devices are arranged in multiple stages.
  • a first processing device group Gl and a second processing device group G2 are arranged in this order from the cassette station 2 side on the lower side in FIG. Further, on the upper side in FIG. 1, a third processing device group G3, a fourth processing device group G4, and a fifth processing device group G5 are sequentially arranged from the cassette station 2 side.
  • the first transfer device 10 is provided.
  • the first transfer device 10 can selectively access the processing devices in the first processing device group Gl, the third processing device group G3, and the fourth processing device group G4 to carry the wafer W. It ’s done!
  • a second transfer device 11 is provided between the fourth processing device group G4 and the fifth processing device group G5, a second transfer device 11 is provided.
  • the second transfer device 11 can selectively access each processing device in the second processing device group G2 and the fifth processing device group G5 to transfer the wafer W.
  • the first processing unit group Gl is a liquid processing apparatus that supplies a predetermined liquid to the wafer W for processing, for example, a resist coating process for applying a resist liquid to the wafer W as shown in FIG.
  • the unit (COT) 20, 21, 22, and bottom coating units (BARC) 23, 24, which form an antireflection film that prevents light reflection during the exposure process, are stacked in five steps from the bottom.
  • liquid processing units for example, development processing units (DEV) 30 to 34 for supplying a developing solution to the wafer W and performing image processing are sequentially stacked in five stages. Yes. Further, at the bottom of the first processing device group G1 and the second processing device group G2, a chemical chamber (CHM) 35 for supplying various processing liquids to the liquid processing devices in the processing device groups Gl and G2 is provided. , 36 are provided!
  • DEV development processing units
  • CCM chemical chamber
  • the third processing unit group G3 includes a temperature control unit (TCP) 60, a transition unit (TRS) 61 for delivering the wafer W, and high-precision temperature management.
  • TCP temperature control unit
  • TRS transition unit
  • high-precision temperature management high-precision temperature control units
  • CPL high-precision temperature control units
  • BAKE high-temperature heat treatment units
  • One heat treatment apparatus) 71 to 74 and post-baking units (POST) 75 to 79 for heat-treating the wafer W after the development processing are stacked in 10 steps in order from the bottom.
  • a plurality of heat treatment apparatuses for heat-treating the wafer W for example, high-precision temperature control units (CPL) 80 to 83, and heat treatment of the exposed wafer W (second heat treatment)
  • CPL high-precision temperature control units
  • PEBZ post-exposure baking units
  • a plurality of processing devices are arranged on the positive side in the X direction of the first transfer device 10, for example, an adhesion for hydrophobizing the wafer W as shown in FIG. Units (AD) 90 and 91, and heating units (HP) 92 and 93 that heat wafer W are stacked in four steps from the bottom.
  • AD adhesion for hydrophobizing the wafer W
  • HP heating units
  • peripheral exposure unit (WEE) 94 for selectively exposing the image is disposed.
  • the heat treatment apparatuses such as the pre-baking unit (PAB) 71 to 74 and the post-exposure baking unit (PEB) 84 to 89 are shown in FIG.
  • a heat treatment plate 140 is provided.
  • the heat treatment plate 140 is divided into a plurality of, for example, five heating regions Rl, R2, R3, R4, and R5.
  • the heat treatment plate 140 is located at the center when viewed from the plane, and is divided into a circular heating region R1 and heating regions R2 to R5, the circumference of which is divided into four arcs.
  • a heater 141 that generates heat by power feeding is individually incorporated as a heating means, and can be heated for each of the heating regions Rl to R5. . Further, the amount of heat generated by the heater 141 in each heating region R1 to R5 is adjusted by a temperature control device 142 included in each heat treatment apparatus.
  • the temperature control device 142 is capable of adjusting the heat generation amount of the heater 141 to control the temperature of each heating region R1 to R5 to a predetermined temperature.
  • the temperature setting in the temperature control device 142 is controlled and performed by the control unit 500.
  • the interface section 4 is provided with a wafer transfer body 41 that moves on a transfer path 40 that extends in the X direction, for example, as shown in FIG.
  • the wafer transport body 41 is movable in the Z direction and is also rotatable in the ⁇ direction.
  • the noffer cassette 42, and the fifth processing apparatus group G5. To access and transfer the wafer W!
  • the exposure apparatus 200 irradiates a predetermined light beam from an exposure unit (not shown) through a predetermined mask pattern onto the wafer W coated with a resist solution, and the exposure unit includes a light source And lenses and optical fibers.
  • the exposure conditions in the exposure apparatus 200 are the force determined by the exposure intensity, exposure time, exposure focus (focus), and exposure alignment position. These parameters control the entire exposure apparatus 200 based on commands from the control unit 500. It is controlled by the controller 210.
  • a series of photolithography steps up to the development process are performed as follows by the coating and developing apparatus 100 and the exposure apparatus 200 configured as described above.
  • the wafer W is transferred to the pre-baking units (PAB) 71 to 74 of the fourth processing unit group G4 by the first transfer unit 10 and subjected to a predetermined heating process, that is, a pre-beta process. Done.
  • the pre-beta wafer W is transported to a peripheral exposure unit (WEE) 94 where only the edge portion of the wafer W is exposed.
  • WEE peripheral exposure unit
  • the wafer W is cooled in the high-precision temperature control units (CPL) 80 to 83 and temporarily stored in the buffer cassette 42 by the wafer carrier 41 of the interface unit 4.
  • CPL high-precision temperature control units
  • the wafer W temporarily held in the buffer cassette 42 is taken out by the wafer carrier 41 and delivered to the exposure apparatus 200, where a predetermined exposure process is performed.
  • the wafer W that has been subjected to the exposure process is again transferred to the post-exposure baking unit (PEB) 84 to 89 of the fifth processing unit group G5 via the interface unit 4, where the post-exposure heating process is performed. Is done.
  • the wafer W is transported by the second transport device 11 to the development processing devices 30 to 34 of the second processing device group G2, and subjected to development processing.
  • the wafer W is transferred to the post processing unit of the fourth processing device group G4. It is transported to a king unit (POST) 75-79, where it is heated after development.
  • POST king unit
  • the wafer W is cooled by high-precision temperature control units (CPL) 62 to 64 of the third processing unit group G3, and returned to the cassette C by the wafer carrier 7.
  • CPL high-precision temperature control units
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the inspection apparatus
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the main part of the inspection apparatus.
  • the inspection device 400 includes a loading / unloading stage 403 for loading / unloading a force set containing, for example, a Weno basket W, an inspection unit 402, and a loading / unloading unit.
  • a loading / unloading stage 403 for loading / unloading a force set containing, for example, a Weno basket W, an inspection unit 402, and a loading / unloading unit.
  • Dedicated auxiliary substrate for transferring wafer W between stage 403 and inspection unit 402 Auxiliary arm configured to move up and down, move in the X and Y directions, and rotate about the vertical axis With 404.
  • the wafers W and W conveyed to the inspection apparatus 400 are configured to be stored in the cassette of the carry-in / out stage 403.
  • the inspection unit 402 is a CD inspection apparatus 40 that measures the line width (CD) of a pattern formed on the wafer W as a plurality of, for example, two inspection apparatuses in this example.
  • SWA inspection device 402b for measuring the sidewall angle (SWA) of the pattern are assigned.
  • the CD inspection device 402a and the SWA inspection device 402b perform the predetermined inspection by imaging with a CCD camera, for example, and an example of these devices will be described with reference to FIG.
  • These inspection apparatuses are provided with a housing 405 having a wafer W transfer port (not shown), and provided in the housing 405 so that the wafer W can be supported horizontally and its orientation can be adjusted.
  • the rotating mounting table 406 is configured, a CCD camera 407 that images the wafer W on the rotating mounting table 406 and that can move in the X, Y, and Z directions, and an illumination unit 408 are provided. Then, the inspection is performed by analyzing the image of the wafer W obtained by the CCD force lens 407 by a computer 409 or the like which is a data processing unit.
  • the computer 409 has a function of controlling the movement of the CCD camera 407 and a function of transmitting measurement data to the control unit 500.
  • the CCD camera 407 may be fixed, and the arrangement of the Weno and W mounting table 406 may be moved in the X, Y, and ⁇ directions.
  • the computer 409 for example, for a predetermined plurality of regions (substrate regions) Al to A5 of the wafer W shown in FIG. 7 based on the acquired image, FIG. Calculate the TCD (upper base width), BCD (lower base width) value, and pattern thickness value in the pattern line cross section after the photolithographic process shown in the figure, and send the result to the control unit 500 I was made to do it.
  • the areas A1 to A5 of the wafer W shown in FIG. 7 are pre-baked cue (PAB) 71 to 74 and post-exposure baking unit (PEB) 84 to 89 shown in FIG. Are regions corresponding to the heating regions R1 to R5 of the heat treatment plate 140, respectively.
  • PAB pre-baked cue
  • PEB post-exposure baking unit
  • the sidewall angles in regions A1 to A5 of wafer W in FIG. 7 are calculated from the values of TCD, BCD, and pattern thickness obtained by CD inspection apparatus 402a (Equation 1). 0 1 is calculated, and the result is transmitted to the control unit 500.
  • control unit 500 includes a calculation unit 501 that executes a program and performs various calculations, a storage unit 502, and the like.
  • the storage means 502 stores a program P for performing pattern formation processing including a series of photolithographic processes, a reference table T described later, and a plurality of processing recipe data set with processing conditions. ing.
  • the storage means 502 in which the program P or the like is recorded may be a recording medium of V or misalignment such as a hard disk, a nonvolatile memory, a removable recording medium (for example, an optical disk or a memory card). ! /
  • the control unit 500 that has obtained the measurement result from the inspection unit 402 has the pattern line width (CD) and sidewall angle (S WA) measured for each of the areas A1 to A5 of the wafer W! / ) For each of the target pattern line width (target CD) and the target sidewall angle (target SWA) after the photolithographic process, respectively.
  • the correction value is calculated.
  • target pattern line width (target CD) and the pattern line width (CD) measured by the inspection unit 402 used to obtain the difference ⁇ CD with respect to the target CD are either TCD or BCD. However, in this embodiment, it is assumed that BCD is applied.
  • each correction value (offset value) of the heat treatment conditions such as the optimum temperature offset value for the differences ⁇ CD and ⁇ SWA is stored. It is set in advance for each of the heating regions R1 to R5 in the cuspo baking unit ( ⁇ ) 84 to 89.
  • the heat treatment conditions include at least a heat treatment temperature, a heat treatment time, and a temperature rise / fall temperature.
  • the reference table T is set for each processing recipe defined by a combination of the type of resist solution and the heat treatment temperature.
  • each correction value such as a temperature offset value based on ⁇ CD is applied to the pre-baking units (PAB) 71 to 74, the temperature offset based on ⁇ SWA
  • Each correction value such as value is applied to post exposure bake unit (PEB) 84-89.
  • each correction value (offset value) such as temperature offset value based on ⁇ CD is applied to post exposure bake unit (PEB) 84 ⁇ 89, the temperature based on ⁇ SWA
  • Each correction value (offset value) such as an offset value is applied to the pre-baking unit (PAB) 71-74.
  • the optimum offset (correction) to approximate the target value for the line width (CD) and sidewall angle (SWA) of the resist pattern after the photolithographic process. ) Value can be set.
  • the program P is executed (step S2 in Fig. 10). Then, a photolithography process is performed by the coating and developing apparatus 100 and the exposure apparatus 200 (step S3 in FIG. 10). At this time, the program P derives each correction value such as a temperature offset value from the reference table T based on a plurality of ⁇ CD and ⁇ SWA set as parameters in the photolithographic process, and pre-determines these values. Set as an offset value in the baking unit (PAB) 71 to 74 and post-exposure baking unit (PEB) 84 to 89. As a result, in the wafer W after the photolithographic process, a resist pattern having a substantially uniform line width (CD) and sidewall angle (SWA) over the regions A1 to A5 and an approximate target value can be obtained.
  • PAB baking unit
  • PEB post-exposure baking unit
  • the inspection unit 402 measures and controls the line width (CD) and sidewall angle (SWA) of the resist pattern in each region A1 to A5 of the wafer W. It is output to the part 500 (step S4 in FIG. 10).
  • the control unit 500 that has acquired the measurement results obtains a difference from the target value (step S5 in FIG. 10) and determines whether there is a difference (step S6 in FIG. 10). If there is a difference (Yes), the difference A CD, ⁇ SWA is recorded in the storage means 502 as a parameter to be used next time (step S7 in FIG. 10). On the other hand, if it is determined in step S6 that there is no difference (No), the processing for one wafer W is completed.
  • the line width (CD) and sidewall angle (SWA) of the pattern are measured for a plurality of regions of the wafer W after the photolithography process, An offset value in the heat treatment apparatus for making them uniform among the plurality of regions and approximating each target value is obtained. Since the offset value is used in the next pattern formation process, the line width (CD) and sidewall angle (SWA) of the pattern, which is the resist profile, are always uniform after the photolithography process. In addition, a wafer W approximate to the target value can be obtained. Further, according to the embodiment, it is not necessary to use the focus correction in the exposure apparatus 200 in order to obtain a desired resist profile. The resist profile can be managed with high accuracy.
  • the heating region of the heat treatment plate 140 is divided into five regions R 1 to R 5, and the corresponding wafer region (substrate region) is also five regions A 1 to A 5. Power Without being limited to it, for example, it may be harmed by more areas.
  • the inspection apparatus 400 and the control unit 500 are arranged separately from the coating and developing apparatus 100, respectively.
  • the configuration is not limited thereto, and the inspection apparatus 400 and the control unit 500 may be incorporated in the coating and developing apparatus 100 as necessary. With such a configuration, the area (footprint) occupied by the devices arranged in the clean room can be reduced.
  • a semiconductor wafer is taken as an example of a substrate to be processed.
  • the substrate in the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and an LCD substrate, a CD substrate, a glass substrate, a photomask, a printed substrate, and the like are also possible. It is.
  • the present invention can be applied to, for example, a pattern forming apparatus that forms a predetermined pattern on a substrate such as a semiconductor wafer by a photolithography technique, and can be suitably used in the semiconductor manufacturing industry, the electronic device manufacturing industry, and the like. .

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Abstract

　パターン形成装置１は、現像処理後に基板Ｗに形成されたレジストパターンのサイドウォールアングルＳＷＡを測定検査する検査装置４００と、前記現像処理後のレジストパターンのサイドウォールアングルＳＷＡの目標値と前記検査装置４００によるサイドウォールアングルＳＷＡの検査結果との差分に基づいて、前記現像処理後のサイドウォールアングルＳＷＡが前記目標値に近似するように、前記第一の加熱処理７１～７４または前記第二の加熱処理８４～８９での処理条件の設定を行う制御部５００とを備える。

Description

明 細 書
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
技術分野
[0001] 本発明は、フォトリソグラフィ技術により基板上に所定のパターンを形成する基板処 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ビュ ータ読み取り可能な記録媒体に関する。
背景技術
[0002] 半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフイエ程においては、例えば被処理基 板である半導体ウェハ（以下、ウェハと称呼する）上に、塗布液であるレジスト液を塗 布しレジスト膜を形成するレジスド塗布処理、塗布処理後のウェハを加熱処理するプ リベ一キング処理 (PAB)、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光 後にレジスト膜内の化学反応を促進させるポストェクスポージャベーキング処理 (PE B)、露光されたレジスト膜を現像する現像処理等が順次行われ、ウェハ上に所定の レジストパターンが形成される。
[0003] 前記フォトリソグラフイエ程後に形成されるレジストパターンの線幅 (CD)やサイドウ オールアングル (SWA)等のレジストパターン形状（以下、レジストプロファイルと称呼 する）は、従来力 露光処理におけるフォーカス補正の設定を行うことにより制御され ている。
尚、サイドウォールアングル（SWA)とは、図 11のレジストパターン線の断面図に示 すように、線側壁の傾斜角 Θ 1のことである。
[0004] また、前記レジストプロファイルは、フォトリソグラフイエ程における熱処理によっても 影響を受けるため、熱処理装置においても処理条件の設定が厳格に制御されている 。加熱時のウェハ面内の温度を厳格に制御するため、熱処理装置の熱処理板は、 複数の領域に分割され、加熱領域毎に独立したヒータが内蔵され、加熱領域毎に温 度調整されている。
[0005] ところで、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、熱処理板上のウェハ面内の温度がばら つくことがある。即ち、ウェハ面内の温度がばらつくと、レジストパターンの線幅（CD) 等のレジストプロファイルが不均一となる。
このため、従来から、熱処理板の各加熱領域には、ウェ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 、る（例えば、 日本 国 特開 2001— 143850号公報参照）。
[0006] このように、従来にあっては、フォトリソグラフイエ程後のウェハ面内におけるレジスト プロファイルの均一性の制御を、熱処理での各加熱領域の温度補正により行い、レ ジストプロファイルの形成制御を、露光処理でのフォーカス補正により行って 、る。 しかしながら、近年にあっては、要求されるレジストパターンの微細化が進み、露光 処理におけるフォーカス補正では、パターン線幅（CD)やサイドウォールアングル (S WA)等のレジストプロファイルの形成制御が高精度に出来ないという課題があった。 また、露光処理でのフォーカス補正によりレジストプロファイルの形成制御が精度よ く出来ない場合には、ウェハの複数領域での露光処理に差異が生じ、結果的にレジ ストプロファイルがウェハ面内で不均一になるという課題があった。
発明の開示
[0007] 本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、フォトリソグラフイエ程後 において、露光処理の精度に拠らず、所望のレジストパターン形状を得ることができ、 前記レジストパターンを基板面内で均一にすることのできる基板処理装置、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 な記録媒体を提供することを目的とする。
[0008] 本発明にカゝかる基板処理装置は、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を一連の処理として実行し、前記基 板に所定のレジストパターンを形成する基板処理装置であって、前記現像処理後に 前記基板に形成されたレジストパターンのサイドウォールアングルを測定検査する検 查装置と、前記現像処理後のレジストパターンのサイドウォールアングルの目標値と 前記検査装置によるサイドウォールアングルの検査結果との差分に基づ 、て、前記 現像処理後のサイドウォールアングルが前記目標値に近似するように、前記第一の 加熱処理または前記第二の加熱処理での処理条件の設定を行う制御部とを備えるこ とに特徴を有する。
また、前記検査装置は、前記現像処理後に前記基板に形成されたレジストパター ンの線幅を測定検査し、前記制御部は、前記現像処理後のレジストパターンの線幅 の目標値と前記検査装置による線幅の検査結果との差分に基づいて、前記現像処 理後のレジストパターンの線幅が前記目標値に近似するように、前記第二の加熱処 理または前記第一の加熱処理での処理条件の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における加熱処理の条件は、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。
[0009] このような構成によれば、レジストプロファイルであるレジストパターンの線幅とサイド ウォールアングルの夫々に対し、 目標値を得るための補正を第一の加熱処理と第二 の加熱処理の夫々において行うことができる。
したがって、フォトリソグラフイエ程後の基板において、所望の値のパターン線幅と サイドウォールアングルとを得ることができる。
また、所望のレジストプロファイルを得るために、露光処理でのフォーカス補正を用 いなくてもよいため、露光処理の精度に拠らず、高精度にレジストプロファイルの管理 をすることができる。
[0010] また、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、前記現像処理後におけるレジストパターンを測定検査すること が望ましい。
また、前記制御手段は、前記熱処理板の複数の加熱領域の夫々について、加熱 処理の条件設定を行うことが望まし ヽ。
このように構成することにより、フォトリソグラフイエ程後の基板において、レジストパ ターンの線幅及びサイドウォールアングルの夫々について、面内均一とすることがで きる。
[0011] また、前記制御部は、少なくとも熱処理温度とレジスト液の種類の組み合わせにより 定まる処理レシピ毎に、前記第一の加熱処理または前記第二の加熱処理での処理 条件の設定を行うことが望まし 、。
このようにすることにより、処理レシピに応じた適切な条件設定を行うことができるた め、処理レシピが異なっても所望のレジストプロファイルを得ることができる。
[0012] また、本発明にカゝかる基板処理方法は、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を一連の処理として実行し、前 記基板に所定のレジストパターンを形成する基板処理方法であって、前記現像処理 後に前記基板に形成されたレジスト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、前記現像処理後のレジストパターンのサイドウォールアングルの目標値 と、前記検査装置によるサイドウォールアングルの検査結果との差分に基づいて、次 回の処理における前記現像処理後のサイドウォールアングルが前記目標値に近似 するように、前記第一の加熱処理または前記第二の加熱処理での処理条件の設定 を行うステップとを実行することに特徴を有する。
また、前記現像処理後に前記基板に形成されたレジストパターンの線幅を測定検 查するステップと、前記現像処理後のレジストパターンの線幅の目標値と、前記検査 装置による線幅の検査結果との差分に基づ 、て、前記現像処理後のパターンの線 幅が前記目標値に近似するように、前記第二の加熱処理または前記第一の加熱処 理での処理条件の設定を行うステップとを実行することが望ましい。
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。
[0013] このようにすることにより、レジストプロファイルであるレジストパターンの線幅とサイド ウォールアングルの夫々に対し、 目標値を得るための補正を第一の加熱処理と第二 の加熱処理の夫々において行うことができる。
したがって、フォトリソグラフイエ程後の基板において、所望の値のパターン線幅と サイドウォールアングルとを得ることができる。
また、所望のレジストプロファイルを得るために、露光処理でのフォーカス補正を用 いなくてもよいため、露光処理の精度に拠らず、レジストプロファイルの管理をするこ とがでさる。
[0014] また、本発明にカゝかる基板処理プログラムは、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を一連の処理として実行 し、前記基板に所定のレジストパターンを形成するとともに、前記現像処理後に前記 基板に形成されたレジスト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ツ プと、前記現像処理後のレジストパターンのサイドウォールアングルの目標値と、前記 検査装置によるサイドウォールアングルの検査結果との差分に基づ 、て、次回の処 理における前記現像処理後のサイドウォールアングルが前記目標値に近似するよう に、前記第一の加熱処理または前記第二の加熱処理での処理条件の設定を行うス テツプと、を含む基板処理方法を基板処理装置にぉ 、てコンピュータに実行させるこ とに特徴を有する。
さらに、本発明にかかるコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記基板処理プ ログラムを記録して ヽることに特徴を有する。
[0015] 本発明によれば、フォトリソグラフイエ程後において、露光処理の精度に拠らず、所 望のレジストパターン形状を得ることができ、前記レジストパターンを基板面内で均一 にすることのできる基板処理装置、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を得ることができる。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]図 1は、本発明に係る基板処理装置としてのパターン形成装置の概略構成を示 す平面図である。 [図 2]図 2は、図 1の塗布現像装置の正面図である。
[図 3]図 3は、図 1の塗布現像装置の背面図である。
[図 4]図 4は、図 1の塗布現像装置の熱処理装置が備える熱処理板の構成を概略的 に示す図である。
[図 5]図 5は、図 1のパターン形成装置が備える検査装置を概略的に示す断面図であ る。
[図 6]図 6は、検査装置の主要部を示す断面図である。
[図 7]図 7は、熱処理板の加熱領域に夫々対応したウェハの各領域を示す図である。
[図 8]図 8は、サイドウォールアングルを算出する式を説明するための図である。
[図 9]図 9は、オフセット値を記録した参照テーブルの例である。
[図 10]図 10は、パターン形成装置における熱処理条件の補正制御の流れを示すフ ロー図である。
[図 11]図 11は、サイドウォールアングルを説明するための図である。
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明に係る基板処理装置及び基板処理方法につき、図に示す実施の形 態に基づいて説明する。図 1は、本発明に係る基板処理装置としてのパターン形成 装置 1の概略構成を示す平面図である。
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ェ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、ウェハへの露光処理を行う露 光装置 200とを備える。
さらに、塗布現像装置 100及び露光装置 200によるフォトリソグラフイエ程後にレジ ストパターンの線幅（CD)やサイドウォールアングル (SWA)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）を備える汎用コンビ ユータである制御部 500により全体制御がなされる。
[0018] 先ず塗布現像装置 100について図 1乃至図 3に基づいて簡単に説明する。図 2は
、図 1の塗布現像装置 100の正面図であり、図 3は、図 1の塗布現像装置 100の背面 図である。
図 1に示すように、塗布現像装置 100は、例えば 25枚のウェハ Wをカセット単位で 外部から搬入出したり、カセット cに対してウェハ wを搬入出したりするカセットステー シヨン 2と、フォトリソグラフイエ程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各処理ュ 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との間でウェハ 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 、る。
[0019] カセットステーション 2には、カセット載置台 5が設けられ、当該カセット載置台 5は、 複数のカセット Cを X方向（図 1中の上下方向）に一列に載置自在になされている。ま た、カセットステーション 2には、搬送路 6上を X方向に沿って移動可能なウェハ搬送 体 7が設けられている。このウェハ搬送体 7は、カセット Cに収容されたウェハ Wのゥ ェハ配列方向（Z方向；鉛直方向）にも移動自在であり、 X軸方向に配列された各力 セットのウェハ Wに対して選択的にアクセスできるよう構成されている。
[0020] さらにウェハ搬送体 7は、 Z軸周りの Θ方向に回転可能であり、後述する処理ステー シヨン 3側の第 3の処理装置群 G3に属する温調ユニット 60やトランジシヨンユニット 6 1に対してもアクセスできるようになされて!、る。
[0021] カセットステーション 2に隣接する処理ステーション 3は、複数の処理装置が多段に 配置された、例えば 5つの処理装置群 G1〜G5を備えている。
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 Gl、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 、る。
[0022] 第 3の処理装置群 G3と第 4の処理装置群 G4との間には、第 1の搬送装置 10が設 けられている。この第 1の搬送装置 10は、第 1の処理装置群 Gl、第 3の処理装置群 G3及び第 4の処理装置群 G4内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハ Wを搬 送できるようになされて!ヽる。
[0023] 第 4の処理装置群 G4と第 5の処理装置群 G5との間には、第 2の搬送装置 11が設 けられている。この第 2の搬送装置 11は、第 2の処理装置群 G2、第 5の処理装置群 G5内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハ Wを搬送できるようになされてい る。 [0024] また、第 1の処理装置群 Glには、ウェハ Wに所定の液体を供給して処理を行う液 処理装置、例えば図 2に示すようにウェハ Wにレジスト液を塗布するレジスト塗布処 理ユニット (COT) 20、 21、 22、露光処理時の光の反射を防止する反射防止膜を形 成するボトムコーティングユニット（BARC) 23、 24が下から順に 5段に重ねられてい る。
[0025] 第 2の処理装置群 G2には、液処理装置、例えばウェハ Wに現像液を供給して現 像処理する現像処理ユニット (DEV) 30〜34が下力も順に 5段に重ねられている。 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 Gl、 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!/、る。
[0026] また、図 3に示すように第 3の処理装置群 G3には、温調ユニット (TCP) 60、ウェハ Wの受け渡しを行うためのトランジシヨンユニット (TRS) 61、精度の高い温度管理下 でウェハ Wを温度調節する高精度温調ユニット（CPL) 62〜64及びウェハ Wを高温 で加熱処理する高温度熱処理ユニット (BAKE) 65〜68が順に 9段に重ねられてい る。
[0027] 第 4の処理装置群 G4では、例えば高精度温調ユニット（CPL) 70、レジスト塗布処 理後のウェハ Wを加熱処理（第一の加熱処理）するプリべ一キングユニット（PABZ 第一の熱処理装置） 71〜74及び現像処理後のウェハ Wを加熱処理するポストべ一 キングユニット（POST) 75〜79が下から順に 10段に重ねられている。
[0028] 第 5の処理装置群 G5では、ウェハ Wを熱処理する複数の熱処理装置、例えば高 精度温調ユニット (CPL) 80〜83、露光後のウェハ Wを加熱処理 (第二の加熱処理) する複数のポストェクスポージャベーキングユニット（PEBZ第二の熱処理装置） 84 〜89が下力も順に 10段に重ねられている。
[0029] また、第 1の搬送装置 10の X方向正方向側には、複数の処理装置が配置されてお り、例えば図 3に示すようにウェハ Wを疎水化処理するためのアドヒージョンユニット（ AD) 90、 91、ウェハ Wを加熱する加熱ユニット（HP) 92、 93が下から順に 4段に重 ねられている。
また、第 2の搬送装置 11の X方向正方向側には、例えばウェハ 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。
[0030] 尚、前記したプリべ一キングユニット（PAB) 71〜74やポストェクスポージャベーキ ングユニット（PEB) 84〜89等の各熱処理装置にお!、ては、図 4に示すような熱処理 板 140を備えている。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 Rl、 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!ヽる。
[0031] 熱処理板 140の各加熱領域 R1〜R5には、加熱手段として、給電により発熱するヒ ータ 141が個別に内蔵され、各加熱領域 Rl〜R5毎に加熱できるようになされて ヽる 。また、各加熱領域 R1〜R5のヒータ 141の発熱量は、各熱処理装置が備える温度 制御装置 142により調整されている。温度制御装置 142は、ヒータ 141の発熱量を調 整して、各加熱領域 R1〜R5の温度を所定の温度に制御できるようになされている。 また、温度制御装置 142における温度設定は、制御部 500により制御され行われる。
[0032] また、インターフェイス部 4には、例えば図 1に示すように X方向に向けて延伸する 搬送路 40上を移動するウェハ搬送体 41と、ノ ッファカセット 42が設けられている。ゥ ェハ搬送体 41は、 Z方向に移動可能かつ Θ方向にも回転可能であり、インターフエ イス部 4に隣接した露光装置 200と、ノッファカセット 42及び第 5の処理装置群 G5に 対してアクセスしてウェハ Wを搬送できるようになされて!、る。
[0033] また、露光装置 200は、レジスト液が塗布されたウェハ Wに対して、所定のマスクパ ターンを介して図示しない露光部から所定の光線を照射するものであり、前記露光部 は、光源やレンズ、光ファイバなどを備えている。
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（フォーカス） 、露光合わせ位置とで決定される力 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。
[0034] このように構成された塗布現像装置 100と、露光装置 200とにより、現像処理までの 一連のフォトリソグラフイエ程は、次のように行われる。
先ず、カセットステーション 2において、未処理のウェハ Wを収容したカセットじから 1枚のウェハ W力 ウェハ搬送体 7により第 3の処理装置群 G3のトランジシヨンュ-ッ HTRS) 61に搬送される。そこでウェハ Wは、位置合わせが行われた後、アドヒージ ヨンユニット (AD) 90、 91へ搬送され疎水化処理が行われる。次いで高精度温調ュ 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、ウェハ表面上へのレジスト塗布処 理が行われる。尚、トラジシヨン装置 61からレジスト塗布処理ユニット（COT) 20〜22 までのウェハ Wの搬送は第 1の搬送装置 10により行われる。
[0035] そして、ウェハ Wは、第 1の搬送装置 10により、第 4の処理装置群 G4のプリべーキ ングユニット（PAB) 71〜74に搬送されて所定の加熱処理、即ちプリベータ処理が行 われる。プリベータされたウェハ Wは、周辺露光ユニット（WEE) 94に搬送され、そこ でウェハ Wのエッジ部のみが露光処理される。
[0036] その後、ウェハ Wは、高精度温調ユニット（CPL) 80〜83において冷却処理がなさ れ、インターフェイス部 4のウェハ搬送体 41によりバッファカセット 42に一時保管され る。
そしてバッファカセット 42に一時的に保持されたウェハ Wは、ウェハ搬送体 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。
[0037] 露光処理を終えたウェハ Wは、再びインターフェイス部 4を介して第 5の処理装置 群 G5のポストェクスポージャベーキングユニット（PEB) 84〜89に搬送され、そこで 露光後の加熱処理が行われる。次いでウェハ 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 、で第 4の処理装置群 G4のポストべ一キングユニット（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。そしてウェハ 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、ウェハ搬送体 7によりカセ ット Cに戻される。
[0038] 続いて検査装置 400について、図 1、図 5、図 6に基づいて説明する。図 5は、検査 装置を概略的に示す断面図、図 6は検査装置の主要部を示す断面図である。
検査装置 400は、図 1に示すように、筐体 401内に、例えばウエノヽ Wを収納した力 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との間でウェハ 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、かつ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 、る。
[0039] 尚、塗布現像装置 100での現像処理後にカセット Cに戻されたウエノ、 Wは、図示し ない搬送機構により、検査装置 400に搬送され検査がなされる。
また、検査装置 400に搬送されるウエノ、 Wは、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 、る。
[0040] 前記検査ユニット 402は、図 5に示すように、この例では複数個、例えば 2個の検査 装置として、ウェハ Wに形成されたパターンの線幅（CD)を測定する CD検査装置 40
2aと、パターンのサイドウォールアングル（SWA)を測定する SWA検査装置 402bと が割り当てられている。
前記 CD検査装置 402a、 SWA検査装置 402bは、例えば CCDカメラ〖こよる撮像に 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。
[0041] これらの検査装置は、例えば、図示しないウェハ Wの搬送口を備えた筐体 405と、 この筐体 405内に設けられ、ウェハ Wを水平に支持してその向きを調整できるように 構成された回転載置台 406と、この回転載置台 406上のウェハ Wを撮像する、 X、 Y 、 Z方向に移動可能な CCDカメラ 407と、照明手段 408とを備える。そして、 CCD力 メラ 407により得られたウェハ Wの画像をデータ処理部であるコンピュータ 409等に て解析することによって検査を行うように構成されている。
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、ゥ エノ、 Wの載置台 406側が X、 Y、 Ζ方向に移動できる構成であってもよい。
[0042] 前記構成において、 CD検査装置 402aでは、コンピュータ 409が、取得された画像 に基づいて、例えば図 7に示すウェハ Wの所定の複数領域 (基板領域) Al〜A5に 対し、図 8に示すフォトリソグラフイエ程後のパターン線断面図における TCD (上底幅 )と、 BCD (下底幅）の値と、パターン厚さの値とを夫々算出し、その結果を制御部 50 0に送信するようになされて ヽる。 尚、図 7に示されたウェハ Wの領域 A1〜A5は、図 4に示した、プリべ一キングュ- ット（PAB) 71〜74やポストェ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。
[0043] また、 SWA検査装置 402bにおいては、 CD検査装置 402aで求めた TCDと BCD とパターン厚さの値から（式 1)の関係により図 7のウェハ Wの領域 A1〜A5における サイドウォールアングル 0 1を夫々算出し、その結果を制御部 500に送信するように なされている。
[0044] [数 1] パターン厚さ
—, . · · (式 1 )
十 X (BCD _TCD)
[0045] また、制御部 500は、図 1に示すように、プログラムの実行や各種演算等を行う演算 部 501と、記憶手段 502等とにより構成されている。記憶手段 502には、一連のフォト リソグラフイエ程を含むパターン形成処理を行うためのプログラム Pと、後述する参照 テーブル Tと、その他、処理条件が設定された複数の処理レシピデータ等が記録さ れている。
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 V、ずれの記録媒体であってもよ!/、。
[0046] 前記検査ユニット 402からの測定結果を取得した制御部 500は、ウェハ Wの各領 域 A1〜A5につ!/、て測定されたパターン線幅（CD)及びサイドウォールアングル (S WA)の夫々に対し、フォトリソグラフイエ程後の目標パターン線幅（目標 CD)、 目標 サイドウォールアングル (目標 SWA)との差分 Δ CD、 Δ SWAを夫々求め、それらに 基づき温度オフセット値等の各補正値を求めるようになされて 、る。
尚、 目標パターン線幅（目標 CD)や、 目標 CDに対し差分 Δ CD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。 [0047] 前記差分 Δ CD及び Δ SWAから温度オフセット値等の各補正値を求める方法とし ては、例えば、制御部 500において、記憶手段 502に記録された図 9に示すような参 照テーブル Tが用いられる。
この参照テーブル Tには、前記差分 Δ CD及び Δ SWAに対する最適な温度オフセ ット値等の加熱処理条件の各補正値 (オフセット値） ί プリべ一キングユニット（ΡΑΒ ) 71〜74或いはポストェクスポージャベーキングユニット（ΡΕΒ) 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。
即ち、これらオフセット値が適用されることにより、フォトリソグラフイエ程後のウェハ Wの各領域 A1〜A5夫々において、 目標レジストパターン線幅（CD)及び目標サイ ドウオールアングル (SWA)に近似したレジストパターンを得ることができる。
尚、前記参照テーブル Tは、レジスト液の種類や熱処理温度等の組み合わせによ つて定義される処理レシピ毎に設定されて 、る。
[0048] また、前記 Δ CDに基づく温度オフセット値等の各補正値 (オフセット値）がプリべ一 キングユニット（PAB) 71〜74に対して適用される場合には、 Δ SWAに基づく温度 オフセット値等の各補正値 (オフセット値）がポストェ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。
或いは、逆に Δ CDに基づく温度オフセット値等の各補正値 (オフセット値）がポスト ェ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、 Δ S WAに基づく温度オフセット値等の各補正値 (オフセット値）がプリべ一キングユニット (PAB) 71〜74に対して適用される。
[0049] このようになされることにより、フォトリソグラフイエ程後のレジストパターンの線幅（C D)とサイドウォールアングル (SWA)の夫々に対して目標値に近似させるための最 適なオフセット (補正)値の設定を行うことができる。
[0050] 続 、て、前記のように構成されたパターン形成装置 1における熱処理条件の補正 制御について図 10のフロー図に基づき説明する。
先ず、前回のパターン形成工程において、ウェハ Wの領域 A1〜A5の夫々におけ る Δ CDや Δ SWAの各差分値が記憶手段 502に記録されて 、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 Sl)。
[0051] 次いで、プログラム Pが実行される（図 10のステップ S 2)。そして、塗布現像装置 10 0及び露光装置 200によるフォトリソグラフイエ程が行われる（図 10のステップ S3)。 尚、このときプログラム Pは、フォトリソグラフイエ程において、パラメータとして設定され た複数の Δ CDと Δ SWA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、それらの値をプリべ一キングユニット（PAB) 71〜74、ポストェクス 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、フォトリソグラフイエ程後のウェハ Wにおいて、領域 A1〜A5に亘り線幅（C D)やサイドウォールアングル (SWA)が略均一で、且つ目標値に近似のレジストパタ ーンが得られる。
[0052] ウェハ W上に所定のレジストパターン形成後、検査ユニット 402により、ウェハ Wの 各領域 A1〜A5におけるレジストパターンの線幅（CD)とサイドウォールアングル（S WA)とが測定され、制御部 500に出力される（図 10のステップ S4)。
測定結果を取得した制御部 500は、 目標値との差分を夫々求め（図 10のステップ S 5)、差分がある力否かを判断する（図 10のステップ S6)。そして、差分がある場合 (Y es)には、その差分 A CD、 Δ SWA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 S7)。一方、ステップ S6で差分がない (No)と判断された 場合には、 1枚のウェハ Wに対しての処理が終了する。
[0053] 以上のように本発明に係る実施の形態によれば、フォトリソグラフイエ程後のウェハ Wの複数領域に対してパターンの線幅（CD)及びサイドウォールアングル (SWA)が 測定され、それらを前記複数領域間で均一にし、且つ、夫々の目標値に近似させる ための熱処理装置でのオフセット値が求められる。そして、そのオフセット値が次回の パターン形成工程において使用されるため、常にフォトリソグラフイエ程後において、 レジストプロファイルであるパターンの線幅（CD)とサイドウォールアングル (SWA)と 力 夫々ウェハ面内均一で、且つ、 目標値に近似なウェハ Wを得ることができる。 また、前記実施の形態によれば、所望のレジストプロファイルを得るために、露光装 置 200でのフォーカス補正を用いなくてもよ 、ため、露光装置 200の精度に拠らず、 高精度にレジストプロファイルの管理をすることができる。
[0054] 以上説明した実施の態様は、あくまでも本発明の技術的内容を明らかにすることを 意図するものであって、本発明はこのような具体例にのみ限定して解釈されるもので はなぐ本発明の精神とクレームに述べる範囲で、種々に変更して実施することがで きるものである。例えば、前記実施の形態において、熱処理板 140の加熱領域は、 R 1〜R5の 5つの領域に分割されたものとし、それに対応するウェハ領域 (基板領域） も A1〜A5の 5つの領域とした力 それに限定されることなぐ例えば、より多くの領域 に分害されていてもよい。
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ェハを例としたが、 本発明における基板は、半導体ウェハに限らず、 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。
産業上の利用可能性
[0055] 本発明は、例えば、半導体ウェハ等の基板にフォトリソグラフィ技術により所定のパ ターンを形成するパターン形成装置に適用でき、半導体製造業界、電子デバイス製 造業界等において好適に用いることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 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 現像処理とを一連の処理として実行し、前記基板に所定のレジストパターンを形成す る基板処理装置であって、
前記現像処理後に前記基板に形成されたレジストパターンのサイドウォールアンダ ルを測定検査する検査装置と、
前記現像処理後のレジストパターンのサイドウォールアングルの目標値と前記検査 装置によるサイドウォールアングルの検査結果との差分に基づ 、て、前記現像処理 後のサイドウォールアングルが前記目標値に近似するように、前記第一の加熱処理 または前記第二の加熱処理での処理条件の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。
[2] 前記検査装置は、前記現像処理後に前記基板に形成されたレジストパターンの線 幅を測定検査し、
前記制御部は、前記現像処理後のレジストパターンの線幅の目標値と前記検査装 置による線幅の検査結果との差分に基づ 、て、前記現像処理後のレジストパターン の線幅が前記目標値に近似するように、前記第二の加熱処理または前記第一の加 熱処理での処理条件の設定を行うことを特徴とする請求項 1に記載された基板処理 装置。
[3] 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、前記現像処理後におけるレジストパターンを測定検査する ことを特徴とする請求項 1に記載された基板処理装置。
[4] 前記制御手段は、前記熱処理板の複数の加熱領域の夫々につ 、て、加熱処理の 条件設定を行うことを特徴とする請求項 3に記載された基板処理装置。
[5] 前記制御部は、少なくとも熱処理温度とレジスト液の種類の組み合わせにより定ま る処理レシピ毎に、前記第一の加熱処理または前記第二の加熱処理での処理条件 の設定を行うことを特徴とする請求項 1に記載された基板処理装置。
[6] 前記第一の加熱処理及び第二の加熱処理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に記載さ れた基板処理装置。
[7] 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 現像処理とを一連の処理として実行し、前記基板に所定のレジストパターンを形成す る基板処理方法であって、
前記現像処理後に前記基板に形成されたレジストパターンのサイドウォールアンダ ルを測定検査するステップと、
前記現像処理後のレジストパターンのサイドウォールアングルの目標値と、前記検 查装置によるサイドウォールアングルの検査結果との差分に基づ 、て、次回の処理 における前記現像処理後のサイドウォールアングルが前記目標値に近似するように、 前記第一の加熱処理または前記第二の加熱処理での処理条件の設定を行うステツ プとを実行することを特徴とする基板処理方法。
[8] 前記現像処理後に前記基板に形成されたレジストパターンの線幅を測定検査する ステップと、
前記現像処理後のレジストパターンの線幅の目標値と、前記検査装置による線幅 の検査結果との差分に基づいて、前記現像処理後のパターンの線幅が前記目標値 に近似するように、前記第二の加熱処理または前記第一の加熱処理での処理条件 の設定を行うステップとを実行することを特徴とする請求項 7に記載された基板処理 方法。
[9] 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 7に記載された基板処理方 法。
[10] 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 現像処理とを一連の処理として実行し、前記基板に所定のレジストパターンを形成す るとともに、
前記現像処理後に前記基板に形成されたレジストパターンのサイドウォールアンダ ルを測定検査するステップと、
前記現像処理後のレジストパターンのサイドウォールアングルの目標値と、前記検 查装置によるサイドウォールアングルの検査結果との差分に基づ 、て、次回の処理 における前記現像処理後のサイドウォールアングルが前記目標値に近似するように、 前記第一の加熱処理または前記第二の加熱処理での処理条件の設定を行うステツ プと、
を含む基板処理方法を基板処理装置において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。
[11] 請求項 10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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