KR101377776B1

KR101377776B1 - 기판의 처리 방법, 컴퓨터 기억 매체 및 기판 처리 시스템

Info

Publication number: KR101377776B1
Application number: KR1020090035752A
Authority: KR
Inventors: 구니에 오가따; 마사히데 다도꼬로; 쯔요시 시바따; 신이찌 시노즈까
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2014-03-25
Also published as: US20090269686A1; US8253077B2; KR20090113209A; US7985516B2; JP2009267144A; TW201005451A; US20110242513A1; JP5162314B2; TWI401547B

Abstract

본 발명의 과제는, 소정 치수의 레지스트 패턴을 기판 면내에 균일하게 형성하는 것이다.

검사용 웨이퍼 상에 레지스트 패턴을 형성하고(스텝 S1), 당해 레지스트 패턴의 제1 선폭을 측정한다(스텝 S2). 제1 선폭의 측정 결과를 기초로 하여 PEB 처리의 가열 온도가 각 열판 영역마다 보정된다(스텝 S3, 스텝 S4). 보정된 가열 온도에서 PEB 처리를 행하여 검사용 웨이퍼 상에 레지스트 패턴을 형성하고(스텝 S5), 당해 레지스트 패턴의 제2 선폭을 측정한다(스텝 S6). 제2 선폭의 웨이퍼 면내 분포로부터 선형 성분을 산출하고(스텝 S7), 당해 선형 성분을 기초로 하여 노광량이 각 노광 영역마다 보정된다(스텝 S8, 스텝 S9). 이후, 보정된 가열 온도에서 PEB 처리를 행하는 동시에, 보정된 노광량으로 노광 처리를 행하고, 웨이퍼 상에 소정의 레지스트 패턴을 형성한다(스텝 S10).

도포 현상 처리 시스템, 패턴 치수 측정 장치, 제어 장치, 노광 장치, 반송 장치

Description

기판의 처리 방법, 컴퓨터 기억 매체 및 기판 처리 시스템 {SUBSTRATE PROCESSING METHOD, COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM, AND SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM}

본 발명은, 예를 들어 반도체 웨이퍼 등의 기판에 포토리소그래피 처리를 행하고, 당해 기판 상에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 기판의 처리 방법, 프로그램, 컴퓨터 기억 매체 및 기판 처리 시스템에 관한 것이다.

예를 들어 반도체 디바이스의 제조에 있어서의 포토리소그래피 처리에서는, 예를 들어 반도체 웨이퍼(이하,「웨이퍼」라 함) 상에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 처리, 당해 레지스트막을 소정의 패턴을 노광하는 노광 처리, 노광 후에 레지스트막의 화학 반응을 촉진시키기 위해 가열하는 포스트 익스포저 베이킹 처리(이하,「PEB 처리」라 함), 노광된 레지스트막을 현상하는 현상 처리 등이 순차 행해져, 웨이퍼 상에 소정의 레지스트 패턴이 형성된다.

상술한 레지스트 패턴은, 하지(下地)의 피처리막의 패턴 형상을 정하는 것이며, 엄격한 치수로 형성할 필요가 있다. 그래서, 포토리소그래피 처리를 행하여 웨이퍼 상에 레지스트 패턴을 형성하고, 그 레지스트 패턴의 치수를 측정한 후, 그 치수 측정 결과를 기초로 하여 예를 들어 PEB 처리 등의 가열 온도를 보정하여, 레지스트 패턴의 치수의 적정화를 도모하는 것이 제안되어 있다. 이러한 경우, 가열 온도의 보정은, 예를 들어 웨이퍼를 적재하여 가열하는 열판의 온도를 보정함으로써 행해진다. 열판에는 예를 들어 급전에 의해 발열하는 히터가 내장되어 있고, 이 히터의 온도를 조절함으로써, 열판은 소정 온도로 조절된다(특허문헌 1).

[특허문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2006-228816호 공보

그러나, 열판에는 히터가 소정의 패턴으로 고정하여 배치되어 있으므로, 열판을 소정 온도로 보정할 수 없는 영역이 존재하는 경우가 있었다. 그렇게 하면, 이 영역에서는 웨이퍼를 적절하게 가열할 수 없기 때문에, 레지스트 패턴이 소정 치수로 형성되지 않고, 레지스트 패턴을 웨이퍼 면내에 균일하게 형성할 수 없었다.

본 발명은, 이러한 점에 비추어 이루어진 것으로, 소정 치수의 레지스트 패턴을 기판 면내에 균일하게 형성하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 기판에 포토리소그래피 처리를 행하고, 당해 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 기판의 처리 방법이며, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성한 후, 당해 레지스트 패턴의 제1 치수를 측정하고, 상기 측정된 제1 치수를 기초로 하여, 레지스트 패턴의 치수와 포토리소그래피 처리 중의 열처리의 처리 온도에 관한 미리 구해진 관계로부터, 상기 열처리의 처리 온도를 보정하는 온도 보정 공정과, 상기 보정된 처리 온도에서 열처리를 행하고, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성한 후, 당해 레지스트 패턴의 제2 치수를 측정하는 치수 측정 공정과, 상기 측정된 제2 치수의 기판 면내 분포를, 근사 곡면으로 나타낸 선형 성분과, 그 이외의 비선형 성분으로 분류하는 치수 분류 공정과, 상기 선형 성분을 복수의 영역으로 분할하고, 상기 각 영역의 선형 성분을 기초로 하여, 레지스 트 패턴의 치수와 포토리소그래피 처리 중의 노광 처리의 처리 조건에 관한 미리 구해진 관계로부터, 상기 노광 처리의 처리 조건을 상기 각 영역마다 보정하는 노광 조건 보정 공정을 갖고, 상기 온도 보정 공정에서 보정된 처리 온도에서의 열처리와, 상기 노광 조건 보정 공정에서 보정된 처리 조건에서의 노광 처리를 행하고, 기판 상에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 레지스트 패턴의 치수라 함은, 예를 들어 레지스트 패턴의 선폭, 레지스트 패턴의 사이드 월 앵글, 콘택트 홀의 직경 등이다. 또한, 노광 처리의 처리 조건이라 함은, 예를 들어 노광량(노광 광원의 광의 도우즈량), 노광 처리시의 포커스 값 등이다.

본 발명에 따르면, 우선, 열처리의 처리 온도를 보정하고 있으므로, 그 후 보정된 처리 온도에서 열처리를 행하고, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성함으로써, 당해 레지스트 패턴의 제2 치수의 기판 면내의 평균값을 대략 소정 치수로 할 수 있다. 그러나, 이 레지스트 패턴의 제2 치수의 기판 면내 분포에는, 예를 들어 상술한 히터 패턴 등의 영향에 의해 소정 치수로 형성되지 않는 불균일 영역이 존재하는 경우가 있다. 그래서 본 발명에서는, 또한 기판 상의 복수의 영역마다 노광 처리의 처리 조건을 보정하고, 그 후 보정된 처리 조건에서 노광 처리를 행하고 있다. 이에 의해, 상술한 불균일 영역에 있어서도, 레지스트 패턴을 소정 치수로 형성할 수 있다. 따라서, 이와 같이 보정된 처리 온도에서의 열처리를 행하는 동시에, 보정된 처리 조건에서 노광 처리를 행함으로써, 소정 치수의 레지스트 패턴을 기판 면내에 균일하게 형성할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서는, 노광 처리의 처리 조건을 보정할 때에, 레지스트 패턴의 제2 치수의 기판 면내 분포를 선형 성분과 비선형 성분으로 분류하고 있다. 여기서, 비선형 성분에는, 예를 들어 기판 상에 부착하는 파티클이나 기판의 휨 등, 레지스트 패턴의 치수가 기판마다 불규칙하게 변화되는 요인이 포함된다. 따라서, 이 비선형 성분은 재현성이 낮은 불안정한 성분이라 할 수 있고, 보정 대상으로서는 적합하지 않다. 본 발명에 따르면, 이 비선형 성분을 뺀 선형 성분을 기초로 하여 노광 처리의 처리 조건을 보정하고 있으므로, 적절하게 노광 처리의 처리 조건의 보정을 행할 수 있다.

상기 온도 보정 공정에 있어서, 상기 측정된 제1 치수의 기판 면내 분포를 복수의 영역으로 분할하고, 상기 각 영역의 제1 치수를 기초로 하여 상기 열처리의 처리 온도를 상기 각 영역마다 보정해도 좋다.

상기 치수 분류 공정에 있어서, 상기 선형 성분은 제르니케 다항식을 사용하여 산출되어도 좋다.

상기 열처리는, 노광 처리 후이며 현상 처리 전에 행해지는 가열 처리라도 좋다.

상기 레지스트 패턴의 치수는 레지스트 패턴의 선폭이라도 좋다.

다른 관점에 의한 본 발명에 따르면, 상기 기판의 처리 방법을 기판 처리 시스템에 의해 실행시키기 위해, 당해 기판 처리 시스템을 제어하는 제어 장치의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램이 제공된다.

또한 다른 관점에 의한 본 발명에 따르면, 상기 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체가 제공된다.

또한 다른 관점에 의한 본 발명은, 기판에 포토리소그래피 처리를 행하고, 당해 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 기판 처리 시스템이며, 기판에 열처리를 행하는 열처리 장치와, 기판에 노광 처리를 행하는 노광 장치와, 기판 상의 레지스트 패턴의 치수를 측정하는 패턴 치수 측정 장치와, 상기 열처리 장치에 있어서의 열처리의 처리 온도와, 상기 노광 장치에 있어서의 노광 처리의 처리 조건을 보정하는 제어 장치를 갖고, 상기 제어 장치는, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성한 후, 당해 레지스트 패턴의 제1 치수를 측정하고, 상기 측정된 제1 치수를 기초로 하여, 레지스트 패턴의 치수와 포토리소그래피 처리 중의 열처리의 처리 온도에 관한 미리 구해진 관계로부터, 상기 열처리의 처리 온도를 보정하는 온도 보정 공정과, 상기 보정된 처리 온도에서 열처리를 행하고, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성한 후, 당해 레지스트 패턴의 제2 치수를 측정하는 치수 측정 공정과, 상기 측정된 제2 치수의 기판 면내 분포를 근사 곡면으로 나타내어진 선형 성분과, 그 이외의 비선형 성분으로 분류하는 치수 분류 공정과, 상기 선형 성분을 복수의 영역으로 분할하고, 상기 각 영역의 선형 성분을 기초로 하여, 레지스트 패턴의 치수와 포토리소그래피 처리 중 노광 처리의 처리 조건에 관한 미리 구해진 관계로부터, 상기 노광 처리의 처리 조건을 상기 각 영역마다 보정하는 노광 조건 보정 공정을 실행하고, 상기 온도 보정 공정에서 보정된 처리 온도에서의 열처리와, 상기 노광 조건 보정 공정에서 보정된 처리 조건에서의 노광 처리를 행하고, 기판 상에 소정의 레지스트 패턴을 형성하도록 상기 열처리 장치, 상기 노광 장치 및 상기 패턴 치수 측정 장치를 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 제어 장치는, 상기 온도 보정 공정에 있어서, 상기 측정된 제1 치수의 기판 면내 분포를 복수의 영역으로 분할하고, 상기 각 영역의 제1 치수를 기초로 하여, 상기 열처리의 처리 온도를 상기 각 영역마다 보정해도 좋다.

상기 제어 장치는, 상기 치수 분류 공정에 있어서, 제르니케 다항식을 사용하여 상기 선형 성분을 산출해도 좋다.

상기 열처리 장치에서는, 노광 처리 후이며 현상 처리 전에 행해지는 상기 열처리를 행해도 좋다.

상기 패턴 치수 측정 장치에서는, 상기 레지스트 패턴의 치수로서, 레지스트 패턴의 선폭을 측정해도 좋다.

본 발명에 따르면, 소정 치수의 레지스트 패턴을 기판 면내에 균일하게 형성할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 관한 기판 처리 시스템으로서의 도포 현상 처리 시스템(1)의 구성의 개략을 도시하는 평면도이며, 도 2는 도포 현상 처리 시스템(1)의 정면도이며, 도 3은 도포 현상 처리 시스템(1)의 배면도이다.

도포 현상 처리 시스템(1)은, 도 1에 도시한 바와 같이 예를 들어 25매의 웨이퍼(W)를 카세트 단위로 외부로부터 도포 현상 처리 시스템(1)에 대해 반출입하거나, 카세트(C)에 대해 웨이퍼(W)를 반출입하는 카세트 스테이션(2)과, 웨이퍼(W)에 대해 소정의 검사를 행하는 검사 스테이션(3)과, 포토리소그래피 처리 중에서 매엽식으로 소정의 처리를 실시하는 복수의 각종 처리 장치를 다단으로 배치하고 있는 처리 스테이션(4)과, 이 처리 스테이션(4)에 인접하여 설치되어 있는 노광 장치(A)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 하는 인터페이스 스테이션(5)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.

카세트 스테이션(2)에서는, 카세트 적재대(6)가 설치되고, 당해 카세트 적재대(6)는 복수의 카세트(C)를 X 방향(도 1 중 상하 방향)에 일렬로 적재 가능하게 되어 있다. 카세트 스테이션(2)에는, 반송로(7) 상을 X 방향을 따라 이동 가능한 웨이퍼 반송체(8)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송체(8)는 카세트(C)에 수용된 웨이퍼(W)의 웨이퍼 배열 방향(Z 방향 ; 연직 방향)으로도 이동 가능하며, 카세트(C) 내에 상하 방향으로 배열된 웨이퍼(W)에 대해 선택적으로 액세스할 수 있다. 웨이퍼 반송체(8)는 연직 방향의 축 주위(θ 방향)로 회전 가능하며, 후술하는 검사 스테이션(3)측 전달부(10)에 대해서도 액세스할 수 있다.

카세트 스테이션(2)에 인접하는 검사 스테이션(3)에는, 웨이퍼(W) 상의 레지스트 패턴의 치수를 측정하는 패턴 치수 측정 장치(20)가 설치되어 있다. 패턴 치수 측정 장치(20)는, 예를 들어 검사 스테이션(3)의 X 방향 부(負)방향(도 1의 하방향)측에 배치되어 있다. 예를 들어 검사 스테이션(3)의 카세트 스테이션(2)측에는, 카세트 스테이션(2)과의 사이에서 웨이퍼(W)를 전달하기 위한 전달부(10)가 배치되어 있다. 이 전달부(10)에는, 예를 들어 웨이퍼(W)를 적재하는 적재부(10a)가 설치되어 있다. 패턴 치수 측정 장치(20)의 X 방향 정방향(도 1의 상방향)에는, 예를 들어 반송로(11) 상을 X 방향을 따라 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(12)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(12)는, 예를 들어 상하 방향으로 이동 가능하고 또한 θ 방향으로도 회전 가능하며, 패턴 치수 측정 장치(20), 전달부(10) 및 처리 스테이션(4)측의 후술하는 제3 처리 장치군(G3)의 각 처리 장치에 대해 액세스할 수 있다.

검사 스테이션(3)에 인접한 처리 스테이션(4)은, 복수의 처리 장치가 다단으로 배치된, 예를 들어 5개의 처리 장치군(G1 내지 G5)을 구비하고 있다. 처리 스테이션(4)의 X 방향 부(負)방향(도 1 중의 하방향)측에는, 검사 스테이션(3)측으로부터 제1 처리 장치군(G1), 제2 처리 장치군(G2)이 차례로 배치되어 있다. 처리 스테이션(4)의 X 방향 정(正)방향(도 1 중의 상방향)측에는, 검사 스테이션(3)측으로부터 제3 처리 장치군(G3), 제4 처리 장치군(G4) 및 제5 처리 장치군(G5)이 차례로 배치되어 있다. 제3 처리 장치군(G3)과 제4 처리 장치군(G4) 사이에는, 제1 반송 장치(30)가 설치되어 있다. 제1 반송 장치(30)는 제1 처리 장치군(G1), 제3 처리 장치군(G3) 및 제4 처리 장치군(G4) 내의 각 장치에 대해 선택적으로 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다. 제4 처리 장치군(G4)과 제5 처리 장치군(G5) 사이에는, 제2 반송 장치(31)가 설치되어 있다. 제2 반송 장치(31)는 제2 처리 장치군(G2), 제4 처리 장치군(G4) 및 제5 처리 장치군(G5) 내의 각 장치에 대해 선택적으로 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이 제1 처리 장치군(G1)에는, 웨이퍼(W)에 소정의 액체를 공급하여 처리를 행하는 액 처리 장치, 예를 들어 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 장치(40, 41, 42), 노광 처리시의 광의 반사를 방지하는 반사 방지막을 형성하는 보텀 코팅 장치(43, 44)가 아래서부터 차례로 5단으로 겹쳐져 있다. 제2 처리 장치군(G2)에는, 액 처리 장치, 예를 들어 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하여 현상 처리하는 현상 처리 장치(50 내지 54)가 아래서부터 차례로 5단으로 겹쳐져 있다. 또한, 제1 처리 장치군(G1) 및 제2 처리 장치군(G2)의 최하단에는, 각 처리 장치군(G1, G2) 내의 상기 액 처리 장치에 각종 처리액을 공급하기 위한 케미컬실(60, 61)이 각각 설치되어 있다.

도 3에 도시한 바와 같이 제3 처리 장치군(G3)에는, 예를 들어 온도 조절 장치(70), 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 트랜지션 장치(71), 정밀도가 높은 온도 관리 하에서 웨이퍼 온도를 조절하는 고정밀도 온도 조절 장치(72 내지 74) 및 웨이퍼(W)를 고온으로 가열 처리하는 고온도 열처리 장치(75 내지 78)가 아래서부터 차례로 9단으로 겹쳐져 있다.

제4 처리 장치군(G4)에는, 예를 들어 고정밀도 온도 조절 장치(80), 레지스트 도포 처리 후의 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 프리 베이킹 장치(이하,「PAB 장치」라 함)(81 내지 84) 및 현상 처리 후의 웨이퍼(W)의 가열 처리를 행하는 포스트 베이킹 장치(이하,「POST 장치」라 함)(85 내지 89)가 아래서부터 차례로 10단으로 겹쳐져 있다.

제5 처리 장치군(G5)에서는, 웨이퍼(W)를 열처리하는 복수의 열처리 장치, 예를 들어 고정밀도 온도 조절 장치(90 내지 93), 웨이퍼(W)에 열처리로서의 가열 처리를 행하는, 열처리 장치로서의 포스트 익스포저 베이킹 장치(이하,「PEB 장치 」라 함)(94 내지 99)가 아래서부터 차례로 10단으로 겹쳐져 있다.

도 1에 도시한 바와 같이 제1 반송 장치(30)의 X 방향 정방향측에는, 복수의 처리 장치가 배치되어 있고, 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)를 소수화 처리하기 위한 어드히젼 장치(100, 101), 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 가열 처리 장치(102, 103)가 아래서부터 차례로 4단으로 겹쳐져 있다. 도 1에 도시한 바와 같이 제2 반송 장치(31)의 X 방향 정방향측에는, 예를 들어 웨이퍼(W)의 에지부만을 선택적으로 노광하는 주변 노광 장치(104)가 배치되어 있다.

인터페이스 스테이션(5)에는, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이 X 방향을 향해 연신하는 반송로(110) 상을 이동하는 웨이퍼 반송체(111)와, 버퍼 카세트(112)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송체(111)는 Z 방향으로 이동 가능하고 또한 θ 방향으로도 회전 가능하며, 인터페이스 스테이션(5)에 인접한 노광 장치(A)와, 버퍼 카세트(112) 및 제5 처리 장치군(G5)에 대해 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.

다음에, 상술한 패턴 치수 측정 장치(20)의 구성에 대해 설명한다. 패턴 치수 측정 장치(20)는, 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같이 측면에 웨이퍼(W)를 반입출구(도시하지 않음)가 형성된 케이싱(20a)을 갖고 있다. 케이싱(20a) 내에는, 웨이퍼(W)를 수평으로 적재하는 적재대(120)와, 광학식 표면 형상 측정계(121)가 설치되어 있다. 적재대(120)는, 예를 들어 수평 방향의 2차원 방향으로 이동할 수 있다. 광학식 표면 형상 측정계(121)는, 예를 들어 웨이퍼(W)에 대해 경사 방향으로부터 광을 조사하는 광 조사부(122)와, 광 조사부(122)로부터 조사되고 웨이 퍼(W)에서 반사된 광을 검출하는 광 검출부(123)와, 당해 광 검출부(123)의 수광 정보를 기초로 하여 웨이퍼(W) 상의 레지스트 패턴의 치수를 산출하는 측정부(124)를 구비하고 있다. 패턴 치수 측정 장치(20)는, 예를 들어 스캐터로메트리(Scatterometry)법을 사용하여 레지스트 패턴의 치수를 측정하는 것이며, 측정부(124)에 있어서, 광 검출부(123)에 의해 검출된 웨이퍼 면내의 광 강도 분포와, 미리 기억되어 있는 가상의 광 강도 분포를 대조하여, 그 대조된 가상의 광 강도 분포에 대응하는 레지스트 패턴의 치수를 구함으로써, 레지스트 패턴의 치수를 측정할 수 있다. 또한 본 실시 형태에 있어서는, 레지스트 패턴의 치수로서, 예를 들어 레지스트 패턴의 선폭이 측정된다.

또한, 패턴 치수 측정 장치(20)는, 광 조사부(122) 및 광 검출부(123)에 대해 웨이퍼(W)를 상대적으로 수평 이동시킴으로써, 웨이퍼(W) 면내의 복수 영역, 예를 들어 도 5에 도시하는 각 웨이퍼 영역(W₁ 내지 W₅)마다 복수의 측정점에 있어서 레지스트 패턴의 선폭을 측정할 수 있다. 이 웨이퍼 영역(W₁ 내지 W₅)은, 후술하는 PEB 장치(94 내지 99)의 열판 영역(R₁ 내지 R₅)에 대응하고 있다. 또한, 웨이퍼(W) 면내의 영역의 수나 형상은, 도 5에 도시한 영역에 한정되지 않고, 임의로 선택할 수 있다.

다음에, 상술한 노광 장치(A)의 구성에 대해 설명한다. 노광 장치(A)는, 도 6에 도시한 바와 같이 측면에 웨이퍼(W)의 반입출구(도시하지 않음)가 형성된 케이싱(130)을 갖고 있다. 케이싱(130) 내에는, 웨이퍼(W)를 소정 위치에 적재하는 적 재대(131)와, 적재대(131) 상에 적재된 웨이퍼(W)에 대해 광을 조사하는 광원(132)과, 소정의 패턴이 부여된 마스크(133)가 설치되어 있다. 마스크(133)는 적재대(131)와 광원(132) 사이에 배치되어 있다. 노광 장치(A)는 광원(132)으로부터 마스크(133)를 통해 적재대(131) 상의 웨이퍼(W)에 대해 광을 조사하여, 웨이퍼(W) 상의 레지스트막을 소정의 패턴으로 노광할 수 있다. 이때, 광원(132)으로부터 조사되는 광은, 도 7에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)를 격자 형상의 복수의 영역으로 분할한 노광 영역(E)마다 조사되고, 각 노광 영역(E)마다 웨이퍼(W) 상의 레지스트막이 노광된다. 그리고 광원(132)으로부터 광을 조사할 때의 노광의 처리 조건으로서, 예를 들어 노광량[광원(132)의 광의 도우즈량] 등이 후술하는 제어 장치(200)에 의해 각 노광 영역(E)마다 제어된다.

다음에 상술한 PEB 장치(94 내지 99)의 구성에 대해 설명한다. PEB 장치(94)는, 도 8에 도시한 바와 같이 측면에 웨이퍼(W)의 반입출구(도시하지 않음)가 형성된 케이싱(94a)을 갖고 있다. 케이싱(94a) 내에는, 상측에 위치하여 상하 이동 가능한 덮개체(140)와, 하측에 위치하여 덮개체(140)와 일체로 되어 처리실(K)을 형성하는 열판 수용부(141)가 설치되어 있다.

덮개체(140)는 하면이 개방된 대략 원통 형상을 갖고 있다. 덮개체(140)의 상면 중앙부에는, 배기부(140a)가 설치되어 있다. 처리실(K) 내의 분위기는, 배기부(140a)로부터 균일하게 배기된다.

열판(150)은, 도 9에 도시한 바와 같이 복수, 예를 들어 5개의 열판 영 역(R₁, R₂, R₃, R₄, R₅)으로 구획되어 있다. 열판(150)은, 예를 들어 평면으로부터 볼 때 중심부에 위치하여 원형의 열판 영역(R₁)과, 그 주위를 원호 형상으로 4등분한 열판 영역(R₂ 내지 R₅)으로 구획되어 있다.

열판(150)의 각 열판 영역(R₁ 내지 R₅)에는, 급전(給電)에 의해 발열하는 히터(151)가 개별로 내장되고, 각 열판 영역(R₁ 내지 R₅)마다 가열할 수 있다. 각 열판 영역(R₁ 내지 R₅)의 히터(151)의 발열량은, 온도 제어 장치(152)에 의해 조절되어 있다. 온도 제어 장치(152)는 히터(151)의 발열량을 조절하여, 각 열판 영역(R₁ 내지 R₅)의 온도를 소정의 가열 온도로 제어할 수 있다. 온도 제어 장치(152)에 있어서의 가열 온도의 설정은, 예를 들어 후술하는 제어 장치(200)에 의해 행해진다.

도 8에 도시한 바와 같이 열판(150)의 하방에는, 웨이퍼(W)를 하방으로부터 지지하여 승강시키기 위한 승강 핀(160)이 설치되어 있다. 승강 핀(160)은 승강 구동 기구(161)에 의해 상하 이동할 수 있다. 열판(150)의 중앙부 부근에는, 열판(150)을 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(162)이 형성되어 있고, 승강 핀(160)은 열판(150)의 하방으로부터 상승하여 관통 구멍(162)을 통과하여 열판(150)의 상방으로 돌출할 수 있다.

열판 수용부(141)는, 예를 들어 열판(150)을 수용하여 열판(150)의 외주부를 보유 지지하는 고리 형상의 보유 지지 부재(170)와, 그 보유 지지 부재(170)의 외주를 둘러싸는 대략 통 형상의 서포트링(171)을 구비하고 있다.

또한, PEB 장치(95 내지 99)의 구성에 대해서는, 상술한 PEB 장치(94)와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

다음에, 상술한 PEB 장치(94 내지 99)에 있어서의 가열 온도와 노광 장치(A)에 있어서의 노광량을 제어하는 제어 장치(200)에 대해 설명한다. 제어 장치(200)는, 예를 들어 CPU나 메모리 등을 구비한 범용 컴퓨터에 의해 구성되고, 도 4에 도시하는 패턴 치수 측정 장치(20)의 측정부(124), 도 8 및 도 9에 도시하는 온도 제어 장치(152), 도 6에 도시하는 노광 장치(A)의 광원(132)에 접속되어 있다.

제어 장치(200)는, 도 10에 도시한 바와 같이 예를 들어 패턴 치수 측정 장치(20)로부터의 선폭 측정 결과가 입력되는 입력부(201)와, 선폭 측정 결과로부터 PEB 장치(94 내지 99)의 가열 온도의 보정값과 노광 장치(A)의 노광량의 보정값을 산출하기 위해 필요한 각종 정보가 저장되는 데이터 저장부(202)와, 상기 가열 온도와 노광량의 보정값을 산출하는 각종 프로그램을 저장하는 프로그램 저장부(203)와, 선폭 측정 결과의 웨이퍼(W) 면내 분포를, 근사 곡면으로 나타낸 선형 성분과 그 예외의 비선형 성분으로 분류하는 치수 분류부(204)와, 각종 프로그램을 실행하여 상기 가열 온도와 노광량의 보정값을 산출하는 연산부(205)와, 산출된 가열 온도와 노광량의 보정값을 PEB 장치(94 내지 99)와 노광 장치(A)에 각각 출력하는 출력부(206) 등을 구비하고 있다.

데이터 저장부(202)에는, 예를 들어 도 11에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴의 선폭과 PEB 장치(94 내지 99)에 있어서의 가열 온도와의 상관 관계 M1[도 11의 (a)]과, 레지스트 패턴의 선폭과 노광 장치(A)에 있어서의 노광량과의 상관 관 계 M2[도 11의 (b)] 등이 저장되어 있다. 상관 관계 M1과 상관 관계 M2는 웨이퍼(W)의 처리를 행하기 전에 미리 구해진 상관 관계이다. 예를 들어 상관 관계 M2는, 복수매의 웨이퍼(W)에 대해 노광량을 변화시켜 레지스트 패턴을 형성하고, 이 노광량과 레지스트 패턴의 선폭의 측정값과의 관계를 선형 보완하여 산출된다. 또한 본 실시 형태에 있어서, 상관 관계 M2의 기울기(선폭 노광량 의존성)는, 예를 들어 -3.03㎚/(mJ/㎠)로 설정되어 있다.

프로그램 저장부(203)에는, 예를 들어 패턴 치수 측정 장치(20)로부터의 웨이퍼(W) 면내의 레지스트 패턴의 선폭 측정 결과를 기초로 하여 상관 관계 M1로부터, PEB 장치(94 내지 99)에 있어서의 각 열판 영역(R₁ 내지 R₅)의 가열 온도의 보정값을 산출하는 프로그램 P1이 저장되어 있다.

또한 프로그램 저장부(203)에는, 예를 들어 패턴 치수 측정 장치(20)로부터의 웨이퍼(W) 면내의 레지스트 패턴의 선폭 측정 결과로부터, 선형 성분과 비선형 성분을 산출하는 프로그램 P2와, 산출된 선형 성분을 기초로 하여 상관 관계 M2로부터, 노광 장치(A)에 있어서의 각 노광 영역(E)의 노광량의 보정값을 산출하는 프로그램 P3이 저장되어 있다.

프로그램 P2는, 예를 들어 제르니케 다항식을 사용하여 선형 성분을 산출한다. 제르니케 다항식은, 광학 분야에서 자주 사용되는 극좌표의 인수(r, θ)를 갖는 복소 함수이다. 각 면내 경향 성분을 나타내는 제르니케 계수 Zn은, 극좌표의 인수(r, θ)를 사용하여 이하의 식에 의해 나타내어진다.

이 제르니케 다항식을 선형 결합함으로써, 다양한 곡면을 생성할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 웨이퍼(W) 면내의 복수점의 선폭 측정값을 웨이퍼(W) 면상의 높이 방향으로 나타내고, 그 웨이퍼(W) 면내의 선폭 경향을 원형의 파면으로서 취할 수 있다. 그리고 제르니케 다항식을 사용하여, 선폭 측정값와 목표 선폭값의 차를 선형 성분으로서 산출할 수 있다.

프로그램 P2에 의해 산출된 선형 성분에는, 예를 들어 히터 패턴(열판 영역 R₁ 내지 열판 영역 R₅의 패턴) 등, 레지스트 패턴의 선폭이 웨이퍼(W)마다 규칙적으로 변화되는 요인이 포함되고, 선형 성분은 재현성이 높은 안정된 성분이라 할 수 있다. 또한 비선형 성분에는, 예를 들어 웨이퍼(W) 상에 부착하는 파티클이나 웨이퍼(W)의 휨 등, 레지스트 패턴의 선폭이 웨이퍼(W)마다 불규칙하게 변화하는 요 인이 포함되고, 비선형 성분은 재현성이 낮은 불안정한 성분인 것이라 할 수 있다. 따라서, 프로그램 P3에 의해 노광량의 보정값을 산출할 때에는, 선형 성분을 사용하여 산출하는 것이 적절하다.

또한, 제어 장치(200)의 기능을 실현하기 위한 프로그램 P1 내지 프로그램 P3은, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있었던 것이며, 그 기억 매체로부터 제어 장치(200)에 인스톨된 것이라도 좋다.

다음에, 이상과 같이 구성된 도포 현상 처리 시스템(1)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리 프로세스에 대해, 검사용 웨이퍼(W')의 검사 처리와 함께 설명한다. 도 12는, 이들 검사용 웨이퍼(W')의 검사 처리 공정과 웨이퍼(W)의 처리 공정을 설명한 흐름도이다.

우선, PEB 장치(94 내지 99)의 가열 온도를 보정하기 위해, 도포 현상 처리 시스템(1)에 의해 검사용 웨이퍼(W₁')에 일련의 포토그래피 처리를 행하고, 검사용 웨이퍼(W₁') 상에 레지스트 패턴을 형성한다(도 12의 스텝 S1). 이 포토리소그래피 처리의 상세에 대해서는, 후술하는 웨이퍼(W)의 처리에 있어서 설명한다. 레지스트 패턴이 형성된 검사용 웨이퍼(W₁')는 검사 스테이션(3)의 패턴 치수 측정 장치(20)로 반송된다.

패턴 치수 측정 장치(20)에서는, 검사용 웨이퍼(W₁')가 적재대(120)에 적재 된다. 다음에, 검사용 웨이퍼(W₁')의 소정 부분에 광 조사부(122)로부터 광이 조사되고, 그 반사광이 광 검출부(123)에 의해 검출된다. 그리고 측정부(124)에 있어서, 검사용 웨이퍼(W₁') 상의 레지스트 패턴의 제1 선폭이 측정된다(도 12의 스텝 S2). 이 검사용 웨이퍼(W₁')의 레지스트 패턴의 제1 선폭 측정 결과는, 제어 장치(200)의 입력부(201)에 출력된다.

제어 장치(200)에서는, 레지스트 패턴의 제1 선폭 측정 결과를 기초로 하여 연산부(205)에서 PEB 장치(94 내지 99)의 가열 온도의 보정값이 산출된다. 구체적으로는, 프로그램 P1을 사용하여, 상관 관계 M1로부터, 각 열판 영역(R₁ 내지 R₅)의가열 온도의 보정값이 산출된다(도 12의 스텝 S3). 그리고, 산출된 가열 온도의 보정값은, 출력부(206)로부터 PEB 장치(94 내지 99)에 출력되어, 온도 제어 장치(152)에 의해 PEB 장치(94 내지 99)의 각 열판 영역(R₁ 내지 R₅)의 가열 온도가 보정된다(도 12의 스텝 S4). 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 상술한 스텝 S1 내지 스텝 S4까지의 공정을 온도 보정 공정 Q1이라 한다.

다음에, 노광 장치(A)의 노광량을 보정하기 위해, 도포 현상 처리 시스템(1)에 의해 검사용 웨이퍼(W₂')에 일련의 포토그래피 처리를 행하고, 검사용 웨이퍼(W₂') 상에 레지스트 패턴을 형성한다(도 12의 스텝 S5). 이 포토그래피 처리에 있어서, PEB 장치(94 내지 99)에서는, 상술한 스텝 S4에서 보정된 가열 온도에서 가열 처리(이하,「PEB 처리」라 함)가 행해진다. 그리고, 레지스트 패턴이 형성된 검사용 웨이퍼(W₂')는 검사 스테이션(3)의 패턴 치수 측정 장치(20)로 반송되고, 상술한 스텝 S3과 같은 방법으로, 검사용 웨이퍼(W₂') 상의 레지스트 패턴의 제2 선폭이 측정된다(도 12의 스텝 S6). 이 검사용 웨이퍼(W₁')의 레지스트 패턴의 제2 선폭 측정 결과는 제어 장치(200)의 입력부(201)에 출력된다.

제어 장치(200)에서는, 우선 치수 분류부(204)에 있어서, 프로그램 P2를 사용하여, 도 13에 도시한 바와 같이 레지스트 패턴의 제2 선폭 측정 결과의 웨이퍼(W) 면내 분포를 선형 성분과 비선형 성분을 산출하여 분류한다(도 12의 스텝 S7). 그 후 연산부(205)에 있어서, 산출된 선형 성분을 기초로 하여 프로그램 P3을 사용하여, 노광 장치(A)의 노광량의 보정값을 구한다. 구체적으로는, 우선 선형 성분으로부터 목표 선폭 변화량을 산출한다. 목표 선폭 변화량은, 도 14에 도시한 바와 같이 선형 성분의 선폭 분포의 대소를 반대로 한 값이며, 선형 성분에 "-1'을 곱한 값이다. 다음에 목표 선폭 변화량을 상관 관계 M2의 기울기(선폭 노광량 의존성)로 나눔으로써, 도 15에 도시한 바와 같이 노광 장치(A)에 있어서의 각 노광 영역(E)의 노광량의 보정값이 산출된다(도 12의 스텝 S8). 이 노광량의 보정값을 산출할 때, 선형 성분의 선폭이 가는 부위는 노광량을 감소시키도록 보정값이 산출되고, 선형 성분의 선폭이 굵은 부위는 노광량을 증가시키도록 보정값이 산출된다. 그 후, 산출된 노광량의 보정값은, 출력부(206)로부터 노광 장치(A)에 출력되어, 노광 장치(A)의 노광량이 각 노광 영역(E)마다 보정된다(도 12의 스텝 S9). 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 상술한 스텝 S6 내지 스텝 S9까지의 공정을 노광량 보정 공정 Q2라 한다.

다음에, 예를 들어 제품용 웨이퍼(W)에 일련의 포토리소그래피 처리를 행한다. 우선, 웨이퍼 반송체(8)에 의해, 카세트 적재대(6) 상의 카세트(C) 내로부터, 웨이퍼(W)가 1매씩 취출되고, 검사 스테이션(3)의 전달부(10)에 순차 반송된다. 전달부(10)에 반송된 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(12)에 의해 처리 스테이션(4)으로 반송되어, 레지스트 패턴의 형성 처리가 행해진다. 예를 들어 웨이퍼(W)는, 우선 처리 스테이션(4)의 제3 처리 장치군(G3)에 속하는 온도 조절 장치(70)에 반송되어, 소정 온도로 온도 조절된 후, 제1 반송 장치(30)에 의해 보텀 코팅 장치(43)로 반송되고, 반사 방지막이 형성된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 제1 반송 장치(30)에 의해 가열 처리 장치(102), 고온도 열처리 장치(75), 고정밀도 온도 조절 장치(80)에 순차 반송되고, 각 처리 장치에 있어서 소정의 처리가 실시된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 제1 반송 장치(30)에 의해 레지스트 도포 장치(40)에 반송되고, 웨이퍼(W) 상에 레지스트막이 형성된다.

레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)는, 제1 반송 장치(30)에 의해 예를 들어 PAB 장치(81)에 반송되고, 가열 처리가 실시된 후, 제2 반송 장치(31)에 의해 주변 노광 장치(104), 고정밀도 온도 조절 장치(93)에 순차 반송되고, 각 장치에 있어서 소정 처리가 실시된다. 그 후, 인터페이스 스테이션(5)의 웨이퍼 반송체(111)에 의해 노광 장치(A)에 반송된다.

노광 장치(A)에 반송된 웨이퍼(W)는 적재대(131) 상에 적재된다. 그리고, 광원(132)으로부터, 상술한 스텝 S9에서 보정된 노광량의 광이 웨이퍼(W)의 각 노 광 영역(E)마다 조사되어, 웨이퍼(W) 상의 레지스트막에 소정의 패턴이 노광된다.

노광 처리가 종료된 웨이퍼(W)는, 다음에 웨이퍼 반송체(111)에 의해 처리 스테이션(4)의 PEB 장치(94)에 반송된다.

PEB 장치(94)에 반송된 웨이퍼(W)는, 미리 상승하여 대기하고 있던 승강 핀(160)에 전달되고, 덮개체(140)가 폐쇄된 후, 승강 핀(160)이 하강하여, 웨이퍼(W)가 열판(150) 상에 적재된다. 이때, 열판(150)의 각 열판 영역(R₁ 내지 R₅)은, 상술한 스텝 S4에서 보정된 가열 온도로 가열되어 있다. 그리고, 웨이퍼(W)는 이 가열된 열판(150)에 의해 소정 온도로 가열된다.

PEB 장치(94)에 있어서의 PEB 처리가 종료된 웨이퍼(W)는, 제2 반송 장치(31)에 의해 고정밀도 온도 조절 장치(91)에 반송되어 온도 조절되고, 그 후 현상 처리 장치(50)에 반송되고, 웨이퍼(W) 상에 현상 처리가 실시되어 레지스트막이 현상된다.

그 후 웨이퍼(W)는, 제2 반송 장치(31)에 의해 POST 장치(85)에 반송되고, 포스트 베이크가 실시된 후, 제1 반송 장치(30)에 의해 고정밀도 온도 조절 장치(72)에 반송되어 온도 조절된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 제1 반송 장치(30)에 의해 트랜지션 장치(71)에 반송되고, 웨이퍼 반송 장치(12)에 의해 검사 스테이션(3)의 전달부(10)에 전달되어, 전달부(10)로부터 웨이퍼 반송체(8)에 의해 카세트(C)로 복귀된다. 이렇게 하여 도포 현상 처리 시스템(1)에 있어서의 일련의 웨이퍼 처리가 종료되고, 웨이퍼(W)에 소정의 레지스트 패턴이 형성된다(도 12의 스텝 S10).

이상의 실시 형태에 따르면, 온도 보정 공정 Q1에 있어서, PEB 장치(94 내지 99)의 가열 온도를 각 열판 영역(R₁ 내지 R₅)마다 보정하고 있으므로, 그 후 보정된 가열 온도에서 PEB 처리를 행하고, 웨이퍼(W) 상 레지스트 패턴을 형성함으로써, 당해 레지스트 패턴의 제2 선폭의 웨이퍼(W) 면내의 평균값을 소정의 치수로 할 수 있다. 이 레지스트 패턴의 제2 선폭의 웨이퍼(W) 면내 분포에는, 예를 들어 히터 패턴[열판 영역(R₁ 내지 R₅)의 패턴] 등의 영향에 의해 소정의 선폭으로 형성되지 않는 불균일 영역이 존재하는 경우가 있다. 거기서 본 실시 형태에서는, 또한 노광량 보정 공정 Q2에 있어서, 노광 장치(A)의 노광량을 각 노광 영역(E)마다 보정하고, 그 후 보정된 노광량으로 노광 처리를 행하고 있다. 이에 의해, 상술한 불균일 영역에 있어서도, 레지스트 패턴을 소정의 선폭으로 형성할 수 있다. 따라서, 이와 같이 PEB 장치(94 내지 99)에 있어서 보정된 가열 온도에서 PEB 처리를 행하는 동시에, 노광 장치(A)에 있어서 보정된 노광량으로 노광 처리를 행함으로써, 소정의 선폭의 레지스트 패턴을 웨이퍼(W) 면내에 균일하게 형성할 수 있다.

또한 본 실시 형태에 있어서는, 노광량 보정 공정 Q2에 있어서, 레지스트 패턴의 제2 선폭의 웨이퍼(W) 면내 분포를, 선형 성분과 비선형 성분으로 분류하고 있다. 상술한 바와 같이 비선형 성분에는, 예를 들어 웨이퍼(W) 상에 부착하는 파티클이나 웨이퍼(W)의 휨 등, 레지스트 패턴의 선폭이 불규칙하게 변화하는 요인이 포함되므로, 보정 대상으로서는 적절하지 않다. 본 실시 형태에 있어서는, 이 비선형 성분을 뺀 선형 성분을 기초로 하여 노광 처리의 노광량을 보정하고 있으므 로, 적절하게 노광량의 보정을 행할 수 있다.

여기서, 상술한 레지스트 패턴의 선폭이 소정의 선폭이고, 또한 웨이퍼(W) 면내에 균일해지는 효과에 대해, 발명자들이 본 실시 형태의 방법으로 시뮬레이션을 행한 결과를 도 16에 나타낸다. 또한, 이 시뮬레이션에 있어서, 레지스트 패턴의 목표 선폭은 110㎚로 설정되어 있다. 도 16의 (a)는 스텝 S2에서 측정된 레지스트 패턴의 제1 선폭의 웨이퍼(W) 면내 분포, 선폭 평균값 및 3시그마를 나타내고 있다. 또한, 3시그마는 선폭의 웨이퍼(W) 면내에 있어서의 편차를 나타내고 있다. 도 16의 (b)는 스텝 S6에서 측정된 레지스트 패턴의 제2 선폭의 웨이퍼(W) 면내 분포, 선폭 평균값 및 3시그마를 나타내고 있다. 도 16의 (c)는 스텝 S10에서 형성된 레지스트 패턴의 선폭의 웨이퍼(W) 면내 분포, 선폭 평균값 및 3시그마를 나타내고 있다. 도 16의 (a) 및 도 16의 (b)를 참조하면, PEB 처리의 가열 온도의 보정 전의 선폭 평균값은 113.63㎚였던 데 반해, PEB 처리의 가열 온도의 보정 후의 선폭 평균값은 110.26㎚였다. 따라서, PEB 처리의 가열 온도를 보정함으로써, 레지스트 패턴의 선폭의 평균값을 소정의 목표 선폭으로 할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한 도 16의 (b) 및 도 16의 (c)를 참조하면, 노광량의 보정 전의 3시그마는 1.90㎚였던 데 반해, 노광량의 보정 후의 3시그마는 0.85㎚였다. 따라서, PEB 처리의 가열 온도를 보정하는 동시에, 노광량을 보정함으로써, 소정의 목표 선폭의 레지스트 패턴을 웨이퍼(W) 면내에 균일하게 형성할 수 있는 것을 알 수 있었다.

이상의 실시 형태에 있어서, 스텝 S10에서 웨이퍼(W) 상에 레지스트 패턴을 형성한 후, 또한 그 웨이퍼(W)를 패턴 치수 측정 장치(20)에 반송하고, 당해 웨이 퍼(W) 상의 레지스트 패턴의 제3 선폭을 측정해도 좋다(도 17의 스텝 S11). 이 레지스트 패턴의 제3 선폭 측정 결과는 제어 장치(200)에 출력된다. 그리고 제어 장치(200)에 있어서, 온도 보정 공정 Q1과 노광량 보정 공정 Q2와 같은 방법으로, PEB 장치(94 내지 99)의 가열 온도와 노광 장치(A)의 노광량이 보정된다(도 17의 스텝 S12). 이러한 경우, 예를 들어 웨이퍼(W)의 특성이 시간의 흐름에 따라 변화된 경우라도, PEB 장치(94 내지 99)의 가열 온도와 노광 장치(A)의 노광량을 적시 보정할 수 있고, 이후 웨이퍼(W)에 소정의 패턴을 균일하게 형성할 수 있다.

이상의 실시 형태에서는, 온도 보정 공정 Q1에 있어서 PEB 장치(94 내지 99)의 가열 온도를 보정한 후, 노광량 보정 공정 Q2에 있어서 노광 장치(A)의 노광량을 보정하고 있었지만, 노광 장치(A)의 노광량을 보정한 후, PEB 장치(94 내지 99)의 가열 온도를 보정해도 좋다. 여기서, PEB 장치(94 내지 99)의 가열 온도를 보정하지 않고 노광 장치(A)의 노광량을 보정한 것만으로는, 예를 들어 노광 장치(A)의 스캔 교대차나 측정 오차 등에 의해, 웨이퍼(W) 상의 레지스트 패턴에는 소정의 선폭에 형성되지 않는 불균일 영역이 존재하는 경우가 있다. 본 실시 형태에서는, 노광량을 보정한 후, 또한 PEB 장치(94 내지 99)의 가열 온도를 보정하고 있으므로, 상술한 불균일 영역에 있어서도, 레지스트 패턴을 소정의 선폭으로 형성할 수 있다. 이에 의해, 소정의 선폭의 레지스트 패턴을 웨이퍼(W) 면내에 균일하게 형성할 수 있다.

그런데, 레지스트 패턴의 선폭의 비선형 성분은 상술한 바와 같이 재현성이 낮은 불안정한 성분이지만, 엄밀하게 말하면, 이 비선형 성분에는 예를 들어 히터 패턴 등의 요인과 같이 재현성이 높은 성분도 일부 포함되어 있다. 그래서, 상기 실시 형태에서는, 노광량 보정 공정 Q2에 있어서, 선형 성분을 기초로 하여 노광량을 보정하고 있었지만, 비선형 성분 중 재현성이 높은 성분을 기초로 하여 노광량을 보정해도 좋다. 이러한 경우, 예를 들어 온도 보정 공정 Q1에서 PEB 장치(94 내지 99)의 가열 온도를 보정한 후, 노광량 보정 공정 Q2에 있어서 복수의 웨이퍼(W)에 대해 레지스트 패턴을 형성하고, 각각의 레지스트 패턴의 선폭을 측정한다. 그리고 제어 장치(200)에 있어서, 각 노광량 영역(E)에 있어서의 복수의 웨이퍼(W)의 레지스트 패턴의 선폭의 평균값을 산출하고, 레지스트 패턴의 선폭과 노광량의 상관 관계 M2로부터, 각 노광 영역(E)에 있어서의 노광량의 보정값을 산출한다. 그 후, 보정된 가열 온도에서 PEB 처리를 행하는 동시에, 보정된 노광량으로 노광 처리를 행함으로써, 소정의 선폭의 레지스트 패턴을 웨이퍼(W) 면내에 균일하게 형성할 수 있다.

이상의 실시 형태에서는, 레지스트 패턴의 치수로서 레지스트 패턴의 선폭의 조절을 행하고 있었지만, 이 대신에, 레지스트 패턴의 사이드 월 앵글이나 콘택트 홀의 직경의 조절을 행해도 좋다. 이러한 경우, 상기 실시 형태에서 보정하고 있던 PEB 장치(94 내지 99)의 가열 온도 대신에, POST 장치(85 내지 89)나 PAB 장치(81 내지 84)의 가열 온도를 보정해도 좋다. 또한, 이상의 실시 형태에서는, 노광 처리의 처리 조건으로서, 노광 장치(A)의 노광량을 보정하고 있었지만, 이 대신에, 노광 장치(A)에 있어서의 노광 처리시의 포커스값을 보정해도 좋다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 설명하였 지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면 특허청구범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도(想到)할 수 있는 것은 명백하고, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 본 발명은 이 예에 한정되지 않고 다양한 형태를 취할 수 있는 것이다.

예를 들어 상술한 실시 형태에 있어서 패턴 치수 측정 장치(20)는 검사 스테이션(3)에 설치되어 있었지만, 처리 스테이션(4)에 설치되어 있어도 좋다. 또한, 패턴 치수 측정 장치(20)는, 예를 들어 전자 빔을 웨이퍼(W)에 조사하고, 웨이퍼(W) 표면의 화상을 취득함으로써, 웨이퍼 면내의 레지스트 패턴의 치수를 측정해도 좋다. 또한, 본 발명은, 기판이 웨이퍼 이외의 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용 마스크 레티클 등의 다른 기판인 경우에도 적용할 수 있다.

본 발명은, 예를 들어 반도체 웨이퍼 등의 기판에 포토리소그래피 처리를 행하여, 당해 기판 상에 소정의 레지스트 패턴을 형성할 때에 유용하다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 도포 현상 처리 시스템의 구성의 개략을 도시하는 평면도.

도 2는 본 실시 형태에 관한 도포 현상 처리 시스템의 정면도.

도 3은 본 실시 형태에 관한 도포 현상 처리 시스템의 배면도.

도 4는 패턴 치수 측정 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도.

도 5는 분할된 웨이퍼 영역을 나타내는 설명도.

도 6은 노광 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도.

도 7은 분할된 노광 영역을 나타내는 설명도.

도 8은 PEB 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도.

도 9는 PEB 장치의 열판의 구성을 도시하는 평면도.

도 10은 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도.

도 11은 레지스트 패턴의 선폭과 보정되는 처리 조건의 상관 관계를 나타내는 그래프로, (a)는 레지스트 패턴의 선폭과 PEB 처리의 가열 온도의 상관 관계를 나타내는 도면이고, (b)는 레지스트 패턴의 선폭과 노광량의 상관 관계를 나타내는 도면.

도 12는 검사용 웨이퍼의 검사 처리 공정과 웨이퍼의 처리 공정을 설명한 흐름도.

도 13은 레지스트 패턴의 선폭을 선형 성분과 비선형 성분으로 분류한 모습을 도시하는 설명도.

도 14는 목표 선폭 변화량의 웨이퍼 면내 분포를 나타내는 설명도.

도 15는 노광량의 보정값을 나타내는 설명도.

도 16은 본 실시 형태에 관한 방법으로 시뮬레이션을 행한 경우의 레지스트 패턴의 선폭의 웨이퍼 면내 분포를 나타내는 도면으로, (a)는 PEB 처리의 가열 온도를 보정하기 전의 선폭의 웨이퍼 면내 분포를 나타내는 도면, (b)는 PEB 처리의 가열 온도를 보정한 후의 선폭의 웨이퍼 면내 분포를 나타내는 도면, (c)는 노광량을 보정한 후의 선폭의 웨이퍼 면내 분포를 나타내는 도면.

도 17은 다른 실시 형태에 관한 검사용 웨이퍼의 검사 처리 공정과 웨이퍼의 처리 공정을 설명한 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 도포 현상 처리 시스템

20 : 패턴 치수 측정 장치

81 내지 84 : PAB 장치

85 내지 89 : POST 장치

94 내지 99 : PEB 장치

200 : 제어 장치

A : 노광 장치

M1 : 레지스트 패턴의 선폭과 PEB 가열 온도의 상관 관계

M2 : 레지스트 패턴의 선폭과 노광량의 상관 관계

P1 내지 P3 : 프로그램

Q1 : 온도 보정 공정

Q2 : 노광량 보정 공정

W : 웨이퍼

Claims

기판에 포토리소그래피 처리를 행하고, 당해 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 기판의 처리 방법이며,

기판 상에 레지스트 패턴을 형성한 후, 당해 레지스트 패턴의 제1 치수를 측정하고, 상기 측정된 제1 치수를 기초로 하여, 레지스트 패턴의 치수와 포토리소그래피 처리 중의 열처리의 처리 온도에 관한 미리 구해진 관계로부터, 상기 열처리의 처리 온도를 보정하는 온도 보정 공정과,

상기 보정된 처리 온도에서 열처리를 행하고, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성한 후, 당해 레지스트 패턴의 제2 치수를 측정하는 치수 측정 공정과,

상기 측정된 제2 치수의 기판 면내 분포를, 근사 곡면으로 나타낸 선형 성분과, 그 이외의 비선형 성분으로 분류하는 치수 분류 공정과,

상기 선형 성분을 복수의 영역으로 분할하고, 상기 각 영역의 선형 성분을 기초로 하여, 레지스트 패턴의 치수와 포토리소그래피 처리 중의 노광 처리의 처리 조건에 관한 미리 구해진 관계로부터, 상기 노광 처리의 처리 조건을 상기 각 영역마다 보정하는 노광 조건 보정 공정을 갖고,

상기 온도 보정 공정에서 보정된 처리 온도에서의 열처리와, 상기 노광 조건 보정 공정에서 보정된 처리 조건에서의 노광 처리를 행하고, 기판 상에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 온도 보정 공정에 있어서, 상기 측정된 제1 치수의 기판 면내 분포를 복수의 영역으로 분할하고, 상기 각 영역의 제1 치수를 기초로 하여, 상기 열처리의 처리 온도를 상기 각 영역마다 보정하는 것을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 치수 분류 공정에 있어서, 상기 선형 성분은 제르니케 다항식을 사용하여 산출되는 것을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열처리는 노광 처리 후이며 현상 처리 전에 행해지는 가열 처리인 것을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레지스트 패턴의 치수는 레지스트 패턴의 선폭인 것을 특징으로 하는, 기판의 처리 방법.
제1항 또는 제2항에 기재된 기판의 처리 방법을 기판 처리 시스템에 의해 실행시키기 위해, 당해 기판 처리 시스템을 제어하는 제어 장치의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한, 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체.
기판에 포토리소그래피 처리를 행하고, 당해 기판 상에 레지스트 패턴을 형성하는 기판 처리 시스템이며,

기판에 열처리를 행하는 열처리 장치와,

기판에 노광 처리를 행하는 노광 장치와,

기판 상의 레지스트 패턴의 치수를 측정하는 패턴 치수 측정 장치와,

상기 열처리 장치에 있어서의 열처리의 처리 온도와, 상기 노광 장치에 있어서의 노광 처리의 처리 조건을 보정하는 제어 장치를 갖고,

상기 제어 장치는,

기판 상에 레지스트 패턴을 형성한 후, 당해 레지스트 패턴의 제1 치수를 측정하고, 상기 측정된 제1 치수를 기초로 하여, 레지스트 패턴의 치수와 포토리소그래피 처리 중의 열처리의 처리 온도에 관한 미리 구해진 관계로부터, 상기 열처리의 처리 온도를 보정하는 온도 보정 공정과, 상기 보정된 처리 온도에서 열처리를 행하고, 기판 상에 레지스트 패턴을 형성한 후, 당해 레지스트 패턴의 제2 치수를 측정하는 치수 측정 공정과, 상기 측정된 제2 치수의 기판 면내 분포를 근사 곡면으로 나타낸 선형 성분과, 그 이외의 비선형 성분으로 분류하는 치수 분류 공정과, 상기 선형 성분을 복수의 영역으로 분할하고, 상기 각 영역의 선형 성분을 기초로 하여, 레지스트 패턴의 치수와 포토리소그래피 처리 중의 노광 처리의 처리 조건에 관한 미리 구해진 관계로부터, 상기 노광 처리의 처리 조건을 상기 각 영역마다 보정하는 노광 조건 보정 공정을 실행하고, 상기 온도 보정 공정에서 보정된 처리 온도에서의 열처리와, 상기 노광 조건 보정 공정에서 보정된 처리 조건에서의 노광 처리를 행하고, 기판 상에 소정의 레지스트 패턴을 형성하도록 상기 열처리 장치, 상기 노광 장치 및 상기 패턴 치수 측정 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 시스템.
제7항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 온도 보정 공정에 있어서, 상기 측정된 제1 치수의 기판 면내 분포를 복수의 영역으로 분할하고, 상기 각 영역의 제1 치수를 기초로 하여, 상기 열처리의 처리 온도를 상기 각 영역마다 보정하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 시스템.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 치수 분류 공정에 있어서 제르니케 다항식을 사용하여 상기 선형 성분을 산출하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 시스템.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 열처리 장치에서는 상기 열처리가 노광 처리 후이며 현상 처리 전에 행해지는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 시스템.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 패턴 치수 측정 장치에서는, 상기 레지스트 패턴의 치수로서, 레지스트 패턴의 선폭을 측정하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 시스템.
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