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JP2006228820A - 熱処理板の温度設定方法，熱処理板の温度設定装置，プログラム及び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

熱処理板の温度設定方法，熱処理板の温度設定装置，プログラム及び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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JP2006228820A JP2005038015A JP2005038015A JP2006228820A JP 2006228820 A JP2006228820 A JP 2006228820A JP 2005038015 A JP2005038015 A JP 2005038015A JP 2005038015 A JP2005038015 A JP 2005038015A JP 2006228820 A JP2006228820 A JP 2006228820A
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temperature
substrate
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Mitsuteru Yano
光輝 矢野
Shinichi Shinozuka
真一 篠塚
Hiroshi Tomita
浩 富田
Ryoichi Kamimura
良一 上村
Masataka Tadokoro
真任 田所
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Tokyo Electron Ltd
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Abstract

【課題】 レジストパターンの線幅がウェハ面内で均一に形成されるように，熱板の温度設定を行う。
【解決手段】 ＰＥＢ装置の熱板は，複数の熱板領域Ｒ１〜Ｒ５に分割されており，各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５毎に温度設定できる。熱板の各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５には，熱板に載置されるウェハ面内の温度を調整するための温度補正値がそれぞれ設定される。この熱板の各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値は，熱処理されるウェハの各反り量，反り形状に対応する最適温度補正値を示す温度補正テーブルＭにより導出されて設定される。温度補正テーブルＭには，ウェハの各反り量，反り形状に対して，最終的に形成される線幅がウェハ面内で均一になるような最適温度補正値が定められている。
【選択図】 図９

Description

本発明は，熱処理板の温度設定方法，熱処理板の温度設定装置，プログラム及び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に関する。
例えば半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィー工程では，例えばウェハ上にレジスト液を塗布しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理，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加熱処理（ポストエクスポージャーベーキング），露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ，ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。
例えば上述のポストエクスポージャーベーキングなどの加熱処理は，通常加熱処理装置で行われている。加熱処理装置は，ウェハを載置して加熱する熱板を備えている。熱板には，例えば給電により発熱するヒータが内蔵されており，このヒータによる発熱により熱板は所定温度に調整されている。
上述の加熱処理における熱処理温度は，最終的にウェハ上に形成されるレジストパターンの線幅に大きな影響を与える。そこで，加熱時のウェハ面内の温度を厳格に制御するために，上述の加熱処理装置の熱板は，複数の領域に分割され，各領域毎に独立したヒータが内蔵され，各領域毎に温度調整されている。
ところで，熱板上で処理されるウェハには，反りがあるものがある。反りのあるウェハは，熱処理時に熱板の熱がウェハに均一に伝達されず，ウェハが部分的に適正な温度で加熱されなくなる。かかる場合，最終的にウェハ上に形成されるレジストパターンの線幅がばらつくことになる。そこで，熱板の各領域の設定温度を，ウェハの反りに応じて温度補正することが提案されている（例えば，特許文献１参照。）。
特許３３２５８３３号公報
しかしながら，従来の熱板の各領域の設定温度は，熱板上に載置されるウェハの面内温度が均一になるように温度補正されていたが，実際このように各領域の温度設定を行った場合，最終的にウェハ上に形成されるレジストパターンの線幅がウェハ面内で均一にならない場合があった。
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，レジストパターンの線幅がウェハなどの基板面内で均一に形成されるように，熱板などの熱処理板の温度設定を行うことをその目的とする。
上記目的を達成するために，本発明は，基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定方法であって，前記熱処理は，基板上にレジストパターンを形成するフォトリソグラフィー工程において行われるものであり，前記熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定され，さらに，前記熱処理板の各領域毎に，熱処理板上の基板の面内温度を調整するための温度補正値が設定され，熱処理される基板の反り量と反り形状が測定され，当該基板の反り量と反り形状の測定結果に基づいて，前記レジストパターンの線幅が基板面内で均一に形成されるように前記各領域の温度補正値が設定されることを特徴とする。
本発明によれば，熱処理板の各領域の温度補正値が，基板の反りの測定結果に基づいて，レジストパターンの線幅が基板面内で均一になるように設定される。この結果，熱処理板における熱処理を通じて形成されたレジストパターンが基板面内において均一に形成される。
基板の各反り量，反り形状に対応する前記各領域の最適温度補正値を定めた温度補正テーブルが作成され，前記基板の反り量と反り形状の測定結果に基づいて，前記温度補正テーブルにより前記各領域の温度補正値が設定されるようにしてもよい。
前記温度補正テーブルは，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作成されてもよい。
基板の反り量と前記各領域の最適温度補正値との関係式が基板の各反り形状毎に求められ，前記基板の反り量と反り形状の測定結果に基づいて，前記関係式により前記各領域の温度補正値が設定されるようにしてもよい。
前記関係式は，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求められていてもよい。
前記熱処理の前に，基板の反り量と反り形状が測定され，前記各領域の温度補正値が設定されてもよく，また，前記熱処理中に，基板の反り量と反り形状が測定され，前記各領域の温度補正値が設定されてもよい。
前記熱処理は，露光処理後で現像処理前に行われる加熱処理であってもよい。
別の観点による本発明は，基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定装置であって，前記熱処理は，基板上にレジストパターンを形成するフォトリソグラフィー工程において行われるものであり，前記熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定され，さらに，前記熱処理板の各領域毎に，熱処理板上の基板の面内温度を調整するための温度補正値が設定されており，前記各領域の温度補正値は，熱処理される基板の反り量と反り形状に基づいて，前記レジストパターンの線幅が基板面内で均一に形成されるように設定されていることを特徴とする。
本発明によれば，熱処理板の各領域の温度補正値が，基板の反りの測定結果に基づいて，レジストパターンの線幅が基板面内で均一になるように設定される。この結果，熱処理板における熱処理を通じて形成されたレジストパターンが基板面内において均一に形成される。
前記温度設定装置は，基板の各反り量，反り形状に対応する前記各領域の最適温度補正値を定めた温度補正テーブルを備え，前記基板の反り量と反り形状に基づいて，前記温度補正テーブルにより前記各領域の温度補正値が設定されるようにしてもよい。また，前記温度補正テーブルは，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備えられていてもよい。
前記温度設定装置は，基板の反り量と前記各領域の最適温度補正値との関係式を基板の各反り形状毎に備え，前記基板の反り量と反り形状に基づいて，前記関係式により前記各領域の温度補正値が設定されるようにしてもよい。なお，前記関係式は，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備えられていてもよい。
前記熱処理の前の基板の反り量と反り形状に基づいて，前記熱処理の前に前記各領域の温度補正値が設定されてもよい。また，前記熱処理中の基板の反り量と反り形状の状態に基づいて，前記熱処理中に前記各領域の温度補正値が設定されてもよい。
前記熱処理は，露光処理後で現像処理前に行われる加熱処理であってもよい。
別の観点による本発明によれば，請求項９〜１６のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置の機能を，コンピュータに実現させるためのプログラムが提供される。
別の観点による本発明によれば，請求項９〜１６のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置の機能をコンピュータに実現させるため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が提供される。
本発明によれば，最終的に基板上に形成されるレジストパターンの線幅の基板面内の均一性が確保されるので，歩留まりの向上が図られる。
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本実施の形態にかかる熱処理板の温度設定装置が備えられた塗布現像処理システム１の構成の概略を示す平面図であり，図２は，塗布現像処理システム１の正面図であり，図３は，塗布現像処理システム１の背面図である。
塗布現像処理システム１は，図１に示すように例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム１に対して搬入出したり，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ョン２と，フォトリソグラフィー工程の中で枚葉式に所定の処理を施す複数の各種処理装置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ている図示しない露光装置との間でウェハ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いる。
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っている。カセットステーション２には，搬送路６上をＸ方向に向かって移動可能なウェハ搬送体７が設けられている。ウェハ搬送体７は，カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）にも移動自在であり，Ｘ方向に配列された各カセットＣ内のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。
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ョン３側の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調装置６０やトランジション装置６１に対してもアクセスできる。
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のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には，カセットステーション２側から第１の処理装置群Ｇ１，第２の処理装置群Ｇ２が順に配置されている。処理ステーション３のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には，カセットステーション２側から第３の処理装置群Ｇ３，第４の処理装置群Ｇ４及び第５の処理装置群Ｇ５が順に配置されている。第３の処理装置群Ｇ３と第４の処理装置群Ｇ４の間には，第１の搬送装置１０が設けられている。第１の搬送装置１０は，第１の処理装置群Ｇ１，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。第４の処理装置群Ｇ４と第５の処理装置群Ｇ５の間には，第２の搬送装置１１が設けられている。第２の搬送装置１１は，第２の処理装置群Ｇ２，第４の処理装置群Ｇ４及び第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。
図２に示すように第１の処理装置群Ｇ１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，例えばウェハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗布装置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装置２３，２４が下から順に５段に重ねられている。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装置３０〜３４が下から順に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Ｇ１，Ｇ２内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室４０，４１がそれぞれ設けられている。
例えば図３に示すように第３の処理装置群Ｇ３には，温調装置６０，ウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置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装置６２〜６４及びウェハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理装置６５〜６８が下から順に９段に重ねられている。
第４の処理装置群Ｇ４では，例えば高精度温調装置７０，レジスト塗布処理後のウェハＷを加熱処理するプリベーキング装置７１〜７４及び現像処理後のウェハＷを加熱処理するポストベーキング装置７５〜７９が下から順に１０段に重ねられている。
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，例えば高精度温調装置８０〜８３，露光後のウェハＷを加熱処理する複数のポストエクスポージャーベーキング装置（以下「ＰＥＢ装置」とする。）８４〜８７，ウェハの反りを測定する反り測定装置８８，８９が下から順に１０段に重ねられている。
図１に示すように第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装置９０，９１，ウェハＷを加熱する加熱装置９２，９３が下から順に４段に重ねられている。図１に示すように第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装置９４が配置されている。
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１００上を移動するウェハ搬送体１０１と，バッファカセット１０２が設けられている。ウェハ搬送体１０１は，Ｚ方向に移動可能でかつθ方向にも回転可能であり，インターフェイス部４に隣接した図示しない露光装置と，バッファカセット１０２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。
次に，上述の反り測定装置８８，８９の構成について説明する。例えば反り測定装置８８は，図４に示すようにウェハＷを水平に支持する複数の支持ピン１１０を備えている。支持ピン１１０は，例えばシリンダなどを備えた駆動機構１１１により昇降自在に構成されている。支持ピン１１０に支持されたウェハＷの上方には，例えばレーザ変位計１１２の２つのレーザ照射部１１３，１１４が設けられている。第１のレーザ照射部１１３は，ウェハＷの中央部の上方に配置され，ウェハＷの中央部に対してレーザ光を照射し，その反射光を受光できる。第２のレーザ照射部１１４は，ウェハＷの外周部の上方に配置され，ウェハＷの外周部に対してレーザ光を照射し，その反射光を受光できる。各レーザ照射部１１３，１１４の受光情報は，レーザ変位計１１２の測定部１１５に出力され，測定部１１５は，受光情報に基づいて，ウェハＷの中心部と外周部との高低差ｄを算出し，ウェハＷの反り量と反り形状を測定できる。なお，高低差ｄがそのまま反り量になる。また反り形状は，ウェハＷの外周部が中心部よりも高い場合に凸形状となり，ウェハＷの中心部が外周部よりも高い場合に凹形状となる。反り測定装置８９は，反り測定装置８８と同様の構成を有するので，説明を省略する。
この塗布現像処理システム１では，先ず，ウェハ搬送体７によって，カセット載置台５上のカセットＣから未処理のウェハＷが一枚取り出され，第３の処理装置群Ｇ３の温調装置６０に搬送される。温調装置６０に搬送されたウェハＷは，所定温度に温度調節され，その後第１の搬送装置１０によってボトムコーティング装置２３に搬送され，反射防止膜が形成される。反射防止膜が形成されたウェハＷは，第１の搬送装置１０によって加熱装置９２，高温度熱処理装置６５，高精度温調装置７０に順次搬送され，各装置で所定の処理が施される。その後ウェハＷは，レジスト塗布装置２０に搬送され，ウェハＷ上にレジスト膜が形成された後，第１の搬送装置１０によってプリベーキング装置７１に搬送され，続いて第２の搬送装置１１によって周辺露光装置９４，高精度温調装置８３に順次搬送されて，各装置において所定の処理が施される。その後，ウェハＷは，インターフェイス部４のウェハ搬送体１０１によって図示しない露光装置に搬送され，露光される。露光処理の終了したウェハＷは，ウェハ搬送体１０１によって例えば反り測定装置８８に搬送され，反りが測定された後，ＰＥＢ装置８４に搬送され，ポストエクスポージャーベーキングが施される。次にウェハＷは，第２の搬送装置１１によって高精度温調装置８１に搬送されて温度調節され，その後現像処理装置３０に搬送され，ウェハＷ上のレジスト膜が現像される。その後ウェハＷは，第２の搬送装置１１によってポストベーキング装置７５に搬送され，加熱処理が施された後，高精度温調装置６３に搬送され温度調節される。そしてウェハＷは，第１の搬送装置１０によってトランジション装置６１に搬送され，ウェハ搬送体７によってカセットＣに戻されて一連のフォトリソグラフィー工程が終了する。
次に，上述したＰＥＢ装置８４の構成について説明する。ＰＥＢ装置８４は，図５及び図６に示すように筐体１２０内に，ウェハＷを加熱処理する加熱部１２１と，ウェハＷを冷却処理する冷却部１２２を備えている。
加熱部１２１は，図５に示すように上側に位置して上下動自在な蓋体１３０と，下側に位置して蓋体１３０と一体となって処理室Ｓを形成する熱板収容部１３１を備えている。
蓋体１３０は，中心部に向かって次第に高くなる略円錐状の形態を有し，頂上部には，排気部１３０ａが設けられている。処理室Ｓ内の雰囲気は，排気部１３０ａから均一に排気される。
熱板収容部１３１の中央には，ウェハＷを載置して加熱する熱処理板としての熱板１４０が設けられている。熱板１４０は，厚みのある略円盤形状を有している。
熱板１４０は，図７に示すように複数，例えば５つの熱板領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５に区画されている。熱板１４０は，例えば平面から見て中心部に位置して円形の熱板領域Ｒ１と，その周囲を円弧状に４等分した熱板領域Ｒ２〜Ｒ５に区画されている。
熱板１４０の各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５には，給電により発熱するヒータ１４１が個別に内蔵され，各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５毎に加熱できる。各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５のヒータ１４１の発熱量は，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，各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度を所定の設定温度に制御できる。温度制御装置１４２における温度設定は，例えば後述する温度設定装置１９０により行われる。
図５に示すように熱板１４０の下方には，ウェハＷを下方から支持して昇降させるための第１の昇降ピン１５０が設けられている。第１の昇降ピン１５０は，昇降駆動機構１５１により上下動できる。熱板１４０の中央部付近には，熱板１４０を厚み方向に貫通する貫通孔１５２が形成されている。第１の昇降ピン１５０は，熱板１４０の下方から上昇して貫通孔１５２を通過し，熱板１４０の上方に突出できる。
熱板収容部１３１は，熱板１４０を収容して熱板１４０の外周部を保持する環状の保持部材１６０と，その保持部材１６０の外周を囲む略筒状のサポートリング１６１を有している。サポートリング１６１の上面には，処理室Ｓ内に向けて例えば不活性ガスを噴出する吹き出し口１６１ａが形成されている。この吹き出し口１６１ａから不活性ガスを噴出することにより，処理室Ｓ内をパージすることができる。また，サポートリング１６１の外方には，熱板収容部１３１の外周となる円筒状のケース１６２が設けられている。
加熱部１２１に隣接する冷却部１２２には，例えばウェハＷを載置して冷却する冷却板１７０が設けられている。冷却板１７０は，例えば図６に示すように略方形の平板形状を有し，加熱部１２１側の端面が円弧状に湾曲している。図５に示すように冷却板１７０の内部には，例えばペルチェ素子などの冷却部材１７０ａが内蔵されており，冷却板１７０を所定の設定温度に調整できる。
冷却板１７０は，加熱部１２１側に向かって延伸するレール１７１に取付けられている。冷却板１７０は，駆動部１７２によりレール１７１上を移動できる。冷却板１７０は，加熱部１２１側の熱板１４０の上方まで移動できる。
冷却板１７０には，例えば図６に示すようにＸ方向に沿った２本のスリット１７３が形成されている。スリット１７３は，冷却板１７０の加熱部１２１側の端面から冷却板１７０の中央部付近まで形成されている。このスリット１７３により，加熱室１２１側に移動した冷却板１７０と熱板１４０上に突出した第１の昇降ピン１５０との干渉が防止される。図５に示すように冷却部１２２内のスリット１７３の下方には，第２の昇降ピン１７４が設けられている。第２の昇降ピン１７４は，昇降駆動部１７５によって昇降できる。第２の昇降ピン１７４は，冷却板１７０の下方から上昇してスリット１７３を通過し，冷却板１７０の上方に突出できる。
図６に示すように冷却板１７０を挟んだ筐体１２０の両側面には，ウェハＷを搬入出するための搬入出口１８０が形成されている。
以上のように構成されたＰＥＢ装置８４では，先ず，搬入出口１８０からウェハＷが搬入され，冷却板１７０上に載置される。続いて冷却板１７０が移動して，ウェハＷが熱板１４０の上方に移動される。第１の昇降ピン１５０によって，ウェハＷが熱板１４０上に載置されて，ウェハＷが加熱される。そして，所定時間経過後，ウェハＷが再び熱板１４０から冷却板１７０に受け渡され冷却され，当該冷却板１７０から搬入出口１８０を通じてＰＥＢ装置８４の外部に搬出されて一連の熱処理が終了する。
次に，上記ＰＥＢ装置８４の熱板１４０の温度設定を行う温度設定装置１９０の構成について説明する。例えば温度設定装置１９０は，例えばＣＰＵやメモリなどを備えた汎用コンピュータにより構成され，例えば図５及び図７に示すように熱板１４０の温度制御装置１４２に接続されている。
温度設定装置１９０は，例えば図８に示すように各種プログラムを実行する演算部２００と，例えば温度設定のための各種情報を入力する入力部２０１と，温度補正テーブルＭなどの各種情報を格納するデータ格納部２０２と，温度設定のための各種プログラムを格納するプログラム格納部２０３と，熱板１４０の温度設定を変更するために温度制御装置１４２と通信する通信部２０４などを備えている。
例えばデータ格納部２０２には，処理レシピ毎に作成された複数の温度補正テーブルＭが格納されている。温度補正テーブルＭは，例えば図９に示すようにウェハＷの各反り量，反り形状に対応する，熱板１４０の各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の最適温度補正値を示す相関データである。つまり，温度補正テーブルＭにおける各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の最適温度補正値がウェハＷの反り量と反り形状毎に設定されている。本実施の形態において，ウェハＷの反り形状は，上に凸に湾曲した凸形状と，下に凸に湾曲した凹形状の２種類に分けられている。
また，温度補正テーブルＭは，図１０に示すように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Ｈ毎に作成されている。したがって，熱処理温度又はレジスト液の種類のいずれかが異なる場合，処理レシピＨが異なり（図１０に示すＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４），当該各処理レシピＨ毎に温度補正テーブルＭ（図１０に示すＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４）が作成されている。
これらの温度補正テーブルＭにおける各最適温度補正値は，例えば各処理レシピＨの各反り量及び反り形状について，最終的に形成されるレジストパターンの線幅がウェハ面内で均一になるような値に定められている。これらの最適温度補正値は，予め行われる実験により，例えば反り量と反り形状の把握しているウェハＷに対し，複数の温度補正値の設定で熱処理して線幅を形成し，線幅がウェハ面内で均一なるものを見つけることにより求められる。
プログラム格納部２０３には，例えば図９に示すように入力された処理レシピＨと，反り量及び反り形状と，温度補正テーブルＭに基づいて，各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値を求めるプログラムＰ１が格納されている。また，プログラム格納部２０３には，入力された処理レシピＨと，反り量及び反り形状と，温度補正テーブルＭのデータに基づいて，温度補正テーブルＭに定められていない反り量の温度補正値を算出するプログラムＰ２が格納されている。例えばこのプログラムＰ２は，例えば温度補正テーブルＭの反り量，反り形状及び最適温度補正値の既存の情報から，所定の近似計算法，例えば最小二乗法を用いて入力反り量に対応する温度補正値を算出できる。
プログラム格納部２０３には，例えば求められた温度補正値に基づいて，温度制御装置１４２の既存の温度設定を変更するプログラムＰ３が格納されている。なお，温度設定装置１９０の機能を実現するための各種プログラムは，コンピュータ読み取り可能な記録媒体により温度設定装置１９０にインストールされたものであってもよい。
次に，以上のように構成された温度設定装置１９０による温度設定プロセスについて説明する。図１１は，かかる温度設定プロセスのフローを示す。
先ず，例えば塗布現像処理システム１において露光処理が終了しＰＥＢ装置８４に搬入される前のウェハＷが，反り測定装置８８に搬送され，ウェハＷの反りが測定される（図１１の工程Ｑ１）。反り測定装置８８では，例えば図４に示すようにウェハＷが支持ピン１１０上に支持され，レーザ照射部１１３，１１４によりウェハＷの中心部と外周部との高低差ｄが測られ，ウェハＷの反り量が測定される。これと同時にウェハＷの反り形状が測定され，反り形状は，ウェハＷの外周部が中心部よりも高い場合に凸形状と定められ，ウェハＷの中心部が外周部よりも高い場合に凹形状と定められる。
反り測定装置８８で測定された反り量と反り形状の測定結果は，温度設定装置１９０に出力される。温度設定装置１９０では，例えば処理レシピＨの入力により，その処理レシピＨに対応する温度補正テーブルＭが選択され，当該温度補正テーブルＭと，入力されたウェハＷの反り量と反り形状に基づいて，各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値が求められる（図１１の工程Ｑ２）。例えば温度補正テーブルＭのデータに，入力された反り量と反り形状に適合する最適温度補正値がある場合には，その値が選択される。また，温度補正テーブルＭのデータに，入力された反り量と反り形状に適合する最適温度補正値がない場合には，温度補正テーブルＭの既存の情報と入力された反り量を用いて，例えば最小二乗法により温度補正値が算出される。
温度設定装置１９０において求められた温度補正値の情報は，通信部２０４から温度制御装置１４２に出力され，温度制御装置１４２における熱板１４０の各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値の設定が変更され，新たな設定温度が設定される（図１１の工程Ｑ３）。
上記温度設定の変更は，ウェハＷがＰＥＢ装置８４で処理される前に終了する。反り測定装置８８において反りが測定されたウェハＷは，ＰＥＢ装置８４に搬送され，新たな設定温度で熱処理される。
以上の実施の形態によれば，ウェハＷの反りを測定し，その測定結果に基づいて，温度補正テーブルＭにより，ウェハ面内の線幅が均一になるような各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値が求められ，設定される。この結果，塗布現像処理システム１におけるフォトリソグラフィー工程において，レジストパターンの線幅がウェハ面内において均一に形成される。
また，温度補正テーブルＭが処理レシピＨ毎に作成されているので，レジストパターンの線幅に影響を与える熱処理温度とレジスト液の種類のいずれかが変更された場合に，各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値が変更される。この結果，ポストエクスポージャーベーキングが常に適正な面内温度で行われるので，最終的に形成されるレジストパターンの線幅が基板面内において均一に形成される。
ＰＥＢ装置８４において熱処理が行われる前に，ウェハＷの反りを測定し，当該反りの測定結果をＰＥＢ装置８４の温度設定に反映させるので，個々のウェハＷの反りに応じた最適な温度でウェハＷを熱処理することができる。この結果，各ウェハの線幅の面内均一性を確実に確保できる。
以上の実施の形態では，予め作成されている温度補正テーブルＭにより各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値を求めていたが，予め求められたウェハＷの反り量と最適温度補正値との関係式により各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値を求めてもよい。かかる場合，例えば各処理レシピＨ毎に，図１２（ａ），（ｂ）に示すようなウェハＷの反り量と各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の最適温度補正値との関係式Ｎが求められる。関係式Ｎは，凸形状と凹形状の各反り形状毎に求められる。これらの関係式Ｎは，例えば予め行われた，各処理レシピにおける最適温度測定値を検出する実験などにより求められる。関係式Ｎは，例えばプログラム格納部２０３に格納される。
そして，各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度設定を行う際には，先ず，上記実施の形態と同様に反り測定装置８８により測定されたウェハＷの反り量と反り形状が温度設定装置１９０に入力される。温度設定装置１９０では，入力された処理レシピＨと反り形状に基づいて，対応する関係式Ｎが選択される。そして，入力された反り量と選択された関係式Ｎにより各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値が算出される。そして，算出された温度補正値に基づいて，温度制御装置１４２における各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度設定が変更される。かかる例によっても，ウェハ面内の線幅が均一になるように各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値が設定されるので，塗布現像処理システム１においてウェハ面内で均一なレジストパターンを形成できる。
上記実施の形態では，関係式Ｎによって温度補正値を算出していたが，例えば図１３に示すようなウェハＷの反り量とその反ったウェハＷの熱板処理時の温度との第１の相関Ｊと，図１４に示すような熱処理時のウェハＷの温度と温度補正値との第２の相関Ｋを用いて，温度補正値を算出してもよい。かかる場合，例えば先ず，反り測定装置８８において測定されたウェハ面内の反り量が，第１の相関Ｊにより，図１５に示すようなその反ったウェハＷの熱処理時の面内温度分布に変換される。そして，このウェハＷの面内温度分布と第２の相関Ｋにより，ウェハＷの面内温度分布が平坦になるような各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値ΔＴが算出される。こうすることにより，ウェハの反りのよって生じる熱処理時の温度のばらつきが解消されるので，ウェハ面内において均一な線幅が形成される。
以上の実施の形態では，温度補正テーブルＭや関係式Ｎが，熱処理温度とレジスト液の種類の組み合わせによって定まる処理レシピＨ毎に設定されていたが，さらに，ウェハＷの状態によって定まる処理レシピ毎に設定されてもよい。ウェハＷの状態には，例えばレジストパターンが形成されるウェハＷの下地膜の層数，膜質，膜厚，ウェハＷの反り状態などが含まれる。したがって，温度補正テーブルＭや関係式Ｎは，熱処理温度及びレジスト液の種類と，下地膜の層数，膜質，膜厚，ウェハ反り状態のうちの少なくとも一つ以上のいずれかとの組み合わせによって定まる処理レシピ毎に設定されるようにしてもよい。
以上の実施の形態で記載した反り測定装置８８では，支持ピン１１０によってウェハＷを支持していたが，例えばチャックによりウェハＷを支持してもよい。また，以上の実施の形態で記載した反り測定装置８８は，２つのレーザ照射部１１３，１１４を用いてウェハＷの反りを計測していたが，図１６に示すようにウェハＷの外周部にレーザを照射する一つのレーザ照射部２００と，測定部２０１を有するレーザ変位計２０２を用いて，ウェハＷの反りを計測してもよい。かかる場合，例えば予め基準となる平坦なウェハＷの高さを測定しておき，それを基準として処理ウェハＷの外周部の高さを測定することにより，ウェハＷの反り量と反り形状を測定する。かかる場合，より簡単な構成の反り測定装置８８でウェハＷの反りを測定できる。
反り測定装置８８には，支持ピン１１０の駆動機構１１１に回転機能を設け，支持したウェハＷを回転させるようにしてもよい。こうすることにより，例えばウェハＷの外周部の全周の反りを検出することができ，ウェハ面内の各外周部領域の反りに応じた各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値を設定することができる。また，以上の実施の形態の反り測定装置８８は，レーザ変位計を用いてウェハＷの反りを計測していたが，その他の変位計，例えば静電容量式変位計を用いてウェハＷの反りを計測してもよい。
以上の実施の形態では，塗布現像処理システム１のフォトリソグラフィー工程において，露光処理とポストエクスポージャーベーキングとの間でウェハＷの反りを測定していたが，ＰＥＢ装置８４における熱処理中にウェハＷの反りを測定してもよい。かかる場合，例えば図１７に示すようにＰＥＢ装置８４には，レーザ変位計２１０が設けられ，例えば熱板１４０上のウェハＷの中心部の上方には，第１のレーザ照射部２１１が配置され，熱板１４０上のウェハＷの外周部の上方には，第２のレーザ照射部２２２が配置される。例えばレーザ変位計２１０の測定部２１３は，ケーシング１２０の外側に配置される。そして，ＰＥＢ装置８４において，ウェハＷが熱板１４０上に載置され熱処理されている間に，レーザ変位計２１０を用いてウェハＷの反りが測定される。この測定は，熱処理中に例えば一回行われてもよいし，複数回断続的に行われてもよいし，継続的に行われてもよい。そして，その測定結果が直ちに温度設定装置１９０に出力され，上述の実施の形態と同様にそのウェハＷの反りの測定結果に基づいて，各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値が求められ，熱板１４０の温度設定が変更される。かかる場合，熱処理時に生じるウェハＷの反りも考慮した温度設定を行うことができる。
なお，ウェハＷの反りの測定は，ポストエクスポージャーベーキングが行われる前の他のタイミング，例えばプリベーキング中，露光処理中などに行われてもよい。さらに，ウェハＷの反りの測定は，塗布現像処理システム１における処理が開始される前に行われてもよい。また，ウェハＷの反りを測定する反り測定装置８８は，ＰＥＢ装置８４と同じ第５の処理装置群Ｇ５以外の場所，例えば処理ステーション３の他の処理装置群や，カセットステーション２，インターフェイス部４に配置されていてもよい。
以上，本発明の実施の形態の一例について説明したが，本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば上記実施の形態において，温度設定された熱板１４０は，５つの領域に分割されていたが，その数は任意に選択できる。また，上記実施の形態は，ＰＥＢ装置８４の熱板１４０を温度設定する例であったが，熱板を備えたプリベーキング装置やポストベーキング装置などの他の加熱処理装置や，ウェハＷを載置して冷却する冷却板を備えた冷却処理装置にも本発明は適用できる。さらに，本発明は，ウェハ以外の例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ），フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板を熱処理する熱処理板の温度設定にも適用できる。
本発明は，レジストパターンの線幅が基板面内で均一に形成されるように，熱処理板の温度設定を行う際に有用である。
塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。 図１の塗布現像処理システムの正面図である。 図１の塗布現像処理システムの背面図である。 反り測定装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 ＰＥＢ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 ＰＥＢ装置の構成の概略を示す横断面の説明図である。 ＰＥＢ装置の熱板の構成を示す平面図である。 温度設定装置の構成を示すブロック図である。 温度補正テーブルの一例を示す表である。 各処理レシピ毎の温度補正テーブルを示す表である。 温度補正値の設定プロセスを示すフロー図である。 ウェハの反り量と最適温度補正値の関係式を示す説明図である。 ウェハの反り量と熱処理時のウェハ温度との第１の相関を示すグラフである。 熱処理時のウェハ温度と温度補正値との第２の相関を示すグラフである。 ウェハの反りに起因するウェハの面内温度分布を示すグラフである。 一つのレーザ照射部を有する反り測定装置の構成を示す縦断面の説明図である。 レーザ変位計を備えた反り測定装置の構成を示す縦断面の説明図である。
符号の説明
１ 塗布現像処理システム
８４ ＰＥＢ装置
１４０ 熱板
Ｒ１〜Ｒ５ 熱板領域
１４２ 温度制御装置
１９０ 温度設定装置
Ｍ 温度補正テーブル
Ｗ ウェハ

Claims (18)

  1. 基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定方法であって，
    前記熱処理は，基板上にレジストパターンを形成するフォトリソグラフィー工程において行われるものであり，
    前記熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定され，
    さらに，前記熱処理板の各領域毎に，熱処理板上の基板の面内温度を調整するための温度補正値が設定され，
    熱処理される基板の反り量と反り形状が測定され，当該基板の反り量と反り形状の測定結果に基づいて，前記レジストパターンの線幅が基板面内で均一に形成されるように前記各領域の温度補正値が設定されることを特徴とする，熱処理板の温度設定方法。
  2. 基板の各反り量及び反り形状に対応する前記各領域の最適温度補正値を定めた温度補正テーブルが作成され，
    前記基板の反り量と反り形状の測定結果に基づいて，前記温度補正テーブルにより前記各領域の温度補正値が設定されることを特徴とする，請求項１に記載の熱処理板の温度設定方法。
  3. 前記温度補正テーブルは，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作成されていることを特徴とする，請求項２に記載の熱処理板の温度設定方法。
  4. 基板の反り量と前記各領域の最適温度補正値との関係式が基板の各反り形状毎に求められ，
    前記基板の反り量と反り形状の測定結果に基づいて，前記関係式により前記各領域の温度補正値が設定されることを特徴とする，請求項１に記載の熱処理板の温度設定方法。
  5. 前記関係式は，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求められていることを特徴とする，請求項４に記載の熱処理板の温度設定方法。
  6. 前記熱処理の前に，基板の反り量と反り形状が測定され，前記各領域の温度補正値が設定されることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の熱処理板の温度設定方法。
  7. 前記熱処理中に，基板の反り量と反り形状が測定され，前記各領域の温度補正値が設定されることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の熱処理板の温度設定方法。
  8. 前記熱処理は，露光処理後で現像処理前に行われる加熱処理であることを特徴とする，請求項１〜７のいずれかに記載の熱処理板の温度設定方法。
  9. 基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定装置であって，
    前記熱処理は，基板上にレジストパターンを形成するフォトリソグラフィー工程において行われるものであり，
    前記熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定され，
    さらに，前記熱処理板の各領域毎に，熱処理板上の基板の面内温度を調整するための温度補正値が設定されており，
    前記各領域の温度補正値は，熱処理される基板の反り量と反り形状に基づいて，前記レジストパターンの線幅が基板面内で均一に形成されるように設定されていることを特徴とする，熱処理板の温度設定装置。
  10. 基板の各反り量及び反り形状に対応する前記各領域の最適温度補正値を定めた温度補正テーブルを備え，
    前記基板の反り量と反り形状に基づいて，前記温度補正テーブルにより前記各領域の温度補正値が設定されていることを特徴とする，請求項９に記載の熱処理板の温度設定装置。
  11. 前記温度補正テーブルは，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備えられていることを特徴とする，請求項１０に記載の熱処理板の温度設定装置。
  12. 基板の反り量と前記各領域の最適温度補正値との関係式を基板の各反り形状毎に備え，
    前記基板の反り量と反り形状に基づいて，前記関係式により前記各領域の温度補正値が設定されていることを特徴とする，請求項９に記載の熱処理板の温度設定装置。
  13. 前記関係式は，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備えられていることを特徴とする，請求項１２に記載の熱処理板の温度設定装置。
  14. 前記熱処理の前の基板の反り量と反り形状に基づいて，前記熱処理の前に前記各領域の温度補正値が設定されることを特徴とする，請求項９〜１３のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置。
  15. 前記熱処理中の基板の反り量と反り形状に基づいて，前記熱処理中に前記各領域の温度補正値が設定されることを特徴とする，請求項９〜１３のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置。
  16. 前記熱処理は，露光処理後で現像処理前に行われる加熱処理であることを特徴とする，請求項９〜１５のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置。
  17. 請求項９〜１６のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置の機能を，コンピュータに実現させるためのプログラム。
  18. 請求項９〜１６のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置の機能をコンピュータに実現させるため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。
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