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JP5610665B2 - リアルタイムの動的ｃｄ制御方法 - Google Patents

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Description

本発明はウエハの処理方法に関し、より具体的にはレジストがコーティングされたウエハの熱処理の限界寸法（ＣＤ）制御及び最適化をリアルタイムで動的に行う方法に関する。
半導体素子及び液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を製造するリソグラフィプロセスでは、レジストが基板上にコーティングされ、その結果成膜されたフォトレジストコーティング膜が露光されて、現像される。一連の処理段階は、たとえばプリベーキングユニット及びポストベーキングユニットのような各分離した加熱部を有するコーティング／現像処理システム内で実行される。各加熱部は、抵抗加熱型の組み込みヒーターを有するホットプレートを内蔵する。
半導体素子回路の特徴部位の大きさは０．１μｍ未満にまで減少してきた。典型的には個々の素子回路を相互接続するパターン配線は、サブミクロンライン幅で形成される。再現性を有し、かつ正確な特徴部位の大きさ及びライン幅を供するためには、露光パラメータ及びフォトレジスト膜の熱処理温度をより正確に制御することが強く望まれる。基板又はウエハ（つまり処理される対象物）には、大抵の場合、ユニット単位（つまりロット）で同一のプロセスレシピ（つまり個々の処理プログラム）を用いた処理又はプロセスが行われる。各ユニットはたとえば２５のウエハで構成される。個々のプロセスレシピは、プリベーキング及びポストベーキングが実行される熱処理条件を定義する。同一ロットに属するウエハは、大抵の場合同一条件下で加熱される。
フォトレジストの熱処理は、フォトレジストの処理において重要な役割を果たしている。フォトレジストの熱処理は、フォトレジストからの溶媒の除去からフォトレジスト中の化学増幅への触媒作用まで、多くの目的を有して良い。そのような意図した結果に加えて、熱処理は数多くの問題を引き起こす恐れがある。たとえばフォトレジストの感光性成分は、溶媒を除去するのに一般的に用いられる温度で分解してしまう。これは化学増幅レジスト（ＣＡＲ）にとって極めて深刻なことである。なぜなら残った溶媒は拡散及び増幅速度に強い影響を有するからである。また熱処理は、レジストの分解特性に影響を及ぼしうるので、現像されたレジストプロファイルへの直接的に影響を及ぼしうる。ＣＡＲは熱処理中の温度のばらつきに特に敏感であるので、温度がばらつく結果、ウエハ表面にわたって限界寸法（ＣＤｓ）がばらついてしまう恐れがある。
米国特許出願第１１／５３６９９１号明細書 米国特許出願第１１／５３６９７８号明細書
従って熱処理プロセスにおいて露光パラメータ及びウエハにわたる温度プロファイルを最適化するため、処理されたレジストがコーティングされたウエハの物理特性についてリアルタイムでデータを収集することが必要となる。高いウエハ処理能力を可能にしながらも、露光プロセス及び熱処理プロセスを制御及び最適化するために必要な高計測データ密度を供する新たな方法が必要となる。
本発明の実施例は、レジストがコーティングされたウエハの限界寸法（ＣＤ）制御及び熱処理の最適化をリアルタイムで動的に行う方法を供する。当該方法は、高いウエハ処理能力を可能にしながら、熱処理プロセスの制御及び最適化に必要な高い計測データ密度を供する。
本発明の一の実施例に従うと、当該方法は、複数の温度制御領域に分割されたホットプレート表面の温度プロファイルを設定する工程、及びホットプレート上でレジストがコーティングされたウエハを順次熱処理する工程を有する。当該方法はさらに、熱処理されたウエハ上の複数の検査領域からＣＤ計測データを取得する工程を有する。ここで２以上の熱処理されたウエハについて異なる群の検査領域が選択される。ＣＤ計測データマップが、ＣＤ計測データを用いて構築される。そのＣＤ計測データマップを用いることによって、ホットプレート表面について調節された温度プロファイルが設定される。従って別のウエハの熱処理が可能となる。
本発明の他の実施例に従うと、当該方法は、各々が複数の温度制御領域に分割されている複数のホットプレート表面について温度プロファイルを設定する工程、及び複数のホットプレート上でレジストがコーティングされたウエハを熱処理する工程を有する。ＣＤ計測データは、熱処理されたウエハ上の検査領域から得られる。ここで、同一ホットプレート上で熱処理された２以上の熱処理されたウエハについて異なる群の検査領域が選択される。各ホットプレートについてのＣＤ計測データマップがＣＤ計測データから構築される。複数のホットプレート表面について調節された温度プロファイルが、ＣＤ計測データマップを用いることによって設定される。従って別のウエハの熱処理が可能となる。
以降の詳細な説明を参照することにより、特に添付の図を一緒に参照することで、本発明をより完全に理解し、かつ付随する利点は明らかになる。
本発明の実施例は、処理システム内の複数のホットプレート上でのレジストがコーティングされた製造用ウエハの熱処理をインラインで監視及び制御する方法を供する。当該方法は、高いウエハ処理能力を可能にしながらも信頼区間の小さな熱処理プロセスを最適化するのに必要な高計測データ密度を供する。同一の熱処理レシピを用いた加熱に用いられるホットプレート同士の温度差は、各ホットプレートから得られるＣＤ計測データを比較することによって監視及び解析されて良い。ＣＤ計測データは、１以上のホットプレートの温度を調節する数学的モデルによって処理されて良い。試験用ウエハを用いた現在の監視及び制御方法と比較したとき、本発明の実施例は、レジストがコーティングされた製造用ウエハを監視することで、温度調節能力及びウエハ処理能力を大幅に改善する。本明細書で用いられているように、“試験用ウエハ”とは非製造用ウエハのことを指す。つまり製造処理の周期的試験にのみ用いられるウエハで、半導体素子にはならないウエハのことである。一般的には試験用ウエハは、製造用ウエハが有する複数の材料層を全く含まない、レジストがコーティングされたＳｉウエハである。
“ウエハ”及び“基板”の語は本明細書では同義的に、シリコン結晶又はガラス材料のような材料の薄いスライスであって、たとえば様々な材料の拡散、堆積及びエッチングによって上に超小型回路が形成されるもののことを指す。
図１−図３を参照すると、コーティング／現像処理システム１は、搬入／搬出部１０、処理部１１及びインターフェース部１２を有する。搬入／搬出部１０はカセットテーブル２０を有する。その上は、各々が複数の（たとえば２５の）半導体ウエハ（Ｗ）１４を保持するカセット（ＣＲ）１３が搬入され、かつ処理システム１から搬出される。処理部１１は、ウエハ１４を１枚１枚順次処理するための様々な単一ウエハ処理ユニットを有する。これらの処理ユニットは、たとえば第１（Ｇ１）の複数のステージを有する処理ユニット３１群、第２（Ｇ２） の複数のステージを有する処理ユニット３２群、第３（Ｇ３） の複数のステージを有する処理ユニット３３群、第４（Ｇ４） の複数のステージを有する処理ユニット３４群、及び第５（Ｇ５） の複数のステージを有する処理ユニット３５群内部のような、複数のステージの所定位置に備えられている。インターフェース部１２は、処理部１１と１以上の露光システム（図示されていない）との間に設けられ、処理部間でのレジストがコーティングされたウエハの搬送を行うように備えられている。１以上の露光システムは、たとえば回路又は構成部品の像をウエハ表面上のレジストへ転写するフォトリソグラフィ装置のようなレジストパターニングシステムを有して良い。
コーティング／現像処理システム１はまた、パターニングされたウエハ上の検査領域からＣＤ計測データを得るＣＤ計測システムをも有する。ＣＤ計測システムは処理システム１内部に設けられて良い。たとえばＣＤ計測システムは複数ステージ処理ユニット群３１，３２，３３，３４，３５のうちの１に設けられて良い。ＣＤ計測システムは、たとえばオプティカル・デジタル・プロフィロメトリ（ＯＤＰ）システムのような光散乱システムであって良い。ＯＤＰシステムは、散乱計、内蔵ビームプロファイル偏光解析法（偏光解析装置）及びビームプロファイル反射率測定法（反射率測定装置）を有して良い。これらは、サーマ・ウエーブ（Ｔｈｅｒｍａ−Ｗａｖｅ）社又はナノメトリクス（Ｎａｎｏｍｅｔｒｉｃｓ）社から市販されている。ＯＤＰソフトウエアはティンバーテクノロジー（Ｔｉｍｂｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）社から市販されている。
たとえば散乱計測のような光計測を実行するとき、たとえば半導体ウエハ又はフラットパネルのような基板上の構造は電磁（ＥＭ）放射線によって照射され、その構造から得られる回折信号はその構造のプロファイルを再構築するのに利用される。その構造は周期構造を有して良いし又は非周期構造を有しても良い。それに加えて、構造は基板上に動作構造（つまりマスク層内に形成されたビア若しくはコンタクトホール、又は相互接続配線若しくは溝、又は特徴部位）を有して良いし、又は、基板上に形成された動作構造の近傍に形成された周期回折格子又は非周期回折格子を有しても良い。たとえば周期回折格子は基板上に形成されたトランジスタに隣接して形成されて良い。あるいはその代わりに周期回折格子は、トランジスタの動作に干渉しないトランジスタ領域内に形成されても良い。周期回折格子のプロファイルが得られることで、周期回折格子ひいてはそれに隣接する動作構造が仕様通りに作製されているか否かが判断される。
複数の突起２０ａがカセットテーブル２０上に形成される。これらの突起２０ａによって、複数のカセット１３はそれぞれ処理部１１に対して正しい位置に置かれている。カセットテーブル２０上に設けられている各カセット１３は処理部１１に対向する搬入／搬出用開口部９を有する。
搬入／搬出部１０は第１副アーム機構２１を有する。第１副アーム機構２１は、各カセット１３からのウエハＷを搬入及び各カセット１３へのウエハＷの搬出に関与する。第１副アーム機構２１は、ウエハ１４を保持するホルダ部、そのホルダ部を前後に移動させる前後移動機構（図示されていない）、Ｘ軸方向にホルダ部を移動させるＸ軸移動機構（図示されていない）、Ｚ軸方向にホルダ部を移動させるＺ軸移動機構（図示されていない）、及びＺ軸の周りでホルダ部を揺動させるθ（シータ）回転機構（図示されていない）を有する。以降で詳述するように、第１副アーム機構２１によって、第３処理ユニット群３３に属する位置合わせユニット（ＡＬＩＭ）４１及び拡張ユニット（ＥＸＴ）４２とアクセスすることが可能となる。
さらに図３を参照すると、主アーム機構２２は、処理部１１の中心で持ち上げ可能なように備えられている。処理ユニットＧ１−Ｇ５は、主アーム機構２２の周りに備えられている。主アーム機構２２は円筒支持体４９内部に備えられている。また主アーム機構２２は持ち上げ可能なウエハ搬送システム４６を有する。円筒支持体４９はモーターの駆動シャフト（図示されていない）に接続する。駆動シャフトはＺ軸の周りを、ウエハ搬送システム４６と同時にθだけ回転して良い。ウエハ搬送システム４６は、搬送用下部テーブル４７の前後方向に可動な複数のホルダ部４８を有する。
第１（Ｇ１）処理ユニット３１群及び第２（Ｇ２）処理ユニット群３２に属するユニットは、コーティング／現像処理システム１の前方部分２に備えられている。第３（Ｇ３）処理ユニット群３３に属するユニットは、搬入／搬出部１０の隣に備えられている。第４（Ｇ４）処理ユニット群３４に属するユニットは、インターフェース部１２の隣に備えられている。第５（Ｇ５）処理ユニット群３５に属するユニットは、コーティング／現像処理システム１の後方部分３に備えられている。
図２を参照すると、第１（Ｇ１）処理ユニット群３１は、スピンチャック（図示されていない）上にマウントされているウエハ１４に所定の処理を行う２のスピナー型処理ユニットをカップ（ＣＰ）３８内部に有する。第１（Ｇ１）処理ユニット群３１では、たとえば、底部からレジストコーティングユニット（ＣＯＴ）３６及び現像ユニット（ＤＥＶ）３７の順序で、これらのユニットが２のステージで積層する。第２（Ｇ２）処理ユニット群３２では、２のスピナー型処理ユニット、たとえばレジストコーティングユニット（ＣＯＴ）３６及び現像ユニット（ＤＥＶ）３７のような、が底部から連続して２のステージで積層する。典型的実施例では、レジストコーティングユニット（ＣＯＴ）３６は、現像ユニット（ＤＥＶ）３７よりも低いステージに設けられている。その理由は、レジスト廃液は現像廃液よりも放出が困難であるため、レジスト廃液用の放出ラインは、現像廃液用の放出ラインよりも短いことが望ましいからである。しかし必要な場合には、レジストコーティングユニット（ＣＯＴ）３６は、現像ユニット（ＤＥＶ）３７よりも上のステージに備えられて良い。
図３を参照すると、第３（Ｇ３）処理ユニット群３３は、冷却ユニット（ＣＯＬ）３９、位置合わせユニット（ＡＬＩＭ）４１、接合ユニット（ＡＤ）４０、拡張ユニット（ＥＸＴ）４２、２のプリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）４３、及び２のポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）４４を有する。これらのユニットは底部から上記順序で積層している。
同様に、第４（Ｇ４）処理ユニット群３４は、冷却ユニット（ＣＯＬ）３９、拡張冷却ユニット（ＥＸＴＣＯＬ）４５、拡張ユニット（ＥＸＴ）４２、別の冷却ユニット（ＣＯＬ）３９、２のプリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）４３、及び２のポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）４４を有する。これらのユニットは底部から上記順序で積層している。
典型的実施例では、低処理温度で動作する冷却ユニット（ＣＯＬ）３９及び拡張冷却ユニット（ＥＸＴＣＯＬ）４５は下のステージに備えられる。高処理温度で動作するプリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）４３、ポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）４４及び接合ユニット（ＡＤ）４０は上のステージに備えられる。この配置により、ユニット間の熱干渉を減少させることが可能である。あるいはその代わりに、これらのユニットは異なる配置を有しても良い。
インターフェース部１２の前面では、可動ピックアップカセット（ＰＣＲ）１５及び非可動バッファカセット（ＢＲ）１６が２のステージに備えられている。インターフェース部１２の背面では、付随の露光システム２３が備えられている。付随の露光システム２３はリソグラフィ装置及びオプティカル・デジタル・プロファイロメトリー（ＯＤＰ）システムを有して良い。あるいはその代わりに、リソグラフィ装置及びＯＤＰシステムは、コーティング／現像処理システム１から離れていて、かつそのシステム１と協働するように結合して良い。インターフェース部１２の中心には、第２副アーム機構２４が供される。第２副アーム機構２４は、Ｘ方向及びＺ方向に独立して可動である。また第２副アーム機構２４によって、カセット（ＰＣＲ）１５とカセット（ＢＲ）１６の両方及び付随の露光システム２３へのアクセスが可能となる。それに加えて、第２副アーム機構２４はＺ軸の周りに角度θだけ回転することが可能で、かつ第４（Ｇ４）処理ユニット内の拡張ユニット（ＥＸＴ）４２へのアクセスのみならず、離れた場所にある露光システム（図示されていない）付近のウエハ搬送テーブル（図示されていない）へのアクセスをも可能にするように設計されている。
処理システム１では、第５（Ｇ５）処理ユニット群３５は、主アーム機構２２の背面の後方部分３に備えられている。第５（Ｇ５）処理ユニット群３５は、案内レール２５に沿ってＹ軸方向へスライドするように移動して良い。第５（Ｇ５）処理ユニット群３５が上述のように移動することが可能なので、背面からの主アーム機構２２への保守操作を容易に行うことが可能である。
プリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）４３、ポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）４４及び接合ユニット（ＡＤ）４０はそれぞれ、ウエハ１４が室温よりも高温に加熱される熱処理システムを有する。図４及び図５を参照すると、各熱処理システム５１は、処理チャンバ５０、ホットプレート５８、及び該ホットプレート５８に埋め込まれている抵抗ヒーター（図示されていない）を有する。
ホットプレート５８は、複数の貫通穴６０及び該貫通穴６０に挿入された複数のリフトピン６２を有する。リフトピン６２はアーム８０と接続し、かつそのアーム８０によって支持されている。またさらに、アーム８０は持ち上げ可能な垂直シリンダ８４の棒８４ａと接続し、かつその棒８４ａによって支持されている。棒８４ａが垂直シリンダ８４から突き出るように作動するとき、リフトピン６２がホットプレート５８から突き出ることで、ウエハ１４は持ち上げられる。
続いて図４及び図５を参照すると、処理チャンバ５０は、側壁５２、水平遮蔽板５５及びカバー６８によって画定される。開口部５０Ａは処理チャンバ５０の前面（主アーム機構２２の通路側）に、そして開口部５０Ｂは処理チャンバ５０の背面にそれぞれ形成される。ウエハ１４は、開口部５０Ａ及び開口部５０Ｂを介して、処理チャンバ５０へ搬入され、かつ処理チャンバ５０から搬出される。円形開口部５６は水平遮蔽板５５の中心に形成される。ホットプレート５８は、支持板７６の助けを借りた水平遮蔽板５５によって支持されている。
環状シャッター６６が、ホットプレート７６の外周に取り付けられている。空気穴６４は、シャッター６６の周囲に沿って、中心角２°の間隔で形成される。空気穴６４は、冷却ガス供給源（図示されていない）とやり取りをする。
シャッター６６は、シャッターアーム７８を介し、シリンダ８２によって持ち上げ可能なように支持されている。シャッター６６は、非動作時間では、ホットプレート５８よりも低い位置に存在している。しかし動作時間では、シャッター６６は、ホットプレート５８よりも高い位置であって、ホットプレート５８とカバー６８との間の位置へ持ち上げられる。シャッター６６が持ち上げられるとき、窒素ガス又は空気のような冷却ガスは空気穴６４から排出される。
図４を参照すると、カバー６８の中心にある排出ポート６８ａは排気パイプとやり取りをする。熱処理の際に検出された温度・時間でのウエハ１４表面から発生したガスは排気ポート６８ａを介して排気され、かつ処理チャンバ５０から排気パイプ７０を介して排気ユニット（図示されていない）へ排気される。
図４及び図５を参照すると、分室７４は、水平遮蔽板５５、２の側壁５３、及び水平遮蔽板５５の下に形成される底部板７２によって画定される。ホットプレート支持板７６、シャッターアーム７８、リフトピン８０、及び持ち上げ可能なシリンダ８２，８４は、分室７４内に備えられている。
図５を参照すると、ウエハ１４を正確に位置設定するための複数の突起８６がホットプレート５８の上側表面上に形成される。それに加えて、複数の小さな突起（図示されていない）が、ホットプレート５８の上側表面上に形成されている。ウエハ１４がホットプレート５８上にマウントされるとき、これらの小さな突起の上部はウエハ１４と接する。それによりウエハ１４とホットプレート５８との間に小さなギャップが生じるので、ウエハ１４の下側表面の歪み及び損傷が防止される。
図６を参照すると、本発明の実施例に従った熱処理システム６００は、制御装置６１０、通気システム６１５、及びホットプレート６２０を有する。ホットプレート６２０は、ヒーター６２５、センサ６３０、及びウエハ支持用ピン６３５を有する。ウエハ６９０は、ウエハ支持用ピン６３５を用いることによってホットプレート６２０上に位置設定されて良い。
ホットプレート６２０は、円形形状を有し、かつ多数の部分（図示されていない）を有して良い。それに加えて、ヒーター６２５は、多数の加熱素子（図示されていない）を有して良い。たとえば加熱素子は、ホットプレート６２０の各部分内部に位置設定されて良い。代替実施例では、ホットプレート６２０は、加熱素子ではなく、冷却素子及び／又は結合した加熱／冷却素子を内蔵して良い。
ホットプレート６２０はセンサ６３０を有して良い。センサ６３０は、物理センサ及び／又は仮想センサで当てよい。たとえばセンサ６３０は、各ホットプレート部分内部に設けられている温度センサであって良い。それに加えて、センサ６３０は、少なくとも１の圧力センサを有して良い。制御装置６１０は、ヒーター６２５及びセンサ６３０と結合して良い。様々な型の物理温度センサ６３０が用いられて良い。たとえばセンサ６３０は、熱電対、温度表示レジスタ、放射型温度センサ等を有して良い。他の物理センサ６３０は接触型センサ及び非接触型センサを有して良い。
熱処理システム６００は、処理システム制御装置６８０と結合して良い。処理システム制御装置６８０は、熱処理システム６００に入るウエハのデータをその熱処理システム６００へ供する能力を有する。データは、ウエハ情報、層情報、プロセス情報、及び計測情報を有して良い。ウエハ情報は、組成データ、サイズデータ、厚さデータ、及び温度データを有して良い。層情報は、層数、層の組成、及び層の厚さを有して良い。プロセス情報は、過去の工程及び現在の工程に係るデータを有して良い。計測情報は、たとえば限界寸法（ＣＤ）データ、プロファイルデータ、及び均一性データのようなオプティカル・デジタル・プロファイルデータ、並びに、たとえば屈折率（ｎ）データ及び消散係数（ｋ）データのような光学データを有して良い。たとえばＣＤデータ及びプロファイルデータは、１層以上の層中の特徴部位及び開口領域についての情報、及び均一性に関するデータをも有して良い。
制御装置６１０は、複数のホットプレート部分（制御領域）の各々の温度を制御することで、ホットプレート表面の温度プロファイルを設定して良い。制御装置６１０は、図１３に図示されているＣＤ最適化システム１３００から命令を受けることで、熱処理されたウエハから得られたＣＤ計測データに基づいて、複数のホットプレート部分の温度を調節して良い。ＣＤ最適化システム１３００は処理システム制御装置６８０内に含まれて良い。又は、ＣＤ最適化システム１３００は制御装置６１０内に含まれても良い。複数のホットプレート部分の温度を調節することで、別なレジストがコーティングされたウエハのホットプレート表面について調節された温度プロファイルが設定される。
制御装置６１０は、マイクロプロセッサ、メモリ（たとえば揮発性メモリ及び／又は不揮発性メモリ）、及びデジタルＩ／Ｏポートを有して良い。メモリ内に保存されるプログラムは、プロセスレシピに従って、熱処理システムの上述の構成部品を制御するのに利用されて良い。制御装置６１０は、プロセスデータを解析し、そのプロセスデータとターゲットのプロセスデータと比較し、かつその比較結果を用いて、プロセスの変更及び／又は処理システム構成部品の制御を行うように備えられて良い。
通気システム６１５はホットプレート６２０の周囲に供される。通気システム６１５によって、空気又は窒素ガスが、ホットプレート６２０の１以上の表面に供されて良い。たとえばシャッター６６及び空気穴６４（図５）が用いられて良い。通気システム６１５は上流でガス供給源（図示されていない）とやり取りして良い。制御装置６１０は、通気システム６１５からのガス流の流速を制御して良い。代替実施例では、熱処理システム６００は、たとえばウエハの光学監視を可能にする監視装置（図示されていない）を有して良い。
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の実施例に従ったホットプレートの典型的概略図を図示している。図７Ａでは、円形ホットプレート６２０は、円形部分７１０、及び複数の環状部分７２０，７３０，７４０，７５０及び７６０を有する。ホットプレート６２０は如何なる数の部分を有して良い。その部分は、如何なる適切な幾何学形状及び／又は大きさを有しても良い。たとえば環状部分は、ホットプレートの中心線に対して各異なる半径を有しても良い。図示された実施例では、各部分７１０，７２０，７３０，７４０，７５０及び７６０は、複数の加熱素子７１５，７２５，７３５，７４５，７５５及び７６５のうちの対応する一を有する。各々は独立して制御されて良い。
図７Ｂを参照すると、円形ホットプレート６２０ａは、円形中心部分７６９及び複数の扇形７７０，７７５，７８０，７８５を有する。半径長の等しい部分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが図７Ｂには図示されているが、これは本発明にとって必須ではない。ホットプレート６２０ａは、如何なる数の扇形及び部分を有して良い。これらは、如何なる適切な幾何学形状及び／又は大きさを有しても良い。図示された実施例では、扇形７７０、扇形７７５、扇形７８０、扇形７８５内の個々の部分Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤ並びに中心部分７６９はそれぞれ、複数の加熱素子７７１のうちの少なくとも１を有する。複数の加熱素子７７１の各々は独立して制御されて良い。
図８は、本発明の実施例に従った、複数、たとえば２５、の正方形部分を有する別のホットプレート６２０ａの概略図を図示している。ホットプレート６２０ｂは様々な数の部分８１０を有して良い。部分８１０は異なった形状であって良い。たとえば長方形形状が用いられても良い。図示された実施例では、ホットプレート６２０ｂの各部分８１０は加熱素子８２０を有する。各加熱素子８２０はそれぞれ独立に制御されて良い。
あるいはその代わりに、ホットプレート６２０及びホットプレート６２０ａ−ｂのいずれも、少なくとも１の空洞及び少なくとも１の凹部を有する被覆物形式で構築されて良い。ウエハ６９０（図６）は、加熱媒体を凹部へ循環させることによって加熱されて良い。それはたとえばヒーター又は加熱パイプ（図示されていない）を、液体（加熱媒体）を含む１以上の凹部に挿入することによって行われて良い。あるいはその代わりに、１以上の凹部で加熱媒体を加熱し、蒸気で少なくとも１の空洞が満たされることによって、ホットプレートは、所定の熱処理温度にまで加熱されて良い。
図９は、本発明の実施例に従って、レジストがコーティングされた製造用ウエハをパターニングする方法を単純化したプロセスのフローダイヤグラムである。パターニング処理はパターンを生成する。そのパターンは、レジストを有するウエハの一部を覆う。たとえばフォトリソグラフィ処理中では、リソグラフィ装置によって複雑な回路パターンが感光性材料上に像として生成される。さらにウエハが処理される間に、物理バリヤが供されることで、半導体素子が作製される。そのさらなるウエハ処理の間に、レジストによって覆われていないウエハ材料の選択的除去を誘起するエッチング処理によって、リソグラフィパターンは下地のウエハ又はウエハ層に転写されて良い。
処理９００は、本発明の実施例の適用が可能な典型的処理を表す。図１−図３及び図１３を参照すると、９１０から始まり、図１−図３に図示されたコーティング／現像処理システム１内にウエハが供される。
９２０ではレジストがウエハに塗布される。たとえばレジスト材料は、カップ（図示されていない）を有するスピンチャック（図示されていない）上にマウントされたウエハ上にレジスト材料を含む液体を分散させることによって塗布されて良い。たとえばレジストは化学増幅レジスト（ＣＡＲ）であって良い。ＣＡＲは酸性成分、急冷された成分及び抑制剤によって特徴付けられて良い。一例では、レジスト材料が塗布される前に、接合層又はサーファクタント層がウエハ表面上に供されて良い。
ＣＡＲが現像されることで露光処理が改善される。なぜなら深紫外（ＤＵＶ）放射線が低スペクトルエネルギーを有するためである。ＣＡＲは、現像溶液中で不溶である１以上の成分を含む。これらの成分は化学防護剤を有して良い。ＣＡＲはまた、光酸発生剤（ＰＡＧ）を含んでも良い。放射線露光工程中、ＰＡＧはパターニング処理用の酸性分子を生成する。酸性分子は、露光後ベーキング（ＰＥＢ）が実行される前までは不活性であることが望ましい。ＰＥＢは脱保護反応を進行させる。この反応では、熱エネルギーによって、酸が化学防護剤と反応する。
９３０では、塗布後ベーキング（ＰＡＢ）が、コーティング／現像システム１内で実行されることで、塗布されたレジストを硬化させる。代替実施例では、硬化工程は必要ない。それに加えて、冷却工程がＰＡＢ後に実行されて良い。ＰＡＢ加熱ユニットでは、レジストは、少なくとも室温よりも高温に加熱されて良い。冷却ユニットでは、レジストは、室温以下の温度に冷却されて良い。
９４０では、レジストは、光照射又は電子のような荷電粒子を用いることによって、リソグラフィ装置２３Ａ内でパターニングされる。所望のパターンはたとえば、高エネルギー電子ビーム又はレーザービーム、及びパターンのサイズ及び形状を画定するマスクを用いることによって、レジスト上に生成されて良い。たとえば深紫外（ＤＵＶ）放射線が用いられて良い。ＤＵＶリソグラフィは、０．２５ミクロン（ミクロン＝１０−６ｍ）以下の特徴部位を有する半導体素子の製造を可能にする上でカギとなる技術である。
他の例では、極紫外（ＥＵＶ）光源が、０．０５ミクロン未満の限界寸法に用いられて良い。ＥＵＶリソグラフィは約５ｎｍから５０ｎｍの範囲で最も一般的には約１３ｎｍの波長を有する光を用いる。
９４０では、レジストパターンが、所定期間、光又は荷電粒子に曝露されることで、所望の露光量が実現される。露光量とは、リソグラフィ装置２３Ａによる露光によってレジストが受ける（単位面積あたりの）エネルギー量を意味する。光リソグラフィについては、露光量は光強度と露光時間の積に等しい。レジストのパターニングでは、分解能とは、（たとえば所与の処理及び処理システムについて）十分な品質でのプリントが可能な最小の部位である。プロセス変数として焦点及び露光量を用いることが一般的である。それにより、分解能は、特定の焦点深度でのプリントが可能な所与の種類の最小部位として定義される。特徴部位の焦点深度は大抵の場合、特定の露光範囲にわたり、所与の特徴部位のレジストプロファイルを全ての仕様（たとえばライン幅、側壁角度、レジスト損失）の範囲内に保つ焦点の範囲として定義される。
リソグラフィ装置２３Ａは、パターニングされるウエハにわたって露光量及び焦点を制御する制御装置（図示されていない）を有して良い。制御装置は、ＣＤ最適化システム１３００からの命令を受け、パターニングされたウエハから得られるＣＤ計測データに基づいて露光量及び焦点を調節して良い。別のレジストがコーティングされたウエハをパターニングするため、リソグラフィ装置２３Ａの露光量及び焦点を調節することで、ウエハにわたって調節された露光量及び焦点を設定する。
９５０では、コーティング／現像処理システム１内でＰＥＢ処理が実行されることで、脱保護反応が進行する。脱保護反応は酸によって促進され、かつ放射線又は荷電粒子によって露光された領域で起こる。それに加えて、コーティング工程がＰＥＢ後に実行されても良い。ＰＥＢ処理では、レジストは、少なくとも室温よりも高温に加熱されて良く、また冷却ユニットでは、レジストは室温以下の温度に冷却されて良い。
ＰＥＢ処理は、処理９００において重要な役割を果たす。レジストの熱処理は、フォトレジストからの溶媒の除去からフォトレジスト中の化学増幅への触媒作用まで、多くの目的を有して良い。そのような意図した結果に加えて、熱処理は数多くの問題を引き起こす恐れがある。たとえばフォトレジストの感光性成分は、溶媒を除去するのに一般的に用いられる温度で分解してしまう。これは化学増幅レジスト（ＣＡＲ）にとって極めて深刻なことである。なぜなら残った溶媒は拡散及び増幅速度に強い影響を有するからである。それに加えて、熱処理は、レジストの分解特性に影響を及ぼしうるので、現像されたレジストプロファイルへの直接的に影響を及ぼしうる。
９６０では、レジストは、コーティング／現像処理システム１内で、選択的にレジストの露光領域を分解することによって現像される。たとえば、２．３ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）溶液のような現像液が用いられて良い。それに加えて、洗浄工程が実行されても良い。たとえば現像液及び／又は洗浄液は、ウエハをカップ（図示されていない）内のスピンチャック（図示されていない）上にマウントすることによって用いられて良い。
９７０では、現像後ベーキング（ＰＤＢ）が、コーティング／現像処理システム１内で実行されることで、下地のウエハ又はウエハ層へのパターン転写に備えて、レジストパターンを硬化する。たとえば現像後ベーキングは、下地ウエハのプラズマエッチング中でのパターニングされたレジストのエッチング耐性を改善させることが可能である。
パターニングされたレジストの生成に続いて、パターニングされたレジストの限界寸法（ＣＤ）が、光回折システム２３Ｂによって、ウエハ上の複数の検査領域で検査されて良い。その検査によって、パターンが正確に作製されたか否かが判断される。ＣＤとは一般的にレジスト中に形成された特徴部位のサイズ（幅）を意味する。ウエハ処理に関する重要な要件は、確実なＣＤ制御、確実なプロファイル制御、及び確実な均一性制御−ウエハ内部及びウエハ間で−である。たとえばＣＤ測定、プロファイル測定、及び均一性測定でのばらつきは、ウエハにわたる温度プロファイルのばらつき、及びウエハ間の熱応答のばらつきによって引き起こされる。
得られたＣＤ計測データは、ウエハにわたる検査された検査領域でのパターニングされたレジストのＣＤ及びＣＤ均一性に関する情報を有する。検査処理によって得られたＣＤ計測データは、露光工程中での露光及び焦点設定、並びに、たとえばＰＥＢ工程のような熱処理工程中での温度に関連したばらつきに起因したＣＤのばらつきを減少させるのに用いられて良い。
光回折システム２３ＢからのＣＤ計測データは、ＣＤ最適化システム１３００へ受け渡されて良い。熱処理されたウエハのＣＤのばらつきを減少させるため、上述の調節された露光量及び焦点設定に加えて、ＣＤ最適化システム１３００は、リソグラフィ装置２３Ａ内で露光されるウエハの調節された露光量及び焦点設定、並びに、コーティング／現像処理システム１内においてホットプレート上で熱処理されるウエハの調節された温度プロファイルを供して良い。ＣＤ最適化装置は、リアルタイム補正用の露光モデルを利用してホットプレート表面の温度プロファイルを調節することで、ホットプレート表面にわたって生じ、かつ異なるホットプレート間で生じる温度プロファイルのばらつきに起因するＣＤの均一性を改善して良い。熱処理は、複数の温度制御領域（ホットプレート部分）を有するホットプレート、並びに、ホットプレート温度領域及びホットプレートにわたる温度プロファイルを操作するフィードバック及びフィードフォワード制御装置を用いて実行されて良い。
パターニングされた／熱処理されたウエハ上の複数の検査領域でＣＤを検査するときに生じる一般的な問題は、ウエハ上の多数の検査領域を検査する必要性及び／又はそのような欲求によって生じる。係る必要性及び／又は欲求は、良好なＣＤの最適化を行うために、ウエハにわたって高ＣＤ計測データ密度を得ようとすることに起因する。しかしパターニングされたウエハの各々について高ＣＤ計測データ密度を得るために必要な検査時間は相対的には非常に長いため、コーティング／現像処理システム１のウエハ処理能力を直接的に制限する恐れがある。一例では、所望である１時間につき１２０枚のウエハを処理する能力（ｗｐｈ）を得るには、各パターニングされた／熱処理されたウエハ上の５の異なる検査領域でＣＤ計測データを取得することしか許されない。しかし良好なＣＤの最適化を行うには、より多くの検査領域でＣＤ計測データを取得することが必要でかつ／又は望ましい。よって各ウエハにつき５よりも多くの検査領域でＣＤ計測データが得られる場合には、１２０ｗｐｈのウエハ処理能力は実現不可能である。
本発明の実施例は、高ウエハ処理能力を可能にしながらも高ＣＤ計測データ密度を得る方法を供する。本発明の実施例は、高ＣＤ計測データ密度を供するＣＤ制御、並びに、限界寸法（ＣＤ）のばらつきを減少させ、特徴部位のプロファイルのばらつきを減少させ、及びウエハ上のパターニングされたレジストにわたる均一性のばらつきを減少させる最適化をリアルタイムで動的に供する。ＣＤ及びプロファイル測定は、溝、ビア及び他の特徴部位にも適用されて良い。
本発明の一の実施例に従うと、ＣＤ計測データは各被処理ウエハ上の複数の検査領域から得られる。ここで２以上の被処理ウエハについて異なる群の検査領域が選択される。異なる群の検査領域が有するウエハ上の位置は、他の被処理ウエハとは異なる。各被処理ウエハについて得られたＣＤ計測データが重ねられることで、良好な最適化を行うための、ウエハにわたって高ＣＤ計測データ密度を有するＣＤ計測データマップが構築される。これにより、コーティング／現像処理システム１の所望のウエハ処理能力を実現しながらも、ウエハにわたって所望のＣＤ計測データ密度を得ることが可能となる。
本発明の一の実施例に従うと、ＣＤ計測データは、”Ｎ”の被処理ウエハの各々の上の”ｍ”の検査領域から得られる。ここではｍ及びＮは整数である。被処理ウエハ上の各検査領域の位置は、たとえばウエハ端部の位置合わせ用の切り込みのようなウエハマーカーによって決定されて良い。ＣＤ計測データマップは、ｍ×Ｎの検査領域からのＣＤ計測データから構築されて良い。全部で”ｙ”回の繰り返し検査が行われた（つまり各異なる被処理ウエハ上の同一検査位置（たとえばウエハ中心）からＣＤ計測データが得られた）場合、ＣＤ計測データマップ上の各異なる検査領域の数（ｍｍａｐ）は、
ｍｍａｐ＝ｍＮ−ｙ （１）
と表すことができる。
複数のホットプレートを有する熱処理システムでは、式（１）は、
ｍｉ（ｍａｐ）＝ｍＮｉ−ｙｉ ｉ＝１，２，３…（２）
と書くことができる。
ここでｉはホットプレートの指標、Ｎｉはホットプレートｉによって被処理ウエハの数で、ｙｉはホットプレートｉによって被処理ウエハ上で実行された検査の繰り返し回数である。
ＣＤ計測データマップ上の異なる検査領域の所望数ｍｍａｐでは、式（１）及び（２）を用いることによって、ｍ，Ｎ及びｙについての複数の組み合わせが決定されて良い。さらに、各異なるｍ，Ｎ及びｙについての複数の組み合わせについてコーティング／現像処理システム１の処理能力が決定され、かつ所望の処理能力と比較されて良い。ｍ，Ｎ及びｙについての所定の組み合わせでは所望のウエハ処理能力が得られない場合には、ｍ，Ｎ及びｙのうちの１以上を変化させることで、所望のウエハ処理能力が実現されて良い。
図１０Ａ−図１０Ｄは、ＣＤ計測データを得るための各異なる群の検査領域を概略的に図示している。図１０Ｅは、本発明の一の実施例に従って、図１０Ａ−図１０Ｄの各異なる群の検査領域から構築されたＣＤ計測データマップを概略的に図示している。一の実施例の一例では、１０×１０の格子をなす検査領域が構築される。４の被処理ウエハの各々について、丸で示された５の検査領域を選択するのに、１００の検査領域に区分けがなされる。繰り返し検査の合計数”ｙ”は、図１０Ｅの正方形で示されている。この例ではｙ＝３である。Ｍ＝５、Ｎ＝４及びｙ＝３について式（１）を用いると、図１０ＥのＣＤ計測データマップでは、ｍｍａｐ＝１７である。
他の例では、良好なＣＤの最適化を行うには、３３以上の異なる検査領域を有するＣＤ計測データマップが望ましいとか考えられる。ｍｍａｐ＝３３であるＣＤ計測データマップは、ｍ，Ｎ及びｙをそれぞれ５，８，及び７に選ぶことによって実現されて良い。この例では、５の検査領域が、全部で７回の繰り返し検査と共に、８の被処理ウエハ上で検査される。
さらに他の例では、ｍｍａｐ＝３５であるＣＤ計測データマップは、ｍ，Ｎ及びｙをそれぞれ５，７，及び０に選ぶことによって実現されて良い。この例では、５の検査領域が、繰り返し検査なく、７の被処理ウエハ上で検査される。
本発明の実施例に従うと、所望のウエハ処理能力を実現する如何なるｍ，Ｎ及びｙについての組み合わせが用いられても良い。一般的には、所望のウエハ処理能力が向上すればするほど、各被処理ウエハ上で検査される検査領域は少なくなる。実際には、各ウエハ上で多数の測定を行うのに要する時間は、コーティング／現像処理システム１の所望の処理能力を実現するのに長すぎると考えられる。
本発明の一の実施例に従うと、ＣＤ計測データマップは、全ての検査された被処理ウエハからのＣＤ計測データを累積的に重ね合わせることによって構築されて良い。各検査領域での累積的な重ね合わせは、たとえば取得されたＣＤ計測データの平均又は重み付けされた平均として生成されて良い。たとえば重み付けされた平均は、初期の被処理ウエハよりも最新の被処理ウエハを重視して良い。
本発明の別な実施例に従うと、ＣＤ計測データマップは、取得されたＣＤ計測データの時間変化の平均又は時間変化の重み付け平均として構築されて良い。たとえばＣＤ計測データマップは、所定数の最新の被処理ウエハの時間変化の平均又は時間変化の重み付け平均として構築されて良い。所定数は、良好なＣＤの最適化を行うためのＣＤ計測データマップを構築するのに必要な、ウエハにわたるＣＤ計測データ密度の観点から選ばれて良い。たとえば時間変化する重み付け平均は、初期の被処理ウエハよりも最新の被処理ウエハを重視して良い。
図１１は、本発明の実施例に従った、動的ＣＤ制御及び最適化方法についての単純化された処理のフローダイヤグラムである。処理フロー１１００は、１１１０において、ホットプレート表面の温度プロファイルを設定する工程を有する。ホットプレート表面は、複数の温度制御領域に分割されて良い。全温度制御領域についてほぼ等しい温度が設定されて良い。あるいはその代わりに、１以上の温度制御領域について異なる温度が設定されても良い。本発明の実施例に従うと、温度プロファイルを設定する工程は、複数の温度制御領域の各々について既知の温度を設定する工程を有して良い。たとえば温度プロファイルは、この種類のウエハ及びレジストの履歴データに基づいて設定されて良い。
一の実施例では、１以上のヒーターが各温度制御領域内部に設けられて良い。あるいはその代わりに、冷却素子が供されても良い。それに加えて、１以上の温度センサが各温度制御領域内部に設けられて良い。あるいはその代わりに、光学手法が温度測定に用いられても良い。
１１２０では、レジストがコーティングされたウエハは、ホットプレート上で順次熱処理される。熱処理はたとえば、ＰＥＢ処理又はＰＤＢ処理を有して良い。ＰＥＢ処理は熱的に活性化されるプロセスである。またＰＥＢ処理は、フォトレジスト処理において複数の目的を供する。第１に、ベーキングの温度を上げることで、光分解生成物の拡散が促進される。定在波効果を最小にするには、少量の拡散が有効であると考えられる。定在波効果とは膜の深さ全体にわたる露光量の周期的変化である。定在波効果は、入射放射線と反射放射線との干渉によって生じる。ＰＥＢの他の主目的は、多くの化学増幅レジストでのポリマーの溶解度を変化させる酸を触媒とする反応を促進することである。
化学増幅は、単一の光分解生成物が多くの溶解度変化反応を引き起こすことを可能にすることで、これらのフォトレジスト系の感度を増大させるので、重要である。酸の輸送量は、単一の酸が多くの反応性ポリマーの位置へ移動できる程度必要である。しかし名目上露光された領域から露光されていない領域への酸の輸送ことで、レジスト特徴部位の大きさの制御が困難になる恐れがある。これらの反応系を介した酸の輸送は機構上複雑である。測定結果は、酸に対して反応性を有する開始材料と、もはや反応性を有していない生成材料との間では酸の移動度に大きな非常に差が存在することを示している。
ＣＡＲ反応が熱モデルに組み込まれることで、ＰＥＢ処理中でのウエハ内での様々な位置での熱量が決定されて良い。熱量の計算は、熱軌道部分を増やす手順、熱軌道部分を安定化させる手順、熱軌道部分を処理する手順、及び熱軌道部分を冷却する手順が含まれて良い。これらの手順は、単純に“その温度で”計算するよりも正確にすることが可能である。
１１３０では、ＣＤ計測データは、熱処理されたウエハ上の検査領域から得られる。本発明の実施例に従うと、２以上の熱処理されたウエハについて各異なる群の検査領域が選択される。ウエハあたりの検査領域の合計数は同一であって良い。あるいはその代わりに、ウエハあたりの検査領域の合計数は異なっていても良い。本発明の一の実施例に従うと、検査領域は、たとえば図１０に図示されているように、格子上にランダムなパターンを形成して良い。本発明の他の実施例に従うと、検査領域は、ウエハ間を所定角度で回転させたパターンを形成して良い。たとえば各ウエハは、ウエハ上の所定パターンに従って分布する５の検査領域で検査されて良い。５の検査領域はウエハ間を所定角度で回転する。一般的には、ＣＤ計測データマップは、ウエハにわたって所望のデータ密度を供する適切な幾何学的配置であれば如何なる配置を有しても良い。
本発明の一の実施例に従うと、ＣＤ計測データは、熱処理されたウエハの所望処理能力を選択し、かつその選択された熱処理されたウエハの処理能力に基づいて熱処理されたウエハ上の検査領域数を選択することによって得られて良い。
１１４０では、ＣＤ計測データマップはＣＤ計測データから構築される。ＣＤ計測データマップは、各異なる検査領域でＣＤ計測データを重ねることによって構築されて良い。本発明の一の実施例に従うと、ＣＤ計測データマップは、所定数の熱処理されたウエハからの累積的平均又は重み付けされた平均として構築されて良い。本発明の他の実施例に従うと、ＣＤ計測データマップは、所定数の連続的に熱処理されたウエハからのＣＤ計測データの累積的平均又は重み付けされた平均として構築されて良い。
１１５０では、ＣＤ計測データマップを用いることによって、ホットプレートについて調節された温度プロファイルが設定される。本発明の実施例に従うと、調節された温度プロファイルを設定する工程は、複数の温度制御領域の各々について第２の既知温度を設定する工程を有して良い。ＣＤ計測データマップはＣＤ最適化システムへ送られて良く、温度制御領域及び温度プロファイルはＣＤ最適化システムの出力に基づいて調節される。ＣＤ最適化システムは、リアルタイム補正用の熱モデルを利用してホットプレート表面の温度プロファイルを調節することで、ウエハにわたる温度プロファイルのばらつきに起因するＣＤの均一性を改善して良い。ＣＤ最適化システムは、ホットプレート温度領域及びホットプレート表面にわたる温度プロファイルを操作する出力制御装置及び温度センサを用いて温度プロファイルを調節するように備えられている。
ホットプレート表面について調節された温度プロファイルが設定されるときには、他のレジストがコーティングされたウエハがホットプレート上で熱処理されて良い。本発明の一の実施例に従うと、ホットプレート表面にわたる温度プロファイルは、ホットプレート上で熱処理される各ウエハ間で調節されて良い。あるいはその代わりに、ホットプレート表面にわたる温度プロファイルは、ホットプレート上で熱処理される所定数のウエハ間で調節されても良い。
単一のホットプレートを用いたレジストがコーティングされたウエハの熱処理に加えて、本発明の実施例は、複数のホットプレートを用いたレジストがコーティングされたウエハの熱処理に適用されても良い。複数のホットプレートを用いるときには、各異なるホットプレートについて、各異なるレベルの温度変調が観測されて良い。温度プロファイルが大きく変化する（複数の）ホットプレートを高密度ＣＤ制御及び最適化し、並びに、温度プロファイルが小さく変化する（複数の）ホットプレートを低密度ＣＤ制御及び最適化する方法が供される。従って、温度プロファイルが大きく変化する（複数の）ホットプレート上で熱処理されたウエハで検査される試験領域は、温度プロファイルが小さく変化する（複数の）ホットプレート上で熱処理されたウエハで検査される試験領域よりも多い。
よって複数のホットプレートを用いるコーティング／現像処理システムでは、当該方法は、各々が複数の温度制御領域に分割されている複数のホットプレート表面について温度プロファイルを設定する工程を有する。レジストがコーティングされたウエハは、複数のホットプレート上で熱処理される。ＣＤ計測データは、熱処理されたウエハ上の検査領域から得られる。同一のホットプレート上で熱処理された２以上のウエハについて異なる群の検査領域が選択される。各ホットプレートについてのＣＤ計測データマップがＣＤ計測データから構築される。ＣＤ計測データマップを用いることによって、複数のホットプレート表面について調節された温度プロファイルが設定される。
よって複数のホットプレートについては、熱処理されたウエハ上で検査される検査領域の数は、どのホットプレートがウエハの熱処理に用いられるのかに依存して変化して良い。一の実施例に従うと、所望のウエハ処理能力は、熱処理されたウエハ上で検査される検査領域数を変化させることによって実現されて良い。他の実施例に従うと、高ＣＤ計測データ密度を得ることで、温度プロファイルが大きく変化する（複数の）ホットプレートに良好なＣＤ制御及び最適化を供するために、ウエハ処理能力を低下させても良い。換言すると、高ＣＤ計測データ密度は、良好なＣＤ制御及び最適化と引き替えに供されて良い。
図１２は、本発明の別な実施例に従った、動的ＣＤ制御及び最適化方法についての単純化された処理のフローダイヤグラムである。処理フロー１２００は、１２１０において、所定の露光及び焦点設定を用いてレジストがコーティングされたウエハをリソグラフィによってパターニングする工程を有する。所定の露光及び焦点設定は、その種類のウエハ及びレジストの履歴データに基づいて良い。
１２２０では、ＣＤ計測データは、パターニングされたウエハ上の検査領域から得られる。本発明の実施例に従うと、２以上のパターニングされたウエハについて各異なる群の検査領域が選択される。ウエハあたりの検査領域の合計数は同一であって良い。あるいはその代わりに、ウエハあたりの検査領域の合計数は異なっていても良い。本発明の一の実施例に従うと、検査領域は、たとえば図１０に図示されているように、格子上にランダムなパターンを形成して良い。本発明の他の実施例に従うと、検査領域は、ウエハ間を所定角度で回転させたパターンを形成して良い。たとえば各ウエハは、ウエハ上の所定パターンに従って分布する５の検査領域で検査されて良い。５の検査領域はウエハ間を所定角度で回転する。一般的には、ＣＤ計測データマップは、ウエハにわたって所望のデータ密度を供する適切な幾何学的配置であれば如何なる配置を有しても良い。
本発明の一の実施例に従うと、ＣＤ計測データは、処理されたウエハの所望処理能力を選択し、かつその選択された処理されたウエハの処理能力に基づいて処理されたウエハ上の検査領域数を選択することによって得られて良い。
１２３０では、ＣＤ計測データマップはＣＤ計測データから構築される。ＣＤ計測データマップは、各異なる検査領域でＣＤ計測データを重ねることによって構築されて良い。本発明の一の実施例に従うと、ＣＤ計測データマップは、所定数の熱処理されたウエハからの累積的平均又は重み付けされた平均として構築されて良い。本発明の他の実施例に従うと、ＣＤ計測データマップは、所定数の連続的に処理されたウエハからのＣＤ計測データの累積的平均又は重み付けされた平均として構築されて良い。
１２４０では、ＣＤ計測データマップを用いることによって、調節された露光量及び焦点が設定される。ＣＤ計測データマップはＣＤ最適化システムへ送られて良く、ウエハにわたる露光量及び焦点設定はＣＤ最適化システムの出力に基づいて調節される。ＣＤ最適化システムは、露光モデルを利用して、ウエハにわたる温度プロファイルのばらつきに起因するＣＤの均一性を改善して良い。
リソグラフィ装置について調節された露光量及び焦点が設定されたとき、１２５０において、他のレジストがコーティングされたウエハが露光されて良い。本発明の一の実施例に従うと、露光量及び焦点は、露光される各ウエハ間で調節されて良い。あるいはその代わりに、露光量及び焦点は、露光される所定数のウエハ間で調節されても良い。
本発明が様々な実施例の説明によって例示され、かつこれらの実施例がかなり詳細に説明されているとしても、「特許請求の範囲」に記載された請求項の技術的範囲を係る詳細に限定することは出願人の意図するところではない。別な利点及び修正型は当業者にはすぐに明らかとなる。従って広い態様での本発明は、図示及び説明された、特定の詳細、代表的システム及び方法、並びに例示に限定されない。よって出願人の全体的な発明についての考え方の技術的範囲から逸脱することなく、係る詳細から逸脱することがあっても良い。
本発明の実施例に従って利用するためのコーティング／現像システムの上面概略図である。 図１のコーティング／現像システムの正面図である。 線３−３に沿った図１のコーティング／現像システムの背後から見た部分断面図である。 図３の単一熱処理システムの断面図である。 線５−５に沿った図４の熱処理システムの上面図である。 本発明の実施例に従った熱処理システムのホットプレートの概略図である。 本発明の実施例に従ったホットプレートの概略図である。 本発明の実施例に従ったホットプレートの概略図である。 本発明の別な実施例に従ったホットプレートの概略図である。 本発明の実施例に従って、レジストがコーティングされた製造用ウエハをパターニングする方法を単純化したプロセスのフローダイヤグラムである。 本発明の実施例に従った、ＣＤ計測データを取得するための異なる群の検査領域を概略的に図示している。 本発明の実施例に従った、ＣＤ計測データを取得するための異なる群の検査領域を概略的に図示している。 本発明の実施例に従った、ＣＤ計測データを取得するための異なる群の検査領域を概略的に図示している。 本発明の実施例に従った、ＣＤ計測データを取得するための異なる群の検査領域を概略的に図示している。 本発明の実施例に従った、図１０Ａ−図１０Ｄに図示された異なる群の検査領域から構築されたＣＤ計測データマップを概略的に図示している。 本発明の実施例に従った、動的ＣＤ制御及び最適化方法についての単純化された処理のフローダイヤグラムである。 本発明の別な実施例に従った、動的ＣＤ制御及び最適化方法についての単純化された処理のフローダイヤグラムである。 本発明の実施例に従った、コーティング／現像処理システム、リソグラフィ装置、及び光散乱システムと結合するＣＤ最適化システムを概略的に図示している。
符号の説明
１ コーティング／現像システム
２ 前方部分
３ 後方部分
９ 搬入／搬出用開口部
１０ 搬入／搬出部
１１ 処理部
１２ インターフェース部
１３ カセット
１４ ウエハ
１５ カセット
１６ カセット
２０ カセットテーブル
２０ａ 突起
２１ 副アーム機構
２２ 主アーム機構
２３ 付属露光システム
２３Ａ リソグラフィ装置
２３Ｂ 光散乱システム
２４ 第２副アーム機構
２５ 案内用レール
３１ 多段階処理ユニット群
３２ 多段階処理ユニット群
３３ 多段階処理ユニット群
３４ 多段階処理ユニット群
３５ 多段階処理ユニット群
３６ レジストコーティングユニット
３７ 現像ユニット
３８ カップ
３９ 冷却ユニット
４０ 接合ユニット
４１ 位置合わせユニット
４２ 拡張ユニット
４３ プリベーキングユニット
４４ ポストベーキングユニット
４５ 拡張冷却ユニット
４６ ウエハ搬送システム
４７ 搬送用下部テーブル
４８ ホルダ部
４９ 円筒支持体
５０ 処理チャンバ
５０Ａ 開口部
５０Ｂ 開口部
５１ 熱処理システム
５２ 側壁
５３ 側壁
５５ 水平遮蔽板
５６ 開口部
５８ ホットプレート
６２ リフトピン
６４ 空気穴
６６ シャッター
６８ カバー
６８ａ 排気ポート
７０ 排気パイプ
７２ 底部板
７４ 分室
７６ 支持板
７８ シャッターアーム
８０ アーム
８２ シリンダ
８４ 持ち上げ可能な垂直シリンダ
８４ａ 棒
８６ 突起
６００ 熱処理システム
６１０ 制御装置
６１５ 通気システム
６２０ ホットプレート
６２０ａ ホットプレート
６２０ｂ ホットプレート
６２５ ヒーター
６３０ センサ
６３５ 支持用ピン
６８０ 制御装置
６９０ ウエハ
７１０ 部分
７１５ 加熱素子
７２０ 部分
７２５ 加熱素子
７３０ 部分
７３５ 加熱素子
７４０ 部分
７４５ 加熱素子
７５０ 部分
７５５ 加熱素子
７６０ 部分
７６５ 加熱素子
７６９ 中心部分
７７０ 扇形
７７１ 加熱素子
７７５ 扇形
７８０ 扇形
７８５ 扇形
８１０ 部分
８２０ 加熱素子
１３００ ＣＤ最適化装置

Claims (29)

  1. １のホットプレート上でレジストがコーティングされたウエハを熱処理する方法であって：
    複数の温度制御領域に分割されたホットプレート表面の温度プロファイルを設定する工程；
    前記ホットプレート上でレジストがコーティングされたウエハを順次熱処理する工程；
    前記熱処理されたウエハ上の検査領域からＣＤ計測データを取得する工程であって、２以上の前記熱処理されたウエハについてそれぞれ異なる群の検査領域が選択され、前記の熱処理されたウエハの処理能力を選択する工程及び前記の選択された熱処理されたウエハの処理能力に基づいて、各熱処理されたウエハ上の検査領域数を選択する工程をさらに有する工程；
    前記ＣＤ計測データからＣＤ計測データマップを構築する工程；
    前記ＣＤ計測データマップを用いることによって、前記ホットプレート表面について調節された温度プロファイルを設定する工程；
    を有する方法。
  2. 前記の温度プロファイルを設定する工程が、前記複数の温度制御領域の各々について既知の温度を設定する工程を有する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記の順次熱処理する工程が露光後ベーキング（ＰＥＢ）工程を含む、請求項１に記載の方法。
  4. 現像後ベーキング（ＰＤＢ）において前記の現像されたウエハを順次熱処理する工程をさらに有する、請求項３に記載の方法。
  5. 前記のＣＤ計測データを取得する工程が、ｍ（ｍａｐ）＝ｍＮ−ｙの式を用いることによって各熱処理されたウエハ上の検査領域数を選択する工程を有し、
    ｍ（ｍａｐ）は前記の熱処理されたウエハ上の異なる検査領域の数で、
    ｍは各熱処理されたウエハ上の検査領域の合計数で、
    Ｎは熱処理されたウエハ数で、かつ
    ｙは前記熱処理されたウエハ上で同一の位置を有する繰り返し検査された領域の累積数である、
    請求項１に記載の方法。
  6. 前記各異なる群の検査領域が、同数の検査領域又は１以上の前記検査領域について各異なる位置、を有する、
    請求項１に記載の方法。
  7. 前記各異なる群の検査領域が、各異なる数の検査領域及び／又は１以上の前記検査領域について各異なる位置、を有する、
    請求項１に記載の方法。
  8. 前記ＣＤ計測データがＯＤＰ法を用いることによって取得される、請求項１に記載の方法。
  9. 前記のＣＤ計測データマップを構築する工程が、各検査領域からの前記ＣＤ計測データを重ね合わせる工程を有する、請求項１に記載の方法。
  10. 前記の重ね合わせる工程が、各検査領域での前記ＣＤ計測データを、所定数の熱処理されたウエハの累積的平均又は重み付けされた累積的平均として平均化する工程を有する、請求項９に記載の方法。
  11. 前記の重ね合わせる工程が、各検査領域での前記ＣＤ計測データを、所定数の連続して熱処理されたウエハの累積的平均又は重み付けされた累積的平均として平均化する工程を有する、請求項９に記載の方法。
  12. 前記の調節された温度プロファイルを設定する工程が：
    前記ＣＤ計測マップをＣＤ最適化システムへ送る工程；及び
    前記ＣＤ最適化システムの出力に基づいて前記温度プロファイルを調節する工程；
    を有する、
    請求項１に記載の方法。
  13. 前記の調節する工程が、前記複数の温度制御領域の各々について第２既知温度を設定する工程を有する、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記のホットプレート表面について調節された温度プロファイルの設定後、別なレジストがコーティングされたウエハを熱処理する工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
  15. 複数のホットプレート上でレジストがコーティングされたウエハを熱処理する方法であって：
    各々が複数の温度制御領域に分割された複数のホットプレート表面の温度プロファイルを設定する工程；
    前記複数のホットプレート上でレジストがコーティングされたウエハを順次熱処理する工程；
    前記熱処理されたウエハ上の検査領域からＣＤ計測データを取得する工程であって、２以上の前記熱処理されたウエハについてそれぞれ異なる群の検査領域が選択され、前記の熱処理されたウエハの処理能力を選択する工程及び前記の選択された熱処理されたウエハの処理能力に基づいて、各熱処理されたウエハ上の検査領域の合計数を選択する工程をさらに有する工程；
    前記ＣＤ計測データから各ホットプレートについてのＣＤ計測データマップを構築する工程；
    前記ＣＤ計測データマップを用いることによって、前記複数のホットプレート表面について調節された温度プロファイルを設定する工程；
    を有する方法。
  16. 前記の温度プロファイルを設定する工程が、前記複数の温度制御領域の各々について既知の温度を設定する工程を有する、請求項１５の方法。
  17. 前記の熱処理工程が露光後ベーキング工程を含む、請求項１５の方法。
  18. 現像後ベーキング（ＰＤＢ）において前記の現像されたウエハを熱処理する工程をさらに有する、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記のＣＤ計測データを取得する工程が、ｍｉ（ｍａｐ）＝ｍＮｉ−ｙｉの式を用いることによって各熱処理されたウエハ上の検査領域の合計数を選択する工程を有し、
    ｍｉ（ｍａｐ）はホットプレートｉ上で処理された前記の熱処理されたウエハ上の異なる検査領域の数で、
    ｍは各熱処理されたウエハ上の検査領域の合計数で、
    Ｎｉはホットプレートｉ上で処理された前記の熱処理されたウエハ数で、かつ
    ｙｉは前記の熱処理されたウエハ上で同一の位置を有する繰り返し検査された領域の合計数である、
    請求項１５に記載の方法。
  20. 前記各異なる群の検査領域が、同数の検査領域を有するが、又は１以上の前記検査領域について各異なる位置を有する、請求項１５に記載の方法。
  21. 前記各異なる群の検査領域が、各異なる数の検査領域又は１以上の前記検査領域について各異なる位置、を有する、請求項１５に記載の方法。
  22. 前記ＣＤ計測データがＯＤＰ法を用いることによって取得される、請求項１５に記載の方法。
  23. 前記のＣＤ計測データマップを構築する工程が、同一ホットプレート上熱処理されたウエハの各検査領域からの前記ＣＤ計測データを重ね合わせる工程を有する、請求項１５に記載の方法。
  24. 前記の重ね合わせる工程が、各検査領域での前記ＣＤ計測データを、所定数の熱処理されたウエハの累積的平均又は重み付けされた累積的平均として平均化する工程を有する、請求項２３に記載の方法。
  25. 前記の重ね合わせる工程が、各検査領域での前記ＣＤ計測データを、所定数の連続して熱処理されたウエハの累積的平均又は重み付けされた累積的平均として平均化する工程を有する、請求項２３に記載の方法。
  26. 前記の調節された温度プロファイルを設定する工程が：
    各ホットプレートについてのＣＤ計測マップをＣＤ最適化システムへ送る工程；及び
    前記ＣＤ最適化システムの出力に基づいて各ホットプレートについての前記温度プロファイルを調節する工程；
    を有する、
    請求項１５に記載の方法。
  27. 前記の調節する工程が、前記複数の温度制御領域の各々について第２既知温度を設定する工程を有する、請求項２６に記載の方法。
  28. 前記の複数のホットプレート表面について調節された温度プロファイルの設定後、別なレジストがコーティングされたウエハを熱処理する工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
  29. 上でウエハが熱処理されるホットプレートが異なれば、検査領域数が異なる、請求項１５に記載の方法。
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