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TWI401547B - A substrate processing method, and a substrate processing system - Google Patents

A substrate processing method, and a substrate processing system Download PDF

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TWI401547B
TWI401547B TW098113662A TW98113662A TWI401547B TW I401547 B TWI401547 B TW I401547B TW 098113662 A TW098113662 A TW 098113662A TW 98113662 A TW98113662 A TW 98113662A TW I401547 B TWI401547 B TW I401547B
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TW
Taiwan
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processing
substrate
resist pattern
exposure
heat treatment
Prior art date
Application number
TW098113662A
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English (en)
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TW201005451A (en
Inventor
Kunie Ogata
Masahide Tadokoro
Tsuyoshi Shibata
Shinichi Shinozuka
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
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Description

基板之處理方法、及基板處理系統
本發明係關於在例如半導體晶圓等基板進行光微影處理，在該基板上形成預定之阻劑圖案的基板之處理方法、程式、電腦記憶媒體及基板處理系統。
例如在半導體元件製造中的光微影處理中，係依序進行：例如在半導體晶圓(以下稱之為「晶圓」)上塗佈阻劑液而形成阻劑膜的阻劑塗佈處理、將該阻劑膜曝光成預定圖案的曝光處理；在曝光後為了促進阻劑膜的化學反應而進行加熱的曝後烤(Post exposure baking)處理(以下稱之為「PEB處理」)；及將所曝光的阻劑膜進行顯影的顯影處理等，而在晶圓上形成有預定的阻劑圖案。
上述阻劑圖案係設定基底之被處理膜的圖案形狀者，必須以嚴謹的尺寸形成。因此，進行光微影處理而在晶圓上形成阻劑圖案，在測定該阻劑圖案的尺寸後，根據該尺寸測定結果，將例如PEB處理等的加熱溫度進行補正，而達成阻劑圖案尺寸之適正化已被提出。在該情形下，加熱溫度的補正係藉由對載置例如晶圓而加熱的熱板溫度作補正而進行。在熱板係內置有例如藉由供電而發熱的加熱器，藉由調節該加熱器的溫度，熱板係被調節成預定的溫度(專利文獻1)。
(專利文獻1)日本特開2006-228816號公報
但是，由於在熱板係以預定的圖案固定配置有加熱器，因此會有存在無法將熱板補正成預定溫度的領域的情形。如此一來，在該領域中並無法將晶圓適當地加熱，因此阻劑圖案未以預定的尺寸形成，而無法將阻劑圖案均一地形成在晶圓面內。
本發明係鑑於該情形而研創者，目的在於將預定尺寸的阻劑圖案均一地形成在基板面內。
為了達成前述目的，本發明係在基板進行光微影處理，在該基板上形成阻劑圖案之基板之處理方法，其特徵為具有：在基板上形成阻劑圖案後，測定該阻劑圖案的第1尺寸，根據前述所被測定出的第1尺寸，由與阻劑圖案的尺寸與光微影處理中之熱處理的處理溫度相關之預先求取的關係，對前述熱處理的處理溫度進行補正的溫度補正工程；以前述所被補正後的處理溫度進行熱處理，在基板上形成阻劑圖案後，測定該阻劑圖案之第2尺寸的尺寸測定工程；將前述所被測定出的第2尺寸的基板面內分布分類成以近似曲面表示的線性成分、及除此以外的非線性成分的尺寸分類工程；及將前述線性成分分割成複數領域，根據前述各領域的線性成分，由與阻劑圖案的尺寸與光微影處理中之曝光處理的處理條件相關之預先求取的關係，對前述曝光處理的處理條件按每個前述各領域進行補正的曝光條件補正工程，進行以在前述溫度補正工程所被補正後的處理溫度的熱處理、及以在前述曝光條件補正工程所被補正後的處理條件的曝光處理，在基板上形成預定的阻劑圖案。其中，阻劑圖案的尺寸係指例如阻劑圖案之線寬、阻劑圖案的側壁角度(Sidewall Angle)、接觸孔直徑等。此外，曝光處理的處理條件係指例如曝光量(曝光光源之光放射量)、曝光處理時的聚焦值等。
根據本發明，由於先對熱處理的處理溫度進行補正，因此之後以所被補正後的處理溫度進行熱處理，在基板上形成阻劑圖案，藉此可將該阻劑圖案之第2尺寸之基板面內的平均值大概形成為預定尺寸。但是，會有在該阻劑圖案之第2尺寸的基板面內分布存在有例如因上述加熱器圖案等的影響而未形成為預定尺寸的不均一領域的情形。因此在本發明中，係另外按基板上之每一複數領域對曝光處理的處理條件進行補正，之後以所被補正後的處理條件進行曝光處理。藉此，即使在上述之不均一領域中，亦可將阻劑圖案形成為預定的尺寸。因此，藉由進行以如上所示所被補正後的處理溫度的熱處理，並且以所被補正後的處理條件進行曝光處理，可將預定尺寸的阻劑圖案均一地形成在基板面內。
此外，在本發明中，在對曝光處理的處理條件進行補正時，將阻劑圖案之第2尺寸的基板面內分布分類成線性成分與非線性成分。在此，在非線性成分係包含有例如附著在基板上的微粒或基板的翹曲等、阻劑圖案尺寸按每一基板呈不規則變化的要因。因此，該非線性成分可謂為重現性低的不穩定的成分，並不適於作為補正對象。藉由本發明，根據已扣除該非線性成分的線性成分，對曝光處理的處理條件進行補正，因此可適當地進行曝光處理之處理條件的補正。
亦可在前述溫度補正工程中，將前述所被測定出的第1尺寸的基板面內分布分割成複數領域，根據前述各領域的第1尺寸，將前述熱處理的處理溫度按前述每一各領域進行補正。
亦可在前述尺寸分類工程中，前述線性成分係使用澤爾尼克多項式(Zernike polynomials)而被計算出。
前述熱處理亦可為在曝光處理後、顯影處理前所進行的加熱處理。
前述阻劑圖案的尺寸亦可為阻劑圖案之線寬。
根據其他觀點之本發明，提供一種程式，其係為了藉由基板處理系統來執行前述基板之處理方法，在用以控制該基板處理系統之控制裝置的電腦上進行動作。
根據另一其他觀點之本發明，提供一種可讀取之電腦記憶媒體，其儲放有前述程式。
再另一其他觀點之本發明係在基板進行光微影處理，在該基板上形成阻劑圖案之基板處理系統，其特徵為具有：在基板進行熱處理的熱處理裝置；在基板進行曝光處理的曝光裝置；對基板上之阻劑圖案尺寸進行測定的圖案尺寸測定裝置；及對前述熱處理裝置中之熱處理的處理溫度、及前述曝光裝置中之曝光處理的處理條件進行補正的控制裝置，前述控制裝置係執行：在基板上形成阻劑圖案後，測定該阻劑圖案的第1尺寸，根據前述所被測定出的第1尺寸，由與阻劑圖案的尺寸與光微影處理中之熱處理的處理溫度相關之預先求取的關係，對前述熱處理的處理溫度進行補正的溫度補正工程；以前述所被補正後的處理溫度進行熱處理，在基板上形成阻劑圖案後，測定該阻劑圖案之第2尺寸的尺寸測定工程；將前述所被測定出的第2尺寸的基板面內分布分類成以近似曲面表示的線性成分、及除此以外的非線性成分的尺寸分類工程；及將前述線性成分分割成複數領域，根據前述各領域的線性成分，由與阻劑圖案的尺寸與光微影處理中之曝光處理的處理條件相關之預先求取的關係，對前述曝光處理的處理條件按每個前述各領域進行補正的曝光條件補正工程，進行以在前述溫度補正工程所被補正後的處理溫度的熱處理、及以在前述曝光條件補正工程所被補正後的處理條件的曝光處理，以在基板上形成預定的阻劑圖案的方式對前述熱處理裝置、前述曝光裝置及前述圖案尺寸測定裝置進行控制。
前述控制裝置亦可在前述溫度補正工程中，將前述所被測定出的第1尺寸的基板面內分布分割成複數領域，根據前述各領域的第1尺寸，將前述熱處理的處理溫度按前述每一各領域進行補正。
前述控制裝置亦可在前述尺寸分類工程中，使用澤爾尼克多項式，計算出前述線性成分。
在前述熱處理裝置中，亦可在曝光處理後、顯影處理前進行前述熱處理。
在前述圖案尺寸測定裝置中，亦可測定阻劑圖案之線寬作為前述阻劑圖案的尺寸。
藉由本發明，可將預定尺寸的阻劑圖案均一地形成在基板面內。
以下針對本發明之較佳實施形態加以說明。第1圖係顯示作為本實施形態之基板處理系統之塗佈顯影處理系統1之構成概略的俯視圖，第2圖係塗佈顯影處理系統1的前視圖，第3圖係塗佈顯影處理系統1的後視圖。
塗佈顯影處理系統1係具有將以下構件一體連接的構成：如第1圖所示將例如25枚晶圓W以匣盒單位由外部對塗佈顯影處理系統1進行搬入搬出，或對匣盒C將晶圓W進行搬入搬出的匣盒站2；對晶圓W進行預定檢査的檢査站3；以多段配置有在光微影處理中以單片式施行預定處理之複數的各種處理裝置的處理站4；及在與該處理站4相鄰接而設的曝光裝置A之間作晶圓W之收授的介面站5。
在匣盒站2中係設有匣盒載置台6，該匣盒載置台6係將複數匣盒C朝X方向(第1圖中的上下方向)自由載置成一列。在匣盒站2設有可在搬送路7上沿著X方向移動的晶圓搬送體8。晶圓搬送體8亦朝被收容在匣盒C之晶圓W的晶圓配列方向(Z方向；鉛直方向)移動自如，可對在匣盒C內以上下方向配列的晶圓W作選擇性地進出(access)。晶圓搬送體8係可朝鉛直方向繞軸(θ方向)旋轉，亦可對後述之檢査站3側的收授部10作進出。
在與匣盒站2相鄰接的檢査站3設有用以測定晶圓W上之阻劑圖案尺寸的圖案尺寸測定裝置20。圖案尺寸測定裝置20係被配置在例如檢査站3之X方向負方向(第1圖的下方向)側。例如在檢査站3之匣盒站2側配置有用以在與匣盒站2之間進行晶圓W之收授的收授部10。在該收授部10設有載置例如晶圓W的載置部10a。在圖案尺寸測定裝置20的X方向正方向(第1圖的上方向)設有可在例如搬送路11上沿著X方向移動的晶圓搬送裝置12。晶圓搬送裝置12可在例如上下方向移動，而且亦朝θ方向旋轉自如，可對圖案尺寸測定裝置20、收授部10及處理站4側之後述第3處理裝置群G3的各處理裝置進行進出。
與檢査站3相鄰接的處理站4係具備有以多段配置有複數處理裝置之例如5個處理裝置群G1至G5。在處理站4的X方向負方向(第1圖中的下方向)側，由檢査站3側依序配置有第1處理裝置群G1、第2處理裝置群G2。在處理站4的X方向正方向(第1圖中的上方向)側，由檢査站3側依序配置有第3處理裝置群G3、第4處理裝置群G4及第5處理裝置群G5。在第3處理裝置群G3與第4處理裝置群G4之間設有第1搬送裝置30。第1搬送裝置30係可對第1處理裝置群G1、第3處理裝置群G3及第4處理裝置群G4內的各裝置作選擇性地進出，以搬送晶圓W。在第4處理裝置群G4與第5處理裝置群G5之間設有第2搬送裝置31。第2搬送裝置31係可對第2處理裝置群G2、第4處理裝置群G4及第5處理裝置群G5內的各裝置作選擇性地進出，以搬送晶圓W。
如第2圖所示在第1處理裝置群G1係由下依序以5段重疊有：對晶圓W供給預定液體而進行處理的液體處理裝置，例如對晶圓W塗佈阻劑液而形成阻劑膜的阻劑塗佈裝置40、41、42、及形成用以防止曝光處理時之光反射之反射防止膜的底塗裝置43、44。在第2處理裝置群G2係由下依序以5段重疊有：液體處理裝置，例如對晶圓W供給顯影液而進行顯影處理的顯影處理裝置50至54。此外，在第1處理裝置群G1及第2處理裝置群G2的最下段分別設有用以對各處理裝置群G1、G2內的前述液體處理裝置供給各種處理液的化學室60、61。
如第3圖所示在第3處理裝置群G3係由下依序以9段重疊有：例如溫度調節裝置70、用以進行晶圓W之收授的轉換裝置71、在精度高的溫度管理下調節晶圓溫度的高精度溫度調節裝置72至74、及將晶圓W在高溫下作加熱處理的高溫度熱處理裝置75至78。
在第4處理裝置群G4係由下依序以10段重疊有：例如高精度溫度調節裝置80、將阻劑塗佈處理後的晶圓W作加熱處理的預烤裝置(以下稱之為「PAB裝置」)81至84、及將顯影處理後之晶圓W進行加熱處理的後烤裝置(以下稱之為「POST裝置」)85至89。
在第5處理裝置群G5中係由下依序以10段重疊有：將晶圓W作熱處理的複數熱處理裝置、例如高精度溫度調節裝置90至93、對晶圓W進行作為熱處理的加熱處理之作為熱處理裝置的曝後烤裝置(以下稱之為「PEB裝置」)94至99。
如第1圖所示在第1搬送裝置30的X方向正方向側配置有複數處理裝置，由下依序以4段重疊有：例如第3圖所示用以將晶圓W進行疏水化處理的黏著裝置100、101、將晶圓W作加熱處理的加熱處理裝置102、103。如第1圖所示在第2搬送裝置31的X方向正方向側配置有僅將例如晶圓W的邊緣部作選擇性曝光的周邊曝光裝置104。
在介面站5設有：例如第1圖所示在朝向X方向延伸的搬送路110上移動的晶圓搬送體111及緩衝匣盒112。晶圓搬送體111係可朝Z方向移動，而且亦可朝θ方向旋轉，可對與介面站5相鄰接的曝光裝置A及緩衝匣盒112及第5處理裝置群G5作進出，以搬送晶圓W。
接著，針對上述圖案尺寸測定裝置20之構成加以說明。圖案尺寸測定裝置20係具有例如第4圖所示在側面形成有晶圓W之搬入搬出口(未圖示)的殼體20a。在殼體20a內設有：以水平載置晶圓W的載置台120；及光學式表面形狀測定計121。載置台120係可朝例如水平方向的2次元方向移動。光學式表面形狀測定計121係具備有：例如對晶圓W由斜向照射光的光照射部122；將由光照射部122被照射而在晶圓W反射的光進行檢測的光檢測部123；及根據該光檢測部123的受光資訊，計算出晶圓W上之阻劑圖案尺寸的測定部124。圖案尺寸測定裝置20係使用例如散射測量(Scatterometry)法來測定阻劑圖案尺寸者，在測定部124中，將藉由光檢測部123所被檢測到的晶圓面內的光強度分布、及預先所記憶的假想光強度分布相對照，求出與該對照後之假想光強度分布相對應的阻劑圖案尺寸，藉此可測定阻劑圖案尺寸。其中在本實施形態中，測定出例如阻劑圖案之線寬作為阻劑圖案的尺寸。
此外，圖案尺寸測定裝置20係藉由使晶圓W對光照射部122及光檢測部123相對地水平移動，可按照晶圓W面內的複數領域，例如第5圖所示之各晶圓領域W1 至W5 ，在複數的測定點中測定出阻劑圖案之線寬。該晶圓領域W1 至W5 係與後述PEB裝置94至99的熱板領域R1 至R5 相對應。其中，晶圓W面內的領域數量或形狀可任意選擇，並非限定於第5圖所示之領域。
接著說明上述曝光裝置A之構成。曝光裝置A係具有如第6圖所示在側面形成有晶圓W之搬入搬出口(未圖示)的殼體130。在殼體130內設有：將晶圓W載置於預定位置的載置台131；對被載置於載置台131上的晶圓W照射光的光源132；及表面已附加有預定圖案的遮罩133。遮罩133係配置在載置台131與光源132之間。曝光裝置A係由光源132經由遮罩133而對載置台131上的晶圓W照射光，可將晶圓W上的阻劑膜曝光成預定圖案。此時，由光源132所照射的光係被照射在如第7圖所示將晶圓W分割成格子狀的複數領域的每個曝光領域E，在各曝光領域E曝光晶圓W上的阻劑膜。接著以由光源132照射光時之曝光的處理條件而言，例如曝光量(光源132的光放射量)等，係藉由後述之控制裝置200按每個各曝光領域E予以控制。
接著說明上述PEB裝置94至99之構成。PEB裝置94係具有如第8圖所示在側面形成有晶圓W之搬入搬出口(未圖示)的殼體94a。在殼體94a內設有：位於上側，上下移動自如的蓋體140；及位於下側，與蓋體140形成為一體而形成處理室K的熱板收容部141。
蓋體140係具有下面形成有開口的大致圓筒形狀。在蓋體140的上面中央部設有排氣部140a。處理室K內的環境係由排氣部140a被均一地排氣。
熱板150係如第9圖所示被分隔成複數、例如5個熱板領域R1 、R2 、R3 、R4 、R5 。熱板150係例如被分隔成：由平面觀之位於中心部的圓形的熱板領域R1 、及將其周圍以圓弧狀作4等分的熱板領域R2 至R5 。
在熱板150的各熱板領域R1 至R5 ，係個別內置有藉由供電而發熱的加熱器151，可按各熱板領域R1 至R5 進行加熱。各熱板領域R1 至R5 之加熱器151的發熱量係藉由溫度控制裝置152予以調節。溫度控制裝置152係可調節加熱器151的發熱量，且將各熱板領域R1 至R5 的溫度控制在預定的加熱溫度。溫度控制裝置152中之加熱溫度的設定係藉由例如後述的控制裝置200來進行。
如第8圖所示在熱板150的下方設有用以由下方支持晶圓W且使其升降的升降銷160。升降銷160可藉由升降驅動機構161而上下移動。在熱板150的中央部附近形成有將熱板150朝厚度方向貫穿的貫穿孔162，升降銷160可由熱板150的下方上升而通過貫穿孔162，而可突出於熱板150的上方。
熱板收容部141係具備有：例如收容熱板150且保持熱板150之外周部的環狀保持構件170、及包圍該保持構件170之外周的大致筒狀支承環171。
其中，針對PEB裝置95至99之構成，由於與上述PEB裝置94相同，故省略說明。
接著說明用以控制上述PEB裝置94至99中的加熱溫度與曝光裝置A中的曝光量的控制裝置200。控制裝置200係藉由具備有例如CPU或記憶體等之通用電腦所構成，與第4圖所示之圖案尺寸測定裝置20的測定部124、第8圖及第9圖所示之溫度控制裝置152、第6圖所示之曝光裝置A的光源132相連接。
如第10圖所示，控制裝置200係具備有：被輸入有例如來自圖案尺寸測定裝置20之線寬測定結果的輸入部201；儲放有根據線寬測定結果而計算出PEB裝置94至99之加熱溫度的補正值與曝光裝置A之曝光量的補正值所需的各種資訊的資料儲放部202；用以儲放計算出前述加熱溫度與曝光量之補正值的各種程式的程式儲放部203；將線寬測定結果的晶圓W面內分布分類成以近似曲面所表示的線性成分、及除此以外的非線性成分的尺寸分類部204；執行各種程式而計算出前述加熱溫度與曝光量之補正值的運算部205；及將所計算出的加熱溫度與曝光量的補正值分別輸出至PEB裝置94至99與曝光裝置A的輸出部206等。
例如第11圖所示，在資料儲放部202係儲放有：阻劑圖案之線寬與PEB裝置94至99中之加熱溫度的相關M1(第11圖(a))、及阻劑圖案之線寬與曝光裝置A中之曝光量的相關M2(第11圖(b))等。相關M1與相關M2係在進行晶圓W之處理前所預先求得的相關。例如相關M2係針對複數枚晶圓W使曝光量改變而形成阻劑圖案，將該曝光量與阻劑圖案之線寬之測定值的關係進行線性補償而予以計算出。其中，在本實施形態中，相關M2的斜率(線寬曝光量依存性)係被設定為例如-3.03nm/(mJ/cm2 )。
在程式儲放部203係儲放有：根據來自例如圖案尺寸測定裝置20之晶圓W面內之阻劑圖案的線寬測定結果，由相關M1，計算出PEB裝置94至99中之各熱板領域R1 至R5 之加熱溫度之補正值的程式P1。
此外，在程式儲放部203係儲放有：根據來自例如圖案尺寸測定裝置20之晶圓W面內之阻劑圖案的線寬測定結果，計算出線性成分與非線性成分的程式P2；及根據所計算出的線性成分，由相關M2，計算出曝光裝置A中之各曝光領域E之曝光量之補正值的程式P3。
程式P2係使用例如澤爾尼克多項式來計算出線性成分。澤爾尼克多項式係具有在光學領域中經常被使用之具有極座標之自變數(r、θ)的複變函數。表示各面內傾向成分的澤爾尼克係數Zn係使用極座標之自變數(r、θ)，藉由下式予以表示。
Z1(1)
Z2(r．cosθ)
Z3(r．sinθ)
Z4(2r2 -1)
Z5(r2 ．cos2θ)
Z6(r2 ．sin2θ)
Z7((3r3 -2r)．cosθ)
Z8((3r3 -2r)．sinθ)
Z9(6r4 -6r2 +1)
Z10(r3 ．cos3θ)
Z11(r3 ．sin3θ)
Z12((4r4 -3r2 )．cos2θ)
Z13((4r4 -3r2 )．sin2θ)
Z14((10r5 -12r3 +3r)．cosθ)
Z15((10r5 -12r3 +3r)．sinθ)
Z16(20r6 -30r4 +12r2 -1)
．
．
藉由將該澤爾尼克多項式作線性結合，可生成各種曲面。在本實施形態中，將晶圓W面內之複數點的線寬測定值表示在晶圓W面上的高度方向，掌握該晶圓W面內的線寬傾向作為圓形波面。接著使用澤爾尼克多項式，可計算出線寬測定值與目標線寬值的差作為線性成分。
在藉由程式P2所被計算出的線性成分係包含有：例如加熱器圖案(熱板領域R1 至R5 的圖案)等、阻劑圖案之線寬按每個晶圓W呈規則性變化的要因，線性成分可謂為重現性高之穩定的成分。此外，在非線性成分係包含有：例如附著在晶圓W上的微粒或晶圓W的翹曲等、阻劑圖案之線寬按每個晶圓W呈不規則變化的要因，非線性成分可謂為重現性低之不穩定的成分。因此，當藉由程式P3計算出曝光量的補正值時，以使用線性成分來進行計算較為合適。
其中，用以實現控制裝置200之功能的程式P1至P3係被記錄在例如電腦可讀取之硬碟(HD)、軟碟(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)、記憶卡等電腦可讀取的記憶媒體，亦可由該記憶媒體被安裝在控制裝置200者。
接著，針對如以上所示所構成的塗佈顯影處理系統1中之晶圓W的處理製程，連同檢査用晶圓W’的檢査處理一起說明。第12圖係說明該等檢査用晶圓W’的檢査處理工程與晶圓W的處理工程的流程圖。
首先，為了補正PEB裝置94至99的加熱溫度，藉由塗佈顯影處理系統1，在檢査用晶圓W1 ’進行一連串的光微影處理，在檢査用晶圓W1 ’上形成阻劑圖案(第12圖的步驟S1)。關於該光微影處理的詳細內容，將於後述的晶圓W處理中加以說明。形成有阻劑圖案的檢査用晶圓W1 ’係被搬送至檢査站3的圖案尺寸測定裝置20。
在圖案尺寸測定裝置20中，檢査用晶圓W1 ’被載置於載置台120。接著，對檢査用晶圓W1 ’的預定部分由光照射部122照射光，藉由光檢測部123檢測該反射光。接著在測定部124中，測定檢査用晶圓W1 ’上之阻劑圖案的第1線寬(第12圖的步驟S2)。該檢査用晶圓W1 ’之阻劑圖案的第1線寬測定結果係被輸出至控制裝置200的輸入部201。
在控制裝置200中，係根據阻劑圖案的第1線寬測定結果，在運算部205中計算出PEB裝置94至99之加熱溫度的補正值。具體而言，係使用程式P1，由相關M1，計算出各熱板領域R1 至R5 之加熱溫度的補正值(第12圖的步驟S3)。接著，所被計算出的加熱溫度的補正值係由輸出部206被輸出至PEB裝置94至99，藉由溫度控制裝置152，補正PEB裝置94至99之各熱板領域R1 至R5 的加熱溫度(第12圖的步驟S4)。其中，在本實施形態中，將上述步驟S1至S4的工程稱為溫度補正工程Q1。
接著，為了對曝光裝置A的曝光量進行補正，藉由塗佈顯影處理系統1在檢査用晶圓W2 ’進行一連串光微影處理，在檢査用晶圓W2 ’上形成阻劑圖案(第12圖的步驟S5)。在該光微影處理中，在PEB裝置94至99中，係以上述步驟S4中所補正後的加熱溫度進行加熱處理(以下稱之為「PEB處理」)。接著，形成有阻劑圖案的檢査用晶圓W2 ’係被搬送至檢査站3的圖案尺寸測定裝置20，以與上述步驟S3相同的方法，測定檢査用晶圓W2 ’上之阻劑圖案的第2線寬(第12圖的步驟S6)。該檢査用晶圓W1 ’之阻劑圖案的第2線寬測定結果係被輸出至控制裝置200的輸入部201。
在控制裝置200中，首先係在尺寸分類部204中，使用程式P2，如第13圖所示將阻劑圖案之第2線寬測定結果的晶圓W面內分布計算出線性成分與非線性成分而加以分類(第12圖的步驟S7)。之後在運算部205中，根據所計算出的線性成分，使用程式P3，求出曝光裝置A之曝光量的補正值。具體而言，首先由線性成分計算出目標線寬變化量。目標線寬變化量係如第14圖所示將線性成分之線寬分布的大小形成為相反的值，在線性成分乘上“-1”所得的值。接著將目標線寬變化量除以相關M2的斜率(線寬曝光量依存性)，藉此如第15圖所示計算出曝光裝置A中之各曝光領域E之曝光量的補正值(第12圖的步驟S8)。在計算出該曝光量之補正值時，線性成分之線寬較細部位係以使曝光量減少的方式計算出補正值，線性成分之線寬較粗的部位係以使曝光量增加的方式計算出補正值。之後，所被計算出的曝光量補正值係由輸出部206被輸出至曝光裝置A，曝光裝置A的曝光量按每個各曝光領域E予以補正(第12圖的步驟S9)。其中，在本實施形態中，將上述步驟S6至S9的工程稱為曝光量補正工程Q2。
接著，例如對製品用晶圓W進行一連串的光微影處理。首先，藉由晶圓搬送體8，由匣盒載置台6上的匣盒C內分別一枚一枚取出晶圓W，依序被搬送至檢査站3的收授部10。被搬送至收授部10的晶圓W係藉由晶圓搬送裝置12被搬送至處理站4，進行阻劑圖案的形成處理。例如晶圓W係先被搬送至處理站4之屬於第3處理裝置群G3的溫度調節裝置70，在被溫度調節為預定溫度之後，藉由第1搬送裝置30被搬送至底塗裝置43，形成反射防止膜。之後晶圓W係藉由第1搬送裝置30被依序搬送至加熱處理裝置102、高溫度熱處理裝置75、高精度溫度調節裝置80，在各處理裝置中被施行預定處理。之後晶圓W係藉由第1搬送裝置30被搬送至阻劑塗佈裝置40，在晶圓W上形成有阻劑膜。
形成有阻劑膜的晶圓W係藉由第1搬送裝置30而被搬送至例如PAB裝置81，在被施行加熱處理後，藉由第2搬送裝置31，依序被搬送至周邊曝光裝置104、高精度溫度調節裝置93，在各裝置中被施行預定處理。之後，藉由介面站5的晶圓搬送體111而被搬送至曝光裝置A。
被搬送至曝光裝置A的晶圓W係被載置於載置台131上。接著，來自光源132之在上述步驟S9中所被補正的曝光量的光係照射在晶圓W的每一曝光領域E，且在晶圓W上的阻劑膜曝光出預定圖案。
曝光處理已結束的晶圓W係接著藉由晶圓搬送體111而被搬送至處理站4的PEB裝置94。
被搬送至PEB裝置94的晶圓W係被收授在預先上升待機的升降銷160，在關閉蓋體140後，升降銷160會下降，晶圓W被載置於熱板150上。此時，熱板150的各熱板領域R1 至R5 係被加熱至在上述步驟S4中所被補正的加熱溫度。接著，晶圓W係藉由該被加熱後的熱板150而被加熱至預定溫度。
PEB裝置94中PEB處理已結束的晶圓W係藉由第2搬送裝置31被搬送至高精度溫度調節裝置91而作溫度調節，之後被搬送至顯影處理裝置50，在晶圓W上被施行顯影處理，而對阻劑膜作顯影。
之後晶圓W係藉由第2搬送裝置31而被搬送至POST裝置85，被施行後烤後，藉由第1搬送裝置30被搬送至高精度溫度調節裝置72而作溫度調節。之後晶圓W係藉由第1搬送裝置30被搬送至轉換裝置71，藉由晶圓搬送裝置12在檢査站3的收授部10作收授，由收授部10藉由晶圓搬送體8而被送回匣盒C。如此一來塗佈顯影處理系統1中的一連串晶圓處理即告結束，在晶圓W形成有預定的阻劑圖案(第12圖的步驟S10)。
根據以上之實施形態，在溫度補正工程Q1中，由於將PEB裝置94至99的加熱溫度按每一各熱板領域R1 至R5 進行補正，因此之後以所被補正的加熱溫度來進行PEB處理，在晶圓W上形成阻劑圖案，藉此可將該阻劑圖案之第2線寬的晶圓W面內的平均值形成為預定的尺寸。會有在該阻劑圖案之第2線寬的晶圓W面內分布存在有因例如加熱器圖案(熱板領域R1 至R5 之圖案)等的影響而未形成為預定線寬的不均一領域的情形。因此，在本實施形態中，係另外在曝光量補正工程Q2中，將曝光裝置A之曝光量按每一各曝光領域E進行補正，之後以所補正的曝光量來進行曝光處理。藉此，即使在上述不均一領域中，亦可將阻劑圖案形成為預定的線寬。因此，如上所示在PEB裝置94至99中以所被補正的加熱溫度進行PEB處理，並且以在曝光裝置A中所被補正的曝光量進行曝光處理，藉此可將預定線寬的阻劑圖案均一地形成在晶圓W面內。
此外，在本實施形態中，在曝光量補正工程Q2中，將阻劑圖案之第2線寬的晶圓W面內分布分類成線性成分與非線性成分。如上所述，在非線性成分係包含有：例如附著在晶圓W上的微粒或晶圓W的翹曲等、阻劑圖案之線寬呈不規則變化的要因，因此並不適於作為補正對象。在本實施形態中，由於根據已扣除該非線性成分的線性成分，來補正曝光處理的曝光量，因此可適當地進行曝光量的補正。
在此，關於上述阻劑圖案之線寬為預定的線寬，而且在晶圓W面內成為均一的效果，將發明人等以本實施形態的方法進行模擬後的結果顯示於第16圖。其中，在該模擬中，阻劑圖案的目標線寬係被設定為110nm。第16圖(a)係顯示在步驟S2中所測定到的阻劑圖案的第1線寬的晶圓W面內分布、線寬平均值及3σ。其中，3σ係表示線寬之晶圓W面內中的偏差。第16圖(b)係顯示在步驟S6中所測定之阻劑圖案之第2線寬之晶圓W面內分布、線寬平均值及3σ。第16圖(c)係顯示在步驟S10中所形成之阻劑圖案之線寬之晶圓W面內分布、線寬平均值及3σ。若參照第16圖(a)及(b)，PEB處理之加熱溫度補正前的線寬平均值為113.63nm，相對於此，PEB處理之加熱溫度補正後的線寬平均值為110.26nm。因此，可知藉由補正PEB處理的加熱溫度，可將阻劑圖案之線寬平均值形成為預定的目標線寬。此外，若參照第16圖(b)及(c)，曝光量補正前的3σ為1.90nm，相對於此，曝光量補正後的3σ為0.85nm。因此，可知藉由補正PEB處理之加熱溫度，並且補正曝光量，可將預定的目標線寬的阻劑圖案均一地形成在晶圓W面內。
在以上之實施形態中，在步驟S10中在晶圓W上形成阻劑圖案之後，亦可另外將該晶圓W搬送至圖案尺寸測定裝置20，以測定該晶圓W上之阻劑圖案的第3線寬(第17圖的步驟S11)。該阻劑圖案的第3線寬測定結果係被輸出至控制裝置200。接著在控制裝置200中，以與溫度補正工程Q1與曝光量補正工程Q2相同的方法，補正PEB裝置94至99的加熱溫度與曝光裝置A的曝光量(第17圖的步驟S12)。此時，即使在例如晶圓W的特性經時性改變的情形下，亦可適時補正PEB裝置94至99的加熱溫度與曝光裝置A的曝光量，以後可在晶圓W均一形成預定的圖案。
在以上之實施形態中，在溫度補正工程Q1中將PEB裝置94至99的加熱溫度補正後，再在曝光量補正工程Q2中將曝光裝置A的曝光量加以補正，但是亦可在將曝光裝置A的曝光量補正後，再將PEB裝置94至99的加熱溫度加以補正。在此，若僅補正曝光裝置A的曝光量而未補正PEB裝置94至99的加熱溫度，會有因例如曝光裝置A的掃描交替差或測定誤差等，而在晶圓W上的阻劑圖案存在有未形成為預定線寬的不均一領域的情形。在本實施形態中，由於係在補正曝光量後，再將PEB裝置94至99的加熱溫度加以補正，因此即使在上述之不均一領域中，亦可將阻劑圖案形成為預定的線寬。藉此可將預定線寬的阻劑圖案均一地形成在晶圓W面內。
但是，阻劑圖案之線寬的非線性成分雖如上所述為重現性低之不穩定的成分，但是嚴謹來說，在該非線性成分亦含有一部分例如加熱器圖案等要因般重現性高的成分。因此，在前述實施形態中，係在曝光量補正工程Q2中，根據線性成分來補正曝光量，但是亦可根據非線性成分中重現性高的成分，來補正曝光量。此時，例如在溫度補正工程Q1中將PEB裝置94至99的加熱溫度進行補正後，在曝光量補正工程Q2中對複數晶圓W形成阻劑圖案，且測定各自之阻劑圖案的線寬。接著在控制裝置200中，計算出各曝光量領域E中之複數晶圓W之阻劑圖案之線寬的平均值，由阻劑圖案之線寬與曝光量的相關M2，計算出各曝光領域E中之曝光量的補正值。之後，以所被補正後的加熱溫度來進行PEB處理，並且以所被補正後的曝光量來進行曝光處理，藉此可將預定線寬的阻劑圖案均一地形成在晶圓W面內。
在以上之實施形態中，係進行阻劑圖案之線寬的調節來作為阻劑圖案的尺寸，但是亦可取而代之地進行阻劑圖案之側壁角度或接觸孔直徑的調節。此時，亦可對POST裝置85至89或PAB裝置81至84的加熱溫度進行補正，來取代在前述實施形態中所補正的PEB裝置94至99的加熱溫度。此外，在以上之實施形態中，係對曝光裝置A的曝光量進行補正來作為曝光處理的處理條件，但是亦可取而代之地對曝光裝置A中曝光處理時的聚焦值進行補正。
以上係一面參照所附圖示，一面針對本發明之較佳實施形態加以說明，惟本發明並非限定於該等例。若為該領域熟習該項技術者，在申請專利範圍所記載之思想範疇內，自然可思及各種變更例或修正例，關於該等，當然亦理解為屬於本發明之技術範圍內。本發明得以採用各種態樣而不限於該例。
例如在上述實施形態中，圖案尺寸測定裝置20係設在檢査站3，但是亦可設在處理站4。此外，圖案尺寸測定裝置20亦可例如將電子束照射在晶圓W，取得晶圓W表面的畫像，藉此測定晶圓面內的阻劑圖案尺寸。此外，本發明亦可適用於基板為晶圓以外的FPD(平面顯示器)、光罩用圖罩(Mask Reticle)等其他基板的情形。
(產業上利用可能性)
本發明係在對例如半導體晶圓等基板進行光微影處理，而在該基板上形成預定的阻劑圖案時極為有用。
1．．．塗佈顯影處理系統
2．．．匣盒站
3．．．檢査站
4．．．處理站
5．．．介面站
6．．．匣盒載置台
7．．．搬送路
8．．．晶圓搬送體
10．．．收授部
10a．．．載置部
11．．．搬送路
12．．．晶圓搬送裝置
20．．．圖案尺寸測定裝置
20a．．．殼體
30．．．第1搬送裝置
31．．．第2搬送裝置
40、41、42．．．阻劑塗佈裝置
43、44．．．底塗裝置
50至54．．．顯影處理裝置
60、61．．．化學室
70．．．溫度調節裝置
71．．．轉換裝置
72至74．．．高精度溫度調節裝置
75至78．．．高溫度熱處理裝置
80．．．高精度溫度調節裝置
81至84．．．預烤裝置(PAB裝置)
85至89．．．後烤裝置(POST裝置)
90至93．．．高精度溫度調節裝置
94至99．．．曝後烤裝置(PEB裝置)
94a．．．殼體
100、101．．．黏著裝置
102、103．．．加熱處理裝置
104．．．周邊曝光裝置
110．．．搬送路
111．．．晶圓搬送體
112．．．緩衝匣盒
120．．．載置台
121．．．光學式表面形狀測定計
122．．．光照射部
123．．．光檢測部
124．．．測定部
130．．．殼體
131．．．載置台
132．．．光源
133．．．遮罩
140．．．蓋體
140a．．．排氣部
141．．．熱板收容部
150．．．熱板
151．．．加熱器
152．．．溫度控制裝置
160．．．升降銷
161．．．升降驅動機構
162．．．貫穿孔
170．．．保持構件
171．．．支承環
200．．．控制裝置
201．．．輸入部
202．．．資料儲放部
203．．．程式儲放部
204．．．尺寸分類部
205．．．運算部
206．．．輸出部
A．．．曝光裝置
C．．．匣盒
E．．．曝光領域
G1．．．第1處理裝置群
G2．．．第2處理裝置群
G3．．．第3處理裝置群
G4．．．第4處理裝置群
G5‧‧‧第5處理裝置群
K‧‧‧處理室
M1‧‧‧阻劑圖案之線寬與PEB加熱溫度的相關
M2‧‧‧阻劑圖案之線寬與曝光量的相關
P1至P3‧‧‧程式
Q1‧‧‧溫度補正工程
Q2‧‧‧曝光量補正工程
R1 至R5 ‧‧‧熱板領域
W、W1 ’‧‧‧晶圓
W1 至W5 ‧‧‧晶圓領域
第1圖係顯示本實施形態之塗佈顯影處理系統之構成概略的俯視圖。
第2圖係本實施形態之塗佈顯影處理系統的前視圖。
第3圖係本實施形態之塗佈顯影處理系統的後視圖。
第4圖係顯示圖案尺寸測定裝置之構成概略的縱剖面圖。
第5圖係顯示分割後之晶圓領域的說明圖。
第6圖係顯示曝光裝置之構成概略的縱剖面圖。
第7圖係顯示分割後之曝光領域的說明圖。
第8圖係顯示PEB裝置之構成概略的縱剖面圖。
第9圖係顯示PEB裝置之熱板之構成的俯視圖。
第10圖係顯示控制裝置之構成的方塊圖。
第11圖係顯示阻劑圖案之線寬與所補正之處理條件之相關的曲線圖，(a)顯示阻劑圖案之線寬與PEB處理之加熱溫度的相關，(b)顯示阻劑圖案之線寬與曝光量的相關。
第12圖係說明檢査用晶圓之檢査處理工程與晶圓處理工程的流程圖。
第13圖係顯示將阻劑圖案之線寬分類成線性成分與非線性成分之態樣的說明圖。
第14圖係顯示目標線寬變化量之晶圓面內分布的說明圖。
第15圖係顯示曝光量之補正值的說明圖。
第16圖係顯示以本實施形態之方法進行模擬時之阻劑圖案之線寬的晶圓面內分布，(a)顯示補正PEB處理之加熱溫度前之線寬的晶圓面內分布，(b)顯示補正PEB處理之加熱溫度後之線寬的晶圓面內分布，(c)顯示補正曝光量後之線寬的晶圓面內分布。
第17圖係說明其他實施形態之檢査用晶圓之檢査處理工程與晶圓處理工程的流程圖。
Q1．．．溫度補正工程
Q2．．．曝光量補正工程

Claims (10)

  1. 一種基板之處理方法，係在基板進行光微影處理，在該基板上形成阻劑圖案之基板之處理方法，其特徵為具有：在基板上形成阻劑圖案後，測定該阻劑圖案的第1尺寸，根據前述所被測定出的第1尺寸，由與阻劑圖案的尺寸與光微影處理中之熱處理的處理溫度相關之預先求取的關係，對前述熱處理的處理溫度進行補正的溫度補正工程；以前述所被補正後的處理溫度進行熱處理，在基板上形成阻劑圖案後，測定該阻劑圖案之第2尺寸的尺寸測定工程；將前述所被測定出的第2尺寸的基板面內分布分類成以近似曲面表示的線性成分、及除此以外的非線性成分的尺寸分類工程；及將前述線性成分分割成複數領域，根據前述各領域的線性成分，由與阻劑圖案的尺寸與光微影處理中之曝光處理的處理條件相關之預先求取的關係，對前述曝光處理的處理條件按每個前述各領域進行補正的曝光條件補正工程，進行以在前述溫度補正工程所被補正後的處理溫度的熱處理、及以在前述曝光條件補正工程所被補正後的處理條件的曝光處理，在基板上形成預定的阻劑圖案。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板之處理方法，其中， 在前述溫度補正工程中，將前述所被測定出的第1尺寸的基板面內分布分割成複數領域，根據前述各領域的第1尺寸，將前述熱處理的處理溫度按前述每一各領域進行補正。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之基板之處理方法，其中，在前述尺寸分類工程中，前述線性成分係使用澤爾尼克多項式而被計算出。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項之基板之處理方法，其中，前述熱處理係在曝光處理後、顯影處理前所進行的加熱處理。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項之基板之處理方法，其中，前述阻劑圖案的尺寸係阻劑圖案之線寬。
  6. 一種基板處理系統，係在基板進行光微影處理，在該基板上形成阻劑圖案之基板處理系統，其特徵為具有：在基板進行熱處理的熱處理裝置；在基板進行曝光處理的曝光裝置；對基板上之阻劑圖案尺寸進行測定的圖案尺寸測定裝置；及對前述熱處理裝置中之熱處理的處理溫度、及前述曝光裝置中之曝光處理的處理條件進行補正的控制裝置，前述控制裝置係執行：在基板上形成阻劑圖案後，測定該阻劑圖案的第1尺寸，根據前述所被測定出的第1尺寸，由與阻劑圖案的尺寸與光微影處理中之熱處理的處理溫度相關之預先求取的 關係，對前述熱處理的處理溫度進行補正的溫度補正工程；以前述所被補正後的處理溫度進行熱處理，在基板上形成阻劑圖案後，測定該阻劑圖案之第2尺寸的尺寸測定工程；將前述所被測定出的第2尺寸的基板面內分布分類成以近似曲面表示的線性成分、及除此以外的非線性成分的尺寸分類工程；及將前述線性成分分割成複數領域，根據前述各領域的線性成分，由與阻劑圖案的尺寸與光微影處理中之曝光處理的處理條件相關之預先求取的關係，對前述曝光處理的處理條件按每個前述各領域進行補正的曝光條件補正工程，進行以在前述溫度補正工程所被補正後的處理溫度的熱處理、及以在前述曝光條件補正工程所被補正後的處理條件的曝光處理，以在基板上形成預定的阻劑圖案的方式對前述熱處理裝置、前述曝光裝置及前述圖案尺寸測定裝置進行控制。
  7. 如申請專利範圍第6項之基板處理系統，其中，前述控制裝置係在前述溫度補正工程中，將前述所被測定出的第1尺寸的基板面內分布分割成複數領域，根據前述各領域的第1尺寸，將前述熱處理的處理溫度按前述每一各領域進行補正。
  8. 如申請專利範圍第6項或第7項之基板處理系統， 其中，前述控制裝置係在前述尺寸分類工程中，使用澤爾尼克多項式，計算出前述線性成分。
  9. 如申請專利範圍第6項或第7項之基板處理系統，其中，在前述熱處理裝置中，前述熱處理係在曝光處理後、顯影處理前進行。
  10. 如申請專利範圍第6項或第7項之基板處理系統，其中，在前述圖案尺寸測定裝置中，測定阻劑圖案之線寬作為前述阻劑圖案的尺寸。
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