基板の処理方法、プログラム及び基板処理システム
【課題】ウェハ等の基板に塗布液を塗布する際の基板の回転数を制御するために、基板に対するフォトリソグラフィー処理を行うシステムを停止させることなく、基板の生産性を向上させる。
【解決手段】塗布現像処理システム１内に設置されたパターン測定装置２０内において、スキャトロメトリー法を用いてウェハＷ上に形成されたパターンの高さＨを測定する。測定されたパターンの高さＨは制御部１３０に出力され、この測定結果に基づいて、制御部１３０内でレジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数を算出する。算出されたウェハＷの回転数はレジスト塗布装置４０チャック駆動機構１４２に伝達され、スピンチャック１４１を介してウェハＷの回転数が制御される。
【解決手段】塗布現像処理システム１内に設置されたパターン測定装置２０内において、スキャトロメトリー法を用いてウェハＷ上に形成されたパターンの高さＨを測定する。測定されたパターンの高さＨは制御部１３０に出力され、この測定結果に基づいて、制御部１３０内でレジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数を算出する。算出されたウェハＷの回転数はレジスト塗布装置４０チャック駆動機構１４２に伝達され、スピンチャック１４１を介してウェハＷの回転数が制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板の処理方法と基板の処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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処理では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、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、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のパターンが形成される。
【０００３】
ウェハ上にレジスト液を塗布する方法としては、従来より例えばスピンコート法と呼ばれる方法が用いられてきた。スピンコート法とは、ウェハをスピンチャックと呼ばれる円盤状の保持部材上に吸着保持し、このウェハのほぼ中心に溶液状のレジスト液を吐出し、その後、このスピンチャックを回転する方法である。スピンチャックを回転することにより、中心に供給されたレジスト液は遠心力によって拡散し、ウェハ表面全体に塗布される。
【０００４】
所定のフォトリソグラフィー処理を好適に実施するためには、ウェハ上に塗布されたレジスト膜が所定の膜厚であることが重要である。そこで従来より、例えばレジスト膜に所定のパターンを露光する前にウェハ上のレジスト膜の膜厚を測定し、所定の許容値を超えた場合には、その測定結果に基づいて、例えばレジスト液の塗布を行うレジスト塗布装置のスピンチャックの回転数を補正することが行われている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１９６２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなレジスト膜の膜厚測定を実施するためには、ウェハ上に平坦な領域が必要であるが、フォトリソグラフィー処理が行われた後の製品用ウェハ上には、レジストのパターンが形成されているため、正しい膜厚を測定することができなかった。そこで従来は、製品用ウェハに対するフォトリソグラフィー処理を行うシステムを停止して、テスト用ウェハをフォトリソグラフィー処理が行われるシステムに流して、ウェハ上にレジスト膜が形成された後、パターンの露光前に、このテスト用ウェハの膜厚を測定していた。その後、このテスト用ウェハのレジスト膜の膜厚の測定結果に基づいて、例えば膜厚が所定の許容値を超えた場合には、前記システム内のレジスト塗布装置内のウェハの回転数（スピンチャックの回転数）を補正するようにしている。この場合、テスト用ウェハのレジスト膜の膜厚の測定中には、前記したように製品用ウェハに対するフォトリソグラフィー処理を行うシステムを停止しているので、ウェハの生産性が低下していた。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ウェハ等の基板に塗布液を塗布する際の基板の回転数を制御する場合でも、フォトリソグラフィー処理を行うシステムを停止させる必要をなくして、基板の生産性を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明においては、基板を回転させて、基板上に塗布液を塗布する工程を有し、基板にフォトリソグラフィー処理を行う基板の処理方法であって、基板上に形成された所定のパターンの高さを測定する工程と、前記所定のパターンの高さに基づいて、少なくとも前記塗布液を塗布する工程における基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかを制御する工程と、を有することを特徴とする、基板の処理方法が提供される。
【０００９】
発明者らの知見によれば、フォトリソグラフィー処理の終了後の基板上に形成された所定のパターンの高さは、レジスト膜の膜厚とほぼ一定の相関関係があることが分かった。したがって、本発明においては、フォトリソグラフィー処理後のパターンの高さを測定し、その測定結果に基づいて、少なくとも塗布液を塗布する工程における基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかを制御する。例えばパターンの高さの測定結果が所定の許容値を超えた場合には、制御部において、少なくとも前記の基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかを補正する。これにより、従来のように前記の基板の回転数を制御するために、テスト用の基板を別途フォトリソグラフィー処理システムに流してレジスト膜の膜厚を測定する必要がない。したがって、製品用の基板のフォトリソグラフィー処理を行うシステムを停止する必要をなくして、基板の生産性を向上させることができる。
【００１０】
前記所定のパターンの高さの測定は、スキャトロメトリー法を用いてもよい。ここで、スキャトロメトリー（Ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ）法とは、次のような方法である。任意のパターン形状に対して、例えばレジストの光学定数やレジストのパターン形状、構造等の既知の情報に基づいて、例えばパターンの高さや、パターンの高さの異なる複数の計算上の光強度分布を算出して、そのライブラリをパターンの高さの情報も含めて予め作成する。そして、測定対象である実際のパターンに光を照射し、そのパターンから反射する反射光の強度分布を測定する。その測定結果と前記のライブラリの計算上の光強度分布とをマッチングし、光強度分布が適合したライブラリ内のパターンの高さを、実際のパターンの高さと推定する方法である。この方法を用いることにより、基板上に形成されるパターンが微細化した場合でも、前記ライブラリを利用したパターンマッチングによって、基板上の所定のパターンの高さの測定が可能となる。また、パターンの高さの測定の際に、パターンの粗度（ＬＷＲ）、縮小度（Ｓｈｒｉｎｋ）等の情報が含まれるＣＤ−ＳＥＭ法と比べて、スキャトロメトリー法においてはこれらの情報が含まれないために、測定されるパターンの高さの精度が良い。
【００１１】
前記所定のパターンの高さの測定は、基板毎に行ってもよい。これにより、基板上に塗布液を塗布する工程において、少なくとも基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかの補正の精度が次第に向上し、フォトリソグラフィー処理が行われた後の基板上に形成される所定のパターンの精度が向上する。
【００１２】
別の観点による本発明によれば、前記の基板の処理方法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。
【００１３】
また、本発明によれば、基板を回転させて、基板上に塗布液を塗布する塗布装置と、基板上に所定のパターンを現像する現像装置と、を有する基板処理システムであって、前記所定のパターンの高さに基づいて、少なくとも前記塗布装置内の基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかを制御する制御部を有することを特徴とする基板処理システムが提供される。
【００１４】
前記所定のパターンの高さはパターン測定装置によって測定され、当該パターン測定装置はスキャトロメトリー法によって測定するものであってもよい。
【００１５】
前記パターン測定装置は、前記基板処理システム内に設置されていてもよい。これにより、フォトリソグラフィー処理が行われた後の基板上に形成される所定のパターン高さをインラインで測定することができ、円滑に基板の処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フォトリソグラフィー処理が行われた後、基板上に形成される所定のパターンの高さから、少なくとも塗布液を塗布する工程における基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかを制御するようにしたので、従来実施されていたテスト用ウェハを用いての基板上のレジスト膜の膜厚測定を行う必要がない。したがって、フォトリソグラフィー処理を行うシステムを停止する必要がなく、基板の生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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基板処理システムとしての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。
【００１８】
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、ウェハＷに対し所定の検査を行う検査ステーション３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４と、この処理ステーション４に隣接して設けられている露光装置（図示せず）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５とを一体に接続した構成を有している。
【００１９】
カセットステーション２では、カセット載置台６が設けられ、当該カセット載置台６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７上をＸ方向に沿って移動可能なウェハ搬送体８が設けられている。ウェハ搬送体８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、カセットＣ内に上下方向に配列されたウェハＷに対して選択的にアクセスできる。ウェハ搬送体８は、鉛直方向の軸周り（θ方向）に回転可能であり、後述する検査ステーション３側の受け渡し部１０に対してもアクセスできる。
【００２０】
カセットステーション２に隣接する検査ステーション３には、本発明にかかるパターン測定装置２０が設けられている。パターン測定装置２０は、例えば検査ステーション３のＸ方向負方向（図１の下方向）側に配置されている。検査ステーション３のカセットステーション２側には、カセットステーション２との間でウェハＷを受け渡しするための受け渡し部１０が配置されている。この受け渡し部１０には、例えばウェハＷを載置する載置部１０ａが設けられている。パターン測定装置２０のＸ方向正方向（図１の上方向）には、例えば搬送路１１上をＸ方向に沿って移動可能なウェハ搬送装置１２が設けられている。ウェハ搬送装置１２は、例えば上下方向に移動可能でかつθ方向にも回転自在であり、パターン測定装置２０、受け渡し部１０及び処理ステーション４側の後述する第３の処理装置群Ｇ３の各処理装置に対してアクセスできる。
【００２１】
検査ステーション３に隣接する処理ステーション４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４のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には、検査ステーション３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４のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には、検査ステーション３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３０が設けられている。第１の搬送装置３０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内の各装置に対し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３１が設けられている。第２の搬送装置３１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に対して選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。
【００２２】
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してレジスト膜を形成するレジスト塗布装置４０、４１、４２、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４３、４４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５０〜５４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内の前記液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室６０、６１がそれぞれ設けられている。
【００２３】
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７０、ウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置７１、精度の高い温度管理下でウェハＷ温度調節する高精度温調装置７２〜７４及びウェハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理装置７５〜７８が下から順に９段に重ねられている。
【００２４】
第４の処理装置群Ｇ４では、例えば高精度温調装置８０、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８１〜８４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８５〜８９が下から順に１０段に重ねられている。
【００２５】
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９０〜９３、ポストエクスポージャーベーキング装置９４〜９９が下から順に１０段に重ねられている。
【００２６】
図１に示すように第１の搬送装置３０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１００、１０１、ウェハＷを加熱処理する加熱処理装置１０２、１０３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３１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１０４が配置されている。
【００２７】
インターフェイス部５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１１０上を移動するウェハ搬送体１１１と、バッファカセット１１２が設けられている。ウェハ搬送体１１１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５に隣接した露光装置（図示せず）と、バッファカセット１１２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。
【００２８】
次に上述のパターン測定装置２０の構成について説明する。パターン測定装置２０は、例えば図４に示すように内部を閉鎖可能なケーシング２０ａを有している。ケーシング２０ａ内には、ウェハＷを水平に載置する載置台１２１が設けられている。載置台１２１は、例えばＸ−Ｙステージを構成しており、水平面上でＸ方向とＹ方向に移動できる。載置台１２１の上方には、載置台１２１上に載置されたウェハＷに対して斜方向から光を照射する光照射部１２２と、光照射部１２２から照射された光のウェハＷで反射した光を検出する検出部１２３が設けられている。
【００２９】
図５に基づいてより詳細に説明すると、光照射部１２２から照射された光は、ウェハＷ上のパターンに反射し、検出部１２３に到達する。検出部１２３で検出した光の情報は、測定部１２４に出力される。この光の情報には、例えば光の回折次数、波長、入射角θ等が含まれる。測定部１２４は、取得した光の情報に基づいて、ウェハＷ上に形成されている所定のパターンから反射した反射光の光強度分布を測定することができる。なお、光照射部１２２としては例えば白色光を発するキセノンランプが用いられ、検出部１２３としては例えばＣＣＤカメラ等を用いられている。また、本実施の形態において、光は光照射部１２２から斜め方向に照射されてウェハＷ上のパターンで反射しているが、光を光照射部１２２から垂直方向に照射してウェハＷ上のパターンで反射させてもよい。
【００３０】
パターン測定装置２０は、例えばパターンの高さＨを測定するための情報の処理を行う制御機構１２５を備えている。制御機構１２５は、例えば算出部１２６、記憶部１２７及び解析部１２８を有している。算出部１２６では、記憶部１２７のライブラリに記憶されるべき情報が算出される。算出部１２６では、例えばレジストの光学定数やレジストのパターン形状、構造等の既知の情報に基づいて、パターンの高さが計算され、さらにパターンの高さの異なる複数の仮想パターンから反射する反射光の計算上の各光強度分布が算出される。記憶部１２７では、算出部１２６で算出された前記仮想パターンに対する計算上の各光強度分布を記憶して、そのライブラリがパターンの高さの情報も含めて作成される。
【００３１】
測定部１２４で測定されたウェハＷ上の実際のパターンに対する光強度分布は、解析部１２８に出力される。解析部１２８では、測定部１２４から出力された実際のパターンの光強度分布と前記記憶部１２７のライブラリ内に記憶されている仮想パターンの光強度分布とを照合し、光強度分布が適合する仮想パターンを選択し、その仮想パターンの高さを実際のパターンの高さＨと推定してパターンの高さＨが測定される。
【００３２】
次に上述のレジスト塗布装置の構成４０、４１、４２について説明する。レジスト塗布装置４０は、例えば図４に示すように内部を閉鎖可能なケーシング４０ａを有している。ケーシング４０ａ内の中央部には、ウェハＷを保持して回転させるスピンチャック１４１が設けられている。スピンチャック１４１は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック１４１上に吸着保持できる。
【００３３】
スピンチャック１４１は、例えばモータなどを備えたチャック駆動機構１４２により、所定の速度に回転できる。また、チャック駆動機構１４２には、例えばシリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック１４１は上下動可能である。
【００３４】
スピンチャック１４１の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ１４３が設けられている。カップ１４３の下面には、回収した液体を排出する排出管１４４と、カップ１４３内の雰囲気を排気する排気管１４５が接続されている。排気管１４５は、ポンプなどの負圧発生装置（図示せず）に接続されており、カップ１４３内の雰囲気を強制的に排気できる。
【００３５】
ウェハＷの上方には、レジスト液を吐出するノズル１４６が設けられている。ノズル１４６は、駆動機構（図示せず）によって水平方向および上下方向に移動可能である。
【００３６】
なお、レジスト塗布装置４１、４２の構成は、上述のレジスト塗布装置４１と同様であるので、説明を省略する。
【００３７】
パターン測定装置２０で測定されたウェハＷ上のパターンの高さＨは、例えば図１に示す塗布現像処理システム１の制御部１３０に出力される。制御部１３０は、取得したパターンの高さＨに基づいて、レジスト塗布装置４０におけるウェハＷの回転数（レジスト塗布装置４０のスピンチャック１４１の回転数）を制御している。例えばパターンの高さＨがウェハＷの許容値を上回る場合にはレジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数を増加させるようにウェハＷの回転数の補正値を算出している。また、例えばパターンの高さＨがウェハＷの許容値を下回る場合にはレジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数を減少させるようにウェハＷの回転数の補正値を算出している。
【００３８】
制御部１３０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、レジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数を制御するプログラムが格納されている。これに加えて、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送体などの駆動系の動作を制御して、後述する塗布現像処理システム１の所定の作用、すなわちウェハＷへのレジスト液の塗布、現像、加熱処理、ウェハＷの受け渡し、各ユニットの制御などを実現させるためのプログラムも格納されている。なお、このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御部１３０にインストールされたものであってもよい。
【００３９】
本実施の形態にかかる塗布現像処理システム１は以上のように構成されており、次にこの塗布現像処理システム１で行われるウェハ処理について説明する。
【００４０】
先ず、図１に示すウェハ搬送体８によって、カセット載置台６上のカセットＣ内から未処理のウェハＷが一枚取り出され、検査ステーション３の受け渡し部１０に受け渡される。受け渡し部１０に受け渡されたウェハＷは、ウェハ搬送装置１２によって処理ステーション４の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調装置７０に搬送される。温調装置７０に搬送されたウェハＷは、所定温度に温度調節され、第１の搬送装置３０によってボトムコーティング装置４３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３０によって加熱処理装置１０２、高温度熱処理装置７５、高精度温調装置８０に順次搬送され、各処理装置において所定の処理が施される。その後ウェハＷは、第１の搬送装置３０によってレジスト塗布装置４０に搬送される。
【００４１】
レジスト塗布装置４０に搬送されたウェハＷは、先ず図４に示すようにスピンチャック７１に吸着保持される。次にノズル１４６がウェハＷの中心部の上方まで移動する。その後、チャック駆動機構１４２によってスピンチャック１４１上のウェハＷが回転し、ノズル１４６からウェハＷ上にレジスト液が吐出される。ウェハＷ上のレジスト液は、遠心力により広げられ、ウェハＷの表面に所定のレジスト膜が形成される。
【００４２】
レジスト膜が形成されたウェハＷは、第１の搬送装置３０によってプリベーキング装置８１に搬送され、加熱処理が施された後、第２の搬送装置３１によって周辺露光装置１０４、高精度温調装置９３に順次搬送され、各装置において所定の処理が施される。その後、インターフェイス部５のウェハ搬送体１１１によって露光装置（図示せず）に搬送され、ウェハＷ上のレジスト膜に所定のパターンが露光される。露光処理の終了したウェハＷは、ウェハ搬送体１１１によってポストエクスポージャーベーキング装置９４に搬送され、所定の処理が施される。
【００４３】
ポストエクスポージャーベーキング装置９４における熱処理が終了すると、ウェハＷは第２の搬送装置３１によって高精度温調装置８１に搬送されて温度調節される。その後、現像処理装置３０に搬送され、ウェハＷ上に現像処理が施され、レジスト膜にパターンが形成される。その後ウェハＷは、第２の搬送装置３１によってポストベーキング装置８５に搬送され、加熱処理が施された後、第１の搬送装置３０によって高精度温調装置７２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３０によってトランジション装置７１に搬送され、ウェハ搬送装置１２によって検査ステーション３のパターン測定装置２０に搬送される。パターン測定装置２０内では、後述する例えばウェハＷ上のパターンの高さＨの測定が行われる。
【００４４】
そして、パターン測定装置２０内で例えばパターンの高さＨの測定が終了したウェハＷは、ウェハ搬送装置１２によって受け渡し部１０に受け渡され、受け渡し部１０からウェハ搬送体８によってカセットＣに戻され、塗布現像処理システム１における一連のパターン形成処理が終了する。
【００４５】
次に、パターン測定装置２０内で行われるウェハＷ上に形成されたパターンの高さＨの測定方法について、説明する。図６は、パターンの高さＨの測定方法についてのフローを示している。パターン測定装置２０に搬送されたウェハＷは、図４に示すように載置台１２１上に載置され、ウェハＷ上に形成されているパターンに光照射部１２２から光が照射される（ステップＳ１）。検出部１２３は、パターンからの反射光を検出する（ステップＳ２）。測定部１２４では、その反射光の光強度分布が測定される（ステップＳ３）。この実際のパターンに対する光強度分布は、制御機構１２５に出力される（ステップＳ４）。制御機構１２５では、算出部１２６において予め複数の仮想パターンに対する計算上の光強度分布を算出し、記憶部１２７において前記仮想パターンに対する光強度分布を記憶して、そのライブラリが作成されている。そして、解析部１２８において、実際のパターンに対する光強度分布とライブラリ内の仮想パターンに対する光強度分布が照合される（ステップＳ５）。そして、適合する仮想パターンの高さが実際のパターンの高さＨと推定される。このようにして、ウェハＷ上のパターンの高さＨが測定される（ステップＳ６）。この方法を用いると、ウェハＷ上のパターンが微細化した場合でも、前記ライブラリを利用したパターンの照合によって、パターンの高さＨを測定することができる。
【００４６】
パターン測定装置２０で測定されたウェハＷのパターン高さは、図４に示すように制御部１３０に出力される。制御部１３０では、例えば取得したパターンの高さＨがウェハＷの許容値を上回る場合にはレジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数を増加させるようにウェハＷの回転数の補正値を算出している。また、例えばパターンの高さＨがウェハＷの許容値を下回る場合にはレジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数を減少させるようにウェハＷの回転数の補正値を算出している。算出されたウェハＷの回転数の補正値は、レジスト塗布装置４０のチャック駆動機構１４２に伝達され、スピンチャック１４１を介してウェハＷの回転数を制御することができる。
【００４７】
発明者らの知見によれば、ウェハＷ上のパターンの高さＨは、従来測定していたレジスト膜の膜厚とほぼ一定の相関関係がある。したがって、制御部１３０において、このパターンの高さＨとレジスト液が塗布された後の膜厚との相関関係を利用して、パターンの高さＨからレジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数の補正値を算出している。そのため、レジスト膜の膜厚を測定する必要がない。
【００４８】
以上のように、本実施の形態の塗布現像処理システム１によると、パターン測定装置２０からウェハＷ上に形成されるパターンの高さＨを測定することができ、その測定結果に基づいて、制御部１３０によって、レジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数を制御することができる。
したがって、従来のようにレジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数を制御するために、塗布現像処理システム１内にテスト用ウェハを流してレジスト膜の膜厚を測定する必要がない。そのため、製品用ウェハのフォトリソグラフィー処理を行うシステムを停止させる必要をなくして、ウェハの所定の処理を円滑に行うことができ、ウェハの生産性を向上させることができる。
また、このようなウェハＷ上のパターンの高さＨの測定は、ウェハＷ毎に行うことができる。これにより、レジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数の補正の精度が次第に向上し、フォトリソグラフィー処理が行われた後のウェハＷ上に形成されるパターンの精度が向上する。
【００４９】
以上の実施の形態では、パターン測定装置２０は塗布現像処理システム１の内側に設けられていたが、パターン測定装置２０は塗布現像処理システム１の外側に設けられていてもよい。この場合、塗布現像処理システム１内の所定の処理が終了し、カセットステーション２から取り出されたウェハＷは、塗布現像処理システム１の外側に設けられたパターン測定装置２０によって、そのパターンの高さＨが測定される。この場合においても、前記の実施の形態と同様に、ウェハＷのパターンの高さＨの測定結果を制御部１３０に出力することにより、制御部１３０内でレジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数の補正値を算出し、ウェハＷの回転数を制御することができる。
【００５０】
また、以上の実施の形態では、パターン測定装置２０で測定されたウェハＷのパターンの高さＨに基づいて、レジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数が制御されるが、スキャトロメトリー法を用いたパターン測定装置２０では、ウェハＷ上に形成される反射防止膜の膜厚も同時に測定することができる。ウェハＷ上の反射防止膜は、ボトムコーティング装置４３内でウェハＷを回転させて反射防止液を塗布することにより形成される。そこで前記の実施の形態と同様の方法で、パターン測定装置２０で測定された反射防止膜の膜厚に基づいて、ウェハＷ上に反射防止膜を形成するボトムコーティング装置４３内のウェハＷの回転数を制御するようにしてもよい。例えば測定された反射防止膜の膜厚を制御部１３０に出力し、制御部１３０においてボトムコーティング装置４３内のウェハＷの回転数の補正値を算出して、ウェハＷの回転数を制御してもよい。
また制御部１３０における制御についても、上記実施の形態においてはウェハＷの回転数のみを制御するようにしていたが、これに限らずウェハＷの回転時間、又は回転加速度のうち、いずれか１つを制御してもよい。またこれらの回転数、回転時間、回転加速度のうち、いずれか２つ又は３つを同時に制御するようにしてもよい。
【００５１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。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。本発明は、基板がウェハ以外の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である場合にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板を処理するシステム内の基板上にレジスト膜を塗布する装置において、少なくとも塗布時における基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかを制御する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施の形態にかかるパターン測定装置を搭載した、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２】本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの背面図である。
【図４】本実施の形態にかかるパターン測定装置、制御部及びレジスト塗布装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図５】パターン上に照射された光の反射を示す説明図である。
【図６】パターンの高さの測定方法についてのフローである。
【符号の説明】
【００５４】
１ 塗布現像処理システム
２０ パターン測定装置
４０〜４２ レジスト塗布装置
５０〜５４ 現像処理装置
１３０ 制御部
Ｗ ウェハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板の処理方法と基板の処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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処理では、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、当該レジスト膜に所定のパターンを露光する露光処理、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、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のパターンが形成される。
【０００３】
ウェハ上にレジスト液を塗布する方法としては、従来より例えばスピンコート法と呼ばれる方法が用いられてきた。スピンコート法とは、ウェハをスピンチャックと呼ばれる円盤状の保持部材上に吸着保持し、このウェハのほぼ中心に溶液状のレジスト液を吐出し、その後、このスピンチャックを回転する方法である。スピンチャックを回転することにより、中心に供給されたレジスト液は遠心力によって拡散し、ウェハ表面全体に塗布される。
【０００４】
所定のフォトリソグラフィー処理を好適に実施するためには、ウェハ上に塗布されたレジスト膜が所定の膜厚であることが重要である。そこで従来より、例えばレジスト膜に所定のパターンを露光する前にウェハ上のレジスト膜の膜厚を測定し、所定の許容値を超えた場合には、その測定結果に基づいて、例えばレジスト液の塗布を行うレジスト塗布装置のスピンチャックの回転数を補正することが行われている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１９６２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなレジスト膜の膜厚測定を実施するためには、ウェハ上に平坦な領域が必要であるが、フォトリソグラフィー処理が行われた後の製品用ウェハ上には、レジストのパターンが形成されているため、正しい膜厚を測定することができなかった。そこで従来は、製品用ウェハに対するフォトリソグラフィー処理を行うシステムを停止して、テスト用ウェハをフォトリソグラフィー処理が行われるシステムに流して、ウェハ上にレジスト膜が形成された後、パターンの露光前に、このテスト用ウェハの膜厚を測定していた。その後、このテスト用ウェハのレジスト膜の膜厚の測定結果に基づいて、例えば膜厚が所定の許容値を超えた場合には、前記システム内のレジスト塗布装置内のウェハの回転数（スピンチャックの回転数）を補正するようにしている。この場合、テスト用ウェハのレジスト膜の膜厚の測定中には、前記したように製品用ウェハに対するフォトリソグラフィー処理を行うシステムを停止しているので、ウェハの生産性が低下していた。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ウェハ等の基板に塗布液を塗布する際の基板の回転数を制御する場合でも、フォトリソグラフィー処理を行うシステムを停止させる必要をなくして、基板の生産性を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明においては、基板を回転させて、基板上に塗布液を塗布する工程を有し、基板にフォトリソグラフィー処理を行う基板の処理方法であって、基板上に形成された所定のパターンの高さを測定する工程と、前記所定のパターンの高さに基づいて、少なくとも前記塗布液を塗布する工程における基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかを制御する工程と、を有することを特徴とする、基板の処理方法が提供される。
【０００９】
発明者らの知見によれば、フォトリソグラフィー処理の終了後の基板上に形成された所定のパターンの高さは、レジスト膜の膜厚とほぼ一定の相関関係があることが分かった。したがって、本発明においては、フォトリソグラフィー処理後のパターンの高さを測定し、その測定結果に基づいて、少なくとも塗布液を塗布する工程における基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかを制御する。例えばパターンの高さの測定結果が所定の許容値を超えた場合には、制御部において、少なくとも前記の基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかを補正する。これにより、従来のように前記の基板の回転数を制御するために、テスト用の基板を別途フォトリソグラフィー処理システムに流してレジスト膜の膜厚を測定する必要がない。したがって、製品用の基板のフォトリソグラフィー処理を行うシステムを停止する必要をなくして、基板の生産性を向上させることができる。
【００１０】
前記所定のパターンの高さの測定は、スキャトロメトリー法を用いてもよい。ここで、スキャトロメトリー（Ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ）法とは、次のような方法である。任意のパターン形状に対して、例えばレジストの光学定数やレジストのパターン形状、構造等の既知の情報に基づいて、例えばパターンの高さや、パターンの高さの異なる複数の計算上の光強度分布を算出して、そのライブラリをパターンの高さの情報も含めて予め作成する。そして、測定対象である実際のパターンに光を照射し、そのパターンから反射する反射光の強度分布を測定する。その測定結果と前記のライブラリの計算上の光強度分布とをマッチングし、光強度分布が適合したライブラリ内のパターンの高さを、実際のパターンの高さと推定する方法である。この方法を用いることにより、基板上に形成されるパターンが微細化した場合でも、前記ライブラリを利用したパターンマッチングによって、基板上の所定のパターンの高さの測定が可能となる。また、パターンの高さの測定の際に、パターンの粗度（ＬＷＲ）、縮小度（Ｓｈｒｉｎｋ）等の情報が含まれるＣＤ−ＳＥＭ法と比べて、スキャトロメトリー法においてはこれらの情報が含まれないために、測定されるパターンの高さの精度が良い。
【００１１】
前記所定のパターンの高さの測定は、基板毎に行ってもよい。これにより、基板上に塗布液を塗布する工程において、少なくとも基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかの補正の精度が次第に向上し、フォトリソグラフィー処理が行われた後の基板上に形成される所定のパターンの精度が向上する。
【００１２】
別の観点による本発明によれば、前記の基板の処理方法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。
【００１３】
また、本発明によれば、基板を回転させて、基板上に塗布液を塗布する塗布装置と、基板上に所定のパターンを現像する現像装置と、を有する基板処理システムであって、前記所定のパターンの高さに基づいて、少なくとも前記塗布装置内の基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかを制御する制御部を有することを特徴とする基板処理システムが提供される。
【００１４】
前記所定のパターンの高さはパターン測定装置によって測定され、当該パターン測定装置はスキャトロメトリー法によって測定するものであってもよい。
【００１５】
前記パターン測定装置は、前記基板処理システム内に設置されていてもよい。これにより、フォトリソグラフィー処理が行われた後の基板上に形成される所定のパターン高さをインラインで測定することができ、円滑に基板の処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フォトリソグラフィー処理が行われた後、基板上に形成される所定のパターンの高さから、少なくとも塗布液を塗布する工程における基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかを制御するようにしたので、従来実施されていたテスト用ウェハを用いての基板上のレジスト膜の膜厚測定を行う必要がない。したがって、フォトリソグラフィー処理を行うシステムを停止する必要がなく、基板の生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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基板処理システムとしての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。
【００１８】
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、ウェハＷに対し所定の検査を行う検査ステーション３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４と、この処理ステーション４に隣接して設けられている露光装置（図示せず）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５とを一体に接続した構成を有している。
【００１９】
カセットステーション２では、カセット載置台６が設けられ、当該カセット載置台６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７上をＸ方向に沿って移動可能なウェハ搬送体８が設けられている。ウェハ搬送体８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、カセットＣ内に上下方向に配列されたウェハＷに対して選択的にアクセスできる。ウェハ搬送体８は、鉛直方向の軸周り（θ方向）に回転可能であり、後述する検査ステーション３側の受け渡し部１０に対してもアクセスできる。
【００２０】
カセットステーション２に隣接する検査ステーション３には、本発明にかかるパターン測定装置２０が設けられている。パターン測定装置２０は、例えば検査ステーション３のＸ方向負方向（図１の下方向）側に配置されている。検査ステーション３のカセットステーション２側には、カセットステーション２との間でウェハＷを受け渡しするための受け渡し部１０が配置されている。この受け渡し部１０には、例えばウェハＷを載置する載置部１０ａが設けられている。パターン測定装置２０のＸ方向正方向（図１の上方向）には、例えば搬送路１１上をＸ方向に沿って移動可能なウェハ搬送装置１２が設けられている。ウェハ搬送装置１２は、例えば上下方向に移動可能でかつθ方向にも回転自在であり、パターン測定装置２０、受け渡し部１０及び処理ステーション４側の後述する第３の処理装置群Ｇ３の各処理装置に対してアクセスできる。
【００２１】
検査ステーション３に隣接する処理ステーション４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４のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には、検査ステーション３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４のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には、検査ステーション３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３０が設けられている。第１の搬送装置３０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内の各装置に対し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３１が設けられている。第２の搬送装置３１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に対して選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。
【００２２】
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してレジスト膜を形成するレジスト塗布装置４０、４１、４２、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４３、４４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５０〜５４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内の前記液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室６０、６１がそれぞれ設けられている。
【００２３】
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７０、ウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置７１、精度の高い温度管理下でウェハＷ温度調節する高精度温調装置７２〜７４及びウェハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理装置７５〜７８が下から順に９段に重ねられている。
【００２４】
第４の処理装置群Ｇ４では、例えば高精度温調装置８０、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８１〜８４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８５〜８９が下から順に１０段に重ねられている。
【００２５】
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９０〜９３、ポストエクスポージャーベーキング装置９４〜９９が下から順に１０段に重ねられている。
【００２６】
図１に示すように第１の搬送装置３０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１００、１０１、ウェハＷを加熱処理する加熱処理装置１０２、１０３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３１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１０４が配置されている。
【００２７】
インターフェイス部５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１１０上を移動するウェハ搬送体１１１と、バッファカセット１１２が設けられている。ウェハ搬送体１１１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５に隣接した露光装置（図示せず）と、バッファカセット１１２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。
【００２８】
次に上述のパターン測定装置２０の構成について説明する。パターン測定装置２０は、例えば図４に示すように内部を閉鎖可能なケーシング２０ａを有している。ケーシング２０ａ内には、ウェハＷを水平に載置する載置台１２１が設けられている。載置台１２１は、例えばＸ−Ｙステージを構成しており、水平面上でＸ方向とＹ方向に移動できる。載置台１２１の上方には、載置台１２１上に載置されたウェハＷに対して斜方向から光を照射する光照射部１２２と、光照射部１２２から照射された光のウェハＷで反射した光を検出する検出部１２３が設けられている。
【００２９】
図５に基づいてより詳細に説明すると、光照射部１２２から照射された光は、ウェハＷ上のパターンに反射し、検出部１２３に到達する。検出部１２３で検出した光の情報は、測定部１２４に出力される。この光の情報には、例えば光の回折次数、波長、入射角θ等が含まれる。測定部１２４は、取得した光の情報に基づいて、ウェハＷ上に形成されている所定のパターンから反射した反射光の光強度分布を測定することができる。なお、光照射部１２２としては例えば白色光を発するキセノンランプが用いられ、検出部１２３としては例えばＣＣＤカメラ等を用いられている。また、本実施の形態において、光は光照射部１２２から斜め方向に照射されてウェハＷ上のパターンで反射しているが、光を光照射部１２２から垂直方向に照射してウェハＷ上のパターンで反射させてもよい。
【００３０】
パターン測定装置２０は、例えばパターンの高さＨを測定するための情報の処理を行う制御機構１２５を備えている。制御機構１２５は、例えば算出部１２６、記憶部１２７及び解析部１２８を有している。算出部１２６では、記憶部１２７のライブラリに記憶されるべき情報が算出される。算出部１２６では、例えばレジストの光学定数やレジストのパターン形状、構造等の既知の情報に基づいて、パターンの高さが計算され、さらにパターンの高さの異なる複数の仮想パターンから反射する反射光の計算上の各光強度分布が算出される。記憶部１２７では、算出部１２６で算出された前記仮想パターンに対する計算上の各光強度分布を記憶して、そのライブラリがパターンの高さの情報も含めて作成される。
【００３１】
測定部１２４で測定されたウェハＷ上の実際のパターンに対する光強度分布は、解析部１２８に出力される。解析部１２８では、測定部１２４から出力された実際のパターンの光強度分布と前記記憶部１２７のライブラリ内に記憶されている仮想パターンの光強度分布とを照合し、光強度分布が適合する仮想パターンを選択し、その仮想パターンの高さを実際のパターンの高さＨと推定してパターンの高さＨが測定される。
【００３２】
次に上述のレジスト塗布装置の構成４０、４１、４２について説明する。レジスト塗布装置４０は、例えば図４に示すように内部を閉鎖可能なケーシング４０ａを有している。ケーシング４０ａ内の中央部には、ウェハＷを保持して回転させるスピンチャック１４１が設けられている。スピンチャック１４１は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック１４１上に吸着保持できる。
【００３３】
スピンチャック１４１は、例えばモータなどを備えたチャック駆動機構１４２により、所定の速度に回転できる。また、チャック駆動機構１４２には、例えばシリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック１４１は上下動可能である。
【００３４】
スピンチャック１４１の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ１４３が設けられている。カップ１４３の下面には、回収した液体を排出する排出管１４４と、カップ１４３内の雰囲気を排気する排気管１４５が接続されている。排気管１４５は、ポンプなどの負圧発生装置（図示せず）に接続されており、カップ１４３内の雰囲気を強制的に排気できる。
【００３５】
ウェハＷの上方には、レジスト液を吐出するノズル１４６が設けられている。ノズル１４６は、駆動機構（図示せず）によって水平方向および上下方向に移動可能である。
【００３６】
なお、レジスト塗布装置４１、４２の構成は、上述のレジスト塗布装置４１と同様であるので、説明を省略する。
【００３７】
パターン測定装置２０で測定されたウェハＷ上のパターンの高さＨは、例えば図１に示す塗布現像処理システム１の制御部１３０に出力される。制御部１３０は、取得したパターンの高さＨに基づいて、レジスト塗布装置４０におけるウェハＷの回転数（レジスト塗布装置４０のスピンチャック１４１の回転数）を制御している。例えばパターンの高さＨがウェハＷの許容値を上回る場合にはレジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数を増加させるようにウェハＷの回転数の補正値を算出している。また、例えばパターンの高さＨがウェハＷの許容値を下回る場合にはレジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数を減少させるようにウェハＷの回転数の補正値を算出している。
【００３８】
制御部１３０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、レジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数を制御するプログラムが格納されている。これに加えて、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送体などの駆動系の動作を制御して、後述する塗布現像処理システム１の所定の作用、すなわちウェハＷへのレジスト液の塗布、現像、加熱処理、ウェハＷの受け渡し、各ユニットの制御などを実現させるためのプログラムも格納されている。なお、このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御部１３０にインストールされたものであってもよい。
【００３９】
本実施の形態にかかる塗布現像処理システム１は以上のように構成されており、次にこの塗布現像処理システム１で行われるウェハ処理について説明する。
【００４０】
先ず、図１に示すウェハ搬送体８によって、カセット載置台６上のカセットＣ内から未処理のウェハＷが一枚取り出され、検査ステーション３の受け渡し部１０に受け渡される。受け渡し部１０に受け渡されたウェハＷは、ウェハ搬送装置１２によって処理ステーション４の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調装置７０に搬送される。温調装置７０に搬送されたウェハＷは、所定温度に温度調節され、第１の搬送装置３０によってボトムコーティング装置４３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３０によって加熱処理装置１０２、高温度熱処理装置７５、高精度温調装置８０に順次搬送され、各処理装置において所定の処理が施される。その後ウェハＷは、第１の搬送装置３０によってレジスト塗布装置４０に搬送される。
【００４１】
レジスト塗布装置４０に搬送されたウェハＷは、先ず図４に示すようにスピンチャック７１に吸着保持される。次にノズル１４６がウェハＷの中心部の上方まで移動する。その後、チャック駆動機構１４２によってスピンチャック１４１上のウェハＷが回転し、ノズル１４６からウェハＷ上にレジスト液が吐出される。ウェハＷ上のレジスト液は、遠心力により広げられ、ウェハＷの表面に所定のレジスト膜が形成される。
【００４２】
レジスト膜が形成されたウェハＷは、第１の搬送装置３０によってプリベーキング装置８１に搬送され、加熱処理が施された後、第２の搬送装置３１によって周辺露光装置１０４、高精度温調装置９３に順次搬送され、各装置において所定の処理が施される。その後、インターフェイス部５のウェハ搬送体１１１によって露光装置（図示せず）に搬送され、ウェハＷ上のレジスト膜に所定のパターンが露光される。露光処理の終了したウェハＷは、ウェハ搬送体１１１によってポストエクスポージャーベーキング装置９４に搬送され、所定の処理が施される。
【００４３】
ポストエクスポージャーベーキング装置９４における熱処理が終了すると、ウェハＷは第２の搬送装置３１によって高精度温調装置８１に搬送されて温度調節される。その後、現像処理装置３０に搬送され、ウェハＷ上に現像処理が施され、レジスト膜にパターンが形成される。その後ウェハＷは、第２の搬送装置３１によってポストベーキング装置８５に搬送され、加熱処理が施された後、第１の搬送装置３０によって高精度温調装置７２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３０によってトランジション装置７１に搬送され、ウェハ搬送装置１２によって検査ステーション３のパターン測定装置２０に搬送される。パターン測定装置２０内では、後述する例えばウェハＷ上のパターンの高さＨの測定が行われる。
【００４４】
そして、パターン測定装置２０内で例えばパターンの高さＨの測定が終了したウェハＷは、ウェハ搬送装置１２によって受け渡し部１０に受け渡され、受け渡し部１０からウェハ搬送体８によってカセットＣに戻され、塗布現像処理システム１における一連のパターン形成処理が終了する。
【００４５】
次に、パターン測定装置２０内で行われるウェハＷ上に形成されたパターンの高さＨの測定方法について、説明する。図６は、パターンの高さＨの測定方法についてのフローを示している。パターン測定装置２０に搬送されたウェハＷは、図４に示すように載置台１２１上に載置され、ウェハＷ上に形成されているパターンに光照射部１２２から光が照射される（ステップＳ１）。検出部１２３は、パターンからの反射光を検出する（ステップＳ２）。測定部１２４では、その反射光の光強度分布が測定される（ステップＳ３）。この実際のパターンに対する光強度分布は、制御機構１２５に出力される（ステップＳ４）。制御機構１２５では、算出部１２６において予め複数の仮想パターンに対する計算上の光強度分布を算出し、記憶部１２７において前記仮想パターンに対する光強度分布を記憶して、そのライブラリが作成されている。そして、解析部１２８において、実際のパターンに対する光強度分布とライブラリ内の仮想パターンに対する光強度分布が照合される（ステップＳ５）。そして、適合する仮想パターンの高さが実際のパターンの高さＨと推定される。このようにして、ウェハＷ上のパターンの高さＨが測定される（ステップＳ６）。この方法を用いると、ウェハＷ上のパターンが微細化した場合でも、前記ライブラリを利用したパターンの照合によって、パターンの高さＨを測定することができる。
【００４６】
パターン測定装置２０で測定されたウェハＷのパターン高さは、図４に示すように制御部１３０に出力される。制御部１３０では、例えば取得したパターンの高さＨがウェハＷの許容値を上回る場合にはレジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数を増加させるようにウェハＷの回転数の補正値を算出している。また、例えばパターンの高さＨがウェハＷの許容値を下回る場合にはレジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数を減少させるようにウェハＷの回転数の補正値を算出している。算出されたウェハＷの回転数の補正値は、レジスト塗布装置４０のチャック駆動機構１４２に伝達され、スピンチャック１４１を介してウェハＷの回転数を制御することができる。
【００４７】
発明者らの知見によれば、ウェハＷ上のパターンの高さＨは、従来測定していたレジスト膜の膜厚とほぼ一定の相関関係がある。したがって、制御部１３０において、このパターンの高さＨとレジスト液が塗布された後の膜厚との相関関係を利用して、パターンの高さＨからレジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数の補正値を算出している。そのため、レジスト膜の膜厚を測定する必要がない。
【００４８】
以上のように、本実施の形態の塗布現像処理システム１によると、パターン測定装置２０からウェハＷ上に形成されるパターンの高さＨを測定することができ、その測定結果に基づいて、制御部１３０によって、レジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数を制御することができる。
したがって、従来のようにレジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数を制御するために、塗布現像処理システム１内にテスト用ウェハを流してレジスト膜の膜厚を測定する必要がない。そのため、製品用ウェハのフォトリソグラフィー処理を行うシステムを停止させる必要をなくして、ウェハの所定の処理を円滑に行うことができ、ウェハの生産性を向上させることができる。
また、このようなウェハＷ上のパターンの高さＨの測定は、ウェハＷ毎に行うことができる。これにより、レジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数の補正の精度が次第に向上し、フォトリソグラフィー処理が行われた後のウェハＷ上に形成されるパターンの精度が向上する。
【００４９】
以上の実施の形態では、パターン測定装置２０は塗布現像処理システム１の内側に設けられていたが、パターン測定装置２０は塗布現像処理システム１の外側に設けられていてもよい。この場合、塗布現像処理システム１内の所定の処理が終了し、カセットステーション２から取り出されたウェハＷは、塗布現像処理システム１の外側に設けられたパターン測定装置２０によって、そのパターンの高さＨが測定される。この場合においても、前記の実施の形態と同様に、ウェハＷのパターンの高さＨの測定結果を制御部１３０に出力することにより、制御部１３０内でレジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数の補正値を算出し、ウェハＷの回転数を制御することができる。
【００５０】
また、以上の実施の形態では、パターン測定装置２０で測定されたウェハＷのパターンの高さＨに基づいて、レジスト塗布装置４０内のウェハＷの回転数が制御されるが、スキャトロメトリー法を用いたパターン測定装置２０では、ウェハＷ上に形成される反射防止膜の膜厚も同時に測定することができる。ウェハＷ上の反射防止膜は、ボトムコーティング装置４３内でウェハＷを回転させて反射防止液を塗布することにより形成される。そこで前記の実施の形態と同様の方法で、パターン測定装置２０で測定された反射防止膜の膜厚に基づいて、ウェハＷ上に反射防止膜を形成するボトムコーティング装置４３内のウェハＷの回転数を制御するようにしてもよい。例えば測定された反射防止膜の膜厚を制御部１３０に出力し、制御部１３０においてボトムコーティング装置４３内のウェハＷの回転数の補正値を算出して、ウェハＷの回転数を制御してもよい。
また制御部１３０における制御についても、上記実施の形態においてはウェハＷの回転数のみを制御するようにしていたが、これに限らずウェハＷの回転時間、又は回転加速度のうち、いずれか１つを制御してもよい。またこれらの回転数、回転時間、回転加速度のうち、いずれか２つ又は３つを同時に制御するようにしてもよい。
【００５１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。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。本発明は、基板がウェハ以外の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である場合にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基板を処理するシステム内の基板上にレジスト膜を塗布する装置において、少なくとも塗布時における基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかを制御する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施の形態にかかるパターン測定装置を搭載した、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２】本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】本実施の形態にかかる塗布現像処理システムの背面図である。
【図４】本実施の形態にかかるパターン測定装置、制御部及びレジスト塗布装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図５】パターン上に照射された光の反射を示す説明図である。
【図６】パターンの高さの測定方法についてのフローである。
【符号の説明】
【００５４】
１ 塗布現像処理システム
２０ パターン測定装置
４０〜４２ レジスト塗布装置
５０〜５４ 現像処理装置
１３０ 制御部
Ｗ ウェハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を回転させて、基板上に塗布液を塗布する工程を有し、基板にフォトリソグラフィー処理を行う基板の処理方法であって、
基板上に形成された所定のパターンの高さを測定する工程と、
前記所定のパターンの高さに基づいて、少なくとも前記塗布液を塗布する工程における基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかを制御する工程と、
を有することを特徴とする、基板の処理方法。
【請求項２】
前記所定のパターンの高さの測定は、スキャトロメトリー法を用いることを特徴とする、請求項１に記載の基板の処理方法。
【請求項３】
前記所定のパターンの高さの測定は、基板毎に行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載の基板の処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の基板の処理方法をコンピュータに実現させるためのプログラム。
【請求項５】
基板を回転させて、基板上に塗布液を塗布する塗布装置と、基板上に所定のパターンを現像する現像装置と、を有する基板処理システムであって、
前記所定のパターンの高さに基づいて、少なくとも前記塗布装置内の基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかを制御する制御部を有することを特徴とする、基板処理システム。
【請求項６】
前記所定のパターンの高さはパターン測定装置によって測定され、当該パターン測定装置はスキャトロメトリー法によって測定するものであることを特徴とする、請求項５に記載の基板処理システム。
【請求項７】
前記パターン測定装置は、前記基板処理システム内に設置されていることを特徴とする、請求項６に記載の基板処理システム。
【請求項１】
基板を回転させて、基板上に塗布液を塗布する工程を有し、基板にフォトリソグラフィー処理を行う基板の処理方法であって、
基板上に形成された所定のパターンの高さを測定する工程と、
前記所定のパターンの高さに基づいて、少なくとも前記塗布液を塗布する工程における基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかを制御する工程と、
を有することを特徴とする、基板の処理方法。
【請求項２】
前記所定のパターンの高さの測定は、スキャトロメトリー法を用いることを特徴とする、請求項１に記載の基板の処理方法。
【請求項３】
前記所定のパターンの高さの測定は、基板毎に行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載の基板の処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の基板の処理方法をコンピュータに実現させるためのプログラム。
【請求項５】
基板を回転させて、基板上に塗布液を塗布する塗布装置と、基板上に所定のパターンを現像する現像装置と、を有する基板処理システムであって、
前記所定のパターンの高さに基づいて、少なくとも前記塗布装置内の基板の回転数、回転時間、又は回転加速度のいずれかを制御する制御部を有することを特徴とする、基板処理システム。
【請求項６】
前記所定のパターンの高さはパターン測定装置によって測定され、当該パターン測定装置はスキャトロメトリー法によって測定するものであることを特徴とする、請求項５に記載の基板処理システム。
【請求項７】
前記パターン測定装置は、前記基板処理システム内に設置されていることを特徴とする、請求項６に記載の基板処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−３１１４６９（Ｐ２００７−３１１４６９Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３７５７８（Ｐ２００６−１３７５７８）
【出願日】平成１８年５月１７日（２００６．５．１７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１７日（２００６．５．１７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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