(57)【要約】【課題】ウェハ表面の同じ層の被加工膜に対し複数回のパターニングを行うにあたり、パターニング間に生じる線幅のばらつきを低減する。【解決手段】ウェハ表面の被加工膜に１回目のパターニングを行い、その１回目のパターニングにより形成されたパターンの寸法を測定する。その後、その１回目のパターニングの寸法測定結果に基づいて、２回目のパターニングの条件を設定する。この際、例えば１回目のパターンの寸法とその目標寸法の差と、２回目のパターンの寸法とその目標寸法の差が等しくなるように、２回目のパターニングの条件を設定する。その後、その設定されたパターニングの条件により２回目のパターニングを行う。【選択図】図７
2008053687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面の同じ層に位置する被加工膜に対し複数回のパターニングを行う基板の処理方法であって、
１回目のパターニングを行う工程と、
前記１回目のパターニングにより形成されたパターンの寸法を測定する工程と、
前記１回目のパターニングの寸法測定結果に基づいて、２回目以降のパターニングの条件を設定する工程と、
前記設定されたパターニングの条件により前記２回目以降のパターニングを行う工程と、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１回目のパターニングの寸法測定結果から、前記１回目のパターンの寸法とその目標寸法の差と、前記２回目以降のパターンの寸法とその目標寸法の差が等しくなるように、前記２回目以降のパターニングの条件を設定す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１回目のパターニングの寸法測定結果から、２回目以降のパターンの寸法が、予め設定されている目標寸法に形成されるように、前記２回目以降のパターニングの条件を設定す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４】
現状の条件設定でパターニングした場合の前記１回目のパターンの寸法とその目標寸法の差と、前記２回目以降のパターンの寸法とその目標寸法の差との相関を予め求めておき、その相関と前記１回目のパターニングの寸法測定結果に基づいて、前記２回目以降のパターニングの条件を設定することを特徴とする、請求項２又は３に記載の基板の処理方法。
【請求項５】
前記２回目以降のパターニングの条件の設定は、露光処理後であって現像処理前に行われる加熱処理の条件を変更することにより行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項６】
前記２回目以降のパターニングの条件の設定は、露光処理条件を変更することにより行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項７】
前記２回目以降のパターニングの条件の設定は、現像処理条件を変更することにより行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項８】
前記基板は複数の領域に分割され、当該複数の領域毎の被加工膜にパターニングを行うことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項９】
前記基板表面の同じ領域の被加工膜に、複数回のパターニングを重ねて行うことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の基板の処理方法を基板処理システムによって実行させるために、当該基板処理システムを制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
【請求項１２】
基板表面の同じ層に位置する被加工膜に対し複数回のパターニングを行う基板の処理システムであって、
１回目のパターニングにより形成されたパターンの寸法を測定する寸法測定部と、
前記１回目のパターニングの寸法測定結果に基づいて、２回目以降のパターニングの条件の設定を行う制御部と、を有することを特徴とする、基板の処理システム。
【請求項１３】
前記制御部は、前記１回目のパターニングの寸法測定結果から、前記１回目のパターンの寸法とその目標寸法の差と、前記２回目以降のパターンの寸法とその目標寸法の差とが等しくなるように、前記２回目以降のパターニングの条件を設定することを特徴とする、請求項１２に記載の基板のシステム。
【請求項１４】
前記制御部は、前記１回目のパターニングの寸法測定結果から、２回目以降のパターンの寸法が、予め設定されている目標寸法に形成されるように、前記他の回のパターニングの条件を設定することを特徴とする、請求項１２に記載の基板の処理システム。
【請求項１５】
前記制御部は、現状の条件設定でパターニングした場合の前記１回目のパターンの寸法とその目標寸法の差と、前記２回目以降のパターンの寸法とその目標寸法の差との相関と、前記１回目のパターニングの寸法測定結果に基づいて、前記２回目以降のパターニングの条件を設定することを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の基板の処理システム。
【請求項１６】
前記２回目以降のパターニングの条件の設定は、露光処理後であって現像処理前に行われる加熱処理の条件を変更することにより行うことを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれかに記載の基板の処理システム。
【請求項１７】
前記２回目以降のパターニングの条件の設定は、露光処理条件を変更することにより行うことを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれかに記載の基板の処理システム。
【請求項１８】
前記２回目以降のパターニングの条件の設定は、現像処理条件を変更することにより行うことを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれかに記載の基板の処理システム。
【請求項１９】
前記基板は複数の領域に分割され、当該複数の領域毎の被加工膜にパターニングを行うことを特徴とする、請求項１２〜１８のいずれかに記載の基板の処理システム。
【請求項２０】
前記基板表面の同じ領域の被加工膜に、複数回のパターニングを重ねて行うことを特徴とする、請求項１２〜１８のいずれかに記載の基板の処理システム。
【請求項２１】
前記１回目のパターニングは、第１の被加工膜に対して行われ、
前記２回目以降のパターニングは、前記１回目のパターニング後の前記第１の被加工膜と同じ層に形成される第２の被加工膜に対して行われ、
前記２回目以降のパターニングの条件の設定は、前記第２の被加工膜のエッチング時間を変更することにより行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の基板の処理方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の基板の処理方法を基板処理システムによって実行させるために、当該基板処理システムを制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。
【請求項２３】
請求項２２に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
【請求項２４】
前記１回目のパターニングは、第１の被加工膜に対して行われ、
前記２回目以降のパターニングは、前記１回目のパターニング後の前記第１の被加工膜と同じ層に形成される第２の被加工膜に対して行われ、
前記２回目以降のパターニングの条件の設定は、前記第２の被加工膜のエッチング時間Ｔを変更することにより行うことを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれかに記載の基板の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び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プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、例えばウェハ表面の被加工膜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、ウェハ表面のレジスト膜に所定パターンの光を照射してレジスト膜を露光する露光処理、露光されたレジスト膜内の化学反応を促進させるためにウェハを加熱する加熱処理（ポストエクスポージャーベーキング）、加熱されたレジスト膜を現像する現像処理等が順次行われて、ウェハ表面のレジスト膜に所定のレジストパターンが形成される。その後、レジストパターンをマスクとして被加工膜がエッチングされ、その後レジストパターンが除去されて、被加工膜に所定のパターンが形成される。
【０００３】
半導体デバイスの微細化を図るため、従来より上記パターン形成における露光処理の光を短波長化することが進められている。しかしながら、この露光の短波長化を進める方法のみでは、例えば３２ｎｍや４５ｎｍレベルの微細な半導体デバイスを形成するのが技術的に困難である。そこで、例えばウェハ表面の同じ層の被加工膜に複数回のパターニングを行うことにより、より微細なパターンを形成し、半導体デバイスの微細化を図ることが提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平７-１４７２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のように同じ層の被加工膜に複数回のパターニングを行うと、各パターニング毎に露光処理や現像処理などが別個に行われるため、各回のパターニング毎に特有の線幅のばらつきが生じることがある。複数回のパターニング相互間で線幅が不規則にばらつくと、最終的にウェハに所望の寸法のパターンが形成されず、所望の微細な半導体デバイスが形成されない。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、複数回のパターニングを行う場合であっても、ウェハなどの基板に最終的に所望の寸法のパターンを形成することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、基板表面の同じ層に位置する被加工膜に対し複数回のパターニングを行う基板の処理方法であって、１回目のパターニングを行う工程と、前記１回目のパターニングにより形成されたパターンの寸法を測定する工程と、前記１回目のパターニングの寸法測定結果に基づいて、２回目以降のパターニングの条件を設定する工程と、前記設定されたパターニングの条件により前記２回目以降のパターニングを行う工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、１回目のパターニングにより形成されたパターンの寸法に基づいて、２回目以降のパターニングの条件を制御して所望の寸法のパターンを形成できるので、複数回のパターニング相互間で寸法が不規則にばらつくことがなく、最終的に所望の寸法のパターンを形成できる。
【０００９】
前記１回目のパターニングの寸法測定結果から、前記１回目のパターンの寸法とその目標寸法の差と、前記２回目以降のパターンの寸法とその目標寸法の差が等しくなるように、前記２回目以降のパターニングの条件を設定するようにしてもよい。
【００１０】
前記１回目のパターニングの寸法測定結果から、２回目以降のパターンの寸法が、予め設定されている目標寸法に形成されるように、前記２回目以降のパターニングの条件を設定するようにしてもよい。
【００１１】
現状の条件設定でパターニングした場合の前記１回目のパターンの寸法とその目標寸法の差と、前記２回目以降のパターンの寸法とその目標寸法の差との相関を予め求めておき、その相関と前記１回目のパターニングの寸法測定結果に基づいて、前記２回目以降のパターニングの条件を設定するようにしてもよい。
【００１２】
前記２回目以降のパターニングの条件の設定は、露光処理後であって現像処理前に行われる加熱処理の条件を変更することにより行ってもよい。
【００１３】
前記２回目以降のパターニングの条件の設定は、露光処理条件を変更することにより行ってもよい。
【００１４】
前記２回目以降のパターニングの条件の設定は、現像処理条件を変更することにより行ってもよい。
【００１５】
前記基板は複数の領域に分割され、当該複数の領域毎の被加工膜にパターニングを行うようにしてもよい。
【００１６】
前記基板表面の同じ領域の被加工膜に、複数回のパターニングを重ねて行うようにしてもよい。
【００１７】
別の観点による本発明は、上記基板の処理方法を基板処理システムによって実行させるために、当該基板処理システムを制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムである。
【００１８】
また、別の観点による本発明は、上記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体である。
【００１９】
別の観点による本発明は、基板表面の同じ層に位置する被加工膜に対し複数回のパターニングを行う基板の処理システムであって、１回目のパターニングにより形成されたパターンの寸法を測定する寸法測定部と、前記１回目のパターニングの寸法測定結果に基づいて、２回目以降のパターニングの条件の設定を行う制御部と、を有する。
【００２０】
前記制御部は、前記１回目のパターニングの寸法測定結果から、前記１回目のパターンの寸法とその目標寸法の差と、前記２回目以降のパターンの寸法とその目標寸法の差とが等しくなるように、前記２回目以降のパターニングの条件を設定するようにしてもよい。
【００２１】
前記制御部は、前記１回目のパターニングの寸法測定結果から、２回目以降のパターンの寸法が、予め設定されている目標寸法に形成されるように、前記他の回のパターニングの条件を設定するようにしてもよい。
【００２２】
前記制御部は、現状の条件設定でパターニングした場合の前記１回目のパターンの寸法とその目標寸法の差と、前記２回目以降のパターンの寸法とその目標寸法の差との相関と、前記１回目のパターニングの寸法測定結果に基づいて、前記２回目以降のパターニングの条件を設定するようにしてもよい。
【００２３】
前記２回目以降のパターニングの条件の設定は、露光処理後であって現像処理前に行われる加熱処理の条件を変更することにより行うようにしてもよい。
【００２４】
前記２回目以降のパターニングの条件の設定は、露光処理条件を変更することにより行うようにしてもよい。
【００２５】
前記２回目以降のパターニングの条件の設定は、現像処理条件を変更することにより行うようにしてもよい。
【００２６】
前記基板は複数の領域に分割され、当該複数の領域毎の被加工膜にパターニングを行うようにしてもよい。
【００２７】
前記基板表面の同じ領域の被加工膜に、複数回のパターニングを重ねて行うようにしてもよい。
【００２８】
前記１回目のパターニングは、第１の被加工膜に対して行われ、前記２回目以降のパターニングは、前記１回目のパターニング後の前記第１の被加工膜と同じ層に形成される第２の被加工膜に対して行われ、前記２回目以降のパターニングの条件の設定は、前記第２の被加工膜のエッチング時間を変更することにより行うようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、基板上の被加工膜に所望の寸法の微細なパターンを形成できるので、半導体デバイスの微細化を促進できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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の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。
【００３１】
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Ａとの間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイスステーション５とを一体に接続した構成を有している。
【００３２】
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。
【００３３】
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、寸法測定部としてのパターン寸法測定装置２０が設けられている。パターン寸法測定装置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。例えば検査ステーション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。パターン寸法測定装置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、パターン寸法測定装置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。
【００３４】
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内の各装置に対して選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。
【００３５】
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。
【００３６】
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温度を調節する高精度温調装置７２〜７４及びウェハＷを加熱処理する加熱処理する加熱処理装置７５〜７８が下から順に９段に重ねられている。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
インターフェイスステーション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、インターフェイスステーション５に隣接した露光装置Ａ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。
【００４１】
次に、上述のパターン寸法測定装置２０の構成について説明する。パターン寸法測定装置２０は、例えば図４に示すようにウェハＷを水平に載置する載置台１２０と、光学式表面形状測定計１２１を備えている。載置台１２０は、例えばＸ−Ｙステージになっており、水平方向の２次元方向に移動できる。光学式表面形状測定計１２１は、例えばウェハ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から照射されウェハＷで反射した光を検出する光検出部１２３と、当該光検出部１２３の受光情報に基づいてウェハＷ上のパターンの寸法を算出する測定部１２４を備えている。本実施の形態にかかるパターン寸法測定装置２０は、例えばスキャトロメトリ（Scatterometry）法を用いてパターンの寸法を測定するものであり、測定部１２４において、光検出部１２３により検出されたウェハ面内の光強度分布と、予め記憶されている仮想の光強度分布とを照合し、その照合された仮想の光強度分布に対応するパターンの寸法を求めることにより、パターンの寸法を測定できる。
【００４２】
また、パターン寸法測定装置２０は、光照射部１２２及び光検出部１２３に対してウェハＷを相対的に水平移動させることによって、ウェハ面内の所定領域のパターン寸法を測定することができる。なお、パターン寸法測定装置２０によるパターンの寸法測定結果は、後述する制御部１７０に出力できる。
【００４３】
次に、上記塗布現像処理システム１で行われるウェハ処理を制御する制御部１７０の構成について説明する。例えば制御部１７０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ている。
【００４４】
制御部１７０は、例えば図５に示すようにパターン寸法測定装置２０から１回目のパターニングにより形成されたパターンの寸法測定結果が入力される入力部２００と、入力された１回目のパターニングの寸法測定結果から２回目以降のパターニングの条件を導出するプログラムＰを格納するプログラム格納部２０１と、プログラムＰを実行して２回目以降のパターニングの条件を導出する演算部２０２と、演算に必要な各種情報が格納されるデータ格納部２０３と、算出された２回目以降のパターニングの条件を所定の処理装置に出力して設定する出力部２０４などを備えている。
【００４５】
例えばデータ格納部２０３には、例えば図６に示すようなポストエクスポージャーベーキング装置９４〜９９における加熱処理条件としての加熱時間Ｔと、塗布現像処理システム１のウェハ処理により形成されるパターン寸法ＣＤとの相関Ｍを示すデータが格納されている。
【００４６】
プログラム格納部２０１に格納されたプログラムＰは、例えば１回目のパターンの寸法測定結果に基づいて、１回目のパターンの寸法とその目標寸法との差（１回目寸法差）を算出できる。また、プログラムＰは、２回目以降のパターンとその目標寸法との差と前記１回目寸法差とが等しくなるような、２回目以降のパターニングの条件、例えばポストエクスポージャーベーキングの加熱時間Ｔを算出できる。この加熱時間Ｔの算出には、例えばデータ格納部２０３の相関Ｍが用いられる。また、１回目、２回目のパターンの目標寸法は、例えば予めデータ格納部２０３に記憶されている。なお、プログラムＰは、ウェハ処理をコンピュータに実現させるものである。また、プログラムＰは、コンピュータ記憶媒体に記憶され、その記憶媒体から制御部１７０にインストールされたものであってもよい。
【００４７】
次に、以上のように構成された塗布現像処理システム１におけるウェハＷの処理プロセスについて説明する。図７は、このウェハＷの処理プロセスの一例を示すフローである。本実施の形態では、ウェハＷ上の２つの領域に対してそれぞれ順にパターニングを行い、合計２回のパターニングを行う場合を例に採って説明する。ウェハＷ上の２つの領域は、例えばＤＲＡＭのメモリーセルなどに用いられる、パターンが密に形成される領域と、ＤＲＡＭの周辺回路などに用いられる、パターンが疎に形成される領域に分けられている。
【００４８】
処理されるウェハＷは、例えば図８（ａ）に示すように予め表面に有機下層膜などの下層膜Ｅと、その上層の被加工膜としてのＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）膜Ｆが形成され、カセット載置台６のカセットＣに収容されている。そして、先ず図１に示すウェハ搬送体８によって、カセットＣ内からウェハＷが一枚ずつ取り出され、検査ステーション３の受け渡し部１０に順次搬送される。受け渡し部１０に搬送されたウェハＷは、ウェハ搬送装置１２によって処理ステーション４に搬送される。ウェハＷは、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、所定温度に温度調節された後、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。レジスト塗布装置４０では、例えばウェハＷの表面にレジスト液が塗布されて図８（ｂ）に示すように１回目のレジスト膜Ｒ１が形成される。
【００４９】
１回目のレジスト膜Ｒ１が形成されたウェハＷは、第１の搬送装置３０によって例えば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、インターフェイスステーション５のウェハ搬送体１１１によって露光装置Ａに搬送され、ウェハＷの例えば第１の領域のレジスト膜Ｒ１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によって処理ステーション４の例えばポストエクスポージャーベーキング装置９４に搬送され、ウェハＷが加熱処理（ポストエクスポージャーベーキング）される。
【００５０】
加熱処理が終了したウェハ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、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Ｒ１が現像され、図８（ｃ）に示すようにウェハＷ上の第１の領域Ｚ１にレジストパターンＫ１が形成される。その後ウェハＷは、例えば第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、ポストベークが施され、その後、第１の搬送装置３０によって高精度温調装置７２に搬送されて温度調節される。その後ウェハＷは、例えばウェハ搬送装置１２と、ウェハ搬送体８によってカセットステーション２のカセットＣに戻される。カセットＣに戻されたウェハＷは、例えば図示しないエッチング装置によりレジストパターンＫ１をマスクとして被加工膜のＳＯＧ膜Ｆがエッチングされ、その後レジストパターンＫ１が剥離される。こうして１回目のパターニングが終了し、図８（ｄ）に示すようにウェハＷの第１の領域Ｚ１に１回目のパターンＢ１が形成される（図７の工程Ｓ１）。
【００５１】
第１の領域Ｚ１に１回目のパターンＢ１が形成されたウェハＷは、例えば再びカセットＣからウェハ搬送体８によって検査ステーション３に搬送され、ウェハ搬送装置１２によってパターン寸法測定装置２０に搬送される。
【００５２】
パターン寸法測定装置２０では、ウェハＷが載置台１２０に載置され、光学式表面形状測定計１２１によりウェハＷの第１の領域Ｚ１の１回目のパターンＢ１の寸法、例えば線幅ＣＤ１が測定される（図７の工程Ｓ２）。この１回目のパターンＢ１の線幅測定結果は、制御部１７０に出力される。
【００５３】
例えば制御部１７０では、プログラムＰにより、１回目のパターンＢ１の線幅測定結果から、図１０に示すように１回目のパターンＢ１の線幅ＣＤ１とその目標線幅ＣＤ１ａとの線幅差ΔＣＤ１（ＣＤ１ａ−ＣＤ１）が算出される。このときの目標線幅ＣＤ１ａは、制御部１７０に予め設定されている。例えば線幅ＣＤ１が５２ｎｍで目標線幅ＣＤ１ａが５０ｎｍの場合、線幅差ΔＣＤ１が＋２ｎｍとなる。そして、プログラムＰによりさらに、１回目のパターニングの線幅差ΔＣＤ１が、この後行われる２回目のパターニングによるパターンの線幅ＣＤ２とその目標線幅ＣＤ２ａとの線幅差ΔＣＤ２（ＣＤ２ａ−ＣＤ２）に等しくなるような、ポストエクスポージャーベーキングの加熱時間Ｔが算出される。この加熱時間Ｔは、図６に示す相関Ｍにより求められる。例えば目標線幅ＣＤ２ａが１００ｎｍの場合、線幅ＣＤ２が１０２ｎｍになるような加熱時間Ｔが求められる。
【００５４】
そして、算出された加熱時間Ｔは、制御部１７０からポストエクスポージャーベーキング装置９７〜９９に出力され、新しい加熱時間Ｔが設定される（図７の工程Ｓ３）。
【００５５】
その後、ウェハＷは、例えば検査ステーション３から再度処理ステーション４に搬送され、上述した１回目のパターニングと同様の２回目のパターニングが行われる。例えばウェハＷは、レジスト塗布装置４１に搬送され、図９（ａ）に示すようにウェハＷのＳＯＧ膜Ｆ上に２回目のレジスト膜Ｒ２が形成される。その後ウェハＷは、プリベーキング装置８２、露光装置Ａに順に搬送される。露光装置Ａにおいては、ウェハＷ上の第２の領域のレジスト膜Ｒ２が所定のパターンに露光される。露光の終了したウェハＷは、ポストエクスポージャーベーキング装置９５、現像処理装置５１、ポストベーキング装置８６等に順に搬送されて、図９（ｂ）に示すように２回目のレジストパターンＫ２が形成される。さらにウェハＷは、カセットステーション２のカセットＣに戻され、その後エッチング装置によりＳＯＧ膜Ｆがエッチングされ、その後レジストパターンＫ２が剥離される。こうして、図９（ｃ）に示すようにウェハＷの第２の領域Ｚ２に２回目のパターンＢ２が形成される（図７の工程Ｓ４）。
【００５６】
第２の領域Ｚ２に２回目のパターンＢ２が形成されたウェハＷは、ウェハ搬送装置１２によって検査ステーション３の受け渡し部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に戻される。こうして一連のウェハ処理が終了する。
【００５７】
以上の実施の形態によれば、ウェハＷ表面の同じ層に２回のパターニングを行うウェハ処理において、１回目のパターニングにより形成された第１の領域Ｚ１のパターンＢ１の線幅ＣＤ１を測定し、その線幅測定結果に基づいて、第２の領域Ｚ２に対する２回目のパターニングの条件を設定したので、２回目のパターニングによるパターンＢ２の線幅ＣＤ２を、１回目のパターンＢ１の線幅ＣＤ１に基づいて積極的に調整できる。この結果、各回のパターニングで形成されるパターンの線幅が不規則にばらつくことがなく、最終的にウェハＷに所望のパターンを形成できる。
【００５８】
また、１回目のパターニングの線幅差ΔＣＤ１と、２回目のパターニングの線幅差ΔＣＤ２が等しくなるように、２回目のパターニングの条件を設定したので、ウェハＷ上の第１の領域Ｚ１と第２の領域Ｚ２に同じ誤差を有するパターンが形成される。この結果、例えば後工程で行われる、パターンＢ１、Ｂ２をマスクとした下層膜Ｅのエッチング工程において、エッチング量を誤差分（例えば＋２ｎｍ）だけ補正してエッチングすることにより、ウェハ全面において下層膜を所望の寸法に加工することができる。
【００５９】
また、２回目のパターニングの条件としてフォトリソグラフィー工程のポストエクスポージャーベーキングの加熱時間Ｔを変更したので、２回目のパターンＢ２の線幅ＣＤ２を比較的簡単にかつ正確に調整できる。
【００６０】
なお、２回目のパターニングの条件として、ポストエクスポージャーベーキングの加熱時間Ｔの代わりに加熱温度を変更してもよい。また、２回目のパターニングの条件として、露光処理における露光条件、例えば露光量やフォーカスなどを変更してもよい。さらに、２回目のパターニングの条件として、現像処理における現像条件、例えば現像時間などを変更してもよい。
【００６１】
以上の実施の形態において、２回目のパターニングの条件を設定するにあたり、現状の条件設定でパターニングしたときの１回目のパターニングの線幅差ΔＣＤ１と、２回目のパターニングの線幅差との相関を予め求めておき、その相関を用いて、２回目のパターニングの適正な条件を求めるようにしてもよい。例えば図１１に示すような現状の条件設定でパターニングしたときの１回目のパターニングの線幅差ΔＣＤ１と、２回目のパターニングの線幅差ΔＣＤ２’との相関Ｄを予め求めておく。相関Ｄは、例えばデータ格納部２０３に格納される。
【００６２】
そして、ウェハ処理においては、先ず上記実施の形態と同様に１回目のパターニングが行われ、１回目のパターンＢ１の線幅ＣＤ１が測定されて、目標線幅ＣＤ１ａとの差である線幅差ΔＣＤ１が算出される。その線幅差ΔＣＤ１と相関Ｄから、現状の条件設定における２回目のパターニングの線幅差ΔＣＤ２’が求められる。そして、この線幅差ΔＣＤ２’が、線幅差ΔＣＤ１と同じ値になるように、相関Ｍなどを用いて２回目のパターニングの新しい条件が求められる。例えば１回目のパターニングの線幅差ΔＣＤ１が＋２ｎｍの場合で、相関Ｄから線幅差ΔＣＤ２’が＋４ｎｍと算出された場合、２回目のパターンＢ２の線幅ＣＤ２が−２ｎｍ補正されて線幅差ΔＣＤ２が＋２ｎｍになるような２回目のパターニングの条件が求められる。この例によれば、２回目のパターニングの条件をより正確に求めることができる。
【００６３】
以上の実施の形態では、１回目のパターニングによりウェハＷの第１の領域Ｚ１のＳＯＧ膜Ｆをパターニングし、２回目のパターニングにより第２の領域Ｚ２のＳＯＧ膜Ｆをパターニングしていたが、ウェハＷの同じ領域の被加工膜に複数回のパターニングを重ねて行う場合にも本発明は適用できる。例えば図１２に示すようにウェハＷ表面のレジスト膜Ｒ１に１回目のレジストパターンＫ１が形成される（図１２の（ａ））。その後、レジストパターンＫ１をマスクとして下地の被加工膜Ｇがエッチングされ、その後レジストパターンＫ１が除去されて、１回目のパターンＢ１が形成される（図１２の（ｂ））。その後、レジスト膜Ｒ２が再度塗布された後、ウェハＷ上の同じ領域に露光部分をずらして２回目のレジストパターンＫ２が形成される（図１２の（ｃ））。その後、レジストパターンＫ２をマスクとして下地の被加工膜Ｇがエッチングされ、その後レジストパターンＫ２が除去されて、２回目のパターンＢ２がパターンＢ１に重ねて形成される（図１２の（ｄ））。この場合も１回目のパターニングによるパターンＢ１の線幅ＣＤ１に基づいて、２回目のパターニングの条件を設定することにより、ウェハＷ上の被加工膜を所望の寸法に加工することができる。
【００６４】
以上の実施の形態では、１回目のＳＯＧ膜ＦのパターンＢ１の寸法を測定し、その寸法に基づいて２回目のパターニングの条件を設定していたが、１回目のレジストパターンＫ１の寸法を測定し、その寸法に基づいて２回目のＳＯＧ膜Ｆのパターニングの条件を設定してもよい。また、１回目のレジストパターンＫ１の寸法に基づいて２回目のレジスト膜のパターニングの条件を設定してもよい。この場合、レジスト膜が本発明における被加工膜になる。
【００６５】
なお、以上の実施の形態において、塗布現像処理システム１に洗浄装置が搭載され、例えば１回目のパターニングが終了し２回目のパターニングが行われる前に、洗浄装置においてウェハＷの裏面を洗浄するようにしてもよい。こうすることにより、１回目のパターニングにより付着したウェハＷの裏面の汚れが除去され、例えば処理時のウェハＷの位置精度が向上するので、２回目のパターニングが精度よく行われる。このウェハＷの裏面の洗浄処理は、２回目のパターニングの露光処理直前に行われてもよい。また、２回目のパターニングが開始される前と、露光処理の前の両方で行われてもよい。また、洗浄手法としては光クリーニングを用いてもよい。
【００６６】
以上の実施の形態では、２回目のパターニングの条件として、ポストエクスポージャーベーキングの加熱時間を変更していたが、この加熱時間に代えて被加工膜のエッチング時間を変更してもよい。かかる場合、１回目のパターニングが第１の被加工膜に対して行われ、１回目のパターニング後の第１の被加工膜と同じ層に形成される第２の被加工膜に対して２回目のパターニングが行われる。そして、２回目のパターニングの条件として、第２の被加工膜のエッチング時間が変更される。
【００６７】
処理されるウェハＷは、例えば図１３（ａ）に示すように、予め表面に有機下層膜などの下層膜Ｅ、第１の被加工膜としての酸化膜Ｈが下から順に形成されている。そして、ボトムコーティング装置４３においてウェハＷ表面の酸化膜Ｈ上に反射防止膜Ｑ１が形成された後、レジスト塗布装置４０においてレジスト膜Ｒ１が形成される（図１３の（ａ））。その後、ウェハＷ表面のレジスト膜Ｒ１に露光処理、現像処理等の各種処理が行われ、１回目のレジストパターンＫ１が形成される。１回目のレジストパターンＫ１が形成されたウェハＷは、パターン寸法測定装置２０において、１回目のレジストパターンＫ１の寸法、例えば線幅ＣＤが測定される（図１３の（ｂ））。
【００６８】
この１回目のレジストパターンＫ１の線幅ＣＤの測定結果は、制御部１７０に出力される。制御部１７０のデータ格納部２０３には、図１４に示すように、レジストパターンＫ１の線幅ＣＤと反射防止膜Ｑ１のエッチング時間Ｔ１との相関Ｎを示すデータが格納されている。相関Ｎは、反射防止膜Ｑ１の膜厚や種類、あるいは反射防止膜Ｑ１をエッチングするエッチング装置の特性などに適合するようにそれぞれ作成されている。そして、制御部１７０のプログラムＰでは、相関Ｎを用いて、１回目のレジストパターンＫ１の線幅ＣＤの測定結果から反射防止膜Ｑ１のエッチング時間Ｔ１が求められる。この求められたエッチング時間Ｔ１に基づいて、図示しないエッチング装置で１回目のレジストパターンＫ１をマスクとして反射防止膜Ｑ１がエッチング処理され、パターンＬ１が形成される（図１３の（ｃ））。その後、１回目のレジストパターンＫ１と反射防止膜Ｑ１のパターンＬ１をマスクとして、酸化膜Ｈがエッチング処理され、１回目のパターンＢ１が形成される（図１３の（ｄ））。そして、酸化膜Ｈの１回目のレジストパターンＫ１と反射防止膜Ｑ１のパターンＬ１が剥離される。このように１回目のパターンＢ１が形成されたウェハＷは、パターン寸法測装置２０において、１回目のパターンＢ１の線幅ＣＤ１が測定される（図１３の（ｅ））。この１回目のパターンＢ１の線幅ＣＤ１の測定結果は、制御部１７０に出力される。
【００６９】
次に、ボトムコーティング装置４３において、１回目のパターンＢ１が形成された層と同じ層に、第２の被加工膜としての反射防止膜Ｑ２が形成される。反射防止膜Ｑ２は、１回目のパターンＢ１を覆うように形成される（図１５の（ａ））。その後、レジスト塗布装置４０において、反射防止膜Ｑ２上にレジスト膜Ｒ２が形成される（図１５の（ｂ））。そして、レジスト膜Ｒ２に露光処理、現像処理等の各種処理が行われ、２回目のレジストパターンＫ２が形成される。その後、パターン寸法測定装置２０において、２回目のレジストパターンＫ２の線幅ＣＤ２が測定される（図１５の（ｃ））。
【００７０】
この２回目のレジストパターンＫ２の線幅ＣＤ２の測定結果は、制御部１７０に出力される。制御部１７０のデータ格納部２０３には、図１６に示すように、２回目のレジストパターンＫ２の線幅ＣＤ２から１回目のパターンＢ１の線幅ＣＤ１を差し引いた線幅の差（以下、変換差という。）と、反射防止膜Ｑ２のエッチング時間Ｔ２との相関Ｓを示すデータが格納されている。相関Ｓは、反射防止膜Ｑ２の膜厚や種類、あるいは反射防止膜Ｑ２をエッチングするエッチング装置の特性などに適合するようにそれぞれ作成されている。そして、制御部１７０のプログラムＰでは、１回目のパターンＢ１の線幅ＣＤ１の測定結果と２回目のレジストパターンＫ２の線幅ＣＤ２の測定結果に基づいて、例えば１回目のパターンＢ１の線幅ＣＤ１と後述する反射防止膜Ｑ２の２回目のパターンＢ２の線幅が等しくなるように、反射防止膜Ｑ２のエッチング時間Ｔ２が求められる。反射防止膜Ｑ２のエッチング時間Ｔ２は、図１６に示す相関Ｓを用いて求められる。例えば図１７に示すように、１回目のパターンＢ１の線幅ＣＤ１が７０．５ｎｍで、２回目のレジストパターンＫ２の線幅ＣＤ２が６９．０ｎｍで線幅ＣＤ１より小さい場合、反射防止膜Ｑ２の線幅を線幅ＣＤ１と同一の７０．５ｎｍにするために、反射防止膜Ｑ２のエッチング時間Ｔ２は短くなる（図１７のＮＯ．１）。また、例えば１回目のパターンＢ１の線幅ＣＤ１が７０．５ｎｍで、２回目のレジストパターンＫ２の線幅ＣＤ２が７１．０ｎｍで線幅ＣＤ１より大きい場合、反射防止膜Ｑ２の線幅を線幅ＣＤ１と同一の７０．５ｎｍにするために、反射防止膜Ｑ２のエッチング時間Ｔ２は長くなる（図１７のＮＯ．２）。そして、この求められたエッチング時間Ｔ２に基づいて、図示しないエッチング装置で反射防止膜Ｑ２がエッチング処理され、２回目のパターンＢ２が形成される（図１５の（ｄ））。
【００７１】
その後、酸化膜Ｈの１回目のパターンＢ１と、２回目のレジストパターンＫ２及び２回目のパターンＢ２をマスクとして、下層膜Ｅのエッチングが行われた後、酸化膜Ｈの１回目のパターンＢ１、反射防止膜Ｑ２の２回目のパターンＢ２、２回目のレジストパターンＫ２が剥離される。
【００７２】
以上の実施の形態においては、まず１回目のレジストパターンＫ１の線幅ＣＤの測定結果に基づいて反射防止膜Ｑ１のエッチング時間Ｔ１が求められ、このエッチング時間Ｔ１に基づいて反射防止膜Ｑ１のパターンＬ１が形成されるので、パターンＬ１の線幅を所望の寸法に加工することができる。このパターンＬ１をマスクとして第１の被加工膜としての酸化膜Ｈがエッチングされ、１回目のパターンＢ１が形成されるので、１回目のパターンＢ１の線幅ＣＤ１を所望の寸法に加工することができる。そして、この１回目のパターンＢ１の線幅ＣＤ１と２回目のレジストパターンＫ２の線幅ＣＤ２の測定結果に基づいて、第２の被加工膜としての反射防止膜Ｑ２のエッチング時間Ｔ２が求められ、このエッチング時間Ｔ２に基づいて２回目のパターンＢ２が形成されるので、２回目のパターンＢ２の線幅ＣＤ２を１回目のパターンＢ１の線幅ＣＤ１と同一の所望の寸法に加工することができる。したがって、ウェハＷ上の第１の被加工膜と第２の被加工膜を所望の寸法に加工することができる。
【００７３】
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。例えば上記実施の形態において、パターニングの回数は、２回であったが３回以上の場合も本発明は適用できる。また、パターンが形成される被加工膜は、ＳＯＧ膜に限られず、他の種類の膜であってもよい。さらに、測定されるパターンの寸法については、線幅のみならず、ホール径などであってもよい。また、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の処理にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、複数回のパターニングにより所望の寸法のパターンを形成する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】塗布現像処理システムの構成を示す平面図である。
【図２】図１の塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】図１の塗布現像処理システムの背面図である。
【図４】パターン寸法測定装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図５】制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】パターン寸法とポストエクスポージャーベーキングの加熱時間の相関を示すグラフである。
【図７】ウェハ処理のフロー図である。
【図８】（ａ）は、処理前のウェハの縦断面図であり、（ｂ）は、１回目のレジスト膜が形成されたウェハの縦断面図であり、（ｃ）は、第１の領域にレジストパターンが形成されたウェハの縦断面図であり、（ｄ）は、第１の領域の被加工膜にパターンが形成された状態を示す縦断面図である。
【図９】（ａ）は、２回目のレジスト膜が形成されたウェハの縦断面図であり、（ｂ）は、第２の領域にレジストパターンが形成されたウェハの縦断面図であり、（ｃ）は、第２の領域の被加工膜にパターンが形成されたウェハの縦断面図である。
【図１０】１回目及び２回目のパターニングと、線幅、目標線幅及び線幅差との関係を示す表である。
【図１１】１回目のパターニングの線幅差と２回目のパターニングの線幅差の相関を示すグラフである。
【図１２】（ａ）は、１回目のレジストパターンを形成した状態を示すウェハの縦断面図であり、（ｂ）は、被加工膜をエッチングして１回目のパターンを形成した状態を示すウェハの縦断面図であり、（ｃ）は、２回目のレジストパターンを形成した状態を示すウェハの縦断面図であり、（ｄ）は、被加工膜をエッチングして２回目のパターンを形成した状態を示すウェハの縦断面図である。
【図１３】（ａ）は、処理前のウェハの縦断面図であり、（ｂ）は、１回目のレジストパターンが形成されたウェハの縦断面図であり、（ｃ）は、１回目の反射防止膜のパターンが形成されたウェハの縦断面図であり、（ｄ）は、１回目のパターンが形成されたウェハの立て断面図であり、（ｅ）は、１回目のレジストパターンと１回目の反射防止膜のパターンが除去された状態を示す縦断面図である。
【図１４】レジストパターン寸法と反射防止膜のエッチング時間の相関を示すグラフである。
【図１５】（ａ）は、２回目の反射防止膜が形成されたウェハの縦断面図であり、（ｂ）は、２回目のレジスト膜が形成されたウェハの縦断面図であり、（ｃ）は、２回目のレジストパターンが形成されたウェハの縦断面図であり、（ｄ）は、２回目の反射防止膜のパターンが形成されたウェハの縦断面図である。
【図１６】１回目のパターンの線幅と２回目のレジストパターンの線幅との差（変換差）と、反射防止膜のエッチング時間の相関を示すグラフである。
【図１７】１回目のパターンの線幅と２回目のレジストパターンの線幅と、反射防止膜のエッチング時間との関係を示す表である。
【符号の説明】
【００７６】
１    塗布現像処理システム
２０  パターン寸法測定装置
１７０  制御部
Ｂ１  １回目のパターン
Ｂ２  ２回目のパターン
Ｚ１  第１の領域
Ｚ２  第２の領域
Ｍ    相関
Ｎ    相関
Ｓ    相関
Ｗ    ウェハ
【図１】
2008053687.tif 000003
【図２】
2008053687.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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