(57)【要約】【課題】基板上に形成されるレジスト膜の線幅均一性を向上させる露光システム、露光装置、基板処理装置、パターン形成方法、及び半導体デバイス製造方法を提供する。【解決手段】露光装置に起因する第１の線幅分布に関係するデータと、基板処理装置５０に起因する第２の線幅分布に関係するデータとに基づいて、基板処理装置５０の処理条件を調整する調整装置５２を備える。【選択図】    図４
2004266118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置と基板処理装置とを備え、基板上に所定の設計線幅のパターンを形成する露光システムにおいて、
前記露光装置に起因する第１の線幅分布に関係するデータと、前記基板処理装置に起因する第２の線幅分布に関係するデータとに基づいて、前記基板処理装置の処理条件を調整する調整装置を備えることを特徴とする露光システム。
【請求項２】
前記基板処理装置は、前記基板上に処理液を吐出するノズルと、該ノズルと前記基板とを相対的に走査させる駆動機構とを備えてなり、
前記調整装置は、前記処理液を塗布する前に、前記走査方向に対する前記基板の角度を調整することを特徴とする請求項１記載の露光システム。
【請求項３】
前記調整装置には、前記基板の角度を検知する基板検出装置を備えることを特徴とする請求項２記載の露光システム。
【請求項４】
前記基板検出装置は、前記基板に形成されている切り欠き部の位置を検出することを特徴とする請求項３記載の露光システム。
【請求項５】
露光工程と基板処理工程とを有し、基板上に所定の設計線幅のパターンを形成するパターン形成方法において、
前記露光工程に起因する第１の線幅分布に関係するデータと、前記基板処理工程に起因する第２の線幅分布に関係するデータとに基づいて、前記基板処理工程の処理条件を調整する調整工程を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項６】
前記調整工程は、前記第１の線幅分布の傾斜成分と、前記第２の線幅分布の傾斜成分とを相殺させることを特徴とする請求項５記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記基板処理工程は、ノズルと前記基板とを相対的に走査させつつ、前記ノズルから前記基板に処理液を吐出する工程であって、
前記調整工程は、前記露光工程後の前記第１の線幅分布が形成された基板の角度位置を調整することを特徴とする請求項６記載のパターン形成方法。
【請求項８】
露光工程と、ノズルと基板とを相対的に走査させつつ、前記ノズルから前記基板に処理液を吐出する基板処理工程とを有するパターン形成方法において、
前記露光工程に起因する第１の線幅分布の配列形状に対して、前記基板処理工程に起因する第２の線幅分布の配列形状が斜交するように形成されることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項９】
基板上に所定の設計線幅のパターンを形成するために、前記基板に対して所定の処理を行う基板処理装置であって、
前記基板処理装置とは異なる露光装置に起因する第１の線幅分布に関係するデータを入力する入力装置と、
前記所定の処理に起因する第２の線幅分布に関するデータを記憶する記憶装置と、
前記第１の線幅分布に関係するデータと前記第２の線幅分布に関係するデータとに基づいて、前記所定の処理の処理条件を調整する調整装置と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１０】
基板上に所定の設計線幅のパターンを形成するために、前記基板を露光処理する露光装置であって、
前記露光装置に起因する第１の線幅分布に関係するデータを記憶する記憶装置と、
前記露光装置とは異なる所定の基板処理装置に起因する第２の線幅分布に関するデータを入力する入力装置と、
前記第１の線幅分布に関係するデータと前記第２の線幅分布に関係するデータとに基づいて、前記所定の処理の処理条件を調整する調整装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項１から４のいずれか一項に記載の露光システムを用いて、半導体デバイスを製造することを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項１２】
請求項５から８のいずれか一項に記載のパターン形成方法を用いて、半導体デバイスを製造することを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項１３】
請求項９記載の基板処理装置を用いて、半導体デバイスを製造することを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項１４】
請求項１０記載の露光装置を用いて、半導体デバイスを製造することを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光システム、露光装置、基板処理装置、パターン形成方法、及び半導体デバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスや液晶表示装置の製造プロセスにおいて行われるフォトリソグラフィ工程は、半導体ウエハや、液晶表示装置用ガラス基板、若しくはフォトマスク（レチクル）用ガラス基板等の基板の表面に、レジスト液を塗布してレジスト膜を形成させ、レチクルを用いて前記レジスト膜を所定のパターンに露光させた後、現像液を塗布して現像処理を行うことにより所定のレジストパターンを形成させるものである。この一連の工程は、塗布、現像装置に露光装置を組み合わせた露光システムにより実施される。更に、該露光システムには、基板の表面に洗浄液を供給して洗浄処理を行う洗浄装置も適宜設置される。
【０００３】
上記のレジスト液や現像液、又は洗浄液等の処理液を塗布する装置としては、処理液飛散防止用のカップの性能を維持しつつ、処理液の吐出開始時の衝撃による処理不良を防止することができる基板処理装置等が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このような露光システム又は基板処理装置で製造される半導体デバイス、特にロジック系デバイスにおいては、近年、安定した高速動作を得るために、基板上に形成される回路チップ内の線幅均一性が重要となっており、線幅均一性の要求精度は、デバイス性能の向上に伴い非常に高いものとなっている。この回路線幅の均一性を決定する要因としては、塗布、現像工程におけるレジスト液及び現像液の塗布の均一性や、露光工程のおけるパターン形成精度、そして、両工程間に行われるＰＥＢ（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ）時の熱板温度均一性等が挙げられる。
従来、スピンコート方式による現像工程では、例えば、図９に示すように、基板上に、基板中心で線幅が太く、基板周縁で線幅が細い、同心円状の線幅分布を有する塗布膜が形成される。一方、露光工程では、スキャンの正逆差や、エッジショット・デフォーカス等に起因して、例えば、図１０に示すように、全体に傾斜を有する線幅分布が形成される可能性がある。従って、回路線幅の均一性、即ち、レジスト膜に形成される線幅均一性は、特に、上記の現像工程と露光工程とに起因した線幅分布が複合した結果得られるものといえる。
【０００５】
また、近年、スピンコート方式の現像装置に代わり、現像液を塗布するノズルと、基板とが一次元的に相対移動する、所謂スキャン方式の現像装置が提案されており（例えば、特許文献２参照。）、現像装置の主流となりつつある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２５６１１６号公報
【特許文献２】
特開平１１−２２６４７４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術には、以下のような問題が存在する。
例えば、スピンコート方式の現像装置と、露光装置とを組み合わせた露光システムでは、上記のように、現像装置に起因する線幅分布と、露光装置に起因する線幅分布との複合により形成される線幅分布が、現像装置、若しくは露光装置単体により生じる線幅分布よりも粗く、不均一なものになるという問題があった。
一方、上記露光システムにおいて、スピンコート方式に代えてスキャン方式の現像装置を採用した場合、スキャン方式の現像装置では、例えば、図１１に示すように、基板上に、スキャンの開始位置付近で線幅が細く、スキャンの終了位置付近で線幅が太い、縞状（平行線状）の線幅分布であって、露光装置に起因する線幅分布の形状と同様に、全体に傾斜を有する線幅分布が形成される。しかしながら、現像装置と露光装置との互いの装置に起因する線幅分布全体に、それぞれの線幅分布に現れる傾斜の成分が互いに重なり合い、上記と同様に、複合により形成される線幅分布が、現像装置、若しくは露光装置単体により生じる線幅分布よりも均一性の欠くものになる場合があるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、基板上に形成されるレジスト膜の線幅均一性を向上させる露光システム、露光装置、基板処理装置、パターン形成方法、及び半導体デバイス製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、実施の形態を示す図１乃至図８に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光システムは、露光装置（３０、（２００））と基板処理装置（５０）とを備える露光システム（１０）において、露光装置（３０）に起因する第１の線幅分布に関係するデータと、基板処理装置（５０）に起因する第２の線幅分布に関係するデータとに基づいて、基板処理装置（５０）の処理条件を調整する調整装置（５２）を備えることを特徴としている。
従って、本発明の露光システムによれば、調整装置（５２）により基板処理装置（５０）の処理条件が調整されるので、第１の線幅分布と第２の線幅分布の複合により形成される線幅分布の均一性を、露光装置（３０）若しくは基板処理装置（５０）単体により生じる線幅分布よりも向上させることが可能となる。
ここで、「基板処理装置」とは、レジスト塗布装置、現像装置、若しくは洗浄装置等の、レジスト液や現像液、又は洗浄液等の処理液を基板上に塗布する構成を有する処理装置を示しており、ある処理装置に限定されるものではない。
【００１０】
また、本発明の露光システムは、基板処理装置（５０）は、基板（Ｗ）上に処理液を吐出するノズル（５１）と、該ノズル（５１）と基板（Ｗ）とを相対的に走査させる駆動機構とを備えてなり、調整装置（５２）は、処理液を塗布する前に、前記走査方向に対する基板（Ｗ）の角度を調整することを特徴としている。
従って、処理液を塗布する前に、調整装置（５２）で前記走査方向に対する基板（Ｗ）の角度を調整することにより、露光装置（３０）と基板処理装置（５０）とに起因したそれぞれの線幅分布に現れる傾斜の成分を、容易に互いに重なり合わせることができる。
【００１１】
また、本発明のパターン形成方法は、露光工程（Ｓ２，Ｓ２０）と基板処理工程（Ｓ４，Ｓ２５）とを有するパターン形成方法において、露光工程（Ｓ２，Ｓ２０）に起因する第１の線幅分布に関係するデータと、基板処理工程（Ｓ４，Ｓ２５）に起因する第２の線幅分布に関係するデータとに基づいて、基板処理工程（Ｓ４，Ｓ２５）の処理条件を調整する調整工程（Ｓ３，Ｓ２４）を有することを特徴としている。
従って、本発明のパターン形成方法によれば、調整工程（Ｓ３，Ｓ２４）により基板処理工程（Ｓ４，Ｓ２５）の処理条件が調整されるので、第１の線幅分布と第２の線幅分布の複合により形成される線幅分布の均一性を、露光工程（Ｓ２，Ｓ２０）若しくは基板処理工程（Ｓ４，Ｓ２５）単体により生じる線幅分布よりも向上させることが可能となる。
【００１２】
また、本発明のパターン形成方法は、調整工程（Ｓ３，Ｓ２４）は、前記第１の線幅分布の傾斜成分と、前記第２の線幅分布の傾斜成分とを相殺させることを特徴としている。
従って、露光工程（Ｓ２，Ｓ２０）と基板処理工程（Ｓ４，Ｓ２５）とに起因したそれぞれの線幅分布に現れる傾斜の成分を、互いに好適に重なり合わせるので、第１の線幅分布と第２の線幅分布の複合により形成される線幅分布の均一性を、露光工程（Ｓ２，Ｓ２０）若しくは基板処理工程（Ｓ４，Ｓ２５）単体により生じる線幅分布よりも向上させることが可能となる。
【００１３】
また、本発明のパターン形成方法は、基板処理工程（Ｓ４，Ｓ２５）は、ノズル（５１）と基板（Ｗ）とを相対的に走査させつつ、ノズル（５１）から基板（Ｗ）に処理液を吐出する工程であって、調整工程（Ｓ３，Ｓ２４）は、露光工程（Ｓ２，Ｓ２０）後の前記第１の線幅分布が形成された基板（Ｗ）の角度位置を調整することを特徴としている。
従って、露光工程（Ｓ２，Ｓ２０）と基板処理工程（Ｓ４，Ｓ２５）とに起因したそれぞれの線幅分布に現れる傾斜の成分を、互いに好適に重なり合わせることが可能となる。
【００１４】
また、本発明のパターン形成方法は、露光工程（Ｓ３１）と、ノズル（５１）と基板（Ｗ）とを相対的に走査させつつ、ノズル（５１）から基板（Ｗ）に処理液を吐出する基板処理工程（Ｓ３３）とを有するパターン形成方法において、露光工程（Ｓ３１）に起因する第１の線幅分布の配列形状に対して、基板処理工程（Ｓ３３）に起因する第２の線幅分布の配列形状が斜交するように形成されることを特徴としている。
従って、露光工程（Ｓ３１）に起因する第１の線幅分布の配列形状に対して、基板処理工程（Ｓ３３）に起因する第２の線幅分布の配列形状を故意に斜交するように形成するので、第１の線幅分布及び第２の線幅分布に生じる線幅のばらつきの要因や、線幅の不均一性などを好適に解析することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の基板処理装置は、基板（Ｗ）上に所定の設計線幅のパターンを形成するために、基板（Ｗ）に対して所定の処理を行う基板処理装置（５０）であって、基板処理装置（５０）とは異なる露光装置（３０）に起因する第１の線幅分布に関係するデータを入力する入力装置と、前記所定の処理に起因する第２の線幅分布に関するデータを記憶する記憶装置と、前記第１の線幅分布に関係するデータと前記第２の線幅分布に関係するデータとに基づいて、前記所定の処理の処理条件を調整する調整装置（５２）とを備えることを特徴としている。
従って、本発明の基板処理装置によれば、調整装置（５２）により基板処理装置（５０）の処理条件が調整されるので、第１の線幅分布と第２の線幅分布の複合により形成される線幅分布の均一性を、露光装置（３０）若しくは基板処理装置（５０）単体により生じる線幅分布よりも向上させることが可能となる。
【００１６】
また、本発明の露光装置は、基板（Ｗ）上に所定の設計線幅のパターンを形成するために、基板（Ｗ）を露光処理する露光装置（３０）であって、露光装置（３０）に起因する第１の線幅分布に関係するデータを記憶する記憶装置と、露光装置（３０）とは異なる所定の基板処理装置（５０）に起因する第２の線幅分布に関するデータを入力する入力装置と、前記第１の線幅分布に関係するデータと前記第２の線幅分布に関係するデータとに基づいて、前記所定の処理の処理条件を調整する調整装置とを備えることを特徴としている。
従って、本発明の露光装置によれば、調整装置により露光装置（５０）の処理条件が調整されるので、第１の線幅分布と第２の線幅分布の複合により形成される線幅分布の均一性を、露光装置（３０）若しくは基板処理装置（５０）単体により生じる線幅分布よりも向上させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明の半導体デバイス製造方法は、上記の露光システム、露光装置、基板処理装置、並びにパターン形成方法を用いて半導体デバイスを製造することを特徴としている。
従って、本発明の半導体デバイス製造方法によれば、露光装置（３０）に起因する第１の線幅分布と、基板処理装置（５０）に起因する第２の線幅分布の複合により形成される線幅分布の均一性を、露光装置（３０）若しくは基板処理装置（５０）単体により生じる線幅分布よりも向上させることができる露光システム等を採用するので、断線等の不具合を抑えた高品質の半導体デバイスを効率良く製造することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の露光システム、露光装置、基板処理装置、及びパターン形成方法の実施形態を、図１乃至図８を参照して説明する。ここでは、レジストパターンを形成する基板を半導体ウエハとし、更に、該半導体ウエハには、ノッチ（切り欠き部）が形成されているものとして説明する。
【００１９】
〔第１の実施形態〕
図１には、本発明の一実施形態に係る露光システム１０の全体構成が概略的に示されている。
露光システム１０は、図１に示すように、塗布、現像装置１００と、露光装置２００とが組み合わされて構成されるのが一般的である。塗布、現像装置１００は、基板Ｗにレジスト液を塗布し、レジスト膜を形成させる塗布部２０と、現像液を塗布し、露光装置２００で転写されたパターンを現像する現像部５０、そして、露光、現像工程間にレジスト膜中の光分解した感光剤を拡散させ、その濃度分布を均一化するための熱処理（ＰＥＢ）部４０とを備えてなり、また、露光装置２００は、前記レジスト膜にパターンを転写させる露光部３０を備えている。なお、不図示であるが、露光システム１０には、搬入位置Ｆ１から塗布部２０、露光部３０、熱処理部４０、又は現像部５０の各処理部間で、基板Ｗを自在に受け渡し、搬出位置Ｆ６まで移動させる搬送機構を備えている。
【００２０】
また、マシンコントローラ３は、露光システム１０内の各装置（塗布部２０、露光部３０、熱処理部４０、現像部５０）及び搬送機構とそれぞれ接続されており、各装置、及び搬送機構から各種データを収集したり、各装置、及び搬送機構の各種処理パラメータを設定したりすることができる。マシンコントローラ３は、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）２を介してホストコンピュータ１と接続されている。ホストコンピュータ１は、複数のマシンコントローラ３（３′・・・）を介して複数の露光システム１０（１０′・・・）と接続されており、各露光システム１０（１０′・・・）を統括制御している。
【００２１】
図２は、塗布部２０の一例を示す概略図である。
塗布部２０は、図２に示すように、基板Ｗを真空吸着により保持するスピンチャック２１と、該スピンチャック２１の周囲に設けられた液受けカップ２２と、該液受けカップ２２の上方側に、レジスト液供給ノズル２３とを備えている。スピンチャック２１には、モータ及び昇降機構を含む駆動部２４を備えており、該駆動部２４により、スピンチャック２１は、鉛直軸周りに回転自在であり、且つ、昇降自在である。液受けカップ２２には、排気管２５と、ドレイン管２６とを備えている。また、レジスト液供給ノズル２３は、基板Ｗの中央部上方と、液受けカップ２２の外側との間で移動自在である。
【００２２】
塗布部２０においては、前記搬送機構により基板Ｗが搬入されてスピンチャック２１に受け渡される。その後、ノズル２３から基板Ｗの中央部にレジスト液を供給するとともに、予め設定された回転数でスピンチャック２１を回転させる。これにより、レジスト液は、遠心力により基板Ｗの径方向に拡がって、基板Ｗの表面にレジスト液の液膜が形成され、基板Ｗ上から振り切られたレジスト液は、液受けカップ２２へと流れ落ち、ドレイン管２６を介して回収される。
【００２３】
図３は、露光部３０の一例を示す概略図である。
露光部３０としては、例えば、レチクルと基板とを一次元方向に同期移動しつつ、レチクルに形成された半導体デバイスの回路パターンを基板上に転写する、ステップ・アンド・スキャン方式、又はステップ・アンド・スティッチ方式からなる走査露光方式の露光部が好適に採用できる。
【００２４】
露光部３０は、図３に示すように、露光用照明光（以下、「照明光」と略述する）ＩＬによりマスクとしてのレチクルＲ上の矩形状（或いは円弧状）の照明領域を均一な照度で照明する不図示の照明系と、レチクルＲを保持するマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲから射出される照明光ＩＬを基板Ｗ上に投射する投影光学系ＰＬと、基板Ｗを保持する基板ステージＷＳＴとを備えている。
【００２５】
照明光ＩＬとしては、例えば超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光及びＦ２レーザ光等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等が用いられる。
【００２６】
レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ定盤３１上に配置されており、該レチクルステージ定盤３１上で、レチクルＲをＹ軸方向に大きなストロークで直線駆動させるとともに、Ｘ軸方向及びθＺ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に関しては微小駆動を可能としている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ定盤３１上でＹ軸方向に移動するレチクル粗動ステージ３２と、該レチクル粗動ステージ３２上をＸ、Ｙ、θＺ方向に微少駆動されるレチクル微動ステージ３３とを含んで構成されている。レチクルＲは、レチクル微動ステージ３３に、例えば真空吸着等によって固定されている。
【００２７】
投影光学系ＰＬとしては、例えば、物体面（レチクルＲ）側と像面（基板Ｗ）側の両方がテレセントリックで円形の投影視野を有し、石英や螢石を光学硝材とした屈折光学素子（レンズ素子）のみからなり、投影倍率βが１／４（又は１／５）の屈折光学系が使用される。このため、レチクルＲに照明光ＩＬが照射されると、レチクルＲ上の回路パターン領域のうちの照明光ＩＬによって照明された部分からの結像光束が投影光学系ＰＬに入射し、その回路パターンの部分倒立像が投影光学系ＰＬの像面側の円形視野の中央にスリット状に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置された基板Ｗ上の複数のショット領域のうちの１つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。
【００２８】
基板ステージＷＳＴは、ウエハステージ定盤３４と、移動ステージ３５と、該移動ステージ３５を走査方向であるＹ軸方向に駆動する不図示の駆動手段と、移動ステージ３５をステップ移動方向であるＸ軸方向に駆動する不図示の駆動手段とを主体として構成されている。
【００２９】
基板Ｗは、搬送装置３６の搬入部３７を介して露光部３０内に受け渡され、基板ステージＷＳＴ上に搬送される。露光処理された基板Ｗは、搬送装置３６の搬出部３８を介して外部に搬出される。
レチクルステージＲＳＴ、基板ステージＷＳＴ、搬送装置３６は、それぞれ主制御系３９に接続されており、主制御系３９によって露光部３０全体が統括制御されている。また、主制御系３９は、マシンコントローラ３と接続されており、マシンコントローラ３との各種データの通信機能を有する。また、主制御系３９は、露光部３０に起因する第１の線幅分布に関係するデータを記憶する不図示の記憶装置を備えている。
【００３０】
次に、露光部３０における露光動作について説明する。
まず、移動ステージ３５に載置された基板Ｗ上のショット領域を適正露光量（目標露光量）で走査露光するための各種の露光条件が予め設定される。その後、レチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業が行われ、次に、基板Ｗのファインアライメントが行われ、基板Ｗ上の複数のショット領域の配列座標が決定される。
【００３１】
基板Ｗの露光のための準備動作が終了すると、アライメント結果に基づいて、基板Ｗの第１ショットの露光のための走査開始位置に移動ステージ３５が移動される。そして、レチクルステージＲＳＴと基板ステージＷＳＴとのＹ方向の走査を開始し、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴがそれぞれの目標走査速度に達すると、照明光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。
【００３２】
レチクルステージＲＳＴ及び基板ステージＷＳＴ（移動ステージ３５）は、走査露光時にレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動速度と基板ステージＷＳＴのＹ軸方向の移動速度とが投影光学系ＰＬの投影倍率（等倍、１／５倍或いは１／４倍）に応じた速度比に維持されるように同期制御される。そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が照明光ＩＬで逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、基板Ｗ上の第１ショットの走査露光が終了する。これにより、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬを介して第１ショットに縮小転写される。
【００３３】
このようにして、第１ショットの走査露光が終了すると、移動ステージ３５がＸ、Ｙ軸方向にステップ移動され、第２ショットの露光のため走査開始位置に移動される。そして、第２ショットに対して上記と同様の走査露光を行う。このようにして、基板Ｗ上のショットの走査露光と次ショット露光のためのステッピング動作とが繰り返し行われ、基板Ｗ上の露光対象ショットの全てにレチクルＲのパターンが順次転写される。即ち、以上のように、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われる。
【００３４】
図４は、現像部５０の一例を示す斜視図である。
本実施形態における現像部５０は、図４に示すように、不図示の駆動機構によって、現像液を塗布するノズル（ヘッド）５１と、基板Ｗとが一次元的に相対移動する、所謂スキャン方式を採用している。特に、本実施形態の現像部５０は、ノズル５１の走査方向に対する基板Ｗの角度を調整する調整機構（調整装置）５２を備えることを特徴としている。
【００３５】
調整機構５２は、基板Ｗを真空吸着等により保持し、且つ、基板Ｗの回転角度を自在に設定可能な回転機構５３と、基板Ｗの角度検出を行う基板検出装置５４とから構成されている。回転機構５３には、角度の微調整が可能となるように、高分解能のモータが採用される。また、基板検出装置５４には、例えば、基板Ｗの有無を判別する、ＬＥＤやレーザ等の光線を利用した非接触センサが好適に使用できるが、これに限定されるものではない。上記の回転機構５３及び基板検出装置５４は、制御装置５５に接続されている。
【００３６】
制御装置５５は、回転機構５３の回転角を設定したり、基板検出装置５４の動作を制御したりすることにより、現像部５０を統括制御する。また、制御装置５５は、マシンコントローラ３と接続されており、マシンコントローラ３との各種信号の通信機能を有する。また、制御装置５５は、現像部３０に起因する第２の線幅分布に関係するデータを記憶する不図示の記憶装置を備えている。
【００３７】
図５は、現像部５０における一連の現像動作を示す概略図である。
まず、図５（ａ）に示すように、露光部３０より、露光後の基板Ｗが現像部５０内に搬入される。基板Ｗの外周部には、ノッチＮが１カ所形成されており、また、基板検出装置５４は、ノッチＮを検出可能なように、基板Ｗの外周部付近に設置されている。
次に、図５（ｂ）に示すように、回転機構５３によって基板Ｗを回転させ、基板検出装置５４でノッチＮを検出する。このときの基板Ｗの位置を基準位置として設定する。
次に、図５（ｃ）に示すように、基板Ｗを、図５（ｂ）の基準位置より所望の回転角度θだけ回転させる。これにより、ノズル５１に対する基板Ｗの所望の設置位置が設定される。
そして、図５（ｄ）に示すように、基板Ｗの設置位置の設定が終了した後、ノズル５１を、基板Ｗ上を横切るように、Ａ地点からＢ地点まで現像液を吐出しつつ移動させ、現像液の塗布が実施される。
【００３８】
次に、本発明の露光システムによるパターン形成方法について説明する。
本実施形態のパターン形成方法では、露光工程に起因する第１の線幅分布に関係するデータと、現像工程（基板処理工程）に起因する第２の線幅分布に関係するデータとに基づいて、現像工程の処理条件を調整する調整工程を有することを特徴としている。
露光工程では、基板全体に塗布されたレジスト膜表面に、スキャンの正逆差や、エッジショット・デフォーカス等に起因して、傾斜を有する線幅分布が形成される。同様に、図４に示すような、スキャン方式の現像装置による現像工程においても、露光後の基板表面全体には傾斜を有する線幅分布が形成される。従って、調整工程として、第１の線幅分布の傾斜成分と、第２の線幅分布の傾斜成分とを相殺させ、即ち、露光工程と現像工程とに起因したそれぞれの線幅分布に現れる傾斜の成分を、互いに好適に重なり合わせることにより、第１の線幅分布と第２の線幅分布の複合により形成される線幅分布の均一性を、露光装置若しくは現像装置単体により生じる線幅分布よりも向上させることが可能となる。
【００３９】
本実施形態の現像工程（基板処理工程）が、ノズルと基板とを相対的に走査させつつ、ノズルから基板に現像液（処理液）を吐出させる工程、即ち、スキャン方式の現像工程である場合、本発明の調整工程は、露光工程後の第１の線幅分布が形成された基板の角度位置を調整することを特徴としている。特に、本実施形態では、まず、調整工程において好適な均一性が得られる角度の選定を行い、得られた角度値に基づいてパターンの形成を行うものとする。
【００４０】
図６は、パターン形成工程を示すブロック図である。図６（ａ）は、調整工程において設定する好適な角度を選定するための選定工程を示し、図６（ｂ）は、実際にパターンを形成する本工程を示している。
まず、図１乃至図５、及び図６（ａ）を参照して、パターン形成工程の角度選定工程を説明する。
図１に示すように、レジストパターンを形成させる基板Ｗを、搬入位置Ｆ１に設置し、該搬入位置Ｆ１から塗布部２０へ搬送して、レジストの塗布を行う（Ｓ１０）。なお、塗布部２０には、図２に示した塗布装置の他に、不図示であるが、レジスト液塗布後の基板を乾燥させる乾燥機構も備えている。
【００４１】
レジスト膜が形成された基板Ｗは、塗布部２０からバッファ位置Ｆ２に搬送され、待機する。露光装置２００の稼働準備が完了した後、基板Ｗは、バッファ位置Ｆ２から露光装置２００内の導入位置Ｆ３に搬送され、その後、露光部３０内の基板ステージＷＳＴに受け渡され、露光が行われる（Ｓ１１）。露光後の基板Ｗは、基板ステージＷＳＴから取り出され、排出位置Ｆ４から塗布、現像装置１００内の分岐位置Ｆ５を通過して、熱処理部４０及び現像部５０へ搬送される。
【００４２】
現像部５０内に搬入された基板Ｗを、図５（ｂ）に示すように、回転機構５３によって回転させ、基板検出装置５４でノッチＮを検出した後、図５（ｃ）に示すように、図５（ｂ）の基準位置（ノッチＮ検出位置）より任意の回転角度θだけ基板Ｗを回転させる（Ｓ１２）。この場合、回転角度θの値は、例えば５°などに設定することが好ましいが、これに限定するものではない。
基板Ｗの設置角度を変更させた後、図５（ｄ）に示すように、基板Ｗには現像液の塗布が行われる（Ｓ１３）。
【００４３】
現像後の基板Ｗは、不図示の検査装置に搬送され、基板Ｗの表面に形成されたレジスト膜の線幅均一性、特に、線幅分布の傾斜成分の状態が検査される（Ｓ１４）。この場合、前記検査装置としては、電子顕微鏡等の観察機器が好適に用いられるが、これに限定するものではない。また、検査装置の設置場所としては、塗布、現像装置１００内のいずれの場所でも良く、例えば、現像部５０内に設置しても良い。更に、検査装置を塗布、現像装置１００の外部に設け、パターン形成後の基板Ｗが搬出される搬出位置Ｆ７に搬送された後、検査を行っても構わない。
【００４４】
このように、上記のＳ１０からＳ１４までの工程を、Ｓ１２における回転角度θの値を所定量づつ順次変化させながら複数回繰り返すことにより、レジスト膜の線幅均一性が最良となる回転角度が選定される。この回転角度は、例えば、マシンコントローラ３に送信され、記憶される。
【００４５】
次に、図６（ｂ）を参照して、上記角度選定工程で選択された回転角度に基づいてパターン形成を行う本工程について説明する。
なお、図６（ｂ）に示す塗布工程Ｓ１、露光工程Ｓ２、及び現像工程Ｓ４は、図６（ａ）に示した塗布工程Ｓ１０、露光工程Ｓ１１、及び現像工程Ｓ１３とそれぞれ同一の工程であるので説明を省略する。
本工程において角度選択工程と異なる点は、現像工程Ｓ４の前工程として、現像部５０内に搬入された基板Ｗを、角度選定工程で選択された回転角度で回転させる調整工程Ｓ３を有することにある。この選択された回転角度は、マシンコントローラ３から現像部５０の制御装置５５に予め送信されている。
【００４６】
調整工程Ｓ３において、制御装置５５は、現像部５０内に搬入された基板Ｗを、図５（ｂ）に示すように、回転機構５３によって回転させ、基板検出装置５４でノッチＮを検出した後、図５（ｃ）に示すように、図５（ｂ）の基準位置（ノッチＮ検出位置）より、角度選択工程で選択された好適な角度だけ基板Ｗを回転させる。基板Ｗの設置角度を変更させた後、図５（ｄ）に示すように、基板Ｗには現像液の塗布が行われる（Ｓ４）。
【００４７】
このように、上記のＳ１からＳ４までの工程を実施することにより、露光工程Ｓ２と現像工程Ｓ４とに起因したそれぞれの線幅分布に現れる傾斜の成分を、互いに好適に重なり合わせることができるので、露光工程による第１の線幅分布と現像工程による第２の線幅分布の複合により形成される線幅分布の均一性を、露光装置若しくは現像装置単体により生じる線幅分布よりも向上させることが可能となる。
また、半導体デバイスを製造する半導体デバイス製造方法として、本発明の露光システム、露光装置、基板処理装置、並びにパターン形成方法を採用することにより、断線等の不具合を抑えた高品質の半導体デバイスを効率良く製造することが可能となる。
【００４８】
〔第２の実施形態〕
以下、本発明に係るパターン形成工程の第２の実施形態について説明する。
本実施形態の現像工程（基板処理工程）では、第１の実施形態と同様に、スキャン方式の現像工程を有する場合であって、露光工程後の第１の線幅分布が形成された基板の角度位置を調整することを特徴としている。特に、本実施形態と第１の実施形態とが異なる点は、第１の実施形態では、角度選定工程で好適な均一性が得られる角度の選定を行い、得られた角度値に基づいてパターンの形成を行うものとしたが、本実施形態では、上記のような角度選定工程を実施せずに、一連のパターン形成工程において、具体的には、露光工程と現像工程との間の工程において、所望の角度を測定する工程を有する点にある。
なお、本実施形態のパターン形成工程を実施する露光システムは、第１の実施形態に示す露光システムと同一の構成とする。
【００４９】
図７は、第２の実施形態に係るパターン形成工程を示すブロック図である。
なお、図７に示す塗布工程Ｓ２０、露光工程Ｓ２１、及び現像工程Ｓ２５は、図６（ａ）に示した塗布工程Ｓ１０、露光工程Ｓ１１、及び現像工程Ｓ１３とそれぞれ同一の工程であるので説明を省略する。
【００５０】
露光工程Ｓ２１後の基板Ｗは、基板ステージＷＳＴから取り出され、不図示の検査装置に搬送され、基板Ｗの表面に形成されたレジスト膜の線幅均一性、特に、線幅分布の傾斜成分の状態が検査される（Ｓ２２）。検査装置としては、第１の実施形態と同様に、電子顕微鏡等の観察機器が好適に用いられ、且つ、これに限定するものではない。この場合、検査装置の設置場所としては、露光装置２００内のいずれの場所でも良く、例えば、露光部３０内に設置しても良い。または、塗布、現像装置１００内部に設けても良く、現像部５０に基板Ｗを搬入させる搬送路の途中位置、例えば、分岐位置Ｆ５付近や、更には、現像部５０内に設置することも考えられる。
【００５１】
上記の検査工程Ｓ２２で測定された傾斜成分のデータより、傾斜方向と、基板中心とノッチＮとを結ぶ線とがなす角θ１を測定する（Ｓ２３）。なす角θ１を測定する装置としては、上記の検査装置を使用することができる。なす角θ１が測定された基板Ｗは、現像部５０に搬送される。また、このなす角θ１の値は、露光部３０の主制御部３９内に送信され、記憶される。
なお、傾斜成分の検査工程Ｓ２２と、なす角θ１の測定工程とは、複数の基板に同様なパターン形成処理を施す場合、１枚目の基板の処理時のみ実施すれば良い。
【００５２】
現像部５０内に搬入された基板Ｗを、図５（ｂ）に示すように、回転機構５３によって回転させ、基板検出装置５４でノッチＮを検出した後、図５（ｃ）に示すように、図５（ｂ）の基準位置（ノッチＮ検出位置）より所望の角度だけ基板Ｗを回転させる（Ｓ２４）。この場合、現像部５０の制御装置５５内に、予め現像液の塗布により発生する線幅分布の傾斜方向の傾向が記憶されている。マシンコントローラ３は、前記傾向を示すデータと、前記なす角θ１の値とに基づいて、好適な回転角度θ２を決定する。マシンコントローラ３からの指令により、現像装置５０は、基板Ｗの設置角度を変更させた後、図５（ｄ）に示すように、基板Ｗには現像液の塗布が行われる（Ｓ２５）。
【００５３】
このように、上記のＳ２０からＳ２５までの工程を実施することにより、露光工程Ｓ２１と現像工程Ｓ２５とに起因したそれぞれの線幅分布に現れる傾斜の成分を、互いに好適に重なり合わせることができるので、露光工程による第１の線幅分布と現像工程による第２の線幅分布の複合により形成される線幅分布の均一性を、露光装置若しくは現像装置単体により生じる線幅分布よりも向上させることが可能となる。更に、露光工程と現像工程との間の工程において、所望の角度を測定する工程を有するので、角度選定のために多くの時間を費やすことがなく、全工程の処理時間を短縮させることが可能となる。
【００５４】
なお、本実施形態においては、マシンコントローラ３が、主制御系３９内に記憶された角度θ１（露光部３０に起因する第１の線幅分布に関係するデータ）、及び制御装置５５内に記憶された傾斜方向の傾向（現像部３０に起因する第２の線幅分布に関係するデータ）に基づいて、現像部５０による基板Ｗの設定角度を設定しているが、本発明は、これに限らない。例えば、ホストコンピュータ１が、上記２つのデータに基づいて現像部５０による基板Ｗの設置角度を設定しても良い。また、現像部５０が直接（又はマシンコントローラ３を介して）露光部３０に記憶された角度θ１を入力し、基板Ｗの設置角度を調整しても良い。
また、現像部５０内における基板Ｗの設置角度は、現像部５０以外でも設定可能である。例えば、搬送機構が基板Ｗの回転ズレを生じさせることなく、一定の関係を持って露光部３０から現像部５０まで基板Ｗを搬送するものと仮定する。この場合、露光部３０の搬送装置３６が、露光処理した基板Ｗを搬出する際に、基板Ｗの回転角度を調整すれば、結果的に現像部５０内における基板Ｗの設置角度を任意の値に調整することができる。搬送装置３６による基板Ｗの回転角度の調整は、上述と同様に、マシンコントローラ３からの指令に基づいて行われても良いし、主制御系３９が、記憶された角度θ１と、現像部５０からの傾斜方向情報とに基づいて、自ら行っても良い。
【００５５】
〔第３の実施形態〕
以下、本発明に係るパターン形成工程の第３の実施形態について説明する。
本実施形態の現像工程（基板処理工程）では、第１及び第２の実施形態と同様に、スキャン方式の現像工程を有する場合であって、露光工程後の第１の線幅分布が形成された基板の角度位置を調整することを特徴としている。
特に、本実施形態と第１及び第２の実施形態とが異なる点は、上記の実施形態では、露光工程と現像工程とに起因したそれぞれの線幅分布に現れる傾斜の成分を互いに好適に重なり合わせるものであったが、第３の実施形態では、露光工程に起因する第１の線幅分布の配列形状に対して、現像工程（基板処理工程）に起因する第２の線幅分布の配列形状を斜交するように形成することにある。
なお、本実施形態のパターン形成工程を実施する露光システムは、第１の実施形態に示す露光システムと同一の構成とする。
【００５６】
図８は、第３の実施形態に係るパターン形成工程を示すブロック図である。
なお、図８に示す塗布工程Ｓ３０、露光工程Ｓ３１、及び現像工程Ｓ３３は、図６（ａ）に示した塗布工程Ｓ１０、露光工程Ｓ１１、及び現像工程Ｓ１３とそれぞれ同一の工程であるので説明を省略する。
本実施形態では、現像工程Ｓ１４の前工程として、現像部５０内に搬入された基板Ｗを、任意の回転角度で回転させる角度変更工程Ｓ３２と、現像工程Ｓ１４後の基板Ｗの表面状態を解析する解析工程Ｓ３４を有すること特徴とする。
【００５７】
角度変更工程Ｓ３２では、現像部５０内に搬入された基板Ｗを、図５（ｂ）に示すように、回転機構５３によって回転させ、基板検出装置５４でノッチＮを検出した後、図５（ｃ）に示すように、図５（ｂ）の基準位置（ノッチＮ検出位置）より、任意の角度θ３だけ基板Ｗを回転させる。角度θ３の値は、露光工程Ｓ３１に起因する第１の線幅分布の配列形状と、現像工程Ｓ３３に起因する第２の線幅分布の配列形状とが好適に斜交するような値を選択する。基板Ｗの設置角度を変更させた後、図５（ｄ）に示すように、基板Ｗには現像液の塗布が行われる（Ｓ４）。
【００５８】
現像後の基板Ｗは、不図示の解析装置に搬送され、基板Ｗの表面に形成されたレジスト膜の線幅均一性、特に、上記第１の線幅分布の傾斜成分、及び第２の線幅分布の傾斜成分の状態が独立して検査される（Ｓ３４）。この場合、前記解析装置としては、第１の実施形態の検査工程Ｓ１４で採用される検査装置が好適に使用できる。即ち、電子顕微鏡等の観察機器が好適に用いられるが、これに限定するものではない。また、解析装置の設置場所としては、塗布、現像装置１００内のいずれの場所でも良く、例えば、現像部５０内に設置しても良い。更に、検査装置を塗布、現像装置１００の外部に設け、パターン形成後の基板Ｗが搬出される搬出位置Ｆ７に搬送された後、解析を行っても構わない。
【００５９】
このように、上記のＳ３０からＳ３４までの工程を実施することにより、露光工程Ｓ３１に起因する第１の線幅分布の配列形状に対して、現像工程Ｓ３３に起因する第２の線幅分布の配列形状を故意に斜交するように形成するので、第１の線幅分布及び第２の線幅分布に生じる線幅のばらつきの要因や、線幅の不均一性などを好適に解析することが可能となる。
【００６０】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更も加え得ることは勿論である。
上記の実施形態では、露光システムには、露光装置に起因する第１の線幅分布に関係するデータと、現像装置に起因する第２の線幅分布に関係するデータとに基づいて、現像装置の処理条件を調整する調整装置を備える構成としたが、本発明は、これに限定するものではなく、例えば、現像装置ではなく、基板Ｗにレジスト液を塗布する塗布装置や、基板Ｗに洗浄液を塗布する洗浄装置を採用する場合にも適用可能である。
【００６１】
また、図１に示すように、塗布、現像装置１００内に分岐位置Ｆ５及び分岐位置Ｆ６とを設置しているが、上記の実施形態に示した一連のパターン形成工程に、分岐位置Ｆ５若しくは分岐位置Ｆ６から一旦基板Ｗを露光部３０内に戻す工程を追加することも考えられる。これによれば、露光部３０内に備えられたアライメント系を利用して、基板Ｗに形成されたレジスト膜の観察等の検査を実施することが可能となる。
【００６２】
また、図１に示す熱処理部４０の熱板温度特性を調整しても良い。この場合、マシンコントローラ３は、熱処理部４０の熱板温度不均一性による線幅ばらつきの傾向（線幅分布に関係するデータ）を予め記憶していることが望ましい。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、露光工程と基板処理工程とに起因したそれぞれの線幅分布に現れる傾斜の成分を、互いに好適に重なり合わせることができるので、露光工程による第１の線幅分布と基板処理工程による第２の線幅分布の複合により形成される線幅分布の均一性を、露光装置若しくは基板処理装置単体により生じる線幅分布よりも向上させることが可能となる。
また、露光工程に起因する第１の線幅分布の配列形状に対して、基板処理工程に起因する第２の線幅分布の配列形状を故意に斜交するように形成するので、第１の線幅分布及び第２の線幅分布に生じる線幅のばらつきの要因や、線幅の不均一性などを好適に解析することが可能となる。
また、半導体デバイスを製造する半導体デバイス製造方法として、本発明の露光システム、露光装置、基板処理装置、並びにパターン形成方法を採用することにより、断線等の不具合を抑えた高品質の半導体デバイスを効率良く製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光システムの全体構成を概略的に示す図である。
【図２】露光システムにおける塗布部を概略的に示す図である。
【図３】露光システムにおける露光部を概略的に示す図である。
【図４】露光システムにおける現像部を概略的に示す図である。
【図５】現像部の一連の動作を示す概略図である。
【図６】第１の実施形態のパターン形成方法を示すブロック図である。
【図７】第２の実施形態のパターン形成方法を示すブロック図である。
【図８】第３の実施形態のパターン形成方法を示すブロック図である。
【図９】従来のスピンコート方式による現像装置に起因して形成される線幅分布の傾斜成分を示す概念図である。
【図１０】従来の露光装置に起因して形成される線幅分布の傾斜成分を示す概念図である。
【図１１】従来のスキャン方式による現像装置に起因して形成される線幅分布の傾斜成分を示す概念図である。
【符号の説明】
１０  露光システム
３０  露光部
５０  現像部（基板処理装置）
５１  ノズル
５２  調整機構（調整装置）
Ｓ２，Ｓ２１，Ｓ３１  露光工程
Ｓ３，Ｓ２４  調整工程
Ｓ４，Ｓ２５，Ｓ３３  現像工程（基板処理工程）
Ｗ  基板
【図１】
2004266118.tif 000003
【図２】
2004266118.tif 000004
【図３】
2004266118.tif 000005
【図４】
2004266118.tif 000006
【図５】
2004266118.tif 000007
【図６】
2004266118.tif 000008
【図７】
2004266118.tif 000009
【図８】
2004266118.tif 000010
【図９】
2004266118.tif 000011
【図１０】
2004266118.tif 000012
【図１１】
2004266118.tif 000013