(57)【要約】【課題】  各ウェハに対し最適な時間で現像を行う。【解決手段】  ウェハの現像処理において，ウェハ上のレジスト膜の表面に現像液が供給されて，レジスト膜の現像が行われている際に，レジスト膜に形成されるパターンの線幅が測定される。この線幅の測定は，現像中繰り返し行われる。線幅の測定により，予め設定されていた所定線幅が検出されると，現像が停止される。かかる場合，各ウェハに対し所望の線幅のパターンが形成され，各ウェハが最適時間で現像される。【選択図】  図６
2005191303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のレジスト膜の表面に現像液を液盛りしてレジスト膜を現像しているときに，
前記レジスト膜に形成されるパターンの線幅を測定することを特徴とする，現像処理方法。
【請求項２】
前記測定された線幅に基づいて，前記レジスト膜の現像を終了させることを特徴とする，請求項１に記載の現像処理方法。
【請求項３】
前記線幅の測定により，予め定められた所定の線幅が検出されたときに，前記レジスト膜の現像を終了させることを特徴とする，請求項２に記載の現像処理方法。
【請求項４】
前記レジスト膜に形成されるパターンに対し光を照射し，その反射光の光強度分布を検出し，線幅が定められている複数の仮想パターンに対する計算上の光強度分布と前記検出された実際の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前記仮想パターンの線幅を実際のパターンの線幅とすることにより，前記線幅の測定を行うことを特徴とする，請求項１，２又は３のいずれかに記載の現像処理方法。
【請求項５】
前記パターンの光強度分布が検出される前に，当該パターンの光学定数を測定し，当該光学定数に基づいて前記仮想パターンの計算上の光強度分布を算出することを特徴とする，請求項４に記載の現像処理方法。
【請求項６】
基板上のレジスト膜の表面に現像液を液盛りしてレジスト膜を現像する現像処理装置であって，
前記現像液が液盛りされた状態の前記レジスト膜に形成されるパターンの線幅を測定する線幅測定装置を備えたことを特徴とする，現像処理装置。
【請求項７】
前記線幅測定装置によって測定された線幅に基づいて，現像の終了時を特定する制御装置をさらに備えたことを特徴とする，請求項６に記載の現像処理装置。
【請求項８】
前記線幅測定装置は，
前記レジスト膜に形成されるパターンに対し光を照射し，その反射光の光強度分布を検出する光強度分布検出機構と，
線幅が定められている複数の仮想パターンに対する計算上の光強度分布と前記検出された実際の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前記仮想パターンの線幅を実際のパターンの線幅とする線幅測定制御機構と，を備えたことを特徴とする，請求項６又は７のいずれかに記載の現像処理装置。
【請求項９】
前記線幅測定装置は，前記レジスト膜の光学定数を測定する光学定数測定機構をさらに備え，
前記線幅測定制御機構は，前記光学定数測定機構によって測定された光学定数に基づいて前記仮想パターンに対する計算上の光強度分布を算出できることを特徴とする，請求項８に記載の現像処理装置。
【請求項１０】
前記光強度分布検出機構は，前記パターンに光を照射しその反射光を検出する光学系と，前記光学系を基板の上方において水平方向に移動させる移動機構とを備えたことを特徴とする，請求項８又は９のいずれかに記載の現像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，基板上のレジスト膜を現像する現像処理方法及び現像処理装置に関する。
【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，ウェハ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，ウェハ上のレジスト膜に対し所定のパターンの露光を行う露光処理，露光処理後のウェハ上に現像液を供給してウェハ上のレジスト膜を現像する現像処理等が行われている。上記現像処理では，ウェハ上のレジスト膜の表面に現像液を液盛りし，その状態でウェハを所定時間静止させる。このとき，現像液によって例えば露光部分のレジスト膜が選択的に溶解し，レジスト膜に所定形状のパターンが形成される。
【０００３】
上述の現像処理におけるレジスト膜の現像は，従来より，現像液が液盛りされたウェハを，予め定められた一定時間静止させることにより行われていた。しかしながら，現像の静止時間が一定であると，例えば現像処理が行われるまでに各ウェハ間で生じた処理条件の相違に対応できず，各ウェハに対して最適時間の現像が行われない。この結果，レジスト膜に形成されるパターンの線幅がウェハ毎にばらつき，各ウェハ間に現像の仕上がり誤差が生じていた。この問題を解決するために，現像処理中にウェハの表面に光を照射し，ウェハ表面からの反射光とレジスト膜からの反射光との干渉光の光強度変化の周期時間を算出して，溶解して薄くなるレジスト膜の厚さを検出することによって，ウェハの現像時間を決定する現像の終点検出方法が提案されている（例えば，特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら，図８に示すように現像時の実際のレジスト膜Ｒでは，レジスト膜Ｒの露光部分Ｄの溶解が初めレジスト膜Ｒの表面から垂直下方向に向けて進行し（図８中の（ａ）），その後，水平の幅方向に進行して（図８中の（ｂ））所定幅の線幅が形成される。このため，上記現像の終点検出方法のようにレジスト膜の膜厚の検出によって現像時間を決定した場合，膜厚が変動しない幅方向への現像時間が正確に把握されず，現像の終点の検出が正確に行われていなかった。このため，各ウェハ間には，線幅のばらつきが生じ，現像の仕上がり誤差を十分に解消できていなかった。特に，パターンの微細化が進んでいる近年においては，僅かな線幅のばらつきも許されず，各ウェハ固有の最適な現像時間で現像することが要請されている。
【０００５】
また，従来より，フォトリソグラフィー工程において現像処理が終了しその後加熱処理（ポストベーキング処理），冷却処理が終了すると，各ウェハに対して，パターン形状を検査するための線幅検査が行われていた。しかしながら，この線幅検査は，従来より線幅検査専用の装置で行われているため，パターン形成後にウェハをその専用の装置まで搬送する必要があった。このため，線幅を検査するために長時間が費やされ，また，線幅の不具合を発見する時期も遅くなっていた。
【０００６】
【特許文献１】特開平１−２２８１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，ウェハなどの基板のレジスト膜に対して，各基板固有の最適時間で現像を行い，かつレジスト膜に形成されるパターンに対する線幅検査のための時間を短縮できる現像処理方法及び現像処理装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために，本発明によれば，基板上のレジスト膜の表面に現像液を液盛りしてレジスト膜を現像しているときに，前記レジスト膜に形成されるパターンの線幅を測定することを特徴とする現像処理方法が提供される。
【０００９】
この発明によれば，レジスト膜の現像の際に，パターンの線幅が測定されるので，例えば現像が進んでパターンの線幅が所望の線幅に達したときを見計らって現像を終了させることができる。かかる場合，各基板間に生じた処理条件の相違に対応でき，各基板固有の最適時間で現像が行われる。この結果，各基板のレジスト膜に所望の線幅のパターンを形成できる。また，現像処理の際に線幅が測定されるので，例えば一連の塗布現像処理が終了した後に別途線幅を検査しなくてもよく，従来の線幅検査に要していた時間を削減することができる。
【００１０】
前記測定された線幅に基づいて，前記レジスト膜の現像を終了させてもよい。かかる場合，例えば，測定された線幅から現像の最適終了時期を特定し，当該最適終了時期に現像を終了させることができる。また，予め定められた所定の線幅が前記線幅の測定により検出されたときに，前記レジスト膜の現像を終了させるようにしてもよい。かかる場合，例えば現像中にレジスト膜の線幅を監視し，線幅が所定の線幅になったら，現像を終了させることができるので，基板上に目標通りの所望の線幅を形成し，基板間の線幅のばらつきを解消できる。なお，前記所定の線幅は，最終的に目標とする線幅であってもよいし，現像の停止までに要する時間を考慮した目標線幅になる前の線幅であってもよい。
【００１１】
前記現像処理方法では，前記レジスト膜に形成されるパターンに対し光を照射し，その反射光の光強度分布を検出し，線幅が定められている複数の仮想パターンに対する計算上の光強度分布と前記検出された実際の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前記仮想パターンの線幅を実際のパターンの線幅とすることにより，前記線幅の測定を行うようにしてもよい。この場合，線幅の測定が光を用いて行われるので，例えば電子線を用いた場合と異なり，大気圧であっても線幅の測定を適正に行うことができる。また，線幅の測定によってレジスト膜自体に悪影響を及ぼすこともない。
【００１２】
前記パターンの光強度分布が検出される前に，前記レジスト膜の光学定数を測定し，当該光学定数に基づいて前記仮想パターンの計算上の光強度分布を算出するようにしてもよい。かかる場合，前記仮想パターンに対する計算上の光強度分布が，各基板固有の光学定数に基づいて算出されて，各基板に対して逐次更新されていくので，各基板の実際のパターンの線幅がより正確に測定される。
【００１３】
本発明は，基板上のレジスト膜の表面に現像液を液盛りしてレジスト膜を現像する現像処理装置であって，前記現像液が液盛りされた状態の前記レジスト膜に形成されるパターンの線幅を測定する線幅測定装置を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば，レジスト膜を現像する際に，レジスト膜のパターンの線幅が測定できるので，例えば線幅が所望の線幅に到達するのを見計らって現像を終了させることができる。それ故，各基板固有の最適時間で現像を行うことができ，各基板のレジスト膜に所望の線幅のパターンを形成することができる。また，現像処理時に線幅測定を行うことができるので，従来のように専用の装置に基板を搬送して線幅を検査しなくてもよく，線幅検査に要する時間を削減できる。
【００１５】
前記現像処理装置は，前記線幅測定装置によって測定された線幅に基づいて，現像の終了時を特定する制御装置をさらに備えていてもよい。かかる場合，測定された線幅に基づいて，線幅が所望の線幅になる現像の最適終了時を特定することができる。したがって，各基板に最適な現像時間が与えられ，各基板上に所望のパターンが形成される。
【００１６】
前記線幅測定装置は，前記レジスト膜に形成されるパターンに対し光を照射し，その反射光の光強度分布を検出する光強度分布検出機構と，線幅が定められている複数の仮想パターンに対する計算上の光強度分布と前記検出された実際の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前記仮想パターンの線幅を実際のパターンの線幅とする線幅測定制御機構と，を備えていてもよい。この場合，線幅の測定を光を用いて行うことができるので，例えば電子線を用いた場合と異なり，大気圧であっても線幅測定を適正に行うことができる，また，線幅の測定によってレジスト膜自体に悪影響を及ぼすこともない。
【００１７】
また，前記線幅測定装置は，前記レジスト膜の光学定数を測定する光学定数測定機構をさらに備え，前記線幅測定制御機構は，前記光学定数測定機構によって測定された光学定数に基づいて前記仮想パターンに対する計算上の光強度分布を算出できるようにしてもよい。かかる場合，前記仮想パターンに対する計算上の光強度分布が，各基板固有の光学定数に基づいて算出されて，各基板に対して逐次更新されるので，各基板の実際のパターンの線幅をより正確に測定できる。
【００１８】
前記光強度分布検出機構は，前記パターンに光を照射しその反射光を検出する光学系と，前記光学系を基板の上方において水平方向に移動させる移動機構とを備えていてもよい。かかる場合，レジスト膜上の線幅測定位置を選択し，例えば測定に適した位置に対して線幅を測定することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば，現像処理において基板が最適時間で現像されるので，レジスト膜には，所望の線幅を有するパターンが形成され，歩留まりが向上する。また，線幅検査に要する時間が短縮されるので，基板処理全体のスループットが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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現像処理装置が搭載された塗布現像処理装置１の構成の概略を示す平面図であり，図２は，塗布現像処理装置１の正面図であり，図３は，塗布現像処理装置１の背面図である。
【００２１】
塗布現像処理装置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装置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，塗布現像工程の中で枚葉式に所定の処理を施す各種処理ユニットを多段配置してな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図示しない露光装置との間でウェハＷの受け渡しを行う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。
【００２２】
カセットステーション２では，カセット載置台６上の所定の位置に複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に沿って一列に載置できる。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，上下方向にも移動可能であり，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。
【００２３】
検査ステーション３には，検査のための複数の測定ユニットが多段に配置された，例えば２つの測定ユニット群Ｈ１，Ｈ２を備えている。第１の測定ユニット群Ｈ１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，第２の測定ユニット群Ｈ２は，例えば検査ステーション３のＸ方向正方向（図１の上方）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。第１の測定ユニット群Ｈ１と第２の測定ユニット群Ｈ２との間には，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，測定ユニット群Ｈ１，Ｋ２内の後述する各測定ユニット，受け渡し部１０及び処理ステーション４側の第３の処理ユニット群Ｇ３内の後述する各処理ユニットに対してアクセスできる。
【００２４】
第１の測定ユニット群Ｈ１には，例えば図２に示すようにウェハ表面上の欠陥を検査する欠陥検査ユニット２０，２１が下から順に２段に重ねられている。
【００２５】
第２の測定ユニット群Ｈ２には，例えば図３に示すようにウェハＷ上の膜の膜厚を測定する膜厚測定ユニット２２及び露光の重ね合わせのずれを測定する重ね合わせ測定ユニット２３が下から順に２段に重ねられている。
【００２６】
処理ステーション４は，図１に示すように複数の処理ユニットが多段に配置された，例えば５つの処理ユニット群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の処理ユニット群Ｇ１，第２の処理ユニット群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の処理ユニット群Ｇ３，第４の処理ユニット群Ｇ４及び第５の処理ユニット群Ｇ５が順に配置されている。第３の処理ユニット群Ｇ３と第４の処理ユニット群Ｇ４の間には，第１の搬送ユニット３０が設けられている。第１の搬送ユニット３０は，第１の処理ユニット群Ｇ１，第３の処理ユニット群Ｇ３及び第４の処理ユニット群Ｇ４に対して選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。第４の処理ユニット群Ｇ４と第５の処理ユニット群Ｇ５の間には，第２の搬送ユニット３１が設けられている。第２の搬送ユニット３１は，第２の処理ユニット群Ｇ２，第４の処理ユニット群Ｇ４及び第５の処理ユニット群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。
【００２７】
図２に示すように第１の処理ユニット群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ユニット，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ユニット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ユニット４３，４４が下から順に５段に重ねられている。第２の処理ユニット群Ｇ２には，液処理ユニット，例えば本実施の形態にかかる現像処理装置としての現像処理ユニット５０〜５４が下から順に５段に重ねられている。また，第１の処理ユニット群Ｇ１及び第２の処理ユニット群Ｇ２の最下段には，各処理ユニット群Ｇ１及びＧ２内の前記液処理ユニット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。
【００２８】
例えば図３に示すように第３の処理ユニット群Ｇ３には，温調ユニット７０，ウェハＷの受け渡しを行うためのトランジションユニット７１，精度の高い温度管理下でウェハＷを加熱処理する高精度温調ユニット７２〜７４及びウェハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理ユニット７５〜７８が下から順に９段に重ねられている。
【００２９】
第４の処理ユニット群Ｇ４では，例えば高精度温調ユニット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ユニット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ユニット８５〜８９が下から順に１０段に重ねられている。
【００３０】
第５の処理ユニット群Ｇ５では，ウェハＷを熱処理する複数の熱処理ユニット，例えば高精度温調ユニット９０〜９３，露光後のウェハＷを加熱処理するポストエクスポージャーベーキングユニット９４〜９９が下から順に１０段に重ねられている。
【００３１】
図１に示すように第１の搬送ユニット３０のＸ方向正方向側には，複数の処理ユニットが配置されており，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ユニット１００，１０１，ウェハＷを加熱処理する加熱処理ユニット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ユニット１０４が配置されている。
【００３２】
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に隣接した図示しない露光装置と，バッファカセット１１２及び第５の処理ユニット群Ｇ５に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。
【００３３】
次に，上述した現像処理ユニット３０の構成について詳しく説明する。図４は，現像処理ユニット３０の構成の概略を示す縦断面の説明図であり，図５は，現像処理ユニット３０の横断面の説明図である。
【００３４】
図４に示すように現像処理ユニット３０は，ケーシング３０ａを有し，当該ケーシング３０ａ内の中央部には，ウェハＷを保持する基板保持部としてのスピンチャック１２０が設けられている。スピンチャック１２０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１２０上に吸着できる。
【００３５】
スピンチャック１２０には，例えばスピンチャック１２０を回転及び昇降させるためのチャック駆動機構１２１が設けられている。チャック駆動機構１２１は，例えばスピンチャック１２０を所定速度で回転させるモータなどの回転駆動部（図示せず）や，スピンチャック１２０を昇降させるモータ又はシリンダなどの昇降駆動部（図示せず）を備えている。このチャック駆動機構１２１により，スピンチャック１２０上のウェハＷを所定のタイミングで昇降したり，所定の速度で回転することができる。
【００３６】
スピンチャック１２０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，回収するためのカップ１２２が設けられている。カップ１２２は，例えばスピンチャック１２０の周囲を囲む内カップ１２３と，当該内カップ１２３の外方を覆う外カップ１２４と，内カップ１２３と外カップ１２４の下面を覆う下カップ１２５とを別個に有している。内カップ１２３と外カップ１２４により，主にウェハＷの外方に飛散する液体を受け止めることができ，下カップ１２５により，内カップ１２３と外カップ１２４の内壁やウェハＷから落下する液体を回収することができる。
【００３７】
内カップ１２３は，例えば略円筒状に形成され，その上端部は内側上方に向けて傾斜している。内カップ１２３は，例えばシリンダなどの昇降駆動部１２６によって上下動できる。外カップ１２４は，例えば図５に示すように平面から見て四角形の略筒状に形成されている。外カップ１２４は，図４に示すように例えばシリンダなどの昇降駆動部１２７によって上下動できる。下カップ１２５の中央部には，スピンチャック１２０が貫通している。スピンチャック１２０の周囲には，例えばウェハＷの表面から裏面に回り込んだ液体の流れを遮断する環状部材１２８が設けられている。環状部材１２８は，例えばウェハＷの裏面に近接する頂上部を備えており，その頂上部でウェハＷの裏面を伝う液体を遮断できる。下カップ１２５には，例えば工場の排液部に連通した排出管１２９が接続されており，カップ１２２において回収した液体は，排出管１２９から現像処理ユニット３０の外部に排出できる。
【００３８】
図５に示すようにカップ１２２のＸ方向負方向（図５の下方向）側には，Ｙ方向（図５の左右方向）に沿って延伸するレール１４０が形成されている。レール１４０は，例えばカップ１２２のＹ方向負方向（図５の左方向）側の外方からカップ１２２のＹ方向正方向（図５の右方向）側の外方まで形成されている。レール１４０には，二本のアーム１４１，１４２が取り付けられている。第１のアーム１４１には，現像液供給ノズル１４３が支持されている。第１のアーム１４１は，駆動機構１４４によってレール１４０上をＹ方向に移動自在であり，現像液供給ノズル１４３をカップ１２２の外方に設置された待機部１４５からカップ１２２の内側にまで移送することができる。また，第１のアーム１４１は，例えば前記駆動機構１４４によって上下方向にも移動自在であり，現像液供給ノズル１４３を昇降させることができる。
【００３９】
現像液供給ノズル１４３は，例えば図５に示すようにウェハＷの直径寸法と同じかそれよりも長い，Ｘ方向に沿った細長形状を有している。図４に示すように現像液供給ノズル１４３の上部には，図示しない現像液供給源に連通する供給管１４６が接続されている。現像液供給ノズル１４３の下部には，長手方向に沿って一列に形成された複数の吐出口１４７が形成されている。現像液供給ノズル１４３は，上部の供給管１４６から導入された現像液を現像液供給ノズル１４３の内部を通過させ，下部の各吐出口１４７から一様に吐出できるようになっている。
【００４０】
第２のアーム１４２には，図５に示すようにリンス液供給ノズル１５０が支持されている。第２のアーム１４２は，例えば駆動機構１５１によってレール１４０上をＹ方向に移動自在である。また，第２のアーム１４２は，上記駆動機構１５１によって上下方向にも移動自在である。この第２のアーム１４２によって，リンス液供給ノズル１５０は，カップ１２２のＹ方向正方向側の外方に設けられた待機部１５２からカップ１２２内のウェハＷの中心部上方まで移動できる。リンス液供給ノズル１５０は，現像処理ユニット３０の外部に設置された図示しないリンス液供給源に対しリンス液供給管１５３によって連通しており，当該リンス液供給源から供給されたリンス液を下方に向けて吐出できる。
【００４１】
図４に示すようにケーシング３０ａ内の上部であって，スピンチャック１２０に対向する位置には，ウェハＷ上のレジスト膜に形成されるパターンの線幅を測定するための光学系１６０が設けられている。光学系１６０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１６１と，当該光照射部１６１から照射されウェハＷで反射した光を検出する検出部１６２を備えている。この光学系１６０は，例えばケーシング３０ａの天井部に取り付けられた移動機構としてのＸ−ＹステージＢによってＸ，Ｙ方向の水平方向に移動自在である。
【００４２】
光学系１６０の検出部１６２で検出した光の情報は，測定部１６３に出力できる。測定部１６３は，例えば受信した光の情報に基づいて，ウェハＷに形成されているパターンから反射した反射光の光強度分布を検出する機能と，ウェハＷ上のレジスト膜の光学定数，例えば屈折率ｎと消衰係数ｋを測定する機能の両方を有している。なお，本実施の形態においては，光学系１６０と測定部１６３によって，光強度分布検出機構と光学定数測定機構が構成されている。
【００４３】
現像処理ユニット３０は，線幅を測定するための情報の処理を行う線幅測定制御機構１６４を備えている。線幅測定制御機構１６４は，例えば算出部１６５，記憶部１６６及び解析部１６７を有している。測定部１６３で測定された屈折率ｎと消衰係数ｋの測定値は，算出部１６５に出力できる。算出部１６５は，取得した屈折率ｎ，消衰係数ｋの測定値と，予め入力されているパターン形状，構造等の他の既知の情報に基づいて，線幅の定まっている複数の仮想パターンに対する反射光の計算上の各光強度分布を算出できる。記憶部１６６は，算出部１６５で算出された計算上の各光強度分布を各仮想パターン毎に記憶してそのライブラリを作成できる。
【００４４】
測定部１６３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１６７に直接出力できる。解析部１６７は，測定部１６３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１６６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ライブラリ内から選択し，その選択された仮想パターンの線幅を実際のパターンの線幅と推定することができる。このように，線幅測定制御機構１６４は，ウェハＷ上のパターンから検出された光強度分布とレジスト膜の光学定数に基づいて当該パターンの線幅を特定することができる。なお，本実施の形態においては，光学系１６０及び測定部１６３からなる光強度分布検出機構と，線幅測定制御機構１６４によって，線幅測定装置が構成されている。
【００４５】
上記線幅測定制御機構１６４で特定された線幅測定結果は，例えば現像処理ユニット３０内のチャック駆動機構１２１，駆動機構１４４，１５１等の駆動系の動作を制御し，現像処理のプロセス制御を行う制御装置１７０に出力できる。制御装置１７０では，例えば出力された線幅測定結果に基づいてリンス液供給ノズル１５０を移動させウェハＷ上にリンス液を供給してレジスト膜の現像を終了させることができる。
【００４６】
次に，以上のように構成された現像処理ユニット３０における現像プロセスを，塗布現像処理装置１で行われるフォトリソグラフィー工程のプロセスと共に説明する。
【００４７】
先ず，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の処理ユニット群Ｇ３に属する温調ユニット７０に搬送される。温調ユニット７０に搬送されたウェハＷは，温度調節された後，第１の搬送ユニット３０によって例えばボトムコーティングユニット４３に搬送され，反射防止膜が形成され，さらに，加熱処理ユニット１０２，高温度熱処理ユニット７５，高精度温調ユニット８０に順次搬送され，各処理ユニットにおいて所定の処理が施される。
【００４８】
その後ウェハＷは，第１の搬送ユニット３０によってレジスト塗布ユニット４０に搬送され，ウェハＷ上にレジスト膜が形成される。レジスト膜が形成されたウェハＷは，プリベーキングユニット８１に搬送され，加熱処理が施された後，第２の搬送ユニット３１によって周辺露光ユニット１０４，高精度温調ユニット９３に順次搬送され，各ユニットにおいて所定の処理が施される。その後，ウェハＷは，ウェハ搬送体１１１によってインターフェイス部５を介して図示しない露光装置に搬送され，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，再びインターフェイス部５を介して処理ステーション４内に戻され，第２の搬送ユニット３１によってポストエクスポージャーベーキングユニット９４，高精度温調ユニット９１に順次搬送され，所定の処理が施された後，現像処理ユニット５０に搬送されて現像処理が施される。
【００４９】
現像処理の終了したウェハＷは，第２の搬送ユニット３１によってポストベーキングユニット８５に搬送され加熱処理が施された後，第１の搬送ユニット３０によって高精度温調ユニット７２に搬送され冷却処理が施される。その後，ウェハＷは，例えばトランジションユニット７１からウェハ搬送装置１２によって検査ステーション３の第１の測定ユニット群Ｈ１に属する欠陥検査ユニット２１，第２の測定ユニット群Ｈ２に属する膜厚測定ユニット２２，重ね合わせ測定ユニット２３に順に搬入され，各ユニットにおいて所定の測定，検査が行われる。検査ステーション３における検査が終了したウェハ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，塗布現像処理装置１における一連のプロセスが終了する。
【００５０】
次に，上述の現像処理ユニット３０で行われる現像処理について詳しく説明する。図６は，現像処理の概略を示すフロー図である。現像処理ユニット３０内にウェハＷが搬入されると，ウェハＷは図４に示すようにスピンチャック１２０上に吸着保持される。続いて図５に示すように待機部１４５で待機していた現像液供給ノズル１４３がＹ方向正方向側に移動し，平面から見てウェハＷのＹ方向負方向側の端部の手前の位置まで移動する。その後，現像液供給ノズル１４３が下降し，ウェハＷの表面に近づけられる。その後，現像液供給ノズル１４３から現像液が吐出され，現像液供給ノズル１４３が現像液を吐出しながら，ウェハＷのＹ方向正方向側の端部の外方まで移動する。このとき，ウェハＷ上のレジスト膜の表面に現像液が供給されて，レジスト膜の現像が開始される。この現像の開始により，例えばレジスト膜の露光部分が選択的に溶解し始め，レジスト膜にパターンが形成され始める。
【００５１】
レジスト膜にパターンが形成され始めると，当該パターンの線幅の測定が開始される。図７は，この線幅測定プロセスのフローを示す。線幅測定は，先ず，例えばＸ−ＹステージＢにより光学系１６１がウェハＷの上方の所定の位置に移動し，光照射位置の位置合わせが行われる。次に図４に示すように光照射部１６１からウェハＷ上の所定部分のパターンに光が照射され，その反射光が検出部１６２で検出される。その検出情報は，測定部１６３に出力されて処理され，ウェハＷ上のレジスト膜の屈折率ｎと消衰係数ｋが測定される。この屈折率ｎと消衰係数ｋの測定値は，線幅測定制御機構１６４の算出部１６５に出力され，算出部１６５において，当該屈折率ｎと消衰係数ｋの測定値を用いて，複数の仮想パターンに対する計算上の光強度分布が算出される。
【００５２】
複数の仮想パターンに対する計算上の光強度分布の算出結果は，記憶部１６６に記憶され，例えば仮想パターンの線幅とその仮想パターンの計算上の光強度分布とを対応させたライブラリが作成される。
【００５３】
線幅測定制御機構１６４において，上記ライブラリが作成されている間に，光照射部１６１からウェハＷ上のパターンに再び光が照射され，その反射光が検出部１６２で検出される。この検出情報によって，測定部１６３では，ウェハＷ上のパターンの光強度分布が測定される。このパターンの光強度分布の測定結果は，線幅測定制御機構１６４の解析部１６７に出力される。解析部１６７では，当該出力された実際のパターンの光強度分布と，記憶部１６６に記憶されているライブラリ内の仮想パターンの計算上の各光強度分布とが照合され，光強度分布が適合する仮想パターンが特定される。当該特定された仮想パターンの線幅がウェハＷの実際のパターンの線幅と推定され特定される。こうして，その時点のウェハＷ上のパターンの線幅が測定される。
【００５４】
かかる線幅の測定は，例えば短い所定の周期で連続して行われる。線幅測定の結果は，逐次制御装置１７０に出力され，制御装置１７０により監視されている。現像が進んで予め設定されている所定線幅が制御装置１７０で検出されると，制御装置１７０によって現像停止命令が出される。この現像停止命令によって，例えば待機部１５２で待機していたリンス液供給ノズル１５０がウェハＷの中心部の上方まで移動し，ウェハＷに対しリンス液を吐出し，それと同時にチャック駆動機構１２１によりスピンチャック１２０が回転する。こうしてウェハＷ上の現像液がウェハＷから振り切られ，リンス液に置換されて，レジスト膜の現像が終了される。なお，予め設定されている前記所定線幅は，リンス液供給ノズル１５０が移動しリンス液を吐出して実際に現像が停止されるまでに進行する線幅を見越して，最終的な目標線幅よりも狭い線幅に設定される。
【００５５】
ウェハＷ上の現像液がリンス液に置換され，現像が停止されると，ウェハＷの高速回転によりウェハＷが振り切り乾燥される。その後ウェハＷの回転が停止され，その後ウェハＷが現像処理ユニット３０から搬出されて，一連の現像処理が終了する。
【００５６】
以上の実施の形態によれば，レジスト膜の現像処理中にパターンの線幅を測定できるので，各ウェハＷに対しレジスト膜のパターンが目標線幅になるように現像を終了させることができる。この結果，ウェハ間の線幅のばらつきが解消される。また，現像処理工程で線幅を測定し，最終的な線幅が現像処理時に把握されるので，例えばポストベーキング後に検査ステーション３において再度線幅を測定する必要がない。それ故，塗布現像処理装置１において，線幅測定分だけウェハの処理時間を短縮することができる。
【００５７】
光学系１６０により光を用いて線幅を測定できるので，例えば電子線を用いた場合と異なり，現像処理ユニット３０の通常雰囲気内でも線幅を測定できる。また，電子線を用いて測定した場合と異なりレジスト膜に悪影響を及ぼさずに線幅を測定できる。
【００５８】
また，各ウェハＷに対し光学定数を測定し，その光学定数に基づいて仮想パターンの光強度分布のライブラリを作成できるので，各ウェハＷ毎に異なるウェハＷの表面状態を反映させたより正確な線幅測定を行うことができる。なお，必ずしも各ウェハＷに対して光学定数を測定する必要はなく，例えば同じレシピのウェハＷに対し共通の光学定数を用いて，仮想パターンの光強度分布のライブラリを作成してもよい。
【００５９】
以上の実施の形態では，Ｘ−ＹステージＢにより光学系１６０がウェハＷ上を移動できるので，例えばレジスト膜表面上の線幅測定に適した部分を選択して線幅の測定を行うことができる。こうすることにより，線幅の測定をより正確に行うことができる。
【００６０】
以上の実施の形態では，現像中に線幅の測定を繰り返し行い，成長する線幅を断続的にモニタリングしていたが，線幅の測定を一回又は所定の複数回行い，当該線幅測定の結果から現像の最適終了時を特定し，その最適終了時に現像を終了させてもよい。かかる場合，例えば制御装置１７０に，例えば線幅の成長速度等から，ある時点の線幅と現像の最適終了時との相関を予め記憶しておき，当該制御装置１７０は，現像中に出力された線幅測定結果に基づいて前記相関から現像の最適終了時を特定し，その最適終了時に現像を終了させてもよい。この場合，現像中に線幅測定を繰り返し行う必要がなく，例えば線幅測定の度に情報処理を行う線幅測定制御機構１６４への負担を軽減できる。
【００６１】
以上の実施の形態は，本発明の一例を示すものであり，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。例えば，上記実施の形態では，線幅測定をウェハＷ上の一点で行っていたが，複数点で行ってもよい。かかる場合，測定誤差を低減できるので，より正確な線幅測定を行うことができる。また，上記実施の形態における塗布現像処理装置１の検査ステーション３には，線幅測定ユニットが搭載されていてもよく，一連の処理が終了した後に線幅を再度確認してもよい。さらに，上記実施の形態では，ウェハＷの現像処理ユニット３０であったが，本発明は，ウェハ以外の基板，例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板，マスク基板，レクチル基板などの他の基板にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は，基板の現像処理において，各基板に最適な時間の現像を行い，レジスト膜に所望の線幅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】
【００６３】
【図１】本実施の形態における塗布現像処理装置の構成の概略を示す平面図である。
【図２】図１の塗布現像処理装置の正面図である。
【図３】図１の塗布現像処理装置の背面図である。
【図４】現像処理ユニットの構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図５】現像処理ユニットの構成の概略を示す横断面の説明図である。
【図６】現像プロセスのフロー図である。
【図７】線幅測定プロセスのフロー図である。
【図８】現像時にレジスト膜が溶解する様子を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１    塗布現像処理装置
３０  現像処理ユニット
１４３  現像液供給ノズル
１６１  光照射部
１６２  検出部
１６４  線幅測定制御機構
１７０  制御装置
Ｗ    ウェハ
【図１】
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【図２】
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【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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