(57)【要約】【課題】基板上に形成された被処理膜から所望の寸法を有するパターンを形成する。【解決手段】予め求められた被処理膜のパターン寸法と被処理膜の膜厚の関係に基づいて、膜厚分布の測定結果から、被処理膜に形成される所定のパターンの寸法を推定する（工程Ｓ２）。次いで、予め求められた下地膜のパターン寸法と被処理膜のパターン寸法の関係に基づいて、推定された被処理膜のパターン寸法から、下地膜に形成するパターンの寸法を算出する（工程Ｓ３）。その後、下地膜の膜厚と下地膜のパターン寸法の関係に基づいて、算出された下地膜のパターン寸法から、被処理膜上に形成する下地膜の膜厚分布を算出する（工程Ｓ４）。算出された膜厚分布を有する下地膜をマスクとして、被処理膜にパターンを形成する（工程Ｓ９）。【選択図】図１３
2016001645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された被処理膜から所定のパターンを形成する基板の処理方法であって、
前記被処理膜の膜厚分布を測定する膜厚測定工程と、
前記膜厚分布の測定結果に基づいて、前記被処理膜上に下地膜を形成する下地膜形成工程と、
前記下地膜上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記レジストパターンに基づいて、前記下地膜の所定のパターンを形成する下地膜パターン形成工程と、
前記下地膜に形成されたパターンに基づいて、前記被処理膜の所定のパターンを形成する被処理膜パターン形成工程と、を有し、
前記下地膜形成工程は、
予め求められた前記被処理膜のパターン寸法と前記被処理膜の膜厚の関係に基づいて、前記膜厚分布の測定結果から、前記被処理膜に形成される所定のパターンの寸法を推定する寸法推定工程と、
予め求められた前記下地膜のパターン寸法と前記被処理膜のパターン寸法の関係に基づいて、前記推定された被処理膜のパターン寸法から、前記下地膜に形成するパターンの寸法を算出するパターン算出工程と、
予め求められた前記下地膜の膜厚と前記下地膜のパターン寸法の関係に基づいて、前記算出された下地膜のパターン寸法から、前記被処理膜上に形成する下地膜の膜厚分布を算出する膜厚算出工程と、
前記算出された膜厚分布に基づいて、前記下地膜を形成する処理の処理条件を補正する条件補正工程と、を有し、
当該下地膜形成工程で形成される下地膜は、前記補正された処理条件により形成されることを特徴とする、基板処理方法。
【請求項２】
前記下地膜形成工程では、回転する基板上に塗布液を塗布する塗布処理と、当該塗布処理後の基板の加熱処理が行われ、
前記条件補正工程で処理条件が補正される処理は、前記塗布処理または前記加熱処理の少なくともいずれかであることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
下地膜パターン形成工程では、前記レジストパターンをマスクとして前記下地膜をエッチング処理することで、前記下地膜の所定のパターンが形成されることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項４】
被処理膜パターン形成工程では、前記下地膜の所定のパターンをマスクとして前記被処理膜をエッチング処理することで、前記被処理膜の所定のパターンが形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記下地膜は、ＳＯＨ膜または反射防止膜の少なくともいずれかであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずか一項に記載の基板処理方法を基板処理システムによって実行させるように、当該基板処理システムを制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラム。
【請求項７】
請求項６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８】
基板上に形成された被処理膜から所定のパターンを形成するためのマスクとなる下地膜を、前記被処理膜上に形成する塗布処理装置であって、
前記被処理膜の膜厚分布の測定結果に基づいて、前記被処理膜に所定のパターンを転写するためのマスクとなる下地膜を形成する下地膜形成装置と、
前記下地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装置と、
露光処理後の前記レジスト膜を現像処理して、前記下地膜に所定のパターンを転写するためのマスクとなるレジストパターンを形成する現像処理装置と、
前記下地膜形成装置において下地膜を形成する処理の処理条件を補正する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記被処理膜のパターン寸法と前記被処理膜の膜厚との第１の関係と、前記下地膜のパターン寸法と前記被処理膜のパターン寸法との第２の関係と、前記下地膜の膜厚と前記下地膜のパターン寸法との第３の関係と、を予め記憶する記憶部と、
前記被処理膜の膜厚分布の測定結果と、前記第１の関係とに基づいて、前記被処理膜に形成される所定のパターンの寸法を推定する寸法推定部と、
前記推定された被処理膜のパターン寸法と、前記第２の関係に基づいて、前記下地膜に形成すべきパターンの寸法を算出するパターン算出部と、
前記算出された下地膜のパターン寸法と、前記第３の関係とに基づいて、前記被処理膜上に形成する下地膜の膜厚分布を算出する膜厚算出部と、
前記算出された膜厚分布に基づいて、前記下地膜を形成する処理の処理条件を補正する条件補正部と、を有することを特徴とする、塗布処理装置。
【請求項９】
基板上に形成された被処理膜から所定のパターンを形成する基板処理システムであって、
前記被処理膜の膜厚分布を測定する膜厚測定装置と、
前記被処理膜の膜厚分布の測定結果に基づいて、前記被処理膜に所定のパターンを転写するためのマスクとなる下地膜を形成する下地膜形成装置と、
前記下地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装置と、
露光処理後の前記レジスト膜を現像処理して、前記下地膜に所定のパターンを転写するためのマスクとなるレジストパターンを形成する現像処理装置と、
前記レジストパターンをマスクとして前記下地膜のエッチング処理、及び前記下地膜をマスクとして前記被処理膜をエッチング処理するエッチング処理装置と、
前記下地膜形成装置において下地膜を形成する処理の処理条件を補正する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記被処理膜のパターン寸法と前記被処理膜の膜厚との第１の関係と、前記下地膜のパターン寸法と前記被処理膜のパターン寸法との第２の関係と、前記下地膜の膜厚と前記下地膜のパターン寸法との第３の関係と、を予め記憶する記憶部と、
前記被処理膜の膜厚分布の測定結果と、前記第１の関係とに基づいて、前記被処理膜に形成される所定のパターンの寸法を推定する寸法推定部と、
前記推定された被処理膜のパターン寸法と、前記第２の関係に基づいて、前記下地膜に形成すべきパターンの寸法を算出するパターン算出部と、
前記算出された下地膜のパターン寸法と、前記第３の関係とに基づいて、前記被処理膜上に形成する下地膜の膜厚分布を算出する膜厚算出部と、
前記算出された膜厚分布に基づいて、前記下地膜を形成する処理の処理条件を補正する条件補正部と、を有することを特徴とする、塗布処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の処理を行う基板処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体、塗布処理装置及び基板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（ポストエクスポージャーベーキング）、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パターンが形成される。そして、このレジストパターンをマスクとしてウェハ上の被処理膜のエッチング処理が行われ、被処理膜に所定のパターンが形成される。
【０００３】
上述したフォトリソグラフィー処理により形成されるレジストパターンは、半導体デバイス製造のその後の工程において、被処理膜の加工後の形状を定めるものであり、所望の線幅で形成することが極めて重要である。そのため、フォトリソグラフィー処理において、レジストパターンの線幅に影響を与える各パラメータの最適化が行われる。
【０００４】
ところが、パラメータの最適化によりレジストパターンを所望の精度で形成しても、レジストパターンの寸法以外の要因、例えばウェハの反りや被処理膜の光の屈折率といった要因により、レジストパターン通りの寸法で被処理膜に対してパターンを転写することができない場合があった。そこで、例えば特許文献１では、ウェハの反りや被処理膜の光の屈折率といった条件と被処理膜に形成されるパターンの相関、及び被処理膜に形成されるパターンの寸法とレジスト膜の熱処理条件との相関に基づいて、レジスト膜の熱処理条件を補正することで、被処理膜上のパターンを所望の寸法とする方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２００３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えばウェハ上の被処理膜が例えばＳｉＯ２膜といった、レジストパターンとの選択比を十分に確保できない膜である場合、いわゆるＳＯＨ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｈａｒｄｍａｓｋ）と呼ばれる下地膜をレジストパターンと被処理膜の間に形成する場合がある。かかる場合、レジストパターンをマスクとしてＳＯＨ膜にパターンを転写し、次いでパターンが転写されたＳＯＨ膜をマスクとして被処理膜に再度パターンが転写される。
【０００７】
ところが、ＳｉＯ２膜といった、加熱炉による熱処理で形成される膜は、膜厚そのものは所望の値となっていても膜厚分布が必ずしもウェハ面内で均一なものとならず、目標膜厚に対して所定の範囲内の膜厚のばらつきを有する場合がある。そうすると、上述のウェハに反りが生じた場合と同様に、レジストパターン通りの寸法で被処理膜に対してパターンを転写することができなくなる場合がある。そして、従来はこのような膜厚のばらつき及びそれに伴うパターン転写時の寸法の変化は特に問題とはならなかったものの、近年の半導体デバイスの高集積化、微細化に伴い無視できなくなってきている。
【０００８】
このように、被処理膜の膜厚にばらつきがある場合は、特許文献１に開示される方法などを用いれば、ＳＯＨに対しては所望の寸法でパターンを転写することができる。しかしながら、ＳＯＨをマスクとして被処理膜をエッチングすると、当該被処理膜の膜厚分布のばらつきにより、エッチング後のパターンを所望の寸法とすることが困難であった。これについて、具体的に説明する。
【０００９】
例えば図１８に示すように、ウェハＷ上に形成された被処理膜Ｆが、ウェハＷの中央部近傍からウェハＷの端部に向かって徐々に薄くなる凸状の膜厚分布を有しているとする。被処理膜Ｆ上には下地膜としてのＳＯＨ膜Ｂが均一な膜厚で形成されている。そして、ＳＯＨ膜Ｂ上にはレジストパターンＲが形成されている。なお、各レジストパターンＲの線幅はウェハＷ面内で均一に形成されている。
【００１０】
被処理膜Ｆにパターンを形成するにあたっては、先ずレジストパターンＲをマスクとしてＳＯＨ膜Ｂをエッチング処理する。この、エッチング処理は、例えばＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｃｈｉｎｇ）装置などを用いて行われる。これにより、ＳＯＨ膜ＢにレジストパターンＲのパターンが転写され、図１９に示すように、ＳＯＨ膜Ｂに所定のパターンＫが形成される。
【００１１】
次に、ＳＯＨ膜Ｂにより形成されたパターンＫをマスクとして、被処理膜Ｆをエッチング処理する。これにより、図２０に示すように、当該被処理膜Ｆに所定のパターンＱが形成される。この際のエッチング処理も、ＳＯＨ膜Ｂの場合と同様にＲＩＥ装置などを用いて行われる。しかしながら、被処理膜Ｆは凸状の膜厚分布を有しているため、当該被処理膜Ｆに形成されるトレンチの深さが中央部近傍と外周部とでは異なったものとなる。その結果、膜厚が厚いウェハＷ中央部近傍のパターンＱの線幅ＣＤ１は、膜厚が薄いウェハＷ外周部のパターンＱの線幅ＣＤ２よりも大きくなってしまい、パターンＱを所望の形状とすることができないという問題が生じる。
【００１２】
線幅ＣＤ１と線幅ＣＤ２を等しくするには、例えばレジストパターンＲ形成の処理パラメータを変更し、当該レジストパターンＲの線幅をウェハＷの中央部と外周部で異なったものとすることが考えられる。しかしながら、レジストパターンＲの線幅を決定する要因は多岐にわたり、被処理膜Ｆの膜厚分布に合せて処理パラメータを変更することは容易ではない。
【００１３】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板上に形成された被処理膜の膜厚にばらつきがある場合であっても、当該被処理膜から所望の寸法を有するパターンを形成することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するため、本発明は、基板上に形成された被処理膜から所定のパターンを形成する基板の処理方法であって、前記被処理膜の膜厚分布を測定する膜厚測定工程と、前記膜厚分布の測定結果に基づいて、前記被処理膜上に下地膜を形成する下地膜形成工程と、前記下地膜上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、前記レジストパターンに基づいて、前記下地膜の所定のパターンを形成する下地膜パターン形成工程と、前記下地膜に形成されたパターンに基づいて、前記被処理膜の所定のパターンを形成する被処理膜パターン形成工程と、を有し、前記下地膜形成工程は、予め求められた前記被処理膜のパターン寸法と前記被処理膜の膜厚の関係に基づいて、前記膜厚分布の測定結果から、前記被処理膜に形成される所定のパターンの寸法を推定する寸法推定工程と、予め求められた前記下地膜のパターン寸法と前記被処理膜のパターン寸法の関係に基づいて、前記推定された被処理膜のパターン寸法から、前記下地膜に形成するパターンの寸法を算出するパターン算出工程と、予め求められた前記下地膜の膜厚と前記下地膜のパターン寸法の関係に基づいて、前記算出された下地膜のパターン寸法から、前記被処理膜上に形成する下地膜の膜厚分布を算出する膜厚算出工程と、前記算出された膜厚分布に基づいて、前記下地膜を形成する処理の処理条件を補正する条件補正工程と、を有し、当該下地膜形成工程で形成される下地膜は、前記補正された処理条件により形成されることを特徴としている。なお、パターン算出工程において算出する、下地膜に形成するパターンの寸法とは、所望の被処理膜のパターンを得るために必要な下地膜のパターンの寸法を意味し、膜厚算出工程において算出する、下地膜の膜厚分布とは、所望の下地膜のパターン寸法を得るために必要な下地膜の膜厚分布を意味している。
【００１５】
本発明者らは、被処理膜の厚みが所定の範囲内でばらつきを有している場合、被処理膜のパターンを所望の寸法で形成するには、レジストパターンの線幅を変更する方法の他に、下地膜のパターンの線幅を変更する方法があると考えた。そして、下地膜の線幅の変更は、当該下地膜の膜厚分布を変更することで達成可能であるとの知見に基づき、当該下地膜の膜厚分布を適宜調整すれば、レジストパターンの線幅を変更することなく下地膜のパターンの線幅を所望なものとすることができるとの着想に至った。
【００１６】
そして、本発明によれば、被処理膜の膜厚分布の測定結果に基づいて、被処理膜に形成される所定のパターンの寸法を推定し、当該推定されたパターン寸法に基づいて下地膜に形成すべきパターンの寸法を算出し、当該算出されたパターン寸法から、被処理膜上に形成すべき下地膜の膜厚分布を算出する。そして、算出された膜厚分布を有する下地膜を形成するように、当該下地膜を形成する処理の条件を補正し、当該補正後の条件で下地膜を形成する。そのため、補正後の条件で形成された下地膜のパターンを形成すると、当該パターンは、所望の被処理膜のパターンを得るために必要な寸法を有するものとなる。したがって、この下地膜のパターンを用いることで、基板上に形成された被処理膜が所定の範囲内でばらつきを有するものであっても、当該被処理膜から所望の寸法を有するパターンを形成することができる。
【００１７】
別の観点による本発明は、前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ように、当該基板処理システムを制御する制御装置のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。
【００１８】
また別の観点による本発明は、前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が提供される。
【００１９】
さらに別な観点による本発明は、基板上に形成された被処理膜から所定のパターンを形成するためのマスクとなる下地膜を、前記被処理膜上に形成する塗布処理装置であって、前記被処理膜の膜厚分布の測定結果に基づいて、前記被処理膜に所定のパターンを転写するためのマスクとなる下地膜を形成する下地膜形成装置と、前記下地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装置と、露光処理後の前記レジスト膜を現像処理して、前記下地膜に所定のパターンを転写するためのマスクとなるレジストパターンを形成する現像処理装置と、前記下地膜形成装置において下地膜を形成する処理の処理条件を補正する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記被処理膜のパターン寸法と前記被処理膜の膜厚との第１の関係と、前記下地膜のパターン寸法と前記被処理膜のパターン寸法との第２の関係と、前記下地膜の膜厚と前記下地膜のパターン寸法との第３の関係と、を予め記憶する記憶部と、前記被処理膜の膜厚分布の測定結果と、前記第１の関係とに基づいて、前記被処理膜に形成される所定のパターンの寸法を推定する寸法推定部と、前記推定された被処理膜のパターン寸法と、前記第２の関係に基づいて、前記下地膜に形成すべきパターンの寸法を算出するパターン算出部と、前記算出された下地膜のパターン寸法と、前記第３の関係とに基づいて、前記被処理膜上に形成する下地膜の膜厚分布を算出する膜厚算出部と、前記算出された膜厚分布に基づいて、前記下地膜を形成する処理の処理条件を補正する条件補正部と、を有することを特徴としている。
【００２０】
また、別な観点による本発明は、基板上に形成された被処理膜から所定のパターンを形成する基板処理システムであって、前記被処理膜の膜厚分布を測定する膜厚測定装置と、前記被処理膜の膜厚分布の測定結果に基づいて、前記被処理膜に所定のパターンを転写するためのマスクとなる下地膜を形成する下地膜形成装置と、前記下地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装置と、露光処理後の前記レジスト膜を現像処理して、前記下地膜に所定のパターンを転写するためのマスクとなるレジストパターンを形成する現像処理装置と、前記レジストパターンをマスクとして前記下地膜のエッチング処理、及び前記下地膜をマスクとして前記被処理膜をエッチング処理するエッチング処理装置と、前記記下地膜形成装置において下地膜を形成する処理の処理条件を補正する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記被処理膜のパターン寸法と前記被処理膜の膜厚との第１の関係と、前記下地膜のパターン寸法と前記被処理膜のパターン寸法との第２の関係と、前記下地膜の膜厚と前記下地膜のパターン寸法との第３の関係と、を予め記憶する記憶部と、前記被処理膜の膜厚分布の測定結果と、前記第１の関係とに基づいて、前記被処理膜に形成される所定のパターンの寸法を推定する寸法推定部と、前記推定された被処理膜のパターン寸法と、前記第２の関係に基づいて、前記下地膜に形成すべきパターンの寸法を算出するパターン算出部と、前記算出された下地膜のパターン寸法と、前記第３の関係とに基づいて、前記被処理膜上に形成する下地膜の膜厚分布を算出する膜厚算出部と、前記算出された膜厚分布に基づいて、前記下地膜を形成する処理の処理条件を補正する条件補正部と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、基板上に形成された被処理膜の膜厚にばらつきがある場合でも、当該被処理膜から所望の寸法を有するパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す平面図である。
【図２】被処理膜が形成されたウェハの縦断面図である。
【図３】熱処理装置の熱板の構成を示す平面図である。
【図４】塗布処理装置の構成の概略を示す平面図である。
【図５】塗布処理装置の構成の概略を示す正面図である。
【図６】塗布処理装置の構成の概略を示す背面図である。
【図７】熱処理装置の熱板の構成を示す平面図である。
【図８】エッチング処理装置の構成の概略を示す平面図である。
【図９】制御部の構成を示すブロック図である。
【図１０】被処理膜の膜厚と被処理膜の線幅の関係を示すグラフである。
【図１１】下地膜の線幅と被処理膜の線幅の関係を示すグラフである。
【図１２】下地膜の線幅と下地膜の線幅の関係を示すグラフである。
【図１３】ウェハ処理の各工程を示したフローチャートである。
【図１４】被処理膜上に下地膜が形成された状態を示す説明図である。
【図１５】下地膜上にレジストパターンが形成された状態を示す説明図である。
【図１６】下地膜のパターンが形成された状態を示す説明図である。
【図１７】被処理膜のパターンが形成された状態を示す説明図である。
【図１８】下地膜上にレジストパターンが形成された状態を示す説明図である。
【図１９】下地膜のパターンが形成された状態を示す説明図である。
【図２０】被処理膜のパターンが形成された状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の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１の構成の概略を示す平面図である。なお、本実施の形態においては、基板処理システム１により、ウェハ上に予め所定の膜厚分布を有する被処理膜が形成されたウェハを処理する場合を例に説明する。被処理膜は例えばＳｉＯ２膜である。なお、図２に示すように、被処理膜Ｆは、例えばウェハＷの中央部近傍からウェハＷの端部に向かって徐々に薄くなる凸状の膜厚分布を有しているものとする。また、被処理膜Ｆの膜厚そのものはウェハＷの面内で目標膜厚の範囲内に収まっているものとする。
【００２４】
基板処理システム１は、図１に示すようにウェハＷ上に形成された被処理膜Ｆの膜厚を測定する膜厚測定装置２と、ウェハＷにフォトリソグラフィー処理を行う塗布処理装置３と、ウェハＷ上の被処理膜Ｆにエッチング処理を行うエッチング処理装置４と、を有している。
【００２５】
膜厚測定装置２には、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膜厚測定装置２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５が隣接して設けられている。
【００２６】
カセットステーション５には、搬送路６上を移動可能なウェハ搬送体７が設けられている。ウェハ搬送体７は、カセットＣに収容されたウェハＷ及び膜厚測定装置２に対してアクセスできる。
【００２７】
膜厚測定装置２では、ウェハＷ面内の複数領域、例えば図３に示すような各ウェハ領域Ｗ１〜Ｗ５の被処理膜Ｆの膜厚を測定することができる。なお、このウェハ領域Ｗ１〜Ｗ５は、後述する塗布処理装置３の熱処理装置４０の熱板領域Ｒ１〜Ｒ５に対応している。膜厚の測定結果は、後述する制御装置４００に出力される。なお、膜厚測定装置２としては、例えば反射分光方式などを利用した膜厚計など、公知の膜厚計を用いることができる。
【００２８】
塗布処理装置３は、図４に示すように複数枚のウェハＷを収容したカセットＣが搬入出されるカセットステーション１０と、ウェハＷに所定の処理を施す複数の各種処理装置を備えた処理ステーション１１と、処理ステーション１１に隣接して設けられインターフェイスステーション１２とを一体に接続した構成を有している。インターフェイスステーション１２のＹ方向正方向側には露光装置１３が隣接して設けられている。インターフェイスステーション１２は、露光装置１３との間でウェハＷの受け渡しを行う。
【００２９】
カセットステーション１０には、カセット載置台２０上に複数配置された、カセットＣを載置する複数のカセット載置板２１と、Ｘ方向に延びる搬送路２２上を移動自在なウェハ搬送装置２３が設けられている。ウェハ搬送装置２３は、上下方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板２１上のカセットＣと、後述する処理ステーション１１の第３のブロックＧ３の受け渡し装置との間でウェハＷを搬送できる。
【００３０】
処理ステーション１１には、各種装置を備えた複数の、例えば４つのブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が設けられている。例えば第１のブロックＧ１には、図５に示すように複数の液処理装置、例えばウェハＷの被処理膜Ｆに所定のパターンを転写するためのマスクとなる下地膜としてＳＯＨ膜を形成する下地膜形成装置３０、下地膜上に反射防止膜を形成する反射防止膜形成装置３１、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３２、露光処理後のレジスト膜を現像処理する現像処理装置３３が、下から順に例えば４段に重ねられている。
【００３１】
これら下地膜形成装置３０、反射防止膜形成装置３１、レジスト塗布装置３２、現像処理装置３３では、例えばウェハＷ上に所定の塗布液を塗布するスピンコーティングが行われる。スピンコーティングでは、例えば塗布ノズルからウェハＷ上に塗布液を吐出すると共に、ウェハＷを回転させて、塗布液をウェハＷの表面に拡散させる。
【００３２】
これら第１のブロックＧ１の各装置３０〜３３は、処理時にウェハＷを収容する複数のカップを有し、複数のウェハＷを並行して処理することができる。
【００３３】
例えば第２のブロックＧ２には、図６に示すようにウェハＷの熱処理を行う熱処理装置４０や、ウェハＷを疎水化処理する疎水化処理装置としてのアドヒージョン装置４１、ウェハＷの外周部を露光する周辺露光装置４２が上下方向と水平方向に並べて設けられている。熱処理装置４０は、ウェハＷを載置して加熱する熱板と、ウェハＷを載置して冷却する冷却板を有し、加熱処理と冷却処理の両方を行うことができる。図７に示すように、熱処理装置４０に設けられた熱板４３は、例えば５つの熱板領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５に区画されている。熱板４３は、例えば平面から見て中心部に位置する円形の熱板領域Ｒ１と、その周囲を円弧状に４等分した熱板領域Ｒ２〜Ｒ５に区画されている。熱板４３の各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５には、給電により発熱するヒータ４４が個別に内蔵され、各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５毎に加熱できる。各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５のヒータ４４の発熱量は、後述する制御装置４００により調整され、各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度が所定の加熱温度に制御される。
【００３４】
例えば第３のブロックＧ３には、複数の受け渡し装置５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６が下から順に設けられている。また、第４のブロックＧ４には、複数の受け渡し装置６０、６１、６２が下から順に設けられている。
【００３５】
図４に示すように第１のブロックＧ１〜第４のブロックＧ４に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域Ｄが形成されている。ウェハ搬送領域Ｄには、例えばウェハ搬送機構７０が配置されている。ウェハ搬送機構７０は、例えばＹ方向、前後方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送機構７０は、ウェハ搬送領域Ｄ内を移動し、周囲の第１のブロックＧ１、第２のブロックＧ２、第３のブロックＧ３及び第４のブロックＧ４内の所定のユニットにウェハＷを搬送できる。ウェハ搬送機構７０は、例えば図３に示すように上下に複数台配置され、例えば各ブロックＧ１〜Ｇ４の同程度の高さの所定のユニットにウェハＷを搬送できる。
【００３６】
また、ウェハ搬送領域Ｄには、第３のブロックＧ３と第４のブロックＧ４との間で直線的にウェハＷを搬送するシャトル搬送機構８０が設けられている。
【００３７】
シャトル搬送機構８０は、例えば図６のＹ方向に直線的に移動自在になっている。シャトル搬送機構８０は、ウェハＷを支持した状態でＹ方向に移動し、第３のブロックＧ３の受け渡し装置５２と第４のブロックＧ４の受け渡し装置６２との間でウェハＷを搬送できる。
【００３８】
図４に示すように第３のブロックＧ３のＸ方向正方向側には、ウェハ搬送装置１００が設けられている。ウェハ搬送装置１００は、例えば前後方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１００は、ウェハＷを支持した状態で上下に移動して、第３のブロックＧ３内の各受け渡しユニットにウェハＷを搬送できる。
【００３９】
インターフェイスステーション１２には、ウェハ搬送装置１１０と受け渡し装置１１１が設けられている。ウェハ搬送装置１１０は、例えばＹ方向、θ方向及び上下方向に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置１１０は、例えば搬送アームにウェハＷを支持して、第４のブロックＧ４内の各受け渡し装置、受け渡し装置１１１及び露光装置１３との間でウェハＷを搬送できる。
【００４０】
エッチング処理装置４は、図８に示すようにエッチング処理装置４に対するウェハＷの搬入出を行うカセットステーション２００、ウェハＷの搬送を行う共通搬送部２０１、ウェハＷ上に形成された下地膜としてのＳＯＨ膜を所定のパターンにエッチングするエッチング装置２０２、２０３、ウェハＷ上の被処理膜を所定のパターンにエッチングするエッチング装置２０４、２０５を有している。
【００４１】
カセットステーション２００は、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構２１０が内部に設けられた搬送室２１１を有している。ウェハ搬送機構２１０は、ウェハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム２１０ａ、２１０ｂを有しており、これら搬送アーム２１０ａ、２１０ｂのいずれかによってウェハＷを保持しながら搬送する構成となっている。搬送室２１１の側方には、ウェハＷを複数枚並べて収容可能なカセットＣが載置されるカセット載置台２１２が備えられている。図示の例では、カセット載置台２１２には、カセットＣを複数、例えば３つ載置できるようになっている。
【００４２】
搬送室２１１と共通搬送部２０１は、真空引き可能な２つのロードロック装置２１３ａ、２１３ｂを介して互いに連結させられている。
【００４３】
共通搬送部２０１は、例えば上方からみて略多角形状（図示の例では六角形状）をなすように形成された密閉可能な構造の搬送室チャンバー２１４を有している。搬送室チャンバー２１４内には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構２１５が設けられている。ウェハ搬送機構２１５は、ウェハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム２１５ａ、２１５ｂを有しており、これら搬送アーム２１５ａ、２１５ｂのいずれかによってウェハＷを保持しながら搬送する構成となっている。
【００４４】
搬送室チャンバー２１４の外側には、エッチング装置２０２、２０３、２０４、２０５、ロードロック装置２１３ｂ、２１３ａが、搬送室チャンバー２１４の周囲を囲むように配置されている。エッチング装置２０２、２０３、２０４、２０５、ロードロック装置２１３ｂ、２１３ａは、例えば上方からみて時計回転方向においてこの順に並ぶように、また、搬送室チャンバー２１４の６つの側面部に対してそれぞれ対向するようにして配置されている。
【００４５】
なお、エッチング装置２０２〜２０５としては、例えば例えばＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｃｈｉｎｇ）装置が用いられる。すなわち、エッチング装置２０２〜２０５では、反応性の気体（エッチングガス）やイオン、ラジカルによって、下地膜や被処理膜をエッチングするドライエッチングが行われる。
【００４６】
以上の基板処理システム１には、制御装置４００が設けられている。制御装置４００は、例えば図９に示すように、膜厚測定装置２からの測定結果などが入力される入力部４０１と、膜厚測定装置２の測定結果から塗布処理装置３における処理条件を算出するために必要な各種情報が記憶されている記憶部４０２と、記憶部４０２の情報などに基づいて被処理膜Ｆに形成されるパターンの寸法を推定する寸法推定部４０３と、当該推定されたパターン寸法と記憶部４０２の情報とに基づいて下地膜に形成すべきパターンの寸法を算出するパターン算出部４０４と、当該算出されたパターンの寸法と記憶部４０２の情報とに基づいて被処理膜Ｆ上に形成する下地膜の膜厚分布を算出する膜厚算出部４０５と、当該算出された膜厚分布と記憶部４０２の情報とに基づいて、下地膜を形成する処理の処理条件を補正する条件補正部４０６と、補正された条件を出力する出力部４０７などを有している。
【００４７】
記憶部４０２には、図１０〜図１２に示す３つの相関Ｍ１〜Ｍ３が記憶されている。図１０に示す相関Ｍ１（第１の関係）は、ウェハＷ上に形成された被処理膜Ｆの膜厚と、当該被処理膜Ｆを所定の線幅を有するマスクでエッチング処理した場合の、被処理膜Ｆに形成されるパターンの線幅との関係を示すものである。この相関Ｍ１は、例えば図２に示すように、ウェハＷ上に形成された所定の膜厚分布を有する被処理膜Ｆ上に均一な線幅を有するマスクとしてのパターンを複数形成し、当該パターンをマスクとして被処理膜Ｆをエッチング処理した後、被処理膜Ｆに形成されたパターンの線幅を測定することにより求められる。なお一般に、エッチング処理によりパターンを形成する場合、被処理膜Ｆの膜厚が厚いほど、形成するトレンチが深くなり、トレンチが深くなるほどエッチングのためのプラズマなどが到達しにくくなるため、トレンチの幅が浅くなる（線幅が太くなる）傾向がある。したがって、相関Ｍ１も、図１０に示すように、被処理膜Ｆの膜厚に比例して線幅が太くなる傾向を有している。
【００４８】
図１１に示す相関Ｍ２（第２の関係）は、被処理膜Ｆ上に形成される下地膜のパターン寸法と当該下地膜をマスクとして被処理膜Ｆをエッチング処理した場合の、被処理膜Ｆに形成されるパターンの線幅との関係を示すものである。この相関Ｍ２は、下地膜をマスクとして被処理膜Ｆをエッチング処理した場合のエッチング特性であり、被処理膜Ｆ上に線幅の異なる複数の下地膜によるパターンを形成し、当該パターンをマスクとして被処理膜Ｆをエッチング処理した後、被処理膜Ｆに形成されたパターンの線幅を測定することにより求められる。
【００４９】
図１２に示す相関Ｍ３（第３の関係）は、下地膜の膜厚と、例えば下地膜上に形成されたレジストパターンをマスクとして下地膜をエッチング処理した場合の、当該下地膜に形成されるパターンの線幅との関係を示すものである。この相関Ｍ３は、例えば図２に示すような被処理膜Ｆと同様の、所定の膜厚分布を有する下地膜上に均一な線幅を有するレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをマスクとして下地膜をエッチング処理した後、下地膜に形成されたパターンの線幅を測定することにより求められる。
【００５０】
なお上述の制御装置４００は、例えばＣＰＵやメモリなどを備えたコンピュータにより構成され、例えばメモリに記憶されたプログラムを実行することによって、塗布処理装置３における塗布処理を実現できる。なお、塗布処理装置３における塗布処理を実現するための各種プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどの記憶媒体に記憶されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４００にインストールされたものが用いられている。
【００５１】
本実施の形態にかかる基板処理システム１は以上のように構成されており、次にその基板処理システム１で行われるウェハ処理について説明する。図１３は、ウェハ処理の主要な工程を示したフローチャートである。
【００５２】
先ず、予め被処理膜Ｆが形成されたウェハＷを収納したカセットＣは、膜厚測定装置２によりウェハＷの全面について被処理膜Ｆの膜厚が測定される（図１３の工程Ｓ１）。膜厚測定装置２の測定結果は、入力部４０１を介して制御装置４００に入力される。次いで、寸法推定部４０３により、記憶部４０２に記憶された相関Ｍ１と膜厚測定装置２での被処理膜Ｆの測定結果に基づいて、例えば図１９に示すように、被処理膜Ｆ上に均一な線幅を有する下地膜のパターンＫが形成されている場合に、当該パターンＫをマスクとして被処理膜Ｆをエッチング処理することで形成される被処理膜Ｆの線幅の寸法（ＣＤ）を推定する（寸法推定工程。図１３の工程Ｓ２）。
【００５３】
次いで、パターン算出部４０４では、寸法推定部４０３で推定された線幅と記憶部４０２に記憶された相関Ｍ２に基づいて、下地膜に形成すべきパターンＫの寸法を算出する（パターン算出工程。図１３の工程Ｓ３）。ここで、下地膜に形成すべきパターンＫの寸法とは、例えば図２０に示される被処理膜Ｆの各線幅ＣＤ１、ＣＤ２などを所望の線幅とするために必要なパターンＫの線幅である。つまり、既述のように、被処理膜Ｆが所定の膜厚分布を有する場合、下地膜のパターンＫの寸法が所望の値であったとしても、線幅ＣＤ１、ＣＤ２は厳密には所望の値とはならない。そこで、パターン算出部４０４では、例えば線幅ＣＤ１、ＣＤ２を所望の値とするために、下地膜に形成すべきパターンの寸法（線幅）をウェハＷの全面について算出する。
【００５４】
次いで、膜厚算出部４０５では、パターン算出部４０４で算出された線幅と記憶部４０２に記憶された相関Ｍ３に基づいて、算出された線幅を得るために、被処理膜Ｆ上に形成すべき下地膜の膜厚分布を算出する（膜厚算出工程。図１３の工程Ｓ４）。この膜厚算出工程で算出される下地膜の膜厚は、相関Ｍ１〜Ｍ３により、例えば被処理膜Ｆの膜厚が目標値よりも厚い部位では、下地膜の膜厚を薄く、被処理膜Ｆの膜厚が目標値よりも薄い部位では、下地膜の膜厚を厚くするような分布として求まる。
【００５５】
次いで、膜厚算出部４０５で算出された膜厚分布と記憶部４０２の情報とに基づいて、下地膜を形成する処理の処理条件を補正する（条件補正工程。図１３の工程Ｓ５）。なお、本実施の形態において、補正される条件とは、例えば熱処理装置４０の熱板４３による加熱処理の際の、熱板４３の各領域Ｒ１〜Ｒ５の温度分布である。具体的には、後述する下地膜形成工程において形成される下地膜は、例えば下地膜を塗布処理した後に行われる加熱処理の温度に依存して膜厚が変動する。そして、記憶部４０２には、この下地膜を加熱処理する際の温度と下地膜の膜厚との相関関係が予め記憶されており、膜厚算出部４０５での条件補正工程において、熱板４３の各領域Ｒ１〜Ｒ５の温度設定値が補正される。なお、本実施の形態のように、被処理膜Ｆの膜厚が中央部で厚く、外周部で薄くなっている場合は、下地膜の膜厚は中央部で薄く、外周部で厚くする必要があるので、例えば熱板４３の領域Ｒ１における温度設定は、熱板４３の領域Ｒ２〜Ｒ５の温度設定よりも高いものとなる。
【００５６】
膜厚測定装置２においてウェハＷ上の被処理膜Ｆの測定、及び制御装置４００において下地膜の処理条件の補正が行われると、ウェハＷは次に塗布処理装置３に搬入される。
【００５７】
塗布処理装置３では、ウェハＷがアドヒージョン装置４１に搬送され、疎水化処理される。その後、ウェハＷは、下地膜形成装置３０に搬送され、ウェハＷ上に下地膜が面内均一に塗布される。その後ウェハＷは、第２のブロックＧ２の熱処理装置４０に搬送され、加熱処理が行われ下地膜が形成される（下地膜形成工程。図１３の工程Ｓ６）。この際、熱処理装置４０では、各領域Ｒ１〜Ｒ５毎に加熱温度が補正されている。そのため、下地膜形成装置３０で形成された下地膜Ｂは、例えば図１４に示すように、所定の膜厚分布を有するものとなる。なお、本実施の形態では、下地膜Ｂにおける中央部の膜厚を薄く、外周部の膜厚を厚くしている。
【００５８】
その後ウェハＷは、反射防止膜形成装置３１に搬送され、下地膜Ｂ上に反射防止膜（図示せず）が形成される。次いで、ウェハＷはレジスト塗布装置３２に搬送され、ウェハＷ上にレジスト膜が面内均一に形成される。その後ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送されて、プリベーク処理される。その後、ウェハＷは、周辺露光装置４２に搬送され、周辺露光処理される。
【００５９】
次にウェハＷは第４のブロックＧ４に搬送され、インターフェイスステーション１２のウェハ搬送機構９０によって露光装置１３に搬送され、露光処理される。露光処理を終えたウェハＷは、熱処理装置４０に搬送され、熱処理処理される。その後ウェハＷは、現像処理装置３３に搬送されて現像処理される。これにより、図１５に示すように、ウェハＷ上に所定のレジストパターンＲが形成される（レジストパターン形成工程。図１３の工程Ｓ７）。現像処理終了後、ウェハＷは、熱処理装置４０に搬送され、現像後ベーク処理される。
【００６０】
塗布処理装置３においてウェハＷ上にレジストパターンＲが形成されると、ウェハＷを収納したカセットＣは、塗布処理装置３から搬出され、次にエッチング処理装置４に搬入される。
【００６１】
エッチング処理装置４では、カセット載置台２１２上のカセットＣから１枚のウェハＷが取り出され、ロードロック装置２１３ａを介して搬送室チャンバー２１４内に搬入される。搬送室チャンバー２１４内に搬入されたウェハＷは、エッチング装置２０２に搬送される。エッチング装置２０２では、レジストパターンＲをマスクとしてウェハＷにエッチング処理を行い、図１６に示すように、レジストパターンＲから露出した部分の下地膜Ｂが除去され、下地膜ＢによるパターンＫが形成される（下地膜パターン形成工程。図１３の工程Ｓ８）。この際、下地膜Ｂには所定の膜厚分布が形成されていたので、例えば均一な線幅を有するレジストパターンＲをマスクとしてエッチング処理すると、下地膜Ｂの中央部におけるパターンＫの線幅Ｐ１と、外周部における線幅Ｐ２とは異なったものとなる。
【００６２】
次いで、ウェハＷはエッチング装置２０４に搬送され、当該エッチング装置２０４では、下地膜ＢのパターンＫをマスクとしてウェハＷにエッチング処理を行う。そうすると、図１７に示すように、下地膜Ｂから露出した部分の被処理膜Ｆが除去され、被処理膜ＦによるパターンＱが形成される（被処理膜パターン形成工程。図１３の工程Ｓ９）。この際、下地膜ＢのパターンＫは、被処理膜Ｆの膜厚に対応する線幅のパターンが形成されていたので、被処理膜ＦによるパターンＱは、膜厚が厚いウェハＷ中央部近傍の線幅ＣＤ１と、膜厚が薄いウェハＷ外周部の線幅ＣＤ２とが、概ね均一な線幅を有するものとなる。
【００６３】
その後、ウェハＷは例えばエッチング装置２０３に搬送され、下地膜ＢのパターンＫが除去され、ウェハＷ上に被処理膜ＦによるパターンＱが形成される。
【００６４】
以上の実施の形態によれば、被処理膜Ｆの膜厚分布の測定結果に基づいて、被処理膜に形成される所定のパターンＱの寸法を推定し、当該推定されたパターン寸法に基づいて下地膜に形成すべきパターンＫの寸法を算出する。そして、当該算出されたパターン寸法から、被処理膜Ｆ上に形成すべき下地膜Ｂの膜厚分布を算出し、当該算出された膜厚分布を有する下地膜Ｂを形成するように、当該下地膜を形成する処理の条件を補正し、当該補正後の条件で下地膜Ｂを形成する。その結果、補正後の条件で形成された下地膜ＢのパターンＫは、所望の被処理膜Ｆのパターンを得るために必要な寸法を有するものとなる。したがって、この下地膜ＢのパターンＫを用いて被処理膜Ｆをエッチング処理することで、ウェハＷ上に形成された被処理膜Ｆが目標膜厚に対して所定の範囲内の膜厚のばらつきを有するものであっても、当該被処理膜Ｆから所望の寸法を有するパターンＱを形成することができる。
【００６５】
また、予め求めた相関Ｍ１〜Ｍ３により処理条件を補正するので、リアルタイムでウェハＷ処理の条件を補正することができる。その結果、ウェハ処理の歩留
まりを向上させることができる。
【００６６】
さらには、レジストパターンの線幅については変更する必要がないので、フォトリソグラフィー処理における多数のパラメータについては、一切変更する必要がない。そのため、ごくわずかな処理条件の変更のみで、該被処理膜Ｆから所望の寸法を有するパターンＱを形成することができる。
【００６７】
なお、以上の実施の形態では、ウェハＷの処理条件として、熱板４３における加熱温度を補正したが、下地膜Ｂの膜厚分布を補正するための処理条件としては、本実施の形態の内容に限定されない。例えば、下地膜を形成する下地膜形成装置３０でのスピンコート処理の際に、ウェハＷの回転数のプロファイルを変更して、例えばウェハＷの中央部の膜厚を厚くしたり、その反対に、ウェハＷの外周部の膜厚を厚くしたりしてもよい。
【００６８】
以上の実施の形態では、下地膜ＢとしてＳＯＨ膜を形成し、当該ＳＯＨ膜の膜厚を調整したが、膜厚を調整する膜についても本実施の内容に限定されない。例えばＳＯＨ膜が形成されない場合、レジスト膜に下層に形成される反射防止膜の膜厚を調整し、当該反射防止膜をマスクとして被処理膜Ｆのエッチング処理を行うようにしてもよい。また、当然に、下地膜Ｂ及び反射防止膜の両方の膜厚を調整するようにしてもよい。
【００６９】
なお、以上の実施の形態では、ウェハＷ上の被処理膜Ｆが目標膜厚の範囲内に収まっている場合を例に説明したが、本発明の適用はかかる例に限定されるものではない。例えば、被処理膜Ｆの膜厚が目標値の範囲内に入っていない場合、換言すれば、被処理膜Ｆの膜厚が不均一である場合であっても、本実施の形態のように、下地膜Ｂの膜厚を適宜調整することで、被処理膜Ｆから所望の寸法を有するパターンＱを形成することができる。
【００７０】
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想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。以上の実施の形態では、撮像対象は基板の表であったが、基板の裏面を撮像する場合にも本発明は適用できる。また、上述した実施の形態は、半導体ウェハの塗布現像処理システムにおける例であったが、本発明は、半導体ウェハ以外の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の塗布現像処理システムである場合にも適用できる
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、基板上の被処理膜によりパターンを形成する際に有用である。
【符号の説明】
【００７２】
１    基板処理システム
２    膜厚測定装置
３    塗布処理装置
４    エッチング装置
３０  下地膜膜形成装置
３１  反射防止膜形成塗布装置
３２  レジスト塗布装置
３３  現像処理装置
４０  熱処理装置
４１  アドヒージョン装置
７０  ウェハ搬送機構
８０  シャトル搬送機構
９０  ウェハ搬送機構
４００  制御装置
Ｗ    ウェハ
Ｄ    ウェハ搬送領域
Ｃ    カセット
【図１】
2016001645.tif 000003
【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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【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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