JP4664233B2

JP4664233B2 - 熱処理板の温度設定方法，プログラム，プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び熱処理板の温度設定装置

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Publication number: JP4664233B2
Application number: JP2006141351A
Authority: JP
Inventors: 恵城坂; 浩富田; 真任田所
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2026-05-22
Also published as: TW200915386A; JP2007311690A; TWI371779B

Description

本発明は，熱処理板の温度設定方法，プログラム，プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び熱処理板の温度設定装置に関する。

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工程では，例えばウェハ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，レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理，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，この一連のウェハ処理によりウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。

例えば上述のポストエクスポージャーベーキングなどの加熱処理は，通常加熱処理装置で行われている。加熱処理装置は，ウェハを載置して加熱する熱板を備えている。熱板には，例えば給電により発熱するヒータが内蔵されており，このヒータによる発熱により熱板は所定温度に調整されている。

例えば上述の加熱処理における熱処理温度は，最終的にウェハ上に形成されるレジストパターンの線幅に大きな影響を与える。そこで，加熱時のウェハ面内の温度を厳格に制御するために，上述の加熱処理装置の熱板は，複数の領域に分割され，各領域毎に独立したヒータが内蔵され，各領域毎に温度調整されている。

また，上記熱板の各領域の温度調整を，総て同じ設定温度で行うと，例えば各領域の熱抵抗などの相違により，熱板上のウェハ面内の温度がばらつき，この結果，最終的にレジストパターンの線幅がばらつくことが知られている。このため，熱板の各領域毎に，さらに温度補正値（温度オフセット値）が設定され，熱板の面内温度を微調整していた（特許文献１参照）。

上記温度補正値を設定する際には，通常，先ず現状のウェハ面内の線幅を測定し，その測定結果に基づいて作業員が経験則などにより適当な温度補正値を設定する。その後，再度ウェハ面内の線幅を測定し，その線幅測定結果を考慮して作業員が温度補正値を変更する。この線幅測定と温度補正値の変更の作業を試行錯誤的に繰り返して，作業員が適正な線幅になったと判断した時点で，温度補正値の設定が終了していた。

特開２００１-１４３８５０号公報

しかしながら，上述の温度設定では，試行錯誤的に各々の温度補正値が何度も変更された末に温度補正値が決定されていたため，温度設定作業に非常に時間がかかっていた。また，温度設定作業の途中で，その時点の温度補正値が最良の線幅となる最適値か否かを判断することが難しく，作業員の主観で適正と推定される線幅になった時点で温度設定作業を終わらせる必要がある。このため，結果的に適正な温度設定になっていない場合があり，ウェハ面内の線幅に大きなばらつくが生じることがあった。

本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，熱板などの熱処理板の温度設定を短時間でなおかつ適正に行うことをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は，基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定方法であって，前記熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能であり，さらに前記熱処理板の各領域毎に，熱処理板の面内温度を調整するための温度補正値が設定可能であり，予め前記熱処理板の各領域の温度を変動させ，温度変動後のレジストパターンの線幅の面内傾向を測定して，測定結果をゼルニケ多項式を用いて分解し，分解された複数のゼルニケ係数のうち，前記熱処理板の温度変動により変動するゼルニケ係数を求めることにより，改善可能な面内傾向成分を特定する工程と，前記熱処理を含み，フォトリソグラフィー工程において基板上にレジストパターンを形成する処理が終了した基板についての現状の基板面内のレジストパターンの線幅から，そのレジストパターンの線幅の面内傾向をゼルニケ多項式を用いて複数の面内傾向成分に分解する工程と，前記複数の面内傾向成分のうちの，前記各領域の温度補正値の設定により改善可能な面内傾向成分から，前記熱処理板の各領域の温度を設定する工程と，を有することを特徴とする。なお，前記熱処理板の温度設定方法は，前記レジストパターンの線幅の面内傾向を複数の面内傾向成分に分解する工程の後，前記複数の面内傾向成分のうちの，前記各領域の温度補正値の設定により改善可能な面内傾向成分を足し合わせて，レジストパターンの線幅の改善可能な面内傾向を算出する工程と，前記現状のレジストパターンの線幅の面内傾向から前記改善可能な面内傾向を引き算して，改善後のレジストパターンの線幅の面内傾向を算出する工程と，を有していてもよい。

以上の実施の形態によれば，ゼルニケ多項式を用いて，現状の基板の処理状態の複数の面内傾向成分を算出し，その複数の面内傾向成分のうちの，温度補正値の設定により改善可能な面内傾向成分を足し合わせて，現状の処理状態の改善可能な面内傾向を算出する。そして現状の処理状態の面内傾向からその改善可能な面内傾向を引き算することにより，改善後の面内傾向を算出している。この場合，温度補正値の設定により最大限改善し得る最適面内傾向を知ることができるので，それを目標に熱処理板の温度設定を行うことができ，従来に比べて熱処理板の温度設定の時間を大幅に短縮できる。また，最適面内傾向が分かっているので，例えば作業員の熟練度に左右されず適正な温度設定を安定的に行うことができる。

前記改善可能な各面内傾向成分が零になるような前記熱処理板の各領域の温度補正値を算出し，それらの温度補正値により前記各領域の温度を設定するようにしてもよい。

前記熱処理は，露光処理後で現像処理前に行われる加熱処理であってもよい。

別の観点による本発明によれば，上記熱処理板の温度設定方法を，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。

別の観点による本発明によれば，上記熱処理板の温度設定方法をコンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

別の観点による本発明は，基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定装置であって，前記熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能であり，さらに前記熱処理板の各領域毎に，熱処理板の面内温度を調整するための温度補正値が設定可能であり，予め前記熱処理板の各領域の温度を変動させ，温度変動後のレジストパターンの線幅の面内傾向を測定して，測定結果をゼルニケ多項式を用いて分解し，分解された複数のゼルニケ係数のうち，前記熱処理板の温度変動により変動するゼルニケ係数を求めることにより，改善可能な面内傾向成分を特定し，前記熱処理を含み，フォトリソグラフィー工程において基板上にレジストパターンを形成する処理が終了した基板についての現状の基板面内のレジストパターンの線幅から，そのレジストパターンの線幅の面内傾向をゼルニケ多項式を用いて複数の面内傾向成分に分解し，その複数の面内傾向成分のうちの，前記各領域の温度補正値の設定により改善可能な面内傾向成分から，前記熱処理板の各領域の温度を設定することを特徴とする。なお，前記熱処理板の温度設定装置は，前記レジストパターンの線幅の面内傾向を複数の面内傾向成分に分解した後，その複数の面内傾向成分のうちの，前記各領域の温度補正値の設定により改善可能な面内傾向成分を足し合わせて，レジストパターンの線幅の改善可能な面内傾向を算出し，さらに前記現状のレジストパターンの線幅の面内傾向から前記改善可能な面内傾向を引き算して改善後のレジストパターンの線幅の面内傾向を算出してもよい。

本発明によれば，熱処理板の温度設定が短時間で行われるので，熱処理装置の立ち上げ作業が速く行われ，装置稼働率が上昇する。また，熱処理板の温度設定が適正に行われるので，例えば基板の処理状態の面内均一性が向上する。

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熱処理板の温度設定装置が備えられた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。

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，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３と，この処理ステーション３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の受け渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構成を有している。

カセットステーション２には，カセット載置台５が設けられ，当該カセット載置台５は，複数のカセットＵ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６上をＸ方向に向かって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Ｕ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，Ｘ方向に配列された各カセットＵ内のウェハＷに対して選択的にアクセスできる。

ウェハ搬送体７は，Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり，後述する処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属する温調装置６０やトランジション装置６１に対してもアクセスできる。

カセットステーション２に隣接する処理ステーション３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３のＸ方向負方向（図１中の下方向）側には，カセットステーション２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３のＸ方向正方向（図１中の上方向）側には，カセットステーション２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１０が設けられている。第１の搬送装置１０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内の各処理装置に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１１が設けられている。第２の搬送装置１１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内の各処理装置に選択的にアクセスしてウェハＷを搬送できる。

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するレジスト塗布装置２０，２１，２２，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２３，２４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３０〜３４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内の液処理装置に各種処理液を供給するためのケミカル室４０，４１がそれぞれ設けられている。

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６０，ウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置６１，精度の高い温度管理下でウェハＷを温度調節する高精度温調装置６２〜６４及びウェハＷを高温で加熱処理する高温度熱処理装置６５〜６８が下から順に９段に重ねられている。

第４の処理装置群Ｇ４では，例えば高精度温調装置７０，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７１〜７４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７５〜７９が下から順に１０段に重ねられている。

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８０〜８３，露光後で現像前のウェハＷの加熱処理を行う複数のポストエクスポージャーベーキング装置（以下「ＰＥＢ装置」とする。）８４〜８９が下から順に１０段に重ねられている。

図１に示すように第１の搬送装置１０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９０，９１，ウェハＷを加熱する加熱装置９２，９３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１１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９４が配置されている。

インターフェイス部４には，例えば図１に示すようにＸ方向に向けて延びる搬送路１００上を移動するウェハ搬送体１０１と，バッファカセット１０２が設けられている。ウェハ搬送体１０１は，上下移動可能でかつθ方向にも回転可能であり，インターフェイス部４に隣接した図示しない露光装置と，バッファカセット１０２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。

例えばカセットステーション２には，ウェハＷ上のレジストパターンの線幅を測定する線幅測定装置１１０が設けられている。線幅測定装置１１０は，例えば電子ビームをウェハＷに照射し，ウェハＷ表面の画像を取得することによって，ウェハ面内のレジストパターンの線幅を測定できる。線幅測定装置１１０は，ウェハＷ面内の複数個所の線幅を測定できる。例えば線幅測定装置１１０は，図４に示すようにウェハＷを複数に分割した各ウェハ領域Ｗ_１〜Ｗ_５毎に複数の測定点Ｑで線幅を測定できる。このウェハ領域Ｗ_１〜Ｗ_５は，後述するＰＥＢ装置８４の熱板１４０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５に対応している。

以上のように構成された塗布現像処理システム１では，例えば次のようなフォトリソグラフィー工程のウェハ処理が行われる。先ず，ウェハ搬送体７によって，カセット載置台５上のカセットＵから未処理のウェハＷが一枚ずつ取り出され，第３の処理装置群Ｇ３の温調装置６０に搬送される。温調装置６０に搬送されたウェハＷは，所定温度に温度調節され，その後第１の搬送装置１０によってボトムコーティング装置２３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１０によって加熱装置９２，高温度熱処理装置６５，高精度温調装置７０に順次搬送され，各装置で所定の処理が施される。その後ウェハＷは，レジスト塗布装置２０に搬送され，ウェハＷ上にレジスト膜が形成された後，第１の搬送装置１０によってプリベーキング装置７１に搬送されプリベーキングが施される。続いてウェハＷは，第２の搬送装置１１によって周辺露光装置９４，高精度温調装置８３に順次搬送されて，各装置において所定の処理が施される。その後，ウェハＷは，インターフェイス部４のウェハ搬送体１０１によって図示しない露光装置に搬送され，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１０１によって例えばＰＥＢ装置８４に搬送され，ポストエクスポージャーベーキングが施された後，第２の搬送装置１１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上のレジスト膜が現像される。その後ウェハＷは，第２の搬送装置１１によってポストベーキング装置７５に搬送されポストベーキングが施される。その後，ウェハＷは，高精度温調装置６３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１０によってトランジション装置６１に搬送され，ウェハ搬送体７によってカセットＵに戻されて，一連のウェハ処理であるフォトリソグラフィー工程が終了する。

次に，上述したＰＥＢ装置８４の構成について説明する。ＰＥＢ装置８４は，図５及び図６に示すように筐体１２０内に，ウェハＷを加熱処理する加熱部１２１と，ウェハＷを冷却処理する冷却部１２２を備えている。

加熱部１２１は，図５に示すように上側に位置して上下動自在な蓋体１３０と，下側に位置してその蓋体１３０と一体となって処理室Ｓを形成する熱板収容部１３１を備えている。

蓋体１３０は，中心部に向かって次第に高くなる略円錐状の形態を有し，頂上部には，排気部１３０ａが設けられている。処理室Ｓ内の雰囲気は，排気部１３０ａから均一に排気される。

熱板収容部１３１の中央には，ウェハＷを載置して加熱する熱処理板としての熱板１４０が設けられている。熱板１４０は，厚みのある略円盤形状を有している。

熱板１４０は，図７に示すように複数，例えば５つの熱板領域Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４，Ｒ_５に区画されている。熱板１４０は，例えば平面から見て中心部に位置して円形の熱板領域Ｒ_１と，その周囲を円弧状に４等分した熱板領域Ｒ_２〜Ｒ_５に区画されている。

熱板１４０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５には，給電により発熱するヒータ１４１が個別に内蔵され，各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５毎に加熱できる。各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５のヒータ１４１の発熱量は，例えば温度制御装置１４２により調整されている。温度制御装置１４２は，各ヒータ１４１の発熱量を調整して，各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度を所定の設定温度に制御できる。温度制御装置１４２における温度設定は，例えば後述する温度設定装置１９０により行われる。

図５に示すように熱板１４０の下方には，ウェハＷを下方から支持して昇降させるための第１の昇降ピン１５０が設けられている。第１の昇降ピン１５０は，昇降駆動機構１５１により上下動できる。熱板１４０の中央部付近には，熱板１４０を厚み方向に貫通する貫通孔１５２が形成されている。第１の昇降ピン１５０は，熱板１４０の下方から上昇して貫通孔１５２を通過し，熱板１４０の上方に突出してウェハＷを支持できる。

熱板収容部１３１は，熱板１４０を収容して熱板１４０の外周部を保持する環状の保持部材１６０と，その保持部材１６０の外周を囲む略筒状のサポートリング１６１を有している。サポートリング１６１の上面には，処理室Ｓ内に向けて例えば不活性ガスを噴出する吹き出し口１６１ａが形成されている。この吹き出し口１６１ａから不活性ガスを噴出することにより，処理室Ｓ内をパージすることができる。また，サポートリング１６１の外方には，熱板収容部１３１の外周となる円筒状のケース１６２が設けられている。

加熱部１２１に隣接する冷却部１２２には，例えばウェハＷを載置して冷却する冷却板１７０が設けられている。冷却板１７０は，例えば図６に示すように略方形の平板形状を有し，加熱部１２１側の端面が円弧状に湾曲している。図５に示すように冷却板１７０の内部には，例えばペルチェ素子などの冷却部材１７０ａが内蔵されており，冷却板１７０を所定の設定温度に調整できる。

冷却板１７０は，加熱部１２１側に向かって延伸するレール１７１に取付けられている。冷却板１７０は，駆動部１７２によりレール１７１上を移動し，加熱部１２１側の熱板１４０の上方まで移動できる。

冷却板１７０には，例えば図６に示すようにＸ方向に沿った２本のスリット１７３が形成されている。スリット１７３は，冷却板１７０の加熱部１２１側の端面から冷却板１７０の中央部付近まで形成されている。このスリット１７３により，加熱部１２１側に移動した冷却板１７０と熱板１４０上に突出した第１の昇降ピン１５０との干渉が防止される。図５に示すように冷却部１２２内の冷却板１７０の下方には，第２の昇降ピン１７４が設けられている。第２の昇降ピン１７４は，昇降駆動部１７５によって昇降できる。第２の昇降ピン１７４は，冷却板１７０の下方から上昇してスリット１７３を通過し，冷却板１７０の上方に突出して，ウェハＷを支持できる。

図６に示すように冷却板１７０を挟んだ筐体１２０の両側面には，ウェハＷを搬入出するための搬入出口１８０が形成されている。

以上のように構成されたＰＥＢ装置８４では，先ず，搬入出口１８０からウェハＷが搬入され，冷却板１７０上に載置される。続いて冷却板１７０が移動して，ウェハＷが熱板１４０の上方に移動される。第１の昇降ピン１５０によって，ウェハＷが熱板１４０上に載置されて，ウェハＷが加熱される。そして，所定時間経過後，ウェハＷが再び熱板１４０から冷却板１７０に受け渡され冷却され，当該冷却板１７０から搬入出口１８０を通じてＰＥＢ装置８４の外部に搬出されて一連の熱処理が終了する。

次に，上記ＰＥＢ装置８４の熱板１４０の温度設定を行う温度設定装置１９０の構成について説明する。例えば温度設定装置１９０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，例えば図５及び図７に示すように熱板１４０の温度制御装置１４２に接続されている。

温度設定装置１９０は，例えば図８に示すように各種プログラムを実行する演算部２００と，例えば温度設定のための各種情報を入力する入力部２０１と，温度設定のための各種情報を格納するデータ格納部２０２と，温度設定のための各種プログラムを格納するプログラム格納部２０３と，熱板１４０の温度設定を変更するために温度制御装置１４２と通信する通信部２０４などを備えている。

例えばプログラム格納部２０３には，例えばレジストパターンのウェハ面内の線幅測定値から，その測定線幅の面内傾向を分解して表す複数の面内傾向成分Ｚｎを算出するプログラムＰ１が記憶されている。この複数の面内傾向成分Ｚｎ（ｎは１以上の整数）は，図９に示すようにゼルニケ（Ｚernike）多項式を用いて，ウェハ面内の測定線幅の面内傾向Ｚを複数の成分に分解して表したものである。

ここでゼルニケ多項式について説明を加えると，ゼルニケ多項式は，光学分野でよく使われる半径が１の単位円上の複素関数であり（実用的には実数関数として使用されている），極座標の引数（ｒ，θ）を有する。このゼルニケ多項式は，光学分野では主としてレンズの収差成分を解析するために使用されており，波面収差をゼルニケ多項式を用いて分解することで，各々独立した波面，例えば山型，鞍型等の形状に基づく収差成分を知ることができる。

本実施の形態においては，ウェハ面内の多数の線幅測定値をウェハ面上の高さ方向に現し，そのウェハ面内の線幅の傾向を円形の波面として捉える。そしてゼルニケ多項式を用いて，ウェハ面内の測定線幅の面内傾向Ｚが，例えば上下方向のＺ方向のずれ成分，Ｘ方向傾き成分，Ｙ方向傾き成分，凸状或いは凹状に湾曲する湾曲成分などの複数の面内傾向成分Ｚｎに分解される。各面内傾向成分Ｚｎの大きさは，ゼルニケ係数により表すことができる。

各面内傾向成分Ｚｎを表すゼルニケ係数は，具体的に極座標の引数（ｒ，θ）を用いて以下の式により表せられる。

Ｚ１（１）
Ｚ２（ｒ・ｃｏｓθ）
Ｚ３（ｒ・ｓｉｎθ）
Ｚ４（２ｒ^２−１）
Ｚ５（ｒ^２・ｃｏｓ２θ）
Ｚ６（ｒ^２・ｓｉｎ２θ）
Ｚ７（（３ｒ^３−２ｒ）・ｃｏｓθ）
Ｚ８（（３ｒ^３−２ｒ）・ｓｉｎθ）
Ｚ９（６ｒ^４−６ｒ^２＋１）
Ｚ１０（ｒ^３・ｃｏｓ３θ）
Ｚ１１（ｒ^３・ｓｉｎ３θ）
Ｚ１２（（４ｒ^４−３ｒ^２）・ｃｏｓ２θ）
Ｚ１３（（４ｒ^４−３ｒ^２）・ｓｉｎ２θ）
Ｚ１４（（１０ｒ^５−１２ｒ^３＋３ｒ）・ｃｏｓθ）
Ｚ１５（（１０ｒ^５−１２ｒ^３＋３ｒ）・ｓｉｎθ）
Ｚ１６（２０ｒ^６−３０ｒ^４＋１２ｒ^２−１）
・
・

本実施の形態において，ゼルニケ係数Ｚ１はウェハ面内の線幅平均値（Ｚ方向ずれ成分），ゼルニケ係数Ｚ２はＸ方向傾き成分，ゼルニケ係数Ｚ３はＹ方向の傾き成分，ゼルニケ係数Ｚ４，Ｚ９，Ｚ１６は湾曲成分を示す。

データ格納部２０２には，図８に示すように例えば熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値の設定により改善可能な（変動可能な）面内傾向成分の例えばゼルニケ係数番号情報Ｉが格納されている。この改善可能な面内傾向成分の特定方法については，後述する。

プログラム格納部２０３には，例えば図１０に示すように線幅測定値から分解された面内傾向成分Ｚｎのうちの，改善可能な面内傾向成分を足し合わせて，測定線幅における改善可能な面内傾向Ｚａを算出するプログラムＰ２が格納されている。なお，温度設定装置１９０による温度設定プロセスを実現するための各種プログラムは，コンピュータ読み取り可能なＣＤなどの記録媒体に記録されていたものであって，その記録媒体から温度設定装置１９０にインストールされたものであってもよい。

プログラム格納部２０３には，例えば図１１に示すように現状の測定線幅の面内傾向Ｚから，改善可能な面内傾向Ｚａを引き算して，改善後の面内傾向Ｚｆを算出するプログラムＰ３が格納されている。

さらに，プログラム格納部２０３には，例えば次の関係式（１）から改善可能な面内傾向Ｚａの各面内傾向成分が零になるような温度補正値ΔＴを算出するプログラムＰ４が格納されている。
ΔＺ＝Ｍ・ΔＴ（１）

関係式（１）の算出モデルＭは，例えばウェハ面内の線幅の各面内傾向成分Ｚｎの変動量（各ゼルニケ係数の変化量）ΔＺと温度補正値ΔＴとの相関を示す相関行列である。具体的には，算出モデルＭは，例えば図１２に示すように特定条件のゼルニケ係数を用いて表されたｎ（面内傾向成分数）行×ｍ（熱板領域数）列の行列式である。

算出モデルＭは，熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の各々の温度を順に１℃上昇させ，その各場合のウェハ面内における線幅変動量を測定し，それらの面内傾向成分の変動量に応じたゼルニケ係数の変動量（面内傾向成分の変動量）を算出し，それらの単位温度変動あたりのゼルニケ係数の変動量を行列式の各要素Ｍ_ｉ，ｊ（１≦ｉ≦ｎ，１≦ｊ≦ｍ（本実施の形態ではｍ＝５）として表したものである。なお，熱板領域の温度を1℃上昇させても変動しない面内傾向成分は，ゼルニケ係数の変動量が零になるので，それに対応する要素は零になる。

関係式（１）は，両辺に算出モデルＭの逆行列Ｍ^−１を掛けることにより，次の式（２）
ΔＴ＝Ｍ^−１・ΔＺ（２）
で表せられる。改善可能な面内傾向Ｚａの各面内傾向成分を零にするには，面内傾向の変化量ΔＺに，改善可能な面内傾向Ｚａの各面内傾向成分に−１を掛けたものと，それ以外の改善不可能な面内傾向成分を零としたものが入力される。

次に，以上のように構成された温度設定装置１９０による温度設定プロセスについて説明する。図１３は，かかる温度設定プロセスのフローを示す。

先ず，前準備として，改善可能な面内傾向Ｚａの各面内傾向成分が特定される。この特定は，例えば熱板１４０のそれぞれの熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度を変動させ，その各場合の線幅の面内傾向を測定する。そして，その各場合の測定面内傾向をゼルニケ多項式を用いて分解し，熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の変動により変動する面内傾向成分を改善可能な面内傾向成分とする。この改善可能な面内傾向成分のゼルニケ係数番号情報Ｉは，データ格納部２０２に記憶させておく。

次に，塗布現像処理システム１において一連のフォトリソグラフィー工程が終了したウェハＷが線幅測定装置１１０に搬送され，ウェハＷ上のレジストパターンの線幅が測定される（図１３の工程Ｓ１）。この際，ウェハ面内の複数の測定点Ｑの線幅が測定され，熱板１４０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５に対応する各ウェハ領域Ｗ_１〜Ｗ_５の線幅が求められる。

続いて，線幅測定装置１１０による線幅測定の結果が温度設定装置１９０に出力される。温度設定装置１９０では，例えば各ウェハ領域Ｗ_１〜Ｗ_５の線幅測定値，つまりウェハ面内の線幅測定値から，その面内傾向Ｚを分解した複数の面内傾向成分Ｚｎがゼルニケ多項式を用いて算出される（図１３の工程Ｓ２）。図９に示すようにウェハ面内の測定面内傾向Ｚが複数の面内傾向成分Ｚｎに分解される。

続いて，図１０に示すように複数の面内傾向成分Ｚｎから，予め求められている改善可能な面内傾向成分Ｚａ_ｉが抜き出され，それらが足し合わせられる。こうして測定線幅における改善可能な面内傾向Ｚａが算出される（図１３の工程Ｓ３）。

その後，図１１に示すように現状の線幅測定値の面内傾向Ｚから，改善可能な面内傾向Ｚａが引き算され，改善後の最適面内傾向Ｚｆが求められる（図１３の工程Ｓ４）。

そして，さらにこの最適面内傾向Ｚｆを目標に温度補正値ΔＴを設定する場合には，例えば図１４に示すように上記改善可能な面内傾向Ｚａの各面内傾向成分Ｚａ_ｉに−１を掛けたものが関係式（２）のΔＺに代入される。改善不可能な面内傾向成分については零が代入される。これにより，改善可能な面内傾向Ｚａの各成分Ｚａ_ｉが零になるような温度補正値ΔＴ_１〜ΔＴ_５が求められる（図１３の工程Ｓ５）。

その後，各温度補正値ΔＴ_１〜ΔＴ_５の情報が通信部２０４から温度制御装置１４２に出力され，温度制御装置１４２における熱板１４０の各熱板領域Ｒ_１〜Ｒ_５の温度補正値が変更され，新たな設定温度に設定される（図１３の工程Ｓ６）。

なお，これらの温度設定プロセスは，例えば温度設定装置１９０のプログラム格納部２０３に格納された各種プログラムを実行することにより実現される。

以上の実施の形態によれば，ゼルニケ多項式を用いて，現状の線幅測定結果から複数の面内傾向成分Ｚｎを算出し，その複数の面内傾向成分Ｚｎのうちの改善可能な面内傾向成分を足し合わせて，現状の処理状態の改善可能な面内傾向Ｚａを算出する。そして，現状の線幅の面内傾向Ｚからその改善可能な面内傾向Ｚａを引き算することにより，改善後の面内傾向Ｚｆを算出できる。こうすることにより，各熱板領域Ｒ１〜Ｒ５の温度補正値ΔＴの設定により最大限改善し得る最適面内傾向Ｚｆを知ることができるので，それを目標に熱処１４０の温度設定を行うことができ，従来に比べて温度設定に要する時間を短縮できる。また，最適面内傾向Ｚｆが分かっているので，例えば作業員の熟練度などによらず調整後の線幅の面内傾向を一定の状態に揃えることができる。

また，関係式（１）を用いて，線幅測定値から算出された改善可能な面内傾向Ｚａの各面内傾向成分Ｚａ_ｉが零になるような温度補正値ΔＴが算出され，その温度補正値ΔＴにより熱板１４０の温度設定が行われたので，温度補正後に最適面内傾向Ｚｆに近い線幅面内傾向を得ることができる。したがって，面内傾向が小さくより均一な線幅を形成できる。特にＰＥＢ装置８４は，最終的な線幅に大きな影響を及ぼすので，ＰＥＢ装置８４の熱板１４０の温度をかかる方法により補正することの効果は非常に大きい。

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，温度設定された熱板１４０は，５つの領域に分割されていたが，その数は任意に選択できる。また，熱板１４０の分割領域の形状も任意に選択できる。

上記実施の形態では，ウェハ面内の線幅に基づいて，ＰＥＢ装置８４の熱板１４０の温度設定を行う例であったが，プリベーキング装置やポストベーキング装置などにある他の熱処理を行う熱板の温度設定や，ウェハＷを冷却する冷却処理装置の冷却板の温度設定を行う場合にも本発明は適用できる。また，以上の実施の形態では，ウェハ面内の線幅が均一になるように熱板の温度設定を行っていたが，ウェハ面内の線幅以外の他の処理状態，例えばレジストパターンの溝の側壁の角度（サイドウォールアングル）やレジストパターンの膜厚がウェハ面内で均一になるようにＰＥＢ装置，プリベーキング装置，ポストベーキング装置などの熱処理板の温度設定を行うようにしてもよい。さらに，以上の実施の形態では，フォトリソグラフィー工程後であって，エッチング工程前のパターンの線幅が均一になるように熱板の温度設定を行っていたが，エッチング工程後のパターンの線幅やサイドウォールアングルが均一になるように各熱処理板の温度設定を行ってもよい。さらに，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を熱処理する熱処理板の温度設定にも適用できる。

本発明は，基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定を行う際に有用である。

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１の塗布現像処理システムの正面図である。図１の塗布現像処理システムの背面図である。ウェハ面内の線幅の測定点を示す説明図である。ＰＥＢ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。ＰＥＢ装置の構成の概略を示す横断面の説明図である。ＰＥＢ装置の熱板の構成を示す平面図である。温度設定装置の構成を示すブロック図である。線幅測定による線幅の面内傾向をゼルニケ多項式を用いて複数の面内傾向成分に分解した状態を示す説明図である。改善可能な面内傾向成分を足し合わせて改善可能な面内傾向を算出する内容を示す説明図である。現状の線幅の面内傾向から改善可能な面内傾向を引き算して改善後の面内傾向を算出する内容を示す説明図である。算出モデルの一例を示す行列式である。温度設定プロセスを示すフロー図である。各面内傾向の調整量と温度補正値を代入した算出モデルの関係式である。

符号の説明

１塗布現像処理システム
８４ＰＥＢ装置
１１０線幅測定装置
１４０熱板
１４２温度制御装置
１９０温度設定装置
Ｒ_１〜Ｒ_５熱板領域
Ｗ_１〜Ｗ_５ウェハ領域
Ｍ算出モデル
Ｚ面内傾向
Ｚｎ面内傾向成分
Ｚａ改善可能な面内傾向
Ｚｆ改善後の面内傾向
Ｗウェハ

Claims

基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定方法であって，
前記熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能であり，
さらに前記熱処理板の各領域毎に，熱処理板の面内温度を調整するための温度補正値が設定可能であり，
予め前記熱処理板の各領域の温度を変動させ，温度変動後のレジストパターンの線幅の面内傾向を測定して，測定結果をゼルニケ多項式を用いて分解し，分解された複数のゼルニケ係数のうち，前記熱処理板の温度変動により変動するゼルニケ係数を求めることにより，改善可能な面内傾向成分を特定する工程と，
前記熱処理を含み，フォトリソグラフィー工程において基板上にレジストパターンを形成する処理が終了した基板についての現状の基板面内のレジストパターンの線幅から，そのレジストパターンの線幅の面内傾向をゼルニケ多項式を用いて複数の面内傾向成分に分解する工程と，
前記複数の面内傾向成分のうちの，前記各領域の温度補正値の設定により改善可能な面内傾向成分から，前記熱処理板の各領域の温度を設定する工程と，を有することを特徴とする，熱処理板の温度設定方法。
前記レジストパターンの線幅の面内傾向を複数の面内傾向成分に分解する工程の後，前記複数の面内傾向成分のうちの，前記各領域の温度補正値の設定により改善可能な面内傾向成分を足し合わせて，レジストパターンの線幅の改善可能な面内傾向を算出する工程と，
前記現状のレジストパターンの線幅の面内傾向から前記改善可能な面内傾向を引き算して，改善後のレジストパターンの線幅の面内傾向を算出する工程と，を有することを特徴とする，請求項１に記載の熱処理板の温度設定方法。
前記改善可能な各面内傾向成分が零になるような前記熱処理板の各領域の温度補正値を算出し，それらの温度補正値により前記各領域の温度を設定することを特徴とする，請求項１又は２に記載の熱処理板の温度設定方法。
前記熱処理は，露光処理後で現像処理前に行われる加熱処理であることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の熱処理板の温度設定方法。
請求項１〜４のいずれかに記載の熱処理板の温度設定方法を，コンピュータに実現させるためのプログラム。
請求項１〜４のいずれかに記載の熱処理板の温度設定方法をコンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
基板を載置して熱処理する熱処理板の温度設定装置であって，
前記熱処理板は，複数の領域に区画され，当該領域毎に温度設定可能であり，
さらに前記熱処理板の各領域毎に，熱処理板の面内温度を調整するための温度補正値が設定可能であり，
予め前記熱処理板の各領域の温度を変動させ，温度変動後のレジストパターンの線幅の面内傾向を測定して，測定結果をゼルニケ多項式を用いて分解し，分解された複数のゼルニケ係数のうち，前記熱処理板の温度変動により変動するゼルニケ係数を求めることにより，改善可能な面内傾向成分を特定し，前記熱処理を含み，フォトリソグラフィー工程において基板上にレジストパターンを形成する処理が終了した基板についての現状の基板面内のレジストパターンの線幅から，そのレジストパターンの線幅の面内傾向をゼルニケ多項式を用いて複数の面内傾向成分に分解し，その複数の面内傾向成分のうちの，前記各領域の温度補正値の設定により改善可能な面内傾向成分から，前記熱処理板の各領域の温度を設定することを特徴とする，熱処理板の温度設定装置。
前記レジストパターンの線幅の面内傾向を複数の面内傾向成分に分解した後，その複数の面内傾向成分のうちの，前記各領域の温度補正値の設定により改善可能な面内傾向成分を足し合わせて，レジストパターンの線幅の改善可能な面内傾向を算出し，さらに前記現状のレジストパターンの線幅の面内傾向から前記改善可能な面内傾向を引き算して改善後のレジストパターンの線幅の面内傾向を算出することを特徴とする，請求項７に記載の熱処理板の温度設定装置。
前記改善可能な各面内傾向成分が零になるような前記熱処理板の各領域の温度補正値を算出し，それらの温度補正値により前記各領域の温度を設定することを特徴とする，請求項７又は８に記載の熱処理板の温度設定装置。
前記熱処理は，露光処理後で現像処理前に行われる加熱処理であることを特徴とする，請求項７〜９のいずれかに記載の熱処理板の温度設定装置。