JP2011165693A - 熱処理装置、塗布現像処理システム、熱処理方法、塗布現像処理方法及びその熱処理方法又は塗布現像処理方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハの面内における線幅のばらつきを低減することができ、消費電力を低減することができる熱処理装置及び熱処理方法を提供する。
【解決手段】レジスト膜が形成されている、露光された基板Ｗを、現像処理する前に熱処理する熱処理装置ＰＥＢにおいて、二次元的に配列されている複数の加熱素子６２を備え、露光された基板Ｗを熱処理する加熱部６０と、加熱部６０の上方に設けられている、基板Ｗが載置される載置部８０と、加熱部６０により一の基板Ｗを熱処理する際に、予め加熱部６０により熱処理された後、現像処理されてレジストパターンが形成された他の基板Ｗにおけるレジストパターンの線幅の測定値ＣＤから求められた温度補正値ΔＴに基づいて、加熱部６０の設定温度を補正し、補正された設定温度に基づいて、加熱部６０を制御する制御部１１０とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板を熱処理する熱処理装置及びその熱処理装置を有する塗布現像処理システムに関する。また、本発明は、その熱処理装置における熱処理方法及びその熱処理方法により基板を塗布現像処理する塗布現像処理方法並びにその熱処理方法又は塗布現像処理方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体に関する。

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、半導体ウェハ等の基板（以下「ウェハ」という。）に対し、例えば塗布処理工程、露光工程、熱処理工程、現像処理工程などの複数の工程が順次行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。塗布処理工程では、ウェハ上にレジスト液を塗布しレジスト膜を形成する。露光工程では、レジスト膜を所定のパターンに露光する。熱処理工程（ポストエクスポージャーベーキング）では、露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させる。現像処理工程では、露光されたレジスト膜を現像する。これらの一連の処理は、塗布処理装置、熱処理装置及び現像処理装置等の各種処理装置やウェハの搬送装置などを搭載した塗布現像処理システムで行われる。また、このような塗布現像処理システムでは、例えば同じレシピの複数枚のウェハが連続的に搬送されて処理されている。

このような塗布現像処理システムでは、上記した一連の処理が一定の水準を維持して行われる必要がある。そのため、上記した一連の処理を行った後、レジストパターンの線幅（Critical Dimension；ＣＤ）等の評価パラメータのウェハの面内における分布を求める必要がある。この分布は、例えば塗布現像処理システムにおいて、製品ウェハの処理前にテストウェハの処理を行い、そのシステムに搭載された測定装置により、そのテストウェハの面内の複数の測定点において評価パラメータを測定することによって、求められる（特許文献１参照）。

例えば、塗布現像処理システムに含まれる熱処理装置では、ウェハの面内における温度のばらつきを低減させるため、熱板が複数の領域に区画されている。そして、その複数の領域ごとに設定温度を変えることにより、露光後にレジスト膜内の化学反応を促進させる熱処理工程が、ウェハの面内で均一に行われるように制御されている。特許文献１に示す例では、ウェハの面内の複数の測定点においてレジストパターンの線幅（ＣＤ）を測定して、ウェハの面内における線幅（ＣＤ）の分布を求め、熱板の設定温度を補正して制御することが記載されている。

特開２００８−８４８８６号公報

ところが、上記したような塗布現像処理システムにおける熱処理装置において、熱板の設定温度を補正して制御する場合、次のような問題がある。

熱処理装置においては、熱板が複数の領域に区画され、その領域ごとに設けられているヒータを加熱制御する際に、設定温度を補正して制御している。例えば、熱板に抵抗等の発熱体よりなるヒータを設ける場合、ヒータが熱伝導により熱板を加熱し、加熱された熱板が載置されたウェハを熱伝導により加熱する。従って、同一の領域内においても、ヒータとの距離の差異によって、ウェハの温度が異なるため、上記のような線幅（ＣＤ）の分布に基づいて、温度分布を補正したとしても、線幅（ＣＤ）のばらつきを低減することができない。

また、熱板にヒータを設ける場合、熱板の温度を安定化させるため、熱板を常にヒータにより加熱しておく必要があり、熱処理装置が消費する消費電力を低減することができない。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、基板を熱処理する熱処理装置及びその熱処理装置における熱処理方法において、ウェハの面内における線幅のばらつきを低減することができ、消費電力を低減することができる熱処理装置及び熱処理方法を提供する。

上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。

本発明の一実施例によれば、基板上にレジスト膜が形成された前記基板を露光した後、現像処理することによって前記基板上にレジストパターンを形成するために、露光された前記基板を、現像処理する前に熱処理する熱処理装置において、二次元的に配列されている複数の加熱素子を備え、露光された前記基板を熱処理する加熱部と、前記加熱部の上方に設けられた、前記基板が載置される載置部と、前記加熱部により一の基板を熱処理する際に、予め前記加熱部により熱処理した後、現像処理することによって前記レジストパターンが形成された他の基板における前記レジストパターンの線幅の測定値から求められた温度補正値に基づいて、前記加熱部の設定温度を補正し、補正された前記設定温度に基づいて、前記加熱部を制御する制御部とを有する、熱処理装置が提供される。

本発明の一実施例によれば、二次元的に配列されている複数の加熱素子を備え、基板を熱処理する加熱部と、前記加熱部の上方に設けられた、前記基板が載置される載置部とを有する熱処理装置により、基板上にレジスト膜が形成された前記基板を露光した後、現像処理することによって前記基板上にレジストパターンを形成するために、露光された前記基板を、現像処理する前に熱処理する熱処理方法であって、前記加熱部により一の基板を熱処理する際に、予め前記加熱部により熱処理した後、現像処理することによって前記レジストパターンが形成された他の基板における前記レジストパターンの線幅の測定値から求められた温度補正値に基づいて、前記加熱部の設定温度を補正し、補正された前記設定温度に基づいて、前記加熱部を制御する制御工程を有する、熱処理方法が提供される。

本発明によれば、基板を熱処理する熱処理装置及びその熱処理装置における熱処理方法において、ウェハの面内における線幅のばらつきを低減することができ、消費電力を低減することができる。

第１の実施の形態に係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。 第１の実施の形態に係る塗布現像処理システムの構成の概略を示す正面図である。 第１の実施の形態に係る塗布現像処理システムの構成の概略を示す背面図である。 第１の実施の形態に係るポストエクスポージャーベーキング装置を示す概略正面図である。 第１の実施の形態に係るポストエクスポージャーベーキング装置の蓋体を外したときの概略平面図である。 線幅測定装置の構成の概略を示す縦断面図である。 ウェハ上に配列するように形成される複数のチップの配置と、ウェハ上に形成されたレジストパターンの線幅（ＣＤ）を測定する測定点との関係を示す平面図である。 線幅測定値ＣＤと設定温度Ｔとの関係を示すグラフである。 比較例に係るポストエクスポージャーベーキング装置を示す概略正面図である。 比較例に係るポストエクスポージャーベーキング装置を示す概略平面図である。 比較例に係るポストエクスポージャーベーキング装置の熱板の概略の構成を示す平面図である。 ウェハ上に配列するように形成される複数のチップの配置と、ウェハ上に形成されたレジストパターンの線幅（ＣＤ）を測定する測定点との関係を示す平面図である。 第１の実施の形態の第２の変形例に係るポストエクスポージャーベーキング装置の蓋体を外したときの概略平面図である。 第２の実施の形態に係るポストエクスポージャーベーキング装置を示す概略正面図である。 第２の実施の形態に係るポストエクスポージャーベーキング装置の蓋体を外したときの概略平面図である。 第３の実施の形態に係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。

次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
（第１の実施の形態）
始めに、図１から図８を参照し、第１の実施の形態に係る熱処理装置、熱処理装置を含む塗布現像処理システム、熱処理装置における熱処理方法及び塗布現像処理システムにおける塗布現像処理方法について説明する。

最初に、本実施の形態に係るレジスト塗布現像処理システム及び塗布現像処理システムにおける塗布現像処理方法について説明する。

図１は、本実施の形態に係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２は、塗布現像処理システムの正面図であり、図３は、塗布現像処理システムの背面図である。

図１に示すように、塗布現像処理システム１は、カセットステーション２、処理ステーション３、インターフェイスステーション４を一体に接続した構成を有している。塗布現像処理システム１は、ウェハＷ上にレジストを塗布処理し、ウェハＷ上にレジストが塗布処理されたウェハＷを熱処理することによってウェハＷ上にレジスト膜を形成するものである。また、塗布現像処理システム１は、レジスト膜が形成されたウェハＷを露光した後、現像処理することによって、ウェハＷ上にレジストパターンを形成するものである。

カセットステーション２は、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。処理ステーション３は、カセットステーション２に隣接して設けられており、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が多段に配置されている。インターフェイスステーション４は、処理ステーション３に隣接して設けられており、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。

カセットステーション２には、カセット載置台５が設けられている。カセット載置台５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、Ｘ方向に配列された各カセットＣ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、後述する線幅測定装置２０や処理ステーション３側のトランジション装置ＴＲＳ、アドヒージョン装置ＡＤに対してもアクセスできる。

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７つの処理装置群Ｇ１〜Ｇ７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及び第３の処理装置群Ｇ３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４の処理装置群Ｇ４、第５の処理装置群Ｇ５、第６の処理装置群Ｇ６及び第７の処理装置群Ｇ７が順に配置されている。

第１の処理装置群Ｇ１から第３の処理装置群Ｇ３と、第４の処理装置群Ｇ４から第７の処理装置群Ｇ７との間には、搬送路８上をＹ方向に向かって移動可能な第１の搬送装置９が設けられている。第１の搬送装置９は、Ｚ軸周りのθ方向に回転可能であり、第１の処理装置群Ｇ１から第７の処理装置群Ｇ７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及び第２の処理装置群Ｇ２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、例えばレジスト塗布装置ＣＯＴ及びボトムコーティング装置ＢＡＲＣが下から順に５段に重ねられている。レジスト塗布装置ＣＯＴは、ウェハＷにレジスト液を塗布する。ボトムコーティング装置ＢＡＲＣは、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。第３の処理装置群Ｇ３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ＤＥＶ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から第３の処理装置群Ｇ３の最下段には、各処理装置群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３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ＣＨＭがそれぞれ設けられている。

図３に示すように、第４の処理装置群Ｇ４には、温調装置ＴＣＰ、トランジション装置ＴＲＳ、高精度温調装置ＣＰＬ及び高温度熱処理装置ＢＡＫＥが下から順に９段に重ねられている。トランジション装置ＴＲＳは、ウェハＷの受け渡しを行う。高精度温調装置ＣＰＬは、精度の高い温度管理下でウェハＷを温度調節する。高温度熱処理装置ＢＡＫＥは、ウェハＷを高温で加熱処理する。

第５の処理装置群Ｇ５では、例えば高精度温調装置ＣＰＬ、プリベーキング装置ＰＡＢ及びポストベーキング装置ＰＯＳＴが下から順に１０段に重ねられている。プリベーキング装置ＰＡＢは、レジスト塗布処理後のウェハＷを加熱処理する。ポストベーキング装置ＰＯＳＴは、現像処理後のウェハＷを加熱処理する。

第６の処理装置群Ｇ６及び第７の処理装置群Ｇ７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ＣＰＬ及びポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢが下から順に８段に重ねられている。ポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢは、露光後で現像前のウェハＷの加熱処理を行う。

図１に示すように、処理ステーション３のカセットステーション２側には、ウェハ搬送体７と、第１の搬送装置９との間でウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置ＴＲＳが設けられている。そして、このトランジション装置ＴＲＳ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ＡＤが下から順に２段に重ねられている。

図１に示すように、処理ステーション３のインターフェイスステーション４側には、第１の搬送装置９と、後述するウェハ搬送体１１と、の間でウェハＷの受け渡しを行うためのトランジション装置ＴＲＳが設けられている。そして、このトランジション装置ＴＲＳ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、図示しない周辺露光装置ＷＥＥが配置されている。

インターフェイスステーション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１０上を移動するウェハ搬送体１１とバッファカセット１２が設けられている。ウェハ搬送体１１は、上下移動可能でかつθ方向にも回転可能であり、インターフェイスステーション４に隣接した図示しない露光装置と、バッファカセット１２に対してアクセスしてウェハＷを搬送できる。

また、図１に示すように、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２０が設けられている。

本体制御部３０は、塗布現像処理システム１により行われるウェハ処理を制御する。本体制御部３０は、線幅測定装置２０により行われるウェハＷ上に形成されたレジストパターンの線幅測定も制御する。本体制御部３０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。そして、本体制御部３０は、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵにより実行することによって、ウェハ処理や線幅測定を制御できる。また、本体制御部３０に記憶されたプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体により本体制御部３０にインストールされたものであってもよい。

上記したウェハ処理及び線幅測定は、塗布現像処理システム１により行われる塗布現像処理方法に含まれる。すなわち、塗布現像処理方法は、ウェハＷ上にレジストを塗布処理し、ウェハＷ上にレジストが塗布処理されたウェハＷを熱処理することによってウェハＷ上にレジスト膜を形成するものである。また、塗布現像処理方法は、レジスト膜が形成されたウェハＷを露光した後、現像処理することによって、ウェハＷ上にレジストパターンを形成するものである。また塗布現像処理方法は、ポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢによりウェハＷを熱処理する熱処理工程と、線幅測定装置２０によりウェハＷ上に形成されたレジストパターンの線幅を測定する線幅測定工程とを有する。

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の塗布現像処理プロセスは、次のように行われる。先ず、図１に示すウェハ搬送体７によって、カセット載置台５上のカセットＣ内から同じレシピの複数枚の製品用のウェハＷｎ（ｎは、１以上の自然数）が一枚ずつ取り出され、処理ステーション３の第４の処理装置群Ｇ４に属する温調装置ＴＣＰに順次搬送される。温調装置ＴＣＰに搬送されたウェハＷｎは、所定温度に温度調節され、第１の搬送装置９によって順次ボトムコーティング装置ＢＡＲＣに搬送され、ウェハＷｎ上に反射防止膜用の塗布液が塗布処理される。反射防止膜用の塗布液が塗布処理されたウェハＷｎは、第１の搬送装置９によって高温度熱処理装置ＢＡＫＥ、高精度温調装置ＣＰＬに順次搬送され、各装置において所定の処理が施されることによって、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Ｗｎは、レジスト塗布装置ＣＯＴに順次搬送され、ウェハＷｎ上にレジストが塗布処理される。レジストが塗布処理されたウェハＷｎは、第１の搬送装置９によってプリベーキング装置ＰＡＢに順次搬送され、プリベーキングが施される。プリベーキングが施されたウェハＷｎは、第１の搬送装置９によって、図示しない周辺露光装置ＷＥＥ、高精度温調装置ＣＰＬに順次搬送され、各装置において所定の処理が施されることによって、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Ｗｎは、第１の搬送装置９によってトランジション装置ＴＲＳに受け渡される。トランジション装置ＴＲＳに受け渡されたウェハＷｎは、インターフェイスステーション４のウェハ搬送体１１によって図示しない露光装置に順次搬送され、露光される。

露光の終了したウェハＷｎは、再びウェハ搬送体１１によってトランジション装置ＴＲＳに受け渡される。トランジション装置ＴＲＳに受け渡されたウェハＷｎは、第１の搬送装置９によって、例えばポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢに順次搬送され、ポストエクスポージャーベーキングが施される。ポストエクスポージャーベーキングが施されたウェハＷｎは、第１の搬送装置９によって高精度温調装置ＣＰＬに順次搬送され、温度調節される。その後、ウェハＷｎは、現像処理装置ＤＥＶに搬送され、ウェハＷｎ上に形成され、露光されたレジスト膜が現像される。その後ウェハＷｎは、第１の搬送装置９によってポストベーキング装置ＰＯＳＴに順次搬送され、ポストベーキングが施される。その後ウェハＷｎは、高精度温調装置ＣＰＬに順次搬送され、温度調節される。そしてウェハＷｎは、第１の搬送装置９によってトランジション装置ＴＲＳに順次搬送され、ウェハ搬送体７によってカセットＣに戻される。これにより、一連のウェハ処理が終了する。

次に、図４及び図５を参照し、ポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢについて説明する。なお、ポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢは、本発明における熱処理装置に相当する。

図４は、本実施の形態に係るポストエクスポージャーベーキング装置を示す概略正面図である。図５は、本実施の形態に係るポストエクスポージャーベーキング装置の蓋体を外したときの概略平面図である。

ポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢは、図４に示すように、蓋体４０、収容部５０、加熱部６０、載置部８０、冷却部９０、昇降ピン１００及び制御部１１０を有する。ポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢは、ウェハＷ上にレジスト膜が形成されたウェハＷを露光した後、現像処理することによってウェハＷにレジストパターンを形成するために、露光されたウェハＷを、現像処理する前に熱処理する熱処理工程を行うものである。

なお、本発明における熱処理装置とは、熱処理装置を制御する制御部１１０を含むものとする。

蓋体４０は、上側に位置し、ウェハＷを出し入れする際に上下動自在に設けられている。蓋体４０の天井部の中央付近には、蓋体４０を貫通して設けられた供給管４１の一端が開口されている。供給管４１の他端は、温湿度管理された空気を供給する図示しない供給源と接続されている。これにより、図示しない供給源から供給管４１を介して処理室Ｓ内に温湿度管理された空気を供給することができる。また、蓋体４０の天井部の周縁付近には、蓋体４０を貫通して設けられた排気管４２の一端が開口されている。排気管４２の他端は、空気を排気する図示しない排気部と接続されている。これにより、処理室Ｓ内の雰囲気を、排気管４２を介して排気部により均一に排気できる。なお、図４に示すように、排気管４２の開口は複数設けられていてもよく、このときは、複数開口が設けられた複数の排気管４２は途中で合流して排気部に接続されていてもよい。ポストエクスポージャーベーキングを行う際に、レジストに含まれる感光部が熱で化学反応する。従って、供給管４１及び排気管４２は、ポストエクスポージャーベーキングを行う際に、空気を一定量で処理室Ｓ内に循環させる。

なお、蓋体４０には、供給管４１及び排気管４２が開口する空間と処理室Ｓとを画成する整流板４３が設けられていてもよい。整流板４３は、供給管４１を介して処理室Ｓ内に供給される空気、処理室Ｓ内から排気管４２を介して排気される空気の流れをウェハＷの面内で均一にするものである。

収容部５０は、下側に位置し、蓋体４０と一体となって処理室Ｓを形成する。収容部５０の中央には、上方側から下方側へ、載置部８０、加熱部６０及び冷却部９０が設けられている。また、図４及び図５に示すように、収容部５０の周縁には、ウェハＷが載置される領域以外の領域で、加熱部６０からの光がウェハＷよりも上方へ漏れることを防止する遮光部材５１が設けられている。

図５に示すように、加熱部６０は、モジュール基板６１上に略同一平面上に略格子状に、すなわち二次元的に配列されており、ウェハＷを加熱する複数の発光ダイオード素子（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）６２を備える。発光ダイオード素子６２は、赤外線を発光する。加熱部６０は、露光されたウェハＷを熱処理する。また、以下では、赤外線を発光する発光ダイオード素子６２を、赤外ＬＥＤという。

なお、赤外線を発光する発光素子として、ＬＥＤ以外に、半導体レーザ等、各種の発光素子を用いることができる。

また、例えばＳｉよりなるウェハＷを加熱するときは、本実施の形態では、赤外線として、８５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の波長を有する赤外線を用いることができる。

図５に示すように、赤外ＬＥＤ６２は、略格子状に規則正しく、隙間なく配列されている。これにより、加熱部６０は、小さな加熱素子を多数配置していることになる。

なお、本実施の形態では、加熱素子として赤外線を発光する発光素子を用いる例を説明した。しかし、小さな加熱素子を多数配置することができればよく、発光素子に代え、ヒータ等の各種の発熱素子を多数配置したものであってもよい。

赤外ＬＥＤ６２として、直径が５ｍｍφ程度のものを用いることができる。例えば１２インチのウェハサイズに対応させるには、直径が５ｍｍφ程度のものを用いた場合、図５に示すように、モジュール基板６１上に約２９５０個の赤外ＬＥＤ６２を用いればよい。

また、赤外ＬＥＤ６２は、載置部８０にウェハＷが載置されていないときは消灯しており、載置部８０にウェハＷが載置されているときに点灯させるようにすることができる。

図４に示すように、載置部８０は、加熱部６０から上方に突出して設けられた、複数の突起８１を有する。すなわち、載置部８０は、加熱部６０の上方に設けられている。ウェハＷは、複数の突起８１に保持されるように、載置される。ウェハＷを複数の突起８１により保持することにより、載置部８０は、赤外ＬＥＤ６２が配列されている加熱部６０の上端から、所定の距離だけ上方に離隔してウェハＷを保持することができる。これにより、ウェハＷの下面と加熱部６０との間に空間を設けることができる。空間を設けることにより、加熱部６０の上にゴミが付着していた場合でも、そのゴミがウェハＷに付着することを防止できる。また赤外ＬＥＤ６２により加熱されたウェハＷによって、赤外ＬＥＤ６２自身が加熱されて損傷を受けることを防止できる。また、所定の距離を、例えば１００μｍ程度とすることができる。

複数の突起８１には、載置されているウェハＷの温度を測定する温度センサ８２が設けられている。温度センサ８２が設けられたことにより、ウェハＷの温度をよりウェハＷに近い位置で測定することができる。

複数の突起８１は、平面視において二次元的に略均等に分散して配置するように設けられるのが好ましい。例えば、格子状に配列されていてもよい。あるいは、ウェハＷの周方向に沿って所定の角度ごとに配列されていてもよい。例えば、中心軸を中心としてｎ回（ｎは自然数）対称になるように、放射状に設けられていてもよい。これにより、少ない個数の突起８１でも、略円形形状を有するウェハＷを安定して保持することができ、かつ、ウェハＷの温度を均等に測定することができる。図５では、格子状に配列されており、かつ、４回対称になるように設けられている例を示しており、突起８１が２９箇所設けられている例を示している。

なお、本実施の形態では、載置部８０が加熱部６０に支持される状態で、載置部８０と加熱部６０とは一体的に設けられている。しかし、載置部８０が加熱部６０に支持されなくてもよい。例えば、載置部８０は、収容部５０又は収容部５０を支持する図示しない支持部材等により、加熱部６０とは別に支持されていてもよい。

図４に示すように、冷却部９０は、加熱部６０の下方に設けられている。冷却部９０は、ウェハＷ又は加熱部６０を冷却する。冷却部９０は、平面視において、加熱部６０と略等しい円形形状を有している。冷却部９０の内部には、例えばペルチェ素子などの冷却部材９１が内蔵されており、冷却部９０を所定の設定温度に調整できる。あるいは、冷却部９０の内部には、冷却水を通流する冷却水管が形成されており、冷却部９０を冷却水により冷却するものであってもよい。なお、冷却部９０の形状は、平面視において少なくとも加熱部６０をカバーできるものであればよく、例えばウェハＷよりも広い領域を含むものであってもよい。

図４及び図５に示すように、昇降ピン１００は、ウェハＷを下方から支持して昇降可能に、設けられている。昇降ピン１００は、昇降駆動機構１０１により上下動され、下方から支持したウェハＷを上下動させることができる。加熱部６０及び冷却部９０の中央部付近には、それぞれ加熱部６０を厚み方向に貫通する貫通孔６３、９２が複数箇所形成されている。図５は、貫通孔６３が、３箇所形成されている例を示している。昇降ピン１００は、貫通孔６３、９２を通過し、加熱部６０の上方に突出できる。これにより、昇降ピン１００は、第１の搬送装置９と載置部８０との間でウェハＷを受け渡しすることができる。

制御部１１０は、加熱部６０を制御する部分である。また、制御部１１０は、後述するように、本体制御部３０を介し、線幅測定装置２０が測定したウェハＷ上のレジストパターンの幅寸法の分布に基づいて、加熱部６０を制御する。すなわち、制御部１１０は、加熱部６０により、一のウェハＷを熱処理する制御工程を行うものである。制御工程は、塗布現像処理方法における熱処理工程に含まれる。

以上のように構成されたポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢでは、先ず、蓋体４０が上昇し、ウェハＷを載置した第１の搬送装置９が移動することにより、ウェハＷが載置部８０の上方に移動する。載置部８０の上方に移動したウェハＷは、昇降ピン１００に受け渡され、その昇降ピン１００によって載置部８０に載置される。ウェハＷが載置部８０に載置された後、蓋体４０が下降し、ウェハＷが処理室Ｓへ搬入される。このとき、赤外ＬＥＤ６２はまだ消灯している。

ウェハＷが載置部８０に載置された後、供給管４１から温湿度管理された空気を処理室Ｓに供給し、供給された空気を排気管４２から排気することにより、空気を一定量循環させる。この状態で、制御部１１０により、赤外ＬＥＤ６２を点灯させ、ウェハＷを加熱する。

制御部１１０は、赤外ＬＥＤ６２の出力を制御し、赤外ＬＥＤ６２からウェハＷに到達する光量を制御する。そして、所定時間経過後、制御部１１０により、赤外ＬＥＤ６２を消灯させ、ウェハＷの加熱を停止する。ここで、制御部１１０は、各赤外ＬＥＤ６２に給電する電力を個別に制御することができる。すなわち、制御部１１０は、各赤外ＬＥＤ６２からウェハＷに到達する赤外線の光量を個別に調節するように構成することができる。

なお、制御部１１０は、各赤外ＬＥＤ６２に給電する電力を、いくつかの赤外ＬＥＤ６２よりなるグループごとに制御するようにしてもよい。すなわち、制御部１１０は、各赤外ＬＥＤ６２からウェハＷに到達する赤外線の光量を、いくつかの赤外ＬＥＤ６２よりなるグループごとに調節するように構成してもよい。

あるいは、制御部１１０は、各赤外ＬＥＤ６２に給電する時間を制御するようにしてもよい。すなわち、制御部１１０は、各赤外ＬＥＤ６２をパルス的に点灯し、各赤外ＬＥＤ６２のＯＮ時間とＯＦＦ時間の比を変えることにより、各赤外ＬＥＤ６２からウェハＷに到達する赤外線の光量を調節してもよい。

本実施の形態では、図５に示すように、突起８１および温度センサ８２は２９箇所設けられている。これらの温度センサを、温測ウェハの指示値に合うよう校正する手順を説明する。温測ウェハの温度センサは、例えば温度センサ８２の設置位置と一致する箇所にある。

まず、温測ウェハを処理室に置き、温測ウェハの測定値が目標温度（例えば１１０℃）になるよう加熱する。次に、このときの温度センサ８２の温度を読む。次に、温度センサ８２の温度が温測ウェハの温度と一致するよう、温度センサ８２の温度読み値を加減算して、２９箇所の温度センサ８２の温度設定値を補正するようにしてもよい。

ウェハＷの加熱を停止した後、ウェハＷを引続き載置部８０に載置し、冷却部材９１又は冷却水により冷却されている冷却部９０により、ウェハＷを冷却する。そして、ウェハＷが所定の温度まで冷却された後、蓋体４０を上昇させ、ウェハＷを載置部８０から昇降ピン１００へ受け渡す。昇降ピン１００へ受け渡されたウェハＷは、第１の搬送装置９に受け渡されてポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢの外部に搬出され、一連の熱処理が終了する。

本実施の形態では、制御部１１０は、加熱部６０によりあるウェハＷを熱処理する制御工程を行う際に、予め線幅測定装置２０が測定した他のウェハＷの面内におけるレジストパターンの線幅の測定値から求められた、温度補正値に基づいて、加熱部６０の設定温度を補正し、補正された設定温度に基づいて、加熱部６０を制御する。この制御の方法について、図６を参照し、線幅測定装置２０とともに、説明する。図６は、線幅測定装置の構成の概略を示す縦断面図である。

線幅測定装置２０は、例えば図６に示すように、ウェハＷを水平に載置する載置台２１と、光学式表面形状測定計２２を備えている。載置台２１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２２は、例えば、光照射部２３、光検出部２４及び算出部２５を備えている。光照射部２３は、ウェハＷに対して斜方向から光を照射する。光検出部２４は、光照射部２３から照射されウェハＷで反射した光を検出する。算出部２５は、当該光検出部２４の受光情報に基づいてウェハＷ上のレジストパターンの線幅（ＣＤ）を算出する。線幅測定装置２０は、例えばスキャトロメトリ（Scatterometry）法を用いてレジストパターンの線幅を測定するものである。スキャトロメトリ法を用いる場合、算出部２５において、光検出部２４により検出されたウェハＷの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する。そして、その照合された仮想の光強度分布に対応するレジストパターンの線幅を求めることにより、レジストパターンの線幅を測定できる。

また、線幅測定装置２０は、光照射部２３及び光検出部２４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Ｗの面内の複数の測定点における線幅を測定することができる。線幅測定装置２０の測定結果は、例えば算出部２５から後述する本体制御部３０に出力できる。本体制御部３０に出力された測定結果は、本体制御部３０を介してポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢの制御部１１０に送られる。制御部１１０に送られた測定結果に基づいて、制御部１１０が加熱部６０の設定温度を調整して、制御する。

次に、図６から図８を参照し、以上のように構成された線幅測定装置２０が測定したウェハＷの面内におけるレジストパターンの線幅の測定値の分布に基づいて、ポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢの制御部１１０が、加熱部６０の設定温度を調整して、制御する方法について、説明する。図７は、ウェハ上に配列するように形成される複数のチップの配置と、ウェハ上に形成されたレジストパターンの線幅（ＣＤ）を測定する測定点との関係を示す平面図である。図８は、線幅測定値ＣＤと設定温度Ｔとの関係を示すグラフである。

本実施の形態では、図７（ａ）に示すように、例えば１２インチサイズのウェハＷに、例えば縦１５ｍｍ×横１５ｍｍの正方形のチップサイズを有するチップＣＨが形成される場合について説明する。このような縦１５ｍｍ×横１５ｍｍの正方形のチップ（ショット）ＣＨが形成されるときは、ウェハＷの外周部における正方形の一部が欠けた形状を有するチップ（欠けショット）も含め、合計３２１のチップ（ショット）ＣＨが形成される。

なお、本実施の形態におけるチップサイズとは、露光の際に用いるレチクルによる１ショットの領域を意味する。しかし、ウェハＷ上で周期的に配列する形状の１まとまりであればよく、実際にウェハＷ上に形成される実際のチップサイズであってもよい（以下の変形例及び実施の形態においても同様）。

更に、本実施の形態では、図７（ｂ）に示すように、１つのチップＣＨの領域内において、縦３箇所×横３箇所＝９箇所を、線幅（ＣＤ）を測定する測定点Ｐ１〜Ｐ９とする。このとき、線幅（ＣＤ）を測定する測定点Ｐ１〜Ｐ９は、縦５ｍｍ、横５ｍｍの配列間隔で二次元的に配列する。

一方、図５を用いて説明したように、加熱部６０には、５ｍｍφの赤外ＬＥＤ６２が隙間無く配列されている。従って、線幅（ＣＤ）を測定する各測定点Ｐ１〜Ｐ９の位置と、各赤外ＬＥＤ６２の位置とは、略１対１に対応している。このような条件で、ポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢの制御部１１０が、予め線幅測定装置２０が測定した、テストウェハＷ_Ｔのレジストパターンの線幅の測定値から求められた、温度設定値に基づいて、加熱部６０の設定温度を補正する。そして、補正された設定温度に基づいて、加熱部６０を制御する。

また、本実施の形態では、赤外ＬＥＤ６２が配列されている配列間隔が、ウェハＷのチップＣＨが配列する配列間隔よりも小さい。従って、第１の実施の形態の第１の変形例でも後述するように、露光時におけるレチクルの誤差、レンズの収差又はショット（チップ）内の露光量のばらつきに起因する線幅のばらつきを低減することができる。

予め、テストウェハＷ_Ｔ上にレジストを塗布処理し、テストウェハＷ_Ｔ上にレジストが塗布処理されたテストウェハＷ_Ｔを熱処理することによってテストウェハＷ_Ｔ上にレジスト膜を形成する。次に、レジスト膜が形成されたテストウェハＷ_Ｔを露光し、そして、加熱部６０により熱処理する。その後、加熱部６０により熱処理されたテストウェハＷ_Ｔを現像処理することによって、テストウェハＷ_Ｔ上にレジストパターンを形成する。

その後、レジストパターンが形成されたテストウェハＷ_Ｔが線幅測定装置２０に搬送され、図６に示すように載置台２１に載置される。次に、テストウェハＷ_Ｔの表面の所定部分に光照射部２３から光が照射され、その反射光が光検出部２４により検出され、算出部２５においてテストウェハＷ_Ｔ上のレジストパターンの線幅が算出される。この線幅測定装置２０では、光照射部２３及び光検出部２４に対しテストウェハＷ_Ｔが水平移動される。そして、図７（ａ）及び図７（ｂ）を用いて説明したように、テストウェハＷ_Ｔの面内に二次元的に配列する３２１チップに対し、（欠けチップは除いて）それぞれ９箇所の測定点Ｐ１〜Ｐ９において、線幅（ＣＤ）が測定される。

線幅測定の終了したテストウェハＷ_Ｔは、カセットステーション２のカセットＣに戻される。そして、テストウェハＷ_Ｔの面内の各測定点における線幅測定結果は、本体制御部３０に出力される。本体制御部３０では、テストウェハＷ_Ｔの面内の各測定点における線幅の測定値（線幅測定値ＣＤ）の分布を得る。

テストウェハＷ_Ｔの面内の各測定点における線幅の測定値の分布が求められた後、本体制御部３０において、次の関係式（１）により、テストウェハＷ_Ｔの面内の各測定点における温度補正値ΔＴが算出される。

ΔＣＤ＝Ｍ・ΔＴ ・・・・・（１）
ΔＣＤは、線幅測定値ＣＤと、予め設定されている所定の目標線幅ＣＤ０との差ＣＤ−ＣＤ０に等しい線幅変化量である。また、温度補正値ΔＴは、補正前の設定温度Ｔ０と、補正後の設定温度Ｔとの差Ｔ−Ｔ０に等しい。更に、Ｍは、予め求められた線幅変化量ΔＣＤと温度補正値ΔＴとの相関から作成された温度係数である。

図８に一例を示すように、例えばＡｒＦ液浸露光用等のポジレジストは、一般的にポストエクスポージャー温度が上昇するにつれて線幅（ＣＤ）が細くなる傾向を有する。図８の例では、線幅測定値ＣＤ（ｎｍ）と、補正前の設定温度Ｔ０（℃）とは、感度を−３．０ｎｍ／℃とする略直線関係を有している。従って、本体制御部３０では、関係式（１）を用いて、各測定点における線幅測定値ＣＤから各測定点に対応する各赤外ＬＥＤ６２における温度補正値ΔＴを算出することができる。

本実施の形態では、図５に示すように、突起８１及び温度センサ８２は２９箇所設けられている。この場合には、上記のようにして得られた各測定点データから近似曲線により目標温度分布を求め、その目標温度分布のうち２９箇所の温度センサ８２に該当する測定点の温度補正値ΔＴの値を用いて、２９箇所の温度センサ８２の温度設定値を補正するようにしてもよい。以下では、線幅測定装置２０の線幅（ＣＤ）の測定結果から温度が求められた各測定点のうち、一部の測定点における温度補正値ΔＴを用いて、加熱部６０の設定温度Ｔを補正する例について説明する。

その後、各温度補正値ΔＴの情報が、本体制御部３０からポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢの制御部１１０に出力される。そして、制御部１１０において、各温度補正値ΔＴの情報に基づいて、加熱部６０の設定温度を補正し、新たな設定温度に調整される。ここで加熱部６０の設定温度とは、例えば温度センサ８２で測定される温度がその温度に近づくように制御する温度を意味する。そして、補正（調整）された設定温度に基づいて、制御部１１０は、例えば、温度センサ８２により測定される温度が、補正された設定温度になるように、加熱部６０を制御する。前述したように、温度センサ８２が突起８１に設けられることにより、ウェハＷの温度をよりウェハＷに近い位置で測定することができるため、制御部１１０が加熱部６０を制御する際の、ウェハＷの温度をより精度よく制御することができる。

なお、制御部１１０が、温度センサ８２により測定される温度が、補正された設定温度になるように、加熱部６０を制御するときは、温度センサ８２の数を更に増やすことにより、更に精度良く、温度設定値を補正することができる。

また、載置部８０に設けられた温度センサ８２とは別に、例えばモジュール基板６１にウェハＷの温度を測定するための温度センサを設け、その温度センサにより測定される温度が、補正された設定温度になるように、加熱部６０を制御するようにしてもよい。

また、更に、モジュール基板６１に、赤外ＬＥＤ６２の配列間隔と略等しい配列間隔で、温度センサを設けてもよい。あるいは、予め各赤外ＬＥＤ６２の電圧電流特性の温度依存性を取得しておき、制御部１１０が、各赤外ＬＥＤ６２の電圧電流特性から加熱処理中の温度を算出するようにしてもよい。このように、赤外ＬＥＤ６２の配列間隔と略等しい配列間隔で温度センサを設けることにより、赤外ＬＥＤ６２と略同じ空間分解能で、ウェハＷの温度を均一化することもできる。

また、本実施の形態では、製品ウェハＷを熱処理する際に、予めテストウェハＷ_Ｔについて求められた温度補正値に基づいて、加熱部６０の設定温度を補正する例について説明した。しかし、後の製品ウェハＷを熱処理する際に、始めの製品ウェハＷについて求められた温度補正値に基づいて、加熱部６０の設定温度を補正してもよい。

一方、図９から図１１を参照し、ポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢにおいて、加熱部が、二次元的に配列されている、ウェハＷを加熱する複数の加熱素子を備えていない場合について、比較例として説明する。

図９及び図１０は、それぞれ比較例に係るポストエクスポージャーベーキング装置を示す概略正面図及び概略平面図である。図１１は、比較例に係るポストエクスポージャーベーキング装置の熱板の概略の構成を示す平面図である。

比較例に係るポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢは、図９及び図１０に示すように、筐体２００内に、ウェハＷを加熱処理する加熱部２６０と、ウェハＷを冷却処理する冷却部２９０を備えている。

加熱部２６０は、図９に示すように、上側に位置して上下動自在な蓋体２４０と、下側に位置してその蓋体２４０と一体となって処理室Ｓを形成する収容部２５０を備えている。

蓋体２４０の天井部の中央には、排気管２４１が接続されており、処理室Ｓ内の雰囲気を、排気管２４１を介して図示しない排気部により排気できる。

また、比較例に係るポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢでは、二次元的に配列されている複数の加熱素子を備える加熱部に代え、熱板２６１を有する。図１１に示すように、熱板２６１は、複数、例えば６つの熱板領域Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６に区画されている。熱板領域Ｊ１〜Ｊ６は、例えば平面から見て扇型状に熱板２６１を６等分するように区画されている。

熱板２６１の各熱板領域Ｊ１〜Ｊ６には、給電により発熱するヒータ２６２が個別に内蔵され、熱板領域Ｊ１〜Ｊ６毎に加熱できる。各熱板領域Ｊ１〜Ｊ６のヒータ２６２の発熱量は、例えば制御部３１０により調整されている。また、制御部３１０は、本体制御部３３０と接続されている。

冷却部２９０には、ウェハＷを載置して冷却する冷却板２９１が設けられている。冷却板２９１は、例えば図１０に示すように略方形の平板形状を有し、熱板２６１側の端面が外側に凸の円弧状に湾曲している。冷却板２９１の内部には、例えばペルチェ素子などの冷却部材２９２が内蔵されており、冷却板２９１を所定の設定温度に調整できるのは、本実施の形態と同様である。

冷却板２９１は、熱板２６１側に向かって延伸するレール２９３に取付けられている。冷却板２９１は、駆動部２９４によりレール２９３上を移動し、熱板２６１の上方まで移動できる。図１０に示すように、冷却板２９１を挟んだ筐体２００の両側壁には、ウェハＷを搬入出するための搬入出口２０１が形成されている。

また、冷却板２９１には、Ｘ方向に沿った２本のスリット３００が形成されている。このスリット３００により、加熱部２６０側に移動した冷却板２９１と熱板２６１上に突出した昇降ピン３０１との干渉が防止される。昇降ピン３０１は、昇降駆動機構３０２により昇降駆動される。また、冷却板２９１の下方には、昇降ピン３０３が設けられている。昇降ピン３０３は、昇降駆動機構３０４により昇降駆動される。昇降ピン３０３は、冷却板２９１の下方から上昇し、スリット３００を通過して冷却板２９１の上方に突出できる。

比較例では、各熱板領域Ｊ１〜Ｊ６内では、ヒータ２６２の発熱量を、各領域内で更に分割して調整することができない。そのため、本実施の形態で説明したように、温度センサが２９箇所設けられていたとしても、その温度センサにより計測した温度分布を補正するように、各熱板領域Ｊ１〜Ｊ６のヒータ２６２の発熱量を調整することはできない。従って、線幅測定装置の線幅の測定結果から温度が求められた各測定点の温度補正値を用いて、温度センサの温度設定値を補正することができず、ウェハＷの面内における線幅のばらつきを低減させることはできない。

また、比較例では、各熱板領域Ｊ１〜Ｊ６内で、熱板２６１の温度を安定化するために、ポストエクスポージャーベーキングを行う前に、予めヒータ２６２に給電し、設定温度に到達させておかなければならない。そのため、熱板２６１にウェハＷが載置されているときも、熱板２６１にウェハＷが載置されていないときも、ヒータ２６２に給電し、常に１００℃程度まで加熱しておかなければならず、ヒータ２６２に待機電力を供給する必要がある。

また、比較例では、冷却部２９０が加熱部２６０に隣接して設けられている。そのため、ポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢの筐体２００の設置面積（フットプリント）は、加熱部２６０の設置面積（フットプリント）と冷却部２９０の設置面積（フットプリント）との総和になる。

一方、本実施の形態では、加熱部６０は、小さな加熱素子６２を多数配置している。また、前述したように、線幅測定装置２０が線幅（ＣＤ）を測定したウェハＷの面内の複数の測定点における温度補正値ΔＴを用いることができる。よって、２９箇所全ての温度センサ８２の温度設定値をより精度良く補正することができ、ウェハＷの面内における線幅のばらつきを低減することができる。

また、本実施の形態では、ウェハＷに赤外線を照射して加熱するため、加熱部６０の各加熱素子６２には、ポストエクスポージャーベーキングを行う間のみ、給電するように運用することが可能である。そのため、載置部８０にウェハＷが載置されていないときは、加熱部６０に給電する必要がなく、待機電力を供給する必要がない。よって、ポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢにおける消費電力を低減することができる。

また、本実施の形態では、加熱部６０の下方に冷却部９０が設けられている。そのため、ポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢの設置面積（フットプリント）は、加熱部６０の設置面積（フットプリント）の分だけ有ればよく、冷却部９０単独での設置面積（フットプリント）が不要である。

具体的に、線幅目標値が８３．９ｎｍであるレジストパターンが形成されたウェハＷについて、温度補正の前後でウェハＷの面内で線幅（ＣＤ）のばらつき３σがどれだけ低減されるか、上記した本実施の形態と比較例とを行って比較した。本実施の形態に係る方法では、３σが温度補正前の１．８１ｎｍから０．２７ｎｍに低減した。一方、比較例では、３σが温度補正前の１．８１ｎｍから１．６１ｎｍにしか低減しなかった。従って、本実施の形態に係る熱処理装置及び熱処理方法を用いて温度補正を行うことにより、ウェハＷの面内での線幅（ＣＤ）のばらつきを低減することができる。

以上、本実施の形態によれば、前の基板の面内におけるレジストパターンの線幅の測定値に基づいて、その基板の面内における温度補正値を求め、後の基板を熱処理する際に、その温度補正値に基づいて、加熱部の設定温度を補正する。よって、基板を熱処理する熱処理装置及びその熱処理装置における熱処理方法において、基板の面内における線幅のばらつきを低減することができ、消費電力を低減することができる。

更に、本実施の形態によれば、加熱部の下方に冷却部が設けられている。従って、冷却部を、平面視において加熱部と別の位置に冷却板を設ける必要がない。よって、レジスト塗布現像処理システムのフットプリントを低減することができる。
（第１の実施の形態の第１の変形例）
次に、図１２を参照し、第１の実施の形態の第１の変形例に係る熱処理装置及び熱処理方法について説明する。

本変形例に係る熱処理装置及び熱処理方法は、ウェハの面内の複数の測定点におけるレジストパターンの線幅の測定値を平均した平均値に基づいて、温度補正値を求める点で、第１の実施の形態に係る熱処理装置及び熱処理方法と相違する。

図１２は、ウェハ上に配列するように形成される複数のチップの配置と、ウェハ上に形成されたレジストパターンの線幅（ＣＤ）を測定する測定点との関係を示す平面図である。なお、以下の文中では、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある（以下の変形例及び実施の形態においても同様）。

本変形例でも、図１２（ａ）に示すように、例えば１２インチサイズのウェハＷに、縦１５ｍｍ×横１５ｍｍの正方形のチップサイズを有するチップＣＨが形成される場合について説明する。また、本変形例でも、その１チップＣＨの領域内において、図１２（ｂ）に示すように、縦３箇所×横３箇所＝９箇所を、線幅（ＣＤ）を測定する測定点とする。すなわち、線幅（ＣＤ）を測定する測定点は、縦５ｍｍ、横５ｍｍの配列間隔で二次元的に配列する。

しかし、本変形例では、制御部１１０が加熱部６０によりあるウェハＷを熱処理する制御工程を行う際に、チップＣＨ内の例えば９の測定点Ｐ１〜Ｐ９での線幅（ＣＤ）の測定値を平均した平均値ＣＤ_Ａｖｅを用いる。そして、線幅ＣＤ_Ａｖｅを、そのチップＣＨにおける測定点の代表点、例えば測定点Ｐ５、における線幅とみなすことになる。

また、時間の都合でチップ内複数個所の測定が困難である場合は、代表して一箇所、例えばＰ５のみを測定することで、該当チップの代表値とみなすことも可能である。

テストウェハＷ_Ｔの各チップＣＨにおける線幅の平均値ＣＤ_Ａｖｅが求められた後、本体制御部３０において、前述した関係式（１）により、テストウェハＷ_Ｔの各チップＣＨにおける温度補正値ΔＴが算出される。その後、各温度補正値ΔＴの情報が、本体制御部３０からポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢの制御部１１０に出力される。そして、制御部１１０において、各温度補正値ΔＴの情報に基づいて、加熱部６０の設定温度を補正し、新たな設定温度に調整される。

図７を用いて説明したあるチップＣＨ内の各測定点Ｐ１〜Ｐ９における線幅ＣＤ１〜ＣＤ９は、あるチップＣＨにおける測定値の平均値ＣＤ_Ａｖｅの成分と、あるチップＣＨ内における測定値の平均値ＣＤ_Ａｖｅとの差Ｄ１〜Ｄ９の成分とに分けることができる。すなわち、ＣＤ１＝ＣＤ_Ａｖｅ＋Ｄ１、ＣＤ２＝ＣＤ_Ａｖｅ＋Ｄ２、・・・ＣＤ９＝ＣＤ_Ａｖｅ＋Ｄ９となる。このうち、平均値の成分ＣＤ_ＡｖｅのチップＣＨ間におけるばらつきは、主として、ウェハＷの面内における露光量又はポストエクスポージャーベーキングの温度のばらつきに起因する。また、差の成分Ｄ１〜Ｄ９のチップＣＨ内におけるばらつきは、主として、露光時におけるレチクルの誤差、レンズの収差又はショット（チップ）ＣＨ内の露光量のばらつきに起因する。

従って、本変形例において、チップＣＨ内の各測定点Ｐ１〜Ｐ９における線幅ＣＤ１〜ＣＤ９を平均値ＣＤ_Ａｖｅで代表して表す場合でも、ウェハＷの面内における露光量又はポストエクスポージャーベーキングの温度のばらつきを表すことができる。

本変形例では、全ての線幅の測定点での測定値を用いることはせず、テストウェハＷ_Ｔの全ての測定点での温度補正値は算出しない。例えば、１チップ内における測定点の線幅の平均値を用いる。しかし、本変形例のようにチップＣＨの配列間隔が温度センサの配列間隔よりも小さいときは、ウェハＷの面内における温度を、なお十分な空間分解能で均一化することができる。

具体的に、線幅目標値が８３．９ｎｍであるレジストパターンが形成されたウェハＷについて、温度補正の前後でウェハＷの面内で線幅（ＣＤ）のばらつき３σがどれだけ低減されるか、本変形例と第１の実施の形態で前述した比較例とを比較した。本変形例に係る方法では、３σが温度補正前の１．８１ｎｍから１．２６ｎｍに低減した。一方、比較例では、３σが温度補正前の１．８１ｎｍから１．６１ｎｍにしか低減しなかった。

従って、本変形例でも、第１の実施の形態と同様にウェハの面内における線幅のばらつきを低減できるとともに、線幅測定装置の制御部及びポストエクスポージャーベーキング装置の制御部における処理量を低減することができる。よって、装置コスト及び消費電力を低減することができる。
（第１の実施の形態の第２の変形例）
次に、図１３を参照し、第１の実施の形態の第２の変形例に係る熱処理装置及び熱処理方法について説明する。

本変形例に係る熱処理装置及び熱処理方法は、ウェハの中心側よりも周縁側において、細かく温度制御する点で、第１の実施の形態に係る熱処理装置及び熱処理方法と相違する。

なお、本変形例では、ウェハの中心側よりも周縁側において、より小さな間隔で温度センサを有する突起を設けるのでもよい。また、ウェハの中心側よりも周縁側において、より小さな間隔で線幅を測定するのでもよい。あるいは、ウェハの中心側よりもウェハの周縁側において、より小さな間隔で複数の加熱素子を設けるのでもよい。ここでは、それらを代表し、ウェハの中心側よりも周縁側において、より小さい間隔で温度センサを有する突起を設ける場合について説明する。

図１３は、本変形例に係るポストエクスポージャーベーキング装置の蓋体を外したときの概略平面図である。ただし、図１３では、図示を容易にするために、赤外ＬＥＤ６２及び貫通孔６３の図示を省略している。

本変形例では、図１３に示すように、ウェハＷの中心側よりも周縁側、特に外周付近において、温度センサ８２を備えた突起８１を小さな間隔で配置して設けている。

本変形例でも、加熱部６０により製品ウェハＷを熱処理する制御工程を行う際に、テストウェハＷ_Ｔの面内の測定点における線幅の測定値に基づいて、本体制御部３０において、前述した関係式（１）により、各測定点での温度補正値ΔＴが算出される。その後、各温度補正値ΔＴの情報が、本体制御部３０からポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢの制御部１１０に出力される。そして、制御部１１０において、各温度補正値ΔＴの情報に基づいて、加熱部６０の設定温度を補正し、新たな設定温度に調整される。そして、補正（調整）された設定温度に基づいて、制御部１１０は、温度センサ８２により測定される温度が、補正された設定温度になるように、加熱部６０を制御する。

このとき、ウェハＷの中心側よりも周縁側において、より小さい間隔で温度センサ８２（突起８１）が設けられている。従って、ウェハＷの周縁側において、ポストエクスポージャーベーキングを行う際のウェハＷの温度分布をより精度良く制御することができる。その結果、ウェハＷの周縁側においても、ウェハＷの中心側と同様に、線幅（ＣＤ）の幅寸法のばらつきを低減することができる。

具体的に、線幅目標値が８３．９ｎｍであるレジストパターンが形成されたウェハＷについて、温度補正の前後でウェハＷの面内で線幅（ＣＤ）のばらつき３σがどれだけ低減されるか、本変形例と第１の実施の形態で前述した比較例とを比較した。本変形例に係る方法では、３σが温度補正前の３．８９ｎｍから０．６３ｎｍに低減した。一方、比較例では、３σが温度補正前の３．８９ｎｍから２．４２ｎｍにしか低減しなかった。従って、ウェハＷの面内における線幅のばらつきを、更に低減できる。
（第２の実施の形態）
次に、図１４及び図１５を参照し、第２の実施の形態に係る熱処理装置及び熱処理方法について説明する。

本実施の形態に係る熱処理装置及び熱処理方法は、加熱部が、複数の発光素子とウェハとの間に、発光素子が発光する赤外線を透過又は遮断する複数の液晶素子を備える点で、第１の実施の形態に係る熱処理装置及び熱処理方法と相違する。

図１４は、本実施の形態に係るポストエクスポージャーベーキング装置を示す概略正面図である。図１５は、本実施の形態に係るポストエクスポージャーベーキング装置の蓋体を外したときの概略平面図である。

図１４に示すように、ポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢが、蓋体４０、収容部５０、加熱部６０ａ、載置部８０ａ、昇降ピン１００及び制御部１１０を有するのは、第１の実施の形態と同様である。また、蓋体４０、収容部５０、昇降ピン１００及び制御部１１０は、第１の実施の形態と同様である。

一方、加熱部６０ａは、発光素子６２とウェハＷとの間に複数の液晶素子７２よりなる液晶パネル７０を備える。また、載置部８０ａは、加熱部６０ａの液晶パネル７０から上方に突出して設けられる。

図１４に示すように、加熱部６０ａは、複数の発光素子６２とウェハＷとの間に、液晶パネル７０を有する。液晶パネル７０は、図１５に示すように、モジュール基板７１上に、略同一平面上に、略格子状に、二次元的に配列されている液晶素子（ピクセル）７２を備える。各液晶素子７２は、発光素子６２が発光する赤外線を液晶素子（ピクセル）７２毎に制御可能に透過又は遮断する。また、制御部１１０は、あるウェハＷを熱処理する制御工程を行う際に、それぞれの液晶素子（ピクセル）７２を赤外線が透過する透過率を制御する。

図１５に示すように、載置部８０ａは、加熱部６０ａの液晶パネル７０から上方に突出して設けられる複数の突起８１である。ウェハＷは、複数の突起８１に保持されるように、載置される。ウェハＷを複数の突起８１により保持することにより、載置部８０ａは、液晶素子７２が配列されている液晶パネル７０を含む加熱部６０ａの上端から、所定の距離だけ上方に離隔してウェハＷを保持することができる。これにより、ウェハＷの下面と加熱部６０ａとの間に空間を設けることができる。空間を設けることにより、加熱部６０ａの上にゴミが付着していた場合でも、そのゴミがウェハＷに付着することを防止できる。また赤外ＬＥＤ６２により加熱されたウェハＷによって、赤外ＬＥＤ６２自身が加熱されて損傷を受けることを防止できる。

複数の突起８１には、第１の実施の形態と同様に、載置されているウェハＷの温度を測定する温度センサ８２が設けられている。温度センサ８２が設けられることにより、ウェハＷの温度をよりウェハＷに近い位置で測定することができる。

本実施の形態では、液晶パネル７０として、液晶素子７２の１ピクセルのサイズが約０．２ｍｍのものを用いることができる。また、前述したように、赤外ＬＥＤ６２として、直径が５ｍｍφ程度のものが、略格子状に規則正しく、隙間なく配列されている。すなわち、液晶素子７２の間隔は、発光素子６２の間隔よりも小さい。このようなときは、発光素子６２とウェハＷとの間に液晶パネル７０を備えることにより、ウェハＷの面内での温度の分布をより細かく制御することができる。

なお、本実施の形態でも、第１の実施の形態の第１の変形例で説明したように、あるチップＣＨ内における線幅の測定値の平均値ＣＤ_Ａｖｅに基づいて、そのチップＣＨ内における温度補正値ΔＴを求めてもよい。また、本実施の形態でも、第１の実施の形態の第２の変形例で説明したように、ウェハＷの中心側よりも周縁側において、細かく温度制御してもよい。
（第３の実施の形態）
次に、図１６を参照し、第３の実施の形態に係る塗布現像処理システム及び塗布現像処理方法について説明する。

本実施の形態に係る塗布現像処理システム及び塗布現像処理方法は、露光されたウェハのチップが配列する方向と、加熱素子が配列されている方向とが略平行になるように、位置合わせを行うアライメント装置を有する点で、第１の実施の形態と相違する。

図１６は、本実施の形態に係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１６に示すように、塗布現像処理システム１ａが、カセットステーション２、処理ステーション３、インターフェイスステーション４を一体に接続した構成を有しているのは、第１の実施の形態と同様である。また、カセットステーション２及びインターフェイスステーション４も、第１の実施の形態と同様である。また、処理ステーション３も、以下に説明するトランジション装置ＴＲＳ以外の部分は、ポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢも含め、第１の実施の形態と同様である。

一方、処理ステーション３のインターフェイスステーション４側に設けられたトランジション装置ＴＲＳは、ウェハＷを位置合わせするアライメント工程を行うための機能を有する。各ウェハＷには、位置合わせを行うための基準として、ウェハＷの周縁の一部を直線的に切断した、いわゆるオリエンテーションフラット（ＷＦ）と称される切欠き部（ｃｕｔ−ｏｕｔ）や、ウェハＷの周縁の一部に凹みを形成したいわゆるノッチ（ＷＮ）と称される切欠き部が形成されている。従って、ウェハＷに形成された小さな切り欠き（ノッチ）を基準として位置合わせを行うノッチアライメント処理するための機能であってもよい。以下では、ノッチＷＮを有するウェハＷについて、切欠き部ＷＮの位置合わせを行うノッチアライメント処理する例について、説明する。

なお、本実施の形態に係るトランジション装置ＴＲＳは、本発明におけるアライメント装置に相当する。また、本実施の形態において位置合わせを行う工程は、本発明におけるアライメント工程に相当する。

図１６に示すように、トランジション装置ＴＲＳは、回転載置台１２０と、回転載置台１２０に載置されたウェハＷの周縁を例えば上下から挟むように対向して配設された光学手段１２１とを備えている。トランジション装置ＴＲＳは、回転載置台１２０上でウェハＷを回転させ、光学手段１２１によりウェハＷの周縁の周縁形状（プロフィル）に関する情報を獲得する。そして、獲得された情報に基づいて、ウェハＷの回転載置台１２０の回転中心からの偏心量および偏心方向を求めて位置合わせを行う。次いで、改めてウェハＷの周縁の周縁形状に関する情報を獲得し、その情報よりウェハＷの切欠き部ＷＮの方向を求める。そして、回転載置台１２０を所定量回転させて、第１の搬送装置９に対してウェハＷの切欠き部ＷＮの方向の位置合わせを行う。

以上のように構成された塗布現像処理システム１ａにおけるウェハＷの塗布現像処理プロセスと、ウェハＷの面内の線幅測定プロセスは、次のように行われる。

先ず、図１に示すウェハ搬送体７によって、カセット載置台５上のカセットＣ内から製品用のウェハＷｎ（ｎは、１以上の自然数）が一枚ずつ取り出され、インターフェイスステーション４のウェハ搬送体１１によって図示しない露光装置に搬送され、露光される。ここまでの各工程は、第１の実施の形態と同様にすることができる。

一方、露光処理の終了したウェハＷｎは、ウェハ搬送体１１によってインターフェイスステーション４側のトランジション装置ＴＲＳに受け渡される。トランジション装置ＴＲＳに受け渡されたウェハＷｎは、切欠き部ＷＮを基準として位置合わせされる（アライメント工程）。位置合わせ（アライメント工程）が終了したウェハＷｎは、第１の搬送装置９によって、ポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢ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る。

その後、高精度温調装置ＣＰＬに搬送されて温度調節されてから、ウェハ搬送体７によってカセットＣに戻されるまでは、第１の実施の形態と同様にすることができる。

図７を用いて説明したように、ウェハＷ上に形成されたチップＣＨは、通常格子状に並んでいる。ウェハＷの面内におけるレジストパターンの線幅のばらつきを低減させるためには、格子状に配列するチップＣＨの配列方向を、図５を用いて説明した、格子状に配列されている赤外ＬＥＤ６２の配列方向に略平行になるように、揃えることが好ましい。しかし、露光の終了したウェハＷをそのままポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢに入れた場合、チップＣＨの配列方向が赤外ＬＥＤ６２の配列方向と平行になっていない。

本実施の形態では、トランジション装置ＴＲＳに設けられた、回転載置台１２０及び光学手段１２１を用いたアライメント機能により、ウェハＷの切欠き部ＷＮの方向を位置合わせした後に、ポストエクスポージャーベーキング装置ＰＥＢに入れ、熱処理する。これにより、ウェハＷに形成されるチップＣＨの配列方向を、赤外ＬＥＤ６２の配列方向に略平行になるように、揃えることができ、各チップＣＨ間における温度のばらつきを、更に低減することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

また、本発明に係る熱処理装置は、塗布現像処理システムのみならず、成膜装置、エッチング装置その他の各種装置に適用することが可能である。また、本発明は、半導体基板、ガラス基板その他の各種基板を搬送する工程を含む装置に適用することが可能である。

１ 塗布現像処理システム
２０ 線幅測定装置
３０ 本体制御部
６０ 加熱部
６２ 発光ダイオード（赤外ＬＥＤ）
７０ 液晶パネル
７２ 液晶素子
８０ 載置部
８１ 突起
８２ 温度センサ
９０ 冷却部
１１０ 制御部
ＰＥＢ ポストエクスポージャーベーキング装置
ＴＲＳ トランジション装置

Claims (21)

1. 基板上にレジスト膜が形成された前記基板を露光した後、現像処理することによって前記基板上にレジストパターンを形成するために、露光された前記基板を、現像処理する前に熱処理する熱処理装置において、
   二次元的に配列されている複数の加熱素子を備え、露光された前記基板を熱処理する加熱部と、
   前記加熱部の上方に設けられた、前記基板が載置される載置部と、
   前記加熱部により一の基板を熱処理する際に、予め前記加熱部により熱処理した後、現像処理することによって前記レジストパターンが形成された他の基板における前記レジストパターンの線幅の測定値から求められた温度補正値に基づいて、前記加熱部の設定温度を補正し、補正された前記設定温度に基づいて、前記加熱部を制御する制御部と
   を有する、熱処理装置。
2. 前記加熱素子は、赤外線を発光する発光素子であり、
   前記制御部は、前記一の基板を熱処理する際に、それぞれの前記発光素子から前記基板に到達する光量を制御する、請求項１に記載の熱処理装置。
3. 前記発光素子は、発光ダイオードである、請求項２に記載の熱処理装置。
4. 前記加熱部は、前記複数の発光素子と前記基板との間で二次元的に配列された、前記発光素子が発光する赤外線を透過又は遮断する複数の液晶素子を備え、
   前記制御部は、前記一の基板を熱処理する際に、それぞれの前記液晶素子を前記赤外線が透過する透過率を制御する、請求項２又は請求項３に記載の熱処理装置。
5. 前記載置部は、前記加熱部から上方に突出して設けられた、載置される前記基板を前記加熱部の上端から所定の距離だけ上方に離隔して保持する複数の突起を備える、請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱処理装置。
6. 前記複数の突起に設けられた、載置されている前記基板の温度を測定する温度センサを有する、請求項５に記載の熱処理装置。
7. 前記加熱部の下方に設けられた、前記基板又は前記加熱部を冷却する冷却部を有する、請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱処理装置。
8. 前記基板は、前記基板上に複数のチップが配列するように形成されるものであり、
   前記複数の加熱素子の配列間隔は、前記複数のチップの配列間隔よりも小さい、請求項１から請求項７のいずれかに記載の熱処理装置。
9. 基板上にレジストを塗布処理し、前記基板上に前記レジストが塗布処理された前記基板を熱処理することによって前記基板上にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜が形成された前記基板を露光した後、現像処理することによって、前記基板上にレジストパターンを形成する塗布現像処理システムにおいて、
   露光された前記基板を、現像処理する前に熱処理する、請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱処理装置と、
   前記レジストパターンの線幅を測定する線幅測定装置と
   を有し、
   前記制御部は、前記加熱部により前記一の基板を熱処理する際に、予め前記線幅測定装置が測定した、前記他の基板における前記線幅の測定値から求められた、前記温度補正値に基づいて、前記設定温度を補正する、塗布現像処理システム。
10. 前記基板は、前記基板上に複数のチップが配列するように形成されるものであり、
    露光された前記基板が前記載置部に載置される際に、前記複数のチップが配列する方向と、前記複数の加熱素子が配列されている方向とが略平行になるように、位置合わせを行うアライメント装置を有する、請求項９に記載の塗布現像処理システム。
11. 二次元的に配列されている複数の加熱素子を備え、基板を熱処理する加熱部と、前記加熱部の上方に設けられた、前記基板が載置される載置部とを有する熱処理装置により、基板上にレジスト膜が形成された前記基板を露光した後、現像処理することによって前記基板上にレジストパターンを形成するために、露光された前記基板を、現像処理する前に熱処理する熱処理方法であって、
    前記加熱部により一の基板を熱処理する際に、予め前記加熱部により熱処理した後、現像処理することによって前記レジストパターンが形成された他の基板における前記レジストパターンの線幅の測定値から求められた温度補正値に基づいて、前記加熱部の設定温度を補正し、補正された前記設定温度に基づいて、前記加熱部を制御する制御工程を有する、熱処理方法。
12. 前記加熱素子は、赤外線を発光する発光素子であり、
    前記制御工程において、前記一の基板を熱処理する際に、それぞれの前記発光素子から前記基板に到達する光量を制御する、請求項１１に記載の熱処理方法。
13. 前記発光素子は、発光ダイオードである、請求項１２に記載の熱処理方法。
14. 前記加熱部は、前記複数の発光素子と前記基板との間で二次元的に配列された、前記発光素子が発光する赤外線を透過又は遮断する複数の液晶素子を備え、
    前記制御工程において、前記一の基板を熱処理する際に、それぞれの前記液晶素子を前記赤外線が透過する透過率を制御する、請求項１２又は請求項１３に記載の熱処理方法。
15. 前記載置部は、前記加熱部から上方に突出して設けられた、載置される前記基板を前記加熱部の上端から所定の距離だけ上方に離隔して保持する複数の突起を備える、請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の熱処理方法。
16. 前記熱処理装置は、前記複数の突起に設けられた、載置されている前記基板の温度を測定する温度センサを有する、請求項１５に記載の熱処理方法。
17. 前記熱処理装置は、前記加熱部の下方に設けられた、前記基板又は前記加熱部を冷却する冷却部を有する、請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の熱処理方法。
18. 前記基板は、前記基板上に複数のチップが配列するように形成されるものであり、
    前記複数の加熱素子の配列間隔は、前記複数のチップの配列間隔よりも小さい、請求項１１から請求項１７のいずれかに記載の熱処理方法。
19. 基板上にレジストを塗布処理し、前記基板上に前記レジストが塗布処理された前記基板を熱処理することによって前記基板上にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜が形成された前記基板を露光した後、現像処理することによって、前記基板上にレジストパターンを形成する塗布現像処理方法において、
    請求項１１から請求項１８のいずれかに記載の熱処理方法により、露光された前記基板を、現像処理する前に熱処理する熱処理工程と、
    前記レジストパターンの線幅を測定する線幅測定工程と
    を有し、
    前記制御工程において、前記加熱部により前記一の基板を熱処理する際に、予め前記線幅測定工程により測定した、前記他の基板における前記線幅の測定値から求められた、前記温度補正値に基づいて、前記設定温度を補正する、塗布現像処理方法。
20. 前記基板は、前記基板上に複数のチップが配列するように形成されるものであり、
    露光された前記基板が前記載置部に載置される際に、前記複数のチップが配列する方向と、前記複数の加熱素子が配列されている方向とが略平行になるように、位置合わせを行うアライメント工程を有する、請求項１９に記載の塗布現像処理方法。
21. コンピュータに請求項１１から請求項１８のいずれかに記載の熱処理方法又は請求項１９若しくは請求項２０に記載の塗布現像処理方法を実行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。

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