特許 6405290 基板処理装置、基板処理方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6405290

(24)【登録日】2018年9月21日

(45)【発行日】2018年10月17日

(54)【発明の名称】基板処理装置、基板処理方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20181004BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 568

   H01L21/30 574

   H01L21/30 567

   H01L21/30 564

【請求項の数】15

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2015-144948(P2015-144948)

(22)【出願日】2015年7月22日

(65)【公開番号】特開2017-28086(P2017-28086A)

(43)【公開日】2017年2月2日

【審査請求日】2017年5月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122507

【弁理士】

【氏名又は名称】柏岡 潤二

(74)【代理人】

【識別番号】100153969

【弁理士】

【氏名又は名称】松澤 寿昭

(72)【発明者】

【氏名】吉原 孝介

(72)【発明者】

【氏名】加藤 寛三

(72)【発明者】

【氏名】井関 智弘

【審査官】 道祖土 新吾

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２２９８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２６３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３３１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３２１５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２６０９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２１８０１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／２０−７／２４，９／００−９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の表面上に配置され且つパターン露光後のレジスト膜の膜厚を測定するように構成された測定部と、
前記レジスト膜に対して補正加熱処理を行うように構成された補正加熱部と、
前記レジスト膜を現像するように構成された現像部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、
前記測定部によって測定された膜厚に基づいて前記補正加熱部による前記レジスト膜の補正加熱条件を設定する第１の処理と、
前記第１の処理において設定された補正加熱条件に基づいて前記レジスト膜に対して補正加熱処理を行わせるように前記補正加熱部を制御する第２の処理と、
前記第２の処理が行われた後の前記レジスト膜を現像させるように前記現像部を制御する第３の処理とを実行する、基板処理装置。

【請求項2】

パターン露光後の前記レジスト膜を加熱処理するように構成された加熱部をさらに備え、
前記測定部は、前記加熱部によって加熱された後の前記レジスト膜の膜厚を測定するように構成されている、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記測定部は、前記加熱部によって加熱された後の前記レジスト膜の第１の膜厚と、パターン露光前の前記レジスト膜の第２の膜厚とをそれぞれ測定するように構成され、
前記制御部は、前記第１の処理において、前記第１の膜厚と前記第２の膜厚との差に基づいて前記補正加熱部による前記レジスト膜の補正加熱条件を設定する、請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記第１の処理において、
前記レジスト膜が現像されて得られるレジストパターンの線幅を、前記測定部によって測定された膜厚に基づいて推定して、推定線幅を得ることと、
前記推定線幅に基づいて、前記レジスト膜に対する加熱温度を設定することとを実行する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記レジスト膜に対する加熱温度を設定することは、前記レジスト膜のうち第１の領域に対する加熱温度を、前記レジスト膜のうち前記第１の領域とは異なる第２の領域に対する加熱温度よりも高くすることを含み、
前記第１の領域における前記推定線幅は前記第２の領域における前記推定線幅よりも大きい、請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記測定部は、前記基板の表面上に配置され且つ前記レジスト膜を含む多層膜のうち、前記レジスト膜の膜厚のみを測定するように構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記測定部は、前記基板の表面上に配置され且つ前記レジスト膜を含む多層膜全体の膜厚を測定するように構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項8】

基板の表面上に配置され且つパターン露光後のレジスト膜の膜厚を測定して第１の膜厚を取得する工程と、
測定された前記レジスト膜の膜厚に基づいて補正加熱条件を設定する工程と、
設定された補正加熱条件に基づいて前記レジスト膜に対して補正加熱処理を行う工程と、
補正加熱処理が行われた後の前記レジスト膜を現像する工程とを含む、基板処理方法。

【請求項9】

パターン露光後の前記レジスト膜を加熱処理する工程をさらに含み、
前記第１の膜厚を取得する前記工程では、前記レジスト膜を加熱処理する前記工程の後に前記レジスト膜の膜厚を測定する、請求項８に記載の基板処理方法。

【請求項10】

パターン露光前の前記レジスト膜の膜厚を測定して第２の膜厚を取得する工程をさらに含み、
補正条件を設定する前記工程では、前記第１の膜厚と前記第２の膜厚との差に基づいて前記レジスト膜の補正加熱条件を設定する、請求項９に記載の基板処理方法。

【請求項11】

補正条件を設定する前記工程は、
前記レジスト膜が現像されて得られるレジストパターンの線幅を、測定された前記第１の膜厚に基づいて推定して、推定線幅を得ることと、
前記推定線幅に基づいて、前記レジスト膜に対する加熱温度を設定することとを含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項12】

前記レジスト膜に対する加熱温度を設定することは、前記レジスト膜のうち第１の領域に対する加熱温度を、前記レジスト膜のうち前記第１の領域とは異なる第２の領域に対する加熱温度よりも高くすることを含み、
前記第１の領域における前記推定線幅は前記第２の領域における前記推定線幅よりも大きい、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記レジスト膜の膜厚を測定する前記工程では、前記基板の表面上に配置され且つ前記レジスト膜を含む多層膜のうち、前記レジスト膜の膜厚のみを測定する、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項14】

前記レジスト膜の膜厚を測定する前記工程では、前記基板の表面上に配置され且つ前記レジスト膜を含む多層膜全体の膜厚を測定する、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項15】

請求項８〜１４のいずれか一項に記載の基板処理方法を基板処理装置に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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理装置、基板処理方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、基板（例えば、半導体ウエハ）の微細加工を行うにあたり、フォトリソグラフィ技術を用いて凹凸パターンを基板上に形成することが広く行われている。例えば、基板上にレジストパターンを形成する工程は、基板の表面にレジスト膜を形成することと、このレジスト膜を所定のパターンに沿って露光することと、露光後のレジスト膜と現像液とを反応させて現像することとを含む。

【0003】

基板の表面上に形成されたレジストパターンの線幅（ＣＤ（Critical dimension）ともいう。以下では、レジストパターンの線幅を単に「線幅」と称することがある。）の均一性は、基板を処理して半導体デバイスを得たときに、当該半導体デバイスにばらつきを生じさせる要因となりうる。そのため、均一な線幅を得るための種々の手法が開発されている。例えば、特許文献１，２は、第１の基板上に形成されたレジストパターンの線幅を測定する工程と、当該線幅の大きさに基づいて処理条件を変更する工程と、変更された処理条件によって後続の第２の基板上にレジストパターンを形成する工程とを含む基板処理方法を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−２６７１４４号公報

【特許文献2】特開２０１０−２１２４１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１，２は、第１の基板における線幅に基づいて、後続の第２の基板における線幅を補正する、いわゆるフィードバック制御を行っている。フィードバック制御によれば、前段の第１の基板における線幅に対しては補正が行われないので、第１のウエハ上の線幅が所望の大きさでない場合には、第１の基板に対する再処理を要する。

【0006】

そこで、本開示は、均一な線幅の形成と生産性の向上とを両立することが可能な基板処理装置、基板処理方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を説明する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者らが鋭意研究したところ、基板上のレジスト膜がパターン露光されると、レジスト膜を構成するポリマーの構造が変化して、露光部分におけるレジスト膜の膜厚が僅かに変化するという事実が判明した。さらに、レジスト膜の膜厚と、最終的に形成されるレジストパターンの線幅との間には、相関関係が存在するという事実が判明した。

【0008】

これらの事実を踏まえ、本開示の一つの観点に係る基板処理装置は、基板の表面上に配置され且つパターン露光後のレジスト膜の膜厚を測定するように構成された測定部と、レジスト膜に対して補正処理を行うように構成された補正部と、レジスト膜を現像するように構成された現像部と、制御部とを備え、制御部は、測定部によって測定された膜厚に基づいて補正部によるレジスト膜の補正条件を設定する第１の処理と、第１の処理において設定された補正条件に基づいてレジスト膜に対して補正処理を行わせるように補正部を制御する第２の処理と、第２の処理が行われた後のレジスト膜を現像させるように現像部を制御する第３の処理とを実行する。

【0009】

本開示の一つの観点に係る基板処理装置では、制御部が、測定部によって測定された膜厚に基づいて補正部によるレジスト膜の補正条件を設定する第１の処理を実行する。例えば、測定部によって測定された膜厚に基づいて推定される線幅（推定線幅）が基板面内において不均一である場合に、レジスト膜のうち推定線幅が大きい箇所において実際に形成される線幅が小さくなるような補正条件が設定される。そして、本開示の一つの観点に係る基板処理装置では、制御部が、第１の処理において設定された補正条件に基づいてレジスト膜に対して補正処理を行わせるように補正部を制御する第２の処理と、第２の処理が行われた後のレジスト膜を現像させるように現像部を制御する第３の処理とを実行する。このように、本開示の一つの観点に係る基板処理装置では、測定部によるレジスト膜の膜厚測定の対象と同一の基板に対して、推定線幅のばらつきに対する補正と、現像処理とが行われる。すなわち、いわゆるフィードフォワード制御によって必要な補正が行われ、所望のレジストパターンの線幅が得られる。そのため、レジストパターンの形成に際して他の基板の処理中に得られる情報を利用しないので、基板を迅速に処理できると共に、再処理すべき基板の発生を抑制できる。従って、本開示の一つの観点に係る基板処理装置によれば、均一な線幅の形成と生産性の向上とを両立することが可能となる。

【0010】

本開示の一つの観点に係る基板処理装置は、パターン露光後のレジスト膜を加熱処理するように構成された加熱部をさらに備え、測定部は、加熱部によって加熱された後のレジスト膜の膜厚を測定するように構成されていてもよい。この場合、加熱部によってパターン露光後のレジスト膜を加熱処理することで、レジスト膜のうちパターン露光された部分のポリマーの構造がより変化しやすい。そのため、加熱部によるレジスト膜の加熱処理後においては、露光部分におけるレジスト膜の膜厚が大きく変化する。従って、推定線幅をより精度よく得ることができる。

【0011】

測定部は、加熱部によって加熱された後のレジスト膜の第１の膜厚と、パターン露光前のレジスト膜の第２の膜厚とをそれぞれ測定するように構成され、制御部は、第１の処理において、第１の膜厚と第２の膜厚との差に基づいて補正部によるレジスト膜の補正条件を設定してもよい。この場合、基板上に配置されたレジスト膜の膜厚に当初からばらつきが存在していても、第１の膜厚から第２の膜厚を減算することにより、当該ばらつきの影響が大幅に減ぜられる。従って、パターン露光によるレジスト膜の膜厚の変化がより正確に把握できるので、推定線幅をよりいっそう精度よく得ることができる。

【0012】

補正部は、補正処理としてレジスト膜に対する加熱又は露光を行ってもよい。

【0013】

制御部は、第１の処理において、レジスト膜が現像されて得られるレジストパターンの線幅を、測定部によって測定された膜厚に基づいて推定することと、推定された当該線幅に基づいて、レジスト膜に対する加熱温度又は露光量を補正条件として設定してもよい。

【0014】

本開示の他の観点に係る基板処理装置は、基板の表面上に配置され且つパターン露光後のレジスト膜の膜厚を測定するように構成された測定部と、レジスト膜を現像するように構成された現像部と、制御部とを備え、制御部は、測定部によって測定された膜厚に基づいて現像部によるレジスト膜の現像条件を設定する第１の処理と、第１の処理において設定された現像条件に基づいてレジスト膜を現像させるように現像部を制御する第２の処理とを実行する。

【0015】

本開示の他の観点に係る基板処理装置では、制御部が、測定部によって測定された膜厚に基づいて現像部によるレジスト膜の現像条件を設定する第１の処理を実行する。例えば、測定部によって測定された膜厚に基づいて推定される線幅（推定線幅）が、基板面内において不均一であるとはいえないものの、所定の大きさよりも大きいような場合に、現像時間を長時間とする現像条件が設定される。そして、本開示の他の観点に係る基板処理装置では、制御部が、第１の処理において設定された現像条件に基づいてレジスト膜を現像させるように現像部を制御する第２の処理を実行する。このように、本開示の他の観点に係る基板処理装置では、測定部によるレジスト膜の膜厚測定の対象と同一の基板に対して、推定線幅の大きさに対する現像条件の変更と、現像処理とが行われる。すなわち、いわゆるフィードフォワード制御によって現像条件の変更が行われ、所望のレジストパターンの線幅が得られる。そのため、レジストパターンの形成に際して他の基板の処理中に得られる情報を利用しないので、基板を迅速に処理できると共に、再処理すべき基板の発生を抑制できる。従って、本開示の他の観点に係る基板処理装置によれば、均一な線幅の形成と生産性の向上とを両立することが可能となる。

【0016】

測定部は、基板の表面上に配置され且つレジスト膜を含む多層膜のうち、レジスト膜の膜厚のみを測定するように構成されていてもよい。

【0017】

測定部は、基板の表面上に配置され且つレジスト膜を含む多層膜全体の膜厚を測定するように構成されていてもよい。パターン露光及び加熱によって膜厚が変化するのはレジスト膜であり、他の膜（例えば、下層膜、中間膜等）の膜厚はパターン露光及び加熱によって実質的に変化しない。そのため、多層膜の膜厚を測定する場合でも、実質的に、レジスト膜の膜厚を測定することが可能となる。

【0018】

本開示の他の観点に係る基板処理方法は、基板の表面上に配置され且つパターン露光後のレジスト膜の膜厚を測定して第１の膜厚を取得する工程と、測定されたレジスト膜の膜厚に基づいて補正条件を設定する工程と、設定された補正条件に基づいてレジスト膜に対して補正処理を行う工程と、補正処理が行われた後のレジスト膜を現像する工程とを含む。

【0019】

本開示の他の観点に係る基板処理方法では、測定されたレジスト膜の膜厚に基づいて補正条件を設定する。例えば、測定された膜厚に基づいて推定される線幅（推定線幅）が基板面内において不均一である場合に、レジスト膜のうち推定線幅が大きい箇所において実際に形成される線幅が小さくなるような補正条件が設定される。そして、本開示の他の観点に係る基板処理方法では、設定された補正条件に基づいてレジスト膜に対して補正処理を行う工程と、補正処理が行われた後のレジスト膜を現像する工程とを含む。このように、本開示の他の観点に係る基板処理方法では、レジスト膜の膜厚測定の対象と同一の基板に対して、推定線幅のばらつきに対する補正と、現像処理とが行われる。すなわち、いわゆるフィードフォワード制御によって必要な補正が行われ、所望のレジストパターンの線幅が得られる。そのため、レジストパターンの形成に際して他の基板の処理中に得られる情報を利用しないので、基板を迅速に処理できると共に、再処理すべき基板の発生を抑制できる。従って、本開示の他の観点に係る基板処理方法によれば、均一な線幅の形成と生産性の向上とを両立することが可能となる。

【0020】

本開示の他の観点に係る基板処理方法は、パターン露光後のレジスト膜を加熱処理する工程をさらに含み、第１の膜厚を取得する工程では、レジスト膜を加熱処理する工程の後にレジスト膜の膜厚を測定してもよい。この場合、パターン露光後のレジスト膜を加熱処理することで、レジスト膜のうちパターン露光された部分のポリマーの構造がより変化しやすい。そのため、レジスト膜の加熱処理後においては、露光部分におけるレジスト膜の膜厚が大きく変化する。従って、推定線幅をより精度よく得ることができる。

【0021】

本開示の他の観点に係る基板処理方法は、パターン露光前のレジスト膜の膜厚を測定して第２の膜厚を取得する工程をさらに含み、補正条件を設定する工程では、第１の膜厚と第２の膜厚との差に基づいてレジスト膜の補正条件を設定してもよい。この場合、基板上に配置されたレジスト膜の膜厚に当初からばらつきが存在していても、第１の膜厚から第２の膜厚を減算することにより、当該ばらつきの影響が大幅に減ぜられる。従って、パターン露光によるレジスト膜の膜厚の変化がより正確に把握できるので、推定線幅をよりいっそう精度よく得ることができる。

【0022】

レジスト膜に対して補正処理を行う工程では、補正処理としてレジスト膜に対して加熱又は露光を行ってもよい。

【0023】

補正条件を設定する工程では、レジスト膜が現像されて得られるレジストパターンの線幅を、測定された第１の膜厚に基づいて推定することと、推定された当該線幅に基づいて、レジスト膜に対する加熱温度又は露光量を補正条件として設定してもよい。

【0024】

本開示の他の観点に係る基板処理方法は、基板の表面上に配置され且つパターン露光後のレジスト膜の膜厚を測定する工程と、測定されたレジスト膜の膜厚に基づいてレジスト膜の現像条件を設定する工程と、設定された現像条件に基づいてレジスト膜を現像する工程とを含む。

【0025】

本開示の他の観点に係る基板処理方法では、測定されたレジスト膜の膜厚に基づいてレジスト膜の現像条件を設定する。例えば、測定された膜厚に基づいて推定される線幅（推定線幅）が、基板面内において不均一であるとはいえないものの、所定の大きさよりも大きいような場合に、現像時間を長時間とする現像条件が設定される。そして、本開示の他の観点に係る基板処理方法では、設定された現像条件に基づいてレジスト膜を現像する。このように、本開示の他の観点に係る基板処理方法では、レジスト膜の膜厚測定の対象と同一の基板に対して、推定線幅の大きさに対する現像条件の変更と、現像処理とが行われる。すなわち、いわゆるフィードフォワード制御によって現像条件の変更が行われ、所望のレジストパターンの線幅が得られる。そのため、レジストパターンの形成に際して他の基板の処理中に得られる情報を利用しないので、基板を迅速に処理できると共に、再処理すべき基板の発生を抑制できる。従って、本開示他の観点に係る基板処理方法によれば、均一な線幅の形成と生産性の向上とを両立することが可能となる。

【0026】

レジスト膜の膜厚を測定する工程では、基板の表面上に配置され且つレジスト膜を含む多層膜のうち、レジスト膜の膜厚のみを測定してもよい。

【0027】

レジスト膜の膜厚を測定する工程では、基板の表面上に配置され且つレジスト膜を含む多層膜全体の膜厚を測定してもよい。パターン露光及び加熱によって膜厚が変化するのはレジスト膜であり、他の膜（例えば、下層膜、中間膜等）の膜厚はパターン露光及び加熱によって実質的に変化しない。そのため、多層膜の膜厚を測定する場合でも、実質的に、レジスト膜の膜厚を測定することが可能となる。

【0028】

本開示の他の観点に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上記の基板処理方法を基板処理装置に実行させるためのプログラムを記録している。本開示の他の観点に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体では、上記の基板処理方法と同様に、均一な線幅の形成と生産性の向上とを両立することが可能となる。本明細書において、コンピュータ読み取り可能な記録媒体には、一時的でない有形の媒体（non-transitory computer recording medium）（例えば、各種の主記憶装置又は補助記憶装置）や、伝播信号（transitory computerrecording medium）（例えば、ネットワークを介して提供可能なデータ信号）が含まれる。

【発明の効果】

【0029】

本開示に係る基板処理装置、基板処理方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、均一な線幅の形成と生産性の向上とを両立することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】図１は、基板処理システムを示す斜視図である。

【図2】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図3】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図4】図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図5】図５は、基板処理システムのハードウェア構成を概略的に示す図である。

【図6】図６は、コントローラのハードウェア構成を概略的に図である。

【図7】図７は、膜厚測定ユニットを示す断面図である。

【図8】図８は、線幅相関データの生成手順を説明するためのフローチャートである。

【図9】図９は、第１の相関データテーブルの一例をグラフ化して示す図である。

【図10】図１０は、第２の相関データテーブルの一例をグラフ化して示す図である。

【図11】図１１は、線幅相関データテーブルの一例をグラフ化して示す図である。

【図12】図１２は、レジストパターンの形成方法の一例を説明するためのフローチャートである。

【図13】図１３の（ａ）は、補正処理を行わなかった場合のウエハ面内における線幅分布を示し、図１３の（ｂ）は、補正処理を行った場合のウエハ面内における線幅分布を示す。

【図14】図１４は、レジストパターンの形成方法の他の例を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下に説明される本開示に係る実施形態は本発明を説明するための例示であるので、本発明は以下の内容に限定されるべきではない。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

【0032】

［基板処理システム］
図１に示されるように、基板処理システム１（基板処理装置）は、塗布現像装置２（基板処理装置）と、露光装置３と、コントローラ１００（制御部）とを備える。露光装置３は、ウエハＷ（基板）の表面Ｗａ（図５参照）に形成されたレジスト膜Ｒ（図５参照）の露光処理（パターン露光）を行う。具体的には、液浸露光等の方法によりレジスト膜（感光性被膜）の露光対象部分に選択的にエネルギー線を照射する。エネルギー線としては、例えばＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、ｇ線、ｉ線、又は極端紫外線（ＥＵＶ：Extreme Ultraviolet）が挙げられる。

【0033】

塗布現像装置２は、露光装置３による露光処理の前に、ウエハＷの表面Ｗａにレジスト膜Ｒを形成する処理を行い、露光処理後にレジスト膜Ｒの現像処理を行う。ウエハＷは、円板状を呈してもよいし、円形の一部が切り欠かれていてもよいし、多角形など円形以外の形状を呈していてもよい。ウエハＷは、例えば、半導体基板、ガラス基板、マスク基板、ＦＰＤ（Flat Panel Display）基板その他の各種基板であってもよい。ウエハＷの直径は、例えば２００ｍｍ〜４５０ｍｍ程度であってもよい。

【0034】

図１〜図４に示されるように、塗布現像装置２は、キャリアブロック４と、処理ブロック５と、インターフェースブロック６とを備える。キャリアブロック４、処理ブロック５及びインターフェースブロック６は、水平方向に並んでいる。

【0035】

キャリアブロック４は、図３及び図４に示されるように、キャリアステーション１２と搬入搬出部１３とを有する。キャリアステーション１２は、複数のキャリア１１を支持する。キャリア１１は、例えば複数枚のウエハＷを密封状態で収容し、ウエハＷを出し入れするための開閉扉（図示せず）を側面１１ａ側に有する。キャリア１１は、側面１１ａが搬入搬出部１３側に面するように、キャリアステーション１２上に着脱自在に設置される。

【0036】

搬入搬出部１３は、キャリアステーション１２と処理ブロック５との間に位置する。搬入搬出部１３は、キャリアステーション１２上の複数のキャリア１１にそれぞれ対応する複数の開閉扉１３ａを有する。側面１１ａの開閉扉と開閉扉１３ａとを同時に開放することで、キャリア１１内と搬入搬出部１３内とが連通する。搬入搬出部１３は受け渡しアームＡ１を内蔵している。受け渡しアームＡ１は、キャリア１１からウエハＷを取り出して処理ブロック５に渡し、処理ブロック５からウエハＷを受け取ってキャリア１１内に戻す。

【0037】

処理ブロック５は、図１及び図２に示されるように、ＢＣＴモジュール１４と、ＨＭＣＴモジュール１５と、ＣＯＴモジュール１６と、ＤＥＶモジュール１７とを有する。ＢＣＴモジュール１４は下層膜形成モジュールである。ＨＭＣＴモジュール１５は中間膜（ハードマスク）形成モジュールである。ＣＯＴモジュール１６はレジスト膜形成モジュールである。ＤＥＶモジュール１７は現像処理モジュールである。これらのモジュールは、床面側からＤＥＶモジュール１７、ＢＣＴモジュール１４、ＨＭＣＴモジュール１５、ＣＯＴモジュール１６の順に並んでいる。

【0038】

ＢＣＴモジュール１４は、ウエハＷの表面上に下層膜を形成するように構成されている。ＢＣＴモジュール１４は、複数の塗布ユニット（図示せず）と、複数の熱処理ユニット（図示せず）と、これらのユニットにウエハＷを搬送する搬送アームＡ２（図２参照）とを内蔵している。塗布ユニットは、下層膜形成用の塗布液をウエハＷの表面に塗布して塗布膜を形成するように構成されている。熱処理ユニットは、例えば熱板によりウエハＷを加熱し、加熱後のウエハＷを例えば冷却板により冷却して熱処理を行うように構成されている。ＢＣＴモジュール１４において行われる熱処理の具体例としては、塗布膜を硬化させて下層膜とするための加熱処理が挙げられる。下層膜としては、例えば、反射防止（ＳｉＡＲＣ）膜が挙げられる。

【0039】

ＨＭＣＴモジュール１５は、下層膜上に中間膜を形成するように構成されている。ＨＭＣＴモジュール１５は、複数の塗布ユニット（図示せず）と、複数の熱処理ユニット（図示せず）と、これらのユニットにウエハＷを搬送する搬送アームＡ３（図２参照）とを内蔵している。塗布ユニットは、中間膜形成用の塗布液をウエハＷの表面に塗布して塗布膜を形成するように構成されている。熱処理ユニットは、例えば熱板によりウエハＷを加熱し、加熱後のウエハＷを例えば冷却板により冷却して熱処理を行うように構成されている。ＨＭＣＴモジュール１５において行われる熱処理の具体例としては、塗布膜を硬化させて中間膜とするための加熱処理が挙げられる。中間膜としては、例えば、ＳＯＣ（Spin On Carbon）膜、アモルファスカーボン膜が挙げられる。

【0040】

ＣＯＴモジュール１６は、中間膜上に熱硬化性且つ感光性のレジスト膜Ｒを形成するように構成されている。ＣＯＴモジュール１６は、図２及び図３に示されるように、複数の塗布ユニットＵ１と、複数の熱処理ユニットＵ２と、膜厚測定ユニットＵ３（測定部）と、これらのユニットにウエハＷを搬送する搬送アームＡ４（図２参照）とを内蔵している。塗布ユニットＵ１は、レジスト膜形成用の処理液（レジスト剤）を中間膜の上に塗布して塗布膜を形成するように構成されている。熱処理ユニットＵ２は、例えば熱板によりウエハＷを加熱し、加熱後のウエハＷを例えば冷却板により冷却して熱処理を行うように構成されている。ＣＯＴモジュール１６において行われる熱処理の具体例としては、塗布膜を硬化させてレジスト膜とするための加熱処理（ＰＡＢ：Pre Applied Bake）が挙げられる。膜厚測定ユニットＵ３の詳細については後述する。

【0041】

ＤＥＶモジュール１７は、露光されたレジスト膜の現像処理を行うように構成されている。ＤＥＶモジュール１７は、図２及び図４に示されるように、複数の現像ユニットＵ４（現像部）と、複数の熱処理ユニットＵ５（加熱部、補正部）と、膜厚測定ユニットＵ６（測定部）と、光照射ユニットＵ７（補正部）と、これらのユニットにウエハＷを搬送する搬送アームＡ５と、これらのユニットを経ずにウエハＷを搬送する直接搬送アームＡ６とを内蔵している。現像ユニットＵ４は、レジスト膜Ｒを部分的に除去してレジストパターンを形成するように構成されている。熱処理ユニットＵ５は、例えば熱板によりウエハＷを加熱し、加熱後のウエハＷを例えば冷却板により冷却して熱処理を行うように構成されている。熱処理ユニットＵ５は、複数の加熱領域を有しており、加熱領域ごとに異なる温度を設定可能に構成されている。ＤＥＶモジュール１７において行われる熱処理の具体例としては、現像処理前の加熱処理（ＰＥＢ：Post Exposure Bake）、現像処理後の加熱処理（ＰＢ：Post Bake）等が挙げられる。膜厚測定ユニットＵ６の詳細については後述する。光照射ユニットＵ７は、ウエハＷ上のレジスト膜Ｒに対し、ＵＶ光による露光を行う。光照射ユニットＵ７による露光方式は、一括露光方式であってもよいし、ステップ方式であってもよい。一括露光方式は、レジスト膜Ｒのうち一つの領域を露光する際に、レチクル（マスク）及びウエハＷを静止させた状態で当該領域にＵＶ光を照射する方式である。ステップ方式は、レジスト膜Ｒのうち一つの領域を露光する際に、レチクル（マスク）及びウエハＷを移動させながら当該領域にＵＶ光を照射する方式である。

【0042】

処理ブロック５内におけるキャリアブロック４側には棚ユニットＵ１０が設けられている（図２〜図４参照）。棚ユニットＵ１０は、床面からＨＭＣＴモジュール１５に亘るように設けられており、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。棚ユニットＵ１０の近傍には昇降アームＡ７が設けられている。昇降アームＡ７は、棚ユニットＵ１０のセル同士の間でウエハＷを昇降させる。

【0043】

処理ブロック５内におけるインターフェースブロック６側には棚ユニットＵ１１が設けられている（図２〜図４参照）。棚ユニットＵ１１は床面からＤＥＶモジュール１７の上部に亘るように設けられており、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。

【0044】

インターフェースブロック６は、受け渡しアームＡ８を内蔵しており、露光装置３に接続される。受け渡しアームＡ８は、棚ユニットＵ１１のウエハＷを取り出して露光装置３に渡し、露光装置３からウエハＷを受け取って棚ユニットＵ１１に戻すように構成されている。

【0045】

コントローラ１００は、基板処理システム１を部分的又は全体的に制御する。コントローラ１００は、図５に示されるように、機能モジュールとして、指示部Ｍ１と、記憶部Ｍ２と、処理部Ｍ３と、推定部Ｍ４と、設定部Ｍ５と、読取部Ｍ６とを有する。これらの機能モジュールは、コントローラ１００の機能を便宜上複数のモジュールに区切ったものに過ぎず、コントローラ１００を構成するハードウェアがこのようなモジュールに分かれていることを必ずしも意味するものではない。各機能モジュールは、プログラムの実行により実現されるものに限られず、専用の電気回路（例えば論理回路）、又は、これを集積した集積回路（ＡＳＩＣ：ApplicationSpecific Integrated Circuit）により実現されるものであってもよい。

【0046】

指示部Ｍ１は、基板処理システム１の各種装置（例えば、塗布ユニットＵ１、熱処理ユニットＵ２，Ｕ５、膜厚測定ユニットＵ３，Ｕ６、現像ユニットＵ４、光照射ユニットＵ７）を制御するために、これらに対して所定の指示を行う。指示部Ｍ１は、例えば、設定部Ｍ５において設定された補正条件に基づいてプログラムを実行し、基板処理システム１の各種装置を動作させる。

【0047】

記憶部Ｍ２は、種々のデータを記憶する。記憶部Ｍ２は、例えば、読取部Ｍ６において読み取られたプログラムの他、各種のデータテーブル（詳しくは後述するが、例えば膜厚データテーブル、画素値データテーブル、膜厚相関データテーブル、線幅データテーブル、膜厚差データテーブル及び線幅相関データテーブル）を記憶する。

【0048】

処理部Ｍ３は、各種データを処理する。処理部Ｍ３は、例えば、カメラ２２ａの撮像画像を処理する。処理部Ｍ３は、例えば、記憶部Ｍ２に記憶されている各種データに基づいて、後述する膜厚相関データテーブル及び線幅相関データテーブルを生成する。

【0049】

推定部Ｍ４は、測定されたレジスト膜Ｒの膜厚と線幅相関データデーブルとに基づいて、現像後のレジストパターンの線幅を推定する。

【0050】

設定部Ｍ５は、推定部Ｍ４において推定された線幅に基づいて、線幅を均一化するための補正条件又は現像条件を設定する。

【0051】

読取部Ｍ６は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体２００からプログラムを読み取る。記録媒体２００は、基板処理システム１に各種動作を実行させるためのプログラムを記録している。記録媒体２００としては、例えば、半導体メモリ、光記録ディスク、磁気記録ディスク、光磁気記録ディスクであってもよい。

【0052】

コントローラ１００のハードウェアは、例えば一つ又は複数の制御用のコンピュータにより構成される。コントローラ１００は、ハードウェ上の構成として、例えば図６に示す回路１０１を有する。回路１０１は、電気回路要素（circuitry）で構成されていてもよい。回路１０１は、具体的には、プロセッサ１０２と、メモリ１０３と、ストレージ１０４と、ドライバ１０５と、入出力ポート１０６とを有する。プロセッサ１０２は、メモリ１０３及びストレージ１０４の少なくとも一方と協働してプログラムを実行し、入出力ポート１０６を介した信号の入出力を実行することで、上述した各機能モジュールを構成する。ドライバ１０５は、基板処理システム１の各種装置をそれぞれ駆動する回路である。入出力ポート１０６は、ドライバ１０５と基板処理システム１の各種装置との間で、信号の入出力を行う。

【0053】

本実施形態では、基板処理システム１は、一つのコントローラ１００を備えているが、複数のコントローラ１００で構成されるコントローラ群（制御部）を備えていてもよい。基板処理システム１がコントローラ群を備えている場合には、上記の機能モジュールがそれぞれ、一つのコントローラ１００によって実現されていてもよいし、２個以上のコントローラ１００の組み合わせによって実現されていてもよい。コントローラ１００が複数のコンピュータ（回路１０１）で構成されている場合には、上記の機能モジュールがそれぞれ、一つのコンピュータ（回路１０１）によって実現されていてもよいし、２つ以上のコンピュータ（回路１０１）の組み合わせによって実現されていてもよい。コントローラ１００は、複数のプロセッサ１０２を有していてもよい。この場合、上記の機能モジュールがそれぞれ、一つのプロセッサ１０２によって実現されていてもよいし、２つ以上のプロセッサ１０２の組み合わせによって実現されていてもよい。

【0054】

［膜厚測定ユニット］
続いて、膜厚測定ユニットＵ３，Ｕ６の一例について、図７を参照してより詳しく説明する。膜厚測定ユニットＵ３，Ｕ６の構成及び動作は同じであるので、以下では膜厚測定ユニットＵ３について説明し、膜厚測定ユニットＵ６の説明を省略する。なお、レジスト膜Ｒを含む多層膜がウエハＷ上に形成されている場合、膜厚測定ユニットＵ３，Ｕ６によって、レジスト膜Ｒの膜厚のみを測定してもよいし、レジスト膜Ｒを含む多層膜全体の膜厚を測定してもよい。本明細書では、「レジスト膜Ｒの膜厚を測定」とは、レジスト膜Ｒの膜厚のみを測定する場合も、レジスト膜Ｒを含む多層膜全体の膜厚を測定する場合も含むものとする。

【0055】

膜厚測定ユニットＵ３は、筐体２０と、筐体２０内に配置された保持駆動部２１及び撮像部２２とを有する。

【0056】

保持駆動部２１は、保持台２１ａと、アクチュエータ２１ｂ，２１ｃと、ガイドレール２１ｄを含む。保持台２１ａは、例えば吸着等によりウエハＷを略水平に保持する。アクチュエータ２１ｂは、例えば電動モータであり、保持台２１ａを回転駆動する。アクチュエータ２１ｃは、例えばリニアアクチュエータであり、保持台２１ａをガイドレール２１ｄに沿って移動させる。すなわち、アクチュエータ２１ｃは、コントローラ１００の指示に基づき、保持台２１ａに保持されているウエハＷをガイドレール２１ｄの一端側と他端側との間で搬送する。ガイドレール２１ｄは、筐体２０内において線状（例えば直線状）に延びている。

【0057】

撮像部２２は、カメラ２２ａと、ハーフミラー２２ｂと、光源２２ｃとを含む。カメラ２２ａは、例えば広角型のＣＣＤカメラである。カメラ２２ａは、筐体２０の側壁に取り付けられている。カメラ２２ａは、ハーフミラー２２ｂに対向している。カメラ２２ａは、コントローラ１００の指示に基づき撮像を行い、撮像した画像データをコントローラ１００に送信する。ハーフミラー２２ｂは、水平方向に対して略４５°傾いた状態で、筐体２０の天壁に取り付けられている。ハーフミラー２２ｂは、ガイドレール２１ｄの中間部分の上方に位置している。光源２２ｃは、ハーフミラー２２ｂの上方に位置している。光源２２ｃから出射された光は、ハーフミラー２２ｂを通過して下方（ガイドレール２１ｄ側）に向けて照射される。ハーフミラー２２ｂを通過した光は、ハーフミラー２２ｂの下方にある物体によって反射した後、ハーフミラー２２ｂによってさらに反射して、カメラ２２ａに入射する。すなわち、カメラ２２ａは、ハーフミラー２２ｂを介して、光源２２ｃの照射領域に存在する物体を撮像することができる。

【0058】

次に、膜厚測定ユニットＵ３によるレジスト膜Ｒの膜厚の測定方法について説明する。まず、画素値（ＲＧＢ値）とレジスト膜Ｒの膜厚とを対応付けた膜厚相関データテーブルを準備する。具体的には、指示部Ｍ１がＣＯＴモジュール１６に指示して、サンプルウエハ（図示せず）上にレジスト膜を形成する。続いて、例えば反射分光方式を利用した膜厚計を用いて、当該レジスト膜の膜厚を測定する。当該レジスト膜の膜厚は、人手によって測定されてよいし、当該膜厚計を備える測定装置によって自動的に測定されてもよい。これにより、測定点ごとに座標と膜厚とが対応付けられた膜厚データテーブルが得られる。膜厚データテーブルは、記憶部Ｍ２に記憶される。

【0059】

続いて、指示部Ｍ１が膜厚測定ユニットＵ３に指示して、準備用ウエハ上のレジスト膜をカメラ２２ａにて撮像する。処理部Ｍ３は、撮像画像を処理して画素ごとに画素値を算出し、座標と、当該座標での画素値とが対応付けられた画素値データテーブルを生成する。生成された画素値データテーブルは、記憶部Ｍ２に記憶される。

【0060】

続いて、処理部Ｍ３は、膜厚データテーブルのうちの膜厚と画素値データテーブルのうちの画素値とを、座標を介して（座標をキーとして）対応付けることにより、画素値と膜厚との相関関係を示すデータテーブル（膜厚相関データテーブル）を生成する。生成された膜厚相関データテーブルは、記憶部Ｍ２に記憶される。

【0061】

膜厚相関データテーブルの準備が完了すると、膜厚測定ユニットＵ３によるレジスト膜Ｒの膜厚の測定が可能となる。具体的には、指示部Ｍ１が膜厚測定ユニットＵ３に指示して、膜厚の測定対象であるレジスト膜Ｒが形成されたウエハＷを、保持台２１ａに吸着保持させる。また、指示部Ｍ１が膜厚測定ユニットＵ３に指示して、ウエハＷがハーフミラー２２ｂの下方に位置するように、アクチュエータ２１ｃによって保持台２１ａを移動させる。この状態で、指示部Ｍ１がカメラ２２ａを制御して、ウエハＷ上のレジスト膜Ｒをカメラ２２ａによって撮像する。

【0062】

続いて、処理部Ｍ３は、カメラ２２ａによって撮像されたレジスト膜Ｒの撮像画像を処理して、画素ごとに画素値（ＲＧＢ値）を算出する。処理部Ｍ３は、膜厚相関データテーブルを参照して、当該撮像画像の画素ごとに画素値に対応する膜厚を求める。これにより、ウエハＷ上のレジスト膜Ｒの膜厚分布（ウエハＷの面内におけるレジスト膜Ｒの膜厚）を得ることができる。

【0063】

［線幅相関データテーブルの生成手順］
続いて、レジストパターンの線幅を推定するための事前準備として、線幅相関データテーブルの生成手順について、図８を参照して説明する。

【0064】

まず、事前準備用の複数のサンプルウエハ（図示せず）を準備する（ステップＳ１０１）。具体的には、複数のサンプルウエハが収容されたキャリア１１をキャリアステーション１２に設置する。指示部Ｍ１が受け渡しアームＡ１に指示して、サンプルウエハが受け渡しアームＡ１によってキャリア１１から一つずつ取り出される。その後、各サンプルウエハは、受け渡しアームＡ１によって処理ブロック５に一つずつ送られる。

【0065】

次に、指示部Ｍ１が基板処理システム１の各装置に指示して、各サンプルウエハの表面に、下層膜、中間膜、レジスト膜が順次形成される（ステップＳ１０２：レジスト膜等形成工程）。各サンプルウエハの表面に形成されるレジスト膜の膜厚は、略同一となるように設定される。これらの膜の形成過程で、各サンプルウエハは、ＢＣＴモジュール１４、ＨＭＣＴモジュール１５及びＣＯＴモジュール１６に順次搬送される。ＣＯＴモジュール１６では、熱処理ユニットＵ２によるレジスト膜の加熱処理（ＰＡＢ）も行われる。

【0066】

次に、指示部Ｍ１が膜厚測定ユニットＵ３に指示して、各サンプルウエハ上に形成されたレジスト膜の膜厚分布を、膜厚測定ユニットＵ３が測定する（ステップＳ１０３：膜厚測定工程）。サンプルウエハごとに測定された膜厚データはそれぞれ、記憶部Ｍ２に記憶される。

【0067】

次に、指示部Ｍ１が基板処理システム１の各装置に指示して、表面にレジスト膜が形成された各サンプルウエハが露光装置３に一つずつ搬送される。露光装置３は、指示部Ｍ１の指示に基づいて、レジスト膜に対して所定パターンでエネルギー線を照射する（ステップＳ１０４：パターン露光工程）。このとき、レジスト膜がパターン露光されると、レジスト膜を構成するポリマーの構造が変化して、露光部分におけるレジスト膜の膜厚が僅かに変化する。

【0068】

次に、指示部Ｍ１が基板処理システム１の各装置に指示して、各サンプルウエハが熱処理ユニットＵ５に一つずつ搬送される。熱処理ユニットＵ５は、指示部Ｍ１の指示に基づいて、パターン露光後のレジスト膜に対して加熱処理（ＰＥＢ）を行う（ステップＳ１０５：露光後ベーク工程）。このとき、レジスト膜が加熱されると、レジスト膜のうちパターン露光された部分のポリマーの構造がより変化しやすい。ステップＳ１０５では、各サンプルウエハに対し、それぞれ異なる温度で加熱処理を一定時間行う。各サンプルウエハに対する加熱処理の温度データはそれぞれ、記憶部Ｍ２に記憶される。

【0069】

次に、指示部Ｍ１が基板処理システム１の各装置に指示して、各サンプルウエハが膜厚測定ユニットＵ６に一つずつ搬送される。膜厚測定ユニットＵ６は、指示部Ｍ１の指示に基づいて、加熱処理（ＰＥＢ）後のレジスト膜の膜厚分布をサンプルウエハごとに測定する（ステップＳ１０６：膜厚測定工程）。サンプルウエハごとに測定された膜厚データはそれぞれ、記憶部Ｍ２に記憶される。

【0070】

次に、指示部Ｍ１が基板処理システム１の各装置に指示して、各サンプルウエハが現像ユニットＵ４に一つずつ搬送される。現像ユニットＵ４は、指示部Ｍ１の指示に基づいて、レジスト膜をサンプルウエハごとに一つずつ現像する（ステップＳ１０７：現像工程）。これにより、各サンプルウエハ上に所定形状のレジストパターンが形成される。現像液としては、用途に応じて、ポジ型現像液を利用してもよいし、ネガ型現像液を利用してもよい。

【0071】

次に、図示しない線幅測定装置を用いて、各サンプルウエハ上に形成されたレジストパターンの線幅を測定する（ステップＳ１０８：線幅測定工程）。測定された線幅データは、記憶部Ｍ２に記憶される。

【0072】

次に、記憶部Ｍ２に記憶された各種のデータに基づいて、処理部Ｍ３が線幅相関データテーブルを生成する（ステップＳ１０９：データテーブル生成工程）。具体的には、処理部Ｍ３は、ステップＳ１０５において得られた温度データとステップＳ１０８において得られた線幅データとを対応付けることにより、温度と線幅との相関データテーブル（第１の相関データテーブル）を生成する。図９では、第１の相関データテーブルの一例をグラフ化して示している。図９によれば、ステップＳ１０５における加熱温度が高いほど線幅が小さくなる傾向にあり、ステップＳ１０５における加熱温度が低いほど線幅が大きくなる傾向にある。

【0073】

処理部Ｍ３は、ステップＳ１０６，Ｓ１０８でそれぞれ得られた膜厚データを、同一のサンプルウエハ間で減算し、サンプルウエハごとに膜厚差データを算出する。処理部Ｍ３は、ステップＳ１０５において得られた温度データと当該膜厚差データとを対応付けることにより、温度と膜厚差との相関データテーブル（第２の相関データテーブル）を生成する。図１０では、第２の相関データテーブルの一例をグラフ化して示している。図１０によれば、ステップＳ１０５における加熱温度が高いほど膜厚差が大きくなる傾向にあり、ステップＳ１０５における加熱温度が低いほど膜厚差が小さくなる傾向にある。

【0074】

処理部Ｍ３は、第１の相関データテーブルのうちの線幅データと、第２の相関データテーブルのうちの膜厚差データとを、温度データを介して（温度データをキーとして）対応付けることにより、膜厚差と線幅との相関データテーブル（線幅相関データテーブル）を生成する。図１１では、線幅相関データテーブルの一例をグラフ化して示している。線幅相関データテーブルを事前に準備しておくと、パターン露光工程前におけるレジスト膜Ｒの膜厚と、露光後ベーク工程後におけるレジスト膜Ｒの膜厚との膜厚差を取得することにより、線幅相関データテーブルを参照して現像後のレジストパターンの線幅を推定することができる。

【0075】

［レジストパターン形成方法］
続いて、図１２を参照して、基板処理システム１において、所定のレジストパターンをウエハ上に形成する方法（本実施形態に係る基板処理方法の一形態）について説明する。

【0076】

まず、ウエハＷを準備する（ステップＳ２０１）。具体的には、ウエハＷが収容されたキャリア１１をキャリアステーション１２に設置する。指示部Ｍ１が受け渡しアームＡ１に指示して、ウエハＷが受け渡しアームＡ１によってキャリア１１から取り出される。その後、ウエハＷは、受け渡しアームＡ１によって処理ブロック５に送られる。

【0077】

次に、指示部Ｍ１が処理ブロック５の各装置に指示して、ウエハＷの表面Ｗａに、下層膜、中間膜、レジスト膜Ｒが順次形成される（ステップＳ２０２：レジスト膜等形成工程）。これらの膜の形成過程で、ウエハＷは、ＢＣＴモジュール１４、ＨＭＣＴモジュール１５及びＣＯＴモジュール１６に順次搬送される。ＣＯＴモジュール１６では、熱処理ユニットＵ２によるレジスト膜Ｒの加熱処理（ＰＡＢ）も行われる。

【0078】

次に、指示部Ｍ１が膜厚測定ユニットＵ３に指示して、ウエハＷ上に形成されたレジスト膜Ｒの膜厚分布を、膜厚測定ユニットＵ３が測定する（ステップＳ２０３：膜厚測定工程）。測定された膜厚データは、記憶部Ｍ２に記憶される。

【0079】

次に、指示部Ｍ１が基板処理システム１の各装置に指示して、表面Ｗａにレジスト膜Ｒが形成されたウエハＷが露光装置３に搬送される。露光装置３は、指示部Ｍ１の指示に基づいて、レジスト膜Ｒに対して所定パターンでエネルギー線を照射する（ステップＳ２０４：パターン露光工程）。このとき、レジスト膜Ｒがパターン露光されると、レジスト膜Ｒを構成するポリマーの構造が変化して、露光部分におけるレジスト膜Ｒの膜厚が僅かに変化する。

【0080】

次に、指示部Ｍ１が基板処理システム１の各装置に指示して、ウエハＷが熱処理ユニットＵ５に搬送される。熱処理ユニットＵ５は、指示部Ｍ１の指示に基づいて、パターン露光後のレジスト膜Ｒに対して加熱処理（１ｓｔ ＰＥＢ）を行う（ステップＳ２０５：第１の露光後ベーク工程）。このとき、レジスト膜Ｒが加熱されると、レジスト膜Ｒのうちパターン露光された部分のポリマーの構造がより変化しやすい。

【0081】

次に、指示部Ｍ１が基板処理システム１の各装置に指示して、ウエハＷが膜厚測定ユニットＵ６に搬送される。膜厚測定ユニットＵ６は、指示部Ｍ１の指示に基づいて、加熱処理（１ｓｔ ＰＥＢ）後のレジスト膜Ｒの膜厚分布を測定する（ステップＳ２０６：膜厚測定工程）。測定された膜厚データは、記憶部Ｍ２に記憶される。処理部Ｍ３は、ステップＳ２０３，Ｓ２０６においてそれぞれ得られた膜厚データをウエハＷの同一座標間で減算し、膜厚差データを算出する。

【0082】

次に、推定部Ｍ４が、レジスト膜Ｒが現像されたときのレジストパターンの線幅を推定する（ステップＳ２０７：線幅推定工程）。具体的には、推定部Ｍ４は、線幅相関データテーブルを参照し、処理部Ｍ３によって算出された膜厚差データに対応する線幅（推定線幅）をウエハＷの面内において算出する。

【0083】

次に、ステップＳ２０７で算出された推定線幅がウエハＷの面内においてばらついているか否かを、処理部Ｍ３が判定する（ステップＳ２０８：第１の判定工程）。具体的には、当該推定線幅のばらつき（例えば、３σ）が所定の閾値を超えているか否かを、処理部Ｍ３が判定する。３σの当該閾値は、例えば、１．０ｎｍ未満の任意の値であってもよい。

【0084】

ステップＳ２０８での判定の結果、推定線幅のばらつきが所定の閾値を超えている場合（ステップＳ２０８でＹＥＳ）、設定部Ｍ５が、ウエハＷの面内における線幅を均一化するための補正条件を設定する（ステップＳ２０９：補正条件設定工程）。具体的には、設定部Ｍ５は、続くステップＳ２１０でのウエハＷの加熱処理に際して、レジスト膜Ｒのうち推定線幅が大きい領域の加熱温度を他の領域の加熱温度よりも高くするように、補正条件（加熱条件）を設定する。

【0085】

次に、指示部Ｍ１が基板処理システム１の各装置に指示して、ウエハＷが熱処理ユニットＵ５に搬送される。熱処理ユニットＵ５は、指示部Ｍ１の指示に基づいて、レジスト膜Ｒに対して再度の加熱処理（２ｎｄ ＰＥＢ）を行う（ステップＳ２１０：第２の露光後ベーク工程）。このとき、熱処理ユニットＵ５における各加熱領域の温度は、ステップＳ２０９で設定部Ｍ５によって設定された補正条件（加熱条件）に応じた値に調節される。すなわち、ステップＳ２１０では、ステップＳ２０９における補正条件に基づく補正処理が行われる。

【0086】

次に、指示部Ｍ１が基板処理システム１の各装置に指示して、ウエハＷが現像ユニットＵ４に搬送される。現像ユニットＵ４は、指示部Ｍ１の指示に基づいて、ステップＳ２０９後のレジスト膜Ｒに現像液を供給する（ステップＳ２１１：現像工程）。これにより、ウエハＷの表面Ｗａに所定のレジストパターンが形成される。現像工程においては、用途に応じて、ポジ型現像液を利用してもよいし、ネガ型現像液を利用してもよい。

【0087】

その後、ステップＳ２１１で形成されたレジストパターンをマスクとして、ウエハＷのエッチング（例えば、ウエットエッチング、ドライエッチング）処理が行われてもよい。エッチング処理の後、ウエハＷの表面Ｗａ上に存在するレジストパターンが除去されてもよい。

【0088】

ステップＳ２０８での判定の結果、推定線幅のばらつきが所定の閾値以下である場合（ステップＳ２０８でＮＯ）、ステップＳ２０７で算出された推定線幅の平均値（平均線幅）が所定の閾値を超えているか否かを、処理部Ｍ３が判定する（ステップＳ２１２：第２の判定工程）。例えば、目標とする線幅をＸｎｍとするとき、平均線幅が（Ｘ−０．３）ｎｍ〜（Ｘ＋０．３）ｎｍの範囲を超えているか否かを、処理部Ｍ３が判定してもよい。従って、目標とする線幅が２０ｎｍの場合には、平均線幅が１９．７ｎｍ〜２０．３ｎｍの範囲内にあるかどうかが判断される。

【0089】

ステップＳ２１２での判定の結果、推定線幅の平均値が所定の閾値を超えている場合（ステップＳ２１２でＹＥＳ）、設定部Ｍ５が、ウエハＷの面内における線幅を全体的に小さくするための現像条件を設定する（ステップＳ２１３：現像条件設定工程）。具体的には、設定部Ｍ５は、続くステップＳ２１１のレジスト膜Ｒの現像処理に際して、通常よりも現像時間が長くなるように、現像条件を変更する。その後、ステップＳ２１１に進んで、レジスト膜Ｒの現像処理が行われる。

【0090】

ステップＳ２１２での判定の結果、推定線幅の平均値が所定の閾値以下である場合（ステップＳ２１２でＮＯ）、現像条件が変更されることなくステップＳ２１１に進んで、通常の現像条件でレジスト膜Ｒの現像処理が行われる。

【0091】

ここで、面内の膜厚分布が同様となるよう、同じ工程を経てレジスト膜Ｒが表面Ｗａに形成されたウエハＷを、試験サンプル１，２として２つ準備した。試験サンプル１に対しては、ステップＳ２０９，Ｓ２１０の各工程を行わずに、ステップＳ２０４，Ｓ２０５，Ｓ２１１の各工程を行った。こうして形成されたレジストパターンの線幅分布を、図１３の（ａ）に示す。当該レジストパターンの線幅の３σは、１．５０ｎｍであった。

【0092】

一方、試験サンプル２に対しては、ステップＳ２０４〜Ｓ２０７，Ｓ２０９〜Ｓ２１１の各工程を行った。こうして形成されたレジストパターンの線幅分布を、図１３の（ｂ）に示す。当該レジストパターンの線幅の３σは、０．６６ｎｍであった。従って、ステップＳ２０９（補正条件設定工程）及びステップＳ２１０（第２の露光後ベーク工程）を経た試験サンプル２においては、ウエハＷの面内において均一な線幅のレジストパターンを形成できることが確認された。

【0093】

［作用］
以上のような本実施形態では、コントローラ１００が、膜厚測定ユニットＵ６によって測定された膜厚に基づいて熱処理ユニットＵ５によるレジスト膜Ｒの補正条件を設定する（ステップＳ２０９）。具体的には、膜厚測定ユニットＵ６によって測定された膜厚に基づいて推定される線幅（推定線幅）がウエハＷ面内において不均一である場合（ステップＳ２０８でＹＥＳ）に、レジスト膜Ｒのうち推定線幅が大きい箇所において実際に形成される線幅が小さくなるような補正条件が設定される。そして、本実施形態では、コントローラ１００が、設定された補正条件に基づいてレジスト膜Ｒに対して補正処理を行わせるように熱処理ユニットＵ５を制御すると共に、熱処理ユニットＵ５による熱処理後（補正処理後）のレジスト膜Ｒを現像させるように現像ユニットＵ４を制御する。このように、本実施形態では、膜厚測定ユニットＵ６によるレジスト膜Ｒの膜厚測定の対象と同一のウエハＷに対して、推定線幅のばらつきに対する補正処理と、現像処理とが行われる。すなわち、いわゆるフィードフォワード制御によって必要な補正が行われ、所望のレジストパターンの線幅が得られる。そのため、レジストパターンの形成に際して他のウエハＷの処理中に得られる情報を利用しないので、ウエハＷを迅速に処理できると共に、再処理すべきウエハＷの発生を抑制できる。従って、本実施形態によれば、均一な線幅の形成と生産性の向上とを両立することが可能となる。

【0094】

本実施形態では、膜厚測定ユニットＵ６が、熱処理ユニットＵ５によって加熱された後のレジスト膜Ｒの膜厚を測定している（ステップＳ２０６）。熱処理ユニットＵ５によってパターン露光後のレジスト膜Ｒを加熱処理することで、レジスト膜Ｒのうちパターン露光された部分のポリマーの構造がより変化しやすい。そのため、加熱部によるレジスト膜Ｒの加熱処理後においては、露光部分におけるレジスト膜Ｒの膜厚がより大きく変化する。従って、推定線幅をより精度よく得ることができる。

【0095】

本実施形態では、膜厚測定ユニットＵ３がパターン露光前のレジスト膜Ｒの膜厚を測定し、膜厚測定ユニットＵ６が熱処理ユニットＵ５によって加熱された後のレジスト膜Ｒの膜厚を測定している。そして、コントローラ１００が、これらの膜厚の差（膜厚差）に基づいて、熱処理ユニットＵ５によるレジスト膜Ｒの補正条件を設定している。そのため、ウエハＷ上に配置されたレジスト膜Ｒの膜厚に当初からばらつきが存在していても、膜厚差を求めることにより、当該ばらつきの影響が大幅に減ぜられる。従って、パターン露光によるレジスト膜Ｒの膜厚の変化がより正確に把握できるので、推定線幅をよりいっそう精度よく得ることができる。

【0096】

本実施形態では、コントローラ１００が、膜厚測定ユニットＵ６によって測定された膜厚に基づいて現像ユニットＵ４によるレジスト膜Ｒの現像条件を設定する（ステップＳ２１３）。具体的には、膜厚測定ユニットＵ６によって測定された膜厚に基づいて推定される線幅（推定線幅）の平均値が所定の閾値を超えている場合（ステップＳ２１２でＹＥＳ）、現像時間を長時間とする現像条件が設定される。そして、本実施形態では、コントローラ１００が、設定された現像条件に基づいてレジスト膜Ｒを現像させるように現像ユニットＵ４を制御する。このように、本実施形態では、膜厚測定ユニットＵ６によるレジスト膜Ｒの膜厚測定の対象と同一のウエハＷに対して、推定線幅の大きさに対する現像条件の変更と、現像処理とが行われる。すなわち、いわゆるフィードフォワード制御によって必要な補正が行われ、所望のレジストパターンの線幅が得られる。そのため、レジストパターンの形成に際して他のウエハＷの処理中に得られる情報を利用しないので、ウエハＷを迅速に処理できると共に、再処理すべきウエハＷの発生を抑制できる。従って、本実施形態によれば、均一な線幅の形成と生産性の向上とを両立することが可能となる。

【0097】

［他の実施形態］
以上、本開示に係る実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。例えば、図１４に示されるように、ステップＳ２０９（補正条件設定工程）の後で且つステップＳ２１０（第２の露光後ベーク工程）の前に、レジスト膜Ｒの露光処理を行ってもよい（ステップＳ２１４：露光工程）。この場合、ステップＳ２０９において、設定部Ｍ５は、続くステップＳ２１４での露光処理に際して、レジスト膜Ｒのうち推定線幅が大きい領域の露光量を他の領域の露光量よりも高くするように、補正条件（露光条件）を設定する。

【0098】

次に、ステップＳ２１４において、指示部Ｍ１が基板処理システム１の各装置に指示して、ウエハＷが光照射ユニットＵ７に搬送される。光照射ユニットＵ７は、指示部Ｍ１の指示に基づいて、レジスト膜Ｒに対して露光領域ごとに露光処理を行う。このとき、光照射ユニットＵ７による各露光領域の露光量は、ステップＳ２０９で設定部Ｍ５によって設定された補正条件（露光条件）に応じた大きさに調節される。すなわち、ステップＳ２１４では、ステップＳ２０９における補正条件に基づく補正処理が行われる。

【0099】

次に、指示部Ｍ１が基板処理システム１の各装置に指示して、ウエハＷが熱処理ユニットＵ５に搬送される。熱処理ユニットＵ５は、指示部Ｍ１の指示に基づいて、レジスト膜Ｒに対して再度の加熱処理（２ｎｄ ＰＥＢ）を行う。このとき、熱処理ユニットＵ５における各加熱領域の温度は、いずれも略同一となるように設定されてもよいし、ステップＳ２０９で設定部Ｍ５が加熱条件を設定していた場合には当該加熱条件に応じた値に調節されてもよい。

【0100】

上記実施形態では、膜厚測定ユニットＵ３，Ｕ６によってそれぞれ測定されたレジスト膜Ｒの膜厚の差（膜厚差）に基づいて、コントローラ１００が、熱処理ユニットＵ５によるレジスト膜Ｒの補正条件を設定していたが、当該補正条件は、少なくともパターン露光工程（ステップＳ２０４）後のレジスト膜Ｒの膜厚に基づいて設定されていてもよい。

【0101】

上記の説明においては、レジスト膜Ｒに対して補正処理をするために、ＤＥＶモジュール１７に設けられた熱処理ユニットＵ５又は光照射ユニットＵ７を用いたが、基板処理システム１が備える任意の装置において補正処理を行ってもよい。

【0102】

上記の説明においては、補正条件に応じて熱処理ユニットＵ５における加熱温度や光照射ユニットＵ７における露光量を調節したが、補正条件に応じて他のパラメータを調節してもよい。

【0103】

本明細書における「データテーブル」は、データ同士が一対一で対応付けられたデータの組の集合であってもよいし、データが所定の直線又は曲線によって近似された近似関数（例えば、近似直線、近似曲線）であってもよい。

【0104】

上層膜として、レジスト膜Ｒ上に反射防止膜が形成されていてもよい。この場合、ウエハＷ上に、反射防止膜として機能する下層膜が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。この場合、上層膜の形成前に、最表面に位置するレジスト膜Ｒの膜厚のみ測定してもよいし、全体の膜厚を測定してもよい。あるいは、上層膜の形成後に、全体の膜厚を測定してもよい。

【符号の説明】

【0105】

１…基板処理システム（基板処理装置）、２…塗布現像装置（基板処理装置）、１６…ＣＯＴモジュール、１７…ＤＥＶモジュール、１００…コントローラ（制御部）、Ｒ…レジスト膜、Ｕ３，Ｕ６…膜厚測定ユニット（測定部）、Ｕ４…現像ユニット（現像部）、Ｕ５…熱処理ユニット（加熱部、補正部）、Ｕ７…光照射ユニット（補正部）、Ｗ…ウエハ（基板）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】