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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Beschichtungsfilmbildungsverfahren und ein Beschichtungsfilmbildungsgerät zum Auftragen
einer Behandlungsflüssigkeit,
wie z. B. eine Fotolackflüssigkeit,
auf einem Substrat, wie z. B. ein Halbleiterwafer oder ein LCD-Glas-Substrat,
um einen Beschichtungsfilm zu bilden.
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Bei der Herstellung eines Halbleiter-Bauteils
wird eine Fotolackflüssigkeit
auf einen Halbleiter-Wafer aufgetragen, um einen Fotolackbeschichtungsfilm
zu bilden, der Fotolackbeschichtungsfilm wird belichtet und dann
entwickelt. Solch ein Photolithographieverfahren ist sehr wichtig
bei der Schaffung hochintegrierter Halbleiterbauteile. Um bei diesem
Verfahren einen Fotolackfilm auf einer Wafer-Oberfläche gleichförmig auszubilden, wird die
größte Aufmerksamkeit
und viel Zeit aufgewendet.
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Wie in der 1 gezeigt, umfasst ein herkömmliches
Fotolackbeschichtungsgerät
einen Bearbeitungsbehälter 2,
ein Rotationsspannfutter 3, einen Sammelbehälter 4,
eine Fotolackflüssigkeitszufuhrdüse 5, eine
Lüftungsfiltereinheit
(FFU) 6, eine Temperatur-/Feuchtigkeitseinstellvorrichtung
7, einen Temperatur/Feuchtigkeitssensor 9a, und eine Steuerung 9.
Der Bearbeitungsbehälter 2 ist
von der Atmosphäre
eines Wafer-Transportabschnitts 1 durch eine Wandung abgeteilt.
Ein Rotationsspannfutter 3 ist in dem Bearbeitungsbehälter 2 angeordnet.
Das Rotationsspannfutter 3 bewegt sich vertikal entlang
einer Z-Achse, um entlang einer Z-Achse um θ rotieren zu können. Der
Sammelbehälter 4 ist
derart angeordnet, dass er den äußeren Umfang
und den unteren Abschnitt des Rotationsspannfutters 3 umgibt,
und eine Gasauslassöffnung 4a und eine
Flüssigkeitsauslassöffnung 4b sind
in dem Bodenteil des Sammelbehälters 4 ausgebildet.
Die Fotolackflüssigkeitszufuhrdüse 5 ist
ausgebildet, um eine Fotolacklösung
in Richtung eines auf dem Rotationsspannfutter 3 gehaltenen
Wafers W auszustoßen
(zuzuführen).
Die FFU 6 umfasst einen Lüfter 6a und einen
Filter 6b zum Zuführen
von Reinluft in den Bearbeitungsbehälter 2. Die Temperatur-/Feuchtigkeitsein stellvorrichtung 7
ist ausgebildet, um die Temperatur und Feuchtigkeit der Luft in
dem Bearbeitungsbehälter 2 einzustellen.
Der Temperatur-/Feuchtigkeitssensor 9a ist in der Nähe der FFU 6 angeordnet
und mit der Eingangsseite der Steuerung 9 verbunden.
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Bei dem wie vorstehend beschriebene
angeordneten Fotolackbeschichtungsgerät wird ein Wafer W in den Bearbeitungsbehälter 2 durch
den Transportarmmechanismus 8 befördert, wird durch die Adsorption
des Rotationsspannfutters 3 gehalten und wird gedreht.
Eine Fotolackflüssigkeit
wird dem Wafer W aus den Düsen 5 zugeführt, während der
Wafer W zum Auftragen eines Fotolackes auf den Wafer W rotiert. Überdies
rotiert das Rotationsspannfutter 3 mit einer hohen Geschwindigkeit,
eine Fotolackflüssigkeit
wird gleichmässig über die
gesamte Oberfläche
des Wafers W verteilt, um einen Fotolackbeschichtungsfilm mit einer
gewünschten
Dicke auszubilden. Während
dieses Verfahrens werden die Temperatur und die Feuchtigkeit der
Innenatmosphäre
des Bearbeitungsbehälters 2 durch
den Temperatur-/Feuchtigkeitssensor 9a detektiert und diese Detektionssignale
werden an die Steuerung 9 gesendet. Die Temperatur-/Feuchtigkeitseinstellvorrichtung
7 wird von der Steuerung 9 gesteuert, um Reinluft, deren
Temperatur und Feuchtigkeit von der Temperatur-/Feuchtigkeitseinstellvorrichtung
7 eingestellt werden, in den Bearbeitungsbehälter 2 zu führen, so
dass die Bearbeitungsumgebung in einem gewünschten Zustand gehalten wird.
Nachdem der Beschichtungsfilm, wie vorstehend beschrieben, ausgebildet
worden ist, wird die Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsspannfutters 3 reduziert
und Verdünnen
wird auf die rückseitige
Oberfläche
des Wafers W gegossen. Der Wafer wird wiederum mit einer hohen Geschwindigkeit
gedreht, der Verdünner
und der aufgetragene Fotolack werden durch Fliehkraft von der rückseitigen
Oberfläche
des Wafers W entfernt.
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Bei der herkömmlichen Beschichtungsfilmbildungsvorrichtung
ist jedoch die außerhalb
der Bearbeitungsstation angeordnete Temperatur-/Feuchtigkeitseinstellvorrichtung
7 und die Temperatur-/Feuchtigkeitseinstellvorrichtung 7 mit den
Be schichtungsfilmbildungsgeräten über eine
Rohrleitung 7a verbunden. Aus diesem Grund weist die Vorrichtung
eine größere Abmessung
auf.
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Wenn nur die Temperatur und Feuchtigkeit
der Bearbeitungsumgebung eingestellt werden, kann nicht nur die
Filmdicke nicht mit hoher Präzision
gleichmäßig hergestellt
werden, sondern es wird auch Luft, deren Feuchtigkeitsgehalt eingestellt
ist, zwangszugeführt.
Dadurch wird die Luftströmung
in der Bearbeitungsumgebung gestört
und die Gleichmäßigkeit
der Filmdicke negativ beeinträchtigt.
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Die EP-A-0595749 A2 offenbart ein
Filmbildungsgerät
zum Zuführen
einer Fotolackflüssigkeit
auf eine obere Fläche
eines Substrats und Rotieren des Substrats, um einen Fotolackbeschichtungsfilm
auf der oberen Fläche
des Substrats zu bilden. Eine überwachte
Kammer umgibt das Substrat und ein in der Kammer angeordnetes Rotationsspannfutter
hält das
Substrat. Ein Dickenmessmodul liefert Signale an ein Rotationsgeschwindigkeitssteuerungsmodul,
das einen variablen Antriebsmotor steuert, der an dem Rotationsspannfutter angebracht
ist. Eine Zerstäuberdüse führt der
Kammer flüssige
Lösungströpfchen zu,
um die atmosphärische Lösungskonzentration
für die
Zugabe von Fotolacktröpfchen
in die Kammer vorzubereiten.
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Die Zusammenfassungen der japanischen
Patente Vol. 015 Nr. 423 (E-1127) und
JP 03178123 A offenbaren
ein Beschichtungsfilmdickenstabilisierungssystem für eine Rotationsbeschichtungsvorrichtung,
wobei Referenzwerte für
eine Umgebungstemperatur, einen Umgebungsfeuchtegehalt, die Temperatur
eines Wafers und die Temperatur eines Fotolacks vorgegeben werden
und die diesen Referenzwerten entsprechenden Umdrehungsanzahlen
einer rotierenden Achse eingestellt und in einer Steuerung gespeichert
werden. Die Umgebungstemperatur, der Umgebungsfeuchtegehalt, die
Temperatur des Wafers und die Temperatur der Beschichtungsflüssigkeit
werden durch einzelne Sensoren gemessen. Für den Fall, dass die einzelnen
Temperaturen und der Feuchtegehalt von den jeweiligen Referenzwerten
abweichen, entscheidet die Steuerung über die Anzahl der Umdrehungen
oder Drehzahlen einer Rotationsbeschichtungsvorrichtung auf Basis der
vorher eingegebenen Information, so dass die Filmdicke des Fotolacks
zu einer konstanten Dicke wird, wobei die Anzahl der Umdrehungen
oder Drehzahlen an den Rotationsmotor rückgeführt wird.
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In der US-5,393,624 sind ein Verfahren
und ein Gerät
zur Herstellung eines Halbleiterbauteils und ein Verfahren zur Messung
einer Filmdicke eines auf einem Halbleiter-Wafer aufgetragenen Fotolackfilms
beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils
umfasst unter anderem den Schritt des Messens der Dicke des Fotolackfilms.
Wenn die gemessene Dicke stark von einem Referenzwert abweicht,
wird der Vorgang der Beschichtung noch einmal von Anfang an begonnen.
Wenn der Schritt zum Bilden des Fotolackfilms gesteuert wird, dann
wird, falls die gemessene Dicke den Referenzwert überschreitet,
die Rotationsgeschwindigkeit der Rotationsbeschichtungsvorrichtung
erhöht;
andernfalls wird sie verringert.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein Beschichtungsfilmbildungsverfahren gemäß Anspruch
1 und ein Beschichtungsfilmbildungsgerät gemäß Anspruch 7 zu schaffen, wobei
die Größe des Gerätes reduziert
werden kann und die Dicke eines Fotolackbeschichtungsfilms gleichmäßig und
hochgenau hergestellt wird.
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Ein Beschichtungsfilmbildungsverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Beschichtungsfilmbildungsverfahren zum Bilden
eines Fotolackbeschichtungsfilms auf einer oberen Fläche eines
Substrats, das von einem Rotationsspannfutter in einer Kammer gehalten
wird, in die nach unten strömende
Reinluft geleitet wird, gekennzeichnet dadurch, dass es umfasst
- a) den Schritt des Erhaltens vorläufiger Korrelationsdaten,
die die Korrelation darstellen zwischen den Bedingungen, d. h. einer
Rotationsgeschwindigkeit des Substrats, der Temperatur einer aufzutragenden
Fotolackflüssigkeit
und der Temperatur der oberen Fläche
des Substrats und der Dicke des in der Kammer auf dem Substrat gebildeten
Fotolackbeschichtungsfilms;
- b) den Schritt des Zuführens
eines Produkt-Substrats in die Kammer und Halten des Substrats durch
das Rotationsspannfutter;
- c) den Schritt des Gießens
der Fotolackflüssigkeit
auf das Substrat und Rotieren des Substrats, um einen Fotolackbeschichtungsfilm
auf der oberen Fläche
des Substrats zu bilden;
- d) den Schritt des Detektierens der Dicke des Fotolackbeschichtungsfilms,
der auf der oberen Fläche
des Substrats gebildet ist, durch Filmdicken-Detektionsmittel; und
- e) den Schritt des Detektierens einer Rotationsgeschwindigkeit
des Rotationsspannfutters durch Rotationsgeschwindigkeits-Detektionsmittel
und des Detektierens einer Temperatur der aufzutragenden Fotolackflüssigkeit
und der oberen Fläche
des Substrats durch Temperaturdetektionsmittel; und
- f) den Schritt der Korrektur einer vorgegebenen Rotationsgeschwindigkeit
des Rotationsspannfutters auf der Basis der detektierten Filmdicke,
der detektierten Rotationsgeschwindigkeit, der detektierten Temperatur
der aufzutragenden Fotolackflüssigkeit
und der oberen Fläche
des Substrats, und der vorläufigen
Korrelationsdaten zur Rückkopplungsregelung
eines Fotolackbeschichtungsprozesses für ein nächstes Substrat.
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Ein Beschichtungsfilmbildungsverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Beschichtungsfilmbildungsverfahren zum Bilden
eines Fotolackbeschichtungsfilms auf einer oberen Fläche eines
Substrats, das von einem Rotationsspannfutter in einer Kammer gehalten
wird, der eine nach unten strömende
Reinluft zugeführt
wird, gekennzeichnet dadurch, dass es umfasst
- A)
den Schritt des Erhaltens vorläufiger
Korrelationsdaten, die die Korrelation darstellen zwischen den Bedingungen,
d. h. einer Rotationsgeschwindigkeit eines Dummy-Substrats, der
Temperatur einer aufzutragenden Fotolackflüssigkeit und der oberen Fläche des
Substrats, und der Temperatur der oberen Fläche des Dummy-Substrats und
der Dicke eines in der Kammer auf dem Dummy-Substrat gebildeten
Fotolackbeschichtungsfilms;
- B) den Schritt des Zuführens
eines Produkt-Substrats in die Kammer und Halten des Produkt-Substrats durch
das Rotationsspannfutter;
- C) den Schritt des Gießens
der Fotolackflüssigkeit
auf das Produkt-Substrat und Rotieren des Produkt-Substrats, um
einen Fotolackbeschichtungsfilm auf der oberen Fläche des
Produkt-Substrats zu bilden;
- D) den Schritt des Detektierens der Dicke des Fotolackbeschichtungsfilms,
der auf der oberen Fläche
des Produkt-Substrats gebildet ist, durch Filmdicken-Detektionsmittel;
und
- E) den Schritt des Detektierens der Rotationsgeschwindigkeit
des Rotationsspannfutters durch Rotationsgeschwindigkeits-Detektionsmittel
und des Detektierens einer Temperatur der aufzutragenden Fotolackflüssigkeit
und der oberen Fläche
des Substrats durch Temperatur-Detektionsmittel; und
- F) den Schritt der Korrektur einer vorgegebenen Rotationsgeschwindigkeit
des Rotationsspannfutters auf der Basis der detektierten Filmdicke,
der detektierten Rotationsgeschwindigkeit, der detektierten Temperatur
der aufzutragenden Fotolackflüssigkeit
und der oberen Fläche
des Substrats, und der vorläufigen
Korrelationsdaten, zur Rückkopplungsregelung
eines Fotolackbeschichtungsprozesses für ein nächstes Produkt-Substrat.
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Die Filmdicke des Fotolackbeschichtungsfilms
wird vorzugsweise unmittelbar nach der Durchführung des Fotolackbeschichtungsverfahrens
oder nach der Kühlung
des Substrats detektiert. Die Detektion der Dicke des Fotolackbeschichtungsfilms
kann ausgeführt
werden, bevor das Gerät
betrieben wird, oder kann losweise, d. h. nach jeweils fünfundzwanzig
Substraten, ausgeführt
werden. Zusätzlich
werden die Dicken der Fotolackbeschichtungsfilme der Substrate jeweils
detektiert und die Dicke der auf den Substraten aufgetragenen Beschichtungsfilme,
die später
auf Basis der Detektionsinformation bearbeitet werden, kann gesteuert
werden.
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Ein Beschichtungsfilmbildungsgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: eine Kammer,
ein in der Kammer angeordnetes Rotationsspannfutter zum Halten eines
Substrats; ein Rotationsantriebsmittel zum Rotieren des Rotationsspannfutters;
ein Fotolackflüssigkeitszufuhrmittel
zum Zuführen
einer Fotolackflüssigkeit
zu dem Substrat auf dem Rotationsspannfutter; ein in der Kammer angeordneter
Filmdickensensor zum Detektieren der Dicke eines Fotolackbeschichtungsfilms,
der auf der oberen Fläche
des Substrats gebildet ist; Steuerungsmittel zur Steuerung der Rotationsantriebsmittel
auf der Basis eines Filmdicken-Detektionssignals des Filmdickensensors,
umfassend einen nach unten gerichteten Reinluftstrom, zugeführt zur
Kammer; einen ersten Temperatursensor zum Detektieren einer Temperatur
der Fotolackflüssigkeit
und einen zweiten Temperatursensor zum Detektieren einer Oberflächentemperatur
des Substrats; und erste Temperatureinstellmittel zum Einstellen
der Temperatur einer Fotolackflüssigkeit,
die auf das Substrat aufzutragen ist, und zweite Temperatureinstellmittel
zum Einstellen der Oberflächentemperatur
des Substrats; Steuerungsmittel zur Steuerung der ersten Temperatureinstellmittel
auf der Basis eines von dem ersten Temperaturdetektor zugeführten Temperatursignals
und des von dem Filmdickensensor zugeführten Filmdickensignals und
zur Steuerung der zweiten Temperatureinstellmittel auf der Basis
des von dem zweiten Temperatursensor zugeführten Oberflächentemperatursignals
und des von dem Filmdickensensor zugeführten Filmdickensignals.
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1 – ist eine
schematische Schnittansicht eines herkömmlichen Gerätes;
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2 – ist eine
schematische Übersicht,
die einen Plan einer Ausführungsform
des gesamten Fotolackflüssigkeitsbeschichtungssystems
mit einem Beschichtungsfilmbildungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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3 – ist ein
Ausschnitt eines Blockdiagramm, das das Beschichtungsfilmbildungsgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4 – ist ein
Flussdiagramm, das eine Reihe von Bearbeitungsschritten zum Detektieren
der Dicke eines Beschichtungsfilms auf jedem Substrat zeigt;
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5 – ist ein
Flussdiagramm, das ein Filmdickensteuerungsverfahren in einem Beschichtungsfilmbildungsverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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6A ist
eine Konzeptionsdarstellung, die eine typische Fotolackfilmdicke
zeigt, um einen Toleranzbereich bezüglich einer Abweichung bei
einem Fotolackbeschichtungsfilm zu erläutern und
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6B – ist eine
Dickenverteilungsansicht, bei der verschiedene Profile eines Fotolackbeschichtungsfilms
dargestellt sind;
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7 – ist ein
Flussdiagramm, das den Schritt des Messens der Dicke eines Fotolackbeschichtungsfilms
unter Einsatz eines Messsubstrats gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt; und
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8 – ist ein
Ausschnitt eines Blockdiagramm, das ein Beschich tungsfilmbildungsgerät gemäß einer anderen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben. In der folgenden Ausführungsform wird nachstehend
ein Fall beschrieben, in dem ein Beschichtungsfilmbildungsgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung auf ein Fotolackbeschichtungsgerät für Halbleiter-Wafer angewendet
wird.
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Wie in der 2 gezeigt, umfasst eine Ausführungsform
eines Fotolackbeschichtungsbearbeitungssystems 100 eine
Kassettenstation 33, eine erste Bearbeitungsstation (Fotolackbeschichtungsbearbeitungsstation) 40,
erste und zweite Übergabeabschnitte 50 und 50A,
einen zweiten Bearbeitungsabschnitt (Entwicklungsbearbeitungsabschnitt) 60 und
eine Belichtungsvorrichtung 70.
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In der Kassettenstation 33 sind
ein Sub-Armmechanismus 31 und ein Ablagetisch 32 angeordnet.
In der Kassettenstation 33 wird ein unbehandelter Wafer
W aus einer ersten Kassette 30a durch den Sub-Armmechanismus 31 entnommen
und der Wafer W wird auf den Ablagetisch 32 gelegt, positioniert
und dann in Richtung der ersten Bearbeitungsstation 40 entladen.
Der bearbeitete Wafer W wird durch den Sub-Armmechanismus 31 über den
Ablagetisch 32 geladen und in einer zweiten Kassette 30b gelagert.
Der Wafer W und die zweite Kassette 30b mit dem gelagerten
Wafer W darin werden aus der Kassettenstation 33 durch
eine Kassettentransportvorrichtung (nicht gezeigt) entladen.
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Die erste Bearbeitungsstation 40 ist
neben der Kassettenstation 33 angeordnet. Die erste Bearbeitungsstation 40 umfasst
eine Vielzahl von Bearbeitungseinheiten 41, 42, 43, 44 und 45 für die Durchführung eines
Haftprozesses, eines Fotolackbeschichtungsprozesses, eines Vortrocknungsprozesses
und eines Kühlprozesses
an dem Wafer W.
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In der Mitte der ersten Bearbeitungsstation 40 ist
ein linearer Transportpfad 10a angeordnet. Ein erster Hauptarmmechanismus 21 ist
entlang des Transportpfades 10a derart angeordnet, dass
der erste Hauptarmmechanismus 21 entlang des Transportpfades 10a bewegbar
ist. Der erste Hauptarmmechanismus 21 kann sich in die
Richtung einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse bewegen
und kann um die Z-Achse in θ-Richtung
rotieren.
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Die zweite Bearbeitungsstation 60 steht
mit der ersten Bearbeitungsstation 40 durch den ersten Übergabeabschnitt 50 in
Verbindung. Die zweite Bearbeitungsstation 60 steht ebenfalls
mit der Belichtungsvorrichtung 70 durch den zweiten Übergabeabschnitt 50A in
Verbindung. Die zweite Bearbeitungsstation 60 umfasst eine
Vielzahl von Bearbeitungseinheiten 61 und 62 für die Entwicklung
und Nachtrocknung eines Beschichtungsfotolacks. Die Belichtungsvorrichtung 70 ist
derart konstruiert, dass ein vorher festgelegtes Schaltungsmuster
auf den Fotolackfilm belichtet wird.
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Der lineare Transportpfad 10a ist
ebenfalls in der Mitte der zweiten Bearbeitungsstation 60 angeordnet.
Der erste Hauptarmmechanismus 21 ist entlang des Transportpfades 10a derart
angeordnet, dass der erste Hauptarmmechanismus 21 entlang
des Transportpfades 10a bewegbar ist. Der erste Hauptarmmechanismus 21 kann
in die X-Achsen-, Y-Achsen- und Z-Achsen-Richtung bewegt und um
die Z-Achse in θ-Richtung rotiert
werden.
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Entlang des Transportpfades 10a der
ersten Bearbeitungsstation 40 sind ein Bürst-Waschabschnitt 41,
der Haftabschnitt/Kühlabschnitt 42,
der erhalten wird, indem ein Haftabschnitt 42a und ein
Kühlabschnitt 42b übereinanderliegend
angeordnet werden, und der Trocknungsabschnitt (erster Wärmebehandlungsabschnitt) 43 an
einer Seite des Transportpfades 10a angeordnet. An der
anderen Seite des Transportpfades 10a sind ein Wasserstrahl-Waschabschnitt 44 und
zwei Fotolackbeschichtungsgeräte 45 aneinander
angrenzend in einer Reihe angeordnet, wobei das Fotolackbeschichtungsgerät 45 und
der Trocknungsabschnitt 43 über den Transportpfad 10a hinweg
einander gegenüberliegend
ange ordnet sind. Da das Fotolackbeschichtungsgerät 45 von dem Trocknungsabschnitt 43,
wie vorstehend beschrieben, durch den Transportpfad 10a beabstandet
ist, ist das Fotolackbeschichtungsgerät 45 von der Wärme aus
dem Trocknungsabschnitt 43 nicht so leicht beeinflussbar
und der Fotolackbeschichtungsprozess kann besser ausgeführt werden.
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An der einen Seite des Transportpfades 10a des
zweiten Bearbeitungsabschnittes 60 sind zwei Trocknungsabschnitte
(zweite Wärmebehandlungsabschnitte) 61 in
einer Reihe angeordnet. Der Trocknungsabschnitt 61 ist
für das
Erhitzen des Fotolackfilms nach der Belichtung konstruiert. Andererseits
sind an der anderen Seite des Transportpfades 10a zwei
Entwicklungsabschnitte 62 angeordnet. Da die Entwicklungsabschnitte 62 von
den Trocknungsabschnitten 61 durch den Transportpfad 10a,
wie vorstehend beschrieben, beabstandet sind, sind die Entwicklungsabschnitte 62 nicht
so leicht von der Wärme
aus den Trocknungsabschnitten 61 beeinflussbar, und der
Fotolackbeschichtungsprozess kann besser ausgeführt werden.
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Wie in der 3 gezeigt, umfasst das Fotolackbeschichtungsgerät 45 einen
Bearbeitungsbehälter 11, ein
Rotationsspannfutter 12, einen Ablaufsammelbehälter 13,
eine Fotolackflüssigkeitszufuhrdüse 14,
eine Lüftungsfiltereinheit
(FFU) 17, ein Filmdickensensor 22, und eine CPU 23.
Das Innere des Bearbeitungsbehälters 11 ist
von der Atmosphäre
eines Wafer-Transportabschnitts 10 durch eine äußere Wandung 11c abgetrennt.
Die äußere Wandung 11c weist
eine darin ausgebildete Wafer-Lade-/Entladeöffnung 11a auf, und
ein Wafer W wird durch die Wafer-Lade-/Entladeöffnung 11a geladen
und entladen. Eine Öffnungs/Verschlussblen-de 11b ist
an der Wafer-Lade-/Entladeöffnung 11a ausgebildet.
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Das Rotationsspannfutter 12,
das über
einen Antriebsmotor 16 gedreht wird, ist in dem Bearbeitungsbehälter 1 1
angeordnet. Das Rotationsspannfutter 12 wird nicht nur
um die Z-Achse in θ-Richtung
gedreht, sondern kann auch vertikal entlang der Z-Achse bewegt werden.
Der Antriebsmotor 16 ist ebenfalls mit der Ausgangsseite
einer CPU 23 verbunden.
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Ein Sensor 90 ist an dem
Motor 16 angebracht, um die Anzahl der Umdrehungen oder
Drehzahl des Rotationsspannfutters 12 zu detektieren.
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Der Ablaufsammelbehälter 13 ist
so angeordnet, dass er den äußeren Rand
und unteren Abschnitt des Rotationsspannfutters 12 umgibt.
Eine Gasauslassöffnung 13a und
eine Flüssigkeitsauslassöffnung 13b sind in
dem Bodenabschnitt des Ablaufsammelbehälters 13 ausgebildet.
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Die Düse 14 steht mit einer
Fotolackflüssigkeitszufuhrquelle
(nicht gezeigt) über
eine Zufuhrleitung 18 in Verbindung. Ein Temperatursensor 91 ist
in der Nähe
der Auslassöffnung
der Düse 14 vorgesehen,
um die Temperatur der Fotolackflüssigkeit
zu detektieren. Eine Fotolackflüssigkeitstemperatureinstelleinheit 19 ist
an der Zufuhrleitung 18 unmittelbar dicht an der Düse 14 angebracht.
Die Fotolackflüssigkeitstemperatureinstelleinheit 19 hat
eine die Zufuhrleitung 18 umgebende Ummantelung, so dass
eine thermostatische Flüssigkeit, deren
Temperatur eingestellt ist, in der Ummantelung zirkuliert und dieser
zugeführt
wird. Die Fotolackflüssigkeit
hat eine von der Fotolackflüssigkeitstemperatureinstelleinheit 19 eingestellte
Temperatur und wird aus der Düse 14 in
Richtung des Wafers W abgegeben. Ein Lüfter und ein Filter zum Zuführen von
Reinluft in den Bearbeitungsbehälter 11 sind
in der FFU 17 eingebaut. Der Filmdickensensor 22 ist
in der Nähe
des Rotationsspannfutters 12 angeordnet und mit der Eingangsseite
der CPU 23 verbunden. Ein Kapazitätssensor wird als Filmdickensensor 22 eingesetzt.
Obwohl der Filmdickensensor 22 bei dieser Ausführungsform
in dem Bearbeitungsbehälter 11 angeordnet
ist, kann der Filmdickensensor 22 außerhalb der Beschichtungseinheit
angeordnet werden, um die Dicke eines Fotolackfilms, der auf einer
oberen Fläche
des Wafers W aufgetragen ist, zu detektieren.
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Außerhalb des Fotolackbeschichtungsgerätes 45 ist
eine Wafer-Temperatureinstelleinheit (Substrat-Temperatureinstellmittel) 15 angeordnet.
Eine Temperatureinstellplatte 15d ist in einer Kammer 15c der Wafer-Temperatureinstelleinheit 15 angeordnet.
Ein Temperatursensor 92 ist in der Kammer 15c zum
Detektieren der Oberflächentemperatur
des auf der Temperatureinstellplatte 15d gelegten Wafers
W vorgesehen. Der Wafer W wird auf der Temperatureinstellplatte 15d aufgeheizt
oder gekühlt,
um eine Temperatur zu haben, die einer Soll-Temperatur entspricht.
Eine Wafer Lade-/Entladeöffnung 15a ist
in der Kammer 15c ausgebildet, und eine Öffnungs-/Verschlussblende 15b,
die von der CPU 23 gesteuert wird, ist an der Wafer-Lade-/Entladeöffnung 15a angeordnet.
Eine Stromversorgungsschaltung einer Heizvorrichtung, die in der
Temperatureinstellplatte 15d integriert ist, ist an der
Ausgangsseite der CPU 23 angeschlossen. Ein in der Temperatureinstellplatte 15d eingebrachtes
Piezo [Peltier]-Element (elektronisches Kühlelement) ist ebenfalls an
der Ausgangsseite der CPU 23 angeschlossen.
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Die Wafer-Lade-/Entladeöffnung 11a für einen
Wafer W ist an einer Seitenfläche
des Bearbeitungsbehälters 11 ausgebildet,
und die Öffnungs-/Verschlussblende 11b,
die durch einen Zylinder (nicht gezeigt) angetrieben wird, ist an
der Öffnung 11a angebracht.
Der Servomotor 16 ist in dem unteren Abschnitt des Bearbeitungsbehälters 11 angeordnet
und das Rotationsspannfutter 12 wird durch den Servomotor 16 gedreht. Weiterhin
sind ein vertikales Bewegungsmittel (nicht gezeigt) zum vertikalen
Bewegen des Rotationsspannfutters 12 angeordnet. Die Stromversorgungsschaltungen
des vertikalen Bewegungsmittels und des Servomotors 16 sind
an der Ausgangsseite der CPU 23 angeschlossen, so dass
die vertikale Bewegung und Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsspannfutters 12 hochpräzise gesteuert
werden.
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Ein Gasauslasspfad (nicht gezeigt),
der mit der Adsorptionsseite einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) in
Verbindung steht, bildet eine Öffnung
an der oberen Fläche
des Rotationsspannfutters 12 und der Wafer W wird an der
oberen Fläche
des Rotationsspannfutters 12 durch Vakuum-Adsorption gehalten.
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Eine Luftzufuhröffnung 11c, die mit
einer Luftzufuhrquelle (nicht gezeigt) in Verbindung steht, ist
in dem Deckenabschnitt des Bearbeitungsbehälters 11 ausge bildet.
Der Filter 17 ist an der Luftzufuhröffnung 11c angebracht.
Zugeführte
Luft strömt
durch den Filter 17, um gereinigt zu werden., Die Fotolackzufuhrdüse 14 befindet
sich im Standby-Betrieb an einer Stelle, die von dem Rotationsspannfutter 12 beabstandet
ist, wenn die Fotolackflüssigkeitszufuhrdüse 14 nicht
im Einsatz ist. Die Fotolackflüssigkeitszufuhrdüse 14 wird
in eine Position unmittelbar unter dem Rotationsspannfutter 12 bewegt,
wenn die Fotolackflüssigkeitszufuhrdüse 14 im Einsatz
ist.
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Der Filmdickensensor 22 ist
in dem Bearbeitungsbehälter 11 angeordnet,
um die Dicke eines Fotolackbeschichtungsfilms auf dem Wafer W zu
detektieren. Ein Detektionssignal von dem Filmdickensensor 22 geht in
die CPU 23 ein. Auf der Basis der eingegangenen Information
und der Korrelationsdaten (die später beschrieben werden) berechnet
die CPU 23 die optimale Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsspannfutters, die
optimale Temperatur der Fotolackflüssigkeit und die optimale Temperatur
des Wafers W. Die CPU sendet ein den optimalen Bedingungen entsprechendes
Befehlssignal an den Motor 16, an die Fotolackflüssigkeitstemperatureinstelleinheit 19 und
an die Wafer-Temperatureinstelleinheit 15. Auf diese Art
und Weise wird das Rotationsspannfutter 12 mit der optimalen
Rotationsgeschwindigkeit gedreht, die Temperatur der Fotolackflüssigkeit
wird auf die optimale Temperatur eingestellt und die Temperatur
des Wafers W wird auf die optimale Temperatur eingestellt.
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Die „Korrelationsdaten", die in der CPU 23 vorher
gespeichert worden sind, werden wie folgt definiert. Als Hauptparameter,
die Einfluss auf die Dicke und das Profil (Maß, das die Gleichmässigkeit
einer Filmdicke darstellt) eines Fotolackbeschichtungsfilms haben,
werden eine Fotolackflüssigkeitstemperatur,
eine Rotationsspannfutterrotationsgeschwindigkeit und eine Wafer-Oberflächentemperatur
eingesetzt. Fotolacke werden auf die Wafer W aufgetragen, während diese
Parameter verändert
werden, und die Filmdicken der resultierenden Fotolackbeschichtungsfilme
werden durch eine in das System integrierte Filmdicken-Messvorrichtung gemessen.
Auf der Basis der Ergebnisse der Filmdickenmessung werden die Fotolackfilmdicken
und Profile entsprechend den Parametern mittels Software bearbeitet.
Die Parameter, bei denen eine gewünschte Fotolackfilmdicke und
ein gewünschtes
Profil erhalten werden können,
sind die „Korrelationsdaten".
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Die Dicke eines Fotolackbeschichtungsfilms
wird von dem Filmdickensensor 22 zu den folgenden drei Zeiten
gemessen.
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Erstens – bei einem Gerätebetrieb;
wird ein Dummy-Wafer Wd auf dem Rotationsspannfutter 12 gehalten,
eine Fotolackflüssigkeit
aus der Fotolackflüssigkeitszufuhrdüse 14 aufgetragen
(zugeführt)
und das Rotationsspannfutter 12 gedreht, wobei der Fotolackfilm
gebildet wird. Danach wird die Filmdicke gemessen.
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Zweitens – die Filmdicken werden jedesmal
gemessen, nachdem ein Beschichtungsprozess von fünfundzwanzig Wafern W eines
Loses abgeschlossen ist.
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Drittens – eine Filmdicke wird jedesmal
dann gemessen, wenn ein Beschichtungsprozess an jedem einzelnen
Wafer W abgeschlossen ist.
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Wie vorstehend beschrieben, ist eine
Zeit, in dem die Dicke eines Fotolackbeschichtungsfilms gemessen
wird, nicht festgelegt. Der Zeitpunkt kann variabel sein.
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Ein Steuerungsvorgang bezüglich Dicke
eines Fotolackbeschichtungsfilms wird nachstehend mit Bezug auf
die 5 und die 6A und 6B beschrieben.
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Der Wafer W wird in den Bearbeitungsbehälter 11 des
Fotolackbeschichtungsgeräts 45 durch
den Wafer-Transportarmmechanismus 21 geladen und auf das
Rotationsspannfutter 12 platziert, und die Blende 11b wird
geschlossen. Reinluft wird von dem oberen Abschnitt dem unteren
Abschnitt in dem Bearbeitungsbehälter 11 zugeführt, und
die Luft wird durch die Gasauslassöffnung 13a in dem unteren
Abschnitt des Sammelbehälters
abgeleitet, wobei sich eine Abwärtsströmung der
Reinluft bildet. In diesem Fall wird die dem Bearbeitungsbehälter 1 1
zugeführte
Reinluft bezüglich
Temperatur und Feuchtegehalt eingestellt, um eine Temperatur und einen
Feuchtegehalt zu erhalten, die für
das Fotolackbeschichtungsverfahren optimal sind. Wie vorstehend
beschrieben, wird die Atmosphäre
um den Wafer W entsprechend einer für das Fotolackbeschichtungsverfahren geeigneten
Umgebung eingestellt.
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Eine Fotolackflüssigkeit wird von der Fotolackflüssigkeitszufuhrdüse 14 auf
den Wafer W aufgetragen, und das Rotationsspannfutter 12 rotiert
mit einer vorgegebenen Rotationsgeschwindigkeit einen vorgegebenen
Zeitraum lang, um die Fotolackflüssigkeit über die
gesamte Oberfläche
des Wafers W zu verteilen, wodurch der Fotolackbeschichtungsfilm
gebildet wird.
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Nachdem der Fotolackbeschichtungsfilm,
wie vorstehend beschrieben, gebildet worden ist, wird das Rotationsspannfutter 12 angehalten
und die Dicke des Fotolackbeschichtungsfilms wird mit folgendem
Verfahren detektiert. Während
der Filmdickensensor 22 und das Rotationsspannfutter 12 relativ
zueinander bewegt werden, wird die Dicke des Fotolackbeschichtungsfilms
an einer Vielzahl von willkürlichen
Abschnitten des Wafers W (z. B. an vierzig Abschnitten eines Wafers)
durch den Sensor 22 detektiert (Schritt S17 (Schritte S27 und
S37)). Die CPU 23 überprüft, ob die
detektierten Filmdicken innerhalb eines vorgegebenen Bereiches (Schritt
S17–1)
liegen. Genauer gesagt, wie in der 6A gezeigt, überprüft die CPU,
ob der Detektionsdickenwert innerhalb des Bereiches (t1–t2) eines oberen Toleranzgrenzwertes t1 (nm) und eines unteren Toleranzgrenzwertes
t2 (nm) bezogen auf eine ideale Filmdicke
t0 (nm), liegt (Schritt S17–1
). Bei einem NEIN in dem Schritt S17–1 wird die vorgegebene Rotationsgeschwindigkeit
des Servomotors 16 korrigiert, um die Dicke des Fotolackbeschichtungsfilms
innerhalb eines Toleranzbereiches von t1–t2 festzulegen (Schritt S18). Wenn zum Beispiel
der Detektionsdickenwert größer als
t3 (nm) ist, wird die vorgegebene Rotationsgeschwindigkeit
des Motors 16 erhöht.
Im Gegensatz dazu wird, wenn der gemessene Dickenwert kleiner als
t4 (nm) ist, die vorgegebene Rotationsge schwindigkeit
des Motors 16 reduziert. Die Detektionsdickenwerte zum
Starten eines Regelungsvorganges sind auf t3 oder
t4 festgelegt und die oberen und unteren
Toleranzgrenzwerte t1 und t2 werden
nicht als Detektionsdickenwerte verwendet. Dies erfolgt aufgrund
der Berücksichtigung
der Reaktionsverzögerung
auf den Regelungsvorgang.
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Die CPU 23 überprüft, ob die
Dicke des Fotolackfilms gleichmässig
ist, d. h., wie in der 6B gezeigt, ob
das Profil des Fotolackbeschichtungsfilms innerhalb des Bereiches
von t1 und t2 (nm)
liegt (Schritt S17-2). Wenn das Profil des Fotolackfilms außerhalb
des Bereiches von t1 und t2 (nm)
liegt, wird mindestens eine Einstellung der Temperatur der Fotolackflüssigkeit
und Einstellung der Temperatur des Wafers W vorgenommen, um die
Filmdicke gleichmässig
zu gestalten (Schritte S18-1 und S18-2). Ist zum Beispiel eine Dicke
t5 (nm) in dem mittleren Abschnitt des Wafers
W groß,
wird die Temperatur der Fotolackflüssigkeit reduziert oder die Temperatur
des Wafers W erhöht.
Andererseits wird, wenn z. B. eine Dicke T6 (nm)
in dem mittleren Abschnitt des Wafers W klein ist, die Temperatur
der Fotolackflüssigkeit
erhöht
oder die Temperatur des Wafers W verringert.
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Aufgrund der Detektionsfilmdickendaten
wird der anschließende
Fotolackbeschichtungsprozess (Schritte 27 und 37) rückkopplungsgeregelt,
und die Rotationsspannfutterrotationsgeschwindigkeit, die Fotolackflüssigkeitstemperatur
und die Wafer-Oberflächentemperatur
werden gesteuert, um eine optimale Filmdicke und ein optimales Profil
zu erhalten.
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Mit dem vorstehend genannten Regelungsvorgang
kann die Dicke des auf der Oberfläche des Wafers W gebildeten
Fotolackfilms innerhalb des Toleranzbereiches zwischen t1 und t2 (nm) eingestellt
werden, und das Profil des Fotolackfilms kann besser hergestellt
werden.
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In der vorstehenden Beschreibung
wird, nachdem überprüft wurde,
ob die Filmdicke innerhalb eines vorgegebenen Filmdickenbereiches
liegt, überprüft, ob die
Filmdicke gleichmässig
ist. Jedoch kann diese Reihenfolge umgekehrt werden. Genauer gesagt,
nachdem überprüft ist,
ob die Filmdicke gleichmässig
ist, kann überprüft werden,
ob die Filmdicke innerhalb des vorgegebenen Filmdickenbereiches
liegt.
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Das Fotolackbeschichtungsgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in die vorstehend beschriebene Ausführungsform
eines Fotolackbeschichtungssystems integriert. Das Fotolackbeschichtungsgerät kann jedoch
als eigenständiges
Gerät eingesetzt
werden.
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Ein Fall, in dem ein Wafer W einem
Fotolack[beschichtungs]prozess unter Einsatz des vorstehenden Systems
unterzogen wird, wird nachstehend mit Bezug auf die Flussdiagramme
in den 4 und 5 und die Ansichten in den 2 und 3 beschrieben.
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Ein unbehandelter Wafer W 1 (erster
Wafer) wird aus der Kassette 30a durch den Sub-Armmechanismus 31 entnommen,
auf den Ablagetisch 32 gelegt und zentriert. Der Wafer
W 1 wird von dem Ablagetisch 32 durch einen Haupttransportarmmechanismus 20 genommen
und aus der Kasettenstation 33 in die erste Bearbeitungsstation 40 geladen
(Schritt S11). Der Wafer W1 wird mittels Bürsten-Waschabschnitt 41 durch Bürsten und
mittels Wasserstrahl-Waschabschnitt 44 durch Wasserstrahl
gewaschen. Der Wafer W 1 wird mittels des Haftabschnitts 42a erwärmt und
in Kontakt mit Hexamethyl Disilan (HMDS) gebracht, um einem Haftprozess
unterzogen zu werden (Schritt S12).
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Nach Beendigung des Haftprozesses
wird der Wafer W 1 durch den Kühlabschnitt 42b gekühlt und durch
die Wafer-Temperatureinstelleinheit 15 auf eine Temperatur
von z. B. 23°C
eingestellt (Schritt S13).
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Danach wird der Wafer W 1 in den
Bearbeitungsbehälter 11 des
Fotolackbeschichtungsgerätes 45 geladen
und auf dem Rotationsspannfutter 12 platziert, und die Öffnungs-/Verschlussblende
1 1 b wird geschlossen. Reinluft wird von dem oberen Abschnitt in
den unteren Abschnitt des Bearbeitungsbehälters 11 geführt und
die Luft wird durch die Gasauslassöffnung 13a in den
unteren Abschnitt des Sammelbehälters
abgeleitet, wodurch eine Abwärtsströmung von
Reinluft entsteht. In diesem Fall wird die Temperatur und der Feuchtegehalt
der dem Bearbeitungsbehälter
zugeführten
Reinluft derart eingestellt, dass deren Temperatur und Feuchtegehalt
optimal für
den Fotolackbeschichtungsprozess sind. Wie vorstehend beschrieben,
wird die den Wafer umgebende Atmosphäre entsprechend einer für den Fotolackbeschichtungsprozess
geeigneten Umgebung angepasst.
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Die Düse 14 befindet sich über dem
Rotationsspannfutter 12, und eine Fotolackflüssigkeit
wird auf die obere Fläche
des Wafers W gegossen, und der Wafer W wird gedreht. Auf diese Art
wird ein Fotolackbeschichtungsfilm mit einer gewünschten Dicke auf der oberen
Fläche
des Wafers W1 gebildet (Schritt S14).
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Unmittelbar nach dem Fotolackbeschichtungsschritt
(S14) wird Verdünner
aus einer unteren Oberflächen-Wasch-Düse (nicht
gezeigt) auf die rückseitige
Fläche
(untere Fläche)
des Wafers W 1 geleitet. Wenn der Wafer W 1 rotiert, werden der
Verdünner
und der an der rückseitigen
Fläche
haftende Fotolack durch Fliehkraft von der rückseitigen Fläche des
Wafers W1 entfernt.
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Nach dem Fotolackbeschichtungsprozess
wird der Wafer W 1 auf einen Ablagetisch 51 des Übergabeabschnitts 50 befördert, von
dem Wafer-Transportarm 20 der Entwicklungsbearbeitungsstation 60 aufgenommen
und auf einen Tisch 51A des Übergabeabschnitts 50A gegeben.
Der Wafer W wird auf dem Tisch 51A positioniert, in die
Belichtungsvorrichtung 70 transportiert und einem Belichtungsprozess
in der Belichtungsvorrichtung 70 unterzogen.
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Nach Beendigung des Belichtungsprozesses
wird der Wafer W in den Trocknungsabschnitt 61 des Entwicklungsbearbeitungsabschnitts 60 durch
den Übergabeabschnitt 50A transportiert
und in dem Trockungsabschnitt 61 erwärmt, um vorgetrocknet zu werden.
Nach Beendigung des Vortrocknungspro zesses wird der Wafer W in den
Entwicklungsabschnitt 62 transportiert und einem Entwicklungsprozess
in dem Entwicklungsabschnitt 62 unterzogen. Nach Beendigung
des Entwicklungsprozesses wird der Wafer W wieder in den Trokkungsabschnitt 61 befördert und
erwärmt,
um nachgetrocknet zu werden. Durch diesen Nachtrocknungsprozess
wird die Musterfestigkeit des Fotolackbeschichtungsfilms verbessert.
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Nach Beendigung des Nachtrocknungsprozesses
wird der Wafer W auf den Ablagetisch 32 der Kassettenstation 33 befördert und
in der Kassette 30b durch den Transportarmmechanismus 31 abgelegt.
Wenn die Kassette 30b mit bearbeiteten Wafern W gefüllt ist,
werden die bearbeiteten Wafer W aus dem System entladen, wobei die
Wafer W in der Kassette 30b lagern. Damit ist für den Wafer
W die Serie der Fotolackbeschichtungsprozesse abgeschlossen.
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Bei der Ausführungsform des Beschichtungssystems
werden die eingesetzten Bedingungen, wenn ein Produkt-Wafer W mit
einem Fotolack beschichtet wird, im voraus eingestellt, indem eines
der nachstehenden drei Verfahren eingesetzt wird, wenn ein Fotolackbeschichtungsfilm
gemäß der eingestellten
Bedingungen gebildet wird. Auf diese Weise kann die Dicke des Fotolackbeschichtungsfilms
hochgenau und gleichmässig
hergestellt werden.
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Gemäß dem ersten Verfahren, bevor
das Beschichtungssystem betrieben wird (Fotolackbeschichtungsprozess
für Produkt-Wafer
W), wird ein Dummy-Wafer Wd auf dem Rotationsspannfutter 12 platziert,
und eine Fotolackflüssigkeit
wird aus der Düse 14 auf
den Dummy-Wafer Wd gegossen, um einen Fotolackbeschichtungsfilm
auf dem Dummy-Wafer Wd zu bilden. Die Filmdicke wird gemessen, und
die Korrela-tionsdaten zwischen den Beschichtungsbedingungen (Rotationsspannfutterrotationsgeschwindigkeit,
Fotolackflüssigkeitstemperatur,
Wafer-Temperatur,
und dergleichen) und der gemessenen Filmdicke werden erhalten.
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Gemäß dem zweiten Verfahren wird
nach Beendigung aller Fotolackbeschichtungsprozesse dieser Ausführungsform
für fünfundzwanzig
Produkt-Wafer W ei nes Loses, ein Fotolackbeschichtungsfilm auf dem Dummy-Wafer
Wd gebildet. Die Dicke des Fotolackbeschichtungsfilms wird gemessen
und die Korrelationsdaten zwischen den Beschichtungsbedingungen
und der gemessenen Filmdicke erhalten.
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Gemäß dem dritten Verfahren, nach
Beendigung der Fotolackbeschichtungsprozesse für den Produkt-Wafer W, werden
die Dicken des Fotolackbeschichtungsfilms, die auf den Wafern W
gebildet sind, gemessen und Korrelationsdaten zwischen den Beschichtungsbedingungen
und den gemessenen Filmdicken erhalten.
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Wenn die Korrelationsdaten beizubehalten
sind, wird die Dicke des Fotolackbeschichtungsfilms vorzugsweise
gemessen, nachdem der auf dem Dummy-Wafer Wd oder dem Produkt-Wafer
W gebildete Fotolackbeschichtungsfilm durch den Trocknungsabschnitt 43 erwärmt und
gekühlt
worden ist. Dies erfolgt, weil ein Lösungsmittel, das in dem Fotolackbeschichtungsfilm
enthalten ist, durch das Trocknen entfernt wird (verdampft) und
die Dicke des Fotolackbeschichtungsfilms stabil wird. Daher ist
ein Filmdickensensor 22 nicht in dem Fotolackbeschichtungsgerät 45,
sondern vorzugsweise außerhalb
des Fotolackbeschichtungsgerätes 45 angeordnet.
Der Filmdickensensor 22 ist zum Beispiel vorzugsweise an
dem Wafer-Transportarmmechanismus 20 angebracht.
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Bei dem ersten Verfahren wird ein
Fotolackbeschichtungsfilm, dessen Dicke gemessen worden ist, vollständig von
dem Dummy-Wafer Wd entfernt und der Dummy-Wafer Wd kann erneut zur
Erzeugung von Korrelationsdaten verwendet werden.
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Ein Fall, bei dem der Dummy-Wafer
Wd zur Bildung der Korrelationsdaten verwendet wird, und in dem der
gleiche Dummy-Wafer Wd verwendet wird, um wiederum andere Korrelationsdaten
zu bilden, wird nachstehend mit Bezug auf die 7 und 8 beschrieben.
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Wie in der 8 gezeigt, ist eine Haube 81 auf
dem oberen Teil des Bearbeitungsbehälters 1 1 des Fotolackbeschichtungsgerätes 45 angeordnet.
Die Haube 81 ist lösbar
auf dem Bearbeitungsbehälter 1 1
angeordnet. Ein Lüfter 80 und
die FFU 17 sind in der Haube 81 angeordnet. Die
Haube 81 steht mit dem Gebläse 84 über eine
Leitung 82 in Verbindung. Das Gebläse 84 steht mit einer
Luftzufuhrquelle (nicht gezeigt) über eine Leitung 85 in
Verbindung. Das Gebläse 84 hat
einen Auslass 86. Die Ausgangsseite der CPU 23 ist
mit der Stromversorgungsschaltung des Gebläses 84 verbunden.
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Ein Sensor 95 ist in der
Nähe der
Luftauslassöffnung
der FFU 17 vorgesehen, um die Temperatur und den Feuchtegehalt
der Luft zu detektieren.
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Die Fotolackflüssigkeitszufuhrdüse 14 und
eine Verdünnerzufuhrdüse 24 sind
in dem Bearbeitungsbehälter 11 angeordnet.
Die Düse 24 steht
mit einem Verdünnertank
(nicht gezeigt) über
eine Zufuhrleitung 25 und einer Mengenflusssteuerung (nicht
gezeigt) in Verbindung. Die Düse 24 wird
von einem Düsenbewegungsmechanismus
(nicht gezeigt) derart gehalten, dass die Düse 24 zwischen der
oberen Position und der Standby-Position des Rotationsspannfutters 12 bewegt
werden kann. Der Düsenbewegungsmechanismus und
die Mengenflusssteuerung sind mit der Ausgangsseite der CPU 23 verbunden
und die Zeiten für
die Betätigung
des Düsenbewegungsmechanismus
und der Verdünnerzufuhr
werden von der CPU 23 gesteuert.
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Eine Dummy-Wafer-Temperatureinstelleinheit 15A ist
dicht bei dem Fotolackbeschichtungsgerät 45 angeordnet, und
ein Dummy-Wafer Wd wird auf der Plattform 15D platziert.
Die Dummy-Wafer-Plattform 15D hat ein Heizmittel und ein
Kühlmittel,
die angeordnet sind, um die Temperatur des Dummy-Wafers Wd einzustellen.
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Ein Verfahren zum Bilden von Korrelationsdaten
wird nachstehend beschrieben.
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Ein Dummy-Wafer Wd wird von der Dummy-Wafer-Plattform 15D durch
den Transportarmmechanismus 20 aufgenommen (Schritt S1)
und in den Kühlabschnitt 42b transportiert,
um auf eine vorgegebene Temperatur abgekühlt zu werden (Schritt S2).
Nach Beendigung des Kühlvorganges
wird der Dummy-Wafer
Wd in das Fotolackbeschichtungsgerät 45 befördert und
auf dem Rotationsspannfutter 12 abgelegt, um mittels Adsorption
gehalten zu werden. Es wird eine Bearbeitungsumgebung für den Dummy-Wafer
Wd eingestellt.
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Eine Fotolackflüssigkeit wird der oberen Fläche des
Dummy-Wafers Wd von der Düse 14 zugeführt, und
das Rotationsspannfutter wird gedreht, wobei ein Fotolackbeschichtungsfilm
auf der oberen Fläche
des Dummy-Wafers Wd gebildet wird (Schritt S3).
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Der Dummy-Wafer Wd wird in den Trocknungsabschnitt 43 geladen
und unter vorher festgelegten Bedingungen zum Trocknen des Fotolackbeschichtungsfilms
erwärmt
(Schritt S4). Der erwärmte
Dummy-Wafer Wd wird auf Raumtemperatur abgekühlt (Schritt S5) und die Dicke
des Fotolackbeschichtungsfilms wird durch den Filmdickensensor 22 detektiert
(Schritt S6).
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Wenn ein Detektionssignal von dem
Filmdickensensor 22 zur CPU 23 gesendet wurde,
ruft die CPU 23 die vorläufigen Korrelationsdaten aus
dem Speicherabschnitt ab, und die CPU 23 berechnet den
Umfang der Korrektur der eingestellten Rotationsgeschwindigkeit
des Motors auf Basis der vorläufigen
Korrelationsdaten und der Detektionsfilmdickeninformation. Die CPU 23 sendet
ein dem Korrekturmaß bezüglich der
eingestellten Motorrotationsgeschwindigkeit entsprechendes Signal
an die Stromversorgungsschaltung des Antriebsmotors 16, um die Rotationsgeschwindigkeit
des Rotationsspannfutters 12 zu korrigieren (Schritt S7).
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Hierbei sind die „vorläufigen Korrelationsdaten" diejenigen Daten,
die in Bezug auf die Korrelation zwischen den Fotolackbeschichtungsbedingungen
(die Rotationsgeschwindigkeit des Wafers, die Temperatur der Fotolackflüssigkeit
und die Wafer-Oberflächentemperatur)
und der gemessenen Filmdicke durch den Einsatz des Dummy-Wafers
Wd an einer anderen Stelle (z. B. in einem Versuchsraum) erhalten
wurden.
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In dem vorstehend beschriebenen Schritt
S7 kann nicht nur die vorgegebene Rotationsgeschwindigkeit des Rotationsspannfutter-Antriebsmotors
gesteuert werden, sondern auch die Temperatur der zugeführten Fotolackflüssigkeit
und die Oberflächentemperatur
des Wafers. Wie vorstehend beschrieben, wird die Filmdickendetektionsinformation
an den Fotolackbeschichtungsschritt für den nächsten Produkt-Wafer W rückgekoppelt,
um die eingestellte Rotationsgeschwindigkeit des Antriebsmotors 16,
die Temperatur der zugeführten Fotolackflüssigkeit
und die Oberflächentemperatur
des Wafers zu korrigieren, wodurch die Dicke eines Fotolackfilms,
der auf dem nächsten
Produkt-Wafer W gebildet wird, hochgenau hergestellt wird.
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Nach Beendigung der Filmdickendetektion
wird der Fotolackbeschichtungsfilm von dem Dummy-Wafer Wd entfernt
(Schritt S8), und der Dummy-Wafer Wd auf die Dummy-Wafer-Plattform 15A zurückgelegt (Schritt
S9). Der Dummy-Wafer W, der zurückgelegt
wird, kann wieder für
die Bildung der nächsten
Korrelationsdaten benutzt werden. In diesem Fall kann der Dummy-Wafer
in das Fotolackbeschichtungsgerät 45 übergeben
werden und mit Verdünnen
aus der Düse 24 begossen
werden, um den Fotolackbeschichtungsfilm von dem Dummy-Wafer Wd
zu entfernen.
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Bei der dritten Ausführungsform
wird die Dicke eines auf dem ersten Wafer W1 gebildeten Fotolackbeschichtungsfilms
durch den Sensor 22 in Schritt S 17, der in der 4 gezeigt ist, detektiert
und die CPU 23 korrigiert die eingestellte Rotationsgeschwindigkeit
des Servomotors 16 auf Basis des Ergebnisses der Filmdickendetektion
(Schritt S18). Das Rotationsspannfutter 12 wird mit der
korrigierten eingestellten Rotationsgeschwindigkeit gedreht, und
ein Fotolack wird auf einen zweiten Wafer W2 aufgetragen (Schritt
S24). Gleichermaßen
wird die Dicke des Fotolackfilms, der auf dem zweiten Wafer W2 ausgebildet
ist, von dem Sensor 22 detektiert (Schritt S27), und die
CPU 23 korrigiert die eingestellte Rotationsgeschwindigkeit
des Antriebsmotors 16 auf Basis des Ergebnisses der Filmdickendetektion
(Schritt S28). Das Rotationsspannfutter 12 wird mit der
korrigierten eingestellten Rotationsgeschwindigkeit gedreht und
ein Fotolack wird auf einen dritten Wafer W3 aufgetragen (Schritt
S34). Gleichermaßen
wird die Dicke des auf einem dritten Wafer W3 gebildeten Fotolackfilms
durch den Sensor 22 detektiert (Schritt S37) und die CPU 23 korrigiert
die eingestellte Rotationsgeschwindigkeit des Antriebsmotors 16 auf
Basis des Ergebnisses der Filmdikkendetektion (Schritt S38). Während das
Rotationsspannfutter 12 mit der korrgierten eingestellten
Rotationsgeschwindigkeit gedreht wird, wird ein Fotolack auf einem
vierten Wafer W4 aufgetragen.
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Wenn der von dem Filmdickensensor 22 detektierte
Detektionswert außerhalb
eines zulässigen
Bereiches, der gespeichert wurde, liegt, zum Beispiel, wenn der
Filmdickensensor 22 nicht ordnungsgemäß funktioniert, ist vorzugsweise
ein Programm ausgebildet, das eine Lampe oder einen Alarmsummer
veranlasst, einem Bediener anzuzeigen, dass der Filmdickensensor 22 nicht
ordnungsgemäß funktioniert
und einen Befehl zum Stoppen des Betriebes des Fotolackbeschichtungsgerätes 45 zu
geben.
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Wie vorstehend beschrieben, können Fotolackbeschichtungsfilme
mit höherer
Präzision
erhalten werden, wenn die Filmdicke des Fotolackbeschichtungsfilms
auf jedem Wafer W detektiert wird und die Fotolackbeschichtungsvorgänge für die nachfolgenden
Produkt-Wafer W aufeinanderfolgend auf der Basis der Detektionsinformation
gesteuert werden.
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[Beispiele]
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Um eine durch die vorstehend beschriebene
Filmdickensteuerung erzielte Wirkung zu untersuchen, wurde ein Experiment
für das
Auftragen einer Fotolackflüssigkeit
auf einem Silizium-Wafer W unter folgenden Bedingungen durchgeführt. In
diesem Fall wurden die in Tabelle 1 gezeigten Ergebnisse mit Bezug
auf die Beispiele 1 bis 4 erhalten.
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Versuchsbedingungen
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Beispiel 1: Eine äußere Umgebungstemperatur wurde
bewusst von 22°C
auf 24°C
geändert
(mit der Annahme, dass keine atmosphärische Temperatur/Feuchtigkeitseinstellvorrichtung
verwendet wurde).
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Beispiel 2: Eine äußere Umgebungstemperatur wurde
bewusst von 24°C
auf 22°C
geändert
(mit der Annahme, dass keine atmosphärische Temperatur/Feuchtigkeitseinstellvorrichtung
verwendet wurde).
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Beispiel 3: Ein äußerer Umgebungsfeuchtegehalt
wurde bewusst von 40% auf 35% geändert
(mit der Annahme, dass keine atmosphärische Temperatur/Feuchtigkeitseinstellvorrichtung
verwendet wurde).
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Beispiel 4: Ein äußerer Umgebungsfeuchtegehalt
wurde bewusst von 35% auf 40% geändert
(mit der Annahme, dass keine atmosphärische Temperatur/Feuchtigkeitseinstellvorrichtung
verwendet wurde).
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Eine Fotolackflüssigkeit wurde auf fünfundzwanzig
Wafer unter den oben genannten Versuchsbedingungen aufgetragen,
um den Beispielen 1 bis 4 entsprechende Proben zu erhalten. Die
in der Tabelle 1 gezeigten Ergebnisse wurden mit den Proben der
Beispiele erhalten.
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Bei dem Vergleichsbeispiel wurde
ein Fotolack auf fünfundzwanzig
Wafer W unter Einsatz eines herkömmlichen
Verfahrens aufgetragen, wobei die Filmdickeneinstellung nicht durchgeführt wurde
und der Filmdickenbereich berechnet war. Hier ist der „Filmdickenbereich" der Unterschied
zwischen den Höchst-
und Mindestwerten der Dicken der Fotolackbeschichtungsfilme. Es
ist richtig, dass die Dicke des Fotolackbeschichtungsfilms mit zunehmender
Verringerung des Filmdickenbereiches gleichmässig wird. Wie aus den vorstehenden
Ergebnissen ersichtlich, wurde herausgefunden, dass der Filmdickenbereich
(10 nm) kleiner [sie] war als die Filmdickenbereiche (7.6 nm, 5.7
nm, 4.3 nm, und 6.1 nm) in den Beispielen 1 bis 4. Genauer gesagt sind
die Filmdickenbereiche der Beispiele 1 bis 4 um ungefähr um die
Hälfte
des Filmdickenbereiches des Vergleichsbeispiels (herkömmliches
Verfahren) reduziert.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann die Dicke eines Fotolackbeschichtungsfilms hochgenau und gleichmässig ohne
Einsatz einer atmosphärischen
Temperatur-/Feuchtigkeitseinstellvorrichtung geschaffen werden.
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Obwohl die Ausführungsform den Fall beschreibt,
bei dem die vorliegende Erfindung eine Ausführungsform des Beschichtungsbearbeitungssystems
für Halbleiter-Wafer
betrifft, ist diese Erfindung ebenfalls für ein anderes Substrat, wie
z. B. ein LCD-Glas-Substrat, anwendbar.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
können
die in (1) bis (3) beschriebenen Wirkungen erzielt werden.
- (1) Die Dicke eines auf einer Substratoberfläche gebildeten
Fotolackbeschichtungsfilms wird in einem Beschichtungsfilmbildungsgerät detektiert
und auf Basis der Detektionsinformation werden die Rotationsgeschwindigkeit
des Substrats, die Temperatur einer Fotolackflüssigkeit und die Temperatur
des Substrates eingestellt. Auf diese Art kann die Dicke des Fotolackbeschichtungsfilms
nahe einem Zieldickenwert erzeugt werden, und die Filmdicke kann
gleichmässig
hergestellt werden. Aus diesem Grund kann der Fotolackbeschichtungsfilm
ohne eine dafür
besondere atmospherische Temperatur-/Feuchtigkeitseinstellvorrichtung
gesteuert werden. Daher kann die Größe des Gerätes reduziert werden.
- (2) Die Dicke eines auf einem Dummy-Wafer gebildeten Fotolackbeschichtungsfilms
wird gemessen, und auf Basis der Detektionsinformation werden die
Rotationsgeschwindigkeit des Wafers, die Temperatur einer Fotolackflüssigkeit
und die Temperatur des Wafers eingestellt. Aus diesem Grund kann
der Dummy-Wafer wirkungsvoll eingesetzt werden, und eine Ausbeute
an Produktions-Wafern kann gesteigert werden.
- (3) Nachdem die Dicke eines auf einem Dummy-Wafer gebildeten
Fotolackbeschichtungsfilms gemessen wurde, wird der Fotolackbeschichtungsfilm
von dem Dummy-Wafer entfernt, und es wird erneut ein Beschichtungsfilm
auf dem Dummy-Wafer gebildet. Wenn die Dicke des Fotolackbeschichtungsfilms
gemessen ist, kann der Dummy-Wafer wirkungsvoll verwendet werden.
