JP2000005687A - 塗布膜形成装置及びその方法並びにパタ―ン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウエハやＬＣＤガラス基板などの基板
にレジスト液をスピンコーティングにより塗布するにあ
たって、レジスト膜の膜厚を安定させ、また頻繁に行わ
れていた基板の回転数の目標値の調整作業の負担を軽減
する。 【解決手段】 基板の回転数などのパラメータを固定し
ておいて、レジスト膜の目標とする膜厚が得られる基板
の回転数とそのときの大気圧との関係を予め求めてお
き、それに基づいてテーブルを作成しておく。レジスト
液を塗布する際に大気圧を検出し、その検出値と前記テ
ーブルとに基づき、基板の回転数の目標値を求め、その
回転数でスピンコーティングを行う。また湿度の影響を
考慮するため大気圧と湿度とに応じて基板の回転数をコ
ントロールするようにしてもよい。また膜厚を検出し、
その検出値に基づいて塗布ユニットの雰囲気の湿度を調
整してもよいし、当該基板に対する露光時の露光時間や
その後の現像時間を調整してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に対して例え
ばレジスト液を塗布するための塗布膜形成装置及びその
方法並びにパターン形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程には、半導体
ウエハ（以下ウエハという）にレジスト液を塗布し、フ
ォト技術を用いて回路パターン等を縮小してレジスト膜
を露光し、これを現像処理する、フォトリソグラフィと
いわれる一連の工程がある。

【０００３】これら工程の中で、レジスト液を塗布する
塗布膜形成装置としてスピンコーティングを利用したも
のがある。この装置は、図１７に示すようにスピンチャ
ック１１によりウエハＷを吸着保持し、ノズル１２から
レジスト液をウエハＷの中心部に滴下すると共にモータ
Ｍによりスピンチャック１１を回転させ、その遠心力に
よりレジスト液が拡がってウエハＷ表面にレジスト膜
（塗布膜）を形成するように構成されている。

【０００４】レジスト膜はレジストの種別や回路に応じ
て最適な膜厚に形成することが必要である。スピンコー
ティング法では、ウエハＷの回転数が高い程遠心力が大
きくなるので、膜厚は小さくなる。即ち膜厚はモータＭ
の回転数に左右されるが、更に雰囲気の温度や湿度によ
っても変動する。このため従来では例えば数日に一度テ
ストウエハを用いてレジスト膜を形成し、最適な膜厚が
得られるモータＭの回転数の目標値を決め、量産工程で
は雰囲気の温度及び湿度を一定となるようにコントロー
ルし、前記目標値を使ってレジスト膜の形成（レジスト
液の塗布）を行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら作業
者が回転数の目標値を決める場合、何らかの要因でその
目標値が変動することが多く、つまり目標値が前回ある
いは前々回のテスト時と変わることが多く、回転数の目
標値を決めるのに苦労していた。そしてこのように回転
数の目標値がいつも変動するので、テストを頻繁に行わ
なければならなかったし、またこのような調整を定期的
に行っても、量産時に膜厚が規定値から外れることがあ
り、その場合にはラインを止めてテストをやり直さなけ
ればならなかった。このように従来では膜厚の変動の要
因が把握できないまま回転数の目標値の設定作業（テス
ト）を行っていたので、安定した処理を行うことが困難
であり、テスト頻度が高いことからスループットの低下
の一因にもなっていた。

【０００６】更にレジストを塗布した後、露光及び現像
が行われるが、露光時間や現像時間はある膜厚に応じて
設定されるので、膜厚が変動すると線幅が広くなり過ぎ
たり、狭過ぎるといったことが起こり、回路の微細化に
より線幅がより狭くなると、線幅の誤差が問題になって
くると懸念される。

【０００７】本発明は、このような事情の下になされた
ものであり、その目的は膜厚の安定した塗布処理を行う
ことができ、例えばレジスト膜であればその後形成され
るレジストパタ−ンを安定して形成できる技術を提供す
ることにある。

【０００８】また他の目的は、レジストパタ−ンを安定
して形成することのできる技術を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の塗布膜形成装置
は、駆動部により回転する基板保持部に基板を保持し、
この基板に塗布液を供給すると共に基板を回転させ、そ
の回転の遠心力により塗布液が拡がって基板に塗布膜を
形成する装置において、大気圧を検出する気圧検出部
と、この気圧検出部による大気圧の検出値に基づいて、
目標とする塗布膜の膜厚に応じた基板の回転数の目標値
を求め、基板の回転数が前記目標値となるように前記駆
動部を制御する回転数制御部と、を備えたことを特徴と
する。

【００１０】また本発明の塗布膜形成方法は、大気圧を
検出する工程と、湿度を検出する工程と、大気圧の検出
値及び湿度の検出値に基づいて、目標とする塗布膜の膜
厚に応じた基板の回転数の目標値を求める工程と、駆動
部により回転する基板保持部に保持された基板に塗布液
を供給する工程と、基板の回転数が前記目標値となるよ
うに駆動部を制御して基板を回転し、その回転の遠心力
により塗布液が拡がって基板に塗布膜を形成する工程
と、を含むことを特徴とする。

【００１１】即ちこの発明は、塗布膜の膜厚が大気圧の
影響を受け、そのために今まで塗布膜の膜厚が安定しな
かったという知見を得たことに基づくものであり、そこ
で大気圧の検出値に基づいて、目標とする塗布膜の膜厚
に応じた基板の回転数の目標値を求めるようにしたもの
である。従って大気圧が変動してもそれに応じた適切な
基板の回転数で塗布処理が行われるため、膜厚が安定し
て、その結果、回転数及び膜厚の関係をチェックするテ
スト作業の頻度を少なくすることができ、またテスト作
業も容易になる。このためスル−プットの向上が図れ、
また作業者の負担も軽減する。

【００１２】また本発明では、大気圧に加えて湿度を考
慮し、大気圧及び湿度に基づいて回転数の目標値を求め
るようにしてもよい。更にまた雰囲気温度に基づいて塗
布液の温度を制御するようにしてもよい。なお更に基板
に形成された塗布膜の膜厚を検出するようにしてもよ
い。

【００１３】また他の発明は、回転可能な基板保持部に
基板を保持し、この基板に塗布液を供給すると共に基板
を回転させ、その回転の遠心力により塗布液が拡がって
基板に塗布膜を形成する工程と、この工程で基板に形成
された塗布膜の膜厚を検出する工程と、この工程で検出
した膜厚の検出値に基づいて、塗布膜を形成する雰囲気
の湿度を調整する工程と、を含むことを特徴とする。雰
囲気の湿度により膜厚が変動するので、膜厚に基づいて
湿度を調整することにより結果として膜厚が安定する。
更に本発明は次のようなパタ−ン形成方法においても成
立する。

【００１４】一の方法は、回転可能な基板保持部に基板
を保持し、この基板にレジスト液を供給すると共に基板
を回転させ、その回転の遠心力によりレジスト液が拡が
って基板にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜が
形成された基板を露光してパタ−ンを形成する工程と、
露光された基板を現像液により現像する工程と、を含
み、前記工程で検出した大気圧の値に基づいて、露光時
間または現像時間の少なくとも一方を調整することを特
徴とする。大気圧によりレジスト膜の膜厚が変動するこ
とから、大気圧に応じて露光時間または現像時間の少な
くとも一方を調整することにより、良好なパタ−ンが得
られる。

【００１５】他の方法は、基板にレジスト膜を形成する
工程と、この工程で基板に形成されたレジスト膜の膜厚
を検出する工程と、レジスト膜が形成された基板を露光
してパタ−ンを形成する工程と、露光された基板を現像
液により現像する工程と、を含み、前記工程で検出した
レジスト膜の膜厚の検出値に基づいて、当該膜厚を検出
した基板についての露光時間または現像時間の少なくと
も一方を調整することを特徴とする。膜厚の検出値に基
づいてフィ−ドフォワ−ド制御を行い、膜厚に応じた適
切な露光、現像を行うことにより、良好なパタ−ンが得
られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態である
塗布形成装置の全体構成を示す構成図である。この装置
は、基板例えばウエハに塗布膜であるレジスト膜を形成
するための処理部分と、パラメータを検出してウエハの
回転数などを制御する検出・制御系とを備えている。先
ず処理部分について説明すると、図１中２は基板保持部
であるスピンチャックであり、真空吸着によりウエハＷ
を水平に保持するように構成されている。スピンチャッ
ク２は、モ−タ及び昇降部を含む駆動部２１により、鉛
直軸の回りに回転できかつ昇降できるようになってい
る。スピンチャック２のまわりには、当該スピンチャッ
ク２を囲むようにカップ３１が設けられ、このカップ３
１の底部には、廃液路３２及び排気路３３が形成されて
いる。

【００１７】カップ３１の上方側には、スピンチャック
２に保持されたウエハＷ中心部にレジスト液を滴下して
供給するためのレジスト液ノズル４が設けられており、
このノズル４は、図示しないアームによりウエハＷの中
心部上方とカップ３１の側方外側との間で移動できるよ
うに構成されている。またレジスト液ノズル４は、レジ
スト液供給管４１を介して図示しないレジスト液タンク
に接続されており、例えばレジスト液タンク内を加圧す
ることにより所定量のレジスト液が吐出する。レジスト
液供給管４１の周囲にはこれを囲むようにジャケット４
２が設けられており、このジャケット４２には温度調整
部４３にて温度調整された温調媒体例えば温調水が循環
してレジスト液供給管４１内のレジスト液を温度調整で
きるように構成されている。温調水の循環の手法につい
ては、例えばジャケットを二重管で構成し温調水がノズ
ル４の近傍まで内側を流れた後、外側を通って基端側に
戻るようにすることもできる。

【００１８】次に検出・制御系に関して述べると、この
塗布膜形成装置は、大気圧検出部５１、湿度検出部５
２、雰囲気の温度を検出するため温度検出部５３及び膜
厚検出部５４を備えている。これら検出部５１〜５４
は、既述の処理部分が例えば筐体内に収められていて塗
布ユニットを構成している場合には、筐体の中に設けら
れていてもよいし、その外に設けられていてもよい。

【００１９】大気圧検出部５１及び湿度検出部５２にて
夫々検出された大気圧検出値及び湿度検出値は、回転数
制御部６１に入力される。この回転数制御部６１は、そ
のときの大気圧と湿度との条件下で塗布膜の膜厚が目標
値となるように、スピンチャック２に保持されたウエハ
Ｗの回転数を制御する機能を有するものである。回転数
制御部６１で行われる処理について述べておくと、予め
種々の湿度雰囲気を作り出し、そのとき大気圧と湿度と
の条件下で膜厚が目標値となるウエハＷの回転数を求め
ておく。なおウエハＷの回転数の代りにモータＭ１の回
転数であっても実質同じである。このようなデータを例
えば長期に亘って採取することにより、ある膜厚を得る
ための大気圧、湿度及び回転数のいわば３次元グラフが
得られる。

【００２０】具体的には、図２に示すように記憶部６１
ａ内にこれらの関係を示すテーブル（このテーブルの数
値は理解を容易にするために模式的に表示したにすぎな
い）が格納され、回転数制御部６１内に取り込まれた大
気圧検出値及び湿度検出値に対応する回転数を読み出
し、この回転数に相当する指令値をモータドライバＭＤ
に出力し、このモータドライバＭＤによってモータＭ１
の回転数が制御される。なお回転カップ３１をスピンチ
ャック２と同じ回転数で回転させる場合には、回転数制
御部６によりモータＭ２も同様に制御される。前記テー
ブルを作成するためには、例えば気圧を調整できる部屋
が用意できれば、その中で気圧を任意に変えてデータを
とることもできる。

【００２１】ここでウエハの回転数の目標値と湿度（相
対湿度）及び大気圧との関係について述べておく。図３
はレジスト膜の膜厚とウエハの回転数との関係、図４は
レジスト膜の膜厚と相対湿度との関係を、夫々傾向を理
解するために概念的に示した図である。これらの図から
分かるように膜厚は回転数が高くなる程薄くなり、また
湿度が高くなる程薄くなる。更に図５は、大気圧が異な
っているときにウエハの回転数などのパラメータを固定
して膜厚を測定した結果であり、■が膜厚、○が大気圧
を示している。この図から膜厚が大気圧の値に左右され
ていることが分かる。実際に前記記憶部６１ａに格納す
るデータについては、多数の測定結果データを採集して
決めていく作業が必要であると思われるが、概ねの傾向
については、大気圧が高くなれば膜厚が小さくなろうと
するので、それを相殺するために回転数の目標値が小さ
くなり、また湿度が低くなったときにもやはり回転数の
目標値が小さくなり、大気圧と湿度とが両方変化したと
きには、その変化の影響の強い状態を打ち消す方向に回
転数の目標値がスライドするように決定される。

【００２２】一方温度検出部５３で検出された温度検出
値はレジスト液温度制御部６２に入力され、この温度検
出値に基づいてレジスト液の温度目標値が温度調整部４
３に出力され、この温度調整部４３の例えばヒータのパ
ワーを調整する。ここでレジスト膜の膜厚分布、レジス
ト液の温度及び雰囲気温度の関係について述べておく
と、図６は雰囲気温度が高い場合と低い場合とにおける
ウエハ上の位置と膜厚との関係、図７はレジスト液が高
い場合と低い場合とにおけるウエハ上の位置と膜厚との
関係を夫々示す。

【００２３】これらの図から分かるように雰囲気温度が
高いとウエハ中央部の膜厚が薄く、雰囲気温度が低いと
逆の傾向になり、またレジスト液の温度が高いとウエハ
中央部の膜厚が厚く、レジスト液の温度が低いと逆の傾
向になる。従って概ねの傾向としては雰囲気温度が高い
ときには、ウエハの中央部の膜厚が薄くなる傾向を打ち
消すためにレジスト液の温度を高くするように、また雰
囲気温度が低いときにはウエハの中央部の膜厚が高くな
る傾向を打ち消すようにレジスト液温度制御部６２から
レジスト液の温度目標値が出力される。この場合にもレ
ジスト液温度制御部６２では、例えば予め測定したデー
タに基づいて雰囲気温度とレジスト液の温度目標値とを
規定したテーブルが格納される。

【００２４】また膜厚検出部５４は、レジスト液が塗布
されたウエハ上のレジスト膜の膜厚を検出するためのも
のであるが、ここで検出された膜厚の検出値は膜厚監視
部６３に出力される。この膜厚監視部６３は、膜厚の検
出値が規定値の中に収まっているかを監視するためのも
のであり、規定値から外れていた場合には、ブザーなど
のアラーム発生部６４に信号を出力してアラームを発生
させる。

【００２５】前記回転数制御部６１、レジスト液温度制
御部６２及び膜厚監視部６３は、制御部６内に設けられ
ており、この制御部６は具体的には例えばＣＰＵ、前記
記憶部６１ａなどを含むメモリ、各検出値に基づくデー
タの検索や膜厚の大きさの判定処理などのプログラムを
含むメモリなどから構成される。

【００２６】次に上述実施の形態の作用について述べる
と、基板であるウエハは図示しない搬送アーム（例えば
後述の塗布、現像装置内の搬送アーム）により回転カッ
プ３１の上方まで搬送され、スピンチャック２が上昇し
て搬送アームからスピンチャック２にウエハＷが受け渡
される。このときレジスト液ノズル４は回転カップ３１
の側方にて待機しているが、スピンチャック２が回転カ
ップ３１内に収まるとノズル４がウエハＷの中心部上方
まで移動する。そしてノズル４からレジスト液をウエハ
Ｗの中心部に滴下して供給すると共に、モータＭ１、Ｍ
２を駆動してスピンチャック２及び回転カップ３１を例
えば等速で同方向に回転させる。なお回転カップ３１の
回転についてはこの実施の形態では直接関係がないの
で、以下では触れない。ウエハＷが回転することにより
その遠心力でレジスト液がウエハＷ表面に拡がり、所定
時間ウエハＷを回転させることによりレジスト膜（塗布
膜）が形成される。

【００２７】一方検出、制御系の動作について図８を参
照しながら述べると、大気圧検出部５１及び湿度検出部
５２により夫々大気圧及び湿度を検出し（ステップＳ
１、Ｓ２）、これら検出値に基づいて既述のようにして
回転数制御部６１にてウエハＷの回転数の目標値が求め
られる（ステップＳ３）。更に温度検出部５３により雰
囲気温度を検出し（ステップＳ４）、その温度検出値に
基づいてレジスト液温度制御部６２によりレジスト液の
温度の目標値が求められ、温度調整部４３にてレジスト
液が目標温度となるように温調水の温度を調整する（ス
テップＳ５）。

【００２８】ウエハＷの回転数及びレジスト液の温度の
目標値の決定のタイミングは特に限定されないが、回転
数の目標値については例えばウエハＷを１枚処理する毎
にその処理前に決定してもよいし、若しくは複数枚処理
する毎に、更には１ロット毎または複数ロット毎に決定
してもよく、あるいはまたリアルタイムで決定してもよ
い。そしてレジスト液の温度目標値については、目標値
を設定してからレジスト液がその目標温度になるまでの
間に時間遅れが見込まれることから、例えばリアルタイ
ムで決定され、温度調整が行われる。

【００２９】こうして回転数及びレジスト液の温度目標
値が決められた状態で、スピンチャック２が回転して
（ウエハＷが回転して）既述のようにレジスト液が塗布
される（ステップＳ６）。その後スピンチャック２が上
昇して図示しない前記搬送アームにウエハＷが受け渡さ
れ、このウエハＷに形成されたレジスト膜の膜厚が膜厚
検出部５４にて検出される（ステップＳ７）。この膜厚
の検出は例えば塗布形成装置内にてウエハＷが搬送アー
ム上に載ったまま行われるが、そのタイミングは特に限
定されるものではない。そして膜厚監視部６３にて膜厚
の検出値が規定値内に収まっているか否かを判定し（ス
テップＳ８）規定値内であればそのまま処理が続行さ
れ、規定値から外れていればアラームが発生して（ステ
ップＳ９）装置が停止する。なおこの場合アラームを発
生させる代りに、またはアラームを発生させることと並
行して、膜厚の検出値を考慮して次のウエハの処理にお
ける回転数の目標値を決めてもよい。つまりこの場合は
膜厚の検出値が回転数の目標値にフィードバックされる
ことになる。

【００３０】上述のようにしてウエハの回転数を制御し
ているため、膜厚が規定値から外れることは考えにく
く、仮に規定値から外れた場合には、装置上のトラブル
あるいはレジスト液の粘度の変化などが原因として挙げ
られる。そしてアラームが発生した場合には当該ウエハ
は例えばシンナーなどの溶剤によりレジスト膜を洗い落
とし、再度レジスト膜を形成し、こうして歩留まりの低
下を抑えるようにする。なおウエハのロットにより目標
とする膜厚が異なる場合には、夫々の膜厚の大きさに対
応したテーブルを予め作成しておけばよい。

【００３１】上述実施の形態によればレジスト膜の膜厚
が大気圧によって変動することを見い出し、大気圧を考
慮して、目標とする膜厚に応じたウエハの回転数の目標
値を決定しているため、大気圧が変動しても大気圧に応
じて、ウエハの回転数が適切な値に設定される。例えば
大気圧がある範囲においては、大気圧が高くなれば、ウ
エハの回転数は低くなり、大気圧が低くなればウエハの
回転数は高くなる。このように大気圧の変動に応じてウ
エハの回転数が自動的に最適値に合わせ込まれるため、
大気圧の変動にかかわらずレジスト膜の膜厚が常に目標
値となり、この結果安定した処理を行える。

【００３２】またレジスト膜の膜厚とウエハの回転数と
の関係は、駆動系の劣化やレジスト液の微妙な性状の変
化などにより恒久的なものではないため、定期的にチェ
ックする作業が必要であるが、処理が安定することによ
り、チェック作業（テスト作業）の頻度が少なくなる。
更にこのテスト作業において大気圧を考慮して膜厚の目
標値とウエハの回転数との関係を調べるので、膜厚の目
標値が前回のテスト時と変わっていてもその解析が容易
であるなど、テスト作業がやりやすくなるため、作業者
の負担が小さくて済む。

【００３３】そしてまたこの実施の形態では、湿度をも
考慮してウエハの回転数を制御しているので、雰囲気の
湿度をコントロ−ルしなくて済み、コストの低下が図れ
る。ただし本発明では湿度を検出してウエハの回転数に
反映させることが必ずしも必要でないが、湿度を考慮し
ない場合には、雰囲気の湿度が一定となるように湿度コ
ントロ−ルを行うことが好ましい。

【００３４】更に上述実施例では、雰囲気温度に応じて
レジスト液の温度を調整しているため、塗布膜について
高い面内均一性が得られ得る。なお本発明では、レジス
ト液の温度調整を行わなくてもよい。

【００３５】ここで本発明の塗布膜形成装置を組み込ん
だ塗布、現像システムの一例の概略について図９及び図
１０を参照しながら説明する。この塗布、現像システム
は、ウエハカセットＣを搬入出するためのカセット搬入
出ステージ７と、ウエハＷに対して塗布、現像処理を行
うための処理部Ｓ１と、この処理部Ｓ１と前記搬入出ス
テ−ジ７との間でウエハＷの受け渡しを行う受け渡しア
−ム７１とを備えている。

【００３６】処理部Ｓ１の中央にはメイン搬送ア−ムＭ
Ａが設けられており、このア−ムＭＡの前後（搬入出ス
テ−ジ７から奥を見た時の方向であらわしている）に
は、夫々棚７２Ａ、７２Ｂが設けられている。これら棚
７２Ａ、７２Ｂは複数のユニットが積み上げられて構成
されており、図１１に示すようにウエハＷを夫々加熱、
冷却する加熱ユニットＵ１及び冷却ユニットＵ２、ウエ
ハＷの位置合わせをする位置合わせユニットＵ３、疎水
化ユニットＵ４、受け渡しユニットＵ５として割り当て
られている。なおこのユニットの配列はイメ−ジを示す
便宜上のもので、この割り当てに拘束されるものではな
い。なおガイドに沿ってスライド自在に同様な棚７２Ｃ
を設けてもよい。

【００３７】前記メイン搬送ア−ムＭＡの例えば右側に
は、上段側に２個の現像ユニット７３が、下段側に２個
の塗布ユニット７４が設けられている。これら現像ユニ
ット７３は、筐体により区画されて装置本体が収納され
ており、専用のエアが供給されるようになっている。ま
た塗布ユニット７４についても後で詳述するが、筐体に
より区画されて装置本体が収納されており、塗布ユニッ
ト専用のエアにより温度、湿度が調整されるようになっ
ている。前記メイン搬送ア−ムＭＡは、昇降自在、鉛直
軸回りに回転自在、進退自在に構成されており、ウエハ
Ｗを棚７２Ａ〜７２Ｃの各ユニット、塗布ユニット７４
及び現像ユニット７３との間で受け渡す役割を持ってい
る。

【００３８】また塗布、現像システムは、インタ−フェ
イス部Ｓ２を備えており、処理部Ｓ１はこのインタ−フ
ェイス部Ｓ２を介して露光装置Ｓ３に接続されている。
前記インタ−フェイス部Ｓ２は、搬送ア−ム７７と、バ
ッファカセットＣ０と、周縁露光装置８とを備えてお
り、搬送ア−ム７７は、前記棚７２Ｂの受け渡しユニッ
トＵ５と露光装置Ｓ３の受け渡しステ−ジ７５、７６と
バッファカセットＣ０と周縁露光装置８との間でウエハ
Ｗを搬送する。前記周縁露光装置８は後の実施の形態で
も説明するが、ウエハＷの周縁部を露光することにより
レジストを現像液に対して溶解性とするものであり、パ
ティクル汚染の要因となる周縁部のレジストが現像処理
により除去されることになる。

【００３９】なお露光装置Ｓ３内に７８、７９で示す部
分は、夫々搬送ア−ム及び露光ユニットである。また図
９及び図１１にてＦで示す部分は、フィルタユニットＦ
１〜Ｆ３を備えた天井部である。

【００４０】次いで上述の塗布、現像システムにおける
ウエハの流れについて述べる。先ず外部からキャリアＣ
がキャリア搬入出ステージ７に搬入され、受け渡しアー
ム７１によりこのキャリアＣ内からウエハＷが取り出さ
れる。ウエハＷは、受け渡しアーム７１から棚７２Ａの
受け渡しユニットＵ５を介してメイン搬送アームＭＡに
受け渡され、更に棚７２Ａ（あるいは７２Ｂ、７２Ｃ）
の処理ユニットに順次搬送されて、所定の処理例えば疎
水化処理、冷却処理などが行なわれる。続いてこのウエ
ハＷは塗布ユニット７４にてレジストが塗布され、更に
加熱処理された後、棚７２Ｂの受け渡しユニットＵ５か
らインターフェイス部Ｓ２を経て露光装置Ｓ３に送られ
る。

【００４１】露光装置Ｓ３の露光ユニット７９にて露光
されたウエハＷは、逆の経路で処理部Ｓ２に戻され、メ
イン搬送アームＭＡにより現像ユニット７３に搬送さ
れ、現像処理される。なお詳しくは、ウエハＷは、現像
処理の前に加熱処理及び冷却処理される。現像処理され
たウエハＷは上述と逆の経路で受け渡しアーム７１に受
け渡され、キャリア搬入出ステージ７に載置されている
元のキャリアＣに戻される。

【００４２】次に本発明の他の実施の形態について図１
２を参照しながら説明する。現像ユニット７３及び塗布
ユニット７４は既に簡単に述べたが、各々雰囲気を区画
する筐体９を有している。

【００４３】塗布ユニット７４の各筐体９内にはフィル
タユニット９１及び塗布膜形成装置９０が設けられてい
る。なお現像ユニット７３についても塗布ユニット７４
と同様の構成であるが、ウエハＷに現像液を供給するノ
ズルの形状が異なる。

【００４４】フィルタユニット９１にはエア供給管９２
が接続され、このエア供給管９２には上流側から加熱部
９３及び加湿部９４がこの順で配置された温調部９５が
介装されている。更に温調部９５の上流側には冷却部９
６が設けられており、クリーンエアは、先ずこの冷却部
９６にて例えば０℃以下に冷却され、水分が結露して除
去される。次いでこのエアは加熱部９３で加熱され、加
湿部９４で所定の湿度となるように加湿され、フィルタ
ユニット９１からダウンフローとなって塗布膜形成装置
９０に供給される。こうして温調された雰囲気でウエハ
Ｗ上に既述のようにしてレジスト膜が形成される。

【００４５】一方加湿部９４による加湿調整はコントロ
ーラ９７により行なわれる。例えば加湿器９４は偏平な
水槽にヒータを設けて構成され、コントローラ９７によ
りヒータの通電時間や供給電力が調整されて、エアの湿
度が制御される。そしてこの例では前記膜厚検出部５４
にて検出された膜厚検出値に基づいて例えば絶対湿度の
設定値が決められるようになっており、コントローラ９
７は、決定された湿度設定値と例えばフィルタユニット
９１に取り付けられた湿度検出部９８における湿度検出
値とに基づいて加湿部９４の加湿量が調整される。図４
から分かるように湿度が高くなるにつれてレジスト膜の
膜厚が小さくなるので、膜厚が予定している値より小さ
ければ、湿度が低くなるように、逆に膜厚が予定してい
る値より大きければ湿度が高くなるようにコントロール
される。従ってこのような手法によれば膜厚の変動が抑
えられる。

【００４６】ここで膜厚検出部５４を用いてウエハＷ上
の膜厚分布を求める手法について述べておくと、例えば
インターフェイス部Ｓ２に設けられている周縁露光装置
８を利用することができる。この周縁露光装置８は、図
１３及び図１４に示すようにウエハＷの搬送口８０を有
する筐体８１内に例えばウエハＷを真空吸着するチャッ
ク８２を設けると共に、ウエハＷの周縁を露光する露光
部８３を設けてなる。チャック８２は回転機構８４及び
Ｘ機構８５により鉛直軸まわりに回転自在でかつＸ方向
に移動できるようになっている。図中８６はウエハＷの
周縁を検出する周縁検出部であり、ウエハＷの周縁の通
過領域を上下に挟むように例えば発光部８６ａ及び受光
部８６ｂを設けたラインセンサーよりなる。

【００４７】ウエハＷはインターフェイス部Ｓ２の搬送
アーム７７により、筐体８１内のチャック８２に受け渡
され、チャック８２により例えば１回転する。このとき
周縁検出部８６によりウエハＷの周縁つまり輪郭を検出
する。周縁検出部８６と露光部８３との位置関係が決ま
っているので、輪郭の検出データに基づいて制御部８７
は露光部８３に対してウエハＷがどのような位置にある
かを把握できる。即ち露光部８３の露光スポット位置に
対してウエハＷの中心部がどこにあり、ノッチＮがどこ
にあるかが分かる。なおノッチＮは、ウエハＷの結晶の
方向を示すためのＶ字状の溝であり、オリフラに代わる
ものである。続いて前記検出データに基づいて、ウエハ
Ｗの周縁部（周縁から若干内側に至るゾーン）に露光ス
ポットが位置するように回転機構８４及びＸ機構８５を
コントロールする。

【００４８】前記筐体８１の外側には、搬送口８０の上
方に膜厚検出部８８が設置されており、例えば搬送アー
ム７７の幅方向中心位置に膜厚検出部８７の光軸が位置
するようになっている。膜厚検出部８８は、例えば光干
渉式膜厚計を用いることができる。ウエハＷは周縁露光
が終わった後、搬送アーム７７に受け渡されて筐体８１
から搬出されるが、このとき、ウエハＷ表面がほぼ直径
に沿って前記光軸を横切るため、その直径方向の膜厚が
制御部８７に取り込まれる。一方制御部８７は、先程の
ウエハＷの位置（周縁）の検出データに基づいて、搬送
アーム７７から搬出されるときのウエハＷの向きを知る
ことができるので、例えばノッチＮとウエハＷ中心とを
結ぶラインを０度とすると、何度の直径方向の膜厚分布
なのかが分かる。

【００４９】この場合膜厚検出部の測定頻度（サンプリ
ング頻度）に合わせて搬送アーム７７の移動速度を最適
値に調整してもよいし、搬送アーム７７の速度をある値
に固定しておき、測定頻度を調整して、膜厚のプロット
の数及びその分布を調整してもよい。

【００５０】またウエハＷの膜厚分布を検出するにあた
っては、例えば処理部Ｓ１のメイン搬送アームＭＡの下
側に膜厚検出部を取り付け、前記受け渡しユニットＵ５
のステージに置かれたウエハＷ上をアームＭＡを動かし
て膜厚検出部の光軸をスキャンしてもよい。更にまた例
えば処理部Ｓ２の棚７２Ａ（７２Ｂ、７２Ｃ）に、ウエ
ハＷのノッチＮの向き及び中心の位置を合わせる位置合
わせユニットを設け、ここで位置あわせされた後のウエ
ハＷ上をメイン搬送アームＭＡを動かせば、ウエハＷの
どの向きのラインに沿った膜厚分布であるかを把握でき
る。位置合わせユニットを利用する場合、図１５の
（ａ）、（ｂ）に示すように、例えばメイン搬送アーム
ＭＡの進退方向のラインＬ１上にウエハＷのノッチＮを
位置させておき、この状態でアームＭＡに取り付けられ
た膜厚検出部１００をラインＬ１に沿って動かし、膜厚
分布のデータを取った後、位置合わせユニットの回転ス
テージによりウエハＷを例えば９０度回転させて同様に
膜厚分布のデータを取れば、ラインＬ１、Ｌ２の両方に
沿った膜厚分布を得ることができる。

【００５１】なお膜厚検出部は定期的に自動で校正を行
なうことができる機能を備えていることが好ましく、例
えば膜厚検出部の近傍にシリコンベアウエアを置き、こ
のウエハを膜厚検出部の検出領域内に移動し、当該ウエ
ハに光を当てたときの輝度を調整して校正を行なうよう
にしてもよい。また工場内には通常塗布、現像システム
が複数台並べられているので例えばそのうちの一つのシ
ステム内に設けられている膜厚検出部、あるいは別途設
けた標準膜厚検出部を用いてこれを基準膜厚検出部と
し、各システムの膜厚検出部及び基準膜厚検出部により
同じウエハの膜厚を検出して各膜厚検出部のバラツキ、
つまり基準膜厚検出部の検出値に対してどのくらいオフ
セットがあるかということを把握し、そのオフセット値
を考慮して膜厚データを求めることが好ましい。

【００５２】ここで図１６は本発明の他の実施の形態を
適用した塗布、現像システムを示す図である。この例で
は既述の大気圧検出部５１にて求めた検出値に基づい
て、露光部７９における露光時間及び現像ユニット７３
における現像時間を調整するようにしている。この調整
の仕方は、例えばあるレシピでレジストをコーティング
するにあたって図５に示すような膜厚と大気圧との関係
を予め把握し、大気圧に対応する膜厚を求める。一方、
膜厚毎に露光時間及び現像時間の設定値を予め記憶して
おき、膜厚に応じたデータを読み出して設定値を変更す
る。具体的には膜厚が大きくなると露光時間及び現像時
間が長くなるように、また膜厚が小さくなると露光時間
及び現像時間が短くなるようにコントロールされる。な
お現像時間とは、例えばウエハＷ表面に現像液を供給し
た後、洗浄するまでの時間をいう。

【００５３】このような実施の形態によればレジスト膜
の膜厚に応じて露光時間及び現像時間が調整されるの
で、線幅が太くなりすぎたり細すぎたりすることなく良
好なレジストパターンが得られる。なお本発明では、露
光時間または現像時間の一方を調整してもよい。

【００５４】更にまた図１６に同時に膜厚検出部５２を
示してあるが、本発明は、大気圧検出部５１の検出値の
代りに膜厚検出部の検出値を用い、膜厚を検出したウエ
ハＷについての露光時間及び／または現像時間を調整し
ていわばフィードフォワード制御を行うようにしてもよ
い。

【００５５】以上において本発明では、ウエハの回転数
の目標値を求めるためには、既述の実施の形態のよう
に、大気圧と回転数の目標値との関係、あるいはこれに
湿度も加えた相関デ−タを記憶しておく変わりに、経験
的にアルゴリズムを作成してそれに基づいて演算して回
転数の目標値を求めるようにしてもよい。なお基板とし
てはウエハに限らず、液晶ディスプレイ用のガラス基板
であってもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、大気圧の
検出値に基づいて、目標とする塗布膜の膜厚に応じた基
板の回転数の目標値を求めるようにしたものである。従
って大気圧が変動してもそれに応じた適切な基板の回転
数で塗布処理が行われるため、膜厚が安定し、その結果
大気圧、回転数及び膜厚の関係をチェックするテスト作
業の頻度を少なくすることができ、またテスト作業も容
易になる。このためスル−プットの向上が図れ、また作
業者の負担も軽減する。

【００５７】更にまた他の発明によれば塗布膜の膜厚の
検出値に基づいて塗布ユニットの雰囲気内の湿度を調整
しているので膜厚が安定する。そしてまた他の発明によ
れば、レジスト膜の膜厚の検出値や大気圧の検出値に基
づいて、露光時間や現像時間を制御しているので、良好
なレジストパターンが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る塗布膜形成装置の全
体構成を示す構成図である。

【図２】本発明の実施の形態で用いられる回転数制御部
内の記憶部に格納されているテーブルを概念的に示す説
明図である。

【図３】レジスト膜の膜厚と回転数との関係を示す特性
図である。

【図４】レジスト膜の膜厚と相対湿度との関係を示す特
性図である。

【図５】レジスト膜の膜厚の変化と大気圧の変化とを対
応付けて測定結果を示す説明図である。

【図６】ウエハ上のレジスト膜の膜厚分布に対する雰囲
気温度の影響を示す特性図である。

【図７】ウエハ上のレジスト膜の膜厚分布に対するレジ
スト液の湿度の影響を示す特性図である。

【図８】本発明の実施の形態に係る塗布形成方法を示す
工程図である。

【図９】本発明の塗布膜形成装置を組み込んだ塗布、現
像システムの一例を示す概観図である。

【図１０】上記の塗布、現像システムの内部の概略を示
す平面図である。

【図１１】上記の塗布、現像システムの内部の概略を示
す側面図である。

【図１２】本発明の他の実施の形態を示す説明図であ
る。

【図１３】上記の塗布現像システムに設けられた周縁露
光装置を示す断面図である。

【図１４】上記の塗布現像システムに設けられた周縁露
光装置を示す横断平面図である。

【図１５】ウエハ上の塗布膜の膜厚を検出する手法の一
例を示す説明図である。

【図１６】本発明の他の実施の形態を適用した塗布現像
システムの内部の概略を示す平面図である。

【図１７】従来のスピンコーティング法による塗布膜形
成装置の要部を概略的に示す側面図である。

【符号の説明】 ２ スピンチャック ３１ 固定カップ ３２ 回転カップ ４ レジスト液ノズル ４１ レジスト液供給管 ４２ ジャケット ４３ 温度調整部 ５１ 大気圧検出部 ５２ 湿度検出部 ５３ 温度検出部 ６ 制御部 ６１ 回転数制御部 ６２ レジスト液温度制御部 ６３ 膜厚監視部 ６４ アラーム発生部 ７ 搬入出ステージ Ｓ１ 処理部 Ｓ２ インターフェイス部 Ｓ３ 露光装置 ＭＡ メイン搬送アーム ７７ 搬送アーム ８ 周縁露光装置 ９ 筐体 ９１ フィルタユニット ９４ 加湿部 ９８ 湿度検出部

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動部により回転する基板保持部に基板
   を保持し、この基板に塗布液を供給すると共に基板を回
   転させ、その回転の遠心力により塗布液が拡がって基板
   に塗布膜を形成する装置において、 大気圧を検出する気圧検出部と、 この気圧検出部による大気圧の検出値に基づいて、目標
   とする塗布膜の膜厚に応じた基板の回転数の目標値を求
   め、基板の回転数が前記目標値となるように前記駆動部
   を制御する回転数制御部と、を備えたことを特徴とする
   塗布膜形成装置。
2. 【請求項２】 回転数制御部は、大気圧と目標とする膜
   厚を得るための回転数の目標値との相関関係を示すデ−
   タを予め記憶した記憶部を含み、大気圧の検出値と前記
   デ−タとに基づいて前記回転数の目標値を求めることを
   特徴とする請求項１記載の塗布膜形成装置。
3. 【請求項３】 駆動部により回転する基板保持部に基板
   を保持し、この基板に塗布液を供給すると共に基板を回
   転させ、その回転の遠心力により塗布液が拡がって基板
   に塗布膜を形成する装置において、 大気圧を検出する気圧検出部と、 湿度を検出する湿度検出部と、 前記気圧検出部による大気圧の検出値と前記湿度検出部
   による湿度検出値とに基づいて、目標とする塗布膜の膜
   厚に応じた基板の回転数の目標値を求め、基板の回転数
   が前記目標値となるように前記駆動部を制御する回転数
   制御部と、を備えたことを特徴とする塗布膜形成装置。
4. 【請求項４】 回転数制御部は、大気圧と湿度と目標と
   する膜厚を得るための回転数の目標値との相関関係を示
   すデ−タを予め記憶した記憶部を含み、大気圧の検出値
   と湿度の検出値と前記デ−タとに基づいて前記回転数の
   目標値を求めることを特徴とする請求項３記載の塗布膜
   形成装置。
5. 【請求項５】 塗布液の温度を調整するための塗布液温
   度調整部と、 雰囲気温度を検出する温度検出部と、 この温度検出部で検出された温度検出値に基づいて、前
   記塗布液温度調整部を介して塗布液の温度を制御する温
   度制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１、２、
   ３または４記載の塗布膜形成装置。
6. 【請求項６】基板に形成された塗布膜の膜厚を検出する
   手段を備えたことを特徴とする請求項１、２、３、４ま
   たは５記載の塗布膜形成装置
7. 【請求項７】 大気圧を検出する工程と、 大気圧の検出値に基づいて、目標とする塗布膜の膜厚に
   応じた基板の回転数の目標値を求める工程と、 駆動部により回転する基板保持部に保持された基板に塗
   布液を供給する工程と、 基板の回転数が前記目標値となるように駆動部を制御し
   て基板を回転し、その回転の遠心力により塗布液が拡が
   って基板に塗布膜を形成する工程と、を含むことを特徴
   とする塗布膜形成方法。
8. 【請求項８】 大気圧を検出する工程と、 湿度を検出する工程と、 大気圧の検出値及び湿度の検出値に基づいて、目標とす
   る塗布膜の膜厚に応じた基板の回転数の目標値を求める
   工程と、 駆動部により回転する基板保持部に保持された基板に塗
   布液を供給する工程と、 基板の回転数が前記目標値となるように駆動部を制御し
   て基板を回転し、その回転の遠心力により塗布液が拡が
   って基板に塗布膜を形成する工程と、を含むことを特徴
   とする塗布膜形成方法。
9. 【請求項９】 雰囲気温度を検出する工程と、 雰囲気温度の検出値に基づいて塗布液の温度を調整する
   工程と、を含むことを特徴とする請求項７または８記載
   の塗布膜形成方法。
10. 【請求項１０】 基板に形成された塗布膜の膜厚を検出
    する工程を含むことを特徴とする請求項７、８または９
    記載の塗布膜形成方法。
11. 【請求項１１】 回転可能な基板保持部に基板を保持
    し、この基板に塗布液を供給すると共に基板を回転さ
    せ、その回転の遠心力により塗布液が拡がって基板に塗
    布膜を形成する工程と、 この工程で基板に形成された塗布膜の膜厚を検出する工
    程と、 この工程で検出した膜厚の検出値に基づいて、塗布膜を
    形成する雰囲気の湿度を調整する工程と、を含むことを
    特徴とする塗布膜形成方法。
12. 【請求項１２】 大気圧を検出する工程と、 回転可能な基板保持部に基板を保持し、この基板にレジ
    スト液を供給すると共に基板を回転させ、その回転の遠
    心力によりレジスト液が拡がって基板にレジスト膜を形
    成する工程と、 レジスト膜が形成された基板を露光してパタ−ンを形成
    する工程と、 露光された基板を現像液により現像する工程と、を含
    み、 前記工程で検出した大気圧の値に基づいて、露光時間ま
    たは現像時間の少なくとも一方を調整することを特徴と
    するパタ−ン形成方法。
13. 【請求項１３】 基板にレジスト膜を形成する工程と、 この工程で基板に形成されたレジスト膜の膜厚を検出す
    る工程と、 レジスト膜が形成された基板を露光してパタ−ンを形成
    する工程と、 露光された基板を現像液により現像する工程と、を含
    み、 前記工程で検出したレジスト膜の膜厚の検出値に基づい
    て、当該膜厚を検出した基板についての露光時間または
    現像時間の少なくとも一方を調整することを特徴とする
    パタ−ン形成方法。