JP2001007006A - 温度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実際のプロセス中における加熱処理ユニット
内のホットプレートの温度分布を極めて簡易にかつ正確
に測定できる温度測定方法および塗布・現像処理システ
ムを提供すること。 【解決手段】 温度変化に対応して膜厚が変化する塗布
液を測定用ダミーウエハＷに塗布し、この測定用ダミー
ウエハＷを加熱処理ユニット内のホットプレート１５２
に載置して加熱し、次いで、測定用ダミーウエハＷ上の
塗布膜の膜厚を測定し、これにより、この膜厚分布に対
応した測定用ダミーウエハＷの温度分布を演算し、ホッ
トプレート１５２の温度分布を把握する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、実際のプロセス中
における加熱処理ユニット内のホットプレートの温度分
布を正確に測定できる温度測定方法および塗布・現像処
理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体デバイスの製造プロセスに
おけるフォトリソグラフィー工程のためのレジスト塗布
・現像処理システムにおいては、半導体ウエハの表面に
レジスト膜を形成するレジスト塗布処理と、レジスト塗
布後のウエハに対して露光処理を行った後に当該ウエハ
を現像する現像処理とが行われている。

【０００３】具体的には、半導体ウエハが疎水化処理さ
れた後、クーリングユニットで冷却され、レジスト塗布
ユニットでレジストが塗布される。その後、半導体ウエ
ハは、加熱処理ユニットであるホットプレートユニット
でプリベーク処理され、冷却ユニットで冷却された後、
インターフェイス部を介して露光装置に搬送されてそこ
で所定のパターンが露光される。露光後、半導体ウエハ
は再びインターフェイス部を介してシステム内に搬入さ
れ、ホットプレートユニットでポストエクスポージャー
ベーク処理が施される。その後、冷却ユニットで冷却さ
れたウエハは、現像処理ユニットで現像処理され、さら
にホットプレートユニットにてポストベーク処理が行わ
れ、所定の回路パターンが形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ホット
プレートユニットでは、上述したように、プリベーク処
理、ポストエクスポージャーベーク処理、ポストベーク
処理を行っているが、特に、ポストエクスポージャーベ
ーク処理の温度が回路パターンの線幅に影響を与えるこ
と等から、ホットプレートユニット内のホットプレート
の温度分布の均一性が要求されている。したがって、こ
のようなホットプレートが所定の温度分布均一性を有し
ているか否かを検証している。

【０００５】このホットプレートの温度分布の検証に際
しては、従来、例えば、測定用ダミーウエハの数個の測
定点に熱電対を埋設し、この測定用ダミーウエハをホッ
トプレート上に載置し、熱電対の配線をホットプレート
上方のカバーの隙間やウエハの搬入出口を介して外部に
取り出し、ホットプレートの温度分布を測定している。
また、熱電対に代えて、測温抵抗体を用いて、測定用ダ
ミーウエハの数個の測定点の温度分布を測定する場合も
ある。

【０００６】しかしながら、温度分布の測定に際して
は、熱電対の配線をホットプレート上方のカバーの隙間
やウエハの搬入出口を介して外部に取り出す必要がある
ことから、このような温度分布の測定は、作業者が測定
用ダミーウエハ毎に手作業により行わなければならず、
連続して行うことができず、煩雑であるといった問題が
ある。

【０００７】また、熱電対の配線が引っ張られたりまた
は湾曲等している場合には、測定用ダミーウエハがホッ
トプレート上に正確に載置されず、温度分布を正確に計
測できないといった問題がある。

【０００８】さらに、ホットプレート上方のカバーの隙
間から熱電対の配線を取り出していることから、ホット
プレートの加熱中にこの隙間から加熱された空気が漏
れ、実際のプロセス中の加熱状態を測定することができ
ず、実際のプロセス中におけるホットプレート温度分布
は、測定したデータを較正して求めなければならず、こ
の較正が困難であるといった問題もある。

【０００９】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、実際のプロセス中における加熱処理ユニット内
のホットプレートの温度分布を極めて簡易にかつ正確に
測定することができる温度測定方法を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１発明は、基板の加熱処理を行うホットプレート
の温度分布を測定する温度測定方法であって、温度変化
に対応して膜厚が変化する塗布液を測定用基板に塗布す
る工程と、この測定用基板を前記加熱処理ユニット内の
ホットプレートに載置して加熱する工程と、前記加熱処
理ユニットから測定用基板を取り出して、測定用基板上
の塗布膜の膜厚を測定し、この測定用基板上の膜厚分布
から温度分布を求める工程とを具備することを特徴とす
る温度測定方法を提供する。

【００１１】第２発明は、基板にレジスト液を塗布して
レジスト膜を形成するレジスト塗布ユニットと、レジス
ト膜に露光処理を施した後、現像処理を行う現像処理ユ
ニットと、レジスト塗布後または露光後の基板を加熱す
る加熱処理ユニットと、これらユニットの間で基板を搬
送する搬送機構とを有する塗布・現像システムにおい
て、前記加熱処理ユニット内のホットプレートの温度分
布を測定する温度測定方法であって、測定用基板を搬送
機構により前記塗布ユニット内に搬入する工程と、前記
塗布ユニットで、温度変化に対応して膜厚が変化する塗
布液を測定用基板に塗布する工程と、測定用基板を搬送
機構により前記塗布ユニットから前記加熱処理ユニット
に搬送し、ホットプレートに載置して測定用基板を加熱
する工程と、前記加熱処理ユニットから搬送手段により
測定用基板を搬出し、測定用基板上の塗布膜の膜厚を測
定して、この測定用基板上の膜厚分布に対応した温度分
布を求める工程とを具備することを特徴とする温度測定
方法を提供する。

【００１２】第３発明は、第２発明において、前記搬送
手段によって、複数の測定用基板を前記塗布ユニットお
よび加熱処理ユニットに連続して供給することを特徴と
する温度測定方法を提供する。

【００１３】第４発明は、第１発明ないし第３発明のい
ずれかにおいて、前記温度変化に対応して膜厚が変化す
る塗布液は、レジスト液であることを特徴とする温度測
定方法を提供する。

【００１４】第５発明は、第１発明ないし第４発明にお
いて、前記塗布ユニットにおける塗布液の塗布工程で
は、基板を回転させながら基板の略中央に塗布液を滴下
し、基板の回転により塗布液を基板の径方向外方に拡げ
て塗布することを特徴とする請求項１ないし請求項４の
いずれか１項に記載の温度測定方法を提供する。

【００１５】第１発明によれば、温度変化に対応して膜
厚が変化する塗布液を測定用基板に塗布し、この測定用
基板をホットプレートに載置して加熱し、次いで、加熱
処理ユニットから測定用基板を取り出して、測定用基板
上の塗布膜の膜厚を測定し、それに対応した温度分布を
求める。すなわち、測定用基板上の塗布液の膜厚が温度
変化に対応して変化するため、膜厚分布を測定すれば、
測定用ダミー基板の温度分布を即座に求めることがで
き、ホットプレートの温度分布を把握することができ
る。そのため、従来のように、熱電対を埋設した測定用
ダミー基板を加熱処理ユニットに載置する必要がなく、
また、熱電対の配線が不要であり、ホットプレート上方
のカバーの隙間から加熱された空気が漏れるといったこ
とがない。したがって、加熱処理ユニット内のホットプ
レートの温度分布を極めて簡易にかつ正確に測定するこ
とができる。

【００１６】第２の発明によれば、塗布・現像処理シス
テムの実際のプロセス中と同様に、測定用基板を搬送機
構により加熱処理ユニットのホットプレートへ供給し
て、温度分布を測定しているため、実際のプロセス中に
おけるホットプレートの温度分布を極めて簡易にかつ正
確に測定することができる。

【００１７】第３発明によれば、搬送機構によって、複
数の測定用基板を塗布ユニットおよび加熱処理ユニット
に連続的に供給するため、容易に複数の測定用基板によ
る複数の温度分布を把握することができ、ホットプレー
トの温度分布を一層正確に把握することができる。

【００１８】第４発明のように、温度変化に対応して膜
厚が変化する塗布液としてレジスト液を用いることによ
り、加熱中にレジスト液中の溶剤が温度変化に応じて蒸
発し、レジスト膜の膜厚が温度変化に対応して変化する
ので、ホットプレートの温度分布を正確に把握すること
ができる。

【００１９】第５発明によれば、基板を回転させながら
基板の略中央に塗布液を滴下し、基板の回転により塗布
液を基板の径方向外方に拡げて塗布しているため、塗布
液を均一に塗布することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明
の液処理装置の一実施形態に係る現像処理ユニットが搭
載されたレジスト塗布現像処理システムを示す概略平面
図、図２はその正面図、図３はその背面図である。

【００２１】このレジスト塗布現像処理システム１は、
搬送ステーションであるカセットステーション１０と、
複数の処理ユニットを有する処理ステーション１１と、
処理ステーション１１と隣接して設けられる露光装置
（図示せず）との間でウエハＷを受け渡すためのインタ
ーフェイス部１２とを具備している。

【００２２】上記カセットステーション１０は、被処理
体としての半導体ウエハＷ（以下、単にウエハと記す）
を複数枚例えば２５枚単位でウエハカセットＣＲに搭載
された状態で他のシステムからこのシステムへ搬入また
はこのシステムから他のシステムへ搬出したり、ウエハ
カセットＣＲと処理ステーション１１との間でウエハＷ
の搬送を行うためのものである。

【００２３】このカセットステーション１０において
は、図１に示すように、カセット載置台２０上に図中Ｘ
方向に沿って複数（図では４個）の位置決め突起２０ａ
が形成されており、この突起２０ａの位置にウエハカセ
ットＣＲがそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション
１１側に向けて一列に載置可能となっている。ウエハカ
セットＣＲにおいてはウエハＷが垂直方向（Ｚ方向）に
配列されている。また、カセットステーション１０は、
ウエハカセット載置台２０と処理ステーション１１との
間に位置するウエハ搬送機構２１を有している。このウ
エハ搬送機構２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およ
びその中のウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向）に移動
可能なウエハ搬送用アーム２１ａを有しており、この搬
送アーム２１ａによりいずれかのウエハカセットＣＲに
対して選択的にアクセス可能となっている。また、ウエ
ハ搬送用アーム２１ａは、θ方向に回転可能に構成され
ており、後述する処理ステーション１１側の第３の処理
ユニット群Ｇ_３に属するアライメントユニット（ＡＬＩ
Ｍ）およびエクステンションユニット（ＥＸＴ）にもア
クセスできるようになっている。

【００２４】上記処理ステーション１１は、ウエハＷへ
対して塗布・現象を行う際の一連の工程を実施するため
の複数の処理ユニットを備え、これらが所定位置に多段
に配置されており、これらによりウエハＷが一枚ずつ処
理される。この処理ステーション１１は、図１に示すよ
うに、中心部に搬送路２２ａを有し、この中に主ウエハ
搬送機構２２が設けられ、ウエハ搬送路２２ａの周りに
全ての処理ユニットが配置されている。これら複数の処
理ユニットは、複数の処理ユニット群に分かれており、
各処理ユニット群は複数の処理ユニットが鉛直方向に沿
って多段に配置されている。

【００２５】主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すよう
に、筒状支持体４９の内側に、ウエハ搬送装置４６を上
下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持
体４９はモータ（図示せず）の回転駆動力によって回転
可能となっており、それにともなってウエハ搬送装置４
６も一体的に回転可能となっている。

【００２６】ウエハ搬送装置４６は、搬送基台４７の前
後方向に移動自在な複数本の保持部材（ピンセット）４
８を備え、これらの保持部材４８によって各処理ユニッ
ト間でのウエハＷの受け渡しを実現している。

【００２７】また、図１に示すように、この実施の形態
においては、４個の処理ユニット群Ｇ_１，Ｇ_２，Ｇ_３，
Ｇ_４がウエハ搬送路２２ａの周囲に実際に配置されてお
り、処理ユニット群Ｇ_５は必要に応じて配置可能となっ
ている。

【００２８】これらのうち、第１および第２の処理ユニ
ット群Ｇ_１，Ｇ_２はシステム正面（図１において手前）
側に並列に配置され、第３の処理ユニット群Ｇ_３はカセ
ットステーション１０に隣接して配置され、第４の処理
ユニット群Ｇ_４はインターフェイス部１２に隣接して配
置されている。また、第５の処理ユニット群Ｇ_５は背面
部に配置可能となっている。

【００２９】この場合、図２に示すように、第１の処理
ユニット群Ｇ_１では、カップＣＰ内でウエハＷをスピン
チャック（図示せず）に載置して所定の処理を行う２台
のスピナ型処理ユニットが上下２段に配置されており、
この実施形態においては、ウエハＷにレジストを塗布す
るレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）およびレジストのパ
ターンを現像する現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に
２段に重ねられている。第２の処理ユニット群Ｇ_２も同
様に、２台のスピナ型処理ユニットとしてレジスト塗布
ユニット（ＣＯＴ）および現像ユニット（ＤＥＶ）が下
から順に２段に重ねられている。

【００３０】このようにレジスト塗布ユニット（ＣＯ
Ｔ）を下段側に配置する理由は、レジスト液の廃液が機
構的にもメンテナンスの上でも現像液の廃液よりも本質
的に複雑であり、このようにレジスト塗布ユニット（Ｃ
ＯＴ）を下段に配置することによりその複雑さが緩和さ
れるからである。しかし、必要に応じてレジスト塗布ユ
ニット（ＣＯＴ）を上段に配置することも可能である。

【００３１】第３の処理ユニット群Ｇ_３においては、図
３に示すように、ウエハＷを載置台ＳＰに載せて所定の
処理を行うオーブン型の処理ユニットが多段に重ねられ
ている。すなわち冷却処理を行うクーリングユニット
（ＣＯＬ）、レジストの定着性を高めるためのいわゆる
疎水化処理を行うアドヒージョンユニット（ＡＤ）、位
置合わせを行うアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウ
エハＷの搬入出を行うエクステンションユニット（ＥＸ
Ｔ）、露光処理前や露光処理後、さらには現像処理後に
ウエハＷに対して加熱処理を行う加熱処理ユニットであ
る４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に
８段に重ねられている。なお、アライメントユニット
（ＡＬＩＭ）の代わりにクーリングユニット（ＣＯＬ）
を設け、クーリングユニット（ＣＯＬ）にアライメント
機能を持たせてもよい。

【００３２】第４の処理ユニット群Ｇ_４も、オーブン型
の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、ク
ーリングユニット（ＣＯＬ）、クーリングプレートを備
えたウエハ搬入出部であるエクステンション・クーリン
グユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニッ
ト（ＥＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、および
４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８
段に重ねられている。

【００３３】このように処理温度の低いクーリングユニ
ット（ＣＯＬ）、エクステンション・クーリングユニッ
ト（ＥＸＴＣＯＬ）を下段に配置し、処理温度の高いホ
ットプレートユニット（ＨＰ）を上段に配置すること
で、ユニット間の熱的な相互干渉を少なくすることがで
きる。もちろん、ランダムな多段配置としてもよい。

【００３４】上述したように、主ウエハ搬送機構２２の
背部側に第５の処理ユニット群Ｇ_５を設けることができ
るが、第５の処理ユニット群Ｇ_５を設ける場合には、案
内レール２５に沿って主ウエハ搬送機構２１から見て側
方へ移動できるようになっている。したがって、第５の
処理ユニット群Ｇ_５を設けた場合でも、これを案内レー
ル２５に沿ってスライドすることにより空間部が確保さ
れるので、主ウエハ搬送機構２１に対して背後からメン
テナンス作業を容易に行うことができる。この場合に、
このような直線状の移動に限らず、回動させるようにし
ても同様にスペースの確保を図ることができる。なお、
この第５の処理ユニット群Ｇ_５としては、基本的に第３
および第４の処理ユニット群Ｇ_３，Ｇ_４と同様、オープ
ン型の処理ユニットが多段に積層された構造を有してい
るものを用いることができる。

【００３５】上記インターフェイス部１２は、奥行方向
（Ｘ方向）については、処理ステーション１１と同じ長
さを有している。図１、図２に示すように、このインタ
ーフェイス部１２の正面部には、可搬性のピックアップ
カセットＣＲと定置型のバッファカセットＢＲが２段に
配置され、背面部には周辺露光装置２３が配設され、中
央部には、ウエハ搬送機構２４が配設されている。この
ウエハ搬送機構２４はウエハ搬送用アーム２４ａを有し
ており、このウエハ搬送用アーム２４ａはＸ方向、Ｚ方
向に移動して両カセットＣＲ，ＢＲおよび周辺露光装置
２３にアクセス可能となっている。また、このウエハ搬
送用アーム２４ａは、θ方向に回転可能であり、処理ス
テーション１１の第４の処理ユニット群Ｇ_４に属するエ
クステンションユニット（ＥＸＴ）や、さらには隣接す
る露光装置側のウエハ受け渡し台（図示せず）にもアク
セス可能となっている。

【００３６】次に、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に
ついて説明する。図４および図５は、レジスト塗布ユニ
ット（ＣＯＴ）の全体構成を示す略断面図および略平面
図である。

【００３７】このレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）の中
央部には環状のカップＣＰが配置され、カップＣＰの内
側にはスピンチャック５２が配置されている。スピンチ
ャック５２は真空吸着によってウエハＷを固定保持した
状態で駆動モータ５４によって回転駆動される。駆動モ
ータ５４は、ユニット底板５０に設けられた開口５０ａ
に昇降移動可能に配置され、たとえばアルミニウムから
なるキャップ状のフランジ部材５８を介してたとえばエ
アシリンダからなる昇降駆動手段６０および昇降ガイド
手段６２と結合されている。駆動モータ５４の側面には
たとえばＳＵＳからなる筒状の冷却ジャケット６４が取
り付けられ、フランジ部材５８は、この冷却ジャケット
６４の上半部を覆うように取り付けられている。

【００３８】レジスト塗布時、フランジ部材５８の下端
５８ａは、開口５０ａの外周付近でユニット底板５０に
密着し、これによってユニット内部が密閉される。スピ
ンチャック５２と主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８
との間でウエハＷの受け渡しが行われる時は、昇降駆動
手段６０が駆動モータ５４ないしスピンチャック５２を
上方へ持ち上げることでフランジ部材５８の下端がユニ
ット底板５０から浮くようになっている。

【００３９】ウエハＷの表面にレジスト液を供給するた
めのレジストノズル８６は、レジスト供給管８８を介し
て後述するレジスト供給部１３１（図６）に接続されて
いる。このレジストノズル８６はレジストノズルスキャ
ンアーム９２の先端部にノズル保持体１００を介して着
脱可能に取り付けられている。このレジストノズルスキ
ャンアーム９２は、ユニット底板５０の上に一方向（Ｙ
方向）に敷設されたガイドレール９４上で水平移動可能
な垂直支持部材９６の上端部に取り付けられており、図
示しないＹ方向駆動機構によって垂直支持部材９６と一
体にＹ方向に移動するようになっている。

【００４０】また、レジストノズルスキャンアーム９２
は、レジストノズル待機部９０でレジストノズル８６を
選択的に取り付けるためにＹ方向と直角なＸ方向にも移
動可能であり、図示しないＸ方向駆動機構によってＸ方
向にも移動するようになっている。

【００４１】さらに、レジストノズル待機部９０でレジ
ストノズル８６の吐出口が溶媒雰囲気室の口９０ａに挿
入され、中で溶媒の雰囲気に晒されることで、ノズル先
端のレジスト液が固化または劣化しないようになってい
る。また、複数本のレジストノズル８６が設けられ、例
えばレジスト液の種類に応じてそれらのノズルが使い分
けられるようになっている。

【００４２】また、レジストノズルスキャンアーム９２
の先端部（ノズル保持体１００）には、ウエハ表面への
レジスト液の供給に先立ってウエハ表面にウエハ表面を
濡らすための液剤例えばシンナー（溶剤）を供給するシ
ンナーノズル１０１が取り付けられている。このシンナ
ーノズル１０１は図示しないシンナー供給管を介して後
述するシンナー供給部１３２に接続されている。シンナ
ーノズル１０１とレジストノズル８６はレジストノズル
スキャンアーム９２のＹ移動方向に沿う直線上に各々の
吐出口が位置するように取り付けられている。

【００４３】ガイドレール９４上には、レジストノズル
スキャンアーム９２を支持する垂直支持部材８６だけで
なく、リンスノズルスキャンアーム１２０を支持しＹ方
向に移動可能な垂直支持部材も設けられている。このリ
ンスノズルスキャンアーム１２０の先端部にはサイドリ
ンス用のリンスノズル１２２が取り付けられている。Ｙ
方向駆動機構（図示せず）によってリンスノズルスキャ
ンアーム１２０およびリンスノズル１２２はカップＣＰ
の側方に設定されたリンスノズル待機位置（実線の位
置）とスピンチャック５２に設置されているウエハＷの
周辺部の真上に設定されたリンス液吐出位置（点線の位
置）との間で並進または直線移動するようになってい
る。

【００４４】図６はレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）の
制御系の構成を示す図である。制御部１３０は、レジス
ト塗布ユニット（ＣＯＴ）内の各部を制御するもので、
例えば駆動モータ５４の駆動を制御する他、レジスト供
給部１３１やシンナー供給部１３２等を制御する。例え
ば、制御部１３０は、駆動モータ５４の回転速度を数段
階、例えばレジスト塗布時に３段階に制御している。ま
た、制御部１３０は、レジスト供給部１３１からレジス
トノズル８６へのレジスト液の供給やシンナー供給部１
３２からシンナーノズル１０１へのシンナーの供給を制
御している。

【００４５】次に、加熱処理ユニットであるホットプレ
ートユニット（ＨＰ）について説明する。図７は、ホッ
トプレートユニット（ＨＰ）の概略断面図である。

【００４６】このホットプレートユニット（ＨＰ）は、
図７に示すように、筐体１５０を有し、この筐体１５０
内には、カバー１５１が昇降自在に設けられ、このカバ
ー１５１の下側には、ウエハＷを加熱するためのホット
プレート１５２がその面を水平にして配置されいてる。
このホットプレート１５２には、ヒーター（図示せず）
が装着されており、所望の温度に設定可能となってい
る。カバー１５１は、ウエハＷの加熱処理の際にホット
プレート１５２の表面を覆うことにより、ウエハＷに対
する外乱を避け、所定の処理雰囲気を形成すると共に、
ウエハＷの搬入・搬出に際しては、カバー１５１は上方
に退避される。

【００４７】ホットプレート１５２の表面には、複数の
スペーサ１５３が設けられており、このスペーサ１５３
によってウエハＷが保持されている。すなわち、プロキ
シミティ方式が採用されており、ホットプレート１５２
とウエハＷとの直接の接触を避け、ホットプレート１５
２からの放熱によって、ウエハＷを加熱処理するように
なっている。これにより、ホットプレート１５２からの
ウエハＷの汚染が防止されている。

【００４８】ウエハＷは、リフトピン１５４により昇降
されるように載置されており、リフトピン１５４は、支
持部材１５５を介して昇降装置１５６により昇降される
ようになっている。これにより、ウエハＷの搬入の際に
は、リフトピン１５４が上昇してウエハＷを載置し、次
いで降下してホットプレート１５２のスペーサ１５３に
ウエハＷを載置し、加熱処理の後には、上昇してウエハ
Ｗを搬出するようになっている。

【００４９】次に、レジスト塗布・現像処理システムの
動作について説明する。図１ないし図３に示すように、
カセットステーション１０内のウエハＷが、処理ステー
ション１１に搬送され、処理ステーション１１では、ク
ーリングユニット（ＣＯＬ）でウエハＷを所定の温度に
した後、レジストの定着性を高めるため、アドヒージョ
ン処理ユニット（ＡＤ）にて疎水化処理され、クーリン
グユニット（ＣＯＬ）で冷却された後、レジスト塗布ユ
ニット（ＣＯＴ）でレジストが塗布される。

【００５０】すなわち、図４および図５に示すように、
レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）においては、主ウエハ
搬送機構２２によってカップＣＰの真上までウエハＷが
搬送され、ウエハＷは、昇降駆動手段６０および昇降ガ
イド手段６２によって上昇してきたスピンチャック５２
によって真空吸着される。

【００５１】スピンチャック５２はウエハＷがカップＣ
Ｐ内の定位置まで下降し、駆動モータ５４によってスピ
ンチャック５２の回転駆動が開始され、レジストノズル
待機部９０からのノズル保持体１００の移動が開始され
る。

【００５２】シンナーノズル１０１の吐出口がスピンチ
ャック５２の中心（ウエハＷの中心）上に到達したとこ
ろでシンナーを回転するウエハＷの表面に供給する。ウ
エハ表面に供給された溶剤は遠心力によってウエハ中心
からその周囲全域にむらなく広がる。

【００５３】その後、ノズル保持体１００は、レジスト
ノズル８６の吐出口がスピンチャック５２の中心（ウエ
ハＷの中心）上に到達するまでＹ方向に移動され、レジ
ストノズル８６の吐出口からレジスト液が、回転するウ
エハＷの表面の中心に滴下され、スピンコート法により
レジスト液がウエハＷ表面に均一に塗布される。

【００５４】このレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）にお
けるレジスト塗布の後、ウエハＷは、主ウエハ搬送機構
２２により、ホットプレートユニット（ＨＰ）に搬送さ
れる。ホットプレートユニット（ＨＰ）では、図７に示
すように、ウエハＷは、上昇したリフトピン１５４によ
り載置され、リフトピン１５４が降下してホットプレー
ト１５２のスペーサ１５３に載置され、次いで、カバー
１５１が降下され、この状態でウエハＷがプリベーク処
理される。

【００５５】次いで、図１ないし図３に示すように、ク
ーリングユニット（ＣＯＬ）で冷却された後、インター
フェイス部１２のウエハ搬送機構２４のウエハ搬送用ア
ーム２４ａにより露光装置に搬送されて所定のパターン
が露光される。

【００５６】この露光後、ウエハＷは、再びインターフ
ェイス部１２を介して搬入され、図７に示すように、ホ
ットプレートユニット（ＨＰ）において、ポストエクス
ポージャーベーク処理される。その後、図１ないし図３
に示すように、クーリングユニット（ＣＯＬ）で冷却さ
れたウエハＷは、現像処理ユニット（ＤＥＶ）で現像処
理され、所定の回路パターンが形成される。現像処理さ
れたウエハは、ホットプレートユニット（ＨＰ）にてポ
ストベーク処理が施され、さらにクーリングユニット
（ＣＯＬ）にて冷却された後、主ウエハ搬送機構２２に
よってカセットステーション１０に収容される。

【００５７】このような一連の処理において、ホットプ
レートユニット（ＨＰ）における加熱処理、特にポスト
エクスポージャーベーク処理の温度が回路パターンの線
幅に影響を与えること等から、加熱処理ユニット内のホ
ットプレートの温度分布の均一性が要求されるため、ホ
ットプレートの温度分布の検証を行う。

【００５８】次に、ホットプレートの温度分布を検証す
る際におけるホットプレートユニット（ＨＰ）内のホッ
トプレートの温度分布の測定方法について図８を参照し
て説明する。

【００５９】まず、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に
おいて、温度変化に対応して膜厚が変化する塗布液（レ
ジスト液）を測定用ダミーウエハＷに塗布する（ステッ
プ１０１）。

【００６０】次いで、この測定用ダミーウエハＷを加熱
処理ユニット内のホットプレート１５２（図７）に載置
して加熱する（ステップ１０２）。

【００６１】その後、加熱処理ユニットから測定用ダミ
ーウエハＷを取り出して、測定用ダミーウエハＷ上の塗
布膜の膜厚を測定し（ステップ１０３）、この測定用ダ
ミーウエハＷの塗布膜の膜厚分布に対応した測定用ダミ
ーウエハＷの温度分布を演算し、ホットプレート１５２
（図７）の温度分布を把握する（ステップ１０４）。

【００６２】上記ステップ１０１では、図４および図５
に示すように、測定用ダミーウエハＷをスピンチャック
５２によって真空吸着し、温度変化に対応して膜厚が変
化する塗布液、例えばレジスト液を例えば１〜２μｍの
厚みでレジストノズル８６から測定用ダミーウエハＷに
スピンコート法により均一に塗布する。

【００６３】温度変化に対応して膜厚が変化する塗布液
としてレジスト液を用いるのは、ホットプレート１５２
（図７）による加熱中、レジスト液中のシンナー（溶
剤）が温度変化に応じて蒸発し、レジスト膜の膜厚が温
度変化に略比例して変化するからである。また、実際の
塗布処理に用いるのと同じ塗布液であることから便利で
ある。このようなレジスト液は、例えば、温度変化△
０．１〜１．０℃に対して、膜厚が４〜２０オングスト
ローム変化する。レジスト液は、比較的厚く塗布する方
が膜厚変化を顕著に現出させることができる。また、レ
ジストの種類によって、温度に対応した膜厚変化の度合
いが異なるため、なるべく膜厚変化が大きいものを選ぶ
ことが好ましい。なお、温度変化に対応して膜厚が変化
する塗布液としては、塗布処理装置を用いて基板上に塗
布することができる半導体製造用レジストのいずれでも
用いることができる。

【００６４】上記ステップ１０２工程では、上記レジス
ト液を塗布した測定用ダミーウエハＷを、図７に示すよ
うに、ホットプレート１５２上に載置して、実際のプロ
セスと同様に、この測定用ダミーウエハＷを加熱する。
この加熱の際、レジスト液中のシンナー（溶剤）を若干
残存させた状態で加熱を停止する方が膜厚変化を顕著に
現出させることができる。

【００６５】上記ステップ１０３では、ホットプレート
１５２（図７）により加熱された測定用ダミーウエハＷ
のレジスト膜の膜厚を測定する。この場合には、測定用
ダミーウエハＷの面内膜厚分布を測定し、この面内膜厚
分布の特性、例えば、平均膜厚、面内レンジ、３σ／Ｘ
を得る。次いで、レジスト膜の膜厚が温度変化に略比例
して変化することから、ステップ１０４において、この
面内膜厚分布に基づいて測定用ダミーウエハＷの面内温
度分布を演算する。この面内温度分布により、ホットプ
レート１５２（図７）の面内温度分布を把握することが
できる。なお、このホットプレート１５２（図７）の面
内温度分布が所定の規定外であれば、ホットプレート１
５２（図７）を交換する。

【００６６】このように、温度変化に略比例して変化す
るレジスト膜の膜厚を測定すれば、測定用ウエハＷの温
度分布を即座に求めることができるため、ホットプレー
ト１５２（図７）の温度分布を極めて簡易にかつ正確に
測定することができる。

【００６７】さらに、本実施形態では、塗布・現像処理
システムのプロセス中に、上記ステップ１０１〜１０４
の工程により、ホットプレートユニット（ＨＰ）のホッ
トプレート１５２（図７）の温度分布を把握している
が、このように、主ウエハ搬送機構２２により塗布・現
像処理システムのプロセスと同様に測定用ダミーウエハ
Ｗを供給することにより、実際のプロセスにおけるホッ
トプレート１５２（図７）の温度分布を正確に測定する
ことができる。

【００６８】さらに、塗布・現像処理システム全体の検
証を行う際には、複数枚（例えば、５０枚）のダミーウ
エハＷを塗布・現像処理システムに供給して、実際のプ
ロセスと同様に、塗布処理、加熱処理、および現像処理
等の検証を行っているが、これらの複数枚のダミーウエ
ハＷのうち、数枚（例えば、３枚）を温度測定用のダミ
ーウエハＷとして用い、これらの測定用ダミーウエハに
対し、上記ステップ１０１〜１０４の工程のように塗布
処理および加熱処理を施し、それらの膜厚を測定するこ
とにより、塗布・現像処理システム全体の検証中に、実
際のプロセスにおけるホットプレート１５２（図７）の
温度分布を正確に測定することができる。

【００６９】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態
では、半導体ウエハ用の塗布・現像処理システムについ
て説明したが、半導体ウエハ以外の他の被処理基板、例
えばＬＣＤ基板用の塗布・現像処理システムにも本発明
を適用することができる。また、このようなシステムに
組み込まれたホットプレート以外にも適用可能であるこ
とはいうまでもない。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、第１発明によれ
ば、測定用基板上に膜厚が温度変化に対応して変化する
塗布液を塗布し、ホットプレートで加熱するため、その
膜厚分布を測定すれば、測定用ダミー基板の温度分布を
即座に求めることができ、ホットプレートの温度分布を
把握することができる。そのため、従来のように、熱電
対を埋設した測定用ダミー基板を加熱処理ユニットに載
置する必要がなく、また、熱電対の配線が不要であり、
ホットプレート上方のカバーの隙間から加熱された空気
が漏れるといったことがない。したがって、加熱処理ユ
ニット内のホットプレートの温度分布を極めて簡易にか
つ正確に測定することができる。

【００７１】また、第２の発明によれば、塗布・現像処
理システムの実際のプロセス中と同様に、測定用基板を
搬送機構により加熱処理ユニットのホットプレートへ供
給して、温度分布を測定しているため、実際のプロセス
中におけるホットプレートの温度分布を極めて簡易にか
つ正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発明が適用される半導体ウエハの塗布
現像処理システムの全体構成を示す平面図。

【図２】図１に示す塗布現像処理システムの正面図。

【図３】図１に示す塗布現像処理システムの背面図。

【図４】図１に示した塗布現像処理システムに装着した
レジスト塗布ユニットの全体構成の断面図。

【図５】図４に示したレジスト塗布ユニットの平面図。

【図６】図４に示したレジスト塗布ユニットの制御系の
構成を示す図。

【図７】図１に示した塗布現像処理システムに装着した
加熱処理ユニットの断面図。

【図８】本発明の実施形態に係る温度測定方法の工程を
説明する工程図。

【符号の説明】

２２……主ウエハ搬送機構（搬送手段） ５２……スピンチャック（回転駆動手段） ５４……駆動モータ（回転駆動手段） ８６……レジストノズル（塗布液ノズル） １５２……ホットプレート ＣＯＴ……レジスト塗布ユニット（塗布ユニット） ＨＰ……ホットプレートユニット（加熱処理ユニット） Ｗ……半導体ウエハ（基板）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の加熱処理を行うホットプレートの
   温度分布を測定する温度測定方法であって、 温度変化に対応して膜厚が変化する塗布液を測定用基板
   に塗布する工程と、 この測定用基板を前記加熱処理ユニット内のホットプレ
   ートに載置して加熱する工程と、 前記加熱処理ユニットから測定用基板を取り出して、測
   定用基板上の塗布膜の膜厚を測定し、この測定用基板上
   の膜厚分布から温度分布を求める工程とを具備すること
   を特徴とする温度測定方法。
2. 【請求項２】 基板にレジスト液を塗布してレジスト膜
   を形成するレジスト塗布ユニットと、レジスト膜に露光
   処理を施した後、現像処理を行う現像処理ユニットと、
   レジスト塗布後または露光後の基板を加熱する加熱処理
   ユニットと、これらユニットの間で基板を搬送する搬送
   機構とを有する塗布・現像システムにおいて、前記加熱
   処理ユニット内のホットプレートの温度分布を測定する
   温度測定方法であって、 測定用基板を搬送機構により前記塗布ユニット内に搬入
   する工程と、 前記塗布ユニットで、温度変化に対応して膜厚が変化す
   る塗布液を測定用基板に塗布する工程と、 測定用基板を搬送機構により前記塗布ユニットから前記
   加熱処理ユニットに搬送し、ホットプレートに載置して
   測定用基板を加熱する工程と、 前記加熱処理ユニットから搬送手段により測定用基板を
   搬出し、測定用基板上の塗布膜の膜厚を測定して、この
   測定用基板上の膜厚分布に対応した温度分布を求める工
   程とを具備することを特徴とする温度測定方法。
3. 【請求項３】 前記搬送手段によって、複数の測定用基
   板を前記塗布ユニットおよび加熱処理ユニットに連続し
   て供給することを特徴とする請求項２に記載の温度測定
   方法。
4. 【請求項４】 前記温度変化に対応して膜厚が変化する
   塗布液は、レジスト液であることを特徴とする請求項１
   ないし請求項３に記載の温度測定方法。
5. 【請求項５】 前記塗布ユニットにおける塗布液の塗布
   工程では、基板を回転させながら基板の略中央に塗布液
   を滴下し、基板の回転により塗布液を基板の径方向外方
   に拡げて塗布することを特徴とする請求項１ないし請求
   項４のいずれか１項に記載の温度測定方法。