JP2003309067A - 塗布、現像装置及び塗布現像処理における基板再生システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塗布、現像装置を運転し、処理後の基板のレ
ジストパターンの検査を行うにあたり、スループットの
向上を図ること。 【解決手段】 キャリア搬入出部に置かれたキャリアに
対してウエハの受け渡しを行うウエハ搬送部の搬送領域
に、現像処理後の基板に形成されたレジストパターンを
検査するパターン検査部を設ける。このように構成すれ
ば、キャリア搬入出部におけるキャリアの搬出の待ち時
間を消化しながらパターン検査を行うことができ、スル
ープットが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板にレジスト膜
を形成し、露光後の基板に対して現像を行い所望のパタ
ーンを形成する塗布、現像装置、及びこの装置で処理さ
れた基板の処理状態が良好でなかった場合にその基板を
再生処理するシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造プロセスにおいて
は、半導体ウエハなどの基板にレジスト液を塗布し、フ
ォトマスクを用いてそのレジスト膜を露光し、それを現
像することによって所望のパターンを有するレジストマ
スクを基板上に作製するフォトリソグラフィ技術が用い
られている。

【０００３】このフォトリソグラフィは、図１０の概略
図に示すように塗布現像装置１Ａに露光装置１Ｂを接続
したシステムによって行われる。塗布現像装置１Ａは、
例えば半導体ウエハ（以下ウエハという）を処理する場
合を例にとると、ウエハキャリアＣを搬入出する搬入出
部１１、この搬入出部１１に載置されたキャリアＣから
ウエハを取り出す受け渡しアーム１２と、塗布、現像部
１３及びインターフェイス部１４からなり、露光装置１
Ｂに接続される。受け渡しアーム１２を介して塗布現像
部１３に搬入されたウエハＷは、レジスト膜が形成さ
れ、露光装置１Ｂにて露光され、その後塗布、現像部１
３に戻されて現像処理され、受け渡しアーム１２を介し
てキャリアＣに戻される。

【０００４】処理を終えたウエハＷがキャリアＣに収納
されると、キャリアＣはオペレータあるいは自動搬送ロ
ボットによって搬入出部１１から搬出され、検査ユニッ
ト１５に搬送される。この検査ユニット１５では、ウエ
ハＷ上に形成されたレジストパターンの線幅、レジスト
パターンと下地パターンとの重なり具合、レジストの塗
布ムラ及び現像欠陥などについて検査を行う。そして合
格と判定されたウエハＷは次工程に送られるが、不合格
と判定されたウエハＷは洗浄ユニット１６に送られる。
ウエハＷ上に形成されるデバイスは多層構造をなしてお
り、一つのデバイスを作成するのに塗布現像システムを
数十回も通ることから、洗浄ユニット１６では、各段階
に応じた薬液を用い、その薬液中にウエハＷを浸漬して
レジストを溶解除去し、当該塗布、現像が行われる前の
状態に戻す。そしてこのウエハＷは再び塗布、現像シス
テムに送られ、再度同様の処理が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、塗布、
現像システムから搬出されたキャリアＣを検査ユニット
１５に送り、ここでウエハＷを１枚ずつ取り出して検査
を行い、キャリアＣに戻しているので、スループットの
低下の一因となっている。

【０００６】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、塗布、現像装置を運転し、処理
後の基板の検査を行うにあたり、スループットの向上を
図れる技術を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基板
にレジストを塗布すると共に露光後の基板を現像し、露
光装置に接続される塗布、現像装置において、複数枚の
基板が収納されたキャリアが搬入出されるキャリア搬入
出部と、このキャリア搬入出部に搬入されたキャリアか
ら取り出された基板にレジストを塗布する塗布部と、露
光後の基板に対して現像を行う現像部と、前記キャリア
搬入出部、塗布部及び現像部の間で基板の搬送を行うた
めの搬送手段と、現像処理後の基板に形成されたレジス
トパタ−ンを検査するパタ−ン検査部と、を備え、前記
搬送手段は、前記キャリアと受け渡し位置との間で基板
の搬送を行う第１の搬送部と、前記受け渡し位置、塗布
部及び現像部の間で基板を搬送する第２の搬送部とから
なり、パターン検査部は前記第１の搬送部の搬送領域内
に設けられていることを特徴とする。

【０００８】他の発明は、請求項１に記載された塗布、
現像装置を用い、パターン検査部で不合格と判定された
基板を洗浄部に搬送し、ここで基板を洗浄してレジスト
膜を除去することにより基板を再生し、再生された基板
を前記塗布、現像装置に戻して再びレジストパターンを
形成することを特徴とする塗布、現像処理における基板
再生システムである。

【０００９】この発明によれば、塗布、現像装置におけ
る第１の搬送部の搬送領域内に、現像処理後の基板に形
成されたレジストパタ−ンを検査するパタ−ン検査部を
設けているので、キャリア搬入出部におけるキャリアの
搬出の待ち時間を消化しながらパターン検査を行うこと
ができ、従って装置の外部にパターン検査部を設けてキ
ャリアの中から１枚ずつ基板を取り出して検査する場合
に比べてスループットが高い。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態に係
る塗布、現像装置１００を露光装置２００に接続してな
る塗布、現像システムの全体の概略を示す斜視図、図２
はこのシステムの内部を示す平面図である。塗布、現像
装置１００は、複数枚例えば２５枚の基板であるウエハ
Ｗが棚状に保持された搬送容器をなすウエハキャリア
（以下単に「キャリア」という）Ｃが搬入出されるキャ
リア搬入出部２と、ウエハＷに対して塗布、現像処理を
行うための処理部３と、この処理部３と前記キャリア搬
入出部２との間でウエハＷの受け渡しを行う第１のウエ
ハ搬送部２１と、を備えている。

【００１１】前記キャリア搬入出部２は、例えば４個の
キャリアＣを載置するステ−ジとして構成されている。
第１のウエハ搬送部２１は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動自在
でかつ鉛直軸回りに回転自在な基台に進退自在なア−ム
を設けて構成されている。この第１のウエハ搬送部２１
の搬送領域、例えば塗布、現像装置本体の側部には、現
像処理後のウエハＷに形成されたレジストパタ−ンを検
査するパタ−ン検査部４が設けられている。このパタ−
ン検査部４は、レジストパタ−ンの線幅、レジストパタ
−ンと下地膜との重なり具合、現像欠陥及びレジストの
塗布ムラについて検査を行うためのものであり、例えば
３ＣＣＤカメラで得られたウエハの画像をパーソナルコ
ンピュータにて解析することによって検査を行うことが
できる。

【００１２】また前記第１のウエハ搬送部２１の搬送領
域であって、パタ−ン検査部４の下方側には、このパタ
−ン検査部４で不合格と判定されたウエハＷを収納する
ためのキャリア４０が載置台４０ａの上に置かれてい
る。なおこのキャリア４０は前記キャリアＣと同様のも
のである。図３は、パタ−ン検査部４とキャリア４０と
を示す斜視図である。前記第１のウエハ搬送部２１及び
キャリア４０とは、この例では、不合格と判定されたウ
エハＷを合格と判定されたウエハＷから仕分ける仕分け
手段をなしている。

【００１３】処理部３は、中央にメイン搬送ア−ムなど
と呼ばれている第２のウエハ搬送部２２が設けられてお
り、この第２のウエハ搬送部２２の前後（キャリア搬入
出部２から奥を見たときの方向で表わしている。）に
は、夫々棚５Ａ、５Ｂが設けられている。これら棚５
Ａ、５Ｂは、複数のユニットが積み上げられて構成され
ており、図４に示すようにそれらユニットに対してウエ
ハを加熱する加熱ユニット、ウエハの位置合わせをする
ためのアライメントユニットなどが割り当てられ、更に
ユニット群の一つがウエハの受け渡しユニット５１とし
て割り当てられている。なお図４に示すユニットの割り
当てはイメ−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く、例えば加熱ユニットと冷却ユ
ニットを別々の棚に分けてもよい。なお図２に示すよう
にガイドレ−ルＧＬに沿ってスライドできるように前記
棚５Ａ、５Ｂと同様な棚５Ｃを設けてもよい。

【００１４】図４に示すように前記棚５Ｂ（あるいは５
Ａ、５Ｃ）の例えば最上段には、膜厚測定部５０が設け
られていると共に、その下の段には、複数枚のモニタウ
エハを収納するためのモニタウエハ収納部５２が設けら
れている。モニタウエハは、後述する塗布部に係るパラ
メ−タなどを定期的にチェックするために、製品ウエハ
と同様の処理が行われる検査専用のウエハであり、膜厚
測定部５０は、このモニタウエハに形成されたレジスト
膜の膜厚を検査するものである。膜圧測定部５０は、例
えば落射照明型顕微鏡、分光器及びデータ処理部を含む
光干渉式膜厚計により構成される。この光干渉式膜厚計
においては、光源から対物レンズを経てウエハに照射さ
れ、ここで反射された光を分光器に入射し、ここに入射
された反射スペクトルをコンピュータで解析することに
より膜厚が算出される。

【００１５】前記第２のウエハ搬送部２２の右側には、
上段側に２個の現像部２３が設けられ、下段側に２個の
塗布部６が設けられている。前記第２のウエハ搬送部２
２は昇降自在、鉛直軸まわりに回転自在、進退自在に構
成されており、ウエハＷを棚５Ａ〜５Ｃの各ユニット、
塗布部６及び現像部２３の間で受け渡す役割をもってい
る。なおこの例では、第１のウエハ搬送部２１及び第２
のウエハ搬送部２２により、ウエハ搬送手段を構成して
いる。

【００１６】塗布部６及び現像部２３はほとんど同様の
構成であり、塗布部６の構造について図５を参照しなが
ら簡単に説明する。図５中６１は排気路６１ａが形成さ
れたカップであり、この中にスピンチャック６２が設け
られている。このスピンチャック６２は、ケ−ス６３の
受け渡し口６４を介して第２のウエハ搬送部２２により
搬入されたウエハＷを受け取ることができるように、モ
−タＭにより昇降できる構成となっている。カップ６１
の上方には、ノズルが設けられている。ノズルにはレジ
ストを供給するレジストノズルと溶剤例えばシンナ−を
供給する溶剤ノズルとがある。図５では溶剤ノズルを６
５として示してある。溶剤ノズル６５はレジストを塗布
する前に濡れをよくするためにウエハＷ上にシンナーを
供給するためのものである。溶剤ノズル６５は、支持ア
−ム６６に支持され、レ−ル６７に案内されて水平に
（紙面の表裏方向）に移動する。レジストノズルについ
ても同様に移動できるように構成されている。レジスト
の塗布については、スピンチャック６２により回転して
いるウエハＷの中心部にレジストノズルからレジストを
供給し、遠心力により引き伸ばして塗布される。

【００１７】また塗布、現像装置１００は、インタ−フ
ェイス部２４を備えており、処理部３はこのインタ−フ
ェイス部２４を介して露光装置２００に接続されてい
る。このインタ−フェイス部２４は、前記棚５Ｂの受け
渡しユニット５１と露光装置２００との間をウエハＷを
搬送するための搬送ア−ム２５を備えている。

【００１８】ここでウエハＷのパタ−ン検査及び膜厚測
定の結果とその後のウエハＷの搬送制御との関係につい
て図６を参照しながら述べる。現像処理を終えたウエハ
Ｗはパタ−ン検査部４に搬送され、ここで既述のように
検査が行われるが、検査結果が合格であるウエハＷにつ
いてはキャリア搬入出部２に載置されているキャリアＣ
に搬送され、検査結果が不合格であるウエハＷについて
はキャリア４０に搬送されるように、制御部７により第
１のウエハ搬送部２１が制御される。また膜厚測定部５
０にて検査されたモニタウエハは、塗布部６に戻される
ように、制御部７により第２のウエハ搬送部２２が制御
される。塗布部６は、後述のようにシンナ−によりウエ
ハ全面のレジストを溶解洗浄するように動作する。これ
ら一連の制御は、制御部７に格納されたプログラムによ
り実行される。

【００１９】以上のように塗布、現像装置１００は構成
されているが、図７に示すようにこの装置の外部には、
パタ−ン検査部４における検査結果が不合格となったウ
エハＷを薬液により洗浄してウエハＷ全面のパタ−ンを
除去する洗浄部８が設けられている。前記塗布、現像装
置１００及び洗浄部８からなるシステムは、本発明の基
板再生システムの実施の形態に相当する。

【００２０】次いで上述実施の形態の作用について述べ
る。先ず外部からキャリアＣがキャリア搬入出部２に搬
入され、第１のウエハ搬送部２１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、第１のウ
エハ搬送部２１から棚５Ａの受け渡しユニット５１を介
して第２のウエハ搬送部２２に受け渡され、更に棚５Ａ
（あるいは５Ｂ、５Ｃ）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、冷却処理などが行わ
れる。続いてこのウエハＷは塗布部６にてレジストが塗
布され、更に加熱処理された後、棚５Ｂの受け渡しユニ
ット５１からインタ−フェイス部２４を経て露光装置２
００に送られる。

【００２１】露光装置２００にて露光されたウエハＷ
は、逆の経路で処理部３に戻され、第２のウエハ搬送部
２２により現像部２３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
経路で第１のウエハ搬送部２１に受け渡され、その後パ
タ−ン検査部４に搬入されて、パタ−ンの線幅、パタ−
ンと下地膜との重なり具合、現像ムラ及び現像欠陥が検
査される。

【００２２】図７に示すようにパタ−ン検査結果が合格
であるウエハＷは第１のウエハ搬送部２１により、キャ
リア搬入出部２に載置されている元のキャリアＣに戻さ
れ、パタ−ン検査結果が不合格であるウエハＷは第１の
ウエハ搬送部２１により、パタ−ン検査部４の下方側に
あるキャリア４０に収納される。即ちパタ−ン検査の不
合格品が第１のウエハ搬送部２１及びキャリア４０によ
って、合格品から仕分けられたことになる。

【００２３】キャリアＣは次ぎのステ−ションに搬送さ
れ、キャリア４０は例えばオペレ−タにより洗浄部８に
搬送される。洗浄部８では複数種の薬液槽が用意され、
ウエハＷ上のパタ−ンをなすレジストの種類に応じた薬
液槽に当該ウエハＷが浸され、ウエハＷ全面のレジスト
を溶解除去して、塗布、現像装置１００に搬入される前
の状態に戻す、つまりウエハＷを再生する。再生された
ウエハＷは、例えばキャリアに収納されてオペレ−タに
より塗布、現像装置１００のキャリア搬入出部２に搬入
されて、再度塗布、露光、現像処理が行われる。

【００２４】ここで例えば定期的に塗布、現像システム
における各処理例えばスピンチャック６２の回転数など
のチェックをするために棚５Ｂのモニタウエハ収納部５
２からモニタウエハを第２のウエハ搬送部２２により取
り出し、塗布部６に搬送してレジストを塗布し、棚５Ｂ
の膜厚測定部５０に搬送する。モニタウエハは膜厚測定
部５０で膜厚が測定され、塗布部６に搬送され、スピン
チャック６２に吸着されて回転しながら、溶剤ノズル６
５から溶剤であるシンナ−が供給され、モニタウエハの
全面のレジストが溶解除去されて再生され、その後モニ
タウエハ収納部５０に戻される。なおモニタウエハにつ
いても製品ウエハと同様に露光、現像処理を行い、パタ
ーン検査部４にてパターンを検査するようにしてもよ
い。

【００２５】このような実施の形態によれば次ぎのよう
な効果がある。第１のウエハ搬送部２１の搬送領域内
に、ウエハＷ上のレジストパタ−ンを検査するパタ−ン
検査部４を設けているので、キャリア搬入出部２におけ
るキャリアＣの搬出の待ち時間を消化しながらパターン
検査を行うことができ、従って装置の外部にパターン検
査部を設けてキャリアＣの中から１枚ずつウエハＷを取
り出して検査する場合に比べてスループットが高い。

【００２６】またモニタウエハの膜厚を塗布、現像装置
内で測定すると共に、モニタウエハに形成されたレジス
ト膜を塗布部６の溶剤ノズルからのシンナ−を用いて除
去し再生するようにしているため、自動化を図ることが
でき、効率のよい処理を行うことができる。この場合モ
ニタウエハは下地にパタ−ンが形成されていないベアウ
エハが用いられるので、溶剤ノズルからのシンナ−の供
給とウエハの回転とにより、確実にレジストを除去する
ことができる。更に例えば棚５Ｂの一部に膜厚測定部５
０及びモニタウエハは収納部５２を配置するようにすれ
ば、平面的なスペ−スを格別に確保しなくてよいので、
装置の大型化を抑えることができる。

【００２７】以上において本発明は、洗浄部８を塗布、
現像装置１００に設けてもよく、例えば第１のウエハ搬
送部２１の搬送領域であって、キャリア搬入出部２から
装置の奥側に向かって左側（パタ−ン検査部４と反対
側）にに設けるようにしてもよい。このようにすれば製
品ウエハの再生処理を自動化することができる。

【００２８】またパタ−ン検査の合格ウエハを不合格ウ
エハから仕分ける手法としては、パタ−ン検査部４内に
マ−キング手段を設け、不合格ウエハに対しては周縁部
にマ−キング手段からインクを滴下してマ−キングする
ようにしてもよいし、図８に示すように検査結果をデ−
タ処理部８１を介して記憶部８２に格納するようにして
もよい。記憶部８２では、例えばウエハの識別コ−ド、
そのウエハが属するロットの識別コ−ド、ウエハが運ば
れてきたキャリアＣの識別コ−ド、そのキャリアＣにお
ける収納位置（スロット位置）及びパタ−ン検査の結果
を対応づけて格納している。従ってキャリアＣを搬出し
た後、例えば洗浄部あるいは次のステ−ションにて制御
系側でこの記憶部８２のデ−タを参照することにより合
格ウエハと不合格ウエハとを判別することができ、合格
ウエハに対して速やかに次の工程を行うことができる。
これらの例では、前記マ−キング手段及び記憶部８２
は、仕分け手段に相当する。

【００２９】更に塗布、現像装置の運転がトラブルによ
り停止して処理が中断した場合に、処理工程の途中のウ
エハに対して再生処理を行うが、この場合の好ましい手
法について図９を参照しながら説明する。制御部８４に
より各ウエハＷの処理履歴を取り込み、ウエハＷと処理
履歴とを対応付けて記憶部８３に記憶する。この例で
は、ウエハＷの属するロットの識別コ−ドも対応付けて
記憶されている。処理履歴とは、例えばウエハが疎水化
処理中、レジスト塗布後の加熱処理中、露光後現像前の
加熱処理中、現像後の加熱処理中などである。そして制
御部８４は、システムがダウンして処理が中断した場
合、記憶部８３内の処理履歴を参照して各ウエハがレジ
ストを除去して再生する必要があるかそれともそのまま
処理を続行することができるかを判断してその結果を記
憶部８３に書き込み（この書き込みはシステムがダウン
する前に行ってもよい）、この結果に基づいて第２のウ
エハ搬送部２２を操作し、再生が必要なウエハＷについ
ては不合格用キャリア４０に搬送する。また再生の必要
のないウエハＷについては、そのまま処理が続行され
る。

【００３０】例えば化学増幅型のレジストを用いた場
合、露光後の加熱処理の時間の管理が厳しく、ある時間
以上加熱されると予定している現像ができなくなるた
め、この加熱処理中のウエハについては再生処理が必要
になる。これに対して現像後の加熱処理では、時間が長
くても特に問題がないことから、その段階のウエハＷに
対しては処理を続行すればよく、再生の必要がない。従
ってこのように処理履歴を管理すれば、一律にウエハＷ
を再生しなくてよいので、処理を無駄にすることなくか
つ不要な再生処理を行わなくて済む。

【００３１】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。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、塗布、現
像装置における第１の搬送部の搬送領域内に、現像処理
後の基板に形成されたレジストパタ−ンを検査するパタ
−ン検査部を設けているので、キャリア搬入出部におけ
るキャリアの搬出の待ち時間を消化しながらパターン検
査を行うことができ、処理後の基板の検査を行うにあた
り、スル−プットの向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置と露
光装置とを組み合わせたシステムを示す概観斜視図であ
る。

【図２】上記システムの内部を示す平面図である。

【図３】本発明の実施の形態に用いられるパターン現像
装置、及び不合格ウエハを収納するためのキャリアを示
す斜視図である。

【図４】上記システムの内部を示す側面図である。

【図５】塗布部を示す縦断面図である。

【図６】第１のウエハ搬送部及び第２のウエハ搬送部の
制御系を示す説明図である。

【図７】本発明の実施の形態に係る、塗布、現像処理に
おける基板再生システムを示す説明図である。

【図８】パターン検査の結果が合格であるウエハと不合
格であるウエハとを仕分ける手法の一例を示す説明図で
ある。

【図９】本発明で用いられる、処理履歴のための記憶部
のデータを概念的に示すと共にその記憶部を含めた制御
系を示す説明図である。

【図１０】従来の塗布、現像処理における基板再生シス
テムを示す説明図である。

【符号の説明】

１００ 塗布、現像装置 ２００ 露光装置 ２ キャリア搬入出部 ２１ 第１のウエハ搬送部 ２２ 第２のウエハ搬送部 ２３ 現像部 ３ 処理部 ４ パターン検査部 ４０ 不合格用キャリア ５０ 膜厚測定部 ５２ モニタウエハ収納部 ６ 塗布部 ６５ 溶剤ノズル ７ 制御部 ８ 洗浄部 ８２，８３ 記憶部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F031 CA02 CA11 FA01 FA07 FA11 FA12 FA15 GA02 MA02 MA03 MA23 MA24 MA26 MA27 MA30 MA33 PA01 PA30 5F046 AA18 AA21 CD01 CD05 JA21 JA22 LA18 LB09 MA18

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板にレジストを塗布すると共に露光後
   の基板を現像し、露光装置に接続される塗布、現像装置
   において、 複数枚の基板が収納されたキャリアが搬入出されるキャ
   リア搬入出部と、 このキャリア搬入出部に搬入されたキャリアから取り出
   された基板にレジストを塗布する塗布部と、 露光後の基板に対して現像を行う現像部と、 前記キャリア搬入出部、塗布部及び現像部の間で基板の
   搬送を行うための搬送手段と、 現像処理後の基板に形成されたレジストパタ−ンを検査
   するパタ−ン検査部と、を備え、 前記搬送手段は、前記キャリアと受け渡し位置との間で
   基板の搬送を行う第１の搬送部と、前記受け渡し位置、
   塗布部及び現像部の間で基板を搬送する第２の搬送部と
   からなり、パターン検査部は前記第１の搬送部の搬送領
   域内に設けられていることを特徴とする塗布、現像装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された塗布、現像装置を
   用い、パターン検査部で不合格と判定された基板を洗浄
   部に搬送し、ここで基板を洗浄してレジスト膜を除去す
   ることにより基板を再生し、再生された基板を前記塗
   布、現像装置に戻して再びレジストパターンを形成する
   ことを特徴とする塗布、現像処理における基板再生シス
   テム。