JP2003347191A - 基板処理装置および膜厚測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数層の成膜を行う場合であっても、低コス
トかつ高精度に膜厚を測定することができる装置および
その方法を提供する。 【解決手段】 ラインセンサを用いて基板Ｗのエッジを
検出し、中心とオリフラ、ノッチ等の特異周縁部の位置
を特定する。これらに基づき、あらかじめ定めた膜厚測
定領域４２の位置を特定する。膜厚測定装置により当該
膜厚測定領域４２にて膜厚測定を行った後、露光装置に
よりエッジ露光領域４１に加えて膜厚測定領域４２を露
光する。パターン露光を経て現像処理すると、膜厚測定
領域４２のレジスト膜を取り去り、平坦な状態にするこ
とができる。これを繰り返すことにより、複数層の膜形
成において、同一の膜厚測定領域４２にてそれぞれ膜厚
が測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板、液晶
表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光
ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）に対
して膜厚測定やエッジ露光を行う処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体や液晶ディスプレイなどの製品
は、上記基板に対して洗浄、レジスト塗布、露光、現
像、エッチング、層間絶縁膜の形成、熱処理、ダイシン
グなどの一連の処理を施すことによって製造される。そ
して、かかる半導体製品の品質維持のため、レジスト塗
布処理後などにおいて、膜厚測定が行われる。

【０００３】光干渉型膜厚計は、安価で比較的簡単な構
造で基板上の膜厚を精度よく測定出来ることから、膜厚
測定において広く用いられているが、測定対象となる膜
が測定領域内で平坦な状態でないと、乱反射などにより
正確な測定が出来ないという制限があった。

【０００４】そこで従来は、回路パターンの乗っていな
い基板上ダイ間のスクラブライン上に光干渉型膜厚計の
光学ヘッドを移動させ、測定する手法が取られていた。
具体的には、スクラブラインの位置を測定する為に、測
定光学ヘッドにカメラを搭載しておき、カメラから入力
された画像と、予め登録してある測定位置近傍の回路パ
ターン形状とを比較することで、スクラブラインの正確
な位置を検出し、そこへ光学ヘッドを移動させていた。

【０００５】これは、基板に焼きつける回路パターンの
位置合わせに、基板エッジ基準で位置算出を行なってい
るのではなく、基板に焼きつけられた位置合わせ用のア
ライメントマークにより位置合わせを行なっているから
であり、スクラブラインの位置算出にはどうしても画像
処理による位置算出が不可欠であったことから、これを
利用したものである。

【０００６】又これとは別に、測定位置に回路パターン
を形成しないように、露光機（ステッパ）で測定位置を
空露光し、基板上にベア状態の測定エリアを作成して膜
厚測定を行う手法も用いられていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した画像解析を利
用した膜厚測定位置の決定方法は、実際に基板上に形成
された回路パターンを基準として測定位置を算出してい
るため、精度が高いというメリットがある。しかしなが
ら、当該方法は、画像の取り込み処理に高価なハードウ
ェアが必要となり、また、画像解析を行うために非常に
演算処理能力の高いハードウェアを必要とする。

【０００８】また、カメラや画像処理関連の制御部を設
置するスペースが必要となる。さらに、予め登録された
回路パターンと撮影された基板上の回路パターンとの間
で画像の照合処理を行うため、処理の条件によってはパ
ターン照合でエラーが発生し、測定対象のロット全てを
検出不能とする可能性がある。

【０００９】あるいは、窒化膜ウェハや実デバイスで
は、下地パターンの状態により反射光のコントラストが
充分でなく、検出エラーを起こす可能性もある。

【００１０】これらのエラーに伴って装置が停止する
と、処理しているロット全体にダメージを与える可能性
があることから、膜厚測定の結果をフィードバックして
プロセス制御に利用することには問題が多い。

【００１１】また、露光機で測定位置を空露光する方法
では、非常に高価で膨大な量の処理を行なう露光機を用
いる必要がある。通常、基板には複数回のパターン形成
がなされ、膜厚測定もその都度行う必要があることか
ら、その都度露光機を用いると、露光機の処理効率が悪
くなり、全体のスループットの低下につながる。

【００１２】そこで、本発明は、これらの問題点に鑑
み、複数層の成膜を行う場合であっても、低コストかつ
高精度に膜厚を測定することができる装置およびその方
法を提供することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１は、ａ）基板を保持する保持手段と、ｂ）
前記基板の表面に形成された膜の膜厚を、前記表面に対
し発せられた光の反射光を受光して測定する膜厚測定手
段と、ｃ）前記基板の周縁部を露光する露光手段と、を
備える基板処理装置であって、前記膜厚測定手段は、前
記基板表面の所定領域を膜厚測定領域とし、前記露光手
段は、前記膜厚測定領域を露光領域としてさらに含むこ
とを特徴とする。

【００１４】また、請求項２は、請求項１に記載の基板
処理装置であって、前記膜厚測定領域は、回路パターン
がない領域に含まれることを特徴とする。

【００１５】また、請求項３は、請求項１または請求項
２に記載の基板処理装置であって、前記膜厚測定手段
は、前記周縁部を検出する検出手段を備えることを特徴
とする。

【００１６】また、請求項４は、請求項１ないし請求項
３のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記膜厚
測定手段が、前記基板に対し入射した測定用入射光が前
記基板により反射された反射光を受光する光学ヘッド部
とを備え、前記露光手段が、露光用照射光を前記基板表
面に選択的に照射する露光ヘッド部を備え、かつ、前記
膜厚測定手段を構成する要素のうちの少なくとも前記光
学ヘッド部と前記露光手段を構成する要素のうちの少な
くとも前記露光ヘッド部とを、前記基板と略平行な面内
に２次元的に駆動する駆動手段を備えることを特徴とす
る。

【００１７】また、請求項５は、基板上に繰り返し形成
される膜のそれぞれの膜厚を測定する方法であって、前
記基板上の所定領域を膜厚測定領域として、前記基板表
面に対し発せられた光の前記膜厚測定領域からの反射光
を受光することにより膜厚を測定する膜厚測定工程と、
前記測定領域および前記周縁部を露光する露光工程と、
を備え、膜が形成される度ごとに、前記膜厚測定工程
が、前記膜厚測定領域を前回の膜厚測定領域と同じ位置
として膜厚測定を行うこと、を特徴とする。

【００１８】また、請求項６は、請求項５に記載の膜厚
測定方法であって、前記膜厚測定領域は、回路パターン
がない領域に含まれることを特徴とする。

【００１９】また、請求項７は、請求項５または請求項
６に記載の膜厚測定方法であって、前記膜厚測定工程
は、前記周縁部を検出する検出工程を備えることを特徴
とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】＜１．装置の全体的な構成＞図１
は本発明の実施の形態に係る基板処理装置１の全体概略
を示す斜視図であり、図２はその基板処理装置１の概略
構成を示す平面図である。この基板処理装置１は、基板
Ｗにレジスト塗布処理及び現像処理を行う基板処理装置
（いわゆるコータ＆デベロッパ）であり、大別してイン
デクサＩＤとユニット配置部ＭＰとを備えて構成されて
いる。

【００２１】インデクサＩＤは、移載ロボットＴＦ及び
載置ステージ１５を備えている。載置ステージ１５に
は、４つのキャリアＣを水平方向に沿って配列して載置
することができる。それぞれのキャリアＣには、多段の
収納溝が刻設されており、それぞれの溝には１枚の基板
Ｗを水平姿勢にて（主面を水平面に沿わせて）収容する
ことができる。従って、各キャリアＣには、複数の基板
Ｗ（例えば２５枚）を水平姿勢かつ多段に所定の間隔を
隔てて積層した状態にて収納することができる。

【００２２】移載ロボットＴＦは、１本の移載アームを
備えており、その移載アームを高さ方向に昇降動作させ
ること、回転動作させること、及び、水平方向に進退移
動させることができる。また、移載ロボットＴＦ自身が
キャリアＣの配列方向に沿って移動することにより、移
載アームをキャリアＣの配列方向に沿って水平移動させ
ることができる。つまり、移載ロボットＴＦは、移載ア
ームを３次元的に移動させることができるのである。

【００２３】このような移載ロボットＴＦの動作によ
り、インデクサＩＤは、複数の基板Ｗを収納可能なキャ
リアＣから未処理の基板Ｗを取り出してユニット配置部
ＭＰに渡すとともに、ユニット配置部ＭＰから処理済の
基板Ｗを受け取ってキャリアＣに収納することができ
る。

【００２４】ユニット配置部ＭＰには、基板Ｗに所定の
処理を行う処理ユニットが２列構成で複数配置されてい
る。すなわち、ユニット配置部ＭＰの図１における手前
側の列には、２つの塗布処理ユニットＳＣが配置されて
いる。塗布処理ユニットＳＣは、基板Ｗを回転させつつ
その基板主面にフォトレジストを滴下することによって
均一なレジスト塗布を行う、いわゆるスピンコータであ
る。

【００２５】また、ユニット配置部ＭＰの図１における
奥側の列であって、塗布処理ユニットＳＣと同じ高さ位
置には２つの現像処理ユニットＳＤが配置されている。
現像処理ユニットＳＤは、露光後の基板Ｗ上に現像液を
供給することによって現像処理を行う、いわゆるスピン
デベロッパである。塗布処理ユニットＳＣと現像処理ユ
ニットＳＤとは搬送路１４を挟んで対向配置されてい
る。

【００２６】２つの塗布処理ユニットＳＣ及び２つの現
像処理ユニットＳＤのそれぞれの上方には、図示を省略
するファンフィルタユニットを挟んで熱処理ユニット群
１３が配置されている（図示の便宜上、図２では熱処理
ユニット群１３及び後述する基板処理ユニット１１等を
省略）。熱処理ユニット群１３には、基板Ｗを加熱して
所定の温度にまで昇温させるいわゆるホットプレート及
び基板Ｗを冷却して所定の温度にまで降温させるととも
に該基板Ｗを当該所定の温度に維持するいわゆるクール
プレートが組み込まれている。なお、ホットプレートに
は、レジスト塗布処理前の基板Ｗに密着強化処理を行う
密着強化ユニットや露光後の基板のベーク処理を行う露
光後ベークユニットが含まれる。

【００２７】そして、図１に示すように、熱処理ユニッ
ト群１３の一角には、基板Ｗのエッジ部分を検出してエ
ッジ露光および膜厚測定を行う基板処理ユニット１１が
配置されている。基板処理ユニット１１の詳細について
は後述するが、基板Ｗのエッジを検出するための装置群
や、レジストが塗布された基板Ｗに対してその周辺領域
の露光を行う周辺露光機能と、基板Ｗに塗布された塗布
膜であるレジスト膜の膜厚を測定する膜厚測定機能とを
有している。なお、この基板処理ユニット１１の配置位
置については、図１に図示された位置に限定されるもの
ではない。

【００２８】塗布処理ユニットＳＣと現像処理ユニット
ＳＤとの間に挟まれた搬送路１４には搬送ロボットＴＲ
が配置されている。搬送ロボットＴＲは、２つの搬送ア
ームを備えており、その搬送アームを鉛直方向に沿って
昇降させることと、水平面内で回転させることと、水平
面内にて進退移動を行わせることができる。これによ
り、搬送ロボットＴＲは、インデクサＩＤの移載ロボッ
トＴＦとの間で基板Ｗの受け渡しを行いつつ、ユニット
配置部ＭＰに配置された各処理ユニットの間で基板Ｗを
所定の処理手順にしたがって循環搬送することができ
る。また、搬送ロボットＴＲは、レジスト塗布後の基板
Ｗを基板処理ユニット１１に搬送するとともに、基板処
理ユニット１１から露光又は膜厚測定後の基板Ｗを受け
取って所定の位置に搬送する役割も担っている。

【００２９】図３は、本実施形態に係る基板処理装置１
及びその制御システムのブロック構成図である。基板処
理装置１は、コントローラ１０の制御下において、塗
布、現像、膜厚測定等の検査処理を実行する。また、コ
ントローラ１０では、基板Ｗのエッジを検出するための
様々な演算処理が行われる。

【００３０】コントローラ１０は、その本体部であって
演算処理を行うＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディ
スクなどを備えており、ＲＯＭ若しくはハードウェアに
は制御用ソフトウェアが記憶されている。

【００３１】また、基板処理装置１の側面には、オペレ
ータ操作用の操作部１６と、操作ガイダンスやメニュー
を表示するためのモニタ１７が設けられている。コント
ローラ１０は、ハードディスク等に記録されたレシピデ
ータに基づく処理手順に従って、基板処理装置１を制御
する。

【００３２】＜２．基板処理ユニットの構成＞図４は基
板処理ユニット１１を上方から見たときの構成を模式的
に示す図であり、図５は基板処理ユニット１１を側面か
ら見たときの構成を模式的に示す図である。この基板処
理ユニット１１は、図４又は図５に示すように、基板Ｗ
を保持する保持手段であるスピンチャック２１と、スピ
ンチャック２１の回転駆動手段である回転駆動部２２
と、露光手段である露光装置２３と、膜厚測定手段であ
る膜厚測定装置２４と、駆動手段であるＸＹ駆動機構２
５と、エッジ検出手段であるラインセンサ２６とを備え
ている。

【００３３】図５に示すように、スピンチャック２１
は、回転軸２１ｃの上端に設けられており、回転軸２１
ｃは、回転駆動部２２によって駆動されることにより、
略鉛直方向の回転中心軸Ｒの回りに回転可能としてい
る。これにより、スピンチャック２１の上面において基
板Ｗを吸着した状態で回転駆動部２２を駆動させること
によって、基板Ｗが回転中心軸Ｒを中心に回転駆動され
る。基板Ｗの吸着は、エアの通流路２１ａ，２１ｂを介
して図示しない吸引ポンプにより与えられる真空吸引力
を用いて行われる。スピンチャック２１上への基板Ｗの
搬入、及びスピンチャック２１上からの基板Ｗの排出
は、搬送ロボットＴＲによって行われる。

【００３４】露光装置２３は、図示しない第１の光源ユ
ニットと、露光ヘッド部２３ａと、照度センサ２３ｂを
備えている。第１の光源ユニットとしては、例えば水銀
ランプユニットが用いられる。露光ヘッド部２３ａは、
第１の光源ユニットから与えられる露光用の光を、内蔵
した図示しないレンズを介してスピンチャック２１の基
板Ｗの表面に選択的に照射し、レジストが塗布された基
板Ｗのエッジ領域の露光を行う。照度センサ２３ｂは、
露光ヘッド部２３ａから基板Ｗに照射される光量を測定
するために用いられる。

【００３５】なお、本実施形態では、第１の光源ユニッ
トは基板処理ユニット１１内に固定的に設けられてお
り、露光ヘッド部２３ａは後述するＸＹ駆動機構２５に
よりＸＹ移動可能に設けられている。このため、第１の
光源ユニットによって与えられる露光用の光は、図示し
ない第１の光ファイバを介して第１の光源ユニットから
露光ヘッド部２３ａに与えられる。また、照度センサ２
３ｂも基板処理ユニット１１内に固定的に設けられてい
る。

【００３６】以上の如く構成された基板処理ユニット１
１において、基板Ｗのエッジ領域の露光が行われる。エ
ッジ領域の露光処理を行い、後の工程で現像処理を行う
ことによって、エッジ領域をベアの状態とするのであ
る。これにより、その他の処理工程において、エッジ部
分からパーティクルが発生するのを防止するようにして
いる。

【００３７】さらに、本実施の形態においては、エッジ
露光と同時に、後述する膜厚測定装置２４における膜厚
測定領域の露光も、露光装置２３によって行われる。図
１１は膜厚測定領域を例示的に説明する図である。本実
施の形態においては、図１１に示すように、基板Ｗの外
周部分のエッジ露光領域４１よりも内側であって、パタ
ーン形成領域４２よりも外側の領域を膜厚測定領域４３
とする。なお、図１１においては膜厚測定領域４３がエ
ッジ露光領域４１を一部含む態様にて示しているが、こ
れを含まない態様であってもよく、パターン形成領域４
２よりも内側の領域であっても、アライメントマークの
形成される領域など、回路パターンのない領域を膜厚測
定領域４３とすることもできる。また、図１１において
は例示的に４箇所の膜厚測定領域４３を示しているが、
その数および位置については、図１１に示す例に限定さ
れない。これらの膜厚測定領域４３の露光は、露光ヘッ
ド部２３ａが後述するＸＹ駆動機構２５によりＸＹ移動
可能であることから、容易に実現される。膜厚測定領域
４３も、後の工程で現像処理を行うことによって、平坦
な状態とされる。

【００３８】膜厚測定装置２４は、図示しない第２の光
源ユニットと、光学ヘッド部２４ａと、図示しない測定
処理部とを備えている。第２の光源ユニットとしては、
例えばハロゲンランプユニットが用いられる。光学ヘッ
ド部２４ａは、第２の光源ユニットから与えられる膜厚
測定用の光をスピンチャック２１に保持された基板Ｗの
表面に選択的に照射するとともに、その膜厚測定用の光
の基板Ｗからの反射光を受光する。測定処理部は、光学
ヘッド部２４ａが受光した前記反射光に基づいて基板Ｗ
表面に設けられたレジスト膜の膜厚測定を行う。なお、
第２の光源ユニットから照射される膜厚測定用の光の照
射スポット径は、通常、数十μｍ程度であるが、光学ヘ
ッド部２４ａの移動精度や膜の安定性を考えると、膜厚
測定領域としては数ｍｍ程度の径を有する領域を確保す
る必要がある。しかし、膜厚測定領域４３を上述の如く
設けることにより、基板Ｗのパターン形成に寄与しない
領域を有効に活用することができる。また、基板Ｗのパ
ターン形成領域４２に膜厚測定領域を設けても、測定に
ついて特に支障はない。

【００３９】なお、本実施形態では、第２の光源ユニッ
トおよび測定処理部は基板処理ユニット１１内に固定的
に設けられており、光学ヘッド部２４ａは、後述するＸ
Ｙ駆動機構２５によりＸＹ移動可能に設けられている。
このため、第２の光源ユニットによって与えられる膜厚
測定用の光は、図示しない第２の光ファイバを介して第
２の光源ユニットから光学ヘッド部２４ａに与えられ、
光学ヘッド部２４ａによって受光された反射光は、図示
しない第３の光ファイバを介して光学ヘッド部２４ａか
ら測定処理部に与えられる。或いは、変形例として、測
定処理部を光ヘッド部２４ａと一体的に設け、ＸＹ駆動
機構２５にＸＹ移動されるようにしてもよい。この場
合、第３の光ファイバは省略可能である。

【００４０】以上の如く構成された膜厚測定装置２４に
よって、本実施形態においては、前述した膜厚測定領域
４３にて膜厚測定を行う。

【００４１】ＸＹ駆動機構２５は、Ｘネジ軸２５ａと、
Ｘネジ軸２５ａを回転駆動するＸ回転駆動部２５ｂと、
Ｙネジ軸２５ｃと、Ｙネジ軸２５ｃを回転駆動するＹ回
転駆動部２５ｄと、第１および第２の可動台２５ｅ，２
５ｆとを備えている。

【００４２】Ｘネジ軸２５ａとＹネジ軸２５ｂとは、ス
ピンチャック２１に保持された基板Ｗと平行な方向であ
って、かつ互いに直交するＸ，Ｙ方向に沿って設けられ
ている。第１の可動台２５ｅは、Ｘネジ軸２５ａに螺合
されており、Ｘネジ軸２５ａが正逆転されるのに伴って
Ｘ方向に進退移動される。第２の可動台２５ｆは、Ｙネ
ジ軸２５ｃに螺合されており、Ｘネジ軸２５ｃが正逆転
されるのに伴ってＹ方向に進退移動される。

【００４３】また、Ｘネジ軸２５ａ、Ｘ回転駆動部２５
ｂ及び第１の可動台２５ｅは、第２の可動台２５ｅがＹ
方向に進退移動されるのに伴って、第２の可動台２５ｅ
と一体にＹ方向に移動される。従って、Ｘ回転駆動部２
５ｂ及びＹ回転駆動部２５ｄによりＸネジ軸２５ａ及び
Ｙネジ軸２５ｃを正逆転駆動することにより、第１の可
動台２５ｅが基板Ｗと平行なＸＹ平面内において２次元
的に移動される。

【００４４】第１の可動台２５ｅには、露光装置２３の
露光ヘッド部２３ａ及び膜厚測定装置２４の光学ヘッド
部２４ａが保持されている。このため、ＸＹ駆動機構２
５によって、露光ヘッド部２３ａ及び光学ヘッド部２４
ａを２次元的に駆動することにより、基板Ｗ上における
露光用の光の照射位置及び膜厚測定位置を２次元的に移
動することができる。

【００４５】ラインセンサ２６は、スピンチャック２１
に保持された基板Ｗの周縁部を部分的に上下から挟み込
むようにして設けられており、挟み込んだ基板Ｗの周縁
部の位置を検出する。より詳細には、ラインセンサ２６
には、矢視Ｌ方向（図４）に沿ってライン状に配設され
た複数の光センサ（図示省略）を備えている。矢視Ｌ方
向は、回転中心軸Ｒと略垂直な平面上において回転中心
軸Ｒを通る方向、つまり、回転中心軸Ｒに対する半径方
向である。そして、複数の光センサのうちの回転中心軸
Ｒ側から何番目までの光センサが基板Ｗを検出している
かを検出することにより、基板Ｗの周縁部の回転中心軸
Ｒからの距離が検出される。

【００４６】このため、ラインセンサ２６で基板Ｗの周
縁部を検出しつつ、回転駆動部２２により基板Ｗを回転
させることによりスピンチャック２１の回転軸と基板Ｗ
の中心との位置関係、例えば回転中心軸Ｒに対する基板
Ｗの中心の偏心位置を検知することができ、さらにはそ
の位置関係に基づいてスピンチャック２１に保持された
基板Ｗの位置を検出することができる。

【００４７】＜３．基板中心および特異周縁部の検出＞
次に、上述したラインセンサ２６の検出情報に基づい
て、スピンチャック２１に保持されている基板Ｗの中心
位置等を算出する処理について説明する。図６は、コン
トローラ１０の機能ブロックであり、特に、基板Ｗの中
心位置算出処理に関わる機能を図示したものである。図
中、距離取得手段１０１、算出手段１０２、領域特定手
段１０３、露光領域特定手段１０４は、コントローラ１
０の制御ソフトウェアが実行されることにより、各種ハ
ードウェア資源を利用して実現される機能である。

【００４８】前述の如く、ラインセンサ２６により、基
板Ｗの周縁部の回転中心軸Ｒからの距離（この距離を以
下、エッジ距離と呼ぶ）が検出される。そして、距離取
得手段１０１は、スピンチャック２１により基板Ｗが１
回転される間、所定の間隔でラインセンサ２６からエッ
ジ距離を取得する。つまり、基板Ｗが１回転する間に複
数回のエッジ距離を取得する。

【００４９】仮に、スピンチャック２１上に保持された
基板Ｗの基板中心が、スピンチャック２１の回転中心軸
Ｒと全く同じ位置である場合には、距離取得手段１０１
が複数回取得するエッジ距離は、特異周縁部（特異周縁
部については後述する）を除いて一定となる。しかし、
前述の如く、基板Ｗのスピンチャック２１に対する保持
位置は、わずかなズレが生じている場合があるため、こ
の場合には、複数回取得されたエッジ距離はばらつきが
生じていることになる。

【００５０】したがって、距離取得手段１０１は、複数
回取得したエッジ距離のデータを算出手段１０２に送出
する。算出手段１０２では、複数のエッジ距離データか
ら偏心して配置された基板Ｗの偏心距離を算出するので
ある。この算出方法は、特に、限定されないが、たとえ
ば、エッジ距離の最大値もしくは最小値における基板Ｗ
の半径との差分で求められる。もしくは、これら最大値
と最小値から求められた差分の平均をとるようにしても
よい。

【００５１】また、算出手段１０２は、回転駆動部２２
からスピンチャック２１の回転角度（この回転角度は、
たとえば、スピンチャック２１上の特定点について、装
置内の基準点に対する相対回転角度として決定され
る。）を入力可能としている。したがって、算出手段１
０２は、ラインセンサ２６によってエッジ距離を検出す
る間、各検出時点における基板Ｗの回転角度を入力する
ことができるので、基板Ｗの回転位置とエッジ距離との
関係を持たせた上でデータを取得させることが可能であ
る。これにより、算出手段１０２は、算出した偏心距離
と、取得した回転角度のデータから、スピンチャック２
１に保持されている基板Ｗの中心位置を把握することが
できるのである。

【００５２】さらに、算出手段１０２は、特異周縁部を
検出することによって、基板Ｗの結晶方向を検出するこ
とが可能である。図７は、特異周縁部としてオリフラ３
１が形成された基板Ｗの平面図、図８は、特異周縁部と
してノッチ３２が形成された基板Ｗの平面図である。

【００５３】これらオリフラ３１、ノッチ３２は、基板
Ｗの結晶方向と特定の関係を持たせて形成されているた
め、基板処理装置１の各処理部は、これら特異周縁部を
検出することにより、基板Ｗの結晶方向を考慮した処理
を行うことができるのである。

【００５４】そして、基板Ｗに特異周縁部が形成されて
いるため、距離取得手段１０１が取得する複数のエッジ
距離の中には、特異周縁部におけるエッジ距離が含まれ
ることになる。つまり、中心位置のずれによりわずかな
ばらつきが生じているものの特異周縁部以外の部分はエ
ッジ距離データは、略基板Ｗの半径に近い値であるが、
その中に、大きく値の異なる部分が特異周縁部として検
出されるのである。そこで、算出手段１０２は、この特
異周縁部が検出された回転角度を取得することにより、
基板Ｗのオリフラ形成位置もしくはノッチ形成位置を検
出可能としているのである。オリフラ位置とノッチ位置
は、連続した時間の間検出されることになるが、たとえ
ば、それらの時間の中央の時間をとるという方法でオリ
フラもしくはノッチの中央位置を把握することが可能で
ある。また、オリフラもしくはノッチが図７、図８に示
したような形状である場合には、エッジ距離の最も大き
くズレた位置をオリフラもしくはノッチの中央位置とし
て把握することも可能である。

【００５５】このようにして、オリフラ位置やノッチ位
置を検出すると、前述の如く、これら特異周縁部は、基
板結晶方向と特定の関係を持たせて形成されているの
で、算出手段１０２は、この検出位置を基準として基板
の結晶方向を算出することが可能である。

【００５６】算出手段１０２が、基板Ｗの中心位置およ
び特異周縁部位置を算出すると、この情報をもとに、領
域特定手段１０３が、あらかじめ定めた膜厚測定領域４
３の基板Ｗの中心位置および特異周縁部位置を基準とし
た位置を特定する。前述の如く、本実施の形態において
は、膜厚測定領域４３は、エッジ露光領域４１とパター
ン形成領域４２の間の領域の一部である。なお、膜厚測
定領域４３は、基板の結晶方向も考慮して回路パターン
が形成されない膜厚測定に適した領域、例えばアライメ
ントマークが形成された空領域などが選択されることが
望ましい。

【００５７】領域特定手段１０３が、膜厚測定領域４３
を特定すると、この特定情報が膜厚測定装置２３、およ
び、ＸＹ駆動機構２５に送出される。これによって、Ｘ
Ｙ駆動機構部２５が膜厚測定装置２３を目的位置に移動
させ、膜厚測定装置２３が、膜厚測定領域４３において
膜厚測定を行うのである。

【００５８】また、算出手段１０２が、基板Ｗの中心位
置および特異周縁部位置を算出すると、この情報をもと
に、露光領域特定手段１０３が、露光領域を特定する。
前述の如く、本実施の形態においては、露光領域は、エ
ッジ露光領域４１および膜厚測定領域４３である。

【００５９】露光位置特定手段１０４が、露光領域を特
定すると、この特定情報が露光装置２４、および、ＸＹ
駆動機構２５に送出される。これによって、ＸＹ駆動機
構部２５が露光装置２４を目的位置に移動させ、露光装
置２４が、露光領域の露光処理を行うのである。

【００６０】＜４．処理の流れ＞次に、図９および図１
０のフローチャートを参照しながら基板処理ユニット１
１の動作について説明する。搬送ロボットＴＲによっ
て、基板処理ユニット１１内に基板Ｗが搬送され、基板
Ｗがスピンチャック２１に吸引保持される（ステップＳ
１）。

【００６１】次に、コントローラ１０からの指示に応じ
てスピンチャック２１が１回転する。これにより、スピ
ンチャック２１に保持された基板Ｗも１回転し、ライン
センサ２６により複数のエッジ距離が検出される（ステ
ップＳ２）。ラインセンサ２６により複数回検出された
エッジ距離のデータは、算出手段１０２に送出される。

【００６２】次に、算出手段１０２が、複数のエッジ距
離データから、上述した処理を行い基板Ｗの中心位置と
特異周縁部の位置を算出する。つまり、基板Ｗの偏心位
置と、結晶方向を計算によって求める（ステップＳ
３）。

【００６３】ステップＳ３において、特異周縁部の位
置、つまり、オリフラ位置もしくはノッチ位置が検出さ
れなかった場合（ステップＳ４の判定でＮＯ）には、ス
テップＳ８に移行し、警報を発報して、測定を中止す
る。

【００６４】ステップＳ３において、特異周縁部の位置
が検出された場合（ステップＳ４の判定でＹＥＳ）に
は、さらに、基板中心および結晶方向が算出されたかど
うかの判定を行う（ステップＳ５）。

【００６５】基板中心および結晶方向が算出されなかっ
た場合（ステップＳ５でＮＯ）には、ステップＳ８に移
行し、警報を発報して、測定を中止する。

【００６６】基板中心および結晶方向が算出された場合
（ステップＳ５でＹＥＳ）には、算出手段１０３は、算
出された基板中心および結晶方向に関する情報を領域特
定手段１０３に送出し、領域特定手段１０３により、あ
らかじめ定められた膜厚測定領域４３の基板中心位置お
よび特異周縁部位置を基準とした位置が特定される。そ
して、膜厚測定領域に関する情報がＸＹ駆動部２５およ
び膜厚測定装置２４に送出され、膜厚測定が行われる
（ステップＳ６）。

【００６７】膜厚測定領域４３における所定ポイントに
おいて膜厚測定が終了するまで、ステップＳ６の処理を
繰り返す。

【００６８】以上の処理により膜厚測定が行われると、
コントローラ１０は、その測定値が予め設定された要求
水準、例えば規定値の範囲内にあるか否かを判定する。
そして、レジスト膜の膜厚が予め設定された要求水準の
範囲内にないと判定した場合には、基板Ｗにレジスト膜
を形成する際の処理条件を変更する。

【００６９】処理条件を変更する際のコントローラ１０
の制御モードとしては、自動変更モードと、手動変更モ
ードとが備えられている。自動変更モードは、基板処理
ユニット１１によるレジスト膜の測定値に基づいて、コ
ントローラ１０が自動的に処理条件の変更処理を行うモ
ードである。

【００７０】一方、手動変更モードは、基板処理ユニッ
ト１１により測定したレジスト膜の膜厚値をコントロー
ラ１０にモニタ１７等を介して出力させ、その出力され
た膜厚値に基づいて、ユーザの判断で処理条件の変更内
容を決定し、その変更内容を装置１に対して入力するモ
ードである。その変更内容の入力は、操作部１６等を介
して行われ、変更内容が入力されると、コントローラ１
０がその変更内容を処理条件に反映させる。自動変更モ
ードと、手動変更モードとの間のモード切り替えは、操
作部１６を介して行われる。

【００７１】このように、コントローラ１０は、レジス
ト膜の膜厚値の測定結果に基づいて処理条件の変更の要
否、及び変更が必要な場合の変更内容を決定するフィー
ドバック制御を行う。

【００７２】レジスト膜の膜厚の測定結果に基づいて変
更される処理条件としては、レジストを基板Ｗに回転塗
布する際のスピン回転数を想定しているが、これはあく
までも一例であり、変更される処理条件に後述するプリ
ベークの温度等の他の条件を含めるようにしてもよい。

【００７３】全てのポイントで測定が終了すると（ステ
ップＳ７でＹＥＳ）、露光装置２３におけるエッジ露光
領域４１および膜厚測定領域４３の露光が行われる（ス
テップＳ９）。

【００７４】その際、膜厚測定処理においてエッジ領域
の検出のために用いられたデータは、前述したように、
エッジ露光処理を行う際に、露光領域を特定するために
も利用されるものである。

【００７５】露光装置２３における露光が終了すると、
基板Ｗは基板処理ユニット１１から取り出され、基板処
理装置１に隣接配置された図示しない露光機（ステッ
パ）にインタフェースを介して搬送されて、パターン露
光処理を受ける（ステップＳ１０）。その後、基板Ｗは
基板処理装置１に帰還し、現像処理ユニットＳＤによる
現像処理を施される（ステップＳ１１）。

【００７６】現像処理を施されることにより、基板Ｗに
おいて回路パターンを形成べき箇所のレジスト膜は除去
されるが、併せて、露光装置２３にて露光を受けたエッ
ジ露光領域４１および膜厚測定領域４３においても、レ
ジスト膜が除去される。これにより、エッジ露光領域４
１および膜厚測定領域４３は平坦な状態とされる。

【００７７】膜厚測定領域４３が平坦な状態とされるの
は、基板Ｗに対しスパッタリング等によって複数の層の
成膜がなされ、それぞれに回路パターンが形成される場
合、その都度レジスト膜厚を測定することを可能とする
ためである。すなわち、膜厚測定領域４３は、膜厚測定
の後に必ず平坦な状態、換言すると膜厚測定を行うに十
分な大きさの平坦な領域が確保された状態とされるの
で、再び成膜がなされ、レジストが塗布されたとして
も、その平坦な状態は保たれてていることから、再度の
膜厚測定を精度よく行うことが可能となるからである。

【００７８】なお、エッジ露光領域４１がでレジストを
取り去るのは、上述の如く、他の処理工程において、エ
ッジ部分からパーティクルが発生するのを防止するため
である。

【００７９】以上説明したように、本実施の形態の基板
処理装置１は、エッジ露光を行う露光装置２３と膜厚測
定を行う膜厚測定装置２４を同一のユニット内に収容し
て装置のコンパクト化を図るだけでなく、基板Ｗのエッ
ジ部分を検出するための装置として同一の装置を利用し
ているので、さらなる装置のコンパクト化を図ることが
可能である。

【００８０】しかも、共通の測定処理および算出処理に
よって得られた基板中心および特異周縁部の情報を利用
して、エッジ露光領域４１および膜厚測定領域４３を検
出し、露光及び膜厚測定を行うことにより、処理工程の
短縮を図ることも可能である。

【００８１】また、本実施の形態においては、露光装置
２３および膜厚測定装置２４を同一のＸＹ駆動機構２５
によって制御しているので、この点からも装置のコンパ
クト化とコストダウンを図ることを可能としている。

【００８２】さらに、本実施の形態においては、膜厚測
定領域４２を基板周縁部とパターン形成領域４２との間
に定め、かつ当該膜厚測定領域４２をエッジ露光領域４
１と併せて露光装置２３にて露光し、平坦な状態として
いるので、図９および図１０の処理を繰り返すことによ
り、複数層の膜を形成する際に、膜形成の度に膜厚測定
を行うのに十分な大きさの領域を、容易かつ安価に形成
できる。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項７の発明によれば、十分大きな平坦領域を、膜厚測
定領域として確保することができるので、膜厚測定の信
頼性が向上する。

【００８４】特に、請求項１ないし請求項４の発明によ
れば、基板の周縁部を露光する露光手段によって膜厚測
定領域の露光も行うことにより、膜厚測定領域を安価に
形成することができる。

【００８５】特に、請求項２および請求項６の発明によ
れば、パターンの形成されない領域を有効に活用しつ
つ、精度の高い膜厚測定が可能である。

【００８６】特に、請求項３および請求項７の発明によ
れば、画像解析などの処理を行うことなく基板の周縁部
を検出可能であり、これにより、カメラや画像解析を行
うための高価なハードウェアを不要とすることが可能と
なり、コストダウンおよび省スペースを図ることができ
る。

【００８７】特に、請求項４の発明によれば、基板の位
置情報に基づいて、あらかじめ定められた膜厚測定領域
に光学ヘッド部および露光ヘッド部を移動させることが
できるので、膜厚測定処理および露光処理を、正確かつ
迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体
概略を示す斜視図である。

【図２】図１の基板処理装置の概略構成を示す平面図で
ある。

【図３】図１の基板処理装置及びその制御システムのブ
ロック構成図である。

【図４】基板処理ユニットを上方から見たときの構成を
模式的に示す図である。

【図５】基板処理ユニットを側面から見たときの構成を
模式的に示す図である。

【図６】コントローラの機能ブロック図である。

【図７】基板Ｗに設けられたオリフラを示す図である。

【図８】基板Ｗに設けられたノッチを示す図である。

【図９】図１の基板処理装置を用いた処理手順を示すフ
ローチャートである。

【図１０】図９の続きの処理手順を示すフローチャート
である。

【図１１】膜厚測定領域を説明する図である。

【符号の説明】

１ 基板処理装置 １０ コントローラ １１ 基板処理ユニット ２１ スピンチャック ２２ 回転駆動部 ２３ 周辺露光装置 ２３ａ 露光ヘッド部 ２３ｂ 照度センサ ２４ 膜厚測定装置 ２５ 光学ヘッド部 ２６ ラインセンサ ４１ エッジ露光領域 ４２ パターン形成領域 ４３ 膜厚測定領域 Ｗ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亀井 謙治 京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神 北町１番地の１ 大日本スクリーン製造株 式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA12 AA17 AA22 AA30 BB02 CC17 FF44 GG02 HH04 HH13 JJ02 JJ25 LL02 MM03 MM04 SS09 5F046 JA21 JA22

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ａ）基板を保持する保持手段と、 ｂ）前記基板の表面に形成された膜の膜厚を、前記表面
   に対し発せられた光の反射光を受光して測定する膜厚測
   定手段と、 ｃ）前記基板の周縁部を露光する露光手段と、を備える
   基板処理装置であって、 前記膜厚測定手段は、前記基板表面の所定領域を膜厚測
   定領域とし、 前記露光手段は、前記膜厚測定領域を露光領域としてさ
   らに含むことを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板処理装置であっ
   て、 前記膜厚測定領域は、回路パターンがない領域に含まれ
   ることを特徴とする基板処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の基板処
   理装置であって、 前記膜厚測定手段は、前記周縁部を検出する検出手段を
   備えることを特徴とする基板処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の基板処理装置であって、 前記膜厚測定手段が、前記基板に対し入射した測定用入
   射光が前記基板により反射された反射光を受光する光学
   ヘッド部とを備え、 前記露光手段が、露光用照射光を前記基板表面に選択的
   に照射する露光ヘッド部を備え、かつ、 前記膜厚測定手段を構成する要素のうちの少なくとも前
   記光学ヘッド部と前記露光手段を構成する要素のうちの
   少なくとも前記露光ヘッド部とを、前記基板と略平行な
   面内に２次元的に駆動する駆動手段を備えることを特徴
   とする基板処理装置。
5. 【請求項５】 基板上に繰り返し形成される膜のそれぞ
   れの膜厚を測定する方法であって、 前記基板上の所定領域を膜厚測定領域として、前記基板
   表面に対し発せられた光の前記膜厚測定領域からの反射
   光を受光することにより膜厚を測定する膜厚測定工程
   と、 前記測定領域および前記周縁部を露光する露光工程と、
   を備え、 膜が形成される度ごとに、前記膜厚測定工程が、前記膜
   厚測定領域を前回の膜厚測定領域と同じ位置として膜厚
   測定を行うこと、を特徴とする膜厚測定方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の膜厚測定方法であっ
   て、 前記膜厚測定領域は、回路パターンがない領域に含まれ
   ることを特徴とする膜厚測定方法。
7. 【請求項７】 請求項５または請求項６に記載の膜厚測
   定方法であって、 前記膜厚測定工程は、前記周縁部を検出する検出工程を
   備えることを特徴とする膜厚測定方法。