JP2004214385A

JP2004214385A - Coated film formation apparatus and its method

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Publication number: JP2004214385A
Application number: JP2002381528A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Omura; 和久大村
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control the thickness and pattern line width of a coated film with high precision, in a coated film formation apparatus for forming a coated film on a substrate, e.g. a wafer. <P>SOLUTION: The coated film formation apparatus includes a coating device 4A for applying coating liquid (resist liquid) to a wafer, and a development apparatus 4B for carrying out a liquid peak of developing solution with which exposure is performed and performing development. Based on film thickness parameter containing viscosity of the resist liquid which relates to thickness of the resist film, and line width parameter relating to pattern line width of a resist film; prediction film thickness and prediction line width are calculated by using a film thickness function model and a line width function model. Differences between the predicted values and target values are obtained. Based on the result, the number of revolutions as a coated film formation condition and the developing time of the wafer as a development condition are corrected. As a result, the number of revolution and the developing time can be corrected before a practical treatment is performed, so that highly precise control of the thickness of the coated film and the pattern line width is enabled. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハやＬＣＤ基板（液晶ディスプレイ用ガラス基板）等の基板上に、例えばレジスト液を塗布して露光した後、現像してレジストパターンを形成する塗布膜形成装置及びその方法に関する。
【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（以下ウエハというｋｍ）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、更に現像することによって所望のレジストパタ−ン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、従来から、図１８の概略図に示すように、塗布現像装置１Ａに露光装置１Ｂを接続したパターン形成システムによって行われる。このシステムでは、ウエハＷは、キャリアステージ１１に載置されたキャリアＣから受け渡しアーム１２により取り出され、処理部１３の塗布ユニット１５にてレジスト膜が形成される。その後ウエハＷは露光装置１Ｂにて露光された後、処理部１３に戻されて現像ユニット１６にて現像処理され、受け渡しアーム１２を介してキャリアＣに戻される。なお塗布ユニット１５の処理の前後や、現像ユニット１６の処理の前後にはウエハに対して所定の加熱処理や冷却処理が行われ、これらの処理を行う加熱ユニットや冷却ユニットは棚ユニット１７ａ，１７ｂに設けられている。図中１４は、各処理ユニットの間でウエハの搬送を行うための搬送手段、１８は処理部１３と露光装置１Ｂとの間でウエハの受け渡しを行うためのインターフェイス部であり、１９は受け渡しアームである。
【０００４】
ところで近年、レジストパターンの微細化がより一層進行しており、例えばレジスト膜厚やレジストパターンの線幅について影響を与えるパラメータについて精密な管理を行うことが要求されている。
【０００５】
このようなパラメータの制御を行う構成としては、露光後のレジスト膜の露光部及び／又は非露光部の線幅を測定し、この測定値に基づいて現像液の温度や現像時間、レジスト塗布厚、露光装置の露光時間、露光焦点、現像前の基板の加熱温度や加熱時間等のパラメータをフィードフォワード制御する構成（例えば、特許文献１）や、レジスト膜厚の制御を行う場合、塗布ユニットが置かれた雰囲気の気圧や、温度、湿度を検出し、これら検出値に基づいて、レジスト液の粘性や、塗布時の基板の回転数の補正を行う構成（例えば、特許文献２）が知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２７５７５５号公報（第３，４頁、第１３，１４頁）
【特許文献２】
特開２００１−１４４０１０号公報（第８−１０頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらレジスト液の粘性はパターン形成システム内においてウエハ周囲の環境、例えばシステム内の温度、湿度、気圧などの変動に影響を受けやすく、このレジスト液の粘性の変化により、レジスト膜厚やレジストパターン線幅の処理状態も異なってくる。従ってレジストパターンの線幅の微細化がさらに進むと、特許文献１や特許文献２の制御を行っても、レジストパターン線幅の精密な制御を行うことが困難になると推察される。
【０００８】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、塗布膜形成装置において、基板周囲の環境を詳細に分析し、より精密なレジスト膜厚やパターン線幅の制御を行うことが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】
本発明に係る塗布膜形成装置は、処理容器内部において基板を基板保持部にて略水平に保持し、この基板にノズルから塗布液を供給することにより、前記基板表面に塗布膜を形成する塗布装置と、
塗布液の粘度を含む、前記塗布膜の膜厚に関与する複数の膜厚パラメータに基づいて予測膜厚を計算するための膜厚関数モデルを含み、この膜厚関数モデルにより求められた予測膜厚と目標膜厚との差を求め、これに基づいて前記塗布装置の塗布膜形成条件を補正する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
例えば前記塗布装置は処理容器内部にて基板を基板保持部にて略水平に保持し、この基板にノズルから塗布液を供給すると共に前記基板保持部を回転させてその遠心力により塗布液を広げて基板表面に塗布膜を形成するように構成され、前記塗布膜形成条件は前記塗布装置の基板保持部の回転数であって、前記制御部では前記予測膜厚と目標膜厚との差に基づいて前記回転数を補正するようにしてもよい。また前記膜厚関数モデルは前記複数の膜厚パラメータの関数であり、例えば前記膜厚関数モデルの膜厚パラメータは、塗布膜形成時における気圧と、前記処理容器内の温度と、前記処理容器内の湿度と、塗布液の粘度と、を含むものである。また前記膜厚関数モデルの膜厚パラメータは、塗布液の温度と、ノズルから基板に供給される塗布液の吐出速度と、をさらに含むようにしてもよい。
【００１１】
このような塗布膜形成装置では、例えば塗布装置において基板に形成する塗布膜の目標膜厚及び塗布処理時の塗布膜形成条件を設定する工程と、
塗布液の粘度を含む、前記塗布膜の膜厚に関与する複数の膜厚パラメータに基づいて、膜厚関数モデルにより、基板に形成される塗布膜の予測膜厚を計算する工程と、
前記塗布膜の予測膜厚と目標膜厚との差を求め、これにより塗布装置における塗布膜形成条件を補正する工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成方法が実施される。ここで前記塗布膜形成条件は塗布装置の基板保持部の回転数であり、前記塗布膜の予測膜厚と目標膜厚との差に基づいて前記基板保持部の回転数を補正するようにしてもよい。また前記基板保持部の回転数を補正する工程は、前記基板保持部の回転数と塗布膜の膜厚との相関関係を求めておき、これに基づいて前記塗布膜の予測膜厚と目標膜厚との差から前記基板保持部の回転数の補正値を得るものであってもよい。
【００１２】
このような発明では、予測膜厚と目標膜厚との差を求め、これに基づいて前記塗布装置にて目標膜厚を得ることができるように、実際の処理を行う前に、塗布膜形成条件を補正しているので、塗布膜の膜厚についてフィードフォワード制御を行うことができ、塗布膜の膜厚についてより精度の高い制御を行うことができる。
【００１３】
また他の発明では、処理容器内部において基板を基板保持部にて略水平に保持し、この基板にノズルから塗布液を供給することにより、前記基板表面に塗布膜を形成する塗布装置と、
塗布液が塗布され、露光が行われた基板の表面に現像液を液盛りし、所定時間現像液を液盛りしたままの状態にすることにより当該基板表面を現像し、所定のパターンを形成する現像装置と、
塗布液の粘度を含む、前記塗布膜のパターン線幅に関与する複数の線幅パラメータに基づいて予測線幅を計算するための線幅関数モデルを含み、この線幅関数モデルにより求められた予測線幅と目標線幅との差を求め、これに基づいて前記現像装置の現像処理条件を補正する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
ここで前記現像処理条件は前記現像装置における基板の現像時間であり、制御部では前記予測線幅と目標線幅との差に基づいて前記現像時間を補正するようにしてもよい。また前記線幅関数モデルは前記複数の線幅パラメータの関数である。さらに前記塗布膜形成装置は、前記塗布装置における塗布膜の形成後に、基板に対して第１の加熱処理を行う第１の加熱装置と、前記露光処理後の基板に対して、現像装置にて基板を処理する前に、第２の加熱処理を行う第２の加熱装置と、前記第１の加熱装置及び第２の加熱装置に対して基板の受け渡しを行う搬送機構と、をさらに備え、前記線幅関数モデルの線幅パラメータは、塗布膜形成装置内の温度と、塗布膜形成装置内の気圧と、第１の加熱処理が終わってからこの第１の加熱装置から搬送機構により基板が取り出されるまでの時間と、露光処理が終わってから前記第２の加熱装置にて第２の加熱処理が開始されるまでの時間と、を含むものであってもよい。
【００１５】
この際、塗布膜形成装置に、例えば前記塗布液を貯留するための塗布液タンクと、この塗布液タンク内の塗布液をノズルに供給する塗布液供給路と、塗布液タンク内又は塗布液供給路内の塗布液の粘度を測定する粘度測定部と、を備え、膜厚パラメータ及び線幅パラメータの一つである塗布液の粘度は前記粘度測定部で測定された粘度測定値であってもよい。
【００１６】
このような塗布膜形成装置では、現像装置において基板に形成する塗布膜の目標線幅及び現像処理時の現像処理条件を設定する工程と、
塗布液の粘度を含む、前記塗布膜のパターン線幅の形成に関与する複数の線幅パラメータに基づいて、線幅関数モデルにより、基板に形成される塗布膜の予測線幅を計算する工程と、
前記塗布膜の予測線幅と目標線幅との差を求め、これにより前記現像装置における現像処理条件を補正する工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成方法が実施される。また前記現像処理条件は、前記現像装置における基板の現像時間であり、前記塗布膜の予測線幅と目標線幅との差に基づいて、前記現像時間を補正するものであってもよい。また前記基板の現像時間を補正する工程は、前記現像時間と塗布膜のパターン線幅との相関関係を求めておき、これに基づいて前記塗布膜の予測線幅と目標線幅との差から前記基板の現像時間の補正値を得るものであってもよい。
【００１７】
このような発明では、予測線幅と目標線幅との差を求め、これに基づいて前記塗布装置にて目標線幅を得ることができるように、実際の処理を行う前に現像処理条件を補正しているので、塗布膜のパターン線幅についてフィードフォワード制御を行うことができ、前記パターン線幅についてより精度の高い制御を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る塗布膜形成装置ついて説明する。図１は本発明の実施の形態である塗布、現像装置を露光装置に接続してなる塗布膜形成装置を示す平面図であり、図２は同斜視図である。図中Ｂ１は被処理体であるウエハＷが例えば１３枚密閉収納されたキャリアＣを搬入出するためのキャリア載置部であり、キャリアＣを複数個載置可能な載置台２１と、この載置台２１から見て前方の壁面に設けられる開閉部２２と、開閉部２２を介してキャリアＣからウエハＷを取り出すための受け渡し手段Ａ１とが設けられている。
【００１９】
キャリア載置部Ｂ１の奥側には筐体２３にて周囲を囲まれる処理ブロックＢ２が接続されており、この処理ブロックＢ２には手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した３個の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３と、後述するその他の各種ユニットを含む各ユニット間のウエハＷの受け渡しを行うための、進退及び昇降自在且つ鉛直軸回りに回転自在なメイン搬送機構Ａ２，Ａ３とが交互に配列して設けられている。即ち、棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３及びメイン搬送機構Ａ２，Ａ３はキャリア載置部Ｂ１側から見て前後一列に配列されており、各々の接続部位には図示しないウエハ搬送用の開口部が形成されていて、ウエハＷは処理ブロックＢ２内を一端側の棚ユニットＵ１から他端側の棚ユニットＵ３まで自由に移動できるようになっている。
【００２０】
またメイン搬送機構Ａ２，Ａ３は、キャリア載置部Ｂ１から見て前後方向に配置される棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３側の一面部と、右側の液処理ユニットＵ４，Ｕ５側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁２４により囲まれる空間内に置かれている。またメイン搬送機構Ａ３の左側（メイン搬送機構Ａ３を挟んで液処理ユニットＵ５と対向する位置）には、図３に示すように、ウエハに塗布されたレジストの膜厚を検査するための膜厚検査装置２５と、レジストパターンの線幅を検査する線幅検査装置２６とが上下に配置されており、上記の各ユニット同様に図示しない開口部を介してメイン搬送機構Ａ３がその内部にアクセスできるようになっている。図中２７ａ，２７ｂは各ユニットで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節ユニットである。
【００２１】
さらにまた処理ブロックＢ１には、当該処理ブロックＢ１内の温度及び気圧を測定するための例えば４個の温度・気圧センサＳ（Ｓ１〜Ｓ４）が取り付けられており、例えばこれら温度・気圧センサＳ１〜Ｓ４による測定結果の平均値を採ることにより、より高精度な温度及び気圧の管理を行うことができるようになっている。
【００２２】
前記メイン搬送機構Ａ２，Ａ３は、昇降自在、進退自在及び鉛直軸まわりに回転自在に構成され、棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３及び液処理ユニットＵ４，Ｕ５の間でウエハＷを搬送する役割を持っている。但し図２では便宜上受け渡し手段Ａ１は描いていない。
【００２３】
液処理ユニットＵ４，Ｕ５は、例えば図２に示すように塗布液（レジスト液）や現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部２８の上に、例えば塗布装置４Ａ（ＣＯＴ）及び現像装置４Ｂ（ＤＥＶ）、反射防止膜形成装置（ＢＡＲＣ）を複数段例えば５段に積層した構成とされている。また既述の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理ユニットＵ４，Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段例えば１０段に積層した構成とされている。
【００２４】
上述の前処理及び後処理を行うための各種ユニットの中には、例えば図３に示すように、レジスト液の塗布前にウエハＷに所定の加熱処理を行うためのベークユニットなどと呼ばれている加熱ユニット（ＢＡＫＥ）、ウエハＷをレジスト液の塗布後に所定温度に調整するための温調ユニットである冷却ユニット（ＣＰＬ１）、レジスト液の塗布後にウエハの加熱処理を行うためのプリベーキングユニットなどと呼ばれている第１の加熱装置をなす加熱ユニット（ＰＡＢ）、露光前にウエハを所定温度に調整するための高精度温調ユニットである冷却ユニット（ＣＰＬ２）、露光後のウエハＷを加熱処理するポストエクスポージャーベーキングユニットなどと呼ばれている第２の加熱装置をなす加熱ユニット（ＰＥＢ）、現像処理後のウエハＷを加熱処理するポストベーキングユニットなどと呼ばれている加熱ユニット（ＰＯＳＴ）、現像処理後のウエハを所定温度に調整するための高精度温調ユニットである冷却ユニット（ＣＰＬ３）が含まれている。
【００２５】
図３はこれらユニットのレイアウトの一例を示しているが、これに限られるものではない。また棚ユニットＵ１及びＵ３は例えば図３に示すようにウエハＷの受け渡しを行うための受け渡し台を有する受け渡しユニット（ＴＲＳ１），（ＴＲＳ２）を夫々備えている。前記加熱ユニット（ＢＡＫＥ），（ＰＡＢ），（ＰＥＢ），（ＰＯＳＴ）はいずれも加熱プレートを備え、棚ユニットＵ１に設けられた加熱ユニット（ＢＡＫＥ）はメイン搬送機構Ａ２より、棚ユニットＵ３に設けられた加熱ユニット（ＰＥＢ）はメイン搬送機構Ａ３より、棚ユニットＵ２に設けられた加熱ユニット（ＰＡＢ，ＰＯＳＴ）はメイン搬送機構Ａ２、Ａ３の双方から、夫々アクセスできるように構成されている。
【００２６】
処理ブロックＢ２における第３の棚ユニットＵ３の奥側には、例えば第１の搬送室３Ａ及び第２の搬送室３Ｂからなるインターフェイス部Ｂ３を介して露光部Ｂ４が接続されている。インターフェイス部Ｂ３の内部には処理ブロックＢ２と露光部Ｂ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための２つの受け渡し手段Ａ４，Ａ５の他、複数例えば２５枚のウエハＷを一時的に収容するバッファカセット（ＳＢＵ）や、ウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光するための周縁露光装置（ＷＥＥ）、例えば冷却プレートを備えた高精度温調ユニット（ＣＰＬ）等を備えた棚ユニットＵ６と、前記受け渡し手段Ａ４，Ａ５同士の間でウエハの受け渡しを行うための受け渡しユニット（ＴＲＳ３）３１とが設けられている。
【００２７】
このような液処理ユニットＵ４，Ｕ５の近傍には、これら液処理ユニットＵ４，Ｕ５に供給される処理液の温度調整を行うための液温調ポンプ（図示せず）と、この塗布・現像装置の外部に設けられた図示しない空調器からの清浄な空気を液処理ユニットや棚ユニットの内部に供給するためのダクト（図示せず）が、夫々設けられている。
【００２８】
ここで上述の装置におけるウエハＷの流れについて図４を参照して述べておく。先ず外部からウエハＷが収納されたカセットＣが載置台２１に載置されると、開閉部２２と共にカセットＣの蓋体が外されて受け渡し手段Ａ１によりウエハＷが取り出される。次いでウエハＷは第１の棚ユニットＵ１の一段をなす受け渡しユニット（ＴＲＳ１）を介してメイン搬送機構Ａ２へと受け渡され、棚ユニットＵ１〜Ｕ３内の一の棚にて、塗布処理の前処理として例えば反射防止膜形成装置にて、ウエハ表面に露光時の光の反射を防止するための膜である反射防止膜の形成が行われる（ステップＳ１）。次にウエハＷは、加熱ユニット（ＢＡＫＥ）にて例えば１２０℃にて所定の加熱処理が行われ（ステップＳ２）、冷却ユニット（ＣＰＬ１）にて所定の冷却処理が行われた後（ステップＳ３）、塗布装置４Ａ（ＣＯＴ）にて設定された回転数によりレジスト液が塗布され、所定のレジスト膜が形成される（ステップＳ４）。
【００２９】
ウエハＷ表面にレジスト膜が形成されると、次いでウエハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす加熱ユニット（ＰＡＢ）にて例えば１００℃前後の温度で所定の第１の加熱処理が行われ（ステップＳ５）、この後ウエハＷは、冷却ユニット（ＣＰＬ２）で所定の温度で冷却処理される（ステップＳ６）。
【００３０】
そしてウエハＷは、第２の受け渡しユニットＴＲＳ２を介してインターフェイス部Ｂ３に受け渡され、ここで例えば周縁露光装置（ＷＥＥ）→高精度温調ユニット（ＣＰＬ）に順次搬送された後、受け渡しユニット（ＴＲＳ３）３１を介して露光装置Ｂ４に受け渡され、ここで所定の露光処理が行われる（ステップＳ７）。
【００３１】
露光処理後のウエハＷはインターフェイス部Ｂ３を介して例えば受け渡し手段Ａ４により処理ブロックＢ２の第２の加熱ユニット（ＰＥＢ）に搬送され、ここでプリベーキングユニットにおける動作と同一の動作より、所定の第２の加熱処理及び温調処理が行われる（ステップＳ８）。次にウエハＷは現像ユニット（ＤＥＶ）に搬送されて所定の現像処理が行われ（ステップＳ９）、続いてウエハＷはメイン搬送機構Ａ３により取り出される。
【００３２】
この後ウエハＷはメイン搬送機構Ａ２、Ａ３により加熱ユニット（ＰＯＳＴ）に搬送されて所定の加熱処理が行われ（ステップＳ１０）、次いで冷却ユニット（ＣＰＬ３）にて所定の温度に調整される（ステップＳ１１）。この後ウエハＷは、第１の棚ユニットＵ１の受け渡しユニットＴＲＳ１を介してキャリア載置部Ｂ１における例えば元のキャリアＣに戻される。
【００３３】
続いて前記塗布装置（ＣＯＴ）４Ａの一例について図５を参照しながら説明すると、ウエハの搬出入口４０ａを備えた処理容器４０の内部には、基板保持部であるスピンチャック４１が設けられており、ウエハＷはこのスピンチャック４１により真空吸着により略水平に保持されるように構成されている。前記スピンチャック４１はモータ及び昇降部を含む駆動部４２により鉛直軸まわりに回転でき、且つ昇降できるようになっている。またスピンチャック４１の周囲にはウエハＷからスピンチャック４１に跨る側方部分を囲い、且つ下方側全周に亘って凹部が形成された液受けカップ４３が設けられ、当該液受けカップ４３の底面には排気管４４ａ及びドレイン管４４ｂが接続されている。
【００３４】
液受けカップ４３の上方側には、例えばウエハＷのほぼ回転中心位置に塗布液であるレジスト液を供給するためのノズルである供給ノズル４５が設けられており、このノズル４５はバルブＶ１，温度調整部４５ａ、流量調整部４５ｂを備えた塗布液供給路４５ｃを介して、例えばケミカル室２８に配置され、レジスト液を貯留するための塗布液タンクＴ１に接続されている。前記供給ノズル４５はウエハＷの中央部上方と前記液受けカップ４３の外側との間で移動できるように構成されている。
【００３５】
前記塗布液タンクＴ１について説明すると、タンクＴ１内には塗布液供給路４５ｃが、先端が塗布液であるレジスト液に突入されるように設けられており、塗布液供給路４５ｃの途中には、レジスト液の粘度を測定するための粘度測定部である粘度計４６が、例えば前記塗布液供給路４５ｃの内部を通流するレジスト液の粘度を測定できるように設けられている。この粘度計４６は塗布液タンクＴ１内のレジスト液の粘度を測定するように設けてもよい。
【００３６】
前記粘度計４６としては、細管式動粘度計や、超音波式粘度計、回転式粘度計、振動式粘度計等、種々の構成を用いることができ、例えば粘度計４６のプローブ４６ａが塗布液供給路４５ｃ内に露出し、当該供給路４５ｂ内を通流するレジスト液と接触するように設けられている。前記粘度計４６により塗布液タンクＴ１内のレジスト液の粘度が常時検出されており、検出データは後述する制御部７に出力されている。
【００３７】
また塗布装置４Ａには、処理容器４０内の気圧Ａ［ｈＰａ］を計側する気圧センサＳａと、処理容器４０内の湿度Ｂ［％］を計側する湿度センサＳｂと、処理容器４０内部例えば液受けカップ４３の温度Ｃ［℃］を計測するカップ温度センサＳｃとが設けられている。これらセンサでは夫々のデータが常時検出されており、検出データは後述する制御部７に出力されている。
【００３８】
このような塗布装置４Ａでは、塗布液タンクＴ１から塗布液供給路４５ｃを介して供給ノズル４５にレジスト液供給し、スピンチャック４１上のウエハＷの表面に供給ノズル４５からレジスト液を滴下すると共に、予め設定された回転数でスピンチャック４１を回転させると、レジスト液はその遠心力によりウエハＷの径方向に広がってウエハＷ表面にレジスト液の液膜が形成され、振り切られた分は液受けカップ４３へと流れ落ちるようになっている。この際、スピンチャック４１の駆動部４２、温度調整部４５ａ、流量調整部４５ｂ、バルブＶ１の動作は後述の制御部７によりコントローラＣＴ１を介して制御される。これによりウエハの回転数が制御部７を介して制御されるようになっている。
【００３９】
また現像装置４Ｂの一例について図６を参照しながら説明するが、現像装置４Ｂは上記塗布装置４Ａと類似の構成を有しているので、図６において、塗布装置４Ａと同一の構成については同一の符号を付すものとし、その説明を省略する。
【００４０】
供給ノズル４７は例えばウエハＷの直径方向に配列された多数の供給孔を備えており、このノズル４７にはバルブＶ２，温度調整部４７ａを介して現像液供給路４７ｂにより、現像液を貯留するための現像液タンクＴ２が接続されている。図中４８はウエハＷの表面に洗浄液を供給するための洗浄液ノズルであり、このノズル４８はバルブＶ３を介して供給路４８ａにより洗浄液を貯留するための洗浄液タンクＴ３と接続されている。これらノズル４７，４８はウエハＷの中央部上方と前記液受けカップ４３の外側との間で移動できるように構成されている。
【００４１】
このように構成された現像装置４Ｂにおいては、前記メイン搬送機構Ａ２、Ａ３によりウエハＷが搬入されてスピンチャック４１に受け渡される。そしてバルブＶ２を開いてノズル４７からウエハＷの中央部に、所定の温度に調整された現像液を供給すると共に、予め設定された回転数及び加速度でスピンチャック４１を半回転させることにより、ウエハＷ上に現像液が液盛りされる。
【００４２】
こうしてウエハＷ上に現像液を所定時間液盛りしたままの状態にして現像を行った後、バルブＶ３を開いて洗浄ノズル４８によりウエハＷ上に洗浄液を供給して、現像液を洗い流すようにしている。ここで現像時間とはウエハＷ表面に現像液が液盛りされている時間をいい、この例ではウエハＷの洗浄のタイミングにより現像時間の制御が行われる。この際駆動部４２やバルブＶ２，Ｖ３、温度調整部４７ａの動作は後述の制御部７によりコントローラＣＴ２を介して制御されるようになっている。
【００４３】
図７及び図８は、第１の加熱装置であるプリベーキングユニット（ＰＡＢ）、第２の加熱装置であるポストエクスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢ）の平面図及び断面図である。これら各ベーキングユニットは処理温度が相違するだけである。
【００４４】
図中５１は筐体であり、この筐体５１の内部にはステージ５２が設けられ、このステージ５２の正面側（図中右側）には、ファン５３を介して連通する通気室５４が設けられている。通気室５４は例えば棚ユニット内を上下に貫通し、図示しない温調用エアーの供給部と接続する構成とされている。筐体５１における左右の側壁５５のうち、ステージ５２を挟む部分には、前方側にウエハＷの搬入出を行うための開口部５０（５０ａ，５０ｂ）が形成され、背面側には冷媒流路５６、通気口５７が上下に貫通して形成されている。開口部５０（５０ａ，５０ｂ）はシャッタ５８により開閉自在とされており、棚ユニットＵ３に設けられた加熱ユニット（ＰＥＢ）では、メイン搬送機構Ａ３と受け渡し手段Ａ４とから筐体５１内にアクセスされ、棚ユニットＵ２に設けられた加熱ユニット（ＰＡＢ）では、メイン搬送機構Ａ２，Ａ３から筐体５１内にアクセスできるようになっている。また通気口５７はファン５９を介して筐体５１内と連通する構成とされている。
【００４５】
ステージ５２の上面には、その前方側に冷却プレート６１が、後方側にヒータ６２ａを備えた加熱プレート６２が夫々設けられている。図中６２ｂはヒータ６２ａへの電力供給部であり、制御部７によりコントローラＣＴ３を介して電力供給部６２ｂからヒータ６２ａへの電力供給量が制御され、こうして加熱プレート６２の温度が制御されるようになっている。
【００４６】
冷却プレート６１は、筐体４１内に開口部５０（５０ａ，５０ｂ）を介して進入してくるメイン搬送機構Ａ２，Ａ３または受け渡し手段Ａ４と、加熱プレート６２との間でウエハＷの受け渡しを行うと共に、搬送時においては加熱されたウエハＷを粗冷却する（粗熱取りを行う）役割を有するものである。このため図７に示すように脚部６１ａが、ステージ５２に設けられるガイド手段６１ｂ（図６参照）に沿ってＹ方向に進退可能に構成されており、これにより冷却プレート６１が開口部５０（５０ａ，５０ｂ）の側方位置から加熱プレート６２の上方位置まで移動できるようになっている。また冷却プレート６１の裏面側には、例えば温度調節水を流すための図示しない冷却流路が設けられている。
【００４７】
ステージ５２におけるメイン搬送機構Ａ２，Ａ３または受け渡し手段Ａ４と冷却プレート６１とのウエハＷの受け渡し位置、及び加熱プレート６２と冷却プレート６１とのウエハＷの受け渡し位置の夫々には、孔部６３を介して突没するように支持ピン６４が３本ずつ設けられており、冷却プレート６１には、これら支持ピン６４が上昇したときに当該冷却プレート６１を突き抜けてウエハＷを持ち上げることができるようにスリット６５が形成されている。
【００４８】
このような加熱ユニットでは、ウエハＷはメイン搬送機構Ａ２，Ａ３から冷却プレート６１上に受け渡され、次いで冷却プレート６１により加熱プレート６２上に受け渡され、ここで所定の加熱処理が行われる。加熱処理後のウエハは、加熱プレート６２から再び冷却プレート６１に受け取られ、ここで粗冷却された後、メイン搬送機構Ａ２，Ａ３，受け渡し手段Ａ４に受け取られて、次工程に搬送される。
【００４９】
また加熱ユニットの内、ベークユニット（ＢＡＫＥ）やポストベーキングユニット（ＰＯＳＴ）は、図示しないが、例えばウエハＷを載置させ、ウエハに対し、所定温度で加熱処理を施す加熱プレートを有している。さらに冷却ユニット（ＣＰＬ）は、図示しないが、例えばウエハＷを載置させ、各加熱処理が施されたウエハに対し、２３℃前後で冷却処理を施す冷却板を有している。冷却機構としては、ペルチェ素子を用いている。
【００５０】
ところで上記の塗布膜形成装置は、各処理ユニットやメイン搬送機構Ａ２，Ａ３等の搬送機構の駆動制御やその他各処理ユニットの制御を行う制御部７を備えている。図９はこの制御部７の構成を示すものであり、実際にはＣＰＵ（中央処理ユニット）、プログラム及びメモリなどにより構成されるが、ここでは構成要素の一部をブロック化して説明するものとする。
【００５１】
また制御部７は本装置における各ユニット毎の処理や処理の手順等を記録したレシピの管理を行うものであるが、本発明は、後述する予測膜厚と目標膜厚との差に基づいて塗布膜形成条件を補正してレジスト膜厚のフィードフォワード制御を行ったり、後述する予測線幅と目標線幅との差に基づいて現像処理条件を補正してパターン線幅のフィードフォワード制御を行うものであるため、この部位に重点をおいて説明を行うものとする。ここでは、塗布膜形成条件として塗布装置４Ａのウエハの回転数を補正する場合、現像処理条件として現像装置４Ｂのウエハの現像時間を補正する場合を例にして説明する。
【００５２】
図９中７０はバスであり、このバス７０にレシピ格納部７１、レシピ選択部７２、各センサからの計測データ格納部７３、ウエハデータ格納部７４、膜厚モデル格納部７５、線幅モデル格納部７６、回転数−膜厚モデル格納部７７、現像時間−線幅モデル格納部７８、塗布装置４ＡのコントローラＣＴ１、現像装置４ＢのコントローラＣＴ２、加熱ユニット５のコントローラＣＴ３、搬送系、各温度・気圧センサＳ１〜Ｓ４、気圧センサＳａ、湿度センサＳｂ、温度センサＳｃ、粘度計４６、が夫々接続されている。
【００５３】
レシピ格納部７１は例えばウエハＷの搬送経路が記録されている搬送レシピや、ウエハＷに対して行う処理条件、目標膜厚や目標線幅などが記録された複数のレシピが格納される部位である。レシピ選択部７２はレシピ格納部７１に格納されたレシピから適当なものを選択する部位であり、例えばウエハの処理枚数やレジストの種類などの入力もできるようになっている。
【００５４】
計測データ格納部７３は、温度・気圧センサＳ１〜Ｓ４、気圧センサＳａ、湿度センサＳｂ、温度センサＳｃ、粘度計４６からの計測結果を記憶する。ウエハデータ格納部７４は、例えばウエハ１枚毎に付与された識別子を記憶し、これらウエハが塗布膜形成装置内においていずれのユニットにあるか、またどのような処理がどれだけの時間で行われたかをウエハごとに記憶する。この識別子は、例えばウエハキャリアＣに多段に収容されたウエハ順、例えばキャリアＣ内の上から順に付すようにすることができる。
【００５５】
ここでレジスト膜厚やパターン線幅は、レシピに従った処理条件で処理を行った場合であっても目標としている膜厚や線幅と異なることがある。これはレジスト膜厚やパターン線幅が、処理時の気圧や温度、湿度等の環境要因により影響を受け、これにより目標値が得られない場合があるからである。そこで本実施の形態では、レシピに従った処理条件と前記レジスト膜厚やパターン線幅への環境要因の影響とを考慮して予測膜厚と予測線幅を計算している。ここで予測膜厚は、そのときの環境条件においてレシピの処理条件にて塗布処理を行ったときに、得られるであろうレジスト膜厚であり、予測線幅はそのときの環境条件においてレシピの処理条件にて現像処理を行ったときに、得られるであろうパターン線幅をいう。
【００５６】
前記膜厚モデル格納部７５は、レジスト膜の膜厚に関与する複数の膜厚パラメータに基づいて、前記予測膜厚を計算するための膜厚関数モデルを記憶している。この膜厚関数モデルは複数の膜厚パラメータの関数であり、所望のレジスト膜厚を得るために収集された複数のデータを数式にしたものである。膜厚パラメータとしては、レシピの処理条件に従って処理を行った場合であってもレジスト膜の膜厚に影響を与える要因が選択され、この例では、「塗布装置４Ａの処理容器４０内の気圧Ａ［ｈＰａ］」、「前記処理容器４０内の湿度Ｂ［％］」と、「処理容器４０内例えば液受けカップ４３の温度Ｃ［℃］」と、「レジスト液の粘度Ｄ［ｍＰａ・ｓ］」とが膜厚パラメータとして設定されている。
【００５７】
つまり塗布処理時の気圧や温度、湿度、レジスト液の粘度が異なると、ウエハ表面に供給されたレジスト液の広がり方が異なり、結果としてレジスト膜厚に影響を与えるからである。またレジスト液の粘度自体、塗布処理時の気圧や温度、湿度により変化してしまうので、膜厚パラメータとして加えることにより、より精密な膜厚の制御を行うことができる。
【００５８】
例えば膜厚関数モデルは、上述の膜厚パラメータの関数式により表され、例えば次式の通りである。
【００５９】
膜厚関数モデル＝ａ１・Ａ＋ａ２・Ｂ＋ａ３・Ｃ＋ａ４・Ｄ＋ａ５（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５は定数）…（１）
ここで前記定数は、レジスト液の粘度やレジスト液の濃度などのレジスト種類によって異なり、予め実験より求められるものである。従って膜厚関数モデルは、レジスト液の塗布処理のレシピ毎に用意される。一例として膜厚４０００オングストロームを得るための膜厚関数モデルは、次式の通りである。
【００６０】
膜厚関数モデル＝−０．６２Ａ−８．２０Ｂ＋２３２．４９Ｃ＋１５００Ｄ−１８３５７．９７…（２）
この（２）式に、各膜厚パラメータの条件、Ａ：１０００ｈＰａ、Ｂ：４５％、Ｃ：２３℃、Ｄ：１２ｃｐ（ｍＰａ・ｓ）を入れると、膜厚関数モデルは４０００．３オングストロームとなり、約４０００オングストロームの膜厚を得ることができる。
【００６１】
線幅モデル格納部７６は、レジストパターンの線幅に関与する複数の線幅パラメータに基づいて、前記予測線幅を計算するための線幅関数モデルを記憶している。この線幅関数モデルは複数の線幅パラメータの関数であり、所望のパターン線幅を得るために収集された複数のデータを数式にしたものである。線幅パラメータとしては、レシピの処理条件に従って処理を行った場合であってもパターン線幅に影響を与える要因が選択され、この例では、「第１の加熱装置（ＰＡＢ）における加熱処理終了後、搬送機構がウエハを取り出すまでのウエハの待機時間Ｘ［ｓｅｃ］」、「露光処理終了後から第２の加熱装置（ＰＥＢ）における加熱処理が開始されるまでの時間Ｙ［ｓｅｃ］」、「塗布現像装置内の温度Ｚ［℃］」、「塗布現像装置内の気圧Ｐ［ｈＰａ）」、「レジスト液の粘度Ｄ［ｍＰａ・ｓ］」とが線幅パラメータとして設定されている。ここで時間Ｘ，Ｙは、本実施の形態に係る装置の枚葉処理の下においてはウエハＷ毎に異なる値になるため、夫々識別子が付されたウエハごとにウエハデータ格納部７４に逐次記憶される。
【００６２】
上述の線幅パラメータを選択したのは、現像処理時の気圧や温度、時間Ｘ，Ｙや、レジスト液の粘度が異なると、現像処理の進行の程度が異なり、結果としてパターン線幅に影響を与えるからである。この際既述のようにレジスト液の粘度は、処理時の気圧や温度、湿度により変化してしまうので、線幅パラメータとして加えることにより、より精密な線幅の制御を行うことができる。
【００６３】
例えば線幅関数モデルは、上述の線幅パラメータの関数式により表され、例えば次式の通りである。
【００６４】
線幅関数モデル［ｎｍ］＝ｂ１・Ｘ＋ｂ２・Ｙ＋ｂ３・Ｚ＋ｂ４・Ｐ＋ｂ５・Ｄ＋ｂ６（ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５，ｂ６は定数）…（３）
ここで前記定数は、レジスト液の粘度やレジスト液の濃度などのレジスト種類によって異なり、予め実験より求められるものである。従って線幅関数モデルは、レジスト液の塗布処理のレシピ毎に用意され、一例をあげると、線幅１５０ｍｍを得る場合、次式の通りである。
【００６５】
線幅関数モデル［ｎｍ］＝０．０３Ｘ＋０．０２Ｙ＋０．５４Ｚ＋０．６５Ｐ＋１５０Ｄ−２２６６．６０８…（４）
回転数−膜厚モデル格納部７７は、レジスト膜形成時におけるウエハの回転数とレジスト膜厚との相関関係を例えば数式にして記憶している。つまりレジスト膜形成時におけるウエハの回転数とレジスト膜厚との間には相関関係があり、例えば図１０に示すように、回転数が大きいほど膜厚が小さくなるような関係にある。また膜厚モデル格納部７５にて求められた予測膜厚と、目標膜厚との差を求め、この差に相当する回転数を前記数式に基づいて計算し、回転数の補正量を算出する機能を有する。
【００６６】
つまり図１２（ａ）に示すように、例えば目標膜厚をＴ（このときの回転数Ｒ）、予測膜厚をＴ０（このときの回転数Ｒ０）とし、目標膜厚Ｔよりも予測膜厚Ｔ０が大きい場合には、回転数を（Ｒ−Ｒ０）分大きくする補正を行うことにより、目標膜厚Ｔになるまで膜厚を薄くする制御を行う。また図１２（ｂ）に示すように、目標膜厚Ｔよりも予測膜厚Ｔ０が小さい場合には、回転数を（Ｒ０−Ｒ）分小さくする補正を行うことにより、目標膜厚Ｔになるまで膜厚を厚くする制御を行う。
【００６７】
現像時間−線幅モデル格納部７７は、現像時間とパターンの線幅との相関関係を例えば数式にして記憶している。そして線幅モデル格納部７６にて求められた予測線幅と目標線幅との差を求め、この差に相当する現像時間を前記数式に基づいて計算し、補正現像時間を算出する機能を有する。
【００６８】
つまり現像時間とパターンの線幅との間には、図１１に示す相関関係があり、現像時間が長くなるほど線幅が小さくなるような逆比例関係にある。従って図１３（ａ）に示すように、例えば目標線幅をＷ（このときの現像時間ｔ）、予測線幅をＷ０（このときの現像時間ｔ０）とし、目標線幅Ｗよりも予測線幅Ｗ０が大きい場合には、現像時間を（ｔ−ｔ０）分長くする補正を行うことにより、目標線幅Ｗになるまで線幅を小さくする制御を行う。また図１３（ｂ）に示すように、目標線幅Ｗよりも予測線幅Ｗ０が小さい場合には、現像時間を（ｔ０−ｔ）分短くする補正を行うことにより、目標線幅Ｗになるまで線幅を大きくする制御を行う。
【００６９】
次に上述した装置によりウエハＷ上にレジストパターンを形成する場合を例に、本実施の形態の作用説明を行う。先ず塗布装置４ＡにおけるウエハＷの回転数を補正する場合を例にして図１４により説明するが、ウエハＷに対する処理を開始するのに先立ち、オペレータがレシピの選択を行う（ステップＳ１）。レシピを選択すると、選択されたレシピに基づいて目標膜厚Ｔが決定され、この目標膜厚Ｔに対応して塗布装置４Ａのスピンチャック４１の回転数の設定値が決定される（ステップＳ２）。
【００７０】
一方制御部７では選択されたレシピに基づいて対応する膜厚関数モデルが選択される。ここで塗布装置４Ａでは、気圧センサＳａ、湿度センサＳｂ、温度センサＳｃ、粘度計４６により、処理容器４０内の気圧Ａ［ｈＰａ］、処理容器４０内の湿度Ｂ［％］、処理容器４０内の温度Ｃ［℃］、レジスト液の粘度Ｄ［ｍＰａ・ｓ］が常時検出されて制御部７に出力されている。これにより膜厚モデル格納部７５では前記センサからの検出値に基づいて膜厚関数モデルにより予測膜厚Ｔ０が計算される（ステップＳ３）。この予測膜厚Ｔ０とは、上述の処理条件で実際に得られるであろう膜厚である。つまりこの例では実際にウエハに対して塗布処理が行われる前に、上述の処理条件で得られる膜厚が予測される。
【００７１】
そして回転数−膜厚モデル格納部７７により、この予測膜厚Ｔ０と目標膜厚Ｔの差を算出し、この差に基づいて塗布装置４Ａにおけるウエハの回転数の補正量を求める（ステップＳ４）。制御部７では求められた補正量を塗布装置４ＡのコントローラＣＴ１に出力して塗布装置４Ａではスピンチャック４１の回転数の補正が行われ（ステップＳ５）、以降はこの補正された回転数によりレジスト液の塗布処理が行われる。
【００７２】
続いて現像装置４Ｂにおける現像時間を補正する場合を例にして図１５により説明する。先ずオペレータがレシピの選択を行うと（ステップＳ１）、選択されたレシピに基づいて目標線幅Ｗが決定され、この目標線幅Ｗに対応して現像装置４Ｂの現像時間の設定値が決定される（ステップＳ２）。
【００７３】
一方制御部７では選択されたレシピに基づいて対応する線幅関数モデルが選択される。ここで塗布膜形成装置では、「第１の加熱装置（ＰＡＢ）における加熱処理終了後、搬送機構がウエハを取り出すまでのウエハの待機時間Ｘ」、「露光処理終了後から第２の加熱装置（ＰＥＢ）における加熱処理が開始されるまでの時間Ｙ」、「塗布現像装置内の温度Ｚ（℃）」、「塗布現像装置内の気圧Ｐ（ｈＰａ）」、「レジスト液の粘度Ｄ」の夫々が常時検出されて制御部７に出力される。
【００７４】
これにより線幅モデル格納部７６では前記センサからの検出値に基づいて線幅関数モデルにより予測線幅Ｗ０が計算される（ステップＳ３）。この予測線幅Ｗ０とは、上述の処理条件で実際に得られるであろう線幅であり、つまりこの例では実際にウエハに対して現像処理が行われる前に、上述の処理条件で得られる線幅を予測することができる。
【００７５】
そして現像時間−線幅モデル格納部７７により、この予測線幅Ｗ０と目標線幅Ｗの差を算出し、この差に基づいて既述のように現像装置４Ｂにおける現像時間の補正量を求める（ステップＳ４）。制御部７では求められた補正量を現像装置４ＢのコントローラＣＴ２に出力し、これにより現像装置４Ｂでは現像時間の補正が行われ（ステップＳ５）、以降はこの補正された現像時間によりウエハの現像処理が行われる。
【００７６】
つまりこれら回転数や現像時間の補正作業は、実際にウエハに対して塗布処理や現像処理を行う前に、上述の処理条件で得られるレジスト膜厚やパターン線幅を予測し、この予測された値と目標値とを比較して、前記回転数等の塗布膜形成条件や現像時間等の現像処理条件の補正量を求めることにより、レジスト膜厚やパターン線幅のフィードフォワード制御を行うものである。
【００７７】
このような構成では、レジスト膜厚やパターン線幅に影響を与える要素を膜厚パラメータや線幅パラメータに設定し、これらパラメータに基づく膜厚関数モデルや線幅関数モデルを作成しているので、正確な「予測膜厚」、「予測線幅」を求めることができる。従って膜厚と塗布膜形成条件との関係式や、線幅と現像処理条件との関係式を求めることにより、これら関係式から、前記予測した値と目標値との差に基づいて、前記塗布膜形成条件や現像処理条件の補正量を精度よく算出することができる。このため実際の処理を行う前に、目標膜厚や目標線幅を確保するために処理条件が制御されるので、これにより実際の処理では、確実に目標膜厚や目標線幅を確保することができ、レジスト膜厚やパターン線幅の精密なフィードフォワード制御を行うことができ、パターンの微細化の要求に対応した精度の高い制御を行うことが可能となる。またこれによりスループットの向上を図ることができる。
【００７８】
また上述の例では、膜厚パラメータや線幅パラメータを常時検出し、これらパラメータに基づいて膜厚モデルや線幅モデルを計算しているため、リアルタイムの情報に基づいて回転数や現像時間の補正が行われ、より精度の高い制御を行うことができる。
【００７９】
さらに膜厚パラメータの一つのレジスト液の粘度は、粘度が小さくなるとレジスト液が広がりやすくなり、粘度が大きくなるとレジスト液が広がりにくくなることから、レジスト膜厚に大きな影響を与えるパラメータである。通常、レジスト液はレジスト液製造メーカーからの購入品であり、メーカー側において調整した各レジスト液の粘度が示してある。しかしながらこの表示通りの粘度では正確な膜厚の制御が困難である。これはレジスト液の粘度は処理容器４０内の気圧や湿度、温度の変化により影響を受けやすいからである。従って膜厚パラメータとして、処理容器４０内の気圧や湿度、温度と共にレジスト液の粘度を含めると、回転数のより正確な補正が行われ、より精度の高い制御を行うことができる。
【００８０】
さらにまた線幅パラメータとしてもレジスト液の粘度が含まれているが、レジスト膜厚の精度がパターン線幅に影響を与えることから、塗布膜形成装置内の気圧や温度と共にレジスト液の粘度を線幅パラメータとして設定すると、現像時間についてより精度の高い制御を行うことができる。
【００８１】
上述の実施の形態では、レジスト液の粘度は粘度計４６により常時検出されるようにしたが、例えばオペレータが所定のタイミングでレジスト液の粘度を測定し、この測定値を制御部７に入力して、塗布膜形成条件や現像処理条件の補正量を求めるようにしてもよい。
【００８２】
続いて上述のレジスト膜厚やパターン線幅のフィードフォワード制御にフィードバック制御を組み合わせた例について説明する。このフィードバック制御はレジスト膜厚やパターン線幅の確認のために行うものであり、例えば製品ウエハを一定枚数処理するごとにレジスト膜厚やパターン線幅を測定し、その測定データに基づいて行われる。
【００８３】
先ずレジスト膜厚については、検査対象となるウエハＷは、例えば冷却ユニット（ＣＰＬ２）で所定の冷却処理が行われた後、メイン搬送機構Ａ３により膜厚検査装置２５へ搬送され、ここでレジスト膜厚が測定される。この測定結果は制御部７に出力され、ここで膜厚に異常があるか否かが判断される。異常がない場合には処理が続行され、異常がある場合であって塗布膜形成条件の補正により目標膜厚が確保される場合には、前記条件の補正量が決定され、以降は補正された条件で処理が行われる。また異常がある場合であって塗布膜形成条件の補正を行っても目標膜厚が確保できない場合には、例えばアラームを出力し、処理を停止する。
【００８４】
パターン線幅については、検査対象となるウエハＷは、例えば現像装置４Ｂにて所定の現像処理が行われた後、メイン搬送機構Ａ３により線幅検査装置２６へ搬送され、ここでパターン線幅が測定される。この測定結果は制御部７に出力され、ここで線幅に異常があるか否かが判断される。異常がない場合には処理が続行され、異常がある場合であって現像処理条件の補正により目標線幅が確保される場合には、現像処理条件の補正量が決定され、以降は補正された現像処理条件にて処理が行われる。また異常がある場合であって現像処理条件の補正を行っても目標線幅が確保できない場合には、例えばアラームを出力し、処理を停止する。
【００８５】
このようにフィードフォワード制御にフィードバック制御を組み合わせると、ミスオペレーションが防止され、より高い精度でレジスト膜厚やパターン線幅の制御を行うことができる。ここでこの実施の形態では、膜厚検査装置２５や線幅検査装置２６を塗布膜形成装置の内部に設ける構成としたが、これら検査装置２５，２６は塗布膜形成装置の外部に設けるようにしてもよい。
【００８６】
以上において、塗布膜形成条件として、ウエハの回転数の他に、レジスト液の温度や、レジスト液の供給量、レジスト液の吐出速度を制御することにより、所定のレジスト膜厚を確保するようにしてもよい。つまりレジスト液の温度とレジスト液の粘性との間には関係があり、これにより回転数が同じ場合にはレジスト膜厚が異なるからである。このためレジスト液の種類によりレジスト液の温度と膜厚との間に所定の関数式が得られ、これに基づいて予測膜厚と目標膜厚との差からレジスト液の温度の補正量を求めることができる。
【００８７】
また回転数が同じ場合には、レジスト液の供給量が少なかったり、レジスト液の吐出速度が小さかったりするとレジスト膜厚が小さく、レジスト液の供給量が多かったり、レジスト液の吐出速度が大きかったりするとレジスト膜厚が大きくなることから、レジスト膜厚とレジスト液の供給量やレジスト液の吐出速度との間には所定の関数式が得られ、これに基づいて予測膜厚と目標膜厚との差からレジスト液の供給量や吐出速度の補正量を求めることができる。
【００８８】
さらに膜厚パラメータとして、レジスト液の温度とレジスト液の吐出速度とを含めるようにしてもよい。既述のようにこれらのパラメータもレジスト膜厚に大きな影響を与えるからである。この場合、膜厚関数モデルは次式のように表される。ここで「レジスト液の温度Ｅ［℃］」、「レジスト液の吐出速度Ｆ［リットル／ｓｅｃ］とする。
【００８９】
例えば膜厚関数モデルは、上述の膜厚パラメータの関数式により表され、例えば次式の通りである。
【００９０】
膜厚関数モデル＝ａ１・Ａ＋ａ２・Ｂ＋ａ３・Ｃ＋ａ４・Ｄ＋ａ６・Ｅ＋ａ７・Ｆ＋ａ５（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６，ａ７は定数）…（５）
さらに塗布装置としては、例えば図１６に示すような構成の装置を用いることができる。この装置では、塗布装置の処理容器内において、図示しない基板保持部により水平に保持されたウエハＷの表面側に対向するように設定された塗布液８０の供給ノズル８１を一方向（図中Ｘ方向）に往復させながら塗布液をウエハＷに供給する。この場合予定とする塗布領域外に塗布液Ｒが供給されないようにプレート８２が設けられている。また供給ノズル８１がウエハの一端面から他端面に移動すると、そのタイミングに合わせて図示しない移動機構によりウエハＷがそれに交差する方向に間欠送りされる。このような動作を繰り返すことにより、いわゆる一筆書きの要領で塗布液Ｒ８０がウエハＷに塗布される。この場合には、レジスト液の温度や、レジスト液の供給量、レジスト液の吐出速度、供給ｈノズル８１の移動速度、ウエハＷの移動速度を制御することにより、所定のレジスト膜厚が確保される。
【００９１】
また現像処理条件として、現像時間の代わりに、現像液の濃度や現像液の温度のいずれかを制御するようにしてもよい。つまり現像液の濃度が高い場合や現像液の温度が高い場合には現像処理が進行しやすく、現像液の濃度が低い場合や現像液の温度が低い場合には現像処理の進行の程度が遅くなることから、現像液の濃度や現像液の温度と現像線幅とは所定の関数式により表される関係にあり、この関数式に基づいて現像液の濃度や温度の補正量を求めることができる。
【００９２】
また第２の加熱装置（ＰＥＢ）における加熱温度と、レジストパターンの線幅との間には、図１７に示すように、前記加熱温度が高いほど、線幅が細くなる傾向がある。従ってこの関係式により、線幅モデルにより求められた予測線幅Ｗ０と目標線幅Ｗとの差に基づいて前記加熱温度の補正量を求めることができ、このように第２の加熱装置の加熱温度を制御することにより、線幅を高精度でフィードフォワード制御することができる。
【００９３】
従って本発明では、塗布膜形成条件のウエハの回転数、レジスト液の温度、レジスト液の吐出速度、現像処理条件の現像時間、現像液の濃度、現像液の温度、第２の加熱装置の加熱温度のいずれかの条件を補正して所定のレジスト膜厚やパターン線幅を確保するようにしてもよいし、これらの条件を組み合わせて補正をしてレジスト膜厚やパターン線幅の制御を行うようにしてもよい。
【００９４】
以上において本実施の形態で用いられる基板は、液晶装置に使用されるＬＣＤ基板であってもよい。また本発明は、塗布液としてレジスト液の他に、ＢＡＲＣ（Ｂｕｔｔｏｍ−ＡＲ）、ＴＡＲＣ、保護膜等を形成するために用いられるポリイミド（ＰＩ）や、層間絶縁膜を形成するために用いられるＳＯＧ（ＳｐｉｎＯｎＧｌａｓｓ）液や、ＳＯＧ（ＳｐｉｎＯｎＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）液等を用いる処理についても適用できる。さらに本発明の塗布膜形成装置で実施される処理は、上述の処理工程に限らず、例えば疎水化ユニット等の他のユニットを設けるようにしてもよい。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、塗布液の粘度を含む、塗布膜の膜厚に関与する複数の膜厚パラメータに基づいて予測膜厚を計算し、この予測値と目標値との差に基づいて塗布装置の塗布膜形成条件を補正しているので、塗布膜の膜厚の精度の高い制御を行うことができる。また本発明の他の発明によれば、塗布液の粘度を含む、塗布膜の線幅に関与する複数の線幅パラメータに基づいて予測線幅を計算し、これら予測値と目標値との差に基づいて現像装置の現像処理条件を補正しているので、パターン線幅の精度の高い制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる塗布膜形成装置の一実施の形態の全体構成を示す平面図である。
【図２】前記塗布膜形成装置の概観を示す斜視図である。
【図３】前記塗布膜形成装置に設けられる棚ユニットの一例を示す縦断側面図である。
【図４】前記塗布膜形成装置におけるウエハの流れを説明するための工程図である。
【図５】前記塗布膜形成装置に設けられる塗布装置の主要部を示す縦断側面図である。
【図６】前記塗布膜形成装置に設けられる現像装置の主要部を示す縦断側面図である。
【図７】前記塗布膜形成装置に設けられる加熱ユニットの主要部を示す平面図である。
【図８】前記加熱ユニットの主要部を示す縦断側面図である。
【図９】前記塗布膜形成装置の制御系を示すブロック図である。
【図１０】塗布処理時のウエハの回転数とレジスト膜厚との関係を示す特性図である。
【図１１】現像処理時間とパターン線幅との関係を示す特性図である。
【図１２】レジスト膜厚に対応して行われる、塗布処理時のウエハの回転数の補正作業を説明するための図である。
【図１３】パターン線幅に対応して行われる、現像処理時の現像時間の補正作業を説明するための図である。
【図１４】レジスト膜厚に対応して行われる、塗布処理時のウエハの回転数の補正作業を説明するための工程図である。
【図１５】パターン線幅に対応して行われる、現像処理時の現像時間の補正作業を説明するための工程図である。
【図１６】塗布装置の他の例を示す斜視図である。
【図１７】加熱温度とパターン線幅との関係を示す特性図である。
【図１８】従来の塗布現像装置を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｂ１キャリア載置部
Ｂ２処理部
Ｂ３インターフェイス部
Ｂ４露光装置
Ｗ半導体ウエハ
Ａ２，Ａ３メイン搬送機構
Ｓ１〜Ｓ４温度・気圧センサ
Ｓａ気圧センサ
Ｓｂ湿度センサ
Ｓｃ温度センサ
４Ａ塗布装置
４５供給ノズル
Ｔ１塗布液タンク
４５ｃ塗布液供給路
４６粘度計
４Ｂ現像装置
５加熱ユニット
７制御部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a coating film forming apparatus and a method for forming, for example, a resist pattern on a substrate such as a semiconductor wafer or an LCD substrate (glass substrate for a liquid crystal display) by applying and exposing a resist solution and then developing the resist pattern.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor device manufacturing process, a resist solution is applied to a substrate such as a semiconductor wafer (hereinafter referred to as "wafer"), the resist film is exposed using a photomask, and further developed to obtain a desired resist pattern. The photolithography technique manufactured above is used.
[0003]
This photolithography is conventionally performed by a pattern forming system in which an exposure apparatus 1B is connected to a coating and developing apparatus 1A, as shown in a schematic diagram of FIG. In this system, the wafer W is taken out of the carrier C placed on the carrier stage 11 by the transfer arm 12, and a resist film is formed by the coating unit 15 of the processing unit 13. Thereafter, the wafer W is exposed by the exposure apparatus 1B, returned to the processing unit 13, developed by the developing unit 16, and returned to the carrier C via the transfer arm 12. Before and after the processing of the coating unit 15 and before and after the processing of the developing unit 16, a predetermined heating process and a cooling process are performed on the wafer, and the heating unit and the cooling unit for performing these processes are shelf units 17 a and 17 b. It is provided in. In the drawing, reference numeral 14 denotes a transfer unit for transferring a wafer between the processing units, 18 denotes an interface unit for transferring a wafer between the processing unit 13 and the exposure apparatus 1B, and 19 denotes a transfer arm. It is.
[0004]
By the way, in recent years, the miniaturization of the resist pattern has been further advanced, and it is required to precisely control parameters that affect, for example, the resist film thickness and the line width of the resist pattern.
[0005]
As a configuration for controlling such parameters, a line width of an exposed portion and / or a non-exposed portion of a resist film after exposure is measured, and based on the measured value, a temperature of a developing solution, a developing time, and a resist coating thickness are measured. In a configuration in which parameters such as an exposure time of an exposure apparatus, an exposure focus, and a heating temperature and a heating time of a substrate before development are controlled in a feed-forward manner (for example, Patent Document 1), when a resist film thickness is controlled, a coating unit is used. A configuration is known in which the pressure, temperature, and humidity of an atmosphere in which the substrate is placed are detected, and the viscosity of the resist solution and the number of rotations of the substrate during coating are corrected based on the detected values (for example, Patent Document 2). ing.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-10-275755 (pages 3, 4 and 13, 14)
[Patent Document 2]
JP 2001-144010 A (pages 8 to 10)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the viscosity of the resist solution is susceptible to fluctuations in the environment around the wafer in the pattern formation system, such as temperature, humidity, and atmospheric pressure in the system. The processing state of the width also differs. Therefore, if the line width of the resist pattern is further reduced, it is presumed that it becomes difficult to precisely control the line width of the resist pattern even if the control of Patent Document 1 or Patent Document 2 is performed.
[0008]
The present invention has been made based on such circumstances, and an object of the present invention is to analyze the environment around a substrate in a coating film forming apparatus in detail, and to more precisely control a resist film thickness and a pattern line width. It is to provide a technology that can.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The coating film forming apparatus according to the present invention holds a substrate substantially horizontally in a substrate holding section inside a processing container, and supplies a coating liquid from a nozzle to the substrate to form a coating film on the substrate surface. Equipment and
Including the viscosity of the coating liquid, the method includes a film thickness function model for calculating a predicted film thickness based on a plurality of film thickness parameters related to the film thickness of the coating film, and the predicted film obtained by the film thickness function model A control unit for determining a difference between the thickness and the target film thickness, and correcting a coating film forming condition of the coating device based on the difference.
[0010]
For example, the coating apparatus holds a substrate substantially horizontally in a substrate holding section inside a processing container, supplies a coating liquid from a nozzle to the substrate, rotates the substrate holding section, and spreads the coating liquid by the centrifugal force. The coating film forming condition is the number of rotations of the substrate holding unit of the coating apparatus, and the control unit determines the difference between the predicted film thickness and the target film thickness. The rotation speed may be corrected based on the rotation speed. Further, the film thickness function model is a function of the plurality of film thickness parameters. For example, the film thickness parameter of the film thickness function model includes a pressure at the time of forming a coating film, a temperature in the processing container, and a temperature in the processing container. And the viscosity of the coating solution. The film thickness parameter of the film thickness function model may further include a temperature of the coating liquid and a discharge speed of the coating liquid supplied from the nozzle to the substrate.
[0011]
In such a coating film forming apparatus, for example, a step of setting a target film thickness of a coating film to be formed on a substrate in the coating apparatus and a coating film forming condition at the time of a coating process;
Including a viscosity of the coating liquid, based on a plurality of film thickness parameters related to the film thickness of the coating film, by a film thickness function model, calculating a predicted film thickness of the coating film formed on the substrate,
Determining a difference between the predicted film thickness of the coating film and the target film thickness, and correcting the coating film forming conditions in the coating apparatus, thereby performing a coating film forming method. Here, the coating film forming condition is the number of rotations of the substrate holding unit of the coating apparatus, and the number of rotations of the substrate holding unit is corrected based on the difference between the predicted film thickness of the coating film and the target film thickness. Is also good. Further, the step of correcting the number of rotations of the substrate holding unit includes obtaining a correlation between the number of rotations of the substrate holding unit and the thickness of the coating film, and based on this, the predicted thickness of the coating film and the target film. A correction value for the number of rotations of the substrate holding unit may be obtained from the difference from the thickness.
[0012]
In such an invention, the difference between the predicted film thickness and the target film thickness is obtained, and based on the difference, the target film thickness is obtained before the actual processing so that the target film thickness can be obtained in the coating apparatus. Since the conditions are corrected, feedforward control can be performed on the thickness of the coating film, and more accurate control can be performed on the thickness of the coating film.
[0013]
In still another invention, a coating apparatus for forming a coating film on the substrate surface by holding a substrate substantially horizontally in a substrate holding unit inside a processing container and supplying a coating liquid from a nozzle to the substrate,
A coating solution is applied, and a developing solution is applied on the surface of the exposed substrate, and the surface of the substrate is developed by maintaining the developing solution on the surface for a predetermined time to form a predetermined pattern. A developing device;
Including the viscosity of the coating liquid, including a line width function model for calculating a predicted line width based on a plurality of line width parameters related to the pattern line width of the coating film, the prediction obtained by this line width function model A control unit that obtains a difference between the line width and the target line width, and corrects a development processing condition of the developing device based on the difference.
[0014]
Here, the development processing condition is a development time of the substrate in the development device, and the control unit may correct the development time based on a difference between the predicted line width and a target line width. The line width function model is a function of the plurality of line width parameters. The coating film forming apparatus further includes a first heating device that performs a first heating process on the substrate after the formation of the coating film in the coating device, and a developing device that performs the exposure process on the substrate. Before processing the substrate, a second heating device for performing a second heating process, and a transport mechanism for transferring the substrate to the first heating device and the second heating device, further comprising, The line width parameters of the line width function model include the temperature in the coating film forming apparatus, the air pressure in the coating film forming apparatus, and the transfer of the substrate from the first heating apparatus by the transfer mechanism after the first heat treatment. And the time from the end of the exposure processing to the start of the second heating processing in the second heating device.
[0015]
At this time, the coating film forming apparatus includes, for example, a coating liquid tank for storing the coating liquid, a coating liquid supply path for supplying the coating liquid in the coating liquid tank to the nozzle, and a coating liquid supply path for supplying the coating liquid in the coating liquid tank. And a viscosity measuring unit for measuring the viscosity of the coating liquid in the path, wherein the viscosity of the coating liquid, which is one of the film thickness parameter and the line width parameter, is the viscosity measurement value measured by the viscosity measuring unit. Good.
[0016]
In such a coating film forming apparatus, a step of setting a target line width of a coating film to be formed on a substrate in a developing device and development processing conditions at the time of development processing;
A step of calculating a predicted line width of a coating film formed on a substrate by a line width function model based on a plurality of line width parameters involved in forming a pattern line width of the coating film, including a viscosity of the coating liquid; ,
Determining a difference between the predicted line width of the coating film and the target line width, and correcting the development processing conditions in the developing device, thereby performing a coating film forming method. Further, the developing condition may be a developing time of the substrate in the developing device, and the developing time may be corrected based on a difference between a predicted line width of the coating film and a target line width. Further, in the step of correcting the development time of the substrate, a correlation between the development time and the pattern line width of the coating film is obtained, and based on this, a correlation between the predicted line width of the coating film and the target line width is obtained. The correction value of the development time of the substrate may be obtained.
[0017]
In such an invention, the difference between the predicted line width and the target line width is determined, and based on the difference, the developing processing conditions are set before the actual processing so that the target line width can be obtained in the coating apparatus. Since the correction is made, feedforward control can be performed on the pattern line width of the coating film, and more accurate control can be performed on the pattern line width.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a coating film forming apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view showing a coating film forming apparatus according to an embodiment of the present invention in which a coating and developing apparatus is connected to an exposure apparatus, and FIG. 2 is a perspective view of the same. In the drawing, B1 denotes a carrier mounting portion for carrying in and out a carrier C in which, for example, thirteen wafers W to be processed are hermetically stored, and a mounting table 21 on which a plurality of carriers C can be mounted, An opening / closing unit 22 provided on a wall in front of the table 21 and a transfer unit A1 for taking out the wafer W from the carrier C via the opening / closing unit 22 are provided.
[0019]
A processing block B2, which is surrounded by a housing 23, is connected to the rear side of the carrier mounting portion B1. The processing block B2 includes three heating / cooling units in order from the near side. And a main transport mechanism A2, A3 that can move forward and backward, move up and down, and rotate around a vertical axis for transferring wafers W between units including various units described later. Are alternately arranged. That is, the shelf units U1, U2, U3 and the main transport mechanisms A2, A3 are arranged in a line in front and rear as viewed from the carrier mounting portion B1, and an opening (not shown) for wafer transport is formed at each connection site. The wafer W can be freely moved in the processing block B2 from the shelf unit U1 on one end to the shelf unit U3 on the other end.
[0020]
The main transport mechanisms A2 and A3 include one surface portion on the shelf units U1, U2, and U3 side arranged in the front-rear direction when viewed from the carrier mounting portion B1, and one surface portion on the right liquid processing units U4 and U5. It is placed in a space surrounded by a partition wall 24 composed of a rear surface part forming one surface on the left side. On the left side of the main transport mechanism A3 (at a position facing the liquid processing unit U5 across the main transport mechanism A3), as shown in FIG. 3, a film thickness for inspecting the film thickness of the resist applied to the wafer is provided. An inspection device 25 and a line width inspection device 26 for inspecting the line width of the resist pattern are vertically arranged, and the main transport mechanism A3 can access the inside thereof through an opening (not shown) similarly to each unit described above. It has become. In the drawing, reference numerals 27a and 27b denote temperature / humidity control units provided with a temperature control device for the processing liquid used in each unit, a duct for temperature / humidity control, and the like.
[0021]
Furthermore, for example, four temperature / pressure sensors S (S1 to S4) for measuring the temperature and pressure in the processing block B1 are attached to the processing block B1, and for example, these temperature / pressure sensors S1 to S4 are attached. By taking the average value of the measurement results in S4, it is possible to more accurately manage the temperature and the atmospheric pressure.
[0022]
The main transfer mechanisms A2 and A3 are configured to be able to move up and down, move forward and backward, and rotate around a vertical axis, and have a role of transferring the wafer W between the shelf units U1, U2 and U3 and the liquid processing units U4 and U5. ing. However, the transfer means A1 is not shown in FIG. 2 for convenience.
[0023]
For example, as shown in FIG. 2, the liquid processing units U4 and U5 are provided with a coating device 4A (COT) and a developing device 4B, (DEV), an anti-reflection film forming apparatus (BARC) is stacked in a plurality of levels, for example, five levels. The above-described shelf units U1, U2, and U3 have a configuration in which various units for performing pre-processing and post-processing of the processing performed in the liquid processing units U4 and U5 are stacked in a plurality of levels, for example, in ten levels. .
[0024]
Among various units for performing the above-described pre-processing and post-processing, for example, as shown in FIG. 3, a baking unit or the like for performing a predetermined heating process on the wafer W before applying the resist liquid is called. Heating unit (BAKE), a cooling unit (CPL1) which is a temperature control unit for adjusting the temperature of the wafer W to a predetermined temperature after the application of the resist solution, a pre-baking unit for performing a heating process on the wafer after the application of the resist solution, and the like. A heating unit (PAB) as a first heating device, a cooling unit (CPL2) which is a high-precision temperature control unit for adjusting a wafer to a predetermined temperature before exposure, and heat a wafer W after exposure. A heating unit (PEB) as a second heating device called a post-exposure baking unit to be processed, and a wafer W after development processing Post-baking unit such as called by that heating unit for heating treatment (POST), which includes the cooling unit (CPL3) is a high-precision temperature regulating unit for adjusting the wafer after the development to a predetermined temperature.
[0025]
FIG. 3 shows an example of the layout of these units, but the present invention is not limited to this. Each of the shelf units U1 and U3 includes, for example, transfer units (TRS1) and (TRS2) having transfer tables for transferring the wafer W as shown in FIG. The heating units (BAKE), (PAB), (PEB), and (POST) each include a heating plate, and the heating unit (BAKE) provided in the shelf unit U1 is provided in the shelf unit U3 by the main transport mechanism A2. The heating unit (PEB) provided is accessible from the main transport mechanism A3, and the heating units (PAB, POST) provided on the shelf unit U2 are accessible from both the main transport mechanisms A2 and A3.
[0026]
An exposure unit B4 is connected to the inner side of the third shelf unit U3 in the processing block B2 via an interface unit B3 including, for example, a first transfer chamber 3A and a second transfer chamber 3B. Inside the interface section B3, in addition to the two transfer means A4 and A5 for transferring the wafer W between the processing block B2 and the exposure section B4, a buffer for temporarily storing a plurality of, for example, 25 wafers W. A cassette (SBU), a peripheral edge exposure device (WEE) for selectively exposing only the edge portion of the wafer W, for example, a shelf unit U6 including a high-precision temperature control unit (CPL) including a cooling plate, A transfer unit (TRS3) 31 for transferring a wafer between the transfer means A4 and A5 is provided.
[0027]
In the vicinity of the liquid processing units U4 and U5, a liquid temperature adjusting pump (not shown) for adjusting the temperature of the processing liquid supplied to the liquid processing units U4 and U5, and the coating / developing device There are provided ducts (not shown) for supplying clean air from an air conditioner (not shown) provided outside the liquid processing unit and the shelf unit, respectively.
[0028]
Here, the flow of the wafer W in the above-described apparatus will be described with reference to FIG. First, when the cassette C in which the wafers W are stored from the outside is placed on the mounting table 21, the lid of the cassette C is removed together with the opening / closing section 22, and the transfer means A1 takes out the wafers W. Next, the wafer W is transferred to the main transfer mechanism A2 via the transfer unit (TRS1), which forms one stage of the first shelf unit U1, and is subjected to pre-processing of coating processing on one of the shelves U1 to U3. For example, an anti-reflection film forming apparatus is used to form an anti-reflection film, which is a film for preventing light reflection during exposure, on the wafer surface (step S1). Next, the wafer W is subjected to a predetermined heating process at, for example, 120 ° C. in the heating unit (BAKE) (Step S2), and is then subjected to a predetermined cooling process in the cooling unit (CPL1) (Step S3). Then, the resist liquid is applied at the rotation speed set by the coating apparatus 4A (COT), and a predetermined resist film is formed (Step S4).
[0029]
After the resist film is formed on the surface of the wafer W, the wafer W is subjected to a predetermined first heating process at a temperature of, for example, about 100 ° C. in a heating unit (PAB) forming one of the shelf units U1 to U3. After that (step S5), the wafer W is cooled at a predetermined temperature by the cooling unit (CPL2) (step S6).
[0030]
Then, the wafer W is transferred to the interface unit B3 via the second transfer unit TRS2, where the wafer W is sequentially transferred, for example, from the peripheral exposure apparatus (WEE) to the high-precision temperature control unit (CPL), and then transferred to the transfer unit ( The data is transferred to the exposure apparatus B4 via the TRS3) 31, where a predetermined exposure process is performed (step S7).
[0031]
The wafer W after the exposure processing is transferred to the second heating unit (PEB) of the processing block B2 by, for example, the transfer unit A4 via the interface unit B3, where the same operation as the operation in the pre-baking unit is performed. The heating process and the temperature control process of Step 2 are performed (Step S8). Next, the wafer W is transferred to the developing unit (DEV) to perform a predetermined developing process (Step S9), and then the wafer W is taken out by the main transfer mechanism A3.
[0032]
Thereafter, the wafer W is transferred to the heating unit (POST) by the main transfer mechanisms A2 and A3, where a predetermined heating process is performed (Step S10), and then adjusted to a predetermined temperature by the cooling unit (CPL3) (Step S10). S11). Thereafter, the wafer W is returned to, for example, the original carrier C in the carrier mounting portion B1 via the transfer unit TRS1 of the first shelf unit U1.
[0033]
Next, an example of the coating apparatus (COT) 4A will be described with reference to FIG. 5. A spin chuck 41 as a substrate holding unit is provided inside a processing container 40 having a wafer loading / unloading port 40a. The wafer W is configured to be held substantially horizontally by the vacuum chuck by the spin chuck 41. The spin chuck 41 can be rotated around a vertical axis by a driving unit 42 including a motor and a lifting unit, and can be moved up and down. A liquid receiving cup 43 is provided around the spin chuck 41 and surrounds a side portion extending from the wafer W to the spin chuck 41 and has a concave portion formed all around the lower side, and a bottom surface of the liquid receiving cup 43 is provided. Is connected to an exhaust pipe 44a and a drain pipe 44b.
[0034]
On the upper side of the liquid receiving cup 43, for example, a supply nozzle 45 for supplying a resist liquid as a coating liquid is provided at a substantially rotational center position of the wafer W. For example, it is disposed in the chemical chamber 28 via a coating liquid supply path 45c having an adjusting section 45a and a flow rate adjusting section 45b, and is connected to a coating liquid tank T1 for storing a resist liquid. The supply nozzle 45 is configured to be able to move between the upper part of the center of the wafer W and the outside of the liquid receiving cup 43.
[0035]
The coating liquid tank T1 will be described. A coating liquid supply path 45c is provided in the tank T1 so that the tip of the coating liquid supply path 45c protrudes into a resist liquid which is a coating liquid. A viscometer 46, which is a viscosity measuring unit for measuring the viscosity of the resist liquid, is provided so as to be able to measure the viscosity of the resist liquid flowing through the inside of the coating liquid supply passage 45c, for example. The viscometer 46 may be provided so as to measure the viscosity of the resist liquid in the coating liquid tank T1.
[0036]
As the viscometer 46, various configurations such as a capillary kinematic viscometer, an ultrasonic viscometer, a rotary viscometer, and a vibration viscometer can be used. It is provided so as to be exposed in the supply path 45c and come into contact with the resist liquid flowing through the supply path 45b. The viscosity of the resist liquid in the coating liquid tank T1 is constantly detected by the viscometer 46, and the detection data is output to the control unit 7 described later.
[0037]
In addition, the coating apparatus 4A includes a pressure sensor Sa for measuring the pressure A [hPa] in the processing container 40, a humidity sensor Sb for measuring the humidity B [%] in the processing container 40, and an inside of the processing container 40, for example. A cup temperature sensor Sc for measuring the temperature C [° C.] of the liquid receiving cup 43 is provided. These sensors always detect respective data, and the detected data is output to the control unit 7 described later.
[0038]
In such a coating apparatus 4A, the resist liquid is supplied from the coating liquid tank T1 to the supply nozzle 45 through the coating liquid supply path 45c, and the resist liquid is dropped from the supply nozzle 45 onto the surface of the wafer W on the spin chuck 41. When the spin chuck 41 is rotated at a preset number of revolutions, the resist liquid spreads in the radial direction of the wafer W due to the centrifugal force, and a liquid film of the resist liquid is formed on the surface of the wafer W. It flows down to the receiving cup 43. At this time, the operations of the drive unit 42, the temperature adjustment unit 45a, the flow rate adjustment unit 45b, and the valve V1 of the spin chuck 41 are controlled by the control unit 7 described later via the controller CT1. Thus, the rotation speed of the wafer is controlled via the control unit 7.
[0039]
An example of the developing device 4B will be described with reference to FIG. 6, but since the developing device 4B has a configuration similar to that of the coating device 4A, in FIG. 6, the same configuration as the coating device 4A is the same. And the description thereof will be omitted.
[0040]
The supply nozzle 47 has, for example, a number of supply holes arranged in the diameter direction of the wafer W. The nozzle 47 stores a developing solution through a valve V2 and a developing solution supply path 47b via a temperature adjusting unit 47a. Developer tank T2 is connected. In the figure, reference numeral 48 denotes a cleaning liquid nozzle for supplying a cleaning liquid to the surface of the wafer W. This nozzle 48 is connected to a cleaning liquid tank T3 for storing the cleaning liquid via a supply path 48a via a valve V3. These nozzles 47 and 48 are configured to be able to move between the upper part of the center of the wafer W and the outside of the liquid receiving cup 43.
[0041]
In the developing device 4B configured as described above, the wafer W is loaded by the main transfer mechanisms A2 and A3 and transferred to the spin chuck 41. Then, the valve V2 is opened to supply the developing solution adjusted to a predetermined temperature from the nozzle 47 to the center of the wafer W, and the spin chuck 41 is rotated half a turn at a preset rotation speed and acceleration, so that the wafer is rotated. The developer is loaded on W.
[0042]
After the development is performed with the developer remaining on the wafer W for a predetermined time in this manner, the valve V3 is opened, the cleaning liquid is supplied onto the wafer W by the cleaning nozzle 48, and the developer is washed away. I have. Here, the development time refers to the time during which the developer is filled on the surface of the wafer W. In this example, the development time is controlled by the timing of cleaning the wafer W. At this time, the operations of the drive unit 42, the valves V2, V3, and the temperature adjustment unit 47a are controlled by the control unit 7 described later via the controller CT2.
[0043]
7 and 8 are a plan view and a cross-sectional view of a pre-baking unit (PAB) as a first heating device and a post-exposure baking unit (PEB) as a second heating device. Each of these baking units only differs in processing temperature.
[0044]
In the figure, reference numeral 51 denotes a housing, and a stage 52 is provided inside the housing 51. On the front side (right side in the figure) of the stage 52, a ventilation chamber 54 communicating with a fan 53 is provided. ing. The ventilation chamber 54 penetrates vertically in the shelf unit, for example, and is connected to a temperature control air supply unit (not shown). Openings 50 (50a, 50b) for loading / unloading the wafer W are formed on the front side of a portion sandwiching the stage 52 in the left and right side walls 55 of the housing 51, and a coolant channel is provided on the back side. 56, a vent 57 is formed penetrating vertically. The openings 50 (50a, 50b) can be opened and closed by a shutter 58. In the heating unit (PEB) provided in the shelf unit U3, the inside of the housing 51 is accessed from the main transport mechanism A3 and the transfer means A4. In the heating unit (PAB) provided in the shelf unit U2, the inside of the housing 51 can be accessed from the main transport mechanisms A2 and A3. The ventilation port 57 is configured to communicate with the inside of the housing 51 via a fan 59.
[0045]
On the upper surface of the stage 52, a cooling plate 61 is provided on the front side, and a heating plate 62 provided with a heater 62a is provided on the rear side. In the figure, reference numeral 62b denotes a power supply unit for the heater 62a. The control unit 7 controls the power supply amount from the power supply unit 62b to the heater 62a via the controller CT3, and thus controls the temperature of the heating plate 62. It has become.
[0046]
The cooling plate 61 transfers the wafer W between the heating plate 62 and the main transport mechanisms A2, A3 or the transfer means A4 which enter the housing 41 via the openings 50 (50a, 50b). In addition, it has a role of roughly cooling the heated wafer W (performing rough heat removal) during the transfer. For this reason, as shown in FIG. 7, the leg portion 61a is configured to be able to advance and retreat in the Y direction along the guide means 61b (see FIG. 6) provided on the stage 52, whereby the cooling plate 61 is opened. 50a, 50b) can be moved from the lateral position to a position above the heating plate 62. On the back side of the cooling plate 61, a cooling channel (not shown) for flowing, for example, temperature-regulated water is provided.
[0047]
Through the holes 63, the transfer positions of the wafer W between the main transfer mechanisms A2 and A3 or the transfer means A4 and the cooling plate 61 and the transfer positions of the wafer W between the heating plate 62 and the cooling plate 61 on the stage 52 are respectively provided. The cooling plate 61 is provided with three slits so that the wafer W can be lifted through the cooling plate 61 when the support pin 64 rises. 65 are formed.
[0048]
In such a heating unit, the wafer W is transferred from the main transfer mechanisms A2 and A3 onto the cooling plate 61 and then transferred onto the heating plate 62 by the cooling plate 61, where a predetermined heating process is performed. The wafer after the heat treatment is received again from the heating plate 62 to the cooling plate 61, and after being roughly cooled, is received by the main transfer mechanisms A2, A3, and the transfer means A4, and transferred to the next step.
[0049]
Of the heating units, a bake unit (BAKE) and a post-baking unit (POST) have a heating plate for mounting a wafer W thereon and performing a heating process on the wafer at a predetermined temperature, though not shown. . Further, although not shown, the cooling unit (CPL) has a cooling plate on which, for example, a wafer W is placed and which performs a cooling process at about 23 ° C. on the wafer subjected to each heating process. As the cooling mechanism, a Peltier element is used.
[0050]
The above-mentioned coating film forming apparatus includes a control unit 7 for controlling the driving of each processing unit and the transport mechanisms such as the main transport mechanisms A2 and A3 and for controlling the other processing units. FIG. 9 shows the configuration of the control unit 7, which is actually composed of a CPU (Central Processing Unit), a program, a memory, and the like. I do.
[0051]
The control unit 7 manages a recipe in which the processing of each unit in the apparatus and the procedure of the processing are recorded. The present invention is based on a difference between a predicted film thickness and a target film thickness described later. Feed forward control of the resist film thickness is performed by correcting the coating film forming conditions, or feed forward control of the pattern line width is performed by correcting the development processing conditions based on the difference between a predicted line width and a target line width described later. Therefore, the description will be given with emphasis on this part. Here, a case where the rotation speed of the wafer of the coating device 4A is corrected as the coating film forming condition and a case where the development time of the wafer of the developing device 4B is corrected as the development processing condition will be described as an example.
[0052]
In FIG. 9, reference numeral 70 denotes a bus. In the bus 70, a recipe storage unit 71, a recipe selection unit 72, a measurement data storage unit 73 from each sensor, a wafer data storage unit 74, a film thickness model storage unit 75, and a line width model storage. Unit 76, rotation speed-film thickness model storage unit 77, development time-line width model storage unit 78, controller CT1 of coating device 4A, controller CT2 of developing device 4B, controller CT3 of heating unit 5, transport system, temperature and temperature The pressure sensors S1 to S4, the pressure sensor Sa, the humidity sensor Sb, the temperature sensor Sc, and the viscometer 46 are connected respectively.
[0053]
The recipe storage unit 71 stores, for example, a transfer recipe in which a transfer path of the wafer W is recorded, a plurality of recipes in which processing conditions to be performed on the wafer W, a target film thickness, a target line width, and the like are stored. is there. The recipe selection section 72 is a section for selecting an appropriate recipe from the recipes stored in the recipe storage section 71, and can input, for example, the number of processed wafers and the type of resist.
[0054]
The measurement data storage unit 73 stores measurement results from the temperature / pressure sensors S1 to S4, the pressure sensor Sa, the humidity sensor Sb, the temperature sensor Sc, and the viscometer 46. The wafer data storage unit 74 stores, for example, an identifier assigned to each wafer, to which unit these wafers are located in the coating film forming apparatus, and what processing is performed and for how long. Is stored for each wafer. This identifier can be assigned, for example, in the order of wafers accommodated in the wafer carrier C in multiple stages, for example, in order from the top in the carrier C.
[0055]
Here, the resist film thickness and the pattern line width may be different from the target film thickness and the target line width even when the processing is performed under the processing conditions according to the recipe. This is because the resist film thickness and the pattern line width are affected by environmental factors such as atmospheric pressure, temperature, and humidity during processing, so that a target value may not be obtained. Therefore, in the present embodiment, the predicted film thickness and the predicted line width are calculated in consideration of the processing conditions according to the recipe and the influence of environmental factors on the resist film thickness and the pattern line width. Here, the predicted film thickness is a resist film thickness that would be obtained when the coating process was performed under the processing conditions of the recipe under the environmental conditions at that time, and the predicted line width is the value of the recipe under the environmental conditions at that time. This refers to the pattern line width that would be obtained when developing was performed under processing conditions.
[0056]
The film thickness model storage unit 75 stores a film thickness function model for calculating the predicted film thickness based on a plurality of film thickness parameters related to the thickness of the resist film. This film thickness function model is a function of a plurality of film thickness parameters, and is a mathematical expression of a plurality of data collected to obtain a desired resist film thickness. As the film thickness parameter, a factor that affects the film thickness of the resist film even when the processing is performed according to the processing conditions of the recipe is selected. In this example, “the pressure A in the processing vessel 40 of the coating apparatus 4A is used. [HPa], “humidity B [%] in the processing container 40”, “temperature C [° C.] of the liquid receiving cup 43 in the processing container 40,” for example, and “viscosity D [mPa · s] of the resist liquid”. Is set as the film thickness parameter.
[0057]
That is, if the pressure, the temperature, the humidity, and the viscosity of the resist liquid during the coating process are different, the spread of the resist liquid supplied to the wafer surface is different, and as a result, the resist film thickness is affected. Further, since the viscosity itself of the resist solution changes depending on the pressure, temperature, and humidity during the coating process, more precise control of the film thickness can be performed by adding it as a film thickness parameter.
[0058]
For example, the film thickness function model is represented by a function expression of the above-described film thickness parameter, and is, for example, as follows.
[0059]
Film thickness function model = a1 · A + a2 · B + a3 · C + a4 · D + a5 (a1, a2, a3, a4, and a5 are constants) (1)
Here, the constant varies depending on the type of the resist, such as the viscosity of the resist solution and the concentration of the resist solution, and is obtained in advance by an experiment. Therefore, a film thickness function model is prepared for each recipe of the coating process of the resist liquid. As an example, a film thickness function model for obtaining a film thickness of 4000 Å is as follows.
[0060]
Film thickness function model = -0.62A-8.20B + 232.49C + 1500D-18357.97 (2)
When the conditions of each film thickness parameter, A: 1000 hPa, B: 45%, C: 23 ° C., and D: 12 cp (mPa · s), are put into the equation (2), the film thickness function model becomes 4000.3 Å. , About 4000 angstroms.
[0061]
The line width model storage unit 76 stores a line width function model for calculating the predicted line width based on a plurality of line width parameters related to the line width of the resist pattern. This line width function model is a function of a plurality of line width parameters, and is a mathematical expression of a plurality of data collected to obtain a desired pattern line width. As the line width parameter, a factor that affects the pattern line width even when the processing is performed in accordance with the processing conditions of the recipe is selected. In this example, “after the completion of the heating process in the first heating device (PAB)”, A standby time X [sec] of the wafer until the transfer mechanism takes out the wafer ”,“ a time Y [sec] from the end of the exposure process to the start of the heating process in the second heating device (PEB) ”,“ The temperature Z [° C.] in the coating and developing apparatus, the “atmospheric pressure P [hPa] in the coating and developing apparatus”, and the “viscosity D [mPa · s] of the resist liquid” are set as the line width parameters. Here, since the times X and Y have different values for each wafer W under the single-wafer processing of the apparatus according to the present embodiment, the times X and Y are sequentially stored in the wafer data storage unit 74 for each wafer to which an identifier is assigned. Is done.
[0062]
The above line width parameters are selected because the degree of progress of the developing process is different if the pressure, temperature, time X, Y, or the viscosity of the resist liquid at the time of the developing process are different, and as a result, the pattern line width is affected. Because it gives. At this time, as described above, the viscosity of the resist solution changes depending on the atmospheric pressure, temperature, and humidity at the time of processing. Therefore, by adding it as a line width parameter, more precise line width control can be performed.
[0063]
For example, the line width function model is represented by the above-described line width parameter function expression, and is, for example, as follows.
[0064]
Line width function model [nm] = b1.X + b2.Y + b3.Z + b4.P + b5.D + b6 (b1, b2, b3, b4, b5, and b6 are constants) (3)
Here, the constant varies depending on the type of the resist, such as the viscosity of the resist solution and the concentration of the resist solution, and is obtained in advance by an experiment. Accordingly, a line width function model is prepared for each recipe of a resist solution coating process. For example, when a line width of 150 mm is obtained, the following equation is used.
[0065]
Line width function model [nm] = 0.03X + 0.02Y + 0.54Z + 0.65P + 150D-2266.608 (4)
The rotation speed-film thickness model storage unit 77 stores the correlation between the rotation speed of the wafer and the resist film thickness at the time of forming the resist film, for example, in the form of a mathematical expression. That is, there is a correlation between the rotational speed of the wafer and the resist film thickness when forming the resist film. For example, as shown in FIG. 10, there is a relationship in which the film thickness decreases as the rotational speed increases. Further, a difference between the predicted film thickness obtained in the film thickness model storage unit 75 and the target film thickness is obtained, and the number of rotations corresponding to the difference is calculated based on the above formula, and the correction amount of the number of rotations is calculated. Has functions.
[0066]
That is, as shown in FIG. 12A, for example, the target film thickness is T (the rotation speed R at this time) and the predicted film thickness is T0 (the rotation speed R0 at this time). When T0 is large, a control is performed to increase the number of revolutions by (R-R0), thereby performing control to reduce the film thickness until the target film thickness T is reached. In addition, as shown in FIG. 12B, when the predicted film thickness T0 is smaller than the target film thickness T, the target film thickness T becomes the target film thickness T by performing a correction to reduce the rotation speed by (R0−R). The control to increase the film thickness is performed.
[0067]
The development time-line width model storage unit 77 stores the correlation between the development time and the line width of the pattern, for example, as a mathematical expression. Then, it has a function of calculating a difference between the predicted line width and the target line width obtained in the line width model storage unit 76, calculating a development time corresponding to the difference based on the above formula, and calculating a corrected development time. .
[0068]
That is, there is a correlation shown in FIG. 11 between the development time and the line width of the pattern, and there is an inversely proportional relationship that the longer the development time, the smaller the line width. Therefore, as shown in FIG. 13A, for example, the target line width is W (the developing time t at this time), and the predicted line width is W0 (the developing time t0 at this time). If W0 is large, a control is performed to extend the development time by (t-t0), thereby performing control to reduce the line width until the target line width W is reached. Further, as shown in FIG. 13B, when the predicted line width W0 is smaller than the target line width W, the target line width W is obtained by performing correction to shorten the development time by (t0−t). The control to increase the line width up to is performed.
[0069]
Next, the operation of the present embodiment will be described using a case where a resist pattern is formed on a wafer W by the above-described apparatus as an example. First, an example in which the number of rotations of the wafer W in the coating apparatus 4A is corrected will be described with reference to FIG. 14, but prior to starting processing on the wafer W, an operator selects a recipe (step S1). When a recipe is selected, the target film thickness T is determined based on the selected recipe, and the set value of the number of revolutions of the spin chuck 41 of the coating apparatus 4A is determined corresponding to the target film thickness T (step S2). .
[0070]
On the other hand, the controller 7 selects a corresponding film thickness function model based on the selected recipe. Here, in the coating apparatus 4A, the atmospheric pressure sensor Sa, the humidity sensor Sb, the temperature sensor Sc, and the viscometer 46 determine the atmospheric pressure A [hPa] in the processing container 40, the humidity B [%] in the processing container 40, And the viscosity D [mPa · s] of the resist liquid are constantly detected and output to the control unit 7. As a result, the film thickness model storage unit 75 calculates the predicted film thickness T0 using the film thickness function model based on the detection value from the sensor (step S3). The predicted film thickness T0 is a film thickness that will be actually obtained under the above-described processing conditions. That is, in this example, the film thickness obtained under the above-described processing conditions is predicted before the coating process is actually performed on the wafer.
[0071]
Then, the difference between the predicted film thickness T0 and the target film thickness T is calculated by the rotation speed-film thickness model storage unit 77, and the correction amount of the wafer rotation speed in the coating apparatus 4A is obtained based on the difference (step S4). . The controller 7 outputs the obtained correction amount to the controller CT1 of the coating device 4A, and the coating device 4A corrects the rotation speed of the spin chuck 41 (step S5). Thereafter, the registration is performed based on the corrected rotation speed. A liquid coating process is performed.
[0072]
Next, a case where the developing time in the developing device 4B is corrected will be described with reference to FIG. First, when the operator selects a recipe (step S1), the target line width W is determined based on the selected recipe, and the set value of the developing time of the developing device 4B is determined corresponding to the target line width W. (Step S2).
[0073]
On the other hand, the control unit 7 selects a corresponding line width function model based on the selected recipe. Here, in the coating film forming apparatus, “the standby time X of the wafer until the transfer mechanism takes out the wafer after the completion of the heating process in the first heating device (PAB)”; PEB), “time Y until heat treatment is started”, “temperature Z (° C.) in coating and developing apparatus”, “atmospheric pressure P (hPa) in coating and developing apparatus”, and “viscosity D of resist liquid”, respectively. Is always detected and output to the control unit 7.
[0074]
As a result, the line width model storage unit 76 calculates the predicted line width W0 by the line width function model based on the detection value from the sensor (step S3). The predicted line width W0 is a line width that would be actually obtained under the above-described processing conditions. In other words, in this example, the predicted line width W0 is obtained under the above-described processing conditions before the wafer is actually subjected to the development processing. The line width can be predicted.
[0075]
Then, the difference between the predicted line width W0 and the target line width W is calculated by the developing time-line width model storage unit 77, and based on the difference, the correction amount of the developing time in the developing device 4B is obtained as described above ( Step S4). The controller 7 outputs the obtained correction amount to the controller CT2 of the developing device 4B, whereby the developing device 4B corrects the developing time (step S5). Processing is performed.
[0076]
In other words, the work of correcting the number of rotations and the development time predicts the resist film thickness and the pattern line width obtained under the above-described processing conditions before actually performing the coating processing and the development processing on the wafer. The feedforward control of the resist film thickness and the pattern line width is performed by comparing the value with the target value and calculating the correction amount of the developing conditions such as the coating film forming conditions such as the number of revolutions and the developing time. is there.
[0077]
In such a configuration, elements that affect the resist film thickness and the pattern line width are set in the film thickness parameter and the line width parameter, and a film thickness function model and a line width function model based on these parameters are created. Accurate "predicted film thickness" and "predicted line width" can be obtained. Accordingly, by obtaining a relational expression between the film thickness and the coating film forming conditions and a relational expression between the line width and the development processing conditions, based on these relational expressions, based on the difference between the predicted value and the target value, the coating is performed. Correction amounts of film formation conditions and development processing conditions can be accurately calculated. For this reason, the processing conditions are controlled in order to secure the target film thickness and the target line width before performing the actual processing, so that in the actual processing, the target film thickness and the target line width are reliably ensured. Thus, precise feedforward control of the resist film thickness and the pattern line width can be performed, and highly accurate control corresponding to the demand for finer patterns can be performed. This can also improve the throughput.
[0078]
In the above-described example, since the film thickness parameter and the line width parameter are constantly detected and the film thickness model and the line width model are calculated based on these parameters, the rotation speed and the development time are corrected based on real-time information. Is performed, and more accurate control can be performed.
[0079]
Further, the viscosity of one of the film thickness parameters, the resist liquid, is a parameter that greatly affects the resist film thickness because the lower the viscosity, the easier the resist liquid spreads, and the higher the viscosity, the harder the resist liquid spreads. Normally, the resist solution is purchased from a resist solution manufacturer, and the viscosity of each resist solution adjusted by the manufacturer is shown. However, it is difficult to accurately control the film thickness with the viscosity as indicated. This is because the viscosity of the resist solution is easily affected by changes in the pressure, humidity, and temperature in the processing container 40. Therefore, if the viscosity of the resist solution is included as well as the pressure, humidity, and temperature in the processing container 40 as the film thickness parameter, more accurate correction of the rotation speed is performed, and more accurate control can be performed.
[0080]
Further, the viscosity of the resist solution is also included as a line width parameter. However, since the accuracy of the resist film thickness affects the pattern line width, the viscosity of the resist solution is also measured along with the pressure and temperature in the coating film forming apparatus. If the width parameter is set, more accurate control of the development time can be performed.
[0081]
In the above embodiment, the viscosity of the resist solution is always detected by the viscometer 46. However, for example, the operator measures the viscosity of the resist solution at a predetermined timing, and inputs the measured value to the control unit 7. Thus, the correction amounts of the coating film forming conditions and the development processing conditions may be obtained.
[0082]
Next, an example in which feedback control is combined with feedforward control of the resist film thickness and pattern line width described above will be described. This feedback control is performed to confirm the resist film thickness and the pattern line width. For example, every time a predetermined number of product wafers are processed, the resist film thickness and the pattern line width are measured, and the feedback control is performed based on the measured data. .
[0083]
First, with respect to the resist film thickness, the wafer W to be inspected is subjected to a predetermined cooling process by, for example, a cooling unit (CPL2), and then transferred to the film thickness inspection device 25 by the main transfer mechanism A3, where the resist film is formed. The thickness is measured. This measurement result is output to the control unit 7, where it is determined whether or not the film thickness is abnormal. If there is no abnormality, the process is continued.If there is an abnormality and the target film thickness is secured by correcting the coating film forming condition, the correction amount of the condition is determined, and thereafter, the correction amount is corrected. Processing is performed under conditions. If there is an abnormality and the target film thickness cannot be ensured even after the correction of the coating film forming conditions, for example, an alarm is output and the process is stopped.
[0084]
Regarding the pattern line width, the wafer W to be inspected is subjected to a predetermined developing process, for example, by the developing device 4B, and then transferred to the line width inspection device 26 by the main transfer mechanism A3. Measured. This measurement result is output to the control unit 7, where it is determined whether there is an abnormality in the line width. If there is no abnormality, the process is continued. If there is an abnormality and the target line width is secured by correcting the development processing condition, the correction amount of the development processing condition is determined, and thereafter, the correction amount is corrected. Processing is performed under development processing conditions. If there is an abnormality and the target line width cannot be ensured even if the development processing conditions are corrected, for example, an alarm is output and the processing is stopped.
[0085]
When the feedback control is combined with the feedforward control as described above, misoperation is prevented, and the control of the resist film thickness and the pattern line width can be performed with higher accuracy. In this embodiment, the film thickness inspection device 25 and the line width inspection device 26 are provided inside the coating film forming device. However, these inspection devices 25 and 26 are provided outside the coating film forming device. You may.
[0086]
In the above, as a coating film forming condition, in addition to the rotation speed of the wafer, a predetermined resist film thickness is ensured by controlling the temperature of the resist solution, the supply amount of the resist solution, and the discharge speed of the resist solution. You may. In other words, there is a relationship between the temperature of the resist solution and the viscosity of the resist solution, so that the resist film thickness differs when the number of rotations is the same. For this reason, a predetermined function formula is obtained between the temperature and the film thickness of the resist solution according to the type of the resist solution, and based on this, a correction amount of the temperature of the resist solution is obtained from the difference between the predicted film thickness and the target film thickness. be able to.
[0087]
When the rotation speed is the same, when the supply amount of the resist solution is small or the discharge speed of the resist solution is small, the resist film thickness is small, the supply amount of the resist solution is large, or the discharge speed of the resist solution is large. Then, since the resist film thickness becomes large, a predetermined function formula is obtained between the resist film thickness and the supply amount of the resist solution or the discharge speed of the resist solution. The correction amount of the supply amount and the discharge speed of the resist liquid can be obtained from the difference.
[0088]
Further, the temperature of the resist solution and the discharge speed of the resist solution may be included as the film thickness parameter. This is because, as described above, these parameters also have a significant effect on the resist film thickness. In this case, the film thickness function model is represented by the following equation. Here, “resist liquid temperature E [° C.]” and “resist liquid discharge speed F [liter / sec]” are used.
[0089]
For example, the film thickness function model is represented by a function expression of the above-described film thickness parameter, and is, for example, as follows.
[0090]
Film thickness function model = a1 · A + a2 · B + a3 · C + a4 · D + a6 · E + a7 · F + a5 (a1, a2, a3, a4, a5, a6, and a7 are constants) (5)
Further, as the coating device, for example, a device having a configuration as shown in FIG. 16 can be used. In this apparatus, a supply nozzle 81 of a coating liquid 80 set so as to face a surface side of a wafer W horizontally held by a substrate holding unit (not shown) in a processing container of a coating apparatus is moved in one direction (X in the figure). The coating solution is supplied to the wafer W while reciprocating in the direction (direction). In this case, the plate 82 is provided so that the coating liquid R is not supplied to the outside of the intended coating area. When the supply nozzle 81 moves from one end face to the other end face of the wafer, the wafer W is intermittently fed in a direction crossing the wafer W by a moving mechanism (not shown) in accordance with the timing. By repeating such an operation, the coating liquid R80 is applied to the wafer W in a so-called one-stroke manner. In this case, by controlling the temperature of the resist solution, the supply amount of the resist solution, the discharge speed of the resist solution, the moving speed of the supply h nozzle 81, and the moving speed of the wafer W, a predetermined resist film thickness is secured. You.
[0091]
Further, instead of the development time, any one of the concentration of the developer and the temperature of the developer may be controlled as the development processing conditions. In other words, when the concentration of the developing solution is high or the temperature of the developing solution is high, the developing process easily proceeds, and when the concentration of the developing solution is low or the temperature of the developing solution is low, the progress of the developing process is slow. Therefore, the concentration of the developing solution, the temperature of the developing solution, and the developing line width are in a relationship represented by a predetermined functional expression, and the correction amount of the concentration and the temperature of the developing solution can be obtained based on this functional expression. it can.
[0092]
Further, as shown in FIG. 17, between the heating temperature in the second heating device (PEB) and the line width of the resist pattern, the line width tends to be narrower as the heating temperature is higher. Accordingly, the correction amount of the heating temperature can be calculated based on the difference between the predicted line width W0 obtained by the line width model and the target line width W by this relational expression. By controlling the temperature, feedforward control of the line width can be performed with high accuracy.
[0093]
Therefore, in the present invention, the number of rotations of the wafer under the conditions for forming the coating film, the temperature of the resist solution, the discharge speed of the resist solution, the developing time under the development processing conditions, the concentration of the developer, the temperature of the developer, and the heating of the second heating device Either the temperature condition may be corrected to secure a predetermined resist film thickness or pattern line width, or the combination of these conditions may be corrected to control the resist film thickness or pattern line width. You may do so.
[0094]
In the above, the substrate used in the present embodiment may be an LCD substrate used for a liquid crystal device. The present invention also provides a coating liquid other than a resist liquid, such as BARC (Buttom-AR), TARC, polyimide (PI) used for forming a protective film, and SOG used for forming an interlayer insulating film. The present invention can be applied to a process using a (Spin On Glass) solution, an SOG (Spin On Dielectric) solution, or the like. Further, the processing performed by the coating film forming apparatus of the present invention is not limited to the above-described processing steps, and another unit such as a hydrophobizing unit may be provided.
[0095]
【The invention's effect】
According to the present invention, a predicted film thickness is calculated based on a plurality of film thickness parameters related to the film thickness of a coating film, including a viscosity of a coating solution, and a coating apparatus is calculated based on a difference between the predicted value and a target value. Since the conditions for forming the coating film are corrected, highly accurate control of the thickness of the coating film can be performed. According to another aspect of the present invention, a predicted line width is calculated based on a plurality of line width parameters related to a line width of a coating film, including a viscosity of a coating liquid, and a difference between the predicted value and a target value is calculated. Since the development processing conditions of the development device are corrected based on the above, control of the pattern line width with high accuracy can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an overall configuration of an embodiment of a coating film forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an overview of the coating film forming apparatus.
FIG. 3 is a vertical sectional side view showing an example of a shelf unit provided in the coating film forming apparatus.
FIG. 4 is a process chart for explaining a flow of a wafer in the coating film forming apparatus.
FIG. 5 is a vertical sectional side view showing a main part of a coating apparatus provided in the coating film forming apparatus.
FIG. 6 is a vertical sectional side view showing a main part of a developing device provided in the coating film forming apparatus.
FIG. 7 is a plan view showing a main part of a heating unit provided in the coating film forming apparatus.
FIG. 8 is a vertical sectional side view showing a main part of the heating unit.
FIG. 9 is a block diagram showing a control system of the coating film forming apparatus.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a relationship between a wafer rotation speed and a resist film thickness during a coating process.
FIG. 11 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a development processing time and a pattern line width.
FIG. 12 is a diagram for explaining a work of correcting the number of rotations of a wafer during a coating process, which is performed according to a resist film thickness.
FIG. 13 is a diagram for explaining a correction operation of a development time during a development process, which is performed according to a pattern line width.
FIG. 14 is a process chart for explaining a work of correcting the number of rotations of the wafer at the time of coating processing, which is performed according to the resist film thickness.
FIG. 15 is a process chart for explaining a correction operation of a developing time at the time of a developing process, which is performed according to a pattern line width.
FIG. 16 is a perspective view showing another example of the coating apparatus.
FIG. 17 is a characteristic diagram showing a relationship between a heating temperature and a pattern line width.
FIG. 18 is a plan view showing a conventional coating and developing apparatus.
[Explanation of symbols]
B1 Carrier mounting part
B2 processing unit
B3 interface
B4 Exposure equipment
W semiconductor wafer
A2, A3 Main transport mechanism
S1 to S4 Temperature / barometric pressure sensor
Sa barometric pressure sensor
Sb humidity sensor
Sc temperature sensor
4A coating device
45 Supply nozzle
T1 coating liquid tank
45c coating liquid supply path
46 viscometer
4B developing device
5 heating unit
7 control section

Claims

A coating apparatus that forms a coating film on the surface of the substrate by holding the substrate substantially horizontally in the substrate holding unit inside the processing container and supplying a coating liquid from the nozzle to the substrate;
Including the viscosity of the coating liquid, the method includes a film thickness function model for calculating a predicted film thickness based on a plurality of film thickness parameters related to the film thickness of the coating film, and the predicted film obtained by the film thickness function model A controller for determining a difference between the thickness and the target film thickness and correcting a coating film forming condition of the coating device based on the difference.

The coating apparatus holds the substrate substantially horizontally in the substrate holding section inside the processing container, supplies the coating liquid from a nozzle to the substrate, rotates the substrate holding section, and spreads the coating liquid by the centrifugal force. It is configured to form a coating film on the substrate surface,
The coating film forming condition is a rotation speed of a substrate holding unit of the coating device, and the control unit corrects the rotation speed based on a difference between the predicted film thickness and a target film thickness. 2. The coating film forming apparatus according to 1.

The coating film forming apparatus according to claim 1, wherein the film thickness function model is a function of the plurality of film thickness parameters.

The film thickness parameter of the film thickness function model, the pressure at the time of forming a coating film, the temperature in the processing container, the humidity in the processing container, and the viscosity of the coating solution, characterized by comprising 4. The coating film forming apparatus according to any one of 1 to 3.

The film thickness parameter of the film thickness function model further includes a temperature of the coating solution and a discharge speed of the coating solution supplied from the nozzle to the substrate. Coating film forming equipment.

A coating apparatus that forms a coating film on the surface of the substrate by holding the substrate substantially horizontally in the substrate holding unit inside the processing container and supplying a coating liquid from the nozzle to the substrate;
A coating solution is applied, and a developing solution is applied on the surface of the exposed substrate, and the surface of the substrate is developed by maintaining the developing solution on the surface for a predetermined time to form a predetermined pattern. A developing device;
Including the viscosity of the coating liquid, including a line width function model for calculating a predicted line width based on a plurality of line width parameters related to the pattern line width of the coating film, the prediction obtained by this line width function model A controller for determining a difference between the line width and the target line width, and correcting a developing condition of the developing device based on the difference.

7. The coating method according to claim 6, wherein the developing condition is a developing time of the substrate in the developing device, and the control unit corrects the developing time based on a difference between the predicted line width and a target line width. Film forming equipment.

The coating film forming apparatus according to claim 7, wherein the line width function model is a function of the plurality of line width parameters.

A first heating device that performs a first heat treatment on the substrate after forming the coating film in the coating device;
A second heating device that performs a second heating process on the substrate after the exposure process before processing the substrate with the developing device;
A transfer mechanism that transfers the substrate to the first heating device and the second heating device,
The line width parameter of the line width function model includes the temperature in the coating film forming apparatus, the air pressure in the coating film forming apparatus, and the substrate being transferred from the first heating apparatus by the transfer mechanism after the first heat treatment. 9. The method according to claim 6, further comprising: a time until the second heating processing is started after the exposure processing is completed and a time until the second heating processing is started by the second heating device. 3. The coating film forming apparatus according to item 1.

A coating liquid tank for storing the coating liquid, a coating liquid supply path for supplying the coating liquid in the coating liquid tank to the nozzle, and measuring the viscosity of the coating liquid in the coating liquid tank or the coating liquid supply path. And a viscosity measuring unit, wherein the viscosity of the coating liquid, which is one of the film thickness parameter and the line width parameter, is a measured value of the viscosity measured by the viscosity measuring unit. A coating film forming apparatus according to any one of the above.

A step of setting a target film thickness of a coating film to be formed on a substrate in a coating apparatus and a coating film forming condition at the time of a coating process,
Calculating the predicted film thickness of the coating film formed on the substrate by a film thickness function model, based on a plurality of film thickness parameters related to the film thickness of the coating film, including the viscosity of the coating solution;
Obtaining a difference between the predicted film thickness of the coating film and the target film thickness, thereby correcting the coating film forming conditions in the coating apparatus.

The coating film forming condition is a rotation speed of a substrate holding unit of a coating apparatus, and the rotation speed of the substrate holding unit is corrected based on a difference between a predicted film thickness of the coating film and a target film thickness. The method for forming a coating film according to claim 11.

The step of correcting the number of rotations of the substrate holding unit includes determining a correlation between the number of rotations of the substrate holding unit and the thickness of the coating film, and based on the correlation, the predicted thickness and the target thickness of the coating film. 13. The method according to claim 12, wherein a correction amount of the number of rotations of the substrate holding unit is obtained from a difference between the number of rotations of the substrate holding unit.

A step of setting a target line width of a coating film formed on a substrate in a developing device and developing processing conditions at the time of developing processing;
A step of calculating a predicted line width of a coating film formed on a substrate by a line width function model based on a plurality of line width parameters involved in forming a pattern line width of the coating film, including a viscosity of the coating liquid; ,
Determining the difference between the predicted line width of the coating film and the target line width, and correcting the development processing conditions in the developing device based on the difference.

15. The coating method according to claim 14, wherein the developing condition is a developing time of the substrate in the developing device, and the developing time is corrected based on a difference between a predicted line width of the coating film and a target line width. Film formation method.

The step of correcting the development time of the substrate includes obtaining a correlation between the development time and the pattern line width of the coating film, and calculating the correlation between the predicted line width of the coating film and a target line width based on the correlation. 16. The method according to claim 15, wherein a correction amount of a development time of the substrate is obtained.