JP2017022168A - 基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】熱板における基板の載置状態の異常の有無を正確性高く検出する。【解決手段】露光されたレジスト膜が形成された基板を現像し、基板の表面にパターンを形成する現像部１３と、レジスト膜が形成された基板を加熱モジュール２Ａ、２Ｂで現像前に加熱する熱板と、基板の表面におけるパターンの寸法の大きさの分布を光学的に取得する分布取得部１４と、パターンの寸法の大きさの分布に基づいて、熱板における前記基板の載置状態の異常の有無を判定する判定部を構成する制御部５と、を備え、パターンの寸法の大きさの分布に基づいて判定を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、レジスト膜が形成された基板を現像前に加熱する熱板を備える基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体に関する。
基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）にレジストパターンを形成するフォトリソグラフィ工程では、加熱装置（加熱モジュール）を用いて当該ウエハに熱処理が行われる。この熱処理としては、例えばレジスト膜が所定のパターンに沿って露光された後、現像処理前のウエハを加熱するＰＥＢ（ポストエクスポージャーベーク）と呼ばれる処理が挙げられる。上記の加熱装置としては、例えば載置されたウエハを加熱する熱板を備えるように構成される。例えば特許文献１には、このような熱板を備えた加熱装置について記載されている。
ところで熱板上に異物が存在したり、ウエハの裏面に異物が付着した状態で当該ウエハが熱板に搬送されることで、熱板の表面とウエハの裏面との間に異物が介在し、ウエハがこの異物に乗り上げた状態で熱処理が行われる場合がある。そうなると、ウエハの面内各部で熱板表面と当該ウエハの裏面との距離が互いに異なることで、ウエハの面内各部の温度が互いに異なってしまう場合がある。その結果として、現像後のウエハの面内各部でレジストパターンの寸法であるＣＤ（Critical Dimension）が、互いに異なるように形成されるおそれがある。
特開２００９−１２３８１６号公報
既述の特許文献１には、熱板にウエハを載置したときの熱板の温度変化のプロファイルに基づいてウエハの載置状態の異常の有無を検出することが示されている。しかし異物の高さが比較的小さいと、熱板異物存在領域の温度低下と、熱板の他の領域の温度低下との差が小さいため、異物への乗り上げを検出できず、従ってＣＤの異常の判定を正確に行うことができない。
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、熱板における基板の載置状態の異常の有無を正確性高く検出できる技術を提供することである。
本発明の基板処理装置は、露光されたレジスト膜が形成された基板を現像し、当該基板の表面にパターンを形成する現像部と、
前記レジスト膜が形成された基板を前記現像前に載置すると共に加熱する熱板と、
前記基板の表面におけるパターンの寸法の大きさの分布を光学的に取得する分布取得部と、
パターンの寸法の大きさの分布に基づいて、前記熱板における前記基板の載置状態の異常の有無を判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする。
本発明の基板処理方法は、露光されたレジスト膜が形成された基板を現像部にて現像し、当該基板の表面にパターンを形成する現像工程と、
前記レジスト膜が形成された基板を前記現像前に熱板に載置して加熱する加熱工程と、
前記基板の表面におけるパターンの寸法の大きさの分布を光学的に取得する工程と、
取得されたパターンの寸法の大きさの分布に基づいて、前記熱板における基板の載置状態の異常の有無を判定する判定工程と、
を備えたことを特徴とする。
本発明の記憶媒体は、パターンを形成するために露光されたレジスト膜が形成された基板を現像する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、前記プログラムは本発明の基板処理方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする。
本発明によれば、現像されてパターンが形成されたレジスト膜について、パターンの寸法の大きさの分布を光学的に取得し、レジスト膜形成後、現像前に加熱処理を行う熱板における基板の載置状態の異常の有無を判定している。それによって、載置状態の異常の有無を正確性高く検出することができる。
本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置の概略構成図である。 前記塗布、現像装置に含まれる加熱モジュールの縦断側面図である。 前記加熱モジュールの横断平面図である。 前記塗布、現像装置に含まれる線幅測定モジュールの概略縦断側面図である。 ウエハのＣＤの測定箇所の一例を示す平面図である。 ウエハの熱板に対する載置異常を示す説明図である。 載置異常時に取得されるウエハのＣＤ分布の模式図である。 ウエハの熱板に対する載置異常を示す説明図である。 載置異常時に取得されるウエハのＣＤ分布の模式図である。 ウエハの熱板に対する載置異常を示す説明図である。 載置異常時に取得されるウエハのＣＤ分布の模式図である。 ウエハの熱板に対する載置異常を示す説明図である。 載置異常時に取得されるウエハのＣＤ分布の模式図である。 ウエハの熱板に対する載置異常を示す説明図である。 載置異常時に取得されるウエハのＣＤ分布の模式図である。 ウエハの熱板に対する載置異常を示す説明図である。 載置異常時に取得されるウエハのＣＤ分布の模式図である。 ウエハの熱板に対する載置異常を示す説明図である。 載置異常時に取得されるウエハのＣＤ分布の模式図である。 載置異常及び載置異常種を判定するためのフローチャートである。 前記熱板の縦断側面図である。 前記熱板の縦断側面図である。 前記塗布、現像装置に含まれるウエハ撮像モジュールの概略縦断側面図である。 前記塗布、現像装置の詳細な平面図である。 前記塗布、現像装置の斜視図である。 前記塗布、現像装置の概略縦断側面図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 ウエハのＣＤ分布の模式図である。
本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置１について、概略図である図１を参照しながら説明する。塗布、現像装置１には露光装置１１が接続されており、塗布、現像装置１は、レジスト塗布モジュール１２、加熱モジュール２Ａ、加熱モジュール２Ｂ、現像モジュール１３、線幅測定モジュール１４及び裏面洗浄モジュール１５を備えている。
外部から例えば多数枚の同一のロットのウエハＷを格納するキャリアＣが、塗布、現像装置１に搬送される。キャリアＣ内のウエハＷは、塗布、現像装置１に設けられる搬送機構１６によって、通常は図中に実線の矢印で示すように、レジスト塗布モジュール１２→露光装置１１→加熱モジュール２Ａまたは２Ｂ→現像モジュール１３→線幅測定モジュール１４の順で搬送された後、キャリアＣに戻される。加熱モジュール２Ａ、２Ｂについては、これらのうち空いている、即ち処理しているウエハＷが無い状態となっている方のモジュールへ搬送される。なお、後述するように搬送機構１６は、複数の搬送機構により構成されており、上記の搬送において、搬送元及び搬送先のモジュールが異なれば、ウエハＷは異なる搬送機構により受け渡される。
上記のレジスト塗布モジュール１２は、ウエハＷの表面にポジ型またはネガ型のレジストを塗布してレジスト膜を形成する。また、レジスト塗布モジュール１２は、後述するように異常があると判定されたウエハＷについては、レジスト膜を除去するための溶剤を供給する。このようにレジスト、溶剤を夫々供給するためのノズルがレジスト塗布モジュール１２には設けられており、溶剤を供給するノズルはレジスト膜除去機構を構成する。
露光装置１１は、レジスト膜を所定のパターンに沿って露光する。
加熱モジュール２Ａ及び２Ｂでは、ウエハＷに既述のＰＥＢが行われる。ＰＥＢについてより具体的に説明しておくと、この処理は、露光時に発生したレジスト膜中の定在波の影響を除去するための加熱処理である。また、レジスト膜が化学増幅型レジストにより構成される場合は、レジスト膜中の酸を増加させ、露光箇所の現像液に対する溶解性を変化させる。加熱モジュール２Ａ、２Ｂはこのような作用を有することで、当該加熱モジュール２Ａ、２Ｂにおける熱処理が異常であると、ウエハＷのパターンのＣＤは設計値から変動することになる。
現像部である現像モジュール１３ではウエハＷに現像液が供給され、レジスト膜において露光装置１１にて露光された領域あるいは、露光されていない領域が溶解し、当該レジスト膜に凹凸であるレジストパターンが形成される。線幅測定モジュール１４は、ウエハＷの面内各部におけるレジストパターンの線幅、即ち寸法であるＣＤの測定を行い、ＣＤの分布を取得するためのモジュールである。
これらの各モジュールを既述した順番でウエハＷが搬送されることで、ウエハＷにレジストパターンの形成及び面内のＣＤの分布の取得が行われる。また、裏面洗浄モジュール１５は、ウエハＷの裏面を擦るブラシとウエハＷの裏面へ洗浄液を供給する洗浄液供給部とを備えており、これらブラシ及び洗浄液の作用により、ウエハＷの裏面に付着している異物Ｈを除去することができる。異常と判定されたウエハＷは搬送機構１６によって、図中鎖線の矢印で示すようにキャリアＣから裏面洗浄モジュール１５に搬送され、その後にレジスト塗布モジュール１２に搬送される場合がある。各ウエハＷの詳細な搬送については後述する。
上記の加熱モジュール２Ａ、２Ｂについて、さらに詳しく説明する。これら加熱モジュール２Ａ、２Ｂは互いに同様の構成であり、ここでは代表して加熱モジュール２Ａについて図２の縦断側面図と、図３の横断平面図とを参照して説明する。加熱モジュール２Ａは、ウエハＷの載置部をなす水平な円形の熱板２１を備えている。図２中２２は、熱板２１を加熱するためのヒーターである。
熱板２１の表面には、複数の支持ピン２３が分散して設けられている。図中２４は、ウエハＷの熱板２１上での横方向の位置を規制するために熱板２１の周方向に複数設けられる規制ピンである。ウエハＷが正常に熱板２１に載置される場合は、規制ピン２４に囲まれる領域において支持ピン２３上に水平に支持され、熱板２１から若干浮いた状態で加熱される。図２は、そのように熱板２１に正常に載置されて加熱されるウエハＷを示している。後述するように、塗布、現像装置１では、この熱板２１に対するウエハＷの載置異常の有無が判定される。図中２５は、昇降機構２６により昇降する昇降ピンであり、熱板２１の表面にて突没することで、後述の冷却板３６と熱板２１との間でウエハＷを受け渡す。
熱板２１の中心部には排気口（吸引口）３１が開口し、熱板２１の周縁部には排気口（吸引口）３２が、熱板２１の周方向に沿って複数開口している。これら排気口３１、３２は、ウエハＷが熱板２１へ載置される際にウエハＷの中心部、周縁部を夫々吸引し、位置ずれを防ぐ。排気口３１、３２は排気管３３、３４の一端が夫々接続され、排気管３３、３４の他端は夫々バルブＶ１、Ｖ２を介して例えば排気用ポンプ３５に接続されている。従って、バルブＶ１、Ｖ２の開度を夫々個別に調整することで、排気口３１、排気口３２からの排気流量を夫々個別に制御することができる。図３では、図の理解を容易にするために、排気口３１、３２には多数のドットを付して示している。
図中２７は昇降機構２８により自在なシャッタであり、熱板２１を囲む起立した円筒形に構成されている。図２中２９は円形の天板であり、熱板２１の上方に設けられる。天板２９の下面中央部には、排気口２０が開口している。ウエハＷが熱板２１に載置されて加熱処理される際には、図２に示すようにシャッタ２７の上端と、天板２９の周縁部との間に若干の隙間が形成された状態で、排気口２０により排気が行われる。図２中の点線の矢印は、この排気によって熱板２１の外方から熱板２１上に流れる大気の気流を示し、この気流に曝されながらウエハＷは加熱される。後述の冷却板３６がウエハＷを熱板２１に対して受け渡すときには、冷却板３６の移動を妨げないように、シャッタ２７は図２に示す位置から下降する。
冷却板３６は冷媒の流路を備え、載置されたウエハＷを冷却し、駆動機構３７により、図２、図３で示す待機位置と熱板２１の上方との間で進退する。待機位置に位置する冷却板３６に対して搬送機構１６が昇降することで、ウエハＷの受け渡しが行われる。
続いて、図４の概略縦断側面図を参照しながら分布取得部である線幅測定モジュール１４について説明する。この線幅測定モジュール１４は、スキャトロメトリによりレジストパターンのＣＤの測定を行うためのモジュールである。図中４１は載置台であり、ウエハＷを水平に載置する。図中４２は光照射部であり、４３は受光部である。光照射部４２はウエハＷに対して斜め上方から光を照射し、受光部４３はウエハＷで反射した光を受光し、この受光した光に応じた検出信号を制御部５に送信する。制御部５はこの検出信号に基づいて、ウエハＷにおいて光照射部４２により光照射された箇所のレジストパターンのＣＤを測定する。
載置台４１は図示しない駆動機構により、前後左右に水平移動することができる。それによって、図５に示すようにウエハＷの面内に多数、分散するように設定された測定箇所４４に光照射部４２から光を照射して、当該測定箇所４４のＣＤが測定される。図５では鎖線の矢印の先に測定箇所４４を拡大して示している。図中４５、４６は夫々パターンの凸部、凹部である。なお、図５は測定箇所４４がウエハＷの面内に広く分散して配置されることを示すためのものであり、この図に示したとおりに測定箇所４４を設定する必要は無く、後述のウエハＷの熱板２１に対する載置異常が判定できるように、ウエハＷの面内におけるＣＤの分布が取得できればよい。
続いて、塗布、現像装置１に設けられる判定部を構成する制御部５について説明する。制御部５は例えばコンピュータからなり、不図示のプログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、各モジュールの動作、上記の搬送機構１６によるウエハＷの搬送、上記の線幅測定モジュール１４からの検出信号に基づいたＣＤの大きさの測定、測定されたＣＤに基づいたウエハＷの面内におけるＣＤの分布の取得、後述する各種の判定など、上述した各種の動作及び後述する各種の動作が行えるように命令（ステップ群）が組まれたプログラムが格納されている。そして、当該プログラムによって制御部５から塗布、現像装置１の各部に制御信号が出力されることで、当該塗布、現像装置１の各部の動作が制御される。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
ところで、制御部５により取得されるウエハＷの面内におけるＣＤの分布について詳しく説明する。既述したように、制御部５は線幅測定モジュール１４により測定箇所４４のＣＤを取得することができる。制御部５は、この取得されたＣＤから所定のアルゴリズムに従って、測定箇所４４以外の箇所のＣＤを推定し、ウエハＷの面内全体の各所におけるＣＤの分布を取得する。ウエハＷが既述の加熱モジュール２Ａ、２Ｂの熱板２１に正常に載置して加熱された場合には、各所のＣＤは一致ないしは概ね一致する。制御部５は、このＣＤの分布に基づいて、ウエハＷの熱板２１に対する載置異常の有無の判定を行う。
また、制御部５にはアラーム出力器が設けられている。ウエハＷの熱板２１に対する載置異常が有ると判定された場合はその旨と、当該ウエハＷが２Ａ、２Ｂのうちどの加熱モジュールにより熱処理されたかという情報とがアラームとして出力され、装置のユーザーに報知される。また、後述のように載置異常が有ると判定された場合、制御部５により異常の種別（載置異常種）が判定（推定）される。その載置異常種の判定結果についてもアラームとして出力されて、ユーザーに報知される。具体的に、アラーム出力器は、例えばモニター画面やスピーカーなどにより構成されており、アラームは所定の画面表示や音である。
続いて、各載置異常種と、そのように載置異常が発生したときにウエハＷから取得される面内のＣＤ分布とについて説明する。
（載置異常種１）
ウエハＷの裏面中心部に異物Ｈが付着した状態で、当該ウエハＷが熱板２１に搬送され、図６に示すようにウエハＷの中心部がこの異物Ｈに乗り上げるように当該ウエハＷが載置される。それによって熱板２１に載置されたウエハＷの中心部側は周縁部側に比べて熱板２１からの距離が大きくなり、ウエハＷの中心部側の温度は、周縁部側の温度よりも低くなる。
図７は、このように加熱された現像後のウエハＷから取得されたＣＤ分布を示している。さらに詳しく説明すると、この図７は、取得された各部のＣＤの大きさに応じたカラーを付して作成したウエハＷのコンピュータグラフィクスを、紙面の都合で簡略化すると共にモノクロームで表したものである。上記のように、ウエハＷの面内各部で熱板２１からの距離が互いに異なる状態でウエハＷが加熱されたことで、ＣＤが同じないしは略同じである領域が、ウエハＷの中心を中心とするリング状に現れている。そして、ＣＤが一の大きさの領域と、ＣＤが他の大きさの領域とが同心円状に現れている。以下、このようなＣＤ分布であることをＣＤ分布の同心円性が有る、と記載する。また、ウエハＷの中心部ではＣＤが比較的大きく（太く）、周縁部に向かうにつれて小さく（細く）なっている。
ところで、２Ａまたは２Ｂのうち一の加熱モジュールに搬送されたウエハ（Ａ１とする）に載置状態の異常が発生し、ウエハＡ１の後続のウエハ（Ａ２とする）を、２Ａ、２Ｂのうち、そのようにウエハＡ１の載置状態の異常が発生した一の加熱モジュールに搬送するものとする。そのとき、ウエハＡ２にウエハＡ１と同じように載置状態の異常が発生し、ウエハＡ１、Ａ２のＣＤ分布が同様になることを連続再現性が有るものとする。ウエハの裏面への異物Ｈの付着は偶発的に発生するため、この載置異常種１について連続再現性は無い。
また、仮にウエハＡ１が、載置状態の異常が発生した一の加熱モジュール以外の他の加熱モジュールに搬送されたものとする。つまり、異常が発生した一の加熱モジュールを除外して、他の加熱モジュールにウエハＡ１が搬送されたものとする。そのときに、他の加熱モジュールにおいて、ウエハＡ１に一の加熱モジュールで発生した載置状態の異常と同様の異常が発生し、同様のＣＤ分布となることを除外搬送再現性が有るものとする。載置異常種１ではウエハＡ１に異物が付着していることで、一の加熱モジュール及び他の加熱モジュールにおいて、夫々同様に載置状態が異常となるため、除外搬送再現性が有る。なお、図７及び後述の各図では、同心円性、連続再現性、除外搬送再現性についての夫々の有無は○×で示している。
（載置異常種２）
熱板２１の中心部に異物Ｈが付着した状態で、ウエハＷが当該熱板２１に搬送されると、図８に示すようにウエハＷの中心部がこの異物Ｈに乗り上げる。それによって載置異常種１と同様に、熱板２１に載置されたウエハＷの中心部側は周縁部側に比べて熱板２１からの距離が大きくなり、ウエハＷの中心部側の温度は、周縁部側の温度よりも低くなる。図９は、このように加熱された後に現像されたウエハＷから取得されるＣＤ分布について、図７と同様に表したものである。上記のように加熱されることで取得されるＣＤ分布は、載置異常種１が発生したときに取得されるＣＤ分布と同様となる。つまり、同心円性が有り、且つウエハＷの中心部ではＣＤが比較的大きく、周縁部に向かうにつれてＣＤが小さくなるＣＤ分布となる。
この載置異常種２では、ウエハＡ１が載置異常となった後も異物Ｈが熱板２１上に残り、後からこの熱板２１に搬送されたウエハＡ２もＡ１と同様に乗り上げて載置異常となるので、連続再現性が有る。そして、載置異常種１と異なり異物ＨはウエハＡ１と共に移動しないため、ウエハＡ１は２Ａ、２Ｂのうち一の加熱モジュールで載置異常となっても他の加熱モジュールでは載置異常とはならない。従って、この載置異常種２では除外搬送再現性は無い。
（載置異常種３）
この載置異常種３は載置異常種１と略同様の異常であるが、異物ＨがウエハＷの裏面中心部の代わりに裏面周縁部に付着している。そのように異物Ｈが付着していることで、図１０に示すようにウエハＷの一端部はこの異物Ｈに乗り上げるように熱板２１に載置される。それによって、ウエハＷの一端部側は他端部側に比べて熱板２１からの距離が大きくなり、ウエハＷの一端部側の温度は他端部側の温度よりも低くなる。図１１は、このように加熱された後に現像されたウエハＷから取得されるＣＤ分布を示している。上記のように加熱されることで、ウエハＷの一端部側のＣＤが他端部側のＣＤに比べて大きくなっており、同心円性は無い。載置異常種１で述べた理由と同様の理由で、この載置異常種３には連続再現性は無く、除外搬送再現性が有る。
（載置異常種４）
この載置異常種４は載置異常種２と略同様の異常であるが、異物Ｈが熱板２１の中心部の代わりに周縁部に付着している。そのように異物Ｈが付着していることで、図１２に示すように熱板２１に載置されたウエハＷの一端部がこの異物Ｈに乗り上げ、載置異常種３の異常が発生した場合と同様に、ウエハＷの一端部側は他端部側に比べて熱板２１からの距離が大きくなる。それによって、ウエハＷの一端部側の温度は他端部側の温度よりも低くなる。図１３は、このように加熱された後に現像されたウエハＷから取得されるＣＤ分布を示している。上記のように加熱されることで、ウエハＷの一端部側のＣＤが他端部側のＣＤに比べて大きくなっており、ＣＤ分布の同心円性は無い。また、載置異常種２で述べた理由と同様の理由で、この載置異常種４には連続再現性が有り、除外搬送再現性は無い。
（載置異常種５）
この載置異常種５は、ウエハＷが熱板２１に受け渡されるにあたり、ウエハＷの一端部が規制ピン２４に乗り上げるようにウエハＷが熱板２１に載置される異常である。図１４に示すように規制ピン２４への乗り上げによって、ウエハＷの一端部側は他端部側に比べて熱板２１からの距離が大きくなり、ウエハＷの一端部側の温度は他端部側の温度よりも低くなる。図１５は、このように加熱された後、現像されたウエハＷから取得されるＣＤ分布を示している。上記のように加熱されることで、ウエハＷの一端部側のＣＤは他端部側のＣＤに比べて大きくなっており、ＣＤ分布の同心円性は無い。
この載置異常種５が発生する原因を説明する。加熱モジュール２Ａ、２Ｂの冷却板３６に対して搬送機構１６がウエハＷを受け渡すために昇降する位置は、モジュール２Ａ、２Ｂについて個別に設定されている。そして、この昇降する位置の設定に異常が有ると、冷却板３６の異常な位置にウエハＷが受け渡され、冷却板３６が熱板２１上に移動したときもウエハＷは異常な位置に有る。従って、昇降ピン２５によって、冷却板３６から熱板２１に受け渡される際に、上記のように規制ピン２４への乗り上げが起きる。設定が異常となっている２Ａ、２Ｂのうちの一の加熱モジュールの冷却板３６に対しては、繰り返し異常な位置にウエハＷが受け渡されるので、この載置異常種５については連続再現性が有る。また、上記のように搬送機構１６の昇降位置はモジュールごとに設定されているため、他の加熱モジュールの冷却板３６には、正常な位置にウエハＷを受け渡すことができるので、この載置異常種５については除外搬送再現性が無い。
（載置異常種６）
この載置異常種６は、中心部が低く周縁部が高くなるように、つまり断面視凹状となるようにウエハＷが反った状態で熱板２１に搬送されることにより発生する。この場合、図１６に示すように熱板２１に載置されたウエハＷの周縁部側は、中心部側に比べて当該熱板２１からの距離が大きくなり、ウエハＷの周縁部側の温度は中心部側の温度よりも低くなる。このように加熱された後、現像されたウエハＷから取得されるＣＤ分布は、図１７に示すように同心円性を有する。ただし、載置異常種１、２の異常が発生したときに取得されるＣＤ分布とは異なり、中心部側から周縁部側に向かうにつれてＣＤが大きくなる。
同一のロットのウエハＷは、加熱モジュール２Ａ、２Ｂに搬送されるまでにレジスト塗布モジュール１２や、図１では記載を省略している各種のモジュール（後述する）において、同様の処理条件で処理を受けている。従って、上記のようにウエハＷが反っていると、同じロット内の他のウエハＷも同様に反っている。従って、この載置異常種６は連続再現性を有する。また、この載置異常種６はウエハＷの形状に起因して発生するため、除外搬送再現性が有る。
（載置異常種７）
この載置異常種７は、周縁部が低く中心部が高くなるようにウエハＷが反った状態で熱板２１上に搬送されることにより発生する。この場合、図１８に示すように熱板２１に載置されたウエハＷの中心部側は、周縁部側に比べて当該熱板２１からの距離が大きくなり、ウエハＷの中心部側の温度は周縁部側の温度よりも低くなる。このように加熱された後に現像されたウエハＷから取得されるＣＤ分布は図１９に示すように同心円性を有し、載置異常種１、２の異常が発生したときのウエハＷから取得されるＣＤ分布と同様、ウエハＷの周縁部側から中心部側に向かうにつれてＣＤが大きくなる。そして、載置異常種６で説明した理由と同様の理由で、この載置異常種７については、連続再現性及び除外搬送再現性が有る。
上記のようにＣＤ分布の同心円性の有無、連続再現性の有無、除外搬送再現性の有無は、載置異常種に応じたものとなる。その性質を利用して、制御部５は、ウエハＷの熱板２１に対する載置異常が有ると判定すると共に、その載置異常が載置異常種１〜７のうちのどの載置異常種により発生したかを決定する。
続いてウエハＷの載置異常の有無及び発生した載置異常種の決定を行う手順について、図２０のフローチャートを参照しながら説明する。このフローの説明では、レジストパターンが形成され、ＣＤ分布が取得される各ウエハＷは、互いに同一のロットに属しているものとする。
先ず、図１で説明したように各種のモジュールで処理されて、レジストパターンが形成されたウエハＷ（便宜上、以降はウエハＷ１とする）が線幅測定モジュール１４に搬送される。そして、図４で説明したように当該ウエハＷ１の面内複数箇所のＣＤが測定され、ウエハＷ１の面内のＣＤ分布が取得される（ステップＳ１）。
取得された面内全体のＣＤ分布と、予め用意された基準データとが比較される。この基準データは、ウエハＷ１の面内各部におけるＣＤの大きさが設定されたデータであり、例えば予め制御部５を構成するメモリに記憶されている。上記の比較は、具体的には例えば、ウエハＷ１の面内の上記の測定箇所４４から取得されたＣＤ及び当該測定箇所のＣＤから推定された測定箇所４４以外の箇所のＣＤが、基準データのＣＤの大きさに一致するか否かの判定である（ステップＳ２）。このステップＳ２において、基準データのＣＤの大きさに一致すると判定された場合は、当該ウエハＷ１はＣＤ分布が正常なウエハＷとして識別されて、キャリアＣに戻される。
上記のステップＳ２で、基準データのＣＤの大きさとは一致しないと判定された場合、ウエハＷ１については熱板２１における載置状態の異常が有ったものと決定され、その旨を示すアラームが出力される。ウエハＷ１がキャリアＣに戻される一方で、このウエハＷ１のＣＤ分布には同心円性があるか否か判定される（ステップＳ３）。
続いて、線幅測定モジュール１４にはウエハＷ２が搬送される。このウエハＷ２は、２Ａ、２ＢのうちウエハＷ１の後に当該ウエハＷ１を加熱処理したモジュールにて加熱処理を受けたウエハＷである。ウエハＷ１と同様にウエハＷ２についてＣＤが測定され、ウエハＷ２の面内のＣＤ分布が取得され（ステップＳ４）、このＣＤ分布がウエハＷ１のＣＤ分布と同様のＣＤ分布であるか否か判定される。つまり上記の連続再現性の有無について判定される（ステップＳ５）。ＣＤ分布の取得後、ウエハＷ２はキャリアＣに戻される。
上記のステップＳ５で連続再現性が無いと判定された場合において、上記のステップＳ３でウエハＷ１に同心円性が有ると判定されていれば、図６〜図１９で説明した載置異常種１〜７のうち、同心円性が有り且つ連続再現性が無いものは、図６、７で説明した載置異常種１のみ該当するため、当該載置異常種１の異常が発生したと決定される。また、上記のステップＳ５で連続再現性が無いと判定された場合において、ステップＳ３でウエハＷ１に同心円性が無いと判定されていれば、載置異常種１〜７のうち同心円性が無く、且つ連続再現性が無いものは、図１０、図１１で説明した載置異常種３のみ該当するため、当該載置異常種３の異常が発生したと決定される。このように発生した載置異常種が決定されると、決定された載置異常種に応じたアラームが出力される（ステップＳ６）。
ステップＳ５で連続再現性が有ると判定された場合、線幅測定モジュール１４にはウエハＷ３が搬送される。このウエハＷ３は、２Ａ、２ＢのうちウエハＷ１、Ｗ２が搬送されていないモジュールで加熱処理されたウエハである。そして、このウエハＷ３についてウエハＷ１、Ｗ２と同様に線幅の測定が行われ、ウエハＷ３の面内のＣＤ分布が取得される（ステップＳ７）。このＣＤ分布がウエハＷ１のＣＤ分布と同様のＣＤ分布であるか否か判定される（ステップＳ８）。ＣＤ分布取得後、ウエハＷ３はキャリアＣに戻される。
ところで、除外搬送再現性とは一の加熱モジュールで処理されたウエハＷから取得されるＣＤ分布が、他の加熱モジュールで処理されたとした場合に取得されるＣＤ分布と同様になるか否かであると説明した。つまり、一の加熱モジュール、他の加熱モジュールには同じウエハＷ１が搬送されるものとして説明した。しかしここではウエハＷ１、Ｗ３は同じロットに含まれていることで、反りがある場合には同様に反り、互いに同じ形状となっている。そこで、このステップＳ８は、Ｗ１＝Ｗ３とみなし、Ｗ１、Ｗ３から得られるＣＤ分布から除外搬送性の有無を判定している。
ステップＳ８でＷ１、Ｗ３のＣＤ分布が同様、つまり除外搬送再現性が有ると判定された場合、図６〜図１９で説明した載置異常種１〜７のうち、連続再現性及び除外搬送再現性の両方が有る載置異常種６か７が発生していることになる（図１６〜図１９参照）。続いて、ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３のいずれかのＣＤ分布において、ウエハＷの中心部のＣＤより周縁部のＣＤが大きいか、小さいかが判定される。そして、ウエハＷの中心部のＣＤより周縁部のＣＤが大きいと判定された場合、発生している載置異常種は６として決定される。ウエハＷの中心部のＣＤより周縁部のＣＤが小さいと判定された場合は、発生している異常の載置異常種は７として決定される。そのように発生している載置異常種が決定されると、決定された載置異常種に応じたアラームが出力される（ステップＳ９）。
ステップＳ８で除外搬送再現性が無いと判定された場合、連続再現性が有り且つ除外搬送再現性が無い載置異常種は２、４または５であるため、これらのうちのいずれかの載置異常種が発生していることになる。この載置異常種２、４、５のうち、同心円性が有るものは図８、図９に示す載置異常種２のみであるため、ステップＳ３でウエハＷ１の同心円性が有りと判定されている場合は、発生している載置異常種は２であると決定される。ステップＳ３でウエハＷ１の同心円性が無いと判定されている場合は、発生している載置異常種は４または５のいずれかであると決定される（図１２〜図１５参照）。そして、発生した載置異常種が２または４、５に決定された旨を示すアラームが出力される（ステップＳ１０）。
載置異常種４または５が発生したことを表すアラームが出力された場合、例えば塗布、現像装置１におけるウエハＷの搬送が一旦停止され、当該アラームにより異常の発生を知ったユーザーによって、ウエハＷ１、Ｗ２の載置異常が発生した加熱モジュールの熱板２１のクリーニングが行われる。熱板２１に異物Ｈが付着している場合には、このクリーニングによって除去される。その後、ウエハＷの搬送が再開され、クリーニング後の熱板２１で加熱後、現像されたウエハＷ４が線幅測定モジュール１４に搬送され、当該ウエハＷ４のＣＤ分布が取得される。ＣＤ分布が取得されたウエハＷ４は、キャリアＣに戻される。ステップＳ２と同様に、このウエハＷ４から取得されたＣＤ分布に基づいて、当該ウエハＷ４の載置異常の有無が判定される。
そして、載置異常が有ると判定された場合には、熱板２１上の異物Ｈ以外の要因で載置異常になっているため、発生している載置異常種は５であると決定され、その旨を表すアラームが出力される。載置異常が無いと判定された場合には、ウエハＷ１の載置異常は異物Ｈにより起きたものであるため、ウエハＷ１、Ｗ２の異常は載置異常種４によるものであったと判定される。
（載置異常種２決定後の対処）
載置異常種２が発生したことを示すアラームが出力された場合、載置異常種４または５が発生したことを表すアラームが出力された場合と同様に、例えば塗布、現像装置１におけるウエハＷの搬送が一旦停止され、当該アラームにより異常を知ったユーザーにより、ウエハＷ１、Ｗ２の載置異常が発生した加熱モジュールの熱板２１のクリーニングが行われる。それによって、熱板２１の異物Ｈが除去される。クリーニング後、ウエハＷの搬送が再開され、異物Ｈが除去されていることにより、後続のウエハＷに載置異常が発生することが防がれる。
（載置異常種５決定後の対処）
載置異常種５が発生したことを示すアラームが出力された場合、塗布、現像装置１におけるウエハＷの搬送が一旦停止され、当該アラームにより異常の発生を知ったユーザーによりウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ４を処理した加熱モジュールの冷却板３６に対して搬送機構１６が昇降する位置の調整が行われる。それによって、後続のウエハＷが当該冷却板３６の正常な位置に載置され、熱板２１の載置異常が発生しないようにされる。上記の昇降する位置の調整後、ウエハＷの搬送が再開される。
（載置異常種６決定後の対処）
載置異常種６が発生したと決定された場合、制御部５のメモリに記憶されるウエハＷが各加熱モジュール２Ａ、２Ｂの熱板２１に載置されるときのバルブＶ１、Ｖ２の開度を規定するデータが更新される。より詳しくは、バルブＶ１の開度が所定量小さく、バルブＶ２の開度が所定量大きくなるように変更される。それによって、排気口３１からの排気流量が所定量低下し、ウエハＷの中心部の熱板２１へ向かう吸引力が低下すると共に、排気口３２からの排気流量が所定量増加して、ウエハＷの周縁部の熱板２１へ向かう吸引力が増加する。つまり、排気口３１からの排気流量について、排気口３２からの排気流量に対する比が変更される。それによって、上記のフローのステップＳ９の実行後に加熱モジュール２Ａ、２Ｂに搬送された後続のウエハＷ（Ｗ５とする）は、図２１に示すように、反りが解消され、水平な状態となって加熱されるので、載置異常となることを防ぐことができる。なお、排気口３１からの排気は停止してもよい。
（載置異常種７決定後の対処）
載置異常種７が発生したと決定された場合、上記のバルブＶ１、Ｖ２の開度を規定するデータが更新される。より詳しくは、バルブＶ２の開度が所定量小さく、バルブＶ１の開度が所定量大きくなるように変更される。それによって、排気口３１からの排気流量が所定量増加して、ウエハＷの中心部の熱板２１へ向かう吸引力が増加すると共に、排気口３２からの排気流量が所定量低下して、ウエハＷの周縁部の熱板２１へ向かう吸引力が低下する。それによって、上記のフローのステップＳ９の実行後に加熱モジュール２Ａ、２Ｂに搬送された後続のウエハＷ５は、図２２に示すように、反りが解消され、水平な状態となって加熱されるので、載置異常の発生を防ぐことができる。なお、排気口３２からの排気は停止してもよい。
ところで、上記の載置異常種を決定するためにＣＤ分布が測定されたウエハＷ１〜Ｗ４については、レジストパターンのＣＤに欠陥が生じた状態でキャリアＣに格納されているものがある。塗布、現像装置１は、そのような欠陥が有るレジストパターンが形成されたウエハＷについて、レジスト膜の除去を行い、レジストパターンを再形成する。以下、決定された載置異常種毎に、このレジストパターンの再形成が行われる手順について説明する。
（載置異常種１または３と決定された場合のレジストパターン再形成）
上記のフローで説明したように、このように決定された場合、ウエハＷ１がレジストパターンのＣＤに欠陥が有る状態でキャリアＣに戻されている。そして、このウエハＷ１の裏面には異物Ｈが付着しているため、ウエハＷ１は、キャリアＣから裏面洗浄モジュール１５に搬送され、異物Ｈが除去される。然る後、ウエハＷ１はレジスト塗布モジュール１２に搬送され、その表面にシンナーが供給されてレジスト膜が除去される。その後レジストが塗布されて、当該ウエハＷ１にレジスト膜が再形成される。
その後、ウエハＷ１は図１で実線の矢印で示すように、各モジュール間を搬送され、レジストパターンの再形成とＣＤ分布の取得とが行われて、キャリアＣに戻される。このようにモジュール間の搬送中、加熱モジュール２Ａまたは２Ｂに搬送されたときには、裏面の異物Ｈが除去されていることにより、ウエハＷは熱板２１に正常に載置される。
（載置異常種２または４と決定された場合のレジストパターン再形成）
このように決定された場合、ウエハＷ１、Ｗ２がレジストパターンのＣＤに欠陥が有る状態でキャリアＣに戻されている。既述したようにウエハＷ１、Ｗ２が処理された加熱モジュールの熱板２１のクリーニングが行われ、塗布、現像装置１内でのウエハＷの搬送が再開された後、ウエハＷ１、Ｗ２は、レジスト塗布モジュール１２に搬送され、シンナーによるレジスト膜の除去、レジスト膜の再形成が順に行われる。然る後、ウエハＷ１、Ｗ２は、図１で説明したように各種のモジュールを搬送され、レジストパターンの再形成とＣＤ分布の取得とが行われて、キャリアＣに戻される。
（載置異常種５と決定された場合のレジストパターン再形成）
このように決定された場合は、ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ４がレジストパターンのＣＤに欠陥が有る状態でキャリアＣに戻されている。既述した搬送機構１６の昇降位置の調整が行われ、塗布、現像装置１内でのウエハＷの搬送が再開された後は、これらウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ４が、載置異常種２または４と決定された場合のウエハＷ１、Ｗ２と同様に各モジュールを搬送され、レジストパターンの再形成とＣＤ分布の取得とが行われる。
（載置異常種６または７と決定された場合のレジストパターン再形成）
このように決定された場合は、ウエハＷ１、Ｗ２、Ｗ３がレジストパターンのＣＤに欠陥が有る状態でキャリアＣに戻されている。これらウエハＷ１〜Ｗ３は、載置異常種２または４と決定された場合のウエハＷ１、Ｗ２と同様に各モジュールを搬送され、レジストパターンの再形成とＣＤ分布の取得とが行われる。そして、このようにレジストパターンが再形成されるにあたり、これらのウエハＷ１〜Ｗ３が加熱モジュール２Ａ、２Ｂに搬送されるときには、図２１、２２で説明した熱板２１の排気口３１、３２の排気量の調整が行われているため、熱板２１に対する載置異常が起きないように、ウエハＷ１〜Ｗ３が加熱処理される。
この塗布、現像装置１によれば、レジストパターンが形成されたウエハＷについて線幅測定モジュール１４にてパターンのＣＤの大きさを光学的に測定してウエハＷの面内のＣＤ分布を取得し、このＣＤ分布に基づいて、露光後の加熱処理を行う加熱モジュール２Ａ、２Ｂの熱板２１におけるウエハＷの載置状態の異常の有無を判定している。このようにパターンのＣＤ分布に基づいて判定を行うことで、パターンのＣＤの大きさの変動に影響を与える載置状態の異常の有無について、正確性高く検出することができる。
さらにこの塗布、現像装置１によれば、２Ａ、２Ｂのうち一の加熱モジュールで加熱されたウエハＷ１から取得されるパターンのＣＤ分布と、一の加熱モジュールでウエハＷ１の後に加熱されたウエハＷ２から取得されるパターンのＣＤ分布と、に基づいて、載置異常がウエハＷの裏面の異物Ｈに起因するか否かの判定を行っている。さらに他の加熱モジュールで加熱されたウエハＷ３から取得されるパターンのＣＤ分布も用いて、載置異常の種別をより詳細に特定している。従って、塗布、現像装置１のユーザーは、容易に載置異常の原因を把握し、上記した熱板２１のクリーニングや搬送機構１６によるウエハＷの受け渡し位置の調整などの特定された原因に応じた対処を行うことができる。それによって、載置異常の原因を把握するために塗布、現像装置１の動作を停止させる時間を省いたり、少なくしたりすることができるため、塗布、現像装置１の動作効率の低下を抑えることができる。
さらに異常が発生した原因が特定され、それがウエハＷの反りである場合、自動で熱板２１からの各排気口３１、３２の排気量が調整されて、後続のウエハＷに載置異常が発生することを抑えることができる。従って、載置異常の発生を抑えるために、加熱モジュール２Ａ、２Ｂの調整に費やされるユーザーの手間を軽減させることができる。
さらに、熱板２１における載置状態が異常とされたウエハＷについては、レジスト膜の除去及び再形成が行われる。そして、載置異常の原因がウエハＷの裏面の異物Ｈによるものと特定された場合には、当該裏面の洗浄が行われ、再度の載置異常が起きないようにされてから、ウエハＷが加熱モジュール２Ａ、２Ｂに搬送される。従って、ウエハＷから製造される半導体製品の歩留りの向上を図ることができる。なお、このウエハＷの裏面の洗浄は、ウエハＷが加熱モジュール２Ａ、２Ｂに搬送されるまでに行われればよいため、上記のタイミングで行うことに限られない。従って、例えば露光装置１１で露光後のウエハＷを裏面洗浄モジュール１５に搬送してもよい。ただし、異物Ｈが裏面洗浄モジュール以外の他のモジュールに持ち込まれて、当該他のモジュールを汚染しないように、また他のモジュールにて処理異常が起らないように裏面洗浄は早めに行うことが好ましい。即ち、裏面洗浄モジュールに搬送されるまでにウエハＷが経由するモジュールの数が少なくなるように当該ウエハＷが搬送されることが好ましい。ここでいうモジュールには露光装置１１も含まれる。例えば露光装置１１に搬送されたときにウエハＷの裏面に異物Ｈが付着していると、処理異常としてデフォーカスが起きるおそれがある。そのため、ウエハＷを露光装置１１に搬入する前に裏面洗浄を行うことが好ましい。
ところで、ウエハＷのＣＤの異常を判定するためには、上記のようにウエハＷの面内各部のＣＤを定義した基準データを用意しておくことには限られない。例えば、取得されたウエハＷの面内の複数箇所のＣＤについて、分散を算出し、算出された値がしきい値以上であれば、ＣＤ分布が異常、しきい値より小さければＣＤ分布が正常としてもよい。あるいは直径方向に沿った複数箇所のＣＤの差分値がしきい値以下であれば正常、しきい値を越えるものがあれば異常とするようにしてもよい。
ところで、ウエハＷのＣＤ分布を光学的に取得するためのモジュールとして、上記の線幅測定モジュール１４の代わりに、図２３に示すウエハ撮像モジュール６１を設けてもよい。図中６２は載置台であり、ウエハＷを水平に載置すると共に水平に進退自在に構成されている。図中６３はハーフミラーであり、載置台６２に載置されたウエハＷの進退路の上方に設けられている。図中６４は例えばＬＥＤ（発光ダイオード）により構成された照明部であり、ハーフミラー６３の上方に設けられ、当該ハーフミラー６３を介して下方のウエハＷの移動路に光を照射する。図中６５はカメラであり、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）からなる撮像素子を備えている。撮像素子の出力信号は制御部５に送信され、この出力信号から制御部５は画像データを取得することができる。
照明部６４からの照明がハーフミラー６３を通過し、ハーフミラー６３の下方の照射領域に当てられる。そして、この照射領域における物体の反射光がハーフミラー６３で反射され、カメラ６５に取り込まれる。即ち、カメラ６５は、ハーフミラー６３の下方に位置する物体を撮像することができる。そして、ハーフミラー６３の下方をウエハＷが前進移動中にカメラ６５が間欠的に撮像を行うことでウエハＷの異なる領域が時間差を持って撮像される。それによって、ウエハＷの表面全体が撮像され、ウエハＷの表面全体の画像データが取得される。
取得される画像データは、ウエハＷの面内各部を異なるグレー値で表すものである。つまり、カメラ６５による撮像で制御部５は、ウエハＷの面内の輝度分布を取得する。後述の評価試験で示すようにＣＤの大きさと輝度とには相関性がある。そこで、この輝度分布をＣＤ分布とみなして、既述の各種の判定を行うことができる。例えば上記のフローのステップＳ２で載置状態の異常の有無を判定する際には、基準データとしてウエハＷの面内各部の輝度を定義したデータと、取得された面内各部の輝度との比較が行われる。
このようにカメラ６５を用いて撮像を行い、ウエハＷのＣＤ分布を取得することも、光学的にＣＤ分布を取得することに含まれる。このようにウエハ撮像モジュール６１を用いることができる。
図２４〜図２６に、塗布、現像装置１の詳細な構成の一例を示す。図２４、２５、２６は夫々当該塗布、現像装置１の平面図、斜視図、概略縦断側面図である。この塗布、現像装置１は、キャリアブロックＤ１と、処理ブロックＤ２と、インターフェイスブロックＤ３と、を直線状に接続して構成されている。インターフェイスブロックＤ３に前記露光装置１１が接続されている。以降の説明ではブロックＤ１〜Ｄ３の配列方向を前後方向とする。キャリアブロックＤ１は、キャリアＣを塗布、現像装置１内に対して搬入出し、キャリアＣの載置台７１と、開閉部７２と、開閉部７２を介してキャリアＣからウエハＷを搬送するための移載機構７３とを備えている。
処理ブロックＤ２は、ウエハＷに液処理を行う第１〜第６の単位ブロックＥ１〜Ｅ６が下から順に積層されて構成されている。説明の便宜上ウエハＷに下層側の反射防止膜を形成する処理を「ＢＣＴ」、ウエハＷにレジスト膜を形成する処理を「ＣＯＴ」、露光後のウエハＷにレジストパターンを形成するための処理を「ＤＥＶ」と夫々表現する場合がある。この例では、図２５に示すように下からＢＣＴ層、ＣＯＴ層、ＤＥＶ層が２層ずつ積み上げられている。同じ単位ブロックにおいて互いに並行してウエハＷの搬送及び処理が行われる。
ここでは単位ブロックのうち代表してＤＥＶ層Ｅ５を、図２４を参照しながら説明する。キャリアブロックＤ１からインターフェイスブロックＤ３へ向かう搬送領域７４の左右の一方側には棚ユニットＵが前後方向に複数配置され、他方側には上記の現像モジュール１３が２つ前後方向に並べて設けられている。棚ユニットＵは、ＰＥＢを行う多数の加熱モジュール７５を備えており、このうちの２つが上記の加熱モジュール２Ａ、２Ｂに相当する。また、棚ユニットＵは、現像後のウエハＷを加熱する加熱モジュール７６も備えている。上記の搬送領域７４には、ウエハＷの搬送機構である搬送アームＦ５が設けられている。
単位ブロックＥ１〜Ｅ４について、単位ブロックＥ５、Ｅ６との差異点を説明すると、単位ブロックＥ１、Ｅ２は、現像モジュール１３の代わりに反射防止膜形成モジュールを備えている。反射防止膜形成モジュールでは、反射防止膜を形成するための薬液がウエハＷに供給される。単位ブロックＥ１、Ｅ２の棚ユニットＵには、反射防止膜の形成後のウエハＷを加熱する加熱モジュールが設けられている。
単位ブロックＥ３、Ｅ４は、現像モジュール１３の代わりにレジスト塗布モジュール１２と、裏面洗浄モジュール１５とを備えている。また、単位ブロックＥ３、Ｅ４の棚ユニットＵには、レジスト膜の形成後にウエハＷを加熱する加熱モジュールが設けられている。このような差違を除いて、単位ブロックＥ１〜Ｅ６は互いに同様に構成されている。図２６では各単位ブロックＥ１〜Ｅ６の搬送アームについて、Ｆ１〜Ｆ６として示している。
処理ブロックＤ２におけるキャリアブロックＤ１側には、各単位ブロックＥ１〜Ｅ６に跨って上下に伸びるタワーＴ１と、タワーＴ１に対してウエハＷの受け渡しを行うための昇降自在な受け渡し機構である受け渡しアーム７７とが設けられている。タワーＴ１は互いに積層された複数のモジュールにより構成されており、単位ブロックＥ１〜Ｅ６の各高さに設けられるモジュールは、当該単位ブロックＥ１〜Ｅ６の各搬送アームＦ１〜Ｆ６との間でウエハＷを受け渡すことができる。これらのモジュールとしては、各単位ブロックの高さ位置に設けられた受け渡しモジュールＴＲＳ、ウエハＷの温度調整を行う温調モジュールＣＰＬ、複数枚のウエハＷを一時的に保管するバッファモジュール、及びウエハＷの表面を疎水化する疎水化処理モジュールなどが含まれている。説明を簡素化するために、前記疎水化処理モジュール、温調モジュール、前記バッファモジュールについての図示は省略している。また、上記の線幅測定モジュール１４は、例えばこのタワーＴ１に設けられる。
インターフェイスブロックＤ３は、単位ブロックＥ１〜Ｅ６に跨って上下に伸びるタワーＴ２、Ｔ３、Ｔ４を備えており、タワーＴ２とタワーＴ３に対してウエハＷの受け渡しを行うための昇降自在な受け渡し機構であるインターフェイスアーム８１と、タワーＴ２とタワーＴ４に対してウエハＷの受け渡しを行うための昇降自在な受け渡し機構であるインターフェイスアーム８２と、タワーＴ２と露光装置１１の間でウエハＷの受け渡しを行うためのインターフェイスアーム８３が設けられている。
タワーＴ２は、受け渡しモジュールＴＲＳ、露光処理前の複数枚のウエハＷを格納して滞留させるバッファモジュール、露光処理後の複数枚のウエハＷを格納するバッファモジュール、及びウエハＷの温度調整を行う温調モジュールなどが互いに積層されて構成されているが、ここでは、バッファモジュール及び温調モジュールの図示は省略する。なお、タワーＴ３、Ｔ４にもモジュールが設けられているが、ここでは説明を省略する。ところで、図１で説明した搬送機構１６は、上記の搬送アームＦ１〜Ｆ６、移載機構７３、受け渡しアーム７７及びインターフェイスアーム８１〜８３により構成されており、図３に搬送機構１６として示す搬送機構はＦ５である。
この塗布、現像装置１及び露光装置１１からなるシステムにおけるウエハＷの通常の搬送について説明する。この搬送は、図１で実線の矢印で示した搬送に相当する。ウエハＷは、キャリアＣから移載機構７３により、処理ブロックＤ２におけるタワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳ０に搬送される。この受け渡しモジュールＴＲＳ０からウエハＷは、単位ブロックＥ１、Ｅ２に振り分けられて搬送される。例えばウエハＷを単位ブロックＥ１に受け渡す場合には、タワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳのうち、単位ブロックＥ１に対応する受け渡しモジュールＴＲＳ１（搬送アームＦ１によりウエハＷの受け渡しが可能な受け渡しモジュール）に対して、前記ＴＲＳ０からウエハＷが受け渡される。またウエハＷを単位ブロックＥ２に受け渡す場合には、タワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳのうち、単位ブロックＥ２に対応する受け渡しモジュールＴＲＳ２に対して、前記ＴＲＳ０からウエハＷが受け渡される。これらのウエハＷの受け渡しは、受け渡しアーム７７により行われる。
このように振り分けられたウエハＷは、ＴＲＳ１（ＴＲＳ２）→反射防止膜形成モジュール→加熱モジュール→ＴＲＳ１（ＴＲＳ２）の順に搬送され、続いて受け渡しアーム７７により単位ブロックＥ３に対応する受け渡しモジュールＴＲＳ３と、単位ブロックＥ４に対応する受け渡しモジュールＴＲＳ４とに振り分けられる。
このようにＴＲＳ３、ＴＲＳ４に振り分けられたウエハＷは、ＴＲＳ３（ＴＲＳ４）→レジスト塗布モジュール１２→加熱モジュール→タワーＴ２の受け渡しモジュールＴＲＳ３１（ＴＲＳ４１）の順で搬送される。然る後、このウエハＷは、インターフェイスアーム８１、８３により、タワーＴ３を介して露光装置１１へ搬入される。露光後のウエハＷは、インターフェイスアーム８２、８３によりタワーＴ２、Ｔ４間を搬送されて、単位ブロックＥ５、Ｅ６に対応するタワーＴ２の受け渡しモジュールＴＲＳ５１、ＴＲＳ６１に夫々搬送される。然る後、加熱モジュール７５（２Ａまたは２Ｂ）→現像モジュール１３→加熱モジュール７６→タワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳ５（ＴＲＳ６）に搬送された後、受け渡しアーム７７により線幅測定モジュール１４に搬送され、然る後、移載機構７３を介してキャリアＣに戻される。
例えば、上記の載置異常種１または３による載置異常が発生したと決定され、ウエハＷに裏面洗浄とレジストパターンの再形成とを行う場合、ウエハＷは例えば上記の通常の搬送と同様に、キャリアＣから受け渡しモジュールＴＲＳ０へ搬送される。そして、当該ウエハＷは、ＴＲＳ０から受け渡しアーム７７によりＴＲＳ３、ＴＲＳ４に振り分けられ、単位ブロックＥ３、Ｅ４に搬入されて、各単位ブロックＥ３、Ｅ４の裏面洗浄モジュール１５へと搬送される。裏面洗浄後、ウエハＷはレジスト塗布モジュール１２に搬送されて、溶剤が供給されレジスト膜が除去される。なお、溶剤によってレジスト膜の下層の反射防止膜は溶解しない。以降、当該ウエハＷは通常の搬送と同様の経路で各モジュールへと搬送される。
載置異常種１、３以外の載置異常種による載置異常が発生したと決定され、ウエハＷにレジストパターンの再形成を行う場合、裏面洗浄を行う場合の搬送経路と同様の搬送経路でウエハＷは、キャリアＣから単位ブロックＥ３、Ｅ４へ搬入される。そして、裏面洗浄モジュール１５には搬送されずに、レジスト塗布モジュール１２へ搬送され、以降は通常の搬送と同様の経路で各モジュールへと搬送される。
ところで、単位ブロックＥ３、Ｅ４の棚ユニットＵに複数設けられる加熱モジュールは、夫々加熱モジュール２Ａ、２Ｂと同様に構成されている。この単位ブロックＥ３、Ｅ４の加熱モジュールは、ウエハＷに形成されたレジスト膜に含まれる溶剤を蒸発させるために加熱を行うものであり、この加熱モジュールの熱板２１に対して載置異常が発生した場合も、パターンのＣＤが設計値から変動する。つまり、加熱モジュール２Ａ、２Ｂの熱板２１における載置異常の有無の判定及び載置異常種の決定を行う代わりに、この単位ブロックＥ３、Ｅ４の加熱モジュールの熱板２１における載置異常の有無の判定及び載置異常種の決定を、上記のＣＤ分布に基づいて行うようにしてもよい。
（評価試験）
評価試験１
シミュレーションにより、ＰＥＢを行う際にウエハＷが熱板上の異物Ｈに乗り上げたとした場合において、現像後のレジストパターンのＣＤが設計値から変動しない異物Ｈの高さの閾値を測定した。つまり、異物Ｈの高さがこの閾値より大きければＣＤは設計値から変動し、この閾値以下であればＣＤは設計値から変動しない。この閾値は、材料温度感度（単位：ｎｍ／℃）が異なる複数のレジストについて夫々調べた。この材料温度感度とは、ＰＥＢ時の温度の設定値からの変動量（単位：℃）に対する、現像後に形成されるパターンの設定値からの変動量（単位：ｎｍ）である。図２７のグラフは、上記の異物Ｈの高さの閾値と材料温度感度との対応を示したものである。グラフ中に、測定結果に該当する箇所にプロットを付すと共にこのプロットから得られた近似曲線を表示している。グラフの縦軸は閾値、横軸は材料温度感度を夫々示し、縦軸には５０μｍ刻みで目盛を付している。
ところで、ウエハの載置時における熱板２１の複数箇所の温度変化を監視することでウエハの異物への乗り上げの有無を検知する手法（以下、熱板の温度に基づいた検知手法とする）が有り、このように検知を行うには異物Ｈの高さが所定の高さ以上であることが求められる。この所定の高さをＡμｍとする。
ところで異物Ｈの高さ及び材料感度温度で規定される範囲において、ウエハＷの異物Ｈへの乗り上げによってＣＤが設計値から変動し、且つこの乗り上げを検知可能な範囲を正常検知範囲とする。また、ウエハＷの異物Ｈへの乗り上げは検知可能であり、この乗り上げによってパターンのＣＤが設計値から変動しない範囲を誤検知範囲とする。つまり、誤検知範囲は、ウエハＷの異物Ｈへの乗り上げが起きた場合にパターンのＣＤが設計値から変動したものとして判定すると、そのような設計値から変動が無いのに設計値からの変動があるものと判定してしまう範囲である。また、異物Ｈへの乗り上げによってパターンの変動が起きるが、この異物Ｈへの乗り上げを検知できない範囲を検知不可範囲とする。これらの正常検知範囲、検知不可範囲及び誤検知範囲をグラフ中に表示している。熱板の温度に基づいた検知手法では、正常検知範囲、検知不可範囲、誤検知範囲はグラフ中、高さＡμｍであることを表す直線と上記の近似曲線とによって互いに区画されることになる。
続いて、上記のウエハ撮像モジュール６１を使用した発明の実施形態で説明した手法を用いてシミュレーションを行い、正常検知範囲、検知不可範囲、誤検知範囲を調べ、その結果を図２８のグラフに表した。図２８のグラフは、図２７のグラフと同様に、レジストパターンのＣＤの設計値からの変動が無い異物Ｈの高さの閾値と材料温度感度との関係を表すプロット、及びこのプロットから得られる近似曲線を表示している。グラフから明らかなように、材料温度感度が１．５〜４.０ｎｍ／℃の範囲において、熱板２１の温度に基づいた検知手法では、異物Ｈの高さがＡμｍより小さいと検知不可範囲に含まれていたが、発明の実施形態の手法では正常検知範囲に含まれる。また、熱板２１の温度に基づいた検知手法で見られた誤検知範囲が、実施形態の手法では無くなっている。従って、上記の発明の実施形態の手法によれば、ＣＤの欠陥が発生するウエハＷの熱板の載置異常を、より正確に検出できることが示された。また、上記の線幅測定モジュール１４を使用した発明の実施形態で説明した手法を用いることで、検知不可範囲を無くすことも可能と推測できる。
評価試験２
熱板２１上の異物ＨにウエハＷが乗り上げた状態でＰＥＢを行い、然る後、当該ウエハＷを現像してパターン形成を行った。その後、このウエハＷを上記の撮像モジュール６１で撮像して画像データを取得した。さらに、このウエハＷについて走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、面内各部の画像（ＳＥＭ画像）を取得した。複数枚のウエハＷに対してこのような測定を行い、ＰＥＢ時にウエハＷが乗り上げる異物Ｈの高さは、ウエハＷ毎に変更した。具体的に、高さが３０μｍ、５６μｍ、９３μｍ、１８９μｍ、４８０μｍである異物Ｈに夫々ウエハＷが乗り上げて加熱されるようにした。
図２９の各グラフに評価試験２の結果を示している。各グラフの縦軸の数値はグレー値を、横軸はＳＥＭ画像から得られたＣＤの値を夫々表している。また、各グラフの上方の数値は異物Ｈの高さを示している。各グラフでは測定結果のプロットと、プロットから取得された近似曲線とを表示している。また、この近似曲線についての決定係数Ｒ２を算出した。異物Ｈの高さが３０μｍ、５６μｍ、９３μｍ、１８９μｍ、４８０μｍであるときに、決定係数Ｒ２は夫々０．０２４１、０．３９９６、０．７６５７、０．９５５１、０．９６３７であった。
図３０も評価試験２の結果を示している。この図３０の上段は、ウエハＷの面内各部にＳＥＭ画像から取得されたＣＤに応じた色を付して示したコンピュータによるカラー画像であり、以降はＳＥＭのＣＤ分布と記載する。図３０の下段は、ウエハＷの面内各部に、取得されたグレー値に応じた色を付して示したコンピュータによるカラー画像であり、以降はグレー値分布と記載する。ただし、紙面の都合で、これらのＳＥＭのＣＤ分布及びグレー値分布については、モノクローム表示している。
上記のように異物Ｈの高さが９３μｍ以上であるときに、決定係数Ｒ２は０．７６５７以上と比較的高い数値を示すと共に、ＳＥＭのＣＤ分布とグレー値分布とが概ね一致していることが確認された。このように異物Ｈの高さが比較的小さくても、画像データのグレー値と、ＳＥＭで測定されるＣＤ、即ち実際のＣＤとの相関が比較的高いことが確認された。従って、この評価試験２の結果から、上記のウエハ撮像モジュール６１を用いてＣＤ分布を取得することによっても、ウエハＷの載置異常の判定を行うことができることが示された。
Ｗ ウエハ
Ｈ 異物
１ 塗布、現像装置
１２ レジスト塗布モジュール
１３ 現像モジュール
１４ 線幅測定モジュール
１６ 搬送機構
２Ａ、２Ｂ 加熱モジュール
２１ 熱板
２３ 支持ピン
２４ 規制ピン
５ 制御部

Claims (15)

  1. 露光されたレジスト膜が形成された基板を現像し、当該基板の表面にパターンを形成する現像部と、
    前記レジスト膜が形成された基板を前記現像前に載置すると共に加熱する熱板と、
    前記基板の表面におけるパターンの寸法の大きさの分布を光学的に取得する分布取得部と、
    パターンの寸法の大きさの分布に基づいて、前記熱板における前記基板の載置状態の異常の有無を判定する判定部と、
    を備えたことを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記熱板に載置される基板のレジスト膜は、前記パターンを形成するために露光済みのレジスト膜であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
  3. 前記判定部は、
    前記熱板に搬送された第１の基板に載置状態の異常があると判定されたときに、
    当該熱板に搬送された第２の基板から取得されるパターンの寸法の大きさの分布に基づいて、
    前記第１の基板についての載置状態の異常の原因を推定することを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
  4. 前記熱板は、第１の熱板と第２の熱板とを含み、
    前記第１の基板及び第２の基板は第１の熱板で加熱され、
    前記第１の基板についての載置状態の異常の原因の推定は、前記第２の熱板で加熱された第３の基板から取得されるパターンの寸法の大きさの分布に基づいて行われることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
  5. 推定された載置状態の異常の原因に対処する対処機構が設けられていることを特徴とする請求項３または４記載の基板処理装置。
  6. 前記対処機構は、異常の原因に対応するアラームを出力するアラーム発生器を備えることを特徴とする請求項５記載の基板処理装置。
  7. 前記対処機構は、
    前記熱板に設けられ、基板の中心部、周縁部を夫々吸引する第１の吸引口、第２の吸引口と、
    前記基板の反りを解消するために、前記第１の吸引口の排気流量と前記第２の吸引口の排気流量との比を変更する変更機構と、
    により構成されることを特徴とする請求項５または６記載の基板処理装置。
  8. 前記対処機構は、
    前記載置状態の異常が有ると判定された前記第１の基板のレジスト膜を除去するレジスト膜除去機構と、
    前記レジスト膜が除去された第１の基板に再度レジスト膜を形成するレジスト膜形成部と、
    前記熱板に前記第１の基板を再度載置する前に、当該第１の基板の裏面を洗浄する裏面洗浄部と、
    を備えたことを特徴とする請求項５ないし７のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  9. 露光されたレジスト膜が形成された基板を現像部にて現像し、当該基板の表面にパターンを形成する現像工程と、
    前記レジスト膜が形成された基板を前記現像前に熱板に載置して加熱する加熱工程と、
    前記基板の表面におけるパターンの寸法の大きさの分布を光学的に取得する工程と、
    取得されたパターンの寸法の大きさの分布に基づいて、前記熱板における基板の載置状態の異常の有無を判定する判定工程と、
    を備えたことを特徴とする基板処理方法。
  10. 前記熱板に載置される基板のレジスト膜は、前記パターンを形成するために露光済みのレジスト膜であることを特徴とする請求項９記載の基板処理方法。
  11. 前記判定工程において、前記熱板に搬送された第１の基板に載置状態の異常があると判定されたときに、当該熱板に載置されて加熱された第２の基板から取得されるパターンの寸法の大きさの分布に基づいて、前記第１の基板についての載置状態の異常の原因を推定する推定工程を含むことを特徴とする請求項９または１０記載の基板処理方法。
  12. 前記熱板は第１の熱板と第２の熱板とを含み、
    前記第１の基板及び第２の基板を前記第１の熱板に載置して加熱する工程と、
    第３の基板を前記第２の熱板に載置して加熱する工程と、を含み、
    前記推定工程は、前記第３の基板から取得されるパターンの寸法の大きさの分布に基づいて行うことを特徴とする請求項１１記載の基板処理方法。
  13. 前記推定工程は、異常の原因として前記基板の反りの有無の推定を含み、
    前記基板の反りが有ると推定されたときに、前記熱板に載置される後続の基板の反りを解消するために、
    当該基板の中心部を吸引するために前記熱板に設けられる第１の吸引口の排気流量と、当該基板の周縁部を吸引するために前記熱板に設けられる第２の吸引口の排気流量との比を変更する工程を含むことを特徴とする請求項１２記載の基板処理方法。
  14. 前記推定工程は、異常の原因として前記第１の基板の裏面における異物の付着の有無の推定を含み、
    前記異物の付着が有ると推定されたときに前記第１の基板のレジスト膜を除去する工程と、
    前記レジスト膜が除去された第１の基板に再度レジスト膜を形成する工程と、
    前記第１の基板を前記熱板に再度載置する前に、当該第１の基板の裏面を洗浄する工程と、
    を備えたことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか一つに記載の基板処理方法。
  15. パターンを形成するために露光されたレジスト膜が形成された基板を現像する基板処理装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、前記プログラムは請求項９ないし１４のいずれか一つに記載された基板処理方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
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