JP2692179B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は基板処理装置に関し、特にウェハ上に塗布及
び選択露光されたフォトレジストパターンを現像する現
像装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の現像は以下のようにして行われる。す
なわち、第５図において、カップ３内に設置したチャッ
ク２上にウェハ１を取付け、スピンモータ４の回転を回
転軸4aを介して該チャック２に伝え、前記ウェハ１を回
転させながら、薬液ノズル５より該ウェハ１の表面へ現
像用の薬液を供給する。ところで、前記薬液ノズル５及
びスピンモータ４は、薬液の供給量及びウェハ１の回転
数を制御する演算制御部27に接続され、該演算制御部27
には現像の進行状態を露光部分のレジストの膜減り量と
してモニターする膜厚測定器26が接続されている。演算
制御部27は、該膜厚測定器26によりレジスト膜が現像に
より完全に溶解して下地が露出するまでの現像時間（ブ
レークスルータイム:BTT）を検出し、このブレークスル
ータイムに追加現像の比率Ｋ値を乗じた時間Ｋ×BTTを
最適な現像時間として決定し、その間のウェハ１上への
薬液の供給量及び該ウェハ１の回転数を制御して処理を
終了させる。

上述した従来技術の装置においては、例えばOFPR800C
のレジストを用いたウェハの現像を行う際に、そのレジ
スト膜厚がレンジで約0.13μｍ変化した場合に、レジス
トパターン線巾の変動は約0.2μｍ程度に制御されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に同一の加工線巾のパターンでも、抜きパターン
部と残しパターン部の面積比が異なれば、供給させる現
像液の感度劣化の速度に差が生じ、抜きパターン部のレ
ジストが完全に現像されるまでのブレークスルータイム
は大きく変化する。

一方、実際の加工線巾を決定する横方向の現像速度は
非露光部のレジストの膜減り速度と密接な関係にある
が、これは現像液の感度劣化の影響を受けにくいため
に、マスクパターンの面積比が変化しても大きく変動し
ない。

すなわち、同一加工線巾のパターンでもマスクパター
ンの面積比が異なれば、抜きパターン部分の縦方向の現
像速度と横方向の現像速度の比が変化するため、ブレー
クスルータイム以後の追加現像時間の比率は変化する。

ところが、上述した従来技術の装置では、抜きパター
ン部と残しパターン部の膜減り量の差については考慮せ
ず、両者の信号を一括してサンプリングするため、非露
光部分のレジストの膜減り量を単独でモニターする手段
を持たず、横方向の現像速度の変化量を推定することが
できないために追加現像の比率Ｋ値を自動的に変化させ
ることができなかった。以上の理由から、同一加工線巾
でもマスクパターンの面積比が異なる製品の現像を行う
際には得られる現像線巾が大きく変動するという問題が
発生していた。

本発明の目的は上記課題を解消した基板処理装置を提
供することにある。

〔発明の従来技術に対する相違点〕

従来技術の現像装置では最終的な加工線巾と密接な相
関を有する非露光部分のレジストの膜厚変化を単独で測
定する手段を持たず、マスクパターンの面積比に対応し
て、レジストのブレークスルーポイントからの追加現像
の比率を変化させることができなかったのに対し、本発
明では従来技術に加えて比露光部のレジストの膜減り量
を単独で測定する手段を付加し、露光パターン部と非露
光パターン部の膜厚測定結果を比較演算することにより
ブレークスルータイム後の追加現像時間の比率を最適化
できるという相違点を有する。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明は選択露光された膜
を表面に有するウェハを高速回転させながら該ウェハ上
に薬液を供給して現像処理を行う基板処理装置におい
て、ウェハ上のパターンニングされた部分の膜厚を測定
する第１の膜厚測定器と、露光処理のされていない部分
の膜厚を測定する第２の膜厚測定器と、前記第１及び第
２の膜厚測定器からそれぞれ出力される測定結果を比
較、演算して両者の比を出力する比較回路と、該比較回
路から出力される信号に基づいて現像処理時間、薬液の
供給量及びウェハの回転数を制御する演算制御部とを有
するものである。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

（実施例１） 第１図は本発明の第１の実施例を示す縦断面図、第２
図は第１図のウェハ上の膜厚のモニター状態を示す平面
図である。

第１図において、カップ３内に設置したチャック２上
にウェハ１が取付けられ、該チャック２はスピンモータ
４の回転軸4aに直結されている。カップ３は、ウェハ１
が出し入れできる開口3aを有し、該開口3aの中央に薬液
ノズル５が前記ウェハ１の回転中心へ向けて設置され、
該薬液ノズル５の右側に第１の膜厚測定器６と第２の膜
厚測定器７とが配置されている。

第１の膜厚測定器６は前記ウェハ１上のパターンニン
グされた部分へ向けて固定して設置され、第２の膜厚測
定器７は、ガイド15に沿って移動可能に取付けられてい
る。該ガイド15には、第２の膜厚測定器７を移動させる
駆動モータ８が取付けられている。

該駆動モータ８と前記スピンモータ４及び薬液ノズル
５は演算制御部10に接続され、該演算制御部10は比較回
路９を介して前記第1,第２の膜厚測定器6,7に接続され
ている。3b,3bは処理後の薬液を排出する排液口であ
る。

ウェハ１がチャック２上に載置されると、演算制御部
10にメモリーされているパターン配列のデータにより駆
動モータ８を制御して第２図に示すように第２の膜厚測
定器７をパターンのない部分、すなわち非露光部Ａ上に
移動させる。チャック２はウェハ１を真空吸着にて固定
し、スピンモータ４によりウェハ１を低速から高速回転
まで（例えば０〜6000ppm）シーケンシャルに回転させ
る。薬液ノズル５は回転している上記ウェハ１上に現像
液を供給する。

薬液ノズル５による現像液の供給開始と共に、第１の
膜厚測定器６が露光部Ｂの膜厚のモニターを開始し、第
２の膜厚測定器７が非露光部Ａの膜厚のモニターを開始
して各時刻における各々の膜厚変化データを比較回路９
に入力する。

比較回路９では、前記第1,第２の膜厚測定器6,7の膜
厚測定結果に基づいて露光部Ｂの抜きパターン部の現像
速度と非露光部Ａのレジストの現像速度及びその比を演
算し、その結果を演算制御部10に出力する。

この演算は露光部Ｂの抜きパターンが完全に現像され
るブレークスルーポイントまで継続され、演算制御部10
ではブレークスルーポイントを検出した時点で、比較回
路９からの出力データを積分し、露光部Ｂと非露光部Ａ
の現像速度データに基づいて追加現像時間の比率Ｋ値を
演算し、ブレークスルータイム（BTT）に比率Ｋ値を乗
じた時間Ｋ×BTTを最適な全現像時間として決定し、全
現像時間の処理を終了した時点で、スピンモータ４及び
薬液ノズル５へフィードバック制御を行い、現像液供給
の停止及びスピンモータの回転数のシーケンス変更を指
示し、現像シーケンスの全てを終了させる。

以上本発明の装置を用いることにより、例えばOFPR80
0Cのレジストを用いた場合で、マスクパターンの面積比
が異なることによるプロセス条件の変更に際して、例え
ば塗布膜厚がレンジで約0.13μｍ変化した場合でも、線
巾の変動を0.1μｍ程度に制御することが可能となる。

（実施例２） 第３図は本発明の第２の実施例を示す縦断面図、第４
図はその説明図である。

非露光部Ａの現像進行状態をモニターする場合、その
モニターポイントはウェハ１のジョットレイアウトの制
約を受けるため、ウェハ外周付近でモニターせざるを得
ない。しかし、ウェハの半径方向での現像バラツキが著
しいウェハでは、ウェハ外周部に位置する非露光部Ａの
モニターポイントとそれよりウェハ中心よりに位置する
露光部Ｂのモニターポイントでは現像バラツキの影響の
ため、実施例１の方法では正確な相関が得られず、高制
度の制御ができないことがある。

本実施例は、上述のような問題点に対応すべく、ウェ
ハ面内の現像バラツキに起因するモニター信号の相関ず
れを補正する機能を第１の実施例の装置に付加したもの
である。すなわち、第３図に示すように、前記第1,第２
の膜厚測定器6,7から出力された信号を前記比較回路12
に伝える信号経路とは別に、該第1,第２の膜厚測定器6,
7と該比較回路12間に両測定信号の相関ずれを補正する
補正用比較回路11が接続されている。

本実施例においては、ウェハ１がチャック２上に載置
されると、第４図に示すように第２の膜厚測定器７は矢
印13の方向に駆動モータ８により移動し、露光部Ｂ上で
第１の膜厚測定器６と同一のウェハ１の径方向上に停止
される。

続いて現像処理が開始されると、第１の膜厚測定器６
はウェハ１の中心より露光部Ｂを、第２の膜厚測定器７
はウェハ１の外周よりの露光部Ｂをモニターする。補正
用比較回路11は両膜厚測定器6,7のモニター信号を一定
時間入力し、ウェハ面内の現像バラツキに起因するモニ
ター信号の相関ずれを補正する。

補正用比較回路11によるモニター信号の相関ずれ補正
が終了すると、第２の膜厚測定器７は矢印14の方向に駆
動され、非露光部Ａ内のモニターポイントに移動し、第
１の膜厚測定器６によりブレークスルーポイントが検出
されるまで非露光部Ａの膜厚変化量をモニターし、第1,
第２の膜厚測定器6,7及び補正用比較回路11にメモリー
されたデータを比較回路12により演算し、補正後の現像
速度及びその比を演算制御部10に出力する。

ブレークスルーポイント検出後は、実施例１と同様に
演算制御部10からの制御信号により決定される最適な現
像時間分だけ追加処理が施されたのを、すべての現像シ
ーケンスが終了される。

本実施例に示すように、補正後の現像速度及びその比
を演算制御部10に出力することにより、より最適な現像
時間を決定することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は最終的なパターン線巾を
決定する非露光部のレジストの現像速度をモニターする
手段と、露光パターン部分のレジストの現像速度をモニ
ターする手段の両方を有し、この速度比を演算する比較
回路と、比較回路の出力に応じてレジストのブレークス
ルータイム以後の追加現像時間の比率を最適値に自動設
定することができるため、所要とするマスクパターンの
抜きパターン部の面積と残しパターン部の面積比が大き
く異なる製品に対しても現像時間をそれぞれ最適化する
ことができ、現像線巾の変動を小さくする効果がある。

また今後の少量多品種化に対しても条件出し工数の低
減等が十分に期待でき、現像工程の能力を大巾に改善で
きる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す縦断面図、第２図
は第１図のウェハ上の膜厚のモニター状態を示す平面
図、第３図は本発明の第２の実施例を示す縦断面図、第
４図は第３図のウェハ上の膜厚のモニター状態を示す平
面図、第５図は従来例を示す縦断面図である。 １…ウェハ、２…チャック ３…カップ、４…スピンモータ 4a…回転軸、５…薬液ノズル ６…第１の膜厚測定器、７…第２の膜厚測定器 ８…駆動モータ、9,12…比較回路 10…演算制御部、11…補正用比較回路 15…ガイド

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】選択露光された膜を表面に有するウェハを
   高速回転させながら該ウェハ上に薬液を供給して現像処
   理を行う基板処理装置において、ウェハ上のパターンニ
   ングされた部分の膜厚を測定する第１の膜厚測定器と、
   露光処理のされていない部分の膜厚を測定する第２の膜
   厚測定器と、前記第１及び第２の膜厚測定器からそれぞ
   れ出力される測定結果を比較、演算して両者の比を出力
   する比較回路と、該比較回路から出力される信号に基づ
   いて現像処理時間、薬液の供給量及びウェハの回転数を
   制御する演算制御部とを有することを特徴とする基板処
   理装置。