JP3893241B2 - レジスト塗布装置およびレジスト塗布工程の管理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レジスト塗布装置およびレジスト塗布工程の管理方法に係り、特に、レジストの塗布品質の管理を容易にするうえで有用なレジスト塗布装置および管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造過程では、半導体ウェハ上にレジスト膜を形成し、そのレジスト膜をマスクとしてエッチングや不純物注入などの処理が実行される。図７は、従来のレジスト塗布装置が備えるノズルブロック１０を側面視で表した図を示す。図７において、ノズルブロック１０には、レジスト塗布用の吐出ノズル１２が複数保持されている。これらの吐出ノズル１２は、レジストの種類に応じて準備されており、個々の工程において塗布すべきレジストの種類に応じて適宜選択的に使用される。
【０００３】
図８（Ａ）は、吐出ノズル１２の先端に異物１４が付着した状態を示す。また、図８（Ｂ）は、正常な吐出ノズル１２の先端部を示す。吐出ノズル１２の先端に異物１４が付着していると、レジストの塗布ムラなどの不具合が生ずる。このため、従来のレジスト塗布装置では、異物１４の有無に関わらず、半導体ウェハ上にレジストを塗布する前に、定期的にレジストの空出し（以下、「ダミーディスペンス」と称す）が実行される。このようなダミーディスペンスによれば、異物１４を洗い流すことができるため、異物１４の存在に起因する塗布ムラなどの発生を効果的に抑制することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ダミーディスペンスの実行は、吐出ノズル１２の先端に異物１４が存在しないことを保証するものではない。このため、従来のレジスト塗布装置では、ダミーディスペンスによって異物１４が除去できなかった場合に、半導体ウェハ上に塗布ムラが生じて初めてその異常に気がつくという事態が生じ得る。
【０００５】
また、ダミーディスペンスは、レジストを無駄に消費する行為である。このため、従来のレジスト塗布装置では、ダミーディスペンスの実行に起因して、レジスト材料につき大きな損失が発生していた。
【０００６】
ところで、従来のレジスト塗布装置では、吐出ノズル１２の先端でレジストが固形化するのを防ぐため、吐出ノズル１２からレジストを吐出した後に、その先端部に存在するレジストを僅かに吸い上げる処理、すなわち、いわゆるサックバックが実行される。このサックバックの際には、条件次第で、吐出ノズル１２の先端付近に空気が巻き込まれることがある。
【０００７】
吐出ノズル１２の内部に、このようにして空気が巻き込まれると、以後半導体ウェハ上にレジストが塗布される際に、レジストの塗布ムラなどが生ずる。従って、レジストの塗布ムラを防止するうえでは、サックバックに伴う空気の巻き込みなどが検知できる事が望ましい。しかしながら、従来のレジスト塗布装置によっては、サックバックに伴う空気の巻き込みを検知することはできない。
【０００８】
このように、従来のレジスト塗布装置は、レジストの塗布ムラなどを防止するうえで、未だ改良の余地を残すものであった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、半導体ウェハ上に常に安定した条件でレジストを塗布することのできるレジスト塗布装置を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、半導体ウェハ上に常に安定した条件でレジストを塗布するためのレジスト塗布工程の管理方法を提供することを第２の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、半導体ウェハ上にレジストを塗布するレジスト塗布装置であって、
半導体ウェハ上にレジストを塗布する吐出ノズルと、
撮像データをカメラに供給するファイバースコープと、
前記ファイバースコープの先端を前記吐出ノズルの開口内が撮像できる位置に移動させるファイバー駆動部と、
前記吐出ノズルの開口内をクリーニングするためのクリーニング機構と、
前記クリーニング機構を、前記吐出ノズルの位置に応じた適切な位置に移動させるクリーニング機構駆動部と、
を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のレジスト塗布装置であって、
正常な吐出ノズルの開口内の状態を表す画像データと、前記カメラが取得した撮像データとを比較して、前記吐出ノズルの先端に異物が存在するか否かを判断する異物判断部と、
前記異物判断部によって異物の存在が認識された場合に、前記クリーニング機構により前記吐出ノズルを清掃させるための処理を実行する制御ユニットと、
を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のレジスト塗布装置であって、
前記カメラが取得した撮像データをオペレータに表示するためのモニタと、
前記クリーニング機構による前記吐出ノズルの清掃を、前記オペレータが手動で指示するためのマニュアル指示機構と、
を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４記載の発明は、半導体ウェハ上にレジストを塗布するレジスト塗布装置であって、
半導体ウェハ上にレジストを塗布する吐出ノズルと、
撮像データをカメラに供給するファイバースコープと、
前記ファイバースコープの先端を前記吐出ノズルの先端位置に移動させるファイバー駆動部とを備え、
前記ファイバースコープは、前記吐出ノズルからレジストが吐出される状態を撮像することができ、かつ、ダミーディスペンスの際に、前記吐出ノズルからのレジストの吐出が停止された直後の状態と、サックバックの後の状態とを撮像することができることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載のレジスト塗布装置であって、前記サックバックが正常に行われた場合の状態を表す画像データと、前記カメラが取得した撮像データとを比較して、前記サックバックが正常であるか否かを判断するサックバック状態判断部を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項５記載のレジスト塗布装置であって、前記サックバック状態判断部によって前記サックバックが正常でないと判断された場合に、前記サックバックの条件を自動的に調整するサックバック条件調整機構を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項５または６記載のレジスト塗布装置であって、
前記カメラが取得した撮像データをオペレータに表示するためのモニタと、
前記サックバックの条件をオペレータが手動で調整するためのマニュアル機構と、
を備えることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項８記載の発明は、半導体ウェハ上にレジストを塗布する工程を管理する方法であって、
前記レジストを吐出する吐出ノズルの開口内の画像を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで取得した画像に基づいて、前記吐出ノズルの開口内に異物が付着しているか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップで異物が認識された場合に、前記吐出ノズルの開口内から前記異物を除去するクリーニングステップと、
を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項９記載の発明は、半導体ウェハ上にレジストを塗布する工程を管理する方法であって、
吐出ノズルから前記レジストが吐出される状態を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで取得した画像に基づいて、前記レジストが前記吐出ノズルから適正に吐出されているか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップで、前記レジストが適正に吐出されていないと判断された場合に、前記レジストの吐出条件を調整する条件調整ステップとを含み、
前記撮像ステップは、ダミーディスペンスの際に、前記吐出ノズルからのレジストの吐出が停止された直後の状態と、サックバックの後の状態とを撮像するサブステップを含み、
前記判断ステップは、前記レジストの吐出が停止された直後の状態と、前記サックバックの後の状態とに基づいて、サックバックの条件が適正であるか否かを判断するサブステップを含み、
前記条件調整ステップは、サックバックの条件が適正でないと判断された場合に、そのサックバック条件を調整するサブステップを含むことを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のレジスト塗布装置の特徴部分の概要を表すブロック図である。また、図２は、レジスト塗布装置の一般的な構成を説明するための平面図を示す。本実施形態のレジスト塗布装置は、図２に示す一般的な構成に対して、図１に示す特徴部分を加えることで実現されている。
【００２０】
図２に示すように、本実施形態のレジスト塗布装置は、レジスト塗布室２０の中にノズルブロック１０を備えている。ノズルブロック１０には、複数の吐出ノズル１２が保持されている。複数の吐出ノズル１２は、吐出すべきレジストの種類の応じて、適宜選択的に用いられる。
【００２１】
レジスト塗布室２０の中には、また、処理カップ２２が設けられている。処理カップ２２の中には、静電力などで半導体ウェハ（図示せず）を保持するチャック２４が設けられている。チャック２４は、その上に置かれる半導体ウェハを、処理カップ２２の内部で、紙面に平行な平面内で回転させることができる。
【００２２】
処理カップ２２の近傍には、アーム駆動部２６が設けられている。アーム駆動部２６には、アーム２８が連結されている。アーム駆動部２６は、アーム２８を、図２における左右方向に移動させることができる。また、アーム２８は、ノズルブロック１０上の任意の吐出ブロック１２の位置に合わせて、ノズル保持部３０を図２における上下方向に移動させることができる。
【００２３】
レジスト塗布装置は、レジストの塗布が要求される場合、先ず、塗布すべきレジストの種類に応じて使用する吐出ノズル１２を決定する。次に、アーム２８を移動させて任意の吐出ノズル１２をノズル保持部３０にセットする。次いで、吐出ノズル１２を半導体ウェハの回転中心付近に移動させる。そして、所定速度で回転している半導体ウェハの中心付近に、吐出ノズル１２からレジストを吐出する。半導体ウェハ上に吐出されたレジストは、遠心力によりウェハ全面に均一に広がり、膜厚の均一なレジスト膜となる。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態のレジスト塗布装置は、ファイバースコープ３２、およびＣＣＤカメラ３４を備えている。ファイバースコープ３２は、その先端部分を自由に移動させ得るだけの柔軟性を有している。ＣＣＤカメラ３４は、ファイバースコープ３２の先端部が捕らえた光を画像データとして取り込むことができる。ＣＣＤカメラ３４には、制御ユニット３６が接続されている。また、制御ユニット３６には、モニタ３８が接続されている。モニタ３８は、ＣＣＤカメラ３４によって撮像された画像をレジスト塗布装置のオペレータに対して表示することができる。
【００２５】
制御ユニット３６には、また、ファイバー駆動部４０が接続されている。ファイバー駆動部４０は、ファイバースコープ３２の先端付近を支持しており、その先端付近を、制御ユニット３６の指示に従って３次元的に移動させることができる。
【００２６】
図３は、ファイバースコープ３２の動作をより詳しく説明するための図を示す。上述の如く、本実施形態のレジスト塗布装置は、アーム２８のノズル保持部３０によって、レジスト塗布室２０の内部に準備されている全ての吐出ノズル１２をノズルブロック１０から取り上げることができる。ファイバー駆動部４０は、このようにして取り上げられた任意の吐出ノズル１２の開口内がファイバースコープ３２で撮像できるように、ファイバースコープ３２の先端付近を自由に移動させることができる。
【００２７】
制御ユニット３６には、更に、コントローラ４２が接続されている。また、コントローラ４２には、クリーニング機構駆動部４４が接続されている。クリーニング機構駆動部４４には、ブラシ４６を備えた回転駆動部４８が固定されている。クリーニング機構駆動部４４は、コントローラ４２の指示に従ってブラシ４６を３次元的に移動させることができる。
【００２８】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、ブラシ４６の動作をより詳しく説明するための図を示す。上述したクリーニング機構駆動部４４は、より具体的には、図４（Ａ）に示すように、ブラシ４６を、レジスト塗布室２０内でノズル保持部３０に取り上げられている任意の吐出ノズル１２の開口付近に移動させることができる。更に、クリーニング機構駆動部４４は、図４（Ｂ）に示すように、ブラシ４６を吐出ノズル１２の開口内に挿入させることができる。回転駆動部４８は、吐出ノズル１２の中に挿入されたブラシ４６を回転させることができる。ブラシ４６は吐出ノズル１２の清掃に適した大きさを有しているため、上記の如くブラシ４６を回転させると、吐出ノズル１２の開口部に付着していた異物１４を除去することができる。
【００２９】
次に、図５を参照して、本実施形態のレジスト塗布装置の動作について説明する。図５は、レジスト塗布装置が、半導体ウェハ上にレジストを塗布する際に実行する一連の処理の流れを表すフローチャートである。
図５に示すルーチンによれば、先ず、塗布すべきレジストの種類に応じて、適切な吐出ノズル１２がアーム２８によって取り上げられる（ステップ１００）。
【００３０】
次に、取り上げられた吐出ノズル１２の開口内部が撮像できる位置に、ファイバースコープ３２の先端部が移動される（ステップ１０２）。
ファイバースコープ３２が適切な位置に到達した後、ＣＣＤカメラ３４により、吐出ノズル１２の開口内部の画像が取り込まれる（ステップ１０４）。
【００３１】
制御ユニット３６には、予め、異物１４が存在しない正常な開口内部の様子を表した画像が記憶されている。上記ステップ１０４において、ＣＣＤカメラ３４によって開口内部の画像が取り込まれると、次に、その画像と、予め記憶されている正常状態の画像とを比較する処理が実行される（ステップ１０６）。
【００３２】
上記ステップ１０６における画像処理の結果に基づいて、検査対象たる吐出ノズル１２の開口部に異物１４が存在するか否かが判断される（ステップ１０８）。
その結果、異物が存在ステップしないと判断された場合は、以後、通常の手法でレジストを塗布する処理が続行される（ステップ１１０）。
一方、異物が存在すると判断された場合は、ブラシ４６によるクリーニング処理が自動的に実行された後（ステップ１１２）、再び上記ステップ１０２以降の処理が実行される。
【００３３】
上述の如く、本実施形態のレジスト塗布装置は、ファイバースコープ３２を用いて吐出ノズル１２の画像を直接取り込み、その画像に基づいて異物１４の存在を判断する。更に、異物１４が認められる場合には、自動的にその異物１４をブラシ４６により除去することができる。このため、本実施形態の装置によれば、常に、吐出ノズル１２の中に異物１４が存在しないことが保証された状態で、安定した条件の下で、半導体ウェハ上にレジストを塗布することができる。従って、本実施形態の装置によれば、レジストの塗布ムラなどの不具合を確実に防止することができる。
【００３４】
ところで、上記の説明では、吐出ノズル１２に異物１４が存在しているか否かをレジスト塗布装置が自動的に判断し、更に、異物１４が存在する場合には、レジスト塗布装置が自動的に異物１４のクリーニングを行うこととしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、異物１４が存在するか否かは、モニタ３８に表示される画像に基づいて、オペレータが判断することとしてもよい。更に、クリーニングの実行は、オペレータによる開始指示により実行されることとしてもよい。
【００３５】
実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２のレジスト塗布装置について説明する。実施の形態１のレジスト塗布装置、および本実施形態のレジスト塗布装置は、何れも、吐出ノズル１２の先端付近でレジストが固形化するのを防ぐために、いわゆるサックバックを実行する。すなわち、吐出ノズル１２からレジストを塗布した後に、吐出ノズル１２の先端付近に残存するレジストを僅かに吸い上げて、吐出ノズル１２の先端付近でレジストが固形化するのを防止する。
【００３６】
実施の形態１および２のレジスト塗布装置は、上述したサックバックの処理を可能とするため、レジストの供給経路にレジスト貯留室を備えている。レジスト貯留室の上流側には、レジストの供給を制御するための開閉弁が設けられている。また、上記のレジスト貯留室は、その内部の体積を変化させるダイヤフラム弁を備えている。上記の構成によれば、開閉弁を閉じることによりレジストの吐出を停止させることができる。そして、その後、ダイヤフラム弁によりレジスト貯留室の体積を増大させることにより、サックバックを実現することができる。
【００３７】
サックバックに伴うレジストの吸い上げ速度は、ダイヤフラム弁の動作速度を制御するスピードコントローラなどにより調整することができる。その吸い上げ速度が過度に高速であると、サックバックに伴って吐出ノズル１２の中に空気が混入するなどの不都合が起きることがある。このため、上記のスピードコントローラの条件など、サックバックの特性を決める条件は、空気の混入などの不都合が生じないように適切に設定する必要がある。本実施形態のレジスト塗布装置は、特に、上述したサックバック条件を、自動的に調整するための駆動部を備えているものとする。
【００３８】
図６は、本実施形態のレジスト塗布装置が、サックバック条件を調整するために実行する一連の処理の流れを説明するためのフローチャートを示す。
図６に示すように、本実施形態では、先ず、調整の対象として選択された吐出ノズル１２がアーム２８によって取り上げられる（ステップ１２０）。
【００３９】
次に、取り上げられた吐出ノズル１２の先端部分が撮像できる位置にファイバースコープ３２の先端が移動される（ステップ１２２）。
ファイバースコープ３２が適切な位置に到達した後、レジストのダミーディスペンスが実行される（ステップ１２４）。
レジストの吐出が停止された後、サックバックによってレジストが吸い上げられる様子がＣＣＤカメラ３４によって撮像される（ステップ１２６）。
【００４０】
制御ユニット３６には、予め、サックバック条件が適正である場合におけるレジストの挙動が画像データとして記憶されている。上記ステップ１２６において、ＣＣＤカメラ３４によってレジストの様子を表す画像が取り込まれると、次に、その画像と、予め記憶されている正常状態の画像とが比較される（ステップ１２８）。
【００４１】
次に、上記ステップ１２８における画像処理の結果に基づいて、サックバック時のレジスト挙動が適正であるか否かが判断される。より具体的には、サックバックの前に吐出ノズル１２の先に残存していたレジストの量（長さ）、サックバックの過程でレジストが吸い上げられる速度、更には、サックバック後に吐出ノズル１２の先端とレジスト表面との間に確保される距離などが適正であるか否かが判断される（ステップ１３０）。
【００４２】
その結果、サックバックに伴うレジストの挙動が適正であると判断された場合は、条件の調整が不要であるから、そのまま今回のルーチンが終了される。一方、レジストの挙動が適正ではないと判断された場合は、サックバック条件の調整が自動的に実行された後（ステップ１３２）、再び上記ステップ１２２以降の処理が実行される。
【００４３】
上述の如く、本実施形態のレジスト塗布装置は、ファイバースコープ３２を用いて、サックバック時におけるレジストの挙動を直接撮像し、その結果得られた画像に基づいてサックバック条件が適正であるか否かを判断する。更に、本実施形態の装置は、サックバック条件が不適正である場合には、その条件を自動的に適正な条件に調整する。このため、本実施形態の装置では、サックバック条件が不適当な条件のまま維持されることがなく、レジスト内への空気の混入が有効に防止される。
【００４４】
ところで、上記の説明では、サックバック条件が適正であるか否かをレジスト塗布装置が自動的に判断し、更に、その条件が不適正である場合には、レジスト塗布装置が自動的に条件調整を行うこととしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、サックバック条件が適正か否かは、モニタ３８に表示される画像に基づいて、オペレータが判断することとしてもよい。更に、サックバック条件の調整は、オペレータによる開始指示により実行されることとしても、或いはオペレータが手動で行うこととしてもよい。
【００４５】
また、上記の実施形態では、調整の対象がサックバック条件に限定されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ファイバースコープ３２によって吐出ノズル１２から吐出されるレジストの状態を撮像し、その結果に基づいてレジストの吐出条件を調整することとしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、ファイバースコープによって吐出ノズルの先端付近の画像を撮像し、その画像に基づいて直接的にレジスト塗布工程の管理を行うことができる。このため、本発明によれば、半導体ウェハ上に安定した条件でレジストを塗布するうえで必要な状況を常に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１のレジスト塗布装置の特徴部分の概要を表すブロック図である。
【図２】 レジスト塗布装置の一般的な構造を表す平面図である。
【図３】 実施の形態１のレジスト塗布装置の特徴的動作を説明するための図（その１）である。
【図４】 実施の形態１のレジスト塗布装置の特徴的動作を説明するための図（その２）である。
【図５】 実施の形態１のレジスト塗布装置が半導体ウェハ上にレジストを塗布するために実行する一連の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図６】 実施の形態２のレジスト塗布装置がサックバック条件を調整するために実行する一連の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図７】 従来のレジスト塗布装置が備えるノズルブロックを側面視で表した図である。
【図８】 異物の付着した吐出ノズルと正常な吐出ノズルとを対比して表した図である。
【符号の説明】
１０ ノズルブロック
１２ 吐出ノズル
１４ 異物
３２ ファイバースコープ
３４ ＣＣＤカメラ
３６ 制御ユニット
３８ モニタ
４０ ファイバー駆動部
４２ コントローラ
４４ クリーニング機構駆動部
４６ ブラシ
４８ 回転駆動部
【発明の属する技術分野】
本発明は、レジスト塗布装置およびレジスト塗布工程の管理方法に係り、特に、レジストの塗布品質の管理を容易にするうえで有用なレジスト塗布装置および管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造過程では、半導体ウェハ上にレジスト膜を形成し、そのレジスト膜をマスクとしてエッチングや不純物注入などの処理が実行される。図７は、従来のレジスト塗布装置が備えるノズルブロック１０を側面視で表した図を示す。図７において、ノズルブロック１０には、レジスト塗布用の吐出ノズル１２が複数保持されている。これらの吐出ノズル１２は、レジストの種類に応じて準備されており、個々の工程において塗布すべきレジストの種類に応じて適宜選択的に使用される。
【０００３】
図８（Ａ）は、吐出ノズル１２の先端に異物１４が付着した状態を示す。また、図８（Ｂ）は、正常な吐出ノズル１２の先端部を示す。吐出ノズル１２の先端に異物１４が付着していると、レジストの塗布ムラなどの不具合が生ずる。このため、従来のレジスト塗布装置では、異物１４の有無に関わらず、半導体ウェハ上にレジストを塗布する前に、定期的にレジストの空出し（以下、「ダミーディスペンス」と称す）が実行される。このようなダミーディスペンスによれば、異物１４を洗い流すことができるため、異物１４の存在に起因する塗布ムラなどの発生を効果的に抑制することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ダミーディスペンスの実行は、吐出ノズル１２の先端に異物１４が存在しないことを保証するものではない。このため、従来のレジスト塗布装置では、ダミーディスペンスによって異物１４が除去できなかった場合に、半導体ウェハ上に塗布ムラが生じて初めてその異常に気がつくという事態が生じ得る。
【０００５】
また、ダミーディスペンスは、レジストを無駄に消費する行為である。このため、従来のレジスト塗布装置では、ダミーディスペンスの実行に起因して、レジスト材料につき大きな損失が発生していた。
【０００６】
ところで、従来のレジスト塗布装置では、吐出ノズル１２の先端でレジストが固形化するのを防ぐため、吐出ノズル１２からレジストを吐出した後に、その先端部に存在するレジストを僅かに吸い上げる処理、すなわち、いわゆるサックバックが実行される。このサックバックの際には、条件次第で、吐出ノズル１２の先端付近に空気が巻き込まれることがある。
【０００７】
吐出ノズル１２の内部に、このようにして空気が巻き込まれると、以後半導体ウェハ上にレジストが塗布される際に、レジストの塗布ムラなどが生ずる。従って、レジストの塗布ムラを防止するうえでは、サックバックに伴う空気の巻き込みなどが検知できる事が望ましい。しかしながら、従来のレジスト塗布装置によっては、サックバックに伴う空気の巻き込みを検知することはできない。
【０００８】
このように、従来のレジスト塗布装置は、レジストの塗布ムラなどを防止するうえで、未だ改良の余地を残すものであった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、半導体ウェハ上に常に安定した条件でレジストを塗布することのできるレジスト塗布装置を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、半導体ウェハ上に常に安定した条件でレジストを塗布するためのレジスト塗布工程の管理方法を提供することを第２の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、半導体ウェハ上にレジストを塗布するレジスト塗布装置であって、
半導体ウェハ上にレジストを塗布する吐出ノズルと、
撮像データをカメラに供給するファイバースコープと、
前記ファイバースコープの先端を前記吐出ノズルの開口内が撮像できる位置に移動させるファイバー駆動部と、
前記吐出ノズルの開口内をクリーニングするためのクリーニング機構と、
前記クリーニング機構を、前記吐出ノズルの位置に応じた適切な位置に移動させるクリーニング機構駆動部と、
を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のレジスト塗布装置であって、
正常な吐出ノズルの開口内の状態を表す画像データと、前記カメラが取得した撮像データとを比較して、前記吐出ノズルの先端に異物が存在するか否かを判断する異物判断部と、
前記異物判断部によって異物の存在が認識された場合に、前記クリーニング機構により前記吐出ノズルを清掃させるための処理を実行する制御ユニットと、
を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のレジスト塗布装置であって、
前記カメラが取得した撮像データをオペレータに表示するためのモニタと、
前記クリーニング機構による前記吐出ノズルの清掃を、前記オペレータが手動で指示するためのマニュアル指示機構と、
を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４記載の発明は、半導体ウェハ上にレジストを塗布するレジスト塗布装置であって、
半導体ウェハ上にレジストを塗布する吐出ノズルと、
撮像データをカメラに供給するファイバースコープと、
前記ファイバースコープの先端を前記吐出ノズルの先端位置に移動させるファイバー駆動部とを備え、
前記ファイバースコープは、前記吐出ノズルからレジストが吐出される状態を撮像することができ、かつ、ダミーディスペンスの際に、前記吐出ノズルからのレジストの吐出が停止された直後の状態と、サックバックの後の状態とを撮像することができることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載のレジスト塗布装置であって、前記サックバックが正常に行われた場合の状態を表す画像データと、前記カメラが取得した撮像データとを比較して、前記サックバックが正常であるか否かを判断するサックバック状態判断部を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項５記載のレジスト塗布装置であって、前記サックバック状態判断部によって前記サックバックが正常でないと判断された場合に、前記サックバックの条件を自動的に調整するサックバック条件調整機構を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項５または６記載のレジスト塗布装置であって、
前記カメラが取得した撮像データをオペレータに表示するためのモニタと、
前記サックバックの条件をオペレータが手動で調整するためのマニュアル機構と、
を備えることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項８記載の発明は、半導体ウェハ上にレジストを塗布する工程を管理する方法であって、
前記レジストを吐出する吐出ノズルの開口内の画像を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで取得した画像に基づいて、前記吐出ノズルの開口内に異物が付着しているか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップで異物が認識された場合に、前記吐出ノズルの開口内から前記異物を除去するクリーニングステップと、
を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項９記載の発明は、半導体ウェハ上にレジストを塗布する工程を管理する方法であって、
吐出ノズルから前記レジストが吐出される状態を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで取得した画像に基づいて、前記レジストが前記吐出ノズルから適正に吐出されているか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップで、前記レジストが適正に吐出されていないと判断された場合に、前記レジストの吐出条件を調整する条件調整ステップとを含み、
前記撮像ステップは、ダミーディスペンスの際に、前記吐出ノズルからのレジストの吐出が停止された直後の状態と、サックバックの後の状態とを撮像するサブステップを含み、
前記判断ステップは、前記レジストの吐出が停止された直後の状態と、前記サックバックの後の状態とに基づいて、サックバックの条件が適正であるか否かを判断するサブステップを含み、
前記条件調整ステップは、サックバックの条件が適正でないと判断された場合に、そのサックバック条件を調整するサブステップを含むことを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のレジスト塗布装置の特徴部分の概要を表すブロック図である。また、図２は、レジスト塗布装置の一般的な構成を説明するための平面図を示す。本実施形態のレジスト塗布装置は、図２に示す一般的な構成に対して、図１に示す特徴部分を加えることで実現されている。
【００２０】
図２に示すように、本実施形態のレジスト塗布装置は、レジスト塗布室２０の中にノズルブロック１０を備えている。ノズルブロック１０には、複数の吐出ノズル１２が保持されている。複数の吐出ノズル１２は、吐出すべきレジストの種類の応じて、適宜選択的に用いられる。
【００２１】
レジスト塗布室２０の中には、また、処理カップ２２が設けられている。処理カップ２２の中には、静電力などで半導体ウェハ（図示せず）を保持するチャック２４が設けられている。チャック２４は、その上に置かれる半導体ウェハを、処理カップ２２の内部で、紙面に平行な平面内で回転させることができる。
【００２２】
処理カップ２２の近傍には、アーム駆動部２６が設けられている。アーム駆動部２６には、アーム２８が連結されている。アーム駆動部２６は、アーム２８を、図２における左右方向に移動させることができる。また、アーム２８は、ノズルブロック１０上の任意の吐出ブロック１２の位置に合わせて、ノズル保持部３０を図２における上下方向に移動させることができる。
【００２３】
レジスト塗布装置は、レジストの塗布が要求される場合、先ず、塗布すべきレジストの種類に応じて使用する吐出ノズル１２を決定する。次に、アーム２８を移動させて任意の吐出ノズル１２をノズル保持部３０にセットする。次いで、吐出ノズル１２を半導体ウェハの回転中心付近に移動させる。そして、所定速度で回転している半導体ウェハの中心付近に、吐出ノズル１２からレジストを吐出する。半導体ウェハ上に吐出されたレジストは、遠心力によりウェハ全面に均一に広がり、膜厚の均一なレジスト膜となる。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態のレジスト塗布装置は、ファイバースコープ３２、およびＣＣＤカメラ３４を備えている。ファイバースコープ３２は、その先端部分を自由に移動させ得るだけの柔軟性を有している。ＣＣＤカメラ３４は、ファイバースコープ３２の先端部が捕らえた光を画像データとして取り込むことができる。ＣＣＤカメラ３４には、制御ユニット３６が接続されている。また、制御ユニット３６には、モニタ３８が接続されている。モニタ３８は、ＣＣＤカメラ３４によって撮像された画像をレジスト塗布装置のオペレータに対して表示することができる。
【００２５】
制御ユニット３６には、また、ファイバー駆動部４０が接続されている。ファイバー駆動部４０は、ファイバースコープ３２の先端付近を支持しており、その先端付近を、制御ユニット３６の指示に従って３次元的に移動させることができる。
【００２６】
図３は、ファイバースコープ３２の動作をより詳しく説明するための図を示す。上述の如く、本実施形態のレジスト塗布装置は、アーム２８のノズル保持部３０によって、レジスト塗布室２０の内部に準備されている全ての吐出ノズル１２をノズルブロック１０から取り上げることができる。ファイバー駆動部４０は、このようにして取り上げられた任意の吐出ノズル１２の開口内がファイバースコープ３２で撮像できるように、ファイバースコープ３２の先端付近を自由に移動させることができる。
【００２７】
制御ユニット３６には、更に、コントローラ４２が接続されている。また、コントローラ４２には、クリーニング機構駆動部４４が接続されている。クリーニング機構駆動部４４には、ブラシ４６を備えた回転駆動部４８が固定されている。クリーニング機構駆動部４４は、コントローラ４２の指示に従ってブラシ４６を３次元的に移動させることができる。
【００２８】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、ブラシ４６の動作をより詳しく説明するための図を示す。上述したクリーニング機構駆動部４４は、より具体的には、図４（Ａ）に示すように、ブラシ４６を、レジスト塗布室２０内でノズル保持部３０に取り上げられている任意の吐出ノズル１２の開口付近に移動させることができる。更に、クリーニング機構駆動部４４は、図４（Ｂ）に示すように、ブラシ４６を吐出ノズル１２の開口内に挿入させることができる。回転駆動部４８は、吐出ノズル１２の中に挿入されたブラシ４６を回転させることができる。ブラシ４６は吐出ノズル１２の清掃に適した大きさを有しているため、上記の如くブラシ４６を回転させると、吐出ノズル１２の開口部に付着していた異物１４を除去することができる。
【００２９】
次に、図５を参照して、本実施形態のレジスト塗布装置の動作について説明する。図５は、レジスト塗布装置が、半導体ウェハ上にレジストを塗布する際に実行する一連の処理の流れを表すフローチャートである。
図５に示すルーチンによれば、先ず、塗布すべきレジストの種類に応じて、適切な吐出ノズル１２がアーム２８によって取り上げられる（ステップ１００）。
【００３０】
次に、取り上げられた吐出ノズル１２の開口内部が撮像できる位置に、ファイバースコープ３２の先端部が移動される（ステップ１０２）。
ファイバースコープ３２が適切な位置に到達した後、ＣＣＤカメラ３４により、吐出ノズル１２の開口内部の画像が取り込まれる（ステップ１０４）。
【００３１】
制御ユニット３６には、予め、異物１４が存在しない正常な開口内部の様子を表した画像が記憶されている。上記ステップ１０４において、ＣＣＤカメラ３４によって開口内部の画像が取り込まれると、次に、その画像と、予め記憶されている正常状態の画像とを比較する処理が実行される（ステップ１０６）。
【００３２】
上記ステップ１０６における画像処理の結果に基づいて、検査対象たる吐出ノズル１２の開口部に異物１４が存在するか否かが判断される（ステップ１０８）。
その結果、異物が存在ステップしないと判断された場合は、以後、通常の手法でレジストを塗布する処理が続行される（ステップ１１０）。
一方、異物が存在すると判断された場合は、ブラシ４６によるクリーニング処理が自動的に実行された後（ステップ１１２）、再び上記ステップ１０２以降の処理が実行される。
【００３３】
上述の如く、本実施形態のレジスト塗布装置は、ファイバースコープ３２を用いて吐出ノズル１２の画像を直接取り込み、その画像に基づいて異物１４の存在を判断する。更に、異物１４が認められる場合には、自動的にその異物１４をブラシ４６により除去することができる。このため、本実施形態の装置によれば、常に、吐出ノズル１２の中に異物１４が存在しないことが保証された状態で、安定した条件の下で、半導体ウェハ上にレジストを塗布することができる。従って、本実施形態の装置によれば、レジストの塗布ムラなどの不具合を確実に防止することができる。
【００３４】
ところで、上記の説明では、吐出ノズル１２に異物１４が存在しているか否かをレジスト塗布装置が自動的に判断し、更に、異物１４が存在する場合には、レジスト塗布装置が自動的に異物１４のクリーニングを行うこととしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、異物１４が存在するか否かは、モニタ３８に表示される画像に基づいて、オペレータが判断することとしてもよい。更に、クリーニングの実行は、オペレータによる開始指示により実行されることとしてもよい。
【００３５】
実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２のレジスト塗布装置について説明する。実施の形態１のレジスト塗布装置、および本実施形態のレジスト塗布装置は、何れも、吐出ノズル１２の先端付近でレジストが固形化するのを防ぐために、いわゆるサックバックを実行する。すなわち、吐出ノズル１２からレジストを塗布した後に、吐出ノズル１２の先端付近に残存するレジストを僅かに吸い上げて、吐出ノズル１２の先端付近でレジストが固形化するのを防止する。
【００３６】
実施の形態１および２のレジスト塗布装置は、上述したサックバックの処理を可能とするため、レジストの供給経路にレジスト貯留室を備えている。レジスト貯留室の上流側には、レジストの供給を制御するための開閉弁が設けられている。また、上記のレジスト貯留室は、その内部の体積を変化させるダイヤフラム弁を備えている。上記の構成によれば、開閉弁を閉じることによりレジストの吐出を停止させることができる。そして、その後、ダイヤフラム弁によりレジスト貯留室の体積を増大させることにより、サックバックを実現することができる。
【００３７】
サックバックに伴うレジストの吸い上げ速度は、ダイヤフラム弁の動作速度を制御するスピードコントローラなどにより調整することができる。その吸い上げ速度が過度に高速であると、サックバックに伴って吐出ノズル１２の中に空気が混入するなどの不都合が起きることがある。このため、上記のスピードコントローラの条件など、サックバックの特性を決める条件は、空気の混入などの不都合が生じないように適切に設定する必要がある。本実施形態のレジスト塗布装置は、特に、上述したサックバック条件を、自動的に調整するための駆動部を備えているものとする。
【００３８】
図６は、本実施形態のレジスト塗布装置が、サックバック条件を調整するために実行する一連の処理の流れを説明するためのフローチャートを示す。
図６に示すように、本実施形態では、先ず、調整の対象として選択された吐出ノズル１２がアーム２８によって取り上げられる（ステップ１２０）。
【００３９】
次に、取り上げられた吐出ノズル１２の先端部分が撮像できる位置にファイバースコープ３２の先端が移動される（ステップ１２２）。
ファイバースコープ３２が適切な位置に到達した後、レジストのダミーディスペンスが実行される（ステップ１２４）。
レジストの吐出が停止された後、サックバックによってレジストが吸い上げられる様子がＣＣＤカメラ３４によって撮像される（ステップ１２６）。
【００４０】
制御ユニット３６には、予め、サックバック条件が適正である場合におけるレジストの挙動が画像データとして記憶されている。上記ステップ１２６において、ＣＣＤカメラ３４によってレジストの様子を表す画像が取り込まれると、次に、その画像と、予め記憶されている正常状態の画像とが比較される（ステップ１２８）。
【００４１】
次に、上記ステップ１２８における画像処理の結果に基づいて、サックバック時のレジスト挙動が適正であるか否かが判断される。より具体的には、サックバックの前に吐出ノズル１２の先に残存していたレジストの量（長さ）、サックバックの過程でレジストが吸い上げられる速度、更には、サックバック後に吐出ノズル１２の先端とレジスト表面との間に確保される距離などが適正であるか否かが判断される（ステップ１３０）。
【００４２】
その結果、サックバックに伴うレジストの挙動が適正であると判断された場合は、条件の調整が不要であるから、そのまま今回のルーチンが終了される。一方、レジストの挙動が適正ではないと判断された場合は、サックバック条件の調整が自動的に実行された後（ステップ１３２）、再び上記ステップ１２２以降の処理が実行される。
【００４３】
上述の如く、本実施形態のレジスト塗布装置は、ファイバースコープ３２を用いて、サックバック時におけるレジストの挙動を直接撮像し、その結果得られた画像に基づいてサックバック条件が適正であるか否かを判断する。更に、本実施形態の装置は、サックバック条件が不適正である場合には、その条件を自動的に適正な条件に調整する。このため、本実施形態の装置では、サックバック条件が不適当な条件のまま維持されることがなく、レジスト内への空気の混入が有効に防止される。
【００４４】
ところで、上記の説明では、サックバック条件が適正であるか否かをレジスト塗布装置が自動的に判断し、更に、その条件が不適正である場合には、レジスト塗布装置が自動的に条件調整を行うこととしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、サックバック条件が適正か否かは、モニタ３８に表示される画像に基づいて、オペレータが判断することとしてもよい。更に、サックバック条件の調整は、オペレータによる開始指示により実行されることとしても、或いはオペレータが手動で行うこととしてもよい。
【００４５】
また、上記の実施形態では、調整の対象がサックバック条件に限定されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ファイバースコープ３２によって吐出ノズル１２から吐出されるレジストの状態を撮像し、その結果に基づいてレジストの吐出条件を調整することとしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、ファイバースコープによって吐出ノズルの先端付近の画像を撮像し、その画像に基づいて直接的にレジスト塗布工程の管理を行うことができる。このため、本発明によれば、半導体ウェハ上に安定した条件でレジストを塗布するうえで必要な状況を常に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１のレジスト塗布装置の特徴部分の概要を表すブロック図である。
【図２】 レジスト塗布装置の一般的な構造を表す平面図である。
【図３】 実施の形態１のレジスト塗布装置の特徴的動作を説明するための図（その１）である。
【図４】 実施の形態１のレジスト塗布装置の特徴的動作を説明するための図（その２）である。
【図５】 実施の形態１のレジスト塗布装置が半導体ウェハ上にレジストを塗布するために実行する一連の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図６】 実施の形態２のレジスト塗布装置がサックバック条件を調整するために実行する一連の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図７】 従来のレジスト塗布装置が備えるノズルブロックを側面視で表した図である。
【図８】 異物の付着した吐出ノズルと正常な吐出ノズルとを対比して表した図である。
【符号の説明】
１０ ノズルブロック
１２ 吐出ノズル
１４ 異物
３２ ファイバースコープ
３４ ＣＣＤカメラ
３６ 制御ユニット
３８ モニタ
４０ ファイバー駆動部
４２ コントローラ
４４ クリーニング機構駆動部
４６ ブラシ
４８ 回転駆動部
Claims (9)
- 半導体ウェハ上にレジストを塗布するレジスト塗布装置であって、
半導体ウェハ上にレジストを塗布する吐出ノズルと、
撮像データをカメラに供給するファイバースコープと、
前記ファイバースコープの先端を前記吐出ノズルの開口内が撮像できる位置に移動させるファイバー駆動部と、
前記吐出ノズルの開口内をクリーニングするためのクリーニング機構と、
前記クリーニング機構を、前記吐出ノズルの位置に応じた適切な位置に移動させるクリーニング機構駆動部と、
を備えることを特徴とするレジスト塗布装置。 - 正常な吐出ノズルの開口内の状態を表す画像データと、前記カメラが取得した撮像データとを比較して、前記吐出ノズルの先端に異物が存在するか否かを判断する異物判断部と、
前記異物判断部によって異物の存在が認識された場合に、前記クリーニング機構により前記吐出ノズルを清掃させるための処理を実行する制御ユニットと、
を備えることを特徴とする請求項１記載のレジスト塗布装置。 - 前記カメラが取得した撮像データをオペレータに表示するためのモニタと、
前記クリーニング機構による前記吐出ノズルの清掃を、前記オペレータが手動で指示するためのマニュアル指示機構と、
を備えることを特徴とする請求項１または２記載のレジスト塗布装置。 - 半導体ウェハ上にレジストを塗布するレジスト塗布装置であって、
半導体ウェハ上にレジストを塗布する吐出ノズルと、
撮像データをカメラに供給するファイバースコープと、
前記ファイバースコープの先端を前記吐出ノズルの先端位置に移動させるファイバー駆動部とを備え、
前記ファイバースコープは、前記吐出ノズルからレジストが吐出される状態を撮像することができ、かつ、ダミーディスペンスの際に、前記吐出ノズルからのレジストの吐出が停止された直後の状態と、サックバックの後の状態とを撮像することができることを特徴とするレジスト塗布装置。 - 前記サックバックが正常に行われた場合の状態を表す画像データと、前記カメラが取得した撮像データとを比較して、前記サックバックが正常であるか否かを判断するサックバック状態判断部を備えることを特徴とする請求項４記載のレジスト塗布装置。
- 前記サックバック状態判断部によって前記サックバックが正常でないと判断された場合に、前記サックバックの条件を自動的に調整するサックバック条件調整機構を備えることを特徴とする請求項５記載のレジスト塗布装置。
- 前記カメラが取得した撮像データをオペレータに表示するためのモニタと、
前記サックバックの条件をオペレータが手動で調整するためのマニュアル機構と、
を備えることを特徴とする請求項５または６記載のレジスト塗布装置。 - 半導体ウェハ上にレジストを塗布する工程を管理する方法であって、
前記レジストを吐出する吐出ノズルの開口内の画像を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで取得した画像に基づいて、前記吐出ノズルの開口内に異物が付着しているか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップで異物が認識された場合に、前記吐出ノズルの開口内から前記異物を除去するクリーニングステップと、
を含むことを特徴とするレジスト塗布工程の管理方法。 - 半導体ウェハ上にレジストを塗布する工程を管理する方法であって、
吐出ノズルから前記レジストが吐出される状態を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで取得した画像に基づいて、前記レジストが前記吐出ノズルから適正に吐出されているか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップで、前記レジストが適正に吐出されていないと判断された場合に、前記レジストの吐出条件を調整する条件調整ステップとを含み、
前記撮像ステップは、ダミーディスペンスの際に、前記吐出ノズルからのレジストの吐出が停止された直後の状態と、サックバックの後の状態とを撮像するサブステップを含み、
前記判断ステップは、前記レジストの吐出が停止された直後の状態と、前記サックバックの後の状態とに基づいて、サックバックの条件が適正であるか否かを判断するサブステップを含み、
前記条件調整ステップは、サックバックの条件が適正でないと判断された場合に、そのサックバック条件を調整するサブステップを含むことを特徴とするレジスト塗布工程の管理方法。
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