JP4018899B2 - 基板処理ユニット、基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）に対して処理を行う基板処理ユニット、基板処理装置及びその基板処理ユニットを用いた基板処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の装置構成では、基板に塗布膜、例えばレジスト膜を塗布する基板処理装置と、その塗布膜の膜厚を測定する膜厚測定装置とは別々に構成されている。基板処理装置には、基板に塗布膜を塗布する塗布処理ユニット、及び基板に対する露光を行う露光ユニットなどが備えられる。
【０００３】
この従来の装置構成において、例えば塗布膜の塗布処理の際の処理条件を決定する際には、基板処置装置の塗布処理ユニットにより基板にテスト的に塗布膜を形成した後、その基板を膜厚測定装置に搬入して塗布膜の膜厚測定を行い、測定によって得られた膜厚値に基づいて塗布処理の処理条件の設定を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の装置構成では、膜厚測定装置と基板処理装置とが別構成であるため、塗布処理の処理条件を決定する際に基板を両装置の間で搬送する必要があり、処理の効率が悪いという問題がある。また、両装置が別構成であるため、装置の設置スペースのが嵩み、スペースの使用効率が悪いいう問題もある。
【０００５】
なお、装置の設置スペースを削減するために膜厚測定装置を基板処理装置に単純に組み込んでも、膜厚測定装置内におけるユニット配置スペースの増大を招くという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、処理効率及びスペースの使用効率の向上が図れる基板処理ユニット、基板処理装置及び基板処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段は、基板を保持する保持手段と、第１の光源ユニットと、前記第１の光源ユニットから与えられる露光用の光を前記保持手段に保持された基板の表面に選択的に照射する露光ヘッド部とを有する露光手段と、第２の光源ユニットと、前記第２の光源ユニットから与えられる膜厚測定用の光を前記保持手段に保持された基板の表面に選択的に照射するとともに基板からの前記膜厚測定用の光の反射光を受光する光学ヘッド部と、前記光学ヘッド部が受光した前記反射光に基づいて基板表面に設けられた膜の膜厚測定を行う測定処理部とを有する膜厚測定手段と、前記露光手段の構成要素のうちの少なくとも前記露光ヘッド部と前記膜厚測定手段の構成要素のうちの少なくとも前記光学ヘッド部との双方を単一の駆動機構によって、前記保持手段に保持された基板に対して、前記基板と実質的に平行な方向に２次元的に駆動する駆動手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、基板が保持された前記保持手段を基板と共に基板と直交する軸回りに回転駆動する回転駆動手段と、前記保持手段に保持された基板の周縁の位置を検出するエッジ検出手段と、をさらに備えるのがよい。
【０００９】
また、好ましくは、前記露光手段は、基板の周辺領域の露光を行う周辺露光手段であるのがよい。
【００１０】
さらに、前記目的を達成するための技術的手段は、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理ユニットを備えた基板処理装置であって、基板に対してレジストを塗布する塗布処理ユニットと、前記基板処理ユニットと、を備え、前記基板処理ユニットの前記膜厚測定手段は、前記基板に塗布されたレジストの膜厚を測定することを特徴とする。
【００１１】
また、好ましくは、基板に対して熱処理を行う熱処理ユニットをさらに備えるのがよい。
【００１２】
さらに、好ましくは、基板に対して現像処理を行う現像処理ユニットをさらに備えるのがよい。
【００１３】
また、好ましくは、前記基板処理装置内における基板の搬送を行う搬送手段をさらに備えるのがよい。
【００１４】
さらに、前記目的を達成するための技術的手段は、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理ユニットを用いた基板処理方法であって、製造ロットの基板である実ウエハに対して行うレジスト膜形成の際の処理条件を、全くパターンが形成されていない状態の基板であるベアウエハを用いて決定する条件決定工程と、前記条件決定工程により決定された前記処理条件に従って実ウエハに対してレジスト膜を形成する実処理工程と、を備え、前記条件決定工程は、ベアウエハに対するレジストの塗布処理を少なくとも行う第１の処理工程と、前記基板処理ユニットを用いてベアウエハに形成されたレジスト膜の膜厚を測定する膜厚測定工程と、前記膜厚測定工程で得られた膜厚値に基づいて前記処理条件を決定する条件検討工程と、を有し、前記実処理工程は、前記条件検討工程により決定された前記処理条件に従って、実ウエハに対してレジスト膜を形成する第２の処理工程と、前記基板処理ユニットを用いて実ウエハの周辺領域を露光する露光工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、前記目的を達成するための技術的手段は、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理ユニットを用いた基板処理方法であって、基板に対するレジスト膜の形成を行う処理工程と、前記基板処理ユニットを用いて基板に対して基板周辺領域の露光を行う露光工程と、前記基板処理ユニットを用いて基板に形成されたレジスト膜の膜厚を測定する膜厚測定工程と、前記膜厚測定工程で得られた膜厚値に基づいて前記処理工程の処理条件を決定する条件検討工程と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
さらに、好ましくは、基板に対する現像処理を行う現像工程をさらに備えるのがよい。
【００１７】
また、好ましくは、前記基板は全くパターンが形成されていない状態のベアウエハであるのがよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
＜装置の全体的な構成＞
図１は本発明の一実施形態に係る基板処理装置１の全体概略を示す斜視図であり、図２はその基板処理装置１の概略構成を示す平面図である。この基板処理装置１は、基板Ｗにレジスト塗布処理及び現像処理を行う基板処理装置（いわゆるコータ＆デベロッパ）であり、大別してインデクサＩＤとユニット配置部ＭＰとを備えて構成されている。
【００１９】
インデクサＩＤは、移載ロボットＴＦ及び載置ステージ１５を備えている。載置ステージ１５には、４つのキャリアＣを水平方向に沿って配列して載置することができる。それぞれのキャリアＣには、多段の収納溝が刻設されており、それぞれの溝には１枚の基板Ｗを水平姿勢にて（主面を水平面に沿わせて）収容することができる。従って、各キャリアＣには、複数の基板Ｗ（例えば２５枚）を水平姿勢かつ多段に所定の間隔を隔てて積層した状態にて収納することができる。
【００２０】
移載ロボットＴＦは、１本の移載アームを備えており、その移載アームを高さ方向に昇降動作させること、回転動作させること、及び、水平方向に進退移動させることができる。また、移載ロボットＴＦ自身がキャリアＣの配列方向に沿って移動することにより、移載アームをキャリアＣの配列方向に沿って水平移動させることができる。つまり、移載ロボットＴＦは、移載アームを３次元的に移動させることができるのである。
【００２１】
このような移載ロボットＴＦの動作により、インデクサＩＤは、複数の基板Ｗを収納可能なキャリアＣから未処理の基板Ｗを取り出してユニット配置部ＭＰに渡すとともに、ユニット配置部ＭＰから処理済の基板Ｗを受け取ってキャリアＣに収納することができる。ここで、このインデクサＩＤ及び後述する搬送ロボットＴＲが、本発明に係る搬送手段に相当している。
【００２２】
ユニット配置部ＭＰには、基板Ｗに所定の処理を行う処理ユニットが２列構成で複数配置されている。すなわち、ユニット配置部ＭＰの図１における手前側の列には、２つの塗布処理ユニットＳＣが配置されている。塗布処理ユニットＳＣは、基板Ｗを回転させつつその基板主面にフォトレジストを滴下することによって均一なレジスト塗布を行う、いわゆるスピンコータである。
【００２３】
また、ユニット配置部ＭＰの図１における奥側の列であって、塗布処理ユニットＳＣと同じ高さ位置には２つの現像処理ユニットＳＤが配置されている。現像処理ユニットＳＤは、露光後の基板Ｗ上に現像液を供給することによって現像処理を行う、いわゆるスピンデベロッパである。塗布処理ユニットＳＣと現像処理ユニットＳＤとは搬送路１４を挟んで対向配置されている。
【００２４】
２つの塗布処理ユニットＳＣ及び２つの現像処理ユニットＳＤのそれぞれの上方には、図示を省略するファンフィルタユニットを挟んで熱処理ユニット群１３が配置されている（図示の便宜上、図２では熱処理ユニット群１３及び後述する基板処理ユニット１１等を省略）。熱処理ユニット群１３には、基板Ｗを加熱して所定の温度にまで昇温するいわゆるホットプレート及び基板Ｗを冷却して所定の温度にまで降温するとともに該基板Ｗを当該所定の温度に維持するいわゆるクールプレートが組み込まれている。なお、ホットプレートには、レジスト塗布処理前の基板Ｗに密着強化処理を行う密着強化ユニットや露光後の基板のベーク処理を行う露光後ベークユニットが含まれる。本明細書では、ホットプレート及びクールプレートを総称して熱処理ユニットとし、塗布処理ユニットＳＣ、現像処理ユニットＳＤ及び熱処理ユニットを総称して処理ユニット（処理部）とする。
【００２５】
また、図１に示すように、熱処理ユニット群１３の一角には、基板処理ユニット１１が配置されている。この基板処理ユニット１１は、レジストが塗布された基板Ｗに対してその周辺領域の露光を行う周辺露光機能と、基板Ｗに塗布された塗布膜であるレジスト膜の膜厚を測定する膜厚測定機能とを有している。なお、この基板処理ユニット１１の配置位置については、図１に図示された位置に限定されるものではない。
【００２６】
塗布処理ユニットＳＣと現像処理ユニットＳＤとの間に挟まれた搬送路１４には搬送ロボットＴＲが配置されている。搬送ロボットＴＲは、２つの搬送アームを備えており、その搬送アームを鉛直方向に沿って昇降させることと、水平面内で回転させることと、水平面内にて進退移動を行わせることができる。これにより、搬送ロボットＴＲは、インデクサＩＤの移載ロボットＴＦとの間で基板Ｗの受け渡しを行いつつ、ユニット配置部ＭＰに配置された各処理ユニットの間で基板Ｗを所定の処理手順にしたがって循環搬送することができる。また、搬送ロボットＴＲは、レジスト塗布後の基板Ｗを基板処理ユニット１１に搬送するとともに、膜厚検査ユニット１１において露光又は膜厚測定後の基板Ｗを受け取って所定の位置に搬送する役割も担っている。
【００２７】
図３は、本実施形態に係る基板処理装置１及びその制御システムのブロック構成図である。基板処理装置１は、コントローラ１０の制御下において、塗布、現像、膜厚測定等の検査処理を実行する。また、塗布処理ユニットＳＣは、条件設定部１２１において設定された条件に従って基板Ｗに対する所定の処理を実行する。
【００２８】
コントローラ１０は、その本体部であって演算処理を行うＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどを備えており、ＲＯＭ若しくはハードウェアには制御用ソフトウェアが記憶されている。また、基板処理装置１の側面には、オペレータ操作用の操作部１６と、操作ガイダンスやメニューを表示するためのモニタ１７が設けられている。コントローラ１０は、ハードディスク等に記録されたレシピデータに基づく処理手順に従って、基板処理装置１を制御する。
【００２９】
また、コントローラ１０は、後述する基板処理ユニット１１を介して基板Ｗのレジスト膜の膜厚を測定し、その測定値が予め設定された要求水準、例えば規定値の範囲内にあるか否かを判定する機能を有している。
【００３０】
さらに、コントローラ１０は、レジスト膜の膜厚が予め設定された要求水準の範囲内にないと判定した場合に、基板Ｗにレジスト膜を形成する際の処理条件を変更する機能を有している。その処理条件を変更する際のコントローラ１０の制御モードとしては、自動変更モードと、手動変更モードとが備えられている。自動変更モードは、基板処理ユニット１１によるレジスト膜の測定値に基づいて、コントローラ１０が自動的に処理条件の変更処理を行うモードである。
【００３１】
一方、手動変更モードは、基板処理ユニット１１により測定したレジスト膜の膜厚値をコントローラ１０にモニタ１７等を介して出力させ、その出力された膜厚値に基づいて、ユーザの判断で処理条件の変更内容を決定し、その変更内容を装置１に対して入力するモードである。その変更内容の入力は、操作部１６等を介して行われ、変更内容が入力されると、コントローラ１０がその変更内容を処理条件に反映させる。自動変更モードと、手動変更モードとの間のモード切り替えは、操作部１６を介して行われる。
【００３２】
ここで、本実施形態では、レジスト膜の膜厚値の測定結果に基づいてレジスト膜形成の際の処理条件の変更の要否、及び変更が必要な場合の変更内容を決定する。そして、処理条件の変更が必要な場合には、変更した処理条件に従ってレジスト膜を形成し、そのレジスト膜の膜厚を測定し、処理条件の変更の要否を再検討するというサイクルを、レジスト膜の膜厚値が所定の要求水準を満たすまで繰り返す。
【００３３】
また、レジスト膜の膜厚の測定結果に基づいて変更される処理条件としては、レジストを基板Ｗに回転塗布する際のスピン回転数を想定しているが、これはあくまでも一例であり、変更される処理条件に後述するプリベークの温度等の他の条件を含めるようにしてもよい。
【００３４】
＜基板処置ユニットの構成＞
図４は基板処理ユニット１１を上方から見たときの構成を模式的に示す図であり、図５は基板処理ユニット１１を側面から見たときの構成を模式的に示す図である。この基板処理ユニット１１は、図４又は図５に示すように、基板Ｗを保持する保持手段であるスピンチャック２１と、スピンチャック２１の回転駆動手段である回転駆動部２２と、露光手段である露光装置２３と、膜厚測定手段である膜厚測定装置２４と、駆動手段であるＸＹ駆動機構２５と、エッジ検出手段であるエッジセンサ２６とを備えている。
【００３５】
スピンチャック２１は、その軸周りに回転可能に設けられており、基板Ｗを吸着した状態で回転駆動部２２によって基板Ｗの法線方向と平行な軸回りに回転駆動される。基板Ｗの吸着は、エアの通流路２１ａ，２１ｂを介して図示しない吸引ポンプにより与えられる真空吸引力を用いて行われる。スピンチャック２１上への基板Ｗの搬入、及びスピンチャック２１上からの基板Ｗの排出は、搬送ロボットＴＲによって行われる。
【００３６】
露光装置２３は、図示しない第１の光源ユニットと、露光ヘッド部２３ａと、照度センサ２３ｂを備えている。第１の光源ユニットとしては、例えば水銀ランプユニットが用いられる。露光ヘッド部２３ａは、第１の光源ユニットから与えられる露光用の光を、内蔵した図示しないレンズを介してスピンチャック２１の基板Ｗの表面に選択的に照射し、レジストが塗布された基板Ｗの周辺領域の露光を行う。照度センサ２３ｂは、露光ヘッド部２３ａから基板Ｗに照射される光量を測定するために用いられる。
【００３７】
なお、本実施形態では、第１の光源ユニットは基板処理ユニット１１内に固定的に設けられており、露光ヘッド部２３ａは後述するＸＹ駆動機構２５によりＸＹ移動可能に設けられている。このため、第１の光源ユニットによって与えられる露光用の光は、図示しない第１の光ファイバを介して第１の光源ユニットから露光ヘッド部２３ａに与えられる。また、照度センサ２３ｂも基板処理ユニット１１内に固定的に設けられている。
【００３８】
膜厚測定装置２４は、図示しない第２の光源ユニットと、光学ヘッド部２４ａと、図示しない測定処理部とを備えている。第２の光源ユニットとしては、例えばハロゲンランプユニットが用いられる。光学ヘッド部２４ａは、第２の光源ユニットから与えられる膜厚測定用の光をスピンチャック２１に保持された基板Ｗの表面に選択的に照射するとともに、その膜厚測定用の光の基板Ｗからの反射光を受光する。測定処理部は、光学ヘッド部２４ａが受光した前記反射光に基づいて基板Ｗ表面に設けられたレジスト膜の膜厚測定を行う。
【００３９】
なお、本実施形態では、第２の光源ユニットおよび測定処理部は基板処理ユニット１１内に固定的に設けられており、光学ヘッド部２４ａは、後述するＸＹ駆動機構２５によりＸＹ移動可能に設けられている。このため、第２の光源ユニットによって与えられる膜厚測定用の光は、図示しない第２の光ファイバを介して第２の光源ユニットから光学ヘッド部２４ａに与えられ、光学ヘッド部２４ａによって受光された反射光は、図示しない第３の光ファイバを介して光学ヘッド部２４ａから測定処理部に与えられる。或いは、変形例として、測定処理部を光ヘッド部２４ａと一体的に設け、ＸＹ駆動機構２５にＸＹ移動されるようにしてもよい。この場合、第３の光ファイバは省略可能である。
【００４０】
ＸＹ駆動機構２５は、Ｘネジ軸２５ａと、Ｘネジ軸２５ａを回転駆動するＸ回転駆動部２５ｂと、Ｙネジ軸２５ｃと、Ｙネジ軸２５ｃを回転駆動するＹ回転駆動部２５ｄと、第１および第２の可動台２５ｅ，２５ｆとを備えている。
【００４１】
Ｘネジ軸２５ａとＹネジ軸２５ｂとは、スピンチャック２１に保持された基板Ｗと平行な方向であって、かつ互いに直交するＸ，Ｙ方向に沿って設けられている。第１の可動台２５ｅは、Ｘネジ軸２５ｅに螺合されており、Ｘネジ軸２５ｅが正逆転されるのに伴ってＸ方向に進退移動される。第２の可動台２５ｆは、Ｙネジ軸２５ｃに螺合されており、Ｘネジ軸２５ｃが正逆転されるのに伴ってＹ方向に進退移動される。
【００４２】
また、Ｘネジ軸２５ａ、Ｘ回転駆動部２５ｂ及び第１の可動台２５ｅは、第２の可動台２５ｅがＹ方向に進退移動されるのに伴って、第２の可動台２５ｅと一体にＹ方向に移動される。従って、Ｘ回転駆動部２５ｂ及びＹ回転駆動部２５ｄによりＸネジ軸２５ａ及びＹネジ軸２５ｃを正逆転駆動することにより、第１の可動台２５ｅが基板Ｗと平行なＸＹ平面内において２次元的に移動される。
【００４３】
第１の可動台２５ｅには、露光装置２３の露光ヘッド部２３ａ及び膜厚測定装置２４の光学ヘッド部２４ａが保持されている。このため、ＸＹ駆動機構２５によって、露光ヘッド部２３ａ及び光学ヘッド部２４ａを２次元的に駆動することにより、基板Ｗ上における露光用の光の照射位置及び膜厚測定位置を２次元的に移動することができる。
【００４４】
エッジセンサ２６は、スピンチャック２１に保持された基板Ｗの周縁部を部分的に上下から挟み込むようにして設けられており、挟み込んだ基板Ｗの周縁の部分の位置を検出する。より詳細には、エッジセンサ２６には、ライン状に配設された複数の光センサを備えた図示しないラインセンサが設けられている。その光センサは、スピンチャック２１に保持された基板Ｗと平行に延びる直線であって、スピンチャック２１の回転軸上を通る直線に沿ってライン状に配設されている。そして、複数の光センサのうちのスピンチャック２１の中心側から何番目までの光センサが基板Ｗを検出しているかを検出することにより、ライセンサに対向する基板Ｗの周縁の部分のスピンチャック２１の回転軸からの距離が検出される。
【００４５】
このため、エッジセンサ２６で基板Ｗの周縁を検出しつつ、回転駆動部２２により基板Ｗを回転させることによりスピンチャック２１の回転軸と基板Ｗの中心との位置関係、例えば回転軸に対する基板Ｗの中心の偏心位置を検知することができ、さらにはその位置関係に基づいてスピンチャック２１に保持された基板Ｗの位置を検出することができる。
【００４６】
次に、基板処理ユニット１１の動作について説明する。基板処理ユニット１１は、コントローラ１０の制御により動作し、レジストが塗布された基板Ｗの周辺領域の露光と、基板Ｗに設けられたレジスト膜の膜厚測定とを行う。
【００４７】
先ず、露光動作について説明する。レジストが塗布された基板Ｗがユニット１１内に搬入されてスピンチャック２１に吸着されて保持されると、基板Ｗがスピンチャック２１と共に回転駆動部２２によって回転駆動されるとともに、エッジセンサ２６によって基板Ｗの周縁のスピンチャック２１の回転軸からの距離が検出され、その検出結果に基づいて基板Ｗの中心とスピンチャック２１の回転軸との位置関係及びスピンチャック２１に対する基板Ｗの位置が検出され、それによって露光を行うべき基板Ｗの周辺領域の位置が特定される。
【００４８】
そして、露光装置２３の第１の光源ユニットを発光させ、回転駆動部２２により基板Ｗを回転させつつ、その回転に応じてＸＹ駆動機構２５が駆動されて露光ヘッド部２３ａによる露光用の光の基板Ｗへの照射位置を変化させることにより、基板Ｗの周辺領域の露光が行われる。第１の光源ユニットの発光出力は、照度センサ２３ｂの検出値に基づいて調節される。
【００４９】
次に、レジスト膜の膜厚測定動作について説明する。レジストが塗布された基板Ｗがユニット１１内に搬入されてスピンチャック２１に吸着されて保持されると、上述の露光動作の際と同様に、基板Ｗがスピンチャック２１と共に回転駆動部２２によって回転駆動されるとともに、エッジセンサ２６によって基板Ｗの周縁のスピンチャック２１の回転軸からの距離が検出され、その検出結果に基づいて基板Ｗの中心とスピンチャック２１の回転軸との位置関係及びスピンチャック２１に対する基板Ｗの位置が検出され、それによって膜厚測定を行うべき基板Ｗの測定点の位置が特定される。
【００５０】
続いて、回転駆動部２２による基板Ｗの回転及びＸＹ駆動機構２５による光学ヘッド部２４ａの移動が行われて、光学ヘッド部２４ａによる膜厚測定位置が膜厚測定を行うべき基板Ｗの測定点に対応する位置に移動される。そして、膜厚測定装置２４の第２の光源ユニットが発光されて、膜厚測定用の光が前記測定点に照射されるとともに、その膜厚測定用の光の測定点からの反射光が光学ヘッド部２４ａにより受光され、その受光された反射光に基づいて測定処理部により測定点のレジスト膜の膜厚が算出される。測定点が複数存在する場合には、一つの測定点に対する膜厚測定が行われるごとに、回転駆動部２２による基板Ｗの回転及びＸＹ駆動機構２５により光学ヘッド部２４ａの移動が行われて、基板Ｗ上における光学ヘッド部２４ａによる膜厚測定位置の移動が行われる。
【００５１】
＜動作説明＞
図６は、本実施形態に係る基板処理装置１を用いた処理手順を示すフローチャートである。本実施形態に係る基板処理装置１では、製造ロットの基板Ｗである実ウエハに対して行うレジスト膜形成の際の処理条件が、全くパターンが形成されていない状態の基板Ｗであるベアウエハを用いて決定される（条件決定工程）。そして、その決定された処理条件に従って、実ウエハに対してレジスト膜形成等の各種処理が行われる（実処理工程）。ここで、この条件決定工程は、例えば、ロットが変わった場合や、デイリーチェック時等において行われる。
【００５２】
上記の条件決定工程及び実処理工程では、インデクサＩＤの移載ロボットＴＦによって未処理の基板ＷがキャリアＣから取り出されて、ユニット配置部ＭＰの搬送ロボットＴＲに渡される。ユニット配置部ＭＰに渡された基板Ｗは、所定の処理手順に従って搬送ロボットＴＲにより各処理ユニット間で循環搬送されて、条件決定工程及び実力工程に応じた処理が行われる。処理後の基板Ｗは、ユニット配置部ＭＰの搬送ロボットＴＲからインデクサＩＤの移載ロボットＴＦに渡される。処理済の基板Ｗを受け取った移載ロボットＴＦは、その基板ＷをキャリアＣに収納する。
【００５３】
なお、図６に示すステップＳ１〜Ｓ１１が条件決定工程により行われる動作又は処理に対応しており、ステップＳ１２が実処理工程の動作又は処理に対応している。
【００５４】
まず、ステップＳ１にて、ベアウエハがユニット配置部ＭＰの搬送ロボットＴＲに渡されるとステップＳ２に進み、ベアウエハに対して熱処理ユニット１３による第１の熱処理が行われる。この第１の熱処理では、レジスト塗布前の加熱処理、例えば密着強化処理等が行われるとともに、冷却処理が行われる。
【００５５】
続くステップＳ３では、ベアウエハに対して塗布処理ユニットＳＣによるレジストの塗布処理が行われる。この塗布処理の際のベアウエハのスピン回転数の値は、スピン回転数の値は形成されるレジスト膜の膜厚を決定する主要条件の一つであり、予め設定された処理条件によって決定される。
【００５６】
続くステップＳ４では、ベアウエハに対して熱処理ユニット１３による第２の熱処理が行われる。この第２の熱処理では、プリベーク及びそのプリベーク後の冷却処理が行われる。
【００５７】
続くステップＳ５では、ベアウエハに対して基板処理ユニット１１による周辺露光処理が上述のようにして行われる。なお、このステップＳ５の処理は、条件決定工程において必ずしも必須の処理ではなく、省略してもよい。
【００５８】
続くステップＳ６では、ベアウエハに対して基板処理ユニット１１によるレジスト膜の膜厚測定が上述のようにして行われる。
【００５９】
続くステップＳ７では、露光処理が行われたベアウエハに対して現像処理ユニットＳＤによる現像処理が行われる。なお、このステップＳ５の処理は、条件決定工程において必ずしも必須の処理ではなく、省略してもよい。
【００６０】
続くステップＳ８では、ステップＳ７で測定されたレジスト膜の膜厚値が予め設定された規定値の範囲内にあるか否か、すなわちレジスト膜形成の際の処理条件の変更の要否がコントローラ１０によって判定され、規定値の範囲内にあり処理条件の変更が不要な場合にはステップＳ１２に進む一方、規定値の範囲内になく処理条件の変更が必要な場合にはステップＳ９に進む。
【００６１】
ステップＳ９では、レジスト膜の形成のための処理条件の変更のためのコントローラ１０の制御モードが手動変更モードに設定されているか否かがコントローラ１０により判断され、制御モードが手動変更モードではなく自動変更モードに設定されている場合にはステップＳ１０に進む一方、制御モードが手動変更モードに設定されている場合にはステップＳ１１に進む。
【００６２】
ステップＳ１０では、レジスト膜形成の際の処理条件がコントローラ１０によって自動的に変更される。この自動変更処理では、ステップＳ６で測定されたレジスト膜の膜厚値に基づいて所定の計算式により処理条件、例えばレジストの回転塗布の際のスピン回転数の変更内容が決定される。
【００６３】
ステップＳ１１では、ステップＳ６で測定されたレジスト膜の膜厚値がモニタ１７等を介してコントローラ１０の制御により出力され、その出力された膜厚値に基づいて、処理条件、例えばレジストの回転塗布の際のスピン回転数の変更内容がユーザの判断により決定され、その決定された変更内容が操作部１６等を介して装置１に入力される。入力された変更内容は、コントローラ１０の処理によって変更後の処理条件に反映される。
【００６４】
ステップＳ１０又はステップＳ１１が終了すると、ステップＳ１に戻り、レジスト膜の膜厚値が所定の規定値の範囲内に入るまで、新たなベアウエハを用いたステップＳ１〜Ｓ１１の処理が繰り返される。
【００６５】
ステップＳ１２で行われる実処理工程では、ステップＳ１〜Ｓ１１の処理条件決定工程により決定された処理条件に従って実ウエハに対してレジスト膜が形成されるとともに、実ウエハに対するその他各種の処理が行われる。その処理には、レジスト膜が形成された実ウエハに対して行われる基板処理ユニット１１による周辺露光処理が少なくとも含まれている。
【００６６】
＜効果＞
以上のように、本実施形態によれば、基板処理ユニット１１において、露光装置２３の露光ヘッド部２３ａをＸＹ駆動するための手段と、膜厚測定装置２４の光学ヘッド部２４ａをＸＹ駆動するための手段とが単一のＸＹ駆動機構２５によって実現されているため、単一のＸＹ駆動機２５によって、基板Ｗ上における露光用の光の照射位置及び膜厚測定位置を２次元的に移動することができる。このため、ユニット１１の大型化を抑制しつつ、基板処理ユニット１１に露光機能と膜厚測定機能とを持たせることができる。このため、基板処置装置１内のユニット設置スペースの増大を招くことなく、基板処理装置１に膜厚測定機能を持たせることができ、その結果、スペースの使用効率の向上が図れる。
【００６７】
さらに、基板処理ユニット１１の構成に関し、仮に、基板Ｗ側を露光装置２３の露光ヘッド部２３ａ及び膜厚測定装置２４の光学ヘッド部２４ａに対して基板Ｗと平行な方向に２次元的に移動させる構成とした場合には、基板Ｗの２次元的な移動を可能とするために、基板Ｗの周囲に余分なスペース、例えば基板Ｗの半径分の幅の余剰スペースを設けておく必要があり、スペースの使用効率が悪い。これに対し、本実施形態では、基板Ｗに対して露光装置２３の露光ヘッド部２３ａ及び膜厚測定装置２４の光学ヘッド部２４ａを基板Ｗと平行な方向に２次元的に移動する構成であるため、基板Ｗの周囲の余剰スペースを省略でき、ユニット構成の省スペース化が図れる。
【００６８】
また、露光装置２３の露光ヘッド部２３ａ及び膜厚測定装置２４の光学ヘッド部２４ａは、基板Ｗが保持されるスピンチャック２１よりも一般に軽量であり、ＸＹ方向に容易に駆動することができる。
【００６９】
さらに、基板処理ユニット１１には、基板Ｗと直交する軸回りに基板Ｗと共にスピンチャック２１を回転駆動する回転駆動部２２が設けられているため、基板Ｗの周辺領域を露光する際に、基板Ｗを回転駆動させつつ露光を行うことにより周辺領域の露光を効率よく行うことができる。
【００７０】
また、エッジセンサ２６により基板Ｗの周縁を検出しつつ回転駆動部２２により基板Ｗを回転させることにより回転駆動部２２による回転の軸中心と基板Ｗの中心との位置関係を検知することができ、さらにはその位置関係に基づいてスピンチャック２１に保持された基板Ｗの位置を検出することができる。その結果、カメラの撮像画像を用いた画像認識等を行うことなく、基板Ｗ上における露光あるいは膜厚測定を行うべきポイントの位置を容易に特定することができる。
【００７１】
さらに、基板処理装置１には基板Ｗに対してレジストを塗布する塗布処理ユニットＳＣと、周辺露光機能及び膜厚測定機能を備えた基板処理ユニット１１とが備えられているため、レジストの塗布処理の処理条件の決定の際に、従来のように基板Ｗを基板処理装置と膜厚測定装置との間で搬送する必要がなく、効率よく処理を行うことができる。
【００７２】
また、基板処理装置１には、熱処理ユニット１３がさらに備えられているため、レジスト膜の塗布処理、レジスト膜の膜厚測定、熱処理及び露光処理を一台の基板処理装置１で行うことができ、処理効率のさらなる向上が図れる。
【００７３】
さらに、基板処理装置１には、現像処理ユニットＳＤがさらに備えられているため、レジスト膜の塗布処理、レジスト膜の膜厚測定、熱処理、露光処理及び現像処理を一台の基板処理装置１で行うことができ、処理効率のさらなる向上が図れる。
【００７４】
また、基板処理装置１には、基板処理装置１内における基板Ｗの搬送を行うインデクサＩＤ及び搬送ロボットＴＲがさらに備えられているため、基板処理装置１内における基板Ｗの搬送を作業者が行う必要がなく、効率良く処理を行うことができる。
【００７５】
さらに、全くパターンの形成されていないベアウエハにテスト的に形成されたレジスト膜の膜厚を測定し、その測定結果に基づいてレジスト膜形成の際の処理条件を決定するため、レジスト膜の正確な膜厚値を効率よく容易に得ることができる。例えば、既にパターンが形成された基板Ｗを用いてレジスト膜の膜厚測定を行う場合には、正確な膜厚測定を行うためには、基板Ｗにパターンのない膜厚測定用の領域を設けておき、膜厚測定時に基板上の膜厚測定用の領域を選択して膜厚測定を行う必要があり、パターン設計上も処理効率上も無駄が多い。
【００７６】
また、ベアウエハに対して行うレジスト膜の膜厚測定と、実ウエハに対して行う周辺露光処理とが単一の基板処理ユニットＷを用いて行われるため、装置構成の省スペース化が図れる。
【００７７】
さらに、レジストをテスト的に塗布して膜厚測定を行う膜厚検査用のベアウエハに対しても、製造ロットの基板と同様に露光工程により基板周辺領域の露光が行われるため、膜厚検査用のベアウエハの処理履歴と製造ロットの基板Ｗの処理履歴とを一致させることができる。そのため、膜厚検査用のベアウエハを用いて露光状態、例えば周辺露光の状態の検査を行ったり、膜厚検査用の基板Ｗを膜厚測定後に、露光工程に続く他の後工程に送り込むことにより、膜厚検査用の基板を用いて他の後工程による処理の検査などを行うことができる。
【００７８】
また、膜厚測定を行う膜厚検査用のベアウエハに対しても、製造ロットの基板と同様に現像工程による現像が行われるため、膜厚検査用のベアウエハの処理履歴と製造ロットの基板Ｗの処理履歴とをさらに一致させることができる。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１ないし１１に記載の発明によれば、露光手段の少なくとも露光ヘッド部を駆動するための手段と、膜厚測定手段の少なくとも光学ヘッド部を駆動するための手段とが単一の駆動手段によって実現されているため、単一の駆動手段によって、基板上における露光用の光の照射位置及び膜厚測定位置を２次元的に移動することができる。このため、ユニットの大型化を抑制しつつ、基板処理ユニットに露光機能と膜厚測定機能とを持たせることができる。
【００８０】
従って、基板に対する露光を行う露光ユニットを備えた基板処理装置に対しては、その露光ユニットに代えて本発明に係る基板処理ユニットを設置することにより、基板処置装置内のユニット設置スペースの増大を招くことなく、基板処理装置に膜厚測定機能を持たせることができ、その結果、スペースの使用効率の向上が図れる。
【００８１】
また、本発明に係る膜厚測定ユニットを、基板への塗布膜の塗布処理機能を有する基板処理装置に組み込むことにより、塗布処理の処理条件の決定の際に、従来のように基板を基板処理装置と膜厚測定装置との間で搬送する必要がなく、効率よく処理を行うことができる。
【００８２】
さらに、仮に、基板側を露光手段の露光ヘッド部及び膜厚測定手段の光学ヘッド部に対して基板と平行な方向に２次元的に移動させる構成とした場合には、基板の２次元的な移動を可能とするために、基板の周囲に余分なスペース、例えば基板の半径分の幅の余剰スペースを設けておく必要があり、スペースの使用効率が悪い。これに対し、本発明では、基板に対して露光手段の露光ヘッド部及び膜厚測定手段の光学ヘッド部を基板と平行な方向に２次元的に移動する構成であるため、基板の周囲の余剰スペースを省略でき、ユニット構成の省スペース化が図れる。
【００８３】
また、露光手段の露光ヘッド部及び膜厚測定手段の光学ヘッド部は、基板が保持される保持手段よりも一般に軽量であり、２次元的に容易に駆動することができる。
【００８４】
請求項２に記載の発明によれば、基板と直交する軸回りに基板を回転駆動する回転駆動手段が設けられているため、例えば基板の周辺領域を露光手段により露光する際に、基板を回転駆動させつつ露光を行うことにより周辺領域の露光を効率よく行うことができる。
【００８５】
また、エッジ検出手段により基板の周縁を検出しつつ回転駆動手段により基板を回転させることにより回転駆動手段による回転の軸中心と基板中心との位置関係を検知することができ、さらにはその位置関係に基づいて保持手段に保持された基板の位置を検出することができる。その結果、カメラの撮像画像を用いた画像認識等を行うことなく、基板上における露光あるいは膜厚測定を行うべきポイントの位置を容易に特定することができる。
【００８６】
請求項４に記載の発明に係る基板処理装置によれば、基板に対してレジストを塗布する塗布処理ユニットと、露光機能及び膜厚測定機能を備えた基板処理ユニットとが備えられているため、レジストの塗布処理の処理条件の決定の際に、従来のように基板を基板処理装置と膜厚測定装置との間で搬送する必要がなく、効率よく処理を行うことができる。
【００８７】
請求項５に記載の発明に係る基板処理装置には、熱処理ユニットがさらに備えられているため、レジスト膜の塗布処理、レジスト膜の膜厚測定、熱処理及び露光処理を一台の基板処理装置で行うことができ、処理効率のさらなる向上が図れる。
【００８８】
請求項６に記載の発明に係る基板処理装置には、現像処理ユニットがさらに備えられているため、レジスト膜の塗布処理、レジスト膜の膜厚測定、熱処理、露光処理及び現像処理を一台の基板処理装置で行うことができ、処理効率のさらなる向上が図れる。
【００８９】
請求項７に記載の発明に係る基板処理装置には、基板処理装置内における基板の搬送を行う搬送手段がさらに備えられているため、基板処理装置内における基板の搬送を作業者が行う必要がなく、効率良く処理を行うことができる。
【００９０】
請求項８に記載の発明によれば、全くパターンの形成されていないベアウエハにテスト的に形成されたレジスト膜の膜厚を測定し、その測定結果に基づいてレジスト膜形成の際の処理条件を決定するため、レジスト膜の正確な膜厚値を効率よく容易に得ることができる。例えば、既にパターンが形成された基板を用いてレジスト膜の膜厚測定を行う場合には、正確な膜厚測定を行うためには、基板にパターンのない膜厚測定用の領域を設けておき、膜厚測定時に基板上の膜厚測定用の領域を選択して膜厚測定を行う必要があり、パターン設計上も処理効率上も無駄が多い。
【００９１】
また、ベアウエハに対して行うレジスト膜の膜厚測定と、実ウエハに対して行う周辺露光処理とが単一の基板処理ユニットを用いて行われるため、装置構成の省スペース化が図れる。
【００９２】
請求項９に記載の発明によれば、レジストをテスト的に塗布して膜厚測定を行う膜厚検査用の基板に対しても、製造ロットの基板と同様に露光工程により基板周辺領域の露光が行われるため、膜厚検査用の基板の処理履歴と製造ロットの基板の処理履歴とを一致させることができる。そのため、膜厚検査用の基板を用いて露光状態の検査を行ったり、膜厚検査用の基板を膜厚測定後に、露光工程に続く他の後工程に送り込むことにより、膜厚検査用の基板を用いて他の後工程による処理の検査などを行うことができる。
【００９３】
請求項１０に記載の発明によれば、膜厚測定を行う膜厚検査用の基板に対しても、製造ロットの基板と同様に現像工程による現像が行われるため、膜厚検査用の基板の処理履歴と製造ロットの基板の処理履歴とをさらに一致させることができる。
【００９４】
請求項１１に記載の発明によれば、ベアウエハにテスト的に塗布されたレジスト膜の膜厚を測定し、その測定結果に基づいてレジストの塗布処理の処理条件を決定するため、レジスト膜の正確な膜厚値を効率よく容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体概略を示す斜視図である。
【図２】図１の基板処理装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】図１の基板処理装置及びその制御システムのブロック構成図である。
【図４】基板処理ユニットを上方から見たときの構成を模式的に示す図である。
【図５】基板処理ユニットを側面から見たときの構成を模式的に示す図である。
【図６】図１の基板処理装置を用いた処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 基板処理装置
１０ コントローラ
１１ 基板処理ユニット
１３ 熱処理ユニット群
１６ 操作部
１７ モニタ
２１ スピンチャック
２２ 回転駆動部
２３ 周辺露光装置
２３ａ 露光ヘッド部
２３ｂ 照度センサ
２４ 膜厚測定装置
２５ 光学ヘッド部
２６ エッジセンサ
ＳＣ 塗布処理ユニット
ＳＤ 現像処理ユニット
Ｗ 基板

Claims (11)

1. 基板を保持する保持手段と、
   第１の光源ユニットと、前記第１の光源ユニットから与えられる露光用の光を前記保持手段に保持された基板の表面に選択的に照射する露光ヘッド部とを有する露光手段と、
   第２の光源ユニットと、前記第２の光源ユニットから与えられる膜厚測定用の光を前記保持手段に保持された基板の表面に選択的に照射するとともに基板からの前記膜厚測定用の光の反射光を受光する光学ヘッド部と、前記光学ヘッド部が受光した前記反射光に基づいて基板表面に設けられた膜の膜厚測定を行う測定処理部とを有する膜厚測定手段と、
   前記露光手段の構成要素のうちの少なくとも前記露光ヘッド部と前記膜厚測定手段の構成要素のうちの少なくとも前記光学ヘッド部との双方を単一の駆動機構によって、前記保持手段に保持された基板に対して、前記基板と実質的に平行な方向に２次元的に駆動する駆動手段と、
   を備えることを特徴とする基板処理ユニット。
2. 請求項１に記載の基板処理ユニットであって、
   基板が保持された前記保持手段を基板と共に基板と直交する軸回りに回転駆動する回転駆動手段と、
   前記保持手段に保持された基板の周縁の位置を検出するエッジ検出手段と、
   をさらに備えることを特徴とする基板処理ユニット。
3. 請求項１または２に記載の基板処理ユニットであって、
   前記露光手段は、基板の周辺領域の露光を行う周辺露光手段であることを特徴とする基板処理ユニット。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理ユニットを備えた基板処理装置であって、
   基板に対してレジストを塗布する塗布処理ユニットと、
   前記基板処理ユニットと、
   を備え、
   前記基板処理ユニットの前記膜厚測定手段は、前記基板に塗布されたレジストの膜厚を測定することを特徴とする基板処理装置。
5. 請求項４に記載の基板処置装置であって、
   基板に対して熱処理を行う熱処理ユニットをさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項５に記載の基板処置装置であって、
   基板に対して現像処理を行う現像処理ユニットをさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
7. 請求項６に記載の基板処置装置であって、
   前記基板処理装置内における基板の搬送を行う搬送手段をさらに備えることを特徴とする基板処理装置。
8. 請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理ユニットを用いた基板処理方法であって、
   製造ロットの基板である実ウエハに対して行うレジスト膜形成の際の処理条件を、全くパターンが形成されていない状態の基板であるベアウエハを用いて決定する条件決定工程と、
   前記条件決定工程により決定された前記処理条件に従って実ウエハに対してレジスト膜を形成する実処理工程と、
   を備え、
   前記条件決定工程は、
   ベアウエハに対するレジストの塗布処理を少なくとも行う第１の処理工程と、
   前記基板処理ユニットを用いてベアウエハに形成されたレジスト膜の膜厚を測定する膜厚測定工程と、
   前記膜厚測定工程で得られた膜厚値に基づいて前記処理条件を決定する条件検討工程と、
   を有し、
   前記実処理工程は、
   前記条件検討工程により決定された前記処理条件に従って、実ウエハに対してレジスト膜を形成する第２の処理工程と、
   前記基板処理ユニットを用いて実ウエハの周辺領域を露光する露光工程と、
   を有することを特徴とする基板処理方法。
9. 請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理ユニットを用いた基板処理方法であって、
   基板に対するレジスト膜の形成を行う処理工程と、
   前記基板処理ユニットを用いて基板に対して基板周辺領域の露光を行う露光工程と、
   前記基板処理ユニットを用いて基板に形成されたレジスト膜の膜厚を測定する膜厚測定工程と、
   前記膜厚測定工程で得られた膜厚値に基づいて前記処理工程の処理条件を決定する条件検討工程と、
   を備えることを特徴とする基板処理方法。
10. 請求項９に記載の基板処理方法であって、
    基板に対する現像処理を行う現像工程をさらに備えることを特徴とする基板処理方法。
11. 請求項９または１０に記載の基板処理方法であって、
    前記基板は全くパターンが形成されていない状態のベアウエハであることを特徴とする基板処理方法。

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