JPH01276722A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体基板の製造工程において、特に半導体ウ
ェーハ上に塗布及び選択露光されたフォトレジストパタ
ーンを現像するスピン現像装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、この種の現像装置に於いて発生する現像パター
ン寸法のバラツキは、ウェーハ面内でのバラツキとロッ
ト内及びロット間のバラツキの２　ｆ！ＩＩ類に分類さ
れ、これら両方のバラツキを総合して低減し均一な現像
パターンを得ることが重要な課題である。

従来技術の初期の段階の装置においては、特にウェーハ
面内のパターン寸法バラツキの低減を目的として、第３
図に示すように、薬液ノズルを固定式からウェーハの半
径方向に対して等速で往復動可能なスキャンノズル５に
改良し、ウェーハ１の半径方向の各点に対して同一感度
の現像液を供給するという方式が考案され、ウェーハ面
内バラツキはレンジでＲ＝　０．２〜０．３μｍ程度に
まで改善されている。２はスピンチャック、３はカップ
。

４はスピンモータ、６は薬液ノズル駆動モータ。

７はエアーバルブである。

近年になってさらに、ロット内及びロット間のパターン
寸法バラツキをも低減するために第４図に示すように、
薬液ノズルスキャン方式の現像装置に対してウェーハ上
に形成させた塗布膜の厚さを測定する膜厚測定器９を新
たに付加し、現像処理中のウェーハの現像進行状態を塗
布膜の膜減り量としてモニターすることにより、ロフト
内及びロット間で発生する塗布膜厚及び露光量等のバラ
ツキに起因するパターン寸法バラツキを上述した膜厚モ
ニター信号に基いて演算部１５により現像時間を自動制
御する、いわゆる終点検出付現像装置が考案され、ロッ
ト内及びロット間のパターン寸法バラツキはＲ４０，１
μｍ程度まで低減され、面内バラツキと併せてトータル
でＲ〜０．３〜０．４μｍレベルにまで改善され、１．
５〜２．０μｍ程度の加工線巾に対しては、はぼ問題の
ないレベルに達している。

［発明が解決しようとする課題］ 一般に塗布膜厚及び露光量のバラツキにより現像感度は
変化するが、第４図に示した従来技術の現像装置におい
ては、現像の進行状態をモニターする手段を１個しか有
せず、上述した塗布膜や露光量の面内バラツキに起因す
るウェーハ面内での現像状態の差をモニターすることが
できなかったために、これら塗布膜厚や露光量の面内バ
ラツキに起因するパターン寸法バラツキについては全く
考慮されず、従来通り、ウェーハの半径方向に対して同
一感度の現像液を供給し、その処理を行なっていた。

しかるに最近要求される最小パターン寸法がサブミクロ
ンへと一段に厳しくなり、トータルバラツキでＲ＝　０
．２μｍ程度、またウェーハ面内でのパターン寸法のバ
ラツキに対してはレンジでＲ＝　０．１μｍ以下となる
に至っては、従来の現像装置では満足できないものとな
り、パターン寸法バラツキに起因する製品不良を多発す
るという欠点があった。

本発明の目的は前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］ 上述した従来の現像装置は現像の進行状態をモニターす
る手段を１個しか持たず、ウェーハ面内での現像状態の
差を計測できず、ウェーハ面内での現像感度をそれらに
応じて変化させることができなかったのに対し、本発明
では、現像の進行状態をモニターする膜厚計測手段を複
数個設置し、これらの信号によりウェーハ面内での現像
速度の差を測定し、この測定結果に基づいて薬液の吐出
量、薬液ノズルの往復速度、基板回転数へフィードバッ
ク制御を行ない、ウェーハ面内での現像速度の差を補正
するという相違点を有する。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は表面上に膜を形成し
た基板を固定し、高速回転させるチャック部と、回転チ
ャック及び基板を覆うカップ部と、該基板の半径方向に
対して往復動可能な薬液ノズル部とから構成される基板
処理装置において、８動中の薬液ノズルの基板中心から
の距離を測定する位置検出手段と、基板の半径方向上に
載置した複数個の膜厚測定手段と、前記膜厚測定手段か
ら出力される測定結果に基づいて、薬液の吐出量、薬液
ノズルの往復速度、基板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図は本発明の実施例１の縦断面図である。

カップ３内に設けられたスピンチャック２はウェーハ１
を真空吸着にて固定し、スピンモータ４によりウェーハ
１を低速回転から高速回転までプログラムによりシーケ
ンシャルに回転させることができる。スキャンノズル５
は薬液ノズル駆動モータ６によりウェーハ１の半径上を
往復動しながら、ウェーハ１上に現像液を供給する。

膜厚測定器９．１０．１１はウェーハの半径方向上でス
キャンノズル５の位置と１８０°対称な位置に、ウェー
ハ中心部からウェーハ外周に至る位置上に設けられてい
る（第１図においては３個しか設けていないが、物理的
な制約が許す範囲内でいくつ設けてもよい。）。

現像液の供給開始と共に膜厚測定器９〜１１が作勅し、
各位置に対応したウェーハの半径方向上の各点の膜厚の
変化量及び一定時間間隔ごとの平均現像速度及びそれら
の各点ごとの差を演算制御部１２へ入力する。また各膜
厚測定器のウェーハ中心位置からの距離はあらかじめ演
算制御部１２に入力されており、スキャンノズル５がウ
ェーハ１の半径方向上を往復動しながら、各膜厚測定器
の設置位置に対応した１８０”対称な位置を通過する時
に、位置検出器８からの信号が演算制御部１２へ入力さ
れる。演算制御部１２からは、前述の膜厚測定器からの
諸データー人力信号に基づき、一定のアルゴリズム処理
にて連続制御バルブ１４に対して制御出力を行ない、薬
液の吐出量を調節し、塗布膜厚及び露゛光量等のウェー
ハ面内バラツキに起因する現像感度の変化を補正する。

（実施例２） 第２図は本発明の実施例２の縦断面図である。

実施例１では各膜厚測定器からの入力信号に基づいて現
像液の吐出量を制御して補正したのに対して、本実施例
ではノズルの往復速度を変速器１３により可変制御する
方法と、さらに基板回転数をスピンモータ４により制御
する方法の２つを同時に実施したものである。

実施例１では、現像初期の現像レートの変化が著しく大
きいフォトレジスト等の現像を行なう際に、直接現像液
の吐出量を急激に増加させた場合に、気泡等の発生によ
り極めて現像反応の遅くなる部分が生じるという場合が
あるが、本実施例においてはこれらの発生がなく、また
基板回転数にもフィードバック制御を行うため、より微
細な線巾制御を行なうことが可能となるという利点があ
る。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明は目的とするウェーハ面内
の現像の均一化に対して、ウェーハ面内での複数位置に
おける現像速度の差をモニターする手段を有し、この測
定結果に基づいて現像均一性に特に大きく影響するウェ
ーハ面内各点における薬液吐出量、薬液ノズルの往復速
度、及び基板回転数を補正することによりウェーハ面内
全面におけるパターン寸法の均一性を向上させることが
できる。

また、ウェーハ面内のパターン寸法の均一性を向上させ
ることにより、ロフト内、ロット間のパターン寸法の均
一性をもさらに向上させることができ、これらのバラツ
キすべてをトータル的に低減し、パターン寸法バラツキ
による不良を解決し、組品歩留の向上を図ることができ
る。

さらに、今後のＬＳＩの高度集積化に対応したサブミク
ロンオーダーへのパターン寸法の微細化にも充分に対応
が可能となり、現像工程の能力を大巾に向上させること
ができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１の縦断面図、第２図は本発明
の実施例２の縦断面図、第３図は従来例の装置を示す縦
断面図、第４図は従来例を改良した装置を示す縦断面図
である。 １・・・ウェーハ　　　　　２・・・スピンチャック３
・・・カップ　　　　　　４・・・スピンモータ５・・
・スキャンノズル ６・・・薬液ノズル駆動モータ ７・・・エアーバルブ　　　８・・・位置検出器９・・
・膜厚測定器　　　　１ｏ・・・膜厚測定器１１・・・
膜厚測定器　　　　１２・・・演算制御部１３・・・変
速器　　　　　　１４・・・連続制御バルブ１５・・・
演算部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面上に膜を形成した基板を固定し、高速回転さ
   せるチャック部と、回転チャック及び基板を覆うカップ
   部と、該基板の半径方向に対して往復動可能な薬液ノズ
   ル部とから構成される基板処理装置において、移動中の
   薬液ノズルの基板中心からの距離を測定する位置検出手
   段と、基板の半径方向上に載置した複数個の膜厚測定手
   段と、前記膜厚測定手段から出力される測定結果に基づ
   いて、薬液の吐出量、薬液ノズルの往復速度、基板回転
   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。