JPH0290008A - レジスト塗布膜厚測定方法及びその装置 - 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） 本発明は半導体製造工程におけるレジスト塗布Ｍ厚測定
方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、この種のレジスト塗布膜厚測定方法としては以下
の２つが挙げられる。

以下、その構成を図を用いて説明する。

（１）接触式測定方法 第２図において、１は基板、２はその基板上に形成され
るレジスト、３は測定針であり、レジスト２の塗布膜厚
を測定するために、針等でレジスト２に傷を付けて、予
めレジストの除去部分４を形成しておく。

そこで、レジスト塗布膜厚の測定は、レジスト２０表面
に測定針３を接触させながら、その測定針３をａ→ｂ−
→Ｃの順に移動させて、レジスト除去部分４を通過する
際の測定針３の垂直方向の変移潰を電気マイクロメータ
等で計測することによって行うようにしていた。

（２）光学式（非接触式）測定方法 第３図は従来の他のレジスト塗布膜厚測定方法の説明図
である。

この図において、５は発光体、６は受光体であり、発光
体５から照射される入射光７はレジスト２を透過して、
基板１の表面で反射して、その反射光８は受光体６にて
受光される。

そこで、レジスト塗布膜厚の測定は、入射光７と反射光
８との強度比（レジスト２中での光の吸収率）を求める
ことによって行われる。ただし、予めＪＪ［１の反射率
及びレジスト２における光の吸収率対レジスト膜厚の関
係を求めておく必要がある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の方法では、以下のような問題点が
あった。

（１）接触式測定方法における問題点 （ａ）一部のレジストを除去する必要があるため、実際
に半導体デバイスを製造するための基板を測定すること
が不可能であると共に、レジストの除去作業が煩わしい
。

（ｂ）レジスト塗布面の全面の膜厚分布を連続的に評価
することが不可能である。

（ｃ）測定所要時間が長い。

（２）光学式（非接触式）測定方法における問題点 上記（ａ）の問題は解消されるが、（ｂ）　、　（ｃ）
の肩題は残る。

また、半導体デバイス製造においては、工程数の削減、
並びに歩留まり向上のための塵埃低減が重要であり、従
って、レジスト塗布装置とレジスト塗布膜厚測定装置は
直結することが望ましい。

しかしながら、接触式測定方法においては、部のレジス
トを除去する必要があるため、レジスト塗布装置と直結
して、レジスト塗布直後に、半導体デバイスを製造する
だめの基板のレジスト塗布膜厚分布を測定することは困
難°である。また、光学式測定方法においてはレジスト
を除去する必要がないので、半導体デバイスを製造する
ための基板を測定することは可能であるが、レジスト塗
布装置と直結してレジスト塗布膜厚分布を測定するには
、基板の移動又は光学センサ（発光体及び受光体）の移
動のための駆動系が必要となり、装置が大型化して困難
であると共に、測定の所要時間が長く、また、塵埃によ
る半導体デバイス製造における歩留まり低下の問題があ
る。

本発明の主な目的は、上記の問題点を除去し、測定の所
要時間が短く、しかも操作性の優れたレジスト塗布膜厚
測定方法を提供することである。

更に、本発明の他の目的は、上記の問題点を解消し、工
程数の削減並びに測定時間の短縮を可能にし、発塵の無
い操作性の優れたレジスト塗布膜厚測定装置を提供する
ことである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、レジスｌ布膜
厚測定方法において、レジストが塗布された基板を加熱
し、該基板のレジスト表面より放射される赤外線エネル
ギー強度を測定し、該赤外線エネルギー強度の測定値を
レジスト膜厚に変換するようにしたものである。

また、本発明は、レジスト塗布膜厚測定装置において、
レジスト塗布装置と、該レジスト塗布装置と直結される
プリベーク炉と、該プリベーク炉の上部に設置される赤
外線検出装置と、前記プリベーク炉により加熱されたレ
ジストが塗布された基板より放射される赤外線エネルギ
ー強度を測定する手段と、該赤外線エネルギー強度の測
定値をレジスト膜厚に変換する手段とを設けるようにし
たものである。

（作用） 本発明によれば、上記したように、レジスト塗布膜厚測
定方法において、基板を加熱し、レジスト表面より放射
される赤外線エネルギー強度を測定する。その赤外線エ
ネルギー強度の測定（直をレジスト膜厚に変換して、レ
ジスト塗布膜厚を求める。

また、レジスト塗布膜厚測定において、レジスト塗布装
置に直結されるようにプリベーク炉を設け、該プリベー
ク炉の上部に赤外線検出装置を設置し、前記プリベーク
炉により加熱された基板より放射される赤外線エネルギ
ー強度を測定する手段を配置し、レジスト表面への塵埃
の付着の低減を図る。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明を実施するためのレジスト塗布膜厚測定
装置の構成図である。

この図において、１は基板、２はその基板上に形成され
るレジスト、９は基４Ｈ，ｌを加熱するために設けられ
るヒータブロック、１０は加熱要素としてのプレートヒ
ータ、１１はそのプレートヒータ１０に接続されるヒー
タ電源、１２はレジストの表面からの赤外線を検出する
ための赤外ｊＪｌ検出装置であり、この赤外線検出装置
１２は、集光レンズ１３、反！１：ミラー１４、赤外線
検出器１５、画像処理装置１６、ＣＲＴ　１７から構成
されている。

ここで、プレートヒータ１０によりヒータプロ。

り９の表面は室温（２３°Ｃ）□〜２００’Ｃまでの温
度に設定可能である。また、該ヒータブロック９上に基
ｉｆを載置した時のレジスト２の温度上昇速度は、基板
１が５インチ口（１インチは２．５４ｃｍ）の大きさで
板厚０．０９インチの場合にｌθ〜１５’ｃ／秒、５イ
ンチ−ウェハの場合に５０〜７０”Ｃ／秒程度であり、
非常に短時間で所望の温度に上昇させることができる。

また、レジスト２の表面から放射する赤外線は、集光レ
ンズ１３により集光し、更に反射ミラー１４により反射
して赤外線検出器１５に投影される。

なお、赤外線検出器１５は３．３６〜３．５０　ａ　ｍ
波長の近赤外線に怒応するＩｎＡｓの光導伝セルのライ
ンセンサであり、反射ミラー１４を反復回転させるごと
によって、レジスト２の表面全域の赤外線エネルギー強
度を計測することができる。

赤外線検出器１５で検出した赤外線エネルギー強度の情
報は、画像処理装置１６に入力され、ここで２次元の赤
外線エネルギー強度分布が解析され、子の結果がＣＲＴ
１７に表示される。

レジスト２の膜厚の厚い部分は薄い部分に比べて、基板
１からの放射赤外線の吸収が大きいため、内部蓄積エネ
ルギーが高くなり、従って、レジスト２の表面から放射
される赤外線エネルギー強度も大きくなる。よって、赤
外線エネルギー強度対レジスト膜厚の関係を予め求めて
おくことによって、赤外線エネルギー強度分布の情報に
より、レジスト膜厚の分布を求めることができる。

なお、赤外線エネルギー強度対しジス）ｌｌ’！厚の関
係は、基板ｌとレジスト２の赤外線放射率、赤外線吸収
率及び設定温度に依存する。

また、基板１の設定温度は、レジスト２の感度に影響を
及ぼさない範囲で選択する。

次に、赤外線エネルギー強度の測定結果を第４図、第５
図及び第６図に示す。

ここで、基板１は６インチロサイズ、板厚０．１２イン
チのクロムガラス（ＱＺ）マスクであり、レジスト２は
電子線用ネガ型レジストで膜厚５５００人（基板周辺を
除いた領域）である。

第４図は基板ｌをプレートヒータｌＯにより加熱をしな
い場合Ｃ室ｌＡ２０′Ｃ近傍）のウェハ表面を示す図で
あり、この状態では、レジスト２面内の赤外線エネルギ
ー強度分布が現れていない、なお、ここでは、赤外線エ
ネルギー強度を色に対応させており、この場合のレジス
ト面ａは濃い緑色をしている。

第５図は基板ｌをプレートヒータｌＯにより加熱して、
その設定温度を１００’Ｃにした場合のウェハ表面を示
す図である。この図に示すように、レジスト塗布膜厚の
厚くなっている基Ｆｉ１周辺では、放射赤外線エネルギ
ー強度が高いことがわかる。

ここでも、赤外線エネルギー強度を色に対応させており
、第６図は第５図の０部の拡大図である。

これらの図において、ａは濃い緑色（レジスト膜厚５５
００人に対応）、ｂは薄い緑色（レジスト膜厚６２００
人に対応）、Ｃは黄色（レジスト膜厚５５００人に対応
）、ｄはオレンジ色（レジスト膜厚７６００人に対応）
、ｅはμ脂色（レジストＨり厚８３００人に対応）、ｆ
は紅色（レジス）１１１１９０００人に対応）である、
このように、段階的な色調に対応してレジスト膜厚も厚
くなり、７００人／１色に対応している。

なお、レジスト膜厚の分解能は画像処理装置１６により
任意に設定することができる。

第７図は本発明の実施例を示すレジスト塗布膜Ｗ−測定
装置である。

図中、２０はヒータブロック、２１は赤外線検出装置で
あり、その構成は第１図に示す通りである。

第７図において、２２は基板のローダ、２３．２７はカ
セット、２４はチャンバ、２５はレジスト塗布装置、２
６はプリベーク装置、２８は基板のアンローダである。

なお、カセット２３．２７には、例えば基板ｌを１０枚
セットすることができる ヒータブロック２０の表面は、ヒータにより室温（２３
℃）〜２００℃までの温度に設定可能である。

ヒータ及びヒータブロック２０はプリベーク炉に相当す
る。そして、ヒータブロック２０の上に赤外線検出装置
２１が位置し、基板ｌは全てアームにより自動で搬送さ
れる。

まず、カセット２３より１枚の基板ｌが取り出され、レ
ジスト塗布装置２５のチャンバ２４内に搬送され、ここ
で、基板ｌ上に所定の膜厚のレジスト２が塗布される。

次に、ヒータブロック２０上に基板ｌが搬送されて所定
の時間ｉ８！置され、プリベーク処理が行われる。この
際、ヒータブロック２０はプリベーク温度に設定されて
いる。この時、同時に赤外線検出装置２１により、基板
１面内のレジスト膜厚の分布を測定する。

プリベーク処理終了後、基板１はカセット２７に搬送さ
れる。ここでは、アンローダ２８は１つにしであるが、
これを２つにしてレジスト膜厚の分布測定をすることに
より、規格外の基板１をリジェクトすることも可能であ
る。

以上のようなシーケンスでもって、１０枚の基板に対し
、レジスト塗布工程からプリベーク処理工程及びレジス
ト膜厚の分布測定まで、処理の完全自動化が遂行され、
製造工程と品質管理を同時に実行することができる。

なお、赤外線エネルギー強弱測定の分解能を上げること
により、パーティクルの検出等に利用することができる
。

更に、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のよ
うな効果を奏することができる。

（１）　Ｍ板の全域にわたり、レジスト膜厚の分布を容
易に求めることができる。

（２）基板を加熱するためのヒータブロックをプリベー
ク炉と共用させたことにより、レジスト塗布膜厚測定の
工程を、従来のレジスト塗布からプリベーク処理の工程
内に含ませることが可能となり、従来のレジスト塗布膜
厚測定に要していた時間が短縮され、工数の削減効果が
大きい。

（３）レジスト塗布膜厚測定に際し、レジスト表面への
塵埃の付着がなくなり、半導体デバイスの製造歩留まり
を向上させることができる。

（４）レジスト塗布膜厚測定に多大の時間を要し、また
、塵埃の増加もまぬがれ得なかったので、当該測定はレ
ジスト塗布された基板の一部しか実施されていなかった
が、本発明においては、基板全域の測定が可能となり、
塗布不良の基板は半導体デバイス製造過程において未然
にリジェクトすることができる。

（５）塗布工程の異常を早期に発見することができ、塗
布不良基板を最小限に留めることが可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を実施するためのレジスト塗布膜厚測定
装置の構成図、第２図は従来のレジスト塗布膜厚測定方
法を示す図、第３図は従来の他のレジスト塗布膜厚測定
方法を示す図、第４図は基板の設定温度を２０°Ｃにし
た場合のウェハ表面を示す図、第５図は基板をプレート
ヒータにより加熱して、基板の設定温度を１００°Ｃに
した場合のウェハ表面を示す図、第６図は第５図のＧ部
の拡大図、第７図は本発明の実施例を示すレジスト塗布
膜厚測定装置である。 １・・・基板、２・・・レジスト、９．２０・・・ヒー
タブロック、１０・・・プレートヒータ、１１・・・ヒ
ータ電源、１２２１・・・赤外線検出装置、１３・・・
集光レンズ、１４・・・反射ミラー、１５・・・赤外線
検出器、１６・・・画像処理装置、１７・・・ＣＲＴ　
、　２２・・・基板のローダ、２３．２７・・・カセッ
ト、２４・・・チャンバ、２５・・・レジスト塗布装置
、２６・・・プリベーク装置、２８・・・基（反のアン
ローダ。 特許出願人　沖電気工業株式会社 代理人　弁理士　　清　水　　守（外１名）、４ を由七。レジズ′ル量オテ７１色甲１町畔まン凸たＥ示
右図第２図 ｉハ亡ｊ辛ミ、イ七ｒＬ−シＩトｊ酬？９ヲ７曖・？；
Ｐノｊ士二二さモ２拍千２示す２第３図 １２七−Ｉ七夏！ ＼−−−−−−−−−ノ 「Ｔ−−一丁一 才子９呵のレジＺμすてｔも？Ｓ戸ノ咋５咬！。１ζ桟
２第１図 署載冴、艶とＬＥＩａ２０’Ｃ＋７ニハ表面〕示す２第
４図 表面図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１） （ａ）レジストが塗布された基板を加熱し、（ｂ）該基
   板のレジスト表面より放射される赤外線エネルギー強度
   を測定し、 （ｃ）該赤外線エネルギー強度の測定値をレジスト膜厚
   に変換することを特徴とするレジスト塗布膜厚測定方法
   。
2. （２） （ａ）レジスト塗布装置と、 （ｂ）該レジスト塗布装置と直結されるプリベーク炉と
   、 （ｃ）該プリベーク炉の上部に設置される赤外線検出装
   置と、 （ｄ）前記プリベーク炉により加熱されたレジストが塗
   布された基板より放射される赤外線エネルギー強度を測
   定する手段と、 （ｅ）該赤外線エネルギー強度の測定値をレジスト膜厚
   に変換する手段とを具備するレジスト塗布膜厚測定装置
   。