KR101922272B1

KR101922272B1 - 액처리 장치, 액처리 방법, 측정용 지그

Info

Publication number: KR101922272B1
Application number: KR1020140030825A
Authority: KR
Inventors: 히카루 아카다
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2018-11-26
Also published as: JP2014199881A; JP5954239B2; KR20140118774A

Abstract

본 발명은 기판에 처리액을 토출하여 처리를 행하는 액처리 장치에 있어서, 상기 처리액의 기판에 대한 토출량을 안전하게 측정할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
기판을 유지하기 위한 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 유지된 기판의 표면에 처리액을 토출하여 액처리를 행하기 위한 처리액 토출부와, 상기 처리액의 상기 기판에 대한 토출량을 검사하기 위해 상기 처리액 토출부로부터 그 토출량이 미리 설정된 양이 되도록 토출된 처리액이 저류되는 오목부를 촬상하여, 화상 데이터를 취득하기 위한 촬상부와, 상기 화상 데이터에 기초하여 상기 오목부에 저류된 처리액의 양을 측정하는 데이터 처리부를 구비하도록 장치를 구성한다. 이와 같이 구성하여, 작업원이 장치에 들어갈 필요를 없앤다.

Description

액처리 장치, 액처리 방법, 측정용 지그{LIQUID PROCESSING APPARATUS, LIQUID PROCESSING METHOD AND MEASUREMENT JIG}

본 발명은 기판의 표면에 처리액을 토출하여 액처리를 행하는 액처리 장치, 액처리 방법, 이들 장치 및 방법에 이용되는 측정용 지그에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서의 포토리소그래피 공정에서는, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)의 표면에 레지스트막이 형성된다. 이 레지스트막의 형성은, 스핀 코팅으로 불리는 방법이 널리 이용되고 있다. 이 방법은 스핀 척에 유지된 웨이퍼를 회전시키면서, 이 웨이퍼의 중심부에 노즐로부터 레지스트액을 토출하고, 원심력에 의해 이 레지스트액을 웨이퍼의 주연부로 퍼지게 함으로써 행해진다.

이와 같이 형성되는 레지스트막의 막 두께를 고정밀도로 제어하기 위해서는, 상기 레지스트액의 토출량을 정밀도 높게 제어하는 것이 요구된다. 이 때문에, 상기 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 장치에 대해서는, 예컨대 정기적으로 상기 토출량의 측정 및 보정 작업이 행해지고 있다.

이 작업을 행함에 있어서는, 우선 상기 레지스트 도포 장치에 웨이퍼를 전달하기 위한 웨이퍼의 반송 기구의 동작과, 레지스트 도포 장치 내에서 상기 노즐을 이동시키는 이동 기구의 동작과, 상기 스핀 척의 동작을 정지시킨다. 이것에 의해, 작업원이 상기 웨이퍼 반송 기구 또는 이동 기구와, 장치 내의 구성 부재에 끼여 부상을 입는 경우나, 스핀 척의 회전에 의해 열상을 입는 것을 막도록 한다. 그 후, 장치의 내외를 구획하는 하우징의 도어를 개방하고, 작업원이 장치 내에 진입하여, 상기 노즐로부터 예컨대 1회분의 성막 처리에서 토출되는 양의 레지스트액을 토출시켜, 상기 작업원이 메스실린더 등의 용기에 받는다. 그리고, 예컨대 전자 저울에 상기 레지스트액이 옮겨져, 그 양이 측정된다. 그 측정 결과에 의해, 필요에 따라 상기 노즐에 레지스트액을 공급하는 펌프의 동작의 파라미터가 보정되고, 웨이퍼에 성막을 행할 때의 레지스트액의 토출량이 보정된다. 특허문헌 1에는, 상기한 바와 같이 작업원이 메스실린더에 의해 레지스트액을 받는 것이 기재되어 있다.

그러나 상기한 측정 및 보정 작업에서는, 토출된 레지스트액이 비산하여 작업원에게 튀거나, 웨이퍼의 반송 기구, 노즐의 이동 기구 및 상기 스핀 척의 각 동작을 정지시키기 위한 조작을 잘못하면, 작업원이 부상당할 우려가 있다. 이 때문에 보다 안전성 높게, 상기한 레지스트액 등의 처리액 토출량의 측정 및 보정을 행할 수 있는 방법이 요구되고 있다.

일본 특허 출원 제2012-217857호 공보

본 발명은 이러한 사정에서 이루어진 것으로, 그 목적은 기판에 처리액을 토출하여 처리를 행하는 액처리 장치에 있어서, 상기 처리액의 기판에 대한 토출량을 안전하게 측정할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 액처리 장치는, 기판을 유지하기 위한 기판 유지부와, 상기 기판 유지부에 유지된 기판의 표면에 처리액을 토출하여 액처리를 행하기 위한 처리액 토출부와, 상기 처리액의 상기 기판에 대한 토출량을 검사하기 위해 상기 처리액 토출부로부터 토출된 처리액이 저류되는 오목부를 촬상하여, 화상 데이터를 취득하기 위한 촬상부와, 상기 화상 데이터에 기초하여 상기 오목부에 저류된 처리액의 양을 측정하는 데이터 처리부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 검사용 오목부에 토출된 이 처리액을 촬상하여 화상 데이터를 취득하고, 상기 화상 데이터에 기초하여 상기 오목부에 저류된 처리액의 양을 측정한다. 따라서, 상기 토출량을 측정하기 위해 작업원이 장치 내에 들어가, 토출된 처리액을 용기에 받아 채취할 필요가 없어지기 때문에, 검사의 안전성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 액처리 장치에 따른 레지스트 도포 장치의 사시도이다.
도 2는 상기 레지스트 도포 장치의 종단 측면도이다.
도 3은 상기 레지스트 도포 장치에 설치되는 노즐 및 카메라의 측면도이다.
도 4는 상기 레지스트 도포 장치에 이용되는 측정용 지그의 사시도이다.
도 5는 상기 측정용 지그에 토출된 상기 레지스트액의 양태를 도시하는 설명도이다.
도 6은 취득된 화상 데이터로부터 상기 레지스트액의 양의 산출 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 취득된 화상 데이터로부터 상기 레지스트액의 양의 산출 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은 취득된 화상 데이터로부터 상기 레지스트액의 양의 산출 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 9는 상기 레지스트 도포 장치에 설치되는 제어부의 블록도이다.
도 10은 상기 레지스트 도포 장치로써, 레지스트액의 토출량이 검사되는 양태를 도시하는 공정도이다.
도 11은 상기 레지스트 도포 장치로써, 레지스트액의 토출량이 검사되는 양태를 도시하는 공정도이다.
도 12는 상기 레지스트 도포 장치로써, 레지스트액의 토출량이 검사되는 양태를 도시하는 공정도이다.
도 13은 상기 레지스트 도포 장치로써, 레지스트액의 토출량이 검사되는 양태를 도시하는 공정도이다.
도 14는 상기 레지스트 도포 장치로써, 레지스트액의 토출량이 검사되는 양태를 도시하는 공정도이다.
도 15는 상기 레지스트 도포 장치로써, 레지스트액의 토출량이 검사되는 양태를 도시하는 공정도이다.
도 16은 상기 레지스트 도포 장치로써, 레지스트액의 토출량이 검사되는 양태를 도시하는 공정도이다.
도 17은 상기 레지스트 도포 장치로써 레지스트막을 형성하는 양태를 도시하는 공정도이다.
도 18은 상기 레지스트 도포 장치로써 레지스트막을 형성하는 양태를 도시하는 공정도이다.
도 19는 상기 레지스트 도포 장치로써 레지스트막을 형성하는 양태를 도시하는 공정도이다.
도 20은 다른 구성의 측정용 지그의 사시도이다.
도 21은 상기 측정용 지그에 레지스트액이 토출되는 양태를 도시하는 사시도이다.
도 22는 상기 측정용 지그의 오목부의 종단 측면도이다.
도 23은 상기 오목부의 다른 예를 도시하는 사시도이다.
도 24는 상기 측정용 지그의 오목부의 종단 측면도이다.
도 25는 상기 오목부를 구비하는 측정용 지그에 레지스트액이 토출되는 양태를 도시하는 사시도이다.
도 26은 오목부의 또 다른 예를 도시하는 설명도이다.
도 27은 오목부의 또 다른 예를 도시하는 사시도이다.
도 28은 상기 오목부에 레지스트액이 저류된 상태를 도시하는 사시도이다.
도 29는 오목부의 또 다른 예를 도시하는 사시도이다.
도 30은 레지스트 도포 장치의 다른 예를 도시하는 사시도이다.
도 31은 상기 레지스트 도포 장치의 또 다른 예를 도시하는 사시도이다.
도 32는 상기 레지스트 도포 장치가 적용되는 도포, 현상 장치의 평면도이다.
도 33은 상기 도포, 현상 장치의 사시도이다.
도 34는 상기 도포, 현상 장치의 개략 종단 측면도이다.

본 발명의 액처리 장치의 일례인 레지스트 도포 장치(1)에 대해서, 도 1의 사시도와, 도 2의 종단 측면도를 참조하면서 설명한다. 레지스트 도포 장치(1)는 이미 기술한 스핀 코팅에 의해 웨이퍼(W)에 레지스트막을 형성한다. 그리고, 상기 웨이퍼(W)에 처리를 행하지 않는 검사시에는, 후술하는 지그를 이용함으로써, 상기 웨이퍼(W)에 처리를 행할 때에 토출되는 레지스트액의 양이 측정되고, 이 토출량이 적절하지 않은 경우에는 보정되도록 구성되어 있다.

레지스트 도포 장치(1)는 컵 유닛(11)과 노즐 유닛(31)을 구비하고 있다. 컵 유닛(11)은 웨이퍼(W)의 이면 중앙부를 흡착하여 수평으로 유지하는 기판 유지부인 스핀 척(12)을 구비하고, 스핀 척(12)은 수직으로 연장되는 회전축(13)을 통해 회전 기구(14)와 접속되어 있다. 회전 기구(14)는 모터 등의 회전 구동원을 구비하고 있고, 정해진 속도로 스핀 척(12)을 회전시킬 수 있다.

스핀 척(12)의 아래쪽에는 원형의 링 모양의 칸막이판(15)이 설치되어 있다. 칸막이판(15)의 주연부측은 단면이 산형인 액 가이드부(16)를 형성하고 있다. 이 액 가이드부(16)의 외주 가장자리로부터 아래쪽을 향해 수직벽(17)이 형성되어 있다. 또한, 칸막이판(15)을 관통하여, 이 칸막이판(15)의 둘레 방향으로 3개의 승강핀(18)이 설치되어 있다. 승강핀(18)은 승강 기구(19)에 의해 승강 가능하게 구성되어 있다.

스핀 척(12)의 주위에는, 이 스핀 척(12)을 둘러싸도록 하여 상방측이 개구된 컵체(21)가 설치되어 있고, 컵체(21)의 측둘레면 상단측은 내측으로 경사진 경사부를 형성하고 있다. 컵체(21)의 바닥부측에는, 위쪽이 개구된 환형의 오목부를 형성하는 액 수용부(22)가 형성되어 있다. 액 수용부(22)는 상기 수직벽(17)이 들어감으로써, 웨이퍼(W)의 주연 하방측에 전체 둘레에 걸쳐 외측 영역과 내측 영역으로 구획되어 있다. 상기 외측 영역의 바닥부에는 저류된 레지스트액 등의 액을 배출하는 배액구(23)가 형성되어 있다. 상기 내측 영역에는, 바닥부로부터 위쪽을 향해 연장되는 배기관(24)이 설치되어 있고, 이 배기관(24)에 의해, 컵체(21) 내부가 배기된다.

다음에, 노즐 유닛(31)에 대해서 설명한다. 노즐 유닛(31)은 구동 기구(32)와, 아암(33)과, 노즐 유지부(41)를 구비하고 있다. 구동 기구(32)는 도 1에 도시하는 가이드(34)를 따라 가로 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 아암(33)은 그 기단측이 상기 구동 기구(32)에 접속되어 있고, 그 선단측에는 상기 노즐 유지부(41)가 설치되어 있다. 아암(33)은 상기 가이드(34)에 직교하도록 수평으로 연장되어 있고, 또한 구동 기구(32)에 의해 승강 가능하게 구성된다.

노즐 유지부(41)는 각형으로 형성되고, 그 아래쪽에는 처리액 토출부를 이루는 10개의 레지스트액 토출 노즐(42A 내지 42J)과, 하나의 시너 토출 노즐(42K)이 설치되어 있다. 이들 토출 노즐(42A 내지 42K)은 노즐 유지부(41)의 이동 방향을 따라 가로 방향으로 배열되고, 각각 아래쪽을 향해 액을 토출한다. 도 1, 도 2에서는, 토출 노즐(42A 내지 42K) 중 일부의 노즐에 대해서는 도시를 생략하고 있다.

토출 노즐(42A 내지 42K)에는, 처리액인 레지스트액 또는 시너를 공급하는 처리액 공급관(43A 내지 43K)의 일단이 각각 접속되어 있다. 처리액 공급관(43A 내지 43K)의 타단은 처리액 공급 기구(44A 내지 44K)에 각각 접속되어 있다. 각 처리액 공급 기구(44A 내지 44K)는 토출 노즐(42A 내지 42K)에 공급되는 처리액이 저류되는 저류부와, 이 저류부의 처리액을 토출 노즐(42A 내지 42K)에 압송하는 펌프를 구비하고 있다. 처리액 공급 기구(44A 내지 44J)의 상기 저류부에는 레지스트액이 저류되고, 이들의 레지스트액의 종류는 서로 상이하다. 처리액 공급 기구(44K)의 저류부에는 시너가 저류되어 있다. 이후, 처리액 공급 기구(44A 내지 44J)를 레지스트액 공급 기구(44A 내지 44J), 처리액 공급 기구(44K)를 시너 공급 기구(44K)로 한다.

상기 펌프는, 예컨대 다이어프램 펌프이다. 즉, 다이어프램의 일면측이 처리액의 유로를 형성하고, 타면측이 유체의 공급 및 배출이 행해지는 챔버에 면한다. 처리액의 토출시에는, 상기 챔버 내에 상기 유체가 공급되어, 그 압력이 상승하고, 상기 유로가 협착되도록 다이어프램이 휘어져, 처리액이 하류측에 압송된다. 즉, 상기 압력이 높을수록, 유로의 협착 정도가 커지고, 이 펌프가 접속되는 토출 노즐로부터 토출되는 처리액의 양이 많아진다. 이와 같이 토출을 행할 때에 있어서의, 미리 설정된 상기 챔버 내의 압력을 펌프의 설정 압력으로 한다. 레지스트액 공급 기구(44A 내지 44J)의 각 펌프의 동작은 후술하는 제어부(5)에 의해 제어되고, 상기 펌프의 설정 압력은 이들 레지스트액 공급 기구(44A 내지 44J)마다 개별로 설정된다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 아암(33)의 하측에는 촬상부인 카메라(35)가 설치되어 있다. 후술하는 바와 같이 레지스트액 토출 노즐(42A 내지 42J)로부터 측정용 지그(6)의 오목부(61)에 레지스트액이 공급되었을 때에, 이 오목부(61) 내의 레지스트액을 촬상할 수 있도록, 카메라(35) 렌즈의 광축(36)은 아래쪽으로 비스듬하게 향하여, 수평면과 정해진 각도(A)를 이룬다. 카메라(35)는 상기 촬상에 의해 얻어진 화상 데이터를 제어부(5)에 송신한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 컵체(21)의 외측에는 컵 형상의 대기부(37)가 설치되어 있다. 각 토출 노즐(42A 내지 42K)에 의해, 웨이퍼(W)에 처리를 행하지 않을 때에는, 상기 노즐 유지부(41)가 이 대기부(37)에 위치하여 대기한다.

도 1 내지 도 3에는 측정용 지그(6)를 도시하고 있다. 이 측정용 지그(6)는 레지스트액의 토출량 측정에 이용되는 지그이며, 웨이퍼(W)와 마찬가지로 도시하지 않는 기판 반송 기구에 의해, 레지스트 도포 장치(1)에 반송된다. 이 측정용 지그(6)는, 예컨대 웨이퍼(W)와 동일한 직경을 갖는 원판형으로 형성되어 있다. 웨이퍼(W)와의 형상의 차이로서, 측정용 지그(6)의 표면에는 오목부(61)가 형성되어 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이 이 오목부(61)에는, 각 레지스트액 토출 노즐(42A 내지 42J)로부터 레지스트액(45)이 토출되고, 이 레지스트액(45)이 저류된다. 이 오목부(61)에 대한 레지스트액(45)의 토출량은, 예컨대 웨이퍼(W)에 처리를 행할 때에 토출하도록 설정되어 있는 목표값이 되도록 레지스트액(45)의 토출이 행해진다.

오목부(61)는 예컨대 10개 형성되고, 각 토출 노즐(42A 내지 42J)의 레지스트액은 서로 상이한 오목부(61)에 저류된다. 오목부(61)는 그 정점이 아래쪽을 향한 직원뿔 형상으로 형성되어 있다. 이 오목부(61)의 표면은 후술하는 바와 같이 용이하게 레지스트액(45)을 제거하기 위해, 예컨대 테트라플루오르에틸렌으로 이루어지는 발수성 피막에 의해 코팅되어 있다. 도 2에는 쇄선의 화살표 끝에, 원뿔의 정점을 통과하는 수직 평면을 따라 절단한 오목부(61)의 종단측면을 도시하고 있다. 도면중, 이와 같이 단면에서 본 원뿔의 측면과 원뿔의 바닥면이 이루는 각을 θ로서 나타내고 있다.

도 5의 최상단에, 일례로서 레지스트액 토출 노즐(42J)로부터 오목부(61)에 토출된 레지스트액(45)을 도시하고 있다. 오목부(61) 내에 부착된 레지스트액(45)은 토출압에 의해 오목부(61) 내에서 비산한다. 레지스트액 토출 노즐(42J)로부터의 레지스트액(45)의 토출이 정지하면, 레지스트액(45)의 액면은 안정되고, 오목부(61)의 측면에 부착된 레지스트액(45)은 중력에 의해 측면을 흘러내려, 아래쪽을 향해 모인다. 그리고, 레지스트액(45)은 오목부(61)의 형상을 따라 대략 원뿔형의 액 고임을 형성한다. 도 5의 위에서 2단째에, 그와 같이 레지스트액(45)의 액 고임이 형성된 오목부(61)를 도시하고 있고, 도 5의 위에서 3단째에 이 액 고임이 된 레지스트액(45)을 도시하고 있다.

상기 레지스트액(45)의 액 고임의 형상을 상세히 설명하면, 역원뿔의 바닥면은 레지스트액(45)의 표면 장력에 의해 위쪽을 향해 돔형으로 약간 볼록한 형상으로 되어 있다. 도 5의 최하단에는 이 액 고임에 대해서, 오목부(61)의 측면에 접하는 이 액 고임의 상단을 통과하는 수평면을 따라 이분할하여 도시하고 있다. 이와 같이 분할된 액 고임을 하층부(46), 상층부(47)로 한다. 제어부(5)는 이들 하층부(46), 상층부(47) 각각의 체적(V1, V2)을 산출하고, 각 산출된 체적(V1, V2)을 합계하여, 오목부(61)에 토출된 레지스트액(45)의 토출량(V)을 산출한다. 하층부(46)는 도면에 도시하는 바와 같이 오목부(61)와 그 각 면이 서로 비슷한 역원뿔이다. 상층부(47)는 회전 타원체를, 그 절단면이 원이 되도록 평면을 따라 이등분한 것 중 하나인 반타원체인 것으로 간주하여, 그 체적(V2)을 산출한다.

제어부(5)에 의한 하층부(46)의 체적(V1)의 산출 방법을, 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6의 상단에는 카메라(35)에 의해 취득된 오목부(61)의 3개의 화상을 예시하고 있고, 각각 상이한 양의 레지스트액(45)이 저류되어 있다. 제어부(5)는 화상 내 레지스트액(45)의 식별을 용이하게 하기 위해, 취득된 화상을 2진화 처리한다. 도 6의 중단에는, 상단의 각 화상을 그와 같이 2진화 처리한 것을 도시하고 있다. 2진화 처리에 의해 화상 내의 레지스트액(45)이 검게 표시되고, 측정용 지그(6)의 표면은 희게 표시된다. 단, 도시 편의상, 도 6 중단에서는 그와 같이 검게 된 레지스트액(45)을 비교적 짙은 그레이 스케일로 도시하고 있다.

이와 같이 2진화 처리된 화상 내의 레지스트액(45)은 가로 방향으로 긴 대략 타원형이 된다. 제어부(5)는 이 화상의 레지스트액(45)에 대해서, 가로 방향의 일단과 타단 사이의 길이(2r)를 산출하고, 그 1/2의 값인 r을 더 산출한다. 도 6에서, 하단은 상기 레지스트액(45)의 액 고임의 하층부(46) 측면의 모식도를 도시하고 있다. 이 모식도에 도시하는 바와 같이, 상기 r은 하층부(46)인 원뿔의 바닥면의 반경이다. 또한, 제어부(5)에는, 도 2에서 도시한 각(θ)의 값이 미리 기억되어 있다. 이들 r과 θ에 기초하여, 제어부(5)는 하기의 식 1에 의해 하층부(46)의 체적(V1)을 산출한다. 식 1에서 h는 하층부(46)의 높이이다.

V1 = 1/3 πr²h = 1/3 πr²·r·tanθ … 식 1

도 7의 상단은 도 6의 상단과 동일한 서로 상이한 양의 레지스트액(45)이 저류된 3개의 오목부(61)의 화상을 도시하고 있고, 도 7의 중단은 도 6의 중단과 마찬가지로, 상기 3개의 화상을 2진화 처리하여 얻어지는 화상을 도시하고 있다. 도 7의 하단에는, 도 7의 상단과 같이 각 양의 레지스트액(45)이 저류되는 경우에, 만약에, 저류된 레지스트액(45)의 상기 상층부(47)를 가로 방향으로 촬상하여, 상기 2진화 처리를 행했을 때 얻어지는 화상을 도시하고 있다. 이 도 7의 하단에 도시하는 바와 같이 오목부(61)에 저류되는 레지스트액(45)의 양에 의해, 상층부(47)의 높이(n)는 상이하다. 또한, 카메라(35)는 오목부(61)를 위에서 비스듬하게 촬상하기 때문에, 상기 상층부(47)를 촬상하는 것이 되지만, 그와 같은 방향에서 촬상하기 때문에, 취득되는 도 7의 중단의 레지스트액(45) 화상의 상하의 폭(m)은 도 7의 하단의 상층부(47)의 높이(n)와는 상이하다.

제어부(5)는 상층부(47)의 체적(V2)을 연산하기 위해, 상기 화상의 상하의 폭(m)으로부터, 상층부(47)의 높이(n)를 산출한다. 도 8을 참조하면서, 이 높이(n)의 산출 방법에 대해서 설명한다. 도 8의 상단은 카메라(35)에 의해 촬상되고, 2진화 처리된 레지스트액(45)의 화상이다. 도 8의 중단은 상기 상단의 레지스트액(45)의 화상에 대해서, 설명을 위해 보조선(62, 63)을 넣은 것이다. 쇄선으로 표시하는 상기 보조선(62)은 화상 내의 레지스트액(45) 일단의 점(P1)과 타단의 점(P2)을 통과하도록 가로 방향으로 그어진 직선이다. 점(P1, P2) 간의 길이는 상기 2r이다. 이 보조선(62)에 의해, 레지스트액(45)의 외형선이 상하로 2분할된 것으로 하고, 분할된 하측의 외형선을 도면부호 64, 상측의 외형선을 도면부호 65로 한다. 그리고, 점선으로 표시하는 상기 보조선(63)은 보조선(62)에 대하여 외형선(64)과 대칭이 되도록 그어진 곡선이다. 즉, 레지스트액(45)의 화상의 좌우 중앙에서의 보조선(62)과 외형선(64)의 간격(h1)과, 보조선(62)과 보조선(63)의 간격(h2)은 서로 같다.

보조선(63)과 외형선(64)에 둘러싸이는 영역은 레지스트액(45)이 표면 장력을 갖지 않는다고 한 경우의 액면, 즉 이미 기술한 하층부(46)의 원뿔의 바닥면이다. 즉, 레지스트액(45)의 화상 내, 도 8의 하단에 사선을 넣어 도시한 외형선(65)과 보조선(63)에 둘러싸이는 영역이 상기 상층부(47)에 해당한다. 즉, 도면에 h3으로서 표시한다, 레지스트액(45)의 화상의 좌우 중앙에서의 외형선(65)과 보조선(63)의 간격이 도 7의 하단에서 설명한 상층부(47)의 높이(n)에 상당한다. 또한, h1+h2(=h1)+h3 = 화상 내 레지스트액(45)의 상하의 폭(m)이다. 이 간격(h3)은 상기 n에 대응하는 것 외, 도 3에서 설명한 카메라(35)의 광축(36)의 각도(A)에도 대응한다.

제어부(5)는 상기한 바와 같이 화상을 2진화 처리한 후, 그 화상으로부터 간격(h1, h2, h3)을 순차 산출하고, 그 후, 상기 높이(n)=k·h3을 연산하여 상기 n을 산출한다. k는 간격(h3)을 높이(n)로 변환하기 위해, 상기 각도(A)에 따라 미리 설정된 계수이다. 이와 같이 상층부(47)의 높이(n)를 산출한 후, 하기의 식 2에 의해 상층부(47)의 체적(V2)을 산출한다. 그리고, 상기한 바와 같이 체적(V1+V2)을 연산하고, 이 연산값을 레지스트액(45)의 토출량(V)으로서 결정한다.

V2 = 4/3 πr²n·1/2 = 2/3 πr²n … 식 2

계속해서 도 9를 참조하여, 컴퓨터이며, 데이터 처리부 및 토출량 보정 기구를 구성하는 제어부(5)에 대해서 설명한다. 제어부(5)는 프로그램 저장부(51), CPU(52)를 구비하고 있고, 이들이 버스(53)에 접속되어 있다. 또한, 카메라(35), 회전 기구(14), 구동 기구(32), 레지스트액 공급 기구(44A 내지 44J), 시너 공급 기구(44K) 등의 이미 기술한 레지스트 도포 장치(1)의 각 부분이 버스(53)에 접속되어 있다. 도 9에서는 이들 각 부분에 대해서, 레지스트액 공급 기구(44A 내지 44J), 카메라(35) 이외의 도시를 생략하고 있다. 프로그램 저장부(51)는 컴퓨터 기억 매체, 예컨대 플렉시블 디스크, 콤팩트 디스크, 하드 디스크, MO(광자기 디스크) 및 메모리 카드 등에 의해 구성되어 있다. 이러한 기억 매체에 저장된 상태로, 이 기억 매체에 저장된 프로그램(54)이 제어부(5)에 인스톨된다.

프로그램(54)은 상기한 회전 기구(14), 구동 기구(32), 레지스트액 공급 기구(44A 내지 44J) 및 시너 공급 기구(44K) 등의 레지스트 도포 장치(1)의 각 부분에 제어 신호를 송신하고, 그 동작을 제어한다. 그리고, 프로그램(54)에는, 상기한 레지스트액의 토출량의 측정, 후술하는 레지스트액의 토출량의 보정, 및 후술하는 웨이퍼(W)에의 레지스트 도포 처리에서의 각 동작을 행할 수 있도록 명령(각 단계)이 내장되어 있다. CPU(52)는 이와 같이 제어 신호를 출력하기 위해 각종 연산을 실행한다.

또한, 제어부(5)에는, 화상 기억부(55), 펌프의 압력 기억부(56), 목표 토출량 기억부(57) 및 상관 관계 기억부(58)가 접속되고, 이들이 버스(53)에 접속되어 있다. 화상 기억부(55)에는, 카메라(35)에 의해 취득되는 상기한 화상 데이터가 기억된다. 이 기억된 화상 데이터에 대해서, 도 6 내지 도 8에서 설명한 처리가 행해지고, 레지스트액(45)의 토출량(V)이 산출된다. 펌프의 압력 기억부(56)에는, 레지스트액 공급 기구(44A 내지 44J)에 대해서, 상기한 바와 같이 레지스트액(45)을 토출할 때의 펌프의 설정 압력이 각각 개별로 기억되어 있다. 이 펌프의 설정 압력은 제어부(5)에 의해 변경 가능하다.

목표 토출량 기억부(57)에는, 웨이퍼(W)에 처리를 행할 때에 토출되는 레지스트액의 양의 목표값이 기억되어 있다. 상기한 압력 기억부(56)에 기억되는 펌프의 설정 압력은, 각 레지스트 토출 노즐(42A 내지 42J)로부터의 토출량이 이 목표값이 되도록 설정된 압력이다.

상관 관계 기억부(58)에는, 레지스트액의 토출량의 편차와, 압력 보정값과의 상관 관계가 기억되어 있다. 상기 토출량의 편차는 목표 토출량 기억부에 기억되는 상기 레지스트액의 토출량의 목표값 - 상기한 화상 데이터로부터 산출되는 토출량(V)이다. 이 예에서는, 상기 상관 관계는 비례 관계인 것으로서 도면에 표시하고 있다.

도 10 내지 도 16을 이용하여, 레지스트 도포 장치(1)에서 레지스트액의 토출량의 측정 및 보정이 행해지는 공정을, 순서대로 설명한다. 우선, 도시하지 않는 기판 반송 기구에 의해, 레지스트 도포 장치(1)의 외부로부터 측정용 지그(6)가 레지스트 도포 장치(1)에 반송되고, 그 이면 중앙부가 스핀 척(12)에 전달되어 유지된다. 이와 같이 유지되었을 때에 각 오목부(61)가 정해진 위치에 위치하도록, 예컨대 측정용 지그(6)는 미리 정해진 방향을 향한 상태로 상기 기판 반송 기구에 의해 반송된다. 그리고, 대기부(37)로부터 노즐 유지부(41)가 측정용 지그(6) 상에 이동하고, 그 레지스트액 토출 노즐(42A)이 하나의 오목부(61) 위쪽에 위치하여 정지한다(도 10).

상기 레지스트액 토출 노즐(42A)이 접속되는 레지스트액 공급 기구(44A)의 펌프의 압력이, 압력 기억부(56)에 기억된 설정 압력이 되고, 레지스트액 토출 노즐(42A)로부터 오목부(61) 내에 레지스트액(45)이 토출된다(도 11). 토출 개시로부터 정해진 시간 경과 후, 상기 레지스트액(45)의 토출이 정지한다. 그리고, 토출 정지로부터 정해진 시간이 경과하여 오목부(61) 내의 레지스트액(45)의 액면이 안정되면, 카메라(35)에 의해 이 오목부(61)가 촬상되고, 취득된 화상 데이터가 제어부(5)의 화상 기억부(55)에 기억된다. 이 기억된 화상 데이터에 기초하여, 이미 기술한 바와 같이 레지스트액(45)의 액 고임의 하층부(46)의 체적(V1), 상층부(47)의 체적(V2)이 산출되고, 토출량(V) = V1+V2이 산출된다(도 12).

그리고, 상기 레지스트액의 토출량의 목표값 - 상기 토출량(V) = 상기 토출량의 편차가 산출된다. 이 토출량의 편차가 미리 설정된 허용 범위로부터 벗어난 경우에는, 상관 관계 기억부(58)에 기억된 상관 관계로부터, 상기 토출량의 편차에 대응하는 압력 보정값이 판독된다. 그리고, 펌프의 압력 기억부(56)에 기억되어 있는 상기 레지스트액 공급 기구(44A)의 설정 압력에, 판독된 보정값이 가산되고(보정값이 마이너스 값인 경우에 설정 압력으로부터 감산되게 된다), 상기 설정 압력이 갱신된다. 상기 토출량의 편차가 허용 범위에 수용되는 경우에는, 상기 압력 보정값의 판독 및 이 보정값에 의한 설정 압력의 보정이 행해지지 않는다.

그 후, 노즐 유지부(41)가 가로 방향으로 이동하고, 레지스트액 토출 노즐(42A)이 레지스트액의 토출을 행한 위치에, 레지스트액 토출 노즐(42B)이 위치하여 정지한다. 또한, 이 노즐 유지부(41)의 이동에 병행하여, 측정용 지그(6)가 시계 방향으로 회전하고, 이 회전 방향에 있어서 레지스트액(45)이 저류된 오목부(61)에 인접하는 오목부(61)가 레지스트액 토출 노즐(42B)의 아래쪽에 위치하여 정지한다. 그리고, 이 오목부(61)에 레지스트액 토출 노즐(42B)로부터 레지스트액(45)이 토출되고(도 13), 레지스트액 토출 노즐(42A)로부터 오목부(61)에 레지스트액(45)을 토출한 경우와 마찬가지로, 오목부(61)의 촬상, 레지스트액(45)의 토출량(V)의 연산이 순차 행해진다. 그리고, 이 토출량(V)으로부터 산출되는 상기 토출량의 편차가 허용 범위로부터 벗어난 경우에는, 레지스트액 토출 노즐(42B)에 접속되는 레지스트액 공급 기구(44B)의 펌프의 설정 압력이 보정된다.

그 후에도, 노즐 유지부(41)의 이동에 의한 레지스트액 토출 노즐의 위치 맞춤, 및 측정용 지그(6)의 회전에 의한 오목부(61)의 위치 맞춤이 행해지고, 예컨대 레지스트액 토출 노즐(42C, 42D, 42E …) 순, 즉 레지스트액 토출 노즐의 부호에 붙이는 알파벳순으로, 노즐로부터 오목부(61)에의 레지스트액(45)의 토출이 행해진다. 그리고, 각 레지스트액 토출 노즐로부터 오목부(61)에의 레지스트액(45)의 토출 후에는, 카메라(35)에 의한 오목부(61)의 촬상, 레지스트액(45)의 토출량(V)의 연산이 행해진다. 그리고, 토출량(V)으로부터 얻어지는 토출량의 편차가 허용 범위로부터 벗어난 경우에는, 토출을 행한 레지스트액 토출 노즐에 접속되는 레지스트액 공급 기구(44)에 대해서, 펌프의 설정 압력의 보정이 행해진다. 그리고, 최후의 레지스트액 토출 노즐(42J)로부터 토출된 레지스트액(45)에 대해서 토출량(V)이 연산되고, 또 상기 토출량의 편차가 허용 범위로부터 벗어난 경우에는 펌프의 설정 압력이 보정되면, 시너 토출 노즐(42K)이 측정용 지그(6)의 중심부 상에 위치한다(도 14).

상기 측정용 지그(6)의 중심부에, 시너 토출 노즐(42K)로부터 시너(49)가 토출되고, 측정용 지그(6)가 회전한다. 원심력에 의해, 시너(49)가 측정용 지그(6)의 주연부로 퍼져, 오목부(61) 내의 레지스트액(45)을 오목부(61) 내에서 압출해, 웨이퍼(W)의 외측으로 흘러가게 하여 제거한다(도 15). 시너(49)의 토출이 정지되면, 측정용 지그(6)의 회전에 의해 측정용 지그(6)의 시너(49)가 털어내어져, 측정용 지그(6)로부터 제거되고, 이 측정용 지그(6)가 건조된다(도 16). 그 후, 측정용 지그(6)의 회전이 정지한다.

상기한 노즐 유지부(41)가 측정용 지그(6) 상에 이동한 후, 시너(49)가 털어내어져 측정용 지그(6)가 건조되기까지의 일련의 공정을 1회째의 조정 공정으로 하면, 1회째의 조정 공정 종료 후, 이 1회째의 조정 공정과 같은 2회째의 조정 공정이 행해진다. 즉, 레지스트액 토출 노즐 및 오목부(61)의 위치 맞춤, 레지스트액 토출 노즐로부터 오목부(61)에의 레지스트액(45)의 토출, 카메라(35)에 의한 오목부(61)의 촬상, 레지스트액(45)의 토출량(V)의 연산이 순차 행해진다.

2회째의 조정 공정에서의 각 레지스트액 토출 노즐(42A 내지 42J)의 레지스트액(45)의 토출도, 펌프의 설정 압력이 펌프의 압력 기억부(56)에 기억되어 있는 설정 압력으로 됨으로써 행해진다. 즉, 1회째의 조정 공정에서 설정 압력을 보정한 펌프에 대해서는, 그와 같이 보정된 설정 압력이 되어 레지스트액(45)의 토출이 행해진다. 또한, 이 2회째의 조정 공정에서도, 상기 토출량의 편차가 허용 범위에 수용되지 않는 경우에는, 상기 설정 압력이 보정된다. 그리고, 이 2회째의 조정 공정에서, 측정용 지그(6)의 회전에 의해 시너가 털어내어지면, 노즐 유지부(41)는 대기부(37)에 되돌아가고, 상기 회전의 정지가 종료하면, 기판 반송 기구에 의해 측정용 지그(6)는 레지스트 도포 장치(1)로부터 반출된다.

이와 같이 레지스트액의 토출량의 측정 및 보정이 행해지면, 웨이퍼(W)에 대하여 레지스트 도포 처리가 행해진다. 도 17 내지 도 19를 적절하게 참조하면서 웨이퍼(W)에의 처리를 설명한다. 상기 기판 반송 기구에 의해, 웨이퍼(W)가 레지스트 도포 장치(1)에 반송되고, 측정용 지그(6)와 마찬가지로, 그 이면 중앙부가 스핀 척(12)에 전달되어 유지된다. 그리고, 노즐 유지부(41)가 대기부(37)로부터 웨이퍼(W) 상에 이동하고, 웨이퍼(W)의 중심부에 시너(49)가 공급되면, 이 시너(49)는 웨이퍼(W)의 회전의 원심력에 의해 주연부로 퍼진다(도 17).

그리고 이 웨이퍼(W)에 대해서 처리를 행하도록 미리 설정된 레지스트액 토출 노즐, 이 예에서는 42J가 웨이퍼(W)의 중심부 상에 이동하고, 이 레지스트액 토출 노즐(42J)에 접속된 레지스트액 공급 기구(44J)의 펌프의 압력이, 펌프의 압력 기억부(56)에 기억되어 있는 설정 압력이 되고, 레지스트액(45)이 웨이퍼(W)의 중심부에 토출된다(도 18). 즉 상기한 1회째 및 2회째의 조정 공정에서, 설정 압력을 보정한 펌프에 대해서는, 그와 같이 보정된 설정 압력이 되어, 레지스트액(45)의 토출이 행해진다. 그리고, 목표값인 토출량의 레지스트액(45)이 웨이퍼(W)에 토출되면, 레지스트액(45)의 토출이 정지한다. 토출된 레지스트액(45)은 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 주연부로 퍼지고, 이 레지스트액(45)으로부터 원하는 막 두께의 레지스트막이 형성된다(도 19). 웨이퍼(W)의 회전이 정지하고, 기판 반송 기구에 의해 웨이퍼(W)가 레지스트 도포 장치(1)로부터 반출된다.

이 레지스트 도포 장치(1)에 의하면, 측정용 지그(6)의 오목부(61)에 레지스트액 토출 노즐(42A 내지 42J)로부터 레지스트액(45)을 토출하고, 이 토출된 레지스트액(45)을 카메라(35)에 의해 촬상하여 화상 데이터를 취득하며, 이 화상 데이터에 기초하여 상기 레지스트액(45)의 토출량을 산출한다. 따라서, 작업원이 상기 레지스트액 토출 노즐(42A 내지 42J)로부터 토출되는 레지스트액(45)을 메스실린더 등의 용기에 받아, 측정을 행할 필요가 없다. 따라서, 상기 용기로부터의 액 튐에 의해 레지스트액이 작업원에게 튀는 경우나, 레지스트 도포 장치(1)의 각 부분에 작업원이 닿거나 눌리거나 하는 것에 의해 부상당하는 것을 막을 수 있다. 이 때문에, 안전하게 상기 토출량을 측정할 수 있다. 또한, 레지스트 도포 장치(1)에서는, 측정된 토출량에 기초하여, 토출량이 목표값이 되도록 자동으로 펌프의 설정 압력이 변경되어, 토출량이 보정된다. 따라서, 레지스트 도포 장치(1)의 오퍼레이터의 시간을 경감할 수 있다.

또한 이 레지스트 도포 장치(1)에서는, 레지스트액(45)의 액 고임에 대해서, 표면 장력에 의해 볼록하게 형성되는 상층부(47)를 반타원체로 하여, 그 체적을 산출한다. 이와 같이 상층부(47)에 대해서도 체적을 산출함으로써, 보다 정밀도 높게 토출량을 측정할 수 있다. 또한, 측정용 지그(6)에 있어서, 오목부(61)는 둘레 방향으로 복수개 형성되어 있다. 따라서, 하나의 오목부(61)에 하나의 레지스트액 토출 노즐로부터 레지스트액(45)을 토출한 후, 스핀 척(12)의 회전에 의해, 조속히 다른 오목부(61)를 다른 레지스트액 토출 노즐의 아래쪽으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 토출량을 조속히 측정할 수 있다.

도 20에는 측정용 지그의 다른 예인 측정용 지그(7)를 도시하고 있다. 이 측정용 지그(7)는 오목부(61) 대신에 오목부(71)를 구비하고 있고, 오목부(71)는 그 정점을 아래쪽으로 향한 사각뿔 형상으로 형성되어 있다. 이 사각뿔은 직각뿔이다. 이와 같이 오목부의 형상의 차이를 제외하고, 측정용 지그(7)는 측정용 지그(6)와 마찬가지로 구성된다.

도 21의 상단에는, 레지스트액 토출 노즐(42J)로부터 레지스트액(45)을 오목부(71)에 토출하고 있는 양태를 도시하고 있다. 레지스트액(45)의 토출 정지 후, 오목부(71) 내에서 비산한 레지스트액(45)은 오목부(61)에 토출된 레지스트액(45)과 마찬가지로, 중력에 의해 오목부(71)의 측면을 따라 아래쪽을 향해 흘러, 도 21의 중단에 도시하는 바와 같이 액 고임을 형성한다. 도 21의 하단에는 카메라(35)에 의해 촬상되고, 2진화 처리된 상기 레지스트액(45)의 화상을 도시하고 있다.

이 실시형태에서는, 상기한 바와 같이 표면 장력에 의한 액면의 볼록함이 없는 것으로 간주하여 레지스트액(45)의 체적을 연산한다. 즉, 상기 액 고임은 오목부(71)와, 그 각 면이 상사형인 사각뿔이 되는 것으로 간주하여 연산한다. 상기 2진화 처리된 화상으로부터, 제어부(5)는 액 고임의 사각뿔의 바닥면의 각 변의 길이(x, y)를 구한다.

그런데, 도 22에는 오목부(71)의 측면을 도시하고 있다. 상기 체적을 산출하기 위해서는, 도 22에 도시하는 액 고임의 높이(z)를 산출하는 것이 필요하다. 상기한 바와 같이, 액 고임은 사각뿔인 것으로 간주하고 있기 때문에, 이 높이(z)와, 상기 사각뿔의 바닥면의 각 변(x, y)의 길이 사이에는 대응 관계가 있고, x 및 y가 커짐에 따라 z도 커진다. 제어부(5)에는 미리 이 대응 관계가 기억되어, 상기한 바와 같이 x, y가 산출되면, 제어부(5)는 이 x 또는 y로부터 z에 대해서 산출할 수 있도록 구성된다. 그리고, 이들 x, y, z가 산출되면, 제어부(5)는 하기의 식 3에 의해 액 고임의 체적, 즉 토출량(V)을 산출한다.

V = 1/3 xyz … 식 3

도 23에는 상기 오목부(71)의 변형예인 오목부(72)를 도시하고 있다. 이 오목부(72)는 오목부(71)와 같이, 그 정점을 아래쪽을 향한 사각뿔로서 형성되어 있다. 이 오목부(72)는 정사각뿔로서 형성되고, 이 사각뿔의 바닥면은 정방형을 이룬다. 이 오목부(72)에서 4개의 측면 중 하나는 눈금 형성면(73)으로서 구성되고, 가로 방향을 따라 형성된 눈금(74)이 상하 방향으로 다수 배열되도록 형성되어 있다. 이들 눈금(74)은 예컨대 등간격으로 형성되고, 최상부의 눈금(74)은 오목부(72)의 가장자리에 형성된다. 제어부(5)에는 예컨대 인접하는 눈금(74)의 간격 길이가 미리 기억되어 있다.

제어부(5)에는, 오목부(72)에 대해서, 사각뿔의 정점으로부터 바닥면의 한 변의 중앙까지의 길이(B)가 미리 기억되어 있다. 또한 도 24는 눈금 형성면(73)을 향해 본 오목부(72)의 종단 측면도이다. 도면중, 사각뿔의 바닥면과 측면이 이루는 각을 C로서 나타내고 있고, 이 각(C)의 값도 미리 제어부(5)에 기억되어 있다.

도 25 상단에는, 오목부(72)에 레지스트액(45)이 토출되는 양태를 도시하고, 도 25 중단에는 상기 레지스트액(45)의 액면이 안정되고, 카메라(35)에 의해 촬상되는 상태를 도시하고 있다. 이 예에서도 레지스트액(45)의 표면 장력을 고려하지 않고, 레지스트액(45)의 액 고임의 각 면은 오목부(72)의 각 면과 상사형의 사각뿔이 되는 것으로 간주한다. 레지스트액(45)의 액면보다 아래쪽의 눈금(74)은, 레지스트액(45)의 색에 의해 가려져 촬상되지 않는다. 취득된 화상에 대해서 제어부(5)는 액면 상에 노출되어 있는 눈금(74)의 수와, 상기한 바와 같이 미리 기억된 눈금(74)끼리의 간격에 기초하여, 도 25 중단에 도시하는, 오목부(72)의 측면을 따른 레지스트액(45)의 액면으로부터 오목부(72)의 상측 가장자리까지의 길이(D)를 산출한다.

도 25의 하단에는, 상기 레지스트액(45)의 액 고임을 포함하는 오목부(72)의 종단측면을 개략적으로 도시하고 있다. 제어부(5)는 상기 액 고임의 정점으로부터 바닥면의 한 변의 중앙까지의 길이(E = B-D)를 산출한다. 그리고, 이 길이(E)와 상기의 각(C)에 기초하여, F = E·cosC, G = E·sinC를 산출한다. 상기 F는 상기 액 고임의 사각뿔에서의 바닥면의 한 변의 길이의 1/2이며, G는 상기 사각뿔의 높이이다. 그리고, 하기의 식 4로부터, 상기 액 고임의 체적, 즉 레지스트액 토출 노즐의 토출량(V)을 산출한다.

V = 1/3(2F)²G = 4/3·E³(cosC)²·sinC … 식 4

도 26 상단에는, 오목부(72)의 변형예를 도시하고 있다. 오목부(72)의 4개의 측면 중, 눈금 형성면(73) 이외의 3개의 측면은 흑색으로 형성되고, 측정용 지그(7)의 표면에 있어서, 오목부(72)의 외측도 흑색으로 형성되어 있다. 단, 도면이 보기 어려워지는 것을 막기 위해, 도면중에서는 이들의 각 부분을 흑색으로 도시하는 대신에, 비교적 짙은 그레이 스케일로 도시하고 있다. 눈금 형성면(73)에 대해서는, 예컨대 백색의 면에 흑색의 눈금(74)이 형성되어 있다.

도 26의 중단에는, 이미 기술한 바와 같이 레지스트액(45)이 토출되고, 이 레지스트액(45)의 액면이 안정된 상태의 오목부(72)의 상면을 도시하고 있다. 이 오목부(72)를 카메라(35)로 촬상하고, 2진화를 행하면, 상기 오목부의 3개의 면 및 오목부(72)의 외측과 마찬가지로, 레지스트액(45)은 흑색이 된다. 따라서, 화상 내 레지스트액(45)의 액면 상의 눈금 형성면(73)만이 백색이 된다. 그것에 의해, 제어부(5)는 이 노출된 눈금 형성면(73)과, 눈금 형성면(73)의 눈금(74)을 정확성 높게 식별할 수 있기 때문에, 도 25에 도시한 액면으로부터 오목부(72)의 가장자리까지의 길이(D)를, 보다 확실하게 측정할 수 있다.

도 27에 도시한 바와 같이, 상기 원뿔형의 오목부(61)에 눈금(74)을 형성하여도 좋다. 이 예에서는 눈금(74)은 오목부(61)의 둘레를 따라 링형으로 형성되어 있다. 이 도 27의 오목부(61)에 의해 레지스트액의 토출량을 측정하는 경우에는, 예컨대 오목부(72)에 의해 측정하는 경우와 마찬가지로, 상기한 표면 장력에 의한 액면의 볼록함, 즉 상기 상층부(47)가 형성되지 않는 것으로 하여, 오목부(72) 내의 레지스트액의 체적을 구하는 경우와 거의 마찬가지로, 레지스트액의 체적을 산출한다. 구체적으로는, 화상을 취득하고, 이 눈금(74)에 의해, 오목부(61) 내의 레지스트액(45)의 액면과 오목부(61)의 가장자리부까지의 길이(J)(도 28 참조)를 구하고, 그것에 의해 레지스트액(45)의 액 고임의 원뿔의 정점으로부터 바닥면의 단부까지의 길이를 구한다. 그리고 이 길이로부터, 상기한 하층부(46)의 체적(V1)을 레지스트액(45)의 토출량(V)으로서 산출한다. 제어부(5)에는, 이와 같이 토출량(V)을 산출하기 위해, 미리 도 2의 각(θ)과, 오목부(61)의 원뿔의 정점으로부터 바닥면의 단부까지의 길이가 기억되어 있는 것으로 한다.

이와 같이 레지스트액의 토출량(V)를 구하는 경우, 제어부(5)가 눈금(74)을 식별할 수 있으면, 오목부(61) 내에는 눈금(74) 이외의 마크가 부가되어도 좋다. 도 29에 도시하는 예에서는, 오목부(61)의 중심으로부터 오목부(61)의 가장자리에 방사형으로 퍼지는 다수의 선이 오목부(61)의 측벽에 형성되어 있다.

그런데, 예컨대 상기한 바와 같이 오목부(61)나 오목부(71, 72)에 눈금(74)을 형성하는 경우, 각 눈금(74)과 각 오목부에 수납되는 액량의 대응 관계를 미리 제어부(5)에 기억시키고, 이 대응 관계에 의해 토출량을 측정하여도 좋다. 구체적으로는, 레지스트액(45)이 토출된 오목부(61)를 카메라(35)에 의해 촬상한다. 그리고 제어부(5)는 화상 내 레지스트액(45)에 있어서, 오목부(61)의 측벽에 접해 있는 지점의 상단, 즉 상기한 하층부(46)의 상단에 일치 또는 근접하는 눈금(74)을 검출한다. 상기 대응 관계로부터, 이 검출된 눈금(74)에 대응하는 값을 판독하고, 그 값을 레지스트액(45)의 토출량으로 한다. 즉, 레지스트액(45)의 토출량은 상기한 바와 같이 원뿔이나 사각뿔의 체적을 구하도록 연산하여 취득하는 것에 한정되지 않는다.

또한, 상기한 바와 같이 토출량의 목표값과 실제의 토출량(V) 사이에 편차가 검출되었을 때에, 펌프의 설정 압력을 변경하여, 토출량을 보정하는 것에 한정되지 않는다. 예컨대 상기 펌프와 레지스트액 토출 노즐 사이에 설치되는 도시하지 않는 밸브의 개폐 시간을 제어하고, 그것에 의해 노즐로부터 레지스트액이 토출되는 시간을 제어하여, 토출량을 보정하도록 하여도 좋다.

상기한 각 오목부는 지그에 형성하는 것에 한정되지 않고, 레지스트 도포 장치(1)의 구성 부품에 형성하여도 좋다. 도 30에는 스핀 척(12)의 표면에 오목부(61)를 형성한 예를 도시하고 있다. 이 경우도, 측정용 지그(6)를 이용하는 경우와 마찬가지로, 상기한 조정 공정이 행해진다.

또한, 오목부는 뿔체형으로 형성하는 것에 한정되지 않고, 예컨대 측면이 수직인 원형 또는 각형의 오목부로 하여도 좋다. 단, 그와 같은 구성과 비교하여, 오목부(61, 71, 72)와 같이 뿔체로 하면, 오목부 내의 바닥면과 측면 사이에서 각부(角部)가 형성되는 것이 억제된다. 그것에 의해, 세정액인 시너에 의해 레지스트액(45)을 제거할 때에, 이 각부에서 시너가 체류하는 것이 억제되어, 오목부 내의 표면을 따라 시너가 흐르기 쉬워진다. 이 때문에 오목부 내에 레지스트액(45)이 남는 것이 억제된다. 특히 오목부(61)와 같이 원뿔형으로 오목부를 형성한 경우, 레지스트액의 잔류가 억제되는 것이 실험에 의해 확인되었다.

또한, 카메라(35)를 설치하는 위치도 상기한 예에는 한정되지 않고, 도 31에는, 컵체(21)의 외측에 카메라(35)를 설치한 예를 도시하고 있다. 이 예에서는 카메라(35)의 광축(36)이 수평 방향으로 향하여, 컵체(21)에 설치된 투광부(81)를 통해 측정용 지그(6)를 측방에서 촬상할 수 있도록 구성되어 있다. 도면 내 도면부호 82는 셔터이며, 오염을 막기 위해 촬상 시간 이외에는 컵체(21)의 내측에서 투광부(81)를 차폐한다. 측정용 지그(6)는 예컨대 투명한 부재에 의해 구성되고, 도면 내, 점선의 화살표 끝에 도시하는 바와 같이, 촬상하여, 오목부(61) 내의 레지스트액(45)의 액 고임의 측면의 화상을 취득할 수 있다. 이 화상으로부터, 제어부(5)는 하층부(46) 및 상층부(47)의 바닥면의 반경(r), 하층부(46)의 높이(h), 상층부(47)의 높이(n)를 산출하고, 상기한 식 1, 식 2로부터 레지스트액의 토출량(V)을 산출한다. 도면 내 도면부호 75는 하층부(46) 및 상층부(47)를 구획하는 가상선이다.

예컨대 측정용 지그(6)의 오목부를, 그 측면이 수직이고 그 바닥면이 수평인 원형으로서, 이와 같이 측방에서 촬상한다. 그리고, 화상으로부터 하층부(46)의 높이(h), 상층부(47)의 높이(n)를 검출하고, 하층부(46)의 체적(V1), 상층부(47)의 체적(V2)을 산출하여도 좋다. 단, 이와 같이 오목부를 형성한 경우, 상기 하층부(46)는 원기둥형이 되기 때문에, 그와 같은 원기둥의 체적을 V1로서 산출한다.

본 발명을 레지스트 도포 장치(1)에 적용한 예에 대해서 설명해 왔지만, 본 발명은 레지스트액을 도포하는 장치에 적용하는 것에 한정되지 않는다. 예컨대 레지스트액 대신에 반사 방지막 형성용 처리액을 도포하는 처리액 도포 장치에 적용할 수 있다. 또한, 레지스트액 대신에, 예컨대 레지스트막의 표면을 보호하기 위한 보호막 형성용 처리액을 도포하는 처리액 도포 장치에 적용된다. 또한, 레지스트 도포 장치(1)에서, 시너에 대해서도 레지스트액과 마찬가지로 토출량을 측정 및 보정하여도 좋다. 또한, 복수매의 웨이퍼(W)를 접합시키기 위해, 웨이퍼(W)에 접착제를 도포하는 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.

도 32 내지 도 34에, 도포, 현상 장치(9)를 도시한다. 이 도포, 현상 장치(9)에는, 상기 레지스트 도포 장치(1), 반사 방지막 형성용 처리액 도포 장치, 보호막 형성용 처리액 도포 장치에 각각 대응하는 레지스트 도포 모듈, 반사 방지막 형성용 도포 모듈, 보호막 형성용 도포 모듈이 설치되어 있다. 도 33, 도 34, 도 35는 각각 이 도포, 현상 장치(9)의 평면도, 사시도, 개략 종단 측면도이다. 이 도포, 현상 장치(9)는 캐리어 블록(D1)과, 처리 블록(D2)과, 인터페이스 블록(D3)을 직선형으로 접속하여 구성되어 있다. 인터페이스 블록(D3)에는 추가로 노광 장치(D4)가 접속되어 있다. 이후의 설명에서는, 블록(D1 내지 D3)의 배열 방향을 전후 방향으로 한다. 캐리어 블록(D1)은 웨이퍼(W)를 복수매 포함하는 캐리어(C1)를 도포, 현상 장치(9) 내에 반입반출하는 역할을 하며, 캐리어(C1)의 배치대(91)와, 개폐부(92)와, 개폐부(92)를 통해 캐리어(C1)로부터 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 이동 탑재 기구(93)를 구비하고 있다.

처리 블록(D2)은 웨이퍼(W)에 액처리를 행하는 제1 내지 제6 단위 블록(E1 내지 E6)이 아래로부터 순서대로 적층되어 구성되어 있다. 설명의 편의상 웨이퍼(W)에 하층측의 반사 방지막을 형성하는 처리를 「BCT」, 웨이퍼(W)에 레지스트막을 형성하는 처리를 「COT」, 노광 후의 웨이퍼(W)에 레지스트 패턴을 형성하기 위한 처리를 「DEV」로 각각 표현하는 경우가 있다. 이 예에서는, 도 33에 도시하는 바와 같이 아래로부터 BCT층, COT층, DEV층이 2층씩 쌓아 올려져 있다. 동일한 단위 블록에 있어서 서로 병행하여 웨이퍼(W)의 반송 및 처리가 행해진다.

여기서는 단위 블록 중 대표로 단위 블록(E3)의 COT층을, 도 32를 참조하면서 설명한다. 캐리어 블록(D1)으로부터 인터페이스 블록(D3)을 향하는 반송 영역(94)의 좌우 일방측에는 선반 유닛(U)이 전후 방향으로 복수개 배치되고, 타방측에는 상기 레지스트 도포 모듈(COT), 보호막 형성용 도포 모듈(ITC)이 전후 방향으로 배치되어 있다. 레지스트 도포 모듈(COT)은 하나의 노즐 유닛(31)에 대하여 컵 유닛(11)이 2개 설치되는 것을 제외하고, 레지스트 도포 장치(1)와 마찬가지로 형성된다. 보호막 형성용 도포 모듈(ITC)은 이미 기술한 처리액의 차이를 제외하면, 레지스트 도포 모듈(COT)과 마찬가지로 구성된다. 선반 유닛(U)은 가열 모듈을 구비하고 있다. 상기 반송 영역(94)에는, 웨이퍼(W)의 반송 기구인 반송 아암(F3)이 설치되어 있다.

다른 단위 블록(E1, E2, E5 및 E6)은 웨이퍼(W)에 공급하는 처리액이 상이한 것을 제외하면, 단위 블록(E3, E4)과 마찬가지로 구성된다. 단위 블록(E1, E2)은 레지스트 도포 모듈(COT) 대신에 상기 반사 방지막 형성용 도포 모듈을 구비하고, 단위 블록(E5, E6)은 현상 모듈을 구비한다. 도 34에서는 각 단위 블록(E1 내지 E6)의 반송 아암은 F1 내지 F6으로서 표시하고 있다. 이들 반송 아암(F1 내지 F6)은 레지스트 도포 장치(1)에서 설명한 기판 반송 기구에 해당한다.

처리 블록(D2)에서의 캐리어 블록(D1)측에는, 각 단위 블록(E1 내지 E6)에 걸쳐 상하로 연장되는 타워(T1)와, 타워(T1)에 대하여 웨이퍼(W)를 전달하기 위한 승강 가능한 전달 기구인 전달 아암(95)이 설치되어 있다. 타워(T1)는 서로 적층된 복수의 모듈에 의해 구성되어 있고, 단위 블록(E1 내지 E6)의 각 높이에 설치되는 모듈은 이 단위 블록(E1 내지 E6)의 각 반송 아암(F1 내지 F6) 사이에서 웨이퍼(W)를 전달할 수 있다. 이들의 모듈로서는, 실제로는 각 단위 블록의 높이 위치에 설치된 전달 모듈(TRS), 웨이퍼(W)를 온도 조정하는 온도 조절 모듈, 복수매의 웨이퍼(W)를 일시적으로 보관하는 버퍼 모듈, 및 웨이퍼(W)의 표면을 소수화하는 소수화 처리 모듈 등이 포함되어 있다. 설명을 간소화하기 위해, 상기 소수화 처리 모듈, 온도 조절 모듈, 상기 버퍼 모듈에 대한 도시는 생략하고 있다.

인터페이스 블록(D3)은 단위 블록(E1 내지 E6)에 걸쳐 상하로 연장되는 타워(T2, T3, T4)를 구비하고 있고, 타워(T2)와 타워(T3)에 대하여 웨이퍼(W)를 전달하기 위한 승강 가능한 전달 기구인 인터페이스 아암(96)과, 타워(T2)와 타워(T4)에 대하여 웨이퍼(W)를 전달하기 위한 승강 가능한 전달 기구인 인터페이스 아암(97)과, 타워(T2)와 노광 장치(D4) 사이에서 웨이퍼(W)를 전달하기 위한 인터페이스 아암(98)이 설치되어 있다.

타워(T2)는 전달 모듈(TRS), 노광 처리 전의 복수매의 웨이퍼(W)를 격납하고 체류시키는 버퍼 모듈, 노광 처리 후의 복수매의 웨이퍼(W)를 격납하는 버퍼 모듈, 및 웨이퍼(W)를 온도 조정하는 온도 조절 모듈 등이 서로 적층되어 구성되어 있지만, 여기서는, 버퍼 모듈 및 온도 조절 모듈의 도시는 생략한다. 이 도포, 현상 장치(9)에서는, 웨이퍼(W)가 배치되는 장소를 모듈로 기재한다. 또한 타워(T3, T4)에도 각각 모듈이 설치되어 있지만, 여기서는 설명을 생략한다.

이 도포, 현상 장치(9) 및 노광 장치(D4)를 포함하는 시스템의 웨이퍼(W)의 반송 경로에 대해서 설명한다. 웨이퍼(W)는 캐리어(C1)로부터 이동 탑재 기구(93)에 의해, 처리 블록(D2)에서의 타워(T1)의 전달 모듈(TRS0)에 반송된다. 이 전달 모듈(TRS0)로부터 웨이퍼(W)는 단위 블록(E1, E2)으로 분류되어 반송된다. 예컨대 웨이퍼(W)를 단위 블록(E1)에 전달하는 경우에는, 타워(T1)의 전달 모듈(TRS) 중, 단위 블록(E1)에 대응하는 전달 모듈(TRS1)[반송 아암(F1)에 의해 웨이퍼(W)의 전달이 가능한 전달 모듈]에 대하여, 상기 TRS0로부터 웨이퍼(W)가 전달된다. 또한 웨이퍼(W)를 단위 블록(E2)에 전달하는 경우에는, 타워(T1)의 전달 모듈(TRS) 중, 단위 블록(E2)에 대응하는 전달 모듈(TRS2)에 대하여, 상기 TRS0로부터 웨이퍼(W)가 전달된다. 이들의 웨이퍼(W) 전달은 전달 아암(95)에 의해 행해진다.

이와 같이 분류된 웨이퍼(W)는 TRS1(TRS2)→반사 방지막 형성용 도포 모듈→가열 모듈→TRS1(TRS2)의 순으로 반송되고, 계속해서 전달 아암(95)에 의해 단위 블록(E3)에 대응하는 전달 모듈(TRS3)과, 단위 블록(E4)에 대응하는 전달 모듈(TRS4)로 분류된다.

이와 같이 TRS3, TRS4로 분류된 웨이퍼(W)는 TRS3(TRS4)→레지스트 도포 모듈(COT)→가열 모듈→보호막 형성용 도포 모듈(ITC)→가열 모듈→타워(T2)의 전달 모듈(TRS)의 순으로 반송된다. 상기 전달 모듈(TRS)에 반송된 웨이퍼(W)는 인터페이스 아암(96, 98)에 의해, 타워(T3)를 통해 노광 장치(D4)에 반입된다. 노광 후의 웨이퍼(W)는 인터페이스 아암(96, 97)에 의해 타워(T2, T4) 사이에 반송되고, 단위 블록(E5, E6)에 대응하는 타워(T2)의 전달 모듈(TRS5, TRS6)에 각각 반송된다. 그 후, 가열 모듈→현상 모듈→가열 모듈→타워(T1)의 전달 모듈(TRS)에 반송된 후, 이동 탑재 기구(93)를 통해 캐리어(C1)에 복귀된다.

상기한 바와 같이 웨이퍼(W)의 반송 및 처리가 행해지지 않을 때에, 웨이퍼(W) 대신에 상기한 측정용 지그(6)을 격납한 캐리어(C1)가, 캐리어 블록(D1)에 반입된다. 그리고 측정용 지그(6)는, 예컨대 이동 탑재 기구(93)→전달 모듈(TRS0)→전달 아암(95)→전달 모듈(TRS1)→반송 아암(F1)→반사 방지막 형성용 도포 모듈(BCT)→반송 아암(F1)→전달 모듈(TRS1)→전달 아암(95)→전달 모듈(TRS2)→반송 아암(F2)→반사 방지막 형성용 도포 모듈(BCT)→반송 아암(F2)→전달 모듈(TRS2)의 순으로 반송된다.

그 후, 측정용 지그(6)는 전달 아암(95)→전달 모듈(TRS3)→반송 아암(F3)→레지스트 도포 모듈(COT)→반송 아암(F3)→보호막 형성용 도포 모듈(ITC)→반송 아암(F3)→전달 모듈(TRS3)→전달 아암(95)→전달 모듈(TRS4)→반송 아암(F4)→레지스트 도포 모듈(COT)→반송 아암(F4)→보호막 형성용 도포 모듈(ITC)→반송 아암(F4)→전달 모듈(TRS4)→전달 아암(95)→전달 모듈(TRS0)→이동 탑재 기구(93)의 순으로 반송되고, 캐리어(C1)에 복귀된다.

즉, 단위 블록(E1 내지 E4)의 반사 방지막 형성용 도포 모듈(BCT), 레지스트 도포 모듈(COT) 및 보호막 형성용 도포 모듈(ITC)에, 측정용 지그(6)가 반송된다. 이들, 반송 목적지의 모듈에서는, 레지스트 도포 장치(1)에서 설명한 바와 같이 측정용 지그(6)를 이용하여, 처리액 공급부마다 각 처리액의 토출량의 측정 및 토출량의 조정이 행해진다. 그리고, 측정 및 토출량의 조정 후, 도포, 현상 장치(9)에서의 상기한 웨이퍼(W)의 반송 및 처리가 재개된다.

측정용 지그(6)는 웨이퍼(W)와 같은 외형을 갖도록 구성되기 때문에, 이와 같이 반송 아암(F1 내지 F4)에 의해 단위 블록(E1 내지 E4)에 반송되고, 상기 측정 및 조정을 행할 수 있다. 그것에 의해, 각 모듈에 작업원이 측정용 지그(6)를 반송하는 수고를 줄일 수 있다. 따라서, 효율적으로 상기 측정 및 조정을 행할 수 있다. 측정용 지그(6)는, 예컨대 타워(T1 내지 T4)에 격납부를 설치하고, 이 격납부로부터 각 모듈에 반송되도록 하여도 좋다.

W: 웨이퍼 1: 레지스트 도포 장치
42A 내지 42J: 레지스트액 토출 노즐
44A 내지 44J: 레지스트액 공급 기구
45: 레지스트액 46: 하층부
47: 상층부 5: 제어부
54: 프로그램 6: 측정용 지그
61: 오목부

Claims

기판을 유지하는 기판 유지부에 유지된 기판의 표면에 처리액 토출부로부터, 처리액을 토출하여 액처리를 행하는 액처리 방법에 있어서,
서로 상이한 종류의 처리액을 토출하기 위하여 복수 개 설치되는 상기 처리액 토출부 중 선택된 하나로부터 해당 처리액을 기판에 공급하여 처리를 행하는 공정과,
상기 기판을 상기 기판 유지부에 대해 전달하기 위한 기판 반송 기구에 의해, 측정용 지그를 상기 기판 유지부에 전달하는 공정과,
상기 처리액의 상기 기판에 대한 토출량을 검사하기 위해, 상기 복수의 처리액 토출부로부터 해당 처리액을, 상기 측정용 지그의 표면에 복수 개 마련된 오목부에 각각 토출하는 공정과,
촬상부에 의해, 상기 처리액이 저류된 복수의 오목부를 촬상하여 화상 데이터를 취득하는 공정과,
상기 각 오목부로부터 상기 처리액을 제거하기 위하여 세정액 공급부로부터 상기 측정용 지그에 세정액을 공급하는 공정과.
상기 처리액이 제거된 상기 측정용 지그를, 상기 기판 유지부로부터 상기 기판 반송 기구에 전달하는 공정과,
데이터 처리부에 의해, 상기 화상 데이터에 기초하여 상기 각 오목부에 저류된 처리액의 양을 측정하는 공정
을 포함하며,
상기 오목부는 평면에서 볼 때에, 원형이면서 아래쪽으로 갈수록 개구경이 축경(縮徑)되도록 형성되고,
상기 촬상부는 수평면에 대해 광축이 기울어져 설치되는 카메라로 구성되어 있으며,
상기 화상 데이터를 취득하는 공정은, 상기 카메라에 의해 상기 오목부에 대해 사선 위쪽에서 해당 오목부를 촬상하는 공정을 포함하고,
상기 처리액의 양을 측정하는 공정은, 상기 화상 데이터로부터 취득되는 상기 오목부 내에 저류된 처리액의 액 고임의 표면에 있어서의 상하 폭 및 좌우 폭에 기초하여, 상기 처리액의 표면 장력에 의해 원형의 돔형이 되는 상층부와 그 하측의 하층부의 합계가 되도록, 상기 처리액의 양을 측정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 데이터 처리부에 의해 측정된 처리액의 양에 기초하여, 토출량 보정 기구에 의해, 기판에 토출하는 처리액의 양을 보정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액처리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
세정액 제거 기구에 의해, 상기 오목부로부터 상기 세정액을 제거하는 공정을 더 포함하고,
상기 측정용 지그는 판형이며,
상기 세정액을 제거하는 공정은, 회전 기구에 의해 상기 기판 유지부에 유지된 상기 측정용 지그를 회전시켜, 원심력에 의해 세정액을 오목부로부터 털어내는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액처리 방법.
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