KR20010051210A

KR20010051210A - 기판의 처리시스템 및 기판의 처리방법

Info

Publication number: KR20010051210A
Application number: KR1020000062559A
Authority: KR
Inventors: 후쿠다유지; 오가타구니에
Original assignee: 히가시 데쓰로; 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 1999-10-25
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2001-06-25
Also published as: SG93901A1; TW487950B; US6713120B2; US6431769B1; US20020168191A1; KR100558508B1

Abstract

기판 처리시스템내에, 기판상으로 처리액을 도포하는 도포장치와, 회전이 자유롭고 또한 적어도 한방향으로 이동이 자유로운 재치대를 가지며, 상기 재치대상의 기판의 주변부에 대하여 조사부로부터 빛을 조사하여, 상기 기판상의 도포막을 노광하는 주변노광장치를 구비하고 있다. 상기 주변노광장치는, 상기 도포막의 막두께를 측정하는 센서부재를 구비한 막두께 측정수단을 갖는다. 시스템 외부에 별도의 막두께를 측정하는 장치를 설치할 필요가 없기 때문에, 막두께 측정시에 기판을 오염시키거나, 떨어뜨려서 파손시키는 일이 없다.

Description

기판의 처리시스템 및 기판의 처리방법{SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}

본 발명은, 기판의 처리시스템과 기판의 처리방법에 관한 것이다.

예컨대 반도체 디바이스의 제조프로세스에 있어서의 포토그래피공정에서는, 반도체 웨이퍼(이하,「웨이퍼」라 함)의 표면에 레지스트막을 형성하는 레지스트도포처리, 웨이퍼에 패턴을 조사(照射)하여 노광(露光)하는 노광처리, 노광후의 웨이퍼에 대하여 현상(現像)을 행하는 현상처리 등이 행해진다. 이들 처리를 행하는 각 처리장치는, 노광처리장치를 제외하고, 하나의 시스템으로 모아져서 도포현상 처리시스템을 구성하고 있다.

여기에서, 소정의 리소그래피공정을 가장 바람직하게 실시하기 위해서는, 패턴의 노광처리전의 웨이퍼상에 도포된 레지스트막이 소정의 막두께라는 점이 중요하다. 따라서 패턴의 노광전에 웨이퍼의 레지스트막의 막두께를 검사하고, 소정의 허용값을 넘는 경우에는, 그 검사에 의거하여 예를들면 도포처리장치의 웨이퍼 회전수를 조정하고 있다.

종래에, 레지스트막의 막두께 검사는, 도포현상 처리시스템에서 노광처리전의 웨이퍼를 작업원이 빼내어, 도포현상 처리시스템과는 별도로 설치된 검사용 막두께 측정장치를 이용하여 행해지고 있었다.

그러나, 그와 같이 도포현상 처리시스템에서 해당 막두께를 검사하는 장치까지 웨이퍼를 반송할 필요가 있으므로, 번거롭고 시간이 걸린다. 또한 반송도중에 웨이퍼가 오염될 우려가 있다. 또한 작업원의 실수로 웨이퍼를 떨어뜨릴 우려가 있다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 도포현상 처리시스템내의 기존의 기구를 이용할 수 있는 주변노광장치에 막두께 측정수단을 설치하고, 동일 시스템내에서 웨이퍼의 레지스트막의 막두께를 검사하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

도 1은, 본 실시형태에 관한 도포현상 처리시스템의 외관을 나타내는 평면도,

도 2는, 도 1의 도포현상 처리시스템의 정면도,

도 3은, 도 1의 도포현상 처리시스템의 배면도,

도 4는, 본 실시형태에 관한 도포현상 처리시스템내의 주변노광장치의 내부 사시도,

도 5는, 본 실시형태에 관한 도포현상 처리시스템내의 주변노광장치의 구성을 나타내는 종단면 설명도,

도 6은, 도 5의 주변노광장치의 구성을 나타내는 횡단면 설명도,

도 7은, 제 1 실시형태에 있어서의 주변노광장치에서 행해지는 웨이퍼상의 막두께 측정루트를 시계열적으로 나타낸 설명도,

도 8는, 제 2 실시형태에 있어서의 주변노광장치에서 행해지는 웨이퍼상의 막두께 측정루트를 시계열적으로 나타낸 설명도,

도 9는, 제 3 실시형태에 있어서의 주변노광장치에서 행해지는 웨이퍼상의 막두께 측정루트를 시계열적으로 나타낸 설명도,

도 10은, 본 실시형태에 있어서의 주변노광장치내의 막두께센서에 막두께센서의 커버를 부착한 경우의 설명도,

도 11은, 재치대에 반사물을 설치한 상태를 나타내는 사시도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 도포현상 처리시스템 2 : 카세트스테이션

3 : 처리스테이션 4 : 인터페이스부

5 : 재치대 7 : 웨이퍼 반송체

8 : 반송로 13 : 주반송장치

15,17 : 레지스트도포장치 16,18 : 현상처리장치

30 : 쿨링장치 31 : 어드히젼장치

32 : 얼라이먼트장치 33 : 익스텐션장치

34,35 : 프리베이킹장치 36,37 : 포스트베이킹장치

40,43 : 쿨링장치 41 : 익스텐션·쿨링장치

42 : 익스텐션장치 50 : 웨이퍼 반송체

51 : 주변노광장치 52 : 노광장치

60 : 케이싱 61 : 재치대

62 : 구동기구 63 : 레일

64 : 막두께센서 65 : 조사부

66 : 팬 67 : 아암

70 : 레이져광원 71 : CCD 센서

72 : 배기구 W : 웨이퍼

C : 카세트

본 발명의 제 1 관점은, 기판을 처리하기 위한 처리시스템으로서, 기판상에 처리액을 도포하는 도포장치와, 회전이 자유롭고 또한 적어도 한방향으로 이동이 자유로운 재치대를 가지며, 상기 재치대상의 기판의 주변부에 대하여 조사부로부터 빛을 조사하고, 상기 기판상의 도포막을 노광하는 주변노광장치를 구비하며, 상기 주변노광장치는, 상기 도포막의 막두께를 측정하는 센서부재를 구비한 막두께 측정수단을 갖는다.

본 발명의 제 2 관점은, 기판 처리시스템을 사용하여 기판에 처리를 하는 방법으로서, 상기 기판 처리시스템은, 기판의 주변부에 빛을 조사하여, 상기 기판에 도포된 도포막을 노광하는 주변노광장치와, 상기 도포막의 막두께를 측정하는 장치를 가지며, 상기 기판의 도포막의 막두께를 측정한 후, 상기 기판의 주변부에 빛을 조사하여, 상기 도포막을 노광하는 공정을 갖는다. 이 경우 상기 도포막을 노광한 뒤에, 다시 상기 도포막의 막두께를 측정하는 공정을 부가하여도 좋다.

본 발명의 제 3 관점에서는, 기판 처리시스템에 주변노광장치와, 상기 도포막의 막두께를 측정하는 장치와, 또한 기판에 대하여 도포막을 도포하는 도포장치를 구비하고, 이 기판 처리시스템을 이용하여 기판에 처리를 실시하는 프로세스에 있어서, 상기 막두께를 측정하는 기판에는 테스트용 기판을 이용하여, 상기 막두께를 측정한 결과, 측정값이 허용범위내에 있는 경우에는, 생산용 기판에 대하여 상기 도포장치에서 소정의 도포처리를 실시하고, 측정값이 허용범위에서 벗어난 경우에는, 상기 도포장치에 대하여 필요한 보정을 행한 후, 이 도포장치에서 도포처리를 실시한 다른 테스트용 기판의 막두께를 측정하는 공정을 갖는다.

본 발명에 의하면, 상기 주변노광장치는, 회전이 자유롭고, 적어도 한방향으로 이동이 자유로운 재치대를 갖고 있다. 따라서 그와 같은 기구를 이용하여, 예컨대 기판상의 소정 개소에서의 막두께 측정을 적합하게 실시할 수 있고, 또한 상기 막두께 측정수단을 갖는 장치를 상기 기판 처리시스템과 별도로 설치할 필요가 없다.

본 발명의 기판 처리방법에서는, 같은 기판 처리시스템을 사용하여 막두께 측정과 주변노광이 행해지기 때문에, 막두께 측정을 개별적으로 설치된 다른 장치에서 행할 필요가 없다. 또한 상기 기판의 도포막의 막두께를 측정한 뒤, 상기 기판주변부의 도포막을 노광하기 때문에, 주변노광처리전의 도포막의 막두께를 측정할 수 있고, 거기까지의 처리가 적절하게 행해져 있는지 아닌지를 판단할 수 있다.

본 발명의 기판 처리방법에서는, 예컨대 생산용 기판, 즉 소정의 처리를 실시하여 제품으로서 출하하는 기판과는 별도로, 테스트전용의 기판을 카세트에 수납해두고, 생산용 기판으로 도포처리나 그 후의 처리를 실시하기 전에, 우선 테스트용 기판에서 막두께를 측정한다. 그리고 측정값이 허용범위내에 있는 경우에는, 다음에 생산용 기판에 대하여 상기 도포장치로 소정의 도포처리를 실시한다. 반대로 측정값이 허용범위에서 벗어나 있는 경우에는, 상기 도포장치에 대하여 필요한 보정을 행한 후, 이 상기 카세트로부터 다른 테스트용의 기판을 끄집어 내어, 상기 도포장치막에서 도포처리를 행하고, 그 막두께를 측정한다. 그 결과 막두께가 허용범위에 있는 경우에는 생산용 기판의 처리를 행하고, 허용범위를 벗어난 때에는, 두번째 도포장치에 대하여 수정을 행하고, 그 후 별도의 테스트용 기판에 대하여 막두께를 측정한다. 이에 따라서, 생산용 기판의 생산수율의 향상을 도모할 수 있다. 이러한 테스트용 기판에 의한 막두께 측정은 생산용 기판의 로트의 사이, 소정 매수의 생산용 기판을 처리한 후에 정기적으로 실시하면 좋다.

(실시형태)

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 설명한다.

도 1은 본 실시형태에 관한 기판 처리시스템으로서의 도포현상 처리시스템 (1)의 평면도이고, 도 2는 도포현상 처리시스템(1)의 정면도이며, 도 3은 도포현상 처리시스템(1)의 배면도이다.

도포현상 처리시스템(1)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 예컨대 25매의 웨이퍼 (W)를 카세트단위로 외부에서 도포현상 처리시스템(1)에 대하여 반입반출하거나, 카세트(C)에 대하여 웨이퍼(W)를 반입반출하거나 하는 카세트스테이션(2)과, 도포현상 처리공정 중에서 매엽식으로 소정의 처리를 실시하는 각종 처리장치를 다단으로 배치하여 이루어지는 처리스테이션(3)과, 이 처리스테이션(3)에 인접하여 설치되는 노광장치(52)의 사이에서 웨이퍼(W)의 주고받음을 행하는 인터페이스부(4)가 일체로 접속된 구성을 가지고 있다.

카세트스테이션(2)에서는, 재치부가 되는 카세트재치대(5) 상의 소정의 위치에, 복수의 카세트(C)와 X방향(도 1중의 상하방향)으로 일렬로 얹어놓는 것이 자유롭게 되어 있다. 그리고 이 카세트 배열방향(X방향)과 카세트(C)에 수용된 웨이퍼 (W)의 웨이퍼 배열방향(Z방향; 연직방향)에 대하여 이송가능한 웨이퍼 반송체(7)가 반송로(8)를 따라 이동이 자유롭게 설치되어 있으며, 각 카세트(C)에 대하여 선택적으로 엑세스할 수 있도록 되어 있다.

웨이퍼 반송체(7)는, 후술한 바와 같이 처리스테이션(3) 측의 제 3 처리장치군(G3)에 속하는 얼라이먼트장치(32)와 익스텐션장치(33)에 대해서도 엑세스할 수 있도록 구성되어 있다.

처리스테이션(3)에서는, 그 중심부에 주반송장치(13)가 설치되어 있고, 주반송장치(13)의 주변에는 각종 처리장치가 다단으로 배치되어 처리장치군을 구성하고 있다. 이 도포현상 처리시스템(1)에 있어서는, 4개의 처리장치군(G1,G2,G3,G4)이 배치되어 있으며, 제 1 및 제 2 처리장치군(G1,G2)은 현상 처리시스템(1)의 정면측에 배치되고, 제 3 처리장치군(G3)은 카세트스테이션(2)에 인접하여 배치되며, 제 4 처리장치군(G4)은 인터페이스부(4)에 인접하여 배치되어 있다. 또한 옵션으로서 파선으로 나타낸 제 5 처리장치군(G5)을 배면측에 별도로 배치할 수 있도록 되어 있다.

제 1 처리장치군(G1)에서는 도 2에 나타낸 바와 같이, 2종류의 스피너형 처리장치, 예컨대 웨이퍼(W)에 대하여 레지스트를 도포하여 처리하는 레지스트도포장치(15)와, 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하여 처리하는 현상처리장치(16)가 밑에서 차례로 2단으로 배치되어 있다. 제 2 처리장치군(G2)의 경우도 마찬가지로, 레지스트도포장치(17)와, 현상처리장치(18)가 밑에서 차례로 2단으로 겹쳐 쌓여져 있다.

제 3 처리장치군(G3)에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)를 냉각처리하는 쿨링장치(30), 레지스트액과 웨이퍼(W)의 정착성을 높이기 위한 어드히젼장치(31), 웨이퍼(W)의 위치맞춤을 행하는 얼라이먼트장치(32), 웨이퍼(W)를 대기시키는 익스텐션장치(33), 노광처리전의 가열처리를 행하는 프리베이킹장치(34,35) 및 현상처리후의 가열처리를 실시하는 포스트베이킹장치(36,37) 등이 밑에서 차례로 예를들면 8단으로 겹쳐져 있다.

제 4 처리장치군(G4)에서는, 예컨대 쿨링장치(40), 얹어 놓여진 웨이퍼(W)를 자연냉각시키는 익스텐션·쿨링장치(41), 익스텐션장치(42), 쿨링장치(43), 노광처리후의 웨이퍼(W)를 가열처리하는 포스트익스포저베이킹장치(44,45), 포스트베이킹장치(46,47) 등이 밑에서 차례로 예를들면 8단으로 겹쳐 쌓여져 있다.

인터페이스부(4)에는, 후술하는 웨이퍼(W)의 주변부에 빛을 조사하여, 웨이퍼(W) 상에 형성된 레지스트막을 노광하고, 필요한 경우에는 레지스트막의 막두께를 측정하는 주변노광장치(51)가 설치된다. 또한 인터페이스부(4)의 중앙부에 설치된 웨이퍼 반송체(50)는, 제 4 처리장치군(G4)에 속하는 익스텐션·쿨링장치(41), 익스텐션장치(42), 주변노광장치(51) 및 파선으로 나타낸 노광장치(52)에 대하여 엑세스할 수 있도록 구성되어 있다.

다음에, 막두께 측정수단을 갖는 주변노광장치(51)의 구성을 도 4, 5에 의거하여 설명한다.

주변노광장치(51)의 케이싱(60) 내에는, 웨이퍼(W)를 흡착하여 유지하는 재치대(61)가 설치되어 있다. 이 재치대(61)는 예컨대 모터 등을 내장한 구동장치 (62)에 의해서 회전이 자유롭다. 또한 재치대(61)는, 구동장치(62)가 길이방향(도 5의 좌우방향)으로 신장하는 레일(63) 상을 이동이 자유롭게 되어있기 때문에, 길이방향(도 5의 좌우방향)으로 이동할 수 있다. 웨이퍼(W)의 윗쪽에는, 도포막으로서의 레지스트막의 막두께를 레이져광에 의해서 감지하는 센서부재로서의 막두께센서(64)와 노광을 위한 빛이 조사되는 조사부(65)가 설치되어 있다.

케이싱(60)의 한쪽에는, 흡기용 팬(66)이 부착되어 있고, 다른쪽에는 배기구 (72)가 설치되어 있으며, 이에 따라 팬(66)에서 배기구(72)를 향하여 기류가 형성되고, 주변노광장치(51)의 분위기가 치환된다. 막두께센서(64)는 이 기류중, 조사부(65)보다 상류측에 배치되어 있다. 또한 막두께센서(64)는 아암(67)에 의해서 매달려 있고, 그 아암(67)은 도 6에 나타낸 바와 같이 케이싱(60)의 벽사이에 설치된 회전축(67a)을 중심으로 하여 회전이 자유롭게 부착되어 있다. 따라서 아암(67)이 도시하지 않은 구동장치에 의해서 회전함으로써, 막두께센서(64)는, 웨이퍼(W) 상에서 퇴피할 수 있도록 되어 있다.

또한 막두께센서(64)는, 케이싱(60) 외부에 설치된 막두께센서 제어장치(68)에 접속되어 있으며, 막두께센서 제어장치(68)는, 막두께센서(64)에서 검출된 빛을 데이터로 변환하여 저장하고, 그 데이터에 의거하여 레지스트막의 막두께 측정을 행한다. 또한 조사부(65)는, 케이싱(60)에 고정되어 설치되어 있다. 이 조사부(65)는 광도입로(69)를 통해 도시하지 않은 광원부로부터의 빛을 웨이퍼상에 조사하여, 웨이퍼(W) 주변부의 레지스트막을 노광한다. 또한 웨이퍼의 정확한 위치를 검출하기 위해서 빛을 발신하는 레이져광원(70)과 그 빛을 검출하는 CCD 센서(71)가 웨이퍼(W)의 상하에 위치하도록 설치된다.

다음에, 이상과 같이 구성된 주변노광장치(51)에 있어서의 테스트 웨이퍼(W)의 프로세스를, 일련의 도포현상처리의 프로세스와 함께 설명한다.

먼저, 웨이퍼 반송체(7)가 카세트(C)에서 미처리된 웨이퍼(W)를 1매 꺼내어, 제 3 처리장치군(G3)에 속하는 얼라이먼트장치(32)로 반입한다. 이어서 얼라이먼트장치(32)에서 위치맞춤이 끝난 웨이퍼(W)는, 주반송장치(13)에 의해, 어드히젼장치 (31), 쿨링장치(30)를 지나서, 레지스트도포장치(15 또는 17)로 반송된다. 거기에서 웨이퍼(W) 윗면에 레지스트액이 도포되어, 레지스트막이 형성된다. 그 후 웨이퍼(W)는 프리베이킹장치(33 또는 34), 익스텐션·쿨링장치(41)로 순차적으로 반송되어, 소정의 처리가 실시된다.

이어서, 웨이퍼(W)는 익스텐션·쿨링장치(41)로부터 웨이퍼 반송체(50)에 의해 취출되고, 그 후 주변노광장치(51)로 반송된다.

이 때, 주변노광장치(51)에서는, 팬(66)이 가동하여 팬(66)으로부터 배기구 (72)로 기류가 형성되어, 유기물 등의 불순물이 발생하더라도 케이싱(60) 내에서 배출할 수 있도록 되어 있다. 그러나 막두께센서(64)는, 이 기류의 상류측에 위치하고 있기 때문에, 기류의 형성에 의해 오염이 방지된다.

주변노광장치(51)로 반송된 웨이퍼(W)는, 재치대(61) 상에 얹어져서 흡착 유지된다. 재치대(61) 상에 유지된 웨이퍼(W)는 레이져광원(70)과 CCD 센서(70)에 의해 바깥둘레위치의 좌표가 인식되고, 웨이퍼(W)가 소정의 위치에 얹어져 있는지의 여부가 확인된다.

다음에, 레지스트막의 막두께 측정을 도 5, 6, 7을 사용하여 설명한다. 우선 도 6에 있어서 파선으로 도시한 바와 같이 웨이퍼(W) 상에서 퇴피하고 있던 막두께센서(64)가, 아암(67)에 의해서 웨이퍼(W)의 중심까지 이동된다. 다음에 구동장치 (62)에 의해 X축방향(도 5의 우측방향)으로 웨이퍼(W)를 이동시키면서 막두께센서 (64)로부터 레이져광을 조사하고, 레지스트막에서 반사된 빛을 다시 막두께센서 (64)에서 검출한다.

막두께센서(64)에서 검출한 데이터는, 수시로 막두께센서 제어장치로 보내져서 기억된다. 그리고 막두께센서(64)가 웨이퍼(W)의 주변부 윗쪽에 위치한 상태에서 웨이퍼(W)는 정지하고, 막두께 측정도 정지된다. 이상의 공정에서 웨이퍼(W)의 한 반경의 막두께 측정이 행해진 셈이 된다[도 7의 (a), 그리고 화살표는, 막두께센서(64)의 측정 궤적을 나타내고, 원내의 숫자는 막두께 측정의 순서를 나타내고 있다]. 다음에 웨이퍼(W)는, 구동장치(62)에 의해 θ방향(반시계방향)으로 90도 회전한다[도 7의 (b)]. 이번에는 웨이퍼(W)를 X축 마이너스방향(도 5의 좌측방향)으로 이동시켜, 막두께센서(64)에 의해 마찬가지로 막두께를 측정한다. 그리고 막두께센서(64)가 웨이퍼(W)의 중심까지 이동한 상태에서 다시 웨이퍼(W)를 정지시키고, 막두께 측정도 정지한다[도 7의 (c)]. 이상의 측정을 90도 간격으로 행하고, 최종적으로는 도 7의 (d)에 나타낸 바와 같이 직교하는 직경상의 막두께가 전부 측정되어, 웨이퍼(W)가 일주한 상태에서 막두께 측정을 종료한다[도 7의 (e)].

다음에, 웨이퍼(W)는 구동장치(62)에 의해, 조사부(65)의 아래쪽까지 이동하고 소정의 위치에서 정지한다. 이 때 막두께센서(64)가 장착된 아암(67)이, 도시하지 않은 구동장치에 의해 회전하여, 막두께센서(64)는 웨이퍼(W)의 윗쪽으로부터 퇴피된다. 그 후 웨이퍼(W)는 소정의 레시피에 따라서 회전되고, 웨이퍼(W) 주변부의 레지스트도포막이, 조사부(65)에서의 레이져광에 의해 지정폭이 노광된다.

주변노광처리가 끝난 웨이퍼(W)는, 다시 상술한 프로세스에서 막두께가 측정된다. 이 때 웨이퍼(W) 상의 주변노광처리된 부분도 측정되어, 그 데이터를 막두께센서 제어장치(68)에 기억하고, 측정한 막두께로부터 노광부분이 소정의 위치에서 행해져 있는지의 여부를 검사한다.

2번째의 막두께 측정이 끝난 웨이퍼(W)는, 반송체(50)에 의해 노광장치(51)의 외부로 반출되고, 테스트 웨이퍼(W)의 검사는 종료한다.

이상과 같이, 본 실시형태에 관한 도포현상 처리시스템(1)은, 주변노광장치 (51)에 막두께 측정수단을 설치하고 있기 때문에, 레지스트막의 막두께를 검사함에 있어서, 웨이퍼를 도포현상 처리시스템(1)에서 취출해 낼 필요가 없고, 일련의 처리중에 검사할 수가 있다. 그 때문에 웨이퍼(W)의 반송에 요하는 번거로움이나 시간을 삭감할 수 있다. 또한 주변노광장치(51)에는, 원래 막두께 측정에 필요한, 회전이 자유롭고 적어도 한방향으로 이동이 자유로운 재치대(61)를 갖기 때문에, 기존의 기구를 이용하여, 막두께 측정수단을 설치할 수 있으므로, 웨이퍼(W) 상의 임의의 점에서의 막두께 측정이 가능하며, 또한 비용의 삭감이 도모된다. 또한 막두께 측정을 주변노광처리 전후로 행하여 레지스트막이 적절하게 형성되어 있는지 아닌지뿐만 아니라 주변노광이 적절히 행해지는가의 여부를 판단하는 것도 가능해진다. 또한 막두께를 측정하는 막두께센서(64)는 노광을 행하는 조사부(65)에 대하여, 기류의 상류측에 설치되기 때문에, 막두께센서(64)가 오염되어, 측정능력이 저하하는 것을 방지할 수 있다. 또한 막두께센서(64)의 아암(67)을 회전이 자유롭게 하여, 주변노광중, 웨이퍼(W) 상에서 퇴피시킬 수 있기 때문에, 이 점에서도 막두께센서(64)의 오염은 방지되어 있다.

여기에서, 상술한 도 7에 나타낸 바와 같은 막두께 측정프로세스의 다른 실시형태를 설명한다. 제 2 실시형태로서, 우선 막두께 측정의 개시위치를 웨이퍼(W)의 소정의 주변부로 하고, 막두께센서(64)가 제 1 실시형태와 마찬가지로 작동하여, 웨이퍼(W)의 주변부상에서 대기한다. 그리고 도 8에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)를 구동장치(62)에 의해, X축 마이너스방향(도 5의 좌측방향)으로 이동시키면서 웨이퍼(W)의 윗쪽에 고정되어 있는 막두께센서(64)에 의해 막두께 측정을 행한다.

그리고, 막두께센서(64)가 웨이퍼(W)의 중심에 위치한 상태에서, 웨이퍼(W)를 일단 정지하고, 막두께 측정도 정지된다[도 8의 (a)]. 다음에 웨이퍼(W)는, 구동장치(62)에 의해 θ방향(반시계방향)으로 180도 회전한다[도 8의 (b)]. 이번에는 웨이퍼(W)를 X축 플러스방향(도 5의 우측방향)으로 이동시켜, 막두께센서(64)에 의해서 마찬가지로 막두께를 측정한다. 그리고 막두께센서(64)가 웨이퍼(W)의 주변부 윗쪽에 위치한 상태에서 다시 웨이퍼(W)를 정지시키고, 막두께 측정도 정지한다[도 8의 (c)]. 이상의 공정에서 웨이퍼(W)의 한 직경상의 막두께 측정이 행해진 셈이 된다. 또한 구동기구(62)에 의해 θ방향으로 90도 회전시키고, 이상의 공정[도 8의 (a)∼(c)]과 마찬가지로 하여 한 직경상의 측정을 행한다[도 8의 (d),(e)]. 그 결과 도 8의 (e)에 나타낸 바와 같이 직교하는 직경상의 막두께가 측정되고, 마지막으로 웨이퍼(W)를 막두께 측정의 개시위치로 되돌린 상태에서 막두께 측정이 종료한다[도 8의 (f)]. 이상의 공정을 실시하여 막두께를 측정하여도, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 제 3 실시형태에 대하여 설명한다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 먼저 웨이퍼(W)의 중심으로 막두께센서(64)를 이동하고 대기시킨다. 그리고 웨이퍼(W) 중심의 막두께를 막두께센서(64)에 의해 측정한다[도 9의 (a)]. 또한 웨이퍼(W)를 X방향(도 5의 우측방향)으로 소정의 거리만큼 이동시켜 정지시킨다[도 9의 (b)]. 그리고 구동장치(62)에 의해 θ방향(반시계회전)으로 회전시키면서 막두께를 측정하고, 360도 회전한 상태에서 막두께 측정과 회전을 정지시킨다[도 9의 (c)]. 그 후 다시 웨이퍼(W)를 X방향(도 5중의 우측방향)으로 소정의 거리만큼 이동시키고 나서 정지시키고, 마찬가지로 웨이퍼(W)를 회전시켜 동일 원주상의 막두께를 측정한다「도 9의 (d)]. 이상의 공정을 반복하여, 웨이퍼(W)의 외측을 향하여 동심원형태로 막두께가 측정되어 가고, 웨이퍼(W) 주변부의 막두께가 측정된 상태에서 막두께의 측정이 종료된다[도 9의 (e)].

이 제 3 실시형태에 있어서는, 웨이퍼(W)의 중심에서 외측을 향해서 동심원형태로 막두께를 측정하고 있으나, 외측에서 중심을 향하여 막두께를 측정하여도 좋다. 또한 상기 막두께 측정은, 막두께센서(64)로부터 레이져광을 조사하고, 레지스트막에서 반사된 빛을 다시 막두께센서(64)에서 검출하여 행하는데, 이것은 웨이퍼(W)가 이동하면서나, 측정시에 일단 정지시켜 행해도 좋다. 이 제 3 실시형태에 있어서도 제 1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

막두께센서(64)에 도 10에 나타낸 바와 같은 보호부재로서의 커버(75)를 부착하여도 좋다. 이 커버(75)는 막두께 측정중에 열고, 그 이외에는 닫혀 있도록 구성되어 있다. 커버(75)의 개폐는, 도시하지 않은 구동장치에 의해 행하고, 막두께센서 제어장치(68)에 의해 제어된다. 이러한 커버(75)를 부착하면, 더욱 막두께센서(64)의 오염이 확실하게 방지된다.

상술한 실시형태에서는, 주변노광처리의 전후에 있어서 막두께 측정을 행하였으나, 주변노광처리 전에만, 혹은 주변노광처리 후에만 행해도 좋다.

막두께센서(64)로부터의 신호는, 막두께센서 제어장치(68)로 보내져서 처리되어 막두께 값을 출력하도록 구성되어 있는데, 막두께센서 제어장치(68)의 프로그램을 변경함으로써, 웨이퍼(W) 상에 형성된 패턴의 선폭(線幅)도 구할 수 있다.

그 원리에 관해서 설명하면, 미리 선폭에 대한, 막두께센서(64)로부터의 신호(예컨대 반사광의 강약 등)를 정하여 기억시켜 놓고, 어떤 수치의 선폭과 대응시켜 신호의 데이터로서 보존해둔다. 이러한 데이터를 사전에 가지고 있음으로써, 막두께센서(64)로부터의 신호를 상기 기억시킨 데이터와 대조하여 웨이퍼(W) 상의 선폭을 구할 수 있게 된다. 또한 실제로 선폭을 구함에 있어서는, 단순한 테스트 패턴을 측정용 웨이퍼의 표면에 형성해두고, 이 측정용 웨이퍼에 대하여 선폭을 구하는 쪽이, 통상의 복잡한 패턴을 갖는 생산 웨이퍼에 대한 것보다도 정밀도가 높다.

그런데 막두께센서(64)에 사용하는 광원은, 시간의 경과와 함께 열화(劣化)하고, 조사되는 빛의 강도도 그에 따라 저하하는 일은 피할 수 없다. 막두께센서 (64)로부터의 빛의 강도가 저하하면 정확한 막두께의 측정은 어렵다. 따라서 도 11과 같이, 웨이퍼(W)를 얹어 놓은 재치대(61) 상에, 반사물(61a)을 설치한다. 반사물(61a)은 웨이퍼(W)를 얹어놓기에 지장이 없도록 재치대(61)에 매설하는 것이 바람직하다.

그리고 정기적으로 웨이퍼(W)를 얹어놓지 않는 상태에서, 막두께센서(64)를 재치대(61) 위로 이동시켜, 측정용의 빛을 상기 반사물(61a)로 향하여 조사한다. 그렇게 하면 반사물(61a)에서 반사하는 빛의 강도를 측정할 수가 있다. 광원이 열화하면, 상기 반사하는 빛의 강도도 저하하기 때문에, 반사하는 빛의 강도를 측정함으로써, 광원의 열화 정도를 알 수 있다. 이와 같이 막두께센서(64)에 반사물 (61a)를 설치함으로써, 사전에 막두께센서(64)의 광원의 열화, 사용의 적부, 교환의 필요성 등을 알 수 있다.

또한 상기한 막두께 측정의 프로세스에 있어서, 실제로 막두께 측정에 사용하는 웨이퍼(W)는 테스트용 웨이퍼를 사용하는 것이 바람직하다. 이 테스트용 웨이퍼는, 미리 전용(專用)의 카세트(C)에 복수매 수납해 두고, 생산용 웨이퍼(W)와 구별한다. 그리고 도포현상 처리시스템(1)에, 테스트용 웨이퍼를 투입하는 타이밍은, 생산용 웨이퍼(W)의 로트 사이나, 소정 매수의 생산용 웨이퍼(W)에 대하여 도포현상처리를 행한 후가 좋다.

예컨대 어떤 로트의 생산용 웨이퍼(W)에 대하여 도포현상처리를 행한 뒤, 다음 로트의 생산용 웨이퍼(W)에 대하여 도포현상처리를 실시하기 전에, 테스트용의 웨이퍼를 도포현상 처리시스템(1)으로 투입하여, 레지스트도포장치(15 또는 17)에서 레지스트를 도포하고, 베이크한 뒤, 막두께를 측정한다. 측정 결과 막두께가 소정의 허용범위에 있는 경우에는, 생산용 웨이퍼(W)의 도포현상 처리시스템(1)으로의 투입을 시작한다.

측정 결과, 막두께가 소정의 허용범위에 있는 경우에는, 도포처리를 실제로 행한 레지스트도포장치(15 또는 17)에 대하여, 필요한 수정, 예컨대 레지스트액의 온도, 회전속도, 기류의 온도 등에 대하여 보정을 행한다. 보정한 후에 별도의 테스트용 웨이퍼(W)에 대하여 레지스트도포장치(15 또는 17)에 있어서 레지스트도포처리를 실시하고, 그 후 막두께를 측정한다.

그리고 측정 결과, 막두께가 소정의 허용범위에 있는 경우에는, 생산용 웨이퍼(W)의 도포현상 처리시스템(1)으로의 투입을 시작한다. 측정 결과 막두께가 소정의 허용범위에 있는 경우에는, 도포처리를 실제로 행한 레지스트도포장치(15 또는 17)에 대하여, 다시 필요한 수정을 행하고, 이후 막두께 값이 허용범위내에 들어갈 때까지, 테스트용 웨이퍼로 막두께 측정을 실시한다.

이와 같이 사전에 테스트용 웨이퍼로 레지스트도포장치(15,17)의 장치상태를 점검함으로써, 생산용 웨이퍼(W)에 대한 레지스트도포처리를 항상 바람직하게 실시할 수가 있다.

또한 테스트용의 웨이퍼의 막두께를 측정한 결과, 허용범위내일 경우에는, 자동적으로 생산용 웨이퍼(W)의 투입을 시작하도록, 도포현상 처리시스템(1)의 프로그램을 제어하거나, 허용범위를 벗어난 때에는, 예컨대 NG 신호를 시스템의 디스플레이나 컨트롤패널에 표시하거나, 적절한 경보를 발하여, 생산용 웨이퍼(W)의 처리스테이션(3)으로의 투입을 정지하도록 하면, 생산용 웨이퍼(W)의 결함 발생을 미연에 방지할 수 있고, 또한 작업원이 즉시 레지스트도포장치(15,17)에 대하여 필요한 수정을 실시하는 것이 가능하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러가지의 구체예에서는, 도포막의 막두께 측정을 기판 처리시스템 내에서 행할 수 있어, 막두께 측정장치를 별개로 설치할 필요가 없다. 그 때문에 기판의 도포막의 막두께를 검사할 때, 기판 처리시스템으로부터 막두께 측정장치까지의 반송에 걸리는 시간을 삭감할 수 있다. 또한 종래의 주변노광장치의 기구를 그대로 사용할 수 있기 때문에, 막두께의 측정부의 자유도가 크고, 또한 비용이 삭감된다.

노광시에, 기판상의 도포막에서 발생하는 유기물 등의 불순물이 센서부를 오염시키는 것을 방지할 수 있다. 단일 파장을 갖는 레이져광을 사용하면, 보다 정밀도가 높은 막두께 측정이 가능해진다. 센서부재의 광원으로 발광다이오드를 사용한 경우에는, 소비전력이 적어도 해결되기 때문에 비용이 삭감된다. 또한 넓은 영역에서의 측정이 가능하다. 패턴의 선폭도 측정할 수 있다. 막두께 측정수단의 능력의 저하를 사전에 알 수 있다. 주변노광처리의 전후로 상기 막두께 측정이 행해지기 때문에, 막두께 측정값은 상기 주변노광처리가 적절히 행해져 있는지 아닌지를 판단할 수 있다. 생산용 웨이퍼에 대한 생산수율을 향상시킬 수 있다.

앞서 설명한 실시형태는, 반도체 웨이퍼 디바이스 제조프로세스의 리소그래피공정에 있어서의 웨이퍼의 처리시스템에 대한 것이었지만, 반도체 웨이퍼 이외의 기판 예컨대 LCD 기판의 처리시스템에 있어서도 응용할 수 있다.

또한 앞서 설명한 실시형태는, 어디까지나 본 발명의 기술적 내용을 명백히 하는 의도하에서 개시된 것이며, 본 발명은 그러한 구체예에 한정하여 해석되는 것이 아니라 본 발명의 정신과 청구범위에 서술한 범위에서, 여러가지로 변경될 수 있는 것이다.

Claims

기판을 처리하기 위한 처리시스템으로서,

기판상에 처리액을 도포하는 도포장치와,

회전이 자유롭고 또한 적어도 한방향으로 이동이 자유로운 재치대를 가지며, 상기 재치대상의 기판의 주변부에 대하여 조사부로부터 빛을 조사하여, 상기 기판상의 도포막을 노광하는 주변노광장치를 구비하고,

상기 주변노광장치는, 상기 도포막의 막두께를 측정하는 센서부재를 구비한 막두께 측정수단을 가지는 기판의 처리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 노광장치내에 기류를 형성하는 수단을 가지며,

상기 센서부재는, 적어도 상기 기류에 있어서의 상기 조사부보다도 상류측에 위치하고 있는 기판의 처리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 막두께 측정수단은, 기판상에 형성된 패턴의 선폭을 구하는 기능을 구비하고 있는 기판의 처리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 센서부재를 덮는 보호부재를 가지는 기판의 처리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 센서부재는, 상기 기판상에서 퇴피가 자유로운 기판의 처리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 센서부재의 광원은, 레이져광인 기판의 처리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 센서부재의 광원은, 발광다이오드인 기판의 처리시스템.
제 6 항에 있어서,

상기 재치대상에, 레이져광을 반사하는 반사부를 가지는 기판의 처리시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 재치대상에, 발광다이오드부터의 빛을 반사하는 반사부를 가지는 기판의 처리시스템.
기판 처리시스템을 사용하여 기판에 처리를 행하는 방법으로서,

상기 기판 처리시스템은, 기판의 주변부에 빛을 조사하여, 상기 기판에 도포된 도포막을 노광하는 주변노광장치와, 상기 도포막의 막두께를 측정하는 장치를 가지며,

상기 기판의 도포막의 막두께를 측정한 후, 상기 기판의 주변부에 빛을 조사하여, 상기 도포막을 노광하는 공정을 가지는 기판의 처리방법.
제 10 항에 있어서,

상기 도포막을 노광한 후에, 다시 상기 도포막의 막두께를 측정하는 공정을 가지는 기판의 처리방법.
제 10 항에 있어서,

상기 기판 처리시스템은, 기판에 대하여 도포막을 도포하는 도포장치를 더욱 구비하고,

상기 막두께를 측정하는 기판으로는 테스트용 기판을 사용하고, 상기 막두께를 측정한 결과, 측정값이 허용범위내에 있는 경우에는, 생산용 기판에 대하여 상기 도포장치에서 소정의 도포처리를 실시하고,

측정값이 허용범위에서 벗어나 있는 경우에는, 상기 도포장치에 대하여 필요한 보정을 행한 후, 이 도포장치에서 도포처리를 실시한 다른 테스트용 기판의 막두께를 측정하는 공정을 가지는 기판의 처리방법.
제 12 항에 있어서,

측정값이 허용범위에서 벗어나 있는 경우에는, 외부에 대하여 그것을 알리는 공정을 가지는 기판의 처리방법.
기판 처리시스템을 사용하여 기판에 처리를 행하는 방법으로서,

상기 기판 처리시스템은, 기판의 주변부에 빛을 조사하고, 상기 기판에 도포된 도포막을 노광하는 주변노광장치와, 상기 도포막의 막두께를 측정하는 장치를 가지며,

상기 기판의 주변부에 빛을 조사하여 상기 도포막을 노광한 후, 상기 도포막의 막두께를 측정하는 공정을 가지고 있는 기판의 처리방법.
제 14 항에 있어서,

상기 기판 처리시스템은, 기판에 대하여 도포막을 도포하는 도포장치를 더욱 구비하고,

상기 막두께를 측정하는 기판으로는 테스트용 기판을 사용하고, 상기 막두께를 측정한 결과, 측정값이 허용범위내에 있는 경우에는, 생산용 기판에 대하여 상기 도포장치에서 소정의 도포처리를 실시하고,

측정값이 허용범위에서 벗어나 있는 경우에는, 상기 도포장치에 대하여 필요한 보정을 행한 후, 이 도포장치에서 도포처리를 실시한 다른 테스트용 기판의 막두께를 측정하는 공정을 가지는 기판의 처리방법.
제 15 항에 있어서,

측정값이 허용범위에서 벗어나 있는 경우에는, 외부에 대하여 그것을 알리는 공정을 가지는 기판의 처리방법.