WO2006013850A1

WO2006013850A1 - 塗布成膜装置及び塗布成膜方法

Info

Publication number: WO2006013850A1
Application number: PCT/JP2005/014104
Authority: WO
Inventors: Shouichi Terada; Nobuyuki Sata
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2006-02-09
Also published as: JP2006049630A; JP4295175B2

Abstract

　ウエハＷを搬送アーム機構Ａ２により筺体３内に搬入し、スピンチャック３１でウエハＷを回転させるとともに、ノズル５から塗布液をウエハＷに供給し、塗布膜を形成する。塗布後にウエハＷを筺体３から搬出するときに、当該ウエハＷの表面の画像データをラインセンサ７２により取得し、この画像データに基づいて判定プログラム８３ｃが塗布むらの有無を判定する。

Description

明細書

塗布成膜装置及び塗布成膜方法

技術分野

[0001] 本発明は、レジスト液あるいは層間絶縁膜成膜成分や反射防止膜成膜成分を含む塗布液を基板に塗布する塗布成膜装置及び塗布成膜方法に関する。

背景技術

[0002] 半導体デバイスのフォトリソグラフィプロセスにおいては、塗布現像装置を露光装置に組み合わせたシステムが用いられて、る。塗布現像装置では半導体ウェハにレジスト液をスピンコーティングし、所定の目標膜厚のレジスト膜を形成する。ウェハ W上に目標膜厚の塗布膜をスピンコーティングする際に、塗布液に含まれる塗布膜形成成分の濃度の設定値が重要なプロセスパラメータとなる。

[0003] 従来の装置は、塗布液の濃度を目標膜厚ごとにそれぞれ対応させた複数の液供給系統を備えている。これらの液供給系統は、例えば図 1に示すように、別個独立の液供給源 112a, 112b, 112cと、別個独立の供給ライン 11 la, 111b, 111cと、別個独立のノズル 110a, 110b, 110cとを備えている。図示しないコントローラは、これら複数の液供給系統のうちから目標膜厚値に基づいて最適の液供給系統を選択し、その選択した液供給系統により所定濃度の塗布液をウェハ Wに供給するとともに、スピンチャック 101によりウエノ、 Wを回転させる。このように従来の装置は、複数の液供給系統を別個独立に有するため、大型化'複雑化する。

[0004] 上記問題を解決するために、日本特開平 10— 272407号公報、米国特許 5, 968 , 268号公報、米国特許 6, 200, 633号公報は、図 2に示すような塗布成膜装置を提案している。この従来装置は、単一のノズル 110と、複数の液供給源 113, 114と、ラインミキサ 115と、混合ブロック 115aとを備えている。供給ライン 111は、上流側がラインミキサ 115を経由して混合ブロック 115aにおヽて分岐し、各分岐ラインが原液タンク 113および溶剤タンク 114にそれぞれ接続され、下流側が単一のノズル 110に接続されている。図示しないコントローラは、プロセスレシピの目標膜厚値に基づいて、原液タンク 113から所望量の原液 (例えば高濃度のレジスト液)を供給させるとともに、溶剤タンク 114から所望量のシンナーを供給させる。両液は混合ブロック 115aで合流し、ラインミキサ 115により混合された後に、この混合液がノズル 110からウェハ W上に供給される。この従来装置によれば、各タンク 113, 114から供給される液量をコントロールすることにより、目標膜厚に対応する所望濃度の塗布液がウェハ W上に供給される。

[0005] しかし、上述の従来装置では、原液と溶剤との混合比を変更する際に、ラインミキサ 115からノズル 110までの間の供給ライン 111に残留する塗布液（旧混合液)をダミーデイスペンスし、供給ライン 111内を新たな塗布液 (新混合液)で満たした後に、この新混合液をノズル 110からウエノヽ W上に吐出供給する。万一仮に、旧混合液 (残留液)を誤ってウェハ W上に供給してしまうと、膜厚が不均一な塗布膜が形成され、その結果、製品にできない不合格品のウェハ Wが増加して、製品歩留まりが低下し、コスト高となってしまう。よって、ノズル 110から吐出される塗布液が目標濃度に落ち着いたか否力、すなわち最適濃度の塗布液をウェハ W上に塗布できる状態にあるか否かの見極めを行う必要がある。

[0006] 一方、日本特開 2000— 9655号公報は、図 3に示す検査ユニットを提案している。

この検査ユニットは、塗布膜を検査するために、塗布成膜ユニットとは別のユニットとして別所に設けられて、る。塗布成膜ユニットにお、てウェハ Wに塗布液をスピンコ一ティングした後、ウェハ Wを塗布成膜ユニットから検査ユニットに搬送し、載置台 12 0上にウェハ Wを載置し、光源 121からウェハ Wに光を照射し、その反射光をラインセンサ 122で受け、その信号を画像処理装置 123に送る。さらに、載置台 120とラインセンサ 122とを相対的にスライド移動させ、ウェハ W上の塗布膜の表面全体に亘る画像を取得する。取得した画像は画像処理装置 123により画像処理され、その処理結果に基づいて図示しないコントローラが塗布膜の良、不良を判定する。

[0007] し力し、上述の検査ユニットは、多数枚のウェハ Wを処理する場合に、処理のスル一プットが低い。その理由は、先行のウェハ W1を検査ユニットに搬入し、先行ウェハ W1の検査結果が出た後に、後続のウェハ W2に塗布液のスピンコーティングを開始するカゝらである。

[0008] そこで、スループットを向上させるために、検査ユニットにおいて先行ウェハ W1を検査している間に、塗布成膜ユニットでは後続のウェハ W2のスピンコーティングを並行して実行している。このため、先行ウェハ W1の検査結果が不良と判定されたときに、塗布された後続のウェハ W2が無駄になってしまうおそれがある。このように、スループットの向上と、先行ウェハ Wの塗布膜の検査結果を後続のウェハ W2の処理に有効に反映させることとは、二律背反するトレードオフの関係にある。

発明の開示

[0009] 本発明の目的は、溶剤を含む塗布液を基板の表面に塗布して塗布膜を形成する際に、塗布直後に塗布むらの有無を迅速に検査できる塗布成膜装置及び塗布成膜方法を提供することにある。

[0010] 本発明に係る塗布成膜装置は、溶剤を含む塗布液を基板の表面に塗布して塗布膜を形成する塗布成膜装置において、基板を出し入れするための搬入出口を有する筐体 (3)と、前記筐体内で基板を水平に保持する基板保持部 (31)と、前記搬入出口を介して前記筐体に基板を出し入れし、前記基板保持部との間で基板を受け渡しする基板移載手段 (A2,A3)と、塗布液を前記基板保持部上の基板の表面に供給するノズル (5)と、前記基板移載手段が前記搬入出口を介して前記筐体から基板を搬出するときに、前記塗布液が塗布された後の基板の表面の二次元画像データ (Da)を取得する画像取得手段 (71, 72)と、前記二次元画像データ (Da)に基づいて前記塗布液膜に塗布むらが有るか無いかを判定する判定手段 (74)とを具備することを特徴とする。

[0011] 上記の画像取得手段は、基板の表面に光を照射する光源と、基板から反射される反射光を受光するラインセンサとを具備し、前記基板移載手段により基板を前記筐体内に搬入するときに、前記光源力も光を基板に照射し、その反射光を前記ラインセンサにより受光し、これにより塗布液を塗布する前の基板の表面の二次元画像データ（Db)をさらに取得する。

[0012] 上記の判定手段は、塗布前の基板の表面の二次元画像データ (Db)ど塗布後の基板の表面の二次元画像データ（Da)とを比較し、両者の比較結果に基づいて基板の表面に塗布液の塗布むらが有るか無いかを判定する。

[0013] また、本発明に係る塗布成膜装置は、溶剤を含む塗布液を基板にスピンコーティングして塗布膜を形成する塗布成膜装置にお！、て、基板を回転可能に保持するスピンチャック (31)と、塗布液を前記スピンチャック上の基板の表面に供給するノズル (5)と、前記塗布液が塗布される前の基板の表面の第 1の二次元画像データを取得し、かつ前記塗布液が塗布された後の基板の表面の第 2の二次元画像データを取得する画像取得手段 (71,72)と、前記第 1の二次元画像データと前記第 2の二次元画像データとを比較し、その比較結果に基づいて基板の表面に塗布液の塗布むらが有るか無いかを判定する判定手段 (74)と、を具備することを特徴とする。

[0014] 本発明の装置は、原液を供給する原液供給機構 (52,56)と、前記原液は塗布膜を形成するための成分を含有することと、溶剤を供給する溶剤供給機構 (53,55)と、上流側が前記原液供給機構および前記溶剤供給機構にそれぞれ連通し、かつ下流側がノズルに連通する、原液と溶剤を混合する液混合手段と、をさらに有する。液混合手段は、目標膜厚に応じて原液 Z溶剤の混合比率を変え、塗布液の濃度を適正なものにする。

[0015] 判定手段は、前記塗布むらの有無の判定結果に基づ!、て、液混合手段で混合された混合液が所望濃度の塗布液となって、るか否かを判定することができる。判定手段が塗布むら有りと判定した場合は、制御手段は、原液と溶剤の混合比率を変更して新ヽ塗布液を調合し、液混合手段からノズルまでの間に残存する古！ヽ塗布液をこの新し、塗布液に入れ替えさせる。

[0016] さらに、塗布むら有りと判定された基板にマーキングする手段を有することが好ましい。マーキングは、制御部に記憶された基板の履歴情報にソフト的に付加するようにしてもょ、し、基板の任意の部位に物理的に印を付するようにしてもょ、。

[0017] 本発明に係る塗布成膜方法は、溶剤を含む塗布液を基板の表面に塗布して塗布膜を形成する塗布成膜方法において、（a)基板移載手段により基板を筐体内に搬入し、基板保持部上に基板を移載し、（b)塗布液をノズル力も基板の表面に供給し、該基板の表面に前記塗布膜を形成し、（c)前記塗布膜形成後に、前記基板移載手段が前記筐体力基板を搬出しているときに、該基板の表面の二次元画像データを取得し、 (d)前記二次元画像データに基づ!/、て基板の表面に塗布液の塗布むらが有るか無いかを判定する。 [0018] さらに、上記の工程 (a)では塗布前の基板の表面の二次元画像データを取得し、工程 (d)では、塗布前後の基板の表面の二次元画像データを互いに比較し、その比較結果に基づいて塗布むらの有無を判定することができる。

[0019] また、上記の工程 (a)および (c)では、基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅よりも長ヽ受光部を有するラインセンサの下方に基板を通過させて、二次元画像データを取得することができる。

[0020] また、上記の工程 (b)では、前記工程 (d)の判定結果に基づ!/、て、原液と溶剤が混合された混合液が所望濃度の塗布液となっているカゝ否かを判定することができる。

[0021] さら〖こ、上記の工程 (d)において塗布むらが有ると判定した場合に、塗布膜を形成するための成分を含有する原液と溶剤の混合比率を変更して新しい塗布液を調合し、前記ノズルまでの流路内に残存する古い塗布液を、この新しい塗布液に入れ替え（置換)させることができる。

[0022] さらに、上記の工程 (d)において塗布むらが有ると判定した場合に、該基板にマーキングすることができる。

[0023] 本発明に係る塗布成膜方法は、溶剤を含む塗布液を基板にスピンコーティングして塗布膜を形成する塗布成膜方法にお!ヽて、（0搬送アーム機構により基板を筐体内に搬入してから、該基板をスピンチャック上に移載するまでの間において、塗布前の基板の表面の第 1の二次元画像データを取得し、 (ii)塗布液をノズルカゝら基板の表面に供給するとともに、該基板を前記スピンチャックにより回転させ、該基板の表面に前記塗布膜を形成し、 (iii)前記スピンチャックから前記搬送アーム機構に基板を移載してから、前記搬送アーム機構が前記筐体力基板を搬出するまでの間において、塗布後の基板の表面の第 2の二次元画像データを取得し、（iv)前記第 1の二次元画像データと第 2の二次元画像データとを比較し、この比較結果に基づ、て基板の表面に塗布むらが有るか無いかを判定する、ことを特徴とする。

[0024] さらに、上記の工程 (i)では、搬送アーム機構が筐体に基板を搬入しているときに第 1の二次元画像データを取得し、工程 (iii)では、搬送アーム機構が筐体から基板を搬出しているときに第 2の二次元画像データを取得することができる。

[0025] また、上記の工程 (i)および (m)では、基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅よりも長い受光部を有するラインセンサの下方に基板を通過させて、第 1及び第 2の二次元画像データをそれぞれ取得することができる。

[0026] また、上記の工程 (ii)では、工程 (iv)の判定結果に基づ!/、て、原液と溶剤が混合された混合液が所望濃度の塗布液となっているか否かを判定することができる。

[0027] さらに、上記の工程 (iv)にお、て塗布むらが有ると判定した場合に、塗布膜を形成するための成分を含有する原液と溶剤の混合比率を変更して新しい塗布液を調合し

、前記ノズルまでの流路内に残存する古い塗布液を、この新しい塗布液に入れ替え（置換)させることができる。

[0028] さらに、上記の工程 (iv)において塗布むらが有ると判定した場合に、該基板にマーキングすることができる。

[0029] 本明細書中で使用する用語を次のように定義する。

[0030] 「塗布むら」とは、塗布膜の膜厚の面内均一性をいう。「塗布むら有り」とは、基板にスピンコーティングされた塗布膜の膜厚が不均一であることをいう。「塗布むら無し」とは、基板にスピンコーティングされた塗布膜の膜厚が目標膜厚の許容誤差範囲内にあることをいう。

[0031] 「マーキング」とは、塗布むらの有無の情報を基板に割り当てることをいう。マーキングは、制御部に記憶された基板の履歴情報にソフト的に付加すること (ソフトマーキング）、および基板の任意の部位に物理的に印を付すること (ハードマーキング）、の両者を含む。

図面の簡単な説明

[0032] [図 1]図 1は、従来の塗布成膜装置を示す概略斜視図。

[図 2]図 2は、従来の塗布成膜装置を示す概略斜視図。

[図 3]図 3は、従来の検査装置の概要を示す構成ブロック図。

[図 4]図 4は、本発明の実施の形態に係る塗布成膜装置を示す内部透視ブロック断面図。

[図 5]図 5は、本発明の実施の形態に係る塗布成膜装置を示す内部透視ブロック平面図。

[図 6]図 6は、塗布成膜装置の画像処理部を示す制御ブロック図。 [図 7A]図 7Aは、画像取得時のラインセンサと基板を模式的に示す平面図。

[図 7B]図 7Bは、ラインセンサの画素に対応する各分割領域の輝度データを示す特性図。

[図 8]図 8は、本発明の実施の形態に係る塗布成膜方法を示すフローチャート。

[図 9A]図 9Aは、塗布前の基板の表面の画像データを取得する場合において、その画像を基板の表面に模式的に示した平面図。

[図 9B]図 9Bは、塗布後の基板の表面の画像データを取得する場合において、その画像を基板の表面に模式的に示した平面図。

[図 9C]図 9Cは、画像処理後の画像を基板の表面に模式的に示した平面図。

[図 10]図 10は、塗布膜の膜厚と面内均一性の経時変化をそれぞれ示す特性図。

[図 11]図 11は、本発明の他の実施形態に係る塗布成膜方法を示すフローチャート。

[図 12]図 12は、他の画像取得手段を模式的に示す構成ブロック図。

[図 13]図 13は、本発明の塗布成膜装置が組み込まれる塗布現像装置を示す平面図

[図 14]図 14は、本発明の塗布成膜装置が組み込まれる塗布現像装置を示す斜視図発明を実施するための最良の形態

[0033] 以下、本発明の実施の形態に係る塗布成膜装置について図 1及び図 2を参照しながら説明する。

[0034] 筐体 3は、ウェハ Wを搬入出するためのウェハ搬入出口 30を側面に備えた装置外装体をなすものである。この筐体 3内にはウェハ Wの裏面中央部を真空吸着保持するスピンチャック 31が設けられている。スピンチャック 31は、軸部 32を介して駆動機構 33に昇降及び回転可能に支持されている。

[0035] スピンチャック 31上のウェハ Wの周囲を取り囲むようにしてカップ 4が設けられて!/ヽる。カップ 4の上部は内側に傾斜し、その先端部は下方に折り曲げられている。また、カップ 4の底部には凹状の液受け部 41が形成されている。液受け部 41は、仕切り壁 42によりその内部領域を全周に亘つて外側領域と内側領域とに区画されており、その外側領域の底部には廃液を排出するために排液口 43が開口し、さらにその内側領域には排気口 44が開口している。

[0036] スピンチャック 31の下方には円形板 45が設けられ、円形板 45の外周を取り囲むようにリング部材 46が設けられている。リング部材 46の外端面は下方に折り曲げられ、ウエノ、 Wからこぼれ落ちた液はリング部材 46の表面を伝って液受け部 41の外側領域内に案内されるようになっている。なお、 3本の基板支持ピン（図示せず)が円形板 45を上下に貫通して設けられている。これらの基板支持ピンはシリンダ機構（図示せず）により昇降可能に支持されている。このシリンダ機構は制御部 73により動作がコントロールされる。制御部 73は、基板支持ピンと搬送アーム機構 A2との間でウェハ Wが受け渡しされるように、シリンダ機構および搬送アーム機構 A2の駆動部をコントロールする。

[0037] 図 5に示すように、ノズル 5がノズル移動機構 58により X方向および Z方向に移動可能に支持されている。ノズル 5は、移動機構 58によってホーム位置力も使用位置までの間を X方向に水平移動され、さらに使用位置において Z方向に下降され、図 4に示すようにスピンチャック 31上のウェハ Wの回転中心と液吐出口 51とが近接して向き合うように位置合わせされる。

[0038] ノズル 5は供給管 51により塗布液供給機構 52および溶剤供給機構 53にそれぞれ接続されている。供給管 51の上流側は 2つに分岐し、一方側の分岐管はべローズポンプ 56を介して塗布液供給機構 52の内蔵タンクに連通し、他方側の分岐管はべ口ーズポンプ 55を介して溶剤供給機構 53の内蔵タンクに連通している。一方のタンクには塗布液としてレジスト液が収容され、他方のタンクにはレジスト液の濃度を調整するための溶剤（シンナー）が収容されている。

[0039] 混合ブロック 54aが供給管 51の分岐部（レジスト液と溶剤の合流点）に設けられている。混合ブロック 54aの直ぐ下流にはラインミキサ 54が取り付けられている。ラインミキサ 54は、例えば米国特許 6, 059, 880号公報に開示されているミキサと実質的に同じである。すなわち、ラインミキサ 54は、円筒管の内部に配置された複数枚の邪魔板を備えている。これらの邪魔板は、円筒管内径と略同じ幅の板状体を長さ方向に 9 0度右ねじり又は左ねじりされている。なお、本発明は、ラインミキサ 54と混合ブロック 54aを別々に設けるもののみに限定されるものではなぐこれらを一体的に形成するようにしてもよい。

[0040] ノズル 5は、図 5に示すようにアーム 6の一端側に着脱自在に支持されている。このノズルアーム 6の他端側は移動基体 61に接続されている。さらに、移動基体 61は例えば筐体 3の底面にて長手方向（X方向）に延び出すリニアガイド 62に沿って X方向にスライド移動可能に支持されている。すなわち、ノズル 5は、使用位置とホーム位置 (ノズル待機位置）との間を移動可能に支持されている。ホーム位置には、吐出口 50 力も塗布液を排出（吐出）して供給管 51内の液を置換する際に、排出液を受けるための排出液受け部（図示せず)が設けられている。

[0041] 図 4に示すように、筐体 3内には照明用光源 71およびラインセンサ 72がウェハ搬入出口 30の近傍の上方に設けられている。図 5に示すように光源 71およびラインセンサ 72は、それぞれ X方向に延び出すリニア形状をなし、その長さはウェハ Wの直径と同等か又はそれより長い。すなわち、光源 71とラインセンサ 72の各々は、ウェハ搬送口 30に対して平行に配置されている。

[0042] 光源 71はウェハ搬入出口 30を介して筐体 3内に搬入又は搬出されるウエノ、 Wの表面に光を照射する一方で、ラインセンサ 72はその反射光を受光して、その信号を制御部 73に入力する。制御部 73は入力信号を画像処理部 74へ送り、画像処理部 7 4は入力信号に基づいて画像解析処理する。これによりウェハ Wの表面の画像データが取得される。なお、光源 71からの照明光は、所定波長の単色光であることが望ましい。また、ラインセンサ 72とウェハ Wとの間、及び光源 71とウェハ Wとの間の少なくとも一方に光学フィルタを設けるようにしてもょ、。

[0043] ウェハ Wの表面に対して光源 71から帯状の光を照射し、その反射光をラインセンサ 72で受光することにより、ウェハ Wの表面のうち光を反射した部位の画像を取得する。さらにウェハ Wは、搬送アーム機構 A2により Y方向に間欠的に移動され (移動と停止を繰り返す）、図 5に示すようにウエノ、 Wがラインセンサ 72の直下を通過するときに、当該通過部位のウェハ W表面の画像が取得される。この繰り返しによりウェハ W の表面全体の画像が取得される。

[0044] これらの画像は制御部 73内の画像処理部 74に有線又は無線送信され、画像データとして画像処理部 74のメモリ 8に格納される。さらに詳しくは後述する所定の画像処理 (例えば 2値ィ匕処理)がなされることによりウェハ Wの表面状態を数値ィ匕した表面情報を取得する。すなわち、光源 71、ラインセンサ 72及び画像処理部 74は、ウェハ W の表面の画像データを取得するための画像取得手段を構成する。なお、制御部 73 は、駆動機構 33、移動基体 61、ベローズポンプ 55, 56、基板支持ピン 47、搬送ァーム機構 A2などの動作を制御する機能も有している。

[0045] 次に、図 6を参照して画像処理部 74について説明する。

[0046] 画像処理部 74は、メモリ 8、画像データ記憶部 80、 81、モード切替手段 82、 83、 8 4、記憶部 85、表示部 86、 CPU87、システムバス 89により構築されたコンピュータシステムからなり、制御部 73のなかに組み込まれている。

[0047] メモリ 8は、ラインセンサ 72で取得した画像を一時的に記憶させるメモリである。画像データ記憶部 80は、塗布前のウェハ Wの表面の画像データと、塗布後のウェハ Wの表面の画像データとを、ウェハ毎に個別に格納し、かつ、随時取り出し可能に格納しておくものである。

[0048] 履歴情報記憶部 81は、ウェハ Wに対して施されたプロセス処理の種類やその処理条件などの情報、すなわち処理履歴の情報をウェハ毎に記憶するものである。

[0049] モード切替部 82は、プロセスの進行に応じて処理モードを第 1の検査モードと第 2 の検査モードとの間で切り替える手段である。このモード切替えは、実際にはォペレータがユニットコントローラ 88のタツチパネル方式の入力画面を見ながら手動で行われる。第 1の検査モードは、塗布液と溶剤との混合比を変えた後に、ノズル 5から吐出される塗布液が所定の濃度に落ち着いたか否かを検査するためのモードである。換言すれば、第 1の検査モードは、液の混合状態および流路内の置換状態を検査するモードである。一方、第 2の検査モードは、プロセス処理時において処理されたゥェハ Wが製品として用いることができる力否かを検査するためのモードである。

[0050] 第 1の格納部 83は、第 1の検査モードを選択した場合に読み出される処理プロダラムが格納されたメモリである。具体的には、第 1の格納部 83には、画像取得プロダラム 83a、表面情報取得プログラム 83bおよび判定プログラム 83cが格納されて、る。画像取得プログラム 83aは、塗布前及び塗布後のウェハ Wの画像データを取得するための手順を実行する。表面情報取得プログラム 83bは、取得した画像データを 2値化処理してウェハ wの表面状態の情報を取得するための手順を実行する。判定プログラム 83cは、表面状態の情報に基づいて塗布液の濃度が落ち着いたか否かを判定するための手順を実行する。

[0051] 第 2の格納部 84は、第 2の検査モードを選択した場合に読み出される処理プロダラムが格納されたメモリである。具体的には、第 2の格納部 84には、画像取得プロダラム 84a、表面情報取得プログラム 84b、判定プログラム 84cおよび履歴情報作成プログラム 84dが格納されている。画像取得プログラム 84aは、塗布前及び塗布後のゥェハ Wの画像データを取得するための手順を実行する。表面情報取得プログラム 84b は、取得した画像データを 2値ィ匕処理してウェハ Wの表面状態の情報を取得するための手順を実行する。判定プログラム 84cは、表面状態の情報に基づいてこのゥェハ Wを製品とすることができるか否かを判定するための手順を実行する。履歴情報作成プログラム 84dは、判定結果を履歴情報記憶部 81に記憶させるための手順を実行する。

[0052] 記憶部 85は、画像データを 2値化処理する際に読み出されるしきいの設定値を記憶する記憶部である。表示部 86は、検査した結果を例えばオペレータが目視により確認するためのディスプレイである。表示部 86のディスプレイには例えば液晶表示装置 (LCD)が用いられる。ユニットコントローラ 88は、光源 71の点灯動作や搬送ァーム機構 Al, A2, A3の動作などを制御するものである。

[0053] 次に、画像処理部 74において行われる画像処理の一例として、取得した画像データを 2値ィ匕処理する手法について図 7Aと図 7Bを参照して説明する。

[0054] 図 7Aは、塗布液が塗布されたウェハ Wの表面を模式的に示した平面図である。いま仮に図中の領域 Qにあたる部位の膜厚がその周囲部位の膜厚よりも厚くなつているとする。このような領域 Qは塗布むらに相当する。

[0055] ウェハ Wの一端側力他端側までに亘つてラインセンサ 72を矢印方向に走査させると、例えばラインセンサ 72の画素に対応して複数の分割領域 200に分割されたゥェハ W表面の画像が取得される。取得した画像信号は画像処理部 74に送信され、所定の輝度データに基づいて各分割領域 200の 2値化処理が行われる。

[0056] この 2値化処理は、図 7Bに示すように、ウェハ Wの表面全体に亘る分割領域 200 の各々に対して「0」又は「1」の、ずれかを割り当てることによりなされる。すなわち、予め決めてぉ、た上限のしき!/、値と下限のしき、値との範囲内にある輝度につ！、ては「0」を割り当てる。一方、上限のしきい値から下限のしきい値までの範囲から外れる輝度については「1」を割り当てる。なお、塗布膜の厚みが大きいと輝度は小さくなり、反対に塗布膜の厚みが小さいと輝度は大きくなるので、領域 Q内の領域は輝度が下限のしき!/、値を下回って「1」が割り当てられる。これとは逆に塗布膜の厚みが小さ!/ヽ場合にも、上限のしき!/ヽ値を超えて「1」が割り当てられる。

[0057] すなわち、輝度の上限'下限のしきい値は、ウエノ、 Wの表面に形成しょうとする膜厚の許容範囲の上限及び下限に対応する。このしきい値をどのように設定するかは、例えば予め清浄なパターンの形成されていないウェハ Wの表面に種々の厚みの塗布膜を実際に形成し、このウェハ Wの輝度を予め測定することにより決定するのが好ましい。

[0058] なお、塗布膜の厚みが変われば輝度も変わるので、膜厚の目標値により最適なしきい値の設定値も変わる。さらに、塗布液 (つまり塗布膜)の種類に応じて面内均一性の許容範囲が変わる場合には上下限のしき、値の幅の大きさを変えることもある。従つて、例えば膜厚の目標値又は塗布液の種類あるいはこれらの組み合わせに対応するしきヽ値を例えば予備実験を行って決めておき、そのしき、値のデータを記憶部 85に記憶させて検査を行うときに読み出すようにするようにしてもょ、。

[0059] また、塗布前のウェハ Wの表面を撮像したデータについても同様の処理が行われ、各分割領域 200の各々に対して「0」又は「1」の 2数値ィ匕データが割り当てられる。但し、塗布前のウェハ Wの場合、面内の輝度のばらつきは塗布むらによるものではなぐ表面の汚れ、パターンが形成されているときにはパターンの形状などに起因するものである。従って、しきい値の設定値も塗布後のものと同じである必要はなぐ例えば予め清浄なパターンの形成されてヽな、ウェハ Wの表面の輝度を測定しておき、この輝度の上下に適宜決められた幅を持たせて上限のしきい値とし、下限のしきい値を設定するようにしてもよ、。

[0060] 次に、本実施形態の塗布成膜装置において第 1の検査モードを用いて塗布膜の膜厚を検査する手順について図 8を参照して説明する。以下の説明では、先行のロット LIのウェハ Wl〜Wnが処理された後であって、かつ次のロット R2のウェハ W1〜W mを処理するに先んじて、次のロット R2のウェハ Wl〜Wmの膜厚の目標値に応じた最適な濃度となるように塗布液と溶剤との混合比を変えた場合にぉヽて、ノズルの吐出口 50から吐出される塗布液が目標とする濃度に落ち着、たか否かを検査する。

[0061] 先ず、多数枚例えば 25枚のベアシリコン力もなるテスト用のウェハ Wを収納したキャリア C1を用意すると共に、オペレータの手動操作によりモード切替部 82を第 1の検查モードに設定して検査が開始される。なお、テスト用のウェハ Wはベアシリコンに限られず、透明でなければ、ずれの基板を用いてもょ、。

[0062] 次いで、搬送アーム機構 A1がキャリア C1内からウエノ、 W1を取り出し、搬送アーム機構 A1から搬送アーム機構 A2にウェハ Wを受け渡し、搬送アーム機構 A2がゥェハ W1を塗布ユニット COTに搬入する（工程 Sl)。搬送アーム機構 A2がスピンチヤック 31にウェハ W1を受け渡しするときに、ウェハ Wが光源 71およびラインセンサ 72の直下を通過し、そのときに塗布前のウェハ W1の表面画像が取得される（工程 S2)。すなわち、ウエノヽ W1の一端をラインセンサ 72の下方位置 (画像取得開始位置）に位置させると、画像取得プログラム 83aが読み出され、光源 71が点灯されてウェハ W1 の表面に帯状の光が照射され、このウェハ W1の表面に当たって反射した反射光をラインセンサ 72で受光する。これによりウェハ W1の表面部位の画像を取得する。さらにウェハ W1を Y方向に移動させて、次々にウェハ W1の表面部位の画像を取得していく。このときラインセンサ 72による画像の取得は十分に高速であるため、実質的にウェハ W1は連続移動されながら画像が順次円滑に取得される。この操作をウェハ W1の他端に至るまで行うことにより、ウェハ W1の表面全体の画像が取得されると、光源 71は消灯される。

[0063] 取得した画像は、図示しない AZD変によりデジタル情報に変換され、画像処理部 74に送信され、塗布前の画像データとして画像データ記憶部 80に格納される。さらに、画像処理部 74内では、表面情報取得プログラム 83bが読み出されて画像データの 2値化処理がなされ、処理結果は塗布前の表面情報として画像データ記憶部 80に記憶される（工程 S3)。

[0064] 次いで、搬送アーム機構 A2からスピンチャック 31にウェハ Wを受け渡し、スピンチャック 31によりウェハ Wlを真空吸着保持する。搬送アーム機構 A2の退避後、ゥェハ W1の回転中心に吐出口 50が向き合うようにノズル 5を位置合せする。制御部 73 力もの指令によりポンプ 55, 56を駆動制御し、各供給機構 52, 53からの液量をそれぞれコントロールし、所定濃度のレジスト液をノズル 5からウエノ、 W1に供給すると共に、制御部 73からの指令により駆動機構 33を制御し、スピンチャック 31の回転速度を調整し、レジスト液をウェハ W1の表面にスピンコーティングする。これによりウェハ W 1の表面にレジスト膜が形成される（工程 S4)。

[0065] スピンコーティング後、搬送アーム機構 A2がスピンチャック 31からウェハ W1を受け取って筐体 3から搬出するときに、画像取得手段 71, 72, 74により塗布後のウェハ W1の表面画像を取得する（工程 S5)。すなわち、画像取得プログラム 83aを読み出し、光源 71に指令信号を送り、光源 71からウェハ W1に光を照射し、その反射光 (画像)をラインセンサ 72で受光し、この画像を画像データとしてメモリ 8に記憶し、さらに画像データを 2値化処理し、その処理結果を塗布後のウェハ W1の表面情報として画像データ記憶部 80に格納する（工程 S6)。

[0066] なお、塗布前及び塗布後の各々にお、て取得する画像データは 1つに限られず、搬送アーム機構 A2によりラインセンサ 72の下方を往復させて複数のデータを取得するようにしてもよい。また、画像を取得しているときには搬送アーム機構 A2の搬送速度を遅くし、それ以外のところでは搬送速度を元の速度に戻すようにしてもょ、。

[0067] 次、で、判定プログラム 83cを読み出し、先ず工程 S6で取得した塗布後の表面データ Daと、工程 S3で取得した塗布前の表面データ Dbとを重ね合わせた（ウェハ画像の軸合わせ及び位相合わせした)後に、データ Daからデータ Dbを差し引いた差分データ（Da— Db)を取得すると共に、この差分データ (Da— Db)に基づいて塗布むらの有無を判定する（工程 S7)。

[0068] この判定工程 S7について図 9A〜図 9Cを参照して詳しく説明する。先ず、塗布前の画像を取得したとき、例えば図 9Aに示すように、仮にウェハ Wの表面に汚れた領域 (領域 Q1)がある場合、汚れの程度にもよる力 2値ィヒ処理したときにこの領域に論理「1」が割り当てられることがある。また、当該ウェハ Wに塗布液を塗布したとき、例えば図 9Bに示すように、仮に塗布むら (領域 Q2)が生じた場合、当該ウェハ W1の画像を 2値化すると、領域 Q2及び領域 Q1の両方に「1」の数値が割り当てられることがある。この場合、領域 Q1を塗布むらであると判定すると誤認検出となってしまうが、塗布後の画像データ Daから塗布前の画像データ Dbを差し引くことで、塗布むら以外の要因で論理「1」が割り当てられたものを除外することができる。例えば、図 9Cに示すように、差分データ (Da— Db)に基づいて見掛けの塗布むら領域 Q1を除外した後に、残った領域 Q2を真の塗布むらであると判定し、塗布むら有りと判定する。

[0069] なお、差分データ (Da— Db)に論理「1」が割り当てられた分割領域 200がない場合には、塗布むら無しと判定する。一方、反対に論理「1」が割り当てられた領域が有る場合には、塗布むら有りと判定する。但し、論理「1」が割り当てられた領域があったとしても、例えば該当する領域の数が予め決めておいた許容範囲以下であったり、例えば該当する領域のある場所がデバイス形成領域外にある場合には、塗布むらなしと半 IJ定することちある。

[0070] 但し、差分データ (Da— Db)を得る手法は必ずしも上記した手法を用いなくともよい。つまり塗布むら以外の要因に起因して論理「1」が割り当てられたものを除外することができればどのような手法であってもよい。他の手法の一例としては、例えば塗布前のウェハ Wの輝度の面内のばらつきに基づいて塗布後のウェハの輝度を補正した後、この補正された輝度に基づいて 2値化処理を行って差分データ（Da— Db)を得ることがあげられる。

[0071] 工程 S7の判定結果が NOのとき（塗布むら無しの判定）には、テスト用のウェハ Wから製品用のウェハ Wに切り替えてプロセス処理（工程 S4に相当）が開始される（工程 S8)。なお、プロセス処理においては、モード切り替え部 82を切り替えて第 2の検査モードにより塗布むらの検出が行われる。

[0072] 一方、工程 S7の判定結果が YESのとき（塗布むら有りの判定）には、次のテスト用のウェハ W2を装置に搬入して工程 S2から工程 S7までの処理が行われる（工程 S9) 。なお、次のウェハ W2を処理する前に、ノズル待機位置にてノズル 5から所定の量（例えばウェハ Wの 1枚分の使用量）の塗布液をダミーデイスペンスすることにより、供給管 51内の液の置換を行うようにしてもよい。このような構成とすれば、テスト用のゥェハ Wの枚数を少なくすることができる。 [0073] 本実施形態によれば、画像取得手段 71, 72を塗布ユニット 2内に配置しているので、図 3に示す従来の検査ユニットと比べて短い時間でウェハ Wの表面の画像を得ることができる。このため、当該ウェハ Wの検査結果を後続のウェハ W2〜Wnの処理に有効に反映させることができる。

[0074] さらに、本実施形態によれば、テスト用のウェハ Wにレジスト液を実際に塗布し、その検査結果に基づいてレジスト液の混合状態および流路内の液の置換状態を判定するので、不合格品のウェハ Wを極めて少なくすることができる。このことを言い換えると、ウエノ、 Wにとつて最適な状態のレジスト液を塗布することができるので、面内均一性の高、膜厚をもつレジスト膜を形成することができる。

[0075] このように高、正確性をもって塗布液の状態を把握することができる理由につ!/、て図 10を参照して説明する。

[0076] 例えば溶剤の量を増やしてレジスト液の濃度を下げた場合を想定してみる。先ず、混合比を切り替えた直後は供給管 51内には濃度の高い塗布液が介在しているため、 1枚目のウェハ W1に形成された塗布膜の膜厚は大き、が、 2枚目のウェハ W2からは膜厚は目標値に接近し、 3枚目のウェハ W3からは許容範囲内（許容レベル AT 以下）に収まっている。

[0077] これに対して、膜厚の面内均一性のほうは膜厚より少し遅れて 4枚目のウェハ W4 力も許容範囲内（許容レベル AU以下）に収まってくる。このように処理開始力許容範囲内に収まるまでの時間は、膜厚と面内均一性とで異なる。

[0078] そこで、本発明者らは、混合や置換が不充分で膜厚の面内均一性が許容範囲外にあるときにはウエノ、 Wの表面に塗布むらが発生することに着目し、塗布後のウェハ Wの画像データ Daを取得して塗布むらを検出することで、高、正確性をもって液の混合状態を把握することができる。

[0079] また、本発明者らは、供給管 51の途中に粘度計を設けておき、予め把握しておいた粘度と濃度の関係に基づいて塗布液の濃度をチックするようにすると、膜厚の指標にはなり得る力面内均一性までも見極めることはかなり難しいことを実験によって確認した。

[0080] さらに、本実施形態によれば、例えば汚れをもつウェハ Wまたはパターン付きのゥエノ、 wを用いる場合であっても、下地の状態に起因して判定精度が低下することを抑えることができる。また、本実施形態では、例えば光源 71の光の当たり具合がゥェハ面内でばらついたとしても、それにより判定精度は影響を受けないので、膜厚および面内均一性を高精度に検出することができる。

[0081] さらに、本実施形態においては、ロット毎に混合比の設定値を変えることを繰り返していけば、図 10に示すように、供給管 51内の液が置換されるのに排出しておけばよい液量が分かってくるので、テスト用のウェハ Wを処理するに先だって予め、これに見合う量の塗布液をノズル 5からダミーデイスペンスすることができる。

[0082] さらに、本実施形態においては、塗布前の画像データ Dbをウェハ W毎に取得する場合のみに限定されるものではなぐ表面が清浄でパターンのないテスト用のウェハ Wを用いて塗布後の画像のみを取得し、取得した画像の処理結果に基づ!/、て塗布むらを判定するようにしてもよい。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。更にこの例の場合、 1枚目のテスト用のウェハ Wのみ塗布前の画像データを取得するようにし、 2枚目以降のウェハ Wにつ!/、ては当該 1枚目のウェハ Wの画像データを用いるようにしてもょ、。

[0083] なお、本発明は、テスト用のウェハ Wを用いて第 1の検査モードを行う場合のみに限定されるものではなぐ製品用のウェハ Wを用いて第 1の検査モードを行うようにしてもよい。この場合、例えばパターン付きの製品ウェハ Wであったとしても、塗布前後の差分データ (Da— Db)をとることで下地の影響を除外することができるので、膜厚および面内均一性を高精度に検出することができる。

[0084] 次に、プロセス処理時において処理後のウェハ Wを製品とすることができる力否かを判定する第 2の検査モードを用いて検査する工程にっ、て、図 11を参照しながら説明する。なお、第 2の検査モードが上述の第 1の検査モードと重複する部分の説明は省略する。

[0085] 例えば上述の第 1の検査モードにて塗布むらがないと判断されると、続いて、多数枚例えば 25枚の製品用のウエノ、 Wを収納したキャリアを用意してプロセス処理を開始すると共に、オペレータが手動によりモード切替部 82を第 2の検査モードに設定してウエノ、 Wの検査が開始される。 [0086] 先ず、搬送アーム機構 A2が図示しないキャリア内から製品用のウェハ Wを 1枚取り出し、ウェハ搬入出口 30を介して筐体 3内に搬入すると共に（工程 S 11)、ウェハ W は光源 71及びラインセンサ 72の直下を通過して塗布前の表面画像が取得される（工程 S12)。取得した塗布前の画像データ Dbは画像データ記憶部 80に記憶され、さらに画像処理部 74にて 2値ィ匕処理がなされ、その処理結果は塗布前の表面情報として画像データ記憶部 80に記憶される（工程 S13)。次いで、ウェハ Wはスピンチヤック 31に受け渡され、ウェハ Wに所望濃度のレジスト液がスピンコーティングされる ( 工程 S14)。

[0087] し力る後、搬送アーム機構 A2が筐体 3内に進入し、スピンチャック 31からウエノ、 W を受け取り、このウェハ Wは光源 71及びラインセンサ 72の下方側を通過して塗布後の表面画像データ Daが取得される（工程 S15)。取得した画像データ Daは画像データ記憶部 80に記憶され、さらに画像処理部 74にて 2値化処理がなされ、処理結果は塗布後の表面情報として画像データ記憶部 80に記憶される（工程 S 16)。

[0088] 次いで、判定プログラム 83cが読み出され、塗布前後の画像データの差分を求め、差分データ（Da— Db)を取得すると共に、この差分データ (Da— Db)に基づいて塗布むらの有無を判定する（工程 S 17)。なお、周囲の雰囲気に浮遊するパーティクルや塗布液力も持ち込まれるパーティクルが万が一ウェハ Wの表面に付着した場合にも実質的に塗布むらとなるので、本発明により検出される塗布むらにはパーティクル等の異物によるものも含まれる。

[0089] ここで、塗布むら無しと判定されたときには、履歴情報作成プログラム 84dが読み出され、「塗布むら無し」の情報が当該ウェハ Wの履歴情報として履歴情報記憶部 81 に記憶された後（工程 S18)、未処理のウェハ Wが残っていなければプロセス処理を終了する（工程 S19→エンド）。未処理のウェハ Wが残っていれば、次のウェハ W2 が筐体 3内に搬入され、工程 S 12から工程 S 17の処理が行われる（工程 S 20)。

[0090] 一方、塗布むら有りと判定されたときには履歴情報作成プログラム 84dが読み出され、「塗布むら有り」の情報が当該ウェハ Wの履歴情報として履歴情報記憶部 81に記憶された後（工程 S18)、未処理のウェハ Wが残っていなければプロセス処理を終了し（工程 S19)、未処理のウェハ Wが残っていれば次のウェハ Wが装置に搬入され、工程 SI 2から工程 SI 7までの処理が行われる（工程 S20)。そして、同一ロットの全てのウェハ Wの処理が終了したら上記履歴情報に基づいて塗布むらのあったウェハ Wが抜き出され、塗布むらのな、ウェハ Wは次工程に送られる。

[0091] 一方、塗布むらのあったウェハ Wは精密検査を行うなどして処分する力否かを判定する（工程 S18)。なお、塗布むら有りと判定された場合、アラームを鳴らしてオペレータに警告するようにすることもあり、更に塗布むらの程度が大きい場合、つまり論理「1 」の割り当てられた領域の数が多すぎる場合には装置を停止するインターロックを制御部 73により作動させることもある。また、塗布むらの有無の情報をウェハ Wに割り当てることを「マーキング」と呼ぶものとすると、必ずしも本例のように履歴情報に塗布むらの有無をソフト的に付する構成でなくともよぐ例えばウェハ Wのいずれかの場所に印をハード的に付するようにしてもよ!、。

[0092] 本実施形態によれば、塗布むらの検出結果に基づいて、スピンチャック 31によるゥェハ回転速度が予定とする設定値を維持して、るか否かにっ、ても判定することができる。

[0093] さらに本実施形態によれば、検査結果をウェハ Wの履歴情報に記憶させることができるので、製品とすることができない不合格ウェハ Wを簡単に区別することができる。多数枚のウェハ Wを繰り返し処理する場合、例えば塗布むらのあったウェハ Wを戻すキャリアと正常なウエノ、 Wを戻すキャリアとを別個に設けて搬送アーム機構 Aにより分別するのは制御上かなり難しぐまた塗布むらが発生したからといって作業員が装置を止めて当該ウェハ Wを分別するのは作業者にとって負担が大きい。従って、本例のように同一ロットのウェハ Wを一気に処理した後、塗布むらのあったものを履歴情報に基づいて抜き出す構成としたことで装置の制御系の構成を簡単することができ、また作業者の負担を軽減することができるメリットがある。

[0094] 上述の実施形態においては、全てのウェハ Wの塗布前の画像データを必ずしも取得しなくともよぐ例えばロットの先頭のウェハ Wのみ塗布前の画像データを取得し、同一ロットの他のウェハ Wについてはこの先頭のウェハ Wの画像データを用いて塗布不良を判定するようにしてもよい。製品ウェハについては清浄に保たれ汚れがつ Vヽて、ることは少な、ので、輝度に影響するのは下地の材質やパターンによるものが多い。従って、同一の下地に同一のパターンが形成されたものについては塗布前の画像データの取得を省略することでスループットの向上を図ることができる。

[0095] なお、本発明は、例えばスピンチャック 31又は基板支持ピンによりウェハ Wを支持した状態で、ラインセンサ 72及び光源 71をスライド移動させ、ウェハ Wの一端力も他端に亘つてスキャンさせて画像を取得するようにしてもょ、。

[0096] また、本発明は、ラインセンサ 72の代わりにラインセンサカメラをウェハ Wの上方に配置し、このラインセンサカメラをウェハ Wに対し相対的に 180° 回転させて画像を取得するようにしてもよい。更に長さの短いラインセンサカメラを用い、カメラの下にレンズを配置してウエノ、 Wの直径に跨る撮像領域を確保するようにしてもよい。また、その他に CCDカメラを用いてウェハ Wの表面を撮像することにより画像を取得するようにしてもよい。

[0097] さらに、 CCDカメラを用いる場合、搬送アーム機構 Aに支持した状態で画像を取得する構成に限られず、例えばスピンチャック 31に載置した状態で塗布前及び塗布後の画像データを取得するようにしてもよい。この場合の装置構成としては、例えば図 1 2に示すように、スピンチャック 31上のウエノ、 Wの一端側周縁部の上方に CCDカメラ 8を配置すると共に、ウェハ Wの中心を挟んだ他端の上方に平面状の照明 81を配置しておき、この照明 81によりウェハ Wの表面全体に光を照射する一方で、 CCDカメラ 8でウェハ Wの表面全体を撮像して画像データを取得する。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。

[0098] さらに本発明は、塗布前後の差分データ (Da— Db)の代わりに塗布後の画像データ Daのみに基づいて塗布むらを判定するようにしてもよい。但し、下地の影響を受ける分において精度が変わることが懸念される場合には、例えば第 1の検査モードにお Vヽては清浄でパターンのな!/、ウェハ Wを用い、また第 2の検査モードにお!、ては予め試験を行って下地のパターン形状 (パターンの密度など）によって輝度がどの程度変わるかを把握しておき、検査するウェハ Wに形成されたパターン形状に応じて輝度の補正を行うようにすることにより、下地の影響を軽減することができる。

[0099] さらに本発明は、 2値ィ匕処理後に差分をとる代わりに、先に差分をとつた後に 2値ィ匕処理してもよい。また、画像処理は 2値化処理に限られず、例えばしきい値力の乖離の絶対値や 2乗値をそのまま用いて乖離度合を考慮するなどの処理を行うようにしてもよい。さらに本発明は、 R, G, Bの画像データを取得してカラーの画像データとするようにしてもよい。更に、この場合には R, G, Bのデータの少なくとも一つに基づ Vヽて判定をするようにしてもょ、。

[0100] また、本発明は、被処理基板に半導体ウェハ W以外の基板、例えば LCD基板、フオトマスク用レチクル基板の加熱処理にも適用できる。更に、塗布液はレジストに限られず、塗布膜形成成分を溶剤に溶力してなるものであれば適用することができ、他の塗布液の具体例としては絶縁膜形成用の塗布液などが挙げられる。

[0101] 次に、本発明の基板加熱装置が組み込まれた塗布現像装置の概要を図 13及び図 14を参照しながら説明する。

[0102] 図中の符号 B1は例えば 13枚のウェハ Wが収納されたキャリア Cを搬入出するためのキャリア載置部である。キャリア載置部 B1は、複数個のキャリア Cが載置可能な載置台 90aを備えたキャリアステーション 90と、開閉部 91と、開閉部 91を介してキャリア C力もウェハ Wを取り出す受け渡し手段 A1とが設けられて、る。

[0103] キャリア載置部 B1には筐体 92で周囲を囲まれた処理部 B2が接続されている。この処理部 B2には手前側から順に加熱 ·冷却系のユニットを多段化した棚ュ-ット U 1 , U2, U3と、塗布現像ユニットを含む各処理ユニット間のウエノ、 Wの受け渡しを行う主搬送手段 A2, A3とが交互に配列して設けられている。これらの棚ユニット Ul, U2, U3及び主搬送手段 A2、 A3は、直列に並んで配置され、相互間の接続部位には図示しない開口部が形成されている。該開口部を介してウェハ Wは処理部 B1内を一端側の棚ユニット U1から他端側の棚ユニット U3まで自由に移動できるようになっている。主搬送手段 A2、 A3は、棚ユニット Ul, U2, U3側の一面部と、液処理ュ-ット U4, U5側の一面部と、背面部とで構成される区画壁 93により囲まれる空間に配置されている。図中の符号 94、 95は各ユニットで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節ユニットである。

[0104] 液処理ユニット U4, U5は、図 14に示すように、塗布ユニット COT、現像ユニット D EVおよび反射防止膜形成ユニット BARCが例えば 5段に積層されて、る。これらの液処理系ユニット 2は、塗布液（レジスト液)や現像液のような薬液のタンクが収納された収納部 96の上に設けられている。一方、棚ユニット Ul, U2, U3は、各種の熱処理系ユニットが例えば 9段に積層されている。熱処理系ユニットには、基板加熱装置をユニットィ匕した露光後加熱ユニット（PEB)、ウェハ Wを加熱（ベータ）する加熱ュ- ット、ウェハ Wを冷却する冷却ユニット等が含まれる。

[0105] 処理部 B2の棚ユニット U3にはインターフェイス部 B3を介して露光部 B4が接続されている。インターフェイス部 B3は、第 1の搬送室 97及び第 2の搬送室 98を含み、処理部 B2と露光部 B4との間でウェハ Wの受け渡しを行うための 2つの受け渡し手段 A4、 A5と、棚ユニット U6及びバッファキャリア COとを備えている。

[0106] 次に、塗布現像 Z露光システム内におけるウエノ、 Wの流れの概要を説明する。キャリア Cがキャリア載置部 B1の載置台 90aに載置されると、キャリア Cから蓋が取り外され、受け渡し手段 A1によりウェハ Wが取り出される。次いで、ウェハ Wは棚ユニット U1の受け渡しユニット（図示せず)を介して主搬送手段 A2に受け渡され、棚ユニット U1〜U3において反射防止膜形成処理および冷却処理が行われる。

[0107] 次!、で、ウェハ Wを塗布ユニット 2 (COT)に搬送し、ウェハ Wに所定の化学増幅型レジストを塗布する。化学増幅型レジストは、例えば ESCAP系レジスト（例えば、 M2 0G ;日本合成ゴム株式会社 (JSR)の製品）または Acetal系レジスト（例えば、 UV13 5； Shipley社の製品）の!、ずれかである。この塗布ユニット 2内でレジスト膜の膜厚および面内均一性を判定する。

[0108] レジスト膜の形成後、ウェハ Wは棚ユニット U1〜U3の一の棚をなす加熱ユニットで加熱 (ベータ処理)され、冷却後さらに棚ユニット U3の受け渡しユニットを経由してインターフェイス部 B3に搬入される。このインターフェイス部 B3において、ウェハ W は受け渡し手段 A4→棚ユニット U6→受け渡し手段 A5と、う経路で搬送される。そして、ウェハ Wはインターフェイス部 B3から露光部 B4へ搬送され、露光処理される。露光後、ウェハ Wは逆の経路で主搬送手段 A2まで搬送され、現像ユニット DEVにて現像されることでレジストマスクが形成される。し力る後ウェハ Wは載置台 90a上の元のキャリア C1へと戻され、塗布不良が有りと判定されたウェハ Wの抜き出しがなされる。

[0109] 本発明によれば、搬送アーム機構により塗布後の基板を基板載置部から取り出しているときに当該基板の表面の画像データ Daを取得し、この画像データ Daに基づいて塗布むらの有無を判定するので、基板の表面の塗布むらを速やかに検出することができ、その結果を次に処理される後続の基板に有効に反映させることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 溶剤を含む塗布液を基板の表面に塗布して塗布膜を形成する塗布成膜装置にぉ、て、

基板を出し入れするための搬入出口を有する筐体と、

前記筐体内で基板を水平に保持する基板保持部と、

前記搬入出口を介して前記筐体に基板を出し入れし、前記基板保持部との間で基板を受け渡しする基板移載手段と、

塗布液を前記基板保持部上の基板の表面に供給するノズルと、

前記基板移載手段が前記搬入出口を介して前記筐体から基板を搬出するときに、前記塗布液が塗布された後の基板の表面の二次元画像データを取得する画像取得手段と、

前記二次元画像データに基づ!ヽて基板の表面に塗布液の塗布むらが有るか無ヽかを判定する判定手段と、

を具備することを特徴とする塗布成膜装置。

[2] 請求項 1の装置において、

前記画像取得手段は、基板の表面に光を照射する光源と、基板から反射される反射光を受光するラインセンサとを具備し、前記基板移載手段により基板を前記筐体内に搬入するときに、前記光源力も光を基板に照射し、その反射光を前記ラインセンサにより受光し、これにより塗布液を塗布する前の基板の表面の二次元画像データをさらに取得し、

前記判定手段は、前記塗布前の基板の表面の二次元画像データと前記塗布後の基板の表面の二次元画像データとを比較し、その比較結果に基づ、て基板の表面に塗布液の塗布むらが有るか無いかを判定する。

[3] 請求項 1の装置において、さらに、

原液を供給する原液供給機構と、前記原液は塗布膜を形成するための成分を含有することと、

溶剤を供給する溶剤供給機構と、

上流側が前記原液供給機構および前記溶剤供給機構にそれぞれ連通し、下流側が前記ノズルに連通し、原液と溶剤とを混合させる液混合手段と、

を有し、

前記判定手段は、前記塗布むらの有無の判定結果に基づいて、前記液混合手段で混合された混合液が所望濃度の塗布液となっているカゝ否かを判定する。

[4] 溶剤を含む塗布液を基板にスピンコーティングして塗布膜を形成する塗布成膜装置において、

基板を回転可能に保持するスピンチャックと、

塗布液を前記スピンチャック上の基板の表面に供給するノズルと、

前記塗布液が塗布される前の基板の表面の第 1の二次元画像データを取得し、かつ前記塗布液が塗布された後の基板の表面の第 2の二次元画像データを取得する画像取得手段と、

前記第 1の二次元画像データと前記第 2の二次元画像データとを比較し、その比較結果に基づ、て基板の表面に塗布液の塗布むらが有るか無ヽかを判定する判定手段と、

を具備することを特徴とする塗布成膜装置。

[5] 請求項 4の装置において、さらに、

前記スピンチャックに保持された基板を取り囲み、基板を出し入れするための搬入出口を有する筐体と、

前記搬入出口を介して前記筐体に基板を出し入れし、前記スピンチャックとの間で基板を受け渡しする搬送アーム機構と、

をさらに具備し、

前記画像取得手段は、前記搬送アーム機構が前記スピンチャックとの間で基板の受け渡しを行っている間に、前記第 1及び第 2の二次元画像データを取得する。

[6] 請求項 5の装置において、

前記画像取得手段は、基板に光を照射する光源と、基板の有効領域の幅と同じか又はそれよりも長ヽ受光部を有するラインセンサと、を具備し、

前記搬送アーム機構により搬送される基板が前記ラインセンサの下方を通過するときに、前記光源カゝら基板に光を照射し、基板から反射される反射光を前記ラインセンサが受光し、これにより前記第 1及び第 2の二次元画像データが取得される。

[7] 請求項 4の装置において、さらに、

溶剤を供給する溶剤供給機構と、

を有し、

[8] 請求項 7の装置において、さらに、

前記判定手段が塗布むら有りと判定した場合に、前記原液供給機構から前記液混合手段へ送る原液の流量を制御し、かつ前記溶剤供給機構から前記液混合手段へ送る溶剤の流量を制御し、前記液混合手段から前記ノズルまでの間に残存する古ヽ塗布液を新しい塗布液に入れ替えさせる制御手段を有する。

[9] 請求項 4の装置において、さらに、

基板の表面に塗布むら有りと判定された基板にマーキングする手段を有する。

[10] 溶剤を含む塗布液を基板の表面に塗布して塗布膜を形成する塗布成膜方法において、

(a)基板移載手段により基板を筐体内に搬入し、基板保持部上に基板を移載し、

(b)塗布液をノズルから基板の表面に供給し、該基板の表面に前記塗布膜を形成し、

(c)前記塗布膜形成後に、前記基板移載手段が前記筐体カゝら基板を搬出しているときに、該基板の表面の二次元画像データを取得し、

(d)前記二次元画像データに基づいて基板の表面に塗布むらが有るか無いかを判定する、

ことを特徴とする塗布成膜方法。

[11] 請求項 10の方法において、さらに、前記工程 (a)では塗布前の基板の表面の二次元画像データを取得し、前記工程 (d)では、塗布前後の基板の表面の二次元画像データを互いに比較し、その比較結果に基づ、て塗布むらの有無を判定する。

[12] 請求項 11の方法において、

前記工程 (a)および (c)では、基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅よりも長!ヽ受光部を有するラインセンサの下方に基板を通過させて、前記二次元画像データを取得する。

[13] 請求項 10の方法において、

前記工程 (b)では、前記工程 (d)の判定結果に基づいて、塗布液が所望濃度となつて、るか否かを判定する。

[14] 請求項 13の方法において、さらに、

前記工程 (d)において塗布むらが有ると判定した場合に、塗布膜を形成するための成分を含有する原液と溶剤の混合比率を変更して新しい塗布液を調合し、前記ノズルまでの流路内に残存する古ヽ塗布液を、この新し!/ヽ塗布液に入れ替えさせる。

[15] 請求項 10の方法において、さらに、

前記工程 (d)において塗布むらが有ると判定した場合に、該基板にマーキングする

[16] 溶剤を含む塗布液を基板にスピンコーティングして塗布膜を形成する塗布成膜方法において、

(i)搬送アーム機構により基板を筐体内に搬入してから、該基板をスピンチャック上に移載するまでの間において、塗布前の基板の表面の第 1の二次元画像データを取得し、

(ii)塗布液をノズルカゝら基板の表面に供給するとともに、該基板を前記スピンチヤックにより回転させ、該基板の表面に前記塗布膜を形成し、

(iii)前記スピンチャックから前記搬送アーム機構に基板を移載してから、前記搬送アーム機構が前記筐体力基板を搬出するまでの間において、塗布後の基板の表面の第 2の二次元画像データを取得し、 (iv)前記第 1の二次元画像データと第 2の二次元画像データとを比較し、この比較結果に基づいて基板の表面に塗布むらが有るか無いかを判定する、

ことを特徴とする塗布成膜方法。

[17] 請求項 16の方法において、

前記工程 ( では、前記搬送アーム機構が前記筐体に基板を搬入して、るときに前記第 1の二次元画像データを取得し、

前記工程 (iii)では、前記搬送アーム機構が前記筐体から基板を搬出して！/ヽるときに前記第 2の二次元画像データを取得する。

[18] 請求項 16の方法において、

前記工程 ( および (m)では、基板の有効領域の幅と同じか又はこの幅よりも長!ヽ受光部を有するラインセンサの下方に基板を通過させて、前記第 1及び第 2の二次元画像データをそれぞれ取得する。

[19] 請求項 16の方法において、

前記工程 (ii)では、前記工程 (iv)の判定結果に基づいて、塗布液が所望濃度となつて、るか否かを判定する。

[20] 請求項 19の方法において、さらに、

前記工程 (iv)において塗布むらが有ると判定した場合に、塗布膜を形成するための成分を含有する原液と溶剤の混合比率を変更して新しい塗布液を調合し、前記ノズルまでの流路内に残存する古ヽ塗布液を、この新し!/ヽ塗布液に入れ替えさせる。

[21] 請求項 16の方法において、さらに、

前記工程 (iv)において塗布むらが有ると判定した場合に、該基板にマーキングする。