WO2021260943A1 - スピンコーティング装置 - Google Patents

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友茂 山田
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    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions

Definitions

  • the present invention relates to a spin coating apparatus, a spin coating method using the spin coating apparatus, and a method for selecting optimum spin coating conditions.
  • the spin coating device is one of the typical devices used for applying a resist material to a semiconductor substrate such as a silicon wafer or a mask substrate.
  • a substrate is fixed on a rotary table, and a resist material is dropped onto a central portion of the substrate.
  • centrifugal force is generated by rotating the turntable to which the substrate is fixed at high speed, and the photoresist is spread from the center to the end of the semiconductor substrate to form a resist layer on the substrate surface.
  • Patent Document 1 describes that the variation in film thickness due to the substrate processing temperature is suppressed by adjusting the rotation speed of the substrate in relation to the measurement temperature of the substrate.
  • Patent Document 2 describes that the resist material is uniformly applied to the surface of a wafer having a sharp end shape by combining different rotation steps.
  • Patent Document 3 describes that the surface of a substrate is coated with a coating liquid, held without being rotated for a certain period of time, and then rotated and spin-coated to suppress variations in film thickness.
  • Patent Documents 4, 5 and 6 describe improvements in the structure of the rotary table and its accessories in order to form a more uniform coating film.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-40921 Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-256780 Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-231262 Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-202318 Patent Document 5 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-73240 Patent Document 6 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-22452 As shown in such an example, the conventional film thickness control is finally formed by adjusting the operating conditions or the structure such as the rotation speed of the spin coating apparatus. The film thickness was close to the ideal state.
  • a coating test is performed by adopting some operating condition or structure, the obtained coating film is analyzed, and the analysis result is compared with the target quality to determine whether or not there is a problem with the above operating condition or structure. do. If it is determined that the above operating conditions or structure need to be adjusted, the above operating conditions or structure are reset based on the deviation between the test result and the target value. Then, the coating test is performed again under the reset operating conditions or structure, and the same analysis and judgment are performed.
  • the thickness of the coating film being formed or completed is not directly detected during the operation of the spin coating apparatus. Therefore, the operating conditions or structure of the spin coating apparatus at the time of the test cannot be evaluated until after the analysis results of the coating film obtained in the test are accumulated and evaluated. Therefore, the conventional method requires a lot of trial and error until the operating condition or structure of the ideal spin coating apparatus is completed (so-called “conditioning”). In particular, for products such as resist substrates, which have a relatively short life cycle and require mass production, the time and cost required for such "conditioning” are not preferable for market competition.
  • the present inventor has studied a means for shortening the period required for setting the above conditions in the manufacture of a resist substrate using a spin coating apparatus.
  • a spin coating apparatus having a film thickness measuring unit (1) and an operation adjusting unit (2), wherein the film thickness measuring unit (1) measures the real-time thickness of a film made of a coating liquid by an interferometry method.
  • the spin coating apparatus that measures and adjusts the operation of the spin coating apparatus according to the real-time thickness of the film made of the coating liquid.
  • the film thickness measuring unit (1) has a light source (101), an irradiation unit (102), a light receiving unit (103), a spectroscopic unit (104), and a film thickness calculation unit (105).
  • the film thickness measuring unit (1) measures the real-time thickness of a film made of a resist material by an optical interference method
  • the rotation control unit (2) measures the real-time thickness of a film made of a resist material.
  • the spin coating apparatus of the present invention 1 for applying a resist material onto a substrate which stops the rotation of the spin coating apparatus when the temperature reaches a predetermined range.
  • the spin coating device described in the present specification is a device also called a spin coater or a spinner.
  • the spin coating apparatus of the present invention has a film thickness measuring unit (1) and an operation adjusting unit (2), which will be described later, and also has all the functions and parts required for a general spin coating apparatus. That is, the spin coating apparatus of the present invention has a rotary table for installing an object to be coated, a nozzle for dropping a coating liquid on the coated object, a rotation mechanism and a circuit for rotating the rotary table, and the above. It is equipped with a control unit for a rotation mechanism.
  • the spin coating apparatus of the present invention can be provided with an outer cylinder, a sealing means such as a lid or a locking means, a display unit, and an input unit such as a touch panel or a button, which are attached to the main body.
  • the specifications and operating conditions of the main body and its accessories are appropriately designed according to the material and shape (thickness and diameter) of the object to be coated and the properties of the coating liquid.
  • the coating liquid applied to the spin coating apparatus of the present invention has an appropriate fluidity capable of spin coating, and the thickness of the film made of the coating liquid can be measured by an interferometry during spin coating. , Not limited.
  • Such a coating liquid is, for example, various reactive or non-reactive paints and laminated materials, and is typically a photosensitive material such as a resist material.
  • the spin coating apparatus of the present invention has a film thickness measuring unit (1).
  • the film thickness measuring unit (1) can measure the thickness of the film made of the coating liquid formed on the surface of the object to be coated by the interferometry regardless of the operating condition (presence or absence of rotation) of the spin coating apparatus of the present invention. can.
  • the film thickness measuring unit (1) irradiates the light generated by the light source (101) from the irradiation unit (102) toward the surface of the object to be coated, and the light receiving unit (103) detects the interference light from the surface. do.
  • an LED is used as the light source (101), and white light is irradiated from the irradiation unit (102).
  • the measurement target is a resist material (resist liquid)
  • the wavelength of the light emitted from the irradiation unit (102) is controlled so as to be outside the photosensitive range of the resist material.
  • the wavelength of the light emitted from the irradiation unit (102) is controlled to 400 nm or more, preferably 430 nm or more and 700 nm or less, and more preferably 440 nm or more and 700 nm or less.
  • the positional relationship between the irradiation unit (102) and the light receiving unit (103) and the rotary table (distance from the reference point such as the center of the substrate, the periphery of the substrate, and the film surface made of the coating liquid) has a high measurement accuracy. As long as it can be secured, it is not limited.
  • the detected interference light is sent to the spectroscopic unit (104) and the spectral intensity of the interference light is measured.
  • the measured value of the spectral intensity is sent to the film thickness calculation unit (105).
  • the film thickness calculation unit (105) uses functions defined by parameters such as light irradiation conditions ( ⁇ : wavelength, ⁇ : incident angle) and optical constants of the coating liquid (n: refractive index, k: extinction coefficient).
  • the real-time thickness of the film consisting of the coating liquid is output using the calculated calculation program.
  • the measured value consisting of the coating liquid existing on the object to be coated at the time of light irradiation is compared with the theoretical value, and the corrected value of the measured value is output as the real-time thickness of the film made of the coating liquid. ..
  • the arithmetic program and the correction method are adopted without limitation from various conventional methods.
  • the film thickness measuring unit (1) By continuously irradiating the surface of the object to be coated with light from the irradiation unit (102), the film thickness measuring unit (1) has a film thickness consisting of a coating liquid that changes from moment to moment during the operation of the spin coating apparatus. Can be measured.
  • the film thickness measuring unit (1) can output the time-dependent change data of the film thickness from the measured value acquired by the film thickness measuring unit (1) in conjunction with the operation adjusting unit (2) described later.
  • the film thickness measuring unit (1) and the operation adjusting unit (2) also function as a monitoring device for the thickness of the film made of the coating liquid.
  • the interval of the measurement time can be freely set according to the required accuracy and the coating time.
  • the number of measured values output by the film thickness calculation unit (105) per second is set to 1 or more and 20 or less, preferably 2 or more and 10 or less.
  • the spin coating device of the present invention has an operation control unit (2).
  • the operation control unit (2) is directly incorporated in the control unit included in the main body of the spin coating apparatus of the present invention, or is communication-connected to the control unit included in the main body of the spin coating apparatus.
  • the operation adjusting unit (2) receives the real-time thickness of the film made of the coating liquid output by the film thickness measuring unit (1) and stores it in the memory (201).
  • the control unit (202) of the film thickness measuring unit (1) compares the real-time thickness of the film composed of the coating liquid stored in the memory (201) with the preset film thickness value (specified thickness). , It is determined whether or not the real-time thickness of the film made of the coating liquid has reached the specified thickness.
  • control unit (202) determines that the real-time thickness of the film made of the coating liquid has reached the specified thickness, the control unit (202) generates an operation change command for the spin coating apparatus of the present invention.
  • the operation change command is transmitted to the control unit included in the main body of the spin coating apparatus of the present invention.
  • the above-mentioned specified thickness is appropriately set according to the target value / ideal value of the thickness of the film made of the coating liquid.
  • the operation adjusting unit (2) issues an operation stop command or an operation stop preparation command to the spin coating of the present invention. It is transmitted to the control unit provided in the main body of the device. Then, the rotation of the rotary table of the spin coating apparatus of the present invention is stopped or the mode shifts to the stop preparation mode.
  • the spin coating apparatus of the present invention is the same as or different from the display unit attached to the main body of the spin coating apparatus of the present invention, and is a film made of a coating liquid produced by the film thickness measuring unit (1). It can have a display unit (3) for displaying the thickness and the like.
  • the user of the spin coating apparatus of the present invention can check the real-time thickness of the film made of the coating liquid displayed on the display unit (3), the change over time of the film made of the coating liquid, the past coating data, the operating condition of the turntable, and the like. , The operation of the spin coating apparatus of the present invention can be observed and monitored.
  • the user himself / herself operates the spin coating apparatus of the present invention according to the display on the display unit (3) at the input unit attached to the main body of the spin coating apparatus of the present invention or at an input unit different from the input unit. You can also enter a change command.
  • Communication means (4) In the spin coating apparatus of the present invention, the main body and its accessories, the film thickness measuring unit (1), the operation adjusting unit (2), and the display unit (3) are connected to each other. Communication means (4) can be provided.
  • the communication means (4) may be adapted to the connected device and is not particularly limited. Generally, short-range communication means such as cable, wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), infrared communication, and Near field communication (NFC) are suitable. Further, the spin coating apparatus of the present invention can be connected to the Internet to give operation instructions and observations from an external terminal.
  • FIG. 1 shows the relationship between each part in the spin coating apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 schematically shows the state of light irradiation / detection by the irradiation unit (102) and the light receiving unit (103) of the spin coating apparatus of the present invention.
  • FIGS. 1 and 2 some of the actual circuits, connection means, and parts are omitted.
  • 1 and 2 are reference views for understanding an example of the arrangement of each part, and do not show the size and shape of the actual device.
  • the present invention is not limited to the states shown in FIGS. 1 and 2.
  • the spin coating method of the present invention uses the above-mentioned spin coating apparatus.
  • the spin coating method of the present invention can acquire the real-time thickness of the film composed of the coating liquid in parallel with the spin coating, and moreover, the operation of the spin coating apparatus based on the thickness acquired during the spin coating. Control can be done.
  • Such a spin coating apparatus of the present invention can simultaneously produce and inspect a substrate with a coating film, and spin coating each product according to real-time measured values. Conditions can be adjusted and controlled. Further, since the spin coating apparatus of the present invention can detect a change in the film thickness of the coating liquid with time, it is possible to accurately and easily fit the rotation time and the rotation speed of the rotary table to the target / ideal value.
  • the spin coating apparatus of the present invention is particularly effective in selecting the optimum spin coating conditions in test production or pilot production.
  • the spin coating apparatus of the present invention is schematically shown.
  • the state of light irradiation / detection by the spin coating apparatus of the present invention is schematically shown.
  • An example of the spin coating apparatus of the present invention is schematically shown.
  • Example 1 Using the spin coating apparatus of the present invention, a film made of a resist material was formed on a substrate.
  • FIG. 3 shows the spin coating apparatus used here.
  • the nozzle (5) drops 6 ml of the resist material (6) onto the central portion of the substrate.
  • the dropped resist material (601) spreads at the end of the substrate by centrifugal force due to the rotation of the rotary table (8) (rotational speed: 3200 rpm) to form a film (602).
  • the film thickness measuring unit (1) irradiates the film (602) made of the resist material (6) with light having a wavelength of 400 nm or more and 700 nm or less at equal intervals three times per second.
  • the film thickness measuring unit (1) calculates the real-time thickness of the resist material (6) on the substrate from the thickness of the film (602) at the light irradiation point.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for assisting the understanding of this example, and the actual shape and arrangement of the device are not accurately reproduced.
  • the rotary table and a part of the material above it, the member to which the nozzle is connected, some communication connection means, the power supply, and the like are omitted.
  • the real-time thickness of the resist material (6) on the substrate output from the film thickness measuring unit (1) is the memory (201) of the PC (2) that functions as the operation adjusting unit (2) together with the data related to other coatings. Accumulate in.
  • the PC (2) converts the data accumulated by a predetermined program into display data.
  • the desired thickness of the resist material (6) on the substrate is defined as a target value in the operation control unit (2).
  • the operation adjusting unit (2) issues a rotary table stop command to the spin coating device. Send.
  • the minimum value: 1100 nm and the maximum value: 1250 nm are specified as the target values so that the resist material finally forms a film having a thickness of 1000 nm on the substrate after baking.
  • the control unit of the PC (2) compares the real-time thickness of the generated resist material (6) on the substrate with the above target values (minimum value and maximum value), and the resist material (6) on the generated substrate. ) Reached the target range (1100 nm or more and 1250 nm or less), the rotary table (8) was stopped.
  • the real-time change in thickness of the resist material (6) on the substrate is displayed according to the display data output by the PC (2).
  • the graph shown in FIG. 4 is displayed on the screen (301).
  • the vertical axis of the graph of FIG. 4 represents the thickness (nm), and the horizontal axis represents the time (seconds).
  • the rotary table (8) started rotating 30 seconds after the start of time measurement. After the start of rotation, the real-time thickness of the resist material (6) on the substrate decreased sharply in about 10 seconds, and reached the target range (1100 nm or more and 1250 nm or less) 70 seconds after the start of time measurement. Sent a rotation stop command to the body of the spin coating device. As a result, the operation of the rotary table (8) was stopped, and the spin coating was completed. From the start to the end of spin coating, the temperature of the spin coating atmosphere (inside the chamber where the rotary table of the spin coating device was placed) and the temperature of the ejection portion of the nozzle were constant at 23 ° C.
  • the obtained substrate was dried and heated to obtain a substrate (substrate A1) coated with a film made of a resist material.
  • the thickness of the film made of the resist material was measured at a plurality of points on the substrate A1 by an interferometry method.
  • Example 2 A new substrate was spin-coated, dried, and heated in the same manner as the substrate A1 to obtain the substrate A2.
  • the operation of the rotary table (8) was stopped 72 seconds after the start of the time measurement. From the start to the end of spin coating on the substrate A2, the temperature of the spin coating atmosphere (inside the chamber where the rotary table of the spin coating device was placed) or the temperature of the nozzle ejection part fluctuated from 23 ° C.
  • the setting conditions of the thickness measuring unit (1) and the PC (2) were not changed.
  • the thickness of the film made of the resist material was measured at a plurality of points on the substrate A2 by an interferometry method.
  • the new substrate was spin-coated, dried, and heated in the same manner as the substrate A1 to obtain the substrate A3.
  • the operation of the rotary table (8) was stopped 79 seconds after the start of the time measurement. From the start to the end of spin coating on the substrate A3, the temperature of the spin coating atmosphere (inside the chamber where the rotary table of the spin coating device was placed) or the temperature of the nozzle ejection part fluctuated from 23 ° C.
  • the setting conditions of the thickness measuring unit (1) and the PC (2) were not changed.
  • the thickness of the film made of the resist material was measured at a plurality of points on the substrate A3 by an interferometry method.
  • the optimum operating conditions of the spin coating apparatus main body were determined by a conventional method so that the film film made of the final resist material had a thickness of 1000 nm.
  • the optimum operating conditions were determined in consideration of the temperature of the spin coating atmosphere.
  • Spin coating was performed under the determined optimum operating conditions.
  • the obtained substrate was dried and heated under the same conditions as in Examples 1, 2 and 3 to obtain three substrates (substrates B1, B2, B3) coated with a film made of a resist material.
  • the thickness of the film made of the resist material was measured by the interferometry under the same conditions as in Examples 1, 2, and 3.
  • the stop command of the rotary table by the PC (2) is generated without being affected by the temperature change of the spin coating atmosphere, and the spin coating time is optimally long by the above stop command. It was adjusted to.
  • the spin coating apparatus of the present invention a spin coating method using the same, and a method for selecting optimum spin coating conditions bring about simplification of the manufacturing process of various products manufactured by using spin coating.
  • the present invention particularly contributes to the reduction of manufacturing cost and the improvement of quality of precision processed products such as resist substrates.

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Abstract

要約 課題　膜厚測定部（１）と運転調節部（２）を有するスピンコーティング装置。 解決手段　上記膜厚測定部（１）は、塗布液からなる膜のリアルタイムの厚みを干渉法により測定する。上記運転調節部（２）は、上記塗布液からなる膜のリアルタイムの厚みに応じて、上記スピンコーティング装置の運転を調節する。　選択図　なし。

Description

スピンコーティング装置
　本発明は、スピンコーティング装置、これを用いるスピンコーティング方法と最適スピンコーティング条件の選出方法に関する。
　スピンコーティング装置は、シリコンウェハーやマスク基板などの半導体基板にレジスト材料を塗布するために用いる代表的な装置の一つである。このスピンコーティング装置では、回転台上に基板を固定し、基板上の中心部にレジスト材料を滴下する。次に、基板が固定された回転台を高速回転することによって遠心力を発生させ、フォトレジストを半導体基板の中心から端部へ広げて基板面上にレジスト層を形成する。
　スピンコーティングでは、基板上の塗膜層の厚みを目標値に制御する必要があり、様々な制御方法が提案されている。例えば、特許文献１には、基板の測定温度に関連づけて基板の回転数を調整することにより、基板処理温度による膜厚のばらつきを抑制することが記載されている。特許文献２には、異なる回転ステップを組み合わせることによって、鋭利な端部形状を有するウェハーの面に均一にレジスト材料を塗布することが記載されている。特許文献３には、基板表面を塗布液で被覆して一定時間回転させずに保持し、その後に回転してスピンコートすることによって、膜厚のばらつきを抑えることが記載されている。また、特許文献４，５，６には、より均一な塗膜を形成するための、回転台やその付属部品の構造の改良が記載されている。
　特許文献１　特開２０１０－４０９２１号公報
　特許文献２　特開２０１２－２５６７８０号公報
　特許文献３　特開２００６－２３１２６２号公報
　特許文献４　特開２０１８－２０２３１８号公報
　特許文献５　特開２０１６－７３２４０号公報
　特許文献６　特開２０１４－２２４５２号公報
　このような例が示すように、従来の膜厚制御は、スピンコーティング装置の回転数などの運転条件あるいは構造を調整することによって、最終的に形成された膜厚を理想状態に近づけていた。これらの方法では、何らかの運転条件あるいは構造を採用して塗布テストを行い、得られた塗膜を分析し、分析結果を目標品質と比較することによって、上記運転条件あるいは構造の問題の有無を判定する。上記運転条件あるいは構造の調整が必要と判定された場合には、テスト結果と目標値との偏差を基に、上記運転条件あるいは構造を再設定する。そして、再設定された運転条件あるいは構造で再び塗布テストを行い、同様の分析と判定を行う。
　このような方法では、スピンコーティング装置の運転中には、形成途中あるいは形成完了した塗膜の厚みを直接検出しない。このため、テストで得られた塗膜の分析結果が蓄積され、評価された後でないと、そのテスト時のスピンコーティング装置の運転条件あるいは構造を評価することができない。ゆえに、従来の方法では、理想的なスピンコーティング装置の運転条件あるいは構造が完了する（いわゆる「条件出し」）までに、多数の試行錯誤を必要とする。特に、レジスト基板のような、ライフサイクルが比較的短く大量生産が求められる製品では、このような「条件出し」に要する時間とコストは市場競争にとって好ましくない。
　そこで本発明者は、スピンコーティング装置を用いたレジスト基板の製造において、上記条件出しに要する期間を短縮する手段を検討した。その結果、スピンコーティング装置の運転中に塗布液からなる膜の厚みを直接測定することによって、稼働中のスピンコーティング装置の運転条件を直接的に迅速に評価することに成功した。すなわち本発明は以下のものである。
　（発明１）膜厚測定部（１）と運転調節部（２）を有するスピンコーティング装置であって、上記膜厚測定部（１）は、塗布液からなる膜のリアルタイムの厚みを干渉法により測定し、上記運転調節部（２）は、上記塗布液からなる膜のリアルタイムの厚みに応じて、上記スピンコーティング装置の運転を調節する、スピンコーティング装置。
　（発明２）上記膜厚測定部（１）が、光源（１０１）、照射部（１０２）、受光部（１０３）、分光部（１０４）、膜厚算出部（１０５）、を有し、上記運転調節部（２）が、メモリ（２０１）、制御部（２０２）を有する、発明１のスピンコーティング装置。
　（発明３）上記膜厚測定部（１）は、レジスト材料からなる膜のリアルタイムの厚みを光干渉法により測定し、上記回転制御部（２）は、上記レジスト材料からなる膜のリアルタイムの厚みが所定の範囲に到達した時点で、上記スピンコーティング装置の回転を停止する、レジスト材料を基板上に塗布するための、発明１のスピンコーティング装置。
　（発明４）発明１のスピンコーティング装置を用いる、スピンコーティング方法。
　（発明５）発明１のスピンコーティング装置を用いる、最適スピンコーティング条件の選出方法。
　［スピンコーティング装置］　本明細書に記載する「スピンコーティング装置」は、スピンコーター、スピナーとも呼ばれる装置である。本発明のスピンコーティング装置は、後述の膜厚測定部（１）と運転調節部（２）を有し、その他に一般的なスピンコーティング装置に求められるすべての機能・部位を備える。すなわち、本発明のスピンコーティング装置は、その本体に、被塗布物を設置するための回転台、上記塗布物に塗布液を滴下するノズル、上記回転台を回転するための回転機構及び回路、上記回転機構の制御部を備える。本発明のスピンコーティング装置は、上記本体に付属する、外筒、蓋やロック手段などの密閉手段、表示部、タッチパネルやボタンなどの入力部を備えることができる。上記本体とその付属品の仕様と運転条件は、被塗布物の材質や形状（厚みと直径）、塗布液の性状によって、適宜設計される。本発明のスピンコーティング装置に適用する塗布液は、スピンコーティングが可能な適度な流動性を有し、これからなる膜の厚みをスピンコーティングの最中に干渉法によって測定することができるものであれば、制限されない。このような塗布液は、例えば反応性あるいは非反応性の各種塗料や積層材料であり、典型的にはレジスト材料などの感光性材料である。
　［膜厚測定部（１）］　本発明のスピンコーティング装置は、膜厚測定部（１）を有する。膜厚測定部（１）は、本発明のスピンコーティング装置の運転状況（回転の有無）に関わらず、被塗布物表面に形成された塗布液からなる膜の厚みを干渉法により測定することができる。
　膜厚測定部（１）は、光源（１０１）で発生した光を、照射部（１０２）から被塗布物の表面に向けて照射し、受光部（１０３）が上記表面からの干渉光を検出する。一般的には、光源（１０１）にはＬＥＤを用い、照射部（１０２）から白色光を照射する。測定対象がレジスト材料（レジスト液）の場合には、照射部（１０２）から照射する光の波長が上記レジスト材料の感光域を外れるように制御する。この場合、照射部（１０２）から照射する光の波長は４００ｎｍ以上、好ましくは４３０ｎｍ以上７００ｎｍ以下、さらに好ましくは４４０ｎｍ以上７００ｎｍ以下に制御される。照射部（１０２）及び受光部（１０３）と、回転台との位置関係（基板の中心部、基板の周辺部、塗布液からなる膜表面、などの基準点からの距離）は、測定精度が確保できる限り、制限されない。
　検出された干渉光は分光部（１０４）に送られて上記干渉光の分光強度が測定される。上記分光強度の測定値は膜厚算出部（１０５）に送られる。膜厚算出部（１０５）では、光照射条件（λ：波長，　Φ：入射角度）、塗布液の光学定数（ｎ：屈折率，ｋ：消衰係数）などのパラメータで規定される関数を用いた演算プログラムを用いて、塗布液からなる膜のリアルタイムの厚みを出力する。ここで、光照射時点で被塗布物上に存在する塗布液から成る実測値と、理論値とが比較され、実測値が補正された値が塗布液からなる膜のリアルタイムの厚みとして出力される。演算プログラムおよび補正方法は、常法の種々の方式から制限なく採用される。
　照射部（１０２）から連続的に被塗布物の表面に向けて光照射することによって、膜厚測定部（１）はスピンコーティング装置の運転中、時々刻々と変化する塗布液からなる膜の厚みを測定することができる。膜厚測定部（１）は、後述の運転調節部（２）と連動して、上記膜厚測定部（１）が取得した測定値から、膜厚の経時変化データを出力することができる。この場合、膜厚測定部（１）と運転調節部（２）とは、塗布液からなる膜の厚みをモニタリング装置としても機能する。測定時刻の間隔は、求める精度や塗布時間に応じて自由に設定可能である。一般的には、膜厚算出部（１０５）が１秒間に出力する測定値数を、１以上２０以下、好ましくは２以上１０以下に設定する。
　［運転調節部（２）］　本発明のスピンコーティング装置は、運転調節部（２）を有する。運転調節部（２）は、本発明のスピンコーティング装置の本体が備える制御部に直接に組み込まれるか、または上記スピンコーティング装置の本体が備える制御部に通信接続される。運転調節部（２）は膜厚測定部（１）が出力する塗布液からなる膜のリアルタイムの厚みを受け取ってメモリ（２０１）に蓄積する。膜厚測定部（１）の制御部（２０２）は、メモリ（２０１）に蓄積された塗布液からなる膜のリアルタイムの厚みと、あらかじめ設定された膜厚値（規定厚み）とを比較して、上記塗布液からなる膜のリアルタイムの厚みが上記規定厚みに到達したか否かを判定する。制御部（２０２）が上記塗布液からなる膜のリアルタイムの厚みが上記規定厚みに達したと判定した場合には、制御部（２０２）が本発明のスピンコーティング装置の運転変更命令を生成し、上記運転変更命令が本発明のスピンコーティング装置の本体が備える制御部に送信される。
　上記規定厚みは、塗布液からなる膜の厚みの目標値・理想値に応じて、適宜設定される。例えば、上記規定厚みを塗布液からなる膜の厚みの目標値・理想値に一致または近接させた場合には、運転調節部（２）は運転停止命令あるいは運転停止準備命令を本発明のスピンコーティング装置の本体が備える制御部に送信する。すると、本発明のスピンコーティング装置の回転台の回転は、停止するか、あるいは停止準備モードに移行する。
　［表示部（３）］　本発明のスピンコーティング装置は、本発明のスピンコーティング装置の本体に付属する表示部と同一または異なって、膜厚測定部（１）が生成する塗布液からなる膜の厚みなどを表示するための表示部（３）を有することができる。本発明のスピンコーティング装置のユーザーは、表示部（３）に表示された塗布液からなる膜のリアルタイムの厚み、塗布液からなる膜の経時変化、過去の塗布データ、回転台の運転状況などで、本発明のスピンコーティング装置の運転を観察・監視することができる。
　本発明のスピンコーティング装置の本体に付属する入力部に、あるいは、上記入力部とは別の入力部に、ユーザー自身が、表示部（３）に表示に応じて本発明のスピンコーティング装置の運転変更命令を入力することもできる。
　［通信手段（４）］　本発明のスピンコーティング装置には、本体とその付属部、膜厚測定部（１）、運転調節部（２）、表示部（３）の相互を接続するための、通信手段（４）を設けることができる。通信手段（４）は、接続される機器に適応していればよく、特に制限されない。一般的には、近距離通信手段である、ケーブル、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤外線通信、Ｎｅａｒ　ｆｉｅｌｄ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（ＮＦＣ）などが好適である。また、本発明のスピンコーティング装置をインターネットに接続して、外部端末から運転指示や観察を行うこともできる。
　このような本発明のスピンコーティング装置における各部位の関係を図１に示す。図２には、本発明のスピンコーティング装置の照射部（１０２）と受光部（１０３）による光の照射・検出の様子を模式的に示す。図１、図２において、実際の回路、接続手段、部品の一部は省略されている。図１、図２は各部位の配置の１例を理解するための参考図であって、実際の装置の大きさや形状を示していない。本発明は図１及び図２に示す状態に制限されない。
　［スピンコーティング方法］　本発明のスピンコーティング方法は、上述のスピンコーティング装置を用いる。本発明のスピンコーティング方法は、スピンコーティングと並行して、塗布液からなる膜のリアルタイムの厚みを取得することができ、しかも、スピンコーティングの途上で取得された厚みに基づいてスピンコーティング装置の運転制御を行うことができる。
　［最適スピンコーティング条件の選出方法］　このような本発明のスピンコーティング装置は、塗膜付き基板の生産と検査を同時並行することができ、製品１点ごとに、リアルタイムの測定値に従って、スピンコーティング条件を調整・制御できる。また、本発明のスピンコーティング装置は、塗布液の膜厚の経時変化を検出することができるので、精度よく簡単に回転台の回転時間や回転数を目標・理想値にフィッティングすることができる。
　このため、本発明のスピンコーティング装置は、テスト生産あるいはパイロット生産において、最適なスピンコーティング条件を選出する際に、特に有効である。
本発明のスピンコーティング装置を模式的に示す。 本発明のスピンコーティング装置による光の照射・検出の様子を模式的に示す。 本発明のスピンコーティング装置の１例を模式的に示す。 実施例１における、レジスト材料のリアルタイムの厚みの経時変化を示すグラフ。
　［実施例１］
本発明のスピンコーティング装置を用いて、レジスト材料からなる膜を基板上に形成した。
　（スピンコーティング）
本発明のスピンコーティング装置を用いて、レジスト材料の膜厚を測定しながらスピンコーティングした。図３に、ここで用いたスピンコーティング装置を示す。ノズル（５）は基板の中央部にレジスト材料（６）６ｍｌを滴下する。滴下されたレジスト材料（６０１）は、回転台（８）の回転（回転速度：３２００ｒｐｍ）による遠心力で基板の端部に広がり膜（６０２）を形成する。膜厚測定部（１）は、波長４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光をレジスト材料（６）からなる膜（６０２）に、１秒に３回等間隔に照射する。膜厚測定部（１）は、光照射地点の膜（６０２）の厚みから、基板上のレジスト材料（６）のリアルタイムの厚みを算出する。なお、図３は本例の理解を助けるための模式図であって、実際の装置の形状や配置は正確に再現されていない。例えば、回転台とその上の材料の一部、ノズルが接続する部材や、一部の通信接続手段、電源などは省略されている。
　膜厚測定部（１）から出力された基板上のレジスト材料（６）のリアルタイムの厚みは、他のコーティングに関するデータと共に、運転調節部（２）として機能するＰＣ（２）のメモリ（２０１）に蓄積される。ＰＣ（２）は、所定のプログラムによって蓄積されたデータを表示データに変換する。
　運転調節部（２）には、基板上のレジスト材料（６）の所望の厚みが目標値として規定されている。運転調節部（２）は、膜厚測定部（１）から受け取る基板上のレジスト材料（６）のリアルタイムの厚みが上記目標値に合致する場合には、スピンコーティング装置に回転台の停止命令を送信する。本例では、ベーキングを経て最終的にレジスト材料が基板上に厚み１０００ｎｍの膜を形成するよう、上記目標値として、最低値：１１００ｎｍ、最高値：１２５０ｎｍを規定した。ＰＣ（２）の制御部は、生成された基板上のレジスト材料（６）のリアルタイムの厚みを上記目標値（最低値と最高値）と比較して、生成された基板上のレジスト材料（６）のリアルタイムの厚みが目標範囲（１１００ｎｍ以上１２５０ｎｍ以下）に到達した時点で、回転台（８）を停止させた。
　表示部（３）として機能するＰＣの画面（３０１）には、ＰＣ（２）が出力した表示データに従い、基板上のレジスト材料（６）のリアルタイムの厚みの経時変化が表示される。本例では、レジスト材料（６）のリアルタイムの厚みの経時変化を観察するために、図４に示すグラフを画面（３０１）に表示した。図４のグラフの縦軸は、厚み（ｎｍ），横軸は時間（秒）を表す。
　時間計測開始から３０秒後に回転台（８）の回転を開始した。回転開始後、基板上のレジスト材料（６）のリアルタイムの厚みは約１０秒間で急激に低下し、時間計測開始から７０秒後に目標範囲（１１００ｎｍ以上１２５０ｎｍ以下）に到達したので、ＰＣ（２）が回転停止指令をスピンコーティング装置の本体に送信した。その結果、回転台（８）の運転が停止し、スピンコーティングが終了した。スピンコーティングの開始から終了まで、スピンコーティング雰囲気（スピンコーティング装置の回転台が置かれたチャンバ内部）の温度及びノズルの吐出部の温度は２３℃で一定であった。
　（乾燥・ベーキング）
得られた基板を乾燥し加熱して、レジスト材料からなる膜で被覆された基板（基板Ａ１）を得た。
　（膜厚測定）
基板Ａ１の複数地点で、干渉法によってレジスト材料からなる膜の厚みを測定した。
　［実施例２］
基板Ａ１と同様の方法で、新たな基板にスピンコーティング、乾燥、加熱を行い、基板Ａ２を得た。基板Ａ２のスピンコーティングでは、時間計測開始から７２秒後に回転台（８）の運転が停止した。基板Ａ２のスピンコーティングの開始から終了まで、スピンコーティング雰囲気（スピンコーティング装置の回転台が置かれたチャンバ内部）の温度あるいはノズルの吐出部の温度は２３℃から変動する期間があったが、膜厚測定部（１）とＰＣ（２）の設定条件は変更されなかった。基板Ａ２の複数地点で、干渉法によってレジスト材料からなる膜の厚みを測定した。
　［実施例３］
さらに、基板Ａ１と同様の方法で、新たな基板にスピンコーティング、乾燥、加熱を行い、基板Ａ３を得た。基板Ａ３のスピンコーティングでは、時間計測開始から７９秒後に回転台（８）の運転が停止した。基板Ａ３のスピンコーティングの開始から終了まで、スピンコーティング雰囲気（スピンコーティング装置の回転台が置かれたチャンバ内部）の温度あるいはノズルの吐出部の温度は２３℃から変動する期間があったが、膜厚測定部（１）とＰＣ（２）の設定条件は変更されなかった。基板Ａ３の複数地点で、干渉法によってレジスト材料からなる膜の厚みを測定した。
　［参考例１，２，３］
別途、最終的なレジスト材料からなる膜膜が１０００ｎｍになるように、従来の方法でスピンコーティング装置本体の最適運転条件を決定した。スピンコーティング雰囲気の温度を考慮して、上記最適運転条件を決定した。決定した最適運転条件の下で、スピンコーティングを行なった。得られた基板を実施例１，２，３と同じ条件で乾燥し加熱して、レジスト材料からなる膜で被覆された３枚の基板（基板Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）を得た。
　基板Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３についても、実施例１，２，３と同じ条件で、干渉法によってレジスト材料からなる膜の厚みを測定した。
　［評価］
基板Ａ１，Ａ２，Ａ３と、基板Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のいずれでも、平均膜厚と膜厚のばらつきには、有意な差は認められなかった。このことから、実施例でスピンコーティング中に行った膜厚測定は、塗布液（レジスト材料）の膜形成にダメージを与えなかったことが理解される。
　実施例１，２，３のスピンコーティングにおいて、ＰＣ（２）による回転台の停止指令は、スピンコーティング雰囲気の温度変化に影響を受けることなく生成し、上記停止指令によってスピンコーティング時間が最適な長さに調節された。しかしながら、参考例１，２，３のスピンコーティングには、あらかじめスピンコーティング装置本体の最適運転条件をスピンコーティング雰囲気の温度を考慮して決定する必要があったため、いわゆる条件出しは、実施例に比べて煩雑であった。
　本発明のスピンコーティング装置、これを用いるスピンコーティング方法と最適スピンコーティング条件の選出方法は、スピンコーティングを用いて製造される各種製品の製造工程の簡素化をもたらす。本発明は、特に、レジスト基板のような精密加工品の製造コスト削減と品質向上に貢献する。
符号の説明
１　膜厚測定部
１０１　光源
１０２　照射部
１０３　受光部
１０４　分光部
１０５　膜厚算出部
１０６　通信部
２　運転調節部
２０１　メモリ
２０２　制御部
２０３　通信部
３　表示部
３０１　画面
４　通信手段（ケーブル）
５　ノズル
６　塗布液
６０１　滴下されたレジスト材料
６０２　レジスト材料からなる膜
７　基板
８　回転台
９　回転機構

Claims (5)

  1. 膜厚測定部（１）と運転調節部（２）を有するスピンコーティング装置であって、
    上記膜厚測定部（１）は、塗布液からなる膜のリアルタイムの厚みを干渉法により測定し、
    上記運転調節部（２）は、上記塗布液からなる膜のリアルタイムの厚みに応じて、上記スピンコーティング装置の運転を調節する、
    スピンコーティング装置。
  2. 上記膜厚測定部（１）が、光源（１０１）、照射部（１０２）、受光部（１０３）、分光部（１０４）、膜厚算出部（１０５）、を有し、
    上記運転調節部（２）が、メモリ（２０１）、制御部（２０２）を有する、
    請求項１に記載のスピンコーティング装置。
  3. 上記膜厚測定部（１）は、レジスト材料からなる膜のリアルタイムの厚みを光干渉法により測定し、
    上記回転制御部（２）は、上記レジスト材料からなる膜のリアルタイムの厚みが所定の範囲に到達した時点で、上記スピンコーティング装置の回転を停止する、
    レジスト材料を基板上に塗布するための、
    請求項１に記載のスピンコーティング装置。
  4. 請求項１に記載のスピンコーティング装置を用いる、スピンコーティング方法。
  5. 請求項１に記載のスピンコーティング装置を用いる、最適スピンコーティング条件の選出方法。
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