(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に塗布液を供給すると共に基板を回転させることにより塗布液を広げて塗布膜を形成し、塗布膜を露光し、露光された塗布膜を現像液により現像する塗布、現像装置において、
前記基板の向き及び中心の位置を検出する位置検出手段と、
この位置検出手段に対して前記基板を搬入出する搬送手段と、
前記基板上に形成された塗布膜の膜厚を検出する膜厚検出手段と、
検出された塗布膜の膜厚に応じて、塗布膜を形成する際の回転数、雰囲気の湿度、塗布膜を露光する露光時間及び露光された塗布膜を現像する現像時間のうち少なくとも一つを調整する手段と、を備え、
前記膜厚検出手段は、前記搬送手段が前記基板を前記位置検出手段から搬出する経路上に配置され、前記経路上を通過する基板に形成された塗布膜の膜厚を検出することを特徴とする塗布、現像装置。
【請求項２】
基板を回転させるためのステージと回転する基板の周縁を検出する周縁検出部と露光部とを有し、前記塗布膜が形成された基板の周縁部を露光するための周縁露光装置を備え、
この周縁露光装置における前記ステージと周縁検出部とは位置検出手段を兼用していることを特徴とする請求項１記載の塗布、現像装置。
【請求項３】
塗布膜を露光し、露光された塗布膜を現像液により現像する塗布、現像方法において、
基板上に塗布液を供給すると共に基板を回転させることにより塗布液を広げて塗布膜を形成する工程と、
その後、位置検出手段において基板の向き及び中心の位置を検出する工程と、
前記位置検出部から前記基板が搬出されるときに、前記基板上に形成された塗布膜の膜厚を検出する工程と、
検出された塗布膜の膜厚に応じて、塗布膜を形成する際の回転数、塗布膜を形成する雰囲気の湿度、塗布膜を露光する露光時間及び露光された塗布膜を現像する現像時間のうち少なくとも一つを調整する工程と、を備えたことを特徴とする塗布、現像方法。
【請求項４】
基板上に塗布液を供給すると共に基板を回転させることにより塗布液を広げて塗布膜を形成し、塗布膜を露光し、露光された塗布膜を現像液により現像する塗布、現像装置において、
前記基板の向き及び中心の位置を合わせる位置合わせ手段と、
この位置合わせ手段に対して前記基板を搬入出する搬送手段と、
前記基板上に形成された塗布膜の膜厚を検出する膜厚検出手段と、
検出された塗布膜の膜厚に応じて、塗布膜を形成する際の回転数、塗布膜を形成する雰囲気の湿度、塗布膜を露光する露光時間及び露光された塗布膜を現像する現像時間のうち少なくとも一つを調整する手段と、を備え、
前記膜厚検出手段は前記搬送手段に設けられ、前記位置合わせ手段で位置合わせが行われた基板上で前記搬送手段を動かして前記基板に形成された塗布膜の膜厚を検出することを特徴とする塗布、現像装置。
【請求項５】
前記位置合わせ手段は、前記基板を載せて回転させる回転ステージを備えたことを特徴とする請求項４記載の塗布、現像装置。
【請求項６】
塗布膜を露光し、露光された塗布膜を現像液により現像する塗布、現像方法において、
基板上に塗布液を供給すると共に基板を回転させることにより塗布液を広げて塗布膜を形成する工程と、
位置合わせ手段において前記基板の向き及び中心の位置を合わせる工程と、
膜厚検出手段が取り付けられると共に基板を搬送するための搬送手段を、位置合わせが行われた基板上で動かして、前記基板に形成された塗布膜の膜厚を検出する工程と、
検出された塗布膜の膜厚に応じて、塗布膜を形成する際の回転数、塗布膜を形成する雰囲気の湿度、塗布膜を露光する露光時間及び露光された塗布膜を現像する現像時間のうち少なくとも一つを調整する工程と、を備えたことを特徴とする塗布、現像方法。
【請求項７】
前記塗布膜の膜厚を検出する工程は、前記搬送手段を動かして、前記基板に形成された塗布膜の膜厚を検出する工程と、次いで前記位置合わせ手段において基板を所定の角度回転させる工程と、所定の角度回転した基板上で、前記基板搬送手段を動かして、前記基板に形成された塗布膜の膜厚を検出する工程と、を含むことを特徴とする請求項６記載の塗布、現像方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に塗布液を供給して塗布膜を形成し、露光、現像してパターンを形成する塗布、現像装置及び塗布、現像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程には、半導体ウエハ（以下ウエハという）にレジスト液を塗布し、フォト技術を用いて回路パターン等を縮小してレジスト膜を露光し、これを現像処理する、フォトリソグラフィといわれる一連の工程がある。
【０００３】
これら工程の中で、レジスト液を塗布する塗布膜形成装置としてスピンコーティングを利用したものがある。この装置は、図１７に示すようにスピンチャック１１によりウエハＷを吸着保持し、ノズル１２からレジスト液をウエハＷの中心部に滴下すると共にモータＭによりスピンチャック１１を回転させ、その遠心力によりレジスト液が拡がってウエハＷ表面にレジスト膜（塗布膜）を形成するように構成されている。
【０００４】
レジスト膜はレジストの種別や回路に応じて最適な膜厚に形成することが必要である。スピンコーティング法では、ウエハＷの回転数が高い程遠心力が大きくなるので、膜厚は小さくなる。即ち膜厚はモータＭの回転数に左右されるが、更に雰囲気の温度や湿度によっても変動する。このため従来では例えば数日に一度テストウエハを用いてレジスト膜を形成し、最適な膜厚が得られるモータＭの回転数の目標値を決め、量産工程では雰囲気の温度及び湿度を一定となるようにコントロールし、前記目標値を使ってレジスト膜の形成（レジスト液の塗布）を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら作業者が回転数の目標値を決める場合、何らかの要因でその目標値が変動することが多く、つまり目標値が前回あるいは前々回のテスト時と変わることが多く、回転数の目標値を決めるのに苦労していた。そしてこのように回転数の目標値がいつも変動するので、テストを頻繁に行わなければならなかったし、またこのような調整を定期的に行っても、量産時に膜厚が規定値から外れることがあり、その場合にはラインを止めてテストをやり直さなければならなかった。このように従来では膜厚の変動の要因が把握できないまま回転数の目標値の設定作業（テスト）を行っていたので、安定した処理を行うことが困難であり、テスト頻度が高いことからスループットの低下の一因にもなっていた。
【０００６】
更にレジストを塗布した後、露光及び現像が行われるが、露光時間や現像時間はある膜厚に応じて設定されるので、膜厚が変動すると線幅が広くなり過ぎたり、狭過ぎるといったことが起こり、回路の微細化により線幅がより狭くなると、線幅の誤差が問題になってくると懸念される。
【０００７】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は基板上に塗布液を供給して塗布膜を形成し、露光、現像してパターンを形成するにあたり、塗布膜の膜厚が変動しても要因が生じてもパターンを安定して形成することのできる技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に塗布液を供給すると共に基板を回転させることにより塗布液を広げて塗布膜を形成し、塗布膜を露光し、露光された塗布膜を現像液により現像する塗布、現像装置において、
前記基板の向き及び中心の位置を検出する位置検出手段と、
この位置検出手段に対して前記基板を搬入出する搬送手段と、
前記基板上に形成された塗布膜の膜厚を検出する膜厚検出手段と、
検出された塗布膜の膜厚に応じて、塗布膜を形成する際の回転数、雰囲気の湿度、塗布膜を露光する露光時間及び露光された塗布膜を現像する現像時間のうち少なくとも一つを調整する手段と、を備え、
前記膜厚検出手段は、前記搬送手段が前記基板を前記位置検出手段から搬出する経路上に配置され、前記経路上を通過する基板に形成された塗布膜の膜厚を検出することを特徴とすることを特徴とする。
本発明においては、基板を回転させるためのステージと回転する基板の周縁を検出する周縁検出部と露光部とを有し、前記塗布膜が形成された基板の周縁部を露光するための周縁露光装置を備えている場合には、この周縁露光装置における前記ステージと周縁検出部とは位置検出手段を兼用させることが好ましい。
【００１０】
他の発明は、塗布膜を露光し、露光された塗布膜を現像液により現像する塗布、現像方法において、
基板上に塗布液を供給すると共に基板を回転させることにより塗布液を広げて塗布膜を形成する工程と、
その後、位置検出手段において基板の向き及び中心の位置を検出する工程と、
前記位置検出部から前記基板が搬出されるときに、前記基板上に形成された塗布膜の膜厚を検出する工程と、
検出された塗布膜の膜厚に応じて、塗布膜を形成する際の回転数、塗布膜を形成する雰囲気の湿度、塗布膜を露光する露光時間及び露光された塗布膜を現像する現像時間のうち少なくとも一つを調整する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
更に他の発明は、基板上に塗布液を供給すると共に基板を回転させることにより塗布液を広げて塗布膜を形成し、塗布膜を露光し、露光された塗布膜を現像液により現像する塗布、現像装置において、
前記基板の向き及び中心の位置を合わせる位置合わせ手段と、
この位置合わせ手段に対して前記基板を搬入出する搬送手段と、
前記基板上に形成された塗布膜の膜厚を検出する膜厚検出手段と、
検出された塗布膜の膜厚に応じて、塗布膜を形成する際の回転数、塗布膜を形成する雰囲気の湿度、塗布膜を露光する露光時間及び露光された塗布膜を現像する現像時間のうち少なくとも一つを調整する手段と、を備え、
前記膜厚検出手段は前記搬送手段に設けられ、前記位置合わせ手段で位置合わせが行われた基板上で前記搬送手段を動かして前記基板に形成された塗布膜の膜厚を検出することを特徴とする。前記位置合わせ手段は、例えば前記基板を載せて回転させる回転ステージを備えている。
【００１２】
更にまた他の発明は、塗布膜を露光し、露光された塗布膜を現像液により現像する塗布、現像方法において、
基板上に塗布液を供給すると共に基板を回転させることにより塗布液を広げて塗布膜を形成する工程と、
位置合わせ手段において前記基板の向き及び中心の位置を合わせる工程と、
膜厚検出手段が取り付けられると共に基板を搬送するための搬送手段を、位置合わせが行われた基板上で動かして、前記基板に形成された塗布膜の膜厚を検出する工程と、
検出された塗布膜の膜厚に応じて、塗布膜を形成する際の回転数、塗布膜を形成する雰囲気の湿度、塗布膜を露光する露光時間及び露光された塗布膜を現像する現像時間のうち少なくとも一つを調整する工程と、を備えたことを特徴とする。
前記塗布膜の膜厚を検出する工程は、前記搬送手段を動かして、前記基板に形成された塗布膜の膜厚を検出する工程と、次いで前記位置合わせ手段において基板を所定の角度回転させる工程と、所定の角度回転した基板上で、前記基板搬送手段を動かして、前記基板に形成された塗布膜の膜厚を検出する工程と、を含むようにしてもよい。これら発明のように、膜厚の検出値に基づいてフィ−ドフォワ−ド制御を行い、例えば膜厚に応じた適切な露光、現像を行うことにより、良好なパタ−ンが得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の塗布、現像装置に使用される塗布膜形成装置の実施の形態の全体構成を示す構成図である。この装置は、基板例えばウエハに塗布膜であるレジスト膜を形成するための処理部分と、パラメータを検出してウエハの回転数などを制御する検出・制御系とを備えている。先ず処理部分について説明すると、図１中２は基板保持部であるスピンチャックであり、真空吸着によりウエハＷを水平に保持するように構成されている。スピンチャック２は、モ−タ及び昇降部を含む駆動部２１により、鉛直軸の回りに回転できかつ昇降できるようになっている。スピンチャック２のまわりには、当該スピンチャック２を囲むようにカップ３１が設けられ、このカップ３１の底部には、廃液路３２及び排気路３３が形成されている。
【００１７】
カップ３１の上方側には、スピンチャック２に保持されたウエハＷ中心部にレジスト液を滴下して供給するためのレジスト液ノズル４が設けられており、このノズル４は、図示しないアームによりウエハＷの中心部上方とカップ３１の側方外側との間で移動できるように構成されている。またレジスト液ノズル４は、レジスト液供給管４１を介して図示しないレジスト液タンクに接続されており、例えばレジスト液タンク内を加圧することにより所定量のレジスト液が吐出する。レジスト液供給管４１の周囲にはこれを囲むようにジャケット４２が設けられており、このジャケット４２には温度調整部４３にて温度調整された温調媒体例えば温調水が循環してレジスト液供給管４１内のレジスト液を温度調整できるように構成されている。温調水の循環の手法については、例えばジャケットを二重管で構成し温調水がノズル４の近傍まで内側を流れた後、外側を通って基端側に戻るようにすることもできる。
【００１８】
次に検出・制御系に関して述べると、この塗布膜形成装置は、大気圧検出部５１、湿度検出部５２、雰囲気の温度を検出するため温度検出部５３及び膜厚検出部５４を備えている。これら検出部５１〜５４は、既述の処理部分が例えば筐体内に収められていて塗布ユニットを構成している場合には、筐体の中に設けられていてもよいし、その外に設けられていてもよい。
【００１９】
大気圧検出部５１及び湿度検出部５２にて夫々検出された大気圧検出値及び湿度検出値は、回転数制御部６１に入力される。この回転数制御部６１は、そのときの大気圧と湿度との条件下で塗布膜の膜厚が目標値となるように、スピンチャック２に保持されたウエハＷの回転数を制御する機能を有するものである。回転数制御部６１で行われる処理について述べておくと、予め種々の湿度雰囲気を作り出し、そのとき大気圧と湿度との条件下で膜厚が目標値となるウエハＷの回転数を求めておく。なおウエハＷの回転数の代りにモータＭ１の回転数であっても実質同じである。このようなデータを例えば長期に亘って採取することにより、ある膜厚を得るための大気圧、湿度及び回転数のいわば３次元グラフが得られる。
【００２０】
具体的には、図２に示すように記憶部６１ａ内にこれらの関係を示すテーブル（このテーブルの数値は理解を容易にするために模式的に表示したにすぎない）が格納され、回転数制御部６１内に取り込まれた大気圧検出値及び湿度検出値に対応する回転数を読み出し、この回転数に相当する指令値をモータドライバＭＤに出力し、このモータドライバＭＤによってモータＭ１の回転数が制御される。なお回転カップ３１をスピンチャック２と同じ回転数で回転させる場合には、回転数制御部６によりモータＭ２も同様に制御される。前記テーブルを作成するためには、例えば気圧を調整できる部屋が用意できれば、その中で気圧を任意に変えてデータをとることもできる。
【００２１】
ここでウエハの回転数の目標値と湿度（相対湿度）及び大気圧との関係について述べておく。図３はレジスト膜の膜厚とウエハの回転数との関係、図４はレジスト膜の膜厚と相対湿度との関係を、夫々傾向を理解するために概念的に示した図である。これらの図から分かるように膜厚は回転数が高くなる程薄くなり、また湿度が高くなる程薄くなる。更に図５は、大気圧が異なっているときにウエハの回転数などのパラメータを固定して膜厚を測定した結果であり、■が膜厚、○が大気圧を示している。この図から膜厚が大気圧の値に左右されていることが分かる。実際に前記記憶部６１ａに格納するデータについては、多数の測定結果データを採集して決めていく作業が必要であると思われるが、概ねの傾向については、大気圧が高くなれば膜厚が小さくなろうとするので、それを相殺するために回転数の目標値が小さくなり、また湿度が低くなったときにもやはり回転数の目標値が小さくなり、大気圧と湿度とが両方変化したときには、その変化の影響の強い状態を打ち消す方向に回転数の目標値がスライドするように決定される。
【００２２】
一方温度検出部５３で検出された温度検出値はレジスト液温度制御部６２に入力され、この温度検出値に基づいてレジスト液の温度目標値が温度調整部４３に出力され、この温度調整部４３の例えばヒータのパワーを調整する。ここでレジスト膜の膜厚分布、レジスト液の温度及び雰囲気温度の関係について述べておくと、図６は雰囲気温度が高い場合と低い場合とにおけるウエハ上の位置と膜厚との関係、図７はレジスト液が高い場合と低い場合とにおけるウエハ上の位置と膜厚との関係を夫々示す。
【００２３】
これらの図から分かるように雰囲気温度が高いとウエハ中央部の膜厚が薄く、雰囲気温度が低いと逆の傾向になり、またレジスト液の温度が高いとウエハ中央部の膜厚が厚く、レジスト液の温度が低いと逆の傾向になる。従って概ねの傾向としては雰囲気温度が高いときには、ウエハの中央部の膜厚が薄くなる傾向を打ち消すためにレジスト液の温度を高くするように、また雰囲気温度が低いときにはウエハの中央部の膜厚が高くなる傾向を打ち消すようにレジスト液温度制御部６２からレジスト液の温度目標値が出力される。この場合にもレジスト液温度制御部６２では、例えば予め測定したデータに基づいて雰囲気温度とレジスト液の温度目標値とを規定したテーブルが格納される。
【００２４】
また膜厚検出部５４は、レジスト液が塗布されたウエハ上のレジスト膜の膜厚を検出するためのものであるが、ここで検出された膜厚の検出値は膜厚監視部６３に出力される。この膜厚監視部６３は、膜厚の検出値が規定値の中に収まっているかを監視するためのものであり、規定値から外れていた場合には、ブザーなどのアラーム発生部６４に信号を出力してアラームを発生させる。
【００２５】
前記回転数制御部６１、レジスト液温度制御部６２及び膜厚監視部６３は、制御部６内に設けられており、この制御部６は具体的には例えばＣＰＵ、前記記憶部６１ａなどを含むメモリ、各検出値に基づくデータの検索や膜厚の大きさの判定処理などのプログラムを含むメモリなどから構成される。
【００２６】
次に上述実施の形態の作用について述べると、基板であるウエハは図示しない搬送アーム（例えば後述の塗布、現像装置内の搬送アーム）により回転カップ３１の上方まで搬送され、スピンチャック２が上昇して搬送アームからスピンチャック２にウエハＷが受け渡される。このときレジスト液ノズル４は回転カップ３１の側方にて待機しているが、スピンチャック２が回転カップ３１内に収まるとノズル４がウエハＷの中心部上方まで移動する。そしてノズル４からレジスト液をウエハＷの中心部に滴下して供給すると共に、モータＭ１、Ｍ２を駆動してスピンチャック２及び回転カップ３１を例えば等速で同方向に回転させる。なお回転カップ３１の回転についてはこの実施の形態では直接関係がないので、以下では触れない。ウエハＷが回転することによりその遠心力でレジスト液がウエハＷ表面に拡がり、所定時間ウエハＷを回転させることによりレジスト膜（塗布膜）が形成される。
【００２７】
一方検出、制御系の動作について図８を参照しながら述べると、大気圧検出部５１及び湿度検出部５２により夫々大気圧及び湿度を検出し（ステップＳ１、Ｓ２）、これら検出値に基づいて既述のようにして回転数制御部６１にてウエハＷの回転数の目標値が求められる（ステップＳ３）。更に温度検出部５３により雰囲気温度を検出し（ステップＳ４）、その温度検出値に基づいてレジスト液温度制御部６２によりレジスト液の温度の目標値が求められ、温度調整部４３にてレジスト液が目標温度となるように温調水の温度を調整する（ステップＳ５）。
【００２８】
ウエハＷの回転数及びレジスト液の温度の目標値の決定のタイミングは特に限定されないが、回転数の目標値については例えばウエハＷを１枚処理する毎にその処理前に決定してもよいし、若しくは複数枚処理する毎に、更には１ロット毎または複数ロット毎に決定してもよく、あるいはまたリアルタイムで決定してもよい。そしてレジスト液の温度目標値については、目標値を設定してからレジスト液がその目標温度になるまでの間に時間遅れが見込まれることから、例えばリアルタイムで決定され、温度調整が行われる。
【００２９】
こうして回転数及びレジスト液の温度目標値が決められた状態で、スピンチャック２が回転して（ウエハＷが回転して）既述のようにレジスト液が塗布される（ステップＳ６）。その後スピンチャック２が上昇して図示しない前記搬送アームにウエハＷが受け渡され、このウエハＷに形成されたレジスト膜の膜厚が膜厚検出部５４にて検出される（ステップＳ７）。この膜厚の検出は例えば塗布形成装置内にてウエハＷが搬送アーム上に載ったまま行われるが、そのタイミングは特に限定されるものではない。そして膜厚監視部６３にて膜厚の検出値が規定値内に収まっているか否かを判定し（ステップＳ８）規定値内であればそのまま処理が続行され、規定値から外れていればアラームが発生して（ステップＳ９）装置が停止する。なおこの場合アラームを発生させる代りに、またはアラームを発生させることと並行して、膜厚の検出値を考慮して次のウエハの処理における回転数の目標値を決めてもよい。つまりこの場合は膜厚の検出値が回転数の目標値にフィードバックされることになる。
【００３０】
上述のようにしてウエハの回転数を制御しているため、膜厚が規定値から外れることは考えにくく、仮に規定値から外れた場合には、装置上のトラブルあるいはレジスト液の粘度の変化などが原因として挙げられる。そしてアラームが発生した場合には当該ウエハは例えばシンナーなどの溶剤によりレジスト膜を洗い落とし、再度レジスト膜を形成し、こうして歩留まりの低下を抑えるようにする。なおウエハのロットにより目標とする膜厚が異なる場合には、夫々の膜厚の大きさに対応したテーブルを予め作成しておけばよい。
【００３１】
上述実施の形態によればレジスト膜の膜厚が大気圧によって変動することを見い出し、大気圧を考慮して、目標とする膜厚に応じたウエハの回転数の目標値を決定しているため、大気圧が変動しても大気圧に応じて、ウエハの回転数が適切な値に設定される。例えば大気圧がある範囲においては、大気圧が高くなれば、ウエハの回転数は低くなり、大気圧が低くなればウエハの回転数は高くなる。このように大気圧の変動に応じてウエハの回転数が自動的に最適値に合わせ込まれるため、大気圧の変動にかかわらずレジスト膜の膜厚が常に目標値となり、この結果安定した処理を行える。
【００３２】
またレジスト膜の膜厚とウエハの回転数との関係は、駆動系の劣化やレジスト液の微妙な性状の変化などにより恒久的なものではないため、定期的にチェックする作業が必要であるが、処理が安定することにより、チェック作業（テスト作業）の頻度が少なくなる。更にこのテスト作業において大気圧を考慮して膜厚の目標値とウエハの回転数との関係を調べるので、膜厚の目標値が前回のテスト時と変わっていてもその解析が容易であるなど、テスト作業がやりやすくなるため、作業者の負担が小さくて済む。
【００３３】
そしてまたこの実施の形態では、湿度をも考慮してウエハの回転数を制御しているので、雰囲気の湿度をコントロ−ルしなくて済み、コストの低下が図れる。ただし本発明では湿度を検出してウエハの回転数に反映させることが必ずしも必要でないが、湿度を考慮しない場合には、雰囲気の湿度が一定となるように湿度コントロ−ルを行うことが好ましい。
【００３４】
更に上述実施例では、雰囲気温度に応じてレジスト液の温度を調整しているため、塗布膜について高い面内均一性が得られ得る。なお本発明では、レジスト液の温度調整を行わなくてもよい。
【００３５】
ここで本発明の塗布膜形成装置を組み込んだ塗布、現像システムの一例の概略について図９及び図１０を参照しながら説明する。この塗布、現像システムは、ウエハカセットＣを搬入出するためのカセット搬入出ステージ７と、ウエハＷに対して塗布、現像処理を行うための処理部Ｓ１と、この処理部Ｓ１と前記搬入出ステ−ジ７との間でウエハＷの受け渡しを行う受け渡しア−ム７１とを備えている。
【００３６】
処理部Ｓ１の中央にはメイン搬送ア−ムＭＡが設けられており、このア−ムＭＡの前後（搬入出ステ−ジ７から奥を見た時の方向であらわしている）には、夫々棚７２Ａ、７２Ｂが設けられている。これら棚７２Ａ、７２Ｂは複数のユニットが積み上げられて構成されており、図１１に示すようにウエハＷを夫々加熱、冷却する加熱ユニットＵ１及び冷却ユニットＵ２、ウエハＷの位置合わせをする位置合わせユニットＵ３、疎水化ユニットＵ４、受け渡しユニットＵ５として割り当てられている。なおこのユニットの配列はイメ−ジを示す便宜上のもので、この割り当てに拘束されるものではない。なおガイドに沿ってスライド自在に同様な棚７２Ｃを設けてもよい。
【００３７】
前記メイン搬送ア−ムＭＡの例えば右側には、上段側に２個の現像ユニット７３が、下段側に２個の塗布ユニット７４が設けられている。これら現像ユニット７３は、筐体により区画されて装置本体が収納されており、専用のエアが供給されるようになっている。また塗布ユニット７４についても後で詳述するが、筐体により区画されて装置本体が収納されており、塗布ユニット専用のエアにより温度、湿度が調整されるようになっている。前記メイン搬送ア−ムＭＡは、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在、進退自在に構成されており、ウエハＷを棚７２Ａ〜７２Ｃの各ユニット、塗布ユニット７４及び現像ユニット７３との間で受け渡す役割を持っている。
【００３８】
また塗布、現像システムは、インタ−フェイス部Ｓ２を備えており、処理部Ｓ１はこのインタ−フェイス部Ｓ２を介して露光装置Ｓ３に接続されている。前記インタ−フェイス部Ｓ２は、搬送ア−ム７７と、バッファカセットＣ０と、周縁露光装置８とを備えており、搬送ア−ム７７は、前記棚７２Ｂの受け渡しユニットＵ５と露光装置Ｓ３の受け渡しステ−ジ７５、７６とバッファカセットＣ０と周縁露光装置８との間でウエハＷを搬送する。前記周縁露光装置８は後の実施の形態でも説明するが、ウエハＷの周縁部を露光することによりレジストを現像液に対して溶解性とするものであり、パティクル汚染の要因となる周縁部のレジストが現像処理により除去されることになる。
【００３９】
なお露光装置Ｓ３内に７８、７９で示す部分は、夫々搬送ア−ム及び露光ユニットである。また図９及び図１１にてＦで示す部分は、フィルタユニットＦ１〜Ｆ３を備えた天井部である。
【００４０】
次いで上述の塗布、現像システムにおけるウエハの流れについて述べる。先ず外部からキャリアＣがキャリア搬入出ステージ７に搬入され、受け渡しアーム７１によりこのキャリアＣ内からウエハＷが取り出される。ウエハＷは、受け渡しアーム７１から棚７２Ａの受け渡しユニットＵ５を介してメイン搬送アームＭＡに受け渡され、更に棚７２Ａ（あるいは７２Ｂ、７２Ｃ）の処理ユニットに順次搬送されて、所定の処理例えば疎水化処理、冷却処理などが行なわれる。続いてこのウエハＷは塗布ユニット７４にてレジストが塗布され、更に加熱処理された後、棚７２Ｂの受け渡しユニットＵ５からインターフェイス部Ｓ２を経て露光装置Ｓ３に送られる。
【００４１】
露光装置Ｓ３の露光ユニット７９にて露光されたウエハＷは、逆の経路で処理部Ｓ２に戻され、メイン搬送アームＭＡにより現像ユニット７３に搬送され、現像処理される。なお詳しくは、ウエハＷは、現像処理の前に加熱処理及び冷却処理される。現像処理されたウエハＷは上述と逆の経路で受け渡しアーム７１に受け渡され、キャリア搬入出ステージ７に載置されている元のキャリアＣに戻される。
【００４２】
次に本発明の他の実施の形態について図１２を参照しながら説明する。現像ユニット７３及び塗布ユニット７４は既に簡単に述べたが、各々雰囲気を区画する筐体９を有している。
【００４３】
塗布ユニット７４の各筐体９内にはフィルタユニット９１及び塗布膜形成装置９０が設けられている。なお現像ユニット７３についても塗布ユニット７４と同様の構成であるが、ウエハＷに現像液を供給するノズルの形状が異なる。
【００４４】
フィルタユニット９１にはエア供給管９２が接続され、このエア供給管９２には上流側から加熱部９３及び加湿部９４がこの順で配置された温調部９５が介装されている。更に温調部９５の上流側には冷却部９６が設けられており、クリーンエアは、先ずこの冷却部９６にて例えば０℃以下に冷却され、水分が結露して除去される。次いでこのエアは加熱部９３で加熱され、加湿部９４で所定の湿度となるように加湿され、フィルタユニット９１からダウンフローとなって塗布膜形成装置９０に供給される。こうして温調された雰囲気でウエハＷ上に既述のようにしてレジスト膜が形成される。
【００４５】
一方加湿部９４による加湿調整はコントローラ９７により行なわれる。例えば加湿器９４は偏平な水槽にヒータを設けて構成され、コントローラ９７によりヒータの通電時間や供給電力が調整されて、エアの湿度が制御される。そしてこの例では前記膜厚検出部５４にて検出された膜厚検出値に基づいて例えば絶対湿度の設定値が決められるようになっており、コントローラ９７は、決定された湿度設定値と例えばフィルタユニット９１に取り付けられた湿度検出部９８における湿度検出値とに基づいて加湿部９４の加湿量が調整される。図４から分かるように湿度が高くなるにつれてレジスト膜の膜厚が小さくなるので、膜厚が予定している値より小さければ、湿度が低くなるように、逆に膜厚が予定している値より大きければ湿度が高くなるようにコントロールされる。従ってこのような手法によれば膜厚の変動が抑えられる。
【００４６】
ここで膜厚検出部５４を用いてウエハＷ上の膜厚分布を求める手法について述べておくと、例えばインターフェイス部Ｓ２に設けられている周縁露光装置８を利用することができる。この周縁露光装置８は、図１３及び図１４に示すようにウエハＷの搬送口８０を有する筐体８１内に例えばウエハＷを真空吸着するチャック８２を設けると共に、ウエハＷの周縁を露光する露光部８３を設けてなる。チャック８２は回転機構８４及びＸ機構８５により鉛直軸まわりに回転自在でかつＸ方向に移動できるようになっている。図中８６はウエハＷの周縁を検出する周縁検出部であり、ウエハＷの周縁の通過領域を上下に挟むように例えば発光部８６ａ及び受光部８６ｂを設けたラインセンサーよりなる。
【００４７】
ウエハＷはインターフェイス部Ｓ２の搬送アーム７７により、筐体８１内のチャック８２に受け渡され、チャック８２により例えば１回転する。このとき周縁検出部８６によりウエハＷの周縁つまり輪郭を検出する。周縁検出部８６と露光部８３との位置関係が決まっているので、輪郭の検出データに基づいて制御部８７は露光部８３に対してウエハＷがどのような位置にあるかを把握できる。即ち露光部８３の露光スポット位置に対してウエハＷの中心部がどこにあり、ノッチＮがどこにあるかが分かる。なおノッチＮは、ウエハＷの結晶の方向を示すためのＶ字状の溝であり、オリフラに代わるものである。続いて前記検出データに基づいて、ウエハＷの周縁部（周縁から若干内側に至るゾーン）に露光スポットが位置するように回転機構８４及びＸ機構８５をコントロールする。
【００４８】
前記筐体８１の外側には、搬送口８０の上方に膜厚検出部８８が設置されており、例えば搬送アーム７７の幅方向中心位置に膜厚検出部８７の光軸が位置するようになっている。膜厚検出部８８は、例えば光干渉式膜厚計を用いることができる。ウエハＷは周縁露光が終わった後、搬送アーム７７に受け渡されて筐体８１から搬出されるが、このとき、ウエハＷ表面がほぼ直径に沿って前記光軸を横切るため、その直径方向の膜厚が制御部８７に取り込まれる。一方制御部８７は、先程のウエハＷの位置（周縁）の検出データに基づいて、搬送アーム７７から搬出されるときのウエハＷの向きを知ることができるので、例えばノッチＮとウエハＷ中心とを結ぶラインを０度とすると、何度の直径方向の膜厚分布なのかが分かる。
【００４９】
この場合膜厚検出部の測定頻度（サンプリング頻度）に合わせて搬送アーム７７の移動速度を最適値に調整してもよいし、搬送アーム７７の速度をある値に固定しておき、測定頻度を調整して、膜厚のプロットの数及びその分布を調整してもよい。
【００５０】
またウエハＷの膜厚分布を検出するにあたっては、例えば処理部Ｓ１のメイン搬送アームＭＡの下側に膜厚検出部を取り付け、前記受け渡しユニットＵ５のステージに置かれたウエハＷ上をアームＭＡを動かして膜厚検出部の光軸をスキャンしてもよい。更にまた例えば処理部Ｓ２の棚７２Ａ（７２Ｂ、７２Ｃ）に、ウエハＷのノッチＮの向き及び中心の位置を合わせる位置合わせユニットを設け、ここで位置あわせされた後のウエハＷ上をメイン搬送アームＭＡを動かせば、ウエハＷのどの向きのラインに沿った膜厚分布であるかを把握できる。位置合わせユニットを利用する場合、図１５の（ａ）、（ｂ）に示すように、例えばメイン搬送アームＭＡの進退方向のラインＬ１上にウエハＷのノッチＮを位置させておき、この状態でアームＭＡに取り付けられた膜厚検出部１００をラインＬ１に沿って動かし、膜厚分布のデータを取った後、位置合わせユニットの回転ステージによりウエハＷを例えば９０度回転させて同様に膜厚分布のデータを取れば、ラインＬ１、Ｌ２の両方に沿った膜厚分布を得ることができる。
【００５１】
なお膜厚検出部は定期的に自動で校正を行なうことができる機能を備えていることが好ましく、例えば膜厚検出部の近傍にシリコンベアウエアを置き、このウエハを膜厚検出部の検出領域内に移動し、当該ウエハに光を当てたときの輝度を調整して校正を行なうようにしてもよい。また工場内には通常塗布、現像システムが複数台並べられているので例えばそのうちの一つのシステム内に設けられている膜厚検出部、あるいは別途設けた標準膜厚検出部を用いてこれを基準膜厚検出部とし、各システムの膜厚検出部及び基準膜厚検出部により同じウエハの膜厚を検出して各膜厚検出部のバラツキ、つまり基準膜厚検出部の検出値に対してどのくらいオフセットがあるかということを把握し、そのオフセット値を考慮して膜厚データを求めることが好ましい。
【００５２】
ここで図１６は本発明の他の実施の形態を適用した塗布、現像システムを示す図である。この例では既述の大気圧検出部５１にて求めた検出値に基づいて、露光部７９における露光時間及び現像ユニット７３における現像時間を調整するようにしている。この調整の仕方は、例えばあるレシピでレジストをコーティングするにあたって図５に示すような膜厚と大気圧との関係を予め把握し、大気圧に対応する膜厚を求める。一方、膜厚毎に露光時間及び現像時間の設定値を予め記憶しておき、膜厚に応じたデータを読み出して設定値を変更する。具体的には膜厚が大きくなると露光時間及び現像時間が長くなるように、また膜厚が小さくなると露光時間及び現像時間が短くなるようにコントロールされる。なお現像時間とは、例えばウエハＷ表面に現像液を供給した後、洗浄するまでの時間をいう。
【００５３】
このような実施の形態によればレジスト膜の膜厚に応じて露光時間及び現像時間が調整されるので、線幅が太くなりすぎたり細すぎたりすることなく良好なレジストパターンが得られる。なお本発明では、露光時間または現像時間の一方を調整してもよい。
【００５４】
更にまた図１６に同時に膜厚検出部５２を示してあるが、本発明は、大気圧検出部５１の検出値の代りに膜厚検出部の検出値を用い、膜厚を検出したウエハＷについての露光時間及び／または現像時間を調整していわばフィードフォワード制御を行うようにしてもよい。
【００５５】
以上において本発明では、ウエハの回転数の目標値を求めるためには、既述の実施の形態のように、大気圧と回転数の目標値との関係、あるいはこれに湿度も加えた相関デ−タを記憶しておく変わりに、経験的にアルゴリズムを作成してそれに基づいて演算して回転数の目標値を求めるようにしてもよい。なお基板としてはウエハに限らず、液晶ディスプレイ用のガラス基板であってもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、基板上に塗布液を供給して塗布膜を形成し、露光、現像してパターンを形成するにあたり、塗布膜の膜厚を検出しその膜厚に応じて塗布膜を形成する際の回転数、雰囲気の湿度、露光時間あるいは現像時間を調整するようにしているので、膜厚変動が生じてもパターンを安定して形成することができる。また基板の向きを検出する位置検出手段から基板を搬出するときに膜厚を検出するか、あるいは位置合わせが行われた基板上で搬送手段を動かして膜厚を検出しているので、基板のどの方向に沿った膜厚分布であるかが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る塗布膜形成装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態で用いられる回転数制御部内の記憶部に格納されているテーブルを概念的に示す説明図である。
【図３】レジスト膜の膜厚と回転数との関係を示す特性図である。
【図４】レジスト膜の膜厚と相対湿度との関係を示す特性図である。
【図５】レジスト膜の膜厚の変化と大気圧の変化とを対応付けて測定結果を示す説明図である。
【図６】ウエハ上のレジスト膜の膜厚分布に対する雰囲気温度の影響を示す特性図である。
【図７】ウエハ上のレジスト膜の膜厚分布に対するレジスト液の湿度の影響を示す特性図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る塗布形成方法を示す工程図である。
【図９】本発明の塗布膜形成装置を組み込んだ塗布、現像システムの一例を示す概観図である。
【図１０】上記の塗布、現像システムの内部の概略を示す平面図である。
【図１１】上記の塗布、現像システムの内部の概略を示す側面図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態を示す説明図である。
【図１３】上記の塗布現像システムに設けられた周縁露光装置を示す断面図である。
【図１４】上記の塗布現像システムに設けられた周縁露光装置を示す横断平面図である。
【図１５】ウエハ上の塗布膜の膜厚を検出する手法の一例を示す説明図である。
【図１６】本発明の他の実施の形態を適用した塗布現像システムの内部の概略を示す平面図である。
【図１７】従来のスピンコーティング法による塗布膜形成装置の要部を概略的に示す側面図である。
【符号の説明】
２    スピンチャック
３１    固定カップ
３２    回転カップ
４    レジスト液ノズル
４１    レジスト液供給管
４２    ジャケット
４３    温度調整部
５１    大気圧検出部
５２    湿度検出部
５３    温度検出部
６    制御部
６１    回転数制御部
６２    レジスト液温度制御部
６３    膜厚監視部
６４    アラーム発生部
７    搬入出ステージ
Ｓ１    処理部
Ｓ２    インターフェイス部
Ｓ３    露光装置
ＭＡ    メイン搬送アーム
７７    搬送アーム
８    周縁露光装置
９    筐体
９１    フィルタユニット
９４    加湿部
９８    湿度検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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