(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の基板を保持した基板キャリアが載置されるキャリア載置部と、
このキャリア載置部に載置されたキャリアから基板を受け取って搬送する搬送手段と、
この搬送手段から搬送された基板を基板保持部にて水平に保持し、この基板に塗布液を供給すると共に前記基板保持部を回転させてその遠心力により塗布液を広げて基板表面に塗布膜を形成する塗布ユニットと、
前記基板表面に形成された塗布膜の厚さを測定する膜厚測定ユニットと、
前記塗布ユニットにおける塗布処理時の基板の回転数と塗布膜の膜厚との関係を示す回転数−膜厚デ−タを格納するデ−タ格納部と、
前記塗布ユニットにおける塗布膜の目標膜厚及び塗布処理時の基板の回転数を含む処理条件を設定する条件設定部と、
この条件設定部で設定された目標膜厚と前記膜厚測定ユニットにより測定して得た塗布膜の膜厚測定デ−タと前記デ−タ格納部に格納されている回転数−膜厚デ−タとに基づいて塗布膜の膜厚が目標値となるように前記回転数の設定値を補正する回転数補正部と、を備えた塗布膜形成装置であって、
前記回転数補正部は、回転数の補正値が予め設定した補正許容値以内であるか否かを判断する手段を含み、
前記回転数補正部にて回転数の補正値が補正許容値から外れていると判断された時には異常状態であるとして警報を出力する手段を設けたことを特徴とする塗布膜形成装置。
【請求項２】
補正許容値は、前記条件設定部により設定されることを特徴とする請求項１記載の塗布膜形成装置。
【請求項３】
前記回転数補正部は、回転数の補正値が補正許容値以内であると判断した時には、その旨をオペレ−タに知らせ、オペレ−タによる補正選択指示を受けた後、回転数の設定値を補正するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の塗布膜形成装置。
【請求項４】
複数枚の基板を保持した基板キャリアが載置されるキャリア載置部と、
このキャリア載置部に載置されたキャリアから基板を受け取って搬送する搬送手段と、
この搬送手段から搬送された基板を基板保持部にて水平に保持し、この基板に塗布液を供給すると共に前記基板保持部を回転させてその遠心力により塗布液を広げて基板表面に塗布膜を形成する塗布ユニットと、
前記基板表面に形成された塗布膜の厚さを測定する膜厚測定ユニットと、
前記塗布ユニットにおける塗布処理時の基板の回転数と塗布膜の膜厚との関係を示す回転数−膜厚デ−タを格納するデ−タ格納部と、
前記塗布ユニットにおける塗布膜の目標膜厚及び塗布処理時の基板の回転数を含む処理条件を設定する条件設定部と、
この条件設定部で設定された目標膜厚と前記膜厚測定ユニットにより測定して得た塗布膜の膜厚測定デ−タと前記デ−タ格納部に格納されている回転数−膜厚デ−タとに基づいて塗布膜の膜厚が目標値となるように前記回転数の設定値を補正する回転数補正部と、を備えた塗布膜形成装置であって、
前記回転数補正部は、回転数の補正値が予め設定した補正許容値以内であるか否かを判断する手段を含み、
前記回転数補正部にて回転数の補正値が補正許容値から外れていると判断された時には、塗布膜の膜厚が目標値となるまで回転数の補正を繰り返し行なうことを特徴とする塗布膜形成装置。
【請求項５】
塗布ユニットにおいて基板に形成する塗布膜の目標膜厚及び塗布処理時の基板の回転数を設定する工程と、
前記塗布ユニットにて基板に塗布液を供給すると共に当該基板を水平面に沿って前記工程で設定された回転数で回転させてその遠心力により塗布液を広げて基板表面に塗布膜を形成する工程と、
前記基板表面に形成された塗布膜の厚さを測定する工程と、
予め作成した塗布処理時の基板の回転数と塗布膜の膜厚との関係を示す回転数−膜厚デ−タと、前記目標膜厚と、前記工程で測定して得た塗布膜の膜厚測定デ−タと、に基づいて塗布膜の膜厚が目標値となるように前記回転数の設定値を補正する工程と、
回転数の補正値が予め設定した補正許容値以内であるか否かを判断する工程と、
補正許容値よりも大きいと判断された時には異常状態であるとして警報を出力する工程と、を含むことを特徴とする塗布膜形成方法。
【請求項６】
回転数の補正値が補正許容値以内であると判断した時には、その旨をオペレ−タに知らせ、オペレ−タによる補正選択指示を受けた後、回転数の設定値を補正することを特徴とする請求項５記載の塗布膜形成方法。
【請求項７】
（ａ）塗布ユニットにおいて基板に形成する塗布膜の目標膜厚及び塗布処理時の基板の回転数を設定する工程と、
（ｂ）前記塗布ユニットにて基板に塗布液を供給すると共に当該基板を水平面に沿って前記工程で設定された回転数または補正された回転数で回転させてその遠心力により塗布液を広げて基板表面に塗布膜を形成する工程と、
（ｃ）  前記基板表面に形成された塗布膜の厚さを測定する工程と、
（ｄ）塗布膜の膜厚が目標膜厚の許容範囲内に入っているか否かを判断する工程と、
（ｅ）塗布膜の膜厚が目標膜厚の許容範囲内に入っていないときには、予め作成した塗布処理時の基板の回転数と塗布膜の膜厚との関係を示す回転数−膜厚デ−タと、前記目標膜厚と、前記工程で測定して得た塗布膜の膜厚測定デ−タと、に基づいて塗布膜の膜厚が目標値となるように前記回転数の設定値を補正する工程と、を含み、
塗布膜の膜厚が目標膜厚の許容範囲内に入るまで前記（ｅ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の工程を繰り返すことを特徴とする塗布膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体ウエハやＬＣＤ基板（液晶ディスプレイ用ガラス基板）等の基板上に、例えばレジスト液等の塗布液を供給して塗布膜を形成する塗布膜形成装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスやＬＣＤの製造プロセスにおいて行われるフォトリソグラフィと呼ばれる技術は、基板（例えば半導体ウエハ）にレジスト液を塗布して塗布膜であるレジスト膜を形成し、フォトマスクを用いて当該レジスト膜を露光した後、現像処理を行うことによりレジストパターンを得るものである。
【０００３】
上述の工程におけるレジスト液の塗布工程は通常いわゆるスピンコーティング法により行なわれている。この方法は回転自在なスピンチャックで基板を水平に吸着保持し、基板中央部上方のノズルからレジスト液を基板に供給すると共にスピンチャックを回転させる方法であり、遠心力によりレジスト液が拡散して基板全体に塗布膜が形成される。
【０００４】
この方法においては基板の回転数と遠心力とが対応するので、基板の回転数によりレジスト液の塗布膜（塗布した時点では液膜である）の膜厚が左右される。一方レジスト膜の膜厚に応じた処理条件で露光及び現像が行われるので、前記膜厚は所定の大きさに収まっていることが要求される。このため予め設定された目標膜厚が得られるように塗布処理時の回転数（振り切り回転数）を調整しておいて塗布処理を行うようにしているが、温度、湿度などの変動やウエハ表面の状態あるいは気圧などの要因により、実際の膜厚が目標膜厚から外れることもある。
【０００５】
そこで従来では例えば一定枚数の基板を処理するごとに基板を抜き取り、この基板を塗布膜形成装置とは別個に設けられる膜厚測定ユニットに搬送してそこで膜厚測定を行い、その測定結果に基づいて前記スピンチャックの回転数が適切かどうかを判断し、その判断に基づき前記回転数（速度）を補正してこれ以降に製造ラインに送られる基板のレジスト膜厚が目標膜厚に近づくようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこのような回転数の補正作業は、その補正を決定するための基準がないため、回転数の増減量はオペレータの経験などに基づいて試行錯誤により決定されることとなり、場合によっては何回も回転数を変えて膜厚測定を繰り返さなければならならず、このため作業が煩わしく、また経験者が不在のときには作業が困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、いわゆるスピンコ−ティング法により塗布膜を形成するにあたり、塗布膜の目標膜厚を得るための基板の回転数の補正作業を自動化することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る塗布膜形成装置は、複数枚の基板を保持した基板キャリアが載置されるキャリア載置部と、
このキャリア載置部に載置されたキャリアから基板を受け取って搬送する搬送手段と、
この搬送手段から搬送された基板を基板保持部にて水平に保持し、この基板に塗布液を供給すると共に前記基板保持部を回転させてその遠心力により塗布液を広げて基板表面に塗布膜を形成する塗布ユニットと、
前記基板表面に形成された塗布膜の厚さを測定する膜厚測定ユニットと、
前記塗布ユニットにおける塗布処理時の基板の回転数と塗布膜の膜厚との関係を示す回転数−膜厚デ−タを格納するデ−タ格納部と、
前記塗布ユニットにおける塗布膜の目標膜厚及び塗布処理時の基板の回転数を含む処理条件を設定する条件設定部と、
この条件設定部で設定された目標膜厚と前記膜厚測定ユニットにより測定して得た塗布膜の膜厚測定デ−タと前記デ−タ格納部に格納されている回転数−膜厚デ−タとに基づいて塗布膜の膜厚が目標値となるように前記回転数の設定値を補正する回転数補正部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記回転数補正部により補正を行うときの、膜厚測定デ−タに基づいてとは、例えば基板上の膜厚の平均値に基づいてという意味である。条件設定部は、例えば塗布膜の目標膜厚及び回転数−膜厚デ−タに基づいて、塗布処理時の基板の回転数を設定する。
【００１０】
本発明によれば、予め回転数−膜厚デ−タを作成しておき、このデ−タと目標膜厚と実際の膜厚例えば平均膜厚とに基づいて回転数補正部が回転数を補正するので、回転数の補正作業を自動化でき、回転数の合わせ込みを容易に行うことができる。
【００１１】
本発明では、回転数補正部にて膜厚分布が膜厚分布条件を満たさないと判断された時には異常状態を知らせるための警報を出力し補正作業を中止するようにしてもよい。膜厚分布条件を満たさないと判断された時とは、例えば膜厚の最大値と最小値との差が予め設定された値よりも小さいことや膜厚分布の標準偏差が予め設定された値よりも小さいことである。また基板表面の膜厚の平均値が目標膜厚に対して許容範囲内であれば回転数の補正を行わず、それまでの回転数の設定値をその後の回転数の設定値として用いるようにしてもよい。更に回転数の補正値が予め設定した補正許容値から外れていると判断された時には異常状態であるとして警報を出力し補正作業を中止するようにしてもよい。また回転数の補正値が補正許容値以内であると判断した時には、その旨をオペレ−タに知らせ、オペレ−タによる補正選択指示を受けた後、回転数の設定値を補正するようにしてもよい。
【００１２】
本発明は、塗布膜形成方法としても成立するものであり、その方法は、塗布ユニットにおいて基板に形成する塗布膜の目標膜厚及び塗布処理時の基板の回転数を設定する工程と、
前記塗布ユニットにて基板に塗布液を供給すると共に当該基板を水平面に沿って前記工程で設定された回転数で回転させてその遠心力により塗布液を広げて基板表面に塗布膜を形成する工程と、
前記基板表面に形成された塗布膜の厚さを測定する工程と、
予め作成した塗布処理時の基板の回転数と塗布膜の膜厚との関係を示す回転数−膜厚デ−タと、前記目標膜厚と、前記工程で測定して得た塗布膜の膜厚測定デ−タと、に基づいて塗布膜の膜厚が目標値となるように前記回転数の設定値を補正する工程と、を含むことを特徴とする。また塗布膜の膜厚が目標膜厚の許容範囲内に入るまで前記工程を繰り返すようにしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の塗布膜形成装置を塗布、現像装置に適用した実施の形態について説明する。この塗布、現像装置は基板の搬送や処理を行う装置本体と制御部とから構成されるが、先ず装置本体について簡単に説明する。図１及び図２は、夫々この塗布、現像装置１００を露光装置２００に接続したレジストパタ−ン形成装置の全体構成を示す平面図及び概観図である。
【００１４】
図中、１１は例えば２５枚の基板である半導体ウエハ（以下ウエハという）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ステーションであり、このキャリアステーション１１は、前記キャリアＣを載置するキャリア載置部１２と受け渡し手段１３とを備えている。受け渡し手段１３はキャリアＣから基板であるウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷをキャリアステーション１１の奥側に設けられている処理部Ｓ１へと受け渡すように構成されている。
【００１５】
処理部Ｓ１の中央には主搬送手段１４が設けられており、これを取り囲むように例えばキャリアステーション１１から奥を見て例えば右側には塗布ユニット２及び現像ユニット１５が、左側、手前側、奥側には加熱・冷却系のユニット等を多段に積み重ねた棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３が夫々配置されている。塗布ユニット２及び現像ユニット１５はこの例では各々２個づつ設けられ、塗布ユニット２は現像ユニット１５の下段側に配置されている。棚ユニットＵ２，Ｕ３，Ｕ４においては、加熱ユニットや冷却ユニットのほか、ウエハの受け渡しユニットや疎水化処理ユニット等が上下に割り当てされている。主搬送手段１４は、昇降自在、進退自在及び鉛直軸まわりに回転自在に構成され、棚ユニットＵ２，Ｕ３，Ｕ４及び塗布ユニット２並びに現像ユニット１５の間でウエハＷを搬送する役割を持っている。但し図２では便宜上受け渡し手段１３及び主搬送手段１４は描いていない。
【００１６】
前記処理部Ｓ１はインタ−フェイス部Ｓ２を介して露光装置２００と接続されている。インタ−フェイス部Ｓ２は受け渡し手段１６と、バッファカセットＣ０と、膜厚測定ユニット３とを備えており、受け渡し手段１５は、例えば昇降自在、左右、前後に移動自在かつ鉛直軸まわりに回転自在に構成され、前記処理ブロックＳ１と露光装置２００とバッファカセットＣ０と膜厚測定ユニット３との間でウエハＷの受け渡しを行うものである。
【００１７】
このパタ−ン形成装置のウエハの流れについて述べておくと、先ず外部からキャリアＣがキャリア載置部１２に搬入され、受け渡しアーム１３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１３から棚ユニットＵ２の受け渡しユニットＥＸＴ（図２参照）を介してメイン搬送アーム１４に受け渡され、更に棚ユニットＵ２（あるいはＵ１、Ｕ３）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、冷却処理などが行われる。続いてこのウエハＷは塗布ユニット２にてレジスト液が塗布され更に加熱処理されてレジスト液の溶剤が揮発された後、棚ユニットＵ３の図では見えない受け渡しユニットからインターフェイス部Ｓ２を経て露光装置２００に送られる。ウエハＷに形成されたレジスト膜の膜厚測定を行う場合には、そのウエハＷはインターフェイス部Ｓ２内の膜厚測定ユニット３内に搬入される。
【００１８】
露光装置２００にて露光されたウエハＷは、逆の経路で処理部Ｓ１に戻され、メイン搬送アーム１４により現像ユニット１５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１２に受け渡され、キャリア載置部１２に載置されている元のキャリアＣに戻される。
【００１９】
ここで前記塗布ユニット２及び測定ユニット３について説明する。先ず塗布ユニット２の一例について図３を参照しながら説明すると、２１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。このスピンチャック２１はモータ及び昇降部を含む駆動部２２により鉛直軸周りに回転でき、且つ昇降できるようになっている。またスピンチャック２１の周囲にはウエハＷからスピンチャック２１に跨る側方部分を囲い、且つ下方側全周に亘って凹部が形成された液受けカップ２３が設けられ、当該液受けカップ２３の底面には排気管２４及びドレイン管２５が接続されている。液受けカップ２３の上方側にレジスト液供給ノズル２６が設けられており、このノズル２６はウエハＷの中央部上方と前記液受けカップ２３の外側との間で移動できるように構成されている。
【００２０】
このように構成された塗布ユニット３においては、前記主搬送手段１４によりウエハＷが搬入されてスピンチャック２１に受け渡される。そしてノズル２６からウエハＷの中央部にレジスト液を供給すると共に予め設定された回転数（振り切り回転数）でスピンチャックを回転させるとレジスト液はその遠心力によりウエハＷの径方向に広がってウエハＷ表面にレジスト液の液膜が形成され、振り切られた分は液受けカップ３３へと流れ落ちる。前記駆動部２２はコントロ−ラ２０により制御され、スピンチャックの回転数（振り切り回転数）等の諸条件は後述の制御部により設定されてコントローラ２０に指示される。
【００２１】
前記インターフェイス部Ｓ２に設けられる膜厚測定ユニット３は、図４に示すように側面に搬送口３２を有する筐体３１と、この筐体３１内に設けられた、ウエハＷを載置するための載置台３３と、この載置台３３を回転自在かつＸ及びＹ方向に移動自在とする駆動機構３４と、光干渉式膜厚計３５とを備えている。光干渉式膜厚計３５は、載置台３３上のウエハＷ表面と対向するように設けられたプロ−ブ３５ａと光ファイバ３５ｂと分光器及びコントロ−ラを含む分光器ユニット３５ｃとを備えており、ウエハＷ表面に照射した光の反射光に基づいてスペクトルを得、そのスペクトルの基づいて膜厚を検出するものである。
【００２２】
この膜厚測定ユニット３においては、ウエハＷがＸ、Ｙ方向に移動し、プロ−ブ３５ａにより例えばウエハＷの直径に沿った多数の位置に光軸を位置させることにより各位置の膜厚が測定される。図４中３０はコンピュ−タであり、駆動機構３４により載置台３３をＸ，Ｙ方向に移動制御すると共に前記分光器ユニット３５ｃから得られた信号を処理してウエハＷの各位置における膜厚を求め膜厚分布を作成したり膜厚の平均値などを求める機能を有している。
【００２３】
また、膜厚測定ユニット４はこの例では露光装置２００にて露光されたウエハＷについて、周縁部のレジストを除去するために当該周縁部の露光を行う周縁露光装置を共用するように構成されている。即ち筐体３１内には露光手段３６が設けられると共にウエハＷの周縁部を検出するためのラインセンサー３７がウエハＷの通過領域を上下に挟むように設けられている。
【００２４】
本実施例においては、プローブ３５ａを固定し、ウエハＷを移動してウエハ各位置の膜厚を測定する構成を説明したが、ウエハＷを載置台３３上で固定し、プローブ３５ａを駆動手段（図示せず）により移動させ、ウエハ各位置の膜厚を測定する構成としてもよい。
【００２５】
図１に戻ると前記塗布、現像装置１００は各処理ユニットのレシピの管理などを行う制御部４を備えている。図５はこの制御部４の構成を示すものであり、実際にはＣＰＵ（中央処理ユニット）、プログラム及びメモリなどにより構成されるが、各機能をブロック化し構成要素として説明するものとする。制御部４は各処理ユニットのレシピの作成や管理を行うと共に、レシピに応じて各処理ユニットの制御を行うものであるが、この実施の形態におけるその働きの要点は、
（１）塗布ユニット２におけるレジスト膜（塗布膜）の目標膜厚及びウエハＷの回転数の設定
（２）前記膜厚と回転数との関係を示すデ−タ（スピンカ−ブ）の作成
（３）レジスト膜の実際の膜厚と目標膜厚と前記デ−タとに基づく回転数の補正
などにある。従って以下では塗布ユニット２に重点をおいて説明していく。
【００２６】
図５中４１はレシピ作成部、４２はレシピ格納部、４３はレシピ選択部であり、レシピ作成部４１は、レジスト種類、目標膜厚例えばウエハ表面上の平均膜厚の目標値、塗布膜形成時のウエハＷの回転数（振り切り回転数）及び回転時間、といった塗布処理に必要な処理条件を組み合わせたレシピの入力を行うことができるようになっており、ここで作成された各レシピはレシピ格納部４２へ格納される。このレシピ作成部はレシピ作成プログラム及びレシピの入力や編集のための操作画面などからなる。レシピは目的とする塗布膜に応じて複数用意され、オペレータは、レシピ選択部４３にて前記レシピ格納部４３に格納されている複数のレシピから目的とするレシピを選択することとなる。なおＢ１はバスである。
【００２７】
また制御部４はスピンカ−ブ作成部５１及びスピンカ−ブ格納部５２を備えている。このスピンカーブは、塗布ユニット２における塗布処理時のウエハＷの回転数と、当該回転数にて塗布したウエハＷ表面上のレジスト膜（レジスト液の溶剤が揮発した後のレジスト膜）の膜厚測定デ−タに基づいて得られた例えば平均膜厚と、の相関関係を表す回転数−膜厚データ、例えば前記相関関係を表す近似式であり、表示画面には、例えば横軸及び縦軸に夫々回転数及び膜厚をとったグラフとして現される。スピンカーブ作成部５１は、スピンカーブ作成用のプログラムとこのプログラムにより求められたスピンカーブを表示する表示部などを含むものであり、スピンカ−ブ作成モ−ド時において、複数枚のモニタ基板であるモニタウエハを用いて塗布ユニット２にて種々の回転数でレジスト膜を形成すると共に各レジスト膜の膜厚を膜厚測定ユニット３にて測定し、回転数−膜厚デ−タに基づいてスピンカ−ブを作成するように構成されている。
【００２８】
更に制御部４は、運転モ−ド選択部４４、回転数補正部６及び警報発生手段７を備えている。運転モ−ド選択部４４は、製品ウエハを処理する処理モ−ドつまりレシピ作成部４１にて作成されたレシピに基づいて塗布、露光及び現像の各工程を制御するモ−ド、及びスピンカ−ブ作成モ−ドなどから運転モ−ドを例えば装置の操作パネルにて選択するものである。また回転数補正部６は、レシピに従って塗布膜形成を行ったとしても、温度、湿度、ウエハの品質等によってはウエハ表面に塗布されたレジスト液が予期したとおりの膜厚とならない場合もあるため、前記膜厚が目標とする値となるように、前記スピンカーブに基づいて回転数の補正を行うためのものである。前記警報発生部７は、例えば回転数補正のプログラムを動かしたときに膜厚分布や演算結果などが異常値を示した場合に警報を発生するためのものであり、例えばブザ−音の鳴動、警報ランプの点灯、操作画面へのアラ−ム表示といったことを行う。
【００２９】
ここで塗布ユニット２のレシピ作成画面の一つである回転数補正用の設定入力画面の一例を図６に示しておく。この画面４０において、リンクスピンカ−ブ名称とは、そのレシピが使用するスピンカ−ブの名称である。例えばレジストの種類が異なれば回転数と膜厚との関係は異なるため、目標とする膜厚である膜厚目標値（タ−ゲット膜厚）を得るために回転数を設定する場合や回転数を補正する場合は、使用するレジストに応じたスピンカ−ブに基づいて決める必要がある。スピンカ−ブはスピンカ−ブ格納部に複数用意されているので、オペレ−タにより当該レシピとリンクする（レシピで使用する）スピンカ−ブをその中から選択してその名称が入力される。
【００３０】
またこの画面４０はレジスト膜の目標膜厚の他、平均値シフト幅、レンジ幅、３σ、回転数補正許容値を入力できるようになっている。平均値シフト幅とは、膜厚許容範囲であり、この範囲内に膜厚が入っていれば正常状態として取り扱うものである。レンジ幅とは、ウエハＷ表面の膜厚分布において最大膜厚と最小膜厚との差であり、３σとは前記膜厚分布における標準偏差の３倍の値であり、回転数補正のプログラムを動かしたときに実際の膜厚分布がこれらの設定値から外れていたときには異常状態として取り扱うものである。回転数補正許容値とは、回転数補正のプログラムにより現在の回転数を補正するための補正量（回転数補正値）を求めたとき、ここで設定された値よりも外れていれば、異常状態として取り扱うためのものである。つまりこれらの値は、回転数補正のプログラムを動かすときに各判断ステップにおけるしきい値に相当するものであり、一部について便宜上一例として数値をいれてある。なおこの画面４０には、回転数の自動補正を「する」、「しない」の選択のための選択部４０ａが設けられているが、この実施の形態では自動補正を「する」を選択してあるものとする。
【００３１】
また前記制御部４は、制御対象である既述の塗布ユニット２、現像ユニット１５、棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３に設けられる加熱・冷却系ユニット１０、主搬送手段１４、及び受け渡し手段１３、１６等の搬送系８並びに膜厚測定ユニット３に対して、夫々コントローラ２０，１５ａ，１０ａ，８ａ及びコンピュ−タ３０を介して接続されている。
【００３２】
次に本実施の形態における作用を説明する。上述のパタ−ン形成装置によりレジストパタ−ンを形成するに先立って、レジストの種類に対応する塗布ユニット２のレシピ（コ−タレシピ）を作成する。レシピの作成にあたってはレジスト膜の目標膜厚及び塗布膜形成時のウエハＷの回転数を設定する必要がある。この設定は図７に示すフロ−により行われる。先ずコ−タレシピＲ１を作成する場合目標膜厚例えば７０００オングストロ−ムを入力し（ステップＳ１）、次いでこのレシピＲ１と実質同じであるモニタ用レシピを用いて前記回転数と膜厚測定デ−タとを取得する（ステップＳ２）。具体的にはこのステップＳ２は、図５に示す運転モ−ド選択部４４によりスピンカ−ブ作成モ−ドを選択し、モニタ基板であるモニタウエハ例えばベアウエハを複数枚用意し、これらモニタウエハを順番に塗布ユニット２に搬入して各モニタウエハの回転数を夫々種々の値に設定し、その表面に塗布液であるレジストを塗布すると共に各レジスト膜の膜厚を膜厚測定ユニット３にて測定する工程である。膜厚の測定デ−タは例えばウエハの直径に沿った膜厚分布であり、この膜厚分布における平均膜厚と前記回転数との関係である既述のスピンカ−ブを前記スピンカ−ブ作成部５１により作成し、これを前記スピンカ−ブ格納部５２内に格納する（ステップＳ３）。スピンカ−ブは例えば回転数２０００〜３０００ｒｐｍの間において４０ｒｐｍの間隔でプロットされて作成される。
【００３３】
次のステップＳ４においては、オペレ−タがレシピＲ１の目標膜厚に対応する回転数をステップＳ３で得られたスピンカ−ブに基づいて決定するか否かを判断し、決定する場合にはオペレ−タが操作パネル上で決定の操作を行い、これを受けてレシピ作成部４１が持っているプログラムにより前記スピンカ−ブから目標膜厚例えば７０００オングストロ−ムに対応する回転数を求め、レシピＲ１に自動設定する（ステップＳ５）。決定しない場合にはこのフロ−を終了する。このステップＳ５は、例えば装置の立ち上げ時や新しいレジストを用いるときなどにおいて初めてスピンカ−ブを作成する場合には、回転数の設定ということになるが、運用が開始されているときには既にスピンカ−ブが作成されていてそのカ−ブの取り直しということになるため、回転数の設定は回転数の補正（絶対値補正）の意味合いになり、図７では絶対値補正という用語を用いている。また作成されたスピンカ−ブにレシピＲ１をリンクさせるときには例えばアラ−ムを発するようにして確認を促すようにしてもよい。
【００３４】
次にウエハＷにレジスト液の塗布を行ってそのレジスト膜の膜厚に基づいて既に設定した回転数を補正する様子について図８を参照しながら説明する。この回転数の補正作業は例えば製品ウエハを一定枚数処理するごとに製品ウエハのレジスト膜の膜厚を測定し、その測定デ−タに基づいて行うようにしてもよいし、あるいは例えばベアウエハからなるモニタウエハを用いて行うようにしてもよい。先ずウエハＷを塗布ユニット２に搬入し、例えば前記レシピＲ１を用いて既述したようにスピンコ−ティングによりレジスト液を塗布し、塗布膜を形成し（ステップＳ１）、膜厚測定ユニット３にてこの塗布膜の膜厚測定デ−タ例えばウエハＷの直径に沿った膜厚分布を得る（ステップＳ２）。
【００３５】
例えば膜厚測定ユニット３におけるコンピュ−タ３０は、前記膜厚分布からレンジ幅または３σ、及び膜厚平均値を求めて制御部４に送信する。図９は膜厚分布の一例を示し、レンジ幅とは膜厚の最大値と最小値との差であり、３σとは標準偏差の３倍の値である。前記回転数補正部６は、例えば前記レンジ幅が既に図６に示す設定画面にて設定したレンジ幅の設定値以内であるか否かを判断し（ステップＳ３）、設定値よりも外れていれば装置などの異常であると判断して前記警報発生手段７からアラ−ムを出力し（ステップＳ４）、例えばオペレ−タの操作により補正作業を中止する。設定値以内であればステップＳ５に進む。前記ステップＳ３の判断工程は、レンジ幅の代わりに３σを用い、図６の入力画面で設定した設定値と比較し、３σが設定値以内であればステップＳ５に進むようにしてもよい。なおレンジ幅及び３σのいずれもが設定値以内のときにステップＳ５に進むようにしてもよい。
【００３６】
ステップ５では膜厚平均値が前記入力画面で設定した平均値シフト幅以内であるか否かを判断し、設定値以内であれば前記回転数の補正を行う必要がなく、今までの回転数の設定値を用いて塗布処理を行えばよいので、補正プログラムを終了し、設定値から外れていればステップＳ６に進む。この平均値シフト幅とは、膜厚平均値が完全に目標膜厚に一致していなくとも、許容範囲内であればプロセスに影響しないと取り扱える当該許容範囲を指すものである。図１０はスピンカ−ブとこの許容範囲及び回転数補正範囲とを対応して示す図であり、この例では目標膜厚を７０００オングストロ−ムとしたときには、平均値シフト幅（許容範囲）を６９７０〜７０３０オングストロ−ムに設定している。
【００３７】
ステップＳ６では、レシピＲ１にリンクさせているスピンカ−ブを用いて次のようにして回転数の補正が行われる。例えば膜厚平均値ａが目標膜厚ａ０  と異なる場合には、図１１に示すようにレシピＲ１とリンクする例えばスピンカーブＤ１が呼び出され、これにより平均膜厚ａに対応する振り切り回転数ｐと、現在の振り切り回転数（本来ならば目標膜厚ａ０  になるはずであった振り切り回転数）ｐ０  とのずれが計算される。
【００３８】
従って、レシピＲ１に設定されている回転数ｐ０  で塗布を行った結果が膜厚ａであったことが分かったわけだが、前述のスピンカーブＤ１によれば膜厚ａに対応する回転数はｐであるため、この回転数の低下分である（ｐ０  −ｐ）分だけレジスト液の振り切り量が低下し、膜厚が増加したと考えることができる。そこで回転数補正部６は、図１２に示すように現在の回転数ｐ０  に補正値Ａｒｐｍである（ｐ０  −ｐ）だけ加えて相対的に膜厚を低下させ、これにより膜厚が目標値ａ０  に近づくようにしようとする。しかしながら補正された回転数が大き過ぎたり小さ過ぎたりする場合には、塗布ユニット２において目標となる膜厚でレジストを塗布することができなくなるおそれがあるため、ステップＳ６に続くステップＳ７では補正後の回転数が補正許容値以内であるか否かを判断し、補正許容値から外れていれば前記ステップＳ４に進んでアラ−ムを出力し、補正許容値以内であればステップＳ８に進んでレシピＲ１の回転数設定値を補正値Ａｒｐｍだけ補正する。その後は補正された回転数を用いてレジスト液の塗布処理が行われる。
【００３９】
上述実施の形態では、塗布、現像装置１００内に膜厚測定ユニット３を設け、ここで得られたレジスト膜の膜厚測定デ−タを制御部４に取り込む一方、予めコ−タレシピとスピンカ−ブとをリンクさせておき、回転数補正用のプログラムを用いて当該スピンカ−ブと前記膜厚測定デ−タとコ−タレシピで設定した目標膜厚とに基づいて塗布処理時の回転数を補正するようにしている。従ってウエハＷ表面に形成されたレジスト膜の膜厚が目標膜厚から外れた場合、自動的に回転数の補正を行うことができ、回転数の補正作業が容易になってオペレ−タの負担が軽減されると共に適切な補正を行うことができる。
【００４０】
そしてウエハＷ表面上の膜厚分布において最大膜厚と最小膜厚との差や標準偏差が所定の値から外れている時には、塗布ユニット２や加熱ユニットの異常、膜厚測定ユニット３の異常、あるいは温湿度などの雰囲気制御の異常の可能性があるため、異常と判断して補正作業を止めてオペレ−タに知らせているので、装置の異常をいち早く検出でき、異常事態のままプロセスが進行されるおそれがない。また算出された回転数の補正値が所定の範囲から外れている時にも同様に装置の異常であるおそれが大きく、この場合にも補正作業を止めるようにしているので異常事態のままプロセスが進行するおそれがない。
【００４１】
図６の入力画面に戻ると、上述の例では選択部４０ａにおいて自動補正を「する」を選択したものとして説明しているが、自動補正を「しない」を選択した場合には回転数の補正フロ−は図１３に示すようになる。このフロ−ではステップＳ７までは上述実施の形態と同じであるが、回転数の補正が許容範囲以内であったときに、自動で回転数の補正をしないで、ステップＳ８にてアラ−ムを出力し、オペレ−タに問い合わせ、ステップＳ９にてオペレ−タが補正を選択する場合には回転数の補正を行い、補正を選択しない場合には補正作業を中止するようにしている。この例ではオペレ−タが補正後の回転数を見て、補正するかしないかを判断しており、オペレ−タの経験が反映されたシステムになっている。
【００４２】
また本発明は、回転数の補正を行った後、補正後の回転数でレジスト液を塗布して続いてそのレジスト膜の膜厚を測定し、その膜厚平均値が目標膜厚に対して許容範囲に入っているか否かを判断して、入っていなければ再度回転数の補正を行い、こうして膜厚平均値が目標膜厚に対して許容範囲に入るまで補正作業を繰り返すようにしてもよい。図１４はこのような例を示すフロ−チャ−トであり、ステップＳ８までは図８のフロ−と同じであるが、補正した後、ステップＳ１に戻るようにしている。ただし補正回数をある回数に制限するため、補正回数をカウントするカウント値ｋを１繰り上げるステップＳ９及びカウント値ｋが設定回数（例えば「３」）を越えているか否かを判断するステップＳ１０を用意し、補正回数が設定値を越えた時にはアラ−ムを出力して、その後の対応をオペレ−タの判断に任せるようにしている。
【００４３】
以上において本実施の形態で用いられる基板はＬＣＤ基板であってもよい。また塗布液としてはレジスト液に限らず層間絶縁材料、低誘電体材料、強誘電体材料、配線材料、有機金属材料、金属ペースト等を用いるようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、基板を回転させて塗布膜を形成するいわゆるスピンコ−ティングを行うにあたり、塗布膜の目標膜厚を得るために基板の回転数を補正する作業を自動化することができ、また適切な回転数の補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる塗布膜形成装置の実施の形態の全体構成を示す平面図である。
【図２】本発明にかかる塗布膜形成装置の実施の形態の概観を示す斜視図である。
【図３】塗布ユニットの主要部を示す縦断側面図である。
【図４】膜厚測定ユニットの主要部を示す縦断側面図である。
【図５】上記実施の形態に用いる制御部を示すブロック図である。
【図６】レシピ作成部における入力画面の一部を示す説明図である。
【図７】上記実施の形態において回転数を設定する様子を示すフロ−チャ−トである。
【図８】上記実施の形態において回転数を補正する様子を示すフロ−チャ−トである。
【図９】レジスト膜の膜厚分布の一例を示す説明図である。
【図１０】回転数を補正するときに用いる膜厚の平均値シフト幅及び補正許容値を示す説明図である。
【図１１】上記実施の形態において回転数を補正する様子を示す説明図である。
【図１２】上記実施の形態において回転数を補正する様子を示す説明図である。
【図１３】他の実施の形態において回転数を設定する様子を示すフロ−チャ−トである。
【図１４】更に他の実施の形態において回転数を補正する様子を示すフロ−チャ−トである。
【符号の説明】
１００        塗布、現像装置
２００        露光装置
Ｗ            半導体ウエハ
１２          キャリア載置部
１４          メイン搬送アーム
１５          現像ユニット
２            塗布ユニット
２０          コントロ−ラ
２１          スピンチャック
２２          駆動機構
２６          ノズル
３            膜厚測定ユニット
３５          光干渉式膜厚計
４            制御部
４０          レシピ入力画面
４１          レシピ作成部
４２          レシピ格納部
４３          レシピ選択部
４４          運転モード選択部
５１          スピンカーブ作成部
５２          スピンカーブ格納部
６            回転数補正部
７            警報発生部
【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】
0003593012.tif 000008
【図８】
0003593012.tif 000009
【図９】
0003593012.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0003593012.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0003593012.tif 000014
【図１４】
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