(57)【要約】【課題】欠陥を含まない品質の良いレジストパターンをウエーハに形成する。【解決手段】液体供給源からパーティクルろ過装置９を経て供給される薬液３を吐出ノズル６より吐出してウェーハの表面に吐出する。このパーティクルろ過装置９と吐出ノズル６との間の管路に、薬液３中に含まれる気泡やパーティクルなどの粒子状物質の量を測定する微粒子測定装置１３を介装する。さらに、配管の開閉を行う電磁制御弁１０の制御電圧値および微粒子測定装置１３の測定値を常時収集するデータ収集ユニット１５と、微粒子測定装置１３の測定結果の演算を行う演算装置１６とを設ける。演算装置１６では、ウェハ１枚あたりに塗布される薬液中に含まれる粒子状物質の数を算出し、その粒子状物質の数を規格値と比較することにより、薄膜塗布装置を停止するか否かの判定を行う。【選択図】図１
2006024882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液供給源からパーティクルろ過装置を経て供給される薬液を吐出ノズルより吐出してウェーハ表面に塗布し、薄膜を形成する薄膜塗布装置であって、
前記パーティクルろ過装置と前記吐出ノズルとの間をつなぐ配管と、
前記配管の開閉を行う電磁制御弁と、
前記配管中における前記薬液中に含まれる粒子状物質の数を測定する微粒子測定装置と、
前記電磁制御弁の制御電圧値および前記微粒子測定装置の測定値を収集するデータ収集ユニットと、
前記データ収集ユニットに収集される前記制御電圧値および前記測定値から、前記ウェーハ１枚あたりに塗布される前記薬液中に含まれる前記粒子状物質の数を算出する演算回路とを備えることを特徴とする薄膜塗布装置。
【請求項２】
前記演算回路では、前記ウェーハ１枚あたりに塗布される前記薬液中に含まれる前記粒子状物質の数を、あらかじめ定められた規格値と比較することを特徴とする請求項１に記載の薄膜塗布装置。
【請求項３】
薬液供給源からパーティクルろ過装置を経て供給される薬液を吐出ノズルより吐出してウェーハ表面に塗布し、薄膜を形成する薄膜塗布装置を用いた薄膜塗布方法であって、
前記パーティクルろ過装置と前記吐出ノズルとの間をつなぐ配管に設けられた電磁制御弁の制御電圧値を収集し、前記薬液が前記ウェーハ表面に塗布されているか否かを判断する工程（ａ）と、
前記配管を流れる前記薬液に含まれる粒子状物質の数を測定する工程（ｂ）と、
前記工程（ａ）および前記工程（ｂ）の結果に基づいて、前記ウェーハ１枚あたりに塗布される前記薬液中に含まれる前記粒子状物質の数を算出する工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）の結果に基づいて、前記薄膜塗布装置を停止するかどうかを判断する工程（ｄ）とを備えることを特徴とする薄膜塗布方法。
【請求項４】
前記工程（ｄ）では、前記ウェーハ１枚あたりに塗布される前記薬液中に含まれる前記粒子状物質の数とあらかじめ設定された規格値とを比較することにより前記判断を行い、
前記薄膜塗布装置を停止すると判断した後にも、前記ウェーハ１枚あたりに塗布される前記薬液中に含まれる前記粒子状物質の数と前記規格値との比較を継続し、前記粒子状物質の数が正常な範囲になったと判断されるまで前記薄膜塗布装置を停止することを特徴とする請求項３に記載の薄膜塗布方法。
【請求項５】
投影光学系における光学素子の先端部とウェーハ表面との間を液体で満たした状態で、前記光学素子の先端部からマスクパターンを前記ウェーハ上に転写する液浸露光装置であって、
前記液体を前記ウェハ表面に供給する液体排出ノズルと、
前記液体の供給源と前記液体排出ノズルとの間をつなぐ配管と、
前記配管の開閉を行う電磁制御弁と、
前記配管の途中に介在するパーティクルろ過装置と、
前記配管のうち前記パーティクルろ過装置と液体排出ノズルとの間に介在し、前記液体中の気泡を除去する気泡除去装置とを備えることを特徴とする液浸露光装置。
【請求項６】
前記配管のうち前記気泡除去装置と前記液体排出ノズルとの間に介在し、前記液体中に含まれる粒子状物質の量を測定する微粒子測定装置と、
前記電磁制御弁の制御電圧値および前記微粒子測定装置の測定値を収集するデータ収集ユニットと、
前記データ収集ユニットに収集される前記制御電圧値および前記測定値から、前記ウェーハ１枚あたりに供給される前記液体中に含まれる前記粒子状物質の数を算出する演算回路とを備えることを特徴とする液侵露光装置。
【請求項７】
請求項５に記載の液侵露光装置を用いた液侵露光方法であって、
前記電磁制御弁の制御電圧値を収集することにより、前記液体が前記ウェーハ表面に供給されているか否かを判断する工程（ａ）と、
前記配管を流れる前記液体に含まれる粒子状物質の数を測定する工程（ｂ）と、
前記工程（ａ）および前記工程（ｂ）の結果に基づいて、前記ウェーハ１枚あたりに供給される前記液体中に含まれる前記粒子状物質の数を算出する工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）の結果に基づいて、前記液侵露光装置を停止するかどうかを判断する工程（ｄ）とを備えることを特徴とする液侵露光方法。
【請求項８】
前記工程（ｄ）では、前記ウェーハ１枚あたりに供給される前記液体中に含まれる前記粒子状物質の数とあらかじめ設定された規格値とを比較することにより前記判断を行い、
前記液侵露光装置を停止すると判断した後にも、前記ウェーハ１枚あたりに供給される前記液体中に含まれる前記粒子状物質の数と前記規格値との比較を継続し、前記粒子状物質の数が正常な範囲になったと判断されるまで前記液侵露光装置を停止することを特徴とする請求項７記載の液侵露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハを製造する際にレジストパターンをウェーハ上に形成する薄膜塗布装置および液浸露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェーハを製造するためのフォトリソグラフィー工程では、１）ウェーハ表面にホトレジストを塗布して均一な厚さのレジスト膜を形成するレジスト塗布工程と、２）ホトレジストに混合されていた溶剤を蒸発させてレジスト膜を固化させ、下地との密着性を向上させるとともに、光化学反応性を高めるプリベーク工程と、３）フォトマスクを介してウェーハに紫外線を照射してレジスト上にデバイスパターンを焼き付ける露光工程と、４）未露光部分のホトレジストを現像液により溶解させてホトレジストのパターンを形成する現像工程と、５）現像により膨潤したホトレジストを硬化させて下地との密着をよくするポストベーク工程とを行っている。近年では、パターンの微細化に伴って、６）ホトレジスト上にさらに反射防止膜を形成するための塗布工程を行っている。一般に、レジスト膜・反射防止膜等の薬液を塗布するにあたっては、ウェーハを回転させながら薬液を滴下する方法がとられている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
図１０は、従来の薄膜塗布装置の構造を模式的に示す図である。図１０に示すように、従来の薄膜塗布装置は、ウェーハ１０１を水平に保持し回転させるウェーハ回転機構１０２と、薬液１０３を搬送し滴下する薬液塗布機構１０４とを備えている。ウェーハ回転機構１０２はウェーハチャック１０５とモーターフランジ１０６とを有している。薬液塗布機構１０４では、ウェーハ１０１に薬液１０３を滴下する吐出ノズル１０７と、薬液１０３の供給源である薬液瓶１０８とが配管１０９により連通されている。そして、配管１０９の管路途中には、薬液瓶１０８側から順にバッファータンク１１０とポンプ１１１とパーティクルろ過装置１１２と電磁制御弁１１３と薬液液面高さ調整装置１１４とが介装されている。制御装置１１８は、薬液塗布機構１０４を制御する。
【０００４】
この薄膜塗布装置の運転開始時には、薬液１０３が入った薬液瓶１０８を所定位置に設置し、この薬液瓶１０８に配管１０９とＮ2加圧配管１１５とを密閉状態で連結する。そして、Ｎ2加圧配管１１５よりＮ2加圧するとともに、バッファータンクドレイン１１６の弁を開放することにより、バッファータンク１１０まで薬液１０３で満たす。その後にバッファータンクドレイン１１６の弁を閉じ、パーティクルろ過装置ドレイン１１７の弁を開放することにより、ポンプ１１１およびパーティクルろ過装置１１２まで薬液１０３で満たす。そしてこの状態でポンプ１１１を駆動させることにより、薬液１０３を、薬液液面高さ調整装置１１４を経て吐出ノズル１０７に到達させる。吐出ノズル１０７に到達した薬液１０３は、回転しているウェーハ１０１上に滴下され、遠心力により均一な膜厚にて塗布される。この一連の処理を行っている間、薬液１０３中に含まれる気泡や微小なごみ（パーティクル）などの粒子状物質（以下、微粒子と言う）の量を微粒子測定装置１１９で測定する。前記微粒子は、ウェーハ１０１にフォトマスクを介して紫外線を照射してレジスト上にデバイスパターンを焼き付ける露光工程で、露光時に照射する紫外線を乱反射したり散乱させる。このような乱反射や錯乱が生じると、ウェーハ１０１上のデバイスパターンに欠陥が発生し、歩留りが低下するおそれがある。これを防止するために、微粒子測定装置１１９の測定結果から薄膜塗布装置の装置状態を確認し、前記測定結果を基に塗布運転の稼動または停止を判定し、判定結果にしたがった制御を行う。前記の技術を用いると機器トラブル等の外乱によって微粒子が混入した場合に、オペレーターにアラーム等の信号を送ったり、塗布運転を自動的に停止させることが可能となるため、歩留り低下による重大な損害を回避することができる（たとえば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−３２０９９９号公報
【特許文献２】特開平１０−２４０８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような薄膜塗布装置では次のような２つの課題がある。
【０００６】
通常、１枚のウェーハ１０１の処理を行う時には、回転しているウェーハ１０１の上に一定の薬液量を１回吐出・滴下し、薬液１０３の吐出を停止した後も薬液１０３が均一な膜厚になるまでウェーハ１０１の回転が続行される。このため、前記一連の処理中における実際の薬液１０３の吐出は不連続となる。一方、常時測定を行う微粒子測定装置１１９は、薬液１０３の吐出状態に関わらず、ある一定の時間（例えば１秒毎）に微粒子測定装置１１９を通過する薬液１０３に含まれる微粒子数を積算して測定値としている。そのため実際に１枚のウェーハ１０１の上に吐出・滴下される薬液１０３中の微粒子の総数はウェーハ１０１の上に薬液１０３が吐出されている間の微粒子測定装置１１９の測定数の積算値になる。薬液１０３が何時吐出されて何時止まったのかがわからないと、前記積算値を求めることができないため、１枚のウェーハ１０１の上に吐出・滴下される薬液１０３中の微粒子の総数を得ることができない。
【０００７】
また、装置の構造または機構によっては、微粒子測定装置１１９を吐出ノズル１０７に設置することは難しく、ラインの途中に設置しなければならない。このため、ウェーハ１０１の上に滴下される直前の薬液１０３中の微粒子を測定することができない。具体的には、図１０に示すように微粒子測定装置１１９により検出された微粒子を含む薬液１０３は微粒子測定装置１１９から電磁制御弁１１３、薬液液面高さ調整装置１１４および吐出ノズル１０７と、それらを繋ぐ配管１０９とを通過した後にウェーハ１０１の上に滴下される。そのため、微粒子測定装置１１９にて検出されている薬液１０３は、その時に処理されているウェーハ１０１の上には吐出されず、数回の吐出の後にウェーハ１０１上に吐出される。このように、微粒子測定装置１１９と吐出ノズル１０７との間の容量分だけ遅延が存在する。従って、各ウェーハ１０１の上に吐出される薬液１０３中に含まれる微粒子数は、微粒子測定装置１１９と吐出ノズル１０７の間の容量分の遅延を考慮して算出する必要がある。
【０００８】
本発明は、より正確に薬液または液体中に含まれる微粒子の数を把握する手段を講ずることおよび気泡をより確実に除去する手段を講ずることにより、欠陥を含まない品質の良いレジストパターンをウエーハに形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明における薄膜塗布装置は、薬液供給源からパーティクルろ過装置を経て供給される薬液を吐出ノズルより吐出してウェーハ表面に塗布し、薄膜を形成する薄膜塗布装置であって、前記パーティクルろ過装置と前記吐出ノズルとの間をつなぐ配管と、前記配管の開閉を行う電磁制御弁と、前記配管中における前記薬液中に含まれる粒子状物質（パーティクルおよび気泡）の数を測定する微粒子測定装置と、前記電磁制御弁の制御電圧値および前記微粒子測定装置の測定値を収集するデータ収集ユニットと、前記データ収集ユニットに収集される前記制御電圧値および前記測定値から、前記ウェーハ１枚あたりに塗布される前記薬液中に含まれる前記粒子状物質の数を算出する演算回路とを備えることを特徴とする。
【００１０】
なお、本発明の薄膜塗布装置において、電磁制御弁の制御電圧値は、検査すべき薬液の流れの状態がわかるような電圧値が変化する情報であればよい。また、演算装置とは電磁制御弁の制御電圧値から薬液の流れの状態を判断し、薬液が流れている間の微粒子測定装置の測定値と時間から薬液の吐出１回分の微粒子の総数を算出する処理を行う機能を有する。
【００１１】
本発明の薄膜塗布装置では、ウェーハ１枚あたりに塗布される薬液中に含まれる粒子状物質の数を算出するため、その値を元にして、薄膜塗布装置を停止するか否かを判断することができる。つまり、機器トラブル等の外乱によって突発的に微粒子や気泡が多く含まれた薬液が薬液ラインを流れた場合には、薄膜塗布装置を自動的に停止することができる。そのため、レジストのパターン不良の発生を未然に防ぐことができる。
【００１２】
さらに、製品を処理している間、薬液中の粒子状物質をリアルタイムに測定することが可能であるため、常に自動的に装置の正常・異常の判断を行うことができる。この装置を用いた場合には、モニターウェーハ上に薄膜を成膜してから表面欠陥検査装置等で膜中の粒子状物質を測定していた従来方法と比較して、作業者の作業時間の短縮および歩留まりの向上が可能となる。さらに、装置の稼動を止めることなく薬液中の粒子状物質の測定が可能なため、装置の稼働率を向上させることもできる。
【００１３】
前記演算回路では、前記ウェーハ１枚あたりに塗布される前記薬液中に含まれる前記粒子状物質の数を、あらかじめ定められた規格値と比較することが好ましい。
【００１４】
本発明の薄膜塗布方法は、薬液供給源からパーティクルろ過装置を経て供給される薬液を吐出ノズルより吐出してウェーハ表面に塗布し、薄膜を形成する薄膜塗布装置を用いた薄膜塗布方法であって、前記パーティクルろ過装置と前記吐出ノズルとの間をつなぐ配管に設けられた電磁制御弁の制御電圧値を収集し、前記薬液が前記ウェーハ表面に塗布されているか否かを判断する工程（ａ）と、前記配管を流れる前記薬液に含まれる粒子状物質の数を測定する工程（ｂ）と、前記工程（ａ）および前記工程（ｂ）の結果に基づいて、前記ウェーハ１枚あたりに塗布される前記薬液中に含まれる前記粒子状物質の数を算出する工程（ｃ）と、前記工程（ｃ）の結果に基づいて、前記薄膜塗布装置を停止するかどうかを判断する工程（ｄ）とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の薄膜塗布方法では、機器トラブル等の外乱によって突発的に粒子状物質が多く含まれた薬液が薬液ラインを流れた場合には、薄膜塗布装置を自動的に停止することができる。そのため、レジストのパターン不良の発生を未然に防ぐことができる。
【００１６】
さらに、製品処理時の薬液中の粒子状物質をリアルタイムに測定することが可能であるため、常に自動的に装置の正常・異常の判断を行うことができる。したがって、モニターウェーハ上に薄膜を成膜してから表面欠陥検査装置等で膜中の粒子状物質を測定していた従来方法と比較して、作業者の作業時間の短縮と歩留まりの向上とが可能となる。さらに、装置の稼動を止めることなく薬液中の粒子状物質の測定が可能なため、装置の稼働率を向上させることもできる。
【００１７】
なお、ウェーハ１枚あたりに塗布される薬液中の粒子状物質の数を算出するためには、微粒子測定装置で測定の対象となった薬液が実際に吐出ノズルから放出されるまでの遅延を把握しておくことが好ましい。より具体的には、微粒子測定装置で測定の対象となった薬液が、そのとき処理されているウェハから何枚後のウェハに塗布されるのかを把握しておけばよい。
【００１８】
本発明の薬液塗布方法において、前記工程（ｄ）では、前記ウェーハ１枚あたりに塗布される前記薬液中に含まれる前記粒子状物質の数とあらかじめ設定された規格値とを比較することにより前記判断を行い、前記薄膜塗布装置を停止すると判断した後にも、前記ウェーハ１枚あたりに塗布される前記薬液中に含まれる前記粒子状物質の数と前記規格値との比較を継続し、前記粒子状物質の数が正常な範囲になったと判断されるまで前記薄膜塗布装置を停止することが好ましい。この場合には、粒子状物質数が少ない元の正常な状態になるまで自動的に排液を継続することができるため、作業者の作業負担を軽減することができる。また、作業者の操作により一定量の排液を行っていた従来と比較して、薬液がより適切な量だけ廃液されるようになる。これにより、排液を実施する時間を必要最小限にすることができ、稼働率を向上させることができる。
【００１９】
本発明の液浸露光装置は、投影光学系における光学素子の先端部とウェーハ表面との間を液体（純水等）で満たした状態で、前記光学素子の先端部からマスクパターンを前記ウェーハ上に転写する液浸露光装置であって、前記液体を前記ウェハ表面に供給する液体排出ノズルと、前記液体の供給源と前記液体排出ノズルとの間をつなぐ配管と、前記配管の開閉を行う電磁制御弁と、前記配管の途中に介在するパーティクルろ過装置と、前記配管のうち前記パーティクルろ過装置と液体排出ノズルとの間に介在し、前記液体中の気泡を除去する気泡除去装置とを備えることを特徴とする。
【００２０】
一般に、ウェーハ上の液体中に気泡等の粒子状物質が存在すると、露光光が粒子状物質によって散乱されて、レチクルパターン通りにパターン形成が成されず、歩留まりが低下するようなパターン欠陥が発生する。本発明の液侵露光装置では、気泡を気泡除去装置で除去しているため、パターン欠陥の発生をより確実に防止することができる。なお、気泡除去装置ではガス状の分子のみが選択的に除去されるので、液体の組成・流量の変化が起こることもない。
【００２１】
また、本発明の液侵露光装置は、前記配管のうち前記気泡除去装置と前記液体排出ノズルとの間に介在し、前記液体中に含まれる粒子状物質の量を測定する微粒子測定装置と、前記電磁制御弁の制御電圧値および前記微粒子測定装置の測定値を収集するデータ収集ユニットと、前記データ収集ユニットに収集される前記制御電圧値および前記測定値から、前記ウェーハ１枚あたりに供給される前記液体中に含まれる前記粒子状物質の数を算出する演算回路とを備えていてもよい。この場合には、もし機器トラブル等の外乱による突発的な液体中への気泡の混入があった場合に、液侵露光装置を停止することができる。さらに、製品処理時の液体中の粒子状物質をリアルタイムに測定することが可能であるため、常時自動的に装置の正常・異常の判断を行うことができる。この装置を用いた場合には、モニターウェーハ上にレジスト塗布、露光および現像といった一連の処理を行った後に表面欠陥検査装置等でパターン欠陥を測定していた従来方法と比較して、作業者の作業時間と歩留まりの向上とが可能となる。さらに、装置の稼動を止めることなく液体中の粒子状物質の測定が可能なため、装置の稼働率を向上させることもできる。
【００２２】
本発明の液侵露光装置を用いた具体的な露光方法は、前記電磁制御弁の制御電圧値を収集することにより、前記液体が前記ウェーハ表面に供給されているか否かを判断する工程（ａ）と、前記配管を流れる前記液体に含まれる粒子状物質の数を測定する工程（ｂ）と、前記工程（ａ）および前記工程（ｂ）の結果に基づいて、前記ウェーハ１枚あたりに供給される前記液体中に含まれる前記粒子状物質の数を算出する工程（ｃ）と、前記工程（ｃ）の結果に基づいて、前記液侵露光装置を停止するかどうかを判断する工程（ｄ）とを備えていることが好ましい。
【００２３】
また、本発明の露光方法において、前記工程（ｄ）では、前記ウェーハ１枚あたりに供給される前記液体中に含まれる前記粒子状物質の数とあらかじめ設定された規格値とを比較することにより前記判断を行い、前記液侵露光装置を停止すると判断した後にも、前記ウェーハ１枚あたりに供給される前記液体中に含まれる前記粒子状物質の数と前記規格値との比較を継続し、前記粒子状物質の数が正常な範囲になったと判断されるまで前記液侵露光装置を停止することが好ましい。この場合には、粒子状物質数が少ない元の正常な状態になるまで自動的に排液を継続することができるため、作業者の作業負担を軽減することができる。また、作業者の操作により一定量の排液を行っていた従来と比較して、液体がより適切な量だけ廃液されるようになる。これにより、排液を実施する時間を必要最小限にすることができ、稼働率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る薄膜塗布装置および液浸露光装置によると、欠陥を含まない品質の良いレジストパターンをウェーハに形成することができ、歩留まりの向上を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（第１の実施形態）
以下では、本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における薄膜塗布装置の構成を示す概略図である。本実施形態の薄膜塗布装置は、ウェーハ１を水平に保持し回転させるウェーハ回転機構２と、薬液３を搬送し滴下する薬液塗布機構２０とを備えている。ウェーハ回転機構２は、ウェーハ１を保持するウェーハチャック４と、ウェーハチャック４を回転させるモーターフランジ５とを有している。薬液塗布機構２０は、ウェーハ１に薬液３を滴下する吐出ノズル６と、吐出ノズル６と薬液３の供給源（図示せず）とをつなぐ配管７と、配管７の管路途中に設けられたポンプ８、パーティクルろ過装置９、薬液３中の微粒子を測定する微粒子測定装置１３、電磁制御弁１０および薬液液面高さ調整装置１１とを備えている。薬液液面高さ調整装置１１は、吐出ノズル６における薬液液面高さを調整するもので、所定量吐出後の吐出ノズル６の先端からの垂れ落ちを防止するために負圧をかけて吸引するサックバック機能を有している。制御装置１２は後述するように薬液塗布機構２０を制御する装置であり、制御ライン１２ａは簡便のために一部のみ示している。微粒子測定装置１３は、ある一定の時間に微粒子測定装置１３を通過する薬液３に含まれる微粒子を検出して、その検出した数と時間との積算を行いデータを出力する。
【００２６】
この薄膜塗布装置が従来のものと相違するのは、配管７の開閉を行う電磁制御弁１０の制御電圧値および前記微粒子測定装置１３の測定値を常時収集するデータ収集ユニット１５と、電磁制御弁１０の制御電圧を電圧変換させる電圧変換回路１４と、測定値の演算を行う演算装置１６とが備えられている点である。
【００２７】
図２（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態において、ウェーハ処理時の配管中の薬液流量、電磁制御弁の開閉状態および制御電圧値の時間変動を示すタイムチャート図である。電磁制御弁１０は装置の停止時や待機時には通常閉じているが、ウェーハ処理時の薬液３を流す際には開いてポンプ８を駆動させることで薬液３を吐出する。そのため、図２（ｂ）に示すように電磁制御弁１０が開いた時のみ、図２（ａ）に示すように薬液３の流量がある一定の値になり、図２（ｃ）に示すように電磁制御弁１０の開閉動作を制御している制御電圧値も０ｖから２０ｖに変位する。また、薬液３が停止した時には電磁制御弁１０は閉じられるため、制御電圧値は２０ｖから０ｖに変位する。このことから電磁制御弁１０の制御電圧値を常時監視することにより、不連続な薬液３の吐出状態を把握することができる。なお、ここでは電磁制御弁１０の制御電圧値が０から２０ｖに変化する場合について述べたが、この電圧値は吐出状態が把握できれば任意の値で構わない。また、２０ｖといった大きい電圧値をデータ収集ユニット１５等に直接入力することは入力側の仕様（データ収集ユニット１５等の保証値）によっては不可能な場合がある。その場合には、電圧変換回路１４を通して、必要とする電磁制御弁１０の制御電圧を所望の電圧値に低下させることによって、前記データ収集ユニット１５等に入力させることができる。
【００２８】
次に、本実施形態における薬液３中の微粒子の測定方法について説明する。図３（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態において、電磁制御弁の開閉状態と、ウェーハ１枚あたりに塗布される薬液中の微粒子の総数との関係を示す図である。図３（ａ）に示すように、１枚のウェーハを処理する間において、薬液３の吐出は不連続であり、電磁制御弁１０は開閉動作を繰り返す。電磁制御弁１０が開いている間に微粒子測定装置１３の測定数をデータ収集ユニット１５で取り込み、演算装置１６で積算すると、図３（ｂ）に示すように、吐出１回あたり、すなわちウェーハ１枚あたりに吐出・滴下される薬液３中の微粒子の総数を求めることができる。演算の方法についての詳細は後述する。
【００２９】
図４は、第１の実施形態において、ウェーハ１枚あたりに塗布される薬液中の微粒子の総数と、ウェーハ上のパターン欠陥数との変化を示すグラフ図である。図４に示すように、微粒子数の増減とパター欠陥数とは、ウェーハ５枚分の処理回数の差をもって、同じような増減の推移をたどっている。これは、微粒子測定装置１３と吐出ノズル６との間に、電磁制御弁１０、薬液液面高さ調整装置１１および吐出ノズル６と、それらを繋ぐ配管７とがあるためである。つまり、微粒子測定装置１３で測定された微粒子は、ウェーハ５枚分を処理するだけの時間をかけて、前記電磁制御弁１０、薬液液面高さ調整装置１１および吐出ノズル６とそれらを繋ぐ配管７とを通過し、ウェーハ上に滴下されるからである。
【００３０】
なお、図４に示すデータは、微粒子測定装置１３と吐出ノズル６との間において保持する薬液３の容量、つまり、電磁制御弁１０、薬液液面高さ調整装置１１および吐出ノズル６とそれらを繋ぐ配管７における容量が１５ｍｌである装置を用い、一回の薬液３の吐出量を３ｍｌとして測定した結果である。この場合には、ウェーハ５枚分の処理によって微粒子測定装置１３で測定された微粒子が微粒子測定装置１３と吐出ノズル６と間を通過するので、吐出ノズル６における遅れが処理５回分となる。このように、微粒子測定装置１３で測定された微粒子がどれだけ遅れて吐出ノズル６に到達するのかは、微粒子測定装置１３から吐出ノズル６までの間の容量と、一回の薬液３の吐出量がわかれば推定できる。
【００３１】
この知見をもとに、処理５回分の遅れを考慮して図５に示す相関関係を得ることができる。図５は、第１の実施形態において、微粒子測定装置での測定値とウェーハ上のパターン欠陥数との相関を示すグラフ図である。
【００３２】
図５に示す相関に基づいて、ウェーハ上におけるパターン欠陥数の任意の許容値に対応する微粒子数を求め、規格値として決定する。なお、「微粒子数」とは、気泡の数とパーティクルの数とを合わせた値である。両者ともウェーハ上のパターン欠陥の原因となるので同列に扱うこととする。図５では、ウェーハ上パターン欠陥数１５０に対応する微粒子数９０を規格値としている。
【００３３】
このような規定値を用いた制御について、図６を参照しながら説明する。図６は、第１の実施形態において、規格値を用いて薄膜塗布装置を制御するステップを示すフローチャート図である。本実施形態の方法では、まずステップＳ１において、薬液３中の微粒子の数が微粒子測定装置１３で測定され、ステップＳ２において、電磁制御弁１０の制御電圧値を取り込んでいるデータ収集ユニット１５で電磁制御弁１０の制御電圧値から薬液３が塗布されているかの判断を行う。薬液３が塗布されていると判断されると、ステップＳ３において、薬液３が塗布されている間の微粒子測定装置１３の測定結果をデータ収集ユニット１５に取り込んだ後に演算装置１６で積算させる。
【００３４】
次に、ステップＳ４において、演算装置１６で積算された測定値、すなわちウェーハ１枚（吐出１回）あたりに塗布される薬液３中に含まれる微粒子数を規格値に対して比較する判定が演算装置１６で行われる。微粒子数が規格値未満であればステップＳ５において通常稼動命令が出力され、薄膜塗布装置は通常稼動される。一方、ステップＳ４において、微粒子数が規格値以上であると判断されると、ステップＳ６において、異常停止命令が演算装置１６から制御装置１２へ出力され、薄膜塗布装置は異常停止され、吐出ノズル６から他の領域に薬液３が排出させる。このとき、薬液３と共に微粒子を排出させる。ここで、ステップＳ７では、排出される薬液３に対して、塗布装置の正常稼動時と同様に、微粒子数を規格値に対して比較する判定が常時行われ、規格値未満であれば薄膜塗布装置を正常稼動させ、規格値以上であれば排液を継続させる。
【００３５】
本実施形態では、機器トラブル等の外乱によって突発的に微粒子や気泡が多く含まれた薬液３が薬液ラインを流れると、薄膜塗布装置を自動的に停止することができる。そのため、レジストのパターン不良の発生を未然に防ぐことができる。
【００３６】
さらに、ウェーハ１を処理している間、薬液３中の微粒子をリアルタイムに測定することが可能であるため、常に自動的に装置の正常・異常の判断を行うことができる。したがって、モニターウェーハ上に薄膜を成膜してから表面欠陥検査装置等で膜中の微粒子を測定していた従来と比較して、作業者の作業時間の短縮および歩留まりの向上が可能となる。さらに、装置の稼動を止めることなく薬液３中の微粒子の測定が可能なため、装置の稼働率を向上させることもできる。
【００３７】
また、異常時には、微粒子が規格値以下になるまで薬液３が自動的に排液される。そのため、従来において作業者の操作により一定量の排液を行っていた場合と比較して、薬液３がより適切な量だけ廃液されるようになる。さらに、排液しながら薬液３中の微粒子数の確認ができるため時間の短縮が可能である。
【００３８】
図７は、第１の実施形態において、薬液中の微粒子数とウェーハ１枚あたりのキラー欠陥数との関係を示すグラフ図である。ここでのキラー欠陥数とは、ゲート長サイズが０．１５μｍでパターン占有率が５４．４％のデバイスにおいて、薬液３中の微粒子によって発生するパターン欠陥のうちデバイスの歩留りを低下させるもののみをカウントしたものである。図７から、微粒子数と歩留りを低下させるキラー欠陥数との関係がわかるため、微粒子数についてある任意の規格値を設定すると、許容できるキラー欠陥数以下で製品の処理を実施することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
以下では、本発明の第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４０】
図８は、第２の実施形態において、液浸露光法を用いた露光装置の構成を示す概略図である。図８に示す露光装置では、照明光学系３１は、ＡｒＦエキシマレーザーやＫｒＦエキシマレーザ等からなる露光光源、オプティカル・インテグレータ、視野絞りおよびコンデンサレンズ等を含む。照明光学系３１から照射された露光光３２はレチクル３３に設けられたパターンを照明する。レチクル３３はレチクルステージ３４によって保持され、レチクル３３のパターンは鏡筒３５および投影光学系レンズ３６を介して、フォトレジストが塗布されたウェーハ３８上に縮小投影される。
【００４１】
ウェーハ３８はウェーハステージ３９上に設置され、ウェーハ３８と投影光学系レンズ３６との間は、純水等の液体３７で満たされている。両者の間が液体３７で満たされることにより、露光波長を実質的に短くして解像度を向上することができると共に焦点深度を実質的に広くすることができる。液体３７は、液体３７の供給源（図示せず）から配管５３を通じて供給される。この配管５３には、液体３７の供給源に近い方から順に、ポンプ４７、パーティクルろ過装置４６、液体３７中の気泡を選択的に除去する気泡除去装置４４、液体３７中の気泡等の微粒子を測定する微粒子測定装置４５、電磁制御弁４３および液体排出ノズル４０が介装されている。
【００４２】
気泡除去装置４４は、図示を省略するが、ガス高選択透過性のある特殊な膜で内部を２つの空間に仕切った構造を有する。そして、２つの空間のうちの一方は配管５３に直接接続され、他方は真空ポンプ５２に接続されている。この気泡除去装置４４では、２つの空間のうち配管５３に接続されている方に液体３７を通過させた状態で、他方の空間を真空ポンプ５２によって排気する。これにより、液体３７中に含まれる気泡が、ガス高選択性のある膜を通過して他方の空間に移動し、さらに真空ポンプ５２によって外部に排気される。
【００４３】
ウェーハ３８上に満たされた液体３７は露光終了後に液体流入ノズル４１を介して液体回収装置４２により回収される。また、本露光装置は、配管５３の開閉を行う電磁制御弁４３の制御電圧値および前記微粒子測定装置４５の測定値を常時収集するデータ収集ユニット４９と、電磁制御弁４３の制御電圧を電圧変換させる電圧変換回路４８と、微粒子測定装置４５の測定値の演算を行う演算装置５０と、液体３７の吐出、停止を制御する制御装置５１とを具備している。
【００４４】
液浸露光装置においてウェーハ３８上の液体３７中に気泡等の微粒子が存在すると、露光光３２が微粒子によって散乱されるため、レチクルパターン通りにパターン形成が成されない。この場合には、歩留まりを低下させるようなパターン欠陥が発生してしまう。本実施形態では、パーティクルや気泡の大部分をパーティクルろ過装置４６でろ過し、このパーティクルろ過装置４６の通過後も存在する気泡を気泡除去装置４４で除去している。これにより、パターン欠陥の発生をより確実に抑制することが可能となる。なお、気泡除去装置４４では前記したようにガス状の分子のみが選択的に除去されるので、液体３７の組成・流量の変化は起こらない。
【００４５】
さらに、機器トラブル等の外乱によって突発的に液体３７中へ多量の気泡が混入しても、第１の実施形態で説明したのと同様の微粒子の測定方法および制御方法を用いれば、装置を停止し自動的排液を行うことができる。その具体的な方法について以下に説明する。まず、データ収集ユニット４９で電磁制御弁４３の制御電圧値から液体３７が供給されているかの判断を行う。液体３７が供給されていると判断されると、液体３７が供給されている間の微粒子測定装置４５の測定結果をデータ収集ユニット４９に取り込んだ後に演算装置５０で測定結果と時間とを積算させる。
【００４６】
次に、演算装置５０で積算された測定値、すなわちウェーハ１枚（吐出１回）あたりに供給される液体３７中に含まれる微粒子数を規格値に対して比較する判定が演算装置５０で行われる。微粒子数が規格値未満であれば通常稼動命令が出力され、液侵露光装置は通常稼動される。一方、微粒子数が規格値以上であると判断されると、異常停止命令が演算装置５０から制御装置５１へ出力され、液侵露光装置は異常停止され、吐出ノズル６より他の領域に液体３７が排出される。このとき、液体３７と共に微粒子を排出させる。このとき、排出される液体３７に対して、露光装置の正常稼動時と同様に、微粒子数を規格値に対して比較する判定が常時行われ、規格値未満であれば液侵露光装置を正常稼動させ、規格値以上であれば排液を継続させる。
【００４７】
図９は、図８に示す露光装置において、気泡除去装置の使用時間の合計と、微粒子測定装置において、気泡除去装置を通過した後の液体中に含まれる粒子状物質の数を測定した結果との関係を示すグラフ図を示す。気泡除去装置４４の合計の使用時間が長くなると、気泡除去能力が低下し、気泡除去装置４４を通過した後の液体３７中の気泡数が増加してくるので、所望の気泡除去能力を有した新たな気泡除去装置へと交換する必要がある。しかし、液体３７の製造時や搬送時の状態によって、液体３７中の気泡量や溶存気体量にはバラツキが見られるため、交換時期を一定にするのは望ましくない。図９から、ある時期より徐々に気泡除去装置の気泡除去能力が低下しているのがわかる。そこで、徐々に気泡除去能力が低下してくるある時期の測定値を規格値とすることにより、気泡除去装置の交換時期を除去能力が低下する前に予想すれば、液体３７中の気泡量や溶存気体量にばらつきがあっても適切な時期に交換を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は欠陥を含まない品質の良いレジストパターンをウェーハ上に形成するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態における薄膜塗布装置の構成を示す概略図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態において、ウェーハ処理時の配管中の薬液流量、電磁制御弁の開閉状態および制御電圧値の時間変動を示すタイムチャート図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態において、電磁制御弁の開閉状態と、ウェーハ１枚あたりに塗布される薬液中の微粒子の総数との関係を示す図である。
【図４】第１の実施形態において、ウェーハ１枚あたりに塗布される薬液中の微粒子の総数と、ウェーハ上のパターン欠陥数との変化を示すグラフ図である。
【図５】第１の実施形態において、微粒子測定装置での測定値とウェーハ上のパターン欠陥数との相関を示すグラフ図である。
【図６】第１の実施形態において、規格値を用いて薄膜塗布装置を制御するステップを示すフローチャート図である。
【図７】第１の実施形態において、薬液中の微粒子数とウェーハ１枚あたりのキラー欠陥数との関係を示すグラフ図である。
【図８】第２の実施形態において、液浸露光法を用いた露光装置の構成を示す概略図である。
【図９】図８に示す露光装置において、気泡除去装置の使用時間の合計と、微粒子測定装置において、気泡除去装置を通過した後の液体中に含まれる粒子状物質の数を測定した結果ととの関係を示すグラフ図を示す。
【図１０】従来の薄膜塗布装置の構造を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１      ウェーハ
２      ウェーハ回転機構
３      薬液
４      ウェーハチャック
５      モーターフランジ
６      吐出ノズル
７      配管
８      ポンプ
９      パーティクルろ過装置過装置
１０      電磁制御弁
１１      薬液液面高さ調整装置
１２      制御装置
１２ａ    制御ライン
１３      微粒子測定装置
１４      電圧変換回路
１５      データ収集ユニット
１６      演算装置
２０      薬液塗布機構
３１      照明光学系
３２      露光光
３３      レチクル
３４      レチクルステージ
３５      鏡筒
３６      投影光学系レンズ
３７      液体
３８      ウェーハ
３９      ウェーハステージ
４０      液体排出ノズル
４１      液体流入ノズル
４２      液体回収装置
４３      電磁制御弁
４４      気泡除去装置
４５      微粒子測定装置
４６      パーティクルろ過装置
４７      ポンプ
４８      電圧変換回路
４９      データ収集ユニット
５０      演算装置
５１      制御装置
５２      真空ポンプ
５３      配管
【図１】
2006024882.tif 000003
【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】
2006024882.tif 000008
【図７】
2006024882.tif 000009
【図８】
2006024882.tif 000010
【図９】
2006024882.tif 000011
【図１０】
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