(57)【要約】      （修正有）【課題】塗布や測定に伴う処理対象物への微粒子の付着を抑制しつつ、塗布直後の塗布膜の状態を把握することが可能な塗布膜解析方法を提供する。【解決手段】この塗布膜解析方法は、回動アーム４０に設けられた距離センサ３０により、ウェハ１の表面高さ位置の分布を反映する第１測定データを取得するステップと、回動アーム４０に設けられたノズル２１の先端から液状の熱硬化性樹脂３を供給して、ウェハ１の表面上に熱硬化性樹脂３の塗布膜４を形成するステップと、距離センサ３０により、塗布膜４の表面高さ位置の分布を反映する第２測定データを取得するステップと、取得された第１測定データおよび第２測定データに基づいて、形成された塗布膜４を解析するステップと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物が載置される回転テーブルよりも外周側に配置された回転軸を中心に回動する回動アームに設けられた距離センサにより、前記処理対象物の表面高さ位置の分布を反映する第１測定データを取得するステップと、
前記回動アームに設けられたノズルの先端から液状の塗布材料を供給して、前記処理対象物の表面上に塗布材料の塗布膜を形成するステップと、
前記距離センサにより、前記処理対象物の表面上に形成された塗布膜の表面高さ位置の分布を反映する第２測定データを取得するステップと、
取得された前記第１測定データおよび前記第２測定データに基づいて、形成された塗布膜を解析するステップと、を備える、塗布膜解析方法。
【請求項２】
前記塗布膜を解析するステップにおいて、前記第１測定データおよび前記第２測定データに基づいて、前記塗布膜の膜厚および体積の少なくとも一方を取得する、請求項１に記載の塗布膜解析方法。
【請求項３】
測定精度が確保される所定の距離範囲内で前記回転テーブルの中心の表面から離れた位置に前記距離センサが配置されるときの前記回動アームの高さ位置を第１アーム高さとし、
前記第１測定データを取得するステップおよび前記第２測定データを取得するステップにおいて、前記第１アーム高さにおいて前記回動アームを回動させることにより、前記距離センサによる前記第１測定データおよび前記第２測定データを取得する、請求項１または２に記載の塗布膜解析方法。
【請求項４】
前記塗布膜を形成するステップにおいて、前記第１測定データに基づいて、前記ノズルの先端を前記処理対象物の表面高さ位置から一定の所定距離だけ離れた高さに制御しながら、前記ノズルの先端から液状の塗布材料を供給する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗布膜解析方法。
【請求項５】
前記ノズルの先端が前記回転テーブルの中心の表面と接触するときの前記回動アームの高さ位置を第２アーム高さとし、
前記塗布膜を形成するステップにおいて、前記第２アーム高さと、前記所定距離と、回転する前記処理対象物の各々の位置における前記第１測定データと、に基づいて前記回動アームの高さ位置を制御する、請求項４に記載の塗布膜解析方法。
【請求項６】
前記所定距離は、前記塗布膜の設計膜厚に基づいて設定される一定値である、請求項４または５に記載の塗布膜解析方法。
【請求項７】
前記塗布膜を形成するステップにおいて、前記ノズルの先端の高さ位置を前記処理対象物の上方で固定した状態で、前記ノズルの先端から液状の塗布材料を供給する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗布膜解析方法。
【請求項８】
前記塗布膜を形成するステップにおいて、前記回転テーブルにより前記処理対象物を回転させながら、前記回動アームにより前記ノズルを前記処理対象物の中心側から外周側または外周側から中心側に向けて回動させることにより、前記ノズルを前記処理対象物に対して渦巻き状に相対移動させながら前記塗布材料を供給する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の塗布膜解析方法。
【請求項９】
前記塗布膜を形成するステップにおいて、前記回転テーブルにより前記処理対象物を回転させながら、前記回動アームにより前記ノズルを前記処理対象物の半径方向において複数箇所の供給位置に移動させ、各々の供給位置で前記処理対象物に対して同心円状に相対移動させながら前記塗布材料を供給する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の塗布膜解析方法。
【請求項１０】
前記第１測定データを取得するステップと、前記第２測定データを取得するステップとにおいて、前記回動アームの回動動作および前記回転テーブルの回転動作を同一とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の塗布膜解析方法。
【請求項１１】
前記第１測定データを取得するステップにおいて、
前記回転テーブルの回転動作は、前記塗布膜を形成するステップにおける前記回転テーブルの回転動作と同一とし、
前記回動アームの回動動作は、前記塗布膜を形成するステップにおける前記回動アームの回動動作から前記ノズルと前記距離センサとの距離分だけオフセットさせた同一の動作とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の塗布膜解析方法。
【請求項１２】
前記回動アームは、前記処理対象物を収容可能な真空チャンバ内に配置され、前記回転軸を介して前記真空チャンバの外部の回動駆動部および昇降駆動部により駆動され、
前記回転テーブルは、前記真空チャンバ内に配置され、前記真空チャンバの外部のテーブル駆動部により回転駆動され、
前記塗布膜を形成するステップにより前記真空チャンバ内で形成された前記塗布膜によって、前記処理対象物の表面に開口するように形成された微細空間内に前記塗布材料を充填する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の塗布膜解析方法。
【請求項１３】
前記塗布材料は、溶剤を含む熱硬化性樹脂であり、
前記第２測定データを取得するステップの後、前記処理対象物を加熱して前記熱硬化性樹脂に含まれる溶剤を蒸発させる第１加熱処理を行うステップと、
前記距離センサにより、前記第１加熱処理により溶剤が除去された前記塗布膜の表面高さ位置の分布を反映する第３測定データを取得するステップと、をさらに備える、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の塗布膜解析方法。
【請求項１４】
前記第３測定データを取得するステップの後、前記処理対象物を加熱して前記熱硬化性樹脂を固化させる第２加熱処理を行うステップと、
前記距離センサにより、前記第２加熱処理により固化された前記塗布膜の表面高さ位置の分布を反映する第４測定データを取得するステップと、をさらに備える、請求項１３に記載の塗布膜解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、塗布膜解析方法に関し、特に、液状の塗布材料により処理対象物の表面上に形成された塗布膜を解析する塗布膜解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液状の塗布材料により処理対象物の表面上に塗布膜を形成する方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、プラズマディスプレイパネルの基板（処理対象物）に蛍光体ペーストなどを塗布することが開示されている。上記特許文献１では、Ｙ軸移動テーブルと、Ｘ軸移動テーブルとにより、塗布ヘッドが基板の上方を水平移動する。塗布ヘッドには、ノズルと距離センサとが設けられている。塗布に先立って、距離センサを走査させることにより、基板の表面のうねりデータが取得される。取得されたうねりデータを元に、塗布動作の際に、ノズル、基板間の距離が一定になるように制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９４０８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のような塗布膜の形成方法では、いわゆるＸ−Ｙステージによって塗布ヘッドが基板の上方を移動する構成であるため、移動に伴う可動部の摺動に起因して発生した微粒子が、基板の表面上に付着するという問題点がある。微粒子の付着は、処理対象物が回路形成用の半導体ウェハなどの微細加工物である場合に特に問題となりやすい。
【０００６】
また、上記特許文献１では、形成された塗布膜の膜厚などの状態が適正であるか否かを評価する手段がないという問題点がある。たとえば上記特許文献１の装置によって塗布膜を形成した後、処理対象物を測定装置に移動させて、塗布膜の膜厚などの状態を測定することが考えられる。しかし、液状の塗布材料は溶剤を含んでいる場合が多いため、塗布膜を生成した後、塗布状態の測定を行うまでに時間がかかると、溶剤の揮発などによって塗布膜の状態が変化してしまうことが少なくない。塗布直後の塗布膜の状態の評価は、塗布条件の最適化のために重要であるため、塗布直後における塗布膜の状態を把握できるようにすることが望まれている。
【０００７】
なお、距離センサには、基板の表面高さ（表面までの距離）と塗布膜の表面高さ（表面までの距離）とを同時に検出して、膜厚を測定できるものもある。しかし、半導体ウェハなどに形成される塗布膜は膜厚が非常に小さくなるため、塗布膜の膜厚が距離センサによる測定可能範囲の下限以下の場合には測定することができない。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、塗布や測定に伴う処理対象物への微粒子の付着を抑制しつつ、塗布直後の塗布膜の状態を把握することが可能な塗布膜解析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明による塗布膜解析方法は、処理対象物が載置される回転テーブルよりも外周側に配置された回転軸を中心に回動する回動アームに設けられた距離センサにより、処理対象物の表面高さ位置の分布を反映する第１測定データを取得するステップと、回動アームに設けられたノズルの先端から液状の塗布材料を供給して、処理対象物の表面上に塗布材料の塗布膜を形成するステップと、距離センサにより、処理対象物の表面上に形成された塗布膜の表面高さ位置の分布を反映する第２測定データを取得するステップと、取得された第１測定データおよび第２測定データに基づいて、形成された塗布膜を解析するステップと、を備える。なお、処理対象物は、たとえばシリコン基板やガラス基板などの半導体用基板を含む概念である。
【００１０】
この発明による塗布膜解析方法では、上記構成により、回転テーブルよりも外周側に配置された回転軸を中心に回動する回動アームによって、距離センサおよびノズルが処理対象物の上方を移動するので、処理対象物の上方に摺動箇所を配置せずに済む。そのため、塗布や測定のためにノズルおよび距離センサを移動させても、処理対象物の上方で微粒子が発生することを抑制できるので、塗布や測定に伴う処理対象物への微粒子の付着を抑制することができる。また、上記構成により、塗布膜を形成する前に取得される第１測定データによって処理対象物の表面高さの分布を把握でき、塗布膜を形成した後に取得される第２測定データによって塗布膜の表面高さの分布を把握できる。そのため、塗布膜を解析するステップにおいて、たとえば処理対象物の表面高さと塗布膜の表面高さとの差分をとれば、塗布膜の膜厚が把握できるし、既知の塗布領域の寸法をさらに考慮すれば、塗布材料の体積（すなわち塗布量）が把握できる。第２測定データは、第１測定データと同様に回動アームの距離センサによって取得できるので、処理対象物を測定用の装置などに移動させることなく、塗布直後の塗布膜の状態を把握することができる。以上により、本発明によれば、塗布や測定に伴う処理対象物への微粒子の付着を抑制しつつ、塗布直後の塗布膜の状態を把握することができる。
【００１１】
上記発明による塗布膜解析方法において、好ましくは、塗布膜を解析するステップにおいて、第１測定データおよび第２測定データに基づいて、塗布膜の膜厚および体積の少なくとも一方を取得する。このように構成すれば、塗布膜の状態として、少なくとも塗布直後の塗布膜の膜厚または体積（塗布量）を把握することができる。これにより、塗布直後の膜厚や塗布量の分布等を把握して設計値との対比を行うことができる。そのため、塗布膜を形成するステップの直接の結果としての、塗布直後の膜厚や体積に基づいて、塗布膜を形成するステップにおける塗布条件の最適化を容易に行うことができる。
【００１２】
上記発明による塗布膜解析方法において、好ましくは、測定精度が確保される所定の距離範囲内で回転テーブルの中心の表面から離れた位置に距離センサが配置されるときの回動アームの高さ位置を第１アーム高さとし、第１測定データを取得するステップおよび第２測定データを取得するステップにおいて、第１アーム高さにおいて回動アームを回動させることにより、距離センサによる第１測定データおよび第２測定データを取得する。このように構成すれば、第１測定データおよび第２測定データを同一の第１アーム高さにおいて同一の条件で取得できるので、塗布前の処理対象物の表面高さの分布と塗布後の塗布膜の表面高さの分布とを精度よく取得することができる。
【００１３】
上記発明による塗布膜解析方法において、好ましくは、塗布膜を形成するステップにおいて、第１測定データに基づいて、ノズルの先端を処理対象物の表面高さ位置から一定の所定距離だけ離れた高さに制御しながら、ノズルの先端から液状の塗布材料を供給する。このように構成すれば、処理対象物の表面にうねりがあり表面高さ位置がばらつく場合でも、処理対象物の表面高さ位置の分布を反映する第１測定データを用いて、ノズルの先端と処理対象物の表面との間隔を一定（所定距離）に維持して塗布することができるので、表面高さ位置がばらつく処理対象物に対しても、より均一な膜厚で塗布膜を形成することができる。このような塗布方法で塗布膜の膜厚を極力均一にするためには、所定距離の設定値を最適化することが重要となる。そのため、塗布直後の塗布膜の状態を把握することができる本発明では、塗布膜の解析結果を用いて所定距離の設定値を最適化することができる点で、特に有用である。
【００１４】
この場合、好ましくは、ノズルの先端が回転テーブルの中心の表面と接触するときの回動アームの高さ位置を第２アーム高さとし、塗布膜を形成するステップにおいて、第２アーム高さと、上記所定距離と、回転する処理対象物の各々の位置における第１測定データと、に基づいて回動アームの高さ位置を制御する。このように構成すれば、ノズルの先端と処理対象物の表面との間を、精度よく一定の所定距離に保った状態で塗布を行うことができる。その結果、より精度よく、塗布膜を所望の膜厚で形成することができる。
【００１５】
上記塗布膜を形成するステップで、ノズルの先端を処理対象物の表面高さ位置から一定の所定距離だけ離れた高さに制御する構成において、好ましくは、上記所定距離は、塗布膜の設計膜厚に基づいて設定される一定値である。このように構成すれば、塗布材料の物性等を考慮した上で、塗布膜の設計膜厚に基づいて適切な所定距離を設定することができる。その結果、ノズルの先端が設計膜厚に対応した所定距離だけ離隔した状態を維持しながら塗布を行うことによって、所望の膜厚の塗布膜を精度よく形成することができる。また、上記の通り、塗布膜の設計膜厚に加えて、実際の塗布膜の解析結果から得られた知見を加味して所定距離の設定値を最適化すれば、さらに膜厚の精度を向上させることが可能となる。
【００１６】
上記発明による塗布膜解析方法において、好ましくは、塗布膜を形成するステップにおいて、ノズルの先端の高さ位置を処理対象物の上方で固定した状態で、ノズルの先端から液状の塗布材料を供給する。このように構成すれば、ノズルの先端の高さ位置を一定に維持した状態で塗布膜を形成できるので、ノズルの先端の高さ位置をリアルタイムで制御する必要がなく、容易に塗布膜を形成することができる。この場合、塗布膜の膜厚を均一にするためには、一定値に固定されるノズルの先端の高さ位置の設定値を最適化することが重要となる。そのため、塗布直後の塗布膜の状態を把握することができる本発明では、塗布膜の解析結果を用いてノズルの先端の高さ位置の設定値を最適化することができる点で、特に有用である。
【００１７】
上記発明による塗布膜解析方法において、好ましくは、塗布膜を形成するステップにおいて、回転テーブルにより処理対象物を回転させながら、回動アームによりノズルを処理対象物の中心側から外周側または外周側から中心側に向けて回動させることにより、ノズルを処理対象物に対して渦巻き状に相対移動させながら塗布材料を供給する。このように構成すれば、塗布の開始点から終点まで途切れることなく連続的に塗布材料を供給する手法で、処理対象物の塗布範囲全体に塗布を行うことができる。その結果、ノズルからの塗布材料の供給のオンオフを行う場合に吐出量が不安定になり易いのと比較して、ノズルからの塗布材料の供給を継続することにより吐出量を安定させることができる。
【００１８】
上記発明による塗布膜解析方法において、好ましくは、塗布膜を形成するステップにおいて、回転テーブルにより処理対象物を回転させながら、回動アームによりノズルを処理対象物の半径方向において複数箇所の供給位置に移動させ、各々の供給位置で処理対象物に対して同心円状に相対移動させながら塗布材料を供給する。このように構成すれば、円状の軌跡での塗布材料の供給を、円の半径を異ならせて複数回行う手法で、処理対象物の塗布範囲全体に塗布を行うことができる。ここで、塗布材料の供給中に処理対象物の回転中心からの距離（円状軌跡の半径）が変化する場合、処理対象物の回転速度が一定だとノズルと処理対象物との相対速度が回転中心からの距離に応じて変化することになる。これに対して、各々の円状軌跡で塗布材料を供給する場合、回転中心からの距離が変化しないため、ノズルと処理対象物との相対速度を容易に一定に保って塗布を行うことができる。その結果、円状軌跡の各位置における塗布材料の供給量を安定させることができる。
【００１９】
上記発明による塗布膜解析方法において、好ましくは、第１測定データを取得するステップと、第２測定データを取得するステップとにおいて、回動アームの回動動作および回転テーブルの回転動作を同一とする。ここで、回動アームの回動動作は、回動アームの回動速度（角速度）および回動速度の時間変化パターン、回動の開始点および終点位置を含みうる。回転テーブルの回転動作は、回転速度（角速度）および回転速度の時間変化パターンを含みうる。このように構成すれば、それぞれの測定データを取得する際の距離センサ（回動アーム）と処理対象物（または処理対象物上の塗布膜）との相対運動を同一条件にすることができる。その結果、第１測定データと第２測定データとの間での測定条件の相違に起因する誤差を低減できるので、第１測定データおよび第２測定データに基づく解析を精度よく行うことができる。
【００２０】
上記発明による塗布膜解析方法において、好ましくは、第１測定データを取得するステップにおいて、回転テーブルの回転動作は、塗布膜を形成するステップにおける回転テーブルの回転動作と同一とし、回動アームの回動動作は、塗布膜を形成するステップにおける回動アームの回動動作からノズルと距離センサとの距離分だけオフセットさせた同一の動作とする。このように構成すれば、第１測定データを取得する際の距離センサの処理対象物に対する移動軌跡と、塗布膜を形成する際のノズルの処理対象物に対する移動軌跡とを、極力同一にすることができる。その結果、第１測定データの各測定点と、ノズルからの塗布材料の吐出位置とを近似させることができ、測定点と吐出位置との位置ずれに起因する誤差を低減できるので、第１測定データに基づく高さ制御を高精度に行うことができる。
【００２１】
上記発明による塗布膜解析方法において、好ましくは、回動アームは、処理対象物を収容可能な真空チャンバ内に配置され、回転軸を介して真空チャンバの外部の回動駆動部および昇降駆動部により駆動され、回転テーブルは、真空チャンバ内に配置され、真空チャンバの外部のテーブル駆動部により回転駆動され、塗布膜を形成するステップにより真空チャンバ内で形成された塗布膜によって、処理対象物の表面に開口するように形成された微細空間内に塗布材料を充填する。このように構成すれば、真空チャンバ中の処理対象物に対しても、微粒子の付着を抑制しつつ塗布膜を形成し、塗布直後の塗布膜の状態を把握することができる。ここで、Ｘ−Ｙステージ型の塗布装置を用いる場合には、Ｘ−Ｙステージの駆動機構を真空チャンバ内に配置する必要があるため、通常のモータ（減圧下で用いることができない安価なモータ）が使用できない、真空チャンバが大型化する、微粒子の付着が避けられない、などの問題が生じる。これに対して、上記構成によれば、モータなどの駆動部を真空チャンバの外部に配置して、回動アームと処理対象物を載置した回転テーブルとを真空チャンバの内部で駆動することができるので、減圧下で用いることができない安価なモータの使用が可能であり、真空チャンバの大型化を抑制でき、微粒子の付着も抑制できる点で、特に効果的である。
【００２２】
上記発明による塗布膜解析方法において、好ましくは、塗布材料は、溶剤を含む熱硬化性樹脂であり、第２測定データを取得するステップの後、処理対象物を加熱して熱硬化性樹脂に含まれる溶剤を蒸発させる第１加熱処理を行うステップと、距離センサにより、第１加熱処理により溶剤が除去された塗布膜の表面高さ位置の分布を反映する第３測定データを取得するステップと、をさらに備える。このように構成すれば、塗布直後の塗布膜の状態を把握するだけでなく、溶剤蒸発後の塗布膜の表面高さの分布を把握することができる。さらに、塗布膜の形成、塗布直後の塗布膜の状態の把握のみならず、溶剤蒸発後の塗布膜の状態の把握を、同じ装置構成で行うことができるので、処理対象物に対する複数の処理を行う場合でも装置構成を複雑化することがないため有用である。
【００２３】
この場合、好ましくは、第３測定データを取得するステップの後、処理対象物を加熱して熱硬化性樹脂を固化させる第２加熱処理を行うステップと、距離センサにより、第２加熱処理により固化された塗布膜の表面高さ位置の分布を反映する第４測定データを取得するステップと、をさらに備える。このように構成すれば、溶剤蒸発後の塗布膜の表面高さの分布に加えて、さらに、固化後の塗布膜の表面高さの分布を把握することができる。その結果、塗布直後の塗布膜の状態、溶剤蒸発後の塗布膜の状態、および固化後の塗布膜の状態をそれぞれ把握できるので、各工程における塗布膜の状態を総合的に考慮して、所望の塗布状態の塗布膜を形成するための塗布条件の最適化を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、上記のように、塗布や測定に伴う処理対象物への微粒子の付着を抑制しつつ、塗布直後の塗布膜の状態を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】塗布膜形成装置の全体構成を示す模式的な断面図である。
【図２】図１に示した塗布膜形成装置の模式的な平面図である。
【図３】第１測定データを取得するステップを説明するための模式図である。
【図４】第１アーム高さの取得を説明するための模式図である。
【図５】塗布膜を形成するステップを説明するための模式図である。
【図６】第２アーム高さの取得を説明するための模式図である。
【図７】塗布材料の塗布方法を説明するための模式的な平面図である。
【図８】塗布材料の供給時のノズルの先端を示した模式図である。
【図９】ウェハの表面上での塗布材料の流動を示した模式的な平面図である。
【図１０】距離センサによる測定点の分布を示した模式的な平面図である。
【図１１】第２測定データを取得するステップを説明するための模式図である。
【図１２】各測定点における測定データを模式的に示したグラフである。
【図１３】一連の絶縁層形成処理の流れを示したフローチャートである。
【図１４】絶縁層形成処理の工程毎のウェハの断面図および平面図である。
【図１５】第１実施形態による塗布膜解析方法の実験結果を示した図である。
【図１６】第２実施形態による塗布膜解析方法における塗布材料の塗布方法を説明するための模式的な平面図である。
【図１７】変形例による塗布膜を形成するステップを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１〜図１２を参照して、第１実施形態による塗布膜解析方法および塗布膜形成装置１００について説明する。
【００２８】
第１実施形態による塗布膜解析方法は、処理対象物の表面上に液状の塗布材料を供給することにより形成された塗布膜を測定し、解析する方法である。塗布膜解析方法は、塗布膜を形成する方法を含む。また、塗布膜形成装置１００は、第１実施形態の塗布膜解析方法を実施して処理対象物の表面上に塗布膜を形成し、塗布膜の測定を行う装置である。
【００２９】
（処理対象物および塗布材料）
処理対象物は、表面に塗布材料の塗布膜が形成される物体であれば特に限定されない。処理対象物は、通常、平板状の形状を有し、平坦な表面を有するが、表面に開口する微細空間が形成されていてもよい。この場合、塗布材料の塗布膜形成により、微細空間内に塗布材料が充填されてもよい。処理対象物の平面的な形状は問わない。処理対象物は、たとえば、シリコンやガラスなどにより形成されたウェハである。ウェハは、半導体素子やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスなどが形成される半導体基板である。
【００３０】
塗布材料は、液状で所定の粘性を有する物質であれば、特に限定されない。第１実施形態の塗布膜解析方法は、様々な塗布材料の成膜において適用することができる。塗布材料は、たとえば、半導体基板に用いられるレジスト液、導電性ペースト、接着剤などのほか、液状の樹脂材料である。たとえば、塗布材料は、熱硬化性樹脂であり、絶縁材料として用いられる。
【００３１】
以下では、一例として、シリコンなどの半導体材料から構成されるウェハ１に、熱硬化性樹脂３からなる塗布材料の塗布膜を成膜する例について説明する。ウェハ１は、特許請求の範囲の「処理対象物」の一例である。熱硬化性樹脂３は、特許請求の範囲の「塗布材料」の一例である。図１および図２の例では、ウェハ１は、平面的に見て、半径Ｒ（図２参照）を有する略円形状であり、複数のチップを切り出すことが可能である。
【００３２】
（塗布膜形成装置）
図１および図２に示すように、塗布膜形成装置１００は、回転テーブル１０と、供給部２０と、距離センサ３０と、回動アーム４０と、制御部５０と、を備える。
【００３３】
また、塗布膜形成装置１００は、ウェハ１を収容可能な真空チャンバ６０と、真空チャンバ６０を支持する基台部７０とを備える。真空チャンバ６０は、開閉可能に構成され、閉状態で内部空間が気密状態に維持される。真空チャンバ６０は、気密シール６２を介して接続された空圧源６１により、内部空間が減圧される。真空チャンバ６０は、回転テーブル１０、供給部２０および距離センサ３０を保持する回動アーム４０を収容している。真空チャンバ６０は、開状態において、図示しないロボットアームなどにより回転テーブル１０上のウェハ１の出し入れが行える。
【００３４】
基台部７０は、真空チャンバ６０の下側で真空チャンバ６０を支持する筐体である。基台部７０は、気密処理が施されておらず、基台部７０内は外部雰囲気と同等の雰囲気となる。基台部７０内には、供給部２０および距離センサ３０を保持する回動アーム４０の移動機構４１と、テーブル駆動部４５とが収容されている。移動機構４１は、鉛直方向に延びる回転軸４２を介して回動アーム４０を支持している。回転軸４２は、真空チャンバ６０の隔壁に設けられた貫通孔（図示せず）を通って基台部７０から真空チャンバ６０内に挿入されている。回転軸４２と真空チャンバ６０の隔壁との間は気密シール６２によって封止されている。テーブル駆動部４５は、鉛直方向に延びる接続部４６を介して回転テーブル１０を支持している。接続部４６は、真空チャンバ６０の隔壁に設けられた貫通孔（図示せず）を通って基台部７０から真空チャンバ６０内に挿入されている。接続部４６と真空チャンバ６０の隔壁との間は気密シール６２によって封止されている。
【００３５】
回転テーブル１０は、平板状のウェハ１を保持して鉛直方向の回転中心軸１１回りに回転させるように構成されている。回転テーブル１０は、平坦な載置面１２を有し、載置面１２上に載置されたウェハ１を保持する。回転テーブル１０は、テーブル駆動部４５により、載置面１２を鉛直方向の回転中心軸１１回りに回転させることができる。回転テーブル１０は、真空チャンバ６０内に配置され、真空チャンバ６０の外部のテーブル駆動部４５により回転駆動されるように構成されている。
【００３６】
テーブル駆動部４５は、回転テーブル１０を回転駆動するための電動モータおよび角度検出器を含む。テーブル駆動部４５は、真空チャンバ６０の外部の基台部７０に配置されている。テーブル駆動部４５は、真空チャンバ６０の外部から、接続部４６を介して回転テーブル１０を回転させる。テーブル駆動部４５は、制御部５０と電気的に接続されており、制御部５０によってウェハ１の回転が制御されるように構成されている。
【００３７】
供給部２０は、ウェハ１の表面１ａ上に液状の塗布材料（熱硬化性樹脂３）を供給するように構成されている。供給部２０は、回転テーブル１０の上方に配置されており、下部にノズル２１を備えている。ノズル２１は、塗布材料（熱硬化性樹脂３）を吐出するための１つの開口（図示せず）を有する管部材であり、回動アーム４０の先端に下向きに設けられている。ノズル２１は、図示しない材料貯留部と流体的に接続されており、材料貯留部から供給される熱硬化性樹脂３を吐出することができる。ノズル２１は、回転テーブル１０の上方位置から、回転テーブル１０に保持されたウェハ１の表面１ａ上に熱硬化性樹脂３を供給することができる。ノズル２１からの熱硬化性樹脂３の吐出は、制御部５０により制御される。
【００３８】
塗布の際には、ウェハ１が回転中心軸１１回りに回転し、回動アーム４０に設けられたノズル２１が回転軸４２回りに円弧軌跡Ｑ（図２参照）に沿って移動する。円弧軌跡Ｑに沿う回動アーム４０の動作範囲は、少なくとも回転テーブル１０の中心から回転テーブル１０の外縁と円弧軌跡Ｑとの交点までの範囲を含む。そのため、ウェハ１とノズル２１との相対移動によって、ノズル２１は、ウェハ１の表面１ａ全体に亘って熱硬化性樹脂３の供給が可能である。
【００３９】
距離センサ３０は、先端の検出部から対象物までの距離を測定するセンサである。距離センサ３０は、後述するようにウェハ１の表面高さ（表面１ａまでの距離）や塗布膜４の表面高さ（表面までの距離）が測定可能であれば、どのような測定原理により測定を行うものであってもよい。たとえば距離センサ３０は、光学センサである。光学センサは、検出部から対象物に測定光を照射し、対象物からの反射光を受光する。光学センサは、たとえば、分光干渉方式のセンサであり、受光した反射光を波長毎に分光検出し、波形解析を行って光路長の相違に起因する光干渉を解析することにより、対象物までの距離を求める。
【００４０】
距離センサ３０は、ノズル２１と同様に回動アーム４０に設けられている。具体的には、距離センサ３０は、回動アーム４０の先端部において、平面視でノズル２１と並ぶように設けられている。距離センサ３０とノズル２１とは、所定距離（オフセット距離ＤＯとする、図２参照）だけ水平に離隔するように設けられている。ノズル２１の先端と、距離センサ３０の先端の検出部とは、異なる高さ位置に配置されている。距離センサ３０の先端は、ノズル２１の先端よりも高い位置に配置されている。
【００４１】
測定の際には、ウェハ１が回転中心軸１１回りに回転し、回動アーム４０に設けられた距離センサ３０が回転軸４２回りに円弧軌跡Ｑに沿って移動する。回動アーム４０は、少なくとも、回転テーブル１０の中心から回転テーブル１０の外縁と円弧軌跡Ｑとの交点までの範囲で回動可能であるので、ウェハ１と距離センサ３０との相対移動によって、距離センサ３０は、ウェハ１を完全に含む回転テーブル１０の表面（載置面１２）の全体に亘って表面高さ位置の測定が可能である。
【００４２】
図１に示すように、回動アーム４０は、ウェハ１よりも上方の位置で供給部２０および距離センサ３０を保持している。回動アーム４０は、ウェハ１の表面１ａと略平行な方向においてノズル２１および距離センサ３０を回動させる機能を有する。
【００４３】
回動アーム４０は、水平方向に延びるとともに、先端部で供給部２０および距離センサ３０を保持し、根元部が回転軸４２に支持されている。回動アーム４０は、ウェハ１が載置される回転テーブル１０よりも外周側に配置された回転軸４２を中心に回動するように構成されている。回動アーム４０は、回転軸４２を介して真空チャンバ６０の外部の回動駆動部４３および昇降駆動部４４により駆動される。
【００４４】
回動駆動部４３は、電動モータおよび角度検出器を備え、回転軸４２を中心に回動アーム４０を回動させることが可能である。回転軸４２は、回転テーブル１０に対して径方向外側に配置されている。これにより、回動駆動部４３は、ノズル２１および距離センサ３０を、ウェハ１（回転テーブル１０）の径方向外側に配置された回転軸４２回りに回動（旋回）させる。ノズル２１および距離センサ３０は、回動アーム４０において、回転軸４２から略等しい距離ＤＲ（図２参照）だけ離れている。そのため、ノズル２１および距離センサ３０は、共に、回転軸４２から距離ＤＲを半径とする円弧軌跡Ｑ上を移動する。円弧軌跡Ｑは、回転テーブル１０の中心上を通るように設定されている。ノズル２１および距離センサ３０は、少なくとも回転テーブル１０の中心から周縁部までの範囲を、円弧軌跡Ｑに沿って移動可能である。
【００４５】
また、昇降駆動部４４は、電動モータおよび角度検出器を備え、電動モータの回転運動を昇降運動に変換することにより、回動アーム４０を上下方向に移動させることが可能に構成されている。電動モータの検出角度から、回動アーム４０を上下方向位置の制御が可能である。昇降駆動部４４は、ノズル２１および距離センサ３０を、ウェハ１（回転テーブル１０）の表面１ａに対して接近または離隔させるように移動させる。
【００４６】
このように、回動アーム４０は、回転軸４２を中心に距離センサ３０と供給部２０とを一体的に移動させることが可能である。回動アーム４０には可動部または摺動部が設けられておらず、ウェハ１の上方で摺動に伴う微粒子が発生することがない。回動駆動部４３および昇降駆動部４４は、制御部５０と電気的に接続されており、制御部５０によって距離センサ３０およびノズル２１の移動が制御される。
【００４７】
制御部５０は、ＣＰＵなどのプロセッサと、揮発性および／または不揮発性メモリとを備えたコンピュータなどから構成され、塗布膜形成装置１００の各部を制御する。制御部５０は、回転テーブル１０の回転制御、回動アーム４０による距離センサ３０およびノズル２１の移動制御、および、ノズル２１による熱硬化性樹脂３の供給制御を行うように構成されている。
【００４８】
第１実施形態では、制御部５０は、回動アーム４０に設けられた距離センサ３０により、ウェハ１の表面高さ位置の分布を反映する第１測定データ８１を取得する制御を行う。制御部５０は、回動アーム４０に設けられたノズル２１の先端から液状の熱硬化性樹脂３を供給して、ウェハ１の表面上に熱硬化性樹脂３の塗布膜４を形成する制御を行う。制御部５０は、距離センサ３０により、形成された塗布膜４（図１参照）の表面高さ位置の分布を反映する第２測定データ８２を取得する制御を行う。そして、制御部５０は、取得された第１測定データ８１および第２測定データ８２に基づいて、形成された塗布膜４を解析するように構成されている。
【００４９】
また、第１実施形態では、制御部５０は、距離センサ３０により、後述するプリベーク処理後の塗布膜４の表面高さ位置の分布を反映する第３測定データ８３を取得する制御を行う。制御部５０は、距離センサ３０により、後述する焼成処理（キュア）後の塗布膜４の表面高さ位置の分布を反映する第４測定データ８４を取得する制御を行う。
【００５０】
（塗布膜解析方法）
次に、第１実施形態の塗布膜解析方法について説明する。塗布膜解析方法は、塗布膜形成装置１００によって実施される。塗布膜形成装置１００の動作制御は、制御部５０により行われる。
【００５１】
第１実施形態の塗布膜解析方法は、少なくとも、以下の（１）〜（４）のステップを備える。（１）ウェハ１が載置される回転テーブル１０よりも外周側に配置された回転軸４２を中心に回動する回動アーム４０に設けられた距離センサ３０により、ウェハ１の表面高さ位置の分布を反映する第１測定データ８１を取得する。（２）回動アーム４０に設けられたノズル２１の先端から液状の熱硬化性樹脂３を供給して、ウェハ１の表面上に熱硬化性樹脂３の塗布膜４を形成する。（３）距離センサ３０により、ウェハ１の表面１ａ上に形成された塗布膜４の表面高さ位置の分布を反映する第２測定データ８２を取得する。（４）取得された第１測定データ８１および第２測定データ８２に基づいて、形成された塗布膜４を解析する。
【００５２】
〈第１測定データを取得するステップ〉
図３に示すように、第１測定データ８１を取得するステップでは、制御部５０が、ウェハ１が載置された回転テーブル１０を回転させる制御と、回転軸４２を中心に回動アーム４０を回動させる制御とを行う。ウェハ１の回転中心軸１１周りの回転と、距離センサ３０の円弧軌跡Ｑに沿った移動（回転軸４２周りの回動）とにより、距離センサ３０は、ウェハ１の表面の複数の測定点ＭＰにおける表面高さ位置を測定する。複数の測定点ＭＰは、予め設定された熱硬化性樹脂３が塗布される領域内で分布するように設定される。これらの複数の測定点ＭＰにおける表面高さ位置により、ウェハ１の表面高さ位置の分布を反映する第１測定データ８１が取得される。後述するように、複数の測定点ＭＰは、塗布膜４を形成するステップにおけるウェハ１に対するノズル２１の相対移動経路ＡＰ１上の各点と略一致するように設定される。
【００５３】
第１測定データ８１は、複数の測定点ＭＰで取得された各表面高さ位置のデータ群である。表面高さ位置の分布を反映するデータとは、センサの種類にもよるが、表面高さ位置そのもののデータのみならず、たとえば表面高さ位置に応じた信号（電流値、電圧値などを含む）であって、表面高さ位置を示す数値情報に換算可能な情報を含むことを意味する。
【００５４】
第１測定データ８１を取得するステップでは、制御部５０は、回動アーム４０を第１アーム高さＨ１に位置付ける。そして、制御部５０は、第１アーム高さＨ１において回動アーム４０を回動させることにより、距離センサ３０による第１測定データ８１を取得する。
【００５５】
図４に示すように、第１アーム高さＨ１は、測定精度が確保される所定の距離範囲内で回転テーブル１０の中心の表面から離れた位置に距離センサ３０が配置されるときの回動アーム４０の高さ位置とされる。回転テーブル１０の中心の表面とは、回転テーブル１０の回転中心軸１１が通る位置の表面（載置面１２）を意味する。
【００５６】
ここで、光学式の距離センサ３０では、光学的な仕様に起因して基準距離ＤＳが設定されており、基準距離ＤＳから所定の距離範囲が、測定精度が確保される所定の距離範囲とされる。そこで、距離センサ３０による測定時には、回転テーブル１０の中心の表面に対して所定の距離範囲だけ離れた位置で測定が行われるように、回動アーム４０の高さが制御される。第１実施形態では、回転テーブル１０の中心の表面から基準距離ＤＳだけ離れた位置に距離センサ３０が配置されるときの回動アーム４０の高さ位置が第１アーム高さＨ１とされる。第１アーム高さＨ１は、第１測定データ８１を取得するステップに先だって、予め取得される。
【００５７】
第１実施形態では、制御部５０は、第１アーム高さＨ１における距離センサ３０の測定結果に基づいて、ウェハ１の表面１ａの基準距離ＤＳからの変位量を第１測定データ８１として取得する。つまり、第１測定データ８１は、回転テーブル１０の中心の表面の高さ位置からの、各測定点ＭＰにおけるウェハ１の表面１ａの高さ位置までの距離を表す。取得される第１測定データ８１は、ウェハ１の厚みのばらつき、ウェハ１が載置された回転テーブル１０の表面高さのばらつき、傾き等を含んだ、ウェハ１の表面高さの分布を反映する。
【００５８】
〈塗布膜を形成するステップ〉
図５に示すように、塗布膜４を形成するステップでは、制御部５０が、ウェハ１が載置された回転テーブル１０を回転させる制御と、回転軸４２を中心に回動アーム４０を回動させる制御と、熱硬化性樹脂３をノズル２１から吐出させる制御と、を行う。これにより、制御部５０は、第１測定データ８１に基づいて、ノズル２１の先端をウェハ１の表面高さ位置から一定の所定距離Ｇだけ離れた高さに制御しながら、ノズル２１の先端から液状の熱硬化性樹脂３を供給する。その結果、ウェハ１の表面１ａ上に熱硬化性樹脂３の塗布膜４が形成される。
【００５９】
具体的には、塗布膜４を形成するステップでは、制御部５０は、第２アーム高さＨ２と、所定距離Ｇと、回転するウェハ１の各々の位置における第１測定データ８１と、に基づいて回動アーム４０の高さ位置を制御する。
【００６０】
ここで、第２アーム高さＨ２は、図６に示すように、ノズル２１の先端が回転テーブル１０の中心の表面と接触するときの回動アーム４０の高さ位置である。第２アーム高さＨ２は、塗布膜４を形成するステップに先だって、予め取得される。第２アーム高さＨ２を取得する際のノズル２１の先端の位置（回転テーブル１０の中心の表面）は、第１アーム高さＨ１を取得する際の距離センサ３０の測定点と一致する。
【００６１】
第１測定データ８１は、回転テーブル１０の中心の表面の高さ位置からの、各測定点ＭＰにおけるウェハ１の表面１ａの高さ位置までの距離を表す。そのため、図５に示すように、第２アーム高さＨ２においてノズル２１の先端が回転テーブル１０の中心の表面の高さ位置に合わせられた状態で、第１測定データ８１に対応するウェハ１の表面高さ分だけ回動アーム４０が上昇されると、ノズル２１の先端が各測定点におけるウェハ１の表面１ａの高さ位置に正確に位置付けられる。そしてさらに、一定値である所定距離Ｇ分だけ回動アーム４０が上昇されることにより、ノズル２１の先端は、各測定点ＭＰにおけるウェハ１の表面１ａから所定距離Ｇだけ上昇した位置に配置される。これにより、制御部５０は、第２アーム高さＨ２と、所定距離Ｇと、第１測定データ８１と、に基づいて回動アーム４０の塗布高さ８５を算出する。
【００６２】
ウェハ１の回転および回動アーム４０の回動に伴って、ウェハ１の表面１ａに対するノズル２１の相対位置が変化するので、制御部５０は、ノズル２１の相対位置に対応する測定点の第１測定データ８１を使用して算出された塗布高さ８５となるように、昇降駆動部４４（回動アーム４０の高さ位置）を制御する。その結果、塗布膜４を形成するステップでは、ウェハ１に対する各相対位置においてノズル２１の先端が常にウェハ１の表面１ａから所定距離Ｇだけ離隔した高さ位置に維持される。たとえば第１測定データ８１の値が図５の破線で示したように波打つと仮定すると、ノズル２１の先端が各位置の第１測定データ８１（ウェハ１の表面高さ分布）に応じて上下するように移動して、所定距離Ｇが維持される。
【００６３】
第１実施形態では、所定距離Ｇは、塗布膜４の設計膜厚に基づいて設定される一定値である。所定距離Ｇは、粘性などの熱硬化性樹脂３の物性を考慮した上で、塗布膜４の設計膜厚と、熱硬化性樹脂３の吐出圧力と、回転テーブル１０によるウェハ１の回転速度と、回動アーム４０によるノズル２１の移動速度と、に応じた所定値とされる。ノズル２１の先端がウェハ１の表面から所定距離Ｇを隔てた状態で熱硬化性樹脂３が供給されることにより、ウェハ１の表面１ａに設計膜厚に極力一致した塗布膜４が形成される。所定距離Ｇは、たとえば２０μｍ以上、好ましくは約３０μ以上である。たとえば所定距離Ｇは、設計膜厚と同じ値に設定される。なお、所定距離Ｇは解析的な手法のみでは、最適値を得ることは容易ではない。そのため後述するように、塗布膜４の解析結果から得られる知見を加味することにより、より設計膜厚に近付くように最適化できる。
【００６４】
〈塗布方法〉
具体的な塗布方法として、第１実施形態では、図７に示すように、塗布膜４を形成するステップにおいて、回転テーブル１０によりウェハ１を回転させながら、回動アーム４０によりノズル２１をウェハ１の中心側から外周側または外周側から中心側に向けて回動させることにより、ノズル２１をウェハ１に対して渦巻き状に相対移動させながら熱硬化性樹脂３を供給する。
【００６５】
図７では、一例として、制御部５０は、ノズル２１をウェハ１の中心上方に配置した開始点ＳＴからウェハ１の外周縁部近傍の終点ＥＤまで、ウェハ１の中心側から外周側へ回動させる。この間、制御部５０は、ノズル２１から熱硬化性樹脂３を連続的に吐出させる。回転テーブル１０によりウェハ１が回転中心軸１１周りに回転されるので、ノズル２１は、図７の破線で示すような渦巻き状の相対移動経路ＡＰ１で、ウェハ１に対して移動する。
【００６６】
制御部５０は、塗布動作中に、水平方向におけるノズル２１とウェハ１との相対移動速度が略一定となるように、回動アーム４０の回動動作および回転テーブル１０の回転動作を制御する。具体的には、制御部５０は、相対移動経路ＡＰ１上の各ノズル位置におけるウェハ１の周速が略一定になるように制御する。すなわち、ノズル２１とウェハ１との相対移動速度は、ノズル位置でのウェハ１の周速に一致すると見なすことができるので、制御部５０は、ノズル位置のウェハ１の中心（回転中心軸１１）からの距離（半径ｒ）が増大するに従って、回転テーブル１０の回転速度（角速度）を小さくするか、または回動アーム４０の回動速度（角速度）を小さくする。回転テーブル１０の回転速度の減少と回動アーム４０の回動速度の減少との両方を行ってもよい。つまり、制御部５０は、ノズル位置のウェハ１の中心からの距離が増大するに従って、回転テーブル１０の回転速度（角速度）を小さくし、かつ、回動アーム４０の回動速度（角速度）を小さくしてもよい。なお、回転テーブル１０の回転速度は、たとえば、１ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下の回転速度とされる。
【００６７】
また、制御部５０は、渦巻き状の相対移動経路ＡＰ１における半径方向に隣接する曲線部の間隔（ピッチ）ＤＰが、略一定となるように回動アーム４０の回動速度と回転テーブル１０の回転速度とを制御する。間隔ＤＰは、ノズル２１の直径よりも大きい。
【００６８】
なお、図７では、終点ＥＤで、回動アーム４０の回動を停止した状態（ウェハ１の径方向におけるノズル２１の位置を固定した状態）で、ウェハ１の概ね１回転分だけ、塗布を行う。これにより、形成される塗布膜４の外周部の形状が正円に近い形状に安定する。
【００６９】
図８に示すように、塗布動作中は、ノズル２１の先端とウェハ１の表面との所定距離Ｇのギャップ領域に、熱硬化性樹脂３が供給される。粘性および吐出圧力にもよるが、熱硬化性樹脂３は、ギャップ領域から溢れ出すようにウェハ１の表面１ａ上へ流動する。図８では、ノズル２１は、先端がウェハ１上の熱硬化性樹脂３と接触した状態で熱硬化性樹脂３を押し出すように吐出する。相対移動経路ＡＰ１に沿って、熱硬化性樹脂３がウェハ１上に連続的に供給される。
【００７０】
塗布動作中、平面視では、図９に示すように、ノズル２１が相対移動経路ＡＰ１に沿って周回することにより、塗布済みの領域９１の外側に熱硬化性樹脂３の曲線状の塗布ラインを形成し、塗布ラインの半径が徐々に大きくなっていく。相対移動経路ＡＰ１の隣接する曲線（塗布ライン）間は、間隔ＤＰを隔てているが、ギャップ領域から溢れ出した熱硬化性樹脂３が流動して隙間を埋めていくことにより、新たに塗布された塗布ラインと塗布済みの領域９１とが接続する。その結果、ノズル２１が相対移動経路ＡＰ１に沿って周回する度に、ウェハ１上の塗布済みの領域９１が半径方向に拡大する。ノズル２１が相対移動経路ＡＰ１に沿って終点ＥＤへ到達することにより、ウェハ１上に設定された塗布領域の全体が熱硬化性樹脂３に覆われる。このようにして、塗布膜４が形成される。
【００７１】
塗布動作が終了すると、制御部５０は、回動アーム４０を上昇させて、ノズル２１をウェハ１の表面１ａから離隔させる。たとえば、制御部５０は、ウェハ１の回転を継続しながら、ノズル２１の先端が熱硬化性樹脂３の塗布膜４と接触する位置から塗布膜４と非接触となる位置へ移動するまでに、少なくともウェハ１が１回転するように、回動アーム４０を上昇させる制御を行う。ウェハ１の回転を停止させた状態でノズル２１を離隔させると、ノズル２１を離隔させた部分だけ熱硬化性樹脂３が盛り上がった状態となりやすい。そのため、上記のようにウェハ１の回転を継続しながらノズル２１を徐々に離隔させることにより、熱硬化性樹脂３の盛り上がりを極力抑制することができる。
【００７２】
〈第１測定データの取得との関係〉
図１０に示すように、第１実施形態では、第１測定データ８１を取得するステップにおける距離センサ３０のウェハ１に対する相対移動経路と、塗布膜４を形成するステップにおけるノズル２１のウェハ１に対する相対移動経路ＡＰ１とが、概ね一致する。
【００７３】
すなわち、第１測定データ８１を取得するステップにおいて、回転テーブル１０の回転動作は、塗布膜４を形成するステップにおける回転テーブル１０の回転動作と同一とされる。第１測定データ８１を取得するステップにおいて、回動アーム４０の回動動作は、塗布膜４を形成するステップにおける回動アーム４０の回動動作からノズル２１と距離センサ３０とのオフセット距離ＤＯ（図２参照）分だけオフセットさせた同一の動作とされる。つまり、図１０の例の場合は、回動アーム４０をオフセット距離ＤＯ分だけオフセットさせてノズル２１の代わりに距離センサ３０を開始点ＳＴに配置した状態で、距離センサ３０が相対移動経路ＡＰ１に沿って移動するように、回転テーブル１０の回転動作と回動アーム４０の回動動作とが制御される。
【００７４】
そのため、第１測定データ８１の各測定点ＭＰが、相対移動経路ＡＰ１と実質的に同一の経路上に分布することになる。言い換えると、第１測定データ８１は、相対移動経路ＡＰ１におけるウェハ１の表面高さ分布を反映する。その結果、ノズル２１の先端とウェハ１の表面１ａとの間を精度よく所定距離Ｇに維持できる。
【００７５】
〈第２測定データ８２を取得するステップ〉
図１１に示すように、第２測定データ８２を取得するステップは、基本的に第１測定データ８１を取得するステップと同様である。すなわち、第２測定データ８２を取得するステップでは、制御部５０が、ウェハ１が載置された回転テーブル１０を回転させる制御と、回転軸４２を中心に回動アーム４０を回動させる制御とを行う。ウェハ１の回転中心軸１１周りの回転と、距離センサ３０の円弧軌跡Ｑに沿った移動（回転軸４２周りの回動）とにより、距離センサ３０は、形成された塗布膜４の表面の複数の測定点ＭＰ（図１０参照）における表面高さ位置を測定する。
【００７６】
第２測定データ８２を取得するステップでは、制御部５０は、回動アーム４０を第１アーム高さＨ１に位置付ける。そして、制御部５０は、第１アーム高さＨ１において回動アーム４０を回動させることにより、距離センサ３０による第２測定データ８２を取得する。
【００７７】
このように、第１実施形態では、第１測定データ８１を取得するステップおよび第２測定データ８２を取得するステップの両方において、第１アーム高さＨ１において回動アーム４０を回動させることにより、距離センサ３０による第１測定データ８１および第２測定データ８２を取得する。
【００７８】
また、第１実施形態では、第１測定データ８１を取得するステップと、第２測定データ８２を取得するステップとにおいて、回動アーム４０の回動動作および回転テーブル１０の回転動作を同一とする。ここで、回動アーム４０の回動動作は、回動アーム４０の回動速度（角速度）および回動速度の時間変化パターン、開始点ＳＴおよび終点ＥＤの位置を含む。回転テーブル１０の回転動作は、回転テーブル１０の回転速度（角速度）および回転速度の時間変化パターンを含む。そのため、図１０に示したように、第２測定データ８２は、第１測定データ８１と同一の相対移動経路に分布する同じ測定点ＭＰで取得されたデータとなる。したがって、第２測定データ８２を取得するステップにおける距離センサ３０のウェハ１に対する相対移動経路と、塗布膜４を形成するステップにおけるノズル２１のウェハ１に対する相対移動経路ＡＰ１とが、概ね一致する。
【００７９】
第２測定データ８２は、複数の測定点ＭＰで取得された塗布膜４の各表面高さ位置のデータ群である。制御部５０は、第１アーム高さＨ１における距離センサ３０の測定結果に基づいて、塗布膜４の表面の基準距離ＤＳからの変位量を第２測定データ８２として取得する。つまり、第２測定データ８２は、回転テーブル１０の中心の表面（載置面１２）の高さ位置からの、各測定点ＭＰにおける塗布膜４の表面１ａの高さ位置までの距離を表す。取得される第１測定データ８１は、塗布膜４の厚みのばらつき、ウェハ１の厚みのばらつき、ウェハ１が載置された回転テーブル１０の表面高さのばらつき、傾き等を含んだ、塗布膜４の表面高さの分布を反映する。
【００８０】
なお、後述する第３測定データ８３の取得および第４測定データ８４の取得も、第２測定データ８２と同じ動作により行う。
【００８１】
〈塗布膜を解析するステップ〉
図１２に示すように、塗布膜４を解析するステップでは、制御部５０が、取得された第１測定データ８１および第２測定データ８２に基づいて、形成された塗布膜４を解析する。塗布膜４を解析するステップにおいて、制御部５０は、第１測定データ８１および第２測定データ８２に基づいて、塗布膜４の膜厚および体積の少なくとも一方を取得する。
【００８２】
上記の通り、第１実施形態では、第１測定データ８１と第２測定データ８２とは、共に、同一の相対移動経路（相対移動経路ＡＰ１）に設定された同一の複数の測定点ＭＰから取得された高さ位置のデータ群である。そして、第１測定データ８１と第２測定データ８２とは、共に、第１アーム高さＨ１における距離センサ３０の測定結果に基づいて、塗布膜４の表面の基準距離ＤＳからの変位量として取得される。したがって、同一の測定点ＭＰにおける第１測定データ８１と第２測定データ８２との差分が、塗布膜４の膜厚ｔに相当する。
【００８３】
そのため、塗布膜４を解析するステップでは、制御部５０は、各測定点ＭＰにおける第１測定データ８１と第２測定データ８２との差分を求めることにより、塗布膜４の膜厚ｔを取得する。制御部５０は、たとえば、各測定点ＭＰにおける膜厚ｔに加えて、膜厚ｔの最大値、最小値、平均値または中央値を算出する。また、制御部５０は、ウェハ１の表面１ａ上の塗布領域の設定データを参照し、膜厚ｔと塗布領域の面積とにより、塗布膜４の体積を取得する。塗布膜４の体積は、熱硬化性樹脂３の塗布量と言い換えてもよい。
【００８４】
得られた膜厚ｔまたは体積により、設計膜厚に対して許容範囲内に収まる膜厚ｔの塗布膜４が、塗布膜４を形成するステップによって形成できたか否かが評価できる。また、得られた膜厚ｔまたは体積に基づいて、ノズル２１の先端とウェハ１の表面１ａとの間に設定する所定距離Ｇの大きさ、熱硬化性樹脂３の吐出圧力、回転テーブル１０によるウェハ１の回転速度、回動アーム４０によるノズル２１の移動速度、などの塗布動作条件を最適化することができる。たとえば所定距離Ｇの大きさは、最初の膜厚解析時には、設計膜厚と同じ値とし、得られた膜厚ｔまたは体積に基づいて微調整を行うことにより、熱硬化性樹脂３に応じた最適値が決定されうる。
【００８５】
（具体的適用例）
次に、第１実施形態による塗布膜解析方法の具体的な適用例を示す。以下では、複数の微細空間２(図１４（Ａ）参照)が形成されたウェハ１の表面１ａ上に、熱硬化性樹脂３を成膜することにより、微細空間２内に熱硬化性樹脂３を充填する例について説明する。
【００８６】
図１４（Ａ）に示すように、ウェハ１には、エッチング処理などの前工程により、複数の微細空間２が形成されている。たとえば、ウェハ１には、おおよそ１００万個の微細空間２が形成されている。
【００８７】
微細空間２は、ウェハ１の表面１ａに開口するように形成されている。微細空間２は、たとえばウェハ１を貫通しない穴部であり、ウェハ１の表面１ａに開口するとともに、表面１ａとは反対の反対面１ｂには開口しない。図１４に示す微細空間２は、開口２ａ、内側面２ｂおよび底部２ｃを有する環状溝である。微細空間２は、平面視において柱状部分を取り囲む円環形状を有する。微細空間２は、所定の直径を有する円形状に形成されている。微細空間２は、厚み方向に直交する水平方向における幅Ｗ、厚み方向の深さＬ１を有する。
【００８８】
微細空間２の外径は、たとえば約２５０μｍ以下であり、好ましくは１０μｍ以下である。微細空間２の幅Ｗはたとえば約１００μｍ以下である。微細空間２の厚み方向の深さＬ１は、微細空間２の深さＬ１と幅Ｗとのアスペクト比（Ｌ１／Ｗ）が約２以上、約２０以下を満たすように、幅Ｗに応じて決められるのが好ましい。一例として、たとえば微細空間２の幅Ｗは約２μｍであり、深さＬ１はたとえば約２０μｍである（アスペクト比（Ｌ１／Ｗ）＝約１０）。
【００８９】
ウェハ１の表面１ａ上に熱硬化性樹脂３の塗布膜４が形成されると、微細空間２内にも熱硬化性樹脂３が流入する。熱硬化性樹脂３は、たとえば絶縁性材料として、常温より高くかつ約２５０℃以下の処理温度で固化する樹脂（結合剤）が用いられる。熱硬化性樹脂３としては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂、および、エポキシ樹脂がある。具体的には、フッ素樹脂として、旭硝子株式会社製のＡＬ−Ｘ２００３やＡＬ−Ｘ２０１０などのＡＬ−Ｘ２０００シリーズが挙げられる。また、ポリイミド樹脂として、旭化成イーマテリアル株式会社製のＰＩＭＥＬ（登録商標）ＢＭ３０２やＢＬ３０１が挙げられる。また、フェノール樹脂として、ＪＳＲ株式会社製のＥＬＰＡＣ（登録商標）ＷＰＲ１２０１やＷＰＲ５１００が挙げられる。
【００９０】
熱硬化性樹脂３は、後工程によって形成される貫通電極（図示せず）の絶縁層として機能する。貫通電極は、たとえば、複数のチップを積み重ねて実装する３次元実装における、上下のチップ間での電気的接続を行うための電極（シリコン貫通電極）として形成されるものである。以下、図１３および図１４を参照して、一連の絶縁材充填処理の流れについて概要を説明する。
【００９１】
まず、図１３のステップＳ１に示すように、制御部５０は、第１アーム高さＨ１（図４参照）および第２アーム高さＨ２（図６参照）を取得する。制御部５０は、ステップＳ２において、第１測定データ８１を取得する。制御部５０は、図３および図１０に示した手法により、塗布膜４の形成前のウェハ１から、各測定点ＭＰにおける第１測定データ８１を取得する。
【００９２】
制御部５０は、ステップＳ３において、塗布膜４を形成する制御を行う。制御部５０は、図５および図７に示した手法により、ウェハ１の表面１ａ上に熱硬化性樹脂３を供給し、塗布膜４を形成させる。この際、図１４（Ｂ）に示すように、微細空間２に熱硬化性樹脂３が充填される。ウェハ１の表面１ａには、膜厚ｔ１の塗布膜４が形成される。
【００９３】
成膜および充填される熱硬化性樹脂３は、固化前の樹脂材料と溶剤との混合物である。時間が経過すると、溶剤の気化により塗布膜４の体積（膜厚）が変化する。
【００９４】
そこで、第１実施形態では、制御部５０は、塗布膜４の形成（ステップＳ３）の直後のステップＳ４において、第２測定データ８２を取得する。制御部５０は、図１０および図１１に示した手法により、塗布膜４の形成後のウェハ１から、各測定点ＭＰにおける第２測定データ８２を取得する。
【００９５】
ステップＳ５において、制御部５０は、塗布膜４を解析する。制御部５０は、図１２に示したように、第１測定データ８１および第２測定データ８２に基づいて、塗布膜４の膜厚ｔ１などを取得する。第１実施形態では、真空チャンバ６０内にウェハ１が配置されたままの状態で、これらのステップＳ３〜Ｓ５が連続して行われる。その結果、ステップＳ５では、塗布膜４の形成直後の膜厚ｔ１などが解析結果として取得される。
【００９６】
なお、塗布膜４を形成するステップにより、ウェハ１の表面１ａに開口するように形成された微細空間２内に熱硬化性樹脂３が充填される。また、熱硬化性樹脂３は、差圧充填によって、微細空間２内に充填される。すなわち、真空チャンバ６０内は予め所定の真空度となるように減圧されており、塗布膜４の形成後、真空チャンバ６０の内部圧力が大気圧程度まで上昇されることにより、微細空間２を覆う熱硬化性樹脂３が差圧によって微細空間２の内部に充填される。
【００９７】
次に、第２測定データ８２を取得するステップの後、ステップＳ６において、ウェハ１を加熱して熱硬化性樹脂に含まれる溶剤を蒸発させるプリベーク処理を行う。プリベーク処理は、特許請求の範囲の「第１加熱処理」の一例である。プリベーク処理では、ウェハ１が加熱され、微細空間２に充填された熱硬化性樹脂３に含まれる溶剤が蒸発する。
【００９８】
プリベーク処理では、図１４（Ｃ）に示すように、形成された塗布膜４および微細空間２内の熱硬化性樹脂３から溶剤が蒸発することにより、熱硬化性樹脂３は体積が減少する。微細空間２内の熱硬化性樹脂３の体積減少分は、ウェハ１の表面１ａ上の塗布膜４を構成する熱硬化性樹脂３によって補われる。したがって、プリベーク処理の後でウェハ１の表面１ａ上に残留する塗布膜４の膜厚ｔ２は、塗布膜形成時の膜厚ｔ１よりも小さくなる。
【００９９】
〈第３測定データを取得するステップ〉
そこで、第１実施形態では、ステップＳ７において、制御部５０は、距離センサ３０により、プリベーク処理により溶剤が除去された塗布膜４の表面高さ位置の分布を反映する第３測定データ８３を取得する。
【０１００】
ステップＳ８において、制御部５０は、第１測定データ８１または第２測定データ８２と、プリベーク処理後の塗布膜４の表面高さである第３測定データ８３とに基づいて、塗布膜４を解析する。制御部５０は、解析結果として、図１４（Ｃ）に示したプリベーク処理後の塗布膜４の膜厚ｔ２および／または体積を取得する。プリベーク処理後の塗布膜４の膜厚ｔ２は、第２測定データ８２と第３測定データ８３との差分値の分だけ膜厚ｔ１から減算してもよいし、第１測定データ８１と第３測定データ８３との差分から直接求めてもよい。
【０１０１】
次に、第３測定データ８３を取得するステップの後、ステップＳ９として、ウェハ１を加熱して熱硬化性樹脂を固化させる焼成処理（キュア）を行うステップが行われる。焼成処理は、特許請求の範囲の「第２加熱処理」の一例である。焼成処理は、ウェハ１を加熱して熱硬化性樹脂３を固化させる工程である。焼成処理の加熱温度は、プリベーク処理の加熱温度よりも高い。熱硬化性樹脂３は、焼成処理において加えられた熱によって固化する。なお、図１４では、説明の便宜のため、プリベーク前とプリベーク後とで熱硬化性樹脂３のハッチングの種類を変更して示している。
【０１０２】
焼成処理では、図１４（Ｄ）に示すように、塗布膜４および微細空間２内の熱硬化性樹脂３から溶剤が蒸発することにより、熱硬化性樹脂３は体積が減少する。また、熱硬化性樹脂３自体も焼成によって体積が減少する。したがって、焼成処理の後でウェハ１の表面１ａ上に残留する固化済み塗布膜４の膜厚ｔ３は、さらに小さくなる。
【０１０３】
〈第４測定データを取得するステップ〉
そこで、第１実施形態では、ステップＳ１０において、制御部５０は、距離センサ３０により、第２加熱処理により固化された塗布膜４の表面高さ位置の分布を反映する第４測定データ８４を取得する。
【０１０４】
ステップＳ１１において、制御部５０は、第１測定データ８１または第３測定データ８３と、焼成処理後の塗布膜４の表面高さである第４測定データ８４とに基づいて、塗布膜４を解析する。制御部５０は、解析結果として、図１４（Ｄ）に示した焼成処理後の塗布膜４の膜厚ｔ３および／または体積を取得する。焼成処理後の塗布膜４の膜厚ｔ３は、第３測定データ８３と第４測定データ８４との差分値の分だけプリベーク処理後の膜厚ｔ２から減算してもよいし、第１測定データ８１と第４測定データ８４との差分から直接求めてもよい。
【０１０５】
なお、図１３では省略するが、焼成処理の後、図１４（Ｅ）に示すように残渣除去処理が行われる。残渣除去処理は、ウェハ１の表面１ａ上に残存する固化済みの熱硬化性樹脂３の残渣を取り除く処理である。残渣除去処理は、たとえばＣＭＰ（化学機械研磨）やポリッシャーなどの機械研磨により行われる。これにより、微細空間２に絶縁層としての熱硬化性樹脂３が充填されたウェハ１が得られる。
【０１０６】
上記のように、ウェハ１の表面１ａ上に形成された塗布膜４は、プリベーク処理および焼成処理における体積減少分を補う機能を有する。塗布膜４の膜厚ｔ１がウェハ表面の開口面積に対して小さすぎる場合、微細空間２の内部への充填不良が発生する可能性が高まる。このため、塗布膜を形成するステップＳ３では、ウェハ１の表面１ａには、微細空間２への充填量よりも多い量の熱硬化性樹脂３が供給される。プリベーク処理および焼成処理における体積減少分を考慮して、たとえば、塗布直後の塗布膜４の膜厚ｔ１は、微細空間２の深さＬ１と同等か、深さＬ１よりも大きいことが望ましい。深さＬ１がたとえば約２０μｍである場合、塗布直後の塗布膜の膜厚ｔ１は、約２０μｍ以上である。膜厚ｔ１は、より好ましくは約３０μ以上である。
【０１０７】
固化した塗布膜４が残渣除去処理によって除去される際、膜厚にばらつきがあると、残渣の除去量がばらついて、固化した塗布膜４の一部が除去しきれずに残ったり、除去しすぎてウェハ１の表面１ａを削ってしまう可能性がある。そのため、固化前の塗布膜形成の時点で、塗布膜４の膜厚ｔ１は、適切な大きさで極力均一であることが望まれる。
【０１０８】
そこで、第１実施形態では、塗布膜４の形成前の第１測定データ８１、塗布膜４の形成後の第２測定データ８２、プリベーク処理後の第３測定データ８３、焼成処理後の第４測定データ８４がそれぞれ取得される。そして、塗布膜４を解析するステップにおいてそれぞれの膜厚ｔ（塗布直後の膜厚ｔ１、プリベーク処理後の膜厚ｔ２、焼成処理後の膜厚ｔ３）および／または体積が取得されることにより、プリベーク処理や焼成処理の後でも、充填不良を抑制でき、かつ不必要に大きな膜厚とならない必要十分な膜厚の塗布膜４が形成されているか否かを評価できる。
【０１０９】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１１０】
第１実施形態では、上記のように、回転テーブル１０よりも外周側に配置された回転軸４２を中心に回動する回動アーム４０により、距離センサ３０およびノズル２１がウェハ１の上方を移動するので、ウェハ１の上方に摺動箇所を配置せずに済む。そのため、ノズル２１および距離センサ３０を移動させても、ウェハ１の上方で微粒子が飛散することを抑制できるので、ウェハ１への微粒子の付着を抑制することができる。また、第１測定データ８１によってウェハ１の表面高さの分布を把握でき、第２測定データ８２によって塗布膜４の表面高さの分布を把握できる。そのため、塗布膜４を解析するステップにおいて、塗布膜４の膜厚ｔや、熱硬化性樹脂３の体積（すなわち塗布量）が把握できる。第２測定データ８２は、第１測定データ８１と同様に回動アーム４０の距離センサ３０によって取得できるので、塗布直後の塗布膜４の状態を把握することができる。以上により、第１実施形態の塗布膜解析方法によれば、塗布や測定に伴うウェハ１への微粒子の付着を抑制しつつ、塗布直後の塗布膜４の状態を把握することができる。
【０１１１】
また、塗布膜４を解析するステップにおいて、塗布膜４の膜厚ｔおよび体積の少なくとも一方を取得するので、塗布直後の膜厚ｔ１や塗布量の分布等を把握して設計値との対比を行うことができる。そのため、塗布膜４を形成するステップの直接の結果としての、塗布直後の膜厚ｔ１や体積に基づいて、塗布膜４を形成するステップにおける塗布条件の最適化を容易に行うことができる。
【０１１２】
また、第１アーム高さＨ１で第１測定データ８１および第２測定データ８２を取得するので、第１測定データ８１および第２測定データ８２を同一の第１アーム高さＨ１において同一の条件で取得でき、その結果、塗布前のウェハ１の表面高さの分布と塗布後の塗布膜４の表面高さの分布とを精度よく取得することができる。
【０１１３】
また、塗布膜４を形成するステップにおいて、第１測定データ８１に基づいて、ノズル２１の先端をウェハ１の表面高さ位置から一定の所定距離Ｇだけ離れた高さに制御するので、ウェハ１の表面１ａにうねりがあり表面高さ位置がばらつく場合でも、第１測定データ８１を用いて、ノズル２１の先端とウェハ１の表面１ａとの間隔を一定（所定距離Ｇ）に維持して塗布することができる。その結果、表面高さ位置がばらつくウェハ１に対しても、より均一な膜厚で塗布膜４を形成することができる。このような塗布方法で塗布膜４の膜厚を極力均一にするためには、所定距離Ｇの設定値を最適化することが重要となる。そのため、塗布直後の塗布膜４の状態を把握することができる第１実施形態の方法は、塗布膜４の解析結果を用いて所定距離Ｇの設定値を最適化することができる点で、特に有用である。
【０１１４】
また、塗布膜４を形成するステップにおいて、第２アーム高さＨ２と、所定距離Ｇと、各測定点における第１測定データ８１とに基づいて回動アーム４０の高さ位置を制御するので、ノズル２１の先端とウェハ１の表面１ａとの間を、精度よく一定の所定距離Ｇに保った状態で塗布を行うことができる。その結果、より精度よく、塗布膜４を所望の膜厚で形成することができる。
【０１１５】
また、所定距離Ｇを、塗布膜４の設計膜厚に基づいて設定される一定値とするので、熱硬化性樹脂３の物性等を考慮した上で、塗布膜４の設計膜厚に基づいて適切な所定距離Ｇを設定することができる。その結果、ノズル２１の先端が設計膜厚に対応した所定距離Ｇだけ離隔した状態を維持しながら塗布を行うことによって、所望の膜厚の塗布膜４を精度よく形成することができる。
【０１１６】
また、塗布膜４を形成するステップにおいて、ノズル２１をウェハ１に対して渦巻き状に相対移動させながら熱硬化性樹脂３を供給するので、塗布の開始点ＳＴから終点ＥＤまで途切れることなく連続的に熱硬化性樹脂３を供給することができる。その結果、供給を間欠的に行うのではなく、ノズル２１からの熱硬化性樹脂３の供給を継続することにより吐出量を安定させることができる。
【０１１７】
また、第１測定データ８１を取得するステップと、第２測定データ８２を取得するステップとにおいて、回動アーム４０の回動動作および回転テーブル１０の回転動作を同一とするので、それぞれの測定データを取得する際の距離センサ３０（回動アーム４０）とウェハ１（またはウェハ１上の塗布膜４）との相対運動を同一条件にすることができる。その結果、第１測定データ８１および第２測定データ８２に基づく解析を精度よく行うことができる。
【０１１８】
また、第１測定データ８１を取得するステップにおいて、回転テーブル１０の回転動作を、塗布膜４を形成するステップにおける回転テーブル１０の回転動作と同一とし、回動アーム４０の回動動作を、塗布膜４を形成するステップにおける回動アーム４０の回動動作からノズル２１と距離センサ３０との距離分だけオフセットさせた同一の動作とするので、第１測定データ８１を取得する際の距離センサ３０のウェハ１に対する相対移動経路と、塗布膜４を形成する際のノズル２１のウェハ１に対する相対移動経路ＡＰ１とを、極力同一にすることができる。その結果、第１測定データ８１の各測定点ＭＰと、ノズル２１からの熱硬化性樹脂３の吐出位置とを近似させることができるので、第１測定データ８１に基づく高さ制御を高精度に行うことができる。
【０１１９】
また、回動アーム４０および回転テーブル１０が真空チャンバ６０内に配置され、真空チャンバ６０の外部から駆動されるので、真空チャンバ６０中のウェハ１に対しても、微粒子の付着を抑制しつつ塗布膜４を形成し、塗布直後の塗布膜４の状態を把握することができる。ここで、Ｘ−Ｙステージ型の塗布装置を用いる場合には、Ｘ−Ｙステージの駆動機構を真空チャンバ６０内に配置する必要があるため、モータが使用できない、真空チャンバ６０が大型化する、微粒子の付着が避けられない、などの問題が生じる。これに対して、上記構成によれば、モータの使用が可能であり、真空チャンバ６０の大型化を抑制でき、微粒子の付着も抑制できる点で、特に効果的である。
【０１２０】
また、プリベーク処理により溶剤が除去された塗布膜４の表面高さ位置の分布を反映する第３測定データ８３を取得するステップを実施するので、塗布直後の塗布膜４の状態を把握するだけでなく、溶剤蒸発後の塗布膜４の表面高さの分布を把握することができる。さらに、塗布膜４の形成、塗布直後の塗布膜４の状態の把握のみならず、溶剤蒸発後の塗布膜４の状態の把握を、同じ装置構成で行うことができるので、ウェハ１に対する複数の処理を行う場合でも装置構成を複雑化することがないため有用である。
【０１２１】
また、焼成処理により固化された塗布膜４の表面高さ位置の分布を反映する第４測定データ８４を取得するステップを実施するので、溶剤蒸発後の塗布膜４の表面高さの分布に加えて、さらに、固化後の塗布膜４の表面高さの分布を把握することができる。その結果、塗布直後の塗布膜４の状態、溶剤蒸発後の塗布膜４の状態、および固化後の塗布膜４の状態をそれぞれ把握できるので、各処理工程における塗布膜４の状態を総合的に考慮して、所望の塗布状態の塗布膜４を形成するための塗布条件の最適化を行うことが可能となる。さらに後工程の残渣除去においても、焼成後の膜厚測定結果より、必要な加工量が把握できるので加工条件を容易に設定できる。
【０１２２】
（実験結果）
次に、第１実施形態の塗布膜解析方法により実際に測定データの取得、塗布膜４の形成および塗布膜４の解析を行った実験結果について説明する。
【０１２３】
図１５に示すように、まず、第１アーム高さＨ１および第２アーム高さＨ２を取得した。回動アーム４０の昇降駆動部４４は、回動アーム４０の昇降動作範囲の上端を原点とし、下方向（ウェハ１に近付く方向）を正方向とする。第１アーム高さＨ１は、Ｈ１＝２３．７６５ｍｍとなり、第２アーム高さＨ２は、Ｈ２＝２４．２６５ｍｍとなった。また、ノズル２１の先端とウェハ１の表面１ａとの間の所定距離Ｇは、Ｇ＝０．０３ｍｍとした。塗布膜４の設計膜厚は、０．０３ｍｍである。なお、ノズル２１と距離センサ３０とのオフセット距離ＤＯは、ＤＯ＝ａ（一定値）とおく。
【０１２４】
距離センサ３０の測定点ＭＰは、番号０〜３０００とし、合計３００１点の測定点で第１測定データ８１および第２測定データ８２を取得した。各測定点における回動アーム４０の位置（回動角度）をｓ０〜ｓ３０００とし、各測定点における回転テーブル１０の位置（回転角度）をｔ０〜ｔ３０００とする。相対移動経路ＡＰ１における各測定点の位置座標は、これらの回動アーム４０の位置および回転テーブル１０の位置によって一義的に決定される。図１５に示すように、第１測定データ８１および第２測定データ８２を取得する際の回動アーム４０の位置を、塗布膜４を形成する際のノズル２１の位置からオフセット距離ａ分だけオフセットさせた同じ位置とした。第１測定データ８１および第２測定データ８２は、上記の通り、回転テーブル１０の表面の中央の高さ位置からの上方への変位量として取得した。
【０１２５】
図１５に示す測定データ（第１測定データ８１、第２測定データ８２）、塗布高さ８５および解析結果（塗布後膜厚ｔ１）は、各測定点の結果の一部を抜粋したものである。測定点番号０では、第１測定データ８１が０．７０１ｍｍとなった。そのため、測定点番号０の位置で塗布を行う際、回動アーム４０は、第２アーム高さＨ２−第１測定データ８１−所定距離Ｇ＝（２４．２６５−０．７０１−０．０３）＝２３．５３４ｍｍとなった。塗布後、測定点番号０における第２測定データ８２が０．７３２ｍｍとなった。その結果、塗布膜を解析するステップにおいて、測定点番号０における塗布膜４の膜厚ｔ１が、第１測定データ８１−第２測定データ８２＝（０．７３２−０．７０１）＝０．０３１ｍｍと算出された。
【０１２６】
同様にして、各測定点番号を見ると、ウェハ１の表面高さ位置である第１測定データ８１は、約０．０２ｍｍ（２０μｍ）の範囲でばらついた。解析結果としての塗布直後の膜厚ｔ１は、設計膜厚（０．０３ｍｍ）に対して、約０．００３ｍｍ（３μｍ）の範囲に収まることが確認された。このようにして、第１実施形態の塗布膜解析方法では、塗布直後の塗布膜４の状態を把握することができる。
【０１２７】
［第２実施形態］
次に、図１６を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、塗布膜４を形成するステップにおいて、ノズル２１をウェハ１に対して渦巻き状に相対移動させながら熱硬化性樹脂３を供給した上記第１実施形態とは異なり、ノズル２１をウェハ１に対して同心円状に相対移動させる例について説明する。第２実施形態において、塗布膜４を形成するステップ以外については上記第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１２８】
第２実施形態では、図１６に示すように、塗布膜４を形成するステップにおいて、回転テーブル１０によりウェハ１を回転させながら、回動アーム４０によりノズル２１をウェハ１の半径方向に異なる複数箇所の供給位置に移動させ、各々の供給位置でウェハ１に対して同心円状に相対移動させながら熱硬化性樹脂３を供給する。
【０１２９】
具体的には、制御部５０は、円弧軌跡Ｑ上で、ウェハ１の中心側から外周側に亘って設定された複数の供給位置ＱＰにノズル２１を移動させて、各供給位置ＱＰで熱硬化性樹脂３を供給させる。したがって、第２実施形態では、制御部５０は、ノズル２１から熱硬化性樹脂３を間欠的に吐出させる。制御部５０は、各供給位置ＱＰにおいて、ウェハ１が概ね１回転する間継続して熱硬化性樹脂３を吐出させる。そのため、ノズル２１は、図１６の破線で示すように、各供給位置ＱＰを通る同心円状の複数の相対移動経路ＡＰ２で、ウェハ１に対して移動する。それぞれの相対移動経路ＡＰ２は、ウェハ１の中心（回転中心軸１１）を中心とする円周経路である。制御部５０は、ウェハ１の中心側から外周側、または外周側から中心側へ、複数の相対移動経路ＡＰ２による塗布を順番に実施する。
【０１３０】
また、第２実施形態では、同心円状の相対移動経路ＡＰ２の各々について、半径方向の間隔（ピッチ）ＤＰが、略一定とされる。すなわち、相対移動経路ＡＰ２を形成する各供給位置ＱＰは、ウェハ１の中心（回転中心軸１１）からの距離（半径ｒ）が間隔ＤＰずつ異なるように設定される。
【０１３１】
制御部５０は、塗布動作中に、水平方向におけるノズル２１とウェハ１との相対移動速度が略一定となるように、回動アーム４０の回動動作および回転テーブル１０の回転動作を制御する。すなわち、制御部５０は、相対移動経路ＡＰ２上の各供給位置ＱＰにおけるウェハ１の周速が略一定になるように制御する。第２実施形態の場合、上記第１実施形態と異なり、それぞれの相対移動経路ＡＰ２における回転中心軸１１からノズル位置の距離（半径ｒ）が固定となる。そのため、回転テーブル１０の回転速度（角速度）も相対移動経路ＡＰ２毎に設定される固定値とされる。
【０１３２】
第２実施形態においても、図９に示したように、隣接する相対移動経路ＡＰ２の間隔ＤＰは、ギャップ領域から溢れ出した熱硬化性樹脂３が流動して隙間を埋めていくことにより、新たに塗布された塗布ラインが塗布済みの領域９１に接続する。その結果、ノズル２１が全ての相対移動経路ＡＰ２の塗布ラインを形成し終わることにより、ウェハ１上に設定された塗布領域の全体が熱硬化性樹脂３に覆われる。このようにして、塗布膜４が形成される。
【０１３３】
〈第１測定データの取得との関係〉
第２実施形態においても、第１測定データ８１（第２測定データ８２〜第４測定データ８４）を取得するステップにおける距離センサ３０のウェハ１に対する相対移動経路と、塗布膜４を形成するステップにおけるノズル２１のウェハ１に対する相対移動経路ＡＰ２とが、略一致する。
【０１３４】
すなわち、それぞれの測定データを取得するステップでは、ノズル２１と距離センサ３０との距離ＤＯ分だけオフセットさせて、距離センサ３０が各供給位置ＱＰに配置される。これにより、距離センサ３０がそれぞれの相対移動経路ＡＰ２で表面高さの測定を行う。図１６では、便宜的に、ウェハ１の左下の扇状領域にのみ、測定点ＭＰの分布を図示しているが、実際には、測定点ＭＰが各相対移動経路ＡＰ２の全体に均一に分布するように設定される。
【０１３５】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１３６】
第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、塗布や測定に伴うウェハ１への微粒子の付着を抑制しつつ、塗布直後の塗布膜４の状態を把握することができる。
【０１３７】
また、塗布膜４を形成するステップにおいて、ノズル２１を各々の供給位置ＱＰでウェハ１に対して同心円状に相対移動させながら熱硬化性樹脂３を供給するので、円状の軌跡での熱硬化性樹脂３の供給を、円の半径を異ならせて複数回行う手法で、ウェハ１の塗布範囲全体に塗布を行うことができる。そして、各々の相対移動経路ＡＰ２では回転中心からの距離（半径ｒ）が変化しないため、ノズル２１とウェハ１との相対速度を容易に一定に保って塗布を行うことができる。その結果、円状軌跡の各位置における熱硬化性樹脂３の供給量を安定させることができる。
【０１３８】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【０１３９】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、処理対象物として、シリコンやガラスなどにより形成されたウェハ１を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。表面に塗布材料の塗布膜が形成される物体であれば、ウェハ１以外の処理対象物であってよい。
【０１４０】
また、上記第１および第２実施形態では、塗布材料として、液状の熱硬化性樹脂３を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。液状で所定の粘性を有する物質であれば、熱硬化性樹脂以外の塗布材料であってよい。
【０１４１】
また、上記第１および第２実施形態では、ウェハ１に熱硬化性樹脂３の塗布膜４を形成することにより、ウェハ１に形成された微細空間２内に熱硬化性樹脂３を充填する例について説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、塗布材料の塗布膜を形成すればよく、微細空間内に充填する必要はない。したがって、処理対象物に微細空間が形成されていなくてもよい。
【０１４２】
また、上記第１および第２実施形態では、塗布膜４を形成するステップにおいて、第１測定データ８１に基づいて、ノズル２１の先端をウェハ１の表面高さ位置から一定の所定距離Ｇだけ離れた高さに制御する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、塗布膜４を形成するステップにおいて、ノズル２１の先端の高さ位置をウェハ１の上方で固定してもよい。具体的には、図１７に示すように、塗布膜４を形成するステップにおいて、ノズル２１の先端の高さ位置をウェハ１の上方で固定した状態で、ノズル２１の先端から液状の熱硬化性樹脂３を供給する。制御部５０は、ノズル２１の先端が予め設定された所定高さＨｃとなるように、回動アーム４０の塗布高さ１８５を算出する。たとえば制御部５０は、図６に示した第２アーム高さＨ２から、所定高さＨｃだけ上昇させた位置として、回動アーム４０の塗布高さ１８５を算出する。そして、制御部５０は、熱硬化性樹脂３を供給して塗布膜４を形成する間、回動アーム４０を塗布高さ１８５に維持することにより、ノズル２１の先端を所定高さＨｃに固定する。
【０１４３】
この変形例では、ノズル２１の先端の高さ位置を一定に維持した状態で塗布膜４を形成できるので、ノズル２１の先端の高さ位置をリアルタイムで制御する必要がなく、容易に塗布膜４を形成することができる。この場合、塗布膜４の膜厚を均一にするためには、一定値に固定されるノズル２１の先端の高さ位置の設定値（所定高さＨｃ）を最適化することが重要となる。そのため、塗布直後の塗布膜４の状態を把握することができる本発明では、塗布膜４の解析結果を用いてノズル２１の先端の高さ位置の設定値（所定高さＨｃ）を最適化することができる点で、特に有用である。
【０１４４】
また、上記第１および第２実施形態では、塗布膜４を解析するステップにおいて、塗布膜４の膜厚ｔおよび体積の少なくとも一方を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、少なくとも第１測定データ８１および第２測定データ８２に基づいて算出可能であれば、塗布膜４のどのような情報を取得してもよい。また、膜厚ｔの最大値、最小値、平均値の他に、標準偏差を取得するなど、統計的な解析を行ってもよい。
【０１４５】
また、上記第１および第２実施形態では、第１アーム高さＨ１において第１測定データ８１および第２測定データ８２を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。第１測定データ８１および第２測定データ８２を第１アーム高さＨ１以外の高さ位置で取得してもよいし、第１測定データ８１および第２測定データ８２の測定時の回動アーム４０の高さ位置を異ならせてもよい。
【０１４６】
また、上記第１および第２実施形態では、ノズル２１の先端が回転テーブル１０の中心の表面と接触する第２アーム高さＨ２を基準としてノズル２１の高さ位置を制御する例を示したが、本発明はこれに限られない。第２アーム高さＨ２以外の高さ位置を基準としてノズル２１の高さ位置を制御してもよい。
【０１４７】
また、上記第１および第２実施形態では、第１測定データ８１を取得するステップと、第２測定データ８２を取得するステップとにおいて、回動アーム４０の回動動作および回転テーブル１０の回転動作を同一とする例を示したが、本発明はこれに限られない。第１測定データ８１を取得するステップと、第２測定データ８２を取得するステップとで、回動アーム４０および回転テーブル１０の少なくとも一方の動作を異ならせてもよい。
【０１４８】
また、上記第１および第２実施形態では、第１測定データ８１を取得するステップと塗布膜４を形成するステップとで、距離センサ３０とノズル２１とが同じ相対移動経路ＡＰ１（ＡＰ２）を移動するようにした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、距離センサ３０とノズル２１とが異なる相対移動経路を移動するようにしてもよい。
【０１４９】
また、上記第１および第２実施形態では、回動アーム４０および回転テーブル１０を真空チャンバ６０内に収容し、真空チャンバ６０の外部の駆動部により駆動するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、真空チャンバ６０を設けなくてもよい。
【０１５０】
また、上記第１および第２実施形態では、プリベーク処理後の塗布膜４の第３測定データ８３を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第３測定データ８３を取得しなくてもよい。また、プリベーク処理を行わなくてもよい。
【０１５１】
また、上記第１および第２実施形態では、焼成処理後の塗布膜４の第４測定データ８４を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第４測定データ８４を取得しなくてもよい。また、焼成処理を行わなくてもよい。
【０１５２】
なお、この他、塗布後の塗布膜４に対するプリベーク処理および焼成処理以外の処理を行った後に、当該処理後の測定データを取得するようにしてもよい。その場合の塗布膜４に対する処理はどのような処理であってもよい。
【符号の説明】
【０１５３】
１  ウェハ（処理対象物）
１ａ  表面
３  熱硬化性樹脂（塗布材料）
１０  回転テーブル
１１  回転中心軸
２１  ノズル
３０  距離センサ
４０  回動アーム
４２  回転軸
４３  回動駆動部
４４  昇降駆動部
４５  テーブル駆動部
６０  真空チャンバ
８１  第１測定データ
８２  第２測定データ
８３  第３測定データ
８４  第４測定データ
ＤＯ  オフセット距離（ノズルと距離センサとの距離）
Ｇ  所定距離
Ｈ１  第１アーム高さ
Ｈ２  第２アーム高さ
【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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