(57)【要約】【課題】ＥＵＶ露光装置内でのウェハー割れを防ぐ薬液塗布装置を提供すること。【解決手段】実施形態の薬液塗布装置１０１は、基板の主表面上に薬液を塗布する薬液塗布ユニット１０２と、前記基板の裏面全体への異物の付着状態を検査する検査ユニット１０４と、前記検査ユニット１０４による検査結果に基づいて前記基板を良品として外部に搬出するか否かを判定する制御ユニット１１４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】
基板の主表面上に薬液を塗布する薬液塗布ユニットと、
静電チャックを備え、前記基板の裏面と前記静電チャックとの吸着度を測定することにより前記裏面全体への異物の付着状態を検査する検査ユニットと、
前記裏面を洗浄する洗浄ユニットと、
前記吸着度に基づいて前記基板を良品として外部に搬出するか否かを判定する制御ユニットと、
を備え、
前記制御ユニットが前記基板を良品として外部に搬出しないと判定した場合は、前記洗浄ユニットが前記裏面を洗浄する
ことを特徴とする薬液塗布装置。
【請求項２】
基板の主表面上に薬液を塗布する薬液塗布ユニットと、
前記基板の裏面全体への異物の付着状態を検査する検査ユニットと、
前記検査ユニットによる検査結果に基づいて前記基板を良品として外部に搬出するか否かを判定する制御ユニットと、
を備えたことを特徴とする薬液塗布装置。
【請求項３】
前記検査ユニットは静電チャックを備え、前記基板の裏面と前記静電チャックとの吸着度を測定し、
前記制御ユニットは前記吸着度に基づいて前記基板を良品として外部に搬出するか否かを判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の薬液塗布装置。
【請求項４】
前記検査ユニットは、光または電子線を射出して前記基板の裏面上を走査する走査手段と、前記裏面から反射された光または電子線を検出する検出手段と、を備え、
前記制御ユニットは前記検出手段の検出結果に基づいて前記基板を良品として外部に搬出するか否かを判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の薬液塗布装置。
【請求項５】
前記半導体基板の裏面を洗浄する洗浄ユニットをさらに備えた
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の薬液塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、薬液塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造においては、ウェハー上に薬液を塗布し、所望のパターンにパターニングする工程を多く含んでいる。このパターニング工程は、一般にレジストと呼ばれる感光性物質をウェハー上の被加工物の上に塗布し、露光装置を用いて選択的に露光後現像することによってなされる。
【０００３】
露光装置においてウェハーを露光する際に、ウェハー裏面に異物の付着などの欠陥があるとチャッキングエラーが発生し、ウェハー割れなどが起こることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２８１０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＥＵＶ（Extreme UltraViolet）露光装置では装置内が真空のため、その中でウェハー割れが発生すると、洗浄のため大気開放する必要がある。このことは稼働率の大幅な低下に繋がり、生産性が低下するという問題になっていた。
【０００６】
本発明の一つの実施形態は、露光装置内でのウェハー割れを防ぐ薬液塗布装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの実施形態の薬液塗布装置は、基板の主表面上に薬液を塗布する薬液塗布ユニットと、前記基板の裏面全体への異物の付着状態を検査する検査ユニットと、前記検査ユニットによる検査結果に基づいて前記基板を良品として外部に搬出するか否かを判定する制御ユニットと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかる薬液塗布装置およびＥＵＶ露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態にかかる静電チャックユニットの構成を示す図である。
【図３】図３は、第１および第２の実施形態にかかる裏面洗浄ユニットの構成の例を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態にかかる薬液塗布装置の動作フローを示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態にかかる薬液塗布装置の別の動作フローを示す図である。
【図６】図６は、第２の実施形態にかかる薬液塗布装置およびＥＵＶ露光装置の概略構成を示す図である。
【図７】図７は、第２の実施形態にかかる裏面欠陥検査ユニットの構成を示す図である。
【図８】図８は、第２の実施形態にかかる薬液塗布装置の動作フローを示す図である。
【図９】図９は、第２の実施形態にかかる薬液塗布装置の別の動作フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる薬液塗布装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態にかかる薬液塗布装置１０１およびＥＵＶ露光装置１１２の概略構成を示す図である。薬液塗布装置１０１は、例えば半導体素子作成（ウェハー工程、露光用マスク製造工程）、液晶デバイス作成技術における塗布膜の形成に用いられるレジスト塗布装置などである。薬液塗布装置１０１は、薬液塗布ユニット１０２、プリベークユニット１０３、静電チャックユニット（検査ユニット）１０４、裏面洗浄ユニット１０５、ウェハー待機ユニット１０６、ポストエクスポージャーベークユニット１０７、現像ユニット１０８、搬送ロボット制御部１０９、システム制御部（制御ユニット）１１４、搬送ロボット１１０、およびウェハーローダー１１１を備える。なお、ポストエクスポージャーベークユニット１０７および現像ユニット１０８は、薬液塗布装置１０１からＥＵＶ露光装置１１２に搬送されたウェハー（半導体基板）が再び薬液塗布装置１０１に戻されてから使用されるもので、以下では説明しない。ＥＵＶ露光装置１１２は、露光時には装置内部を真空にするため真空チャックが使用できないので、静電チャックを有するウェハステージ１１３を備える。本実施形態にかかる薬液塗布装置１０１の動作フローを図４に示す。
【００１１】
先ず、薬液塗布ユニット１０２においてウェハーの主表面上に溶媒に溶かされた薬液を滴下ノズルから滴下し塗布膜を形成する（ステップＳ１０１）。薬液の種類としては、特に限定されることはないが、レジスト剤、反射防止膜剤、酸化膜剤、強誘電膜剤、スピンオングラス用薬液などがあげられる。また、溶媒の種類としては、特に限定されることはないが、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブ系溶剤、乳酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル等のエステル系溶剤、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶剤、その他アニソ―ル、トルエン、キシレン、ナフサなどを挙げることができる。
【００１２】
薬液の滴下量としては、特に限定されることはないが、０．０１ｃｃ〜３０ｃｃ、より好ましくは０．１ｃｃ〜１０ｃｃの範囲を好適に用いることができる。その理由は０．０１ｃｃ未満では吐出量が少なすぎるため液状膜をウェハー全面に広げることが困難で、３０ｃｃを越えるとウェハー上に塗られない薬液量が増え効率的ではない。薬液の滴下位置についてはウェハーの中心部から半径１ｃｍ以内が望ましく、ウェハーの外周部に滴下すると均一な膜厚で成膜することが困難になる。また、ノズルは常時ウェハーの上にある必要はなく、薬液滴下時のみウェハーの上に移動してもよい。続いて、ウェハーを回転させて、液状膜を形成する。回転数としては１００〜２００００、より好ましくは５００〜７０００ｒｐｍが好適で、１００ｒｐｍ未満では薬液をウェハーの上に均一に広げることが困難になり、２００００ｒｐｍを越えるとウェハーの外周に乱流が生じて均一な膜質を得ることが難しい。
【００１３】
上記のように薬液の液状塗布膜が形成されたウェハーは、その後、搬送ロボット制御部１０９により制御された搬送ロボット１１０およびウェハーローダー１１１により、プリベークユニット１０３に搬送される。そして、その中でベークにより、塗布膜中の溶剤を気化させる（ステップＳ１０２）。ベーク温度は限定されることはないが、５０〜６００℃の範囲が好適で、５０℃未満では塗布膜の溶媒が揮発し難く、６００℃を越えると塗布膜の昇華が進むおそれがある。
【００１４】
次に、ウェハーは、静電チャックユニット１０４に搬送される。図２は、ウェハー２０１を搭載した静電チャックユニット１０４の構成を示す。静電チャック２０２は電圧モジュール２０４を介してアース２０６に接続されており、電圧モジュール２０４による印加電圧により静電チャック２０２内に内部電荷２０３が発生する。一方、ウェハー２０１はアース線２０５を介してアース２０６に接続される。
【００１５】
図２に示すように、静電チャック２０２にウェハー２０１を載せ、ウェハー２０１の裏面の静電チャック２０２への吸着度の測定を行う。吸着方式は単極方式、双極方式のどちらでもよい。印加電圧は特に限定されることはないが、１ｍＶ〜１０，０００Ｖの範囲を好適に用いることができ、１ｍＶ未満では吸着が不十分で、１０，０００Ｖを越えるとウェハー２０１に成膜された膜の静電破壊が発生する可能性が高まる。
【００１６】
吸着度の測定方法としては、例えば以下のような方法がある。ウェハー２０１の裏面と静電チャック２０２との間の距離を光学干渉計２０９を用いて測定し、距離が閾値以上の場合、吸着度が弱いと判断する。具体的には、レーザー照射ユニット２０７からウェハー２０１の裏面にレーザー２０８を照射して反射させ光学干渉計２０９にてウェハー２０１の裏面と静電チャック２０２との間の距離を測定する。ウェハー２０１の裏面上のいずれかの位置に吸着度を低下させる異物（ゴミ）付着による欠陥が存在すれば測定した距離が変化する。従って、これによりウェハー２０１の裏面全体の欠陥検査が可能となる。そして、光学干渉計２０９にて測定された距離が予め定めた閾値未満か否かがシステム制御部１１４により判断される（ステップＳ１０３）。測定された距離が予め定めた閾値未満の場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）は、ウェハー２０１の裏面と静電チャック２０２との吸着度が十分あると判定し、ウェハー２０１をＥＵＶ露光装置１１２に搬送する（ステップＳ１０４）。
【００１７】
ステップＳ１０３にて、測定された距離が予め定めた閾値以上の場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）は、吸着度が不十分であるとシステム制御部１１４は判断し、裏面洗浄ユニット１０５にてウェハー２０１の裏面を洗浄する（ステップＳ１０５）。図３に、裏面洗浄ユニット１０５の構成の例を示す。裏面洗浄ユニット１０５は、ウェハー２０１の裏面にノズル３０２から噴射された水３０３をかけながら、ブラシ３０４でウェハー２０１の裏面に付着した異物による欠陥を除去する。裏面洗浄の後は、再度、吸着度を測定し（ステップＳ１０３）、測定された距離が予め定めた閾値未満（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）となるまで、洗浄および吸着度の測定を繰り返す。なお、ステップＳ１０３において測定された距離が閾値以上であって吸着度が不十分であると判断された場合、裏面洗浄ユニット１０５にてウェハー２０１の裏面を洗浄することなく、例えば薬液塗布装置１０１に設けられた図示しないウェハーバッファにウェハー２０１を収容するなどの方法によって、良品でないウェハー２０１がＥＵＶ露光装置１１２に搬送されないようにしてもよい。このとき、薬液塗布装置１０１は必ずしも裏面洗浄ユニット１０５を備えていなくてよい。また、吸着度が不十分であると判断された場合に、ウェハー２０１の裏面に付着した異物による欠陥の洗浄除去と吸着度の測定を繰返し、所定回数繰り返しても測定された距離が閾値未満とならなければ再度の裏面洗浄を行うことなくウェハー２０１をウェハーバッファに収容するなどしてもよく、要は静電チャックユニット１０４において静電チャック２０２との吸着度が十分に得られないウェハー２０１がＥＵＶ露光装置１１２に搬送されないようにすればよい。
【００１８】
このように本実施形態においては、静電チャックユニット１０４においてウェハー２０１の裏面と静電チャック２０２との吸着度が十分得られる場合にのみウェハー２０１を良品であると判定して、ＥＵＶ露光装置１１２へのウェハー２０１の搬送を行う。これにより、ウェハー２０１の裏面への異物付着を原因とするチャッキングエラー（吸着エラー）によるＥＵＶ露光装置１１２内でのウェハー割れを事前に防ぐことが可能となる。
【００１９】
なお、図４に示した薬液塗布装置１０１の動作フローにおいては、吸着度の判定（ステップＳ１０３）の後に裏面洗浄（ステップＳ１０５）しているが、図５に示すように、ベーク後に裏面洗浄してから吸着度の判定をするようにしてもよい。即ち、薬液塗布ユニット１０２での薬液塗布（ステップＳ１１１）、プリベークユニット１０３でのベーク（ステップＳ１１２）、裏面洗浄ユニット１０５での裏面洗浄（ステップＳ１１３）を経てから、光学干渉計２０９にて測定された距離が予め定めた閾値未満か否かをシステム制御部１１４が判断する（ステップＳ１１４）ようにしてもよい。測定された距離が予め定めた閾値以上の場合（ステップＳ１１４：Ｎｏ）はステップＳ１１３に戻り、測定された距離が予め定めた閾値未満の場合（ステップＳ１１４：Ｙｅｓ）はウェハー２０１をＥＵＶ露光装置１１２に搬送する（ステップＳ１１５）。また、薬液塗布装置１０１の外部の洗浄装置を用いてウェハー２０１を裏面洗浄してもよい。
【００２０】
吸着度の他の測定方法としては、例えば、ウェハー２０１と静電チャック２０２との間に流れる電流値を測定することも可能である。即ち、ウェハー２０１の裏面と静電チャック２０２との間の距離が離れるほど両者の間の電気抵抗は大きくなるので、これを利用して、両者の間に電圧を印加することにより流れた電流の電流値を吸着度の指標とする。電流値が所定の閾値以下の場合は、距離が離れている即ち吸着度が弱いと判断して、ＥＵＶ露光装置１１２に搬送せずウェハー２０１を裏面洗浄する。電流値が所定の閾値より大きい場合は、吸着度が十分であると判断してＥＵＶ露光装置１１２に搬送する。このようにしても上記同様にウェハー２０１の裏面への異物付着を原因とするチャッキングエラーによるＥＵＶ露光装置１１２内でのウェハー割れを事前に防ぐことが可能となる。なお、吸着度の測定方法は以上に例示したものに限定されるものではない。
【００２１】
（第２の実施形態）
図６は、本実施形態にかかる薬液塗布装置４０１およびＥＵＶ露光装置１１２の概略構成を示す図である。薬液塗布装置４０１は、例えば半導体素子作成（ウェハー工程、露光用マスク製造工程）、液晶デバイス作成技術における塗布膜の形成に用いられるレジスト塗布装置などである。薬液塗布装置４０１は、薬液塗布ユニット４０２、プリベークユニット４０３、裏面欠陥検査ユニット４０４、裏面洗浄ユニット４０５、ウェハー待機ユニット４０６、ポストエクスポージャーベークユニット４０７、現像ユニット４０８、搬送ロボット制御部４０９、システム制御部（制御ユニット）４１４、搬送ロボット４１０、およびウェハーローダー４１１を備える。なお、ポストエクスポージャーベークユニット４０７および現像ユニット４０８は、薬液塗布装置４０１からＥＵＶ露光装置１１２に搬送されたウェハーが再び薬液塗布装置４０１に戻されてから使用されるもので、以下では説明しない。ＥＵＶ露光装置１１２は、露光時には装置内部を真空にするため真空チャックが使用できないので、静電チャックを有するウェハステージ１１３を備える。本実施形態にかかる薬液塗布装置４０１の動作フローを図８に示す。
【００２２】
先ず、薬液塗布ユニット４０２においてウェハーの主表面上に溶媒に溶かされた薬液を滴下ノズルから滴下し塗布膜を形成する（ステップＳ２０１）。薬液の種類、溶媒の種類、薬液の滴下量、薬液滴下時のウェハーの回転数など、薬液塗布に関する条件は第１の実施形態と同様である。その後のプリベークユニット４０３におけるベーク（ステップＳ２０２）の条件も第１の実施形態と同様である。
【００２３】
ステップＳ２０２の後、ウェハー２０１は、裏面欠陥検査ユニット４０４に搬送される。裏面欠陥検査ユニット４０４で、ウェハーの裏面の全面にわたる異物の付着による欠陥の測定を行う。異物の付着による欠陥の検出方法は、例えば光学的手段で行う。この場合、赤外から真空紫外領域まで使用する光の波長は限定されることはなく、明視野、暗視野どちらによる検出でも構わない。裏面欠陥検査ユニット４０４における異物付着による欠陥の検出方法の具体例を図７に示す。レーザー照射ユニット（走査手段）５０２から射出されたレーザー光５０３はウェハー２０１の裏面で反射して光受光部（検出手段）５０４で検出される。レーザー光５０３がウェハー２０１の裏面上全面を走査するようにレーザー照射ユニット５０２を動かす。これと同時に光受光部５０４で検出した反射光の強度をモニターし、所定値以上の強度変化により異物付着による欠陥の存在を検出する。この検出結果に基づいてウェハー２０１の裏面全面に付着した異物（欠陥）の数、或いは異物（欠陥）の大きさを見積もることが可能となる。そして、ウェハー２０１の裏面全面に付着した異物の数或いは異物の大きさが所定の値以下か否かがシステム制御部４１４により判断される（ステップＳ２０３）。測定された異物の数或いは異物の大きさが所定の値以下の場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）は、ＥＵＶ露光装置１１２におけるウェハー割れの危険が無いとしてウェハー２０１をＥＵＶ露光装置１１２に搬送する（ステップＳ２０４）。
【００２４】
ステップＳ２０３にて、測定された異物の数或いは異物の大きさが所定の値より大きい場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）は、ＥＵＶ露光装置１１２におけるウェハー割れの危険が有るとシステム制御部４１４は判断し、裏面洗浄ユニット４０５にてウェハー２０１の裏面を洗浄する（ステップＳ２０５）。裏面洗浄ユニット４０５の構成は図３に示したものと同様である。裏面洗浄の後は、再度、ウェハー２０１の裏面全面に付着した異物の数或いは異物の大きさが所定の値以下か否かが裏面欠陥検査ユニット４０４およびシステム制御部４１４により測定、判断され（ステップＳ２０３）、所定の値以下（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）となるまで、洗浄および裏面欠陥検査を繰り返す。なお、ステップＳ２０３において測定された異物の数或いは大きさが所定の値より大きい場合、裏面洗浄ユニット４０５にてウェハー２０１の裏面を洗浄することなく、例えば薬液塗布装置４０１に設けられた図示しないウェハーバッファにウェハー２０１を収容するなどの方法によって、良品でないウェハー２０１がＥＵＶ露光装置１１２に搬送されないようにしてもよい。このとき、薬液塗布装置４０１は必ずしも裏面洗浄ユニット４０５を備えていなくてよい。また、異物の数或いは大きさが所定の値より大きい場合に、ウェハー２０１の裏面に付着した異物の洗浄除去と裏面欠陥検査を繰り返し、所定回数繰り返しても測定された異物の数或いは大きさが所定の値以下とならなければ再度の裏面洗浄を行うことなくウェハー２０１をウェハーバッファに収容するなどしてもよく、要は裏面欠陥検査ユニット４０４において異物の数或いは大きさが所定の値より大きいことが測定されたウェハー２０１がＥＵＶ露光装置１１２に搬送されないようにすればよい。
【００２５】
このように本実施形態においては、裏面欠陥検査ユニット４０４において測定されたウェハー２０１の裏面全面に付着した異物の数或いは異物の大きさが所定の値以下である場合にのみウェハー２０１を良品であると判定して、ＥＵＶ露光装置１１２へのウェハー２０１の搬送を行う。これにより、ウェハー２０１の裏面への異物付着の欠陥を原因とするチャッキングエラー（吸着エラー）によるＥＵＶ露光装置１１２内でのウェハー割れを事前に防ぐことが可能となる。
【００２６】
なお、図８に示した薬液塗布装置４０１の動作フローにおいては、裏面の異物欠陥の検査（ステップＳ２０３）の後に裏面洗浄（ステップＳ２０５）しているが、図９に示すように、ベーク後に裏面洗浄してから異物欠陥の検査をするようにしてもよい。即ち、薬液塗布ユニット４０２での薬液塗布（ステップＳ２１１）、プリベークユニット４０３でのベーク（ステップＳ２１２）、裏面洗浄ユニット４０５での裏面洗浄（ステップＳ２１３）を経てから、裏面欠陥検査ユニット４０４にて測定された異物の数或いは異物の大きさが所定の値以下か否かをシステム制御部４１４が判断する（ステップＳ２１４）ようにしてもよい。測定された異物の数或いは異物の大きさが所定の値より大きい場合（ステップＳ２１４：Ｎｏ）はステップＳ２１３に戻り、測定された異物の数或いは異物の大きさが所定の値以下の場合（ステップＳ２１４：Ｙｅｓ）はウェハー２０１をＥＵＶ露光装置１１２に搬送する（ステップＳ２１５）。また、薬液塗布装置４０１の外部の洗浄装置を用いてウェハー２０１を裏面洗浄してもよい。
【００２７】
異物欠陥の検出方法としては、上述した光学的手段の他に電子ビーム（電子線）を用いて検出することも可能である。この場合は、電子ビームにより走査照射されたウェハー２０１の裏面から放出された２次電子の散乱強度の大小変化に基づいて裏面全面に付着した異物の数或いは異物の大きさを判定する。この判定結果に基づいてＥＵＶ露光装置１１２への搬送可否判断および裏面洗浄を実施することにより、上記同様にウェハー２０１の裏面への異物付着の欠陥を原因とするチャッキングエラーによるＥＵＶ露光装置１１２内でのウェハー割れを事前に防ぐことが可能となる。なお、異物欠陥の検出方法は以上に例示したものに限定されるものではない。
【００２８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２９】
１０１、４０１  薬液塗布装置、１１２  ＥＵＶ露光装置、１０４  静電チャックユニット、１０５、４０５  裏面洗浄ユニット、４０４  裏面欠陥検査ユニット、２０１  ウェハー。
【図１】
2013065685.tif 000003
【図２】
2013065685.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2013065685.tif 000008
【図７】
2013065685.tif 000009
【図８】
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【図９】
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