(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板と対向して設けられ、当該基板に塗布液を吐出する塗布液ノズルと、
この塗布液ノズルからの塗布液の吐出を制御する塗布液供給制御部と、
前記塗布液ノズルをＸ方向に移動させるＸ方向駆動機構と、
前記基板保持部と塗布液ノズルとを相対的にＹ方向に間欠的に移動させるＹ方向駆動機構と、
前記塗布液ノズルにより基板に塗布液の塗布を行う処理条件であるパラメ−タの一部の値を指定して残りのパラメ−タの値を設定するパラメ−タ設定部と、
このパラメ−タ設定部により設定されたパラメ−タの値に基づいて前記供給制御部、Ｘ方向駆動機構及びＹ方向駆動機構を制御するための制御信号を作成する処理手段と、を備え、
前記パラメ−タの一部の値は、塗布液ノズルのＸ方向の移動速度であるスキャン速度と、塗布液ノズルに対する基板のＹ方向の相対的間欠的移動距離であるピッチと、塗布液ノズルの塗布液の吐出圧及び吐出流量の一方と、のうちの２個であり、残りのパラメ−タの値は、これらのパラメ−タの値のうちの残り１個であり、
前記基板保持部を停止させた状態で塗布液ノズルから塗布液を吐出させながら当該塗布液ノズルをＸ方向に移動させ、その後基板保持部と塗布液ノズルとを相対的にＹ方向に移動させ、この動作を繰り返すことにより塗布液を基板の塗布膜形成領域の全面に塗布することを特徴とする塗布膜形成装置。
【請求項２】
塗布液ノズルから塗布液を細径の線状に吐出しながら塗布す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】
パラメ−タ設定部は、塗布液ノズルの穴径及び塗布液の固形分量に応じた塗布液の吐出圧と吐出流量との関係を記憶した第１の記憶部を備え、塗布膜の目標膜厚と塗布液固形分量とが指定され、且つスキャン速度、ピッチ及び吐出圧の２個の値が指定されることにより、これら指定された値と前記記憶部内のデ−タとに基づいてスキャン速度、ピッチ及び吐出圧のうちの残り１個の値を求め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４】
基板を保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板と対向して設けられ、当該基板に塗布液を吐出する塗布液ノズルと、
この塗布液ノズルからの塗布液の吐出を制御する塗布液供給制御部と、
前記塗布液ノズルをＸ方向に移動させるＸ方向駆動機構と、
前記基板保持部と塗布液ノズルとを相対的にＹ方向に間欠的に移動させるＹ方向駆動機構と、
前記塗布液ノズルにより基板に塗布液の塗布を行う処理条件であるパラメ−タの一部の値を指定して残りのパラメ−タの値を設定するパラメ−タ設定部と、
このパラメ−タ設定部により設定されたパラメ−タの値に基づいて前記供給制御部、Ｘ方向駆動機構及びＹ方向駆動機構を制御するための制御信号を作成する処理手段と、を備え、
前記パラメータ設定部は、塗布膜の目標膜厚毎に塗布液の粘度と基板に塗布される塗布膜厚の面内均一性との関係を記憶した第３の記憶部を備え、塗布膜の膜厚の面内均一性が低い場合には第３の記憶部内のデータに基づいて前記塗布液の粘度を微調整することにより前記膜厚の均一性を確保し、
前記基板保持部を停止させた状態で塗布液ノズルから塗布液を吐出させながら当該塗布液ノズルをＸ方向に移動させ、その後基板保持部と塗布液ノズルとを相対的にＹ方向に移動させ、この動作を繰り返すことにより塗布液を基板の塗布膜形成領域の全面に塗布することを特徴とする塗布膜形成装置。
【請求項５】
パラメータ設定部は、塗布液固形分量及び粘度の関係を記載した固形分量−粘度変換部を備えていることを特徴とする請求項４記載の塗布膜形成装置。
【請求項６】
パラメ−タ設定部は、指定したパラメ−タの値及び求められたパラメ−タの値を表示する表示部を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
【請求項７】
パラメ−タ設定部は、設定されたパラメ−タの値により実際に得られた塗布膜の実測膜厚と目標膜厚とに基づいて、パラメ−タの値を修正することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
【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）などの被処理基板に例えばレジスト液などの塗布液を塗布して塗布膜を形成する装置に関する。
【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は、フォトリソグラフィと呼ばれる技術により被処理基板へのレジストパタ−ンを形成している。レジストパタ−ンを形成する装置は、カセットに対してウエハを搬入出するためのカセットステ−ション、レジスト液を塗布する塗布ユニット、加熱や冷却などの処理を行う熱系処理ユニット、現像を行う現像ユニット、ウエハを搬送するメインア−ムなどを備えた塗布、現像装置に露光装置を接続して構成される。
【０００３】
従来、前記塗布ユニットにおいてはいわゆるスピンコーティング法によりレジスト液の塗布が行われている。この方法は基板の側方を全周に亘って囲うカップ内に回転自在なスピンチャックを設け、このスピンチャックでウエハを水平に吸着保持し、ウエハ中央部上方のノズルからレジスト液をウエハＷに供給すると共にウエハＷを回転させることにより、ウエハの遠心力によりレジスト液が拡散してウエハ全体に液膜を形成する方法である。
【０００４】
ところで、形成されるレジストパターンの線幅はレジスト膜の膜厚と露光波長とに比例する。従って、近年要求が高まってきている前記パターンの微細化に対応するためには、できるだけ液膜を薄くする必要があり、スピンコーティング法においてはウエハの回転速度を上げることで薄膜化を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上述の方法ではウエハを高速回転させているため、内周部に比して外周部の周速度が大きくなり、特にウエハを大型化した際に外周部で空気の乱流が発生するという問題がある。この乱流は膜厚を変動させるのでウエハ全体の膜厚が不均一となり、パターンの微細化を阻害する要因となる。
【０００６】
更に、この方法はレジスト液をウエハの中央部から周縁方向へと吹き飛ばすようにして拡散させているので、当該周縁部からカップ側へと飛散して無駄になるレジスト液の量が多くなってしまう。また前記周縁部等の回路形成領域以外の箇所に塗布されたレジスト液や、飛散してカップに付着したレジスト液が硬化してパーティクルの原因になるという問題等も生じていた。
【０００７】
このような事情から、スピンコーティング法に依らない手法が検討されている。この手法は、図１５に示すように、ウエハＷの上方に設けたノズルＮの細径の吐出孔からレジスト液ＲＥを供給しながらＸ方向に往復させると共にウエハＷをＹ方向に間欠送りし、いわゆる一筆書きの要領でウエハＷにレジスト液を供給するものである。なおこの場合ウエハＷの周縁や裏面にレジスト液が付着するのを防止するためにウエハＷの回路形成領域以外の部分をマスクで覆うことが好ましい。この手法ではウエハＷを回転させないので上述したような不都合は解消され、無駄のない塗布が行なえる。
【０００８】
ところで必要な膜厚を得るためには、レジスト液の吐出量、吐出圧、塗布液ノズルのスキャン速度（Ｘ方向の移動速度）ウエハＷのインデックスピッチ（間欠的移動距離）等のパラメータを適当に設定して、その条件でレジスト液を塗布し、乾燥させた後レジスト膜の膜厚を測定し、その結果に基づいて吐出圧などを調整していた。しかしながらこのように試行錯誤でパラメータを調整する作業は面倒であり、しかもレジスト液の固型分量が変わると、同じ量だけ塗布しても揮発してなくなる溶剤の量が変わってくることからレジストの膜厚が変わることや、各パラメータの値もハード構成などに応じて変更幅がある程度決まってくることから、例えば膜厚を２倍にする場合単純に一つのパラメータの値を２倍にするといったことで対応できるものではなく、複数のパラメータを調整しなければならない。こうしたことからいわゆる条件出しの作業が煩雑で、時間がかかり、このため装置の速やかな立上げを阻む問題がある。
【０００９】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は塗布液の歩留まりが高くかつ均一な塗布膜を形成することができ、しかも必要な膜厚を得るためのパラメータの値の設定作業が容易な塗布膜形成装置を提供することにある。
【００１０】
【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、基板を保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板と対向して設けられ、当該基板に塗布液を吐出する塗布液ノズルと、
この塗布液ノズルからの塗布液の吐出を制御する塗布液供給制御部と、
前記塗布液ノズルをＸ方向に移動させるＸ方向駆動機構と、
前記基板保持部と塗布液ノズルとを相対的にＹ方向に間欠的に移動させるＹ方向駆動機構と、
前記塗布液ノズルにより基板に塗布液の塗布を行う処理条件であるパラメ−タの一部の値を指定して残りのパラメ−タの値を設定するパラメ−タ設定部と、
このパラメ−タ設定部により設定されたパラメ−タの値に基づいて前記供給制御部、Ｘ方向駆動機構及びＹ方向駆動機構を制御するための制御信号を作成する処理手段と、を備え、
前記基板保持部を停止させた状態で塗布液ノズルから塗布液を吐出させながら当該塗布液ノズルをＸ方向に移動させ、その後基板保持部と塗布液ノズルとを相対的にＹ方向に移動させ、この動作を繰り返すことにより塗布液を基板の塗布膜形成領域の全面に塗布することを特徴とする。
【００１１】
この発明において、塗布液ノズルから塗布液が細径の線状に吐出しながら基板に塗布される。パラメ−タの一部の値は、例えば塗布液ノズルのＸ方向の移動速度であるスキャン速度と、塗布液ノズルに対する基板のＹ方向の相対的間欠的移動距離であるピッチと、塗布液ノズルの塗布液の吐出圧及び吐出流量の一方と、のうちの２個であり、残りのパラメ−タの値は、これらのパラメ−タの値のうちの残り１個である。
【００１２】
パラメ−タ設定部は、例えば塗布液ノズルの穴径及び塗布液の固形分量に応じた塗布液の吐出圧と吐出流量との関係を記憶した記憶部を備え、塗布膜の目標膜厚と塗布液固形分量とが指定され、且つスキャン速度、ピッチ及び吐出圧の２個の値が指定されることにより、これら指定された値と前記記憶部内のデ−タとに基づいてスキャン速度、ピッチ及び吐出圧のうちの残り１個の値を求める機能を有する。またパラメ−タ設定部は、例えば指定したパラメ−タの値及び求められたパラメ−タの値を表示する表示部を備えている。
【００１３】
このような発明によれば、スピンコ−ティング法に比べて、膜厚について面内均一性の高い塗布膜が得られ、また塗布液の無駄が実質全くないかほとんどなく、塗布液の歩留まりが向上する。そしてパラメ−タを全部設定しなくても、一部のパラメ−タを設定するだけで目標とする膜厚に対応するパラメ−タの組合わせが自動的に設定されるので、膜厚の条件出しが容易である。
【００１４】
上述の発明において、パラメ−タ設定部は、設定されたパラメ−タの値により実際に得られた塗布膜の実測膜厚と目標膜厚とに基づいて、パラメ−タの値を修正することが好ましい。この場合膜厚の条件出しがより一層容易になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の塗布膜形成装置を、レジスト膜形成装置に適用した実施の形態について説明する。この実施の形態は、基板であるウエハＷ上に塗布液ノズルによりレジスト液をいわば一筆書きの要領で塗布するにあたって、ウエハＷ及びノズルを移動制御するパラメータやレジスト液の供給系のパラメータをいかに設定するかという点に特に要部があるが、先ずレジスト液を塗布するための装置構成について図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１７】
この塗布膜形成装置は、前面にウエハの搬出入口をなす開口部１１ａ（図２参照）が形成されたケ−ス体１１と、このケ−ス体１１の中に設けられ、Ｙ方向に間欠的に移動可能な例えばバキュ−ムチャック機能を有するウエハ保持部１２とを備えている。ウエハ保持部１２は昇降機構１３により昇降軸１４を介して昇降できるようになっている。この昇降機構１３は、モ−タＭ１により駆動されるボ−ルネジ部１５により、ガイド部１６にガイドされながらＹ方向に移動できる移動台１７の上に配置されている。モータＭ１、ボールネジ部１５及びガイド部１６はＹ方向駆動機構をなすものである。またウエハ保持部１２には図示していないが例えば超音波振動子を含む振動発生手段を設けることが好ましく、レジスト液をウエハＷに塗布した後、ウエハＷに振動を与えることにより塗布膜の一層の均一化が図れる。
【００１８】
ケ−ス体１１の天板１８にはＸ方向に伸びるスリット１９が形成され（図２に一部を示してある）、このスリット１９内には、上部が天板１８の上に突出すると共に下部の吐出孔が天板１８の下方側に位置しかつウエハＷと対向するように塗布液ノズル２が設けられている。この塗布液ノズル２は給液管２１に接続されており、この給液管２１はフィルタＦ、バルブ２２ａ、ポンプ２２、バルブ２２ｂを介してレジスト液供給源２３に接続されており、フィルタＦの下流側には圧力検出部２４が設けられている。給液管２１に設けられたこれらの部分は塗布液の供給制御部をなすものである。ポンプ２２としては例えばベローズポンプやダイアフラムポンプなどを用いることができる。この場合ポンプ２２の押し出し力を制御して吐出圧を調整しているのでポンプ２２は吐出圧調整部に相当する。前記塗布液ノズル２の吐出孔は、例えば１０μｍ〜２００μｍときわめて細径に形成されている。また塗布液ノズル２はレジスト液の吐出孔の周囲から溶剤のミストが吐出するように構成することが好ましく、このようにすれば溶剤の揮発を抑制して粘度を一定に保てる利点がある。
【００１９】
天板１８の上方にはＸ方向に沿って伸びるガイド部３１が支持部３２を介して架設されており、塗布液ノズル２は移動体３３を介してこのガイド部３１に沿って移動できるように取り付けられている。前記移動体３３はＸ方向に伸びるボ−ルネジ部３４と螺合しており、モ−タＭ２によりボ−ルネジ部３４を回動させることにより、この移動体３３を介して塗布液ノズル２がＹ方向に移動できることになる。モータＭ２、ガイド部３１及びボールネジ部３４はＸ方向駆動機構をなすものである。なおウエハＷの移動領域をケ−ス体１１により囲み、ウエハＷの置かれる空間をできるだけ狭い閉じた空間とすることにより、ウエハＷにレジスト液を塗布しているときに溶剤蒸気が充満するので、塗布されたレジスト液からの溶剤の揮発を抑えることができる。この場合天板１８に温度調整手段を設けて前記空間の温度をできるだけ一定に保つようにすることが、膜厚の面内均一性を高める上で好ましい。
【００２０】
前記塗布液ノズル２をレジスト液を吐出しながらＸ方向に移動させるとウエハＷの周縁にレジスト液が付着し、また裏面にも回り込んでしまうため、これを防止するために例えばウエハＷの周縁部全体を覆うと共に塗布膜形成領域である回路形成領域に対応する箇所が開口しているマスク３５がウエハＷ上に設けられる。このマスク３５は、ウエハＷをＹ方向に移動させる移動台１７に取り付けられ、例えばウエハＷの両側の外方からウエハＷの表面よりも少し高い位置まで伸び出しているマスク支持部３６の上に載置されている。
【００２１】
ここでレジスト液の塗布を行うためのパラメータを設定する部分の構成を述べる前に、レジスト液の塗布を行う動作について記載しておく。
【００２２】
今仮にケ−ス体１１の開口部１１ａから見てケ−ス体１１の奥側（図２において右側）のウエハＷの端部を前端部とすると、例えばウエハＷの前端部が塗布液ノズル２のＸ方向スキャン領域の真下に位置するようにウエハ保持部１２が位置する。そしてここからウエハ保持部１２がボ−ルネジ部１５によりガイド部１６にガイドされながらケ−ス体１１の奥側に向かってＹ方向に所定のピッチで間欠的に移動する。
【００２３】
一方塗布液ノズル２はウエハＷの間欠移動のタイミングに対応してＸ方向に往復移動する。つまりウエハＷが静止しているときに塗布液ノズル２が一端側から他端側に塗布液をウエハＷ上に吐出しながら移動し、次いでウエハＷがウエハ保持部１２により所定量（所定ピッチ）だけＹ方向に移動する。塗布液(レジスト液)の吐出については，一旦レジスト液供給源２３からポンプ２２によりレジスト液を吸い込み，次いでベローズを押して所定量だけ塗布液ノズル２からレジスト液を吐出させることにより行われる。吐出圧力は圧力検出部２４の圧力検出値に基づいてポンプ２２の吐出力例えばベローズを押す力を調整することにより制御される。
【００２４】
塗布液ノズル２は他端側にて折り返し、一端側に向かって塗布液をウエハＷ上に吐出しながら移動する。図３はこの様子を示す説明図であり、塗布液ノズル２からのレジスト液ＲＥが一筆書きの要領で塗布されている。なお図１０中Ｗ１は位置合わせ用のノッチである。ウエハＷの回路形成領域の周縁の輪郭はいわば階段状のラインになっており、マスク３５の開口部３５ａはこれに合わせた形状になっているが、例えば開口部３５ａの縁の方が前記輪郭よりも少し外側になるように形成されている。
【００２５】
こうしてウエハＷの回路形成領域の全面にレジスト液が塗布されて液膜が形成される。この後、例えば前記超音波振動子によりウエハＷに超音波を印加し、液膜をならして膜厚を均一化する。更にその後ウエハＷは乾燥され、液膜中の溶剤が蒸発してレジスト膜が得られる。
【００２６】
次にパラメ−タを設定するための手段を含む制御系に関して図４を参照しながら説明すると、この塗布膜形成装置は、前記モ−タＭ１、Ｍ２及びレジスト液のポンプ２２などの制御信号を出力する制御部４０を備えている。この制御部４０は、設定されたパラメ−タの値と図示しないメモリに格納されているプログラムとに基づいて制御信号を作成する例えばＣＰＵからなる処理手段であるデ−タ処理部５を有している。このデ−タ処理部５は、後述の処理条件を決めるパラメ−タに基づいて制御信号を作成し、これら制御信号を入出力部４１を介してモ−タＭ１、Ｍ２やポンプ２２の各アクチュエ−タ（図示せず）などに送ることによって、塗布液ノズル２によりウエハＷにレジスト液を塗布する一連の動作を制御する。図中ＢＡはバスである。
【００２７】
また前記制御部４０は、前記塗布液ノズル２によりウエハＷにレジスト液（塗布液）の塗布を行う処理条件であるパラメ−タの値を設定するパラメ−タ設定部６を備えており、このパラメ−タ設定部６は、第１の記憶部である第１のメモリ６１と、第２の記憶部である第２のメモリ６２と、編集部６３と、表示部６４と、入力部６５と、を含んでいる。
【００２８】
第１のメモリ６１は、レジスト液の吐出圧と吐出流量との関係を規定したデ−タを格納している。吐出圧と吐出流量とは塗布液ノズル２の吐出穴の穴径が決まっていれば塗布液中の固形分の分量（固形分量）に応じて一義的に決まる。即ちレジスト液はレジスト成分である固形分を溶剤（シンナ−）に溶解したものであり、固形分量により粘度が変わるため、図５に示すように吐出圧と吐出流量との関係が固形分量に応じて変わる。図６は第１のメモリ６１内のデ−タを概念的に示したものであり、Ａ１，Ｐ１１などの記載は所定の数値を代用して示したものである。
【００２９】
第２のメモリ６２は、編集部６３により編集されたパラメ−タの値を登録しておくためのものであり、前記デ−タ処理部５は例えばここに登録されたパラメ−タの値を参照して制御信号を作成する。
【００３０】
編集部６３は、入力部６５にて指定されたパラメ−タの一部の値に基づいて残りのパラメ−タの値を設定する機能を有し、この例では塗布液ノズル２のＸ方向の移動速度であるスキャン速度と、基板のＹ方向の間欠的移動距離であるピッチと、塗布液ノズルの塗布液の吐出圧とのうちの２個が指定されると、前記第１のメモリ６１内のデ−タに基づいて残りの１個を求める機能を備えている。更にまたこの編集部６３は、設定したパラメ−タの値を、その値に基づいて得たレジスト膜の実測膜厚に基づいて修正する、いわばフィ−ドバック機能も備えている。なお図４では編集部６３はブロック化して示しているが、例えば実際のハ−ド構成においては、デ−タ処理部５を兼用するＣＰＵや編集プログラムの格納部などからなる。
【００３１】
表示部６４は例えばＣＲＴ画面や液晶画面などから構成されており、入力部６５から入力されたパラメ−タや編集部６３にて編集されたパラメ−タなどを表示する。入力部６５は、例えばキ−ボ−ドやタッチパネルなどからなる。
【００３２】
次に上述実施の形態の作用について述べるが、塗布液ノズル２によりウエハＷ上に塗布液（レジスト液）を塗布する動作については既に記載しているので、ここではパラメ−タの値の設定に関して述べる。
【００３３】
ａ．今、固形分量が分かっているレジスト液を用いて、２００ｍｍサイズ（いわゆる８インチサイズ）のウエハＷ上に膜厚が０．５μｍのレジスト膜を得るためのパラメ−タの値を設定しようとし、吐出圧及びスキャン速度を指定してピッチを求めようとしているとする。塗布液ノズル２の穴径（口径）は例えば３０μｍ、固形分量は例えば５．０％であり、これらの値及び膜厚の目標値である０．５μｍを入力部６５から入力すると共に、吐出圧を２．０kg/cm2、スキャン速度を１ｍ／ｓとして入力（指定）する。図７（ａ）はこのように入力したときの表示部６４例えばＣＲＴ画面を模式的に示した図である。
【００３４】
ｂ．編集部６３は、第１のメモリ６１内に記憶されている吐出圧と吐出流量との関係デ−タの中から、指定された固形分量に対応する関係デ−タを拾い出し、このデ−タと指定された吐出圧とに基づいて吐出流量を求める。なお塗布液ノズル２の穴径を変更できるように装置が対応しているような場合には、穴径と固形分量との組み合わせ毎に吐出圧と吐出流量との関係デ−タが記憶されることになり、この中から対応する関係デ−タが拾い出される。この例では吐出流量は０．５ｃｃとなる。
【００３５】
ｃ．ウエハＷの半径は１０ｃｍ、膜厚が０．５μｍ、固形分量が５．０％であるから、ウエハＷ上に塗布されたレジスト液の液膜中のシンナ−を含むレジスト液量は、（１）式で表される。
【００３６】
ウエハＷの面積×レジスト膜の膜厚×（固形分量とレジスト液量との比率）＝π×１０2×０．５×１０-4×１００／５．０＝０．３１４ｃｃ  …（１）
レジスト液量及び吐出流量が分かったので塗布液ノズル２がウエハＷの上をスキャンする時間は（２）式で表される。
【００３７】
レジスト液量／吐出流量＝（０．３１４／０．５）×６０＝３７．７秒（ｓ）…（２）
ｄ．上述のようにスキャン速度は１ｍ／ｓとして指定してあるので、塗布液ノズル２は、この速度で３７．７秒だけウエハＷ上でレジストを吐出することになる。従って適当なピッチを入れてウエハＷ上でのスキャン時間の合計が３７．７秒となる値を追い込んでいくことによりピッチの値が求まる。例えばピッチの値は０．３６ｍｍとなる。これは例えばウエハＷを直線でｎ等分に分割するとその直線の長さの合計は幾何学的に求まるのでそのときのスキャン時間が得られ、このスキャン時間と３７．７秒とを比較して等分数を追い込んでいけば、対応するピッチの値が求まる。なお塗布液ノズル２の折り返し点はウエハＷの輪郭線上の丁度のポイントであれば、この計算でよいが、折り返し点が例えばウエハＷの少し外側にある場合には、その分の長さを考慮して計算すればよい。
【００３８】
ｅ．こうして吐出圧とスキャン速度とを指定してピッチが求まり、これらパラメ−タの値が例えば図７（ｂ）に示すように表示される。そしてデ−タ処理部５がこれらのパラメ−タの値を取り込み、所定のプログラムに従いモ−タＭ１、Ｍ２及びポンプ２２を制御してウエハＷ上にレジスト液を塗布する。塗布後のウエハＷは、例えば減圧下で乾燥され、その後レジスト膜の膜厚が測定される。
【００３９】
ｆ．編集部６３は、この実測膜厚に基づいて先に設定したパラメ−タ値を修正する。この修正は、例えば図８に示すように実測膜厚を入力し、修正しようとするパラメ−タを選択することにより行われる。図８の例はピッチを選択している（二重枠で囲っている）状態である。編集部６３は、この選択を受けてピッチを修正し、修正後のピッチを含めて修正パラメ−タとして各パラメ−タの値を表示する。例えば実測膜厚が目標膜厚の９０％であったとすると、ウエハＷ上に塗布する、目標とするレジスト液量を１００／９０倍にし、つまりスキャン時間を１００／９０倍である４１．９秒に設定し、同様にして１ｍ／ｓのスキャン速度で４１．９秒だけウエハＷ上でレジストを吐出するピッチを求め、これを修正ピッチとする。修正しようとするパラメ−タとしてスキャン速度を選択した場合には、０．３６ｍｍのピッチで４１．９秒のスキャン時間となるスキャン速度の値を同様に追い込んで求めればよい。また修正しようとするパラメ−タとして吐出圧を選択した場合には（２）式から吐出流量が修正されるので、メモリ６１内のデ−タに基づいて修正後の吐出圧が求まる。
【００４０】
ｇ．こうして得られたパラメ−タの値は、例えばメモリ６２に登録され、例えば製品ウエハＷを塗布処理するときのパラメ−タの値として用いられることなる。そして目標膜厚毎に及び固形分量に対応するパラメ−タの値をメモリ６２に登録して、それらの組み合わせの各々を一つのレシピとして管理しておけば、これらレシピを選択するだけで塗布処理を実施することができる。図９にメモリ６２に管理されているレシピのイメ−ジを示しておく。またこのようなレシピ群を塗布液ノズル２の穴径毎に持つようにすれば、塗布液ノズル２の穴径が変わったときにも容易に対応することができる。
【００４１】
以上において、パラメ−タの設定の仕方としては吐出圧及びピッチを指定してスキャン速度を求めてもよいし、あるいはスキャン速度及びピッチを指定して吐出圧を求めてもよい。更にまた、塗布液の供給制御部に流量制御部例えばマスフロ−コントロ−ラを設け、吐出圧の代わりに吐出流量をパラメ−タとして設定してもよい。また塗布液ノズル２とウエハＷとの間欠的移動は、塗布液ノズル２側をＹ方向に動かしてウエハＷ側を動かさないようにしてもよいし、両方を互いに逆向きに同時に動かしてもよい。
【００４２】
このような実施の形態によれば、塗布液ノズルによりウエハＷ上に直線状に一筆書きの要領でレジスト液を塗布しているので、スピンコ−ティング法のようにウエハＷの外周部で空気の乱流が発生するという問題もなく、膜厚について面内均一性の高い塗布膜を得ることができ、またレジスト液がウエハＷの外方に吹き飛ばされることもないので、レジスト液の歩留まりが高いという効果がある。
【００４３】
そして目標とするレジスト膜の膜厚を得るための吐出圧及び吐出流量の一方、スキャン速度及びピッチのうちの２個を指定することにより残りの一つが求まるので、これらパラメ−タの組合わせが計算上の値とはいってもかなりの目安となる値であり、従ってパラメ−タの値を試行錯誤に追い込んで求めるよりも、いわゆる膜厚の条件出しが容易である。
【００４４】
しかも設定したパラメ−タの値を膜厚の実測値に基づいて修正するいわばフィ−ドバック機能を持たせているので、膜厚の条件出しがより一層簡単になる。従って装置の立ち上げを短時間で行うことができ、一連の工程の短縮化に繋がる。なお本発明では、吐出圧及び吐出流量の一方、スキャン速度及びピッチを試行錯誤で決める装置においてこのようなフィードバック機能を持たせるようにしてもよい。
【００４５】
以上説明した膜厚調整のためのレシピ設定（図９）を行った後に、今度は、膜厚の均一性を更に向上させるために各パラメータの微調整を行う場合について説明する。
【００４６】
膜厚の均一性に最も影響を及ぼすパラメータとしてはレジストの固形量の割合、すなわちレジスト粘度が挙げられる。そこでレジストの粘度を可変とする手段として図１０に示す混合装置２００を用い、粘度を変えることにより膜厚の均一性を保つようにする。すなわち上記膜厚調整で、図９に示すレシピが決定され、例えばレシピ１に従ってレジスト塗布処理を実行した結果、膜厚がウエハＷ上の全面の平均値としては目標値であるｄ１μｍを有するが、ウエハＷの領域によって例えば±０．１μｍの差がある場合に、レジスト粘度の微調整を行ってウエハＷ上の全領域に対して膜厚がｄ１μｍになるように確保する。この膜厚均一性確保の制御系及び混合装置２００に関して、図１０を参照しながら説明する。この装置は、レジストを貯溜したレジストタンク２０１と、シンナを貯溜したシンナタンク２０２と、レジスト液とシンナとの混合液を供給ノズル２へ供給する混合液供給管２０３と、混合液供給管２０３へレジスト液を供給するレジスト液供給管２０４と、混合液供給管２０３へシンナを供給するシンナ供給管２０５と、レジストタンク２０１内のレジスト液を吸上げレジスト液供給管２０４に導入するレジスト用ベローズポンプ２０６と、シンナタンク２０２内のシンナを吸上げシンナ供給管２０５に導入するシンナ用ベローズポンプ２０７と、レジスト液とシンナとの混合液を更に撹拌混合するミキサ２０８と、このミキサ２０８で撹拌混合された混合液の粘度を測定する粘度センサ２０９と、レジスト用ベローズポンプ２０６及びシンナ用ベローズポンプ２０７の動作量を例えばリニアアクチュエーター等により制御するための制御部２４０とを備えている。粘度センサ２０９による計測結果は制御部２４０に入力され、この計測結果に基づいて両ベローズポンプ２０６及び２０７が制御されるようになっている。このような混合装置２００により、レジストとシンナを混合することで適宜レジストの粘度を変更し、各領域ごとに粘度の異なるレジストを供給するようにする。なお、粘度センサ２０９としては例えば圧電セラミックを駆動源としたねじれ振動子を利用したもの等がある。
【００４７】
図１０に示す制御部２４０は、図４における制御部４０のパラメータ設定部６に、第３のメモリ１７０と、固形分量−粘度変換部１７１と、第４のメモリ１７２とを更に具備している。第３のメモリ１７０には、図１１に示すレジストの粘度と膜厚の均一性との関係を格納している。ここで膜厚の均一性とは、ウエハＷ全面に塗布されたレジスト膜厚についてその最大膜厚と最小膜厚との差で定義している。この差が小さいほど均一性が高いということになる。これを図９のように得られた各膜厚毎に、最大膜厚と最小膜厚との差が最も小さくなるような、すなわち最も均一性が高くなるようなレジストの粘度Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３・・・を予め割り出しておき、これを第３のメモリ１７０に記憶しておく。この際、異なる膜厚ｄ１、ｄ２、ｄ３、・・・毎にパラメータとして第３のメモリ１７０に記憶しておく。
【００４８】
固形分量−粘度変換部１７１は、図９のレシピ設定されたレジストの固形分量（％）とレジスト液の粘度（Ｐａ・ｓ）との次元を相互に変換する機能を備えている。第４のメモリ１７２には、後述するように、膜厚均一性確保のための最終的な修正レシピデータを格納する。
【００４９】
次にこの膜厚均一性確保の作用について述べる。先ず、例えば図９に示すレシピ１（固形分量Ａ１（％）は粘度Ｂ１（Ｐａ・ｓ）に相当するものとする。）に従って膜厚調整（目標膜厚ｄ１）を行った結果、膜厚の均一性が低い場合に、第３のメモリ内のデータにより粘度をＢ１＋（または−）α＝Ｃ１（Ｐａ・ｓ）に設定する。ここでαは、図９に表された固形分量Ａ１とＡ２とのレンジに比べて小さいものとなっている。例えば、α（Ｐａ・ｓ）に相当する固形分量は０．１〜０．５（％）のレンジであるのに対し、図９に示す固形分量は１．０〜２．０（％）のレンジである。
【００５０】
そして今、粘度をＢ１からＣ１に変更しているので、実測膜厚が目標膜厚ｄ１から僅かにずれていることになる。従って再び目標膜厚ｄ１に修正するために、吐出流量及びピッチの微調整を行う。これら吐出流量及びピッチの微調整は図９に示される吐出流量Ｌ１及びピッチＹ１から僅かに値を変更して微調整を行うわけであるが、これらの微調整を行う際のレンジは、吐出流量Ｌ１とＬ２との差、あるいはピッチＹ１とＹ２との差より、その桁数が小さいものである。
【００５１】
以上のように膜厚均一性に最適なレジスト粘度の微調整を行った後に、吐出流量及びピッチの各微調整を行うことにより再度の膜厚調整を行う。図１２は以上の均一性確保のための修正レシピデータを示すものであり、これを第４のメモリ１７２に格納しておく。図において膜厚ｄ１の下では、固形分量はＡ１からＡ１´、吐出流量はＬ１からＬ１´、ピッチ時はＹ１からＹ２´に修正されている。このようにレシピとして管理しておけば、これらレシピを選択するだけで膜厚の均一性を確保しつつ塗布処理を実施することができる。
【００５２】
なお粘度と固形分量とは対応しているので、図１１の横軸は粘度の代りに固形分量としてもよく、その場合固形分量−粘度変換部１７１は不要になる。また図９の各レシピにおいて固形分量を粘度と置き代えてもよい。
【００５３】
次に上述の塗布膜形成装置を塗布ユニットに組み込んだ塗布・現像システムの一例の概略について図１３及び図１４を参照しながら説明する。図１３及び図１４中、９はウエハカセットを搬入出するための搬入出ステ−ジであり、例えば２５枚収納されたカセットＣが例えば自動搬送ロボットにより載置される。搬入出ステ−ジ９に臨む領域にはウエハＷの受け渡しア−ム９０がＸ，Ｚ，Ｙ方向およびθ回転（鉛直軸回りの回転）自在に設けられている。更にこの受け渡しア−ム９０の奥側には、例えば搬入出ステ−ジ９から奥を見て例えば右側には塗布・現像系のユニットｕ１（塗布ユニット９２，現像ユニット９１）が、左側、手前側、奥側には各々のユニットが多段に重ねられ構成された加熱・冷却系のユニットｕ２，ｕ３，ｕ４が夫々配置されている。また、塗布ユニット９２，現像ユニット９１と加熱・冷却系ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３との間でウエハＷの受け渡しを行うための、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たウエハ搬送ア−ムＭＡが設けられている。但し図１３では便宜上ユニットｕ２及びウエハ搬送ア−ムＭＡは描いていない。
【００５４】
塗布・現像系のユニットにおいては、例えば上段に２個の上述の現像装置を備えた現像ユニット９１が、下段に２個の塗布ユニット９２が設けられている。例えば加熱・冷却系のユニットにおいては、加熱ユニットや冷却ユニット、疎水化処理ユニット等がユニットＵ２，Ｕ３，Ｕ４の中に７段の棚状に収納配置された構造となっている。
【００５５】
塗布・現像系ユニットや加熱・冷却系ユニットを含む上述の部分をプロセスステーションブロックと呼ぶことにすると、このプロセスステーションブロックの奥側にはインタ−フェイスブロック１００を介して露光装置１０１が接続されている。インタ−フェイスブロック１００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たウエハ搬送ア−ム１０２により露光装置１０１の間でウエハＷの受け渡しを行うものである。
【００５６】
この装置のウエハの流れについて説明すると、先ず外部からウエハＷが収納されたウエハカセットＣが前記搬入出ステ−ジ９に搬入され、ウエハ搬送ア−ム９０によりカセットＣ内からウエハＷが取り出され、既述の加熱・冷却ユニットＵ３の棚の一つである受け渡し台を介してウエハ搬送ア−ムＭＡに受け渡される。次いでユニットＵ３の一の棚の処理部内にて疎水化処理が行われた後、塗布ユニット９２にてレジスト液が塗布され、レジスト膜が形成される。レジスト膜が塗布されたウエハＷは加熱ユニットで加熱された後、ユニットＵ４のインターフェースブロック１００のウエハ搬送アーム１０２と受渡し可能な冷却ユニットに搬送され、処理後にインタ−フェイスブロック１００，ウエハ搬送アーム１０２を介して露光装置１０１に送られ、ここでパタ−ンに対応するマスクを介して露光が行われる。露光処理後のウエハをウエハ搬送アーム１０２で受け取り、ユニットＵ４の受け渡しユニットを介してプロセスステーションブロックのウエハ搬送アームＭＡに渡す。
【００５７】
この後ウエハＷは加熱ユニットで所定温度に加熱され、しかる後冷却ユニットで所定温度に冷却され、続いて現像ユニット９１に送られて現像処理され、レジストマスクが形成される。しかる後ウエハＷは搬入出ステ−ジ９上のカセットＣ内に戻される。
【００５８】
以上において本発明にて処理される基板は、ＬＣＤ基板や露光マスクであってもよいし、また塗布液としてはレジスト液に限られるものではなく、例えば層間絶縁膜用の液体、高導電性膜用の液体、強誘電体膜用の液体、銀ペーストなどであってもよい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば塗布液の歩留まりが高くかつ均一性の高い塗布膜を形成することができ、しかも必要な膜厚を得るためのパラメ−タの設定作業が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる塗布膜形成装置の機構部分を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる塗布膜形成装置の機構部分を示す平面図である。
【図３】上記実施の形態においてウエハ上にレジスト液を塗布する様子を示す斜視図である。
【図４】上記実施の形態において塗布処理のパラメ−タを設定する部分も含めた制御部を示す構成図である。
【図５】吐出圧と吐出流量との関係のイメ−ジを示す特性図である。
【図６】第１のメモリ内のデ−タを示す説明図である。
【図７】表示部の画面の表示内容を示す説明図である。
【図８】表示部の画面の表示内容を示す説明図である。
【図９】第１のメモリ内のデ−タを示す説明図である。
【図１０】他の実施例の要部を示す構成図である。
【図１１】ウエハ面内の最大−最小膜厚差とレジストの粘度との関係を示す特性図である。
【図１２】他の実施の形態における第４のメモリ内のデータを示す説明図である。
【図１３】本発明の塗布膜形成装置を組み込んだ塗布、現像システムを示す外観図である。
【図１４】本発明の塗布膜形成装置を組み込んだ塗布、現像システムの中を示す平面図である。
【図１５】検討している塗布膜形成装置の動作の概略を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｗ        半導体ウエハ
１２      ウエハ保持部
１３      昇降部
１５      ボ−ルネジ部
Ｍ１      モ−タ
２        塗布液ノズル
２２      ポンプ
２３      レジスト液供給源
３３      ガイド体
３４      ボ−ルネジ部
Ｍ２      モ−タ
３５      マスク
ＲＥ      レジスト液
４０      制御部
５        デ−タ処理部
６        パラメ−タ設定部
６１      第１のメモリ
６２      第２のメモリ
６３      編集部
６４      表示部
６５      入力部
【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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