JP2000223403A - 塗布膜の形成方法および塗布処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種形態で現れる塗布不良を速やかに解消し
て、健全な塗布膜を形成することができる塗布膜形成方
法および塗布処理システムを提供すること。 【解決手段】 基板上に形成された塗布膜表面に発生す
る局部的な塗布不良を解消するための対策を塗布不良の
種類毎に予め把握しておき、基板上に塗布膜を形成して
塗布膜に局部的に発生した塗布不良を検出する。そし
て、予め把握された塗布膜表面に発生する局部的な塗布
不良を解消するための対策に基づいて、検出された塗布
不良の形態に応じた対策を講じ、対策後の条件でその後
の基板に塗布膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハや液
晶表示装置（ＬＣＤ）基板等の基板の表面上に例えばレ
ジスト膜のような塗布膜を形成する塗布膜形成方法およ
び塗布処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体デバイスの製造プロセスに
おけるフォトリソグラフィー工程においては、半導体ウ
エハの表面にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理
と、レジスト塗布後の半導体ウエハに対して所定のパタ
ーンの露光処理を行った後にそのパターンを現像する現
像処理とが行われている。このレジスト塗布処理におい
ては、半導体ウエハ表面にレジスト液を均一に塗布する
ための方法としてスピンコーティング法等が多用されて
いる。

【０００３】図１３は、このスピンコーティング法を利
用した従来の塗布処理ユニットの概要を示すものであ
る。例えばスピンチャック１４１により真空吸着によっ
て半導体ウエハＷを固定保持した状態で、図示しない回
転手段によりスピンチャック１４１とともに半導体ウエ
ハＷを回転させ、半導体ウエハＷの上方に配置されたレ
ジストノズル１４２からウエハＷ表面の中央にレジスト
液を滴下する。滴下されたレジスト液は、遠心力によっ
てウエハＷの径方向外方に向かって広げられる。その後
レジスト液の滴下は停止し、半導体ウエハを所定速度で
回転させて、残余のレジストを振り切るとともに乾燥さ
せている。これにより、半導体ウエハ上に所定の膜厚を
有するレジスト膜が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レジスト液
をウエハに塗布する際には、レジスト液を均一にムラな
く塗布する必要があるが、レジスト液が局部的に塗布さ
れていない、レジスト液が局部的に薄くまたは厚く塗布
されているといった塗布不良（塗布ムラ）が生じること
がある。

【０００５】このような塗布不良は、レジスト液の塗布
中または塗布後にウエハ上に生じるが、その分布形態と
しては、レジスト液がウエハの中心または近傍に局部的
に薄くまたは厚く塗布されている場合、レジスト液がウ
エハの中心と外縁との間の中間部に局部的に薄くまたは
厚く塗布されている場合等種々のものがある。

【０００６】このような各種の局部的塗布不良は種々の
原因で生じるが、これを解消するため、従来は、技術者
各人の経験に基づき、試行錯誤により個々別々の手段を
講じて塗布不良を解消するようにしており、各種の形態
で現れる塗布不良の防止に関して、体系だった方策とい
ったものが存在しない。

【０００７】したがって、塗布膜に局部的な塗布不良が
発生した場合に、その原因を突き止め、塗布不良を解消
するのに時間がかかり、生産性を悪化させてしまう。

【０００８】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、各種形態で現れる塗布不良を速やかに解消し
て、健全な塗布膜を形成することができる塗布膜形成方
法および塗布処理システムを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１の観点によれば、基板上に形成された
塗布膜表面に発生する局部的な塗布不良を解消するため
の対策を塗布不良の種類毎に予め把握しておく工程と、
基板上に塗布膜を形成する工程と、塗布膜に局部的に発
生した塗布不良を検出する工程と、前記予め把握された
塗布膜表面に発生する局部的な塗布不良を解消するため
の対策に基づいて、検出された塗布不良の形態に応じた
対策を講じる工程と、対策後の条件でその後の基板に塗
布膜を形成する工程とを具備することを特徴とする塗布
膜形成方法が提供される。

【００１０】本発明の第２の観点によれば、基板上にノ
ズルから塗布液を供給して塗布膜を形成する工程と、基
板上に形成された塗布膜に局部的に発生する塗布不良を
検出する工程と、発生した塗布不良の形態に応じて、
（ｉ）塗布液吐出ノズルのセンタリング状態の調整、
（ｉｉ）塗布液吐出ノズルに接続された塗布液供給管に
介装された開閉バルブまたはサックバックバルブの調
整、（ｉｉｉ）塗布液吐出ノズルのダミーディスペンス
の実施、（ｉｖ）基板を回転するための回転条件の調
整、および（ｖ）塗布液の吐出量の増大、の対策のうち
いずれかを実施する工程と、上記いずれかの対策を実施
後の条件でその後の基板の塗布膜を形成する工程とを具
備することを特徴とする塗布膜形成方法が提供される。

【００１１】本発明の第３の観点によれば、基板を回転
させながら、塗布液供給ノズルから塗布液を基板に吐出
して、基板に塗布膜を形成する塗布処理ユニットと、基
板に形成された塗布膜に発生した局部的な塗布不良を検
出するための検出手段とを具備し、前記検出手段により
検出された塗布不良の形態に応じて、 ｉ）塗布液吐出ノズルのセンタリング状態の調整、 ｉｉ）塗布液吐出ノズルに接続された塗布液供給管に介
装された開閉バルブまたはサックバックバルブの調整、 ｉｉｉ）塗布液吐出ノズルのダミーディスペンスの実
施、 ｉｖ）基板を回転するための回転条件の調整、および ｖ）塗布液の吐出量の増大、のいずれかを実施すること
を特徴とする塗布処理システムが提供される。

【００１２】本発明においては、本発明者らが塗布不良
を生じさせる原因を分析することにより、各原因に対応
する塗布不良を解消するための対策を塗布不良の形態毎
に予め把握し、これら予め把握された塗布不良毎の対策
に基づいて、検出された塗布不良形態に応じた対策を講
じ、その対策後の条件で以後の基板に塗布膜を形成する
ので、各種の形態で現れる塗布不良を速やかに解消する
ことができ、生産性を悪化させることなく、局部的な塗
布不良が存在しない健全な塗布膜を形成することができ
る。

【００１３】また、本発明においては、検出された局部
的な塗布不良の形態に応じて、（ｉ）塗布液吐出ノズル
のセンタリング状態の調整、（ｉｉ）塗布液吐出ノズル
に接続された塗布液供給管に介装された開閉バルブまた
はサックバックバルブの調整、（ｉｉｉ）塗布液吐出ノ
ズルのダミーディスペンスの実施、（ｉｖ）基板を回転
するための回転条件の調整、および（ｖ）塗布液の吐出
量の増大、の対策のうちいずれかを実施するので、塗布
不良の形態に応じて、塗布不良を解消するための最適な
手段を速やかに講じることができる。したがって、技術
者が試行錯誤をすることなく、迅速に塗布不良を解消す
ることができ、生産性を悪化させることなく、局部的な
塗布不良が存在しない健全な塗布膜を形成することがで
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図１ないし図３は、各々本発明の実施
の形態が採用された半導体ウエハ（以下、「ウエハ」と
いう）の塗布現像処理システム１の全体構成の図であっ
て、図１は平面、図２は正面、図３は背面をそれぞれ示
している。

【００１５】この塗布現像処理システム１は、図１に示
すように、被処理基板としてウエハＷをウエハカセット
ＣＲで複数枚、例えば２５枚単位で外部からシステムに
搬入したり、あるいはシステムから搬出したり、ウエハ
カセットＣＲに対してウエハＷを搬入・搬出したりする
ためのカセットステーション１０と、塗布現像工程の中
で１枚ずつウエハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処
理ユニットを所定位置に多段配置してなる処理ステーシ
ョン１１と、この処理ステーション１１に隣接して設け
られる露光装置（図示せず）との間でウエハＷを受け渡
しするためのインターフェイス部１２とを一体に接続し
た構成を有している。

【００１６】前記カセットステーション１０では、図１
に示すように、カセット載置台２０上の位置決め突起２
０ａの位置に、複数個例えば４個までのウエハカセット
ＣＲが、夫々のウエハ出入口を処理ステーション１１側
に向けてＸ方向に一列に載置され、このカセット配列方
向（Ｘ方向）およびウエハカセットＣＲ内に収納された
ウエハのウエハ配列方向（Ｚ方向：垂直方向）に移動可
能なウエハ搬送体２１が各ウエハカセットＣＲに選択的
にアクセスするようになっている。

【００１７】さらにこのウエハ搬送体２１は、θ方向に
回転自在に構成されており、後述するように処理ステー
ション１１側の第３の処理ユニット群Ｇ_３の多段ユニッ
ト部に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）および
イクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスでき
るようになっている。

【００１８】前記処理ステーション１１には、図１に示
すように、ウエハ搬送装置を備えた垂直搬送型の主ウエ
ハ搬送機構２２が設けられ、その周りに全ての処理ユニ
ットが１組または複数の組に亘って多段に配置されてい
る。

【００１９】主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すよう
に、筒状支持体４９の内側に、ウエハ搬送装置４６を上
下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持
体４９はモータ（図示せず）の回転軸に接続されてお
り、このモータの回転駆動力によって、前記回転軸を中
心としてウエハ搬送装置４６と一体に回転し、それによ
りこのウエハ搬送装置４６は、θ方向に回転自在となっ
ている。なお筒状支持体４９は前記モータによって回転
される別の回転軸（図示せず）に接続するように構成し
てもよい。

【００２０】ウエハ搬送装置４６は、搬送基台４７の前
後方向に移動自在な複数本の保持部材４８を備え、これ
らの保持部材４８によって各処理ユニット間でのウエハ
Ｗの受け渡しを実現している。

【００２１】また、図１に示すように、この例では、５
つの処理ユニット群Ｇ_１、Ｇ_２、Ｇ _３、Ｇ_４、Ｇ_５が配
置可能な構成であり、第１および第２の処理ユニット群
Ｇ_１、Ｇ_２の多段ユニットは、システム正面（図１にお
いて手前）側に配置され、第３の処理ユニット群Ｇ_３の
多段ユニットはカセットステーション１０に隣接して配
置され、第４の処理ユニット群Ｇ_４の多段ユニットはイ
ンターフェイス部１２に隣接して配置され、第５の処理
ユニット群Ｇ_５の多段ユニットは背面側に配置されるこ
とが可能である。

【００２２】図２に示すように、第１の処理ユニット群
Ｇ_１では、カップＣＰ内でウエハＷをスピンチャックに
載せて所定の処理を行う２台のスピンナ型処理ユニッ
ト、例えばレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）および
現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられて
いる。第２の処理ユニット群Ｇ_２でも、２台のスピンナ
型処理ユニット、例えばレジスト塗布処理ユニット（Ｃ
ＯＴ）および現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段
に重ねられている。これらレジスト塗布処理ユニット
（ＣＯＴ）は、レジスト液の排液が機械的にもメンテナ
ンスの上でも面倒であることから、このように下段に配
置するのが好ましい。しかし、必要に応じて適宜上段に
配置することももちろん可能である。

【００２３】図３に示すように、第３の処理ユニット群
Ｇ_３では、ウエハＷを載置台ＳＰに載せて所定の処理を
行うオーブン型の処理ユニット、例えば冷却処理を行う
クーリングユニット（ＣＯＬ）、レジストの定着性を高
めるためのいわゆる疎水化処理を行うアドヒージョンユ
ニット（ＡＤ）、位置合わせを行うアライメントユニッ
ト（ＡＬＩＭ）、イクステンションユニット（ＥＸ
Ｔ）、露光処理前の加熱処理を行うプリベーキングユニ
ット（ＰＲＥＢＡＫＥ）および露光処理後の加熱処理を
行うポストベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）が、下
から順に例えば８段に重ねられている。

【００２４】第４の処理ユニット群Ｇ_４でも、オーブン
型の処理ユニット、例えばクーリングユニット（ＣＯ
Ｌ）、イクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴ
ＣＯＬ）、イクステンションユニット（ＥＸＴ）、クー
リングユニット（ＣＯＬ）、プリベーキングユニット
（ＰＲＥＢＡＫＥ）およびポストベーキングユニット
（ＰＯＢＡＫＥ）が下から順に、例えば８段に重ねられ
ている。

【００２５】このように処理温度の低いクーリングユニ
ット（ＣＯＬ）、イクステンション・クーリングユニッ
ト（ＥＸＴＣＯＬ）を下段に配置し、処理温度の高いベ
ーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）、ポストベーキン
グユニット（ＰＯＢＡＫＥ）およびアドヒージョンユニ
ット（ＡＤ）を上段に配置することで、ユニット間の熱
的な相互干渉を少なくすることができる。もちろん、ラ
ンダムな多段配置としてもよい。

【００２６】前記インターフェイス部１２は、図１に示
すように、奥行方向（Ｘ方向）については、前記処理ス
テーション１１と同じ寸法を有するが、幅方向について
はより小さなサイズに設定されている。そしてこのイン
ターフェイス部１２の正面部には、可搬性のピックアッ
プカセットＣＲと、定置型のバッファカセットＢＲが２
段に配置され、他方、背面部には周辺露光装置２３が配
置され、さらに、中央部には、ウエハ搬送体２４が設け
られている。このウエハ搬送体２４は、Ｘ方向、Ｚ方向
に移動して両カセットＣＲ、ＢＲおよび周辺露光装置２
３にアクセスするようになっている。前記ウエハ搬送体
２４は、θ方向にも回転自在となるように構成されてお
り、前記処理ステーション１１側の第４の処理ユニット
群Ｇ_４の多段ユニットに属するイクステンションユニッ
ト（ＥＸＴ）や、さらには隣接する露光装置側のウエハ
受け渡し台（図示せず）にもアクセスできるようになっ
ている。

【００２７】また前記塗布現像処理システム１では、図
１に示すように、既述の如く主ウエハ搬送機構２２の背
面側にも破線で示した第５の処理ユニット群Ｇ_５の多段
ユニットが配置できるようになっているが、この第５の
処理ユニット群Ｇ_５の多段ユニットは、案内レール２５
に沿って主ウエハ搬送機構２２からみて、側方へシフト
できるように構成されている。したがって、この第５の
処理ユニット群Ｇ_５の多段ユニットを図示の如く設けた
場合でも、前記案内レール２５に沿ってスライドするこ
とにより、空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構
２２に対して背後からメンテナンス作業が容易に行える
ようになっている。なお第５の処理ユニット群Ｇ_５の多
段ユニットは、そのように案内レール２５に沿った直線
状のスライドシフトに限らず、図１中の一点鎖線の往復
回動矢印で示したように、システム外方へと回動シフト
させるように構成しても、主ウエハ搬送機構２２に対す
るメンテナンス作業のスペース確保が容易である。

【００２８】このようなレジスト塗布現像処理システム
においては、カセットステーション１０において、ウエ
ハ搬送体２１によりウエハカセットＣＲから一枚のウエ
ハＷが取り出され、処理ユニット群Ｇ_３のイクステンシ
ョンユニット（ＥＸＴ）に搬送される。そして、ウエハ
Ｗは、主ウエハ搬送機構２２のウエハ搬送装置４６によ
り、まず、アドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）におい
て、レジストの定着性を高めるための疎水化処理（ＨＭ
ＤＳ処理）が施される。この処理は加熱を伴うため、そ
の後ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６により、クーリン
グユニット（ＣＯＬ）に搬送されて冷却される。引き続
き、ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６によりレジスト塗
布ユニット（ＣＯＴ）に搬送され、後述するようにして
塗布膜が形成される。

【００２９】塗布処理終了後、ウエハＷはプリベーキン
グユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）にてプリベーク処理さ
れ、その後クーリングユニット（ＣＯＬ）にて冷却され
る。冷却されたウエハＷは、アライメントユニット（Ａ
ＬＩＭ）に搬送され、そこでアライメントされた後、処
理ユニット群Ｇ_４のイクステンションユニット（ＥＸ
Ｔ）に搬送される。

【００３０】その後、ウエハＷはウエハ搬送体２４によ
りインターフェイス部１２に搬送去れ、周辺露光装置２
３により周辺露光されて余分なレジストが除去された
後、インターフェイス部１２に隣接して設けられた図示
しない露光装置により所定のパターンに露光される。

【００３１】露光後のウエハＷは、再びインターフェイ
ス部１２に戻され、ウエハ搬送体２４により、イクステ
ンションユニット（ＥＸＴ）に搬送される。そして、ウ
エハＷは、ウエハ搬送装置４６により、いずれかのポス
トベーキングユニット（ＰＯＢＡＫＥ）に搬送されてポ
ストエクスポージャーベーク処理が施され、次いで、ク
ーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却される。

【００３２】その後、ウエハＷは現像ユニット（ＤＥ
Ｖ）に搬送され、そこで露光パターンを現像する。現像
終了後、ウエハＷはいずれかのポストベーキングユニッ
ト（ＰＯＢＡＫＥ）に搬送されてポストベーク処理が施
され、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷
却される。このような一連の処理が終了後、処理ユニッ
ト群Ｇ_３のイクステンションユニット（ＥＸＴ）を介し
てカセットステーション１０に戻され、いずれかのカセ
ットＣＲに収容される。

【００３３】これらの処理は、複数のウエハＷが次々に
処理ステーション１１に供給されて連続的に行われる。

【００３４】次に、本実施形態におけるレジスト塗布処
理ユニット（ＣＯＴ）について説明する。図４および図
５は、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）の全体構成
を示す概略断面図および概略平面図である。

【００３５】このレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）
の中央部には環状のカップＣＰが配置され、カップＣＰ
の内側にはスピンチャック５２が配置されている。スピ
ンチャック５２は真空吸着によってウエハＷを固定保持
した状態で駆動モータ５４によって回転駆動される。駆
動モータ５４は、ユニット底板５０に設けられた開口５
０ａに昇降移動可能に配置され、たとえばアルミニウム
からなるキャップ状のフランジ部材５８を介してたとえ
ばエアシリンダからなる昇降駆動手段６０および昇降ガ
イド手段６２と結合されている。駆動モータ５４の側面
にはたとえばＳＵＳからなる筒状の冷却ジャケット６４
が取り付けられ、フランジ部材５８は、この冷却ジャケ
ット６４の上半部を覆うように取り付けられている。

【００３６】レジスト塗布時、フランジ部材５８の下端
５８ａは、開口５０ａの外周付近でユニット底板５０に
密着し、これによってユニット内部が密閉される。スピ
ンチャック５２と主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８
との間でウエハＷの受け渡しが行われる時は、昇降駆動
手段６０が駆動モータ５４ないしスピンチャック５２を
上方へ持ち上げることでフランジ部材５８の下端がユニ
ット底板５０から浮くようになっている。

【００３７】ウエハＷの表面にレジスト液を吐出するた
めのレジストノズル８６は、レジスト供給管８８を介し
て、後述するエアーオペレーションバルブ１３０（図
６）に接続されている。このレジストノズル８６はレジ
ストノズルスキャンアーム９２の先端部にノズル保持体
１００を介して着脱可能に取り付けられている。このレ
ジストノズルスキャンアーム９２は、ユニット底板５０
の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール９４
上で水平移動可能な垂直支持部材９６の上端部に取り付
けられており、図示しないＹ方向駆動機構によって垂直
支持部材９６と一体にＹ方向に移動するようになってい
る。

【００３８】また、レジストノズルスキャンアーム９２
は、レジストノズル待機部９０でレジストノズル８６を
選択的に取り付けるためにＹ方向と直角なＸ方向にも移
動可能であり、図示しないＸ方向駆動機構によってＸ方
向にも移動するようになっている。

【００３９】さらに、レジストノズル待機部９０でレジ
ストノズル８６の吐出口が溶媒雰囲気室の口９０ａに挿
入され、中で溶媒の雰囲気に晒されることで、ノズル先
端のレジスト液が固化または劣化しないようになってい
る。また、複数本のレジストノズル８６が設けられ、例
えばレジスト液の種類に応じてそれらのノズルが使い分
けられるようになっている。

【００４０】また、レジストノズルスキャンアーム９２
の先端部（ノズル保持体１００）には、ウエハ表面への
レジスト液の吐出に先立ってウエハ表面にウエハ表面を
濡らすための溶剤例えばシンナーを吐出するシンナーノ
ズル１０１が取り付けられている。このシンナーノズル
１０１は図示しない溶剤供給管を介してシンナー供給部
に接続されている。シンナーノズル１０１とレジストノ
ズル８６はレジストノズルスキャンアーム９２のＹ移動
方向に沿う直線上に各々の吐出口が位置するように取り
付けられている。

【００４１】さらに、ガイドレール９４上には、レジス
トノズルスキャンアーム９２を支持する垂直支持部材８
６だけでなく、リンスノズルスキャンアーム１２０を支
持しＹ方向に移動可能な垂直支持部材１２２も設けられ
ている。このリンスノズルスキャンアーム１２０の先端
部にはサイドリンス用のリンスノズル１２４が取り付け
られている。Ｙ方向駆動機構（図示せず）によってリン
スノズルスキャンアーム１２０およびリンスノズル１２
４はカップＣＰの側方に設定されたリンスノズル待機位
置（実線の位置）とスピンチャック５２に設置されてい
るウエハＷの周辺部の真上に設定されたリンス液吐出位
置（点線の位置）との間で並進または直線移動するよう
になっている。

【００４２】次に、図６を参照して、レジスト液の供給
系について説明する。図６の（ａ）は、レジスト供給管
に介装したエアーオペレーションバルブおよびサックバ
ックバルブの模式図であり、図６の（ｂ）は、サックバ
ックバルブの断面図である。

【００４３】図６の（ａ）に示すように、レジスト供給
管８８には、エアーオペレーションバルブ１３０（開閉
バルブ）およびサックバックバルブ１３１が一体的に介
装されている。エアーオペレーションバルブ１３０は、
エアー供給管１３２により供給されたエアーにより弁体
（図示略）を開閉して、レジスト供給管８８内のレジス
ト液の流出と停止とを切り換えるようになっている。ま
た、このエアーオペレーションバルブ１３０に設けたス
ピードコントローラ１３０ａを調整することにより、弁
体（図示略）の開閉速度を調整できるようになってい
る。

【００４４】サックバックバルブ１３１には、図６の
（ｂ）に示すように、エアー供給管１３３が接続された
ハウジング１３４が設けられ、このハウジング１３４内
には、弁体１３５が摺動自在に介装されている。この弁
体１３５は、バネ１３６によりレジスト供給管８８内の
レジスト液を引く方向（図６の（ｂ）で右方向）に付勢
されている。

【００４５】また、エアー供給管１３３に介装された切
換弁（図示略）により、ハウジング１３４内へのヘアー
の供給と、ハウジング１３４からのエアーの排出とを切
り換えるようになっている。

【００４６】したがって、ハウジング１３４内に供給さ
れたエアーが排出されると、バネ１３６の付勢力によ
り、弁体１３５が右方に移動されて、レジスト供給管８
８内のレジスト液がハウジング１３４内に引き入れら
れ、所定量のレジスト液がサックバックされる。一方、
エアー供給管１３３からハウジング１３４内にエアーが
供給されると、弁体１３５は、エアーによりバネ１３６
の付勢力に抗して左方に押圧され、サックバックしたレ
ジスト液がレジスト供給管８８に戻される。

【００４７】このレジスト液のサックバック量は、弁体
１３５の移動量により規定され、サックバック量の調整
は、弁体１３５の移動量を調整することにより行うこと
ができる。また、サックバック速度は、エアー供給管１
３３の切換弁（図示略）におけるエアーの排出速度を調
整して、弁体１３５の移動速度を調整することにより行
うことができる。具体的には、サックバックバルブ１３
１に設けたスピードコントローラ１３１ａ（図６
（ａ））を調整することにより、サックバック速度を調
整できるようになっている。

【００４８】図７は、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯ
Ｔ）の制御系の構成を示す図である。塗布処理ユニット
のコントローラ１３７は、レジスト塗布処理ユニット
（ＣＯＴ）内の各部を制御するものであり、例えば、ウ
エハＷを回転するための駆動モータ５４、レジスト液の
供給と停止とを切り換えるエアーオペレーションバルブ
１３０、レジスト液をサックバックするサックバックバ
ルブ１３１、およびシンナーを供給するためのシンナー
供給部１３８を制御するようになっている。

【００４９】このように構成されたレジスト塗布装置ユ
ニット（ＣＯＴ）において、レジスト液の消費量が従来
よりも少ない省レジスト方式のレジスト液の塗布処理動
作について、以下に説明する。

【００５０】主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８によ
ってレジスト塗布処理ユニット（ＣＯＴ）内のカップＣ
Ｐの真上までウエハＷが搬送されると、そのウエハＷ
は、例えばエアシリンダからなる昇降駆動手段６０およ
び昇降ガイド手段６２によって上昇してきたスピンチャ
ック５２によって真空吸着される。主ウエハ搬送機構２
２はウエハＷをスピンチャック５２に真空吸着せしめた
後、保持部材４８をレジスト塗布処理ユニット（ＣＯ
Ｔ）内から引き戻し、レジスト塗布処理ユニット（ＣＯ
Ｔ）へのウエハＷの受け渡しを終える。

【００５１】次いで、スピンチャック５２はウエハＷが
カップＣＰ内の定位置まで下降し、駆動モータ５４によ
ってスピンチャック５２の回転駆動が開始される。その
後、レジストノズル待機部９０からのノズル保持体１０
０の移動が開始される。このノズル保持体１００の移動
はＹ方向に沿って行われる。

【００５２】図８の（ａ）に示すように、シンナーノズ
ル１０１の吐出口がスピンチャック５２の中心（ウエハ
Ｗの中心）上に到達したところで、シンナーを回転する
ウエハＷの表面に供給する。ウエハＷの表面に供給され
たシンナーは遠心力によってウエハＷ中心からその周囲
全域にむらなく拡げられる。このように、レジスト液の
塗布に先立ってシンナー等の溶剤で半導体ウエハＷ表面
の表面全体を濡らす、いわゆるプリウエット処理を行う
ことにより、レジストがより拡散しやすくなり、結果と
してより少量のレジスト液量で均一なレジスト膜を形成
することができる。

【００５３】続いて、ノズル保持体１００は、図８
（ｂ）に示すように、レジストノズル８６の吐出口がウ
エハＷの中心上に到達するまでＹ方向に移動される。レ
ジスト消費量削減の観点から、レジストの吐出量を少な
くする場合には、レジスト液吐出の際のウエハＷが高速
で回転される。例えば、レジスト吐出量が１〜１．５ｍ
ｌ程度の場合には、３０００ｒｐｍ程度に設定され、
０．５ｍｌ程度と極めて少ない場合には、５０００ｒｐ
ｍに設定される。この状態で、レジストノズル８６の吐
出口からレジスト液が、回転するウエハＷの表面の中心
に滴下され、遠心力によりウエハＷの中心から周辺に向
けて拡散されて、ウエハＷ上にレジスト膜が形成され
る。

【００５４】このレジストノズル８６からのレジスト液
の吐出開始時には、図９の（ａ）に示すように、ノズル
の先端部８６ａから気泡をかみこまないように、エアー
オペレーションバルブ１３０のスピードコントローラ１
３０ａを調整する。

【００５５】このレジスト液の吐出終了時には、図９の
（ｂ）に示すように、エアーオペレーションバルブ１３
０のスピードコントローラ１３０ａを調整して、弁体
（図示略）の開閉速度を調整することにより、レジスト
液の液面の高さをノズル先端から、例えば、０．５〜１
ｍｍの高さまで引き上げる。

【００５６】これにより、レジストの吐出終了時にノズ
ル８６の先端に存在していたレジスト液がノズル８６内
に引き入れられ、ウエハＷに滴下することが防止され
る。したがって、レジスト液の塗布ムラや膜厚不均一を
効果的に防止することができる。特に、本実施形態のよ
うに、レジスト液を削減する観点から基板を高速回転す
る場合には、レジスト液の吐出終了後にウエハＷにレジ
スト液が滴下されると、レジスト液の塗布ムラや膜厚不
均一が生じやすくなるが、このようにレジスト液の滴下
が防止されることから、基板を高速回転させる場合であ
っても、レジスト液の塗布ムラや膜厚不均一を効果的に
防止することができる。

【００５７】次いで、レジスト液の吐出終了時から所定
時間、例えば２秒間に、図９の（ｃ）に示すように、サ
ックバックバルブ１３１のサックバック量を調整するこ
とにより、レジスト液の液面高さをさらに引き上げ、ノ
ズル８６先端から例えば２〜３ｍｍの高さに来るように
する。

【００５８】この第２段目のレジスト液面の引き上げを
行うことにより、レジストノズル８６の移動時などに、
レジスト液が乾燥することが防止され、また、不用意に
落下することも防止される。したがって、レジスト液に
よるパーティクルの発生を効果的に防止することができ
る。

【００５９】その後、レジスト液の滴下終了後には、ウ
エハＷが所定の回転速度で回転されて膜厚が調整され
る。次いで、ウエハＷの回転速度が加速されて、残余の
レジスト液が振り切られるとともに乾燥され、所定厚さ
のレジスト膜が形成される。上記膜厚調整の際に、ウエ
ハＷの回転速度を所定時間だけ減速することにより、吐
出されたレジスト液はウエハＷの外周部にも中央部と同
程度に残存させることができ、ウエハＷへのレジスト液
の滴下量が少ない省レジスト方式の場合であっても、レ
ジスト膜厚を均一にすることができる。

【００６０】その後、ノズル保持体１００がホームポジ
ションに戻され、図示しない洗浄手段により、ウエハＷ
の背面がバックリンスされ、また、必要があれば、図示
しない洗浄手段により、ウエハＷの側縁部がサイドリン
スされる。その後、ウエハＷの回転速度が加速されて、
バックリンスおよびサイドリンスのリンス液が振り切っ
て捨てられ、その後、ウエハＷの回転が停止されて、塗
布処理工程が終了する。

【００６１】レジストノズル８６は、上述のようにサッ
クバックバルブ１３１によりノズル先端から２〜３ｍｍ
の高さまでレジスト液面が引き上げられた状態で待機さ
れ、後続のウエハＷにレジスト液を吐出する際には、再
びウエハＷの中央まで移動される。次のレジスト液の吐
出の際には、レジスト液面を変化させずにそのままの状
態で吐出するようにすることにより、移動の際に不用意
なレジスト液の滴下を防止することができる。また、後
続のウエハＷへレジスト液を吐出するまでの間に、レジ
スト液の液面を例えばノズル先端から０．５〜１ｍｍ程
度まで低下させてもよい。これにより、サックバックバ
ルブ１３１のレジスト液面引き上げに伴うレジスト液量
の誤差を防止することができる。

【００６２】以上のようにして、レジスト液の塗布ムラ
や膜厚不均一を防止しているが、種々の原因で局部的な
塗布ムラが生じることがある。本実施形態では、以下の
ような対策により種々の形態で生じる局部的な塗布ムラ
を解消している。

【００６３】すなわち、まず、レジスト膜を形成する際
の塗布ムラを、図１０のＮｏ．１〜５に示す５つの形態
に分類し、各形態ごとに塗布ムラが生じる原因を分析
し、各原因に対応して塗布ムラを解消する対策を予め把
握して図１０に示すような一覧を作成する。

【００６４】塗布ムラのパターンを検出する工程として
は、塗布・現像工程において、一日に一回、レジスト膜
の膜厚チェックを行う際に同時に、ウエハＷ上の塗布ム
ラをチェックすることが考えられる。また、塗布・現像
を終えたウエハＷの歩留まりが低下した場合に、その原
因を調べる一環として、塗布ムラの状態をチェックする
ことが考えられる。このようにして塗布ムラを把握する
際には、例えば、レジスト塗布現像処理システム外にお
いて、例えば目視により、またはレーザー光等を利用し
た膜厚測定装置等により行うことができる。

【００６５】また、レジスト塗布現像処理システム内に
検出手段としてレーザー光等を利用した膜厚測定装置ま
たはＣＣＤカメラ等を設ければ、例えば、レジスト塗布
を終え、プリベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）に
より露光処理前の加熱処理を行って、クーリングユニッ
ト（ＣＤＬ）により冷却処理を行った後に、インライン
でウエハＷの塗布ムラを把握することができる。このよ
うな検出手段は、例えば図１１に示すように、処理ユニ
ット群Ｇ_４の一つのクーリングユニット（ＣＯＬ）の代
わりに設けられた検出ユニット１１０に設置すれば、検
出手段により検出した塗布ムラの形態に応じて、コント
ローラ１３７が塗布ムラを解消するように、所定部分の
調整を行うようにすることも可能である。また、図１２
に示すように、コントローラ１３７が、検出手段１３９
の信号に基づいて、塗布ムラの形態に対応する対策を表
示装置１４０に表示させるようにしてもよい。

【００６６】次に、塗布ムラの形態と、その原因および
対策とを個々に説明する。図１０のＮｏ．１は、レジス
ト液がウエハＷの中心または近傍に局部的に薄くまたは
厚く塗布されている塗布ムラ形態である。この形態の第
１の原因としては、レジストノズル８６がセンタリング
ずれしているからと推測され、第２の原因としては、エ
アーオペレーションバルブ１３０またはサックバックバ
ルブ１３１の調整不十分により、レジストノズル８６先
端にレジスト液の液残りが生じているからと推測され
る。第１の原因に対する対策としては、レジストノズル
８６のセンタリング状態を調整して、ウエハＷ上でレジ
スト液が同心円状に拡がるようにすることが挙げられ
る。また、第２の原因に対する対策としては、エアーオ
ペレーションバルブ１３０の弁開閉速度、またはサック
バックバルブ１３１のサックバック量またはサックバッ
ク速度を再度調整することが挙げられる。

【００６７】図１０のＮｏ．２は、レジスト液がウエハ
Ｗの中心と外縁との間の中間部に局部的に薄くまたは厚
く塗布されている塗布ムラ形態である。このパターンの
原因としては、エアーオペレーションバルブ１３０また
はサックバックバルブ１３１の調整が不十分であるから
と推測される。この原因に対する対策としては、エアー
オペレーションバルブ１３０の開閉速度、またはサック
バックバルブ１３１のサックバック量またはサックバッ
ク速度を再度調整することが挙げられる。

【００６８】図１０のＮｏ．３は、レジスト液がウエハ
Ｗの径方向に延びた細長い形状に薄くまたは厚く塗布さ
れている塗布ムラ形態である。このパターンの第１の原
因としては、エアーオペレーションバルブ１３０または
サックバックバルブ１３１の調整不十分により、レジス
トノズル８６先端にレジスト液の液残りが生じているか
らと推測される。また、第２の原因としては、レジスト
液の供給系に、気泡またはパーティクルが混入している
からと推測される。さらに、第３の原因としは、ウエハ
Ｗの表面にパーティクルが存在することからと推測され
る。第１の原因に対する対策としては、エアーオペレー
ションバルブ１３０の弁開閉速度、またはサックバック
バルブ１３１のサックバック量またはサックバック速度
を再度調整することが挙げられる。第２の原因に対する
対策としては、レジストノズル８６のダミーディスペン
スを実施して、レジスト供給系から気泡またはパーティ
クルを除去することが挙げられる。第３の原因に対する
対策としては、評価ウエハの確認を行い、必要であれば
ウエハＷを交換することが挙げられる。

【００６９】図１０のＮｏ．４は、レジスト液がウエハ
Ｗの外縁部に局部的に薄くまたは厚く塗布されている形
態である。この原因としては、レジストノズル８６がセ
ンタリングずれしているからと推測される。この原因に
対する対策としては、レジストノズル８６のセンタリン
グ状態を調整して、ウエハＷ上でレジスト液が同心円状
に拡がるようにすることが挙げられる。ただし、レジス
ト液の吐出後に、ウエハＷの回転を減速する減速工程を
加えることにより、基本的には発生しなくなっているは
ずである。センタリング状態を調整しても塗布ムラがで
るようであれば、上記の減速工程の回転数を５００ｒｐ
ｍ程度またはそれ以下まで下げることが考えられる。

【００７０】図１０のＮｏ．５は、ウエハＷの外縁部
に、レジスト液が塗布されていない多数の局部的な箇所
があわられているパターンである。このパターンの第１
の原因としては、ウエハＷの回転条件が不適であるから
と推測され、第２の原因としては、レジスト液の吐出量
が不足しているからと推測される。第１の原因に対する
対策としては、ウエハＷを回転するための回転条件を改
善することが挙げられる。具体的には、シンナー振り切
り時間の短縮、または、レジスト液の吐出時における回
転数を増大する。第２の原因に対する対策としては、レ
ジスト液の吐出量を増大することが挙げられる。

【００７１】このようにして、図１０に示したような一
覧に基づいて、検出されたウエハＷの塗布不良の形態に
応じて、塗布不良を解消するための対策を講じ、対策後
の条件で次のウエハＷにレジスト塗布処理を行う。

【００７２】以上のように、本実施の形態では、塗布ム
ラの５つの形態とその原因およびその解消のための対策
とを予め図１０に示すような一覧にまとめ、発生した塗
布ムラの形態に対応した対策を講じるようにしているの
で、塗布ムラを解消するための最適な手段を速やかに講
じることができる。したがって、技術者が試行錯誤する
ことなく、迅速にウエハＷの塗布ムラを解消することが
でき、生産性を悪化させることなく、局部的な塗布不良
が存在しない健全な塗布膜を形成することができる。

【００７３】また、上述したように、カメラ等の検出手
段をレジスト塗布現像処理システム内に組み込めば、イ
ンラインで塗布ムラの形態を把握することができ、一層
迅速に塗布ムラの形態の把握およびその対策を行うこと
ができ、極めて迅速にウエハＷの塗布ムラを解消するこ
とができる。この場合に、図１２に示すように、コント
ローラ１３７が、検出手段１３９の信号に基づいて、塗
布ムラの形態に対応する対策を表示装置１４０に表示さ
せるようにすれば、さらに一層迅速に塗布ムラを解消す
ることができる。

【００７４】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態
では、半導体ウエハにレジスト液を塗布する塗布装置に
ついて説明したが、半導体ウエハ以外の他の被処理基
板、例えばＬＣＤ基板にレジスト液を塗布する場合にも
本発明を適用することができる。また、塗布膜としても
レジスト膜に限らず他の膜であってもよい。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
塗布不良を解消するための対策を塗布不良の形態毎に予
め把握し、これら予め把握された塗布不良毎の対策に基
づいて、検出された塗布不良形態に応じた対策を講じ、
その対策後の条件で以後の基板に塗布膜を形成するの
で、各種の形態で現れる塗布不良を速やかに解消するこ
とができ、生産性を悪化させることなく、局部的な塗布
不良が存在しない健全な塗布膜を形成することができ
る。

【００７６】また、本発明によれば、検出された局部的
な塗布不良の形態に応じて、所定の対策を実施するの
で、塗布不良を解消するための最適な手段を速やかに講
じることができる。したがって、技術者が試行錯誤をす
ることなく、迅速に塗布不良を解消することができ、生
産性を悪化させることなく、局部的な塗布不良が存在し
ない健全な塗布膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である半導体ウエハの塗
布現像処理システムの全体構成を示す平面図。

【図２】図１に示す塗布現像処理システムの正面図。

【図３】図１に示す塗布現像処理システムの背面図。

【図４】図１に示した塗布現像処理システムに装着した
レジスト塗布処理ユニットの全体構成を示す断面図。

【図５】図４に示したレジスト塗布処理ユニットの平面
図。

【図６】レジスト供給管に介装したエアーオペレーショ
ンバルブおよびサックバックバルブの模式図、およびサ
ックバックバルブの断面図。

【図７】図４ないし図６に示したレジスト塗布処理ユニ
ットの制御系の構成を示す図。

【図８】シンナー供給ノズルからシンナーを吐出してい
る状態、およびレジストノズルからレジスト液を吐出し
ている状態を示す模式図。

【図９】レジスト液の吐出時および吐出後のレジストノ
ズルの状態を示す模式図。

【図１０】種々の塗布ムラの形態と、各々の発生原因お
よび塗布ムラを解消する対策とを一覧にして示す図。

【図１１】膜厚測定装置またはＣＣＤカメラが設置され
た検出ユニットを備えたレジスト塗布現像システムの一
部を示す背面図。

【図１２】レジスト塗布処理ユニットの制御系の他の構
成を示す図。

【図１３】従来のレジスト塗布装置を示す概略構成図。

【符号の説明】 ５２……スピンチャック（回転手段） ８６……レジストノズル（塗布液吐出ノズル） ８６ａ……ノズルの先端部 ８８……レジスト供給管（塗布液供給管） １３０……エアーオペレーションバルブ（開閉バルブ） １３０ａ……スピードコントローラ １３１……サックバックバルブ １３１ａ……スピードコントローラ １３７……ユニットコントローラ（制御手段） Ｗ……半導体ウエハ（基板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H025 AB16 EA05 4D075 AC64 AC88 AC92 AC94 AC95 AC99 CA48 DA08 DB14 DC22 EA45 4F042 AA07 BA05 BA08 BA12 BA25 CB07 DD44 DE06 DH09 EB29 ED03 5F046 CD01 JA02 JA03 JA09 JA13 JA21 JA22

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された塗布膜表面に発生す
   る局部的な塗布不良を解消するための対策を塗布不良の
   種類毎に予め把握しておく工程と、 基板上に塗布膜を形成する工程と、 塗布膜に局部的に発生した塗布不良を検出する工程と、 前記予め把握された塗布膜表面に発生する局部的な塗布
   不良を解消するための対策に基づいて、検出された塗布
   不良の形態に応じた対策を講じる工程と、 対策後の条件でその後の基板に塗布膜を形成する工程と
   を具備することを特徴とする塗布膜形成方法。
2. 【請求項２】 塗布膜に局部的に発生する塗布不良に応
   じて、 （ｉ）塗布液吐出ノズルのセンタリング状態の調整、 （ｉｉ）塗布液吐出ノズルに接続された塗布液供給管に
   介装された開閉弁またはサックバックバルブの調整、 （ｉｉｉ）塗布液吐出ノズルのダミーディスペンスの実
   施、 （ｉｖ）基板を回転するための回転条件の調整、および （ｖ）塗布液の吐出量の増大、の対策のうちいずれかを
   実行することを特徴とする請求項１に記載の塗布膜形成
   方法。
3. 【請求項３】 基板上にノズルから塗布液を供給して塗
   布膜を形成する工程と、 基板上に形成された塗布膜に局部的に発生する塗布不良
   を検出する工程と、 発生した塗布不良の形態に応じて、 （ｉ）塗布液吐出ノズルのセンタリング状態の調整、 （ｉｉ）塗布液吐出ノズルに接続された塗布液供給管に
   介装された開閉バルブまたはサックバックバルブの調
   整、 （ｉｉｉ）塗布液吐出ノズルのダミーディスペンスの実
   施、 （ｉｖ）基板を回転するための回転条件の調整、および （ｖ）塗布液の吐出量の増大、の対策のうちいずれかを
   実施する工程と、 上記いずれかの対策を実施後の条件でその後の基板の塗
   布膜を形成する工程とを具備することを特徴とする塗布
   膜形成方法。
4. 【請求項４】 検出された塗布不良が、塗布液が基板の
   中心またはその近傍に局部的に薄くまたは厚く塗布され
   ている形態である場合、（ｉ）塗布液吐出ノズルのセン
   タリング状態の調整、または、（ｉｉ）塗布液吐出ノズ
   ルに接続された塗布液供給管に介装された開閉バルブま
   たはサックバックバルブの調整を実行することを特徴と
   する請求項３に記載の塗布膜形成方法。
5. 【請求項５】 検出された塗布不良が、塗布液が基板の
   中心と外縁との間の中間部に局部的に薄くまたは厚く塗
   布されている形態である場合、（ｉｉ）塗布液吐出ノズ
   ルに接続された塗布液供給管に介装された開閉バルブま
   たはサックバックバルブの調整を実行することを特徴と
   する請求項３に記載の塗布膜形成方法。
6. 【請求項６】 検出された塗布不良が、塗布液が基板の
   径方向に延びた細長い形状に薄くまたは厚く塗布されて
   いる形態である場合、（ｉｉ）塗布液吐出ノズルに接続
   された塗布液供給管に介装された開閉バルブまたはサッ
   クバックバルブの調整、または、（ｉｉｉ）塗布液吐出
   ノズルのダミーディスペンスを実施することを特徴とす
   る請求項３に記載の塗布膜形成方法。
7. 【請求項７】 検出された塗布不良が、塗布液が基板の
   外縁部に局部的に薄くまたは厚く塗布されている形態で
   ある場合、（ｉ）塗布液吐出ノズルのセンタリング状態
   の調整を実行することを特徴とする請求項３に記載の塗
   布膜形成方法。
8. 【請求項８】 検出された塗布不良が、基板の外縁部
   に、塗布液が塗布されていない多数の局部的な箇所が存
   在している形態である場合、（ｉｖ）基板を回転するた
   めの回転条件の調整、または、（ｖ）塗布液の吐出量の
   増大を実行することを特徴とする請求項３に記載の塗布
   膜形成方法。
9. 【請求項９】 基板を回転させながら、塗布液供給ノズ
   ルから塗布液を基板に吐出して、基板に塗布膜を形成す
   る塗布処理ユニットと、 基板に形成された塗布膜に発生した局部的な塗布不良を
   検出するための検出手段とを具備し、 前記検出手段により検出された塗布不良の形態に応じ
   て、 ｉ）塗布液吐出ノズルのセンタリング状態の調整、 ｉｉ）塗布液吐出ノズルに接続された塗布液供給管に介
   装された開閉バルブまたはサックバックバルブの調整、 ｉｉｉ）塗布液吐出ノズルのダミーディスペンスの実
   施、 ｉｖ）基板を回転するための回転条件の調整、および ｖ）塗布液の吐出量の増大、のいずれかを実施すること
   を特徴とする塗布処理システム。
10. 【請求項１０】 上記検出手段により検出された局部的
    な塗布不良の形態に応じて、 ｉ）塗布液吐出ノズルのセンタリング状態の調整、 ｉｉ）塗布液吐出ノズルに接続された塗布液供給管に介
    装された開閉バルブまたはサックバックバルブの調整、 ｉｉｉ）塗布液吐出ノズルのダミーディスペンスの実
    施、 ｉｖ）基板を回転するための回転条件の調整、および ｖ）塗布液の吐出量の増大、の対策のうち最適なものを
    選択する制御手段をさらに具備することを特徴とする請
    求項９に記載の塗布処理システム。