JP2019166460A - Substrate treatment apparatus and substrate treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、基板の主面に塗布液による膜を形成する基板処理装置および基板処理方法に関し、特にその膜厚を計測する技術に関するものである。なお、上記基板には、半導体基板、フォトマスク用基板、液晶表示用基板、有機ＥＬ表示用基板、プラズマ表示用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などが含まれる。 The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for forming a film with a coating liquid on a main surface of a substrate, and more particularly to a technique for measuring the film thickness. The above substrates include semiconductor substrates, photomask substrates, liquid crystal display substrates, organic EL display substrates, plasma display substrates, FED (Field Emission Display) substrates, optical disk substrates, magnetic disk substrates, optical disks. Includes magnetic disk substrates.
半導体装置や液晶表示装置などの電子部品等の製造工程においては、基板の主面に成膜材料を含む液体を塗布して成膜することが広く行われる。例えば、基板主面にレジスト膜、絶縁膜、保護膜等を形成する目的でこのような成膜が実施される。この種の塗布装置においては、例えば膜の状態を確認し成膜条件を最適化するために、形成直後の膜厚を計測するための機構が設けられたものがある。 In the manufacturing process of electronic components such as a semiconductor device and a liquid crystal display device, it is widely performed to apply a liquid containing a film forming material to a main surface of a substrate. For example, such film formation is performed for the purpose of forming a resist film, an insulating film, a protective film, and the like on the main surface of the substrate. Some coating apparatuses of this type are provided with a mechanism for measuring the film thickness immediately after the formation in order to confirm the state of the film and optimize the film forming conditions, for example.
例えば特許文献１に記載の技術では、塗布膜形成前の基材の表面高さを計測しておき、成膜後の表面高さから基材の表面高さを差し引くことで膜厚が求められる。また、特許文献２に記載の技術では、基材に対し走査移動するノズルの前後に光学センサを設け、ノズル前方側の光学センサが検出する基材表面の高さと、ノズル後方側の光学センサが検出する膜表面の高さとの差として膜厚が求められる。
For example, in the technique described in
基板の表面高さおよび膜の厚さは必ずしも一定ではなく、位置ごとに異なっている。そのため、上記従来技術のように単に膜表面の高さと基板の高さとの差を取る方法は、平均的な膜厚を求めることはできるが、位置ごとの膜厚を正確に検出することができないという問題がある。 The surface height of the substrate and the thickness of the film are not necessarily constant, and differ from position to position. For this reason, the method of simply taking the difference between the height of the film surface and the height of the substrate as in the above prior art can determine the average film thickness, but cannot accurately detect the film thickness at each position. There is a problem.
また、塗布後の膜の品質を確保するために全数検査を求められることがあり、この場合には成膜の生産性に影響を与えずに膜厚を計測することが必要となる。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、基材と高さ検出器との相対移動によりまず基材の表面高さを計測した後、元の位置から再度相対移動を実行して膜の表面高さを計測する必要がある。このことが成膜の生産性を低下させるため、連続的な成膜プロセス中に組み込み可能なものではない。
Further, in order to ensure the quality of the film after coating, a total inspection may be required. In this case, it is necessary to measure the film thickness without affecting the productivity of film formation. However, in the technique described in
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板の主面に塗布液による膜を形成する基板処理装置および基板処理方法において、位置ごとの膜厚を正確に計測することができ、しかも成膜プロセスに組み込み可能な膜厚計測技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a substrate processing apparatus and a substrate processing method for forming a film with a coating liquid on the main surface of a substrate, the film thickness at each position can be accurately measured, and An object is to provide a film thickness measurement technique that can be incorporated into a film process.
本発明の一の態様は、基板の主面に流体を吐出する基板処理装置であって、上記目的を達成するため、基板の主面に塗布液の膜を形成する基板処理装置において、スリット状の吐出口から前記塗布液を吐出しながら前記基板に対し相対移動して前記塗布液を前記主面に塗布し前記膜を形成するノズルと、前記主面に臨んで配置され、前記主面までの第１距離および前記主面に塗布された前記膜の表面までの第２距離を計測する測距部と、前記主面に沿った移動方向に前記基板と前記測距部とを相対移動させる移動部と、前記移動方向において、前記基板に対する前記測距部の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部が検出した前記測距部の位置と当該位置で前記測距部が計測した前記第１距離とを対応付けた第１情報、および、前記位置検出部が検出した前記測距部の位置と当該位置で前記測距部が計測した前記第２距離とを対応付けた第２情報を取得する情報取得部と、前記第１情報および前記第２情報に基づき、前記基板に対する前記測距部の位置が互いに同一であるときの前記第１距離と前記第２距離との差から当該位置に対応する前記膜の厚さを算出する膜厚算出部とを備えている。 One aspect of the present invention is a substrate processing apparatus that discharges a fluid to a main surface of a substrate. In order to achieve the above object, a substrate processing apparatus that forms a coating liquid film on a main surface of a substrate is provided with a slit shape. A nozzle that forms a film by applying the coating liquid to the main surface by moving relative to the substrate while discharging the coating liquid from the discharge port, and is disposed facing the main surface. A distance measuring unit that measures a first distance of the first film and a second distance to the surface of the film applied to the main surface, and the substrate and the distance measuring unit are moved relative to each other in a moving direction along the main surface. In the moving direction, the position detecting unit that detects the position of the distance measuring unit with respect to the substrate, the position of the distance measuring unit detected by the position detecting unit, and the distance measuring unit measured at the position First information associated with the first distance, and the position An information acquisition unit that acquires second information in which the position of the distance measurement unit detected by the detection unit is associated with the second distance measured by the distance measurement unit at the position; the first information; and the second information Based on the information, the film thickness calculation unit that calculates the thickness of the film corresponding to the position from the difference between the first distance and the second distance when the positions of the distance measurement unit with respect to the substrate are the same And.
また、この発明の他の一の態様は、スリット状の吐出口から塗布液を吐出するノズルを基板に対し相対移動させて、前記塗布液を前記基板の主面に塗布して前記塗布液の膜を形成する基板処理方法であって、上記目的を達成するため、前記主面に臨んで配置した測距部を、前記基板に対し前記主面に沿った移動方向に相対移動させ、前記移動方向における前記基板に対する前記測距部の位置を位置検出部により検出するとともに、前記測距部が前記主面までの第１距離および前記主面に塗布された前記膜の表面までの第２距離を計測し、前記位置検出部が検出した前記測距部の位置と当該位置で前記測距部が計測した前記第１距離とを対応付けた第１情報、および、前記位置検出部が検出した前記測距部の位置と当該位置で前記測距部が計測した前記第２距離とを対応付けた第２情報を取得し、前記第１情報および前記第２情報に基づき、前記基板に対する前記測距部の位置が互いに同一であるときの前記第１距離と前記第２距離との差から当該位置に対応する前記膜の厚さを算出する。 According to another aspect of the present invention, a nozzle that discharges a coating liquid from a slit-shaped discharge port is moved relative to the substrate, and the coating liquid is applied to the main surface of the substrate to thereby apply the coating liquid. A substrate processing method for forming a film, and in order to achieve the above object, a distance measuring unit arranged facing the main surface is moved relative to the substrate in a moving direction along the main surface, and the movement The position of the distance measuring unit relative to the substrate in the direction is detected by a position detecting unit, and the distance measured by the distance measuring unit is a first distance to the main surface and a second distance to the surface of the film coated on the main surface. The first information that associates the position of the distance measurement unit detected by the position detection unit with the first distance measured by the distance measurement unit at the position, and the position detection unit detects The distance measuring unit measures the position of the distance measuring unit and the position. Second information associated with the second distance, and based on the first information and the second information, the first distance when the position of the distance measuring unit with respect to the substrate is the same The thickness of the film corresponding to the position is calculated from the difference from the second distance.
このように構成された発明では、基板と測距部との相対移動において、基板に対する測距部の位置が検出される。その結果に基づき、測距部により計測された主面までの第１距離と、そのときの測距部の位置とが第１情報として対応付けられる。また、測距部により計測された膜表面までの第２距離と、そのときの測距部の位置とが第２情報として関連付けられる。このため、第１情報および第２情報を介して、同じ位置で計測された第１距離と第２距離とを関連付けることができる。したがって、これらの差を求めることで、当該位置における膜の厚さを正確に求めることが可能である。 In the invention configured as described above, the position of the distance measuring unit relative to the substrate is detected in the relative movement between the substrate and the distance measuring unit. Based on the result, the first distance to the main surface measured by the distance measuring unit and the position of the distance measuring unit at that time are associated as the first information. Further, the second distance to the film surface measured by the distance measuring unit and the position of the distance measuring unit at that time are associated as second information. Therefore, the first distance and the second distance measured at the same position can be associated via the first information and the second information. Therefore, by obtaining these differences, it is possible to accurately obtain the thickness of the film at the position.
そして、このように第１距離および第２距離の計測結果が測距部の位置と対応付けられるため、それぞれの計測は個別のタイミングで実行することが可能である。このため、成膜のタクトタイムに影響を与えることなく、成膜プロセス中に膜厚の計測を組み込むことが可能となる。 And since the measurement result of the 1st distance and the 2nd distance is matched with the position of a ranging part in this way, each measurement can be performed at an individual timing. Therefore, it is possible to incorporate film thickness measurement during the film forming process without affecting the film tact time.
以上のように、本発明によれば、測距部が計測する基板の主面および膜の表面までの距離に基板に対する測距部の位置検出結果が対応付けられているため、同一位置での距離の差から膜の厚さを位置ごとに正確に計測することが可能であり、また成膜のタクトタイムに影響を与えることなく成膜プロセス中に膜厚の計測を実行することが可能である。 As described above, according to the present invention, since the position detection result of the distance measuring unit relative to the substrate is associated with the distance to the main surface of the substrate and the surface of the film measured by the distance measuring unit, It is possible to accurately measure the film thickness for each position from the difference in distance, and it is possible to measure the film thickness during the film formation process without affecting the film tact time. is there.
図１は、本発明に係る基板処理装置の第１実施形態としての塗布装置を示す斜視図である。なお、図１および以降の各図にはそれらの方向関係を明確にするためＺ方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。また、理解容易の目的で、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。 FIG. 1 is a perspective view showing a coating apparatus as a first embodiment of a substrate processing apparatus according to the present invention. In addition, in FIG. 1 and each subsequent figure, in order to clarify those directional relationships, an XYZ orthogonal coordinate system in which the Z direction is the vertical direction and the XY plane is the horizontal plane is appropriately attached. Further, for the purpose of easy understanding, the dimensions and numbers of the respective parts are exaggerated or simplified as necessary.
塗布装置１は、スリットノズル２を用いて基板Ｓの表面に塗布液を塗布するスリットコータと呼ばれる塗布装置である。塗布装置１は、その塗布液として、レジスト液、カラーフィルター用液、ポリイミド、ポリイミド前駆体、シリコン、ナノメタルインク、導電性材料を含むスラリーなど、種々の塗布液を用いることが可能である。また、塗布対象となる基板Ｓについても、矩形ガラス基板、半導体基板、フィルム液晶用フレキシブル基板、フォトマスク用基板、カラーフィルター用基板、太陽電池用基板、有機ＥＬ用基板などの種々の基板に適用可能である。特に、塗布装置１は、高粘度の液体を塗布液として用いるのに好適である。なお、本明細書中で、「基板Ｓの表面Ｓａ」とは基板Ｓの両主面のうち塗布液が塗布される側の主面を意味する。後述するように、この塗布装置１では基板Ｓを水平なステージ４に載置した状態で塗布動作が行われ、そのときの基板Ｓの上面が、表面Ｓａに該当する。
The
塗布装置１は、基板Ｓを水平姿勢で吸着保持可能なステージ４と、ステージ４に保持される基板Ｓにスリットノズル２を用いて塗布処理を施す塗布処理部５と、塗布処理に先立ってスリットノズル２に対して洗浄処理を施すノズル洗浄装置（図示省略）と、塗布処理に先立ってスリットノズル２に対してプリディスペンス処理を施すプリディスペンス装置（図示省略）と、これら各部を制御する制御部８と、を備えている。
The
スリットノズル２はＸ方向に延びる長尺状の開口部である吐出口を有している。そして、スリットノズル２はステージ４に保持された基板Ｓの表面Ｓａに向けて吐出口から塗布液を吐出可能となっている。
The
ステージ４は略直方体の形状を有する花崗岩等の石材で構成されており、その上面（＋Ｚ側）のうち（−Ｙ）側には、略水平な平坦面に加工されて基板Ｓを保持する保持面４１を備える。保持面４１には図示しない多数の真空吸着口が分散して形成されている。これらの真空吸着口により基板Ｓが吸着されることで、塗布処理の際に基板Ｓが所定の位置に略水平状態に保持される。なお、基板Ｓの保持態様はこれに限定されるものではなく、例えば機械的に基板３を保持するように構成してもよい。
The
本実施形態の塗布装置１では、スリットノズル２をＹ方向に移動させる移動機構が塗布処理部５に設けられている。移動機構は、主たる構成として、ステージ４の上方をＸ方向に横断しスリットノズル２を支持するブリッジ構造のノズル支持体５１と、Ｙ方向に延びる一対のガイドレール５２に沿ってノズル支持体５１およびこれに支持されるスリットノズル２を水平移動させるノズル移動部５３とを有している。ノズル支持体５１は、Ｘ方向を長手方向としスリットノズル２を支持する梁部材５１ａと、梁部材５１ａのＸ方向端部をそれぞれ支持する１対の柱部材５１ｂとを有している。
In the
梁部材５１ａの（−Ｘ）側側面には高さセンサ６が設けられている。詳しくは後述するが、高さセンサ６は下向きに光ビームを出射しその反射光を受光して、高さセンサ６の下方にある対向面までの距離を計測する。例えば公知のレーザ変位計を高さセンサ６として適用可能である。
A
このように構成されたノズル支持体５１は、図１に示すように、ステージ４の左右両端部をＸ軸方向に沿って掛け渡し、保持面４１を跨ぐ架橋構造を有している。ノズル移動部５３は、この架橋構造体としてのノズル支持体５１とそれに固定保持されたスリットノズル２とを、ステージ４上に保持される基板Ｓに対してＹ軸方向に沿って相対移動させる相対的移動手段として機能する。
As shown in FIG. 1, the
ノズル移動部５３は、±Ｘ側のそれぞれにおいて、スリットノズル２の移動をＹ軸方向に案内するガイドレール５２と、駆動源であるリニアモータ５４と、スリットノズル２の吐出口の位置を検出するための位置センサ５５とを備えている。
The
２つのガイドレール５２はそれぞれ、ステージ４のＸ軸方向の両端部にＹ軸方向に沿ってノズル洗浄位置（ノズル洗浄装置の配設位置）から塗布終了位置（保持面４１の−Ｙ側端部位置）までの区間を含むように延設されている。このため、ノズル移動部５３によって２つの柱部材５１ｂの下端部が上記２つのガイドレール５２に沿って案内されることで、スリットノズル２はノズル洗浄位置とステージ４上に保持される基板Ｓに対向する位置との間を移動する。
Each of the two
本実施形態では、各リニアモータ５４は、固定子５４ａと移動子５４ｂとを有するＡＣコアレスリニアモータとして構成される。固定子５４ａは、ステージ４のＸ軸方向の両側面にＹ軸方向に沿って設けられている。一方、移動子５４ｂは、昇降機構５１ｂの外側に対して固設されている。リニアモータ５４は、これら固定子５４ａと移動子５４ｂとの間に生じる磁力によってノズル移動部５３の駆動源として機能する。
In the present embodiment, each
また、各位置センサ５５はいわゆるリニアエンコーダの構成を有しており、それぞれスケール部５５ａと検出部５５ｂとを有している。スケール部５５ａはステージ４に固設されたリニアモータ５４の固定子５４ａの下部にＹ軸方向に沿って設けられている。一方、検出部５５ｂは、昇降機構５１ｂに固設されたリニアモータ５４の移動子５４ｂのさらに外側に固設され、スケール部５５ａに対向配置される。スケール部５５ａには一定間隔で格子目盛が設けられており、スケール部５５ａに対し相対移動する検出部５５ｂが目盛を読み取る度に、検出部５５からパルス信号が出力される。検出部５５の出力信号は制御部８に入力される。後述するように、スケール部５５ａと検出部５５ｂとの相対的な位置関係に基づいて、Ｙ軸方向におけるスリットノズル２の吐出口の位置が検出される。
Each
図２はこの塗布装置の主要構成とその動作の概要を示す側面図である。ノズル支持体５１の梁部材５１ａは、略コの字型断面を有し、開口部を下向きにしたチャネル型の構造物である。例えばステンレスなどの金属あるいはカーボンファイバー強化樹脂等により梁部材５１ａを構成することができる。梁部材５１ａの開口部分にはスリットノズル２が収容されている。より具体的には、スリットノズル２はノズル昇降機構２２を介して梁部材５１ａに取り付けられている。ノズル昇降機構２２はスリットノズル２を鉛直方向（Ｚ方向）に昇降させる。これによりスリットノズル２はステージ４上の基板Ｓに対して近接方向および離間方向に移動可能となっている。
FIG. 2 is a side view showing an outline of the main configuration and operation of the coating apparatus. The
スリットノズル２の下端はステージ４上の基板Ｓの表面Ｓａと対向しており、この下端にＸ方向を長手方向とするスリット状の吐出口２１が設けられている。スリットノズル２の昇降により、吐出口２１と基板Ｓとの距離が変更可能である。吐出口２１が基板Ｓの表面Ｓａに対し所定のギャップを隔てて対向配置された状態で吐出口２１から塗布液を吐出させることで、塗布液が基板Ｓの表面Ｓａに塗布される。
The lower end of the
さらに、ノズル移動部５３がノズル支持体５１をＹ方向に移動させることにより、基板Ｓに対してスリットノズル２の吐出口２１が表面Ｓａに沿って走査移動し、これにより基板Ｓの表面Ｓａには塗布液による膜Ｆが形成される。
Further, when the
位置センサ５５の検出部５５ｂは、ノズル移動部５３がスリットノズル２を水平方向（Ｙ方向）に移動させるときにこれと一体的に移動し、スケール部５５ａに設けられた格子目盛を読み取る度に、つまりスリットノズル２が一定距離進む度にパルス信号を出力する。制御部８は、検出部５５ｂから出力されるパルス数をカウントすることで、所定の基準位置からの検出部５５ｂの変位量を検出し、これによりスリットノズル２の位置を検出する。スリットノズル２と高さセンサ６とは、水平方向においてはノズル支持体５１を介して一体的に移動する。そのため、位置センサ５５の出力信号は、スリットノズル２の水平位置を示すものであると同時に、高さセンサ６の水平方向位置を示すものでもある。
When the
図３は高さセンサの構成を示す図である。高さセンサ６は、計測対象物Ｔに向けて下向きにレーザ光ビームＬを出射する投光部６１と、投光部６１を駆動するドライバ６２と、計測対象物Ｔからの反射光を検出する受光部６３と、受光部６３から出力される信号を処理する信号処理部６４とを備えている。この実施形態においては、計測対象物Ｔは基板Ｓの表面Ｓａまたは該表面Ｓａに形成された膜Ｆの表面である。高さセンサ６は、下記の原理により、当該高さセンサ６から計測対象物Ｔまでの距離、つまり高さセンサ６の配設位置を基準としたときの計測対象物Ｔの鉛直方向における高さを計測する機能を有する。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the height sensor. The
投光部６１から出射される光Ｌは計測対象物Ｔの表面で反射され、反射光が受光部６３により受光される。受光部６３は一次元イメージセンサであり、図に点線矢印で示すように、受光部６３への反射光の入射位置が、高さセンサ６と計測対象物Ｔとの距離に応じて変化する。このことを利用して、信号処理部６４は、高さセンサ６と直下位置の計測対象物Ｔとの距離を検出することができる。高さセンサ６は梁部材５１ａに固定されている。そのため、スリットノズル２の水平方向への移動に追随するが、鉛直方向位置は固定され、スリットノズル２の昇降には追随しない。したがって、高さセンサ６は直下位置にある基板Ｓの表面Ｓａの鉛直方向高さ、あるいは基板Ｓに形成された膜Ｆの表面の鉛直方向高さを検出することができる。なお、高さセンサ６としては、対向面との距離を検出可能なものであればよく、上記した原理によるものに限定されるものではない。
The light L emitted from the
図４はこの撮像装置の制御部の電気的構成を示すブロック図である。制御部８は、所定の制御プログラムを実行して装置各部に所定の動作を実行させるＣＰＵ（Central Processing Unit）８１と、ＣＰＵ８１の動作によって生成されるデータを短期的に記憶するメモリ８２と、ＣＰＵ８１が実行すべき制御プログラムや各種のデータを記憶するストレージ８３と、外部装置およびオペレータとの情報のやり取りのためのインターフェース８４とを備えている。
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the control unit of the imaging apparatus. The
制御部８は、上記した装置各部、具体的にはノズル昇降機構２２、ノズル移動部５３の他、ステージ４に設けられた吸着口に基板Ｓを吸着するための負圧を必要に応じて供給する吸着制御部４２、スリットノズル２に塗布液を供給する塗布液供給部２５などを制御する。
The
また、ＣＰＵ８１は、ストレージ８３に記憶された制御プログラムを実行して、情報取得部８１１および膜厚算出部８１２などの機能ブロックをソフトウェア的に実現する。情報取得部８１１は、位置センサ５５から出力されるパルス信号をカウントし、そのカウント値から基板Ｓに対する高さセンサ６のＹ方向の相対位置を表す位置情報を作成する。また、詳しくは後述するが、情報取得部８１１は、高さセンサ６および位置センサ５５から出力される信号に基づき、高さセンサ６により検出される基板Ｓまたは膜Ｆの表面の高さ情報と、当該高さが検出されたときの位置センサ５５の出力に基づく位置情報とを対応付けた対応情報を取得する。膜厚算出部８１２は、取得された対応情報に基づき、基板Ｓの表面Ｓａに形成された膜Ｆの厚さをそのＹ方向位置ごとに算出する。これにより、膜Ｆの位置ごとの厚さ分布を表す膜厚プロファイルが求められる。求められた膜厚が基板Ｓ上のどの位置のものであるかについては、位置センサ５５の出力から作成された位置情報により把握することができる。
Further, the
図５はこの塗布装置による塗布動作を示す図である。図５（ａ）は塗布処理部５の初期位置を示している。塗布処理部５の初期位置は、水平方向にはステージ４上の基板Ｓよりも（＋Ｙ）側に寄った位置であり、このときスリットノズル２は上方に退避した状態となっている。塗布動作を開始するとき、ノズル移動部５３は、スリットノズル２を初期位置から塗布開始位置へ移動させる。
FIG. 5 is a diagram showing a coating operation by this coating apparatus. FIG. 5A shows the initial position of the
図５（ｂ）は塗布開始位置を示している。塗布開始位置は、水平方向には、スリットノズル２が基板Ｓの（＋Ｙ）側端部よりも少し基板Ｓの内側に寄った位置である。ノズル移動部５３は、スリットノズル２の初期位置からの水平移動の後、図５（ｂ）に示すようにスリットノズル２を下降させ、吐出口２１が基板Ｓの表面Ｓａに対し所定のギャップを隔てて対向する位置に位置決めする。このときのスリットノズル２の位置が塗布開始位置である。
FIG. 5B shows the application start position. The application start position is a position where the
この状態から、吐出口２１からの塗布液の吐出が開始されるとともに、図５（ｃ）に示すように、スリットノズル２の（−Ｙ）方向への走査移動が開始される。基板Ｓの表面Ｓａに対し一定のギャップを保った状態でスリットノズルＳが基板Ｓの表面Ｓａに沿って一定速度で走査移動することにより、基板Ｓの表面Ｓａに塗布液による膜Ｆが形成される。
From this state, the discharge of the coating liquid from the
図５（ｄ）に示すように、スリットノズル２が基板Ｓの（−Ｙ）側端部付近の塗布終了位置まで到達すると、吐出口２１からの塗布液の吐出が停止され、図に点線で示すようにスリットノズル２が上方に退避する。ここまでが塗布動作である。そして、図５（ｅ）に示すように、スリットノズル２は（＋Ｙ）方向に移動し、最終的に図５（ａ）に示す初期位置に戻る。この動作を、以下では「戻り動作」と称することとする。
As shown in FIG. 5D, when the
また、上記動作ではスリットノズル２が初期位置から塗布終了位置までの間を往復移動しており、このうちスリットノズル２が初期位置から塗布終了位置まで移動する塗布動作時の経路を「往路」、塗布終了位置から初期位置まで移動する戻り動作の経路を「復路」と称する。
Further, in the above operation, the
複数の基板Ｓに順次膜Ｆを形成する連続成膜プロセスにおいては、上記した処理が基板Ｓ１枚ごとに繰り返し実行されることになる。なお、上記した戻り動作は、次の基板Ｓへの塗布動作を開始するために、吐出口２１から塗布液が吐出されない状態で、しかもスリットノズル２が上方に退避した状態でスリットノズル２を初期位置へ戻すための動作である。この動作は成膜には寄与しないので、このときのスリットノズル２の移動速度については塗布動作における移動速度よりも高速とすることができる。
In the continuous film formation process in which the films F are sequentially formed on the plurality of substrates S, the above-described processing is repeatedly performed for each substrate S1. In the return operation described above, the
上記した一連の動作において、この実施形態では、処理対象となる基板Ｓの全数について、その表面Ｓａに形成される膜Ｆの厚さが計測される。計測された膜厚が規定範囲から外れていれば動作が停止される。こうすることにより、処理された基板Ｓについて一定の成膜品質を保つことができ、また検出結果に応じて成膜条件の最適化を随時実行することで、品質の良好な成膜を安定的に実行することが可能となる。以下、その処理内容について説明する。 In the above-described series of operations, in this embodiment, the thickness of the film F formed on the surface Sa is measured for the total number of substrates S to be processed. If the measured film thickness is out of the specified range, the operation is stopped. By doing so, it is possible to maintain a constant film formation quality for the processed substrate S, and to stably perform film formation with good quality by performing optimization of the film formation conditions as needed according to the detection result. Can be executed. The processing contents will be described below.
図６はこの塗布装置の動作を示すフローチャートである。この動作は、制御部８のＣＰＵ８１がストレージ８３に記憶されている制御プログラムを実行し装置各部に所定の動作を行わせることにより実行される。なお、スリットノズル２を用いて基板Ｓに塗布液を塗布する塗布動作、および、塗布終了後のスリットノズル２の戻り動作については先に概要を説明しているので、ここでは主に膜厚計測に関わる動作について説明する。
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of this coating apparatus. This operation is executed by causing the
塗布動作に先立ち、高さセンサ６による高さ計測および位置センサ５５による位置計測が開始される（ステップＳ１０１）。その後で、上記した塗布動作の実行が開始される（ステップＳ１０２）。塗布動作の開始時点では、高さセンサ６はステージ４の上面４１に光ビームＬを照射し、高さセンサ６の位置を基準としたときの上面４１の高さを検出している。ノズル移動部５３がスリットノズル２を水平移動させるべくノズル支持体５１を移動させると、基板Ｓの（＋Ｙ）側端部が高さセンサ６の直下位置に到達した時点で検出される高さが急激に変化し、これにより基板Ｓの端部位置が検出される。情報取得部８１１が高さセンサ６の出力を常時監視しておくことにより、スリットノズル２に対し相対移動する基板Ｓの端部を検出することができる。
Prior to the application operation, height measurement by the
基板Ｓの端部が検出されると（ステップＳ１０３）、該端部を基準として、位置センサ５５からの出力パルスに基づき検出される高さセンサ６の位置が予め定められた計測位置に到達する度に（ステップＳ１０４）、高さセンサ６の出力信号が取得される（ステップＳ１０５）。例えば、基板Ｓの端部から１ミリメートルごとに高さ計測を実行するようにすることができる。ＣＰＵ８１に実装された情報取得部８１１は、高さセンサ６により計測された基板Ｓ上面Ｓａの高さ情報と、それが検出されたときの高さセンサ６の水平方向位置を示す位置センサ５５の位置情報とを位置ごとに各位置で取得し、これらを１対１で対応付けた「第１情報」をメモリ８２に記憶保存させる（ステップＳ１０６）。
When the end portion of the substrate S is detected (step S103), the position of the
スリットノズル２が基板Ｓの（−Ｙ）側端部まで到達し塗布動作が終了すると（ステップＳ１０７）、スリットノズル２を初期位置へ戻すための戻り動作が実行される（ステップＳ１０８）。図５（ｄ）に示したように、塗布動作終了の時点では高さセンサ６は基板Ｓの（−Ｙ）側端部よりも（−Ｙ）側にまで到達している。したがって、高さセンサ６の出力から、基板Ｓの（−Ｙ）側端部位置についても検出することが可能である。
When the
戻り動作においても高さセンサ６による高さ計測が継続して行われる。すなわち、基板Ｓの（−Ｙ）側端部が検出された後（ステップＳ１０９）、位置センサ５５の出力から求まる高さセンサ６の水平方向位置が所定の計測位置に到達する度に（ステップＳ１１０）、高さセンサ６の出力信号が取得され（ステップＳ１１１）、そのときの位置センサ５５の位置情報と高さ情報とが「第２情報」として対応付けられメモリ８２に記憶保存される（ステップＳ１１２）。このとき高さセンサ６により計測されるのは、基板Ｓの表面Ｓａに形成されている膜Ｆの表面の高さである。
Even in the returning operation, the height measurement by the
戻り動作が終了しスリットノズル２が初期位置に戻るまで（ステップＳ１１３）、高さ計測が継続して実行される。戻り動作の終了時点では、スリットノズル２は図５（ａ）示す初期位置まで戻っており、このとき高さセンサ６は基板Ｓの（＋Ｙ）側端部よりも（＋Ｙ）側まで移動している。したがって、戻り動作においても、高さセンサ６の出力信号から基板Ｓの基板Ｓの（＋Ｙ）側端部位置を把握することが可能である。
The height measurement is continuously executed until the return operation is completed and the
こうして往路において塗布前の基板Ｓの表面Ｓａの高さ情報と位置情報とを対応付けた第１情報が、また復路において塗布後の膜Ｆ表面の高さ情報と位置情報とを対応付けた第２情報が取得されると、膜厚算出部８１２は、これらの間で位置合わせを行った上で（ステップＳ１１４）、膜Ｆの各位置における厚さを示す膜厚プロファイルを求める（ステップＳ１１５）。以上で１枚の基板Ｓに対する処理が完了する。引き続き新たな基板Ｓに対し処理が行われる場合には、基板Ｓが交換された上で上記動作が繰り返される。
Thus, the first information that associates the height information and the position information of the surface Sa of the substrate S before application in the forward path and the first information that associates the height information and the position information of the surface of the film F after application in the return path. When the two pieces of information are acquired, the film
図７は膜厚算出の原理を示す図である。図７（ａ）は塗布動作において求められた高さ情報と位置情報とを対応付けた「第１情報」の例を示す。また、図７（ｂ）は戻り動作において求められた高さ情報と位置情報とを対応付けた「第２情報」の例を示す。ここでは基板ＳのＹ方向サイズを１０００ミリメートルとし、その（＋Ｙ）側端部を、スリットノズル２に対する相対移動において基板Ｓの先頭側となることから基板Ｓの「先端」または「基板先端」と称する。同様に、反対側つまり（−Ｙ）側の端部については「後端」と称することがある。
FIG. 7 shows the principle of film thickness calculation. FIG. 7A shows an example of “first information” in which height information obtained in the application operation and position information are associated with each other. FIG. 7B shows an example of “second information” in which the height information obtained in the return operation and the position information are associated with each other. Here, the size in the Y direction of the substrate S is set to 1000 millimeters, and the (+ Y) side end portion thereof is the leading side of the substrate S in the relative movement with respect to the
図７（ａ）に示すように、塗布動作時に作成される第１情報においては、基板先端から順にＹ方向の１ミリメートルごとに、基板Ｓの表面Ｓａの高さ計測値Ａが取得されている。一方、戻り動作においては、図７（ｂ）に示すように、基板先端から最も遠い位置から順に、膜Ｆ表面の高さ計測値Ｂが取得されている。これらの計測値Ａ，Ｂには、基板Ｓおよび膜Ｆの厚さのばらつきに起因する変動が生じ得る。 As shown in FIG. 7A, in the first information created during the coating operation, the height measurement value A of the surface Sa of the substrate S is acquired every millimeter in the Y direction in order from the front end of the substrate. . On the other hand, in the return operation, as shown in FIG. 7B, the height measurement value B on the surface of the film F is acquired in order from the position farthest from the front end of the substrate. These measurement values A and B may vary due to variations in the thickness of the substrate S and the film F.
これらの計測結果から、図７（ｃ）に示すように、基板先端からの距離が同じである位置の基板高さ計測値Ａと膜高さ計測値Ｂとの差を取ることにより、当該位置における膜厚を求めることができる。各位置で同様の演算を行うことで、位置ごとの膜厚を表す膜厚プロファイルを求めることができる。 From these measurement results, as shown in FIG. 7C, by taking the difference between the substrate height measurement value A and the film height measurement value B at the same distance from the front end of the substrate, The film thickness can be determined. By performing the same calculation at each position, a film thickness profile representing the film thickness at each position can be obtained.
このように、この実施形態では、基板Ｓに対するスリットノズル２の往復動作のうち、往路において塗布前の基板表面Ｓａの高さが、また復路において塗布後の膜Ｆ表面の高さがそれぞれ計測される。高さ計測値はそのときの高さセンサ６の位置と対応付けてメモリ８２に記憶されているので、往路と復路との間で相互に対応する位置同士の高さ計測値の減算を行うことで、基板Ｓや膜Ｆの厚さに変動がある場合でも各位置の膜厚を正しく求めることが可能である。
Thus, in this embodiment, of the reciprocating operation of the
１枚の基板Ｓに対する処理におけるスリットノズル２の往復動作は、膜厚計測の要否に関わらず、複数の基板Ｓに対し連続的に塗布を行うために必須の工程である。本実施形態における膜厚計測は、このような連続的な成膜プロセスのタクトタイムに影響を与えるものではなく、生産性を低減させる原因とはならない。したがって、本実施形態の膜厚計測方法は、連続成膜プロセスにおけるインライン膜厚計測方法として好適である。
The reciprocating operation of the
なお、前述のように往路と復路との間でスリットノズル２の移動速度が異なる場合があるが、高さ計測値を計測位置の情報と対応付けて取得しておくことにより、移動速度に関係なく、往路と復路との間での計測位置の適切な位置合わせを行うことが可能である。したがって往路または復路のいずれかにおいて走査移動中にノズル移動速度が変化する場合でも膜厚を正確に計測することができる。単に計測データを時系列順に記録するだけではこのような効果は得られない。
As described above, the moving speed of the
ところで、上記実施形態の説明では、位置センサ５５の出力に基づき求められて高さセンサ６による高さ情報と対応付けられている位置情報が、高さセンサ６が高さ計測を行った時刻における高さセンサ６の基板Ｓに対する水平方向位置を表していることが前提となっている。しかしながら、実際の装置においては、記録されている位置情報が高さセンサ６の正しい位置を表していない場合があり得る。というのは、位置センサ５５の出力に基づく位置検出および高さセンサ６による高さ検出において、物理的な現象の変化が信号として検知されるまでにそれぞれ時間遅れがあり、また、高さセンサ６が計測位置に到達したと判断されてからその情報が各部に伝わり実際に高さセンサ６の出力信号が取り込まれるまでの間にも時間遅れがあるからである。
By the way, in description of the said embodiment, the positional information calculated | required based on the output of the
基板Ｓの高さ計測と膜Ｆの高さ計測とが、スリットノズル２の同一方向、同一速度での移動時に実行される場合には、両計測において同量の時間遅れが発生するため、差分を求める上では特に問題とならない。しかしながら、スリットノズル２の移動方向および移動速度の少なくとも一方が異なる場合、この時間遅れ（レスポンスタイム）による誤差が無視できない場合が生じ得る。次に、この問題への対応について説明する。
When the measurement of the height of the substrate S and the measurement of the height of the film F are performed when the
図８はレスポンスタイムへの対応の原理を説明する図である。図８（ａ）は往路におけるレスポンスタイムを示すタイミングチャートである。高さセンサ６の出力信号は一定のサンプリング周期で常時出力されているものとする。また、高さセンサ６が計測を実行すべき第ｋ番目（ｋ＝１，２，…）の計測位置を符号Ｙ（ｋ）で表す。例えば、計測位置間の間隔が、リニアエンコーダである位置センサ５５の出力パルス数１０に対応するものとすると、図に示すように、位置センサ５５から１０個のパルスが出力されるごとに１回、高さセンサ６の出力が取り込まれる。このとき、パルスカウント値が所定値に達し、それに応じて高さセンサ６の出力が読み込まれるまでの間に時間遅れΔＴが生じる。
FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of response time response. FIG. 8A is a timing chart showing the response time in the forward path. Assume that the output signal of the
図において丸印は、高さセンサ６の信号が有効なものとして取り込まれるサンプルの取得タイミングを示している。このように、位置センサ５５の出力から計測位置に到達したことが検出され、それに応じて高さ計測値が取得されるまでに時間差ΔＴがあり、この間にも高さセンサ６は移動している。そのため、高さ計測値が確定したときの高さセンサ６の位置は、本来の位置Ｙ（ｋ）ではなく、これから時間差ΔＴと移動速度との積で表される変位量ΔＹａだけ基板Ｓの後端側にずれた位置となっている。
In the figure, the circles indicate the acquisition timing of the sample that is taken in as a valid signal from the
復路について考えると、図８（ｂ）に示すように、高さセンサ６のサンプリング周期は上記と同じであるが、スリットノズル２の移動速度が高いために位置センサ５５のパルス出力周期が短くなり、またスリットノズル２（および光学センサ６）の移動方向は、上記とは反対の基板Ｓの後端側から先端側へ向けたものとなる。
Considering the return path, as shown in FIG. 8B, the sampling cycle of the
往路と同様に、位置センサ５５の出力パルスのカウント値が所定値に達したときに高さ計測を行うとする。装置のレスポンスタイムによる時間遅れ量ΔＴは変わらないと考えられるから、計測位置Ｙ（ｋ）に対応する高さ計測値は、計測位置Ｙ（ｋ）からΔＹｂだけ基板先端側にずれた位置で取得されたものとなる。このずれ量ΔＹｂは、時間差ΔＴにスリットノズル２の移動速度を乗じた値であり、移動速度が往路と異なっていればずれ量も異なる。
As in the forward path, height measurement is performed when the count value of the output pulses of the
このように、計測位置Ｙ（ｋ）に対応する実際の高さ取得位置は、往路においてΔＹａ、復路においてΔＹｂだけずれ、そのずれ方向は反対である。したがって、往路および復路の間での位置ずれ量は（ΔＹａ＋ΔＹｂ）となる。したがって、同じ計測位置Ｙ（ａ）に対応する高さ計測値Ａ，Ｂの比較は誤差を含み得る。 Thus, the actual height acquisition position corresponding to the measurement position Y (k) is shifted by ΔYa on the forward path and ΔYb on the backward path, and the shift direction is opposite. Therefore, the amount of positional deviation between the forward path and the return path is (ΔYa + ΔYb). Therefore, the comparison between the height measurement values A and B corresponding to the same measurement position Y (a) may include an error.
この問題を解消する１つの方法は、高さ計測値を取得する時点で上記を加味した時間または計測位置のシフトを行うことである。すなわち、上記ずれ量ΔＴ，ΔＹａ，ΔＹｂ等は予め実験的に求めておくことが可能である。そこで、往路および復路の少なくとも一方において、このずれを見込んだ量だけ計測位置の設定または高さ計測値の取り込みタイミングをシフトさせることで、往路と復路との間での実効的な計測位置を一致させることが可能となる。 One method for solving this problem is to shift the time or the measurement position in consideration of the above when obtaining the height measurement value. That is, the deviation amounts ΔT, ΔYa, ΔYb, etc. can be experimentally obtained in advance. Therefore, in at least one of the outbound path and the inbound path, the effective measurement position between the outbound path and the inbound path is matched by shifting the measurement position setting or the height measurement value capture timing by an amount that allows for this deviation. It becomes possible to make it.
図８（ｃ）は上記問題を解消する他の方法を示している。この例では、高さ計測自体は上記実施形態と同様としシフトは行わない。これに代えて、計測位置Ｙ（ｋ）で取得されたであろう高さ計測値を、その前後の計測値から補間する方法が採られる。図に示すように、計測位置Ｙ（ｋ）に対応して取得された基板表面Ｓａの高さ計測値Ａ（ｋ）は、実際には本来の位置Ｙ（ｋ）からΔＹａだけ後端側にずれた位置で取得されたものである。 FIG. 8C shows another method for solving the above problem. In this example, the height measurement itself is the same as in the above embodiment, and no shift is performed. Instead of this, a method of interpolating the height measurement value that would have been acquired at the measurement position Y (k) from the measurement values before and after the height measurement value is adopted. As shown in the figure, the height measurement value A (k) of the substrate surface Sa acquired corresponding to the measurement position Y (k) is actually on the rear end side by ΔYa from the original position Y (k). It was acquired at a shifted position.
本来の位置Ｙ（ｋ）における基板Ｓの高さについては、この位置を挟む前後の位置Ｙ（ｋ−１）およびＹ（ｋ）でそれぞれ取得された値Ａ（ｋ−１）およびＡ（ｋ）から推定することができる。例えば、両計測値の間の直線補間により、計測位置Ｙ（ｋ）における基板高さを推定することができる。同様に、膜Ｆの高さを計測した高さ計測値Ｂについては、本来の計測位置Ｙ（ｋ）の前後の位置Ｙ（ｋ）およびＹ（ｋ＋１）でそれぞれ取得された値Ｂ（ｋ）とＢ（ｋ＋１）とから補間により推定することができる。なお、ここでは最も簡単な例として直線補間を説明したが、補間の方法についてはこれに限定されず、曲線近似など他の公知の方法によってもよい。 Regarding the height of the substrate S at the original position Y (k), the values A (k−1) and A (k) acquired at the positions Y (k−1) and Y (k) before and after this position, respectively. ). For example, the substrate height at the measurement position Y (k) can be estimated by linear interpolation between the two measurement values. Similarly, for the height measurement value B obtained by measuring the height of the film F, the values B (k) acquired at the positions Y (k) and Y (k + 1) before and after the original measurement position Y (k), respectively. And B (k + 1) can be estimated by interpolation. Here, linear interpolation has been described as the simplest example, but the interpolation method is not limited to this, and other known methods such as curve approximation may be used.
こうして求められた計測位置Ｙ（ｋ）における高さ計測値Ａ，Ｂの推定値からそれらの差を計算することで、当該位置における膜厚Ｔ（ｋ）を求めることができる。このように、装置のレスポンスタイムに起因する計測位置のずれは、往路と復路とで反対方向に生じるため、相対的なずれが大きくなって計測誤差の原因となることがあり得る。特にスリットノズル２の移動速度を高くするとずれ量も大きくなる。そのため、上記したような方法でずれを解消する手段が講じられることが望ましい。
By calculating the difference between the estimated height values A and B at the measurement position Y (k) thus obtained, the film thickness T (k) at the position can be obtained. As described above, the displacement of the measurement position due to the response time of the apparatus occurs in the opposite direction between the forward path and the backward path, and therefore, the relative shift may increase and cause a measurement error. In particular, when the moving speed of the
上記実施形態では、単一の高さセンサ６を用いて、スリットノズル２の往復動作における往路で基板表面Ｓａの高さを、復路で膜Ｆの高さをそれぞれ計測し、同一位置での計測結果の差を計算することで膜厚を求めている。一方、次に説明するように、ノズルの前後に高さセンサを設け、それらにより基板の高さと膜の高さとを個別に検出することも可能である。
In the above embodiment, the
図９は本発明に係る基板処理装置の第２実施形態の要部を示す側面図である。図９に示すように、この実施形態では、ノズル支持体５１の梁部材５１ａの（−Ｙ）側側面に高さセンサ６ａが、また（＋Ｙ）側側面に高さセンサ６ｂが設けられている。これらの高さセンサ６ａ，６ｂの構成および動作は、第１実施形態の高さセンサ６と同じである。また、これ以外の構成についても第１実施形態と同様とすることができるので、第１実施形態と同一の構成には同一符号を付すこととして図示および詳しい説明を省略する。
FIG. 9 is a side view showing an essential part of a second embodiment of the substrate processing apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 9, in this embodiment, a
この実施形態では、塗布液が塗布されていない基板Ｓの表面Ｓａと対向する高さセンサ６ａが基板Ｓの高さを、また塗布後の基板Ｓに形成された膜Ｆの表面と対向する高さセンサ６ｂが膜Ｆの高さをそれぞれ計測する。そして、計測位置が同じである基板高さ計測値と膜高さ計測値との差によって膜厚が求められる。
In this embodiment, the
この実施形態においても、高さセンサ６ａ，６ｂによりそれぞれ計測される高さ計測値を、計測されたときの高さセンサ６ａ，６ｂの基板Ｓに対する位置情報と対応付けて取得しておくことにより、同じ位置で取得された高さ計測値同士の演算によって当該位置における膜厚を正しく求めることが可能になる。また、求められた膜厚が基板Ｓのどの位置に対応するかについても、求められた膜厚と位置情報とを対応付けることにより把握するはことが可能となる。またこの場合、基板Ｓに対するスリットノズル２の一方向への走査移動によって膜厚を計測することができるので、例えば複数の基板が一方向に順次ノズルとの対向位置に搬送されて塗布が行われる装置や、長尺シートに対し連続的に塗布を行う装置のように、ノズルの往復移動を前提としない成膜プロセスにも適用可能である。
Also in this embodiment, the height measurement values measured by the
以上説明したように、上記実施形態においては、塗布装置１が本発明の「基板処理装置」として機能しており、スリットノズル２、ノズル支持体５１およびノズル移動部５３が、それぞれ本発明の「ノズル」、「支持部」および「移動部」として機能している。また、位置センサ５５が本発明の「位置検出部」として機能している。また上記第１、第２実施形態では、高さセンサ６，６ａ，６ｂが本発明の「測距部」として機能している。
As described above, in the above-described embodiment, the
また、上記実施形態では、高さ計測値Ａが本発明の「第１距離」に相当する一方、高さ計測値Ｂが本発明の「第２距離」に相当している。また、高さ計測値Ａと位置情報とを対応付けた情報（図７（ａ））が本発明の「第１情報」に相当し、高さ計測値Ｂと位置情報とを対応付けた情報（図７（ｂ））が本発明の「第２情報」に相当している。 In the above embodiment, the height measurement value A corresponds to the “first distance” of the present invention, and the height measurement value B corresponds to the “second distance” of the present invention. Further, the information (FIG. 7A) that associates the height measurement value A with the position information corresponds to the “first information” of the present invention, and the information that associates the height measurement value B with the position information. (FIG. 7B) corresponds to “second information” of the present invention.
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態の塗布装置１は、ステージ４に固定された基板Ｓに対しスリットノズル２が移動することにより両者の相対移動が実現されるが、固定されたノズルに対し基板が移動することによって相対移動が実現される装置にも本発明を適用することが可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the
また、上記実施形態では、Ｘ方向における基板Ｓの中央部分に対向させて高さセンサ６を配置し、この位置で膜厚計測を行っているが、Ｘ方向における高さセンサの配設位置はこれに限定されず任意であり、またＸ方向に複数の高さセンサが配置されてもよい。この場合、それぞれの高さセンサにつき上記した処理が実行されることで、膜内の各位置での膜厚計測が可能となる。
In the above-described embodiment, the
また、本発明の「測距部」として使用可能な光学センサとして、膜Ｆの表面からの反射光と、膜Ｆを透過して基板表面Ｓａで反射される反射光とをそれぞれ個別に検出することのできるものが製品化されている。膜Ｆが十分な光透過性を有する場合、このような光学センサを用いることで、上記のような基板上面Ｓａについての計測高さと膜Ｆについての計測高さとの間で位置合わせを行うことなく直ちに膜厚を計測することが可能である。しかしながら、基板Ｓに形成される膜Ｆとしては透明なものに限られないから、そのような光学センサを実装した装置においても上記処理を実行可能としておくのが好ましい。こうすることによって、透明膜のみならず、不透明な膜についても正確な膜厚計測が可能となる。また、計測された膜厚が基板Ｓのどの位置のものであるかを明らかにするためにも、位置センサ５５の出力に基づく位置情報と膜厚計測結果を対応付けておくことは有効である。
In addition, as an optical sensor that can be used as the “ranging unit” of the present invention, the reflected light from the surface of the film F and the reflected light that passes through the film F and is reflected by the substrate surface Sa are individually detected. What can be done has been commercialized. When the film F has sufficient light transmittance, by using such an optical sensor, alignment between the measurement height for the substrate upper surface Sa and the measurement height for the film F as described above is not performed. The film thickness can be measured immediately. However, since the film F formed on the substrate S is not limited to a transparent film, it is preferable that the above processing can be performed even in an apparatus in which such an optical sensor is mounted. In this way, accurate film thickness measurement is possible not only for transparent films but also for opaque films. Further, in order to clarify the position of the measured film thickness on the substrate S, it is effective to associate the position information based on the output of the
また、上記実施形態ではスリットノズル２と高さセンサ６とがいずれもノズル支持体５１に取り付けられており、スリットノズル２がＹ方向に移動するとき高さセンサ６も一体となって移動する。しかしながら、スリットノズルと高さセンサとは個別の移動機構によって移動する構成であってもよい。上記実施形態のようにＹ方向へ一体移動する構成とした場合には、個別の移動機構を必要としないため装置のサイズおよびコストの点で有利であり、またスリットノズルと高さセンサとが個別に移動する際に生じ得る干渉の問題を未然に回避することができる。
Moreover, in the said embodiment, both the
また、上記実施形態では高さセンサ６がノズル支持体５１に取り付けられており、スリットノズル５３の昇降には追随しない。これに代えて、例えば高さセンサがスリットノズルと一体的に昇降する構成であってもよい。第１実施形態においてこれを実現する場合、往路と復路における高さセンサの鉛直方向の位置の違いを補正するための処理が別途必要である。一方、第２実施形態として示した構成では、２つの高さセンサ６ａ，６ｂがスリットノズル２とともに一体的に昇降し両高さセンサの位置関係は変化しないため、予め鉛直方向の位置が適切に較正されている限りにおいて、特に補正の必要性は生じない。
Moreover, in the said embodiment, the
以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明にかかる基板処理装置では、ノズルは基板に対し移動方向と平行に相対移動し、測距部はノズルと連動して基板に対し相対移動する構成であってもよい。この場合さらに、ノズルおよび測距部を支持して基板に対し移動方向に相対移動する支持部が設けられてもよい。このような構成によれば、移動部は測距部とノズルとを一体的に移動させることができれば足り、移動部の構成が複雑になるのを回避することができる。また、測距部とノズルとが個別に移動する場合の干渉の問題も生じない。 As described above, the specific embodiment has been described by way of example. In the substrate processing apparatus according to the present invention, the nozzle moves relative to the substrate in parallel with the moving direction, and the distance measuring unit interlocks with the nozzle. It may be configured to move relative to the other. In this case, a support unit that supports the nozzle and the distance measurement unit and moves relative to the substrate in the movement direction may be provided. According to such a configuration, it is sufficient for the moving unit to be able to move the distance measuring unit and the nozzle integrally, and the configuration of the moving unit can be avoided from becoming complicated. Further, there is no problem of interference when the distance measuring unit and the nozzle move individually.
また、測距部は、塗布液の塗布前の主面に対し相対移動して互いに異なる複数位置で第１距離を計測し、さらに塗布後の主面に対し相対移動して互いに異なる複数位置で第２距離を計測する構成であってもよい。このような構成によれば、測距部の移動方向に沿った複数位置でそれぞれ膜厚を計測し、当該方向における膜厚プロファイルを取得することができる。 Further, the distance measuring unit moves relative to the main surface before application of the coating liquid and measures the first distance at a plurality of different positions, and further moves relative to the main surface after application at a plurality of different positions. The structure which measures 2nd distance may be sufficient. According to such a configuration, the film thickness can be measured at each of a plurality of positions along the moving direction of the distance measuring unit, and the film thickness profile in that direction can be obtained.
この場合、例えば、ノズルは所定の移動開始位置から基板に対し一の方向に相対移動して主面に塗布液を塗布した後、基板に対し反対方向に移動開始位置まで相対移動し、測距部は一の方向においてノズルの前方に配置されて基板に対しノズルと一体的に移動し、一の方向に移動するときに第１距離を計測し、反対方向に移動するときに第２距離を計測するように構成されてもよい。 In this case, for example, the nozzle moves relative to the substrate in one direction from a predetermined movement start position to apply the coating liquid on the main surface, and then moves relative to the movement start position in the opposite direction with respect to the substrate. The part is arranged in front of the nozzle in one direction and moves integrally with the nozzle relative to the substrate, measures the first distance when moving in one direction, and sets the second distance when moving in the opposite direction. It may be configured to measure.
このような構成によれば、単一の測距部により第１距離と第２距離とを計測することができるので、装置構成を簡素化することができる。このようなノズルの往復移動が一連の成膜プロセスに必須のものとして組み込まれているとき、この往復移動に連動して測距部が計測を行うことにより、成膜プロセスの生産性を低下させることなく膜厚の計測が可能である。 According to such a configuration, since the first distance and the second distance can be measured by a single distance measuring unit, the device configuration can be simplified. When such a reciprocating movement of the nozzle is incorporated as an essential part of a series of film forming processes, the distance measuring unit performs measurement in conjunction with the reciprocating movement, thereby reducing the productivity of the film forming process. The film thickness can be measured without any problem.
あるいは例えば、ノズルは基板に対し一の方向に相対移動して主面に塗布液を塗布し、一の方向においてノズルを挟んで１対の測距部が配置され、一の方向においてノズルの前方に配置された測距部が第１距離を計測し、ノズルの後方に配置された測距部が第２距離を計測する構成であってもよい。このような構成によれば、ノズルの前後で第１距離と第２距離とがそれぞれ計測されるため、膜厚計測のための往復移動は不要である。基板に対するノズルの相対移動が一方向に限定される装置においては、この構成による膜厚計測が有効である。 Alternatively, for example, the nozzle is moved relative to the substrate in one direction to apply the coating liquid on the main surface, and a pair of distance measuring units are arranged across the nozzle in one direction, and in front of the nozzle in one direction. The distance measuring unit arranged in the position may measure the first distance, and the distance measuring unit arranged behind the nozzle may measure the second distance. According to such a configuration, since the first distance and the second distance are measured before and after the nozzle, reciprocation for film thickness measurement is unnecessary. In an apparatus in which the relative movement of the nozzle relative to the substrate is limited to one direction, film thickness measurement by this configuration is effective.
また例えば、膜厚算出部は、位置検出部による位置検出と測距部による距離計測との間のレスポンスタイムに起因する位置ずれを補正するように構成されてもよい。このような構成によれば、装置のレスポンスタイムに起因して第１距離と第２距離との計測位置がずれるという問題に対応して、膜厚を正確に求めることが可能となる。 Further, for example, the film thickness calculation unit may be configured to correct a positional deviation caused by a response time between position detection by the position detection unit and distance measurement by the distance measurement unit. According to such a configuration, it is possible to accurately obtain the film thickness in response to the problem that the measurement positions of the first distance and the second distance are shifted due to the response time of the apparatus.
また例えば、測距部は、被測定面に向けて光を照射する投光部と、被測定面からの反射光を検出する受光部とを有する構成であってもよい。このように被測定面との距離を光学的に検出するセンサ製品としては種々の計測距離および分解能に対応したものが入手可能である。これらの中から計測の目的に応じて適宜の特性を有するものを選択することで、必要とする精度での膜厚計測を容易に実現することが可能になる。 In addition, for example, the distance measuring unit may include a light projecting unit that emits light toward the surface to be measured and a light receiving unit that detects reflected light from the surface to be measured. As such sensor products for optically detecting the distance to the surface to be measured, products corresponding to various measurement distances and resolutions are available. By selecting one having appropriate characteristics according to the purpose of measurement, it is possible to easily realize film thickness measurement with the required accuracy.
本発明は、基板に塗布液を塗布し形成された膜厚を計測する際に有効なものであり、特に成膜プロセスに組み込まれるインライン型の膜厚計測として有効に機能する。 The present invention is effective when measuring a film thickness formed by applying a coating solution to a substrate, and particularly effectively functions as an in-line type film thickness measurement incorporated in a film forming process.
１ 塗布装置（基板処理装置）
２ スリットノズル（ノズル）
６，６ａ，６ｂ 高さセンサ（測距部）
５１ ノズル支持体（支持部）
５３ ノズル移動部（移動部）
５５ 位置センサ（位置検出部）
８１ ＣＰＵ（情報取得部、膜厚算出部）
８１１ 情報取得部
８１２ 膜厚算出部
Ｓ 基板
Ｓａ 基板Ｗの上面（主面）
1 Coating equipment (substrate processing equipment)
2 Slit nozzle (nozzle)
6, 6a, 6b Height sensor (ranging unit)
51 Nozzle support (support)
53 Nozzle moving part (moving part)
55 Position sensor (position detector)
81 CPU (information acquisition unit, film thickness calculation unit)
811
Claims (9)
スリット状の吐出口から前記塗布液を吐出しながら前記基板に対し相対移動して前記塗布液を前記主面に塗布し前記膜を形成するノズルと、
前記主面に臨んで配置され、前記主面までの第１距離および前記主面に塗布された前記膜の表面までの第２距離を計測する測距部と、
前記主面に沿った移動方向に前記基板と前記測距部とを相対移動させる移動部と、
前記移動方向において、前記基板に対する前記測距部の位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部が検出した前記測距部の位置と当該位置で前記測距部が計測した前記第１距離とを対応付けた第１情報、および、前記位置検出部が検出した前記測距部の位置と当該位置で前記測距部が計測した前記第２距離とを対応付けた第２情報を取得する情報取得部と、
前記第１情報および前記第２情報に基づき、前記基板に対する前記測距部の位置が互いに同一であるときの前記第１距離と前記第２距離との差から当該位置に対応する前記膜の厚さを算出する膜厚算出部と
を備える基板処理装置。 In a substrate processing apparatus for forming a coating liquid film on a main surface of a substrate,
A nozzle that moves relative to the substrate while discharging the coating liquid from a slit-like discharge port and applies the coating liquid to the main surface to form the film;
A distance measuring unit that faces the main surface and measures a first distance to the main surface and a second distance to the surface of the film applied to the main surface;
A moving unit that relatively moves the substrate and the distance measuring unit in a moving direction along the main surface;
A position detection unit that detects a position of the distance measurement unit with respect to the substrate in the moving direction;
First information in which the position of the distance measuring unit detected by the position detecting unit is associated with the first distance measured by the distance measuring unit at the position, and the distance measuring unit detected by the position detecting unit An information acquisition unit for acquiring second information in which the position of the distance measurement unit is associated with the second distance measured by the distance measurement unit at the position;
Based on the first information and the second information, the thickness of the film corresponding to the position is determined from the difference between the first distance and the second distance when the position of the distance measuring unit with respect to the substrate is the same. A substrate processing apparatus comprising a film thickness calculation unit that calculates the thickness.
前記測距部は、前記ノズルと連動して前記基板に対し相対移動する請求項１に記載の基板処理装置。 The nozzle moves relative to the substrate in parallel with the moving direction,
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the distance measuring unit moves relative to the substrate in conjunction with the nozzle.
前記測距部は、前記一の方向において前記ノズルの前方に配置されて前記基板に対し前記ノズルと一体的に移動し、前記一の方向に移動するときに前記第１距離を計測し、前記反対方向に移動するときに前記第２距離を計測する請求項４に記載の基板処理装置。 The nozzle moves relative to the substrate in one direction from a predetermined movement start position to apply the coating liquid on the main surface, and then starts moving in a direction opposite to the one direction with respect to the substrate. Move relative to the position,
The distance measuring unit is arranged in front of the nozzle in the one direction and moves integrally with the nozzle relative to the substrate, and measures the first distance when moving in the one direction, The substrate processing apparatus according to claim 4, wherein the second distance is measured when moving in the opposite direction.
前記一の方向において前記ノズルを挟んで１対の前記測距部が配置され、前記一の方向において前記ノズルの前方に配置された前記測距部が前記第１距離を計測し、前記ノズルの後方に配置された前記測距部が前記第２距離を計測する請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。 The nozzle moves relative to the substrate in one direction to apply the coating liquid to the main surface,
A pair of the distance measuring units is disposed across the nozzle in the one direction, and the distance measuring unit disposed in front of the nozzle in the one direction measures the first distance, 4. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the distance measuring unit disposed rearward measures the second distance. 5.
前記主面に臨んで配置した測距部を、前記基板に対し前記主面に沿った移動方向に相対移動させ、前記移動方向における前記基板に対する前記測距部の位置を位置検出部により検出するとともに、前記測距部が前記主面までの第１距離および前記主面に塗布された前記膜の表面までの第２距離を計測し、
前記位置検出部が検出した前記測距部の位置と当該位置で前記測距部が計測した前記第１距離とを対応付けた第１情報、および、前記位置検出部が検出した前記測距部の位置と当該位置で前記測距部が計測した前記第２距離とを対応付けた第２情報を取得し、
前記第１情報および前記第２情報に基づき、前記基板に対する前記測距部の位置が互いに同一であるときの前記第１距離と前記第２距離との差から当該位置に対応する前記膜の厚さを算出する、基板処理方法。 In the substrate processing method of forming a film of the coating liquid by moving the nozzle that discharges the coating liquid from the slit-shaped discharge port relative to the substrate and applying the coating liquid to the main surface of the substrate.
The distance measuring unit arranged facing the main surface is moved relative to the substrate in the moving direction along the main surface, and the position detecting unit detects the position of the distance measuring unit with respect to the substrate in the moving direction. And the distance measuring unit measures a first distance to the main surface and a second distance to the surface of the film applied to the main surface,
First information in which the position of the distance measuring unit detected by the position detecting unit is associated with the first distance measured by the distance measuring unit at the position, and the distance measuring unit detected by the position detecting unit Second information that associates the position of the second distance measured by the distance measuring unit with the position and
Based on the first information and the second information, the thickness of the film corresponding to the position is determined from the difference between the first distance and the second distance when the position of the distance measuring unit with respect to the substrate is the same. A substrate processing method for calculating the thickness.
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