JP2023072178A - 制御パラメータ設定方法、基板処理装置、及び記憶媒体 - Google Patents

制御パラメータ設定方法、基板処理装置、及び記憶媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】互いに異なるモジュールにおいて基板に対して形成される膜厚の差異を低減する。【解決手段】制御パラメータ設定方法は、第1膜形成モジュールでの膜形成処理を制御するための複数の制御パラメータを含む制御パラメータ群である第1パラメータ群と、第2膜形成モジュールでの膜形成処理を制御するための制御パラメータ群である第2パラメータ群と、を取得することと、第1パラメータ群に基づいて、第1膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板と、第2パラメータ群に基づいて、第2膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板と、に関して、処理膜の膜厚値を取得することと、第1膜形成モジュールで取得された基板の膜厚値と、第2膜形成モジュールで取得された基板の膜厚値と、の差分が小さくなるように、第1パラメータ群と第2パラメータ群とを更新することと、を含む。【選択図】図10

Description

本開示は、制御パラメータ設定方法、基板処理装置、及び記憶媒体に関する。
特許文献1では、主パターン形成装置におけるレジスト膜厚等の測定データに基づいて、主パターン装置におけるパターン形成に係る補正量を決定すると共に、主パターン形成装置とは異なるパターン形成装置における補正量についても決定している。
特開2003-158056号公報
本開示は、互いに異なるモジュールにおいて基板に対して形成される膜厚の差異を低減することが可能な技術を提供する。
本開示の一態様による制御パラメータ設定方法は、基板処理装置に含まれる膜形成モジュールの制御パラメータを設定する制御パラメータ設定方法であって、第1膜形成モジュールでの膜形成処理を制御するための複数の制御パラメータを含む制御パラメータ群である第1パラメータ群と、第2膜形成モジュールでの膜形成処理を制御するための制御パラメータ群である第2パラメータ群と、を取得することと、前記第1パラメータ群に基づいて、前記第1膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板に関して、処理膜の膜厚値を取得することと、前記第2パラメータ群に基づいて、前記第2膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板に関して、処理膜の膜厚値を取得することと、前記第1膜形成モジュールで取得された前記基板の膜厚値と、前記第2膜形成モジュールで取得された前記基板の膜厚値と、の差分が小さくなるように、前記第1パラメータ群と前記第2パラメータ群とを更新することと、を含む。
本開示によれば、互いに異なるモジュールにおいて基板に対して形成される膜厚の差異を低減することが可能な技術が提供される。
図1は、基板処理システムの一例を示す模式図である。 図2は、塗布現像装置の一例を示す模式図である。 図3は、液処理ユニットの一例を示す模式図である。 図4は、計測ユニットの一例を示す模式図である。 図5は、制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図6(a)~図6(c)は、制御装置によるモジュール間パラメータ補正の概念について説明する図である。 図7は、制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図8は、制御パラメータ設定方法の一例を示すフローチャートである。 図9(a)及び図9(b)は、制御パラメータの補正値の算出方法の一例を説明する図である。 図10は、パラメータ感度の算出方法の一例を示すシーケンス図である。 図11は、パラメータ補正値の算出方法の一例を示すシーケンス図である。 図12は、オフセット量の算出方法の一例を示すシーケンス図である。 図13(a)及び図13(b)は、パラメータ補正値を共有する方法の一例を示すシーケンス図である。 図14は、塗布現像装置間でのパラメータ感度情報を共有する方法の一例を示す図である。 図15は、バルブのクローズタイミングに応じた処理液の吐出圧の調整方法の一例を示すフロー図である。 図16(a)及び図16(b)は、バルブのクローズタイミングに応じた処理液の吐出圧の調整方法の一例を説明する図である。 図17(a)~図17(c)は、バルブのクローズタイミングに応じた処理液の吐出圧の調整方法の一例を説明する図である。
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
一つの例示的実施形態において、制御パラメータ設定方法は、基板処理装置に含まれる膜形成モジュールの制御パラメータを設定する制御パラメータ設定方法であって、第1膜形成モジュールでの膜形成処理を制御するための複数の制御パラメータを含む制御パラメータ群である第1パラメータ群と、第2膜形成モジュールでの膜形成処理を制御するための制御パラメータ群である第2パラメータ群と、を取得することと、前記第1パラメータ群に基づいて、前記第1膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板に関して、処理膜の膜厚値を取得することと、前記第2パラメータ群に基づいて、前記第2膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板に関して、処理膜の膜厚値を取得することと、前記第1膜形成モジュールで取得された前記基板の膜厚値と、前記第2膜形成モジュールで取得された前記基板の膜厚値と、の差分が小さくなるように、前記第1パラメータ群と前記第2パラメータ群とを更新することと、を含む。
上記の制御パラメータ設定方法によれば、第1パラメータ群に基づいて、第1膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板に関する処理膜の膜厚値と、第2パラメータ群に基づいて、第2膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板に関する処理膜の膜厚値と、を取得される。そして、これらの差分が小さくなるように、第1パラメータ群と第2パラメータ群とが更新される。そのため、互いに異なるモジュールにおいて基板に対して形成される膜厚の差異が低減される。
ここで、前記更新後の前記第1パラメータ群に基づいて前記第1膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板と、前記更新後の前記第2パラメータ群に基づいて前記第2膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板と、に関して処理膜の膜厚値を取得することをさらに含む態様であってもよい。
上記のように、更新後の第1パラメータ群と第2パラメータ群とを用いて膜形成を行った後の基板について処理膜の膜厚値を取得することで、更新後の第1パラメータ群および第2パラメータ群によって膜厚値の差分が小さくされているかを検証することができる。そのため、仮に膜厚値の差分が小さくなっていない場合には、再度第1パラメータ群及び第2パラメータ群を更新する等の対応が可能となるため、互いに異なるモジュールにおいて基板に対して形成される膜厚の差異がさらに低減される。
前記膜形成モジュールは、基板を保持して回転させる保持回転部と、前記回転する基板に処理液を供給する処理液供給部と、を含み、前記第1パラメータ群及び第2パラメータ群は、少なくとも前記処理液供給部からの吐出状態を調整するパラメータを含む態様であってもよい。
膜形成モジュールが処理液供給部を含む場合、処理液供給部からの処理液の吐出状態が膜厚値に影響し得る。したがって、処理液の吐出状態を調整するパラメータを制御パラメータとして用いることで、膜厚値の差分を小さくするように調整が可能となる。
前記処理液供給部は、開閉動作により、処理液の流路における処理液の通流を制御するバルブを有し、前記吐出状態を調整するパラメータは、前記バルブのクローズタイミングである態様であってもよい。
膜形成モジュールが処理液供給部を含む場合、バルブによる処理液の通流が膜厚値に影響し得る。したがって、処理液の吐出状態を調整するパラメータとして、バルブのクローズタイミングを用いることで、膜厚値の差分を小さくするように調整が可能となる。
前記処理液供給部は、前記処理液の吐出圧を変更可能であって、前記第1パラメータ群または第2パラメータ群に含まれる前記バルブのクローズタイミングを更新した際に、変更後の前記クローズタイミングに基づいて、前記処理液供給部からの処理液の供給量が一定となるように前記吐出圧を更新する態様であってもよい。
バルブのクローズタイミングを変更することは処理液の供給量に影響を与えるが、処理液の供給量を変更すると、膜厚値が所定の値から大きく変化してしまう可能性がある。そこで、上記のように変更後のクローズタイミングに基づいて、処理液供給部からの処理液の供給量が一定となるように吐出圧を更新することで、処理液の供給量を変更することによる膜厚の変動を抑制することができる。
前記制御パラメータ群は、前記処理液を供給する際の前記保持回転部の回転数、または、前記供給された処理液を乾燥させる際の前記保持回転部の回転数を含む態様であってもよい。
膜形成モジュールが保持回転部を含む場合、前記処理液を供給する際の前記保持回転部の回転数、及び、処理液を乾燥させる際の保持回転部の回転数が、それぞれ膜厚値に影響し得る。したがって、処理液供給時の保持回転部の回転数、または、乾燥時の保持回転部の回転数を制御パラメータとして用いることで、膜厚値の差分を小さくするように調整が可能となる。
前記膜厚値は、膜厚の分布の形状に係る複数の成分からなる膜厚プロファイルとして表現され、前記第1パラメータ群及び第2パラメータ群に含まれる前記複数の制御パラメータの前記膜厚値に関する感度を、前記膜厚プロファイルに含まれる各成分との関係に基づき決定することをさらに含み、前記第1パラメータ群と前記第2パラメータ群とを更新することにおいて、前記複数の制御パラメータの前記膜厚値に関する感度を用いて、前記第1パラメータ群と前記第2パラメータ群とに含まれる各制御パラメータを更新する態様であってもよい。
上記の構成とすることで、膜厚値を膜厚の分布の形状に係る複数の成分からなる膜厚プロファイルとして表現することで、膜厚値に膜厚の分布に係るどのような要素が含まれているかを特定することができる。また、パラメータ群に含まれる制御パラメータがそれぞれどの程度膜厚値の変動に寄与するかを膜厚値に対する感度として算出することで、膜厚値の差分が小さくなるように制御パラメータを更新する際により精度よく更新することができる。
前記複数の制御パラメータの前記膜厚値に関する感度に係る情報を、前記基板処理装置とは別の基板処理装置に対して転送することをさらに含む態様であってもよい。
このような構成とすることで、複数の制御パラメータの膜厚値に関する感度に係る情報を複数の基板処理装置で使用することが可能となるため、利便性が向上する。
前記第1膜形成モジュール又は前記第2膜形成モジュールにおける処理膜の膜厚値を取得する際の膜厚値のオフセット量を取得することをさらに含む態様であってもよい。
基板に形成された処理膜の膜厚を測定する際には、測定装置等に由来するオフセット成分が含まれ得る。そこで、オフセット量を取得する構成とすることで、オフセットを考慮した膜厚の測定結果が得られるため、この情報を利用して、より細やかな膜厚値の差分を小さくするような調整が可能となり、より正確な膜厚調整が可能となる。
複数種類の膜形成処理に対して、前記第1パラメータ群と前記第2パラメータ群とを更新することをさらに含み、同一の膜形成モジュールについて得られた、前記複数種類の膜形成処理に係る更新後の制御パラメータを組み合わせた膜形成処理の実行を指示することをさらに含む態様であってもよい。
上記の構成とすることで、同一種類の膜形成処理を同一の膜形成モジュールで行う際に、改めて制御パラメータを更新するための処理を行うことなく、更新後の制御パラメータを用いた処理を行うことができる。したがって、膜形成に係る利便性が向上する。
一つの例示的実施形態において、基板処理装置は、基板に対して膜形成処理を行う第1膜形成モジュール及び第2膜形成モジュールを制御する制御部を含み、前記制御部は、第1膜形成モジュールでの膜形成処理を制御するための複数の制御パラメータを含む制御パラメータ群である第1パラメータ群と、第2膜形成モジュールでの膜形成処理を制御するための制御パラメータ群である第2パラメータ群と、を取得するパラメータ取得部と、前記第1パラメータ群に基づいて、前記第1膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板と、前記第2パラメータ群に基づいて、前記第2膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板と、に関して、処理膜の膜厚値を取得する膜厚情報取得部と、前記第1膜形成モジュールで取得された前記基板の膜厚値と、前記第2膜形成モジュールで取得された前記基板の膜厚値と、の差分が小さくなるように、前記第1パラメータ群と前記第2パラメータ群とを更新するパラメータ更新部と、を含む。
上記の基板処理装置によれば、第1パラメータ群に基づいて、第1膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板に関する処理膜の膜厚値と、第2パラメータ群に基づいて、第2膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板に関する処理膜の膜厚値と、を取得し、これらの差分が小さくなるように、第1パラメータ群と第2パラメータ群とが更新される。そのため、互いに異なるモジュールにおいて基板に対して形成される膜厚の差異が低減される。
前記膜厚情報取得部は、前記更新後の前記第1パラメータ群に基づいて前記第1膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板と、前記更新後の前記第2パラメータ群に基づいて前記第2膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板と、に関して処理膜の膜厚値を取得する態様であってもよい。
上記のように、更新後の第1パラメータ群と第2パラメータ群とを用いて膜形成を行った後の基板について処理膜の膜厚値を取得することで、更新後の第1パラメータ群および第2パラメータ群によって膜厚値の差分が小さくされているかを検証することができる。そのため、仮に膜厚値の差分が小さくなっていない場合には、再度第1パラメータ群及び第2パラメータ群を更新する等の対応が可能となるため、互いに異なるモジュールにおいて基板に対して形成される膜厚の差異がさらに低減される。
前記膜形成モジュールは、基板を保持して回転させる保持回転部と、前記回転する基板に処理液を供給する処理液供給部と、を含み、前記第1パラメータ群及び第2パラメータ群は、少なくとも前記処理液供給部からの吐出状態を調整するパラメータを含む態様であってもよい。
膜形成モジュールが処理液供給部を含む場合、処理液供給部からの処理液の吐出状態が膜厚値に影響し得る。したがって、処理液の吐出状態を調整するパラメータを制御パラメータとして用いることで、膜厚値の差分を小さくするように調整が可能となる。
前記処理液供給部は、開閉動作により、処理液の流路における処理液の通流を制御するバルブを有し、前記吐出状態を調整するパラメータは、前記バルブのクローズタイミングである態様であってもよい。
膜形成モジュールが処理液供給部を含む場合、バルブによる処理液の通流が膜厚値に影響し得る。したがって、処理液の吐出状態を調整するパラメータとして、バルブのクローズタイミングを用いることで、膜厚値の差分を小さくするように調整が可能となる。
前記処理液供給部は、前記処理液の吐出圧を変更可能であって、前記第1パラメータ群または第2パラメータ群に含まれる前記バルブのクローズタイミングを更新した際に、変更後の前記クローズタイミングに基づいて、前記処理液供給部からの処理液の供給量が一定となるように前記吐出圧を更新する態様であってもよい。
バルブのクローズタイミングを変更することは処理液の供給量に影響を与えるが、処理液の供給量を変更すると、膜厚値が所定の値から大きく変化してしまう可能性がある。そこで、上記のように変更後のクローズタイミングに基づいて、処理液供給部からの処理液の供給量が一定となるように吐出圧を更新することで、処理液の供給量を変更することによる膜厚の変動を抑制することができる。
前記制御パラメータ群は、前記処理液を供給する際の保持回転部の回転数、または、前記供給された処理液を乾燥させる際の前記保持回転部の回転数を含む態様であってもよい。
膜形成モジュールが保持回転部を含む場合、処理液を供給する際の保持回転部の回転数、及び、処理液を乾燥させる際の保持回転部の回転数が、それぞれ膜厚値に影響し得る。したがって、処理液供給時の保持回転部の回転数、または、乾燥時の保持回転部の回転数を制御パラメータとして用いることで、膜厚値の差分を小さくするように調整が可能となる。
前記膜厚値は、膜厚の分布の形状に係る複数の成分からなる膜厚プロファイルとして表現され、前記制御部は、前記第1パラメータ群及び第2パラメータ群に含まれる前記複数の制御パラメータの前記膜厚値に関する感度を、前記膜厚プロファイルに含まれる各成分との関係に基づき決定するパラメータ感度算出部をさらに含み、前記パラメータ更新部は、前記複数の制御パラメータの前記膜厚値に関する感度を用いて、前記第1パラメータ群と前記第2パラメータ群とに含まれる各制御パラメータを更新する態様であってもよい。
上記の構成とすることで、膜厚値を膜厚の分布の形状に係る複数の成分からなる膜厚プロファイルとして表現することで、膜厚値に膜厚の分布に係るどのような要素が含まれているかを特定することができる。また、パラメータ群に含まれる制御パラメータがそれぞれどの程度膜厚値の変動に寄与するかを膜厚値に対する感度として算出することで、膜厚値の差分が小さくなるように制御パラメータを更新する際により精度よく更新することができる。
前記制御部は、前記第1膜形成モジュール又は前記第2膜形成モジュールにおける処理膜の膜厚値を取得する際の膜厚値のオフセット量を取得するオフセット量取得部をさらに含む態様であってもよい。
基板に形成された処理膜の膜厚を測定する際には、測定装置等に由来するオフセット成分が含まれ得る。そこで、オフセット量を取得する構成とすることで、オフセットを考慮した膜厚の測定結果が得られるため、この情報を利用して、より細やかな膜厚値の差分を小さくするような調整が可能となり、より正確な膜厚調整が可能となる。
前記制御部は、前記パラメータ更新部において、複数種類の膜形成処理に対して、前記第1パラメータ群と前記第2パラメータ群とを更新し、同一の膜形成モジュールについて得られた、前記複数種類の膜形成処理に係る更新後の制御パラメータを組み合わせた膜形成処理の実行を指示する指示部をさらに含む態様であってもよい。
上記の構成とすることで、同一種類の膜形成処理を同一の膜形成モジュールで行う際に、改めて制御パラメータを更新するための処理を行うことなく、更新後の制御パラメータを用いた処理を行うことができる。したがって、膜形成に係る利便性が向上する。
一つの例示的実施形態において、上記の制御パラメータ設定方法を装置に実行させるためのプログラムを記憶した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供される。上記の記憶媒体は、上記の制御パラメータ設定方法と同様の効果を奏する。
以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
[基板処理システム]
図1に示される基板処理システム1(基板処理装置)は、ワークWに対し、感光性被膜の形成、当該感光性被膜の露光、及び当該感光性被膜の現像を施すシステムである。処理対象のワークWは、例えば基板、あるいは所定の処理が施されることで膜又は回路等が形成された状態の基板である。当該基板は、一例として、シリコンウェハである。ワークW(基板)は、円形であってもよい。ワークWは、ガラス基板、マスク基板、又はFPD(Flat Panel Display)などであってもよい。感光性被膜は、例えばレジスト膜である。
図1及び図2に示されるように、基板処理システム1は、塗布現像装置2と、露光装置3と、制御装置100(制御部)とを備える。露光装置3は、ワークW(基板)に形成されたレジスト膜(感光性被膜)を露光する装置である。具体的には、露光装置3は、液浸露光等の方法によりレジスト膜の露光対象部分にエネルギー線を照射する。
塗布現像装置2は、露光装置3による露光処理前に、ワークWの表面にレジスト(薬液)を塗布してレジスト膜を形成する処理を行い、露光処理後にレジスト膜の現像処理を行う。塗布現像装置2は、キャリアブロック4と、処理ブロック5と、インタフェースブロック6と、を備える。
キャリアブロック4は、塗布現像装置2内へのワークWの導入及び塗布現像装置2内からのワークWの導出を行う。例えばキャリアブロック4は、ワークW用の複数のキャリアCを支持可能であり、受け渡しアームを含む搬送装置A1を内蔵している。キャリアCは、例えば円形の複数枚のワークWを収容する。搬送装置A1は、キャリアCからワークWを取り出して処理ブロック5に渡し、処理ブロック5からワークWを受け取ってキャリアC内に戻す。処理ブロック5は、処理モジュール11,12,13,14を有する。
処理モジュール11は、液処理ユニットU1と、熱処理ユニットU2と、これらのユニットにワークWを搬送する搬送装置A3とを内蔵している。処理モジュール11は、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2によりワークWの表面上に下層膜を形成する。下層膜としては、例えばSOC(Spin On Carbon)膜が挙げられる。液処理ユニットU1は、下層膜形成用の処理液をワークW上に塗布する。熱処理ユニットU2は、下層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。
処理モジュール12は、液処理ユニットU1と、熱処理ユニットU2と、これらのユニットにワークWを搬送する搬送装置A3とを内蔵している。処理モジュール12は、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2により下層膜上にレジスト膜を形成する。液処理ユニットU1は、レジスト膜形成用の処理液を下層膜上に塗布することで、下層膜上に(ワークWの表面上に)当該処理液の膜を形成する。熱処理ユニットU2は、レジスト膜の形成に伴う各種熱処理を行う。
処理モジュール13は、液処理ユニットU1と、熱処理ユニットU2と、これらのユニットにワークWを搬送する搬送装置A3とを内蔵している。処理モジュール13は、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2によりレジスト膜上に上層膜を形成する。液処理ユニットU1は、上層膜形成用の処理液をレジスト膜上に塗布する。熱処理ユニットU2は、上層膜の形成に伴う各種熱処理を行う。
処理モジュール14は、液処理ユニットU1と、熱処理ユニットU2と、これらのユニットにワークWを搬送する搬送装置A3とを内蔵している。処理モジュール14は、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2により、露光処理が施されたレジスト膜の現像処理及び現像処理に伴う熱処理を行う。液処理ユニットU1は、露光済みのワークWの表面上に現像液を塗布した後、これをリンス液により洗い流すことで、レジスト膜の現像処理を行う。熱処理ユニットU2は、現像処理に伴う各種熱処理を行う。熱処理の具体例としては、現像前の加熱処理(PEB:Post Exposure Bake)、及び現像後の加熱処理(PB:Post Bake)等が挙げられる。
処理ブロック5内におけるキャリアブロック4側には棚ユニットU10が設けられている。棚ユニットU10は、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。棚ユニットU10の近傍には昇降アームを含む搬送装置A7が設けられている。搬送装置A7は、棚ユニットU10のセル同士の間でワークWを昇降させる。なお、棚ユニットU10内には、後述の計測部として機能する計測ユニットU3が設けられる。計測ユニットU3は、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2により形成された膜(下層膜、レジスト膜、上層膜等)の膜厚に係る情報を取得する。この点については後述する。
処理ブロック5内におけるインタフェースブロック6側には棚ユニットU11が設けられている。棚ユニットU11は、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。
インタフェースブロック6は、露光装置3との間でワークWの受け渡しを行う。例えばインタフェースブロック6は、受け渡しアームを含む搬送装置A8を内蔵しており、露光装置3に接続される。搬送装置A8は、棚ユニットU11に配置されたワークWを露光装置3に渡す。搬送装置A8は、露光装置3からワークWを受け取って棚ユニットU11に戻す。
制御装置100は、例えば以下の手順で塗布・現像処理を実行するように塗布現像装置2を制御する。まず制御装置100は、キャリアC内のワークWを棚ユニットU10に搬送するように搬送装置A1を制御し、このワークWを処理モジュール11用のセルに配置するように搬送装置A7を制御する。
次に制御装置100は、棚ユニットU10のワークWを処理モジュール11内の液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2に搬送するように搬送装置A3を制御する。また、制御装置100は、このワークWの表面上に下層膜を形成するように、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2を制御する。その後制御装置100は、下層膜が形成されたワークWを棚ユニットU10に戻すように搬送装置A3を制御し、このワークWを処理モジュール12用のセルに配置するように搬送装置A7を制御する。なお、下層膜を形成した後に、棚ユニットU10の計測ユニットU3にワークWを搬送し、ワークWに形成された下層膜の膜厚を評価してもよい。
次に制御装置100は、棚ユニットU10のワークWを処理モジュール12内の液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2に搬送するように搬送装置A3を制御する。また、制御装置100は、このワークWの下層膜上にレジスト膜を形成するように液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2を制御する。その後制御装置100は、ワークWを棚ユニットU10に戻すように搬送装置A3を制御し、このワークWを処理モジュール13用のセルに配置するように搬送装置A7を制御する。レジスト膜を形成した後に、棚ユニットU10の計測ユニットU3にワークWを搬送し、ワークWに形成されたレジスト膜の膜厚を評価してもよい。
次に制御装置100は、棚ユニットU10のワークWを処理モジュール13内の各ユニットに搬送するように搬送装置A3を制御する。また、制御装置100は、このワークWのレジスト膜上に上層膜を形成するように液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2を制御する。その後制御装置100は、ワークWを棚ユニットU11に搬送するように搬送装置A3を制御する。上層膜を形成した後に、棚ユニットU10の計測ユニットU3にワークWを搬送し、ワークWに形成された上層膜の膜厚を評価してもよい。
次に制御装置100は、棚ユニットU11のワークWを露光装置3に送り出すように搬送装置A8を制御する。その後制御装置100は、露光処理が施されたワークWを露光装置3から受け入れて、棚ユニットU11における処理モジュール14用のセルに配置するように搬送装置A8を制御する。
次に制御装置100は、棚ユニットU11のワークWを処理モジュール14内の各ユニットに搬送するように搬送装置A3を制御し、このワークWのレジスト膜の現像処理を行うように液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2を制御する。その後制御装置100は、ワークWを棚ユニットU10に戻すように搬送装置A3を制御し、このワークWをキャリアC内に戻すように搬送装置A7及び搬送装置A1を制御する。以上で1枚のワークWについての塗布現像処理が完了する。制御装置100は、後続の複数のワークWのそれぞれについても、上述と同様に塗布現像処理を実行するように塗布現像装置2を制御する。
なお、基板処理装置の具体的な構成は、以上に例示した基板処理システム1の構成に限られない。基板処理装置は、処理液を基板に供給して液処理を行う液処理ユニット、及びこれを制御可能な制御装置を備えていればどのようなものであってもよい。
(液処理ユニット)
続いて、図3を参照して、処理モジュール12の液処理ユニットU1の一例について説明する。液処理ユニットU1(液処理部)は、ワークWの表面Waに処理液を供給した後に、表面Wa上に処理液が供給された状態のワークWを、表面Wa上に処理液の膜が形成されるように回転させる。図3では、ワークW上に処理膜AFが形成された状態を示している。図3に示されるように、液処理ユニットU1は、回転保持部30と、処理液供給部40とを有する。
回転保持部30は、ワークWを保持して回転させる。回転保持部30は、例えば、保持部32と、シャフト34と、回転駆動部36とを有する。保持部32(支持部)は、ワークWを支持する。保持部32は、例えば、表面Waを上にして水平に配置されたワークWの中心部を支持し、当該ワークWを真空吸着等により保持する。保持部32の上面(ワークWを支持する面)は、上方から見て円形に形成されていてもよく、ワークWの半径の1/6倍~1/2倍程度の半径を有していてもよい。保持部32の下方には、シャフト34を介して回転駆動部36が接続されている。
回転駆動部36は、例えば電動モータ等の動力源を含むアクチュエータであり、鉛直な軸線Axまわりに保持部32を回転させる。回転駆動部36により保持部32が回転することで、保持部32に保持(支持)されているワークWが回転する。保持部32は、ワークWの中心が軸線Axに略一致するようにワークWを保持してもよい。
処理液供給部40は、ワークWの表面Waに処理液を供給する。処理液は、レジスト膜を形成するための溶液(レジスト)である。処理液供給部40は、例えば、ノズル42と、供給源44と、ポンプ45と、開閉バルブ46と、ノズル駆動部48とを有する。ノズル42は、保持部32に保持されたワークWの表面Waに処理液を吐出する。例えば、ノズル42は、ワークWの上方(ワークWの中心の鉛直上方)に配置され、処理液を下方に吐出する。供給源44は、処理液をノズル42に供給する。なお、供給源44とノズル42との間には、処理液の供給量を調整するためのポンプ45が設けられていてもよい。ポンプ45によって流路内の処理液が加圧され、処理液がノズル42から吐出され得る。
開閉バルブ46は、ノズル42と供給源44との間の供給路に設けられる。開閉バルブ46は、当該供給路の開閉状態を切り替える。ノズル駆動部48は、ワークWの上方の吐出位置と、当該吐出位置から離れた退避位置との間でノズル42を移動させる。吐出位置は、例えばワークWの回転中心の鉛直上方の位置(軸線Ax上の位置)である。待機位置は、例えば、ワークWの周縁よりも外側の位置に設定される。
(計測部)
次に、図4を参照しながら、計測ユニットU3について説明する。計測ユニットU3は、上述のように、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2により形成された膜の膜厚に係る情報を取得する。
図4に示すように、計測ユニットU3は、膜厚計測に係る計測を行う計測部として機能する。具体的には、計測ユニットU3は、分光測定部60と、筐体70と、保持部71と、リニア駆動部72と、を含む。保持部71は、ワークWを水平に保持する。また、保持部31はワークWを載置する部分が筐体70に対して回転可能とされていてもよい。このときの回転軸は、保持部31に保持されたワークWの中心部としてもよい。この場合、保持部31の上方を回転させることで、ワークWを回転させることができる。また、リニア駆動部72は、例えば電動モータなどを動力源とし、水平な直線状の経路に沿って保持部71を移動させる。
分光測定部60は、ワークWからの光を入射して分光し、分光スペクトルを取得する機能を有する。分光測定部60は、ワークWからの光を入射する入射部61と、入射部61に入射した光を導波する導波部62と、導波部62により導波された光を分光して分光スペクトルを取得する分光器63と、光源64と、を有する。入射部61は、保持部71に保持されたワークWがリニア駆動部72による駆動に伴って移動する際に、ワークWの中央部からの光を入射可能な構成とされる。すなわち、リニア駆動部72の駆動によって移動する保持部71の中心の移動経路に対応する位置に設けられる。そして、保持部71の移動によってワークWが移動した際に、ワークWの径方向に沿ってワークWの表面に対して入射部61が相対的に移動するように、入射部61が取り付けられる。これにより、分光測定部60は、ワークWの中心部を含むワークWの径方向に沿った各位置での分光スペクトルを取得することができる。導波部62は、例えば光ファイバ等によって構成される。分光器63は、入射した光を分光して各波長に対応する強度情報を含む分光スペクトルを取得する。光源64は、下方に照明光を照射する。これにより、ワークWでの反射光が入射部61、導波部62を経て分光器63に入射する。
分光器63で取得する分光スペクトルの波長範囲としては、例えば、可視光(380nm~780nm)の波長範囲とすることができる。したがって、可視光を出射する光源を光源64として用いて、光源64からの光に対するワークW表面での反射光を分光器63で分光することで、可視光の波長範囲の分光スペクトルデータ(分光データ)を得ることができる。なお、分光器63で取得する分光スペクトルの波長範囲は、可視光の範囲に限定されず、例えば、赤外線や紫外線を含む波長範囲としてもよい。取得する分光スペクトルデータの波長範囲に応じて、分光器63及び光源64として適切なものを選択することができる。
計測ユニットU3では、リニア駆動部72が保持部71を移動させる。これにより、ワークWが入射部61の下を通過する。この通過過程において、ワークW表面の各部からの反射光が入射部61に入射し、導波部62を経て分光器63に入射する。分光器63において入射した光を分光し、分光スペクトルデータを取得する。ワークW表面に形成される膜の膜厚が変化すると、例えば、膜厚に応じて分光スペクトルが変化する。すなわち、ワークW表面の分光スペクトルデータを取得することは、ワークWの表面に形成された膜の膜厚に係る情報を取得することに相当する。計測ユニットU3では、分光測定を行うことで、ワークWの表面に係る膜厚の情報を得ることができる。
上述のように、リニア駆動部72によって保持部71を移動させると、ワークWの中心部を含むワークWの径方向に沿った各位置での分光スペクトルを取得することができる。分光スペクトルは、保持部71を移動させながら所定の間隔で複数回取得される。そのため、例えば、ワークWの径方向に沿った複数点における分光スペクトルデータが取得される。ここで、保持部71を回転させることで、リニア駆動部72による保持部71の移動方向に対してワークWを回転させることができる。ワークWを回転させた状態で、再度ワークWの中心部を含むワークWの径方向に沿った各位置での分光スペクトルを取得する。この動作を繰り返すことで、ワークWの表面全体に分散された各位置における分光スペクトルを取得することができる。つまり、ワークWの表面における分光スペクトルを広範囲に取得することができる。なお、保持部71を回転させることに代えて、保持部71に対してワークWを回転させた状態で配置する動作を繰り返すことで、ワークWの表面において全体的に分散された複数地点における分光スペクトルを取得する構成としてもよい。
分光器63で取得された分光スペクトルデータは、制御装置100に対して送られる。制御装置100において、分光スペクトルデータに基づいてワークW表面の膜の膜厚を推定することができ、推定結果が制御装置100において検査結果として保持されることになる。分光スペクトルデータからワークW表面の膜の膜厚を推定する方法としては、例えば、事前にワークW表面の膜の膜厚と分光スペクトルデータとの関係を推定するためのモデルを作成しておく方法が挙げられる。この場合、膜厚を推定する対象となるワークWから得られた分光スペクトルデータに対して上記のモデルを適用することで、膜厚を推定することができる。ただし、ワークWの表面の膜の膜厚を推定する方法は上記に限定されない。
なお、基板処理システム1では、膜厚の推定結果に基づいて、処理膜AFの形成に係る条件の調整が行われ得る。具体的には、基板処理システム1の制御装置100において、膜厚の推定結果と目標とする膜厚との調整を行うための処理条件の調整が行われる。処理条件の調整方法の詳細についても後述する。
分光測定部60は、計測ユニットU3として上述のように独立して設けられてもよいが、上述の液処理ユニットU1または熱処理ユニットU2に設けられていてもよい。また、別のユニットに設けられていて、いずれのユニットにおいて処理が行われたワークWを搬送することで、特定のユニットでの処理が行われた後のワークWにおける膜厚を推定する構成としてもよい。
(制御装置)
制御装置100は、塗布現像装置2を部分的又は全体的に制御することで、ワークWの処理を塗布現像装置2に実行させる。図5に示されるように、制御装置100は、例えば、機能上の構成(以下、「機能モジュール」という。)として、基板処理制御部101、処理情報記憶部102、膜厚算出部103、調整設定値取得部104(パラメータ取得部)、膜厚情報取得部105、パラメータ感度算出部106、モジュール補正値算出部107(パラメータ更新部)、及び補正情報記憶部108を有する。これらの機能モジュールが実行する処理は、制御装置100が実行する処理に相当する。このうち、調整設定値取得部104、膜厚情報取得部105、パラメータ感度算出部106、モジュール補正値算出部107、及び補正情報記憶部108は、モジュール間での膜厚を調整するモジュール間調整部110としての機能を有する。
制御装置100は、ワークWの処理を塗布現像装置2において実行させる際に、互いに異なるモジュールで行われる処理が行われる結果発生する膜厚分布の差を小さくするために、各モジュールにおいて処理を行う際の設定値を調整する機能を有する。上記のモジュール間調整部110は、このモジュール間での処理の差を小さくするための機能モジュールである。
制御装置100で想定しているモジュールとは、例えば、液処理ユニットU1、熱処理ユニットU2等のように、ワークWに対して特定の処理を行うユニットに対応する。図5では、一例として、ワークWに対して処理膜としてのレジスト膜を形成する際の、3つの液処理ユニットU1に対応する3つのCOT1~COT3と、3つの熱処理ユニットU2に対応する3つのPAB1~PAB3と、を示している。これらは全て1つの塗布現像装置2に含まれていて、ワークWは、1つの液処理ユニットU1(COT)と2つの熱処理ユニットU2(PAB)とを経ることによって、表面にレジスト膜が形成されるとする。つまり、図5に示す例では、ワークWはCOT1~COT3のいずれかと、PAB1~PAB3のいずれかと、を経由する。ただし、COTとPABとの組み合わせは、固定されていない。そのため、例えば、COT1で処理されたワークWがPAB1において処理されるとは限らない。
各モジュールで処理が行われたワークWは、当該ワークWに対する処理が行われたCOTまたはPABにおける処理の特性を受けた状態でレジスト膜が形成される。そのため、膜に対する処理が行われたモジュールが異なることによって、成膜されたレジスト膜の膜厚分布にも差が生じ得る。逆にどのモジュールを通過するかによらず、膜厚分布を一様にしようとすると、各モジュールにおけるワークWに対する処理が膜厚に影響しないように、各モジュールにおいて膜厚の分布に影響を与えるパラメータを補正する対応が考えられる。
上記の目的を解決するため、制御装置100では、モジュール間調整部110では、各モジュール(処理ユニット)で用いられるパラメータがどの程度膜厚分布に影響を与えるかを評価する。さらに、制御装置100では、その膜厚分布が一様となるように、各モジュールでのパラメータを調整する。
次に、制御装置100の各部について説明する。
基板処理制御部101は、ワークWに対して所定の処理を施すように液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2(膜形成処理を行うモジュール)を制御する。基板処理制御部101は、処理情報記憶部102が記憶する処理情報に定められる各種条件に従って、ワークWに対する液処理及び熱処理を実行するように、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2の各部を制御する。
処理情報記憶部102は、ワークWに対する液処理及び熱処理に関する処理情報を記憶する。処理情報には、液処理及び熱処理を実行する際の各種条件が設定されている。例えば、液処理に関しては、各種条件の設定値として、処理液の吐出を開始及び停止のイミング(時刻)、処理液を吐出する際のワークWの回転速度(回転数)等が予め定められている。さらに、例えば、各種条件の設定値として、処理液供給後に表面Wa上に処理膜を形成する際のワークWの回転速度、処理膜を形成する際のワークWの回転時間、開閉バルブ46の開閉時間等も予め定められている。
なお、処理情報記憶部102は、後述のモジュール間でのパラメータの補正を行う際に使用する「パラメータ感度取得用レシピ」と、「調整用レシピ」と、を記憶している。これらのレシピとは、塗布現像装置2においてワークWに対して成膜する際の各ユニットでの処理条件をまとめたものである。「パラメータ感度取得用レシピ」は、モジュール間調整部110において、まず1つのモジュールを用いて、特定のパラメータが膜厚にどの程度影響を与えるかを示すパラメータ感度を算出する際に使用するレシピである。また、「調整用レシピ」は、パラメータ感度を算出した後に、各モジュールについてどの程度パラメータを調整するかを特定する際に使用するレシピである。これらのレシピの使用方法等については後述する。
膜厚算出部103は、計測部による計測結果に基づいて処理膜の膜厚を推定する機能を有する。具体的には、分光測定部60によって取得された分光スペクトルデータが制御装置100へ送られると、膜厚算出部103では、事前に作成し保持されたワークW表面の膜の膜厚と分光スペクトルデータとの関係を推定するためのモデルに基づいて、膜厚の推定を行う。これにより、膜厚算出部103では、分光スペクトルデータに基づいて、処理膜の膜厚を推定することができる。
なお、膜厚算出部103による算出方法は一例であり、計測部の構成に応じて適宜変更されてもよい。
次に、モジュール間調整部110の各部について説明する。まず、図6を参照しながら、モジュール間補正の概念を説明する。図6(a)では、互いに異なるモジュールを経て成膜された処理膜AFの膜厚分布を模式的に示している。ここでは、一例として3つの互いに異なるモジュールで処理されたワークWの処理膜AFの膜厚分布FD1~FD3と、目標となる膜厚FD0との関係を示している。このとき、膜厚分布FD1~FD3の傾向が互いに異なっている。そのため、各ワークWの膜厚の平均値が目標値FD0となるように、各モジュールの制御パラメータを、各位置の膜厚を均等に変動させることで(上下方向に)補正しただけでは、膜厚分布が互いに異なる状態継続される。すなわち、各モジュールで成膜された処理膜AFの膜厚分布(プロファイル)が同じ傾向ではないので、膜厚の平均値の差分が小さくなったとしても膜厚分布としてはワークW毎に大きく異なる状態となる。
そこで、モジュール間調整部110では、図6(b)に示すように、モジュールに由来する膜厚分布の差をまず抑制する。すなわち、膜厚分布FD1~FD3が同一の傾向となるように、制御パラメータを調整する。その状態で、膜厚の平均値が目標値P0となるようにさらに制御パラメータを調整する。このような手法を採ることで、図6(c)に示すように、膜厚分布FD1~FD3が一様となりながら、その平均値も一定となるように膜厚を調整する。このように、モジュール間調整部110では、膜厚分布と制御パラメータとの関係を特定したうえで、各制御パラメータを調整することで、モジュール間の膜厚分布のばらつきを抑制する。
調整設定値取得部104は、ユーザ等から指示された、ワークWにおける処理膜AFの成膜に係る条件を取得する。成膜に係る条件とは、処理情報記憶部102において保持される情報と同種の情報である。具体的には、例えば、液処理に関しては、処理液の吐出を開始及び停止のタイミング(時刻)、処理液を吐出する際のワークWの回転速度(回転数)等が予め定められている。さらに、例えば、処理液供給後に表面Wa上に処理膜を形成する際のワークWの回転速度、処理膜を形成する際のワークWの回転時間、バルブ46の開閉時間等も予め定められている。これらの情報は、例えば、ユーザ等によって指定される情報であり、所定の膜厚の処理膜AFをワークWの表面に形成することを想定した場合に、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2においてワークWに対する処理を行う際の条件である。
膜厚情報取得部105は、モジュール間の補正の操作を行う対象となるモジュールを用いて成膜されたワークWに係る膜厚情報を取得する機能を有する。膜厚情報取得部105は、「パラメータ感度取得用レシピ」及び「調整用レシピ」に沿ってワークWに対する基板処理を行った際の膜厚算出結果を取得する。取得された膜厚算出結果は、後述のパラメータ感度算出部106及びモジュール補正値算出部107において使用される。
パラメータ感度算出部106は、パラメータ感度取得用レシピに基づいてワークWに対する基板処理を行った結果得られた膜厚算出結果から、基板処理を行うモジュールにおける各制御パラメータと膜厚分布との関係を示すパラメータ感度を算出する。
パラメータ感度は、上述のように基板処理を行うモジュールにおける各制御パラメータと膜厚との関係を示す情報である。1つのモジュールを動作させる際に膜厚に影響し得る制御パラメータは多数存在するが、どの制御パラメータがどの程度膜厚分布に影響を与えているか把握していないと、制御パラメータを変更することで膜厚分布を所定の状態に制御することは困難である。そこで、上記のパラメータ感度を予め取得することで、処理ユニットに含まれる制御パラメータが、膜厚分布の制御にどの程度影響するかを、制御パラメータ毎に特定する。
制御パラメータと膜厚分布との関係を把握するためには、液処理ユニットU1における1つのモジュールにおいて、液処理の条件となる制御パラメータを想定される範囲に変化させた場合に、膜厚がどのように変化するかを把握するための実験データが必要となる。そこで、まず制御パラメータ毎の感度を算出するために必要な実験条件の洗い出しを行う。具体的には、公知の実験計画法等を用いて、適切な実験条件を選定して、実験条件表を準備してもよい。制御パラメータの種類、数値範囲等に基づいて、互いに異なる条件設定が施された複数の処理条件を含むパラメータ感度取得用レシピが作成される。
次に、準備した実験条件表に基づいて、複数の処理条件でワークWに対する処理を行った後に成膜された処理膜AFの膜厚の測定(推定)を行う。このときの膜厚の算出方法(推定)方法としては、上記で説明した方法と同様に分光スペクトルの計測結果に基づいた推定方法を用いることができる。この結果、処理膜AFの膜厚分布に係る情報が得られる。このようにして得られた実験計画表と、膜厚分布の測定結果(実験結果)と、から、処理膜の膜厚分布に各パラメータがどの程度寄与するかを特定することができる。
膜厚分布の測定結果から、膜厚分布を示す特徴量が得られる。一例としては、膜厚分布を示す特徴量としてゼルニケ(Zernike)多項式を用いた近似を行い、各成分に係る係数を特徴量とすることができる。
ゼルニケ多項式は、半径が1の単位円上の複素関数であり(実用的には実数関数として使用されている)、極座標の引数(r、θ)を有する。ゼルニケ多項式は、光学分野では主としてレンズの収差成分を解析するために使用されており、波面収差をゼルニケ多項式を用いて分解することで、各々独立した波面、例えば山型、鞍型等の形状に基づく収差成分を知ることができる。
本実施の形態においては、ワークW面内の膜厚の面内分布を上下にうねる波面として捉える。この状態で、ゼルニケ多項式を用いて、ワークW面内における膜厚分布Zを、凸状或いは凹状に湾曲する湾曲成分等を含む、円環状の複数種類の面内傾向成分Zに分解することができる。各面内傾向成分Zの大きさは、ゼルニケ係数により表すことができる。
各面内傾向成分Zを表すゼルニケ係数は、具体的に極座標の引数(r、θ)を用いて以下の式により表せられる。
Z1(1)
Z2(r・cosθ)
Z3(r・sinθ)
Z4(2r-1)
Z5(r・cos2θ)
Z6(r・sin2θ)
Z7((3r-2r)・cosθ)
Z8((3r-2r)・sinθ)
Z9(6r-6r+1)

Z16(20r-30r+12r+1)
これらのゼルニケ係数のうち、例えば、同心円状の湾曲成分に係る係数Z1,Z4,Z9を用いて、ワークW表面における膜厚の分布を表現する。すなわち、膜厚の変動を各係数Z1,Z4,Z9を用いたゼルニケ多項式として近似する。このとき係数Z1,Z4,Z9に対する重み付け係数が特徴量となり得る。
ゼルニケ多項式として近似された膜厚分布の測定結果から得られる特徴量と、処理ユニットにおける制御パラメータとの関係を、上記の情報から算出する。すなわち、制御パラメータ毎に、この制御パラメータを特定量だけ変動させた場合に、ゼルニケ多項式に含まれる重み付け係数がどの程度変化し、その結果、膜厚の分布がどの程度変化するかを把握する。この結果が、パラメータ感度となり得る。ゼルニケ多項式と制御パラメータとの対応関係を算出するための計算は、公知の手法を用いることができる。例えば、実験表に基づいて行った複数の実験結果から得られた膜厚推定結果から得られる結果行列と、実験条件表に基づいて作成される条件行列とを組み合わせた計算を行う。この計算によれば、各制御パラメータがゼルニケ係数のそれぞれにどの程度寄与するかを特定する行列が得られる。この行列から、各制御パラメータと膜厚分布との関係性が得られる。
なお、各制御パラメータと膜厚分布との関係性は、ワークWに対する処理の条件によって変更されるので、対象のワークWの種類、ワークWに対して塗布する処理膜AFの種類、処理膜AFの目標膜厚等の条件が変わる毎に準備され得る。
上記の説明では、ゼルニケ多項式を用いた近似を行って特徴量を算出する例について説明したが、ゼルニケ多項式とは異なる数式を用いて近似を行ってもよい。
モジュール補正値算出部107は、パラメータ感度算出部106によって算出された制御パラメータと膜厚分布との関係を利用して、互いに異なるモジュールで処理を行った場合でも同様の膜厚であって、さらに同様の膜厚分布となるように、各モジュールにおける制御パラメータを補正する機能を有する。パラメータ感度算出部106による上記の処理によって、モジュール(処理ユニット)における各制御パラメータと膜厚分布との関係が把握されている。これに対して、補正対象のモジュールで処理されたワークWにおける膜厚分布を得ることで、補正対象のモジュールで得られたワークWにおける処理膜AFの膜厚分布が他のモジュールで作成されたワークWにおける処理膜AFの膜厚分布とどの程度異なっているかを把握することができる。また、把握した差分に基づいて、膜厚分布を揃えるための制御パラメータの補正量を算出することができる。具体的には、補正対象となる同一種類のモジュールにおける処理を行った後のワークWの膜厚分布を全て取得し、それらが、特定の膜厚分布に収束するという前提で、各モジュールにおける膜厚分布と特定の膜厚分布との差分を特定する。そして、この差分を解消するための制御パラメータの調整量を特定するという手順が採られる。この点については後述する。
補正情報記憶部108は、モジュール補正値算出部107によって算出された各モジュールにおける制御パラメータの補正値を保持する機能を有する。保持される制御パラメータの補正値は、基板処理制御部101が各モジュールに対して膜の形成に係る処理を指示する際に使用される。
上記の制御装置100は、一つ又は複数の制御用コンピュータにより構成される。例えば制御装置100は、図7に示される回路120を有する。回路120は、一つ又は複数のプロセッサ121と、メモリ122と、ストレージ123と、入出力ポート124とを有する。ストレージ123は、例えばハードディスク等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。記憶媒体は、後述の基板処理方法及び膜厚推定方法を制御装置100に実行させるためのプログラムを記憶している。記憶媒体は、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等の取り出し可能な媒体であってもよい。
メモリ122は、ストレージ123の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ121による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ121は、メモリ122と協働して上記プログラムを実行することで、上述した各機能モジュールを構成する。入出力ポート124は、プロセッサ121からの指令に従って、塗布現像装置2の各部との間で電気信号の入出力を行う。
制御装置100が複数の制御用コンピュータで構成される場合、各機能モジュールがそれぞれ、個別の制御用コンピュータによって実現されていてもよい。制御装置100は、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2による液処理を実行するための機能モジュールを含む制御用コンピュータと、処理膜AFの厚さを推定する機能モジュール(膜厚算出部103)と、制御パラメータの補正を行うための機能モジュール(モジュール間調整部110)とを含む制御用コンピュータとで構成されてもよい。あるいは、これらの各機能モジュールがそれぞれ、2つ以上の制御用コンピュータの組み合わせによって実現されていてもよい。これらの場合、複数の制御用コンピュータは、互いに通信可能に接続された状態で、後述する基板処理方法及び膜厚推定方法を連携して実行してもよい。なお、制御装置100のハードウェア構成は、必ずしもプログラムにより各機能モジュールを構成するものに限られない。例えば制御装置100の各機能モジュールは、専用の論理回路又はこれを集積したASIC(Application Specific Integrated Circuit)により構成されていてもよい。
[基板処理装置の制御方法]
続いて、基板処理方法の一例として、制御装置100が実行する基板処理に係る動作と、制御パラメータの補正による処理膜AFの厚さの推定に係る処理(制御パラメータ設定方法)の一例を説明する。制御装置100では、上述のように1つのモジュールを用いてパラメータ感度を算出した上で、このパラメータ感度を用いて、他のモジュールの制御パラメータの補正を行う。
なお、本実施形態で説明する処理は、液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2のように、1つのワークWに対して互いに異なる処理を行う2種類のユニットにおける制御パラメータの補正にも適用できる。ただし、以下の説明では、基本的に簡単のために1種類のモジュールにおける制御パラメータの補正を行う場合について説明し、必要に応じて2種類のモジュールに対して適用する場合について説明する。
図8は、制御装置100が実行する上述の処理の一例を示すフローチャートである。制御装置100は、まず、ステップS01を実行する。ステップS01では、例えば、調整設定値取得部104が、ワークWの処理に係る調整設定値を取得する。調整設定値は、例えば、塗布現像装置2のユーザによって指定される。また、調整設定値は、制御パラメータ毎の設定値が含まれていて、この設定値が補正前の初期値となる。
次に、制御装置100は、ステップS02を実行する。ステップS02では、例えば基板処理制御部101が、処理モジュールを制御することで、「パラメータ感度取得用レシピ」に基づいてワークWに対する基板処理を行う。このときに使用するモジュールは予め定められていて(ここでは第1モジュールとしている)、1つのモジュールで制御パラメータの設定を変えながら繰り返し処理膜の形成に係る処理を行う。そして、形成された処理膜の膜厚分布を測定する。膜厚算出部103が計測部(分光測定部60)による計測結果に基づいて膜厚を算出し、その結果を膜厚情報取得部105が取得する。さらに、パラメータ感度算出部106において、膜厚分布に基づいて制御パラメータと膜厚分布との関係に係るパラメータ感度を算出する。
次に、制御装置100は、ステップS03を実行する。ステップS03では、例えば基板処理制御部101が、処理モジュールを制御することで、「調整用レシピ」に基づいてワークWに対する基板処理を行う。このときは、制御パラメータの補正の対象となる全てのモジュールで、調整設定値、すなわち制御パラメータの初期値とした状態で、それぞれ処理膜の形成に係る処理を行う。そして、形成された処理膜の膜厚分布を測定する。膜厚算出部103が分光測定部60による計測結果に基づいて膜厚分布を算出し、その結果を膜厚情報取得部105が取得する。
なお、1種類のモジュールに関する制御パラメータの補正を行う場合には、当該モジュールを変更しながら、他の条件は同じとした状態で基板の処理を行うことで、モジュール間の特性の差が膜厚分布に反映されたデータが得られる。また、1つのワークWに対して互いに異なる処理を行う2種類のモジュールにおける制御パラメータの補正を行う場合には、例えば、1種類目のユニットは固定した状態で、2種類目のモジュールを変更しながら基板の処理を行う。このように処理を行うことで、2種類目のモジュールについて、モジュール間の特性の差が膜厚分布に反映されたデータが得られる。また、2種類目のユニットは固定した状態で、1種類目のモジュールを変更しながら基板の処理を行うことで、1種類目のモジュールについて、モジュール間の特性の差が膜厚分布に反映されたデータが得られる。このように、制御パラメータの補正を行うモジュールの設定によって、レシピの構成は変更され得る。
次に、制御装置100は、ステップS04を実行する。ステップS04では、例えばモジュール補正値算出部107が、ステップS03で得られた膜厚分布と、制御パラメータの初期値と、予め得られていたパラメータ感度とを用いて、各モジュールにおいて形成された処理膜の膜厚の差分を小さくするための補正値(制御パラメータの最適値)を算出する。算出された補正値は、補正情報記憶部108にいて保持されてもよい。
パラメータの補正値の算出は、例えば、膜厚分布の偏りを補正するための補正値を数量化I類問題として取り扱い、この問題を解くことによって解を得る手法を用いることができる。この方法について、図9を参照しながら説明する。
図9(a)では、液処理ユニットU1(COT)が8モジュールあるとする。具体的には、COT11-1~4の4モジュールと、COT12-1~4の4モジュールと、あるとする。ここで、この8つのモジュールは2つのパラメータの影響を受けているとする。すなわち、COT11-1~4と、COT12-1~4とは異なる層(装置内の設置場所)に設けられているため、動作レシピに相違があるとする。さらに、8つのモジュールは4つのポンプによって処理液が供給されているとする。具体的にはCOT11-1,2はポンプ11-12で動作し、COT11-3,4はポンプ13-14で動作し、COT12-1,2はポンプ12-12で動作し、COT12-3,4はポンプ12-34で動作するとする。このとき、例えば、COT11-1,2は同一の制御パラメータで制御されることになるが、COT11-3,4とは異なるポンプで制御される。したがって、例えば、COT11-1~4における膜厚分布を均一にしようとすると、ポンプの動作に係るパラメータを調整することが考えられる。さらに、COT11群とCOT12群との間で膜厚分布を均一に使用とすると、COT11の動作レシピとCOT12の動作レシピとの間で調整を行うことが必要となる。
このような状態を数量化I類問題として記述したのが図9(b)である。ここでは、各モジュールにおける膜厚分布FTは、全てのモジュールの総平均+各モジュール由来の変動成分[COT11-1~COT12-4]と、誤差との和で記述できるとする。総平均とは、各モジュールにおける膜厚分布をゼルニケ多項式で近似したときのZ1,Z4,Z9などの係数を平均化したものとすることができる。
また、各モジュール由来の成分[COT11-1~COT12-4]は、それぞれ層由来の変動成分[11層成分、12成分]と、関係するポンプに由来する変動成分[Pump111成分、Pump113成分、Pump121成分、Pump131成分]との和、として分解することができる。さらに、数量化I類問題としての設定として、各モジュール由来の変動成分[COT11-1~COT12-4]は、総和がゼロになるとする。すなわち、分解後の11層成分または12層成分との和がゼロになり、さらに、Pump111成分とPump113成分との和がゼロになり、Pump121成分とPump123成分との和がゼロになるとする。なお、ここではゼルニケ多項式の各成分が上記の関係を満たすと設定する。
上記の関係式を全て満たすように、各成分[11層成分、12成分]及び[Pump111成分、Pump113成分、Pump121成分、または、Pump131成分]をそれぞれ算出することで、各モジュールにおいて各成分が膜厚分布にどの程度影響を与えているかを示す寄与量を求めることができる。また、各成分の寄与量を求めることによって、例えば逆行列等を算出することによって補正値も算出することができる。
このように、パラメータの補正値の算出は、膜厚分布の偏りを補正するための補正値を数量化I類問題として設定しこれを解くことによって得ることができる。つまり、膜厚分布に係る補正値の算出を数量化I類問題として設定することによって公知の手法を用いて解を得ることができる。
図8に戻り、制御装置100は、ステップS05を実行する。ステップS05では、例えば基板処理制御部101が、処理モジュールを制御することで、補正値を用いて変更された制御パラメータを用いて、各モジュールで処理を行う。そして、その結果形成された処理膜AFの膜厚を分光測定部60で計測し、その膜厚値(膜厚分布)を取得する。膜厚分布の取得の方法はこれまでと同様である。
次に、制御装置100は、ステップS06を実行する。ステップS06では、モジュール補正値算出部107が、ステップS05で得られた膜厚分布を参照し、膜厚分布が目標としていた範囲内に入っているかを確認する。ここでは、モジュール間の膜厚分布のばらつきが所定の範囲内であるかという観点で判定をしてもよいし、特定のモジュールにおける膜厚分布の分散が所定の範囲内であるかという観点で判定をしてもよい。また、予め定められていれば、ワークWにおける処理膜AFの膜厚に関して、目標とする面内傾向プロファイルからの差分の分散を使って、目標とするプロファイルに近いかどうかを判定してもよい。この判定を行った結果、膜厚分布が目標としていた範囲内に入っている場合(S06-YES)は、処理を終了する。一方、膜厚分布が目標としていた範囲内に入っていない場合(S06-NO)は、ステップS05で得られた膜厚分布と、この膜厚分布を取得した際の制御パラメータを用いて、再度補正値を算出し(ステップS07)、膜厚分布が目標としていた範囲に入るまで、ステップS05,S06(及び必要に応じてステップS07)を繰り返す。
次に、図10及び図11を参照しながら、ユーザと、制御装置100と、塗布現像装置2(特に処理モジュール及び計測部)との間での指示等のやり取りについて説明する。図10及び図11は、図8に示すフロー図の各ステップを実行するためのユーザとの間で授受する情報等を示している。
図10は、図8におけるステップS01,S02に対応する段階での処理の手順を示すフロー図である。
まず、ユーザは、制御装置100に対して、パラメータ感度取得を指示する(ステップS11)。これに対して、制御装置100はユーザに対して問い合わせることによって(ステップS12)、調整設定値を取得する(ステップS13)。制御装置100は、この調整設定値に基づいて、処理情報記憶部102において記憶されているレシピの中から、調整設定値に対応したパラメータ感度取得用レシピを選択する(ステップS14)。
パラメータ感度取得用レシピに基づいて必要なワーク数が決まるので、制御装置100はユーザに対してワークの準備を指示し(ステップS15)、ユーザはワークを準備した上で、測定を開始するように指示する(ステップS16)。ユーザの指示に基づいて、制御装置100は、パラメータ感度取得用レシピに基づいた基板処理と、基板処理後のワークWに関する膜厚分布の測定を指示・制御する(ステップS17)。これに基づいて、塗布現像装置2では、指定されたモジュールにおいてワークWに対する基板処理を行い、さらに計測部(計測ユニットU3の分光測定部60)によって処理後の膜厚を測定する(ステップS18)。測定結果は塗布現像装置2の分光測定部60から制御装置100へ送られ(ステップS19)、制御装置100において、測定結果から膜厚分布を算出し、さらにこの膜厚分布から、制御パラメータの感度(パラメータ感度)を算出する(ステップS20)。一連の処理が終わると、制御装置100からユーザに対して処理の完了を通知する完了レポートが送信され(ステップS21)、ユーザはパラメータ感度の取得に関する処理が終わったことを把握できる。なお、完了レポートの送信と同時に算出されたパラメータ感度に係る情報を通知する構成としてもよい。
図11は、図8におけるステップS03~ステップS07に対応する段階での処理の手順を説明する図である。
まず、ユーザは、制御装置100に対して、モジュール間調整を指示する(ステップS31)。これに対して、制御装置100は、処理情報記憶部102において記憶されているレシピの中から、モジュール間の調整を行うための調整用レシピを準備する(ステップS32)。また、調整用レシピに沿って処理を行う際の調整設定値の初期値を設定する(ステップS33)。これには、図10におけるパラメータ感度取得に係る処理で取得した(ステップS13)情報を用いることとしてもよい。
次に、制御装置100は、調整用レシピに基づいた基板処理と、基板処理後のワークWに関する膜厚分布の測定を指示・制御する(ステップS34)。これに基づいて、塗布現像装置2では、各モジュールにおいてワークWに対する基板処理を行い、さらに分光測定部60によって処理後の膜厚を測定する(ステップS35)。測定結果は塗布現像装置2の分光測定部60から制御装置100へ送られ(ステップS36)、制御装置100において、測定結果から膜厚分布を算出される。ここで、算出された膜厚分布が目標範囲内であるか否か判断し(ステップS37)、目標範囲内では無い場合(S37-NO)には、パラメータの最適化を行い(ステップS38)、再び塗布現像装置2における基板処理(S34)から繰り返す。一方、算出された膜厚分布が目標範囲内である場合に(S37-YES)には、制御装置100からユーザに対して処理の完了を通知する完了レポートが送信され(ステップS39)、ユーザはパラメータ感度の取得に関する処理が終わったことを把握できる。なお、完了レポートの送信と同時に算出されたパラメータの補正値に係る情報を通知する構成としてもよい。
[変形例]
上記実施形態では、膜厚分布の差分が小さくなるようにモジュール間の調整を行う場合について説明した。ここで、上記の一連の処理に加えて、制御装置100を含む塗布現像装置2が実行することが可能な変形例について説明する。
(オフセット量の算出)
上記のように、膜厚の算出を行う際には、計測部による測定が必須である。ただし、計測部として機能する計測ユニットU3の分光測定部60による膜厚推定結果が、実際のワークWの膜厚に対応していない場合には、推定結果を利用した制御パラメータの補正等についてもその結果が不正確となる可能性がある。そのため、計測部による計測を利用した膜厚の推定を行う際には、事前にオフセット調整を行うことが求められる。
そこで、上記で説明した、パラメータ感度を利用した制御パラメータの補正を行う前に、計測ユニットU3の分光測定部60による計測によって得られた計測結果自体のオフセット調整を行うこととしてもよい。
図12には、オフセット調整を行う際の手順の一例を示している。基本的な流れは、図10及び図11で示した例と類似している。
まず、事前準備として、制御装置100は、膜厚が既知である、すなわち検収データが得られているワークWを準備しておく(ステップS51)。このワークWの膜厚は、例えば、他の膜厚測定装置等を利用して測定されたものとすることができる。
ユーザは、制御装置100に対して、計測部のオフセット取得を指示する(ステップS52)。これに対して、制御装置100は、処理情報記憶部102において記憶されているレシピの中から、オフセット調整に対応したレシピを準備する(ステップS53)。なお、このレシピは、上記の膜厚が既知のワークWについて、計測ユニットU3の分光測定部60で膜厚を測定するように塗布現像装置2を制御するレシピである。
レシピが準備されると、制御装置100は、上記の膜厚が既知のワークWを計測ユニットU3へ搬送し、このワークWに関する膜厚分布を測定するように、指示・制御する(ステップS54)。これに基づいて、塗布現像装置2では、指定された分光測定部60においてワークWの膜厚を測定する(ステップS55)。測定結果は塗布現像装置2の分光測定部60から制御装置100へ送られ(ステップS56)、制御装置100において、測定結果から膜厚分布を算出する。算出された膜厚分布と、検収データとを比較することで、分光測定部60におけるオフセット量を算出することができる(ステップS57)。このオフセット量を制御装置100の処理情報記憶部102において保持する(ステップS58)ことにより、次回以降の分光測定部60による計測の際には、オフセット量を用いた補正を行うことで、膜厚の推定結果をより精度よく算出することができる。なお、一連の処理が終わると、制御装置100からユーザに対して処理の完了を通知する完了レポートが送信される(ステップS59)。
このように、制御装置100による制御によって、制御パラメータの補正の前にオフセット量の算出を行う構成とした場合、塗布現像装置2を立ち上げる際などに行われるオフセット量の算出処理をより簡単に行うことができる。
(補正グループを用いたパラメータ管理)
次に、制御パラメータの補正値を、他の製造手順(レシピ)でも利用するための手法について説明する。上記実施形態では、特定の調整設定値で処理膜AFを形成する際に、モジュール間の制御パラメータの補正値を算出する手法について説明した。ここで、同じ調整設定値を用いた別の製品を製造する手順が存在する場合には、上記の手法で算出された制御パラメータの補正値を適用することで、製品を製造する手順においても膜厚分布のばらつきを抑制することができると考えられる。そこで、制御パラメータの補正値をレシピ間で共有する場合の手法について説明する。
図13(a)は、補正値が反映されたパラメータ反映値を共有する場合の状況について説明する図である。ここでは、「膜1」を製造する際のモジュール間での膜厚分布のばらつきを小さくするパラメータの最適値が、上記の手法を用いて「para1」「para2」であると求められたとする。同様に、「膜2」を製造する際のモジュール間での膜厚分布のばらつきを小さくするパラメータの最適値が、上記の手法を用いて「para3」「para4」であると求められたとする。一方、ある製品の製造手順として、膜1を形成した後に膜2を形成する手順が規定されていたとする。この場合、膜1,2それぞれについて、モジュール間での膜厚分布のばらつきを小さくするパラメータがすでに求められている。そこで、これらのパラメータ「para1~4」を用いることで、膜1,2のそれぞれについてモジュール間での膜厚分布のばらつきを小さくしながら膜を形成することができると推測される。このように、ある条件で膜1を成膜する際のパラメータ最適値は、同じ条件で膜1を成膜する他の処理手順でのパラメータ最適値としても利用することが可能であるといえる。
そこで、図13(b)に示すように、特定条件の膜(例えば、膜1、膜2等)を成膜する手順を、同一の「グループ」として取り扱い、同一グループに属する手順については、予め定められた膜1を形成する際のパラメータ最適値を適用することとする。このような構成とすることで、製品の製造手順が変わるごとに、改めて制御パラメータの補正値(最適値)を算出することを防ぐことができる。
特定の製品の製造手順が、どのグループに属しているかを判断し、対応付けを行う手法として、例えば、タグ付けを用いることが考えられる。例えば、図13(b)に示す「製品製造手順」には「膜1」「膜2」というタグを付与することで、「製品製造手順」が「膜1」及び「膜2」を使用することが特定されている。また、このタグが付与されていることで、製品製造手順を実行する際には、「膜1」に係る制御パラメータの最適値と、「膜2」に係る制御パラメータの最適値と、を制御装置100が自動的に認識できる構成としてもよい。このように、ある製品の製造手順を、別途算出された制御パラメータの最適値(補正値)と対応付けが可能な構成とすることで、一度算出した制御パラメータの最適値(補正値)を有効活用することができる。
(塗布現像装置間での情報の受け渡し)
上記実施形態では、1台の塗布現像装置2においてモジュール間の膜厚分布の差を小さくするための手法について説明した。ただし、上記で説明した手順で使われる各種情報のうち、パラメータ感度に係る情報は、他の塗布現像装置2との間で共有することが可能であると考えられる。
モジュール間の膜厚分布の差を小さくするための手法は、各モジュールの特性を考慮した補正が必要になるため、各モジュールで実際に調整用レシピを用いた基板処理及び膜厚測定を行うことが求められる。一方、同一の処理(例えば同一の処理膜の塗布)を行う同一のモジュール同士では、当該モジュールの動作に関係する各種パラメータの感度は、装置またはモジュールによらず同一であると考えることができる。したがって、調整設定値と、その調整設定値における処理モジュールでのパラメータ感度の情報は、塗布現像装置2間で共有してもよい。
塗布現像装置2間でのデータの授受には、種々の情報を用いることができる。図14ではその一例として、サーバSVを介した情報の送受信を行う構成を示している。すなわち、一方の塗布現像装置2において取得されたパラメータ感度に係る情報と当該パラメータ感度の測定を行った際の調整設定値とがサーバSVに対して送信され、サーバSVにおいて保持されているとする。このとき、別の塗布現像装置2が、例えば調整設定値を元にサーバSVを検索することで、対応するパラメータ感度に係る情報を取得し、これを利用することが可能となる。サーバSVは、複数の塗布現像装置2と常時接続される場所に設けられるものであってもよいし、例えばクラウド等のように多くの塗布現像装置2が接続可能な場所に設けられていてもよい。このように、パラメータ感度に係る情報を塗布現像装置2間で共有することで、パラメータ感度に係る測定を省略しながら、モジュール間での膜厚分布の差を小さくするための補正値を算出することが可能となる。
(液処理ユニットにおけるバルブクローズタイミングと吐出量との調整)
次に、液処理ユニットU1における制御パラメータの1つとして、処理液供給部40における開閉バルブ46のクローズタイミングを用いる場合について説明する。開閉バルブ46のクローズタイミングを調整することで、ワークW表面での膜厚の分布が変化することが確認されている。そこで、開閉バルブ46のクローズタイミングを上記の液処理ユニットU1における制御パラメータの1つとして用いる場合がある。なお、クローズタイミングとは、処理液供給部40からの処理液をワークWに供給している状態から、開閉バルブ46を閉状態に切り替えるタイミングである。開閉バルブ46を閉状態に切り替えることで、ノズル42からの処理液の供給が停止される。このクローズタイミングを、液処理ユニットU1の他の制御パラメータと共に調整することで、ワークWの表面の膜厚分布を調整することが可能となる。
一方、制御パラメータとして開閉バルブ46のクローズタイミングを採用した場合、クローズタイミングを変更するということは、ワークWに対する処理液の供給量が変更され得るということを意味する。これは、ワークWにおける処理膜AF全体の膜厚に影響を与える可能性がある。そこで、処理液の供給量を変更しない条件でクローズタイミングを変更する場合には、変更後のクローズタイミングで開閉バルブ46を閉じた際にワークWに対して所定量の処理液が供給されるように、処理液供給部40からの処理液の供給量を調整する必要がある。具体的には、ポンプ45による加圧量を調整することによって、ノズル42から吐出する処理液の吐出圧を調整することで、処理液の吐出量を調整する必要がある。また、パラメータ感度を取得する場合には、クローズタイミングによって変化し得る処理液の吐出量を調整した上で、パラメータ感度を算出することが必要となる。
以下、変形例として、この開閉バルブ46のクローズタイミングの変更に対応させて、処理液供給部40からの処理液の吐出量を調整する方法について説明する。なお、この吐出量の調整に係る処理は、制御装置100のモジュール補正値算出部107において行ってもよい。具体的には、モジュール補正値算出部107において、開閉バルブ46のクローズタイミングの補正値を算出する際に、それに対応させて吐出量が変更されないように、処理液供給部40からの処理液の吐出圧(すなわち、ポンプ45の加圧量)を規定してもよい。
図15は、この処理液の吐出量を調整するための具体的な手順について示した図である。まず、制御装置100はステップS71を実行する。ステップS71では、制御装置100は、開閉バルブ46のクローズタイミングと、処理液供給部40からの処理液の吐出量との関係を取得する。ユーザから調整設定値を取得した段階では、処理液供給部40におけるポンプ45の加圧量は予め規定されている。そのためステップS71では、図16(a)に示すように、クローズタイミングと処理液吐出量との関係に係る情報を取得する。この場合、クローズタイミングと処理液吐出量とは比例関係になると想定されるので、ワークWに対する処理液の供給量の目標値Lを実現するためのクローズタイミングX0が決定され得る。
次に、制御装置100はステップS72を実行する。ステップS72では、制御装置100は、クローズタイミングの最適値を算出する。最適値の算出は、上述の実施形態で示したように、パラメータ感度を算出した後に、モジュール毎の制御パラメータの補正値を算出する手順によって行われる。制御パラメータの一種としてクローズタイミングを用いることで、特定のモジュールにおけるクローズタイミングの補正値が算出され、この補正値を反映させることで、最適値が得られる。
次に、制御装置100はステップS73を実行する。ステップS73では、制御装置100は、クローズタイミングが最適値の状態で処理液供給部40を動作させた場合に、処理液の供給量が設定量となるように、ポンプ45による加圧量を変更する。ポンプ45の加圧量は、初期設定では、クローズタイミングを補正しない条件で所定量の処理液がワークWに対して供給されるように設定されていた。これに対して、クローズタイミングを調整することで、ワークWへの処理液の供給時間が変更されるため、加圧量を調整することで単位時間あたりの処理液の供給量を調整することが求められる。
具体的には、図16(a)に示すように、クローズタイミングの最適値X1が初期値のクローズタイミングX0よりもΔxだけ移動したとする。この場合、処理液の吐出時間が延びた分だけ処理液の吐出量が増加し、実際にはΔLだけ増加するとする。この関係は、図16(b)に示す処理液の吐出圧と処理液の吐出量との関係を用いて説明すると、クローズタイミングをX0として設定した場合には、吐出圧と処理液吐出量とは検量線CX0に示す関係となる。このとき、吐出圧を初期値D0とした場合、目標値Lに対応する処理液がワークWに供給される。
一方、クローズタイミングをX1として設定した場合には、処理液供給量がΔLだけ増加することになるため、吐出圧と処理液吐出量とを示す検量線は、検量線CX0から、この吐出圧D0と増加後の処理液供給量とを示す点C0を通る検量線CX1へ変更され得る。この検量線CX1を特定すると、この検量線CX1上で目標値Lに対応する処理液を供給するための吐出圧D1を特定することができる。したがって、目標値Lに対応する処理液を供給するための吐出圧D1を特定するためには、この検量線CX0と点C0との関係から、検量線CX1を特定する必要がある。そこで、以下では検量線CX1の設定方法を4つ説明する。
まず、第1の方法として、検量線CX0をそのまま平行移動させる方法が挙げられる。図16(b)は、この平行移動の例を示している。検量線CX1は、検量線CX0と同じ傾きであって、そのまま点C0を通るように平行移動させたものである。このように検量線CX1を設定した上で、検量線CX1と目標値Lとの交点から、クローズタイミングの最適値に対応した吐出圧D1を求めることができる。
第2~第4の方法は、いずれもクローズタイミングが変わることで検量線の傾きが変化することを想定した方法である。まず、第2の方法として、検量線CX0の条件と吐出量0となる際の吐出圧が同じであるということを前提として傾きを調整する方法が挙げられる。図17(a)は、この例を示している。検量線CX1は、検量線CX0が吐出量0となる点と、上述のクローズタイミングを変更した際の点C0とを通過するように設定される。このように検量線CX1を設定した上で、検量線CX1と目標値Lとの交点から、クローズタイミングの最適値に対応した吐出圧D1を求める。
第3の方法は、クローズタイミングの変更によって吐出量が変わるため、この吐出量比を利用して検量線の傾きを調整する方法である。図17(b)は、この例を示している。検量線CX1は、検量線CX0の傾きをSとした場合に、Sに対して(クローズタイミング変更後の吐出量/クローズタイミング変更前の吐出量)を乗算する方法である。(クローズタイミング変更後の吐出量/クローズタイミング変更前の吐出量)は、(L+ΔL)/Lから求められるので、S×(L+ΔL)/Lが検量線CX1の傾きとなる。このように検量線CX1を設定した上で、検量線CX1と目標値Lとの交点から、クローズタイミングの最適値に対応した吐出圧D1を求める。
第4の方法は、クローズタイミングの変更によって吐出時間が変わるため、この吐出時間を利用して検量線の傾きを調整する方法である。図17(c)は、この例を示している。検量線CX1は、検量線CX0の傾きをSとした場合に、Sに対して(クローズタイミング変更後の吐出時間/クローズタイミング変更前の吐出時間)を乗算する方法である。クローズタイミングが初期値X0の際の処理液の吐出時間をT0とすると、(クローズタイミング変更後の吐出時間/クローズタイミング変更前の吐出時間)は、(T0+(X1-X0))/T0と求めることができる。したがって、S×(T0+(X1-X0))/T0が検量線CX1の傾きとなる。このように検量線CX1を設定した上で、検量線CX1と目標値Lとの交点から、クローズタイミングの最適値に対応した吐出圧D1を求める。
このように、クローズタイミングの最適値に対応した吐出圧D1を算出するための検量線CX1の設定方法は種々変更することができる。このうちのどの手法を採用するかは、例えば、処理液供給部40の特性等を考慮して決定してもよい。どの方法を採用した場合でも、検量線の調整の精度は十分高いため、どの方法を採用しても処理液の吐出量の調整を精度よく行うことができる。ただし、上記の4つの方法のうちの第4の方法は、処理液の実際の吐出量のばらつきの影響を低減した状態で検量線を求めることができるため、処理液の吐出量をより精度よく正確に補正することが可能となり得る。
なお、上記の処理液供給部40からの処理液の吐出量を調整する方法では、検量線CX0を予め準備しておくことを前提としていたが、これに限定されない。すなわち、検量線CX0を用いない調整方法を採用することもできる。
例えば、制御装置100は、実験的に求めた処理液吐出量が0以上になる最少吐出圧を記憶しておくと共に、実際に処理液供給部40を動作させたときの吐出圧と処理液吐出量の組み合わせを1つ取得しておく。この2つの組み合わせの数値を用いると、検量線CX0に近似した特性直線を得ることができ、検量線CX0に代えて利用することができる。なお、各モジュールで共通のポンプを使用する場合、そのポンプと各モジュールのノズルとの間の相対的な高さや配管長さがそれぞれ異なるため、モジュール毎に最少吐出圧を記憶しておくことで、モジュールの特性により合致した特性直線を得ることができる。
処理液供給部40を動作させたときの1つの組み合わせ値は、処理液をインストール時(装置内への処理液導入時)に取得していれば、吐出量の調整作業のための実吐出時にフィードフォーワード的に適用できる。また、吐出量の調整作業のための実吐出時に組み合わせ値を取得して、次の実吐出時にフィードバック的に圧力を設定するようにしてもよい。
上述の第1~第4の方法の際に使用する検量線CX0を実際に求めようとすると、例えば処理液の吐出量を電子天秤で測定する等といった煩雑な作業が必要となる。これに対して、上記の特性直線を用いる手法を採用すると、検量線CX0を求めるための作業を行う必要がなくなるため、より簡便に処理液の吐出量の調整を行うことができる。
[作用]
上記の塗布現像装置2および制御パラメータ設定方法によれば、第1パラメータ群に基づいて、第1膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板に関する処理膜の膜厚値と、第2パラメータ群に基づいて、第2膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板に関する処理膜の膜厚値と、を取得し、これらの差分が小さくなるように、第1パラメータ群と第2パラメータ群とが更新される。そのため、互いに異なるモジュールにおいて基板に対して形成される膜厚の差異が低減される。
従来から、同一種類の膜形成モジュールで処理される基板に形成される処理膜の膜厚を調整するために、各モジュールにおける制御パラメータを補正することについて検討されていた。しかしながら、各モジュールで実際に膜処理を行った後の基板の膜厚値を測定し、その結果の差分が小さくなるように、第1パラメータ群と第2パラメータ群とを更新することについは行われていなかった。上記の構成では、各モジュールでの測定結果をふまえて、その膜厚値が小さくなるように調整が行われることから、制御パラメータの調整をより細かく行うことで、より膜厚値の差分を小さくすることが可能となる。
また、更新後の第1パラメータ群と第2パラメータ群とを用いて膜形成を行った後の基板について処理膜の膜厚値を取得することで、更新後の第1パラメータ群および第2パラメータ群によって膜厚値の差分が小さくされているかを検証することができる。そのため、仮に膜厚値の差分が小さくなっていない場合には、上記で示した様に、再度第1パラメータ群及び第2パラメータ群を更新する等の対応が可能となる。したがって、互いに異なるモジュールにおいて基板に対して形成される膜厚の差異がさらに低減される。
膜形成モジュールが処理液供給部40を含む場合、処理液供給部40からの処理液の吐出状態が膜厚値に影響し得る。したがって、上記のように、処理液の吐出状態を調整するパラメータを制御パラメータとして用いることで、膜厚値の差分を小さくするように調整が可能となる。
さらに、処理液供給部40が開閉バルブ46を有する場合、バルブによる処理液の通流が膜厚値に影響し得る。したがって、処理液の吐出状態を調整するパラメータとして、バルブのクローズタイミングを用いることで、膜厚値の差分を小さくするように調整が可能となる。
ただし、上記のように開閉バルブ46のクローズタイミングを変更することは、処理液の供給量に影響を与えるが、処理液の供給量を変更すると、膜厚値が所定の値から大きく変化してしまう可能性がある。そこで、変更後のクローズタイミングに基づいて、処理液供給部からの処理液の供給量が一定となるように吐出圧を更新することで、処理液の供給量を変更することによる膜厚の変動を抑制することができる。
また、膜形成モジュールが基板を保持して回転させる保持回転部を含む場合、処理液を供給する際の保持回転部の回転数(吐出時回転数)、及び、処理液を乾燥させる際の保持回転部の回転数(乾燥時回転数)がそれぞれ膜厚値に影響し得る。具体的には、吐出時回転数は、処理液をワークWの面内に広げる際の回転数であり、処理液の吐出速度とのバランスで膜厚分布が変化し得る。一方、乾燥時回転数は、乾燥させるときの回転数であり、大きいと乾燥せずワークWの周縁(エッジ)から振り切られる処理液の量が増えて全体的に処理膜が薄くなる傾向があり、小さいと逆に厚くなる傾向がある。このように、これらの回転数はいずれも処理膜の膜厚に影響し得る。したがって、処理液供給時の保持回転部の回転数(吐出時回転数)、または、乾燥時の保持回転部の回転数(乾燥時回転数)を制御パラメータとして用いることで、膜厚値の差分を小さくするように調整が可能となる。なお、処理液供給時及び乾燥時の保持回転部の回転数の両方を用いてもよい。
膜厚値は、膜厚の分布の形状に係る複数の成分からなる膜厚プロファイルとして表現されていてもよい。また、複数の制御パラメータの前記膜厚値に関する感度を、前記膜厚プロファイルに含まれる各成分との関係に基づき決定するしてもよい。さらに、制御パラメータの更新を行う際に、複数の制御パラメータの膜厚値に関する感度を用いてもよい。このように、膜厚値を膜厚の分布の形状に係る複数の成分からなる膜厚プロファイルとして表現することで、膜厚値に膜厚の分布に係るどのような要素が含まれているかを特定することができる。また、パラメータ群に含まれる制御パラメータがそれぞれどの程度膜厚値の変動に寄与するかを膜厚値に対する感度として算出することで、膜厚値の差分が小さくなるように制御パラメータを更新する際により精度よく更新することができる。
複数の制御パラメータの膜厚値に関する感度に係る情報を、基板処理装置とは別の基板処理装置に対して転送してもよい。この場合、複数の制御パラメータの膜厚値に関する感度に係る情報を複数の基板処理装置で使用することが可能となるため、利便性が向上する。
また、処理膜の膜厚値を取得する際に膜厚値のオフセット量を取得することをさらに含んでもよい。上述のように、膜厚を計測する計測部(分光測定部60)には、装置構成等に由来するオフセット成分が含まれ得る。そこで、オフセット量を取得する構成とすることで、オフセットを考慮した膜厚の測定結果が得られるため、この情報を利用して、より細やかな膜厚値の差分を小さくするような調整が可能となる。
また、複数種類の膜形成処理に対して、前記第1パラメータ群と前記第2パラメータ群とを更新することをさらに含み、同一の膜形成モジュールについて得られた、前記複数種類の膜形成処理に係る更新後の制御パラメータを組み合わせた膜形成処理の実行を指示する構成であってもよい。この場合、同一種類の膜形成処理を同一の膜形成モジュールで行う際に、改めて制御パラメータを更新するための処理を行うことなく、更新後の制御パラメータを用いた処理を行うことができる。したがって、膜形成に係る利便性が向上する。
[変形例]
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
例えば、ワークWにおける処理膜AFの膜厚の測定方法は、上記実施形態で説明した手法に限られない。上記実施形態ではレーザ光を照射することによって膜厚を測定しているが、ワークWに形成された処理膜AFの膜厚の測定値(推定値)が得られていれば、上記実施形態で説明した膜厚の分析方法は適用することができる。したがって、公知の膜厚の測定手法等を用いて、ワークW上の複数の測定点における膜厚の情報を取得すればよく、その方法は特に限定されない。なお、上記実施形態で説明した膜厚の測定方法を用いる場合においても、各部の配置・構成等は適宜変更し得る。
また、上述の例では、レジスト膜を形成するための処理液(レジスト)の処理膜AFの厚さが推定されている。これに対して、上記実施形態で説明した膜厚に係る分析方法は、レジスト膜以外の膜(例えば、下層膜又は上層膜)を形成するための処理液の塗布膜の厚さを推定してもよい。また、レジスト膜を現像するための現像液についても適用することとしてもよい。
また、対象とする膜の種類等に応じて対応する膜形成モジュールの構成は変更され得る。また、対象とする膜が同じであっても、制御パラメータの調整の対象となる膜形成モジュールは変更され得る。上記実施形態で説明した構成は、対象となる膜形成モジュールの種類によらず適用可能である。また、上記実施形態で説明した構成は、上述の液処理ユニットU1及び熱処理ユニットU2のように、膜形成モジュールの種類が複数存在する場合でも適用可能である。
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
1…基板処理システム(基板処理装置)、2…塗布現像装置、3…露光装置、30…回転保持部、32…保持部、34…シャフト、36…回転駆動部、40…処理液供給部、42…ノズル、44…供給源、45…ポンプ、46…開閉バルブ、48…ノズル駆動部、60…分光測定部(計測部)、100…制御装置(制御部)、101…基板処理制御部、102…処理情報記憶部、103…膜厚算出部、104…調整設定値取得部、105…膜厚情報取得部、106…パラメータ感度算出部、107…モジュール補正値算出部、108…補正情報記憶部、110…モジュール間調整部。

Claims (20)

  1. 基板処理装置に含まれる膜形成モジュールの制御パラメータを設定する制御パラメータ設定方法であって、
    第1膜形成モジュールでの膜形成処理を制御するための複数の制御パラメータを含む制御パラメータ群である第1パラメータ群と、第2膜形成モジュールでの膜形成処理を制御するための制御パラメータ群である第2パラメータ群と、を取得することと、
    前記第1パラメータ群に基づいて、前記第1膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板と、前記第2パラメータ群に基づいて、前記第2膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板と、に関して、処理膜の膜厚値を取得することと、
    前記第1膜形成モジュールで取得された前記基板の膜厚値と、前記第2膜形成モジュールで取得された前記基板の膜厚値と、の差分が小さくなるように、前記第1パラメータ群と前記第2パラメータ群とを更新することと、
    を含む、制御パラメータ設定方法。
  2. 前記更新後の前記第1パラメータ群に基づいて前記第1膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板と、前記更新後の前記第2パラメータ群に基づいて前記第2膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板と、に関して処理膜の膜厚値を取得することをさらに含む、請求項1に記載の制御パラメータ設定方法。
  3. 前記膜形成モジュールは、基板を保持して回転させる保持回転部と、前記回転する基板に処理液を供給する処理液供給部と、を含み、
    前記第1パラメータ群及び第2パラメータ群は、少なくとも前記処理液供給部からの吐出状態を調整するパラメータを含む、請求項1または2に記載の制御パラメータ設定方法。
  4. 前記処理液供給部は、開閉動作により、処理液の流路における処理液の通流を制御するバルブを有し、
    前記吐出状態を調整するパラメータは、前記バルブのクローズタイミングである、請求項3に記載の制御パラメータ設定方法。
  5. 前記処理液供給部は、前記処理液の吐出圧を変更可能であって、
    前記第1パラメータ群または第2パラメータ群に含まれる前記バルブのクローズタイミングを更新した際に、変更後の前記クローズタイミングに基づいて、前記処理液供給部からの処理液の供給量が一定となるように前記吐出圧を更新する、請求項4に記載の制御パラメータ設定方法。
  6. 前記制御パラメータ群は、前記処理液を供給する際の前記保持回転部の回転数、または、前記供給された処理液を乾燥させる際の前記保持回転部の回転数を含む、請求項3~5のいずれか一項に記載の制御パラメータ設定方法。
  7. 前記膜厚値は、膜厚の分布の形状に係る複数の成分からなる膜厚プロファイルとして表現され、
    前記第1パラメータ群及び第2パラメータ群に含まれる前記複数の制御パラメータの前記膜厚値に関する感度を、前記膜厚プロファイルに含まれる各成分との関係に基づき決定することをさらに含み、
    前記第1パラメータ群と前記第2パラメータ群とを更新することにおいて、前記複数の制御パラメータの前記膜厚値に関する感度を用いて、前記第1パラメータ群と前記第2パラメータ群とに含まれる各制御パラメータを更新する、請求項1~6のいずれか一項に記載の制御パラメータ設定方法。
  8. 前記複数の制御パラメータの前記膜厚値に関する感度に係る情報を、前記基板処理装置とは別の基板処理装置に対して転送することをさらに含む、請求項7に記載の制御パラメータ設定方法。
  9. 前記第1膜形成モジュール又は前記第2膜形成モジュールにおける処理膜の膜厚値を取得する際の膜厚値のオフセット量を取得することをさらに含む、請求項1~8のいずれか一項に記載のパラメータ設定方法。
  10. 複数種類の膜形成処理に対して、前記第1パラメータ群と前記第2パラメータ群とを更新することをさらに含み、
    同一の膜形成モジュールについて得られた、前記複数種類の膜形成処理に係る更新後の制御パラメータを組み合わせた膜形成処理の実行を指示することをさらに含む、請求項1~9のいずれか一項に記載のパラメータ設定方法。
  11. 基板に対して膜形成処理を行う第1膜形成モジュール及び第2膜形成モジュールを制御する制御部を含み、
    前記制御部は、
    第1膜形成モジュールでの膜形成処理を制御するための複数の制御パラメータを含む制御パラメータ群である第1パラメータ群と、第2膜形成モジュールでの膜形成処理を制御するための制御パラメータ群である第2パラメータ群と、を取得するパラメータ取得部と、
    前記第1パラメータ群に基づいて、前記第1膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板と、前記第2パラメータ群に基づいて、前記第2膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板と、に関して、処理膜の膜厚値を取得する膜厚情報取得部と、
    前記第1膜形成モジュールで取得された前記基板の膜厚値と、前記第2膜形成モジュールで取得された前記基板の膜厚値と、の差分が小さくなるように、前記第1パラメータ群と前記第2パラメータ群とを更新するパラメータ更新部と、
    を含む、基板処理装置。
  12. 前記膜厚情報取得部は、前記更新後の前記第1パラメータ群に基づいて前記第1膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板と、前記更新後の前記第2パラメータ群に基づいて前記第2膜形成モジュールによる膜形成を行った後の基板と、に関して処理膜の膜厚値を取得する、請求項11に記載の基板処理装置。
  13. 前記膜形成モジュールは、基板を保持して回転させる保持回転部と、前記回転する基板に処理液を供給する処理液供給部と、を含み、
    前記第1パラメータ群及び第2パラメータ群は、少なくとも前記処理液供給部からの吐出状態を調整するパラメータを含む、請求項11または12に記載の基板処理装置。
  14. 前記処理液供給部は、開閉動作により、処理液の流路における処理液の通流を制御するバルブを有し、
    前記吐出状態を調整するパラメータは、前記バルブのクローズタイミングである、請求項13に記載の基板処理装置。
  15. 前記処理液供給部は、前記処理液の吐出圧を変更可能であって、
    前記第1パラメータ群または第2パラメータ群に含まれる前記バルブのクローズタイミングを更新した際に、変更後の前記クローズタイミングに基づいて、前記処理液供給部からの処理液の供給量が一定となるように前記吐出圧を更新する、請求項14に記載の基板処理装置。
  16. 前記制御パラメータ群は、前記処理液を供給する際の前記保持回転部の回転数、または、前記供給された処理液を乾燥させる際の前記保持回転部の回転数を含む、請求項13~15のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  17. 前記膜厚値は、膜厚の分布の形状に係る複数の成分からなる膜厚プロファイルとして表現され、
    前記制御部は、
    前記第1パラメータ群及び第2パラメータ群に含まれる前記複数の制御パラメータの前記膜厚値に関する感度を、前記膜厚プロファイルに含まれる各成分との関係に基づき決定するパラメータ感度算出部をさらに含み、
    前記パラメータ更新部は、前記複数の制御パラメータの前記膜厚値に関する感度を用いて、前記第1パラメータ群と前記第2パラメータ群とに含まれる各制御パラメータを更新する、請求項11~15のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  18. 前記制御部は、
    前記第1膜形成モジュール又は前記第2膜形成モジュールにおける処理膜の膜厚値を取得する際の膜厚値のオフセット量を取得するオフセット量取得部をさらに含む、請求項11~17のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  19. 前記制御部は、
    前記パラメータ更新部において、複数種類の膜形成処理に対して、前記第1パラメータ群と前記第2パラメータ群とを更新し、
    同一の膜形成モジュールについて得られた、前記複数種類の膜形成処理に係る更新後の制御パラメータを組み合わせた膜形成処理の実行を指示する指示部をさらに含む、請求項11~18のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  20. 請求項1~10のいずれか一項に記載の制御パラメータ設定方法を装置に実行させるためのプログラムを記憶した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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