JP3792986B2 - 膜形成方法及び膜形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板の膜形成方法及び膜形成装置に関する。
【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では，ウェハ表面にレジスト液を塗布し，レジスト膜を形成するレジスト塗布処理，ウェハにパターンを露光する露光処理，露光後のウェハに対して現像を行う現像処理等が行われ，ウェハに所定の回路パターンを形成する。
【０００３】
このとき，レジスト塗布処理や現像処理においては，ウェハ上に処理液を供給して，ウェハ上に前記処理液の膜を形成する膜形成工程が行われる。例えば，レジスト塗布処理においては，ウェハをスピンチャックに吸着保持させた状態でウェハを所定速度で回転させ，この回転されたウェハの中心にレジスト液を供給し，レジスト液が拡散されることにより，ウェハ上にレジスト膜を形成している。
【０００４】
ところで，ウェハの歩留まりを向上させるためには，前記レジスト膜を所定の膜厚に均一に形成させなくてはならないが，このときの重要な要素として，レジスト膜の温度やその周辺雰囲気の湿度が挙げられる。すなわちレジスト膜の膜厚は，レジスト液の温度や周辺雰囲気の湿度に影響され，例えばレジスト液の温度が高いとレジスト液が気化し，その分膜厚が薄くなる。従って，ウェハ上のレジスト液の温度分布を所定の範囲に収めることでレジスト膜の膜厚の均一化が図られることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上述したレジスト塗布処理が実行されるレジスト塗布装置には，ウェハの温度を測定する測定装置が設けられておらず，温度の測定は行われていなかった。そして，レジスト膜の膜厚が均一になるように補正する場合には，ウェハ上に最終的に形成される回路のパターンの線幅等のばらつきから適切な塗布時の温度分布等を推測し，レジスト塗布装置内の温度や雰囲気を調節するようにしていた。その結果，膜厚が均一となる温度分布の条件出しに多大な時間と労力を費やし，その精度も必ずしも高いとはいえなかった。
【０００６】
本発明は，かかる観点からなされたものであり，ウェハ等の基板の温度を直接測定し，その結果に基づいて基板の温度やその周辺雰囲気の湿度を調節し，ひいては処理液の膜厚を均一にする膜形成方法とこの方法を実施する膜形成装置とを提供することをその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば，処理室内に気体を供給すると共に，前記処理室内の雰囲気を排気する状態で，前記処理室内の保持部材に載置された基板に処理液を供給し，基板表面に前記処理液の膜を形成する膜形成方法であって，前記処理液の供給前に，前記基板表面の温度を測定する工程と，前記基板表面の温度の測定結果に基づいて，前記基板に前記処理液の溶剤の蒸気を吹き付ける工程と，を有することを特徴とする膜形成方法が提供される。
【０００８】
このように，前記処理液の供給前に，前記基板表面の温度を測定すると，基板表面の温度や温度分布が確認できる。そして，例えば予め求めておいた均一な膜厚が形成される場合の理想的な温度分布とその測定結果を比較することにより，その後の処理により形成される膜の膜厚を予測することができる。また，温度測定した後，処理膜を形成し，その処理膜の膜厚を評価することにより，そのデータを蓄積して，いわゆる条件出しを行うことができる。したがって，これらの測定結果に基づいて，処理液等の温度等を調節し，膜厚が均一になるように補正することができる。また，前記基板に処理液の溶剤の蒸気を吹き付けるため，前記基板上の温度若しくは湿度等を部分的に若しくは全体的に変更させることができる。これによって，例えば基板上の処理液の温度を膜厚が均一になるため理想的な温度分布に補正することができるため，基板上に均一な処理液の膜が形成される。
【０００９】
本発明によれば，処理室内に気体を供給すると共に，前記処理室内の雰囲気を排気する状態で，前記処理室内の保持部材に載置された基板に処理液を供給し，前記基板表面に前記処理液の膜を形成する膜形成方法であって，前記処理液の供給前に，前記保持部材上の温度を測定する工程と，前記温度の測定結果に基づいて，前記基板に前記処理液の溶剤の蒸気を吹き付ける工程と，を有することを特徴とする膜形成方法が提供される。
【００１０】
基板上に供給される処理液の温度は，基板の温度だけではなく，基板を保持している保持部材の温度によっても左右されることが確認されている。特に保持部材は，例えば回転等の駆動機構が取り付けられている場合が多く，そのモータからの熱により蓄熱しやすくなっている。したがって，本発明のように処理液前に保持部材の温度を測定し，保持部材の温度を確認することは，均一な膜が形成されるか否かを判断するにあたり有用である。また，前記基板に処理液の溶剤の蒸気を吹き付けるため，前記基板上の温度若しくは湿度等を部分的に若しくは全体的に変更させることができる。これによって，例えば基板上の処理液の温度を膜厚が均一になるため理想的な温度分布に補正することができるため，基板上に均一な処理液の膜が形成される。
【００１１】
さらに上記発明における温度の測定結果に基づき，前記保持部材の温度を変更することにより，前記保持部材に蓄えられた熱の影響を抑制し，より均一な膜を形成することができる。
【００１２】
なお，参考例として，上述の基板の温度の測定結果に基づいて，前記処理室内への気体の供給状態を変更してもよいし，前記排気の排気量を変更してもよい。
【００１３】
特に，気体の供給状態，すなわち気体の供給方向，温度又は湿度を変更する場合には，その気体によって基板上の温度等を部分的或いは全体的に変更することができる。これによって，例えば前記基板上の処理液の温度分布を均一な膜が形成される場合の理想的な温度分布に補正することができ，その結果基板上に均一な処理膜が形成される。
【００１４】
また，排気の排気量を変更する場合には，基板上の雰囲気の状態，例えば湿度又は温度を全面的若しくは部分的に変更することができる。それによって，基板上に供給された処理液の気化量が変更され，その気化量分の処理液の量が変更され，その結果処理液の膜厚が均一になるように補正される。
【００１６】
さらに，参考例として，上述の基板への処理液の供給は，基板を回転させた状態で行われるものであり，前記温度の測定結果に基づいて，前記前記基板の回転速度を変更させてもよい。このように，回転速度を変更させると，例えば回転速度を上げることにより，基板周辺部上の処理液の気化を促進することができる。したがって，基板上の膜厚を補正することができるため，膜厚の均一な処理膜を形成することが可能となる。
【００１７】
以上の各膜形成方法における前記温度測定は，非接触温度測定装置により行うようにしてもよい。このように，非接触温度測定装置を用いて行うことにより，従来のように温度計測装置を保持部材や基板に直接取り付けることが困難であったために測定できなかった基板等の温度を好適に測定することができる。なお，非接触温度測定装置とは，例えばサーモビュワーや熱赤外線測定装置等である。また，基板上の全面の温度を測定できるものであっても，基板上の一部の温度を測定できるものであってもよい。
【００１８】
本発明によれば，処理室内において保持部材上に載置された基板に処理液を供給し，前記基板表面に前記処理液の膜を形成する膜形成装置であって，測定対象物である少なくとも前記基板表面又は前記保持部材上の温度を測定する非接触温度測定装置と，前記基板上の任意の位置に前記処理液の溶剤蒸気を供給可能な溶剤蒸気供給手段と，前記非接触温度測定装置による測定結果に基づいて，前記溶剤蒸気供給手段の前記溶剤蒸気の供給位置を制御する制御装置と，を有することを特徴とする膜形成装置が提供される。
【００１９】
このように，膜形成装置に非接触温度測定装置を設けることにより，上述した膜形成方法が好適に実施される。したがって，基板上に供給された処理液の温度等を補正し，膜厚の均一な処理膜を形成することができる。
別の観点による参考例として，処理室内において保持部材上に載置された基板に処理液を供給し，前記基板表面に前記処理液の膜を形成する膜形成装置であって，測定対象物である少なくとも前記基板表面又は前記保持部材上の温度を測定する非接触温度測定装置と，前記処理室内の基板に気体を供給する気体供給手段と，前記非接触温度測定装置による測定結果に基づいて，前記気体供給手段からの気体の温度を制御する制御装置と，を有し，前記気体供給手段は，前記基板の上方に設けられ，かつ前記基板方向に向けられた複数の供給口を有し，前記複数の供給口は，各々が基板表面の異なる位置に気体を供給できるように形成され，前記制御装置は，前記供給口毎に，供給する気体の温度を制御できる膜形成装置が提供される。この膜形成装置によれば，各供給口毎に温度の異なった気体を基板上に供給することができるため，前記基板上の温度等の調節を基板上の部分毎に行うことが可能となる。したがって，より細かく厳密な温度等の調節ができるため，より均一な膜厚が形成できる。
【００２０】
上記膜形成装置において，前記非接触温度計測装置は熱赤外線測定装置であり，前記測定対象物からの赤外線を前記熱赤外線測定装置に反射させる反射板を有するようにしてもよい。このように，反射板を用いることにより，前記測定対象物からの赤外線を自由な方向に反射させることができるため，熱赤外線測定装置の設置位置の自由度が広がる。したがって，膜形成装置の構成により，前記測定対象物からの赤外線を直接受けることができない場合においても，反射板で角度を変えることにより，前記測定対象物の温度を測定できるようになる。
【００２４】
参考例として，膜形成装置は，前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と，前記非接触温度測定装置による測定結果に基づいて，前記排気手段による前記雰囲気の排気量を制御する制御装置とを有していてもよい。
【００２７】
さらに，参考例として，膜形成装置は，前記保持部材を回転させ，かつその回転速度を変更可能な回転駆動機構と，前記非接触温度測定装置による測定結果に基づいて，前記回転駆動機構を制御する制御装置を有していてもよい。この参考例によれば，基板上に膜厚の均一な膜が形成される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本実施の形態にかかるレジスト塗布装置を有する塗布現像処理システム１の平面図であり，図２は，塗布現像処理システム１の正面図であり，図３は，塗布現像処理システム１の背面図である。
【００２９】
塗布現像処理システム１は，図１に示すように，例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム１に対して搬入出したり，カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と，塗布現像処理工程の中で枚葉式に所定の処理を施す各種処理装置を多段配置してなる処理ステーション３と，この処理ステーション３に隣接して設けられている図示しない露光装置との間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構成を有している。
【００３０】
カセットステーション２では，載置部となるカセット載置台５上の所定の位置に，複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在となっている。そして，このカセット配列方向（Ｘ方向）とカセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）に対して移送可能なウェハ搬送体７が搬送路８に沿って移動自在に設けられており，各カセットＣに対して選択的にアクセスできるようになっている。
【００３１】
ウェハ搬送体７は，ウェハＷの位置合わせを行うアライメント機能を備えている。このウェハ搬送体７は後述するように処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属するエクステンション装置３２に対してもアクセスできるように構成されている。
【００３２】
処理ステーション３では，その中心部に主搬送装置１３が設けられており，この主搬送装置１３の周辺には各種処理装置が多段に配置されて処理装置群を構成している。該塗布現像処理システム１においては，４つの処理装置群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が配置されており，第１及び第２の処理装置群Ｇ１，Ｇ２は現像処理システム１の正面側に配置され，第３の処理装置群Ｇ３は，カセットステーション２に隣接して配置され，第４の処理装置群Ｇ４は，インターフェイス部４に隣接して配置されている。さらにオプションとして破線で示した第５の処理装置群Ｇ５を背面側に別途配置可能となっている。前記主搬送装置１３は，これらの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５に配置されている後述する各種処理装置に対して，ウェハＷを搬入出可能である。
【００３３】
第１の処理装置群Ｇ１では，例えば図２に示すように，本実施の形態にかかる膜形成装置としてのレジスト塗布装置１７と，ウェハＷに現像液を供給して処理する現像処理装置１８とが下から順に２段に配置されている。第２の処理装置群Ｇ２の場合も同様に，レジスト塗布装置１９と，現像処理装置２０とが下から順に２段に積み重ねられている
【００３４】
第３の処理装置群Ｇ３では，例えば図３に示すように，ウェハＷを冷却処理するクーリング装置３０，レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるためのアドヒージョン装置３１，ウェハＷを待機させるエクステンション装置３２，レジスト液中の溶剤を乾燥させるプリベーキング装置３３，３４及び現像処理後の加熱処理を施すポストベーキング装置３５，３６等が下から順に例えば７段に重ねられている。
【００３５】
第４の処理装置群Ｇ４では，例えばクーリング装置４０，載置したウェハＷを自然冷却させるエクステンション・クーリング装置４１，エクステンション装置４２，クーリング装置４３，露光処理後の加熱処理を行うポストエクスポージャーベーキング装置４４，４５，ポストベーキング装置４６，４７等が下から順に例えば８段に積み重ねられている。
【００３６】
インターフェイス部４の中央部にはウェハ搬送体５０が設けられている。このウェハ搬送体５０はＸ方向（図１中の上下方向），Ｚ方向（垂直方向）の移動とθ方向（Ｚ軸を中心とする回転方向）の回転が自在にできるように構成されており，第４の処理装置群Ｇ４に属するエクステンション・クーリング装置４１，エクステンション装置４２，周辺露光装置５１及び図示しない露光装置に対してアクセスできるように構成されている。
【００３７】
上述したレジスト塗布装置１７の構成について説明する。図４に示すように，このレジスト塗布装置１７のケーシング１７ａ内には，上面６０ａが円形で平坦に形成され，その中央部に図示しない吸引口を有するスピンチャック６０が設けられており，レジスト塗布装置１７内に搬入されたウェハＷがスピンチャック６０の上面６０ａに水平に吸着保持されるように構成されている。このスピンチャック６０下方には，このスピンチャック６０を回転させ，その回転速度を変更可能とする回転駆動機構６２が設けられており，スピンチャック６０に保持されたウェハＷを任意の速度で回転させることができる。
【００３８】
また，スピンチャック６０の回転駆動機構６２には，スピンチャック６０を上下に移動自在とする機能が備えられており，ウェハＷの搬入出時にスピンチャック６０を上下に移動させて，主搬送装置１３との間でウェハＷの受け渡しが行われるようになっている。
【００３９】
また，スピンチャック６０の外周外方には，この外周を取り囲むようにして，上面が開口した環状のカップ６５が設けられており，前記スピンチャック６０上に吸着保持され，回転されたウェハＷから遠心力によりこぼれ落ちたレジスト液等を受け止め，周辺の装置が汚染されないようになっている。カップ６５の底部には，前記ウェハＷ等からこぼれ落ちたレジスト液等を排液するドレイン管６６が設けられている。
【００４０】
スピンチャック６０の上方には，ウェハＷにレジスト液を吐出する吐出ノズル６８と，ウェハＷにレジスト液の溶剤を吐出する溶剤吐出ノズル６９が備えられている。この吐出ノズル６８は，ウェハＷ中心の上方に移動自在である。したがって，上述した回転駆動機構６２によって回転されているウェハＷの中心に，吐出ノズル６８からレジスト液が吐出され，いわゆるスピンコーティング方式によりウェハＷ上に所定のレジスト膜が形成されように構成されている。
【００４１】
また，ケーシング１７ａ上面には，処理室Ｓに所定の気体，例えば清浄空気を供給し，処理室Ｓ内の雰囲気を制御する気体供給手段７０が設けられている。この気体供給手段７０は，全体として略筒状に形成されており，その上面には，ケーシング１７ａ外からの清浄空気を流入させる主吸引口７２が設けられている。
【００４２】
気体供給手段７０内には，図４又は図５に示すように，主供給口７２からの清浄空気を拡散させる拡散板７４が水平に設けられている。また，拡散板７４のウェハＷ側には，拡散板７４を通過した清浄空気が分配され，個別に温度調節される複数の温度調節室７５ａ，７５ｂ，７５ｃが設けられている。この温度調節室７５ａ，７５ｂ，７５ｃは，図６に示すように，同心円状に区切られており，下方に位置するウェハＷの位置に対向している。また，それぞれの温度調節室７５ａ，７５ｂ，７５ｃには，図４に示すように例えばペルチェ素子のような加熱・冷却手段７６a，７６ｂ，７６ｃが個々に設けられており，各温度調節室７５ａ，７５ｂ，７５ｃ内の温度を変更し，ひいてはその中の清浄空気の温度を変更できるようになっている。なお，各加熱・冷却手段７６ａ，７６ｂ，７６ｃは，温度制御装置７７によりその温度を制御されている。さらに，温度調節室７５ａ，７５ｂ，７５ｃの下面，すなわち気体供給手段の下面には，複数の供給口７８が設けられており，各温度調節室７５ａ，７５ｂ，７５ｃで温度調節された清浄空気をウェハＷの上面に向けて噴出できるように形成されている。なお，処理室Ｓ内の雰囲気を制御する気体として，窒素ガス等の不活性気体を用いてもよい。
【００４３】
一方，ケーシング１７ａの側面には，処理室Ｓ内の雰囲気を排気する排気口８０が設けられている。そして処理室Ｓ内の雰囲気は，吸引装置８１からの吸引により排気口８０から排気されるようになっている。
【００４４】
ケーシング１７ａ外の側方には，赤外線により測定対象物であるウェハＷの温度を測定するサーモビュワー８５が設置されており，ケーシング１７ａの好適な位置に設けられた反射鏡８７を介して間接的にウェハＷの温度を測定できるように構成されている。また，このサーモビュワー８５の測定結果は，上述した温度制御装置７７に送信され，さらに温度制御装置７７はその受信したデータに基づいて各温度調節室７５ａ，７５ｂ，７５ｃの温度を個別に制御できるように構成されている。
【００４５】
次に，以上のように構成されているレジスト塗布装置１７の作用について，塗布現像処理システム１で行われるフォトリソグラフィー工程のプロセスと共に説明する。
【００４６】
先ず，未処理のウェハＷがウェハ搬送体７によってカセットＣから１枚取りだされ，そこで第３の処理装置群Ｇ３に属するアドヒージョン装置３１に搬入され，レジスト液の密着性を向上させる例えばHMDSが表面に塗布される。次いで，ウェハＷは，主搬送装置１３によって，クーリング装置３０に搬送され，所定の温度に冷却される。その後ウェハＷは，膜形成装置としてのレジスト塗布装置１７又は１９に搬送される。
【００４７】
このレジスト塗布装置１７又は１９においてレジスト膜が形成されたウェハＷは，その後主搬送装置１３により，プリベーキング装置３３若しくは３４，クーリング装置４０に順次搬送される。その後ウェハＷは，各処理装置において露光処理，現像処理等の所定の処理が行われ，一連の塗布現像処理が終了する。
【００４８】
上述したレジスト塗布装置１７の作用について詳しく説明する。先ず処理室Ｓ内は，気体供給手段７０から供給される所定温度，例えば２３℃に維持された気体，例えば清浄空気によって，所定雰囲気に調節され，維持される。このとき，処理室Ｓ内の雰囲気は排気口８０から随時排気され，処理室Ｓ内には，気体供給手段７０から排気口８０に向かう清浄空気の流れが形成される。
【００４９】
そして，レジスト液の塗布処理が開始されると主搬送装置１３によって，前処理の終了したウェハＷが前記処理室Ｓ内に搬入され，スピンチャック６０上方の所定位置で停止される。そして，主搬送装置１３がウェハＷを保持した状態で下降し，回転駆動機構６２により予め上昇して待機していたスピンチャック６０にウェハＷが載置されると，そのスピンチャック６０に吸着保持される。そして，スピンチャック６０が下降し，カップ６５内の所定位置で停止する。
【００５０】
次いで，サーモビュワー８５により，ウェハＷ表面全面の温度が測定される。そしてその測定されたデータと，予め求めておいたウェハＷ上に均一なレジスト膜が形成されるためのデータ，例えば図７に示すようなウェハＷ上の温度分布とを比較する。そして，測定温度が前記理想温度分布に対して許容範囲（図７中の斜線で示す範囲）から逸脱している部分がある場合には，そのデータを温度制御装置７７に送信する。
【００５１】
その後，上述したいわゆるスピンコーティング法によるウェハＷへのレジスト液の塗布処理が開始されるが，それと同時に，先に温度制御装置７７に送信されたデータに基づいてウェハＷの前記逸脱部分に対向する温度調節室７５の温度が調節され，それによってその温度調節室７５を通過する清浄空気の温度が調節され，さらにその清浄空気がウェハＷの前記逸脱部分に供給されると，ウェハＷ上の前記逸脱部分の温度が補正される。
【００５２】
例えば図７に示したようにウェハＷの外周部の温度が低い場合には，温度制御装置７７によって，ウェハＷの外周部に向けて清浄空気を供給する温度調節室７５ｃの温度を所定温度，例えば２℃上昇させる。これによって，温度調節室７５ｃを通る清浄空気の温度が上昇され，図８に示すようにその清浄空気が供給口７８からウェハＷ周辺部に供給されると，ウェハＷの周辺部の温度が上昇され，ウェハＷ上の温度分布が補正される。
【００５３】
このようにして，ウェハＷ上の温度を補正するための窒素が供給されている状態のまま，回転駆動機構６２によりスピンチャック６０上のウェハＷが所定の回転数，例えば２０００ｒｐｍで高速回転される。そして，先ずウェハＷ中心上方に位置する溶剤供給ノズル６９から所定の溶剤が吐出され，ウェハＷ表面に溶剤が塗布される。次いで，吐出ノズル６８からレジスト液が吐出され，このレジスト液はウェハＷの回転によりウェハＷ表面全面に拡散される。その後，さらに高速回転，例えば３５００ｒｐｍにし，余計なレジスト液を振り切ってウェハＷ上に所定の厚さでかつ厚みの均一なレジスト膜が形成される。そして，ウェハＷの回転が停止され，ウェハＷ上にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理が終了する。なお，ウェハＷの回転が停止されると同時に温度調節室７５ｃの温度が他の温度と同じ例えば２３℃に戻される。
【００５４】
その後，ウェハＷは回転駆動機構６２により再び上昇され，主搬送装置１３に受け渡され，その後レジスト塗布装置１７から搬出される。
【００５５】
以上の実施の形態によれば，ウェハＷ上の温度の測定値に基づいて，レジスト膜の厚みに影響を与えるウェハＷ上の温度を，予め求められていたレジスト膜が均一に形成されるための所定範囲の温度分布に調節することができるので，スピンコーティング法により均一なレジスト膜が形成できる。
【００５６】
また，ウェハＷ上の温度を反射鏡８７を用いて間接的に測定したため，サーモビュワー８５の設置位置をケーシング１７ａの側方にすることができ，レジスト塗布装置１７自体の高さを低く保つことができる。なお，高さを考慮する必要がない場合もあるため，反射鏡８７を用いずに直接ウェハＷ上の温度を測定するようにしてもよい。
【００５７】
以上の実施の形態では，気体供給手段７０の供給口７８からの清浄空気の温度を変更させて，レジスト膜の膜厚を変更するようにしていたが，温度に変えて湿度又は清浄空気の供給方向を変更させてもよい。
【００５８】
また，上述した実施の形態では，サーモビュワー８５の測定結果に基づいて，清浄空気の温度とその供給位置を変更していたが，ウェハＷ上の雰囲気例えば温度や湿度を変えることのできる溶剤蒸気をウェハＷ上に供給するようにしてもよい。以下，かかる場合を第２の実施の形態として説明する。
【００５９】
第２の実施の形態にかかるレジスト塗布装置１７の構成は，図９に示すように，ウェハＷ上方に水平方向に移動可能な溶剤蒸気吐出ノズル９０を設ける。そして，このよう溶剤蒸気吐出ノズル９０の吐出タイミングと水平移動を制御するノズル制御装置９２が設けられ，このノズル制御装置９２には，サーモビュワー８５からのデータが送信されるように構成されている。
【００６０】
そして，ウェハＷがスピンチャック６０に載置され，第１の実施の形態と同様に，サーモビュワー８５によりウェハＷ上の温度が測定され，上述した理想温度分布と比較され，許容範囲から逸脱している部分がある場合には，その逸脱部分の位置と温度のデータをノズル制御装置９２に送信する。そして，そのデータに基づいて，溶剤蒸気吐出ノズル９０の位置が移動され，所定のタイミング，例えばウェハＷ上にレジスト液が供給されると同時に所定の溶剤蒸気，例えばシンナーがウェハＷ上の前記逸脱部分に吹き付けられる。
【００６１】
こうすることにより，ウェハＷ上の前記逸脱部分における雰囲気の温度及び湿度が変更され，レジスト液の気化量が変更されるため，レジスト膜の膜厚を補正し，ウェハＷ上に均一なレジスト膜を形成することができる。
【００６２】
また，第３の実施の形態として，サーモビュワー８５の測定結果に基づいて，排気口８０からの排気量を変更することが提案できる。この場合には，図１０に示すようにサーモビュワー８５のデータを吸引装置８１に送信可能に構成しておき，上述した第１の実施の形態と同様に予め求めておいた理想温度分布と測定結果を比較し，補正が必要な場合にのみそのデータを送信し，そのデータに基づいて排気口８０からの排気量を変更させる。それによって，ウェハＷの周辺部付近の雰囲気がより多く排気されるため，ウェハＷ周辺部の湿度が変更され，ウェハＷ周辺部からのレジスト液の気化量が変更される。その結果レジスト膜の厚みが調節され，所定の均一なレジスト膜が形成できる。
【００６３】
さらに，第４の実施の形態として，サーモビュワー８５の測定結果に基づいて，スピンチャック６０の回転速度を変更することが提案できる。この場合には，図１１に示すようにサーモビュワー８５のデータを回転駆動機構６２に送信可能に構成しておき，上述した第１の実施の形態同様に，予め求めておいた理想温度分布と測定結果を比較し，補正が必要な場合にのみ，そのデータを回転駆動機構６２に送信し，そのデータに基づいて回転速度を変更させる。それによって，ウェハＷ上の気化量が増減し，ウェハＷ上のレジスト膜の厚みを補正することにより，所定の均一なレジスト膜が形成される。
【００６４】
この第４の実施の形態は，レジスト塗布処理においてウェハＷ上にレジスト膜を形成する場合だけでなく，現像処理においてウェハＷ上に現像液の液膜を形成する際にも応用できる。特に，現像処理では，通常，初めにウェハＷ上に現像液や純水等の薄膜を形成し，その後本格的に現像液を供給して，ウェハＷ上に液盛りして現像処理が行われるが，前記温度の測定値に基づいて前記薄膜を形成する際のウェハＷの回転速度を調節するようにしてもよい。すなわち，現像液を供給する前に，ウェハＷ上の温度を測定し，その測定値と予め求めておいた理想温度分布とを比較して，例えばあるしきい値を越えた場合のみ回転速度を調節する。こうすることにより，上述したように，ウェハＷ上の現像液の気化量が変動され，ウェハＷ上に形成される薄膜がより均一になるように調節される。したがって，ウェハＷの現像処理がウェハＷ面内において均一に行われる。
【００６５】
また，以上の実施の形態では，スピンチャック６０上に載置されたウェハＷ表面の温度を測定していたが，それに加えウェハＷを載置する前に，例えばサーモビュワー８５によってスピンチャック６０の上面６０ａの温度も測定するようにしてもよい。これは，多数枚のウェハＷを処理する内に徐々にスピンチャック６０に摩擦熱等の熱が蓄熱され，スピンチャック６０の温度が上昇する場合があり，スピンチャック６０の温度上昇は，その上に載置されるウェハＷの温度上昇に繋がるからである。そして，前記測定結果に基づいて，スピンチャック６０の温度を調節するが，その手段については，前記第１〜第４の実施の形態で記載した何れかの手段を用いるようにしてもよい。例えば，図１２に示すように気体供給手段７０を用いてスピンチャック６０の温度を調節するようにしてもよい。
【００６６】
また，以上の実施の形態では，ウェハＷにレジスト液を供給する際にウェハＷを回転させるスピンコーティング法を用いた場合について記載したが，ウェハＷを回転させないその他の方法，例えば，レジスト液若しくはその他の処理液の供給手段をウェハＷ上で移動させながら，レジスト液等を供給し，ウェハＷ上にレジスト膜或いはその他の処理膜を形成する方法を用いた場合にも適用できる。
【００６７】
以上の実施の形態では，ウェハＷにレジスト液を塗布し，レジスト膜を形成する膜形成装置であったが，本発明は，絶縁膜等の他の膜形成装置，例えばＳＯＤ，ＳＯＧ膜形成装置，さらにはウェハＷ上に現像液の液膜を形成する現像処理装置においても適用できる。また，ウェハＷ以外の基板例えばＬＣＤ基板の膜形成装置にも適用される。
【００６８】
【発明の効果】
請求項１〜１５によれば，基板或いは保持部材の温度を測定し，その測定値に基づいて，基板上の温度や湿度等を補正することにより，基板上により均一な膜が形成され，その結果歩留まりの向上が図られる。
【００６９】
特に請求項１，２又は９によれば，処理液の供給前に基板温度を測定できるので，その測定結果に基づいて，各基板毎に個別に処理環境を補正し，その基板の膜形成処理を好適に行うことができる。
【００７０】
また，請求項８〜１５のように，温度測定装置として非接触温度測定装置若しくは熱赤外線測定装置を用いることにより，基板に直接温度測定装置を設ける必要が無く，非接触で測定できる。特に基板が回転されて処理される場合には，基板の偏心や電線の切断等の観点から非接触であることに大きな利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかるレジスト塗布装置が組み込まれた塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。
【図２】図１の塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】図１の塗布現像処理システムの背面図である。
【図４】本実施の形態にかかるレジスト塗布装置の縦断面の説明図である。
【図５】図４で示すレジスト塗布装置内の気体供給手段の縦断面の説明図である。
【図６】図５で示す気体供給手段の横断面の説明図である。
【図７】測定されたウェハ上の温度分布と理想温度分布との一例を示す説明図である。
【図８】図４の気体供給手段からウェハ上に気体が供給される状態を示す説明図である。
【図９】第２の実施の形態にかかるレジスト塗布装置の縦断面の説明図である。
【図１０】第３の実施の形態にかかるレジスト塗布装置の縦断面の説明図である。
【図１１】第４の実施の形態にかかるレジスト塗布装置の縦断面の説明図である。
【図１２】スピンチャックの上面の温度を測定する場合の実施の形態にかかるレジスト塗布装置の一例を示す縦断面の説明図である。
【符号の説明】
１ 塗布現像処理システム
１７ レジスト塗布装置
６０ スピンチャック
７０ 気体供給手段
７５ａ，７５ｂ，７５ｃ 温度調節室
７７ 温度制御装置
８５ サーモビュワー
Ｓ 処理室
Ｗ ウェハ
【発明の属する技術分野】
本発明は，基板の膜形成方法及び膜形成装置に関する。
【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では，ウェハ表面にレジスト液を塗布し，レジスト膜を形成するレジスト塗布処理，ウェハにパターンを露光する露光処理，露光後のウェハに対して現像を行う現像処理等が行われ，ウェハに所定の回路パターンを形成する。
【０００３】
このとき，レジスト塗布処理や現像処理においては，ウェハ上に処理液を供給して，ウェハ上に前記処理液の膜を形成する膜形成工程が行われる。例えば，レジスト塗布処理においては，ウェハをスピンチャックに吸着保持させた状態でウェハを所定速度で回転させ，この回転されたウェハの中心にレジスト液を供給し，レジスト液が拡散されることにより，ウェハ上にレジスト膜を形成している。
【０００４】
ところで，ウェハの歩留まりを向上させるためには，前記レジスト膜を所定の膜厚に均一に形成させなくてはならないが，このときの重要な要素として，レジスト膜の温度やその周辺雰囲気の湿度が挙げられる。すなわちレジスト膜の膜厚は，レジスト液の温度や周辺雰囲気の湿度に影響され，例えばレジスト液の温度が高いとレジスト液が気化し，その分膜厚が薄くなる。従って，ウェハ上のレジスト液の温度分布を所定の範囲に収めることでレジスト膜の膜厚の均一化が図られることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上述したレジスト塗布処理が実行されるレジスト塗布装置には，ウェハの温度を測定する測定装置が設けられておらず，温度の測定は行われていなかった。そして，レジスト膜の膜厚が均一になるように補正する場合には，ウェハ上に最終的に形成される回路のパターンの線幅等のばらつきから適切な塗布時の温度分布等を推測し，レジスト塗布装置内の温度や雰囲気を調節するようにしていた。その結果，膜厚が均一となる温度分布の条件出しに多大な時間と労力を費やし，その精度も必ずしも高いとはいえなかった。
【０００６】
本発明は，かかる観点からなされたものであり，ウェハ等の基板の温度を直接測定し，その結果に基づいて基板の温度やその周辺雰囲気の湿度を調節し，ひいては処理液の膜厚を均一にする膜形成方法とこの方法を実施する膜形成装置とを提供することをその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば，処理室内に気体を供給すると共に，前記処理室内の雰囲気を排気する状態で，前記処理室内の保持部材に載置された基板に処理液を供給し，基板表面に前記処理液の膜を形成する膜形成方法であって，前記処理液の供給前に，前記基板表面の温度を測定する工程と，前記基板表面の温度の測定結果に基づいて，前記基板に前記処理液の溶剤の蒸気を吹き付ける工程と，を有することを特徴とする膜形成方法が提供される。
【０００８】
このように，前記処理液の供給前に，前記基板表面の温度を測定すると，基板表面の温度や温度分布が確認できる。そして，例えば予め求めておいた均一な膜厚が形成される場合の理想的な温度分布とその測定結果を比較することにより，その後の処理により形成される膜の膜厚を予測することができる。また，温度測定した後，処理膜を形成し，その処理膜の膜厚を評価することにより，そのデータを蓄積して，いわゆる条件出しを行うことができる。したがって，これらの測定結果に基づいて，処理液等の温度等を調節し，膜厚が均一になるように補正することができる。また，前記基板に処理液の溶剤の蒸気を吹き付けるため，前記基板上の温度若しくは湿度等を部分的に若しくは全体的に変更させることができる。これによって，例えば基板上の処理液の温度を膜厚が均一になるため理想的な温度分布に補正することができるため，基板上に均一な処理液の膜が形成される。
【０００９】
本発明によれば，処理室内に気体を供給すると共に，前記処理室内の雰囲気を排気する状態で，前記処理室内の保持部材に載置された基板に処理液を供給し，前記基板表面に前記処理液の膜を形成する膜形成方法であって，前記処理液の供給前に，前記保持部材上の温度を測定する工程と，前記温度の測定結果に基づいて，前記基板に前記処理液の溶剤の蒸気を吹き付ける工程と，を有することを特徴とする膜形成方法が提供される。
【００１０】
基板上に供給される処理液の温度は，基板の温度だけではなく，基板を保持している保持部材の温度によっても左右されることが確認されている。特に保持部材は，例えば回転等の駆動機構が取り付けられている場合が多く，そのモータからの熱により蓄熱しやすくなっている。したがって，本発明のように処理液前に保持部材の温度を測定し，保持部材の温度を確認することは，均一な膜が形成されるか否かを判断するにあたり有用である。また，前記基板に処理液の溶剤の蒸気を吹き付けるため，前記基板上の温度若しくは湿度等を部分的に若しくは全体的に変更させることができる。これによって，例えば基板上の処理液の温度を膜厚が均一になるため理想的な温度分布に補正することができるため，基板上に均一な処理液の膜が形成される。
【００１１】
さらに上記発明における温度の測定結果に基づき，前記保持部材の温度を変更することにより，前記保持部材に蓄えられた熱の影響を抑制し，より均一な膜を形成することができる。
【００１２】
なお，参考例として，上述の基板の温度の測定結果に基づいて，前記処理室内への気体の供給状態を変更してもよいし，前記排気の排気量を変更してもよい。
【００１３】
特に，気体の供給状態，すなわち気体の供給方向，温度又は湿度を変更する場合には，その気体によって基板上の温度等を部分的或いは全体的に変更することができる。これによって，例えば前記基板上の処理液の温度分布を均一な膜が形成される場合の理想的な温度分布に補正することができ，その結果基板上に均一な処理膜が形成される。
【００１４】
また，排気の排気量を変更する場合には，基板上の雰囲気の状態，例えば湿度又は温度を全面的若しくは部分的に変更することができる。それによって，基板上に供給された処理液の気化量が変更され，その気化量分の処理液の量が変更され，その結果処理液の膜厚が均一になるように補正される。
【００１６】
さらに，参考例として，上述の基板への処理液の供給は，基板を回転させた状態で行われるものであり，前記温度の測定結果に基づいて，前記前記基板の回転速度を変更させてもよい。このように，回転速度を変更させると，例えば回転速度を上げることにより，基板周辺部上の処理液の気化を促進することができる。したがって，基板上の膜厚を補正することができるため，膜厚の均一な処理膜を形成することが可能となる。
【００１７】
以上の各膜形成方法における前記温度測定は，非接触温度測定装置により行うようにしてもよい。このように，非接触温度測定装置を用いて行うことにより，従来のように温度計測装置を保持部材や基板に直接取り付けることが困難であったために測定できなかった基板等の温度を好適に測定することができる。なお，非接触温度測定装置とは，例えばサーモビュワーや熱赤外線測定装置等である。また，基板上の全面の温度を測定できるものであっても，基板上の一部の温度を測定できるものであってもよい。
【００１８】
本発明によれば，処理室内において保持部材上に載置された基板に処理液を供給し，前記基板表面に前記処理液の膜を形成する膜形成装置であって，測定対象物である少なくとも前記基板表面又は前記保持部材上の温度を測定する非接触温度測定装置と，前記基板上の任意の位置に前記処理液の溶剤蒸気を供給可能な溶剤蒸気供給手段と，前記非接触温度測定装置による測定結果に基づいて，前記溶剤蒸気供給手段の前記溶剤蒸気の供給位置を制御する制御装置と，を有することを特徴とする膜形成装置が提供される。
【００１９】
このように，膜形成装置に非接触温度測定装置を設けることにより，上述した膜形成方法が好適に実施される。したがって，基板上に供給された処理液の温度等を補正し，膜厚の均一な処理膜を形成することができる。
別の観点による参考例として，処理室内において保持部材上に載置された基板に処理液を供給し，前記基板表面に前記処理液の膜を形成する膜形成装置であって，測定対象物である少なくとも前記基板表面又は前記保持部材上の温度を測定する非接触温度測定装置と，前記処理室内の基板に気体を供給する気体供給手段と，前記非接触温度測定装置による測定結果に基づいて，前記気体供給手段からの気体の温度を制御する制御装置と，を有し，前記気体供給手段は，前記基板の上方に設けられ，かつ前記基板方向に向けられた複数の供給口を有し，前記複数の供給口は，各々が基板表面の異なる位置に気体を供給できるように形成され，前記制御装置は，前記供給口毎に，供給する気体の温度を制御できる膜形成装置が提供される。この膜形成装置によれば，各供給口毎に温度の異なった気体を基板上に供給することができるため，前記基板上の温度等の調節を基板上の部分毎に行うことが可能となる。したがって，より細かく厳密な温度等の調節ができるため，より均一な膜厚が形成できる。
【００２０】
上記膜形成装置において，前記非接触温度計測装置は熱赤外線測定装置であり，前記測定対象物からの赤外線を前記熱赤外線測定装置に反射させる反射板を有するようにしてもよい。このように，反射板を用いることにより，前記測定対象物からの赤外線を自由な方向に反射させることができるため，熱赤外線測定装置の設置位置の自由度が広がる。したがって，膜形成装置の構成により，前記測定対象物からの赤外線を直接受けることができない場合においても，反射板で角度を変えることにより，前記測定対象物の温度を測定できるようになる。
【００２４】
参考例として，膜形成装置は，前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と，前記非接触温度測定装置による測定結果に基づいて，前記排気手段による前記雰囲気の排気量を制御する制御装置とを有していてもよい。
【００２７】
さらに，参考例として，膜形成装置は，前記保持部材を回転させ，かつその回転速度を変更可能な回転駆動機構と，前記非接触温度測定装置による測定結果に基づいて，前記回転駆動機構を制御する制御装置を有していてもよい。この参考例によれば，基板上に膜厚の均一な膜が形成される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本実施の形態にかかるレジスト塗布装置を有する塗布現像処理システム１の平面図であり，図２は，塗布現像処理システム１の正面図であり，図３は，塗布現像処理システム１の背面図である。
【００２９】
塗布現像処理システム１は，図１に示すように，例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部から塗布現像処理システム１に対して搬入出したり，カセットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットステーション２と，塗布現像処理工程の中で枚葉式に所定の処理を施す各種処理装置を多段配置してなる処理ステーション３と，この処理ステーション３に隣接して設けられている図示しない露光装置との間でウェハＷの受け渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構成を有している。
【００３０】
カセットステーション２では，載置部となるカセット載置台５上の所定の位置に，複数のカセットＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在となっている。そして，このカセット配列方向（Ｘ方向）とカセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ方向；鉛直方向）に対して移送可能なウェハ搬送体７が搬送路８に沿って移動自在に設けられており，各カセットＣに対して選択的にアクセスできるようになっている。
【００３１】
ウェハ搬送体７は，ウェハＷの位置合わせを行うアライメント機能を備えている。このウェハ搬送体７は後述するように処理ステーション３側の第３の処理装置群Ｇ３に属するエクステンション装置３２に対してもアクセスできるように構成されている。
【００３２】
処理ステーション３では，その中心部に主搬送装置１３が設けられており，この主搬送装置１３の周辺には各種処理装置が多段に配置されて処理装置群を構成している。該塗布現像処理システム１においては，４つの処理装置群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が配置されており，第１及び第２の処理装置群Ｇ１，Ｇ２は現像処理システム１の正面側に配置され，第３の処理装置群Ｇ３は，カセットステーション２に隣接して配置され，第４の処理装置群Ｇ４は，インターフェイス部４に隣接して配置されている。さらにオプションとして破線で示した第５の処理装置群Ｇ５を背面側に別途配置可能となっている。前記主搬送装置１３は，これらの処理装置群Ｇ１〜Ｇ５に配置されている後述する各種処理装置に対して，ウェハＷを搬入出可能である。
【００３３】
第１の処理装置群Ｇ１では，例えば図２に示すように，本実施の形態にかかる膜形成装置としてのレジスト塗布装置１７と，ウェハＷに現像液を供給して処理する現像処理装置１８とが下から順に２段に配置されている。第２の処理装置群Ｇ２の場合も同様に，レジスト塗布装置１９と，現像処理装置２０とが下から順に２段に積み重ねられている
【００３４】
第３の処理装置群Ｇ３では，例えば図３に示すように，ウェハＷを冷却処理するクーリング装置３０，レジスト液とウェハＷとの定着性を高めるためのアドヒージョン装置３１，ウェハＷを待機させるエクステンション装置３２，レジスト液中の溶剤を乾燥させるプリベーキング装置３３，３４及び現像処理後の加熱処理を施すポストベーキング装置３５，３６等が下から順に例えば７段に重ねられている。
【００３５】
第４の処理装置群Ｇ４では，例えばクーリング装置４０，載置したウェハＷを自然冷却させるエクステンション・クーリング装置４１，エクステンション装置４２，クーリング装置４３，露光処理後の加熱処理を行うポストエクスポージャーベーキング装置４４，４５，ポストベーキング装置４６，４７等が下から順に例えば８段に積み重ねられている。
【００３６】
インターフェイス部４の中央部にはウェハ搬送体５０が設けられている。このウェハ搬送体５０はＸ方向（図１中の上下方向），Ｚ方向（垂直方向）の移動とθ方向（Ｚ軸を中心とする回転方向）の回転が自在にできるように構成されており，第４の処理装置群Ｇ４に属するエクステンション・クーリング装置４１，エクステンション装置４２，周辺露光装置５１及び図示しない露光装置に対してアクセスできるように構成されている。
【００３７】
上述したレジスト塗布装置１７の構成について説明する。図４に示すように，このレジスト塗布装置１７のケーシング１７ａ内には，上面６０ａが円形で平坦に形成され，その中央部に図示しない吸引口を有するスピンチャック６０が設けられており，レジスト塗布装置１７内に搬入されたウェハＷがスピンチャック６０の上面６０ａに水平に吸着保持されるように構成されている。このスピンチャック６０下方には，このスピンチャック６０を回転させ，その回転速度を変更可能とする回転駆動機構６２が設けられており，スピンチャック６０に保持されたウェハＷを任意の速度で回転させることができる。
【００３８】
また，スピンチャック６０の回転駆動機構６２には，スピンチャック６０を上下に移動自在とする機能が備えられており，ウェハＷの搬入出時にスピンチャック６０を上下に移動させて，主搬送装置１３との間でウェハＷの受け渡しが行われるようになっている。
【００３９】
また，スピンチャック６０の外周外方には，この外周を取り囲むようにして，上面が開口した環状のカップ６５が設けられており，前記スピンチャック６０上に吸着保持され，回転されたウェハＷから遠心力によりこぼれ落ちたレジスト液等を受け止め，周辺の装置が汚染されないようになっている。カップ６５の底部には，前記ウェハＷ等からこぼれ落ちたレジスト液等を排液するドレイン管６６が設けられている。
【００４０】
スピンチャック６０の上方には，ウェハＷにレジスト液を吐出する吐出ノズル６８と，ウェハＷにレジスト液の溶剤を吐出する溶剤吐出ノズル６９が備えられている。この吐出ノズル６８は，ウェハＷ中心の上方に移動自在である。したがって，上述した回転駆動機構６２によって回転されているウェハＷの中心に，吐出ノズル６８からレジスト液が吐出され，いわゆるスピンコーティング方式によりウェハＷ上に所定のレジスト膜が形成されように構成されている。
【００４１】
また，ケーシング１７ａ上面には，処理室Ｓに所定の気体，例えば清浄空気を供給し，処理室Ｓ内の雰囲気を制御する気体供給手段７０が設けられている。この気体供給手段７０は，全体として略筒状に形成されており，その上面には，ケーシング１７ａ外からの清浄空気を流入させる主吸引口７２が設けられている。
【００４２】
気体供給手段７０内には，図４又は図５に示すように，主供給口７２からの清浄空気を拡散させる拡散板７４が水平に設けられている。また，拡散板７４のウェハＷ側には，拡散板７４を通過した清浄空気が分配され，個別に温度調節される複数の温度調節室７５ａ，７５ｂ，７５ｃが設けられている。この温度調節室７５ａ，７５ｂ，７５ｃは，図６に示すように，同心円状に区切られており，下方に位置するウェハＷの位置に対向している。また，それぞれの温度調節室７５ａ，７５ｂ，７５ｃには，図４に示すように例えばペルチェ素子のような加熱・冷却手段７６a，７６ｂ，７６ｃが個々に設けられており，各温度調節室７５ａ，７５ｂ，７５ｃ内の温度を変更し，ひいてはその中の清浄空気の温度を変更できるようになっている。なお，各加熱・冷却手段７６ａ，７６ｂ，７６ｃは，温度制御装置７７によりその温度を制御されている。さらに，温度調節室７５ａ，７５ｂ，７５ｃの下面，すなわち気体供給手段の下面には，複数の供給口７８が設けられており，各温度調節室７５ａ，７５ｂ，７５ｃで温度調節された清浄空気をウェハＷの上面に向けて噴出できるように形成されている。なお，処理室Ｓ内の雰囲気を制御する気体として，窒素ガス等の不活性気体を用いてもよい。
【００４３】
一方，ケーシング１７ａの側面には，処理室Ｓ内の雰囲気を排気する排気口８０が設けられている。そして処理室Ｓ内の雰囲気は，吸引装置８１からの吸引により排気口８０から排気されるようになっている。
【００４４】
ケーシング１７ａ外の側方には，赤外線により測定対象物であるウェハＷの温度を測定するサーモビュワー８５が設置されており，ケーシング１７ａの好適な位置に設けられた反射鏡８７を介して間接的にウェハＷの温度を測定できるように構成されている。また，このサーモビュワー８５の測定結果は，上述した温度制御装置７７に送信され，さらに温度制御装置７７はその受信したデータに基づいて各温度調節室７５ａ，７５ｂ，７５ｃの温度を個別に制御できるように構成されている。
【００４５】
次に，以上のように構成されているレジスト塗布装置１７の作用について，塗布現像処理システム１で行われるフォトリソグラフィー工程のプロセスと共に説明する。
【００４６】
先ず，未処理のウェハＷがウェハ搬送体７によってカセットＣから１枚取りだされ，そこで第３の処理装置群Ｇ３に属するアドヒージョン装置３１に搬入され，レジスト液の密着性を向上させる例えばHMDSが表面に塗布される。次いで，ウェハＷは，主搬送装置１３によって，クーリング装置３０に搬送され，所定の温度に冷却される。その後ウェハＷは，膜形成装置としてのレジスト塗布装置１７又は１９に搬送される。
【００４７】
このレジスト塗布装置１７又は１９においてレジスト膜が形成されたウェハＷは，その後主搬送装置１３により，プリベーキング装置３３若しくは３４，クーリング装置４０に順次搬送される。その後ウェハＷは，各処理装置において露光処理，現像処理等の所定の処理が行われ，一連の塗布現像処理が終了する。
【００４８】
上述したレジスト塗布装置１７の作用について詳しく説明する。先ず処理室Ｓ内は，気体供給手段７０から供給される所定温度，例えば２３℃に維持された気体，例えば清浄空気によって，所定雰囲気に調節され，維持される。このとき，処理室Ｓ内の雰囲気は排気口８０から随時排気され，処理室Ｓ内には，気体供給手段７０から排気口８０に向かう清浄空気の流れが形成される。
【００４９】
そして，レジスト液の塗布処理が開始されると主搬送装置１３によって，前処理の終了したウェハＷが前記処理室Ｓ内に搬入され，スピンチャック６０上方の所定位置で停止される。そして，主搬送装置１３がウェハＷを保持した状態で下降し，回転駆動機構６２により予め上昇して待機していたスピンチャック６０にウェハＷが載置されると，そのスピンチャック６０に吸着保持される。そして，スピンチャック６０が下降し，カップ６５内の所定位置で停止する。
【００５０】
次いで，サーモビュワー８５により，ウェハＷ表面全面の温度が測定される。そしてその測定されたデータと，予め求めておいたウェハＷ上に均一なレジスト膜が形成されるためのデータ，例えば図７に示すようなウェハＷ上の温度分布とを比較する。そして，測定温度が前記理想温度分布に対して許容範囲（図７中の斜線で示す範囲）から逸脱している部分がある場合には，そのデータを温度制御装置７７に送信する。
【００５１】
その後，上述したいわゆるスピンコーティング法によるウェハＷへのレジスト液の塗布処理が開始されるが，それと同時に，先に温度制御装置７７に送信されたデータに基づいてウェハＷの前記逸脱部分に対向する温度調節室７５の温度が調節され，それによってその温度調節室７５を通過する清浄空気の温度が調節され，さらにその清浄空気がウェハＷの前記逸脱部分に供給されると，ウェハＷ上の前記逸脱部分の温度が補正される。
【００５２】
例えば図７に示したようにウェハＷの外周部の温度が低い場合には，温度制御装置７７によって，ウェハＷの外周部に向けて清浄空気を供給する温度調節室７５ｃの温度を所定温度，例えば２℃上昇させる。これによって，温度調節室７５ｃを通る清浄空気の温度が上昇され，図８に示すようにその清浄空気が供給口７８からウェハＷ周辺部に供給されると，ウェハＷの周辺部の温度が上昇され，ウェハＷ上の温度分布が補正される。
【００５３】
このようにして，ウェハＷ上の温度を補正するための窒素が供給されている状態のまま，回転駆動機構６２によりスピンチャック６０上のウェハＷが所定の回転数，例えば２０００ｒｐｍで高速回転される。そして，先ずウェハＷ中心上方に位置する溶剤供給ノズル６９から所定の溶剤が吐出され，ウェハＷ表面に溶剤が塗布される。次いで，吐出ノズル６８からレジスト液が吐出され，このレジスト液はウェハＷの回転によりウェハＷ表面全面に拡散される。その後，さらに高速回転，例えば３５００ｒｐｍにし，余計なレジスト液を振り切ってウェハＷ上に所定の厚さでかつ厚みの均一なレジスト膜が形成される。そして，ウェハＷの回転が停止され，ウェハＷ上にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理が終了する。なお，ウェハＷの回転が停止されると同時に温度調節室７５ｃの温度が他の温度と同じ例えば２３℃に戻される。
【００５４】
その後，ウェハＷは回転駆動機構６２により再び上昇され，主搬送装置１３に受け渡され，その後レジスト塗布装置１７から搬出される。
【００５５】
以上の実施の形態によれば，ウェハＷ上の温度の測定値に基づいて，レジスト膜の厚みに影響を与えるウェハＷ上の温度を，予め求められていたレジスト膜が均一に形成されるための所定範囲の温度分布に調節することができるので，スピンコーティング法により均一なレジスト膜が形成できる。
【００５６】
また，ウェハＷ上の温度を反射鏡８７を用いて間接的に測定したため，サーモビュワー８５の設置位置をケーシング１７ａの側方にすることができ，レジスト塗布装置１７自体の高さを低く保つことができる。なお，高さを考慮する必要がない場合もあるため，反射鏡８７を用いずに直接ウェハＷ上の温度を測定するようにしてもよい。
【００５７】
以上の実施の形態では，気体供給手段７０の供給口７８からの清浄空気の温度を変更させて，レジスト膜の膜厚を変更するようにしていたが，温度に変えて湿度又は清浄空気の供給方向を変更させてもよい。
【００５８】
また，上述した実施の形態では，サーモビュワー８５の測定結果に基づいて，清浄空気の温度とその供給位置を変更していたが，ウェハＷ上の雰囲気例えば温度や湿度を変えることのできる溶剤蒸気をウェハＷ上に供給するようにしてもよい。以下，かかる場合を第２の実施の形態として説明する。
【００５９】
第２の実施の形態にかかるレジスト塗布装置１７の構成は，図９に示すように，ウェハＷ上方に水平方向に移動可能な溶剤蒸気吐出ノズル９０を設ける。そして，このよう溶剤蒸気吐出ノズル９０の吐出タイミングと水平移動を制御するノズル制御装置９２が設けられ，このノズル制御装置９２には，サーモビュワー８５からのデータが送信されるように構成されている。
【００６０】
そして，ウェハＷがスピンチャック６０に載置され，第１の実施の形態と同様に，サーモビュワー８５によりウェハＷ上の温度が測定され，上述した理想温度分布と比較され，許容範囲から逸脱している部分がある場合には，その逸脱部分の位置と温度のデータをノズル制御装置９２に送信する。そして，そのデータに基づいて，溶剤蒸気吐出ノズル９０の位置が移動され，所定のタイミング，例えばウェハＷ上にレジスト液が供給されると同時に所定の溶剤蒸気，例えばシンナーがウェハＷ上の前記逸脱部分に吹き付けられる。
【００６１】
こうすることにより，ウェハＷ上の前記逸脱部分における雰囲気の温度及び湿度が変更され，レジスト液の気化量が変更されるため，レジスト膜の膜厚を補正し，ウェハＷ上に均一なレジスト膜を形成することができる。
【００６２】
また，第３の実施の形態として，サーモビュワー８５の測定結果に基づいて，排気口８０からの排気量を変更することが提案できる。この場合には，図１０に示すようにサーモビュワー８５のデータを吸引装置８１に送信可能に構成しておき，上述した第１の実施の形態と同様に予め求めておいた理想温度分布と測定結果を比較し，補正が必要な場合にのみそのデータを送信し，そのデータに基づいて排気口８０からの排気量を変更させる。それによって，ウェハＷの周辺部付近の雰囲気がより多く排気されるため，ウェハＷ周辺部の湿度が変更され，ウェハＷ周辺部からのレジスト液の気化量が変更される。その結果レジスト膜の厚みが調節され，所定の均一なレジスト膜が形成できる。
【００６３】
さらに，第４の実施の形態として，サーモビュワー８５の測定結果に基づいて，スピンチャック６０の回転速度を変更することが提案できる。この場合には，図１１に示すようにサーモビュワー８５のデータを回転駆動機構６２に送信可能に構成しておき，上述した第１の実施の形態同様に，予め求めておいた理想温度分布と測定結果を比較し，補正が必要な場合にのみ，そのデータを回転駆動機構６２に送信し，そのデータに基づいて回転速度を変更させる。それによって，ウェハＷ上の気化量が増減し，ウェハＷ上のレジスト膜の厚みを補正することにより，所定の均一なレジスト膜が形成される。
【００６４】
この第４の実施の形態は，レジスト塗布処理においてウェハＷ上にレジスト膜を形成する場合だけでなく，現像処理においてウェハＷ上に現像液の液膜を形成する際にも応用できる。特に，現像処理では，通常，初めにウェハＷ上に現像液や純水等の薄膜を形成し，その後本格的に現像液を供給して，ウェハＷ上に液盛りして現像処理が行われるが，前記温度の測定値に基づいて前記薄膜を形成する際のウェハＷの回転速度を調節するようにしてもよい。すなわち，現像液を供給する前に，ウェハＷ上の温度を測定し，その測定値と予め求めておいた理想温度分布とを比較して，例えばあるしきい値を越えた場合のみ回転速度を調節する。こうすることにより，上述したように，ウェハＷ上の現像液の気化量が変動され，ウェハＷ上に形成される薄膜がより均一になるように調節される。したがって，ウェハＷの現像処理がウェハＷ面内において均一に行われる。
【００６５】
また，以上の実施の形態では，スピンチャック６０上に載置されたウェハＷ表面の温度を測定していたが，それに加えウェハＷを載置する前に，例えばサーモビュワー８５によってスピンチャック６０の上面６０ａの温度も測定するようにしてもよい。これは，多数枚のウェハＷを処理する内に徐々にスピンチャック６０に摩擦熱等の熱が蓄熱され，スピンチャック６０の温度が上昇する場合があり，スピンチャック６０の温度上昇は，その上に載置されるウェハＷの温度上昇に繋がるからである。そして，前記測定結果に基づいて，スピンチャック６０の温度を調節するが，その手段については，前記第１〜第４の実施の形態で記載した何れかの手段を用いるようにしてもよい。例えば，図１２に示すように気体供給手段７０を用いてスピンチャック６０の温度を調節するようにしてもよい。
【００６６】
また，以上の実施の形態では，ウェハＷにレジスト液を供給する際にウェハＷを回転させるスピンコーティング法を用いた場合について記載したが，ウェハＷを回転させないその他の方法，例えば，レジスト液若しくはその他の処理液の供給手段をウェハＷ上で移動させながら，レジスト液等を供給し，ウェハＷ上にレジスト膜或いはその他の処理膜を形成する方法を用いた場合にも適用できる。
【００６７】
以上の実施の形態では，ウェハＷにレジスト液を塗布し，レジスト膜を形成する膜形成装置であったが，本発明は，絶縁膜等の他の膜形成装置，例えばＳＯＤ，ＳＯＧ膜形成装置，さらにはウェハＷ上に現像液の液膜を形成する現像処理装置においても適用できる。また，ウェハＷ以外の基板例えばＬＣＤ基板の膜形成装置にも適用される。
【００６８】
【発明の効果】
請求項１〜１５によれば，基板或いは保持部材の温度を測定し，その測定値に基づいて，基板上の温度や湿度等を補正することにより，基板上により均一な膜が形成され，その結果歩留まりの向上が図られる。
【００６９】
特に請求項１，２又は９によれば，処理液の供給前に基板温度を測定できるので，その測定結果に基づいて，各基板毎に個別に処理環境を補正し，その基板の膜形成処理を好適に行うことができる。
【００７０】
また，請求項８〜１５のように，温度測定装置として非接触温度測定装置若しくは熱赤外線測定装置を用いることにより，基板に直接温度測定装置を設ける必要が無く，非接触で測定できる。特に基板が回転されて処理される場合には，基板の偏心や電線の切断等の観点から非接触であることに大きな利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかるレジスト塗布装置が組み込まれた塗布現像処理システムの構成の概略を示す平面図である。
【図２】図１の塗布現像処理システムの正面図である。
【図３】図１の塗布現像処理システムの背面図である。
【図４】本実施の形態にかかるレジスト塗布装置の縦断面の説明図である。
【図５】図４で示すレジスト塗布装置内の気体供給手段の縦断面の説明図である。
【図６】図５で示す気体供給手段の横断面の説明図である。
【図７】測定されたウェハ上の温度分布と理想温度分布との一例を示す説明図である。
【図８】図４の気体供給手段からウェハ上に気体が供給される状態を示す説明図である。
【図９】第２の実施の形態にかかるレジスト塗布装置の縦断面の説明図である。
【図１０】第３の実施の形態にかかるレジスト塗布装置の縦断面の説明図である。
【図１１】第４の実施の形態にかかるレジスト塗布装置の縦断面の説明図である。
【図１２】スピンチャックの上面の温度を測定する場合の実施の形態にかかるレジスト塗布装置の一例を示す縦断面の説明図である。
【符号の説明】
１ 塗布現像処理システム
１７ レジスト塗布装置
６０ スピンチャック
７０ 気体供給手段
７５ａ，７５ｂ，７５ｃ 温度調節室
７７ 温度制御装置
８５ サーモビュワー
Ｓ 処理室
Ｗ ウェハ
Claims (6)
- 処理室内に気体を供給すると共に，前記処理室内の雰囲気を排気する状態で，前記処理室内の保持部材に載置された基板に処理液を供給し，基板表面に前記処理液の膜を形成する膜形成方法であって，
前記処理液の供給前に，前記基板表面の温度を測定する工程と，
前記基板表面の温度の測定結果に基づいて，前記基板に前記処理液の溶剤の蒸気を吹き付ける工程と，を有することを特徴とする，膜形成方法。 - 処理室内に気体を供給すると共に，前記処理室内の雰囲気を排気する状態で，前記処理室内の保持部材に載置された基板に処理液を供給し，前記基板表面に前記処理液の膜を形成する膜形成方法であって，
前記処理液の供給前に，前記保持部材上の温度を測定する工程と，
前記温度の測定結果に基づいて，前記基板に前記処理液の溶剤の蒸気を吹き付ける工程と，を有することを特徴とする，膜形成方法。 - 前記保持部材上の温度の測定結果に基づいて，前記保持部材の温度を変更する工程を有することを特徴とする，請求項２に記載の膜形成方法。
- 前記温度測定は，非接触温度測定装置により行われることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の膜形成方法。
- 処理室内において保持部材上に載置された基板に処理液を供給し，前記基板表面に前記処理液の膜を形成する膜形成装置であって，
測定対象物である少なくとも前記基板表面又は前記保持部材上の温度を測定する非接触温度測定装置と，
前記基板上の任意の位置に前記処理液の溶剤蒸気を供給可能な溶剤蒸気供給手段と，
前記非接触温度測定装置による測定結果に基づいて，前記溶剤蒸気供給手段の前記溶剤蒸気の供給位置を制御する制御装置と，を有することを特徴とする，膜形成装置。 - 前記非接触温度測定装置は，熱赤外線測定装置であり，
前記測定対象物からの赤外線を前記熱赤外線測定装置に反射させる反射板を有することを特徴とする，請求項５に記載の膜形成装置。
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