JPH02237678A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は液体の塗布装置、例えば半導体ウエハの表面
にフォトレジストを回転塗布するスピンコー夕のような
塗布装置に関する発明である。

［従来の技術］ 回転塗布については、株式会社工業調査会発行、［電子
材料Ｊ　１９８８年１２月号別冊、７８〜８３ページに
示されているように、膜厚の均一な薄膜をシリコンウエ
ハなどの被塗布体上に形成するのに用イラレル。第３図
は従来の一般的なこの種の塗布装置であり、肢塗布体（
１）はチャック（４）上に置かれ、真空吸着などの方法
により固定される。塗布液（２）をノズル（３）がら被
塗布体（１）上に滴下し、モータ（５）により′チャッ
ク（４）を介して被塗布体（１）を一定時間、高速回転
させることにより、遠心力で塗布液（２）を拡げ、その
薄膜を形成する。

回転前あるいは回転中に塗布液（２）の溶媒蒸発ムラや
ゴミあるいは塗布液（２）の飛沫が被塗布体（１）の面
上に付着することや、被塗布体面上のキズなどにより塗
布液膜は乱されて、膜厚にムラが生じることになる。

第４図〜第６図に膜厚分布の均一な塗布液膜が形成され
た被塗布体（以下ではこれを良品と呼ぶ）と膜厚分布の
不均一な塗布液膜が形成された被塗布体（以下ではこれ
を不良品と呼ぶ）の上面と断面の模式図を示す。第４図
に示す不良品は、ストライエーション（ｌ５）やゴミ（
１６）による塗布不良（１７）が起こり、塗布膜厚が不
均一になったものである。第５図に示す不良品は、塗布
液中に含まれる溶媒の蒸発が面内で不均一に起こること
などの原因で半径方向の膜厚分布に不均一が生じている
。

第６図に示すのは良品で、塗布不良は生じておらず、塗
布膜厚は均一である。第４図，第５図に示す状態で露光
工程・現像工程のパタ〜ンニングを行うと、パターン線
幅のムラを生じたり、パターンか描けないことになり、
その箇所は不良品となり、歩留りが悪くなる。

以上のような従来の塗布装置では膜厚分布が検出されて
おらず、被塗布体上に形成された塗布液膜の膜厚分布の
不均一を発見することができない。

このために、肢塗布体は良品と不良品の区別がないまま
に塗布工程以降の処理工程に進み、さらに加工された状
態で不良が発見されるという問題点があった。

この問題点を解決するために本発明者らは第７図に示す
ものを発明した。この先行発明は、被塗布体（１）の回
転中心以外の一点で塗布液（２）の周方向の膜厚あるい
は膜厚と相関をもつ他の物理量を光学的手法を用いて塗
布中に検出する検出１１（ｔｏｏ）と、その検出結果を
基に塗布膜の良・不良を判定する判定部（１４）と、そ
の決定結果を基に処理を行う洗浄液供給装置（６）、洗
浄液ノズル（７）からなる処理手段を備えている。検出
部（１００）はレーザ（１０）からのレーザ光の反射を
受光する受光素子（１１）、アンプ（１２）、ハイパス
フィルタ（Ｉ３）を備えている。

以上のような構成により、まず、チャック（４）上に被
塗布体（１）を載せ、真空吸着により固定する。その後
、ノズル（３）から塗布液（２）を被塗布体（１）上に
滴下する。さらに、モータ（５）により被塗布体（１）
およびチャック（４）を一定時間、高速で回転し、被塗
布体（１）上の塗布液（２）を遠心力により拡げて、塗
布液（２）の膜を形成する。塗布中、ｔｉｅ−Ｎｅレー
ザ（１０）で被塗布体（１）上にレーザ光を照射する。

その光は肢塗布体（１）と塗布液（２）の膜との界面お
よび塗．布液（２冫の膜と大気との界面の２つの面で反
射し、干渉を起す。第８図に膜厚と反射光の強度の時間
変化を示す。図中の（イ）、（口）の曲線において膜厚
△σで１周期となる強度変化をしており、膜厚の減少速
度が時間の経過と共に遅《なる。また、１μｍ程度の膜
厚のときには、変化の周期は通常一回転に要する時間よ
り長い周期となる。第６図に示した良品、第４図に示し
た不良品を円周状（１８）に検査した場合、反射光の強
度変化は第９図のようになる。この不良品の場合、而内
の膜厚分布の不均一により反射光強度は一回転の間にも
変化するようになる。これに反し、良品の場合はそのよ
うな早い周期の変化はない。

干渉光を受光素子（１１）で受光し、受光素子（１１）
は受けた光を電気的信号に変換し、検出部（１００）へ
その信号を送る。検出部（１００）においてその信号を
アンプ（１２）で増幅させて、ハイパスフィルタ（ｌ３
）を通せば第１０図のような電気的信号が得られる。こ
の信号のピークや平均値をもとに良・不良を判定部（１
４）で判定する。判定の結果、良品と判断されれば、肢
塗布体（１）をそのまま次の工程に進ませる。不良品と
判断されれば、塗布終了後に洗浄液供給装置（６）を起
動させ、洗浄液ノズル（７）から洗浄液を滴下し、被塗
布体（１）から塗布液（２）を除去し、乾燥後、再塗布
を行う。

［発明が解決しようとする課題１ 以上のような先行発明による塗布装置は、周方向の膜厚
もしくは膜厚と相関のある他の物理量だけを検知するも
のであり、半径方向の膜厚は検知することかできない。

従って、半径方向に膜厚分布の不均一が生じた場合には
、この先行発明では対応できない。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、回転塗布中に周方向のみならず半径方向の膜
厚もしくは膜厚と相関のある他の物理量をも検出するこ
とにより、不良検知を行い、塗布工程後の処理工程に良
品のみを供給し、加工費、材料費の無駄を省き、かつ塗
布中に検査を行うことで検査に要する時間を省くことの
できる塗布装置を得ることにある。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る塗布装置は、被塗布体の半径方向の異な
る複数個の箇所で塗布液の膜厚あるいは膜厚と相関を持
つ他の物理量を光学的手法を用いて塗布中に検出する検
出部と、その検出結果を基に塗布膜の良・不良を判定す
る判定部と、その判定結果を基に処理を行う処理手段と
を備えている。

［作　用］ この発明においては、例えば、ゴミやキズにより生じる
周方向のみならず半径方向にも膜厚分布の不均一な肢塗
布体を、検査時間を新たに設けることなく発見すること
ができる。また、不良品を塗布工程以降の処理工程に送
ることがな《なる。

さらに、発見された不良品を洗浄することで再利用する
ことも可能になる。

Ｕ実施例コ 第１図はこの発明の一実施例を示し、被塗布体（１）の
半径の異なる２点にレーザ光を照射する２つのｌｉｅ−
Ｎｅレーザ（ｓｏ），　（５１）と、これらのレーザに
対応する受光素子（５２），　（５３）が設けられてお
り、受光素子（５２），　（５３）の出力信号は、検出
部（２００）のアンプ（５４），　（５５）にそれぞれ
接続されている。検出部（２００）にはこれらのアンプ
（５４），　（５５）・に対応してハイバスフィルタ（
５６），　（５７）およびローパスフィルタ（５８），
　（５９）が設けられている。検出部（２００）に接続
されている判定部（２４）には、周方向膜厚分布判定部
（８０）に加え、演算部（８１）を有する半径方向膜厚
分布判定部（８２）が設けられている。

その池、第７図におけると同一符号は同一部分である。

以上の構成により、被塗布体（１）へ塗布液（２）の塗
布を行う場合、まずチャック（４）上に被塗布体（１）
を載せ、真空吸着により固定する。その後、ノズル（３
）から塗布液（２）を被塗布体（１）上に滴下する。さ
らに、モータ（５）により肢塗布体（１）およびチャッ
ク（４）を一定時間、高速で回転し、被塗布体（１）上
の塗布液（２）を遠心力により拡げて、塗布液（２）の
膜を形成する。塗布中、Ｈｅ−Ｎｅレーザ（５０），　
（５１）で被塗布体（１）上にレーザ光を照射する。そ
れらの光は被塗布体（１）と塗布液（２）の膜との界面
および塗布液（２）の膜と大気との界面の２つの面で反
射し、それぞれ干渉を起こす。第５図に示した不良品を
円（１ｇ），　（１９）に沿って同心円状に検査した場
合、反射光の強度変化は第８図のようになる。第８図中
の曲線（イ）は円（１９）の円周状に検査した反射光強
度であり、曲線（口）は円（ｌ８）の円周状に検査した
反射光強度である。第５図の不良品の場合、半径方向の
膜厚分布の不均一により反射光強度は第８図の曲線（イ
），（口）で時間的な位相のずれを生じる。干渉光を受
光素子（５２），　（５３）で受光し、受光素子（５２
），　（５３）は受けた光を電気的信号に変換し、検出
部（２００）へその信号を送る。検出部（２００）にお
いてその信号をアンプ（５４），　（５５）で増幅させ
て、ローバスフィルタ（５８），　（５９）を通せば第
８図（ｂ）の反射光強度に比例した電気的信号が得られ
る。この信号を判定部（２４）の演算部（８ｌ）で処理
することにより第２図のような信号になる。第２図（ａ
）は第８図の（イ）の出力電圧を（口）の出力電圧で除
いた結果であり、第２図（ｂ）は第８図の（イ）の出力
電圧から（口）ノ出力電圧を引いた結果である。

２つの膜厚の経時変化が等しければ第２図（ａ）の値は
変化することはない。また、第２図（ｂ）の場合でも検
査に用いた２つのレーザの出力と受光素子の感度が同じ
ものであるか、あるいは一度２つの信号を正規化した後
に演算部（８ｌ）で処理すれば、第８図における（イ）
の出力電圧と（口）の出力電圧の差の時間的な変動はな
いはずである。

従って、この信号を基に良・不良を半径方向膜厚分布判
定部（８２）で判定することができる。この精度はレー
ザの光干渉を利用しているために非常に高《、．被塗布
体（１）がシリコンウエハで、塗布液（２）がフォトレ
ジストの場合には１０人程度の分解能が容易に達成でき
る。判定の結果、良品と判断されれば、肢塗布体（１）
をそのまま次の工程に進ませる。不良品と判断されれば
、塗布終了後に洗浄液供給装置（６）を起動させ、洗浄
液ノズル（７）から洗浄液を滴下し、被塗布体（１）か
ら塗布液（２）を除去し、乾燥後、再塗布を行うことに
なる。

また、上記動作説明は半径方向の膜厚分布の不良検知に
ついて述べたが、週方向の膜厚分布の不良検知について
も先行発明のところで記述したようにして行うことがで
きる。装置としては、図中のハイバスフィルタ（５６）
，　（５７）や周方向膜厚分布判定部（８０）を用いれ
ばよい。

なお、上記実施例では不良検知後の処理装置として洗浄
装置を備えたものを示したが、洗浄せずに不良品を別な
所に集める装置や、後工程で処理を行わないように制御
回路を設けても良い。また、レーザを光源として示した
が白色光源とフィルタを組み合わせたものや、あるいは
それにレンズを組み合わせたものでも良い。また、測定
方法もここで述べた光干渉を利用する方法の他に膜中の
光吸収を利用することも可能である。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、被塗布体の半径方向
の異なる複数個の箇所で塗布液の膜厚あるいは膜厚と相
関を持つ他の物理量を光学的手法を用いて塗布中に検出
する検出部と、その検出結果を基に塗布膜の良・不良を
判定する判定部と、その判定結果を基に処理を行う処理
手段を備えたことにより、下記の効果を奏する。

（ｉ）周方向のみならず半径方向の膜厚分布をも検査す
ることができるので先行発明よりも正確に不良を発見で
きる。

（１１）良品のみを塗布後の工程に送ることができるの
で、後工程で加工された後に不良品となることがないの
で加工費、材料費が低減される。

（ｉ）不良検知が被塗布体（ウエノ・など）上の塗布液
膜で作られたパターン線幅の目視検査などに比べて簡単
であり、また、自動化されているため正確に迅速に行う
ことができ、かつ省大化できる。

（ｉｖ）　　検査は塗布中に行うために、そのための時
間や場所を新たに設ける必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の概略側断面図、第２図は
第１図のものにおける演算結果の特性線図である。 第３図〜第ｌＯ図は従来の塗布装置を示し、第３図は概
略側面図、第４図は塗布液膜不良の場合の平面図（ａ）
，　（ａ）の１−１線、■一■線、Ｉ−ＩＩＩ線に沿う
平面での断面図（ｂ．），　（ｂｔ），　（ｂ３）、第
５図は別の塗布膜不良の場合の平面図（ａ），断面図（
ｂ）、第６図は塗布液膜が良の場合の平面図（ａ），断
面図（ｂ）、第７図は先行発明の概略側断面図、第８図
は塗布中の膜厚および反射光強度の時間変化特性線図、
第９図は不良品、良品の反射光強度の時間変化特性比較
線図、第１０図は第９図に対応する出力電圧特性比較線
図である。 （１）・・被塗布体、（２）・・塗布液、（２００）な
お、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被塗布体上に塗布液を滴下し、前記被塗布体を回転させ
   て、前記塗布液を遠心力により拡げ、前記被塗布体上に
   前記塗布液の薄膜を形成させる塗布装置において、前記
   被塗布体の半径方向に異なる複数個の箇所で前記塗布液
   の薄膜およびこの薄膜と相関を持つ他の物理量のいずれ
   かを光学的手法により塗布中に検出する検出手段と、そ
   の検出結果を基に塗布膜の良・不良を判定する判定部と
   、その判定結果を基に処理を行う処理手段とを備えてな
   ることを特徴とする塗布装置。