JPS638809A - 回転処理装置の制御方法 - 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、被処理体を所定の回転スケジュールにした
がって回転させつつ所定の処理を施す回転処理装置の制
御方法に関する。

（従来の技術とその問題点） このような回転処理装置として、例えばスピンナー装置
に含まれる回転塗布ユニットがある。スピンナー装置は
半導体集積回路の製造工程においてホトリソグラフィ処
理を行なうために一般的に露光機とともに用いられる装
置であって、半導体ウェハを回転させつつ例えばホトレ
ジスト液などの薬液をウェハ表面に塗布する回転塗布ユ
ニットを含んで構成されている。

第８図は回転塗布ユニットの一例を示す説明図であり、
図においてウェハ１はスピンチ！？ツク２上に吸着固定
されて、モータ３により回転駆動される。ウェハ１の上
部には３本の薬液ノズル４ａ。

４ｂ、４Ｃが設置され、このうちノズル４ａ、４ｂは外
周部から中央めがけて斜めに固定され、ノズル４ｃは外
周部と中央部との間を回転移動自在に設置されている。

ノズル４Ｃの移動はモータ５により行ない、その位置検
出はエンコーダ６により行なう。３種類の薬液Ａ、Ｂ、
Ｃが予め準備され、これらの薬液は電磁弁７ａ、７ｂ、
７ｃにより選択的に導通される管８ａ、８ｂ、８ｃを通
じて、それぞれノズル４ａ、４ｂ、４Ｇに供給される。

薬液Ａ、Ｂ、Ｃには図示しない不活性ガス等の圧力が常
に加えられていて、電磁弁７が開くと、ノズル４から薬
液Ａ、Ｂ、Ｃが吐出されるようになっている。

シーケンス制御プロセッサ９は伝送ライン１０を通じて
、所定の回転スケジュールにしたがってサーボｉ構１１
に回転基準信号を与え、サーボ機構１１はモータ３の回
転すなわちウェハ１の回転がこの回転基準信号と一致す
るようにモータ３を回転制御する。シーケンス制御プロ
セッサ９はまた、上記回転スケジュールに合せて電磁弁
７ａ。

７ｂ、７ｃのオン／オフ制御を行なうとともに、エンコ
ーダ６からの信号を参照しつつモータ５の回転を制御し
てノズル４Ｃの進退を制御する。

第９図は回転スケジュールの一例を示す図であり、横軸
は時間、縦軸は回転数を表わす。この回転スケジュール
は、それぞれＮ　　、Ｎ２．Ｎ３の一定回転数を維持す
る定速回転区間Ｔ、Ｔ４゜Ｔ６と、ある定速回転区間か
ら別の定速回転区間へ移る加・減速回転区間Ｔ　　、Ｔ
３．Ｔ５．Ｔ。

との組合せから構成されている。区間Ｔ１．Ｔ２では薬
液Ａが吐出され、区間Ｔ３．Ｔ４では薬液Ｂが吐出され
た後にノズル４Ｃが移動され、区間Ｔ、Ｔ、Ｔ７では薬
液Ｃが吐出される。

第１０図は、第８図のサーボ機構１１の一例を示すブロ
ック図である。モータ３の回転速度はタコジェネレータ
１２およびＡ／Ｄ変換器１３を介してフィードバックさ
れ、シーケンス制御プロセッサ９から伝送ライン１０を
通じて与えられる回転基準信号ＮＲ（Ｔ）と比較される
。そしてその偏差に応じてＰ制御部１４およびＩ　＄１
１　ｔｉｌ１部１５が働き、ＰｉｌｌＩ御出力とＩ制御
出力の和により、Ｄ／Ａ変換器１６およびドライバ部１
７を介してモータ３が駆動され、ＰＩ副制御行なわれる
。

第１１図はこの様な回転制御を行なったときの、回転基
準信号ＮＩｌ　（Ｔ）の指示する基準回転数とモータ３
の実際の回転数とを示す図である。実線が基準回転数を
示し、点線が実回転数を示す。図示のようにＰｉｔ、ｌ
ｌｌ０によれば、定速回転区間において実回転数は基準
回転数に収束して一致するが、加・減速区間において基
準回転数に対する実回転数の追従遅れが生ずるので、こ
の遅れによるＩ成分の累８５（図示斜線部分）が定速回
転に移る場合のオーバーシュートまたはアンダーシュー
トとして現われる。そして加・減速区間が長い場合、オ
ーバーシュートまたはアンダーシュートの程度は大きく
なって、実回転数は一時的であるにせよ基準回転数から
大きくはずれ、半導体集積回路の品質や歩留りを維持す
るために精密な制御が要求されるホトリソグラフィ処理
にとって好ましくない影響を及ぼす。

このような問題を解決する方策として、本発明者は、回
転スケジュールを予め記憶しておき、区間順に順次読み
出してモータの回転を制御ｌｌＴｉる際に、当該区間が
定速回転区間であるときにはＰＩ副制御行ない、加・減
速回転区間であるときには当初Ｐ制御を行ない、加・減
速が所定割合だけ達成されたときにＰＩ副制御移ること
を特徴とするモータの回転制御方法を提案し、本願と同
日付で出願している。そしてこのような制御を実施する
とき、例えば回転塗布ユニットの処理シーケンスをｉ、
ＩＩ　ｔａｌｌするシーケンス制御プロセッサと別に、
モータの回転制御用のプロセッサを設け、この回転制御
プロセッサに付随して回転スケジュール記憶用のメモリ
を設けることが行なわれる。こうした構成による場合、
処理シーケンスの進行と回転スケジュールの進行とは個
別のプロセッサの制御の下で独立に行なわれるため、言
い換えればシーケンス制御プロセッサは処理シーケンス
のみを知っており、回転制御プロセッサは回転スケジュ
ールのみを知っているため、それらの間で同期を確立し
て処理シーケンスと回転スケジュールとを一致させるた
めの方策が新たに必要となる。

（発明の目的） そこでこの発明の目的は、上記観点に鑑み、被処理体を
所定の回転スケジュールにしたがって回転させつつ所定
の処理を施す回転処理装置において、処理シーケンスの
進行と回転スケジュールの進行とを別個のプロセッサに
より制御する場合に、簡単な構成によりそれらのプロセ
ッサ間で容易に同期を確立することができる回転処理装
置の制御方法を提供することである。

（目的を達成するための手段） 上記目的を達成するため、この発明によれば、回転スケ
ジュールを表わすスケジュールデータを、該回転スケジ
ュールの所定の進行状況を表わすステップポイントデー
タとともに一連のデータとして予め記憶しておき、該一
連のデータを順次読み出しつつ回転制御プロセッサによ
り前記被処理体を回転制御する際に、前記ステップポイ
ントデータに応じて前記回転制御プロセッサから、前記
回転処理装置の処理シーケンスを制御するシーケンス制
御プロセッサに同期信号を送り、該処理シーケンスと同
期をとりながら前記被処理体の回転制御を行なうように
している。

（実施例） 第１図は、この発明による回転処理装置の制御方法を、
第８図に示す回転塗布ユニットに適用した一実施例を示
すブロック図である。図示のように、第８図の回転塗布
ユニットの処理シーケンスを制御するためのシーケンス
制御プロセッサ９と別に、被処理体としてのウェハ１を
回転駆動するモータ３の回転を所定の回転スケジュール
にしたがって制御するための回転制御プロセッサ１８が
設けられる。また回転制御プロセッサ１８に付随して、
回転スケジュールを記憶しておくためのメモリ１９が設
けられる。シーケンス制御プロセッサ９と回転制御プロ
セッサ１８との間は、例えばＲ８−２３２Ｇから成るシ
リアル回線２ｏを介して接続される。回転スケジュール
はシーケンス制御プロセッサ９において、例えば予め準
備されたもののうちからオペレータによって所定のもの
が指定され、シリアル回線２０を通じてメモリ１９にセ
ーブされる。

モータ３の実回転数はパルスジェネレータ２１により検
出されて、回転制御プロセッサ１８にフィードバックさ
れる。回転制御プロセッサ１８は、メモリ１９にセーブ
された回転スケジュールとフィードバックされた実回転
数とに基づいてモータ駆動信号を作成し、Ｄ／Ａ変換器
１６およびドライバ部１７を介してモータ３を回転制御
する。

第２図は回転スケジュールの一例を示す図であり、横軸
は時間、縦軸は回転数を表わす。この回転スケジュール
は、上述した第９図と同様、それぞれＮ、Ｎ、Ｎ３の一
定回転数を維持する定速回転区間Ｔ、Ｔ、Ｔ６と、ある
定速回転区間から別の定速回転区間へ移る加・減速回転
区間Ｔ１．Ｔ３．Ｔ５．Ｔ７との組合せから構成されて
いる。区間Ｔ１．Ｔ２では薬液Ａが吐出され、区間Ｔ３
．”ｒ４では薬液Ｂが吐出された後にノズ）Ｉｔ４Ｃカ
移動すｔｌ、、Ｔ５　、Ｔ６　、Ｔ７　ｒはｇ液Ｃが吐
出される。

第３図は、回転スケジュールをメモリ１９にストアした
ときの様子を模式的に示すメモリマツプである。メモリ
１９上では、各回転区間■、〜Ｔ。はそれぞれ回転スケ
ジュールステラフ１〜回転スケジュールステップｎとし
て識別されてセーブされる。例えば回転スケジュールス
テップｋ（ｋ−１〜ｎ）に対する記憶領域は、データｔ
ｋ、ｎｋ、ＳＰ、、ＤＯＫ、の各保存領域が割当てられ
ている。ここでデータｔｋは回転スケジュールステップ
にの所要時間を表わすデータであり、データｎｋは回転
スケジュールステップにでの最終回転数を表わすデータ
である。データｓＰｋおよびＤＯＫｋはこの発明に関連
したデータであり、このうちデータＳＰｋは、回転スケ
ジュールステップにの最少に同期メツセージを発生して
シーケンス制御プロセッサ９に送るかどうかを示すステ
ップポイントデータである。またデータＤＯＫｋは、回
転スケジュールステップにの時間ｔ、をタイムアップし
ても、シーケンス制御プロセッサ９からＤＯＫメツセー
ジ（処理続行指令信号）が返送されてくるまでは当該回
転スケジュールステップにの最終回転数ｎｋを維持し、
次のステップへは進まないことを示すフラグデータであ
る。なお以下の説明において、ＤＯＫｋ　（ｋ＝１〜ｎ
）はメモリ１９に記憶されたフラグデータを意味し、Ｄ
Ｏ・ＫはＤＯＫ、＝“１パに対応してシーケンス制御プ
ロセッサ９から返送されてくる処理続行指令信号を意味
する。ｎ□およびｎ。は通常、Ｑ　ｒｐａ＋である。

第４図は、第２図の回転スケジュールに対するスケジュ
ールデータを示すメモリマツプである。

ステップポイントデータＳＰは、データＳＰ２およびＳ
Ｐ４が１”であり、回転スケジュールステップ２および
回転スケジュールステップ４の最後に同期メツセージを
発生してシーケンス制御プロセッサ９に送ることを示し
ている。その他のステップポイントデータＳＰは“Ｏ″
であり、同期メツセージが不要であることを示している
。一方、フラグデータＤＯＫ　　はＤＯＫ４が“１パで
あり、回転スケジュールステップ４の時間ｔ４をタイム
アツプしても、シーケンス制御プロセッサ９からＤＯＫ
メツセージが返送されてくるまでは当該回転スケジュー
ルステップ４の最終回転数ｎ４を維持することを示して
いる。他のフラグデータＤＯＫｋは“０″であり、その
ような処理が不要であることを示している。

第５図は、第１図の回転制御プロセッサ１８の処理手順
を示すフローチャートである。以下この第５図の他に、
第２図および第４図を参照して、シーケンス制御プロセ
ッサ９と回転制御プロセッサ１８との間の同期確立動作
を中心にして、回転制御プロセッサ１８の動作について
説明する。なお第６図に、第２図の回転スケジュールに
よるシリアル回線２０上のメツセージシーケンスが示し
であるので、同図を併せて参照されたい。

まずシーケンス制御プロセッサ９において、オペレータ
による回転スケジュールの指定が行なわれると、当該回
転スケジュールデータＣＤがシリアル回線２０を介して
回転制御プロセッサ１８に与えられ、回転制御プロセッ
サ１８はステップＳ１において、この回転スケジュール
データＣＤをメモリ１９にセーブする。

次にスピンチャック２上にウェハ１のセットが完了する
と（第８図参照）、シーケンス制御プロセッサ９から回
転開始指令信号ＰＣ８がシリアル回線２０上に送出され
、回転制御プロセッサ１８はステップＳ２において、こ
の回転開始指令信号ＰＣ８を受信する。

これ以後、実際のモータ回転処理が開始されるが、まず
ステップ＄３では、回転スケジュールステップ番号カウ
ンタの内容かに＝１に初期設定され、これに該当する回
転スケジュールステップ１のデータがメモリ１９から取
出される。このとき同時にｎ。＝０にセットされる。続
くステップＳ４では、上記取出されたデータのうちｔｋ
およびｎ　（今の場合ｔ、ｎ１）の内容に基づいて、モ
ータ３の運転が開始される。そしてステップＳ５でに＝
１であるかどうか、すなわち回転スケジュールステップ
１であるかどうかが判別され、今の場合に＝１であるの
でステップＳ６へと進んで、回転開始報告信号ＰＳＡが
シリアル回線２０上に送出される。シーケンス制御プロ
セッサ９はこの回転開始報告信号ＰＳＡを受取り、薬液
Ａの吐出を開始するタイミングを知る。

ここでステップＳ４における、ｔｋおよびｎｋに基づく
モータ３の回転制御の一例について、第７図を参照して
簡単に説明する。第７図においては連続した３つの回転
スケジュールステップに−１、に、に＋１が例示してあ
り、それらは順に定速回転区間、加速回転区間および定
速回転区間となっている。まず最初の定速回転区間の回
転スケジュールステップに−１では、ＰＩ副制御よりモ
ータ３の回転を制御する。すなわちｎｋ−１の回転速度
を時間ｔ　　の間維持するように、モータ３に−１ をＰＩｉＩＩＩ御する。次に加速回転区間の回転スケジ
ュールステップにでは、当初Ｐ制御を行ない、加速が所
定割合（第７図では９０％）だけ達成された時点でＰＩ
副制御移る。すなわち時間ｔ、の後に回転速度ｎ、に達
するように、（ｎｋ−ｎｋ−１）／　ｔ　ｋの加速率で
モータ３を回転制御するのであるが、当初はＰｔＩＩＩ
ｔＩｌのみを行なって、基準回転数に対する実回転数の
追従遅れによるＩ成分の累積を無くし、９０％の加速が
達成された後にＰＩ制御に切り替えて、最終的に実回転
数を基準回転数に一致させるのである。この場合Ｉ成分
の累積（図示斜線部分）が非常に少ないので、オーバー
シュートの程度も非常に小さなものとなる。なお減速回
転区間についても同様の制御を行なって、アンダーシュ
ートの程度を小さくすることができる。

第５図に戻って、ステップＳ７では、ステップポイント
データＳＰの指定があるかどうか、すなわちステップポ
イントデータＳＰの内容が“１″であるかどうかが判別
される。いまＳＰｌは０″であるので、ステップＳ７か
らステップＳ１０へと進み、時間１ｋ　（今の場合１１
）のタイムアツプを待機する。そしてタイムアツプする
とステップＳ１１へと進み、フラグデータＤＯＫ、の指
定があるかどうか、すなわちＤＯＫｋデータの内容が°
゛１″であるかどうかが判別される。いまり。

Ｋ１は“ＯＩＩであるので、ステップ８１１からステッ
プ８１３へと進み、最終ステップであるがどうか、すな
わちに＝ｎであるかどうかが判別される。いまに−１で
あるのでステップＳ１４へと進んで、回転スケジュール
ステップ番号カウンタの内容が１だけ歩進される。すな
わちに＝２となって、回転スケジュールステップ２のデ
ータがメモリ１９から取出される。

そしてステップＳ４へと戻り、ｔ２およびｎ２に基づい
て上述したようにモータ３の回転制御が行なわれる。い
まに＝２であるのでステップＳ５からステップＳ７へと
進み、ステップポイントデータＳＰの指定があるかどう
かが判別される。いまＳｒ１は°１″であるので指定あ
りと判定され、ステップＳ８へと進んで同期信号ＳＹＮ
の送信時期を待機する。この送信時期は時間ｔｋ　（今
の場合ｔ２）のタイムアツプと同時期としてもよいが、
この実施例では同期信号ＳＹＮが実際にシーケンス制御
プロセッサ９に届くまでの伝送時間だけ早目に送信する
ことにより、時間ｔ、がタイムアツプしたとき、すなわ
ち回転スケジュールステップｋが終了するのと全く同時
にシーケンス制御プロセッサ９がそのタイミングを知る
ことができるようにしている。送信を早める時間Δｔは
、例えばシルケンス１ｌｉｌｌ　ＩＩＩプロセッサ９を
通じて予め設定しておく。シリアル通信においては全部
の信号を受けとってはじめて意味ある信号と判断するの
で、その時間が少くとも必要であり、それに＋αしたも
のがΔｔである。

そしてｔｋ−八ｔの時間が経過するとステップＳ８から
ステップＳ９へと進み、同期信号ＳＹＮをシリアル回線
２０上に送出する。シーケンス制御プロセッサ９はこの
同ＩＩ信号ＳＹＮを受けて、回転スケジュールステップ
２の終了タイミングを知り、薬液Ａの吐出を終了して、
代って薬液Ｂの吐出を開始する。ステップＳ９における
同期信号ＳＹＮの送信後、Δｔの時間が経過すると、ス
テップＳ１０においてｔｋタイムアツプと判定され、ス
テップＳ１１へと進んで、フラグデータＤＯＫｋの指定
があるかどうかが判別される。いまり。

Ｋ２は“Ｏ”であるのでステップ８１３へと進み、最終
ステップではないのでさらにステップ３１４へと選んで
、回転スケジュールステップ番号カウンタの内容が１だ
け歩進されてに−３となり、回転スケジュールステップ
３のデータがメモリ１つから取出される。

この回転スケジュールステップ３ではステップポイント
データＳＰ　　　”Ｏ”　、ＤＯＫ３＝　”Ｏ”一 であるので、上述した回転スケジュールステップ１にお
けるのと同様の処理が繰り返される。そして次に回転ス
ケジュールステップ４へと進む。この回転スケジュール
ステップ４では、５Ｐ４−”１　”、ＤＯＫ４−“１″
であるので、第５図のフローチャートにおいてステップ
Ｓ７からステップＳ８へと進み、同期信号ＳＹＮの送信
時期がくると、すなわちｔ４−Δｔの時間が経過すると
、ステップＳ９へと進んで、同期信号ＳＹＮがシリアル
回線の２０上に送出される。シーケンス制御プロセッサ
９はこの同期信号ＳＹＮを受けて、回転スケジュールス
テップ４の終了タイミングを知り（実際にはフラグデー
タＤＯＫ、の指定があるので回転スケジュールステップ
４の終了は後述するように延長される）、薬液Ｂの吐出
を終了して、ノズル４Ｃの移動を開始する。そしてノズ
ル４ｃの移動が完了すると、シーケンス制御プロセッサ
９は、処理続行指令信号ＤＯＫを回転制御プロセッサ１
８に返送するとともに、薬液Ｃの吐出を開始する。

一方、回転制御プロセッサ１８の側では、第５図のフロ
ーチャートにおいて、ステップ３１１でフラグデータＤ
ＯＫ、の指定ありと判定されてステップＳ１２へと進み
、処理続行指令信号ＤＯＫの返送を待機する。そしてシ
ーケンス制御プロセッサ９から処理続行指令信号ＤＯＫ
が返送されてくると、ステップ８１３を経てステップ８
１４へと進み、回転スケジュールステップ番号カウンタ
が１だけ歩進されてに＝５となる。これにより回転スケ
ジュールステップ４は終了し、次の回転スケジュールス
テップ５のデータがメモリ１９から取出される。

以後は上述と同様にして、回転スケジュールステップ５
，６．７の処理が続行され、回転スケジュールステップ
７の処理を完了すると、ステップＳ１３において最終ス
テップである、すなわちに＝ｎ（今の場合に＝７）であ
ると判定されて、処理はステップ８１５へと進む。ステ
ップ８１５では、回転スケジュール終了報告信号ＰＳＴ
がシリアル回線２０上に送出され、これで第４図の回転
スケジュールデータに基づく回転制御プロセッサ１８に
よるモータ３の回転制御処理は終了する。

シーケンス２１Ｊ　６０プａセツサ９は、回転スケジュ
ール終了報告信号ＰＳＴを受けて、薬液Ｃの吐出を終了
し、一連の処理シーケンスを終了する。

なお上記説明では、半導体ウェハを回転させつつ薬液の
塗布を行なう回転塗布ユニットに本発明を適用した実施
例につき詳述したが、本発明はこれに限らず、被処理体
を所定の回転スケジュールにしたがって回転させつつ所
定の処理を施す回転処理装置全般に適用し得るものであ
り、その場合にも上記実施例と同様の効果を奏する。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば被処理体を所定
の回転スケジュールにしたがって回転させつつ所定の処
理を施す回転処理装置において、処理シーケンスの進行
と回転スケジュールの進行とを別個のプロセッサにより
制御する場合に、簡単な構成によりそれらのプロセッサ
間で容易に同１ｎを確立することができる回転処理装置
の制御方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は回転スケジュールの一例を示ず図、第３図および第４
図は回転スケジュールのメモリマツプの一例を示す図、
第５図はこの発明による処理手順を示すフローチャート
、第６図はシーケンス制御プロセッサと回転制御プロセ
ッサ間の回線上のメツセージシーケンスを示す図、第７
図は改善されたモータ回転特性を示す図、第８図は回転
塗布ユニットの構成例を示す図、第９図は回転スケジュ
ールの一例を示す図、第１０図は従来のサーボ機構の一
例を示すブロック図、第１１図は従来のモータ回転特性
を示す図である。 １・・・ウェハ ３・・・モータ ９・・・シーケンス制御プロセッサ １８・・・回転制御プロセッサ １９・・・メモリ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理体を所定の回転スケジュールにしたがつて
   回転させつつ所定の処理を施す回転処理装置において、
   前記回転スケジュールを表わすスケジュールデータを、
   該回転スケジュールの所定の進行状況を表わすステップ
   ポイントデータとともに一連のデータとして予め記憶し
   ておき、該一連のデータを順次読み出しつつ回転制御プ
   ロセッサにより前記被処理体を回転制御する際に、前記
   ステップポイントデータに応じて前記回転制御プロセツ
   サから、前記回転処理装置の処理シーケンスを制御する
   シーケンス制御プロセッサに同期信号を送り、該処理シ
   ーケンスと同期をとりながら前記被処理体の回転制御を
   行なうことを特徴とする、回転処理装置の制御方法。
2. （２）回転制御プロセッサからシーケンス制御プロセッ
   サへのステップポイントデータの送信は、その伝達に要
   する時間だけタイミングを早める、特許請求の範囲第１
   項記載の回転処理装置の制御方法。