KR100811964B1 - 레지스트 패턴 형성장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

도포유닛과 현상유닛을 구비한 도포/현상장치에 노광장치를 접속하고 이들의 처리를 제어하는 제어부를 갖춘 레지스트 패턴 형성장치에 있어서, 레지스트 도포전의 바탕막의 반사율, 레지스트 도포후의 레지스트 막두께, 현상후의 현상선폭, 바탕막과 레지스트 패턴의 얼라인먼트 상태, 현상결함 등을 검사부 등으로 측정한다. 이 측정 데이터를 제어부에 송신하고, 제어부에서는 레지스트 막두께나 현상선폭 등 각 측정항목의 측정 데이터에 의거하여 측정 데이터에 대응하는 보정 파라미터가 선택되어 당해 보정 파라미터의 보정이 이루어진다. 이 때문에 보정작업이 용이하게 되고 오퍼레이터의 부담이 경감되는 동시에 적절한 보정을 할 수 있다.

Description

레지스트 패턴 형성장치 및 그 방법{RESIST PATTERN FORMING APPARATUS AND METHOD THEREOF}

도1은 본 발명에 관한 레지스트 패턴 형성장치의 한 실시예의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.

도2는 상기 레지스트 패턴 형성장치의 개관을 나타내는 사시도이다.

도3은 상기 레지스트 패턴 형성장치에 설치되는 선반유닛의 일례를 나타내는 종단 측면도이다.

도4는 도포유닛의 주요부를 나타내는 종단 측면도이다.

도5는 막두께 측정유닛의 주요부를 나타내는 종단 측면도이다.

도6은 노광장치를 개략적으로 나타내는 종단 측면도이다.

도7은 검사부를 개략적으로 나타내는 종단 측면도이다.

도8은 검사장치의 주요부를 나타내는 종단 측면도이다.

도9는 상기 실시예에서 사용하는 제어부를 나타내는 블록도이다.

도10은 상기 실시예에 있어서 레지스트 막두께에 대응하는 보정 파라미터의 보정작업을 하는 모양을 나타내는 플로우 차트이다.

도11은 상기 실시예에 있어서 바탕막 반사율 및 레지스트 막두께에 대응하는 보정 파라미터의 보정작업을 하는 모양을 나타내는 평면도이다.

도12는 상기 실시예에 있어서 현상선폭(現像線幅), 얼라인먼트 검사, 표면검사에 대응하는 보정 파라미터의 보정작업을 하는 모양을 나타내는 평면도이다.

도13은 상기 실시예에 있어서 에칭선폭(etching 線幅)에 대응하는 보정 파라미터의 보정작업을 하는 모양을 나타내는 평면도이다.

도14는 본 발명의 레지스트 패턴 형성장치의 다른 예의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.

도15는 상기 레지스트 패턴 형성장치의 검사부의 일례를 나타내는 개략적인 측면도이다.

도16은 본 발명의 다른 실시예에 관한 레지스트 패턴 형성장치를 나타내는 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 도포/현상장치 200 : 노광장치

300 : 에칭장치 A1 : 레지스트 패턴 형성장치

A2, S3 : 검사부 W : 반도체 웨이퍼

22 : 캐리어 재치부 24 : 주반송수단

3A : 도포유닛 3B : 현상유닛

41 : 반사율 측정유닛 42 : 막두께 측정유닛

63A : 선폭검사장치 63B : 얼라인먼트 검사장치

63C : 결함검사장치 7 : 제어부

본 발명은 반도체 웨이퍼나 LCD 기판(액정 모니터용 글래스 기판) 등의 기판 상에, 예를 들면 레지스트액을 도포하고 노광한 뒤에 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성장치 및 그 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서는, 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 한다) 등의 기판에 레지스트액을 도포하고, 포토마스크를 사용하여 그 레지스트막을 노광하며 또한 현상함으로써 원하는 레지스트 패턴을 기판 상에 형성하는 포토리소그래피 기술이 사용되고 있다.

이 포토리소그래피는, 도포/현상장치에 노광장치를 접속한 패턴 형성 시스템에 의하여 구현된다. 도포/현상장치는, 웨이퍼를 처리하는 경우를 예로 들면, 웨이퍼 카세트를 반출입하는 카세트 스테이지, 이 카세트 스테이지에 재치된 카세트로부터 웨이퍼를 꺼내는 반송암, 처리스테이션 및 인터페이스 스테이션으로 이루어지고 노광장치에 접속된다.

반송암을 통하여 처리스테이션에 반입된 웨이퍼는 도포유닛에 의하여 레지스트막이 형성되고, 그 후에 노광장치에 의하여 노광된다. 계속해서 웨이퍼는 처리스테이션으로 되돌려지고 현상유닛에 의하여 현상 처리되어 반송암을 통하여 카세트로 되돌려진다. 그 다음 웨이퍼는 에칭장치로 반송되고, 여기에서 후공정(後工程)인 에칭처리가 이루어진다.

그런데 레지스트 막두께나 노광처리나 현상처리의 처리상태 혹은 에칭처리의 처리상태는, 일정한 처리조건으로 처리를 한다고 하더라도 온도, 습도 등의 변동이나 웨이퍼 표면의 상태 또는 기압 등의 요인에 의하여 목표로 하는 처리상태로부터 벗어나는 경우가 있다.

그리하여 종래에는 예를 들면 일정 매수의 기판을 처리할 때마다 기판을 빼어내어 이 기판을 도포/현상장치와는 별도의 영역에 설치된 검사유닛으로 반송하여, 이 검사유닛에서 레지스트액의 도포 후에 웨이퍼 상에 형성된 레지스트막의 막두께, 현상처리 후의 레지스트 패턴의 선폭, 레지스트 패턴과 바탕 패턴의 얼라인먼트(alignment; 정렬) 상태, 현상 얼룩이나 현상결함, 에칭처리가 이루어진 뒤에 에칭후의 선폭, 표면결함 등에 관하여 검사를 한다. 그리고 그 검사결과에 의거하여 상기 각부(各部)의 처리조건이 적절한지 아닌지를 판단하고, 그 판단에 의거하여 처리조건을 보정하여 그 후의 제조라인으로 보내어지는 웨이퍼의 처리상태가 목표치에 가깝게 되도록 하고 있었다.

그러나 이러한 처리조건의 보정작업은 그 보정을 결정하기 위한 기준이 없기 때문에, 각 조건의 보정량은 오퍼레이터의 경험 등에 의거하여 시행착오의 방법에 의하여 결정되는 것이 일반적이다. 또한 보정 대상이 되는 처리조건의 파라미터는 여러 개 있으므로, 경우에 따라서는 보정 대상이나 보정치를 바꾸어 가면서 여러 번 검사를 되풀이하지 않으면 안되어 작업이 번거롭고 또한 경험자가 없는 경우에는 작업이 곤란하다고 하는 문제가 있었다.

또한 종래에는 처리조건의 보정은, 도포유닛, 현상유닛, 노광장치, 에칭장치 마다 별도로 이루어지기 때문에 이들 복수의 유닛이나 장치에 대하여 전부 처리조건을 보정하기 위해서는, 각 유닛, 장치를 돌아다니지 않으면 안되어, 이 점에서도 작업의 번거로움이 컸다.

본 발명의 목적은, 레지스트 패턴 형성장치에 있어서 기판을 처리하여 목표로 하는 처리상태를 얻기 위한 기판 처리조건의 보정작업을 용이하게 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 주된 관점에 관한 레지스트 패턴 형성장치는, (a)바탕막이 형성된 복수 매의 기판을 지지하는 기판 캐리어가 재치되는 캐리어 재치부와, 이 캐리어 재치부에 재치된 캐리어로부터 기판을 받아 반송하는 반송부와, 이 반송부에서 반송된 기판을 기판 지지부로 수평으로 지지하고, 이 기판에 노즐로부터 레지스트액을 공급하는 동시에 상기 기판 지지부를 회전시켜 그 원심력에 의하여 레지스트액을 확산시켜 기판 표면에 레지스트막을 형성하는 도포유닛과, 레지스트액이 도포되고 노광이 이루어진 기판의 표면에 소정의 온도의 현상액을 확산시켜 액막(液膜)을 형성하고 소정의 시간 동안 현상액을 액막의 상태로 함으로써 그 기판 표면을 현상하는 현상유닛을 구비한 도포/현상장치와, (b)상기 바탕막의 반사율, 상기 바탕막의 막두께, 레지스트 막두께, 현상후의 선폭, 바탕막과 레지스트 패턴의 얼라인먼트 상태 및 현상후의 표면결함을 포함하는 측정항목 중에서 선택되는 적어도 하나의 측정항목을 측정하여 측정 데이터를 출력하는 검사유닛과, (c)상기 검사유닛의 측정 데이터에 의거하여 상기 도포유닛의 기판 지지부의 회전수, 기판 지지부의 가속도, 상기 노즐의 위치, 상기 현상유닛의 현상시간 및 상기 현상액의 온도를 포함하는 보정 파라미터 중에서 선택되는 적어도 하나의 보정 파라미터의 설정치를 보정하는 제어부를 구비한다.

본 발명의 별도의 관점에 관한 레지스트 패턴 형성장치는, (a)바탕막이 형성된 복수 매의 기판을 지지하는 기판 캐리어가 재치되는 캐리어 재치부와, 이 캐리어 재치부에 재치된 캐리어로부터 기판을 받아 반송하는 반송부와, 이 반송부에서 반송된 기판을 기판 지지부로 수평으로 지지하고 이 기판에 노즐로부터 레지스트액을 공급하는 동시에 상기 기판 지지부를 회전시켜 그 원심력에 의하여 레지스트액을 확산시켜 기판 표면에 레지스트막을 형성하는 도포유닛과, 레지스트액이 도포되고 노광이 이루어진 기판의 표면에 소정의 온도의 현상액을 확산시켜 액막을 형성하고 소정의 시간동안 현상액을 액막의 상태로 함으로써 당해 기판 표면을 현상하는 현상유닛을 구비하는 도포/현상장치와, 광원과 렌즈를 포함하는 노광부에서, 상기 렌즈의 초점위치에 놓여진 기판에 대하여 소정의 세기의 광선을 소정의 시간동안 조사하고, 이에 따라 소정의 패턴 마스크를 사용하여 당해 기판을 노광하는 노광장치와, 기판에 소정의 조성비의 에칭가스를 소정의 시간동안 공급하고, 이에 따라 당해 기판을 에칭하는 에칭장치를 일체로 구비하는 시스템과, (b)상기 바탕막의 반사율, 상기 바탕막의 막두께, 레지스트 막두께, 현상후의 선폭, 바탕막과 레지스트 패턴과의 얼라인먼트 상태 및 현상후의 표면결함을 포함하는 측정항목 중에서 선택되는 적어도 하나의 측정항목을 측정하여 제 1 측정 데이터를 출력함과 동시에, 상기 에칭후의 에칭선폭을 측정하여 제 2 측정 데이터를 출력하는 검사유닛과, (c)상기 검사유닛의 제 1 측정 데이터에 의거하여 상기 도포유닛의 기판 지지부의 회전수, 기판 지지부의 가속도, 상기 노즐의 위치, 상기 현상유닛의 현상시간 및 상기 현상액의 온도를 포함하는 보정 파라미터 중에서 선택되는 적어도 하나의 보정 파라미터의 설정치를 보정함과 아울러 상기 제 2 측정 데이터에 의거하여 상기 도포유닛의 회전수, 가속도, 상기 현상유닛의 현상시간, 현상액 온도, 상기 노광장치의 노광시간, 노광부에서 기판에 조사되는 광선의 세기, 노광부의 초점위치와 기판과의 거리, 상기 가열유닛의 가열시간, 가열온도, 상기 에칭장치의 에칭시간 및 에칭가스 조성비를 포함하는 보정 파라미터에서 선택되는 적어도 하나의 보정 파라미터의 설정치를 보정하는 제어부를 구비하는 것이다.

상기 레지스트 패턴 형성장치에 광원(光源)과 렌즈를 포함하는 노광부에서, 상기 렌즈의 초점위치에 놓여진 기판에 대하여 소정의 세기의 광선을 소정의 시간동안 조사하고, 이에 따라 소정의 패턴 마스크를 사용하여 당해 기판을 노광하는 노광장치를 접속하고, 상기 제어부에 의하여, 상기 측정항목의 측정 데이터에 의거하여 상기 노광부에서 기판에 조사되는 광선의 세기, 노광시간, 노광부와 기판의 얼라인먼트 및 노광부의 초점위치와 기판과의 거리를 포함하는 보정 파라미터에서 선택되는 적어도 하나의 보정 파라미터의 설정치를 보정하여도 좋다.

예를 들면 기판 표면에 형성된 바탕막의 반사율 또는 막두께를 측정하는 경우에는 상기 제어부에 의하여 상기 바탕막의 측정 데이터에 의거하여 상기 도포유닛의 기판 지지부의 회전수, 가속도, 상기 현상유닛의 현상시간, 상기 노광장치의 노광부에서 기판에 조사되는 광선의 세기, 노광시간, 또한 기판 표면에 형성된 레지스트막의 막두께를 측정하는 경우에는 상기 제어부에 의하여 상기 레지스트막의 측정 데이터에 의거하여 상기 도포유닛의 기판 지지부의 회전수, 가속도, 상기 현상유닛의 현상시간, 상기 노광장치의 노광부에서 기판에 조사되는 광선의 세기, 노광시간, 또한 현상처리후의 현상선폭을 측정하는 경우에는 상기 제어부는 상기 현상선폭의 측정 데이터에 의거하여 상기 도포유닛의 기판 지지부의 회전수, 가속도, 상기 현상유닛의 현상시간, 현상액 온도, 상기 노광장치의 노광부에서 기판에 조사되는 광선의 세기, 노광시간, 상기 노광부의 초점위치와 기판과의 거리, 상기 가열유닛의 가열온도, 가열시간을 포함하는 보정 파라미터의 각 보정 파라미터 중에서 선택되는 적어도 하나의 보정 파라미터의 설정치가 보정된다.

본 발명에 의하면 기판에 레지스트 패턴을 형성하는데 있어서 미리 바탕막의 반사율 또는 막두께, 레지스트 막두께, 현상선폭 등의 측정 데이터와, 이 측정 데이터에 대응하는 보정 파라미터를 관련시켜 두고 얻어진 측정 데이터에 의거하여 대응하는 보정 파라미터의 보정이 이루어지기 때문에 보정작업이 용이하고 또한 오퍼레이터의 부담이 경감되는 동시에 적절한 보정을 할 수 있다.

본 발명의 별도의 관점에 관한 레지스트 패턴 형성방법은, (a)바탕막이 형성된 기판을 기판 지지부로 수평으로 지지하고, 이 기판에 노즐로부터 레지스트액을 공급하는 동시에 상기 기판 지지부를 회전시켜 그 원심력에 의하여 레지스트액을 확산시켜 기판 표면에 레지스트막을 형성하는 공정과, (b)광원과 렌즈를 포함하는 노광부에서, 상기 렌즈의 초점위치에 놓여지고 레지스트액이 도포된 기판에 대하여 소정의 세기의 광선을 소정의 시간동안 조사하고 이에 따라 소정의 패턴 마스크를 사용하여 당해 기판을 노광하는 공정과, (c)레지스트액이 도포되고 노광이 이루어 진 기판의 표면에 소정의 온도의 현상액을 확산시켜 액막을 형성하고, 소정의 시간동안 현상액을 액막의 상태로 함으로써 당해 기판 표면을 현상하는 공정과, (d)상기 바탕막의 반사율, 상기 바탕막의 막두께, 레지스트 막두께, 현상후의 선폭, 바탕막과 레지스트 패턴의 얼라인먼트 상태 및 현상후의 표면결함을 포함하는 측정항목 중에서 선택되는 적어도 하나의 측정항목을 측정하는 공정과, (e)상기 측정된 측정 데이터에 의거하여 상기 레지스트 도포시의 회전수, 가속도, 노즐위치, 상기 현상시의 현상시간, 현상액 온도, 상기 노광시의 노광부에서 기판에 조사되는 광선의 세기, 노광시간, 노광부와 기판과의 얼라인먼트 및 노광부의 초점위치와 기판과의 거리를 포함하는 보정 파라미터 중에서 선택되는 적어도 하나의 보정 파라미터의 설정치를 보정하는 공정을 구비한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

본 실시예에서는 레지스트 패턴 형성장치로서, 기판의 반송이나 처리를 하는 도포/현상장치와, 기판에 대하여 소정의 마스크 패턴을 사용하여 노광을 하는 노광장치와, 기판에 대하여 소정의 검사를 하는 검사부와, 제어부와, 기판에 대하여 소정의 에칭처리를 하는 에칭장치를 구비하는 구성에 관하여 설명하지만, 레지스트 패턴 형성장치는 상기 도포/현상장치 단독 또는 상기 도포/현상장치와 노광장치를 조합한 것이라도 무방하다.

우선 도포/현상장치에 관하여 간단하게 설명한다. 도1 및 도2는 각각 도포/현상장치(100)을 노광장치(200)에 접속한 레지스트 패턴 형성장치(A1)의 전체 구성 을 나타내는 평면도 및 개관도이다.

도면에서 21은 예를 들면 25장의 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 한다)(W)가 수납된 캐리어(C)를 반출입하기 위한 캐리어 스테이션으로서, 이 캐리어 스테이션(21)은 상기 캐리어(C)를 재치하는 캐리어 재치부(22)와 반송부(23)을 구비하고 있다. 반송부(23)은 캐리어(C)에서 기판인 웨이퍼(W)를 꺼내고, 꺼낸 웨이퍼(W)를 캐리어 스테이션(21)의 안쪽에 설치되어 있는 처리부(S1)로 반송하도록 좌우, 전후로 이동할 수 있고 승강할 수 있으며 연직축 주위로 회전하도록 구성되어 있다.

처리부(S1)의 중앙에는 주반송부(24)가 설치되어 있고, 이것을 둘러싸는 것과 같이 예를 들면 캐리어 스테이션(21)에서 안쪽을 볼 때 우측에는 도포유닛(3A) 및 현상유닛(3B)가 좌측, 전방측, 후방측에는 가열·냉각장치의 유닛 등을 다단으로 겹쳐 쌓은 선반유닛(U1, U2, U3)이 각각 배치되어 있다. 도포유닛(3A) 및 현상유닛(3B)은 이 예에서는 각각 2개씩 설치되고, 도포유닛(3A)은 현상유닛(3B)의 하단측에 배치되어 있다.

상기 선반유닛(U1, U2, U3)은 복수의 유닛이 쌓아 올려져 구성되어, 예를 들면 도3에 나타나 있는 바와 같이 소정의 온도로 조정된 가열 플레이트 상에 웨이퍼(W)를 재치하여 가열하는 가열유닛(25)이나 냉각유닛 이외에, 웨이퍼의 반송유닛(26)이나 소수화 처리유닛 등이 상하에 할당되어 있다. 또한 도3에 나타나 있는 바와 같이, 상기 선반유닛(U3)[또는 선반유닛(U1, U2)]의 예를 들면 최상단에는 바탕막 측정부를 구성하는 반사율 측정유닛(41)이 설치되어 있다. 또 도3에 나타 내는 유닛의 할당은 편의상 그 이미지를 나타내는 것으로서 이러한 할당에 구속되는 것은 아니다.

상기 주반송부(24)는 승강할 수 있고 진퇴할 수 있으며 연직축 주위를 회전하도록 구성되어, 선반유닛(U1, U2, U3) 및 도포유닛(3A) 및 현상유닛(3B)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 역할을 하고 있다. 다만 도2에서는 편의상 반송부(23) 및 주반송부(24)는 나타내지 않고 있다.

상기 처리부(S1)은 인터페이스부(S2)를 통하여 노광장치(200)과 접속하고 있다. 인터페이스부(S2)는 반송부(27)과, 버퍼 카세트(C0)와, 막두께 측정부를 구성하는 막두께 측정유닛(42)를 구비하고 있고, 반송부(27)은 예를 들면 승강할 수 있고 좌우, 전후로 이동할 수 있으며 또한 연직축 주위를 회전하도록 구성되어, 상기 처리블록(S1)과 노광장치(200)과 버퍼 카세트(C0)와 막두께 측정유닛(42)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송한다.

여기에서 상기 도포유닛(3A), 현상유닛(3B) 및 반사율 측정유닛(41), 막두께 측정유닛(42)에 관하여 설명한다. 우선 현상유닛(3B)의 일례에 관하여 도4를 참조하면서 설명한다. 31은 기판 지지부인 스핀척(SPIN CHUCK)으로서 진공흡착에 의하여 웨이퍼(W)를 수평으로 지지하도록 구성되어 있다. 이 스핀척(31)은 모터 및 승강부를 포함하는 구동부(32)에 의하여 연직축 주위를 회전할 수 있고 또한 승강할 수 있다. 또한 스핀척(31)의 주위에는 웨이퍼(W)로부터 스핀척(31)을 포함하는 옆쪽부분을 둘러싸고 또한 하방측 전 가장자리에 걸쳐 오목부가 형성된 액받이컵(33)이 설치되고, 당해 액받이컵(33)의 바닥면에는 배기관(34) 및 드레인관(35)이 접속 되어 있다.

액받이컵(33)의 상방측에는 예를 들어 웨이퍼(W)의 지름방향으로 배열된 다수의 공급구멍을 갖춘 공급노즐(36)이 설치되어 있고, 이 노즐(36)에는 밸브(V1), 온도조정부(37)을 통하여 공급관(36a)에 의하여 현상액 탱크(P1)이 접속되어 있다. 도면에서 38은 웨이퍼(W)의 표면에 세정액을 공급하기 위한 세정액 노즐로서, 이 노즐(38)에는 밸브(V2)를 통하여 공급관(38a)에 의하여 세정액 탱크(P2)가 접속되어 있다. 이들 노즐(36, 38)은 웨이퍼(W)의 중앙부 상방과 상기 액받이컵(33)외측 사이에서 이동할 수 있도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 현상유닛(3B)에서는, 상기 주반송부(24)에 의하여 웨이퍼 (W)가 반입되어 스핀척(31)에 넘겨진다. 그리고 밸브(V1)을 열어 노즐(36)로부터 웨이퍼(W)의 중앙부에 소정의 온도로 조정된 현상액을 공급함과 동시에 미리 설정된 회전수 및 가속도로 스핀척(31)을 반회전시킴으로써 웨이퍼(W)상에 현상액이 확산된다.

이렇게 해서 웨이퍼(W)상에 현상액을 소정의 시간동안 확산된 상태로 하여 현상을 한 뒤에 밸브(V2)를 열어 세정노즐(38)에 의하여 웨이퍼(W)상에 세정액을 공급하여 현상액을 씻어낸다. 여기에서 현상시간은 웨이퍼(W)표면에 현상액이 확산되어 있는 시간이다. 이 예에서는 웨이퍼(W)의 세정 타이밍에 의하여 현상시간의 제어가 이루어진다.

이 때에 구동부(32)나 밸브(V1, V2)의 개폐 타이밍, 온도조정부(37)은 후술하는 제어부에 의하여 컨트롤러(30B)를 통하여 제어된다. 이에 따라 스핀척(31)의 회전수 및 가속도, 밸브(V1, V2)의 개폐에 의하여 현상액이나 세정액의 공급 타이밍으로 제어되는 현상시간, 온도조정부(37)에 있어서의 현상액의 온도조정 등 여러 가지 조건은 후술하는 제어부에 의하여 컨트롤러(30B)를 통하여 제어된다.

또한 도포유닛(3A)는 현상유닛(3B)와 거의 동일한 구성이기 때문에 도면에 나타내는 것을 생략하지만, 이후의 설명에서는 현상유닛(3B)와 구별하기 위해서 도포유닛(3A)에 관한 설명에는 예를 들면 컨트롤러(30A)와 같이 부호 A를 붙이고, 현상유닛(3B)에 관한 설명에는 예를 들면 컨트롤러(30B)와 같이 부호 B를 붙인다.

도포유닛(3A)는 노즐(36A)가 예를 들면 웨이퍼(W)의 거의 중심부근에 처리액을 공급하도록 구성되어, 스핀척(31)A상의 웨이퍼(W)의 표면에 노즐(36A)로부터 처리액인 레지스트액을 적하(滴下)하는 동시에 미리 설정된 회전수로 스핀척(31A)를 회전시키면, 레지스트액은 그 원심력에 의하여 웨이퍼(W)의 직경방향으로 확산하여 웨이퍼(W)표면에 레지스트액의 액막이 형성되고, 비산(飛散)된 것은 액받이컵(33A)로 흘러내린다. 이 때에 상기 노즐(36A)의 위치나 구동부(32A)는 컨트롤러 (30A)에 의하여 제어되지만, 스핀척(31A)의 회전수나 노즐 위치 등 여러 가지 조건은 후술하는 제어부에 의하여 설정되고 컨트롤러(30A)를 통하여 조정된다.

상기 인터페이스부(S2)에 설치되는 막두께 측정유닛(42)는 도5에 나타나 있는 바와 같이, 측면에 반송구(43A)를 구비하는 케이싱(43)과, 이 케이싱(43) 내에 설치되고 웨이퍼(W)를 재치하기 위한 재치대(44)와, 이 재치대(44)를 회전시킬 수 있고, 또한 X 및 Y방향으로 이동하게 할 수 있도록 하는 구동기구(45)와, 광간섭식 (光干涉式) 막두께 측정기(46)을 구비하고 있다. 광간섭식 막두께 측정기 (46)은 재치대(44)상의 웨이퍼(W)표면과 대향하도록 설치되는 프로브(46a), 광파이버(46b) , 분광기 및 컨트롤러를 포함하는 분광기유닛(46c)를 구비하고 있고, 웨이퍼(W)표면에 조사한 빛의 반사광에 의거하여 스펙트럼을 얻어 그 스펙트럼에 의거하여 막두께를 측정하는 것이다.

이 막두께 측정유닛(42)에 있어서는, 웨이퍼(W)가 X, Y방향으로 이동하여 프로브(46a)에 의하여 예를 들면 웨이퍼(W)의 지름을 따르는 다수의 위치에 광축(光軸)을 위치시킴으로써 각 위치의 막두께가 측정된다. 도5에서 40은 컴퓨터로서, 구동기구(45)에 의하여 재치대(44)를 X, Y방향으로 이동하는 것을 제어하는 동시에 상기 분광기유닛(46c)에서 얻어진 신호를 처리하여 웨이퍼(W)의 각 위치에 있어서의 막두께를 구하여 막두께 분포를 작성하거나 막두께의 평균치 등을 구하는 기능을 구비하고 있다.

또한 막두께 측정유닛(42)는 이 예에서는 노광장치(200)에 의하여 노광된 웨이퍼(W)에 있어서 가장자리의 레지스트를 제거하기 위해서 그 가장자리를 노광시키는 가장자리 노광장치를 공용하도록 구성되어 있다. 즉 케이싱(43)내에는 노광부 (47)이 설치되어지는 동시에 웨이퍼(W)의 가장자리를 검출하기 위한 라인센서(48)이 웨이퍼(W)의 통과 영역을 사이에 두고 상하에 설치되어 있다.

상기 선반유닛(U3)에 설치되는 반사율 측정유닛(41)은 가장자리 노광장치가 갖추어지지 않은 것을 제외하고, 막두께 측정유닛(42)와 거의 같은 구성으로 되어 있기 때문에 도면에 나타내는 것을 생략하지만, 이후의 설명에서는 막두께 측정유닛(42)와 구별하기 위해서, 막두께 측정유닛(42)에 관한 설명에는 예를 들면 컴퓨 터(40A)와 같이 부호 A를 붙이고, 반사율 측정유닛(41)에 관한 설명에는 예를 들면 컴퓨터(40B)와 같이 부호 B를 붙이는 것으로 한다.

구체적으로는, 예를 들면 광간섭식 막두께 측정기(46B)에 의하여 웨이퍼(W) 표면에 빛을 조사하고, 이 빛의 반사광에 의거하여 반사율을 구하여 컴퓨터(40B)와 구동기구(45B)에 의하여 재치대(44)를 X, Y방향으로 이동하는 것을 제어하는 동시에 상기 분광기유닛(46c)에서 얻어진 신호를 처리하여 반사율의 평균치 등이 구해진다.

여기에서 상기 노광장치(200)의 개요에 관하여 도6의 간략화된 도면에 의거하여 간단하게 설명한다. 이 장치는, 레지스트액(51)이 도포되고 재치대(5)상에 재치되어 있는 웨이퍼(W)에 대하여, 소정의 패턴 마스크(52)를 통하여 노광부(53)로부터 소정의 광선을 조사하는 것으로서, 상기 노광부(53)은 광원이나 렌즈, 광파이버 등을 갖추고 있다. 노광장치(200)에 있어서의 노광조건은, 노광강도, 노광시간, 노광초점, 노광 얼라인먼트 등으로 결정되는데, 상기 노광강도라 함은 노광부 (53)로부터 웨이퍼(W)에 조사되는 광선의 세기, 노광시간이라 함은 노광부(53)로부터 웨이퍼(W)에 광선을 조사하고 있는 시간, 노광초점이라 함은 노광부(53)의 초점위치와 웨이퍼(W)의 거리, 노광 얼라인먼트이라 함은 노광부(53)과 웨이퍼(W)의 얼라인먼트(얼라인먼트 마크의 정렬)를 말한다. 이들 파라미터는 후술하는 제어부로부터의 지령(명령)에 의거하여 노광장치(200)전체를 제어하는 컴퓨터(210)에 의하여 제어된다.

계속해서 검사부(A2)에 관하여 설명한다. 검사부(A2)는 도1, 도7, 도8에 나 타나 있는 바와 같이 케이싱(6)내로 예를 들면 웨이퍼(W)를 수납한 카세트를 반출입하기 위한 반출입 스테이지(61)과, 검사유닛(60)과, 이 반출입 스테이지(61)과 검사유닛(60)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 전용의 보조 기판 반송부를 구성하며 승강할 수 있고 X, Y방향으로 이동할 수 있으며 또한 연직축 주위를 회전하도록 구성된 보조암(62)를 구비하고 있다.

상기 검사유닛(60)은 이 예에서는 복수 개 예를 들면 3개의 검사장치(63) (63A, 63B, 63C)를 구비하고 있고, 이들은 보조암(62)가 억세스 할 수 있는 위치에 설치되어 있다. 이 예에서는, 3개의 검사장치(63)로서, 예를 들면 현상선폭이나 에칭선폭을 검사하는 선폭 측정부를 구성하는 선폭검사장치(63A), 상층부의 레지스트 패턴과 바탕 패턴의 얼라인먼트 상태를 검사하는 얼라인먼트 측정부를 구성하는 얼라인먼트 검사장치(63B), 레지스트막 표면의 상처(스크래치 검출)나 레지스트액을 도포할 때에 혼입되는 이물질의 유무(코밋(comet) 검출), 현상얼룩, 현상처리후의 현상결함 등 현상후의 표면결함이나, 또는 패턴결함 등 에칭후의 표면결함을 검사하는 결함검사장치(63C)가 할당되어 있다. 이에 따라 현상처리후의 결함과 에칭후의 결함을 비교함으로써 결함이 어떤 타이밍에서 생겼는가를 알 수 있어 대책을 마련할 수 있다. 즉 처리공정마다 표면 검사결과를 비교하면 결함이 언제, 어디에서 생긴 것인가를 밝혀내기 쉽다.

상기 선폭검사장치(63A), 얼라인먼트 검사장치(63B), 결함검사장치(63C)는 예를 들면 CCD 카메라에 의한 촬영에 의하여 상기 소정의 검사를 하는 것으로서, 이들 장치의 일례에 관하여 도8에 의거하여 설명한다. 예를 들면 도면에 나타내지 않은 웨이퍼(W)반송구를 갖춘 케이싱(64)와, 이 케이싱(64)내에 설치되고 웨이퍼 (W)를 수평으로 지지하여 그 방향을 조정할 수 있도록 구성된 회전 재치대(65)와, 이 회전 재치대(65)상의 웨이퍼(W)의 표면을 촬영하고 X, Y, Z 방향으로 이동할 수 있는 CCD 카메라(66)과, 조명부(67)을 구비하여, 이 CCD 카메라(66)에 의하여 얻어진 웨이퍼(W)의 화상을 데이터 처리부인 PC(68)등으로 해석함으로써 검사를 하도록 구성되어 있다. 상기 컴퓨터(68)은, CCD 카메라(66)의 이동을 제어하는 기능이나 후술하는 제어부에 측정 데이터를 송신하는 기능도 구비하고 있다. 또 CCD 카메라 (66)은 고정되어 있고, 웨이퍼(W)의 재치대(65)측이 X, Y, Z 방향으로 이동할 수 있는 구성이더라도 좋다.

여기에서 검사유닛(60)에 설치되는 검사장치(63)의 수는 3개 이상 혹 3개 이하이더라도 좋고, 검사장치(63)의 종류도 상기한 예에 한정되지 않고 예를 들면 반사율 측정유닛(41)이나 막두께 측정유닛(42)를 여기에 결합하는 것도 좋다.

도1에서 300은 상기 레지스트 패턴 형성장치(A1)에서 소정의 처리가 종료된 웨이퍼(W)에 대하여 에칭처리를 하기 위한 에칭장치이다. 이 에칭장치(300)은 예를 들면 평행평판 플라즈마 발생장치로 플라즈마를 발생시켜 소정의 에칭가스를 플라즈마화 하고, 이에 따라 웨이퍼(W)에 소정의 에칭처리를 하는 것이다.

에칭장치(300)에 있어서의 에칭조건은 에칭시간이나 에칭가스의 조성비로 결정되는데, 상기 에칭시간이라 함은 웨이퍼(W)에 에칭가스를 공급하고 있는 시간이고, 에칭가스 조성비는 에칭가스의 종류나 양으로 결정된다. 이들의 파라미터는 후술하는 제어부로부터의 지령(명령)에 의거하여 에칭장치(300)전체를 제어하는 컴 퓨터(310)에 의하여 제어된다.

여기에서 상기한 레지스트 패턴 형성장치(A1), 검사부(A2), 에칭장치(300)에 있어서의 웨이퍼의 이동에 관하여 설명한다. 우선 외부에서 캐리어(C)가 캐리어 재치부(22)에 반입되고, 반송암(23)에 의하여 이 캐리어(C)내로부터 웨이퍼(W)가 꺼내어진다. 웨이퍼(W)는 반송암(23)으로부터 선반유닛(U2)의 반송유닛(26)을 통하여 주반송부(24)로 반송되고, 또한 선반유닛(U2)(또는 U1, U3)의 처리유닛으로 순차적으로 반송되어 소정의 처리 예를 들면 소수화처리, 냉각처리 등이 이루어진다. 웨이퍼(W)의 바탕막의 반사율을 측정하는 경우에는, 그 웨이퍼(W)는 선반유닛 (U3)내의 반사율 측정유닛(41)내로 반입된다.

계속해서 이 웨이퍼(W)는 도포유닛(3B)에 의하여 레지스트액이 도포되고 또한 가열 처리되어 레지스트액의 용제가 휘발된 뒤에 선반유닛(U3)에 있어서 도면에는 나타나 있지 않은 반송유닛으로부터 인터페이스부(S2)를 지나서 노광장치(200)으로 보내어진다. 웨이퍼(W)에 형성된 레지스트막의 막두께를 측정하는 경우에는, 그 웨이퍼(W)는 인터페이스부(S2)내의 막두께 측정유닛(42)내로 반입된다.

노광장치(200)에 의하여 노광된 웨이퍼(W)는 역의 경로로 선반유닛(U3)의 반송유닛(26)을 통하여 처리부(S1)로 되돌려지고, 주반송부(24)에 의하여 현상유닛 (32)로 반송되어 현상 처리된다. 보다 상세하게는 웨이퍼(W)는 현상처리 전에 가열유닛(25)에 의하여 가열처리가 이루어진 뒤에 냉각 처리된다. 현상처리된 웨이퍼(W)는 상기와는 역의 경로로 반송암(23)으로 반송되고, 캐리어 재치부(22)에 재치되어 있는 원래의 캐리어(C)로 되돌려진다.

그리고 이 캐리어(C)는 자동반송 로보트 또는 오퍼레이터에 의하여 검사부 (A2)로 반송되고 반출입 스테이지(61)에 재치되어, 예를 들면 캐리어(C)의 1번째의 웨이퍼(W)가 검사용 웨이퍼(W)로서 보조암(62)에 의하여 꺼내어지고, 검사유닛(60)의 3개의 검사장치(63)으로 순차적으로 반송되어 선폭검사장치(63A)에 의하여 현상선폭, 얼라인먼트 검사장치(63B)에서 상층부의 레지스트 패턴과 바탕패턴의 얼라인먼트 상태, 결함검사장치(63C)에 의하여 현상시의 표면결함의 검사가 순차적으로 이루어진다.

이 다음 검사에 합격된 웨이퍼(W)를 포함하는 카세트(C)는 다음 공정을 수행하는 에칭장치(300)으로 반송되고, 검사에 불합격된 웨이퍼(W)를 포함하는 카세트 (C)는 예를 들면 도면에 나타내지 않은 세정부로 반송되어 여기에서 웨이퍼 (W)상의 레지스트가 용해되고 제거되어 도포/현상장치(100)으로 반입되기 전의 상태로 되돌려진다.

상기 에칭장치(300)으로 반송된 캐리어(C)내의 웨이퍼(W)는 순차적으로 상기 장치에 의하여 소정의 에칭처리가 이루어진 뒤에 원래의 캐리어(C)로 되돌려진다. 그리고 이 캐리어(C)는, 자동반송 로보트 또는 오퍼레이터에 의하여 다시 검사부 (A2)로 반송되어 반출입 스테이지(61)에 재치되고, 예를 들면 캐리어(C)의 1번째의 검사용 웨이퍼(W)가 보조암(62)에 의하여 꺼내어지고 검사유닛(60)의 선폭검사장치 (63A)로 반송되어, 여기에서 에칭후에 있어서의 선폭검사가 이루어진다.

그 다음 검사에 합격된 웨이퍼(W)를 포함하는 카세트(C)는 다음 공정으로 반송되고, 검사에 불합격된 웨이퍼(W)를 포함하는 카세트(C)는 예를 들면 도면에 나 타내지 않은 세정부로 반송되어 여기에서 웨이퍼(W)상의 레지스트가 용해되고 제거되어 도포/현상장치(100)에 반입되기 전의 상태로 되돌려진다.

계속해서 도1로 되돌아가 레지스트 패턴 형성장치(A1)에 설치되는 제어부(7)에 관하여 설명한다. 이 제어부(7)은 각 처리유닛의 레시피 등을 관리함과 아울러 레시피에 따라 각 처리유닛을 제어하는 것으로서, 실제로는 CPU(중앙처리유닛), 프로그램 및 메모리 등에 의하여 구성되는데, 각 기능을 블록화하여 구성요소로서 설명하는 것으로 한다. 이 실시예에 있어서의 그 기능의 요점은,

(1)레지스트 도포후에 측정되는 레지스트 막두께의 측정 데이터에 의거하여 도포유닛의 스핀척의 회전수(이후, 「회전수」라고 한다), 노광장치의 노광강도, 현상유닛의 현상시간의 보정

(2)레지스트 도포전에 측정되는 바탕막의 반사율의 측정 데이터에 의거하여 회전수, 노광장치의 노광강도, 현상유닛의 현상시간의 보정

(3)현상처리 후에 측정되는 현상선폭의 측정 데이터에 의거하여 노광장치의 노광강도, 노광후의 가열유닛의 가열시간, 현상유닛의 현상액 온도의 보정

(4)현상처리 후에 측정되는 얼라인먼트 검사의 측정 데이터에 의거하여 노광장치의 노광 얼라인먼트의 보정

(5)현상처리 후에 측정되는 결함검사의 측정 데이터에 의거하여 도포유닛의 노즐위치(이하, 「노즐위치」라고 한다), 노광장치의 노광초점의 보정

(6)에칭처리 후에 측정되는 에칭선폭의 측정 데이터에 의거하여 노광장치의 노광강도, 노광후의 가열유닛의 가열시간, 현상유닛의 현상시간, 에칭장치의 에칭 시간, 에칭가스의 조성비(이후, 「가스 조성비」라고 한다)의 보정등에 있다. 따라서 이하에서는 이들에 관계되는 사항을 중점적으로 설명해 나간다.

즉, 본 발명에서는 바탕막의 반사율, 레지스트 막두께 등의 측정 데이터에 의거하여 당해 측정 데이터에 관련된 소정의 보정 파라미터가 보정되는 것에 특징이 있어, 이 제어부(7)로서는 이들 측정 데이터에 의거하여 상기한 (1)∼(6)에 나타나 있는 바와 같이 회전수나 노광강도, 현상시간 등 소정의 보정 파라미터가 선택되고, 당해 보정 파라미터의 보정이 이루어진다. 여기에서 측정 데이터에 대응하여 보정되는 보정 파라미터는 미리 소정의 실험을 하여 그 범위가 좁혀진 것이다.

도9에서 71은 레시피 작성부, 72는 레시피 저장부, 73은 레시피 선택부로서, 레시피 작성부(71)은 레지스트의 도포처리, 현상처리, 노광처리, 이들의 전후에 이루어지는 가열냉각처리 등 각 처리의 레시피를 작성하는 것이고, 레시피 작성 프로그램 및 레시피를 입력하거나 편집하기 위한 조작화면 등으로 이루어진다. 예를 들면 도포처리에서는, 레지스트 종류, 목표 막두께 예를 들면 웨이퍼 표면상의 평균 막두께의 목표치, 레지스트막 형성시의 회전수, 노즐위치 등 레지스트 도포처리에 필요한 처리조건을 조합시킨 레시피를 입력할 수 있게 되어 있다.

또한 현상처리에서는 현상액 종류, 현상액 온도, 현상시간, 현상액의 액막 형성시의 웨이퍼(W)의 회전수 등 현상처리에 필요한 처리조건, 노광처리에서는 노광강도, 노광시간, 노광초점, 노광 얼라인먼트 등 노광처리에 필요한 처리조건, 가열처리에서는 가열온도, 가열시간 등, 에칭처리에서는 에칭가스의 종류, 에칭시간, 가스 조성비 등 이들의 처리에 필요한 처리조건을 각각 조합시킨 레시피를 입력할 수 있도록 되어 있다. 이렇게 하여 여기에서 작성된 각 레시피는 레시피 저장부 (72)에 저장된다. 레시피는 목적으로 하는 처리에 따라 여러 개 준비되어, 오퍼레이터는 레시피 선택부(73)에 의하여 상기 레시피 저장부(72)에 저장되어 있는 복수의 레시피로부터 목적으로 하는 레시피를 선택하게 된다. 또 B1은 버스(bus)이다.

또한 제어부(7)은 막두께 보정부(8A), 반사율 보정부(8B), 현상선폭 보정부 (8C), 얼라인먼트 보정부(8D), 현상결함 보정부(8E), 에칭선폭 보정부(8F), 회전수 보정부(80), 노즐위치 보정부(81), 노광강도 보정부(82), 노광초점 보정부(83), 노광 얼라인먼트 보정부(84), 가열시간 보정부(85), 현상시간 보정부(86), 현상액 온도 보정부(87), 에칭시간 보정부(88), 가스 조성비 보정부(89), 보정 파라미터 선택부(74), 경보발생부(75)를 갖추고 있다.

상기 막두께 보정부(8A), 반사율 보정부(8B), 현상선폭 보정부(8C), 얼라인먼트 보정부(8D), 결함 보정부(8E), 에칭선폭 보정부(8F)는, 레지스트 막두께 등의 각 측정 데이터와 후술하는 예를 들면 막두께 허용범위 같은 데이터 허용범위, 예를 들면 막두께 보정 허용범위 같은 보정 허용범위를 비교하여 보정이 필요한가 아닌가 및 예를 들면 회전수 보정 허용치 같은 파라미터 보정 허용치와 보정량을 비교하여 보정량이 적절한가 아닌가를 판단하는 기능을 구비하고 있다.

또한 회전수 보정부 등의 각 보정부(80∼89)는 상기 막두께 등의 측정 데이터가 데이터 허용범위로부터 벗어나 있고 보정 허용범위 내에 있는 경우에 이들이 목표치보다 작은 경우와 큰 경우에 있어서 목표로 하는 처리상태를 얻기 위해서, 그 측정 데이터와 관련되는 보정 파라미터를 보정하기 위한 것으로서, 예를 들면 소정의 실험을 하여 미리 작성된 보정프로그램에 의하여 보정치의 연산이 이루어지게 되어 있다.

여기에서 회전수 보정부(80)라 함은 도포유닛(3A)의 스핀척(31)A의 회전수, 노즐위치 보정부(81)라 함은 레지스트 도포시의 도포유닛(3A)의 노즐위치, 노광강도 보정부(82)라 함은 노광장치(200)의 노광부(53)의 노광강도, 노광초점 보정부 (83)라 함은 상기 노광부(53)의 초점위치와 웨이퍼(W)의 얼라인먼트, 노광 얼라인먼트 보정부(84)라 함은 상기 노광부(53)과 웨이퍼(W)의 얼라인먼트, 가열시간 보정부(85)라 함은 가열유닛(25)의 가열 플레이트의 온도, 현상시간 보정부(86)라 함은 현상유닛(3B)에서의 현상시간, 현상액 온도 보정부(87)라 함은 현상유닛(3B)에서의 현상액 온도, 에칭시간 보정부(88)라 함은 에칭장치(300)에 있어서의 에칭시간, 가스 조성비 보정부(89)라 함은 에칭장치(300)에 있어서 공급되는 에칭가스의 조성비에 관하여 각각 보정을 하는 것이다.

보정 파라미터 선택부(74)는 레지스트 막두께 등의 측정 데이터에 의거하여 보정하여야 할 파라미터를 선택하는 것으로서, 레지스트 막두께의 경우에는 회전수 보정부(80), 노광강도 보정부(82), 현상시간 보정부(86), 바탕막 반사율의 경우에는 회전수 보정부(80), 노광강도 보정부(82), 현상시간 보정부(86), 현상선폭의 경우에는 노광강도 보정부(82), 가열시간 보정부(85), 현상액 온도 보정부(87), 얼라인먼트 검사의 경우에는 노광 얼라인먼트 보정부(84), 결함검사의 경우에는 노즐위치 보정부(81), 노광초점 보정부(83), 에칭선폭의 경우에는 노광강도 보정부(82), 가열시간 보정부(85), 현상시간 보정부(86), 에칭시간 보정부(88), 에칭가스 조성비 보정부(89)가 각각 선택된다.

상기 경보발생부(75)는, 예를 들면 각 보정부(80∼89)의 보정 프로그램을 작동시켰을 때에 막두께 분포 등의 연산 결과 등이 이상치를 나타낸 경우 등에 경보를 발생하기 위한 것으로서, 예를 들면 부저음의 소리, 경보 램프의 점등, 조작화면에서의 알람표시 등을 한다.

여기에서 도포유닛(3A)를 예로 하여 레시피 작성 화면의 하나인 보정 파라미터용의 설정치를 입력하는 화면의 일례에 관하여 설명한다. 도포유닛(3A)에서는 스핀척(31A)의 회전수를 보정함으로써 막두께가 조정되고 노즐(36A)의 위치를 보정함으로써 현상결함이 조정된다.

이 때문에 이 화면에서는 레지스트막의 목표 막두께 이외에 데이터 허용범위인 막두께 허용범위, 보정 허용범위인 막두께 보정 허용범위, 파라미터 보정 허용치인 회전수 보정 허용치 및 노즐위치 보정 허용치를 입력할 수 있다. 막두께 허용범위 등의 데이터 허용범위라 함은 이 범위 내에 막두께 등의 측정 데이터가 들어가 있으면 정상상태로 취급하기 위한 것이고, 막두께 보정 허용범위 등의 보정 허용범위라 함은 측정 데이터가 데이터 허용범위를 넘고 있더라도 보정 허용범위 내에 들어가 있으면, 대응하는 보정 파라미터의 보정작업에 의하여 정상상태로서 뒤의 공정을 속행하고, 이 범위로부터 벗어나 있으면 이상상태로 취급하기 위한 것이다. 즉 측정 데이터가 데이터 허용범위로부터 벗어나 있고 보정 허용범위에 들어가 있으면 대응하는 보정 파라미터의 보정작업이 이루어진다. 회전수 보정 허용 치, 노즐위치 보정 허용치 등의 파라미터 보정 허용치라 함은 회전수 등의 보정량을 구했을 때에 이들이 파라미터 보정 허용치로부터 벗어나 있으면 이상상태로 취급하기 위한 것이다.

마찬가지로 현상유닛의 보정 파라미터용의 설정치를 입력하는 화면에서는, 당해 유닛으로는 현상시간 및 현상액의 온도를 보정함으로써 현상선폭 등의 현상상태가 조정되기 때문에 현상선폭 목표치, 얼라인먼트 목표치, 결함목표치 이외에 데이터 허용범위인 선폭 허용범위, 얼라인먼트 허용범위, 결함 허용범위, 보정 허용범위인 선폭보정 허용범위, 얼라인먼트 보정 허용범위, 결함보정 허용범위, 파라미터 보정 허용치인 현상시간 보정 허용치, 현상액 온도 보정 허용치를 입력할 수 있다.

또한 가열유닛(25)의 보정 파라미터용의 설정치를 입력하는 화면에서는, 당해 유닛으로는 가열시간을 보정함으로써 현상상태가 조정되기 때문에 파라미터 보정 허용치인 가열시간 보정 허용치를 입력할 수 있다.

노광장치(200)의 보정 파라미터용의 설정치를 입력하는 화면에서는, 당해 장치로는 노광강도, 노광초점, 노광 얼라인먼트를 보정함으로써 노광상태가 조정되기 때문에 파라미터 보정 허용치인 노광강도 보정 허용치, 노광초점 보정 허용치, 노광 얼라인먼트 보정 허용치를 입력할 수 있다.

또한 에칭장치(300)의 보정 파라미터용의 설정치를 입력하는 화면에서는, 당해 장치로는 에칭시간 및 에칭가스의 조성비를 보정함으로써 에칭상태가 조정되기 때문에, 선폭 목표치 이외에 데이터 허용범위인 선폭 허용범위, 보정 허용범위인 선폭보정 허용범위, 파라미터 보정 허용치인 에칭시간 보정 허용치 및 가스 조성비 보정 허용치를 입력할 수 있다.

또한 상기 제어부(7)은 제어대상인 상기한 도포유닛(3A), 현상유닛(3B), 선반유닛(U1, U2, U3)에 설치되는 가열유닛(25), 주반송부(24) 및 반송부(23, 27) 등의 반송장치(400), 노광장치(200), 에칭장치(300) 및 막두께 측정유닛(42), 반사율 측정유닛(41), 검사유닛(60)에 대하여 각각 컨트롤러(30A, 30B, 25A, 410, 210, 310) 및 컴퓨터(40A, 40B, 68)을 통하여 접속되어 있다. 여기에서 25A는 가열유닛 (25)의 가열 플레이트의 온도 등을 조정하기 위한 컨트롤러, 410은 상기 반송장치의 구동을 제어하는 컨트롤러로서, 가열유닛의 가열시간 등은 이들 반송장치의 반송 타이밍 등에 의하여 제어된다.

다음에 본 실시예에 있어서의 작용을 설명한다. 우선 레시피 선택부(73)에 의하여 처리를 하고자 하는 소정의 레시피를 선택하고, 레시피 작성부(71)에 의하여 도포유닛(3A)에서는 레지스트막의 목표 막두께 이외에 막두께 허용범위, 막두께보정 허용범위, 회전수 보정 허용치, 노즐위치 보정 허용치를 입력한다. 여기에서 막두께 허용범위, 막두께 보정 허용범위, 회전수 보정 허용치, 노즐위치 보정 허용치는 미리 실험에 의하여 구해진 것이다.

현상유닛(3B)에서는 현상선폭 목표치, 얼라인먼트 목표치, 결함 목표치 이외에 미리 구한 선폭 허용범위, 선폭 보정 허용범위, 얼라인먼트 허용범위, 얼라인먼트 보정 허용범위, 결함 허용범위, 결함 보정 허용범위, 현상시간 보정 허용치, 현상액 온도 보정 허용치, 가열유닛(25)에서는 미리 구한 가열시간 보정 허용치, 노 광장치(200)에서는 미리 구한 노광시간 보정 허용치, 노광강도 보정 허용치, 노광초점 보정 허용치, 에칭장치(300)에서는 선폭 목표치, 미리 구한 선폭 허용범위, 선폭 보정 허용범위, 에칭시간 보정 허용치, 가스 조성비 보정 허용치를 각각 입력한다.

계속해서 제품 웨이퍼(W)를 일정 매수 처리할 때마다 제품 웨이퍼에 관하여 소정의 검사를 하는 경우를 예로 한 본 발명에 관하여 설명한다. 여기에서 소정의 검사는 모든 웨이퍼(W)에 대하여 하여도 좋고, 예를 들면 베어 웨이퍼로 이루어지는 모니터 웨이퍼를 사용하여 실시하여도 좋다.

우선 레지스트 도포후에 이루어지는 측정항목이 레지스트막의 막두께 검사의 경우에 관하여 도포유닛(3A)의 보정 파라미터를 보정하는 경우를 예로 하여 도10, 도11에 의하여 설명한다. 이 경우에는 레시피(R1)을 사용하여 도포유닛(3A)에 의하여 레지스트막이 도포된 후에(스텝S1), 상기한 바와 같이 막두께 측정유닛(42)에 의하여 레지스트 막두께의 측정 데이터 예를 들면 웨이퍼(W)의 지름을 따르는 막두께 분포를 얻어(스텝S2), 예를 들면 막두께 측정유닛(42)의 컴퓨터(40A)는 이 막두께 분포로부터 막두께 평균치를 구하여 제어부(7)에 송신한다.

제어부(7)에서는 막두께 보정부(8A)에 의하여 이 막두께 평균치가 막두께 보정 허용치의 설정치 이내인가 아닌가를 판단하여(스텝S3), 설정치에서 벗어나 있으면 장치 등이 이상이라고 판단하여 상기 경보발생부(75)로부터 알람을 출력하여(스텝S4), 예를 들면 오퍼레이터의 조작에 의하여 보정작업을 중지하고, 또한 레지스트 패턴 형성장치에서는 일단 처리를 정지하여 이미 레지스트 도포가 이루어진 웨 이퍼(W)를 회수한다.

설정치 이내이면 스텝S5로 진행하여 막두께 보정부(8A)에 의하여 막두께 평균치가 막두께 허용범위 이내인가 아닌가를 판단하여, 허용범위 이내이면 파라미터의 보정작업을 할 필요가 없고 지금까지의 설정치를 사용하여 이후의 처리를 하면 좋기 때문에 보정작업을 종료한다. 허용범위로부터 벗어나 있으면 스텝S6으로 진행하여, 회전수 보정부(80), 노광강도 보정부(82), 현상시간 보정부(86)에 의하여 스핀척(31A)의 회전수, 현상유닛(3B)의 현상시간, 노광장치(200)의 노광강도 각각의 보정 파라미터의 연산이 이루어진다.

여기에서 회전수를 보정하는 것은 레시피에 따라 레지스트막을 형성하였다고 하여도, 온도, 습도, 웨이퍼의 품질 등에 따라서는 웨이퍼 표면에 도포된 레지스트액이 예기한 대로의 막두께로 되지 않는 경우도 있기 때문에, 상기 막두께가 목표로 하는 값이 되도록 하기 위해서이다. 또한 노광강도, 현상시간을 보정하는 것은 레지스트 막두께에 따라서 일정한 현상상태나 노광상태를 얻기 위한 조건이 다르기 때문이다.

또한 여기에서 이루어지는 보정작업은 막두께가 막두께 목표치보다 작은 경우에는 레지스트액의 도포량이 많게 되도록 상기 회전수를 작게 하고, 노광처리의 진행을 억제하도록 노광강도를 작게 하고, 현상처리의 진행을 억제하도록 현상시간을 짧게 하도록 보정이 이루어지고, 막두께가 막두께 목표치보다 큰 경우에는 레지스트액의 도포량을 적게 하도록 상기 회전수를 크게 하고, 노광처리의 진행을 촉진하도록 노광강도를 크게 하고, 현상처리의 진행을 촉진하도록 현상시간을 길게 하 도록 보정이 이루어진다.

이 때에 여기에서 보정된 파라미터가 미리 입력되어 있는 회전수 보정 허용치, 노광강도 보정 허용치, 현상시간 보정 허용치의 각 범위를 넘고 있으면 소정의 처리를 할 수 없게 될 우려가 있기 때문에, 스텝S6에 계속되는 스텝S7에서는 막두께 보정부(8A)에 의하여 보정후의 각 파라미터의 값이 상기한 보정 허용치 이내인가 아닌가를 판단하여, 이 범위를 벗어나 있으면 상기 스텝S4로 진행하여 알람을 출력하고, 이 범위 이내이면 스텝S8로 진행하여 각 보정 파라미터의 값을 보정량만큼 보정한다. 그 후는 보정된 값을 사용하여 레지스트의 도포, 노광 처리, 현상처리가 이루어진다.

이후 레지스트 도포전의 검사, 현상처리후의 검사, 에칭처리후의 검사에 의거하여 이루어지는 보정 파라미터의 보정작업에 관하여 설명한다. 이 경우, 각 검사유닛의 컴퓨터로부터 제어부(7)로 측정 데이터가 출력되고, 측정 데이터가 각 파라미터의 보정 허용치의 설정치를 벗어나 있으면 상기 경보발생부(75)로부터 알람을 출력하여 보정작업을 중지하는 한편, 레지스트 패턴 형성장치(A1)에서는 일단 처리를 정지하고 이미 처리가 이루어진 웨이퍼(W)를 회수한다. 측정 데이터가 보정 허용치의 설정치 이내이면 다시 데이터 허용범위 이내인가 아닌가를 판단하여 허용범위 이내이면 보정작업을 종료하여 지금까지의 설정치를 사용하여 이후의 처리를 한다. 이 데이터 허용범위로부터 벗어나 있으면 각 보정 파라미터의 값을 보정량만큼 보정하는 제어는 각 검사에서 공통적으로 이루어지기 때문에 이하에는 각 보정 파라미터를 보정하는 경우의 제어에 관하여 설명한다.

우선 레지스트 도포전에 이루어지는 측정항목인 바탕막의 반사율 검사의 경우에 관하여는, 예를 들면 도11에 나타나 있는 바와 같이 반사율 측정유닛(41)로 측정된 반사율의 측정 데이터 예를 들면 반사율 평균치가 반사율 허용범위로부터 벗어나 있으면, 제어부(7)의 회전수 보정부(80) 등의 보정 파라미터의 각 보정부에서 스핀척(31)의 회전수, 노광강도, 현상시간의 보정이 이루어진다. 여기에서 상기 회전수를 보정하는 것은 바탕막의 반사율이 소정의 범위에 있지 아니한 상태에서 레지스트가 도포되면 원하는 막두께가 얻어지지 않거나 막두께의 웨이퍼 면내에서의 불균일이 생기기 때문이고, 노광강도, 현상시간을 보정하는 것은 바탕막의 반사율에 따라서 일정한 현상상태나 노광상태를 얻기 위한 조건이 다르기 때문이다.

또한 여기에서 이루어지는 보정작업은 이후의 레지스트 막두께나 노광상태, 현상상태를 목표로 하는 처리상태에 가깝게 하기 위하여 스핀척(31)의 회전수, 노광강도, 현상시간의 최적화를 도모하도록 보정이 이루어진다.

또한, 현상처리 후에 이루어지는 측정항목인 현상선폭 검사의 경우에 관하여는, 예를 들면 도12(a)에 나타나 있는 바와 같이, 검사부(A2)의 선폭검사장치(63A)로 측정된 현상선폭의 측정 데이터 예를 들면 선폭 평균치가 선폭 허용범위에서 벗어나 있으면 보정 파라미터의 각 보정부(82, 85, 87)에 의하여 노광강도, 가열시간, 현상액 온도를 보정한다. 여기에서 노광강도, 가열시간, 현상액 온도를 보정하는 것은 이들에 따라서 현상상태가 다르게 되기 때문이다. 즉 노광강도가 큰 경우에는 노광상태가 진행하기 쉽기 때문에 현상했을 때의 현상선폭이 가늘게 되고, 현상액 온도가 높은 경우에는 현상상태가 진행하기 쉽게 된다. 또한 예를 들면 화 학증폭형 레지스트를 사용한 경우에는 노광됨으로써 생성된 산이 촉매로서 작용하여 그 다음의 가열유닛(25)에서의 가열처리에 의하여 열에너지를 이용한 레지스트의 해상반응(解像反應)이 진행하기 때문에 가열시간이 긴 경우에는 현상상태가 진행하기가 더 쉽게 된다.

이 때문에 여기에서 이루어지는 보정작업은 선폭이 선폭 목표치보다 작은 경우에는 노광처리의 진행을 억제하도록 노광강도를 작게 하고 또한 현상처리의 진행을 억제하도록 가열시간을 짧게 하고 현상액 온도가 낮게 되도록 보정이 이루어지고, 선폭이 선폭 목표치보다 큰 경우에는 노광처리의 진행을 촉진하도록 노광강도를 크게 하고 현상처리의 진행을 촉진하도록 가열시간을 길게 하며 또한 현상액 온도를 높게 하도록 보정이 이루어지고, 그 후는 보정된 값을 사용하여 노광처리, 현상처리가 이루어진다.

현상처리 후에 이루어지는 측정항목인 얼라인먼트 상태 검사의 경우에 관하여는, 예를 들면 도12(b)에 나타나 있는 바와 같이, 검사부(A2)의 얼라인먼트 검사장치(63B)에서 측정되는 바탕막과 레지스트막의 패턴이 얼라인먼트 상태의 데이터가 얼라인먼트 허용범위로부터 벗어나 있으면, 노광부(53)과 웨이퍼(W)의 얼라인먼트가 최적치가 되는 보정이 노광 얼라인먼트 보정부(84)에 의하여 이루어지고, 그 후는 보정된 값을 사용하여 노광처리가 이루어진다.

또한 현상처리 후에 이루어지는 측정항목인 결함검사의 경우에 관하여는, 예를 들면 도12(c)에 나타나 있는 바와 같이 검사부(A2)의 결함검사장치로 측정된 측정 데이터 예를 들면 현상얼룩이나 현상결함이 결함 허용범위에서 벗어나 있으면, 각 보정 파라미터의 보정부(81, 83)에 의하여 노즐위치, 노광초점을 보정한다. 여기에서 현상얼룩이나 현상결함은 각각의 수(결함 포인트수)에 의하여 판단되고, 예를 들면 결함 허용범위의 일례로서는 웨이퍼(W)의 면내에 있어서 결함 포인트수가 3개 이하인 경우를 들 수 있다.

또한 상기 노즐위치를 보정하는 것은, 레지스트 도포시에 노즐(36A)가 웨이퍼(W)의 거의 중앙부 상방에서 벗어나 있으면, 웨이퍼(W)면내에 있어서 레지스트의 도포얼룩이 생겨 이들이 현상얼룩의 발생원인이 되기 때문이고, 노광초점을 보정하는 것은 노광시의 초점위치가 어긋나 있으면 원하는 사이즈의 패턴이 얻어지지 않기 때문이다.

또한 여기에서 이루어지는 보정작업은 상기 노즐위치를 웨이퍼(W)의 거의 중앙위치에 놓고, 노광부(53)의 초점위치와 웨이퍼(W)를 알맞은 정렬하도록 보정이 이루어지고, 그 후는 보정된 값을 사용하여 레지스트의 도포, 노광처리가 이루어진다.

또한 에칭처리 후에 이루어지는 측정항목인 에칭선폭 검사의 경우에 관하여는, 예를 들면 도13에 나타나 있는 바와 같이 검사부(A2)의 에칭선폭 측정부를 겸하는 선폭검사장치(63A)로 측정된 에칭선폭의 측정 데이터 예를 들면 선폭 평균치가 선폭 허용범위로부터 벗어나 있으면 각 보정 파라미터의 보정부(82, 85, 86, 88, 89)에 의하여 노광강도, 가열시간, 현상시간, 에칭시간, 가스 조성비를 보정한다. 여기에서 노광강도, 가열시간, 현상시간을 보정하는 것은, 상기한 바와 같이 이들에 따라서 현상상태가 다르게 되고, 결과적으로 에칭상태가 변화되기 때문이 고, 에칭시간이나 에칭가스 조성비를 보정하는 것은 이들 파라미터를 조정함으로써 에칭상태를 제어할 수 있기 때문이다.

여기에서 이루어지는 보정작업은, 선폭이 선폭 목표치보다 작은 경우에는, 노광처리의 진행을 억제하도록 노광강도를 작게 하고, 현상처리의 진행을 억제하도록 가열시간을 짧게 하며 또한 현상시간을 짧게 하도록 보정이 이루어지고, 에칭처리의 진행을 억제하도록 에칭시간을 짧게 하고 가스 조성비를 최적화하도록 보정이 이루어지며, 선폭이 선폭목표치보다 큰 경우에는 현상처리의 진행을 촉진하도록 노광강도를 크게 하고 가열시간을 길게 하며 또한 현상시간을 길게 하도록 보정이 이루어지고, 에칭처리의 진행을 촉진하도록 에칭시간을 길게 하고 가스 조성비를 최적화하도록 보정이 이루어지고, 그 후는 보정된 값을 사용하여 노광처리, 현상처리가 이루어진다.

이상에 있어서 각 보정 파라미터의 보정작업은 미리 작성된 보정 프로그램에 의하여 자동적으로 이루어지는 경우에 관하여 설명했지만, 오퍼레이터의 경험에 의거하여 보정량을 결정하여도 좋다. 이 경우에는 예를 들면 측정 데이터가 데이터 허용범위를 넘어서고 보정 허용범위에 있는 경우에 파라미터의 보정이 필요하다는 취지의 표시를 출력하는 동시에 제어부(7)의 보정 파라미터의 입력화면에 측정 데이터마다 미리 선택된 보정 파라미터가 출력되도록 하여 오퍼레이터가 파라미터 보정 허용치의 범위 내에서 제어부(7)의 입력화면을 보면서 측정 데이터에 대응하는 보정 파라미터의 보정치를 입력하도록 하면 좋다.

상기 실시예에서는, 바탕막의 반사율, 레지스트 막두께, 현상선폭, 바탕막과 레지스트 패턴의 얼라인먼트 상태, 현상결함, 현상얼룩, 에칭선폭 등 각 측정항목의 측정 데이터와 이 데이터에 의거하여 보정되는 보정 파라미터를 미리 대응시켜 두고, 전용의 제어부에서 측정 데이터마다 미리 설정된 보정 파라미터를 선택하여 이들 보정 파라미터를 보정하도록 하고 있다.

따라서, 웨이퍼 표면에 형성된 레지스트막의 막두께나, 현상선폭, 에칭선폭 등이 목표치로부터 벗어나는 경우에 대응하는 보정 파라미터를 자동적으로 선택하여 보정할 수 있다. 이 때문에 종래와 같이 방대한 처리조건으로부터 파라미터를 시행착오의 방법에 의하여 선택하여 보정작업을 하는 경우와 비교하여, 보정작업이 용이하게 되고 오퍼레이터의 부담이 경감되는 동시에 적절한 보정을 할 수 있다.

이 때에 레지스트 막두께에 있어서도 보정 파라미터는 도포유닛의 회전수, 현상유닛의 현상시간, 노광장치의 노광강도 등 복수의 유닛이나 장치에 걸쳐서 공통적인데, 본 발명에서와 같이 전용의 제어부에서 미리 선택된 보정 파라미터를 보정하도록 하면, 오퍼레이터가 각 유닛, 장치를 돌아가면서 처리조건을 보정하는 경우와 비교하여 보정작업의 번거로움이 줄어든다.

또한 상기 레지스트막의 막두께 등의 측정 데이터가 미리 설정된 보정 허용범위로부터 벗어나 있는 때에는, 도포유닛이나 현상유닛의 이상, 막두께 측정유닛 등 검사유닛의 이상, 혹은 온도, 습도 등의 분위기 제어의 이상 가능성이 있기 때문에, 이상이라고 판단하여 보정작업을 정지하고 오퍼레이터에 알리고 있기 때문에 장치의 이상을 재빨리 검출할 수 있고 이상상태에서 프로세스가 진행될 염려가 없다.

이 때에 결정된 보정치가 파라미터 보정 허용치로부터 벗어나 있는 경우에도 마찬가지로 장치가 이상일 염려가 크므로 이 경우에도 보정작업을 정지하도록 하고 있기 때문에 이상상태에서 프로세스가 진행될 염려가 없다.

또한 본 발명은, 예를 들면 레지스트 막두께 검사의 경우에 있어서 설명한 바와 같이 회전수 등의 보정 파라미터를 보정한 뒤에, 보정후의 파라미터에 의거하여 도포유닛이나 현상유닛, 노광유닛으로 소정의 처리를 하고, 계속해서 당해 레지스트막의 막두께를 측정하여 그 막두께 평균치가 목표 막두께에 대하여 허용범위에 들어가 있는가 아닌가를 판단하여, 들어가 있지 않으면 다시 보정 파라미터를 보정하고, 이렇게 해서 막두께 평균치가 목표 막두께에 대한 허용범위에 들어갈 때까지 보정작업을 되풀이하여도 좋다.

계속해서 본 발명이 적용되는 다른 실시예의 레지스트 패턴 형성장치에 관하여 도14, 도15에 의거하여 설명한다. 이 장치는 검사부(S3)을 노광/현상장치(100)의 내부에 설치한 예로서, 당해 검사부(S3)은 캐리어 스테이션(21)에 X방향[캐리어 스테이지(22)의 캐리어 배열방향과 대략 직교하는 방향]에서 인접하여 설치되어 있다.

이 검사부(S3)의 거의 중앙에는, 웨이퍼 반송부(91)이 설치되어 있고, 예를 들면 캐리어 스테이션(21)에서 안쪽을 볼 때에 좌우 양측에는 검사장치를 등을 다단으로 겹쳐 쌓은 선반유닛(U4, U5)가 각각 배치되어 있다.

상기 선반유닛(U4, U5)는 복수의 유닛이 쌓아 올려지도록 구성되어, 예를 들면 도15에 나타나 있는 바와 같이 반사율 측정유닛(92)이나 선폭검사장치(93), 얼 라인먼트 검사장치(94), 결함검사장치(95) 등의 검사장치나, 당해 검사부(S3)과 캐리어 스테이션(21)과의 사이나 당해 검사부(S3)과 처리부(S1)와의 사이에서 웨이퍼 (W)를 반송하기 위한 반송유닛(96) 등이 상하에 할당되어 있다. 또 반사율 측정유닛(92)이나 선폭검사장치(93) 등의 검사장치는 상기한 실시예와 마찬가지로 구성되어 있다. 상기 웨이퍼 반송부(91)은 승강할 수 있고 진퇴할 수 있으며 또한 연직축 주위를 회전하도록 구성되어, 선반유닛(U4, U5)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 역할을 하고 있다. 선반유닛(U3)에 반사율 측정유닛이 설치되어 있지 않은 점을 제외하고 그 밖의 구성은 상기한 실시예와 마찬가지다.

이 예에서는 캐리어 스테이션(21)의 반송부(23)이 검사부(S3)의 반송유닛96에 대하여 웨이퍼(W)를 반송하고, 처리부(S1)에 대하여는 검사부(S3)의 웨이퍼 반송부91이 처리부(S1)의 선반유닛(U2)의 반송유닛(26)에 대하여 웨이퍼(W)를 반송한다. 그리고 레지스트 도포전의 바탕막의 반사율측정, 현상처리후의 현상선폭 검사, 얼라인먼트 검사, 결함검사는 상기 검사부(S3)에서 이루어지고, 이 때의 측정 데이터를 바탕으로 하여 제어부(7)에 의하여 도포유닛(3A), 현상유닛(3B), 노광장치(200)의 각 보정 파라미터의 보정이 이루어진다.

이 때에 에칭후의 검사를 하는 경우에도, 캐리어 스테이션(21)을 통하여 상기 검사부(S3)에 검사용의 웨이퍼(W)를 반입하여 검사를 하여도 좋고, 에칭후의 검사는 예를 들면 상기한 실시예에서 설명한 바와 같이 도포/현상장치(100)의 밖에 설치된 검사부(A2)로 하여도 좋다. 이러한 구성에서는 검사부(S3)이 노광/현상장치(100)에 구비되어 있기 때문에 외부에 검사부를 설치하는 경우와 비교하여, 웨이 퍼(W)의 반송이 없기 때문에 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 또한 도포현상처리나 검사처리를 보다 쉽게 감시할 수 있기 때문에 예를 들면 검사에 의하여 어떠한 결함이 인정되었을 경우에 빠르게 다음 행동을 취할 수 있다.

또한 이 예에 있어서 검사부(S3)은 처리부(S1)과 노광장치(200)의 사이에 설치하여도 좋고, 검사부(S3)에 막두께 측정유닛(42)를 설치하여도 좋다.

이상에서 본 발명에서는 상기한 보정 파라미터 이외에 레지스트 막두께의 측정 데이터에 의거하여 도포유닛(3A)의 가속도, 노광장치(200)의 노광시간을 보정하여도 좋다. 이 경우에 보정작업은 막두께가 막두께 목표치보다 작은 경우에는, 레지스트액의 도포량을 많게 하도록 스핀척(31A)의 가속도를 작게 하고, 노광처리의 진행을 억제하도록 노광시간을 짧게 하도록 보정이 이루어진다.

또한 바탕막의 반사율 측정 데이터에 의거하여 도포유닛(3A)의 가속도, 노광장치(200)의 노광시간을 보정하여도 좋다. 이 경우의 보정작업은 이후의 레지스트 막두께나 노광상태, 현상상태가 목표로 하는 처리상태에 가깝게 되도록 스핀척 (31A)의 가속도, 노광시간의 최적화를 도모하도록 보정이 이루어진다.

또한 현상선폭의 측정 데이터에 의거하여 도포유닛(3A)의 회전수와 가속도, 노광장치(200)의 노광시간과 노광초점, 현상후의 가열유닛(25)의 가열온도, 현상유닛(3B)의 현상시간을 보정하도록 하더라도 좋고, 이 경우 보정작업은 선폭이 선폭 목표치보다 작은 경우에는 노광처리의 진행을 억제하도록 노광시간, 노광초점이 보정되고, 현상처리의 진행을 억제하도록 가열온도, 현상시간이 보정된다. 또 현상선폭의 측정 데이터를 사용하여 도포유닛(3A)의 회전수나 가속도를 보정하는 것은 도포후의 상태가 정상범위라고 하더라도 온도나 습도 등의 변화에 따라서 현상상태가 변화되고 현상조건이나 노광조건의 보정 만으로서는 대응할 수 없는 경우도 있기 때문이다.

또한 결함검사의 측정 데이터에 의거하여 노광장치(200)의 노광시간이나 노광강도, 현상유닛(3B)의 현상시간이나 현상액 온도를 보정하도록 하더라도 좋고, 이와 같이 이들의 파라미터에 관하여 보정하는 것은 이들의 파라미터에 따라서 현상상태가 변화되어 현상처리가 진행하는 부위와 진행하지 않는 부위가 생겨서 현상결함이나 현상얼룩이 발생하기 때문이고, 이 경우 보정작업은 상기 노광시간, 노광강도, 현상시간, 현상액 온도를 최적화하도록 보정이 이루어진다.

또한 에칭선폭의 측정 데이터에 의거하여 도포유닛(3A)의 회전수와 가속도, 노광장치(200)의 노광시간과 노광초점, 현상후의 가열유닛(25)의 가열온도, 현상유닛(3B)의 현상액 온도를 보정하여도 좋다. 이 경우 보정작업은 선폭이 선폭 목표치보다 작은 경우에는 노광처리의 진행을 억제하도록 노광시간, 노광초점이 보정되고, 현상처리의 진행을 억제하도록 가열온도, 현상액 온도의 보정이 이루어진다.

또한 에칭후에 예를 들면 결함검사장치(63C)에서 패턴결함 등의 표면결함의 검사를 하고, 이 측정 데이터에 의거하여 도포유닛(3A)의 노즐위치, 노광장치(200)의 노광시간 및 노광강도, 노광초점, 현상유닛(3B)의 현상시간, 현상액 온도, 에칭장치(300)의 에칭시간, 가스 조성비를 보정하여도 좋다. 여기에서 에칭후의 표면결함은 결함 포인트수에 의하여 판단된다. 이와 같이 노즐위치, 노광시간, 노광강도, 노광초점, 현상조건을 보정하는 것은 현상후의 상태가 에칭처리에 반영되기 때 문에 현상후의 결함검사와 동일한 이유에서 이고, 에칭조건을 보정하는 것은 에칭처리에서 생긴 결함원인을 제거하기 때문으로서, 이 경우 보정작업은 상기 각 보정 파라미터를 최적화하도록 보정이 이루어진다.

또 에칭처리후의 검사에 의하여, 도포유닛(3A)나 현상유닛(3B), 노광장치 (200) 등의 처리조건까지 소급하여 보정하는 것은 현상후의 상태가 정상인 범위이라고 하더라도 온도나 습도 등의 변화에 따라서 에칭처리상태가 변화되어 에칭조건의 보정 만으로서는 대응할 수 없는 경우도 있기 때문이다.

이상에 있어서 본 발명은 상기한 모든 검사, 즉 바탕막 반사율, 레지스트 막두께, 현상선폭, 바탕막과 레지스트 패턴의 얼라인먼트 검사, 현상결함검사, 에칭선폭의 검사를 꼭 해야 할 필요는 없고, 예를 들면 레지스트 막두께나 현상선폭 등 이들 검사 중에서 적어도 하나를 하여, 이 검사의 측정 데이터를 바탕으로 하여 소정의 보정 파라미터를 보정하도록 하면 좋다.

또한 예를 들면 레지스트 막두께의 측정 데이터에 의거하여 보정되는 보정 파라미터는, 회전수, 가속도, 현상시간, 노광강도, 노광시간의 5개이지만, 이들 모든 보정 파라미터에 관하여 보정을 할 필요는 없고 이들의 보정 파라미터 중의 적어도 하나를 보정함으로써 목표치에 가깝게 하여도 좋다.

즉 모든 파라미터를 동시에 보정하는 것은 아니고, 보정 원인의 배제에 가장 기여도가 높은 파라미터의 보정이 이루어진다. 예를 들면 측정 데이터와 보정 원인을 실험을 통하여 미리 파악하여 보정 원인의 우선 순위를 구하여 놓고 이 보정 원인의 배제에 가장 관련이 있는 보정 파라미터로부터 보정을 하고, 보정 원인이 배제된 단계에서 보정작업을 정지하도록 하면 좋다.

또한 제어부가 측정항목에 대한 측정대상의 값을 결정하는 복수의 요인의 각 기여도를 미리 저장하여 두고, 목표로 하는 측정대상의 값에 따라 각 기여도를 고려하면서 각 요인을 미리 설정하는 것으로 하더라도 좋다. 예를 들면, 본 발명자 등의 고찰에 의하면, 도포유닛에 있어서, 레지스트 막두께를 결정하는 요인은 도포하는 레지스트액의 온도, 도포유닛 내의 온도, 도포유닛 내의 습도 및 대기압인 것이 규명되었다.

여기에서 레지스트의 막두께를 Rt로 하고, 레지스트액의 온도를 Tr, 도포유닛 내의 온도를 Tc, 도포유닛 내의 습도를 Hc 및 대기압을 P로 했을 때에

Rt = α(μ1·Tr + μ2·Tc + μ3·Hc + μ4·P)

단, α는 상수, μ1, μ2, μ3, μ4는 각각 단위량(單位量) 해석에 의하여 구해지는 계수(기여도)이다.

그리고 레지스트의 막두께 Rt에 있어서 목표로 하는 두께에 따라 각 μ1, μ2, μ3, μ4를 고려하면서 예를 들면 도포하는 레지스트액의 온도, 도포유닛 내의 온도, 혹은 도포유닛 내의 습도에 대한 보정 파라미터의 보정치를 설정하면 좋다.

이 실시예에 의하면, 미리 각 파라미터에 대한 기여도나 상수가 정해져 있기 때문에 레지스트 막두께에 있어서 목표로 하는 두께를 미리 정확하게 추정할 수 있고, 피드포워드(feed forward)식의 제어가 가능하다. 또 이 제어에 부가하여 상기한 바와 같은 측정 데이터에 의거하는 막두께 제어를 동시에 하도록 하더라도 물론 상관 없다. 또한 이 실시예에서는 레지스트의 막두께를 예로 들어 설명했지만, 선폭 등에 관해서도 동일하게 구현하는 것이 가능하다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니다.

상기한 실시예에서는 도포/현상장치와 노광장치가 접속되어 있고 에칭장치가 떨어져 있는 구성이지만, 도16에 나타나 있는 바와 같이 도포/현상장치(100)과 노광장치(200)과 에칭장치(300)이 접속된 시스템에 있어서도 본 발명을 당연히 적용할 수 있다.

또한 상기한 실시예에서는 기판으로서 반도체 웨이퍼를 예로 들고 설명했지만, 액정장치에 사용되는 LCD 기판이더라도 좋다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 기판에 레지스트 패턴을 형성하는 데에 있어서 바탕막의 반사율 또는 막두께, 레지스트 막두께, 현상선폭, 바탕막과 레지스트 패턴의 얼라인먼트 상태, 현상결함, 현상얼룩, 에칭선폭의 각 측정항목의 측정 데이터에 의거하여 이 측정 데이터에 대응하는 보정 파라미터의 보정이 이루어지기 때문에 보정작업이 용이하고 오퍼레이터의 부담이 경감되는 동시에, 적절한 보정을 할 수 있다.

Claims (23)

1. 레지스트 패턴 형성장치에 있어서,

   (a) 바탕막이 형성된 복수 매의 기판을 지지하는 기판 캐리어가 재치되는 캐리어 재치부와,

   이 캐리어 재치부에 재치된 캐리어로부터 기판을 받아 반송하는 반송부와,

   이 반송부에서 반송된 기판을 기판 지지부로 수평으로 지지하고, 이 기판에 노즐로부터 레지스트액을 공급하는 동시에 상기 기판 지지부를 회전시켜 그 원심력에 의하여 레지스트액을 확산시켜 기판 표면에 레지스트막을 형성하는 도포유닛과,

   레지스트액이 도포되고 노광이 이루어진 기판의 표면에 소정의 온도의 현상액을 확산시켜 액막을 형성하고 소정의 시간 동안 현상액을 액막의 상태로 함으로써 그 기판 표면을 현상하는 현상유닛을 구비한 도포/현상장치와,

   (b) 현상처리 후의 바탕막과 레지스트 패턴과의 얼라인먼트 상태를 측정하여 측정 데이터를 출력하는 얼라인먼트 측정부를 가지는 검사유닛과,

   (c) 상기 얼라인먼트 측정부의 측정 데이터에 의거하여 상기 노광장치의 노광부와 기판과의 얼라인먼트로 이루어지는 보정 파라미터의 설정치를 보정하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 검사유닛은 상기 도포/현상장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 검사유닛은 기판 표면에 형성된 바탕막의 반사율 또는 막두께를 측정하여 측정 데이터를 출력하는 바탕막 측정부를 포함하고,

   상기 제어부는 상기 바탕막의 측정 데이터에 의거하여 상기 도포유닛의 기판 지지부의 회전수, 가속도, 상기 현상유닛의 현상시간, 상기 노광장치의 노광부에서 기판에 조사되는 광선의 세기 또는 노광시간의 보정 파라미터의 설정치를 보정하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 검사유닛은 기판 표면에 형성된 레지스트막의 막두께를 측정하여 측정 데이터를 출력하는 막두께 측정부를 포함하고,

   상기 제어부는 상기 레지스트막의 측정 데이터에 의거하여 상기 도포유닛의 기판 지지부의 회전수, 가속도, 상기 현상유닛의 현상시간, 상기 노광장치의 노광부에서 기판에 조사되는 광선의 세기 또는 노광시간의 보정 파라미터의 설정치를 보정하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 검사유닛은 현상처리후의 현상선폭을 측정하여 측정 데이터를 출력하는 선폭측정부를 포함하고,

   상기 제어부는 상기 현상선폭의 측정 데이터에 의거하여 상기 도포유닛의 기판 지지부의 회전수, 가속도, 상기 현상유닛의 현상시간, 현상액 온도, 상기 노광장치의 노광부에서 기판에 조사되는 광선의 세기, 노광시간, 상기 노광부의 초점위치와 기판과의 거리, 상기 가열유닛의 가열온도 또는 가열시간의 보정 파라미터의 설정치를 보정하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 검사유닛은 현상처리후의 기판의 표면결함을 측정하여 측정 데이터를 출력하는 결함측정부를 포함하고,

   상기 제어부는 상기 결함측정부의 측정 데이터에 의거하여 상기 도포유닛의 노즐위치, 상기 현상유닛의 현상시간, 현상액 온도, 상기 노광장치의 노광부에서 기판에 조사되는 광선의 세기, 노광시간 또는 노광부의 초점위치와 기판과의 거리의 보정 파라미터의 설정치를 보정하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   기판에 소정의 조성비의 에칭가스를 소정의 시간동안 공급하여 이에 따라 당해 기판을 에칭하는 에칭장치와,

   상기 에칭후의 에칭선폭을 측정하여 측정 데이터를 출력하는 에칭선폭 측정부를 더 구비하고,

   상기 제어부는 상기 에칭선폭의 측정 데이터에 의거하여 상기 도포유닛의 회전수, 가속도, 상기 현상유닛의 현상시간, 현상액 온도, 상기 노광장치의 노광시간, 노광부에서 기판에 조사되는 광선의 세기, 노광부의 초점위치와 기판과의 거리, 상기 가열유닛의 가열시간, 가열온도, 상기 에칭장치의 에칭시간 또는 에칭가스 조성비의 보정 파라미터의 설정치를 보정하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 에칭후의 기판의 표면결함을 측정하여 측정 데이터를 출력하는 에칭결함 측정부를 갖추고,

   상기 제어부는 상기 에칭결함 측정부의 측정 데이터에 의거하여 상기 도포유닛의 노즐위치, 상기 현상유닛의 현상시간, 현상액 온도, 상기 노광장치의 노광시간, 노광부에서 기판에 조사되는 광선의 세기, 노광부의 초점위치와 기판과의 거리, 상기 에칭장치의 에칭시간 또는 에칭가스 조성비의 보정 파라미터의 설정치를 보정하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성장치.
9. 레지스트 패턴 형성장치에 있어서,

   (a) 바탕막이 형성된 복수 매의 기판을 지지하는 기판 캐리어가 재치되는 캐리어 재치부와, 이 캐리어 재치부에 재치된 캐리어로부터 기판을 받아 반송하는 반송부와, 이 반송부에서 반송된 기판을 기판 지지부로 수평으로 지지하고 이 기판에 노즐로부터 레지스트액을 공급하는 동시에 상기 기판 지지부를 회전시켜 그 원심력에 의하여 레지스트액을 확산시켜 기판 표면에 레지스트막을 형성하는 도포유닛과, 레지스트액이 도포되고 노광이 이루어진 기판의 표면에 소정의 온도의 현상액을 확산시켜 액막을 형성하고 소정의 시간동안 현상액을 액막의 상태로 함으로써 당해 기판 표면을 현상하는 현상유닛을 구비하는 도포/현상장치와,

   광원과 렌즈를 포함하는 노광부에서, 상기 렌즈의 초점위치에 놓여진 기판에 대하여 소정의 세기의 광선을 소정의 시간동안 조사하고, 이에 따라 소정의 패턴 마스크를 사용하여 당해 기판을 노광하는 노광장치와,

   기판에 소정의 조성비의 에칭가스를 소정의 시간동안 공급하고, 이에 따라 당해 기판을 에칭하는 에칭장치를 일체로 구비하는 시스템과,

   (b) 현상처리 후의 바탕막과 레지스트 패턴과의 얼라인먼트 상태를 측정하여 측정 데이터를 출력하는 얼라인먼트 측정부를 가지는 검사유닛과,

   (c) 상기 얼라인먼트 측정부의 측정 데이터에 의거하여 상기 노광장치의 노광부와 기판과의 얼라인먼트로 이루어지는 보정 파라미터의 설정치를 보정하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성장치.
10. 레지스트 패턴 형성방법에 있어서,

    (a) 바탕막이 형성된 기판을 기판 지지부로 수평으로 지지하고, 이 기판에 노즐로부터 레지스트액을 공급하는 동시에 상기 기판 지지부를 회전시켜 그 원심력에 의하여 레지스트액을 확산시켜 기판 표면에 레지스트막을 형성하는 공정과,

    (b) 광원과 렌즈를 포함하는 노광부에서, 상기 렌즈의 초점위치에 놓여지고 레지스트액이 도포된 기판에 대하여 소정의 세기의 광선을 소정의 시간동안 조사하고 이에 따라 소정의 패턴 마스크를 사용하여 당해 기판을 노광하는 공정과,

    (c) 레지스트액이 도포되고 노광이 이루어진 기판의 표면에 소정의 온도의 현상액을 확산시켜 액막을 형성하고, 소정의 시간동안 현상액을 액막의 상태로 함으로써 당해 기판 표면을 현상하는 공정과,

    (d) 현상처리 후의 바탕막과 레지스트 패턴의 얼라인먼트 상태를 측정하는 공정과,

    (e) 상기 얼라인먼트 상태 측정에 의거하여, 상기 노광장치의 노광부와 기판과의 얼라인먼트로 이루어지는 보정 파라미터의 설정치를 보정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 레지스트 패턴 형성방법.
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