処理液供給装置及び処理液供給方法
【課題】送り出し部から処理液を供給ノズルを介して基板に吐出するにあたり、処理液の流量の監視と、処理液中の気泡のトラップとを同一の機器により行うこと。
【解決手段】気密な容器の上部に開口し、送り出し部から処理液が送り出される第１の流路と、当該容器の底部に接続され、途中に開閉バルブが設けられた第２の流路と、この第１の流路から滴下される液滴の落下軌跡を横切るように光軸が形成された光電センサーと、光電センサーからの検知信号に基づいて処理液の流量を計測する流量監視部と、容器の上部に設けられ、排気バルブを介して大気に開口する排気路と、前記容器内の液面レベルが下限レベルに達したか否かを監視し、下限レベルに達したときに、開閉バルブを閉じると共に排気バルブを開放し、送り出し部から容器内に処理液を送り出す制御部と、を備えるように装置を構成する。
【解決手段】気密な容器の上部に開口し、送り出し部から処理液が送り出される第１の流路と、当該容器の底部に接続され、途中に開閉バルブが設けられた第２の流路と、この第１の流路から滴下される液滴の落下軌跡を横切るように光軸が形成された光電センサーと、光電センサーからの検知信号に基づいて処理液の流量を計測する流量監視部と、容器の上部に設けられ、排気バルブを介して大気に開口する排気路と、前記容器内の液面レベルが下限レベルに達したか否かを監視し、下限レベルに達したときに、開閉バルブを閉じると共に排気バルブを開放し、送り出し部から容器内に処理液を送り出す制御部と、を備えるように装置を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理液を送り出し部から供給ノズルを介して基板に供給する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置の一つとして、半導体ウエハ（以下ウエハという）やフラットパネルディスプレイ用のガラス基板などの基板の表面に処理液を供給して液処理を行う装置がある。この種の装置としては、レジスト膜を基板に形成するためのレジスト塗布装置、露光後の基板に現像液を供給する現像装置、絶縁膜の前駆物質を含む溶液を基板に供給する絶縁膜形成装置などがある。
【０００３】
これら液処理装置における処理液の供給手法としては、処理液タンクから例えば吸引式のポンプにより処理液を吸引し、このポンプから所定量ずつ供給ノズルを介して基板の表面に処理液を供給することが行われている。ところでこの種の液処理装置においては、処理液の流量を監視することは行われていない。その理由は、流量が微小であり、また処理液の粘度が多様であることから流量を精度よく検出することが困難だからである。更にポンプの下流側では、処理液中の気泡の発生及び汚染を抑えるために、流路をできるだけ簡素化することが要求される。例えば熱式の流量計は流路が複雑になるという欠点があり、その上処理液に熱が加わることから前記液処理装置には不向きである。
【０００４】
しかしながら流路に設けられたバルブなどの故障により処理液が吐出されないあるいは流量が設定値から外れた場合には、基板に対するプロセスに重大な不具合が生じ、その基板が不良になるばかりでなく、後続の基板も不良になってしまう。更に液処理装置における処理液の流路には、バルブの他にフィルタや処理液中の気泡を抜くための気泡トラップなどが設けられ、このため機器の数が多いなどの課題もある。
特許文献１〜３には、落下してくる液体の液滴を光電センサーにより検出することが記載されているが、処理液の供給ラインにおける機器の数を低減させることに関しては記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−６３１３５号公報
【特許文献２】特開平８−２２９１１９号公報
【特許文献３】特開平１１−１９０６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は送り出し部から処理液を供給ノズルを介して基板に吐出するにあたり、処理液の流量を監視することができ、しかも流量の監視と処理液中の気泡のトラップとを同一の機器により行うことができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、処理液の送り出し部と送り出された処理液を基板に吐出する供給ノズルとの間に設けられた処理液供給装置において、
気密な容器と、
この容器内の上部に開口し、前記送り出し部から処理液が送り出される第１の流路と、
前記第１の流路から容器内に処理液が供給されたときに当該液量分の処理液が容器内から押し出されてノズル側に送り出されるために当該容器の底部に接続され、途中に開閉バルブが設けられた第２の流路と、
この第１の流路から容器内に滴下される液滴を検知するために液滴の落下軌跡を横切るように光軸が形成された光電センサーと、
この光電センサーからの検知信号に基づいて処理液の流量を計測する流量監視部と、
前記容器の上部に設けられ、排気バルブを介して大気に開口する排気路と、
前記容器内の液面レベルが下限レベルに達したか否かを監視し、下限レベルに達したことを検知したときに、前記第２の流路の開閉バルブを閉じると共に排気バルブを開放し、容器内の液面が予め設定したレベルとなるように前記送り出し部から当該容器内に処理液を送り出すように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
他の発明は、処理液の送り出し部から処理液を送り出し、供給ノズルから基板に吐出する処理液の供給方法において、
前記送り出し部から処理液を第１の流路を介して気密な容器内にその上部から滴下し、当該液量分の処理液が容器内から押し出されて、容器の底部に接続された第２の流路を介して前記供給ノズルに送り出される工程と、
前記容器内における液滴の落下軌跡を横切るように光軸が形成された光電センサーからの検知信号に基づいて処理液の流量を計測する工程と、
前記容器内の液面レベルが下限レベルに達したか否かを監視し、下限レベルに達したことを検知したときに、前記第２の流路の開閉バルブを閉じると共に前記容器の上部に接続された排気路を大気に開放し、容器内の液面が予め設定したレベルとなるように前記送り出し部から当該容器内に処理液を送り出す工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、送り出し部から処理液を供給ノズルを介して基板に吐出するにあたり、送り出し部の下流側に設けた容器内に滴下される液滴を光電センサーにより検知しているため、処理液の流量を監視することができる。そして容器内に滴下された処理液の液量だけ下流側に処理液を押し出す一方、容器内の液面が下限レベルになったときには、容器の上部に接続された排気路を大気に開放して、送り出し部から容器内に処理液を送り出し、これにより液面レベルを設定レベルまで上昇させるようにしているため、流量の監視と処理液中の気泡のトラップとを同一の機器により行うことができる。このため機器の数を少なくして供給流路を簡素化できるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る液処理装置の構成図である。
【図２】前記液処理装置に設けられた流量計測部の縦断側面図である。
【図３】前記液処理装置に設けられた制御部の構成図である。
【図４】前記流量制御部の容器内のレジスト液の液面レベル制御のフローチャートである。
【図５】前記容器内の液面レベルが調整される様子を示した説明図である。
【図６】前記液滴が落下するときの様子を示した説明図である。
【図７】前記液滴が落下するときに光電センサーから出力される波形図である。
【図８】記憶部における時間間隔と流量との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る処理液供給装置を、レジスト塗布を行う液処理モジュールを含む液処理装置に適用した実施の形態について説明する。図１は、この液処理装置１０の全体の概略構成を示す構成図であり、先ず液処理モジュールについて簡単に述べておく。この液処理モジュール４０は、カップ体４１内に基板である半導体ウエハ（以下ウエハという）Ｗを水平に保持するためのスピンチャック４２が格納されており、このスピンチャック４２は駆動機構４３によって回転及び昇降自在に構成されている。また、カップ体４１の底部には、ウエハＷに塗布されなかった余分なレジスト液をドレインやミストの状態で排出する排出口４４が設けられている。
前記カップ体４１の上方には供給ノズル４５が設けられている。供給ノズル４５は、アーム４５ａに支持された状態で、スピンチャック４２に保持されたウエハＷの中央にレジスト液を吐出することができるように構成されている。
【００１２】
次に、前記供給ノズル４５に処理液であるレジスト液を供給する処理液供給装置１０について、上流側から説明する。図１において１１は薬液（レジスト液）ボトル、１２は加圧ガス源、１３はバッファタンク、１４はフィルタ、１５はポンプ、３は流量計測部である。またＶ１〜Ｖ５はバルブ、２１ａはガス抜き用流路である。加圧ガス源１２からの加圧ガス例えば窒素ガスなどの不活性ガスが配管２１を介して薬液ボトル１１内に送られると、薬液ボトル１１内の薬液が押し出されて配管２２を介してバッファタンク１３に供給される。このバッファタンク１３の底面には配管２３の一端側が接続されると共に、この配管２３の他端側はフィルタ１４を介して、処理液の送り出し部に相当する吸引ポンプ１６に接続されており、吸引式のポンプ１６の吸引動作によりバッファタンク１３内の薬液が当該ポンプ１６に吸引される。
【００１３】
このポンプ１６の下流側には流量計測部３が第１の供給路である第１の供給管２４を介して接続されている。この流量計測部３の下流側には第２の供給路である第２の供給管２５を介して前記供給ノズル４５が接続されている。第２の供給管２５にはサックバックバルブ２５ａ及びエアオペレートバルブ２５ｂが設けられている。サックバックバルブ２５ａは、レジスト液を吐出していないときにはバキューム圧等によって吸引室に負圧を生じさせ、レジスト液の先端面を供給ノズル４５の先端から引き込む役割を有する。
【００１４】
次に前記流量計測部３に関して詳述する。図２に示すように、流量計測部３は、レジスト液Ｒを一時貯留する例えば円筒状の気密な容器３１を備えている。この容器３１の天井部の中央部には、既述の第１の供給管２４が突入して接続され、第１供給管２４の先端は下方に向かって口径が小さくなる狭窄部として構成されている。従って第１の供給管２４の下流端は容器３１の上部に開口していることになる。容器３１の底部には第２の供給路をなす第２の供給管２５の上流端が接続されている。容器３１内は気密状態であることから、第１供給管２４から容器内３１にレジスト液Ｒが供給されると、容器３１内の圧力が高くなるため容器３１内のレジスト液Ｒが第２の供給管２５に押し出される。即ち、第１の供給管２４から容器３１内に供給された液量分だけ容器３１から第２供給管２５に押し出されることになる。
【００１５】
そして、この流量計測部３は、第１供給管２４を流れるレジスト液の液量を、液滴の検知結果例えば単位時間当たりの液滴数に基づいて求めようとするものであることから、ポンプ１５の吐出圧、第１供給管２４の吐出口の口径及びレジスト液の粘度などからなるパラメータの組み合わせが、第１の供給管２４から液滴で容器３１内に落下する条件を満足しているということになる。つまり、レジスト液の粘度及び流量は設定されていることから、この条件の下において、第１供給管２４から液滴群として容器３１内に供給されるように、第１供給管２４の吐出口の口径及びポンプ１５の吐出圧が決められるということになる。
【００１６】
そして、第１の供給管２４から滴下される液滴を検知するために、その光軸３３ｃが液滴の落下軌跡を横切ように、例えば第１の供給管２４の中心軸の延長線上を横切るように（交差例えば直交するように）容器３１を挟んで当該容器３１の側方に光電センサー３３を構成する発光部３３ａ、受光部３３ｂが設けられている。前記光軸３３ｃの高さ位置は、例えば第１供給管２４の吐出口の近傍でかつ光軸３３ｃを通過中の液滴が液面に接触しない程度に当該吐出口から離間している。
【００１７】
ところで、レジスト液Ｒ中には、ガス例えば薬液タンク１１やバッファタンク１３の貯留時に溶解した窒素ガス等が溶解しており、第１供給管２４から容器３１内に押し出されたときのように加圧状態から開放されたときに溶存ガスが気泡となって現れることがある。このようにレジスト液Ｒ中に気泡が発生すると容器３１内の液溜り領域内を気泡が上昇して液面にて弾け、容器３１内の気相領域の体積が増え、その結果レジスト液Ｒの液面レベルが下がる。そこで、容器３１内のガスを抜くために容器３１の上面に排気管３２の一端が接続され、この排気管３２の他端側は大気に開放されている。排気管３２の途中には開閉バルブからなる排気バルブＶ４が設けられ、この排気バルブＶ４を閉じているときには、容器３１内は気密雰囲気とされ、排気バルブＶ４が開いているときは大気に開放された状態となる。
【００１８】
既述のように容器３１内が気密状態のままで、レジスト液Ｒ中の気泡の発生累積量が多くなるとレジスト液Ｒの液面レベルが下がり続けるため、レジストＲの液面レベルの下限値（下限液面レベル）を設定している。具体的には下限液面レベルの高さ位置において容器３１内に水平な光軸３４ｃを形成する光電センサーからなる下限レベル検知部３４が設けられている。また、後述するようにレジスト液Ｒの液面レベルが下限値に達すると排気バルブＶ４を開放して第１の供給管２４から容器３１内にレジスト液Ｒが供給され、これにより液面レベルが上昇するが、その上限液面レベルが設定されている。即ち、上限液面レベルの高さ位置において容器３１内に水平な光軸３５ｃを形成する光電センサーからなる上限レベル検知部が設けられている。これら下限レベル検知部３４あるいは上限レベル検知部３５をなす光電センサーは、容器３１の側方に設けられている。容器３１は例えば樹脂などにより構成されるが、透明な材質を用いない場合には光電センサー３３〜３５の各光軸３３ｃ〜３５ｃが通る部位については透明部材により構成される。
【００１９】
図３は、処理液供給装置１０の制御系に関する部位を示す構成図である。コンピュータからなる制御部８は流量監視プログラム８１、記憶部８２、液面制御プログラム８３、アラーム発生部８４及びＣＰＵ８５を備えている。８６はデータバスである。８７はカウンタ部であり、光電センサーからの液滴検出信号のパルス数をカウントしている。より具体的には、このカウンタ部８７は光電センサーの受光部３３ｂからの受光信号（アナログ電圧）をしきい値と比較する回路と、受光信号がしきい値以下になったときに現われるパルスをカウントするカウンタを備え、そのカウント数が制御部８に送られる。前記しきい値は液滴が光軸を遮ったか否かを判断できる値に設定されている。この例では、カウンタ部８７と流量監視プログラム８１とにより流量監視部が構成されているが、カウンタ部８７におけるパルスカウント機能は流量監視プログラム８１内にソフトウエアとして設けるようにしてもよい。
【００２０】
記憶部８２は、第１の供給管２４から容器３１内に滴下される液滴の体積の基準値と、この基準値の補正値とを記憶している。この基準値とは、例えば設計の段階において想定した液滴の体積（設計値）であり、補正値とは、例えば定期的に実測した液滴の体積（実測値）と前記設計値との比率、即ち実測値／基準値である。例えばレジスト液の一滴を１／５０ｍｌと想定して基準値とし、このときレジスト液の５０滴分は１.０ｍｌとなり、メスシリンダーで実際にレジスト液を５０滴分収集したとき実測値が１．１ｍｌだとすると、補正値は、１．１／１．０＝１．１となる。補正値は、作業者が定期的にレジスト液を実測し、コンピュータの記憶部８２内のデータを書き換えることで、新しい情報に更新される。
【００２１】
流量監視プログラム８１は、既述の基準値、補正値及び液滴の１秒間当りのカウント数を使用し、計算式（補正値×基準値×カウント数／秒）を用いて、流量計測部３を流れるレジスト液の流量を演算し、この演算結果と流量設定値とを比較する。流量設定値とはプロセスレシピに応じて設定された単位時間当たりのポンプ１５の吐出量（供給量）である。そして、流量監視プログラム８１は、演算されたレジスト液の流量が流量設定値より許容範囲を超えた場合に、アラーム発生部８４へ信号を発する。アラーム発生部８４は例えば警報音発生部や警報ランプ点灯部などが相当するが、本発明でいう「アラームを発生する」とは、操作パネルに警報表示を行う場合なども含まれる。
【００２２】
ここでレジスト液の供給流量とパルス数との関係の具体例を挙げると、例えば液滴の体積が約０．１ｍｌであり、流量が１ｍｌ／secであるとするとパルスのカウント数は１０カウント／secとなり、流量が０．４ｍｌ／secの場合にはパルスのカウント数は３〜４カウントとなる。また液滴の体積が約０．０３ｍｌであるとすると、約０．１ｍｌの場合に比べてカウント数がおよそ３倍程度となり、流量検知の分解能が約３倍大きくなる。液滴の体積は第１の供給路３２の吐出口の口径が小さいほど少なくなるが、この口径サイズについては使用する流量の範囲やレジスト液の粘度などに基づいて選定される。
また、吐出圧と口径サイズが同じであれば、液滴のサイズはレジスト液の粘度により異なるため、前記補正値はレジスト液の種類（薬液成分の種類あるいは溶媒による希釈率）ごとに既述のように実測に基づいて求めて記憶部に記憶しておくことができる。
【００２３】
液面制御プログラム８３は、容器３１内に気体が溜まったときにレジスト液の液面レベルを調整するためのプログラムであり、後述の作用説明において述べる図４に示すフローを実行するようにステップ群が組まれている。これらプログラム群は例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、ＭＤ、メモリーカードあるいはフラッシュメモリ等によって制御部８にインストールされる。
【００２４】
次に上述実施の形態の作用について説明する。今、処理液供給装置１０の吸引式のポンプ１５内に既述のようにしてバッファタンク１３内のレジスト液が吸引されているものとする。そして、基板であるウエハＷが図示しない搬送アームにより図１に示すスピンチャック４２上に載置された後、供給ノズル４５をウエハＷの中心部の上方に位置させ、スピンチャック４２を回転させる。この状態でサックバルブ２５ａの吸引状態を開放すると共にオペレートバルブ２５ｂを開状態として、ポンプ１５の吐出動作を行う。これにより、第１の供給管２４内のレジスト液が吐出されて液滴となって流量計測部３の容器３１内を落下し、既述のようにその液滴と同量のレジスト液が第２の供給管２５から供給ノズル４５を介してウエハＷの中心部に吐出される。このレジスト液はウエハＷの周縁に遠心力で拡がって、ウエハＷの表面にレジスト液の液膜が形成される。（スピンコーティングされる）。
【００２５】
このとき光電センサー３３の光軸３３ｃが液滴により遮られるため受光信号のレベルが低下し、従って受光信号を２値化処理して、さらにロジック回路で処理することにより、液滴が光軸を遮る度にパルスが得られ、このパルス数をカウンタ部８７によりカウントする。流量監視プログラム８１は単位時間当たりのカウント値、１滴当たりの体積の基準値及び補正値に基づいて、既述のように供給ノズル４５からの平均吐出流量（前記単位時間の平均流量）を演算し、演算された流量を流量計測値として設定流量と比較し、その差分が許容範囲から外れたときにアラーム発生部８４にアラーム発生動作を行わせる。アラームが発生した後の処理としては例えばレジスト液の吐出を停止し、かつウエハＷの回転を停止させ、メンテナンスを行うといった対応を挙げることができるが、例えば前記差分が許容範囲外ではあるが予め定めた範囲内であれば、当該ウエハＷの塗布処理も含めて同一ロットのウエハＷについては塗布処理を行い、その後、アラームの立った状態で塗布処理が行われたウエハＷについては膜厚検査を行うなどの対応をとるようにしてもよい。
【００２６】
また、流量計測部３は、レジスト液の流量の計測と同時に、容器３１内の液面レベルについても監視している。この様子を図４のフローチャート及び図５を参照して説明する。第１の供給管２４より容器３１内に吐出されたレジスト液は加圧状態から開放され、このときレジスト液中に窒素ガス等が溶解していると当該溶存ガスが気泡となって現れる。そして、発生した気泡は容器内３１のレジスト液の液溜り中を上昇して気相領域へ移動し、容器内３１の気相領域の体積が増加してレジスト液の液面が下がる。一方液面制御プログラム８３が実行されており、下限レベル検知部３４により液面のレベルが下限レベルか否かの判断がなされる（ステップＳ１）。
【００２７】
下限レベル検知部３４の受光部３４ｂからの受光信号に基づいて液面制御プログラム８３により、レジスト液の液面レベルは下限液面レベルより上に位置していると判断されているときには通常処理が続行される。これ液面レベルが下限液面レベルより下側に位置していると判断されたときには、レジスト液をウエハＷに吐出している状態であるか否かの判断がなされる（ステップＳ２）。このときウエハＷへのレジスト液の吐出が行われているならば、引き続きレジスト液の吐出を行う。またレジスト液をウエハＷに吐出していない場合は即ちレジスト塗布作業が終了している場合は、バルブ２５ａを閉じると共に排気バルブＶ４を開き、ポンプ１５により容器３１内へレジスト液を吐出する（ステップＳ３）。
液面レベルが下限レベルを下回るときには通常レジスト液の吐出がされているときであるから、その吐出を続行、終了した上で排気バルブＶ４の開放が行われる場合が多いと考えられる。
【００２８】
そして容器３１内へは第１の供給管２４からレジスト液が液滴として供給され、供給された液の体積分だけ、容器３１内の気体が排気管３２を介して大気雰囲気に流出する（図５（ａ））。この結果、容器３１内のレジスト液の液面が上昇する。このとき上限レベル検知部３５からの受光信号に基づいて液面制御プログラム８３により液面のレベルが上限レベルか否かの判断がなされる（ステップＳ４）。こうして液面が上昇し、液面のレベルが上限レベルに達すると（図５（ｂ））。ポンプ１５を停止し、バルブＶ４を閉じる（ステップＳ５）。
【００２９】
上述の実施の形態によれば、ポンプ（送り出し部）１５からレジスト液を供給ノズル４５を介してウエハＷに吐出するにあたり、ポンプ１５の下流側に設けた容器３１内に滴下される液滴をカウントして光電センサー３３により検知しているため、レジスト液の流量を監視することができる。従ってポンプ１５やバルブの不具合などによりレジスト液の吐出が正常に行われなかった場合にその異常を検出することができるため、製品不良を抑えることに寄与できる。
【００３０】
そして容器３１内に滴下されたレジスト液の液量だけ下流側にレジスト液が押し出され、一方において容器３１内の液面が下限レベルになったときには、排気バルブＶ４を開いて容器３１内を大気に開放した状態でポンプ１５から容器３１内にレジスト液を送り出し、これにより液面レベルを設定レベルまで上昇させるようにしているため、流量の監視とレジスト液中の気泡のトラップとを同一の機器により行うことができる。つまり流量計測部３は気泡のトラップの機能を併せ持つことになる。このためレジスト液の供給路における機器の数を少なくして供給路を簡素化できるなどの効果がある。
【００３１】
続いて、他の実施形態（第２の実施形態）について、既述の実施形態（第１の実施形態）との差異点を中心に説明する。この第２の実施形態の液処理装置においては、第１供給管２４から容器３１内に液滴が落下する間隔（液滴の間隔時間）を求め、落下間隔に基づいて、第１供給管２４を流れるレジスト液の液量を算出する。以下、図６〜図７を参照しながら説明する。図６は所定の時刻ｔ１、ｔ２における夫々の第１供給管２４の先端の様子を示している。時刻ｔ１では液滴Ｍ１、Ｍ２がこの順に第１供給管２４から落下し、液滴Ｍ２が光軸３３ｃの直下に位置した状態となっている。また、時刻ｔ２では液滴Ｍ２に続いて第１供給管２４から落下した液滴Ｍ３が光軸３３ｃの直上に位置した状態を示している。液滴の落下間隔は、例えばこの時刻ｔ１から時刻ｔ２までのように、先の液滴が光軸３３ｃを通過してから後の液滴が光軸３３ｃにさしかかるまでの時間である。
【００３２】
図７には、液滴Ｍ１〜Ｍ３が落下したときにおける光電センサー３３の受光信号を２値化処理し、さらに例えば光電センサー３３に含まれるロジック回路を経て出力されたパルス信号の波形を示している。この図７に示すように液滴により光軸３３ｃが遮られている間は出力レベルが「Ｌ」（ローレベル）となり、液滴の落下間隔、つまり液滴により光軸が遮られていない間は出力レベルが「Ｈ」（ハイレベル）となる。この第２の実施形態ではこの図７で示すようなパルス信号がカウンタ部８７を経由せずに、制御部８へ送信される。
【００３３】
この第２の実施形態の制御部８は第１の実施形態の制御部８と同様に構成され、流量監視プログラム８１は上述の処理を行うようにステップが組まれている。そして、制御部８の記憶部８２には予め実験をすることにより得られた液滴の落下間隔と、第１の供給管２４におけるレジストの流量との対応関係を示すデータが記憶されている。その対応関係は例えば図８のグラフとして示される。このグラフの縦軸は液滴の落下間隔ΔＴ、横軸は第１の供給管２４から供給されるレジスト液の流量である。
【００３４】
ウエハＷへレジスト液を供給するためにポンプ１５の吐出動作が開始されると（吐出開始信号が出力されると）、流量監視プログラム８１は、光電センサー３３の受光信号に基づいて作成された図７に示すパルス信号において「Ｈ」の期間を計測すると共に予め決めた単位パルス数例えば１０パルスをカウントし、この１０パルスにおける各パルスの「Ｈ」の期間の平均値が計算される。そして、制御部８はその平均値を落下間隔ΔＴとして、記憶部８２に記憶されたデータから当該落下間隔ΔＴに対応するレジスト液の流量を読み出し、読み出した値をレジスト液の流量の計測値として決定する。そして、その決定されたレジスト液の流量の計測値が、設定値から許容範囲以上外れていた場合に流量監視プログラム８１は、第１の実施形態と同様にアラームを出力する。このような流量監視は、ポンプ１５に対する吐出停止信号が制御部８から出力されると停止する。
ここで「Ｈ」の期間について上述のように単位パルス数ごとに平均値を求めても良いが、平均値を求めずに各パルスごとに求めた「Ｈ」の期間をそのまま落下間隔ΔＴとして取り扱ってもよい。また落下間隔ΔＴは、前記パルス列において「Ｈ」の期間とする代わりに、例えば「Ｈ」の立ち上がりの間隔（光軸に対して液滴が通過し終えた時点から次の液滴が通過し終える時点までの間隔）あるいは「Ｈ」の立ち下がりの間隔（光軸に対して液滴が通過し始めた時点から次の液滴が通過し始めた時点までの間隔）としてもよい。この第２の実施形態においても第１の実施形態と同様の効果が得られる。そして既述のように第１の実施形態ではレジスト液の液滴の体積が大きい場合には分解能が低下するが、第２の実施の形態では、液滴の体積が大きい場合であっても精度高く流量の測定を行うことができる。
【００３５】
上述の各実施の形態では、レジスト液の供給流量の計測値が設定値から許容範囲以上外れていたときにアラームを出力するようにしたが、許容範囲から外れたときに計測値と設定値との差分に応じてポンプの吐出流量を調整し、計測値が設定値となるようにしてもよい。その場合、流量監視プログラム８１が実施するステップとして、ポンプ１１の駆動部の吐出速度の指令値を補正するステップが加わる。その補正値は、流量設定値と流量計測値との差分に応じて予め決められ、当該差分に対応付けて記憶部８２に記憶されている。そして、流量監視プログラム８１が前記差分に応じた補正値を読み出し、その補正値に応じて前記駆動部に指示を出す。具体的には補正後の吐出速度の指令値に対応するポンプ１５の駆動モータの回転数指令値をモータ制御回路に出力する。このようにして、制御部８はレジスト液の供給流量が設定値となるように制御する。そしてこのような制御を行う場合であっても、例えば設定値との差分が±a１よりも小さければ、上述のようにポンプ１５の駆動速度を調整し、差分が±ａ１以上であればアラームを発して先の実施形態と同様に対応するようにしてもよい。
【００３６】
以上において、流量検知用の光電センサー３３は透過型に限られず、反射型の光電センサーを用いてもよい。反射型の光電センサーを用いる場合には、発受光部からの光軸上における容器３１の内面を鏡面等の反射率の高い面にすることで実現できる。また上限液面レベル検知部及び下限液面レベル検知部は光電センサーに限られず、リミットスイッチを用いた液面計でも良い。また使用する処理液としては、レジスト液に限られず、例えば現像液、保護膜形成用のポリイミド液、絶縁膜の前駆物質を含む液でも良い。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 液処理装置
１１ 薬液ボトル
１３ バッファタンク
１５ ポンプ
２４ 第１の供給管
２５ 第２の供給管
３ 流量計測部
３１ 容器
３３ 光電センサー
３３ｃ 光軸
３４ 下限レベル検知部
３５ 上限レベル検知部
４０ 液処理モジュール
４２ スピンチャック
８ 制御部
８１ 流量監視プログラム
８２ 記憶部
８３ 液面制御プログラム
８４ アラーム発生部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理液を送り出し部から供給ノズルを介して基板に供給する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置の一つとして、半導体ウエハ（以下ウエハという）やフラットパネルディスプレイ用のガラス基板などの基板の表面に処理液を供給して液処理を行う装置がある。この種の装置としては、レジスト膜を基板に形成するためのレジスト塗布装置、露光後の基板に現像液を供給する現像装置、絶縁膜の前駆物質を含む溶液を基板に供給する絶縁膜形成装置などがある。
【０００３】
これら液処理装置における処理液の供給手法としては、処理液タンクから例えば吸引式のポンプにより処理液を吸引し、このポンプから所定量ずつ供給ノズルを介して基板の表面に処理液を供給することが行われている。ところでこの種の液処理装置においては、処理液の流量を監視することは行われていない。その理由は、流量が微小であり、また処理液の粘度が多様であることから流量を精度よく検出することが困難だからである。更にポンプの下流側では、処理液中の気泡の発生及び汚染を抑えるために、流路をできるだけ簡素化することが要求される。例えば熱式の流量計は流路が複雑になるという欠点があり、その上処理液に熱が加わることから前記液処理装置には不向きである。
【０００４】
しかしながら流路に設けられたバルブなどの故障により処理液が吐出されないあるいは流量が設定値から外れた場合には、基板に対するプロセスに重大な不具合が生じ、その基板が不良になるばかりでなく、後続の基板も不良になってしまう。更に液処理装置における処理液の流路には、バルブの他にフィルタや処理液中の気泡を抜くための気泡トラップなどが設けられ、このため機器の数が多いなどの課題もある。
特許文献１〜３には、落下してくる液体の液滴を光電センサーにより検出することが記載されているが、処理液の供給ラインにおける機器の数を低減させることに関しては記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−６３１３５号公報
【特許文献２】特開平８−２２９１１９号公報
【特許文献３】特開平１１−１９０６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は送り出し部から処理液を供給ノズルを介して基板に吐出するにあたり、処理液の流量を監視することができ、しかも流量の監視と処理液中の気泡のトラップとを同一の機器により行うことができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、処理液の送り出し部と送り出された処理液を基板に吐出する供給ノズルとの間に設けられた処理液供給装置において、
気密な容器と、
この容器内の上部に開口し、前記送り出し部から処理液が送り出される第１の流路と、
前記第１の流路から容器内に処理液が供給されたときに当該液量分の処理液が容器内から押し出されてノズル側に送り出されるために当該容器の底部に接続され、途中に開閉バルブが設けられた第２の流路と、
この第１の流路から容器内に滴下される液滴を検知するために液滴の落下軌跡を横切るように光軸が形成された光電センサーと、
この光電センサーからの検知信号に基づいて処理液の流量を計測する流量監視部と、
前記容器の上部に設けられ、排気バルブを介して大気に開口する排気路と、
前記容器内の液面レベルが下限レベルに達したか否かを監視し、下限レベルに達したことを検知したときに、前記第２の流路の開閉バルブを閉じると共に排気バルブを開放し、容器内の液面が予め設定したレベルとなるように前記送り出し部から当該容器内に処理液を送り出すように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
他の発明は、処理液の送り出し部から処理液を送り出し、供給ノズルから基板に吐出する処理液の供給方法において、
前記送り出し部から処理液を第１の流路を介して気密な容器内にその上部から滴下し、当該液量分の処理液が容器内から押し出されて、容器の底部に接続された第２の流路を介して前記供給ノズルに送り出される工程と、
前記容器内における液滴の落下軌跡を横切るように光軸が形成された光電センサーからの検知信号に基づいて処理液の流量を計測する工程と、
前記容器内の液面レベルが下限レベルに達したか否かを監視し、下限レベルに達したことを検知したときに、前記第２の流路の開閉バルブを閉じると共に前記容器の上部に接続された排気路を大気に開放し、容器内の液面が予め設定したレベルとなるように前記送り出し部から当該容器内に処理液を送り出す工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、送り出し部から処理液を供給ノズルを介して基板に吐出するにあたり、送り出し部の下流側に設けた容器内に滴下される液滴を光電センサーにより検知しているため、処理液の流量を監視することができる。そして容器内に滴下された処理液の液量だけ下流側に処理液を押し出す一方、容器内の液面が下限レベルになったときには、容器の上部に接続された排気路を大気に開放して、送り出し部から容器内に処理液を送り出し、これにより液面レベルを設定レベルまで上昇させるようにしているため、流量の監視と処理液中の気泡のトラップとを同一の機器により行うことができる。このため機器の数を少なくして供給流路を簡素化できるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る液処理装置の構成図である。
【図２】前記液処理装置に設けられた流量計測部の縦断側面図である。
【図３】前記液処理装置に設けられた制御部の構成図である。
【図４】前記流量制御部の容器内のレジスト液の液面レベル制御のフローチャートである。
【図５】前記容器内の液面レベルが調整される様子を示した説明図である。
【図６】前記液滴が落下するときの様子を示した説明図である。
【図７】前記液滴が落下するときに光電センサーから出力される波形図である。
【図８】記憶部における時間間隔と流量との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る処理液供給装置を、レジスト塗布を行う液処理モジュールを含む液処理装置に適用した実施の形態について説明する。図１は、この液処理装置１０の全体の概略構成を示す構成図であり、先ず液処理モジュールについて簡単に述べておく。この液処理モジュール４０は、カップ体４１内に基板である半導体ウエハ（以下ウエハという）Ｗを水平に保持するためのスピンチャック４２が格納されており、このスピンチャック４２は駆動機構４３によって回転及び昇降自在に構成されている。また、カップ体４１の底部には、ウエハＷに塗布されなかった余分なレジスト液をドレインやミストの状態で排出する排出口４４が設けられている。
前記カップ体４１の上方には供給ノズル４５が設けられている。供給ノズル４５は、アーム４５ａに支持された状態で、スピンチャック４２に保持されたウエハＷの中央にレジスト液を吐出することができるように構成されている。
【００１２】
次に、前記供給ノズル４５に処理液であるレジスト液を供給する処理液供給装置１０について、上流側から説明する。図１において１１は薬液（レジスト液）ボトル、１２は加圧ガス源、１３はバッファタンク、１４はフィルタ、１５はポンプ、３は流量計測部である。またＶ１〜Ｖ５はバルブ、２１ａはガス抜き用流路である。加圧ガス源１２からの加圧ガス例えば窒素ガスなどの不活性ガスが配管２１を介して薬液ボトル１１内に送られると、薬液ボトル１１内の薬液が押し出されて配管２２を介してバッファタンク１３に供給される。このバッファタンク１３の底面には配管２３の一端側が接続されると共に、この配管２３の他端側はフィルタ１４を介して、処理液の送り出し部に相当する吸引ポンプ１６に接続されており、吸引式のポンプ１６の吸引動作によりバッファタンク１３内の薬液が当該ポンプ１６に吸引される。
【００１３】
このポンプ１６の下流側には流量計測部３が第１の供給路である第１の供給管２４を介して接続されている。この流量計測部３の下流側には第２の供給路である第２の供給管２５を介して前記供給ノズル４５が接続されている。第２の供給管２５にはサックバックバルブ２５ａ及びエアオペレートバルブ２５ｂが設けられている。サックバックバルブ２５ａは、レジスト液を吐出していないときにはバキューム圧等によって吸引室に負圧を生じさせ、レジスト液の先端面を供給ノズル４５の先端から引き込む役割を有する。
【００１４】
次に前記流量計測部３に関して詳述する。図２に示すように、流量計測部３は、レジスト液Ｒを一時貯留する例えば円筒状の気密な容器３１を備えている。この容器３１の天井部の中央部には、既述の第１の供給管２４が突入して接続され、第１供給管２４の先端は下方に向かって口径が小さくなる狭窄部として構成されている。従って第１の供給管２４の下流端は容器３１の上部に開口していることになる。容器３１の底部には第２の供給路をなす第２の供給管２５の上流端が接続されている。容器３１内は気密状態であることから、第１供給管２４から容器内３１にレジスト液Ｒが供給されると、容器３１内の圧力が高くなるため容器３１内のレジスト液Ｒが第２の供給管２５に押し出される。即ち、第１の供給管２４から容器３１内に供給された液量分だけ容器３１から第２供給管２５に押し出されることになる。
【００１５】
そして、この流量計測部３は、第１供給管２４を流れるレジスト液の液量を、液滴の検知結果例えば単位時間当たりの液滴数に基づいて求めようとするものであることから、ポンプ１５の吐出圧、第１供給管２４の吐出口の口径及びレジスト液の粘度などからなるパラメータの組み合わせが、第１の供給管２４から液滴で容器３１内に落下する条件を満足しているということになる。つまり、レジスト液の粘度及び流量は設定されていることから、この条件の下において、第１供給管２４から液滴群として容器３１内に供給されるように、第１供給管２４の吐出口の口径及びポンプ１５の吐出圧が決められるということになる。
【００１６】
そして、第１の供給管２４から滴下される液滴を検知するために、その光軸３３ｃが液滴の落下軌跡を横切ように、例えば第１の供給管２４の中心軸の延長線上を横切るように（交差例えば直交するように）容器３１を挟んで当該容器３１の側方に光電センサー３３を構成する発光部３３ａ、受光部３３ｂが設けられている。前記光軸３３ｃの高さ位置は、例えば第１供給管２４の吐出口の近傍でかつ光軸３３ｃを通過中の液滴が液面に接触しない程度に当該吐出口から離間している。
【００１７】
ところで、レジスト液Ｒ中には、ガス例えば薬液タンク１１やバッファタンク１３の貯留時に溶解した窒素ガス等が溶解しており、第１供給管２４から容器３１内に押し出されたときのように加圧状態から開放されたときに溶存ガスが気泡となって現れることがある。このようにレジスト液Ｒ中に気泡が発生すると容器３１内の液溜り領域内を気泡が上昇して液面にて弾け、容器３１内の気相領域の体積が増え、その結果レジスト液Ｒの液面レベルが下がる。そこで、容器３１内のガスを抜くために容器３１の上面に排気管３２の一端が接続され、この排気管３２の他端側は大気に開放されている。排気管３２の途中には開閉バルブからなる排気バルブＶ４が設けられ、この排気バルブＶ４を閉じているときには、容器３１内は気密雰囲気とされ、排気バルブＶ４が開いているときは大気に開放された状態となる。
【００１８】
既述のように容器３１内が気密状態のままで、レジスト液Ｒ中の気泡の発生累積量が多くなるとレジスト液Ｒの液面レベルが下がり続けるため、レジストＲの液面レベルの下限値（下限液面レベル）を設定している。具体的には下限液面レベルの高さ位置において容器３１内に水平な光軸３４ｃを形成する光電センサーからなる下限レベル検知部３４が設けられている。また、後述するようにレジスト液Ｒの液面レベルが下限値に達すると排気バルブＶ４を開放して第１の供給管２４から容器３１内にレジスト液Ｒが供給され、これにより液面レベルが上昇するが、その上限液面レベルが設定されている。即ち、上限液面レベルの高さ位置において容器３１内に水平な光軸３５ｃを形成する光電センサーからなる上限レベル検知部が設けられている。これら下限レベル検知部３４あるいは上限レベル検知部３５をなす光電センサーは、容器３１の側方に設けられている。容器３１は例えば樹脂などにより構成されるが、透明な材質を用いない場合には光電センサー３３〜３５の各光軸３３ｃ〜３５ｃが通る部位については透明部材により構成される。
【００１９】
図３は、処理液供給装置１０の制御系に関する部位を示す構成図である。コンピュータからなる制御部８は流量監視プログラム８１、記憶部８２、液面制御プログラム８３、アラーム発生部８４及びＣＰＵ８５を備えている。８６はデータバスである。８７はカウンタ部であり、光電センサーからの液滴検出信号のパルス数をカウントしている。より具体的には、このカウンタ部８７は光電センサーの受光部３３ｂからの受光信号（アナログ電圧）をしきい値と比較する回路と、受光信号がしきい値以下になったときに現われるパルスをカウントするカウンタを備え、そのカウント数が制御部８に送られる。前記しきい値は液滴が光軸を遮ったか否かを判断できる値に設定されている。この例では、カウンタ部８７と流量監視プログラム８１とにより流量監視部が構成されているが、カウンタ部８７におけるパルスカウント機能は流量監視プログラム８１内にソフトウエアとして設けるようにしてもよい。
【００２０】
記憶部８２は、第１の供給管２４から容器３１内に滴下される液滴の体積の基準値と、この基準値の補正値とを記憶している。この基準値とは、例えば設計の段階において想定した液滴の体積（設計値）であり、補正値とは、例えば定期的に実測した液滴の体積（実測値）と前記設計値との比率、即ち実測値／基準値である。例えばレジスト液の一滴を１／５０ｍｌと想定して基準値とし、このときレジスト液の５０滴分は１.０ｍｌとなり、メスシリンダーで実際にレジスト液を５０滴分収集したとき実測値が１．１ｍｌだとすると、補正値は、１．１／１．０＝１．１となる。補正値は、作業者が定期的にレジスト液を実測し、コンピュータの記憶部８２内のデータを書き換えることで、新しい情報に更新される。
【００２１】
流量監視プログラム８１は、既述の基準値、補正値及び液滴の１秒間当りのカウント数を使用し、計算式（補正値×基準値×カウント数／秒）を用いて、流量計測部３を流れるレジスト液の流量を演算し、この演算結果と流量設定値とを比較する。流量設定値とはプロセスレシピに応じて設定された単位時間当たりのポンプ１５の吐出量（供給量）である。そして、流量監視プログラム８１は、演算されたレジスト液の流量が流量設定値より許容範囲を超えた場合に、アラーム発生部８４へ信号を発する。アラーム発生部８４は例えば警報音発生部や警報ランプ点灯部などが相当するが、本発明でいう「アラームを発生する」とは、操作パネルに警報表示を行う場合なども含まれる。
【００２２】
ここでレジスト液の供給流量とパルス数との関係の具体例を挙げると、例えば液滴の体積が約０．１ｍｌであり、流量が１ｍｌ／secであるとするとパルスのカウント数は１０カウント／secとなり、流量が０．４ｍｌ／secの場合にはパルスのカウント数は３〜４カウントとなる。また液滴の体積が約０．０３ｍｌであるとすると、約０．１ｍｌの場合に比べてカウント数がおよそ３倍程度となり、流量検知の分解能が約３倍大きくなる。液滴の体積は第１の供給路３２の吐出口の口径が小さいほど少なくなるが、この口径サイズについては使用する流量の範囲やレジスト液の粘度などに基づいて選定される。
また、吐出圧と口径サイズが同じであれば、液滴のサイズはレジスト液の粘度により異なるため、前記補正値はレジスト液の種類（薬液成分の種類あるいは溶媒による希釈率）ごとに既述のように実測に基づいて求めて記憶部に記憶しておくことができる。
【００２３】
液面制御プログラム８３は、容器３１内に気体が溜まったときにレジスト液の液面レベルを調整するためのプログラムであり、後述の作用説明において述べる図４に示すフローを実行するようにステップ群が組まれている。これらプログラム群は例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、ＭＤ、メモリーカードあるいはフラッシュメモリ等によって制御部８にインストールされる。
【００２４】
次に上述実施の形態の作用について説明する。今、処理液供給装置１０の吸引式のポンプ１５内に既述のようにしてバッファタンク１３内のレジスト液が吸引されているものとする。そして、基板であるウエハＷが図示しない搬送アームにより図１に示すスピンチャック４２上に載置された後、供給ノズル４５をウエハＷの中心部の上方に位置させ、スピンチャック４２を回転させる。この状態でサックバルブ２５ａの吸引状態を開放すると共にオペレートバルブ２５ｂを開状態として、ポンプ１５の吐出動作を行う。これにより、第１の供給管２４内のレジスト液が吐出されて液滴となって流量計測部３の容器３１内を落下し、既述のようにその液滴と同量のレジスト液が第２の供給管２５から供給ノズル４５を介してウエハＷの中心部に吐出される。このレジスト液はウエハＷの周縁に遠心力で拡がって、ウエハＷの表面にレジスト液の液膜が形成される。（スピンコーティングされる）。
【００２５】
このとき光電センサー３３の光軸３３ｃが液滴により遮られるため受光信号のレベルが低下し、従って受光信号を２値化処理して、さらにロジック回路で処理することにより、液滴が光軸を遮る度にパルスが得られ、このパルス数をカウンタ部８７によりカウントする。流量監視プログラム８１は単位時間当たりのカウント値、１滴当たりの体積の基準値及び補正値に基づいて、既述のように供給ノズル４５からの平均吐出流量（前記単位時間の平均流量）を演算し、演算された流量を流量計測値として設定流量と比較し、その差分が許容範囲から外れたときにアラーム発生部８４にアラーム発生動作を行わせる。アラームが発生した後の処理としては例えばレジスト液の吐出を停止し、かつウエハＷの回転を停止させ、メンテナンスを行うといった対応を挙げることができるが、例えば前記差分が許容範囲外ではあるが予め定めた範囲内であれば、当該ウエハＷの塗布処理も含めて同一ロットのウエハＷについては塗布処理を行い、その後、アラームの立った状態で塗布処理が行われたウエハＷについては膜厚検査を行うなどの対応をとるようにしてもよい。
【００２６】
また、流量計測部３は、レジスト液の流量の計測と同時に、容器３１内の液面レベルについても監視している。この様子を図４のフローチャート及び図５を参照して説明する。第１の供給管２４より容器３１内に吐出されたレジスト液は加圧状態から開放され、このときレジスト液中に窒素ガス等が溶解していると当該溶存ガスが気泡となって現れる。そして、発生した気泡は容器内３１のレジスト液の液溜り中を上昇して気相領域へ移動し、容器内３１の気相領域の体積が増加してレジスト液の液面が下がる。一方液面制御プログラム８３が実行されており、下限レベル検知部３４により液面のレベルが下限レベルか否かの判断がなされる（ステップＳ１）。
【００２７】
下限レベル検知部３４の受光部３４ｂからの受光信号に基づいて液面制御プログラム８３により、レジスト液の液面レベルは下限液面レベルより上に位置していると判断されているときには通常処理が続行される。これ液面レベルが下限液面レベルより下側に位置していると判断されたときには、レジスト液をウエハＷに吐出している状態であるか否かの判断がなされる（ステップＳ２）。このときウエハＷへのレジスト液の吐出が行われているならば、引き続きレジスト液の吐出を行う。またレジスト液をウエハＷに吐出していない場合は即ちレジスト塗布作業が終了している場合は、バルブ２５ａを閉じると共に排気バルブＶ４を開き、ポンプ１５により容器３１内へレジスト液を吐出する（ステップＳ３）。
液面レベルが下限レベルを下回るときには通常レジスト液の吐出がされているときであるから、その吐出を続行、終了した上で排気バルブＶ４の開放が行われる場合が多いと考えられる。
【００２８】
そして容器３１内へは第１の供給管２４からレジスト液が液滴として供給され、供給された液の体積分だけ、容器３１内の気体が排気管３２を介して大気雰囲気に流出する（図５（ａ））。この結果、容器３１内のレジスト液の液面が上昇する。このとき上限レベル検知部３５からの受光信号に基づいて液面制御プログラム８３により液面のレベルが上限レベルか否かの判断がなされる（ステップＳ４）。こうして液面が上昇し、液面のレベルが上限レベルに達すると（図５（ｂ））。ポンプ１５を停止し、バルブＶ４を閉じる（ステップＳ５）。
【００２９】
上述の実施の形態によれば、ポンプ（送り出し部）１５からレジスト液を供給ノズル４５を介してウエハＷに吐出するにあたり、ポンプ１５の下流側に設けた容器３１内に滴下される液滴をカウントして光電センサー３３により検知しているため、レジスト液の流量を監視することができる。従ってポンプ１５やバルブの不具合などによりレジスト液の吐出が正常に行われなかった場合にその異常を検出することができるため、製品不良を抑えることに寄与できる。
【００３０】
そして容器３１内に滴下されたレジスト液の液量だけ下流側にレジスト液が押し出され、一方において容器３１内の液面が下限レベルになったときには、排気バルブＶ４を開いて容器３１内を大気に開放した状態でポンプ１５から容器３１内にレジスト液を送り出し、これにより液面レベルを設定レベルまで上昇させるようにしているため、流量の監視とレジスト液中の気泡のトラップとを同一の機器により行うことができる。つまり流量計測部３は気泡のトラップの機能を併せ持つことになる。このためレジスト液の供給路における機器の数を少なくして供給路を簡素化できるなどの効果がある。
【００３１】
続いて、他の実施形態（第２の実施形態）について、既述の実施形態（第１の実施形態）との差異点を中心に説明する。この第２の実施形態の液処理装置においては、第１供給管２４から容器３１内に液滴が落下する間隔（液滴の間隔時間）を求め、落下間隔に基づいて、第１供給管２４を流れるレジスト液の液量を算出する。以下、図６〜図７を参照しながら説明する。図６は所定の時刻ｔ１、ｔ２における夫々の第１供給管２４の先端の様子を示している。時刻ｔ１では液滴Ｍ１、Ｍ２がこの順に第１供給管２４から落下し、液滴Ｍ２が光軸３３ｃの直下に位置した状態となっている。また、時刻ｔ２では液滴Ｍ２に続いて第１供給管２４から落下した液滴Ｍ３が光軸３３ｃの直上に位置した状態を示している。液滴の落下間隔は、例えばこの時刻ｔ１から時刻ｔ２までのように、先の液滴が光軸３３ｃを通過してから後の液滴が光軸３３ｃにさしかかるまでの時間である。
【００３２】
図７には、液滴Ｍ１〜Ｍ３が落下したときにおける光電センサー３３の受光信号を２値化処理し、さらに例えば光電センサー３３に含まれるロジック回路を経て出力されたパルス信号の波形を示している。この図７に示すように液滴により光軸３３ｃが遮られている間は出力レベルが「Ｌ」（ローレベル）となり、液滴の落下間隔、つまり液滴により光軸が遮られていない間は出力レベルが「Ｈ」（ハイレベル）となる。この第２の実施形態ではこの図７で示すようなパルス信号がカウンタ部８７を経由せずに、制御部８へ送信される。
【００３３】
この第２の実施形態の制御部８は第１の実施形態の制御部８と同様に構成され、流量監視プログラム８１は上述の処理を行うようにステップが組まれている。そして、制御部８の記憶部８２には予め実験をすることにより得られた液滴の落下間隔と、第１の供給管２４におけるレジストの流量との対応関係を示すデータが記憶されている。その対応関係は例えば図８のグラフとして示される。このグラフの縦軸は液滴の落下間隔ΔＴ、横軸は第１の供給管２４から供給されるレジスト液の流量である。
【００３４】
ウエハＷへレジスト液を供給するためにポンプ１５の吐出動作が開始されると（吐出開始信号が出力されると）、流量監視プログラム８１は、光電センサー３３の受光信号に基づいて作成された図７に示すパルス信号において「Ｈ」の期間を計測すると共に予め決めた単位パルス数例えば１０パルスをカウントし、この１０パルスにおける各パルスの「Ｈ」の期間の平均値が計算される。そして、制御部８はその平均値を落下間隔ΔＴとして、記憶部８２に記憶されたデータから当該落下間隔ΔＴに対応するレジスト液の流量を読み出し、読み出した値をレジスト液の流量の計測値として決定する。そして、その決定されたレジスト液の流量の計測値が、設定値から許容範囲以上外れていた場合に流量監視プログラム８１は、第１の実施形態と同様にアラームを出力する。このような流量監視は、ポンプ１５に対する吐出停止信号が制御部８から出力されると停止する。
ここで「Ｈ」の期間について上述のように単位パルス数ごとに平均値を求めても良いが、平均値を求めずに各パルスごとに求めた「Ｈ」の期間をそのまま落下間隔ΔＴとして取り扱ってもよい。また落下間隔ΔＴは、前記パルス列において「Ｈ」の期間とする代わりに、例えば「Ｈ」の立ち上がりの間隔（光軸に対して液滴が通過し終えた時点から次の液滴が通過し終える時点までの間隔）あるいは「Ｈ」の立ち下がりの間隔（光軸に対して液滴が通過し始めた時点から次の液滴が通過し始めた時点までの間隔）としてもよい。この第２の実施形態においても第１の実施形態と同様の効果が得られる。そして既述のように第１の実施形態ではレジスト液の液滴の体積が大きい場合には分解能が低下するが、第２の実施の形態では、液滴の体積が大きい場合であっても精度高く流量の測定を行うことができる。
【００３５】
上述の各実施の形態では、レジスト液の供給流量の計測値が設定値から許容範囲以上外れていたときにアラームを出力するようにしたが、許容範囲から外れたときに計測値と設定値との差分に応じてポンプの吐出流量を調整し、計測値が設定値となるようにしてもよい。その場合、流量監視プログラム８１が実施するステップとして、ポンプ１１の駆動部の吐出速度の指令値を補正するステップが加わる。その補正値は、流量設定値と流量計測値との差分に応じて予め決められ、当該差分に対応付けて記憶部８２に記憶されている。そして、流量監視プログラム８１が前記差分に応じた補正値を読み出し、その補正値に応じて前記駆動部に指示を出す。具体的には補正後の吐出速度の指令値に対応するポンプ１５の駆動モータの回転数指令値をモータ制御回路に出力する。このようにして、制御部８はレジスト液の供給流量が設定値となるように制御する。そしてこのような制御を行う場合であっても、例えば設定値との差分が±a１よりも小さければ、上述のようにポンプ１５の駆動速度を調整し、差分が±ａ１以上であればアラームを発して先の実施形態と同様に対応するようにしてもよい。
【００３６】
以上において、流量検知用の光電センサー３３は透過型に限られず、反射型の光電センサーを用いてもよい。反射型の光電センサーを用いる場合には、発受光部からの光軸上における容器３１の内面を鏡面等の反射率の高い面にすることで実現できる。また上限液面レベル検知部及び下限液面レベル検知部は光電センサーに限られず、リミットスイッチを用いた液面計でも良い。また使用する処理液としては、レジスト液に限られず、例えば現像液、保護膜形成用のポリイミド液、絶縁膜の前駆物質を含む液でも良い。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 液処理装置
１１ 薬液ボトル
１３ バッファタンク
１５ ポンプ
２４ 第１の供給管
２５ 第２の供給管
３ 流量計測部
３１ 容器
３３ 光電センサー
３３ｃ 光軸
３４ 下限レベル検知部
３５ 上限レベル検知部
４０ 液処理モジュール
４２ スピンチャック
８ 制御部
８１ 流量監視プログラム
８２ 記憶部
８３ 液面制御プログラム
８４ アラーム発生部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理液の送り出し部と送り出された処理液を基板に吐出する供給ノズルとの間に設けられた処理液供給装置において、
気密な容器と、
この容器内の上部に開口し、前記送り出し部から処理液が送り出される第１の流路と、
前記第１の流路から容器内に処理液が供給されたときに当該液量分の処理液が容器内から押し出されてノズル側に送り出されるために当該容器の底部に接続され、途中に開閉バルブが設けられた第２の流路と、
この第１の流路から容器内に滴下される液滴を検知するために液滴の落下軌跡を横切るように光軸が形成された光電センサーと、
この光電センサーからの検知信号に基づいて処理液の流量を計測する流量監視部と、
前記容器の上部に設けられ、排気バルブを介して大気に開口する排気路と、
前記容器内の液面レベルが下限レベルに達したか否かを監視し、下限レベルに達したことを検知したときに、前記第２の流路の開閉バルブを閉じると共に排気バルブを開放し、容器内の液面が予め設定したレベルとなるように前記送り出し部から当該容器内に処理液を送り出すように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする処理液供給装置。
【請求項２】
前記流量監視部は、計測した流量が設定流量から外れたときにアラームを出力するアラーム発生部を備えたことを特徴とする請求項１記載の処理液供給装置。
【請求項３】
前記流量監視部は、送り出し部の送り出し流量が計測流量となるように制御信号を出力することを特徴とする請求項１または２記載の処理液供給装置。
【請求項４】
前記流量監視部は、光電センサーからの検知信号に基づいて液滴をカウントし、予め求めた液滴の体積と単位時間当たりのカウント数とに基づいて処理液の流量を求めることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の処理液供給装置。
【請求項５】
前記流量監視部は、予め処理液の流量と第１の流路から容器内に滴下される液滴の間隔時間との関係データを記憶する記憶部と、光電センサーからの検知信号に基づいて前記間隔時間を計測し、計測結果と前記関係データとに基づいて処理液の流量を求めることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の処理液供給装置。
【請求項６】
処理液の送り出し部から処理液を送り出し、供給ノズルから基板に吐出する処理液の供給方法において、
前記送り出し部から処理液を第１の流路を介して気密な容器内にその上部から滴下し、当該液量分の処理液が容器内から押し出されて、容器の底部に接続された第２の流路を介して前記供給ノズルに送り出される工程と、
前記容器内における液滴の落下軌跡を横切るように光軸が形成された光電センサーからの検知信号に基づいて処理液の流量を計測する工程と、
前記容器内の液面レベルが下限レベルに達したか否かを監視し、下限レベルに達したことを検知したときに、前記第２の流路の開閉バルブを閉じると共に前記容器の上部に接続された排気路を大気に開放し、容器内の液面が予め設定したレベルとなるように前記送り出し部から当該容器内に処理液を送り出す工程と、を含むことを特徴とする処理液の供給方法。
【請求項７】
計測した処理液の流量が設定流量から外れたときにアラームを出力する工程を含むことを特徴とする請求項６記載の処理液供給方法。
【請求項８】
送り出し部の送り出し流量が計測流量となるように制御する工程を含むことを特徴とする請求項６または７記載の処理液供給方法。
【請求項９】
処理液の流量を計測する工程は、光電センサーからの検知信号に基づいて液滴をカウントし、予め求めた液滴の体積と単位時間当たりのカウント数とに基づいて処理液の流量を求める工程であることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一つに記載の処理液供給方法。
【請求項１０】
処理液の流量を計測する工程は、光電センサーからの検知信号に基づいて前記間隔時間を計測する工程と、予め処理液の流量と第１の流路から容器内に滴下される液滴の間隔時間との関係データを用い、計測結果と前記関係データとに基づいて処理液の流量を求める工程とを含むことを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一つに記載の処理液供給方法。
【請求項１】
処理液の送り出し部と送り出された処理液を基板に吐出する供給ノズルとの間に設けられた処理液供給装置において、
気密な容器と、
この容器内の上部に開口し、前記送り出し部から処理液が送り出される第１の流路と、
前記第１の流路から容器内に処理液が供給されたときに当該液量分の処理液が容器内から押し出されてノズル側に送り出されるために当該容器の底部に接続され、途中に開閉バルブが設けられた第２の流路と、
この第１の流路から容器内に滴下される液滴を検知するために液滴の落下軌跡を横切るように光軸が形成された光電センサーと、
この光電センサーからの検知信号に基づいて処理液の流量を計測する流量監視部と、
前記容器の上部に設けられ、排気バルブを介して大気に開口する排気路と、
前記容器内の液面レベルが下限レベルに達したか否かを監視し、下限レベルに達したことを検知したときに、前記第２の流路の開閉バルブを閉じると共に排気バルブを開放し、容器内の液面が予め設定したレベルとなるように前記送り出し部から当該容器内に処理液を送り出すように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする処理液供給装置。
【請求項２】
前記流量監視部は、計測した流量が設定流量から外れたときにアラームを出力するアラーム発生部を備えたことを特徴とする請求項１記載の処理液供給装置。
【請求項３】
前記流量監視部は、送り出し部の送り出し流量が計測流量となるように制御信号を出力することを特徴とする請求項１または２記載の処理液供給装置。
【請求項４】
前記流量監視部は、光電センサーからの検知信号に基づいて液滴をカウントし、予め求めた液滴の体積と単位時間当たりのカウント数とに基づいて処理液の流量を求めることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の処理液供給装置。
【請求項５】
前記流量監視部は、予め処理液の流量と第１の流路から容器内に滴下される液滴の間隔時間との関係データを記憶する記憶部と、光電センサーからの検知信号に基づいて前記間隔時間を計測し、計測結果と前記関係データとに基づいて処理液の流量を求めることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の処理液供給装置。
【請求項６】
処理液の送り出し部から処理液を送り出し、供給ノズルから基板に吐出する処理液の供給方法において、
前記送り出し部から処理液を第１の流路を介して気密な容器内にその上部から滴下し、当該液量分の処理液が容器内から押し出されて、容器の底部に接続された第２の流路を介して前記供給ノズルに送り出される工程と、
前記容器内における液滴の落下軌跡を横切るように光軸が形成された光電センサーからの検知信号に基づいて処理液の流量を計測する工程と、
前記容器内の液面レベルが下限レベルに達したか否かを監視し、下限レベルに達したことを検知したときに、前記第２の流路の開閉バルブを閉じると共に前記容器の上部に接続された排気路を大気に開放し、容器内の液面が予め設定したレベルとなるように前記送り出し部から当該容器内に処理液を送り出す工程と、を含むことを特徴とする処理液の供給方法。
【請求項７】
計測した処理液の流量が設定流量から外れたときにアラームを出力する工程を含むことを特徴とする請求項６記載の処理液供給方法。
【請求項８】
送り出し部の送り出し流量が計測流量となるように制御する工程を含むことを特徴とする請求項６または７記載の処理液供給方法。
【請求項９】
処理液の流量を計測する工程は、光電センサーからの検知信号に基づいて液滴をカウントし、予め求めた液滴の体積と単位時間当たりのカウント数とに基づいて処理液の流量を求める工程であることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一つに記載の処理液供給方法。
【請求項１０】
処理液の流量を計測する工程は、光電センサーからの検知信号に基づいて前記間隔時間を計測する工程と、予め処理液の流量と第１の流路から容器内に滴下される液滴の間隔時間との関係データを用い、計測結果と前記関係データとに基づいて処理液の流量を求める工程とを含むことを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一つに記載の処理液供給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２３６６９（Ｐ２０１１−２３６６９Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６９４７１（Ｐ２００９−１６９４７１）
【出願日】平成２１年７月１７日（２００９．７．１７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１７日（２００９．７．１７）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]