気泡検出方法及びレジスト塗布方法並びにレジスト塗布装置
【課題】フォトレジスト中への金属等の不純物の溶出を抑制することができるとともに、フォトレジストの流量と気泡の有無を検出することのできる気泡検出方法及びレジスト塗布方法並びにレジスト塗布装置を提供する。
【解決手段】内部に流体が流通される樹脂製配管と、前記樹脂製配管の外部に設けられ、前記流体を加熱するための加熱機構と、前記樹脂製配管の外部に設けられ、前記流体の流れによる温度変化を検出するための温度検出機構と、を具備した流量センサを、内部にフォトレジストが流通されるフォトレジスト供給配管に介挿し、前記流量センサからの信号に基づいて前記フォトレジスト供給配管内を流通する前記フォトレジストの流量を検出するとともに、前記フォトレジスト中の気泡の有無を検出する。
【解決手段】内部に流体が流通される樹脂製配管と、前記樹脂製配管の外部に設けられ、前記流体を加熱するための加熱機構と、前記樹脂製配管の外部に設けられ、前記流体の流れによる温度変化を検出するための温度検出機構と、を具備した流量センサを、内部にフォトレジストが流通されるフォトレジスト供給配管に介挿し、前記流量センサからの信号に基づいて前記フォトレジスト供給配管内を流通する前記フォトレジストの流量を検出するとともに、前記フォトレジスト中の気泡の有無を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気泡検出方法及びレジスト塗布方法並びにレジスト塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置の製造工程において、微細な回路パターンを形成するためのフォトリソグラフィー工程で半導体ウエハ等の被処理基板にフォトレジストを塗布するレジスト塗布装置が使用されている。このようなレジスト塗布装置としては、半導体ウエハを保持し、回転させるためのスピンチャックと、スピンチャック上の半導体ウエハ表面にフォトレジストを供給するためのフォトレジスト供給機構と、スピンチャック上の半導体ウエハの周囲を囲むように配置されたカップ等を具備したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、配管内を流れる液体、気体等の流体の流量を測定するための流量センサとして、配管の外側に設けられ配管内部の流体を加熱するための加熱機構と、加熱された流体が配管内部を流れることによって生じる温度変化を測定するための温度測定機構とを具備し、測定される温度情報から配管内部を流れる流体の流量（質量流量）を求める流量センサが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３２０９９９号公報
【特許文献２】特開平５−１０７０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のレジスト塗布装置では、フォトレジスト供給機構に設けられたベローズポンプ等で一定量のフォトレジストを半導体ウエハ表面に供給し、この後、スピンチャックによって半導体ウエハを回転させることによって、フォトレジストを半導体ウエハの全面に拡散させ、余分なフォトレジストをカップ内に飛散させて半導体ウエハ表面から除去するようになっている。
【０００６】
上記のように、従来のレジスト塗布装置では、ある程度余裕を見込んだ量のフォトレジストを半導体ウエハ表面に供給し、余分なフォトレジストをスピンチャックの回転によって振り切って除去するようになっている。しかしながら、近年では半導体装置の回路パターンが微細化される傾向にあり、微細な回路パターンの形成を可能とする高価なフォトレジストを使用することが多くなってきている。
【０００７】
このため、フォトレジストの使用量を削減することが求められている。この場合、フォトレジストの供給量を高精度で制御し、必要最低限のフォトレジストを半導体ウエハに供給することが考えられる。しかしながら、フォトレジストの供給量は、０．５ｍｌ程度であり、このような少量の流体の流量を精度よく測定することは困難である。また、フォトレジストの供給配管系には、金属等の汚染物が混入することを防止するため、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）等の樹脂製の配管が使用されており、金属配管やガラス配管を用いた流量センサは使用することができないという問題がある。
【０００８】
また、フォトレジスト中に気泡が混入し、この気泡が半導体ウエハに供給されると、レジストの塗布状態が不良となり、歩留まりの低下を招くという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、フォトレジスト中への金属等の不純物の溶出を抑制することができるとともに、フォトレジストの流量と気泡の有無を検出することのできる気泡検出方法及びレジスト塗布方法並びにレジスト塗布装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の気泡検出方法一態様は、内部に流体が流通される樹脂製配管と、前記樹脂製配管の外部に設けられ、前記流体を加熱するための加熱機構と、前記樹脂製配管の外部に設けられ、前記流体の流れによる温度変化を検出するための温度検出機構と、を具備した流量センサを、内部にフォトレジストが流通されるフォトレジスト供給配管に介挿し、前記流量センサからの信号に基づいて前記フォトレジスト供給配管内を流通する前記フォトレジストの流量を検出するとともに、前記フォトレジスト中の気泡の有無を検出することを特徴とする。
【００１１】
本発明のレジスト塗布方法の一態様は、被処理基板を保持して回転させる回転保持機構と、内部にフォトレジストが流通されるフォトレジスト供給配管を有し、前記回転保持機構に保持された前記被処理基板の表面にフォトレジストを供給するフォトレジスト供給機構と、を具備したレジスト塗布装置を用いて前記被処理基板にフォトレジストを塗布するレジスト塗布方法であって、内部に流体が流通される樹脂製配管と、前記樹脂製配管の外部に設けられ前記流体を加熱するための加熱機構と、前記樹脂製配管の外部に設けられ前記流体の流れによる温度変化を検出するための温度検出機構とを有する流量センサを前記フォトレジスト供給配管に介挿し、前記流量センサからの信号に基づいて、前記フォトレジストの流量を検出するとともに前記フォトレジスト中の気泡の有無を検出し、これらの検出結果に基づいて前記被処理基板への前記フォトレジストの供給を制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明のレジスト塗布装置の一態様は、被処理基板を保持して回転させる回転保持機構と、内部にフォトレジストが流通されるフォトレジスト供給配管を有し、前記回転保持機構に保持された前記被処理基板の表面にフォトレジストを供給するフォトレジスト供給機構と、内部に流体が流通される樹脂製配管と、前記樹脂製配管の外部に設けられ前記流体を加熱するための加熱機構と、前記樹脂製配管の外部に設けられ前記流体の流れによる温度変化を検出するための温度検出機構とを有し、前記フォトレジスト供給配管に介挿された流量センサと、前記流量センサからの信号に基づいて、前記フォトレジストの流量を検出するとともに前記フォトレジスト中の気泡の有無を検出し、これらの検出結果に基づいて前記被処理基板への前記フォトレジストの供給を制御する制御部とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フォトレジスト中への金属等の不純物の溶出を抑制することができるとともに、フォトレジストの流量と気泡の有無を検出することのできる気泡検出方法及びレジスト塗布方法並びにレジスト塗布装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るレジスト塗布装置の構成を模式的に示す図。
【図２】本発明の一実施形態に用いる流量センサの製造工程を模式的に示す図。
【図３】流量センサの要部構成を模式的に示す図。
【図４】流量センサの全体構成を模式的に示す図。
【図５】気泡の有無による流量センサの測定信号の違いを示すグラフ。
【図６】他の流量センサの要部構成を模式的に示す図。
【図７】図５の流量センサにおける温度シミュレーション結果を示すグラフ。
【図８】図３の流量センサにおける温度シミュレーション結果を示すグラフ。
【図９】フレキシブル基板を用いた流量センサの構成を模式的に示す図。
【図１０】硬質な基板を用いた流量センサの構成を模式的に示す図。
【図１１】図９及び図１０の流量センサにおけるΔＴの相違を示すグラフ。
【図１２】図９及び図１０の流量センサにおける被測定流体の温度の相違を示すグラフ。
【図１３】他の流量センサの製造工程を模式的に示す図。
【図１４】他の流量センサの要部構成を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の詳細を、図面を参照して実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るレジスト塗布装置１００の構成を示すものである。同図に示すように、レジスト塗布装置１００は、被処理基板としての半導体ウエハＷを保持して回転させるための回転保持機構としてのスピンチャック１０１を具備している。スピンチャック１０１の周囲には、スピンチャック１０１及び半導体ウエハＷの周囲を囲むように、カップ１０２が設けられており、スピンチャック１０１の上方には、レジスト供給ノズル１０３と、溶剤供給ノズル１０４とが配設されている。これらのレジスト供給ノズル１０３、溶剤供給ノズル１０４は、ノズル駆動機構１０５に接続されており、図中矢印で示すように、上下及び水平方向に移動可能とされている。
【００１７】
レジスト供給ノズル１０３は、レジスト供給配管１０６を介してフォトレジスト供給源１０７に接続されている。レジスト供給配管１０６は、ＰＦＡ製の樹脂製配管からなり、レジスト供給配管１０６には、上流側（フォトレジスト供給源１０７側）から順に、ポンプ１０８、フィルタ１０９、気泡除去機構１１０、流量センサ１１１、開閉バルブ１１２、サックバックバルブ１１３が介挿されている。流量センサ１１１は、後述するように、レジスト供給配管１０６と同一のＰＦＡ製の樹脂製配管１０（図１には図示せず。）を備えている。一方、溶剤供給ノズル１０４は、溶剤供給配管１１４を介して溶剤供給源１１５に接続されている。溶剤供給配管１１４には、開閉弁１１６が介挿されている。
【００１８】
上記したスピンチャック１０１、ノズル駆動機構１０５、ポンプ１０８、気泡除去機構１１０、流量センサ１１１、開閉バルブ１１２、サックバックバルブ１１３、開閉弁１１６は、制御部１２０に接続されている。そして、流量センサ１１１の検出信号等は、制御部１２０に送られ、スピンチャック１０１、ノズル駆動機構１０５、ポンプ１０８、気泡除去機構１１０、開閉バルブ１１２、サックバックバルブ１１３、開閉弁１１６等は、制御部１２０によって制御される。
【００１９】
上記構成のレジスト塗布装置では、スピンチャック１０１上に半導体ウエハＷを載置し、スピンチャック１０１に吸着保持する。そして、この半導体ウエハＷに、レジスト供給ノズル１０３から、所定量のフォトレジストを供給し、スピンチャック１０１によって、半導体ウエハＷを回転させることによって、フォトレジストを半導体ウエハＷの全面に拡散させて所定膜厚のフォトレジストの塗布を行う。この時、制御部１２０は、流量センサ１１１で正確に流量を測定しつつ、フォトレジストを半導体ウエハＷに供給する。これによって、必要最低限の量のフォトレジストを正確に供給することができる。
【００２０】
なお、上記のフォトレジストの塗布に先だって、必要により、半導体ウエハＷ表面に溶剤供給ノズル１０４から溶剤を供給し、半導体ウエハＷの表面を溶剤によって濡らした状態とした後、レジスト供給ノズル１０３からフォトレジストを供給する。
【００２１】
また、制御部１２０は、流量センサ１１１によって、フォトレジスト中の気泡の有無を検出し、この検出結果に基づいて、フォトレジストの供給状態を制御する。すなわち、例えば、フォトレジスト中への気泡の混入が検出された場合は、レジスト供給ノズル１０３からの半導体ウエハＷへのフォトレジストの供給を停止する。そして、気泡がレジスト供給ノズル１０３から排出されるまでフォトレジストを排出する。これによって、気泡が半導体ウエハＷに供給され、半導体ウエハＷ上のフォトレジスト膜の塗布状態が不良となることを防止することができる。
【００２２】
次に、上記流量センサ１１１の構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態に用いる流量センサの製造工程を説明するための図である。図２（ａ）に示すように、この流量センサでは、内部に流体であるフォトレジストが流通される樹脂製配管１０を用いる。本実施形態において、樹脂製配管１０は、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）から構成されており、内径（直径）が例えば３ｍｍ、外径（直径）が例えば４ｍｍ、管壁の厚さが例えば５００μｍとされている。
【００２３】
この流量センサを製造する場合、まず、図２（ｂ）に示すように、樹脂製配管１０の長手方向中間部に、管壁を外側から切削して薄くした薄肉部１０ａを設ける。この薄肉部１０ａにおける管壁の厚さは、例えば、１００μｍ程度とすることが好ましい。すなわち、厚さが５００μｍの管壁を、略４００μｍ切削して残りの管壁厚が略１００μｍ程度とすることが好ましい。
【００２４】
そして、この樹脂製配管１０の薄肉部１０ａに、図３に示すように、加熱機構としてのヒータ１１と、温度検出機構としての上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂを配設する。なお、上流側温度センサ１２ａは、樹脂製配管１０の内部を流通する被測定流体の流れ方向（図３中に矢印で示す。）に対して、ヒータ１１より上流側に配置されており、下流側温度センサ１２ｂは、ヒータ１１より下流側に配置されている。
【００２５】
図４に示すように、ヒータ１１は、電力供給回路８に電気的に接続されており、電力供給回路８からヒータ１１に電力が供給されるようになっている。また、上流側温度センサ１２ａの測定信号及び下流側温度センサ１２ｂの測定信号は、流量算出モジュール７及び２つの熱容量測定回路９に夫々別々に入力されるようになっている。流量算出モジュール７は、信号線によって電力供給回路８及び２つの熱容量測定回路９に接続されており、電力供給回路８と２つの熱容量測定回路９も信号線によって接続されている。
【００２６】
流量算出モジュール７は、温度差検出回路４、流量演算回路５、物性データ変更回路６を具備している。温度差検出回路４は、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂの測定信号からこれらの温度差ΔＴを検出する。流量演算回路５は、温度差検出回路４によって検出された温度差ΔＴ、物性データ変更回路６からの物性データとしての係数ｋｓ（又はｋａ）、及び電力供給回路８からヒータ１１に供給された電力量に基づく被測定流体の加熱量Ｗによって被測定流体の流量（質量流量）を算出する。
【００２７】
すなわち、流量演算回路５は、較正用の流体Ｓの比熱Ｃｐ、流体Ｓの熱容量Ｃｓ等により定まる流体Ｓの物性データとしての係数ｋｓ及び温度差検出回路４からの温度差ΔＴに次式（１）の関係があることに基づいて、質量流量Ｆを算出する。
Ｗ＝ｋｓ・Ｃｐ・Ｆ・ΔＴ （１）
【００２８】
任意の被測定流体Ａについては、熱容量測定回路９によって測定された被測定流体Ａの熱容量Ｃａを用いて、物性データ変更回路６において、次式（２）に基づいて流量算出に必要な被測定流体Ａの係数ｋａを求める。
ｋａ＝Ｃａ／Ｃｓ （２）
【００２９】
なお、熱容量測定回路９は、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂの測定信号及び電力供給回路８からヒータ１１に供給された電力量に基づく被測定流体の加熱量Ｗによって被測定流体Ａの熱容量Ｃａを算出し、算出した被測定流体Ａの熱容量Ｃａを流量算出モジュール７の物性データ変更回路６に出力する。ここで、熱容量が既知の被測定流体のみの流量を測定する場合は、熱容量測定回路９を省略し、物性データ変更回路６に、各被測定流体の熱容量等の物性データとしての上記した係数を記憶させておき、被測定流体を指定することによって、物性データ変更回路６に記憶された物性データとしての係数を用いて被測定流体の流量を算出するようにしてもよい。
【００３０】
上記構成の流量センサでは、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）から構成された樹脂製配管１０を用いている。このＰＦＡ製の樹脂製配管１０は、レジスト塗布装置１００のレジスト供給配管１０６に使用される樹脂製配管と、材質及び内径、外径が同一のものである。このような樹脂製配管１０を使用することによって、フォトレジスト中に金属等の不純物が溶出することを抑制することができる。
【００３１】
また、上記樹脂製配管１０の薄肉部１０ａに、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂを配設しているので、樹脂製配管１０内を流通するフォトレジストを効率良く短時間で加熱することができるとともに、高感度でフォトレジストの流れによる温度変化を検出することができる。これによって、高精度でフォトレジストの流量を測定することができる。
【００３２】
したがって、余裕を見込んで必要最低限の量以上の多量のフォトレジストを供給する必要がなく、フォトレジストの消費量の低減を図ることができる。フォトレジストは高価であるため、これによって製造コストの低減を図ることができる。
【００３３】
また、フォトレジスト中に気泡が混入した場合は、検出される上記の温度変化が、気泡の無い場合と異なるので、気泡の有無も検出することができる。
【００３４】
図５のグラフは、縦軸を温度差ΔＴ（℃）、横軸を時間（ｓ）として、フォトレジスト中に気泡が有る場合と、無い場合の温度差ΔＴの時間変化の相違を示すものである。同図に示すように、フォトレジスト中に気泡が有る場合、フォトレジストを流した際の温度差ΔＴの上昇が停滞する。これによって、フォトレジスト中の気泡の存在を検知することができる。前述したとおり、フォトレジスト中に気泡が存在することが検知されると、制御部１２０は、フォトレジストの供給状態を通常の状態から変更するように制御する。すなわち、例えば、フォトレジスト中への気泡の混入が検出された場合は、レジスト供給ノズル１０３からの半導体ウエハＷへのフォトレジストの供給を停止する。そして、気泡がレジスト供給ノズル１０３から排出されるまでフォトレジストを排出する。これによって、気泡が半導体ウエハＷに供給され、半導体ウエハＷ上のフォトレジスト膜の塗布状態が不良となることを防止することができる。
【００３５】
なお、上記の例では樹脂製配管１０に薄肉部１０ａを設けた流量センサを用いた場合について説明したが、図６に示すように、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）から構成され、内径が３ｍｍ、外径が４ｍｍ、管壁の厚さが５００μｍで薄肉部を有しない樹脂製配管２０の外側に、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂを配設した流量センサを用いてもよい。但しこの場合、薄肉部１０ａを設けた流量センサを用いた場合に比べて検出精度が低下する。
【００３６】
図６に示すように構成した流量センサを用いた場合における上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂで測定される温度検出信号と、図３に示したように、樹脂製配管１０の厚さが１００μｍの薄肉部１０ａに、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂを配設した場合における上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂで測定される温度検出信号をシミュレーションして比較した結果を図７、図８のグラフに示す。
【００３７】
図７、図８のグラフにおいて、縦軸は温度、横軸は時間である。シミュレーションは、ヒータ１１の上流側０．３ｍｍの位置に上流側温度センサ１２ａ、下流側０．３ｍｍの位置に下流側温度センサ１２ｂを配設し、被測定流体としてシクロヘキサノンの物性値を用いて行った。また、被測定流体の流量がゼロの状態で、時間０〜１８秒までヒータ１１による加熱を行い、その後、時間１８〜２０秒の間、流量０．２５ｍｌ／ｓで被測定流体を流した場合についてシミュレーションを行った。図７のグラフは、図６に示した構成の場合であり、図８のグラフは図３に示した構成の場合である。
【００３８】
これらの図７，８のグラフに示されるように、時間０〜１８秒までの間は、図６の構成の場合の方が、温度上昇幅が大きくなっている。これは、ＰＦＡの熱伝導率が０．２５Ｗ／ｍ・Ｋであるのに対して、シクロヘキサノンの熱伝導率が０．１２Ｗ／ｍ・Ｋと低く、管壁の厚みが厚い方が、ヒータ１１から管壁を伝わって上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂに届く熱が多いことによる。
【００３９】
熱式流量センサとして重要な特性は、被測定流体が流れた時間１８〜２０秒において、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂによって検出される温度差が大きいことである。この温度差については、図８の場合の方が明らかに大きくなっている。したがって、図６に示されるように薄肉部１０ａを設けない構成の場合に比べて、図３に示した薄肉部１０ａを設けた構成の場合、高精度でフォトレジストの流量を測定することができる。また、フォトレジストが流れ続けた時に、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂにおける測定温度が一定温度に達するまでの時間も短くなる。
【００４０】
また、図９に示すように、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂ（図９には図示せず。）を、フレキシブル基板５０に形成し、フレキシブル基板５０を薄肉部１０ａの周囲に巻き付けるように配設することによって、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂと、薄肉部１０ａとが線接触状態で接触するようにすることが好ましい。
【００４１】
これによって、例えば、図１０に示すように、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂ（図１０には図示せず。）を、硬質な基板５１に形成し、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂと、薄肉部１０ａとが点接触状態で接触する場合に比べて、ヒータ１１の熱を、樹脂製配管１０内の被測定流体に効率良く伝達することができる。また、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂによって、効率良く温度を検出することができ、結果として、流量測定を精度良く行うことができる。
【００４２】
図１１のグラフは、縦軸を温度差、横軸を時間として、図９に示す構成の場合と、図１０に示す構成の場合によって、被測定流体を流した際に上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂで検出される温度差の相違をシミュレーションによって調べた結果を示している。図１１中、曲線Ａは図９に示す線接触の構成の場合、曲線Ｂは図１０に示す点接触の構成の場合を示している。上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂの設置位置は、ヒータ１１から上流側及び下流側に０．３ｍｍ離れた位置、ヒータによる加熱は３７℃以下、ポンプによる流量設定は０．２５ｍｌ／ｓである。
【００４３】
図１１のグラフに示されるように、曲線Ａの線接触の構成の場合、曲線Ｂの点接触の構成の場合に比べて、検出することのできる温度差が明らかに大きくなっている。これによって、フレキシブル基板５０を用いた線接触となる構成とすれば、硬質な基板５１を用いた点接触の構成の場合に比べて、より効率的に、精度良く被測定流体の流量を測定することができる。
【００４４】
図１２のグラフは、縦軸を温度、横軸を時間として、図９に示す構成の場合と、図１０に示す構成の場合によって生じる被測定流体の温度上昇の相違を、シミュレーションによって調べた結果を示している。図１２において、曲線Ａは図９に示す線接触の構成の場合、曲線Ｂは図１０に示す点接触の構成の場合を示している。
【００４５】
この図１２に示されるように、図９に示されるようにフレキシブル基板５０を用いた構成とした場合、図１０に示されるように硬質な基板５１を用いた場合に比べて、より効率的に被測定流体にヒータ１１の熱を伝えることができ、短時間でより高い温度に被測定流体を加熱することができる。したがって、フレキシブル基板５０を用いた線接触となる構成とすれば、硬質な基板５１を用いた点接触の構成の場合に比べて、より効率的に、精度良く被測定流体の流量を測定することができる。
【００４６】
また、上記した流量センサでは、薄肉部１０ａにおける機械的な強度が低下する。このため、図１３に示す構成の流量センサを用いることが好ましい。この流量センサでは、樹脂製配管１０の薄肉部１０ａに、図１３（ａ）に示すように、加熱機構としてのヒータ１１と、温度検出機構としての上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂを配設する。なお、上流側温度センサ１２ａは、樹脂製配管１０の内部を流通する被測定流体の流れ方向に対して、ヒータ１１より上流側に配置されており、下流側温度センサ１２ｂは、ヒータ１１より下流側に配置されている。これらのヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂは、例えば、可撓性を有するフレキシブル基板１３上に配設し、フレキシブル基板１３を薄肉部１０ａの周りに巻回すること等によって配設することができる。図１４に、上記の薄肉部１０ａ、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂの位置関係を、縦断面において模式的に示す。なお、図１４に示す矢印は、樹脂製配管１０の内部を流通する被測定流体の流れ方向を示している。
【００４７】
そして、上記のように、薄肉部１０ａに、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂを配設した樹脂製配管１０に対して、チューブ状の補強部材となる熱収縮性チューブ１４を被せて図１３（ｂ）の状態とする。なお、この段階では、熱収縮性チューブ１４は、樹脂製配管１０の外径より、大きな内径を有している。これによって、樹脂製配管１０の外側に熱収縮性チューブ１４を被せ、この状態で熱収縮性チューブ１４を、樹脂製配管１０の管軸方向に沿って移動できるようになっている。なお、この時、熱収縮性チューブ１４に予め切れ目を入れておき、その切れ目からヒータ１１への給電線、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂの信号線等のケーブルを接続するための電極パッドが形成されたフレキシブル基板１３の一部を熱収縮性チューブ１４の外側に取り出しておく。
【００４８】
次に、図１３（ｃ）に示すように、熱収縮性チューブ１４を加熱して収縮させることによって、熱収縮性チューブ１４を薄肉部１０ａの外側に密着させる。これによって、薄肉部１０ａの外側を覆う、熱収縮性チューブ１４製のチューブ状の補強部材を配設することができる。そして、予め熱収縮性チューブ１４の外側に取り出してあるフレキシブル基板１３の電極パッドにヒータ１１への給電線、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂの信号線等のケーブルを接続する。なお、熱収縮性チューブ１４の管壁の厚さは、図１３（ｃ）に示すように、熱収縮性チューブ１４を収縮させた状態で、薄肉部１０ａの部分の管壁の厚さ１００μｍと熱収縮性チューブ１４の管壁の厚さを足し合わせたものが、樹脂製配管１０の他の部分管壁の厚さ５００μｍと同じ程度となるようにすることが好ましい。すなわち、この場合収縮させた状態で熱収縮性チューブ１４の管壁の厚さが４００μｍ程度となるようにすることが好ましい。
【００４９】
薄肉部１０ａは、樹脂製配管１０の他の部分に比べてその管壁が薄肉とされていることによって物理的強度が低い状態となっている。このため、流量センサを配管に着脱する際等に応力が加わって破損を起こす可能性が高いが、薄肉部１０ａに熱収縮性チューブ１４製のチューブ状の補強部材を配設することによって、上記のような破損が起きる可能性を低減し、十分な堅牢性を確保することができる。熱収縮性チューブ１４としては、例えば、樹脂製配管１０と同様なＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）製のものを使用することができる。しかし、ＰＦＡ製のものに限られるものではなく、他の材質の熱収縮性チューブを用いてもよい。
【００５０】
以上、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能であることは、勿論である。
【符号の説明】
【００５１】
１０……樹脂製（ＰＦＡ製）配管、１０ａ……薄肉部、１１……ヒータ、１２ａ……上流側温度センサ、１２ｂ……下流側温度センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気泡検出方法及びレジスト塗布方法並びにレジスト塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置の製造工程において、微細な回路パターンを形成するためのフォトリソグラフィー工程で半導体ウエハ等の被処理基板にフォトレジストを塗布するレジスト塗布装置が使用されている。このようなレジスト塗布装置としては、半導体ウエハを保持し、回転させるためのスピンチャックと、スピンチャック上の半導体ウエハ表面にフォトレジストを供給するためのフォトレジスト供給機構と、スピンチャック上の半導体ウエハの周囲を囲むように配置されたカップ等を具備したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、配管内を流れる液体、気体等の流体の流量を測定するための流量センサとして、配管の外側に設けられ配管内部の流体を加熱するための加熱機構と、加熱された流体が配管内部を流れることによって生じる温度変化を測定するための温度測定機構とを具備し、測定される温度情報から配管内部を流れる流体の流量（質量流量）を求める流量センサが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３２０９９９号公報
【特許文献２】特開平５−１０７０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のレジスト塗布装置では、フォトレジスト供給機構に設けられたベローズポンプ等で一定量のフォトレジストを半導体ウエハ表面に供給し、この後、スピンチャックによって半導体ウエハを回転させることによって、フォトレジストを半導体ウエハの全面に拡散させ、余分なフォトレジストをカップ内に飛散させて半導体ウエハ表面から除去するようになっている。
【０００６】
上記のように、従来のレジスト塗布装置では、ある程度余裕を見込んだ量のフォトレジストを半導体ウエハ表面に供給し、余分なフォトレジストをスピンチャックの回転によって振り切って除去するようになっている。しかしながら、近年では半導体装置の回路パターンが微細化される傾向にあり、微細な回路パターンの形成を可能とする高価なフォトレジストを使用することが多くなってきている。
【０００７】
このため、フォトレジストの使用量を削減することが求められている。この場合、フォトレジストの供給量を高精度で制御し、必要最低限のフォトレジストを半導体ウエハに供給することが考えられる。しかしながら、フォトレジストの供給量は、０．５ｍｌ程度であり、このような少量の流体の流量を精度よく測定することは困難である。また、フォトレジストの供給配管系には、金属等の汚染物が混入することを防止するため、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）等の樹脂製の配管が使用されており、金属配管やガラス配管を用いた流量センサは使用することができないという問題がある。
【０００８】
また、フォトレジスト中に気泡が混入し、この気泡が半導体ウエハに供給されると、レジストの塗布状態が不良となり、歩留まりの低下を招くという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、フォトレジスト中への金属等の不純物の溶出を抑制することができるとともに、フォトレジストの流量と気泡の有無を検出することのできる気泡検出方法及びレジスト塗布方法並びにレジスト塗布装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の気泡検出方法一態様は、内部に流体が流通される樹脂製配管と、前記樹脂製配管の外部に設けられ、前記流体を加熱するための加熱機構と、前記樹脂製配管の外部に設けられ、前記流体の流れによる温度変化を検出するための温度検出機構と、を具備した流量センサを、内部にフォトレジストが流通されるフォトレジスト供給配管に介挿し、前記流量センサからの信号に基づいて前記フォトレジスト供給配管内を流通する前記フォトレジストの流量を検出するとともに、前記フォトレジスト中の気泡の有無を検出することを特徴とする。
【００１１】
本発明のレジスト塗布方法の一態様は、被処理基板を保持して回転させる回転保持機構と、内部にフォトレジストが流通されるフォトレジスト供給配管を有し、前記回転保持機構に保持された前記被処理基板の表面にフォトレジストを供給するフォトレジスト供給機構と、を具備したレジスト塗布装置を用いて前記被処理基板にフォトレジストを塗布するレジスト塗布方法であって、内部に流体が流通される樹脂製配管と、前記樹脂製配管の外部に設けられ前記流体を加熱するための加熱機構と、前記樹脂製配管の外部に設けられ前記流体の流れによる温度変化を検出するための温度検出機構とを有する流量センサを前記フォトレジスト供給配管に介挿し、前記流量センサからの信号に基づいて、前記フォトレジストの流量を検出するとともに前記フォトレジスト中の気泡の有無を検出し、これらの検出結果に基づいて前記被処理基板への前記フォトレジストの供給を制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明のレジスト塗布装置の一態様は、被処理基板を保持して回転させる回転保持機構と、内部にフォトレジストが流通されるフォトレジスト供給配管を有し、前記回転保持機構に保持された前記被処理基板の表面にフォトレジストを供給するフォトレジスト供給機構と、内部に流体が流通される樹脂製配管と、前記樹脂製配管の外部に設けられ前記流体を加熱するための加熱機構と、前記樹脂製配管の外部に設けられ前記流体の流れによる温度変化を検出するための温度検出機構とを有し、前記フォトレジスト供給配管に介挿された流量センサと、前記流量センサからの信号に基づいて、前記フォトレジストの流量を検出するとともに前記フォトレジスト中の気泡の有無を検出し、これらの検出結果に基づいて前記被処理基板への前記フォトレジストの供給を制御する制御部とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フォトレジスト中への金属等の不純物の溶出を抑制することができるとともに、フォトレジストの流量と気泡の有無を検出することのできる気泡検出方法及びレジスト塗布方法並びにレジスト塗布装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るレジスト塗布装置の構成を模式的に示す図。
【図２】本発明の一実施形態に用いる流量センサの製造工程を模式的に示す図。
【図３】流量センサの要部構成を模式的に示す図。
【図４】流量センサの全体構成を模式的に示す図。
【図５】気泡の有無による流量センサの測定信号の違いを示すグラフ。
【図６】他の流量センサの要部構成を模式的に示す図。
【図７】図５の流量センサにおける温度シミュレーション結果を示すグラフ。
【図８】図３の流量センサにおける温度シミュレーション結果を示すグラフ。
【図９】フレキシブル基板を用いた流量センサの構成を模式的に示す図。
【図１０】硬質な基板を用いた流量センサの構成を模式的に示す図。
【図１１】図９及び図１０の流量センサにおけるΔＴの相違を示すグラフ。
【図１２】図９及び図１０の流量センサにおける被測定流体の温度の相違を示すグラフ。
【図１３】他の流量センサの製造工程を模式的に示す図。
【図１４】他の流量センサの要部構成を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の詳細を、図面を参照して実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るレジスト塗布装置１００の構成を示すものである。同図に示すように、レジスト塗布装置１００は、被処理基板としての半導体ウエハＷを保持して回転させるための回転保持機構としてのスピンチャック１０１を具備している。スピンチャック１０１の周囲には、スピンチャック１０１及び半導体ウエハＷの周囲を囲むように、カップ１０２が設けられており、スピンチャック１０１の上方には、レジスト供給ノズル１０３と、溶剤供給ノズル１０４とが配設されている。これらのレジスト供給ノズル１０３、溶剤供給ノズル１０４は、ノズル駆動機構１０５に接続されており、図中矢印で示すように、上下及び水平方向に移動可能とされている。
【００１７】
レジスト供給ノズル１０３は、レジスト供給配管１０６を介してフォトレジスト供給源１０７に接続されている。レジスト供給配管１０６は、ＰＦＡ製の樹脂製配管からなり、レジスト供給配管１０６には、上流側（フォトレジスト供給源１０７側）から順に、ポンプ１０８、フィルタ１０９、気泡除去機構１１０、流量センサ１１１、開閉バルブ１１２、サックバックバルブ１１３が介挿されている。流量センサ１１１は、後述するように、レジスト供給配管１０６と同一のＰＦＡ製の樹脂製配管１０（図１には図示せず。）を備えている。一方、溶剤供給ノズル１０４は、溶剤供給配管１１４を介して溶剤供給源１１５に接続されている。溶剤供給配管１１４には、開閉弁１１６が介挿されている。
【００１８】
上記したスピンチャック１０１、ノズル駆動機構１０５、ポンプ１０８、気泡除去機構１１０、流量センサ１１１、開閉バルブ１１２、サックバックバルブ１１３、開閉弁１１６は、制御部１２０に接続されている。そして、流量センサ１１１の検出信号等は、制御部１２０に送られ、スピンチャック１０１、ノズル駆動機構１０５、ポンプ１０８、気泡除去機構１１０、開閉バルブ１１２、サックバックバルブ１１３、開閉弁１１６等は、制御部１２０によって制御される。
【００１９】
上記構成のレジスト塗布装置では、スピンチャック１０１上に半導体ウエハＷを載置し、スピンチャック１０１に吸着保持する。そして、この半導体ウエハＷに、レジスト供給ノズル１０３から、所定量のフォトレジストを供給し、スピンチャック１０１によって、半導体ウエハＷを回転させることによって、フォトレジストを半導体ウエハＷの全面に拡散させて所定膜厚のフォトレジストの塗布を行う。この時、制御部１２０は、流量センサ１１１で正確に流量を測定しつつ、フォトレジストを半導体ウエハＷに供給する。これによって、必要最低限の量のフォトレジストを正確に供給することができる。
【００２０】
なお、上記のフォトレジストの塗布に先だって、必要により、半導体ウエハＷ表面に溶剤供給ノズル１０４から溶剤を供給し、半導体ウエハＷの表面を溶剤によって濡らした状態とした後、レジスト供給ノズル１０３からフォトレジストを供給する。
【００２１】
また、制御部１２０は、流量センサ１１１によって、フォトレジスト中の気泡の有無を検出し、この検出結果に基づいて、フォトレジストの供給状態を制御する。すなわち、例えば、フォトレジスト中への気泡の混入が検出された場合は、レジスト供給ノズル１０３からの半導体ウエハＷへのフォトレジストの供給を停止する。そして、気泡がレジスト供給ノズル１０３から排出されるまでフォトレジストを排出する。これによって、気泡が半導体ウエハＷに供給され、半導体ウエハＷ上のフォトレジスト膜の塗布状態が不良となることを防止することができる。
【００２２】
次に、上記流量センサ１１１の構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態に用いる流量センサの製造工程を説明するための図である。図２（ａ）に示すように、この流量センサでは、内部に流体であるフォトレジストが流通される樹脂製配管１０を用いる。本実施形態において、樹脂製配管１０は、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）から構成されており、内径（直径）が例えば３ｍｍ、外径（直径）が例えば４ｍｍ、管壁の厚さが例えば５００μｍとされている。
【００２３】
この流量センサを製造する場合、まず、図２（ｂ）に示すように、樹脂製配管１０の長手方向中間部に、管壁を外側から切削して薄くした薄肉部１０ａを設ける。この薄肉部１０ａにおける管壁の厚さは、例えば、１００μｍ程度とすることが好ましい。すなわち、厚さが５００μｍの管壁を、略４００μｍ切削して残りの管壁厚が略１００μｍ程度とすることが好ましい。
【００２４】
そして、この樹脂製配管１０の薄肉部１０ａに、図３に示すように、加熱機構としてのヒータ１１と、温度検出機構としての上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂを配設する。なお、上流側温度センサ１２ａは、樹脂製配管１０の内部を流通する被測定流体の流れ方向（図３中に矢印で示す。）に対して、ヒータ１１より上流側に配置されており、下流側温度センサ１２ｂは、ヒータ１１より下流側に配置されている。
【００２５】
図４に示すように、ヒータ１１は、電力供給回路８に電気的に接続されており、電力供給回路８からヒータ１１に電力が供給されるようになっている。また、上流側温度センサ１２ａの測定信号及び下流側温度センサ１２ｂの測定信号は、流量算出モジュール７及び２つの熱容量測定回路９に夫々別々に入力されるようになっている。流量算出モジュール７は、信号線によって電力供給回路８及び２つの熱容量測定回路９に接続されており、電力供給回路８と２つの熱容量測定回路９も信号線によって接続されている。
【００２６】
流量算出モジュール７は、温度差検出回路４、流量演算回路５、物性データ変更回路６を具備している。温度差検出回路４は、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂの測定信号からこれらの温度差ΔＴを検出する。流量演算回路５は、温度差検出回路４によって検出された温度差ΔＴ、物性データ変更回路６からの物性データとしての係数ｋｓ（又はｋａ）、及び電力供給回路８からヒータ１１に供給された電力量に基づく被測定流体の加熱量Ｗによって被測定流体の流量（質量流量）を算出する。
【００２７】
すなわち、流量演算回路５は、較正用の流体Ｓの比熱Ｃｐ、流体Ｓの熱容量Ｃｓ等により定まる流体Ｓの物性データとしての係数ｋｓ及び温度差検出回路４からの温度差ΔＴに次式（１）の関係があることに基づいて、質量流量Ｆを算出する。
Ｗ＝ｋｓ・Ｃｐ・Ｆ・ΔＴ （１）
【００２８】
任意の被測定流体Ａについては、熱容量測定回路９によって測定された被測定流体Ａの熱容量Ｃａを用いて、物性データ変更回路６において、次式（２）に基づいて流量算出に必要な被測定流体Ａの係数ｋａを求める。
ｋａ＝Ｃａ／Ｃｓ （２）
【００２９】
なお、熱容量測定回路９は、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂの測定信号及び電力供給回路８からヒータ１１に供給された電力量に基づく被測定流体の加熱量Ｗによって被測定流体Ａの熱容量Ｃａを算出し、算出した被測定流体Ａの熱容量Ｃａを流量算出モジュール７の物性データ変更回路６に出力する。ここで、熱容量が既知の被測定流体のみの流量を測定する場合は、熱容量測定回路９を省略し、物性データ変更回路６に、各被測定流体の熱容量等の物性データとしての上記した係数を記憶させておき、被測定流体を指定することによって、物性データ変更回路６に記憶された物性データとしての係数を用いて被測定流体の流量を算出するようにしてもよい。
【００３０】
上記構成の流量センサでは、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）から構成された樹脂製配管１０を用いている。このＰＦＡ製の樹脂製配管１０は、レジスト塗布装置１００のレジスト供給配管１０６に使用される樹脂製配管と、材質及び内径、外径が同一のものである。このような樹脂製配管１０を使用することによって、フォトレジスト中に金属等の不純物が溶出することを抑制することができる。
【００３１】
また、上記樹脂製配管１０の薄肉部１０ａに、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂを配設しているので、樹脂製配管１０内を流通するフォトレジストを効率良く短時間で加熱することができるとともに、高感度でフォトレジストの流れによる温度変化を検出することができる。これによって、高精度でフォトレジストの流量を測定することができる。
【００３２】
したがって、余裕を見込んで必要最低限の量以上の多量のフォトレジストを供給する必要がなく、フォトレジストの消費量の低減を図ることができる。フォトレジストは高価であるため、これによって製造コストの低減を図ることができる。
【００３３】
また、フォトレジスト中に気泡が混入した場合は、検出される上記の温度変化が、気泡の無い場合と異なるので、気泡の有無も検出することができる。
【００３４】
図５のグラフは、縦軸を温度差ΔＴ（℃）、横軸を時間（ｓ）として、フォトレジスト中に気泡が有る場合と、無い場合の温度差ΔＴの時間変化の相違を示すものである。同図に示すように、フォトレジスト中に気泡が有る場合、フォトレジストを流した際の温度差ΔＴの上昇が停滞する。これによって、フォトレジスト中の気泡の存在を検知することができる。前述したとおり、フォトレジスト中に気泡が存在することが検知されると、制御部１２０は、フォトレジストの供給状態を通常の状態から変更するように制御する。すなわち、例えば、フォトレジスト中への気泡の混入が検出された場合は、レジスト供給ノズル１０３からの半導体ウエハＷへのフォトレジストの供給を停止する。そして、気泡がレジスト供給ノズル１０３から排出されるまでフォトレジストを排出する。これによって、気泡が半導体ウエハＷに供給され、半導体ウエハＷ上のフォトレジスト膜の塗布状態が不良となることを防止することができる。
【００３５】
なお、上記の例では樹脂製配管１０に薄肉部１０ａを設けた流量センサを用いた場合について説明したが、図６に示すように、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）から構成され、内径が３ｍｍ、外径が４ｍｍ、管壁の厚さが５００μｍで薄肉部を有しない樹脂製配管２０の外側に、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂを配設した流量センサを用いてもよい。但しこの場合、薄肉部１０ａを設けた流量センサを用いた場合に比べて検出精度が低下する。
【００３６】
図６に示すように構成した流量センサを用いた場合における上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂで測定される温度検出信号と、図３に示したように、樹脂製配管１０の厚さが１００μｍの薄肉部１０ａに、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂを配設した場合における上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂで測定される温度検出信号をシミュレーションして比較した結果を図７、図８のグラフに示す。
【００３７】
図７、図８のグラフにおいて、縦軸は温度、横軸は時間である。シミュレーションは、ヒータ１１の上流側０．３ｍｍの位置に上流側温度センサ１２ａ、下流側０．３ｍｍの位置に下流側温度センサ１２ｂを配設し、被測定流体としてシクロヘキサノンの物性値を用いて行った。また、被測定流体の流量がゼロの状態で、時間０〜１８秒までヒータ１１による加熱を行い、その後、時間１８〜２０秒の間、流量０．２５ｍｌ／ｓで被測定流体を流した場合についてシミュレーションを行った。図７のグラフは、図６に示した構成の場合であり、図８のグラフは図３に示した構成の場合である。
【００３８】
これらの図７，８のグラフに示されるように、時間０〜１８秒までの間は、図６の構成の場合の方が、温度上昇幅が大きくなっている。これは、ＰＦＡの熱伝導率が０．２５Ｗ／ｍ・Ｋであるのに対して、シクロヘキサノンの熱伝導率が０．１２Ｗ／ｍ・Ｋと低く、管壁の厚みが厚い方が、ヒータ１１から管壁を伝わって上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂに届く熱が多いことによる。
【００３９】
熱式流量センサとして重要な特性は、被測定流体が流れた時間１８〜２０秒において、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂによって検出される温度差が大きいことである。この温度差については、図８の場合の方が明らかに大きくなっている。したがって、図６に示されるように薄肉部１０ａを設けない構成の場合に比べて、図３に示した薄肉部１０ａを設けた構成の場合、高精度でフォトレジストの流量を測定することができる。また、フォトレジストが流れ続けた時に、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂにおける測定温度が一定温度に達するまでの時間も短くなる。
【００４０】
また、図９に示すように、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂ（図９には図示せず。）を、フレキシブル基板５０に形成し、フレキシブル基板５０を薄肉部１０ａの周囲に巻き付けるように配設することによって、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂと、薄肉部１０ａとが線接触状態で接触するようにすることが好ましい。
【００４１】
これによって、例えば、図１０に示すように、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂ（図１０には図示せず。）を、硬質な基板５１に形成し、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂと、薄肉部１０ａとが点接触状態で接触する場合に比べて、ヒータ１１の熱を、樹脂製配管１０内の被測定流体に効率良く伝達することができる。また、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂによって、効率良く温度を検出することができ、結果として、流量測定を精度良く行うことができる。
【００４２】
図１１のグラフは、縦軸を温度差、横軸を時間として、図９に示す構成の場合と、図１０に示す構成の場合によって、被測定流体を流した際に上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂで検出される温度差の相違をシミュレーションによって調べた結果を示している。図１１中、曲線Ａは図９に示す線接触の構成の場合、曲線Ｂは図１０に示す点接触の構成の場合を示している。上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂの設置位置は、ヒータ１１から上流側及び下流側に０．３ｍｍ離れた位置、ヒータによる加熱は３７℃以下、ポンプによる流量設定は０．２５ｍｌ／ｓである。
【００４３】
図１１のグラフに示されるように、曲線Ａの線接触の構成の場合、曲線Ｂの点接触の構成の場合に比べて、検出することのできる温度差が明らかに大きくなっている。これによって、フレキシブル基板５０を用いた線接触となる構成とすれば、硬質な基板５１を用いた点接触の構成の場合に比べて、より効率的に、精度良く被測定流体の流量を測定することができる。
【００４４】
図１２のグラフは、縦軸を温度、横軸を時間として、図９に示す構成の場合と、図１０に示す構成の場合によって生じる被測定流体の温度上昇の相違を、シミュレーションによって調べた結果を示している。図１２において、曲線Ａは図９に示す線接触の構成の場合、曲線Ｂは図１０に示す点接触の構成の場合を示している。
【００４５】
この図１２に示されるように、図９に示されるようにフレキシブル基板５０を用いた構成とした場合、図１０に示されるように硬質な基板５１を用いた場合に比べて、より効率的に被測定流体にヒータ１１の熱を伝えることができ、短時間でより高い温度に被測定流体を加熱することができる。したがって、フレキシブル基板５０を用いた線接触となる構成とすれば、硬質な基板５１を用いた点接触の構成の場合に比べて、より効率的に、精度良く被測定流体の流量を測定することができる。
【００４６】
また、上記した流量センサでは、薄肉部１０ａにおける機械的な強度が低下する。このため、図１３に示す構成の流量センサを用いることが好ましい。この流量センサでは、樹脂製配管１０の薄肉部１０ａに、図１３（ａ）に示すように、加熱機構としてのヒータ１１と、温度検出機構としての上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂを配設する。なお、上流側温度センサ１２ａは、樹脂製配管１０の内部を流通する被測定流体の流れ方向に対して、ヒータ１１より上流側に配置されており、下流側温度センサ１２ｂは、ヒータ１１より下流側に配置されている。これらのヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂは、例えば、可撓性を有するフレキシブル基板１３上に配設し、フレキシブル基板１３を薄肉部１０ａの周りに巻回すること等によって配設することができる。図１４に、上記の薄肉部１０ａ、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂの位置関係を、縦断面において模式的に示す。なお、図１４に示す矢印は、樹脂製配管１０の内部を流通する被測定流体の流れ方向を示している。
【００４７】
そして、上記のように、薄肉部１０ａに、ヒータ１１、上流側温度センサ１２ａ、下流側温度センサ１２ｂを配設した樹脂製配管１０に対して、チューブ状の補強部材となる熱収縮性チューブ１４を被せて図１３（ｂ）の状態とする。なお、この段階では、熱収縮性チューブ１４は、樹脂製配管１０の外径より、大きな内径を有している。これによって、樹脂製配管１０の外側に熱収縮性チューブ１４を被せ、この状態で熱収縮性チューブ１４を、樹脂製配管１０の管軸方向に沿って移動できるようになっている。なお、この時、熱収縮性チューブ１４に予め切れ目を入れておき、その切れ目からヒータ１１への給電線、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂの信号線等のケーブルを接続するための電極パッドが形成されたフレキシブル基板１３の一部を熱収縮性チューブ１４の外側に取り出しておく。
【００４８】
次に、図１３（ｃ）に示すように、熱収縮性チューブ１４を加熱して収縮させることによって、熱収縮性チューブ１４を薄肉部１０ａの外側に密着させる。これによって、薄肉部１０ａの外側を覆う、熱収縮性チューブ１４製のチューブ状の補強部材を配設することができる。そして、予め熱収縮性チューブ１４の外側に取り出してあるフレキシブル基板１３の電極パッドにヒータ１１への給電線、上流側温度センサ１２ａ及び下流側温度センサ１２ｂの信号線等のケーブルを接続する。なお、熱収縮性チューブ１４の管壁の厚さは、図１３（ｃ）に示すように、熱収縮性チューブ１４を収縮させた状態で、薄肉部１０ａの部分の管壁の厚さ１００μｍと熱収縮性チューブ１４の管壁の厚さを足し合わせたものが、樹脂製配管１０の他の部分管壁の厚さ５００μｍと同じ程度となるようにすることが好ましい。すなわち、この場合収縮させた状態で熱収縮性チューブ１４の管壁の厚さが４００μｍ程度となるようにすることが好ましい。
【００４９】
薄肉部１０ａは、樹脂製配管１０の他の部分に比べてその管壁が薄肉とされていることによって物理的強度が低い状態となっている。このため、流量センサを配管に着脱する際等に応力が加わって破損を起こす可能性が高いが、薄肉部１０ａに熱収縮性チューブ１４製のチューブ状の補強部材を配設することによって、上記のような破損が起きる可能性を低減し、十分な堅牢性を確保することができる。熱収縮性チューブ１４としては、例えば、樹脂製配管１０と同様なＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）製のものを使用することができる。しかし、ＰＦＡ製のものに限られるものではなく、他の材質の熱収縮性チューブを用いてもよい。
【００５０】
以上、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能であることは、勿論である。
【符号の説明】
【００５１】
１０……樹脂製（ＰＦＡ製）配管、１０ａ……薄肉部、１１……ヒータ、１２ａ……上流側温度センサ、１２ｂ……下流側温度センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が流通される樹脂製配管と、
前記樹脂製配管の外部に設けられ、前記流体を加熱するための加熱機構と、
前記樹脂製配管の外部に設けられ、前記流体の流れによる温度変化を検出するための温度検出機構と、
を具備した流量センサを、内部にフォトレジストが流通されるフォトレジスト供給配管に介挿し、前記流量センサからの信号に基づいて前記フォトレジスト供給配管内を流通する前記フォトレジストの流量を検出するとともに、前記フォトレジスト中の気泡の有無を検出する
ことを特徴とする気泡検出方法。
【請求項２】
請求項１記載の気泡検出方法であって、
前記フォトレジスト中に気泡が有る場合と、無い場合の温度差ΔＴの経時的変化によって、前記フォトレジスト中の気泡の有無を検知することを特徴とする気泡検出方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の気泡検出方法であって、
前記樹脂製配管の一部に、管壁の厚さを薄くした薄肉部を設け、当該薄肉部に前記加熱機構及び前記温度検出機構を配置した
ことを特徴とする気泡検出方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項記載の気泡検出方法であって、
前記樹脂製配管が、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）から構成されていることを特徴とする気泡検出方法。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項記載の気泡検出方法であって、
前記薄肉部は、前記樹脂製配管の外側を切削することによって形成されていることを特徴とする気泡検出方法。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項記載の気泡検出方法であって、
前記温度検出機構が、前記加熱機構より前記被測定流体の流れに対して上流側に配設された上流側温度検出機構と、下流側に配設された下流側温度検出機構とによって構成されている
ことを特徴とする気泡検出方法。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項記載の気泡検出方法であって、
前記加熱機構及び前記温度検出機構がフレキシブル基板に形成され、前記薄肉部の周囲に、前記フレキシブル基板が、少なくともその一部が巻回されるように配置されている
ことを特徴とする気泡検出方法。
【請求項８】
被処理基板を保持して回転させる回転保持機構と、
内部にフォトレジストが流通されるフォトレジスト供給配管を有し、前記回転保持機構に保持された前記被処理基板の表面にフォトレジストを供給するフォトレジスト供給機構と、
を具備したレジスト塗布装置を用いて前記被処理基板にフォトレジストを塗布するレジスト塗布方法であって、
内部に流体が流通される樹脂製配管と、前記樹脂製配管の外部に設けられ前記流体を加熱するための加熱機構と、前記樹脂製配管の外部に設けられ前記流体の流れによる温度変化を検出するための温度検出機構とを有する流量センサを前記フォトレジスト供給配管に介挿し、
前記流量センサからの信号に基づいて、前記フォトレジストの流量を検出するとともに前記フォトレジスト中の気泡の有無を検出し、これらの検出結果に基づいて前記被処理基板への前記フォトレジストの供給を制御する
ことを特徴とするレジスト塗布方法。
【請求項９】
請求項８記載のレジスト塗布方法であって、
前記フォトレジスト中に気泡が有る場合と、無い場合の温度差ΔＴの経時的変化によって、前記フォトレジスト中の気泡の有無を検知することを特徴とするレジスト塗布方法。
【請求項１０】
請求項８又は９記載のレジスト塗布方法であって、
前記フォトレジスト中への気泡の混入が検出された場合、前記フォトレジストの供給を停止することを特徴とするレジスト塗布方法。
【請求項１１】
請求項８〜１０いずれか１項記載のレジスト塗布方法であって、
前記樹脂製配管の一部に、管壁の厚さを薄くした薄肉部を設け、当該薄肉部に前記加熱機構及び前記温度検出機構を配置する
ことを特徴とするレジスト塗布方法。
【請求項１２】
被処理基板を保持して回転させる回転保持機構と、
内部にフォトレジストが流通されるフォトレジスト供給配管を有し、前記回転保持機構に保持された前記被処理基板の表面にフォトレジストを供給するフォトレジスト供給機構と、
内部に流体が流通される樹脂製配管と、前記樹脂製配管の外部に設けられ前記流体を加熱するための加熱機構と、前記樹脂製配管の外部に設けられ前記流体の流れによる温度変化を検出するための温度検出機構とを有し、前記フォトレジスト供給配管に介挿された流量センサと、
前記流量センサからの信号に基づいて、前記フォトレジストの流量を検出するとともに前記フォトレジスト中の気泡の有無を検出し、これらの検出結果に基づいて前記被処理基板への前記フォトレジストの供給を制御する制御部と
を具備したことを特徴とするレジスト塗布装置。
【請求項１３】
請求項１２記載のレジスト塗布装置であって、
前記フォトレジスト中に気泡が有る場合と、無い場合の温度差ΔＴの経時的変化によって、前記フォトレジスト中の気泡の有無を検知することを特徴とするレジスト塗布装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３記載のレジスト塗布装置であって、
前記フォトレジスト中への気泡の混入が検出された場合、前記フォトレジストの供給を停止することを特徴とするレジスト塗布装置。
【請求項１５】
請求項１２〜１４いずれか１項記載のレジスト塗布装置であって、
前記樹脂製配管の一部に、管壁の厚さを薄くした薄肉部を設け、当該薄肉部に前記加熱機構及び前記温度検出機構を配置した
ことを特徴とするレジスト塗布装置。
【請求項１】
内部に流体が流通される樹脂製配管と、
前記樹脂製配管の外部に設けられ、前記流体を加熱するための加熱機構と、
前記樹脂製配管の外部に設けられ、前記流体の流れによる温度変化を検出するための温度検出機構と、
を具備した流量センサを、内部にフォトレジストが流通されるフォトレジスト供給配管に介挿し、前記流量センサからの信号に基づいて前記フォトレジスト供給配管内を流通する前記フォトレジストの流量を検出するとともに、前記フォトレジスト中の気泡の有無を検出する
ことを特徴とする気泡検出方法。
【請求項２】
請求項１記載の気泡検出方法であって、
前記フォトレジスト中に気泡が有る場合と、無い場合の温度差ΔＴの経時的変化によって、前記フォトレジスト中の気泡の有無を検知することを特徴とする気泡検出方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の気泡検出方法であって、
前記樹脂製配管の一部に、管壁の厚さを薄くした薄肉部を設け、当該薄肉部に前記加熱機構及び前記温度検出機構を配置した
ことを特徴とする気泡検出方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項記載の気泡検出方法であって、
前記樹脂製配管が、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）から構成されていることを特徴とする気泡検出方法。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項記載の気泡検出方法であって、
前記薄肉部は、前記樹脂製配管の外側を切削することによって形成されていることを特徴とする気泡検出方法。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項記載の気泡検出方法であって、
前記温度検出機構が、前記加熱機構より前記被測定流体の流れに対して上流側に配設された上流側温度検出機構と、下流側に配設された下流側温度検出機構とによって構成されている
ことを特徴とする気泡検出方法。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項記載の気泡検出方法であって、
前記加熱機構及び前記温度検出機構がフレキシブル基板に形成され、前記薄肉部の周囲に、前記フレキシブル基板が、少なくともその一部が巻回されるように配置されている
ことを特徴とする気泡検出方法。
【請求項８】
被処理基板を保持して回転させる回転保持機構と、
内部にフォトレジストが流通されるフォトレジスト供給配管を有し、前記回転保持機構に保持された前記被処理基板の表面にフォトレジストを供給するフォトレジスト供給機構と、
を具備したレジスト塗布装置を用いて前記被処理基板にフォトレジストを塗布するレジスト塗布方法であって、
内部に流体が流通される樹脂製配管と、前記樹脂製配管の外部に設けられ前記流体を加熱するための加熱機構と、前記樹脂製配管の外部に設けられ前記流体の流れによる温度変化を検出するための温度検出機構とを有する流量センサを前記フォトレジスト供給配管に介挿し、
前記流量センサからの信号に基づいて、前記フォトレジストの流量を検出するとともに前記フォトレジスト中の気泡の有無を検出し、これらの検出結果に基づいて前記被処理基板への前記フォトレジストの供給を制御する
ことを特徴とするレジスト塗布方法。
【請求項９】
請求項８記載のレジスト塗布方法であって、
前記フォトレジスト中に気泡が有る場合と、無い場合の温度差ΔＴの経時的変化によって、前記フォトレジスト中の気泡の有無を検知することを特徴とするレジスト塗布方法。
【請求項１０】
請求項８又は９記載のレジスト塗布方法であって、
前記フォトレジスト中への気泡の混入が検出された場合、前記フォトレジストの供給を停止することを特徴とするレジスト塗布方法。
【請求項１１】
請求項８〜１０いずれか１項記載のレジスト塗布方法であって、
前記樹脂製配管の一部に、管壁の厚さを薄くした薄肉部を設け、当該薄肉部に前記加熱機構及び前記温度検出機構を配置する
ことを特徴とするレジスト塗布方法。
【請求項１２】
被処理基板を保持して回転させる回転保持機構と、
内部にフォトレジストが流通されるフォトレジスト供給配管を有し、前記回転保持機構に保持された前記被処理基板の表面にフォトレジストを供給するフォトレジスト供給機構と、
内部に流体が流通される樹脂製配管と、前記樹脂製配管の外部に設けられ前記流体を加熱するための加熱機構と、前記樹脂製配管の外部に設けられ前記流体の流れによる温度変化を検出するための温度検出機構とを有し、前記フォトレジスト供給配管に介挿された流量センサと、
前記流量センサからの信号に基づいて、前記フォトレジストの流量を検出するとともに前記フォトレジスト中の気泡の有無を検出し、これらの検出結果に基づいて前記被処理基板への前記フォトレジストの供給を制御する制御部と
を具備したことを特徴とするレジスト塗布装置。
【請求項１３】
請求項１２記載のレジスト塗布装置であって、
前記フォトレジスト中に気泡が有る場合と、無い場合の温度差ΔＴの経時的変化によって、前記フォトレジスト中の気泡の有無を検知することを特徴とするレジスト塗布装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３記載のレジスト塗布装置であって、
前記フォトレジスト中への気泡の混入が検出された場合、前記フォトレジストの供給を停止することを特徴とするレジスト塗布装置。
【請求項１５】
請求項１２〜１４いずれか１項記載のレジスト塗布装置であって、
前記樹脂製配管の一部に、管壁の厚さを薄くした薄肉部を設け、当該薄肉部に前記加熱機構及び前記温度検出機構を配置した
ことを特徴とするレジスト塗布装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２０４８１３（Ｐ２０１２−２０４８１３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７１０６８（Ｐ２０１１−７１０６８）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【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２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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