液処理装置、液処理方法及び記憶媒体
【課題】基板に薬液を供給して液処理を行う液処理装置において、薬液の供給状態を確実に判定できる技術を提供すること。
【解決手段】基板保持部に保持された基板に、ポンプから配管及びノズルを介して薬液を供給して液処理を行う装置において、前記配管からノズルの先端部に至るまでの流路構成部材に歪みゲージが設けられた歪みセンサと、この歪みセンサの出力電圧を微分する微分回路と、この微分回路の出力に応じて薬液の供給状態を判定する判定部と、を備えるように装置を構成する。光学的な検出を行う場合よりも基板の表面状態や薬液の性質による影響が抑えられるので、精度高い判定を行うことができる。
【解決手段】基板保持部に保持された基板に、ポンプから配管及びノズルを介して薬液を供給して液処理を行う装置において、前記配管からノズルの先端部に至るまでの流路構成部材に歪みゲージが設けられた歪みセンサと、この歪みセンサの出力電圧を微分する微分回路と、この微分回路の出力に応じて薬液の供給状態を判定する判定部と、を備えるように装置を構成する。光学的な検出を行う場合よりも基板の表面状態や薬液の性質による影響が抑えられるので、精度高い判定を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に処理液を供給して液処理を行う液処理装置、液処理方法及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程の一つであるフォトレジスト工程においては、半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面に様々な薬液を供給して液処理を行う。この液処理を行う装置としては、例えばウエハに薬液としてレジストを塗布するレジスト塗布装置がある。レジスト塗布装置は、ウエハにレジストを供給するノズルを備えており、このレジスト供給ノズルにはポンプから配管を介してレジストが圧送される。
【０００３】
このレジスト塗布装置において長時間レジスト供給ノズルを使用しないと、前記配管内でレジストが固化して詰まりが生じたり、レジストが発泡して配管内に空気が溜まる。それによって、レジスト供給ノズルから正常にレジストが吐出されず、ウエハごとに処理がばらついてしまうおそれが有る。そこで、レジスト塗布装置には、レジスト供給ノズルからのレジストの吐出を光学的に検出する検出手段が設けられる場合が有る。
【０００４】
この検出手段としては、例えばレジスト供給ノズルから吐出されるレジストの液流を撮像するＣＣＤカメラがあり、このＣＣＤカメラにより取得された画像に基づいてレジスト塗布装置に設けられるコンピュータが、レジスト吐出の異常を検出する。また、その他の検出手段としては、ウエハＷの表面にレーザを照射する照射部と、ウエハＷから反射した前記レーザを受光する受光部と、を備えたセンサがある。レジストがウエハに供給されると、前記受光部の受光量が変化し、この受光量の変化に基づいて前記コンピュータがレジスト吐出の異常を検出するようになっている。
【０００５】
しかし、レジストによってその色は様々であり、透明度の高いものだと上記のようなカメラによる検出を行い難い場合が有る。また、ウエハの表面状態は様々であり、光の反射率や反射角が夫々異なる。従って、この表面状態によっては前記センサによる検出も行い難い場合が有る。また、レジスト塗布装置には様々な種類のウエハが搬入され、各ウエハに対して夫々異なるレジストを用いて処理を行う場合がある。その場合、上記の各手法ではレジストの吐出の有無を区別するためのしきい値の設定が困難である。このような事情から、光学的な検出手段によらず、レジストなどの薬液の供給状態を判定することができる液処理装置が求められていた。
【０００６】
特許文献１では、基板の外方に歪みゲージを設け、吐出ノズルからこの歪みゲージに処理液を吐出することにより吐出圧力を測定する液処理装置について記載されている。しかし、特許文献１の発明では、基板に処理液を吐出中に異常が起こった場合には、その異常を検出することができない。特許文献２では、対向する部品と接触することによるノズルの歪みを検出するために、歪みゲージをノズルに設けた吐出装置について記載されており、検出回路が歪みゲージの抵抗値の変化に基づいて歪み量を検出する。しかし、上記のレジスト塗布装置では、連続してウエハに処理を行う場合には、レジストの吐出動作により生じたノズルの歪みが戻りきる前に、次のウエハに処理を行うことが考えられる。従って、歪み量の変化に基づいて吐出の有無を検出する場合、しきい値の設定が困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１７７８０
【特許文献２】特開２００５−１５２８２６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は基板に薬液を供給して液処理を行う液処理装置において、薬液の供給状態を確実に判定できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の液処理装置は、基板保持部に保持された基板に、ポンプから配管及びノズルを介して薬液を供給して液処理を行う装置において、
前記配管からノズルの先端部に至るまでの流路構成部材に歪みゲージが設けられた歪みセンサと、
この歪みセンサの出力電圧を微分する微分回路と、
この微分回路の出力に応じて薬液の供給状態を判定する判定部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
前記歪みゲージは、例えば樹脂からなる配管や樹脂からなるノズルに設けられている。前記歪みセンサは、例えば前記歪みゲージが伸びたときに出力電圧が正、負のうちの一方の符号になるように構成され、
前記判定部は、前記微分回路の出力電圧が前記一方の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液が流れたと判定するように構成されていてもよい。
【００１１】
前記判定部は、前記微分回路の出力電圧が前記一方の符号とは反対の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液の流れが停止したと判定するように構成されていてもよい。また、例えば前記判定部は、薬液が流れたと判定してからの経過時間が予め定めた設定時間よりも短いときに、出力電圧が前記一方の符号とは反対の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液中に気泡が含まれていると判定するように構成される。
【００１２】
本発明の液処理方法は、基板保持部に基板を保持する工程と、
ポンプから配管及びノズルを介して基板に薬液を供給して液処理を行う工程と、
前記配管からノズルの先端部に至るまでの流路構成部材に設けられた歪みゲージを含む歪みセンサの出力電圧を、微分回路により微分する工程と、
前記微分回路の出力に応じて薬液の供給状態を判定する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この液処理方法は、前記歪みゲージが伸びたときに前記歪みセンサから正、負のうちの一方の符号の電圧を出力する工程と、
前記微分回路の出力電圧が前記一方の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液が流れたと判定する工程と、
を備えていてもよい。前記微分回路の出力電圧が前記一方の符号とは反対の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液の流れが停止したと判定する工程を備えていてもよい。また、例えば薬液が流れたと判定してからの経過時間が予め定めた設定時間よりも短いときに、出力電圧が前記一方の符号とは反対の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液中に気泡が含まれていると判定する工程が含まれる。
【００１４】
本発明の記憶媒体は、基板保持部に保持された基板に、ポンプから配管及びノズルを介して薬液を供給する液処理装置に用いられるプログラムを格納する記憶媒体において、
前記プログラムは、上述の液処理方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、薬液の流路構成部材に設けられた歪みゲージを含む歪みセンサの出力電圧を微分回路で微分し、この微分回路の出力に応じて薬液の供給状態を判定している。従って、光学的な検出手段を用いる場合に比べて、基板の表面状態や薬液の光学的な性質による影響が抑えられるので、精度高く薬液供給状態の判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るレジスト塗布装置の縦断側面図である。
【図２】前記レジスト塗布装置の斜視図である。
【図３】前記レジスト塗布装置の回路ユニットの構成図である。
【図４】配管の歪み量の変化を示すグラフである
【図５】微分回路からの出力と、比較回路からの出力と、制御部の判定との関係を示す表図である。
【図６】配管の縦断面図である。
【図７】気泡が配管を通過するときの歪み量の変化を示すグラフである。
【図８】レジスト塗布装置に設けられる制御部の構成図である。
【図９】制御部による判定工程を示すフローチャートである。
【図１０】参考試験の結果を示すグラフ図である。
【図１１】参考試験の結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
【００１８】
次に、本発明の液処理装置の実施形態であるレジスト塗布装置１について説明する。このレジスト塗布装置１は、図１に示すように、筐体１１の内部に設けている。この筐体１１の内部空間１２の上部には、清浄なダウンフローを形成するファンフィルタ装置１３を設けてある。
【００１９】
このレジスト塗布装置１は基板保持部であるスピンチャック２１を備えている。スピンチャック２１は、真空吸着することによりウエハＷを水平に保持し、下方側の駆動部２２により軸部２３を介して昇降可能であり、かつ鉛直軸回りに回転自在に構成されている。
【００２０】
また、レジスト塗布装置１はカップ（囲み部材）３を備えている。カップ３は、スピンチャック２１によって保持されたウエハＷの周縁を囲み、内部に液処理空間３１を有するよう構成してあり、ウエハＷに供給されたレジスト等の薬液が飛散することを防止するものである。さらに、カップ３は、下部側に凹部状をなす液受け部３２が、ウエハＷの周縁下方側に、全周に亘って外側領域と内側領域とに区画された態様で設けられ、外側領域の底部には貯留した塗布液などのドレインを排出するための廃液口３３が設けてあり、内側領域の底部には２つの排気口３４、３５が設けてある。
【００２１】
カップ３の内部には、処理液を外側領域にガイドする円板部材３６を設けてある。この円板部材３６は、軸部２３を貫通させる貫通孔３７が中央に形成され、周縁部には山形状のガイド部３８を設けてある。また、円板部材３６を貫通する態様で３本の昇降ピン３９が設けられ、昇降ピン３９は昇降機構３０により昇降する。昇降ピン３９の先端がウエハＷの裏面に当接することでウエハＷを上下方向に昇降し、これによりウエハＷが液処理空間３１から挿脱される。図２に示す搬送手段１４により、ウエハＷが装置１の外部と昇降ピン３９との間で受け渡される。
【００２２】
また、レジスト塗布装置１は、図２に示すようにレジスト供給ノズル４１、溶剤供給ノズル５１を備えている。レジスト供給ノズル４１は例えば樹脂により構成されており、配管４２を介してレジスト供給系４３に接続されている。レジスト供給系４３はレジストを貯留する貯留部と、当該貯留部からレジストをレジスト供給ノズル４１に圧送するポンプとを備えており、制御部８０から送信される制御信号を受信してレジストの供給を行う。配管４２にはバルブ４４が介設されており、ウエハＷへのレジストの給断を制御する。配管４２は、例えば樹脂により構成されている。
【００２３】
レジスト供給ノズル４１はアーム４５に取り付けられている。アーム４５を介してレジスト供給ノズル４１を、図２に示すＺ軸方向（垂直方向）及びＸ軸方向（水平方向）に夫々移動させるアーム駆動部４６が設けられている。図中４７はガイドレールであり、アーム駆動部４６及び後述のアーム駆動部５６を前記Ｘ軸方向にガイドする。
【００２４】
溶剤供給ノズル５１は、配管５２を介して溶剤供給系５３に接続されている。溶剤供給系は貯留される薬液がレジストの代わりに溶剤例えばシンナーである他はレジスト供給系と同様の構成である。シンナーはレジストのウエハＷの濡れ性を向上させるための薬液である。配管５２にはバルブ４４に相当するバルブ５４が介設される。図２中５５はアームであり、アーム駆動部４６に相当するアーム駆動部５６により、溶剤供給ノズル５１はＸ軸方向及びＺ軸方向に移動する。また、このレジスト塗布装置１には、待機位置に置かれたレジスト供給ノズル４１、溶剤供給ノズル５１を待機させる待機部４０、５０を夫々設けている。この待機部４０、５０は、レジスト供給ノズル４１、溶剤供給ノズル５１から夫々吐出された薬液を受ける役割を有する。
【００２５】
また、レジスト塗布装置１はエッジリムーバ６１を備えている。エッジリムーバ６１は、図２に示すようにノズル６２が先端部に取り付けられた旋回、昇降自在なアーム６３を備えている。このエッジリムーバ６１は、レジスト塗布後に、ウエハＷの周縁部のレジスト膜を、膜剥れを防止するために溶剤により除去するものである。
【００２６】
配管４２においてレジスト供給系４３のポンプ付近を上流部４８とすると、この上流部４８には歪みゲージ７１Ａが設けられている。また、レジスト供給ノズル４１の先端には歪みゲージ７１Ｂが設けられている。これらの歪みゲージ７１Ａ、７１Ｂは薄い絶縁体上に細い金属抵抗体を所定のパターンで形成することにより構成されており、前記上流部４８及びレジスト供給ノズル４１の表面に夫々絶縁体側が例えば接着されることにより取り付けられている。レジスト供給系４３からレジストが圧送されると、レジスト供給ノズル４１、上流部４８が膨らむように変形し、この変形に応じて歪みゲージ７１Ａ、７１Ｂが伸びる。歪みゲージ７１Ａ、７１Ｂが伸びる量（歪み量）が大きいほど、前記金属抵抗体の電気抵抗値が増加するようになっており、この抵抗値の変化を歪み量の変化として検出することができる。この際、歪みゲージ７１Ａ、７１Ｂの抵抗値は微小な値なので、ホイートストンブリッジ回路を用いて、電圧に変換している。
【００２７】
具体的に、図３に示すように、歪みゲージ７１Ａを検出部本体７２Ａに接続することにより、ホイートストンブリッジ回路をなす歪みセンサ７０Ａが構成されるようになっている。この検出部本体７２Ａでは、バッテリー７３からブリッジ回路の入力電圧が印加されると、ブリッジ回路の出力電圧が電圧検出部７４Ａにより夫々検出され、歪み量の検出電圧Ｖとして微分回路７５Ａに出力される。この例では歪みゲージ７１Ａが伸びていないときには検出電圧Ｖが０であり、伸びたときに負の値の検出電圧Ｖが得られるように、歪みセンサ７０Ａが構成されている。
【００２８】
微分回路７５Ａは、前記検出電圧Ｖを微分し、電圧Ｖ’を出力する。微分回路７５Ａの後段には比較回路７６Ａ及び７７Ａが並列に接続されている。比較回路７６Ａは微分回路７５Ａから出力された前記電圧Ｖ’と予め設定した基準電圧＋Ｖ０とを比較し、＋Ｖ０≦Ｖ’であるかＶ’＜＋Ｖ０であるかによって異なる電圧を後段のデータ処理部７８Ａに出力する。また、比較回路７７Ａは微分回路７５Ａから出力された前記電圧Ｖ’と予め設定した基準電圧−Ｖ０とを比較し、−Ｖ０＜Ｖ’であるかＶ’≦−Ｖ０であるかによって異なる電圧を後段のデータ処理部７８Ａに出力する。比較回路７６Ａ、７７Ａの基準電圧をこのように夫々＋Ｖ０、−Ｖ０に設定している理由については後述する。データ処理部７８Ａは、例えばＡ／Ｄ変換器などを備えており、比較回路７６Ａ、７７Ｂから出力された信号を変換して制御部８０に出力する。
【００２９】
図４は、レジスト給断のタイミングと、配管４２の上流部４８の歪み量の変化、即ち検出電圧Ｖの変化との関係を示したグラフを示している。時刻ｔ１からｔ２ではレジスト供給系４３のポンプからレジストの供給が行われておらず、上流部４８の歪み量は０である。時刻ｔ２で、レジスト供給系４３からレジストが供給されると、圧送されるレジストから受ける応力により上流部４８は次第に膨らむ。そして、時刻ｔ３でレジストの供給が停止すると、復元力により歪み量が次第に小さくなり、やがて０に戻る。そして、時刻ｔ４でレジスト供給系４３から再びレジストの供給が開始されると、再び上流部４８が歪む。レジスト供給ノズル４１もレジスト供給系４３からのレジスト供給により上流部４８と同様に歪む。
【００３０】
このようにレジストが供給系４３から供給されるときには、配管４２の上流部４８の歪みが次第に大きくなる。前記微分回路７５Ａから出力される電圧Ｖ’は−の値となる。また、供給系４３からレジストの供給が停止し、歪みが小さくなりつつあるときには前記微分回路７５Ａから出力される電圧Ｖ’は＋の値となる。そして、レジストが吐出されておらず、歪みが解消されているときには、微分回路７５Ａから出力される電圧Ｖ’は０である。ただし、ノイズによる誤検出を防ぐため、この例ではしきい値Ｖ０を設け、−Ｖ０＜Ｖ’＝０＜＋Ｖ０であるときに、レジストが吐出されておらず、歪みが解消されているものとして、後述の制御部８０が判定を行えるようになっている。図５の表は、Ａ／Ｄ変換された各比較回路７６、７７からの出力と、微分回路７５からの出力電圧Ｖ’の範囲と、制御部８０により判定されるウエハＷへのレジストの吐出状態との関係を示している。この表に示すように＋Ｖ０≦Ｖ’であるときには、吐出終了後に配管４２の歪みが減少している状態、Ｖ’≦−Ｖ０であるときにはレジスト吐出中と夫々判定されるように制御部８０が構成されている。
【００３１】
歪みゲージ７１Ａに接続される各部について説明したが、図３に示すように歪みゲージ７１Ｂにも同様の各部が接続されている。歪みゲージ７１Ａに接続される各部及び各回路に対応するものについては、符号としてＡの代わりにＢを付して説明を省略する。各検出部本体７２、微分回路７５、比較回路７６、７７及びデータ処理部７８は回路ユニット７９を構成している。
【００３２】
レジスト供給ノズル４１でも、配管４２の上流部４８と同様に、図４に示したようにレジストの吐出状態によってその歪み量が変化し、歪みゲージ７１Ｂを利用して、図５のレジスト吐出状態の判定を行うことができるが、この例では通常は歪みゲージ７１Ａを利用して図５のレジスト吐出状態の判定を行う。レジスト吐出中、例えば当該レジストの発泡などにより生じた気泡６４が配管４２の上流部４８を通過すると、図７中時刻ｔ５で示すように、増加を続けていた歪み量が一時的に減少し、その後再び大きくなる。気泡６４がレジスト供給ノズル６１を通過するときにも同様にレジスト供給ノズル６１の歪み量が変化する。これを利用して、歪みゲージ７１Ａにより気泡を検出したときには、後述のレジスト塗布装置１の作用で説明するように、歪みゲージ７１Ｂにより気泡６４の除去の確認を行う。
【００３３】
次に、レジスト塗布装置１の制御部８０について図８を参照しながら説明する。制御部８０は例えばコンピュータにより構成されており、図８において符号８１はバスである。このバス８１に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８２、記憶部８３、プログラム格納部８４、表示部８５、アラーム表示部８６及びタイマー８９を接続してある。プログラム格納部８４には、ウエハＷにレジスト塗布処理を行うための処理プログラム８７と、後述のように各種の判定を行う判定プログラム（判定部）８８等が格納してある。
【００３４】
処理プログラム８７により制御部８０からレジスト塗布装置１の各部に制御信号が送信され、ウエハＷにレジストの塗布処理が行われる。また、処理プログラムは、レジスト吐出開始時刻、レジスト吐出終了時刻の記憶や吐出時間の演算等の処理も行う。判定プログラム８８は、回路ユニット７９からの出力に基づいて、各種の判定を行う。プログラム格納部８４は例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体により構成されており、各プログラムはプログラム格納部８４から制御部８０にインストールされて動作する。
【００３５】
記憶部８３には、ウエハＷごとにレジストの吐出開始時刻、吐出終了時刻及びこれら吐出開始時刻及び吐出終了時刻から演算されるレジストの吐出時間が記憶される。また、記憶部８３にはレジストを吐出を開始するための吐出開始信号の出力時刻及びレジストの吐出を停止するための吐出停止信号の出力時刻も記憶される。表示部８５は例えばディスプレイなどにより構成され、記憶部８３に記憶された吐出開始時刻、吐出終了時刻、吐出時間及び各信号の出力時刻をウエハＷごとに表示する。アラーム発生部８６は例えば警告音を発するブサーや警告を表示するためのディスプレイなどにより構成され、レジスト塗布装置１のオペレータに当該装置１の異常を報知する。タイマー８９は、レジスト吐出時間を計測するための手段であり、オペレータが不図示の入力部を介して任意に設定する。
【００３６】
続いて、レジスト塗布装置１によるウエハＷへの塗布処理工程について、図９のフローチャートを参照しながら説明する。オペレータが例えば所定の処理開始作業を行うと、ウエハＷが搬送手段１４によりレジスト塗布装置１に搬送され、搬送手段１４と昇降機構３９との協働作業によりスピンチャック２１に受け渡される。溶剤供給ノズル５１が待機部５０からウエハＷの中心部上に移動し、ウエハＷが例えば１５００ｒｐｍで回転すると共に当該中心部にシンナーが供給され、供給されたシンナーは周縁部へと濡れ広がる。
【００３７】
溶剤供給ノズル５１が待機部５０へ戻ると共にレジスト供給ノズル４１が待機部４０からウエハＷの中心部上に移動し、ウエハＷの回転数が例えば３０００ｒｐｍに上昇する。このとき制御部８０は比較回路７６Ａ、７７Ａからの出力が０，１であるか否か、即ちレジストが吐出されているか否かを判定する（ステップＳ１）。レジストが吐出されていると判定した場合は、装置に異常があるものと判定して、アラームを出力する（ステップＳ２）。
【００３８】
ステップＳ１でレジストが吐出されていないと判定した場合、制御部８０はレジスト供給系４３にレジストの吐出開始信号を出力し、この吐出開始信号の出力時刻を記憶部８３に記憶する（ステップＳ３）。そして、吐出開始信号出力後、予め設定された時間内に比較回路７６Ａ、７７Ａからの出力が夫々０，１となるか否か、即ちレジストが吐出されているか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００３９】
ステップＳ４で設定時間内にレジストが吐出されていないと判定された場合、制御部８０は装置に異常が有るものとしてアラームを出力する。ステップＳ４で設定時間内にレジストが吐出されたと判定した場合、制御部８０は、その時刻を吐出開始時刻として記憶部８３に書き込み（ステップＳ５）、タイマー８９を駆動させる（ステップＳ６）。
【００４０】
制御部８０は、比較回路７６Ａ、７７Ａからの出力が夫々１，０になっているか否か、即ち配管４２の歪み量が低下したか否かを判定する（ステップＳ７）。
ステップＳ７で、歪み量が低下していないと判定した場合、制御部８０はタイマー８９がアップしたか否かを判定し（ステップＳ８）、タイマー８９がアップしていないと判定した場合は、ステップＳ７に戻って繰り返し判定を行う。ステップＳ８でタイマー８９がアップしたと判定した場合、制御部８０は吐出停止信号を出力し、この吐出停止信号の出力時刻を記憶部８３に記憶する（ステップＳ９）。そして、吐出停止信号出力後、予め設定された時間内に比較回路７６Ａ、７７Ａからの出力が夫々１，０となるか否か、即ちレジストの吐出が停止されているか否かを判定する（ステップＳ１０）
【００４１】
ステップＳ１０で設定時間内にレジストの吐出が停止されていないと判定された場合、制御部８０はアラームを出力する。ステップＳ１０で設定時間内に比較回路７６Ａ、７７Ａからの出力が夫々１，０になったと判定した場合、出力が１，０になった時刻を吐出停止時刻として記憶部８３に書き込み（ステップＳ１１）、タイマー８９をリセットする（ステップＳ１２）。
【００４２】
ウエハＷに供給されたレジストはスピンコーティングによりウエハＷ全面に供給され、例えばウエハＷの回転数が２０００ｒｐｍになり、レジストが乾燥される。レジスト供給ノズル４１が待機部４０に戻り、エッジリムーバ６１によりウエハＷの周縁部に溶剤が供給され、ウエハＷ周縁部のレジスト膜が除去される。然る後、ウエハＷの回転が停止し、昇降ピン３９によりウエハＷが不図示の搬送手段に受け渡され、レジスト塗布装置１から搬出される。然る後、後続のウエハＷをレジスト塗布装置１に搬送する。
【００４３】
ステップＳ７で比較回路７６Ａ、７７Ａからの出力が１，０になった場合、制御部８０は、レジスト中に気泡６４が含まれていると判定する（ステップＳ１３）。この判定後は、ステップＳ８〜Ｓ１２の動作が行われ、レジスト供給ノズル４１が待機部４０に戻り、処理中のウエハＷへの処理が終了した後、後続のウエハＷのレジスト塗布装置１への搬送が一旦停止される。レジスト供給系４３に吐出開始信号が出力され、レジスト供給ノズル４１から待機部４０にレジストが吐出される（ステップＳ１４）。制御部８０は、予め設定された時間内に比較回路７６Ｂ、７７Ｂの出力が１,０になり、その後０,１になるか否か、つまり配管４２に残留したレジスト供給ノズル４１に気泡６４が送り出され、除去されたか否かを判定する。
【００４４】
気泡６４が除去されたと判定した場合は、制御部８０はレジスト供給系４３に吐出停止信号を出力する。そして、搬送手段１４によるウエハＷの搬送を再開し、処理が続行される。前記気泡が除去されなかったと判定した場合は、レジスト供給系４３に吐出停止信号を出力し、アラームを出力する。この気泡６４を除去する処理は、オペレータが手動で行うこともできる。その場合、例えば表示部８５に各比較回路７６、７７の出力結果が表示され、それを参照しながらオペレータがレジストの吐出及び停止動作を制御する
【００４５】
例えば予め設定した枚数、繰り返しウエハＷを処理すると、レジスト塗布装置１は、配管４２及びレジスト供給ノズル４１内の古いレジストを押し流し、これら配管４２及びノズル４１内でのレジストの固化を防ぐためのダミーディスペンスを行う。このダミーディスペンスは、レジストの吐出先がウエハＷの代わりに待機部４０であること、タイマー８９の設定時間が異なる他は、ウエハＷにレジストを供給する場合と同様のプロセスで行われる。即ち上記の各ステップＳが実行される。ダミーディスペンスの実行後は、再びウエハＷへの処理が行われる。
【００４６】
レジスト塗布装置１のメンテナンス時においても、ウエハＷの処理時と同様の処理が行われる。ただし、このメンテナンス時に処理されるウエハＷは、半導体装置を製造することを目的としないダミーウエハである。例えばレジスト塗布装置１のオペレータは、所定の枚数ウエハＷを処理する毎に装置１の動作を停止し、表示部８５に表示されたウエハＷへのレジスト吐出開始時刻、レジスト供給停止時刻、吐出開始信号及び吐出停止信号の出力時刻に基づいて、レジスト供給系４３のポンプの動作やバルブ４４の開閉動作の具合などを調整する。
【００４７】
このレジスト塗布装置１によれば、歪みセンサ７０Ａの検出電圧を微分回路７５Ａにより微分し、この微分回路７５Ａの出力に応じてレジストの吐出開始時点及び吐出終了時点を検出している。従って、光学的な検出手段によりこれら吐出開始時点及び吐出終了時点を検出する場合に比べて、ウエハＷの表面状態やレジストの色などに影響されることが無いので、正常にレジストの吐出が行われているか否かを精度高く検出することができる。
【００４８】
ところで、背景技術の項目でも説明したように、ウエハＷに処理を行った後、ノズルや配管の歪みが戻りきる前に次のウエハＷの処理を行わなければならない場合が考えられる。しかし、ノズルや配管の材質によっては、応力を受けた後、歪みが解消するまでの時間が遅く、このような場合に、歪みセンサ７０Ａの検出電圧値の大きさに基づいて歪みの有無、即ちレジストの吐出状態の判定を行おうとすると、しきい値の設定が困難である。従って、このように検出電圧値の大きさで歪みの有無を判定する場合は、ノズルや配管に使用する材質が、歪みが早く解消されるようにするために例えば金属などの剛性の高いものに限られ、材質の選択の自由度が低くなってしまい、加工や装置への据え付けにコストがかかってしまったり、応力に対する歪み量が小さい材質を選択しなければならないことで、検出精度が低下してしまうおそれがある。しかし、上記のように検出電圧を微分する構成とすることで、ノズルや配管に使用する材質の自由度が高くなる。樹脂のように応力に対する歪み量が比較的大きい材質を選択できるので、この点からも検出精度を向上させることができる。
【００４９】
また、上記のようにスピンコーティングによりレジストを塗布する場合、ウエハの回転数の変化に応じてレジストの供給開始のタイミングを制御する必要がある。レジスト塗布装置ごとにこのタイミングがずれて、ウエハへの処理がばらつかないようにメンテナンスが行われる。上記のレジスト塗布装置１では、光学的な検出手段を用いる場合に比べて、レジストの吐出状態を精度高く検出できるため、この供給開始のタイミングが正確に分かるので、このメンテナンスが容易になるという利点がある。また、このレジスト塗布装置１ではレジストの吐出停止時点も検出することができるので、装置間でレジストの供給時間の誤差が抑えられるようにメンテナンスを行うことが容易になる。
【００５０】
上記の例ではレジストの吐出状態の判定を、配管４２に設けた歪みセンサ７０Ａの検出結果に基づいて行っているが、ノズル４１に設けた歪みセンサ７０Ｂの出力に基づいて行ってもよい。ただし、上記のように配管４２で気泡４６が検出された場合に、当該気泡４６の除去処理を行うことができ、ウエハＷに無駄な処理を行うことを防ぐことができるため、前記歪みセンサ７０Ａの検出結果に基づいて判定を行うことがより好ましい。
【００５１】
本発明は、基板にレジストの代わりに現像液を供給する現像液供給装置や、その他各種の薬液を供給する液処理装置にも適用することができる。
【００５２】
（参考試験）
レジスト供給ノズル４１からレジストを吐出し、電圧検出部７４Ｂからの出力に基づいてその歪み量を測定した。レジスト供給ノズル４１は樹脂により構成した。各試験では電圧検出部７４Ｂの出力電圧の微分を行っていない。試験ごとにレジスト供給系４３からのレジストの供給時間を変更し、試験１、２、３で夫々０．５秒、１．０秒、２．０秒とした。また、試験４では配管４２においてノズル４１近くに空気を混入させ、レジスト供給系４３から１．０秒間レジストを供給した。
【００５３】
図１０（ａ）、（ｂ）に試験１、２の結果を夫々示している。また、図１１（ａ）、（ｂ）に試験３、４の結果を夫々示している。表中の区間ｔ１−ｔ２はレジストの供給を行った区間である。これらの図に示すようにレジストの供給停止後、レジスト供給ノズル４１の歪みは緩やかに戻る。従って、既述のように歪みが解消されないうちに次のウエハＷに処理を行うような場合が考えられ、そのときにしきい値の設定が困難になることを防ぐために、上述の実施形態のように微分回路を設けて、レジストの供給状態を検出することが有効であると言える。また、図１１（ｂ）に示すように空気が混入すると、歪み量の変化が抑えられ、空気が除去された後に歪み量の変化が大きくなっている。従って、歪み量の変化により、上記のように気泡の検出を行うことができることが分かる。
【符号の説明】
【００５４】
１ レジスト塗布装置
１４ 搬送手段
２２ 回転駆動部
３ カップ
４１ レジスト供給ノズル
４２ 配管
４３ レジスト供給系
７０Ａ、７０Ｂ 歪みセンサ
７１Ａ、７１Ｂ 歪みゲージ
７５Ａ、７５Ｂ 微分回路
７９ 回路ユニット
８０ 制御部
８８ 判定プログラム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に処理液を供給して液処理を行う液処理装置、液処理方法及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程の一つであるフォトレジスト工程においては、半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面に様々な薬液を供給して液処理を行う。この液処理を行う装置としては、例えばウエハに薬液としてレジストを塗布するレジスト塗布装置がある。レジスト塗布装置は、ウエハにレジストを供給するノズルを備えており、このレジスト供給ノズルにはポンプから配管を介してレジストが圧送される。
【０００３】
このレジスト塗布装置において長時間レジスト供給ノズルを使用しないと、前記配管内でレジストが固化して詰まりが生じたり、レジストが発泡して配管内に空気が溜まる。それによって、レジスト供給ノズルから正常にレジストが吐出されず、ウエハごとに処理がばらついてしまうおそれが有る。そこで、レジスト塗布装置には、レジスト供給ノズルからのレジストの吐出を光学的に検出する検出手段が設けられる場合が有る。
【０００４】
この検出手段としては、例えばレジスト供給ノズルから吐出されるレジストの液流を撮像するＣＣＤカメラがあり、このＣＣＤカメラにより取得された画像に基づいてレジスト塗布装置に設けられるコンピュータが、レジスト吐出の異常を検出する。また、その他の検出手段としては、ウエハＷの表面にレーザを照射する照射部と、ウエハＷから反射した前記レーザを受光する受光部と、を備えたセンサがある。レジストがウエハに供給されると、前記受光部の受光量が変化し、この受光量の変化に基づいて前記コンピュータがレジスト吐出の異常を検出するようになっている。
【０００５】
しかし、レジストによってその色は様々であり、透明度の高いものだと上記のようなカメラによる検出を行い難い場合が有る。また、ウエハの表面状態は様々であり、光の反射率や反射角が夫々異なる。従って、この表面状態によっては前記センサによる検出も行い難い場合が有る。また、レジスト塗布装置には様々な種類のウエハが搬入され、各ウエハに対して夫々異なるレジストを用いて処理を行う場合がある。その場合、上記の各手法ではレジストの吐出の有無を区別するためのしきい値の設定が困難である。このような事情から、光学的な検出手段によらず、レジストなどの薬液の供給状態を判定することができる液処理装置が求められていた。
【０００６】
特許文献１では、基板の外方に歪みゲージを設け、吐出ノズルからこの歪みゲージに処理液を吐出することにより吐出圧力を測定する液処理装置について記載されている。しかし、特許文献１の発明では、基板に処理液を吐出中に異常が起こった場合には、その異常を検出することができない。特許文献２では、対向する部品と接触することによるノズルの歪みを検出するために、歪みゲージをノズルに設けた吐出装置について記載されており、検出回路が歪みゲージの抵抗値の変化に基づいて歪み量を検出する。しかし、上記のレジスト塗布装置では、連続してウエハに処理を行う場合には、レジストの吐出動作により生じたノズルの歪みが戻りきる前に、次のウエハに処理を行うことが考えられる。従って、歪み量の変化に基づいて吐出の有無を検出する場合、しきい値の設定が困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１７７８０
【特許文献２】特開２００５−１５２８２６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は基板に薬液を供給して液処理を行う液処理装置において、薬液の供給状態を確実に判定できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の液処理装置は、基板保持部に保持された基板に、ポンプから配管及びノズルを介して薬液を供給して液処理を行う装置において、
前記配管からノズルの先端部に至るまでの流路構成部材に歪みゲージが設けられた歪みセンサと、
この歪みセンサの出力電圧を微分する微分回路と、
この微分回路の出力に応じて薬液の供給状態を判定する判定部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
前記歪みゲージは、例えば樹脂からなる配管や樹脂からなるノズルに設けられている。前記歪みセンサは、例えば前記歪みゲージが伸びたときに出力電圧が正、負のうちの一方の符号になるように構成され、
前記判定部は、前記微分回路の出力電圧が前記一方の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液が流れたと判定するように構成されていてもよい。
【００１１】
前記判定部は、前記微分回路の出力電圧が前記一方の符号とは反対の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液の流れが停止したと判定するように構成されていてもよい。また、例えば前記判定部は、薬液が流れたと判定してからの経過時間が予め定めた設定時間よりも短いときに、出力電圧が前記一方の符号とは反対の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液中に気泡が含まれていると判定するように構成される。
【００１２】
本発明の液処理方法は、基板保持部に基板を保持する工程と、
ポンプから配管及びノズルを介して基板に薬液を供給して液処理を行う工程と、
前記配管からノズルの先端部に至るまでの流路構成部材に設けられた歪みゲージを含む歪みセンサの出力電圧を、微分回路により微分する工程と、
前記微分回路の出力に応じて薬液の供給状態を判定する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この液処理方法は、前記歪みゲージが伸びたときに前記歪みセンサから正、負のうちの一方の符号の電圧を出力する工程と、
前記微分回路の出力電圧が前記一方の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液が流れたと判定する工程と、
を備えていてもよい。前記微分回路の出力電圧が前記一方の符号とは反対の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液の流れが停止したと判定する工程を備えていてもよい。また、例えば薬液が流れたと判定してからの経過時間が予め定めた設定時間よりも短いときに、出力電圧が前記一方の符号とは反対の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液中に気泡が含まれていると判定する工程が含まれる。
【００１４】
本発明の記憶媒体は、基板保持部に保持された基板に、ポンプから配管及びノズルを介して薬液を供給する液処理装置に用いられるプログラムを格納する記憶媒体において、
前記プログラムは、上述の液処理方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、薬液の流路構成部材に設けられた歪みゲージを含む歪みセンサの出力電圧を微分回路で微分し、この微分回路の出力に応じて薬液の供給状態を判定している。従って、光学的な検出手段を用いる場合に比べて、基板の表面状態や薬液の光学的な性質による影響が抑えられるので、精度高く薬液供給状態の判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るレジスト塗布装置の縦断側面図である。
【図２】前記レジスト塗布装置の斜視図である。
【図３】前記レジスト塗布装置の回路ユニットの構成図である。
【図４】配管の歪み量の変化を示すグラフである
【図５】微分回路からの出力と、比較回路からの出力と、制御部の判定との関係を示す表図である。
【図６】配管の縦断面図である。
【図７】気泡が配管を通過するときの歪み量の変化を示すグラフである。
【図８】レジスト塗布装置に設けられる制御部の構成図である。
【図９】制御部による判定工程を示すフローチャートである。
【図１０】参考試験の結果を示すグラフ図である。
【図１１】参考試験の結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
【００１８】
次に、本発明の液処理装置の実施形態であるレジスト塗布装置１について説明する。このレジスト塗布装置１は、図１に示すように、筐体１１の内部に設けている。この筐体１１の内部空間１２の上部には、清浄なダウンフローを形成するファンフィルタ装置１３を設けてある。
【００１９】
このレジスト塗布装置１は基板保持部であるスピンチャック２１を備えている。スピンチャック２１は、真空吸着することによりウエハＷを水平に保持し、下方側の駆動部２２により軸部２３を介して昇降可能であり、かつ鉛直軸回りに回転自在に構成されている。
【００２０】
また、レジスト塗布装置１はカップ（囲み部材）３を備えている。カップ３は、スピンチャック２１によって保持されたウエハＷの周縁を囲み、内部に液処理空間３１を有するよう構成してあり、ウエハＷに供給されたレジスト等の薬液が飛散することを防止するものである。さらに、カップ３は、下部側に凹部状をなす液受け部３２が、ウエハＷの周縁下方側に、全周に亘って外側領域と内側領域とに区画された態様で設けられ、外側領域の底部には貯留した塗布液などのドレインを排出するための廃液口３３が設けてあり、内側領域の底部には２つの排気口３４、３５が設けてある。
【００２１】
カップ３の内部には、処理液を外側領域にガイドする円板部材３６を設けてある。この円板部材３６は、軸部２３を貫通させる貫通孔３７が中央に形成され、周縁部には山形状のガイド部３８を設けてある。また、円板部材３６を貫通する態様で３本の昇降ピン３９が設けられ、昇降ピン３９は昇降機構３０により昇降する。昇降ピン３９の先端がウエハＷの裏面に当接することでウエハＷを上下方向に昇降し、これによりウエハＷが液処理空間３１から挿脱される。図２に示す搬送手段１４により、ウエハＷが装置１の外部と昇降ピン３９との間で受け渡される。
【００２２】
また、レジスト塗布装置１は、図２に示すようにレジスト供給ノズル４１、溶剤供給ノズル５１を備えている。レジスト供給ノズル４１は例えば樹脂により構成されており、配管４２を介してレジスト供給系４３に接続されている。レジスト供給系４３はレジストを貯留する貯留部と、当該貯留部からレジストをレジスト供給ノズル４１に圧送するポンプとを備えており、制御部８０から送信される制御信号を受信してレジストの供給を行う。配管４２にはバルブ４４が介設されており、ウエハＷへのレジストの給断を制御する。配管４２は、例えば樹脂により構成されている。
【００２３】
レジスト供給ノズル４１はアーム４５に取り付けられている。アーム４５を介してレジスト供給ノズル４１を、図２に示すＺ軸方向（垂直方向）及びＸ軸方向（水平方向）に夫々移動させるアーム駆動部４６が設けられている。図中４７はガイドレールであり、アーム駆動部４６及び後述のアーム駆動部５６を前記Ｘ軸方向にガイドする。
【００２４】
溶剤供給ノズル５１は、配管５２を介して溶剤供給系５３に接続されている。溶剤供給系は貯留される薬液がレジストの代わりに溶剤例えばシンナーである他はレジスト供給系と同様の構成である。シンナーはレジストのウエハＷの濡れ性を向上させるための薬液である。配管５２にはバルブ４４に相当するバルブ５４が介設される。図２中５５はアームであり、アーム駆動部４６に相当するアーム駆動部５６により、溶剤供給ノズル５１はＸ軸方向及びＺ軸方向に移動する。また、このレジスト塗布装置１には、待機位置に置かれたレジスト供給ノズル４１、溶剤供給ノズル５１を待機させる待機部４０、５０を夫々設けている。この待機部４０、５０は、レジスト供給ノズル４１、溶剤供給ノズル５１から夫々吐出された薬液を受ける役割を有する。
【００２５】
また、レジスト塗布装置１はエッジリムーバ６１を備えている。エッジリムーバ６１は、図２に示すようにノズル６２が先端部に取り付けられた旋回、昇降自在なアーム６３を備えている。このエッジリムーバ６１は、レジスト塗布後に、ウエハＷの周縁部のレジスト膜を、膜剥れを防止するために溶剤により除去するものである。
【００２６】
配管４２においてレジスト供給系４３のポンプ付近を上流部４８とすると、この上流部４８には歪みゲージ７１Ａが設けられている。また、レジスト供給ノズル４１の先端には歪みゲージ７１Ｂが設けられている。これらの歪みゲージ７１Ａ、７１Ｂは薄い絶縁体上に細い金属抵抗体を所定のパターンで形成することにより構成されており、前記上流部４８及びレジスト供給ノズル４１の表面に夫々絶縁体側が例えば接着されることにより取り付けられている。レジスト供給系４３からレジストが圧送されると、レジスト供給ノズル４１、上流部４８が膨らむように変形し、この変形に応じて歪みゲージ７１Ａ、７１Ｂが伸びる。歪みゲージ７１Ａ、７１Ｂが伸びる量（歪み量）が大きいほど、前記金属抵抗体の電気抵抗値が増加するようになっており、この抵抗値の変化を歪み量の変化として検出することができる。この際、歪みゲージ７１Ａ、７１Ｂの抵抗値は微小な値なので、ホイートストンブリッジ回路を用いて、電圧に変換している。
【００２７】
具体的に、図３に示すように、歪みゲージ７１Ａを検出部本体７２Ａに接続することにより、ホイートストンブリッジ回路をなす歪みセンサ７０Ａが構成されるようになっている。この検出部本体７２Ａでは、バッテリー７３からブリッジ回路の入力電圧が印加されると、ブリッジ回路の出力電圧が電圧検出部７４Ａにより夫々検出され、歪み量の検出電圧Ｖとして微分回路７５Ａに出力される。この例では歪みゲージ７１Ａが伸びていないときには検出電圧Ｖが０であり、伸びたときに負の値の検出電圧Ｖが得られるように、歪みセンサ７０Ａが構成されている。
【００２８】
微分回路７５Ａは、前記検出電圧Ｖを微分し、電圧Ｖ’を出力する。微分回路７５Ａの後段には比較回路７６Ａ及び７７Ａが並列に接続されている。比較回路７６Ａは微分回路７５Ａから出力された前記電圧Ｖ’と予め設定した基準電圧＋Ｖ０とを比較し、＋Ｖ０≦Ｖ’であるかＶ’＜＋Ｖ０であるかによって異なる電圧を後段のデータ処理部７８Ａに出力する。また、比較回路７７Ａは微分回路７５Ａから出力された前記電圧Ｖ’と予め設定した基準電圧−Ｖ０とを比較し、−Ｖ０＜Ｖ’であるかＶ’≦−Ｖ０であるかによって異なる電圧を後段のデータ処理部７８Ａに出力する。比較回路７６Ａ、７７Ａの基準電圧をこのように夫々＋Ｖ０、−Ｖ０に設定している理由については後述する。データ処理部７８Ａは、例えばＡ／Ｄ変換器などを備えており、比較回路７６Ａ、７７Ｂから出力された信号を変換して制御部８０に出力する。
【００２９】
図４は、レジスト給断のタイミングと、配管４２の上流部４８の歪み量の変化、即ち検出電圧Ｖの変化との関係を示したグラフを示している。時刻ｔ１からｔ２ではレジスト供給系４３のポンプからレジストの供給が行われておらず、上流部４８の歪み量は０である。時刻ｔ２で、レジスト供給系４３からレジストが供給されると、圧送されるレジストから受ける応力により上流部４８は次第に膨らむ。そして、時刻ｔ３でレジストの供給が停止すると、復元力により歪み量が次第に小さくなり、やがて０に戻る。そして、時刻ｔ４でレジスト供給系４３から再びレジストの供給が開始されると、再び上流部４８が歪む。レジスト供給ノズル４１もレジスト供給系４３からのレジスト供給により上流部４８と同様に歪む。
【００３０】
このようにレジストが供給系４３から供給されるときには、配管４２の上流部４８の歪みが次第に大きくなる。前記微分回路７５Ａから出力される電圧Ｖ’は−の値となる。また、供給系４３からレジストの供給が停止し、歪みが小さくなりつつあるときには前記微分回路７５Ａから出力される電圧Ｖ’は＋の値となる。そして、レジストが吐出されておらず、歪みが解消されているときには、微分回路７５Ａから出力される電圧Ｖ’は０である。ただし、ノイズによる誤検出を防ぐため、この例ではしきい値Ｖ０を設け、−Ｖ０＜Ｖ’＝０＜＋Ｖ０であるときに、レジストが吐出されておらず、歪みが解消されているものとして、後述の制御部８０が判定を行えるようになっている。図５の表は、Ａ／Ｄ変換された各比較回路７６、７７からの出力と、微分回路７５からの出力電圧Ｖ’の範囲と、制御部８０により判定されるウエハＷへのレジストの吐出状態との関係を示している。この表に示すように＋Ｖ０≦Ｖ’であるときには、吐出終了後に配管４２の歪みが減少している状態、Ｖ’≦−Ｖ０であるときにはレジスト吐出中と夫々判定されるように制御部８０が構成されている。
【００３１】
歪みゲージ７１Ａに接続される各部について説明したが、図３に示すように歪みゲージ７１Ｂにも同様の各部が接続されている。歪みゲージ７１Ａに接続される各部及び各回路に対応するものについては、符号としてＡの代わりにＢを付して説明を省略する。各検出部本体７２、微分回路７５、比較回路７６、７７及びデータ処理部７８は回路ユニット７９を構成している。
【００３２】
レジスト供給ノズル４１でも、配管４２の上流部４８と同様に、図４に示したようにレジストの吐出状態によってその歪み量が変化し、歪みゲージ７１Ｂを利用して、図５のレジスト吐出状態の判定を行うことができるが、この例では通常は歪みゲージ７１Ａを利用して図５のレジスト吐出状態の判定を行う。レジスト吐出中、例えば当該レジストの発泡などにより生じた気泡６４が配管４２の上流部４８を通過すると、図７中時刻ｔ５で示すように、増加を続けていた歪み量が一時的に減少し、その後再び大きくなる。気泡６４がレジスト供給ノズル６１を通過するときにも同様にレジスト供給ノズル６１の歪み量が変化する。これを利用して、歪みゲージ７１Ａにより気泡を検出したときには、後述のレジスト塗布装置１の作用で説明するように、歪みゲージ７１Ｂにより気泡６４の除去の確認を行う。
【００３３】
次に、レジスト塗布装置１の制御部８０について図８を参照しながら説明する。制御部８０は例えばコンピュータにより構成されており、図８において符号８１はバスである。このバス８１に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８２、記憶部８３、プログラム格納部８４、表示部８５、アラーム表示部８６及びタイマー８９を接続してある。プログラム格納部８４には、ウエハＷにレジスト塗布処理を行うための処理プログラム８７と、後述のように各種の判定を行う判定プログラム（判定部）８８等が格納してある。
【００３４】
処理プログラム８７により制御部８０からレジスト塗布装置１の各部に制御信号が送信され、ウエハＷにレジストの塗布処理が行われる。また、処理プログラムは、レジスト吐出開始時刻、レジスト吐出終了時刻の記憶や吐出時間の演算等の処理も行う。判定プログラム８８は、回路ユニット７９からの出力に基づいて、各種の判定を行う。プログラム格納部８４は例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体により構成されており、各プログラムはプログラム格納部８４から制御部８０にインストールされて動作する。
【００３５】
記憶部８３には、ウエハＷごとにレジストの吐出開始時刻、吐出終了時刻及びこれら吐出開始時刻及び吐出終了時刻から演算されるレジストの吐出時間が記憶される。また、記憶部８３にはレジストを吐出を開始するための吐出開始信号の出力時刻及びレジストの吐出を停止するための吐出停止信号の出力時刻も記憶される。表示部８５は例えばディスプレイなどにより構成され、記憶部８３に記憶された吐出開始時刻、吐出終了時刻、吐出時間及び各信号の出力時刻をウエハＷごとに表示する。アラーム発生部８６は例えば警告音を発するブサーや警告を表示するためのディスプレイなどにより構成され、レジスト塗布装置１のオペレータに当該装置１の異常を報知する。タイマー８９は、レジスト吐出時間を計測するための手段であり、オペレータが不図示の入力部を介して任意に設定する。
【００３６】
続いて、レジスト塗布装置１によるウエハＷへの塗布処理工程について、図９のフローチャートを参照しながら説明する。オペレータが例えば所定の処理開始作業を行うと、ウエハＷが搬送手段１４によりレジスト塗布装置１に搬送され、搬送手段１４と昇降機構３９との協働作業によりスピンチャック２１に受け渡される。溶剤供給ノズル５１が待機部５０からウエハＷの中心部上に移動し、ウエハＷが例えば１５００ｒｐｍで回転すると共に当該中心部にシンナーが供給され、供給されたシンナーは周縁部へと濡れ広がる。
【００３７】
溶剤供給ノズル５１が待機部５０へ戻ると共にレジスト供給ノズル４１が待機部４０からウエハＷの中心部上に移動し、ウエハＷの回転数が例えば３０００ｒｐｍに上昇する。このとき制御部８０は比較回路７６Ａ、７７Ａからの出力が０，１であるか否か、即ちレジストが吐出されているか否かを判定する（ステップＳ１）。レジストが吐出されていると判定した場合は、装置に異常があるものと判定して、アラームを出力する（ステップＳ２）。
【００３８】
ステップＳ１でレジストが吐出されていないと判定した場合、制御部８０はレジスト供給系４３にレジストの吐出開始信号を出力し、この吐出開始信号の出力時刻を記憶部８３に記憶する（ステップＳ３）。そして、吐出開始信号出力後、予め設定された時間内に比較回路７６Ａ、７７Ａからの出力が夫々０，１となるか否か、即ちレジストが吐出されているか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００３９】
ステップＳ４で設定時間内にレジストが吐出されていないと判定された場合、制御部８０は装置に異常が有るものとしてアラームを出力する。ステップＳ４で設定時間内にレジストが吐出されたと判定した場合、制御部８０は、その時刻を吐出開始時刻として記憶部８３に書き込み（ステップＳ５）、タイマー８９を駆動させる（ステップＳ６）。
【００４０】
制御部８０は、比較回路７６Ａ、７７Ａからの出力が夫々１，０になっているか否か、即ち配管４２の歪み量が低下したか否かを判定する（ステップＳ７）。
ステップＳ７で、歪み量が低下していないと判定した場合、制御部８０はタイマー８９がアップしたか否かを判定し（ステップＳ８）、タイマー８９がアップしていないと判定した場合は、ステップＳ７に戻って繰り返し判定を行う。ステップＳ８でタイマー８９がアップしたと判定した場合、制御部８０は吐出停止信号を出力し、この吐出停止信号の出力時刻を記憶部８３に記憶する（ステップＳ９）。そして、吐出停止信号出力後、予め設定された時間内に比較回路７６Ａ、７７Ａからの出力が夫々１，０となるか否か、即ちレジストの吐出が停止されているか否かを判定する（ステップＳ１０）
【００４１】
ステップＳ１０で設定時間内にレジストの吐出が停止されていないと判定された場合、制御部８０はアラームを出力する。ステップＳ１０で設定時間内に比較回路７６Ａ、７７Ａからの出力が夫々１，０になったと判定した場合、出力が１，０になった時刻を吐出停止時刻として記憶部８３に書き込み（ステップＳ１１）、タイマー８９をリセットする（ステップＳ１２）。
【００４２】
ウエハＷに供給されたレジストはスピンコーティングによりウエハＷ全面に供給され、例えばウエハＷの回転数が２０００ｒｐｍになり、レジストが乾燥される。レジスト供給ノズル４１が待機部４０に戻り、エッジリムーバ６１によりウエハＷの周縁部に溶剤が供給され、ウエハＷ周縁部のレジスト膜が除去される。然る後、ウエハＷの回転が停止し、昇降ピン３９によりウエハＷが不図示の搬送手段に受け渡され、レジスト塗布装置１から搬出される。然る後、後続のウエハＷをレジスト塗布装置１に搬送する。
【００４３】
ステップＳ７で比較回路７６Ａ、７７Ａからの出力が１，０になった場合、制御部８０は、レジスト中に気泡６４が含まれていると判定する（ステップＳ１３）。この判定後は、ステップＳ８〜Ｓ１２の動作が行われ、レジスト供給ノズル４１が待機部４０に戻り、処理中のウエハＷへの処理が終了した後、後続のウエハＷのレジスト塗布装置１への搬送が一旦停止される。レジスト供給系４３に吐出開始信号が出力され、レジスト供給ノズル４１から待機部４０にレジストが吐出される（ステップＳ１４）。制御部８０は、予め設定された時間内に比較回路７６Ｂ、７７Ｂの出力が１,０になり、その後０,１になるか否か、つまり配管４２に残留したレジスト供給ノズル４１に気泡６４が送り出され、除去されたか否かを判定する。
【００４４】
気泡６４が除去されたと判定した場合は、制御部８０はレジスト供給系４３に吐出停止信号を出力する。そして、搬送手段１４によるウエハＷの搬送を再開し、処理が続行される。前記気泡が除去されなかったと判定した場合は、レジスト供給系４３に吐出停止信号を出力し、アラームを出力する。この気泡６４を除去する処理は、オペレータが手動で行うこともできる。その場合、例えば表示部８５に各比較回路７６、７７の出力結果が表示され、それを参照しながらオペレータがレジストの吐出及び停止動作を制御する
【００４５】
例えば予め設定した枚数、繰り返しウエハＷを処理すると、レジスト塗布装置１は、配管４２及びレジスト供給ノズル４１内の古いレジストを押し流し、これら配管４２及びノズル４１内でのレジストの固化を防ぐためのダミーディスペンスを行う。このダミーディスペンスは、レジストの吐出先がウエハＷの代わりに待機部４０であること、タイマー８９の設定時間が異なる他は、ウエハＷにレジストを供給する場合と同様のプロセスで行われる。即ち上記の各ステップＳが実行される。ダミーディスペンスの実行後は、再びウエハＷへの処理が行われる。
【００４６】
レジスト塗布装置１のメンテナンス時においても、ウエハＷの処理時と同様の処理が行われる。ただし、このメンテナンス時に処理されるウエハＷは、半導体装置を製造することを目的としないダミーウエハである。例えばレジスト塗布装置１のオペレータは、所定の枚数ウエハＷを処理する毎に装置１の動作を停止し、表示部８５に表示されたウエハＷへのレジスト吐出開始時刻、レジスト供給停止時刻、吐出開始信号及び吐出停止信号の出力時刻に基づいて、レジスト供給系４３のポンプの動作やバルブ４４の開閉動作の具合などを調整する。
【００４７】
このレジスト塗布装置１によれば、歪みセンサ７０Ａの検出電圧を微分回路７５Ａにより微分し、この微分回路７５Ａの出力に応じてレジストの吐出開始時点及び吐出終了時点を検出している。従って、光学的な検出手段によりこれら吐出開始時点及び吐出終了時点を検出する場合に比べて、ウエハＷの表面状態やレジストの色などに影響されることが無いので、正常にレジストの吐出が行われているか否かを精度高く検出することができる。
【００４８】
ところで、背景技術の項目でも説明したように、ウエハＷに処理を行った後、ノズルや配管の歪みが戻りきる前に次のウエハＷの処理を行わなければならない場合が考えられる。しかし、ノズルや配管の材質によっては、応力を受けた後、歪みが解消するまでの時間が遅く、このような場合に、歪みセンサ７０Ａの検出電圧値の大きさに基づいて歪みの有無、即ちレジストの吐出状態の判定を行おうとすると、しきい値の設定が困難である。従って、このように検出電圧値の大きさで歪みの有無を判定する場合は、ノズルや配管に使用する材質が、歪みが早く解消されるようにするために例えば金属などの剛性の高いものに限られ、材質の選択の自由度が低くなってしまい、加工や装置への据え付けにコストがかかってしまったり、応力に対する歪み量が小さい材質を選択しなければならないことで、検出精度が低下してしまうおそれがある。しかし、上記のように検出電圧を微分する構成とすることで、ノズルや配管に使用する材質の自由度が高くなる。樹脂のように応力に対する歪み量が比較的大きい材質を選択できるので、この点からも検出精度を向上させることができる。
【００４９】
また、上記のようにスピンコーティングによりレジストを塗布する場合、ウエハの回転数の変化に応じてレジストの供給開始のタイミングを制御する必要がある。レジスト塗布装置ごとにこのタイミングがずれて、ウエハへの処理がばらつかないようにメンテナンスが行われる。上記のレジスト塗布装置１では、光学的な検出手段を用いる場合に比べて、レジストの吐出状態を精度高く検出できるため、この供給開始のタイミングが正確に分かるので、このメンテナンスが容易になるという利点がある。また、このレジスト塗布装置１ではレジストの吐出停止時点も検出することができるので、装置間でレジストの供給時間の誤差が抑えられるようにメンテナンスを行うことが容易になる。
【００５０】
上記の例ではレジストの吐出状態の判定を、配管４２に設けた歪みセンサ７０Ａの検出結果に基づいて行っているが、ノズル４１に設けた歪みセンサ７０Ｂの出力に基づいて行ってもよい。ただし、上記のように配管４２で気泡４６が検出された場合に、当該気泡４６の除去処理を行うことができ、ウエハＷに無駄な処理を行うことを防ぐことができるため、前記歪みセンサ７０Ａの検出結果に基づいて判定を行うことがより好ましい。
【００５１】
本発明は、基板にレジストの代わりに現像液を供給する現像液供給装置や、その他各種の薬液を供給する液処理装置にも適用することができる。
【００５２】
（参考試験）
レジスト供給ノズル４１からレジストを吐出し、電圧検出部７４Ｂからの出力に基づいてその歪み量を測定した。レジスト供給ノズル４１は樹脂により構成した。各試験では電圧検出部７４Ｂの出力電圧の微分を行っていない。試験ごとにレジスト供給系４３からのレジストの供給時間を変更し、試験１、２、３で夫々０．５秒、１．０秒、２．０秒とした。また、試験４では配管４２においてノズル４１近くに空気を混入させ、レジスト供給系４３から１．０秒間レジストを供給した。
【００５３】
図１０（ａ）、（ｂ）に試験１、２の結果を夫々示している。また、図１１（ａ）、（ｂ）に試験３、４の結果を夫々示している。表中の区間ｔ１−ｔ２はレジストの供給を行った区間である。これらの図に示すようにレジストの供給停止後、レジスト供給ノズル４１の歪みは緩やかに戻る。従って、既述のように歪みが解消されないうちに次のウエハＷに処理を行うような場合が考えられ、そのときにしきい値の設定が困難になることを防ぐために、上述の実施形態のように微分回路を設けて、レジストの供給状態を検出することが有効であると言える。また、図１１（ｂ）に示すように空気が混入すると、歪み量の変化が抑えられ、空気が除去された後に歪み量の変化が大きくなっている。従って、歪み量の変化により、上記のように気泡の検出を行うことができることが分かる。
【符号の説明】
【００５４】
１ レジスト塗布装置
１４ 搬送手段
２２ 回転駆動部
３ カップ
４１ レジスト供給ノズル
４２ 配管
４３ レジスト供給系
７０Ａ、７０Ｂ 歪みセンサ
７１Ａ、７１Ｂ 歪みゲージ
７５Ａ、７５Ｂ 微分回路
７９ 回路ユニット
８０ 制御部
８８ 判定プログラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板保持部に保持された基板に、ポンプから配管及びノズルを介して薬液を供給して液処理を行う装置において、
前記配管からノズルの先端部に至るまでの流路構成部材に歪みゲージが設けられた歪みセンサと、
この歪みセンサの出力電圧を微分する微分回路と、
この微分回路の出力に応じて薬液の供給状態を判定する判定部と、を備えたことを特徴とする液処理装置。
【請求項２】
前記歪みゲージは、樹脂からなる配管に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
【請求項３】
前記歪みゲージは、樹脂からなるノズルに設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の液処理装置。
【請求項４】
前記歪みセンサは、前記歪みゲージが伸びたときに出力電圧が正、負のうちの一方の符号になるように構成され、
前記判定部は、前記微分回路の出力電圧が前記一方の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液が流れたと判定するように構成されたことを特徴とする１ないし３のいずれか一項に記載の液処理装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記微分回路の出力電圧が前記一方の符号とは反対の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液の流れが停止したと判定するように構成されたことを特徴とする請求項４に記載の液処理装置。
【請求項６】
前記判定部は、薬液が流れたと判定してからの経過時間が予め定めた設定時間よりも短いときに、出力電圧が前記一方の符号とは反対の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液中に気泡が含まれていると判定するように構成されたことを特徴とする請求項４記載の液処理装置。
【請求項７】
基板保持部に基板を保持する工程と、
ポンプから配管及びノズルを介して基板に薬液を供給して液処理を行う工程と、
前記配管からノズルの先端部に至るまでの流路構成部材に設けられた歪みゲージを含む歪みセンサの出力電圧を、微分回路により微分する工程と、
前記微分回路の出力に応じて薬液の供給状態を判定する工程と、
を備えたことを特徴とする液処理方法。
【請求項８】
前記歪みゲージが伸びたときに前記歪みセンサから正、負のうちの一方の符号の電圧を出力する工程と、
前記微分回路の出力電圧が前記一方の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液が流れたと判定する工程と、
を備えたことを特徴とする請求項７記載の液処理方法。
【請求項９】
前記微分回路の出力電圧が前記一方の符号とは反対の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液の流れが停止したと判定する工程を備えたことを特徴とする請求項８に記載の液処理方法。
【請求項１０】
薬液が流れたと判定してからの経過時間が予め定めた設定時間よりも短いときに、出力電圧が前記一方の符号とは反対の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液中に気泡が含まれていると判定する工程を含むことを特徴とする請求項８記載の液処理方法。
【請求項１１】
基板保持部に保持された基板に、ポンプから配管及びノズルを介して薬液を供給する液処理装置に用いられるプログラムを格納する記憶媒体において、
前記プログラムは、請求項７ないし１０のいずれか一項に記載の液処理方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１】
基板保持部に保持された基板に、ポンプから配管及びノズルを介して薬液を供給して液処理を行う装置において、
前記配管からノズルの先端部に至るまでの流路構成部材に歪みゲージが設けられた歪みセンサと、
この歪みセンサの出力電圧を微分する微分回路と、
この微分回路の出力に応じて薬液の供給状態を判定する判定部と、を備えたことを特徴とする液処理装置。
【請求項２】
前記歪みゲージは、樹脂からなる配管に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
【請求項３】
前記歪みゲージは、樹脂からなるノズルに設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の液処理装置。
【請求項４】
前記歪みセンサは、前記歪みゲージが伸びたときに出力電圧が正、負のうちの一方の符号になるように構成され、
前記判定部は、前記微分回路の出力電圧が前記一方の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液が流れたと判定するように構成されたことを特徴とする１ないし３のいずれか一項に記載の液処理装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記微分回路の出力電圧が前記一方の符号とは反対の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液の流れが停止したと判定するように構成されたことを特徴とする請求項４に記載の液処理装置。
【請求項６】
前記判定部は、薬液が流れたと判定してからの経過時間が予め定めた設定時間よりも短いときに、出力電圧が前記一方の符号とは反対の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液中に気泡が含まれていると判定するように構成されたことを特徴とする請求項４記載の液処理装置。
【請求項７】
基板保持部に基板を保持する工程と、
ポンプから配管及びノズルを介して基板に薬液を供給して液処理を行う工程と、
前記配管からノズルの先端部に至るまでの流路構成部材に設けられた歪みゲージを含む歪みセンサの出力電圧を、微分回路により微分する工程と、
前記微分回路の出力に応じて薬液の供給状態を判定する工程と、
を備えたことを特徴とする液処理方法。
【請求項８】
前記歪みゲージが伸びたときに前記歪みセンサから正、負のうちの一方の符号の電圧を出力する工程と、
前記微分回路の出力電圧が前記一方の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液が流れたと判定する工程と、
を備えたことを特徴とする請求項７記載の液処理方法。
【請求項９】
前記微分回路の出力電圧が前記一方の符号とは反対の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液の流れが停止したと判定する工程を備えたことを特徴とする請求項８に記載の液処理方法。
【請求項１０】
薬液が流れたと判定してからの経過時間が予め定めた設定時間よりも短いときに、出力電圧が前記一方の符号とは反対の符号であって、絶対値が予め定めたしきい値よりも大きくなったときに薬液中に気泡が含まれていると判定する工程を含むことを特徴とする請求項８記載の液処理方法。
【請求項１１】
基板保持部に保持された基板に、ポンプから配管及びノズルを介して薬液を供給する液処理装置に用いられるプログラムを格納する記憶媒体において、
前記プログラムは、請求項７ないし１０のいずれか一項に記載の液処理方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１８１７６６（Ｐ２０１１−１８１７６６Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４５６８９（Ｐ２０１０−４５６８９）
【出願日】平成２２年３月２日（２０１０．３．２）
【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９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２日（２０１０．３．２）
【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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