JP2013229501A - 液処理装置、液処理方法および記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液供給装置は、処理液供給源と流路部材を備え、流路部材上には、超音波流量計と、処理液をノズルまで送り出すための送液機構と、を備える。超音波流量計は、対となる圧電素子42a,42bをチューブ41の周方向に備え、一方の圧電素子による超音波の発振と、他方の圧電素子による発振された超音波の検出を双方向に実行することで、超音波発振から検出までの時間に基づきチューブ41内の1mL/sec以下の処理液の流量を測定可能である。また液処理装置は、流量計により観測された流量の波形の変化に基づき、処理液中の気泡や処理液の吐出状態などを監視可能であるように構成される。
【選択図】図3
Description
基板保持部に保持された基板に対して、処理液供給源から流路部材およびノズルを介して1ミリリットル/秒以下の流量で処理液を供給して液処理を行う装置において、
前記流路部材に設けられ、処理液を前記ノズルまで送り出すための送液機構と、
前記流路部材における前記送液機構の下流側に設けられ、測定可能な流量の下限値が1ミリリットル/秒以下である超音波流量計と、を備え、
前記超音波流量計は、処理液の流れ方向に互いに離間かつ各々流路部材の外周を囲むように環状に設けられた第1及び第2の圧電素子と、前記第1及び第2の圧電素子の間で超音波を交互に伝播させて互いの伝播時間の時間差に基づき、処理液の流量を測定する測定部とを備えたことを特徴とする。
本発明の液処理方法は、
基板保持部に保持された基板に対して、処理液供給源から流路部材およびノズルを介して1ミリリットル/秒以下の流量で処理液を供給して液処理を行う液処理方法において、
前記流路部材に設けられ、測定可能な流量の下限値が1ミリリットル/秒以下である超音波流量計により処理液の流量を測定する工程を含み、
前記工程は、処理液の流れ方向に互いに離間かつ各々流路部材の外周を囲むように環状に設けられた第1及び第2の圧電素子を用い、前記第1及び第2の圧電素子の間で超音波を交互に伝播させて互いの伝播時間の時間差に基づき、処理液の流量を測定する工程を含むことを特徴とする。
本発明の記憶媒体は、
前記処理液供給源から供給された処理液に対して、前記液処理方法を行う装置に用いられるコンピュータプログラムが記録された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、既述の方法を行うように構成されていることを特徴とする。
先ず図1を用いてレジスト塗布装置の全体構成について簡単に述べると、レジスト塗布装置は、基板であるウエハWを水平に保持する基板保持部であるスピンチャック61を含むカップモジュール60と、スピンチャック61に保持されたウエハWの中心部に処理液であるレジストを供給するためのノズル50と、このノズル50にレジストを供給するレジスト供給装置10を備えている。前記のノズル50は、図2に示すように、ノズル移動機構81に設けられ、カップモジュール60の上方と、ダミーディスペンスによるレジストを受ける受け部である待機バス89と、の間を移動できるようになっている。
配管32の他端は、ボトル11内に不活性ガスを供給する機構、例えばN2ガスを供給するN2ガス供給源31に接続されている。配管32にはバルブ32aが備え付けられており、このバルブの開閉を制御することでボトル11内へのN2ガスの供給量を変化させることが出来る。
リキッドエンドタンク13には内部の気体を脱気する脱気管14が設けられており、脱気管14にはバルブ14aが設けられている。リキッドエンドタンク13下部にはリキッドエンドタンク13内のレジストを流出させる配管15が接続され、配管15の他端にはフィルタ部16が接続されている。
リキッドエンドタンク13、フィルタ部16、トラップ19、気泡トラップ26には夫々バルブ14a、17a、21a、27aが介設された脱気管14、17、21、27が設けられている。そしてトラップ19の下流側には配管22の一端が接続され、他端はポンプ部23の入力側へと接続されている。なお、配管22にはバルブ22aが備え付けられている。なお、ポンプ部23としては、例えばダイアフラム式のポンプが用いられ、内部に圧力センサなどの調整機器を内蔵しており、所望の圧力でレジストを圧送することが可能である。また、ポンプ部23の近傍にはポンプの周囲温度を検知する温度センサ35が設けられている。
気泡トラップ26の下流側には配管28の一端が接続され、他端はバルブ29の入力側へと接続されている。そしてバルブ29の出力側は配管51によりノズル50へと接続されている。
流体の流速をVとすると、超音波を発振したときの超音波の流体内での速度は、流体そのものの粘度や、温度などの影響を受ける。この影響は速度の固有定数として表される。これをCとおく。圧電素子42aと圧電素子42b間の距離をLとおくと、次式が成り立つ。
t1=L/(C+V)…(1)
t2=L/(C−V)…(2)
式(1)及び(2)から、流体の流速Vが導出できる。すなわち、
V=(L/2)×(1/t1−1/t2)…(3)
よって超音波の伝搬に要する時間を双方向で検出すれば、流速Vが求まる。かつ、センサ部内の樹脂チューブ41の内部断面積は自明であるので、従って流量も求められる。
さらに、超音波流量計40の設置場所はポンプの前やノズルの手前など、様々な位置に置くことが可能であり、複数設置しても良いが、特にノズルの直前が精度良く測定が可能となる。なお、超音波流量計40を設置する場所によって適切なシステム構成が異なってくることに留意する。
図5は、ポンプのオン、オフによる流量値の時間帯推移を示し、図5(a)はレジスト中に気泡が存在しない場合であり、図5(b)はレジスト中に気泡が存在する場合である。即ち、気泡が超音波流量計40内のレジストに混入し、超音波流量計40の検出部に捕捉されると、図5(b)で示すような顕著な変化(ノイズ)が流量値の推移データの波形上に見られる。現にこれまでの実験により、Φ0.3mm程度までの気泡検出が可能であることが分かっている。
流量値の上述の変化を検出する手法としては、予め設定された時間(ノイズの発生時間に基づいて事前に設定した時間)内に流量値の増加、減少の一方及び他方の変化があったことと、変化幅がしきい値を超えていること、とのアンド条件を取ることで、上述の変化(つまり気泡の存在)を検出する例が挙げられる。
そして、ポンプ部23まで搬送されたレジストは、配管24を介して超音波流量計40内に流入する。ここでレジストの流量が計測される。
先ず予め、ノズルからのレジスト吐出を何回行ったときに積算吐出量を確認するのかについて決定しておき、この回数をmとする。
ここでk=0の時からの積算吐出量を算出する(S104)。そしてkの値をmと比較し(S105)、k<mの場合(S105:NO)、通常運転のループに戻る(S102)。
k=mの場合(S105:YES)、積算吐出量が規定値以内であるか判定する(S106)。もし積算吐出量が規定値を超えている場合(S106:NO)、アラームを作動させ(S107)、オペレータに知らせる。この場合には、例えばロットの切替時などにおいてメンテナンスを行う。積算吐出量が規定値以内の場合は(S106:YES)、一旦ルーティンを終了し(エンド)、再びスタートから図6のルーティンを開始する。
超音波流量計40が稼働すると(スタート)、ここでカウント値nが0にリセットされた上で(S201)、流量検出を実行する(S202)。そして流量演算部にて得られた流量値が所定の範囲内に収まっているか否かを判断する(S203)。
所定の範囲内に収まっている場合は(S203:YES)、流量値が所定の範囲内に収まっている間中、通常運転のループを繰り返し、流量値が所定の範囲を上回っている又は下回っていると判断した場合(S203:NO)、カウント値nの値に1を加える(S204)。そしてnの値をMと比較し(S205)、n<Mの場合、通常運転のループに戻る(S203へ)。
n=Mの場合、気泡トラップ26外に気泡を排出するタイミングであるので、バルブ29を閉成し(S206)、脱気管27のバルブ27aを開成し(S207)、しかる後にポンプ部23を駆動させ、気泡トラップ26にレジストを予め設定したレベルまで供給する(S208)。こうして気泡を系外に排出した後、バルブ27aを閉成した上で(S209)、バルブ29を開成し(S210)、気泡排出の動作を終了する(エンド)。そして再びスタートから図7のルーティンを開始する。
先ず超音波流量計40の励振領域におけるレジスト液中に気泡が存在するときには既述のように(図5参照)流量値に基づいて気泡を検出できる。制御部2は気泡を検出したときに、この気泡がノズル50に到達するまでに通常の処理を行い、気泡がノズル50に到達するタイミングの時に、ノズル50を待機バス89(図2参照)まで移動させ、ポンプ23を駆動してダミーディスペンスを行う。なおこの場合には、例えば図1に示す気泡トラップ26の下流側に超音波流量計40が設けられる。図9はこのような手法を実施するための構成を略解的に示している。具体的に説明すると、超音波流量計40からノズル50までの体積及びレジストの流量は既知であるため、超音波流量計40を出た泡がノズル50に達するまでの時間が算出できるので、気泡がノズル50を通過する前に通常と同様にレジストを吐出可能な回数も算出できる。そして例えば超音波流量計40で気泡を検出した瞬間から通常のレジスト吐出が2回行われた後、ノズル50が待機バス89に移動し、ダミーディスペンスが行われる。
また更に、本レジスト供給装置10において、ノズルからの複数回吐出量がノズルからの吐出回数に応じたしきい値の範囲内に収まっていない場合は、上述したようにアラーム105を作動させる代わりに、レジストの流量が減少している場合はレジストの流量を増加させ、レジストの流量が増加している場合はレジストの流量を減少させる。または、留意するべきウエハにソフトマーキングを行う、ポンプ吐出圧をコントロールする、あるいは以降の処理を停止するなどして、製品不良を検知または防止することも可能である。
これらの制御は、制御の種類にもよるが、リアルタイムで行うことも、時間を区切って(たとえばレジスト吐出1回毎に)行うことも考えられる。
具体的に説明すると、レジストは温度により粘度が変化するので、ウエハWへのレジスト塗布の際、スピンコーティングによる拡散の度合いも温度により変化する。よって吐出量はレジストの温度に応じて変動させる必要がある。そこで予め、レジスト温度に対する所望のレジスト吐出量を決定しておき、温度センサ35で測定したポンプ部23の周辺温度に対してポンプ部23の圧力値をどのように設定すれば所望のレジストの量がノズル50から吐出されるか調査し、得られた温度と圧力の相関を記録し、これらの結果をデータベース化する。そして実際の運用時はこのデータベースと、レジスト静止時において超音波流量計40の超音波測定で得られたレジストの液温、及び温度センサ35にて得られたポンプ部23の周辺温度に基づいてポンプ部23の圧力値を補正し、レジストの吐出を行う。この吐出の際には超音波流量計40にてレジスト流量を測定し、所望のレジスト量が吐出されているかチェックするステップを設けてもよい。
この際に、外部液温モニターにて流量を補正する場合は、液温が設定温度に調整されていることが前提であり、その前提の上で外部温度と流量との相関関係が決まる。
なお、超音波流量計40は、上述の微小気泡検出に特化した利用も考えられる。
さらに、超音波流量計40の超音波伝播速度は、レジストの温度変化に依存するため、予め超音波伝播速度とレジスト温度の関係をデータ化しておくことにより、超音波流量計40はレジスト静止時におけるレジストの温度変化の検知にも利用が可能である。
10 レジスト供給装置
11 ボトル
13 リキッドエンドタンク
23 ポンプ部
26 気泡トラップ
29 バルブ
31 N2ガス供給源
40 超音波流量計
41 樹脂チューブ
42 圧電素子
50 ノズル
W ウエハ
Claims (12)
- 基板保持部に保持された基板に対して、処理液供給源から流路部材およびノズルを介して1ミリリットル/秒以下の流量で処理液を供給して液処理を行う装置において、
前記流路部材に設けられ、処理液を前記ノズルまで送り出すための送液機構と、
前記流路部材における前記送液機構の下流側に設けられ、測定可能な流量の下限値が1ミリリットル/秒以下である超音波流量計と、を備え、
前記超音波流量計は、処理液の流れ方向に互いに離間かつ各々流路部材の外周を囲むように環状に設けられた第1及び第2の圧電素子と、前記第1及び第2の圧電素子の間で超音波を交互に伝播させて互いの伝播時間の時間差に基づき、処理液の流量を測定する測定部とを備えたことを特徴とする液処理装置。 - 前記超音波流量計における第1の圧電素子と第2の圧電素子との間の流路部材は内径が2mm以下の円筒状であることを特徴とする請求項1記載の液処理装置。
- 前記超音波流量計により得られた流量値の変化に基づいて、前記処理液中の気泡を検出する気泡検出部を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか一項に記載の液処理装置。
- 前記流路部材における前記超音波流量計の下流側に設けられた気泡トラップと、
前記気泡トラップの下流側に設けられたバルブと、
前記超音波流量計により気泡の検出回数がしきい値を越えたときに前記バルブを閉じ、当該気泡トラップに処理液を供給して気体を排出するように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項3に記載の液処理装置。 - ノズルからダミーディスペンスされた処理液を受けるための液受け部と、
前記超音波流量計により気泡が検出されたときに、予め設定された回数だけノズルから基板に処理液を吐出して液処理を行った後、前記液受け部にてダミーディスペンスを行うように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項3または請求項4のいずれか一項に記載の液処理装置。 - 前記超音波流量計にて検出された流量値とノズルからの吐出時間とを積算して積算吐出量を求め、当該積算吐出量がノズルからの吐出回数に応じたしきい値を越えたときにアラームを出力するように制御する積算値監視部を備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の液処理装置。
- 基板保持部に保持された基板に対して、処理液供給源から流路部材およびノズルを介して1ミリリットル/秒以下の流量で処理液を供給して液処理を行う液処理方法において、
前記流路部材に設けられ、測定可能な流量の下限値が1ミリリットル/秒以下である超音波流量計により処理液の流量を測定する工程を含み、
前記工程は、処理液の流れ方向に互いに離間かつ各々流路部材の外周を囲むように環状に設けられた第1及び第2の圧電素子を用い、前記第1及び第2の圧電素子の間で超音波を交互に伝播させて互いの伝播時間の時間差に基づき、処理液の流量を測定する工程を含むことを特徴とする液処理方法。 - 前記処理液の流量を測定する工程は、流量値の変化に基づいて気泡を検出する工程を含むことを特徴とする請求項7に記載の液処理方法。
- 前記流路部材における前記超音波流量計の下流側に設けられた気泡トラップと、
前記気泡トラップの下流側に設けられたバルブと、を用い、
前記超音波流量計により気泡の検出回数がしきい値を越えたときに前記バルブを閉じ、当該気泡トラップに処理液を供給して気体を排出するように制御する工程、を含むことを特徴とする請求項8に記載の液処理方法。 - 前記超音波流量計により気泡が検出されたときに、予め設定された回数だけノズルから基板に処理液を吐出して液処理を行った後、前記液受け部にてダミーディスペンスを行うように制御するステップを備えたことを特徴とする請求項8または請求項9のいずれか一項に記載の液処理方法。
- 前記超音波流量計にて検出された流量値とノズルからの吐出時間を積算して積算吐出量を求め、当該積算吐出量がノズルからの吐出回数に応じたしきい値を越えたときにアラームを出力するステップを備えたことを特徴とする請求項8ないし請求項10のいずれか一項に記載の液処理方法。
- 前記処理液供給源から供給された処理液に対して、前記液処理方法を行う装置に用いられるコンピュータプログラムが記録された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項7ないし請求項11のいずれか一項に記載の液処理方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。
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