JP4194541B2 - 液処理装置、液処理方法及び液状態検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばレジストなどの所定の処理液を基板の表面に供給して所定の処理をする液処理装置及び液処理方法に関する。

従来、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、基板例えば半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）の表面に所定の処理液の一つである塗布液をなすレジストを塗布し、露光した後、現像液により現像して表面にマスクパターンを形成している。このような処理は、一般にレジストの塗布・現像を行う塗布・現像装置に、露光装置を接続したシステムを用いて行われる。

前記ウエハの表面に処理液の一つである塗布液を塗布する手法の一つにスピンコーティング法がある。この手法に適用される液処理ユニットの概略について図１４を用いて簡単に説明しておく。先ず、ウエハＷをスピンチャック１上に水平姿勢に保持し、塗布液ノズル１０をウエハＷの表面と対向する位置に設定した状態にて、供給路１１を介して送られてくる塗布液供給源１２例えば塗布液タンクからの塗布液を塗布液ノズル１０から吐出してウエハＷの表面中央部に供給すると共に、当該ウエハＷを鉛直軸回りに回転させる。これにより回転するウエハＷの遠心力の作用を頼って当該ウエハＷの表面全体に塗布液を広げ、塗布膜を形成する。

ところで、ウエハＷの表面に、所望の膜厚の塗布膜を形成しようとすると、塗布液に含まれる塗布膜形成成分の濃度の設定値などが重要なプロセスパラメータとなる。従来においては、種々の膜厚に対応付けた種々の濃度の塗布液を用意し、更に各濃度の塗布液を独立してウエハＷに供給可能なように複数の塗布系統を装置に組み込んでおき、予定とする膜厚の目標値に基づいてこの中から所定の供給系統を選択して最適な濃度の塗布液をウエハＷに供給していた。そのため、複数の塗布系統が装置内に存在することとなり、結果として装置構成が複雑になってしまうという問題が指摘されていた。

上記の問題を解決すべく、例えば図１５に示すように、供給路１１の上流側を分岐させて、塗布液の原液を貯留する原液タンク１３及び濃度調整液である溶剤例えばシンナを貯留する溶剤タンク１４に夫々分岐路を接続すると共に、原液の供給路と溶剤の供給路との合流点である混合ブロック１５ａの下流側に混合手段例えばラインミキサ１５を配置した構成としておき、原液と溶剤との混合比を変えることで膜厚の目標値に応じた最適な濃度の塗布液を調製する手法が知られている（特許文献１参照）。この手法を用いれば、原液及び溶剤を用意しておくだけで種々の濃度の塗布液を調製することができ、複数の供給系統を装置に設けなくともよいという利点がある。

しかしながら上述の手法では、供給路１１の長さにもよるが、混合比を変えた後、ラインミキサ１５から塗布液ノズル１０の吐出口に亘る流路内に介在する塗布液が置換されて予定とする濃度の塗布液が吐出口から吐出されるまでに僅かではあるが時間を要し、仮に予定の濃度となっていない塗布液を誤ってウエハＷに塗布してしまうと、膜厚が面内で不均一な塗布膜が形成されてしまい、結果として製品にできない無駄なウエハＷが増えてコスト高となってしまう場合がある。従って、塗布液ノズル１０から吐出される塗布液が予定の濃度に落ち着いたか否か、つまり最適な塗布液がウエハＷに塗布できるか否かの見極めを行う必要がある。

一方、ラインミキサ１５により混合された塗布液と溶媒との混合比を検出する手法の一つとして、ラインミキサ１５の下流側にて供給路１１を分岐させて粘度計を設けておき、この粘度計により液の粘度を測定すると共に、この粘度計の測定粘度の値が種々の膜厚の目標値に対応付けた粘度の設定値となるように混合比を制御する手法が知られている（特許文献２参照）。しかしながら、例えばＪＩＳ規格の粘度計を用いた場合、粘度計の機構上、サンプリングした液を略静置した状態で測定するので、インラインに組み込めないという問題がある。

特開平１０−２７２４０７号公報（段落００４４，図６） 特開２０００−９６５５号公報（段落０００６〜０００８、図１）

即ち、本発明の目的は、例えば塗布液などの所定の処理液を基板に供給して液処理するにあたり、例えば液の揺らぎの有無に基づいて処理液の状態を検出して基板にとって最適な状態の処理液を供給することのできる液処理装置及び液処理方法並びに液状態検出装置を提供することにある。

本発明の液処理装置は、基板の表面に所定の処理液を供給して所定の処理を行う液処理装置において、
基板を保持する基板保持部と、
この基板保持部に保持された基板の表面に処理液を供給する処理液ノズルと、
この処理液ノズルに処理液を供給するための処理液供給路と、
この処理液供給路内を通流する処理液の揺らぎの有無を検出する揺らぎ検出手段と、を備え、
前記揺らぎ検出手段は、処理液が通流する液通流路が内部に形成された光透過性部材と、
この光透過性部材の一側面側に設けられた撮像対象となり得るマークと、
このマークと液通流路とを挟んで対向し、当該マークとの間に処理液を介在させた状態で当該マークの画像データを取得する画像取得手段と、
取得したマークの画像データに基づいて処理液の揺らぎの有無を検出する揺らぎ検出部と、を備えたことを特徴とする。なお、ここでいう「マークの画像データ」とは、マーク自体を撮像したものに限られず、マークの影の他、映写板や鏡に映ったマークやマークの影も含まれる。従って、映写板や鏡を介して実質的に対向していれば本発明の効果を得ることができるので、この場合にも「マークと液通流路を挟んで対向し」に含まれる。

また前記マークの第１の画像データと、この第１の画像データよりも後に取得した第２の画像データとの比較情報に基づいて処理液の揺らぎを検出する構成であってもよい。この場合、前記光透過性部材は、内部に処理液の通流路が形成された角筒状の透明部材であってもよい。更に、前記光透過性部材におけるマークが設けられた一側面と、画像取得手段側の他の側面とは互いに平行する面状部に夫々形成されている構成であってもよい。また更に、前記処理液供給路には、処理液の濃度を調整する濃度調整液の供給路が接続されており、さらに、処理液供給路には濃度調整液を塗布液に混合するための液混合手段が設けられた構成であってもよい。そして更に、揺らぎがない処理液が基板に供給されるように制御する制御部と、を備えた構成であってもよい。

本発明の液処理方法は、基板保持部に保持された基板の表面に所定の処理液を供給して所定の処理を行う液処理方法において、
処理液ノズルから処理液を吐出する工程と、
この処理液ノズルへ処理液を供給するための処理液供給路内を通流する処理液の揺らぎの有無を検出する工程と、を含み、
前記揺らぎを検出する工程において、処理液供給路内を通流する処理液を介在させた状態でその背後にあるマークの画像データを取得し、取得したマークの画像データに基づいて処理液の揺らぎを検出することを特徴とする。また前記揺らぎを検出する工程において、前記マークの第１の画像データと、この第１の画像データよりも後に取得した第２の画像データとの比較情報に基づいて揺らぎを検出するようにしてもよい。更に、処理液ノズルから吐出される処理液は、処理液供給路の上流側にて濃度調整液と混合された液であってもよい。更には、揺らぎがない処理液が基板に供給されるように制御する工程と、を含んでいてもよい。

本発明の液状態検出装置は、処理液が通流する液通流路が内部に形成された光透過性部材と、
この光透過性部材の一側面側に設けられた撮像対象となり得るマークと、
このマークと液通流路を挟んで対向し、当該マークとの間に処理液を介在させた状態で当該マークの画像データを取得する画像取得手段と、
取得したマークの画像データに基づいて処理液の揺らぎの有無を検出する揺らぎ検出部と、を備えたことを特徴とする。

前記前記揺らぎ検出部は、マークの第１の画像データと、この第１の画像データよりも後に取得した第２の画像データとの比較情報に基づいて処理液の揺らぎを検出する構成であってもよい。また前記光透過性部材は、角筒状の透明部材であってもよい。更に前記光透過性部材におけるマークが設けられた一側面と、画像取得手段側の他の側面とは互いに平行する面状部に夫々形成されていてもよい。

本発明によれば、処理液ノズルに処理液を供給するための処理液供給路内を通流する処理液に揺らぎがあるか否かを検出することにより、例えば処理液供給路内に介在する処理液の置換具合や混合具合などの処理液の状態を高い正確性をもって見極めることができる。従って、揺らぎのない処理液を基板に供給するようにすれば、結果として基板にとって最適な状態の処理液を供給することができ、当該基板に対して良好な液処理を行うことができる。

本発明の液処理装置を処理液の一つである塗布液を基板に供給する塗布装置に適用した実施の形態について図１及び図２を参照しながら説明する。図中２は、ウエハＷの裏面側中央部を吸引吸着して水平に保持するための基板保持部をなすスピンチャックである。このスピンチャック２は軸部２０を介して駆動機構２１と接続されており、この駆動機構２１によりウエハＷを支持した状態で昇降及び回転可能なように構成されている。またスピンチャック２に保持されたウエハＷの周縁外側には、当該ウエハＷを囲むようにして上部側が開口するカップ体２２が設けられており、このカップ体２２の側周面上端部は内側に傾斜し、更にその先端部は下方に折り曲げられている。またカップ体２２の底部は凹部状をなす液受け部２３が全周に亘って形成されている。この液受け部２３は仕切り壁２４によりその内部領域を全周に亘って外側領域と内側領域とに区画されており、外側領域の底部には貯留した塗布液液などのドレインを排出するための排液口２５が設けられ、また内側領域には排気口２６が設けられている。

またウエハＷの下方側には円形板２７が設けられており、この円形板２７の外側を囲むようにしてリング部材２８が設けられている。当該リング部材２８の外端面は下方に折り曲げられており、ウエハＷからこぼれ落ちた液例えば塗布液は当該リング部材２８の表面を伝って液受け部２３の外側領域内に案内されるように構成されている。なお図示は省略するが、ウエハＷの裏面側を支持して昇降可能な例えば３本の基板支持ピン２９が円形板２７を上下に貫通して突没自在に設けられており、この基板支持ピン２９は装置本体外部から進入してくるウエハ搬送アームとの協働作用によりスピンチャック２へのウエハＷの受け渡しがなされるように構成されている。

更に、スピンチャック２に保持されたウエハＷの表面の中央部と隙間を介して対向する細孔の吐出口３０を有する処理液ノズルをなす塗布液ノズル３が昇降自在及び進退自在に設けられている。この塗布液ノズル３は供給路３１例えば配管の一端と接続されており、更に供給路３１の他端は途中で分岐され、各分岐路は塗布液の供給源３２及び、この塗布液の濃度を調整するための濃度調整液例えばシンナなどの溶剤の供給源３３と夫々接続されている。更には、塗布液と濃度調整液との合流点である混合ブロック３４ａから塗布液ノズル３に至るまでの間に介在する供給路３１の途中には、塗布液と濃度調整液とを混合するための混合手段例えばラインミキサ３４が設けられている。また供給路３１のうち各分岐路の途中には、吐出ストロークを変えることにより流量調整自在な液移送手段例えばベローズポンプ３５，３６が夫々設けられている。なお、スピンチャック２に保持されたウエハＷの外側にあたる位置には、塗布液ノズル３のノズル待機位置が設けられており、このノズル待機位置には、例えば吐出口３０から塗布液を排出（吐出）して供給路３１内の液を置換する際に、排出液を受けるための図示しない排出液受け部が設けられている。ラインミキサ３４は、図示は省略するが例えば円筒管の長さ方向に、複数のじゃま板を配置して構成されている。これらじゃま板は、例えば円筒管内径と略同じ幅の板状体を長さ方向に９０度右ねじり又は左ねじりして形成されている。但し、本発明においては液の混合ができればよく、混合手段はラインミキサ３４に限定されることはない。またラインミキサ３４と混合ブロック３４ａを別個に設けた構成に限られず、一体的に構成することもある。

このラインミキサ３４の下流側には、供給路３１を介して塗布液ノズル３に送られる塗布液に揺らぎがあるか否かを光学的に検出することにより、供給路３１内に介在する塗布液の状態、例えば供給路３１内に介在する液の置換具合や塗布液と溶剤との混合具合を判定するための揺らぎ検出手段４が設けられている。この揺らぎ検出手段４について図３を用いて詳しく説明すると、図中４１は、供給路３１の途中に設けられた光透過性部材例えば石英，ガラスなどからなる角筒状の透明部材であり、この透明部材４１の開口する両端部には供給路３１が夫々接続されており、当該透明部材４１の矩形状の内部空間は塗布液を通流させる液通流路４２として形成されている。この例では、透明部材４１は例えば長さ２０ｍｍ，幅１５ｍｍ，高さ１５ｍｍに形成され、液通流路４２は例えば長さ２０ｍｍ，幅５ｍｍ，高さ５ｍｍに形成され、液の流速は例えば０．０２〜０．１ｍ／ｓになるように設定されている。透明部材４１の長さ方向の一の側面の中央部には、後述する画像取得手段の撮像対象となり得るマーク４３、例えば黒色などの有色の井桁記号が形成されている。

前記透明部材４１の長さ方向の側面のうち、前記マーク４３が形成された一の側面と前記液通流路４２を挟んで対向する他方の側面側には、この側面と隙間を介して対向する位置に画像取得手段例えばＣＣＤカメラ４４が設けられている。更にマーク４３が形成された一の側面と隙間を介して対向する位置に光照射手段例えば所定の波長の単色光を当該一の側面に照射可能な照明４５が設けられている。即ち、ＣＣＤカメラ４４は液通流路４２内を通流する塗布液を介在させてその背後にあるマーク４３を撮像可能であり、更に撮像したマーク４３の画像４６は制御部４７が備えた画像処理部４８に有線又は無線送信されて所定の画像処理がなされるように構成されている。なお、この例では、マーク４３は井桁記号で形成してあるが、マーク４３の形状は特に限定されるものではなく、例えば「○（丸）」、「□（四角）」などであってもよい。また照明４４からの光は特に制限されないが、塗布液中の成分が変質されない波長の単色光を選択するのが好ましい。またＣＣＤカメラ４４と透明部材４１の間に光学フィルタを設けるようにしてもよ。また照明４５と透明部材４１との間に光学フィルタを設けるようにしてもよく、この場合、マーク４３を光学フィルタに付すようにしてもよい。

前記画像処理部４８について図３を用いて詳しく説明する。なお、説明の便宜上、図３では画像処理部４８を機能別に模式化して記載してあるが、実際には画像処理部４８はＣＰＵを備えたコンピュータシステムにより構成されている。図中５は、ＣＣＤカメラ４４で取得したマーク４３の画像データを一時的に記憶させるメモリである。５０は、所定のタイミングでサンプリングしたマーク４３の画像データを記憶するための画像データ記憶部である。５１は、処理プログラムを格納する格納部であり、この格納部５１には、マーク４３の画像データを取得する画像取得プログラム５１ａ、取得した画像データを２値化して液状態情報を取得する画像処理プログラム５１ｂ、２値化して得た液状態情報に基づいて塗布液に揺らぎがあるか否かを判定する判定プログラム５１ｃが格納されている。また５２は、詳しくは後述するが、画像データを２値化処理する際に読み出されるしきい値の設定値を記憶する記憶部である。５３は、判定結果を例えばオペレータが目視により確認するための例えばディスプレイなどの表示部である。５４は、ＣＰＵである。５５は、バスである。即ち、画像処理部４８は、マーク４３の画像データに基づいて液の揺らぎを検出する揺らぎ検出部を備えている。

続いて、上述の液処理装置を用いて基板例えばウエハＷの液処理を行う工程について以下に説明する。先ず、例えばあるロットのウエハＷが処理され、続いて次のロットのウエハＷを処理するに先んじて、この次のロットのウエハＷの膜厚の目標値に応じた最適な濃度となるように塗布液と溶剤との混合比の設定値を変えた際において、吐出口３０からの塗布液が予定の濃度に落ち着いたか否かを検査する手順について図４を用いて説明する。先ず初めに、塗布液ノズル３がノズル待機位置に後退した状態にて、例えばベローズポンプ３５，３６の吐出ストロークの設定値を変えることで塗布液と溶剤との混合比を変えると共に、供給路３１内の液置換のため、塗布液ノズル３の吐出口３０から塗布液の吐出（排出）を開始する（ステップＳ１）。

続いて、所定のタイミング例えば塗布液の吐出を開始してから所定の時間例えば１秒が経過した時刻Ｔ１にて画像取得プログラム５１ａが読み出され、照明４５が点灯し、ＣＣＤカメラ４４により液通流路４２内を通流する塗布液を介在させてその背後にあるマーク４３を撮像することで時刻Ｔ１におけるマーク４３の第１の画像データを取得する（ステップＳ２）。取得したマーク４３の画像データは、図示しない変換器によりデジタル情報に変換されて画像処理部４８へと送信され、時刻Ｔ１におけるマーク４３の画像データとして画像データ記憶部５０に記憶される。さらに画像処理部４８では、画像処理プログラム５１ｂが読み出され、前記画像データの２値化処理がなされ、処理結果は時刻Ｔ１における液状態情報として画像データ記憶部５０に記憶される（ステップＳ３）。
なお、必ずしも塗布液を通流させた状態で撮像しなくともよく、例えば撮像するタイミングに合わせて一旦塗布液の吐出を停止し、液通流路４２内の液を静置させた状態で撮像することもある。

ここで画像処理部４８にて行われる画像データの２値化処理について図５を用いて説明しておく。２値化処理とは、ＣＣＤカメラ４４により取得した画像データにおける例えば当該ＣＣＤカメラ４４の画素に対応する分割領域２００の各々について、画像を構成する要素の一つである輝度の情報に基づいて、予め決めておいた上限のしきい値と下限のしきい値との間にある輝度については例えば論理「０」を割り当て、この間から外れている輝度ついては例えば論理「１」を割り当てることにより、全ての分割領域に対して「０」又は「１」の２数値化情報を割り当てるという画像処理の一つである。具体例を挙げて詳しく説明すると、仮に時刻Ｔ１において塗布液と溶剤との液の混合が未だ充分でないとすると、液通流路４２内に介在する液は密度の分布が生じて光の屈折率が変ることで揺らぎが生じる。そのためＣＣＤカメラ４４で撮像したマーク４３の画像データ４６は、例えば図５（ａ）に示すように、揺らぎのある塗布液の背後にあるマーク４３はぼやけて見える。従って、例えばマーク４３にあたる部位に論理「０」が割り当てられ、更に、マーク４３の縁線の外側にあたる領域に論理「１」が割り当てられるようにしきい値を設定しておいた場合、この画像データ４６を２値化すると、例えば図５（ｂ）に示すように、当該マーク４３の縁線の外側にある本来論理「１」の割り当てられる分割領域２００の部位に論理「０」が割り当てられるので、例えば液に揺らぎのないマーク４３の画像データとの差分をとることにより、揺らぎによって論理「１」が割り当てられた部位が検出（抽出）される。言い換えるとこれにより塗布液に揺らぎがあるか否かが検出されることとなる。

更に、時刻Ｔ１から所定の時間（ΔＴ）例えば０．３秒が経過した時刻Ｔ２（Ｔ１＋ΔＴ）にて、画像取得プログラム５１ａが読み出され、照明４５が点灯し、ＣＣＤカメラ４４により液通流路４２内を通流する塗布液を介在させてその背後にあるマーク４３を撮像することで時刻Ｔ２におけるマーク４３の第２の画像データを取得する（ステップＳ４）。取得したマーク４３の画像データは、図示しない変換器によりデジタル情報に変換されて画像処理部４８へと送信され、時刻Ｔ２におけるマーク４３の画像データとして画像データ記憶部５０に記憶される。さらに画像処理部４８では、画像処理プログラム５１ｂが読み出され、前記画像データの２値化処理がなされ、処理結果は時刻Ｔ２における液状態情報として画像データ記憶部５０に記憶される（ステップＳ５）。

続いて、判定プログラム５１ｃが読み出され、前記ステップＳ６にて取得した時刻Ｔ２における液状態情報から、ステップＳ４にて取得した時刻Ｔ１における液状態情報を差し引いた比較情報である差分情報を取得すると共に、この差分情報に基づいて液に揺らぎがあるか否かを判定する（ステップＳ６）。具体的には、時刻Ｔ２の液情報から時刻Ｔ１の液情報を差し引いた差分情報に論理「１」が割り当てられた分割領域が有るか否かを判定し、その結果論理「１」が割り当てられた領域がない場合には揺らぎなしと判定され、反対に該当する領域が有る場合には揺らぎ有りと判定される。但し、論理「１」が割り当てられた分割領域があったとしても、該当する領域の数が予め決めておいた許容範囲以下である場合には、揺らぎなしと判定するようにすることもある。

前記ステップＳ６において液の揺らぎなしと判定された場合には、例えば必要に応じて塗布液の排出を所定時間行うことにより揺らぎ検出手段４の下流側にある供給路３１内の液の置換が行われてから塗布液の吐出を停止し、その後に制御部４７により制御されたプロセス処理が開始される（ステップＳ７）。また反対にステップＳ６において液の揺らぎ有りと判定された場合には、更に所定の時間経過後の時刻Ｔ３（Ｔ２＋ΔＴ）にてマーク４３の画像データを取得し、時刻Ｔ２の画像データを第１の画像データ、時刻Ｔ３の画像データを第２の画像データとして差分情報を取得し、液の揺らぎの有無を判定する（ステップＳ４〜Ｓ６）。図６を用いてより具体的に説明すると、仮に時刻Ｔ１では液に揺らぎが生じており、時刻Ｔ２にて揺らぎが解消したとすると、時刻Ｔ２と時刻Ｔ１の画像データの差分をとると本来論理「０」が割り当てられるのに論理「１」が割り当てられた部位が抽出されるので、揺らぎ有りと判定される。その後に取得した時刻Ｔ３の画像データと時刻Ｔ２の画像データとの差分をとると論理「１」が割り当てられた部位が抽出されないので揺らぎなしと判定されることとなる。

前記プロセス処理について説明すると、先ず図示しない搬送アームがウエハＷを装置内に搬入し、当該搬送アームと基板支持ピン２９との協働作用によりスピンチャック２にウエハＷを受け渡しする。このウエハＷは裏面側を吸引吸着されてスピンチャック２上に水平姿勢に保持される一方で、当該ウエハＷを受け渡した搬送アームは装置の外部へと後退する。その後、ウエハＷの表面の中央部と対向する位置に塗布液ノズル３が設定されると、吐出口３０から塗布液を吐出してウエハＷに供給する。この塗布液の吐出動作と共に、駆動機構２１によりウエハＷを所定の回転速度で鉛直軸回りに回転させることにより、塗布液は回転するウエハＷの遠心力の作用により周縁部に向かって広がり、更に余分な塗布液が振り飛ばされて、ウエハＷの表面には薄膜状に塗布液が塗布される。しかる後、前記搬送アームが装置内に進入し、スピンチャック２からウエハＷを受け取って装置の外部に搬出して液処理を終了する。繰り返しウエハＷを処理する場合にも同様の手順にて処理される。

なお、プロセス処理を行っているときにも、上述のステップＳ２〜Ｓ７までの処理が同様にして行われ、例えばベローズポンプ３５，３６の異常により混合比が変ってしまった場合など、予期せぬ事態により発生した液の揺らぎを検出したときには、図示しない警報手段によりアラームを鳴らしてオペレータに警告するようにすることもあり、更に揺らぎの程度が大きすぎる場合には装置を停止するインターロックを制御部４７により作動させることもある。なお、例えば図７に示すように塗布液にパーティクルなどの異物２０１や気泡が混入した場合にも液の光透過性が変って実質的に液が揺らいだように見えるため、マーク４３の画像データを２値化することにより、これら異物や気泡の有無を判定することができる。

即ち、本発明でいう液の揺らぎとは、供給路３１内に介在する塗布液を置換する際に、濃度の異なる塗布液が混ざり合うことにより生じる揺らぎ、塗布液と溶剤との混合が不十分であるときに生じる揺らぎ、異物や気泡を含有することにより生じる揺らぎの少なくとも一つを意味する。

上述の実施の形態によれば、塗布液ノズル３を介してウエハＷの表面に供給する塗布液に揺らぎがあるか否かを検出することにより、この揺らぎの有無に基づいて供給路３１内に介在する液の置換具合及び混合具合並びに異物や気泡の有無を判定することができる。従って、揺らぎのない液をウエハＷに供給するようにすれば、結果としてウエハＷにとって最適な塗布液を供給することができるので、ウエハＷに対して良好な液処理を行うことができる。このため例えば所定の濃度になっていない塗布液を誤ってウエハＷに塗布することを抑えることができるので、無駄になるウエハＷを極めて少なくすることができる。即ち、本発明者らは、供給路３１内に介在する液の置換が充分でなかったり、塗布液と溶剤との混合が充分でない場合には、液に揺らぎがでることに着目し、例えば塗布液の背後にあるマーク４３の画像データに基づいて液の揺らぎの有無を判定することで供給路３１内に介在する塗布液の状態を高い正確性をもって見極めることを実現したのである。なお、レジストや絶縁膜形成用の有機系の液と、シンナとでは密度差が大きいため、特に揺らぎが生じやすい。そのため、有機系の液とシンナとを混合した塗布液に本発明を適用すれば、より確実に混合状態の見極めを行うことができる。

更に上述の実施の形態によれば、時刻Ｔ１の画像データと、時刻Ｔ２の画像データとの差分情報を取得する構成としたことにより、液の揺らぎのみを抽出して判定を行うことができるので、高い精度で液の揺らぎの有無を検出することができ、更に透明部材４１の表面の汚れや照明４４からの光のあたり具合などを気にしなくてすむので得策である。即ち、それら要因に基づくノイズがキャンセルされるので確実な検出ができる。

更に上述の実施の形態においては、透明部材４１は角筒状の構成に限られず、例えば図８に示すように、円筒状にしてもよいし、また楕円状であってもよい。但し、透明部材４１は角筒状に形成するのが望ましく、このように角筒状とすれば透明部材４１を通過する際に光が屈折するのを抑えることができるので、より確実に高精度なマーク４２の画像を撮像することができる。つまり曲面を有しない構成とすることにより、レンズ効果により画像精度が低下するのを抑えることができる点で本発明は得策である。また角筒状とする場合、必ずしもその全体を透明部材で形成しなくともよく、マーク４３が形成される部位と、ＣＣＤカメラ４４と対向する部位とが少なくとも光透過性部材で形成されていればよい。更に、マーク４３が形成される部位と、ＣＣＤカメラ４４と対向する部位とが少なくとも平行であればよい。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。

更に本発明においては、画像取得手段はＣＣＤカメラ４４に限られず、例えばラインセンサであってもよい。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。

更に本発明においては、２枚の画像データを取得し、これらの差分情報に基づいて液の揺らぎを判定する構成に限られず、１枚のマーク４３の画像データを２値化した結果のみに基づいて液の揺らぎの有無を判定するようにしてもよい。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。

更に本発明においては、２回目以降に取得した画像データと差分をとるのは、その直前に取得した画像データに限られず、例えば初めに取得した１回目の画像データを初期画像とし、この初期画像と２回目以降に取得した画像データとの差分をとる構成としてもよい。この場合、上述の例における時刻Ｔ１は塗布液の吐出開始前であってもよい。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。更には、例えば種々の濃度に調製した塗布液を介在させた状態にて見本となり得る画像データを予め取得しておき、この見本の画像データと同じになっているか否かを判定するようにしてもよい。

なお本発明においては、マーク４３を透明部材４１の側面に付した構成に限られず、例えば図９に示すように、マーク４３を付した透明板６を透明部材４１と照明４４との間に介在させるようにしてもよい。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。

また本発明においては、ＣＣＤカメラ４４とマーク４３とが透明部材４１を挟んで対向する構成に限られず、例えば図１０に示すように、一の側面にＣＣＤカメラ４４並びにマーク付きの透明板６及び照明４５を配置しておき、さらに透明部材４１の他方の側面にスクリーンとして作用する映写板６１を設けた構成としてもよい。この場合、映写板６１に映ったマーク４３の投影画像（影）をＣＣＤカメラ４４で撮像する構成とする。マーク４３は透明部材４１に付してもよい。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。映写板６１に代えて鏡を設けるようにしてもよい。マーク４３の投影画像（影）を撮像する他の例として、例えば図１１に示すように、ＣＣＤカメラ４４と透明部材４１との間に例えば半透明の映写板６１を配置しておき、この映写板６１に映ったマーク４２の投影画像（影）を撮像する構成としてもよい。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。

更に本発明においては、２値化後に差分をとっているが、先に差分をとって後から２値化してもよい。また画像処理は２値化処理に限られず、例えばしきい値からの乖離の絶対値や２乗値をそのまま用いて乖離度合を考慮するなどの処理を行うようにしてもよい。更に本発明においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像データを取得してカラーの画像データとするようにしてもよい。更に、この場合にはＲ，Ｇ，Ｂのデータの少なくとも一つに基づいて判定をするようにしてもよい。

また本発明は、被処理基板に半導体ウエハＷ以外の基板、例えばＬＣＤ基板、フォトマスク用レチクル基板の加熱処理にも適用できる。更に、処理液はレジストなどの塗布液に限られず、例えば絶縁膜用の塗布液、現像液などにも本発明を適用することができる。

最後に本発明の液処理装置を塗布ユニットとして組み込んだ塗布・現像装置の一例について図１２及び図１３を参照しながら簡単に説明する。図中Ｂ１は基板であるウエハＷが例えば２５枚密閉収納された キャリアＣを搬入出するためのキャリア載置部であり、キャリアＣ１を複数個載置可能な載置部７０ａを備えた キャリアステーション７０と、この キャリアステーション７０から見て前方の壁面に設けられる開閉部７１と、開閉部７１を介してキャリアＣ１からウエハＷを取り出すための受け渡し手段Ａ１とが設けられている。

キャリア載置部Ｂ１の奥側には筐体７２にて周囲を囲まれる処理部Ｂ２が接続されており、この処理部Ｂ２には手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３と、後述する塗布・現像ユニットを含む各処理ユニット間のウエハＷの受け渡しを行う基板移載手段である主搬送手段Ａ２，Ａ３（搬送アームに相当）とが交互に配列して設けられている。即ち、棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３及び主搬送手段Ａ２、Ａ３は キャリア載置部Ｂ１側から見て前後一列に配列されると共に、各々の接続部位には図示しないウエハ搬送用の開口部が形成されており、ウエハＷは処理部Ｂ１内を一端側の棚ユニットＵ１から他端側の棚ユニットＵ３まで自由に移動できるようになっている。また主搬送手段Ａ２、Ａ３は、 キャリア載置部Ｂ１から見て前後方向に配置される棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３側の一面部と、後述する例えば右側の液処理ユニットＵ４，Ｕ５側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁７３により囲まれる空間内に置かれている。また図中７４、７５は各ユニットで用いられる塗布液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節ユニットである。

液処理ユニットＵ４，Ｕ５は、例えば図１３に示すように塗布液例えばレジストや現像液といった薬液供給用のスペースをなす収納部７６の上に、本発明の液処理装置をユニット化した塗布ユニットＣＯＴ、現像ユニットＤＥＶ及び反射防止膜形成ユニットＢＡＲＣ等を複数段例えば５段に積層した構成とされている。また既述の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理ユニットＵ４，Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段例えば９段に積層した構成とされており、その組み合わせは、露光後加熱ユニット（ＰＥＢ）、ウエハＷを加熱（ベーク）する加熱ユニット、ウエハＷを冷却する冷却ユニット等が含まれる。

処理部Ｂ２における棚ユニットＵ３の奥側には、例えば第１の搬送室７７及び第２の搬送室７８からなるインターフェイス部Ｂ３を介して露光部Ｂ４が接続されている。インターフェイス部Ｂ３の内部には処理部Ｂ２と露光部Ｂ４との間でウエハＷの受け渡しを行うための２つの受け渡し手段Ａ４、Ａ５の他に、棚ユニットＵ６及びバッファキャリアＣ０が設けられている。

この装置におけるウエハの流れについて一例を示すと、先ず外部からウエハＷの収納されたキャリアＣが載置台７０ａに載置されると、開閉部７１と共に キャリアＣの蓋体が外されて受け渡し手段Ａ１によりウエハＷが取り出される。そしてウエハＷは棚ユニットＵ１の一段をなす受け渡しユニット（図示せず）を介して主搬送手段Ａ２へと受け渡され、棚ユニットＵ１〜Ｕ３内の一の棚にて、塗布処理の前処理として例えば反射防止膜形成処理、冷却処理が行われ、しかる後、既述のようにして所定の濃度の塗布液を吐出可能に設定された塗布ユニットにて塗布液が塗布され、そして塗布膜が形成されたウエハＷは棚ユニットＵ１〜Ｕ３の一の棚をなす加熱ユニットで加熱（ベーク処理）され、更に冷却された後棚ユニットＵ３の受け渡しユニットを経由してインターフェイス部Ｂ３へと搬入される。このインターフェイス部Ｂ３においてウエハＷは例えば受け渡し手段Ａ４→棚ユニットＵ６→受け渡し手段Ａ５という経路で露光部Ｂ４へ搬送され、露光が行われる。露光後、ウエハＷは逆の経路で主搬送手段Ａ２まで搬送され、現像ユニットＤＥＶにて現像されることでレジストマスクが形成される。しかる後ウエハＷは載置台７０ａ上の元のキャリアＣ１へと戻される。

本発明の実施の形態に係る液処理装置を示す縦断面図である。 上記液処理装置の揺らぎ検出手段を示す説明図である。 上記液処理装置の画像処理部を示す説明図である。 上記液処理装置を用いて基板を処理する手順を示す工程図である。 上記画像処理部で行われる処理を模式的に示す説明図である。 ２枚の画像データの差分情報を得る様子を示す説明図である。 異物を含む塗布液の背後にあるマークの画像データを示す説明図である。 揺らぎ検出手段の他の例を示す説明図である。 揺らぎ検出手段の更に他の例を示す説明図である。 揺らぎ検出手段の更に他の例を示す説明図である。 揺らぎ検出手段の更に他の例を示す説明図である。 本発明の液処理装置が組み込まれる塗布・現像装置を示す平面図である。 本発明の液処理装置が組み込まれる塗布・現像装置を示す斜視図である。 基板の表面に塗布液をスピン塗布する様子を示す説明図である。 従来の塗布装置の一例を示す説明図である。

符号の説明

Ｗ ウエハ
２ スピンチャック
３ 塗布液ノズル
３２ 塗布液の供給源
３３ 溶剤の供給源
３４ ラインミキサー
４ 揺らぎ検出手段
４２ 液通流路
４３ マーク
４４ ＣＣＤカメラ

Claims (14)

1. 基板の表面に所定の処理液を供給して所定の処理を行う液処理装置において、
   基板を保持する基板保持部と、
   この基板保持部に保持された基板の表面に処理液を供給する処理液ノズルと、
   この処理液ノズルに処理液を供給するための処理液供給路と、
   この処理液供給路内を通流する処理液の揺らぎの有無を検出する揺らぎ検出手段と、を備え、
   前記揺らぎ検出手段は、処理液が通流する液通流路が内部に形成された光透過性部材と、
   この光透過性部材の一側面側に設けられた撮像対象となり得るマークと、
   このマークと液通流路とを挟んで対向し、当該マークとの間に処理液を介在させた状態で当該マークの画像データを取得する画像取得手段と、
   取得したマークの画像データに基づいて処理液の揺らぎの有無を検出する揺らぎ検出部と、を備えたことを特徴とする液処理装置。
2. 前記マークの第１の画像データと、この第１の画像データよりも後に取得した第２の画像データとの比較情報に基づいて処理液の揺らぎが検出されることを特徴とする請求項１記載の液処理装置。
3. 前記光透過性部材は、内部に処理液の通流路が形成された角筒状の透明部材であることを特徴とする請求項１又は２記載の液処理装置。
4. 前記光透過性部材におけるマークが設けられた一側面と、画像取得手段側の他の側面とは互いに平行する面状部に夫々形成されていることを特徴とする請求項３記載の液処理装置。
5. 前記処理液供給路には、処理液の濃度を調整する濃度調整液の供給路が接続されており、さらに、処理液供給路には濃度調整液を塗布液に混合するための液混合手段が設けられたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の液処理装置。
6. 揺らぎなしと判定された処理液が基板に供給され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１ないし５のいずれか一つに記載の液処理装置。
7. 基板保持部に保持された基板の表面に所定の処理液を供給して所定の処理を行う液処理方法において、
   処理液ノズルから処理液を吐出する工程と、
   この処理液ノズルへ処理液を供給するための処理液供給路内を通流する処理液の揺らぎの有無を検出する工程と、を含み、
   前記揺らぎを検出する工程において、処理液供給路内を通流する処理液を介在させた状態でその背後にあるマークの画像データを取得し、取得したマークの画像データに基づいて処理液の揺らぎを検出することを特徴とする液処理方法。
8. 前記揺らぎを検出する工程において、前記マークの第１の画像データと、この第１の画像データよりも後に取得した第２の画像データとの比較情報に基づいて揺らぎを検出することを特徴とする請求項７記載の液処理方法。
9. 処理液ノズルから吐出される処理液は、処理液供給路の上流側にて濃度調整液と混合された液であることを特徴とする請求項７または８に記載の液処理方法。
10. 揺らぎなしと判定された処理液が基板に供給されるように制御する工程と、更に含むことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか一つに記載の液処理方法。
11. 処理液が通流する液通流路が内部に形成された光透過性部材と、
    この光透過性部材の一側面側に設けられた撮像対象となり得るマークと、
    このマークと液通流路を挟んで対向し、当該マークとの間に処理液を介在させた状態で当該マークの画像データを取得する画像取得手段と、
    取得したマークの画像データに基づいて処理液の揺らぎの有無を検出する揺らぎ検出部と、を備えたことを特徴とする液状態検査装置。
12. 前記揺らぎ検出部は、前記マークの第１の画像データと、この第１の画像データよりも後に取得した第２の画像データとの比較情報に基づいて処理液の揺らぎを検出することを特徴とする請求項１１記載の液状態検査装置。
13. 前記光透過性部材は、角筒状の透明部材であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の液状態検査装置。
14. 前記光透過性部材におけるマークが設けられた一側面と、画像取得手段側の他の側面とは互いに平行する面状部に夫々形成されていることを特徴とする請求項１３記載の液状態検査装置。

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