JP4222522B2

JP4222522B2 - 光学式異物検出装置およびこれを搭載した処理液塗布装置

Info

Publication number: JP4222522B2
Application number: JP2006315011A
Authority: JP
Inventors: 賢哉青木; 貴生高木
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2026-11-22
Also published as: KR101314017B1; KR20080046576A; JP2008126155A

Description

この発明は、被処理基板に塵埃等の異物が付着した状態を光学式に検出する異物検出装置と、この異物検出装置を搭載し前記被処理基板に対して処理液を塗布する例えばスリットコート式の処理液塗布装置に関する。

例えばＬＣＤの製造技術分野においては、ＬＣＤ基板上に形成された半導体層、絶縁体層、電極層等を選択的に所定のパターンにエッチングする工程が実行される。この場合、前記ＬＣＤ基板上にフォトレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、回路パターンに対応してレジスト膜を露光し、これを現像処理するという、いわゆるフォトリソグラフィ技術が応用される。

前記したＬＣＤ基板上にフォトレジスト液を塗布する場合においては、溶剤に感光性樹脂を溶解してなるレジスト液を帯状に吐出するレジスト供給ノズルが採用され、方形状のＬＣＤ基板を前記ノズルによるレジスト液の吐出方向と直交する方向に相対的に平行移動させて塗布する方法が知られている。この場合、前記レジスト供給ノズルにはＬＣＤ基板の幅方向に延びる微小間隔を有するスリット状の吐出開口が備えられ、このスリット状の吐出開口から帯状に吐出されるレジスト液を基板の表面全体に供給してレジスト層を形成するようになされる。

この方法によれば、前記基板の一辺から他辺にわたってレジスト液を帯状に吐出（供給）することができるので、基板の全面にわたって平均してレジスト層を効率的に形成させることができる。このようなスリットコート式の処理液塗布装置については、次に示す特許文献１に示されている。
特開平１０−１５６２５５号公報

ところで、前記した構成の処理液塗布装置においては、一回の塗布動作によって均一な膜厚を得るようにするために、前記したレジスト液をスリット状の吐出開口から吐出させる場合に、その膜厚を引き伸ばしつつ均一な層状に形成させる動作が伴われる。このために、前記レジスト液を吐出するノズルと前記基板との間の間隙（エアーギャップ）は、膜厚に対応するようにきわめて小さく設定され、例えば１００μｍ程度のギャップをもって両者が相対移動するようになされる。

前記したレジスト液に代表される処理液を基板に対して塗布するに際して、ノズルと基板とは前記した微小間隔をもって相対移動することになるため、例えば基板上に塵埃などの異物が付着している場合においては、その塗布動作中に前記異物が前記ノズルの先端部に接触するという問題が発生する。また、異物が前記基板とこの基板を載置保持するステージとの間に介在された場合には、基板の一部が山状に変形されるため、ノズルと基板の相対移動に伴って、ノズルの先端部に基板が強く押しつけられるという問題が発生する。

特に後者のように、異物が前記基板とステージとの間に介在されている場合においては、基板の破損は当然のことながらノズルの先端部に傷がつき、塗布した処理液にいわゆるすじ引きが発生することになる。このために前記ノズルの交換およびこれに伴う調整作業等が必要になり、基板の製造ラインが長時間にわたって運転停止を余儀なくされるという問題にも発展する。

そこで、前記した処理液吐出ノズルの進行方向の前方に板状部材を取り付けて、前記ノズルに対して異物もしくは被処理基板が接触する前に、前記板状部材の端面に対して異物もしくは被処理基板が接触するように構成したスリットコート式塗布装置が、次に示す特許文献２に開示されている。
特開２０００−２４５７１号公報

ところで、前記特許文献２に示されたスリットコート式塗布装置によると、前記板状部材に振動センサが取り付けられ、前記板状部材の端面に異物もしくは基板が接触したことを前記振動センサにより検出することで、前記ノズルと基板との相対移動を停止させるように構成されている。

しかしながら、前記装置による処理液の塗布動作においては、処理液供給ノズルと被処理基板は相対移動されるため、これらの移動に伴う振動の発生を皆無にすることは不可能である。したがって前記振動センサは、これらの駆動による振動を検出するという誤検出を発生し易い。

一方、前記した誤検出の発生を防止させるためには、振動センサによる検出感度をある程度抑制させることが必要となるが、この場合においては、被処理基板に存在する異物等を効果的に検出することが困難となる。要するに前記した振動センサにおける異常検出のレベル設定はきわめて難しく、正常であるにもかかわらず誤検出を発生させたり、異常状態にあるにもかかわらず、これを検出することができないといった問題を抱えることになる。

そこで、被処理基板に対する処理液供給ノズルの相対的な移動方向の前方において水平方向に光ビームを投射し、被処理基板上の異物もしくは異物によって前記基板がステージから持ち上げられた異常状態を検出する光学的な検出手段を採用することが考えられる。

図４（Ａ），（Ｂ）はその構成を模式的に示したものであり、符号１は被処理基板としての例えばガラス基板を示しており、また符号２は前記ガラス基板１を水平状態に載置し保持する載置台（ステージ）を示している。そして、（Ａ）はガラス基板１の上面に塵埃等の異物３が付着している状態を示しており、また（Ｂ）はガラス基板１とステージ２との間に異物３が介在されて、基板１の一部が符号１ａとして示すように盛り上がり状態にされている例を模式的に示している。

なお、図４には示されていないが、スリット状の吐出開口を備えた処理液供給ノズルが、被処理基板１の上面に沿って、紙面の垂直方向に相対移動するように構成されており、前記スリット状の吐出開口はその長手方向が図４に示す紙面の左右方向に配置された状態で相対移動するようになされる。この場合、処理液供給ノズルと前記基板１との間の間隙は、前記したとおり１００μｍ程度になされる。

一方、前記スリット状の吐出開口の長手方向に沿うように光軸（光ビーム）４が投光部５より投射され、これを受光部６によって受光するように構成されている。前記投光部５より投射される光ビーム４としては、例えば６７０ｎｍ程度の波長を有するレーザビームが用いられる。そして、前記光ビーム４は基板１の上面に沿って、一例としてその上面における約５０μｍの位置を通るように調整されている。

図４（Ａ）に示す状態においては、投光部３から投射されるレーザビームは、基板１の上面に付着した異物３の影響を受けてレーザビームが遮断されるかもしくは受光部６によって受ける受光量は低下する。また、図４（Ｂ）に示す状態においても、投光部３から投射されるレーザビームは基板の盛り上がり部１ａの影響を受けて、同様にレーザビームが遮断されるかもしくは受光部６によって受ける受光量は低下する。したがって、前記受光量に閾値を設定することで、基板１の異常状態を検出することができる。

ところで、昨今においては前記した被処理基板としてのガラス基板１のサイズは益々大型化され、これに伴い図４に示した投光部３と受光部４との距離も３０００ｍｍ、もしくはそれ以上の距離を隔てた状態に設定される状況になっている。前記したような状況下においては、例えばダウンフロー等のわずかな空気の流れを受けて投光部３と受光部４との間において温度（気温）差が発生する。

前記したように投光部３と受光部４との間で温度差が発生した場合には、温度により光の進行速度が変化することで光に屈折現象が発生する。これは前記したように６７０ｎｍの波長を有するレーザビームを利用した場合においても同様である。

図５は、前記した投光部と受光部との間において生ずる温度差の発生パターンと光の屈折現象を模式的に説明するものであり、図４と同様に符号１は被処理基板を示し、符号２は前記基板１を載置するステージを示している。そして、図５（Ａ）〜（Ｃ）のいずれにおいても図の左側が投光部側を、右側が受光部側を示している。

例えば（Ａ）に示すように、投光部側が高温で受光部側が低温になされ、その境界線が図にＤ１で示すような状況である場合には、光ビームは低音部側において上向きに屈折される。また（Ｂ）に示すように、投光部側が高温で受光部側が低温になされ、その境界線が図にＤ２で示すような状況である場合には、光ビームは低音部側において下向きに屈折される。

さらに（Ｃ）に示すように、投光部側が高温で受光部側が低温になされ、その境界線が図にＤ３で示すような状況である場合には、光ビームは低音部側において広げられ（拡散され）る。

前記した現象は、投光部と受光部との間の温度差がたとえ１℃程度であっても生ずることが検証されており、これによりこの種の光透過型センサユニットにおける検出精度の信頼性の低下を招き、実用上において見過ごすことのできない問題であることが本件の発明者等は実験等により知見している。

この発明は、前記したような技術的な問題点に着目してなされたものであり、レーザ光に代表される光ビームを基板の上面に沿って投射する光透過型センサユニットにおいて、投光部側と受光部側における温度差によって生ずる検出精度の低下を防止することができる異物検出装置およびこれを搭載した処理液塗布装置を提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる光学式異物検出装置は、ステージ上に載置された被処理基板の上面に沿って光ビームを投射する投光部、および前記光ビームを受光する受光部とを含む光透過型センサユニットと、前記光透過型センサユニットを被処理基板に対して相対移動させることで、前記光ビームが被処理基板の上面に沿って平行に走査されるようになされる相対移動手段とを備えた光学式異物検出装置であって、前記光透過型センサユニットには、前記投光部から受光部に至る前記光ビームの上部および両側部を囲む断面コ字状に形成された長尺状の光軸カバー部材が備えられている点に特徴を有する。

この場合、前記光軸カバー部材は好ましくは金属製の素材により構成され、前記光ビームの両側部に位置する前記光軸カバー部材の両側面部には、当該側面部に沿って、前記被処理基板に対峙するように合成樹脂素材による保護部材がそれぞれ取り付けられていることが望ましい。

一方、この発明にかかる処理液塗布装置においては、ステージ上に載置された前記被処理基板に対峙して相対的に移動し、前記被処理基板に向かって処理液を吐出することで、処理液を前記基板の表面に塗布する処理液供給ノズルが備えられ、前記被処理基板に対して相対移動する処理液供給ノズルの移動方向の前方に、前記した光学式異物検出装置を搭載することで、前記処理液供給ノズルを前記相対移動手段として利用するように点に特徴を有する。

この場合、前記処理液供給ノズルには、前記基板の幅方向に延びるスリット状吐出開口が備えられ、処理液供給ノズルの前記スリット状吐出開口から帯状に吐出される処理液を前記基板の表面に塗布するように構成され、前記スリット状吐出開口の長手方向に平行するように、かつ前記基板の直近に沿って前記光ビームが投射されるように前記光透過型センサユニットを配置した構成とすることが望ましい。

また、好ましい実施の形態においては、前記光学式異物検出装置により異物の存在を検知した場合において、前記被処理基板に対する処理液供給ノズルの相対移動が停止されるように構成される。

前記した光学式異物検出装置によると、投光部から受光部に至る光ビームの上部および両側部を囲む断面コ字状に形成された長尺状の光軸カバー部材が備えられているので、前記光軸カバー部材と被処理基板との間で、前記光ビームを上下左右でとり囲んだ状態になされる。

これにより、前記したようにダウンフローなどの影響を受けて、投光部側と受光部側において、すなわち光ビームの光軸上において温度差が発生するのを阻止するように作用する。それ故、前記した温度差に起因して生ずるこの種のセンサユニットの検出精度の低下を効果的に阻止することができる。

そして、前記した光学式異物検出装置を処理液供給ノズルに搭載した処理液塗布装置によると、被処理基板に対する処理液供給ノズルの相対移動にしたがって、その移動方向の前方において、異物もしくはこれによって基板の一部が盛り上がり状態になされていることを精度よく検知することができる。この検知に基づいて、前記基板に対する処理液供給ノズルの相対移動を停止させるように制御することで、基板および処理液供給ノズルに損傷を与える問題を回避することができる。

以下、この発明にかかる光学式異物検出装置とこれを搭載した処理液塗布装置について図に基づいて説明する。図１および図２は光学式異物検出装置を搭載した処理液塗布装置の主要部を互いに断面図で示したものである。すなわち、図１は図２におけるＢ−Ｂ線より矢印方向に見た状態の断面図であり、また図２は図１におけるＡ−Ａ線より矢印方向に見た状態の断面図で示している。

図１および図２において、符号１はすでに説明した被処理基板としての例えば方形状のガラス基板を示しており、符号２は前記ガラス基板１を水平状態に載置し、例えば負圧によりこれを吸着保持する載置台（ステージ）を示している。符号１１は処理液供給ノズルを示しており、このノズル１１は外観が概ね直方体状に形成され、その上端部に処理液供給口１１ａが形成されると共に、その下端部にはスリット状の処理液吐出開口１１ｂが形成されている。

この図１および図２に示す実施の形態においては、ガラス基板１を水平状態に載置したステージ２は固定状態になされ、前記処理液供給ノズル１１がガラス基板１の上面に沿って、図１に白抜きの矢印Ｃで示す方向に移動するように構成されている。すなわち、処理液供給ノズル１１はそのスリット状開口１１ｂの長手方向に直交する方向に水平移動するようになされる。そして、前記ノズル１１の先端部（図に示す下端部）と、ガラス基板１との間で、ほぼ１００μｍ程度の間隔をもって移動しつつ、スリット状開口１１ｂより処理液Ｒを線状に吐出することで、ガラス基板１上に処理液Ｒを帯状に塗布するように動作する。

前記処理液供給ノズル１１の側壁、すなわちノズル１１の移動方向の前方には、断面がＬ字状に形成された取り付け金具１２が水平状態に取り付けられており、この取り付け金具１２の両端部には左右一対のホルダ部材１３ａ，１３ｂがそれぞれ向かい合うようにして取り付けられている。すなわち前記一対のホルダ部材１３ａ，１３ｂは、図２に示したようにＬ字状の取り付け金具１２の両端部において、前記ノズル１１の幅方向のさらに両外側に取り付けられている。そして、各ホルダ部材１３ａ，１３ｂには、光透過型センサユニットを構成する投光部５および受光部６がそれぞれ向かい合うようにして取り付けられている。

図２に示したように前記投光部５および受光部６は、これらを結ぶ直線、すなわち光軸（光ビーム）４が処理液供給ノズル１１におけるスリット状吐出開口１１ｂの長手方向と平行となるように、かつ前記ノズル１１の移動方向の前方に位置するように前記ホルダ部材１３ａ，１３ｂにそれぞれ取り付けられている。

前記投光部５より投射される光ビーム４としては、前記したとおり６７０ｎｍ程度の波長を有するレーザビームが用いられる。そして、前記光ビーム４の光軸は基板１の上面に沿って平行に、すなわちこの実施の形態においては基板１の上面における約５０μｍの位置を通るように設定され、前記光ビーム４は処理液供給ノズル１１の移動に伴い、基板１の上面に沿って走査される。

一方、前記一対のホルダ部材１３ａ，１３ｂの間には、長尺状の光軸カバー部材１５が取り付けられている。このカバー部材１５は前記投光部５から受光部６に至る光ビーム４の上部および両側部を囲むことができるように断面コ字状に形成されている。

前記長尺状の光軸カバー部材１５は、図３に示すようにその主体部１５ａが金属製の素材、好ましくはＳＵＳにより断面がコ字状に形成されており、このコ字状に囲まれたほぼ中央部を前記光ビーム４が通過するように前記一対のホルダ部材１３ａ，１３ｂ間に取り付けられている。

そして、前記光ビーム４の水平方向の両側部に位置する前記主体部１５ａの各側壁面には、当該側壁面に沿って合成樹脂素材、好ましくは柔軟性を有するテフロン（登録商標）樹脂により帯状に形成された保護部材１５ｂが、それぞれ主体部１５ａよりも下方に突出するようにして複数のビス１５ｃなどにより取り付けられている。

前記した光軸カバー部材１５は、断面がコ字状に形成された主体部１５ａが、前記したとおりＳＵＳ等の金属により形成されており、これにより機械的な鋼性を持たせて中央部において撓みが発生することのないように、適切な肉厚を持って成形されている。また前記主体部１５ａに対して保護部材１５ｂが取り付けられることで、金属製の前記主体部１５ａが、被処理基板１に直接接触するのを防止し、被処理基板１を損傷させるのを防止するように配慮されている。

そして、前記した光軸カバー部材１５における保護部材１５ｂの下端部と被処理基板としてのガラス基板１との間の隙間は、１〜３ｍｍ程度に設定されている。この構成により、前記光軸カバー部材１５と被処理基板１との間で、前記光ビーム４を上下左右でとり囲んだ状態になされる。

これにより、発明の効果の欄に記載したとおり、室内のダウンフローなどの影響を受けて、光ビームの光軸上において温度差が発生するのを防止するように作用する。それ故、前記した温度差に起因して生ずるこの種のセンサユニットの検出精度の低下を効果的に阻止することができる。

したがって、前記した構成の光透過型センサユニットを備えた処理液塗布装置によると、被処理基板の異常状態を精度よく検知することができ、この検知に基づいて前記基板に対する処理液供給ノズルの相対移動を停止させるように制御することで、基板および処理液供給ノズルに損傷を与える問題を回避することができる。

なお、以上説明した実施の形態においては、被処理基板１を載置したステージ２が固定状態になされ、処理液供給ノズル１１、投光部５と受光部６および光軸カバー部材１５を含む光透過型センサユニットが被処理基板上を移動するように構成されているが、これとは逆に、処理液供給ノズル、投光部と受光部および光軸カバー部材を含む光透過型センサユニットが固定状態になされ、被処理基板を載置したステージが水平方向に移動するように構成されていても同様の作用効果を得ることができる。

この発明にかかる処理液塗布装置は、先に説明したＬＣＤ基板に対して例えばレジスト液を塗布する場合の塗布装置に限らず、半導体ウエハやプリント基板、その他の電子ディバイスの製造分野、またはその他の分野において採用されるスリットコート式塗布装置に好適に採用することができる。またこの発明にかかる光学式異物検出装置は、前記した処理液塗布装置に採用されるのみならず、特に平面状になされた基板面を監視する必要のある自動機等に好適に採用することができる。

この発明にかかる処理液塗布装置を示した断面図である。図１におけるＡ−Ａから見た状態の断面図である。図１および図２に示した処理液塗布装置に用いられた光軸カバー部材の構成を示した斜視図である。光透過形センサユニットにより異常状態を検出する作用を説明する模式図である。従来の光透過形センサユニットによる異常検出誤差を説明する模式図である。

符号の説明

１被処理基板（ガラス基板）
２載置台（ステージ）
４光軸（光ビーム）
５投光部
６受光部
１１処理液供給ノズル
１１ａ処理液供給口
１１ｂ処理液吐出開口
１２取り付け金具
１３ａ，１３ｂホルダ部材
１５光軸カバー部材
１５ａカバー部材主体部
１５ｂ保護部材
１５ｃ取り付けビス
Ｒ処理液

Claims

ステージ上に載置された被処理基板の上面に沿って光ビームを投射する投光部、および前記光ビームを受光する受光部とを含む光透過型センサユニットと、前記光透過型センサユニットを被処理基板に対して相対移動させることで、前記光ビームが被処理基板の上面に沿って平行に走査されるようになされる相対移動手段とを備えた光学式異物検出装置であって、
前記光透過型センサユニットには、前記投光部から受光部に至る前記光ビームの上部および両側部を囲む断面コ字状に形成された長尺状の光軸カバー部材が備えられていることを特徴とする光学式異物検出装置。
前記光軸カバー部材は金属製の素材により構成され、前記光ビームの両側部に位置する前記光軸カバー部材の両側面部には、当該側面部に沿って、前記被処理基板に対峙するように合成樹脂素材による保護部材がそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載された光学式異物検出装置。
ステージ上に載置された前記被処理基板に対峙して相対的に移動し、前記被処理基板に向かって処理液を吐出することで、処理液を前記基板の表面に塗布する処理液供給ノズルが備えられ、
前記被処理基板に対して相対移動する処理液供給ノズルの移動方向の前方に、請求項１または請求項２に記載された光学式異物検出装置を搭載することで、前記処理液供給ノズルを前記相対移動手段として利用するように構成したことを特徴とする処理液塗布装置。
前記処理液供給ノズルには、前記基板の幅方向に延びるスリット状吐出開口が備えられ、処理液供給ノズルの前記スリット状吐出開口から帯状に吐出される処理液を前記基板の表面に塗布するように構成され、前記スリット状吐出開口の長手方向に平行するように、かつ前記基板の直近に沿って前記光ビームが投射されるように前記光透過型センサユニットが配置されていることを特徴とする請求項３に記載された処理液塗布装置。
前記光学式異物検出装置により異物の存在を検知した場合において、前記被処理基板に対する処理液供給ノズルの相対移動が停止されるように構成したことを特徴とする請求項３または請求項４に記載された処理液塗布装置。