JP6773188B2 - 塗布膜形成装置及び塗布膜形成システム - Google Patents

塗布膜形成装置及び塗布膜形成システム Download PDF

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Description

本発明は、塗布膜形成装置及び塗布膜形成システムに関する。
半導体装置の製造工程においては、例えば半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）に対して液処理を行う工程がある。例えばレジストパターンを形成する工程では、レジストなどの各種の薬液が用いられ、薬液は薬液ボトルから、バルブなどの機器が介設された流路である配管を通ってノズルを介してウエハ上に吐出される。そのようにウエハに供給される薬液には配管あるいは各機器に付着していたパーティクルが混入する場合があり、また当該薬液中に気泡が発生する場合もある。更に樹脂材料を含む薬液例えばレジストにおいては、正常なポリマー成分よりも大きな、いわば異常なポリマー成分が含まれていることもある。
例えばレジスト中にパーティクルや気泡あるいは異常なポリマーが混入していると、現像欠陥の要因になることから、これらの異物を監視して異物の量が設定値を下回るまで例えば配管を含む供給系内にて薬液の清浄化を図る処理技術が知られている。異物を監視する手法としては流路内の薬液にレーザー光を照射し、異物からの散乱光を受光して異物の量を計測するパーティクルカウンタを用いた手法がある。
一方、半導体デバイスのデザインルールの微細化が進むにつれて許容されるパーティクルサイズが益々小さくなる傾向にあり、より微細な異物を精度よく検出する技術が要求されている。しかしながら検出対象の異物が小さいほど、Ｓ（信号レベル）／Ｎ（ノイズレベル）が小さくなるので、高精度な検出が困難になる。またレジスト中のサイズの大きい異常ポリマーを検出しようとすると、サイズの小さい正常なポリマーに対応するレーザー光の強度がノイズとなるので、異常ポリマーについての高精度な検出が難しい。例えば特許文献１には、流路にレーザー光を透過させ、パーティクルによる散乱光を受光する受光素子を複数設けて計数効率を向上させる技術が記載されているが、本発明とは検出原理が異なる。
特許第５７１９４７３号公報
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、流路部を流れる微小な異物を精度よく検出することができる技術を提供することである。
本発明の塗布膜形成装置は、基板に塗布膜を形成するための塗布液を各々供給する複数の塗布液用のノズルと、
複数の前記塗布液用のノズルに各々前記塗布液を供給する塗布液用の流路を形成すると共に、光を透過する流路形成部と、
前記複数の塗布液用のノズルのうち選択されたノズルから前記塗布液が供給されるように、前記流路形成部に当該塗布液を供給する塗布液供給部と、
前記流路形成部の複数の塗布液用の流路に共用され、当該各流路にレーザー光を照射するためのレーザー光照射部と、
前記複数の塗布液用の流路に共用され、前記レーザー光照射部と共に前記流路形成部を挟んで配置される受光素子と、
前記受光素子から出力される信号に基づいて前記流路を流通する塗布液中の異物を検出する異物検出部と、
前記選択された塗布液用のノズルに供給される塗布液中の異物を検出するために、当該選択された塗布液用のノズルに対応する位置に前記レーザー光照射部及び前記受光素子を移動させる移動機構と、
を備える。
本発明の塗布膜形成システムは、前記基板が格納されるキャリアが載置される載置部と、
上記の塗布膜形成装置と、
前記キャリアと前記塗布膜形成装置との間で前記基板を搬送する搬送機構と、
を含む。

本発明は、レーザー光源からのレーザー光を流体が流れる流路部における流体の流れ方向と交差する方向に長くなるように扁平化する光学系と、流路部の後段に光路の横断面における長手方向に配列された複数の受光素子と、を設けている。そして受光素子の各々にて受光した光の強度に対応する電気信号の信号レベルに応じた信号レベルと、流体に含まれる異物により干渉縞が発生したときの電気信号の信号レベルの閾値とを比較し、比較結果に基づいて異物を検出するようにしている。従って、粒径の小さな異物を精度よく検出することができる。
本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置の概略構成図である。 前記塗布、現像装置に含まれる光供給部の概略構成図である。 前記塗布、現像装置に含まれるレジスト塗布モジュールの斜視図である。 液処理システムを構成する異物検出ユニットの概略構成図である。 前記異物検出ユニットを構成する流路アレイの斜視図である。 前記異物検出ユニットを構成するレーザー光照射部、受光部及び流路アレイの側面図である。 前記レーザー光の光路の横断面が変化する様子を示す説明図である。 前記光路を模式的に示す説明図である。 前記光路よって形成される異物の測定領域のエネルギー分布を示すグラフ図である。 前記受光部を構成する受光素子の平面図である。 前記受光素子に接続される回路部を示すブロック図である 前記異物検出ユニットによる異物の検出原理を示す説明図である。 前記測定領域と受光素子との関係を示す説明図である。 前記異物検出ユニットにおける動作のタイミングチャート図である。 前記塗布、現像装置の平面図である。 前記塗布、現像装置の概略縦断側面図である。 評価試験の結果を示す模式図である。 評価試験の結果を示す模式図である。 評価試験の結果を示す模式図である。
図１は、本発明の異物検出装置が適用された塗布、現像装置１の概略図である。この塗布、現像装置１は、被処理体である基板例えばウエハＷに夫々薬液を供給して処理を行うレジスト塗布モジュール１Ａ、１Ｂ、反射防止膜形成モジュール１Ｃ、１Ｄ、保護膜形成モジュール１Ｅ、１Ｆを備えている。これらのモジュール１Ａ〜１Ｆは、ウエハＷに薬液を供給して処理を行う薬液供給モジュールである。塗布、現像装置１は、これらモジュール１Ａ〜１ＦにてウエハＷに各種の薬液を供給し、反射防止膜の形成、レジスト膜の形成、露光時にレジスト膜を保護するための保護膜の形成を順に行った後、例えば液浸露光されたウエハＷを現像する。
上記のモジュール１Ａ〜１Ｆは薬液の供給路を備えており、塗布、現像装置１はこの供給路を流通する薬液中の異物を検出できるように構成されている。上記の供給路を流通した薬液は、ウエハＷに供給される。従って、ウエハＷへの薬液の供給と異物の検出とが互いに並行して行われる。異物とは、例えばパーティクル、気泡、及び薬液を構成する正常なポリマーよりも粒径が大きい異常なポリマーなどである。異物の検出とは具体的には、例えば所定の期間中に薬液の流路の所定の検出領域を流れる異物の総数と各異物の大きさの検出である。
塗布、現像装置１には、光供給部２が設けられ、図２は光供給部２の構成を示している。光供給部２は、レーザー光を出力する光源２１と、分光路形成部であるスプリッタ２２と、を備えており、スプリッタ２２により光源２１から出力されたレーザー光は６つに分けられ、６本のファイバー２３を介してモジュール１Ａ〜１Ｆに設けられる異物検出ユニット４に各々導光される。図１では点線の矢印で、このように分光されるレーザー光を示している。
モジュール１Ａ〜１Ｆは略同様に構成されており、ここでは図１に示したレジスト塗布モジュール１Ａの概略構成について説明する。レジスト塗布モジュール１Ａは、例えば１１本のノズル１１Ａ〜１１Ｋを備えており、そのうちの１０本のノズル１１Ａ〜１１ＪはウエハＷに薬液としてレジストを吐出し、塗布膜であるレジスト膜を形成する。ノズル１１ＫはウエハＷにシンナーを吐出する。シンナーは、レジストが供給される前のウエハＷに供給され、レジストの濡れ性を高めるプリウエット用の薬液である。
ノズル１１Ａ〜１１Ｊには薬液の供給路をなす薬液供給管１２Ａ〜１２Ｊの下流端が接続され、薬液供給管１２Ａ〜１２Ｊの上流端は、バルブＶ１を介して、レジストの供給源１３Ａ〜１３Ｊに夫々接続されている。各レジストの供給源１３Ａ〜１３Ｊは、例えばレジストが貯留されたボトルと、ボトルから供給されたレジストをノズル１１Ａ〜１１Ｊに圧送するポンプと、を備えている。レジスト供給源１３Ａ〜１３Ｊの各ボトルに貯留されるレジストの種類は互いに異なり、ウエハＷには１０種類のレジストから選択された１種類のレジストが供給される。
ノズル１１Ｋには薬液供給管１２Ｋの下流端が接続され、薬液供給管１２Ｋの上流端はバルブＶ１を介して、供給源１３Ｋに接続されている。供給源１３Ｋはレジストの代わりに上記のシンナーが貯留されることを除いて、供給源１３Ａ〜１３Ｊと同様に構成されている。即ち、ウエハＷを処理するにあたり、薬液供給管１２Ａ〜１２Ｋを薬液が流れるタイミングは互いに異なる。薬液供給管１２Ａ〜１２Ｋは可撓性を有する材質、例えば樹脂により構成され、後述するノズル１１Ａ〜１１Ｋの移動を妨げないように構成されている。薬液供給管１２Ａ〜１２Ｋにおけるノズル１１Ａ〜１１ＫとバルブＶ１との間にはキュベット１５Ａ〜１５Ｋが介設されている。キュベット１５Ａ〜１５Ｋは、異物の測定用の流路部として構成され、その内部を通過する異物について検出される。キュベット１５Ａ〜１５Ｋについては後に詳述する。
図３ではレジスト塗布モジュール１Ａについて、より詳しい構成の一例を示している。図中３１、３１はスピンチャックであり、各々ウエハＷの裏面中央部を水平に吸着保持すると共に、保持したウエハＷを鉛直軸回りに回転させる。図中３２、３２はカップであり、スピンチャック３１、３１に保持されたウエハＷの下方及び側方を囲み、薬液の飛散を抑える。
図中３３は鉛直軸回りに回転する回転ステージであり、回転ステージ３３上には、水平方向に移動自在で垂直な支柱３４と、ノズル１１Ａ〜１１Ｋのホルダ３５とが設けられている。３６は支柱３４に沿って昇降自在な昇降部であり、３７は昇降部３６を支柱３４の移動方向とは直交する水平方向に移動自在なアームである。アーム３７の先端には、ノズル１１Ａ〜１１Ｋの着脱機構３８が設けられている。回転ステージ３３、支柱３４、昇降部３６及びアーム３７の協働動作により、各スピンチャック３１上とホルダ３５との間でノズル１１Ａ〜１１Ｋが移動する。
上記の回転ステージ３３及びカップ３２の側方に、移動するアーム３７や支柱３４に干渉しないように異物検出ユニット４が設けられている。この異物検出ユニット４と、上記の光供給部２と、後述の制御部６と、によって本発明の異物検出装置が構成されている。図４は、この異物検出ユニット４の平面図を示している。異物検出ユニット４は、レーザー光照射部５１と、受光部５２と、流路アレイ１６と、を備えている。上記のファイバー２３の下流端は、コリメータ４２を介してレーザー光照射部５１に接続されており、コリメータ４２はファイバー２３から導光されたレーザー光を平行光としてレーザー光照射部５１に導光する。ファイバー２３は、この異物検出ユニット４内を引き回されている。
例えば塗布、現像装置１の稼働中、光供給部２からは常時ファイバー２３に光が供給され、後述するシャッタ４１の光路の開閉によって、流路アレイ１６へ光が供給された状態と、流路アレイ１６へ光の供給が停止した状態とが切り替えられる。シャッタ４１が、上記の遮蔽位置及び開放位置のうちの一方から他方へ移動する速度は、例えば１００ミリ秒である。また、ファイバー２３は、後述するレーザー光照射部５１の移動を妨げないように可撓性を有している。
流路アレイ１６について、図５の斜視図を参照して説明する。薬液の流路部をなす流路アレイ１６は石英製であり、角形の横長のブロックとして構成され、上下方向に各々形成された１１個の貫通口を備えている。各貫通口は流路アレイ１６の長さ方向に沿って配列されており、各貫通口と当該貫通口の周囲の壁部とが上記のキュベット１５Ａ〜１５Ｋとして構成されている。従って、キュベット１５Ａ〜１５Ｋは起立したチューブとして構成されており、このキュベット１５Ａ〜１５Ｋを構成する各貫通口を上方から下方へ向けて薬液が流れる。キュベット１５Ａ〜１５Ｋの各貫通口を流路１７Ａ〜１７Ｋとする。流路１７Ａ〜１７Ｋは互いに同様に構成されており、既述のように薬液供給管１２Ａ〜１２Ｋに各々介設される。
流路１７Ａ〜１７Ｋの配列方向を左右方向とすると、流路１７Ａ〜１７Ｋの横断面は、左右方向及び前後方向に各辺が沿った長方形状に形成されている。各流路の１７Ａ〜１７Ｋについて寸法の一例を示すと、左右方向の幅Ｌ１は２ｍｍ、前後方向の幅Ｌ２は２００μｍ、高さＨ１は２５ｍｍである。また隣接する流路１７間の幅Ｌ３は３ｍｍである。
図４に戻って説明を続ける。上記のレーザー光照射部５１及び受光部５２は、流路アレイ１６を前後から挟んで互いに対向するように設けられる。図４中４３は、レーザー光照射部５１と受光部５２とを流路アレイ１６の下方側から支持するステージであり、図示しない駆動機構によって左右方向に移動自在に構成されている。このようにステージ４３が移動することによって、レーザー光照射部５１はファイバー２３から導光された光を流路１７Ａ〜１７Ｋのうちの選択された一つの流路１７に照射することができ、受光部５２はそのように流路１７に照射され、当該流路１７を透過した光を受光する。つまり、薬液の流れ方向に対して交差するように流路１７に光路が形成される。
続いて、図６を参照しながらレーザー光照射部５１について説明する。説明の便宜上、レーザー光照射部５１から受光部５２へ向かう方向を後方とする。また、図６では点線の矢印で光路を示している。レーザー光照射部５１は光学系５３を備えており、当該光学系５３は、例えば集光部５５によって構成されている。また、図６では図示を省略しているが、図４に示すようにレーザー光照射部５１には、上記のシャッタ４１が設けられている。
上記のコリメータ４２は、後方側に向けて水平方向にレーザー光を照射する。シャッタ４１は、コリメータ４２と光学系５３との間の光路を遮蔽する遮蔽位置（図４中に鎖線で表示している）と、当該光路から退避する開放位置（図４中に実線で表示している）との間で移動し、当該光路を開閉する。
集光部５５は、コリメータ４２から照射されたレーザー光をキュベット１５に集光するように例えばレンズを含んでおり、このレンズとしては、例えばパウエルレンズまたはレーザーラインジェネレーターレンズと呼ばれるレンズが含まれる。この集光部５５は、レンズ以外にも反射鏡やプリズムなどの部材を含んでいてもよい。また含まれるレンズは１つであってもよいし、複数であってもよい。ところで図７は、レーザー光の進行中に、その光路の横断面が変化する様子を示している。この横断面は、光路の形成方向を横断する断面であり、さらに詳しく述べると、前後方向に見た当該光路の断面である。図７の上段は、コリメータ４２から集光部５５に向かう光路の横断面を示しており、この横断面は例えば直径３ｍｍの円形のスポットである。
ところで、コリメータ４２から照射されたレーザー光の上側半分を第１のレーザー光、下側半分を第２のレーザー光と呼ぶことにする、即ちレーザー光をキュベット１５の薬液の流れ方向に見たときの一方側（上流側）、他方側（下流側）を夫々第１のレーザー光、第２のレーザー光と呼ぶことにすると、これら第１のレーザー光、第２のレーザー光は、後述する上段側受光素子４５Ａ、下段側受光素子４５Ｂに夫々照射される。図７の上段の円形のスポット中の点線は、第１のレーザー光と第２のレーザー光とを区画する仮想の境界線を示している。なお、図７の中段、下段は、後述するようにレーザー光照射部５１から照射される光を示しているが、これらについても同様に、点線によって第１のレーザー光と第２のレーザー光との間の境界を示している。
図７の中段は、集光部５５から照射された光により形成される、キュベット１５内における光路の横断面を示しており、当該横断面は長径が左右方向に沿った楕円形のスポットである。このように、集光部５５は、薬液の流れ方向に対して薬液の流れ方向に直交する方向が長くなるように、レーザー光を扁平化する。そのように集光部５５から照射される光の光路を図８では概略的に表示している。この光路において、キュベット１５の流路１７に形成され、エネルギー密度が比較的高い領域が異物（図中にＰとして表示している）の検出領域となる。つまり、薬液によって当該流路１７を流れ、集光領域である当該検出領域に進入した異物Ｐに対して検出が行われる。
図７で説明したようにキュベット１５内のレーザー光のスポットは楕円形である。そして、光路方向（前後方向）に見たときに、このスポット内の中心部における横長の角形の領域が、上記の検出領域とされ、この検出領域の光が後述する受光素子４５Ａ、４５Ｂに照射される。この検出領域を５０とし、図８では、この検出領域５０にハッチングを付して示している。この検出領域５０について、左右の幅Ｌ１１は１０μｍ〜２００μｍ、この例では１２０μｍである。高さＨ１１は例えば１．８８μｍである。また、前後の幅Ｌ１２は例えば１５．６μｍであり、このＬ１２は、集光部５５から照射されたレーザー光のレイリー長である。
図９は、この検出領域５０の左右方向のエネルギー分布を示すグラフである。グラフの横軸の各位置は、図中でグラフの上に示した光路の形成方向に見た検出領域５０の左右の各位置に対応する。グラフの縦軸はエネルギーの大きさを示しており、縦軸の上方位置ほどエネルギーが大きい。このグラフに示すように、検出領域５０の左右における各位置のエネルギー分布は概ね等しく、それによってエネルギー分布を示すグラフの波形が概ね矩形状になっている。このようなエネルギー分布を持つ横長の検出領域５０を形成するのは、平面で見たときのキュベット１５の流路１７の面積に対する検出領域５０の面積の割合を大きくし、流路１７内を流れる異物Ｐの総数のうち検出される異物Ｐの数の割合を高くして、異物Ｐの検出精度を高くするためである。
図６に戻って、受光部５２について説明する。受光部５２は光学系５６を備えており、この光学系５６は１つまたは複数の集光レンズにより構成される集光部５７と、集光部５７の後方側に設けられる光検出部５８とにより構成されている。上記のようにレーザー光照射部５１からキュベット１５に照射されて、当該キュベット１５を透過した光は集光部５７により集光されて、光検出部５８に照射される。集光部５７は、上記の集光部５５と同様に、レンズ以外にも反射鏡やプリズムなどの部材を含んでいてもよい。また、図６に示すコリメータ４２から光検出部５８に至るまでの距離Ｌ４は、例えば１００ｍｍ以下である。図７の下段には、光検出部５８上の光路の横断面を示している。
光検出部５８について、図１０の平面図を参照しながら説明する。光検出部５８は、例えば各々フォトダイオードからなる６４個の受光素子によって構成されている。受光素子は、例えば、２×３２の行列をなすように互いに間隔をおいて配置されている。上側に配置された受光素子を上段側受光素子４５Ａ、下側に配置された受光素子を下段側受光素子４５Ｂとすると、上記の第１のレーザー光の光路上、第２のレーザー光の光路上に、上段側受光素子４５Ａ、下段側受光素子４５Ｂが夫々位置している。さらに詳しく述べると、複数の第１の受光素子である上段側受光素子４５Ａは、第１のレーザー光の受光領域において、当該第１のレーザー光の光路の横断面の長手方向に沿って配列され、複数の第２の受光素子である下段側受光素子４５Ｂは、第２のレーザー光の受光領域において、当該第２のレーザー光の光路の横断面の長手方向に沿って配列されている。
左右方向の同じ位置における上段側受光素子４５Ａ、下段側受光素子４５Ｂは１つの組をなしている。この受光素子の組について、後方側に向かって見て左側から順に１チャンネル、２チャンネル、３チャンネル・・・３２チャンネル（ｃｈ）として、チャンネル（ｃｈ）番号を付して示す場合が有る。また、１ｃｈの受光素子４５Ａ、４５Ｂについて１番受光素子４５Ａ、４５Ｂ、２ｃｈの受光素子４５Ａ、４５Ｂについて２番受光素子４５Ａ、４５Ｂ、３ｃｈの受光素子４５Ａ、４５Ｂについて３番受光素子４５Ａ、４５Ｂ・・・・３２ｃｈの受光素子４５Ａ、４５Ｂについて３２番受光素子４５Ａ、４５Ｂと記載する場合が有る
異物検出ユニット４は、受光素子４５Ａ、４５Ｂの各チャンネルに対応して各々設けられる計３２個の回路部４６を備えている。図１１を参照してこの回路部４６について説明すると、回路部４６は、受光素子４５Ａ、４５Ｂの後段に夫々設けられるトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）４７Ａ、４７Ｂと、ＴＩＡ４７Ａ、４７Ｂの後段に設けられる差分回路４８と、を備えている。受光素子４５Ａ、４５Ｂは受光する光の強度に応じた電流をＴＩＡ４７Ａ、４７Ｂに供給し、ＴＩＡ４７Ａ、４７Ｂは各々供給された電流に対応する電圧信号を差分回路４８に出力する。差分回路４８は、ＴＩＡ４７Ａからの電圧信号とＴＩＡ４７Ｂからの電圧信号との差分の電圧信号を後述の制御部６に出力する。
制御部６は、そのように回路部４６の差分回路４８から出力される信号に基づいて異物の検出を行う。このように受光素子４５Ａ、４５Ｂからの各出力の差分に対応する信号に基づいて異物の検出を行うのは、受光素子４５Ａ、４５Ｂで共通に検出されるノイズを除去するためである。この回路部４６についても、接続される受光素子４５Ａ、４５Ｂのチャンネル番号と同じチャンネル番号を付して示す場合が有る。
キュベット１５の流路１７を上側から下側に向けて薬液（レジストまたはシンナー）が流れ、この薬液の流れに乗って、図１２に示すように検出領域５０に異物Ｐが進入すると、この検出領域５０における異物Ｐの位置に応じた位置に干渉縞Ｓが発生する。それによって、この干渉縞Ｓの位置に対応するチャンネルの上段側受光素子４５Ａ及び下段側受光素子４５Ｂが受光する光の強度が変化し、この変化に対応する電流信号が出力される。従って、この信号が出力される回数に基づいて異物Ｐの個数をカウントすることができる。また、このように異物Ｐによって上段側受光素子４５Ａ及び下段側受光素子４５Ｂが受光する光の強度の変化の大きさは異物Ｐの粒径の大きさに対応しており、従って上段側受光素子４５Ａ及び下段側受光素子４５Ｂから出力される電流信号の強度には異物Ｐの粒径についての情報が含まれるので、異物の粒径についても検出することができる。従って、検出された異物についての分級を行うことができる。つまり検出された異物が、粒子径について予め設定された複数の範囲のうちのどの範囲に含まれるかという情報及び各範囲における異物の数がいくつであるかという情報を取得することができる。
受光素子４５と検出領域５０との関係について、図１３の模式図を用いてさらに詳しく説明する。この図１３ではキュベット１５Ａと、レーザー光照射部５１及び受光部５２を構成する各部とを上から見て示している。また、図中の２点鎖線の矢印は、コリメータ２４の上側から出力された第１のレーザー光の光路を示している。キュベット１５Ａの流路１７内の第１のレーザー光の光路において前方側に向かって見て集光領域である検出領域５０を長さ方向に複数分割した分割集光領域の各々を、左端から順番に１番領域〜３２番領域と呼ぶ。図１３では点線で隣接する分割集光領域の境界を示しており、Ｌ２１で示す１つの分割集光領域の左右の幅は、例えば１μｍ〜１０μｍである。
集光部５７を構成する集光レンズは、１番領域と１番受光素子４５Ａとが１対１に対応し、２番領域と２番受光素子４５Ａとが１対１に対応し、３番領域と３番受光素子４５Ａとが１対１に対応し、同様に順番に同じ番号の領域と素子とが１対１に対応するように構成されている。即ち、１番受光素子４５Ａを例に挙げると、１番受光素子４５Ａには１番領域で異物と反応して生じた反応光（反応によって摂動を受けた光）のほぼ全部が受光され、２番受光素子４５Ａには２番領域で異物と反応して生じた反応光のほぼ全部が受光される。このように受光が行われるように、各番号の領域を透過したレーザー光の例えば８５％以上が対応する番号の素子に受光される。例えば各番号の領域を透過したレーザー光が対応する番号の受光素子４５Ａだけに集光されずに他の番号の受光素子４５Ａに跨って入光されると、受光素子４５Ａに流れる電流レベルが低くなり、検出精度が低くなる。
流路部内の第１のレーザー光の光路（上段側光路）について、集光領域を長さ方向に複数分割した分割集光領域の各々と、対応する受光素子４５Ａとの間の光路について述べたが、第２のレーザー光の光路（下段側光路）についても同様の関係にある。即ち、１番領域と１番受光素子４５Ｂとが１対１に対応するといった具合に、順番に同じ番号の領域と受光素子４５Ｂとが１対１に対応するように構成されている。なお、キュベット１５Ａに検出領域５０が形成される場合の光路を例示したが、他のキュベット１５Ｂ〜１５Ｋに検出領域５０が形成される場合も、同様に光路が形成される。
このような構成によって、図１２で説明した干渉縞Ｓの発生に対応する信号は、基本的にいずれか一つのチャンネルの受光素子４５Ａ、４５Ｂから発生する。なお、隣接する分割集光領域の境界で干渉縞が発生した場合には、隣接する２つのチャンネルの受光素子から干渉縞Ｓの発生に対応する信号が出力されることになり、１つの異物に対して異物の数が２つとして計数されるが、受光素子間のギャップ（不感領域）は受光素子のサイズに比較して非常に小さいので、そのように境界で干渉縞が発生する割合に比べて、いずれかの分割集光領域のみに干渉縞が発生する割合の方が極めて大きい。従って、そのように１つの異物を２つとして計数されることが、検出の精度を損なうものでは無い。
ところで、既述の３２チャンネルの受光素子４５Ａ、４５Ｂを設ける代わりに、横長の受光素子４５Ａ、４５Ｂを用いてチャンネル数を１つのみ設けることが考えられる。しかし、そのような構成とすると、１つあたりの受光素子が受けるレーザー光のエネルギーが大きくなってしまう。そして、受光素子に供給されるレーザー光の出力が大きくなるほど、当該レーザー光のフォトンの揺らぎに起因するショットノイズが増大し、Ｓ／Ｎが低下してしまうことが知られている。つまり、上記のように受光素子４５Ａ、４５Ｂのチャンネルを複数設けることで、一つの受光素子に供給されるエネルギーを抑えることができ、それによってショットノイズに起因するＳ／Ｎの低下を抑え、異物の検出精度を高くすることができる。
受光素子４５Ａ、４５Ｂのチャンネルを複数としている他の理由について説明する。レジスト塗布モジュール１Ａで異物が測定されるレジスト及びシンナーのうち、レジストにはポリマーが含まれている。上記のようにこのポリマーとしては、異物ではない粒径が比較的小さい正常なポリマーと、異物である粒径が比較的大きな異常なポリマーとが有る。正常なポリマーが検出領域５０を流れると受光素子４５Ａ、４５Ｂが受ける光の強度が僅かに変化し、受光素子４５Ａ、４５Ｂからの出力信号にはノイズが含まれることになる。そして、受光素子４５Ａ、４５Ｂによって検出が行われる領域を流れる正常なポリマーの数が多くなるほど、このノイズのレベルが大きくなり、Ｓ／Ｎが低下して異物の検出精度が低下してしまう。
従って、上記のように受光素子４５Ａ、４５Ｂのチャンネルを１つだけ設けて、検出領域５０全体を流れる異物を検出しようとすると、受光素子４５Ａ、４５Ｂからの出力信号に含まれるノイズのレベルが高くなり、異物の検出が困難になってしまう。それに対して図１３で説明したように受光素子４５Ａ、４５Ｂのチャンネルを複数設け、各チャンネルで検出領域５０のうちの互いに異なる分割集光領域について検出を行う構成では、そのように検出領域５０が分割されることで、１つの分割集光領域を流れる正常なポリマーの数が抑えられ、それによって各受光素子４５からの出力信号に含まれるノイズのレベルを抑えることができる。つまり、受光素子４５のチャンネルを複数とすることで、正常なポリマーに起因するＳ／Ｎの低下を抑え、異物の検出精度を高くすることができる。このように異物の検出精度を高くするためには、検出領域５０はより多くの数の分割集光領域に分割され、より多くのチャンネルの受光素子４５で検出を行うことが好ましい。ただし分割集光領域の数及び受光素子４５のチャンネル数が２以上であれば、本発明の権利範囲に含まれる。
続いて、塗布、現像装置１に設けられる異物検出部である制御部６（図１を参照）について説明する。制御部６は例えばコンピュータからなり、不図示のプログラム格納部を有している。このプログラム格納部には、各モジュールでのウエハＷの処理、及び上記のように受光素子の各チャンネルから出力される信号に基づいた異物の検出、後述する搬送機構による塗布、現像装置１内でのウエハＷの搬送などの各動作が行われるように命令（ステップ群）が組まれたプログラムが格納されている。当該プログラムによって、制御部６から塗布、現像装置１の各部に制御信号が出力されることで、上記の各動作が行われる。このプログラムは、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またはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
図１に示したレジスト塗布モジュール１Ａ以外のモジュールについても説明しておくと、レジスト塗布モジュール１Ｂは、モジュール１Ａと同様に構成されている。反射防止膜形成モジュール１Ｃ、１Ｄ及び保護膜形成モジュール１Ｅ、１Ｆは、例えばレジスト及びシンナーの代わりに反射防止膜形成用の薬液、保護膜形成用の薬液を供給することを除いて、モジュール１Ａ、１Ｂと同様に構成されている。反射防止膜形成用の薬液はレジストと同様にポリマーを含有している。例えばモジュール１Ｃ〜１Ｆにおいても、モジュール１Ａ、１Ｂと同様に複数の薬液から、選択された一つの薬液がウエハＷに供給される。
続いて図１４のタイミングチャートを参照しながら、上記のレジスト塗布モジュール１Ａにおいて行われるウエハＷの処理及び異物の検出について説明する。このタイミングチャートでは、１３Ａ〜１３Ｋのうちの一の供給源１３におけるポンプの圧力が整定されるタイミング、１１Ａ〜１１Ｋのうちの一の供給源１３に対応する一のノズル１１がアーム３７により移動するタイミング、１２Ａ〜１２Ｋのうちの一の供給源１３に対応する供給管１２のバルブＶ１が開閉するタイミング、レーザー光照射部５１からレーザー光が照射される状態と当該レーザー光の照射が停止した状態とが切り替えられるタイミング、制御部６により光検出部５８の各チャンネルからの信号が取得されるタイミングを夫々示している。上記のレーザー光が照射される状態と照射が停止した状態とが切り替えられるタイミングは、異物検出ユニット４のシャッタ４１が開閉するタイミングとも言える。
先ず、塗布、現像装置１に設けられる後述の搬送機構Ｆ３により、ウエハＷがスピンチャック３１上に搬送され、当該スピンチャック３１に保持される。アーム３７によりシンナーを供給するノズル１１ＫがウエハＷ上に搬送されると共に、供給源１３Ｋのポンプがシンナーの吸引を行い、それによって所定の圧力となるように整定が開始される（時刻ｔ１）。例えばこのノズルの移動及びポンプの動作に並行して、レーザー光照射部５１及び受光部５２がキュベット１５Ｋを挟む位置に移動する。このとき異物検出ユニット４のシャッタ４１は閉じられている。
ノズル１１ＫがウエハＷ上で静止し（時刻ｔ２）、続いて供給管１２ＫのバルブＶ１が開かれ、ポンプからシンナーがノズル１１Ｋへ向けて所定の流量で圧送されると共にシャッタ４１が開かれ、レーザー光照射部５１からレーザー光が照射され、キュベット１５Ｋを透過して受光部５２に供給される。即ち、キュベット１５Ｋの流路１７Ｋに、図８、図９で説明した光路による検出領域５０が形成される（時刻ｔ３）。そして、圧送されたシンナーはキュベット１５Ｋを通過し、ノズル１１ＫからウエハＷの中心部へ吐出される。バルブＶ１の開度が上昇して、所定の開度になると開度の上昇が停止する（時刻ｔ４）。然る後、制御部６による図１１で説明した各チャンネルの回路部４６からの出力信号の取得が開始される（時刻ｔ５）。
シンナーと共に異物が流路１７Ｋを流れ、検出領域５０を上方から下方に流れて干渉縞が発生すると、異物が流れた箇所に対応するチャンネルの受光素子４５Ａまたは４５Ｂから、この干渉縞に対応する信号が出力され、回路部４６からの出力信号のレベルが変化する。その後、制御部６による各チャンネルの受光素子４５からの出力信号の取得が停止し（時刻ｔ６）、続いてシャッタ４１が閉じられてレーザー光照射部５１からの光照射が停止すると共に供給管１２ＫのバルブＶ１が閉じられ（時刻ｔ７）、ウエハＷへのシンナーの吐出が停止する。そして、ウエハＷが回転し、遠心力によりシンナーがウエハＷの周縁部に展伸される。
上記の時刻ｔ５〜ｔ６間において、各チャンネルの回路部４６から取得された出力信号のレベルが予め設定された閾値に対して比較され、当該閾値よりも出力信号のレベルが大きくなったときには干渉縞が発生したものとして、受光素子のチャンネル毎の異物の計数が行われる。従って、この閾値はシンナー中の異物により干渉縞が発生したときの電気信号の信号レベルに対応する閾値である。また、このように閾値を超えたときの出力信号に基づいて、異物の粒径が測定されて、分級が行われる。つまり、粒径について設定された複数の範囲毎に、異物の数がカウントされる。
チャンネル毎に検出された異物の数は合計され、検出領域５０全体で検出された異物の数（異物の総数とする）が算出される。然る後、異物の総数がしきい値以上であるか否かの判定と、所定の粒径より大きい異物の数がしきい値以上であるか否かの判定とが行われる。そして、上記の異物の総数がしきい値以上であると判定された場合または所定の粒径より大きい異物の数がしきい値以上であると判定された場合、アラームが出力されると共に、モジュール１Ａの動作が停止し、ウエハＷの処理が中止される。このアラームは、具体的には、例えば制御部６を構成するモニターへの所定の表示や、制御部６を構成するスピーカーからの所定の音声の出力である。また、このアラームの出力には、例えば１５Ａ〜１５Ｋのうち異常が検出されたキュベット１５をユーザーに報知するための表示や音声の出力が含まれる。異物の総数がしきい値以上ではないと判定され、且つ所定の粒径より大きい異物の数がしきい値以上では無いと判定された場合、アラームの出力は行われず、モジュール１Ａの動作の停止も行われない。なお、上記の各演算及び各判定は、計数部をなす制御部６により行われる。
続いて、ウエハＷへのレジストの吐出及びこのレジスト中の異物の検出が、上記のシンナーの吐出及びシンナー中の異物の検出と同様に、図１４のタイミングチャートに沿って行われる。例えば供給源１３ＡのレジストがウエハＷに吐出されるものとして説明すると、シンナーが塗布されたウエハＷ上にノズル１１Ａが移動すると共に、供給源１３Ａのポンプの圧力が整定される（時刻ｔ１）。その一方で、レーザー光照射部５１及び受光部５２がキュベット１５Ａを挟む位置に移動する。ノズル１１Ａが静止し（時刻ｔ２）、その後、供給管１２ＡのバルブＶ１が開かれ、ポンプからレジストがノズル１１Ａへ向けて圧送されると共にシャッタ４１が開かれ、キュベット１５Ａを介してレーザー光照射部５１と受光部５２との間に光路による検出領域５０が形成される（時刻ｔ３）。
レジストがキュベット１５Ａを通過し、ウエハＷの中心部へ吐出され、バルブＶ１の開度が所定の開度になると（時刻ｔ４）、受光素子４５からの出力信号の取得が開始される（時刻ｔ５）。出力信号の取得が停止した後（時刻ｔ６）、シャッタ４１が閉じられると共にバルブＶ１が閉じられ、ウエハＷへのレジストの吐出が停止する（時刻ｔ７）。ウエハＷが回転し、遠心力によりレジストがウエハＷの周縁部に展伸されて、レジスト膜が形成される。そのようにレジスト膜が形成される一方で、ウエハＷにシンナーを供給する場合と同様に、時刻ｔ５〜ｔ６間に取得された出力信号に基づいて異物の総数及び異物の粒径について算出されこの異物の総数及び異物の粒径に基づいて、アラームを出力してモジュール１Ａの動作を停止するか、あるいはアラームを出力せずにモジュール１Ａの動作を継続するかが決定される。
ウエハＷに供給源１３Ａ以外に含まれるレジストが吐出される場合も、供給源１３Ａとは異なる供給源のポンプが動作すること、供給管１２Ａとは異なる供給管１２ＡのバルブＶ１が開閉すること、キュベット１５Ａとは異なるキュベットに光が照射されることを除いて、レジスト塗布モジュール１Ａにおいて供給源１３Ａのレジストが塗布される場合と同様の動作が行われる。
上記の図１４のチャートで説明した異物の検出では、キュベット１５Ｋの液流が安定した状態での異物の検出を行うことで測定精度を高めるために、上記のようにバルブＶ１を開閉するタイミングと、制御部６が出力信号の取得を開始及び終了するタイミングとが互いにずれている。例えば上記の時刻ｔ４〜ｔ５間は１０ミリ秒〜１０００ミリ秒であり、時刻ｔ６〜ｔ７間は１０〜１００ミリ秒である。代表してモジュール１Ａの動作について説明したが、他のモジュール１Ｂ〜１Ｆについてもモジュール１Ａと同様に、ウエハＷへの薬液の供給及び異物の検出が行われる。
この塗布、現像装置１に設けられるモジュール１Ａ〜１Ｆによれば、光供給部２からファイバー２３によって供給されるレーザー光をキュベット１５における薬液の流れ方向に交差する方向に長くなるように扁平化する光学系５３を備えたレーザー光照射部５１と、キュベット１５の後方側に光路の横断面における長手方向に配列された複数の受光素子４５のチャンネルと、が設けられている。そして、受光素子４５のチャンネルの各々にて受光した光の強度に対応する電気信号の信号レベルに応じた信号レベルと、所定の閾値とに基づいて異物を検出するようにしている。従って、キュベット１５の流路１７を薬液の流れ方向に見て、当該流路１７内に形成される集光領域である検出領域５０の面積を比較的大きくすることができ、且つ受光素子４５からの出力信号にショットノイズや薬液中のポリマーに起因するノイズが含まれることを抑制することができる。その結果として、粒径が小さな異物を精度よく検出することができる。
また、このように異物の検出を行うことで、ウエハＷに供給する薬液の清浄度が監視される。そして薬液の清浄度が所定の基準より低下したときには、上記のようにモジュールの動作が停止され、それによって当該モジュールで後続のウエハＷの処理が中止される。従って、当該後続のウエハＷに清浄度が低い薬液が供給されることを防ぐことができるので、歩留りが低下することを防ぐことができる。さらに、薬液供給管１２Ａ〜１２Ｋのうち、異物が検出された供給管１２が特定されるため、塗布、現像装置１のユーザーは、モジュールの動作停止後のメンテナンスや修理を速やかに行うことができる。従って、モジュールの動作が停止している時間が長くなることを抑えることができ、その結果として、塗布、現像装置１における半導体製品の生産性の低下を抑えることができる。
続いて、塗布、現像装置１の具体的な構成例について、図１５、図１６を参照しながら説明する。図１５、１６は夫々当該塗布、現像装置１の平面図、概略縦断側面図である。この塗布、現像装置１は、キャリアブロックＤ１と、処理ブロックＤ２と、インターフェイスブロックＤ３と、を直線状に接続して構成されている。インターフェイスブロックＤ３に露光装置Ｄ４が接続されている。キャリアブロックＤ１は、キャリアＣを塗布、現像装置１内に対して搬入出し、キャリアＣの載置台７１と、開閉部７２と、開閉部７２を介してキャリアＣからウエハＷを搬送するための搬送機構７３とを備えている。
処理ブロックＤ２は、ウエハＷに液処理を行う第１〜第６の単位ブロックＥ１〜Ｅ６が下から順に積層されて構成されている。各単位ブロックＥ１〜Ｅ６は互いに区画されると共に、搬送機構Ｆ１〜Ｆ６を夫々備え、各単位ブロックＥにおいて互いに並行してウエハＷの搬送及び処理が行われる。
ここでは単位ブロックのうち代表して第３の単位ブロックＥ３を、図１５を参照しながら説明する。キャリアブロックＤ１からインターフェイスブロックＤ３へ向かって搬送領域７４が延びるように形成されており、当該搬送領域７４には、上記の搬送機構Ｆ３が設けられている。また、キャリアブロックＤ１からインターフェイスブロックＤ３へ向かって見て、搬送領域７４の左側には棚ユニットＵが配置されている。棚ユニットＵは、加熱モジュールを備えている。また、キャリアブロックＤ１からインターフェイスブロックＤ３へ向かって見て搬送領域７４の右側には、上記のレジスト塗布モジュール１Ａ、保護膜形成モジュール１Ｅが、搬送領域７４に沿って設けられている。
第４の単位ブロックＥ４は第３の単位ブロックＥ３と同様に構成されており、レジスト塗布モジュール１Ｂ及び保護膜形成モジュール１Ｆが設けられている。単位ブロックＥ１、Ｅ２には、レジスト塗布モジュール１Ａ、１Ｂ及び保護膜形成モジュール１Ｅ、１Ｆの代わりに反射防止膜形成モジュール１Ｃ、１Ｄが夫々設けられることを除き、単位ブロックＥ３、Ｅ４と同様に構成される。単位ブロックＥ５、Ｅ６は、ウエハＷに現像液を供給してレジスト膜を現像する現像モジュールを備える。現像モジュールは薬液としてウエハＷに現像液を供給することを除いてモジュール１Ａ〜１Ｆと同様に構成されている。
処理ブロックＤ２におけるキャリアブロックＤ１側には、各単位ブロックＥ１〜Ｅ６に跨って上下に伸びるタワーＴ１と、タワーＴ１に対してウエハＷの受け渡しを行うための昇降自在な搬送機構７５とが設けられている。タワーＴ１は互いに積層された複数のモジュールにより構成されており、単位ブロックＥ１〜Ｅ６の各高さに設けられるモジュールは、当該単位ブロックＥ１〜Ｅ６の各搬送機構Ｆ１〜Ｆ６との間でウエハＷを受け渡すことができる。これらのモジュールとしては、各単位ブロックの高さ位置に設けられた受け渡しモジュールＴＲＳ、ウエハＷの温度調整を行う温調モジュールＣＰＬ、複数枚のウエハＷを一時的に保管するバッファモジュール、及びウエハＷの表面を疎水化する疎水化処理モジュールなどが含まれている。説明を簡素化するために、前記疎水化処理モジュール、温調モジュール、前記バッファモジュールについての図示は省略している。
インターフェイスブロックＤ３は、単位ブロックＥ１〜Ｅ６に跨って上下に伸びるタワーＴ２、Ｔ３、Ｔ４を備えており、タワーＴ２とタワーＴ３に対してウエハＷの受け渡しを行うための昇降自在な受け渡し機構である搬送機構７６と、タワーＴ２とタワーＴ４に対してウエハＷの受け渡しを行うための昇降自在な受け渡し機構である搬送機構７７と、タワーＴ２と露光装置Ｄ４の間でウエハＷの受け渡しを行うための搬送機構７８が設けられている。
タワーＴ２は、受け渡しモジュールＴＲＳ、露光処理前の複数枚のウエハＷを格納して滞留させるバッファモジュール、露光処理後の複数枚のウエハＷを格納するバッファモジュール、及びウエハＷの温度調整を行う温調モジュールなどが互いに積層されて構成されているが、ここでは、バッファモジュール及び温調モジュールの図示は省略する。
処理ブロックＤ２の上方に既述の光供給部２が設けられ、光供給部２から単位ブロックＥ１〜Ｅ４のモジュール１Ａ〜１Ｆに接続されるように、ファイバー２３が下方へ向けて引き回されている。また、処理ブロックＤ２の上方には上記の制御部６を構成し、既述の各チャンネルの回路部４６からの出力信号に基づいたチャンネル毎の異物の数の算出、異物の総数の算出及び各異物の粒径の算出を行う演算部６１が設けられており、図示しない配線により演算部６１とモジュール１Ａ〜１Ｆとが接続されている。
この塗布、現像装置１におけるウエハＷの搬送経路について説明する。ウエハＷは、キャリアＣから搬送機構７３により、処理ブロックＤ２におけるタワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳ０に搬送される。この受け渡しモジュールＴＲＳ０からウエハＷは、単位ブロックＥ１、Ｅ２に振り分けられて搬送される。例えばウエハＷを単位ブロックＥ１に受け渡す場合には、タワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳのうち、単位ブロックＥ１に対応する受け渡しモジュールＴＲＳ１（搬送機構Ｆ１によりウエハＷの受け渡しが可能な受け渡しモジュール）に対して、前記ＴＲＳ０からウエハＷが受け渡される。またウエハＷを単位ブロックＥ２に受け渡す場合には、タワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳのうち、単位ブロックＥ２に対応する受け渡しモジュールＴＲＳ２に対して、前記ＴＲＳ０からウエハＷが受け渡される。これらのウエハＷの受け渡しは、搬送機構７５により行われる。
このように振り分けられたウエハＷは、ＴＲＳ１（ＴＲＳ２）→反射防止膜形成モジュール１Ｃ（１Ｄ）→加熱モジュール→ＴＲＳ１（ＴＲＳ２）の順に搬送され、続いて搬送機構７５により単位ブロックＥ３に対応する受け渡しモジュールＴＲＳ３と、単位ブロックＥ４に対応する受け渡しモジュールＴＲＳ４とに振り分けられる。
このようにＴＲＳ３（ＴＲＳ４）に振り分けられたウエハＷは、ＴＲＳ３（ＴＲＳ４）→レジスト塗布モジュール１Ａ（１Ｂ）→加熱モジュール→保護膜形成モジュール１Ｅ（１Ｆ）→加熱モジュール→タワーＴ２の受け渡しモジュールＴＲＳの順で搬送される。然る後、このウエハＷは、搬送機構７６、７８により、タワーＴ３を介して露光装置Ｄ４へ搬入される。露光後のウエハＷは、搬送機構７８、７７によりタワーＴ２、Ｔ４間を搬送されて、単位ブロックＥ５、Ｅ６に対応するタワーＴ２の受け渡しモジュールＴＲＳ１５、ＴＲＳ１６に夫々搬送される。然る後、加熱モジュール→現像モジュール→加熱モジュール→受け渡しモジュールＴＲＳ５（ＴＲＳ６）に搬送された後、搬送機構７３を介してキャリアＣに戻される。
ところで、上記の単位ブロックＥ５，Ｅ６の現像モジュールに本発明を適用し、現像液中の異物の検出を行ってもよい。その他に、例えばウエハＷに絶縁膜を形成するための薬液供給モジュール（薬液供給装置）や、ウエハＷを洗浄するための薬液である洗浄液を供給する洗浄装置、複数のウエハＷを互いに貼り合わせるための接着剤を薬液としてウエハＷに供給する装置などの各薬液供給装置に本発明を適用することができる。なお、上記の洗浄装置においては、例えば純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、またはＳＣ１と呼ばれるアンモニア水及びフッ酸の混合液が洗浄液としてウエハＷに供給される。そこで、１つの流路アレイ１６を構成する複数のキュベット１５には、これら純水、ＩＰＡ、ＳＣ１が夫々通流する構成であってもよい。また、１つの流路アレイ１６の各キュベット１５には、１つのモジュールで使用される薬液のみが通流することに限られず、例えばレジスト塗布モジュール１Ａで使用されるレジストと、保護膜形成モジュール１Ｅで使用される保護膜形成用の薬液とが、１つの流路アレイ１６の各キュベット１５を通流するように構成されていてもよい。
さらに、上記のように検出領域５０を通流する異物の総数がしきい値以上であると判定された場合、及び／または、所定の粒径より大きい異物の数がしきい値以上であると判定された場合の対処としては、アラームの出力及びモジュールの動作停止に限られない。例えば、そのように判定がなされたキュベット１５に対応する薬液供給源１３から、薬液を供給管１２の洗浄液としてノズル１１に供給し、薬液供給管１２に含まれる異物をノズル１１から除去するようにする。即ち、自動で供給管１２が洗浄されるようにする。この動作後、後続のウエハＷに対して処理が再開されるようにしてもよい。
そして、このように供給管１２の洗浄を行う場合、洗浄液のノズルへの供給中、ウエハＷへ薬液を供給して処理を行う際と同様に、異物の検出を行い、制御部６が、異物の総数がしきい値以上であるか否かの判定と、所定の粒径より大きい異物の数がしきい値以上であるか否かの判定を行うようにしてもよい。そして、これらの判定結果によって、制御部６が、薬液供給管１２の洗浄を継続して行うか、終了するかの決定を行うようにしてもよい。このような構成によって、異常となったモジュールを速やかに使用可能な状態に回復させることができる。また、例えば装置を使用休止した後に再使用する際や組立てた後に、このような供給管１２の洗浄を行うようにしてもよい。その場合には、比較的大きな粒径を持つ異物が減少してモジュールが使用可能になる時点を把握することができるので、モジュールによるウエハＷの処理を速やかに開始することができる。
また、本発明は、薬液供給装置に適用されることに限られない。例えば流路アレイ１６に、薬液が通流するキュベット１５とは別の気体通流用のキュベット１５を設ける。そして、塗布、現像装置１における搬送領域７４などのウエハＷが搬送される領域の雰囲気を吸引ポンプなどにより、当該気体通流用のキュベット１５に供給できるようにする。ウエハＷが搬送される領域には、レジスト塗布モジュール１ＡなどのウエハＷが処理される領域も含まれる。そして、薬液中の異物を検出する場合と同様に、気体通流用のキュベットを気体が通流中に、当該キュベットに光路を形成して異物の検出を行う。従って、本発明は、ウエハＷに供給される流体に含まれる異物を検出することができる。
上記のようにウエハの搬送雰囲気を形成する気体の他にウエハＷの処理を行う気体中の異物の検出を行ってもよい。例えば、上記の現像モジュールにおいて、ウエハＷへ現像液を供給し、表面洗浄用の純水を供給した後に、ノズルからウエハＷ表面を乾燥させるためのＮ２（窒素）ガスが供給される。このノズルへの供給路を流れるＮ２ガスに含まれる異物の検出を、上記のレジストに含まれる異物の検出と同様に行ってもよい。
なお、各キュベット１５は直線上に配置されることに限られず、曲線上に配置されるようにしてもよい。また、キュベット１５毎にレーザー光照射部５１及び受光部５２を設けてもよい。ただし、上記のようにキュベット１５の配列方向にレーザー光照射部５１及び受光部５２が移動して、複数のキュベット１５に対してレーザー光照射部５１及び受光部５２が共用されることで、レーザー光照射部５１及び受光部５２の大型化を防ぐことができるので好ましい。また、上記の例では、所定の期間にキュベットを流れる異物の計数が行われるようにしているが、そのように計数を行わず、異物の有無のみが検出される場合も本発明の権利範囲に含まれる。なお、既述した各構成例は、互いに組み合わせたり置換したり変形したりすることができる。
（評価試験）
続いて、本発明に関連して行われた評価試験について説明する。
評価試験１
評価試験１−１として上記の異物検出ユニット４の１つのキュベット１５に、異物が含まれている割合及び当該異物の粒径が既知の試験液を供給し、キュベット１５を流れる全ての粒子に対して検出される粒子の割合（計数効率）を調べた。ただし、この異物検出ユニット４におけるレーザー光照射部５１の光学系５３は、キュベット１５内の集光領域における光路の横断面が１．２μｍの概ね真円のスポットとなるように構成されている。上記の試験液としては、含まれている異物の粒径が、各々６０ｎｍ、４６ｎｍ、２９ｎｍである３種類の試験液を用い、上記の計数効率は試験液ごとに測定した。
また、評価試験１−２として、キュベット１５内の集光領域における光路の横断面のスポットが発明の実施形態で示したように楕円形になるように光学系５３を構成した他は、評価試験１−１と同様の条件で計数効率を調べた。この楕円形のスポットの長径は４０μｍ、短径は１．２μｍである。このスポットにおける単位面積あたりのエネルギー密度は各箇所で同一になるようにレーザー光照射部５１の光学系５３が構成されている。
評価試験１−１において、異物の粒径が６０ｎｍ、４６ｎｍ、２９ｎｍである試験液を用いたとき、計数効率は夫々０．０２％、０．００４％、０．０００３％であった。評価試験１−２において、異物の粒径が６０ｎｍ、４６ｎｍ、２９ｎｍである試験液を用いたとき、計数効率は夫々１％、０．２％、０．００２％であった。この結果から、発明の実施の形態で説明したように横長の検出領域５０が形成されるように光学系５３を構成することで、異物の計数効率を高くすることができるので、異物の測定精度を高くすることができることが分かる。
評価試験２
評価試験２として異物検出ユニット４において、含まれるポリマーの濃度が互いに異なる薬液をキュベット１５に供給し、各チャンネルの回路部４６から出力される信号強度を測定した。この異物検出ユニット４では、発明の実施の形態で説明したように、キュベット１５内の集光領域における光路の横断面が、左右方向に沿った長径を持つ楕円形のスポットとなるようにレーザー光照射部５１の光学系５３が構成されている。ただし、このスポット内の各部ではエネルギー分布に比較的大きな差が有り、スポットの中心部に向かうほどエネルギーが高いという点で既述の構成例と異なっている。つまり、図１３で説明した検出領域５０中の各分割集光領域間で、エネルギーの分布が異なる。薬液としては、所定の濃度のポリマーを含有するレジストと、ポリマーであるポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）を夫々５％、１．２５％、０．５％、０％含有する第１の薬液、第２の薬液、第３の薬液、第４の薬液と、を用いた。上記の信号強度の測定は、使用する薬液毎に行った。
図１７のグラフは、この評価試験２の結果を示している。グラフの横軸は回路部４６のチャンネル番号を示しており、グラフの縦軸は各回路部４６から出力された信号強度を示している。このグラフより、ポリマーが含まれるレジスト及び第１〜第３の薬液を用いた場合において、分割集光領域におけるエネルギーが低いほど、当該分割集光領域に対応するチャンネルの回路部４６から出力される信号強度が低くなる傾向があることが分かる。また、第１〜第４の薬液を用いた場合の結果から、薬液に含まれるポリマーの割合が大きくなるほど、チャンネル間における信号強度の差が大きくなることが分かる。
検出対象となる異物の粒径が小さいほど、この異物によって回路部４６から出力される検出信号の強度は小さくなる。従って、この評価試験２で出力信号の強度が比較的低いチャンネルでは、より異物の粒径が小さい薬液を用いた場合には、異物の検出を行えないおそれが有る。そこで、発明の実施の形態で説明したように、スポット中の各部のエネルギー分布の差が抑えられるようにレーザー光照射部５１の光学系５３を構成し、さらに横長の楕円形の中心部を検出領域５０として、図９で説明したように検出領域５０内の左右方向でエネルギー分布が略均一になる、即ち各分割集光領域間でエネルギーが略均一になるように光学系５３を構成することが有効である。
ところで、この図１７のグラフについてさらに考察する。上記のように当該グラフは、受光素子４５のチャンネル毎に、ポリマーを含む各種の薬液から検出された当該ポリマーの検出信号強度を示している。この各薬液がキュベット１５を流れるとき、各分割集光領域を通過するポリマーのサイズは、各分割集光領域間で概ね同一となるはずであるが、図１７のグラフに示されるように、検出された信号強度はチャンネル毎に異なっている。
キュベット１５内の集光領域における光路の横断面は、上記のように分割集光領域の配列方向を長径とする楕円である。図１７のグラフから、この楕円においてエネルギー密度が高い中心部に対応するチャンネルからは、エネルギー密度が低い楕円の周縁部に対応するチャンネルに比べて、より大きな強度の信号が出力されていることが分かる。このように信号が出力されることから、当該楕円の中心部に対応するチャンネルの最小可測粒径は、楕円の周縁部に対応するチャンネルの最小可測粒径よりも小さくなることが考えられる。
各チャンネルにおいて均一で精度の高い検出を行い、測定の精度を高くするためには、このようなチャンネル間でのばらつきを避ける必要が有る。そのためには、上記の楕円の長径方向のエネルギー密度を均一化することが必要になる。つまり、分割集光領域のいずれにおいても比較的高く、適切なエネルギー密度を有するようにすることが必要になる。上記のパウエルレンズを含む集光部５５はそのような集光を行えるように構成されている。
ところで、この図１７のグラフから、薬液中に含まれるポリマーの濃度が高いほど検出信号強度が大きくなっていることが分かる。これは、薬液中に含まれるポリマーの濃度が高いほど、正常なポリマーに起因するバックグラウンドノイズ（ノイズフロア）が大きくなることを示す。つまり、受光素子４５のチャンネルに対応する分割集光領域を流れる正常なポリマーの数が多いほど、ノイズフロアが上昇する。従って、受光素子４５のチャンネル数を増やし、図１３を用いて説明したように１つの受光素子４５のチャンネルに対応する分割集光領域を流れる正常なポリマーの数を減らすようにする。それによって、ノイズフロアが低減され、Ｓ／Ｎを向上させることができる。
評価試験３
評価試験３として、発明の実施の形態で説明した異物検出ユニット４のキュベット１５に、２９ｎｍを中心粒径として所定のばらつきを有する異物を多数含む試験液を供給し、当該異物についての検出を行った。図１８のグラフは、この検出の際に１つのチャンネルの回路部４６から出力された信号の波形を示しており、グラフの横軸は時間（単位：μ秒）、グラフの縦軸は信号電圧（単位：Ｖ）である。グラフ中１３μ秒〜１４μ秒にて出現している比較的大きなピークを持つ波形は、異物によって発生した干渉縞に起因する波形である。図１９のグラフは、各チャンネルの回路部４６から得られる波形について、ノイズフロアよりも大きなピークの値をプロットしたものである。図１９のグラフの横軸、縦軸は、図１８のグラフと同様に時間、信号電圧を夫々示している。グラフに示すように付されたプロットは多数であった。なおグラフ中の鎖線は上記のノイズフロアを示している。
この評価試験３の結果から、異物検出ユニット４によれば、粒径が２９ｎｍと、極めて小さい異物について、検出が可能であることが確認された。なお、粒径が４６ｎｍの異物を含む試験液、粒径が６０ｎｍの異物を含む試験液を用いて評価試験３と同様の試験を行っているが、異物の検出が可能であることが確認されている。
Ｗ ウエハ
１Ａ レジスト塗布モジュール
１２Ａ〜１２Ｋ 薬液供給管
１５ キュベット
１６ 流路アレイ
１７ 流路
２１ 光源
４ 異物検出ユニット
４５ 受光素子
４６ 回路部
５０ 検出領域
５１ 光照射部
５２ 受光部
６ 制御部

Claims (7)

  1. 基板に塗布膜を形成するための塗布液を各々供給する複数の塗布液用のノズルと、
    複数の前記塗布液用のノズルに各々前記塗布液を供給する塗布液用の流路を形成すると共に、光を透過する流路形成部と、
    前記複数の塗布液用のノズルのうち選択されたノズルから前記塗布液が供給されるように、前記流路形成部に当該塗布液を供給する塗布液供給部と、
    前記流路形成部の複数の塗布液用の流路に共用され、当該各流路にレーザー光を照射するためのレーザー光照射部と、
    前記複数の塗布液用の流路に共用され、前記レーザー光照射部と共に前記流路形成部を挟んで配置される受光素子と、
    前記受光素子から出力される信号に基づいて前記流路を流通する塗布液中の異物を検出する異物検出部と、
    前記選択された塗布液用のノズルに供給される塗布液中の異物を検出するために、当該選択された塗布液用のノズルに対応する位置に前記レーザー光照射部及び前記受光素子を移動させる移動機構と、
    を備える塗布膜形成装置。
  2. 前記塗布液が供給される前に前記基板を濡らす前処理を行うための前処理液を当該基板に供給する前処理液用のノズルが設けられ、
    前記流路形成部は、前記前処理液用のノズルに前処理液を供給する前処理液用の流路を形成し、
    前記レーザー光照射部及び前記受光素子は前記塗布液用の流路及び前記前処理液用の流路に共用され、
    前記移動機構は、前処理液用のノズルに供給される前処理液中の異物を検出するために、当該前処理液用のノズルに対応する位置に前記レーザー光照射部及び前記受光素子を移動させる請求項１記載の塗布膜形成装置。
  3. 前記塗布液はレジストであり、前記前処理液はシンナーである請求項２記載の塗布膜形成装置。
  4. 前記異物検出部は、前記異物の粒径について設定された範囲毎に、検出された前記異物を計数する請求項１ないし３のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
  5. 前記異物検出部は、前記基板への前記塗布液あるいは前処理液の供給中に取得される前記受光素子から出力される信号に基づいて、後続の基板に対する当該塗布液の供給を中止するか否かを決定する請求項１ないし４のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置。
  6. 前記レーザー光照射部に光を供給する光源と当該レーザー光照射部との間の光路を開閉するシャッタが設けられ、
    選択された一の前記塗布液用のノズルに対応する位置と、選択された他の前記塗布液用のノズルに対応する位置または前記前処理液用のノズルに対応する位置との間を、前記移動機構により前記レーザー光照射部及び前記受光素子が移動する間、当該シャッタにより前記光路が閉鎖される請求項２記載の塗布膜形成装置。
  7. 前記基板が格納されるキャリアが載置される載置部と、
    請求項１ないし６のいずれか一つに記載の塗布膜形成装置と、
    前記キャリアと前記塗布膜形成装置との間で前記基板を搬送する搬送機構と、
    を含む塗布膜形成システム。
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