KR20110099631A - 액처리 장치, 액처리 방법 및 기억 매체 - Google Patents

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Abstract

기판으로 약액을 공급하여 액처리를 행하는 액처리 장치에서 약액의 공급 상태를 확실하게 판정할 수 있는 기술을 제공한다. 기판 보지부에 보지된 기판으로 펌프로부터 배관 및 노즐을 거쳐 약액을 공급하여 액처리를 행하는 장치에 있어서, 상기 배관에서부터 노즐의 선단부에 이르기까지의 유로 구성 부재에 변형 게이지가 설치된 변형 센서와, 이 변형 센서의 출력 전압을 미분하는 미분 회로와, 이 미분 회로의 출력에 따라 약액의 공급 상태를 판정하는 판정부를 구비하도록 장치를 구성한다. 광학적인 검출을 행하는 경우보다 기판의 표면 상태 또는 약액의 성질에 따른 영향이 억제되므로, 정밀한 판정을 행할 수 있다.

Description

액처리 장치, 액처리 방법 및 기억 매체{LIQUID PROCESSING APPARATUS, LIQUID PROCESSING METHOD AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은 기판으로 처리액을 공급하여 액처리를 행하는 액처리 장치, 액처리 방법 및 기억 매체에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중 하나인 포토레지스트 공정에서는 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함)의 표면에 다양한 약액을 공급하여 액처리를 행한다. 이 액처리를 행하는 장치로는, 예를 들면 웨이퍼에 약액으로서 레지스트를 도포하는 레지스트 도포 장치가 있다. 레지스트 도포 장치는 웨이퍼로 레지스트를 공급하는 노즐을 구비하고 있으며, 이 레지스트 공급 노즐에는 펌프로부터 배관을 거쳐 레지스트가 압송(壓送)된다.
이 레지스트 도포 장치에서 장시간 레지스트 공급 노즐을 사용하지 않으면, 상기 배관 내에서 레지스트가 고화(固化)되어 막힘이 발생하거나 레지스트가 발포(發泡)되어 배관 내에 공기가 고인다. 이에 따라, 레지스트 공급 노즐로부터 정상적으로 레지스트가 토출되지 않아 웨이퍼마다 처리가 불균일해질 우려가 있다. 따라서, 레지스트 도포 장치에는 레지스트 공급 노즐로부터의 레지스트의 토출을 광학적으로 검출하는 검출 수단이 설치되는 경우가 있다.
이 검출 수단으로는, 예를 들면 레지스트 공급 노즐로부터 토출되는 레지스트의 액의 흐름을 촬상하는 CCD 카메라가 있으며, 이 CCD 카메라에 의해 취득된 화상에 기초하여 레지스트 도포 장치에 설치되는 컴퓨터가 레지스트 토출의 이상을 검출한다. 또한, 그 외의 검출 수단으로는 웨이퍼(W)의 표면에 레이저를 조사(照射)하는 조사부와 웨이퍼(W)로부터 반사된 상기 레이저를 수광(受光)하는 수광부를 구비한 센서가 있다. 레지스트가 웨이퍼로 공급되면, 상기 수광부의 수광량이 변화하고, 이 수광량의 변화에 기초하여 상기 컴퓨터가 레지스트 토출의 이상을 검출하도록 되어 있다.
그러나, 레지스트에 따라 그 색이 다양하여, 투명도가 높은 것은 상기와 같은 카메라에 의한 검출을 행하기 어려운 경우가 있다. 또한, 웨이퍼의 표면 상태가 다양하여 광의 반사율 또는 반사각이 각각 상이하다. 따라서, 이 표면 상태에 따라서는 상기 센서에 의한 검출을 행하기 어려운 경우가 있다. 또한, 레지스트 도포 장치에는 다양한 종류의 웨이퍼가 반입되어, 각 웨이퍼에 대해 각각 다른 레지스트를 이용하여 처리를 행하는 경우가 있다. 이 경우, 상기의 각 방법으로는 레지스트의 토출 유무를 구별하기 위한 임계치의 설정이 곤란하다. 이러한 사정으로부터, 광학적인 검출 수단에 의하지 않고 레지스트 등의 약액의 공급 상태를 판정할 수 있는 액처리 장치가 요구되고 있었다.
특허 문헌 1에는, 기판의 외방(外方)에 변형 게이지를 설치하고, 토출 노즐로부터 이 변형 게이지에 처리액을 토출함으로써 토출 압력을 측정하는 액처리 장치에 대하여 기재되어 있다. 그러나, 특허 문헌 1의 발명에서는, 기판에 처리액을 토출하는 중에 이상이 일어난 경우에는 그 이상을 검출할 수 없다. 특허 문헌 2에는, 대향하는 부품과 접촉하는 것에 따른 노즐의 변형을 검출하기 위하여 변형 게이지를 노즐에 설치한 토출 장치에 대해 기재되어 있으며, 검출 회로가 변형 게이지의 저항치의 변화에 기초하여 변형량을 검출한다. 그러나, 상기의 레지스트 도포 장치에서는, 연속적으로 웨이퍼에 처리를 행하는 경우에는 레지스트의 토출 동작에 의해 발생된 노즐의 변형이 다 되돌아오기 전에 다음 웨이퍼에 처리를 행하는 것이 고려된다. 따라서, 변형량의 변화에 기초하여 토출의 유무를 검출하는 경우, 임계치의 설정이 곤란하다.
일본특허공개공보 평8-17780 일본특허공개공보 2005-152826
본 발명은 이러한 사정 하에 이루어진 것이며, 그 목적은 기판으로 약액을 공급하여 액처리를 행하는 액처리 장치에서 약액의 공급 상태를 확실하게 판정할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 액처리 장치는, 기판 보지(保持)부에 보지된 기판으로 펌프로부터 배관 및 노즐을 거쳐 약액을 공급하여 액처리를 행하는 장치에 있어서, 상기 배관에서부터 노즐의 선단부에 이르기까지의 유로 구성 부재에 변형 게이지가 설치된 변형 센서와, 상기 변형 센서의 출력 전압을 미분하는 미분 회로와, 상기 미분 회로의 출력에 따라 약액의 공급 상태를 판정하는 판정부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 변형 게이지는, 예를 들면 수지로 이루어지는 배관 또는 수지로 이루어지는 노즐에 설치되어 있다. 상기 변형 센서는, 예를 들면 상기 변형 게이지가 신장되었을 때 출력 전압이 양, 음 중 일방의 부호가 되도록 구성되고, 상기 판정부는, 상기 미분 회로의 출력 전압이 상기 일방의 부호이고 절대치가 미리 정한 임계치보다 커졌을 때 약액이 흘렀다고 판정하도록 구성되어 있어도 좋다.
상기 판정부는, 상기 미분 회로의 출력 전압이 상기 일방의 부호와는 반대의 부호이고 절대치가 미리 정한 임계치보다 커졌을 때 약액의 흐름이 정지했다고 판정하도록 구성되어 있어도 좋다. 또한, 예를 들면 상기 판정부는, 약액이 흘렀다고 판정한 후의 경과 시간이 미리 정한 설정 시간보다 짧을 때, 상기 미분 회로의 출력 전압이 상기 일방의 부호와는 반대의 부호이고 절대치가 미리 정한 임계치보다 커졌을 때 약액 중에 기포가 포함되어 있다고 판정하도록 구성된다.
본 발명의 액처리 방법은, 기판 보지부에 기판을 보지하는 공정과, 펌프로부터 배관 및 노즐을 거쳐 기판으로 약액을 공급하여 액처리를 행하는 공정과, 상기 배관으로부터 노즐의 선단부에 이르기까지의 유로 구성 부재에 설치된 변형 게이지를 포함하는 변형 센서의 출력 전압을 미분 회로에 의해 미분하는 공정과, 상기 미분 회로의 출력에 따라 약액의 공급 상태를 판정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
이 액처리 방법은, 상기 변형 게이지가 신장되었을 때 상기 변형 센서로부터 양, 음 중 일방의 부호의 전압을 출력하는 공정과, 상기 미분 회로의 출력 전압이 상기 일방의 부호이고 절대치가 미리 정한 임계치보다 커졌을 때 약액이 흘렀다고 판정하는 공정을 구비하고 있어도 좋다. 상기 미분 회로의 출력 전압이 상기 일방의 부호와는 반대의 부호이고 절대치가 미리 정한 임계치보다 커졌을 때 약액의 흐름이 정지했다고 판정하는 공정을 구비하고 있어도 좋다. 또한, 예를 들면 약액이 흘렀다고 판정한 후의 경과 시간이 미리 정한 설정 시간보다 짧을 때, 상기 미분 회로의 출력 전압이 상기 일방의 부호와는 반대의 부호이고 절대치가 미리 정한 임계치보다 커졌을 때 약액 중에 기포가 포함되어 있다고 판정하는 공정이 포함된다.
본 발명의 기억 매체는, 기판 보지부에 보지된 기판으로 펌프로부터 배관 및 노즐을 거쳐 약액을 공급하는 액처리 장치에 이용되는 프로그램을 저장하는 기억 매체에 있어서, 상기 프로그램은 전술한 액처리 방법을 실행하도록 단계군이 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 약액의 유로 구성 부재에 설치된 변형 게이지를 포함하는 변형 센서의 출력 전압을 미분 회로로 미분하고, 이 미분 회로의 출력에 따라 약액의 공급 상태를 판정하고 있다. 따라서, 광학적인 검출 수단을 이용하는 경우에 비해 기판의 표면 상태 또는 약액의 광학적인 성질에 따른 영향이 억제되므로, 정밀하게 약액 공급 상태의 판정을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 레지스트 도포 장치의 종단측면도이다.
도 2는 상기 레지스트 도포 장치의 사시도이다.
도 3은 상기 레지스트 도포 장치의 회로 유닛의 구성도이다.
도 4는 배관의 변형량의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 미분 회로로부터의 출력과, 비교 회로로부터의 출력과, 제어부의 판정과의 관계를 나타낸 표이다.
도 6은 배관의 종단면도이다.
도 7은 기포가 배관을 통과할 때의 변형량의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 레지스트 도포 장치에 설치되는 제어부의 구성도이다.
도 9는 제어부에 의한 판정 공정을 나타낸 순서도이다.
도 10은 참고 시험의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 참고 시험의 결과를 나타낸 그래프이다.
(제 1 실시예)
이어서, 본 발명의 액처리 장치의 실시예인 레지스트 도포 장치(1)에 대하여 설명한다. 이 레지스트 도포 장치(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 하우징(11)의 내부에 설치되어 있다. 이 하우징(11)의 내부 공간(12)의 상부에는 청정한 다운플로우를 형성하는 팬 필터 장치(13)가 설치되어 있다.
이 레지스트 도포 장치(1)는 기판 보지부(保持部)인 스핀 척(21)을 구비하고 있다. 스핀 척(21)은 진공 흡착함으로써 웨이퍼(W)를 수평으로 보지하며, 하부측의 구동부(22)에 의해 축부(23)를 개재하여 승강 가능하고 또한 수직축을 중심으로 회전 가능하게 구성되어 있다.
또한, 레지스트 도포 장치(1)는 컵(포위 부재)(3)을 구비하고 있다. 컵(3)은 스핀 척(21)에 의해 보지된 웨이퍼(W)의 주연부(周緣部)를 둘러싸고, 내부에 액처리 공간(31)을 가지도록 구성되어 있으며, 웨이퍼(W)로 공급된 레지스트 등의 약액이 비산(飛散)하는 것을 방지하는 것이다. 또한, 컵(3)은 하부측에 오목부 형상을 이루는 액받이부(32)가 웨이퍼(W)의 주연부 하방측에 전체 둘레에 걸쳐 외측 영역과 내측 영역으로 구획된 태양으로 설치되며, 외측 영역의 저부(底部)에는 저장된 도포액 등의 드레인을 배출하기 위한 폐액구(33)가 설치되어 있고, 내측 영역의 저부에는 2 개의 배기구(34, 35)가 설치되어 있다.
컵(3)의 내부에는 처리액을 외측 영역으로 가이드하는 원판 부재(36)가 설치되어 있다. 이 원판 부재(36)는 축부(23)를 관통시키는 관통홀(37)이 중앙에 형성되고, 주연부에는 산(山) 형상의 가이드부(38)가 설치되어 있다. 또한, 원판 부재(36)를 관통하는 태양으로 3 개의 승강 핀(39)이 설치되고, 승강 핀(39)은 승강 기구(30)에 의해 승강한다. 승강 핀(39)의 선단이 웨이퍼(W)의 이면에 접촉함으로써 웨이퍼(W)를 상하 방향으로 승강시키고, 이에 따라 웨이퍼(W)가 액처리 공간(31)으로부터 삽탈(揷脫)된다. 도 2에 도시한 반송 수단(14)에 의해 웨이퍼(W)가 장치(1)의 외부와 승강 핀(39)과의 사이에서 전달된다.
또한, 레지스트 도포 장치(1)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 레지스트 공급 노즐(41), 용제 공급 노즐(51)을 구비하고 있다. 레지스트 공급 노즐(41)은, 예를 들면 수지에 의해 구성되어 있고, 배관(42)을 개재하여 레지스트 공급계(43)에 접속되어 있다. 레지스트 공급계(43)는 레지스트를 저장하는 저장부와 당해 저장부로부터 레지스트를 레지스트 공급 노즐(41)로 압송하는 펌프를 구비하고 있고, 제어부(80)로부터 송신되는 제어 신호를 수신하여 레지스트의 공급을 행한다. 배관(42)에는 밸브(44)가 개재 설치되어 있어 웨이퍼(W)로의 레지스트의 공급 및 중단을 제어한다. 배관(42)은, 예를 들면 수지에 의해 구성되어 있다.
레지스트 공급 노즐(41)은 암(45)에 장착되어 있다. 암(45)을 개재하여 레지스트 공급 노즐(41)을 도 2에 도시한 Z 축 방향(수직 방향) 및 X 축 방향(수평 방향)으로 각각 이동시키는 암 구동부(46)가 설치되어 있다. 도면 중 47은 가이드 레일이며, 암 구동부(46) 및 후술하는 암 구동부(56)를 상기 X 축 방향으로 가이드한다.
용제 공급 노즐(51)은 배관(52)을 거쳐 용제 공급계(53)에 접속되어 있다. 용제 공급계는 저장되는 약액이 레지스트 대신에 용제, 예를 들면 시너인 것 외에는 레지스트 공급계와 동일한 구성이다. 시너는 레지스트의 웨이퍼(W)의 습윤성을 향상시키기 위한 약액이다. 배관(52)에는 밸브(44)에 상당하는 밸브(54)가 개재 설치된다. 도 2 중 55는 암이며, 암 구동부(46)에 상당하는 암 구동부(56)에 의해 용제 공급 노즐(51)은 X 축 방향 및 Z 축 방향으로 이동한다. 또한, 이 레지스트 도포 장치(1)에는 대기 위치에 놓인 레지스트 공급 노즐(41), 용제 공급 노즐(51)을 대기시키는 대기부(40, 50)를 각각 설치하였다. 이 대기부(40, 50)는 레지스트 공급 노즐(41), 용제 공급 노즐(51)로부터 각각 토출된 약액을 받는 역할을 한다.
또한, 레지스트 도포 장치(1)는 엣지 리무버(61)를 구비하고 있다. 엣지 리무버(61)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 노즐(62)이 선단부에 장착된 선회, 승강 가능한 암(63)을 구비하고 있다. 이 엣지 리무버(61)는 레지스트 도포 후에 웨이퍼(W)의 주연부의 레지스트막을, 막의 박리를 방지하기 위하여 용제에 의해 제거하는 것이다.
배관(42)에서 레지스트 공급계(43)의 펌프 근방을 상류부(48)로 하면, 이 상류부(48)에는 변형 게이지(71A)가 설치되어 있다. 또한, 레지스트 공급 노즐(41)의 선단에는 변형 게이지(71B)가 설치되어 있다. 이들 변형 게이지(71A, 71B)는 얇은 절연체 상에 가는 금속 저항체를 소정의 패턴으로 형성함으로써 구성되어 있으며, 상기 상류부(48) 및 레지스트 공급 노즐(41)의 표면에 각각 절연체측이, 예를 들면 접착됨으로써 장착되어 있다. 레지스트 공급계(43)로부터 레지스트가 압송되면, 상류부(48), 레지스트 공급 노즐(41)이 팽창하도록 변형되고, 이 변형에 따라 변형 게이지(71A, 71B)가 신장된다. 변형 게이지(71A, 71B)가 신장되는 양(변형량)이 클수록 상기 금속 저항체의 전기 저항치가 증가하도록 되어 있어, 이 저항치의 변화를 변형량의 변화로서 검출할 수 있다. 이때, 변형 게이지(71A, 71B)의 저항치는 미소한 값이므로, 휘스톤 브리지(Wheatstone bridge) 회로를 이용하여 전압으로 변환하고 있다.
구체적으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 변형 게이지(71A)를 검출부 본체(72A)에 접속시킴으로써 휘스톤 브리지 회로를 이루는 변형 센서(70A)가 구성되도록 되어 있다. 이 검출부 본체(72A)에서는, 배터리(73)로부터 브리지 회로의 입력 전압이 인가되면, 브리지 회로의 출력 전압이 전압 검출부(74A)에 의해 각각 검출되어, 변형량의 검출 전압(V)으로서 미분 회로(75A)에 출력된다. 이 예에서는, 변형 게이지(71A)가 신장되지 않았을 때에는 검출 전압(V)이 0이고, 신장되었을 때에는 음의 값의 검출 전압(V)이 얻어지도록 변형 센서(70A)가 구성되어 있다.
미분 회로(75A)는 상기 검출 전압(V)을 미분하여 전압(V’)을 출력한다. 미분 회로(75A)의 후단(後段)에는 비교 회로(76A) 및 비교 회로(77A)가 병렬로 접속되어 있다. 비교 회로(76A)는 미분 회로(75A)로부터 출력된 상기 전압(V’)과 미리 설정한 기준 전압(+ V0)을 비교하여, + V0 ≤ V’인지 V’ < + V0인지에 따라 상이한 전압을 후단의 데이터 처리부(78A)에 출력한다. 또한, 비교 회로(77A)는 미분 회로(75A)로부터 출력된 상기 전압(V’)과 미리 설정한 기준 전압(- V0)을 비교하여, - V0 < V’인지 V’ ≤ - V0인지에 따라 상이한 전압을 후단의 데이터 처리부(78A)에 출력한다. 비교 회로(76A, 77A)의 기준 전압을 이와 같이 각각 + V0, - V0로 설정한 이유에 대해서는 후술한다. 데이터 처리부(78A)는, 예를 들면 A/D 변환기 등을 구비하고 있으며, 비교 회로(76A, 77A)로부터 출력된 신호를 변환하여 제어부(80)에 출력한다.
도 4는 레지스트 공급 및 중단 타이밍과, 배관(42)의 상류부(48)의 변형량의 변화, 즉 검출 전압(V)의 변화와의 관계를 나타낸 그래프를 나타내고 있다. 시각(t1)부터 시각(t2)에서는 레지스트 공급계(43)의 펌프로부터 레지스트의 공급이 행해지지 않아, 상류부(48)의 변형량은 0이다. 시각(t2)에서 레지스트 공급계(43)로부터 레지스트가 공급되면, 압송되는 레지스트로부터 받는 응력에 의해 상류부(48)는 점차 팽창한다. 그리고, 시각(t3)에서 레지스트의 공급이 정지하면, 복원력에 의해 변형량이 점차 작아져 머지않아 0으로 되돌아온다. 그리고, 시각(t4)에서 레지스트 공급계(43)로부터 재차 레지스트의 공급이 개시되면, 재차 상류부(48)가 변형된다. 레지스트 공급 노즐(41)도 레지스트 공급계(43)로부터의 레지스트 공급에 따라 상류부(48)와 마찬가지로 변형된다.
이와 같이, 레지스트가 공급계(43)로부터 공급될 때에는 배관(42)의 상류부(48)의 변형이 점차 커진다. 상기 미분 회로(75A)로부터 출력되는 전압(V’)은 음(-)의 값이 된다. 또한, 공급계(43)로부터 레지스트의 공급이 정지하여 변형이 작아지고 있을 때에는 상기 미분 회로(75A)로부터 출력되는 전압(V’)은 +의 값이 된다. 그리고, 레지스트가 토출되지 않고 변형이 해소되어 있을 때에는 미분 회로(75A)로부터 출력되는 전압(V’)은 0이다. 단, 노이즈에 의한 오검출을 방지하기 위하여, 이 예에서는 임계치(V0)를 마련하여 -V0 < V’ = 0 < + V0일 때 레지스트가 토출되지 않고 변형이 해소되어 있는 것으로서 후술하는 제어부(80)가 판정을 행할 수 있도록 되어 있다. 도 5의 표는 A/D 변환된 각 비교 회로(76A, 77A)로부터의 출력과, 미분 회로(75A)로부터의 출력 전압(V’)의 범위와, 제어부(80)에 의해 판정되는 웨이퍼(W)로의 레지스트의 토출 상태와의 관계를 나타내고 있다. 이 표에 나타낸 바와 같이, + V0 ≤ V’일 때에는 토출 종료 후에 배관(42)의 변형이 감소되고 있는 상태, V’ ≤ - V0일 때에는 레지스트 토출 중으로 각각 판정되도록 제어부(80)가 구성되어 있다.
변형 게이지(71A)에 접속되는 각 부에 대하여 설명하였으나, 도 3에 도시한 바와 같이, 변형 게이지(71B)에도 동일한 각 부가 접속되어 있다. 변형 게이지(71B)에 접속되는 각 부 및 각 회로에 대응되는 것에 대해서는 부호로서 A 대신에 B를 부여하고 설명을 생략한다. 각 검출부 본체(72A, 72B), 미분 회로(75A, 75B), 비교 회로(76A, 76B, 77A, 77B) 및 데이터 처리부(78A, 78B)는 회로 유닛(79)을 구성하고 있다.
레지스트 공급 노즐(41)에서도, 배관(42)의 상류부(48)와 마찬가지로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 레지스트의 토출 상태에 따라 그 변형량이 변화하므로, 변형 게이지(71B)를 이용하여 도 5의 레지스트 토출 상태의 판정을 행할 수가 있는데, 이 예에서는 통상적으로 변형 게이지(71A)를 이용하여 도 6의 레지스트 토출 상태의 판정을 행한다. 레지스트 토출 중, 예를 들면 당해 레지스트의 발포(發泡) 등에 의해 발생된 기포(64)가 배관(42)의 상류부(48)를 통과하면, 도 7 중 시각(t5)으로 나타낸 바와 같이, 계속 증가하던 변형량이 일시적으로 감소하고, 그 후 재차 커진다. 기포(64)가 레지스트 공급 노즐(41)을 통과할 때에도 마찬가지로 레지스트 공급 노즐(41)의 변형량이 변화된다. 이를 이용하여, 변형 게이지(71A)에 의해 기포를 검출했을 때에는, 후술하는 레지스트 도포 장치(1)의 작용으로 설명하는 바와 같이 변형 게이지(71B)에 의해 기포(64)의 제거 확인을 행한다.
이어서, 레지스트 도포 장치(1)의 제어부(80)에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다. 제어부(80)는, 예를 들면 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 도 8에서 부호 81은 버스이다. 이 버스(81)에 CPU(Central Processing Unit)(82), 기억부(83), 프로그램 저장부(84), 표시부(85), 알람 발생부(86) 및 타이머(89)가 접속되어 있다. 프로그램 저장부(84)에는 웨이퍼(W)에 레지스트 도포 처리를 행하기 위한 처리 프로그램(87)과 후술하는 바와 같이 각종 판정을 행하는 판정 프로그램(판정부)(88) 등이 저장되어 있다.
처리 프로그램(87)에 의해 제어부(80)로부터 레지스트 도포 장치(1)의 각 부로 제어 신호가 송신되어, 웨이퍼(W)에 레지스트의 도포 처리가 행해진다. 또한, 처리 프로그램은 레지스트 토출 개시 시각, 레지스트 토출 종료 시각의 기억 또는 토출 시간의 연산 등의 처리도 행한다. 판정 프로그램(88)은 회로 유닛(79)으로부터의 출력에 기초하여 각종 판정을 행한다. 프로그램 저장부(84)는, 예를 들면 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 마그넷 옵티컬 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 의해 구성되어 있고, 각 프로그램은 프로그램 저장부(84)로부터 제어부(80)에 인스톨되어 동작한다.
기억부(83)에는 웨이퍼(W)마다 레지스트의 토출 개시 시각, 토출 종료 시각 및 이들 토출 개시 시각 및 토출 종료 시각으로부터 연산되는 레지스트의 토출 시간이 기억된다. 또한, 기억부(83)에는 레지스트의 토출을 개시하기 위한 토출 개시 신호의 출력 시각 및 레지스트의 토출을 정지하기 위한 토출 정지 신호의 출력 시각도 기억된다. 표시부(85)는, 예를 들면 디스플레이 등에 의해 구성되며, 기억부(83)에 기억된 토출 개시 시각, 토출 종료 시각, 토출 시간 및 각 신호의 출력 시각을 웨이퍼(W)마다 표시한다. 알람 발생부(86)는, 예를 들면 경고음을 발하는 부저 또는 경고를 표시하기 위한 디스플레이 등에 의해 구성되며, 레지스트 도포 장치(1)의 오퍼레이터에 당해 장치(1)의 이상을 보고한다. 타이머(89)는 레지스트 토출 시간을 계측하기 위한 수단이며, 오퍼레이터가 도시하지 않은 입력부를 통하여 임의로 설정한다.
이어서, 레지스트 도포 장치(1)에 의한 웨이퍼(W)로의 도포 처리 공정에 대하여 도 9의 순서도를 참조하여 설명한다. 오퍼레이터가, 예를 들면 소정의 처리 개시 작업을 행하면, 웨이퍼(W)가 반송 수단(14)에 의해 레지스트 도포 장치(1)로 반송되고, 반송 수단(14)과 승강 핀(39)의 협동 작업에 의해 스핀 척(21)으로 전달된다. 용제 공급 노즐(51)이 대기부(50)에서 웨이퍼(W)의 중심부 상으로 이동하고, 웨이퍼(W)가, 예를 들면 1500 rpm으로 회전하고 또한 당해 중심부로 시너가 공급되고, 공급된 시너는 주연부로 퍼진다.
용제 공급 노즐(51)이 대기부(50)로 되돌아오고, 레지스트 공급 노즐(41)이 대기부(40)에서 웨이퍼(W)의 중심부 상으로 이동하고, 웨이퍼(W)의 회전 수가, 예를 들면 3000 rpm으로 상승한다. 이때, 제어부(80)는 비교 회로(76A, 77A)로부터의 출력이 0, 1인지 아닌지, 즉 레지스트가 토출되었는지 아닌지를 판정한다(단계(S1)). 레지스트가 토출되었다고 판정한 경우에는 장치에 이상이 있는 것으로 판정하여 알람을 출력한다(단계(S2)).
단계(S1)에서 레지스트가 토출되지 않았다고 판정한 경우, 제어부(80)는 레지스트 공급계(43)에 레지스트의 토출 개시 신호를 출력하고, 이 토출 개시 신호의 출력 시각을 기억부(83)에 기억시킨다(단계(S3)). 그리고, 토출 개시 신호 출력 후, 미리 설정된 시간 내에 비교 회로(76A, 77A)로부터의 출력이 각각 0, 1이 되는지 아닌지, 즉 레지스트가 토출되었는지 아닌지를 판정한다(단계(S4)).
단계(S4)에서 설정 시간 내에 레지스트가 토출되지 않았다고 판정된 경우, 제어부(80)는 장치에 이상이 있는 것으로서 알람을 출력한다. 단계(S4)에서 설정 시간 내에 레지스트가 토출되었다고 판정한 경우, 제어부(80)는 그 시각을 토출 개시 시각으로서 기억부(83)에 기입하고(단계(S5)), 타이머(89)를 구동시킨다(단계(S6)).
제어부(80)는 비교 회로(76A, 77A)로부터의 출력이 각각 1, 0이 되어 있는지 아닌지, 즉 배관(42)의 변형량이 저하되었는지 아닌지를 판정한다(단계(S7)).
단계(S7)에서 변형량이 저하되지 않았다고 판정한 경우, 제어부(80)는 타이머(89)가 미리 설정된 시간이 경과하였는지 아닌지를 판정하여(단계(S8)), 타이머(89)가 미리 설정된 시간이 경과하지 않았다고 판정한 경우에는 단계(S7)로 되돌아와 반복해서 판정을 행한다. 단계(S8)에서 타이머(89)가 미리 설정된 시간이 경과하였다고 판정한 경우, 제어부(80)는 토출 정지 신호를 출력하고 이 토출 정지 신호의 출력 시각을 기억부(83)에 기억시킨다(단계(S9)). 그리고, 토출 정지 신호 출력 후 미리 설정된 시간 내에 비교 회로(76A, 77A)로부터의 출력이 각각 1, 0이 되는지 아닌지, 즉 레지스트의 토출이 정지되었는지 아닌지를 판정한다(단계(S10)).
단계(S10)에서 설정 시간 내에 레지스트의 토출이 정지되지 않았다고 판정된 경우, 제어부(80)는 알람을 출력한다. 단계(S10)에서 설정 시간 내에 비교 회로(76A, 77A)로부터의 출력이 각각 1, 0이 되었다고 판정한 경우, 출력이 1, 0이 된 시각을 토출 정지 시각으로서 기억부(83)에 기입하고(단계(S11)), 타이머(89)를 리셋한다(단계(S12)).
웨이퍼(W)로 공급된 레지스트는 스핀 코팅에 의해 웨이퍼(W) 전체 면에 공급되고, 예를 들면 웨이퍼(W)의 회전 수가 2000 rpm이 되어 레지스트가 건조된다. 레지스트 공급 노즐(41)이 대기부(40)로 되돌아오고, 엣지 리무버(61)에 의해 웨이퍼(W)의 주연부에 용제가 공급되어 웨이퍼(W) 주연부의 레지스트막이 제거된다. 그 후, 웨이퍼(W)의 회전이 정지되고, 승강 핀(39)에 의해 웨이퍼(W)가 반송 수단(14)으로 전달되어 레지스트 도포 장치(1)로부터 반출된다. 그 후, 후속의 웨이퍼(W)를 레지스트 도포 장치(1)로 반송한다.
단계(S7)에서 비교 회로(76A, 77A)로부터의 출력이 1, 0이 된 경우, 제어부(80)는 레지스트 중에 기포(64)가 포함되어 있다고 판정한다(단계(S13)). 이 판정 후에는 단계(S8) 내지 단계(S12)의 동작이 행해져, 레지스트 공급 노즐(41)이 대기부(40)로 되돌아오고, 처리 중인 웨이퍼(W)로의 처리가 종료된 후, 후속의 웨이퍼(W)의 레지스트 도포 장치(1)로의 반송이 일단 정지된다. 레지스트 공급계(43)에 토출 개시 신호가 출력되고, 레지스트 공급 노즐(41)로부터 대기부(40)에 레지스트가 토출된다(단계(S14)). 제어부(80)는 미리 설정된 시간 내에 비교 회로(76B, 77B)의 출력이 1, 0이 되고 그 후 0, 1이 되는지 아닌지, 즉 배관(42)에 잔류한 기포(64)가 레지스트 공급 노즐(41)로 송출되어 제거되었는지 아닌지를 판정한다.
기포(64)가 제거되었다고 판정한 경우에, 제어부(80)는 레지스트 공급계(43)에 토출 정지 신호를 출력한다. 그리고, 반송 수단(14)에 의한 웨이퍼(W)의 반송을 재개하여 처리가 속행된다. 상기 기포가 제거되지 않았다고 판정한 경우에는, 레지스트 공급계(43)에 토출 정지 신호를 출력하고 알람을 출력한다. 이 기포(64)를 제거하는 처리는 오퍼레이터가 수동으로 행할 수도 있다. 이 경우, 예를 들면 표시부(85)에 각 비교 회로(76B, 77B)의 출력 결과가 표시되어, 이를 참조하면서 오퍼레이터가 레지스트의 토출 및 정지 동작을 제어한다.
예를 들면, 미리 설정한 매수만큼 반복해서 웨이퍼(W)를 처리하면, 레지스트 도포 장치(1)는 배관(42) 및 레지스트 공급 노즐(41) 내의 오래된 레지스트를 흘려보내고, 이들 배관(42) 및 노즐(41) 내에서의 레지스트의 고화(固化)를 방지하기 위한 더미 디스펜스를 행한다. 이 더미 디스펜스는 레지스트의 토출처가 웨이퍼(W) 대신에 대기부(40)인 것, 타이머(89)의 설정 시간이 상이한 것 외에는 웨이퍼(W)로 레지스트를 공급하는 경우와 동일한 프로세스로 행해진다. 즉, 상기의 각 단계(S1~S14)가 실행된다. 더미 디스펜스의 실행 후에는 재차 웨이퍼(W)로의 처리가 행해진다.
레지스트 도포 장치(1)의 메인터넌스 시에도 웨이퍼(W)의 처리 시와 동일한 처리가 행해진다. 단, 이 메인터넌스 시에 처리되는 웨이퍼(W)는 반도체 장치를 제조하는 것을 목적으로 하지 않는 더미 웨이퍼이다. 예를 들면, 레지스트 도포 장치(1)의 오퍼레이터는 소정 매수의 웨이퍼(W)를 처리할 때마다 장치(1)의 동작을 정지하고 표시부(85)에 표시된 웨이퍼(W)로의 레지스트 토출 개시 시각, 레지스트 공급 정지 시각, 토출 개시 신호 및 토출 정지 신호의 출력 시각에 기초하여 레지스트 공급계(43)의 펌프의 동작 또는 밸브(44)의 개폐 동작의 상태 등을 조정한다.
이 레지스트 도포 장치(1)에 따르면, 변형 센서(70A)의 검출 전압을 미분 회로(75A)에 의해 미분하여, 이 미분 회로(75A)의 출력에 따라 레지스트의 토출 개시 시점 및 토출 종료 시점을 검출하고 있다. 따라서, 광학적인 검출 수단에 의해 이들 토출 개시 시점 및 토출 종료 시점을 검출하는 경우에 비해 웨이퍼(W)의 표면 상태 또는 레지스트의 색 등에 영향을 받지 않으므로, 정상적으로 레지스트의 토출이 행해지고 있는지 아닌지를 정밀하게 검출할 수 있다.
그런데, 배경 기술 항목에서도 설명한 바와 같이, 웨이퍼(W)에 처리를 행한 후 노즐 또는 배관의 변형이 다 되돌아오기 전에 다음 웨이퍼(W)의 처리를 행해야 하는 경우가 고려된다. 그러나, 노즐 또는 배관의 재질에 따라서는 응력을 받은 후 변형이 해소되기까지의 시간이 느려, 이러한 경우에 변형 센서(70A)의 검출 전압치의 크기에 기초하여 변형의 유무, 즉 레지스트의 토출 상태의 판정을 행하고자 하면 임계치의 설정이 곤란하다. 따라서, 이와 같이 검출 전압치의 크기로 변형의 유무를 판정하는 경우에는, 노즐 또는 배관에 사용하는 재질이, 변형이 빨리 해소되도록 하기 위해, 예를 들면 금속 등의 강성이 높은 것에 한정되어, 재질 선택의 자유도가 낮아져 가공 또는 장치로의 설치에 비용이 들거나, 응력에 대한 변형량이 작은 재질을 선택해야 함으로써, 검출 정밀도가 저하될 우려가 있다. 그러나, 상기와 같이 검출 전압을 미분하는 구성으로 함으로써, 노즐 또는 배관에 사용하는 재질의 자유도가 높아진다. 수지와 같이 응력에 대한 변형량이 비교적 큰 재질을 선택할 수 있으므로, 이 점에서도 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기와 같이 스핀 코팅에 의해 레지스트를 도포하는 경우, 웨이퍼의 회전 수의 변화에 따라 레지스트의 공급 개시의 타이밍을 제어할 필요가 있다. 레지스트 도포 장치마다 이 타이밍이 어긋나 웨이퍼로의 처리가 불균일해지지 않도록 메인터넌스가 행해진다. 상기의 레지스트 도포 장치(1)에서는 광학적인 검출 수단을 이용하는 경우에 비해 레지스트의 토출 상태를 정밀하게 검출할 수 있기 때문에, 이 공급 개시의 타이밍을 정확하게 알 수 있으므로, 이 메인터넌스가 용이해진다고 하는 이점이 있다. 또한, 이 레지스트 도포 장치(1)에서는 레지스트의 토출 정지 시점도 검출할 수 있으므로, 장치 간에 레지스트의 공급 시간의 오차가 억제되도록 메인터넌스를 행하는 것이 용이해진다.
상기의 예에서는 레지스트의 토출 상태의 판정을 배관(42)에 설치한 변형 센서(70A)의 검출 결과에 기초하여 행하고 있으나, 노즐(41)에 설치한 변형 센서(70B)의 출력에 기초하여 행해도 좋다. 단, 상기와 같이 배관(42)에서 기포(64)가 검출된 경우에 당해 기포(64)의 제거 처리를 행할 수 있어, 웨이퍼(W)에 불필요한 처리를 행하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 상기 변형 센서(70A)의 검출 결과에 기초하여 판정을 행하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명은 기판으로 레지스트 대신에 현상액을 공급하는 현상액 공급 장치 또는 그 외 각종 약액을 공급하는 액처리 장치에도 적용할 수 있다.
(참고 시험)
레지스트 공급 노즐(41)로부터 레지스트를 토출하고, 전압 검출부(74B)로부터의 출력에 기초하여 그 변형량을 측정하였다. 레지스트 공급 노즐(41)은 수지에 의해 구성하였다. 각 시험에서는 전압 검출부(74B)의 출력 전압의 미분을 행하지 않았다. 시험마다 레지스트 공급계(43)로부터의 레지스트의 공급 시간을 변경하여, 시험 1, 2, 3에서 각각 0.5 초, 1.0 초, 2.0 초로 하였다. 또한, 시험 4에서는 배관(42)에서 노즐(41) 근처에 공기를 유입시키고, 레지스트 공급계(43)로부터 1.0 초간 레지스트를 공급하였다.
도 10의 (a) 및 (b)에 시험 1, 2의 결과를 각각 나타내었다. 또한, 도 11의 (a) 및 (b)에 시험 3, 4의 결과를 각각 나타내었다. 표 중의 구간(t1) - 구간(t2)은 레지스트의 공급을 행한 구간이다. 이들 도면에 나타낸 바와 같이, 레지스트의 공급 정지 후, 레지스트 공급 노즐(41)의 변형은 완만하게 되돌아온다. 따라서, 기술한 바와 같이 변형이 해소되지 않는 동안에 다음 웨이퍼(W)에 처리를 행하는 경우가 고려되며, 그 때에 임계치의 설정이 곤란해지는 것을 방지하기 위해 전술한 실시예와 같이 미분 회로를 설치하여 레지스트의 공급 상태를 검출하는 것이 효과적이라고 할 수 있다. 또한, 도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이, 공기가 유입되면, 변형량의 변화가 억제되어, 공기가 제거된 후에 변형량의 변화가 커져 있다. 따라서, 변형량의 변화에 따라 상기와 같이 기포의 검출을 행할 수 있다는 것을 알 수 있다.
1: 레지스트 도포 장치
14: 반송 수단
22: 회전 구동부
3: 컵
41: 레지스트 공급 노즐
42: 배관
43: 레지스트 공급계
70A, 70B: 변형 센서
71A, 71B: 변형 게이지
75A, 75B: 미분 회로
79: 회로 유닛
80: 제어부
88: 판정 프로그램

Claims (11)

  1. 기판 보지부(保持部)에 보지된 기판으로 펌프로부터 배관 및 노즐을 거쳐 약액을 공급하여 액처리를 행하는 장치에 있어서,
    상기 배관에서부터 노즐의 선단부에 이르기까지의 유로 구성 부재에 변형 게이지가 설치된 변형 센서와,
    상기 변형 센서의 출력 전압을 미분하는 미분 회로와,
    상기 미분 회로의 출력에 따라 약액의 공급 상태를 판정하는 판정부를 구비한 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변형 게이지는 수지로 이루어지는 배관에 설치된 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 변형 게이지는 수지로 이루어지는 노즐에 설치된 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 변형 센서는, 상기 변형 게이지가 신장되었을 때 출력 전압이 양, 음 중 일방의 부호가 되도록 구성되고,
    상기 판정부는, 상기 미분 회로의 출력 전압이 상기 일방의 부호이고 절대치가 미리 정한 임계치보다 커졌을 때 약액이 흘렀다고 판정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 판정부는, 상기 미분 회로의 출력 전압이 상기 일방의 부호와는 반대의 부호이고 절대치가 미리 정한 임계치보다 커졌을 때 약액의 흐름이 정지했다고 판정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 판정부는, 약액이 흘렀다고 판정한 후의 경과 시간이 미리 정한 설정 시간보다 짧을 때, 상기 미분 회로의 출력 전압이 상기 일방의 부호와는 반대의 부호이고 절대치가 미리 정한 임계치보다 커졌을 때 약액 중에 기포가 포함되어 있다고 판정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  7. 기판 보지부(保持部)에 기판을 보지하는 공정과,
    펌프로부터 배관 및 노즐을 거쳐 기판으로 약액을 공급하여 액처리를 행하는 공정과,
    상기 배관으로부터 노즐의 선단부에 이르기까지의 유로 구성 부재에 설치된 변형 게이지를 포함하는 변형 센서의 출력 전압을 미분 회로에 의해 미분하는 공정과,
    상기 미분 회로의 출력에 따라 약액의 공급 상태를 판정하는 공정
    을 구비한 것을 특징으로 하는 액처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 변형 게이지가 신장되었을 때 상기 변형 센서로부터 양, 음 중 일방의 부호의 전압을 출력하는 공정과,
    상기 미분 회로의 출력 전압이 상기 일방의 부호이고 절대치가 미리 정한 임계치보다 커졌을 때 약액이 흘렀다고 판정하는 공정
    을 구비한 것을 특징으로 하는 액처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 미분 회로의 출력 전압이 상기 일방의 부호와는 반대의 부호이고 절대치가 미리 정한 임계치보다 커졌을 때 약액의 흐름이 정지했다고 판정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 액처리 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    약액이 흘렀다고 판정한 후의 경과 시간이 미리 정한 설정 시간보다 짧을 때, 상기 미분 회로의 출력 전압이 상기 일방의 부호와는 반대의 부호이고 절대치가 미리 정한 임계치보다 커졌을 때 약액 중에 기포가 포함되어 있다고 판정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액처리 방법.
  11. 기판 보지부에 보지된 기판으로 펌프로부터 배관 및 노즐을 거쳐 약액을 공급하는 액처리 장치에 이용되는 프로그램을 저장하는 기억 매체에 있어서,
    상기 프로그램은 청구항 7 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 액처리 방법을 실행하도록 단계군이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 기억 매체.
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