KR20190108571A - 이물 검출 장치, 이물 검출 방법 및 기억 매체 - Google Patents
이물 검출 장치, 이물 검출 방법 및 기억 매체 Download PDFInfo
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Abstract
유로부를 흐르는 이물을 정밀도 좋게 검출할 수 있는 기술을 제공하는 것이다. 피처리체(W)로 공급되는 유체가 흐르는 유로(17A ~ 17K)를 구성하는 유로부(15A ~ 15K)와, 유로부(15A ~ 15K)에 있어서의 유체의 흐름 방향과 광로가 교차하도록, 당해 유로부(15A ~ 15K) 내에 레이저 광을 조사하기 위한 레이저 광 조사부(51)와, 유로부(15A ~ 15K)를 투과한 광로 상에 마련되는 수광 소자(45A, 45B)와, 수광 소자(45A, 45B)로부터 출력되는 신호에 기초하여, 유체 중의 이물을 검출하기 위한 검출부(6)와, 수광 소자(45A, 45B)와 유로부(15A ~ 15K) 사이의 광로 상에 마련되어, 유체에 광 조사부(51)로부터 광이 조사되어 발생한 라만 산란광을 차단하고, 또한 레일리 산란광을 수광 소자(45A, 45B)에 투과시키는 필터부(57)를 구비하도록 장치를 구성한다.
Description
본 발명은 피처리체로 공급되는 유체 중의 이물을 광학적으로 검출하는 이물 검출 장치, 이물 검출 방법 및 당해 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램을 구비한 기억 매체에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에 있어서는, 예를 들면 반도체 웨이퍼(이하, '웨이퍼'라고 기재함)에 대하여 액 처리를 행하는 공정이 있다. 예를 들면 레지스트 패턴을 형성하는 공정에서는, 레지스트 등의 각종 약액이 이용되며, 약액은 약액 보틀로부터, 밸브 등의 기기가 개재 마련된 유로인 배관을 통하여 노즐을 거쳐 웨이퍼 상에 토출된다. 그와 같이 웨이퍼로 공급되는 약액에는 배관 혹은 각 기기에 부착되어 있던 파티클이 혼입되는 경우가 있으며, 또한 당해 약액 중에 기포가 발생하는 경우도 있다. 또한 수지 재료를 포함하는 약액, 예를 들면 레지스트에 있어서는, 정상인 폴리머 성분보다 큰, 이른바 이상인 폴리머 성분이 포함되어 있는 경우도 있다.
예를 들면 레지스트 중에 파티클 또는 기포 혹은 이상인 폴리머가 혼입되어 있으면, 현상 결함의 요인이 되는 점에서, 이들 이물을 감시하여 이물의 양이 설정치를 하회할 때까지 예를 들면 배관을 포함하는 공급계 내에서 약액의 청정화를 도모하는 처리 기술이 알려져 있다. 이물을 감시하는 방법으로서는 유로 내의 약액에 레이저 광을 조사하고, 이물로부터의 산란광을 수광하여 이물의 양을 계측하는 파티클 카운터를 이용한 방법이 있다.
한편, 반도체 디바이스의 디자인 룰의 미세화가 진행됨에 따라 허용되는 파티클 사이즈가 더욱 더 작아지는 경향에 있어, 보다 미세한 이물을 정밀도 좋게 검출하는 기술이 요구되고 있다. 그러나 검출 대상의 이물이 작을수록, S(신호 레벨) / N(노이즈 레벨)이 작아지므로, 고정밀의 검출이 곤란해진다. 또한, 레지스트 중에 있어서의 사이즈가 큰 이상 폴리머를 검출하고자 하면, 사이즈가 작은 정상인 폴리머에 대응하는 레이저 광의 강도가 노이즈가 되므로, 이상 폴리머에 대한 고정밀의 검출이 어렵다. 예를 들면 특허 문헌 1에는, 유로에 레이저 광을 투과시켜 약액 중의 파티클을 검출하는 기술에 대하여 기재되어 있지만, 보다 고정밀의 검출을 행하는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 사정에 기초하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 유로부를 흐르는 이물을 정밀도 좋게 검출할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 이물 검출 장치는, 피처리체로 공급되는 유체 중의 이물을 검출하는 이물 검출 장치에 있어서,
상기 피처리체로 공급되는 유체가 흐르는 유로를 구성하는 유로부와,
상기 유로부에 있어서의 유체의 흐름 방향과 광로가 교차하도록, 상기 유로부 내에 레이저 광을 조사하기 위한 레이저 광 조사부와,
상기 유로부를 투과한 광로 상에 마련되는 수광 소자와,
상기 수광 소자로부터 출력되는 신호에 기초하여, 상기 유체 중의 이물을 검출하기 위한 검출부와,
상기 수광 소자와 상기 유로부와의 사이의 광로 상에 마련되어, 상기 유체에 상기 레이저 광 조사부로부터 광이 조사되어 발생한 라만 산란광을 차단하고, 또한 레일리 산란광을 상기 수광 소자에 투과시키는 필터부
를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이물 검출 방법은, 피처리체로 공급되는 유체 중의 이물을 검출하는 이물 검출 방법에 있어서,
상기 피처리체로 공급되는 유체가 흐르는 유로를 구성하는 유로부에, 상기 유체를 공급하는 공정과,
레이저 광 조사부에 의해, 상기 유로부에 있어서의 유체의 흐름 방향과 광로가 교차하도록, 상기 유로부 내에 레이저 광을 조사하는 공정과,
상기 유로부를 투과한 광로 상에 마련되는 수광 소자에 의해 수광하는 공정과,
상기 수광 소자로부터 출력되는 신호에 기초하여, 검출부에 의해 상기 유체 중의 이물을 검출하기 위한 공정과,
상기 수광 소자와 상기 유로부와의 사이의 광로 상에 마련되는 필터부에 의해, 상기 유체에 상기 레이저 광 조사부로부터 광이 조사되어 발생한 라만 산란광을 차단하고, 또한 레일리 산란광을 상기 수광 소자에 투과시키는 공정
을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기억 매체는, 피처리체로 공급되는 유체 중의 이물을 검출하는 이물 검출 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 기억한 기억 매체로서,
상기 컴퓨터 프로그램은, 본 발명의 이물 검출 방법을 실행하도록 단계군이 탑재되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기판에 공급되는 유체의 공급로의 일부로서 유체 중의 이물의 측정 영역을 구성하는 측정용의 유로부와, 광 조사부로부터 조사되어 당해 유로부를 투과하는 광을 수광하는 수광 소자가 마련되며, 수광 소자와 유로부 사이에는, 상기 유체에 상기의 광이 조사됨으로써 발생한 라만 산란광을 차단하고, 또한 레일리 산란광을 상기 수광 소자에 통과시키는 필터부가 마련된다. 따라서, 라만 산란광이 수광 소자에 입사하는 것을 방지할 수 있어, 수광 소자로부터 출력되는 신호 중에 노이즈가 발생하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 유체 중의 이물에 대하여 정밀도가 높은 검출을 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태에 따른 도포, 현상 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 상기 도포, 현상 장치에 포함되는 레지스트 도포 모듈의 사시도이다.
도 3은 상기 도포, 현상 장치에 포함되는 이물 검출 유닛의 개략 구성도이다.
도 4는 상기 이물 검출 유닛을 구성하는 약액의 유로의 구성 부재의 사시도이다.
도 5는 상기 이물 검출 유닛의 평면도이다.
도 6은 상기 이물 검출 유닛에 포함되는 밴드 패스 필터의 작용을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 상기 밴드 패스 필터의 특성을 나타내기 위한 그래프도이다.
도 8은 상기 이물 검출 유닛을 구성하는 광 검출부의 평면도이다.
도 9는 상기 이물 검출 유닛에 포함되는 회로 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 상기 이물 검출 유닛에 있어서의 광로를 나타내는 개략도이다.
도 11은 도포, 현상 장치의 각 부의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 12는 상기 밴드 패스 필터의 다른 특성을 나타내기 위한 그래프도이다.
도 13은 상기 도포, 현상 장치의 평면도이다.
도 14는 상기 도포, 현상 장치의 개략 종단 측면도이다.
도 15는 다른 구성의 이물 검출 유닛의 수광부를 나타내는 평면도이다.
도 16은 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 2는 상기 도포, 현상 장치에 포함되는 레지스트 도포 모듈의 사시도이다.
도 3은 상기 도포, 현상 장치에 포함되는 이물 검출 유닛의 개략 구성도이다.
도 4는 상기 이물 검출 유닛을 구성하는 약액의 유로의 구성 부재의 사시도이다.
도 5는 상기 이물 검출 유닛의 평면도이다.
도 6은 상기 이물 검출 유닛에 포함되는 밴드 패스 필터의 작용을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 상기 밴드 패스 필터의 특성을 나타내기 위한 그래프도이다.
도 8은 상기 이물 검출 유닛을 구성하는 광 검출부의 평면도이다.
도 9는 상기 이물 검출 유닛에 포함되는 회로 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 상기 이물 검출 유닛에 있어서의 광로를 나타내는 개략도이다.
도 11은 도포, 현상 장치의 각 부의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 12는 상기 밴드 패스 필터의 다른 특성을 나타내기 위한 그래프도이다.
도 13은 상기 도포, 현상 장치의 평면도이다.
도 14는 상기 도포, 현상 장치의 개략 종단 측면도이다.
도 15는 다른 구성의 이물 검출 유닛의 수광부를 나타내는 평면도이다.
도 16은 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 1은 본 발명의 이물 검출 장치가 적용된 도포, 현상 장치(1)의 개략도이다. 이 도포, 현상 장치(1)는 피처리체인 기판, 예를 들면 웨이퍼(W)로 각각 약액을 공급하여 처리를 행하는 레지스트 도포 모듈(1A, 1B), 반사 방지막 형성 모듈(1C, 1D), 보호막 형성 모듈(1E, 1F)을 구비하고 있다. 이들 모듈(1A ~ 1F)(레지스트 도포 모듈(1A, 1B), 반사 방지막 형성 모듈(1C, 1D), 보호막 형성 모듈(1E, 1F))은 웨이퍼(W)로 약액을 공급하여 처리를 행하는 약액 공급 모듈이다. 도포, 현상 장치(1)는 이들 모듈(1A ~ 1F)에서 웨이퍼(W)로 각종 약액을 공급하여, 반사 방지막의 형성, 레지스트막의 형성, 노광 시에 레지스트막을 보호하기 위한 보호막의 형성을 차례로 행한 후, 예를 들면 액침 노광된 웨이퍼(W)를 현상한다.
상기한 모듈(1A ~ 1F)은 약액의 공급로를 구비하고 있으며, 도포, 현상 장치(1)는 이 공급로를 유통하는 약액 중의 이물을 검출할 수 있도록 구성되어 있다. 상기한 공급로를 유통한 약액은 웨이퍼(W)로 공급된다. 따라서, 웨이퍼(W)에 대한 약액의 공급과 이물의 검출이 서로 병행하여 행해진다. 이물이란, 예를 들면 파티클, 기포 및 약액을 구성하는 정상인 폴리머보다 입경이 큰 이상인 폴리머 등이다. 이물의 검출이란 구체적으로, 예를 들면 정해진 기간 중에 약액의 유로의 정해진 검출 영역을 흐르는 이물의 총 수와 각 이물의 크기에 대한 검출이다. 도포, 현상 장치(1)에는 광 공급부(2)가 마련되어 있으며, 광 공급부(2)는 광원(21)으로부터 출력되는 예를 들면 파장 532 nm의 레이저 광을 파이버(23)에 의해, 모듈(1A ~ 1F)에 마련되는 이물 검출 유닛(4)으로 도광한다.
모듈(1A ~ 1F)은 대략 동일하게 구성되어 있으며, 여기서는 도 1에 나타낸 레지스트 도포 모듈(1A)의 개략 구성에 대하여 설명한다. 레지스트 도포 모듈(1A)은 예를 들면 11 개의 노즐(11A ~ 11K)을 구비하고 있고, 그 중 10 개의 노즐(11A ~ 11J)은 웨이퍼(W)에 약액으로서 레지스트를 토출하여, 도포막인 레지스트막을 형성한다. 노즐(11K)은 웨이퍼(W)에 시너를 토출한다. 시너는 레지스트가 공급되기 전의 웨이퍼(W)로 공급되며, 레지스트의 습윤성을 높이는 프리웨트용의 약액이고, 레지스트의 용제이다.
노즐(11A ~ 11J)에는 약액의 공급로를 이루는 약액 공급관(12A ~ 12J)의 하류단이 접속되며, 약액 공급관(12A ~ 12J)의 상류단은 밸브(V1)를 개재하여 레지스트의 공급원(13A ~ 13J)에 각각 접속되어 있다. 각 레지스트의 공급원(13A ~ 13J)은, 예를 들면 레지스트가 저류된 보틀과, 보틀로부터 공급된 레지스트를 노즐(11A ~ 11J)로 압송하는 펌프를 구비하고 있다. 공급원(13A ~ 13J)의 각 보틀에 저류되는 레지스트의 종류는 서로 상이하며, 웨이퍼(W)에는 10 종류의 레지스트로부터 선택된 1 종류의 레지스트가 공급된다.
노즐(11K)에는 약액 공급관(12K)의 하류단이 접속되고, 약액 공급관(12K)의 상류단은 밸브(V1)를 개재하여 공급원(13K)에 접속되어 있다. 공급원(13K)은 레지스트 대신에 상기한 시너가 저류되는 것을 제외하고, 공급원(13A ~ 13J)과 동일하게 구성되어 있다. 즉, 웨이퍼(W)를 처리함에 있어서, 약액 공급관(12A ~ 12K)을 약액이 흐르는 타이밍은 서로 상이하다. 약액 공급관(12A ~ 12K)은 가요성(可撓性)을 가지는 재질, 예를 들면 수지에 의해 구성되고, 후술하는 노즐(11A ~ 11K)의 이동을 방해하지 않도록 구성되어 있다. 약액 공급관(12A ~ 12K)에 있어서의 노즐(11A ~ 11K)과 밸브(V1)의 사이에는 큐벳(15A ~ 15K)이 개재 마련되어 있다. 큐벳(15A ~ 15K)은 이물의 측정용의 유로부로서 구성되며, 그 내부를 통과하는 이물에 대하여 검출된다. 큐벳(15A ~ 15K)에 대해서는 이후에 상술한다.
도 2에서는 레지스트 도포 모듈(1A)에 대하여, 보다 상세한 구성의 일례를 나타내고 있다. 도면 중 31, 31은 스핀 척이며, 각각 웨이퍼(W)의 이면 중앙부를 수평으로 흡착 유지하고, 또한 유지한 웨이퍼(W)를 연직축 둘레로 회전시킨다. 도면 중 32, 32는 컵이며, 스핀 척(31, 31)에 유지된 웨이퍼(W)의 하방 및 측방을 둘러싸, 약액의 비산을 억제한다. 도면 중 33은 연직축 둘레로 회전하는 회전 스테이지이며, 회전 스테이지(33) 상에는 수평 방향으로 이동 가능한 수직인 지주(支柱)(34)와, 노즐(11A ~ 11K)의 홀더(35)가 마련되어 있다. 36은 지주(34)를 따라 승강 가능한 승강부이며, 37은 승강부(36)를 지주(34)의 이동 방향과는 직교하는 수평 방향으로 이동 가능한 암이다. 암(37)의 선단에는 노즐(11A ~ 11K)의 착탈 기구(38)가 마련되어 있다. 회전 스테이지(33), 지주(34), 승강부(36) 및 암(37)의 협동 동작에 의해, 각 스핀 척(31) 상과 홀더(35)와의 사이에서 노즐(11A ~ 11K)이 이동한다.
상기한 회전 스테이지(33) 및 컵(32)의 측방에, 이동하는 암(37) 및 지주(34)에 간섭하지 않도록 이물 검출 유닛(4)이 마련되어 있다. 이 이물 검출 유닛(4)과, 상기한 광 공급부(2)와, 후술하는 제어부(6)에 의해 본 발명의 이물 검출 장치가 구성되어 있다. 도 3는 이 이물 검출 유닛(4)의 평면도를 나타내고 있다. 이물 검출 유닛(4)은 레이저 광 조사부(51)와, 수광부(52)와, 유로 어레이(16)를 구비하고, 예를 들면 전방 산란광을 이용한 광 산란광 방식의 파티클 카운터로서 구성되어 있다. 즉, 이물에 의해 발생한 산란광을 수광 소자로 수광했을 때에, 당해 수광 소자로부터 출력되는 신호의 변화에 기초하여 이물의 검출이 행해진다.
상기한 파이버(23)의 하류단은 콜리메이터(42)를 개재하여 레이저 광 조사부(51)에 접속되어 있다. 예를 들면 도포, 현상 장치(1)의 가동 중, 광 공급부(2)로부터는 상시 파이버(23)에 광이 공급되고, 후술하는 셔터(41)의 광로의 개폐에 의해, 유로 어레이(16)에 광이 공급된 상태와 유로 어레이(16)에의 광의 공급이 정지한 상태가 전환된다. 파이버(23)는 후술하는 레이저 광 조사부(51)의 이동을 방해하지 않도록 가요성을 가지고 있다.
유로 어레이(16)에 대하여 도 4의 사시도를 참조하여 설명한다. 약액의 유로부를 이루는 유로 어레이(16)는 석영제이며, 사각형의 가로로 긴 블록으로서 구성되고, 상하 방향으로 각각 형성된 11 개의 관통구를 구비하고 있다. 각 관통구는 유로 어레이(16)의 길이 방향을 따라 배열되어 있으며, 각 관통구와 당해 관통구의 주위의 벽부가 상기한 큐벳(15A ~ 15K)으로서 구성되어 있다. 따라서, 큐벳(15A ~ 15K)은 기립한 튜브를 이루고, 이 큐벳(15A ~ 15K)을 구성하는 각 관통구를 상방으로부터 하방을 향해 약액이 흐른다. 큐벳(15A ~ 15K)의 각 관통구를 유로(17A ~ 17K)라 한다. 유로(17A ~ 17K)는 서로 동일하게 구성되어 있으며, 기술한 바와 같이 약액 공급관(12A ~ 12K)에 각각 개재 마련된다.
도 3으로 돌아와 설명을 계속한다. 상기한 레이저 광 조사부(51) 및 수광부(52)는 유로 어레이(16)를 전후로부터 사이에 두고 서로 대향하도록 마련된다. 도면 중 43은 레이저 광 조사부(51)와 수광부(52)를 유로 어레이(16)의 하방측으로부터 지지하는 스테이지이며, 도시하지 않은 구동 기구에 의해 좌우 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 이와 같이 스테이지(43)가 이동함으로써, 레이저 광 조사부(51)는 파이버(23)로부터 도광된 광을 유로(17A ~ 17K) 중 선택된 하나의 유로(17)에 조사할 수 있으며, 수광부(52)는 그와 같이 유로(17)에 조사되고, 당해 유로(17)를 투과한 광을 수광한다. 즉, 약액의 흐름 방향에 대하여 교차하도록 유로(17)에 광로가 형성된다.
도 5는 레이저 광 조사부(51) 및 수광부(52)의 개략 구성도이다. 이 도 5는 유로(17A ~ 17K) 중, 대표하여 17A에 광 조사한 상태를 나타내고 있으며, 도면 중 화살표는 상기한 레이저 광에 의해 형성되는 광로의 개략을 나타내고 있다. 설명의 편의상, 레이저 광 조사부(51)로부터 수광부(52)를 향하는 방향을 후방이라 한다. 레이저 광 조사부(51)는 광학계를 구비하고, 이 광학계에는 예를 들면 집광 렌즈(53)가 포함된다. 또한, 도 5에서는 표시를 생략하고 있지만, 도 3에 나타내는 바와 같이 레이저 광 조사부(51)에는 상기한 셔터(41)가 마련되어 있다.
상기의 콜리메이터(42)는 후방측을 향해 수평 방향으로 레이저 광을 조사한다. 셔터(41)는, 콜리메이터(42)와 집광 렌즈(53) 사이의 광로를 차폐하는 차폐 위치(도 3중 쇄선으로 표시하고 있음)와, 당해 광로로부터 퇴피하는 개방 위치(도 3 중에 실선으로 표시하고 있음)와의 사이에서 이동하여, 당해 광로를 개폐한다. 집광 렌즈(53)는 예를 들면 실린드리컬 렌즈 또는 파웰 렌즈 또는 레이저 라인 제너레이터 렌즈라 불리는 렌즈에 의해 구성되어 있으며, 도 5에 나타내는 바와 같이 콜리메이터(42)로부터 조사된 레이저 광을 유로(17A)에 집광시키고, 또한 광로의 횡단면에 대하여 약액의 흐름 방향의 길이보다 당해 흐름 방향의 길이에 직교하는 방향이 길어지도록, 레이저 광을 편평화시킨다. 집광 렌즈(53)보다 전방측에서는, 광로의 횡단면(전후 방향을 향해 본 단면)은 예를 들면 대략 정원(正圓)의 원형이며, 집광 렌즈(53)에 의해 큐벳(15) 내에 있어서의 광로의 횡단면은, 예를 들면 좌우 방향을 따른 긴 직경을 가지는 타원형으로 된다.
유로(17A)에 형성되는 광로에 있어서, 에너지 밀도가 비교적 높은 집광 영역이 이물의 검출 영역(50)이 되며, 당해 검출 영역(50)에 진입한 이물에 대하여 검출이 행해진다. 그리고, 상기와 같이 유로(17A)에 광로가 형성되어 있으므로, 이 검출 영역(50)은 좌우로 가로로 길며, 평면에서 보았을 때에 유로(17A)의 면적에 대한 검출 영역(50)의 면적의 비율은 비교적 크다. 이러한 검출 영역(50)을 형성함으로써, 유로(17A) 내를 흐르는 이물의 총 수 중, 검출되는 이물의 수의 비율이 높아지도록 하고 있다.
이어서, 수광부(52)에 대하여 설명한다. 수광부(52)는 광학계(54) 및 광 검출부(40)를 구비하고 있으며, 광학계(54)가 전방측에, 광 검출부(40)가 후방측에 각각 마련되어 있다. 광학계(54)는, 예를 들면 대물 렌즈(56), 밴드 패스 필터(57), 결상 렌즈(58)가 전방으로부터 후방을 향해 이 순으로 배치되어 구성되어 있다. 큐벳(15A)을 투과한 광은 대물 렌즈(56)에 의해 평행광이 되고, 필터부인 밴드 패스 필터(57)를 통과하여, 결상 렌즈(58)에 의해 광 검출부(40)에 집광된다. 광 검출부(40)는 후에 상세하게 설명하는데, 수광 소자에 의해 구성된다. 밴드 패스 필터(57)는 그 작용에 입사각 의존성이 있기 때문에, 상기와 같이 평행광이 입사되는 위치에 마련되어 있다. 또한, 여기까지 유로(17A)에 광 조사했을 때에 형성되는 광로에 대하여 설명해 왔지만, 다른 유로(17B ~ 17K)에 광 조사하는 경우도 마찬가지로 광로가 형성된다.
이어서 상기한 밴드 패스 필터(57)의 역할에 대하여, 도 6의 모식도를 참조하여 설명한다. 유로(17A) ~ 유로(17J)를 유통하는 레지스트에는 웨이퍼(W)에 레지스트막을 형성하기 위한 폴리머(61)가 다수 포함되어 있다. 이 폴리머(61)는 응집 등을 일으키지 않은, 레지스트 중에 정상으로 포함되는 폴리머이다. 레이저 광 조사부(51)로부터 유로(17A)를 유통하는 레지스트에 조사되는 광이, 폴리머(61)에 조사되면, 라만 산란에 의한 스토크스광 및 반스토크스광과, 레일리 산란에 의한 레일리광이 발생한다. 레일리광은 폴리머(61)에 조사되기 전의 광과 마찬가지로 파장이 532 nm인 광이며, 스토크스광은 532 nm보다 장파장측으로 시프트된 파장을 가지고, 반스토크스광은 532 nm보다 단파장측으로 시프트된 파장을 가진다. 이와 같이, 유로(17A ~ 17J)를 투과한 후의 레이저 광의 파장 성분에는, 광원의 파장 이외에 파장 시프트 성분이 포함되어 있다. 마찬가지로 이물(62)에 레이저 광이 조사됨으로써도, 레일리광과, 라만 산란광인 스토크스광 및 반스토크스광이 발생한다. 또한, 폴리머(61) 이외의 레지스트의 구성물, 예를 들면 레지스트의 용매인 시너에 레이저 광이 조사됨으로써도, 레일리광, 스토크스광 및 반스토크스광이 발생한다.
이물(62)에 레이저 광이 조사되었을 때의 광 검출부(40)의 수광 소자에 있어서의 수광의 변화에 기초하여 이물의 검출이 행해지지만, 이물(62)로부터 발생한 산란광(레일리광, 스토크스광 및 반스토크스광) 외에, 정상인 폴리머(61)로부터 발생한 산란광 및 시너로부터 발생한 산란광에 대해서도 수광 소자에 조사된다. 그러나, 상기한 폴리머(61) 및 폴리머(61) 이외의 시너 등의 레지스트의 구성물의 산란광이 수광 소자에 조사되면, 당해 광 검출부(40)로부터 출력되는 전압 신호에, 이들 산란광에 기인하는 진폭이 나타난다. 즉 백그라운드 노이즈가 된다. 이물의 검출 신호에 대하여, 이 백그라운드의 노이즈 신호보다 진폭이 작으면, 당해 노이즈 신호와의 구별이 곤란하다. 즉, 이 노이즈 신호의 레벨에 의해, 측정 가능한 이물의 최소 입경(최소 가측 입경)이 정해지게 된다.
도 7은 밴드 패스 필터(57)를 마련하지 않은 경우에 있어서 광 검출부(40)로 도광되는 광의 라만 스펙트럼의 개략을 나타내는 그래프이다. 그래프의 횡축은 라만 시프트(단위 : cm-1), 즉 광의 파장(단위 : nm)을 나타내고 있으며, 그래프의 종축은 라만 강도를 나타내고 있다. 스펙트럼에 있어서, +800 cm-1 부근의 파장에 보여지는 비교적 큰 피크는 협잡물, 즉 폴리머(61) 및 폴리머(61) 이외의 이물이 아닌 레지스트의 구성 부재(시너를 포함함)에 대한 스토크스광에 의한 것이며, -800 cm-1 부근의 파장에 보여지는 비교적 큰 피크는 당해 협잡물에 대한 반스토크스광에 의한 것이다. 이와 같이 비교적 큰 피크를 가지는 성분은 비교적 큰 레벨의 노이즈의 원인이 된다.
따라서 밴드 패스 필터(57)를 마련함으로써, 도 6에 나타내는 바와 같이 이 협잡물에 의한 스토크스광 및 반스토크스광의 성분을 제거하고, 이물(62), 폴리머(61) 및 시너 등의 폴리머(61) 이외의 레지스트의 구성 부재로부터 발생한 레일리광에 대해서는 수광 소자를 포함하는 광 검출부(40)로 도광되도록 한다. 즉, 상기한 노이즈의 원인이 되는 폴리머(61) 및 시너의 산란광 중, 폴리머(61)에 의한 스토크스광 및 반스토크스광과, 시너에 의한 스토크스광 및 반스토크스광을 밴드 패스 필터(57)에 의해 제거한다. 이 밴드 패스 필터(57)에 대해서는, 그러한 작용을 가지도록 반값 폭이 4 nm로 구성되어 있다. 또한, 특별히 기재가 없는 한, 본 명세서에 있어서 반값 폭은 반값 전폭(full width at half maximum)인 것으로 한다. 또한, 밴드 패스 필터(57)의 중심 파장은, 이 예에서는 광 공급부(2)로부터 출력되는 레이저의 파장인 532 nm이다.
이어서 광 검출부(40)에 대하여, 도 8의 평면도를 참조하여 설명한다. 광 검출부(40)는, 예를 들면 각각 포토다이오드로 이루어지는 64 개의 수광 소자에 의해 구성되어 있다. 수광 소자는, 예를 들면 2 × 32의 행렬을 이루도록 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 상측에 배치된 수광 소자를 수광 소자(45A), 하측에 배치된 수광 소자를 수광 소자(45B)라 한다. 좌우 방향의 동일한 위치에 있어서의 수광 소자(45A), 수광 소자(45B)는 하나의 조를 이루고 있다. 이들 수광 소자(45A, 45B)에 대하여, 후방측을 향해 봤을 때 좌측으로부터 차례로 1 채널, 2 채널, 3 채널 ··· 32 채널(ch)로서 채널(ch) 번호를 부여하여 나타내는 경우가 있다.
이물 검출 유닛(4)은 수광 소자(45A, 45B)의 각 채널에 대응하여 각각 마련되는 합계 32 개의 회로부(46)를 구비하고 있다. 도 9를 참조하여 이 회로부(46)에 대하여 설명하면, 회로부(46)는 수광 소자(45A) 및 수광 소자(45B)의 후단에 각각 마련되는 트랜스 임피던스 앰프(TIA)(47A, 47B)와, TIA(47A, 47B)의 후단에 마련되는 차분 회로(48)를 구비하고 있다. 수광 소자(45A) 및 수광 소자(45B)는 수광하는 광의 강도에 따른 전류를 TIA(47A, 47B)로 공급하고, TIA(47A, 47B)는 각각 공급된 전류에 대응하는 전압 신호를 차분 회로(48)에 출력한다. 차분 회로(48)는 TIA(47A)로부터의 전압 신호와 TIA(47B)로부터의 전압 신호와의 차분의 전압 신호를 후술하는 제어부(6)에 출력한다.
제어부(6)는, 상기한 차분 회로(48)로부터 출력되는 신호에 기초하여 이물의 검출을 행한다. 이와 같이 수광 소자(45A, 45B)로부터의 각 출력의 차분에 대응하는 신호에 기초하여 이물의 검출을 행하는 것은, 수광 소자(45A, 45B)에서 공통으로 검출되는 노이즈를 제거하기 위함이다. 또한, 상기한 회로부(46)에 대해서도, 접속되는 수광 소자(45A, 45B)의 채널 번호와 동일한 채널 번호를 부여하여 나타내는 경우가 있다.
수광 소자(45A, 45B)와 상기한 큐벳의 검출 영역(50)의 관계에 대하여, 도 10의 모식도를 이용하여 더 상세하게 설명한다. 도면 중의 이점 쇄선의 화살표는, 큐벳(15A)의 유로(17A)를 향해 광 조사했을 때에 있어서의 레이저 광 조사부(51)로부터 수광 소자(45A)군에 이르는 광로를 나타낸 것이다. 유로(17A)의 광로에 있어서 전방측을 향해 봤을 때, 집광 영역인 검출 영역(50)의 상반분을 길이 방향으로 32 개로 분할한 분할 검출 영역의 각각을, 우단으로부터 차례로 1ch의 분할 검출 영역 ~ 32 ch의 분할 검출 영역이라 부르는 것으로 한다. 도면 중 L21로 나타내는 하나의 분할 검출 영역의 좌우의 폭은 예를 들면 0.85μm이며, 각 분할 검출 영역에는 부호(59)를 부여하고 있다.
광학계(54)는, 1ch의 분할 검출 영역(59)과 1ch의 수광 소자(45A)가 1 대 1로 대응하고, 2ch의 분할 검출 영역(59)과 2ch의 수광 소자(45A)가 1 대 1로 대응하고, 3ch의 분할 검출 영역(59)과 3ch의 수광 소자(45A)가 1 대 1로 대응하고, 마찬가지로 차례로 동일한 채널의 분할 검출 영역(59)과 수광 소자(45A)가 1 대 1로 대응하도록 구성되어 있다. 즉, 1ch의 수광 소자(45A)에는 1ch의 분할 검출 영역(59)에서 이물과 반응하여 발생한 반응광(반응에 의해 섭동을 받은 광)의 대략 전부가 조사되고, 2ch의 수광 소자(45A)에는 2ch의 분할 검출 영역(59)에서 이물과 반응하여 발생한 반응광(반응에 의해 섭동을 받은 광)의 대략 전부가 조사된다. 도 10에서는, 실선의 화살표, 점선의 화살표로 서로 상이한 채널의 분할 검출 영역(59)으로부터 서로 상이한 채널의 수광 소자(45A)에 조사되는 반응광의 광로를 나타내고 있다.
이와 같이 광이 조사되므로, 검출 영역(50)에 진입한 이물에 대응하는 신호가, 어느 하나의 채널의 수광 소자(45A)로부터 발생한다. 예를 들면 이 반응광이 대응하는 채널의 수광 소자(45A)에만 조사되지 않고 다른 채널의 수광 소자(45A)에 걸쳐 입광되면, 수광 소자(45A)에 흐르는 전류 레벨이 낮아져, 검출 정밀도가 낮아진다. 즉, 상기와 같이 분할 검출 영역과 수광 소자(45A)가 대응하도록 구성함으로써, 이물의 검출 정밀도를 높게 하고 있다.
마찬가지로, 집광 영역인 검출 영역(50)의 하반분을 길이 방향으로 32 개로 분할한 분할 검출 영역(59)의 각각을, 차례로 1ch의 분할 검출 영역(59) ~ 32ch의 분할 검출 영역(59)이라 부르는 것으로 하면, 하나의 채널의 분할 검출 영역(59)은, 하나의 채널의 수광 소자(45B)에 대응한다. 즉 하나의 채널의 분할 검출 영역(59)의 반응광이 하나의 채널의 수광 소자(45B)에 조사되도록 광학계(54)가 구성되어 있다.
또한, 상기와 같이 복수의 채널의 수광 소자(45A, 45B)를 가지도록 구성하는 것은, 하나의 수광 소자(45(45A, 45B))가 받는 레이저 광의 에너지를 억제함으로써, 레이저 광의 포톤의 흔들림에 기인하는 샷 노이즈를 저감시켜, SN비(S/N)를 향상시키기 위함이며, 하나의 수광 소자(45)에 대응하는 검출 영역을 흐르는 정상인 폴리머의 수를 억제함으로써, 당해 폴리머에 기인하는 노이즈를 억제하여 SN비를 향상시키기 위함이기도 하다. 또한, 큐벳(15A)에 검출 영역(50)이 형성되는 경우의 광로를 예시했지만, 다른 큐벳(15B ~ 15K)에 검출 영역(50)이 형성되는 경우도 마찬가지로 광로가 형성되어, 이물의 검출이 행해진다.
이어서, 도포, 현상 장치(1)에 마련되는 이물의 검출부인 제어부(6)(도 1 및 도 9를 참조)에 대하여 설명한다. 제어부(6)는 예를 들면 컴퓨터로 이루어지며, 미도시의 프로그램 저장부를 가지고 있다. 이 프로그램 저장부에는, 각 모듈에서의 웨이퍼(W)의 처리, 및 상기와 같이 수광 소자의 각 채널로부터 출력되는 신호에 기초한 이물의 검출, 후술하는 반송 기구에 의한 도포, 현상 장치(1) 내에서의 웨이퍼(W)의 반송 등의 각 동작이 행해지도록 명령(단계군)이 탑재된 프로그램이 저장되어 있다. 당해 프로그램에 의해, 제어부(6)로부터 도포, 현상 장치(1)의 각 부에 제어 신호가 출력됨으로써, 상기의 각 동작이 행해진다. 이 프로그램은, 예를 들면 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 마그넷 옵티컬 디스크 또는 메모리 카드 등의 기억 매체에 수납된 상태로 프로그램 저장부에 저장된다.
도 1에 나타낸 레지스트 도포 모듈(1A) 이외의 모듈에 대해서도 설명해 두면, 레지스트 도포 모듈(1B)은 레지스트 도포 모듈(1A)과 동일하게 구성되어 있다. 반사 방지막 형성 모듈(1C, 1D) 및 보호막 형성 모듈(1E, 1F)은 예를 들면 레지스트 및 시너 대신에 반사 방지막 형성용의 약액, 보호막 형성용의 약액을 공급하는 것을 제외하고, 레지스트 도포 모듈(1A, 1B)과 동일하게 구성되어 있다. 반사 방지막 형성용의 약액은 레지스트와 마찬가지로 폴리머를 함유하고 있다. 예를 들면 모듈(1C ~ 1F)(반사 방지막 형성 모듈(1C, 1D) 및 보호막 형성 모듈(1E, 1F))에 있어서도 레지스트 도포 모듈(1A, 1B)과 마찬가지로 약액이 웨이퍼(W)에 공급된다.
이어서 도 11의 타이밍 차트를 참조하여, 상기의 레지스트 도포 모듈(1A)에서 행해지는 웨이퍼(W)의 처리 및 이물의 검출에 대하여 설명한다. 이 타이밍 차트에서는 13A ~ 13K 중 하나의 공급원(13)에 있어서의 펌프의 압력이 정정(整定)되는 타이밍, 11A ~ 11K 중 하나의 공급원(13)에 대응하는 하나의 노즐(11)이 암(37)에 의해 이동하는 타이밍, 12A ~ 12K 중 하나의 공급원(13)에 대응하는 약액 공급관(12)의 밸브(V1)가 개폐되는 타이밍, 레이저 광 조사부(51)로부터 레이저 광이 조사되는 상태와 당해 레이저 광의 조사가 정지된 상태가 전환되는 타이밍, 제어부(6)에 의해 광 검출부(40)의 각 채널로부터의 신호가 취득되는 타이밍을 각각 나타내고 있다. 상기의 레이저 광이 조사되는 상태와 조사가 정지된 상태가 전환되는 타이밍은, 이물 검출 유닛(4)의 셔터(41)가 개폐되는 타이밍이라고도 할 수 있다.
실제로는, 웨이퍼(W)에는 시너, 레지스트의 순서로 도포가 행해지지만, 설명의 편의상, 레지스트가 도포될 때의 동작부터 설명한다. 먼저, 웨이퍼(W)가 스핀 척(31) 상으로 반송되어 유지된 상태로, 예를 들면 노즐(11A)이 웨이퍼(W) 상으로 반송되고, 또한 공급원(13A)의 펌프가 레지스트의 흡인을 행하여, 그에 의해 정해진 압력이 되도록 정정이 개시된다(시각(t1)). 예를 들면 이 노즐의 이동 및 펌프의 동작에 병행하여, 레이저 광 조사부(51) 및 수광부(52)가 큐벳(15A)을 사이에 두는 위치로 이동한다. 이 때 이물 검출 유닛(4)의 셔터(41)는 닫혀 있다.
노즐(11A)이 웨이퍼(W) 상에서 정지하고(시각(t2)), 웨이퍼(W)가 정해진 회전수로 회전한 상태가 된다. 이어서 약액 공급관(12K)의 밸브(V1)가 열려, 펌프로부터 레지스트가 노즐(11A)을 향해 정해진 유량으로 압송되고 또한 셔터(41)가 열려, 레이저 광 조사부(51)로부터 레이저 광이 조사되어, 큐벳(15A)을 투과한다. 즉, 큐벳(15A)의 유로(17A)에, 도 5, 도 10에서 설명한 광로에 의한 검출 영역(50)이 형성된다(시각(t3)). 그리고 도 6에서 설명한 바와 같이, 폴리머(61) 등의 레지스트의 구성물에 광이 조사됨으로써 발생한 스토크스광 및 반스토크스광은 밴드 패스 필터(57)에 의해 차폐되고, 파장 532 nm 및 그 부근의 파장을 가지는 광이 선택적으로 수광부(52)에 조사되어, 각 채널의 수광 소자(45A, 45B)로부터 신호가 출력된다. 상기와 같이 스토크스광 및 반스토크스광이 차폐되어 있기 때문에, 이러한 수광 소자(45A, 45B)로부터 회로부(46)에 출력되는 신호에 포함되는 노이즈는 작다.
그리고, 압송된 레지스트는 큐벳(15A)을 통과하고, 노즐(11A)로부터 웨이퍼(W)의 중심부에 토출된다. 밸브(V1)의 개방도가 상승하여, 정해진 개방도가 되면 개방도의 상승이 정지한다(시각(t4)). 이 후, 제어부(6)에 의한 각 채널의 회로부(46)로부터의 출력 신호의 취득이 개시된다(시각(t5)). 이물이 유로(17A)의 검출 영역(50)을 상방으로부터 하방으로 흘러, 당해 이물에 레이저 광이 조사되면, 발생한 산란광이, 이물이 흐른 개소에 대응하는 채널의 수광 소자(45A) 또는 수광 소자(45B)에 조사되고, 당해 수광 소자(45A 또는 45B)로부터, 이 이물에 대응하는 신호가 출력되어, 회로부(46)로부터의 출력 신호의 레벨이 변화한다. 이 후, 제어부(6)에 의한 각 채널의 수광 소자(45)로부터의 출력 신호의 취득이 정지하고(시각(t6)), 이어서 셔터(41)가 닫혀 레이저 광 조사부(51)로부터의 광 조사가 정지하고 또한 약액 공급관(12A)의 밸브(V1)가 닫혀(시각(t7)), 웨이퍼(W)에의 레지스트의 토출이 정지한다. 토출된 레지스트는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 주연부로 펴져, 레지스트막이 형성된다.
상기한 시각(t5 ~ t6) 사이에 있어서, 각 채널의 회로부(46)로부터 취득된 출력 신호에 기초하여, 수광 소자의 채널마다의 이물의 계수가 행해진다. 또한 이 출력 신호에 기초하여, 이물의 입경이 측정되고, 분급이 행해진다. 즉, 입경에 대하여 설정된 복수의 범위마다, 이물의 수가 카운트된다. 상기한 밴드 패스 필터(57)에 의해, 이 출력 신호에 포함되는 노이즈의 레벨은 억제되고 있다. 즉, 상기한 출력 신호에 있어서의 SN비는 비교적 크다. 따라서, 이 계수 및 입경의 측정이 정밀도 높게 행해진다. 그리고, 채널마다 검출된 이물의 수는 합계되어, 검출 영역(50) 전체에서 검출된 이물의 수(이물의 총 수라고 함)가 산출된다. 이 후, 이물의 총 수가 임계치 이상인지 여부의 판정과, 정해진 입경보다 큰 이물의 수가 임계치 이상인지 여부의 판정이 행해진다.
그리고, 상기의 이물의 총 수가 임계치 이상이라고 판정된 경우 또는 정해진 입경보다 큰 이물의 수가 임계치 이상이라고 판정된 경우, 알람이 출력되고, 또한 모듈(1A)의 동작이 정지하며, 웨이퍼(W)의 처리가 중지된다. 이 알람은, 구체적으로 예를 들면 제어부(6)를 구성하는 모니터에 대한 정해진 표시, 또는 제어부(6)를 구성하는 스피커로부터의 정해진 음성의 출력이다. 또한 이 알람의 출력에는, 예를 들면 15A ~ 15K 중 이상이 검출된 큐벳(15)을 유저에게 알리기 위한 표시 또는 음성의 출력이 포함된다. 이물의 총 수가 임계치 이상은 아니라고 판정되고, 또한 정해진 입경보다 큰 이물의 수가 임계치 이상은 아니라고 판정된 경우, 알람의 출력은 행해지지 않고, 모듈(1A)의 동작의 정지도 행해지지 않는다. 또한, 상기의 각 연산 및 각 판정은 계수부를 이루는 제어부(6)에 의해 행해진다.
시너를 웨이퍼(W)에 토출할 시에는, 노즐(11A) 대신에 노즐(11K)이 웨이퍼(W) 상으로 반송되는 것, 공급원(13A)의 펌프 대신에 공급원(13K)의 펌프가 동작하는 것, 약액 공급관(12A)의 밸브(V1) 대신에 약액 공급관(12K)의 밸브(V1)가 개폐되는 것, 및 큐벳(15A)에 광 조사되는 대신에 큐벳(15K)에 광 조사되는 것을 제외하고, 도 11의 타이밍 차트에 따라 각 부가 동작한다. 그 동작에 의해, 웨이퍼(W)의 시너에의 공급에 병행하여, 당해 시너 중의 이물의 검출이 행해진다.
시너에는 폴리머(61)가 포함되어 있지 않지만, 당해 시너에 레이저 광이 조사됨으로써 라만 산란광이 발생하고, 밴드 패스 필터(57)는 이 라만 산란광을 차단할 수 있다. 따라서, 레지스트 중의 이물을 검출하는 경우와 마찬가지로, 높은 정밀도로 이물의 검출이 행해진다. 웨이퍼(W)에 공급된 시너는, 레지스트와 마찬가지로 웨이퍼(W)의 회전에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 전체에 공급된다. 상기한 유로(17A)를 개재하여 공급된 레지스트는, 그와 같이 시너가 공급된 웨이퍼(W)에 대하여 공급된다.
웨이퍼(W)에의 시너의 공급 후, 당해 웨이퍼(W)에 공급원(13A) 이외의 약액 공급원에 포함되는 레지스트가 토출되는 경우에는, 사용되는 레지스트를 토출하는 노즐이 웨이퍼(W) 상으로 반송되는 것, 사용되는 레지스트에 대응하는 공급원의 펌프가 동작하는 것, 사용되는 레지스트에 대응하는 공급관의 밸브(V1)가 개폐되는 것, 및 사용되는 레지스트에 대응하는 큐벳에 광이 조사되는 것을 제외하고, 공급원(13A)의 레지스트가 웨이퍼(W)에 공급되는 경우와 동일한 동작이 행해진다.
상기의 도 11의 차트에서 설명한 이물의 검출에서는, 큐벳(15A)의 액류가 안정된 상태에서의 이물의 검출을 행함으로써 측정 정밀도를 높이기 위해, 상기와 같이 밸브(V1)를 개폐하는 타이밍과, 제어부(6)가 출력 신호의 취득을 개시 및 종료하는 타이밍이 서로 어긋나 있다. 예를 들면 상기의 시각 t4 ~ t5 사이는 10 밀리초 ~ 1000 밀리초이며, 시각 t6 ~ t7 사이는 10 ~ 100 밀리초이다. 대표로 모듈(1A)의 동작에 대하여 설명했지만, 다른 모듈(1B ~ 1F)에 대해서도 모듈(1A)과 마찬가지로, 웨이퍼(W)에 대한 약액의 공급 및 이물의 검출이 행해진다.
이 도포, 현상 장치(1)에 의하면, 웨이퍼(W)에 공급되는 약액의 유로의 일부로서 약액 중의 이물의 측정 영역을 구성하는 큐벳(15A ~ 15K)과, 레이저 광 조사부(51)로부터 조사되어 당해 큐벳(15A ~ 15K)을 투과하는 광을 수광하는 광 검출부(40)가 마련되고, 큐벳(15A ~ 15K)의 후단에는, 약액에 상기한 광이 조사됨으로써 발생한 라만 산란광을 차단하고, 또한 레일리 산란광을 광 검출부(40)에 통과시키는 밴드 패스 필터(57)가 마련된다. 따라서, 라만 산란광인 스토크스광 및 반스토크스광이 광 검출부(40)에 입사하여, 광 검출부(40)로부터 출력되는 신호의 노이즈가 되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 광 검출부(40)로부터의 출력 신호의 SN비를 크게 할 수 있기 때문에, 약액 중의 이물에 대하여, 정밀도가 높은 검출을 행할 수 있다.
또한, 이와 같이 이물의 검출을 행함으로써, 웨이퍼(W)로 공급하는 약액의 청정도가 감시된다. 그리고 약액의 청정도가 정해진 기준보다 저하되었을 때는, 상기와 같이 모듈의 동작이 정지되고, 그에 따라 당해 모듈에서 후속의 웨이퍼(W)의 처리가 중지된다. 따라서, 당해 후속의 웨이퍼(W)로 청정도가 낮은 약액이 공급되는 것을 방지할 수 있으므로, 수율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 약액 공급관(12A ~ 12K) 중, 이물이 검출된 약액 공급관(12)이 특정되기 때문에, 도포, 현상 장치(1)의 유저는, 모듈의 동작 정지 후의 메인터넌스 또는 수리를 신속하게 행할 수 있다. 따라서, 모듈의 동작이 정지하고 있는 시간이 길어지는 것을 억제할 수 있으며, 그 결과로서, 도포, 현상 장치(1)에 있어서의 반도체 제품의 생산성의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 상기와 같이 검출 영역(50)을 통류하는 이물의 총 수가 임계치 이상이라고 판정된 경우, 또는 정해진 입경보다 큰 입경을 가지는 이물의 수가 임계치 이상이라고 판정된 경우의 대처로서는, 알람의 출력 및 모듈의 동작 정지에 한정되지 않는다. 예를 들면, 그와 같이 판정이 이루어진 큐벳(15)에 대응하는 공급원(13)으로부터, 약액을 약액 공급관(12)의 세정액으로서 노즐(11)로 공급하고, 약액 공급관(12)에 포함되는 이물을 노즐(11)로부터 제거하도록 한다. 즉, 자동으로 약액 공급관(12)이 세정되도록 한다. 이 동작 후, 후속의 웨이퍼(W)에 대하여 처리가 재개되도록 해도 된다.
그런데, 도 6, 도 7에서 설명한 바와 같이 폴리머(61) 및 시너 등의 폴리머(61) 이외의 레지스트의 구성물에 기인하는 레일리광이 광 검출부(40)로 도광된다. 그리고 당해 폴리머(61) 및 폴리머(61) 이외의 레지스트의 구성물에 기인하는 스토크스광 및 반스토크스광에 대해서도 광 검출부(40)를 향해 조사되지만, 도 7에 나타내는 바와 같이 비교적 큰 피크를 가지는 성분이, 수광 소자(45A, 45B)로부터의 출력 신호에 있어서의 비교적 큰 노이즈가 된다. 따라서 도 12에 나타내는 바와 같이, 그러한 피크를 가지는 성분을 제거할 수 있도록, 도 7에서 설명한 예보다 넓은 통과 대역을 가지도록 밴드 패스 필터(57)를 구성해도 상기한 노이즈를 억제할 수 있다. 이 밴드 패스 필터(57)에 있어서는, 중심 파장은 532 nm이며, 반값 폭(FWHM)은 예를 들면 40 nm이다.
레이저 광 조사부(51)로부터의 레이저 광이 이물에 조사되어 발생하는 스토크스광 및 반스토크스광에 대하여, 비교적 큰 피크가 밴드 패스 필터(57)의 통과 대역에 포함되는 경우, 이물의 검출 신호의 레벨은 비교적 커진다. 즉, 도 12에 나타낸 비교적 넓은 통과 대역을 가지는 밴드 패스 필터(57)를 이용함으로써, 이물에 의해 발생한 레일리광 및 라만 산란광의 대부분을 수광 소자(45A, 45B)로 도광하여, 이물의 검출의 감도를 향상시킬 수 있다고 하는 이점이 있다. 단, 밴드 패스 필터(57)의 통과 대역이 너무 넓어지면, 상기한 폴리머(61) 또는 시너 등의 레지스트의 구성물에 기인하는 노이즈를 방지할 수 없기 때문에, 당해 밴드 패스 필터(57)의 반값 폭은 예를 들면 100 nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 약액의 종류에 따라 포함되는 폴리머의 분자 구조는 상이하기 때문에, 약액의 종류마다 당해 폴리머에 기인하는 스토크스광, 반스토크스광의 각 피크가 출현하는 파장은 서로 상이하다. 또한, 약액을 구성하는 용매에 의해서도 당해 피크가 출현하는 파장이 상이하다. 따라서, 이 반값 폭은 약액의 종류에 따라 적절히 설정하는 것이 바람직하다.
이어서, 도포, 현상 장치(1)의 구체적인 구성예에 대하여, 도 13, 도 14를 참조하여 설명한다. 도 13, 14는 각각 당해 도포, 현상 장치(1)의 평면도, 개략 종단 측면도이다. 이 도포, 현상 장치(1)는 캐리어 블록(D1)과 처리 블록(D2)과 인터페이스 블록(D3)을 직선 형상으로 접속하여 구성되어 있다. 인터페이스 블록(D3)에 노광 장치(D4)가 접속되어 있다. 캐리어 블록(D1)은 캐리어(C)를 도포, 현상 장치(1) 내에 대하여 반입 반출하고, 캐리어(C)의 배치대(71)와, 개폐부(72)와, 개폐부(72)를 거쳐 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 반송 기구(73)를 구비하고 있다.
처리 블록(D2)은, 웨이퍼(W)에 액 처리를 행하는 제 1 ~ 제 6 단위 블록(E1 ~ E6)이 아래로부터 차례로 적층되어 구성되어 있다. 각 단위 블록(E1 ~ E6)은 서로 구획되고, 또한 반송 기구(F1 ~ F6)를 각각 구비하고, 각 단위 블록(E(제 1 ~ 제 6 단위 블록(E1~ E6))에서 서로 병행하여 웨이퍼(W)의 반송 및 처리가 행해진다. 여기서는 단위 블록 중 대표로 제 3 단위 블록(E3)을, 도 13을 참조하여 설명한다. 캐리어 블록(D1)으로부터 인터페이스 블록(D3)을 향해 반송 영역(74)이 연장되도록 형성되어 있고, 당해 반송 영역(74)에는 상기한 반송 기구(F3)가 마련되어 있다. 또한, 캐리어 블록(D1)으로부터 인터페이스 블록(D3)을 향해 봤을 때, 반송 영역(74)의 좌측에는 선반 유닛(U)이 배치되어 있다. 선반 유닛(U)은 가열 모듈을 구비하고 있다. 또한, 캐리어 블록(D1)으로부터 인터페이스 블록(D3)을 향해 봤을 때 반송 영역(74)의 우측에는, 상기한 레지스트 도포 모듈(1A), 보호막 형성 모듈(1E)이 반송 영역(74)을 따라 마련되어 있다.
제 4 단위 블록(E4)은 제 3 단위 블록(E3)과 동일하게 구성되어 있으며, 레지스트 도포 모듈(1B) 및 보호막 형성 모듈(1F)이 마련되어 있다. 단위 블록(E1, E2)에는 레지스트 도포 모듈(1A, 1B) 및 보호막 형성 모듈(1E, 1F) 대신에 반사 방지막 형성 모듈(1C, 1D)이 각각 마련되는 것을 제외하고, 단위 블록(E3, E4)과 동일하게 구성된다. 단위 블록(E5, E6)은 웨이퍼(W)로 현상액을 공급하여 레지스트막을 현상하는 현상 모듈을 구비한다. 현상 모듈은 약액으로서 웨이퍼(W)로 현상액을 공급하는 것을 제외하고 모듈(1A ~ 1F)과 동일하게 구성되어 있다.
처리 블록(D2)에 있어서의 캐리어 블록(D1)측에는, 각 단위 블록(E1 ~ E6)에 걸쳐 상하로 연장되는 타워(T1)와, 타워(T1)에 대하여 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 승강 가능한 반송 기구(75)가 마련되어 있다. 타워(T1)는 서로 적층된 복수의 모듈에 의해 구성되어 있으며, 단위 블록(E1 ~ E6)의 각 높이에 마련되는 모듈은, 당해 단위 블록(E1 ~ E6)의 각 반송 기구(F1 ~ F6)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 전달할 수 있다. 이들 모듈로서는, 각 단위 블록의 높이 위치에 마련된 전달 모듈(TRS), 웨이퍼(W)의 온도 조정을 행하는 온도 조정 모듈(CPL), 복수 매의 웨이퍼(W)를 일시적으로 보관하는 버퍼 모듈, 및 웨이퍼(W)의 표면을 소수화하는 소수화 처리 모듈 등이 포함되어 있다. 설명을 간소화하기 위하여, 상기 소수화 처리 모듈, 온도 조정 모듈, 상기 버퍼 모듈에 대한 도시는 생략하고 있다.
인터페이스 블록(D3)은, 단위 블록(E1 ~ E6)에 걸쳐 상하로 연장되는 타워(T2, T3, T4)를 구비하고 있으며, 타워(T2)와 타워(T3)에 대하여 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 승강 가능한 전달 기구인 반송 기구(76)와, 타워(T2)와 타워(T4)에 대하여 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 승강 가능한 전달 기구인 반송 기구(77)와, 타워(T2)와 노광 장치(D4)의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 반송 기구(78)가 마련되어 있다.
타워(T2)는 전달 모듈(TRS), 노광 처리 전의 복수 매의 웨이퍼(W)를 저장하여 체류시키는 버퍼 모듈, 노광 처리 후의 복수 매의 웨이퍼(W)를 저장하는 버퍼 모듈, 및 웨이퍼(W)의 온도 조정을 행하는 온도 조정 모듈 등이 서로 적층되어 구성되어 있는데, 여기서는 버퍼 모듈 및 온도 조정 모듈의 도시는 생략한다.
처리 블록(D2)의 상방에 기술한 광 공급부(2)가 마련되고, 광 공급부(2)로부터 단위 블록(E1 ~ E4)의 모듈(1A ~ 1F)에 접속되도록, 파이버(23)가 하방을 향해 둘러져 있다. 또한, 처리 블록(D2)의 상방에는 상기의 제어부(6)를 구성하고, 기술한 각 채널의 회로부(46)로부터의 출력 신호에 기초한 채널마다의 이물의 수의 산출, 이물의 총 수의 산출 및 각 이물의 입경의 산출을 행하는 연산부(60)가 마련되어 있으며, 도시하지 않은 배선에 의해 연산부(60)와 모듈(1A ~ 1F)이 접속되어 있다.
이 도포, 현상 장치(1)에 있어서의 웨이퍼(W)의 반송 경로에 대하여 설명한다. 웨이퍼(W)는, 캐리어(C)로부터 반송 기구(73)에 의해, 처리 블록(D2)에 있어서의 타워(T1)의 전달 모듈(TRS0)로 반송된다. 이 전달 모듈(TRS0)로부터 웨이퍼(W)는, 단위 블록(E1, E2)으로 배분되어 반송된다. 예를 들면 웨이퍼(W)를 단위 블록(E1)으로 전달하는 경우에는, 타워(T1)의 전달 모듈(TRS) 중, 단위 블록(E1)에 대응하는 전달 모듈(TRS1)(반송 기구(F1)에 의해 웨이퍼(W)의 전달이 가능한 전달 모듈)에 대하여, 상기 TRS0로부터 웨이퍼(W)가 전달된다. 또한, 웨이퍼(W)를 단위 블록(E2)으로 전달하는 경우에는, 타워(T1)의 전달 모듈(TRS) 중, 단위 블록(E2)에 대응하는 전달 모듈(TRS2)에 대하여, 상기 TRS0로부터 웨이퍼(W)가 전달된다. 이러한 웨이퍼(W)의 전달은 반송 기구(75)에 의해 행해진다.
이와 같이 배분된 웨이퍼(W)는 TRS1(TRS2) → 반사 방지막 형성 모듈(1C(1D)) → 가열 모듈 → TRS1(TRS2)의 순으로 반송되고, 이어서 반송 기구(75)에 의해 단위 블록(E3)에 대응하는 전달 모듈(TRS3)과, 단위 블록(E4)에 대응하는 전달 모듈(TRS4)로 배분된다.
이와 같이 TRS3(TRS4)로 배분된 웨이퍼(W)는, TRS3(TRS4) → 레지스트 도포 모듈(1A(1B)) → 가열 모듈 → 보호막 형성 모듈(1E(1F)) → 가열 모듈 → 타워(T2)의 전달 모듈(TRS)의 순으로 반송된다. 이 후, 이 웨이퍼(W)는 반송 기구(76, 78)에 의해 타워(T3)를 거쳐 노광 장치(D4)로 반입된다. 노광 후의 웨이퍼(W)는 반송 기구(78, 77)에 의해 타워(T2, T4) 사이를 반송되어, 단위 블록(E5, E6)에 대응하는 타워(T2)의 전달 모듈(TRS15, TRS16)로 각각 반송된다. 이 후, 가열 모듈 → 현상 모듈 → 가열 모듈 → 전달 모듈(TRS5(TRS6))로 반송된 후, 반송 기구(73)를 통하여 캐리어(C)로 되돌려진다.
그런데, 레이저 광이 폴리머(61)에 조사되었을 때의 파장 시프트량은, 폴리머(61)의 분자 구조에 의존한다. 따라서, 광 검출부(40)에 있어서의 SN비를 향상시키기 위한 밴드 패스 필터(57)의 적절한 통과 대역은, 약액의 종류마다 상이하다. 그러므로, 약액의 종류에 따라, 적절한 통과 대역을 가지는 밴드 패스 필터(57)를 마련하는 것이 바람직하다. 도 15는 이물 검출 유닛(4)의 수광부(52)에 있어서 그와 같이 약액에 대응하도록 밴드 패스 필터(57)를 마련한 예를 나타내고 있다. 도시를 생략하고 있지만, 이 이물 검출 유닛(4)의 큐벳(15A ~ 15K)에는 서로 상이한 화합물의 폴리머를 함유한 약액이 흐른다. 그리고, 각 큐벳(15A ~ 15K)에 각각 대응하도록, 수광부(52)에는 11 개의 밴드 패스 필터(57)(편의상, 4 개만 표시하고 있음)가 좌우 방향을 따라 마련되어 있다.
11 개의 밴드 패스 필터(57)는 수광부(52)에 마련되는 도시하지 않은 필터 이동 기구에 의해, 당해 수광부(52)에 있어서 좌우 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있으며, 각 밴드 패스 필터(57)는 각 큐벳(15A ~ 15K)을 유통하는 약액에 따라, 개별의 통과 대역을 가진다. 레이저 광 조사부(51)에 의한 큐벳(15)에의 광 조사가 행해질 시에는, 11 개의 밴드 패스 필터 중, 이 광 조사가 행해지는 큐벳(15)에 대응하는 밴드 패스 필터가, 광 조사되는 큐벳(15)과 광 검출부(40)과의 사이에 위치하여, 라만 산란광을 차폐한다.
그런데, 상기한 각 밴드 패스 필터(57)는, 라만 산란광 중 스토크스광 및 반스토크스광의 양방을 차폐하도록 구성되어 있지만, 어느 일방만을 차폐하도록 구성되어 있어도 본 발명의 권리 범위에 포함된다. 또한, 본 발명을 구성하는 필터부로서는 특정의 파장 대역의 광을 통과시키는 밴드 패스 필터 외에, 특정의 파장 대역의 광을 차단하는 대역 제거 필터를 이용해도 된다.
또한, 전방 산란광을 이용한 광 산란광 방식의 파티클 카운터에 본 발명이 적용된 예를 설명했지만, 본 발명은 레이저 광이 이물에 조사되어 발생하는 회절광(회절 무늬)을 광 검출부(40)가 수광하고, 이 회절 무늬의 수광에 의한 출력 신호의 변화에 기초하여, 이물이 검출되는 파티클 카운터에도 적용할 수 있으며, IPSA법이라 불리는 방법에 의해 검출을 행하는 파티클 카운터에도 적용할 수 있다. 즉, 본 발명의 적용은 특정의 측정 원리를 가지는 파티클 카운터에 한정되는 것은 아니다.
그런데, 이물을 검출하는 대상이 되는 약액은, 상기한 레지스트 및 시너에 한정되지 않는다. 예를 들면, 보호막 형성 모듈(1E, 1F), 현상 모듈에 본 발명을 적용하고, 보호막 형성용의 약액 중의 이물 또는 현상액 중의 이물의 검출을 행해도 된다. 그 외에, 예를 들면 웨이퍼(W)에 절연막을 형성하기 위한 약액 공급 모듈(약액 공급 장치), 또는 웨이퍼(W)를 세정하기 위한 약액인 세정액을 공급하는 세정 장치, 복수의 웨이퍼(W)를 서로 접합하기 위한 접착제를 약액으로서 웨이퍼(W)로 공급하는 장치 등의 각 약액 공급 장치에 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 약액 공급 장치에 적용되는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면 유로 어레이(16)에, 약액이 통류하는 큐벳(15)과는 다른 기체 통류용의 큐벳(15)을 마련한다. 그리고, 도포, 현상 장치(1)에 있어서의 반송 영역(74) 등의 웨이퍼(W)가 반송되는 영역의 분위기를 흡인 펌프 등에 의해, 당해 기체 통류용의 큐벳(15)으로 공급할 수 있도록 한다. 웨이퍼(W)가 반송되는 영역에는, 레지스트 도포 모듈(1A) 등의 웨이퍼(W)가 처리되는 영역도 포함된다. 그리고, 약액 중의 이물을 검출하는 경우와 마찬가지로, 기체 통류용의 큐벳을 기체가 통류 중에, 당해 큐벳에 광로를 형성하여 이물의 검출을 행한다. 따라서, 본 발명은 웨이퍼(W)에 공급되는 액체에 포함되는 이물을 검출하는 것이 가능할 뿐 아니라, 주변 환경에 포함되는 이물을 검출할 수 있다. 즉, 유체에 포함되는 이물을 검출할 수 있다. 또한, 본 발명은 기술한 각 실시 형태에 한정되지 않고, 당해 실시 형태는 적절히 변경할 수 있다.
(평가 시험)
본 발명에 관련하여 행해진 평가 시험(1)에 대하여 설명한다. 상기한 이물 검출 유닛(4)의 유로(17)로 약액을 흘리고, 또한 레이저 광 조사부(51)로부터 당해 유로(17)에 레이저 광을 조사하여, 제어부(6)에 출력되는 신호의 노이즈 레벨(단위 : mV)을 측정했다. 이 노이즈 레벨은, 전압 파형의 피크 간의 차이다. 큐벳(15)과 수광 소자(45A, 45B) 사이에는, 기술한 실시 형태와 마찬가지로 밴드 패스 필터(57)를 마련했다. 이 밴드 패스 필터(57)의 중심 파장은 532 nm, 반값 폭은 4 nm이다.
유로(17)에 공급하는 약액에 대해서는 시너, 반사 방지막 형성용의 약액, 및 레지스트 중에서 선택하여 시험을 행했다. 이 평가 시험(1)에 있어서 시너를 사용한 것을 평가 시험(1-1, 1-4), 반사 방지막 형성용의 약액을 사용한 것을 평가 시험(1-2, 1-5), 레지스트를 사용한 것을 평가 시험(1-3, 1-6)이라 한다. 또한, 비교 시험(1)으로서, 밴드 패스 필터(57)를 마련하지 않고, 평가 시험(1)과 동일한 시험을 행했다. 그와 같이 밴드 패스 필터(57)를 마련하지 않는 것을 제외하고 평가 시험(1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 1-6)과 동일한 조건으로 행해진 시험을, 각각 비교 시험(1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 1-6)이라 한다.
도 16은 평가 시험(1) 및 비교 시험(1)의 결과를 나타내는 막대 그래프이며, 종축이 상기한 노이즈 레벨을 나타낸다. 평가 시험(1)의 막대 그래프에는 사선을 부여하고, 비교 시험(1)의 막대 그래프에는 당해 사선을 부여하고 있지 않다. 평가 시험(1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 1-6)에서는 각각 노이즈 레벨이 75.8 mV, 63.6 mV, 89.5 mV, 75.6 mV, 82.9 mV, 554.4 mV였다. 비교 시험(1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 1-6)에서는 각각 노이즈 레벨이 103.1 mV, 98.3 mV, 119.6 mV, 103.1 mV, 126.1 mV, 594.1 mV였다. 이와 같이 약액이 시너, 반사 방지막 형성용의 약액 및 레지스트 모두, 밴드 패스 필터(57)를 마련함으로써 노이즈 레벨이 저감되었다. 따라서, 이 평가 시험(1)으로부터 본 발명의 효과를 확인할 수 있었다.
1 : 도포, 현상 장치
1A, 1B : 레지스트 도포 모듈
15A ~ 15K : 큐벳
17A ~ 17K : 유로
4 : 이물 검출 유닛
50 : 검출 영역
51 : 레이저 광 조사부
45A, 45B : 수광 소자
57 : 밴드 패스 필터
6 : 제어부
1A, 1B : 레지스트 도포 모듈
15A ~ 15K : 큐벳
17A ~ 17K : 유로
4 : 이물 검출 유닛
50 : 검출 영역
51 : 레이저 광 조사부
45A, 45B : 수광 소자
57 : 밴드 패스 필터
6 : 제어부
Claims (7)
- 피처리체로 공급되는 유체 중의 이물을 검출하는 이물 검출 장치에 있어서,
상기 피처리체로 공급되는 유체가 흐르는 유로를 구성하는 유로부와,
상기 유로부에 있어서의 유체의 흐름 방향과 광로가 교차하도록, 상기 유로부 내에 레이저 광을 조사하기 위한 레이저 광 조사부와,
상기 유로부를 투과한 광로 상에 마련되는 수광 소자와,
상기 수광 소자로부터 출력되는 신호에 기초하여, 상기 유체 중의 이물을 검출하기 위한 검출부와,
상기 수광 소자와 상기 유로부와의 사이의 광로 상에 마련되고, 상기 유체에 상기 레이저 광 조사부로부터 광이 조사되어 발생한 라만 산란광을 차단하고 또한 레일리 산란광을 상기 수광 소자에 투과시키는 필터부
를 구비한 것을 특징으로 하는 이물 검출 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 필터부에 의해 차단되는 라만 산란광은, 스토크스광 및 반스토크스광인 것을 특징으로 하는 이물 검출 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 유체는 상기 피처리체에 도포막을 형성하기 위한 폴리머를 포함하는 약액이며,
상기 필터부는, 상기 폴리머에 의한 라만 산란광을 차단하는 것을 특징으로 하는 이물 검출 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 유체는 액체의 시너인 것을 특징으로 하는 이물 검출 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 필터부는 밴드 패스 필터로, 상기 밴드 패스 필터의 반값 폭은 100 nm 이하인 것을 특징으로 하는 이물 검출 장치. - 피처리체로 공급되는 유체 중의 이물을 검출하는 이물 검출 방법에 있어서,
상기 피처리체로 공급되는 유체가 흐르는 유로를 구성하는 유로부에, 상기 유체를 공급하는 공정과,
레이저 광 조사부에 의해, 상기 유로부에 있어서의 유체의 흐름 방향과 광로가 교차하도록, 상기 유로부 내에 레이저 광을 조사하는 공정과,
상기 유로부를 투과한 광로 상에 마련되는 수광 소자에 의해 수광하는 공정과,
상기 수광 소자로부터 출력되는 신호에 기초하여, 검출부에 의해 상기 유체 중의 이물을 검출하기 위한 공정과,
상기 수광 소자와 상기 유로부와의 사이의 광로 상에 마련되는 필터부에 의해, 상기 유체에 상기 레이저 광 조사부로부터 광이 조사되어 발생한 라만 산란광을 차단하고, 또한 레일리 산란광을 상기 수광 소자에 투과시키는 공정
을 구비한 것을 특징으로 하는 이물 검출 방법. - 피처리체로 공급되는 유체 중의 이물을 검출하는 이물 검출 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램을 기억한 기억 매체로서,
상기 컴퓨터 프로그램은, 제 6 항에 기재된 이물 검출 방법을 실행하도록 단계군이 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 기억 매체.
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