JP5874514B2 - 液処理装置、液処理方法および記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板に対して処理液を供給して液処理を行う技術に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程においては、半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）の表面にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理が行われている。この塗布処理としては、一般にはスピンコーティング法が採用されているが、レジスト膜用薬液（以下「レジスト」という）が高価であることから、レジスト膜の膜厚について高い面内均一性を確保できる吐出量でありながら、消費量をできるだけ抑えることが要求される。このため少流量の領域で精度良く流量を検出しなければならないが、適切な流量計が存在しないため、例えば定期的に電子天秤を用いてポンプ圧を調整するなどの対応がされていた。しかしながら、定期的にこうした作業を行うことは煩わしいという課題があった。また、レジスト中の溶存気体により気泡が現れることがあるが、パターンの線幅の微細化が進みつつあるため、従来問題となっていない微細な気泡についても、検出して対処する必要性に迫られている。

特許文献１には、１対の超音波送受信器を流体の流れる導管の外周部に配置し、流体の流量値を計測する方法が開示されている。また、特許文献２には、超音波流量計の計測結果に基づき、吐出孔前のバルブ開閉を調整することによって吐出量を制御するレジスト塗布法が開示されている。しかし特許文献１、２のいずれにも、１ｍＬ／ｓｅｃ以下もの微小な流量を検出する構成については記載されていない。

特開２００４−２２６３９１号公報 特開２００３−１９７５１６号公報

本発明はこのような事情においてなされたものであり、その目的は、基板に対して処理液により処理するにあたり、処理液の流量を高精度で計測することができる技術を提供することにある。

本発明の液処理装置は、
基板保持部に保持された基板に対して、処理液供給源から流路部材およびノズルを介して１ミリリットル／秒以下の流量で処理液を供給して液処理を行う装置において、
前記流路部材に設けられ、処理液を前記ノズルまで送り出すための送液機構と、
前記流路部材における前記送液機構の下流側に設けられ、測定可能な流量の下限値が１ミリリットル／秒以下である超音波流量計と、
前記超音波流量計により得られた流量値の変化に基づいて、前記処理液中の気泡を検出する気泡検出部と、
前記流路部材における前記超音波流量計の下流側に設けられた気泡トラップと、
前記気泡トラップの下流側に設けられたバルブと、
前記超音波流量計により気泡の検出回数がしきい値を越えたときに前記バルブを閉じ、当該気泡トラップに処理液を供給して気体を排出するように制御する制御部と、を備え、
前記超音波流量計は、処理液の流れ方向に互いに離間かつ各々流路部材の外周を囲むように環状に設けられた第１及び第２の圧電素子と、前記第１及び第２の圧電素子の間で超音波を交互に伝播させて互いの伝播時間の時間差に基づき、処理液の流量を測定する測定部とを備えたことを特徴とする。
さらに本発明の液処理装置は、
基板保持部に保持された基板に対して、処理液供給源から流路部材およびノズルを介して１ミリリットル／秒以下の流量で処理液を供給して液処理を行う装置において、
前記流路部材に設けられ、処理液を前記ノズルまで送り出すための送液機構と、
前記流路部材における前記送液機構の下流側に設けられ、測定可能な流量の下限値が１ミリリットル／秒以下である超音波流量計と、
前記超音波流量計により得られた流量値の変化に基づいて、前記処理液中の気泡を検出する気泡検出部と、
ノズルからダミーディスペンスされた処理液を受けるための液受け部と、
前記超音波流量計により気泡が検出されたときに、予め設定された回数だけノズルから基板に処理液を吐出して液処理を行った後、前記液受け部にてダミーディスペンスを行うように制御する制御部と、を備え、
前記超音波流量計は、処理液の流れ方向に互いに離間かつ各々流路部材の外周を囲むように環状に設けられた第１及び第２の圧電素子と、前記第１及び第２の圧電素子の間で超音波を交互に伝播させて互いの伝播時間の時間差に基づき、処理液の流量を測定する測定部とを備えたことを特徴とする。
さらにまた本発明の液処理装置は、
基板保持部に保持された基板に対して、処理液供給源から流路部材およびノズルを介して１ミリリットル／秒以下の流量で処理液を供給して液処理を行う装置において、
前記流路部材に設けられ、処理液を前記ノズルまで送り出すための送液機構と、
前記流路部材における前記送液機構の下流側に設けられ、測定可能な流量の下限値が１ミリリットル／秒以下である超音波流量計と、
前記超音波流量計にて検出された流量値とノズルからの吐出時間とを積算して積算吐出量を求め、当該積算吐出量がノズルからの吐出回数に応じたしきい値を越えたときにアラームを出力するように制御する積算値監視部と、を備え、
前記超音波流量計は、処理液の流れ方向に互いに離間かつ各々流路部材の外周を囲むように環状に設けられた第１及び第２の圧電素子と、前記第１及び第２の圧電素子の間で超音波を交互に伝播させて互いの伝播時間の時間差に基づき、処理液の流量を測定する測定部とを備えたことを特徴とする。
本発明の液処理方法は、
基板保持部に保持された基板に対して、処理液供給源から流路部材およびノズルを介して１ミリリットル／秒以下の流量で処理液を供給して液処理を行う液処理方法において、
前記流路部材に設けられ、測定可能な流量の下限値が１ミリリットル／秒以下である超音波流量計により処理液の流量を測定すると共に流量値の変化に基づいて気泡を検出する工程と、
前記流路部材における前記超音波流量計の下流側に設けられた気泡トラップと、前記気泡トラップの下流側に設けられたバルブと、を用い、前記超音波流量計により気泡の検出回数がしきい値を越えたときに前記バルブを閉じ、当該気泡トラップに処理液を供給して気体を排出するように制御する工程と、を含み、
前記超音波流量計により処理液の流量を測定する工程は、処理液の流れ方向に互いに離間かつ各々流路部材の外周を囲むように環状に設けられた第１及び第２の圧電素子を用い、前記第１及び第２の圧電素子の間で超音波を交互に伝播させて互いの伝播時間の時間差に基づき、処理液の流量を測定することを特徴とする。
さらに本発明の液処理方法は、
基板保持部に保持された基板に対して、処理液供給源から流路部材およびノズルを介して１ミリリットル／秒以下の流量で処理液を供給して液処理を行う液処理方法において、
前記流路部材に設けられ、測定可能な流量の下限値が１ミリリットル／秒以下である超音波流量計により処理液の流量を測定すると共に流量値の変化に基づいて気泡を検出する工程と、
前記超音波流量計により気泡が検出されたときに、予め設定された回数だけノズルから基板に処理液を吐出して液処理を行った後、前記液受け部にてダミーディスペンスを行うように制御する工程と、を含み、
前記超音波流量計により処理液の流量を測定する工程は、処理液の流れ方向に互いに離間かつ各々流路部材の外周を囲むように環状に設けられた第１及び第２の圧電素子を用い、前記第１及び第２の圧電素子の間で超音波を交互に伝播させて互いの伝播時間の時間差に基づき、処理液の流量を測定することを特徴とする。
さらにまた本発明の液処理方法は、
基板保持部に保持された基板に対して、処理液供給源から流路部材およびノズルを介して１ミリリットル／秒以下の流量で処理液を供給して液処理を行う液処理方法において、
前記流路部材に設けられ、測定可能な流量の下限値が１ミリリットル／秒以下である超音波流量計により処理液の流量を測定する工程と、
前記超音波流量計にて検出された流量値とノズルからの吐出時間を積算して積算吐出量を求め、当該積算吐出量がノズルからの吐出回数に応じたしきい値を越えたときにアラームを出力する工程と、を含み、
前記超音波流量計により処理液の流量を測定する工程は、処理液の流れ方向に互いに離間かつ各々流路部材の外周を囲むように環状に設けられた第１及び第２の圧電素子を用い、前記第１及び第２の圧電素子の間で超音波を交互に伝播させて互いの伝播時間の時間差に基づき、処理液の流量を測定する工程を含むことを特徴とする。
本発明の記憶媒体は、
前記処理液供給源から供給された処理液に対して、前記液処理方法を行う装置に用いられるコンピュータプログラムが記録された記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、既述の方法を行うように構成されていることを特徴とする。

本発明は、ノズルに接続される流路部材に、互にレジストの流れ方向に離間してかつ各々当該流路部材の外周を囲むように環状に第１及び第２の圧電素子を設け、これらの間の超音波の伝播時間に基づいてレジストの流量を検出するように超音波流量計を構成している。このため１ｍＬ／ｓｅｃ以下もの微少な流量を高精度に検出することができるので、ノズルから基板に吐出されるレジストの量を、微少量でありながら高い精度で設定量に合わせこむことができる。

本発明の実施の形態に係るレジスト塗布装置を構成するレジスト供給装置の実施の一形態を示す構成図である。 本実施形態のレジスト塗布装置の一態様の斜視図である。 本発明の実施の形態に係るレジスト供給装置を構成する超音波流量計の内部構造及び動作を示す説明図である。 レジスト供給装置全体の制御機構を表したブロック図である。 レジスト供給装置の一実施例において、超音波流量計により測定された流量の波形図である。 レジスト供給装置における積算流量計測のフローの一態様を表したフローチャートである。 超音波流量計が気泡を検出してからトラップ外に気泡を排出するまでを表したフローチャートである。 レジスト供給装置における超音波流量計の設置の一態様を示した構成図である。 本実施形態のレジスト塗布装置の制御機構を表したブロック図である。

以下、本発明の液処理装置をレジスト塗布装置に適用した実施の一形態について説明する。
先ず図１を用いてレジスト塗布装置の全体構成について簡単に述べると、レジスト塗布装置は、基板であるウエハＷを水平に保持する基板保持部であるスピンチャック６１を含むカップモジュール６０と、スピンチャック６１に保持されたウエハＷの中心部に処理液であるレジストを供給するためのノズル５０と、このノズル５０にレジストを供給するレジスト供給装置１０を備えている。前記のノズル５０は、図２に示すように、ノズル移動機構８１に設けられ、カップモジュール６０の上方と、ダミーディスペンスによるレジストを受ける受け部である待機バス８９と、の間を移動できるようになっている。

前記カップモジュール６０は、スピンチャック６１を囲むように設けられ、ウエハＷから振り切られたレジストを受けるためのカップ体６３を備え、カップ体６３の下部には、吸引排気路が接続されると共にドレインを排出できるように構成されている。カップ体６３は、ミストの舞い上がりを防止するように内カップ、外カップなどが組み合わせて構成されているが、図では省略している。

前記レジスト供給装置１０は、レジストの流れの上流側から説明すると、レジストを貯留する密閉型のボトル１１を備えている。ボトル１１の上部には配管１２の一端と配管３２の一端が接続され、配管１２の他端はリキッドエンドタンク１３の上部に接続される。
配管３２の他端は、ボトル１１内に不活性ガスを供給する機構、例えばＮ_２ガスを供給するＮ_２ガス供給源３１に接続されている。配管３２にはバルブ３２ａが備え付けられており、このバルブの開閉を制御することでボトル１１内へのＮ_２ガスの供給量を変化させることが出来る。

そしてＮ_２ガス供給源３１からＮ_２ガスをボトル１１に供給することでボトル１１内に圧力を加え、内部のレジストを配管１２内に圧送する。配管１２の他端はリキッドエンドタンク１３の上部に接続されている。なお、配管１２上のリキッドエンドタンク１３の直前には気泡センサ３３が設置されている。
リキッドエンドタンク１３には内部の気体を脱気する脱気管１４が設けられており、脱気管１４にはバルブ１４ａが設けられている。リキッドエンドタンク１３下部にはリキッドエンドタンク１３内のレジストを流出させる配管１５が接続され、配管１５の他端にはフィルタ部１６が接続されている。

フィルタ部１６にはフィルタ部１６にて除去した不純物等を排出する配管１７が接続され、配管１７にはバルブ１７ａが備え付けられている。フィルタ部１６は配管１８を介して、トラップ１９に接続される。なお、配管１８上のトラップ１９の直前には気泡センサ３４が設置されている。
リキッドエンドタンク１３、フィルタ部１６、トラップ１９、気泡トラップ２６には夫々バルブ１４ａ、１７ａ、２１ａ、２７ａが介設された脱気管１４、１７、２１、２７が設けられている。そしてトラップ１９の下流側には配管２２の一端が接続され、他端はポンプ部２３の入力側へと接続されている。なお、配管２２にはバルブ２２ａが備え付けられている。なお、ポンプ部２３としては、例えばダイアフラム式のポンプが用いられ、内部に圧力センサなどの調整機器を内蔵しており、所望の圧力でレジストを圧送することが可能である。また、ポンプ部２３の近傍にはポンプの周囲温度を検知する温度センサ３５が設けられている。

ポンプ部２３の出力側は配管２４を通じて超音波流量計４０に接続される。この超音波流量計４０は例えばチューブ状の本体を直方体状のカバーが被覆する構造となっている。超音波流量計４０の詳細な構造については後述する。超音波流量計４０の他端は配管２５を介して気泡トラップ２６に接続されている。
気泡トラップ２６の下流側には配管２８の一端が接続され、他端はバルブ２９の入力側へと接続されている。そしてバルブ２９の出力側は配管５１によりノズル５０へと接続されている。

次に、超音波流量計４０の構成の一例について詳説する。図３（ａ）は超音波流量計４０の概略を示しており、本体部分は流路部材の一部をなす内径が２ｍｍ以下の、例えば外径４ｍｍの樹脂チューブ４１と、各々樹脂チューブ４１の外周を環状に囲みかつ液の流れ方向に離間した第１の圧電素子４２ａ、及び第２の圧電素子４２ｂとを備えている。圧電素子４２ａ、４２ｂ、及び樹脂チューブ４１は超音波流量計４０のセンサ部である。圧電素子４２の素材としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛などが挙げられる。樹脂チューブ４１と圧電素子４２ａ、４２ｂは図示しないプラスチックカバーにより覆われ、カバーには脱着式の同軸ケーブルが接続されると共にレジスト供給部１０内の配管に接続するための端部がカバーの前後に各々突出している。

圧電素子４２ａ、４２ｂは図３（ｂ）に示すように、信号路切替部１０３を介して一方が電源１２０に、他方が電圧検出部１０４に夫々接続されている。信号路切替部１０３は、電源１２０からの電圧を第１の圧電素子４２ａに供給すると共に、電圧検出部１０４と第２の圧電素子４２ｂとを接続する状態と、電源１２０からの電圧を第２の圧電素子４２ｂとを接続すると共に、電圧検出部１０４と第１の圧電素子４２ａとを接続する状態と、の一方を選択する。具体的にはこのような選択をするようにスイッチ部が設けられている。

図４は本実施の形態の液処理装置１の構成要素の一つであるコンピュータを含む制御部２を示している。１１０はバス、１００はＣＰＵであり、前記超音波流量計４０の電圧検出部１０４はこの例では制御部２の中に含まれる。電圧検出部１０４は、圧電素子４２ａ（４２ｂ）に生じる電圧をアナログ／ディジタル変換部によってディジタル値に変換し、このディジタル値を読み込んで、メモリに書き込むプログラムを含む。制御部２は、超音波流量計４０の構成要素である流量演算プログラム１０１を備えており、この流量演算プログラム１０１により実行される演算も含めて超音波流量計４０の原理について述べておく。

図３（ａ）は超音波流量計４０の測定部の説明図である。今、図３（ａ）に示すように樹脂チューブ４１内において、左から右に向かって測定対象の流体が流れるとする。圧電素子４２ａに電圧が印加されると、特定の周波数の超音波を発振する。この超音波が流体内を伝搬し、圧電素子４２ｂに伝達される。圧電素子４２ａと４２ｂは同一の共振周波数を持っており、圧電素子４２ｂは、圧電素子４２ａが発振した超音波を受信すると電圧を出力する。よって圧電素子４２ａに電圧を印加してから圧電素子４２ｂが電圧を出力するまでの時間は圧電素子４２ａから圧電素子４２ｂへと超音波が届くまでに要した時間と見なせる。この時間をｔ_１とする。

一方、圧電素子４２ｂに電圧を印加すると超音波を発振し、圧電素子４２ａは当該超音波を受信し電圧を出力する。よって上記の場合と同様に圧電素子４２ｂに電圧を印加してから圧電素子４２ａが電圧を出力するまでの時間は圧電素子４２ｂから圧電素子４２ａへと超音波が届くまでに要した時間と見なせる。この時間をｔ_２とする。
流体の流速をＶとすると、超音波を発振したときの超音波の流体内での速度は、流体そのものの粘度や、温度などの影響を受ける。この影響は速度の固有定数として表される。これをＣとおく。圧電素子４２ａと圧電素子４２ｂ間の距離をＬとおくと、次式が成り立つ。
ｔ_１＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ）…（１）
ｔ_２＝Ｌ／（Ｃ−Ｖ）…（２）
式（１）及び（２）から、流体の流速Ｖが導出できる。すなわち、
Ｖ＝（Ｌ／２）×（１／ｔ_１−１／ｔ_２）…（３）
よって超音波の伝搬に要する時間を双方向で検出すれば、流速Ｖが求まる。かつ、センサ部内の樹脂チューブ４１の内部断面積は自明であるので、従って流量も求められる。

また、この超音波流量計４０によれば、圧電素子４２同士が樹脂チューブ４１の周に沿って環状に存在し、圧電素子４２同士の距離も例えば３０ｍｍと通常の１／３〜１／５ほどであり、また、樹脂チューブ４１の内径も２ｍｍ以下と極小であるため、光学式流量計では不可能なレベルでの流量の測定、具体的には０．数ｍＬレベルの流量を測定することが可能である。また、圧電素子４２は環状に設けられるが、環状に設けられるとは樹脂チューブ４１の全周を囲む場合に限られず、全周の半分以上を取り囲んでいる場合を含む。

この超音波流量計４０は、逆方向の流速、レジスト供給装置１０でいうとウエハＷからボトル１１方向への流速も測定可能であり、またバルブ２９などを開閉した直後などの流速の大幅な変化も測定することが出来る。
さらに、超音波流量計４０の設置場所はポンプの前やノズルの手前など、様々な位置に置くことが可能であり、複数設置しても良いが、特にノズルの直前が精度良く測定が可能となる。なお、超音波流量計４０を設置する場所によって適切なシステム構成が異なってくることに留意する。

ところで、超音波流量計４０によりレジスト吐出量を測定する過程で、レジスト吐出量は超音波の伝搬を基にして測定されるが、レジスト内に気泡が混入しているときには、この気泡に超音波が当たり反射され、結果として、測定されるデータに顕著な変化（ノイズ）が見られる。この顕著な変化は、液体と気体とでは超音波伝搬速度が大きく異なることに基づく。
図５は、ポンプのオン、オフによる流量値の時間帯推移を示し、図５（ａ）はレジスト中に気泡が存在しない場合であり、図５（ｂ）はレジスト中に気泡が存在する場合である。即ち、気泡が超音波流量計４０内のレジストに混入し、超音波流量計４０の検出部に捕捉されると、図５（ｂ）で示すような顕著な変化（ノイズ）が流量値の推移データの波形上に見られる。現にこれまでの実験により、Φ０．３ｍｍ程度までの気泡検出が可能であることが分かっている。
流量値の上述の変化を検出する手法としては、予め設定された時間（ノイズの発生時間に基づいて事前に設定した時間）内に流量値の増加、減少の一方及び他方の変化があったことと、変化幅がしきい値を超えていること、とのアンド条件を取ることで、上述の変化（つまり気泡の存在）を検出する例が挙げられる。

また、制御部２は、流量監視プログラム１０２および気泡対処プログラム１０７を備えている。流量監視プログラム１０２は超音波流量計４０にて検出された流量値とノズルからの吐出時間、即ちポンプがオンになっている時間とを積算して積算吐出量を求め、この積算吐出量がノズルの吐出回数に応じたしきい値（吐出積算量の設定値）の範囲に収まっているか確認し、収まっていない場合はアラーム１０５を動作させるように構成されている。

気泡対処プログラム１０７については、超音波流量計４０の流量検出値の時系列データを利用して気泡トラップ２６から脱気させるためのものであり、後述の作用説明にて図７に記載したフローを実行するようにステップ群が組まれている。

前記流量監視プログラム１０２および気泡対処プログラム１０７を含むプログラムは、後述の動作を実行して所定の処理を行うように命令（各ステップ）が組み込まれている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）などの記憶部に格納されてＣＰＵ１００にインストールされる。ここで前記ＣＰＵ１００にインストールされた前記プログラムには、スピンチャック６１、スピンチャック駆動部６２、ノズル５０、Ｎ_２ガス供給源３１、バルブ３２ａ、ボトル１１、バルブ１４ａ、フィルタ部１６、バルブ２１ａ、バルブ２２ａ、ポンプ部２３、気泡センサ３３、３４、温度センサ３５、超音波流量計４０、バルブ２７ａ、バルブ２９などを制御するためのプログラムも含まれており、メインメモリにインストールされた上で前記各部が制御されるようになっている。よって、超音波流量計４０の制御の一部は、図４で示す制御部２による制御の一部に組みまれている。

続いて、レジスト供給装置１０の作用について図１に戻り説明する。先ず、バルブ３２ａを制御し、Ｎ_２ガス供給源３１から配管３２を通じてボトル１１内にＮ_２ガスを供給し、ボトル１１内を通常運転時より高い圧力に加圧する。そしてバルブ２２ａおよびバルブ２９を開成し、ボトル１１から配管系全体を通じて、ノズル５０へとレジストを圧送する。この動作によって、配管１２、１５、１８、２２、２４、２５、２８、５１内や、リキッドエンドタンク１３、フィルタ部１６、トラップ１９、ポンプ部２３、超音波流量計４０、気泡トラップ２６、ノズル５０などに滞留した気体を高圧のレジストによって除去することが出来る。

上述の気体除去作業（準備作業）が終了した後、ウエハＷをレジスト塗布装置内に搬入し、ボトル１１内の圧力は所定の通常運転としての圧力に維持される。この所定の圧力は、レジスト中にＮ_２ガスが溶存した場合でも、レジストが後述するポンプ部２３に供給されるまでに発泡しない圧力に、つまりレジストに陽圧がかかるように決定される。

リキッドエンドタンク１３は、レジストを一旦貯留し、ボトル１１からのレジスト供給が停止した場合に、貯留しておいたレジストをノズル５０へと供給する、いわばバッファタンクとしての役割を果たしている。また、このリキッドエンドタンク１３直前の気泡センサ３３が気泡を検出した場合、当該気泡は脱気管１４のバルブ１４ａを開成することで外部へと排出される。

リキッドエンドタンク１３内において脱気されたレジストは、リキッドエンドタンク１３の下流側に接続された配管１５を通じてフィルタ部１６へと流入する。このフィルタ部１６によりレジスト中の異物や残存している気泡が分離され、分離された異物等は配管１７のバルブ１７ａを開成することで外部へと排出される。異物等除去後のレジストは配管１８中を流通し、トラップ１９に流入する。

トラップ１９は、トラップ１９の前の気泡センサ３４が気泡を検出した場合、ポンプ部２３にレジストが流入する前に脱気管２１のバルブ２１ａを開成することで当該気泡を取り除く。脱気後のレジストは、配管２２を通過し、ポンプ部２３まで搬送される。
そして、ポンプ部２３まで搬送されたレジストは、配管２４を介して超音波流量計４０内に流入する。ここでレジストの流量が計測される。

超音波流量計４０で流量が計測された後、レジストは配管２５を介し気泡トラップ２６に入る。気泡トラップ２６は、超音波流量計４０が気泡を検出した場合、脱気管２７のバルブ２７ａを開成することで当該気泡を取り除く。当該気泡除去の一例については後に詳述する。そしてレジストは、気泡トラップ２６から配管２８を介しバルブ２９を経てノズル５０へと接続されている。ウエハＷへのレジストの吐出量はこのバルブ２９のコントロールによっても調節され、ウエハＷへのレジスト吐出が行われる。

レジスト吐出までのポンプのダイアフラムの駆動量監視については、前述した流量監視プログラム１０２により、以下のような手順で積算吐出量を監視することにより駆動量の監視及び制御が行われている。

次に上述の積算吐出量の監視について述べる。図６は、流量監視プログラム１０２の作動機構を図示したフローチャートである。
先ず予め、ノズルからのレジスト吐出を何回行ったときに積算吐出量を確認するのかについて決定しておき、この回数をｍとする。

レジスト塗布装置が稼働すると（スタート）、ここで吐出回数カウンタｋが０にリセットされた上で（Ｓ１０１）、ノズルから薬液吐出を実施する（Ｓ１０２）。そして吐出回数カウンタｋの値に１を加える（Ｓ１０３）。
ここでｋ＝０の時からの積算吐出量を算出する（Ｓ１０４）。そしてｋの値をｍと比較し（Ｓ１０５）、ｋ＜ｍの場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、通常運転のループに戻る（Ｓ１０２）。
ｋ＝ｍの場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、積算吐出量が規定値以内であるか判定する（Ｓ１０６）。もし積算吐出量が規定値を超えている場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、アラームを作動させ（Ｓ１０７）、オペレータに知らせる。この場合には、例えばロットの切替時などにおいてメンテナンスを行う。積算吐出量が規定値以内の場合は（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、一旦ルーティンを終了し（エンド）、再びスタートから図６のルーティンを開始する。

また、流量監視プログラム１０２の実行に加えて、気泡対処プログラム１０７が実行され、以下のような処理が行われる。

気泡を検出したときの実施の一形態として、図１の気泡トラップ２６に気泡をトラップした上で、レジストを気泡トラップ２６内にパージして気泡を排出する手順がある。この形態について、図７のフローチャートを用いて説明する。図７は、超音波流量計４０が気泡を検出してからトラップ外に気泡を排出するまでを表したフローチャートである。

先ず予め、何回気泡を検出したら、気泡トラップ２６外に気泡を排出する手順を行うか、その回数を決定しておく。この回数をＭとする。
超音波流量計４０が稼働すると（スタート）、ここでカウント値ｎが０にリセットされた上で（Ｓ２０１）、流量検出を実行する（Ｓ２０２）。そして流量演算部にて得られた流量値が所定の範囲内に収まっているか否かを判断する（Ｓ２０３）。
所定の範囲内に収まっている場合は（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、流量値が所定の範囲内に収まっている間中、通常運転のループを繰り返し、流量値が所定の範囲を上回っている又は下回っていると判断した場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、カウント値ｎの値に１を加える（Ｓ２０４）。そしてｎの値をＭと比較し（Ｓ２０５）、ｎ＜Ｍの場合、通常運転のループに戻る（Ｓ２０３へ）。
ｎ＝Ｍの場合、気泡トラップ２６外に気泡を排出するタイミングであるので、バルブ２９を閉成し（Ｓ２０６）、脱気管２７のバルブ２７ａを開成し（Ｓ２０７）、しかる後にポンプ部２３を駆動させ、気泡トラップ２６にレジストを予め設定したレベルまで供給する（Ｓ２０８）。こうして気泡を系外に排出した後、バルブ２７ａを閉成した上で（Ｓ２０９）、バルブ２９を開成し（Ｓ２１０）、気泡排出の動作を終了する（エンド）。そして再びスタートから図７のルーティンを開始する。

また、本実施の形態の変形例として、図８の様に超音波流量計４０を縦置き（垂直方向）に設置すると、吐出停止時であっても泡が存在する場合、泡が超音波流量計４０の励振領域内を通過する。その際に測定データ上に図５（ｂ）で示したようなノイズが出現するので、このように超音波流量計４０を設置する方法も考えられる。

また、気泡を検出したときの他の実施の形態として、ノズル５０からのレジストのダミーディスペンスを行うようにしてもよい。このような例として、次の手法が挙げられる。
先ず超音波流量計４０の励振領域におけるレジスト液中に気泡が存在するときには既述のように（図５参照）流量値に基づいて気泡を検出できる。制御部２は気泡を検出したときに、この気泡がノズル５０に到達するまでに通常の処理を行い、気泡がノズル５０に到達するタイミングの時に、ノズル５０を待機バス８９（図２参照）まで移動させ、ポンプ２３を駆動してダミーディスペンスを行う。なおこの場合には、例えば図１に示す気泡トラップ２６の下流側に超音波流量計４０が設けられる。図９はこのような手法を実施するための構成を略解的に示している。具体的に説明すると、超音波流量計４０からノズル５０までの体積及びレジストの流量は既知であるため、超音波流量計４０を出た泡がノズル５０に達するまでの時間が算出できるので、気泡がノズル５０を通過する前に通常と同様にレジストを吐出可能な回数も算出できる。そして例えば超音波流量計４０で気泡を検出した瞬間から通常のレジスト吐出が２回行われた後、ノズル５０が待機バス８９に移動し、ダミーディスペンスが行われる。

または、本実施形態においては、ノズル５０の待避とダミーディスペンスを行う代わりに、ノズル５０からレジストをウエハＷへ吐出するプロセスを続け、検出した気泡に対応するウエハＷに対してソフトマーキングを行い、注意を促してもよい。
また更に、本レジスト供給装置１０において、ノズルからの複数回吐出量がノズルからの吐出回数に応じたしきい値の範囲内に収まっていない場合は、上述したようにアラーム１０５を作動させる代わりに、レジストの流量が減少している場合はレジストの流量を増加させ、レジストの流量が増加している場合はレジストの流量を減少させる。または、留意するべきウエハにソフトマーキングを行う、ポンプ吐出圧をコントロールする、あるいは以降の処理を停止するなどして、製品不良を検知または防止することも可能である。

ポンプ吐出圧のコントロールとして以下の方法がある。例えば上記の吐出回数に応じたしきい値は当該流量の上限側のしきい値と下限側のしきい値とから成る。前記下限側のしきい値より前記複数回吐出量が低下した場合は、ポンプの吐出圧を上昇させる。この際、しきい値を下回った量に対して上昇させるポンプの吐出圧は予め決定しておく。例えば、０．０１ｍＬ下回った場合、吐出圧を０．１ｋＰａ増加させる。
これらの制御は、制御の種類にもよるが、リアルタイムで行うことも、時間を区切って（たとえばレジスト吐出１回毎に）行うことも考えられる。

また、吐出量算出機能の応用として、連続的に測定された流量の記録をデータベース化し、そのデータをフィードバックしてレジスト吐出量を補正する機能がある。具体例としては、流量値監視により測定された流量値波形の変動をもとにした吐出システムの制御があり、機能の一例としては、流量値変動によりポンプ部２３をフィードバック制御することによる流量値制御、ポンプの吸液動作に補正を掛ける制御、及びバルブ２９における開閉動作の補正制御などがある。

また、測定された流量とその時点でのレジストの温度及びポンプ部２３周辺の温度の記録を関連付けてデータベース化し、そのデータをフィードバックしてポンプ部２３の圧力値を補正する機能がある。
具体的に説明すると、レジストは温度により粘度が変化するので、ウエハＷへのレジスト塗布の際、スピンコーティングによる拡散の度合いも温度により変化する。よって吐出量はレジストの温度に応じて変動させる必要がある。そこで予め、レジスト温度に対する所望のレジスト吐出量を決定しておき、温度センサ３５で測定したポンプ部２３の周辺温度に対してポンプ部２３の圧力値をどのように設定すれば所望のレジストの量がノズル５０から吐出されるか調査し、得られた温度と圧力の相関を記録し、これらの結果をデータベース化する。そして実際の運用時はこのデータベースと、レジスト静止時において超音波流量計４０の超音波測定で得られたレジストの液温、及び温度センサ３５にて得られたポンプ部２３の周辺温度に基づいてポンプ部２３の圧力値を補正し、レジストの吐出を行う。この吐出の際には超音波流量計４０にてレジスト流量を測定し、所望のレジスト量が吐出されているかチェックするステップを設けてもよい。
この際に、外部液温モニターにて流量を補正する場合は、液温が設定温度に調整されていることが前提であり、その前提の上で外部温度と流量との相関関係が決まる。

このように、本レジスト供給装置１０は、超音波流量計４０の流量計測及び流量計測から得られたデータを基にして、外部からの影響を最小化しつつ吐出を制御可能とする構成となっている。

以上において、本発明に係る液処理装置の実施例として、レジスト供給装置１０について説明したが、実際の液処理装置としては、勿論取り扱う処理液はレジストに限るものではなく、保護膜や反射防止膜などのウエハ成膜の際の処理液およびシンナー（プリウエット液、剥離液）に対する処理にも応用が可能である。

また、気泡検知に関する他の実施形態としては、気泡を検知したときにアラームを発生させ注意を促す方法などがある。このアラーム発生は気泡１つ毎でなく、気泡が複数の特定回発生したときにアラームを発生させる方式であってもよい。
なお、超音波流量計４０は、上述の微小気泡検出に特化した利用も考えられる。

また、超音波流量計４０で測定される流量の波形は、流体の粘度によって異なる特性を見せることから、当該波形を測定することによって、薬液供給源における処理液ボトルの誤接続を防止する、という効果もある。
さらに、超音波流量計４０の超音波伝播速度は、レジストの温度変化に依存するため、予め超音波伝播速度とレジスト温度の関係をデータ化しておくことにより、超音波流量計４０はレジスト静止時におけるレジストの温度変化の検知にも利用が可能である。

１ 液処理装置
１０ レジスト供給装置
１１ ボトル
１３ リキッドエンドタンク
２３ ポンプ部
２６ 気泡トラップ
２９ バルブ
３１ Ｎ_２ガス供給源
４０ 超音波流量計
４１ 樹脂チューブ
４２ 圧電素子
５０ ノズル
Ｗ ウエハ

Claims (8)

1. 基板保持部に保持された基板に対して、処理液供給源から流路部材およびノズルを介して１ミリリットル／秒以下の流量で処理液を供給して液処理を行う装置において、
   前記流路部材に設けられ、処理液を前記ノズルまで送り出すための送液機構と、
   前記流路部材における前記送液機構の下流側に設けられ、測定可能な流量の下限値が１ミリリットル／秒以下である超音波流量計と、
   前記超音波流量計により得られた流量値の変化に基づいて、前記処理液中の気泡を検出する気泡検出部と、
   前記流路部材における前記超音波流量計の下流側に設けられた気泡トラップと、
   前記気泡トラップの下流側に設けられたバルブと、
   前記超音波流量計により気泡の検出回数がしきい値を越えたときに前記バルブを閉じ、当該気泡トラップに処理液を供給して気体を排出するように制御する制御部と、を備え、
   前記超音波流量計は、処理液の流れ方向に互いに離間かつ各々流路部材の外周を囲むように環状に設けられた第１及び第２の圧電素子と、前記第１及び第２の圧電素子の間で超音波を交互に伝播させて互いの伝播時間の時間差に基づき、処理液の流量を測定する測定部とを備えたことを特徴とする液処理装置。
2. 基板保持部に保持された基板に対して、処理液供給源から流路部材およびノズルを介して１ミリリットル／秒以下の流量で処理液を供給して液処理を行う装置において、
   前記流路部材に設けられ、処理液を前記ノズルまで送り出すための送液機構と、
   前記流路部材における前記送液機構の下流側に設けられ、測定可能な流量の下限値が１ミリリットル／秒以下である超音波流量計と、
   前記超音波流量計により得られた流量値の変化に基づいて、前記処理液中の気泡を検出する気泡検出部と、
   ノズルからダミーディスペンスされた処理液を受けるための液受け部と、
   前記超音波流量計により気泡が検出されたときに、予め設定された回数だけノズルから基板に処理液を吐出して液処理を行った後、前記液受け部にてダミーディスペンスを行うように制御する制御部と、を備え、
   前記超音波流量計は、処理液の流れ方向に互いに離間かつ各々流路部材の外周を囲むように環状に設けられた第１及び第２の圧電素子と、前記第１及び第２の圧電素子の間で超音波を交互に伝播させて互いの伝播時間の時間差に基づき、処理液の流量を測定する測定部とを備えたことを特徴とする液処理装置。
3. 基板保持部に保持された基板に対して、処理液供給源から流路部材およびノズルを介して１ミリリットル／秒以下の流量で処理液を供給して液処理を行う装置において、
   前記流路部材に設けられ、処理液を前記ノズルまで送り出すための送液機構と、
   前記流路部材における前記送液機構の下流側に設けられ、測定可能な流量の下限値が１ミリリットル／秒以下である超音波流量計と、
   前記超音波流量計にて検出された流量値とノズルからの吐出時間とを積算して積算吐出量を求め、当該積算吐出量がノズルからの吐出回数に応じたしきい値を越えたときにアラームを出力するように制御する積算値監視部と、を備え、
   前記超音波流量計は、処理液の流れ方向に互いに離間かつ各々流路部材の外周を囲むように環状に設けられた第１及び第２の圧電素子と、前記第１及び第２の圧電素子の間で超音波を交互に伝播させて互いの伝播時間の時間差に基づき、処理液の流量を測定する測定部とを備えたことを特徴とする液処理装置。
4. 前記超音波流量計における第１の圧電素子と第２の圧電素子との間の流路部材は内径が２ｍｍ以下の円筒状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液処理装置。
5. 基板保持部に保持された基板に対して、処理液供給源から流路部材およびノズルを介して１ミリリットル／秒以下の流量で処理液を供給して液処理を行う液処理方法において、
   前記流路部材に設けられ、測定可能な流量の下限値が１ミリリットル／秒以下である超音波流量計により処理液の流量を測定すると共に流量値の変化に基づいて気泡を検出する工程と、
   前記流路部材における前記超音波流量計の下流側に設けられた気泡トラップと、前記気泡トラップの下流側に設けられたバルブと、を用い、前記超音波流量計により気泡の検出回数がしきい値を越えたときに前記バルブを閉じ、当該気泡トラップに処理液を供給して気体を排出するように制御する工程と、を含み、
   前記超音波流量計により処理液の流量を測定する工程は、処理液の流れ方向に互いに離間かつ各々流路部材の外周を囲むように環状に設けられた第１及び第２の圧電素子を用い、前記第１及び第２の圧電素子の間で超音波を交互に伝播させて互いの伝播時間の時間差に基づき、処理液の流量を測定することを特徴とする液処理方法。
6. 基板保持部に保持された基板に対して、処理液供給源から流路部材およびノズルを介して１ミリリットル／秒以下の流量で処理液を供給して液処理を行う液処理方法において、
   前記流路部材に設けられ、測定可能な流量の下限値が１ミリリットル／秒以下である超音波流量計により処理液の流量を測定すると共に流量値の変化に基づいて気泡を検出する工程と、
   前記超音波流量計により気泡が検出されたときに、予め設定された回数だけノズルから基板に処理液を吐出して液処理を行った後、前記液受け部にてダミーディスペンスを行うように制御する工程と、を含み、
   前記超音波流量計により処理液の流量を測定する工程は、処理液の流れ方向に互いに離間かつ各々流路部材の外周を囲むように環状に設けられた第１及び第２の圧電素子を用い、前記第１及び第２の圧電素子の間で超音波を交互に伝播させて互いの伝播時間の時間差に基づき、処理液の流量を測定することを特徴とする液処理方法。
7. 基板保持部に保持された基板に対して、処理液供給源から流路部材およびノズルを介して１ミリリットル／秒以下の流量で処理液を供給して液処理を行う液処理方法において、
   前記流路部材に設けられ、測定可能な流量の下限値が１ミリリットル／秒以下である超音波流量計により処理液の流量を測定する工程と、
   前記超音波流量計にて検出された流量値とノズルからの吐出時間を積算して積算吐出量を求め、当該積算吐出量がノズルからの吐出回数に応じたしきい値を越えたときにアラームを出力する工程と、を含み、
   前記超音波流量計により処理液の流量を測定する工程は、処理液の流れ方向に互いに離間かつ各々流路部材の外周を囲むように環状に設けられた第１及び第２の圧電素子を用い、前記第１及び第２の圧電素子の間で超音波を交互に伝播させて互いの伝播時間の時間差に基づき、処理液の流量を測定する工程を含むことを特徴とする液処理方法。
8. 前記処理液供給源から供給された処理液に対して、前記液処理方法を行う装置に用いられるコンピュータプログラムが記録された記憶媒体であって、
   前記コンピュータプログラムは、請求項５ないし請求項７のいずれか一項に記載の液処理方法を実施するためのものであることを特徴とする記憶媒体。

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