(57)【要約】【課題】  半導体基板等の被処理基板上にフォトレジスト液等の処理液を吐出させる場合において、処理液の吐出状態を正確にモニタリングすることができる吐出装置を提供すること。【解決手段】  光透過性素材により断面形状が円環状に成形された処理液吐出ノズル２を横切るようにして、光投射手段４ａと受光手段５ａを含む光学センサによる光路６が形成される。そして、前記光投射手段と受光手段を結ぶ直線上から若干外れた位置に、前記処理液吐出ノズルの軸芯を位置させた構成にされている。前記ノズル２より処理液Ｒが吐出される場合には光投射手段４ａからの光は屈折作用により受光手段５ａには到達しない。一方、ノズル２より処理液Ｒが吐出されない場合には光投射手段４ａからの光は屈折を受けずに受光手段５ａに到達する。前記した光学的な構成によると、処理液Ｒの色の濃さに依存されることなく、処理液Ｒの吐出状態を検知することができる。【選択図】  図７
2006313822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性素材により形成された処理液吐出ノズルを横切るようにして、光学センサによる光路を形成すると共に、前記光学センサを構成する光投射手段と受光手段を結ぶ直線上から外れた位置に、前記処理液吐出ノズルの軸芯を位置させたことを特徴とする処理液吐出装置。
【請求項２】
前記光学センサによる光路が横切る前記処理液吐出ノズルの軸芯に直交する断面形状が、円環状に成形されていることを特徴とする請求項１に記載された処理液吐出装置。
【請求項３】
前記光投射手段から前記受光手段側に至る光路の幅を制限する光透過スリットを、前記光投射手段と処理液吐出ノズルとの間に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された処理液吐出装置。
【請求項４】
前記処理液吐出ノズルより処理液を吐出する各サイクルの動作終了毎に、前記処理液をノズルの先端部より若干吸い戻すサックバック動作を実行するように構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された処理液吐出装置。
【請求項５】
前記光学センサにおける受光手段が、所定の光量の受光状態において、前記処理液吐出ノズルにおける前記光路位置に処理液が存在しないものと判定し、前記受光手段が所定の光量未満の受光状態において、前記処理液吐出ノズルにおける前記光路位置に処理液が存在するものと判定するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載された処理液吐出装置。
【請求項６】
前記請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載された処理液吐出装置を用いた処理液吐出装置の動作検証方法であって、
前記処理液吐出ノズルに対して処理液を圧送するアクチェータを駆動するディスペンス信号の立上がりと、前記光学センサにおける処理液検出状態を示すセンサ信号の立上がりのタイムラグを検証し、前記タイムラグよりサックバック量を推定することを特徴とする処理液吐出装置の動作検証方法。
【請求項７】
前記請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載された処理液吐出装置を用いた処理液吐出装置の動作検証方法であって、
前記処理液吐出ノズルに対して処理液を圧送するアクチェータを駆動するディスペンス信号の印加を終了した時点からの所定時間内において、前記光学センサにおける処理液の非検出状態を示すセンサ信号が立下がり状態になるか否かを検証し、前記検証結果よりサックバック動作が実行されている否かを推定することを特徴とする処理液吐出装置の動作検証方法。
【請求項８】
前記請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載された処理液吐出装置を用いた処理液吐出装置の動作検証方法であって、
前記処理液吐出ノズルに対して処理液を圧送するアクチェータを駆動するディスペンス信号の継続時間に対応した前記光学センサにおける処理液検出状態を示すセンサ信号の立上がり継続時間中において、前記センサ信号の一時的な立下がり状態が存在するか否かを検証し、前記アクチェータにより圧送される処理液中における泡の存否を推定することを特徴とする処理液吐出装置の動作検証方法。
【請求項９】
前記光学センサによる光路の設定位置よりも上流側に、前記処理液の流路を横切るようにして第２の光学センサによる光路を形成すると共に、前記第２の光学センサを構成する光投射手段と受光手段とを結ぶ直線上から外れた位置に、前記流路の軸芯を位置させたことを特徴する請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載された処理液吐出装置。
【請求項１０】
前記処理液吐出ノズルを横切る光学センサによる光路と、前記第２の光学センサによる光路との間における処理液流路内の容積が、各サイクル毎の処理液吐出動作において前記ノズルより吐出される処理液の容量よりも大きな容積に設定されていることを特徴とする請求項９に記載された処理液吐出装置。
【請求項１１】
前記請求項１０に記載された処理液吐出装置を用いた同装置の駆動制御方法であって、  各サイクル毎の処理液吐出動作の実行中に、前記第２の光学センサによる処理液の非検出状態を示すセンサ信号の立下がり状態が発生するか否かを検証する検証工程と、
前記検証工程において、センサ信号の立下がり状態が発生したことを検証した場合、前記処理液吐出ノズルの位置を被処理基板上から外れたダミーディスペンスポジションに移動させる移動工程と、
前記ノズルをダミーディスペンスポジションに移動させた状態において、当該ノズルより次のサイクルの処理液吐出動作を行う処理液吐出工程と、
を実行することを特徴とする処理液吐出装置の駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば半導体基板上にフォトレジスト液等を塗布する場合などにおいて利用され、特に前記基板に対するフォトレジスト液等の処理液の吐出状態を正確にモニタリングすることができる処理液吐出装置およびその動作検証方法ならびに同装置の駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体装置あるいはＬＣＤなどの製造技術分野においては、半導体ウエハやＬＣＤ基板上にフォトレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、回路パターンに対応してレジスト膜を露光してこれを現像処理するという、いわゆるフォトリソグラフィ技術が応用される。
【０００３】
前記したように基板上にフォトレジスト液を塗布する場合においては、基板の直上に位置する処理液吐出装置より、所定量のレジスト液を基板面に吐出するようになされる。この場合、現状のこの種の装置においては前記レジスト液の圧送手段であるベローズ式ポンプあるいはダイヤフラム式ポンプなどのアクチェータの駆動動作をもって、基板上にレジスト液が吐出されたことを推定する間接的な検出に頼るものであった。
【０００４】
このように、従来のこの種の装置においては、基板面に吐出される前記レジスト液等の処理液を直接検出するものではないために、何等かの障害により処理液がノズルより吐出されない状態、もしくは処理液内に例えば多量の気泡が混入して処理液の吐出不良が生じていても、それを知る術がないという問題を抱えている。このために、半導体基板等への処理液の吐出不良に気付かずに、その察知が遅れるなどして多量の塗布不良を発生させるという問題を招来させる。
【０００５】
そこで、前記した技術的な問題を解消するために、前記レジスト液等の処理液がノズル先端部から吐出される状態を光学的に検出するようにした処理液吐出装置が、次に示す特許文献１、特許文献２等に開示されている。例えば特許文献１に開示された処理液吐出装置によると、発光部と受光部からなる光学式センサが具備され、ノズル先端部よりも僅かな下における処理液の吐出位置を横切るようにして前記センサによる光路を設定した構成が示されている。
【特許文献１】特開平３−２７８５１９号公報
【特許文献２】実開平２−１３３４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記特許文献１の開示内容においては、前記した光学式センサを構成する発光部と受光部は浮いた状態で示されており、これらはどのような支持手段をもって配置されるのかについての具体的な例は明らかにされていない。そこで、前記特許文献１に示された光学式センサを具体的に実現させるには、例えば図１に示すような構成を採用するものと考えることができる。
【０００７】
この図１は、処理液吐出装置のノズル部分の中央部において、これを縦方向に切断した状態で示した断面図である。例えば角柱状に形成されたノズルホルダ１の中央部には、処理液送出管１ａが形成されており、ノズルホルダ１の下底部には処理液吐出ノズル２が取り付けられ、ノズル２に形成された軸孔２ａは前記ホルダ１に形成された送出管１ａに直線状に連通するように構成されている。そして、図示せぬ処理液搬送チューブ等を介してレジスト液等の処理液Ｒが、ノズルホルダ１における送出管１ａを介して送り込まれるように構成されている。
【０００８】
一方、前記処理液吐出ノズル２のほぼ半周面を取り囲むようにしてセンサ固定用ブラケット３がノズルホルダ１の下底部に取り付けられており、このブラケット３には、光透過性の樹脂により円筒状に形成された一対のカバー部材３ａ，３ｂが下向きに樹立されている。そして、前記ノズルホルダ１と各カバー部材３ａ，３ｂ内を貫通するようにして光ファイバー４，５がそれぞれ挿入されている。
【０００９】
その一方の光ファイバー４の先端部には、当該光ファイバーの長手方向に直交する方向に光を投射する光投射面４ａが形成されており、他方の光ファイバー５の先端部には、当該光ファイバーの長手方向に直交する方向からの光を受光する受光面５ａが形成されている。そして、前記各光投射面４ａと受光面５ａが対向し、その両者間においてノズル２の先端部よりも僅かな下における処理液の吐出位置を横切るようにして矢印６で示した光検知用の光路が形成されるように構成されている。なお、図１に示す符号７は、前記ノズル２より吐出された処理液が塗布される例えば半導体ウエハ等の被処理基板を示している。
【００１０】
前記した構成によると、ノズル２の先端部よりも僅かな下における処理液の吐出位置を横切るようにして矢印６で示した光路を形成させるために、一対のカバー部材３ａ，３ｂの先端部はノズル２の先端部よりも下方に突出せざるを得ない。一方、処理液としての前記したフォトレジスト液を被処理基板７に吐出させる場合においては、ノズル２の先端部と基板７との間隔は５ｍｍ前後程度に設定される。
【００１１】
この場合、ノズル先端から吐出された液が基板に届くまでの遅れ時間を無くす為には、両者間の距離は近い程よいが、両者間の距離が近すぎると液の跳ね返りなどによる汚れがノズルに付着することになる。したがって、前記した相反する理由によってノズル先端と基板との間隔が決定されることになるが、前記両者の間隔が５ｍｍ前後に設定された場合には、前記した各カバー部材３ａ，３ｂの先端部と基板７との間隔はさらに小さな間隔に設定せざるを得ず、基板７に対するノズル２の位置制御に非常に厳しい精度が要求されることになる。
【００１２】
前記したような技術的な課題を解決するために、図２に示す構成を採用することが考えられる。なお、図２においてはすでに説明した図１に示す各部と同一機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがって個々の詳細な説明は省略する。この図２に示す構成においては、矢印６で示した光路はノズル２の先端部近傍を横切るように構成されている。この場合、少なくとも前記ノズル２は光透過性の樹脂材料等で成形される。そして、ノズル２より処理液を吐出する各サイクルの動作終了毎に、減圧手段により処理液をノズル２の先端部より若干吸い戻すサックバック動作を実行するようになされる。なお、図２は前記したサックバック動作が実行された状態を示している。
【００１３】
前記したサックバック機能は、ノズル先端部に残された処理液が垂れ落ちるのを防止するなどの目的においてこの種の装置において多用されるものであるが、この図２に示す構成においては、サックバックにより処理液が引き込まれる部分を横切るようにして矢印６で示した光路が設定されるように構成される。この構成によると、光センサとして機能する前記した光投射面４ａおよび受光面５ａの位置を、ノズル２の先端部よりも先に（下方に）配置させる必要がないため、図１に示す構成における前記した技術的な課題を解決することができる。
【００１４】
図２に示した構成において、光路６に処理液Ｒが存在するか否か、すなわちノズル２より処理液Ｒが吐出されているか否かを検証する場合には、一般的にレンズ効果を利用することが考えられる。図３〜図５は前記したレンズ効果を利用して、ノズル２の所定位置（光路６が横切る位置）に処理液Ｒが存在するか否かを検証する原理を説明するものである。
【００１５】
図３〜図５において、符号４ａ，５ａは前記した各光ファイバーの先端部に形成された光投射面と受光面を示しており、この間に形成される光路６が前記したノズル２の先端部近傍を横切るように設定されている。なお、図３〜図５においては前記ノズル２は前記光路６が横切る位置において、軸方向に直交する面で切断され、その切断端面が見える状態で示されている。
【００１６】
図３は光路６が横切るノズル位置において処理液Ｒが存在しない状態、すなわち図２に示したように処理液がサックバックされた状態を模式的に示している。この場合においては、光投射面４ａからノズル２の方向に向かって多少放射状に広がる光束はノズル２を透過して、そのまま同方向に放射状に広がり、したがって受光面５ａに到達する光量は非常に少ない。それ故、光学センサによる光検知位置において処理液Ｒは存在しない（または、処理液Ｒはノズルから吐出されていない）と判定することができる。
【００１７】
一方、図４は光路６が横切るノズル位置において処理液Ｒが存在する状態を示している。この場合においては、光投射面４ａからノズル２の方向に向かって多少放射状に広がる光束は、ノズル２と処理液Ｒを透過する際にレンズ効果により収束される。この結果、受光面５ａに到達する光量は非常に多くなる。これにより、光学センサによる光検知位置において処理液Ｒが存在する（または、処理液Ｒがノズルから吐出されている）と判定することができる。
【００１８】
なお、前記した作用による検知機能は、基本的には前記ノズル２より吐出される処理液がほぼ透明に近いものである場合において、その検知動作の信頼性が保証されるものである。しかしながら前記した例えばフォトレジスト液は、一般的に着色された状態のものが多く、処理液Ｒを透過する際に光の減衰作用が生ずる。
【００１９】
図５は、たとえば色の濃い処理液を吐出する場合を模式的に示したものであり、この場合においても図４と同様にレンズ効果は得られるものの、色の濃い処理液Ｒを透過するために光の減衰は甚だしく、結局のところ受光面５ａに到達する総光量は非常に少なくなる。したがって、図３に示した状態と図５に示した状態とにおいて、受光面５ａによる受光量の差は殆どなくなる場合もあり、前記したレンズ効果を利用する検知機能はその信頼性を失うことになる。
【００２０】
この発明は、前記したような技術的な観点に基づいてなされたものであり、ノズル先端部の近傍を横切るようにして光路を形成した光検知手段を利用しつつ、ノズルより吐出される処理液の色の濃さに依存されることなく、処理液の検知動作の信頼性を十分に確保することができる処理液吐出装置を提供することを課題とするものである。
【００２１】
またこの発明は、前記した光検知手段を利用し、さらにこの種の装置における動作の信頼性を向上させることに寄与できる拡張した機能を備えた処理液吐出装置の動作検証方法ならびに同装置の駆動制御方法を提供することを他の課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる処理液吐出装置は、光透過性素材により形成された処理液吐出ノズルを横切るようにして、光学センサによる光路を形成すると共に、前記光学センサを構成する光投射手段と受光手段を結ぶ直線上から外れた位置に、前記処理液吐出ノズルの軸芯を位置させた点に特徴を有する。
【００２３】
この場合、前記光学センサによる光路が横切る前記処理液吐出ノズルの軸芯に直交する断面形状が、円環状に成形されていることが望ましい。さらに望ましくは前記光投射手段から前記受光手段側に至る光路の幅を制限する光透過スリットが、前記光投射手段と処理液吐出ノズルとの間に配置された構成にされる。
【００２４】
また、好ましい実施の形態においては、前記処理液吐出ノズルより処理液を吐出する各サイクルの動作終了毎に、前記処理液をノズルの先端部より若干吸い戻すサックバック動作を実行するように構成される。そして、前記した処理液吐出装置においては好ましくは、前記光学センサにおける受光手段が、所定の光量の受光状態において、前記処理液吐出ノズルにおける前記光路位置に処理液が存在しないものと判定し、前記受光手段が所定の光量未満の受光状態において、前記処理液吐出ノズルにおける前記光路位置に処理液が存在するものと判定するように構成される。
【００２５】
一方、この発明にかかる処理液吐出装置の動作検証方法は、前記した構成の処理液吐出装置を利用するものであり、その一つの好ましい動作検証方法は、処理液吐出ノズルに対して処理液を圧送するアクチェータを駆動するディスペンス信号の立上がりと、前記光学センサにおける処理液検出状態を示すセンサ信号の立上がりのタイムラグを検証し、前記タイムラグよりサックバック量を推定する点に特徴を有する。
【００２６】
また、この発明にかかる他の一つの好ましい動作検証方法は、処理液吐出ノズルに対して処理液を圧送するアクチェータを駆動するディスペンス信号の印加を終了した時点からの所定時間内において、前記光学センサにおける処理液の非検出状態を示すセンサ信号が立下がり状態になるか否かを検証し、前記検証結果よりサックバック動作が実行されている否かを推定する点に特徴を有する。
【００２７】
さらに、この発明にかかる他の一つの好ましい動作検証方法は、処理液吐出ノズルに対して処理液を圧送するアクチェータを駆動するディスペンス信号の継続時間に対応した前記光学センサにおける処理液検出状態を示すセンサ信号の立上がり継続時間中において、前記センサ信号の一時的な立下がり状態が存在するか否かを検証し、前記アクチェータにより圧送される処理液中における気泡の存否を推定する点に特徴を有する。
【００２８】
そして、この発明にかかる処理液吐出装置の好ましい他の形態によると、前記した光学センサによる光路の設定位置よりも上流側に、前記処理液の流路を横切るようにして第２の光学センサによる光路を形成すると共に、前記第２の光学センサを構成する光投射手段と受光手段とを結ぶ直線上から外れた位置に、前記流路の軸芯を位置させた構成にされる。
【００２９】
この場合、前記処理液吐出ノズルを横切る光学センサによる光路と、前記第２の光学センサによる光路との間における処理液流路内の容積が、各サイクル毎の処理液吐出動作において前記ノズルより吐出される処理液の容量よりも大きな容積に設定されていることが望ましい。
【００３０】
そして、この発明にかかる処理液吐出装置の駆動制御方法は、前記した構成の処理液吐出装置を利用するものであり、その好ましい駆動制御方法は、各サイクル毎の処理液吐出動作の実行中に、前記第２の光学センサによる処理液の非検出状態を示すセンサ信号の立下がり状態が発生するか否かを検証する検証工程と、前記検証工程において、センサ信号の立下がり状態が発生したことを検証した場合、前記処理液吐出ノズルの位置を被処理基板上から外れたダミーディスペンスポジションに移動させる移動工程と、前記ノズルをダミーディスペンスポジションに移動させた状態において、当該ノズルより次のサイクルの処理液吐出動作を行う処理液吐出工程とを実行する点に特徴を有する。
【発明の効果】
【００３１】
前記した構成の処理液吐出装置によると、光学センサによる光路が横切る部分のノズル内に、処理液が存在する場合と存在しない場合における光の屈折度合いの相異を利用することで、処理液の存否を検証するように作用するものである。したがって、前記した処理液吐出装置によると、後で詳細にその作用を説明するとおり、ノズル内における処理液の色の濃さに左右されることなく処理液の存否を精度よく検証することができる。
【００３２】
また、前記した処理液吐出装置を利用した動作検証方法によると、前記処理液吐出ノズルに対して処理液を圧送するアクチェータを駆動するディスペンス信号の立上がりと立下がりに対する前記光学センサにおける処理液検出状態を示すセンサ信号の立上がりおよび立下がりの関係から、サックバック量およびサックバック動作が確実になされているか否かの検証、ならびに処理液中における気泡の存在等を効果的に検証することができる。
【００３３】
さらに、前記した処理液吐出装置の構成に加えて、第２の光学センサを備えた処理液吐出装置によると、ノズルより処理液を吐出させる動作の１つのサイクル前において処理液中に気泡が存在することを確実に把握することが可能となる。したがってこの構成を利用することで、ダミーディスペンスポジションにおいて泡抜き動作を効果的に実行させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、この発明にかかる処理液吐出装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、この発明にかかる処理液吐出装置は、基本的にはすでに説明した図２に示す構成が採用される。すなわち、光投射手段としての光投射面４ａおよび受光手段としての受光面５ａを含む光学センサにおける矢印６で示した光路は、光透過性素材により形成されたノズル２の先端部近傍を横切るように構成されている。
【００３５】
これに加えて、この発明にかかる処理液吐出装置については、前記したとおりノズル２より処理液を吐出する各サイクルの動作終了毎に、図示せぬ減圧手段により処理液をノズル２の先端部より若干吸い戻すサックバック動作が実行されるように構成されている。
【００３６】
そして、この発明にかかる処理液吐出装置に採用される光学センサにおいては、さらに図６〜図８に示した構成が具備される。なお、図６〜図８に示した構成においては、すでに説明した図３〜図５に示す各部と同一機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがって個々の詳細な説明は省略する。
【００３７】
図６〜図８に示した光学センサの構成においては、光投射面４ａとノズル２との間には遮蔽板８が配置され、この遮蔽板８に形成された光透過スリット８ａを介して、前記光投射面４ａからの光が受光面５ａ側に到達されるように構成されている。すなわち、前記スリット８ａは、光投射面４ａから受光面５ａ側に至る光路６の幅を制限するように機能する。
【００３８】
そして、前記光投射面４ａと受光面５ａを結ぶ直線上、すなわち、前記光路６から若干外れた位置に、ノズル２の軸芯Ｃが位置するように前記光学センサとノズル２との関係が設定されている。なお、図６〜図８に示した実施の形態においては、光学センサによる光路６が横切る前記ノズル２の軸芯に直交する断面形状は円環状に成形されている。
【００３９】
図６は、光学センサによる光路６が横切るノズル位置において、処理液Ｒが存在しない状態、すなわち図２に示したように処理液がサックバックされた状態を模式的に示している。この場合においては、前記スリット８ａを介してノズル２側に到来する光は屈折されることなくノズル２を透過し、そのまま矢印６で示すように受光面５ａに到達する。
【００４０】
したがって、受光面５ａに到達する光量のレベルは非常に大きい。それ故、受光面５ａは予め定められた所定以上の光量を受光し、これにより光学センサによる光検知位置において、処理液Ｒは存在しない（または、処理液Ｒはノズルから吐出されていない）と判定することができる。
【００４１】
一方、図７は光路６が横切るノズル位置において処理液Ｒが存在する状態を示している。この場合においては、光投射面４ａからスリット８ａを介してノズル２に向かう光束は、処理液Ｒを透過する際に、図中６ａで示すように屈折作用を受ける。これは断面形状が円環状に成形されたノズル２の軸芯Ｃを避けた位置を通過する光の進行方向と、ノズル２と処理液Ｒの界面との間に、直交関係以外のある角度が形成されるために生ずるものである。
【００４２】
この結果、受光面５ａに到達する光量は非常に少なくなる。それ故、前記受光面５ａは所定の光量未満の受光状態となり、光学センサによる光検知位置において処理液Ｒが存在する（または、処理液Ｒがノズルから吐出されている）と判定することができる。
【００４３】
さらに、図８は光路６が横切るノズル位置において処理液Ｒが存在する状態であり、かつ色の濃い処理液が存在する例を模式的に示している。この場合においても図７に示した例と同様に、スリット８ａを介してノズル２に向かう光束は、処理液Ｒを透過する際に、符号６ａで示すように屈折作用を受ける。そして、色の濃い処理液Ｒを透過するために光の減衰は大きくなるものの、結果としては受光面５ａに到達する光量は非常に少ない。これにより、処理液Ｒが存在する（または、処理液Ｒがノズルから吐出されている）と判定することができる。
【００４４】
以上のように、図６〜図８に示した光学的な構成によると、処理液Ｒの色の濃さに依存されることなく、光路６が横切るノズル位置において処理液Ｒが存在するか否かを精度よく検証することができる。
【００４５】
図９Ａおよび図９Ｂは、図６〜図８に示した光学的な構成を具備した処理液吐出装置を利用し、当該処理液吐出装置の動作状態を検証する検証方法を説明するものである。この検証方法においては、図示せぬベローズ式ポンプあるいはダイヤフラム式ポンプなどの処理液の圧送手段であるアクチェータを駆動するディスペンス信号と、前記した光投射面４ａと受光面５ａを含む光学センサによるセンサ信号との関係をもって、以下のような処理液吐出装置の動作状態を検証することができる。
【００４６】
図９Ｂに示す信号ａは前記したディスペンス信号を示しており、その立上がり状態で前記アクチェータが駆動されている状態を示している。また同図の信号ｂは光学センサによるセンサ信号を示しており、その立上がり状態は光学的な検知位置において処理液Ｒが存在する（または、処理液Ｒがノズルから吐出されている）ことを示すものである。
【００４７】
したがって、図９Ａに示すようにサックバック動作が正常に働いている場合においては、図９Ｂにａとして示すディスペンス信号の立上がりに対してｔａ１のタイムラグをもってセンサ信号ｂが立上がることになる。そして、前記ノズル２より処理液を吐出する各サイクルの動作終了毎に、前記処理液をノズルの先端部より若干吸い戻すサックバック動作が実行されるので、ディスペンス信号の立下がりに対してｔｒ１のタイムラグをもってセンサ信号ｂも立下がることになる。
【００４８】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、図９Ａおよび図９Ｂと同様の動作を説明するものであるが、図１０Ａは図９Ａに対してサックバック量がより大きな場合を例示している。この場合においては、図１０Ｂに示すようにディスペンス信号ａの立上がりに対するセンサ信号ｂの立上がりのタイムラグｔａ２はより大きくなる。要するに、ディスペンス信号ａの立上がりに対するセンサ信号ｂの立上がりのタイムラグを把握することで、その時のサックバック量を推定することができる。
【００４９】
したがって、ディスペンス信号ａに対するセンサ信号ｂの立上がりのタイムラグに基づいて、適正なサックバック量を維持するように制御することで、被処理基板に対する安定した処理液の吐出動作を実現させることができる。また、ディスペンス信号ａの立下がりに応じてセンサ信号ｂが立下がる状態を検知することで、サックバック動作が実行されていることを確認することができる。
【００５０】
また同様に、ディスペンス信号ａの立下がりに対するセンサ信号ｂの立下がりのタイムラグ（図９Ｂに示すｔｒ１もしくは図１０Ｂに示すｔｒ２）が変化すれば、サックバックスピートが変わったこととして検知することができ、これはサックバック機構の機械的な変化を検知することにもなり、この事実をオペレータに報知するためのアラームを出すこともできる。
【００５１】
なお、図９Ｂ，図１０Ｂにａで示すディスペンス信号が立上がっているにもかかわらず、ｂで示すセンサ信号が立上がらない場合においては、何等かの障害により処理液の吐出不良が発生していると認識することができる。したがって、この場合には直ちに処理液吐出装置の運転を停止させることで、被処理基板への塗布不良を多量に発生させる問題を回避することができる。
【００５２】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、ノズルから吐出される処理液中に気泡が含まれている場合を例示するものである。すなわち図１１Ａに示すようにノズル２における光学的な検知位置において、気泡が通過した場合には図１１Ｂに示すようにセンサ信号の一時的な立下がり状態（ａｉ）が発生する。このようにノズル２から吐出される処理液中に気泡が存在していた場合には、被処理基板７は直ちに処理液の塗布不良になるとは言えないものの、この時の被処理基板に対してコントローラ側でソフトウエアによるマーキングを施すことにより、マーキングされた被処理基板に対する処理液の塗布状態を検査する検査のランクを上げるなどの対処を施すことができる。
【００５３】
次に図１２は、この発明にかかる処理液吐出装置の第２の実施の形態を示したものである。なお図１２に示す構成においても基本的にはすでに説明した図２に示す構成が採用されており、光投射面４ａおよび受光面５ａを含む光学センサにおいては、図６〜図８に示した構成が採用されている。したがって、これらの構成は同一符号で示しており、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
図１２に示す処理液吐出装置においては、図２に示す構成に加えて第２の光学センサが具備されている。この第２の光学センサは、前記した光投射面４ａおよび受光面５ａを含む光学センサ（これを便宜上、第１の光学センサと呼ぶ）による光路６の設定位置よりも上流側に配置されている。すなわち図１２に示す実施の形態においては、符号１で示したノズルホルダが光透過性の素材により構成されており、このノズルホルダ１に形成された処理液送出管１ａを挟むように光ファイバー１１，１２の先端部が埋設されている。
【００５５】
その一方の光ファイバー１１の先端部は、前記第１の光学センサの構成と同様に当該光ファイバー１１の長手方向に直交する方向に光を投射する光投射面１１ａが形成されており、他方の光ファイバー１２の先端部には、当該光ファイバーの長手方向に直交する方向からの光を受光する受光面１２ａが形成されている。そして、前記各光投射面１１ａと受光面１２ａが対向し、前記ノズルホルダ１に形成された処理液送出管１ａを横切るようにして矢印１３で示した光検知用の光路が形成されている。
【００５６】
前記光投射面１１ａおよび受光面１２ａと処理液送出管１ａとの位置関係は、図６〜図８に基づいて説明した光学的な検知手段と同様に構成されており、前記光投射面１１ａと受光面１２ａを結ぶ直線上、すなわち、前記光路１３から若干外れた位置に、処理液送出管１ａの軸芯が位置するように前記光学センサとノズル２との関係が設定されている。したがって、前記光投射面１１ａ受光面１２ａを含む第２の光学センサにおいても、図６〜図８に基づいて説明した光学的な検知手段と同様の作用による検知動作を実現させることができる。
【００５７】
それ故、前記した光投射面１１ａと受光面１２ａを含む第２の光学センサは、処理液送出管１ａを通過する気泡を効果的に検出することができ、前記第２の光学センサは泡検知センサと言うこともできる。そして、図１２に示す処理液吐出装置においては、前記第１の光学センサによる光路６と、前記第２の光学センサによる光路１３との間における処理液流路内の容積が、各サイクル毎の処理液吐出動作において前記ノズル２より吐出される処理液の容量よりも大きな容積に設定されている。
【００５８】
図１３〜図１５は、図１２に示した処理液吐出装置における作用を説明するものであり、図１３〜図１５におけるａおよびｂは、図９Ｂにおけるａおよびｂと同様にディスペンス信号および第１の光学センサによるセンサ信号を示している。また図１３〜図１５におけるｃは、第２の光学センサによるセンサ信号を示しており、これは第２の光学センサにより処理液中に気泡を検出した場合にセンサ出力が立下がるようになされる。
【００５９】
図１３に示す例は、処理液中に気泡が存在しない正常な状態を示している。また図１４に示す例は処理液中に気泡が存在し、前記第２の光学センサ（泡検知センサ）により気泡の存在が検知された状態を示している。さらに、図１５に示す例は処理液吐出ノズル２より処理液を吐出する１つのサイクルの動作中に、ノズル２より気泡が排出されると共に、第２の光学センサにおいても気泡の存在が検知された状態を示している。
【００６０】
前記した第１および第２の光学センサによる検出パターンの組み合わせを利用することで、例えば図１６に示したような処理液吐出装置の駆動制御方法を実現させることができる。なお、図１６においては図示が繁雑になるために、図１２に示した処理液吐出装置における各部の符号は省略して示している。
【００６１】
図１６（Ａ）は処理液吐出ノズル２より処理液を吐出する１つのサイクルの動作中に、第２の光学センサにより処理液中に気泡が存在することが検出される例を示している。この場合においては、先に説明した図１４に示すように、第２の光学センサによるセンサ出力は瞬間的に立下がり状態になされる。
【００６２】
ここで、前記したとおり第１の光学センサによる光路と、前記第２の光学センサによる光路との間における処理液流路内の容積は、各サイクル毎の処理液吐出動作において前記ノズルより吐出される処理液の容量よりも大きな容積に設定されているので、１６（Ｂ）に示すように前記第２の光学センサにより検出された気泡がノズル２より吐出される前に、１つのサイクルの処理液吐出動作は終了する。そして図１６（Ｃ）は、１つのサイクルの処理液吐出動作の終了後において、前記したサックバック動作が実行された休止状態を示している。
【００６３】
前記したように第２の光学センサにより、処理液中に気泡の存在が検知された場合においては、前記処理液吐出装置を被処理基板上から外れたダミーディスペンスポジションに移動させる動作が実行され、このダミーディスペンスポジションにおいて処理液を吐出させる動作を実行する。この状態を図１６（Ｄ）に示している。そして、図１６（Ｄ）に示すように第１の光学センサにより気泡を排出したことを検知し、図１６（Ｅ）に示すようにノズルより気泡が排出される状態に至った時に処理液の吐出を停止させることで、泡抜き動作を完了させることができる。この泡抜き動作の完了後には、処理液吐出装置をダミーディスペンスポジションから被処理基板上に移動させて、通常の処理液吐出動作を実行させることになる。
【００６４】
また、前記した動作を実行した回数をカウントするカウンタをソフトウエアにより構築し、当該カウンタによるカウント数が所定数を超えた場合においては、配管系の接続部や、フィルタの取り付け部、液ビン接続部などの不良が考えられ、アラームを出力する構成とすることが望ましい。
【００６５】
なお、図１６（Ｄ）に示すように、第１の光学センサにより気泡を排出することを検知する以前に、再び第２の光学センサにより気泡を検知するような場合、すなわち図１５にｂおよびｃで示すような検出パターンが発生した場合においては、引き続き処理液吐出装置をダミーディスペンスポジションに位置させたまま、処理液の吐出動作を実行するように制御される。前記した駆動制御方法を実行することにより、被処理基板面に対して気泡を排出させることなく、しかも最小限の処理液の排出量をもって、泡抜き作用を実現させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
この発明は、先に説明したシリコンウエハなどの半導体基板やフォトマスク、もしくはＬＣＤ基板に対してフォトレジスト液を塗布する場合に限らず、前記基板に対する例えば現像液の吐出動作、その他の電子ディバイスやプリント基板の製造分野における有機溶剤液やポリイミド樹脂液などの塗布装置においても好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の解決課題を伴う処理液吐出装置の例を示した縦断面図である。
【図２】この発明にかかる処理液吐出装置の基本構成を示した縦断面図である。
【図３】レンズ効果を利用した光学検知センサの原理を説明する模式図である。
【図４】同じく処理液が存在する場合の例を説明する模式図である。
【図５】同じく色の濃い処理液が存在する場合の例を説明する模式図である。
【図６】この発明にかかる処理液吐出装置において利用される光学検知センサの原理を説明する模式図である。
【図７】同じく処理液が存在する場合の例を説明する模式図である。
【図８】同じく色の濃い処理液が存在する場合の例を説明する模式図である。
【図９Ａ】処理液吐出装置の一つの状態を示す縦断面図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示す状態における検証結果を説明するタイミング図である。
【図１０Ａ】処理液吐出装置の他の一つの状態を示す縦断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示す状態における検証結果を説明するタイミング図である。
【図１１Ａ】処理液吐出装置のさらに他の一つの状態を示す縦断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示す状態における検証結果を説明するタイミング図である。
【図１２】この発明にかかる処理液吐出装置の他の構成例を示した縦断面図である。
【図１３】図１２に示す装置による一つの検証結果を説明するタイミング図である。
【図１４】同じく他の一つの検証結果を説明するタイミング図である。
【図１５】同じくさらに他の一つの検証結果を説明するタイミング図である。
【図１６】図１２に示す処理液吐出装置を利用した制御方法の一例を説明する動作遷移図である。
【符号の説明】
【００６８】
１          ノズルホルダ
１ａ        処理液送出管
２          処理液吐出ノズル
２ａ        軸孔
３          センサ固定用ブラケット
３ａ，３ｂ  カバー部材
４，５      光ファイバー
４ａ        光投射面（光投射手段）
５ａ        受光面（受光手段）
６          光検知用光路
７          被処理基板
８          遮蔽板
８ａ        光透過スリット
１１，１２  光ファイバー
１１ａ      光投射面
１２ａ      受光面
Ｃ          ノズルの軸芯
Ｒ          処理液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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