JP3175394U

JP3175394U - 処理液の脱気装置

Info

Publication number: JP3175394U
Application number: JP2012000918U
Authority: JP
Inventors: 真弘山本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2012-05-10
Anticipated expiration: 2022-02-21

Abstract

【課題】液処理ユニットにおける欠陥原因となる各種処理液に含まれる溶存気体を速やかに除去しながら処理に最適な温度調整をして供給する脱気装置を提供することにある。
【解決手段】基板に液処理を施すための処理液を供給する配管の途中に組み込まれる処理液の脱気装置において、処理液の供給口２１と排出口２９とを備え、供給口の側から排出口の側までを複数の気体透過膜管２５で接続された液流路２５Ａと、少なくとも液流路を囲って密閉する筐体２０と、筐体の内部を排気するための排気管２４ａと接続される排気口２４と、供給口と排出口との間に設けられ気体透過膜管を貫通させた状態で配置される熱伝部材２６と、熱伝部材の温度を調節するためのペルチェ素子２７と、排出口の近傍で処理液の温度を検出する温度センサ３０と、温度が設定温度になるようにペルチェ素子を制御する制御部１９と、を備える。
【選択図】図２

Description

本考案は、例えば半導体ウエハや液晶ディスプレイ用のガラス基板（ＦＰＤ基板）といった基板に処理液を供給して処理を施すための液処理装置の配管途中に設けられて処理液を脱気する脱気装置に関する。

半導体デバイスやＦＰＤ基板の製造プロセスの一つである基板上にレジストパターンを形成する工程は、例えば、半導体基板にレジスト膜を形成し、フォトマスクを用いてこのレジスト膜を露光した後、現像処理を行うことにより所望のパターンを得る一連の工程により行われ、これら一連の工程は従来から塗布、現像装置によって行われている。

この塗布装置、現像装置には様々な処理液が用いられている。例えば、塗布装置ではレジスト液やシンナーであり、現像装置では現像液や純水が用いられている。これら処理液は工場から自動供給される場合や処理液の充填された供給タンクを接続することで供給されている。

これら処理液には処理液の種類に関係なく少なからず処理液中に溶存した形で気体（窒素、酸素、空気）が含まれている場合が多く、これら溶存気体を取り除くことが基板の処理を行う上では処理された基板の欠陥を低減する上で好ましい。その様な要求から上記問題を解決するために基板に吐出する吐出ノズルまで間で供給ラインの配管中の溶存気体を取り除くために配管の途中に脱気装置が介設される（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の技術は、処理液を供給する送液用配管の途中に気体透過膜材によって形成された入口と出口とを連通させる液流路を介設して、その液流路の周囲を真空チャンバで気密に密閉して陰圧となる脱気モジュール（脱気装置）を備えている。そして、この真空チャンバ内を真空吸引源に接続された真空ポンプのような吸引手段によって排気しているものである。

更に真空チャンバ内で生じる処理液の温度変化を抑えるために、チャンバ内に温度調整された液体を循環させて気体透過膜から染み出る気体を前記液体中に溶存させて排出することで、脱気したい処理液中の溶存気体の除去と処理液の温度を安定化させることが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平９−１５０００９号公報（図１〜図３）特開平９−１６２１１８号公報（図１）

しかしながら、最近の塗布、現像装置は高生産性が求められており、処理ユニットの処理の効率化と共に高いプロセス精度が必要となり、液処理におけるプロセス再現性が求められている。そのためには、液処理ユニットに供給する処理液中の溶存気体を迅速に且つ、確実に取り除いて気体の発泡による成膜時の塗布斑や発泡による現像不良の原因である欠陥を起こさないようにしなければならない。更に装置の小型化も求められて且つ信頼性の高いものでなければならない。

本考案はこのような事情の下のなされたのであり、その目的は高生産性のシステムおける液処理ユニットに供給する各種処理液に含まれる溶存気体を速やかに確実に除去すると共に、処理液の温度調整や変更を速やかに確実に行える構造を有する処理液の脱気装置を提供することにある。

このため本考案は、基板に液処理を施すための処理液を供給する配管の途中に組み込まれる処理液の脱気装置において、処理液の供給口と排出口とを備え、前記供給口の側から前記排出口の側までを複数の気体透過膜管で接続された液流路と、少なくとも前記液流路を囲って密閉する筐体と、前記筐体の内部を排気するための排気管と接続される排気口と、前記供給口と前記排出口との間に設けられ前記気体透過膜管を貫通させた状態で配置される熱伝部材と、前記熱伝部材の温度を調節するための温調手段と、前記排出口の近傍で前記処理液の温度を検出する温度検出手段と、前記温度が設定温度になるように前記温調手段を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。

この様に構成することによって、処理液が通液する途中で処理液の温度をモニターしながら設定温度に調整することができる。また、温度調整するために熱伝部材に温調手段を設けているので、伝熱応答が速くなり迅速且つ正確に温度の調整ができる。また、処理液の流動性が温度によって改善されるので、脱気効果を向上させることができる。

更に本考案の脱気装置の処理液の供給口には、処理液を通液させる複数のオリフィス孔を有する多孔部材を有していることを特徴とする。

この様に構成することによって、供給される処理液がオリフィス孔を通過するときにオリフィス効果によって圧力が低下して溶存気体が発泡させることができる。これにより、発泡した気体は気体透過膜管を通過する間に迅速に透過膜を抜けて出て排気される。

本考案の多孔部材は、前記供給口に着脱可能に構成されていることを特徴とする。この様に構成することによって、脱気をする処理液の粘度、薬液種によってオリフィス孔の孔径が異なるので、処理液を変える場合にはそれらの条件により多孔部材も最適なものに交換を行うことができる。

更に本考案の複数の気体透過膜管は、一端を前記供給口の側に設けられる供給マニホールドと他端を前記排出口の側に設けられる排出マニホールドとに接続され、前記供給マニホールドと前記排出マニホールドとを前記筐体内部に有していることを特徴とする。

この様に構成することによって、マニホールドに気体透過膜管を複数設ける場合には管同士の接触を防ぎ脱気面積に影響を及ぼさないことから脱気がスムーズに行われる。

更に本考案の脱気装置の前記温度検出手段は、前記排出マニホールドに設けられていることを特徴とする。

この様に構成することによって、熱伝部材からの距離と離れていない位置に排出マニホールドが設けられるので、より正確な温度を検出して温調手段を制御することができる。

前記のように構成される本考案の脱気装置を用いることにより、高生産性のシステムおける液処理ユニットに供給する各種処理液に含まれる溶存気体を速やかに確実に除去すると共に、処理液の温度調整や変更を速やかに確実に行うことができる。

本考案に係る脱気装置を備える配管回路の概略構成図である。本考案に係る脱気装置を示す断面図である。本考案における多孔部材の取付状態を示す拡大断面図（ａ）及び多項部材の斜視図（ｂ）である。本考案における熱伝部材を示す正面図である。

以下に、本考案の最良の実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、半導体基板の液処理ユニットである例えばレジスト処理ユニットの配管回路の構成を示すものである。被処理基板である基板Ｗの表面にレジスト膜を形成するためのレジスト処理ユニットは、基板Ｗを吸着保持し回転自在に構成されたチャック９と、チャック９を囲う処理カップ８を備えている。更にチャック９に保持した基板Ｗの表面に向けてレジスト液を供給するレジストノズル７と、レジスト液が成膜された後に基板Ｗの周縁部のレジスト膜を除去するため溶剤である例えばシンナーを供給するＥＢＲ（エッジ・ビード・リムーバー）ノズル１８と、基板Ｗの裏面の汚れを洗い流すためのシンナーを裏面の所定の位置に向けて供給するバックリンスノズル１６を備えている。

次に、図1のレジスト処理ユニットに供給される処理液であるレジスト液の供給配管回路とシンナーの供給配管回路について構成の詳細を説明する。レジスト液の供給配管回路の末端の一方にはレジスト液の供給を貯留しているレジストタンク１が備えられ、他方にはレジスト液を基板Ｗの表面に向けて供給するためのレジストノズル７が備えられている。

このレジストタンク１からレジストノズル７の間には、レジストタンク１から順に配置を説明すると、レジスト液を吸液して吐出する供給ポンプ２、レジスト液中の異物をろ過するためのレジストフィルタ３、詳細を後述するレジスト液中の溶存気体を脱気処理して、且つレジスト液の温度調整も可能な本考案に係るレジスト脱気処理装置５、レジスト液の供給の開閉をするレジスト供給バルブ６、レジストノズル７の配列した配置でそれらの間をレジスト供給配管４で接続されている。

シンナーの供給配管回路は末端の一方にシンナータンク１０が備えられ、他方にはレジスト液が塗布された基板Ｗの周縁部のレジスト液を除去するためのシンナーを供給するＥＢＲノズル１８と、基板Ｗの裏面がレジスト液によって汚れるのを防ぐために裏面にシンナーを当てて洗浄するためのバックリンスノズル１６とが備えられている。

このシンナータンク１０からＥＢＲノズル１８とバックリンスノズル１６までの間には、シンナータンク１０から順に配置を説明すると、シンナーの液体中の異物をろ過するためのシンナーフィルタ１２、詳細を後述するシンナー中の溶存気体を脱気処理して、且つシンナーの温度調整も可能な本考案に係るシンナー脱気処理装置１４、供給回路が２つに分岐されて夫々シンナーの供給の開閉をするシンナー供給の開閉バルブとなるＥＢＲバルブ１７とバックリンスバルブ１５に配列した配置でそれらの間をシンナー供給配管１３で接続されている。なお、シンナータンク１０にはタンク内を加圧してシンナーを圧送させるための加圧気体の配管１１が接続される。

本考案を適用したレジスト脱気処理装置５及びシンナー脱気処理装置１４については同じ構成も有するものであるので、ここでは、図２を参照してレジスト脱気処理装置５の内部について具体的に説明する。

レジスト脱気装置５は、筐体２０に囲われた構造であり前述の配置で筐体２０の一方に設けられる脱気前のレジスト液を取り込む供給口２１と、他方に設けられる脱気が完了したレジスト液を筐体から排出する排出口２９と備えており、両端の供給口２１と排出口２９がレジスト供給配管４に接続されている。また、排気口２４には内部を陰圧雰囲気にするための図示しない吸引手段と接続された排気管２４ａが接続されている。

次に筐体２０の内部の構造を説明する。内部の両端の一方の供給口２１側には供給マニホールド２３と連通し、他方の排出口２９側には排出マニホールド２８と連通している。この供給マニホールド２３と排出マニホールド２９とは略同形状であり、レジスト液を一定量貯留する貯留構造となっており、例えば円錐形や円柱形をした中空形状である。

この供給マニホールド２３と排出マニホールド２９との間には、チューブ（管）状の気体透過膜管２５が複数接続されて、液流路２５Ａが形成されている。この気体透過膜管２５は例えば外径が２ｍｍで内径が１．５ｍｍの中空糸膜で構成された液体の通過できるチューブであり、レジスト液はこのチューブ内を通過するときに溶存している気体が中空糸膜を通して陰圧雰囲気の中で筐体２０内に放散できる。

また、供給マニホールド２３と排出マニホールド２９との間には、複数の気体透過膜管２５を貫通して配置される熱伝部材２６を備えている。図２に示す一点鎖線は気体透過膜管２５を通す貫通孔２６ａの外径を示す線であり、点線は貫通孔２６ａ内に貫通されている気体透過膜管２５を示すものである。熱伝部材２６は熱伝導率の良い部材や気体透過膜管２５に熱を伝える材料であれば良く、例えば金属であれば銅、アルミなどや金属合金などである。

この熱伝部材２６の両端には熱伝部材２６の温度を与えるための温調手段である例えばペルチェ素子２７を備えている。例えば、レジスト液の液温を２３℃にしたい場合には温調手段で温度を設定するものである。一例ではあるが、図４は伝熱部材２６に複数の貫通孔２６ａを円状に並べて気体透過膜管２５を通し、その同心円状に並べられた貫通孔２６ａの中央付近にペルチェ素子を配した正面図である。なお、貫通孔２６ａは同心円状に並べなくても良く一方に寄せて他方にペルチェ素子２７を配置しても何ら問題ない。

このペルチェ素子２７は、ペルチェ素子２７を温度制御するための制御部１９と電気的に接続されている。また、排出マニホールド２８には気体透過膜管２５を通液するレジスト液の温度を検出する温度検出手段である温度センサ３０が設けられており、この温度センサ３０が制御部１９と電気的に接続されている。これにより、熱伝部材２６の温度を適正に制御することができるので、基板Ｗに供給するレジスト液の設定温度を所望の温度にすることができる。また、シンナー脱気装置も同様にシンナーを装置内部の温度やクリーンルームの温度変化の影響を受けないように、例えば常に２３℃に設定しておくことができる。

次に図３について説明する。図３の（ａ）は筐体２０に設けられる供給口２１を拡大した断面図である。レジスト供給配管４と筐体２０をと接続するための継手４０と筐体２０と供給マニホールド２３の入り口側の位置には複数のオリフィス孔２２ａを備えた多孔部材２２が組み込まれている。

この多孔部材２２は、後述するように筐体２０の供給口２１に対して着脱可能に取り付けられており、図３（ｂ）に示すように、例えば円柱状のフッ素樹脂部材に直径数ｍｍ径の孔を蓮根孔状に開設したものである。この多孔部材２２は脱気をする液の粘度、薬液種によってオリフィス孔２２ａの孔径が異なるので、処理液を変える場合にはそれらの条件により多孔部材２２も最適なものに交換を行うことができる。

この場合、供給口２１は、筐体２０の内方側に小径部２１ａを有し、筐体２０の外方側に大径部２１ｂを有する段状に形成されると共に、大径部２１ｂに雌ねじ部２１ｃが設けられている。このように形成される供給口２１の大径部２１ｂ内に多項部材２２が挿入され、雌ねじ部２１ｃにねじ結合する第１の雄ねじ部４１を有する継手４０を構成する継手本体４４によって供給口２１内に着脱可能に取り付けられるようになっている。

継手４０は、一端に前記第１の雄ねじ部４１を有し、他端に第２の雄ねじ部４２を有すると共に、供給配管４の先端部が挿入可能な取付孔４３を有する円筒状の継手本体４４と、供給配管４先端部を嵌挿する供給配管４と一体の筒体４５にベアリング４６を介在して回転自在に装着され、第２の雄ねじ部４２にねじ結合する雌ねじ部４７ａと開口部にパッキン４７ｂを設けた袋ナット４７と、で構成されている。

この様に構成される継手４０を用いて、図３（ａ）に示すように、多項部材２２を供給口２１に取り付けた後、多項部材２２を供給口２１から取り外して交換する場合は、まず、袋ナット４７と継手本体４４とのねじ結合を解除して、供給配管４を継手本体４４から取り外す。次に、継手本体４４と供給口２１のねじ結合を解除して、継手本体４４を筐体２０から取り外した後、多項部材２２を供給口２１から取り外して、他の多項部材２２と交換することができる。

多項部材２２に設けられるオリフィス孔２２ａは、例えば、供給口２１の直径が数ｍｍの場合にオリフィス孔２２ａの直径はその１／１０程度の細孔であり液体の粘度、流量、送液圧力などの条件により数個設けられる。

以上の様に構成されるレジスト脱気装置５とシンナー脱気装置１４が組み込まれたレジスト処理ユニットの配管回路では、レジスト液及びシンナーの脱気処理がされながら基板Ｗへ供給されるので、供給ノズル先端部での発泡が無くなり発泡起因による塗布斑の発生が抑制されると共に温度調整手段を内部に組み込んでいるので、脱気対象の液温を上げることで処理液の流動性が変化して脱気が促進される。

本考案は半導体基板のレジスト塗布処理装置以外にも現像処理装置や反射防止膜塗布処理装置、洗浄処理装置にも適用できる。また、ガラス基板などの種々の平板上への処理液の供給する液処理装置においても適用できるものである。

Ｗ基板
４レジスト供給配管
５レジスト脱気装置
１３シンナー供給配管
１４シンナー脱気装置
１９制御部
２０筐体
２１供給口
２２多孔部材
２２ａオリフィス孔
２３供給マニホールド
２４排気口
２４ａ排気管
２５気体透過管膜
２５Ａ液流路
２６熱伝部材
２６ａ貫通孔
２７ペルチェ素子（温調手段）
２８排出マニホールド
２９排出口
３０温度センサ（温度検出手段）
４０継手

Claims

基板に液処理を施すための処理液を供給する配管の途中に組み込まれる処理液の脱気装置において、
処理液の供給口と排出口とを備え、前記供給口の側から前記排出口の側までを複数の気体透過膜管で接続された液流路と、
少なくとも前記液流路を囲って密閉する筐体と、
前記筐体の内部を排気するための排気管と接続される排気口と、
前記供給口と前記排出口との間に設けられ前記気体透過膜管を貫通させた状態で配置される熱伝部材と、
前記熱伝部材の温度を調節するための温調手段と、
前記排出口の近傍で前記処理液の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度が設定温度になるように前記温調手段を制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする処理液の脱気装置。
前記供給口に設けられ前記処理液を通液させる複数のオリフィス孔を有する多孔部材を有することを特徴とする請求項１に記載の処理液の脱気装置。
前記多孔部材は、前記供給口に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の処理液の脱気装置。
前記複数の気体透過膜管は、一端を前記供給口の側に設けられる供給マニホールドと、他端を前記排出口の側に設けられる排出マニホールドとに接続され、前記供給マニホールドと前記排出マニホールドとを前記筐体内部に有していることを特徴とする請求項１に記載の処理液の脱気装置。
前記温度検出手段は、前記排出マニホールドに設けられていることを特徴とする請求項４に記載の処理液の脱気装置。