JP5451515B2 - 薬液供給システム、これを備える基板処理装置、およびこの基板処理装置を備える塗布現像システム - Google Patents

薬液供給システム、これを備える基板処理装置、およびこの基板処理装置を備える塗布現像システム Download PDF

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Description

本発明は、薬液を用いて基板を処理する基板処理装置に薬液を供給する薬液供給システム、これを備える基板処理装置、およびこの基板処理装置を備える塗布現像システムに関する。
半導体デバイスやフラットパネルディスプレ(FPD)の製造に欠かせないフォトリソグラフィー工程においては、この工程に用いられる材料に起因して、種々の欠陥が生じる場合がある。たとえば、レジスト液や有機溶剤などの薬液には微細なパーティクルが含まれていたり、特に高分子分散質を含む薬液では、時間の経過とともに、薬液中で固化(またはゲル状化)が局所的に生じていたりすることがあり、これらによって欠陥が生じる可能性がある。このような欠陥を低減するため、薬液は、フィルタによりろ過された後に、スピンコータのディスペンスノズルへ供給される(たとえば、特許文献1および2を参照)。
特開昭62−204877号公報 特開2008−305980号公報
ここで、薬液供給システムの幾つかの例について図1を参照しながら説明する。図1(a)は、本発明者らが利用した、特に溶剤の供給に好適な薬液供給システムの概略図である。図示のとおり、この薬液供給システム101は、キャニスタタンクCTから供給される溶剤を一時的に貯留するリキッドエンドタンクLEと、溶剤をろ過するフィルタFと、リキッドエンドタンクLE内に貯留される溶剤をフィルタFへ供給するポンプPaと、フィルタFを通過する薬液の流量を測定するフローメータFMとから構成される。また、リキッドエンドタンクLE、ポンプPa、およびフィルタFにはベントバルブVが設けられ、これにより、溶剤中に溶存する溶存空気が脱気される。このように構成される薬液供給システム101は、たとえば、塗布現像システム内のレジスト塗布装置や現像処理装置の内部または直ぐ近くに配置され、薬液供給システム101により清浄化された溶剤は、レジスト塗布装置や現像装置に設けられる流量制御機能付きバルブCへ供給され、このバルブCの開閉によって、ディスペンスノズルDNからの溶剤の供給が制御される。なお、図1においてディスペンスノズルDNの下方に保持されるウエハは省略している。
図1(b)は、レジスト液の供給に好適な薬液供給システム102の概略図である。図示のとおり、薬液供給システム102は、リキッドエンドタンクLE、フィルタF、トラップT、ポンプPb、およびアウトトラップOTから構成される。図1(a)の溶剤用の薬液供給システム101と比べ、リキッドエンドタンクLEとポンプPbの間にフィルタFが配置されている点で異なる。また、フィルタFとポンプPbとの間にトラップTが配置されている。トラップTは、フィルタFに設けられたベントバルブVだけでは除去しきれない比較的大きな気泡を取り除くために使用される。たとえば、フィルタFの交換後にはフィルタF内には比較的大量の空気が残っているため、交換直後には大量の空気がレジスト液とともにフィルタFから排出される。この空気はトラップTにより容易に大気開放される。ポンプPbの下流に設けられるアウトトラップOTは、同様に、ポンプPb内に残留し得る空気を取り除くために使用される。
図1(c)は、レジスト液の供給に好適な別の薬液供給システム103の概略図である。この薬液供給システム103においては、フィルタFの上流にフィードポンプFPが設けられ、下流にディスペンスポンプDPが設けられている。フィードポンプFPはフィルタFに向けてレジスト液を押し出し、ディスペンスポンプDPはフィルタFからレジスト液を引っ張り出す。これにより、レジスト液に大きな圧力(応力)を印加することなく、一定の速度でろ過することが可能となる。また、薬液供給システム103においては、ディスペンスポンプDPに設けられたベントバルブVPとフィードポンプFPとが接続されている。これにより、フィルタFに設けられたベントバルブVで取り除くことができずにディスペンスポンプDPに到達したレジスト液中の気泡が再びフィードポンプFPに戻され、フィルタFのベントバルブVにより取り除かれ得る。このため、図1(b)に示す薬液供給システム102とは異なり、トラップTおよびアウトトラップOTは設けられていない。
次に、薬液供給システムがレジスト塗布装置に対してどのように薬液を提供するかについて、図1(b)に示す薬液供給システム102を例として、説明する。
まず、所定の量のレジスト液が、レジストボトルBからリキッドエンドタンクLEへ供給され、リキッドエンドタンクLE内に貯留される。次いで、レジスト塗布装置において、ディスペンスノズルDNの上流側に設けられた開閉バルブC1が開くと、薬液供給システム102のポンプPbにより加圧されたレジスト液が、ディスペンスノズルDNからウエハ上に吐出される。同時に、ポンプPbによって、ウエハ上に供給された量と同じ量のレジスト液がリキッドエンドタンクLEから吸引(吸液)される。このとき、レジスト液はフィルタFを通過し、レジスト液中に含まれる不純物等がろ過される。このように、ウエハへの吐出と、吐出されたレジスト液を補う吸液と、吸液に伴うろ過とが一つのサイクルを形成している。
このような薬液供給システムにおいてフィルタFによるろ過効果を高くするためには、レジスト液がフィルタFを通過する速度(ろ過レート)を低くすると好ましい。そうすると、ウエハ上へのレジスト液の吐出に時間をかけざるを得なくなり、レジスト塗布装置におけるスループットが低下してしまう。また、ろ過効果を高くするために目の大きさ(ポアサイズ)が小さいフィルタFを使用すると、ろ過レートを上げることができず、スループットの低下を招く。また、使用可能なフィルタFが限られてしまうといった問題もある。
逆に、スループットを上げるためには、吸液およびろ過を短時間で行えば良いから、比較的大きなろ過面を有するフィルタを使うことが考えられる。しかし、ろ過面の全体を薬液が通るとは限らず、圧力の低い部分を通過することになるため、通過レートを必ずしも上げることはできない。また、レジスト塗布装置に対して2系統の薬液供給システムを設ければ、スループットを上げることができるとも考えられるが、ポンプ等の個体差によって、再現性良くレジスト液を吐出できないおそれがある。
本発明は、上記の事情に照らしてなされ、スループットを低下させることなく、ろ過効果を高めることが可能な薬液供給システムを提供する。
本発明の第1の態様によれば、薬液を貯留する第1の容器および第2の容器と、第1の容器と第2の容器とを繋ぐ第1の配管に設けられ、第1の容器に貯留される薬液を第2の容器へ流す第1のポンプと、第1の配管に設けられ、第1の容器から第2の容器へ向かって第1の配管内を流れる薬液をろ過する第1のフィルタと、第1の容器と第2の容器とを繋ぐ第2の配管と、第2の配管に設けられ、第2の容器に貯留される薬液を第1の容器へ流す第2のポンプとを備える薬液供給システムが提供される。
本発明の第2の態様によれば、薬液を用いて基板を処理する基板処理装置であって、処理する基板を保持する基板保持部と、第1の態様の薬液供給システムと、薬液供給システムからの薬液を基板へ供給する供給部とを備える基板処理装置が提供される。
本発明の第3の態様によれば、基板にレジスト膜を形成し、露光されたレジスト膜を現像する塗布現像システムであって、処理する基板を保持し回転する基板保持回転部と、基板保持回転部により保持される基板にレジスト液を供給する供給部とを含むレジスト塗布ユニット;処理する基板を保持し回転する基板保持回転部と、レジスト塗布ユニットにおいて形成され、露光されたレジスト膜を有し、基板保持回転部により保持される基板に現像液を供給する供給部とを含む現像処理ユニット;第1の態様の記載の薬液供給システムであって、レジスト塗布ユニットに薬液としてレジスト液を供給する第1の薬液供給システム;および第1の態様の薬液供給システムであって、塗布現像ユニットに薬液として現像液を供給する第2の薬液供給システムを備える塗布現像システムが提供される。
本発明の実施形態によれば、スループットを低下させることなく、ろ過効果を高めることが可能な薬液供給システムが提供される。
本発明者らが本発明を完成する過程で利用した薬液供給システムの概略図である。 本発明の実施形態による塗布現像システムを示す平面図である。 図1の塗布現像システムの斜視図である。 図1の塗布現像システム内の処理ユニットブロックを示す斜視図である。 図1の塗布現像システムの側面図である。 本発明の実施形態による塗布現像システムに備わる塗布ユニットを示す概略図である。 本発明の実施形態による薬液供給システムを示す概略図である。 図7の薬液供給システムの動作を、図1(b)に示す薬液供給システムの動作と対比して説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態の変形例による薬液供給システムを示す概略図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。以下の説明において、同一または対応する部品または部材には同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
図2は、本実施形態による塗布現像システムを示す平面図である。図示のとおり、塗布現像システム1は、たとえば13枚の半導体ウエハ(以下、ウエハという)Wを収容可能なウエハキャリア20を搬入出するキャリアブロックS1と、処理装置群B,U1、棚ユニットU2,U3、およびメインアームAが配置される処理ブロックS2と、処理ブロックS2および露光装置S4の間に配置されるインターフェイスブロックS3とを備える。
キャリアブロックS1には、複数個のウエハキャリア20を載置可能な載置台21と、載置台21の背後の壁に設けられる開閉部22と、開閉部22を通してウエハWをウエハキャリア20から取り出し、ウエハキャリア20へ収容する搬送アームCとが設けられている。この搬送アームCは、ウエハキャリア20と、後述する処理ブロックS2の棚ユニットU2との間でウエハWを受け渡すことができるように、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在、ウエハキャリア20の配列方向(X軸方向)に移動自在、およびウエハキャリア20の方向(Y軸方向)伸縮自在に構成されている。
キャリアブロックS1の背面(開閉部22が設けられた壁と反対側の面)には処理ブロックS2が接続されている。処理ブロックS2には、種々の処理ユニットを含む処理装置群Bと、処理ブロックS2においてキャリアブロックS1側に配置される棚ブロックU2と、処理ブロックS2においてインターフェイスブロックS3側に配置される棚ブロックU3と、棚ブロックU2およびU3との間において移動自在に構成されるメインアームAと、処理装置群Bと同様に種々の処理ユニットを含む処理装置群U1とが配置されている。
処理装置群Bは、図3に示すように、積層された5個の単位ブロックB1からB5を含む。各単位ブロックB1からB5は、たとえばレジスト塗布ユニット、現像処理ユニット、加熱ユニット、疎水化処理ユニット、冷却ユニットなどを有することができる。たとえば、単位ブロックB1およびB2は、レジスト膜が露光された後のウエハWを加熱する露光後加熱ユニットと、露光後加熱ユニットにより加熱されたウエハWを所定温度に調整する冷却ユニットと、露光されたレジスト膜を現像する現像処理ユニットと、現像後のウエハWを乾燥のために加熱するベーキングユニットといった処理ユニットを有することができる。一方、単位ブロックB3からB5は、後述する塗布ユニットを有することができる。たとえば、図4を参照すると、単位ブロックB3には塗布ユニット50が設けられ、塗布ユニット50において、ウエハW上にレジスト液が滴下され、ウエハWが回転されて、レジスト膜が形成される。また、塗布ユニット50においては、ウエハW上に反射防止膜用の薬液を滴下し、ウエハWを回転することにより、反射防止膜を形成することもできる。
処理装置群U1は、図5に示すように、後述する搬送アームA3の移動可能領域を介して単位ブロックB3に対向するように配置される。図示のとおり、処理装置群U1は、本実施形態においては、冷却ユニットCOL31からCOL33、加熱ユニットCHP31からCHP33、疎水化処理ユニットADH、および周縁露光ユニットWEE等の種々の処理ユニットを含んでいる。これにより、単位ブロックB3の反射防止膜塗布ユニット50Bにおいて反射防止膜を形成する前に、たとえば冷却ユニットCOL31にてウエハWを所定の温度に調整したり、たとえば反射防止膜が形成されたウエハWを加熱ユニットCHP31にて加熱処理したりすることができる。また、ウエハW上にレジスト液を塗布する前に、レジスト液とウエハWとの密着性を向上させるため、疎水化処理ユニットADHにて疎水化処理を行うことも可能である。さらに、レジスト膜が形成されたウエハWを露光装置S4へ搬送する前に、ウエハWの周縁部のみを周縁露光ユニットWEEにて選択的に露光してもよい。
なお、処理装置群U1の各処理ユニットと単位ブロックB3の塗布ユニット50との間のウエハWの受け渡しは、図4に示すように、単位ブロックB3に対応して設けられた搬送アームA3により行われる。搬送アームA3は、ウエハWを保持可能な2つのフォーク61,62を有し、Y軸方向に延びるレール65に沿って移動可能である。このようにメインアームAには、単位ブロックB1からB5に対応して設けられた搬送アームA1からA5が含まれる(図5参照)。搬送アームA1,A2,A4,A5もまた搬送アームA3と同様に2つのフォークを有し、Y軸方向に沿って移動可能である。
また、処理装置群U1と同様の構成を有する処理装置群を単位ブロックB4,B5に対して設けてもよい。
図5を参照すると、棚ユニットU2は、単位ブロックB1からB5に対応して設けられるステージTRS1からTRS5を有している。たとえば、単位ブロックB1に対応して2つのステージTRS1が設けられ、各ステージTRS1は単位ブロックB1の搬送アームA1によりアクセス可能に配置されており、搬送アームA1により搬入されるウエハWを保持することができる。これにより、たとえば単位ユニットB1の処理ユニットで処理されたウエハWは、その処理ユニットから搬送アームA1により取り出され、2つのステージTRS1の一方に搬入され保持される。そのステージTRS1により保持されるウエハWは、たとえば、キャリアブロックS1の搬送アームCによってウエハキャリア20へ収容される。なお、図2に示すように、棚ユニットU2に隣接して搬送アームD1が設けられている。搬送アームD1は進退自在および昇降自在に構成されている。これにより、棚ユニットU2のステージTRS1からTRS5の間でウエハWを受け渡すことができる。
また、棚ユニットU2にはステージTRS−Fが設けられている。ステージTRS−Fは、主として、キャリアブロックS1の搬送アームCによってウエハキャリア20から取り出されたウエハWを一時的に保持するために利用される。
棚ユニットU3は、単位ブロックB1からB5に対応して設けられるステージTRS6からTRS10を有している。たとえば、棚ユニットU3には、単位ブロックB5に対応して2つのステージTRS10が設けられ、各ステージTRS10は単位ブロックB5の搬送アームA5によりアクセス可能に配置されており、搬送アームA5により搬入されるウエハWを保持することができる。これにより、たとえば単位ユニットB5の処理ユニットで処理されたウエハWは、その処理ユニットから搬送アームA5により取り出され、2つのステージTRS10の一方に搬入され保持される。そのステージTRS10により保持されるウエハWは、たとえば、インターフェイスブロックS3のインターフェイスアームE(後述)によって取り出され、露光装置S4(図2)へ搬出される。なお、図2に示すように、棚ユニットU3に隣接して搬送アームD2が設けられている。搬送アームD2は進退自在および昇降自在に構成され、これにより、棚ユニットU3のステージTRS5からTRS10の間でウエハWを受け渡すことができる。
再び図2を参照すると、処理ブロックS2のキャリアブロックS1と反対側にはインターフェイスブロックS3が接続されている。インターフェイスブロックS3は、処理ブロックS2の棚ユニットU3と露光装置S4とに対してウエハWの受け渡しを行うためのインターフェイスアームEと、複数枚のウエハWをそれぞれ保持する複数の棚を有するバッファ83とを含む。インターフェイスアームEは、処理ブロックS2と露光装置S4との間のウエハWの搬送機構として機能する。本実施形態においては、インターフェイスアームEは、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在、X軸方向に進退自在に構成され、これにより、単位ブロックB1からB5に対応する棚ユニットU3のステージTRS6からTRS10とバッファ83の各棚との間でウエハWの受け渡しが行われる。
なお、バッファ83は、露光装置S4と処理ブロックS2との間のスループットの調整や、露光条件の変更の際に、たとえばレジスト膜が形成されたウエハWを一時的に保管しておき、露光装置S4に順次搬送する場合に好適に用いられる。このようにすると、処理ブロックS2における処理を露光装置S4の処理速度に合わせることができ、またロット毎に、露光強度やレチクル等を適宜変更して露光処理を行なうことができる。
次に、たとえば処理装置群Bの単位ブロックB3に設けられる塗布ユニット50について説明する。図6(a)を参照すると、塗布ユニット50は、ウエハWの裏面中央部を吸引により保持するチャック51と、チャック51に結合される回転シャフト51aを介してチャック51を回転するモータ52と、チャック51に保持されるウエハWにレジスト液等の薬液を滴下するディスペンサ56と、凹形状を有し、チャック51に保持されるウエハWを取り囲むように設けられるカップ部53とを有している。
カップ部53はアップーカップ53U、ボトムカップ53B、およびカップベース53Eを有している。ディスペンサ56からウエハWに滴下され、回転によりウエハWから吹き飛ばされる薬液を受け取ることができるように、アッパーカップ53Uはボトムカップ53Bの上端に配置されている。ボトムカップ53Bの底部には廃液管54aが接続され、ボトムカップ53Bへ流れ落ちた薬液が廃液管54aを通してカップ部53から排出される。また、ボトムカップ53Bの底部には複数の排気管54bが接続されており、排気管54bには、図示しない排気部に接続されている。排気部は、たとえば、レジスト塗布現像システム1が設置されるクリーンルームに備わる排気処理設備であってよい。これにより、排気管54bを通してカップ部53内の空気が排気され、ウエハW上に滴下されるレジスト液等の薬液から蒸発する有機溶剤等が排気される。すなわち、排気管54bを通した排気により、レジスト塗布現像システム1内における有機溶剤等によるクロスコンタミネーションを低減することができる。
ディスペンサ56は、図6(b)に示すように、ガイドレール565に対し基部56bを介して取り付けられるアーム部56と、アーム部56aの先端部に設けられるレジストノズル56Rおよび溶剤ノズル56Lとを有している。基部56bは、図示しない駆動機構によって、ガイドレール565に沿って摺動可能であり、これにより、アーム部56aはウエハWの上方に位置することができ、また、アッパーカップ53Uの外方に位置することができる。
レジストノズル56Rには導管56tの一端が接続され、導管56tの他端は、塗布ユニット50の外部において、本発明の実施形態による薬液供給システム57に対し開閉バルブ58を介して接続されている。導管56tは、ディスペンサ56の動きを妨げないように可撓性を有しており、たとえばビニール製のチューブであってよい。このような構成により、アーム部56aがガイドレール565に沿って移動し、レジストノズル56RがウエハWのほぼ中央部の上方に位置し、開閉バルブ58が開くと、薬液供給システム57からレジスト液がウエハW上に吐出される。
また、溶剤ノズル56Lは、レジストノズル56Rからのレジスト液の吐出に先立って、ウエハWの表面を溶剤で濡らすために(いわゆるプリウェットのために)設けられている。溶剤ノズル56Lは、図示を省略するが、レジストノズル56Rと同様に、導管によって、本発明の実施形態による薬液供給システムに開閉バルブを介して接続されている。この薬液供給システムは、溶剤、たとえばシンナーを供給できるように構成されている。これにより、アーム部56aがガイドレール565に沿って移動し、溶剤ノズル56LがウエハWのほぼ中央部の上方に位置し、開閉バルブが開くと、薬液供給システム57からシンナーがウエハW上に吐出される。この後、所定の回転速度で所定の期間、チャック51によりウエハWを回転すると、ウエハWの表面を溶剤で濡れた状態とすることができる。
また、塗布ユニット50においては、図6(b)に示すように、レジスト膜をウエハW上に形成した後に、ウエハWのエッジ部に形成されたレジスト膜を除去するため、エッジ部にリンス液を供給するEBR(Edge Bead Removal)ディスペンサ55が設けられている。EBRディスペンサ55は、ガイドレール565に摺動可能に設けられた基部55bに取り付けられている。また、図示を省略するが、EBRディスペンサ55は、導管によって、本発明の実施形態による薬液供給システムに開閉バルブを介して接続されている。この薬液供給システムはリンス液を供給できるように構成されている。チャック51に保持されるウエハW上にレジスト膜が形成された後、チャック51によりウエハWを回転させたまま、EBRディスペンサ55のアーム部55aがガイドレール565に沿って移動し、EBRディスペンサ55がウエハWのエッジ部の上方に位置し、開閉バルブが開くと、薬液供給システムからリンス液がエッジ部に吐出される。これにより、ウエハWのエッジ部のレジスト膜が除去される。
なお、塗布現像システム1の処理ブロックS2に配置される現像処理ユニットは、ディスペンサ56のレジストノズル56Rまたは溶剤ノズル56Lから現像液が吐出されるように構成される点を除き、塗布ユニット50と同じ構成を有してよい。このような現像処理ユニットにおいては、塗布ユニット50においてウエハ上に形成され、露光装置において露光されたレジスト膜を有するウエハがチャック51に保持され、このウエハに対してディスペンサ56から現像液が吐出され、露光されたレジスト膜が現像される。
以下、図7を参照しながら、本発明の実施形態による薬液供給システム57を説明する。図示のとおり、薬液供給システム57は、入口タンク71と、一次ポンプ73、フィルタ74、二次ポンプ75、出口タンク76、戻り配管77、および戻りポンプ78を含む。
入口タンク71は、図示しないレジストボトルと配管ILにより接続され、配管ILを通してレジストボトルから供給されるレジスト液を貯留する。また、入口タンク71には配管72の一端が接続されており、配管72の他端は出口タンク76に接続されている。
配管72には、入口タンク71から出口タンク76に向かって一次ポンプ73、フィルタ74、および二次ポンプ75がこの順に設けられている。入口タンク71に貯留されるレジスト液は、一次ポンプ73によってフィルタ74へ押し出され、フィルタ74を通過してフィルタ74によりろ過されたレジスト液は、二次ポンプ75により吸引されて出口タンク76へ供給される。よって、出口タンク76には、フィルタ74によりろ過され清浄化されたレジスト液が貯留される。
出口タンク76には出口配管OLの一端が接続され、出口配管OLの他端は、塗布ユニット50に設けられる開閉バルブ58(図6(b)参照)に接続されている。出口配管OLを通して、出口タンク76に貯留される清浄化されたレジスト液が塗布ユニット50へ供給される。また、出口タンク76には戻り配管77の一端が接続されており、戻り配管77の他端は入口タンク71に接続されている。これにより、入口タンク71と出口タンク76とが戻り配管77を通して連通する。戻り配管77には戻りポンプ78が設けられ、戻りポンプ78によって、出口タンク76に貯留される清浄化されたレジスト液は入口タンク71に戻され得る。
なお、一次ポンプ73と並列にバイパス管73aが設けられており、バイパス管73aに設けられた図示しないストップバルブを開くことにより、入口タンク71からのレジスト液はバイパス管73aを通ってフィルタ74へ流れる。使用するレジスト液やフィルタFによっては、二次ポンプ75のみによっても、レジスト液に過度の応力をかけることなくフィルタ74を通過させることができる。このような場合には、一次ポンプ73を使用することなく、バイパス管73aを利用すると好ましい。また、この場合、一次ポンプ73もバイパス管73aも配管72に設けず、入口タンク71とフィルタ74とを直接に接続してもよい。
同様に、二次ポンプ75にもバイパス管75aが設けられており、図示しないストップバルブの開/閉により、二次ポンプ75の使用/不使用を選択することができる。二次ポンプ75によってレジスト液をフィルタ74から吸引しなくても、一次ポンプ73のみによってレジスト液を出口タンク76へ供給できる場合には、二次ポンプ75を利用することなくバイパス管75aを用いると好ましい。また、この場合、二次ポンプ75もバイパス管75aも配管72に設けず、フィルタ54と出口タンク76とを直接に接続してもよい。
また、入口タンク71、フィルタ74、および出口タンク76には、ベントラインVL(ベントバルブの図示は省略)が設けられており、これにより、レジスト液中に含まれる気泡が放出される。ベントラインVLは、クリーンルームに備わる排気設備に接続され、ベントラインVLから放出される気体に対して所定の除害処理等が行われた後に、大気に放出される。
次に、本実施形態による薬液供給システム57がレジスト塗布装置に対してレジスト液をどのように提供するかについて説明する。薬液供給システム57において、入口タンク71に貯留される所定の量のレジスト液が、一次ポンプ73および二次ポンプ75によってフィルタ74を通過し、ろ過されて出口タンク76に貯留される。ウエハWのほぼ中心部の上方にディスペンサ56のレジストノズル56Rが位置し、塗布ユニット50に設けられる開閉バルブ58が開くと、出口タンク76に貯留されるレジスト液が出口配管OLを通してディスペンサ56へ供給され、レジストノズル56RからウエハW上に吐出される。その一方で、出口タンク76に貯留されるレジスト液は、戻りポンプ78によって戻り配管77を通して入口タンク71へ戻される。入口タンク71へ戻されたレジスト液は、レジストボトルから供給されるレジスト液とともに入口タンク71に一時的に貯留されるが、一次ポンプ73および二次ポンプ75によってフィルタ74を通過し、ろ過されて出口タンク76へ再び戻ることができる。すなわち、レジスト液は、配管72および戻り配管77を通して、入口タンク71、一次ポンプ73、フィルタ74、二次ポンプ75、出口タンク76、および戻りポンプ78の順に環流することでき、フィルタ74を通過するたびにろ過される。このような環流は、出口タンク76に貯留されるレジスト液の塗布ユニット50への供給と独立して行われる。
また、ろ過により清浄化された一定量のレジスト液が出口タンク76に貯留され、ここからレジスト液が塗布ユニット50に対して供給されるため、ウエハW上へ吐出されたレジスト液と同量のレジスト液を出口タンク76へ吸液するタイミングは、吐出のタイミングに合わせる必要がない。(吐出により出口タンク76内のレジスト液が減少しても、出口タンク76内には次の吐出に必要なレジスト液が残っている。)
すなわち、ウエハW上へのレジスト液の吐出と、レジスト液の出口タンク76への吸液と、フィルタ74によるろ過とを独立に行うことが可能となる。したがって、上記の環流を比較的遅い速度で行うことにより(ろ過レートを低減することにより)ろ過効果を高く維持しつつ、吐出レートを高くすることによりスループットも高くすることが可能となる。
以上の動作を、先に説明した図1(b)の薬液供給システム102の動作と対比して図8に示す。図8(a)を参照すると、本実施形態による薬液供給システム57においては、所定の期間内に所定量のレジスト液が出口タンク76から塗布ユニット50へ供給され、ディスペンサ56からウエハ上に吐出された後(吐出工程の後)、吐出された量と同じ量のレジスト液が補充(吸液)される(吸液工程)。このとき、出口タンク76には余剰のレジスト液が残っているため、この吸液工程は、出口タンク76への吸液ではなく、レジストボトル(図示せず)から入口タンク71への吸液であってよい。レジストボトルから入口タンク71への配管ILにはフィルタは設けられていないため、この吸液工程は短時間で行われる。そして、入口タンク71から出口タンク76へのレジスト液の移送、かつ/または入口タンク71と出口タンク76との間でのレジスト液の環流は、吐出工程および吸液工程と並列的に行われる。このような移送または環流の際により、レジスト液がフィルタ74を通過することによりろ過されるろ過工程が行われる。したがって、薬液供給システム57による塗布ユニット50へのレジスト液供給サイクルは、吐出工程と、比較的短時間の吸液工程とを含むだけで済み、短い期間で繰り返され得る。このため、たとえば塗布ユニット50におけるウエハの搬入、ウエハW表面のプリウェット、レジスト液の塗布、ウエハの回転、EBR(Edge Bead Removal)工程、およびウエハの搬出といったサイクルに同期したレジスト液の供給が可能となる。
一方、図8(b)を参照すると、図1(b)の薬液供給システム102においては、ディスペンスノズルDN(図1(b))からウエハ上に所定の期間内に所定量のレジスト液を吐出する工程の後(または吐出工程と重複して)、それと同量のレジスト液をリキッドエンドタンクLEから吸液する工程が始まるが、リキッドエンドタンクLEとポンプPbの間にフィルタFが設けられているため、レジスト液がフィルタFを通過するのに時間がかかる。このため、図8(b)に示すように、吸液およびろ過の工程には吐出工程よりも長い時間がかかる。したがって、たとえば塗布ユニット50において実現可能なサイクルと同期させることが難しく、待機期間を設けて同期させる必要が生じ得る。図示の例では、本実施形態による薬液供給システム57によれば2回の吐出工程が行われる期間に、図1(b)の薬液供給システム102では1回の吐出工程が行われるに過ぎない。以上の説明より、本発明の実施形態による薬液供給システム57の利点・効果が理解される。
また、入口タンク71と出口タンク76との間でレジスト液を環流させることができるため、ろ過されたレジスト液が長時間に亘って出口タンク76に貯留されることがない。一端ろ過されたとしても出口タンク76に長時間貯留されると、出口タンク76内でレジスト液が劣化し、レジスト成分が高分子化するなどして欠陥の原因となり得るが、環流により常に清浄化された状態に維持できるため、そのような欠陥の原因を排除することが可能となる。また、レジスト液の環流により、レジスト液がフィルタ74に長期間に亘って滞留することがないため、フィルタ74の目詰まりを抑制することができる。これにより、フィルタ74の寿命を長くすることができ、メンテナンスの頻度も低減できるから、薬液供給システム57のダウンタイムの低減を通してスループットを向上させることが可能となる。
また、本実施形態による薬液供給システム57によれば、吸液工程、ろ過工程、および吐出工程を独立に制御できるため、ろ過レート、出口タンク76から入口タンク71への戻り量、吐出量などを独立に設定でき、よって、塗布ユニット50におけるフレキシブルな処理が可能となる。
次に、図9を参照しながら、本実施形態による薬液供給システム57の変形例について説明する。
(変形例1)
図9(a)は、本実施形態の変形例1による薬液供給システム57Aを示す概略図である。この薬液供給システム57Aにおいては、入口タンク71と出口タンク76との間に2つの配管721,722が接続されている。配管721には一次ポンプ731、フィルタ741、および二次ポンプ751がこの順に設けられ、配管722には一次ポンプ732、フィルタ742、および二次ポンプ752がこの順に設けられている。また、一次ポンプ731,732には、バイパス管731a,732aが対応して設けられ、二次ポンプ751,752には、バイパス管751a,752aが対応して設けられている。
このような構成によれば、入口タンク71から出口タンク76へのレジスト液の移送(ろ過)が、2つの配管721,722を通して行われる。また、薬液供給システム57Aにも戻り配管77と戻りポンプ78が設けられているため、入口タンク71と出口タンク76との間でレジスト液が環流される。したがって、変形例1の薬液供給システム57Aにおいても図7に示す薬液供給システム57と同様の効果が発揮される。また、変形例1の薬液供給システム57Aにおいて、2つの配管721,722を常に利用する必要はなく、たとえば、2つの配管721,722において一次ポンプ731,732の上流と、二次ポンプ751,752の下流にストップバルブを設け、2つの配管721,722の一方を利用するようにしてもよい。これは、たとえば配管721を使用中に配管722のフィルタ742を交換するといった場合に好適である。
(変形例2)
図9(b)は、本実施形態の変形例2による薬液供給システム57Bを示す概略図である。この薬液供給システム57Bにおいては、入口タンク71と出口タンク76とを繋ぐ戻り配管77に、一次ポンプ78a、フィルタ78b、および二次ポンプ78cが設けられている。これによれば、出口タンク76に貯留されるレジスト液が、一次ポンプ78aおよび二次ポンプ78cによって入口タンク71へ戻される際にも、フィルタ78bによりろ過される。したがって、入口タンク71と出口タンク76との間でレジスト液が1回環流する際に、2回ろ過されるため、図7に示す薬液供給システム57と同じ効果が発揮されるだけでなく、ろ過効果を更に高めることができる。また、薬液供給システム57Bにおいても、一次ポンプ78aに対して並列にバイパス管78dが設けられ、二次ポンプ78cに対して並列にバイパス管78eが設けられている。
また、変形例2の薬液供給システム57Bにおいては、塗布ユニット50へレジスト液を供給する出口配管OL1を出口タンク76に接続するだけでなく、同様の出口配管OL2を入口タンク71に接続してもよい。たとえば、図示しないレジストボトルから入口タンク71へ所定の量のレジスト液を供給した後、入口タンク71と出口タンク76との間で所定の期間環流させれば、入口タンク71に貯留されるレジスト液もろ過により清浄化される。しかも、2つのフィルタ74,78bによって高いろ過効果が発揮されるため、入口タンク71内に貯留されるレジスト液を比較的短時間で清浄化することができる。そうすると、入口タンク71から出口配管OL2を通して塗布ユニット50へ清浄化されたレジスト液を供給することも可能となる。
なお、図9(a)に示す薬液供給システム57Aの戻りポンプ78の代わりに、図9(b)に示す一次ポンプ78a、フィルタ78b、および二次ポンプ78cを、図9(a)に示す薬液供給システム57Aの戻り配管77に設けてもよい。この場合、薬液供給システム57Aの入口タンク71に図9(b)の出口配管OL2を設けてもよい。
以上、実施形態および変形例を参照しながら、本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態等に限定されることなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形することができる。
たとえば、上記の実施形態においては、塗布ユニット50に対してレジスト液を供給する薬液供給システム57について説明したが、供給する薬液はレジスト液に限定されず、たとえば、反射防止膜用の薬液を供給する場合にも薬液供給システム57を使用することができる。
さらに、露光されたレジスト膜を現像する現像処理ユニットに対して現像液を供給するための薬液供給システムとして、本発明の実施形態による薬液供給システム57等を使用しても良い。また、ポリイミド膜や、低誘電率(low-k)誘電体膜などのいわゆるSpin-on-Dielectric(SOD)膜をウエハ上に形成するための薬液についても、本発明を適用することができる。
なお、現像液やリンス液の供給に本発明の実施形態による薬液供給システムを利用する場合、現像液やリンス液を貯留するキャニスタタンクでなく、クリーンルーム全体で共用される薬液供給設備から現像液やリンス液を入口タンク71へ供給してもよい。
また、特にリンス液を供給する場合には、複数の塗布ユニットかつ/又は現像処理ユニットに対して、一つの薬液供給システム57等を設け、一つの薬液供給システム57等から複数の塗布ユニットかつ/又は現像処理ユニットへリンス液を供給するようにしてもよい。さらに、塗布ユニットかつ/又は現像処理ユニットに複数のディスペンサまたはディスペンスノズルが設けられている場合(たとえばEBRディスペンサとバックリンスノズル)、一つの薬液供給システム57等から複数のディスペンサ等へリンス液を供給してもよい。なお、一つの薬液供給システム57等から複数のユニットまたはディスペンサ等へ薬液を供給することは、たとえば、同一ロットの薬液を同一ロットのウエハに対して使用することによりウエハ間のたとえば膜厚やデバイス特性の均一性を向上できる点において好ましい。また、比較的劣化し易く短期間で使用すべき薬液を使用する場合にも、一つの薬液供給システム57等から複数のユニットまたはディスペンサ等へ薬液を供給すると好ましい。
また、配管72,721,722および戻り配管77に、これらの配管の内径よりも小さいオリフィス(開口)を有する絞り弁を設けてもよい。このような絞り弁は、配管を流れる薬液の流量を制御するだけでなく、薬液に所定の圧力を印加することができる。特に絞り弁の入口では薬液に圧力が印加され、オリフィスを通り抜けるとその圧力が開放される。そうすると、圧力の減少に伴って薬液中に溶存していた溶存ガスが顕在化させることができる。すなわち、溶存ガスを除去することが可能となる。したがって、溶存ガスにより生じ得る欠陥を低減することができる。
たとえば薬液供給システム57(図7)において、フィルタ74の上流側に一次ポンプ73に置き換えて又は追加して絞り弁を設けてよく、フィルタ74の下流側に二次ポンプ75に置き換えて又は追加して絞り弁を設けてもよい。また、戻りポンプ78の上流側または下流側に絞り弁を配置してもよい。なお、絞り弁を一次ポンプ73と置き換える場合には、この絞り弁によって、フィルタ74の入口側の圧力を調整することが可能となり、フィルタ74のろ過効果をたとえば一定に維持することができる。また、絞り弁を二次ポンプ75と置き換える場合には、この絞り弁によって、フィルタ74の出口側の圧力を調整することが可能となり、フィルタ74のろ過効果をたとえば一定に維持することができる。また、戻りポンプ78の上流側に絞り弁を設ければ、戻りポンプ78の手前で薬液を減圧化することにより溶存ガスを積極的に顕在化させ、戻りポンプ78に設けたベントバルブ(図示せず)から溶存ガスを放出することが可能となる。さらに、戻りポンプ78の下流側に絞り弁を設ければ、入口タンク71の手前で薬液を減圧化することにより溶存ガスを積極的に顕在化させ、入口タンク71に設けたベントラインVLから溶存ガスを放出することが可能となる。なお、入口タンク71と、レジストボトルまたはキャニスタタンク(図示せず)とを繋ぐ配管IL(図7)絞り弁を設けてもよい。さらに、絞り弁にベントバルブを組み合わせてもよい。
また、薬液供給システム57A(図9(a))において、フィルタ741(または742)の上流側に一次ポンプ731(または732)に置き換えて又は追加して絞り弁を設けてよく、フィルタ741(または742)の下流側に二次ポンプ751(または752)に置き換えて又は追加して絞り弁を設けてもよい。また、戻りポンプ78の上流側または下流側に絞り弁を配置してもよい。
さらに、薬液供給システム57B(図9(b))においても、フィルタ74の上流側に一次ポンプ73に置き換えて又は追加して絞り弁を設けてよく、フィルタ74の下流側に二次ポンプ75に置き換えて又は追加して絞り弁を設けてもよい。また、戻り配管77の一次ポンプ78a(図9(b))の上流側若しくは下流側に絞り弁を配置しても良いし、また、戻り配管77の二次ポンプ78c(図9(b))の上流側若しくは下流側に絞り弁を配置してもよい。
変形例1の薬液供給システム57Aにおいて、フィルタ741,742として、目のサイズ(ポアサイズ)の異なるフィルタを使用してもよい。また、変形例2の薬液供給システム57Bにおいて、配管72に設けられるフィルタ74として、目のサイズの小さいフィルタを利用し、戻り配管77に設けられるフィルタ78bとして、目のサイズの比較的大きいフィルタを利用してもよい。また、これとは逆に、戻り配管77に設けられるフィルタ78bの目のサイズをより小さくしてもよい。
また、一次ポンプ73等および二次ポンプ75等としては、空気式ポンプ、機械式ポンプ、および流量制御機能付きポンプのいずれを使用してもよい。空気式ポンプは、薬液に印加されるせん断応力が一定になるので、たとえばレジスト液や反射防止膜用の薬液等を供する場合に、溶剤の混合比の変動を抑制できる点、および溶存ガスを低減できる点で好ましい。また、流量制御機能付きのポンプを使用すれば、たとえば、このポンプの起動時の吐出量を徐々に増加させれば、フィルタ74等に対して急激な圧力が印加されるのを抑制することができる。たとえば薬液供給システム57等および塗布ユニット50がアイドル状態から起動する際に、フィルタ74等に対して薬液が急に流れてフィルタ74等に急激な圧力がかかると、不純物がフィルタ74等を通り抜ける可能性がある。したがって、流量制御機能付きのポンプを使用し、フィルタ74等に急激な圧力が印加されるのを避けると好ましい。この場合、一次ポンプ73等として流量制御機能付きのポンプを利用するとより好ましい。
また、フィルタ74等の上流側と下流側に圧力センサを設けてもよい。これによれば、差圧を監視することにより、フィルタ74等の交換時期を把握することが容易になる。
入口タンク71および出口タンク76の容量は、処理するウエハの(1ロットの)枚数などによって適宜決定してよい。なお、フィルタ74等の差圧を測定する圧力センサの代わり又は追加して、別の圧力センサを設けてもよい。その位置はたとえば一次ポンプ73の下流側であると好ましい。これにより、薬液に印加される圧力を監視することができ、圧力の印加による溶存ガスを低減することが可能となる。また、配管72(721,722)に配管72(721,722)を流れる薬液の流量を測定する流量計を設けてもよい。これによれば、測定した流量値に基づいて、たとえば塗布ユニット50等において使用される薬液の量に合わせて、清浄化された薬液を用意することが可能となる。このような流量計は、戻り配管77に設けてもよい。
また、上記の圧力センサ、流量計、および流量制御機能付きのポンプを適宜組み合わせて使用すれば、薬液供給システム57、57A、57Bにおける薬液の流れを更に最適に制御することができ、清浄化され、溶存ガスも少ない薬液を塗布ユニットへ供給することが可能となる。
また、図7に示す薬液供給システム57において、配管72の一次ポンプ73の下流側に配管72を複数の枝管に分離する分岐管を設け、岐管のそれぞれにフィルタ74を設けてもよい。この場合、二次ポンプ75の上流側において、枝管を合流させる分岐管を設けることは言うまでもない。また、各枝管にストップバルブを設け、複数のフィルタ74の一または二以上のフィルタを選択して使用してもよい。
また、本発明の実施形態による薬液供給システムは、塗布ユニットや現像処理ユニットへ薬液を供給するために使用されるだけでなく、ウエハを洗浄する洗浄装置へ適用することもできる。また、半導体ウエハを処理する塗布ユニットや現像処理ユニットに対して利用されるに留まらず、FPD用のガラス基板を処理する場合にも利用可能である。
1・・・塗布現像システム、S1・・・キャリアブロック、S2・・・処理ブロック、S3・・・インターフェイスブロック、S4・・・露光装置、B,U1・・・処理装置群、U2,U3・・・棚ブロック、50・・・塗布ユニット、51・・・チャック、52・・・モータ、53・・・カップ部、55・・・EBRディスペンサ、56・・・ディスペンサ、57・・・薬液供給システム、71・・・入口タンク、73・・・一次ポンプ、74・・・フィルタ、75・・・二次ポンプ、76・・・出口タンク、77・・・戻り配管、78・・・戻りポンプ、OL・・・出口配管。

Claims (13)

  1. 薬液を貯留する第1の容器および第2の容器と、
    前記第1の容器と前記第2の容器とを繋ぐ第1の配管に設けられ、前記第1の容器に貯留される薬液を前記第2の容器へ流す第1のポンプと、
    前記第1の配管に設けられ、前記第1の容器から前記第2の容器へ向かって前記第1の配管内を流れる薬液をろ過する第1のフィルタと、
    前記第1の容器と前記第2の容器とを繋ぐ第2の配管と、
    前記第2の配管に設けられ、前記第2の容器に貯留される薬液を前記第1の容器へ流す第2のポンプと
    を備える薬液供給システム。
  2. 前記第2の配管に設けられる第2のフィルタを更に備える、請求項1に記載の薬液供給システム。
  3. 前記第1の容器と前記第2の容器とを繋ぐ第3の配管と、
    前記第3の配管に設けられ、前記第1の容器に貯留される薬液を前記第2の容器へ流す第3のポンプと、
    前記第3の配管に設けられ、前記第1の容器から前記第2の容器へ向かって前記第3の配管内を流れる薬液をろ過する第3のフィルタと、
    を更に備える、請求項1または2に記載の薬液供給システム。
  4. 前記第1の配管に設けられる第4のポンプを更に備え、
    前記第1の配管において、前記第1のポンプおよび前記第4のポンプの間に前記第1のフィルタが配置される、請求項1から3のいずれか一項に記載の薬液供給システム。
  5. 前記第1の配管に設けられ、当該第1の配管の内径よりも小さいオリフィスを有する絞り弁を更に備える、請求項1から4のいずれか一項に記載の薬液供給システム。
  6. 前記第1の配管に設けられ、当該第1の配管内を流れる薬液の流量を測定する流量計を更に備える、請求項1から5のいずれか一項に記載の薬液供給システム。
  7. 前記第1の配管に設けられ、当該第1の配管内を流れる薬液の圧力を測定する圧力計を更に備える、請求項1から6のいずれか一項に記載の薬液供給システム。
  8. 前記第2の配管に設けられる第5のポンプを更に備え、
    前記第2の配管において、前記第2のポンプと前記第5のポンプとの間に前記第2のフィルタが配置される、請求項2に記載の薬液供給システム。
  9. 前記第3の配管に設けられ、当該第3の配管の内径よりも小さいオリフィスを有する絞り弁を更に備える、請求項3に記載の薬液供給システム。
  10. 前記第3の配管に設けられ、当該第3の配管内を流れる薬液の流量を測定する流量計を更に備える、請求項3または9に記載の薬液供給システム。
  11. 前記第3の配管に設けられ、当該第3の配管内を流れる薬液の圧力を測定する圧力計を更に備える、請求項3、9、および10のいずれか一項に記載の薬液供給システム。
  12. 薬液を用いて基板を処理する基板処理装置であって、
    処理する基板を保持する基板保持部と、
    請求項1から11のいずれか一項に記載の薬液供給システムと、
    前記薬液供給システムからの薬液を前記基板へ供給する供給部と
    を備える基板処理装置。
  13. 基板にレジスト膜を形成し、露光された前記レジスト膜を現像する塗布現像システムであって、
    処理する基板を保持し回転する基板保持回転部と、該基板保持回転部により保持される前記基板にレジスト液を供給する供給部とを含むレジスト塗布ユニット;
    処理する基板を保持し回転する基板保持回転部と、前記レジスト塗布ユニットにおいて形成され、露光されたレジスト膜を有し、前記基板保持回転部により保持される前記基板に現像液を供給する供給部とを含む現像処理ユニット;
    請求項1から11のいずれか一項に記載の薬液供給システムであって、前記レジスト塗布ユニットに薬液としてレジスト液を供給する第1の薬液供給システム;および
    請求項1から11のいずれか一項に記載の薬液供給システムであって、前記塗布現像ユニットに薬液として現像液を供給する第2の薬液供給システム
    を備える塗布現像システム。
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