JP2001155990A - 液体供給装置及びそれを用いた基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加圧方式で供給される処理液の供給圧を検出
し、吐出口から清浄な処理液を基板表面へ吐出できるよ
うな装置を提供する。 【解決手段】加圧源３３から処理液貯留槽３１に窒素ガ
スを供給して、吐出配管３６を介してノズル２３から処
理液を吐出する。処理液貯留槽３１には測定管４１の一
端が位置して他端に圧力センサ４２を配設した。圧力セ
ンサ４２の検出信号は制御手段５に入力され、制御手段
５によりその検出信号がモニタされる。制御手段５の制
御部５は測定した圧値と記憶部５３に予め記憶された設
定圧とを比較して、異なる場合は異常信号を出力する。
そして、例えば、その異常信号により表示部５１に状態
を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液体を加圧方式
で供給する液体供給装置に関し、特に半導体ウエハ、フ
ォトマスク用或いは液晶表示装置用のガラス基板等の基
板表面に洗浄液、感光液、現像液等の処理液を供給する
塗布装置等の基板処理装置の液体供給装置に関し、詳し
くは、液体供給装置の圧力リークのモニター化を図った
基板処理装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、半導体製造装置では
基板を水平姿勢に保持し鉛直軸回りに回転させながら、
その基板の表面に高圧純水等の洗浄液、感光液、現像液
などの処理液を供給して洗浄、レジスト塗布、現像など
の処理を行なっている。

【０００３】このような処理液の塗布装置においては処
理液の供給装置として加圧方式の供給装置が用いられて
いるが、設備自体の不具合によりリークが発生したりす
ると、塗布不良が生ずるおそれがある。

【０００４】近年、基板上に形成される回路パターンは
多層配線とされており、それらの層間における層間絶縁
膜の平坦性や絶縁性（低い誘電率）が重要である。この
ような層間絶縁膜は、基板にＳＯＤ（Spin-on-Dielectr
onics）やポリイミド等の低誘電体材料や、ＳＯＧ(Spin
-on-Glass)を塗布した後、その基板を熱処理によって焼
成することにより形成される。

【０００５】ここで例えば、ＳＯＧの塗布においてリー
クが発生すると、加圧不足によるによる塗布不良（埋め
込み不良）が発生するため、従来は処理開始時に目視で
確認している。

【０００６】例えば、供給装置にはその配管にニードル
バルブを利用した流量調整装置が使用されている。そこ
で流路内に配設された流量調整装置のフロートが処理液
流れにより上昇した位置を確認することでリークの発生
や、処理液の吐出状態を判断していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来技術によって処理液の吐出状態を判断した場合には
以下のような問題があった。

【０００８】シリカ系被膜であるＳＯＧ液は結晶化しや
すく、供給装置の貯留槽からノズルへ通じる配管内で結
晶化することが多い。そのため、流量調整装置のフロー
トを設けるとその部位での詰まりやパーティクルの発生
により、処理不良を起こすという問題があった。

【０００９】一方、配管を通して処理液を吐出する際
に、基板表面に供給される処理液の量を検出するため
に、配管に検出計を配設したいといった要求がある。

【００１０】ところが、配管に検出計を設置すると、検
出計の内部からのパーティクルが処理液中に混入した
り、配管内の検出計設置個所に液溜りが生じて処理液中
のパーティクルが増加したりするといった危惧がある。

【００１１】この発明は、以上説明したような事情に鑑
みてなされたものであり、実際に基板表面に供給される
処理液の吐出状態を正確に検出することができるような
基板への液体供給装置を提供することを目的とする。

【００１２】さらに、本発明はリークをモニタし、処理
不良の事前の防止をはかった半導体製造装置の液体供給
装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すわな
ち、請求項１に係る発明は、内部に液体を貯蔵する密閉
された液体貯留槽と、前記液体貯留槽に気体を圧送し内
部を加圧する気体供給手段と、前記気体供給手段により
加圧された前記液体貯留槽内の液体を導出するように液
体中に一端が配置される吐出配管と、前記液体貯留槽の
前記気体供給手段により加圧される加圧空間の圧力状態
を測定する圧力検出手段と、を具備したことを特徴とす
る液体供給装置である。

【００１４】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
液体供給装置と、前記液体供給装置の吐出配管を通して
送られる液体を配管先端の吐出口から基板の表面へ供給
するようにしたことを特徴とする基板処理装置である。

【００１５】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の
基板処理装置において、前記圧力検出手段で検出した検
知信号を予め記憶された圧力状態と比較して、前記液体
供給装置の状態を判別する制御手段と、を有し、前記制
御手段が予め記憶した圧力状態と比較して、異なる時は
異常信号を出力することを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図１は、この発明
に係る液体供給装置を適用する基板処理装置の概要図で
ある。そして、この発明の一実施例を示し、回転式処理
液塗布装置における基板への液体供給装置の配管図であ
る。

【００１７】基板処理装置１は、処理液塗布部２と、液
体供給装置３とを備える。

【００１８】処理液塗布部２は、基板Ｗに処理液を供給
して基板Ｗを処理液により処理するためのものである。
この処理液塗布部２は、基板Ｗを吸着保持して鉛直軸ま
わりに回転するカップ２１に包囲されたスピンチャック
２２と、スピンチャック２２によって水平姿勢に保持さ
れ鉛直軸回りに高速回転させられる基板Ｗの表面に、処
理液、例えばＳＯＧを吐出するノズル２３とを備える。

【００１９】液体供給装置３は、処理液貯留槽３１に貯
留された処理液（ＳＯＧ）を処理液塗布部２におけるノ
ズル２３に送出するためのものである。処理液貯留槽３
１は、基板Ｗに供給すべき処理液を貯留する内部が密閉
された容器である。この処理液貯留槽３１には、その内
部に高圧の窒素ガスを供給するための窒素ガス供給管３
２が付設され、加圧源３３に接続されている。この加圧
源３３からレギュレータ３４、手動三方弁である開閉弁
３５を介して内部に窒素が供給されるようになってお
り、この構成が本件発明の構成要件である気体供給手段
に、処理液貯留槽３１が液体貯留槽に相当する。

【００２０】３６は処理液貯留槽３１に貯留された処理
液を処理液塗布部２におけるノズル２３に送出するため
の処理液吐出配管である。この処理液吐出配管３６に
は、フィルタ３７、開閉弁３９を順次介挿し、その吐出
配管３６の一端を処理液貯留槽３１の処理液中に位置さ
せ、他端をノズル２３に接続して構成されている。

【００２１】よって、処理液貯留槽３１内の処理液は、
窒素ガス供給管３２から供給された高圧の窒素ガスによ
り加圧され、処理液吐出配管３６内を開放された他端へ
向けて圧送される。そして、処理液貯留槽３１から圧送
された処理液は、開閉弁３９が開放されることにより、
フィルタ３７を通過して濾過された後、ノズル２３から
基板Ｗに供給される。

【００２２】処理液貯留槽３１には容器内圧力をモニタ
する圧力検出手段４が設けられている。この圧力検出手
段４は、処理液貯留槽３１の上部加圧空間３１ａに至る
測定管４１と、測定管４１に接続される圧力センサ４２
より構成されている。前記圧力センサ４２は、測定管４
１中の気体圧力を検出することで処理液貯留槽３１の上
部加圧空間３１ａの圧力をモニタするものである。

【００２３】５は基板処理装置１の制御手段で記憶部５
３と制御部５４を有する。そして制御手段５は、基板処
理装置１全体の動作を制御するとともに、圧力センサ４
２からの検出信号を受けて表示部５１や警報器５２を制
御する。

【００２４】次に以上の構成による基板処理装置１の動
作に関して説明する。処理液を基板２上に吐出する際に
は、図１において制御手段５が処理液を基板Ｗへ吐出す
べきタイミングに開閉弁３９を解放する。

【００２５】また、窒素ガスの供給は基板処理装置１に
よる処理を行うとともに処理液貯留槽３１の上部加圧空
間３１ａを所定圧力とすべく開閉弁３５を開くことによ
り行われる。そしてプロセス処理中は常時、加圧が行わ
れている。それにより窒素ガスは加圧源３３から窒素ガ
ス供給管３２を介して処理液貯留槽３１に送給される。
処理液貯留槽３１は処理液を直接加圧することによって
送給する仕組みになっており、処理液貯留槽３１を窒素
ガスにより加圧し、外圧との差圧により吐出配管３６を
通じて処理液がノズル２３に送給される。

【００２６】開閉弁３９はサックバック機能を持ったエ
アバルブであり、エアの供給量に応じてバルブが開く仕
組みになっている。そのため処理液を吐出すべきタイミ
ングで送給されたエアにより開閉弁３９が開き、窒素ガ
スの供給により常時液圧が高められている処理液がノズ
ル２３に送給される。

【００２７】以上のように基板Ｗ上に処理液が供給され
た後には開閉弁３９が遮断され、それと同時にノズル２
３が図示しない待機位置に移動する。

【００２８】次に、図２（Ａ）乃至（Ｅ）を参照して、
塗布状態モニタ、およびリークモニタの動作について説
明する。図２（Ａ）乃至（Ｅ）は処理液貯留槽３１内の
上部加圧空間３１ａの圧力の計時変化を説明する特性図
である。

【００２９】処理液貯留槽３１の内圧のモニタは、測定
管４１を介して圧力センサ４２により常時測定され、そ
の検出信号が制御手段５に入力されることで行われる。
即ち、記憶部５３には、ノズル２３から１回の吐出工程
において吐出される処理液が、正常吐出状態時に計時変
化する吐出設定圧値の波形が予め記憶されている。

【００３０】そして、基板Ｗへの処理液の塗布、即ち、
吐出毎に測定された実際の処理液貯留槽３１の内圧値が
圧力センサ４１から制御手段５に入力され、その検出信
号と記憶部５３に記憶されている前述の波形と比較され
る。その結果、吐出状態が制御部５４により判別され、
以下に説明する処理が行われる。

【００３１】（１）正常吐出状態 上記した液体供給装置３において、ノズル２３の吐出口
から吐出し基板Ｗの表面に吹き付けて塗布するときに液
体供給装置３が正常の時は、処理液貯留槽３１内の圧力
は図２（Ａ）の点線で示す計時変化を示す。

【００３２】まず、処理液貯留槽３１の内圧は、塗布の
準備段階で開閉弁３５が開き開閉弁３９を閉じることに
よりノズル２３から吐出される常圧より高い設定圧で均
衡する。

【００３３】次に、吐出開始により、開閉弁３９に通電
され開放されると時間（Ｔ１）で、これまで平衡状態の
圧力が減少する。時間（Ｔ２）から処理液貯留槽３１内
では減少した圧力の差圧分を回復させるように徐々に設
定圧まで上昇する。

【００３４】そして、設定圧まで回復して処理液の吐出
が１回分の吐出量を供給する時間経過後に開閉弁３９が
遮断され、基板Ｗへの塗布工程が終了される。

【００３５】（２）リーク状態 液体供給装置３において、処理液貯留槽３１からノズル
２３に至る配管３６の破損や、貯留槽３１の取り付け不
良によるシール性の低下により液体供給装置３内の雰囲
気のリークが発生する場合がある。その場合、圧力セン
サ４２の検出信号は、図２（Ｂ）に実線で示す内圧の計
時変化を示す。即ち、加圧とリークとの平衡状態になる
均衡圧力まで圧力低下し、設定圧に至らなくなる。

【００３６】（３）加圧系の異常状態 液体供給装置３において、加圧源３３から処理液貯留槽
３１に至る窒素ガス供給管３２が破損して、窒素ガスが
供給されない場合がある。その場合、圧力センサ４２の
検出信号は、図２（Ｃ）に実線で示す内圧の計時変化を
示す。即ち、窒素ガスの供給がなくなるため、処理液の
吐出後に圧力の回復が起こらなくなる。

【００３７】（４）吐出系の異常状態 液体供給装置３において、処理液貯留槽３１からノズル
２３に至る配管３６において処理液が結晶化やゲル状化
して、処理液の吐出障害が発生する場合がある。その場
合、圧力センサ４２の検出信号は、図２（Ｄ）に実線で
示す内圧の計時変化を示す。即ち、吐出量や吐出速度が
減少するため、時間的な体積減少が少なくなって圧力の
低下程度が小さくなる。

【００３８】また、配管３６の折れや目詰りにより処理
液の吐出が不可能な状態が発生する場合がある。その場
合、圧力センサ４２の検出信号は、図２（Ｅ）に実線で
示すように、処理液が吐出がなされないため圧力の低下
が起こらない。

【００３９】このように、圧力センサ４２により測定さ
れた内圧が記憶部５３に記憶された設定圧と比較され、
図２（Ｂ）乃至（Ｅ）の状態が制御部５４に判別される
と、制御部５４は異常信号を発信する。この異常信号
は、表示部５１にて異常状態を表示し、または、測定し
た圧値を表示してモニタできるようしても良い。更に、
状態が重度の場合、例えば、図２（Ｃ）の場合に警報器
５２によりアラームを発声させる。

【００４０】そして、この異常信号で図示しないローダ
部からの基板Ｗの処理液塗布部２への搬送が停止される
と共に、開閉弁３９への通電が遮断され開閉弁３９が閉
じ、処理液の供給も停止される。開閉弁３５も閉じ加圧
源３３による加圧を行わないようにされる。

【００４１】以上のように、本実施例の形態では、処理
液貯留槽３１の加圧状態を圧力センサ４２によりモニタ
することにより、液体供給装置３における異常状態を判
断できるとともに、その異常がどのような状態かも判別
することができる。よって、処理液の加圧不足による処
理不良も事前に防止できる。

【００４２】また、ノズル２３までの間には、流量計な
どのパーティクルが発生する部品が設けられていないの
で、フィルタ３７を通過した処理液は、そのまま清浄な
状態でノズル２３から基板Ｗの表面へ吐出される。

【００４３】尚、上記実施例の装置ではＳＯＧの基板へ
の塗布を対象としたが純水、洗浄用薬液、感光液、現像
液などの薬液供給装置にも適用することができ、他の薬
液を塗布する装置であってもよい。

【００４４】また、この発明に係る液体供給装置は、基
板を回転させながら薬液を供給する形式の装置以外の装
置の液体供給装置としても使用し得るものである。

【００４５】更に、処理液貯留槽３１からの送液に関し
ては、直接的に処理液貯留槽３１内へ窒素ガスを供給す
る構成としたが、処理液貯留槽３１を内部に設置し内部
雰囲気が連通する密閉容器を設けてもよい。即ち、この
密閉容器へ窒素ガスを供給することで間接的に処理液貯
留槽３１の処理液を加圧する。この場合、圧力検出手段
４の測定管４１も密閉容器側に配置して圧力値をモニタ
するれば良い。こうすることで処理液の揮発雰囲気の測
定管４１への侵入が削減する。

【００４６】

【発明の効果】以上、本発明の請求項１に記載の発明で
は、液体貯留槽３１内の圧力状態のモニタを行うことに
より、液体供給装置における異常状態の検出を行う。そ
の結果、圧送されて吐出配管へ導出される液体の状態を
常に設定圧にて圧送することができる。また、この発明
に係る液体供給装置を使用すれば、配管の吐出口から清
浄な液体を吐出することができる。

【００４７】また、本発明の請求項２に記載の発明で
は、請求項１の液体供給装置を用いて基板処理装置が構
成される。よって、液体の塗布による加圧不足による処
理不良も事前に防止できる。さらに、配管の目詰りなど
の配管内のトラブルのために基板表面に供給される液体
の圧力が低下したまま基板表面の塗布が行なわれて品質
の低下を来たす心配が全く無くなる。

【００４８】また、本発明の請求項３に記載の発明で
は、圧力状態が予め記憶された圧力状態と比較され、異
なる時は異常信号が出力される。よって、状態の判別が
正確に行われることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る液体供給装置を適用する基板処
理装置の概要図である。

【図２】図２（Ａ）乃至（Ｅ）は処理液貯留槽３１内の
上部加圧空間３１ａの圧力の計時変化を説明する特性図
である。

【符号の説明】

１ 基板処理装置 Ｗ 基板 ３ 液体供給装置 ３１ 処理液貯留槽 ３６ 処理液供給管 ２ 処理液塗布部 ２３ ノズル ４ 圧力検出手段 ４１ 測定管 ４２ 圧力センサ ５ 制御手段 ５３ 記憶部 ５４ 制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に液体を貯蔵する密閉された液体貯
   留槽と、 前記液体貯留槽に気体を圧送し内部を加圧する気体供給
   手段と、 前記気体供給手段により加圧された前記液体貯留槽内の
   液体を導出するように液体中に一端が配置される吐出配
   管と、 前記液体貯留槽の前記気体供給手段により加圧される加
   圧空間の圧力状態を測定する圧力検出手段と、を具備し
   たことを特徴とする液体供給装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の液体供給装置と、 前記液体供給装置の吐出配管を通して送られる液体を配
   管先端の吐出口から基板の表面へ供給するようにしたこ
   とを特徴とする基板処理装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の基板処理装置におい
   て、 前記圧力検出手段で検出した検知信号を予め記憶された
   圧力状態と比較して、前記液体供給装置の状態を判別す
   る制御手段と、を有し、 前記制御手段が予め記憶した圧力状態と比較して、異な
   る時は異常信号を出力することを特徴とする基板処理装
   置。