JP2004040071A

JP2004040071A - 小容量ディスペンスユニット及びその使用方法

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Publication number: JP2004040071A
Application number: JP2002347083A
Authority: JP
Inventors: Karen Kvam; カレン・クバム; James B Wickman; ジェイムズ・ビー・ウィックマン
Original assignee: Shipley Co LLC
Current assignee: Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Priority date: 2001-12-01
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-02-05
Also published as: US6857543B2; US20030197038A1

Abstract

【課題】半導体の小規模製造において、レジスト・現像液などの薬液の供給量を一定にする。
【解決手段】ディスペンスユニット２６と半導体塗布・現像トラック装置とを関連させ、かつ薬液の空気圧シリンジと該ディスペンスユニット２６とを関連させることを含む。ディスペンス圧力は、空気圧シリンジに加えられる。フロー制御ダイアフラムは開かれて、ディスペンス圧力によって薬液をディスペンスノズル３６から流すことができるようにし、滴下防止ダイアフラムは、第１の位置から第２の位置へ移動する。該フロー制御ダイアフラムは閉じられて、ディスペンス圧力によって薬液がディスペンスノズル３６から流れるのを防ぎ、滴下防止ダイアフラムは第１の位置に戻されて、ディスペンスノズル３６において流路内にサックバック力を発生させる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本出願は、一般に、小容量ディスペンスユニットに関する。より具体的には、本出願は、研究室や開発規模で半導体の製造に使用される薬液をろ過し、一定量供給する小容量ディスペンスユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
「リソグラフィ」は本来、石版印刷を意味するが、現代では、立体像を形成することを意味する。「フォトリソグラフィ」は、プリント回路基板上にパターンを画定するために使用される感光性化合物の発見によって生まれた用語である。「マイクロリソグラフィ」は、集積回路の製造のためにフォトリソグラフィ又は感光性化合物を用いたわずかな形状を説明するために用いられる用語である。
【０００３】
半導体は、フォトリソグラフィックプロセスを用いて製造される。マイクロリソグラフィックプロセスは、立体像の形成における最後の工程でありゴールである。フォトリソグラフィックプロセスでは、フォトレジスト、反射防止コーティング（ＡＲＣ）及び現像液等の薬液が半導体表面上に塗布される。該薬液は、推奨される膜厚でウェーハに塗布される。例えば、フォトレジストのウェーハ上への塗布の後、透明及び不透明な領域を含むテンプレート、マスク又はレチクル（以下マスクと呼ぶ）からのイメージが、投影装置を用いてウェーハ表面上の感光コーティング内に転写される。マスク上の透明及び不透明な領域は、所望の回路パターンに相当する。
【０００４】
投影装置は、一般に、以下の光学構成要素、すなわち、光源、集光レンズ及び対物レンズからなる。該投影装置は、独立したユニットであるか、あるいは、それらのユニットは、一般にトラックシステムとして知られている、フォトリソグラフィ用の薬液を一定量供給するための装置と連動させることができる。
【０００５】
フォトレジストのリソグラフィック能力は、現像液の組成に直接影響を受ける。露光領域及び非露光領域における異なるフォトレジストの化学的性質は、現像液中で可溶性又は不溶性のいずれかになる。露光工程によって形成された潜像は、現像されて、所望の回路パターンに対応するレリーフイメージを形成する。
【０００６】
フォトリソグラフィプロセスは、クリーンルーム又は温度及び湿度が管理された環境内で行われ、トラックシステムはさらに、制御されたチャンバ環境を有する。チャンバ環境を有するトラックシステム内で半導体が製造される実施例においては、該チャンバでは、一般に、高度にろ過された空気が循環される。半導体は、該トラックシステム内において、例えばロボットアームによって、いくつかの異なるステーション間を移動する。そして各ステーションにおいて、異なる処理工程が行われる。
【０００７】
一般的な塗布・現像トラック装置又はシステム１０を概略的に図１に示す。ここで、ウェーハ１２は、例えばロボットアームによって塗布・現像トラック装置１０の環境チャンバ１４内で移動する。チャンバ１４は、ろ過され、湿度が管理された空気の一定のエアフローを有する。装置１０は、ウェーハ１２をいくつかの異なるステーション／ユニット間で移動させる。
【０００８】
例えば、装置１０はウェーハ１２を第１のディスペンスユニット１６へ移動させる。第１のディスペンスユニット１６は、例えば、反射防止コーティングをウェーハ１２上に塗布する。次に、装置１０は、ウェーハ１２を、フォトレジストが該ウェーハに塗布される第２のディスペンスユニット１８に移動させる。ある塗布・現像トラック装置１０では、上記反射膜及びフォトレジストは、異なるディスペンスユニットによって同じ塗布カップで塗布されることに注意すべきである。
【０００９】
ウェーハ１２は、加熱又は硬化工程により残留溶液が除去され、膜をアニールする第３のステーション２０に移動される。そしてウェーハ１２は、露光プロセス工程のために投影装置２２へ移動される。ここで、投影装置２２は、装置１０と連動するか、あるいは装置１０から独立しているものである。投影装置２２は、パターン化した放射線で塗布されたウェーハを露光して、レジスト層内に潜像を形成する。潜像の質は、露光する装置、放射線とレジストの物理的及び化学的相互作用、およびマスク装置の場合にはマスクの質による。
【００１０】
最後に、装置１０はウェーハ１２を、現像液が適用されて活性化されていないフォトレジストを溶解する現像液ディスペンスステーション２３に移動させる。
【００１１】
別法として、装置１０は、ウェーハ１２をステーション／ユニットからステーション／ユニットへ移動させない。装置１０は、各ディスペンスユニット１６、１８に接続されたノズル２４を必要に応じてウェーハ１２まで移動させる。ノズル２４は、通常、該ノズルが乾くこと、および／又は付着した微粒子で汚染されることを防ぐためにノズル槽内に収容されている。
【００１２】
このようなフォトリソグラフィ塗布・現像トラック装置１０は、例えば、ＦＳＩ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社製やＴＥＬ　Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ社製のものがあり、また投影装置２２としては、ＡＳＭ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ社製やキヤノン社製等のものがある。
【００１３】
半導体のスピード及び性能を向上させるために、ウェーハ上の回路パターンは、より多くの回路パターンが半導体上に形成されるように（すなわち高密度回路パターン）、より小さく形成されてきた。より小さな回路パターンは、回路パターンの解像度が一般に、上述した薬液を正確に一定量供給することを要する、およそサブミクロン、およびサブサブミクロンであることを意味する。
【００１４】
また、薬液をウェーハ１２に塗布するために用いる技術は、該薬液を正確に一定量供給することを要する。スピンコーティングは、良好な膜厚、均一性、接着性及び欠陥レベルで、ウェーハ１２を薬液で覆うための信頼性の高い方法として長い間認識されてきた。スピンコーティングは、反射防止コーティング／レジスト液でウェーハ１２をフラッディングさせ、該薬液が乾くまで、該ウェーハを、１，０００〜１０，０００（回転／分）の一定速度で急速に回転させることによってなされ、その結果、反射防止コーティング／レジスト液の薄膜がウェーハ上に形成される。
【００１５】
例えば、２種類のスピンコーティングプログラムとして、動的スピンコーティングと静的スピンコーティングとが挙げられる。動的スピンコーティング中には、ウェーハを回転させながら、所望量の薬液がウェーハ１２の中心部に定量供給される。しかし、静的スピンコーティング中には、ウェーハを回転させないで薬液がウェーハ１２の中心部に滴下され、該薬液の滴下が終了した後に、該ウェーハが回転し始め、膜が乾くまで回転する。このようなスピンコーティングは、塗布カップアセンブリ２５内で行われる。
【００１６】
不正確な薬液のウェーハ１２上への定量供給は、該ウェーハから形成された半導体中に物理的欠陥を生じる。また、マイクロリソグラフィ液は、一般に高価であるため、ディスペンスユニットが該薬液を無駄にしないことが重要である。
【００１７】
塗布・現像トラック装置１０のための配管ディスペンスユニットは、大規模な半導体製造のために開発されてきており、すなわち、大量の半導体が一度に製造され、その結果大量の薬液を要する。配管ディスペンスユニットは、遠く離れた薬液槽から塗布カップアセンブリ２５まで、長い導管又は配管を要する。例えば、Ｂａｉｌｅｙらへの米国特許第５，５２７，１６１号及びＬｉａｏらへの同第５，８７８，９１８号は、このような製造規模の配管ディスペンスユニットを提供している。しかし、このような配管ディスペンスユニットは、開発又は研究室での使用、すなわち、薬液の多数の試験を要する半導体グレードの薬品の製造のような、少量の半導体が一度に製造される工程に対しては高価過ぎ、かつ効率が悪いことが分かってきた。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題及び課題を解決するための手段】
本発明によれば、半導体の小規模製造において、薬液を一定量供給するための小容量ディスペンスユニットが提供される。該小容量ディスペンスユニットは、スタンドと、加圧された薬液槽と、空気圧弁アセンブリと、ディスペンスノズルと、加圧された薬液槽、空気圧弁アセンブリ及びディスペンスノズルによって画定された流路とを有する。スタンドは、半導体塗布・現像トラック装置に接続可能であり、かつ薬液槽、空気圧弁アセンブリ及びディスペンスノズルを支持する。加圧された薬液槽は薬液を入れることができる。空気圧弁アセンブリは、ストップ部と、サックバック部とを有する。該ストップ部は、加圧された薬液槽と流体的に連通しており、また該サックバック部は、ディスペンスノズルと流体的に連通している。ディスペンスノズルは、半導体塗布・現像トラック装置内に伸長可能である。流路は、小停滞容積及び薬液に耐えるのに充分な材質を有する。ストップ部は、流路を閉塞する閉位置から該流路を閉塞しない開位置へ移動可能である。また該ストップ部は、空気圧によって閉位置から移動され、かつ該空気圧の除去時には閉位置に戻される。薬液は、ストップ部が開位置にあるときに、加圧された薬液槽からディスペンスノズルによって半導体塗布・現像トラック装置内へ一定量供給される。サックバック部は、ストップ部が閉位置にあるときの第１の位置から、ストップ部が空気圧によって開位置にあるときの第２の位置へ移動可能である。ストップ部は、空気圧によって第１の位置へ移動し、かつ該空気圧の除去時に第１の位置へ戻ってノズルから流路内の薬液を吸引する。
【００１９】
本発明によれば、半導体の小規模製造において、薬液を一定量供給するための装置が提供される。該装置は、スタンドと、薬液の空気圧シリンジと、薬液をろ過する手段と、二段ダイアフラム弁アセンブリと、供給口と、ソレノイドとを有する。スタンドは、半導体塗布・現像トラック装置に接続可能である。該半導体塗布・現像トラック装置は、非圧縮流体源及び制御回路を有する。空気圧シリンジは、供給圧力を受けるために、非圧縮流体源に接続可能である。ろ過手段は、空気圧シリンジと流体的に連通している。二段ダイアフラム弁アセンブリは、流量制御段及び滴下防止段を有する。ろ過手段は、流量制御段と流体的に連通しており、流量制御段は滴下防止段と流体的に連通している。供給口は、滴下防止段と流体的に連通している。空気圧シリンジ、ろ過手段、二段ダイアフラム弁アセンブリ及び供給口は、半導体塗布・現像トラック装置内への流路を画定している。流路は、低保持容量を有し、かつ薬液に耐えるのに充分な材質を有している。ソレノイドは、非圧縮流体源及び制御回路に接続可能である。またソレノイドは、流量制御段及び滴下防止段へ作動圧力を選択的に印加及び除去する。流量制御段は、閉位置と開位置との間を移動可能な流量ダイアフラムを有する。作動圧力の印加は、薬液が供給圧力によって流路を通って流れることが可能なように、流量ダイアフラムを開位置へ移動させ、該作動圧力の除去は、流量ダイアフラムを閉位置へ戻す。滴下防止部は、第１の位置と第２の位置との間を移動可能な吸引ダイアフラムを有する。作動圧力の印加は、吸引ダイアフラムを第２の位置へ移動させ、作動圧力の除去は、吸引ダイアフラムを第１の位置へ戻して流路内で供給口においてサックバック力を発生させる。
【００２０】
本発明によれば、半導体の小規模製造において、薬液を一定量供給する方法が提供される。該方法は、ディスペンスユニットと半導体塗布・現像トラック装置とを関連させることと、薬液の空気圧シリンジを該ディスペンスユニットに関連させることとを含む。該空気圧シリンジは、二段弁アセンブリの流量制御ダイアフラムに流体的に接続されている。該流量制御ダイアフラムは、二段弁アセンブリの滴下防止ダイアフラムと流体的に連通している。該滴下防止ダイアフラムはディスペンスノズルと流体的に連通している。空気圧シリンジ、二段弁アセンブリ及びディスペンスノズルは低保持容量流路を画定している。供給圧力は、空気圧シリンジに印加される。流量制御ダイアフラムは、該供給圧力が薬液をディスペンスノズルから流すことができるようにするために開かれ、滴下防止ダイアフラムは、第１の位置から第２の位置へ移動される。流量制御ダイアフラムは、供給圧力が薬液をディスペンスノズルから流すことを防ぐために閉じられ、滴下防止ダイアフラムは、ディスペンスノズルにおいて流路内でサックバック力を発生させるために、第１の位置に戻される。
【００２１】
上述及び他の特徴は、以下の詳細な説明、図面及び添付の特許請求の範囲によって認識及び理解されよう。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図２について説明すると、小容量ディスペンスユニット２６の一実施形態が示してある。ディスペンスユニット２６は、存在する塗布・現像トラック装置１０と関連して、半導体の製造に使用される薬液を一定量供給する。ディスペンスユニット２６は、支持体又はスタンド２８上に取付けられている。スタンド２８は、適切な塗布カップステーションにおいて、ディスペンスノズルが塗布・現像トラック装置内に伸びるように、例えば、塗布・現像トラック装置１０上に固定されている。ディスペンスユニット２６は、小容量で、かつ高精度に薬液を一定量供給すると共に、薬液中にほとんどあるいは全く粒状物質を発生させない。さらにディスペンスユニット２６は、薬液の無駄を極力なくすように、全体的に小停滞容積又は小残留容積を実現するのに適している。
【００２３】
ディスペンスユニット２６は、一回又はそれ以上の供給量の薬液を入れておくための薬液槽３０を有する。薬液は高価であるため、薬液槽３０は小容量、例えば約３０立方センチ（ｃｃ）の薬液槽である。好ましくは、薬液槽３０は空気圧シリンジである。薬液槽３０は、導管３４によって空気圧弁アセンブリ３２と流体的に連通している。弁アセンブリ３２は、導管３８によってディスペンスノズル３６と流体的に連通している。従って、流路４０は、ディスペンスユニット２６によって、すなわち、薬液槽３０から導管３４を介して弁アセンブリ３２までと、弁アセンブリから導管３８を介してノズル３６まで画定されている。空気圧弁アセンブリ３２、導管３４、３８は、薬液槽３０と同様に、小停滞容積、すなわち約５ｍｌの容量を有する。
【００２４】
ディスペンスユニット２６によって供給される薬液は、しばしば腐食性である。従って、流路４０は、薬液の腐食性の性質に耐えるのに有効な材質でできている。例えば、薬液槽３０、導管３４及び３８は、好ましくは、ポリテトラフルオロエチレン（「ＰＴＦＥ」又はＴｅｆｌｏｎ（商標）、ＤｕＰｏｎｔ社製）等のポリエチレンをベースとした材質であり、また弁アセンブリ３２やノズル３６は、ステンレス鋼又はＴｅｆｌｏｎ　ＰＴＦＥ等のフッ素重合体をベースとした材質から形成されている。
【００２５】
好適な実施形態においては、フィルタ４２は、導管３４中（例えば、流路４０中）に含まれている。フィルタ４２は、ユースポイントにおいてはサックバック（後に説明する）を行うことができないため該弁アセンブリの後方のユースポイントには配置できないので、導管３４の後方で、かつ弁アセンブリ３２の前方に配置される。図３に示すフィルタ４２は、好ましくは、ディスペンスユニット２６のプライミング中に導管３４から空気を取り除くエアパージ接続部４４とドレイン４６とを有するサブミクロンフィルタカートリッジである。ドレイン４６は、必要に応じて、薬液をフィルタ４２から薬液槽３０へ再循環させるのにも使用できる。薬液槽３０及び空気圧弁アセンブリ３２と同様に、フィルタ４２は約５．５ｍｌという小停滞容積を有し、かつ該薬液に耐えるのに充分な材質、好ましくは、ＤｕＰｏｎｔ社製のＴｅｆｌｏｎ　ＰＦＡ等のフッ素重合体をベースとした材質で形成されている。
【００２６】
フィルタ４２は、約０．１０〜０．０５ミクロンより大きい粒径を有する微粒子を薬液から除去する。一例として、フィルタ４２は、Ｐａｌｌ社製のＭｉｎｉＫｌｅｅｎ−Ｃｈａｎｇｅ（登録商標）である。大きめの内径、すなわち約１／８インチ（２５．５３ｍｍ）以上の内径を有する導管３４及び３８によって、フィルタ４２の両端で圧力低下が小さくなり、かつディスペンスユニット２６内において良好なフローがもたらされると判断されてきた。
【００２７】
使用時において、薬液は、薬液槽３０への圧力の印加によってノズル３６から一定量供給される。図２に示すように、非圧縮流体源４８が圧力を導管５０を介して薬液槽３０に印加する。非圧縮流体源４８は、これに限定されないが、窒素等の不活性ガス源である。薬液槽３０内の圧力によって薬液がディスペンスユニット２６の流路４０を通って流される。
【００２８】
弁アセンブリ３２は、流量制御段及び滴下防止段を有する二段ダイアフラム弁である。例えば、このような二段ダイアフラム弁は、Ｓａｉｎｔ−ＧｏｂａｉｎＰｌａｓｔｉｃｓ社製である。図４〜６に、具体例としての空気圧弁アセンブリ３２を示す。図４に示す空気圧弁３２においては、ディスペンスユニット２６の様々な部品を省略してある。
【００２９】
弁アセンブリ３２は、ストップ部５２とサックバック部５４とを有する。ストップ部５２は、閉位置又は通常位置において流路４０を調整又は閉塞し、開位置又は作動位置において該流路を開ける。従って、ストップ部５２による流路４０の選択的な開口及び閉塞によって、薬液槽３０に印加される圧力により薬液を流路を通してディスペンスノズル３６へ流して、該薬液を一回吐出することが選択的に可能になる。一方サックバック部５４は、ストップ部５２の閉塞後又は実質的にストップ部５２の閉塞と同時に、負圧又は「吸引」圧力を流路４０に与える。この結果、サックバック部５４は、薬液のごく一部をディスペンスノズル３６から導管３８へ引き戻し、それにより各ディスペンスサイクル後にディスペンスノズルから薬液が不用意に滴下されることが防止される。なお「ディスペンスサイクル」とは、本願明細書においては、ストップ部５２の所定期間の開口、該ストップ部の閉塞及びサックバック部５４の作動を指す。
【００３０】
ストップ部５２は、ダイアフラム６０によって調整される吸入口５６及び流出口５８を有する。ダイアフラム６０は、薬液が吸入口５６から流出口５８への流れを防ぐ、図５に示す閉位置にバイアスされている。吸入口５６は導管３４と流体的に連通しており、一方流出口５８はサックバック部５４と流体的に連通している。好ましくは、ダイアフラム６０は、加圧プレート６４上に作用するばね６２によってバイアスされている。プランジャ６６は、ダイアフラム６０、ばね６２及び加圧プレート６４を操作可能に結合している。ストップ部５２は、キャビティ７０と流体的に連通している加圧部６８を有する。不活性ガスは、後に説明する非圧縮流体源４８からキャビティ７０に選択的に供給される。
【００３１】
キャビティ７０への圧力の印加は、加圧プレート６４に作用してばね６２の力に勝って該加圧プレートを上方に動かす。加圧プレート６４の上方への動きによりプランジャ６６が上方へ動き、図６に示すようにダイアフラム６０が開く。開位置にあるダイアフラム６０は、薬液の吸入口５６から流出口５８への流れを可能にする。所定期間後、ばね６２がダイアフラム６０を閉位置に戻すように、圧力がキャビティ７０から取り除かれる。すなわち、ばね６２の力は、流体源４８によって流路４０に加えられる圧力に打ち勝つのに充分である。
【００３２】
サックバック部５４は、ダイアフラム７４によって閉塞される吸入口７０及び流出口７２を有する。吸入口７０は、ストップ部５２の流出口５８と流体的に連通しており、また流出口７２は、導管３８と流体的に連通している。ダイアフラム７４は、通常図５に示す第１の位置にバイアスされている。好ましくは、ダイアフラム７４は、加圧プレート７８に作用するばね７６によって第１の位置にバイアスされている。プランジャ８０は、ダイアフラム７４、ばね７６及び加圧プレート７８を操作可能に結合している。サックバック部５４は、キャビティ８４と流体的に連通している加圧部８２を有する。不活性ガスは、後に説明する非圧縮流体源４８からキャビティ８４に選択的に供給される。キャビティ８４への圧力の印加は、加圧プレート７８に作用してばね７６の力及び流路４０内の圧力に勝って、該加圧プレートを下方に動かす。加圧プレート７８の下方への動きによりプランジャ８０が下方へ動き、それにより図６に示すようにダイアフラム７４を第２の位置へ動かす。
【００３３】
動作中において、ストップ部５２がその通常の位置又は閉位置にある場合、サックバック部５４はその第１の位置にあり、またストップ部がその開位置にある場合には、サックバック部はその第２の位置にある。すなわち、所定期間後には、ばね７６がダイアフラム７４を第１の位置に戻すように、圧力がキャビティ８４から取り除かれる。ダイアフラム７４の第２の位置から第１の位置への移動により、ストップ部５２の閉塞後あるいはストップ部５２の閉塞とほぼ同時に流路４０内に負圧又は「吸引」圧が発生する。その結果、サックバック部５４は、薬液のごく一部をディスペンスノズル３６から導管３８内に引き戻す。
【００３４】
ストップ部５２は、例証としてばねで閉塞し、空気圧で開くダイアフラムとして説明したことを認識すべきである。ばねでバイアスさせる等のダイアフラムを開く他の方法、空気圧等のダイアフラムを閉塞する他の方法、およびこれらを組み合わせた方法が考えられる。同様に、サックバック部５４は例証として説明され、第１の位置と第２の位置との間で動かす他の方法が考えられることを認識すべきである。
【００３５】
サックバック部５４は、サックバック制御ダイアル８６を随意に有する。ダイアル８６は、プランジャ８０の行程を制御する。すなわち、ダイアル８６がキャビティ８４内へ移動すると、ばね７６に勝ってダイアフラム７４を下方に押圧する。このダイアフラム７４の下方への動きは、第１の位置と第２の位置との距離を少なくし、その結果サックバック量を少なくする。従って、キャビティ８４からのダイアル８６の突出によって、ばね７６がダイアフラム７４を上方に押圧することが可能にする。この上方への押圧は、第１の位置と第２の位置との距離を大きくし、その結果サックバック量を多くする。
【００３６】
導管８８は、図２に示すように、非圧縮流体源４８から圧力をキャビティ７０及び８４に供給する。ソレノイド９０は、キャビティ７０及び８４に圧力を供給するために開かれ、これらのキャビティから圧力を抜くために閉じられる。塗布・現像トラック装置１０に対するディスペンスユニット２６のディスペンスサイクルを制御する制御回路９２を図７に示す。制御回路９２は、ディスペンスユニット２６及び塗布・現像トラック装置１０を制御電源９６に選択的に接続／非接続するボタン９４を有する。ボタン９４を作動させると、ディスペンス信号９８が、所定期間ソレノイドを開くためにソレノイド９０へ送られる。該所定期間は、供給される薬液の量、流路４０のサイズ、及び薬液槽３０に印加される圧力量の関数である。ボタン９４は、塗布・現像トラック装置１０の制御プログラムを有するロジック等の電子的方法、あるいは押しボタン等の手動による方法によって作動される。
【００３７】
同様に、ボタン９４を作動させると、作動信号１００が塗布・現像トラック装置１０に送られる。上述したように、薬液をウェーハ１２に塗布するために、少なくとも３つの技術が塗布・現像トラック装置１０によって用いられる。例証として、ディスペンスユニット２６がディスペンスサイクルを終えた後に塗布・現像トラック装置１０がウェーハ１２を回転させる方法においては、信号１００は、所定時間が経過した後にウェーハに遠心力を作用させることを始めるために、該トラック装置によって用いられる。
【００３８】
使用のためディスペンスユニット２６を作動させるために、薬液槽３０は、一回分又はそれ以上の薬液を装備している。ソレノイド９０は、導管８８を介して非圧縮流体源４８に接続され、かつディスペンス信号９８を受けるために制御回路９２に接続されている。塗布・現像トラック装置１０は、信号１００を受けるために制御回路９２にも接続されている。薬液槽３０は、薬液を流路４０を通して流すために、導管５０を介して非圧縮流体源４８に接続されている。フィルタ４２が導管３４中にある場合には、薬液が該フィルタ内を完全に充たすまで、空気は通気孔４４を開くことによって流路４０から抜かれる。通気孔４４を閉じた後、流路４０からの空気は、ボタン９４によって弁３２を作動させることによってさらに抜かれる。ここで、ボタン９４は、薬液槽３０からの薬液が流路４０を通って流れるように複数回作動され、それにより流路から空気を除去する。
【００３９】
一旦作動すると、ディスペンスユニット２６は使用準備が整う。ここで、ウェーハ１２がノズル３６に供給される。ボタン９４が押されると、ディスペンス信号９８がソレノイド９０へ送られる。ソレノイド９０は開いて、所定期間、ストップ部５２のキャビティ７０及びサックバック部５４のキャビティ８４へ圧力を与える。キャビティ７０内の圧力によって、導管３４からサックバック部５４の吸入口７０への薬液の流れを可能にする開位置へダイアフラム６０が動く。同様に、キャビティ８４内の圧力により、ダイアフラム７４はその第２の位置へ動き、薬液は、吸入口７０から導管３８、ノズル３６へと流れることが可能となる。
【００４０】
所定時間が経過した後、ソレノイド９０は閉じて上記圧力をキャビティ７０、８４から抜く。ばね６２は、導管３４からサックバック部５４の吸入口７０への薬液の流れを止める閉位置にダイアフラム６０を戻す。同様に、ばね７６は、ダイアフラム７４をその第１の位置に戻し、滴りを防ぐために、ごく少量の薬液を導管３８、ノズル３６から吸引する。又、ボタン９４の作動により、塗布・現像トラック装置１０へ信号１００を送る。また塗布・現像トラック装置１０は、例えば、ウェーハ１２を回転させて、該ウェーハの全域にわたって薬液を広げる。
【００４１】
従って、ディスペンスユニット２６は、少量の半導体の製造、すなわち研究室や開発規模の製造環境での使用に適している。さらに、ディスペンスユニット２６は、薬液の無駄を極力少なくするように、小停滞容積又は低残留容積（例えば約３０ｍｌ）を可能にするのに適している。
【００４２】
以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、当業者は、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変形が可能で、かつ本発明の構成要素に対して同等のものが置換できることを理解すべきである。また、本発明の主旨を逸脱することなく、特定の状況又は材質を本発明の教示に適応させるために多数の変更が可能である。従って、本発明は、本発明を実施するために考えられた最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されないが、本発明は、添付クレームの範囲内にある全ての実施形態を包含すると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図１】フォトリソグラフィプロセスの略図である。
【図２】ディスペンスユニットの一実施形態の正面図である。
【図３】図２のディスペンスユニットのフィルタの例示的一実施形態の側面図である。
【図４】弁の例示的一実施形態の斜視図である。
【図５】図４の弁の閉位置又は通常の位置における断面図である。
【図６】図４の弁の開位置又は作動位置における断面図である。
【図７】図２のディスペンスユニットのための作動回路の例示的一実施形態の略図である。
【符号の説明】
１０：塗布・現像トラック装置、１２：ウェーハ、１４：チャンバ、１６：ディスペンスユニット、１８：ディスペンスユニット、２０：ステーション、２２：投影装置、２４：ノズル、２５：カップアセンブリ、２６：ディスペンスユニット、２８：スタンド、３０：薬液槽、３２：弁、３４：導管、３６：ノズル、３８：導管、４０：流路、４２：フィルタ、４４：通気孔、４６：、４８：非圧縮流体源、５０：導管、５２：ストップ部、５４：サックバック部、５６：吸入口、５８：流出口、６０：ダイアフラム、６２：ばね、６４：加圧プレート、６６：プランジャ、６８：加圧部、７０：キャビティ、７２：流出口、７４：ダイアフラム、７６：ばね、７８：加圧プレート、８０：プランジャ、８２：加圧部、８４：キャビティ、８６：サックバック制御ダイアル、８８：導管、９０：ソレノイド、　９２：制御回路、９４：ボタン、９６：制御電源、９８：ディスペンス信号、１００：信号

Claims

半導体の小規模製造において、薬液を一定量供給するための小容量ディスペンスユニットであって、
半導体塗布・現像トラック装置に接続可能なスタンドと、
加圧された薬液槽と、
前記加圧された薬液槽とサックバック部とに流体的に連通しているストップ部を有する空気圧弁アセンブリと、
前記サックバック部と流体的に連通しているディスペンスノズルであって、該ノズルが前記半導体塗布・現像トラック装置内に伸長可能であるノズルを有し、前記スタンドは前記薬液槽、空気圧弁アセンブリ及びディスペンスノズルを支持し、
前記加圧された薬液槽、空気圧弁アセンブリ及びディスペンスノズルによって画定されている流路であって、小停滞容積及び前記薬液に耐えるのに充分な材質を有する流路とを具備し、
前記ストップ部が、前記流路を閉塞する閉位置から前記流路を閉塞しない開位置へ空気圧によって移動可能であり、かつ前記空気圧が除去されたときに前記閉位置へ戻り、前記薬液が、前記開位置において前記加圧された薬液槽から前記ディスペンスノズルで前記半導体塗布・現像トラック装置内へ一定量供給可能であり、前記サックバック部が、前記ストップ部が前記閉位置にあるときに第１の位置から、前記ストップ部が前記空気圧によって前記開位置にあるときに第２の位置へ移動可能であり、かつ前記空気圧が除去されたときに前記第１の位置へ戻って前記流路内の前記薬液を前記ノズルで吸引することを特徴とする小容量ディスペンスユニット。
前記加圧された薬液槽が、前記半導体塗布・現像トラック装置の非圧縮流体源により加圧可能である空気圧シリンジであることを特徴とする、請求項１に記載の小容量ディスペンスユニット。
前記空気圧が、前記非圧縮流体源から前記空気圧弁アセンブリへ供給可能であることを特徴とする、請求項２に記載の小容量ディスペンスユニット。
前記非圧縮流体源が窒素源であることを特徴とする、請求項３に記載の小容量ディスペンスユニット。
前記流路が、ポリエチレンをベースとした材質及びフッ素重合体をベースとした材質からなる群から選ばれることを特徴とする、請求項１に記載の小容量ディスペンスユニット。
前記小停滞容積が約３０立方センチ（ｃｃ）であることを特徴とする、請求項１に記載の小容量ディスペンスユニット。
前記流路が、少なくとも１／８インチの内径を有することを特徴とする、請求項５に記載の小容量ディスペンスユニット。
前記流路が、前記薬液槽と前記ストップ部との間に配置され、かつそれらと流体的に連通しているフィルタを有することを特徴とする、請求項５に記載の小容量ディスペンスユニット。
前記フィルタが、前記薬液から約０．０５ミクロンより大きな粒径を有する粒子を除去することを特徴とする、請求項８に記載の小容量ディスペンスユニット。
半導体の小規模製造において、薬液を一定量供給するための装置であって、
非圧縮流体源及び制御回路を有する半導体塗布・現像トラック装置に接続可能なスタンドと、
前記非圧縮流体源に接続可能で供給圧力を受ける、薬液の空気圧シリンジと、
前記空気圧シリンジと流体的に連通している、前記薬液をろ過する手段と、
流量制御段及び滴下防止段を有する二段ダイアフラム弁アセンブリであって、前記ろ過手段が前記流量制御段と流体的に連通しており、かつ前記流量制御段が前記滴下防止段と流体的に連通している二段ダイアフラム弁アセンブリと、
前記滴下防止段と流体的に連通している供給口であって、前記空気圧シリンジ、ろ過手段、二段ダイアフラム弁アセンブリ、及び前記供給口が前記半導体塗布・現像トラック装置内への流路を画定しており、前記流路が低保持容量を有し、かつ前記薬液に耐えるのに充分な材質を有している供給口と、
前記非圧縮流体源及び制御回路に接続可能であり、前記非圧縮流体源から前記流量制御段及び滴下防止段へ作動圧力を選択的に印加及び除去するソレノイドとを具備し、
前記流量制御段が、閉位置と開位置との間を移動可能な流量ダイアフラムを有し、前記作動圧力の印加は、前記薬液が前記供給圧力によって前記流路を通って流れることが可能なように、前記流量ダイアフラムを前記開位置へ移動させ、前記作動圧力の除去が前記流量ダイアフラムを前記閉位置へ戻し、前記滴下防止部が、第１の位置と第２の位置との間を移動可能な吸引ダイアフラムを有し、前記作動圧力の印加が前記吸引ダイアフラムを前記第２の位置へ移動させ、前記作動圧力の除去が前記吸引ダイアフラムを前記第１の位置へ戻して前記流路内で前記供給口においてサックバック力を発生させることを特徴とする装置。
前記非圧縮流体源が窒素源であることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
前記流路が、ポリエチレンをベースとした材質及びフッ素重合体をベースとした材質からなる群から選ばれることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
前記低保持容量が約３０ｍｌであることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
前記流路が、約１／８インチの内径を有することを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
前記ろ過手段が、約０．０５ミクロンより大きな粒径を有する粒子を前記薬液から除去するサブミクロンフィルタカートリッジであることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
前記流量ダイアフラムが、通常は、第１のばねによって閉位置にバイアスされており、前記吸引ダイアフラムが、通常、第２のばねによって前記第１の位置にバイアスされていることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
前記第１の位置と前記第２の位置との間隔を、前記サックバック力を増加させるために大きくするように調節可能で、かつ前記サックバック力を低下させるために前記間隔を狭めるように調節可能な、前記吸引ダイアフラムに操作可能に接続されたサックバック制御ダイヤルをさらに具備することを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
半導体の小規模製造において、薬液を一定量供給する方法であって、
ディスペンスユニットと半導体塗布・現像トラック装置とを関連させることと、
空気圧シリンジが二段弁アセンブリの流量制御ダイアフラムに流体的に接続されるように、薬液の空気圧シリンジを前記ディスペンスユニットに連動させることであって、前記流量制御ダイアフラムが、前記二段弁アセンブリの滴下防止ダイアフラムと流体的に連通しており、前記滴下防止ダイアフラムがディスペンスノズルと流体的に連通しており、前記空気圧シリンジ、二段弁アセンブリ及びディスペンスノズルが低保持容量流路を画定していることと、
供給圧力を前記空気圧シリンジに印加することと、
前記流量制御ダイアフラムを開いて前記供給圧力が前記薬液を前記ディスペンスノズルから流し、前記滴下防止ダイアフラムを第１の位置から第２の位置へ移動させることができるようにすることと、
前記流量制御ダイアフラムを閉じて前記供給圧力が前記薬液を前記ディスペンスノズルから流すことを防ぎ、前記滴下防止ダイアフラムを前記第１の位置に戻して前記ディスペンスノズルにおいて前記流路内でサックバック力を発生させることとを含む方法。
前記空気圧シリンジと前記二段弁アセンブリとの間において、前記薬液をろ過することをさらに具備することを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
前記流路が、ポリエチレンをベースとした材質及びフッ素重合体をベースとした材質からなる群から選ばれ、前記小停滞容積が約３０立方センチ（ｃｃ）であり、前記流路が、少なくとも１／８インチの内径を有することを特徴とする、請求項１９に記載の方法。