JP2007059749A - 洗浄原液希釈装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多量あるいは少量の希釈混合液を生成する目的で、高濃度の洗浄液原液と純水を、混合液に気泡を巻き込むことなく自動希釈する。
【解決手段】 高濃度の洗浄液原液と純水を混合タンク２に注入する際に、ふたつの液を直接混合タンクに注入するのではなく、それぞれ逆止弁を介して循環ライン１７に注入し、混合タンク内の該循環ライン１７の戻り配管を混合タンク２の液面より下まで伸ばすことにより気泡を生じることなく洗浄液原液と純水を混合液の中に混入させる。洗浄液原液と純水の計量に際しては、定量ポンプ２７で洗浄液原液を、ロードセル１５で純水を計量する。
【選択図】 図１

Description

本発明は高濃度洗浄原液を所定濃度まで希釈する洗浄原液希釈装置に関する。

近年、半導体デバイスの小型化、集積化とともに、この微細加工用光源も現在ではＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）が主流となりつつあり、レジストパターンの線幅も９０ｎｍノード、さらには６５ｎｍノードと、ますます微細化が進められている。

このような微細化が進んだホトレジストパターンに対しては、ディフェクト（表面欠陥観察装置により、現像後のレジストパターンを真上から観察した際に検知されるマスクパターンと不一致のレジストパターンのエラー（不良なレジストパターン、スカム、ごみ、色むら、パターン間の連結など））を抑制すること、さらにはリンス工程や乾燥工程でレジストパターンの倒壊や損傷を抑制することが要求されている。

このようなディフェクトの発生やレジストパターン倒壊の抑止を目的とした洗浄液として、種々の洗浄液が提案されているが、本出願人が出願した特願２００５−１４４７８８号出願明細書に記載されたリソグラフィー用洗浄液のように、数ｐｐｍ〜数百ｐｐｍオーダーの濃度で活性剤を含有する水溶液の使用が有望視されている。

他方、通常のリソグラフィー工程に用いられる現像液では、主に２．３８質量％の現像液を調整するための希釈装置として種々のものが提案されてきた（特許文献１および特許文献２）。このような現像液の希釈供給装置は、運送コストの抑制、在庫管理の簡素化、さらには品質の安定化を目的として提案されたものであった。

より詳細には、特許文献１には、混合タンク内に現像原液と純水とを供給して混合し、この混合液の一部を取り出してその濃度を赤外分光光度計を用いて分析し、この分析値に基づき所定濃度とするために混合タンク内に加えなければならない現像原液または純水の重量を算出し、混合タンク内に現像原液または純水を供給することが提案されている。

図２には、上記の従来例として混合タンクの全体重量をロードセルにて測定する構成のものを示している。
図中１０１は現像原液の通いタンク、１０２は混合タンク、１０３は供給タンク、１０４はバッファタンク、１０５は窒素ガス供給源、１０６は純水供給源であり、窒素ガス用自動弁１１０を開いて窒素ガスを通いタンク１０１に注入するとともに現像原液送出用自動弁１１１を開くことによりガス圧で現像原液を通いタンク１０１から液面計付きのバッファタンク１０４に移送する。

このバッファタンク１０４にも窒素ガス供給源１０５から窒素ガスが供給され、自動制御可能な自動弁１１３を開くことにより、この窒素ガス圧で現像原液が逆止弁１２１を通じて混合タンク１０２に供給される。そして、ロードセル１１５で全体重量を測定することにより、現像原液の注入量を測定して規定の量が注入されたら自動制御制御可能な自動弁１１３を閉じ、更に、純水供給源１０６から純水を大流量自動弁１１９、小流量自動弁１２０によって流量を調整しながら逆止弁１２２を経由して直接混合タンク１０２に注入する。

前記現像原液注入後の混合タンク１０２の重量をロードセル１１５で計測し、この全体重量から起算して、加水量が規定の純水量に達するまで注入を続け、規定の値になったら大流量自動弁１１９と小流量自動弁１２０を閉じ、現像原液を所定濃度に希釈する。そして希釈された現像液は開閉弁１１４を閉じ、開閉弁１２３を開とすることで供給タンク１０３に送り込まれ、また開閉弁１１４を開とし、開閉弁１２３を閉じることで希釈された現像液は循環回路１１６を介して循環し、混合タンク１０２内の濃度を一定に維持する。

また特許文献２には、現像液中に溶解したホトレジストの濃度を測定するホトレジスト濃度測定手段と、現像液中のホトレジスト濃度を設定した範囲内に収めるホトレジスト濃度調整手段と、現像液のアルカリ濃度を測定するアルカリ濃度測定手段と、現像液のアルカリ濃度を設定した範囲内に収めるアルカリ濃度調整手段を備え、前記ホトレジスト濃度測定手段は現像液の屈折率に基づいてホトレジスト濃度を算出し、自動弁を開きタンク内の濃度調整された現像新液を現像液貯留タンクに供給し、現像液貯留タンクの重量が所定値になったことをロードセルが検知した時点で、重量制御装置からの信号で自動弁を閉じるようにした現像装置が提案されている。

特開平０８−２７８６３５号公報 特開２０００−１４７７８５号公報

前述したように極めて低濃度の活性剤が配合された洗浄液を、特許文献１において提案された供給装置で取り扱う場合は、洗浄液と純水を混合タンクに注入する際、各注入配管が液面より高い位置となっているため、直接その位置から液を落とし込むと気泡が発生してしまい、混合液が気泡を巻き込んでしまう問題がある。逆に、純水と現像液の注入配管を混合タンク内の液面よりも低い位置にすると混合終了後に注入配管内の液が流れ出て、極めて低濃度の洗浄液の管理においては濃度が不安定になるという不具合が発生する。

また、特許文献２において提案された供給装置で取り扱う場合は、洗浄液を希釈する際に、濃度測定を行わず液量管理に頼ることがある為、ひとつの液量測定手段では計量器の故障、また濃度異常に気づき難いという問題がある。また、極めて低濃度に希釈する際に、微量の原液を計量する場合には、純水、原液ともひとつのロードセルではデータ信頼性の面から管理に限界があった。

本発明は、上記の課題を解決しようとするもので、希釈倍率や希釈後の濃度の如何に関らず高濃度洗浄原液の自動希釈を可能にすることを課題とする。

上記の課題を解決するため本発明に係る洗浄原液希釈装置は、高濃度洗浄原液が充填される通いタンクと、前記高濃度洗浄原液を希釈する純水の供給源と、前記高濃度洗浄原液と前記純水とを混合して希釈する混合タンクと、混合タンクで希釈された洗浄液を貯留して使用箇所に供給する供給タンクとを有し、前記混合タンクは希釈した洗浄液の濃度を均一化するための循環ラインを備え、この循環ラインに前記純水供給源からの配管を合流せしめた構成とした。
斯かる構成とすることで、気泡の巻き込みを抑制し、かつ極めて低濃度の洗浄液の調整が可能になる。

また、前記高濃度洗浄原液は定量ポンプによって通いタンクから前記混合タンクに供給するようにし、混合タンク内の希釈された洗浄液の総量はロードセルにて管理することが好ましい。
このように、高濃度洗浄原液は定量ポンプによって送り込むことで、高濃度洗浄原液と純水とを同時に混合タンク内に入れることも可能になり、操作時間の短縮が図れる。

高濃度の洗浄原液を自動制御希釈して安定した希釈濃度の洗浄液の提供が可能となることにより、容器交換の頻度を大幅に減らすことができ、クリーンルームのパーティクル増加を低減できると同時に、保管場所や搬入費用を大幅に低減できる。

また、本発明によれば、洗浄原液と純水が定量ポンプとロードセルの２つの測定手段を用いて供給および管理されるので、計量を２重管理できるので、装置トラブルによる濃度異常の発生を低減できる。

また、本発明に係る洗浄原液希釈装置は、希釈した際に気泡の巻き込みを抑制し、かつ自動制御希釈により高濃度の洗浄原液から１０００ｐｐｍ以下の希薄溶液を生成することができ、したがって、高濃度洗浄原液を自動希釈して安定した極めて低濃度の洗浄液を装置に提供することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る洗浄原液希釈装置をリンス原液希釈装置として適用した例の全体図であり、リンス原液希釈装置は、リンス原液の通いタンク１、リンス原液と純水を混合する混合タンク２、希釈されたリンス液を使用箇所に供給する供給タンク３、通いタンクが空になった時の検知を可能とするバッファタンク４、常温で０．１〜０．５ＭＰａの圧力を持つ純水供給源５、窒素ガス供給源６及びこれらを連結する配管で概略が構成されている。

前記窒素ガス供給源６からの配管７は分岐管７ａ、7ｂ、7ｃ、7ｄに分岐し、これら各分岐管７ａ〜7ｄを介して、通いタンク１、混合タンク２、供給タンク３及びバッファタンク４に窒素ガスが供給される。この窒素ガスはタンク内を非酸化雰囲気で一定の正圧に保つためのものである。

また配管７及び分岐管７ａの途中には排気用配管８ａ、８ｂが接続され、これら排気用配管８ａ、８ｂはボリュウムダンパ８を介して外部につながっている。
そして、装置全体には無停電電源が接続されているので、不慮の事故などの際には前記純水供給源５、窒素ガス供給源６が閉じられ、排気用配管８ａ、８ｂは開放されてエマージェンシーモードとなる。

リンス原液の通いタンク１はリンス液メーカから納品されるタンクで、原料を数十％の濃度（通常は３０〜４０％）に調整した原液が入っている。後述するように、前記原液と純水を混合することにより、１０００ｐｐｍ（０．１％）以下の極めて低濃度のリンス液として供給タンク３へ供給される。

前記リンス原液の通いタンク１には、窒素ガス供給源６から弁１０を介して０．３〜１．０ＭＰａ（常温）の窒素ガスが供給されてリンス原液の通いタンク１内を非酸化雰囲気に維持している。ここで通いタンク１とバッファタンク４とをつなぐ配管１１に設けた弁１２を開くと、リンス原液がリンス原液の通いタンク１からバッファタンク４に移動する。

バッファタンク４にはフローメータ１３を通った窒素ガスが注入されていて、窒素ガスによってバッファタンク４内の圧力が一定に保たれている。また、バッファタンク４には液面計１４が設けられ、リンス原液の液面をモニターしている。このバッファタンク４の使用により、リンス原液の通いタンク１が空になった時の検知が可能となり、リンス原液の通いタンク１が空になった場合に、エアーを混合タンク２内の混合液に巻き込むことが無くなる。更に、リンス原液の通いタンク１が空になって交換する場合に、通いタンク１の容器を交換する間の時間だけバッファタンク内のリンス原液を使用することにより、連続運転が可能となる。また、通いタンク１を並列に複数取付けることにより、使用中の通いタンク１が空になったら自動的に切り替えて連続運転する方法も考えられる。

また、前記混合タンク２はロードセル１５に乗っており常時重量が監視されている。この混合タンク２には液面計１６および循環ライン１７が設けられ、この循環ライン１７には開閉弁１８及びポンプ１９が設けられている。循環ライン１７の一部からは供給タンク３への配管２０が伸び、この配管２０には開閉弁２１が設けられている。

供給タンク３には液面計２２及び使用箇所へ希釈されたリンス液を送り出す配管２３が接続され、この配管２３にはポンプ２４及び開閉弁２５が設けられている。

一方、前記バッファタンク４から混合タンク２へリンス原液を送り出す配管２６は前記循環ライン１７に接続され、この配管２６には流量の制御が可能な定量ポンプ２７、開閉弁２８および逆止弁２９が設けられている。

更に前記純水供給源５から混合タンク２へ純水を送り出す配管３０も、前記循環ライン１７に接続され、この配管３０には、逆止弁３３が設けられ、更に流量を大きく調整する大流量弁３１と流量を細かく調整する小流量弁３２が並列に設けられている。

上記の流量調整付き大流量弁３１と流量調整付き小流量弁３２の使い方としては、例えば、注入規定量の終点近辺までは大流量弁３１を開放して注入時間の短縮を図り、前記終点に近くなったら前記大流量弁３１を閉じ、小流量弁３２を使って微調整することが考えられる。また、総注入量が少ない場合には、小流量弁３２のみを使えば精密な液量制御が可能となる。

以上において、リンス原液は、配管２６の逆止弁２９を介して、開閉弁２８が開となった状態で、定量ポンプ２７によって流量制御を受けながら循環ライン１７に供給される。循環ライン１７に供給されたリンス原液は循環ライン１７内を流れている希釈されたリンス液に混合され混合タンク２内に入れられる。

混合タンク２には、前記フローメータ１３を介して窒素ガス供給源６からの窒素ガスが供給され、混合タンク２内のガス圧は一定に保たれている。この環境下で、前記定量ポンプ２７によって供給されるリンス原液と前記配管３０を介して供給される純水が前記循環ライン１７で調合された混合液として流入する。

混合タンク２はロードセル１５の上に置かれ、前記混合タンク２の全重量が測定される。また、前記混合タンク２の側面には液面計１６が設けられているので、液面計および定量ポンプ２７と組み合わせることにより、複数の計量組み合わせが考えられ、これにより規格外濃度調合の検出精度が高くなる。純水とリンス原液の計量手段の組み合わせとしては、例えば表１のような組み合わせが考えられる。

更に、混合タンク２の底部には混合液の抜き穴があり、この抜き穴に前記循環ライン１７を構成する配管が接続されている。前記循環ライン１７の弁１８を開くと、希釈されたリンス液に、前記定量ポンプ２７を介して供給されるリンス原液と純水が間接的に調合された混合液として混合タンク２に戻される。ここで、循環ライン１７は混合タンク２の液面よりも低い位置に開口しているので、循環ライン用配管の途中にリンス原液及び純水の注入配管を接続することにより、混合タンク２内の気泡問題は起きない。また循環ラインに接続するリンス原液、純水注入配管の接合部直近には逆止弁２９、３３、および開閉弁２８、３１、３２を設け、薬液注入後に接合部に残る原液、純水量を最小限に抑えることにより、濃度が不安定になることを防止している。

混合タンク２へのリンス液および純水の注入が終了すると、ポンプ１９により混合タンク２内の液を循環することによりタンク内のリンス液濃度を均一化する。均一化された極めて低濃度のリンス液中の活性剤濃度は１０００ｐｐｍ（０．０１％）以下に調整することが可能である。

混合タンク２内のリンス液が均一になった後は、リンス液濃度が規定の範囲にあるかを確認するために、濃度分析を行うことも考えられる。濃度分析の手段としては、例えば電導式濃度計、表面張力計、屈折率計などがある。濃度分析結果、濃度が規格外であれば、純水またはリンス液を追加注入して濃度の微調整をすることにより濃度を規格内に補正することができる。

一方、開閉弁１８を閉じ前記供給タンク３への開閉弁２１を開くと、混合液は供給タンク３に供給される。この供給タンク３にはフローメータ１３から窒素ガスが供給されていて、タンク内の圧力を一定に保ち、混合液からの気泡の発生を抑えている。

供給タンク３には液面計２２が取り付けられているので、前記供給タンクを２基以上にすることにより、供給タンク３内の混合液が全て消費される前に切り替えることができる。また、窒素加圧用の加圧タンクを２基追加することにより、ポンプを使わずに窒素加圧によるリンス液の供給も可能である。

半導体集積回路や液晶ディスプレイなどの製造装置において、本発明の技術を適用することにより、洗浄液メーカはリンス液などの洗浄液を原液で在庫し、複数の半導体集積回路製造メーカなどに納品することが可能となり、該半導体集積回路製造メーカなどは自社工場内で、気泡を発生させることなく、極めて低濃度の洗浄液を高濃度洗浄原液から自動希釈することが可能となり、これは希釈倍率にも左右されない。

本発明に係る洗浄原液希釈装置を原液希釈装置として適用した例の全体図 従来の洗浄原液希釈装置（現像原液希釈装置）の全体図

符号の説明

１…リンス原液の通いタンク
２…混合タンク
３…供給タンク
４…バッファタンク
５…純水供給源
６…窒素ガス供給源
７…窒素ガス供給源からの配管
７ａ、7ｂ、7ｃ、7ｄ…分岐管
８…ボリュウムダンパ
８ａ、８ｂ…排気用配管
１０，１２，１８，２１，２５，２８…開閉弁
１３…フローメータ
１４，１６，２２…液面計
１５…ロードセル
１７…循環ライン
１９，２４…ポンプ
２０，２３，２６，３０…配管
２７…定量ポンプ
２８，３３…逆止弁
３１…大流量弁
３２…小流量弁

Claims (3)

1. 高濃度洗浄原液が充填される通いタンクと、前記高濃度洗浄原液を希釈する純水の供給源と、前記高濃度洗浄原液と前記純水とを混合して希釈する混合タンクと、混合タンクで希釈された洗浄液を貯留して使用箇所に供給する供給タンクとを備えた洗浄原液希釈装置において、前記混合タンクは希釈した洗浄液の濃度を均一化するための循環ラインを備え、この循環ラインに前記純水供給源からの配管を直接合流せしめたことを特徴とする洗浄原液希釈装置。
2. 請求項１に記載の洗浄原液希釈装置において、前記高濃度洗浄原液は定量ポンプによって通いタンクから循環ラインに直接供給され、混合タンク内の希釈された洗浄液の総量はロードセルにて管理されることを特徴とする洗浄原液希釈装置。
3. 請求項１又は２に記載の洗浄原液希釈装置において、混合タンクで希釈された洗浄液の濃度が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする洗浄原液希釈装置。