JP2007324383A - フォトレジスト供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レジスト瓶の交換にあたって無駄を省き、作業効率を向上するためのフォトレジスト供給装置を提供する。
【解決手段】半導体ウエハ８へのレジストの供給を行っていくうちに、レジスト瓶２ａ内のレジスト２０ａを消耗して、空になった場合、配管Ａ１３ａに設置された状態センサー１２が検出し、これを配管Ａ１３ａに介装されたコック１４へ通知する。コック１４はこの通知を受けると閉塞して配管Ａ１３ａ内へ気泡が混入することを防止する。このため、レジスト瓶２ａの交換作業において、バッファタンク４でレジストごと気泡を除去する作業を行う必要がない。また、この交換作業の間、レジスト充填容器２ｂには十分な量のレジストが充填充填されており、第二の加圧制御部３ｂによってポンプ６にレジスト２０ｂを送り続けることができるために、この交換作業の間でも、レジストの供給が滞ることはない。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハにレジストを供給するフォトレジスト供給装置に関する。

フォトリソグラフィ技術とは、光を利用して微細パターンを基板に転写する技術である。フォトレジストと呼ばれる感光性材料の薄層を形成しておいた基板に、ガラス板上に所望のパターンを描いたマスクを通して可視光あるいは紫外光を露光する。この露光によってフォトレジストの現像液に対する溶解度が変化するため、現像工程で、マスクに対応するパターンがフォトレジストに転写されることになる。この技術は半導体ウエハの製造には不可欠である。

フォトレジスト供給装置は、従来、レジストを充填したレジスト瓶にレジストを吸引する配管を挿入して、装置内へレジストを供給する構成となっている。レジストは、レジスト内へ混入した気泡を除去するドレインや、異物を除去するフィルタ等を経由してポンプに接続されたノズルより半導体ウエハの表面へ吐出される。吐出されたレジストは、半導体ウエハが載置された台座ごと回転しているために遠心力によって半導体ウエハ表面に均一に拡散することにより塗布される。

特許文献１に提案されている液体材料供給装置は、材料供給容器内の液体材料を間接加圧して送出し、バッファ容器に一旦溜め、このバッファ容器からポンプ装置によって材料供給ノズルに送出するようにしたため、バッファ容器内の液体材料量を管理することで、ポンプ装置へ連続的に送り続けることができ、材料供給容器内の液体材料を残さず使い切ることを可能としている。また、直接加圧手段として固形または液状の微粒子状物が予め除去されたエアを使用するとともに、ポンプ装置と材料供給ノズルとの間に三方弁を設けて、ポンプ装置で取り出した液体材料を短い管路でバッファ容器へ循環返送することで、従来装置で発生していた気泡の混入やダストの発生を抑えることができ、品質の高い加工が可能としている。
特開２００５−３１１００１号公報

しかしながら、特許文献１記載の液体材料供給装置（フォトレジスト供給装置）は、バッファボトル内のレジストの残量がわずかである状況下において材料供給容器（レジスト瓶）の交換を行う場合、バッファボトル内のレジストへの加圧手段がなく、交換作業の間は液体材料供給装置（フォトレジスト供給装置）の運転を行うことができないため、作業効率が悪い。さらに、材料供給容器（レジスト瓶）内の液体材料（レジスト）の液量が無くなるまで配管に介装したセンサーが検知しないので、材料供給容器（レジスト瓶）の交換を行う際、この配管に気泡が混入してしまう。したがって、混入した気泡を除去するため、配管内に介装したドレインやバッファボトルなどの機構によって気泡を除去する作業が必要となる。

また、材料供給容器（レジスト瓶）内を加圧するのみでは容器の底に残った液体材料（レジスト）をうまく容器外へ吸い出すことができないという問題もある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、レジスト瓶の交換にあたって無駄を省き、作業効率を向上するためのフォトレジスト供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のフォトレジスト供給装置では、交換自在に装填されるレジスト瓶に充填されたレジストをポンプに接続されたノズルから吐出して半導体ウエハの表面に供給するにあたって、前記レジスト瓶内のレジストを加圧して、このレジスト瓶の排出口に接続された配管より送出する第一の加圧制御手段と、前記配管を介して前記レジスト瓶に接続され、前記第一の加圧手段によって前記配管から流入したレジストを充填するレジスト充填容器と、前記レジスト充填容器内のレジストを加圧して、前記ポンプへ送出する第二の加圧制御手段とを備えることで実現する。

また、前記フォトレジスト供給装置に、前記レジスト瓶が空になったことを検知する状態センサーと、前記配管に介装され、前記状態センサーの検知に応じて閉塞するコックとを備えてもよい。

また、前記フォトレジスト供給装置において、前記レジスト瓶が、前記排出口を下向きにして装填されるようにしてもよい。

さらに、前記フォトレジスト供給装置において、混入した気体を除去するためのバッファタンクを前記レジスト充填容器と前記ポンプとを接続する配管に介装してもよい。

さらにまた、前記フォトレジスト供給装置において、混入した気体を光学的に検知するためのエアセンサーと、前記エアセンサーの検知に応じて開放することで前記気体を除去する弁とを前記レジスト充填容器と前記ポンプとを接続する配管に介装してもよい。

上記のレジスト瓶を交換する間においても、第二の加圧制御手段によりレジスト充填容器からポンプへレジストを送出し続けることができるため、装置の運転を継続可能となり、作業効率が向上する。したがって、半導体ウエハの生産性が向上する。

上記の状態センサー及びコックを用いることで、上記のレジスト瓶を交換する時にレジストを送出する配管内に気泡が混入することがなくなるので、気泡を除去する作業が必要なくなり、さらに作業効率が向上する。したがって、半導体ウエハの生産性がさらに向上する。

また、前記レジスト瓶を装置に装填する際に、その排出口を下向きにした態勢で装填可能とすることで、レジスト瓶内のレジストをほとんど残量がなくなるまで使用することが可能となり、無駄に廃棄されるレジストを削減できるのでコスト面で有利である。

さらに、上記のエアセンサー及び弁を用いて混入した気泡を除去することにより、装置の品質を向上することが可能となる。

図１に本発明のフォトレジスト供給装置の構成を示す。レジスト瓶２ａは、ガロン瓶といわれるレジストを充填した瓶で、レジストの製造業者より納入されるものである。このレジスト瓶２ａは、フォトレジスト供給装置１に装填してレジスト２０ａを供給し、レジスト２０ａが無くなると新たな容器に交換される。

レジスト瓶２ａは、排出口１７を下方に向けて配管Ａ１３ａと接続され、この配管Ａ１３ａはレジスト充填容器２ｂの中に挿入されている。この配管Ａ１３ａには、レジスト瓶２ａ内のレジスト２０ａを全て消耗し、空になったことを検知する状態センサー１２と、この状態センサー１２と図示しない配線によって接続され、上記の検知に応じて閉塞するコック１４が介装されている。また、状態センサー１２は、検知と同時に、これをフォトレジスト供給装置１の制御端末（図示せず）に通知するか、もしくは音や光で作業者に通知するようにして、レジスト瓶２ａの交換作業を促す。なお、新たなレジスト瓶が装填されて交換作業が完了すると、レジスト２０ａが満たされたことを状態センサー１２は検知し、コック１４に通知して、コック１４は再び開放される。

レジスト瓶２ａ内には第一の加圧制御部３ａから伸びた送気管Ａ１６ａが挿入されている。第一の加圧制御部３ａは、容器内部のレジスト２０ａを加圧して配管Ａ１３ａよりレジスト充填容器２ｂへ送出する手段であり、送気管Ａ１６ａから、例えば、高純度の窒素をレジスト瓶２ａの容器内へ送り込むことで加圧する。

また、第一の加圧制御部３ａは、レジスト充填容器２ｂ内に設置された液位センサー１５と接続されている。この液位センサー１５は、レジスト充填容器２ｂ内のレジスト２０ｂの液位を監視して、所定位置以上になったことを検知して第一の加圧制御部３ａに通知する。この時、第一の加圧制御部３ａは、これ以上レジスト２０ｂの液位が上がってレジスト充填容器２ｂ内が溢れないように、レジスト瓶２ａ内の加圧動作を停止する。液位センサー１５は、液位が所定位置以下になったことを検知すると第一の加圧制御部３ａに通知して、第一の加圧制御部３ａは加圧を再開する。

レジスト充填容器２ｂには、第二の加圧制御部３ｂから伸びた送気管Ｂ１６ｂが挿入されている。第二の加圧制御部３ｂは、容器内部のレジスト２０ｂを加圧して配管Ｂ１３ｂよりバッファタンク４へ送出する手段であり、この送気管Ｂ３ｂから、例えば、高純度の窒素をレジスト充填容器２ｂ内へ送り込むことで加圧する。また、レジスト充填容器２ｂは、レジスト瓶２ａの交換作業が発生し、レジスト瓶２ａからレジスト２０ａの充填が行われない状況下でも、交換中にフォトレジスト供給装置１がレジストの供給を継続するために十分な量のレジストを予め充填しておける容積を有している。

バッファタンク４は、配管Ｂ１３ｂを介してレジスト充填容器２ｂと接続されており、流入したレジストに混入している気泡をドレイン（図示せず）によって除去する処理を行う。

エアセンサー１８及び弁１９は、配管Ｃ１３ｃを介してバッファタンク４と接続されており、エアセンサー１８は配管Ｃ１３ｃ内に混入した気泡を光学的に検知するもので、この検知と同時に、接続された弁１９に通知して、弁１９が気泡の混入したレジストを自動的に配管Ｃ１３ｃより排出することを可能としている。

フィルタ５は、配管Ｄ１３ｄを介して弁１９と接続されており、流入したレジストに混入している異物をろ過することで除去する処理を行う。

ポンプ６は、配管Ｅ１３ｅを介してフィルタ５と接続されており、流入したレジストをノズル７に向けて送出する処理を行う。このポンプ６は、例えばサックバックポンプを使用して、適量のレジストがノズル７より半導体ウエハ８の表面に吐出できるようにする。

ノズル７は、ポンプ６と接続されており、流入したレジストを直下にあるウエハステージ９に載置された半導体ウエハ８に向けて吐出する。このウエハステージ９は、支柱１０に支持された台であり、自動制御されたモーター（図示せず）により支柱１０を中心に回転可能な構造となっている。

次に、このフォトレジスト供給装置１の作用効果を説明する。レジスト瓶２ａに充填されているレジスト２０ａは、第一の加圧制御部３ａによって加圧され、配管Ａ１３ａに送出される。ここで、レジスト瓶２ａは排出口１７を下に向けた態勢で装填されているため、充填されたレジスト２０ａのほとんどを配管Ａ１３ａに送出させることができる。したがって、レジスト瓶２ａの交換時に残留して無駄になるレジスト２０ａがほとんどない。なお、交換時に新たなレジスト瓶２ａを装填する場合は、フォトレジスト供給装置１に備えられた回転式の装填台（図示せず）に排出口１７を上にした態勢で新たなレジスト瓶２ａを設置し、１８０度回転することで排出口１７を下に向けて装置に装填するようにすることで作業者の利便性を向上できる。

レジスト２０ａは、配管Ａ１３ａを通ってレジスト充填容器２ｂに流出し、充填される。レジスト充填容器２ｂ内のレジスト２０ｂの液位は、第一の加圧制御部３ａによって制御されるレジスト瓶２ａ内の圧力と、第二の加圧制御部３ｂによって制御されるレジスト充填容器２ｂ内の圧力とによって変動するが、このレジスト２０ｂの液位が所定位置を上回った場合は液位センサー１５が検知して第一の加圧制御部３ａへ通知し、これを受けた第一の加圧制御部３ａがレジスト２０ａへの加圧を停止することでレジスト充填容器２ｂが溢れないようにする。レジスト２０ｂの液位が所定位置を下回った場合は、第一の加圧制御部３ａがレジスト２０ａへの加圧を再開する。

レジスト充填容器２ｂ内のレジスト２０ｂは、第二の加圧制御部３ｂによって加圧されて、配管Ｂ１３ｂを通ってバッファタンク４へ流入し、ここで混入した気泡を図示しないドレインによって除去される。さらに、レジストは配管Ｃ１３ｃを通ってエアセンサー１８及び弁１９において、ここでも配管Ｃ１３ｃに混入した気泡を除去する。そして、レジストは配管Ｄ１３ｄを通ってフィルタ５を経由することで混入した異物が除去される。

次に、レジストは配管Ｅ１３ｅを通ってポンプ６へと送出され、ポンプ６からノズル７へと送出される。ノズル７は流入したレジストを直下にあるウエハステージ９に載置された半導体ウエハ８の表面へ吐出する。半導体ウエハ８は、ウエハステージ９が支柱１０を中心に回転するために、その表面に吐出されたレジストは遠心力の作用により中心から均一に拡散して塗布される。

半導体ウエハ８へレジストの供給を行っていくうちに、レジスト瓶２ａ内のレジスト２０ａを消耗して、空になった場合、配管Ａ１３ａに設置された状態センサー１２が検出し、これを配管Ａ１３ａに介装されたコック１４へ通知するとともに、作業者に交換作業を促す。コック１４はこの通知を受けると閉塞して配管Ａ１３ａ内へ気泡が混入することを防止する。このため、レジスト瓶２ａの交換作業において、バッファタンク４でレジストごと気泡を除去する作業を行う必要がない。また、この交換作業の間、レジスト充填容器２ｂには十分な量のレジスト２０ｂが充填されており、第二の加圧制御部３ｂによってポンプ６にレジスト２０ｂを送り続けることができるために、この交換作業の間でも、レジストの供給が滞ることはない。

なお、本実施形態においてレジスト瓶２ａは排出口１７を下向きにフォトレジスト供給装置１に装填されるようにしたが、排出口１７を上向きに装填する構成としてもよい。排出口１７を上向きであっても第一の加圧制御部３ａによってレジスト充填容器２ｂにレジスト２０ａを送ることができるからである。また、状態センサー１２と液位センサー１５は、センサーの種別に応じた使用態様があるため、本実施形態における使用形態に限定するものではない。

本発明のフォトレジスト供給装置の構成図である。

符号の説明

１ フォトレジスト供給装置
２ａ レジスト瓶
２ｂ レジスト充填容器
３ａ 第一の加圧制御部
３ｂ 第二の加圧制御部
４ バッファタンク
５ フィルタ
６ ポンプ
７ ノズル
８ 半導体ウエハ
９ ウエハステージ
１０ 支柱
１２ 状態センサー
１３ａ 配管Ａ
１３ｂ 配管Ｂ
１３ｃ 配管Ｃ
１３ｄ 配管Ｄ
１３ｅ 配管Ｅ
１４ コック
１５ 液位センサー
１６ａ 送気管Ａ
１６ｂ 送気管Ｂ
１７ 排出口
１８ エアセンサー
１９ 弁
２０ａ，２０ｂ レジスト

Claims (5)

1. 交換自在に装填されるレジスト瓶に充填されたレジストをポンプに接続されたノズルから吐出して半導体ウエハの表面に供給するフォトレジスト供給装置において、
   前記レジスト瓶内のレジストを加圧して、前記レジスト瓶の排出口に接続された配管より送出する第一の加圧制御手段と、
   前記配管を介して前記レジスト瓶に接続され、前記第一の加圧手段によって前記配管から流入したレジストを充填するレジスト充填容器と、
   前記レジスト充填容器内のレジストを加圧して、前記ポンプへ送出する第二の加圧制御手段とを備えることを特徴とするフォトレジスト供給装置。
2. 前記レジスト瓶が空になったことを検知する状態センサーと、
   前記配管に介装され、前記状態センサーの検知に応じて閉塞するコックとを備えることを特徴とする請求項１記載のフォトレジスト供給装置。
3. 前記レジスト瓶が、前記排出口を下向きにして装填されることを特徴とする請求項１ないし２記載のフォトレジスト供給装置。
4. 混入した気体を除去するためのバッファタンクが前記レジスト充填容器と前記ポンプとを接続する配管に介装されていることを特徴とする請求項１ないし３記載のフォトレジスト供給装置。
5. 混入した気体を光学的に検知するためのエアセンサーと、
   前記エアセンサーの検知に応じて開放することで前記気体を除去する弁とが前記レジスト充填容器と前記ポンプとを接続する配管に介装されていることを特徴とする請求項１ないし４記載のフォトレジスト供給装置。

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