JP2010067978A - フォトレジスト供給装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトレジストの定量供給が可能な、且つフォトレジストの定量吐出の異常の有無及び気泡の有無を予め感知できる、半導体素子のフォトリソグラフィ工程に使用されるフォトレジスト供給装置を提供する。
【解決手段】フォトレジストをウェハに吐出する吐出ノズルと、吐出ノズルに定量のフォトレジストを供給する定量ポンプと、定量ポンプから吐出ノズルに供給されるフォトレジストが一時格納されるトラップタンクと、トラップタンクに格納されるフォトレジストが満たされているボトルと、定量ポンプから吐出ノズルに供給されるために待機するフォトレジストに気泡が含まれているかを判別する気泡判別部材と、気泡判別部材が気泡をチェックすると、定量ポンプで待機中のフォトレジストを廃液タンクにドレーンするために、定量ポンプと廃液タンクとを連結する第１ドレーンラインと、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子の製造に使用される装置に関し、より詳細には、半導体素子のフォトリソグラフィ工程に使用されるフォトレジスト供給装置及びフォトレジスト供給方法に関する。

一般に、半導体素子は、ウェハステップから半導体組立ステップまで、多数の製造工程を通じて製造される。即ち、半導体素子は、ウェハ上に薄膜を形成する薄膜形成工程、ウェハに不純物イオンを注入するイオン注入工程、ウェハ上に形成された薄膜をパターニングするためのフォトリソグラフィ工程などを経る。かかる製造工程のうちフォトリソグラフィ工程では、パターン形成のためにフォトレジストが使用される。

フォトレジストは、ウェハ上に薄くコーティングされた後、露光工程を通じてフォトレジストパターンとなる。フォトレジストは、レジストボトル内に不活性気体を直接加圧する方式でウェハに塗布されるが、不活性気体の直接加圧方式においては、圧力制御性能、気泡、配管サイズなどがフォトレジストの吐出再現性に影響する。特に、不活性気体の直接加圧方式においては、レジストボトル内部の容量変化が吐出圧力に影響し、吐出流量及びサックバック（ｓｕｃｋ ｂａｃｋ）再現性を変動させる。

これにより、フォトレジストの定量吐出が行われず、ウェハに塗布されるフォトレジスト厚の均一性が低下して、その結果ウェハ収率が減少するという問題点がある。

また、フォトレジストの吐出エラーが発生する場合、これを感知できる手段がないため、工程不良を迅速に発見することができない。

韓国特許公開第２００４−００７１９５０号公報

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、フォトレジストの定量供給が可能なフォトレジスト供給装置及びその方法を提供することである。

本発明の他の目的は、フォトレジストの定量吐出の異常の有無及び気泡の有無を予め感知できるフォトレジスト供給装置及びその方法を提供することである。

本発明が解決しようとする課題はこれに限定されず、その他の課題は言及されていない場合でも、下の記載から当業者に明確に理解できるであろう。

上述の目的を達成するため、本発明のフォトレジスト供給装置は、フォトレジストが満たされているボトルと、前記ボトルからフォトレジストを提供されて格納するトラップタンクと、前記トラップタンクからフォトレジストを提供されて、フォトレジストをウェハに吐出するための吐出ノズルにフォトレジストを定量供給するポンプと、を含む。

本発明の実施の形態によれば、前記フォトレジスト供給装置は、前記ポンプの内部圧力を感知する圧力センサと、前記圧力センサで感知された前記ポンプの測定圧力値と基準圧力値とを比較して、前記ポンプから供給されるフォトレジスト内の気泡の有無を判断する制御部と、をさらに含む。

本発明の実施の形態によれば、前記フォトレジスト供給装置は、前記ポンプの出力ポートに連結される供給ラインと第１ドレーンラインをさらに含む。

本発明の実施の形態によれば、前記フォトレジスト供給装置は、前記ポンプと前記吐出ノズルとを連結する供給ライン上に設けられ、フォトレジストに含まれた異物及び気泡を濾過するフィルタと、前記フィルタによって濾過される異物及び気泡を含むフォトレジストを排出する第２ドレーンラインと、をさらに含む。

本発明のフォトレジスト供給装置は、フォトレジストをウェハに吐出する吐出ノズルと、前記吐出ノズルに定量のフォトレジストを供給する定量ポンプと、前記定量ポンプから前記吐出ノズルに供給されるフォトレジストが一時格納されるトラップタンクと、前記トラップタンクに格納されるフォトレジストが満たされているボトルと、前記定量ポンプから前記吐出ノズルに供給されるために待機するフォトレジストに気泡が含まれているかを判別する気泡判別部材と、前記気泡判別部材が気泡をチェックすると、前記定量ポンプで待機中のフォトレジストを廃液タンクにドレーンするために、前記定量ポンプと前記廃液タンクとを連結する第１ドレーンラインと、を含む。

本発明の実施の形態によれば、前記定量ポンプの内部圧力を感知する圧力センサと、前記圧力センサで感知された前記定量ポンプの測定圧力値と基準圧力値とを比較して、前記定量ポンプから供給されるフォトレジスト内の気泡の有無をチェックして、前記第１ドレーンラインを開閉する制御部と、をさらに含む。

本発明の実施の形態によれば、前記ボトル及び前記トラップタンクには、前記吐出ノズルを介して吐出された量だけの不活性ガスが満たされるように、不活性ガス供給ラインが連結される。

本発明のフォトレジスト供給方法は、ボトルに満たされているフォトレジストをトラップタンクに臨時格納するステップと、定量ポンプの吸入（ｓｕｃｔｉｏｎ）動作を通じて、前記トラップタンクに格納されているフォトレジストを前記定量ポンプのポンプ室に満たし、前記定量ポンプの排出動作を通じて、前記定量ポンプを満たしているフォトレジストを吐出ノズルに供給するポンピングステップと、を含み、前記ポンピングステップは、前記定量ポンプのポンプ室を満たしているフォトレジストを前記吐出ノズルに供給する前に、前記定量ポンプの内部圧力を感知した測定圧力値と基準圧力値とを比較して、前記定量ポンプのポンプ室を満たしているフォトレジスト内の気泡有無を感知するステップを含む。

本発明の実施の形態によれば、前記ポンピングステップでは、前記定量ポンプのポンプ室を満たしているフォトレジスト内の気泡を感知すると、前記定量ポンプの排出動作を通じて、前記ポンプ室に満たされているフォトレジストをドレーンラインを介してドレーンする。

本発明の実施の形態によれば、前記トラップタンクには、前記ポンピングステップで使用された量だけ不活性ガスが満たされる。

上述の本発明によると、定量ポンプを使用してフォトレジストを吐出することによって、吐出量及びサックバック再現性を向上させることができる格別な効果を有する。
また、本発明は、定量ポンプ内部に設けられた圧力センサが吐出圧力を感知し、その吐出圧力の変化発生の際にフォトレジストの定量吐出の異常の有無及び気泡の有無を判断して吐出アラームを発生することにより、工程不良を予め防止することができる。

本発明の実施の形態によるフォトレジスト供給装置を概略的に示す図である。 本実施の形態に適用されたポンプの吸入動作を示す図である。 本実施の形態に適用されたポンプの排出動作を示す図である。 フォトレジスト供給過程を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を添付の図１乃至図４を参照してさらに詳しく説明する。本発明の実施の形態は、さまざまな形態に変形されることができ、本発明の範囲が下記の実施の形態に限定されると解釈されてはならない。本実施の形態は、当業界における平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供される。従って、図面における要素の形状は、より明確な説明を強調するために誇張されている。

図１は、本発明の実施の形態によるフォトレジスト供給装置を概略的に示す図である。

図１を参照すると、本発明のフォトレジスト供給装置１は、ボトル（ｂｏｔｔｌｅ）１００、トラップタンク２００、ポンプ３００、フィルタ４００、及び吐出ノズル５００を含む。

ボトル１００にはフォトレジストが満たされており、第１不活性気体供給ライン３２と、第１供給ライン１２に連結されている。ボトル１００には、第１不活性気体供給ライン３２を介して、密閉されたボトル１００内部を不活性気体の雰囲気にするために不活性ガス（ヘリウムガスまたは窒素ガス、本図ではヘリウムガス（Ｈｅ）の場合を例示）がレギュレーター３４を介して供給され、相対的な圧力で内部のフォトレジストが第１不活性気体供給ライン３２を介してトラップタンク２００に移動する。第１不活性気体供給ライン３２には、レギュレーター３４、ガスフィルタ３５及びエア作動バルブ３６が順次に設けられ、エア作動バルブ３６はボトル１００の交換時にだけ閉じる。

トラップタンク２００には、第１供給ライン１２を介して提供されたフォトレジストが格納される。トラップタンク２００の一側には水位感知センサ２１０が設けられ、フォトレジストの水位を感知して、適正水位までフォトレジストが継続的に充填されるようにする。一方、トラップタンク２００の上端には第２ドレーンライン２４が連結される。前記第２ドレーンライン２４は、トラップタンク２００の上端に集まる気泡を取り除くか、または変質したフォトレジストを受動的にドレーンする。第２ドレーンライン２４を介して排出される気泡及び変質したフォトレジストは廃液タンク８００に貯蔵される。トラップタンク２００の底面には、第２供給ライン１４が連結される。第２供給ライン１４は、ポンプ３００の流入ポート３０２に連結される。

ポンプ３００は、吸入及び排出動作により発生する流動圧によって、トラップタンク２００に格納されているフォトレジストを吐出ノズル５００に定量供給する。ポンプ３００は、トラップタンク２００からウェハ１回分のフォトレジストをポンプ室３１０（後述の図２、３を参照）に吸入し、塗布処理時に吐出ノズル５００に一定の圧力及び流量でフォトレジストを排出する。本実施の形態では、ベローズ駆動型のチューブフラムポンプが適用されている。

図２及び図３は、本実施の形態に適用されたポンプの吸入動作と排出動作をそれぞれ示す図である。

図２及び図３に示すように、ポンプ３００は、流入ポート３０２及び流出ポート３０４と連通するポンプ室３１０と駆動室３２０とを区分する容積可変のチューブフラム（弾性隔膜）３３０を有するハウジング３０１を有する。駆動室３２０を満たす非圧縮性媒体である作動油は、ベローズ部３５０の伸縮により生じる駆動力をチューブフラム３３０に伝達するための媒体である。ベローズ部３５０のベローズ３５２は、ステッピングモータ３６０により駆動され、制御部９００によりその伸縮動作タイミングや伸縮速度、フォトレジストの吸入及び吐出タイミング、吐出圧力などの条件によって制御される。
一方、ポンプ３００の流入ポート３０２と流出ポート３０４には、逆流防止バルブ３０５がそれぞれ設けられ、流出ポート３０４には、吐出ノズル５００に連結される第３供給ライン１６と、廃液タンク８００に連結される第１ドレーンライン２２が連結される。第３供給ライン１６には、サックバック（ｓｕｃｋ ｂａｃｋ）バルブ１７とカットオフ（ｃｕｔ−ｏｆｆ）バルブ１８、そしてフィルタ４００が設けられる。フィルタ４００には、フィルタ上端に集まる気泡を取り除くために第３ドレーンライン２６が連結され、第２ドレーンライン２４と第３ドレーンライン２６にはそれぞれエア作動バルブ２８が設けられる。

図２は、ポンプの吸入動作を示す図であって、ステッピングモータ３６０によりベローズ３５２が後方に後退すると、駆動室３２０からベローズ部３５０に作動油が移動して、駆動室３２０の圧力が低下する。駆動室３２０の圧力低下によりチューブフラム３３０が膨張すると、トラップタンク２００から一定量（塗布処理１回分）のフォトレジストがポンプ室３１０に吸入される。

図３は、ポンプの排出動作を示す図であって、ステッピングモータ３６０によりベローズ３５２が前方に先進するとベローズ部３５０から駆動室３２０に作動油が移動して、駆動室３２０の圧力が上昇する。駆動室３２０の圧力上昇によりチューブフラム３３０が収縮すると、ポンプ室３１０を満たしているフォトレジストが吐出ノズル５００に吐出される。

一方、ポンプ３００には圧力センサ３９０が設けられ、圧力センサ３９０がポンプ室３１０内のフォトレジスト圧力を感知する。このように、圧力センサ３９０によって測定された測定圧力は制御部９００に提供され、制御部９００では既設定の圧力値（基準圧力値）と測定圧力値とを比較する。もし、ポンプ室３１０に満たされているフォトレジストに気泡がある場合には、気泡がなくフォトレジストで満たされている場合とは異なる圧力が測定される。従って、このような圧力値の変動を基準圧力値と比較すれば、フォトレジストが吐出ノズル５００に供給される前に気泡有無を感知できる。従って、圧力センサ３９０と制御部９００は、ポンプ３００から吐出ノズル５００に供給するためにポンプ室３１０を満たしているフォトレジストに気泡が含まれているか判別する気泡判別部材に相当する。

もし、ポンプ３００のポンプ室３１０を満たしているフォトレジスト内の気泡を感知すれば、ポンプ３００の排出動作を通じて、ポンプ室３１０を満たしているフォトレジストを第１ドレーンライン２２を介して廃液タンク８００に排出する。

図４は、フォトレジスト供給過程を示すフローチャートである。

先ず、ボトルに入っているフォトレジストは、不活性ガスの加圧（Ｓ１０）により、トラップタンクに一時的に格納される（Ｓ２０）。

トラップタンクに格納されたフォトレジストは、定量ポンプの吸入動作によって定量ポンプのポンプ室に移動する（Ｓ３０）。一方、圧力センサ３９０は、ポンプ室３１０に満たされたフォトレジストの圧力値（吐出圧力）を測定する（Ｓ４０）。圧力センサ３９０で測定された圧力値は制御部９００に提供され、制御部９００では測定圧力値と基準圧力値とを比較して、ポンプのポンプ室３１０を満たしているフォトレジスト内の気泡の有無及びそれによる定量吐出の異常の有無を感知する（Ｓ５０）。もし、測定圧力値と基準圧力値との差が所定値以上である場合は、フォトレジストに気泡があると判断し、この場合には定量吐出が不可能なため、ポンプ３００の排出動作を通じて、ポンプ室３１０を満たしているフォトレジストを、第２ドレーンライン２２を介してドレーンする（Ｓ６０）。そして、再び吸入動作を通じてポンプ室３１０にフォトレジストを満たす。

一方、測定圧力値と基準圧力値との差が所定値以下である、即ち正常な場合には、ポンプ３００の排出動作Ｓ７０を通じて第３供給ライン１６にフォトレジストを排出し、このように排出されたフォトレジストはフィルタ４００を通過（Ｓ７２）した後、カットオフバルブ１８が開放（Ｓ８０）されることで、吐出ノズル５００を介してウェハ上に塗布される（Ｓ９０）。

以上、本発明によるフォトレジスト供給装置の構成及び作用を前記の説明及び図面によって図示したが、これは例に取り上げて説明したのに過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で様々な置換、変形、及び変更が可能なのは自明である。

１２、１４、１６ 第１、第２、第３供給ライン
１７ サックバック（ｓｕｃｋ ｂａｃｋ）バルブ
１８ カットオフ（ｃｕｔ−ｏｆｆ）バルブ
２２、２４、２６ 第１、第２、第３ドレーンライン
２８ エア作動バルブ
３２ 第１不活性気体供給ライン
３４ レギュレーター
３５ ガスフィルタ
３６ エア作動バルブ
１００ ボトル
２００ トラップタンク
２１０ 水位感知センサ
３００ ポンプ
３０１ ハウジング
３０２ 流入ポート
３０４ 流出ポート
３０５ 逆流防止バルブ
３１０ ポンプ室
３２０ 駆動室
３３０ チューブフラム
３５０ ベローズ部
３５２ ベローズ
３６０ ステッピングモータ
３９０ 圧力センサ
４００ フィルタ
５００ 吐出ノズル
８００ 廃液タンク
９００ 制御部

Claims (10)

1. フォトレジスト供給装置であって、
   フォトレジストが満たされているボトルと、
   前記ボトルからフォトレジストを提供されて格納するトラップタンクと、
   前記トラップタンクからフォトレジストを提供されて、フォトレジストをウェハに吐出するための吐出ノズルにフォトレジストを定量供給するポンプと、を含むことを特徴とするフォトレジスト供給装置。
2. 前記ポンプの内部圧力を感知する圧力センサと、
   前記圧力センサで感知された前記ポンプの測定圧力値と基準圧力値とを比較して、前記ポンプから供給されるフォトレジスト内の気泡の有無を判断する制御部と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のフォトレジスト供給装置。
3. 前記ポンプの出力ポートに連結される供給ラインと第１ドレーンラインをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のフォトレジスト供給装置。
4. 前記ポンプと前記吐出ノズルとを連結する供給ライン上に設けられ、フォトレジストに含まれた異物及び気泡を濾過するフィルタと、
   前記フィルタによって濾過される異物及び気泡を含むフォトレジストを排出する第２ドレーンラインと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のフォトレジスト供給装置。
5. フォトレジスト供給装置であって、
   フォトレジストをウェハに吐出する吐出ノズルと、
   前記吐出ノズルに定量のフォトレジストを供給するポンプと、
   前記ポンプから前記吐出ノズルに供給されるフォトレジストが一時格納されるトラップタンクと、
   前記トラップタンクに格納されるフォトレジストが満たされているボトルと、
   前記ポンプから前記吐出ノズルに供給されるために待機するフォトレジストに気泡が含まれているかを判別する気泡判別部材と、
   前記気泡判別部材が気泡をチェックすると、前記ポンプで待機中のフォトレジストを廃液タンクにドレーンするために、前記ポンプと前記廃液タンクとを連結する第１ドレーンラインと、を含むことを特徴とするフォトレジスト供給装置。
6. 前記ポンプの内部圧力を感知する圧力センサと、
   前記圧力センサで感知された前記ポンプの測定圧力値と基準圧力値とを比較して、前記ポンプから供給されるフォトレジスト内の気泡の有無をチェックして、前記第１ドレーンラインを開閉する制御部と、をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のフォトレジスト供給装置。
7. 前記ボトル及び前記トラップタンクには、
   前記吐出ノズルを介して吐出された量だけの不活性ガスが満たされるように、不活性ガス供給ラインが連結されることを特徴とする請求項５に記載のフォトレジスト供給装置。
8. フォトレジスト供給方法であって、
   ボトルに満たされているフォトレジストをトラップタンクに一時格納するステップと、
   ポンプの吸入（ｓｕｃｔｉｏｎ）動作を通じて、前記トラップタンクに格納されているフォトレジストを前記ポンプのポンプ室に満たし、前記ポンプの排出動作を通じて、前記ポンプを満たしているフォトレジストを吐出ノズルに供給するポンピングステップと、を含み、
   前記ポンピングステップは、
   前記ポンプのポンプ室を満たしているフォトレジストを前記吐出ノズルに供給する前に、前記ポンプの内部圧力を感知した測定圧力値と基準圧力値とを比較して、前記ポンプのポンプ室にを満たしているフォトレジスト内の気泡の有無を感知するステップを含むことを特徴とするフォトレジスト供給方法。
9. 前記ポンピングステップでは、
   前記ポンプのポンプ室を満たしているフォトレジスト内の気泡を感知すると、前記ポンプの排出動作を通じて、前記ポンプ室を満たしているフォトレジストをドレーンラインを介してドレーンすることを特徴とする請求項８に記載のフォトレジスト供給方法。
10. 前記トラップタンクには、
    前記ポンピングステップで使用された量だけ不活性ガスが満たされることを特徴とする請求項８に記載のフォトレジスト供給方法。
    

Images