JP5999073B2 - 処理液供給装置、処理液供給方法及び記憶媒体 - Google Patents

処理液供給装置、処理液供給方法及び記憶媒体 Download PDF

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Description

本発明は、被処理体に供給される処理液を移送する技術に関する。
半導体製造工程の一つであるフォトレジスト工程においては、被処理体である半導体ウエハ(以下、ウエハという)の表面にレジストを膜状に塗布し、得られたレジスト膜を所定のパターンで露光した後に現像してレジストパターンを形成している。
このフォトリソグラフィ工程においては、レジスト膜を形成するレジスト液や現像用の現像液など、種々の処理液が用いられる。例えば特許文献1に記載されているように、これらの処理液は容器(処理液供給源)に貯留されており、この容器内をガスで加圧して処理液を押し出すことにより、ウエハへの供給を実行するノズル(吐出部)に向けて処理液の移送が行われる。
しかしながらガスによる加圧を動力源として処理液を移送すると、容器内にて加圧用のガスが処理液に吸収された後、移送時の圧力変化などによって処理液中に気泡として放出されてしまう場合がある。気泡を含んだ処理液をウエハに供給すると、塗布ムラが発生したり、膜中に欠陥が発生したりするおそれがある。
特開2008−6325号公報:段落0044、0048、図4
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、気泡の発生しにくい状態で処理液を移送することが可能な処理液供給装置、処理液供給方法及びこの方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。
本発明の処理液供給装置は、吐出部を介して被処理体に処理液を供給する処理液供給装置において、
処理液を供給する処理液供給源と、
前記処理液供給源に移送配管を介して接続された中間タンクと、
前記中間タンクと吐出部との間に設けられた払出配管と、
前記移送配管を介して処理液供給源から中間タンクに処理液を移送するために、前記中間タンク内を減圧排気する減圧排気部と、
前記中間タンク内に移送された処理液を前記払出配管から払い出すために、当該中間タンクに気体を供給して、減圧排気された後の中間タンク内の圧力を減圧状態から常圧状態に復帰させる圧力調整部と、を備え
前記処理液供給源には、複数の中間タンクが並列に接続され、
前記複数の中間タンクと減圧排気部との間に設けられ、各中間タンクからの排気が合流する合流部と、
前記合流部の圧力を検出する圧力検出部と、
前記処理液供給源からの処理液の移送が行われる中間タンクの数に応じ、各中間タンクに移送される処理液の流量が予め設定された流量となるように目標圧力を設定するステップと、前記圧力検出部にて検出された圧力が前記目標圧力となるように、前記減圧排気部の排気量を増減するステップと、を実行する制御部と、を備えることを特徴とする。
前記処理液供給装置は、以下の構成を備えていてもよい。
(a)前記処理液供給源は、前記処理液供給源の処理液を加圧することにより、前記移送配管及び中間タンクを介して前記払出配管の下流側に処理液を満たすための加圧部を備えること。
(b)前記処理液供給源から各中間タンクに移送される処理液の流量を測定する流量測定部を備え、前記制御部は、前記合流部の圧力と各中間タンクに移送される処理液の総流量との関係を示す回帰式に基づいて前記目標圧力の設定を行い、前記回帰式に基づいて各中間タンクへの処理液の移送を行った結果、前記流量測定部にて測定された処理液の流量の合計値と、前記総流量との差が、予め設定された許容差を超える場合には、前記圧力検出部及び流量測定部の実測値に基づいて、前記関係を示す新たな回帰式を作成し、この新たな回帰式に基づいて前記目標圧力の設定を行うこと。
)(b)において、前記流量測定部は、前記中間タンクの互いに異なる高さ位置に設けられた下段側及び上段側の液面計と、前記処理液供給源から中間タンクに移送された処理液が、前記下段側の液面計にて検出されてから上段側の液面計にて検出されるまでの時間を計測する計時部と、を備え、前記下段側及び上段側の液面計間の中間タンクの容量と、前記計時部にて計測された時間とに基づき処理液の流量を求めること。
)前記圧力調整部から中間タンクに供給される気体は、不活性ガスであること。また前記圧力調整部は、前記中間タンクに供給される気体に含まれるパーティクルを除去するためのフィルターを備えること。



本発明は、中間タンク内を減圧排気することにより処理液供給源から中間タンクへ処理液を移送するので、移送時における処理液へのガスの吸収を抑え、処理液内における気泡の発生を抑制することができる。また、中間タンクを介して被処理体への処理液の供給を行うことにより、容器の交換などにより処理液供給源から処理液を供給できない期間中も被処理体の処理を実行することができる。
発明の実施の形態に係る塗布、現像装置の横断平面図である。 前記塗布、現像装置の斜視図である。 前記塗布、現像装置に設けられている処理液供給装置の第1の構成図である。 前記処理液供給装置の第2の構成図である。 前記処理液供給装置のリザーブタンクに薬液を補充する動作の流れを示すフロー図である。 前記リザーブタンクに薬液を補充する動作に係るタイムチャートである。 前記処理液供給装置の第1の動作説明図である。 前記処理液供給装置の第2の動作説明図である。 前記処理液供給装置の第3の動作説明図である。 前記処理液供給装置の第4の動作説明図である。 前記処理液供給装置の第5の動作説明図である。 前記処理液供給装置の第6の動作説明図である。 複数のリザーブタンクに薬液を補充する動作に係るタイムチャートである。 前記処理液供給装置に設けられている電空レギュレータの開度と薬液の流量との関係を示す説明図である。
以下、本発明の実施形態について、添付図面に基づいて説明する。ここでは、本発明に係る処理液供給装置を塗布、現像装置に適用した場合について説明する。
図1及び図2に示すように、塗布、現像装置は、被処理体であるウエハWを複数枚例えば25枚密閉収納するキャリア10を搬出入するためのキャリアステーション1と、このキャリアステーション1から取り出されたウエハWにレジスト塗布処理(以下、塗布処理という)や現像処理などを施す処理部2と、当該処理部2とウエハWの表面に光を透過する液層を形成した液浸状態でウエハWの表面を露光する露光部4との間でウエハWの受け渡しを行うインターフェース部3とを具備している。
キャリアステーション1には、キャリア10を複数個並べて載置可能な載置部11と、この載置部11から見て前方の壁面に設けられる開閉部12と、開閉部12を介してキャリア10からウエハWを取り出すための受け渡し手段A1とが設けられている。
インターフェース部3は、処理部2と露光部4との間に前後に設けられる第1の搬送室3A及び第2の搬送室3Bにて構成されており、それぞれに第1のウエハ搬送部30A及び第2のウエハ搬送部30Bが設けられている。
また、キャリアステーション1の奥側には筐体20にて周囲を囲まれる処理部2が接続されており、この処理部2には手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットU1、U2、U3及び液処理ユニットU4、U5が設けられ、さらに各ユニット間のウエハWの受け渡しを行う主搬送手段A2、A3が交互に配列して設けられている。主搬送手段A2、A3は、キャリアステーション1から見て前後方向に配置される棚ユニットU1、U2、U3側の一面部と、例えば右側の液処理ユニットU4、U5側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁21により囲まれる空間内に配置されている。また、キャリアステーション1と処理部2との間、処理部2とインターフェース部3との間には、各ユニットで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクトなどを備えた温湿度調節ユニット22が配置されている。
棚ユニットU1、U2、U3は、液処理ユニットU4、U5にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段例えば10段に積層した構成とされている。これら各種ユニットの組み合わせ例としてはウエハWを加熱(ベーク)する加熱ユニット、ウエハWを冷却する冷却ユニットなど(いずれも図示せず)が含まれる。また、ウエハWに所定の処理液を供給して処理を行う液処理ユニットU4、U5は、例えば図2に示すように、レジストや現像液などの薬液収納部14の上に反射防止膜を塗布する反射防止膜塗布ユニット(BCT)23、ウエハWにレジスト液を塗布する塗布ユニット(COT)24、ウエハWに現像液を供給して現像する現像ユニット(DEV)25などを備え、これらのユニット23、24、25が複数段例えば5段積層して構成されている。本実施の形態の処理液供給装置は、これらのユニット23、24、25に設けられている。
上記のように構成される塗布、現像処理装置におけるウエハWの処理の流れの一例について、図1及び図2を参照しながら簡単に説明する。塗布、現像処理装置では、ロットごとにウエハWが連続して搬送される。つまり、同じロットのウエハWが続けて搬送される。まず、例えば25枚のウエハWを収納したキャリア10が載置部11に載置されると、開閉部12によりキャリア10の蓋体が外され、受け渡し手段A1によりウエハWが取り出される。
取り出されたウエハWは棚ユニットU1の一段をなす受け渡しユニット(図示せず)を介して主搬送手段A2へと受け渡され、塗布処理の前処理として例えば反射防止膜形成処理、冷却処理が行われた後、塗布ユニット(COT)24にてレジスト液が塗布される。次いでウエハWは、主搬送手段A2により棚ユニットU1〜U3の一の棚をなす加熱ユニットで加熱(ベーク処理)され、更に冷却された後棚ユニットU3の受け渡しユニットを経由してインターフェース部3へと搬入される。
このインターフェース部3において、ウエハWは、第1の搬送室3A及び第2の搬送室3Bの第1のウエハ搬送部30A及び第2のウエハ搬送部30Bによって露光部4に搬送され、ウエハWの表面に対向するように配置された露光手段(図示せず)によって露光が行われる。露光後、ウエハWは露光部4への搬入時とは逆の経路で主搬送手段A2まで搬送され、現像ユニット(DEV)25にて現像されることでパターンが形成される。パターン形成後のウエハWは、載置部11上に載置された元のキャリア10へと戻される。
次に、液処理ユニットU4、U5内の個別のユニット23、24、25に設けられている処理液供給装置の構成について図3を参照しながら説明する。図3には、塗布ユニット(COT)24のノズルユニット70にレジスト液(処理液)を供給する処理液供給装置511の例を示してある。処理液供給装置511は、レジスト液供給系501を備え、このレジスト液供給系501には、レジスト液Lの供給源(処理液供給源)であるレジスト容器60と、このレジスト容器60から移送されたレジスト液Lを一時的に貯留するリザーブタンク61(中間タンク)と、これらレジスト容器60とリザーブタンク61とを繋ぐ第1の処理液供給管路51a(移送配管)、及びリザーブタンク61からレジスト液Lを払い出すための第2の処理液供給管路51b(払出配管)とを備える。
レジスト容器60は、外部から搬入される取り替え可能な容器であり、レジスト容器60には、容器内の上部側の気相部へ向けて不活性ガス例えば窒素(N)ガスを供給することによりレジスト液Lを加圧して移送するための第1の気体供給管路60aが接続されている。第1の気体供給管路60aは、電磁式の切替弁V1、Nガスの圧力調整を行う電空レギュレータRを介してNガス供給源62に接続されている。これらNガス供給源62や第1の気体供給管路60a、電空レギュレータRは、リザーブタンク61の下流側にレジスト液Lを満たすための加圧部に相当している。
レジスト容器60とリザーブタンク61とを繋ぐ第1の処理液供給管路51aの基端部は、レジスト容器60の底面近傍まで挿入され、レジスト容器60内のレジスト液Lを無駄なく移送することができるようになっている。また、第1の処理液供給管路51aの末端部は、後述のレベル低センサー61bよりも下方側に開口するようにリザーブタンク61内に挿入されている。このようにリザーブタンク61内のレジスト液L中に直接、レジスト液Lを供給することにより、移送されたレジスト液Lをリザーブタンク61内のレジスト液Lの液面に落下させる場合に比べて気体の取り込みが抑えられる。またレジスト容器60とリザーブタンク61との間の第1の処理液供給管路51aには電磁式の切替弁V2が介設されている。
リザーブタンク61は、レジスト液供給系501に予め設けられ、取り替え可能なレジスト容器60から移送されたレジスト液Lを一時的に貯溜してウエハWへ向けて供給する役割を果たす。リザーブタンク61の側壁面には、リザーブタンク61内に貯留されるレジスト液Lの液面が上限位置に達したことを検出するレベル高センサー61a(上段側の液面系)と、リザーブタンク61へのレジスト液Lの補充が必要な下限位置に達したこと検出するレベル低センサー61b(下段側の液面系)とが設けられている。本例において、各センサー61a、61bは、レジスト液Lの液面の位置が検出位置よりも高くなると、後述の統括制御部200へ向けて検出信号を出力する「オン」状態となり、液面の位置が検出位置よりも低くなると検出信号の出力が停止され「オフ」状態となる。
また、リザーブタンク61の上部には、リザーブタンク61内のレジスト液を排出する際に用いられるドレイン管路61dが設けられ、当該ドレイン管路61dには電磁式の切替弁V6cが介設されている。さらにリザーブタンク61の上面には、電磁式の切替弁V3を備え、Nガス供給源62から加圧用のNガスを受け入れるための第2の気体供給管路60bが接続されている。
リザーブタンク61の底面には、リザーブタンク61内の処理液を払い出すための第2の処理液供給管路51bの基端部が接続され、この第2の処理液供給管路51bは、フィルター52a、送液ポンプP、供給制御弁57を介して、レジスト液Lの吐出部を成し、ノズルユニット70に保持されたノズル7(7a)に接続されている。また、リザーブタンク61とフィルター52aとの間、フィルター52aと送液ポンプPとの間、送液ポンプPと供給制御弁57との間には、各々電磁式の切替弁58、V31、V32が設けられている。
フィルター52aは、ウエハWに供給されるレジスト液Lを濾過して当該レジスト液L中に混入している気泡やパーティクルなどの異物を除去する。フィルター52aの上部には、フィルター52a内に溜まったガス溜まりをベントするためのベント用管路51cが設けられ、当該ベント用管路51cには電磁式の切替弁V4aが介設されている。
送液ポンプPは、例えばダイヤフラムポンプやチューブポンプなどの液体移送用のポンプにより構成され、リザーブタンク61からノズル7へのレジスト液の移送を実行する。供給制御弁57は、例えばディスペンスバルブを備えた流量制御弁として構成される。
ノズルユニット70には、複数本(図面では4本の場合を示す)のノズル7が保持されており、各ノズルを7(7a〜7d)は各々個別のレジスト液供給系501と接続されている。各ノズル7a〜7dに接続されるレジスト液供給系501からは、互いに種類や濃度の異なるレジスト液Lが供給される。各レジスト液供給系501は、図3中に詳細に示したものと共通の構成を備えている。
以上に構成を説明した処理液供給装置511は、リザーブタンク61内を減圧排気し、リザーブタンク61側からの吸引力を動力源としてレジスト液Lを移送することにより、レジスト液Lへの気体の吸収を抑える機能を有している。以下、当該機能の詳細について説明する。
リザーブタンク61の上面には、給排気路61cが接続され、この給排気路61cは、リザーブタンク61内のレジスト液Lの上方側の空間(気相部)を減圧排気するためのタンク排気管路61eと、レジスト液Lの移送終了後のリザーブタンク61内の圧力を減圧状態から大気圧状態(常圧状態)に復帰させるための不活性ガスを受け入れる圧力調整ガス供給管路61fとに分岐している。
タンク排気管路61eは、電磁式の切替弁V6aと、リザーブタンク61から飛散したミストなどの液体をトラップするトラップタンク81とを介してエジェクター84に接続されている。エジェクター84は、給気流路86を介して給気部82から給気された気体(例えば空気)をエジェクター84内の不図示のノズルから放出させ、放出された気体の流れにタンク排気管路61e内を流れる流体を合流させることにより、リザーブタンク61内の減圧排気を行う。給気流路86には、エジェクター84への気体の供給量を調整するための電空レギュレータ83と、電磁式の切替弁V7とが設けられている。エジェクター84やタンク排気管路61e、給排気路61cは、本例の減圧排気部に相当する。
給排気路61cから分岐したもう一方の圧力調整ガス供給管路61fは、フィルター64及び電磁式の切替弁V6bを介して圧力調整ガス供給部63に接続されている。圧力調整ガス供給部63からは、減圧排気されたリザーブタンク61内に圧力調整用の気体である不活性ガス、本例ではNガスが供給され、これによりリザーブタンク61内の圧力を減圧状態から大気圧状態に復帰させることができる。圧力調整ガス供給部63や圧力調整ガス供給管路61f、給排気路61cは、本例の圧力調整部に相当する。
以上、図3を参照しながらレジスト液供給系501及びリザーブタンク61の減圧排気を行うエジェクター84などの基本構成について説明を行った。ここで例えば図2を用いて説明したように、本例の塗布、現像処理装置は、3組の塗布ユニット24を備えている。従って共通のレジスト容器60からレジスト液Lを供給する場合、処理液供給装置511はこれらの各塗布ユニット24向けてレジスト液Lを供給することが可能な構成を備えている必要がある。
そこで本例の処理液供給装置511において、レジスト液供給系501は、図4に示すように共通のレジスト容器60に対して複数系統のリザーブタンク61が並列に接続された構成を備え、各リザーブタンク61を介して複数の塗布ユニット24に向けてレジスト液Lを供給することができる。図4には、第1系統部502a、第2系統部502b、第3系統部503cの3つの系統が設けられている例を示し、各系統部502a〜502cには、リザーブタンク61及び各配管路(第1の処理液供給管路51a、第2の処理液供給管路51b、給排気路61c、タンク排気管路61e、圧力調整ガス供給管路61f)が設けられている。なお、図4の各系統部502a〜502cにおいては、第2の処理液供給管路51bに設けられているフィルター52aや送液ポンプP、ドレイン管路61dなどの記載を適宜省略してある。
図4に示すように、各系統部502a〜502cに設けられたリザーブタンク61の減圧排気に用いられるタンク排気管路61eは、共通のトラップタンク81に接続され、このトラップタンク81を介して共通のエジェクター84により減圧排気が行われる。タンク排気管路61eを介して各リザーブタンク61からの排気が合流するトラップタンク81は、本例の合流部に相当する。
各タンク排気管路61eが合流するトラップタンク81には、当該トラップタンク81内の圧力を検出する圧力検出部である圧力計85が設けられており、コントローラ201に対してトラップタンク81内の圧力の検出結果を出力することができる。コントローラ201は、圧力計85によって検出されるトラップタンク81内の圧力が予め設定された目標圧力となるように、電空レギュレータ83の開度を調整し、エジェクター84への気体の供給量、即ち、エジェクター84によるリザーブタンク61の減圧排気量を調整する。
また、各系統部502a〜502cのリザーブタンク61は、圧力調整ガス供給管路61fを介して共通の圧力調整ガス供給部63に接続され、減圧状態から大気圧状態への復帰が行われる。
図4に示した例においては、図3に示す1つのノズル7(例えばノズル7a)へレジスト液Lの供給を行うレジスト液供給系501に設けられた複数の系統部502a〜502cの構成を示した。他のノズル7(例えばノズル7b〜7d)へレジスト液Lを供給するレジスト液供給系501においても共通のレジスト容器60に複数のリザーブタンク61を並列に接続したリザーブタンク61の系統部502a〜502cが設けられ、各系統部502a〜502cは共通のトラップタンク81、エジェクター84や圧力調整ガス供給部63に接続されている。
ここで、複数のレジスト液供給系501に各々、複数組設けられた系統部502a〜502cは、図4に示した1つのトラップタンク81、エジェクター84や圧力調整ガス供給部63に全てのレジスト液供給系501の系統部502a〜502cを接続してもよいし、各レジスト液供給系501内の系統部502a〜502c毎、あるいは複数のレジスト液供給系501の系統部502a〜502cを複数組ずつまとめて、各々にトラップタンク81やエジェクター84、圧力調整ガス供給部63を設けてもよい。説明を簡単にするため、後述の動作説明においては、図4に示すように1つのトラップタンク81、エジェクター84、圧力調整ガス供給部63に対して3つの系統部502a〜502cが接続されている場合の例について説明を行う。
図1に示すように塗布、現像装置には、当該装置全体の統括制御を行う統括制御部200が設けられている。図3に示すように統括制御部200は各処理液供給装置511の制御も実行する。統括制御部200はCPUと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には処理液供給装置511の作用、即ちレジスト容器60からリザーブタンク61へレジスト液Lを移送し、ノズル7を介してウエハWにレジスト液Lを供給する動作についてのステップ(命令)群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカードなどの記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
特に、複数の系統部502a〜502cに各々設けられたリザーブタンク61に対してレジスト液Lの移送を実行する機能に関し、統括制御部200は、各リザーブタンク61のレベル高センサー61a、レベル低センサー61bの出力信号に基づき、レジスト液Lの補充の要否を判断する。また統括制御部200は、レジスト液Lの移送が行われているリザーブタンク61の数に応じて、各リザーブタンク61におけるレジスト液Lの流量が予め設定された流量となるようにトラップタンク81内の目標圧力を変更する制御を行う。統括制御部200及びコントローラ201は、本実施の形態に係る処理液供給装置511の制御部を構成している。
以上に説明した構成を備える処理液供給装置511の動作について説明する。初めに、図3に示した単独のレジスト液供給系501に係る動作を図5のフロー図、図6のタイムチャート、及び図7〜図12の作用図を参照しながら説明する。図6において、(a)、(b)はレベル低センサー61b、レベル高センサー61aの出力のオン/オフ状態を示し、(c)〜(f)は、各管路51a、61e、61f、86の切替弁V2、V6a、V6b、V7の開閉状態を示している。また(g)はコントローラ201により調整される電空レギュレータ83の開度を示し、(h)はトラップタンク81の圧力計85の指示を示している。
初めにレジスト液供給系501にレジスト容器60が装着されたとき、リザーブタンク61が空の状態であったり、フィルター52aの交換や送液ポンプPの開放などを行ったりした後である場合は、図7に示すように第1の処理液供給管路51a−リザーブタンク61−フィルター52a-送液ポンプP-供給制御弁57-ノズル7aの系統内にレジスト液Lを満たす操作を行う。この場合、リザーブタンク61を減圧排気してレジスト液Lを移送するだけでは、リザーブタンク61の下流側にレジスト液Lを満たすことができない。そこでこの操作においては、第1の気体供給管路60aを介してNガス供給源62からレジスト容器60へと加圧用のNガスを供給し、レジスト容器60の下流側へ向けてレジスト液Lを押し出すことにより、当該系統内をレジスト液Lで満たす。
上記系統内がレジスト液Lにて満たされたら、図8に示すようにフィルター52aのベント用管路51cを開いてフィルター52aに溜まったガス溜まりをベントする。この例では、系統内にレジスト液Lを満たす操作が終わっているので、第2の気体供給管路60bからリザーブタンク61にNガスを供給することでレジスト容器60をバイパスして圧力損失を小さくし、より低い圧力で加圧することにより、レジスト液Lへのガス吸収を抑えつつフィルター52aのベントを行っている。なお、ガス吸収の問題が小さい場合には、レジスト容器60に加圧用のNガスを供給してフィルター52aのベントを行ってもよい。
こうして、レジスト液Lを供給する準備を終えたら、ベント用管路51cや第2の気体供給管路60bの切替弁V4a、V3を閉じ、塗布、現像装置を稼働させ、塗布ユニット24にてウエハWに対するレジスト液Lの塗布処理を実行する(図5のスタート)。
塗布処理を実行すると、処理されたウエハW枚数の増加につれてリザーブタンク61内のレジスト液Lのレベルが低下していく。統括制御部200は、レベル低センサー61bが「オン」の状態である場合には、リザーブタンク61内には次のウエハWの処理を行うのに十分な量のレジスト液Lが貯留されていると判断してレジスト液Lの補充動作を行わない(ステップS101;NO)。
さらにウエハWの処理が行われ、図6(a)に示すように、時刻T1にてレベル低センサー61bが「オフ」の状態になったら(図5のステップS101;YES)、図9に示すように統括制御部200は第2の処理液供給管路51bの切替弁58を閉じ、リザーブタンク61からレジスト液Lの払い出しができない状態とする。そして、エジェクター84の稼働を開始すると共にタンク排気管路61eの切替弁V6aを開いてリザーブタンク61の減圧排気を開始する(図5のステップS102、図6(d)、(f))。この動作に合わせて圧力調整ガス供給管路61fも閉じられる(図6(e))。
この際、コントローラ201により調整される電空レギュレータ83の開度は、トラップタンク81内の圧力が予め設定された目標圧力となる開度(図6(g)に示した例では開度25%)に開度調整される。ここでトラップタンク81の目標圧力は、レジスト容器60からリザーブタンク61へレジスト液Lを移送したとき、予め設定した流量でレジスト液Lが流れるようにレジスト容器60からレジスト液Lを吸引することが可能な減圧状態を、リザーブタンク61内に形成する圧力に設定されている。本例では、例えばリザーブタンク61内の圧力を大気圧状態からの減圧幅ΔP1で表したとき、−50kPa(約−0.5気圧)となるようにトラップタンク81の目標圧力が設定されている。ここで図6(g)の電空レギュレータ83の開度、及び(h)のトラップタンク81の圧力指示は、理想的な時間推移を模式的に表したものであり、実際には開度調整の遅れや振動などが生じる場合がある(図13においても同様)。
図9の状態でリザーブタンク61の排気を継続すると、図6(h)に示すようにトラップタンク81の圧力計85の指示が次第に低下していく。そして圧力計85の指示値が目標圧力に到達し、圧力が安定した時刻T2にて、図10に示すように第1の処理液供給管路51aの切替弁V2を開いてレジスト容器60内のレジスト液Lをリザーブタンク61へ向けて吸引、移送する(図5のステップS103)。このとき、トラップタンク81内の圧力が目標圧力となるように、エジェクター84によるリザーブタンク61の減圧排気は継続されているのでレジスト容器60内のレジスト液Lは一定の流量でリザーブタンク61に向けて移送される。
吸引により減圧状態でレジスト液Lの移送を行うことにより、Nガスなどによる加圧でレジスト液Lを移送する場合に比べて、レジスト液Lへのガスの吸収を抑えることができる。また、リザーブタンク61内を減圧状態にすることにより、図7や図8にて説明した準備操作の段階でレジスト液Lに吸収されたガスをリザーブタンク61内で放出させてエジェクター84へ向けて排出する効果も期待できる。
この結果、リザーブタンク61内のレジスト液Lレベルが上昇し時刻T3にてレベル低センサー61bの設置位置に液面が到達すると、図6(a)に示すように当該レベル低センサー61bが「オン」状態となる。引き続き統括制御部200は、レベル高センサー61aの設置位置に液面が到達し、レベル高センサー61aが「オン」の状態となったか否かを確認し(図5のステップS104)、レベル高センサー61aが「オフ」状態である場合にはレジスト液Lの移送を継続する(ステップS104;NO)。
そして、図6(b)に示すように時刻T4にてレベル高センサー61aが「オン」の状態となったら(図5のステップS104;YES)、エジェクター84を停止すると共に、第1の処理液供給管路51a、タンク排気管路61eの切替弁V2、V6aを閉じてリザーブタンク61の減圧排気及びレジスト液Lの移送を終了する(図5のステップS105、図6(c)、(d)、(f))。
また、この動作と並行して圧力調整ガス供給管路61fの切替弁V6bを開き、圧力調整ガス供給部63からリザーブタンク61へ向けて圧力調整用のNガスを受け入れ、リザーブタンク61内の圧力を減圧状態から大気圧状態に復帰させる(図5のステップS105、図6(e)、図11)。このとき圧力調整ガス供給管路61fにフィルター64が設けられていることにより、圧力調整用のN2ガスに含まれるパーティクルなどが除去され、ウエハWに供給されるレジスト液Lを清浄な状態に維持できる。また、圧力調整用のガスとして不活性なNガスを用いることにより、レジスト液Lの変質を防止しつつノズル7aへのレジスト液Lの供給を再開できる(図5のエンド)。
こうしてリザーブタンク61へのレジスト液Lの補充を終えたら、図12に示すように第2の処理液供給管路51bの切替弁58を開いて第2の処理液供給管路51bを連通させる。そして、塗布ユニット24にウエハWが搬入されたら、鉛直軸回りに回転するウエハWの上方にノズル7aを位置させ、ウエハWにレジスト液Lを供給して塗布処理を実行する(図12)。
以上、図5〜図12を利用して単独のリザーブタンク61を備えるレジスト液供給系501の動作について説明を行った。ここで実際の処理液供給装置511においては、図4に示すように共通のエジェクター84に複数のリザーブタンク61(系統部502a〜502c)が接続されている。そして、各リザーブタンク61内に貯留されているレジスト液Lのレベルは、各塗布ユニット24におけるウエハWの処理状況に応じて互いに独立して低下するので、各リザーブタンク61のレジスト液L液の補充も必要に応じて随時、実行される。この結果、合流部であるトラップタンク81を介してエジェクター84に接続されるリザーブタンク61の数は、刻々と変化することになる。
このように、エジェクター84に接続されるリザーブタンク61の数が経時的に変化するとき、例えば1つのリザーブタンク61へのレジスト液Lの補充時におけるトラップタンク81の目標圧力を維持したまま、2つ目のリザーブタンク61の減圧排気を開始すると、レジスト液Lを吸引する力が2つの系統のリザーブタンク61に分散されてレジスト液Lを移送する流量が低下してしまう。そこで本例の統括制御部200は、エジェクター84に接続されるリザーブタンク61の数に応じてトラップタンク81の目標圧力を変化させ、各リザーブタンク61へのレジスト液Lの移送流量が一定になるようにエジェクター84による排気量を変化させる機能を備えている。
以下、図13、図14を参照しながら、トラップタンク81の目標圧力を変化させつつ減圧排気を実行する機能の詳細について説明する。ここで、図13(c1)〜(c3)、(d1)〜(d3)のタイムチャートは、図6(c)、(d)に示した第1の処理液供給管路51a、タンク排気管路61eの切替弁V2、V6aの開閉状態を系統部502a〜502c毎に示している。また、図13(g)、(h)は、各々図6(g)、(h)に示した例と同様に、電空レギュレータ83の開度、及びトラップタンク81に設けられている圧力計85の指示を示している。
さらにまた図14は、トラップタンク81の減圧幅とリザーブタンク61にレジスト液Lを移送する際の流量との関係を示している。例えば各系統部502a〜502cにおいてリザーブタンク61の形状が同じであり、レベル高センサー61a、レベル低センサー61bが設置されている高さ位置も同じであるとする。この場合は、レジスト液Lの移送時にレベル低センサー61bが「オン」の状態となってから(図6(a)の時刻T3)、レベル高センサー61aが「オン」の状態となるまで(図6(b)の時刻T4)に移送されるレジスト液Lの移送量「V」は、各系統部502a〜502cで等しい。そこで、図6の時刻T3〜T4の間の時間ΔTを予め設定された目標時間ΔTに調整することができれば、各系統部502a〜502cにて同じ流量「V/T」でレジスト液Lを移送できることになる。
例えば、減圧排気によってレジスト容器60から各リザーブタンク61へ向けてレジスト液Lを吸引する力が各リザーブタンク61で等しくなるように管路の圧力損失などが調整されているとき、2つの系統部の接続時はレジスト液供給系501全体の移送流量が2倍(2V/T)、3つの系統部の接続時には移送流量が3倍の(3V/T)となるようにトラップタンク81の目標圧力を変化させればよい。説明を簡単にするため図14には、大気圧状態からのトラップタンク81の減圧幅(図6(h)、図13(h)にΔP、ΔP1〜ΔP3として示してある)と、系統部502a〜502cの接続数に応じたレジスト液Lの移送流量の目標値との関係が直線の回帰式(図14に一点鎖線で示した「初期設定ライン」)で近似できる場合を示してある。ここで、回帰式の種類は、直線回帰に限られるものではなく、指数回帰や多項式回帰などであってもよい。
統括制御部200の記憶部には、図14に示した初期設定ラインの回帰式が記憶されている。また、統括制御部200は、各リザーブタンク61のレベル低センサー61bが「オン」の状態となってからレベル高センサー61aが「オン」の状態となるまでの時間ΔTを計測するタイマー(計時部)を備えている。これらレベル高センサー61a、レベル低センサー61bやタイマーは、レジスト容器60からリザーブタンク61へ移送されるレジスト液Lの流量を測定する流量測定部を構成している。
例えば、図4に示した3つの系統部502a〜502cを備える処理液供給装置511において、図13(d1)〜(d3)に示すように時刻t1、t4、t6のタイミングにてレベル低センサー61bがオフとなり、リザーブタンク61の減圧排気が開始されるものとする。また、図13(c1)〜(c3)には、レジスト液Lの移送開始後、レベル低センサー61bが「オン」状態となってからレベル高センサー61aが「オン」状態となるまでの時間を各々「ΔT〜ΔT」で示してある。
図13のタイムチャートを参照しながら、トラップタンク81に対して3つの系統部502a〜502cが随時、接続され、切り離される処理液供給装置511にて、レジスト液Lの移送流量を一定に保つため、トラップタンク81の目標圧力を変更する動作について説明する。
初めに、時刻t1において第1系統部501aのリザーブタンク61のレベル低センサー61bが「オフ」状態となり、タンク排気管路61eに設けられている切替弁V6aが開かれるとする。このとき、統括制御部200は図14の初期設定ラインに基づき、トラップタンク81の減圧幅がΔP1になるようにコントローラ201におけるトラップタンク81の目標圧力を設定する。この結果、例えば電空レギュレータ83の開度が25%まで開いた状態でエジェクター84による減圧排気が実行される。そしてトラップタンク81の圧力が安定した時刻t2にて統括制御部200は第1系統部502aの第1の処理液供給管路51aの切替弁V2を開き、レジスト液Lの移送を開始する。しかる後、第1系統部502aのリザーブタンク61のレベル低センサー61bが「オン」の状態となった時点(時刻t3)にてタイマーによる計時を開始する。
この状態でレジスト液Lの移送を継続しているとき、時刻t4のタイミングで第2系統部502bのリザーブタンク61のレベル低センサー61bが「オフ」状態となり、当該系統部502bのタンク排気管路61eの切替弁V6aも開状態になるとする。このとき、統括制御部200は2つの系統部502a、502bを合わせた流量(2V/ΔT)でレジスト液Lを移送できるように、図14の初期設定ラインに基づき、トラップタンク81の減圧幅がΔP2になるようコントローラ201におけるトラップタンク81の目標圧力を設定する。
電空レギュレータ83の開度とトラップタンク81の減圧幅との関係が直線関係にあるとすると、目標圧力の変更により、電空レギュレータ83の開度が2倍の50%となった状態でエジェクター84による減圧排気が実行される。そしてトラップタンク81の圧力が安定した時刻t5にて第2系統部502bにおけるレジスト液Lの移送を開始し、時刻t7にて第2系統部502bのレジスト液L移送時間の計時を開始する。
さらに時刻t6のタイミングで第3系統部502cのリザーブタンク61のレベル低センサー61bが「オフ」状態となり、当該系統部502cのタンク排気管路61eの切替弁V6aも開状態になるとする。統括制御部200は3つの系統部502a〜502cの合計した流量(3V/ΔT)でレジスト液Lを移送できるように図14の初期設定ラインに基づきコントローラ201におけるトラップタンク81の目標圧力を設定する(トラップタンク81の減圧幅はΔP3)。
トラップタンク81の目標圧力の変更により、電空レギュレータ83の開度は1系統の場合の3倍の75%まで開かれ、エジェクター84による減圧排気が実行される。次いでトラップタンク81の圧力が安定した時刻t9にて第2系統部502bにおけるレジスト液Lの移送を開始し、時刻t10にて第2系統部502bのレジスト液L移送時間の計時を開始する。
一方、図13に示した例では、時刻t8にて第1系統部502aのリザーブタンク61のレジスト液Lの補充が終了し、第1の処理液供給管路51a、タンク排気管路61eの切替弁V2、V6aが閉じられる(図13(c1)、(d1))。また図13では図示を省略したが、この動作と並行して圧力調整ガス供給管路61fの切替弁V6bが開かれ、圧力調整用のN2ガスにより、リザーブタンク61内の圧力を大気圧状態に復帰させる点は図6(e)の時刻T4の動作と同様である(以下、第2、第3系統部502b、502cのレジスト液L補充終了時の動作においても同じ)。
第1系統部502aのリザーブタンク61の減圧排気を終えたことにより、エジェクター84にて減圧排気が行われるリザーブタンク61は、第2、第3系統部502b、502cの2つとなる。そこで統括制御部200は、時刻t8にてトラップタンク81の減圧幅がΔP2になるようにコントローラ201におけるトラップタンク81の目標圧力を設定し、これらの系統部502b、502cにおけるレジスト液Lの合計の流量を「2V/ΔT」に調整する。
図13の説明に戻ると、時刻t11にて第2系統部502bのレジスト液Lの補充が終了すると、統括制御部200は第1の処理液供給管路51a、タンク排気管路61eの切替弁V2、V6aを閉じる(図13(c2)、(d2))と共に、残る第3系統部502cにてレジスト液Lを移送する流量が「V/ΔT」となるように、トラップタンク81の目標圧力を設定する(図13(g))。
そして、時刻t12にて第3系統部502cのレジスト液Lの補充を終了し、統括制御部200は第1の処理液供給管路51a、タンク排気管路61eの切替弁V2、V6aを閉じる(図13(c2)、(d2))と共に、電空レギュレータ83を閉じてエジェクター84による減圧排気を終了する(図13(g))。従って、図13において図示を省略した給気流路86の切替弁V7は、時刻t1−t12まで開かれた状態となっていることになる。
このように、トラップタンク81を介してエジェクター84に接続されるリザーブタンク61の数に応じてトラップタンク81の目標圧力を切り替えることにより、各リザーブタンク61で見ると、ほぼ同じ流量でレジスト液Lを移送することができる。
ここで統括制御部200は、第1系統部502aにおけるレジスト液Lの移送を行った時間の計時結果に基づき、移送量「V」のレジスト液Lを移送するのに要した時間ΔTを取得している。そして、1つの系統部502aにてレジスト液L移送を行っている時刻t3〜t4までの時間ΔT11、2つの系統部502a、502bにて移送を行っている時刻t4〜t6までの時間ΔT12、3つの系統部502a〜502cにて移送を行っている時刻t6〜t8までの時間ΔT13に基づき、第1系統部502aにおける各々の期間中の平均の移送流量を計算できる。
例えば、1系統部502aだけでレジスト液Lを移送している時刻t3〜t4の期間中の平均の移送流量は「(V/ΔT)・(ΔT11/ΔT)」で計算できる。また、2つの系統部502a、502bにて移送を行っている時刻t6〜t8の期間中の平均の移送流量は「(2V/ΔT)・(ΔT12/ΔT)」、3つの系統部502a〜502cにて移送を行っている時刻t4〜t6の期間中の平均の移送流量は「(3V/ΔT)・(ΔT13/ΔT)」にて計算できる。
図14には、これらの計算により得られた平均の移送流量の実績値を丸印にて「ΔT11、ΔT12、ΔT13」の符号と共に記してある。統括制御部200は、これら平均の移送流量の実績値を記憶部に記憶しておく。
また、第2系統部502b、第3系統部502cの各々のレジスト液Lの移送動作においても、タイマーによる計時結果に基づいて各期間中の平均の移送流量を計算できる。図14において、第2系統部502bに係るものは四角印にて「ΔT21、ΔT22」の符号と共に示し、第3系統部502cに係るものは三角印にて「ΔT31、ΔT32」の符号と共に示してある。統括制御部200は、これらの実績値についても記憶部に記憶しておく。
以上に説明した手法で計算したレジスト液Lの移送流量の実績値と、トラップタンク81の目標圧力の設定に使用した回帰式(図14に示した例では「初期設定ライン」)にて目標圧力を設定する前提となった流量(V/ΔT、2V/ΔT、3V/ΔT)との差が、予め設定された許容差を超える場合には、統括制御部200は回帰式の見直しを行う。具体的には、圧力計85における圧力の検出結果と、レジスト液Lの移送流量の実績値とに基づいて新たな回帰式を作成し(図14の「見直しライン」)、この新たな回帰式に基づいて目標圧力の変更を行う(図14のΔP1’、ΔP2’、ΔP3’)。図14には各系統部502a〜502cにて1回ずつレジスト液Lの移送を行った結果に基づいて回帰式を見直した例を示したが、複数回の移送を行った結果として得られた移送流量の実績値に基づいて回帰式を見直すことにより、より正確で安定した回帰式を得るようにしてもよい。
本実施の形態に係る処理液供給装置511によれば以下の効果がある。リザーブタンク61内を減圧排気することによりレジスト容器60からリザーブタンク61へレジスト液Lを移送するので、移送時におけるレジスト液Lへのガスの吸収を抑え、レジスト液L内における気泡の発生を抑制することができる。また、リザーブタンク61を介してウエハWへのレジスト液Lの供給を行うことにより、容器の交換などによりレジスト容器60からレジスト液Lを供給できない期間中もウエハWの処理を実行することができる。
ここで、圧力調整ガス供給部63から供給される圧力調整用のNガスにより、減圧状態から復帰させるリザーブタンク61内の圧力状態(常圧状態)は、大気圧状態とする場合に限定されない。例えば送液ポンプPによりノズル7まで処理液を供給することができれば、リザーブタンク61の気相は減圧状態であってもよい。本発明の「常圧状態」とは、このような圧力状態も含んでいる。
さらにリザーブタンク61の出口側の第2の処理液供給管路51bに送液ポンプPを設けることも必須ではない。例えばノズル7よりも高い位置にリザーブタンク61を配置し、レジスト液Lが持つ位置エネルギーを利用してレジスト液Lの供給を行ってもよい。
減圧排気部の構成についてもエジェクター84を利用する例に限定されるものではなく、真空ポンプを利用してリザーブタンク61内の真空排気を行ってもよい。
さらに、圧力調整ガス供給部63から供給される圧力調整用の気体についても、処理液の変質が問題とならない場合には、空気などの気体を用いてもよい。
また塗布、現像装置において、図3、図4に示した処理液供給装置511を設けるユニットの種類は塗布ユニットに限られるものではない。既述の反射防止膜塗布ユニット(BCT)23や現像ユニット(DEV)25bにおける反射防止膜の原料液や現像液を供給する処理液供給装置511のほか、レジスト膜の上層に保護膜を形成する保護膜形成ユニット(ITC)における保護膜の原料液の供給を行う処理液供給装置511などの各種の液処理ユニットにも本発明は適用することができる。
さらに、処理液供給装置511の適用対象は、塗布、現像装置に設けられている液処理ユニットに限定されるものではなく、酸性やアルカリ性の洗浄液を用いたウエハWの洗浄処理を行う液処理ユニットにこれらの洗浄液を供給する処理液供給装置511に対しても、本発明は適用することができる。
そして、本発明の処理液供給装置511を介して処理液が供給される被処理体の種類は半導体ウエハの例に限定されるものではなく、FPD(Flat Panel Display)用のガラス基板などであってもよい。
P 送液ポンプ
W ウエハ
200 統括制御部
201 コントローラ
511 レジスト液供給装置
51a 第1の処理液供給管路
51b 第2の処理液供給管路
60 レジスト容器
60a 第1の気体供給管路
61 リザーブタンク
61a レベル高センサー
61b レベル低センサー
61c 給排気路
61e 減圧排気路
61f 圧力調整ガス供給路
63 圧力調整ガス供給部
64 フィルター
81 トラップタンク
84 エジェクター
85 圧力計

Claims (12)

  1. 吐出部を介して被処理体に処理液を供給する処理液供給装置において、
    処理液を供給する処理液供給源と、
    前記処理液供給源に移送配管を介して接続された中間タンクと、
    前記中間タンクと吐出部との間に設けられた払出配管と、
    前記移送配管を介して処理液供給源から中間タンクに処理液を移送するために、前記中間タンク内を減圧排気する減圧排気部と、
    前記中間タンク内に移送された処理液を前記払出配管から払い出すために、当該中間タンクに気体を供給して、減圧排気された後の中間タンク内の圧力を減圧状態から常圧状態に復帰させる圧力調整部と、を備え
    前記処理液供給源には、複数の中間タンクが並列に接続され、
    前記複数の中間タンクと減圧排気部との間に設けられ、各中間タンクからの排気が合流する合流部と、
    前記合流部の圧力を検出する圧力検出部と、
    前記処理液供給源からの処理液の移送が行われる中間タンクの数に応じ、各中間タンクに移送される処理液の流量が予め設定された流量となるように目標圧力を設定するステップと、前記圧力検出部にて検出された圧力が前記目標圧力となるように、前記減圧排気部の排気量を増減するステップと、を実行する制御部と、を備えることを特徴とする処理液供給装置。
  2. 前記処理液供給源は、前記処理液供給源の処理液を加圧することにより、前記移送配管及び中間タンクを介して前記払出配管の下流側に処理液を満たすための加圧部を備えることを特徴とする請求項1に記載の処理液供給装置。
  3. 前記処理液供給源から各中間タンクに移送される処理液の流量を測定する流量測定部を備え、
    前記制御部は、前記合流部の圧力と各中間タンクに移送される処理液の総流量との関係を示す回帰式に基づいて前記目標圧力の設定を行い、前記回帰式に基づいて各中間タンクへの処理液の移送を行った結果、前記流量測定部にて測定された処理液の流量の合計値と、前記総流量との差が、予め設定された許容差を超える場合には、前記圧力検出部及び流量測定部の実測値に基づいて、前記関係を示す新たな回帰式を作成し、この新たな回帰式に基づいて前記目標圧力の設定を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の処理液供給装置。
  4. 前記流量測定部は、前記中間タンクの互いに異なる高さ位置に設けられた下段側及び上段側の液面計と、前記処理液供給源から中間タンクに移送された処理液が、前記下段側の液面計にて検出されてから上段側の液面計にて検出されるまでの時間を計測する計時部と、を備え、前記下段側及び上段側の液面計間の中間タンクの容量と、前記計時部にて計測された時間とに基づき処理液の流量を求めることを特徴とする請求項に記載の処理液供給装置。
  5. 前記圧力調整部から中間タンクに供給される気体は、不活性ガスであることを特徴とする請求項1ないしのいずれか一つに記載の処理液供給装置。
  6. 前記圧力調整部は、前記中間タンクに供給される気体に含まれるパーティクルを除去するためのフィルターを備えることを特徴とする請求項1ないしのいずれか一つに記載の処理液供給装置。
  7. 吐出部を介して被処理体に処理液を供給する処理液供給方法において、
    処理液を供給する処理液供給源に移送配管を介して接続された中間タンク内を減圧排気して、前記処理液供給源から中間タンクに処理液を移送する工程と、
    前記中間タンクに圧力調整用の気体を供給して、減圧排気された後の中間タンク内の圧力を減圧状態から常圧状態に復帰させ、前記中間タンクと吐出部との間に設けられた払出配管から、前記中間タンク内に移送された処理液を払い出す工程と、を含み、
    さらに、前記処理液供給源には、複数の中間タンクが並列に接続され、前記複数の中間タンクと減圧排気部との間に設けられ、各中間タンクからの排気が合流する合流部の圧力を検出する工程と、
    前記処理液供給源からの処理液の移送が行われる中間タンクの数に応じ、各中間タンクに移送される処理液の流量が予め設定された流量となるように目標圧力を設定する工程と、
    前記合流部にて検出された圧力が前記目標圧力となるように、前記減圧排気部の排気量を増減する工程と、を含むことを特徴とする処理液供給方法。
  8. 中間タンク内を減圧排気して、前記処理液供給源から中間タンクに処理液を移送する前に、前記処理液供給源の処理液を加圧することにより、前記移送配管及び中間タンクを介して前記払出配管の下流側に処理液を満たす工程を含むことを特徴とする請求項に記載の処理液供給方法。
  9. 前記処理液供給源から各中間タンクに移送される処理液の流量を測定する工程と、
    前記合流部の圧力と各中間タンクに移送される処理液の総流量との関係を示す回帰式に基づいて前記目標圧力の設定を行う工程と、
    前記回帰式に基づいて各中間タンクへの処理液の移送を行った結果、処理液の流量の測定結果の合計値と、前記総流量との差が、予め設定された許容差を超える場合には、前記合流部の圧力の検出結果と処理液の流量の測定結果の合計値とに基づいて、前記関係を示す新たな回帰式を作成する工程と、
    前記新たな回帰式に基づいて前記目標圧力の設定を行う工程と、を含むことを特徴とする請求項7または8に記載の処理液供給方法。
  10. 前記圧力調整用の気体は、不活性ガスであることを特徴とする請求項7ないし9のいずれか一つに記載の処理液供給方法。
  11. 前記中間タンクに供給される圧力調整用の気体をフィルターでろ過してパーティクルを除去する工程を含むことを特徴とする請求項7ないし10のいずれか一つに記載の処理液供給方法。
  12. 吐出部を介して被処理体に処理液を供給する処理液供給装置に用いられるコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、前記プログラムは請求項7ないし11のいずれか一つに記載された処理液供給方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
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