KR101176292B1

KR101176292B1 - 레지스트액 공급 장치, 레지스트액 공급 방법 및 컴퓨터로 판독가능한 기억 매체

Info

Publication number: KR101176292B1
Application number: KR1020100080114A
Authority: KR
Inventors: 고오스께 요시하라; 유우스께 야마모또
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2012-08-22
Also published as: KR20110019711A; US20110045195A1; US8453599B2; JP4975790B2; JP2011044521A

Abstract

본 발명의 과제는 기판 상에 공급되는 레지스트액 중의 이물질을 저감시켜, 레지스트 패턴의 결함을 저감시키는 것이다.
레지스트액 공급 장치(200)는 레지스트액을 저류하는 레지스트액 공급원(201)을 갖고 있다. 레지스트액 공급원(201)은 공급관(202)을 통해 도포 노즐(142)에 접속되어 있다. 레지스트액 공급원(201)의 하류측에는 공급관(202) 내의 레지스트액을 가열하는 히터(205)가 설치되어 있다. 히터(205)는 레지스트액을 23℃ 내지 50℃로 가열할 수 있다. 히터(205)의 하류측에는 레지스트액 중의 이물질을 제거하는 필터(207)가 설치되어 있다. 필터(207)의 하류측에는 공급관(202) 내의 레지스트액을 냉각하는 온도 조절 배관(211)이 설치되어 있다. 온도 조절 배관(211)은 레지스트액을 23℃로 냉각할 수 있다.

Description

레지스트액 공급 장치, 레지스트액 공급 방법 및 컴퓨터로 판독가능한 기억 매체{RESIST LIQUID SUPPLY APPARATUS, RESIST LIQUID SUPPLY METHOD, AND COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM}

본 발명은, 예를 들어 반도체 웨이퍼 등의 기판에 레지스트액을 토출하는 도포 노즐에, 레지스트액을 공급하는 레지스트액 공급 장치, 레지스트액 공급 방법, 프로그램 및 컴퓨터 기억 매체에 관한 것이다.

예를 들어, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서의 포토리소그래피 공정에서는, 예를 들어 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 상에 레지스트액을 도포하여 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 처리가 행해지고 있다.

상술한 레지스트 도포 처리에서는, 예를 들어 도포 노즐로부터 웨이퍼 상으로 레지스트액을 토출하는 동시에, 웨이퍼를 회전시켜, 레지스트액을 웨이퍼 표면으로 확산시키는 방법, 소위 스핀 코팅법이 널리 사용되고 있다. 이 스핀 코팅법에서는 웨이퍼 상에 균일한 막 두께로 레지스트액을 도포하기 위해, 웨이퍼 상에 토출되는 레지스트액의 온도를 원하는 온도, 예를 들어 상온으로 조절하는 것이 필요해진다.

따라서, 종래부터 도포 노즐에 레지스트액을 공급하는 공급관에 있어서, 도포 노즐 부근(공급관의 일단부 부근)에 제1 온도 조절부를 설치하여, 레지스트액의 온도를 상온으로 조절하는 것이 제안되어 있다. 제1 온도 조절부는, 예를 들어 그 내부에 온도 조절수를 유통시킴으로써 레지스트액의 온도를 조절할 수 있다. 또한, 이러한 레지스트액의 온도 조절을 효율적으로 행하기 위해, 공급관의 타단부 부근에 레지스트액의 온도 조절을 행하는 제2 온도 조절부를 더 설치하고, 제2 온도 조절부에 제1 온도 조절부에서 사용된 온도 조절수를 공급하는 것이 제안되어 있다(특허 문헌 1).

[특허 문헌 1] 특허 제3585217호 공보

그런데, 레지스트액 중에는 레지스트액의 폴리머계 화합물이 경시적으로 응집한 겔상의 불용해물(이하, 「레지스트 겔」이라고 함)이 발생하는 경우가 있다. 그러나, 종래와 같이 웨이퍼 상에 공급되는 레지스트액을 상온으로 온도 조절한 것만으로는, 웨이퍼 상에 균일한 막 두께로 레지스트액을 도포할 수 있지만, 레지스트액 중으로부터 레지스트 겔을 제거할 수는 없었다. 또한, 공급관에 필터를 설치하는 것도 생각되지만, 레지스트 겔은 미소하므로, 현재의 필터로는 레지스트 겔을 완전히 제거하는 것은 기술적으로 곤란하다.

이와 같이 레지스트 겔이 제거되지 않고 레지스트액이 웨이퍼 상에 공급되면, 그 후 형성되는 레지스트막에 레지스트 겔이 잔존하여, 레지스트막에 형성되는 레지스트 패턴의 결함으로 되어 버린다. 특히 최근의 반도체 디바이스의 미세화에 수반하여, 이 레지스트 겔에 의한 결함이 현저히 나타나게 되었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 기판 상에 공급되는 레지스트액 중의 이물질을 저감시켜, 레지스트 패턴의 결함을 저감시키는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판에 레지스트액을 토출하는 도포 노즐에, 레지스트액을 공급하는 레지스트액 공급 장치이며, 내부에 레지스트액을 저류하는 레지스트액 공급원과, 상기 레지스트액 공급원으로부터 상기 도포 노즐로 레지스트액을 공급하기 위한 공급관과, 상기 공급관에 설치되어, 레지스트액 중의 이물질을 제거하는 필터와, 상기 필터로부터 상기 레지스트액 공급원측의 상기 공급관에 설치되어, 당해 공급관 내의 레지스트액을 상온보다도 높은 소정의 온도로 가열하는 가열 수단을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

발명자들이 조사한바, 예를 들어 불소계 수지를 갖는 레지스트액 중에 발생하는 레지스트 겔은, 상온보다 높은 온도로 가열하면, 더욱 응집하여 결합하여 조대화되는 것을 알 수 있었다. 본 발명의 레지스트액 공급 장치에는, 필터보다 레지스트액 공급원측의 공급관에 가열 수단이 설치되어 있으므로, 이 가열 수단에 의해 레지스트액을 상온보다 높은 소정의 온도까지 가열하여 레지스트 겔을 응집 조대화시킬 수 있다. 그 후, 이 조대화된 레지스트 겔을 필터로 포집하여 제거할 수 있다. 따라서, 기판에 공급되는 레지스트액 중의 레지스트 겔을 저감시킬 수 있어, 당해 레지스트액에 의해 기판 상에 형성되는 레지스트 패턴의 결함을 저감시킬 수 있다.

또한, 상온이라 함은, 예를 들어 23℃이다. 따라서, 가열 수단에 의해 가열되는 레지스트액의 소정의 온도는 23℃보다 높은 온도이면 된다. 또한, 레지스트액의 품질 저하를 방지하기 위해, 레지스트액은 50℃ 이하로 가열되는 것이 바람직하다.

상기 레지스트액 공급 장치는 상기 필터보다 상기 도포 노즐측의 상기 공급관에 설치되어, 당해 공급관 내의 레지스트액을 상온까지 냉각하는 냉각 수단을 갖고 있어도 좋다.

상기 가열 수단이 설치되어 있는 상기 공급관에는 당해 공급관 내의 레지스트액의 온도를 측정하는 온도 센서가 설치되고, 상기 레지스트액 공급 장치는 상기 온도 센서에 의한 측정 결과에 기초하여, 상기 가열 수단의 가열 온도를 제어하는 제어부를 갖고 있어도 좋다.

상기 레지스트액은 불소계 수지를 갖는 것이 바람직하다.

다른 관점에 의한 본 발명은, 기판에 레지스트액을 토출하는 도포 노즐에 레지스트액을 공급하는 레지스트액 공급 방법이며, 레지스트액을 상온보다 높은 소정의 온도까지 가열하는 가열 공정과, 그 후, 필터를 사용하여 레지스트액 중의 이물질을 제거하는 제거 공정과, 그 후, 상기 도포 노즐에 레지스트액을 공급하는 공급 공정을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 레지스트액 공급 방법은 상기 제거 공정 후이며 상기 공급 공정 전에, 레지스트액을 상온까지 냉각하는 냉각 공정을 갖고 있어도 좋다.

상기 레지스트액은 불소계 수지를 갖는 것이 바람직하다.

또 다른 관점에 의한 본 발명에 따르면, 상기 레지스트액 공급 방법을 레지스트액 공급 장치에 의해 실행시키기 위해, 당해 레지스트액 공급 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터상에서 동작하는 프로그램이 제공된다.

또 다른 관점에 의한 본 발명에 따르면, 상기 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체가 제공된다.

본 발명에 따르면, 기판에 공급되는 레지스트액 중의 레지스트 겔을 저감시킬 수 있어, 레지스트 패턴의 결함을 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 레지스트액 공급 장치를 구비한 도포 현상 처리 시스템의 구성의 개략을 도시하는 평면도.
도 2는 본 실시 형태에 관한 도포 현상 처리 시스템의 구성의 개략을 도시하는 정면도.
도 3은 본 실시 형태에 관한 도포 현상 처리 시스템의 구성의 개략을 도시하는 배면도.
도 4는 레지스트 도포 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도.
도 5는 레지스트 도포 장치의 구성의 개략을 도시하는 횡단면도.
도 6은 레지스트액 공급 장치의 구성의 개략을 도시하는 설명도.
도 7은 히터 및 온도 조절기의 구성의 개략을 도시하는 설명도.
도 8은 온도 조절 배관 및 온도 조절기의 구성의 개략을 도시하는 설명도.
도 9는 종래의 방법으로 레지스트액을 공급한 경우에 발생하는 레지스트 패턴의 결함과, 본 실시 형태에 관한 방법으로 레지스트액을 공급한 경우에 발생하는 레지스트 패턴의 결함을 비교한 설명도.
도 10은 브리지계 결함의 예를 도시하는 설명도.
도 11은 겔계 결함의 예를 도시하는 설명도.
도 12는 다른 실시 형태에 관한 히터 및 온도 조절기의 구성의 개략을 도시하는 설명도.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 관한 레지스트액 공급 장치를 탑재한 도포 현상 처리 시스템(1)의 구성의 개략을 도시하는 평면도이다. 도 2는 도포 현상 처리 시스템(1)의 구성의 개략을 도시하는 정면도이고, 도 3은 도포 현상 처리 시스템(1)의 구성의 개략을 도시하는 배면도이다.

도포 현상 처리 시스템(1)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 예를 들어 25매의 웨이퍼(W)를 카세트 단위로 외부로부터 도포 현상 처리 시스템(1)에 대해 반입출하거나, 카세트(C)에 대해 웨이퍼(W)를 반입출하는 카세트 스테이션(2)과, 포토리소그래피 공정 중에서 매엽식으로 소정의 처리를 실시하는 복수의 각종 처리 장치를 다단으로 배치하고 있는 처리 스테이션(3)과, 이 처리 스테이션(3)에 인접하여 설치되어 있는 노광 장치(도시하지 않음) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 하는 인터페이스 스테이션(4)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.

카세트 스테이션(2)에는 카세트 적재대(5)가 설치되고, 당해 카세트 적재대(5)는 복수의 카세트(C)를 X방향(도 1 중 상하 방향)으로 일렬로 적재 가능하게 되어 있다. 카세트 스테이션(2)에는 반송로(6) 상을 X방향을 향해 이동 가능한 웨이퍼 반송체(7)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송체(7)는 카세트(C)에 수용된 웨이퍼(W)의 웨이퍼 배열 방향(Z방향 ; 연직 방향)으로도 이동 가능하고, X방향으로 배열된 각 카세트(C) 내의 웨이퍼(W)에 대해 선택적으로 액세스할 수 있다.

웨이퍼 반송체(7)는 Z축 주위의 θ방향으로 회전 가능하고, 후술하는 처리 스테이션(3)측의 제3 처리 장치군(G3)에 속하는 온도 조절 장치(60)나 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 트랜지션 장치(61)에 대해서도 액세스할 수 있다.

카세트 스테이션(2)에 인접하는 처리 스테이션(3)은 복수의 처리 장치가 다단으로 배치된, 예를 들어 5개의 처리 장치군(G1 내지 G5)을 구비하고 있다. 처리 스테이션(3)의 X방향 부방향(도 1 중 하방향)측에는 카세트 스테이션(2)측으로부터 제1 처리 장치군(G1), 제2 처리 장치군(G2)이 순서대로 배치되어 있다. 처리 스테이션(3)의 X방향 정방향(도 1 중 상방향)측에는 카세트 스테이션(2)측으로부터 제3 처리 장치군(G3), 제4 처리 장치군(G4) 및 제5 처리 장치군(G5)이 순서대로 배치되어 있다. 제3 처리 장치군(G3)과 제4 처리 장치군(G4) 사이에는 제1 반송 장치(A1)가 설치되어 있고, 제1 반송 장치(A1)의 내부에는 웨이퍼(W)를 지지하여 반송하는 제1 반송 아암(10)이 설치되어 있다. 제1 반송 아암(10)은 제1 처리 장치군(G1), 제3 처리 장치군(G3) 및 제4 처리 장치군(G4) 내의 각 처리 장치에 선택적으로 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다. 제4 처리 장치군(G4)과 제5 처리 장치군(G5) 사이에는 제2 반송 장치(A2)가 설치되어 있고, 제2 반송 장치(A2)의 내부에는 웨이퍼(W)를 지지하여 반송하는 제2 반송 아암(11)이 설치되어 있다. 제2 반송 아암(11)은 제2 처리 장치군(G2), 제4 처리 장치군(G4) 및 제5 처리 장치군(G5) 내의 각 처리 장치에 선택적으로 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 제1 처리 장치군(G1)에는 웨이퍼(W)에 소정의 액체를 공급하여 처리를 행하는 액처리 장치, 예를 들어 웨이퍼(W)에 레지스트액을 도포하는 레지스트 도포 장치(20, 21, 22), 노광 처리 시의 광의 반사를 방지하는 반사 방지막을 형성하는 보톰 코팅 장치(23, 24)가 하부로부터 순서대로 5단으로 적층되어 있다. 제2 처리 장치군(G2)에는 액처리 장치, 예를 들어 웨이퍼(W)에 현상액을 공급하여 현상 처리하는 현상 처리 장치(30 내지 34)가 하부로부터 순서대로 5단으로 적층되어 있다. 또한, 제1 처리 장치군(G1) 및 제2 처리 장치군(G2)의 최하단에는 각 처리 장치군(G1, G2) 내의 액처리 장치에 각종 처리액을 공급하기 위한 케미컬실(40, 41)이 각각 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 레지스트액은 불소계 수지를 갖고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 제3 처리 장치군(G3)에는 온도 조절 장치(60), 트랜지션 장치(61), 정밀도가 높은 온도 관리 하에서 웨이퍼(W)를 온도 조절하는 고정밀도 온도 조절 장치(62 내지 64) 및 웨이퍼(W)를 고온으로 가열 처리하는 고온도 열처리 장치(65 내지 68)가 하부로부터 순서대로 9단으로 적층되어 있다.

제4 처리 장치군(G4)에는, 예를 들어 고정밀도 온도 조절 장치(70), 레지스트 도포 처리 후의 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 프리베이킹 장치(71 내지 74) 및 현상 처리 후의 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 포스트베이킹 장치(75 내지 79)가 하부로부터 순서대로 10단으로 적층되어 있다.

제5 처리 장치군(G5)에는 웨이퍼(W)를 열처리하는 복수의 열처리 장치, 예를 들어 고정밀도 온도 조절 장치(80 내지 83), 포스트 익스포져 베이킹 장치(84 내지 89)가 하부로부터 순서대로 10단으로 적층되어 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 제1 반송 장치(A1)의 X방향 정방향측에는 복수의 처리 장치가 배치되어 있고, 도 3에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)를 소수화 처리하기 위한 어드히젼 장치(90, 91), 웨이퍼(W)를 가열하는 가열 장치(92, 93)가 하부로부터 순서대로 4단으로 적층되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제2 반송 장치(A2)의 X방향 정방향측에는, 예를 들어 웨이퍼(W)의 에지부만을 선택적으로 노광하는 주변 노광 장치(94)가 배치되어 있다.

인터페이스 스테이션(4)에는, 도 1에 도시한 바와 같이 X방향을 향해 연신되는 반송로(100) 상을 이동하는 웨이퍼 반송체(101)와, 버퍼 카세트(102)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송체(101)는 Z방향으로 이동 가능하고 또한 θ방향으로도 회전 가능하고, 인터페이스 스테이션(4)에 인접한 노광 장치(도시하지 않음)와, 버퍼 카세트(102) 및 제5 처리 장치군(G5)에 대해 액세스하여 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.

다음에, 상술한 레지스트 도포 장치(20 내지 22)의 구성에 대해 설명한다. 도 4는 레지스트 도포 장치(20)의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이고, 도 5는 레지스트 도포 장치(20)의 구성의 개략을 도시하는 횡단면도이다.

레지스트 도포 장치(20)는, 도 4에 도시한 바와 같이 내부를 폐쇄 가능한 처리 용기(120)를 갖고 있다. 처리 용기(120)의 제1 반송 아암(10)의 반입 영역에 면하는 측면에는, 도 5에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)의 반입출구(121)가 형성되고, 반입출구(121)에는 개폐 셔터(122)가 설치되어 있다.

처리 용기(120) 내의 중앙부에는, 도 4에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)를 보유 지지하여 회전시키는 스핀 척(130)이 설치되어 있다. 스핀 척(130)은 수평한 상면을 갖고, 당해 상면에는, 예를 들어 웨이퍼(W)를 흡인하는 흡인구(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 이 흡인구로부터의 흡인에 의해, 웨이퍼(W)를 스핀 척(130) 상에 흡착 유지할 수 있다.

스핀 척(130)은, 예를 들어 모터 등을 구비한 척 구동 기구(131)를 갖고, 그 척 구동 기구(131)에 의해 소정의 속도로 회전할 수 있다. 또한, 척 구동 기구(131)에는 실린더 등의 승강 구동원이 설치되어 있고, 스핀 척(130)은 상하 이동 가능하다.

스핀 척(130)의 주위에는 웨이퍼(W)로부터 비산 또는 낙하하는 액체를 수용하여, 회수하는 컵(132)이 설치되어 있다. 컵(132)의 하면에는 회수한 액체를 배출하는 배출관(133)과, 컵(132) 내의 분위기를 배기하는 배기관(134)이 접속되어 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 컵(132)의 X방향 부방향(도 5의 하방향)측에는 Y방향(도 5의 좌우 방향)을 따라서 연신되는 레일(140)이 형성되어 있다. 레일(140)은, 예를 들어 컵(132)의 Y방향 부방향(도 5의 좌측 방향)측의 외측으로부터 Y방향 정방향(도 5의 우측 방향)측의 외측까지 형성되어 있다. 레일(140)에는 아암(141)이 설치되어 있다.

아암(141)에는, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 레지스트액을 토출하는 도포 노즐(142)이 지지되어 있다. 아암(141)은 도 5에 도시하는 노즐 구동부(143)에 의해 레일(140) 상을 이동 가능하다. 이에 의해, 도포 노즐(142)은 컵(132)의 Y방향 정방향측의 외측에 설치된 대기부(144)로부터 컵(132) 내의 웨이퍼(W)의 중심부 상방까지 이동할 수 있고, 또한 당해 웨이퍼(W)의 표면 상을 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 아암(141)은 노즐 구동부(143)에 의해 승강 가능하여, 도포 노즐(142)의 높이를 조절할 수 있다. 도포 노즐(142)은, 도 4에 도시한 바와 같이 레지스트액을 공급하는 레지스트액 공급 장치(200)에 접속되어 있다.

또한, 레지스트 도포 장치(21, 22)의 구성에 대해서는, 상술한 레지스트 도포 장치(20)와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

다음에, 레지스트 도포 장치(20) 내의 도포 노즐(142)에 대해 레지스트액을 공급하는 레지스트액 공급 장치(200)의 구성에 대해 설명한다. 도 6은 레지스트액 공급 장치(200)의 구성의 개략을 도시하는 설명도이다. 또한, 레지스트액 공급 장치(200)는, 예를 들어 도 2에 도시한 케미컬실(40) 내에 설치되어 있다.

레지스트액 공급 장치(200)는 내부에 레지스트액을 저류하는 레지스트액 공급원(201)을 갖고 있다. 레지스트액은, 예를 들어 상온인 23℃로 레지스트액 공급원(201) 내에 저류되어 있다. 레지스트액 공급원(201)의 상부에는 도포 노즐(142)에 레지스트액을 공급하기 위한 공급관(202)이 설치되어 있다. 즉, 공급관(202)은 레지스트액 공급원(201)과 도포 노즐(142)을 접속하여 설치되어 있다.

레지스트액 공급원(201)의 하류측의 공급관(202)에는 레지스트액을 일단 저류시켜 두는 리키드 엔드 탱크(liquid end tank)(203)가 설치되어 있다. 리키드 엔드 탱크(203)의 상부에는 리키드 엔드 탱크(203) 내의 분위기를 배기하는 보조관(204)이 설치되어 있다. 리키드 엔드 탱크(203)는 버퍼 탱크로서의 역할을 수행하고 있어, 레지스트액 공급원(201)으로부터 공급되는 레지스트액이 없어진 경우라도, 리키드 엔드 탱크(203) 내에 저류되어 있는 레지스트액을 도포 노즐(142)에 공급할 수 있다.

리키드 엔드 탱크(203)의 하류측의 공급관(202)에는 공급관(202) 내의 레지스트액을 가열하는 가열 수단으로서의 히터(205)가 설치되어 있다. 히터(205)는, 도 7에 도시한 바와 같이 공급관(202)의 외주에 나선 형상으로 감겨 있다. 히터(205)에는 당해 히터(205)의 가열 온도를 조절하는 온도 조절기(206)가 설치되어 있다. 온도 조절기(206)에 의한 히터(205)의 가열 온도의 설정은 후술하는 제어부(300)에 의해 제어되어 있다.

히터(205)에 의한 가열 온도는 온도 조절기(206)에 의해, 예를 들어 상온인 23℃보다 높은 온도, 보다 바람직하게는 30℃ 이상으로 설정된다. 이와 같이 가열 온도를 상온보다 높은 온도로 설정함으로써, 공급관(202) 내의 레지스트액이 상온보다 높은 온도로 가열되어, 레지스트액 중의 레지스트 겔을 응집시킬 수 있다. 또한, 히터(205)에 의한 가열 온도는 50℃ 이하로 설정된다. 이와 같이 가열 수단을 50℃ 이하로 설정함으로써, 레지스트액의 품질이 저하되는 경우가 없다. 이상과 같이 가열 온도가 설정된 히터(205)에 의해, 공급관(202) 내의 레지스트액은 23℃ 내지 50℃의 소정의 온도로 가열된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 히터(205)의 가열 온도는 50℃로 설정되어 있다.

히터(205)의 하류측의 공급관(202)에는, 도 6에 도시한 바와 같이 레지스트액 중의 이물질, 예를 들어 레지스트 겔 등을 포집하여 제거하는 필터(207)가 설치되어 있다. 히터(205)의 하류측의 공급관(202)에는 레지스트 중의 이물질을 포착하는 트랩(208)이 설치되어 있다. 트랩(208)은 필터(207)를 보조할 목적으로 설치되어 있다.

트랩(208)의 하류측의 공급관(202)에는 레지스트액 공급원(201)으로부터 도포 노즐(142)로 레지스트액을 압송하는 펌프(209)가 설치되어 있다. 펌프(209)에는, 예를 들어 튜브 프램식 펌프가 사용된다. 또한, 펌프(209)의 동작은, 예를 들어 후술하는 제어부(300)에 의해 제어되어 있다.

펌프(209)의 하류측의 공급관(202)에는 밸브(210)가 설치되어 있다. 밸브(210)는, 예를 들어 에어 오퍼레이션 밸브가 사용된다. 또한, 밸브(210)의 개폐 동작은 후술하는 제어부(300)의 제어에 의해 제어되고, 펌프(209)로부터 도포 노즐(142)의 레지스트액의 공급을 개시 또는 정지시킬 수 있다.

밸브(210)의 하류측의 공급관(202)에는 공급관(202) 내의 레지스트액을 냉각하는 냉각 수단으로서의 온도 조절 배관(211)이 설치되어 있다. 온도 조절 배관(211)은, 도 8에 도시한 바와 같이 공급관(202)의 외주를 둘러싸도록 설치되어 있다. 온도 조절 배관(211)의 내부에는 온도 조절수가 유통하고, 온도 조절수에는, 예를 들어 순수(純水)가 사용된다. 온도 조절 배관(211)은 온도 조절수의 온도를 조절하는 온도 조절기(212)에 접속되어 있다. 온도 조절기(212)에 의한 온도 조절 배관(211)의 온도 조절수의 온도 설정은 후술하는 제어부(300)에 의해 제어되어 있다.

온도 조절 배관(211) 내의 온도 조절수에 의한 냉각 온도는 공급관(202) 내의 레지스트액의 온도가 상온인 23℃로 냉각되도록 설정된다. 그리고, 온도 조절 배관(211) 내의 온도 조절수는 공급관(202)을 통해 레지스트액의 온도를 23℃로 조절한 후, 온도 조절기(212)로 송액되어 온도 조절되어, 다시 공급관(202) 내의 레지스트액의 온도 조절에 사용된다.

상술한 온도 조절기(206)에 의한 히터(205)의 가열 온도의 설정, 펌프(209)의 구동 동작, 밸브(210)의 개폐 동작, 온도 조절기(212)에 의한 온도 조절 배관(211)의 온도 조절수의 온도 설정은 제어부(300)에 의해 제어되어 있다. 제어부(300)는, 예를 들어 CPU나 메모리 등을 구비한 컴퓨터에 의해 구성하고, 예를 들어 메모리에 기억된 프로그램을 실행함으로써, 레지스트액 공급 장치(200)에 의한 레지스트액의 공급이나 레지스트 도포 장치(20)에 있어서의 레지스트 도포 처리를 실현할 수 있다. 또한, 레지스트액 공급 장치(200)에 의한 레지스트액의 공급이나 레지스트 도포 장치(20)에 있어서의 레지스트 도포 처리를 실현하기 위한 각종 프로그램은, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그네트 옵티컬 데스크(MO), 메모리 카드 등의 기억 매체(도시하지 않음)에 기억되어 있었던 것이며, 그 기억 매체로부터 제어부(300)로 인스톨된 것이 사용되고 있다.

다음에, 이상과 같이 구성된 레지스트액 공급 장치(200)에서 행해지는 도포 노즐(142)로의 레지스트액의 공급 및 레지스트 도포 장치(20)에서 행해지는 도포 처리 프로세스를, 도포 현상 처리 시스템(1) 전체에서 행해지는 웨이퍼 처리의 프로세스와 함께 설명한다.

우선, 웨이퍼 반송체(7)에 의해, 카세트 적재대(5) 상의 카세트(C) 내에서 웨이퍼(W)가 1매 취출되어, 제3 처리 장치군(G3)의 온도 조절 장치(60)로 반송된다. 온도 조절 장치(60)로 반송된 웨이퍼(W)는 소정 온도로 온도 조절되어, 그 후 제1 반송 아암(10)에 의해 보톰 코팅 장치(23)로 반송되어, 반사 방지막이 형성된다. 반사 방지막이 형성된 웨이퍼(W)는 제1 반송 아암(10)에 의해 가열 장치(92), 고온도 열처리 장치(65), 고정밀도 온도 조절 장치(70)로 순차적으로 반송되어, 각 장치에서 소정의 처리가 실시된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 레지스트 도포 장치(20)로 반송된다. 또한, 레지스트 도포 장치(20)에 있어서의 레지스트액의 도포 처리에 대해서는 후술한다.

레지스트 도포 장치(20)에 있어서 웨이퍼(W) 상에 레지스트막이 형성되면, 웨이퍼(W)는 제1 반송 아암(10)에 의해 프리베이킹 장치(71)로 반송되어, 가열 처리가 실시된다. 계속해서, 제2 반송 아암(11)에 의해 주변 노광 장치(94), 고정밀도 온도 조절 장치(83)로 순차적으로 반송되어, 각 장치에 있어서 소정의 처리가 실시된다. 그 후, 인터페이스 스테이션(4)의 웨이퍼 반송체(101)에 의해 노광 장치(도시하지 않음)로 반송되어, 웨이퍼(W) 상의 레지스트막에 소정의 패턴이 노광된다. 노광 처리가 종료된 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송체(101)에 의해 포스트 익스포져 베이킹 장치(84)로 반송되어, 소정의 처리가 실시된다.

포스트 익스포져 베이킹 장치(84)에 있어서의 열처리가 종료되면, 웨이퍼(W)는 제2 반송 아암(11)에 의해 고정밀도 온도 조절 장치(81)로 반송되어 온도 조절되고, 그 후 현상 처리 장치(30)로 반송되어, 웨이퍼(W) 상에 현상 처리가 실시되어, 레지스트막에 패턴이 형성된다. 그 후 웨이퍼(W)는, 제2 반송 아암(11)에 의해 포스트베이킹 장치(75)로 반송되어, 가열 처리가 실시된 후, 고정밀도 온도 조절 장치(63)로 반송되어 온도 조절된다. 그리고, 웨이퍼(W)는 제1 반송 아암(10)에 의해 트랜지션 장치(61)로 반송되어, 웨이퍼 반송체(7)에 의해 카세트(C)로 복귀되어 일련의 포토리소그래피 공정이 종료된다.

다음에, 레지스트액 공급 장치(200)로부터 레지스트 도포 장치(20)의 도포 노즐(142)로 레지스트액을 공급하여, 레지스트 도포 장치(20)에서 레지스트액을 웨이퍼(W)에 도포하는 일련의 레지스트 도포 처리에 대해 설명한다.

우선, 제어부(300)에 의해 밸브(210)를 개방하는 동시에에, 펌프(209)를 작동시킨다. 그렇게 하면, 레지스트액 공급원(201)으로부터 리키드 엔드 탱크(203)로 레지스트액이 압송된다. 레지스트액은 일단 리키드 엔드 탱크(203)에 저류된다. 리키드 엔드 탱크(203) 내에 소정량의 레지스트액이 저류되면, 그 후 레지스트액 공급원(201)으로부터 리키드 엔드 탱크(203)로 유입하는 레지스트액에 의해, 레지스트액이 리키드 엔드 탱크(203)로부터 도포 노즐(142)측으로 유출된다.

리키드 엔드 탱크(203)로부터 레지스트액이 유출되기 시작하면, 히터(205)를 작동시켜, 히터(205)를 50℃까지 가열하는 동시에, 온도 조절 배관(211)에도 소정의 온도로 온도 조절된 온도 조절수를 유통시킨다. 또한 이때, 레지스트 도포 장치(20) 내에는 웨이퍼(W)가 반입된다.

리키드 엔드 탱크(203)로부터 유출된 레지스트액은 히터(205)가 설치된 공급관(202) 내를 흐른다. 이때, 히터(205)에 의해, 레지스트액은 23℃ 내지 50℃의 범위의 소정의 온도로 가열된다. 이에 의해, 레지스트액 중의 레지스트 겔은 응집하여 결합되어 조대화된다. 그 후, 레지스트액은 필터(207)를 통과하여, 조대화된 레지스트 겔이 포집되어 제거된다. 또한, 필터(207)에서는 레지스트 겔 이외의 레지스트액 중의 이물질도 포집된다.

그 후, 레지스트액은, 트랩(208), 펌프(209), 밸브(210)를 통해, 온도 조절 배관(211)이 설치된 공급관(202)에 흐른다. 이때, 레지스트액은 온도 조절 배관(211) 내의 온도 조절수에 의해 23℃까지 냉각된다. 이렇게 하여 23℃까지 냉각된 레지스트액은 도포 노즐(142)에 공급된다.

도포 노즐(142)에 레지스트액이 공급되면, 레지스트 도포 장치(20)에 있어서, 스핀 척(130)에 흡착된 웨이퍼(W)를 척 구동 기구(131)에 의해 회전시키는 동시에, 도포 노즐(142)로부터 웨이퍼(W)의 중심부로 레지스트액을 적하한다. 웨이퍼(W)에 도포된 레지스트액은 웨이퍼(W)의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면의 전체로 확산되어, 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트막이 형성된다. 그 후 웨이퍼(W)의 회전이 정지되어, 스핀 척(130) 상부로부터 웨이퍼(W)가 반출되어, 일련의 레지스트 도포 처리가 종료된다.

이상의 실시 형태에 따르면, 히터(205)에 의해 공급관(202) 내의 레지스트액을 23℃보다도 높은 소정의 온도로 가열할 수 있으므로, 당해 레지스트액 중의 레지스트 겔을 응집 조대화시킬 수 있다. 그 후, 히터(205)의 하류측에 설치된 필터(207)로 조대화된 레지스트 겔을 포집하여, 레지스트액 중으로부터 레지스트 겔을 제거할 수 있다. 이에 의해, 도포 노즐(142)로부터 웨이퍼(W) 상으로 토출되는 레지스트액 중의 레지스트 겔을 저감시킬 수 있다. 따라서, 이 레지스트액에 의해 웨이퍼(W) 상에 형성되는 레지스트 패턴의 결함을 저감시킬 수 있고, 제품으로서의 웨이퍼(W)의 수율을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 레지스트액 중의 레지스트 겔이 상온보다 높은 온도에서 응집 조대화되는 것은 레지스트액이, 예를 들어 불소계 수지를 갖고 있기 때문이다. 이는, 발명자들의 예의 검토에 의해 처음으로 얻어진 지식이다. 또한, 참고로 레지스트액이, 예를 들어 아크릴계 수지를 갖는 경우, 당해 레지스트액을 상온보다 높은 온도로 가열하면, 레지스트 겔은 레지스트액 중에 용해된다.

또한, 이상의 실시 형태에 따르면, 히터(205)에 의해 레지스트액을 소정의 온도로 일단 가열한 후, 온도 조절 배관(211)의 온도 조절수에 의해 레지스트액을 23℃까지 냉각할 수 있다. 따라서, 도포 노즐(142)로부터 23℃로 온도 조절된 레지스트액을 웨이퍼(W) 상에 토출할 수 있고, 웨이퍼(W) 상에 형성되는 레지스트막의 막 두께를 균일하게 할 수 있다.

여기서, 상술한 레지스트 패턴의 결함이 저감되는 효과에 대해, 발명자들이 검증을 행한 결과를 도 9에 나타낸다. 도 9는 도포 현상 처리 시스템(1)을 사용하여 웨이퍼(W)에 일련의 포토리소그래피 처리를 행하여, 웨이퍼(W) 상에 소정의 레지스트 패턴을 형성한 경우의 레지스트 패턴의 결함수를 나타내고 있다. 본 검증에서는 레지스트액 공급 장치(200)에 있어서, 히터(205)에 의한 레지스트액의 가열 온도를 변화시켜 4가지의 조건으로 검증을 행하였다. 즉, 비교예로서, 히터(205)에 의한 레지스트액의 가열을 행하지 않고, 종래의 방법으로 23℃로 온도 조절된 레지스트액을 도포 노즐(142)에 공급하였다(도 9 중 Ref). 또한, 본 실시 형태에 관한 방법을 사용하여, 레지스트액을 가열한 후 23℃까지 냉각하여 도포 노즐(142)에 공급하였다. 이때, 히터(205)의 가열 온도를 30℃, 40℃, 50℃로 변화시켜 검증을 행하였다.

또한, 레지스트 패턴의 결함수로서는, 레지스트 패턴의 총 결함수(도 9중 Total Defect), 브리지계 결함수(도 9 중 Bridge) 및 겔계 결함수(도 9 중 Gel)를 측정하였다. 브리지계 결함이라 함은, 도 10에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W) 상의 레지스트 패턴 사이에 형성되는 결함이다. 겔계 결함이라 함은, 도 11에 도시한 바와 같이 레지스트 패턴 상의 넓은 범위에서 형성되는 결함이다. 브리지계 결함과 겔계 결함은 웨이퍼(W) 상에 토출된 레지스트액 중의 레지스트 겔에 주로 기인하여 발생한다. 즉, 레지스트 겔이 그다지 응집되어 있지 않은 경우에는 브리지계 결함이 발생하고, 레지스트 겔이 어느 정도 응집한 경우에는 겔계 결함이 발생한다. 또한, 레지스트 패턴의 총 결함수는, 이들 브리지계 결함이나 겔계 결함의 수에 추가하여, 예를 들어 레지스트 겔 이외의 이물질 등에 기인하여 발생하는 결함의 수도 포함하고 있다.

도 9을 참조하면, 레지스트액을 가열하지 않은 경우에 비해, 레지스트액을 가열하면 레지스트 패턴의 결함수가 감소하는 것을 알 수 있었다. 즉, 본 실시에 관한 방법을 사용하여 레지스트액을 도포 노즐에 공급한 경우, 종래보다도 레지스트 패턴의 결함수가 감소하는 것을 알 수 있었다. 특히, 히터(205)의 가열 온도를 50℃로 한 경우에는, 레지스트액을 가열하지 않은 경우에 비해, 레지스트 패턴의 총 결함수로 약 63％, 브리지계 결함수로 약 79％, 겔계 결함수로 약 90％ 감소하는 것을 알 수 있었다.

이상의 실시 형태의 히터(205)가 설치된 공급관(202) 내에는, 도 12에 도시한 바와 같이 히터(205)에 의해 가열된 레지스트액의 온도를 측정하는 온도 센서(400)가 설치되어 있어도 좋다. 이러한 경우, 온도 센서(400)는 히터(205)의 하류측 단부 부근에 설치된다. 그리고, 온도 센서(400)로 측정된 측정 결과는 제어부(300)에 출력된다. 제어부(300)에서는, 가열된 레지스트액의 온도 측정 결과를 모니터링하여, 그 측정 결과에 기초하여, 온도 조절기(206)에 있어서의 히터(205)의 가열 온도의 설정을 제어할 수 있다. 이에 의해, 레지스트액을 항상 일정한 온도로 가열할 수 있다.

이상의 실시 형태에서는, 가열 수단으로서 히터(205)를 사용하고 있었지만, 히터(205) 대신에, 가열 수단으로서 내부에 온도 조절수가 유통되는 온도 조절 배관(도시하지 않음)을 사용해도 좋다. 이러한 경우, 온도 조절 배관에는 온도 조절기(도시하지 않음)가 접속되어, 온도 조절기에 의해 온도 조절수의 온도의 조절이 행해진다. 그리고, 온도 조절 배관 내에 소정의 온도로 가열된 온도 조절수를 유통시킴으로써, 공급관(202) 내의 레지스트액을 소정의 온도로 가열할 수 있다. 또한, 이 온도 조절 배관 및 온도 조절기의 구성은 상술한 냉각 수단으로서의 온도 조절 배관(211) 및 온도 조절기(212)의 구성과 마찬가지이다.

또한, 이상의 실시 형태에서는, 가열 수단으로서 히터(205)를 사용하고 있었지만, 히터(205) 대신에, 공급관(202)에 마이크로파를 조사하는 마이크로파 조사 장치(도시하지 않음)를 사용해도 좋다. 이러한 경우, 마이크로파 조사 장치는 제어부(300)에 접속되어, 제어부(300)에 의해 마이크로파 조사 장치로부터 조사되는 마이크로파의 파장, 조사 시간 등이 제어된다. 그리고, 마이크로파 조사 장치로부터 공급관(202)에 소정의 마이크로파를 조사함으로써, 공급관(202) 내의 레지스트액을 소정의 온도로 가열할 수 있다.

이상의 실시 형태에서는, 온도 조절 배관(211)에 의해 공급관(202) 내의 레지스트액을 23℃로 냉각하고 있었지만, 레지스트액을 23℃보다 높은 온도, 예를 들어 28℃로 냉각해도 좋다. 이러한 경우, 도포 노즐(142)로부터 웨이퍼(W)로 28℃의 레지스트액이 토출된다. 그렇게 하면, 그 후 레지스트 도포 장치(20)에 있어서, 웨이퍼(W)를 회전시켜 레지스트액을 확산시켜 레지스트막을 형성할 때에, 당해 레지스트막의 건조 시간을 단축할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼 처리의 처리량을 향상시킬 수 있다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 당업자라면 특허청구의 범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하고, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다. 본 발명은 본 예로 한정되지 않고 다양한 형태를 채용할 수 있는 것이다. 본 발명은 기판이 웨이퍼 이외의 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용 마스크 레티클 등의 다른 기판인 경우에도 적용할 수 있다.

본 발명은, 예를 들어 반도체 웨이퍼 등의 기판에 레지스트액을 토출하는 도포 노즐에 레지스트액을 공급할 때에 유용하다.

1 : 도포 현상 처리 시스템
20 내지 22 : 레지스트 도포 장치
142 : 도포 노즐
200 : 레지스트액 공급 장치
201 : 레지스트액 공급원
202 : 공급관
203 : 리키드 엔드 탱크
205 : 히터
206 : 온도 조절기
207 : 필터
208 : 트랩
209 : 펌프
210 : 밸브
211 : 온도 조절 배관
212 : 온도 조절기
300 : 제어부
400 : 온도 센서
W : 웨이퍼

Claims

기판에 레지스트액을 토출하는 도포 노즐에, 레지스트액을 공급하는 레지스트액 공급 장치이며,
불소계 수지를 가지는 레지스트액을 내부에 저류하는 레지스트액 공급원과,
상기 레지스트액 공급원으로부터 상기 도포 노즐로 레지스트액을 공급하기 위한 공급관과,
상기 공급관의 도중에 설치되고, 상기 레지스트액 공급원으로부터 공급되는 레지스트액을 저류시키는 탱크와,
상기 탱크보다 상기 도포 노즐측의 상기 공급관에 설치되고, 레지스트액 중의 이물질을 제거하는 필터와,
상기 필터와 상기 탱크 사이의 상기 공급관에 설치되고, 당해 공급관 내의 레지스트액을, 당해 레지스트액 중의 레지스트 겔이 응집하는 상온 보다도 높은 소정의 온도로 가열하는 가열 수단과,
상기 필터보다 상기 도포 노즐측의 상기 공급관에 설치되고, 당해 공급관 내의 레지스트액을 상온까지 냉각하는 냉각 수단과,
상기 공급관 내의 가열된 레지스트액의 온도를 측정하는 온도 센서와,
상기 온도 센서에서의 측정 결과에 기초하여, 상기 가열 수단의 가열 온도를 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는, 레지스트액 공급 장치.
제1항에 있어서, 상기 가열 수단의 상기 상온 보다도 높은 소정의 온도는, 30℃ 내지 50℃인 것을 특징으로 하는, 레지스트액 공급 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필터와 상기 냉각 수단 사이의 상기 공급관에 설치되고, 레지스트 액 중의 이물질을 포착하는 트랩을 가지는 것을 특징으로 하는, 레지스트액 공급 장치.
기판에 레지스트액을 토출하는 도포 노즐에, 레지스트액을 공급하는 레지스트액 공급 방법이며,
불소계 수지를 가지는 레지스트액을 탱크에 저류시키는 저류 공정과,
그 후, 상기 탱크로부터 유출된 레지스트 액을, 당해 레지스트 액 중의 레지스트 겔이 응집하는 상온 보다 높은 소정의 온도까지 가열하는 가열 공정과,
그 후, 필터를 사용하여 레지스트액 중의 이물질을 제거하는 제거 공정과,
그 후, 레지스트 액을 상온까지 냉각하는 냉각 공정과,
그 후, 상기 도포 노즐에 레지스트액을 공급하는 공급 공정을 가지고,
상기 가열 공정에서 가열된 레지스트 액의 온도를 온도 센서에 의해 측정하고, 상기 온도 센서에서의 측정 결과에 기초하여, 상기 가열 공정의 가열 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 레지스트액 공급 방법.
제4항에 있어서, 상기 가열 공정에서 상온 보다도 높은 소정의 온도는, 30℃ 내지 50℃인 것을 특징으로 하는, 레지스트액 공급 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제거 공정 후이며 상기 냉각 공정 전에, 레지스트 액 중의 이물질을 포착하는 포착 공정을 가지는 것을 특징으로 하는, 레지스트액 공급 방법.
제4항 또는 제5항에 기재된 레지스트액 공급 방법을 레지스트액 공급 장치에 의해 실행시키기 위해, 당해 레지스트액 공급 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터상에서 동작하는 프로그램을 저장한 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체.
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