KR101771275B1 - 액처리 장치, 액처리 방법, 및 기억 매체 - Google Patents

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유이치 요시다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 기판에 대하여 처리액에 의해 처리함에 있어서, 기판 위에 처리액으로부터 반입되는 이물의 양을 억제하는 것을 목적으로 한다.
레지스트액을 스핀 척(20) 위의 웨이퍼(W) 위에 전개하기 쉽게 하기 위해, PGMEA 등의 용제를 미리 웨이퍼(W) 위에 도포한다. 도포하기 전에, 용제 공급원(42)으로부터 제공한 용제를 일단 증류 탱크(51)에 저장한 후에, 용제를 가열부(53)로 가열하여 용제를 기화시키고, 기화한 용제를 냉각기(60)로 냉각함으로써 증류에 의한 정제를 행하여, 용제중의 파티클을 제거한다. 정제한 용제는 저류 탱크(71)에 일단 저류한 후에, 용제 공급로(74)로부터 스핀 척(20) 위의 용제 노즐(40)에 공급한다. 그리고 용제 노즐(40)로부터 웨이퍼(W)에, 용제를 토출하여, 용제를 웨이퍼(W)에 도포한다. 또한, 증류 탱크(51)를 정기적으로 세정함으로써, 용제중의 파티클 농도의 상승을 억제한다.

Description

액처리 장치, 액처리 방법, 및 기억 매체{LIQUID PROCESSING APPARATUS, LIQUID PROCESSING METHOD, AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 제조에서, 웨이퍼 표면에 도포하는 처리액을 공급하는 액처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스에서의 포토리소그래피 공정에서는, 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라고 함)의 표면에 레지스트막을 형성하는 레지스트 도포 처리가 행해져 있다. 이 도포 처리로서는, 일반적으로는 스핀 코팅법이 채용되어 있다. 도 9에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)를 스핀 척(10)에 고정하고, 고속 회전시킨 상태에서, 레지스트액을 노즐(11)로부터 웨이퍼(W)의 중심부에 공급함으로써, 원심력에 의해 레지스트액을 웨이퍼(W)의 직경 방향 외측을 향해 확산시킴으로써 도포하는 방법이다.
이러한 레지스트액 도포를 행함에 있어서는, 높은 면내 균일성으로 레지스트액을 웨이퍼 위에 도포하는 것이 필요하다. 또한 스핀코팅법은, 웨이퍼 위의 레지스트액의 대부분이 털어내어져 낭비되기 때문에, 웨이퍼 위에의 레지스트액의 공급량을 적게 하는 방법이 요구되고 있다.
레지스트 절약화를 도모하는 방법으로서, 레지스트액 도포 전에, 웨이퍼의 표면에 기판 표면을 개질하는 처리액을 도포함으로써, 용제에 의해 웨이퍼 표면을 젖은 상태로 하여, 레지스트액을 퍼지게 하기 쉽게 하는 방법, 소위 프리웨트법이 알려져 있다(특허문헌 1, 2). 용제를 도포할 때에는, 처리액병으로부터 용제 노즐에 이르기까지의 유로중에, 메시체를 갖는 필터를 배치하여, 여기서 용제중의 이물을 여과하는 공정이 취해지고 있다.
한편, 회로 패턴의 미세화가 진행되고 있기 때문에, 지금까지는 그다지 문제가 되지 않은 극소 사이즈의 이물의 존재가, 수율에 영향을 미치는 것이 예상된다. 이들 이물(파티클)로서는 처리액의 원액 유래의 이물이나, 처리액이 원액 탱크로부터 장치를 통과하는 동안에 혼입된 수송 경로 유래의 이물, 또는 이온화된 금속 등을 들 수 있다. 이들 이물을 처리액으로부터 제거하기 위해, 필터에도 여러 가지 고안이 이루어져 있지만, 필터의 눈의 미세화에는 한계가 있고, 또한 이온의 제거는 기존의 필터로는 어렵다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 평7-320999호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2007-299941호 공보
본 발명은 이러한 사정 하에 이루어진 것으로, 그 목적은, 기판에 대하여 처리액에 의해 처리함에 있어서, 기판 위에 처리액으로부터 이물이 반입되는 것을 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 액처리 장치는,
기판 유지부에 수평으로 유지된 기판에 대하여, 처리액 공급원으로부터 처리액 노즐을 통해 처리액을 공급하여 액처리를 행하는 장치에 있어서,
상기 처리액 공급원으로부터 공급된 처리액을 기화하여 증기를 얻기 위한 기화부와,
상기 기화부로부터 얻어진 처리액의 증기를 냉각하여 액화하기 위한 냉각부와,
상기 냉각부의 냉각에 의해 얻어진 처리액을 저류하는 저류 탱크와,
상기 저류 탱크내의 처리액을 상기 처리액 노즐에 보내기 위한 송액 기구를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 액처리 방법은,
상기 처리액 공급원으로부터 공급된 처리액을 기화부에 의해 기화하여 증기를 얻는 공정과,
상기 기화부와 저류 탱크 사이의 유로에 설치된 냉각부에 의해 상기 증기를 냉각하고 액화하여, 처리액을 얻는 공정과,
상기 냉각부의 냉각에 의해 얻어진 처리액을 상기 저류 탱크에 저류하는 공정과,
상기 저류 탱크내의 처리액을, 기판 유지부에 수평으로 유지된 기판에 대하여, 처리액 노즐을 통해 공급하여 액처리를 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 기억 매체는,
상기 처리액 공급원으로부터 공급된 처리액에 대하여, 상기 액처리 방법을 행하는 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램이 기록된 기억 매체로서,
상기 컴퓨터 프로그램은, 이미 기술한 방법을 행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 처리액 공급원으로부터 공급된 처리액을 기화부에 의해 기화하여 증기를 얻고, 이 증기를 냉각하여 액화하여, 얻어진 처리액을 노즐로부터 기판에 공급하여 액처리를 행하고 있기 때문에, 처리액중의 이물(예컨대 파티클이나 이온화된 메탈 등)이 저감한다. 이 때문에 기판 위에 처리액으로부터 이물이 반입되는 것을 억제할 수 있어, 예컨대 회로 패턴의 미세화가 진행되고 있는 반도체 디바이스의 제조 기술에서 매우 유효하다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 레지스트 도포 장치를 도시하는 개략 종단면도.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 레지스트 도포 장치를 구성하는 액처리 장치의 일 실시형태를 도시하는 종단 측면도.
도 3은 본 발명의 액처리 장치의 별도의 일 실시형태를 도시하는 종단 측면도.
도 4는 본 발명의 액처리 장치의 별도의 일 실시형태를 도시하는 종단 측면도.
도 5는 본 발명의 액처리 장치의 별도의 일 실시형태를 도시하는 종단 측면도.
도 6은 본 발명의 액처리 장치의 별도의 일 실시형태를 도시하는 종단 측면도.
도 7은 본 발명의 액처리 장치의 별도의 일 실시형태를 도시하는 종단 측면도.
도 8은 본 발명의 액처리 장치의 별도의 일 실시형태를 도시하는 종단 측면도.
도 9는 종래예에서, 웨이퍼의 표면에서, 적하된 레지스트액이 퍼지는 모습을 도시하는 설명도.
이하, 본 발명의 액처리 장치를 레지스트 도포 장치에 적용한 제1 실시형태를 설명한다.
우선 레지스트 도포 장치의 전체 구성에 대해서 간단히 진술하면, 레지스트 도포 장치는, 도 1에 도시하는 바와 같이 기판인 웨이퍼(W)를 수평으로 유지하기 위한 스핀 척(20) 및 컵체(23)를 포함하는 컵 모듈과, 웨이퍼(W)에 용제 및 레지스트액을 각각 공급하기 위한 용제 노즐(40) 및 레지스트 노즐(30)을 구비하고 있다. 컵 모듈은, 웨이퍼(W)로부터 털어내어진 용제 등을 받아, 하부의 배액로(26a)로부터 배출하고, 하부의 배기로(25a)로부터 배기하여 미스트가 처리 분위기에 비산하지 않도록 구성되어 있다.
용제 노즐(40)은, 용제 공급로(41)를 통해 용제 공급원(42)에 접속되고, 용제 공급로(41) 도중에는, 용제 공급 장치(4)가 설치되어 있다. 또한 레지스트 노즐(30)은 레지스트 공급로(31)를 통해 레지스트 공급원(32)에 접속되고, 레지스트 공급로(31) 도중에는 레지스트 공급 장치(33)가 설치되어 있다.
용제 공급 장치(4) 및 레지스트 공급 장치(33)는, 밸브, 필터 및 펌프 등을 포함하는 공급 제어 기기군을 포함하는 것이며, 이하에 용제 공급 장치(4)에 대해서 상술한다.
용제 공급 장치(4)는 도 2에 도시하는 바와 같이, 증류 탱크(51)를 구비하고 있고, 이 증류 탱크(51)의 상면에 형성된 용제 공급 포트(45)에는, 일단측이 용제 공급원(42)에 접속된 배관(42a)의 타단측이 접속되어 있다. 배관(42a)에는 필터(43) 및 밸브(44)가 개재되어 있다. 증류 탱크(51)의 하부에는, 탱크중의 용제를 가열하기 위한 가열부(53)가 설치되어 있어, 용제의 비점 이상의 일정 온도로 가열하는 것이 가능하다. 또한, 증류 탱크(51)에는, 고레벨의 액면을 검출하기 위한 고레벨(H) 센서(52a), 및 저레벨의 액면을 검출하는 저레벨(L) 센서(52b)가 비치되어 있다.
또한 증류 탱크(51) 내부의 바닥부는 만곡되어 있고, 중앙부에 용제를 배출하기 위한 배액로(54)가 설치되어 있다. 배액로(54)에 의한 용제 배출의 제어는, 배액 밸브(55)의 개폐에 의해 행해져, 유량계(56)를 경유하여 용제가 배출된다. 또한, 증류 탱크(51)의 상면에는, 캐리어 가스를 도입하는 캐리어 가스 도입 포트(83)가 설치되고, 캐리어 가스 공급원(81)으로부터 가스 밸브(82)를 경유하여 캐리어 가스가 증류 탱크(51)내에 공급되도록 되어 있다. 이 예에서는 증류 탱크(51), 가열부(53) 및 캐리어 가스 도입 포트(83)에 의해 용제를 기화하기 위한 기화부를 구성하고 있다.
또한, 증류 탱크(51)의 상면 중앙에는, 기화한 용제를 회수하기 위한 회수관(61)의 하단부가 접속되어 있다. 회수관(61)은 위쪽으로 직립하여 연장되고, 상단부가 예각으로 굴곡하여, 스파이럴형으로 형성된 상태로 아래쪽으로 비스듬하게 연장되어 있다. 스파이럴형으로 형성된 관로 부분은 냉각기(60)의 내측 관에 상당하고, 이 내측 관은 상하 양면이 만곡된 외측 관(60a) 안에 수용되어 있다. 외측 관(60a)의 하부에는, 냉각액인 냉각수를 이 외측 관내에 주입하는 주입 포트(64)가 설치되고, 외측 관(60a)의 상부에는 냉각수를 배출하는 배출 포트(63)가 설치되어 있다. 즉, 회수관(61)에 의해 회수된 약액의 증기는 내측 관(62)에 들어가고, 내측 관(62)이 냉각기(60)내에서 수냉되는 것에 의해 증기가 액화되며, 이렇게 하여 증류 탱크(51)내의 용제가 정제되는 구조로 되어 있다.
냉각기(60)에서 정제된 용제는, 내측 관(62)의 하단으로부터 연장된 회수관(73)을 경유하여, 그 상면에 형성된 용제 회수 포트(65)로부터 저류 탱크(71)에 회수된다. 저류 탱크(71)의 내부에는, 고레벨의 액면을 검출하기 위한 고레벨(H) 센서(72a), 저레벨의 액면을 검출하는 저레벨(L) 센서(72b), 초저레벨의 액면을 검출하는 초저레벨(LL) 센서(72c)가 비치되어 있다. 저류 탱크(71)의 내부의 바닥부는 만곡되어 있고, 용제 노즐(40)을 통해 웨이퍼(W)에 용제를 공급하기 위한 용제 공급로(74)가 이 바닥부의 중앙부에 접속되어 있다. 또한, 저류 탱크(71)의 상면에는, 캐리어 가스 배출 포트(84)가 설치되어, 가스 밸브(85)를 경유하여 캐리어 가스를 외부에 배출하도록 되어 있다.
용제 공급로(74)에는, 상류측으로부터 송액 기구를 구성하는 송액 펌프(75), 토출 밸브(76) 및 유량계(77)가 설치되고, 선단측에 용제 노즐(40)이 접속되어 있다.
여기서, 본 장치에서 처리 가능한 프리웨트용 용제로서는, PGMEA, PGME, 시클로헥사논, γ부틸락톤, 초산부틸, MAK(2-헵타논) 등을 들 수 있다. 또한 사용 가능한 캐리어 가스로서는, N2 가스, 헬륨 등을 들 수 있다.
상기 레지스트 도포 장치는, 도 1에 도시하는 바와 같이 제어부(100)에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 이 제어부(100)는, 예컨대 컴퓨터를 포함하고, 프로그램, 메모리, CPU를 구비하고 있다. 상기 프로그램에는, 제어부(100)로부터 제어 신호를 보내고, 후술하는 동작을 실행하여 정해진 용제 처리를 행하도록 명령(각 단계)이 내장되어 있다. 이 프로그램은, 컴퓨터 기억 매체, 예컨대 플렉시블 디스크, 콤팩트디스크, 하드디스크, MO(광자기디스크) 등의 기억부에 저장되어 제어부(100)에 인스톨된다. 여기서 상기 제어부(100)에 인스톨된 상기 프로그램에는, 스핀 척(20), 레지스트 노즐(30), 레지스트 공급원(32), 레지스트 공급 장치(33), 용제 노즐(40), 용제 공급원(42), 밸브(44), 가열부(53), H 센서(52a), L 센서(52b), 배액 밸브(55), 유량계(56), 냉각기(60), H 센서(72a), L 센서(72b), LL 센서(72c), 송액 펌프(75), 토출 밸브(76), 유량계(77), 캐리어 가스 공급원(81), 가스 밸브(82), 가스 밸브(85) 등을 제어하기 위한 프로그램도 포함되어 있어, 제어부(100)의 메모리에 미리 기억된 프로세스 레시피에 따라, 상기 각 부가 제어되도록 되어 있다.
계속해서, 전술한 실시형태의 작용에 대해서 설명한다. 우선, 프리웨트 처리용의 용제가, 용제 공급원(42)으로부터 용제 공급로(41)를 지나 용제 공급 장치(4)에 공급된다. 도 2에서, 용제 공급원(42)으로부터 용제 공급 장치(4)에 공급되는, 예컨대 PGMEA 등의 용제는, 조(粗)여과를 위해 필터(43)로 여과된다. 이렇게 함으로써 필터의 눈의 크기 이상의 파티클이 제거된다. 여과된 용제는 밸브(44), 용제 공급 포트(45)를 통해 증류 탱크(51)내에 공급된다.
증류 탱크(51)내에 공급된 용제는, 가열부(53)에 의해 가열되어 기화된다. 여기서, 가열부(53)의 온도는, 예컨대 PGMEA의 비점보다 고온으로, 예컨대 160℃로 설정되어 있다. 기화한 용제는, 캐리어 가스 공급원(81)으로부터 증류 탱크(51)내에 공급된 N2 가스를 캐리어 가스로 하여, 회수관(61)에 보내진다.
이와 같이 용제가 기화하는 한편, 증류 탱크(51)내에의 용제의 저류도 동시에 행해진다. 그리고 액면이 H 센서(52a)보다 고위(高位)로 되었을 때에 용제 공급원(42)으로부터의 용제 공급을, 예컨대 밸브(44)를 폐쇄하는 것에 의해 정지하고, 액면이 L 센서(52b)보다 저위(低位)로 되었을 때에 용제 공급원(42)으로부터의 용제 공급을 재개하는 제어가 된다. 액면이 H 센서(52a)와 L 센서(52b) 사이에 있을 때는, 용제 공급원(42)으로부터 용제가 계속 공급된다. 이렇게 하여, 증류 탱크(51)내의 용제의 액면은 통상은 H 센서(52a)와 L 센서(52b) 사이에서 유지되어, 빈 증류 탱크(51)를 가열하는 것이나 과잉의 용제 공급이 방지된다.
한편, 회수관(61)에 N2 가스와 함께 보내진 용제 증기는, 냉각기(60)의 내측 관(62)에 들어가고, 냉각수에 의해 수냉된다. 그러면 용제 증기는 액화되고, 내측 관(62)의 하부에 적하해 간다. 이렇게 하여 증류 정제된 용제로부터는 파티클이 제거되어 있다. 적하해 가는 정제 후의 용제는 회수관(73)을 통해, 저류 탱크(71)에 회수된다. 또한, 액화되지 않았던 용제 성분을 포함한 N2 가스는, 일단 저류 탱크(71)를 경유한 후, 캐리어 가스 배출 포트(84)로부터 가스 밸브(85)를 경유하여 외부에 배출된다.
여기서, 액면이 H 센서(72a)보다 고위로 되었을 때에는 캐리어 가스 공급원(81)으로부터의 N2 가스의 공급과 가열부(53)를 정지시키고, 용제의 정제를 정지한다. 액면이 L 센서(72b)보다 저위로 되었을 때에는 캐리어 가스 공급원(81)으로부터의 N2 가스의 공급을 재개시켜 가열부(53)를 가동시키고, 용제의 정제를 재개한다. 액면이 H 센서(72a)와 L 센서(72b) 사이에 있는 경우는, N2 가스의 공급과 가열부(53)의 가동이 계속되고, 따라서 용제는 계속 정제된다. 이렇게 하여, 저류 탱크(71)내의 정제 용제의 액면은 통상은 H 센서(72a)와 L 센서(72b) 사이에서 유지된다.
증류에 의한 정제 용제의 저류 탱크(71)에의 공급량이 웨이퍼(W)에의 용제의 토출량을 계속 하회하고, 액면이 LL 센서(72c)보다 저위로 되었을 때에는 용제 노즐(40)에의 용제 공급을 정지시킨다. 이렇게 하여 웨이퍼(W)에의 용제의 토출량 부족을 미연에 막는다.
그리고 정제 용제가 웨이퍼 연속 처리에 있어서 충분한 양으로 저류 탱크(71)에 저류되었을 때, 웨이퍼(W)에 대하여, 정제 후의 용제를 도포하는 단계로 옮긴다.
한편, 레지스트 도포 장치의 외부의 반송 기구(도시 생략)로부터 웨이퍼(W)가 스핀 척(20) 위에 전달되고, 이 웨이퍼(W)를 스핀 척(20)에 흡착 유지한다. 그리고 용제 노즐(40)을 웨이퍼(W)의 중심부의 위쪽으로 이동시켜, 용제 공급 장치(4)로부터 이 용제 노즐(40)에 적량의 용제를 토출하도록 조절하여 공급한다.
용제 노즐(40)로부터 용제를 웨이퍼(W) 위에 토출한 후, 회전 구동부(21)를 제어하여 웨이퍼(W)의 회전수를 상승시키는 것에 의해, 용제는 원심력에 의해 외부를 향하여 퍼져, 웨이퍼(W)의 표면 전체를 용제로 젖은 상태로 하는 공정, 즉 프리웨트가 행해진다. 또한, 용제는, 웨이퍼(W)를 회전시키고 있는 상태에서 공급하여도 좋다. 프리웨트 종료 후, 용제 노즐(40)을 웨이퍼(W)의 중심부 위쪽으로부터 대피시키고, 대신에 레지스트 노즐(30)을 웨이퍼(W)의 중심부 위쪽으로 이동시킨다. 레지스트 노즐(30)로부터 레지스트액의 토출을 시작하고, 예컨대 특허문헌 2에 개시된 방법에 의해 회전수를 제어함으로써 레지스트액을 웨이퍼(W) 위에 퍼지게 한다. 웨이퍼(W)에는 이미 프리웨트 처리가 행해져 있기 때문에, 레지스트액은 원활히 무리없이 확산되어, 줄기형으로 퍼짐으로써 도포 불균일이 발생하기 어려워진다.
그런데, 전술한 용제 공급 장치(4)에서는, 운전을 계속해 가는 중, 증류 탱크(51)의 내부에 저류되는 용제중의 파티클의 농도가 높아진다. 이 때문에 본 장치는, 증류 탱크(51)의 바닥부의 배액로(54)로부터 정기적으로 증류 탱크(51)중의 용제를 폐기함으로써, 내부를 리프레시하는 사이클을 마련하고 있다.
이 사이클의 예로서는, 웨이퍼 처리의 총 카운트 개수나, 용제의 적산 유량에 의해 배액 밸브(55)를 개방하는 타이밍을 결정하고, 그 시점의 증류 탱크(51)중의 용제의 양에 기초하여 전체 배출에 걸리는 시간을 산출하여, 밸브(44)를 폐쇄하고, 용제 공급원(42)으로부터의 용제 공급을 스톱시킨 후에, 전술한 산출된 시간만큼 배액 밸브(55)를 개방하는 것에 의해 배액을 행한다. 또한 배액이 완료된 후, 세정액에 의하여 증류 탱크(51)를 세정하여도 좋다. 세정 방법으로서는, 용제에 의한 세정(즉 함께 세정하는 것(common cleaning)) 및 증류 탱크(51)의 내벽에 부착된 금속 이온을 제거하기 위한 산에 의한 세정을 생각할 수 있다. 그리고 배액 후, 또는 세정 후에는(산을 이용한 경우는 세정 후 용제에 의해 함께 세정한 후), 다시 배액 밸브(55)를 폐쇄하고, 용제 공급원(42)으로부터 증류 탱크(51)에의 용제의 공급을 재개한다. 또한 이 세정 사이클일 때, 저류 탱크(71)에 충분한 액량이 있으면, 상기 증류 탱크(51)내의 세정 사이클과, 저류 탱크(71)로부터 웨이퍼(W)에의 정제 후 용제의 공급을 동시에 행하는 것도 가능하다.
전술한 실시형태에 의하면, 액처리인 레지스트 도포 처리에서, 미리 웨이퍼(W)의 표면을 적시는 프리웨트용 용제에 대하여, 증류 탱크에 의해 증류하고, 얻어진 처리액을 노즐로부터 기판에 공급하여 액처리를 행하고 있기 때문에, 처리액중 이물(예컨대 파티클이나 이온화한 메탈 등)이 저감된다. 이 때문에 기판 위에 처리액으로부터 이물이 반입되는 것을 억제할 수 있어, 예컨대 회로 패턴의 미세화가 진행되고 있는 반도체 디바이스의 제조에서 수율의 저하가 억제된다.
또한 정제 후 용제는 증류 후에서 처리에 필요한 양이 전용 탱크내에 확보된다. 따라서, 정제 후 용제를 안정적으로 웨이퍼 표면에 공급할 수 있기 때문에, 프리웨트 처리에 있어서, 파티클의 양을 억제한 용제로 웨이퍼 표면을 계속적으로 처리할 수 있다.
(처리액 공급 장치의 변형예)
계속해서, 제1 실시형태의 액처리 장치에서의 용제 공급 장치(4)의 변형예에 대해서 설명한다. 또한 전술한 실시형태의 각 부위에 상당하는 부위에는 동일 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
[변형예 1]
도 3에 도시하는 구성예에서는, 전술한 실시형태에서 이용한 송액 펌프(75)를 생략한 구성으로 되어 있다. 웨이퍼(W)에 대하여 용제의 제공을 행하지 않을 때는, 토출 밸브(76)를 폐쇄한 후에, 캐리어 가스는 캐리어 가스 공급원(81)으로부터 회수관(61), 냉각기(60)의 내측 관(62), 회수관(73)을 경유하여, 저류 탱크(71)로부터 가스 밸브(85)를 통해 외부에 배출한다. 웨이퍼(W)에 대하여 용제를 토출하는 경우, 가스 밸브(85)를 폐쇄한 후에, 토출 밸브(76)를 개방하고, 캐리어 가스 배출과 함께 용제 노즐(40)로부터 웨이퍼(W)에 용제를 토출한다.
즉, 이 예는, 용제를 노즐(40)에 보내는 송액 기구로서의 펌프 대신에, 캐리어 가스의 공급 기구를 이용한 구성이며, 캐리어 가스의 토출압을, 토출 밸브(76)에서의 용제의 송액을 위해 이용하고 있다.
[변형예 2]
도 4에 도시하는 구성예에서는, 캐리어 가스의 흡배기 장치의 대체로서, 저류 탱크(71)에 가스 밸브(85)를 통해 감압 기구(흡인 기구)인 감압 펌프(86)를 접속하고 있다. 또한 증류 탱크(51) 및 저류 탱크(71)는 진공 단열 탱크로서 구성되어 있다. 그리고 증류시에는 밸브(44)를 폐쇄하여, 기상 공간을 폐쇄계로 한 후, 감압 펌프(86)를 가동시켜, 가열부(53)로 증류 탱크(51)의 용제를 가열한다. 이때, 계 내의 압력이 저하되어 있기 때문에, 용제의 비점도 저하한다. 웨이퍼(W)에 대하여 용제를 토출하는 경우는, 송액 펌프(75)와 토출 밸브(76)로 용제를 제어한다.
이 변형예에서는, 용제의 비점이 저하되어 있기 때문에, 용제를 가열하는 가열부(53)의 출력을 저하시킬 수 있어, 에너지 절약이 가능한 것에 더하여, 수율의 향상도 기대할 수 있다.
[변형예 3]
도 5에 도시하는 구성예에서는, 캐리어 가스의 흡배기 장치의 대체로서, 가스 밸브(82)와 가스 밸브(85) 사이에 순환 펌프(87)를 접속하고, 증류시에는 밸브(44) 및 토출 밸브(76)를 폐쇄함으로써, 증류 탱크(51)로부터 냉각기(60)를 경유하여 저류 탱크(71), 가스 밸브(85), 순환 펌프(87), 가스 밸브(82), 그리고 증류 탱크(51)에 내부 공기가 순환하는 순환계를 형성한다. 웨이퍼(W)에 대하여 용제를 토출하는 경우는, 토출 밸브(76)를 개방 상태로 하고, 송액 펌프(75)를 구동한다.
이 변형예에서는 냉각기(60)에서 액화되지 않았던 용제 증기를, 다시 증류 탱크(51)에 환류시킬 수 있기 때문에, 정제 후의 용제의 회수 효율이 높아진다.
[변형예 4]
도 6에 도시하는 구성예에서는, 증류 탱크(51)내에서의 기상 부위에, 증류 탱크(51)의 횡단면에 적합한 크기로 성형된 메시형의 또는 다공질의 필터(91)를 설치한다. 이 필터(91)에 의해, 용제의 돌비(突沸) 등으로 액면이 불안정한 상태가 되었을 때에, 파티클을 포함한 액 덩어리나 미스트형의 용제가 회수관(61)에 혼입되는 것을 방지한다. 필터(91)의 수는 하나여도 좋지만, 복수 개를 병용하여도 좋다. 또한 필터의 재질로서는, 예컨대 불소 첨가 카본 수지(상품명: 테플론(등록상표))를 이용할 수 있다.
이 필터(91)는, 전술한 실시형태 또는 각 변형예와 조합하여도 좋다.
[변형예 5]
도 7에 도시하는 구성예에서는, 기화부로서 증류 탱크(51)를 이용하는 대신에 기화기(57)를 이용한다.
기화기(57)는, 편평한 원통형의 하우징과, 이 하우징내에 횡방향으로 설치된 휘발용 부재(92)와, 이 휘발용 부재(92)를 가열하는 가열부(53)를 구비하고, 하우징의 상면에는, 회수관(61)의 상류단이 접속되고, 캐리어 가스 도입 포트(83)를 통해 캐리어 가스 공급로가 접속되어 있다. 휘발용 부재(92)는 표면이 용제의 휘발면으로서 형성되고, 예컨대 중앙부에 배관(42a)의 하류단의 유출구가 접속되며, 이 유출구로부터 휘발면에 용제가 공급되도록 구성되어 있다.
휘발면의 일례로서는, 예컨대 중앙부로부터 방사형으로 연장되는 가는 홈이 다수 형성되어 있고, 유출구로부터의 용제가 모세관 현상에 의해 휘발면 전체에 퍼지도록 구성된 구조를 들 수 있다. 또한, 휘발용 부재(92)로서는, 예컨대 다공질체를 이용하고 상기 유출구를 이 다공질체내에 개구시켜, 유출구로부터의 용제가 다공질체내에 흡수되어, 다공질체의 상면(휘발면)으로부터 휘발하는 구성으로 하여도 좋다.
이러한 예에서는, 가열부(53)에 의해 휘발용 부재(92)에 유지된 용제가 가열되어, 용제 증기가 캐리어 가스와 함께 회수관(61)에 보내져 간다. 이 구성예에서는, 캐리어 가스 기구에 의해 계 내에 캐리어 가스를 흘리고 있지만, 변형예 2의 진공 흡인에 의한 기체 제어 기구를 이용하여 계 내의 압력을 조정하여도 좋다.
용제는 휘발용 부재(92)에 공급되고, 연속적으로 기화되기 때문에, 기화기(57)에는 마크로적으로 보면 액층이 없는 상태이다. 이 때문에 액 덩어리나 미스트형의 용제의 회수관(61)에의 혼입을 방지할 수 있다.
[변형예 6]
도 8에 도시하는 구성예에서는, 저류 탱크(71)로서 제1 저류 탱크(71a)와 제2 저류 탱크(71b)가 설치되어 있다. 각 탱크에 설치되어 있는 액면 센서 기구 및 캐리어 가스 배출 기구는, 전술한 실시형태에서의 저류 탱크(71)에 구비되어 있는 것과 동일하다. 회수관(73)으로부터 회수되는 정제 후의 용제는 유량계(66)를 통해, 용제 회수 포트(65a, 65b)로부터, 이들 저류 탱크(71a, 71b)에 탱크의 저류량 등의 상황에 따라 분배된다. 탱크(71a, 71b)로부터의 정제 후 용제의 취출 포트에는 각각 밸브(79a, 79b)가 구비되어, 용제 취출을 제어하고 있다. 저류 탱크(71a와 71b)는, 탱크의 저류량 등의 상황에 따라 상호 협동하여 정제 후의 용제의 저류와 웨이퍼(W)에의 용제의 제공을 행한다.
이들 저류 탱크는 3개 이상 이용하여도 좋다. 저류 탱크가 복수이므로, 정제 후의 용제의 웨이퍼(W)에 대한 토출을 보다 안정적인 상태로 계속할 수 있다.
이상 설명해 온 용제 공급 장치에 대해서, 용제는 외부 부착 필터(43)로 여과되어 있지만, 이 필터(43)는 관내 내장형 필터여도 같은 장치 구성이 가능하다. 또한, 필터(43)는 반드시 필요하지 않다.
또한, 전술한 냉각기(60)에 대해서는, 외측 관(60a)의 내부에서 내측 관(62)을 수냉하는 것에 의해 증류를 행하는 구조를 취하고 있지만, 용제 증기가 냉각에 의해 증류되고, 얻어진 정제 후의 용제를 저류 탱크(71)에 회수할 수 있는 구성으로 되어 있으면, 이 형태에 한하는 것이 아니다. 예컨대 냉각부에 펠티에 소자를 도입하여도 좋고, 내측 관의 양단을 함께 상부에 설치하고, 내측 관 본체를 플라스크형 냉각 기구로 냉각하는 등으로 하여도 좋다.
또한, 증류 탱크(51)에 온도 센서를 설치하여, 센서부로 검출한 증류 탱크(51)내의 액온(液溫)을 항상 모니터하며, 관측된 액온에 따라 가열부(53)의 출력을 조정하여, 액온을 실시간으로 조절하는 것도 생각할 수 있다. 이 경우, 증류 탱크(51)내의 액면이 매우 저하된 경우 등에 대하여 증류 탱크(51)의 과열을 막는 것이 가능해진다.
한편, 저류 탱크(71)에 온도 조절 기능을 마련하여, 저류 탱크(71)내의 정제 후의 용제를 항상 실온 정도로 유지하는 구조로 하여도 좋다. 용제를 실온 정도로 유지하는 이유는, 웨이퍼(W) 및 레지스트액은, 처리시에서는 통상 실온 정도로 유지되어 있기 때문에, 용제와 기판의 온도차를 작게 하는 것에 의해 레지스트막 도포 처리에서 면내 균일성을 향상시키기 때문이다.
또한, 캐리어 가스의 흡배기 장치의 대체로서, 가스 밸브(85)로부터 계 내의 기체를 방출함으로써, 계 내의 압력을 저하시키는 기구로 하여도 좋다. 계 내의 압력 상승시는 가스 밸브(85)를 개방하고, 토출 밸브(76)를 폐쇄한다. 이 때 용제 토출은 정지한다. 한편 웨이퍼(W)에 대하여 용제를 토출하는 경우는, 가스 밸브(85)를 폐쇄하고, 토출 밸브(76)를 개방함으로써, 용제를 제어한다. 증류 전의 용제가 대량이며, 정제 후의 용제도 대량으로 얻어질 것으로 예상될 때에, 이 토출 밸브(76)와 가스 밸브(85)에 의한 용제 토출 제어에 의해, 캐리어 가스 등에 의한 흡배기 장치를 생략할 수 있다.
본 장치에서 다룰 수 있는 프리웨트 처리용 용제 이외의 처리액의 예로서는, 레지스트 보호막 형성 후의 프리웨트 처리에 이용되는 MIBC, 웨이퍼 세정에 이용되는 이소프로필알코올, 웨이퍼의 린스에 이용되는 물 및 웨이퍼의 둘레 가장자리의 레지스트막을 제거하는, 소위 에지 리무버에 이용되는 용제 등을 들 수 있다.
W: 웨이퍼, 4: 처리액(용제) 공급 장치, 30: 레지스트 노즐, 40: 처리액(용제) 노즐, 42: 처리액(용제) 공급원, 43: 필터, 51: 증류 탱크, 53: 가열부, 54: 배액로, 57: 기화기, 60: 냉각기, 61: 회수관, 62: 내관, 71, 71a, 71b: 저류 탱크, 74: 처리액(용제) 공급로, 75: 송액 펌프, 81: 캐리어 가스 공급원, 86: 감압 펌프, 87: 순환 펌프, 91: 필터, 92: 휘발용 부재, 100: 제어부

Claims (16)

  1. 기판 유지부에 수평으로 유지된 기판에 대하여, 미사용의 용제를 공급하는 용제 공급원으로부터 용제 노즐을 통해 용제를 공급하여 액처리를 행하는 장치에서,
    상기 용제 공급원으로부터 공급된 용제로 구성된 액체를 가열하고, 그 액체를 기화하여 증기를 얻기 위한 기화부와,
    상기 기화부로부터 얻어진 용제의 증기를 냉각하여 액화하기 위한 냉각부와,
    상기 냉각부의 냉각에 의해 얻어진 용제를 저류하는 저류 탱크와,
    상기 저류 탱크 내의 용제를 상기 용제 노즐에 송출하기 위한 송액 기구
    를 구비한 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기화부는, 상기 용제 공급원으로부터 공급된 용제를 저류하고 증류하기 위한 증류 탱크와, 상기 증류 탱크 내에 저류되어 있는 용제를 가열하여 용제의 증기를 얻기 위한 가열부를 구비한 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 증류 탱크내에 캐리어 가스를 도입하기 위한 가스 도입부와, 상기 냉각부에 의해 용제의 증기를 액화하고 있을 때에 상기 증류 탱크로부터 보내진 저류 탱크 내의 캐리어 가스를 배출하기 위한 가스 배출부를 구비한 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가스 배출부는 밸브를 포함하고,
    상기 송액 기구는, 상기 가스 도입부와 상기 밸브를 포함하고, 그 밸브를 폐쇄한 상태에서 상기 가스 도입부로부터의 캐리어 가스에 의해 상기 저류 탱크 내를 가압하여 용제를 송출하는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 가스 도입부와 상기 가스 도입부를 상호 접속하고, 상기 가스 배출부로부터 배출된 용제 증기를 가스 도입부에 되돌리는 순환로가 마련된 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증류 탱크 내의 기상(氣相) 부위에 그 증류 탱크의 횡단면에 대응하는 크기를 갖는 필터가 마련된 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저류 탱크는, 상기 냉각부의 냉각에 의해 얻어진 용제를 분배하여 저류하기 위해 복수개 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  8. 미사용의 용제를 공급하는 용제 공급원으로부터 공급된 용제로 구성된 액체를 기화부에 의해 가열하고, 그 액체를 기화하여 증기를 얻는 공정과,
    상기 기화부와 저류 탱크 사이의 유로에 마련된 냉각부에 의해 상기 증기를 냉각하고 액화하여, 용제를 얻는 공정과,
    상기 냉각부의 냉각에 의해 얻어진 용제를 상기 저류 탱크에 저류하는 공정과,
    상기 저류 탱크 내의 용제를, 기판 유지부에 수평으로 유지된 기판에 대하여, 용제 노즐을 통해 공급하여 액처리를 행하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 액처리 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 증기를 얻는 공정은, 용제를 증류 탱크에 저류하는 공정을 포함하고,
    상기 액처리를 행하는 공정을 행한 후, 상기 증류 탱크 내의 용제를 폐기하고, 그 후, 용제 공급원으로부터 증류 탱크에 용제를 공급하는 것을 특징으로 하는 액처리 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 증류 탱크 내의 용제를 폐기한 후, 용제를 증류 탱크에 저류하기 전에, 그 증류 탱크를 세정하는 것을 특징으로 하는 액처리 방법.
  11. 미사용의 용제를 공급하는 용제 공급원으로부터 공급된 용제에 대하여, 액처리 방법을 행하는 장치에 이용되는 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 액처리 방법을 실시하기 위한 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
  12. 기판 유지부에 수평으로 유지된 기판에 대하여, 용제 공급원으로부터 용제 노즐을 통해 용제를 공급하여 액처리를 행하는 장치에서,
    상기 용제 공급원으로부터 공급된 용제로 구성된 액체를 가열하고, 그 액체를 기화하여 증기를 얻기 위한 기화부와,
    상기 기화부로부터 얻어진 용제의 증기를 냉각하여 액화하기 위한 냉각부와,
    상기 냉각부의 냉각에 의해 얻어진 용제를 저류하는 저류 탱크와,
    상기 저류 탱크 내의 용제를 상기 용제 노즐에 송출하기 위한 송액 기구
    를 구비하고,
    상기 기화부는, 상기 용제 공급원으로부터 공급된 용제를 저류하고 증류하기 위한 증류 탱크와, 상기 증류 탱크 내에 저류되어 있는 용제를 가열하여 용제의 증기를 얻기 위한 가열부를 구비하며,
    상기 증류 탱크내에 캐리어 가스를 도입하기 위한 가스 도입부와, 상기 냉각부에 의해 용제의 증기를 액화하고 있을 때에 상기 증류 탱크로부터 보내진 저류 탱크 내의 캐리어 가스를 배출하기 위한 가스 배출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 가스 배출부는 밸브를 포함하고,
    상기 송액 기구는, 상기 가스 도입부와 상기 밸브를 포함하고, 그 밸브를 폐쇄한 상태에서 상기 가스 도입부로부터의 캐리어 가스에 의해 상기 저류 탱크 내를 가압하여 용제를 송출하는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 가스 도입부와 상기 가스 도입부를 상호 접속하고, 상기 가스 배출부로부터 배출된 용제 증기를 가스 도입부에 되돌리는 순환로가 마련된 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 증류 탱크 내의 기상(氣相) 부위에 그 증류 탱크의 횡단면에 대응하는 크기를 갖는 필터가 마련된 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
  16. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 저류 탱크는, 상기 냉각부의 냉각에 의해 얻어진 용제를 분배하여 저류하기 위해 복수개 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 액처리 장치.
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