KR20060135496A - 기판 처리 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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KR20060135496A
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요시오 기무라
다까히로 오오꾸보
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도쿄 엘렉트론 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 기판에 처리액을 이용한 처리를 각각 행하는 복수의 모듈이 다단으로 포개져 설치되고, 상기 복수의 모듈에 대해 처리액을 분배 공급하는 기판 처리 시스템에 있어서, 각 모듈에 있어서의 처리액의 토출 정밀도를 동일하게 하여 막 두께 프로파일을 다른 모듈로 동일하게 하고, 또한 노즐로부터의 토출시에 처리액 내에 발포 기체를 포함하지 않는 디스펜스 기구를 구비하는 기판 처리 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
기판에 처리액을 이용한 처리를 각각 행하는 복수의 모듈이 다단으로 적층되어 설치되고, 상기 복수의 모듈에 대해 처리액을 분배 공급하는 디스펜스 기구를 구비하는 기판 처리 시스템(50)이며, 상기 디스펜스 기구는 처리액이 수용된 처리액 공급원(30)과, 상기 처리액 공급원(30)을 가압함으로써 처리액을 압송하는 가압 수단과, 상기 복수의 모듈의 옆에 각각 배치되고 상기 가압 수단에 의해 상기 처리액 공급원(30)으로부터 압송된 처리액을 내부에 저류하는 펌프(34)와, 상기 처리액 공급원(30)과 상기 적층되는 복수의 모듈의 높이 방향으로 배치되는 상기 펌프(34) 사이를 접속하고 처리액을 통액하는 양정부 배관과, 상기 각각의 펌프(34)에 대응하는 각 모듈에 있어서 처리액을 토출하는 노즐(Nz)을 구비하고, 상기 각각의 펌프(34)는 펌프(34)의 송출구로부터 각 펌프(34)에 대응하는 노즐(Nz)의 토출구까지의 배관 거리가 모두 동등해지도록 배치되어 있다.
노즐, 펌프, 처리액 공급원, 기판 처리 시스템, 디스펜스 기구

Description

기판 처리 시스템 및 그 제어 방법{SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM AND CONTROL METHOD}
도1은 본 발명에 관한 기판 처리 시스템이 적용되는 레지스트 도포 현상 장치를 포함하는 패턴 형성 장치의 전체를 도시한 사시도.
도2는 도1의 패턴 형성 장치에 있어서의 처리 공정의 흐름을 모식적으로 도시한 블록도.
도3은 (COT)에 대한 디스펜스 기구를 모식적으로 도시한 블록도.
도4는 레지스트 도포 현상 장치에 있어서의 디스펜스 기구의 배치를 도시한 도면.
도5는 디스펜스 유닛 내의 배치를 모식적으로 도시한 도면.
도6은 레지스트 도포 현상 장치의 디스펜스 기구에 있어서 레지스트를 수용하는 보틀 구성예를 도시한 도면.
도7은 노즐로부터 레지스트 토출할 때의 밸브 제어 순서를 도시한 공정표.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 캐리어 스테이션 블록(CSB)
2 : 프로세스 블록(PRB)
3 : 인터페이스 블록 메인(IFBM)
4 : 인터페이스 블록 서브(IFBS)
30 : 보틀(처리액 공급원)
34 : 정압 펌프(펌프)
35 : 디스펜스 밸브
36 : 제어부
50 : 레지스트 도포 현상 장치(기판 처리 시스템)
60 : 노광기
100 : 패턴 형성 장치
CU1 : 케미컬 유닛
DU1 내지 DU5 : 디스펜스 유닛
Nz1 내지 Nz5 : 노즐
R : 레지스트(처리액)
V1 내지 V6 : 밸브
[문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-235949호 공보
본 발명은 기판에 처리액을 이용한 처리를 행하는 복수의 모듈에 대해, 상기 처리액을 분배 공급하는 디스펜스 기구를 구비하는 기판 처리 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 반도체 등의 전자 디바이스 제조 공정 중, 포토리소그래피 공정에 있어서는, 웨이퍼 등의 기판에의 레지스트액(이하, 레지스트라 함)의 도포나 현상 처리를 행하는 유닛 장치인 레지스트 도포 현상 장치와, 레지스트가 도포된 기판에 노광 처리를 행하는 노광기가 조합되어 인라인 처리를 행하고 있다. 구체적으로는, 예를 들어 기판은 주된 공정으로서 세정 처리 → 탈수 베이크 → 어드히전(소수화) 처리 → 레지스트 도포 → 프리 베이크 → 노광 처리 → 현상 전 베이크 → 현상 → 포스트 베이킹이라 하는 일련의 처리를 거쳐서 레지스트층에 소정의 회로 패턴이 형성된다. 또한, 이러한 포토리소그래피 공정에 있어서의 인라인 처리에 대해서는 특허 문헌 1에 기재되어 있다.
[특허 문헌 1]
일본 특허 공개 제2000-235949호 공보
그런데, 종래부터 상기 레지스트 도포 현상 장치에 있어서는 생산 효율을 향상시키기 위해 동일한 처리 기능을 갖는 모듈이 복수대 설치되고, 병행하여 복수매의 웨이퍼를 동시 처리할 수 있도록 이루어져 있다. 이 경우, 그들 모듈을 모두 횡방향으로 배치하면, 장치의 풋 프린트가 증대되므로 그것을 억제하기 위해 모듈이 다단으로 포개져 설치되는 경향이 있다. 그 결과, 최근에 있어서는 장치 전체의 높이가 3미터 정도까지 도달하고 있다.
그러나, 이와 같이 다단으로 포개진 복수의 모듈에 의해 장치 전체의 높이가 높아지면, 그들 복수의 모듈에 레지스트를 분배 공급하는 디스펜스 기구에 있어서, 종래의 구조에서는 레지스트 토출 정밀도(토출량, 토출 스피드, 토출 압력, 토출 시간 등)에 악영향을 미치는 문제가 있었다.
즉, 종래의 디스펜스 기구에서는 보수의 용이함 등의 이유로부터 노즐에 레지스트를 공급하는 펌프나 레지스트 수용 보틀을, 레지스트 도포 현상 장치의 바닥부 부근에 모두 설치하는 구조를 채용하고 있다. 이로 인해, 펌프와 노즐 사이의 배관 거리가 모듈에 따라 다르고, 레지스트의 토출압이 노즐에 따라 다르다고 하는 기술적 과제가 있었다. 구체적으로는, 높은 위치에 설치된 모듈일수록 토출압이 낮아져 토출 정밀도가 저하되어 있었다.
또한, 복수의 도포 모듈로 동일한 도포 프로세스 처리를 행하는 경우, 상기한 바와 같이 모듈마다 레지스트 토출 정밀도가 다르면, 도포되는 막 두께가 복수의 모듈 사이에서 불균일해지는 문제가 있었다. 복수의 모듈 사이에서 막 두께 프로파일을 가능한 한 동일하게 하기 위해서는, 막 두께를 균일하게 하기 위해 펌프의 제어 파라미터나 디스펜스 밸브의 타이밍을 모듈마다 설정하는 방법도 있지만, 도포 처리 후에 막 두께에 관계하는 트러블이 발생한 경우 개개의 설정을 검증할 필요가 있어, 그 원인 특정이나 관리에 막대한 시간을 필요로 하고 있었다.
또한, 종래의 디스펜스 기구에 있어서 레지스트를 일시적으로 축액하는 펌프는 그 흡인 동작에 의해 액을 보충하기 때문에, 펌프에 레지스트를 공급하는 흡인측의 배관 내가 부압으로 되어 있었다. 이로 인해, 레지스트 내에 용존하고 있는 기체(예를 들어 질소)가 부압에 의해 마이크로 버블로서 발포되는 경우가 있었다. 그리고, 그러한 처리액이 웨이퍼에 도포되면, 도포 불균일 등의 결함이 발생되는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 사정하에 이루어진 것으로, 기판에 처리액을 이용한 처리를 각각 행하는 복수의 모듈이 다단으로 포개져 설치되고, 상기 복수의 모듈에 대해 처리액을 분배 공급하는 기판 처리 시스템에 있어서, 각 모듈에 있어서의 처리액의 토출 정밀도를 동일하게 하여 막 두께 프로파일을 다른 모듈로 동일하게 하고, 또한 노즐로부터의 토출시에 처리액 내에 발포 기체를 포함하지 않는 디스펜스 기구를 구비하는 기판 처리 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 기판 처리 시스템은 기판에 처리액을 이용한 처리를 각각 행하는 복수의 모듈이 다단으로 적층되어 설치되고, 상기 복수의 모듈에 대해 처리액을 분배 공급하는 디스펜스 기구를 구비하는 기판 처리 시스템이며, 상기 디스펜스 기구는 처리액이 수용된 처리액 공급원과, 상기 처리액 공급원을 가압함으로써 처리액을 압송하는 가압 수단과, 상기 복수의 모듈의 옆에 각각 배치되고, 상기 가압 수단에 의해 상기 처리액 공급원으로부터 압송된 처리액을 내부에 저류하는 펌프와, 상기 처리액 공급원과 상기 적층되는 복수의 모듈의 높이 방향에 배치되는 상기 펌프 사이를 접속하고 처리액을 통액하는 양정(揚程)부 배관과, 상기 각각의 펌프에 대응하는 각 모듈에 있어서 처리액을 토출하는 노즐을 구비하고, 상기 각각의 펌프는 펌프의 송출구로부터 각 펌프에 대응하는 노 즐의 토출구까지의 배관 거리가 모두 동등해지도록 배치되어 있는 것에 특징을 갖는다.
이와 같이 구성되므로, 모든 노즐 사이에서의 토출압이 동등해져 막 두께 불균일 등의 문제점의 발생 확률을 감소시킬 수 있다. 또한, 모든 모듈에 대해 펌프의 제어 파라미터나, 막 두께 프로파일을 같은 설정으로 할 수 있으므로 트러블 발생시의 대책을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 상기 디스펜스 기구는 상기 양정부 배관의 시단부에 설치된 밸브와 상기 각각의 펌프의 입구측에 설치된 밸브와, 상기 펌프와 상기 노즐 사이에 각각 설치된 밸브와, 상기 각각의 밸브의 개폐 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 디스펜스 기구의 밸브 제어가 가능해져 상기 양정부 배관 내에 처리액을 축액하여 각 펌프에 처리액을 공급할 수 있고, 또한 각 펌프에 공급되어 보충된 처리액을 노즐로부터 토출할 수 있다.
또한, 상기 각각의 펌프의 입구측에 설치된 밸브와, 상기 펌프와, 상기 펌프와 상기 노즐 사이에 각각 설치된 밸브는 각각의 내부 배관과 각각을 접속하는 배관에 있어서 통류하는 처리액이 하부로부터 상부를 향하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 그 경로 배관에 있어서 처리액 중에 기포가 발생한 경우에는, 기포는 상승하여 이동하므로 노즐로부터 외기로 도피할 수 있다. 또한, 펌프나 밸브를, 그 내부 배관을 통류하는 처리액이 하부로부터 상부를 향하도록 (세로로) 배치함으로써 처리액의 내부 체류를 없앨 수 있다.
또한, 상기 펌프는 상기 처리액 공급원보다도 높거나 또는 같은 높이로 배치되고, 상기 노즐은 대응하는 상기 펌프보다도 높게 배치되는 것이 바람직하다.
그 경우, 상기 처리액 공급원은 상기 디스펜스 기구의 최하단에 배치되고, 상기 펌프는 대응하는 상기 노즐보다도 1단 낮게 배치되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 처리액 공급원으로부터 노즐까지의 경로 배관에 있어서 처리액 중에 기포가 발생한 경우에는, 기포는 상승하여 이동하므로 노즐로부터 외기로 도피할 수 있다.
또한, 상기 모듈에 대해 각각 다른 처리액을 공급하는 복수의 상기 디스펜스 기구를 갖고, 각각의 디스펜스 기구에 있어서 상기 펌프의 입구측에 설치된 밸브와, 상기 펌프와, 상기 펌프와 상기 노즐 사이에 설치된 밸브가 일체적으로 종방향으로 연결되어 디스펜스 유닛이 구성되고, 상기 모듈에 대해 각각 다른 처리액의 상기 디스펜스 유닛이 횡방향으로 연결되어 설치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 모듈에 필요한 복수의 다른 처리액을 상기한 디스펜스 기구에 의해 공급할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 관한 기판 처리 시스템의 제어 방법은 상기 어느 하나에 기재된 기판 처리 시스템의 제어 방법이며, 상기 복수의 펌프의 입구측에 설치된 밸브를 모두 폐쇄하는 스텝과, 상기 가압 수단에 의해 상기 처리액 공급원으로부터 처리액을 송출하여 상기 양정부 배관에 축액하는 스텝을 실행하고, 상기 양정부 배관 내의 압력을 정정(整定)하는 것에 특징을 갖는다.
이와 같이 함으로써, 모든 펌프에 대해 동일한 압력으로 처리액을 보충할 수 있다.
상기 펌프와 상기 노즐 사이에 각각 설치된 밸브를 폐쇄하는 단계와, 상기 펌프의 입구측에 설치된 밸브를 개방하는 단계를 실행하고, 상기 양정부 배관으로부터의 정압에 의해 처리액을 상기 펌프 내에 보충시키는 것이 바람직하다.
이와 같이, 정압에 의해 펌프 내에 처리액을 보충함으로써 양정부 배관에서 부압이 발생하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 부압에 의한 질소 등의 마이크로 버블 등의 발포를 억제할 수 있다.
또한, 상기 펌프는 상기 펌프 내에 축액된 처리액을 압송하는 수단을 갖고, 상기 펌프로부터 처리액을 압송시키는 동시에, 상기 펌프와 상기 노즐 사이에 설치된 밸브를 개방하는 단계를 실행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 함으로써, 노즐에 대해 처리액을 송출할 수 있다.
또한, 상기 노즐로부터의 처리액의 토출 종료 후에 상기 펌프의 입구측에 설치된 밸브를 폐쇄하는 단계와, 상기 양정부 배관의 시단부에 설치된 밸브를 폐쇄하는 단계를 실행하여 상기 양정부 배관 내에 축압하는 것이 바람직하다.
이와 같이 함으로써, 펌프에의 차회의 처리액 보충시에 즉시 처리액을 보충할 수 있고, 또한 각 펌프에의 보충 시간을 동일하게 할 수 있다.
이하, 본 발명에 관한 기판 처리 시스템 및 그 제어 방법에 대해 도면에 도시한 실시 형태를 기초로 하여 설명한다. 도1은, 예를 들어 반도체나 액정 모니터 등의 전자 디바이스 제조 공정의 포토리소그래피 공정에 있어서 사용되는 패턴 형 성 장치의 전체를 도시한 사시도이다. 도2는 도1의 패턴 형성 장치에 있어서의 처리 공정의 흐름을 모식적으로 도시한 블록도이다.
도1에 도시한 패턴 형성 장치(100)는 본 발명의 기판 처리 시스템이 적용되는 레지스트 도포 현상 장치(50)와, 이와 연휴하여 인라인 처리를 행하는 노광기(60)로 구성된다. 이 중, 레지스트 도포 현상 장치(50)는 캐리어 스테이션 블록(CSB)(1), 프로세스 블록(PRB)(2), 인터페이스 블록 메인(IFBM)(3), 인터페이스 블록 서브(IFBS)(4)라 불리우는 4개의 블록으로 구성된다.
캐리어 스테이션 블록(CSB)(1)은 웨이퍼가 복수매 밀폐 수납된 복수의 캐리어 카세트(FOUP)(5)를 반입출하기 위한 블록이고, 그 반입출을 위한 캐리어 스테이션 반송 아암(CRA)(6)을 구비하고 있다. 프로세스 블록(PRB)(2)은 처리 목적별로 PRA 타워(10), SPIN 타워(11), 연결 오븐(HP) 타워(12), 배면 오븐(HPB) 타워(13)라 불리우는 4 종류의 타워로 구성되어 있다. 각 타워는 웨이퍼의 처리를 행하는 모듈이라 불리우는 장치가 세로로 적층되어 있다.
이 중, PRA 타워(10)는 도2에 도시한 프로세스 블록 반송 아암(PRA)(15)을 갖고, 이 반송 아암(15)이 승강 가능 및 연직 축 주위로 회전 가능하게 구성됨으로써 그 주변의 타워의 각 모듈과의 웨이퍼의 반입·반출을 행하도록 이루어져 있다.
또한, SPIN 타워(11)는 웨이퍼로의 레지스트 도포 처리를 행하는 코트 프로세스 스테이션(COT)(16)과, 현상 처리를 행하는 디벨로프 프로세스 스테이션(DEV)(17)이 각각 다단으로, 예를 들어 5단씩 포개져 구성되어 있다.
또한, 연결 오븐(HP) 타워(12)는 예를 들어 냉각 플레이트를 구비한 칠 플레 이트 프로세스 스테이션(CPL)(18), 칠링 고정밀도 핫 플레이트 프로세스 스테이션(CPHP)(19), 웨이퍼 반송에 이용하는 스테이지로서의 트랜지션 스테이지(TRS)(20) 등이 다단으로 적층되어 있다. 또한, 배면 오븐(HPB) 타워(13)는 저온에서의 열처리를 행하는 저온 핫 플레이트 프로세스 스테이션(LHP)(21)과, 소수화 처리를 행하는 어드히전 프로세스 스테이션(ADH)(22)이 다단으로 적층되어 있다.
인터페이스 블록 메인(IFBM)(3)은 웨이퍼 주변의 노광 처리만 행하는 주변 노광 프로세스 스테이션(WEE)(23), 스테이셔너리 버퍼링 스테이지(SBU)(24) 등이 다단으로 적층되어 있다. 그리고, 도2에 도시한 인터페이스 블록 반송 아암 메인(IRAM)(25)이 승강 가능 및 연직 축 주위로 회전 가능하게 구성됨으로써 그 주위의 모듈 사이에서 웨이퍼의 반입·반출이 가능해지도록 이루어져 있다.
또한, 인터페이스 블록 서브(IFBS)(4)는 도2에 도시한 인터페이스 블록 반송 아암 서브(IRAS)(26)를 구비하고, 이 반송 아암 서브(IRAS)(26)에 의해 도포 현상 장치(50)와 후술하는 노광기(60)의 노광기 인터페이스(EIF)(27) 사이에서 웨이퍼의 반입·반출을 행하도록 구성되어 있다.
또한, 노광기(60)는 레지스트가 도포된 웨이퍼에 대해 회로 패턴을 형성한 렉틸을 거쳐서 레이저광에 의해 조사 노광한다. 이 노광기(60)는 웨이퍼의 반송 수단으로서의 노광기 인터페이스(EIF)(27)를 구비하고, 노광기(60)측으로부터는 이 노광기 인터페이스(EIF)(27)를 거쳐서 레지스트 도포 현상 장치(50) 사이에서 웨이퍼의 반입출을 행하도록 구성되어 있다.
계속해서, 이와 같이 구성된 패턴 형성 장치(100)에 있어서의 일련의 처리 공정에 대해 도2를 기초로 하여 설명한다.
우선, 캐리어 스테이션 블록(CSB)(1)에 있어서 미처리 웨이퍼를 수용한 캐리어 카세트(FOUP)(5)가 반입되고, 캐리어 스테이션 반송 아암(CRA)(6)에 의해 그곳으로부터 1매의 웨이퍼가 인도 스테이지인 트랜지션 스테이지(TRS)(20)로 반송된다. 그곳에서 웨이퍼는 위치 맞춤이 행해진 후, 반송 아암(PRA)(15)에 의해 어드히전 프로세스 스테이션(ADH)(22)으로 반송되어 소수화 처리가 행해진다. 계속해서, 칠 플레이트 프로세스 스테이션(CPL)(18)에서 소정의 냉각 처리가 행해지고, 코트 프로세스 스테이션(COT)(16)으로 반송되어 웨이퍼 표면 상으로의 레지스트 도포 처리가 행해진다.
그리고, 저온 핫 플레이트 프로세스 스테이션(LHP)(21)에서 소정의 가열 처리, 즉 프리 베이크 처리가 행해지고 인터페이스 블록 메인(IFBM)(3)의 트랜지션 스테이지(TRS)(20)로 반송된다. 그리고, 웨이퍼는 인터페이스 블록 반송 아암 메인(IRAM)(25)에 의해 주변 노광 프로세스 스테이션(WEE)(23)으로 반송되어 웨이퍼 주변에 대한 노광 처리가 행해지고, 그 후 스테이셔너리 버퍼링 스테이지(SBU)(24)에 일시적으로 적재된다.
그리고, 웨이퍼는 칠 플레이트 프로세스 스테이션(CPL)(18)에 있어서 냉각 처리되고, 그 후 인터페이스 블록 반송 아암 서브(IRAS)(26)에 의해 인터페이스 블록 서브(IFBS)(4)를 거쳐서 노광 장치(60)에 의해 노광 처리가 행해진다.
노광 처리를 종료한 웨이퍼는 다시 인터페이스 블록 서브(IFBS)(4)를 거쳐서 인터페이스 블록 메인(IFBM)(3)의 트랜지션 스테이지(TRS)(20)에 반송된다. 그리고, 칠링 고정밀도 핫 플레이트 프로세스 스테이션(CPHP)(19)에 있어서 소정의 가열 처리가 행해지고, 즉 포스트 익스포저 베이크(PEB) 처리가 행해지고 칠 플레이트 프로세스 스테이션(CPL)(18)에서 냉각 처리가 행해진다.
계속해서, 웨이퍼는 디벨로프 프로세스 스테이션(DEV)(17)으로 반송되어 현상 처리가 행해지고, 저온 핫 플레이트 프로세스 스테이션(LHP)(21)에서 레지스트를 건조시켜 웨이퍼와의 밀착성을 좋게 하기 위한 가열 처리, 즉 포스트 베이크 처리가 행해진다. 그리고 웨이퍼는 칠 플레이트 프로세스 스테이션(CPL)(18)에서 냉각 처리가 행해지고, 캐리어 카세트(FOUP)(5)로 복귀된다.
계속해서, 상기 레지스트 도포 현상 장치(50)에 있어서 레지스트 등의 처리액을 각 모듈에 분배 공급하는 디스펜스 기구에 대해, 다단으로 포개진 코트 프로세스 스테이션(COT)(16)에의 레지스트 공급을 예로 설명한다.
도3은 예를 들어 1개의 COT 모듈에 준비되는 7 종류(7 계통)의 레지스트 중, 1 계통의 배관 라인인 디스펜스 기구를 모식적으로 도시한 블록도이다. 도3에 도시한 이 기구는, 크게는 레지스트 등의 케미컬재를 저축한 저축부인 예를 들어 보틀 용기 등으로 이루어지는 케미컬 유닛(CU1)과, 그리고 나서 분배되어 구성되는 복수(도면에서는 5개)의 디스펜스 유닛(DU1 내지 DU5)과, 그들 케미컬 유닛(CU1) 및 디스펜스 유닛(DU1 내지 DU5)에 있어서의 밸브 제어 등을 행하는 제어부(36)로 구성되어 있다.
상기 디스펜스 유닛(DU)은 다단으로 포개진 (COT)(16)의 대수와 같은 수 설 치되고, 각각 1대 1로 대응하도록 이루어져 있다. 즉, 본 예에서는 (COT)(16)은 5단으로 포개져 있으므로, 5개의 디스펜스 유닛(DU)이 설치되어 있다.
케미컬 유닛(CU1)은 레지스트(R)를 저축한 보틀(30)(처리액 공급원)과, 레지스트(R)를 일시 저류하여 버퍼링함으로써 보틀(30) 내의 레지스트(R)가 잔존하고 있는지 여부를 검출하는 검출 수단을 갖는 저류부인 리퀴드 엔드(31)와, 레지스트(R)의 필터링을 행하는 필터(32)와 복수의 밸브(V1 내지 V5) 등에 의해 구성된다.
또한, 상기 밸브(V1)는 가압 수단과 보틀(30) 사이에 설치되고, 밸브(V2)는 보틀(30)과 리퀴드 엔드(31) 사이에 설치되어 있다. 또한, 밸브(V3)는 각 디스펜스 유닛(DU)에 레지스트 공급하기 위한 양정부 배관(45)의 시단부에 설치되어 있다. 또한, 밸브(V4)는 리퀴드 엔드(31)로부터의 드레인(배출) 배관 도중에 설치되고, 밸브(V5)는 필터(32)로부터의 드레인 배관 도중에 설치되어 있다.
케미컬 유닛(CU1)에 있어서는, 제어부(36)의 제어에 의해 밸브(V1)가 개방되어, 도시하지 않은 가압 수단에 의해 보틀(30) 내에 질소(N2)가 공급되면 보틀 내의 압력이 상승하도록 이루어져 있다. 그리고, 보틀 내가 가압되면 보틀 내부로부터 레지스트(R)가 압출(압송)되어, 밸브(V2)가 개방됨으로써 레지스트(R)가 리퀴드 엔드(31)에 공급되도록 이루어져 있다.
또한, 밸브(V1, V2)가 개방 상태에서 리퀴드 엔드(31)로 순차 공급되는 레지스트(R)는 필터(32)에 있어서 필터링되고, 제어부(36)의 제어에 의해 밸브(V3)가 개방됨으로써 각 디스펜스 유닛(DU1 내지 DU5)에 레지스트(R)를 공급하는 양정부 배관(45)에 통액(압송)되도록 구성되어 있다.
또한, 케미컬 유닛(CU1)에 있어서는 리퀴드 엔드(31) 및 필터(32)에서 레지스트 내에 용존하고 있는 기체[질소(N2) 등]가 발포한 경우에, 그것을 배출하기 위한 밸브(V4, V5)가 설치되어 배출하도록 이루어져 있다.
한편, 디스펜스 유닛(DU1 내지 DU5)은 정압 펌프(34)와 정압 펌프(34)의 입구측에 설치되어 펌프에의 레지스트 공급을 제어하는 밸브(V6)와, 노즐(Nz1 내지 Nz5)로부터 토출되는 레지스트(R)의 공급 제어를 행하는 디스펜스 밸브(AMC)(35)로 구성되어 있다. 또한, 각 디스펜스 밸브(35)는 각 정압 펌프(34)와 각 노즐(Nz) 사이에 설치되어 있다.
이 디스펜스 유닛(DU1 내지 DU5)에 있어서는 제어부(36)의 제어에 의해 정압 펌프(34)의 출구측을 폐쇄한 상태에서 밸브(V6)가 개방되면, 양정부 배관(45)으로부터의 정압에 의해 정압 펌프(34) 내에 레지스트(R)가 축액되도록 이루어져 있다. 즉, 정압 펌프(34)는 종래의 펌프와 같이 흡인하여 레지스트를 보충하는 동작을 하지 않도록 구성되어 있다. 따라서, 종래와 같이 흡인에 의해 양정부 배관(45) 내에 부압을 발생시키는 일이 없으므로, 레지스트 중에 있어서 부압에 의한 질소(N2)의 발포를 억제할 수 있다.
또한, 각 (COT)(16)에 있어서의 노즐(Nz1 내지 Nz5)로부터 레지스트 토출을 행하는 경우에는 밸브(V6)를 폐쇄한 상태에서 정압 펌프(34)의 유출구와 디스펜스 밸브(35)를 개방하도록 구성되어 있다.
또한, 상기한 구성의 디스펜스 유닛(DUL 내지 DU5)은 각각 대응하는 (COT)(16)에 가까운 위치에 배치된다. 예를 들어, 도4의 레지스트 도포 현상 장치(50)의 측면도에 도시한 바와 같이 디스펜스 유닛(DU1 내지 DU5)은 (COT)(16)가 적층된 SPIN 타워(11)의 부근에 다단으로 인접하여 COT 모듈 옆에 대응하도록 배치된다.
이와 같이 배치됨으로써 각 유닛(DU1 내지 DU5)에 있어서의 정압 펌프(34)의 송출구와, 각 펌프에 대응하는 노즐(Nz1 내지 Nz5)의 토출구까지의 배관 거리가 모두 동등해지도록 이루어져 있다.
즉, 펌프로부터 노즐까지의 배관 거리를 각 모듈로 동일하게 함으로써 동일 조건으로 할 수 있다. 그로 인해, 노즐(Nz1 내지 Nz5)에서의 펌프 파라미터를 동일하게 하면 토출압이 동등해져, 막 두께 불균일 등의 문제점의 발생 확률을 감소시킬 수 있다. 또한, 모든 (COT)(16)에 대해 펌프의 제어 파라미터나 막 두께 프로파일을 동일한 설정으로 할 수 있으므로 트러블 발생시의 대책을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 도4에 도시한 바와 같이 보다 바람직하게는 케미컬 유닛(CU1)은 레지스트 도포 현상 장치(50)의 바닥부 부근(디스펜스 기구의 최하단)에 설치되고, 디스펜스 유닛(DU1 내지 DU5)은 케미컬 유닛(CU1)보다 높게 설치된다. 또한, 노즐(Nz1 내지 Nz5)은 각각 대응하는 디스펜스 유닛(DU1 내지 DU5)보다도 1단 위의 높은 위치에 설치된다.
또한, 각 디스펜스 유닛에 있어서 도5에 도시한 바와 같이 아래부터 차례로 밸브(V6)와, 정압 펌프(34)와, 디스펜스 밸브(AMC)(35)가 종방향으로 단 형상으로 배치된다. 또한, 도5는 각 모듈에 대해 다른 처리액을 공급하는 7 계통의 디스펜스 기구에 각각 대응하는 7 계통의 디스펜스 유닛이 횡방향으로 연결되어 설치되는 모습을 나타내고 있다.
또한, 아래부터 차례로 밸브(V6)와, 정압 펌프(34)와, 디스펜스 밸브(AMC)(35)가 종방향으로 배치되고, 그들 노즐(Nz)보다도 아래의 위치에 있으면 되므로, 그 조건을 충족시키면 예를 들어 디스펜스 밸브(35)를 COT 모듈 내에 배치해도 된다.
이와 같이 디스펜스 기구의 설치가 이루어짐으로써, 탱크(30)로부터 노즐(Nz1 내지 Nz5)까지의 레지스트 경로가 각각 상방을 향해 배관된다. 그 결과, 그 경로 배관에 있어서 레지스트 중에 질소(N2) 등의 기포가 발생한 경우에는 기포가 상방으로 이동하므로 기포를 노즐(Nz)로부터 외기로 도피시킬 수 있다.
또한, 각 밸브나 펌프는 그 내부 배관에 있어서 그 유로가 종방향이 되도록 배치된다. 그와 같이 배치됨으로써 처리액의 내부 체류를 없앨 수 있다.
또한 이 디스펜스 기구에 있어서의 보틀(30)의 형태로서, 바람직하게는 도6의 (a) 및 도6의 (b)에 도시한 구조가 이용된다.
도6의 (a)는 외측 용기(30a) 중에 레지스트(R)를 수용한 주머니 용기(40)가 설치된 구조이며, 가압하기 위한 질소(N2)는 외측 용기(30a) 중이며 주머니 용 기(40)의 외측의 공간에 공급된다. 주머니 용기(40) 내부와 그 외측의 공간과는 비접촉 상태로 이루어진다.
이 구성에 따르면, 외측 용기(30a)에 질소(N2)가 공급되어 용기 내의 압력이 상승하면, 주머니 용기(40)가 압축되어 내부의 레지스트(R)가 밖으로 압출된다. 또한, 이 구성에 따르면 질소(N2)와 레지스트(R)가 접촉하지 않으므로 레지스트(R) 내로 질소(N2)가 새롭게 혼입하는 일이 없다. 즉, 레지스트(R)에 용존한 질소(N2)가 부압에 의해 발포한다고 하는 과제를 해결할 수 있다.
또한, 도6의 (b)는 외측 용기(30a) 중에 레지스트(R)를 수용한 내측 용기(41)가 설치된 구조이며, 가압하기 위한 질소(N2)는 외측 용기(30a) 중이며 내측 용기(41)의 외측의 공간에 공급된다. 또한, 내측 용기(41)는 개방되어 있고, 내측 용기(41) 중과 외측은 동일 압력으로 되어 있다.
이 구성에 따르면, 외측 용기(30a)에 질소(N2)가 공급되어 용기 내의 압력이 상승하면, 레지스트(R)가 가압됨으로써 밖으로 압출된다. 또한, 이 구성에 따르면 외측 용기(30a) 내의 압력이 상승해도 레지스트(R)를 수용한 내측 용기 중과 외측은 동일 압력이므로, 압력 상승에 수반되는 용기의 팽창 등의 위험성을 회피할 수 있다.
계속해서, 이와 같이 구성된 디스펜스 기구에 있어서 노즐로부터 레지스트 토출할 때의 밸브 제어 순서에 대해 이미 각 디스펜스 유닛(DU)에 통액된 상태에서 노즐로부터의 토출까지를 도7의 공정표를 기초로 하여 설명한다. 이 표에서는, 제어부(36)에 의해 제어되는 밸브(V2, V3, V6), 정압 펌프(34)의 출력(밸브), 디스펜스 밸브(35)의 공정마다의 온 오프 동작을 일람 표시하고 있다.
각 노즐(Nz1 내지 Nz5)로부터 레지스트(R)를 토출할 때에는, 우선 정압 펌프(34)에의 레지스트(R)의 보충이 이루어지고, 그 후 노즐로부터의 토출이 행해진다.
이 공정을 상세하게 따르면, 우선 펌프(34)에의 레지스트 보충 동작에 있어서 도시하지 않은 가압 수단에 의해 탱크(30)에 질소(N2)가 송입되어, 탱크 내의 가압이 행해진다(단계 S1). 여기서, 탱크(30)의 출구측만이 개방 상태로 이루어지고 다른 밸브는 폐쇄된 상태가 된다. 또한, 이 상태에서 필터(32)의 출력측까지 가압된 상태가 된다.
계속해서, 밸브(V3)가 개방되고 탱크(30)로부터 압출된 레지스트(R)가 양정부 배관(45) 내에 축액된다. 이에 의해, 양정부 배관(45)에 있어서의 압력이 정정된다(단계 S2). 또한 이 때, 각 디스펜스 유닛(DU 내지 DU5)의 밸브(V6)는 모두 완전히 폐쇄된 상태이다.
그리고, 각 디스펜스 유닛(DU1 내지 DU5)에 있어서 토출 타이밍에 맞추어 차례로 밸브(V6)가 개방된다. 이 때, 양정부 배관(45)으로부터의 정압에 의해, 정압 펌프(34)에 레지스트(R)가 유입되어 펌프 내로의 레지스트(R)의 보충 동작이 이루어진다(단계 S3).
정압 펌프(34)에 레지스트(R)가 보충되면, 우선 밸브(V6)가 폐쇄된다(단계 S4). 또한, 이 상태에 있어서는 정압 펌프(34)의 유출구는 폐쇄되어 있으므로 펌프 내는 내부의 저류부에 레지스트를 충전하는 상태로 이루어진다.
또한, 밸브(V6)가 폐쇄되면 계속해서 밸브(V3)가 폐쇄된다(단계 S5). 또한, 이 상태에 있어서는 양정부 배관(45) 내에는 레지스트(R)가 충전되어 있으므로 양정부 배관(45) 내는 축압된 상태가 유지된다. 이와 같이 양정부 배관(45)이 가압 상태가 됨으로써 정압 펌프(34)에의 차회의 레지스트 보충시에 즉시 레지스트를 보충할 수 있고, 또한 각 유닛의 펌프에의 보충 시간을 동일하게 할 수 있다.
단계 S5에 의해 밸브(V3)가 폐쇄되면, 탱크(30)에의 가압 동작이 정지되고(단계 S6), 밸브(V2)가 폐쇄되어 정압 펌프(34)에의 레지스트 보충 동작이 완료한다.
계속해서, 토출 공정에서는 밸브(V6)를 폐쇄하고 정압 펌프(34) 내에 충전된 레지스트를 펌프 내에 설치된 도시하지 않은 다이어그램(압송 수단)에 의해 저류부를 압박함으로써 레지스트를 송출한다. 이 때, 다이어그램에 의한 압박과 대략 동시에 디스펜스 밸브(35)를 개방 상태로 한다. 또한, 디스펜스 밸브(35)의 개방 타이밍을 조정해도 물론 상관없다.
이에 의해, 노즐(Nz)로부터 레지스트가 토출되지만, 디스펜스 밸브(35)에 의해 소정의 토출량을 개방 시간으로 조정하는 토출량 제어가 이루어진다(단계 S7).
또한, 토출을 정지할 때에는 정압 펌프(34)의 출력측과 디스펜스 밸브(35)가 폐쇄된다(단계 S8).
이상과 같이, 본 발명에 관한 실시 형태에 따르면, 복수의 도포 모듈(COT)(16)에서 이용되는 노즐(Nz1 내지 Nz5)에 각각 레지스트를 송출하는 복수의 정압 펌프(34)의 송출구와, 각 펌프에 대응하는 상기 노즐(Nz)의 토출구까지의 배관 거리가 모두 동등해지도록 구성된다. 이에 의해, 동일한 펌프 조건으로 펌프를 동작시켰을 때에, 모든 노즐(Nz) 사이에서의 토출압이 동등해지고, 막 두께 불균일 등의 문제점의 발생 확률을 감소시킬 수 있다. 또한, 모든 (COT)(16)에 대해 펌프의 제어 파라미터나, 막 두께 프로파일을 동일한 설정으로 할 수 있으므로 트러블 발생시의 대책이나 설정의 관리를 용이하게 행할 수 있다.
또한, 처리액의 흡인 공정이 없는 펌프이므로, 정압 펌프(34)에의 레지스트(R)의 보충은 압력 정정된 양정부 배관(45)으로부터의 정압에 의해 이루어지고, 보충 동안 양정부 배관(45)에는 보틀(30)로부터 레지스트(R)가 공급되므로, 양정부 배관(45)에 부압이 발생하지 않는다. 이로 인해, 레지스트 내에 질소(N2) 등의 기체의 발포를 억제할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 따르면 탱크(30)로부터 노즐(Nz1 내지 Nz5)까지의 레지스트 경로가 각각 상방을 향해 배관된다. 그 결과, 그 경로 배관에 있어서 레지스트 중에 기포가 발생한 경우에는 기포를 노즐(Nz)로부터 외기로 도피시킬 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는 기판에 레지스트를 도포하는 (COT)에 디스펜스 기구를 적용하였지만, 본 발명에 관한 기판 처리 시스템의 디스펜스 기구는 (COT)뿐만 아니라 다른 처리액을 이용하여 기판 처리하는 복수의 모듈에 대해서도 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는 피처리 기판으로서 반도체 웨이퍼를 예로 하였지만 본 발명에 있어서의 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고 LCD 기판, CD 기판, 글래스 기판, 포토마스크, 프린트 기판 등도 가능하다.
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 기판을 처리하는 레지스트 패턴 형성 장치 등에 적용할 수 있고, 반도체 제조 업계, 전자 디바이스 제조 업계 등에 있어서 적합하게 이용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판에 처리액을 이용한 처리를 각각 행하는 복수의 모듈이 다단으로 포개져 설치되고, 상기 복수의 모듈에 대해 처리액을 분배 공급하는 기판 처리 시스템에 있어서, 각 모듈에 있어서의 처리액의 토출 정밀도를 동일하게 하여 막 두께 프로파일을 다른 모듈로 동일하게 하고, 또한 노즐로부터의 토출시에 처리액 내에 발포 기체를 포함하지 않는 디스펜스 기구를 구비하는 기판 처리 시스템 및 그 제어 방법을 얻을 수 있다.

Claims (10)

  1. 기판에 처리액을 이용한 처리를 각각 행하는 복수의 모듈이 다단으로 적층되어 설치되고, 상기 복수의 모듈에 대해 처리액을 분배 공급하는 디스펜스 기구를 구비하는 기판 처리 시스템이며,
    상기 디스펜스 기구는,
    처리액이 수용된 처리액 공급원과,
    상기 처리액 공급원을 가압함으로써 처리액을 압송하는 가압 수단과,
    상기 복수의 모듈 옆에 각각 배치되고, 상기 가압 수단에 의해 상기 처리액 공급원으로부터 압송된 처리액을 내부에 저류하는 펌프와,
    상기 처리액 공급원과 상기 적층되는 복수의 노즐의 높이 방향에 배치되는 상기 펌프 사이를 접속하고 처리액을 통액하는 양정부 배관과,
    상기 각각의 펌프에 대응하는 각 모듈에 있어서 처리액을 토출하는 노즐을 구비하고,
    상기 각각의 펌프는 펌프의 송출구로부터 각 펌프에 대응하는 노즐의 토출구까지의 배관 거리가 모두 동등해지도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 디스펜스 기구는,
    상기 양정부 배관의 시단부에 설치된 밸브와,
    상기 각각의 펌프의 입구측에 설치된 밸브와,
    상기 펌프와 상기 노즐 사이에 각각 설치된 밸브와,
    상기 각각의 밸브의 개폐 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 각각의 펌프의 입구측에 설치된 밸브와, 상기 펌프와, 상기 펌프와 상기 노즐 사이에 각각 설치된 밸브는 각각의 내부 배관과 각각을 접속하는 배관에 있어서 통류하는 처리액이 하부로부터 상부를 향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프는 상기 처리액 공급원보다도 높거나 또는 동일한 높이로 배치되고, 상기 노즐은 대응하는 상기 펌프보다도 높게 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 처리액 공급원은 상기 디스펜스 기구의 최하단에 배치되고, 상기 펌프는 대응하는 상기 노즐보다도 1단 낮게 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모듈에 대해 각각 다른 처리액을 공급하는 복수의 상기 디스펜스 기구를 갖고,
    각각의 디스펜스 기구에 있어서, 상기 펌프의 입구측에 설치된 밸브와, 상기 펌프와, 상기 펌프와 상기 노즐 사이에 설치된 밸브가 일체적으로 종방향으로 연결되어 디스펜스 유닛이 구성되고,
    상기 모듈에 대해, 각각 다른 처리액의 상기 디스펜스 유닛이 횡방향으로 연결되어 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  7. 상기 제2항 또는 제3항에 기재된 기판 처리 시스템의 제어 방법이며,
    상기 복수의 펌프의 입구측에 설치된 밸브를 모두 폐쇄하는 단계와,
    상기 가압 수단에 의해 상기 처리액 공급원으로부터 처리액을 송출하고, 상기 양정부 배관에 축액하는 단계를 실행하고,
    상기 양정부 배관 내의 압력을 정정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템의 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 펌프와 상기 노즐 사이에 각각 설치된 밸브를 폐쇄하는 단계와,
    상기 펌프의 입구측에 설치된 밸브를 개방하는 단계를 실행하고,
    상기 양정부 배관으로부터의 정압에 의해 처리액을 상기 펌프 내에 보충시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템의 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 펌프는 상기 펌프 내에 축액된 처리액을 압송하는 수 단을 갖고,
    상기 펌프로부터 처리액을 압송시키는 동시에, 상기 펌프와 상기 노즐 사이에 설치된 밸브를 개방하는 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템의 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 노즐로부터의 처리액의 토출 종료 후에, 상기 펌프의 입구측에 설치된 밸브를 폐쇄하는 단계와,
    상기 양정부 배관의 시단부에 설치된 밸브를 폐쇄하는 단계를 실행하고,
    상기 양정부 배관 내에 축압하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템의 제어 방법.
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