特許 7580277 処理液供給装置及び処理液排出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-31

(45)【発行日】2024-11-11

(54)【発明の名称】処理液供給装置及び処理液排出方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20241101BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20241101BHJP

   F04B 53/00 20060101ALI20241101BHJP

   F04B 43/02 20060101ALI20241101BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 564C

B05C11/10

F04B53/00 A

F04B43/02 A

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021005315

(22)【出願日】2021-01-15

(65)【公開番号】P2022109794

(43)【公開日】2022-07-28

【審査請求日】2023-10-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】中村 知己

(72)【発明者】

【氏名】安達 健二

【審査官】植木 隆和

(56)【参考文献】

【文献】特開平０２－０８６９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１７６６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２０４９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２３０８９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｆ０４Ｂ ４３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理液吐出ノズルから基板上に処理液を供給する処理液供給装置であって、
前記処理液を収容する処理液タンクと前記処理液吐出ノズルとを接続する流路に設けられた、処理液の吸引及び吐出を行う処理液ポンプと、
前記流路における前記処理液ポンプの一次側に設けられた一次側開閉弁と、前記処理液ポンプの二次側に設けられた二次側開閉弁と、を備え、
前記処理液ポンプは、処理液を吸引する一次側の吸引部が処理液を吐出する二次側の吐出部よりも低い位置になるように配置され、
前記流路における前記処理液ポンプと前記一次側開閉弁の間に、前記処理液ポンプ内の処理液を排出する処理液排出流路が設けられ、
前記処理液排出流路には排出路開閉弁が設けられ、
前記処理液排出流路は、前記処理液ポンプの前記吸引部よりも下方に位置し、
さらに制御部を有し、
前記制御部によって、
前記処理液ポンプの一次側の流路を閉鎖した後、前記処理液ポンプの二次側の流路及び、前記一次側の流路における前記閉鎖した箇所よりも前記吸引部側に位置する処理液排出流路を大気開放して、前記処理液ポンプ内の処理液を前記処理液排出流路から自重によって排出するように制御される、処理液供給装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記一次側開閉弁を閉鎖し、前記排出路開閉弁、および前記二次側開閉弁を開放して、前記処理液ポンプ内の処理液を排出するように、前記一次側開閉弁、前記排出路開閉弁および前記二次側開閉弁を制御するように構成されている、請求項１に記載の処理液供給装置。

【請求項3】

前記流路における前記処理液ポンプの一次側には、前記処理液ポンプ内に洗浄液を供給する洗浄液供給路が接続されている、請求項１または２のいずれか一項に記載の処理液供給装置。

【請求項4】

前記処理液ポンプを吸引側に作動させて、前記洗浄液供給路からの洗浄液を前記処理液ポンプ内に供給するようにした、請求項３に記載の処理液供給装置。

【請求項5】

前記流路における前記処理液ポンプの二次側には、前記処理液ポンプ内にガスを供給するガス供給路が接続されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の処理液供給装置。

【請求項6】

前記処理液ポンプは、ダイヤフラムポンプまたはチューブフラムポンプである、請求項１～５のいずれか一項に記載の処理液供給装置。

【請求項7】

処理液の吸引及び吐出を行う処理液ポンプ内の処理液を排出する方法であって、
前記処理液ポンプは、処理液を吸引する一次側の吸引部が処理液を吐出する二次側の吐出部よりも低い位置になるように配置され、
前記処理液ポンプの一次側の流路の途中に、前記処理液ポンプ内の処理液を排出する処理液排出流路を設け、
前記処理液排出流路は、前記処理液ポンプの前記吸引部よりも下方に位置し、
前記処理液ポンプの一次側の流路を閉鎖した後、前記処理液ポンプの二次側の流路及び、前記一次側の流路における前記閉鎖した箇所よりも前記吸引部側に位置する処理液排出流路を大気開放して、前記処理液ポンプ内の処理液を前記処理液排出流路から自重によって排出する、処理液の排出方法。

【請求項8】

前記処理液ポンプ内の処理液を排出した後、前記一次側の流路から前記処理液ポンプ内に洗浄液を供給する、請求項７に記載の処理液の排出方法。

【請求項9】

前記処理液ポンプ内の処理液を排出した後、前記二次側の流路から前記処理液ポンプ内にガスを供給する、請求項７または８のいずれか一項に記載の処理液の排出方法。

【請求項10】

前記処理液の排出方法は、前記処理液ポンプが吸引、吐出する処理液が、他の処理液へと交換される際に先立って実施される、請求項７～９のいずれか一項に記載の処理液の排出方法。

【請求項11】

前記処理液の排出方法は、前記処理液ポンプが吸引、吐出する処理液の供給ラインが保守される際に先立って実施される、請求項７～９のいずれか一項に記載の処理液の排出方法。

【請求項12】

前記処理液の排出方法は、前記処理液ポンプが吸引、吐出する処理液の供給ラインの立ち上げ時に実施される、請求項７～９のいずれか一項に記載の処理液の排出方法。

【請求項13】

前記流路における前記処理液ポンプの一次側には、前記処理液ポンプ内に洗浄液を供給する洗浄液供給路が接続され、前記処理液ポンプを吸引側に作動させて、前記洗浄液供給路からの洗浄液を前記処理液ポンプ内に供給する、請求項７～１２のいずれか一項に記載の処理液の排出方法。

【請求項14】

前記処理液ポンプは、ダイヤフラムポンプまたはチューブフラムポンプである、請求項７～１３のいずれか一項に記載の処理液の排出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、処理液供給装置及び処理液排出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から半導体ウェハ（以下、単にウェハということがある）などの基板に、処理液供給ポンプを用いて処理液、例えばレジスト液を供給する処理が行われている。

【0003】

この点に関し、特許文献１には、弾性を有し移送対象の液体が流通するチューブと、
前記チューブの外側を覆い、前記この種の処理液供給ポンプとして、チューブの外表面との間の内部空間で気体を保持するチューブ用筐体と、 前記内部空間への気体の供給と前記内部空間からの気体の排出を行う供給排出部とを備える、ポンプが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－８４８０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示の一態様は、処理液吐出ノズルから基板上に処理液を供給する処理液供給装置であって、前記処理液を収容する処理液タンクと前記処理液吐出ノズルとを接続する流路に設けられた、処理液の吸引及び吐出を行う処理液ポンプと、前記流路における前記処理液ポンプの一次側に設けられた一次側開閉弁と、前記処理液ポンプの二次側に設けられた二次側開閉弁と、を備え、前記処理液ポンプは、処理液を吸引する一次側の吸引部が処理液を吐出する二次側の吐出部よりも低い位置になるように配置され、前記流路における前記処理液ポンプと前記一次側開閉弁の間に、前記処理液ポンプ内の処理液を排出する処理液排出流路が設けられ、
前記処理液排出流路には排出路開閉弁が設けられ、前記処理液排出流路は、前記処理液ポンプの前記吸引部よりも下方に位置し、さらに制御部を有し、前記制御部によって、前記処理液ポンプの一次側の流路を閉鎖した後、前記処理液ポンプの二次側の流路及び、前記一次側の流路における前記閉鎖した箇所よりも前記吸引部側に位置する処理液排出流路を大気開放して、前記処理液ポンプ内の処理液を前記処理液排出流路から自重によって排出するように制御される。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、処理液吐出ノズルから基板上に処理液を供給する処理液供給装置であって、前記処理液を収容する処理液タンクと前記処理液吐出ノズルとを接続する流路に設けられた、処理液の吸引及び吐出を行う処理液ポンプと、前記流路における前記処理液ポンプの一次側に設けられた一次側開閉弁と、前記処理液ポンプの二次側に設けられた二次側開閉弁と、を備え、前記処理液ポンプは、処理液を吸引する一次側の吸引部が処理液を吐出する二次側の吐出部よりも低い位置になるように配置され、前記流路における前記処理液ポンプと前記一次側開閉弁の間に、前記処理液ポンプ内の処理液を排出する処理液排出流路が設けられ、前記処理液排出流路には排出路開閉弁が設けられ、前記処理液排出流路は、前記処理液ポンプの前記吸引部よりも下方に位置している。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、処理液供給ポンプの洗浄性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態にかかる処理液供給装置の系統の概略を示す説明図である。

【図2】第１の処理液供給ポンプの吸引時の様子を示す説明図である。

【図3】図２の第１の処理液供給ポンプから自重によってポンプ室内のレジスト液を排出している様子を示す説明図である。

【図4】他の実施の形態にかかる処理液供給装置の系統の概略を示す説明図である。

【図5】第１の処理液供給ポンプのシンナーの吸引時の様子を示す説明図である。

【図6】図２の第１の処理液供給ポンプから自重によってポンプ室内のシンナーを排出している様子を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

半導体デバイス等の製造プロセスでは、ウェハ上にレジスト液を供給しレジスト膜を形成するレジスト塗布処理等を含む一連のフォトリソ工程が行われ、ウェハ上に所定のレジストパターンが形成される。

【0010】

このようなプロセスにおいては、例えばスピンチャック上に保持されたウェハにノズルからレジスト液が吐出される。ノズルから吐出されるレジスト液は、レジスト液の供給源であるボトルから、レジスト液を貯留するタンク及びレジスト液の送液を行う送液ラインに設けられたポンプを介してノズルに供給される。

【0011】

ところで、定期的な保守や供給するレジスト液を他の種類のレジスト液に交換する際に、ポンプ内の残留レジスト液を排出する必要がある。この点に関し、従来はエアや不活性ガス（例えば窒素ガス）をポンプの吸引部からポンプ内に圧送し、送液ラインにおけるポンプの二次側の吐出部から離れた位置にあるドレインラインに送って排出するようにしている。

【0012】

しかしながら、この種のポンプは、ダイヤフラムポンプや、特許文献１に示したようなチューブフラムポンプが用いられており、レイアウトの都合上、ポンプの二次側の吐出部が、一次側の吸引部よりも高い位置に配置されることがある。そうすると、ポンプ内（フラム内）に残留しているレジスト液の下方から上方に向けてエアや不活性ガスを供給することになり、ポンプ内にバブリング現象が発生して、ポンプ内のレジスト液を排出しきれないことがある。

【0013】

本開示は、そのような処理液供給ポンプ内に残留しているレジスト液などの処理液を、ポンプ内から効率よく排出して洗浄性を向上させる。

【0014】

以下、本実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0015】

図１は実施の形態にかかる処理液供給装置１の構成の概略を示している。この処理液供給装置１は、スピンチャック２に保持されたウェハＷ上にノズル３からレジスト液を供給する、レジスト液供給装置として構成されている。

【0016】

レジスト液は、交換可能なボトル４に収容されている。ボトル４からのレジスト液は、ガス流路５を通じて、加圧ガス供給源６からの加圧ガス（例えば窒素ガス）によって、送液流路７からタンク８へと送られる。ボトル４の上部には大気開放流路９が接続されている。ガス流路５には、開閉弁ＡＶ１が設けられ、大気開放流路９には開閉弁ＡＶ２が設けられている。送液流路７には、開閉弁ＬＶ１が設けられている。

【0017】

タンク８の上部には大気開放流路１１が設けられている。大気開放流路１１には、開閉弁ＡＶ３が設けられている。タンク８の底部と、処理液ポンプとしての第１の処理液供給ポンプ２１の一次側の吸引部２２との間には、送液流路１２が設けられている。送液流路１２には、開閉弁ＬＶ２が設けられている。また第１の処理液供給ポンプ２１の二次側の吐出部２３には、第２の処理液供給ポンプ４１の一次側の吸引部４２と接続される送液流路３１が設けられている。送液流路３１には、開閉弁ＬＶ３が設けられている。

【0018】

送液流路３１には、フィルタ３２が設けられている。フィルタで捕集された気泡は、フィルタに接続された気体排出路３３から処理液供給装置１の系外へと排出される。

【0019】

第１の処理液供給ポンプ２１は、図２に示したように、ダイヤフラム構成を有する処理液供給ポンプであり、下側に吸引部２２を有し、上側に吐出部２３を有している。すなわち、一次側の吸引部２２は処理液を吐出する二次側の吐出部２３よりも低い位置になるように配置されている。この第１の処理液供給ポンプ２１は、内部に可撓性があるフラム２４を有している。このフラム２４の一側には、ポンプ室２５が形成され、他側には作動室２６が形成されている。作動室２６内に対しては、電空レギュレータ２７によるエアの供給、吸引が可能である。

【0020】

そして図２に示したように開閉弁ＬＶ３が閉鎖された状態で、電空レギュレータ２７によってエアが吸引されると、フラム２４が電空レギュレータ２７側へと膨張し、吸引部２２から送液流路１２を通じて、処理液、例えばレジスト液はポンプ室２５内へ吸引される。また開閉弁ＬＶ３を開放し、開閉弁ＬＶ２を閉鎖した状態で、電空レギュレータ２７によってエアを作動室２６に供給すると、ポンプ室２５内の処理液は吐出部２３から送液流路３１へと送液される。送液流路３１には、フィルタ３２が設けられており、レジスト液中の不純物、気泡等を捕集する。捕集した気泡は、気体排出路３３を通じて処理液供給装置１の系外へと排出される。気体排出路３３には開閉弁ＡＶ４が設けられている。

【0021】

第２の処理液供給ポンプ４１は、基本的には第１の処理液供給ポンプ２１と同じ構成を有している。すなわち、下側に吸引部４２を有し、上側に吐出部４３を有して、内部に可撓性があるフラム４４を有している。フラム４４の一側には、ポンプ室４５が形成され、他側には作動室４６が形成されている。作動室４６内に対しては、電空レギュレータ４７によるエアの供給、吸引が可能である。

【0022】

第２の処理液供給ポンプ４１の吐出部４３には、ノズル３と接続される送液流路５１が接続されている。送液流路５１には、開閉弁ＬＶ４が設けられている。そして第２の処理液供給ポンプ４１の吐出部４３から送液された液体、例えばレジスト液は、送液流路５１を通じて、定量分がノズル３からウェハＷに向けて供給される。したがって、第１の処理液供給ポンプ２１は、定量分のレジスト液を第２の処理液供給ポンプ４１へと圧送するためのいわゆるアシストポンプとして機能する。

【0023】

そして図１、図２に示したように、送液流路１２における第１の処理液供給ポンプ２１の吸引部２２と開閉弁ＬＶ２との間には、処理液排出流路６１が設けられている。処理液排出流路６１には、開閉弁ＬＶ５が設けられている。図１に示したように、処理液排出流路６１は、第１の処理液供給ポンプ２１の吸引部２２よりも下方に位置している。

【0024】

前記したタンク８、送液流路１２、第１の処理液供給ポンプ２１、送液流路３１、第２の処理液供給ポンプ４１、送液流路５１は送液ラインを構成する。

【0025】

以上の構成を有する処理液供給装置１は、既述したように制御部１００によって制御される。制御部１００は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータにより構成され、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、処理液供給装置１における各種部材、機構を制御するプログラムが格納されている。例えば、開閉弁ＬＶ１～ＬＶ６、開閉弁ＡＶ１～ＡＶ５の開閉、開度調整、第１の処理液供給ポンプ２１、第２の処理液供給ポンプ機能全般、電空レギュレータ―２７、４７などは当該プログラムによって制御される。なお、当該プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部１００にインストールされたものであってもよい。記憶媒体Ｈは、一時的か非一時的かを問わない。

【0026】

次に処理液供給装置１を用いた実施の形態にかかる処理液排出方法について説明する。例えば送液ラインの保守、使用されるレジスト液を変更する際、送液ライン内のレジストを排出する作業が行われる。このとき、第１の処理液供給ポンプ２１内に残留しているレジスト液も系外に排出する必要がある。

【0027】

この第１の処理液供給ポンプ２１内の残留レジスト液を排出するには、気体排出路３３の開閉弁ＡＶ４を閉鎖し、図３に示したように、まず第１の処理液供給ポンプ２１の一次側に位置する開閉弁ＬＶ２を閉鎖して、送液流路１２を閉鎖する。そして第１の処理液供給ポンプ２１の二次側の開閉弁ＬＶ３を開放し、またそれと共に処理液排出流路６１の開閉弁ＬＶ５を開放する。なお送液流路５１についていえば、開閉弁ＬＶ４も開放しておく。

【0028】

そうすると、フィルタ３２に接続されている気体排出路３３から第１の処理液供給ポンプ２１のポンプ室２５、処理液排出流路６１までのラインは大気開放され、それによってこのライン内の残留レジスト液は自重によって落下していき、処理液排出流路６１から系外へと排出される。したがって、従来のようにガスによる圧送は必要ではなく、自重によって上方から下方へと排出されていくので、従来のように吸引部２２からガスによって圧送する際にみられた、ポンプ内でのバブリング現象による吸引部２２付近でのレジスト液の残留を、効果的に防止することができる。したがって従来よりも洗浄性が向上している。しかもガスの圧送を伴わないので、必要なエネルギーも低減できる。

【0029】

ところで、レジスト液の粘度、種類によっては、第１の処理液供給ポンプ２１のポンプ室２５内に当該レジスト液が付着することが想定されることがある。この場合には、適宜レジスト液の溶剤、例えばシンナーを用いて第１の処理液供給ポンプ２１のポンプ室２５内を洗浄するようにすればよい。

【0030】

すなわち、図４に示した処理液供給装置１は、送液流路１２における第１の処理液供給ポンプ２１の吸引部２２と開閉弁ＬＶ２との間であって、例えば処理液排出流路６１と送液流路１２との接続部の吸引部２２側に、洗浄液供給路７１が接続されている。洗浄液供給路７１は、洗浄液供給源７２に通じている。洗浄液供給路７１には開閉弁ＬＶ６が設けられている。

【0031】

かかる構成を有する処理液供給装置１によれば、図５に示したように、送液流路１２の開閉弁ＬＶ２、送液流路３１の開閉弁ＬＶ３を各々閉鎖し、洗浄液供給路７１の開閉弁ＬＶ６を開放し、この状態で第１の処理液供給ポンプ２１の電空レギュレータ２７を吸引側に作動させれば、洗浄液供給路７１から洗浄液としてのシンナーがポンプ室２５内に吸引され、ポンプ室２５内に付着したレジスト液を溶かしてこれを洗うことができる。

【0032】

そしてその後は、図６に示したように、洗浄液供給路７１の開閉弁ＬＶ６を閉鎖し、送液流路３１の開閉弁ＬＶ３、処理液排出流路６１の開閉弁ＬＶ５を開放することで、フィルタ３２に接続されている気体排出路から第１の処理液供給ポンプ２１のポンプ室２５、処理液排出流路６１までのラインは大気開放され、それによってこのライン内のシンナーは自重によって落下していき、処理液排出流路６１から系外へと排出される。このような洗浄動作は、複数回繰り返してもよい。

【0033】

なお前記したような第１の処理液供給ポンプ２１のポンプ室２５からのレジスト液の排出にあたって、レジスト液の粘度が高く、自重による排出のみでは難しい場合には、図４に示したように、第１の処理液供給ポンプ２１の吐出部２３に通ずるガス供給路８１を設け、ガス供給路８１をガス供給源８２に接続してもよい。ガスとしてはエア、不活性ガス、例えば窒素ガスを用いることができる。ガス供給路８１には、開閉弁ＡＶ５が設けられている。

【0034】

かかる構成により、ガス供給路８１からガスを圧送することで、粘度の高いレジスト液であっても、ポンプ室２５から処理液排出流路６１へと確実にレジスト液を排出することが可能である。

【0035】

またレジスト液の排出後、シンナーの排出後にポンプ室２５内を乾燥させたい場合にも、ガス供給路８１からのガスの供給によって、ポンプ室２５内を迅速に乾燥させることが可能である。

【0036】

なお前記した実施の形態では、第１の処理液供給ポンプ２１を本開示にかかる技術の適用例として説明したが、もちろん第２の処理液供給ポンプ４１に対しても、本開示にかかる技術を適用してもよい。

【0037】

前記した処理液の排出方法は、第１の処理液供給ポンプ２１が吸引、吐出するレジスト液が、他のレジスト液へと交換される際に先立って実施されるようにしてもよい。また処理液の供給ラインが保守される際に先立って、さらには第１の処理液供給ポンプ２１が吸引、吐出する処理液の供給ラインを新たに稼働させる際（いわゆる立ち上げ時）に実施されてもよい。

【0038】

なお前記した処理液の排出は、フィルタ３２以降のノズル３側の送液ライン（例えば送液流路５１）に、処理液が通液していないことを前提として説明していたが、送液流路５１に通液が実施され、その液を排液する場合は、ノズル３からポンプ駆動もしくは窒素ガス等による圧力でフィルタ３２以降のノズル３側の送液ラインを排液すればよい。

【0039】

また前記した例では、フィルタ３２に接続されている気体排出路３３と処理液排出流路６１とは、排出系が異なる流路であったが、処理液排出流路６１の出口と気体排出路３３と処理液排出流路６１との合流地点を、第１の処理液供給ポンプ２１よりも下方に位置させることで、処理液排出流路６１と気体排出路３３とを共用させて、単一の排出系の流路として構成することも可能である。

【0040】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0041】

１ 処理液供給装置
３ ノズル
８ タンク
１２、３１、５１ 送液流路
２１ 第１の処理液供給ポンプ
２２ 吸引部
２３ 吐出部
２４ フラム
２５ ポンプ室
３６ 作動室
６１ 処理液排出流路
１００ 制御部
ＬＶ１～ＬＶ６ 開閉弁
ＡＶ１～ＡＶ６ 開閉弁
Ｗ ウェハ
Ｚ１～Ｚ５ ゾーン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】