(57)【要約】流体を滴下させる装置と、この方法である。滴下装置は、単一のコントロールチャンバ（４）内に１つまたは複数のプロセスチャンバ（８）を備えており、適当な弁操作を行うとともに、コントロールチャンバに対してコントロール流体を加えたり、取り除くようにすることで、プロセスチャンバの容量を増大させたり減少させる。この結果、流体を滴下させるように、プロセスチャンバ（８）に流体を流出入させるが、特に、この流量を精密に制御できるようにする。
2005504908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロエレクトロニックデバイスまで流体を滴下させる装置であって、コントロールチャンバ内に収容されるプロセスチャンバと、流体リザーバーと流通するように前記プロセスチャンバに設けられた入口と、前記マイクロエレクトロニックデバイスの製造装置と流通するように前記プロセスチャンバに設けられた出口とを有し、さらに、前記コントロールチャンバ内のコントロール流体の流量または圧力を用いて、前記プロセスチャンバの容量を制御可能にしたことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記装置は前記プロセスチャンバを複数有し、前記プロセスチャンバは夫々、弁を介して前記流体リザーバーと接続する前記入口と、かつ弁を介して前記マイクロエレクトロニックデバイスの製造装置と接続する前記出口とを有し、さらに、前記コントロールチャンバ内のコントロール流体の流量または圧力を用いて、前記プロセスチャンバの各々の容量を個別に制御可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記プロセスチャンバは、可撓性のチューブを用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記コントロールチャンバは、剛性のチューブを用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記プロセスチャンバ内を流れる流体は、フォトレジスト、現像溶液、溶剤、洗浄剤、水、またはこれらの任意の組合せのグループから選ばれることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
請求項１に記載の滴下装置を有することを特徴とするマイクロエレクトロニックデバイスの処理装置。
【請求項７】
請求項１に記載の滴下装置を有することを特徴とするスピンコート装置。
【請求項８】
前記滴下装置は、滴下用の先端部に設けられることを特徴とする請求項７に記載のスピンコート装置。
【請求項９】
前記滴下装置は、前記スピンコート装置の滴下用の先端部に圧力センサを設けることを特徴とする請求項７に記載のスピンコート装置。
【請求項１０】
２つまたはこれ以上の流体を滴下する装置であって、一つのコントロールチャンバ内に２つまたはこれ以上のプロセスチャンバを含み、該プロセスチャンバの各々に弁と接続された流体用の入口と、弁と接続された流体用の出口とを備え、さらに、前記コントロールチャンバ内のコントロール流体の流量または圧力を用いて、前記プロセスチャンバの各々の容量を個別に制御可能にしたことを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記プロセスチャンバは、少なくとも部分的には、可撓性のチューブを用いて形成されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記チューブは、可撓性のフルオロポリマーを用いて形成されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記コントロールチャンバは、剛性のチューブを用いて形成されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記剛性のチューブは、ポリ塩化ビニルまたはステンレススチールを用いて形成されることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記コントロール流体は液体であることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
前記コントロール流体はガス状の流体であることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
前記プロセスチャンバ内を流れる流体は、フォトレジスト、現像溶液、溶剤、洗浄剤、水、またはこれらの任意の組合せのグループから選ばれることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１８】
請求項１０に記載の滴下装置を有することを特徴とするマイクロエレクトロニックの処理装置。
【請求項１９】
請求項１０に記載の滴下装置を有することを特徴とするスピンコート装置。
【請求項２０】
前記滴下装置は、前記スピンコート装置のプロセッシングチャンバ内に設けられることを特徴とする請求項１９に記載のスピンコート装置。
【請求項２１】
前記滴下装置は、前記スピンコート装置の滴下用の先端部に設けられることを特徴とする請求項１９に記載のスピンコート装置。
【請求項２２】
前記滴下装置は、前記スピンコート装置の滴下用の先端部に圧力センサを設けることを特徴とする請求項１９に記載のスピンコート装置。
【請求項２３】
マイクロエレクトロニックデバイスを処理する際に、プロセス流体を滴下させるための方法であって、
前記マイクロエレクトロニックデバイスまで流体を滴下させるための装置を提供し、この際、前記装置は、
プロセスチャンバ、
前記プロセスチャンバを含むコントロールチャンバ、
入口弁を介して流体リザーバーと接続するように前記プロセスチャンバに設けられた入口と、
出口弁を介して前記マイクロエレクトロニックデバイスの製造装置と接続するように前記プロセスチャンバに設けられた出口とを有し、
さらに、前記コントロールチャンバ内のコントロール流体の流量を用いて、前記プロセスチャンバの容量を制御することを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記プロセスチャンバの容量を増大及び減少させるために、前記コントロールチャンバに対して流出入させるように、前記コントロール流体を加えたり、取り除くことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記プロセスチャンバの前記出口弁を閉鎖させ、かつ前記入口弁を開口させて、前記コントロールチャンバから前記コントロール流体を取り除くことによって、前記プロセスチャンバ内にプロセス流体を流入させ、かつ、
前記プロセスチャンバの前記入口弁を閉鎖させ、かつ前記出口弁を開口させて、前記コントロールチャンバに前記コントロール流体を加えることによって、前記プロセスチャンバからプロセス流体を流出させる、ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記プロセス流体は、フォトレジスト、現像溶液、溶剤、洗浄剤、水、またはこれらの任意の組合せのグループから選ばれる液体であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記装置は、単一の前記コントロールチャンバ内に２つまたはこれ以上の前記プロセスチャンバを含み、前記プロセスチャンバは夫々、弁を介する流体用の入口と、弁を介する流体用の出口とを有し、さらに、前記コントロールチャンバ内のコントロール流体の流量または圧力を用いて、前記プロセスチャンバの各々の容量を個別に制御可能にしたことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記滴下される流体の実際の容量は、目標の容量の約１パーセント以内にあることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
複数の流体を滴下させる方法であって、
一つのコントロールチャンバ内に２つまたはこれ以上のプロセスチャンバを含む装置を提供し、前記プロセスチャンバの各々に入口弁と連通する流体用の入口と出口弁と連通する流体用の出口とを備えて、前記コントロールチャンバ内のコントロール流体の流量または圧力を用いて、前記プロセスチャンバの各々の容量を制御可能にし、
前記コントロールチャンバ内のコントロール流体の流量または圧力を用いて、前記プロセスチャンバの１つまたはこれ以上の容量を制御する、ことを特徴とする方法。
【請求項３０】
前記入口及び出口弁を選択的に開口及び閉鎖させながら、前記コントロールチャンバに対してコントロール流体を加えたり、取り除くことで、前記プロセスチャンバの一つの容量を増大させて、前記プロセスチャンバ内に流体を流入させ、または前記プロセスチャンバの容量を減少させて、前記プロセスチャンバから流体を流出させることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記プロセスチャンバの入口弁を開口させて、他の全ての入口及び出口弁を閉鎖させながら、前記コントロールチャンバから前記コントロール流体を取り除くことで、前記プロセスチャンバの一つに流体を流入させ、
前記プロセスチャンバの出口弁を開口させて、他の全ての入口及び出口弁を閉鎖させながら、前記コントロールチャンバに前記コントロール流体を加えることで、前記プロセスチャンバの一つから流体を流出させる、ことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記プロセスチャンバ内を流れる流体は、フォトレジスト、現像溶液、溶剤、洗浄剤、水、またはこれらの任意の組合せのグループから選ばれる液体であることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記滴下される流体の実際の容量は、目標の容量の約１パーセント以内にあることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を滴下させる方法及び装置に関する。特に、本発明は、高精度で処理に用いる化学材料を搬送することとフロー制御に関し、また、特に、本発明は、マイクロエレクトロニックデバイスの処理に用いるプロセス流体を滴下させるものに関するが、しかし、この形態に限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
様々な商業的及び工業的なプロセスで、フロー制御、ポンプ操作、又は流体の滴下が行われているが、しばしば、これらには高い精度が求められ、また利点とされている。この一例として、マイクロエレクトロニックデバイスの処理があり、洗浄、被覆、及びリサイクルが行われるように処理されている。これら処理のステップでは、基板上に流体を滴下させる場合がある。この流体は、例えば、フォトレジスト材料、現像溶液、スピンオン誘電材料、腐食液、溶媒、洗浄剤（クリーナ）、水、または他の任意の有用な流体でもよい。また、マイクロエレクトロニックデバイスの基板は、半導体の材料やアセンブリ、厚さの薄いフィルムの“読み−書き”用のヘッド、フラットパネルのディスプレイの基板、光モジュレーター（fiber optic modulator）の基板、または同様の既知の半導体装置を含むものとする。
【０００３】
多くの理由、特に、コスト、品質管理、均一性、または一般的な製造の効率性に関する理由から、多くの実施形態では、基板上に加えられる流体の量を精密に制御することが求められている。例えば、スピンコートを行うマイクロエレクトロニックデバイスでは、フォトレジスト材料と、継続して用いられる現像溶液の双方またはいずれかの流量を精密に正確化させることで、これら適用される材料の厚さを非常に正確でかつ均一にすることができる。この結果、フォトレジストと現像溶液の被覆を非常に高度に均一化させ、最終的には、マイクロエレクトロニックデバイスを生産する上で品質と均一さを高めることに貢献できる。使用する流体の流量を精密に制御することを求める理由としては様々なものがあるが、このうち、処理に用いる構成要素の中でこの流体が高価な場合があるが、この例として、マイクロエレクトロニックデバイスを処理する際に利用されるフォトレジスト材料や、他の材料がある。
【０００４】
このように、従来、流体を滴下させる性能を向上させることができ、特に、流体の流量を正確かつ精密に制御することができる新規な方法や装置を求めている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑みて、一般に流体を滴下させるための装置及び方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る装置では、任意の種類の流体を滴下することができるが、特に、半導体のウェハー基材のような、マイクロエレクトロニックデバイスに対してプロセス流体（処理に用いる流体）を滴下させるのに有用である。本発明に係る装置と方法は、一般に流体の圧力差（例えば、圧力や真空）を利用して、チャンバの容量を変える、例えば、チャンバを膨張及び縮小させるとともに、チャンバの入口と出口の開口の操作を行って、チャンバを流れる流体の流動方向と流量とを制御させるが、好ましくは、流体の流れ（滴下等）の制御を高精度で行えるようにする。尚、“高精度”で滴下するということは、滴下された流体の実際の量を、目標の量の１パーセント以内にすることを意味する。
【０００７】
本願の発明に係る装置は、少なくとも部分的にコントロールチャンバによって覆われるようにプロセスチャンバを有する。プロセスチャンバの容量は、コントロールチャンバに流出入するコントロール流体を加えたり取り除いたりすることで制御される。プロセスチャンバの入口は弁を介してプロセス流体のリザーバーと連絡することができ、またプロセスチャンバの出口は弁を介して、例えばマイクロエレクトロニックデバイスの製造器具のような、滴下位置と連絡することができる。
【０００８】
本発明に係る装置では、流体滴下を行うために、プロセスチャンバの流体を流出入させるが、このことは、プロセスチャンバの容量の制御と組み合わせて、プロセスチャンバの入口及び出口弁の各々を制御することで行う。即ち、入口弁を開口させるとともに出口弁を閉鎖させて、入口弁を通って流体をプロセスチャンバ内に流入させる。また、入口弁を閉鎖させるとともに出口弁を開口させて、出口弁を通って流体をプロセスチャンバ内から流出させる。例えば、コントロールチャンバ内にコントロール流体を流出入させるように、加えたり取り除くことで、つまり、コントロールチャンバ内の圧力を増加させたり減少させるように、コントロールチャンバ内のコントロール流体の流量と圧力の双方又はいずれかを制御することで、プロセスチャンバの容量を制御させる（この制御は、弁を開口及び閉鎖させながら、増加と減少を行うようにする）。
【０００９】
本発明に係る一つの実施形態では、単一の装置によって様々に異なるプロセス流体を滴下させるように用いることができるが、この際、複数のプロセスチャンバを備えて、これら各々を異なる（又は同一の）流体と流通させ、これら複数のプロセスチャンバを単一のコントロールチャンバ内に収容させるが、また、これらプロセスチャンバの各々の入口及び出口弁を個別に制御できるようにする。
【００１０】
滴下させる流体は任意の流体でもよいが、特に処理用の流体（プロセス流体）であって、滴下させる流体の量を精密に制御することが望まれるものとする。マイクロエレクトロニックデバイスを処理するために本発明の装置と方法を使用する場合、このプロセス流体の例として、フォトレジスト、現像溶液、溶媒、洗浄剤（クリーナ）、水、又は他の有用の処理用の溶液や流体、さらにはこれらの任意の混合物を挙げることができる。
【００１１】
本発明に関する装置では、この特徴として、マイクロエレクトロニックデバイスまで流体を滴下させる。この装置は、コントロールチャンバ内にプロセスチャンバを収容させる。プロセスチャンバの入口は流体リザーバーと接続されることができる。また、プロセスチャンバの出口はマイクロエレクトロニックデバイスの製造装置まで接続されることができる。このプロセスチャンバの容量は、コントロールチャンバ内のコントロール流体の量または圧力を用いて制御されることができる。
【００１２】
本発明に関する装置では、他の特徴として、２つまたはこれ以上の流体を滴下させる。この場合、装置は、単一のコントロールチャンバ内に２つまたはこれ以上のプロセスチャンバを収容させる。これらプロセスチャンバの各々は、弁と接続される流体用の入口と、弁と接続される流体用の出口とを有する。各プロセスチャンバの容量は、コントロールチャンバ内のコントロール流体の量または圧力を用いて制御されることができる。
【００１３】
また、本発明に関する方法では、この特徴として、マイクロエレクトロニックデバイスまで流体を滴下させる。この方法では、マイクロエレクトロニックデバイスまでプロセス流体を滴下させるための装置を提供するが、この装置は、コントロールチャンバ内にプロセスチャンバを収容させる。この際、プロセスチャンバの入口は、弁を介して流体リザーバーと接続されることができる。また、プロセスチャンバの出口は、弁を介してマイクロエレクトロニックデバイスの製造装置まで接続されることができる。このプロセスチャンバの容量は、コントロールチャンバ内に流出入されるコントロール流体の量を用いて制御されることができる。
【００１４】
また、本発明に関する方法では、他の特徴として、複数の流体を滴下させる。この方法では、単一のコントロールチャンバ内に２つまたはこれ以上のプロセスチャンバを収容させる装置を提供する。この際、これらプロセスチャンバの各々は、弁と接続される流体用の入口と、弁と接続される流体用の出口とを有する。各プロセスチャンバの容量は、コントロールチャンバ内のコントロール流体の量または圧力を用いて制御されることができる。
【００１５】
以下、本発明に係る好適な実施形態について、添付した図を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係る装置は、コントロールチャンバ（コントロール室）と、このコントロールチャンバ内に少なくとも１つ、必要に応じて複数のプロセスチャンバ（プロセス室）と、弁手段と、コントロール及びプロセス流体を含むが、これら全ては、コントロールチャンバに対してコントロール流体を加えたり、取り除くようにすることで、プロセスチャンバに対して流体を流入させたり、流出させるように設けられる。本発明の実施形態に係る装置は、プロセスチャンバの容量（ボリューム）を制御し、かつ、弁操作する、つまりプロセスチャンバの入口及び出口弁を開口することによって、流体をプロセスチャンバに流入させたり、流出させることができる。このプロセスチャンバの容量は、プロセスチャンバと接触させながら、コントロールチャンバ内のコントロール流体の流量または圧力の双方またはいずれかを制御する、例えば、コントロールチャンバ内に流出入するように、コントロール流体を加えたり、取り除くようにすることで制御可能になる。
【００１７】
本発明に係る滴下装置の例では、コントロールチャンバの内側にプロセスチャンバを設ける。例示されたプロセスチャンバでは、入口（流体用の入口）、入口弁、出口（流体用の出口）及び出口弁を有している。プロセスチャンバは、この部位に及ぼされる圧力が増減することで、プロセスチャンバの容量を増減させることができるような材料から形成されることができ、例えば、フレキシブルプラスチックやゴムコンパウンド（rubber tubing）のような可撓性の材料を用いて形成される。これに対して、コントロールチャンバは、非可撓性の材料を用いて形成されることができ、このため（プロセスチャンバを内側に含む）コントロールチャンバ内側の流体の圧力や流量を変化させても、コントロールチャンバの容量は実質的に変更することがない。つまり、コントロールチャンバ内側のコントロール流体の流量を変化させることは、コントロールチャンバの容量ではなく、むしろプロセスチャンバの容量を優先的に変化させることになる。ここで、プロセスチャンバを通るように流量を流動させることは、後述するように行ってもよい。即ち、プロセスチャンバの出口弁を閉鎖させて、コントロールチャンバの内側の圧力を減少させることで、プロセスチャンバを膨張させて、この容量を増大させ、開口した入口弁を介してプロセス流体をプロセスチャンバ内に流入させる。また、この入口弁を閉鎖させて、コントロールチャンバ内の圧力を増加させることで、プロセスチャンバの容量を減少させ、開口した出口弁からプロセス流体を流出させる。
【００１８】
プロセスチャンバは本発明を実施する上で有用である限り、任意の大きさと形状を有することができ、また任意の材料から形成されてもよい。例示したプロセスチャンバは可撓性の材料から形成されるため、プロセスチャンバの外側に加える圧力を変えることで、プロセスチャンバ内側の容量を増大させたり減少させることを可能にしている。好適には、プロセスチャンバはチューブ状の部材から形成されるが、この一実施例として、例えば、チューブ状のテフロン（登録商標）のような、チューブ状のフルオロポリマー（fluoropolymer）を挙げることができる。但し、本発明に係る他の実施形態では、他の形状や材料を利用することは可能である。また、プロセスチャンバの容量は任意であるが、但し、高精度の滴下技術が求められる、本発明に係る幾つかの実施形態では、プロセスチャンバの容量は約１〜約５００ミリリットル（ｍｌ）の範囲内にあることが特に有用である。より具体的な例として、プロセスチャンバをマイクロエレクトロニックデバイスの処理装置とともに用いる場合、この大きさは一般的な滴下容量よりも大凡１０倍の大きさでもよい。このように容量の大きさを相対的な範囲内にすることで、滴下させる際、プロセスチャンバを形成する材料のたわみをわずかなものだけにすることができ、滴下精度を高めることができる。例えば、（プロセス流体が）フォトレジスト処理溶液（photoresist processing solution）の場合、滴下容量は１桁のミリリットルの範囲内、例えば、約１〜５ｍｌであって、この場合、プロセスチャンバの容量は２桁のミリリットルの範囲内、例えば、約２０〜４０ｍｌ、または約３０ｍｌでもよい。また、例えば、（プロセス流体が）フォトレジスト現像溶液（photoresist developer solution）の場合、一般的な滴下容量は２桁のミリリットルの範囲内、例えば、約３０〜６０ｍｌまたは４０〜５０ｍｌであって、この場合、プロセスチャンバの容量は３桁のミリリットルの範囲内、例えば、約２００〜４００ｍｌでもよい。尚、これら流体を高精度で滴下させることは、滴下される流体の実際の量は、目標の量の約１パーセント以内にあることを意味する。
【００１９】
本発明に係る実施形態では、プロセスチャンバの入口と出口の夫々でプロセス流体の流れを制御するために弁を用いることができる。当該分野における通常の知識を有する者であれば、これら弁は上述したプロセスチャンバに用いる上で適当な、任意の性質や大きさを有することができ、また関連した圧力で流体の流れを制御できることを理解するであろう。尚、この圧力は、マイクロエレクトロニック処理装置の場合には、非常に高いということはなく、例えば、半導体の処理装置では、一般に約１０大気圧より低くてもよい。弁は、分離した（内側又は外側の）制御機構によって、機械的に又は電気的に（好ましくは、高精度の電気フィードバック制御システムを用いて）制御されてもよい。また、弁は、弁を横切る圧力差に基いて開口と閉鎖を行う一方向弁（ワンウエイ弁）でもよく、圧力差に基いて、一方向にだけ流体を流動させてもよい。流体を高精度の流量で滴下する、つまり“高精度の滴下”が求められる場合には、高精度の弁と制御を用いることが好ましい。
【００２０】
また、高精度の滴下装置に有用なものとして、高精度で、フィードバック制御を用いた圧力調整システムがあり、コントロールチャンバ内の流体の量と圧力を制御するが、必要に応じて、また好適には、この操作は、プロセスチャンバの入口と出口の弁の制御と合わせて行われる。有用な高精度の電気圧力装置や、流体の流れの調整装置は当該分野における通常の知識を有する者には公知であって、また、例えば、日本国のＳＭＣを含む、多くの供給者から一般に入手可能になっている。このような圧力調整装置の好適なものは、流れのタイミング、例えば、入口及び出口弁の開口と閉鎖のタイミングを制御することができ、またこの制御はミリ秒の単位、より好ましくはミリ秒よりも短い単位、さらにより好ましくはミリ秒よりも一層短い単位で、行うことを可能にしている。
【００２１】
好適な電気制御システムでは、１つまたは複数の圧力センサ、例えば圧力トランスデューサを有しており、滴下装置の構成要素の圧力を計測して、フィードバック制御を行うようにしているが、例えば、コントロール流体の圧力や、プロセス流体の圧力を制御するために用いている。例えば、コントロールチャンバ内に圧力センサを設けてもよく、また、１つまたは複数のプロセスチャンバ内に複数の分離した圧力センサを設けてもよい。これら配置は、いずれも有用なシステムを提供することができる。しかしながら、コントロールチャンバ内に単一の圧力センサを設ける場合には、チャンバの容量の可変性を含む、滴下装置の可変性に基いて、プロセス流体を滴下させる際に可変性を生じさせることがある。本発明の実施形態に係る、マイクロエレクトロニックデバイスのプロセス流体を滴下させるための、スピンコート（spin coating）装置内における圧力センサの好適な位置は、処理装置のプロセスチャンバ内側の滴下用の先端部（ヘッド部）である。これは、圧力センサをスピンコート装置の滴下用の先端部に設けることで、コントロールチャンバとプロセスチャンバの容量に関連した一定の可変性を低減させることができ、滴下される流体の量の精度を向上させることができるためである。
【００２２】
コントロールチャンバは、１つまたは複数のプロセスチャンバと、コントロール流体の有効な量を内部に含むのに有用であれば、任意の大きさと形状を有することができる。１つまたは複数のチューブ状のプロセスチャンバを用いる一般的なコントロールチャンバはチューブ状の形状を有するが、しかし、他の実施形態では、この形状は環状、四角形状、または長方形状、さらには他の異なる形状でもよい。また、コントロールチャンバは、比較的可撓性のない材料から形成されて、使用時に圧力が加えられても、コントロールチャンバの所定の容量を変化させない。この材料の例として、例えば、プラスチック、つまり剛性材料であって、具体的には、剛性でチューブ状のポリ塩化ビニル（polyvinyl chloride）や、ステンレススチール、または他の材料やハードプラスチックを挙げることができる。コントロールチャンバは、内部に１つまたは複数のプロセスチャンバを有効に含むことができ、さらにコントロール流体の有効な容量を含むことができるような大きさを有するように容量を定めてもよい。
【００２３】
プロセス流体（又は単に“流体”）は、処理（プロセッシング）、製造（マニファクチャリング）、または使用時に、基板上に加える、または膜を作成（コート）するのに有用な、公知の任意の材料である。例えば、マイクロエレクトロニックデバイスに用いるプロセス流体の例として、フォトリソグラフィ（photolithographic）法で用いるフォトレジスト材料と現像溶液を挙げることができる。また、スピンコート法に用いる他の材料として、例えば、誘電材料、スピンオングラス、スピンオンドーパント、低誘電率絶縁膜（Low-k dielectrics）、または継続して加えられる現像溶液を挙げることができる。また、例えば、溶剤や、他の酸性または基本的な材料である、洗浄剤（クリーナ）や腐食液を用いてもよい。さらに、例えば半導体ウェハーのような、マイクロエレクトロニックデバイスを処理するのに有用な任意の他の材料を用いてもよい。但し、特に、加えられる材料の量を正確に制御することが有用か、または望ましいとされるものとする。例えば、本発明の実施形態に係る方法と装置では、感光性（photodefinable）のスピンオン誘電材料（例えば、ポリイミドや、他の任意の化学材料）と、継続して加えられる現像溶液の双方またはいずれかを用いてもよい。
【００２４】
本発明に係る実施形態のでは、様々なマイクロエレクトロニックデバイスを処理することができるが、この中には、半導体集積回路（例えば半導体ウェハー）、液晶を含むディスプレイスクリーン、合成材料のボード（サーキットボード）上の電気回路が含まれ、また、他の工業上重要な材料や製品等に対しても用いることができる。
【００２５】
コントロール流体は、任意の圧縮性または非圧縮性の流体でもよく、例えば、空気、不活性ガス（イナートガス）、又は様々な公知の一般に入手可能な作動油、例えば、シリコーン、フルオロポリマー等でもよい。
【００２６】
本発明の実施形態に係る滴下装置は、処理や製造装置の任意の一般的なタイプに用いることができるが、これらタイプのうち特に、マイクロエレクトロニック装置を処理するものであって、かつ、特に、プロセス流体を正確に滴下することが有用または効果的となるものに用いられる。このような処理装置の例として、一般的に公知であって、工業上入手可能なものを挙げることができるが、この中には上述したスピンコート装置を含み、また例えば、本願発明の譲受人に同時継続している、２０００年５月３１日に出願された、発明のタイトルが“被膜方法及び装置（Coating Methods and Apparatuses for Coating）”である米国特許出願第５８３,６２９号に開示されたものと、また本願発明の譲受人に同時継続している、１９９９年９月１６日に出願された、発明のタイトルが“気圧補正を用いた液体被膜装置（Liquid Coating Device with Barometric Pressure Compensation）”である米国特許出願第３９７,７１４号に開示されたものも含むが、これら開示例はいずれも本明細書に参考として包含されるものとする。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係る滴下装置を例示している。図１に示した装置２は、エンクロージャ（ここではチューブ）６によって定められるコントロールチャンバ４と、内側の材料（ここでは可撓性チューブ）１０によって定められる内側のプロセスチャンバ８を有している。プロセスチャンバ８の入口１４からプロセス流体１２が供給されるが、この流体は流体リザーバー（図示せず）から、弁２２を通って流入する。プロセスチャンバ８は出口端部１８で、出口弁２４を介して処理装置（図示せず）と接続される。コントロール流体２０は、通路１６を介して、コントロールチャンバ４に対して供給されたり、取り出される。コントロールチャンバ４内のコントロール流体２０の圧力や流量の双方またはいずれかを制御する制御装置（図示せず）は、通路１６を介して、コントロールチャンバ４と接続される。
【００２８】
操作上、通路１６を介して、コントロール流体２０がコントロールチャンバ４に対して供給されたり、取り出されると、この結果、コントロールチャンバ４とプロセスチャンバ８の間に圧力差が生じて、内側のチューブ１０と、プロセスチャンバ８の容量とを要求通りに、精密に膨張及び縮小を行うことが可能になる。即ち、圧力を低減させると、例えば、コントロールチャンバ４内からコントロール流体を取り出すと、プロセスチャンバ８は膨張して、（この際、弁２２を開口させ、かつ弁２４を閉鎖させる）プロセスチャンバ８内にプロセス流体１２を入口１４から流入させることができる。一方、コントロールチャンバ４内のコントロール流体の圧力または流量を増大させると、プロセスチャンバ８は縮小して、（この際、弁２２を閉鎖させ、かつ弁２４を開口させる）プロセスチャンバ８からプロセス流体１２を出口１８から流出させることができる。この手法により、装置２から滴下されるプロセス流体の量を非常に精密に制御することが可能になる。
【００２９】
例えば、図１に示した装置のような、本発明の実施形態に係る滴下装置は任意の大きさを有していてもよい。図１に示したような本発明に係る滴下装置の一つの実施形態では、滴下用の先端部（ヘッド部）、例えば、スピン処理装置の滴下用の先端部の一部である、プロセッシングチャンバの内側に対してできるだけ近接してフィットされるように最小化されてもよい。本発明に係る他の実施形態では、図１に示した滴下装置は２つまたはこれ以上のプロセスチャンバを有していてもよく、例えば、このうちの一つをフォトレジスト流体に対して用い、他のものを現像溶液に対して用いるように、滴下ヘッドにおいてまたはこの近くでスピンコート装置内に設けてもよい。
【００３０】
図１に示した入口及び出口弁は、コントロールチャンバとプロセスチャンバの端部に近接して設けられているが、これら入口及び出口弁のいずれか又は双方は、システム内の任意の場所に位置させることができる。例えば、これらは、コントロールチャンバの内側、コントロールチャンバの外側、処理装置の内側、例えば、スピンコート装置の滴下用の先端部、流体リザーバー、またはこれらの間の任意の場所に設けることができる。
【００３１】
図２は、本発明の実施形態に係る滴下装置３０の断面図を示しており、剛性の外側のチューブ６によって定められた、一つのコントロールチャンバ４の内側に、可撓性の内側のチューブ１０によって定められた、複数のプロセスチャンバ８を設けることを示している。これら複数のプロセスチャンバ８の各々は、上述したように、様々な（または同一の）流体を滴下するために用いることができる。例えば、複数のプロセスチャンバ８のうちの一つはフォトリソグラフィ用フォトレジスト材料を滴下するために用いられ、同一の装置３０に属する他のプロセスチャンバ８は現像溶液を滴下するために用いられてもよい。このように、任意の様々なプロセス溶液を、例えばマイクロエレクトロニック処理装置のような装置の一部分に対して滴下することができる。
【００３２】
単一の外側のコントロールチャンバ４内に複数の内側のプロセスチャンバ８を設けた装置３０から流体を滴下させる際にも、上述した、単一のプロセスチャンバを有する装置２に関する基本的な特徴を同様に用いることができる。つまり、プロセスチャンバ８の各々は可撓性を有する内側のチューブ状材料１０から形成することができる。このため、コントロールチャンバ４内のコントロール流体の流量又は圧力を変化させ、かつ、各プロセスチャンバ８の個々の入口及び出口弁を適当に操作することによって、個々のチューブ状材料１０に圧力を加えて、個々のプロセスチャンバ８の容量を変化させることが可能になる。この際、複数のプロセスチャンバ８のうちの任意の一つを流れるプロセス流体の流れは、後述のように影響される。即ち、プロセスチャンバ８の入口弁を開口するとともに、選択的にまたは好適には、全てのプロセスチャンバの他の全ての入口及び出口弁を閉鎖させて、コントロールチャンバ４内の圧力を減少させると、弁を開口させたプロセスチャンバの容量が膨張して、このプロセスチャンバ内に流体を流入させることができるとともに、他のプロセスチャンバ内にプロセス流体が流れ込まないようにすることができる。また、この開口した弁を閉鎖して、同一のプロセスチャンバの出口弁を開口して（この際、他の全ての入口及び出口弁を閉鎖させる）、コントロールチャンバ４内の圧力を増大させると、出口弁を開口させたプロセスチャンバの容量が減少して、このプロセスチャンバの出口から流体を流出させることができる。このように、単一のコントロールチャンバ４と単一のコントロール流体を有する単一の装置３０を用いても、全てのプロセスチャンバの各入口弁と各出口弁を夫々適当に個別に制御することにより、各チャンバを個別に制御して、精密に流体を滴下させることが可能になる。
【００３３】
図３は、図２に示した滴下装置をより大きな規模で示しており、単一のコントロールチャンバ４内に複数のプロセスチャンバ８を備える場合を例示している。図３に示す実施形態は複数のプロセスチャンバ８を有しており、これらは、例えば、壁部の厚さの薄いテフロン（Ｒ）チューブから形成されている。内側のプロセスチャンバ８の各々は、個々の入口弁２２を介して複数の流体リザーバーの一つと接続されており、夫々、異なる流体を含むことができるようにしている。また、内側のプロセスチャンバ８の各々は、独自の出口２４弁を有しており、（滴下させる流体を）滴下点まで導くが、この点は、例えばスピンコート装置（図示せず）のプロセス ボウルである。コントロールチャンバ４内のコントロール流体２０の圧力及び／または流量の制御と合わせて、各プロセスチャンバ８の入口及び出口弁を個々に制御することによって、装置４２を用いてリザーバー３２の流体の任意の一つを精密に滴下させることができる。この装置４２では、コントロール流体用のリザーバー４０から流れるコントロール流体２０を用いてコントロールチャンバ内の圧力を制御できるが、この圧力はまた、調整された圧力４４と調整された真空４６を用いて制御される。調整された圧力４４と真空４６は、リザーバー４０のヘッドスペース５２内のガス状の圧力流体５０を制御することができる。このガス状の圧力流体５０は、例えば、空気または窒素のような不活性ガスでもよい。リザーバー４０のヘッドスペース５２内の圧力流体５０の圧力または量を増大させると、流体リザーバー４０とコントロールチャンバ４の間でコントロール流体２０を前後に流動させることができる。コントロール流体２０は、例えば、水や作動油のような液体であって、具体的には、シリコーンやフルオロカーボン作動油、又は他の任意の流体であり、好ましくは、ほぼ非圧縮性の液体である。
【００３４】
さらに、本発明に係る他の実施形態では、図４に示すように、調整された圧力４４と調整された真空４６を直接、コントロールチャンバ４に及ぼすことができるが、この実施形態のコントロール流体はガス状の流体であって、例えば、空気または窒素のような不活性ガスである。
【００３５】
以上、本発明に係る好適な実施の形態について説明したように、本発明に係る方法及び装置は、例えば、半導体ウェハーや、他の任意の物のようなマイクロエレクトロニックデバイスに対して、プロセス流体を与えるために利用することができる。この明細書では、このような応用例について特に開示した。しかしながら、当該分野における通常の知識を有する者ならば、本発明は、他、多くの応用例に対しても同様に用いることができることを理解するであろう。例えば、本発明は、任意の理由（例えば、コスト、品質管理または均一性）から、任意の基板に対して加えられる任意の溶液の容量を高精度で制御することが有用であるとされる、他の実施形態に対して用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】単一のプロセスチャンバを備える、本発明の実施の形態に係る一実施形態を示す図である。
【図２】単一のコントロールチャンバ内に複数のプロセスチャンバを備える、本発明の実施の形態に係る実施形態を示す断面図である。
【図３】複数のプロセス流体と、真空を利用して調整されるコントロール流体とを備える、本発明の実施の形態に係る実施形態を示す図である。
【図４】複数のプロセス流体と、コントロールチャンバ内の圧力を直接調整するガス状のコントロール流体とを備える、本発明の実施の形態に係る実施形態を示す図である。
【図１】
2005504908.tif 000003
【図２】
2005504908.tif 000004
【図３】
2005504908.tif 000005
【図４】
2005504908.tif 000006
【国際公開パンフレット】
2005504908.tif 000007
2005504908.tif 000008
2005504908.tif 000009
2005504908.tif 000010
2005504908.tif 000011
2005504908.tif 000012
2005504908.tif 000013
2005504908.tif 000014
2005504908.tif 000015
2005504908.tif 000016
2005504908.tif 000017
2005504908.tif 000018
2005504908.tif 000019
2005504908.tif 000020
2005504908.tif 000021
2005504908.tif 000022
2005504908.tif 000023
2005504908.tif 000024
2005504908.tif 000025
2005504908.tif 000026
2005504908.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月22日(2003.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロエレクトロニックデバイスまで流体を滴下させる装置であって、１つのコントロールチャンバ内に収容される複数のプロセスチャンバと、弁を介して流体リザーバーと流通するように前記プロセスチャンバに設けられた入口と、弁を介して前記マイクロエレクトロニックデバイスの製造装置と流通するように前記プロセスチャンバに設けられた出口とを有し、さらに、前記コントロールチャンバ内のコントロール流体の流量または圧力を用いて、前記プロセスチャンバの容量を個別に制御可能にしたことを特徴とする装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記プロセスチャンバは、可撓性のチューブを用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記コントロールチャンバは、剛性のチューブを用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記プロセスチャンバ内を流れる流体は、フォトレジスト、現像溶液、溶剤、洗浄剤、水、またはこれらの任意の組合せのグループから選ばれることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
請求項１に記載の滴下装置を有することを特徴とするマイクロエレクトロニックデバイスの処理装置。
【請求項７】
請求項１に記載の滴下装置を有することを特徴とするスピンコート装置。
【請求項８】
前記滴下装置は、滴下用の先端部に設けられることを特徴とする請求項７に記載のスピンコート装置。
【請求項９】
前記滴下装置は、前記スピンコート装置の滴下用の先端部に圧力センサを設けることを特徴とする請求項７に記載のスピンコート装置。
【請求項１０】
２つまたはこれ以上の流体を滴下する装置であって、一つのコントロールチャンバ内に２つまたはこれ以上のプロセスチャンバを含み、該プロセスチャンバの各々に弁と接続された流体用の入口と、弁と接続された流体用の出口とを備え、さらに、前記コントロールチャンバ内のコントロール流体の流量または圧力を用いて、前記プロセスチャンバの各々の容量を個別に制御可能にしたことを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記プロセスチャンバは、少なくとも部分的には、可撓性のチューブを用いて形成されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記チューブは、可撓性のフルオロポリマーを用いて形成されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記コントロールチャンバは、剛性のチューブを用いて形成されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記剛性のチューブは、ポリ塩化ビニルまたはステンレススチールを用いて形成されることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記コントロール流体は液体であることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
前記コントロール流体はガス状の流体であることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
前記プロセスチャンバ内を流れる流体は、フォトレジスト、現像溶液、溶剤、洗浄剤、水、またはこれらの任意の組合せのグループから選ばれることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１８】
請求項１０に記載の滴下装置を有することを特徴とするマイクロエレクトロニックの処理装置。
【請求項１９】
請求項１０に記載の滴下装置を有することを特徴とするスピンコート装置。
【請求項２０】
前記滴下装置は、前記スピンコート装置のプロセッシングチャンバ内に設けられることを特徴とする請求項１９に記載のスピンコート装置。
【請求項２１】
前記滴下装置は、前記スピンコート装置の滴下用の先端部に設けられることを特徴とする請求項１９に記載のスピンコート装置。
【請求項２２】
前記滴下装置は、前記スピンコート装置の滴下用の先端部に圧力センサを設けることを特徴とする請求項１９に記載のスピンコート装置。
【請求項２３】
マイクロエレクトロニックデバイスを処理する際に、プロセス流体を滴下させるための方法であって、
前記マイクロエレクトロニックデバイスまで流体を滴下させるための装置を提供し、この際、前記装置は、
２つまたは複数のプロセスチャンバ、
前記プロセスチャンバを含む一つのコントロールチャンバ、
入口弁を介して流体リザーバーと接続するように前記プロセスチャンバに設けられた入口と、
出口弁を介して前記マイクロエレクトロニックデバイスの製造装置と接続するように前記プロセスチャンバに設けられた出口とを有し、
さらに、前記コントロールチャンバ内のコントロール流体の流量を用いて、前記プロセスチャンバの各々の容量を個別に制御することを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記プロセスチャンバの容量を増大及び減少させるために、前記コントロールチャンバに対して流出入させるように、前記コントロール流体を加えたり、取り除くことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記プロセスチャンバの前記出口弁を閉鎖させ、かつ前記入口弁を開口させて、前記コントロールチャンバから前記コントロール流体を取り除くことによって、前記プロセスチャンバ内にプロセス流体を流入させ、かつ、
前記プロセスチャンバの前記入口弁を閉鎖させ、かつ前記出口弁を開口させて、前記コントロールチャンバに前記コントロール流体を加えることによって、前記プロセスチャンバからプロセス流体を流出させる、ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記プロセス流体は、フォトレジスト、現像溶液、溶剤、洗浄剤、水、またはこれらの任意の組合せのグループから選ばれる液体であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
（削除）
【請求項２８】
前記滴下される流体の実際の容量は、目標の容量の約１パーセント以内にあることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
複数の流体を滴下させる方法であって、
一つのコントロールチャンバ内に２つまたはこれ以上のプロセスチャンバを含む装置を提供し、前記プロセスチャンバの各々に入口弁と連通する流体用の入口と出口弁と連通する流体用の出口とを備えて、前記コントロールチャンバ内のコントロール流体の流量または圧力を用いて、前記プロセスチャンバの各々の容量を制御可能にし、
前記コントロールチャンバ内のコントロール流体の流量または圧力を用いて、前記プロセスチャンバの１つまたはこれ以上の容量を制御する、ことを特徴とする方法。
【請求項３０】
前記入口及び出口弁を選択的に開口及び閉鎖させながら、前記コントロールチャンバに対してコントロール流体を加えたり、取り除くことで、前記プロセスチャンバの一つの容量を増大させて、前記プロセスチャンバ内に流体を流入させ、または前記プロセスチャンバの容量を減少させて、前記プロセスチャンバから流体を流出させることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記プロセスチャンバの入口弁を開口させて、他の全ての入口及び出口弁を閉鎖させながら、前記コントロールチャンバから前記コントロール流体を取り除くことで、前記プロセスチャンバの一つに流体を流入させ、
前記プロセスチャンバの出口弁を開口させて、他の全ての入口及び出口弁を閉鎖させながら、前記コントロールチャンバに前記コントロール流体を加えることで、前記プロセスチャンバの一つから流体を流出させる、ことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記プロセスチャンバ内を流れる流体は、フォトレジスト、現像溶液、溶剤、洗浄剤、水、またはこれらの任意の組合せのグループから選ばれる液体であることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記滴下される流体の実際の容量は、目標の容量の約１パーセント以内にあることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
マイクロエレクトロニックデバイスまで流体を滴下させる装置であって、コントロールチャンバ内に収容されるプロセスチャンバと、流体リザーバーと流通するように前記プロセスチャンバに設けられた入口と、スピンコート装置まで流通するように前記プロセスチャンバに設けられた出口とを有し、さらに、前記コントロールチャンバ内のコントロール流体の流量または圧力を用いて、前記プロセスチャンバの容量を制御可能にしたことを特徴とする装置。
【請求項３５】
前記滴下装置は、滴下用の先端部に設けられることを特徴とする請求項３４に記載のスピンコート装置。
【請求項３６】
前記滴下装置は、前記スピンコート装置の滴下用の先端部に圧力センサを設けることを特徴とする請求項３４に記載のスピンコート装置。
【請求項３７】
マイクロエレクトロニックデバイスを処理する際に、プロセス流体を滴下させるための方法であって、
前記マイクロエレクトロニックデバイスまで流体を滴下させるための装置を提供し、この際、前記装置は、
プロセスチャンバ、
前記プロセスチャンバを含むコントロールチャンバ、
入口弁を介して流体リザーバーと接続するように前記プロセスチャンバに設けられた入口と、
出口弁を介して前記マイクロエレクトロニックデバイスの製造装置と接続するように前記プロセスチャンバに設けられた出口とを有し、さらに、前記コントロールチャンバ内のコントロール流体の流量を用いて、前記プロセスチャンバの容量を制御させ、この際、前記プロセスチャンバの前記出口弁を閉鎖させ、かつ前記入口弁を開口させて、前記コントロールチャンバからコントロール流体を取り除くことで、前記プロセスチャンバ内に前記プロセス流体を流入させ、かつ、前記プロセスチャンバの前記入口弁を閉鎖させ、かつ前記出口弁を開口させて、前記コントロールチャンバ内にコントロール流体を加えることで、前記プロセスチャンバ内から前記プロセス流体を流出させ、さらに、滴下される流体の実際の量を目標の量の１パーセント以内に納めることを特徴とする方法。
【請求項３８】
マイクロエレクトロニックデバイスまで流体を滴下させる装置であって、
コントロールチャンバ内に収容され、流体リザーバーと流通するように設けられる入口と、前記マイクロエレクトロニックデバイスの製造装置と流通するように設けられる出口とを有するるプロセスチャンバと、
前記コントロールチャンバと流通するように液体のコントロール流体を有するコントロール流体用のリザーバーとを有し、
前記コントロール流体用のリザーバーと前記コントロールチャンバとの間で前記液体のコントロール流体を流動させることで、前記プロセスチャンバの容量を制御可能にし、
前記コントロール流体用のリザーバー内に設けた圧縮性の流体を用いて、前記コントロール流体用のリザーバーと前記コントロールチャンバとの間の前記液体のコントロール流体の流動を制御することを特徴とする装置。
【国際調査報告】
2005504908.tif 000028
2005504908.tif 000029
2005504908.tif 000030