(57)【要約】【課題】半導体ウエハー製造時にフォトレジスト液の塗布及び反射防止膜の塗布の工程で塗布される薬液中に気泡、パーティクルが存在すると、ウエハー上でパターン欠陥が生じ、歩留まりが低下する問題が生じる。【解決手段】薬液を供給する薬液瓶１とバッファータンク２と、ポンプ３と、フィルター４と、サックバック５と、吐出ノズル６とが順に配管７でつながっている薬液塗布装置で、薬液瓶１とバッファータンク２の間に配管７中を流れる薬液に含まれる気泡や微細粒子の量を測定する測定器１５を設けた。この測定結果からバッファータンク２への薬液の流れを制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液を供給する薬液供給源と、前記薬液中の気泡やパーティクルを濾過するフィルターと、前記薬液供給源から前記フィルターに前記薬液を送り出すポンプと、前記フィルターを通過した前記薬液をウエハー上に塗布する吐出ノズルとを備えるとともに、前記薬液供給源と前記ポンプとの間の配管中を流れる前記薬液の微粒子や気泡を検出する測定器を備えたことを特徴とする薬液塗布装置。
【請求項２】
薬液供給源とポンプの間に薬液を貯めるバッファータンクを備え、測定器は、前記薬液供給源と前記バッファータンクの間に設けたことを特徴とする請求項１に記載の薬液塗布装置。
【請求項３】
測定器と接続されたポンプ側の配管に３方弁を備え、出力の弁の一方は前記ポンプ側に、他方は薬液を排出するドレイン配管につながっており、前記測定器で測定した前記薬液の微粒子や気泡の量が所定値を越えると前記ドレイン配管に、所定値以下なら前記ポンプ側に前記薬液を流すように前記３方弁の開放動作を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の薬液塗布装置。
【請求項４】
薬液を供給する薬液供給源と、前記薬液中の気泡やパーティクルを濾過するフィルターと、前記薬液供給源から前記フィルターに前記薬液を送り出すポンプと、前記フィルターを通過した前記薬液をウエハー上に塗布する吐出ノズルとを備えるとともに、前記フィルターと前記吐出ノズルとの間の配管中を流れる前記薬液の微粒子や気泡を検出する測定器を備えたことを特徴とする薬液塗布装置。
【請求項５】
測定器と接続された吐出ノズル側の配管に３方弁を備え、出力の弁の一方は前記吐出ノズルに、他方は薬液を排出するドレイン配管につながっており、前記測定器で測定した前記薬液の微粒子や気泡の量が所定値を越えると前記ドレイン配管に、所定値以下なら前記吐出ノズルに前記薬液を流すように前記３方弁の開放動作を行うことを特徴とする請求項４に記載の薬液塗布装置。
【請求項６】
ドレイン配管が薬液供給源につながっていることを特徴とする請求項５に記載の薬液塗布装置。
【請求項７】
測定器からの測定結果を薬液塗布装置の制御装置に送信する機構を備え、前記制御装置が前記測定結果により、前記薬液塗布装置の稼動および停止させる機能を備えたことを特徴とする請求項１または４に記載の薬液塗布装置。
【請求項８】
制御装置と接続され、測定器からの測定結果を一定期間保持し、測定結果と所定値と比較するとともに、薬液塗布装置の動作状態を記憶する記録演算装置を備えたことを特徴とする請求項７に記載の薬液塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハーを製造する際にフォトレジスト液の塗布、及び反射防止膜を塗布する塗布工程における薬液中の気泡、パーティクルをモニターして、品質の良い膜質で塗布ができるような薬液モニタリングシステムを備えた薬液塗布装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体ウエハーを製造するためのフォトリソグラフィー工程は、ウエハー表面にレジストを塗布し、均一な厚さのレジスト膜を形成するレジスト塗布工程と、レジスト膜中の残留溶剤を蒸発させて、光化学反応を高めるためのプリベーク工程と、ウエハーにフォトマスクデバイスパターンを焼き付ける露光工程と、露光部を溶出させる現像工程と、パターン強化のためのポストベークがある。
【０００３】
さらに、微細化に伴い、近年レジスト上に反射防止膜を塗布する工程がある。レジスト・反射防止膜等の薬液を塗布するにあたっては、ウエハーを回転させて、薬液を滴下することが一般に行われている。この従来の方法で塗布される塗布装置について説明を行う（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図６は従来の薬液塗布装置を示す概略図である。図６において、薬液８の供給源である薬液瓶１と、バッファータンク２と、ポンプ３と、フィルター４と、サックバック５と、吐出ノズル６とが順に配管７でつながっている。ここで、各部を個々につなぐすべての配管を総称している。また、図６中に示す矢印は、配管７を流れる薬液の方向を示している。
【０００５】
さらに、薬液瓶１には、Ｎ２加圧配管９、バッファータンク２とフィルター４には、それぞれ廃液を捨てるための配管であるバッファータンクドレイン１０とフィルタードレイン１１がつながっている。それぞれのドレインには、途中に弁１０ａ，１０ｂがある。また、吐出ノズル６の直下には、ウエハー１２と、ウエハー１２を載せたウエハーチャック１４と、ウエハーチャック１４を回転させるモーターフランジ１３とがある。
【０００６】
薬液８は薬液瓶１に入った状態で薬液塗布装置に供給される。配管７とＮ２加圧配管９を薬液瓶１に密閉した状態でつなげ、Ｎ２加圧配管９よりＮ２ガスを流し、薬液瓶１中の薬液８の液面を加圧し、バッファータンクドレイン１０の弁１０ａを開放し、バッファータンク２まで薬液８で満たすことができる。さらにポンプ３、フィルター４を通じて、フィルタードレイン１１の弁１０ｂを開放する事により、フィルター４までの配管７を薬液で満たすことができる。この状態でポンプ３を駆動させると、薬液８はポンプ３より吸引され、配管７を通りポンプ３から押し出され、フィルター４でパーティクルが濾過され、サックバック５を経て吐出ノズル６よりウエハー１２上に滴下される。ウエハー１２はモーターフランジ１３で回転し、滴下された薬液８による均一な膜厚の塗布が行われる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−４２４７２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、薬液の製造及び搬送の状態で、薬液８中の溶存気体及び気泡の含有量は大きく変わり、その時々の薬液瓶１の間で薬液８中の溶存気体及び気泡の含有量にバラツキが見られる。その薬液瓶１を用いて薬液８を薬液塗布装置に供給することになる。このため、薬液８中に溶存気体と気泡が多く溶け込んだ状態で薬液塗布装置に供給される。
【０００９】
薬液８中に溶け込んだ溶存気体と気泡は、ポンプ３により、吐出ノズル６まで供給され、途中でフィルター４により多くの気泡は除去されるが、溶存気体は通過する。また、ポンプ３を駆動した時の配管７中の圧力変動により溶存気体は発泡し、気泡を含んだ薬液８が吐出ノズル６から供給されることがある。また、フィルター交換時にフィルター４に気泡がからむことがある。この時も、フィルター４を通過後の薬液８には気泡が含まれ、吐出ノズル６から気泡を含んだ薬液８が吐出される。
【００１０】
いずれの場合も吐出ノズル６からの薬液８をウエハー１２に吐出し、スピンコートすると塗布膜に欠陥が生じる。実デバイス上の場合、パターン欠陥が生じ、歩留まりが低下するという問題が生じる。
【００１１】
そこで、本発明は、薬液瓶１からサックバック５までの間で突然気泡、微細粒子が発生しても、配管７の中を流れる薬液８に含まれる気泡及び微細粒子をモニタリングして取り除き、ウエハー１２上の塗布膜に現れる欠陥を少なくする薬液塗布装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の薬液塗布装置は、薬液を供給する薬液供給源と、前記薬液中の気泡やパーティクルを濾過するフィルターと、前記薬液供給源から前記フィルターに前記薬液を送り出すポンプと、前記フィルターを通過した前記薬液をウエハー上に塗布する吐出ノズルとを備えるとともに、前記薬液供給源と前記ポンプとの間、または前記フィルターと前記吐出ノズルとの間の配管中を流れる前記薬液の微粒子や気泡を検出する測定器を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、測定器と接続された出力側の配管に３方弁を備え、出力の弁の一方は前記吐出ノズル側に、他方は薬液を排出するドレイン配管につながっており、前記測定器で測定した前記薬液の微粒子や気泡の量が所定値を越えると前記ドレイン配管に、所定値以下なら前記吐出ノズル側に前記薬液を流すように前記３方弁の開放動作を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、この薬液塗布装置は前記測定器からの測定結果を塗布装置の制御装置に送信する機構と測定結果によって薬液塗布装置の稼動および停止させる機能を備えたり、測定結果を一定期間保持する機能と傾向管理する機能を備えた記録演算装置を備えことを特徴とする。
【００１５】
本発明の構成によって、配管中を流れる薬液に含まれる気泡及び微細粒子の量をモニタリングし、その測定結果を薬液塗布装置の制御装置に送信し、予め設定した設定値を越えた場合、薬液配管の３方弁を開放して薬液が流れる方向を変えることにより、気泡、微細粒子を含んだ薬液を吐出ノズルから出さないことが可能となり、また、装置を停止したり、ウエハーを再生したり、オペレーターにアラーム等の信号を送ったりすることが可能となる。これにより、欠陥を含まない品質の良い塗布膜が形成することができるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参考にしながら説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１の実施形態における薬液モニタリングシステムを備えた薬液塗布装置の概略図を示す。
【００１８】
図１において、薬液８の供給源である薬液瓶１と、バッファータンク２と、ポンプ３と、フィルター４と、サックバック５と、吐出ノズル６とが順に配管７でつながっている。ここで、上記の各部を個々につなぐすべての配管を総称している。また、図１中に示す矢印は、配管７を流れる薬液の方向を示している。
【００１９】
さらに、薬液瓶１には、Ｎ２加圧配管９、バッファータンク２とフィルター４には、それぞれ廃液を捨てるための配管であるバッファータンクドレイン１０とフィルタードレイン１１がつながっている。それぞれのドレインには、途中に弁１０ａ，１０ｂがある。また、吐出ノズル６の直下には、ウエハー１２と、ウエハー１２を載せたウエハーチャック１４と、ウエハーチャック１４を回転させるモーターフランジ１３とがある。
【００２０】
薬液瓶１とバッファータンク２との間には、薬液瓶１に配管７を介してつながり、配管７中を流れる薬液に含まれる気泡や微細粒子の量を測定する測定器１５があり、測定器１５の直後には３方弁１６がある。３方弁１６の一方はバッファータンク２、他方はドレイン配管１７につながっている。
【００２１】
以上のように構成された本実施形態の薬液モニタリングシステムを備えた薬液塗布装置について以下、その動作について説明する。
【００２２】
薬液８は薬液瓶１に入った状態で薬液塗布装置に供給される。配管７とＮ２加圧配管９を薬液瓶１に密閉した状態でつなげ、Ｎ２ガスを流し、薬液瓶１中の薬液８の液面を加圧し、バッファータンクドレイン１０の弁１０ａを開放し、バッファータンク２まで薬液８で満たすことができる。さらにポンプ３、フィルター４を通じて、フィルタードレイン１１の弁１０ｂを開放することにより、フィルター４までの配管７を薬液で満たすことができる。この状態でポンプ３を駆動させると、薬液８はポンプ３より吸引され、配管７を通りポンプ３から押し出され、フィルター４でパーティクルが濾過され、サックバック５を経て吐出ノズル６よりウエハー１２上に滴下される。ウエハー１２はモーターフランジ１３に載せられて回転し、薬液８による均一な膜厚の塗布が行われる。一方、ポンプ３を駆動させると、配管７中の薬液８が移動し、測定器１５の中を一定時間に一定量だけ通過する。この時、測定器１５から信号が出される。
【００２３】
図４はポンプ３における吐出のためのポンプ駆動回数を横軸とし、縦軸に測定器１５からの出力値、つまり薬液に含まれる気泡や微細粒子の量を表した特性図である。この図では測定器１５における出力値の設定値が１００で、この値を超えたものは異常値と見る。
【００２４】
この異常値を検出した時、３方弁１６に信号が送信され、３方弁１６が開放され、薬液８がドレイン配管１７に排出される。設定値以内であると、３方弁１６は閉じて、従来通り、バッファータンク２に薬液８は供給される。
【００２５】
以上のように本実施形態によれば、配管７中を流れる薬液８の気泡、微細粒子を測定器１５で測定し、薬液８中に気泡や微細粒子が多く含まれていると判断した場合に３方弁１６を切り替えてドレイン配管１７に薬液８を破棄することにより、気泡を含んだ薬液８を吐出ノズル６から出さないようにすることができる。
【００２６】
図２は、本発明の第２の実施形態における薬液モニタリングシステムを備えた薬液塗布装置の概略図である。
【００２７】
第１の実施形態と異なる構成は、配管７中を流れる薬液に含まれる気泡や微細粒子の量を測定する測定器を配置する位置が異なることであり、フィルター４とサックバック５との間に測定器１８が設定されており、測定器１８の直後には３方弁１９がある点である。３方弁１９の一方はサックバック５、他方はドレイン配管２０につながっている。その他の構成は、第１の実施形態と同じであり、詳細な構成の説明は省略する。
【００２８】
ここでも、測定器１８で薬液８に含まれる気泡や微細粒子の量を測定した結果、その出力値が設定値を超えて異常値を検出した時は、３方弁１９に信号が送信され、３方弁１９が開放され、薬液８がドレイン配管２０に排出される。設定値以内であると、３方弁１９は閉じて、従来通り、サックバック５に薬液８は供給される。
【００２９】
以上のように本実施形態によれば、配管７中を流れる薬液８の気泡、微細粒子を測定器１８で測定し、薬液８中に気泡や微細粒子が多く含まれていると判断した場合に３方弁１９を切り替えてドレイン配管２０に薬液８を破棄することにより、気泡を含んだ薬液８を吐出ノズル６から出さないようにすることができる。
【００３０】
図３は、本発明の第３の実施形態における薬液モニタリングシステムを備えた薬液塗布装置の概略図である。
【００３１】
フィルター４とサックバック５との間に測定器２１が設定されており、測定器２１の直後には３方弁２２がある点は、第２の実施形態と同様であるが、異なる構成としては、３方弁２２の一方はサックバック５、他方はバイパス配管２３につながっており、このバイパス配管２３の一方は薬液瓶１につながっている。このバイパス配管２３を通る薬液８中には気泡、微細粒子が多く含まれているが、これが薬液瓶１に戻っても、吐出ノズル６から出るまでに、再度フィルター４を通過するため、薬液８中の気泡や微細粒子はそこで濾過される可能性がある。また、フィルター４を通過後の薬液８は再度測定器２１で気泡、微細粒子の量を測定するので吐出ノズル６から出されることはない。その他の構成は、第１の実施形態と同じであり、詳細な構成の説明は省略する。
【００３２】
ここでも、測定器２１で薬液８に含まれる気泡や微細粒子の量を測定した結果、その出力値が設定値を超えて異常値を検出した時は、３方弁２２に信号が送信され、３方弁２２が開放され、薬液８がドレイン配管２０に排出される。設定値以内であると、３方弁１９は閉じて、従来通り、サックバック５に薬液８は供給される。
【００３３】
以上のように本実施形態によれば、配管７中を流れる薬液８の気泡、微細粒子を測定器１８で測定し、薬液８中に気泡や微細粒子が多く含まれていると判断した場合に３方弁１９を切り替えてバイパス配管２３を介して薬液８を薬液瓶１に戻すことにより、気泡を含んだ薬液８を吐出ノズル６から出さないようにすることができる。
【００３４】
図５は、本発明の薬液モニタリングシステムの信号流れと処理システムを示した概略図である。その構成は大まかに測定器と測定器からの信号を受ける記録演算装置と薬液塗布装置の制御部からなる。
【００３５】
測定器から、配管７中を流れる薬液８の気泡、微細粒子の量の測定結果の信号５０は測定器が反応した時系列データであり、薬液塗布装置の制御装置からの信号５２は装置イベントの時系列データである。これら二つの信号５０，５２が記録演算装置に送信される。ここでは、装置イベントと測定器の反応値を結び付け、データを記録し、傾向管理を行ったり、測定器の設定値を設け、その設定値と測定結果を比較して異常値判断を行ったり、またその頻度を記録したりする。この記録演算装置で異常判断した信号は薬液塗布装置の制御部に信号５１として送られ、薬液塗布装置を制御する。例えば、ウエハーの搬送を停止する信号を出したり、薬液塗布装置の稼動および停止する信号を出したり、３方弁の開閉を行う信号を出したり、ウエハー上の塗布膜を剥離および再塗布し、ウエハー再生のためのレシピを実行する信号を出したりする。
【００３６】
以上のようにこの実施形態によれば、測定器から出た信号が異常値の時に、薬液塗布装置を制御することにより品質の悪い欠陥が多い塗布膜を形成することを避けることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、配管中を流れる薬液中の気泡及び微細粒子の量を測定器にてモニターし、その結果から薬液塗布装置を制御することにより、例えば、気泡及び微細粒子を含んだ薬液を吐出ノズルから出さないことが可能となったり、装置の稼動を止めてメンテナンスを行ったり、ウエハー再生等の処理を行ったりして歩留まり低下を防ぐことのできる優れた薬液モニタリングシステムを備えた薬液塗布装置を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における薬液モニタリングシステムを備えた薬液塗布装置の概略図
【図２】本発明の第２の実施形態における薬液モニタリングシステムを備えた薬液塗布装置の概略図
【図３】本発明の第３の実施形態における薬液モニタリングシステムを備えた薬液塗布装置の概略図
【図４】吐出ポンプ駆動回数と測定器からの出力値を表した特性図
【図５】本発明の薬液モニタリングシステムの信号流れと処理システムを示した概略図
【図６】従来の薬液塗布装置の概略図
【符号の説明】
１  薬液瓶
２  バッファータンク
３  ポンプ
４  フィルター
５  サックバック
６  吐出ノズル
７  配管
１２  ウエハー
１３  モーターフランジ
１４  ウエハーチャック
１５，１８，２１  測定器
１６，１９，２２  ３方弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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