JP4553256B2 - 基板処理システム及びその制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、基板に処理液を用いた処理を行う複数のモジュールに対し、前記処理液を分配供給するディスペンス機構を具備する基板処理システム及びその制御方法に関する。
例えば半導体等の電子デバイス製造工程のうち、フォトリソグラフィ工程においては、ウエハ等の基板へのレジスト液（以下、レジストと称呼する）の塗布や現像処理を行なうユニット装置であるレジスト塗布現像装置と、レジストが塗布された基板に露光処理を行なう露光機とが組み合わされて、インライン処理を行なっている。具体的には、例えば基板は主な工程として、洗浄処理→脱水ベーク→アドヒージョン（疎水化）処理→レジスト塗布→プリベーク→露光処理→現像前ベーク→現像→ポストベークという一連の処理を経てレジスト層に所定の回路パターンが形成される。尚、このようなフォトリソグラフィ工程におけるインライン処理については、特許文献１に記載されている。
特開２０００−２３５９４９号公報
ところで、従来から前記レジスト塗布現像装置にあっては、生産効率を向上させるため、同じ処理機能を有するモジュールが複数台設けられ、並行して複数枚のウエハを同時処理できるようになされている。この場合、それらのモジュールを全て横方向に配置すると、装置のフットプリントが増大するため、それを抑制するためにモジュールが多段に重ねられて設けられる傾向にある。その結果、近年においては装置全体の高さが３メートル程度にまで達している。
しかしながら、このように多段に重ねられた複数のモジュールにより装置全体の高さが高くなると、それら複数のモジュールにレジストを分配供給するディスペンス機構において、従来の構造では、レジスト吐出精度（吐出量、吐出スピード、吐出圧力、吐出時間等）に悪影響を及ぼすという問題があった。
即ち、従来のディスペンス機構では、メンテナンスの容易さ等の理由から、ノズルにレジストを供給するポンプやレジスト収容ボトルを、レジスト塗布現像装置の床部付近に全て設置する構造を採用している。このため、ポンプとノズルとの間の配管距離がモジュールによって異なり、レジストの吐出圧がノズルによって異なるという技術的課題があった。具体的には、高い位置に設けられたモジュールほど、吐出圧が低くなり、吐出精度が低下していた。
即ち、従来のディスペンス機構では、メンテナンスの容易さ等の理由から、ノズルにレジストを供給するポンプやレジスト収容ボトルを、レジスト塗布現像装置の床部付近に全て設置する構造を採用している。このため、ポンプとノズルとの間の配管距離がモジュールによって異なり、レジストの吐出圧がノズルによって異なるという技術的課題があった。具体的には、高い位置に設けられたモジュールほど、吐出圧が低くなり、吐出精度が低下していた。
また、複数の塗布モジュールで同じ塗布プロセス処理を行う場合、前記のようにモジュールごとにレジスト吐出精度が異なると、塗布される膜厚が複数のモジュール間で不均一となるという問題があった。複数のモジュール間で膜厚プロファイルを極力同じにするためには、膜厚を均一にするためにポンプの制御パラメータや、ディスペンスバルブのタイミングをモジュールごとに設定するという方法もあるが、塗布処理後に膜厚に関係するトラブルが発生した場合、個々の設定を検証する必要があり、その原因特定や管理に多大な時間を要していた。
また、従来のディスペンス機構において、レジストを一時的に蓄液するポンプは、その吸引動作によって液を補充するので、ポンプにレジストを供給する吸引側の配管内が負圧となっていた。このため、レジスト内に溶存している気体（例えば窒素）が負圧によりマイクロバブルとして発泡する場合があった。そして、そのような処理液がウエハに塗布されると、塗布むら等の欠陥が生じるという問題があった。
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、基板に処理液を用いた処理を夫々行う複数のモジュールが多段に重ねられて設けられ、前記複数のモジュールに対し処理液を分配供給する基板処理システムにおいて、各モジュールにおける処理液の吐出精度を同じにして膜厚プロファイルを異なるモジュールで同じにし、また、ノズルからの吐出時に、処理液内に発泡気体を含まないディスペンス機構を具備する基板処理システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明にかかる基板処理システムは、基板に処理液を用いた処理を夫々行う複数のモジュールが多段に積層されて設けられ、前記複数のモジュールに対し処理液を分配供給するディスペンス機構を具備する基板処理システムであって、前記ディスペンス機構は、処理液が収容された処理液供給源と、前記処理液供給源を加圧することによって処理液を圧送する加圧手段と、前記複数のモジュールの横に夫々配置され、前記加圧手段によって前記処理液供給源から圧送された処理液を内部に貯留するポンプと、前記処理液供給源と前記積層される複数のモジュールの高さ方向に配置される前記ポンプとの間を接続し、処理液を通液する揚程部配管と、前記夫々のポンプに対応する各モジュールにおいて処理液を吐出するノズルと、前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁とを備え、前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁とは、夫々の内部配管と夫々を接続する配管において、通流する処理液が下から上に向かうように下から順に配置されており、前記夫々のポンプは、ポンプの送出口から各ポンプに対応するノズルの吐出口までの配管距離が全て等しくなるように配置されていることに特徴を有する。
このように構成されるため、全てのノズル間での吐出圧が等しくなり、膜厚不均一等の不具合の発生確率を減少させることができる。また、全てのモジュールに対しポンプの制御パラメータや、膜厚プロファイルを同じ設定にすることができるため、トラブル発生時の対策を容易に行うことができる。
特に、前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁とは、夫々の内部配管と夫々を接続する配管において、通流する処理液が下から上に向かうように下から順に配置されているため、その経路配管において処理液中に気泡が発生した場合には、気泡は上昇して移動し、ノズルから外気に逃がすことができる。また、ポンプやバルブを、その内部配管を通流する処理液が下から上に向かうように（縦に）配置することで、処理液の内部滞留を無くすことができる。
このように構成されるため、全てのノズル間での吐出圧が等しくなり、膜厚不均一等の不具合の発生確率を減少させることができる。また、全てのモジュールに対しポンプの制御パラメータや、膜厚プロファイルを同じ設定にすることができるため、トラブル発生時の対策を容易に行うことができる。
特に、前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁とは、夫々の内部配管と夫々を接続する配管において、通流する処理液が下から上に向かうように下から順に配置されているため、その経路配管において処理液中に気泡が発生した場合には、気泡は上昇して移動し、ノズルから外気に逃がすことができる。また、ポンプやバルブを、その内部配管を通流する処理液が下から上に向かうように（縦に）配置することで、処理液の内部滞留を無くすことができる。
また、前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁とは、前記処理液供給源よりも高く、または同じ高さに配置され、前記ノズルは、対応する前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁よりも高く配置されることが望ましい。
また、前記処理液供給源は、前記ディスペンス機構の最下段に配置され、前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁とは、対応する前記ノズルよりも一段低く配置されることが望ましい。
このように構成することにより、処理液供給源からノズルまでの経路配管において処理液中に気泡が発生した場合には、気泡は上昇して移動するため、ノズルから外気に逃がすことができる。
更に、前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁のうち、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁のみは、前記複数のモジュール内に配置されていることが望ましい。
また、前記ディスペンス機構は、さらに前記揚程部配管の始端部に設けられた弁を備え、この前記揚程部配管の始端部に設けられた弁と、前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁と、前記夫々の弁の開閉動作を制御する制御部とを備えることが望ましい。
このように構成することにより、ディスペンス機構の弁制御が可能になり、前記揚程部配管内に処理液を蓄液して各ポンプに処理液を供給することができ、また、各ポンプに供給され補充された処理液をノズルから吐出することができる。
また、前記処理液供給源は、前記ディスペンス機構の最下段に配置され、前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁とは、対応する前記ノズルよりも一段低く配置されることが望ましい。
このように構成することにより、処理液供給源からノズルまでの経路配管において処理液中に気泡が発生した場合には、気泡は上昇して移動するため、ノズルから外気に逃がすことができる。
更に、前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁のうち、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁のみは、前記複数のモジュール内に配置されていることが望ましい。
また、前記ディスペンス機構は、さらに前記揚程部配管の始端部に設けられた弁を備え、この前記揚程部配管の始端部に設けられた弁と、前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁と、前記夫々の弁の開閉動作を制御する制御部とを備えることが望ましい。
このように構成することにより、ディスペンス機構の弁制御が可能になり、前記揚程部配管内に処理液を蓄液して各ポンプに処理液を供給することができ、また、各ポンプに供給され補充された処理液をノズルから吐出することができる。
また、前記モジュールに対し、夫々異なる処理液を供給する複数の前記ディスペンス機構を有し、夫々のディスペンス機構において、前記ポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと、前記ポンプと前記ノズルとの間に設けられた弁とが一体的に縦方向に連結されてディスペンスユニットが構成され、前記モジュールに対し、夫々異なる処理液の前記ディスペンスユニットが横方向に連結されて設けられていることが望ましい。
このように構成することにより、モジュールに必要な複数の異なる処理液を前記したディスペンス機構により供給することができる。
このように構成することにより、モジュールに必要な複数の異なる処理液を前記したディスペンス機構により供給することができる。
また、前記課題を解決するために、本発明にかかる基板処理システムの制御方法は、前記いずれかに記載された基板処理システムの制御方法であって、前記複数のポンプの入口側に設けられた弁をすべて閉じるステップと、前記加圧手段により前記処理液供給源から処理液を送出し、前記揚程部配管に蓄液するステップとを実行し、前記揚程部配管内の圧力を整定することに特徴を有する。
このようにすることにより、全てのポンプに対して同じ圧力で処理液を補充することができる。
このようにすることにより、全てのポンプに対して同じ圧力で処理液を補充することができる。
前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁を閉じるステップと、前記ポンプの入口側に設けられた弁を開弁するステップとを実行し、前記揚程部配管からの正圧により処理液を前記ポンプ内に補充させることが望ましい。
このように、正圧によりポンプ内に処理液を補充することで、揚程部配管で負圧が発生しないようにすることができる。したがって、負圧による窒素等のマイクロバブル等の発泡を抑制することができる。
このように、正圧によりポンプ内に処理液を補充することで、揚程部配管で負圧が発生しないようにすることができる。したがって、負圧による窒素等のマイクロバブル等の発泡を抑制することができる。
また、前記ポンプは、該ポンプ内に蓄液された処理液を圧送する手段を有し、前記ポンプから処理液を圧送させると同時に、前記ポンプと前記ノズルとの間に設けられた弁を開弁するステップを実行することが好ましい。
このようにすることにより、ノズルに対して処理液を送出することができる。
このようにすることにより、ノズルに対して処理液を送出することができる。
また、前記ノズルからの処理液の吐出終了後に、前記ポンプの入口側に設けられた弁を閉じるステップと、前記揚程部配管の始端部に設けられた弁を閉じるステップとを実行し、前記揚程部配管内に蓄圧することが望ましい。
このようにすることにより、ポンプへの次回の処理液補充時に即座に処理液を補充することができ、また各ポンプへの補充時間を同じにすることができる。
このようにすることにより、ポンプへの次回の処理液補充時に即座に処理液を補充することができ、また各ポンプへの補充時間を同じにすることができる。
本発明によれば、基板に処理液を用いた処理を夫々行う複数のモジュールが多段に重ねられて設けられ、前記複数のモジュールに対し処理液を分配供給する基板処理システムにおいて、各モジュールにおける処理液の吐出精度を同じにして膜厚プロファイルを異なるモジュールで同じにし、また、ノズルからの吐出時に、処理液内に発泡気体を含まないディスペンス機構を具備する基板処理システム及びその制御方法を得ることができる。
以下、本発明にかかる基板処理システム及びその制御方法につき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１は、例えば半導体や液晶ディスプレイ等の電子デバイス製造工程のフォトリソグラフィ工程において使用されるパターン形成装置の全体を示す斜視図である。図２は、図１のパターン形成装置における処理工程のフローを模式的に示したブロック図である。
図１に示すパターン形成装置１００は、本発明の基板処理システムが適用されるレジスト塗布現像装置５０と、これと連携してインライン処理を行う露光機６０とで構成される。このうち、レジスト塗布現像装置５０は、キャリアステーションブロック（ＣＳＢ）１、プロセスブロック（ＰＲＢ）２、インタフェイスブロックメイン（ＩＦＢＭ）３、インタフェイスブロックサブ（ＩＦＢＳ）４と呼ばれる４つのブロックから構成される。
キャリアステーションブロック（ＣＳＢ）１は、ウエハが複数枚密閉収納された複数のキャリアカセット（ＦＯＵＰ）５を搬入出するためのブロックであり、その搬入出のためのキャリアステーション搬送アーム（ＣＲＡ）６を備えている。プロセスブロック（ＰＲＢ）２は、処理目的別にＰＲＡタワー１０、ＳＰＩＮタワー１１、連結オーブン（ＨＰ）タワー１２、背面オーブン（ＨＰＢ）タワー１３と呼ばれる４種類のタワーで構成されている。各タワーは、ウエハの処理を行うモジュールと呼ばれる装置が縦に積み上げられている。
このうち、ＰＲＡタワー１０は、図２に示すようなプロセスブロック搬送アーム（ＰＲＡ）１５を有し、この搬送アーム１５が昇降自在、及び鉛直軸回りに回転可能に構成されることにより、その周辺のタワーの各モジュールとのウエハの搬入・搬出を行うようになされている。
また、ＳＰＩＮタワー１１は、ウエハへのレジスト塗布処理を行うコートプロセスステーション（ＣＯＴ）１６と、現像処理を行うデベロッププロセスステーション（ＤＥＶ）１７とが夫々多段に、例えば５段ずつ重ねられて構成されている。
また、ＳＰＩＮタワー１１は、ウエハへのレジスト塗布処理を行うコートプロセスステーション（ＣＯＴ）１６と、現像処理を行うデベロッププロセスステーション（ＤＥＶ）１７とが夫々多段に、例えば５段ずつ重ねられて構成されている。
また、連結オーブン（ＨＰ）タワー１２は、例えば、冷却プレートを具備したチルプレートプロセスステーション（ＣＰＬ）１８、チリング高精度ホットプレートプロセスステーション（ＣＰＨＰ）１９、ウエハ搬送に用いるステージとしてのトランジションステージ（ＴＲＳ）２０等が多段に積層されている。また、背面オーブン（ＨＰＢ）タワー１３は、低温での熱処理を行う低温ホットプレートプロセスステーション（ＬＨＰ）２１と、疎水化処理を行うアドヒージョンプロセスステーション（ＡＤＨ）２２が多段に積層されている。
インタフェイスブロックメイン（ＩＦＢＭ）３は、ウエハ周辺の露光処理のみ行う周辺露光プロセスステーション（ＷＥＥ）２３、ステーショナリーバッファリングステージ（ＳＢＵ）２４、図２に示すようなインタフェイスブロック搬送アームメイン（ＩＲＡＭ）２５等が多段に積層されている。そして、搬送アームメイン（ＩＲＡＭ）２５が昇降自在及び鉛直軸回りに回動可能に構成されることにより、その周囲のモジュールとの間でウエハの搬入・搬出が可能となるようになされている。
また、インタフェイスブロックサブ（ＩＦＢＳ）４は、図２に示すようなインタフェイスブロック搬送アームサブ（ＩＲＡＳ）２６を備え、この搬送アームサブ（ＩＲＡＳ）２６により塗布現像装置５０と後述の露光機６０の露光機インタフェイス（ＥＩＦ）２７との間でウエハの搬入・搬出を行うように構成されている。
また、露光機６０は、レジストが塗布されたウエハに対し、回路パターンを形成したレクチルを介し、レーザ光により照射露光する。この露光機６０は、ウエハの搬送手段としての露光機インタフェイス（ＥＩＦ）２７を備え、露光機６０側からは、この露光機インタフェイス（ＥＩＦ）２７を介してレジスト塗布現像装置５０との間でウエハの搬入出を行うように構成されている。
続いて、このように構成されたパターン形成装置１００における一連の処理工程について図２に基づいて説明する。
先ず、キャリアステーションブロック（ＣＳＢ）１において、キャリアステーション搬送アーム（ＣＲＡ）６により未処理のウエハを収容したキャリアカセット（ＦＯＵＰ）５が搬入され、そこから１枚のウエハが図示しない搬送機構により受け渡しステージであるトランジションステージ（ＴＲＳ）２０に搬送される。そこでウエハは位置合わせが行われた後、搬送アーム（ＰＲＡ）１５によりアドヒージョンプロセスステーション（ＡＤＨ）２２へ搬送され疎水化処理が行われる。次いでチルプレートプロセスステーション（ＣＰＬ）にて所定の冷却処理が行われ、コートプロセスステーション（ＣＯＴ）１６に搬送されて、ウエハ表面上へのレジスト塗布処理が行われる。
先ず、キャリアステーションブロック（ＣＳＢ）１において、キャリアステーション搬送アーム（ＣＲＡ）６により未処理のウエハを収容したキャリアカセット（ＦＯＵＰ）５が搬入され、そこから１枚のウエハが図示しない搬送機構により受け渡しステージであるトランジションステージ（ＴＲＳ）２０に搬送される。そこでウエハは位置合わせが行われた後、搬送アーム（ＰＲＡ）１５によりアドヒージョンプロセスステーション（ＡＤＨ）２２へ搬送され疎水化処理が行われる。次いでチルプレートプロセスステーション（ＣＰＬ）にて所定の冷却処理が行われ、コートプロセスステーション（ＣＯＴ）１６に搬送されて、ウエハ表面上へのレジスト塗布処理が行われる。
そして、低温ホットプレートプロセスステーション（ＬＨＰ）２１で所定の加熱処理、即ちプリベーク処理が行われ、インタフェイスブロックメイン（ＩＦＢＭ）３のトランジションステージ（ＴＲＳ）２０に搬送される。そして、ウエハは、インタフェイスブロック搬送アームメイン（ＩＲＡＭ）２５により周辺露光プロセスステーション（ＷＥＥ）２３に搬送され、ウエハ周辺に対する露光処理が行われ、その後、ステーショナリーバッファリングステージ（ＳＢＵ）２４に一時的に載置される。
そして、ウエハはチルプレートプロセスステーション（ＣＰＬ）において冷却処理され、その後インタフェイスブロック搬送アームサブ（ＩＲＡＳ）２６によりインタフェイスブロックサブ（ＩＦＢＳ）４を介して露光装置６０により露光処理が行われる。
露光処理を終えたウエハは、再びインタフェイスブロックサブ（ＩＦＢＳ）４を介してインタフェイスブロックメイン（ＩＦＢＭ）３のトランジションステージ（ＴＲＳ）２０に搬送される。そして、チリング高精度ホットプレートプロセスステーション（ＣＰＨＰ）１９において、所定の加熱処理が行われ、チルプレートプロセスステーション（ＣＰＬ）１８にて冷却処理が行われる。
次いで、ウエハはデベロッププロセスステーション（ＤＥＶ）１７に搬送されて現像処理が行われ、低温ホットプレートプロセスステーション（ＬＨＰ）２１でレジストを乾燥させてウエハとの密着性をよくするための加熱処理、即ちポストエクスポージャベーク（ＰＥＢ）処理が行われる。そしてウエハはチルプレートプロセスステーション（ＣＰＬ）１８で冷却処理が行われ、キャリアカセット（ＦＯＵＰ）５に戻される。
続いて、前記レジスト塗布現像装置５０においてレジスト等の処理液を各モジュールに分配供給するディスペンス機構について、多段に重ねられたコートプロセスステーション（ＣＯＴ）１６へのレジスト供給を例に説明する。
図３は、例えば１つのＣＯＴモジュールに準備される７種類（７系統）のレジストのうち、１系統の配管ラインであるディスペンス機構を模式的に示したブロック図である。図３に示すこの機構は、大きくはレジスト等のケミカル材を貯蓄した貯蓄部である例えばボトル容器等からなるケミカルユニットＣＵ１と、それから分配されて構成される複数（図では５つ）のディスペンスユニットＤＵ１〜ＤＵ５と、それらケミカルユニットＣＵ１及びディスペンスユニットＤＵ１〜ＤＵ５におけるバルブ制御等を行う制御部３６とで構成されている。
前記ディスペンスユニットＤＵは、多段に重ねられた（ＣＯＴ）１６の台数と同数設けられ、それぞれ１対１に対応するようになされている。即ち、この例では、（ＣＯＴ）１６は５段に重ねられているため、５つのディスペンスユニットＤＵが設けられている。
図３は、例えば１つのＣＯＴモジュールに準備される７種類（７系統）のレジストのうち、１系統の配管ラインであるディスペンス機構を模式的に示したブロック図である。図３に示すこの機構は、大きくはレジスト等のケミカル材を貯蓄した貯蓄部である例えばボトル容器等からなるケミカルユニットＣＵ１と、それから分配されて構成される複数（図では５つ）のディスペンスユニットＤＵ１〜ＤＵ５と、それらケミカルユニットＣＵ１及びディスペンスユニットＤＵ１〜ＤＵ５におけるバルブ制御等を行う制御部３６とで構成されている。
前記ディスペンスユニットＤＵは、多段に重ねられた（ＣＯＴ）１６の台数と同数設けられ、それぞれ１対１に対応するようになされている。即ち、この例では、（ＣＯＴ）１６は５段に重ねられているため、５つのディスペンスユニットＤＵが設けられている。
ケミカルユニットＣＵ１は、レジストＲを貯蓄したボトル３０（処理液供給源）と、レジストＲを一時貯留してバッファリングすることによりボトル３０内のレジストＲが残存しているか否かを検出する検出手段を有する貯留部であるリキッドエンド３１と、レジストＲのフィルタリングを行うフィルタ３２と、複数のバルブＶ１〜Ｖ５等により構成される。
尚、前記バルブＶ１は、加圧手段とボトル３０との間に設けられ、バルブＶ２はボトル３０とリキッドエンド３１との間に設けられている。また、バルブＶ３は各ディスペンスユニットＤＵにレジスト供給するための揚程部配管４５の始端部に設けられている。また、バルブＶ４はリキッドエンド３１からのドレイン（排出）配管途中に設けられ、バルブＶ５はフィルタ３２からのドレイン配管途中に設けられている。
尚、前記バルブＶ１は、加圧手段とボトル３０との間に設けられ、バルブＶ２はボトル３０とリキッドエンド３１との間に設けられている。また、バルブＶ３は各ディスペンスユニットＤＵにレジスト供給するための揚程部配管４５の始端部に設けられている。また、バルブＶ４はリキッドエンド３１からのドレイン（排出）配管途中に設けられ、バルブＶ５はフィルタ３２からのドレイン配管途中に設けられている。
ケミカルユニットＣＵ１においては、制御部３６の制御によりバルブＶ１が開弁され、図示しない加圧手段によりボトル３０内に窒素Ｎ2が供給されるとボトル内の圧が上昇するようになされている。そして、ボトル内が加圧されるとボトル内部からレジストＲが圧出（圧送）され、バルブＶ２が開弁されることでレジストＲがリキッドエンド３１に供給されるようになされている。
また、バルブＶ１、Ｖ２が開弁状態でリキッドエンド３１に順次供給されるレジストＲは、フィルタ３２においてフィルタリングされ、制御部３６の制御によりバルブＶ３が開弁されることで、各ディスペンスユニットＤＵ１〜ＤＵ５にレジストＲを供給する揚程部配管４５に通液（圧送）されるように構成されている。
また、バルブＶ１、Ｖ２が開弁状態でリキッドエンド３１に順次供給されるレジストＲは、フィルタ３２においてフィルタリングされ、制御部３６の制御によりバルブＶ３が開弁されることで、各ディスペンスユニットＤＵ１〜ＤＵ５にレジストＲを供給する揚程部配管４５に通液（圧送）されるように構成されている。
また、ケミカルユニットＣＵ１においては、リキッドエンド３１及びフィルタ３２でレジスト内に溶存している気体（窒素Ｎ2等）が発泡した場合に、それを排出するためのバルブＶ４、Ｖ５が設けられ、絞り弁３３を介して排出するようになされている。
一方、ディスペンスユニットＤＵ１〜ＤＵ５は、定圧ポンプ３４と、定圧ポンプ３４の入口側に設けられ、ポンプへのレジスト供給を制御するバルブＶ６と、ノズルＮｚ１〜Ｎｚ５から吐出されるレジストＲの供給制御を行うディスペンスバルブ（ＡＭＣ）３５とで構成されている。尚、各ディスペンスバルブ３５は、各定圧ポンプ３４と各ノズルＮｚとの間に設けられている。
このディスペンスユニットＤＵ１〜ＤＵ５においては、制御部３６の制御により定圧ポンプ３４の出口側を閉弁した状態でバルブＶ６が開弁されると、揚程部配管４５からの正圧により定圧ポンプ３４内にレジストＲが蓄液されるようになされている。即ち、定圧ポンプ３４は、従来のポンプのように吸引してレジストを補充する動作をしないように構成されている。したがって、従来のように吸引により揚程部配管４５内に負圧を発生させることがないため、レジスト中において負圧による窒素Ｎ2の発泡を抑制することができる。
また、各（ＣＯＴ）１６におけるノズルＮｚ１〜Ｎｚ５からレジスト吐出を行う場合には、バルブＶ６を閉じた状態で定圧ポンプ３４の流出口とディスペンスバルブ３５を開くように構成されている。
また、各（ＣＯＴ）１６におけるノズルＮｚ１〜Ｎｚ５からレジスト吐出を行う場合には、バルブＶ６を閉じた状態で定圧ポンプ３４の流出口とディスペンスバルブ３５を開くように構成されている。
また、前記した構成のディスペンスユニットＤＵ１〜ＤＵ５は、夫々対応する（ＣＯＴ）１６に近い位置に配置される。例えば、図４のレジスト塗布現像装置５０の側面図に示すように、ディスペンスユニットＤＵ１〜ＤＵ５は、（ＣＯＴ）１６が積層されたＳＰＩＮタワー１１の隣に多段に隣接してＣＯＴモジュール横に対応するように配置される。
このように配置されることにより各ユニットＤＵ１〜ＤＵ５における定圧ポンプ３４の送出口と、各ポンプに対応するノズルＮｚ１〜Ｎｚ５の吐出口までの配管距離が全て等しくなるようになされている。
このように配置されることにより各ユニットＤＵ１〜ＤＵ５における定圧ポンプ３４の送出口と、各ポンプに対応するノズルＮｚ１〜Ｎｚ５の吐出口までの配管距離が全て等しくなるようになされている。
即ち、ポンプからノズルまでの配管距離を各モジュールで同じにすることにより、同一条件とすることができる。そのため、ノズルＮｚ１〜Ｎｚ５でのポンプパラメータを同じにすれば吐出圧が等しくなり、膜厚不均一等の不具合の発生確率を減少させることができる。また、全ての（ＣＯＴ）１６に対しポンプの制御パラメータや、膜厚プロファイルを同じ設定にすることができるため、トラブル発生時の対策を容易に行うことができる。
また、図４に示すように、より好ましくは、ケミカルユニットＣＵ１は、レジスト塗布現像装置５０の底部付近（ディスペンス機構の最下段）に設置され、ディスペンスユニットＤＵ１〜ＤＵ５は、ケミカルユニットＣＵ１より高く設置される。さらに、ノズルＮｚ１〜Ｎｚ５は、夫々対応するディスペンスユニットＤＵ１〜ＤＵ５よりも一段上の高い位置に設置される。
また、各ディスペンスユニットにおいて、図５に示すように、下から順にバルブＶ６と、定圧ポンプ３４と、ディスペンスバルブ（ＡＭＣ）３５とが縦方向に段状に配置される。尚、図５は、各モジュールに対し異なる処理液を供給する７系統のディスペンス機構に夫々対応する７系統のディスペンスユニットが横方向に連結して設けられる様子を示している。
また、下から順にバルブＶ６と、定圧ポンプ３４と、ディスペンスバルブ（ＡＭＣ）３５とが縦方向に配置され、それらがノズルＮｚよりも下の位置にあればよいので、その条件を満たすならば、例えばディスペンスバルブ３５をＣＯＴモジュール内に配置してもよい。
また、下から順にバルブＶ６と、定圧ポンプ３４と、ディスペンスバルブ（ＡＭＣ）３５とが縦方向に配置され、それらがノズルＮｚよりも下の位置にあればよいので、その条件を満たすならば、例えばディスペンスバルブ３５をＣＯＴモジュール内に配置してもよい。
このようにディスペンス機構の設置がなされることにより、タンク３０からノズルＮｚ１〜Ｎｚ５までのレジスト経路が夫々上方に向けて配管される。その結果、その経路配管においてレジスト中に窒素Ｎ2等の気泡が発生した場合には、気泡が上方に移動するため、気泡をノズルＮｚから外気に逃がすことができる。
また、各バルブやポンプは、その内部配管において、その流路が縦方向になるように配置される。そのように配置されることで、処理液の内部滞留を無くすことができる。
また、各バルブやポンプは、その内部配管において、その流路が縦方向になるように配置される。そのように配置されることで、処理液の内部滞留を無くすことができる。
尚、このディスペンス機構におけるボトル３０の形態として、好ましくは図６（ａ）、図６（ｂ）に示す構造が用いられる。
図６（ａ）は、外側容器３０ａの中にレジストＲを収容した袋容器４０が設けられた構造であり、加圧するための窒素Ｎ2は、外側容器３０ａの中であって袋容器４０の外側の空間に供給される。袋容器４０内部とその外側の空間とは非接触状態になされる。
この構成によれば、外側容器３０ａに窒素Ｎ2が供給され容器内の圧が上昇すると、袋容器４０が圧縮され内部のレジストＲが外に押し出される。また、この構成によれば、窒素Ｎ2とレジストＲとが接触することがないため、レジストＲ内へ窒素Ｎ2が新たに混入することがない。即ち、レジストＲに溶存した窒素Ｎ2が負圧により発泡するという課題を解決することができる。
図６（ａ）は、外側容器３０ａの中にレジストＲを収容した袋容器４０が設けられた構造であり、加圧するための窒素Ｎ2は、外側容器３０ａの中であって袋容器４０の外側の空間に供給される。袋容器４０内部とその外側の空間とは非接触状態になされる。
この構成によれば、外側容器３０ａに窒素Ｎ2が供給され容器内の圧が上昇すると、袋容器４０が圧縮され内部のレジストＲが外に押し出される。また、この構成によれば、窒素Ｎ2とレジストＲとが接触することがないため、レジストＲ内へ窒素Ｎ2が新たに混入することがない。即ち、レジストＲに溶存した窒素Ｎ2が負圧により発泡するという課題を解決することができる。
また、図６（ｂ）は、外側容器３０ａの中にレジストＲを収容した内側容器４１が設けられた構造であり、加圧するための窒素Ｎ2は、外側容器３０ａの中であって内側容器４１の外側の空間に供給される。尚、内側容器４１は開放されており、内側容器４１の中と外側は同一圧力になっている。
この構成によれば、外側容器３０ａに窒素Ｎ2が供給され容器内の圧が上昇すると、レジストＲが加圧されることにより外に押し出される。また、この構成によれば、外側容器３０ａ内の圧力が上昇しても、レジストＲを収容した内側容器の中と外側は同一圧力であるため、圧力上昇に伴う容器の膨張等の危険性を回避することができる。
この構成によれば、外側容器３０ａに窒素Ｎ2が供給され容器内の圧が上昇すると、レジストＲが加圧されることにより外に押し出される。また、この構成によれば、外側容器３０ａ内の圧力が上昇しても、レジストＲを収容した内側容器の中と外側は同一圧力であるため、圧力上昇に伴う容器の膨張等の危険性を回避することができる。
続いて、このように構成されたディスペンス機構において、ノズルからレジスト吐出する際のバルブ制御手順について、既に各ディスペンスユニットＤＵに通液された状態で、ノズルからの吐出までを図７の工程表に基づいて説明する。この表では、制御部３６により制御されるバルブＶ２、Ｖ３、Ｖ６、定圧ポンプ３４の出力（バルブ）、ディスペンスバルブ３５の工程ごとのオンオフ動作を一覧表示している。
各ノズルＮｚ１〜Ｎｚ５からレジストＲを吐出する際には、先ず定圧ポンプ３４へのレジストＲの補充がなされ、その後ノズルからの吐出が行われる。
この工程を詳細に追うと、先ず、ポンプ３４へのレジスト補充動作において、図示しない加圧手段によりタンク３０に窒素Ｎ2が送り込まれ、タンク内の加圧が行われる（ステップＳ１）。ここで、タンク３０の出口側のみが開放状態になされ、他のバルブは閉じた状態とされる。尚、この状態で、フィルタ３２の出力側まで加圧された状態となる。
この工程を詳細に追うと、先ず、ポンプ３４へのレジスト補充動作において、図示しない加圧手段によりタンク３０に窒素Ｎ2が送り込まれ、タンク内の加圧が行われる（ステップＳ１）。ここで、タンク３０の出口側のみが開放状態になされ、他のバルブは閉じた状態とされる。尚、この状態で、フィルタ３２の出力側まで加圧された状態となる。
次いで、バルブＶ３が開弁され、タンク３０から圧出されたレジストＲが揚程部配管４５内に蓄液される。これにより、揚程部配管４５における圧力が整定される（ステップＳ２）。尚このとき、各ディスペンスユニットＤＵ〜ＤＵ５のバルブＶ６はすべて完全に閉弁された状態である。
そして、各ディスペンスユニットＤＵ１〜ＤＵ５において吐出のタイミングに合わせて順次バルブＶ６が開弁される。このとき、揚程部配管４５からの正圧により、定圧ポンプ３４にレジストＲが流れ込み、ポンプ内へのレジストＲの補充動作がなされる（ステップＳ３）。
そして、各ディスペンスユニットＤＵ１〜ＤＵ５において吐出のタイミングに合わせて順次バルブＶ６が開弁される。このとき、揚程部配管４５からの正圧により、定圧ポンプ３４にレジストＲが流れ込み、ポンプ内へのレジストＲの補充動作がなされる（ステップＳ３）。
定圧ポンプ３４にレジストＲが補充されると、先ずバルブＶ６が閉じられる（ステップＳ４）。尚、この状態においては定圧ポンプ３４の流出口は閉じられているため、ポンプ内は内部の貯留部へレジストを充填する状態となされる。
また、バルブＶ６が閉じられると、次いでバルブＶ３が閉じられる（ステップＳ５）。尚、この状態においては、揚程部配管４５内にはレジストＲが充填されているため、揚程部配管４５内は蓄圧された状態が維持される。このように揚程部配管４５が加圧状態となされることにより、定圧ポンプ３４への次回のレジスト補充時に即座にレジストを補充することができ、また各ユニットのポンプへの補充時間を同じにすることができる。
ステップＳ５によりバルブＶ３が閉じられると、タンク３０への加圧動作が停止され（ステップＳ６）、バルブＶ２が閉じられて定圧ポンプ３４へのレジスト補充動作が完了する。
次いで、吐出工程では、バルブＶ６を閉じて、定圧ポンプ３４内に充填されたレジストをポンプ内に設けられた図示しないダイアフラム（圧送手段）により貯留部を押圧することによりレジストを送出する。このとき、ダイアフラムによる押圧と略同時にディスペンスバルブ３５を開弁状態とする。尚、ディスペンスバルブ３５の開弁のタイミングを調整しても、もちろん構わない。
これにより、ノズルＮｚからレジストが吐出されるが、ディスペンスバルブ３５により所定の吐出量を開弁時間で調整する吐出量制御がなされる（ステップＳ７）。
また、吐出を停止する際には、定圧ポンプ３４の出力側とディスペンスバルブ３５が閉弁される（ステップＳ８）。
これにより、ノズルＮｚからレジストが吐出されるが、ディスペンスバルブ３５により所定の吐出量を開弁時間で調整する吐出量制御がなされる（ステップＳ７）。
また、吐出を停止する際には、定圧ポンプ３４の出力側とディスペンスバルブ３５が閉弁される（ステップＳ８）。
以上のように、本発明にかかる実施の形態によれば、複数の塗布モジュール（ＣＯＴ）１６で用いられるノズルＮｚ１〜Ｎｚ５に夫々レジストを送出する複数の定圧ポンプ３４の送出口と、各ポンプに対応する前記ノズルＮｚの吐出口までの配管距離が全て等しくなるように構成される。これにより、同一のポンプ条件でポンプを動作させたときに、全てのノズルＮｚ間での吐出圧が等しくなり、膜厚不均一等の不具合の発生確率を減少させることができる。また、全ての（ＣＯＴ）１６に対しポンプの制御パラメータや、膜厚プロファイルを同じ設定にすることができるため、トラブル発生時の対策や設定の管理を容易に行うことができる。
また、処理液の吸引工程のないポンプであるので、定圧ポンプ３４へのレジストＲの補充は、圧力整定された揚程部配管４５からの正圧によりなされ、補充の間、揚程部配管４５にはボトル３０からレジストＲが供給されるため、揚程部配管４５に負圧が発生することがない。このため、レジスト内に窒素Ｎ2等の気体の発泡を抑制することができる。
さらに、前記実施の形態によれば、タンク３０からノズルＮｚ１〜Ｎｚ５までのレジスト経路が夫々上方に向けて配管される。その結果、その経路配管においてレジスト中に気泡が発生した場合には、気泡をノズルＮｚから外気に逃がすことができる。
さらに、前記実施の形態によれば、タンク３０からノズルＮｚ１〜Ｎｚ５までのレジスト経路が夫々上方に向けて配管される。その結果、その経路配管においてレジスト中に気泡が発生した場合には、気泡をノズルＮｚから外気に逃がすことができる。
尚、前記実施の形態においては、基板にレジストを塗布する（ＣＯＴ）にディスペンス機構を適用したが、本発明に係る基板処理システムのディスペンス機構は、（ＣＯＴ）だけではなく、他の処理液を用いて基板処理する複数のモジュールに対しても適用することができる。
また、前記実施の形態においては、被処理基板として半導体ウエハを例としたが、本発明における基板は、半導体ウエハに限らず、ＬＣＤ基板、ＣＤ基板、ガラス基板、フォトマスク、プリント基板等も可能である。
本発明は、半導体ウエハ等の基板を処理するレジストパターン形成装置等に適用でき、半導体製造業界、電子デバイス製造業界等において好適に用いることができる。
１ キャリアステーションブロック（ＣＳＢ）
２ プロセスブロック（ＰＲＢ）
３ インタフェイスブロックメイン（ＩＦＢＭ）
４ インタフェイスブロックサブ（ＩＦＢＳ）
３０ ボトル（処理液供給源）
３４ 定圧ポンプ（ポンプ）
３５ ディスペンスバルブ
３６ 制御部
５０ レジスト塗布現像装置（基板処理システム）
６０ 露光機
１００ パターン形成装置
ＣＵ１ ケミカルユニット
ＤＵ１〜５ ディスペンスユニット
Ｎｚ１〜５ ノズル
Ｒ レジスト（処理液）
Ｖ１〜Ｖ６ バルブ
２ プロセスブロック（ＰＲＢ）
３ インタフェイスブロックメイン（ＩＦＢＭ）
４ インタフェイスブロックサブ（ＩＦＢＳ）
３０ ボトル（処理液供給源）
３４ 定圧ポンプ（ポンプ）
３５ ディスペンスバルブ
３６ 制御部
５０ レジスト塗布現像装置（基板処理システム）
６０ 露光機
１００ パターン形成装置
ＣＵ１ ケミカルユニット
ＤＵ１〜５ ディスペンスユニット
Ｎｚ１〜５ ノズル
Ｒ レジスト（処理液）
Ｖ１〜Ｖ６ バルブ
Claims (10)
- 基板に処理液を用いた処理を夫々行う複数のモジュールが多段に積層されて設けられ、前記複数のモジュールに対し処理液を分配供給するディスペンス機構を具備する基板処理システムであって、
前記ディスペンス機構は、
処理液が収容された処理液供給源と、
前記処理液供給源を加圧することによって処理液を圧送する加圧手段と、
前記複数のモジュールの横に夫々配置され、前記加圧手段によって前記処理液供給源から圧送された処理液を内部に貯留するポンプと、
前記処理液供給源と前記積層される複数のモジュールの高さ方向に配置される前記ポンプとの間を接続し、処理液を通液する揚程部配管と、
前記夫々のポンプに対応する各モジュールにおいて処理液を吐出するノズルと、
前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、
前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁とを備え、
前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁とは、夫々の内部配管と夫々を接続する配管において、通流する処理液が下から上に向かうように下から順に配置されており、
前記夫々のポンプは、ポンプの送出口から各ポンプに対応するノズルの吐出口までの配管距離が全て等しくなるように配置されていることを特徴とする基板処理システム。 - 前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁とは、前記処理液供給源よりも高く、または同じ高さに配置され、前記ノズルは、対応する前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁よりも高く配置されることを特徴とする請求項１に記載された基板処理システム。
- 前記処理液供給源は、前記ディスペンス機構の最下段に配置され、前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁とは、対応する前記ノズルよりも一段低く配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された基板処理システム。
- 前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁のうち、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁のみは、前記複数のモジュール内に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された基板処理システム。
- 前記ディスペンス機構は、さらに前記揚程部配管の始端部に設けられた弁を備え、この前記揚程部配管の始端部に設けられた弁と、前記夫々のポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁と、前記夫々の弁の開閉動作を制御する制御部とを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された基板処理システム。
- 前記モジュールに対し、夫々異なる処理液を供給する複数の前記ディスペンス機構を有し、
夫々のディスペンス機構において、前記ポンプの入口側に設けられた弁と、前記ポンプと、前記ポンプと前記ノズルとの間に設けられた弁とが一体的に縦方向に連結されてディスペンスユニットが構成され、
前記モジュールに対し、夫々異なる処理液の前記ディスペンスユニットが横方向に連結されて設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された基板処理システム。 - 前記請求項５または請求項６に記載された基板処理システムの制御方法であって、
前記複数のポンプの入口側に設けられた弁をすべて閉じるステップと、
前記加圧手段により前記処理液供給源から処理液を送出し、前記揚程部配管に蓄液するステップとを実行し、
前記揚程部配管内の圧力を整定することを特徴とする基板処理システムの制御方法。 - 前記ポンプと前記ノズルとの間に夫々設けられた弁を閉じるステップと、
前記ポンプの入口側に設けられた弁を開弁するステップとを実行し、
前記揚程部配管からの正圧により処理液を前記ポンプ内に補充させることを特徴とする請求項７に記載された基板処理システムの制御方法。 - 前記ポンプは、該ポンプ内に蓄液された処理液を圧送する手段を有し、
前記ポンプから処理液を圧送させると同時に、前記ポンプと前記ノズルとの間に設けられた弁を開弁するステップを実行することを特徴とする請求項８に記載された基板処理システムの制御方法。 - 前記ノズルからの処理液の吐出終了後に、前記ポンプの入口側に設けられた弁を閉じるステップと、
前記揚程部配管の始端部に設けられた弁を閉じるステップとを実行し、
前記揚程部配管内に蓄圧することを特徴とする請求項９に記載された基板処理システムの制御方法。
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