JP2007258367A - 薬液供給装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出薬液に気泡が混入することを抑制することができる薬液供給装置、および薬液に混入した気泡に起因するパターン形成不良の発生を抑制することができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】薬液が貯蔵された容器１はフィルタハウジング５に導入管２を介して接続される。フィルタ６はフィルタハウジング５の下部側に配設される。薬液は、ポンプ３により容器１からフィルタハウジング５へ送出される。フィルタ６より上方のフィルタハウジング５の内面には、薬液に対して親和性を有する親液面１３が設けられている。フィルタハウジング５には、フィルタ６よりも下方に、流路を開閉する供給弁７が介在された供給管８を介して薬液を対象物に供給する供給部９が接続される。また、フィルタ６よりも上方に、流路を開閉する排出弁１１が介在された排出管１０を介して薬液を外部に排出する排出部１２が接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、対象物に薬液を所定量吐出する薬液供給装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置、多層配線基板、磁気ディスク等の製造工程では、半導体基板（ウェハ）や基材等の対象物の表面に、フォトレジスト液、現像液、エッチング液、有機溶剤、各種材料膜の形成材料等の薬液を供給する薬液供給装置が使用されている。例えば、半導体装置のパターン形成工程では、ウェハ上にフォトレジスト液を塗布する処理や、露光後のウェハにフォトレジストの現像液を塗布する処理に薬液供給装置が使用される（例えば、特許文献１等参照）。

図５は、従来のフォトレジスト液、現像液等の薬液を供給する薬液供給装置の構成の一例を示す概略図である。図５において、薬液貯蔵容器１内の薬液は、導入管２を通じてポンプ３によりフィルタハウジング５に送り出される。ウェハ上への薬液の吐出は、供給管７に介在された供給弁８を開放することにより行われる。供給弁８が開状態になると、フィルタハウジング５に内蔵された濾過膜等のフィルタ６を通過した薬液が、ノズル９からウェハ上に吐出される。フィルタ６は主として薬液中のパーティクルなどの異物を除去するが、フィルタ６を通過不能な大きさの気泡を除去する機能も有している。

また、図５の薬液供給装置では、薬液の吐出を繰り返すことによりフィルタハウジング５内に蓄積された気泡や異物を外部に放出する動作が行われる。当該動作は、排出管１０に介在された排出弁１１を開放することにより行われる。排出弁１１が開状態になると、フィルタハウジング５内の気泡や異物を含んだ薬液が排出管１０を通じて排出口１２から外部に排出される。なお、供給弁８の開放時には排出弁１１は閉鎖されており、排出弁１１の開放時に供給弁８は閉鎖されている。
特開平６−７７１２２号公報

しかしながら、上記のような従来の薬液供給装置では、例えば導入管２とポンプ３との継ぎ手や、導入管２とフィルタハウジング５との継ぎ手等において、継ぎ手の不整合により薬液への気泡の混入が発生する。上述のように薬液に混入した気泡は排出管１０から排出されるが、図５に示す構造の薬液供給装置では、その構造上、気泡を完全に排出することはできない。例えばフィルタ６において薬液から分離され、フィルタ６内に溜まった気泡は排出管１０から排出されることはない。

さらに、近年のパターンが微細化された半導体装置の製造工程では、異物（パーティクル）に起因するパターン欠陥の発生を防止するため、フィルタ６の濾過孔径はより小さくする必要がある（例えば、０．１μｍ以下）。このようなフィルタ６では、薬液がフィルタ６を通過する際の圧力損失、すなわち、フィルタ６の流入側における薬液の圧力とフィルタ６の流出側における薬液の圧力の差がより大きくなる。このため、フィルタ６の流出側において薬液に溶解していた気体が薬液から分離して気泡が発生する。フィルタ６の流出側において発生した気泡は、供給管７および供給弁８を通過してノズル９から吐出される。吐出された気泡は薬液とともにウェハ上に滴下され、例えば薬液が露光後のフォトレジストに吐出される現像液である場合には、パターンブリッジ等のパターン欠陥を発生させる。このように、パーティクルを除去することと、圧力損失による気泡の発生を抑制することとは、フィルタ６の濾過孔径においてトレードオフの関係にある。

本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであり、吐出薬液に気泡が混入することを抑制することができる薬液供給装置、および薬液に混入した気泡に起因するパターン形成不良の発生を抑制することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を採用している。まず、本発明は、薬液中の異物を除去するフィルタを通じて、前記薬液を対象物に供給する薬液供給装置を前提としている。そして、本発明に係る薬液供給装置は、薬液を貯蔵する容器と、フィルタハウジングとが導入管を介して接続されている。フィルタは、フィルタハウジングの下部側に配設されている。薬液は、ポンプにより容器からフィルタハウジングへ送り出される。フィルタより上方のフィルタハウジングの内面には、薬液に対して親和性を有する材質からなる親液面が設けられている。薬液を対象物に供給する供給部は、フィルタよりも下方で、流路を開閉する供給弁が介在された供給管を介してフィルタハウジングに接続される。また、薬液を外部に排出する排出部は、フィルタよりも上方で、流路を開閉する排出弁が介在された排出管を介してフィルタハウジングに接続される。

本構成によれば、フィルタハウジング内面に親液面が設けられているため、自身の浮力により薬液中を上昇し、フィルタハウジングの上部に到達した気泡は、フィルタハウジング内面に付着することなく排出管に誘導される。また、フィルタにおいて薬液から分離された気泡も自身の浮力により上昇し排出管に誘導される。すなわち、薬液中に生じた気泡はフィルタハウジングの供給管接続部近傍に残留することがなく、気泡が供給管に進入することを防止することができる。

例えば、フィルタハウジングの上部は、上方に向かって狭くなる中空錘状に形成することができ、上記親液面は当該錘状部の内面に設けることができる。このとき、上記排出管は当該錘状部の頂点を含む領域に接続されることが好ましい。

また、本発明に係る他の薬液供給装置は、薬液貯蔵容器とフィルタハウジングとが導入管を介して接続されている。フィルタは、フィルタハウジングの底面に配設されている。フィルタハウジングの底面には、フィルタの側面を囲む状態で、上端が開放された整流板が立設されている。薬液は、ポンプにより容器からフィルタハウジングへ送り出される。薬液を対象物に供給する供給部は、フィルタの直下で、流路を開閉する供給弁が介在された供給管を介してフィルタハウジングに接続される。薬液を外部に排出する排出部は、整流板よりも上方で、流路を開閉する排出弁が介在された排出管を介してフィルタハウジングに接続される。ここで、上記導入管は、整流板よりも外側で前記フィルタハウジングに接続されている。

本構成によれば、薬液がフィルタハウジング内をフィルタまで移動する過程で、薬液中の気泡が整流板に沿って自身の浮力により上昇し、フィルタハウジングの上部の排出管に進入する。また、フィルタにおいて薬液から分離された気泡も自身の浮力により整流板に沿って上昇し排出管に進入する。したがって、薬液中に生じた気泡はフィルタハウジングの供給管接続部近傍に残留することがなく、気泡が供給管に進入することを防止することができる。

本発明に係るさらに他の薬液供給装置は、薬液貯蔵容器とフィルタハウジングとが導入管を介して接続されている。フィルタは、フィルタハウジングの下部側に配設されている。薬液は、ポンプにより容器からフィルタハウジングへ送り出される。上記導入管には、薬液中の脱気を行う脱気手段が設けられている。薬液を対象物に供給する供給部は、フィルタよりも下方で、流路を開閉する供給弁が介在された供給管を介してフィルタハウジングに接続される。薬液を外部に排出する排出部は、フィルタよりも上方で、流路を開閉する排出弁が介在された排出管を介してフィルタハウジングに接続される。

上記脱気手段は、例えば、薬液を通過させる微細な径を有する孔を複数有する、例えば、オリフィスやメンブレンを使用することができる。この場合、脱気手段の孔径は、上記フィルタの濾過孔径以下であることが好ましい。

本構成によれば、薬液に対して事前に脱気処理が行われているため、フィルタの下流側、すなわちフィルタハウジングと供給管との接続部近傍において、フィルタの圧力損失により薬液中に気泡が発生することを防止することができる。このため、薬液中に生じた気泡がフィルタハウジングの供給管接続部近傍に残留することがない上、薬液がフィルタを通過する際に供給管内に気泡が発生することも防止される。このため、供給管内の薬液に気泡が混入することをより確実に防止することができる。

本発明に係るまたさらに他の薬液供給装置は、薬液貯蔵容器とフィルタハウジングとが導入管を介して接続されている。フィルタは、フィルタハウジングの底面に配設されている。フィルタハウジングの底面には、フィルタの側面を囲む状態で、上端が開放された整流板が立設されている。薬液は、ポンプにより容器からフィルタハウジングへ送り出される。薬液を対象物に供給する供給部は、整流板よりも外側で、流路を開閉する供給弁が介在された供給管を介してフィルタハウジングに接続される。薬液を外部に排出する排出部は、整流板よりも上方で、流路を開閉する排出弁が介在された排出管を介してフィルタハウジングに接続される。ここで、上記導入管は、フィルタの直下でフィルタハウジングに接続されている。

本構成によれば、フィルタを通過した薬液中の気泡は、薬液が整流板に沿って移動する過程で自身の浮力により上昇してフィルタハウジングの上部の排出管に進入する。このため、気泡が供給管に進入することを防止することができる。

また、他の観点では、本発明は、上述の構成を有する薬液供給装置を用いて、パターン形成用のレジスト塗布、および露光がなされたレジストの現像を行う半導体装置の製造方法を提供することができる。これにより、薬液供給装置から供給されるレジスト液や現像液に含まれるパーティクルや気泡を、従来に比べて著しく低減することができ、半導体装置の製造歩留まりを向上することができる。

本発明によれば、薬液に混入または発生した気泡を効率良く分離することができるため、供給管への気泡の進入を抑制することができる。したがって、薬液中の気泡に起因するパターン欠陥の発生を根絶することができる。

また、本発明では、従来、フィルタ流出側での気泡発生を抑制するために小さくすることが不可能であったフィルタの濾過孔径を極限まで小さくすることができる。このため、従来に比べて小径のパーティクルを除去することが可能であるとともに、従来除去が困難であった０．２μｍ以下のような超微細な気泡を除去することもできる。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。以下の各実施形態では、半導体基板（ウェハ）の表面に、フォトレジスト液やフォトレジストの現像液（以下、単に現像液という。）を塗布する基板処理装置に適用した事例により本発明を具体化している。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に基づく薬液供給装置の概略構成図である。なお、図１では、図５に示した従来構造と同一の部材には、同一の符号を付している。

図１に示すように、当該薬液供給装置は、フォトレジスト液や現像液等の薬液が収容された薬液貯蔵容器１と、薬液中の異物を除去するフィルタ６を内蔵したフィルタハウジング５とを備える。薬液貯蔵容器１とフィルタハウジング５とは導入管２により接続されている。導入管２には、ダイヤフラム式等の定量ポンプからなるポンプ３が介在されており、薬液はポンプ３により薬液貯蔵容器１からフィルタハウジング５に送出される。

フィルタハウジング５は、下部が円筒状に形成され、上部が上方に向かって空間が狭くなる錘状（ここでは円錐状）に形成されている。また、当該錘状部の内面には、薬液に対して親和性（親液性）を有する親液面１３が配設されている。フィルタハウジング５内の底面中央部には、鉛直軸心を有する円柱状のフィルタ６が配置されている。フィルタ６は例えば、フッ素樹脂膜等からなる濾過膜により構成される。例えば、０．１μｍ以下のパターンを形成するリソグラフィ工程では、濾過孔径が０．１μｍ〜０．２μｍ程度のフィルタ６が使用される。なお、導入管２はフィルタハウジング５の下部外縁（ここでは底面外縁）に接続されている。

フィルタハウジング５の上部（錘状部）の頂点を含む領域には、流路を開閉する排出弁１１が介在された排出管１０が接続されている。排出管１０の他端は開放端（以下、排出口１２という）になっており、フィルタハウジング５内の薬液を薬液供給装置の外部に排出する排出部を構成している。また、フィルタハウジング５のフィルタ６より下方（ここでは、フィルタ６直下）には、流路を開閉する供給弁８が介在された供給管７が接続されている。供給管７の他端には、ウェハに薬液を吐出するノズル９が配置され、供給部が構成されている。排出弁１１および供給弁８は、例えば電気信号により開閉が制御される電磁弁等により構成される。なお、上記薬液供給装置の薬液と接触する面は、薬液により腐食されることのない材質で構成される。

ウェハへの薬液の吐出は、供給弁８を所定時間だけ開状態にし、ポンプ３を駆動することで行われる。このとき排出弁１１は閉状態である。ウェハへの薬液吐出前には、供給弁８および排出弁１１はそれぞれ一旦開状態にされて開放端（ノズル９、排出口１２）から薬液が放出された後、閉状態にされる。これにより、薬液供給装置の全ての薬液流路に薬液が充填される。

供給弁８が開状態になると、フィルタ６を通過する際にパーティクルや気泡が除去されて供給管７に進入した薬液がノズル９からウェハに一定量だけ吐出される。ウェハへの薬液の吐出を繰り返し実行する過程で、フィルタ６において薬液から分離されたパーティクルや気泡がフィルタハウジング５内に蓄積される。フィルタハウジング５内に蓄積された異物や気泡は、所定の薬液吐出回数ごと、あるいは所定時間ごとに、排出弁１１を開状態にすることで、薬液とともに排出口１２から排出される。

ウェハへの薬液供給過程で導入管２とフィルタハウジング５あるいはポンプ３とを接続する継ぎ手等から薬液中に混入した気泡は、自らの浮力により薬液中を上方へ移動する。このため、薬液中の気泡の一部は、フィルタハウジング５に進入してからフィルタ６に到達するまでの間にフィルタハウジング５の上部に移動する。一方、薬液とともにフィルタ６に到達した気泡は、フィルタ６において薬液から分離される。本実施形態の薬液供給装置では、フィルタ６がフィルタハウジング５の底面（下部側）に配設されるとともに供給管７がフィルタハウジング５に下方側から接続されている。すなわち、フィルタ６において薬液から分離された気泡は薬液中を上昇し、フィルタハウジング５の上部へ移動する。また、フィルタ６内に進入した気泡も上昇し、フィルタ６内の上部に蓄積する。したがって、導入管２、供給管７および排出管１０がフィルタハウジング５の上部に接続された従来構造のように供給管７とフィルタハウジング５の接続部近傍に気泡が留まることがない。すなわち、本構成によれば、供給管７に進入する気泡の量を従来と比較して著しく少なくすることができる。

フィルタハウジング５の上部に移動した気泡は、フィルタハウジング５の錘状部内面に配設された親液面１３に到達する。親液面１３は薬液に対して親液性である。すなわち、親液面１３と薬液との接触角は小さく、逆に、親液面１３と気泡との接触角は大きい。このため、フィルタハウジング部５の錘状部に到達した気泡は、親液面１３に付着することなく、速やかにより上方に移動する。したがって、気泡はフィルタハウジング５の錘状部で集合し、当該錘状部に接続された排出管１０内に蓄積される。なお、上述したように排出管１０内は薬液で充填された状態にあるため、排出管１０内に進入した気泡がフィルタハウジング５内に逆流することはない。

親液面１３の材料としては、例えば水に対する界面表面張力が低く、気泡が付着しにくいポリアミド系合成繊維やフッ素樹脂等を使用することができる。また、親液面１３の表面粗さＲａは、気泡径と同程度あるいはそれ以下にすることにより親液面１３の表面への気泡の吸着をより確実に防止することができる。例えば、フィルタ６の濾過孔径が０．１μｍである場合、フィルタ６により薬液から分離される気泡の径が０．２μｍ程度であるため、親液面１３の表面粗さＲａは０．２μｍ程度とすることが好ましい。

以上説明したように、本実施形態の薬液供給装置は、フィルタハウジング５と供給管７との接続部近傍に滞留する気泡を著しく減少させることができる。このため、ウェハ上に気泡が混入した薬液が吐出されることを防止することができる。この結果、薬液に混入した気泡に起因するパターン形成不良等の不具合の発生を抑制することができる。

なお、本実施形態では、親液面１３をフィルタハウジング５の上部内面のみに配置したが、フィルタハウジング５の内面全てが親液面で構成されていてもよい。また、親液面は別部材で構成される必要はなく、フィルタハウジング自体を薬液に対して親液性を有する材質で構成することもできる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、フィルタハウジング５が内面に親液面を備えた構成を説明したが、他の構成によっても同様の効果を得ることができる。図２は本発明の第２の実施形態に基づく薬液供給装置の概略構成図である。なお、図１に示した薬液供給装置で既説明の部材には同一の符号を付すとともに、以下での詳細な説明は省略する。

図２に示すように本実施形態の薬液供給装置は、フィルタハウジング５が、フィルタハウジング５内に底部から進入した薬液をフィルタハウジング５の上部に案内する整流板１７を備えている。整流板１７はフィルタハウジング５の底部に支持された円筒板により構成され、その上部はフィルタハウジング５の錘状部の形状に沿って狭窄している。また、整流板１７はフィルタハウジング５の底部中央に配置された円柱状のフィルタ６の側面（外周）を囲む状態で立設されている。

また、フィルタ６の薬液流入側（図２では、フィルタ６上方側）には、メッシュ状の邪魔板１８が配置されている。例えば、邪魔板１８のメッシュ径は、０．１μｍ程度とすることができる。特に限定されるものではないが、本実施形態では、邪魔板１８は、整流板１７の内径より小さくフィルタ６の外径以上の径を有する円板状に構成され、フィルタハウジング５に立設された円筒状の支持部材１９に支持されている。また、邪魔板１８は、フィルタ６の上面と間隙をおいて配置されている。導入管２は整流板１７よりも外側のフィルタハウジング５の下部外縁（ここでは、底面）に接続されている。本薬液供給装置のその他の構造は、第１の実施形態の薬液供給装置と同一である。

本実施形態においても、供給弁８を所定時間だけ開状態にし、ポンプ３を駆動することで行われる。このとき排出弁１１は閉状態である。導入管２よりフィルタハウジング５内に進入した薬液は、整流板１７に沿ってフィルタハウジング５の上方に案内され、フィルタハウジング５の上壁に衝突する。すなわち、薬液中の気泡は、全てフィルタハウジング５の上部に誘導される。フィルタハウジング５の上部に到達した気泡の一部は親液面１３に接触しながら付着することなく上昇して排出管１０に進入し、排出管１０内に蓄積される。フィルタハウジング５の上壁に薬液が衝突した際に、薬液中の気泡は様々な方向に散乱されるが、フィルタハウジング５の錘状部の形状に沿って曲げられた整流板１７の先端部により、フィルタ６の方向への気泡の進行は阻害される。整流板１７の先端部により進行を阻害された気泡は自身の浮力により上昇し、排出管１０内に進入し蓄積される。

薬液中の気泡の一部は薬液とともに整流板１７の開放端を通過してフィルタ６に進行する。このように整流板１７の開放端を通過した気泡も、自身の浮力によって上方に移動する。仮にフィルタ６に気泡が到達した場合であっても、フィルタ６において気泡は薬液から分離され、第１の実施形態と同様に、自身の浮力によって薬液中を上昇し、排出管１０へ移動する。

特に、本実施形態では、フィルタ６の流入側にメッシュ状の邪魔板１８が配設されているため、フィルタ６に進行する気泡は邪魔板１８に付着する。このため、フィルタ６に進入する気泡を著しく低減することができる。加えて、本実施形態では、フィルタ６がフィルタハウジング５の底面（下部側）に配設されるとともに供給管７がフィルタハウジング５に下方側から接続されている。したがって、第１の実施形態と同様に、フィルタ６内に進入した気泡は、フィルタ６内の上部に蓄積する。このため、本構成では、供給管７に進入する気泡の量を従来と比較して著しく少なくすることができる。

なお、フィルタハウジング５の上部に移動し親液面１３に到達した気泡は、親液面１３に付着することなく、速やかにより上方に移動し、排出管１０内に蓄積される。また、排出管１０内に蓄積された気泡は、所定の薬液吐出回数ごと、あるいは所定時間ごとに、排出弁１１を開状態にすることで、薬液とともに排出口１２から排出される。

以上説明したように、本実施形態の薬液供給装置は、フィルタ６に進入する気泡の量を極めて少なくすることができるとともに、フィルタハウジング５と供給管７との接続部近傍に滞留する気泡を著しく減少させることができる。このため、ウェハ上に気泡が混入した薬液が吐出されることを防止することができる。この結果、薬液に混入した気泡に起因するパターン形成不良等の不具合の発生を抑制することができる。なお、本実施形態において、フィルタハウジング５はその上部内面に親液面１３を備えることが好ましいが、特に限定されるものではなく、親液面１３を有していない構成であってもよい。

（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態では、フィルタハウジング５への進入前に薬液に混入した気泡が供給管７に進入することを防止した。しかしながら、より微細なパターンを形成するためにフィルタ６の濾過孔径をより小さくすると、薬液がフィルタ６を通過する際の圧力損失により、フィルタ６の流出側で薬液に溶解していた気体が気泡として出現することがある。本実施形態では、このような気泡の発生に対応可能な薬液供給装置について説明する。図３は本発明の第３の実施形態に基づく薬液供給装置の概略構成図である。なお、図１及び図２に示した薬液供給装置で既説明の部材には同一の符号を付すとともに、以下での詳細な説明は省略する。

図３に示すように、本実施形態の薬液供給装置は、第２の実施形態の構成に加えて、ポンプ３とフィルタハウジング５との間に、薬液に溶解している気体を強制的に分離する脱気手段１４を備える。脱気手段１４は、例えば、オリフィスやメンブレン等の薬液が通過可能な微小径の孔を複数備えた部材により構成される。薬液が脱気手段１４を通過すると、流入側と流出側との間に圧力差（圧力損失）が生じ、脱気手段１４の流出側で薬液中に溶解していた気体が薬液から気泡として分離される。なお、脱気手段１４の孔径は、フィルタ６の濾過孔径以下の径であることが望ましい。

脱気手段１４が介在される流路２１（以下、脱気流路２１という。）は、ポンプ３の下流側で三方弁１５により導入管２から分岐され、三方弁１５よりも下流側で三方弁１５により分岐されたもう一方の流路２２（以下、バイパス流路２２という。）に接続されている。脱気手段１４と、脱気流路２１とバイパス流路２２との接続点との間の脱気流路２１には、流路を開閉する脱気弁１６が配置されている。これにより、薬液は脱気流路２１と、脱気流路２１を通過しないバイパス流路２２とを選択的に通過してフィルタハウジング５に導入される。本薬液供給装置のその他の構造は、第２の実施形態の薬液供給装置と同一である。

ウェハへの薬液供給は、供給弁８を所定時間だけ開状態にし、ポンプ３を駆動することで行われる。このとき、三方弁１５は脱気流路２１を選択した状態であり、脱気弁１６も開状態である。薬液貯蔵容器１内の薬液は、ポンプ３により脱気流路２１を通じてフィルタハウジング５に供給される。このとき脱気手段１４の流出側では、圧力損失により薬液中に気泡が発生する。薬液とともにフィルタハウジング５に入った気泡は、整流板１７に沿って上昇し、親液面１３に接触しながら付着することなく排出管１０に誘導される。

一部の気泡は、整流板１７の開放端からフィルタ６方向へ進行するが、第２の実施形態で説明したように、邪魔板１８によってフィルタ６への進入は阻止される。仮に、気泡がフィルタ６に到達した場合であっても、フィルタ６により薬液から分離される。このように整流板１７の開放端から進入した気泡は、自らの浮力によって排出管１０に移動する。

また、本実施形態では、フィルタ６がフィルタハウジング５の底面（下部側）に配設されるとともに供給管７がフィルタハウジング５に下方側から接続されている。したがって、第１および第２の実施形態と同様に、フィルタ６内に進入した気泡は、フィルタ６内の上部に蓄積する。このため、本構成では、供給管７に進入する気泡の量を従来と比較して著しく少なくすることができる。

さらに、本実施形態では、フィルタハウジング５への進入前に、脱気手段１４により薬液の脱気が行われている。すなわち、薬液中に溶解していた気体が予め除去されている。このため、フィルタ６の濾過孔径が小さくフィルタ６の圧力損失が大きい場合であっても、フィルタ６の流出側で気泡が発生することを防止することができる。圧力損失に起因するフィルタ６流出側での気泡の発生をより確実に防止するため、脱気手段１４の圧力損失は、フィルタ６の圧力損失よりも大きいことが好ましい。なお、バイパス流路２２は、排出口１２から薬液を排出する等、薬液中に溶解した気体を除去する必要がない場合の薬液の経路として使用される。

なお、フィルタハウジング５の上部に移動し親液面１３に到達した気泡は、親液面１３に付着することなく、速やかにより上方に移動し、排出管１０内に蓄積される。また、排出管１０内に蓄積された気泡は、所定の薬液吐出回数ごと、あるいは所定時間ごとに、排出弁１１を開状態にすることで、薬液とともに排出口１２から排出される。

以上説明したように、本実施形態の薬液供給装置は、フィルタ６に進入する気泡の量を極めて少なくすることができるとともに、フィルタ６の流出側で薬液に気泡が発生することができる。このため、ウェハ上に気泡が混入した薬液が吐出されることを防止することができる。この結果、薬液に混入した気泡に起因するパターン形成不良等の不具合の発生を抑制することができる。また、強制的に薬液に気泡を発生させて薬液に溶解している気体を取り除くことにより、気泡発生を避けるために従来必要であったフィルタ６の圧力損失の制限を緩和することができる。すなわち、本実施形態によれば、フィルタ６の濾過孔径をより微小にすることができ、より微小なパーティクルを薬液中から除去することが可能となる。したがって、１００ｎｍノード以下（６５ｎｍ、４５ｎｍ、３２ｎｍノード等）の製造プロセスといった微細プロセスを用いる半導体装置を製造するためのフォトレジスト液塗布、フォトレジスト現像工程に極めて好適である。

なお、本実施形態において、フィルタハウジング５はその上部内面に親液面１３を備えることが好ましいが、特に限定されるものではなく、親液面１３を有していない構成であってもよい。

（第４の実施形態）
上記第３の実施形態では薬液に混入している気体を除去する脱気手段を備えた構成について説明した。しかしながら専用の脱気手段を備えない構成であっても、同様の効果を得ることができる。図４は本発明の第４の実施形態に基づく薬液供給装置の構成を示す概略構成図である。本薬液供給装置は、第２の実施形態で説明した薬液供給装置と同一の構成を有するフィルタハウジング５を備える。なお、図１、図２、及び図３に示した薬液供給装置で既説明の部材には同一の符号を付すとともに、以下での詳細な説明は省略する。

図４に示すように、本実施形態の薬液供給装置は、導入管２とフィルタハウジング５との接続位置、および供給管７とフィルタハウジング５との接続位置が第２の実施形態と異なっている。本実施形態では、導入管２がフィルタ６の直下で下方側からフィルタハウジング５に接続されている。また、供給管７は整流板１７の外側のフィルタハウジング５の下部外縁（ここでは底面）に接続されている。したがって、本実施形態の薬液供給装置では、上記第１から第３の実施形態とは異なり、フィルタ６に下方側から薬液が流入する。

本薬液供給装置においても、ウェハへの薬液供給は、供給弁８を所定時間だけ開状態にし、ポンプ３を駆動することで行われる。フィルタハウジング５に進入した薬液はフィルタ６を通過する。このとき、圧力損失によりフィルタ６の流出側で薬液に溶解していた気体が気泡となって発生する。発生した気泡は自らの浮力により上方へ移動する。特にフィルタ６の側面から横方向に進行する気泡は、邪魔板１８の円筒状の支持部材１９に衝突し、当該支持部材１９に沿って上昇する。また、フィルタ６の上部からフィルタハウジング５の側面に向かって斜め方向に進行する気泡は邪魔板１８に付着し、自身の浮力により上方に移動する。さらに、邪魔板１８に付着することなく通過した気泡は、整流板１７先端部の傾斜に衝突し、当該先端部に沿って上昇する。すなわち、フィルタ６を通過する際に形成された気泡は全てフィルタハウジング５の上部に向かって上昇する。フィルタハウジング５の上壁に到達した気泡は、親液面１３に接触しながら付着することなく排出管１０に進入する。したがって、薬液中の気泡は供給管７の方向には進行せずに全て排出管１０に蓄積される。一方、整流板１７の開放端を通過し、供給管７の接続部に到達した気泡を含まない薬液はノズル９から薬液がウェハに供給される。

なお、排出管１０内に蓄積された気泡は、所定の薬液吐出回数ごと、あるいは所定時間ごとに、排出弁１１を開状態にすることで、薬液とともに排出口１２から排出される。

以上説明したように、本実施形態の薬液供給装置は、供給管７に気泡をほとんど含まない薬液を供給することができる。このため、ウェハ上に気泡が混入した薬液が吐出されることを防止することができる。この結果、薬液に混入した気泡に起因するパターン形成不良等の不具合の発生を抑制することができる。また、本実施形態では、フィルタ６の通過後に薬液から気泡を分離するため、フィルタ６の濾過孔径を０．１μｍ以下等に小さくすることができる。濾過孔径を小さくすることにより、従来除去しきれなかった薬液中の微小な異物をも除去することができる。したがって、１００ｎｍノード以下の製造プロセスといった微細プロセスを用いる半導体装置を製造するためのフォトレジスト液塗布、フォトレジスト現像工程に極めて好適である。

なお、本実施形態において、フィルタハウジング５はその上部内面に親液面１３を備えることが好ましいが、特に限定されるものではなく、親液面１３を有していない構成であってもよい。また、上記では、邪魔板１８の支持部材１９をフィルタ６の側面を囲む円筒状部材としたが、支持部材は複数に分割された脚で構成されてもよい。この場合、上述した気泡に対する支持部材の機能は整流板１７が担う。

以上説明したように、本発明によれば、薬液に混入または発生した気泡を効率良く分離することができるため、供給管への気泡の進入を抑制することができる。したがって、本発明の薬液供給装置をパターン形成用のレジスト塗布、および露光がなされたレジストの現像を行い半導体装置を製造することにより、薬液中の気泡に起因するパターン欠陥の発生を根絶することができる。また、本発明では、従来、フィルタ流出側での気泡発生を抑制するために小さくすることが不可能であったフィルタの濾過孔径を極限まで小さくすることができる。このため、従来に比べて小径のパーティクルを除去することが可能であるとともに、従来除去不可能であった超微細な気泡を除去することもできる。

なお、上述した実施形態は本発明の技術的範囲を制限するものではなく、既に記載したもの以外でも、本発明の範囲内で種々の変形や応用が可能である。例えば、上記ではフィルタハウジング５を中空錘状とし、錘状部の頂点に排出管を接続したが、排出管とフィルタハウジングとの接続部がフィルタ６よりも上方に設けられ、当該接続部に気泡が集合する形状であれば任意の形状を採用することができる。また、本発明は、フォトレジスト液や現像液をウェハに吐出する薬液供給装置に限らず、薬液中の異物を除去するフィルタを通じて薬液を対象物に供給する、いかなる薬液供給装置にも適用可能である。

本発明は、吐出薬液への気泡の進入を抑制することができるという効果を有し、対象物に薬液を吐出する薬液供給装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法として有用である。

本発明の第１の実施形態における薬液供給装置の概略構成図 本発明の第２の実施形態における薬液供給装置の概略構成図 本発明の第３の実施形態における薬液供給装置の概略構成図 本発明の第４の実施形態における薬液供給装置の概略構成図 従来の薬液供給装置の概略構成図

符号の説明

１ 容器
３ ポンプ
５ フィルタハウジング
６ フィルタ
７ 供給管
８ 供給弁
９ ノズル（供給部）
１０ 排出管
１１ 排出弁
１２ 排出口（排出部）
１３ 親液面
１４ 脱気手段
１７ 整流板

Claims (8)

1. 薬液中の異物を除去するフィルタを通じて、前記薬液を対象物に供給する薬液供給装置において、
   薬液を貯蔵する容器と、
   導入管を介して前記容器に接続されたフィルタハウジングと、
   前記フィルタハウジング内の下部側に設けられたフィルタと、
   前記容器内の薬液を前記フィルタハウジングに送り出すポンプと、
   フィルタより上方の前記フィルタハウジングの内面に設けられた、前記薬液に対して親和性を有する材質からなる親液面と、
   流路を開閉する供給弁が介在された供給管を介して前記フィルタハウジングの前記フィルタよりも下方で接続され、前記薬液を対象物に供給する供給部と、
   流路を開閉する排出弁が介在された排出管を介して前記フィルタより上方で前記フィルタハウジングに接続され、前記薬液を外部に排出する排出部と、
   を備えたことを特徴とする薬液供給装置。
2. 前記フィルタハウジングの上部が上方に向かって狭くなる中空錘状に形成され、当該錘状部の内面に前記親液面が設けられるとともに、当該錘状部の頂点を含む領域に前記排出管が接続された請求項１記載の薬液供給装置。
3. 薬液中の異物を除去するフィルタを通じて、前記薬液を対象物に供給する薬液供給装置において、
   薬液を貯蔵する容器と、
   導入管を介して前記容器に接続されたフィルタハウジングと、
   前記フィルタハウジングの底面に設けられたフィルタと、
   前記フィルタハウジングの底面に前記フィルタの側面を囲む状態で立設され、上端が開放された整流板と、
   前記容器内の薬液を前記フィルタハウジングに送り出すポンプと、
   流路を開閉する供給弁が介在された供給管を介して前記フィルタの直下で前記フィルタハウジングに接続され、前記薬液を対象物に供給する供給部と、
   流路を開閉する排出弁が介在された排出管を介して前記整流板より上方で前記フィルタハウジングに接続され、前記薬液を外部に排出する排出部と、
   を備え、
   前記導入管が前記整流板よりも外側で前記フィルタハウジングに接続されたことを特徴とする薬液供給装置。
4. 薬液中の異物を除去するフィルタを通じて、前記薬液を対象物に供給する薬液供給装置において、
   薬液を貯蔵する容器と、
   導入管を介して前記容器に接続されたフィルタハウジングと、
   前記フィルタハウジングの下部側に設けられたフィルタと、
   前記容器内の薬液を前記フィルタハウジングに送り出すポンプと、
   前記導入管に介在された、前記薬液の脱気を行う脱気手段と、
   流路を開閉する供給弁が介在された供給管を介して前記フィルタハウジングの前記フィルタよりも下方で接続され、前記薬液を対象物に供給する供給部と、
   流路を開閉する排出弁が介在された排出管を介して前記フィルタより上方の前記フィルタハウジングに接続され、前記薬液を外部に排出する排出部と、
   を備えたことを特徴とする薬液供給装置。
5. 前記脱気手段は前記薬液を通過させる微細な径を有する複数の孔を備えた請求項４記載の薬液供給装置。
6. 前記脱気手段の孔径が前記フィルタの濾過孔径以下である請求項５記載の薬液供給装置。
7. 薬液中の異物を除去するフィルタを通じて、前記薬液を対象物に供給する薬液供給装置において、
   薬液を貯蔵する容器と、
   導入管を介して前記容器に接続されたフィルタハウジングと、
   前記フィルタハウジングの底面に設けられたフィルタと、
   前記フィルタハウジングの底面に前記フィルタの側面を囲む状態で立設され、上端が開放された整流板と、
   前記容器内の薬液を前記フィルタハウジングに送り出すポンプと、
   流路を開閉する供給弁が介在された供給管を介して前記整流板よりも外側で前記フィルタハウジングに接続され、前記薬液を対象物に供給する供給部と、
   流路を開閉する排出弁が介在された排出管を介して前記整流板より上方で前記フィルタハウジングに接続され、前記薬液を外部に排出する排出部と、
   を備え、
   前記導入管が前記フィルタ直下で前記フィルタハウジングに接続されたことを特徴とする薬液供給装置。
8. 請求項１、３、４、または７のいずれかに記載の薬液供給装置を用いて、パターン形成用のレジスト塗布、および露光がなされたレジストの現像を行う半導体装置の製造方法。
   
   

Images