CN1305546C - 化学液体供应设备及其脱气方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种化学液体供应设备和脱气方法。泵(11)排出容纳在液体罐(46)中的液体。过滤器(41)通过一个泵出口流路(42)连接在泵(11)上，所述泵出口流路设有用于打开和关闭流路的泵排出侧阀(V2)。分配喷嘴(液体排出部分)(50)通过一个液体排出流路(48)连接在过滤器(41)上，所述液体排出流路(48)设有用于打开和关闭流路的排出阀(V4)。一个真空源(8)通过一个排气流路(51)与过滤器(41)连通，所述排气流路设有用于打开和关闭流路的脱气阀(V3)。

Description

化学液体供应设备及其脱气方法
技术领域
本发明涉及一种用于排出预定量液体比如化学液体的化学液体供应设备，例如一种化学液体供应设备及其脱气方法，它们适用于在半导体晶片的表面上涂敷光致抗蚀液体(photoresist liquid)。
背景技术
在各技术领域的每一制造工艺中，比如半导体晶片制造技术、液晶显示器制造技术、磁盘制造技术和多层印刷电路板制造技术，已经使用了化学液体，比如，光致抗蚀液、旋压(spin-on)玻璃液、聚酰亚胺树脂液、纯水、显影剂、蚀刻剂、清洗液或有机溶剂，并使用化学液体供应设备涂敷这些化学液体。例如，已经研制出美国专利US5061156中公开的化学液体供应设备。
例如，在为半导体晶片涂敷光致抗蚀液体的情况下，在半导体晶片于水平面内旋转时，光致抗蚀液体从分配喷嘴滴落在半导体晶片的表面上。在这种化学液体供应设备中，设有过滤器，用于去除光致抗蚀液体中包含的杂质。
如果在分配化学液体比如光致抗蚀液体的过程中设备中混有气泡，那么气泡吸收挤压化学液体的压力，使化学液体的分配量变得不稳定，从而其分配精度下降。所以，高质量、高产量地制造在半导体晶片上形成的集成电路需要去除气泡。
在通过泵的排出压力来分配化学液体的化学液体供应设备的情况下，汇集在泵体中的气泡通常通过打开脱气阀排出到化学液体供应设备外，其中该脱气阀连接在与过滤器的排气口连接的排气流路上。这样，可以将汇集在过滤器内的气泡去除，直到一定的程度。
发明内容
然而，在这种常规的化学液体供应设备中，显然由于过滤膜的流体阻力和化学液体的渗透压力，不能完全去除汇集在过滤器的过滤膜上的气泡。只要不能完全将气泡从过滤器的过滤膜内去除，就难以稳定地分配化学液体和提高分配精度。因此，不能期望产品的生产量提高。
本发明的一个目的是稳定从化学液体供应设备中分配的化学液体量，并明显提高分配精度。
本发明的另一个目的是高质量、高产量地制造半导体集成电路。
本发明的化学液体供应设备包含：排出容纳在液体罐内的液体的泵；通过泵出口流路连接于所述泵的过滤器，其中该泵出口流路设有用于打开/关闭该流路的泵排出侧阀；通过液体排出流路连接于所述过滤器的液体排出部分，其中该液体排出流路设有用于打开/关闭该流路的排出阀；回流阀，打开/关闭所述液体排出流路并设置在所述排出阀和所述液体排出部分之间；以及通过排气流路与所述过滤器连通的真空源，其中该排气流路设有用于打开/关闭该流路的脱气阀。
本发明的化学液体供应设备还包含用于在所述真空源工作时，关闭所述泵排出侧阀和所述排出阀，并打开所述脱气阀的控制装置。而且，所述排气流路连接于所述过滤器处形成的任何一个排气口，或所述过滤器的初级或次级侧。
另外，本发明的化学液体供应设备的脱气方法，所述设备具有用于排出容纳在液体罐内的液体的泵，通过泵出口流路连接于所述泵的过滤器，其中该泵出口流路设有用于打开/关闭该流路的泵排出侧阀；通过液体排出流路连接于所述过滤器的液体排出部分，其中该液体排出流路设有用于打开/关闭该流路的排出阀，且从所述液体分配部分分配容纳在所述液体罐内的液体，包含在这种通过与所述泵出口流路或过滤器相连的排气流路连接于所述过滤器的真空源运行的状态下，打开为所述排气流路提供的脱气阀并关闭所述泵排出侧阀和所述排出阀，而将所述过滤器内的气体排出到所述排气流路的脱气步骤。
本发明的化学液体供应设备的另一种脱气方法，所述设备具有通过液体引入流路与容纳在液体罐内的液体连通的泵，其中该液体引入流路设有用于打开/关闭该流路的泵入口侧阀，所述泵排出液体，通过泵出口流路连接于所述泵的过滤器，其中该泵出口流路设有用于打开/关闭该流路的泵排出侧阀，以及通过液体排出流路连接于所述过滤器的液体排出部分，其中该液体排出流路设有用于打开/关闭该流路的排出阀，且从所述液体分配部分分配所述液体罐内的液体，包含过程：在用于与所述过滤器的入口侧连通的排气流路的脱气阀、所述泵入口侧阀和所述排出阀关闭，且所述泵排出侧阀打开的状态下，进行所述泵的抽吸操作；在所述脱气阀和所述泵排出侧阀打开，且所述泵入口侧阀和所述排出阀关闭的状态下，进行所述泵的排出操作。
附图简要说明
图1是示意地示出了本发明一实施例的化学液体供应设备的液路图。
图2A是示出了通过所述化学液体供应设备分配液体时的基本操作的工艺图，且示出了抽吸操作。
图2B示出了通过所述化学液体供应设备分配液体时的基本操作的工艺图，且示出了排出操作。
图3是本发明的化学液体供应设备的脱气方法的说明图。
图4是示意地示出了本发明另一实施例的化学液体供应设备的液路图。
图5是示意地示出了本发明另一实施例的化学液体供应设备的液路图。
图6是示意地示出了本发明另一实施例的化学液体供应设备的液路图。
图7是示意地示出了本发明另一实施例的化学液体供应设备的液路图。
图8是示意地示出了本发明另一实施例的化学液体供应设备的液路图。
图9是示意地示出了本发明另一实施例的化学液体供应设备的液路图。
图10A是如图9所示的化学液体供应设备的脱气方法的说明图，且示出了抽吸操作。
图10B是如图9所示的化学液体供应设备的脱气方法的说明图，且示出了排气操作。
具体实施方式
在下文中，将根据附图详细描述本发明的实施例。
图1是示意地示出了本发明一实施例的化学液体供应设备的液路图。如图1所示，所述化学液体供应设备包含：用于排出容纳在液体罐46内的液体的泵11；通过泵出口流路42连接于所述泵11的过滤器41，其中该泵出口流路设有用于打开/关闭该流路的泵排出侧阀V2；通过液体排出流路48连接于所述过滤器41的分配喷嘴(液体排出部分)50，其中该液体排出流路设有用于打开/关闭该流路的排出阀V4；通过排气流路51与所述过滤器41连通的真空源8，其中该排气流路设有用于打开/关闭该流路的脱气阀V3。所述化学液体供应设备的结构及其部件，比如泵11，过滤器41等，基本上类似于本发明人发明的日本专利公报No.10-61558中公开的内容。
泵11具有膨胀/收缩式泵室17，泵入口15a，和泵出口16a。在液体引入流路45中，设有用于打开/关闭该流路的泵入口侧阀V1，且使其一端连接于泵11的泵入口15a，另一端位于容纳光致抗蚀液体的液体罐46内。因此，泵11和液体罐46通过液体引入流路45互相连接。
当泵室17膨胀时，泵11吸取容纳在液体罐46中的液体，通过液体引入流路45从泵的入口15a到达泵室17内，且当泵室17收缩时，从泵的出口16a排出液体。
因为所供应的化学液体是光致抗蚀液体，所以泵11由树脂材料制成，比如四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚(tetrafluoroethyleneperfluoroalkylvinyl-ether)(PFA)，即氟树脂，从而不会与所述化学液体起反应。然而，所述树脂材料不限于PFA，也可以使用其它树脂材料，只要它们是弹性变形的。
而且，至于泵11的类型，可以使用隔膜式泵，只要它是一种往复式泵。
过滤器41具有：连接于所述泵入口流路42的过滤器入口41a；连接于所述泵出口流路48的过滤器出口41b；连接于排气流路51的排气口41c。
至于过滤器41，可以使用由中空纤维膜形成的过滤器或薄片形薄膜，但不限于此，只要它能够过滤化学液体。
在图1所示的实施例中，在液体排出流路48的末端设有分配喷嘴(液体分配部分)50。
至于真空源8，可以使用往复式或叶片式真空泵、喷射器等。
在液体排出流路48上，设有用于打开/关闭该流路的回流阀V5。应注意的是，作为从泵入口侧V1到回流阀V5的阀，可以使用电信号操纵的电磁阀、气体操纵的阀等。
在图1所示的实施例中，为控制泵11的各个操作，设有从泵入口侧阀V1到回流阀V5的阀、真空源8、系统控制部分9，由此操作信号从系统控制部分9送到泵11、从泵入口侧阀V1到回流阀V5的阀以及真空源8。
图2A和2B是示出了在通过图1所示的化学液体供应设备分配化学液体时的基本操作的工艺图。在这些图中，附图标记“OP”示出所述阀处于打开状态，“CL”示出所述阀处于关闭状态。
为了分配所述液体，首先，如图2A所示，泵排出侧阀V2、脱气阀V3、排出阀V4、回流阀V5关闭，由此使泵出口流路42、排气流路51、液体排出流路48关闭。接着，泵入口侧阀V1打开，由此只有所述液体引入流路45打开。在此条件下，进行泵11的抽吸操作。通过泵11的抽吸操作，泵室17膨胀，液体罐46中的光致抗蚀液体被吸入泵室17中。
接着，如图2B所示，泵入口侧阀V1关闭，由此液体引入流路45关闭。泵排出侧阀V2、脱气阀V3、排出阀V4、回流阀V5打开，由此泵出口流路42、排气流路51、液体排出流路48打开。在该条件下，进行泵11的排出操作。通过泵11的排出操作，泵室17收缩，泵室17中的光致抗蚀液体从分配喷嘴(液体分配部分)50排出，分配到半导体晶片W的表面上。
这样，通过泵11的抽吸操作和排出操作，从泵入口侧阀V1到回流阀V5的阀打开/关闭，由此各流路打开/关闭。所以，所述化学液体供应设备可以完成分配化学液体的化学液体排出/供应操作。
在化学液体分配后，排出阀V4关闭，同时泵11的操作停止，进行回吸操作(未示出)。回吸操作由回流阀V5来完成。因此，光致抗蚀液体进入分配喷嘴(液体分配部分)50，从而避免液体滴落。
图3是本发明的化学液体供应设备的脱气方法的说明图。首先，泵排出侧阀V2、排出阀V4、回流阀V5关闭，由此泵出口流路42、排气流路51、液体排出流路48关闭。脱气阀V3打开，由此液体引入流路45关闭。在此条件下，真空源8工作。这样，汇集在过滤器41的过滤膜内的气泡可以完全去除。所以，可以稳定地分配化学液体，并明显改善分配精度，从而可以高质量、高产量地制造半导体集成电路。
在下文中，将给出不同于图1所示实施例的化学液体供应设备。在稍后描述的图中，与图1所示相同的部件使用相同的附图标记来表示。
图4是示意地示出了本发明另一实施例的化学液体供应设备的液路图。图4中的化学液体供应设备特征在于缓冲罐57位于过滤器41和真空源8之间。
如图4所示，缓冲罐57其内部累积光致抗蚀液体，底部上设有液体排出流路55。从过滤器41的排气口41c延伸的排气流路51这样放置，即其端部位于缓冲罐57内的光致抗蚀液体液面之下。排气流路54这样放置，即其一端位于缓冲罐57内的光致抗蚀液体液面上方，另一端连接于真空源8。
因此，过滤器41和缓冲罐57通过排气流路51互相连通，缓冲罐57和真空源8通过排气流路54互相连通。通过操纵真空源8，如果缓冲罐57内装有光致抗蚀液体，那么打开排出阀V6，排出光致抗蚀液体。
图4中所示的实施例基本上具有与图1所示相同的结构，在于过滤器41中的气泡可以通过连接于排气口41c的排气流路51去除，从而具有相同的操作和效果。
图5是示意地示出了本发明另一实施例的化学液体供应设备的液路图。图5所示的实施例特征在于真空源8位于下游侧，即过滤器41的次级侧设有。排气流路58的一端连接于在过滤器出口41b和液体排出流路48的排出阀V4之间的部分，而另一端连接于真空源8。也就是，真空源8和过滤器41通过排气流路58互相连通，其中该排气流路设有打开/关闭该流路的脱气阀V7。
同样，在该实施例的情况下，类似于图1所示的实施例，根据泵11的抽吸和排出操作，从泵入口侧阀V1到回流阀V5的阀和脱气阀V5打开/关闭，由此使各流路打开/关闭，因此，所述化学液体供应设备可以完成用于分配化学液体的化学液体排出/供应操作。
另外，从泵入口侧阀V1到回流阀V5的阀关闭，由此泵出口流路42、液体排出流路48、排气流路51关闭。脱气阀V7打开，由此排气流路58打开。在此条件下，真空源8工作。因此，因为图5所示的实施例可以完全去除汇集在过滤器41的过滤膜内的气泡，所以它具有与图1所示的化学液体供应设备相同的操作和效果。
图6是示意地示出了本发明另一实施例的化学液体供应设备的液路图。图6所示的实施例与图5所示的实施例相同点在于真空源8位于下游侧，即过滤器41的次级侧，且与图4所示的实施例相同在于缓冲罐57位于真空源8的初级侧。因此，图6所示的实施例也具有与图1所示的化学液体供应设备相同的操作和效果。
图7是示意地示出了本发明另一实施例的化学液体供应设备的液路图。图7所示的实施例特征在于真空源8位于上游侧，即过滤器41的初级侧。排气流路59的一端连接于过滤器入口41a和泵排出流路42的泵排出侧阀V2之间的部分，而另一端连接于真空源8。也就是，真空源8和过滤器41通过排气流路59互相连通。
同样，在该实施例的情况下，类似于图1所示的实施例，根据泵11的抽吸和排出操作，从泵入口侧阀V1到回流阀V5的阀和脱气阀V8打开/关闭，由此使各流路打开/关闭，因此，所述化学液体供应设备可以完成用于分配化学液体的化学液体排出/供应操作。
另外，从泵入口侧阀V1到回流阀V5的阀关闭，由此泵出口流路42、液体排出流路48、排气流路51关闭。脱气阀V7打开，由此排气流路58打开。在此条件下，真空源8工作。因此，因为图5所示的实施例可以完全去除汇集在过滤器41的过滤膜内的气泡，所以它具有与图1所示的化学液体供应设备相同的操作和效果。
图8是示意地示出了本发明另一实施例的化学液体供应设备的液路图。图8所示的实施例与图7所示的相同点在于真空源8位于上游侧，即过滤器41的初级侧，且与图4和6所示的实施例相同点在于缓冲罐57位于真空源8的初级侧。因此，图8所示的实施例也具有与图1所示的化学液体供应设备相同的操作和效果。
图9是示意地示出了本发明另一实施例的化学液体供应设备的液路图。图9所示的实施例特征在于不使用真空源，系统控制部分9控制泵11的抽吸和排气操作，以及泵出口流路42、液体排出流路48、排气流路51的打开/关闭的同步，由此可以去除过滤器41中的气泡。
如图9所示，过滤器41的过滤器入口41a一侧设有排气口41c，且排气流路51连接于过滤器41上。泵11和从泵入口侧阀V1到回流阀V5的阀的操作是通过从系统控制部分9发出的信号控制的。
图10A和图10B是图9所示的化学液体供应设备的脱气方法的说明图。图9所示的化学液体供应设备的气泡去除操作是按照以下四个过程完成的。
在第一个过程中，执行化学液体排出操作。图9所示的实施例具有基本上与图1所示实施例相同的结构，因此泵11和从泵入口侧阀V1到回流阀V5的阀的各操作工序是相同的，如图2A和图2B所示。
此时，化学液体供应设备处于其全部充满化学液体的状态。汇集在过滤器41内和各流路中的气泡通过打开脱气阀V3而从排气流路51排出，或者从分配喷嘴(液体分配部分)50排出。
在第二个过程中，如图10A所示，泵入口侧阀V1、脱气阀V3、排气阀V4关闭，由此使液体引入流路45、排气流路51和液体排出流路48关闭。接着，泵排出侧阀V2打开，由此只有泵入口流路42打开。在此条件下，执行泵11的抽吸操作。泵11的抽吸操作造成负压，过滤器41的过滤膜所带的气泡与过滤膜分离，在过滤器41内移动到过滤器入口41a侧。
在第三个过程中，如图10B所示，泵入口侧阀V1和排气阀V4关闭，由此液体引入流路45和液体排出流路48关闭。接着，泵排出侧阀V2和脱气阀V3打开，由此使泵入口流路42打开。在此条件下，执行泵11的排出操作。通过泵11的排出操作，过滤器41内侧的气泡移动到过滤器入口41a侧，从排气口41c排出，进入排气流路51。这样可以去除汇集在过滤器41的过滤膜内的气泡。
在第四步骤中，在必要时执行化学液体的排出操作，由此使供应设备内总保持在填充有化学液体的状态。这是因为气泡与化学液体一起排出。
上述第二至第四过程重复进行，直到过滤器41的过滤膜内的气泡完全去除。
因此，图9所示的实施例也可以实现本发明的目的，类似于图1。
无需说明，本发明不限于上述的实施例，而是可以有多种改进和变化，而不脱离本发明的主旨。
例如，在上述描述中，已经描述了化学液体用于向半导体晶片分配光致抗蚀液体的情况。然而，本发明可以适用于供应多种液体，不限于光致抗蚀液体，且尤其适用于过滤、分配容易产生气泡的液体。
根据本发明，可以稳定从所述化学液体供应设备分配的化学液体量，并明显提高分配精度。
工业实用性
如上所述，在各技术领域的每一制造工艺中，比如半导体晶片制造技术、液晶显示器制造技术、磁盘制造技术和多层印刷电路板制造技术中，根据本发明的化学液体供应设备和脱气方法有效地适用于化学液体需要清洁的特性，例如光致抗蚀液、旋压(spin-on)玻璃液、聚酰亚胺树脂液、纯水、显影剂、蚀刻剂、清洗液或有机溶剂。

Claims (5)

1.一种化学液体供应设备，包含：
排出容纳在液体罐中的液体的往复式泵；
通过泵出口流路连接于所述泵的过滤器，其中该泵出口流路设有用于打开/关闭该流路的泵排出侧阀；
通过泵排出流路连接于所述过滤器的液体排出部分，其中该泵排出流路设有用于打开/关闭该流路的排出阀；
回流阀，打开/关闭所述液体排出流路并设置在所述排出阀和所述液体排出部分之间；以及
通过排气流路与所述过滤器连通的真空源，其中该排气流路设有用于打开/关闭该流路的脱气阀。
2.如权利要求1所述的化学液体供应设备，其特征在于还包含：
用于在所述真空源工作的状态下关闭所述泵排出侧阀和所述排出阀，和打开所述脱气阀的控制装置。
3.如权利要求1或2所述的化学液体供应设备，其特征在于所述排气流路连接于在所述过滤器处或所述过滤器初级或次级侧形成的排气口。
4.一种化学液体供应设备的脱气方法，其中所述设备具有：排出容纳在液体罐中的液体的往复式泵；通过泵出口流路连接于所述泵的过滤器，其中该泵出口流路设有用于打开/关闭该流路的泵排出侧阀；通过泵排出流路连接于所述过滤器的液体排出部分，其中该泵排出流路设有用于打开/关闭该流路的排出阀，且从所述液体排出部分排出所述液体罐内的液体，所述脱气方法包含：
脱气过程，在通过与所述泵出口流路或过滤器相连的排气流路连接于所述过滤器的真空源工作的状态下，打开位于所述排气流路上的脱气阀，关闭所述泵排出侧阀和所述的排出阀，而将所述过滤器内的气体排到所述排气流路中。
5.一种化学液体供应设备的脱气方法，其中所述设备具有：通过由液体引入流路与容纳在液体罐内的液体连通而排放液体的往复式泵，其中该液体引入流路设有用于打开/关闭该流路的泵入口侧阀；通过泵出口流路连接于所述泵的过滤器，其中该泵出口流路设有用于打开/关闭该流路的泵排出侧阀；以及通过液体排出流路连接于所述过滤器的液体分配部分，其中该液体排出流路设有用于打开/关闭该流路的排出阀，且从所述液体分配部分分配所述液体罐内的液体，所述脱气方法包含以下过程：
在与所述过滤器的入口侧连通的排气流路上设有脱气阀的状态下，执行所述泵的抽吸操作，使所述泵入口侧阀和所述排出阀关闭，且所述泵排出侧阀打开；
在所述脱气阀和所述泵排出侧阀打开且所述泵入口侧阀和所述排出阀关闭的状态下，执行所述泵的排出操作。
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