JP2003197513A - 薬液供給装置 - Google Patents

薬液供給装置

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JP2003197513A JP2001401216A JP2001401216A JP2003197513A JP 2003197513 A JP2003197513 A JP 2003197513A JP 2001401216 A JP2001401216 A JP 2001401216A JP 2001401216 A JP2001401216 A JP 2001401216A JP 2003197513 A JP2003197513 A JP 2003197513A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】薬液供給装置から吐出される薬液の量を安定さ
せ、吐出精度を向上させる。 【課題解決手段】 バッファタンク部６は、薬液を収容
する液体タンク４６に液体導入流路４２により連通する
液体貯留室６１を有する。フィルタ部４は、フィルタ入
口４１ａとフィルタ出口４１ｂとを有し、フィルタ入口
４１ａがバッファタンク部６の液体吐出口６０ｄに連通
する。ポンプ１１は、フィルタ出口４１ｂにポンプ入口
１１ａが接続され、ポンプ出口１１ｂが液体吐出流路４
７を介して吐出ノズル５０に接続される。戻し流路４８
は、ポンプ出口１１ｂとバッファタンク部６との間に接
続され、ポンプ１１から吐出された薬液を液体貯留室６
１に戻す。排気流路４９は、バッファタンク部６に接続
され、液体貯留室６１内の空気を排気する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薬液などの液体を
所定量吐出するようにした薬液供給装置に関し、たとえ
ば、半導体ウエハの表面にフォトレジスト液を塗布する
ために使用して好適な薬液供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハ製造技術を始めとして、液
晶基板製造技術、磁気ディスク製造技術および多層配線
基板製造技術などの種々の技術分野における製造プロセ
スにあっては、フォトレジスト液、スピニオンガラス
液、ポリイミド樹脂液、純水、エッチング液、有機溶剤
などの薬液が使用されており、これらの薬液の塗布には
薬液供給装置が用いられている。
【０００３】たとえば、半導体ウエハの表面にフォトレ
ジスト液を塗布する場合には、半導体ウエハを水平面内
において回転させた状態のもとで、半導体ウエハの表面
にフォトレジスト液を薬液供給装置により一定量滴下す
るようにしている。
【０００４】フォトレジスト液等の薬液を吐出する際
に、装置内に気泡が混入すると、薬液を押し出そうとす
る圧力を気泡が吸収してしまい、薬液の吐出量が不安定
になり、吐出精度が低下する。このため、半導体ウエハ
に形成される半導体集積回路を高品質に歩留まりよく製
造することができなかった。
【０００５】薬液中の気泡を捕捉するために、このよう
な薬液供給装置にはフィルタが設けられており、薬液
は、フィルタを透過することにより気泡等の異物が除去
され、清浄度を高めるようになっている。フィルタ容器
内に溜まった気泡は、通常、フィルタの排気ポートに接
続された排気流路に脱気弁を取り付け、この脱気弁を開
放することによって薬液供給装置の外へ排出させてい
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィル
タの表面には気泡が徐々に付着して目詰まりを起こすの
で、その気泡捕捉能力は徐々に低下する。そのため、薬
液中の気泡をフィルタで捕捉し切れず、気泡を含有した
薬液が半導体ウエハの表面に吐出されることがあり、結
果として半導体集積回路の製造歩留まりを向上すること
ができなかった。
【０００７】このように、フィルタにおいて気泡を除去
し、フィルタから排気する従来の方法には限界があり、
上述したような問題を解決するためには、供給装置内の
フィルタ以外の箇所においても、適宜、薬液に含まれる
気泡を除去し、装置外に排気する必要がある。
【０００８】本発明の目的は、薬液供給装置から吐出さ
れる薬液の量を安定させ、吐出精度を向上させることに
ある。
【０００９】本発明の他の目的は、半導体集積回路を高
品質に歩留まりよく製造することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の薬液供給装置
は、薬液を収容する液体タンクに液体導入流路により連
通する液体貯留室を有するバッファタンク部と、フィル
タ入口とフィルタ出口とを有し、前記フィルタ入口が前
記バッファタンク部の液体吐出口に連通するフィルタ部
と、前記フィルタ出口にポンプ入口が接続され、ポンプ
出口が液体吐出流路を介して吐出ノズルに接続されるポ
ンプと、前記ポンプ出口と前記バッファタンク部との間
に接続され、前記ポンプから吐出された薬液を前記液体
貯留室に戻す戻し流路と、前記バッファタンク部に接続
され、前記液体貯留室内の空気を排気する排気流路とを
有することを特徴とする。
【００１１】本発明の薬液供給装置は、前記フィルタ部
に接続され、前記フィルタ部内の気体を排出する排気流
路を有していてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
【００１３】図１は本発明の一つの実施の形態である薬
液供給装置の概略を示す液体回路図である。図１に示す
ように、この薬液供給装置のバッファタンク部６は、内
部に液体貯留室６１が設けられ、液体導入流路４２が接
続される液体流入ポート６０ａと、戻し流路４８が接続
される液体流入ポート６０ｂと、排気流路４９が接続さ
れる排気ポート６０ｃとが天壁部に形成されており、連
通路４３が接続される液体吐出口６０ｄが底壁部に形成
されている。
【００１４】バッファタンク部６の液体流入ポート６０
ａには、流路を開閉するための導入弁Ｖ１が設けられた
液体導入流路４２の一端が接続されており、この液体導
入流路４２の他端は液体タンク４６の内部に位置するよ
うに配置されている。従って、バッファタンク部６と液
体タンク４６とは、液体導入流路４２を介して連通され
る。
【００１５】フィルタ部４は、フィルタ収容室４０と、
それに収容されるフィルタ４１とにより構成されてお
り、フィルタ４１を透過することにより、液体中の気泡
がフィルタ４１の表面に捕捉されるようになっている。
【００１６】フィルタ収容室４０は、フィルタ入口４１
ａとフィルタ出口４１ｂとを有し、バッファタンク部６
の液体吐出口６０ｄには、連通路４３の一端が接続され
ており、この連通路４３の他端はフィルタ収容室４０の
フィルタ入口４１ａに接続されている。従って、フィル
タ収容室４０とバッファタンク部６とは連通路４３を介
して連通される。また、フィルタ４１は排気ポート４１
ｃを有し、流路を開閉するための脱気弁Ｖ２が設けられ
た排気流路４４が排気ポート４１ｃに接続されており、
これにより、フィルタ４１によって捕捉され、フィルタ
収容室４０に溜まった空気を排気ポート４１ｃからフィ
ルタ４１の外部に排出することが可能となる。
【００１７】ポンプ１１のポンプ入口１１ａには、流路
を開閉するためのポンプ入口側弁Ｖ３が設けられたポン
プ入口側流路４５の一端が接続されており、このポンプ
入口側流路４５の他端は、フィルタ４１のフィルタ出口
４１ｂに接続されている。
【００１８】ポンプ１１は、フィルタ４１を透過した液
体をポンプ室１７の拡張時にポンプ入口１１ａからポン
プ室１７の内部に吸入し、収縮時にポンプ出口１１ｂか
ら吐出する。また、ポンプ１１のポンプ出口１１ｂに
は、流路を開閉するための吐出弁Ｖ４が設けられた液体
吐出流路４７の一端が接続されており、ポンプ１１から
吐出された液体を吐出ノズル５０に案内するようになっ
ている。
【００１９】液体吐出流路４７のポンプ出口１１ｂと吐
出弁Ｖ４との間の箇所には、流路を開閉するための戻し
弁Ｖ５が設けられた戻し流路４８の一端が接続されてお
り、この戻し流路４８の他端はバッファタンク部６の液
体流入ポート６０ｂに接続されている。したがって、ポ
ンプ１１から液体吐出流路４７に吐出された薬液が戻し
流路４８を介してバッファタンク部６の液体貯留室６１
に戻される。
【００２０】排気流路４９は、この流路を開閉するため
の脱気弁Ｖ６が設けられており、その一端がバッファタ
ンク部６の排気ポート６０ｃに接続されており、液体貯
留室６１内の空気は排気流路４９から排出される。図１
に示された実施の形態では、排気流路４９の他端は、排
気流路４４に接続されているが、排気流路４４に接続さ
れず、互いに独立に排気される構造であってもよい。
【００２１】図２は図１の液体回路図により構成される
薬液供給装置の詳細な構造を示す断面図、図３は図２に
示すポンプの詳細を示す断面図である。図２および図３
に示すように、ポンプ１１は弾性材料により形成されて
径方向に弾性拡張収縮自在の可撓性チューブ１３と、こ
の外側に配置されるとともに弾性材料により形成されて
軸方向に弾性変形自在のベローズ１４とを備えている。
【００２２】可撓性チューブ１３は垂直方向を向いて配
置されており、その下端部には第１アダプタ１５が取り
付けられ、上端部には第２アダプタ１６が取り付けられ
ており、両方のアダプタ１５，１６の間における可撓性
チューブ１３内は拡張収縮するポンプ室１７となってい
る。
【００２３】ベローズ１４は、図3に示すように、軸方
向中央部の作動ディスク部２１と、有効径ｄを有する小
型ベローズ部２２と、有効径ｄよりも大きな有効径Ｄを
有する大型ベローズ部２３とを有し、両方のベローズ部
２２，２３は作動ディスク部２１を介して一体となって
いる。ベローズ１４の両端部には固定ディスク部２４，
２５が一体となって設けられており、大型ベローズ部２
３側の固定ディスク部２４は可撓性チューブ１３を介し
て第１アダプタ１５に固定され、小型ベローズ部２２側
の固定ディスク部２５は可撓性チューブ１３を介して第
２アダプタ１６に固定されている。
【００２４】この可撓性チューブ１３は、供給される薬
液がフォトレジスト液であることから、薬液と反応しな
いように、フッ素樹脂であるテトラフルオロエチレンパ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）
等の樹脂材料により形成されており、アダプタ１５，１
６も同様の材料により形成されている。また、ベローズ
１４も同様の樹脂材料により、ディスク部２１，２４，
２５とベローズ部２２，２３とが一体となって形成され
ている。ただし、樹脂材料としては、ＰＦＡに限られ
ず、弾性変形する材料であれば、他の樹脂材料を用いて
もよい。また、可撓性チューブ１３とベローズ１４とを
一体に形成するようにしてもよく、その場合にはアダプ
タ１５，１６は不要となる。更に、ベローズ１４につい
ては、金属製としてもよい。
【００２５】可撓性チューブ１３とこの外側に配置され
たベローズ１４との間の空間は駆動室２６となってお
り、この駆動室２６内には液体等の非圧縮性媒体２７が
充填されている。したがって、ベローズ１４をその中央
部分の作動ディスク部２１で軸方向に弾性変形すると、
ベローズ１４の全長は変化することなく、小型ベローズ
部２２と大型ベローズ部２３の内側の容積が変化するこ
とになる。これにより、非圧縮媒体２７を介して可撓性
チューブ１３が径方向つまり横方向に拡張収縮して可撓
性チューブのポンプ室はポンプ動作することになる。図
３に示すポンプ１１の構造は、本出願人が提案した特開
平10−61558号公報に記載されたものと基本的に同様と
なっており、可撓性チューブ１３の断面形状としては、
前記公報に記載されるように、長方形、円形、あるいは
異形断面など種々の形状とすることができる。
【００２６】ベローズ１４はそれぞれの固定ディスク部
２４，２５の部分で支持台３０に取り付けられており、
固定ディスク部２４はこれに嵌め込まれた固定ブラケッ
ト３１により支持台３０に取り付けられ、固定ディスク
部２５はこれに嵌め込まれた固定ブラケット３２により
支持台３０に取り付けられている。
【００２７】作動ディスク部２１を軸方向に変位させて
ポンプ動作を行うために、作動ディスク部２１に嵌め込
まれた作動ブラケット３３は、支持台３０にベローズ１
４と平行に延びて回転自在に取り付けられたボールねじ
軸３４にねじ結合されたボールナット３５に連結されて
いる。ボールナット３５は支持台３０に設けられたガイ
ドレール３６に対して摺動自在に接触しており、ボール
ねじ軸３４の回転によって軸方向に駆動されるようにな
っている。このボールねじ軸３４を回転駆動するため
に、支持台３０に取り付けられたモータ３７のシャフト
に固定されたプーリー３８と、ボールねじ軸３４に固定
されたプーリー３９との間にはベルト７０が装着されて
いる。
【００２８】ポンプ１１のポンプ動作に伴い、導入弁Ｖ
１〜脱気弁Ｖ６の開閉を行いそれぞれの流路を開閉する
ことにより、この薬液供給装置はフォトレジスト液を塗
布するための薬液吐出供給動作を行うことができる。な
お、これら導入弁Ｖ１〜脱気弁Ｖ６としては、電気信号
により作動する電磁弁、または空気圧により作動するエ
アオペレートバルブなどを用いることができる。
【００２９】第１アダプタ１５の底面部にはフィルタ部
４とバッファタンク部６とが着脱自在に装着される。バ
ッファタンク部６には、ブラケットに固定されて液体検
出手段としてのセンサ２０と最低液位検出手段としての
センサ２１とが設けられている。センサ２０は液体貯留
室６１の内部に供給されるフォトレジスト液の液面が最
高になる位置に配置されており、センサ２１は液体貯留
室６１の内部に供給されるフォトレジスト液の液面が最
低になる位置に配置されている。したがって、センサ２
０，２１により液体貯留室６１の内部に収容されるフォ
トレジスト液の最高液面と最低液面とを検出することが
できる。
【００３０】本実施の形態にあっては、センサ２０，２
１はそれぞれフォトレジスト液の液面が最高もしくは最
低になる位置に配置されているが、これに限らず、これ
らの中間位置に設けてもよい。また、これらのセンサ２
０，２１は光の透過と遮断による検出を行っているが、
これに限らず、光の屈折率を検出するタイプのものや、
静電容量の変化を検出するもの、または超音波の変化を
検出するものなどを用いてもよい。更に、本実施の形態
にあっては、センサ２０，２１はバッファタンク部６の
外部に設けられているが、バッファタンク部６の内部に
設けるようにしてもよく、その場合、浮力を利用した検
出手段を用いてもよい。
【００３１】図２および図３に示すように、第１アダプ
タ１５にはポンプ入口側流路４５と液体吐出側流路４７
とが形成され、第２アダプタ１６には戻し流路４８が形
成されているので、ポンプ入口側流路４５からポンプ室
１７に薬液とともに流入した気泡は薬液に比して比重が
小さいことから、液体吐出流路４７に回り込むことな
く、徐々にポンプ室１７内を上昇して戻し流路４８に移
動することになる。
【００３２】図２に示す実施形態では、これらの液体導
入流路４２、連通路４３、排気流路４４、ポンプ入口側
流路４５、液体吐出流路４７、戻し流路４８および排気
流路４９は、前述したＰＦＡなどの樹脂により第２アダ
プタ１６などと共に一体に成形されたブロックの中に成
形されているが、ホースなどにより形成してもよい。
【００３３】フィルタ４１としては、中空糸膜により形
成されたものや、シート状の膜により形成されたものが
用いられるが、薬液を濾過できるものであれば、これら
に限定されるものではない。
【００３４】次に、この薬液供給装置の動作について説
明する。
【００３５】まず、液体タンク４６と液体貯留室にフォ
トレジスト液を満たし、センサ２０，２１とともにフォ
トレジスト液を検出する初期状態とする。この状態で、
導入弁Ｖ１とポンプ入口側弁Ｖ３とを開き、脱気弁Ｖ
２，Ｖ６と吐出弁Ｖ４と戻し弁Ｖ５とを閉じた状態とし
てポンプ１１を吸入動作させる。このポンプ１１の吸入
動作により、液体タンク４６に収容されたフォトレジス
ト液は液体導入流路４２を経由して液体貯留室６１に供
給された後、液体吐出流路４３を経由してフィルタ部４
に供給された後、フィルタ４１によって濾過され、更に
ポンプ入口流路４５を経由してポンプ室１７に吸入され
る。
【００３６】吸入動作を終えた後、吐出弁Ｖ４を開き、
ポンプ入口側弁Ｖ３と戻し弁Ｖ５とを閉じた状態として
ポンプ１１を吐出動作させる。このポンプ１１の吐出動
作により、ポンプ室１７の内部に収容されていたフォト
レジスト液は液体吐出流路４７を経由して吐出ノズル５
０から吐出され、半導体ウエハの表面に塗布される。こ
のような吸入動作と吐出動作とを交互に行うことによ
り、この薬液供給装置は薬液吐出供給動作を行うことが
できる。
【００３７】この薬液供給装置は、フォトレジスト液の
清浄度を高めるために薬液の循環濾過を行うことができ
る。循環濾過は、導入弁Ｖ１とポンプ入口側弁Ｖ３とを
開き、脱気弁Ｖ２，Ｖ６と吐出弁Ｖ４と戻し弁Ｖ５とを
閉じた状態としてポンプ室１７の内部にフォトレジスト
液を吸入する吸入動作の後、戻し弁Ｖ５を開き、ポンプ
入口側弁Ｖ３と吐出弁Ｖ４とを閉じた状態とし、導入弁
Ｖ１を開いてポンプ１１を吐出動作させる帰還動作を行
う。この帰還動作を行うことにより、ポンプ室１７の内
部に吸入されたフォトレジスト液は、液体吐出流路４７
に排出された後、戻し流路４８を経由してバッファタン
ク部６の液体貯留室６１に戻される。バッファタンク部
６に戻された液体は、既にフィルタ４１を透過した液体
であり、フィルタ４１によって脱気されており、清浄度
は高い。この清浄度の高い液体を再度フィルタ４１を透
過してポンプ１１に吸入するので、より清浄度の高いフ
ォトレジスト液を吐出供給することができる。
【００３８】この薬液供給装置は、液体タンク４６内に
収容されている液体中に含まれる気泡を外部に排出する
ために、排気動作を行うことができる。排気動作は、循
環濾過の帰還動作においてフォトレジスト液を液体貯留
室６１に戻した後、再度、前記同様の吸入動作をし、戻
し弁Ｖ５と脱気弁Ｖ６とを開き、導入弁Ｖ１とポンプ入
口側弁Ｖ３と吐出弁Ｖ４とを閉じた状態としてポンプ１
１を吐出動作させる。この動作を行うことにより、液体
貯留室６１内に溜まった空気を排気流路４９から排出す
ることができる。したがって、フィルタ４１を透過して
も除去し切れなかった液体内の気泡は、循環濾過および
排気動作を実行することにより、バッファタンク部６の
液体貯留室６１に連通する排気流路４９から外部に排出
される。
【００３９】新たな液体タンク４６が薬液供給装置に装
填されたときには、上述の循環濾過および排気動作を所
定回数繰り返して、液体塗布動作を行う状態に準備する
ことができる。
【００４０】本発明は、前記実施の形態に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることは言うまでもない。たとえば、以上の説明で
は、薬液供給装置を半導体ウエハにフォトレジスト液を
塗布するために使用した場合について説明したが、レジ
スト液に限らず、種々の液体を供給するために本発明を
適用することが可能であり、特に、気泡が発生しやすい
液をフィルタ４１に透過させて吐出する場合に用いて有
効である。また、ポンプ１１の形式としては、容積変化
式のポンプであれば、ダイヤフラム式のポンプでもよ
い。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、薬液供給装置から吐出
される薬液の量を安定させ、吐出精度を向上させること
ができる。
【００４２】本発明によれば、半導体集積回路を高品質
に歩留まりよく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である薬液供給装置の概
略を示す液体回路図である。
【図２】図１の液体回路図により構成される薬液供給装
置の詳細な構造を示す断面図である。
【図３】図２のポンプの詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
１１ ポンプ １１ａ ポンプ入口 １１ｂ ポンプ出口 １２ ポンプ駆動部 １３ 可撓性チューブ １４ ベローズ １５ 第１アダプタ １６ 第２アダプタ １７ ポンプ室 ２１ 作動ディスク部 ２２ 小型ベローズ部 ２３ 大型ベローズ部 ２４，２５ 固定ディスク部 ２６ 駆動室 ２７ 非圧縮性媒体 ３０ 支持台 ３１，３２ 固定ブラケット ３３ 作動ブラケット ３４ ボールねじ軸 ３５ ボールナット ３６ ガイドレール ３７ モータ ３８，３９ プーリー ４ フィルタ部 ４０ フィルタ収容室 ４１ フィルタ ４１ａ フィルタ入口 ４１ｂ フィルタ出口 ４１ｃ 排気ポート ４２ 液体導入流路 ４３ 連通路 ４４，４９ 排気流路 ４５ ポンプ入口側流路 ４６ 液体タンク ４７ 液体吐出流路 ４８ 戻し流路 ５０ 吐出ノズル ６ バッファタンク部 ６０ａ，６０ｂ 液体流入ポート ６０ｃ 排気ポート ６０ｄ 液体吐出口 ６１ 液体貯留室 ７０ ベルト Ｖ１ 導入弁 Ｖ２，Ｖ６ 脱気弁 Ｖ３ ポンプ入口側弁 Ｖ４ 吐出弁 Ｖ５ 戻し弁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 薬液を収容する液体タンクに液体導入流
    路により連通する液体貯留室を有するバッファタンク部
    と、 フィルタ入口とフィルタ出口とを有し、前記フィルタ入
    口が前記バッファタンク部の液体吐出口に連通するフィ
    ルタ部と、 前記フィルタ出口にポンプ入口が接続され、ポンプ出口
    が液体吐出流路を介して吐出ノズルに接続されるポンプ
    と、 前記ポンプ出口と前記バッファタンク部との間に接続さ
    れ、前記ポンプから吐出された薬液を前記液体貯留室に
    戻す戻し流路と、 前記バッファタンク部に接続され、前記液体貯留室内の
    空気を排気する排気流路とを有することを特徴とする薬
    液供給装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の薬液供給装置において、
    前記フィルタ部に接続され、前記フィルタ部内の気体を
    排出する排気流路を有することを特徴とする薬液供給装
    置。
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