JPH04122403A

JPH04122403A - 液体供給装置及び脱泡方法

Info

Publication number: JPH04122403A
Application number: JP24156890A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kojima; 章裕小島; Hiroshi Kagohashi; 宏籠橋; Haruo Amada; 春男天田
Original assignee: CKD Corp; Hitachi Ltd
Current assignee: CKD Corp; Hitachi Ltd
Priority date: 1990-09-11
Filing date: 1990-09-11
Publication date: 1992-04-22
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPH0745001B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、半導体製造業、磁気ディスク製造業、多層配線基板製造業、薬品工業、バイオテクノロジー関
連工業等に利用される液体供給技術に係り、特に液体中
の気泡を除去して液体を高純度な状態で精密に制御して
定量供給する液体供給装置に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体製造業をはじめ、磁気ディスク製造業等の製造プ
ロセスでは、純水、酸、アルカリ、有機溶剤、ホトレジ
スト等の液体を用いた化学プロセスが多用されている。

半導体製造プロセスについてみると、これらの薬液処理
プロセスにより製造される要求加工寸法が０．８μｍか
ら０．　５μｍへと微細化され、気泡、異物等の不純物
か混入すると形状不良や特性不良か多発する。この解決
策として気泡、異物等の液中不純物を除去し、クリーン
な状態で薬液を供給する技術か要求されている。

これらの背景から従来技術として種々の液体供給装置が
提案されている。

例えは特開昭６２−２１１９２０号公報には、液体供給
装置のフィルタ部の手前に絞り弁を設けて液体供給時に
溶は込んだミクロなガスを成長させて脱泡し、この脱泡
された気泡をフィルタ部でトラップさせて分岐配管から
除去する装置か開示されている。

〔発明か解決しようとする課題〕

この従来装置は短期的に一部効果はあるが、長期的には
完全てはなく、供給液中の気泡、異物等の不純物を完全
に除去して高純度な状態で定量薬液供給を高精度制御す
ることができないことか本願発明者により明らかにされ
た。

即ち、前記従来装置の液体気泡除去手段では、液体供給
速度と、フィルタ前に設置された絞り弁のオリイフス開
口面積と、供給液種とにより供給液中に含まれるミクロ
なガスの脱泡量が決定されてしまう。そのため、例えば
半導体ウェハ製造処理装置として用いられている現像処
理装置のように薬液供給速度が０．５　（ＣＣ／ｓｅｃ
、）程度と遅い場合には、供給葉中に含まれるミクロな
ガスの脱泡を完全に行なうことができない。完全脱泡が
できないと、フィルタ以降に構成された薬液供給配管内
で液中のミクロなガスか経時的に成長して気泡となり、
この気泡か供給液中に混在して吐出されるという欠点か
ある。

本発明は液体供給ポンプの駆動により液体を供給するよ
うにした液体供給装置を対象とし、供給液中の気泡、異
物等の不純物の完全除去、定量液供給の高精度制御を達
成し７ｇ７．る液体供給装置及び脱泡方法を提供するこ
とを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］そのために本発明では、供給液体内のガスの脱泡処理を
行なう脱泡処理手段と脱泡処理された気泡を除去する気
泡除去手段とを液体供給ポンプ部に設けて液体供給装置
を構成した。

又、容積変化を利用して供給液体を吸入及び吐出する構
造の液体供給ポンプに脱泡処理手段として設けられた開
閉弁機能を有する吸入口、吐出口及び気泡除去口をポン
プ室内に供給液体を吸入した状態で閉し、ポンプ室内の
容積を膨張してポンプ室内を負圧に制御して供給液体中
のガスを脱泡するようにした。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を説明すれば以下の通りである。

液体供給装置は、体積変化を利用して供給液体を吸入す
ると共に、吐出するポンプ室を備えており、供給液体を
吸入する吸入口と、供給液体を吐出する吐出口及び気泡
をトラップする気泡トラップ部と、トラップした気泡を
排出する気泡除去口とがポンプ室に設けられ、かっ、吸
入口、吐出口及び気泡除去口には開閉制御可能な開閉弁
が備えられている。

吸入口には供給液体吸入時に吸入液体を負圧状態にして
脱泡するためのオリフィスが設けられる。

さらに、ポンプ室の体積変化速度を制御して吸入口から
の液体吸入速度を制御し、これによりオリフィスにより
生じる吸入液体負圧を制御して吸入液体の脱泡量か制御
される。

この脱泡方法に加え、吸入口開閉弁、吐出口開閉弁及び
気泡除去口開閉弁の動作制御を行い、供給液体をポンプ
室内に吸入した状態で吸入口開閉弁、吐出開閉弁及び気
泡除去口を所定時間閉じ、供給液体を吸入したポンプ室
内の体積を膨張させてポンプ室内を所定の真空圧値に制
御し、前記脱泡処理した吸入液体をさらに真空脱泡する
。

これらの脱泡処理によって供給液体から脱泡された気泡
はポンプ室内に設けられた気泡トラップ部にトラップさ
れる。そして、供給液体を吸入したポンプ室内の体積を
収縮して加圧状態にし、前記気泡除去口開閉弁を開いて
気泡トラップ部にトラップされた気泡を除去する。

〔作用〕

上記した手段によれば、供給液体をポンプ室内に吸入す
る際に、吸入口に設けられたオリフィスによって供給液
体が負圧状態となり、供給液体中に溶は込んだミクロな
ガスが脱泡される。

さらに、ポンプ室内に供給液体を吸入した状態で吸入口
、吐出口及び気泡除去口を閉し、ポンプ室内を負圧にす
ることによってポンプ室内の供給液体か負圧に晒される
。これにより吸入口オリフィスから脱泡されてポンプ室
内に吸入された液体がさらに真空脱泡される。

これらの脱泡処理によって供給液体から脱泡された気泡
は気泡トラップ部に一時トラップされる。

この気泡トラップ部にトラップされた気泡はポンプ室の
加圧及び気泡除去口開閉弁の開放によって除去される。

吸入口に設けられたオリフィスによる供給液体中のミク
ロなガスの脱泡量はポンプ室内の吸入体積膨張速度を制
御することにより制御できる。つまり、吸入口オリフィ
スを通過する供給液体の流速を制御してオリフィスでの
供給液体の負圧力を制御することにより脱泡量が制御さ
れる。

又、供給液体をポンプ室に吸入した状態で吸入口、吐出
口及び気泡除去口を閉じ、ポンプ室内の負圧力（真空度
）を制御することにより、ポンプ室内に吸入された供給
液体から真空脱泡される気泡量か制御される。また、吸
入口、吐出口及び気泡除去口を閉じた状態でポンプ室内
の加圧と負圧とを繰り返せば、この脱泡効果はさらに増
す。

さらに、気泡除去口の開口面積を制御できる制御弁を設
けて開口面積を制御したり、あるいはポンプ室内の加圧
力を制御したりすることにより、気泡トラップ部にトラ
ップされた気泡を気泡除去口から除去する量も制御でき
る。

〔実施例〕

以下、本発明を薬液供給装置に具体化した一実施例を第
１，２図に基づいて説明する。

１は液体供給ポンプとしてのダイヤフラムポンプである
。ダイヤフラムポンプ１は、ポリテトラフルオロエチレ
ン（Ｐ　Ｔ　Ｆ　Ｅ）製の第１／＼ウジンク２、ステン
レス製の第２ハウシンク３、両ノ＼ウンシング２，３間
にボルト締めされたＰＴＦＥ製のダイヤフラム膜４より
構成されている。５はオーリングである。

ダイヤフラム膜４と共に液圧送室６を区画形成する第１
ハウンンク２には吸入薬液を吸入する薬液吸入口コネク
タ９か接続されており、この薬液吸入口コネクタ９には
脱泡用オリフィス１０か形成されている。又、第１ハウ
ンンク２の中央部には気泡トラップ部１２か上方に突設
されており、この気泡トラップ部１２の上端には気泡除
去口コネクタ１３が接続されていると共に、気泡トう・
ツブ部１２より若干下位位置には薬液吐出口コネクタ１
５が接続されている。

薬液吸入口コネクタ９には薬液容器８か薬液吸入配管１
６を介して接続されており、薬液吸入配管１６上にはエ
ア・オペレート駆動式の吸入開閉弁１７が接続されてい
る。気泡除去口コネクタ１３に接続された気泡除去配管
２０上には絞り弁１８及びエア・オペレート駆動式の気
泡除去開閉弁１９が介在されている。絞り弁１８は手動
操作で開口面積を調整して気泡除去量を制御するもので
ある。薬液吐出口コネクタ１５に接続された薬液吐出配
管２２上にはエア・オペレート駆動式の吐出開閉弁２１
が介在されている。

ダイヤフラム膜４と共に駆動制御室７を区画形成する第
２ハウシンク３には駆動エア取口コネクタ２３か接続さ
れており、このコネクタ２３には加圧空気発生部２６及
び真空発生部２９か並列接続されている。加圧空気発生
部２６とコネクタ２３との間には電磁駆動式の加圧空気
供給開閉弁２５が介在されており、真空発生部２９とコ
ネクタ２３との間には電磁駆動式の真空吸引開閉弁２８
か介在されている。

又、第２ハウジンク３には圧力センサ３０が取り付けら
れており、駆動制御室７の圧力か圧力センサ３０によっ
て検出される。

エア・オペレート駆動式の各開閉弁１７，１９゜２１及
び電磁駆動式の各開閉弁２５．２８は全体制御部Ｃの制
御を受け、全体制御部Ｃは、入力装置３１によって入力
される薬液供給量、薬液供給時間、第２図に示す薬液供
給ノーケンス等の薬液供給初期設定入力情報及び圧力セ
ンサ３０からの圧力情報に基づいて吸入開閉弁１７、気
泡除去開閉弁１９、吐出開閉弁２１、加圧空気供給開閉
弁２５、加圧空気発生部２６、真空吸引開閉弁２８、東
学発生部２つを統合制御する。

次に、この薬液供給装置の動作について説明する。

全体制御部Ｃに薬液供給初期設定入力情報を入力して始
動すると、全体制御部Ｃはダイヤフラムポンプｌの作動
圧力値の最適解を自動決定すると共に、加圧空気圧力値
及び真空圧力値を自動制御する。さらに全体制御部Ｃは
、吸入開閉弁１７、気泡除去開閉弁１９、吐出開閉弁２
１、加圧空気発生部２６、真空発生部２９の動作シーケ
ンス制御の最適解を自動決定し、各制御要素を最適制御
する。

初期状態では吸入開閉弁１７、気泡除去開閉弁１９、吐
出開閉弁２１、真空吸引開閉弁２８か閉じると共に、加
圧空気供給開閉弁２５か開き、加圧空気発生部２６から
所定圧力値に制御された加圧空気が第１図に矢印２４で
示すように駆動制御室７に作用している。この状態から
加圧空気供給開閉弁２５が閉じると共に、加圧空気発生
部２６か作動停止し、駆動制御室７への加圧空気供給か
停止する。次に、真空吸引開閉弁２８が開くと共に、真
空発生部２９が作動する。これにより駆動制御室７内の
加圧空気が第１図の矢印２７で示すように真空排気され
る。

駆動制御室７の真空圧値が所定真空排気圧になると、吸
入開閉弁１７が開く。駆動制御室７が負圧となるために
タイヤフラム膜４が駆動制御室７側に変形し、液圧送室
６が負圧状態となる。この負圧によって薬液容器８内の
薬液か第１図に矢印１４Ａで示すように薬液吸入配管１
６、吸入開閉弁１７及び薬液吸入口コネクタ９を経由し
て液圧送室６内へ吸入される。この薬液吸入時、脱泡用
オリフィス１０のオリフィスキャヒティーション効果に
より吸入薬液か真空状態になり、吸入薬液に溶は込んで
いたミクロなガスか減圧作用によって集合成長して気泡
となる。この気泡は液圧送室６の上方部位に構成された
気泡トラップ部１２に集合し、トラップされる。

なお、脱泡用オリフィス１０による吸入薬液中の脱泡量
は吸入薬液の吸入速度に左右される。そこで、ダイヤフ
ラム膜駆動制御室７に作用する真空圧値を制御すれば吸
入薬液の吸入速度を制御でき、結果的に吸入薬液中の脱
泡量を制御可能である。

薬液吸入開始から所定時間後、吸入開閉弁１７が閉じる
。その後、真空発生部２９が所定時間作動して駆動制御
室７の真空排気が行われ、液圧送室６内の薬液が真空脱
泡される。真空脱泡された気泡は液圧送室６の上方部位
に構成された気泡トラップ部１２にトラップされる。

なお、吸入開閉弁１７、気泡除去開閉弁１９、吐出開閉
弁２１を閉じ、液圧送室６を密閉状態にして駆動制御室
７の真空排気と加圧供給とを交互に繰り返せば、液圧送
室６内の吸入薬液中に溶は込んだミクロなガスの脱泡作
用を高めることができる。

所定時間にわたる真空脱泡後、真空吸入開閉弁２８が閉
じると共に、真空発生部２９が作動停止する。その後、
加圧空気供給開閉弁２５か開くと共に、加圧空気発生部
２６か作動し、駆動制御室７の圧力か所定圧力値になる
ように制御される。

駆動制御室７が所定圧力値になると、気泡除去開閉弁１
９が開き、前述した吸入薬液の脱泡処理により気泡トラ
ップ部１２にトラップした気泡が第１図に矢印１１で示
すように気泡除去配管２０を通って排出される。

なお、気泡排出速度は絞り弁１８の開口面積を制御する
ことにより可能である。

気泡排出開始から所定時間後、気泡除去開閉弁１９が閉
じると共に、吐出開閉弁２１が開き、液圧送室６内の薬
液か第１図に矢印１４Ｂで示すように薬液吐出配管２２
から所定流速で吐出される。

吐出開閉弁２１は薬液吐出開始から所定時間後に閉じる
。

このような一連の動作制御によって供給薬液中の気泡か
確実に除去され、気泡混入のない高純度の薬液が高精度
で定量定速供給される。

第３図は半導体ウェハ現像処理装置に本発明の気泡除去
機能付現像液ポンプ３２を適用した例である。

構成としては、現像液タンク３３に気泡除去機能付現像
液ポンプ３２及び現像液ノズル３４か接続されている。

露光済みホトレジスト膜が形成された半導体ウェハ３６
かスピンチャック３５上に真空吸着され、スピンナモー
タ３７により回転されている。この状態で気泡除去機能
付現像液ポンプ３２から気泡が混入していない現像液か
矢印３８で示すように半導体ウェハ３６上に供給される
。

この結果、半導体ウェハ３６上に形成された露光済ホト
レジスト膜に気泡混入した現像液か供給されることはな
く、気泡による現像不良は生じない。

一方、半導体ウェハ３６の裏面には、裏面洗浄液タンク
３９に本発明の気泡除去機能付裏面洗浄液ポンプ４０及
び裏面洗浄ノズル４１が接続され、気泡除去された裏面
洗浄液が矢印４２で示すように半導体ウェハ３６裏面に
定量定速供給されている。この結果、現像液による現像
処理の場合と同様に、気泡混入した裏面洗浄液が半導体
ウェハ３６裏面に供給されることはなく、気泡による裏
面洗浄不良が防止できる。さらに、０．５ｍｍ程度の小
穴を有する裏面洗浄ノズル４１では裏面洗浄液中に気泡
が含まれると気泡により裏面洗浄液が離散的に突出して
現像液処理カップ４３でハネ返り、半導体ウェハ３６上
にハネ返り物として付着する現象か発生するが、本適用
例では裏面洗浄液中に気泡か混入していなく、この現象
か防止できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれは下記の通りである
。

（１）本発明は、気泡発生要因の大きい液体供給ポンプ
部に負圧作用によって脱泡処理をする機能を設け、供給
液中に溶は込んだミクロなガスを完全に脱泡してポンプ
外に排除するものであり、これにより液体供給装置から
の気泡発生か防止される。

具体的には、前述実施例で説明した通り、液体供給ポン
プ部の液体吸入口に設けたオリフィスによる負圧脱泡効
果とポンプ室内の真空力制御による真空脱泡効果とによ
って供給液中に溶は込んだミクロなガスか脱泡される。

そして、脱泡された気泡は液体供給ポンプ部に設けられ
た気泡トラップ部にトラップされ、気泡除去口から完全
に除去される。

さらに、ポンプ部の液体吸入口に設けられたオリフィス
効果負圧力とポンプ室内の真空力とを制御可能としたの
で、液体供給ポンプ部の脱泡効果を最大に高めることが
できる。

この結果、液体供給装置においてポンプ部以外の他部位
で気泡発生要因を完全に排除することかでき、供給液中
気泡混入の完全防止か図れる。

（２）上記第（１，）項の相乗効果として、気泡に起因
して発生する液中異物発生防止かでき、クリンな薬液供
給装置の実用化が可能となる。さらに、供給液中気泡の
存在に起因する液体供給量の変動が防止できる。

（３）半導体ウェハ処理装置である現像処理装置の現像
液供給装置に本発明を適用した場合、現像液中に気泡混
入か無くなり、気泡による現像加工形状不良が防止でき
る。

さらに、現像処理装置のウェハ裏面洗浄液供給装置に本
発明を適用した場合、気泡による裏面洗浄液の供給量変
動が防止でき、ウェハ裏面洗浄不良か防止できる。

以上の説明では、主として、本発明者によってなされた
発明をその背景となった利用分野である半導体ウェハ処
理装置における現像処理装置への適用例について説明し
たが、これに限定されることなく、特開昭５４−４８１
６０号公報記載のレシン塗布装置、特開昭６０−９５９
７７号公報記載のカラーブラウン管用フリットガラス塗
布装置、特開昭５７　１７７５７０号公報記載のマルチ
ホッテインク装置、特開昭６０−９５９７７号公報の電
子部品接着用デイスペンサーをはじめ、分析装置、化学
工業、薬品工業、バイオテクノロジ関連工業、光学工業
、精密機械工業等で、気泡混入がなく高純度でかつ、精
度良く定量供給する液体供給装置に利用して有効である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である薬液供給装置の構成図
、第２図は薬液供給ンーケンス図、第３図は半導体ウェ
ハ現像処理装置に本発明を適用した構成図である。１・・・ダイヤフラムポンプ、２・・・第１ハウジンク
、３・・・第２ハウジング、４・・・ダイヤフラム膜、
５・・・オーリンク、６・・・液圧送室、７・・・駆動
制御室、９・・・薬液吸入口コネクタ、１０・・脱泡用
オリフィス、１２・・・気泡トラップ部、１３・・・気
泡除去口コネクタ、１５・・・薬液吐出口コネクタ、１
６・・・薬液吸入配管、１７・・・吸入開閉弁、１８・
・・絞り弁、１９・・・気泡除去開閉弁、２旧・・気泡
除去配管、２１・・・吐出開閉弁、２２・・・薬液吐出
配管、２３・・・駆動エア取口コネクタ、２５・・・加
圧空気供給開閉弁、２６・・加圧空気発生部、２８・・
・真空吸引開閉弁、２９・・真空発生部、Ｃ・・全体制
御部。特許出願人　　シーケーディ株式会社株式会社　日立製作所

Claims

【特許請求の範囲】１、液体供給ポンプ（１）の駆動により液体を供給する
ようにした液体供給装置において、前記供給液体内のガ
スの脱泡処理を行なう脱泡処理手段（９、１０）と脱泡
処理された気泡を除去する気泡除去手段（１２）とを液
体供給ポンプ部（１）に設けたことを特徴とする液体供
給装置。２、容積変化を利用して供給液体を吸入及び吐出する構
造の液体供給ポンプ（１）の液体吸入口（９）に脱泡処
理手段としての脱泡用オリフィス（１０）を設け、供給
液体吸入時にオリフィス部（１０）に生じる負圧現象に
よって吸入液体中のガスを脱泡するように構成したこと
を特徴とする請求項１記載の液体供給装置。３、容積変化を利用して供給液体を吸入及び吐出する構
造の液体供給ポンプ（１）に脱泡処理手段として設けら
れた開閉弁機能を有する吸入口（９、１７）、吐出口（
１５、２１）及び気泡除去（１３、１９）をポンプ室内
に供給液体を吸入した状態で閉じ、ポンプ室（６）内の
容積を膨張してポンプ室（６）内を負圧に制御し、ポン
プ室（６）内に吸入された供給液体中のガスを脱泡する
ことを特徴とする脱泡方法。４、ポンプ室（６）内に供給液体を吸入した状態で吸入
口（９、１７）、吐出口（１５、２１）及び気泡除去口
（１３、１９）を閉じ、ポンプ室（６）内の容積膨張と
収縮作用を交互に繰り返して供給液体中のガスを脱泡す
ることを特徴とする請求項３に記載の脱泡方法。５、ポンプ室（６）内の容積変化量を所定量に制御し、
ポンプ室（６）内への液体吸入速度を制御して吸入口オ
リフィス（１０）で生じる供給液体の脱泡量を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の脱泡方法。