JPH059635U - 流体滴下供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】配管系やフォトレジスト液中に分散・発生する
気泡及びポンプ室に内蔵されたフィルタ内部の気泡のエ
ア抜きを短時間で行ない得るようにし、稼働準備作業の
簡便化を図ることができるようにしたことを主要な特徴
とする。 【構成】ポンプ室１１の上部に三方向電磁弁４１を介し
てチャンバ４２を連通可能に設ける。このチャンバ内を
ポンプ室の閉成回路状態において、三方向電磁弁の開弁
によりポンプ室とチャンバとを連通させ、真空発生手段
５による吸引作用でポンプ室のフォトレジスト液をチャ
ンバ内の所定のレベル位置まで導入し、エア抜きを行な
う。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、半導体ウエハの表面にフォトレジスト液を滴下供給して薄膜形成 を行なうために用いられる流体滴下供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、この半導体ウエハの表面にフォトレジスト液の薄膜を形成する場合、 回転体上に半導体ウエハを載置し、この回転する半導体ウエハ上にフォトレジス ト液を滴下供給することにより行なわれている。

【０００３】 従来、この種のフォトレジスト液の流体滴下供給装置、所謂、フォトレジスト ・ディスペンサにおいては、圧送方式のものと、ポンプ方式のものとに大別され ている。

【０００４】 圧送方式のディスペンサは、例えばフォトレジスト液が収容されたレジストボ トル内にチッ素ガス（Ｎ₂ガス）を加えて圧力を高め、フィルタを介して配管系 に送り出されるフォトレジスト液の流量をバルブの開閉により調整することによ り定量吐出させ、滴下供給が行なわれている。

【０００５】 一方、ポンプ方式のディスペンサには、ダイヤフラムを用いてなるものと、ベ ローズを用いてなるものがあり、レジストボトル内に収容されたフォトレジスト 液を定量ポンプで吸い上げ、フィルタを通して滴下供給している。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このようなディスペンス・システムにあっては、フォトレジス ト液の液性によって気泡が分離・発生することがあり、運転時に、気泡がポンプ 室に混入すると、吐出量が不安定となるばかりでなく、半導体ウエハ上の薄膜内 に気泡が形成され、断線の原因となるために、製品の品質低下を招き、不良品と なってしまう。

【０００７】 また、上記した加圧方式のディスペンサでは、Ｎ₂ガスがフォトレジスト液中 に混入し易いために、吐出量の経時安定性（再現精度）が悪いばかりでなく、フ ォトレジスト液の粘度が高くなったり、フィルタに目詰まり等が発生した際の吐 出量の低下を防止するために、加圧力を上げるにも、レジストボトルの耐久性の 問題から限度がある。

【０００８】 特に、ポンプ室にフィルタのエレメントをカートリッジ式に交換可能に一体に 内蔵したポンプ方式のディスペンサでは、システム上、初期運転の際やゴミ等に より目詰まりしたフィルタのエレメントの交換後において、フィルタ内部の網目 （メディア部）に付着した気泡のエア抜きが極めて悪く、エア抜き作業に約４〜 ５時間も要し、このエア抜きの間中、フォトレジスト液を放出し続けるために、 これに使用されるフォトレジスト液の無駄が極めて多く、稼働準備作業における 手間や作業コストの点で問題があった。

【０００９】 この考案の目的は、配管系やフォトレジスト液中に分散・発生する気泡及びポ ンプ室に内蔵されたフィルタ内部の気泡のエア抜きを短時間で行ない得るように し、稼働準備作業の簡便化を図ることができるようにした流体滴下供給装置を提 供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記した課題を解決するために、この考案は、フォトレジスト液を滴下供給す るポンプ機構と、このポンプ機構を駆動するアクチュエータ機構と、このアクチ ュエータ機構の駆動による前記ポンプ機構のポンピング作動でフォトレジスト液 をポンプ室に供給するレジスト液供給手段と、前記ポンプ機構のポンプ室のエア 抜きを自動的に行なう自動エア抜き機構とを備え、この自動エア抜き機構におい て、前記ポンプ室の上部に三方向作動切換弁を介して連通可能に設けたチャンバ と、このチャンバ内を真空にする真空発生手段とからなり、前記ポンプ室の閉成 回路状態において、前記三方向作動切換弁の開弁によりポンプ室とチャンバとを 連通させて、前記真空発生手段による吸引作用でポンプ室のフォトレジスト液を チャンバ内の所定のレベル位置まで導入し、エア抜きを行なうように構成してな るものである。

【００１１】

【作用】

すなわち、この考案は、ポンプ室の上部に三方向作動切換弁を介してチャンバ を連通可能に設け、このチャンバ内をポンプ室の閉成回路状態において、三方向 作動切換弁の開弁によりポンプ室とチャンバとを連通させて、真空発生手段によ る吸引作用でポンプ室のフォトレジスト液をチャンバ内の所定のレベル位置まで 導入し、エア抜きを行なうようになっているために、配管系やフォトレジスト液 中に分散・発生する気泡及びポンプ室に内蔵されたフィルタ内部の気泡のエア抜 きが短時間で確実に行なえ、稼働準備作業が迅速に行なえる。

【００１２】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図面を参照しながら詳細に説明すると、図１はこ の考案に係る流体滴下供給装置の全体システム構成を概略的に示すもので、図中 １は定量のフォトレジスト液を回転体１００上に載置された半導体ウエハ２００ 上に滴下供給するポンプ機構、２はこのポンプ機構を駆動するアクチュエータ機 構、３は前記ポンプ機構１のポンプ室１１に供給するフォトレジスト液Ｒが収容 されたレジスト供給手段としてのレジストボトルである。

【００１３】 前記レジストボトル３内に収容されたフォトレジスト液Ｒは、第１の配管３１ 及び第１の一方向電磁弁３２を介して前記ポンプ機構１のポンプ室１１の最下部 １１ａに設けた流入口となる第１のポート１２から流入供給されて、その最上部 １１ｂに設けた流出口となる第２のポート１３から流出させ、第２の配管１４及 び第２の一方向電磁弁１５を介して所定量のフォトレジスト液Ｒを、前記回転体 １００上に載置された半導体ウエハ２００上に吐出させることにより滴下供給す るようになっている。

【００１４】 前記ポンプ機構１のポンプ室１１には、カートリッジ式に交換可能にフィルタ １６が一体に内蔵され、このフィルタ１６は、ハウジング１６ａと、このハウジ ング１６ａ内に組み込まれたフィルタエレメント１６ｂからなっている。

【００１５】 また、図中１７は前記ポンプ機構１のポンプ室１１の内周側壁面１１ｃとの間 に所定の密封間隙１８を存して張設されて、ポンプ室１１の周側部を区画するテ フロンまたはゴム等からなる円筒状の可撓性膜で、この可撓性膜１７とポンプ室 内周側壁面１１ｃとの間の密封間隙１８は、前記アクチュエータ機構２に第３の ポート１９を介して連通するとともに、この密封間隙１８には、可撓性膜１７を 往復作動させる作動圧流体として非圧縮流体である純水Ｗが封入されている。

【００１６】 前記アクチュエータ機構２は、防爆仕様の点からエア駆動ベローズ型で構成さ れ、シリンダ部２１内のベローズ２２を圧縮スプリング２３により付勢されたピ ストンロッド２４により伸縮作動させるようになっているとともに、このピスト ンロッド２４の駆動制御は、そのストローク量が測定可能に一体に組み込まれた 差動トランス２５と、この差動トランス２５で測定されたストローク量に基づい て電圧信号の変化により供給エア圧力を自動的に変化する電空レギュレータ２６ とによるエア駆動により行なわれるようになっている。なお、図中２７は電空レ ギュレータ２６へのエア源である。

【００１７】 さらに、図中４は前記ポンプ機構１のポンプ室１１のエア抜きを自動的に行な う自動エア抜き機構である。

【００１８】 この自動エア抜き機構４は、前記ポンプ室１１の上部に設けた第４のベントポ ート２０に三方向作動切換弁を構成する三方向電磁弁４１を介して連通可能に設 けたチャンバ４２と、このチャンバ４２の上部に設けられてその内部を真空にす る真空発生手段５とから構成されている。

【００１９】 この真空発生手段５は、エゼクタ５１による真空力の吸引作用によって、強制 的に、迅速かつ確実にポンプ室１１内のフォトレジスト液をチャンバ４２内に吸 引し導入することにより、自動的にエア抜きを行なうようになっているものであ り、このエゼクタ５１には、レギュレータ５２によりエア圧力が設定されたエア 源５３からのエアを電磁弁５４を介して供給されるようになっている。

【００２０】 また、図中４３は前記チャンバ４２の上部に設置した非接触型のレベルセンサ で、前記真空発生手段５によりチャンバ４２内に吸引導入されるフォトレジスト 液の液面上位を検出して、その検出信号により前記三方向電磁弁４１を閉弁する ことにより、フォトレジスト液を所定のレベル位置まで導入し、これによって、 チャンバ４２内のフォトレジスト液がエゼクタ５１内に導入されるのを防止して いる。

【００２１】 さらに、図中４４は前記三方向電磁弁４１に接続した排出管で、チャンバ４２ 内に導入されたフォトレジスト液を三方向電磁弁４１の切り替えにより外部に排 出し得るようになっているものである。

【００２２】 一方、図中６は前記レジストボトル３から供給されるフォトレジスト液Ｒ中の 気泡がポンプ室１１への配管３１内に混入するのを防止する気泡混入防止機構で ある。

【００２３】 この気泡混入防止機構６は、ポンプ室１１への配管３１途上に設置した密封チ ャンバ６１を備え、このチャンバ６１の上部には、前記レジストボトル３からの 配管３３が接続され、かつその底部にポンプ室１１への配管３１が接続されてい るとともに、前記ポンプ機構１のポンピング作動により、レジストボトル３内の フォトレジスト液Ｒをチャンバ６１の上部から流入させ、その底部から流出させ るようになっている。

【００２４】 また、図中６２は前記気泡混入防止機構６における密封チャンバ６１の下部に 設置したレベルセンサで、密封チャンバ６１内のフォトレジスト液Ｒの液面が最 下位に達する直前のレベル位置を検出し、この検出信号によって、前記ポンプ機 構１のポンピング作動を停止し、これによって、配管３１への気泡の混入を防止 するとともに、レジストボトル３内のフォトレジスト液Ｒが空になっていること を認識させると同時に、システムを自動的にインターロック可能にし、空運転を 防止してなるものである。

【００２５】 さらに、図中７は前記した流体滴下供給装置のシステムを制御するコントロー ラで、このコントローラ７は、前記ポンプ機構１を駆動するアクチュエータ機構 ２、第１の電磁弁３２、第２の電磁弁１５、自動エア抜き機構４の三方向電磁弁 ４１、チャンバ４２のレベルセンサ４３、真空発生手段５の電磁弁５４及びレジ スト供給部における気泡混入防止機構６のレベルセンサ６２をそれぞれ自動的に 制御し得るようになっている。

【００２６】 次に、この考案に係る流体滴下供給装置におけるディスペンス動作について説 明する。アクチュエータ機構２のベローズ２２が電空レギュレータ２６からの供 給エアによる圧力により圧縮スプリング２３のスプリング力に抗する方向に前進 すると、その容積変化量だけシリンダ部２１内の純水Ｗは、第３のポート１９を 介してポンプ室１１の密封間隙１８に流入し、可撓性膜１７を径方向に縮少させ る。

【００２７】 このとき、前記ポンプ室１１の最下部１１ａに設けた流入口となる第１のポー ト１２側の第１の電磁弁３２は閉弁状態を維持する一方、ポンプ室１１の最上部 １１ｂに設けた流出口となる第２のポート１３側の第２の電磁弁１５は開弁状態 を維持する。

【００２８】 そして、このような容積変化により、ポンプ室１１のフォトレジスト液Ｒは図 において矢印で示すようにフィルタ１６を通り第２のポート１３側から吐出し、 第２の配管１４を介して回転体１００上に載置された半導体ウエハ２００の表面 に所定量のフォトレジスト液Ｒを滴下供給する。

【００２９】 この状態で、アクチュエータ機構２のベローズ２２が、ピストンロッド２４を 介してコントローラ７にて設定された吐出量に応じたストローク量まで前進移動 して行くと、その位置が差動トランス２５により検出され、差動トランス２５か らの出力信号により電空レギュレータ２６からのエアの供給を停止し、排気状態 に切り替える。

【００３０】 これにより、アクチュエータ機構２のベローズ２２は、圧縮スプリング２３の 圧縮力によって後退し、その直前に、第１の電磁弁３２を開弁する一方、第２の 電磁弁１５を閉弁するように切り替えておくことにより、ポンプ室１１の密封間 隙１８内の純水Ｗは、第３のポート１９を介してシリンダ部２１内に流入し、可 撓性膜１７を径方向に膨張させると同時に、その容積変化量によりレジストボト ル３内のフォトレジスト液Ｒは第１の配管３１を介してポンプ室１１に吸引供給 され、このようなポンピング作動により、フォトレジスト液Ｒの吐出・吸引が行 なわれる。

【００３１】 ところで、このようなシステムの稼働時に、レジストボトル３内に収容された フォトレジスト液Ｒの液性によっては、気泡が分離・発生することがあり、この 気泡がポンプ室１１内に混入すると、吐出精度が悪くなる。

【００３２】 そこで、この考案の気泡混入防止機構６は、ポンプ室１１への配管３１途上に 設置した密封チャンバ６１を備え、前記ポンプ機構１のポンピング作動により、 レジストボトル３内のフォトレジスト液Ｒ中に気泡が発生しても、図示のように チャンバ６１内の上部空間６１ａに滞留するように分離させるようになっている 。

【００３３】 また、レジストボトル３内のフォトレジスト液Ｒが空になると、密封チャンバ ６１内の液面レベルは低下するが、この状態を密封チャンバ６１の下部に設置し たレベルセンサ６２で検出し、この検出信号によって、前記ポンプ機構１のポン ピング作動を停止し、これによって、配管３１への気泡の混入を防止するととも に、レジストボトル３の交換時期を示すモニターとなると同時に、この信号がコ ントローラ７に入ると、システムを自動的にインターロックし、空運転が防止さ れる。

【００３４】 そして、初期運転時、あるいはフィルタ交換後の運転時に、システム内のエア 抜きを行なうには、ポンプ室１１の流入口側の第１の電磁弁３２を開に、流出口 側の第２の電磁弁１５を閉にして、ポンプ室１１を閉成回路状態にするとともに 、三方向電磁弁４１を開にして、ポンプ室１１とチャンバ４２とが連通状態を維 持するように設定する。

【００３５】 この状態で、真空発生手段５における電磁弁５４を開にし、レギュレータ５２ にて設定したエア源５３からのエアをエゼクタ５１に供給すると、エゼクタ５１ には真空力が発生し、この真空力により、レジストボトル３内のフォトレジスト 液Ｒは気泡混入防止機構６の密封チャンバ６１、配管３１を通りポンプ室１１に 導入され、さらに、自動エア抜き機構４のチャンバ４２内に吸引導入されるとと もに、ポンプ室１１に内蔵したフィルタ１６の内部の気泡もチャンバ４２内に吸 引される。

【００３６】 このようにして、自動エア抜き機構４のチャンバ４２内に気泡と共に吸引導入 されたフォトレジスト液Ｒの液面がレベルセンサ４３の位置まで上昇すると、レ ベルセンサ４３は、その液面位置を検出し、この検出信号によって、三方向電磁 弁４１を閉に切り替え、ポンプ室１１とチャンバ４２との連通状態を解除すると 同時に、真空発生手段５における電磁弁５４を閉じ、レギュレータ５２からのエ アの供給を停止することにより、チャンバ４２内のフォトレジスト液Ｒを排出管 ４４から排出し、これによって、システム内のエア抜きが短時間で確実に行なわ れる。

【００３７】 また、運転中の定期的なシステム内のエア抜きを行なう場合には、コントロー ラ７にエア抜きのためのダミー信号を入れ、上記の動作と同様に行なうことによ り、エア抜きが完全に自動的に行なえる。

【００３８】 なお、上記の実施例では、自動エア抜き機構４のチャンバ４２内に気泡と共に 吸引導入されたフォトレジスト液Ｒを排出管４４から外部に排出するようにした が、レジストボトル３内に収容するようにしても良い。

【００３９】 また、以上の説明においては、この考案をフォトレジスト液の流体の滴下供給 についてのみ開示したが、請求項の記載を含めて、この考案で扱い得る流体は、 これら限らず、同様の問題点を生じる流体、並びに、技術分野においても適用し 得るものであるから、上記記載の用語に限定されるものではない。

【００４０】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、この考案は、ポンプ室の上部に三方向電磁弁 を介してチャンバを連通可能に設け、このチャンバ内をポンプ室の閉成回路状態 において、三方向電磁弁の開弁によりポンプ室とチャンバとを連通させて、真空 発生手段による吸引作用でポンプ室のフォトレジスト液をチャンバ内の所定のレ ベル位置まで導入し、エア抜きを行なうようになっているために、配管系やフォ トレジスト液中に分散・発生する気泡及びポンプ室に内蔵されたフィルタ内部の 気泡のエア抜きが短時間で確実に行なえ、稼働準備作業を迅速に行なうことがで きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る流体滴下供給装置の一実施例を
示す全体システム構成の概略的説明図である。

【符号の説明】

１・・・ポンプ機構、 １１・・・ポンプ室、 １６・・・フィルタ、 １６ｂ・・・フィルタエレメント、 ２・・・アクチュエータ機構、 ３・・・レジスト供給手段（レジストボトル）、 ３１・・・第１の配管、 ３２・・・第１の電磁弁、 ４・・・自動エア抜き機構、 ４１・・・三方向電磁弁（三方向作動切換弁）、 ４２・・・チャンバ、 ４３・・・レベルセンサ、 ５・・・真空発生手段、 ７・・・コントローラ、 Ｒ・・・フォトレジスト液。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】フォトレジスト液を滴下供給するポンプ機
   構と、このポンプ機構を駆動するアクチュエータ機構
   と、このアクチュエータ機構の駆動による前記ポンプ機
   構のポンピング作動でフォトレジスト液をポンプ室に供
   給するレジスト液供給手段と、前記ポンプ機構のポンプ
   室のエア抜きを自動的に行なう自動エア抜き機構とを備
   え、 この自動エア抜き機構において、前記ポンプ室の上部に
   三方向作動切換弁を介して連通可能に設けたチャンバ
   と、このチャンバ内を真空にする真空発生手段とからな
   り、前記ポンプ室の閉成回路状態において、前記三方向
   作動切換弁の開弁によりポンプ室とチャンバとを連通さ
   せて、前記真空発生手段による吸引作用でポンプ室のフ
   ォトレジスト液をチャンバ内の所定のレベル位置まで導
   入し、エア抜きを行なうように構成したことを特徴とす
   る流体滴下供給装置。