JPH07123107B2 - 流体滴下供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、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】

【発明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】しかも、このようなポンプ方式のディスペ
ンサでは、一般に、フォトレジスト液をポンプ室の上側
から流入させて、フィルタのエレメントを通して再び上
側から流出させてなるＵターン型の経路構成を有すると
ともに、各サイクルで吐出される量は、約１０cc程度と
極めて僅かであることも関連して、フィルタのエレメン
トを構成するフィルタハウジングの下部にあるフォトレ
ジスト液が流出することなくそのまま滞留し、このよう
に滞留したフォトレジスト液が変質したりして、新鮮な
フォトレジスト液を混濁させ、品質を低下させる問題が
あった。

【００１０】また、従来装置では、フィルタの交換時期
を示すモニタリング機能も装備されていない問題があっ
た。

【００１１】さらに、ポンピング作動を行なう駆動流体
としては、通常、エア圧が使われ、このエア圧により、
ダイヤフラム等を介してポンプ量の容積を変化させてい
るのが現状であることから、フィルタの目詰まり等が発
生した場合、エア圧の弾性のために、ポンプ量の容積変
化、すなわち、吐出量が不均一になり、これによって、
定量吐出の精度の向上が期待し得ない問題があった。

【００１２】また、ダイヤフラムを用いたポンプ方式の
ディスペンサでは、ダイヤフラムのストローク長が大と
なるためにダイヤフラムの寿命が短いといった問題があ
り、又、ベローズを用いたポンプ方式のディスペンサで
は、ベローズの伸縮動作に伴いベローズの折目領域にあ
る液が強い応力を受けるために、いわゆる液のゲル化等
の変質が生じ、ウエハの品質の劣化や不良品化を招く問
題があった。更に、上記フィルタとの関連では、ダイヤ
フラム及びベローズを用いたものでは、液の流入口及び
流出口を共にポンプ室の上側あるいは下側の一方の側に
設ける構造となるため、フィルタに対する液の流入流出
が必然的にＵターン型の経路構成となるのであった。

【００１３】この発明の目的は、ポンプ室内の流体の滞
留を解消するとともに、定量吐出の精度を大幅に向上さ
せ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。

【００１４】

【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、この発明は、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を備え、前記ポンプ
機構において、前記ポンプ室を縦方向に配置するととも
に該ポンプ室内に、周側部にフィルタの入口開口を形成
するとともに上端部に出口開口を形成したフィルタハウ
ジングと、該ハウジング内に組み込まれたフィルタエレ
メントよりなるフィルタを内蔵させ、かつそのポンプ室
を区画する周側部に可撓性膜を張設し、該ポンプ室の最
下部にフォトレジスト液の流入口を設けるとともにポン
プ室の最上部にフォトレジスト液の流出口を設け、前記
可撓性膜を非圧縮流体を介して前記アクチュエータ機構
の駆動によりポンピング作動させて、前記ポンプ室の最
下部の流出口よりポンプ室内にレジスト液供給手段から
のフォトレジスト液を流入させるとともに前記フィルタ
のフィルタハウジングの入口開口を介して該フォトレジ
スト液をフィルタ内に通し、かつ該フィルタハウジング
の出口開口を介して該フォトレジスト液をポンプ室の最
上部の流出口より流出させることにより定量吐出を行な
うように構成してなるものである。

【００１５】

【作用】すなわち、この発明は、ポンプ室を区画する周
側部に可撓性膜を張設し、これを作動させる作動圧流体
としての非圧縮流体を介してアクチュエータ機構の駆動
によりポンピング作動させるようになっているために、
確実な容積変化が行なわれ、これによって、高精度の定
量吐出が可能になり、径時安定性にすぐれる。

【００１６】特に、上記構成のごとく、ポンプ室の周側
部に可撓性膜を設けたポンプ構成のため、ダイヤフラム
やベローズを用いたポンプ構成と異なり、液の流入口及
び流出口を縦方向に配置したポンプ室の最下部ならびに
最上部にそれぞれ配置でき、これによって、フォトレジ
スト液をポンプ室の最下部に設けた流入口を介して流入
させて、フィルタに通し、該フィルタ内で周側部の入口
開口から上端部の出口開口に向け流通させて濾過し、該
フィルタよりポンプ室の最上部に設けた流出口を介して
流出させるようになっているために、常に新鮮なフォト
レジスト液が最下部に設けた流入口から流入して最上部
に設けた流出口から強制的に流出する。従って、フィル
タハウジングの下部へのフォトレジスト液の滞留が防止
され、フォトレジスト液の変質を解消し、ウエハ等の製
品の品質向上を果たし得る。

【００１７】さらに、ポンプ機構を駆動するアクチュエ
ータ機構に掛かるフィルタの目詰まりによる負荷の大き
さの検知で、フィルタの交換時期が容易にモニタリング
することが可能になる。

【００１８】

【実施例】以下、この発明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はこの発明に係る流体滴下
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。

【００１９】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。

【００２０】前記ポンプ機構１は図１で明らかなごとく
縦方向に配置され、そのポンプ室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。ハウジング１６ａは、図１に矢印で示すよ
うに第１のポート１２より流入供給されたフォトレジス
ト液をフィルタの周側部を入口開口として該液をフィル
タ内に流入させるとともに上端部中央に第２のポート１
３に連通した出口開口より濾過した液を流出させるよう
になっており、該ハウジング１６ａの底部にフォトレジ
スト液が滞留することがない。

【００２１】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１
８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。

【００２２】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。

【００２３】さらに、図中４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４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及び第２の電磁弁１５をそれ
ぞれ自動的に制御し得るようになっている。

【００２４】次に、この発明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１
７を径方向に縮少させる。

【００２５】このとき、前記ポンプ室１１の最下部１１
ａ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。

【００２６】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は図に矢印で示すように
ポンプ室１１の最下部に設けた流入口をなす第１のポー
ト１２よりポンプ室１１内に吸い込まれるとともに内蔵
されたフィルタ１６に、その外周部より流入して、上方
に流れ、ポンプ室１１の最上部に設けた流出口をなす第
２のポート１３側から吐出され、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
面に所定量ずつ滴下供給される。

【００２７】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
４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。

【００２８】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。

【００２９】また、フィルタ１６の交換時期は、フィル
タエレメント１６ｂのゴミ等による目詰まりで、ポンプ
機構１を駆動するアクチュエータ機構２に設定値よりも
大きな負荷が掛かった際の状態をコントローラ４にて検
知することにより、容易にモニタリングすることが可能
になる。

【００３０】ところで、使用するフォトレジスト液Ｒの
液性により、回転体１００上に載置された半導体ウエハ
２００の表面に滴下させるフォトレジスト液Ｒの吐出量
及び同じ吐出量でも吐出時間（滴下時間）をコントロー
ルする必要がある。

【００３１】この発明による吐出量の設定は、アクチュ
エータ機構２のベローズ２２を伸縮動作させるピストン
ロッド２４のストローク位置を差動トランス２５により
任意の位置で検出することにより自動的に行なわれ、コ
ントローラ４により所定の吐出量が設定されると、コン
トローラ４からの外部信号により、差動トランス２５に
よる検出位置が設定され、この検出信号で電空シギュレ
ータ２６を制御することにより行なわれる。

【００３２】また、吐出時間の設定は、シリンダ部２１
内の純水Ｗの負荷と圧縮スプリング２３の力とに対する
供給エアの圧縮力の差をコントローラ４からの外部信号
によってバランス調整することにより任意にオートコン
トロール可能になっている。

【００３３】なお、以上の説明においては、この発明を
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、この発明で扱い得る流体
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。

【００３４】また、ポンプ室を区画する可撓性膜は、実
施例では周囲全体を囲むチューブ状としたが、ポンプ室
の周囲に部分的に配置し、他の部分を通常の仕切壁で構
成するようにしても良い。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明は、ポンプ室を区画する周側部に可撓性膜を張設し、
これを作動させる作動圧流体としての非圧縮流体を介し
てアクチュエータ機構の駆動によりポンピング作動させ
るようになっているために、確実な容積変化が行なわ
れ、これによって、高精度の定量吐出が行なえるととも
に、径時安定性にすぐれる。

【００３６】特に、ポンプ室の周側部に可撓性膜を設け
たポンプ構成としたので、ダイヤフラムやベローズを用
いたポンプ構成と異なり、液の流入口と流出口を縦方向
に配置したポンプ室の最下部と最上部に配置でき、これ
によって、フォトレジスト液をポンプ室の最下部に設け
た流入口を介して流入させて、フィルタに通し、該フィ
ルタ内で周側部の入口開口から上端部の出口開口に向け
流通させて濾過し、該フィルタよりポンプ室の最上部に
設けた流出口を介して流出させるようになっているため
に、常に新鮮なフォトレジスト液が最下部から流入して
最上部から強制的に流出し、これによって、フィルタハ
ウジングの下部へのフォトレジスト液の滞留を防止する
ことができ、フォトレジスト液の変質を解消し、ウエハ
等の製品の不良品化を防止し、品質向上を果たすことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明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、 １１ａ・・・最下部、 １１ｂ・・・最上部、 １１ｃ・・・側壁、 １２・・・第１のポート（流入口）、 １３・・・第２のポート（流出口）、 １４・・・第２の配管、 １５・・・第２の電磁弁、 １６・・・フィルタ、 １６ｂ・・・フィルタエレメント、 １７・・・可撓性膜、 １８・・・密封間隙、 Ｗ・・・非圧縮性流体（純水）、 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・・・コントローラ、 Ｒ・・・フォトレジスト液。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０４Ｂ 43/08 Ｇ０３Ｆ 7/16 ５０２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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を備え、 前記ポンプ機構において、前記ポンプ室を縦方向に配置
   するとともに該ポンプ室内に、周側部にフィルタの入口
   開口を形成するとともに上端部に出口開口を形成したフ
   ィルタハウジングと該ハウジング内に組み込まれたフィ
   ルタエレメントよりなるフィルタを内蔵させ、かつその
   ポンプ室を区画する周側部に可撓性膜を張設し、該ポン
   プ室の最下部にフォトレジスト液の流入口を設けるとと
   もにポンプ室の最上部にフォトレジスト液の流出口を設
   け、前記可撓性膜を非圧縮流体を介して前記アクチュエ
   ータ機構の駆動によりポンピング作動させて、前記ポン
   プ室の最下部の流入口よりポンプ室内にレジスト液供給
   手段からのフォトレジスト液を流入させるとともに前記
   フィルタの入口開口を介して該フォトレジスト液をフィ
   ルタ内に通し、かつ該フィルタのハウジングの出口開口
   を介して該フォトレジスト液をポンプ室の最上部の流出
   口より流出させることにより定量吐出を行なうように構
   成したことを特徴とする流体滴下供給装置。