KR20120089712A - 약액 공급장치 및 약액 공급방법 - Google Patents

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Abstract

약액 공급장치는 탄성변형이 자유로운 벨로우즈(14)에 의해 팽창 수축하는 펌프실(15)이 설치된 펌프(12)를 가지며, 약액용기(10)내의 약액은 펌프실(15)로 흡입유로(21)를 개재하여 안내된다. 펌프실(15)내의 약액은 토출유로(22)를 개재하여 토출노즐(11)로 토출된다. 펌프(12)에는 펌프실(15)로부터 공급된 약액을 펌프실(15)로 되돌림과 동시에 팽창 수축부를 가지는 순환유로(23)가 루프상으로 접속되어 있다. 순환유로(23)에는 펌프실로 복귀되는 약액을 여과하는 필터(30)가 설치되어 있다. 토출노즐(11)로부터 약액을 토출하는 경우에는 펌프(12)에는 필터의 통기저항이 더해지지 않으므로, 일정량의 약액을 토출노즐(11)로부터 고정밀도로 토출할 수가 있다.

Description

약액 공급장치 및 약액 공급방법{Chemical liquid supply device and chemical liquid supply method}
본 발명은 포토레지스트액 등의 약액을 반도체 웨이퍼 등의 피도포물에 도포하기 위한 약액 공급 기술에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼의 제조 프로세스에 있어서는, 포토레지스트액, 순수, 유기용제 등의 약액이 사용되고 있고, 이것들의 약액은 약액 공급장치에 의해 반도체 웨이퍼에 도포되고 있다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼에 포토레지스트액을 도포하는 경우에는, 약액용기내의 약액을 펌프에 의해 흡인하고 토출노즐에서 약액을 토출하도록 하고 있다. 약액을 토출하는 펌프의 형태로서는 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 지름방향으로 팽창 수축하는 수지제의 튜브를 펌프 부재로서 그의 내측에 펌프실을 구획 형성하도록 한 타입과, 특허문헌 2에 기재된 바와 같이 축방향으로 팽창 수축하는 수지제의 벨로우즈를 펌프 부재로서 벨로우즈를 수용하는 케이스와 벨로우즈와의 사이에 펌프실을 구획 형성하도록 한 타입이 있다. 또한, 펌프의 형태로서는, 다이어프램을 펌프 부재로 한 타입 등도 있다.
이와 같은 약액 공급장치에 있어서는, 약액중에 포함되는 파티클이나 기포를 제거하기 위하여 약액을 필터에 의해 여과하도록 하고 있다.
필터의 설치형태로서는, 펌프의 1차측에 설치하는 형태와, 특허문헌 2에 기재된 바와 같이 펌프의 2차측에 설치하는 형태가 있다. 펌프의 2차측에 필터를 설치하는 형태에 있어서는, 필터가 펌프와 토출 노즐과의 사이에 설치되고, 펌프 토출 동작에 의해 약액을 필터에 공급함으로써 약액을 여과한다. 한편, 펌프의 1차측에 필터를 설치하는 형태에 있어서는, 필터는 약액용기와 펌프의 사이에 설치되고, 펌프의 흡입 동작에 의해 약약을 필터로 흡인 공급하여 여과한다.
필터를 펌프의 2차측에 설치하는 타입에 있어서는, 약액을 확실하게 여과하는 것이 가능하지만, 토출동작과 여과동작을 동시에 하고 있으므로, 필터의 통과 저항에 의해 토출량이 변화하게 된다. 그 때문에, 필터에 막힘이 발생되기도 하고, 필터내에 기포가 잔류되거나 하면, 필터의 통과 저항이 증가하여, 펌프의 토출 압력이 높아지게 됨과 동시에 토출량이 감소하므로, 장기간에 걸쳐서 같은 정도로 약액을 토출 노즐로부터 계속 토출할 수가 없게 된다. 이와 같이, 필터에 있어서 2차적 요인에 의해 약액의 유량이나 토출량이 변화되면, 이 형태에서는 펌프 본래의 토출 성능을 발휘할 수가 없다.
한편, 필터를 펌프의 1차측에 설치하는 타입에 있어서는, 펌프의 2차측에 필터가 배치되지 않으므로, 필터의 막힘에 의한 토출정밀도에 대한 영향은 적지만, 흡입 동작에 의해 약액이 필터를 통과하는 경우에, 약액이 부압 상태가 되기 때문에 약액중에 용존하고 있던 기체가 기포로 되어 약액에 혼입하게 된다. 그 결과, 반도체 웨이퍼에 회로 패턴의 결함이 발생하여 제품 불량이 증가하게 된다. 이 것을 개선하기 위하여, 약액 공급장치에 기포를 제거하기 위한 시스템을 부가하지 않으면 안되므로, 장치의 복잡화, 고비용을 피할 수가 없다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 특허문헌 3, 특허문헌 4에 기재된 바와 같이, 2대의 펌프의 사이에 필터를 배치하고, 제1 펌프로 약액을 약액용기로부터 필터로 공급함과 동시에 약액을 제2 펌프내로 흡입하도록 한 약액 공급장치가 있다.
특허문헌 1 : 특개평 10-61558호 공보 특허문헌 2 : 특개2002-113406호 공보 특허문헌 3 : 특허 제3286687호 공보 특허문헌 4 : 특개2007-117787호 공보
그러나, 1개의 약액 공급라인에 2대의 펌프를 설치하도록 하면, 약액이 고가 또한 대형으로 되어 버릴 뿐만 아니라, 장치 전체의 배관류, 제어 프로그램 등에 대해서도 복잡하게 되어 버리는 문제점이 있다. 또한, 특허문헌 4에 기재된 바와 같이, 필터와 제2 펌프의 사이에 버퍼 탱크를 사용하도록 하면, 버퍼 탱크내에 수용되는 약액의 표면이 공기와 접촉하게 되어 버리므로, 공기와 접촉하는 약액이 겔화되어, 약액중에 파티클이 혼입하게 된다.
본 발명의 목적은, 약액에 포함되는 기포나 먼지 등의 이물질을 제거함과 동시에, 일정량의 약액을 토출 노즐로부터 고정밀도로 토출하도록 하는 데에 있다.
본 발명의 약액 공급장치는, 펌프부재에 의해 팽창수축하는 펌프실이 설치된 펌프에 접속되고, 약액용기내의 약액을 상기 펌프실로 안내하는 흡입유로와, 상기 펌프와 토출 노즐의 사이에 접속되고, 상기 펌프실내의 약액을 상기 토출 노즐로 토출하는 토출유로와, 상기 펌프실로부터 공급된 약액을 일시적으로 저류하는 팽창 수축부가 설치됨과 동시에 유입부와 유출부가 각각 상기 펌프에 접속되고, 상기 펌프실로부터 공급된 약액을 상기 펌프실로 되돌리는 순환유로를 가지며, 상기 순환유로를 개재하여 상기 펌프실로 되돌려지는 약액을 여과하는 필터를 상기 순환유로에 설치하고, 상기 약액용기내의 약액의 상기 순환유로에 있어서의 순환동작과, 상기 순환유로내의 여과된 약액의 상기 토출 노즐로의 토출동작을 상기 펌프에 의해 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 약액 공급장치는, 상기 팽창 수축부는 탄성변형이 자유로운 탱크 부재에 의해 팽창 수축실을 형성하는 탱크인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 약액 공급장치는, 상기 펌프실을 수축시켜서 상기 펌프실내의 약액을 상기 토출노즐로 토출하는 때에 상기 토출유로를 여는 토출밸브 수단과, 상기 펌프실을 팽창시켜서 상기 약액용기내의 약액을 상기 펌프실내로 안내하는 때에 상기 흡입유로를 여는 흡입밸브 수단과, 상기 펌프실내의 약액을 상기 순환유로에 공급하는 때에 상기 순환유로의 상기 유입부를 여는 순환밸브 수단과, 상기 필터에 의해 여과된 약액을 상기 펌프실로 되돌리는 때에 상기 순환유로의 상기 유출부를 여는 복귀 밸브 수단을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 약액 공급방법은, 펌프내에 장착된 펌프 부재에 의해 구획되어 팽창 수축하는 펌프실과 약액용기를 접속하는 흡입유로와, 상기 펌프실로부터 공급된 약액을 일시적으로 저류하는 팽창수축부가 설치됨과 동시에 상기 펌프실로부터 공급된 약액을 상기 펌프실로 되돌리는 순환유로와, 상기 펌프실과 토출 노즐을 접속하는 토출유로를 가지며, 상기 약액용기내의 약액을 상기 토출노즐로 토출하는 약액 공급방법으로서, 상기 흡입회로를 개방한 상태하에서, 상기 펌프실을 팽창시켜서 상기 약액용기내의 약액을 상기 펌프실로 안내하는 흡입공정과, 상기 순환유로의 유입부를 개방한 상태하에서, 상기 펌프실을 수축시켜서 상기 펌프실로부터 공급된 약액을 필터에 의해 여과하는 여과공정과, 상기 순환유로의 유출부를 개방한 상태하에서, 상기 펌프실을 팽창시켜서 상기 순환유로로부터 되돌려지는 여과된 약액을 상기 펌프실로 흡입하는 복귀 공정과, 상기 토출유로를 개방한 상태하에서, 상기 펌프실을 수축시켜서 상기 펌프실내의 여과된 약액을 상기 토출노즐로 토출하는 토출공정을 가지며, 상기 약액용기내의 약액의 상기 순환유로에 있어서의 순환동작과, 상기 순환유로내의 여과된 약액의 상기 토출노즐로의 토출동작을 상기 펌프에 의해 행하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 약액 공급방법은, 상기 팽창 수축부는 탄성변형이 자유로운 탱크부재에 의해 팽창 수축실을 형성하는 탱크인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 펌프실로부터 공급된 약액을 펌프실로 되돌리는 순환유로에 약액을 여과하는 필터가 설치되고, 여과된 약액을 펌프실로부터 토출노즐로 토출하는 토출유로가 순환유로와 분리된 별도의 계통으로 되어 있으므로, 토출노즐로부터 약액을 토출하는 경우에는, 펌프에는 필터에 의한 통과저항이 더해지는 일이 없다. 이에 따라, 펌프로부터 토출노즐로 약액을 토출하는 경우에는 약액의 토출량과 유량을 고정밀도로 설정할 수가 있다.
순환유로에 설치된 필터에 약액을 통과시켜 약액을 여과하는 경우에는, 약액을 펌프실에 의해 가압시켜 필터로 약액을 공급하도록 하였으므로, 여과시에 약액이 부압상태로 되지 않아, 약액으로부터 기포의 발생이 방지된다. 이에 따라, 약액 공급장치에 기포를 제거하기 위한 시스템을 부가하는 것이 불필요하게 된다. 또한, 토출유로와 서로 다른 여과로 적절한 유속에서 여과할 수가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태인 약액 공급장치를 나타낸 약액 회로도이다.
도 2는 흡입공정으로 된 상태를 나타낸 약액 회로도이다.
도 3은 여과공정으로 된 상태를 나타낸 약액 회로도이다.
도 4는 복귀공정으로 작동한 상태를 나타낸 약액 회로도이다.
도 5는 토출공정으로 작동한 상태를 나타낸 약액 회로도이다.
도 6은 펌프의 다른 구체예를 나타낸 단면도이다.
도 7은 펌프의 또 다른 구체예를 나타낸 단면도이다.
도 8은 펌프의 또 다른 구체예를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태인 약액 공급장치를 나타낸 약액 회로도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 형태인 약액 공급장치를 나타낸 약액 회로도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 이 약액 공급장치는, 약액용기(10)에 수용된 토출노즐(11)로부터 토출시켜서 도시되지 않은 피도포물에 도포하기 위하여 사용된다. 예를 들면, 피도포물을 반도체 웨이퍼로 하고, 이 것에 약액으로서 포토레지스트액을 도포하기 위하여 사용된다.
약액을 피도포물에 공급하기 위한 펌프(12)는, 펌프 케이스(13)와 그 안에 조립되어 있는 탄성변형이 자유로운 벨로우즈(14)를 가지며, 이 벨로우즈(14)와 펌프 케이스(13)에 의해 펌프실(15)이 구획되어 있다. 펌프 케이스(13)에는 구동축(16)을 축방향으로 왕복운동하는 구동기구(17)가 부착되어 있고, 이 구동기구(17)는 전동 모터와 모터 주축의 회전운동을 축방향 운동으로 변환하는 변환부를 가지고 있다. 구동기구(17)를 구동함으로써 벨로우즈(4)를 축방향으로 탄성변형시키면, 펌프실(15)은 팽창 수축하게 된다. 펌프 부재로서의 벨로우즈(14)를 구동하기 위한 구동수단으로서는, 전동 모터를 가지는 구동기구를 대신하여 공기압 실린더나 유압 실린더 등의 유체압 실린더를 사용하도록 해도 좋다.
펌프(12)의 일차측 포트(20a)에는 흡입유로(21)가 접속되어 있고, 이 흡입유로(21)는 펌프실(15)에 연통되어 있다. 흡입유로(21)의 끝부분은 약액을 수용하는 약액용기(10)내에 배치되도록 되어 있고, 흡입유로(21)에 의해 약액용기(10)내의 약액은 펌프실(15)로 안내된다. 펌프(12)의 이차측 포트(20b)에는 토출유로(22)가 펌프실(15)에 연통되어 접속되고, 이 토출유로(22)의 선단부에는 토출노즐(11)이 설치되어 있고, 토출유로(22)에 의해 펌프실(15)내의 약액은 토출노즐(11)로 토출된다. 일차측 포트(20a)는 펌프 케이스(13)의 하측부분에 설치되고, 이차측 포트(20b)는 펌프 케이스(13)의 상측부분에 설치되어 있다.
펌프(12)에는 펌프실(15)로부터 공급된 약액을 다시 펌프실(15)로 되돌리는 순환유로(23)가 루프 모양으로 설치되어 있고, 순환유로(23)의 유입부(24)는 펌프(12)의 이차측 포트(20b)에 접속되어 펌프실(15)에 연통되고, 순환유로(23)의 유출부(25)는 펌프(12)의 일차측 포트(20a)에 접속되어 펌프실(15)에 연통되어 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 흡입유로(21)와 유출부(25)는 이 것들이 합류된 공통의 유로를 개재하여 일차측 포트(20a)에 연통되어 있고, 토출유로(22)와 유입부(24)는 이 것들이 합류된 공통의 유로를 개재하여 이차측 포트(20b)에 연통되어 있다. 단, 각각의 유로를 별개로 펌프실에 연통시키도록 해도 좋다.
순환유로(23)에는 팽창수축부(16)가 설치되어 있고, 이 팽창수축부(26)는 강성재료로 이루어지는 관부재(26a)를 가지며, 이 관부재(26a)의 내부에는 지름방향으로 탄성변형이 자유로운 가소성 튜브(27)가 탄성변형 부재로서 조립되어 있다. 가소성 튜브(27)의 내부는 약액을 안내하는 연통공(28)을 가지고 있고, 펌프(12)로부터 약액이 순환유로(23)에 공급되면, 공급된 약액에 의해 가소성 튜브(27)는 팽창하고, 약액이 팽창한 연통공(28)내에 일시적으로 저류되게 된다. 한편, 순환유로(23)로부터 펌프실(15)내로 약액이 되돌려지는 때에는, 가소성 튜브(27)는 수축한다. 관부재(26a)에는 가소성 튜브(27)가 지름방향으로 탄성변형하는 경우에, 관부재(26a)와 가소성 튜브(27)의 사이의 공간을 외부에 연통시키는 숨통공(29)이 형성되어 있다. 이와 같이, 순환유로(23)에 공급되는 약액의 양에 대응하여 탄성변형부재로서의 가소성 튜브(27)는 지름방향으로 팽창수축하는 탱크부재를 구성하고, 연통공(28)은 팽창수축실을 구성하고 있다.
순환유로(23)에는, 팽창 수축부(26)보다도 상류측에 위치시켜서 순환유로(23)를 흐르는 약액을 여과하는 필터(30)가 설치되어 있다. 이에 따라, 펌프실(15)로부터 순환유로(23)에 공급된 약액은 필터(30)에 의해 여과된 후에 가소성 튜브(27)를 향하여 공급되고, 여과되어 청정화된 약액이 펌프실(15)로 되돌려진다.
흡입유로(21)에는, 벨로우즈(14)를 축방향으로 수축시킴으로써 펌프실(15)을 팽창시켜서 약액용기(10)내의 약액을 펌프실(15)내로 안내하는 때에 흡입유로(21)를 여는 유로개폐밸브(31)가 흡입밸브 수단으로서 설치되어 있다. 토출유로(22)에는 펌프실(15)을 수축시켜서 약액용기(10)내의 약액을 토출노즐(11)로 토출하는 때에 토출유로(22)를 여는 유로개폐밸브(32)가 토출밸브 수단으로서 설치되어 있다. 순환유로(23)의 유입부(24)에는, 펌프실(15)내의 약액을 순환유로(23)에 공급하는 때에 유입부(24)를 여는 유로개폐밸브(33)가 순환밸브 수단으로서 설치되어 있다. 순환유로(23)의 유출부(25)에는, 필터(30)에 의해 여과된 약액을 펌프실(15)로 되돌리는 때에 유출부(25)를 개방하는 유로개폐밸브(34)가 복귀밸브 수단으로서 설치되어 있다.
유로개폐 밸브(31)에 의해 흡입유로(21)를 열고 약액용기(10)내의 약액을 펌프실(15)내로 안내하는 때에는 다른 유로는 유로개폐 밸브(32, 33, 34)에 의해 닫혀진다. 유로개폐 밸브(32)에 의해 토출유로(22)를 열고 펌프실(15)내의 약액을 토출노즐(11)로 토출하는 때에는 다른 유로는 유로개폐 밸브(31, 33, 34)에 의해 닫혀진다. 유로개폐 밸브(33)에 의해 유입부(24)를 열고 펌프실(15)내의 약액을 순환유로(23)로 공급하는 때에는 다른 유로는 유로개폐 밸브(31, 32, 34)에 의해 닫혀진다.또한, 유로개폐 밸브(34)에 의해 유출부(25)를 열고 여과된 약액을 펌프실(15)로 되돌리는 때에는 다른 유로는 유로개폐 밸브(31, 32, 33)에 의해 닫혀진다.
각각의 유로 개폐밸브(31~34)는 각각의 유로를 개방하는 위치와 차단하는 위치에 솔레노이드에 의해 작동하는 2위치 절환밸브로서, 솔레노이드에 구동신호를 보냄으로써 유로 개폐작동이 행해진다. 단, 각각의 유로 개폐밸브로서는 전기자기 밸브를 이용하지 않고, 유체압에 의해 스풀 밸브를 구동하도록 한 유체조작식으로 해도 좋다.
필터(30)에는 필터(30)에 의해 보족된 기체를 외부로 배출하기 위하여, 배기유로(35)가 접속되어 있고, 이 배기유로(35)에는 유로를 개폐하는 유로개폐밸브(36)가 설치되어 있다. 또한, 순환유로(23)의 하류측부에는 순환유로(23)내의 기체를 외부로 배출하기 위하여 배기유로(37)가 접속되어 있고, 이 배기유로(37)에는 유로를 개폐하는 유로 개폐벨브(38)가 설치되어 있다. 필터(30)와 팽창 수축부(26)의 사이의 순환유로(23)에는 유로를 개폐하는 유로 개폐밸브(39)가 설치되어 있다.
상술한 벨로우즈(14) 및 가소성 튜브(27)와 같이 약액이 접촉하는 부분은, 약액으로서의 포토레지스트액과 반응하지 않도록 불소수지에 의해 형성되어 있다. 단, 약액의 종류에 따라서는 불소수지를 대신하여 고무나 다른 수지 또는 금속을 이용하도록 하여도 좋다.
다음에, 상술한 약액 공급장치에 의해서 피도포물에 대하여 약액을 도포하는 공정에 대하여, 도 2 내지 도 5를 참조하면서 설명한다.
약액을 도포하는 경우에는, 미리 순환유로(23)내에 약액용기(10)내의 약액을 공급하여 필터(30)에 의해 약액을 여과함으로써 순환유로(23)를 순환시켜서 필터(30)에 의해 여과된 후의 약액이 피도포물로 도포된다. 약액을 여과하기 위하여, 도 1에 있어서 실선으로 나타낸 바와 같이, 벨로우즈(14)를 팽창시켜서 펌프실(15)이 수축된 상태하에서, 도 2에 나타낸 바와 같이 흡입공정을 실행한다. 이 흡입공정에 있어서는, 유로개폐 밸브(31)를 작동함으로써 흡입유로(21)를 개방시킨 상태하에서, 펌프(12)의 구동기구(17)를 구동하여 벨로우즈(14)를 수축시킴으로써 펌프실(15)을 팽창시킨다. 이에 따라 약액용기(10)내의 약액은 펌프실(15)을 향하여 안내된다.
이어서, 도 3에 나타내어진 바와 같이 여과공정이 실행된다. 여과공정에 있어서는, 유로개폐 밸브(33)에 의해 순환유로(23)의 유입부(24)를 개방함과 동시에, 유로개폐 밸브(39)에 의해 필터(30)와 팽창수축부(26)의 연통공(28)을 연통시킨 상태하에서, 펌프(12)의 구동기구(17)의 전동모터를 역전시켜서 벨로우즈(14)를 행창시킴으로써 펌프실(15)을 수축시킨다. 이에 따라, 펌프실(15)내의 약액은 순환유로(23)에 의해 필터(30)로 보내져서 여과됨과 동시에, 여과된 약액은 팽창수축부(26)에 설치된 가소성 튜브(27)내를 향하여 흐름으로써 순환유로(23)내에 공급된 약액에 의해 가소성 튜브(27)가 팽창된다. 팽창된 연통공(28)내에 들어온 약액은, 탱크로서의 가소성 튜브(27)의 팽창에 의해 이시적으로 저류되므로, 약액이 외부 공기와 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이 여과공정에 있어서는, 펌프실(15)을 벨로우즈(14)에 의해 수축시켜서 약액을 가압하여 필터(30)로 약액이 공급되므로, 약액이 부압상태로 되는 일 없이, 약액의 여과시에 약액내에 용존한 기체가 기포로 되어 약액내로 생성 혼입되는 것이 방지된다. 도시된 바와 같이, 이차측 포트(20b)는 일차측 포트(20a) 보다도 상측에 설치되어 있으므로, 약액용기(10)내에 혼입되어 있던 기포가 펌프실(15)내로 유입되어도, 펌프실(15)내에 기포가 머물지 않고 필터(30)를 향하여 안내된다.
필터(30)를 통과하여 여과된 약약은, 도 4에 나타낸 복귀공정에 의해 펌프실(15)로 복귀된다. 이 복귀공정에 있어서는, 순환유로(23)의 유출부(25)를 유로개폐 밸브(34)에 의해 개방함과 동시에, 유로 개폐벨브(39)에 의해 필터(30)와 팽창수축부(26)의 연통공(28)과의 연통을 차단시킨 상태하에서, 펌프실(15)을 팽창시킴으로써 순환유로(23)내의 약액이 펌프실(15)내로 복귀된다. 이 때에는, 펌프실(15)의 팽창에 따라 팽창 수축부(26)내의 팽창했던 가소성 튜브(27)는 지름방향으로 수축하게 된다. 이와 같이 하여, 약액용기(10)내의 약액은 토출노즐(11)로부터 도포되기 전에, 미리 순환유로(23)내를 흐름으로써 필터(30)에 의해 여과되어, 액액내에 포함되는 기포와 먼지 등의 이물질이 제거되어 청정화된다.
청정도를 높이는데에는, 도 3에 나타낸 여과공정과, 도 4에 나타낸 복귀공정을 여러번 반복하여 순환회수를 증가시키는 처리를 행한다.
복귀공정이 종료된 시점에서는, 펌프실(15)은 팽창하여 확대된 펌프실(15)내로 여과 완료된 약액이 들어 있다. 이 상태하에서, 유로 개폐밸브(34)에 의해 유출부(25)를 닫으면, 약액 공급장치는 도 1에 나타낸 바와 같이 대기상태로 되고, 이 때에는 벨로우즈(14)는 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이 수축된 상태로 되어 있다.
피도포물에 약액을 도포하는데에는, 도 5에 나타낸 토출공정이 실행된다. 이 토출공정에 있어서는, 유로개폐 밸브(32)에 의해 토출 유로(22)를 개방한 상태하에서, 펌프실(15)을 수축시켜서 펌프실(15)내의 여과된 약액을 토출노즐(11)을 향하여 토출한다. 펌프실(15)의 용량을 토출노즐(11)로부터 피도포물에 한번에 토출되는 약액의 양에 비하여 크게 설정한 경우에는, 여러번의 토출공정을 연속적으로 행할 수가 있다.
피도포물에 약액을 토포한 후에, 토출 노즐(11)로부터 그의 선단부내에 잔류된 약액이 피도포물에 액방울이 되어 적하되는 것을 방지하기 위하여 suck back 공정을 실행할 수도 있다. 그 경우에는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 토출유로(22)를 열은 상태하에서 펌프실(15)을 약간 팽창시킨다. 이에 따라, 토출노즐(11)의 선단부내에 잔류된 약액은 약간 복귀되어 액흘림이 방지되고, 피도포물에 약액이 적하되는 것이 방지된다. 이 석백(suck back) 동작에 있어서는, 토출유로(22)에는 필터가 설치되어 있지 않고, 토출유로(22)내의 약액에는 통과저항이 더해지지 않으므로, 약액의 석백(suck back)량을 펌프실(15)의 팽창량에 의해 고정밀도로 설정할 수가 있다.
펌프실(15)이 수축한계가 되어 피도포물에 도포하는 약액이 펌프실(15)내로부터 소비된 때에는, 도 2에 나타낸 흡입공정, 도 3에 나타낸 여과공정 및 도 4에 나타낸 복귀공정이 반복된다.
도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 약액 공급장치에 있어서는, 순환유로(23)내에 약액을 흘려 필터(30)에 의해 청정화시키는 약액의 여과동작과, 토출노즐(11)로부터 약액을 토출시키는 토출동작이, 각각 별개 계통의 유로를 개재하여 행해진다. 그리고, 각각 별개 계통의 유로에는 1대의 펌프(12)에 의해 약액이 공급된다. 이와 같이, 약액의 여과동작과 토출동작을 별개 계통의 유로에 의해 행하도록 하면, 벨로우즈(14)를 구동기구(17)에 의해 구동하여 약액을 토출노즐(11)로부터 토출하는 경우에는 필터(30)의 통과저항을 받는 일이 없으므로, 토출 노즐(11)로부터의 토출량과 유량을 고정밀도로 보지할 수가 있다. 또한, 순환유로(23)에 필터(30)를 설치하고, 펌프(23)에 의해 약액을 필터(30)로 가압하여 공급하도록 하였으므로, 필터(30)에 의해 약액을 여과하는 경우에 약액이 부압상태로 되는 일이 없다. 이에 따라, 약액중에 용존하고 있는 기체가 기포로 되는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 1대의 펌프(12)에 의해 2계통의 유로에 약액을 공급할 수가 있으므로, 약액 공급장치의 복잡화를 회피할 수가 있다. 또한, 여과계통과 토출계통을 별개의 계통으로 하였으므로, 토출동작시의 약액의 유속과, 여과동작시의 약액의 유속을 서로 다르게 할수가 있다.
도 2 내지 도 5에 나타낸 각 공정은, 순환유로(23)를 포함하여 모든 유로내에 약액이 충진된 상태하에서 행해진다. 따라서, 약액 공급장치를 동작시켜서 가동시키는 경우에는, 미리 모든 유로내에 약액을 충진시켜서 유로내의 공기를 외부로 배출하게 된다. 그 경우에는, 배기유로(35, 37)를 이용하여 필터(30)내와 순환유로(23)내의 공기를 외부로 배출하게 된다. 예를 들면, 필터(30)내에 약액을 공급하는 경우에는, 유로 개폐밸브(31, 33, 36)를 개방하고 다른 유로 개폐밸브를 닫은 상태하에서, 펌프(12)에 의해 필터(30)내로 약액을 공급한다. 이에 따라, 흡입유로(21)로부터 필터(30)내에 약액이 충진됨과 동시에 필터(30)내의 공기가 배기유로(35)로부터 외부로 배출된다. 순환유로(23)내의 공기는, 펌프(12)로부터 약액을 순환유로(23)에 공급함으로써 배기유로(37)로부터 외부로 배출된다. 이와 같이, 모든 유로내로부터 기포를 제거한 상태로 약액 공급장치에 의해 피도포물에 대한 약액 도포가 행해진다.
도 6은 펌프의 다른 구체예를 나타낸 단면도이다. 도 1에 나타내어진 펌프(12)가 사복부를 갖는 벨로우즈(14)를 펌프 부재로 한 타입인 것에 대하여, 도 6은 다이어프램(14a)을 펌프 부재로 한 타입의 펌프(12)를 나타낸다. 다이어프램(14a)은 펌프 케이스(13)와 커버(41)에 의해 사이에 부착된 상태로 되어 있고, 다이어프램(14a)과 펌프 케이스(13)에 의해 펌프실(15)이 형성되어 있다. 커버(41)와 다이어프램(14a)에 의해 가압실(42)이 형성되어 있고, 외부로부터 가압실(42)에 가압유체를 공급 배출함으로써 다이어프램(14a)을 탄성변형시키면, 펌프실(15)이 팽창수축하게 된다. 단, 다이어프램(14a)을 도 1에 나타낸 경우와 마찬가지로 전동모터와 유체압 실린더에 의해 탄성변형시키도록 해도 좋다.
이 펌프실(15)에 연통하여 펌프 케이스(13)에 형성된 1차측 포트(20a)에는 흡입유로(21)와 유출부(25)가 접속되고, 펌프 케이스(13)에 형성된 2차측 포트(20b)에는 토출유로(22)와 유입부(24)가 접속되어 있다. 2차측 포트(20b)를 1차측 포트(20a) 보다도 상측에 배치함으로써 펌프실(15)로 들어온 기포를 펌프 밖으로 배출할 수가 있다.
도 7은 펌프의 또 다른 구체예를 나타낸 단면도이고, 특허문헌 1에 기재된 튜브를 펌프부재로 한 형태의 펌프(12)를 나타낸다. 펌프부재로서의 튜브(14b)는 상하방향을 향하여 배치되고, 그의 하단부에는 1차측 포트(20a)가 형성된 1차측 어댑터(51)가 설치되어 있고, 이 1차측 어댑터(51)에는 흡입유로(21)와 유출부(25)가 접속된다. 튜브(14b)의 상단부에는 2차측 포트(20b)가 형성된 2차측 어댑터(52)가 설치되어 있고, 이 2차측 어댑터(52)에는 토출유로(22)와 유입부(24)가 접속된다. 튜브(14b)의 외측에는 벨로우즈(53)가 장착되어 있고, 이 벨로우즈(53)는 어댑터(51)에 튜브(14b)의 일단부를 개재하여 고정되는 고정 디스크부(54)와, 어댑터(52)에 튜브(14b)의 타단부를 개재하여 고정되는 고정 디스크부(55)를 가지고 있다. 각각의 고정 디스크부(54, 55)는 지지대(56)에 고정되어 있다.
고정 디스크부(54)에는 대형 벨로우즈부(57)가 일체로 설치되고, 고정 디스크부(55)에는 대형 벨로우즈부(57) 보다도 축방향의 단위 변위량당 용적변화가 작은 소형 벨로우즈부(58)가 일체로 설치되어 있다. 대형 벨로우즈부(57)와 소형 벨로우즈부(58)의 사이에는 이것들과 일체로 작동디스크부(59)가 설치되어 있다. 튜브(14b)와 벨로우즈(53)의 사이에는 비압축성 매체가 봉입되는 구동실(60)이 형성되어 있다. 지지대(56)에는 벨로우즈(53)를 따라서 볼스크류축(61)이 회전이 자유롭게 장착되고, 볼스크류축(61)에 나사결합된 볼너트(62)는 지지대(56)에 설치된 가이드레일(63)에 축방향으로 왕복운동이 자유롭게 장착되어 있다. 볼스크류축(61)은 풀리(64)를 개재하여 전동모터(65)에 의해 회전구동되도록 되어 있고, 볼스크류축(61)을 회전시킴으로써 작동디스크부(59)를 축방향으로 변위시키면, 구동실(60)의 용적이 변화되어 튜브(14b)가 구동실(60)내의 비압축성 매체를 개재하여 지름방형으로 팽창수축하게 된다.
도 8은 펌프의 또다른 구체예를 나타낸 단면도이다. 이 펌프는 펌프 케이스(13)가 밑에 부착된 원통형상의 실린더에 의해 형성되어 있고, 펌프 케이스(13)내에는 피스톤(14c)에 의해 형성되는 펌프 부재가 축방향으로 왕복운동이 자유롭게 장착되고, 이 피스톤(14c)에 의해 펌프 케이스(13)내에 펌프실(15)이 형성되어 있다. 피스톤(14c)은 구동 로드(44)의 선단에 부착되어 있고, 구동 로드(44)는 공기압 실린더와 전동 모터 등의 구동수단에 의해 구동되어 피스톤(14c)이 왕복운동된다.
상술한 바와 같이, 펌프실(15)을 팽창수축시키는 펌프 부재로서는, 도 1에 나타낸 바와 같이 벨로우즈(14)를 이용하는 형태와, 도 6에 나타낸 바와 같이 다이어프램(14a)을 이용하는 형태와, 도 7에 나타낸 바와 같이 튜브(14b)을 이용하는 형태와, 도 8에 나타낸 바와 같이 피스톤(14c)을 이용하는 형태가 있고, 펌프실(15)을 구동수단에 의해 팽창 수축시키도록 한 타입의 펌프라면, 어떠한 형태의 펌프도 사용할 수가 있다.
한편, 순환유로(23)에는 필터(30)에 의해 여과된 약액을 일시적으로 저류하기 위하여 탱크부재로서 탄성변형이 자유로운 튜브 다시 말하면 가소성 튜브(27)에 의해 순환유로(23)의 일부를 구성하도록 하고 있지만, 순환유로(23) 전체를 지름방향으로 탄성변형하는 부재에 의해 구성하도록 해도 좋다. 또한, 다이어프램과 벨로우즈를 탄성변형이 자유로와서 팽창 수축실을 형성하는 탱크 부재로 하고, 이 탱크부재를 갖는 탱크를 순환유로(23)에 분지시켜서 접속하도록 해도 좋다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태인 약액 공급장치의 약액 회로도이다. 도 9에 나타내어진 약액 공급장치에 있어서는, 흡입유로(21)와 순환유로(23)의 유출부(25)는 각각 3위치 절환밸브로 이루어지는 유로 절환밸브(71)를 개재하여 펌프(12)의 1차측 포트(20a)에 접속되어 있다. 이 유로 절환밸브(71)는 흡입유로(21)와 유출부(25)의 어느쪽도 1차측 포트(20a)에 대한 연통을 차단하는 위치와, 1차측 포트(20a)를 흡입유로(21)에 연통시키는 위치와, 1차측 포트(20a)를 유출부(25)에 연통시키는 위치의 3위치로 절환된다.
마찬가지로, 토출유로(22)와 순환유로(23)의 유입부(24)는 각각 3위치 절환밸브로 이루어지는 유로 절환밸브(72)를 개재하여 펌프(12)의 2차측 포트(20b)에 접속되어 있다. 이 유로 절환밸브(72)는 토출유로(22)와 유입부(24)의 어느쪽도 2차측 포트(20b)에 대한 연통을 차단하는 위치와, 2차측 포트(20b)를 토출유로(22)에 연통시키는 위치와, 2차측 포트(20b)를 유입부(24)에 연통시키는 위치의 3위치로 절환된다.
도 9에 나타내어진 약액 공급장치에 있어서는, 유로 절환밸브(71)가 펌프실(15)을 팽창시켜서 약액 용기(10)내의 약액을 펌프실(15)내로 안내ㅎ는 때에 흡입유로(21)를 여는 흡입밸브수단과, 필터(30)에 의해 여과된 약액을 펌프실(15)로 되돌리는 때에 순환유로(23)의 유출부(25)를 여는 되돌림 밸브수단을 구성하고 있다. 한편, 유로 절환밸브(72)는 펌프실(15)을 수축시켜서 펌프실(15)내의 약액을 토출노즐(11)로 배출시키는 때에 토출유로(22)를 여는 토출밸브 수단과, 펌프실(15)내의 약액을 순환유로(23)에 공급하는 때에 순환유로(23)의 유입부(24)를 여는 순환밸브 수단을 구성하고 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 형태인 약액 공급장치의 약액 회로도이다. 도 10에 나타내어진 약액 공급장치에 있어서는, 1차측 포트(20a)에는 펌프실(15)을 향하는 방향의 약액의 흐름을 허용하고 역방향의 흐름을 저지하는 체크밸브(73)가 접속되고, 2차측 포트(20b)에는 펌프실(15)로부터 토출되는 방향의 약액의 흐름을 허용하고 역방향의 흐름을 저지하는 체크밸브(74)가 접속되어 있다. 흡입유로(21)와 순환유로(23)의 유출부(25)는 각각 2위치 절환밸브로 이루어지는 유로 절환밸브(75)를 개재하여 체크밸브(73)에 접속되어 있다. 이 유로 절환밸브(75)는 흡입유로(21)와 체크밸브(73)를 연통시키는 위치와, 유출부(25)를 체크밸브(73)에 연통시키는 위치의 2위치로 절환된다. 한편, 유로절환 밸브(76)는, 토출유로(22)와 체크밸브(74)를 연통시키는 위치와, 유입부(24)와 체크밸브(74)를 연통시키는 위치의 2위치로 절환된다.
도 10에 나타내어진 약액 공급장치에 있어서는, 체크밸브(73)와 유로 절환밸브(75)가 흡입밸브 수단과 복귀밸브 수단을 구성하고 있다. 한편, 체크밸브(74)와 유로 절환밸브(76)가 토출밸브 수단과 순환밸브 수단을 구성하고 있다. 도 9 및 도 10에 나타내어진 약액 공급장치에 있어서도, 펌프(12)의 형태로서는, 벨로우즈(14)를 펌프부재로 하는 형태만이 아니라, 다이어프램(14a)을 펌프부재로 하는 형태와, 튜브(14b)를 펌프부재로 하는 형태와, 피스톤(14c)을 펌프 부재로 하는 형태의 어느쪽도 좋다. 또한, 도 9 및 도 10에 나타내어진 유로 절환밸브(71, 72, 75, 76)은 솔레노이드에 의해 작동하는 전자기 밸브에 의해 형성되어 있지만, 유로 개폐밸브(31~34)와 마찬가지로, 전자기 밸브를 대신하여 유체압에 의해 스풀 밸브체를 구동하도록 한 유체조작식으로 해도 좋다.
본 발명의 약액 공급기술은 포토레지스트액등의 약액을 피도포물에 도포하기 위하여 적용된다.
본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위내에서 여러가지로 변형이 가능하다. 예를 들면, 도시한 약액 공급장치는 반도체 웨이퍼에 포토레지스트액을 도포하기 위하여 사용되고 있지만, 액정기판 제조 프로세스와 자기 디스크 제조 프로세스에 있어서, 유기용제와 순수를 피도포물에 도포하기 위하여 사용할 수가 있다.
12 : 펌프 13 : 펌프 케이스
14 : 벨로우즈 15 : 펌프실
16 : 구동축 17 : 구동기구
21 : 흡입유로 22 : 토출유로
23 : 순환유로 24 : 유입부
25 : 유출부 26 : 팽창 수축부
27 : 가소성 튜브 28 : 연통공
30 : 필터 37 : 배기유로

Claims (5)

  1. 펌프부재에 의해 팽창수축하는 펌프실이 설치된 펌프에 접속되고, 약액용기내의 약액을 상기 펌프실로 안내하는 흡입유로와,
    상기 펌프와 토출 노즐의 사이에 접속되고, 상기 펌프실내의 약액을 상기 토출 노즐로 토출하는 토출유로와,
    상기 펌프실로부터 공급된 약액을 일시적으로 저류하는 팽창 수축부가 설치됨과 동시에 유입부와 유출부가 각각 상기 펌프에 접속되고, 상기 펌프실로부터 공급된 약액을 상기 펌프실로 되돌리는 순환유로를 가지며,
    상기 순환유로를 개재하여 상기 펌프실로 되돌려지는 약액을 여과하는 필터를 상기 순환유로에 설치하고,
    상기 약액용기내의 약액의 상기 순환유로에 있어서의 순환동작과, 상기 순환유로내의 여과된 약액의 상기 토출 노즐로의 토출동작을 상기 펌프에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 약액 공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팽창 수축부는 탄성변형이 자유로운 탱크 부재에 의해 팽창 수축실을 형성하는 탱크인 것을 특징으로 하는 약액 공급장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 펌프실을 수축시켜서 상기 펌프실내의 약액을 상기 토출노즐로 토출하는 때에 상기 토출유로를 여는 토출밸브 수단과, 상기 펌프실을 팽창시켜서 상기 약액용기내의 약액을 상기 펌프실내로 안내하는 때에 상기 흡입유로를 여는 흡입밸브 수단과, 상기 펌프실내의 약액을 상기 순환유로에 공급하는 때에 상기 순환유로의 상기 유입부를 여는 순환밸브 수단과, 상기 필터에 의해 여과된 약액을 상기 펌프실로 되돌리는 때에 상기 순환유로의 상기 유출부를 여는 복귀 밸브 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 약액 공급장치.
  4. 펌프내에 장착된 펌프 부재에 의해 구획되어 팽창 수축하는 펌프실과 약액용기를 접속하는 흡입유로와, 상기 펌프실로부터 공급된 약액을 일시적으로 저류하는 팽창수축부가 설치됨과 동시에 상기 펌프실로부터 공급된 약액을 상기 펌프실로 되돌리는 순환유로와, 상기 펌프실과 토출 노즐을 접속하는 토출유로를 가지며, 상기 약액용기내의 약액을 상기 토출노즐로 토출하는 약액 공급방법으로서,
    상기 흡입회로를 개방한 상태하에서, 상기 펌프실을 팽창시켜서 상기 약액용기내의 약액을 상기 펌프실로 안내하는 흡입공정과,
    상기 순환유로의 유입부를 개방한 상태하에서, 상기 펌프실을 수축시켜서 상기 펌프실로부터 공급된 약액을 필터에 의해 여과하는 여과공정과,
    상기 순환유로의 유출부를 개방한 상태하에서, 상기 펌프실을 팽창시켜서 상기 순환유로로부터 되돌려지는 여과된 약액을 상기 펌프실로 흡입하는 복귀 공정과,
    상기 토출유로를 개방한 상태하에서, 상기 펌프실을 수축시켜서 상기 펌프실내의 여과된 약액을 상기 토출노즐로 토출하는 토출공정을 가지며,
    상기 약액용기내의 약액의 상기 순환유로에 있어서의 순환동작과, 상기 순환유로내의 여과된 약액의 상기 토출노즐로의 토출동작을 상기 펌프에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 약액 공급방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 팽창 수축부는 탄성변형이 자유로운 탱크부재에 의해 팽창 수축실을 형성하는 탱크인 것을 특징으로 하는 약액 공급방법.
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