JP2006352002A - Resist pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエハの露光工程の前段階において、ウエハ上面にレジストを塗布するためのレジストポンプに関し、特に、気泡を発生させることなくレジストを送液できるレジストポンプに関する。 The present invention relates to a resist pump for applying a resist to the upper surface of a wafer in a pre-stage of an exposure process of a semiconductor wafer, and more particularly to a resist pump capable of feeding a resist without generating bubbles.
半導体ウエハの露光工程の前段階では、ウエハ上面にレジストを塗布する際に、ウエハを高速回転させ、ノズルからウエハの中心にレジストを滴下してウエハ上面に一様にレジストを塗布する方法が採用されている。 In the previous stage of the semiconductor wafer exposure process, when applying the resist on the wafer top surface, the wafer is rotated at high speed, and the resist is dropped from the nozzle to the center of the wafer to uniformly apply the resist on the wafer top surface. Has been.
ノズルにレジストを送液するためのレジストポンプとして、いわゆるベローズポンプを使用したものがある。ベローズポンプのポンプ室には、吐出管が接続される吐出口と、吸入管が接続される吸入口とが設けられ、吸入管はレジスト貯槽部に、吐出管はノズルにそれぞれ連通している。前記吸入口にはレジストのポンプ室への流入のみを許容する逆止弁が、前記吐出口にはレジストのポンプ室からの流出のみを許容する逆止弁がそれぞれ設けられ、ポンプ室には蛇腹状のベローズが設けられている。このベローズポンプでは、べローズを軸方向に伸縮させることにより、レジスト貯槽部からレジストをポンプ室に吸入し、ベローズを軸方向に伸長させることにより、ポンプ室が加圧されてレジストが吐出管から排出されるようになっている(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、上述のものでは、2つの逆止弁やベローズの伸縮などにより、レジストは、流域によって体積が大きく絞られたり膨らみながら送液され、レジスト中に気泡が発生するおそれがあった。また、この気泡の発生を防止するためには、ゆっくりとした一定の流速でレジストを送液しなければならず、ノズルからのレジストの吐出量に制約があった。さらに、送液中に気泡が発生した場合、この気泡は、ウエハ上面に塗布されるまで確認することができず、ウエハの露光工程に大きなロスが生じていた。 However, in the above-described one, the resist is fed while the volume is greatly squeezed or swelled by the basin due to expansion and contraction of the two check valves and the bellows, and there is a possibility that bubbles are generated in the resist. In addition, in order to prevent the generation of bubbles, the resist must be fed at a slow and constant flow rate, and there is a restriction on the amount of resist discharged from the nozzle. Further, when bubbles are generated during liquid feeding, the bubbles cannot be confirmed until they are applied to the upper surface of the wafer, and a large loss occurs in the wafer exposure process.
そこで本発明は、レジストの送液中に、レジストに気泡が発生することを防止するとともに、レジストの吐出量を大きくすることができ、さらに、レジストに気泡が発生した場合には、速やかに気泡の確認ができるレジストポンプを提供することを目的としている。 Therefore, the present invention can prevent bubbles from being generated in the resist during the liquid transfer of the resist, and can increase the discharge amount of the resist. Further, when bubbles are generated in the resist, It is an object to provide a resist pump that can confirm the above.
上記の目的を達成するため本発明は、ポンプ本体に、ポンプ本体内部を前後に仕切り、駆動手段によって往復変位するダイヤフラムを配設し、前方をレジスト室、後方を空気室とし、前記レジスト室の上部に吐出管が接続される吐出口を、下部に吸入管が接続される吸入口をそれぞれ形成し、該吸入口に逆止弁を配設し、前記吐出管に前記ダイヤフラムの往復変位に連動して開閉する逆流防止手段を設け、前記ダイヤフラムの往復変位に伴うレジスト室の容積の増減によって、レジストを前記吸入口を介してレジスト室に吸入し、前記吐出口を介してレジスト室から吐出するとともに、前記レジスト室の前面を透明板で形成し、前記レジスト室の内部を視認できるようにしたことを特徴とし、前記駆動手段がエアシリンダであっても良く、前記逆流防止手段がポペット弁であると好適である。 In order to achieve the above object, the present invention provides the pump body with a diaphragm that divides the inside of the pump body back and forth, and that is reciprocally displaced by the driving means. The front is a resist chamber and the rear is an air chamber. A discharge port to which the discharge pipe is connected is formed at the upper part, and a suction port to which the suction pipe is connected to the lower part is formed, and a check valve is provided at the suction port, and the discharge pipe is linked to the reciprocal displacement of the diaphragm. Thus, a backflow prevention means for opening and closing is provided, and the resist is sucked into the resist chamber through the suction port and discharged from the resist chamber through the discharge port as the volume of the resist chamber increases or decreases with the reciprocal displacement of the diaphragm. In addition, the front surface of the resist chamber is formed of a transparent plate so that the inside of the resist chamber can be visually recognized, and the driving means may be an air cylinder. Backflow prevention means is preferable to be a poppet valve.
本発明は上述のように構成されることにより、レジストは、吸入管から吐出管まで体積が大きく絞られたり膨らんだりすることなく送液され、レジストに気泡が発生するおそれがなく、吐出量も大きくすることができる。さらに、レジスト室の前面を透明板としたことにより、貯槽のレジストに気泡が発生していた場合に、この気泡を速やかに確認し、処置をすることができるのでウエハの露光工程を良好な状態で行うことができる。 Since the present invention is configured as described above, the resist is fed from the suction pipe to the discharge pipe without being squeezed or swelled, and there is no risk of bubbles being generated in the resist, and the discharge amount is also high. Can be bigger. Furthermore, since the front surface of the resist chamber is made of a transparent plate, if bubbles are generated in the resist in the storage tank, the bubbles can be quickly confirmed and treated so that the wafer exposure process is in a good condition. Can be done.
また、駆動手段をエアシリンダとすることにより、空気がクッションとなってダイヤフラムが無理なく動き、レジストをスムーズに送液することができる。 Further, by using an air cylinder as the driving means, air acts as a cushion and the diaphragm moves without difficulty, so that the resist can be fed smoothly.
以下、本発明の一形態例を図面に基づいて詳しく説明する。図1は本発明の一形態例を示すレジストポンプの断面図、図2はポペット弁の一部断面正面図、図3はレジストの供給ラインを示す概略図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a resist pump showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial sectional front view of a poppet valve, and FIG. 3 is a schematic view showing a resist supply line.
本形態例のレジストポンプ1は、ポンプ本体2内に、ポンプ本体内部を前後に仕切り、エアシリンダ3によって往復変位するダイヤフラム4を配設し、前方をレジスト室5、後方を空気室6としている。レジスト室5の上部には吐出管7が接続される吐出口2aが、下部には逆止弁8を備えるとともに、吸入管9が接続される吸入口2bがそれぞれ設けられ、ダイヤフラム4の往復変位に伴うレジスト室5の容積の増減によって、レジストを吸入口2bを介してレジスト室5に吸入し、吐出口2aを介してレジスト室5から吐出するようにしている。また、レジスト室5の前面は透明板10で形成され、レジスト室5の内部を視認できるようになっている。
In the
ポンプ本体2は、円筒状に形成された前方のケース本体2cと、有底円筒状に形成された後方のカバー体2dとを有し、ケース本体2cの周壁上部に前記吐出口2aが、周壁下部に前記吸入口2bがそれぞれ穿設される。また、ケース本体2cの前方開口部には、該前方開口部を覆う前記透明板10を支持した支持枠11が取り付けられ、後方開口部には、前記カバー体2dの前方開口部が、ダイヤフラム4を挟持して連結される。カバー体2dは、後部壁2eの下部に脚部12がボルトによって取り付けられ、後部壁2eの中心部には、エアシリンダ3のピストン挿通孔2fが穿設され、後部壁2eの後方に、エアシリンダ3を収容するエアシリンダケース13が取り付けられている。
The pump body 2 has a
ダイヤフラム4は、円盤状に形成され、中央に保持部材挿通孔4aを備え、外周側が、前記ケース本体2cの後方開口部と前記カバー体2dの前方開口部との間に挟着されている。ダイヤフラム4の中央部は、両側に、保持部材挿通孔4aから突出する突部を備えた円盤状の前方保持部材14aと、前記突部を嵌合する嵌合孔を備えた円盤状の後方保持部材14bとが配設され、ダイヤフラム4は、前記保持部材挿通孔4aから突出した前方保持部材14aの突部を、後方保持部材14bの嵌合孔に嵌合し、中央部をボルト15で締結することによって、前方保持部材14aと後方保持部材14bとで挟持される。後方保持部材14bの後部中央には、係合突部が突設され、該係合突部に、エアシリンダ3のピストン3aの先端が連結される。このようにダイヤフラム4を配設することによって、該ダイヤフラム4の前面と、ケース本体2cの内周面と、透明板10とによってレジスト室5が画成され、前記ダイヤフラム4の後面と、カバー体2dの内面とによって空気室6が画成される。
The diaphragm 4 is formed in a disc shape and includes a holding
エアシリンダ3は、第1電磁弁16及びスピードコントローラ17a,17bを備えたエア供給ライン3b,3cを介して給排される加圧空気によって、ピストン3aが前進・後退する周知のもので、エアシリンダ3のシリンダ孔底部側には、エア供給ライン3bの接続口3dが、シリンダ孔先端側には、エア供給ライン3cの接続口3eがそれぞれ形成されている。
The
ピストン3aは、前記カバー体2dのピストン挿通孔2fを介して、前記空気室6内に出没可能に設けられ、エア供給ライン3bの接続口3dからシリンダ孔内に加圧空気が導入されると、エア供給ライン3cの接続口3eから加圧空気を排出させながらシリンダ孔内を前進し、ダイヤフラム4を前進させる。また、エア供給ライン3cの接続口3eからシリンダ孔内に加圧空気が導入されると、エア供給ライン3bの接続口3dから加圧空気を排出させながらシリンダ孔内を後退し、ダイヤフラム4を後退させる。
The
逆止弁8は、前記レジスト室5へのレジストの流入を自由とする一方弁で、前記吸入口2bに連続する弁室8aと、該弁室8aに保持される球弁8bと、該球弁8bによって開閉される弁座8cと、球弁8bの上動を規制するストップピン8dとから形成されている。
The
このように形成されたレジストポンプ1は、エアシリンダ3を作動させ、ダイヤフラム4を後退させてレジスト室5の容積を拡大させることにより、前記吸入口2bからレジストをレジスト室5内に吸入し、また、ダイヤフラム4を前進させてレジスト室5の容積を縮小させることにより、前記吐出口2aを介してレジスト室5からレジストを吐出する。
The
本形態例では、前記吐出管7にレジストの逆流を防止するポペット弁20が連結されている。ポペット弁20は、弁ボディ21に、弁孔22が形成され、該弁孔22に弁バネを介して弁棒23が摺動自在に挿入されている。弁孔22は、先端側に大径部22aが形成されるとともに、弁ボディ21の基端側と先端側の側部とに空気配管接続口21a,21bが形成され、先端側の側部に形成されたレジスト流入ポート21cと、先端に形成されたレジスト流出ポート21dとが弁孔22を介して連通している。弁棒23には、小径の摺動軸部23aの先端に、シール部23bを備えた大径のポペット23cが形成され、該ポペット23cは、前記大径部22aに収容され、前記大径部22aの基端側がポペット23cの弁座22bとなる。また、空気配管接続口21aと空気配管接続口21bとには、第2電磁弁24とスピードコントローラ25a,25bとを備えた接続チューブ26a,26bが接続され、レジスト出力ポート21dには、ノズルが連結されている。
In this embodiment, a
ポペット弁20は、空気配管接続口21aから加圧空気が導入されると、空気配管接続口21bから加圧空気を排出させながら弁棒23が前進し、ポペット23cが弁座22bから離れて、レジスト流入ポート21cとレジスト流出ポート21dとが連通する。また、空気配管接続口21bから加圧空気が導入されると、空気配管接続口21aから加圧空気を排出させながら弁棒23が後退し、ポペット23cが弁座22bに着座し、レジスト流入ポート21cとレジスト流出ポート21dとの連通が遮断される。
In the
また、前記レジストポンプ1側の第1電磁弁16と、ポペット弁20側の第2電磁弁24とは、制御部30によって、その切り替えが制御されている。
The switching of the first
次に、図3に基づいて、上述のレジストポンプ1を用いたレジストの供給ラインについて説明する。レジストポンプ1の吸入管9をレジストの貯槽27に連通させ、制御部30によって第1電磁弁16を切り替え、スピードコントローラ17a,17bによって給排動作を調整しながら、エア供給ライン3b,3cを介して、エアシリンダ3の接続口3d,3eから加圧空気を給排することにより、ピストン3aを前進または後退させ、ダイヤフラム4を往復変位させる。このダイヤフラム4の往復変位に伴うレジスト室5の容積の増減によって、貯槽27内のレジストが吸入管9を介してレジスト室5に吸入され、吐出管7を介してレジスト室5からポペット弁20に吐出される。
Next, a resist supply line using the above-described resist
このとき、レジストは、吸入管9から吐出管7まで体積が大きく絞られたり膨らんだりすることなく送液されるので、レジストに気泡が発生するおそれがなく、吐出量も大きくすることができる。さらに、レジスト室5の前面を透明板10で形成したことにより、送液中にレジストに気泡が発生してしまったり、あるいは貯槽27内のレジストに、既に気泡が発生していた場合には、この気泡を視認することができ、送液を中止して速やかに気泡の処置をすることができる。このため、ウエハの露光工程をロスなく良好な状態で行うことができる。
At this time, since the resist is fed from the suction pipe 9 to the discharge pipe 7 without the volume being greatly reduced or swelled, there is no possibility that bubbles are generated in the resist, and the discharge amount can be increased. Further, by forming the front surface of the resist
ポペット弁20は、制御部30によって、ダイヤフラム4の往復変位に応じて第2電磁弁24を切り替え、スピードコントローラ25a,25bによって給排動作を調整しながら、接続チューブ26a,26bを介して空気配管接続口21a,21bから加圧空気を給排し、弁棒23を作動させて、レジスト流入ポート21cとレジスト流出ポート21dとを連通させたり連通を遮断させることにより、定量のレジストをノズルからウエハ上面に滴下する。
The
制御部30は、第1電磁弁16をピストン前進側に切り替えるのと同時に、第2電磁弁24がポペット弁20の開方向に切り替わるように制御し、第1電磁弁16をピストン後退側に切り替えた後、少し遅れて、第2電磁弁24がポペット弁20の閉方向に切り替わるように制御している。
The
最大吐出量:40cc、最大吐出圧力:0.2MPa、吐出流量:20cc/10秒、繰返し吐出精度:10cc±0.1cc、使用空気圧:0.15〜0.4MPaのレジストポンプを用いて、900cP及び3000cPのレジストの吐出動作を、表1に示すように吐出時間を変えて行った。 Maximum discharge amount: 40 cc, maximum discharge pressure: 0.2 MPa, discharge flow rate: 20 cc / 10 seconds, repeated discharge accuracy: 10 cc ± 0.1 cc, working air pressure: 900 cP using a resist pump with 0.15-0.4 MPa As shown in Table 1, the discharge operation of the 3000 cP resist was performed by changing the discharge time.
初期設定は、ポンプ動作圧力を0.35MPaに設定し、レジストを投入せずに空動作にて吐出動作を4秒行い、シリンダ動作を、スピードコントローラによって吸引動作40秒に調整した。レジスト投入後、ポンプ動作圧力を変更し、各圧力での吐出量を計測した。吐出動作は60秒毎とした。また、900cPのレジストは、東京応化工業(株)製PMER P−LA900 PM、3000cpのレジストは、東京応化工業(株)製PMER N−CA3000 PMを使用した。
表1に示されるように、上述のレジストポンプは、吐出量を大きくすることができるとともに、安定した吐出量を確保することができる。また、上記テスト中に、レジストポンプ内での発泡は見られず、レジスト初期吸入時のエアの抜けも良好であった。 As shown in Table 1, the above-described resist pump can increase the discharge amount and ensure a stable discharge amount. Further, during the above test, no foaming was observed in the resist pump, and air escape during initial resist inhalation was good.
レジストポンプの動作圧を0.30MPaとし、ポリミドの吐出テストを、表2に示すように吐出時間を変えて行った。ポリミドは、東レ製 UR−3140 5000〜10000cPを使用した。
表2に示されるように、高粘度のポリミドを用いても吐出量を大きくすることができた。また、上記テスト中に、レジストポンプ内での発泡は見られず、レジスト初期吸入時のエアの抜けも良好であった。 As shown in Table 2, the discharge amount could be increased even when a high viscosity polyimide was used. Further, during the above test, no foaming was observed in the resist pump, and air escape during initial resist inhalation was good.
さらに、安定最小吐出量は、ポンプ動作圧:0.2MPa、吐出時間5秒で、4.2gであった。 Furthermore, the stable minimum discharge amount was 4.2 g at a pump operating pressure of 0.2 MPa and a discharge time of 5 seconds.
1…レジストポンプ、2…ポンプ本体、2a…吐出口、2b…吸入口、2c…ケース本体、2d…カバー本体、2e…後部壁、2f…ピストン挿通孔、3…エアシリンダ、3a…ピストン、3b,3c…エア供給ライン、3d,3e…接続口、4…ダイヤフラム、4a…保持部材挿通孔、5…レジスト室、6…空気室、7…吐出管、8…逆止弁、8a…弁室、8b…球弁、8c…弁座、8d…ストップピン、9…吸入管、10…透明板、11…支持枠、12…脚部、13…エアシリンダケース、14a…前方保持部材、14b…後方保持部材、15…ボルト、16…第1電磁弁、17a,17b,25a,25b…スピードコントローラ、20…ポペット弁、21…弁ボディ、21a,21b…空気配管接続口、21c…レジスト流入ポート、21d…レジスト流出ポート、22…弁孔、22a…大径部、22b…弁座、23…弁棒、23a…摺動軸部、23b…シール部、23c…ポペット、24…第2電磁弁、26a,26b…接続チューブ、27…貯槽
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- 2005-06-20 JP JP2005179135A patent/JP2006352002A/en active Pending
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