JPH0719555Y2 - 流体滴下供給装置 - Google Patents

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１
６ｂ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６
２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１
７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。

【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)

【実用新案登録請求の範囲】
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、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。