(57)【要約】【課題】塗布液溜まり８の上部分Ａの気泡９を容易に除去することにより品質の良い塗布膜を半導体ウエハ上に形成することができ、かつ、配管経路の所定のクリーニングを能率良く行うことができる高粘度塗布液用エアオペレートバルブを提供する。【解決手段】吸入ポート３に接続する通路３Ａと吐出ポート４に接続する通路４Ａとが弁座形成部１５の下降により遮断状態となったときに、吐出ポートに接続する通路３Ａを含む領域が塗布液溜まり８となる高粘度塗布液用エアオペレートバルブにおいて、塗布液溜まり８の上壁８Ｕよりも高い位置に吐出ポート４の上壁４Ｕが設定され、かつ、吸入ポート３に接続する通路３Ａと開孔１８を介して結合するドレイン用ポート６が設けられ、このドレイン用ポート６に開閉バルブ７が接続されている高粘度塗布液用エアオペレートバルブ。【選択図】      図１
2004162814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入ポートに接続する通路と吐出ポートに接続する通路とが遮断状態となったときに、該吐出ポートに接続する通路を含む領域が塗布液溜まりとなる高粘度塗布液用エアオペレートバルブにおいて、前記塗布液溜まりの上壁よりも高い位置に前記吐出ポートの上壁が設定されていることを特徴とする高粘度塗布液用エアオペレートバルブ。
【請求項２】
前記塗布液溜まりの上壁と前記吐出ポートの上壁とがテーパ壁により接続されていることを特徴とする請求項１記載の高粘度塗布液用エアオペレートバルブ。
【請求項３】
空気の圧力により下降する弁座形成部により前記遮断状態となることを特徴とする請求項１記載の高粘度塗布液用エアオペレートバルブ。
【請求項４】
前記弁座形成部はベローズに接続し、該ベローズとともにバブルシール面を構成していることを特徴とする請求項３記載の高粘度塗布液用エアオペレートバルブ。
【請求項５】
前記弁座形成部はピストンロッドおよび駆動部材とともに下降および上昇を行うことを特徴とする請求項３記載の高粘度塗布液用エアオペレートバルブ。
【請求項６】
前記吸入ポートに接続する通路と開孔を介して結合するドレイン用ポートが設けられ、このドレイン用ポートに開閉バルブが接続されていることを特徴とする請求項１記載の高粘度塗布液用エアオペレートバルブ。
【請求項７】
前記ドレイン用ポートは前記開閉バルブを介して塗布液廃液ラインに接続されていることを特徴とする請求項６記載の高粘度塗布液用エアオペレートバルブ。
【請求項８】
前記高粘度塗布液はポリイミド液であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の高粘度塗布液用エアオペレートバルブ。
【請求項９】
前記高粘度塗布液はレジスト液であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の高粘度塗布液用エアオペレートバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
高粘度塗布液用エアオペレートバルブに係り、特に半導体装置の製造において半導体ウエハ上にポリイミド液等の高粘度液を塗布する際に用いる高粘度塗布液用エアオペレートバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示す従来技術の高粘度塗布液用エアオペレートバルブ２００は、吐出側エアー用ポート１から加圧空気を上空間１１に送り込むことにより、その圧力とスプリング１３の作用により、駆動部材１４、ピストンロッド１７及び弁座形成部１５が下降し、ベローズ１６が延びた状態となり、図４ではこの状態を示している。また、弁座形成部およびベローズがバブルシール面、すなわち、高粘度塗布液が上下動駆動機構内に入り込むことを阻止する面を構成している。
【０００３】
図４に示すバルブの閉状態では、弁座形成部１５が下降してバルブ壁に当接することにより、吸入ポート（ＩＮ）３に接続する通路３Ａと吐出ポート（ＯＵＴ）２４に接続する通路２４Ａとが遮断されて、吐出ポート接続する通路２４Ａを含む領域が塗布液溜まり２８となる。
【０００４】
従来技術では図４に示すように、塗布液溜まり２８の上壁２８Ｕよりも吐出ポート（ＯＵＴ）２４の上壁２４Ｕが低い位置に設定されている。すなわち、塗布液溜まり２８の上壁２８Ｕよりも吐出ポート（ＯＵＴ）２４Ｕの上壁が下方向に位置している。
【０００５】
高粘度塗布液用エアオペレートバルブ２００を開状態にするためには、吸入側エアー用ポート２から加圧空気を下空間１２に送り込むことにより、駆動部材１４、ピストンロッド１７及び弁座形成部１５が上昇させる。この際に、ベローズ１６およびスプリング１３は収縮した状態となる。
【０００６】
このように弁座形成部１５が上昇してバルブ壁から離れることにより、吸入ポート（ＩＮ）３に接続する通路３Ａと吐出ポート（ＯＵＴ）２４に接続する通路２４Ａとが導通した開状態となって、吸入ポート（ＩＮ）３から高粘度液であるポリイミド液が吸入され、吐出ポート（ＯＵＴ）４から吐出される。
【０００７】
尚、エアオペレートバルブに関しては、例えば、特開平９−２５７１５２号公報に開示されている。
【０００８】
図３は高粘度塗布液用エアオペレートバルブを使用して、半導体ウエハ上にポリイミド液を塗布する配管経路を示す系統図である。
【０００９】
窒素（Ｎ２）マニホールド３１からの窒素ガスが圧力計３２を接続したレギュレータ３３を通してリリーフ弁である三方弁３４の入力ポートに入力する。
【００１０】
三方弁の一個のポートは排気マニホールド３５に接続され、三方弁３４の出力ポートから出力された窒素ガスはフィルター３６を通して加圧タンク３８に噴出される。
【００１１】
加圧タンク３８に載置されているポリイミド瓶３７内のポリイミド液は、噴出された窒素ガスの圧力により高粘度塗布液用エアオペレートバルブ２００を通し、一定量のポリイミド塗布液をノズルに送る機能を有するサックバックユニット３９を経由して、ノズル４０に送られ、ノズル４０から半導体ウエハ４１上に塗布される。
【００１２】
ここで図３の配管経路に従来技術の高粘度塗布液用エアオペレートバルブ２００を使用した場合のこの配管経路のクリーニング（ブロー洗浄）について説明する。
【００１３】
先ず、ポリイミド瓶３７を洗浄液（溶剤液）瓶に取り替える。そして、高粘度塗布液用エアオペレートバルブ２００を開状態にして、窒素（Ｎ２）マニホールド３１から窒素ガスを加圧タンク３８に導入し、この窒素ガスの圧力により洗浄液瓶からの洗浄液（溶剤液）を高粘度塗布液用エアオペレートバルブ２００およびサックバックユニット３９を通してノズル４０から噴出させる。
【００１４】
尚、エアオペレートバルブに関しては、例えば、特開平９−２５７１５２号公報に開示されている。
【００１５】
【特許文献１】
特開平９−２５７１５２号公報（図１〜図４、段落番号０００５〜００１８）、段落番号００２９〜００５４）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示した従来技術では、塗布液溜まり２８の上壁２８Ｕよりも吐出ポート（ＯＵＴ）２４の上壁２４Ｕが低い箇所に位置している。
【００１７】
したがって、気泡９が混入した場合に気泡９が上昇する性質があるので、塗布液溜まり２８の上部分Ａに気泡９が長く滞留してしまう。
【００１８】
上記した図４に示す従来技術を用いたポリイミド塗布液において、原因不明のゴミ増加が問題となっていた。そこで種々検討の結果判明した原因としては、エアオペレートバルブ内に気泡９が侵入し、バルブの構造上この気泡９が抜けにくい為、滞留した気泡９に長時間触れた塗布液の品質が低下し、この品質が低下した塗布液の箇所がゴミ測定した場合ゴミとしてカウントされるようになっていたことである。
【００１９】
また、図４に示した従来技術のエアオペレートバルブ２００を使用した場合のこの配管経路の所定のクリーニングを能率良く行うことができない。
【００２０】
その理由は、洗浄液瓶からエアオペレートバルブ２００までの配管に残存する塗布液等の汚れを含んだ洗浄液を用いて、エアオペレートバルブ２００からノズル４０までの洗浄に用いるからである。
【００２１】
他の理由は、塗布液の場合と同様に洗浄液の場合も塗布液溜まり２８の上部分Ａの気泡９が滞留して除去出来ないからである。
【００２２】
したがって本発明の目的は、塗布液溜まり上部分Ａの気泡を容易に除去することにより品質の良い塗布膜を半導体ウエハ上に形成することができる高粘度塗布液用エアオペレートバルブを提供することである。
【００２３】
本発明の他の目的は、配管経路の所定のクリーニングを能率良く行うことができる高粘度塗布液用エアオペレートバルブを提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、吸入ポートに接続する通路と吐出ポートに接続する通路とが遮断状態となったときに、該吐出ポートに接続する通路を含む領域が塗布液溜まりとなる高粘度塗布液用エアオペレートバルブにおいて、前記塗布液溜まりの上壁よりも高い位置に前記吐出ポートの上壁が設定されている、すなわち、前記吐出ポートの上壁が前記塗布液溜まりの上壁よりも上方に位置している高粘度塗布液用エアオペレートバルブにある。
【００２５】
ここで、前記塗布液溜まりの上壁と前記吐出ポートの上壁とがテーパ壁により接続されていることが好ましい。また、空気の圧力により下降する弁座形成部により前記遮断状態とすることができる。さらに、前記弁座形成部はベローズに接続し、該ベローズとともにバブルシール面を構成していることができる。また、前記弁座形成部はピストンロッドおよび駆動部材とともに下降および上昇を行うことができる。
【００２６】
さらに、前記吸入ポートに接続する通路と開孔を介して結合するドレイン用ポートが設けられ、このドレイン用ポートに開閉バルブが接続されていることが好ましい。この場合、前記ドレイン用ポートは前記開閉バルブを介して塗布液廃液ラインに接続されていることができる。
【００２７】
また、前記高粘度塗布液はポリイミド液であることができる。あるいは、前記高粘度塗布液はレジスト液であることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明を説明する。図１は本発明の実施の形態のエアオペレートバルブを示す断面図である。
【００２９】
図１で示す本発明の実施の形態の高粘度塗布液用エアオペレートバルブ１００は、吐出側エアー用ポート１から加圧空気を上空間１１に送り込むことにより、その圧力とスプリング１３の作用により、駆動部材１４、ピストンロッド１７及び弁座形成部１５が下降し、ベローズ１６が延びた状態となる。図１ではこの状態を示している。また、弁座形成部１５およびベローズ１６がバブルシール面、すなわち、高粘度塗布液（ポリイミド液）が上下動駆動機構内に入り込むことを阻止する面を構成している。
【００３０】
図１に示すバルブの閉状態では、弁座形成部１５が下降してバルブ壁に当接することにより、吸入ポート（ＩＮ）３に接続する通路３Ａと吐出ポート（ＯＵＴ）４に接続する通路４Ａとが遮断され、吐出ポートに接続する通路４Ａを含む領域が塗布液溜まり８になる。
【００３１】
本発明では、塗布液溜まり８の上壁８Ｕよりも吐出ポート（ＯＵＴ）４の上壁４Ｕが高い箇所に位置しており、その間をテーパ壁５で接続している。すなわち、吐出ポート（ＯＵＴ）４の上壁４Ｕが塗布液溜まり８の上壁８Ｕよりも上方向に位置しており、両上壁をテーパ壁５で接続している。
【００３２】
したがって、気泡９が混入した場合でも、塗布液溜まり８の上部分Ａの気泡９は上昇する性質を有しているから、テーパ壁５、吐出ポートの上壁４Ｕに沿って気泡９が抜け易い状態となり、塗布液溜まり８の上部分Ａに気泡が長く滞留することはない。
【００３３】
高粘度塗布液用エアオペレートバルブ１００を開状態にするには、吸入側エアー用ポート２から加圧空気を下空間１２に送り込むことにより、駆動部材１４、ピストンロッド１７及び弁座形成部１５が上昇させる。この際にベローズ１６およびスプリング１３は収縮した状態となる。
【００３４】
このように開状態では、弁座形成部１５が上昇してバルブ壁から離れることにより、吸入ポート（ＩＮ）３に接続する通路３Ａと吐出ポート（ＯＵＴ）４に接続する通路４Ａとが導通した状態となって、吸入ポート（ＩＮ）３から高粘度液であるポリイミド液が吸入され、吐出ポート（ＯＵＴ）４から吐出される。
【００３５】
そしてポリイミド塗布作業において、図２（Ａ）に示す閉状態の動作と図２（Ｂ）に示す開状態の動作とが交互に行われて安定した滴下量の塗布液を吐出することができる。
【００３６】
さらに本発明では、吸入ポート（ＩＮ）３に接続する通路３Ａに開孔１８が接続し、開孔１８の先端にドレイン用ポート６が設けられており、そこと塗布液廃液ラインの配管との間には開閉バルブ７が設けられており、上記した弁座形成部１５の上昇・下降による塗布液通路の開閉動作中、すなわちポリイミド液の塗布作業中はこの開閉バルブ７は閉の状態となっている。
【００３７】
本発明が適用する配管経路は、例えば図３に示すように、窒素（Ｎ２）マニホールド３１からの窒素ガスが圧力計３２を接続したレギュレータ３３を通してリリーフ弁である三方弁３４の入力ポートに入力する。
【００３８】
三方弁３４の一個のポートは排気マニホールド３５に接続され、三方弁３４の出力ポートから出力された窒素ガスはフィルター３６を通して加圧タンク３８に噴出される。
【００３９】
加圧タンク３８に載置されているポリイミド瓶３７内のポリイミド液は、噴出された窒素ガスの圧力により本発明の高粘度塗布液用エアオペレートバルブ１００を通し、一定量のポリイミド塗布液をノズルに送る機能を有するサックバックユニット３９を経由して、ノズル４０に送られ、ノズル４０から半導体ウエハ４１上に塗布される。
【００４０】
次に、本発明の高粘度塗布液用エアオペレートバルブ１００を使用した場合の、半導体ウエハ上にポリイミド液を塗布する配管経路のクリーニング（ブロー洗浄）について説明する。この場合、次の２つのステップで行うのが好ましい。
【００４１】
ポリイミド瓶３７を洗浄液（溶剤液）瓶に取り替えた後、第１のステップとして、図２（Ｃ）に示すように、高粘度塗布液用エアオペレートバルブ１００を閉状態にし、開閉バルブ７を開状態にして、窒素（Ｎ２）マニホールド３１から窒素ガスを加圧タンク３８に導入し、この窒素ガスの圧力により洗浄液瓶からの洗浄液（溶剤液）１９を、通路３Ａおよび開孔１８を通して、ドレイン用ポート６に向かって流す。
【００４２】
これにより、洗浄液瓶からエアオペレートバルブ１００までの配管に残存するポリイミド液を含む汚れは容易に除去される。
【００４３】
次の第２のステップでは、高粘度塗布液用エアオペレートバルブ１００を開状態にし、開閉バルブ７を閉状態にして、窒素（Ｎ２）マニホールド３１から窒素ガスを加圧タンク３８に導入し、この窒素ガスの圧力により洗浄液瓶からの洗浄液（溶剤液）をノズル４０に向かって流す。
【００４４】
この第２のステップでは、第１のステップによりエアオペレートバルブ１００までの配管の汚れが除去されているから、汚れを含まない状態の洗浄液が高粘度塗布液用エアオペレートバルブ１００に導入される。したがって、所定のクリーニングを能率良く行うことができる。
【００４５】
さらに、先に説明したように本発明のエアオペレートバルブ１００は塗布液溜まり８の上壁８Ｕよりも吐出ポート（ＯＵＴ）４の上壁４Ｕが高い箇所に位置しているから、塗布液の場合と同様に洗浄液の場合も塗布液溜まりの上部分Ａに気泡が滞留することがない。したがって、この点からも所定のクリーニングを能率良く行うことができる。
【００４６】
以上の実施の形態では高粘度塗布液として半導体ウエハ上にはポリイミド膜を形成するためのポリイミド液を例示して説明した。しかし、高粘度塗布液としてレジスト液等の他の高粘度の液を用いることができる。
【００４７】
例えばレジスト液の場合は、図３のポリイミド瓶をレジスト瓶に置き換えて本発明の高粘度塗布液用エアオペレートバルブを用いることにより、フォトリソグらフィー工程における良質のレジスト膜を半導体ウエハ上に塗布形成することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のよれば、塗布液溜まりの上壁よりも高い位置に吐出ポートの上壁が設定されているから、高粘度塗布液に気泡が混入した場合に、塗布液と気泡が長時間触れて発生する塗布液の品質低下の進行を防止する事ができる。
【００４９】
また、上記した構成により洗浄液中の気泡も排除することもでき、さらに、開閉バルブを別途備えているから汚れのない洗浄液を用いてエアオペレートバルブをクリーニングをすることができ、したがって、所定のクリーニングを能率良く行う事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のエアオペレートバルブを示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の動作を示す断面図である。
【図３】本発明を適用する配管経路を示す系統図である。
【図４】従来技術のエアオペレートバルブを示す断面図である。
【符号の説明】
１    吐出側エアー用ポート
２    吸入側エアー用ポート
３    吸入ポート（ＩＮ）
３Ａ    吸入ポートに接続する通路
４    吐出ポート（ＯＵＴ）
４Ａ    吐出ポートに接続する通路
４Ｕ    吐出ポートの上壁
５    テーパ壁
６    ドレイン用ポート
７    開閉バルブ
８    塗布液溜まり
８Ｕ    塗布液溜まりの上壁
９    気泡
１１    上空間
１２    下空間
１３    スプリング
１４    駆動部材
１５    弁座形成部
１６    ベローズ
１７    ピストンロッド
１８    開孔
１９    洗浄液
２４    吐出ポート（ＯＵＴ）
２４Ａ    吐出ポートに接続する通路
２４Ｕ    吐出ポートの上壁
２８    塗布液溜まり
２８Ｕ    塗布液溜まりの上壁
３１    窒素マニホールド
３２    圧力計
３３    レギュレータ
３４    三方弁
３５    排気マニホールド
３６    フィルター
３７    ポリイミド瓶
３８    加圧タンク
３９    サックバックユニット
４０    ノズル
４１    半導体ウエハ
１００    実施の形態の高粘度塗布液用エアオペレートバルブ
２００    従来技術の高粘度塗布液用エアオペレートバルブ
【図１】
2004162814.tif 000003
【図２】
2004162814.tif 000004
【図３】
2004162814.tif 000005
【図４】
2004162814.tif 000006