(57)【要約】【課題】気泡を含む液体が供給されることのない液体供給装置を提供する。【解決手段】ノズル８０に液体を供給する第２ポンプ７０の前段にトラップタンク６０を設けた。トラップタンク６０の存在により、第２ポンプ７０の吸入口側が負圧になることはなく、気泡を含む液体が供給されるのを防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給すべき液体を収容する液体タンクと、
吸入口及び吐出口を有し、前記液体タンクから前記液体を前記吸入口を介して吸入し前記吐出口から吐出する第１のポンプと、
前記第１のポンプの吐出口から吐出された液体を一時収容するトラップタンクと、
吸入口及び吐出口を有し、前記トラップタンクから前記液体を前記吸入口を介して吸入し前記吐出口から吐出する第２のポンプと、
前記第２のポンプの吐出口から吐出された液体を所定箇所に供給するノズルと
を備えたことを特徴とする液体供給装置。
【請求項２】
前記第１のポンプと前記トラップタンクとの間に介挿されて前記液体をろ過するフィルタを備えたことを特徴とする請求項１記載の液体供給装置。
【請求項３】
前記フィルタは、前記第１のポンプの吐出口から吐出された液体を導入する導入口と、この導入口から導入され内部でろ過された液体を前記トラップタンクに供給する第１の排出口と、前記内部でろ過された液体を排出する第２の排出口とを有し、
前記第２の排出口、前記第１の排出口と前記トラップタンクの間、前記トラップタンクと前記第２のポンプの吸入口の間、前記第２のポンプの吐出口と前記ノズルの間、及び前記第２のポンプの吐出口と前記フィルタの導入口との間にそれぞれ液体流路が形成され、
前記フィルタの第２の排出口に形成された液体流路に挿入された第１バルブと、
前記フィルタの第１の排出口と前記トラップタンクの間の液体流路に挿入された第２バルブと、
前記トラップタンクと前記第２のポンプの吸入口の間の液体流路に挿入された第３バルブと、
前記第２のポンプの吐出口と前記ノズルの間の液体流路に挿入された第４バルブと、
前記第２のポンプの吐出口と前記フィルタの導入口の間の液体流路に挿入された第５バルブとを有する
ことを特徴とする請求項２記載の液体供給装置。
【請求項４】
前記第２のポンプによる吸い込み動作時に、前記第３バルブを開状態、前記第４及び第５バルブを閉状態に制御し、前記第２のポンプによる供給動作時に、前記第３及び第５バルブを閉状態、前記第４バルブを開状態とする制御手段
を備えたことを特徴とする請求項３記載の液体供給装置。
【請求項５】
前記第１のポンプによるフィルタろ過動作時に、前記第１バルブを閉状態、前記第２バルブを開状態に制御し、前記第１のポンプによるフィルタ排出動作時に、前記第１バルブを開状態、前記第２バルブを閉状態とする制御手段
を備えたことを特徴とする請求項３又は４記載の液体供給装置。
【請求項６】
前記第１及び第２のポンプによるフィルタ液浸動作時に、前記第４バルブを閉状態とし、前記第１〜第３バルブ及び第５バルブを前記トラップタンクの液面レベル及び前記第２のポンプの動作状況に応じて開閉制御する制御手段
を備えたことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項記載の液体供給装置。
【請求項７】
前記第２のポンプによる液体循環動作時に前記第５バルブを開状態に制御する制御手段を有する
ことを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項記載の液体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体ウエハ等の基材上に液体を所定量供給する用途等に好適な液体供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路製造工程において、フォトレジスト液等をシリコン等の基材へ供給するには、液体供給装置が用いられている。例えば、スピンコート法であれば、基材を水平面内において回転させ、液体供給装置により基材の表面中央部に液体を一定量滴下する。この基材への滴下量が、正確でないと、規定の膜厚が得られなかったり、形成されるマスクの欠陥、さらには完成される集積回路の欠陥を招く。この液体供給の供給量に乱れを生じさせる原因のひとつとして、液体中に含まれる微小な気泡がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、フィルタを含むろ過予備アセンブリーと分与ポンプとを一体化させた分与ポンプシステムが開示されている。このシステムによれば、ろ過予備アセンブリーと分与ポンプ並びにそれらの流体出入口の位置関係を、ガス気泡が除去されるように画定している。
【０００４】
【特許文献１】特許第３２８６６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された液体供給装置では、フィルタ出口がディスペンス用ポンプの吸液口と接続されているため、フィルタ出口が負圧となり、レジスト液が気液分離する可能性がある。すなわち、上記液体供給装置では、基本的に気泡の発生を許容する構造を前提にしていることから、液体中への気泡の混入を完全に除去することは困難であるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、気泡を含む液体が供給されることのない液体供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る液体供給装置は、供給すべき液体を収容する液体タンクと、吸入口及び吐出口を有し、前記液体タンクから前記液体を前記吸入口を介して吸入し前記吐出口から吐出する第１のポンプと、前記第１のポンプの吐出口から吐出された液体を一時収容するトラップタンクと、吸入口及び吐出口を有し、前記トラップタンクから前記液体を前記吸入口を介して吸入し前記吐出口から吐出する第２のポンプと、前記第２のポンプの吐出口から吐出された液体を所定箇所に供給するノズルとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ノズルに液体を供給する第２のポンプの前段にトラップタンクを設けているので、第２のポンプの吸入口側が負圧になることはなく、気泡を含む液体が供給されることのない液体供給装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る液体供給装置ついて説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る液体供給装置の概要を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る液体供給装置の構成を示す図である。図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る液体供給装置は、主として、液体が収容された液体タンク３０と、その液体を液体タンク３０から吸入してフィルタ５０に供給する第１ポンプ４０と、第１ポンプ４０から吸入された液体をろ過するフィルタ５０と、液体を一時的に蓄えるトラップタンク６０と、トラップタンク６０から液体を吸入してノズル８０に供給する第２ポンプ７０と、第１及び第２ポンプ４０，７０の駆動及び後述するバルブの開閉制御を実行する制御部９０とを備える。
【００１１】
液体タンク３０は、フォトレジスト液等の液体を収容する。液体タンク３０に収容された液体は、第１液体流路１０を通り、第１逆止弁ＣＶ１を介し、後述する第１ポンプ４０の第１ポンプ吸入口４０ａに導入される。
【００１２】
第１ポンプ４０は、例えば、ベローズポンプ、チューブフラムポンプ等の容積変化式のポンプであって、第１ポンプ吸入口４０ａと、第１ポンプ吐出口４０ｂとを備えている。第１ポンプ４０は、第１ポンプ吸入口４０ａに導入された液体を、第１ポンプ吐出口４０ｂから排出する。第１ポンプ吐出口４０ｂから排出された液体は、第２逆止弁ＣＶ２を設けた第２液体流路１１に導入され、この第２液体流路１１、合流部２１及び第３液体流路１２を介してフィルタ５０のフィルタ導入口５０ａに導入される。
【００１３】
フィルタ５０は、その内部にフィルタ収容室と、そこに収容されるフィルタカートリッジとを備えており、液体がそのフィルタカートリッジを透過することにより、液体中の不純物がフィルタの表面に捕捉されるように構成されている。このフィルタ５０は、その上面にフィルタ導入口５０ａと、第１フィルタ排出口５０ｂと、第２フィルタ排出口５０ｃと、を備えており、フィルタ導入口５０ａには、前述した第３液体流路１２が接続され、液体をフィルタ５０内に導入可能に構成されている。また、第１フィルタ排出口５０ｂには、第４液体流路１３が接続されている。この第４液体流路１３は、第１バルブＶ１を有しており、その他端には、液体を排出する排出口１３ａが形成されている。この排出口１３ａは、液体供給装置の外部或いは液体タンク３０に適宜接続可能に構成されている。また、第２フィルタ排出口５０ｃには、第５液体流路１４が接続されており、この第５液体流路１４は、第２バルブＶ２を有しており、その他端には、トラップタンク６０のトラップタンク導入口６０ａが接続されている。
【００１４】
トラップタンク６０は、液体を一時的に貯蔵するもので、トラップタンク６０の側面の底部近傍部分に形成され、第５液体流路１４に接続されたトラップタンク導入口６０ａと、トラップタンク６０の最上部に形成され第６液体流路１５に接続された第１トラップタンク排出口６０ｂと、トラップタンク６０の底部に形成され、第７液体流路１６に接続された第２トラップタンク排出口６０ｃとを備える。ここで、上記第６液体流路１５は、液体タンク３０に接続されており、第７液体流路１６は、第３バルブＶ３を介して、第２ポンプ７０のポンプ吸入口７０ａに接続されている。また、トラップタンク６０の側面の上端部及び下端部には、液面レベルを検知する上部液面検知センサ６１ａ及び下部液面検知センサ６１ｂが備えられている。
【００１５】
第２ポンプ７０は、例えば、ベローズポンプ、チューブフラムポンプ等の容積変化式のポンプであって、上記第７液体流路１６に接続された第２ポンプ吸入口７０ａと、第８液体流路１７に接続された第２ポンプ吐出口７０ｂとを備える。ここで、第８液体流路１７は、３又の分岐部２２に接続されており、この分岐部２２の一方は、第９液体流路１８を通り第４バルブＶ４を介してノズル８０に接続されている。一方、分岐部２２の他方は、第５バルブＶ５を介して、第１０液体流路１９を通り、上述した合流部２１に接続されている。
【００１６】
なお、上記第１乃至第５バルブＶ１乃至Ｖ５は、エアオペレートバルブ等であり、それらの開閉、及び第１ポンプ４０及び第２ポンプ７０の吸液及び吐出駆動は、制御部９０から出力された制御信号により制御されている。また、上記第１ポンプ４０の制御については、上部液面検知センサ６１ａ及び下部液面検知センサ６１ｂの信号に基づいて行われる。すなわち、トラップタンク６０の上端まで液面が上昇すれば、上部液面検知センサ６１ａにより、第１ポンプ４０の吐出動作は停止する。また、トラップタンク６０の下端まで液面が下降すれば、下部液面検知センサ６１ｂにより、第１ポンプ４０の吐出動作が開始される。
【００１７】
図１のように構成された液体供給装置は、７つの動作パターンでポンプ及びバルブが操作される。７つの動作パターンは、（１）第２ポンプ７０による吸い込み動作、（２）第２ポンプ７０による基材への供給動作、（３）第１ポンプ４０による吸い込み動作、（４）第１ポンプ４０によるフィルタろ過動作、（５）第１ポンプ４０によるフィルタ排出動作、（６）第１及び第２ポンプ４０及び７０によるフィルタ液浸動作、（７）第２ポンプ７０による液体戻し動作、である。なお、これらの動作パターンは、制御部９０からの制御信号に基づき、動作の順序が決定され、後述するように複数の動作パターンを並列して実行することも可能である。以下、動作パターン（１）〜（７）について、図１乃至図７を参照して、説明する。
【００１８】
（１）第２ポンプ７０による吸い込み動作
図１に示すように、制御部９０からの制御信号に基づき、第３バルブＶ３を開状態とし、第４及び第５バルブＶ４及びＶ５を閉状態として、第２ポンプ７０を吸液駆動させる。なお、図示の状態において、第１及び第２バルブＶ１及びＶ２は、閉状態であるが、第１ポンプ４０の駆動に合わせて、任意に開閉を選択可能である。すなわち、動作パターン（１）とともに後述する動作パターン（３）乃至（５）を実行可能である。このようなポンプ及びバルブの動作により、トラップタンク６０から第７液体流路１６を通り第２ポンプ７０へと液体が充填される。ここで、液体充填完了後においても、第３バルブＶ３を開状態とすることにより、第２ポンプ７０のポンプ室内圧力は、トラップタンク６０内の圧力及び液面により管理可能であり、第２ポンプ７０の吐出精度を高めることが可能である。
【００１９】
（２）第２ポンプ７０による基材への供給動作
図２に示すように、制御部９０からの制御信号に基づき、第３及び第５バルブＶ３及びＶ５を閉状態とし、第４バルブＶ４を開状態として、第２ポンプ７０を吐出駆動させる。なお、図示の状態において、第１及び第２バルブＶ１及びＶ２は、閉状態であるが、第１ポンプ４０の駆動に合わせて、任意に開閉を選択可能である。すなわち、動作パターン（２）とともに動作パターン（３）乃至（５）を実行可能である。このようなポンプ及びバルブの動作により、第２ポンプ７０から第８及び第９液体流路１７，１８を通りノズル８０から一定流量の液体が、一定時間で基材に供給される。
【００２０】
また、動作パターン（２）及び上記動作パターン（１）は、フィルター交換時、フィルターへの液浸透が終了を待たずとも、即ち、フィルターがどのような状態にあっても、トラップタンク６０に液が満たされている限り、第２ポンプ７０側にはエアが混入せず、動作（安定した吐出）が可能である。従来の方式では、トラップタンク６０を備えておらず、フィルター交換時、第２ポンプ７０のポンプ室内またはポンプ出口側にエアが混入してしまう為、フィルターへの液浸透および配管内及びポンプ室内のエア抜き動作が必要となる。仮にエア抜き動作を怠れば、吐出が不安定となる。さらに、このエア抜き動作を行っている間は、基材への供給動作が出来ないため装置として使用できなくなる欠点を有していた。これに対して、本実施形態では、フィルター交換時のエア抜き作業が不要となる為、フィルター交換時の装置停止時間を大幅に削減できる。
【００２１】
（３）第１ポンプ４０による吸い込み動作
図３に示すように、制御部９０からの制御信号、上部及び下部液面検知センサ６１ａ及び６１ｂに基づき、第１ポンプ４０を吸液駆動させる。なお、図示の状態において、第１乃至第５バルブＶ１〜Ｖ５は、閉状態であるが、第２ポンプ７０の駆動に合わせて、任意に開閉を選択可能である。すなわち、動作パターン（３）とともに動作パターン（１）及び（２）を実行可能である。上記ポンプ及びバルブの操作により、液体タンク３０に貯蔵された液体が第１液体流路１０を通り第１ポンプ４０に充填される。また、第１及び第２逆止弁ＣＶ１及びＣＶ２により、一度吸入及び吐出した液体が、第１ポンプ４０の駆動により逆流することはないので、安定した流量で吸液する事が可能である。
【００２２】
（４）第１ポンプ４０によるフィルタろ過動作
図４に示すように、制御部９０からの制御信号、上部及び下部液面検知センサ６１ａ及び６１ｂに基づき、第１ポンプ４０を吐出駆動させ、第１バルブＶ１を閉状態とし、第２バルブＶ２を開状態とする。なお、図示の状態において、第３乃至第５バルブＶ３乃至Ｖ５は、閉状態であるが、第２ポンプ７０の駆動に合わせて、任意に開閉を選択可能である。すなわち、動作パターン（４）とともに動作パターン（１）及び（２）を実行可能である。このようなポンプ及びバルブの動作により、第１ポンプ４０に充填された液体がフィルタ５０、そして、トラップタンク６０に導入される。ここで、第１ポンプ４０は、第２ポンプ７０の動作にかかわらず動作可能であることから、ろ過速度を遅くすることが可能となり、液体にかかる圧力を最小にし、液体の変質、気液分離の影響を抑えることが可能となる。
【００２３】
（５）第１ポンプ４０によるフィルタ排出動作
図５に示すように、制御部９０からの制御信号、上部及び下部液面検知センサ６１ａ及び６１ｂに基づき、第１バルブＶ１を開状態とし、第２バルブＶ２を閉状態として、第１ポンプ４０を吐出駆動させる。なお、図示の状態において、第３乃至第５バルブＶ３乃至Ｖ５は、閉状態であるが、第２ポンプ７０の駆動に合わせて、任意に開閉を選択可能である。すなわち、動作パターン（５）とともに動作パターン（１）及び（２）を実行可能である。このようなポンプ及びバルブの操作により、第１ポンプ４０に充填された液体は、第２液体流路１１を通りフィルタ５０に流入され、第４液体流路１３を通り、外部に排出される。なお、第４液体流路１３の排出口１３aを液体タンク３０に導けば、排出された液体を再利用することも可能である。
【００２４】
（６）第１及び第２ポンプ４０及び７０によるフィルタ液浸動作
図６に示すように、制御部９０からの制御信号、上部及び下部液面検知センサ６１ａ及び６１ｂに基づき第１及び第２ポンプ４０及び７０を吸液・吐出駆動させる。なお、図示の状態において、第１乃至第５バルブＶ１〜Ｖ５は、閉状態であるが、実際に閉状態に固定するのは、第４バルブＶ４だけで、第１乃至第３バルブV１〜V３及び第５バルブV５は、トラップタンク６０内の液面レベル、第２ポンプ７０の駆動に応じて、それらの開状態及び閉状態が決定される。すなわち、上部液面検知センサ６１ａによりトラップタンク６０に液が満たされていると判断される場合は、第１バルブＶ１を開状態とする。一方、下部液面検知センサ６１ｂによりトラップタンク６０に液が満たされていないと判断される場合は、第２バルブＶ２を開状態とする。また、第２ポンプ７０が吸液駆動時に、第３バルブＶ３を開状態とし、第２ポンプ７０が吐出駆動時に、第５バルブＶ５を開状態とする。このような制御により、第１及び第２ポンプ４０及び７０から吐出された液体は、フィルタ５０のフィルタ導入口５０ａに流入される。この実施形態によれば、フィルタ５０への液送は、第１ポンプ４０だけでなく、第２ポンプ７０でも行われるので、フィルタ交換時の湿潤処理及びエアー抜き処理を短時間で行うことができる。これにより、例えば半導体装置の停止時間を短くして、生産性の向上を図ることができる。
【００２５】
また、動作パターン（６）において、液体の消費を抑える場合は、第２ポンプ７０のみを駆動し、第１バルブＶ１を閉状態、第２バルブＶ２を開状態とすることにより、廃液を出すことなくフィルタ５０に液体を流入させることが可能である。
【００２６】
（７）第２ポンプ７０による液体戻し動作
図７に示すように、制御部９０からの制御信号、上部及び下部液面検知センサ６１ａ及び６１ｂに基づき、第１及び第５バルブＶ１及びV５を開状態とし、第２乃至第４バルブＶ２乃至Ｖ４を閉状態として、第２ポンプ７０を吐出駆動させる。このようなポンプ及びバルブの操作により、液体は、第２ポンプ７０の第２ポンプ吐出口７０ｂから、第８流路１７、第１０流路１９、第３流路１２を通り、フィルタ導入口５０ａに戻る。そして、気泡が混入した液体は、フィルタ５０の第１フィルタ排出口５０ｂから、第４液体流路１３を通り排出される。なお、第４液体流路１３の排出口１３aを液体タンク３０に導けば、排出された液体を再利用することも可能である。
【００２７】
また、その他の動作パターン（７）として、第１，第２及び第４バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ４を閉状態、第３及び第５バルブＶ３，Ｖ５を開状態として、第２ポンプ７０を吸液・吐出駆動させることにより、トラップタンク６０に貯蔵された液体をフィルタ５０に戻すことが可能である。
【００２８】
上記動作パターン（１）〜（７）により、液体をフィルタ５０及び液体タンク３０にフィードバックさせているので、液体の消費量が低減されることとなる。また、液体にかかる圧力を最小限とすることで、液体の変質への影響を抑えることが可能となり、気泡を混入することなく、液体を基材に供給可能である。
【００２９】
（第２実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第２実施形態に係る液体供給装置について説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係る液体供給装置の構成図である。図８に示すように、第２実施形態に係る液体供給装置は、第１実施形態に備えられているフィルタ５０と、フィルタ５０に接続された第１バルブＶ１と、第３乃至第５液体流路１２〜１４と、合流部２１とを備えていない。したがって、第２液体流路１１が、第２バルブＶ２を介して、直接、トラップタンク６０のトラップタンク導入口６０ａに接続されている。また、第１０液体流路１９は、第５バルブＶ５を有しており、その他端には、液体を排出する排出口１９ａが形成されている。排出口１９ａは、液体供給装置の外部あるいは液体タンク３０へ適宜接続可能に構成されている。
【００３０】
このように構成された第２実施形態に係る液体供給装置は、第１実施形態の動作パターン（１）乃至（３）が、可能であり、加えて、第１ポンプ４０からトラップタンク６０に液体を充填する動作、第２ポンプ７０から液体を吐出する動作、などが可能である。なお、これらの動作パターンは前述した動作パターン（１）及び（７）と略同様の動作であるので、詳しい説明は省略する。
【００３１】
以上、発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、追加、置換等が可能である。例えば、第１及び第２逆止弁ＣＶ１及びＣＶ２の代わりに、通常のバルブを使用することも可能であり、バルブの数も５つに限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液体供給装置の構成、及び第２ポンプ７０による吸い込み動作を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る液体供給装置の第２ポンプ７０による基材への供給動作を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る液体供給装置の第１ポンプ４０による吸い込み動作を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る液体供給装置第１ポンプ４０によるフィルタろ過動作を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る液体供給装置の第１ポンプ４０によるフィルタ排出動作を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る液体供給装置の第１及び第２ポンプ４０及び７０によるフィルタ液浸動作を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る液体供給装置の第２ポンプ７０による液体戻し動作を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る液体供給装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
ＣＶ１，ＣＶ２…逆止弁
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５…バルブ
１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９…液体流路
１３ａ，１９ａ…排出口
３０…液体タンク
４０…第１ポンプ、４０ａ…第１ポンプ吸入口、４０ｂ…第１ポンプ吐出口
５０…フィルタ、５０ａ…フィルタ導入口、５０ｂ…第１フィルタ排出口、５０ｃ…第２フィルタ排出口
６０…トラップタンク、６０ａ…トラップタンク導入口、６０ｂ…第１トラップタンク排出口、６０ｃ…第２トラップタンク排出口、６１ａ…上部液面検知センサ、６１ｂ…下部液面検知センサ
７０…第２ポンプ、７０ａ…第２ポンプ吸入口、７０ｂ…第２ポンプ吐出口
８０…ノズル
９０…制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007117787.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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