JP2006352002A

JP2006352002A - レジストポンプ

Info

Publication number: JP2006352002A
Application number: JP2005179135A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Inoue; 弘井上
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】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。レジストの吐出量を大きくすることができ、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。
【解決手段】ポンプ本体２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とする。レジスト５室の上部に吐出管７が連結される吐出口２ａを、下部に吸入管９が連結される吸入口２ｂをそれぞれ形成し、吸入口２ｂに逆止弁８を配設し、吐出管７にダイヤフラム４の往復変位に連動して開閉する逆流防止手段を設ける。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から排出する。レジスト室５の前面を透明板１０で形成し、レジスト室５の内部を視認できるようにした。
【選択図】図１

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。

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。

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。）。
特開平７−１３０６２７号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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ＰＭＥＲＰ−ＬＡ９００ＰＭ、３０００ｃｐのレジストは、東京応化工業（株）製ＰＭＥＲＮ−ＣＡ３０００ＰＭ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。

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−３１４０５０００〜１００００ｃＰ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。

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。

本発明の一形態例を示すレジストポンプの断面図である。同じくポペット弁の一部断面正面図である。同じくレジストの供給ラインを示す概略図である。

符号の説明

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

Claims

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するレジストポンプ。
前記駆動手段がエアシリンダであることを特徴とする請求項１記載のレジストポンプ。
前記逆流防止手段がポペット弁であることを特徴とする請求項１又は２記載のレジストポンプ。