药液供给装置以及药液供给方法 【技术领域】
本发明涉及以所定量排出药液等的液体的药液供给装置以及药液供给方法，例如，有关为在半导体单晶片的表面，涂抹感光胶液，而使用的适合的药液供给装置以及药液供给方法。
技术背景
以半导体单晶片制造技术为首，在液晶基片制造技术、磁盘制造技术以及多层配线基片制造技术等的各种技术领域中的制造流程中，使用感光胶液、旋涂式玻璃液(スピニォンガラス液)、聚酰亚胺树脂液、纯水、腐蚀液、有机溶剂等的药液，在涂抹这些药液时，使用药液供给装置。
例如，在半导体单晶片的表面上，涂抹感光胶液的情况下，是以使半导体单晶片在水平面内旋转的状态为基础，通过药液供给装置，将感光胶液一定量滴落到半导体单晶片的表面。
在排出感光胶液等的药液时，若气泡混入到装置内，则气泡吸收欲将药液压出的压力，从而使药液的排出量不稳定，使排出精度降低。因此，不能高品质，高成品率地制造形成在半导体单晶片上的半导体集成电路。
为了捕捉药液中的气泡，在这样的药液供给装置上设置了过滤器，药液通过透过过滤器，来除去气泡等的异物，从而提高了纯净度。滞留在过滤器容器内的气泡，通常，在与过滤器的排气口连接的排气流路上安装除气阀，通过开放该除气阀，排出到药液供给装置外。
【发明内容】
但是，因为气泡逐渐附着在过滤器的表面，引起网眼阻塞，所以其气泡捕捉能力逐渐降低。因此，用过滤器不能完全捕捉药液中地气泡，存在含有气泡的药液被排出到半导体单晶片的表面的情况，作为其结果，是不能提高半导体集成电路制造的成品率的。
象这样，在过滤器中，除去气泡，从过滤器排气的原有的方法存在界限，为解决上述那样的问题，即使是在供给装置内的过滤器以外的位置，也需要适当地除去包含在药液中的气泡，将其排出到装置外。
本发明的目的是使从药液供给装置中排出药液的量稳定，提高排出精度。
本发明的其他目的是可以高品质，高成品率地制造半导体集成电路。
本发明的药液供给装置，其特征在于，具有：有液体贮留室的缓冲罐部，该液体贮留室通过液体导入流路，与收纳药液的液体罐连通；过滤器部，该过滤器部具有过滤器入口和过滤器出口，上述过滤器入口与上述缓冲罐部的液体排出口连通；泵，该泵的入口与上述过滤器出口连接，泵出口介于液体排出流路，与排出喷嘴连接；返回流路，该返回流路连接在上述泵出口和上述缓冲罐部之间，使从上述泵排出的药液返回到上述液体贮留室；排气流路，该排气流路与上述缓冲罐部连接，排出上述液体贮留室内的空气。
本发明的药液供给装置，也可以具有排气流路，该排气流路与上述过滤器部连接，排出上述过滤器部内的气体。
本发明的药液供给方法是使用了药液供给装置的药液供给方法，该药液供给装置具有：液体贮留室，该液体贮留室介于液体导入流路，与收纳药液的液体罐连通；过滤器，该过滤器具有与上述液体贮留室的液体排出口连通的过滤器入口和过滤器出口；泵，该泵具有与上述过滤器出口连通的泵入口和介于液体排出流路，与排出喷嘴连通的泵出口；排出阀，该排出阀设置在上述液体排出流路上，控制上述泵出口与上述排出喷嘴之间的连通的开闭；返回流路，该返回流路连接在上述泵出口和上述液体贮留室之间，使从上述泵排出的药液返回到上述液体贮留室，其特征在于，具有如下工序：吸入工序，该吸入工序使上述泵动作，吸入来自上述液体贮留室，通过过滤器，过滤了的药液；返回工序，该返回工序是在净化药液时，关闭上述排出阀，通过上述泵的排出动作，介于上述返回流路，使药液返回到上述液体贮留室；排出工序，该排出工序是在供给药液时，开启上述排出阀，通过上述泵的排出动作，介于上述液体排出流路，从上述排出喷嘴排出药液，转换上述排出阀的开闭，从上述排出喷嘴排出循环过滤后的药液。
本发明的药液供给方法是使用了药液供给装置的药液供给方法，该药液供给装置具有：液体贮留室，该液体贮留室介于液体导入流路，与收纳药液的液体罐连通；泵，该泵具有与上述液体贮留室的液体排出口连通的泵入口和介于液体排出流路、与排出喷嘴连通的泵出口；排出阀，该排出阀设置在上述液体排出流路上，控制上述泵出口与上述排出喷嘴之间的连通的开闭；返回流路，该返回流路连接在上述泵出口和上述液体贮留室之间，使从上述泵排出的药液返回到上述液体贮留室；排气流路，该排气流路与上述液体贮留室连通，排出上述液体贮留室内的空气，其特征在于，具有如下工序：吸入工序，该吸入工序使上述泵动作，从上述液体贮留室吸入药液；排气工序，该排气工序是在净化药液时，关闭上述排出阀，通过上述泵的排出动作，介于上述返回流路，使药液返回到上述液体贮留室，介于上述排气流路，排出滞留在上述液体贮留室内的空气；排出工序，该排出工序是在供给药液时，开启上述排出阀，通过上述泵的排出动作，介于上述液体排出流路，从上述排出喷嘴排出药液，转换上述排出阀的开闭，从上述排出喷嘴排出返回排气后的药液。
【附图说明】
图1是表示作为本发明的一个实施方式的药液供给装置的概略的液体回路图。
图2是表示由图1的液体回路图所构成的药液供给装置的详细构造的剖视图。
图3是表示图2的泵的详细的剖视图。
【具体实施方式】
下面，根据附图，详细说明本发明的实施方式。
图1是表示作为本发明的一个实施方式的药液供给装置的概略的液体回路图。如图1所示，该药液供给装置的缓冲罐部6在内部设置有液体贮留室61，在顶壁部形成连接有液体导入流路42的液体流入口60a，和连接有返回流路48的液体流入口60b，及连接有排气流路49的排气口60c，连接有连通路43的液体排出口60d在底壁部形成。
在缓冲罐部6的液体流入口60a上，连接有液体导入流路42的一端，该液体导入流路42设置有用于开闭流路的导入阀V1，该液体导入流路42的另一端配置为位于液体罐46的内部。因此，缓冲罐部6和液体罐46介于液体导入流路42而连通。
过滤器部4是由过滤器收纳室40，及收纳于此的过滤器41构成，通过透过过滤器41，液体中的气泡被捕捉到过滤器41的表面。
过滤器收纳室40具有过滤器入口41a和过滤器出口41b，连通路43的一端连接在缓冲罐部6的液体排出口60d上，该连通路43的另一端连接在过滤器收纳室40的过滤器入口41a上。因此，过滤器收纳室40和缓冲罐部6介于连通路43连通。另外，过滤器41具有排气口41c，排气流路44与排气口41c连接，该排气流路44设置有用于开闭流路的除气阀V2，据此，可以将通过过滤器41被捕捉，滞留在过滤器收纳室40内的空气，从排气口41c，排出到过滤器41的外部。
在泵11的泵入口11a上，连接有泵入口侧流路45的一端，该泵入口侧流路45设置有用于开闭流路的泵入口侧阀V3，该泵入口侧流路45的另一端连接在过滤器41的过滤器出口41b上。
泵11在泵室17扩张时，将透过过滤器41的液体从泵入口11a吸入到泵室17的内部，在收缩时，从泵出口11b排出。另外，在泵11的泵出口11b上，连接有液体排出流路47的一端，该液体排出流路47设置有用于开闭流路的排出阀V4，将从泵11排出的液体引导至排出喷嘴50。
在液体排出流路47的泵出口11b和排出阀V4之间的位置，连接有返回流路48的一端，该返回流路48设置有用于开闭流路的返回阀V5，该返回流路48的另一端与缓冲罐部6的液体流入口60b连接。因此，从泵11排出到液体排出流路47中的药液，介于返回流路48，返回到缓冲罐部6的液体贮留室61。
排气流路49设置有用于开闭该流路的除气阀V6，其一端与缓冲罐部6的排气口60c连接，液体贮留室61内的空气从排气流路49排出。在图1所示的实施方式中，排气流路49的另一端连接在排气流路44上，也可以是不连接在排气流路44上，为相互独立的排气构造。
图2是表示通过图1的液体回路图所构成的药液供给装置的详细构造的剖视图，图3是表示图2所示的泵的详细的剖视图。如图2以及图3所示，泵11具有可挠性内管13和波纹管14，该可挠性内管13是由弹性材料形成的，在径向可自由弹性扩张收缩，该波纹管14配置在其外侧，同时也是由弹性材料形成的，在轴向可自由弹性变形。
可挠性内管13面向垂直方向配置，在其下端部安装有第1转接器15，在上端部安装有第2转接器16，在双方的转接器15、16之间中的可挠性内管13内，为扩张收缩的泵室17。
波纹管14如图3所示，具有：轴向中央部的作动盘部21；具有有效径d的小型波纹管部22；具有比有效径d大的有效径D的大型波纹管部23，双方的波纹管部22、23介于作动盘部21，成为一体。在波纹管14的两端部，一体设置有固定盘部24、25，大型波纹管部23侧的固定盘部24介于可挠性内管13，固定在第1转接器15上，小型波纹管部22侧的固定盘部25介于可挠性内管13，固定在第2转接器16上。
该可挠性内管13因为所供给的药液是感光胶液，为不与药液反应，所以是由作为氟树脂的四氟乙烯全氟烃基乙烯基醚共聚合体(PFA)(聚四氟乙烯)等的树脂材料形成的，转接器15、16也是由同样的材料形成的。另外，波纹管14也是由同样的材料，与盘部21、24、25和波纹管部22、23成为一体而形成的。但是，作为树脂材料，并非仅限于PFA，只要是可弹性变形的材料，也可以使用其他的树脂材料。另外，也可以使可挠性内管13和波纹管14一体形成，在该情况下，不需要转接器15、16。进一步，关于波纹管14，也可以是金属制。
可挠性内管13与在其外侧配置的波纹管14之间的空间为驱动室26，液体等的非压缩性媒质27填充在该驱动室26内。因此，若波纹管14在其中央部分的作动盘部21处向轴向弹性变形，则波纹管14的全长没有变化，只是小型波纹管部22和大型波纹管部23的内侧的容积变化。据此，介于非压缩性媒质27，可挠性内管13向径向，即横方向扩张收缩，可挠性内管的泵室进行泵动作。如图3所示的泵11的构造，与本申请人所提出的在特开平10-61558号公报中所记载的基本相同，作为可挠性内管13的截面形状，如上述公报所记载，可以是长方形、圆形、或者异形截面等的各种形状。
将波纹管14通过各自的固定盘部24、25的部分，安装在支撑台30上，固定盘部24通过嵌入其中的固定支架31，安装在支撑台30上，固定盘部25通过嵌入其中的固定支架32，安装在支撑台30上。
为使作动盘部21轴向位移，进行泵动作，嵌入作动盘部21的作动支架33连结在滚珠螺母35上，该滚珠螺母35螺合在与波纹管14平行延伸、可以自由旋转地安装在支撑台30上的滚珠螺杆轴34上。滚珠螺母35相对于设置在支撑台30上的导轨36，可自由滑动地接触，通过滚珠螺杆轴34的旋转，在轴向被驱动。为了旋转驱动该滚珠螺杆轴34，在皮带轮38与皮带轮39之间安装皮带70，该皮带轮38固定在安装于支撑台30的马达37的轴上，该皮带轮39固定在滚珠螺杆轴34上。
伴随着泵11的泵动作，通过进行导入阀V1-除气阀V6的开闭，开闭各自的流路，该药液供给装置为了涂抹感光胶液，可以进行药液排出供给动作。另外，作为这些导入阀V1-除气阀V6，可以使用基于电信号而动作的电磁阀，或者基于气压而动作的空气控制阀等。
过滤器部4和缓冲罐部6可自由拆装地安装在第1转接器15的底面部。在缓冲罐部6上，设置有固定在支架上、作为液体检测手段的传感器20和作为最低液位检测手段的传感器21。传感器20配置在液面最高的位置，该液面为供给到液体贮留室61的内部的感光胶液的液面，传感器21配置在液面最低的位置，该液面为供给到液体贮留室61的内部的感光胶液的液面。因此，通过传感器20、21，可以检测收纳在液体贮留室61的内部的感光胶液的最高液面和最低液面。
在本实施方式中，传感器20、21分别配置在感光胶液的液面最高或者最低的位置，但并非仅限于此，也可以设置在这些的中间位置。另外，这些传感器20、21是基于光的透过或者遮断进行检测的，但并非仅限于此，也可以使用检测光的折曲率型，或者检测静电容量的变化，或者检测超音波的变化的传感器等。进一步，在本实施方式中，传感器20、21设置在缓冲罐部6的外部，也可以设置在缓冲罐部6的内部，在该情况下，也可以使用利用浮力的检测手段。
如图2以及图3所示，因为在第1转接器15上形成泵入口侧流路45和液体排出侧流路47，在第2转接器16上形成返回流路48，由于与药液一起从泵入口侧流路45流入到泵室17的气泡与药液相比比重低，所以不会回流到液体排出流路47，而是逐渐在泵室17内上升，向返回流路48移动。
在图2所示的实施方式中，这些液体导入流路42、连通路43、排气流路44、泵入口侧流路45、液体排出流路47、返回流路48以及排气流路49是成型于板块中，也可以由软管等形成。该板块是由上述PFA等的树脂，与第2转接器16等共同一体成型的。
作为过滤器41，可以使用由中空丝膜形成的过滤器，或者由薄片状的膜形成的过滤器，只要是可以过滤药液，并非仅限于此。
接着，就该药液供给装置的动作进行说明。
首先，在液体罐46和液体贮留室内装满感光胶液，作为随着传感器20、21，检测感光胶液的初始状态。在该状态下，开启导入阀V1和泵入口侧阀V3，使除气阀V2、V6和排出阀V4及返回阀V5为关闭状态，使泵11进行吸入动作。通过该泵11的吸入动作，使收纳在液体罐46内的感光胶液，在经液体导入流路42，供给到液体贮留室61后，经液体排出流路43，供给到过滤器部4后，通过过滤器41过滤，进而，经泵入口流路45，被吸入到泵室17。
完成吸入动作后，开启排出阀V4，使泵入口侧阀V3和返回阀V5为关闭状态，使泵11进行排出动作。通过该泵11的排出动作，收纳在泵室17的内部的感光胶液，经液体排出流路47，从排出喷嘴50排出，被涂抹到半导体单晶片的表面。通过交互进行象这样的吸入动作和排出动作，该药液供给装置可以进行药液排出供给动作。
该药液供给装置为了提高感光胶液的纯净度，可以进行药液的循环过滤。循环过滤为开启导入阀V1和泵入口侧阀V3，使除气阀V2、V6和排出阀V4及返回阀V5为关闭状态，在进行将感光胶液吸入泵室17的内部的吸入动作后，开启返回阀V5，使泵入口侧阀V3和排出阀V4为关闭状态，开启导入阀V1，进行使泵11进行排出动作的返回动作。通过进行该返回动作，被吸入到泵室17的内部的感光胶液，在排出到液体排出流路47后，经返回流路48，返回到缓冲罐部6的液体贮留室61。返回到缓冲罐部6的液体是已经透过过滤器41的液体，由于过滤器41的脱气，纯净度高。因为该纯净度高的液体再次透过过滤器41，吸入到泵11，所以可以排出供给纯净度更高的感光胶液。
该药液供给装置为了将在收纳于液体罐46内的液体中所包含的气泡排出到外部，可以进行排气动作。排气动作是在循环过滤的返回动作中，使感光胶液返回到液体贮留室61后，再次进行与上述相同的吸入动作，开启返回阀V5和除气阀V6，使导入阀V1和泵入口侧阀V3及排出阀V4为关闭状态，使泵11进行排出动作。通过进行该动作，可以从排气流路49排出滞留在液体贮留室61内的空气。因此，即使透过过滤器41，也无法排净的液体内的气泡，通过实行循环过滤以及排气动作，可以从与缓冲罐部6的液体贮留室61连通的排气流路49排出到外部。
在将新的液体罐46装填到药液供给装置时，反复进行所定次数的上述循环过滤以及排气动作，可以准备到进行涂抹液体动作的状态。
本发明并非仅限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内，不用说可以进行各种变更。例如，在以上的说明中，就将药液供给装置用于在半导体单晶片上涂抹感光胶液来使用的情况进行了说明，但并非仅限于感光胶液，本发明可以适用于供给各种液体，特别是在用于使容易产生气泡的液体透过过滤器41而排出的情况下，很有效。另外，作为泵11的形式，只要是容积变化式的泵，也可以是隔膜式的泵。
产业上利用的可能性
如以上那样，有关本发明的药液供给装置以及药液供给方法是，以半导体单晶片制造技术为首，在液晶基片制造技术、磁盘制造技术以及多层配线基片制造技术等的各种技术领域中的制造流程中，适合于要求了感光胶液、旋涂式玻璃液、聚酰亚胺树脂液、纯水、腐蚀液、有机溶剂等的洁净性的药液的供给。