JP3764280B2 - Chemical supply system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、タンクなどに蓄えられた薬液を吐出先に圧送する中継地点に設けられ、連続的に液体を供給するために一対のべローズポンプで構成された薬液供給システムに関し、特に詳細には、べローズにおいて薬液内の溶存ガスを発泡させて排除可能な薬液供給システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造が行われるクリーンルームは、通常建物の2階或いはそれ以上の階に造られている。そのため、半導体製造プロセスで使用されるレジスト液などの薬液は、例えば工場の外部タンクに蓄えられ、そこからラインを引いてクリーンルームへと供給される。このとき、薬液を下から上へ押し上げるための圧送手段が必要であり、図8は、従来の薬液圧送手段を示したブロック図である。
【0003】
これは、2個のタンク51,61が設けられ、このタンク内に一旦供給された薬液を不活性ガスで加圧して上階のクリーンルームへ圧送するものである。
そこで、このタンク51,61は、工場外の薬液タンクにバルブ52,62を介して配管され、一方クリーンルームにはバルブ53,63を介して配管されている。また、タンク51,61内に充填された薬液を加圧する不活性ガスを供給するために、バルブ54,64を介した加圧ラインが配管されている。更に、タンク51,61内の気泡抜きのために、バルブ55,65を介して大気側に配管されている。
【0004】
そして、バルブ52,62を開閉してタンク51,61内に薬液が充填されると、バルブ54,64が開き不活性ガスが供給されて薬液が加圧される。加圧初期は、バルブ55,65が開閉して薬液中の気泡が排出され、それに続いてバルブ53,63が開いてクリーンルームへ薬液が圧送される。その後、バルブ54,64と同時にバルブ55,65が閉じられて、薬液の供給が終了する。
このような薬液の供給操作は、タンク51,61とで同時に行われるものではなく、交互に行われる。
【0005】
ところが、従来のものでは、不活性ガスによって直接薬液を加圧していたため、その薬液に不活性ガスが溶け込んでしまい二次配管内で発泡し、その気泡によって製造している製品に不具合をもたらすことがあった。
また、不活性ガスによって直接薬液を加圧することにより、その不活性ガスを供給するためのガス供給ラインに薬液が逆拡散してしまい、配管が腐食することがある。その対応のためには、ステンレスやテフロンなどの高価な配管を使用する必要があり、コストがかかる問題があった。
【0006】
それらの問題を解決するためには、不活性ガスと薬液とをダイヤフラムで隔離して加圧する方法が考えられる。しかし、ダイヤフラムを用いたとしても、薬液内に既に溶融している不活性ガスが発泡する問題が残っていた。
本出願人は、既に溶融している不活性ガスを薬液から排除する方法として、特公平7−45001号公報において、ダイヤフラムにかける圧力を負圧とし、薬液にかかる圧力を負圧とすることにより、溶存ガスを脱泡する方法について提案し、特許を認められている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本出願人が特公平7−45001号公報で提案した方法には、次のような問題点があった。
(1)脱泡の効率を高めようとして、圧力を下げていったときに、発泡が急激に増加する現象が発見された。すなわち、例えば、薬液としてエチルアルコールを用いてる場合、室温摂氏20度においては、10.4KPa以下の圧力で急激に発泡が増加することを発見した。これは、室温摂氏20度、10.4KPaがエチルアルコールの沸点だからである。
従来の特公平7−45001号公報の方法では、このことに気が付いていなかったので、薬液が沸点以下となるまで、負圧を下げすぎて蒸気化した薬液を排出したため、薬液を無駄に排出する問題があった。
【0008】
(2)ダイヤフラムポンプでは、ダイヤフラムのわずかの動きで、大量の薬液が排出されるため、負圧を微妙に制御することができない問題があった。また、ダイヤフラムと動きと薬液の排出量とがリニアな関係にないため、一定量の薬液を精度良く搬出することが困難であるという問題があった。
(3)また、特公平7−45001号公報の方法では、発泡手段として普通のオリフィスを用いているため、発泡を十分発生させることのできない問題があった。
【0009】
そこで、本発明は、かかる問題点を解消して、薬液内に溶融した不活性ガスを発泡により除去すると共に、その薬液を加圧して一定量精度良く搬出可能な薬液供給システムを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の薬液供給システムは、次のような構成を有している。
(1)(a)容積可変に形成されたベローズであって、その容積を膨張させることにより吸入口からべローズ内に薬液を吸入し、べローズの容積を縮小させることにより吐出口からべローズ外へ薬液を吐出させる構造を備えるべローズと、(b)べローズを収納するべローズタンクと、(c)吸入口に設けられ、その吸入口からべローズ内へ薬液が吸入されるときにその薬液中に溶け込んだ気体を発泡させるための発泡手段と、(d)吐出口とは別に設けられ、その吐出口からべローズ外へ薬液を吐出させる前に、脱泡された気泡をべローズ外へ除去するための気泡除去口とを有するべローズポンプを備えると共に、(e)べローズタンク内を加圧することによりベローズを収縮させ、吐出口からベローズ外へ薬液を吐出させる一方、べローズタンク内を真空圧とすることによりベローズを膨張させ、吸入口からベローズ内へ薬液を吸入させるものであって、吸入口を開いた状態で、ベローズタンク内を真空圧とすることによりベローズを膨張させ、薬液をベローズ内に吸入するときに、発泡手段により吸入口からベローズタンク内へ吸引される薬液に溶け込んだ気体を発泡させる第1脱泡工程と、吸入口と吐出口と気泡除去口を閉じた状態で、ベローズタンク内の真空圧を第1脱泡工程より高くしてベローズタンク内の真空圧を薬液の沸点より少し大気圧に近い真空圧に維持することにより、ベローズを第1脱泡工程より膨張させ、べローズ内の圧力を薬液の沸点より少し大気圧に近い真空圧に維持することにより薬液内の気体を発泡させる第2脱泡工程とを行うべローズ制御装置とを有している。
例えば、薬液としてエチルアルコールを用いている場合、室温摂氏20度でエチルアルコールの沸点は、10.4KPaなので、それより少し大気圧に近い13KPa〜20KPa程度に真空圧を維持している。
【0011】
(2)また、(1)に記載する薬液供給システムにおいて、前記薬液べローズポンプ及び前記べローズ制御装置を各々一対有し、前記べローズ制御装置が、前記一対の薬液べローズポンプを切り換えることにより、常に一定圧の薬液を供給することを特徴とする。
(3)(1)または(2)に記載する薬液供給システムにおいて、前記発泡手段がキャビテーションノズルであって、そのキャビテーションノズルが、直角に形成された2以上の直角流路を備え、前記薬液が、前記直角流路で流路壁と衝突することにより前記薬液内の気体を発泡させることを特徴とする。
ここで、キャビテーションノズルの構成を、直角流路の出口近傍に邪魔板を設けて、直角流路を出た薬液が邪魔板に衝突させるようにすると良い。
【0012】
次に、上記構成を有する薬液供給システムの作用について説明する。
べローズ制御装置は、べローズタンク内を加圧することによりべローズを収縮させ、べローズ内の薬液を搬出する。また、べローズタンク内を真空圧とすることによりべローズを膨張させ、べローズが膨張した状態でべローズ内の圧力を薬液の沸点より少し大気圧に近い真空圧に維持することにより薬液内の溶存ガスを発泡させる。ここで、べローズが膨張した状態でべローズ内の圧力を、沸点より少し大気圧に近い真空圧に維持しているので、薬液が沸騰して発泡することがないため、薬液を無駄に排出することがない。また、沸騰しない状態では、最も発泡しやすい状態なので、薬液中に溶融している不活性ガスを最大限発泡させることができる。
【0013】
また、本発明の薬液供給システムによれば、2つのべローズポンプから交互に薬液が搬出されるが、その際、薬液を押し出すための動作流体の圧力はべローズタンク内でべローズを介して作用し、べローズ内に充填された薬液に動作流体が直接接することがないため、薬液に対して動作流体として使用されるガスが溶け込むといったことがない。また、べローズは、ダイヤフラムと比較して、べローズの移動距離と薬液の搬出量とがリニアな関係にあるため、一定時間あたりの薬液供給量を常に一定に維持することができる。
【0014】
また、オリフィスでは流体の方向が変化しないため、発泡効率が悪いが、直角流路を備えるキャビテーションノズルでは、薬液が直角流路の壁に衝突した後噴出されるので、発泡効率を高め、薬液内の溶融ガスをより多く脱泡させることができる。さらに、直角流路の出口に邪魔板を設けて再度薬液を邪魔板に衝突させることにより、発泡効率をさらに高め、薬液内の溶融ガスをより多く脱泡させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる薬液供給システムの一実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態の薬液供給システムの全体構成を示すシステム図であり、図2及び図3はシステムで使用されるべローズポンプの構成を示す断面図である。
始めに、図2及び図3によりべローズポンプの構成を説明する。
この実施の形態では、半導体製造の薬液処理プロセスにおいて、有機溶剤、ホトレジスト及び現像液等の薬液を供給するための薬液ポンプであるべローズポンプについて説明する。
半導体製品の要求加工寸法が極めて微細化していることから、薬液処理プロセスに供給される薬液中に気体、異物等の不純物が混入していることは、半導体製品に形状不良や特性不良が発生するおそれがあり好ましくない。そこで、気体等の不純物を薬液中から予め除去して、清浄な状態の薬液のみを薬液処理プロセスへ供給することのできる薬液ポンプが使用されている。
【0016】
べローズポンプ11は、容積可変に形成されたべローズ12の容積を膨張させることにより吸入口24からべローズ12内に薬液を吸入し、べローズ12の容積を縮小させることにより吐出口25からべローズ12外へ薬液を吐出させるようにした構造を有する。図3はべローズ12の容積が最も縮小した状態を示し、図2はべローズ12の容積が最も膨張した状態を示す。
ベローズ12は、べローズタンクであるケーシング23に収容されている。ベローズ12の上端はケーシング23の上部に固定されて封止され、その下端は底板32により閉塞されている。ケーシング23とベローズ12との間の空間は、べローズポンプ11の背室33となっている。この背室33に負圧を導入することにより、ベローズ12伸張してべローズ12内の容積が膨張する。背室33に正圧を導入することにより、ベローズ12が収縮してべローズ12内の容積が縮小する。この実施の形態では、背室33に正圧及び負圧を導入するための圧力管路が背室33に接続されている。ケーシング23の外側には、磁石32を検出してべローズ12の状態を確認するための磁気センサ29,30がセンサ取付棒31に移動可能に取り付けられている。
【0017】
吸入口24には、キャビテーションノズル27が設けられている。キャビテーションノズル27は、吸入口24からべローズ12内へ薬液が吸入されるときにその薬液中に溶け込んだ不活性ガス等の気体を脱泡させるためのものである。
キャビテーションノズル27の構成を図4に示す。キャビテーションノズル27は、中心孔の底から四方に開けられた4つの出口流路27dを持つ直角流路27a、及び出口流路27dとわずかな隙間27Cを開けて設けられた邪魔板27bとで構成されている。
【0018】
薬液は、直角流路27aで底面に衝突することにより、急激な圧力変化を生じてキャビテーションを発生し、発泡する。さらに、出口流路27dで邪魔板27bに衝突することにより、急激な圧力変化を生じてキャビテーションを発生し、発泡する。
ここで、図5に示すように、邪魔板を設けないキャビテーションノズル27を用いても良い。図5の場合、発泡効率は悪くなるが、スペースを小さくできる利点がある。
べローズポンプ11は、吐出口25とは別に設けられた気泡除去口26を備える。気泡除去口26は、吐出口25からべローズ12外へ薬液を吐出させる前に、脱泡された気泡(異物等の不純物を含む)をべローズ12外へ除去するためのものである。気泡除去口26から気泡を導出するための導出管路が気泡除去口26に接続されている。
【0019】
べローズポンプ11は、吐出口25に取り付けられた気泡分離管28を有する。気泡分離管28は、吐出口25からべローズ11内へ突出配置される。気泡分離管28は、吐出口25より吐出される薬液から気泡を分離するために薬液のみを導入する複数の液体導入孔28bを有する。液泡分離管28は、吐出口25から下方へ垂直に延び、その下端が閉塞されている。そして、その下端部付近において、円形をなす各液体導入孔28bが水平方向へ向かって開口されている。液泡分離管28は、その下端に各液体導入孔28bの直下において外方へ拡がる傘部28aを有する。吐出口25から薬液を導出するための導出管路が吐出口25に接続されている。
【0020】
次に、薬液供給システムの全体構成を図1に基づいて説明する。
べローズポンプ11A及びべローズポンプ11Bが並列に配置されている。べローズポンプ11A,11Bの吐出口25A,25Bには、吐出開閉弁14A,14Bが接続されている。吐出開閉弁14A,14Bは、半導体プロセスラインに接続している。べローズポンプ11A,11Bの吸入口24A,24Bには、吸入開閉弁13A,13Bが接続されている。吸入開閉弁13A,13Bは、同一の薬液タンクに接続している。
べローズポンプ11A,11Bの気泡除去口26A,26Bには、気泡除去開閉弁15A,15Bが接続されている。気泡除去開閉弁15A,15Bは、排気流路に接続している。
【0021】
また、べローズポンプ11A,11Bの背室33A,33Bには、圧力管路を介して、作動ガス供給開閉弁16、及び作動ガス排気開閉弁17が接続している。作動ガス供給開閉弁16A,16Bは、逆止弁18、圧力計19,レギュレータ20を介して作動ガスである窒素ガス供給源に接続している。また、作動ガス排気開閉弁17A,17Bは、エジェクタ22に接続している。エジェクタ22には、エジェクタ弁21を介して作動空気源に接続している。また、エジェクタ22の排気は、排気流路に接続している。
【0022】
次に、上記のように構成した薬液供給システムの作用を説明する。
先ず、べローズポンプ11の作用を説明する。図7に2つのべローズポンプ11A,11Bの作動をタイミングチャートで示す。
べローズ12内に薬液を吸入するには、図3に示す状態において、吸入口24に対応する吸入開閉弁13を開き、吐出口25及び気泡除去口26に対応する吐出開閉弁14及び気泡除去開閉弁15を閉じる。そして、作動ガス排気開閉弁17を開いて背室33にエジェクタ22を用いて負圧を導入する。これにより、図2に示す状態へ向かってベローズ12が伸張してべローズ12内の容積が膨張し、これに伴って吸入口24を通じてべローズ12内に薬液が吸入される。このとき、べローズ12内に吸入される薬液は、吸入口24に設けられたキャビテーションノズル27により圧力変化を受けることから、その薬液中に溶け込んだ気体、異物等の不純物が最初の脱泡を受けて気泡化される。
【0023】
そして、べローズ12内に所定量の薬液が吸入され、最初の脱泡による気泡が溜まった状態で、第2の脱泡を行う。そのために、吸入口24、吐出口25及び気泡除去口26に対応する各開閉弁13,14,15を閉じ、背室33に更に負圧を導入することにより、べローズ12内の容積を更に膨張させてべローズ12内を負圧にする。これにより、べローズ12内の薬液が負圧に晒されることになり、キャビテーションノズル27により脱泡されたべローズ内の薬液が更に脱泡され、薬液中に溶け込んでいた気体等が気泡化される。
【0024】
すなわち、例えば、薬液としてエチルアルコールを用いている場合、室温摂氏20度における負圧である真空圧と発泡の度合いとの関係を図6に示す。
エチルアルコールの沸点は、10.4Kpaであるので、10.4KPa以下の圧力とすると図中S2に示すように、激しい発泡が発生する。この発泡はエチルアルコールが気体化するための発泡である。エチルアルコールが気体化して気泡除去口26から排出されると薬液であるエチルアルコールが無駄になってしまう。図中S1で示すように、図示しないべローズ制御装置が、沸点よりわずかに大気圧に近い圧力、13KPa〜20KPaに真空圧を維持することにより、エチルアルコールを気体化しない範囲で溶融している不活性ガスを最も多く発泡させることが可能となる。縦軸の発泡の度合いは、沸点における発泡を100としたときの割合を示している。
【0025】
その後、気泡除去口26に対応する気泡除去開閉弁15を開き、また、作動ガス排気弁17を閉じて作動ガス供給弁16を開いて背室33に正圧を導入する。これにより、図3に示す状態へ向かってベローズ12が収縮してべローズ12内の容積が縮小してべローズ12内に溜まった気泡が気泡除去口26から導出管路を通じてべローズ12外へ除去される。
【0026】
その後、気泡除去口26に対応する気泡除去開閉弁15を閉じ、吐出口25に対応する吐出開閉弁14を開いて、背室33に更に正圧を導入することにより、べローズ12内の容積を更に縮小させて、吐出口25から導出管路を通じてべローズ12外へ薬液が吐出される。ここで、吐出口25には液泡分離管28が設けられ、その液体導入孔28bからは薬液のみが液泡分離管28内に導入され、吐出口25より吐出される薬液から気泡が分離されることになる。
【0027】
従って、吐出口25の周囲に気泡が集まっていたり、脱泡時に多量の気泡が発生していたために除去し切れない気泡がべローズ12内に溜まっていたりしても、その気泡が吐出口25から吐出される薬液に混入することがない。このため、薬液中の気体、異物等の不純物を除去することができると共に、吐出口25から吐出される薬液から気泡を確実に除去することができるようになる。これにより、気体等の不純物を一切含まない清浄な状態の薬液のみを薬液処理プロセスの装置へ供給することができるようになる。
【0028】
特に、この実施の形態のでは、液泡分離管28はその下端が閉塞され、その液体導入孔28bが水平方向へ向かって開口されている。又、液中の気泡は、普通、その浮力に従って真上へ向かって浮上する性質がある。従って、べローズ12内を浮力によって浮上しようとする気泡が各液体導入孔28bに入り込み難くなる。この意味において、吐出口25から吐出される薬液から気泡を確実に除去することができるようになる。
更に、この実施の形態によれば、液泡分離管28には、各液体導入孔28bの直下において外方へ拡がる傘部28aが設けられている。従って、べローズ12内を浮力によって浮上しようとする気泡が傘部28aにより遮られることになり、各液体導入孔28bに対して気泡が更に入り込み難くなる。この意味で、吐出口25から吐出される薬液から気泡を、傘部28aがない場合に比べて、より確実に除去することができるようになる。
【0029】
この実施の形態のべローズポンプ11では、ベローズ12を伸縮させることにより、べローズ12内の容積を膨張及び縮小させるようにしていることから、べローズ12内の容積変化を比較的大きくすることが可能となる。このため、薬液の吸入及び吐出と、薬液の脱泡及びその排出とを、1回の吸入・吐出工程でそれぞれ過不足なく行うことができる。また、ダイヤフラムと異なり、べローズ12の変化が吐出する薬液量とリニアな関係にあるため、薬液量を一定の割合で正確に制御することが可能である。
【0030】
次に、上記構成を有する薬液供給システム全体の作用について説明する。
2つのべローズポンプ11A,11Bと動作タイミングを図7にタイミングチャートで示す。
図7に示すように、2つのべローズポンプ11A,11Bが交互に作動される。本実施の形態の薬液供給システムによれば、2つのべローズポンプ11A,11bから交互に薬液が搬出されるが、その際、薬液を押し出すための動作流体の圧力はべローズタンク11内でべローズ12を介して作用し、べローズ12内に充填された薬液に動作流体が直接接することがないため、薬液に対して動作流体として使用されるガスが溶け込むといったことがない。
【0031】
本実施の形態の薬液供給システムによれば、 容積可変に形成されたベローズ12A,12Bであって、その容積を膨張させることにより吸入口24A,24Bからべローズ12A,12B内に薬液を吸入し、べローズ12A,12Bの容積を縮小させることにより吐出口25a,25Bからべローズ12A,12b外へ薬液を吐出させる構造を備えるべローズ12A,12Bと、べローズ12A,12Bを収納するべローズタンク23A,23Bと、吸入口24A,24Bに設けられ、吸入口24A,24Bからべローズ12A,12b内へ薬液が吸入されるときにその薬液中に溶け込んだ気体を発泡させるためのキャビテーションノズル27A,27Bと、吐出口24A,24Bとは別に設けられ、吐出口24A,24Bからべローズ12A,12B外へ薬液を吐出させる前に、脱泡された気泡をべローズ12A,12B外へ除去するための気泡除去口26A,26Bとを有するべローズポンプ11A,11Bを備えると共に、背室33A,33Bを加圧することによりべローズ12A,12Bを収縮させ、背室33A,33Bを真空圧とすることによりべローズ12A,12Bを膨張させ、べローズ12A,12Bが膨張した状態でべローズ12A,12B内の圧力を薬液の沸点より少し大気圧に近い真空圧に維持することにより薬液内の溶存ガスを発泡させるべローズ制御装置とを有しているので、薬液が沸騰して発泡することがないため、薬液を無駄に排出することがない。また、沸騰しない状態では、最も発泡しやすい状態なので、薬液中に溶融している不活性ガスを最大限発泡させることができる。
【0032】
また、本実施の形態の薬液供給システムによれば、べローズポンプ11及びべローズ制御装置を各々一対有し、べローズ制御装置が、一対のべローズポンプ11A,11Bを切り換えることにより、常に一定圧の薬液を供給するので、薬液を押し出すための動作流体の圧力はべローズ12A,12Bを介して作用し、べローズ12A,12B内に充填された薬液に動作流体が直接接することがないため、薬液に対して動作流体として使用されるガスが溶け込むといったことがない。また、べローズ12A,12Bは、ダイヤフラムと比較して、べローズ12A,12Bの移動距離と薬液の搬出量とがリニアな関係にあるため、一定時間あたりの薬液供給量を常に一定に維持することができる
【0033】
また、本実施の形態の薬液供給システムによれば、キャビテーションノズル27が、直角に形成された2以上の直角流路27aを備え、薬液が、直角流路27aで流路壁と衝突することにより薬液内の溶存ガスを発泡させるので、オリフィスでは流体の方向が変化しないため、発泡効率が悪いが、直角流路27aを備えるキャビテーションノズル27では、薬液が直角流路27aの壁に衝突した後噴出されるので、発泡効率を高め、薬液内の溶融ガスをより多く脱泡させることができる。さらに、直角流路27aの出口に邪魔板27bを設けて再度薬液を邪魔板27bに衝突させることにより、発泡効率をさらに高め、薬液内の溶融ガスをより多く脱泡させることができる。
【0034】
なお、本発明は、前記実施の形態のものに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、べローズポンプを一対用いているが、予備を含めて3つ以上のべローズポンプを備えても良い。
【0035】
【発明の効果】
本発明の薬液供給システムによれば、べローズポンプの背室を加圧することによりべローズを収縮させ、背室を真空圧とすることによりべローズを膨張させ、べローズが膨張した状態でべローズ内の圧力を薬液の沸点より少し大気圧に近い真空圧に維持することにより薬液内の溶存ガスを発泡させるように制御しているので、薬液が沸騰して発泡することがないため、薬液を無駄に排出することがない。また、沸騰しない状態では、最も発泡しやすい状態なので、薬液中に溶融している不活性ガスを最大限発泡させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態である薬液供給システムの全体構成を示すシステム図である。
【図2】 ダイヤフラムポンプ11の膨張状態を示す断面図である。
【図3】 ダイヤフラムポンプ11の収縮状態を示す断面図である。
【図4】 キャビテーションノズル27の断面図である。
【図5】 別の実施の形態であるキャビテーションノズル27の断面図である。
【図6】 真空圧と発泡の度合いを示すデータ図である。
【図7】 タイミングチャートである。
【図8】 従来の薬液供給システムの構成を示すシステム図である。
【符号の説明】
11A,11B べローズポンプ
12A,12B べローズ
24 吸入口
25 吐出口
26 気泡除去口
27 キャビテーションノズル
28 液泡分離管
33 背室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, a chemical solution supply system that is provided at a relay point where a chemical solution stored in a tank or the like is pumped to a discharge destination and includes a pair of bellows pumps for continuously supplying the liquid. The present invention relates to a chemical supply system that can eliminate dissolved gas in a chemical solution by foaming the bellows.
[0002]
[Prior art]
A clean room where semiconductors are manufactured is usually built on the second floor or higher of the building. Therefore, a chemical solution such as a resist solution used in the semiconductor manufacturing process is stored, for example, in an external tank of a factory, and a line is drawn from the tank and supplied to a clean room. At this time, a pressure feeding means for pushing up the chemical liquid from the bottom to the top is necessary, and FIG. 8 is a block diagram showing a conventional chemical liquid pressure feeding means.
[0003]
In this case, two
Therefore, the
[0004]
When the
Such a chemical supply operation is not performed simultaneously in the
[0005]
However, in the conventional product, since the chemical solution is directly pressurized with the inert gas, the inert gas dissolves in the chemical solution and foams in the secondary pipe, causing defects in the product manufactured by the bubbles. was there.
Further, by directly pressurizing the chemical solution with the inert gas, the chemical solution may be reversely diffused in the gas supply line for supplying the inert gas, and the pipe may be corroded. In order to cope with this, it is necessary to use expensive piping such as stainless steel and Teflon.
[0006]
In order to solve these problems, a method of pressurizing an inert gas and a chemical solution by separating them with a diaphragm can be considered. However, even when the diaphragm is used, there still remains a problem that the inert gas already melted in the chemical solution is foamed.
As a method of removing the inert gas that has already melted from the chemical solution, the applicant of the present invention in Japanese Patent Publication No. 7-45001 discloses that the pressure applied to the diaphragm is a negative pressure and the pressure applied to the chemical solution is a negative pressure. Proposed and patented for degassing the dissolved gas.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method proposed by the present applicant in Japanese Patent Publication No. 7-45001 has the following problems.
(1) A phenomenon has been found in which foaming increases rapidly when the pressure is lowered to increase the efficiency of defoaming. That is, for example, when ethyl alcohol is used as a chemical solution, it has been found that foaming increases rapidly at a pressure of 10.4 KPa or less at a room temperature of 20 degrees Celsius. This is because the room temperature is 20 degrees Celsius and 10.4 KPa is the boiling point of ethyl alcohol.
In the method of the conventional Japanese Examined Patent Publication No. 7-45001, this was not noticed, so the chemical liquid was discharged by reducing the negative pressure too much until the chemical liquid became the boiling point or less, so the chemical liquid was wasted. There was a problem.
[0008]
(2) The diaphragm pump has a problem that the negative pressure cannot be finely controlled because a large amount of chemical liquid is discharged by a slight movement of the diaphragm. In addition, there is a problem that it is difficult to carry out a certain amount of chemical solution with high accuracy because the diaphragm, movement, and discharge amount of the chemical solution are not in a linear relationship.
(3) Further, the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-45001 has a problem that foaming cannot be sufficiently generated because a normal orifice is used as the foaming means.
[0009]
Therefore, the present invention eliminates such problems and provides a chemical solution supply system capable of removing the inert gas melted in the chemical solution by foaming and pressurizing the chemical solution and carrying it out with a certain amount of accuracy. Objective.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The chemical solution supply system of the present invention has the following configuration.
(1) (a) A bellows having a variable volume, which expands its volume to draw a chemical into the bellows, and reduces the bellows volume to reduce the bellows from the discharge port. A bellows having a structure for discharging the chemical solution to the outside, (b) a bellows tank for storing the bellows, and (c) provided in the suction port, when the chemical solution is sucked into the bellows from the suction port A foaming means for foaming the gas dissolved in the chemical solution and (d) a discharge port provided separately from the discharge port, before the chemical solution is discharged out of the bellows from the discharge port, A bellows pump having a bubble removal port for removing outside is provided, and (e) the bellows is contracted by pressurizing the inside of the bellows tank, While discharging the chemical solution from the outlet to the outside of the bellows, The bellows tank is inflated by applying a vacuum pressure inside the bellows tank, Foaming means for inhaling medicinal solution from the suction port into the bellows, when the suction port is opened, the bellows tank is inflated by applying a vacuum pressure, and the medicinal solution is sucked into the bellows The first defoaming step of foaming the gas dissolved in the chemical solution sucked from the suction port into the bellows tank, and the vacuum pressure in the bellows tank in the state where the suction port, the discharge port, and the bubble removal port are closed Higher than the defoaming process By maintaining the vacuum pressure in the bellows tank at a vacuum pressure slightly closer to the atmospheric pressure than the boiling point of the chemical solution, The bellows is expanded from the first defoaming step, By maintaining the pressure inside the bellows at a vacuum pressure slightly closer to the atmospheric pressure than the boiling point of the chemical, gas Foam Second defoaming step And a bellows control device.
For example, when ethyl alcohol is used as the chemical solution, the boiling point of ethyl alcohol is 10.4 KPa at room temperature of 20 degrees Celsius, so the vacuum pressure is maintained at about 13 KPa to 20 KPa, which is slightly closer to atmospheric pressure.
[0011]
(2) Further, in the chemical liquid supply system described in (1), the chemical liquid bellows pump and the bellows control device each have a pair, and the bellows control device switches the pair of chemical liquid bellows pumps. Thus, a constant pressure chemical solution is always supplied.
(3) In the chemical liquid supply system described in (1) or (2), the foaming means is a cavitation nozzle, and the cavitation nozzle includes two or more right-angle flow paths formed at right angles, and the chemical liquid is In the chemical solution by colliding with the channel wall in the right-angle channel gas It is characterized by foaming.
Here, the configuration of the cavitation nozzle is preferably provided with a baffle plate in the vicinity of the outlet of the right-angle channel so that the chemical solution exiting the right-angle channel collides with the baffle plate.
[0012]
Next, the operation of the chemical solution supply system having the above configuration will be described.
The bellows control device contracts the bellows by pressurizing the inside of the bellows tank, and carries out the chemical solution in the bellows. In addition, the bellows tank is inflated by setting the inside of the bellows tank to a vacuum pressure, and the pressure in the bellows is maintained at a vacuum pressure slightly closer to the atmospheric pressure than the boiling point of the chemical liquid in the expanded state of the bellows. Let the dissolved gas foam. Here, since the pressure in the bellows is maintained at a vacuum pressure that is a little closer to the atmospheric pressure than the boiling point with the bellows expanded, the chemical solution does not boil and foam, so the chemical solution is discharged wastefully. There is nothing to do. Moreover, in the state which does not boil, since it is the state which is most easily foamed, the inert gas which melt | dissolved in the chemical | medical solution can be foamed to the maximum.
[0013]
Moreover, according to the chemical solution supply system of the present invention, the chemical solution is alternately carried out from the two bellows pumps. At this time, the pressure of the working fluid for pushing out the chemical solution is passed through the bellows in the bellows tank. Since the working fluid does not directly contact the chemical liquid filled in the bellows, the gas used as the working fluid does not dissolve in the chemical liquid. Further, since the bellows has a linear relationship between the moving distance of the bellows and the amount of the chemical solution carried out as compared with the diaphragm, the amount of the chemical solution supplied per certain time can always be kept constant.
[0014]
In addition, since the direction of fluid does not change at the orifice, the foaming efficiency is poor.However, in a cavitation nozzle equipped with a right-angle channel, the chemical solution is ejected after colliding with the wall of the right-angle channel. More molten gas can be degassed. Furthermore, by providing a baffle plate at the outlet of the right-angle channel and causing the chemical solution to collide with the baffle plate again, the foaming efficiency can be further increased, and more of the molten gas in the chemical solution can be degassed.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of a chemical solution supply system according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a system diagram showing the overall configuration of the chemical liquid supply system of the present embodiment, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views showing the configuration of a bellows pump used in the system.
First, the configuration of the bellows pump will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, a bellows pump, which is a chemical pump for supplying a chemical solution such as an organic solvent, a photoresist, and a developing solution in a chemical treatment process of semiconductor manufacturing, will be described.
Since the required processing dimensions of semiconductor products are extremely miniaturized, impurities such as gas and foreign matter mixed in the chemical solution supplied to the chemical treatment process will cause shape defects and defective properties in semiconductor products. There is a fear that it is not preferable. Therefore, a chemical pump that can remove impurities such as gas in advance from the chemical and supply only a clean chemical to the chemical treatment process is used.
[0016]
The bellows pump 11 expands the volume of the
The bellows 12 is accommodated in a
[0017]
The
The configuration of the
[0018]
The chemical solution collides with the bottom surface in the right-
Here, as shown in FIG. 5, a
The bellows pump 11 includes a
[0019]
The bellows pump 11 has a
[0020]
Next, the overall configuration of the chemical solution supply system will be described with reference to FIG.
A bellows
Bubble removal opening /
[0021]
Further, the working gas supply opening / closing valve 16 and the working gas exhaust opening / closing valve 17 are connected to the back chambers 33A, 33B of the bellows pumps 11A, 11B via pressure lines. The working gas supply on / off
[0022]
Next, the operation of the chemical solution supply system configured as described above will be described.
First, the operation of the bellows pump 11 will be described. FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the two
In order to inhale the chemical into the
[0023]
Then, a second amount of defoaming is performed in a state where a predetermined amount of the chemical solution is inhaled into the
[0024]
That is, for example, when ethyl alcohol is used as the chemical solution, FIG. 6 shows the relationship between the vacuum pressure, which is a negative pressure at 20 degrees Celsius, and the degree of foaming.
Since the boiling point of ethyl alcohol is 10.4 Kpa, severe foaming occurs as shown by S2 in the figure when the pressure is 10.4 KPa or less. This foaming is for foaming ethyl alcohol. When ethyl alcohol is gasified and discharged from the
[0025]
Thereafter, the bubble removal opening / closing valve 15 corresponding to the
[0026]
Thereafter, the bubble removal opening / closing valve 15 corresponding to the
[0027]
Accordingly, even if bubbles are gathered around the
[0028]
In particular, in this embodiment, the lower end of the liquid
Furthermore, according to this embodiment, the liquid
[0029]
In the bellows pump 11 of this embodiment, since the volume in the
[0030]
Next, the operation of the entire chemical supply system having the above configuration will be described.
The two bellows
As shown in FIG. 7, the two
[0031]
According to the chemical solution supply system of the present embodiment, the
[0032]
In addition, according to the chemical solution supply system of the present embodiment, each of the bellows pump 11 and the bellows control device has a pair, and the bellows control device switches between the pair of bellows pumps 11A and 11B, so that it is always constant. Since the chemical liquid of the pressure is supplied, the pressure of the working fluid for pushing out the chemical liquid acts through the
[0033]
Further, according to the chemical solution supply system of the present embodiment, the
[0034]
In addition, this invention is not necessarily limited to the thing of the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
For example, in the above embodiment, a pair of bellows pumps is used, but three or more bellows pumps including a spare may be provided.
[0035]
【The invention's effect】
According to the chemical solution supply system of the present invention, the bellows is contracted by pressurizing the back chamber of the bellows pump, and the bellows is expanded by applying a vacuum pressure to the back chamber, and the bellows is expanded. Since the pressure inside the rose is controlled to make the dissolved gas in the chemical liquid foam by maintaining a vacuum pressure slightly closer to the atmospheric pressure than the boiling point of the chemical liquid, the chemical liquid will not boil and foam. Will not be wasted. Moreover, in the state which does not boil, since it is the state which is most easily foamed, the inert gas which melt | dissolved in the chemical | medical solution can be foamed to the maximum.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing an overall configuration of a chemical liquid supply system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an expanded state of the
3 is a cross-sectional view showing a contracted state of the
4 is a cross-sectional view of the
FIG. 5 is a sectional view of a
FIG. 6 is a data diagram showing the vacuum pressure and the degree of foaming.
FIG. 7 is a timing chart.
FIG. 8 is a system diagram showing a configuration of a conventional chemical solution supply system.
[Explanation of symbols]
11A, 11B Bellows pump
12A, 12B Bellows
24 Suction port
25 Discharge port
26 Bubble removal port
27 Cavitation nozzle
28 Liquid bubble separator
33 Back room
Claims (3)
前記べローズを収納するべローズタンクと、
前記吸入口に設けられ、その吸入口から前記ベローズ内へ前記薬液が吸入されるときにその薬液中に溶け込んだ気体を発泡させるための発泡手段と、
前記吐出口とは別に設けられ、その吐出口から前記べローズ外へ前記薬液を吐出させる前に、前記脱泡された気泡を前記べローズ外へ除去するための気泡除去口とを有するべローズポンプを備えると共に、
前記べローズタンク内を加圧することにより前記ベローズを収縮させ、前記吐出口から前記ベローズ外へ前記薬液を吐出させる一方、前記べローズタンク内を真空圧とすることにより前記ベローズを膨張させ、前記吸入口から前記ベローズ内へ前記薬液を吸入させるものであって、
前記吸入口を開いた状態で、前記ベローズタンク内を真空圧とすることにより前記ベローズを膨張させ、前記薬液を前記ベローズ内に吸入するときに、前記発泡手段により前記吸入口から前記ベローズタンク内へ吸引される薬液に溶け込んだ気体を発泡させる第1脱泡工程と、
前記吸入口と前記吐出口と前記気泡除去口を閉じた状態で、前記ベローズタンク内の真空圧を前記第1脱泡工程より高くして前記ベローズタンク内の真空圧を前記薬液の沸点より少し大気圧に近い真空圧に維持することにより、前記ベローズを前記第1脱泡工程より膨張させ、前記べローズ内の圧力を前記薬液の沸点より少し大気圧に近い真空圧に維持することにより前記薬液内の気体を発泡させる第2脱泡工程とを行うべローズ制御装置とを有することを特徴とする薬液供給システム。A bellows with a variable volume, which expands its volume to draw chemicals into the bellows, and reduces the bellows volume to discharge the chemicals from the discharge port to the outside of the bellows. A bellows with a structure to allow
A bellows tank for storing the bellows;
A foaming means provided in the suction port for foaming the gas dissolved in the chemical solution when the chemical solution is sucked into the bellows from the suction port;
A bellows provided separately from the discharge port and having a bubble removal port for removing the defoamed bubbles out of the bellows before discharging the chemical liquid from the discharge port to the outside of the bellows. With a pump,
Wherein deflating the bellows by pressurizing bellows tank while discharging the chemical solution to said bellows outer from the discharge port, the bellows is expanded by the vacuum pressure of the bellows tank, wherein Inhaling the medicinal solution into the bellows from an inlet,
The bellows tank is inflated by making the inside of the bellows tank a vacuum pressure with the suction port open, and when the chemical solution is sucked into the bellows, the foaming means causes the suction port to enter the bellows tank. A first defoaming step of foaming the gas dissolved in the chemical solution sucked into the
With the suction port, the discharge port, and the bubble removal port closed, the vacuum pressure in the bellows tank is made higher than that in the first defoaming step so that the vacuum pressure in the bellows tank is slightly lower than the boiling point of the chemical solution. by maintaining the vacuum pressure close to atmospheric pressure, the bellows is expanded from the first degassing step, by maintaining the pressure before Symbol base in Rose vacuum pressure close to slightly atmospheric pressure boiling point of the chemical chemical supply system, comprising a bellows controller for a second degassing step Ru by foaming gas in said chemical solution.
前記薬液べローズポンプ及び前記べローズ制御装置を各々一対有し、
前記べローズ制御装置が、前記一対の薬液べローズポンプを切り換えることにより、常に一定圧の薬液を供給することを特徴とする薬液供給システム。In the chemical solution supply system according to claim 1,
Each of the chemical liquid bellows pump and the bellows control device has a pair,
The chemical liquid supply system, wherein the bellows control device always supplies a chemical liquid at a constant pressure by switching the pair of chemical liquid bellows pumps.
前記発泡手段がキャビテーションノズルであって、そのキャビテーションノズルが、直角に形成された2以上の直角流路を備え、
前記薬液が、前記直角流路で流路壁と衝突することにより前記薬液内の気体を発泡させることを特徴とする薬液供給システム。In the chemical solution supply system according to claim 1 or 2,
The foaming means is a cavitation nozzle, and the cavitation nozzle comprises two or more right-angle flow paths formed at right angles;
The chemical solution supply system according to claim 1, wherein the chemical solution foams a gas in the chemical solution by colliding with a channel wall in the right-angle channel.
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