JP2005240762A - 薬液供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】薬液供給システムの構成を簡略化して安価に提供するとともに、揚程を考慮して圧縮気体の給気圧力に余裕をもたせた場合にあっても滴下不良をなくす。
【解決手段】第１切換弁１４及び第２切換弁５３の位置切換によりポンプ１３の作動室にレジスト液Ｒ吐出のための圧縮空気が供給されたり、ポンプ１３の作動室が大気圧に保持されたり、レジスト液Ｒ吸入のための真空圧とされたりする。第１切換弁１４が開位置に切り換えられてから若干遅延して遮断弁４５が開位置に切り換えられることで滴下開始時のオーバーシュート現象が低減され、第１切換弁１４が閉位置に切り換えられてから若干遅延して遮断弁４５が閉位置に切り換えられることで滴下終了時のウォーターハンマ現象が低減される。各第１切換弁１４、第２切換弁５３及び遮断弁４５はいずれも２位置切換の簡素なバルブで構成でき、全ての切換が単一のコントローラ５６によって制御される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ポンプによって薬液を吸入した上で吐出し、その吐出された薬液を滴下させるための薬液供給システムに関するものであり、具体的にはフォトレジスト液等の薬液塗布工程など半導体製造装置の薬液使用工程において用いるのに好適な薬液供給システムに関する。

半導体製造装置の薬液使用工程においては、フォトレジスト液等の薬液を半導体ウエハに所定量ずつ塗布するために、薬液供給システムが用いられている。例えば、特許文献１に開示された薬液供給システムでは、薬液を吸入又は吐出するためのポンプは次のように構成されている。すなわち、内部に薬液が満たされた可撓性膜と、軸方向に弾性変形自在なベローズとの間に非圧縮性媒体を封入し、アクチュエータ機構によりベローズを膨張又は収縮させるようにしている。かかるベローズの膨張又は収縮に伴って、非圧縮性媒体を介して可撓性膜が変形され、薬液の吸入又は吐出が行われる。また、ポンプの下流側及び上流側に切換弁を設け、薬液の吸入時には下流側の切換弁のみ開放し、薬液の吐出時には上流側の切換弁のみ開放するように制御される。

しかしながら、従来の非圧縮性媒体を用いたポンプを含む薬液供給システムでは、電空レギュレータやステッピングモータなどの高価な機器が必要となるとともに構成が複雑化するという問題がある。

そこで、可撓性膜の膨張又は圧縮のために液体等の非圧縮性媒体を用いる従来の薬液供給システムにおける問題点を解決するためには、圧縮性媒体として気体を用いることが考えられる。しかしながら、圧縮気体を用いて可撓性膜を膨張又は圧縮させる場合、ポンプが高い位置に設定される場合を想定して、揚程（配管高さ）を考慮した圧力設定にする必要があるため、どうしても圧縮気体の給気圧力が高くなってしまう。

圧縮気体の給気圧力が高くなると、上流側の切換弁を開いた際のオーバーシュート現象によって滴下開始時に過剰な量の薬液が滴下されたり、上流側の切換弁を閉じた際のウォーターハンマ現象によって滴下終了時に液切れが不良となって本来滴下すべきでない薬液がさらに滴下されるなどして、薬液が滴下される半導体ウェハにダメージを与えてしまうという問題がある。
特公平７−１２３１０７号公報

本発明は、ポンプの作動用媒体として圧縮気体を用いることによって薬液供給システムの構成を簡略化し安価に提供するとともに、揚程を考慮して圧縮気体の給気圧力に余裕をもたせた場合にあっても滴下不良といった不具合を解消することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。なお以下では、理解を容易にするため、発明の実施の形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

手段１．可撓性膜（ダイアフラム２０）によってポンプ室（ポンプ室２１）と作動室（作動室２２）とに仕切られ、該作動室に圧縮気体（圧縮空気）が供給され（空気源５０と接続される）又は該作動室が真空引きされる（真空源５４と接続される）ことによって前記ポンプ室の容積が変化されることにより、薬液（レジスト液Ｒ）を吐出又は吸入するポンプ（ポンプ１３）と、
前記作動室に設定圧の圧縮気体を供給する状態、前記作動室内を大気に開放する状態、又は前記作動室を真空引きする状態のいずれかに切り換える切換手段（第１切換弁１４及び第２切換弁５３）と、
前記ポンプと薬液滴下位置（吐出配管４３の先端ノズル位置）との間に設けられた開閉式の遮断弁（遮断弁４５）と、
前記作動室が大気に開放された状態から前記切換手段により前記作動室に圧縮気体を供給する状態に切り換え、その後第１設定時間（時間Ｔ１）が経過した時点で前記遮断弁を開位置に切り換え、その一方、前記作動室が前記設定圧とされた状態から前記切換手段により前記作動室を大気に開放する状態に切り換え、その後第２設定時間（時間Ｔ２）が経過した時点で前記遮断弁を閉位置に切り換えるべく、前記切換手段及び遮断弁を駆動制御する制御手段（コントローラ５６）と
を備えたことを特徴とする薬液供給システム。

上記構成において、設定圧の圧縮気体が作動室に供給されると可撓性膜がポンプ室の容積を圧縮させる側に撓む結果、ポンプから薬液が吐出される。一方、作動室が真空引きされると可撓性膜がポンプ室の容積を膨張させる側に撓む結果、ポンプに薬液が吸入される。ここで、圧縮気体の設定圧は揚程を考慮して比較的高圧とされていることが一般的であるため、設定圧と真空圧との圧力差が大きくなり、それらの間を切り換えるものとすると、ポンプによる薬液の滴下開始の際にはオーバーシュート現象が発生し、ポンプへの薬液の滴下終了の際にはウォーターハンマ現象が発生することとなり、薬液の滴下精度が低下する。

そこで、本手段１では、切換手段により設定圧と真空圧との間の大気圧への切換を可能とし、薬液吐出の開始の際には大気圧から設定圧へと作動室の圧力を高めるようにし、薬液吐出の終了の際には設定圧から大気圧へと作動室の圧力を低下させるように、制御手段が制御するようにした。これにより、切換手段による圧力切換時における圧力差が小さくなり、薬液吐出の開始の際や薬液吐出の終了の際における設定圧への上昇速度や下降速度が緩やかになる。その上で、薬液の滴下開始の際には設定圧に至る前の第１設定時間経過時点で遮断弁を開位置に切り換えることによりオーバーシュート現象を抑制し、薬液の滴下終了の際には設定圧から減圧された第２設定時間経過時点で遮断弁を閉位置に切り換えることによりウォーターハンマ現象を抑制することができる。

以上により、作動室へ供給される媒体として圧縮気体を用いていてその設定圧が揚程を考慮した比較的高圧なものであっても、オーバーシュート現象及びウォーターハンマ現象を抑制することができる。従って、高精度な薬液の滴下を非圧縮性媒体を用いることなく実現することができ、構成簡素で安価なシステムを提供することができる。

手段２．前記作動室に圧縮気体が供給される場合及び前記作動室から圧縮気体が排出される場合に、圧縮気体を絞る絞り通路（オリフィス４０）を備えたことを特徴とする上記手段１記載の薬液供給システム。

手段２によれば、絞り通路の存在により、作動室に圧縮気体が供給される場合において設定圧に達するまでに比較的長い時間がかかることになり、同様に作動室から圧縮気体が排出される場合において大気圧に達するまでに比較的長い時間がかかることになる。その結果、第１設定時間及び第２設定時間を比較的余裕をもって設定することができ、また薬液の粘度などに応じた第１及び第２の両設定時間の調整も容易になる。

手段３．前記絞り通路はオリフィス（オリフィス４０）によって構成されるものであることを特徴とする上記手段２記載の薬液供給システム。

手段３によれば、固定式絞り通路であるオリフィスにより絞り通路を構成することで、簡易かつ安価な構成によって、大気圧から設定圧に至るまでの時間確保及び設定圧から大気圧に至るまでの時間確保を図ることができる。また、固定式絞り通路であることから、圧縮気体の絞り度合いが不用意に変化しない点で有利となる。

手段４．前記絞り通路には絞り量を調整するニードルを備えたことを特徴とする上記手段２記載の薬液供給システム。

手段４によれば、ニードルによって圧縮空気を絞ることにより、ニードルの調整によって絞り量の調整を行うことができる。その結果、大気圧から設定圧に至る時間特性及び設定圧から大気圧に至る時間特性を調整することができ、薬液供給システムの使用環境の変化、例えば薬液粘度の大幅な相違などにもニードル調整によって対応することが可能となる。

手段５．前記第１設定時間及び第２設定時間を設定操作する設定操作手段（設定操作部５７）を備え、該設定操作手段により設定操作された第１設定時間及び第２設定時間が前記制御手段に記憶保持されるものであることを特徴とする上記手段１乃至４のいずれかに記載の薬液供給システム。

手段５によれば、設定操作手段によって第１設定時間及び第２設定時間を設定でき、その設定状況が制御手段の制御に反映されるため、切換手段と遮断弁との動作タイミングをそれらから離間した遠隔位置での操作によって行なうことができ、設定操作の作業性が向上する。

以下、発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態では、半導体装置等の製造ラインにて使用される薬液供給システムについて具体化しており、先ずは当該薬液供給システムの主要部であるポンプユニット１１について図１及び図２に基づいて説明する。

図１及び図２に示すように、ポンプユニット１１は、大別して、ベース１２と、そのベース１２に搭載されたポンプ１３と、そのポンプ１３に搭載された切換手段を構成する第１切換弁１４とを一体的にしたユニットとして構成されている。ベース１２はポンプユニット１１を適宜箇所に設置するための図示しない取付部を備えている。

ここで、ポンプ１３について説明すると、ポンプ１３はベース１２に固定されるポンプハウジング１５を備えている。ポンプハウジング１５にはその側面に開口する凹部１６が形成されている。凹部１６には、室形成用ボディ１７が収容されている。ポンプハウジング１５の側面には、第１切換弁１４の弁ハウジング１８が前記凹部１６の開口を塞ぐようにネジ１９によって取り付けられている。

弁ハウジング１８と室形成用ボディ１７とにより、可撓性膜を構成するダイアフラム２０の周縁部が挟持されている。そして、弁ハウジング１８と室形成用ボディ１７との隙間がダイアフラム２０の周縁部によって気密に保持され、かつ弁ハウジング１８と室形成用ボディ１７とによって形成される空間がダイアフラム２０によってポンプ室２１と作動室２２とに区画されている。なお、ダイアフラム２０で区画されるポンプ側空間がポンプ室２１であり、弁側空間が作動室２２である。

ポンプハウジング１５には、その下面に吸入ポートを構成する吸入側継手２３が取り付けられるとともに、その吸入側継手２３とポンプ室２１とを連通する吸入通路２４が形成されている。吸入通路２４には、吸入側チェック弁２５が設けられている。吸入側チェック弁２５は反ポンプ室２１側に設けられた弁座２６とその弁座２６に当接又は離間される球体２７とを備えている。従って、球体２７に何らの加圧もなされていない場合には、球体２７は自重によって弁座２６に当接された状態となっている。そして、吸入側チェック弁２５にかかる圧力差について、ポンプ室２１側が高い場合には吸入側チェック弁２５は閉じる一方、ポンプ室２１側が低い場合には吸入側チェック弁２５は開くようになっている。

ポンプハウジング１５には、その上面に吐出ポートを構成する吐出側継手２８が取り付けられるとともに、その吐出側継手２８とポンプ室２１とを連通する吸入通路２９が形成されている。吐出通路２９には、吐出側チェック弁３０が設けられている。吐出側チェック弁３０はポンプ室２１側に設けられた弁座３１とその弁座３１に当接又は離間される球体３２とを備えている。従って、球体３２に何らの加圧もなされていない場合には、球体３２は自重によって弁座３１に当接された状態となっている。そして、吐出側チェック弁３０にかかる圧力差について、ポンプ室２１側が高い場合には吐出側チェック弁３０は開く一方、ポンプ室２１側が低い場合には吐出側チェック弁３０は閉じるようになっている。

以上の構成により、ダイアフラム２０の作動によってポンプ室２１が加圧されることにより、吸入側チェック弁２５が閉じるとともに吐出側チェック弁３０が開いてポンプ室２１内の薬液が吐出通路２９を介して吐出される。一方、ダイアフラム２０の作動によってポンプ室２１が減圧されることにより、吸入側チェック弁２５が開くとともに吐出側チェック弁３０が閉じて吸入通路２４を介してポンプ室２１内に薬液が吸入される。

次いで、第１切換弁１４について説明すると、前記弁ハウジング１８には、給気ポートを構成する給気側継手３３及び排気ポートを構成する排気側継手３４が夫々取り付けられている。弁ハウジング１８内には、給気側継手３３に連通する給気通路３５、排気側継手３４に連通する排気通路３６（図３にのみ図示）、及び前記作動室２２に連通する作動通路３７が夫々形成されている。弁ハウジング１８の正面には電磁切換部３８が設けられ、その電磁切換部３８からは電源及び動作信号を受けるための配線３９が延びている。

電磁切換部３８は電磁ソレノイド及びそのソレノイドを動作させる回路を備えており、第１切換弁１４は作動通路３７に連通される通路を給気通路３５又は排気通路３６に選択的に切り換える、所謂２位置３ポート型の電磁切換弁として構成されている。そして、電磁ソレノイドのＯＦＦ時には排気通路３６と作動通路３７とが連通され、電磁ソレノイドのＯＮ時には給気通路３５と作動通路３７とが連通されるようになっている。従って、電磁ソレノイドがＯＮにされると、給気通路３５及び作動通路３７を介して作動室２２に圧縮気体が供給され、ダイアフラム２０をポンプ室２１側に押圧する。一方、電磁ソレノイドがＯＦＦにされると、作動通路３７及び排気通路３６を介して作動室２２から圧縮気体が排出され、ダイアフラム２０によるポンプ室２１側への押圧がなくなる。

ここで、作動室２２には、作動通路３７へ至る経路途中に、絞り通路を構成するオリフィス４０が形成されている。従って、作動室２２への圧縮気体の供給又は作動室２２からの圧縮気体の排出は、オリフィス４０の絞り作用によって緩やかに進むようになっている。

次いで、以上のとおり構成されたポンプユニット１１を使用した薬液供給システムの全体構成を、図３の回路図に基づいて説明する。

ポンプユニット１１の吸入側、すなわちポンプ１３の吸入側継手２８には、吸入配管４１の一端が接続され、その吸入配管４１のもう一端はレジストボトル４２に充填された薬液としてのレジスト液Ｒ内に導かれている。

ポンプユニット１１の吐出側、すなわちポンプ１３の吐出側継手２３には、吐出配管４３が接続されている。吐出配管４３には、フィルタ４４を介して遮断弁４５が接続されている。前記フィルタ４４はレジスト液Ｒが吐出配管４３の先端ノズルから滴下される前に塵などを除去するものである。また、遮断弁４５は開位置と閉位置とに単純に切り換えられる安価なエアオペレイトバルブであるが、本実施の形態では図示しないサックバック弁がこれと一体に設けられ又は別体かつ遮断弁４５より先端ノズル側に設けられている。なお、サックバック弁はレジスト液Ｒの液ダレを防止するための周知のものであるため、ここでは詳細説明を省略する。そして、吐出配管４３の先端ノズルは、下方に指向されるとともに、回転板４６上を回転する半導体ウェハ４７の中心位置に薬液が滴下される位置に配置されている。

以上より、レジストボトル４２に充填されたレジスト液Ｒは、吸入配管４１、ポンプ１３内のポンプ室２１及び吐出配管４３を介して、吐出配管４３の先端ノズルに至る流路に沿って導かれるようになっている。

ポンプユニット１１の給気側、すなわち第１切換弁１４の給気側継手３３には、給気配管４８が接続されている。給気配管４８には、圧力制御弁４９を介して空気源５０と接続されている。そして、前記空気源５０からはコンプレッサ等によって圧縮された空気が供給され、その圧縮空気を圧力制御弁４９によって設定された圧力とした上で第１切換弁１４へ当該設定圧の圧縮空気が供給されるようになっている。なお、給気配管４８における圧力制御弁４９の下流側には圧力計５１が接続されており、前記設定した圧力が得られているか否かをチェックすることができるようになっている。

ポンプユニット１１の排気側、すなわち第１切換弁１４の排気側継手３４には、排気配管５２が接続されている。排気配管５２には２位置３ポート型の電磁切換弁である第２切換弁５３が接続されている。第２切換弁５３は第１切換弁１４とともに切換手段を構成するものである。第２切換弁５３の残る２ポートのうち一方は大気に開放され、もう一方は真空源５４に接続されている。そして、第２切換弁５３が備える電磁ソレノイドのＯＦＦ時には排気配管５２内が大気に開放され、電磁ソレノイドのＯＮ時には排気配管５２と真空源５４とが連通されるようになっている。従って、第１切換弁１４の電磁ソレノイドがＯＦＦである場合において、第２切換弁５３の電磁ソレノイドがＯＦＦにされると作動室２２が大気に開放される。一方、第１切換弁１４の電磁ソレノイドがＯＦＦである場合において、第２切換弁５３の電磁ソレノイドがＯＮにされると、作動室２２が真空源５４に繋がって大気圧よりも低くなり、ダイアフラム２０は作動室２２側へ撓むことになる。

前記第１切換弁１４、第２切換弁５３及び遮断弁４５は、マイクロコンピュータ等を備えたコントローラ５６に接続されている。コントローラ５６によって制御手段が構成されている。そして、これら第１切換弁１４、第２切換弁５３及び遮断弁４５は、コントローラ５６によって個別にＯＮ／ＯＦＦされることにより、その開閉状態が制御される。コントローラ５６はキー又はダイヤル等の入力手段を備えた設定操作部５７に接続されている。設定操作部５７によって設定操作手段が構成されている。設定操作部５７は、第１切換弁１４が開位置に切り換えられてから遮断弁４５が開位置に切り換えられるまでの時間Ｔ１（第１設定時間）、及び第１切換弁１４が閉位置に切り換えられてから遮断弁４５が閉位置に切り換えられるまでの時間Ｔ２（第２設定時間）を夫々個別に設定するためのものであり、ここで設定された時間Ｔ１，Ｔ２はコントローラ５６によって記憶保持され、遮断弁４５の切換タイミングを決定する際に使用される。

次に、薬液供給システムの動作シーケンスを図４に示すタイムチャートに基づいて説明する。

図４において、先ずｔ１のタイミングでコントローラ５６からの第１指令信号がＯＮとされると、第１切換弁１４の電磁ソレノイドがＯＮとされて第１切換弁１４が開位置に切り換えられる。すると、空気源５０及び圧力制御弁４９を介して設定圧力にされた圧縮空気が作動室２２に流入する。この時、作動室２２に流入する圧縮空気はオリフィス４０の絞り作用を受けるため、作動室２２内の圧力は徐々に高まっていき、やがて設定圧力に達する。作動室２２内の圧力によってダイアフラム２０はポンプ室２１を押圧することになるため、作動室２２の圧力がそのままポンプ室２１に充填されているレジスト液Ｒの吐出圧力となる。従って、ポンプ吐出圧力はｔ１の時点で大気圧と同等であったところ、その後はオリフィス４０の絞り作用に基づき徐々に圧力を高められ、最終的には前記設定圧に達する。

次いで、ｔ１から設定操作部５７によって設定された時間Ｔ１が経過したｔ２のタイミングでコントローラ５６からの第３指令信号がＯＮとされると、遮断弁４５が開位置に切り換えられる。これにより、吐出配管４３が開放され、ポンプ室２１内の圧力に基づいて吐出配管４３の先端ノズルからレジスト液Ｒが滴下される。この遮断弁４５の開位置への切り換えタイミングにおいては、真空圧から設定圧へ向けて急激にポンプ吐出圧力が高まるものとせず大気圧から設定圧へ向けてポンプ吐出圧力を高めるようにしていること、及びポンプ吐出圧力は未だ設定圧に達していないことから、オーバーシュート現象が大幅に低減され、先端ノズルからのレジスト液Ｒの滴下状況を滴下開始時より高精度に保つことができる。すなわち、滴下開始時に多量のレジスト液Ｒが滴下されてしまう現象がなくなって、半導体ウェハ４７上において均等にレジスト液Ｒを付与することができる。

ｔ３のタイミングでは、コントローラ５６からの第１指令信号がＯＦＦとされ、第１切換弁１４が閉位置に切り換えられる。この時、第２切換弁５３は閉位置にあるため、作動室２２は大気開放される。しかしながら、大気開放の際もオリフィス４０の絞り作用の影響を受けるため、ポンプ吐出圧力は即座に大気圧になるのではなく徐々に減圧されていき、最終的に大気圧に達する。

次いで、ｔ３から設定操作部５７によって設定された時間Ｔ２が経過したｔ４のタイミングでコントローラ５６からの第３指令信号がＯＦＦとされると、遮断弁４５が閉位置に切り換えられる。これにより、吐出配管４３が閉鎖され、レジスト液Ｒの滴下動作が終了する。この遮断弁４５の閉位置への切り換えタイミングにおいては、設定圧から真空圧へ急激にポンプ吐出圧力が低くなるものとせず設定圧から大気圧へ向けてポンプ吐出圧力が低くなるようにしており圧力差が小さいこと、及びポンプ吐出圧力は既に設定圧よりも低い圧力に低減されていることから、ウォーターハンマ現象が大幅に低減され、先端ノズルからのレジスト液Ｒの滴下終了時の液切れがすこぶる良好になる。すなわち、実用上、圧力制御弁４９の設定圧は、揚程（配管高さ）を考慮した比較的高圧とされているため、ポンプ吐出圧力がそのような高圧である設定圧にある状況で遮断弁４５を閉位置に切り換えた場合には、液切れ不良が発生して半導体ウェハＲに余分なレジスト液Ｒを付与してしまうおそれがあるが、かかる問題を解消できるのである。

ｔ５のタイミングでは、コントローラ５６からの第２指令信号がＯＮとされ、第２切換弁５３が開位置に切り換えられる。すると、作動室２２が真空源５４と連通され、作動室２２内が大気圧より低くなるように減圧される。作動室２２内が真空圧に近づけられることによってダイアフラム２０は作動室２２側へ撓むことになるため、ポンプ室２１にはレジストボトル４２からのレジスト液Ｒが吸入される。その後、ｔ６のタイミングでは、コントローラ５６からの第２指令信号がＯＦＦとされ、第２切換弁５３が閉位置に切り換えられる。これにより、ポンプ室２１へのレジスト液Ｒの吸入動作が終了し、次のｔ７及びｔ８のタイミングでは、先に説明したｔ１及びｔ２の場合と同様の動作が実行され、以降それらの動作（ｔ１〜ｔ６の動作）が繰り返されることになる。

ここで、設定操作部５７における時間Ｔ１及び時間Ｔ２の設定手法について説明する。レジスト液Ｒの粘度が低い場合には、レジスト液Ｒの粘度が高い場合に比べて、時間Ｔ１を比較的短時間に設定する。これは、粘度が低いことにより、滴下開始時にレジスト液Ｒが半導体ウェハ４７上で飛び跳ね易くなるため、その飛び跳ねを少なくしてレジスト液Ｒが半導体ウェハ４７に均等に塗布されるようにするためである。一方、レジスト液Ｒの粘度が高い場合には、レジスト液Ｒの粘度が低い場合に比べて、時間Ｔ２を比較的短時間に設定する。これは、粘度が高いことにより、滴下終了時にレジスト液Ｒの液切れが悪くなり易いため、比較的ポンプ吐出圧力が高いところで切換弁４５を閉位置に切り換えることにより液切れを良くするためである。これら時間Ｔ１及び時間Ｔ２は以上の点を踏まえて適宜検査をしつつ最適な値を決定付けるのである。そして、これらの設定は設定操作部５７において遠隔操作によって行なうことができるため、設定作業性が高いものとなる。

なお、設定操作部５７は時間Ｔ１及び時間Ｔ２を設定操作するものとして説明したが、当該設定操作部５７において更に第１切換弁１４や第２切換弁５３を切り換えるタイミングであるｔ１、ｔ３、ｔ５、ｔ６について設定できるようにしてもよい。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

ポンプ１３の作動室２２に給排されてダイアフラム２０を制御する媒体として気体である空気を利用しているので、ステッピングモータ等の高価な機器を利用することなく構成できるとともに構成が簡略化される。また、ポンプ１３自体の構成も簡単なものであるし、遮断弁４５も単純にＯＮ／ＯＦＦされるだけの簡易なエアオペレイトバルブで済むため、薬液供給システム全体としての構成簡略化、省スペース化、コスト低減化を図ることができる。また、第１切換弁１４、第２切換弁５３及び遮断弁４５の全ての制御、すなわち薬液供給システム全体の制御を単一のコントローラ５６で行なうものであるため、制御系の簡素化も図ることができる。

真空圧から設定圧へ向けて急激にポンプ吐出圧力が高まるものとせず大気圧から設定圧へ向けてポンプ吐出圧力を高めるようにするとともに、第１切換弁１４の開位置への切換と遮断弁４５の開位置への切換を同時に行なわず、第１切換弁１４の開位置への切換が行なわれてオリフィス４０の絞り作用によって徐々に加圧されていく段階（Ｔ１経過後）において遮断弁４５の開位置への切換を行なうようにした。これにより、滴下開始時におけるオーバーシュート現象が大幅に低減され、先端ノズルからのレジスト液Ｒの滴下状況を滴下開始時より高精度に保つことができる。その結果、滴下開始時に多量のレジスト液Ｒが滴下されてしまう現象がなくなって、半導体ウェハ４７上において均等にレジスト液Ｒを付与することができる。

第１切換弁１４の閉位置への切換と遮断弁４５の閉位置への切換を同時に行なわず、第１切換弁１４の閉位置への切換が行なわれてオリフィス４０の絞り作用によって徐々に減圧されていく段階（Ｔ２経過後）において遮断弁４５の閉位置への切換を行なうようにした。これにより、滴下終了時におけるウォーターハンマ現象が大幅に低減され、先端ノズルからのレジスト液Ｒの滴下終了時の液切れがすこぶる良好になる。すなわち、実用上、圧力制御弁４９の設定圧は、揚程（配管高さ）を考慮した比較的高圧とされているため、ポンプ吐出圧力がそのような高圧である設定圧にある状況で遮断弁４５を閉位置に切り換えた場合には、液切れ不良が発生して半導体ウェハＲに余分なレジスト液Ｒを付与してしまうおそれがあるが、かかる問題を解消できる。

しかも、第１切換弁１４の閉位置への切換を行なって作動室２２を一旦大気圧にした上で第２切換弁５３の開位置への切換を行なうようにしたことで、作動室２１の圧力状態が設定圧力、大気圧力、真空圧力の３段階で切り換わっていくようになっているため、設定圧力から即座に真空圧力に切り換える場合に比べ、オリフィス４０の絞り作用に基づく減圧のされ方もゆっくりとしたものとなる。故に、第１切換弁１４の閉位置への切換によって設定圧からの単位時間当りの減圧度合いは小さくなり、前記ウォーターハンマ現象が一層低減されるとともに、前記時間Ｔ２の設定作業が非常に容易なものとなる。

以上により、空気を作動室２２に送り込むとともに単純なＯＮ／ＯＦＦ切換式の弁１４，４５，５３のＯＮ／ＯＦＦタイミングを制御するだけで、レジスト液Ｒの滴下状況が滴下開始時点や滴下終了時点においても良好なものとなり、半導体ウェハ４７へのレジスト液Ｒの塗布工程を高精度に行なうことができる。

また、本実施の形態では、ポンプ１３と第１切換弁１４とを一体化してポンプユニット１１を構成したので、ポンプ１３と第１切換弁１４との間には配管が存在せず、作動室２２に至る流路長を短くすることができる。この結果、システム構成の更なる簡素化を図ることができるのは勿論のこと、第１切換弁１４の開閉切換に対する応答性が高まるという利点がある。

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

すなわち、上記実施の形態では、作動室２２へ給排される圧縮性媒体として空気を例に挙げて説明したが、空気以外にも窒素等の他の気体を用いることが可能である。また、作動室２２へ給排される空気の絞りを行なうために固定式のオリフィス４０を用いた例を示したが、ニードルのような可変絞りを用いてもよい。

また、薬液としてレジスト液Ｒを用いた例を示したが、これは薬液の滴下対象が半導体ウェハ４７を前提としたためである。従って、薬液及び当該薬液の滴下対象はそれ以外のものでもよい。

また、オリフィス４０によって絞り作用を用いてポンプ吐出圧力を設定圧に高める場合や設定圧から減圧する場合に徐々に圧力が変化するようにしたが、オリフィス４０を不具備として絞り作用をなくしてもよい。この場合にあっても、設定圧、大気圧、真空圧という３段階の圧力状態を設定して、ポンプ１３におけるレジスト液Ｒ吸入のための真空圧からレジスト液Ｒ吐出のための設定圧までの急激な圧力変化を一旦大気圧状態に保持する状態を作ることで緩和することができ、前述したオーバーシュート現象やウォーターハンマ現象を緩和することができるからである。但し、前記した実施の形態のとおりの構成の方がこれらの現象を抑える意味では優れている。

また、第２切換弁５３により作動室２２が大気開放される場合と真空源５４に連通される場合とに切り換えられるようになっており、かつ作動室２２への入口にオリフィス４０が設けられていた関係上、作動室２２が真空源５４に連通された状態でもオリフィス４０による絞り作用の影響を受けることになる。しかし、作動室２２が真空源５４に連通されるのはポンプ室２１にレジスト液Ｒを吸入するためであって、この状況下では滴下工程は中断されているのであるから、この場合にはオリフィス４０による絞り作用を受ける必要はない。従って、作動室２２と真空源５４とをオリフィス４０を経由することなく連通する真空通路を別途形成してもよい。具体的には第２切換弁５３を省略して排気配管５２は常に大気開放させておき、前記真空通路を開閉する切換弁を別途設ければよい。これにより、ポンプ室２１へのレジスト液Ｒの吸入作業を短時間のうちに行なうことができる。

薬液供給システム中、ポンプユニットを示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 薬液供給システムの全体回路を示す回路説明図である。 薬液供給システムの動作シーケンスを示すタイムチャートである。

符号の説明

１１…ポンプユニット、１３…ポンプ、１４…切換手段を構成する第１切換弁、２０…可撓性膜を構成するダイアフラム、２１…ポンプ室、２２…作動室、４０…オリフィス、４５…遮断弁、５３…切換手段を構成する第２切換弁、５６…制御手段を構成するコントローラ、５７…設定操作手段を構成する設定操作部、Ｒ…薬液としてのレジスト液、Ｔ１，Ｔ２…第１設定時間及び第２設定時間。

Claims (5)

1. 可撓性膜によってポンプ室と作動室とに仕切られ、該作動室に圧縮気体が供給され又は該作動室が真空引きされることによって前記ポンプ室の容積が変化されることにより、薬液を吐出又は吸入するポンプと、
   前記作動室に設定圧の圧縮気体を供給する状態、前記作動室内を大気に開放する状態、又は前記作動室を真空引きする状態のいずれかに切り換える切換手段と、
   前記ポンプと薬液滴下位置との間に設けられた開閉式の遮断弁と、
   前記作動室が大気に開放された状態から前記切換手段により前記作動室に圧縮気体を供給する状態に切り換え、その後第１設定時間が経過した時点で前記遮断弁を開位置に切り換え、その一方、前記作動室が前記設定圧とされた状態から前記切換手段により前記作動室を大気に開放する状態に切り換え、その後第２設定時間が経過した時点で前記遮断弁を閉位置に切り換えるべく、前記切換手段及び遮断弁を駆動制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする薬液供給システム。
2. 前記作動室に圧縮気体が供給される場合及び前記作動室から圧縮気体が排出される場合において、前記圧縮気体を絞る絞り通路を備えたことを特徴とする請求項１記載の薬液供給システム。
3. 前記絞り通路はオリフィスによって構成されるものであることを特徴とする請求項２記載の薬液供給システム。
4. 前記絞り通路には絞り量を調整するニードルを備えたことを特徴とする請求項２記載の薬液供給システム。
5. 前記第１設定時間及び第２設定時間を設定操作する設定操作手段を備え、該設定操作手段により設定操作された第１設定時間及び第２設定時間が前記制御手段に記憶保持されるものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の薬液供給システム。

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