JP2006046284A - 薬液供給システム及び薬液供給用ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】作動時にポンプからの発熱を防止し、容積可変部材の反ポンプ室側への作動を行わせる付勢手段を排除してポンプの小型化を図りながらも、容積可変部材の反ポンプ室側への作動量を充分に確保すること。
【解決手段】本薬液供給システムは、薬液としてのレジスト液Ｒの吐出時にポンプ１３の作動室内に供給源５２にて加圧した作動エアを導入し、レジスト液Ｒの吸入時にポンプ１３の作動室内の作動エアを真空発生源５４にて吸引して負圧になるように構成される。
【選択図】 図４

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、及び該薬液供給システムに使用するのに好適な薬液供給用ポンプに関する。

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ェハに所定量ずつ塗布するために、例えば特許文献１のような薬液供給システムが提案されている。この特許文献１の薬液供給システムでは、ポンプに薬液の流路に介在される可撓性チューブと該可撓性チューブの外側に配置される軸方向に弾性変形自在のベローズとが備えられている。ベローズは内径の異なる小型ベローズ部と大型ベローズ部とが軸方向に並んで設けられており、該ベローズと可撓性チューブとの間に形成される空間には非圧縮性媒体が封入されている。そして、ポンプに一体に組み付けられるモータアクチュエータの作動により、小型ベローズ部を伸張、大型ベローズ部を収縮させて非圧縮性媒体を介して可撓性チューブの容積を小さくし、逆に小型ベローズ部を収縮、大型ベローズ部を伸張させて非圧縮性媒体を介して可撓性チューブの容積を大きくして、薬液を吐出又は吸入するようになっている。

しかしながら、モータアクチュエータは高価でしかも構成を複雑化させるばかりか、作動時に発生する熱量が大きく、この熱がポンプにて薬液の供給を受けるべく該ポンプ近傍に配置される半導体ウェハにダメージを与える虞があった。

そこで、上記問題を解消する技術が、例えば特許文献２にて開示されている。この特許文献２の薬液供給システムでは、ポンプに薬液を充填するためのポンプ室と加圧室（作動室）とを仕切るダイアフラムが用いられ、薬液を吐出させるべくポンプ室の容積を小さくするには、ポンプの加圧室にレギュレータからエアを加圧供給してダイアフラムをポンプ室側に変形させる。逆に薬液を吸入させるべくポンプ室の容積を大きくするには、ポンプの加圧室内のエア圧をレギュレータにて下げてダイアフラムを反ポンプ室側に変形させる。この場合、エア圧を単に下げるだけでは、ダイアフラムの反ポンプ室側への変形量（作動量）を充分に確保できないため、ダイアフラムを反ポンプ側に付勢するスプリングをポンプ内に装備させ、該スプリングの付勢力を利用してダイアフラムの反ポンプ室側への変形を促進させている。

しかしながら、上記した特許文献２では発熱量の大きいモータを使用していないため半導体ウェハに熱によるダメージを与える虞がなくなったものの、ダイアフラムを反ポンプ室側に変形させるためのスプリングをポンプ内に装備しているため、ポンプの小型化を図る上で問題となっていた。
特開平１０−６１５５８号公報 特開平１１−３４３９７８号公報

本発明は、作動時にポンプからの発熱を防止し、容積可変部材の反ポンプ室側への作動を行わせる付勢手段を排除してポンプの小型化を図りながらも、容積可変部材の反ポンプ室側への作動量を充分に確保することができる薬液供給システム、及び該薬液供給システムに使用するのに好適な薬液供給用ポンプを提供することを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．薬液（レジスト液Ｒ）を充填するためのポンプ室（ポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２）と作動室（作動室Ｒ２１，Ｒ２２）とを容積可変部材（ダイアフラム２５，２６）で仕切り、その作動室内の作動気体（作動エア）圧力が調整されることにより前記容積可変部材が駆動されて前記ポンプ室の容積が変化し、そのポンプ室の容積変化に基づいて前記薬液を吐出又は吸入するポンプ（ポンプ１３）を備えた薬液供給システムであって、
前記作動気体を前記作動室に加圧供給するための加圧供給手段（供給源５２）と、
前記作動気体を吸引して前記作動室を負圧にするための負圧発生手段（真空発生源５４）と、
前記薬液吐出時には前記作動室と前記加圧供給手段とを接続し、前記薬液吸入時には前記作動室と前記負圧発生手段とを接続する接続切換手段（第１切換弁１４及びコントローラ６０）と、
を備えたことを特徴とする薬液供給システム。

手段１によれば、薬液吐出時にはポンプの作動室と加圧供給手段とが接続されて、該作動室内に加圧した作動気体が導入される。すると、作動室内の圧力が上昇し、容積可変部材がポンプ室の容積を減少させる方向に作動、すなわちポンプ室の薬液を吐出する動作となる。一方、薬液吸入時にはポンプの作動室と負圧発生手段（例えば、真空発生手段）とが接続されて、該作動室内の作動気体が吸引される。すると、作動室内が負圧となり、容積可変部材がポンプ室の容積を拡大させる方向（反ポンプ室側）に作動、すなわちポンプ室内に薬液を吸入する動作となる。つまり、ポンプの吐出・吸入動作を作動気体により行うようにしてモータなどの発熱源をポンプに装備しない構成としているので、ポンプ作動時に該ポンプからの発熱が防止される。また、ポンプの作動室内を負圧として容積可変部材を反ポンプ室側に作動させるようにしたので、容積可変部材の反ポンプ室側への作動量を充分に確保でき、これを充分確保するために従来使用していたスプリング等の付勢手段をポンプ内に装備する必要がなくなる。これにより、ポンプの小型化を図ることができる。

手段２．前記容積可変部材は、撓み変形により前記ポンプ室の容積を変化させる可撓性膜（ダイアフラム２５，２６）よりなることを特徴とする上記手段１に記載の薬液供給システム。

手段２によれば、ポンプ室の容積を変化させる容積可変部材として可撓性膜が用いられる。従って、可撓性膜は比較的単純な形状をなしているので、該可撓性膜付近に薬液が滞留することを防止することができる。

手段３．前記可撓性膜の作動方向に沿った断面において、前記ポンプ室を形成する凹設部（凹設部２２ａ，２２ｂ）の内壁面と前記作動室を形成する凹設部（凹設部２１ａ，２３ａ）の内壁面とがともに湾曲形状をなして線対称をなすものであり、
前記可撓性膜は、無負荷状態で前記ポンプ室と前記作動室とを仕切る仕切部（仕切部２５ｂ，２６ｂ）が前記内壁面に沿った湾曲形状に形成されていることを特徴とする上記手段２に記載の薬液供給システム。

手段３によれば、無負荷状態で可撓性膜の仕切部が各凹設部の内壁面に沿うような湾曲形状に形成されるので、各凹設部の内壁面に当接した仕切部の作動端位置から作動（変形）させる際に張力が生じることが防止される。これにより、作動室内の作動気体の圧力がほぼポンプ室内の液圧（吐出圧）になり、薬液を高い精度で定圧吐出することができる。また、作動室内の作動気体の圧力がほぼポンプ室内の液圧（吐出圧）になることから、薬液の吐出圧を作動気体の圧力に反映させないオープンループ制御のシステムにも適応可能である。

手段４．薬液を充填するためのポンプ室と作動室とを撓み変形可能な可撓性膜で仕切り、その作動室内の作動気体圧力が調整されることにより前記可撓性膜が駆動されて前記ポンプ室の容積が変化し、そのポンプ室の容積変化に基づいて前記薬液を吐出又は吸入する薬液供給用ポンプであって、
前記可撓性膜の作動方向に沿った断面において、前記ポンプ室を形成する凹設部の内壁面と前記作動室を形成する凹設部の内壁面とがともに湾曲形状をなして線対称をなすものであり、
前記可撓性膜は、無負荷状態で前記ポンプ室と前記作動室とを仕切る仕切部が前記内壁面に沿った湾曲形状に形成されていることを特徴とする薬液供給用ポンプ。

手段４によれば、無負荷状態で可撓性膜の仕切部が各凹設部の内壁面に沿うような湾曲形状に形成されるので、各凹設部の内壁面に当接した仕切部の作動端位置から作動（変形）させる際に張力が生じることが防止される。これにより、作動室内の作動気体の圧力がほぼポンプ室内の液圧（吐出圧）になり、薬液を高い精度で定圧吐出することができる。また、作動室内の作動気体の圧力がほぼポンプ室内の液圧（吐出圧）になることから、薬液の吐出圧を作動気体の圧力に反映させないオープンループ制御のシステムにも適応可能な薬液供給用ポンプである。

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の一側面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には装着凹部１５ａが形成されており、該装着凹部１５ａには略長方形状のポンプ本体部２０が収容されている。ポンプ本体部２０は、３個のネジ１６を用いてポンプハウジング１５に取り付けられている。

ポンプ本体部２０は、図２に示すように３分割される内側ボディ２１、中間ボディ２２及び外側ボディ２３を備えている。内側ボディ２１、中間ボディ２２及び外側ボディ２３はネジ１７及びナット１８にて固定されるとともに、前記ネジ１６にてポンプハウジング１５に固定されている。

内側ボディ２１の中間ボディ２２に対向する面の中央には、略円形ドーム状に凹設された凹設部２１ａが形成されている。凹設部２１ａの中心部分には、該凹設部２１ａから反中間ボディ２２側に延びる断面略円形状の収容凹部２１ｂが形成されている。外側ボディ２３の中間ボディ２２に対向する面の中央にも同様に、前記凹設部２１ａと同形をなす略円形ドーム状に凹設された凹設部２３ａが形成されている。凹設部２３ａの中心部分には、該凹設部２３ａから反中間ボディ２２側に延びる断面略円形状の収容凹部２３ｂが形成されている。更に、中間ボディ２２の内側ボディ２１及び外側ボディ２３に対向する各面の中央にも同様に、前記各凹設部２１ａ，２３ａと同形をなす略円形ドーム状に凹設された凹設部２２ａ，２２ｂがそれぞれ形成されている。

内側ボディ２１と中間ボディ２２との間には、略円形のフッ素樹脂などの可撓性膜よりなるダイアフラム２５が介在され、該ダイアフラム２５の周縁部２５ａが両ボディ２１，２２にて挟持されている。ダイアフラム２５は、挟持される周縁部２５ａ内側が仕切部２５ｂとなっている。仕切部２５ｂは、両ボディ２１，２２の凹設部２１ａ，２２ａにて形成される空間に配置されている。因みに、この仕切部２５ｂは、外力が加えられていない状態（無負荷状態）で凹設部２１ａ，２２ａの内壁面に沿った略円形ドーム状に形成されている。つまり、仕切部２５ｂは、無負荷状態で各凹設部２１ａ，２２ａの内壁面にそれぞれ密着可能に構成されている。そのため、仕切部２５ｂを作動させる際の張力がゼロとなっている。なお、仕切部２５ｂを作動させる際に若干の張力が生じる形状としてもよい。ダイアフラム２５の内側ボディ２１側面の中央部には、該内側ボディ２１に設けられた収容凹部２１ｂに挿入される連結部２５ｃが突出形成されている。

そして、図３に示すように、このようなダイアフラム２５（仕切部２５ｂ）により、両ボディ２１，２２の凹設部２１ａ，２２ａにて形成される空間が仕切られている。この場合、仕切部２５ｂの中間ボディ２２側の空間をポンプ室Ｒ１１とし、仕切部２５ｂの内側ボディ２１側の空間を作動室Ｒ２１としている。ポンプ室Ｒ１１には薬液としてのレジスト液Ｒを充填するための空間であり、作動室Ｒ２１はダイアフラム２５の仕切部２５ｂを作動させる作動エアを充填するための空間である。作動室Ｒ２１は、内側ボディ２１に設けられる前記収容凹部２１ｂと連通している。なお、図３（ａ）においては、仕切部２５ｂが内側ボディ２１の凹設部２１ａに密着した状態であり、作動室Ｒ２１の容積が最小となる状態（この場合、ポンプ室Ｒ１１の容積が最大となる状態）を示している。因みに、仕切部２５ｂのこの位置をセット位置としている。これに対し、図３（ｂ）に示すように、仕切部２５ｂが撓んで中間ボディ２２の凹設部２２ａに密着した状態、すなわち作動室Ｒ２１の容積が最大となる状態（この場合、ポンプ室Ｒ１１の容積が最小となる状態）はフルストローク位置である。そして、このような仕切部２５ｂは、作動室Ｒ２１内の作動エアの圧力（加圧又は負圧）により撓み変形して、セット位置とフルストローク位置との間で切り換えられるようになっている。

外側ボディ２３と中間ボディ２２との間には、前記ダイアフラム２５と同材料で同形状をなすダイアフラム２６が介在されている。すなわち、ダイアフラム２６は、略円形のフッ素樹脂などの可撓性膜にて形成されており、その周縁部２６ａが両ボディ２３，２２にて挟持されている。ダイアフラム２６は、挟持される周縁部２６ａ内側が仕切部２６ｂとなっている。仕切部２６ｂは、両ボディ２３，２２の凹設部２３ａ，２２ｂにて形成される空間に配置されている。因みに、この仕切部２６ｂは、外力が加えられていない状態（無負荷状態）で凹設部２３ａ，２２ｂの内壁面に沿った略円形ドーム状に形成されている。つまり、仕切部２６ｂは、無負荷状態で各凹設部２３ａ，２２ｂの内壁面にそれぞれ密着可能に構成されている。そのため、仕切部２６ｂも前記仕切部２５ｂと同様に作動させる際の張力がゼロとなっている。なお、仕切部２６ｂを作動させる際に若干の張力が生じる形状としてもよい。ダイアフラム２６の外側ボディ２３側面の中央部には、該外側ボディ２３に設けられた収容凹部２３ｂに挿入される連結部２６ｃが突出形成されている。

そして、図３に示すように、このようなダイアフラム２６（仕切部２６ｂ）により、両ボディ２３，２２の凹設部２３ａ，２２ｂにて形成される空間が仕切られている。この場合、仕切部２６ｂの中間ボディ２２側の空間をポンプ室Ｒ１２とし、仕切部２６ｂの外側ボディ２３側の空間を作動室Ｒ２２としている。ポンプ室Ｒ１２には薬液としてのレジスト液Ｒを充填するための空間であり、作動室Ｒ２２はダイアフラム２６の仕切部２６ｂを作動させる作動エアを充填するための空間である。作動室Ｒ２２は、外側ボディ２３に設けられる前記収容凹部２３ｂと連通している。なお、図３（ａ）においては、仕切部２６ｂが外側ボディ２３の凹設部２３ａに密着した状態であり、作動室Ｒ２２の容積が最小となる状態（この場合、ポンプ室Ｒ１２の容積が最大となる状態）を示している。因みに、仕切部２６ｂのこの位置をセット位置としている。これに対し、図３（ｂ）に示すように、仕切部２６ｂが撓んで中間ボディ２２の凹設部２２ｂに密着した状態、すなわち作動室Ｒ２２の容積が最大となる状態（この場合、ポンプ室Ｒ１２の容積が最小となる状態）はフルストローク位置である。そして、このような仕切部２６ｂは、作動室Ｒ２２内の作動エアの圧力（加圧又は負圧）により撓み変形して、セット位置とフルストローク位置との間で切り換えられるようになっている。

中間ボディ２２の下部には、ポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２を構成する各凹設部２２ａ，２２ｂから斜め下方に向かって延びて合流しそこから更に下方に向かって延びる吸入通路２２ｃが形成されている。この吸入通路２２ｃは、前記ポンプハウジング１５の下部に設けられる吸入通路１５ｂと連通している。ポンプハウジング１５の吸入通路１５ｂは、一旦下方に向かって延び途中から反ベース１２側に向かって延び、該ハウジング１５の端面にて開口している。この開口部は、ポンプ１３の吸入ポートＰｉｎとしている。吸入ポートＰｉｎは、吸入通路２２ｃ，１５ｂを介して各ポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２と連通している。なお、この吸入ポートＰｉｎからは、ダイアフラム２５，２６（仕切部２５ｂ，２６ｂ）の作動に基づいてレジスト液Ｒが吸入され、吸入通路１５ｂ，２２ｃを介して各ポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２内に吸入される。

これに対し、中間ボディ２２の上部には、ポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２を構成する各凹設部２２ａ，２２ｂから斜め上方に向かって延びて合流しそこから更に上方に向かって延びる吐出通路２２ｄが形成されている。この吐出通路２２ｄは、前記ポンプハウジング１５の上部に設けられる吐出通路１５ｃと連通している。ポンプハウジング１５の吐出通路１５ｃは、一旦上方に向かって延び途中から反ベース１２側に向かって延び、該ハウジング１５の端面にて開口している。この開口部は、ポンプ１３の吐出ポートＰｏｕｔとしている。吐出ポートＰｏｕｔは、吐出通路１５ｃ，２２ｄを介して各ポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２と連通している。なお、この吐出ポートＰｏｕｔからは、ダイアフラム２５，２６（仕切部２５ｂ，２６ｂ）の作動に基づいてレジスト液Ｒが各ポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２及び吐出通路２２ｄ，１５ｃを介して吐出される。

前記内側ボディ２１の収容凹部２１ｂ内には、略円柱状をなすロッド２７が該凹部２１ｂに沿って移動可能に収容されている。ロッド２７は、一端がダイアフラム２５の連結部２５ｃに連結され、他端にセンサマグネット２８が装着されている。ここで、前記内側ボディ２１には、センサマグネット２８の近傍位置に該センサマグネット２８の磁気を検出可能な位置検出センサ２９が取り付けられている。位置検出センサ２９は、ロッド２７の移動に伴ってセンサマグネット２８にて生じる磁界の変化を検出し、ロッド２７の位置、すなわち該ロッド２７と連結しているダイアフラム２５の仕切部２５ｂの位置に対応した検出信号を配線２９ａを介して後述のコントローラ６０に出力する。

前記外側ボディ２３の収容凹部２３ｂ内にも同様に、略円柱状をなすロッド３０が該凹部２３ｂに沿って移動可能に収容されている。ロッド３０は、一端がダイアフラム２６の連結部２６ｃに連結され、他端にセンサマグネット３１が装着されている。ここで、前記外側ボディ２３にも同様に、センサマグネット３１の近傍位置に該センサマグネット３１の磁気を検出可能な位置検出センサ３２が取り付けられている。位置検出センサ３２は、ロッド３０の移動に伴ってセンサマグネット３１にて生じる磁界の変化を検出し、ロッド３０の位置、すなわち該ロッド３０と連結しているダイアフラム２６の仕切部２６ｂの位置に対応した検出信号を配線３２ａを介してコントローラ６０に出力する。

また、外側ボディ２３の一側面には、２位置３ポート型の電磁切換弁である第１切換弁１４が一体的に構成されている。第１切換弁１４には、第１及び第２外部ポートＰ１，Ｐ２及び内部ポートＰ３の３つのポートが設けられている（図４参照）。内部ポートＰ３は、各ボディ２１，２３の収容凹部２１ｂ，２３ｂの作動室Ｒ２１，Ｒ２２寄りの部位からそれぞれ延びる連結通路３３，３４に接続され、該連結通路３３，３４を介して各作動室Ｒ２１，Ｒ２２と連通している。第１外部ポートＰ１は、後述の電空レギュレータ５０を介して加圧供給手段としての供給源５２に接続され、第２外部ポートＰ２は、負圧発生手段としての真空発生源５４に接続される。

また、第１切換弁１４は、駆動部として電磁ソレノイド及びそのソレノイドを動作させる回路からなる電磁切換部１４ａを備えている。電磁切換部１４ａは、配線１４ｂを介してコントローラ６０に接続され、該コントローラ６０にてＯＮ／ＯＦＦ制御される。なお、第１切換弁１４はコントローラ６０とともに接続切換手段を構成している。そして、電磁切換部１４ａ（電磁ソレノイド）のＯＦＦ時には、内部ポートＰ３と第２外部ポートＰ２とが連通、すなわち作動室Ｒ２１，Ｒ２２と真空発生源５４とが接続されるようになっている。従って、作動室Ｒ２１，Ｒ２２内が負圧になり、ダイアフラム２５，２６の仕切部２５ｂ，２６ｂを内側及び外側ボディ２１，２３の各凹設部２１ａ，２３ａに密着状態となるセット位置側に作動させる（図３（ａ）参照）。これにより、作動室Ｒ２１，Ｒ２２の容積が縮小されてポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２の容積が拡大され、ポンプ１３が吸入動作を行う。

これに対し、電磁切換部１４ａ（電磁ソレノイド）のＯＮ時には、内部ポートＰ３と第１外部ポートＰ１とが連通、すなわち作動室Ｒ２１，Ｒ２２と供給源５２とが電空レギュレータ５０を介して接続されるようになっている。従って、供給源５２にて加圧された作動エアが電空レギュレータ５０により設定圧に調整され、その設定圧の作動エアにより作動室Ｒ２１，Ｒ２２内の圧力が上昇し、ダイアフラム２５，２６の仕切部２５ｂ，２６ｂを中間ボディ２２の各凹設部２２ａ，２２ｂに密着状態となるフルストローク位置側に作動させる（図３（ｂ）参照）。これにより、作動室Ｒ２１，Ｒ２２の容積が拡大してポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２の容積が縮小し、ポンプ１３が吐出動作を行う。

次に、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４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の吸入ポートＰｉｎには、途中に吸入側制御弁４０を有する吸入配管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。この吸入側制御弁４０は、エアオペレイトバルブにて構成され、非作動時に閉じるように構成されている。吸入側制御弁４０は、２位置３ポート型の電磁切換弁よりなる第２切換弁４３にて駆動される。第２切換弁４３は、駆動部として電磁ソレノイド及びそのソレノイドを動作させる回路からなる電磁切換部４３ａを備え、該電磁切換部４３ａはコントローラ６０にてＯＮ／ＯＦＦ制御される。そして、電磁切換部４３ａ（電磁ソレノイド）のＯＦＦ時には、第２切換弁４３を大気開放に切り換え、吸入側制御弁４０を閉状態にする。一方、電磁切換部４３ａ（電磁ソレノイド）のＯＮ時には、吸入側制御弁４０と供給源４４とを圧力制御弁４５を介して接続する。つまり、供給源４４にて加圧された作動エアが圧力制御弁４５により所定圧に調整され、その所定圧の作動エアが吸入側制御弁４０に供給される。従って、吸入側制御弁４０が閉状態から開状態に切り換えられ、レジスト液Ｒがポンプユニット１１（ポンプ１３）側に供給可能な状態となる。

ポンプユニット１１の吐出側、すなわちポンプ１３の吐出ポートＰｏｕｔには、途中に遮断弁４６を有する吐出配管４７が接続されている。また、遮断弁４６は、コントローラ６０の制御により開閉されるように構成されている。つまり、遮断弁４６は、非駆動時には閉状態となっており、駆動されて開状態になると、ポンプユニット１１（ポンプ１３）側からレジスト液Ｒが吐出可能な状態となる。そして、吐出配管４７の先端ノズルは、下方に指向されるとともに、回転板４８上に載置されて該回転板４８とともに回転する半導体ウェハ４９の中心位置にレジスト液Ｒが滴下される位置に配置されている。因みに、レジスト液Ｒの吐出量の精度を向上させるためには、吐出配管４７を短くすることが好ましい。従って、ポンプユニット１１及び遮断弁４６は、半導体ウェハ４９を載置する回転板４８の近傍位置に配置されている。

ポンプユニット１１（第１切換弁１４）の第１外部ポートＰ１は、途中に電空レギュレータ５０を有する給気配管５１を介して供給源５２に接続されている。電空レギュレータ５０は、排気ポートが大気開放されるものであり、供給源５２からポンプユニット１１に供給する作動エアの圧力を設定圧一定となるようにコントローラ６０にて調整されている。ポンプユニット１１（第１切換弁１４）の第２外部ポートＰ２は、排気配管５３を介して真空発生源５４に接続される。

前記第１，第２切換弁１４，４３、遮断弁４６及び電空レギュレータ５０は、コントローラ６０により制御される。すなわち、このコントローラ６０には、外部から薬液供給システムの開始や停止、各設定等に応じた入力信号が入力されている。また、コントローラ６０には、前記位置検出センサ２９，３２からの検出信号が入力されており、この検出信号に基づいて各ダイアフラム２５，２６の仕切部２５ｂ，２６ｂの位置を把握している。そして、コントローラ６０は、これら入力された各種信号に基づいて生成した第１〜第４指令信号を電空レギュレータ５０、第２切換弁４３、遮断弁４６及び第１切換弁１４のそれぞれ出力し、レジスト液Ｒをレジストボトル４２から汲み上げるとともに、汲み上げたレジスト液Ｒを半導体ウェハ４９に所定量だけ滴下するように制御している。なお、本実施の形態の薬液供給システムでは、オープンループ制御（レジスト液Ｒの吐出圧を作動エアの圧力に反映させない）によりポンプ１３の吐出・吸入動作が行われている。

次に、コントローラ６０の具体的な制御を説明するとともに、これに伴った薬液供給システムの動作シーケンスを図５に示すタイムチャートに基づいて説明する。

図５において、先ず、コントローラ６０は、作動エアを設定圧とする第１指令信号を電空レギュレータ５０に出力する。これにより、電空レギュレータ５０は、供給源５２にて加圧された作動エアを設定圧となるように調整する。また、ｔ１の直前の状態は、吸入側制御弁４０が開状態、遮断弁４６が閉状態となっており、ポンプ１３のポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２内にはレジスト液Ｒが吸入されて充填された状態となっている。

そして、ｔ１のタイミングで入力信号がＯＮレベルに立ち上がると、コントローラ６０は、第２指令信号をＯＮレベルからＯＦＦレベルに立ち下げるとともに、第４指令信号をＯＦＦレベルからＯＮレベルに立ち上げる。すると、第２指令信号に基づいて第２切換弁４３の電磁ソレノイドがＯＦＦされ、吸入側制御弁４０が閉状態になる。つまり、ポンプ１３とレジストボトル４２とが遮断された状態となる。また、第４指令信号に基づいて第１切換弁１４の電磁ソレノイドがＯＮされる。そのため、設定圧に調整された作動エアが第１切換弁１４を介してポンプ１３内の作動室Ｒ２１，Ｒ２２内に導入される。これによりダイアフラム２５，２６の仕切部２５ｂ，２６ｂがポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２の容積を縮小しようとポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２側に変形しようとし、ポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２内に充填されたレジスト液Ｒを加圧する。しかしながらこの場合、ポンプ１３下流側の遮断弁４６が閉状態となっているので、レジスト液Ｒは吐出されない。

次いで、ｔ２のタイミングでは、コントローラ６０は第３指令信号をＯＦＦレベルからＯＮレベルに立ち上げる。すると、第３指令信号に基づいて遮断弁４６が開状態となる。この時、ダイアフラム２５，２６（仕切部２５ｂ，２６ｂ）によりポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２のレジスト液Ｒが加圧されているので、ポンプ１３からレジスト液Ｒが吐出され、そのレジスト液Ｒが遮断弁４６を介して吐出配管４７の先端ノズルから滴下される。そして、ダイアフラム２５，２６の仕切部２５ｂ，２６ｂがセット位置（図３（ａ））からフルストローク位置（図３（ｂ））まで作動することにより、ポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２分の一定量のレジスト液Ｒが滴下される。

ここで、上記したように、ダイアフラム２５，２６の仕切部２５ｂ，２６ｂは、セット位置（図３（ａ））又はフルストローク位置（図３（ｂ））に配置された場合に、各凹設部２１ａ，２２ａ，２２ｂ，２３ａの内壁面に倣った形状に形成されている。つまり、仕切部２５ｂ，２６ｂを作動させる際に張力が生じないようになっている。従って、作動室Ｒ２１，Ｒ２２内の作動エアの圧力がほぼポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２内のレジスト液Ｒの液圧（吐出圧）になり、レジスト液Ｒを高い精度で定圧吐出することが可能になっている。しかも、作動室Ｒ２１，Ｒ２２内の作動エアの圧力がほぼポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２内のレジスト液Ｒの吐出圧になることから、本実施の形態のようなオープンループ制御が可能となっている。

次いで、ｔ３のタイミングでは、コントローラ６０は第３指令信号をＯＮレベルからＯＦＦレベルに立ち下げる。すると、第３指令信号に基づいて遮断弁４６が閉状態となり、レジスト液Ｒが吐出不能になる。

次いで、ｔ４のタイミングで入力信号がＯＦＦレベルに立ち下がると、コントローラ６０は、第２指令信号をＯＦＦレベルからＯＮレベルに立ち上げるとともに、第４指令信号をＯＮレベルからＯＦＦレベルに立ち下げる。すると、第２指令信号に基づいて第２切換弁４３の電磁ソレノイドがＯＮされ、吸入側制御弁４０が開状態になる。つまり、ポンプ１３とレジストボトル４２とが連通された状態となる。また、第４指令信号に基づいて第１切換弁１４の電磁ソレノイドがＯＦＦされる。そのため、作動室Ｒ２１，Ｒ２２内の作動エアが真空発生源５４により吸引されて作動室Ｒ２１，Ｒ２２が負圧になる。これによりダイアフラム２５，２６の仕切部２５ｂ，２６ｂがポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２の容積を拡大しようと作動室Ｒ２１，Ｒ２２側のセット位置まで変形する。この場合、ポンプ１３上流側の吸入側制御弁４０が開状態になるので、レジスト液Ｒがポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２内に吸入され充填される。

そして、ｔ５以降においては、ｔ５が前記ｔ１、ｔ６が前記ｔ２と同じとなる。つまり、コントローラ６０は、上記動作を繰り返すようになっている。

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。

本実施の形態では、レジスト液Ｒの吐出時にポンプ１３の作動室Ｒ２１，Ｒ２２内に供給源５２にて加圧した作動エアを導入し、レジスト液Ｒの吸入時にポンプ１３の作動室Ｒ２１，Ｒ２２内の作動エアを真空発生源５４にて吸引して負圧になるようにしている。つまり、ポンプ１３の吐出・吸入動作を作動エアにより行うようにしてモータなどの発熱源をポンプ１３に装備しない構成としているので、ポンプ１３の作動時に該ポンプ１３からの発熱が防止される。特に本実施の形態のように、ポンプ１３を半導体ウェハ４９の近傍に位置する状況では、半導体ウェハ４９は熱により与えるダメージが大きいので、ポンプ１３からの発熱を防止することは特に有効である。

また、レジスト液Ｒの吸入時には作動室Ｒ２１，Ｒ２２内を負圧とするので、ダイアフラム２５，２６（仕切部２５ｂ，２６ｂ）の反ポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２側への作動量を充分に確保でき、これを充分確保するために従来使用していたスプリング等の付勢手段をポンプ１３内に装備する必要がなくなる。これにより、ポンプ１３の小型化を図ることができる。

本実施の形態では、ポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２の容積を変化させる容積可変部材としてダイアフラム２５，２６を用いている。従って、ダイアフラム２５，２６は周知のベローズと比較しても単純な形状をなしているので、該ダイアフラム２５，２６付近にレジスト液Ｒが滞留することを防止することができる。そのため、レジスト液Ｒの純度を良好に維持することができる。

本実施の形態では、無負荷状態でダイアフラム２５，２６の仕切部２５ｂ，２６ｂが各凹設部２１ａ，２２ａ，２２ｂ，２３ａの内壁面に沿うような湾曲形状に形成されている。従って、各凹設部２１ａ，２２ａ，２２ｂ，２３ａの内壁面に当接した仕切部２５ｂ，２６ｂの作動端位置（セット位置、フルストローク位置）から作動（変形）させる際に張力が生じることを防止することができる。これにより、作動室Ｒ２１，Ｒ２２内の作動エアの圧力がほぼポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２内の液圧（吐出圧）になり、レジスト液Ｒを高い精度で定圧吐出することができる。

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。

上記実施の形態では、ダイアフラム２５，２６を一対用いたが、ダイアフラムの数はこれに限定されるものではなく、適宜変更しても良い。また、ダイアフラム２５，２６の形状を適宜変更しても良い。

上記実施の形態では、ポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２（作動室Ｒ２１，Ｒ２２）の容積を可変させる容積可変部材として可撓性材料よりなるダイアフラム２５，２６を用いたが、これ以外、例えば硬質の材料を用いた容積可変部材を用いていても良い。この場合、容積可変部材の作動に合わせて、ポンプ室Ｒ１１，Ｒ１２（作動室Ｒ２１，Ｒ２２）の形状を変更して対応する。

上記実施の形態において、レジスト液Ｒの吐出圧を作動エアの圧力に反映させないオープンループ制御によりポンプ１３の吐出・吸入動作を行うようにしたが、レジスト液Ｒの吐出圧を作動エアの圧力に反映させるフィードバック制御によりポンプ１３の吐出・吸入動作を行うようにしてもよい。

上記実施の形態において、電空レギュレータ５０は排気ポートを大気開放としたが、排気ポートに真空発生源５４に接続しても良い。この場合、電空レギュレータ５０の動作により、作動エアのポンプ１３への供給及び該ポンプ１３からの作動エアの吸引を行うことが可能となる。これにより、第１切換弁１４を省略することができる。

上記実施の形態では、作動室Ｒ２１，Ｒ２２を負圧にする手段として真空発生源５４を用いたが、真空でなくても負圧が発生できれば良い。

上記実施の形態では、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４９を前提としたためである。従って、薬液及び該薬液の滴下対象はそれ以外のものでも良い。

上記実施の形態では、作動室Ｒ２１，Ｒ２２に給排される作動エア（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ても良い。

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。 （ａ）（ｂ）はポンプの動作を説明するための図２の要部拡大断面図である。 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

１３…ポンプ、１４…接続切換手段を構成する第１切換弁、２１ａ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ…凹設部、２５，２６…容積可変部材及び可撓性膜としてのダイアフラム、２５ｂ，２６ｂ…仕切部、５２…加圧供給手段としての供給源、５４…負圧発生手段としての真空発生源、６０…接続切換手段を構成するコントローラ、Ｒ…薬液としてのレジスト液、Ｒ１１，Ｒ１２…ポンプ室、Ｒ２１，Ｒ２２…作動室。

Claims (4)

1. 薬液を充填するためのポンプ室と作動室とを容積可変部材で仕切り、その作動室内の作動気体圧力が調整されることにより前記容積可変部材が駆動されて前記ポンプ室の容積が変化し、そのポンプ室の容積変化に基づいて前記薬液を吐出又は吸入するポンプを備えた薬液供給システムであって、
   前記作動気体を前記作動室に加圧供給するための加圧供給手段と、
   前記作動気体を吸引して前記作動室を負圧にするための負圧発生手段と、
   前記薬液吐出時には前記作動室と前記加圧供給手段とを接続し、前記薬液吸入時には前記作動室と前記負圧発生手段とを接続する接続切換手段と、
   を備えたことを特徴とする薬液供給システム。
2. 前記容積可変部材は、撓み変形により前記ポンプ室の容積を変化させる可撓性膜よりなることを特徴とする請求項１に記載の薬液供給システム。
3. 前記可撓性膜の作動方向に沿った断面において、前記ポンプ室を形成する凹設部の内壁面と前記作動室を形成する凹設部の内壁面とがともに湾曲形状をなして線対称をなすものであり、
   前記可撓性膜は、無負荷状態で前記ポンプ室と前記作動室とを仕切る仕切部が前記内壁面に沿った湾曲形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の薬液供給システム。
4. 薬液を充填するためのポンプ室と作動室とを撓み変形可能な可撓性膜で仕切り、その作動室内の作動気体圧力が調整されることにより前記可撓性膜が駆動されて前記ポンプ室の容積が変化し、そのポンプ室の容積変化に基づいて前記薬液を吐出又は吸入する薬液供給用ポンプであって、
   前記可撓性膜の作動方向に沿った断面において、前記ポンプ室を形成する凹設部の内壁面と前記作動室を形成する凹設部の内壁面とがともに湾曲形状をなして線対称をなすものであり、
   前記可撓性膜は、無負荷状態で前記ポンプ室と前記作動室とを仕切る仕切部が前記内壁面に沿った湾曲形状に形成されていることを特徴とする薬液供給用ポンプ。
   
   

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