JP4265820B2 - Chemical supply system - Google Patents
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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。 The present invention relates to a chemical solution supply system for discharging a chemical solution after being sucked by a pump and dropping the discharged chemical solution. Specifically, the present invention relates to a process for applying a chemical solution such as a photoresist solution in a semiconductor manufacturing apparatus. The present invention relates to a chemical solution supply system suitable for use in a chemical solution use process.
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。 In a chemical solution use process of a semiconductor manufacturing apparatus, a chemical solution supply system is used to apply a chemical solution such as a photoresist solution to a semiconductor wafer in a predetermined amount. For example, in the chemical liquid supply system disclosed in Patent Document 1, a pump for inhaling or discharging chemical liquid is configured as follows. That is, an incompressible medium is sealed between a flexible film filled with a chemical solution and a bellows that is elastically deformable in the axial direction, and the bellows is expanded or contracted by an actuator mechanism. Along with the expansion or contraction of the bellows, the flexible film is deformed through the incompressible medium, and the chemical solution is sucked or discharged. Further, a switching valve is provided on the downstream side and upstream side of the pump, and control is performed so that only the downstream switching valve is opened when the chemical solution is sucked and only the upstream switching valve is opened when the chemical solution is discharged.
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。 However, the conventional chemical supply system including a pump using an incompressible medium has problems that an expensive device such as an electropneumatic regulator or a stepping motor is required and the configuration is complicated.
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。 Therefore, in order to solve the problems in the conventional chemical solution supply system that uses an incompressible medium such as a liquid for expansion or compression of the flexible membrane, it is conceivable to use gas as the compressible medium. However, when the flexible membrane is expanded or compressed using compressed gas, it is necessary to set the pressure in consideration of the head (pipe height) assuming that the pump is set at a high position. The supply pressure of compressed gas inevitably increases.
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。
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。 In the present invention, the compressed gas supply system is simplified and inexpensively provided by using compressed gas as a pump working medium, and the supply pressure of the compressed gas is provided with allowance in consideration of the lift. The main purpose is also to eliminate problems such as drip defects.
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。 Hereinafter, effective means for solving the above-described problems will be described while showing effects and the like as necessary. In the following, in order to facilitate understanding, the corresponding configuration in the embodiment of the invention is appropriately shown in parentheses, but is not limited to the specific configuration shown in parentheses.
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。
Means 1. The flexible membrane (diaphragm 20) partitions the pump chamber (pump chamber 21) and the working chamber (working chamber 22), and compressed gas (compressed air) is supplied to the working chamber (connected to the air source 50). Or the pump (pump 13) for discharging or sucking the chemical solution (resist solution R) by changing the volume of the pump chamber by evacuating the working chamber (connected to the vacuum source 54). ,
Switching means (the
An open / close type shut-off valve (shut-off valve 45) provided between the pump and a position below the liquid drop (the tip nozzle position of the discharge pipe 43)
Switching from the state in which the working chamber is opened to the atmosphere to a state in which compressed gas is supplied to the working chamber by the switching means, and then switching the shut-off valve to the open position when a first set time (time T1) has elapsed. On the other hand, the switching chamber is switched from the state in which the working chamber is set to the set pressure to the state in which the working chamber is opened to the atmosphere by the switching means. A chemical solution supply system comprising control means (controller 56) for driving and controlling the switching means and the shutoff valve to switch to a closed position.
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。 In the above configuration, when the compressed gas having the set pressure is supplied to the working chamber, the flexible membrane is bent toward the side that compresses the volume of the pump chamber, and as a result, the chemical liquid is discharged from the pump. On the other hand, when the working chamber is evacuated, the flexible membrane bends to the side that expands the volume of the pump chamber, and as a result, the chemical is sucked into the pump. Here, since the set pressure of compressed gas is generally set to a relatively high pressure in consideration of the head, the pressure difference between the set pressure and the vacuum pressure becomes large, and it is assumed that switching between them is performed. In addition, an overshoot phenomenon occurs at the start of the dropping of the chemical liquid by the pump, and a water hammer phenomenon occurs at the end of the dropping of the chemical liquid to the pump, so that the dropping precision of the chemical liquid is lowered.
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。 Therefore, in the present means 1, switching to the atmospheric pressure between the set pressure and the vacuum pressure is enabled by the switching means, and the pressure in the working chamber is increased from the atmospheric pressure to the set pressure at the start of discharge of the chemical liquid. Thus, the control means controls so that the pressure in the working chamber is reduced from the set pressure to the atmospheric pressure at the end of the discharge of the chemical liquid. Thereby, the pressure difference at the time of the pressure switching by the switching means becomes small, and the rising speed and the falling speed to the set pressure at the start of the chemical liquid discharge or at the end of the chemical liquid discharge become gentle. In addition, the overshoot phenomenon is suppressed by switching the shut-off valve to the open position when the first set time elapses before reaching the set pressure when starting the dropping of the chemical solution, and set when the dropping of the chemical solution ends. The water hammer phenomenon can be suppressed by switching the shut-off valve to the closed position when the second set time elapses from the pressure.
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。 As described above, the overshoot phenomenon and the water hammer phenomenon can be suppressed even when compressed gas is used as the medium supplied to the working chamber and the set pressure is relatively high in consideration of the head. Therefore, highly accurate dropping of the chemical solution can be realized without using an incompressible medium, and a system with a simple configuration and an inexpensive cost can be provided.
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。 Mean 2. The chemical solution supply according to claim 1, further comprising a throttle passage (orifice 40) for restricting the compressed gas when the compressed gas is supplied to the working chamber and when the compressed gas is discharged from the working chamber. system.
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。
According to the
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。
Means 3. 3. The chemical solution supply system according to
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。 According to the means 3, by configuring the throttle passage by the orifice which is a fixed throttle passage, it is possible to secure the time from the atmospheric pressure to the set pressure and to reach from the set pressure to the atmospheric pressure with a simple and inexpensive configuration. Time can be secured. Moreover, since it is a fixed throttle passage, it is advantageous in that the throttle degree of the compressed gas does not change carelessly.
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。
Means 4. 3. The chemical solution supply system according to
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。 According to the means 4, the throttle amount can be adjusted by adjusting the needle by narrowing the compressed air with the needle. As a result, the time characteristics from the atmospheric pressure to the set pressure and the time characteristics from the set pressure to the atmospheric pressure can be adjusted. Needle adjustment is also possible for changes in the usage environment of the chemical solution supply system, for example, significant differences in chemical solution viscosity It becomes possible to cope with.
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。 Means 5. Setting operation means (setting operation unit 57) for setting and operating the first setting time and the second setting time is provided, and the first setting time and the second setting time set by the setting operation means are stored in the control means. The chemical solution supply system according to any one of the above means 1 to 4, wherein the chemical solution supply system is held.
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。 According to the means 5, the first setting time and the second setting time can be set by the setting operation means, and the setting status is reflected in the control of the control means, so that the operation timing of the switching means and the shutoff valve is separated from them. The operation can be performed by operating at a remote position, and the workability of the setting operation is improved.
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。
Hereinafter, an embodiment embodying the invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a chemical supply system used in a production line for semiconductor devices or the like is embodied. First, a
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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
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。
Here, the
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。
The
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。
In the
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。
A discharge side joint 28 constituting a discharge port is attached to the upper surface of the
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。
With the above configuration, when the
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。
Next, the
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。
The
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。
Here, in the working chamber 22, an
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。
Next, the overall configuration of the chemical supply system using the
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。
One end of the suction pipe 41 is connected to the suction side of the
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。
A
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。
As described above, the resist solution R filled in the resist
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。
An
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。
An
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。
The
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。 Next, the operation sequence of the chemical solution supply system will be described based on the time chart shown in FIG.
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。
In FIG. 4, when the first command signal from the
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。
Next, when the third command signal from the
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。
At the timing t3, the first command signal from the
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。
Next, when the third command signal from the
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。
At the timing t5, the second command signal from the
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。
Here, the setting method of the time T1 and the time T2 in the
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。
The setting
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。 According to the embodiment described above in detail, the following excellent effects can be obtained.
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。
Since air, which is a gas, is used as a medium that is supplied to and discharged from the working chamber 22 of the
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。
The pump discharge pressure is not suddenly increased from the vacuum pressure to the set pressure, but the pump discharge pressure is increased from the atmospheric pressure to the set pressure, and the switching of the
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。
Switching to the closed position of the
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。
In addition, the
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。
As described above, the dropping state of the resist solution R can be changed to the dropping start point and dropping end point only by supplying air to the working chamber 22 and controlling the ON / OFF timing of the simple ON / OFF switching
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。
In the present embodiment, since the
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。 In addition, this invention is not limited to the content of description of the said embodiment, For example, you may implement as follows.
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。
That is, in the above embodiment, air has been described as an example of the compressible medium supplied to and discharged from the working chamber 22, but other gases such as nitrogen can be used in addition to air. In addition, although an example in which the fixed
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。
Further, the example in which the resist solution R is used as the chemical solution has been shown, but this is because the target for dropping the chemical solution is based on the
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。
Further, the pressure is gradually changed when the pump discharge pressure is increased to the set pressure using the
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。
Further, the operation is switched between the case where the working chamber 22 is opened to the atmosphere and the case where it is communicated with the
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。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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。 The pump chamber and the working chamber are partitioned by a flexible membrane, and the compressed gas is supplied to the working chamber or the working chamber is evacuated to change the volume of the pump chamber, thereby discharging the chemical liquid. Or a pump to inhale,
Switching means for switching to either a state in which a compressed gas having a set pressure is supplied to the working chamber, a state in which the working chamber is opened to the atmosphere, or a state in which the working chamber is evacuated;
An open / close shut-off valve provided between the pump and a position below the medicine droplet;
Switching from the state where the working chamber is opened to the atmosphere to a state where compressed gas is supplied to the working chamber by the switching means, and then switching the shut-off valve to the open position when a first set time has passed, The switching means is switched from the state where the working chamber is set to the set pressure to the state where the working chamber is opened to the atmosphere by the switching means, and then the switching valve is switched to the closed position when a second set time has elapsed. And a control means for drivingly controlling the shutoff valve.
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