JP4566955B2 - 薬液供給装置および薬液供給方法 - Google Patents

Description

本発明はフォトレジスト液等の薬液を被処理物に供給する薬液供給技術に関する。

半導体ウエハやガラス基板等の表面にはフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程により微細な回路パターンが作り込まれる。フォトリソグラフィ工程ではウエハやガラス基板の表面にフォトレジスト液等の薬液を塗布するために薬液供給装置が使用されており、特許文献１に記載されるように、薬液タンク内に収容されたレジスト液はポンプにより吸い上げられてフィルタ等を通過してノズルからウエハ等の被処理物に塗布される。

ウエハにレジスト液を塗布するためにスピンコータまたはレジストコータとも言われるレジスト処理装置が使用されており、レジスト処理装置はウエハを裏面で吸着して回転させるチャックと、レジスト液をウエハに滴下させるノズルとを有している。ノズルはアームにより塗布位置と退避位置との間を往復動し、ノズルにはレジスト処理装置の本体側に設置されたポンプから供給チューブを介してレジスト液が供給される。ノズルからレジスト液を滴下させる際には、レジスト処理装置の本端側に設置された塗布バルブが作動される。
特開平９−２９９８６２号公報

レジスト液の粘度等の特性は温度によって変化し、粘度が変化するとウエハに塗布されたレジスト液により形成されるレジスト膜厚が変化することになるので、膜厚を安定させるためにはレジスト液の温度を一定に保つ必要がある。そのため、供給チューブの外側に温調チューブを装着して供給チューブと温調チューブとからなる二重管の間の流路に温度調節された純水を循環させることにより、供給チューブ内を流れるレジスト液の温度を所定の温度に保つようにしている。レジスト液がノズルから塗布されると、供給チューブ内のレジスト液が流れることになり、流れる過程で加熱されるので、二重管に流入してからノズルに到達するまでにレジスト液が設定温度となるように二重管の長さが、例えば約１ｍ程度に設定されている。可撓性材料からなる二重管をこのような長さにすると、ノズルがウエハの回転中心近傍となる塗布位置と待機位置との間を往復動する際に、二重管がノズルに追従して撓むことになるので、二重管を所定の長さにすることは、ノズルの往復動を可能にするという役目を担っている。

１台のレジストコータには、通常、複数のノズルが設けられ、それぞれのノズルには別々の薬液タンクからのレジスト液が供給されるようになっている。したがって、レジストコータには、薬液タンクからノズルまでの供給系統が複数系統、例えば８系統設けられている。このように１台のレジストコータに複数の供給系統を設けるのは、１つのウエハに対してはフォトリソグラフィ工程が複数段階繰り返されて回路パターンが形成され、処理段階によって特性が異なるレジスト液が使用されるためである。さらには、１台のレジストコータは相互に回路パターンが相違する複数種類のウエハを処理するようにしており、ウエハの種類によってはレジスト液の特性を相違させる必要があるためである。このため、それぞれのノズルは支持台に支持されており、アームは特定のノズルを選択して塗布位置まで移動されてレジスト液がノズルから塗布される。

複数の供給系統が設けられているレジストコータにおいては、一回の塗布では１系統が作動されて、他の供給系統は休止状態となっている。ウエハへの液体の塗布は１枚１分間隔程度で処理されるが、全ての供給系統が順番に使用されるとは限らない。レジスト液の種類によっては数日に１回しか使用されない場合がある。レジスト液は薬液タンクから二重管まで供給される過程でマイクロバブルつまり微細な気泡が除去されるとともにフィルタにより異物が除去された状態となるが、ノズルから塗布されずに、二重管の中で長時間滞留すると、レジスト液は次第にゲル化したり変質して固形物が発生したり、マイクロバブルが発生する等のおそれがある。このような液をウエハに塗布すると、回路パターンの欠陥が発生してウエハ製造の歩留まりを低下させることになる。そのため、使用しない供給系統も定期的にレジスト液を待機位置のノズルから排出することにより内部のレジスト液を常に新鮮な状態に保つようにする必要があり、排出されたレジスト液は廃棄される。レジスト液は非常に高価であり、定期的に廃棄される総量は莫大となる。レジストコータによっては薬液タンク内のレジスト液を使用しないまま全て廃棄してしまう可能性もある。

使用されない供給系統を空の状態にしておくことはできない。なぜならば、１つの供給系統を使用可能な状態に準備するには、時間や手間がかかるためである。また、一般的には供給系統の配管、ポンプおよびバルブの内部を乾燥させてしまうと、これらの内表面に付着して残留したレジスト液が硬化するので、レジスト塗布のために新たに薬液タンクからレジスト液を供給すると、内表面に硬化して付着した固形物がゴミとして流出しウエハに付着してウエハ欠陥をもたらすことになる。したがって、複数の供給系統が設けられているレジストコータにおいては、全ての供給系統をレジスト液で満たして常に使用できる状態に維持しておくことが必要となっている。

本発明の目的は、廃棄する薬液をなくすことができる薬液供給装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、清浄な薬液を塗布することができる薬液供給装置を提供することにある。

本発明の薬液供給装置は、被処理物に薬液を供給する薬液供給装置であって、薬液を塗布するノズルを備え、往復動部材により塗布位置と待機位置との間を往復動する移動ヘッドと、薬液タンク、当該薬液タンク内の薬液を吐出するポンプおよび当該ポンプから吐出された液体を濾過するフィルタを有する薬液供給ユニットと前記ノズルとの間に接続され、前記ポンプから吐出された薬液を前記ノズルに案内する供給チューブと、前記移動ヘッドに設けられ、前記供給チューブ内の流路を開閉して前記ノズルから薬液を塗布する塗布状態と塗布を停止する停止状態とに作動する塗布バルブと、前記供給チューブに連通され、前記移動ヘッドにまで供給された薬液を前記薬液供給ユニットに戻す循環チューブと、前記循環チューブ内の流路を開閉して前記移動ヘッドから前記薬液供給ユニットに薬液を戻す循環状態と薬液の戻しを停止する循環停止状態とに作動する循環バルブとを有し、前記塗布バルブは、前記移動ヘッドに設けられ、前記供給チューブに連通する流路と前記ノズルに連通する吐出ポートとを連通させる弁室が形成されたホルダーと、被駆動側の磁石が封入されて前記弁室内に組み込まれ、前記吐出ポート周囲の弁座に接触する接触部が一端に設けられるとともに前記弁室の内周面との間に流体を流す隙間が形成され、前記弁座に接触して前記弁室と前記吐出ポートとの連通を遮断させて薬液の塗布を停止させる閉位置と、前記弁座から離れて前記弁室と前記吐出ポートを連通させて薬液を塗布する開位置とに移動する弁体と、駆動側の磁石を前記被駆動側の磁石に接近させる接近位置と、前記駆動側の磁石を前記被駆動側の磁石から離反させる離反位置とに駆動し、前記駆動側の磁石を前記被駆動側の磁石に接近させて前記被駆動側の磁石を反発させて前記弁体を前記閉位置に移動させる駆動手段と、強磁性材料からなるとともに、前記ホルダーに前記弁座に対するように設けられ、前記駆動側の磁石が前記離反位置となったときに前記被駆動側の磁石により磁化され前記被駆動側の磁石を引き寄せて前記弁体を前記開位置に駆動する磁性リングとを有し、前記駆動側の磁石が前記接近位置となったときに前記駆動側の磁石の磁力により前記弁体を前記閉位置に駆動し、前記駆動側の磁石が前記離反位置となったときに前記磁性リングが前記被駆動側の磁石の磁力により前記弁体を前記開位置に駆動することを特徴とする。

本発明の薬液供給装置においては、前記循環チューブ内の流路を前記弁室を介して前記供給チューブ内の流路に連通させることを特徴とする。

本発明の薬液供給装置においては、前記弁体の前記弁座に当接する一端部には、テーパ形状の接触部が設けられていることを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記弁体の両端部には円周方向に所定の間隔を隔てて、複数の突起が径方向外方に突出して放射状に設けられるとともに、前記弁体は樹脂製であることを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記供給チューブとにより温調流路を形成する温調チューブを前記供給チューブに設け、温調媒体を所定の温度に設定する温度調節器の供給口と前記温調チューブの基端部とを媒体案内チューブにより接続し、前記温調流路の先端部に連通して前記移動ヘッドに形成された戻し室と前記温度調節器の戻し口とを媒体戻しチューブにより接続することを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記ノズルからの薬液の塗布が終了した後に前記ノズル内の薬液を戻すサックバックバルブを前記ノズルと前記塗布バルブとの間に設けることを特徴とする。

本発明の薬液供給装置においては、前記薬液供給ユニットは前記薬液タンクと前記ポンプとの間に設けられるバッファタンクを有し、前記循環チューブを前記バッファタンクに接続することを特徴とする。

本発明の薬液供給方法は、薬液を塗布するノズルを備え、往復動部材により塗布位置と待機位置との間を往復動する移動ヘッドと、薬液タンク、当該薬液タンク内の薬液を吐出するポンプおよび当該ポンプから吐出された液体を濾過するフィルタを有する薬液供給ユニットと前記ノズルとの間に接続され、前記ポンプから吐出された薬液を前記ノズルに案内する供給チューブと、前記移動ヘッドに設けられ、前記供給チューブ内の流路を開閉して前記ノズルから薬液を塗布する塗布状態と塗布を停止する停止状態とに作動する塗布バルブと、前記供給チューブに連通され、前記移動ヘッドにまで供給された薬液を前記薬液供給ユニットに戻す循環チューブと、前記循環チューブ内の流路を開閉して前記移動ヘッドから前記薬液供給ユニットに薬液を戻す循環状態と薬液の戻しを停止する循環停止状態とに作動する循環バルブとを有し、前記塗布バルブは、前記移動ヘッドに設けられ、前記供給チューブに連通する流路と前記ノズルに連通する吐出ポートとを連通させる弁室が形成されたホルダーと、被駆動側の磁石が封入されて前記弁室内に組み込まれ、前記吐出ポート周囲の弁座に接触する接触部が一端に設けられるとともに前記弁室の内周面との間に流体を流す隙間が形成され、前記弁座に接触して前記弁室と前記吐出ポートとの連通を遮断させて薬液の塗布を停止させる閉位置と、前記弁座から離れて前記弁室と前記吐出ポートを連通させて薬液を塗布する開位置とに移動する弁体と、駆動側の磁石を前記被駆動側の磁石に接近させる接近位置と、前記駆動側の磁石を前記被駆動側の磁石から離反させる離反位置とに駆動し、前記駆動側の磁石を前記被駆動側の磁石に接近させて前記被駆動側の磁石を反発させて前記弁体を前記閉位置に移動させる駆動手段と、強磁性材料からなるとともに、前記ホルダーに前記弁座に対するように設けられ、前記駆動側の磁石が前記離反位置となったときに前記被駆動側の磁石により磁化され前記被駆動側の磁石を引き寄せて前記弁体を前記開位置に駆動する磁性リングとを有し、前記駆動側の磁石が前記接近位置となったときに前記駆動側の磁石の磁力により前記弁体を前記閉位置に駆動し、前記駆動側の磁石が前記離反位置となったときに前記磁性リングが前記被駆動側の磁石の磁力により前記弁体を前記開位置に駆動する薬液供給装置を用いた薬液供給方法であって、前記塗布バルブを開放して前記供給チューブ内の流路と前記ノズル内の流路とを連通させた状態のもとで、前記ポンプを駆動して前記ノズルから薬液を塗布する塗布工程と、前記循環バルブを開放して前記供給チューブ内の流路と前記薬液供給ユニットを連通させるとともに、前記塗布バルブを閉じて前記供給チューブ内の流路と前記ノズル内の流路とを遮断した状態のもとで、前記ポンプを駆動して薬液を前記移動ヘッドから前記薬液供給ユニットに戻す循環工程とを有することを特徴とする。

本発明の薬液供給方法は、前記薬液供給ユニットに設けられ気泡を含む薬液を外部に排出する排気チューブのベントバルブを開放した状態のもとで、前記ポンプを駆動して前記薬液供給ユニット内における気泡を含む薬液を外部に排出する排出工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、ノズルが設けられた移動ヘッドに塗布バルブが設けられ、ポンプにより吐出された薬液を案内する供給チューブが塗布バルブに接続され、移動ヘッドまで供給チューブにより送られた薬液は循環チューブにより薬液供給ユニット側に戻されるので、ノズルが長時間休止されたときには、移動ヘッド側から循環チューブにより薬液を戻すことができる。これにより、戻された薬液をフィルタにより濾過することができ、休止状態が継続する場合でも、薬液供給系統内の薬液を常に清浄に維持することができる。

ノズルから薬液を塗布する前に予め循環チューブにより薬液を戻して薬液を循環濾過することにより、塗布時には清浄な薬液を被処理物に塗布することができる。

本発明によれば、従来ではノズルが長時間休止された場合には、薬液を廃棄する必要があったが、薬液を循環濾過することにより薬液を廃棄する必要がなくなり、被処理物に対する処理コストを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の前提となる薬液供給装置を示すシステム構成図である。この薬液供給装置は、半導体ウエハを被処理物Ｗとしこれに薬液であるレジスト液を塗布するノズル１１が設けられた移動ヘッド１２を有し、この移動ヘッド１２は往復動部材であるアーム１３により図１に示す塗布位置とこの位置から離れた待機位置との間を往復動する。被処理物Ｗは図示しないチャックにより裏面で吸着されて回転駆動され、チャックが設けられた部分はレジストコータの部分となっている。それぞれノズル１１が設けられた複数の移動ヘッド１２は図示しないスタンド部に配置されており、特定のノズル１１を有する１つの移動ヘッド１２が選択されてアーム１３によって塗布位置まで搬送される。塗布終了後にはアーム１３によって移動ヘッド１２は待機位置のスタンド部に戻される。

ノズル１１に薬液を供給する薬液供給ユニット１４は装置本体１５側に取り付けられている。装置本体１５には複数のノズル１１に対応させて複数の薬液供給ユニット１４が取り付けられているが、図１には１つの薬液供給ユニット１４が示されている。薬液供給ユニット１４はポンプ１６を有し、ポンプ１６の流入口には流入チューブ１７が接続され、この流入チューブ１７によりポンプ１６は薬液タンク１８に接続されている。ポンプ１６と薬液タンク１８の間にはバッファタンク１９が設けられている。ポンプ１６の流出口には供給チューブ２１が接続され、供給チューブ２１にはポンプ１６から吐出された薬液を濾過するためのフィルタ２２が設けられており、供給チューブ２１の先端は移動ヘッド１２に設けられた塗布バルブ２３に接続されている。

ポンプ１６としては膨張収縮する容積変化部を有するタイプのものが使用されている。このタイプのポンプとしては、例えば、特開平８−１７０７４４号公報に記載されるようにダイヤフラム式のポンプがあり、さらには、特開平１０−６１５５８号公報に記載されるように、弾性材料により形成されて径方向に弾性変形自在の可撓性チューブと、この可撓性チューブの外側に配置され、小型ベローズ部および大型ベローズ部を有するベローズとを備えたポンプがある。

ポンプ１６の流入口側には流入側バルブ２４が設けられ、ポンプ１６の吐出側には吐出側バルブ２５が設けられており、ポンプ１６を構成する容積変化部を膨張させるときに流入側バルブ２４を開いて吐出側バルブ２５を閉じると、薬液タンク１８内の薬液はポンプ１６内に流入する。一方、容積変化部を収縮させるときに流入側バルブ２４を閉じて吐出側バルブ２５を開くと、ポンプ１６内の薬液はノズル１１に向けて吐出される。

塗布バルブ２３の吐出ポートつまり二次側ポートはノズル１１に連通しており、塗布バルブ２３は供給チューブ２１内の流路を開閉してノズル１１から薬液を塗布する塗布状態と塗布を停止する停止状態とに作動する。塗布バルブ２３が流路を開くと、ポンプ１６から吐出されてフィルタ２２により濾過された後の薬液は塗布バルブ２３を介してノズル１１に向けて供給される。フィルタ２２は装置本体１５に固定されており、供給チューブ２１のうち少なくともフィルタ２２と移動ヘッド１２との間の部分は可撓性チューブにより形成されており、供給チューブ２１は移動ヘッド１２の往復動を可能にする役目を担っている。

移動ヘッド１２にはサックバックバルブ２６が設けられている。塗布バルブ２３を開放してノズル１１から薬液を所定量塗布した後に塗布バルブ２３を閉じて薬液の塗布を停止したときに、ノズル１１の先端からの液だれを防止するために、サックバックバルブ２６はノズル１１内の薬液を逆流させるように作動する。

塗布バルブ２３の流入側のポートともなる弁室には循環チューブ２７の一端部が接続されており、この循環チューブ２７の他端部は薬液供給ユニット１４の流入チューブ１７に接続されている。したがって、供給チューブ２１によって移動ヘッド１２まで供給された薬液を循環チューブ２７によりバッファタンク１９に戻すことができるようになっている。この循環チューブ２７にはこのチューブ内の流路を開閉する循環バルブ２８が設けられており、この循環バルブ２８は循環チューブ２７内の流路を開放して移動ヘッド１２側から薬液供給ユニット１４側に薬液を戻す循環状態と、薬液の戻しを停止する循環停止状態とに作動する。なお、循環チューブ２７の一端部を塗布バルブ２３の弁室に接続することなく、塗布バルブ２３の上流側に接続するようにしても良い。ただし、塗布バルブ２３の弁室に循環チューブ２７を接続することにより、塗布バルブ２３を循環チューブ２７の接続継手として利用することができ、移動ヘッド１２の重量を高めることが防止される。

流入チューブ１７，供給チューブ２１および循環チューブ２７は、薬液であるレジスト液と反応しないように、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂が用いられている。ただし、薬液の種類によっては他の樹脂材料を用いるようにしても良い。

図１に示すように、バッファタンク１９の上部にはここに貯まる気泡を含む薬液を外部に排出するために排出チューブ３１が接続され、ポンプ１６の上部には排出チューブ３２が接続され、供給チューブ２１のフィルタ２２の手前には排出チューブ３３が接続され、フィルタ２２には排出チューブ３４が接続されている。それぞれの排出チューブ３１〜３４には、ベントバルブ３５〜３８が設けられており、それぞれのベントバルブ３５〜３８を開くと、気体や気泡を含む薬液が外部に排出されて回収容器３９に回収される。

装置本体１５には純水を温調媒体としこれを所定の温度に加熱する温度調節器４１が配置されている。供給チューブ２１のうちフィルタ２２と移動ヘッド１２との間の部分の外側には温調チューブ４２が設けられ、この温調チューブ４２と供給チューブ２１との間に温調流路４３が形成されている。温度調節器４１の供給口と温調チューブ４２の基端部との間に接続された媒体案内チューブ４４により温度調節器４１から所定の温度に加熱された純水が温調流路４３に供給される。温調チューブ４２の先端部と温度調節器４１の戻し口との間には媒体戻しチューブ４５が接続され、温調流路４３を通過した純水は媒体戻しチューブ４５を介して温度調節器４１に戻される。これにより、フィルタ２２を通過して濾過された薬液は、ノズル１１に向けて移動しながら所定の温度に加熱され、薬液の粘度は所定の値に設定される。なお、温調媒体としては純水が使用されているが、純水以外の液体等を温調媒体として使用することは可能である。

図２は図１に示された移動ヘッド１２を示す断面図であり、図３は図２におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。移動ヘッド１２はフッ素樹脂製のホルダー５０を有し、このホルダー５０にはノズル１１と塗布バルブ２３とサックバックバルブ２６が設けられている。

ノズル１１は移動ヘッド１２に着脱自在にねじ止めされるプラグ４６によりホルダー５０に取り付けられており、プラグ４６を取り外すことによりノズル１１を交換することができる。ホルダー５０には連結ブロック４０が取り付けられており、この連結ブロック４０にはアーム１３に設けられたピンなどの係合部材が入り込む係合孔４０ａが形成されている。これにより、移動ヘッド１２はアーム１３に取り付けられて待機位置から塗布位置に搬送される。

塗布バルブ２３はダイヤフラム弁体５１を有し、このダイヤフラム弁体５１は軸部５１ａと環状部５１ｂとこれらの間に一体となった弾性変形部５１ｃとを備えており、フッ素樹脂により形成されている。ホルダー５０には供給チューブ２１内の流路２１ａに連通する供給側の流路４９が形成されており、この流路４９に連通する弁室５２がダイヤフラム弁体５１とにより形成されるとともにノズル１１の流路１１ａに連通する塗布流路５０ａがホルダー５０に形成され、この塗布流路５０ａは吐出ポート５３に連通している。塗布バルブ２３の弁室５２は、ホルダー５０に形成された弁座５４に当接するダイヤフラム弁体５１によって吐出ポート５３に連通する状態と連通が遮断される状態とに切り換えられる。

ホルダー５０には弁ハウジング５５が取り付けられており、ダイヤフラム弁体５１の環状部５１ｂは弁ハウジング５５とホルダー５０により挟み込まれている。軸部５１ａは弁ハウジング５５に軸方向に移動自在に装着された駆動ロッド５６にねじ止めされており、塗布バルブ２３は駆動ロッド５６によりダイヤフラム弁体５１が弁座５４から離れて供給チューブ２１内の流路を開放し、ノズル１１から薬液を塗布する塗布状態と、ダイヤフラム弁体５１が弁座５４に接触してノズル１１からの薬液の塗布を停止する停止状態とに作動する。

弁ハウジング５５にはカバーブロック５７が取り付けられており、このカバーブロック５７には、駆動ロッド５６に対してダイヤフラム弁体５１を弁座５４に押し付ける方向のばね力を加えるために、圧縮コイルばね５８が装着されている。駆動ロッド５６にはダイヤフラム５９が設けられており、その外周部はカバーブロック５７と弁ハウジング５５との間に挟み込まれている。ダイヤフラム５９は駆動ロッド５６に取り付けられたディスク６０に保持されるとともに圧縮コイルばね５８がディスク６０に突き当てられている。ダイヤフラム５９と弁ハウジング５５の間には空気圧室６１が形成されており、この空気圧室６１には空気圧配管６２により外部から圧縮空気が供給されるようになっている。空気圧配管６２から空気圧室６１内に圧縮空気を供給すると、駆動手段としての駆動ロッド５６はばね力に抗して弁座５４から離れる方向に駆動され、ダイヤフラム弁体５１は弁座５４から離れて弁室５２と吐出ポート５３とが連通状態となる。この塗布バルブ２３は空気圧により作動するエアオペレートバルブであるが、電磁石により作動する電磁弁を用いるようにしても良く、駆動ロッド５６を電動モータにより駆動するようにしても良い。

弁室５２に連通する戻し流路６３がホルダー５０に形成され、戻し流路６３は継手６４によりホルダー５０に接続される循環チューブ２７内の流路２７ａに連通されている。したがって、循環チューブ２７内の流路２７ａは、ホルダー５０に形成された供給側の流路４９と弁室５２とを介して供給チューブ２１内の流路２１ａに常時連通した状態となっている。

ホルダー５０には連結ブロック６５が取り付けられており、連結ブロック６５には温調チューブ４２の先端部が継手６６により接続されており、温調流路４３は連結ブロック６５とホルダー５０により形成される戻し室６７に連通している。ホルダー５０には媒体戻しチューブ４５が継手６８により取り付けられており、この媒体戻しチューブ４５内の流路４５ａは流路６９により戻し室６７に連通している。供給チューブ２１の端部は戻し室６７の内部に入り込んでおり、供給チューブ２１の端部は流路２１ａと流路４９とが連通するように、ホルダー５０に接続されている。

サックバックバルブ２６はホルダー５０に流路５０ａに連通して形成されたサックバック室７１の容積を膨張収縮させるダイヤフラム弁体７２を有し、ダイヤフラム弁体７２は軸部７２ａと環状部７２ｂとこれらの間に一体となった弾性変形部７２ｃとを備えており、フッ素樹脂により形成されている。

ホルダー５０には弁ハウジング７３が取り付けられており、ダイヤフラム弁体７２の環状部７２ｂは弁ハウジング７３とホルダー５０により挟み込まれている。軸部７２ａは弁ハウジング７３に軸方向に移動自在に装着された駆動ロッド７４にねじ止めされており、駆動手段としての駆動ロッド７４には保持ディスク７５が取り付けられ、この保持ディスク７５に当接する圧縮コイルばね７６が弁ハウジング７３に組み込まれており、駆動ロッド７４およびダイヤフラム弁体７２にはサックバック室７１の容積を膨張させる方向にばね力が加えられるようになっている。

弁ハウジング７３にはカバーブロック７７が取り付けられており、駆動ロッド７４に取り付けられるダイヤフラム７８の外周部がカバーブロック７７と弁ハウジング７３との間に挟み込まれている。カバーブロック７７内に組み込まれた調整ロッド７９が駆動ロッド７４に連結されており、調整ロッド７９はカバーブロック７７に取り付けられたストローク調整ねじ８１に当接するようになっている。このストローク調整ねじ８１には締結ナット８２がねじ結合されている。ダイヤフラム７８とカバーブロック７７との間には空気圧室８３が形成されており、この空気圧室８３には空気圧配管８４により外部から圧縮空気が供給されるようになっている。空気圧配管８４から空気圧室８３内に圧縮空気を供給すると、駆動ロッド７４およびダイヤフラム弁体７２には、ばね力に抗してサックバック室７１の容積を収縮する方向に駆動される。したがって、空気圧室８３内に圧縮空気を供給してサックバック室７１の容積を収縮した状態でノズル１１から薬液を塗布した後に空気圧室８３内の圧縮空気を外部に排出すると、ばね力によりサックバック室７１の容積が膨張してノズル１１の流路１１ａ内の薬液が戻されて薬液がノズル１１から滴下されることを防止できる。サックバック量はストローク調整ねじ８１を調整することにより変化させることができる。このサックバックバルブ２６も塗布バルブ２３と同様に空気圧により作動するエアオペレートバルブであるが、電磁石により作動する電磁弁を用いるようにしても良く、駆動ロッド７４を電動モータにより駆動するようにしても良い。

塗布バルブ２３を開放してノズル１１から薬液を所定量塗布した後に塗布バルブ２３を閉じると、ダイヤフラム弁体５１が弁座５４に接近して吐出ポート５３に薬液が僅かに押し出されることや、薬液の特性によりノズル１１に液滴が残ることになるが、サックバックバルブ２６を作動させてサックバック室７１の容積を大きくすることにより、ノズル１１の先端からの液だれが防止される。

なお、図１に示すように、循環バルブ２８は装置本体１５に取り付けられているが、二点鎖線で示すように、移動ヘッド１２に循環バルブ２８を取り付けるようにしても良い。循環バルブ２８を移動ヘッド１２に取り付けると、循環チューブ２７のうち移動ヘッド１２とともに移動する部分における内部の流路は循環バルブ２８により弁室５２とは遮断されることになるので、移動ヘッド１２とともに移動する部分における流路内の薬液の移動に起因した圧力変動が弁室５２内の薬液に伝達することが防止される。

図４は移動ヘッド１２の参考例を示す断面図であり、図４においては、図２に示された部材と共通する部材には同一の符号が付されている。

図４に示す移動ヘッド１２は図１に示した温度調節器４１が使用されない薬液供給装置に使用される。したがって、継手６６には供給チューブ２１が装着されており、温調チューブ４２は供給チューブ２１の外側には設けられておらず、ホルダー５０には供給チューブ２１の流路２１ａに連通する流路４９が形成され、流路４９は塗布バルブ２３の弁室５２に連通している。

図５は本発明の一実施の形態である薬液供給装置の移動ヘッド１２を示す断面図であり、図６（Ａ）は図５におけるＢ−Ｂ線拡大断面図であり、図６（Ｂ）は図５に示された弁体の拡大斜視図である。図５に示す移動ヘッド１２は図２に示す場合と同様に、温度調節器４１が使用される薬液供給装置に使用されるが、塗布バルブ２３の構造が上述したものと相違する。

ホルダー５０には円筒形状の弁体収容室により弁室５２が形成されており、この弁室５２はホルダー５０に形成された流路４９を介して供給チューブ２１内の流路２１ａに連通しており、この弁室５２には循環チューブ２７内の流路２７ａに連通する戻し流路６３が連通している。流路４９と流路６３は、ホルダー５０内に円筒形状の弁室５２の内周面に接線方向に形成されており、相互に円周方向に１８０度ずれた位置で弁室５２に連通している。これにより、ポンプ１６から供給された薬液は流路４９から弁室５２内に流入し、旋回しながら円滑に流路６３からバッファタンク１９に戻されることになる。

弁室５２の底面にはノズル１１の流路１１ａに連通する塗布流路５０ａが開口しており、塗布流路５０ａの一部が吐出ポート５３となっている。弁室５２内には弁室５２と吐出ポート５３とを連通させる位置およびこれらの連通を遮断する位置に作動する樹脂製の弁体８６が組み込まれている。弁室５２はホルダー５０に取り付けられる樹脂製のカバー８７により底面に対向する面は閉じられており、このカバー８７の外側には強磁性の材料からなる磁性リング８５が取り付けられている。

塗布バルブ２３の弁体８６は、上述したダイヤフラム弁体と相違して、図６（Ｂ）に示すように、全体的に円筒形状となっており、一端部には弁座５４に当接するテーパ形状の接触部８８が設けられている。

弁体８６の両端部には円周方向に所定の間隔を隔てて複数の突起８９が径方向外方に突出して放射状に設けられ、それぞれの突起８９の先端は円筒形状の弁室５２の内周面に接触するようになっており、円周方向に隣り合う突起８９の間には薬液が入り込む凹部となっている。弁体８６の内部には被駆動側の磁石９１が埋め込まれており、磁石９１は樹脂製の弁体８６の表面に露出することなく、薬液と磁石８１の接触が回避されている。

ホルダー５０にはアルミニウム合金等の非磁性材料からなる空気圧シリンダ９２が取り付けられており、空気圧シリンダ９２の内部に組み込まれた非磁性材料からなるピストン９３には駆動側の磁石９４が組み込まれている。空気圧シリンダ９２の内部はピストン９３により空気圧シリンダ９２の基端部側のばね室と、先端側の空気圧室９７とに仕切られており、ばね収容室内におけるばね受け９５とピストン９３との間に圧縮コイルばね９６が装着され、ピストン９３には弁室５２に向かう方向のばね力が加えられている。

両方の磁石９１，９４は相互に逆極性の部分が対向するように配置されており、図示する場合にはＮ極側が相互に対向するように配置されている。これにより、ピストン９３がばね力により弁体８６に接近すると、磁石相互の反発力により弁体８６は弁座５４に押し付けられる。一方、ピストン９３を弁体８６から離す方向に移動すると、カバー８７の外側に配置された磁性リング８５が弁体８６内の磁石９１により磁化されて、磁石９１は磁性リング８５に向けて引き寄せられ、弁体８６は弁座５４から離れることになる。ピストン９３を弁体８６から離す方向に駆動するために、空気圧シリンダ９２の先端部には空気圧室９７が形成されており、この空気圧室９７に連通する給排ポート９８から圧縮空気を供給すると、ピストン９３は弁体８６から離れる方向に駆動される。空気圧室９７は空気圧シリンダ９２の先端に設けられた薄肉の部分によりカバー８７からは仕切られている。

図５に示すホルダー５０には弁体８６が流路を閉じた状態であるか、開いた状態であるかを検出するためにセンサ９９が取り付けられており、検出信号は図示しない制御部に送られるようになっている。なお、上述した移動ヘッド１２における塗布バルブ２３についてもセンサ９９を取り付けて弁体の作動状態を検出するようにしても良い。

図７は比較例として示す薬液供給装置のシステム構成図であり、図１に示した薬液供給装置における部材と共通する部材には同一の符号が付されている。図７に示す薬液供給装置においては、装置本体１５に塗布バルブ２３とサックバックバルブ２６が配置され、移動ヘッド１２に取り付けられたノズル１１とサックバックバルブ２６との間が供給チューブ２１により接続されている。このような薬液供給装置においては、図に示す供給系統が長時間休止状態となると、ノズル１１から薬液が塗布されない状態が続いて供給チューブ２１の中で薬液が長時間滞留することになる。供給チューブ２１の中で薬液が長時間滞留すると薬液が変質して固形物が発生したり、マイクロバブルが発生するおそれがある。

これに対して、図１に示した薬液供給装置においては、塗布バルブ２３が移動ヘッド１２に装着され、移動ヘッド１２側から循環チューブ２７により供給チューブ２１内の薬液を循環移動させることができるので、供給チューブ２１内に薬液が長時間滞留することを防止できる。これにより、従来では被処理物Ｗに塗布することができず、供給チューブ２１内に長時間滞留した薬液を廃棄する必要があったが、薬液を廃棄することなく、清浄な薬液を被処理物に塗布することができ、被処理物の製造コストを低減することができる。

図８は本発明の薬液供給装置の動作例を示すタイムチャートである。ノズル１１から薬液を塗布する際には、まず、ポンプ１６の容積変化部を膨張させてポンプ１６内に薬液を吸入する。このときには、流入側バルブ２４は開放される。吸入動作が終了した後に、ポンプ１６の容積変化部を収縮させてポンプ１６から薬液の吐出動作を行う。このときには、吐出側バルブ２５を開くとともに塗布バルブ２３を開放する。これにより、ポンプ１６内の薬液はフィルタ２２を介してノズル１１に向けて供給される。

図９は本発明の薬液供給装置の動作例を示すタイムチャートである。ポンプ１６の吸入動作が終了した後に、ポンプ１６の容積変化部を収縮させてポンプ１６から薬液の吐出動作を行うときに、塗布バルブ２３を閉じた状態のもとで、吐出側バルブ２５と循環バルブ２８とを開放させる。これにより、供給チューブ２１により移動ヘッド１２側にまで供給された薬液は循環チューブ２７によりバッファタンク１９に向けて戻される。この循環工程を複数回繰り返すことにより、所定量の薬液をバッファタンク１９に戻して再度フィルタ２２を通過させて濾過させることができる。つまり、薬液を循環させて複数回濾過することができ、ノズル１１が休止される場合であっても、供給チューブ２１内に薬液が長時間滞留することが防止される。

図１０は本発明の薬液供給装置の動作例を示すタイムチャートである。ポンプ１６の吸入動作が終了し、ノズル１１から薬液を塗布する前に、ポンプ１６の容積変化部を僅かに収縮させるとともにベントバルブ３６を開放することにより、ポンプ１６の上部に接続された排出チューブ３２から気泡を含む薬液を外部に排出することができる。このように、ベントバルブ３６から気泡を含む薬液を外部に排出するときには、吐出側バルブ２５を閉じたままとすることができるが、ベントバルブ３６から排出することなく、ベントバルブ３７，３８から気泡を含む薬液を外部に排出することもできる。その場合には、図１０において破線で示すように、吐出側バルブ２５を開放するとともにベントバルブ３７，３８を開放する。これにより、フィルタ２２の手前およびフィルタ２２の内部から気泡を含む薬液を排出チューブ３３，３４を介して外部に排出することができる。それぞれのベントバルブ３６〜３８から気泡を含む薬液を外部に排出することもできる。

図１１は本発明の薬液供給装置の動作例を示すタイムチャートである。図１１においては、図９に示した循環濾過と、図１０に示した気泡を含む薬液の排出とが繰り返して行われている。これにより、ノズル１１からの薬液の塗布を行う前に流路内の薬液の濾過と気泡除去とを行うことができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図示する薬液供給装置は半導体ウエハを被処理物としてこれにレジスト液を塗布するために適用されているが、被処理物はこれに限られることなく、液晶パネル等の他の被処理物に対して薬液を塗布する場合にも本発明の薬液供給装置は適用される。

本発明の前提となる薬液供給装置を示すシステム構成図である。 図１に示された移動ヘッドの参考例を示す断面図である。 図２におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。 移動ヘッドの参考例を示す断面図である。 本発明の一実施の形態である薬液供給装置の移動ヘッドを示す断面図である。 （Ａ）は図５におけるＢ−Ｂ線拡大断面図であり、（Ｂ）は図５に示された弁体の拡大斜視図である。 比較例として示す薬液供給装置のシステム構成図である。 本発明の薬液供給装置の動作例を示すタイムチャートである。 本発明の薬液供給装置の動作例を示すタイムチャートである。 本発明の薬液供給装置の動作例を示すタイムチャートである。 本発明の薬液供給装置の動作例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１１ ノズル
１２ 移動ヘッド
１３ アーム
１４ 薬液供給ユニット
１６ ポンプ
１７ 流入チューブ
１８ 薬液タンク
１９ バッファタンク
２１ 供給チューブ
２２ フィルタ
２３ 塗布バルブ
２４ 流入側バルブ
２５ 吐出側バルブ
２６ サックバックバルブ
２７ 循環チューブ
２８ 循環バルブ
３１〜３４ 排出チューブ
３５〜３８ ベントバルブ
４１ 温度調節器
４２ 温調チューブ
４３ 温調流路
４４ 媒体案内チューブ
４５ 媒体戻しチューブ
５０ ホルダー
５１ ダイヤフラム弁体
５２ 弁室
５３ 吐出ポート
５４ 弁座
５５ 弁ハウジング

Claims (9)

1. 被処理物に薬液を供給する薬液供給装置であって、
   薬液を塗布するノズルを備え、往復動部材により塗布位置と待機位置との間を往復動する移動ヘッドと、
   薬液タンク、当該薬液タンク内の薬液を吐出するポンプおよび当該ポンプから吐出された液体を濾過するフィルタを有する薬液供給ユニットと前記ノズルとの間に接続され、前記ポンプから吐出された薬液を前記ノズルに案内する供給チューブと、
   前記移動ヘッドに設けられ、前記供給チューブ内の流路を開閉して前記ノズルから薬液を塗布する塗布状態と塗布を停止する停止状態とに作動する塗布バルブと、
   前記供給チューブに連通され、前記移動ヘッドにまで供給された薬液を前記薬液供給ユニットに戻す循環チューブと、
   前記循環チューブ内の流路を開閉して前記移動ヘッドから前記薬液供給ユニットに薬液を戻す循環状態と薬液の戻しを停止する循環停止状態とに作動する循環バルブとを有し、
   前記塗布バルブは、
   前記移動ヘッドに設けられ、前記供給チューブに連通する流路と前記ノズルに連通する吐出ポートとを連通させる弁室が形成されたホルダーと、
   被駆動側の磁石が封入されて前記弁室内に組み込まれ、前記吐出ポート周囲の弁座に接触する接触部が一端に設けられるとともに前記弁室の内周面との間に流体を流す隙間が形成され、前記弁座に接触して前記弁室と前記吐出ポートとの連通を遮断させて薬液の塗布を停止させる閉位置と、前記弁座から離れて前記弁室と前記吐出ポートを連通させて薬液を塗布する開位置とに移動する弁体と、
   駆動側の磁石を前記被駆動側の磁石に接近させる接近位置と、前記駆動側の磁石を前記被駆動側の磁石から離反させる離反位置とに駆動し、前記駆動側の磁石を前記被駆動側の磁石に接近させて前記被駆動側の磁石を反発させて前記弁体を前記閉位置に移動させる駆動手段と、
   強磁性材料からなるとともに、前記ホルダーに前記弁座に対するように設けられ、前記駆動側の磁石が前記離反位置となったときに前記被駆動側の磁石により磁化され前記被駆動側の磁石を引き寄せて前記弁体を前記開位置に駆動する磁性リングとを有し、
   前記駆動側の磁石が前記接近位置となったときに前記駆動側の磁石の磁力により前記弁体を前記閉位置に駆動し、前記駆動側の磁石が前記離反位置となったときに前記磁性リングが前記被駆動側の磁石の磁力により前記弁体を前記開位置に駆動することを特徴とする薬液供給装置。
2. 請求項１記載の薬液供給装置において、前記循環チューブ内の流路を前記弁室を介して前記供給チューブ内の流路に連通させることを特徴とする薬液供給装置。
3. 請求項２記載の薬液供給装置において、前記弁体の前記弁座に当接する一端部には、テーパ形状の接触部が設けられていることを特徴とする薬液供給装置。
4. 請求項２記載の薬液供給装置において、前記弁体の両端部には円周方向に所定の間隔を隔てて、複数の突起が径方向外方に突出して放射状に設けられるとともに、前記弁体は樹脂製であることを特徴とする薬液供給装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記供給チューブとにより温調流路を形成する温調チューブを前記供給チューブに設け、温調媒体を所定の温度に設定する温度調節器の供給口と前記温調チューブの基端部とを媒体案内チューブにより接続し、前記温調流路の先端部に連通して前記移動ヘッドに形成された戻し室と前記温度調節器の戻し口とを媒体戻しチューブにより接続することを特徴とする薬液供給装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記ノズルからの薬液の塗布が終了した後に前記ノズル内の薬液を戻すサックバックバルブを前記ノズルと前記塗布バルブとの間に設けることを特徴とする薬液供給装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記薬液供給ユニットは前記薬液タンクと前記ポンプとの間に設けられるバッファタンクを有し、前記循環チューブを前記バッファタンクに接続することを特徴とする薬液供給装置。
8. 薬液を塗布するノズルを備え、往復動部材により塗布位置と待機位置との間を往復動する移動ヘッドと、
   薬液タンク、当該薬液タンク内の薬液を吐出するポンプおよび当該ポンプから吐出された液体を濾過するフィルタを有する薬液供給ユニットと前記ノズルとの間に接続され、前記ポンプから吐出された薬液を前記ノズルに案内する供給チューブと、
   前記移動ヘッドに設けられ、前記供給チューブ内の流路を開閉して前記ノズルから薬液を塗布する塗布状態と塗布を停止する停止状態とに作動する塗布バルブと、
   前記供給チューブに連通され、前記移動ヘッドにまで供給された薬液を前記薬液供給ユニットに戻す循環チューブと、
   前記循環チューブ内の流路を開閉して前記移動ヘッドから前記薬液供給ユニットに薬液を戻す循環状態と薬液の戻しを停止する循環停止状態とに作動する循環バルブとを有し、
   前記塗布バルブは、
   前記移動ヘッドに設けられ、前記供給チューブに連通する流路と前記ノズルに連通する吐出ポートとを連通させる弁室が形成されたホルダーと、
   被駆動側の磁石が封入されて前記弁室内に組み込まれ、前記吐出ポート周囲の弁座に接触する接触部が一端に設けられるとともに前記弁室の内周面との間に流体を流す隙間が形成され、前記弁座に接触して前記弁室と前記吐出ポートとの連通を遮断させて薬液の塗布を停止させる閉位置と、前記弁座から離れて前記弁室と前記吐出ポートを連通させて薬液を塗布する開位置とに移動する弁体と、
   駆動側の磁石を前記被駆動側の磁石に接近させる接近位置と、前記駆動側の磁石を前記被駆動側の磁石から離反させる離反位置とに駆動し、前記駆動側の磁石を前記被駆動側の磁石に接近させて前記被駆動側の磁石を反発させて前記弁体を前記閉位置に移動させる駆動手段と、
   強磁性材料からなるとともに、前記ホルダーに前記弁座に対するように設けられ、前記駆動側の磁石が前記離反位置となったときに前記被駆動側の磁石により磁化され前記被駆動側の磁石を引き寄せて前記弁体を前記開位置に駆動する磁性リングとを有し、
   前記駆動側の磁石が前記接近位置となったときに前記駆動側の磁石の磁力により前記弁体を前記閉位置に駆動し、前記駆動側の磁石が前記離反位置となったときに前記磁性リングが前記被駆動側の磁石の磁力により前記弁体を前記開位置に駆動する薬液供給装置を用いた薬液供給方法であって、
   前記塗布バルブを開放して前記供給チューブ内の流路と前記ノズル内の流路とを連通させた状態のもとで、前記ポンプを駆動して前記ノズルから薬液を塗布する塗布工程と、
   前記循環バルブを開放して前記供給チューブ内の流路と前記薬液供給ユニットを連通させるとともに、前記塗布バルブを閉じて前記供給チューブ内の流路と前記ノズル内の流路とを遮断した状態のもとで、前記ポンプを駆動して薬液を前記移動ヘッドから前記薬液供給ユニットに戻す循環工程とを有することを特徴とする薬液供給方法。
9. 請求項８記載の薬液供給方法において、前記薬液供給ユニットに設けられ気泡を含む薬液を外部に排出する排気チューブのベントバルブを開放した状態のもとで、前記ポンプを駆動して前記薬液供給ユニット内における気泡を含む薬液を外部に排出する排出工程を有することを特徴とする薬液供給方法。
   

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