JP4658248B2 - 薬液供給システム - Google Patents

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実現できる薬液供給システム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）が充填される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（吐出ポンプ１３）と、
作動気体（作動エア）を正圧、負圧いずれの設定圧にも調整可能で、その調整により設定圧とされた作動気体圧力を前記作動室内の気体圧力に反映させることでその作動室内の気体圧力を調整する圧力調整手段（電空レギュレータ５１）と、
前記作動気体圧力を、前記ポンプから薬液を吐出する時には正圧の設定圧とし、薬液を吸入する時には負圧の設定圧とすべく、前記圧力調整手段を制御する制御手段（コントローラ７０）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、薬液を吐出する時には圧力調整手段によって作動気体が正圧の設定圧に調整され、その圧力が作動室内の気体圧力に反映される。これにより、作動室内の気体圧力が上昇して、容積可変部材がポンプ室の容積を縮小しようとし、ポンプ室の薬液が吐出される。他方、薬液を吸入する時には圧力調整手段によって作動気体が負圧の設定圧に調整され、その圧力が作動室内の気体圧力に反映される。これにより、作動室内の気体圧力が減少して、容積可変部材がポンプ室の容積を拡張しようとし、ポンプ室内に薬液が吸入される。

このように、手段１ではポンプの吐出・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。さらに、作動気体を正圧、負圧いずれの設定圧にも調整可能な圧力調整手段を用いていることから、圧力調整手段とポンプとを接続する配管には、正圧、負圧を切り換える切換手段等の構成を設ける必要がない。これにより、ポンプの一層の小型化を図ることができる。

このポンプの小型化は、次のような点でメリットがある。まず、ポンプの小型化により、ポンプの設置空間をこれまで以上に狭くすることができる。例えば、半導体製造装置の場合、薬液の吐出量の精度を向上させるため、ポンプは半導体ウェハ近傍に配置される。この半導体ウェハを含めた設置空間には最高レベルのクリーン度が要求される。装置のコストを考えるとそのような空間はできるだけ狭くすることが求められるが、手段１では前記設置空間を狭くできる点で、コスト削減に大きく寄与できる。また、ポンプの小型化により、ポンプをこれまで以上に先端ノズルに近づけて設置できる。これにより、先端ノズルとポンプとを１対とした薬液吐出部を複数設置した場合に、各薬液吐出部で吐出ポンプから先端ノズルまでの配管長や揚程の違いを小さくできる。このため、各薬液吐出部の制御値を均一化しやすく、制御が容易となる。

手段２．前記制御手段は、薬液吐出状態から薬液吸入状態に切り換える際、作動気体の圧力を正圧の設定圧から徐々に負圧の設定圧へ低下するように前記圧力調整手段を制御することを特徴とする手段１に記載の薬液供給システム。

手段２によれば、薬液吐出状態で作動気体が正圧の設定圧に調整されていた状態から、作動気体が負圧の設定圧に調整される薬液吸入状態に切り換わる際、制御手段は、正圧から徐々に負圧へ低下するように圧力調整手段を制御する。すなわち、作動気体の圧力は正圧の設定圧から負圧の設定圧となるまで徐々に低下するよう制御される。これにより、作動室内の気体圧力も徐々に低下することになり、急激な圧力低下が回避される。作動室内の急激な圧力低下は、ポンプ室内や薬液吸入側配管内の薬液の急激な圧力低下を引き起こし、薬液に溶け込んでいたエアが気泡となってポンプ室内に現われる現象が生じる（発泡）。この気泡は滴下対象への薬液塗布に影響を及ぼし、薬液を均一に塗布することができないという問題が生じる原因となっていたが、手段２によればこのような気泡が薬液中に発生することを防止できる。なお、圧力低下の度合いは、発泡防止効果や薬液吸入効率その他の事情を考慮して最適なものに設定される。

手段３．前記圧力調整手段を、前記制御手段からの設定圧信号と二次圧の検出信号との偏差に基づいて給気と排気を制御することにより、給気された作動気体を設定圧に調整する電空レギュレータにより構成し、その電空レギュレータには正圧、負圧いずれの二次圧も検出可能な検出手段（圧力センサ６３）を設けるとともに、排気ポートには負圧発生源（真空発生源６１）を接続したことを特徴とする手段１又は２に記載の薬液供給システム。

手段３によれば、電空レギュレータが正圧、負圧いずれの二次圧も検出可能な検出手段を備え、排気ポートには負圧発生源が接続されていることにより、この電空レギュレータ一つだけで作動気体を正圧、負圧いずれの設定圧にも調整できる。このため、電空レギュレータとポンプとを接続する配管には、正圧、負圧を切り換える切換手段等の構成は不要であり、ポンプの一層の小型化を図ることができる。

手段４．前記制御手段は、前記ダイアフラムの張力によって発生する圧力よりも低い液圧で薬液を吐出する場合に前記作動気体圧力を負圧の設定圧に設定操作する設定操作手段（設定操作部）を備えたことを特徴とする手段１乃至３のいずれかに記載の薬液供給システム。

手段４によれば、設定操作手段により負圧の設定圧を設定できる。ここで、薬液吸入時に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たとき、容積可変部材が無負荷状態の形状からさらに反ポンプ室側に変形した状態となるならば、容積可変部材には無負荷状態の形状に戻ろうとする張力が発生する。このため、薬液吐出時にはポンプ室内の薬液は作動室内の気体圧力上昇による加圧だけでなく、容積可変部材の張力によっても加圧され、吐出される薬液の液圧は作動気体の圧力にその張力分が上積みされる。したがって、たとえ作動室内の気体圧力を零としても張力分の液圧が生じてしまう以上、作動室内の気体圧力を正圧とするだけでは薬液の液圧を容積可変部材の張力によって発生する圧力以下に調整することができない。この点、手段４によれば負圧の設定圧を設定でき、作動室内の気体圧力をその設定された負圧に調整することができる。このため、負圧の設定圧次第で容積可変部材の張力を相殺でき、吐出される薬液の液圧を容積可変部材の張力によって発生する圧力以下の微小な液圧に調整することができる。

手段５．薬液が充填される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（吐出ポンプ１３）と、
二次圧をフィードバックして給気と排気を制御することにより、給気された作動気体を設定圧に調整し、その調整により設定圧とされた作動気体圧力を前記作動室内の気体圧力に反映させることでその作動室内の気体圧力を調整する電空レギュレータであって、正圧、負圧いずれの二次圧も検出可能な検出手段（圧力センサ６３）を備え、排気ポートには負圧発生源（真空発生源６１）を接続した電空レギュレータと、
前記作動気体圧力を、前記ポンプから薬液を吐出する時には正圧の設定圧とし、薬液を吸入する時には負圧の設定圧とすべく、前記電空レギュレータを制御する制御手段（コントローラ７０）と、
前記ポンプと 前記ポンプと同ポンプから吐出された薬液を滴下する先端ノズルとの間に設けられた開閉式の吐出側遮断弁（遮断弁４６）と、
前記ポンプと薬液供給源（レジストボトル４２）との間に設けられた開閉式の吸入側遮断弁（吸入側制御弁４０）と、
前記ポンプから薬液を吐出する時には前記吸入側遮断弁を閉位置に、前記吐出側遮断弁を開位置に切り換え、前記吐出ポンプに薬液を吸入する時には前記吸入側遮断弁を開位置に、前記吐出側遮断弁を閉位置に切り換えるべく、前記両遮断弁を制御する弁制御手段（コントローラ７０）と
を備えたことを特徴とする薬液供給システム。

手段５によれば、弁制御手段により吸入側遮断弁が閉位置に、吐出側遮断弁が開位置に切り換えられるとともに、制御手段の制御により電空レギュレータが作動気体を正圧の設定圧に調整し、その圧力が作動室に反映されると、薬液がポンプから吐出されて先端ノズルから滴下される。他方、弁制御手段により吸入側遮断弁が閉位置に、吐出側遮断弁が開位置に切り換えられるとともに、制御手段の制御により電空レギュレータが作動気体を負圧の設定圧に調整し、その圧力が作動室に反映されると、ポンプに薬液が吸入される。このように電空レギュレータ一つだけで作動気体を正圧、負圧いずれの設定圧にも調整できる。このため、電空レギュレータとポンプとを接続する配管には、正圧、負圧を切り換える切換手段等の構成は不要であり、その分システムを簡素化できる。

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、それを図１及び図２の回路図に基づいて説明する。

図１に示すように、この薬液供給システムは薬液を吐出するための吐出ポンプ１３を備えている。吐出ポンプ１３はその内部構造を図示しないものの、その内部には空間が形成されている。その内部空間は容積可変部材を構成するダイアフラム等の可撓性膜により、空気圧が作用する作動室と薬液が満たされるポンプ室とに区画されている。そして、可撓性膜を反ポンプ室側に変形させた状態（ポンプ室の容積が拡張し薬液を充満した状態）で作動室内のエア圧力を制御することにより可撓性膜をポンプ室側に変化させる（ポンプ室の容積が縮小する）と、ポンプ室から薬液が吐出される。

吐出ポンプ１３の薬液吸入側に設けられた図示しない吸入ポートには、途中に吸入側遮断弁としての吸入側制御弁４０を設けた吸入配管４１の一端が接続され、吸入配管４１のもう一端はレジストボトル４２の薬液としてのレジスト液Ｒ内に導かれている。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切換弁４３にて駆動される。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は後述するコントローラ７０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、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。これにより、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が吐出ポンプ１３側に供給可能な状態となる。

吐出ポンプ１３の薬液吐出側に設けられた図示しない吐出ポートには、途中に吐出側遮断弁としての遮断弁４６を設けた吐出配管４７の一端が接続されている。遮断弁４６は、コントローラ７０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、吐出ポンプ１３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のもう一端は先端ノズルとされている。先端ノズルは、下方に指向されるとともに、回転板４８上に載置された半導体ウェハ４９の中心位置にレジスト液Ｒが滴下されるように配置されている。

以上より、レジストボトル４２内のレジスト液Ｒは、吸入配管４１、吐出ポンプ１３内のポンプ室及び吐出配管４７を介して、吐出配管４７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。なお、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、吐出ポンプ１３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。

前記吐出ポンプ１３にはその作動室に連通する図示しない給排ポートが設けられ、その給排ポートには、エア配管５０の一端が接続されている。エア配管５０の他端は圧力調整手段としての電空レギュレータ５１の出力ポートＰ１に接続されている。

図２の回路図に示したように、電空レギュレータ５１の給気ポートＰ２には供給配管５２の一端が接続され、供給配管５２の他端は供給源５３に接続されている。電空レギュレータ５１はその給気ポートＰ２につながる給気通路５４と、給気用電磁弁５５を介してその給気通路５４につながる出力通路５６とを有している。出力通路５６はエア配管５０が接続される出力ポートＰ１につながっている。また、前記給気用電磁弁５５は演算回路５７により開閉が制御される。そして、給気用電磁弁５５が開状態とされると、供給源５３からの作動エアが給気ポートＰ２及び給気通路５４を介して出力通路５６に至る。

さらに、電空レギュレータ５１は前記出力通路５６に排気用電磁弁５８を介してつながる排気通路５９を有し、その排気通路５９は排気ポートＰ３につながっている。また、排気用電磁弁５８は前記演算回路５７により開閉が制御される。前記排気ポートＰ３には排気配管６０の一端が接続され、排気配管６０の他端は負圧発生源としての真空発生源６１に接続されている。このため、排気用電磁弁５８が開状態とされると、出力通路５６の作動エアが排気通路５９及び排気ポートＰ３を介して吸引される。

前記出力通路５６にはその出力通路５６が分岐した検出流路６２が設けられ、その検出流路６２には検出手段としての圧力センサ６３が設けられている。圧力センサ６３は負圧も検出可能な連成圧センサで構成されている。そして、この圧力センサ６３によって検出流路６２内、すなわち出力通路５６内のエア圧力が検出され、その検出信号が演算回路５７に出力される。演算回路５７は、圧力センサ６３からの検出信号がフィードバック信号として入力されると、後述するコントローラ７０から出力された第１指令信号（設定圧信号）とフィードバック信号（センサ検出信号）とを比較し、その偏差量により、出力通路５６における作動エアの圧力が第１指令信号の設定圧にしたがった圧力となるように給気用電磁弁５５と排気用電磁弁５８を開状態とする時間をそれぞれ制御する。これにより、出力通路５６につながった出力ポートＰ１における作動エアの圧力が設定圧に調圧されるとともに、その設定圧が一定に維持される。

ここで、前述した通り、電空レギュレータ５１の排気ポートＰ３は真空発生源６１と接続されている。そして、排気用電磁弁５８が開状態となると、出力通路５６内の作動エアが吸引されることから、その排気用電磁弁５８を開状態とする時間を、給気用電磁弁５５を開状態とする時間よりも長くすれば、出力通路５６内の圧力は負圧となる。これにより、電空レギュレータ５１の出力ポートＰ１における作動エアの圧力を負圧に調圧することも可能となっている。

前記切換弁４３、遮断弁４６及び電空レギュレータ５１は、制御手段及び弁制御手段を構成するコントローラ７０により制御される。すなわち、このコントローラ７０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。そして、コントローラ７０は、これら入力された各種信号に基づいて、第１〜第３指令信号を生成する。ここで、第１指令信号は電空レギュレータ５１に出力され、電空レギュレータ５１の出力ポートＰ１における圧力を設定する設定圧信号である。その設定圧は設定操作手段としての設定操作部（図示しない）の操作によって正圧のものと、負圧のものとが設定されている。また、第２指令信号は切換弁４３の電磁切換部４３ａに出力され、それをＯＮ／ＯＦＦ制御して吸入側制御弁４０の開閉を制御する信号である。第３指令信号は遮断弁４６に出力され、遮断弁４６の開閉を制御する信号である。コントローラ７０はこれら各指令信号の出力によりレジスト液Ｒをレジストボトル４２から吸入する動作、吸入したレジスト液Ｒを半導体ウェハ４９に所定量だけ滴下する動作を制御している。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）により吐出ポンプ１３の吐出・吸入動作が行われている。

次に、コントローラ７０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３に示すタイムチャートに基づいて説明する。

図３において、まず、ｔ１のタイミングの直前では、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、吐出ポンプ１３のポンプ室内にはレジスト液Ｒが吸入されて充填された状態となっている。なお、レジスト液Ｒの吸入動作については後述する。

そして、ｔ１のタイミングでコントローラ７０は第２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、切換弁４３の電磁ソレノイドがＯＦＦされ、吸入側制御弁４０が閉状態となる。つまり、吐出ポンプ１３とレジストボトル４２とが遮断された状態となる。また、ｔ１のタイミングでコントローラ７０は正圧の設定圧とする第１指令信号を出力する。これにより、電空レギュレータ５１はその出力圧が正圧の設定圧となるように供給源５３からの作動エアを調圧し、その設定圧の作動エアが吐出ポンプ１３の作動室内に導入される。これにより、作動室内の圧力が高まって、可撓性膜はポンプ室側に変形しようとし（ポンプ室の容積を縮小しようとし）、ポンプ室内のレジスト液Ｒを加圧する。ただ、このｔ１のタイミングでは吐出ポンプ１３下流側の遮断弁４６が閉状態となっているため、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７０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、可撓性膜によりポンプ室内のレジスト液Ｒが加圧されているので、吐出ポンプ１３からレジスト液Ｒが吐出され、吐出配管４７の先端ノズルから滴下される。なお、ここで、通常、可撓性膜はポンプ室側への変形量が大きくなるにしたがい、可撓性膜の張力も大きくなる。このため、実際上、吐出ポンプ１３から吐出されるレジスト液Ｒの液圧を一定とするにはこの張力を考慮する必要がある。ただ、本実施の形態ではかかる張力、すなわちレジスト液Ｒの吐出時に可撓性膜が変形量が大きくなることで生じる張力を考慮しないものとして説明する。

次いで、ｔ３のタイミングでは、コントローラ７０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の吐出が終了する。

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７０は第２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が開状態となる。つまり、吐出ポンプ１３とレジストボトル４２とが連通された状態となる。そして、コントローラ７０はｔ５のタイミングまでの時間をかけて第１指令信号を正圧の設定圧とする信号から負圧の設定圧とする信号に徐々に変化させる。これにより、電空レギュレータ５１はその出力ポートＰ１における圧力を負圧の設定圧となるまで単位時間に一定圧力づつ徐々に低下させる。それに伴い、作動室内の圧力が正圧から負圧の設定圧まで徐々に低下し、可撓性膜は反ポンプ室側へ徐々に変化する（ポンプ室の容積が徐々に拡張する）。この時、吐出ポンプ１３上流側の吸入側制御弁４０が開状態となっているので、レジスト液Ｒがポンプ室内に徐々に吸入され充填される。そして、ｔ６のタイミングまで電空レギュレータ５１の出力ポートＰ１における圧力は負圧の設定圧に維持されるから、このときまでポンプ室内にレジスト液Ｒを吸入する状態が維持される。

その後、ｔ６のタイミングでは、コントローラ７０は第２指令信号をＯＮレベルからＯＦＦレベルに立ち下げ、吸入側制御弁４０を閉状態として、レジスト液Ｒの吸入、充填を停止させる。そして、ｔ６のタイミングでは先に説明したｔ１の場合と同様の動作が実行され、ｔ７のタイミングではｔ２の場合と同様の動作が実行される。すなわち、コントローラ７０は上記動作（ｔ１〜ｔ５の動作）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、吐出ポンプ１３の吐出・吸入動作を、電空レギュレータ５１を用いた作動エアの圧力調整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、吐出ポンプ１３の作動時に該吐出ポンプ１３からの発熱が防止される。特に本実施の形態のように、吐出ポンプ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、吐出ポンプ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内を負圧とするので、可撓性膜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吐出ポンプ１３内に装備する必要がなくなる。これにより、吐出ポンプ１３の小型化を図ることができる。

さらに、一つの電空レギュレータ５１で作動エアを正圧、負圧いずれの設定圧にも調圧しており、電空レギュレータ５１と吐出ポンプ１３とを接続するエア配管５０には、正圧、負圧を切り換える切換弁等の構成を設ける必要がない。これにより、吐出ポンプ１３の一層の小型化を図ることができる。

この吐出ポンプ１３の小型化により、吐出ポンプ１３の設置空間をこれまで以上に狭くできる。半導体製造装置の場合、前述した通り、レジスト液Ｒの吐出量の精度向上させるため、半導体ウェハ４９を載置する回転板４８の近傍に吐出ポンプ１３が配置される。この回転板４８を含めた設置空間には最高レベルのクリーン度が要求される。装置のコストを考えるとそのような空間はできるだけ狭くすることが求められるが、前述の設置空間を狭くできる点で、コスト削減に大きく寄与できる。また、吐出ポンプ１３の小型化により、吐出ポンプ１３をこれまで以上に先端ノズルに近づけて設置できるようになる。これにより、先端ノズルと吐出ポンプ１３とを１対とした薬液吐出部を複数設置した場合に、各薬液吐出部で吐出ポンプ１３から先端ノズルまでの配管長や揚程の違いを小さくできる。このため、各薬液吐出部の制御値を均一化しやすく、レジスト液Ｒ滴下の制御が容易となる。

本実施の形態では、ｔ４のタイミングでレジスト液Ｒの吐出状態から、吸入状態に切り換わる際、コントローラ７０により、電空レギュレータ５１はその出力ポートＰ１における作動エアの圧力を正圧の設定圧から負圧の設定圧となるまで徐々に低下させている。これにより、吐出ポンプ１３の作動室内の圧力も徐々に低下することになる。

ここで、本実施の形態のように、負圧の調圧が可能な電空レギュレータ５１を用いて吐出ポンプ１３の作動室内の圧力を負圧としなくても、作動室と真空発生源とを接続することで負圧を発生させる構成としても、レジスト液Ｒを吐出ポンプ１３に吸入することが可能である。この場合、電空レギュレータは正圧の設定圧に調圧するだけのものとし、切換弁を用いて電空レギュレータとの接続と真空発生源との接続とを切り換える構成とすることが考えられる。

しかしながら、この構成では、ｔ４のタイミングで吐出ポンプ１３の作動室と真空発生源との接続に切り換わると、作動室内では作動エアが吸引されて急激な圧力低下が生じる。この急激な圧力低下はポンプ室内や供給配管４１内のレジスト液Ｒの急激な圧力低下を伴い、レジスト液Ｒの発泡を引き起こす。そして、これにより生じた気泡は半導体ウェハ４９へのレジスト液Ｒの塗布に影響を及ぼし、レジスト液Ｒを均一に塗布することができなくなってしまうという問題がある。

これに対し、本実施の形態では、前述した通り、吐出ポンプ１３の作動室内の圧力を徐々に低下させ、急激な圧力低下を回避している。このため、ポンプ室内や供給配管４１内のレジスト液Ｒの急激な圧力低下も回避され、レジスト液Ｒの発泡を防止できる。これにより、半導体ウェハ４９にレジスト液Ｒを均一に塗布することができる。

本実施の形態では、電空レギュレータ５１により作動エアを負圧の設定圧に調圧でき、しかもその負圧の設定圧は図示しない設定操作部により設定できるため、吐出ポンプ１３から吐出されるレジスト液Ｒの液圧を微小な値に調整できる。それは次のような理由による。すなわち、吐出ポンプ１３において、レジスト液Ｒの吸入時に可撓性膜を反ポンプ室側に作動させると、可撓性膜が無負荷状態の形状からさらに反ポンプ室側に変形した状態となるため、可撓性膜には無負荷状態の形状に戻ろうとする張力が発生する。このため、レジスト液Ｒの吐出時にはポンプ室内のレジスト液Ｒは作動室内の圧力上昇による加圧だけでなく、可撓性膜の張力によっても加圧され、吐出されるレジスト液Ｒの液圧は作動エアの圧力にその張力分が上積みされる。したがって、たとえ作動室内の圧力を零としても張力分の液圧が生じてしまう以上、作動室内の圧力を単に正圧とするだけではレジスト液Ｒの液圧を可撓性膜の張力によって発生する圧力以下に調整することができない。この点、本実施の形態では、作動エアの圧力を負圧の設定値を適宜設定することで、作動室内の圧力も任意の負圧に調整できる。すると、負圧の設定圧次第で先の可撓性膜の張力を相殺でき、吐出ポンプ１３から吐出されるレジスト液Ｒの液圧を可撓性膜の張力によって発生する圧力以下の微小な液圧に調整することができる。

なお、実施の形態は上記した内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。

上記実施の形態では、容積可変部材としてダイアフラム等の可撓性膜を用いた吐出ポンプ１３としたが、参考例として、ベローズやチューブフラムを用いた吐出ポンプとしてもよい。このベローズやチューブフラムでもそれをポンプ室が拡張する側に変形させると、無負荷状態の形状に戻ろうとする張力が発生するが、可撓性膜を用いた場合と同様に吐出ポンプ１３から吐出されるレジスト液Ｒの液圧を微小な値に調整できる。

上記の実施形態では、電空レギュレータ５１はその出力ポートＰ１における作動エアの圧力を正圧から負圧の設定圧となるまで単位時間に一定圧力づつ徐々に低下させるようにしたが、圧力低下の度合いはこれに限定されるものではない。例えば、作動室内の圧力を徐々に低下させることは、設定圧に近い負圧となるまででもよい。つまり、発泡防止効果や薬液吸入効率その他の事情を考慮して最適なものに設定すればよい。

上記実施の形態において、吐出ポンプ１３から吐出されるレジスト液Ｒの液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吐出ポンプ１３の吐出・吸入動作を行うようにしたが、吐出ポンプ１３から吐出されるレジスト液Ｒの液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吐出ポンプ１３の吐出・吸入動作を行うようにしてもよい。上記実施の形態ではレジスト液Ｒの吐出時に可撓性膜が変形量が大きくなることで生じる可撓性膜の張力を考慮しないものとした説明を進めたが、このようなフィードバック制御を行えば、かかる張力が生じたとしてもレジスト液Ｒの液圧を一定に維持することができるため、その張力を考慮する必要がなくなる。この点は、容積可変部材としてベローズを用いた場合でも同様である。

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。

上記実施の形態では、電空レギュレータ５１の排気ポートＰ３には真空発生源６１を接続したが、真空でなくても負圧が発生できれば良い。

薬液供給システムの全体回路を示す回路説明図である。 薬液供給システム中の電空レギュレータに関する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…ポンプとしての吐出ポンプ、４０…吸入側遮断弁としての吸入側制御弁、４２…薬液供給源としてのレジストボトル、４６…吐出側遮断弁としての遮断弁、５１…圧力調整手段としての電空レギュレータ、６１…負圧発生源としての真空発生源、６３…検出手段としての圧力センサ、７０…制御手段及び弁制御手段を構成するコントローラ、Ｐ３…電空レギュレータの排気ポート、Ｒ…薬液としてのレジスト液。

Claims (3)

1. 薬液が充填されるポンプ室と作動室とをダイアフラムで仕切り、その作動室内の気体圧力が調整されることにより前記ダイアフラム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と、
   作動気体を正圧、負圧いずれの設定圧にも調整可能で、その調整により設定圧とされた作動気体圧力を前記作動室内の気体圧力に反映させることでその作動室内の気体圧力を調整する圧力調整手段と、
   前記作動気体圧力を、前記ポンプから薬液を吐出する時には正圧の設定圧とし、薬液を吸入する時には負圧の設定圧とすべく、また、薬液吐出状態から薬液吸入状態に切り換える際には、作動気体の圧力を正圧の設定圧から徐々に負圧の設定圧へ低下するように、前記圧力調整手段を制御する制御手段と、
   を備え、
   さらに、前記制御手段は、前記ダイアフラムの張力によって発生する圧力よりも低い液圧で薬液を吐出する場合に前記作動気体圧力を負圧の設定圧に設定操作する設定操作手段を備えたことを特徴とする薬液供給システム。
2. 前記圧力調整手段を、前記制御手段からの設定圧信号と二次圧の検出信号との偏差に基づいて給気と排気を制御することにより、給気された作動気体を設定圧に調整する電空レギュレータにより構成し、その電空レギュレータには正圧、負圧いずれの二次圧も検出可能な検出手段を設けるとともに、排気ポートには負圧発生源を接続した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. 薬液が充填されるポンプ室と作動室とをダイアフラムで仕切り、その作動室内の気体圧力が調整されることにより前記ダイアフラム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と、
   二次圧をフィードバックして給気と排気を制御することにより、給気された作動気体を設定圧に調整し、その調整により設定圧とされた作動気体圧力を前記作動室内の気体圧力に反映させることでその作動室内の気体圧力を調整する電空レギュレータであって、正圧、負圧いずれの二次圧も検出可能な検出手段を備え、排気ポートには負圧発生源を接続した電空レギュレータと、
   前記作動気体圧力を、前記ポンプから薬液を吐出する時には正圧の設定圧とし、薬液を吸入する時には負圧の設定圧とすべく、また、薬液吐出状態から薬液吸入状態に切り換える際には、作動気体の圧力を正圧の設定圧から徐々に負圧の設定圧へ低下するように、前記電空レギュレータを制御する制御手段と、
   前記ポンプと同ポンプから吐出された薬液を滴下する先端ノズルとの間に設けられた開閉式の吐出側遮断弁と、
   前記ポンプと薬液供給源との間に設けられた開閉式の吸入側遮断弁と、
   前記ポンプから薬液を吐出する時には前記吸入側遮断弁を閉位置に、前記吐出側遮断弁を開位置に切り換え、前記ポンプに薬液を吸入する時には前記吸入側遮断弁を開位置に、前記吐出側遮断弁を閉位置に切り換えるべく、前記両遮断弁を制御する弁制御手段と、
   を備え、
   さらに、前記電空レギュレータを制御する制御手段は、前記ダイアフラムの張力によって発生する圧力よりも低い液圧で薬液を吐出する場合に前記作動気体圧力を負圧の設定圧に設定操作する設定操作手段を備えたことを特徴とする薬液供給システム。

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