JPH03114565A - 流動体供給装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転塗布技術および流動体供給技術に関するも
のであり、特に半導体製造業、磁気ディスク製造業、多
層配線基板製造業、化学薬品製造業をはじめ食品製造業
等における回転塗布技術お０ よび液体供給技術に利用して有効である。

本発明は液体を高純度な状態で精密に速度制御しながら
定量供給する液体供給装置に特に適用される。

Ｃ従来の技術〕 半導体製造業をはじめ、磁気ディスク製造業等の製造プ
ロセスでは、純水、酸、アルカリ、有機溶剤、フォトレ
ジスト等の液体を用いた化学プロセスが多用されている
。

半導体製造プロセスについてみてみると、これらの薬液
処理プロセスにより製造される要求加工寸法が、０．８
μｍから０．５μｍへと微細化され、気泡、異物等の不
純物混入による形状不良、特性不良が多発し、気泡、異
物等の液中不純物を除去し、クリーンな状態で薬液供給
する技術が要求されている。

これに加え、これらの分野では、液体供給特性を変動さ
せる要因である、粘度、比重などの物理的性質が異なる
種々の液体を切り換えて取り扱うのが一般的である。

これらの背景から、従来技術として種々の液体供給装置
が提案されている。

すなわち、まず、供給液体中の気泡混入を避ける手段と
して、薬液供給部のフィルタ部に気泡をトラップさせて
分岐配管により除去する方法が特開昭６２−２１１９２
０号公報により公知となっている。

また、供給液中の異物混入を避；する手段として、フィ
ルタ、ポンプ、制御弁を一体化し、液体供給系内の液溜
まりを防止し、フィルタにより異物を除去する方法が、
特表昭６４−５００１３５号公報により公知である。

また、滴下ノズル内のサックバンク量変動による液だれ
防止と供給量変動防止手段として、滴下ノズル内のサッ
クバック量を光学的に計測し、制御する方法が特開昭６
４−２１９２４号公報で公知となっている。

さらに、液体供給量およびサックバック量の変動を防止
する手段として、液体容器加圧弁、減圧弁および液体供
給弁の開閉タイミングを独立に制御する方法が、特開昭
６３−７６３２７号公報に開示されている。

また、経時的に粘度変化が生じる流体を定量供給する手
段として、時間経過と共に供給時間をタイマーにより自
動設定する方法が、特開昭６２−２２１４６３号公報に
より公知となっている。

さらに、滴下ノズル付着物を防止する手段として、液体
供給休止時に滴下ノズル部を洗浄液に浸漬させ、滴下ノ
ズル部に残存した供給液体が乾燥し、固形化するのを防
止する方法が、特開昭６４８６２１号公報により公知で
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した従来技術は短期的には一部効果があるが、長期
的には完全ではなく、供給液中の気泡、異物等の不純物
を完全に除去し、高純度な状態で供給速度（およびサッ
クバック速度）を精密に制御しながら、一定景精度良く
供給（およびサックバック）することができないことが
、本発明者によって明らかにされた。

すなわち、前記特開昭６２−２１１９２０号公報に記載
の液中気泡除去手段では、気泡と共に、供給液体が気泡
排出分岐配管より排出される。この結果、排出液体によ
る配管詰まりが生じて気泡除去効率が低下する。

さらに、供給液体の粘度、気泡発生度合に応じ、気泡排
出分岐配管の弁開口面積を調整しないと気泡除去効率が
低下する問題が生ずる。

次に、前記の特表昭６４−５００１３５号記載の液体供
給手段では、粘度、比重など物理的性質の異なる種々の
液体を切り換えて使用し、液体を定量供給する場合、異
なる物理的性質をもつ液体ごとに、ポンプ圧力や弁開時
間を最適値に設定しなければならない。

また、この方式ではサックバック量の変動が大きいこと
が判明した。

特に、液体の供給量は、液体の粘度、ポンプ圧力、弁開
時間に加えて、使用状況により変動するフィルタ圧損等
が互いに相乗して定まるものであり、ポンプ圧力や弁開
時間の調整には、供給量を実測して修正を繰り返す作業
が不可避であり、非能率的である。

さらに、調整パラメータが多く、調整バラツキ量が大き
くなると共に、フィルタ圧損等、経時的に変動する要因
があり、供給量再現精度が低下する問題が明らかになっ
た。この問題は特開昭６２２２１４６３号公報記載の技
術にも共通するものである。

また、フィルタによる異物除去効率の内、特にゲル状異
物除去に関しては、フィルタに作用する液圧により、ゲ
ル状異物がフィルタ膜を透過してしまうことが、本発明
者により明らかにされた。

この結果、フィルタによる異物除去効率を高めるには、
フィルタに作用する液圧を所定の最適値に制御しなけれ
ばならないことが明らかになった。

また、特表昭６４−５００１３５号、特開昭６２−２２
１４６３号、特開昭６３−７６３２７号各公報記載の液
体供給装置では、液体供給スピードを制御する機能はな
い。一方、本発明者により、半導体製造装置におけるフ
ォトレジスト回転塗布装置において、半導体ウェハ上に
形成されるフォトレジスト膜厚精度とフォトレジスト液
滴下スピード（供給スピード）には相関関係があること
が明らかになった。

本発明者の実験によると、使用するフォトレジスト液の
粘度が２０〜５０（ｃｐ）のものに関しては滴下スピー
ド（供給スピード）０．５〜１　　（ｃｃ　／　ｓ　ｅ
　ｃ　）が最適であることが判明した。この結果、良好
な塗布結果を得るためには、液体供給スピードを制御す
る必要がある。

特開昭６４−２１９２４号、特開昭６３−７６３２７号
各公報に記載のサックバンク量制御方式では、サックバ
ック堡を制御する機能があるが、サックバックスピード
を制御する機能はない。

一方、本発明者によりサックバンク時に発生する液ブレ
のメカニズムとして、サックバックスピードとの因果関
係があることが解明された。

第１３図に液ブレのメカニズムを示す。第１３図は内径
φ２　（ｍｍ）のフッ素樹脂製滴下ノズル８にて、（Ａ
）は粘度１０（ｃｐ）のシリコンオイル１０８と、（Ｂ
）は粘度５０（ｃｐ）のシリコンオイル２０９を用い、
同一のサックバックスピード０．０１２　　（ｃｃ／５
ｅｃ）で、共に同一量１０（ｍｍ＞ずつサックバックし
たものである。

（Ｂ）に示す５０（ｃｐ）のシリコンオイル１０９では
、サックバック時にノズル内壁にシリコンオイル膜１１
０が形成され、時間経過に伴いノズル内壁に形成された
シリコンオイル膜の自重により、／リコンオイル膜が分
離落下して液ダレ１１１となる。

この液ブレのメカニズムはノズル内壁に対するシリコン
オイルの吸着エネルギー差によるものである。第１３図
では５０（ｃｐ）シリコンオイルの吸着エネルギーが１
０（ｃｐ）シリコンオイルより大きく、５０（ｃｐ）　
シリコンオイルではサックバック時に、ノズル内壁近傍
のシリコンオイルがサックバック主流に追従できなくて
残存したものである。

この液ブレのメカニズムから、滴下ノズルからの液ブレ
を防止するには、供給液体の粘度、比重、ノズルとの吸
着エネルギー等の物理的性質に応じ、サックバックスピ
ードを精密に制御しなければならないことが本発明者に
より明らかにされた。

滴下ノズル付着物を除去する手段として、特開昭６４−
８６２１号で開示された方法がある。この方法は短期的
には効果があるが、長期的には問題があることが、本発
明者により明らかにされた。

具体的には、７／ズル内外壁の数μｍの凹凸部に入り込
んだ供給液体および異物が除去されず、滴下ノズル付着
異物として成長する。

さらに、第１４図に示すように、滴下ノズル付着供給液
体を除去する手段として、滴下ノズル８を洗浄液１１２
に浸漬保持する方法がある。この場合、滴下ノズル内の
供給液１１３を精度良くサックバックし、滴下ノズル内
の供給液面と洗浄液液面を気体層１１４で隔離しないと
供給液１１３が洗浄液中に溶は込んで洗浄液１１２を汚
染し、結果的に滴下ノズル部を汚染することが明らかに
なった。

前記以外に、フォトレジスト供給装置による定景定速供
給阻害要因の分析結果から、液体供給装置に共通する問
題が以下の如く本発明者により明らかにされた。

（１）液体を精度良く、定速で定量供給するには、供給
液体の粘度等の物理的特性および供給配管系の圧力損失
に応じ、液体供給装置の各構成要素を統合制御しなけれ
ばならない。

具体的には、ポンプ、サックバック弁の吸入、吐出圧力
値および供給制御弁の開閉時間を統合制御することによ
り、供給量（供給スピード）、サックバンク量（サック
バックスピード）を精度良く制御できることが判明した
。

（２）液体を高純度な状態で供給するには、液体供給装
置の各構成要素の異物発生要因を統合管理し制御しなけ
ればならない。

具体的には■容器内液体残量管理による配管内気泡混入
防止。■ポンプ作動弁吸入（負圧）動作スピード制御に
よる気泡発生防止。■サックバック弁吸入（負圧）動作
制御による液ダレ防止。■ポンプ作動弁、サックバック
弁および制御弁破損管理による異物発生防止。■フィル
タ膜に作用する液圧管理によるゲル状異物透過防止。■
フィルタ膜破損管理によるフィルタリング不良防止。■
液中混入気泡検出による気泡除去。これらを統合制御す
ることにより、高純度な状態で液体を供給できることが
判明した。

これらの課題に鑑み、本発明の一つの目的は、液体供給
手段として、気泡、異物等の不純物が混入しない、高純
度な液体を所定速度に精密に制御しながら、所定量精度
良く供給する技術を提供することにある。

本発明の一つの目的は、処理条件を外部からキー入力ま
たは信号のやりとりにより設定できるコンピュータ制御
によるフォトレジスト等の処理装置の粘性液体ディスペ
ンサーを提供することにある。

本発明の他の一つの目的は、高精度の定速動作を可能と
するフォトレジスト等のディスペンサーの吐出ポンプに
有効な制御技術を提供するものである。

本発明のさらに他の一つの目的は、フォトレジスト等の
塗布における簡易で正確な被処理液体の粘度自動測定技
術を提供することにある。

本発明の他の一つの目的は、各ユニットのスティタスお
よびモニタデータを総合管理する中央制御装置を有する
中央管理型半導体製造用フォトレジスト滴下技術を提供
することにある。

本発明の他の一つの目的は、異物の少ないフォトレジス
ト等の滴下技術を提供することにある。

本発明のさらに他の一つの目的は、初期入力データから
中央制御装置が最適条件を算出設定することができるフ
ォトレジスト等の滴下技術を提供することにある。

本発明のさらに他の一つの目的は、フィルタ圧力損失値
の自動管理機能とフィルタ部にトラップされた気泡の除
去機能を利用し、ポンプ、吐出開閉弁およびサックバッ
ク弁をフィルタ部の手前に設け、フィルタ後の液溜まり
量を空出し最以下に設定し、液溜まりによるゲル化異物
発生要因を排除することにある。

さらに、本発明の他の一つの目的は、液体供給装置構成
要素の内、液体貯蔵量の多い、フィルタ部を温度制御し
、供給液体を高精度に温度制御しながら、定量定速供給
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を説明すれば、以下の通りである。

すなわち、本発明による回転塗布装置は、液体ソースか
ら塗布液を吸入して、吐出ノズルより回転ステージ上の
板状物上に定量・定速で吐出滴下するためのダイヤフラ
ムポンプを有するディスペンサー手段と、前記ダイヤフ
ラムポンプを制御するためのマイクロコンピュータまた
はミニコンピユータからなるディスペンサー中央制御装
置とを備えてなるものである。

また、本発明の他の回転塗布装置は、液体ソースから塗
布液を吸入して、吐出ノズルより回転ステージ上の板状
物上に前記塗布液を滴下する際、不所望な滴下を防止す
るため、先行する滴下の後に定量・定速で前記吐出ノズ
ル内の塗布液をノズル内部方向に吸引するためのダイヤ
フラムポンプよりなるサックバック手段を有するディス
ペンサー手段と、前記サックバック手段を制御するため
のマイクロコンピュータまたはミニコンピユータよりな
るディスペンサー中央制御装置とよりなるものである。

さらに、本発明の流動体供給装置においては、流動体な
いし液体供給速度と供給量を精度良く制御する手段とし
て、供給系の圧力損失、液体の粘度等の物理的特性供給
条件等の制御入力情報に応じ、各制御弁の作動圧、動作
タイミング等の制御パラメータ値を自動設定しながら、
各構成要素の動作制御を行う。

液体供給速度と供給量の精度向上を図る利手段として、
液体供給加圧力値と液体供給速度値から、供給系の圧力
損失、液体の粘度を自動的に求め、前記制御パラメータ
を自動補正する機能を組み込む。

異物、気泡等の不純物を混入させずに純度良い流動体な
いし液体を供給する手段としては、液体供給装置構成要
素に異物および気泡等の不純物発生要因を検知する機能
を設け、その検知情報に応じ各構成要素を統合制御し、
不純物発生要因を自動的に排除する。

具体的には、液体供給装置構成要素である滴下ノズル、
サックバック弁、開閉弁等を互いに接続し、これらの制
御弁等は電気−空圧サーボ制御弁を含む空気圧制御弁装
置に接続する。

この空気圧制御弁装置は液体の粘度、供給速度、供給量
等の定量供給に関する入力情報に応じ、空気圧制御弁装
置を作動させる全体制御装置に接続する。

液体供給装置構成要素には、気泡、異物等の不純物発生
要因を検出するモニタが設置され、全体制御部に接続さ
れている。全体制御部では、この不純物発生要因検出モ
ニタ情報に応じ、液体供給構成要素を制御し、不純物発
生要因を排除すると共に、異常運転に関する情報を出力
する。

不純物発生要因モニタとしては（１）容器内液体残量モ
ニタ。（２）ポンプ作動弁破損モニタ。（３）サンクバ
ック弁破損モニタ。（４）開閉弁破損モニタ。（５）フ
ィルタ膜破損モニタ。（６）フィルタ膜液圧モニタ。

（７）供給系内気泡検知モニタ。（８）滴下ノズル汚染
度モニタ等で構成される。

液体供給制御精度と制御応答性を向上させる手段として
、ダイヤプラム膜を用いて吸入吐出量を制御する構造と
した。液体供給量（供給速度）制御は、全体制御部によ
り、ダイヤプラム膜加圧力と開閉弁開閉時間を最適制御
する方式とした。

液体供給制御精度を向上させる別手段としては、前記ダ
イヤプラム膜の移動量を非接触で計測し、その計測情報
を全体制御１１部にフィードバックし、ダイヤフラム膜
の移動量（移動速度）を精度良く制御することにより、
液体供給速度、供給量を制御する方式とした。

液体供給制御精度を向上させる別手段としては、供給ポ
ンプ人出口にポンプから分離し、独立に制御可能な開閉
弁を構成する。

液供給時の接液面部材との化学反応による不純物混入を
防止する手段として、供給液接液面部材を化学薬品に安
定な材料であるフッ素樹脂たとえばテフロン（デュポン
社商標）等で構成する構造とした。

〔作用〕

上記した手段によれば、流動体ないし液体の粘度、供給
速度、供給量等の定量供給に関する入力情報を全体制御
部に入力することにより、全体制御部は粘度パラメータ
、供給系圧力損失パラメータより求められた下記のダイ
ヤフラム加圧力特性式 ％式％） Ｐ；ダイヤフラム加圧力 ｑ；供給速度（＝供給量／供給時間） η；粘度 α；供給系圧力損失（フィルタ圧損、配管圧損）を用い
、液体供給速度（−供給量／供給時間）から、ダイヤフ
ラム加圧力を自動的に演算処理して求める。

求めたダイヤフラム加圧力を一定に保ちながら、供給時
間分だけ吐出開閉バルブを開くことにより、自動的に所
定速度値で、所定量の液体を精度良く供給できる。

別手段として、前述したダイヤフラム移動速度値（移動
量）を非接触で計測し、その計測情報を全体制御部にフ
ィードバックする。全体制御部では、前述した供給速度
値（供給量）に相対するダイヤプラム移動速度値（移動
量）になるように、ダイヤフラム加圧力値を自動的に補
正制御し、液体供給速度（供給量）の高精度化が図れる
。

全体制御部は容器内の液体残量を液体残量モニタにより
管理でき、液体残量不足時は液体供給を遮断し、液体残
量不足による供給系内の気泡混入を防止できる。

前述した液体供給時と同様に、液体吸入時のダイヤフラ
ム吸引速度を制御し、液体吸入時に発生する気泡を最小
限に制御できる。最悪発生した気泡も、気泡検出モニタ
により検出でき、かつ独立に制御できる開閉弁により、
気泡のみ放出することができる。

全体制御部は液体供給装置の各構成要素の異物発生要因
である、各作動弁の破損、フィルタ膜の破損および滴下
ノズルの汚染度合を自動管理し、異常時は液体供給を遮
断し、供給液体に異物が混入するのを防止する。

全体制御部ではダイヤフラム加圧力を所定値に制御でき
ることから、フィルタ膜に作用する液圧を所定値以下に
制御でき、ゲル状異物がフィルタ膜を透過するのを防止
できる。

前述したように、ダイヤフラム移動速度値（移動量）を
高精度に制御できることから、ダイヤフラム作動弁で構
成されているサンタバック弁に接続されている滴下ノズ
ルでのサックバック速度を定速制御でき、かつ定量精度
良くサックバックできることから、サックバック不良に
よる液ダレ、滴下ノズル汚染が防止できる。

以下の実施例の説明では、便宜上、数個の独立した例に
わけて記載するが、各側は独立のものではなく、その一
つが他の一つの部分または変形例または一部工程である
点に留意されたい。たとえば、シーケンスや入力に関し
ては、特に予言のないかぎり、全部の例に対応している
ので、これらについては再三繰り返して説明しない。さ
らに、吐出ポンプについて言えることは、同様にサック
バックポンプについても成立するので、繰り返し述べな
いが、特記している場合を除き、双方について述べてい
るものである。また、参照記号の下２桁が同じものは、
特にそうでない旨記載しているものを除き、同様の目的
、作用、構造を有するものである。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である薬液供給装置のンステ
ム図を示す。

本実施例の構成としては、薬液１を収納した薬液容器２
、吸入開閉弁（薬液吸入弁）３、ダイヤフラムポンプよ
りなる薬液移送ポンプ４、気泡抜き５、吐出開閉弁（薬
液吐出弁）６、ダイヤフラムポンプよりなるす７クバツ
ク弁７、ならびに滴下ノズル８を互いに接続し、それら
の制御弁等は電気−空気サーボ比例弁を含む空気圧力制
御装置（空気′ＭＪ［ｓ＞９に接続されている。その空
気圧力制御装置９は、薬液１の粘度、供給量、供給速度
など、薬液１の定量定速供給に関する入力情報１０に連
動し、空気圧力制御装置９を制御する液体供給全体制御
装置（中央制御装置）１１に接続されている。

この液体供給全体制御装置１１には、異物発生要因、定
量定速供給の変動要因を管理する異常管理機能が設けら
れている。その機能としては、薬液容器２内の薬液１の
残量を検知する残量検知モニタ１２、吸入開閉弁３の弁
破損を検知する吸入開閉弁破損モニタ１３、ダイヤフラ
ムポンプ４のダイヤフラム膜の破損を検知するダイヤフ
ラム破損モニタ１４、ダイヤフラムポンプ４内の気泡を
検知し、ダイヤフラムポンプ４内の気泡抜きを行う、気
泡検知モニタ１５、吐出開閉弁６の弁破損を検知する吐
出開閉弁破損モニタ１６、サックバック弁７の弁破損を
検知するサックバック弁破損モニタ１７、滴下ノズル８
の汚染度合を検知する滴下ノズル汚染度検知モニタ１８
が接続され、各制御構成要素の異常運転に関する情報を
検知管理する。

さらに、液体供給全体制御装置１１では、空気圧力制御
装置９を介して、ポンプ、サックバック弁、開閉弁等の
各制御構成要素の動作制御を行い、薬液ｌを定量定速吐
出１９させ、定量定速サックバック２０する。

液体供給全体制御装置１１では、これらの各制御構成要
素の動作状態を管理制御すると共に、前述した異常運転
に関する状態を管理し、これらの情報を出力情報２１と
して出力する。

さらに、１９７はたとえば１６Ｍ−ＤＲＡＭ等の半導体
集積回路をその上に形成するための８インチ半導体ウェ
ハ（Ｓｉ）、１９８は高速回転テーブルでフォトレジス
ト処理装置１９９内のスピン・コータ中央制御コンピュ
ータによって管理されている。

次に、このシステムの動作について説明する。

液体供給全体制御装置１１に薬液１を定量定速供する入
力情報１０として、薬液ｌの粘度、吐出量、吐出速度値
、サックバンク量、サックバック速度値を設定すること
により、液体供給全体制御装置１１では、ダイヤフラム
ポンプ４、サックバック弁７の作動圧力値および吸入開
閉弁３、吐出開閉弁６の動作シーケンス制御の最適解を
自動決定し、空気圧力制御装置９を介し、各制御要素を
最適制御し、薬液１を定量定速吐出し、定量定速サック
バックする。

さらに、液体供給全体制御装置１１では、異物発生要因
、定量定速供給変動要因である各種弁破損検知、気泡検
知、および滴下ノズル汚染度検知を行う。異常時は薬液
１を滴下しないで、異常要因を自動的に排除する。

たとえば、気泡検知モニタ１５により気泡が検知される
と、気泡抜き５より気泡を自動排除し、滴下ノズル汚染
度検知モニタ１８により、滴下ノズル８の汚染が検知さ
れると、滴下ノズル８を自動洗浄したり、自動交換する
機能を付加し、滴下ノズル８の汚染度を所定レベル以下
に自動管理する。

さらに、容器２内の薬液１の残量不足により、供給系内
に気泡が混入するのを防止する手段として、容器２内の
薬液１の液面レベルを残量検知モニタ１２により検知し
、液面レベルが所定値以下になると自動的に薬液１を補
給する。

また、各種制御弁の破損は弁破損検知モニタにより自動
的に検知され、薬液ｌの供給系統を別のバイパスライン
に自動的に切り換える。

これらの自動処理により、薬液１を常にりＩＪ−ンな状
態で精密制御して、定量定速吐出すると共に、定量定速
サックバックする。

第２図はフォトレジスト液供給装置の構成図を示す。構
成としてはフォトレジスト液２２を収納したフォトレジ
スト液容器２３、吸入開閉弁３、フィルタ内蔵ダイヤフ
ラムポンプ２４、吐出開閉弁６、サックバック弁７、滴
下ノズル８を互いに接続している。

フィルタ内蔵ダイヤフラムポンプ２４はダイヤフラムポ
ンプ４、気泡トラップ部２５、フィルタ２６から構成さ
れている。気泡トラップ部２５には気泡検知モニタ１５
が取付けられていると共に、気泡抜き開閉弁（抜気弁）
２７、廃液タンク２９が接続されている。

一方、異物発生要因、定量定速供給変動要因を検知する
機能として、前述した気泡検知モニタ１５以外に、フォ
トレジスト液容器２３の残量検知モニタ１２、各種作動
弁の破損を検知する弁破損検知モニタとして、吸入開閉
弁破損モニタ１３、ダイヤフラム破損モニタ１４、気泡
抜き開閉弁破損モニタ３０、サックバック弁破損モニタ
１７が設置され、滴下ノズル８の汚染度合を検知する滴
下ノズル汚染度検知モニタ１８が設けられている。

前述した各制御構成要素は空気圧制御装置９、液体供給
全体制御装置１１に接続されている。空気圧制御装置９
は吸入開閉弁３、吐出開閉弁６、気泡抜き開閉弁２７を
動作制御す冬空気圧駆動制御弁３１とダイヤフラムポン
プ４、サックバック弁７の作動圧力を制御する電気−空
気サーボ比例弁３２、加圧空気発生部３３、真空発生部
３４から構成されている。

液体供給全体制御装置１１は、フォトレジスト液２２を
クリーンな状態で、定量定速供給する入力情報１０と出
力情報２１を入出力するデータ人出力制御部３５、その
入力情報１０に応じ、ダイヤフラムポンプ４、サックバ
ック弁７の最適加圧力値、各種開閉弁の最適動作タイミ
ングを決定する中央演算処理部３６、中央演算処理部３
６により決定された、ダイヤ−フラムポンプ４のダイヤ
フラム加圧力制御情報に応じ、電気−空気サーボ比例弁
３２を制御するダイヤフラム加圧力制御部３７、各種開
閉弁動作タイミング制御情報に応じ、空気圧駆動制御弁
３１を制御するバルブ駆動制御部３８、前述した異物発
生要因および定量定速供給変動要因を検知する各種作動
弁破損モニタ、残量検知モニタ１２等の異常管理信号を
処理する異常管理信号処理部３９から構成されている。

第３図はフィルタ内蔵ダイヤフラムポンプの要部断面図
を示す。まず、その構成から説明すると、ポンプボディ
はステンレス等の金属製ボディ４０゜ボディ４１、ボデ
ィ４２およびフッ素樹脂製ボディ４３、ボディ４４から
構成されている。

ボディ４１とボディ４３により、０リング４５を介して
、フッ素樹脂製のダイヤフラム膜４６がセットされてい
る。

ボディ４０には空気圧によりこのダイヤフラム膜４６を
変位制御するための吸入吐出堡制御用空気流通口４７が
設けられている。

さらに、ボデイ４０とダイヤフラム膜４６でダイヤフラ
ム変位量制御室４８を構成し、ダイヤフラム膜４６とボ
ディ４３で液圧送室４９を構成している。

空気圧によりダイヤフラム膜４６の変位量を制御し、液
圧送室４９より定量定速で液体を吸入吐出する手段とし
て、ダイヤフラム変位量制御室４８に前記電気−空気サ
ーボ比例弁３２により制御された加圧空気もしくは負圧
空気（真空）を作用する。これにより、ダイヤフラム膜
４６を所定量変位させ、液圧送室４９に液体を定量定速
で吸入し、液圧送室４９から液体を定量定速で吐出する
。

ボディ４０内にはフッ素樹脂製フィルタ２６がセットさ
れ、ボディ４３とボディ４４は０リング５０によりシー
ルされ、フィルタ２６とボディ４４はＯリング５１によ
りシールされている。Ｏ’Ｊソング０とＯリング５１の
取付けは、ボディ４３とボディ４４およびボディ４４と
フィルタ２６とのすり合わせ位置関係が変動することを
防止する目的から、Ｏリングをボディ側面で変形させる
構造とした。

ボディ４５には、ダイヤフラム膜４６の負圧変位による
吸入液を吸入する吸入口５３とダイヤフラム膜４６の加
圧変位による吐出液５４を吐出する吐出口５５が設けら
れている。

さらに、フィルタ２６にトラップされた気泡をトラップ
する気泡トラップ部２５およびこの気泡トラップ部２５
にトラップされた気泡５６を検知する気泡検知モニタ１
５、さらにトラップされた気泡５６を抜く、気泡抜き口
５７が構成されている。

また、ボディ４０、ボディ４３、ボディ４２およびボデ
ィ４４、ボディ４１はボルト締め固定される。

第４図にフィルタ内蔵ダイヤプラム内蔵ダイヤフラムポ
ンプの取付図を示す。ボディ４１とボディ４２は、ワン
タッチで取付け、取′外し可能なカップリング５８で取
付けられている。

さらに、気泡が気泡トラップ部２５に確実にトラップさ
せるために、フィルタ内蔵ダイヤフラムポンプ２４をθ
じ）傾けて気泡トラップ部２５を最上位に構成し、確実
に気泡５６を気泡トラップ部２５にトラップすると共に
、トラップされた気泡５６を確実に、気泡検知モニタ１
５で検知できる構成とした。

次に、所定速度で所定量、精密に制御しながら液体を吸
入吐出制御する一実施例として、第５図にダイヤフラム
加圧力自動制御ポンプの要部断面図を示し、第６図にそ
のダイヤフラム加圧力制御原理であるダイヤフラム加圧
力流蛍特性図を示す。

第５図により、このポンプの構成について説明する。ポ
ンプボディはステンレス製ボディ５９、ボディ６０とフ
ッ素樹脂製ボディ６１により構成され、ボディ５９、ボ
ディ６１とＯリング６２により、フッ素樹脂製ダイヤフ
ラム膜４６がセクトされている。

ボディ５９は吸入吐出量制御用空気流通口４７が構成さ
れ、電気−空気サーボ比例弁３２、加圧空気発生部３３
、真空発生部３４が接続されている。ボディ６１には吸
入口５３、吐出口５５が設けられ、それぞれに吸入開閉
弁３、吐出開閉弁６が接続されている。

電気−空気サーボ比例弁３２、吸入開閉弁３、吐出開閉
弁６は空気圧力側ｉｌｌ装置９に接続されている。さら
に、空気圧力制御装置９は液体供給全体制御装置１１に
接続されている。

第６図は横軸に流体供給速度値６３、縦軸にダイヤフラ
ム加圧力値６４を示す。この両パラメータ値にはダイヤ
フラム加圧力特性式６５　〔Ｐ＝ｆ（ｑ・η・α）但し
、Ｐ；ダイヤフラム加圧力、ｑ；供給速度値、η；供給
液粘度値、α；供給系圧力損失値〕が成立する。

ここで、第５図、第６図により動作について説明する。

液体供給全体制御装置１１は供給液体の粘度、供給量、
供給速度など、液体の定歪定速供給に関する入力情報１
０に連動して、ダイヤフラム加圧力特性式６５　ＣＰ＝
ｆ　　（ｑ・η・α）〕によって、ダイヤフラム変位量
制御室４８に作用する最適制御圧力値を決定すると共に
、電気−空気サーボ比例弁３２、吸入開閉弁３、吐出開
閉弁６の動作シーケンス制御条件を決定する。

これらの制御条件に基づいて、液体供給全体制御装置１
１は空気圧力制御装置９を介して、電気空気サーボ比例
弁３２、吸入開閉弁３、吐出開閉弁６を制御する。

電気−空気サーボ比例弁３２では、加圧空気発生部３３
、真空発生部３４を作動制御して、液体供給全体制御装
置１１により決定されたダイヤフラム変位量制御室４８
の圧力値を最適制御し、液圧送室４９への吸入液５２の
吸入速度値と吸入最を精密に制御すると共に、液圧送室
４９から吐出液５４の吐出速度と吐出量を精密に制御す
る。

第７図はダイヤフラム変位量自動計測制御ポンプの要部
断面図を示す。本方式は第５図のダイヤフラム加圧力自
動制御ポンプに対して、ダイヤフラム膜４６の変位量を
自動的に計測し、その結果に応じダイヤフラム変位量制
御室４８に作用する空気圧力値を補正制御し、ダイヤフ
ラム膜４６の変位速度を所定速度に精密制御し、液圧送
室４９に吸入される吸入液５２の吸入速度と吸入量も・
しくは液圧送室４９から吐出される吐出液５４の吐出速
度と吐出量を精密に制御する。

具体的にはダイヤフラム膜４６の変位量を計測する手段
として、ダイヤフラム膜４６にＡ！膜等の導電膜で構成
したダイヤフラム変位量計測ターゲット６６を設け、そ
のダイヤフラム変位量計測ターゲット６６の位置を高周
波発振型非接触変位計で構成したダイヤフラム変位量計
測部６７で計測し、ダイヤフラム変位量を計測する。こ
のダイヤフラム変位量計測情報はダイヤフラム変位量比
較演算部６９に伝送される。

ダイヤフラム変位量比較演算部６９では入力情報１０に
より、液体供給全体制御装置１１で決定された目標ダイ
ヤフラム変位量情報７０とダイヤフラム変位量計測情報
６８を比較し、その差分量からダイヤフラム変位量制御
室４８の圧力補正量を決定し、圧力補正情報７１として
液体供給全体制御装置１１に伝送し、電気−空気サーボ
比例弁３２を制御する。これにより、電気−空気サーボ
比例弁３２はダイヤフラム変位量制御室４８の圧力を補
正制御し、液圧送室４９の吸入吐出速度値と吸入吐出量
を精度良く制御する。

ダイヤフラム変位量計測部６７は高周波コイルから発振
した磁界内で、導電性材料で構成されたダイヤフラム変
位量計測ターゲット６６を接近させた時に、ダイヤフラ
ム変位量計測ターゲット６６に生じる渦電流により、高
周波コイルのインダクタンスが変化する原理を利用した
ものである。

このため、ボディ７２とボディ７３はフッ素樹脂で構成
し、磁気力の減衰を極力少なくした。

第８図は残量検知モニタの要部断面図を示す。

この残量検知モニタの構成としてはガラス製フォトレジ
スト液容器２３に収納されたフォトレジスト液２２の残
量液面を検知する手段として、静電容量センサ７６を用
いて構成されている。その静電容量センサ７６の出力情
報が残量判定部７７へ伝送され、残量判定ｆＡ７７でフ
ォトレジスト液容器２３内のフォトレジスト液２２の残
量が判定され、残量判定情報７８として出力される。

第９図は弁破損検知モニタの要部断面図を示す。

この弁破損検知モニタ７９の構成としては、センサボデ
ィ８０は作動弁接続部８１、漏れ液体トラップ部８２、
排出口接続部８３より構成され、漏れ液体検出部８４が
接続されている。漏れ液体検出部８７は投光器８５、プ
リズムレンズ８６、受光器８７から構成されている。弁
破損による弁破損漏れ液体８８が漏れ液体トラップ部８
２にトラップされ、プリズムレンズ８４に弁破損漏れ液
体８６が触れると、投光器８３から発光した光が、プリ
ズムレンズ８６で反射し、受光器８７に受光される光路
が変化し、受光器８７に受光されなくなる。これにより
弁破損漏れ液体８８が検知され、結果的に弁破損が検知
できる。

この弁破損検知モニタの原理図を第１０図に示す。

（Ａ）は弁破損漏れ液体８８がない場合、（Ｂ）は弁破
損漏れ液体８８がある場合である。（Ａ）のプリズムレ
ンズ８６下部では第１の媒質であるプリズムレンズ８６
により第２の媒質である空気８９の方が、屈折率が小さ
く、入射角も臨界角より大きいので、投光器８５から投
光された光はプリズムレンズ８６面で全反射し、受光器
８７に達する。

一方、（Ｂ）のプリズムレンズ８６下部では第１の媒質
であるプリズムレンズ８６より第２の媒質である弁破損
漏れ液体８８の方が屈折率が大きく、反射光が非常に少
ない。この結果、投光器８５から投光された光はプリズ
ムレンズ８６で反射せず透過し、受光器８７に達しない
。

この（Ａ）、（Ｂ）の差により、弁破損検知を行う。

この弁破損検知モニタ７９は吸入開閉弁破損モニタ１３
、ダイヤフラム破損モニタ１４、吐出開閉弁破損モニタ
１６、サックバック弁破損モニタ１７、気泡抜き開閉弁
破損モニタ３０に共通するものである。

第１１図は弁破損検知モニタの取付図を示す。

構成さしては、サックバック弁７のサックバック作動弁
９（が破損した時に供給薬液１が漏れるリーク口９２に
弁破損検知モニタ７９を接続したものである。

第９図、第１０図で説明した弁破損検知原理により、サ
ックバンク作動弁９１が破損した場合には弁破損検知モ
ニタ７９により自動的に検知する。

第１２図は滴下ノズル汚染度検知モニタの要部断面図を
示す。

この滴下ノズル汚染度検知モニタの構成としては、滴下
ノズル８を中心にモニタホルダ９３が設けられ、対向す
る位置にレンズホルダ９４．９５に保持されたレンズ９
６．９７が取付けられている。レセプタクル９８，９９
、コネクタ１００１０１により、グラスファイバー１０
２，１０３が左右に設けられている。

グラスファイバー１０２には投光器１０４、グラスファ
イバー１０３には受光器１０５が接続され、さらに投光
器１０４と受光器１０５はノズル汚染度判定部１０６に
接続されている。

滴下ノズル８の汚染度を検知する原理は滴下ノズル８に
所定光量の光を投光し、その際の透過光量の変化量と滴
下ノズル汚染度合とに、相関関係があることを利用した
ものである。

具体的には、ノズル汚染度判定Ｎ１０６より、投光器１
０４に所定量の電力量を与え、所定量の光量を発光させ
、グラスファイバー１０２、レンズ９６により、滴下ノ
ズル８の先端付近に平行光を投光する。この透過光をレ
ンズ９７で集光し、グラスファイバー１０３で受光器１
０５に集光する。

次に、第２図〜第１２図により動作について鋭胡する。

フォトレジスト液２２の粘度、吐出量、吐出速度、サッ
クバック量、サックバック速度、フィルタ圧損等のフォ
トレジスト液２２の定量定速供給に関する入力情報１０
をデータ人出力制御部３５に入力する。この入力情報１
０に基づいて中央演算処理部３６では、フォトレジスト
液２２を定量定速供給するためのダイヤフラムポンプ４
、サックバック弁７の最適加圧力値および吸入開閉弁３
、ダイヤフラムポンプ４、吐出開閉弁６、サックバック
弁７の最適動作ンーケンスを決定する。

この制御情報でダイヤプラム加圧力制御部３７を介して
、電気−空気サーボ比例弁３２を制御し、第５図もしく
は第７図の方式でダイヤフラムポンプ４、サックバック
弁７のダイヤフラム作動弁の加圧力を最適制御する。

一方、各制御要素の動作シーケンス制御情報でバルブ駆
動制御１１部３８を介して、空気圧駆動制御弁３１を制
御し、吸入開閉弁３、ダイヤフラムポンプ４、吐出開閉
弁６、サックバンク弁７の動作を最適制御する。

さらに、異常発生防止、および定量定速供給変動防止を
行う異常管理手段として液体供給全体制御装置ｚｔｙｓ
異常管理信号処理部３９で下記異常管理検知モニタを管
理している。フォトレジスト液溶器２３内のフォトレジ
ス・ト液２２の残量を検知する残量検知モニタ１２、各
種作動弁の弁破損を検知する吸入開閉弁破損モニタ１３
、ダイヤフラム破損モニタ１４、吐出開閉弁破損モニタ
１６、サックバック弁破損モニタ１７、気泡抜き開閉弁
破損モニタ３０、滴下ノズル８の汚れを検知し、フォト
レジスト液２２の吐出時に滴下ノズル８付着物が混入滴
下されるのを防止する滴下ノズル汚染度検知モニタ１８
、吐出されたフォトレジスト液２２に気泡５６が混入す
るのを防止するために、気泡トラップ部２５にトラップ
された気泡５６を検知する気泡検知モニタ１５を管理す
る。

前述した各種検知モニタが異常を生じた時は、異常管理
信号処理部３９は中央演算処理部３６に異常情報を伝送
し、その異常情報に応じ、中央演算処理部３６はダイヤ
フラム加圧力制御部３７およびバルブ駆動制御部３８を
制御し、各制御要素を制御する。

たとえば、残量検知モニタ１２が残量不足を検知した場
合には、自動的にフォトレジスト液２２をフォトレジス
ト液容器２３に補給する。気泡検知モニタ１５が気泡を
検知した場合には、気泡抜き開閉弁２７を開き、気泡５
６を排出する。

さらに、各種作動弁が破損した場合には、供給を停止し
、アラーム信号をデータ入出力制御部３５から、外部へ
出力情報２１として出力する。

また、第５図で説明したダイヤフラム加圧力自動制御方
式では、電気−空気サーボ比例弁３２、ダイヤフラム加
圧制御部３７、中央演算処理部３６にて、フィルタ異常
を管理できる。たとえば、フォトレジスト液２２の吐出
時、吐出開閉弁６を開いた時のダイヤフラム変位量制御
室４８の圧力値を検知し、圧力値が所定値以下の場合は
フィルタが破損し、圧力損失値が低下したものと判断し
、前述圧力値が所定値以上の場合はフィルタが目づまり
し、圧力損失値が上昇したものと自動的に判断し、フィ
ルタ異常アラームとして、データ人出力制御部３５から
、出力情報２１として出力する。

一方、第７図で説明した、ダイヤプラム変位量自動計測
制御ポンプでは、前述したフィルタ２６異常モニタ機能
に加え、フィルタ２６の圧力損失変動に対応して、ダイ
ヤフラム膜４６の変位速度（吸入吐出速度）が所定値に
なるように、ダイヤプラム変位量比較演算部６９、液体
供給全体制御装置１１の中央演算処理部３６、ダイヤフ
ラム加圧力制御部３７、空気圧制御装置９の電気−空気
サーボ比例弁３２により、ダイヤフラム変位量制御室４
８の圧力を補正制御することができる。

さらに、吐出開閉弁６を開いた時のダイヤプラム変位量
制御室４８の圧力値とダイヤフラム膜４６の変位速度情
報値から、フォトレジスト液２２の粘度を関係式〔η−
ｆ（ｐ−ｖ・α）、但し、。

η；フォトレジスト液粘度、Ｐ、ダイヤフラム変位量制
御室圧力値、■；ダイヤフラム変位速度、α；供給系圧
力損失〕から、中央演算処理部３６で求めることができ
る。

この求めたフォトレジスト液粘度値と初期条件入力情報
１０であるフォトレジスト液粘度初期１直との差分量か
ら、フォトレジスト液粘度制御パラメータを補正制御し
、精密な定歪定速吸入吐出制御を行う。

さらに、薬液をクリーンでかつ、精度良く温度制御して
供給する装置の応用例を第１５図に示す。

この狙いは、前述したフィルタ部にトラップされた気泡
を除去する機能ならびに、フィルタ圧力損失値を自動計
測し、その計測されたフィルタ圧力損失値に応じ、サッ
クバック弁動作速度値（サックバック弁加圧力値）を最
適制御する機能を組み合わせることにある。

この結果、フィルタ内の気泡を除去し、気泡によるサッ
クバック量変動を防止すると共に、フィルタ目づまりお
よび薬液粘度変化によるフィルタ圧力損失値の変動に起
因するサックバック量変動を防止するものである。

この原理により、比較的薬液貯蔵量の多いフィルタユニ
ットをポンプ、サックバンク弁の後に構成しても吐出量
、吐出速度、サックバック景、サックバック速度を精度
良く制御できる。

さらに、フィルタユニット後に構成される供給系内の液
貯蔵中を空出し量以下に設定することにより、クリーン
でかつ、精度良く温度制御して、薬液を定景定速供給で
きる。

そのための機構は、薬液１を収納する薬液容器２、その
薬液１の残量を検知する残量検知モニタ１２、薬液容器
２から薬液１を吸入する際に開閉する吸入開閉弁３、ダ
イヤフラム変位量を自動計測する機能を有するダイヤフ
ラム変位量計測機能付ダイヤフラムポンプ１１７、その
ダイヤプラム膜変位型を非接触で計測する非接触ダイヤ
フラム変位量計測部１１８、薬液１を吐出する際に開閉
する吐出開閉弁６、薬液１を吐出した後、サックバック
するダイヤフラム弁の変位量を非接触で計測する非接触
ダイヤフラム弁変位量計測部１２０、供給薬液１を温度
制御しながら、フィルタリングする温調機能付フィルタ
１２１、この温調機能付フィルタ１２１に、トラップさ
れた気泡を自動的に検知する気泡検知モニタ１５、この
気泡検知モニタ１５により、気泡が検知されると、気泡
抜きを行う気泡抜き開閉弁２７で構成されている。

さらに、温調機能付フィルタ１２１を精度良く温度制御
する温度制御装置１２２、フィルタリングされ温度制御
された薬液を供給する供給バイブ１２３、滴下ノズル８
で構成されている。

一方、各種駆動弁を空気圧力制御する空気圧力制御装置
９、制御入力情報１２４に応じ、この空気圧力制御装置
１２２、各種検知モニタ、各種変位量計測部を統合制御
し、その統合制御結果、アラーム制御情報等の制御情報
を制御出力情報１２５として外部に出力する液体供給全
体制御装置１１から構成されている。

作用としては、制御すべき薬液の温度、吐出速度、吐出
量、サックバック速度、サックバック量等の初期条件を
制御入力情報１２４として、液体供給全体制御装置１１
に入力すると、液体供給全体制御装置１１は空気圧力制
御装置９、温度制御装置１２２を制御する。

これにより、各構成要素の動作制御を行うと共に、非接
触ダイヤフラム変位量計測部１１８により、ダイヤフラ
ム変位量計測機能付ダイヤフラムポンプ１１７のダイヤ
フラム変位量を非接触で計測しながら、所定速度でダイ
ヤフラム膜が変位するように、空気圧力制御装置９によ
り、ダイヤプラム膜に作用する加圧力値を補正制御する
。

同時に、吸入開閉弁３、吐出開閉弁６の開閉タイミング
を組み合わせ制御し、薬液の吸入吐出速度および吸入吐
出量を精度良く制御する。

さらに、温度制御装置１２２により、温調機能付フィル
タユニット１２１を所定温度に精度良く温度制御する。

この温調機能付フィルタユニット１２１の薬液貯蔵量と
して、薬液吐出に伴い吸入される薬液の液温により、フ
ィルタ部に貯蔵された薬液温度が変動しない量に設定す
ることにより、吐出する薬液温度を高精度に保つことが
できる。

また、温調機能付フィルタユニット１２１内にトラップ
された気泡は気泡検知モニタの検知情報により、液体供
給全体制御装置１１は空気圧力制御装置９を制御し、気
泡抜き開閉弁２７を開き、ダイヤフラム変位量計測機能
付ダイヤフラムポンプ１１７を作動させ、気泡が気泡検
知モニタ１５で検知されなくなるまで気泡を排除する。

この結果、温調機能付フィルタユニット１２１にトラッ
プされた気泡により、サックバック速度値、サックバッ
ク量、吐出速度値、吐出量が変動する現象を防止できる
。

さらに、温調機能付フィルタユニット１２１後の供給バ
イブ１２３、滴下ノズル８内の薬液貯蔵量を空出し看以
下に設定し、かつ、液体供給全体制御装置１１による空
出し機能を併用することにより、供給系内の液温流によ
るゲル化異物等の異物発生要因が排除できる。

この結果、常にクリーンな状態で高精度に温度制御され
た薬液が、定量定速排出できる。

次に、その他の実施例の塗布装置のフォトレジスト液供
給装置について説明する。

第１６図および第１７図は上記その他の実施例に対応す
るシステム・ブロック図および処理シーケンス図である
。

第１６図において、２１１は塗布液供給系全体を制御す
る中央制御装置を含むディスペンス・コントローラ、２
２３はフォトレジストまたはＳ○Ｇ　（Ｓｐｉｎ　Ｏｎ
　Ｇｌａｓｓ）塗布液ソース、２１２はレジスト残量モ
ニタで、レジスト容器内のレジスト残量を自動的に検知
し、残量限界に達した場合には、そのデータを上記コン
トローラ２１１に供給し、そのコントローラが、または
直接レジスト残量モニタがアラーム信号を発し、スペア
容器に切り換える。

２０３は前記レジストの吸入のゲートをなす開閉バルブ
よりなる吸入バルブ、２０４は吸入バルブよりのレジス
ト液を空圧サーボ制御機構により定量定速排出するダイ
ヤフラムポンプよりなるレジスト吐出ポンプ、２２６は
前記吐出ポンプより排出されたレジスト液等中の異物（
粒状外来物、気泡、粒状化したレジスト成分）を除去す
るためのフィルタ（たとえばミリポア社製ウェハカード
Ｆ１６ＤまたはＦ−４フィルタカートリッジ；孔径０．
１μｍ１濾過面積２００ｃＩｌｌ）。

２２７は前記フィルタに蓄積された気泡を排除するため
のエアーベントまたは抜気バルブで、下記の吐出バルブ
と同期して開閉することによって気泡を除去する。

２０６は吸入バルブ２０３と同様のバルブで吐出ポンプ
２０４より排出したレジスト液を回転テーブル上のウェ
ハ上に吐出するためのゲートとして作用する吐出バルブ
、２０７は吐出ノズルからの不所望なレジスト液の滴下
、すなわち液ブレを防止するため空圧サーボ制御機構に
よる定量定速サックバックを行うサックバック・ポンプ
またはサックバック・バルブで、ダイヤフラム弁をエア
ーで駆動する。

ダイヤプラムのサーボ機構は電空比例弁（たとえばＣＫ
Ｄ社製、電空レギュレータＥＲ−１００）によりダイヤ
フラム弁加圧力を自動制御する。

サックバック量設定範囲は、０．００１〜０．０５ｃｃ
。

サックバック時間は０．１〜１０秒である。

２０８は吐出ノズルでＰＴＦＥ　（ポリテトラ・フルオ
ロ・エチレン）などのチューブからなる。

２１８はノズル先端の汚染すなわち、レジストの固化物
、気泡、その他の汚れ異物、またはレジスト液の異常等
を検出するための光学異物モニタ、２９９はスピン塗布
装置である。

ここで、ディスペンス・コントローラはマイクロコンピ
ュータまたはミニコンピユータよりなる中央制御装置を
有し、上記各装置（ユニット）２１２．２０３，２０４
，２２６，２２７，２２３゜２０６．２０７，２１８，
２９９との間でデータのやりとりを行うと共に相互に指
令信号を送信する。すなわち、ディスペンス時間、ディ
スペンス量、サックバンク時間、サックバック量を初期
設定し、その設定値に基づき、各ユニットを１サイクル
動作制御する。同時にノズル汚染度モニタ、レジスト残
堡モニタの異常管理機能を自動監視し、異常時はアラー
ム信号を発し、ただちに停止させる。

次ニ、ディスペンス・コントローラの各制御モードにつ
いて説明する。プログラムモードはディスペンス量、サ
ックバック量、サックバック時間等の選択モードであり
、入力データは以下のとおりである。

（１）ポンプ駆動加圧力を安定させる時間　０〜１０゜
０秒 （２）ディスペンス時間　０．１〜１０秒（３）ディス
ペンスからサックバック開始までの時間０〜１０．０秒 （４）サックバンク時間　０．１〜１０秒〔５）吐出ポ
ンプ吸引時間　０．１〜１０．０秒（６）ディスペンス
量　０．１〜５．０　ｃｃ（７）サックバック量　０．
００１〜０．０５０　ｃｃ（８）　ティスベンス量オフ
セット　±７．００　Ｖ（９）サックバック量オフセッ
ト　０〜２．４ＶαＱ粘度　１〜２００ｃｐ 以上の入力データに基づきディスペンス・コントローラ
は以下のように制御を実行する。

（ａ）ディスペンス・サーボ制御については、初期条件
入力情報に応じ吐出ポンプ部への加圧力を自動的に決定
し制御する。入力データと出力との誤差は、誤差の割合
をオフセット電圧として入力することにより修正する。

ら）サックバックサーボ制御については、初期条件入力
情報に応じて、サックバンクバルブへの加圧力を自動的
に決定し制御する。サックバンクバルブ製作上のばらつ
きを修正値としてオフセフ）電圧を入力する。

（ｃ）ノズル汚染度モニタ制御については、滴下ノズル
部の汚染度を自動的に検出しノズル汚染度が所定レベル
以上になるとディスペンス動作を中断しノズル汚染アラ
ーム信号を発する。

次に、第１７図にしたがって、オートモードおよびサイ
クルモード（ごついて言凭明する。サイクルモードは、
外部と交信せずにコントローラ独自でサイクル運転を繰
り返すものであり、オートモードとはエンド信号を発信
しない点のみが異なるだけであるので、ここでは主にオ
ートモードについて説明する。

ｉｆ　７１１にお；するディスペンス・コントローラと
フォトレジスト処理装置との交信は以下のとおりである
。

（１）スタート信号発信タイミング （ｉ）　レジスト空出し直前にフォトレジスト処理装置
側より、ディスペンス・コントローラ側にスタート信号
を発信する。

（ｉｉ）ウェハ上レジスト滴下直前に、フォトレジスト
処理装置よりディスペンス・コントローラにスタート信
号を発信する。

（２）センス信号発信タイミングニ レジスト空出し後、ノズル汚染度センサの検出位置にノ
ズルを停止させ、フォトレジスト処理装置よりディスペ
ンス・コントローラにセンス信号を発信する。

（３）ディスペンス信号発信タイミング（１）吐出バル
ブ開閉（オン・オフ）信号をディスペンス信号（！：　
シて、ディスペンス・コントローラ側よりフォトレジス
ト処理装置に発信する。

（１１）フォトレジスト処理装置はディスペンス・コン
トローラからディスペンス信号を受信し、ディスペンス
開始とディスペンス終了を判定する。

（４）エンド信号発信タイミング； （１）ディスペンス・プログラム終了後、ディスペンス
・コントローラより、フォトレジスト処理装置にエンド
信号を発信する。

（ｉｉ）フォトレジスト処理装置はディスペンス・コン
トローラよりエンド信号を受信し、スタート信号待機状
態となる。

（５）アラーム信号発信タイミング： （ｉ）　／７：ル汚染時、ディスペンス・コントローラ
よりフォトレジスト処理装置にアラーム信号を発信する
。

（１１）レジスト残量不足時、ディスペンス・コントロ
ーラよりフォトレジスト処理装置にアラーム信号を発信
する。

（ｉｉｉ　）フォトレジスト処理装置はディスペンス・
コントローラより上記（１）または（ｉｉ　）のアラー
ム信号を受信するとコントローラはアラームを表示し、
即時停止する。

なお、各ゲートすなわち、開閉弁、ダイヤフラムポンプ
には、膜または弁の破損モニタが設置されており、それ
らのモニタから異常データが中央制御装置に伝送管理さ
れている。ここで管理とは、バイパスがあるものについ
ては、スペアまたはバイパス経路への切り換え、それの
ないものについては、システムの停止と警報の発信であ
る。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである
。

（１）１本発′明は供給する液体の粘度、供給量、供給
時間（供給速度）など、定量供給に関する入力情報と液
体供給系の圧力損失情報を連動させ、ポンプ、サックバ
ック弁等の液体供給装置構成要素の作動圧力値、動作タ
イミング等の制御パラメータの最適解を求め、その求め
た制御パラメータにより、各構成要素を自動制御するこ
とから、精度良い供給速度制御と精度良い供給量制御が
できる。

（２）１本発明は上記（１）項に加え、作動弁に作用す
る液体供給加圧力値と作動弁の移動速度を自動的に計測
できる。この作動弁移動速度計測情報に応じ供給加圧力
値を補正制御し、作動弁移動速度を精度良く制御するこ
とができる。この結果、液体供給速度制御の高精度化７
（図れる。

（３）本発明の供給作動弁構造は、ダイヤプラム膜を用
いた流体加圧による容積変化量を利用した構造であり、
摺動抵抗がなく、供給制御応答性が良く、供給量の微小
量制御が図れる。

（４）９本発明は気泡発生要因を制御する機能を有して
いる。たとえば、容器内液体残量モニタが設置され、液
量不足による供給系内への気泡混入がなく、液体吸入時
（負圧時）のポンプ作動弁の動作速度が制御できること
から、吸入時に発生する液中気泡発生を防止できる。

万一発生した気泡も、気泡検知モニタにより検出され、
独立に開閉制御できる制御弁から、確実に気泡除去がで
きる。

この結果、液中気泡混入が防止でき、相乗効果として、
気泡による液中異物発生防止と気泡による供給量変動が
防止できる。

〔５）０本発明はポンプ作動弁破損モニタ、サックバン
ク弁破損モニタ、制御弁破損モニタ、フィルタ膜破損モ
ニタおよび滴下ノズル汚染度モニタ等、液体供給装置構
成要素に異物発生要因検出モニタが設置され、全体制御
部により、管理制御されていることから、構成要素起因
で発生する異物が供給液中に混入することはない。

（６）０本発明では、上記（１）項、（２）項のごとく
、ポンプ加圧力を所定値に精度良く制御できる。この結
果、供給液体の種類に応じ、フィルタ膜に作用する液圧
を所定値以下に自動制御でき、液圧によりフィルタ膜を
透過するゲル状異物を透過させることなく、効率良く除
去することができる。

さらに、フィルタ腰回づまりにより上昇するフィルタ圧
力損失を自動的に計測し、フィルタ圧力損失に応じ、フ
ィルタ膜に作用する液圧を自動補正制御できることから
、フィルタ除去効率を高めることができる。

（７）３本発明では上記（１）、　（２）項より、サッ
クバック速度、サックバック量を所定の値に精度良く制
御できることから、サックバック変動による液ダレ、滴
下ノズル内の液洩りによる液体劣化等の問題が生じるこ
となく、高純度な状態で液体供給ができる。

さらに、サックバック変動による供給量変動が防止でき
、精度良い液体供給ができる。

（８〕１本発明では上記（１）〜（７）項で述べた通り
、供給する液体粘度、供給量、供給時間等の液体供給に
関する条件を全体制御部に入力することにより、供給す
る液体の種類に応じ、液体供給装置の各構成要素を自動
的に制御し、気泡、異物等の混入のない高純度な状態で
、液体を所定速度で所定時間、所定量精度良く供給する
ことができる。

つまり、液体供給の完全自動化が図れ、液体の種類もし
くは、その供給量の切換調整が迅速かつ、容易に行え、
調整バラツキ量の低減、調整時間の短縮、調整に伴い損
失される液が減少する。

（９）１本発明は上記（２）項で述べた通り、液体供給
加圧力値と作動弁の移動速度が計測できることから、供
給液体の粘度もしくは、供給系の圧力損失が自動的に求
められる。

しかも、供給液に触れることなく、非接触で計測できる
ことから、供給液体を汚染することなく精度良く計測で
きる。

αＱ１本発明は供給液滴下ノズルの汚染度合を自動的に
モニタする機能を有することから、滴下ノズルの汚染度
合に応じ、滴下ノズルを自動洗浄もしくは自動交換する
機能上の接続が可能であり、滴下ノズルを常に清浄に保
ち、滴下ノズル汚染に伴う供給液中への異物混入は皆無
となる。

０１）１本発明の効果として、混入異物数の少ない、高
純度な液体を精度良く定速で定量供給できることから、
本発明を半導体ウェハ製造装置に適用すると、半導体ウ
ェハ付着異物数が少なく、高品質な半導体素子が製造で
きる。

αり０本発明では、ポンプ、サックバック弁、各種開閉
弁等の液溜まりによるゲル化異物発生要因および気泡発
生要因のある薬液供給構成部品の後側に、温度制御機能
付フィルタユニットを構成できる。

その上、フィルタユニット以降の配管内の液溜まり量を
空出し置忘下に設定し、正規な薬液供給時は、温度制御
機能付フィルタユニットで温調され、かつ、フィルタリ
ングされた薬液が直接供給される。

つまり、常に精度良く温調された薬液をクリーンな状態
で、定量定速供給できる。

以上の説明では主として、本発明者によってなされた発
明を、その背景となった利用分野である半導体ウェハ処
理装置にふけるフォトレジスト処理装置について説明し
たが、これに限定されることなく、特開昭５４−４８１
６０号公報記載のレジン塗布装置、特開昭５７−１７７
３６５号公報記載のカラーブラウン管用フリットガラス
塗布装置、特開昭５７−１７７５７０号公報記載のマル
チポツティング装置、特開昭６０−９５９７７号公報記
載の電子部品接着用ディスペンサーを始め、分析装置、
化学工業、薬品工業、バイオテクノロジー関連工業、光
学工業、精密機械工業等で、高純度かつ、精度良く、定
速で定量液体供給して処理する装置に適用して有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である薬液供給装置のンステ
ム図、 第２図はフォトレジスト液供給装置の構成図、第３図は
フィルタ内蔵ダイヤフラムポンプの要部断面図、 第４図はフィルタ内蔵ダイヤフラムポンプの取付図、 第５図はダイヤフラム加圧力自動制御ポンプの要部断面
図、 第６図はダイヤフラム加圧力流蛍特性図、第７図はダイ
ヤフラム変位看自劾計測制御ポンプを示す要部断面図、 第８図は残量検知モニタの要部断面図、第９図は弁破損
検知モニタの要部断面図、第１０図は弁破損検知モニタ
の原理図、第１１図は弁破損検知モニタの取付図、第１
２図は滴下ノズル汚染度検知モニタの要部断面図、 第１３図（Ａ＞、（Ｂ）は液ダレメカニズムの説明図、 第１４図は滴下ノズル洗浄部の断面図、第１５図は温度
制御機能付薬液供給装置のシステム図、 第１６図は本発明の他の実施例であるフォトレジスト滴
下装置のブロック図、 第１７図はその一つのンーケンス図である。 １・・・薬液、２・・・薬液容器、３・・・吸入開閉弁
、４・・・ダイヤフラムポンプ、５・・・気泡抜き、６
・・・吐出開閉弁、７・・・サックバック弁、８・・・
滴下ノズル、９・・・空気圧力制御装置、１０・・・入
力情報、１１・・・液体供給全体制御装置、１２・・・
残量検知モニタ、１３・・・吸入開閉弁破損モニタ、１
４・・ダイヤフラム破損モニタ、１５・・・気泡検知モ
ニタ、１６・・・吐出開閉弁破損モニタ、１７・・・サ
ックバック弁破損モニタ、１８・・・滴下ノズル汚染度
検知モニタ、１９・・・定量定速吐出、２０・・・定量
定速サックバック、２１・・・出力情報、２２・・・フ
ォトレジスト液、２３・・・フォトレジスト液容器、２
４・・・フィルタ内蔵ダイヤフラムポンプ、２５・・・
気泡トラップ部、２６・・・フィルタ、２７・・・気泡
抜き開閉弁、３０・・・気泡抜き開閉弁破損モニタ、３
１・・・空気圧駆動制御弁、３２・・・電気−空気サー
ボ比例弁、３３・・・加圧空気発生部、３４・・・真空
発生部、３５・・・データ人出力制御部、３６・・・中
央演算処理部、３７・・・ダイヤフラム加圧力制御部、
３８・・・バルブ駆動制御部、３９・・・異常管理信号
処理部、４６・・・ダイヤフラム膜、４７・・・吸入吐
出蚤制御用空気流通口、４８・・・ダイヤフラム変位量
制御室、５２・・・吸入液、５３・・・吸入口、５４・
・・吐出液、５５・・・吐出口、５６・・・気泡、５７
・・・気泡抜き口、６３・・・供給速度値、６４・・・
ダイヤフラム加圧力値、６５・、°・・ダイヤフラム加
圧力特性式、６６・・・ダイヤフラム変位量計測部、６
８・・・ダイヤフラム変位量計測情報、６９・・・ダイ
ヤフラム変位量比較演算部、７０・・・目標ダイヤフラ
ム変位量情報、７１・・・圧力補正情報、７６・・・静
電容量センサ、７７・・・残量判定部、７８・・・残量
判定情報、７９・・・弁破損検知モニタ、８１・・・作
動弁接続部、８２・・・漏れ液体トラップ部、８４・・
・漏れ液体検出部、８５・・・投光器、８６・・・プリ
ズムレンズ、８７・・・受光器、８８・・・弁破損漏れ
液体、９１・・・サックバック作動弁、９２・・・リー
ク口、９６．９７・・・レンズ、１０２，１０３・・・
グラスファイバー　１０４・・・投光器、１０５・・・
受光器、１０６・・・ノズル汚染度判定部、１０７・・
・ノズル汚染度判定情報、１０８・・・ｌ０ＣＰシリコ
ンオイル、１０９・・・５０ＣＰシリコンオイル、１１
０・・・／リコンオイル膜、１１１・・・液ダレ、１１
２・・・洗浄液、１１３・・・供給液、１１４・・・気
体層、１１５・・・洗浄槽、１９７・・・８インチ半導
体ウェハ、１９８・・・高速回転テーブル、１９９・・
・フォトレジスト処理装置、２０３・・・吸入バルブ、
２０４・・・レジスト吐出ポンプ、２０６・・・吸入バ
ルブ、２０７・・・サックバック・ポンプまたはサック
バック・バルブ、２０８・・・吐出ノズル、２１１・・
・ディスペンス・コントローラ、２１２・・・レジスト
残量モニタ、２１８・・・光学異物モニタ、２２３・・
・フォトレジストまたはＳ　ＯＧ　（Ｓｐｉｎ　Ｏｎ　
Ｇｌａｓｓ）塗布液ソース、２２６・・・フィルタ、２
２７・・・エアーベントまたは抜気バルブ、２９９・・
・スピン塗布装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、以下の構成よりなる板状物上への粘性液体の回転塗
   布装置： （ａ）液体ソースから塗布液を吸入して、吐出ノズルよ
   り回転ステージ上の前記板状物上に定量・定速で吐出滴
   下するためのダイヤフラムポンプを有するディスペンサ
   ー手段； （ｂ）前記ダイヤフラムポンプを制御するためのマイク
   ロコンピュータまたはミニコンピュータからなるディス
   ペンサー中央制御装置。 ２、請求項第１項の塗布装置はさらに以下の構成よりな
   る： （ｃ）前記ダイヤフラムポンプのダイヤフラムの位置を
   非接触で検出し、前記中央制御装置にそのデータを供給
   するためのダイヤフラム位置検出手段。 ３、請求項第１項の塗布装置はさらに以下の構成よりな
   る： （ｄ）前記塗布液の粘度を測定して、そのデータを前記
   中央制御装置に供給するための粘度測定手段。 ４、請求項第１項の塗布装置はさらに以下の構成よりな
   る： （ｅ）前記ディスペンサー手段内の前記塗布液内の異物
   を検出し、そのデータを前記中央制御装置に供給するた
   めの異物検出手段。 ５、以下の構成よりなる板状物上への粘性液体の回転塗
   布装置： （ａ）液体ソースから塗布液を吸入して吐出ノズルより
   回転ステージ上の前記板状物上に前記塗布液を滴下する
   際、不所望な滴下を防止するため、先行する滴下の後に
   定量・定速で前記吐出ノズル内の塗液をノズル内部方向
   に吸引するためのダイヤフラムポンプよりなるサックバ
   ック手段を有するディスペンサー手段； 的前記サックバック手段を制御するためのマイクロコン
   ピュータまたはミニコンピュータよりなるディスペンサ
   ー中央制御装置。 ６、請求項第５項の塗布装置はさらに以下の構成よりな
   る： （ｃ）前記サックバック手段内に設けられたダイヤフラ
   ムの破損を検出し、そのデータを前記中央制御装置に供
   給するためのダイヤフラム破損検出手段。 ７、請求項第５項の塗布装置はさらに以下の構成よりな
   る： （ｄ）前記ディスペンサー手段内に設けられ、前記塗布
   液中の気泡をトラップするための気泡トラップ手段。 ８、以下の構成よりなる流動体供給装置： （ａ）前記流動体を吐出するためのノズル、（ｂ）前記
   流動体を前記ノズルに圧送するためのポンプ手段、 （ｃ）前記ノズルと前記ポンプ手段との間において、前
   記流動体に接する測定用作業部材を用いることなく、前
   記流動体の粘度を測定するための粘度測定手段。 ９、請求項第８項に記載の流動体供給装置はさらに以下
   の構成よりなる： （ｄ）前記粘度測定手段によって測定された粘度にかか
   わる物理量に基づいて粘度を算出するための演算処理部
   、 （ｅ）前記測定粘度と前記入力初期粘度との差に対応し
   て流動体供給条件を自動的に再設定または修正するため
   の中央制御部。 １０、請求項第８項の流動体供給装置において、前記ポ
   ンプ手段は、ダイヤフラム膜によって相互に分離された
   前記流動体を吸入・送出するための圧送室、および前記
   ダイヤフラムの位置を制御するための膜変位量制御室よ
   りなるダイヤフラムポンプである。