KR20140109258A

KR20140109258A - 액 공급 장치

Info

Publication number: KR20140109258A
Application number: KR1020140017654A
Authority: KR
Inventors: 다카히로 오오쿠보; 세이야 도츠카
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2014-09-15
Also published as: JP2014168734A; TW201440897A; KR101998894B1; TWI538743B; JP5853971B2

Abstract

본 발명은 액 공급원의 처리액을 노즐로부터 피처리체에 공급하는 데 있어서, 노즐로부터의 처리액의 토출을 정지하였을 때, 이 노즐로부터의 액 떨어짐을 억제하는 것을 과제로 한다.
액 공급원(2)과 노즐(24) 사이에 있는 제1 액 공급로(3A)와 제2 액 공급로(3B)에 대해서, 액압 조정 밸브(31B)가 마련된 액압 조정실(8)에서 서로 직교하는 방향이 되도록 접속한다. 또한, 액압 조정 밸브(31B)의 다이어프램(6)에 대해서, 제2 액 공급로(3B)의 상류단에 대향하도록 배치하며, 제2 액 공급로(3B)의 연장 방향을 따라 진퇴 가능하게 구성한다. 그리고, 처리액의 토출을 종료한 후, 액 공급로(3) 내의 액압이 한번 낮아지고, 그 후 상승하기 시작할 때에, 액압 조정 밸브(31B)의 다이어프램(6)을 후퇴시킨다.

Description

액 공급 장치{LIQUID SUPPLYING APPARATUS}

본 발명은 노즐을 통해 처리액을 피처리체에 공급하기 위한 액 공급 장치에 관한 것이다.

약액 등의 처리액을 공급하여 액처리를 행하는 매엽식의 장치로서는, 예컨대 스핀척 상의 웨이퍼에 레지스트액이나 절연막의 전구체를 포함하는 약액 등을 도포하는 장치를 들 수 있다. 이 종류의 액처리 장치에 있어서, 처리액을 웨이퍼에 공급하는 액 공급 장치에서는, 액 공급로의 하류단에 마련된 액 토출부인 노즐로부터 처리액이 토출되고, 개폐 밸브의 개폐에 의해 처리액이 공급 및 중단된다. 노즐로부터의 처리액의 공급을 멈춘 후, 처리액이 웨이퍼 상에 떨어지면, 웨이퍼 상의 액막의 막 두께 분포가 흐트러져 버려, 이 웨이퍼는 불량품이 된다. 이 때문에 액 떨어짐이 문제가 되는 경우에는, 통상 개폐 밸브의 하류측에 석백 밸브를 마련하여, 개폐 밸브를 폐쇄한 후에 석백 밸브에 의해 액을 되돌리도록 하고 있다.

그러나, 개폐 밸브를 급격하게 폐쇄하면, 액압의 큰 변동이 생겨, 처리액이 액 공급로 내에서 유동 방향으로 진동하는 소위 워터 해머 현상이 발생한다. 그 때문에, 석백 밸브의 동작 타이밍이 적절하지 않은 경우에는, 액의 진동이 증폭하여 액이 노즐로부터 튀어나올 우려가 있다. 워터 해머 현상은 액 공급로의 길이 치수가 길수록 현저해진다. 석백 밸브의 동작 타이밍은 액의 진동이 진정된 후에 설정되는 것이 바람직하지만, 그 타이밍을 늦추면, 처리의 지연으로 이어진다. 따라서, 상기 타이밍은 양자의 균형으로 설정되게 되어, 상기 타이밍의 설정이 어렵다고 하는 과제가 있으며, 또한 상기 타이밍을 늦췄다고 해도, 석백 밸브가 동작하기 전에 액의 진동에 의해 액이 노즐로부터 튀어나올 염려가 있다.

특허문헌 1에는, 석백 밸브에 대해서 기재되어 있지만, 워터 해머 현상에 대해서는 검토하고 있지 않다.

일본 특허 공개 제2000-223402호

본 발명은 이러한 사정 하에서 이루어진 것으로, 그 목적은 처리액을 노즐로부터 피처리체에 공급하는 데 있어서, 밸브를 폐쇄하였을 때의 워터 해머 현상에 의한 액 떨어짐을 억제할 수 있는 액 공급 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 액 공급 장치는,

처리액을 노즐로부터 피처리체에 공급하기 위한 액 공급 장치에 있어서,

상기 처리액의 액 공급원에 접속된 제1 액 공급로와,

이 제1 액 공급로에 설치되며, 처리액을 공급 및 중단하기 위한 밸브와,

상기 제1 액 공급로의 하류단에 마련된 액압 조정실과,

이 액압 조정실로부터 상기 제1 액 공급로에 대하여 교차하는 방향으로 연장되며, 그 하류단에 노즐이 마련된 제2 액 공급로와,

상기 제2 액 공급로의 상류단에 대향하는 상기 액압 조정실의 벽부를 구성하는 진퇴 가능한 액압 조정용 가동 벽부와,

상기 밸브를 폐쇄하였을 때에 처리액이 상기 노즐측으로 압출된 후, 상기 밸브측으로 되돌아갈 때에, 상기 가동 벽부를 후퇴시키기 위한 구동부를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 액 공급 장치는 이하의 구성이어도 좋다. 상기 구동부를 제어하는 제어부를 구비한 구성. 상기 제어부는, 상기 밸브를 폐지(閉止)한 후, 설정 시간 경과 후에 상기 가동 벽부를 후퇴시키도록 제어 신호를 출력하는 구성. 상기 제어부는, 상기 밸브가 개방함과 동시에 또는 개방하고 있을 때에, 상기 가동 벽부를 전진시키도록 제어 신호를 출력하는 구성. 상기 가동 벽부는, 다이어프램인 구성. 상기 제2 액 공급로에는, 상기 노즐 내의 처리액을 상기 밸브측으로 끌어당기기 위한 흡인 기구가 마련되어 있는 구성.

본 발명은, 액 공급원의 처리액을 노즐로부터 토출하는 데 있어서, 액 공급원과 노즐 사이에 있는 제1 액 공급로와 상기 제2 액 공급로에 대해서, 서로 교차하는 방향이 되도록 액압 조정실에 각각 접속하고 있다. 또한, 액압 조정실에 있어서의 제2 액 공급로의 상류단에 대향하는 벽부를, 진퇴 가능한 가동 벽부로서 구성하고 있다. 그리고, 제1 액 공급로에 마련된 밸브를 폐지하였을 때, 처리액이 노즐측으로 압출된 후, 밸브측으로 되돌아갈 때에, 가동 벽부를 후퇴시킨다. 따라서, 처리액의 토출 완료 후, 노즐로부터의 액 떨어짐을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 액 공급 장치를 구비한 레지스트 도포 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 상기 액 공급 장치를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 상기 액 공급 장치에 있어서의 유로의 일부를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 상기 레지스트 도포 장치에 있어서의 각 밸브의 개폐 타이밍을 나타내는 모식도이다.
도 5는 종래의 액 공급 장치에 있어서의 작용을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 6은 종래의 액 공급 장치에 있어서의 작용을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 7은 종래의 액 공급 장치와 본 발명의 액 공급 장치에 있어서의 액압의 변동을 나타내는 특성도이다.
도 8은 본 발명의 액 공급 장치에 있어서의 작용을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 9는 본 발명의 액 공급 장치에 있어서의 작용을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 10은 본 발명의 액 공급 장치에 있어서의 작용을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 11은 본 발명의 액 공급 장치에 있어서의 작용을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 12는 본 발명의 액 공급 장치의 다른 예를 나타내는 종단면도이다.
도 13은 본 발명의 액 공급 장치의 또 다른 예를 나타내는 종단면도이다.
도 14는 본 발명의 액 공급 장치의 별도의 예를 나타내는 종단면도이다.
도 15는 본 발명의 액 공급 장치의 또 다른 별도의 예를 나타내는 종단면도이다.
도 16은 본 발명의 액 공급 장치의 다른 예를 나타내는 종단면도이다.
도 17은 본 발명의 액 공급 장치의 다른 예에 있어서의 각 밸브의 개폐 타이밍을 나타내는 모식도이다.

본 발명의 실시형태에 따른 액 공급 장치에 대해서, 이 액 공급 장치를 적용한 레지스트 도포 장치와 함께 도 1∼도 3을 참조하여 이하에 설명한다. 이 레지스트 도포 장치는, 피처리체를 이루는 기판인 웨이퍼(W)에 대하여 처리액인 레지스트액을 도포하기 위해 횡배열로 배치된 복수, 예컨대 3개의 처리부(11)와, 각 처리부(11)에 배치되는 웨이퍼(W)에 대하여 레지스트액을 공급하기 위한 액 공급 제어부(4)를 구비하고 있다. 우선, 액 공급 제어부(4) 이외의 부위에 대해서, 간단하게 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 각각의 처리부(11)에는, 웨이퍼(W)의 이면측을 흡인 유지하기 위한 스핀척(12)이 마련되어 있고, 각 스핀척(12)은 도시하지 않는 회전 기구에 의해 수직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다. 도 1 중 도면 부호 13은 컵체, 14는 웨이퍼(W)를 승강시키기 위한 승강핀이다. 또한, 도 1 중 도면 부호 10은 각 처리부(11)가 배치된 베이스부이다.

각각의 처리부(11)에는, 레지스트막이 형성된 웨이퍼(W)의 주연부로부터 이 레지스트막을 제거하기 위해 시너를 토출하는 보조 노즐(15)과, 이 보조 노즐(15)을 대기시키기 위한 노즐 버스(16)가 마련되어 있다. 그리고, 보조 노즐(15)은 아암(17)에 의해 지지되며, 웨이퍼(W)의 주연부의 상방측에 대향하는 위치와, 노즐 버스(16)의 상방측의 위치 사이에서, 레일(18)을 따라 수평 방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있다.

베이스부(10) 상에는, 웨이퍼(W)에 대하여 레지스트액을 공급하기 위한 집합 노즐(1)이 액 토출부로서 마련되어 있고, 이 집합 노즐(1)은 이미 서술한 처리부(11)의 각각에 공통의 레지스트 공급부로서 마련되어 있다. 구체적으로, 집합 노즐(1)은 아암(21)에 의해 지지되며, 이들 처리부(11)의 배열을 따라 부설된 레일(22)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 이 집합 노즐(1)은 아암(21)의 선단부에 있어서의 노즐 헤드(23)의 하면측에, 복수개의 노즐(24)을 배치하여 구성되어 있다. 즉, 집합 노즐(1)은 각 처리부(11)에 있어서의 웨이퍼(W)의 각각에 대하여, 농도나 성분이 상이한 복수 종류의 레지스트액과 시너를 공급할 수 있도록 구성되어 있고, 이들 각 노즐(24)을 상기 집합 노즐(1)의 이동 경로를 따라 일렬로 배치하고 있다. 또한, 도 1 등에서는 이들 노즐(24)의 수량에 대해서는 생략하고 있다.

집합 노즐(1)의 아암(21)에는, 상기 집합 노즐(1)의 각 노즐(24)로부터 연장되는 플렉시블한(가요성이 있는) 액 공급로(3)의 도중 부위가 고정되어 있고, 각각의 액 공급로(3)에 있어서의 상류측[노즐(24)과는 반대측]의 단부는 본 발명의 액 공급 제어부(4)를 통해 액 공급원(2)에 접속되어 있다. 액 공급로(3)는 아암(21)과 액 공급 제어부(4) 사이에서 고정부(26)에 의해 베이스부(10)에 고정되어 있고, 후술하는 바와 같이, 액 공급 제어부(4)의 내부 및 이 액 공급 제어부(4)의 근방에서는 예컨대 금속 등의 경질 부재에 의해 구성되어 있다. 고정부(26)와 집합 노즐(1) 사이에 있는 액 공급로(3)의 길이 치수는 집합 노즐(1)을 각 처리부(11)의 배열을 따라 이동 가능하게 구성하기 위해, 예컨대 0.5 m∼3.0 m로 되어 있다.

각각의 액 공급원(2)에는, 이 액 공급원(2)의 내부에 있어서의 기상측에 공기 등을 공급하기 위한 송액용 유로(25)가 구동부로서 접속되어 있고, 액 공급원(2) 내부를 가압하여, 액 공급로(3)에 처리액을 송출하도록 구성되어 있다. 또한, 도 1에서는, 액 공급로(3) 및 액 공급원(2)에 대해서, 복수 종류의 레지스트액 중 1종류 및 시너를 대표적으로 도시하고 있다. 또한, 액 공급원(2)의 각각은, 예컨대 레지스트 도포 장치의 하방측에 있어서의 수납부에 한데 모여 배치되어 있지만, 여기서는 모식적으로 레지스트 도포 장치의 측방측에 도시하고 있다. 도 1 중 도면 부호 27은 집합 노즐(1)을 대기시키기 위한 노즐 버스이다.

다음에, 본 발명의 실시형태인 액 공급 장치에 대해서 설명한다. 이 액 공급 장치는 액 공급로(3)에 개재된 액 공급 제어부(4)를 구비하고 있다. 액 공급 제어부(4)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 처리액의 유로[액 공급로(3)]를 따라, 처리액을 공급 및 중단하기 위한 개폐 밸브(31A)와, 액압 조정 밸브(31B)와, 석백 밸브(31C)가 상류측으로부터 이 순서로 배열되어 구성되어 있다. 이들 밸브(31A∼31C)는 다이어프램(5∼7)에 의해 각각 구성되어 있다. 개폐 밸브(31A)의 상류측[액 공급원(2)측]에 있어서의 액 공급로(3)는 다이어프램(5)이 이루는 면을 따라 수평으로 연장되며, 하류측의 액 공급로(3)는 다이어프램(5)의 중앙에 면하는 부위에서 하방측을 향하여 직각으로 굴곡져 있다. 상기 하류측의 액 공급로(3)는 액압 조정 밸브(31B)의 다이어프램(6)이 이루는 면을 따라 상하 방향으로 연장되도록 이 액압 조정 밸브(31B)에 접속되어 있다. 액압 조정 밸브(31B)의 하류측의 액 공급로(3)는 다이어프램(6)의 중앙에 면하는 부위에서 직각으로 굴곡져 수평으로 연장되어 있다.

이와 같이, 액 공급로(3)는, 2부분에서 직각으로 굴곡져 있으며, 상류측의 굴곡 부위에 개폐 밸브(31A)가 마련되고, 또한 하류측의 굴곡 부위에 액압 조정 밸브(31B)가 마련되어 있다. 이하의 설명에서는, 액압 조정 밸브(31B)의 상류측에 있어서의 액 공급로(3) 및 하류측에 있어서의 액 공급로(3)를 각각 「제1 액 공급로(3A)」 및 「제2 액 공급로(3B)」라고 부른다. 석백 밸브(31C)는 제2 액 공급로(3B)에 마련되어 있다. 이 예에서는, 개폐 밸브(31A)와 액압 조정 밸브(31B) 사이에 있는 제1 액 공급로(3A), 및 액압 조정 밸브(31B)와 석백 밸브(31C) 사이에 있는 제2 액 공급로(3B)는, 예컨대 금속 등의 경질의 재질에 의해 구성되어 있다.

액압 조정 밸브(31B)는 이상과 같이 유로의 굴곡 부위에 마련되어 있다고 할 수 있지만, 이 굴곡 부위는 후술하는 바와 같이 개폐 밸브(31A)를 폐쇄하였을 때에 생기는 워터 해머 현상에 의한 압력 변동을 억제하는 부위이기 때문에, 액압 조정실(8)이라고 부르기로 한다.

각 밸브(31A∼31C)에는, 다이어프램(5∼7)의 배면측의 영역에 대하여 예컨대 공기 등의 유체를 유입시키는 유입구(33)와, 이 공기를 배출시키는 배출구(34)가 마련되어 있다. 따라서, 각각의 다이어프램(5∼7)은 상기 영역에 공기를 유입시키면 처리액의 액 흐름을 향하여 전진하고, 한편 이 영역으로부터 공기를 배출하면, 이 다이어프램(5∼7)의 강성에 의한 복원력에 기초하여 상기 액 흐름에 대하여 후퇴하도록 구성되어 있다. 도 2 중 도면 부호 36 및 37은 각각 밸브 및 유량 조정부이며, 도면 부호 38은 공기 등의 유체가 저류된 저류부이다. 또한, 후술하는 도 4에서는, 유입구(33)로부터 공기를 다이어프램(5∼7)의 배면측의 영역에 유입시키는 동작을 「ON」, 배출구(34)로부터 배출하는 동작을 「OFF」로 하여 설명하고 있다.

따라서, 개폐 밸브(31A)의 다이어프램(5)은 집합 노즐(1)을 향하는 액 흐름에 대하여 상방측으로 이격하는 위치(개방 위치)와, 하방측을 향하여 연장되는 제1 액 공급로(3A)의 상단 개구부를 막는 위치(폐지 위치) 사이에서 진퇴함으로써, 처리액을 공급 및 중단하도록 구성되어 있다. 도 2 중 도면 부호 35는 개폐 밸브(31A)에 있어서의 다이어프램(5)을 상방측을 향하여 편향시키기(끌어당기기) 위한 스프링 등의 편향 기구이다. 또한, 도 2에서는, 집합 노즐(1)을 간략화하여 도시하고 있다.

액압 조정실(8)의 다이어프램(6)은 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 이 액압 조정실(8)에 있어서의 제2 액 공급로(3B)의 상류단에 대향하는 벽부를 이루도록 배치되며, 이 제2 액 공급로(3B)의 연장 방향을 따라 진퇴할 수 있는 가동 벽부로서 구성되어 있다. 즉, 상기 다이어프램(6)은, 액압 조정실(8)에 있어서 제1 액 공급로(3A)로부터 제2 액 공급로(3B)를 향하는 액 흐름에 대하여 측방측으로 이격하는 위치와, 이 위치보다도 제2 액 공급로(3B)로부터 이격하는(후퇴하는) 위치 사이에서 진퇴하도록 구성되어 있다. 이 다이어프램(6)은 이하에 상세하게 설명하는 바와 같이, 액 흐름의 공급 및 중단이 아니라, 제2 액 공급로(3B)의 내부 혹은 액압 조정실(8)의 내부에 있어서의 액압의 변동(맥동)을 억제하는 기능을 가지고 있다. 여기서, 본 발명에 있어서 이러한 액압 조정 밸브(31B)를 마련한 이유에 대해서, 바꾸어 말하면 종래의 액 공급로(3)에 있어서 액압의 맥동이 생기는 이유에 대해서, 이하에 설명한다. 또한, 도 3은 액압 조정실(8)을 세로 방향으로 절단한 모습을 나타내고 있다.

즉, 액 공급로(3)를 통해 노즐(24)로부터 웨이퍼(W)에 처리액을 토출한 후, 개폐 밸브(31A)에 의해 액 공급로(3)를 폐지하는 데 있어서, 노즐(24)측에서는, 처리액은 관성력이나 중력에 의해 그대로 이 노즐(24)로부터 토출되려고 한다. 또한, 노즐(24)의 선단부에서는 처리액의 표면 장력이 생기기 때문에, 이 표면 장력에 의해서도 처리액은 노즐(24)의 근방에 머물려고 한다. 따라서, 개폐 밸브(31A)에 의해 액 공급로(3)를 폐지할 때, 노즐(24)로부터의 여분의 액 떨어짐을 방지하기 위해서는, 상기 관성력, 중력 혹은 표면 장력에 대항하도록, 도 5에 나타내는 바와 같이, 액 공급로(3) 내에 있어서의 개폐 밸브(31A)측의 영역에서 부압을 생기게 할 필요가 있다. 구체적으로는, 처리액을 공급 및 중단하기 위한 기구로서 다이어프램(5)을 이용함으로써, 액 흐름을 급격하게 차단하고 있다.

따라서, 노즐(24) 근방의 처리액은, 액 공급로(3) 내에 있어서의 개폐 밸브(31A)측의 영역에서 생기는 부압에 의해 이 영역으로 끌어당겨지기 때문에, 노즐(24)로부터의 액 떨어짐이 억제된다. 그러나, 액 공급로(3) 내부가 부압이 되면, 이미 서술한 액압 조정 밸브(31B)를 마련하고 있지 않은 종래의 구성의 경우에는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 그 후 이를테면 워터 해머가 생겨 상기 영역은 정압이 된다. 즉, 액 공급로(3) 내의 부압에 의해 처리액이 개폐 밸브(31A)로 끌어당겨지는 데 있어서, 부압이 해소될 정도의 처리액이 이 개폐 밸브(31A)측에 도달하여도, 노즐(24)측의 처리액은 관성에 의해 그대로 이 개폐 밸브(31A)측에 통류하려고 한다. 이와 같이 액 공급로(3) 내부가 정압이 되면, 액 공급로(3) 내의 처리액은 액 공급로(3) 내의 압력에 의해 압출되도록, 노즐(24)측을 향하여 통류해 간다. 그 때문에, 개폐 밸브(31A)의 근방에 있어서의 액 공급로(3)의 내부는 부압이 된다. 이렇게 하여 개폐 밸브(31A)의 근방 위치에서는, 액압 조정 밸브(31B)를 마련하지 않는 경우에는, 처리액의 토출을 정지한 후, 도 7에 파선으로 나타내는 바와 같이, 부압과 정압이 교대로 발생하여, 이를테면 액압의 맥동(진동)이 생긴다.

액 공급로(3)의 내부에서는, 맥동을 반복하는 중에 어떤 액압에 점차적으로 수속해 가지만, 개폐 밸브(31A)와 노즐(24) 사이에 있는 액 공급로(3)의 길이 치수가 길수록, 장시간에 걸쳐 맥동이 계속되려고 한다. 즉, 액 공급로(3) 내에서 유동하는 처리액의 용적이 클수록, 이 액 공급로(3) 내에서 생기는 액압의 변동의 정도(진폭)가 커지기 때문에, 맥동이 수속되기 어려워진다. 따라서, 이미 서술한 바와 같이 집합 노즐(1)을 복수의 처리부(11)에 공통화하기 위해 이 집합 노즐(1)을 이들 처리부(11)에 걸쳐 이동할 수 있도록 구성하면, 종래의 구성의 경우에는, 액압의 맥동은 수속하기 어렵게 되어 버린다.

이와 같이 액압의 맥동이 생기면, 노즐(24) 내부의 액면이 지나치게 내려간 경우에는, 노즐(24)로부터 여분의 처리액이 토출되어, 노즐(24) 오염의 원인이 되거나, 혹은 웨이퍼(W)의 수율 저하로 이어지거나 한다. 또한, 액압의 맥동에 의해 노즐(24) 내부의 액면이 지나치게 올라가면, 노즐(24) 내에 기포를 끌어들일 우려도 있다.

또한, 액 공급로(3) 내의 액압이 있는 범위 내로 안정되지 않으면, 후술하는 석백 밸브(31C)를 동작시키기 어렵게 되어 버린다. 즉, 액압이 안정되기 전에 석백 밸브(31C)를 동작시키면, 예컨대 워터 해머 현상이 증폭되어 버린다. 바꾸어 말하면, 액 공급로(3) 내에서 액압의 맥동이 생기면, 후속 웨이퍼(W)에 대한 토출 처리를 행하는 데 있어서, 이 맥동이 안정되기까지의 어느 정도의 대기 시간을 마련할 필요가 생긴다. 따라서, 상기 대기 시간의 분만큼 작업 처리량의 저하로 이어져 버린다.

그래서, 본 발명에서는, 액압 조정 밸브(31B)를 이를테면 진동 흡수용 밸브로서 마련하여, 상기 맥동을 억제하고 있다. 이 액압 조정 밸브(31B)의 작용에 대해서는, 레지스트 도포 장치의 작용과 함께 뒤에 상세하게 설명하지만, 간단히 설명하면, 액 공급로(3) 내에서 액압이 증가하려고 할 때, 도 7에 실선으로 나타내는 바와 같이, 이 액압의 증가를 상쇄시키도록 다이어프램(6)을 동작시키고 있다.

계속해서, 액 공급 제어부(4)의 설명으로 되돌아간다. 석백 밸브(31C)에 있어서의 다이어프램(7)은 석백용 흡인 기구를 이루고 있다. 즉, 이 다이어프램(7)은, 노즐(24)로부터의 처리액 토출 완료 후, 다음 토출 작업 전에, 예컨대 노즐(24)의 선단측에 있어서의 처리액의 건조를 억제하기 위해, 이 노즐(24) 내의 처리액을 상방측[액 공급원(2)측]으로 약간 인상시키기 위한 것이다. 구체적으로는, 석백 동작을 행할 때에는, 다이어프램(7)을 상승시킴으로써, 이 다이어프램(7)이 접촉하고 있는 처리액을 이 다이어프램(7)측에 인입하며, 이렇게 하여 노즐(24) 내의 액면을 약간 상승시킨다.

이 레지스트 도포 장치에는, 이미 서술한 도 2에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면에 레지스트막을 형성하기 위해 장치 전체에 대하여 제어 신호를 출력하는 제어부(41)가 마련되어 있다. 이 제어부(41)는, 각 노즐(24)로부터 처리액의 토출을 개시하고, 그 후 정해진 시간 경과 후에 처리액의 토출을 종료하도록 구성된 프로그램을 구비하고 있으며, 구체적으로는 각 밸브(36)의 개폐나 유량 조정부(37)에 있어서의 공기의 유량을 제어하여, 이하에 설명하는 레지스트액의 토출 처리를 실시하도록 구성되어 있다. 밸브(36)의 개폐 타이밍은, 예컨대 미리 행한 실험에 기초하여 설정된다.

계속해서, 액 공급 장치의 작용에 대해서, 레지스트 도포 장치의 작용과 함께 도 8∼도 11을 참조하여 이하에 설명한다. 처음에, 스핀척(12) 상에 있어서 흡착 유지되며 연직축 둘레로 회전하고 있는 웨이퍼(W)의 중앙부에 대하여, 노즐(24)로부터 처리액(시너 혹은 레지스트액)의 토출을 개시한다(T1). 구체적으로는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 개폐 밸브(31A)에 있어서의 다이어프램(5)을 개방 위치로 상승시킨다(OFF). 또한, 액압 조정 밸브(31B)의 다이어프램(6)에 대해서는 제2 액 공급로(3B)측으로 전진시키며(ON), 석백 밸브(31C)의 다이어프램(7)에 대해서는 하방 위치로 이동시킨다(ON).

액 공급원(2)의 처리액은 송액용 유로(25)로부터 이 액 공급원(2)에 유입되는 공기의 압력에 의해 액 공급 제어부(4)를 통해 액 공급로(3A, 3B) 내에서 통류해 가, 노즐(24)로부터 웨이퍼(W)의 중앙부에 토출된다. 이렇게 하여 웨이퍼(W)의 중앙부로부터 외주측을 향하여 액막이 확장되어 가고, 그 후 이 웨이퍼(W)의 표면에 걸쳐 액막이 형성된다. 또한, 이미 서술한 도 4는 각 다이어프램(5∼7)의 동작(ON, OFF)과 함께 액 공급로(3)의 내부에 있어서의 액압(고, 저)에 대해서도 도시하고 있으며, 또한 종래의 석백용 다이어프램의 동작 및 액압의 변동(파선)에 대해서도 아울러 도시하고 있다.

이어서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 개폐 밸브(31A)의 다이어프램(5)을 하강시킴으로써(ON), 처리액의 토출을 종료한다(T2). 여기서, 다이어프램(5)에 의해 액 공급로(3)를 폐지하였을 때, 이미 서술한 바와 같이, 이 액 공급로(3)의 내부에서는 부압이 발생한다. 그 때문에, 액 공급로(3)의 내부에서는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 처리액이 상기 부압에 의해 개폐 밸브(31A)측으로 끌어당겨지기 때문에, 도 4에 나타내는 바와 같이, 액 공급로(3) 내의 액압이 상승하기 시작한다. 바꾸어 말하면, 개폐 밸브(31A)의 근방 위치쪽으로, 상압에서는 이 근방 위치에 있어서의 액 공급로(3) 내에 다 수납할 수 없을 정도의 용적의 처리액이 향해 가려고 한다.

그래서, 본 발명에서는, 이와 같이 액 공급로(3) 내의 액압이 상승하려고 할 때[제2 액 공급로(3B) 내의 액압 변동을 나타내는 곡선이 아래로 볼록한 피크가 되었을 때, 도 4 참조], 도 10에 나타내는 바와 같이, 액압 조정 밸브(31B)의 다이어프램(6)을 후퇴시키고 있다(T3). 즉, 개폐 밸브(31A)를 폐지한 후, 미리 설정한 설정 시간 경과 후에, 액 공급로(3)의 내부에서 발생하는 액압의 파형을 상쇄시키도록, 액압 조정 밸브(31B)의 다이어프램(6)을 작동시키고 있다. 그 때문에, 개폐 밸브(31A)의 근방 위치에서는 처리액의 수납 용적이 증가하고, 또한 제2 액 공급로(3B)으로부터 액압 조정 밸브(31B)를 향하여 통류하는 처리액의 방향에 대하여 이 다이어프램(6)이 후퇴하는 방향을 맞추고 있기 때문에, 제2 액 공급로(3B)의 내부에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 액압이 상압 정도로 조속하게 안정된다. 구체적으로, 액 공급로(3)의 내부에서는, 액압이 정압이 되지 않거나, 혹은 정압이 되었다고 해도 액압의 맥동이 발생하기 어려운 정도로 억제된다.

따라서, 노즐(24)로부터 여분의 처리액이 토출되거나, 혹은 노즐(24) 내에 기포를 끌어들이거나 하는 것[그 후의 웨이퍼(W)에의 처리액의 토출 불량], 또한 처리액이 불필요한 소비가 억제된다. 처리액이 레지스트액인 경우에는, 상기 여분의 처리액에 의해 노즐(24)이 오염되는 것, 및 레지스트막의 막 두께 불량(수율 저하)이 억제된다.

그 후, 도 11에 나타내는 바와 같이, 석백 밸브(31C)의 다이어프램(7)을 상승시켜, 노즐(24) 내의 처리액을 상방측으로 인상함으로써, 석백 동작이 완료된다(T4). 이 석백 동작을 행하는 타이밍에 대해서, 도 4를 참조하여 본 발명(T4)과 종래(T5)를 비교하면, 종래[액압 조정 밸브(31B)를 마련하고 있지 않은 구성]에는, 이미 서술한 바와 같이 제2 액 공급로(3B) 내에 있어서의 액압의 맥동이 수속될 때까지 대기 시간을 마련할 필요가 있다. 그 때문에, 종래에는, 처리액의 토출이 완료된 후, 석백 동작을 행하기까지의 사이에는, 큰 타임 래그가 생겼다.

한편, 본 발명에서는, 액압 조정 밸브(31B)에 있어서의 다이어프램(6)의 후퇴 동작을 개시한 후에, 제2 액 공급로(3B) 내의 액압은 조속하게 상압으로 안정된다. 따라서, 석백 동작은 액압 조정 밸브(31B)에 있어서의 다이어프램(6) 후퇴 동작이 완료된 후, 조속하게 개시된다. 여기서, 석백 밸브(31C)의 다이어프램(7)을 동작시키는 타이밍은, 제2 액 공급로(3B) 내의 액압이 안정되기까지의 시간을 미리 실험 등에 의해 측정하고, 이 측정 결과에 기초하여 설정한다. 또한, 제2 액 공급로(3B)에 처리액의 압력을 측정하는 측정부를 마련해 두어, 이 측정부에서의 측정 결과가 어느 범위 내로 안정되었을 때, 석백 밸브(31C)를 동작시켜도 좋다.

또한, 노즐(24)로부터 처리액을 토출하는 데 있어서, 시너 및 레지스트액을 순서대로 웨이퍼(W)에 공급하며, 이들 시너 및 레지스트액의 토출을 정지할 때는 이미 서술한 액압 조정 밸브(31B) 및 석백 밸브(31C)에 있어서의 다이어프램(6, 7)을 각각 동작시키고 있지만, 이상의 예에서는 시너 및 레지스트액의 개별적인 설명에 대해서는 생략하고 있다.

전술한 실시형태에 따르면, 액 공급원(2)과 노즐(24) 사이에 있는 제1 액 공급로(3A)와 제2 액 공급로(3B)에 대해서, 액압 조정 밸브(31B)가 마련된 액압 조정실(8)에서 서로 교차하는 방향이 되도록 접속하고 있다. 그리고, 액압 조정 밸브(31B)의 다이어프램(6)에 대해서, 제2 액 공급로(3B)의 상류단에 대향하도록 배치하며, 제2 액 공급로(3B)의 연장 방향을 따라 진퇴 가능하게 구성하고 있다. 그 때문에, 처리액의 토출을 정지하였을 때, 액 공급로(3) 내의 액압이 맥동하려고 해도, 이 맥동을 상쇄시키도록 액압 조정 밸브(31B)를 후퇴시킴으로써, 이 맥동을 억제할 수 있기 때문에, 처리액의 토출 완료 후에 있어서의 노즐(24)로부터의 액 떨어짐을 억제할 수 있다. 따라서, 레지스트막의 막 두께 불량을 억제할 수 있다. 또한, 노즐(24) 내에의 기포의 혼입에 대해서도 억제할 수 있다. 또한, 석백 밸브(31C)를 마련하고 있는 경우에는, 하나의 웨이퍼(W)에의 토출 처리가 종료된 후, 즉시 석백 동작을 행할 수 있기 때문에, 후속의 다른 웨이퍼(W)에의 토출 처리를 조속하게 개시할 수 있다.

이상 설명한 액압 조정 밸브(31B)의 다른 예에 대해서, 이하에 열거한다. 도 12는 액압 조정 밸브(31B)에 있어서의 다이어프램(6)을 진퇴시키는 데 있어서, 이 다이어프램(6)과 유입구(33)나 배출구(34)가 연통하는 영역을 구획하는 수지 등으로 이루어지는 구획벽(51)을 마련하며, 이 구획벽(51)과 다이어프램(6)을 접속하는 실린더 등의 지지부(52)를 배치한 예를 나타내고 있다. 이 예에서는, 상기 영역에 공기를 유입시키면 구획벽(51)이 제2 액 공급로(3B)측을 향하여 팽창하여, 다이어프램(6)을 상기 제2 액 공급로(3B)를 향하여 전진시키도록 구성되어 있다.

또한, 도 13은 액압 조정 밸브(31B)의 다이어프램(6)을 진퇴시키는 기구로서, 모터로 이루어지는 구동부(53)와, 이 구동부(53)에 의해 제2 액 공급로(3B)가 연장하는 방향으로 진퇴 가능하게 구성된 진퇴축(54)을 액압 조정실(8) 내에 배치한 예를 나타내고 있다. 상기 다이어프램(6)은 이 진퇴축(54)의 선단부에 부착되어 있다. 이 예에 있어서도, 진퇴축(54)의 동작에 따라 다이어프램(6)이 진퇴한다.

도 14는 액압 조정 밸브(31B)에 있어서의 다이어프램(6) 대신에, 압전 소자(55)를 가동 벽부로서 마련한 예를 나타내고 있다. 구체적으로는, 압전 소자(55)는, 예컨대 수정 등의 압전 기판(56)과, 이 압전 기판(56)의 좌우 양면에 형성된 한쌍의 전극막(57)을 구비하고 있다. 그리고, 구동부를 이루는 고주파 전원부(59)로부터 전극막(57)에 대하여 매우 약간의 시간 동안만 펄스형의 고주파 전력을 공급하면, 압전 기판(56)이 굴곡 진동을 일으켜, 이미 서술한 예와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 도 14 중 도면 부호 58은 압전 소자(55)를 지지하며 이 압전 소자(55)의 외주부와 액압 조정실(8)의 내벽면 사이를 기밀하게 막기 위한 지지부이다.

또한, 도 15는 액압 조정 밸브(31B)의 다이어프램(6) 대신에, 원판형의 자석(61)을 배치한 예를 나타내고 있다. 이 자석(61)은 S극 및 N극의 자극 중 한쪽의 자극이 제2 액 공급로(3B)측을 향하도록(대향하도록), 지지부(62)에 의해 액압 조정실(8)의 내벽면에 지지되며, 이 액압 조정실(8)의 내부 영역과 액 공급로(3) 내의 액 흐름을 기밀하게 구획하도록 배치되어 있다. 상기 내부 영역에는, 자석(61)에 대향하도록 전자석(63)이 구동부로서 배치되어 있고, 직류 전원부(64)와의 사이에 마련된 스위치(65)를 전환함으로써, 이 자석(61)측에 있어서의 자극을 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 이 예에 있어서도, 전자석(63)에 있어서의 자석(61)측의 자극을 전환함으로써, 제2 액 공급로(3B)에 대하여 자석(61)을 진퇴시키도록 구성되어 있다.

도 16은 액압 조정 밸브(31B)의 다이어프램(6)을 마련하는 대신에, 제1 액 공급로(3A)에 있어서의 관벽의 일부에 수지 등으로 이루어지는 박막(71)을 가동 벽부로서 기밀하게 마련한 예를 나타내고 있다. 즉, 제1 액 공급로(3A)의 벽면부에, 다이어프램(6)을 마련하고 있다고도 할 수 있다. 이 예에서는, 제1 액 공급로(3A)와 제2 액 공급로(3B)는 서로 직접 접속되어 있다. 그리고, 박막(71)은 제2 액 공급로(3B)에 있어서의 제1 액 공급로(3A)측의 선단부에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 따라서, 제1 액 공급로(3A)에 있어서의 제2 액 공급로(3B)측의 부위가 액압 조정실(8)을 이루고 있다.

또한, 박막(71)의 배면측[제2 액 공급로(3B)와는 반대측]에는, 이 박막(71)을 진퇴시키는 기구가 마련되어 있고, 구체적으로는 이미 서술한 도 13의 구성과 동일한 구동부(72) 및 진퇴축(73)이 배치되어 있다. 박막(71)에는, 진퇴축(73)의 선단부가 부착되어 있고, 구동부(72)를 구동시킴으로써, 박막(71)에 있어서의 중앙부를 진퇴시키도록 구성되어 있다.

이상의 각 예에 있어서, 액압 조정 밸브(31B)에 있어서의 다이어프램(6)의 후퇴 동작을 개시하는 타이밍으로서는, 도 4에 있어서, 액 공급로(3)의 폐지에 의해 이 액 공급로(3) 내의 액압이 낮아지고 그 후 상승하고자 할 때(곡부)와, 이 액압이 완전히 상승하여 하강하기 시작할 때(산부) 사이(변곡점끼리의 사이)인 것이 바람직하다. 또한, 상기 타이밍으로서는, 이미 서술한 바와 같이 액압의 곡부 혹은 산부로 이루어지는 변곡점이 순서대로 발생해 가는(액압의 맥동이 생기는) 중에서, 액 공급로(3)를 폐지한 후 최초로 생기는 액압의 곡부와 산부 사이에 설정하였지만, 2번째 이후에 생기는 액압의 곡부와 산부 사이로 설정하여도 좋다. 도 17은 이러한 예를 나타내고 있으며, 상기 2번째의 액압의 곡부가 생겼을 때에 액압 조정 밸브(31B)에 있어서의 다이어프램(6)의 후퇴 동작을 개시한 예를 나타내고 있다.

이상의 액 공급 제어부(4)로서는, 집합 노즐(1)에 마련하는 예에 대해서 설명하였지만, 각 처리부(11)에 마련된 시너 토출용 보조 노즐(15)에 마련하여도 좋고, 혹은 실리콘(Si)을 포함하는 유기계의 도포막을 형성하기 위한 노즐(도시하지 않음)에 마련하여도 좋다.

1: 집합 노즐 2: 액 공급원
3: 액 공급로 4: 액 공급 제어부
5∼7: 다이어프램 8: 액압 조정실
31A∼31C: 밸브 33: 유입구
34: 배출구

Claims

처리액을 노즐로부터 피처리체에 공급하기 위한 액 공급 장치에 있어서,
상기 처리액의 액 공급원에 접속된 제1 액 공급로와,
이 제1 액 공급로에 설치되며, 처리액을 공급 및 중단하기 위한 밸브와,
상기 제1 액 공급로의 하류단에 마련된 액압 조정실과,
이 액압 조정실로부터 상기 제1 액 공급로에 대하여 교차하는 방향으로 연장되며, 그 하류단에 노즐이 마련된 제2 액 공급로와,
상기 제2 액 공급로의 상류단에 대향하는 상기 액압 조정실의 벽부를 구성하는 진퇴 가능한 액압 조정용 가동 벽부와,
상기 밸브를 폐쇄하였을 때에 처리액이 상기 노즐측으로 압출된 후, 상기 밸브측으로 되돌아올 때에, 상기 가동 벽부를 후퇴시키기 위한 구동부
를 구비한 것을 특징으로 하는 액 공급 장치.
제1항에 있어서, 상기 구동부를 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 액 공급 장치.
제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 밸브를 폐지(閉止)한 후, 설정 시간 경과 후에 상기 가동 벽부를 후퇴시키도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 액 공급 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 밸브가 개방함과 동시에 또는 개방하고 있을 때에, 상기 가동 벽부를 전진시키도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 액 공급 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동 벽부는 다이어프램에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액 공급 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 액 공급로에는, 상기 노즐 내의 처리액을 상기 밸브측으로 끌어당기기 위한 흡인 기구가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 액 공급 장치.