JP2803859B2 - 流動体供給装置およびその制御方法 - Google Patents

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。

〔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62−211920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ける手段として、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ッ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
64−21924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64−8621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、一定量精度良
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62−221463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62−221463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、半導体ウエ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/sec）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
のサックバック量制御方式では、サックバック量を制御
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ック時に発生する液ダ
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図に液ダレのメカニズムを示す。第13図は内径φ
２（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（c
p）のシリコンオイル109を用い、同一のサックバックス
ピード0.012（cc/sec）で、共に同一量10（mm）すつサ
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110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、
シリコンオイル膜が分離落下して液ダレ111となる。

この液ダ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10（c
p）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。

この液ダレのメカニズムから、滴下ノズルからの液ダ
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、ノズル内外壁の数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1
13が洗浄液中に溶け込んで洗浄液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量定速
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）、サックバック量（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、各ユニットのステイタス
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
り量を空出し量以下に設定し、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〕

液体ソースから流動体を吸入して、吐出ノズルより被
処理物上に前記流動体を定量・定速で吐出滴下するため
のダイヤフラム膜を備えた流動体供給手段と、前記ダイ
ヤフラム膜を備えた前記流動体供給手段を制御するため
の中央制御装置と、前記ダイヤフラム膜の位置を非接触
で計測し、その計測したダイヤフラム膜位置計測データ
を、前記中央制御装置に転送するためのダイヤフラム膜
位置計測手段を備えたことを特徴とする。前記ダイヤフ
ラム膜を備えた前記流動体供給手段は、流動体を吸入し
吐出する流動体圧送室と、ダイヤフラム膜を介して流動
体圧送室の圧力を制御するダイヤフラム膜変位量制御室
とを有する。また、前記ダイヤフラム膜変位量制御室の
圧力値と、変位速度情報値とに基づいて、流動体圧送室
に吸入されて吐出される流動体の粘度を求める中央制御
装置を有する。

本発明の流動体供給制御装置の制御方法は、液体ソー
スから流動体を吸入して、吐出ノズルより被処理物上に
前記流動体を定量・定速で吐出滴下するためのダイヤフ
ラム膜を備えた流動体供給手段と、前記流動体供給手段
を制御するための中央制御装置とを有する流動体供給装
置を制御する流動体供給制御装置の制御方法であって、
前記中央制御装置に供給される流動体の粘度値と吐出量
と吐出時間とサックバック量とサックバック時間等の入
力条件を設定し、前記設定した入力条件の流動体の粘度
値を、ダイヤフラム膜変位量制御室の圧力値と、変位速
度情報値とに基づいて求められた流動体の粘度値補正デ
ータで補正しながら、流動体供給中に前記流動体供給手
段を制御することを特徴とする。

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別手段とし
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）サック
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、ダイヤフ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、ダイヤフ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
ダイヤフ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
ポンプ入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 Ｐ＝ｆ（q,η，α） 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）に相対するダイヤフラム移動速度値（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
構成されているサック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、各例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、特に矛盾のないかぎり、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シス
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サック
バック弁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（空気制御部）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１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インチ半導体ウエハ（S
i）、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を定量定速供給する入力情報
10として、薬液１の粘度、吐出量、吐出速度値、サック
バック量、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１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を常にクリーンな状
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
トレジスト液溶器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
作制御する空気圧駆動制御弁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入出力制御部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36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、Ｏ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量制御用空気流通口47が設け
られている。

さらに、ボディ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Ｏ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リング50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15、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4
4、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フ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
（゜）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15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
圧力流量特性図を示す。

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
セットされている。

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は空気圧力制御装置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、液体の定量定速供給に関する入力情報10
に連動して、ダイヤフラム加圧力特性式65〔Ｐ＝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
11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３、
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の吸入得度値と
吸入量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Al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、残量判定部77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8
6、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82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。構成とし
ては、サックバック弁７のサックバック作動弁91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
ックバック作動弁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96,97が
取付けられている。レセプタクル98,99、コネクタ100,1
01により、グラスファイバー102,103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、ノズル汚染度判定部106より、投光器104
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105に集光する。

次に、第２図〜第12図により動作について説明する。
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
タ入出力制御部35に入力する。この入力情報10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
シーケンスを決定する。

この制御情報でダイヤフラム加圧力制御部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、
サックバック弁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11の異
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。フォトレジスト液容器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56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、データ入出力制御部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、ダイヤフラム変位量自動計
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、ダイヤフ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48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の開いた時のダイヤフラム変位
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、v;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値との差分量か
ら、フォトレジスト液粘度制御パラメータを補正制御
し、精密な定量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、サックバック弁の後に構成しても吐出
量、吐出速度、サックバック量、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
液貯蔵量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、薬液を定量定速供給
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
イヤフラム膜変位量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パイプ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1
22、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、ダイヤフ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後の供給パ
イプ123、滴下ノズル８内の薬液貯蔵量を空出し量以下
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、供給系内の液滞流によるゲ
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、定量定速供給できる。

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、223
はフォトレジストまたはSOG（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は前記レジスタ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、粒状化したレジスタ成分）を除去するた
めのフィルタ（たとえばミリポア社製ウエハカードF16D
またはＦ−４フィルタカートリッジ；孔径0.1μｍ、濾
過面積200cm²）。

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エハ上に
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
ち液ダ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。

ダイヤフ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ュ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、サックバック時間、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、レジスト残量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。

次に、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）サックバック時間 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 0.1〜5.0cc （７）サックバック量 0.001〜0.050cc （８）ディスペンス量オフセット ±7.00V （９）サックバック量オフセット ０〜2.4V （10）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。

（ｂ）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、サックバックバルブへの加圧力を自動
的に決定し制御する。サックバックバルブ製作上のばら
つきを修正値としてオフセット電圧を入力する。

（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
クルモードについて説明する。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。

第17図におけるディスペンス・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）ウエ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： 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： （ｉ）吐出バルブ開閉（オン・オフ）信号をディスペ
ンス信号として、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。

（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： （ｉ）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）ノズル汚染時、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。

（ii）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（ｉ）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、システムの停止の警報の発信で
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）．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）．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が
図れる。

（３）．本発明の供給作動弁構造は、ダイヤフラム膜を
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）．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）．本発明はポンプ作動弁破損モニタ、サックバッ
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、液体供給装置各
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）．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
圧を所定値以上に自動制御でき、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、フィルタ膜目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）．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
ノズル内の液残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）．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）．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。

（10）．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
る機能と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。

（11）．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、
本発明を半導体ウエハ製造装置に適用すると、半導体ウ
エ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。

（12）．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
を空出し量以下に設定し、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エハ
処理装置にお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54−48160
号公報記載のレジン塗布装置、特開昭57−177365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ッティング装置、
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システ
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量特性図、 第７図はダイヤフラム変位量自動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12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図はその一つのシーケンス図である。 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、14……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、24……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、31……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……データ入出力制御部、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……吸入吐出量制御用空気流通口、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、68……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…
…10CPシリコンオイル、109……50CPシリコンオイル、1
10……シリコンオイル膜、111……液ダレ、112……洗浄
液、113……供給液、114……気体層、115……洗浄槽、1
97……８インチ半導体ウエハ、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SOG（Spin On
Glass）塗布液ソース、226……フィルタ、227……エア
ーベントまたは抜気バルブ、299……スピン塗布装置。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｄ (72)発明者 籠橋 宏 愛知県小牧市大字北外山字早崎3005番地 シーケーディ株式会社内 (72)発明者 志村 勝正 愛知県小牧市大字北外山字早崎3005番地 シーケーディ株式会社内 (72)発明者 坂井 厚之 愛知県小牧市大字北外山字早崎3005番地 シーケーディ株式会社内 (72)発明者 前川 久満 愛知県小牧市大字北外山字早崎3005番地 シーケーディ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−211920（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−111964（ＪＰ，Ａ) 特公 昭51−39665（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体ソースから流動体を吸入して、吐出ノ
   ズルより被処理物上に前記流動体を定量・定速で吐出滴
   下するためのダイヤフラム膜を備えた流動体供給手段
   と、 前記ダイヤフラム膜を備えた前記流動体供給手段を制御
   するための中央制御装置と、 前記ダイヤフラム膜の位置を非接触で計測し、その計測
   したダイヤフラム膜位置計測データを、前記中央制御装
   置に転送するためのダイヤフラム膜位置計測手段を備え
   たことを特徴とする流動体供給装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の流動体供給装置であって、
   前記ダイヤフラム膜を備えた前記流動体供給手段は、流
   動体を吸入し吐出する流動体圧送室と、ダイヤフラム膜
   を介して流動体圧送室の圧力を制御するダイヤフラム膜
   変位量制御室とを有することを特徴とする流動体供給装
   置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の流動体供給装置で
   あって、前記ダイヤフラム膜変位量制御室の圧力値と、
   変位速度情報値とに基づいて、流動体圧送室に吸入され
   て吐出される流動体の粘度を求める中央制御装置を有す
   ることを特徴とする流動体供給装置。
4. 【請求項４】液体ソースから流動体を吸入して、吐出ノ
   ズルより被処理物上に前記流動体を定量・定速で吐出滴
   下するためのダイヤフラム膜を備えた流動体供給手段
   と、前記流動体供給手段を制御するための中央制御装置
   とを有する流動体供給装置を制御する流動体供給制御装
   置の制御方法であって、 前記中央制御装置に供給される流動体の粘度値と吐出量
   と吐出時間とサックバック量とサックバック時間等の入
   力条件を設定し、 前記設定した入力条件の流動体の粘度値を、ダイヤフラ
   ム膜変位量制御室の圧力値と、変位速度情報値とに基づ
   いて求められた流動体の粘度値補正データで補正しなが
   ら、流動体供給中に前記流動体供給手段を制御すること
   を特徴とする流動体供給装置の制御方法。