KR101132118B1

KR101132118B1 - 약액 공급 시스템

Info

Publication number: KR101132118B1
Application number: KR1020077005377A
Authority: KR
Inventors: 카츠야 오쿠무라; 시게노부 이토; 테츠야 토요다; 카즈히로 스가타
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤; 가부시끼가이샤 오크테크
Priority date: 2004-08-09
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2025-07-29
Also published as: CN101018950A; US7988429B2; JP4541069B2; JP2006049756A; WO2006016486A1; KR20070051880A; US20070267065A1

Abstract

동작시의 펌프에서의 발열을 방지하고, 선단 노즐에서 약액을 적하시키는 배출 펌프의 소형화를 실현할 수 있는 약액 공급 시스템을 제공한다. 레지스트 병(15)의 상층 공간(15a)으로 압축 공기를 공급하는 것으로 배출 펌프(11)의 펌프실 내로 양압으로 된 약액을 가압 압송하는 것에 의해, 펌프실 내로 레지스트 액(R)이 채워진다. 이 때문에, 배출 펌프(11)의 가요성 막을 작동실 쪽으로 구동시켜 레지스트 액(R)의 흡인 동작을 행해야 하고, 스프링 등을 사용하는 종래의 구성을 채용할 필요가 없게 된다. 이것은, 전동기를 배제하여 열에 의한 손상을 반도체 웨이퍼(47)에 줄 위험이 없는 것은 물론, 배출 펌프(11) 자체를 보다 한 층 소형화할 수 있다.

약액 공급 시스템, 배출 펌프, 가압 압송, 선단 노즐, 약액 공급 수단

Description

약액 공급 시스템{CHEMICAL LIGUID SUPPLY SYSTEM}

본 발명은, 펌프에 의하여 약액을 흡입한 다음 배출하고, 그 배출된 약액을 적하시키기 위한 약액 공급 시스템에 관한 것이다. 구체적으로는, 포토레지스트(photoresist) 액 등 약액 도포 공정 등 반도체 제조장치의 약액 사용 공정에 이용하는 것에 적합한 약액 공급 시스템에 관한 것이다.

반도체 제조장치의 약액 사용 공정에는, 포토레지스트 액 등의 약액을 반도체 웨이퍼에 소정량씩 도포하기 위하여, 예를 들면 특허 문헌 1과 같은 약액 공급 시스템이 제안되어 있다. 이 약액 공급 시스템에서는, 펌프 내의 약액의 유로에 가요성(flexible) 튜브가 개재되며, 가요성 튜브의 바깥 쪽에 탄성 변형가능한 벨로스(bellows)가 구비되어 있다. 벨로스에는, 내부 지름이 다른 소형 벨로스부와 대형 벨로스부가 가요성 튜브의 축 방향으로 나란하게 설치되어 있고, 그 벨로스와 가요성 튜브와의 사이의 공간에는 비압축성 매체가 봉입되어 있다. 그리고, 펌프와 일체로 설치되는 모터 작동기에 의해, 소형 벨로스부를 신장시키는, 한편 대형 벨로스부를 수축시키고, 비압축성 매체를 이용하여 가요성 튜브의 용적을 작게 하여, 약액을 배출한다. 역으로, 소형 벨로스부를 수축시키는, 한편 대형 벨로스부를 신장시키고, 비압축성 매체를 이용하여 가요성 튜브의 용적을 크게 하여, 약액을 흡입한다.

그러나, 모터 작동기는 고가이고 게다가 시스템의 구성을 복잡화시키고 있다. 게다가, 작동시에 발생하는 열량이 크고, 그 열이 펌프에서 약액의 공급을 받을 수 있도록 그 펌프 근방에 배치되는 반도체 웨이퍼에 손상을 줄 위험이 있다.

그래서, 상기 문제를 해소하는 기술이, 예를 들면 특허 문헌 2에 개시되어 있다. 그 약액 공급 시스템은, 펌프에 약액을 채우기 위한 펌프실과 가압실(작동실)을 구분하는 격막이 사용되고 있다. 약액을 배출하기 위하여 펌프실의 용적을 작게 하려면, 펌프의 가압실로 조절장치에서 공기를 가압공급하고, 격막을 펌프실 쪽으로 변형시킨다. 역으로 약액을 흡입하기 위하여 펌프실의 용적을 크게 하려면, 펌프의 가압실의 공기압을 조절장치에 의해 내리고, 격막을 펌프실 반대쪽으로 변형시킨다. 이 경우, 공기압을 간단히 내리는 것만으로는, 격막이 펌프실의 반대쪽으로 변형되는 양(작동량)을 충분히 확보할 수 없다. 이 때문에, 펌프 내에 스프링을 설치하고, 그 스프링에 의하여 격막을 펌프실 반대쪽으로 밀어, 격막을 펌프실의 반대쪽으로 변형시키고 있다.

이 약액 공급 시스템에서는 발열량이 큰 모터를 사용하고 있지 않기 때문에, 반도체 웨이퍼에 열에 의하는 손상을 줄 위험을 제거한다. 그런데, 격막을 펌프실의 반대쪽으로 변형시키기 위한 스프링을 펌프 내에 설치하고 있기 때문에, 펌프의 소형화를 도모하지 못하는 문제가 있다.

특허문헌 1: 특개평 10-61558호 공보

특허문헌 2: 특개평 11-343978호 공보

본 발명은, 선단 노즐에서 약액을 적하시키는 배출 펌프에 관하여, 작동시의 발열을 방지하고, 용적 가변 부재의 펌프실 반대쪽으로의 작동을 행하는 가압수단을 배제하여 소형화를 실현할 수 있는 약액 공급 시스템을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

본 발명에 관한 약액 공급 시스템은 다음과 같은 구성을 가진다. 즉,

약액이 채워진 펌프실과 작동실을 용적 가변 부재로 구분하며, 그 작동실 내로의 작동 기체의 공급에 의한 상기 용적 가변 부재를 구동시켜 상기 펌프실의 용적을 축소하고, 이러한 용적 변화에 기초하여 상기 약액을 배출하는 배출 펌프와;

상기 배출 펌프와 선단 노즐과의 사이에 설치된 개폐식의 배출 측 차단 밸브와;

상기 작동실에 설정압의 상기 작동 기체를 공급하는 제1 상태 또는 상기 작동실을 대기 개방하는 제2 상태 중 어느 하나로 전환하는 전환 수단과;

약액을 양압(positive pressure)으로 하여 상기 배출 펌프에 공급하는 약액 공급 수단과;

상기 배출 펌프와 상기 약액 공급 수단과의 사이에 설치된 개폐식의 공급 측 차단 밸브와;

상기 배출 펌프에서 약액을 배출할 때에는 상기 공급 측 차단 밸브를 닫은 위치로, 상기 배출 측 차단 밸브를 연 위치로 전환하고, 상기 전환 수단을 제1 상태로 전환하며,

상기 배출 펌프로 약액을 채울 때에는 상기 공급 측 차단 밸브를 연 위치로, 상기 배출 측 차단 밸브를 닫은 위치로 전환하고, 상기 전환 수단을 제2 상태로 전환하여 상기 약액 공급 수단에 의한 약액 공급을 개시할 수 있도록, 상기 양 차단 밸브 및 상기 전환 수단을 제어하는 제어 수단을 포함한다.

이 약액 공급 시스템의 구성에서는, 약액 공급 수단에 의해 양압으로 된 약액이 배출 펌프의 펌프실로 공급되어, 상기 펌프실 내로 약액이 채워진다. 이 때문에, 종래와 같이 스프링 등을 사용하여, 약액을 채울 때에 배출 펌프의 용적 가변 부재를 펌프실의 용적이 팽창하는 쪽으로 구동하고 약액 흡입 동작을 행할 필요가 없어진다. 이 구성에서는 전동기를 이용하지 않기 때문에 반도체 웨이퍼 등의 약액의 적하대상에 대해 열에 의한 손상을 줄 위험이 없는 것은 물론, 약액을 배출하여 선단 노즐에서 약액을 적하시키는 배출 펌프 자체도 한 층 더 소형화를 실현할 수 있다.

이 배출 펌프의 소형화는, 다음과 같은 이점이 있다. 우선, 배출 펌프의 소형화에 의해, 배출 펌프의 설치 공간을 지금까지 이상으로 좁게 하는 것이 가능하다. 예를 들면, 반도체 제조장치의 경우, 약액의 배출량의 정밀도를 향상시키기 위해, 배출 펌프는 반도체 웨이퍼 근방에 배치된다. 이 반도체 웨이퍼를 포함한 설치 공간에는 최고 레벨의 청결도가 요구된다. 청결화의 비용을 고려하면 그러한 공간은 가능한 한 좁게 하는 것이 요구되지만, 상기 구성에서는 상기 설치 공간을 좁게 할 수 있다는 점에서, 비용 절감에 크게 기여할 수 있다. 또한, 배출 펌프의 소형화에 의해, 배출 펌프를 지금까지 이상으로 선단 노즐에 가깝게 설치할 수 있다. 이에 의해, 선단 노즐과 배출 펌프를 한 쌍으로 한 약액 배출부를 복수 설치한 경우에, 각 약액 배출부에서 배출 펌프에서 선단 노즐까지의 배관 길이와 양정(揚程)의 차이를 작게 할 수 있다. 이 때문에, 각 약액 배출부의 제어값을 균일화하기 쉬고, 제어가 용이하게 된다.

또한, 약액을 채우는 수단으로서는, 작동실을 진공 흡인하는 것으로 용적 가변 부재를 작동실 쪽으로 구동시켜 펌프실의 용적을 팽창시키고, 펌프 자체로 약액 흡인 동작을 시키는 것도 생각할 수 있다. 이러한 구성에 의해서도 펌프에 스프링 등을 탑재하는 것은 필요하지 않게 된다. 그러나, 진공 흡인은 인공적으로 과혹한 상태를 만들어 내는 것이기 때문에, 그 상태에 견딜 수 있는 구조가 필요로 되는 등, 각종의 문제 발생도 생각할 수 있다. 이 경우, 상기 구성에 의하면, 간단히 약액 공급 수단을 별개로 설치하여 그것에 의해 약액을 배출 펌프로 공급한다고 하는 극히 단순한 구성에 의해 스프링을 필요로 하지 않고, 배출 펌프를 소형화할 수 있다는 이점이 있다.

더욱, 필터를 배출 펌프와 약액 공급 용기와의 사이에 설치한 경우에, 작동실을 진공 흡인 등을 하여 약액 흡인 동작을 행하면, 펌프실 내의 약액이 부압으로 된다. 그러면, 필터의 압력 손실에 의해 필터의 전후에서 압력 차이가 생기고, 적하 대상에 손상을 주는 기포가 발생해 버린다. 이 경우, 상기 구성에 의하면, 약액 공급 수단에서 양압으로 된 약액이 배출 펌프로 공급되기 때문에, 약액이 필터를 통과할 때의 기포 발생을 방지할 수 있다.

또한, 상기 약액 공급 시스템의 적절한 예로서, 일단이 배출 펌프에 접하는 약액 공급 배관의 다른 일단을 약액 공급 용기의 약액 안으로 배치하고, 상기 약액 공급 수단을, 상기 제어 수단에서의 약액 공급 지령에 의해, 밀폐된 약액 공급 용기 내부의 약액 상방의 공간으로 설정압의 가압 기체를 공급하고 약액을 양압으로 하여 송출하는 구성으로 한 것을 들 수 있다.

이 구성에 의하면, 제어 수단에서의 약액 공급 개시의 지령에 의해, 약액 공급 용기 내부의 약액 상방의 공간으로 설정압의 가압 기체가 공급되고, 이것에 의해 약액 공급 용기에서 배출 펌프로 약액이 송출된다. 이때, 약액 상방의 공간 내의 압력이 그대로 약액의 공급압력으로 된다. 이 공급압력은 대기압에 비해 양압으로 되어 있다. 이러한 구성에서는, 약액 상방의 공간의 압력은 가압 기체의 공급과 거의 동시에 그 설정압으로 되기 때문에, 약액 공급의 개시 지령에 대하여 응답성이 좋게 공급 압력을 설정압으로 할 수 있다. 또한, 설정압의 가압 기체를 약액 상방의 공간으로 공급하면 공급 압력을 일정하게 유지하는 것도 가능하기 때문에, 약액 공급의 제어가 용이하게 된다. 더욱, 약액 공급 시스템의 비동작시에는 약액 공급 지령이 제어 수단에서 보내지지 않기 때문에, 약액 공급 용기를 교환할 때에 약액 상방의 공간이 가압 상태에서 예를 들면 대기 개방상태와 같이 비가압상태로 되기 때문에, 부주의하게 가압 기체가 약액 공급 용기에서 누출되지 않는 이점도 있다.

또한, 상기 약액 공급 시스템의 다른 적절한 예로서, 일단이 배출 펌프에 접하는 약액 공급 배관의 다른 일단을 약액 공급 용기의 약액 안으로 배치하고, 상기 약액 공급 수단을, 밀폐된 약액 공급 용기 내부의 약액 상방의 공간으로 설정압의 가압 기체를 항시 공급하며 약액을 양압으로 하여 송출하는 구성으로 한 것을 들 수 있다.

이 구성에 의하면, 약액 공급 용기 내부의 약액 상방의 공간으로 설정압의 가압 기체가 항시 공급되고, 이것에 의해 약액 공급 용기에서 배출 펌프로 약액이 송출된다. 이때, 약액 상방의 공간 내의 압력이 그대로 약액의 공급 압력으로 된다. 이 공급압력은 대기압에 비해 양압으로 되어 있다. 이러한 구성에서는, 약액 상방의 공간의 압력은 가압 기체의 공급과 거의 동시에 그 설정압으로 되기 때문에, 약액 공급의 개시 지령에 대하여 응답성이 좋게 공급 압력을 설정압으로 할 수 있다. 또한, 설정압의 가압 기체를 약액 상방의 공간으로 공급하면 공급 압력을 일정하게 유지하는 것도 가능하기 때문에, 약액 공급의 제어가 용이하게 된다. 이와 같이 항시 가압 기체를 약액 공급 용기의 약액 상방 공간으로 공급하는 것에 의하면, 전술한 적절한 예와는 달리, 제어 수단에 의한 제어 부담을 절감할 수 있다. 다만, 이 경우에는, 수동의 밸브 등을 접속해 두어, 약액 공급 용기의 교환시에 상기 용기 내의 공간을 대기 개방할 수 있도록 하여 두는 것이 바람직하다.

더욱, 상기 배출 펌프와 상기 약액 공급 용기와의 사이에 필터를 설치하는 것이 바람직하다.

상기 배출 펌프와 상기 약액 공급 용기와의 사이에 필터를 설치한 경우에서도, 약액 공급 수단에 의해 양압으로 된 약액이 배출 펌프로 공급되기 때문에, 약액이 필터를 통과할 때의 기포 발생을 방지할 수 있다. 더구나, 수단 4에서는, 약액 공급 수단에 의해 약액을 공급할 때에 약액에 혼입된 먼지 등을, 배출 펌프로 공급하기 전에 제거하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 배출 펌프 전후의 약액을 정화할 수 있고, 배출 펌프의 설치 공간을 보다 좁게 할 수 있다.

도 1은 약액 공급 시스템의 한 실시 형태의 전체 회로를 도시한 회로 설명도이다.

도 2는 약액 공급 시스템의 한 실시 형태의 작동 시퀀스를 도시하는 타임-차트이다.

부호의 설명

11 배출 펌프

12 약액 공급 배관으로서의 공급 배관

13 공급 측 차단 밸브로서의 공급 측 밸브

15 약액 공급 용기로서의 레지스트 병(resist bottle, 15)

17 약액 공급 수단을 구성하는 제1 전환 밸브

18 약액 공급 수단을 구성하는 압력 제어 밸브

22 배출 측 차단 밸브

26 전환 수단으로서의 제2 전환 밸브

29 제어 수단으로서의 제어기

이하, 발명을 구체화한 일 실시의 형태를 도면에 따라서 설명한다. 본 실시 의 형태에서는, 반도체 장치 등의 제조 라인에서 사용되는 약액 공급 시스템에 관하여 구체화한 것이고, 그것을 도 1의 회로도에 기초하여 설명한다.

이 약액 공급 시스템은 약액을 배출하기 위한 배출 펌프(11)를 포함하고 있다. 배출 펌프(11)는 그 내부 구조를 도시하지 않지만, 그 내부에는 공간이 형성되어 있다. 그 내부 공간은 용적 가변 부재를 구성하는 격막 등의 가요성 막에 의해, 공기압이 작용하는 작동실과 약액이 채워진 펌프실로 구획되어 있다. 그리고, 펌프실의 용적이 팽창하여 약액을 채운 상태에서 작동실 내의 공기압을 제어하는 것에 의해 가요성 막을 펌프실 쪽으로 변화시키면(펌프실의 용적을 압축하면), 펌프실에서 약액이 배출된다.

배출 펌프(11)의 약액 공급 측에 설치된 도시하지 않은 공급 포트에서는, 공급 배관(12)의 일단이 접속되어 있다. 공급 배관(12)의 또 다른 일단은, 공급 측 밸브(13) 및 필터(14)를 이용하여 레지스트 병(15)의 약액으로서의 레지스트 액(R) 내로 가이드되어 있다. 레지스트 병(15)은 약액 공급 용기에 대응한다. 공급 측 밸브(13)는 열린 위치와 닫힌 위치에서 단순하게 전환되는 저렴한 공기 작동 밸브이며, 공급 측 차단 밸브에 대응한다. 또한, 상기 필터(14)는 레지스트 액(R)이 공급 배관(12)을 통과할 때에 먼지 등을 제거할 수 있다.

레지스트 병(15) 내에서는 가압 배관(16)의 일단이 삽입되며, 그 일단은 레지스트 액(R) 상방의 공간(상층 공간)(15a) 안으로 배치되어 있다. 이 레지스트 병(15) 안의 상층 공간(15a)은 밀폐된 상태로 되어 있다. 가압 배관(16)의 다른 일단은 2 위치 3 포트 형의 전자(electromagnetic) 전환 밸브인 제1 전환 밸브가 접속해 있다. 제1 전환 밸브(17)의 남은 2 포트 중 하나는 대기로 개방되며, 다른 하나는 압력 제어 밸브(18)를 통하여 공기원(air source, 19)과 접속해 있다. 그리고, 제1 전환 밸브(17)가 포함된 전자 솔레노이드(electromagnetic solenoid)의 OFF시에는 가압 배관(16) 내가 대기에 개방된다. 한편, 전자 솔레노이드의 ON시에는 가압 배관(16)이 압력 제어 밸브(18)를 통하여 공기원(19)으로 연통된다. 상기 공기원(19)에서는 압축기 등에 의해 압축된 공기가 공급되고, 그 압축 공기를 압력 제어 밸브(18)에 의해 설정된 압력으로 한 다음에 그 설정압의 압축 공기가 제1 전환 밸브(17)로 공급되어 있다. 따라서, 제1 전환 밸브(17)의 전자 솔레노이드가 ON으로 되면, 레지스트 병(15) 내의 상층 공간(15a)으로 압력 제어 밸브(18)에 의해 설정압으로 된 압축 공기가 공급된다. 또한, 약액 공급 수단은 상기 제1 전환 밸브(17), 압력 제어 밸브(18) 등에 의해 구성되어 있다.

배출 펌프(11)의 약액 배출 측에 설치된 도시하지 않은 배출 포트에는, 배출 배관(21)의 일단이 접속해 있다. 배출 배관(21)의 다른 일단은 선단 노즐로 되어 있다. 선단 노즐은, 아래 방향으로 향하고, 회전판(48) 위에 얹어진 반도체 웨이퍼(47)의 중심 위치로 레지스트 액(R)이 적하되도록 배치되어 있다. 그리고, 선단 노즐에 도달하는 배출 배관(21)의 도중에는 배출 측 차단 밸브(22)가 개재되어 있다. 배출 측 차단 밸브(22)는 전술한 공기 작동 밸브이다.

따라서, 레지스트 병(15) 내의 레지스트 액(R)은, 공급 배관(12), 배출 펌프(11) 내의 펌프실 및 배출 배관(21)을 이용하여, 배출 배관(21)의 선단 노즐에 도달하는 유로에 따라 가이드된다. 또한, 레지스트 액(R)의 배출량의 정밀도를 향상시키기 위해서는, 배출 배관(21)을 짧게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 배출 펌프(11) 및 배출 측 차단 밸브(22)는, 반도체 웨이퍼(47)를 얹는 회전판(46)의 근방의 위치에 배치되어 있다.

상기 배출 펌프(11)에는 작동실에 연통하는 도시하지 않은 급배(supply and drainage) 포트가 설치되며, 그 급배 포트에서는 공기 배관(25)이 접속해 있다. 공기 배관(25)에서는 2 위치 3포트 형의 전자 전환 밸브인 제2 전환 밸브(26)가 접속해 있다. 이 제2 전환 밸브(26)는 전환 수단을 구성하고 있다. 제2 전환 밸브(26)의 남은 2 포트 중 하나는 대기에 개방되며, 다른 하나는 전공(electropneumatic) 조절 장치(27)를 통하여여 공기원(28)에 접속해 있다. 따라서, 제2 전환 밸브(26)가 포함된 전자 솔레노이드의 OFF시에는 공기 배관(25) 내가 대기에 개방되며, 전자 솔레노이드의 ON시에는 공기 배관(25)이 전공 조절 장치(27)를 통하여 공기원(28)에 연통된다. 따라서, 제2 전환 밸브(26)의 전자 솔레노이드가 OFF로 되면 작동실이 대기에 개방된다. 한편, 제2 전환 밸브(26)의 전자 솔레노이드가 ON으로 되면, 작동실에는 전공 조절 장치(27)에 의해 설정압으로 된 압축 공기가 공급된다.

상기 공급 측 밸브(13), 제1 전환 밸브(17), 제2 전환 밸브(26), 전공 조절 장치(27) 및 배출 측 차단 밸브(22)는, 마이크로 컴퓨터 등을 포함한 제어기(29)에 접속해 있다. 제어기(29)는 제어 수단에 대응한다. 그리고, 제1 전환 밸브(17) 및 제2 전환 밸브(26)는 제어기(29)에서의 신호에 의해 그 전자 솔레노이드가 ON/OFF된다. 또한, 공급 측 밸브(13) 및 배출 측 차단 밸브(22)는, 제어기(29)에 의해 별개로 ON/OFF되는 것에 의해, 그 개폐 상태가 제어된다. 더욱, 전공 조절 장치(27)에는 제어기(29)에서 압축 공기의 압력을 설정하는 신호가 보내진다.

다음으로, 약액 공급 시스템의 동작 시퀀스를 도 2에 도시한 타임 차트에 기초하여 설명한다.

도 2에 의하면, 제어기(29)에서의 제1 지령 신호에 의해 공기원(28)의 압축 공기가 전공 조절 장치(27)에 의해 설정된 압력으로 되며, 그 설정압의 압축 공기가 제2 전환 밸브(26)로 공급된다. 이 상태에서, 먼저 t1의 타이밍에서 제어기(29)에서의 제2 지령 신호가 OFF 레벨로 되면, 공급 측 밸브(13)가 닫힌 위치로 전환된다. 이것에 의해, 공급 배관(12)이 공급 측 밸브(13)의 위치에서 폐쇄된다. 그것과 동시에, t1의 타이밍에서는 제어기(29)에서의 제5 지령 신호가 OFF 레벨로 되며, 제1 전환 밸브(17)가 닫힌 위치로 전환된다. 그러면, 레지스트 병(15) 내의 상층 공간(15a)에서의 가압이 정지된다. 이것에 의해, 배출 밸브(11)의 펌프실 내로 레지스트 액(R)이 채워진 상태에서, 레지스트 액(R)의 공급이 정지된다. 또한, 레지스트 액(R)의 공급, 충전에 관하여는 후술한다.

또한, t1의 타이밍에서는, 제어기(29)에서의 제4 지령 신호에 의해 제2 전환 밸브(26)의 전자 솔레노이드가 ON으로 되어 제2 전환 밸브(26)가 열린 위치로 전환된다. 그러면, 제2 전환 밸브(26)로 공급된 설정압의 압축 공기가 작동실로 유입된다. 이것에 의해, 작동실 내의 압력에 의하여 가요성 막은 펌프실을 압축하기 때문에, 작동실의 압력이 그대로 펌프실에 채워진 레지스트 액(R)의 배출 압력으로 된다.

다음으로, t1에서 유지 시간으로서 설정된 시간 T1이 경과한 t2의 타이밍에서 제어기(29)에서의 제3 지령 신호가 ON 레벨로 되면, 배출 측 차단 밸브(22)가 열린 위치로 전환된다. 이것에 의해, 배출 배관(21)이 개방되며, 펌프실 내의 압력에 기초하여 배출 배관(21)의 선단 노즐에서 레지스트 액(R)이 적하된다.

t2의 타이밍에서 레지스트 액(R)의 적하가 개시된 후, 미리 임의로 설정된 적하 시간이 경과한 t3의 타이밍에서는, 제어기(29)에서의 제3 지령 신호가 OFF 레벨로 되며, 배출 측 차단 밸브(22)가 닫힌 위치로 전환된다. 이것에 의해, 배출 배관(17)이 폐쇄되며, 레지스트 액(R)의 적하 동작이 종료한다.

다음으로, t3에서 시간 T2가 경과한 t4의 타이밍에서 제어기(29)에서의 제4 지령 신호가 OFF 레벨로 되면, 제2 전환 밸브(26)가 닫힌 위치로 전환된다. 이것에 의해, 작동실이 대기에 개방된다. 또한, 시간 T2 만큼의 간격을 설정하는 것은, 적하 동작의 종료와 레지스트 액(R) 충전을 동시에 행하면, 배출 펌프(11)에서 배출 압력이 급격히 저하하는 것에 따라 발생하는 적하 종료 시의 액체 전환의 불량 등의 문제를 회피할 수 있다.

t4의 타이밍에서는, 제어기(29)에서의 제2 지령 신호 및 제5 지령 신호도 ON레벨로 된다. 제2 지령 신호가 ON 레벨로 되면, 공급 측 밸브(13)가 열린 위치로 전환되고, 공급 배관(12)이 개방된다. 또한, 제5 지령 신호가 ON 레벨로 되면, 제1 전환 밸브(17)가 열린 위치로 전환된다. 그러면, 제1 전환 밸브(17)에 공급되고 있던 설정압의 압축 공기가 레지스트 병(15) 내의 상층 공간(15a)으로 공급된다. 상기 상층 공간(15a)은 밀폐되어 있기 때문에, 압축 공기가 공급되는 것에 의해, 그 상층 공간(15a) 내의 압력이 대기압에서 압축 공기의 설정압으로 되며, 그것이 레지스트 액(R)을 가압한다. 그리고, 상층 공간(15a)의 압력이 그대로 공급 배관(12) 내의 레지스트 액(R)의 공급압력으로 된다. 이 공급 압력은 대기압에 비해 양압으로 되어 있다. 그리고, 공급 배관(12)은 개방되어 있기 때문에, 이 공급 압력으로 레지스트 액(R)이 필터(14)에 의해 먼지 등이 제거되면서, 배출 펌프(11)의 펌프실에 공급, 채워진다. 이와 같은 가압 압송에 의해 펌프실에 레지스트 액(R)이 채워지기 때문에, 배출 펌프(11) 자체에 약액 흡인 기구를 설치할 필요가 없다. 따라서, 배출 펌프(11) 자체의 소형화를 실현할 수 있다.

그 후, t5의 타이밍에서는, 제어기(29)에서의 제5 지령 신호가 OFF 레벨로 되며, 제1 전환 밸브(17)가 닫힌 위치로 전환되고, 레지스트 액(R)의 공급, 충전이 정지된다. 또한, t5의 타이밍에서는, 먼저 설명한 t1의 경우와 같은 동작이 실행되며, 이러한 동작(t1~t4의 동작)이 반복된다.

여기서, 배출 펌프(11)의 펌프실에 레지스트 액(R)이 가압 압송되어 공급, 충전된 경우의 공급 압력의 설정에 관하여 간단히 설명한다. 이 공급 압력은 전술한 대로, 압력 제어 밸브(18)에 의해 설정된 압축 공기의 압력 설정을 반영한다. 일반적으로, 배출 밸브(11)는 레지스트 병(15)의 설정위치보다도 높은 위치에 설치된다. 이 경우에는, 공급 압력의 설정에 양정 h(도 1 참조)을 고려할 필요가 있다. 또한, 공급 배관(12)의 도중에 개재한 필터(14)를 통과할 때의 저항, 배출 펌프(11)의 종류에 따라 가요성 막을 작동실 쪽으로 변형시키는 힘을 고려할 필요가 있다. 이러한 것을 고려하여 공급 압력이 설정된다.

이상 상술한 실시 형태에 의하면, 이하의 우수한 효과를 얻을 수 있다.

레지스트 병(15)의 상층 공간(15a)에 압축 공기를 공급하는 것으로, 배출 펌프(11)의 펌프실 내로 양압으로 된 레지스트 액(R)이 가압 압송되어 채워진다. 이 때문에, 종래와 같이, 스프링 등을 사용하여 배출 펌프(11)의 가요성 막을 작동실 쪽으로 구동시켜 레지스트 액(R)의 흡인 동작을 행하게 하는 구성을 채용할 필요가 없게 된다. 이것은, 전동기를 배제하여 열에 의한 손상을 반도체 웨이퍼(47)에 주는 위험이 없는 것은 물론, 배출 펌프(11) 자체를 보다 소형화할 수 있다.

이 배출 펌프(11)의 소형화에 의해, 배출 펌프(11)의 설치 공간을 지금까지 이상으로 좁게 할 수 있다. 반도체 제조 장치의 경우, 전술한 대로, 레지스트 액(R)의 배출량의 정밀도를 향상시키기 때문에, 반도체 웨이퍼(47)를 얹는 회전판(46)의 근방에 배출 펌프(11)가 배치된다. 이 회전판(46)을 포함한 설치 공간에는 최고 레벨의 청결도가 요구된다. 청결화의 비용을 고려하면 이러한 공간은 가능한 한 좁게 하는 것이 요구되지만, 전술의 설치 공간을 좁게 하는 점에서, 비용 절감에 크게 기여할 수 있다. 또한, 배출 펌프(11)의 소형화에 의해, 배출 펌프(11)를 지금까지 이상으로 선단 노즐에서 접근하여 설치할 수 있게 된다. 이것에 의해, 선단 노즐과 배출 펌프(11)를 한 쌍으로 한 약액 배출부를 복수 설치한 경우에, 각 약액 배출부에서 배출 펌프(11)에서 선단 노즐까지의 배관 길이나 양정의 차이를 작게 할 수 있다. 이 때문에, 각 약액 배출부의 제어값을 균일화하기 쉽고, 레지스트 액(R)의 제어가 용이하게 된다.

또한, 레지스트 액(R)을 채우는 수단으로서는, 작동실을 진공 흡인하는 것으로 가요성 막을 작동실 쪽으로 구동시켜 펌프실의 용적을 팽창시키고, 펌프 자체에 약액 흡인 동작을 행하게 하는 것도 생각할 수 있다. 이러한 구성에 의해서도 배출 펌프(11)에 스프링 등을 장착하는 것도 불필요하게 된다. 그러나, 작동실을 진공 흡인하는 구성은 인공적으로 과혹한 상태를 만들어 내는 것이기 때문에, 그 상태에 견딜 수 있는 구조가 필요로 되는 등, 각종의 문제 발생도 생각할 수 있다. 이 경우, 본 실시의 형태에 의하면, 간단히 가압 압송의 수단을 별개로 설치하여 그것에 의해 레지스트 액(R)을 배출 펌프(11)로 공급하는 극히 단순한 구성에 의해 스프링을 필요로 하지 않고, 배출 펌프(11)를 소형화할 수 있다는 이점이 있다.

더욱, 작동실을 진공 흡인 등을 하여 레지스트 액(R)의 흡인을 행하면, 펌프실 내의 레지스트 액(R)이 부압으로 된다. 그러면, 필터(14)의 압력 손실에 의해 필터(14)의 전후에서 압력 차이가 생기고, 반도체 웨이퍼(47)에 손상을 주는 기포가 발생해 버린다. 이 경우, 본 실시의 형태에 의하면, 양압으로 된 레지스트 액(R)이 배출 펌프(11)로 공급되기 때문에, 레지스트 액(R)이 필터(14)를 통과할 때의 기포 발생을 방지할 수 있다.

또한, 제어기(29)에서의 제5 지령 신호가 ON 레벨로 되면, 레지스트 병(15)의 상층 공간(15a)으로 설정압의 압축 공기가 공급되며, 이것에 의해 배출 펌프(11)로 레지스트 액(R)이 송출된다. 이때, 상층 공간(15a) 내의 압력이 그대로 레지스트 액(R)의 공급 압력으로 된다. 이 공급압력은 대기압에 비해 양압으로 되어 있다. 이러한 구성에서는, 상층 공간(15a)의 압력은 압축 공기의 공급과 거의 동시에 그 설정압으로 되기 때문에, 지령 신호에 대하여 응답성이 좋게 공급 압력을 설정압으로 할 수 있다. 또한, 설정압의 압축 공기를 상층 공간(15a)으로 공급하면 공급 압력을 일정하게 유지하는 것도 가능하기 때문에, 레지스트 액(R) 공급의 제어가 용이하게 된다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태의 기재 내용에 한정하지 않고, 예로서 다음과 같이 실시하여도 좋다.

즉, 상기 실시 형태에서는, 작동실에 공급되는 압축성 매체로서 공기를 예를 들어 설명하였지만, 공기 이외에도 질소 증의 다른 기체를 사용하는 것도 가능하다.

또한, 약액으로서 레지스트 액(R)을 사용한 예를 보여주었지만, 이것은 약액의 적하 대상이 반도체 웨이퍼(47)를 전제로 한 것이기 때문이다. 따라서, 약액 및 당해 약액의 적하 대상은 그 이외의 것도 좋다.

또한, 배출 펌프(11)의 펌프실과 작동실을 가요성 막으로 구획한 예를 나타내었지만, 다른 벨로스를 이용하여 구획한 펌프를 채용해도 좋다.

또한, 배출 펌프(11)와 배출 측 차단 밸브(22)와의 사이에 압력 센서를 설치하여 배출 펌프(11)에서 배출되는 레지스트 액(R)의 액압을 검지하고, 그 압력 센서에서의 신호를 전공 조절 장치(27)로 피드백하여 압축 공기의 설정압을 조정하는 것도 좋다. 이 경우, 전공 조절 장치(27)는, 제어기(29)에서의 제1 지령 신호에 기초하여 압축 공기의 설정 압력(배출 압력과 동등)으로 압력 센서에서의 약압 신호의 편차량에 따라서 작동실 내의 압력이 설정압력으로 되도록 압축 공기를 조정 한다. 이것에 의해, 압축 공기를 설정 압력(배출 압력과 동등)으로 조정하기 위해서, 작동실의 압력 변화에 따라서 구동하는 가요성 막의 장력을 고려할 필요가 없게 되며, 배출 압력의 제어를 용이하게 행할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 레지스트 병(15)의 상층 공간(15a)을 가압하는 가압 압송에 의해, 배출 펌프(11)의 펌프실에 레지스트 액(R)을 공급, 충전하지만, 이것 대신에, 모터 등의 작동기를 이용한 펌프를 공급 측에 배치하여 레지스트 액(R)을 공급하여도 좋다. 이러한 구성에 의해서도 배출 펌프(11)의 소형화, 기포 방지라는 효과를 얻을 수 있다. 다만, 이러한 펌프는, 구동 신호를 받고 나서 배출 압력을 설정압으로 하기까지의 시간 차가 크고, 또한 펌프의 배출 압력(공급 압력)을 일정하게 유지하기 위한 제어가 곤란한 문제도 있다. 이런 관점에 의하면, 상기 실시 형태의 가압 압송에 의한 공급이 바람직하다.

또한, 제1 전환 밸브(17) 및 압력 제어 밸브(18)를, 수동 밸브(수동으로 상층 공간(15a)을 대기 개방 상태로 전환하기 위한 것) 및 고정 조절 장치 등으로 치환한 구성으로 하여, 항시 레지스트 병(15)의 상층 공간(15a)을 가압하여도 좋다. 이렇게 하면, 상기 실시 형태의 경우에 비해 제어 부담을 줄일 수 있는 이점이 있다.

Claims

약액이 채워진 펌프실과 작동실을 용적 가변 부재로 구분하고, 상기 작동실 안으로의 작동 기체의 공급에 의해 상기 용적 가변 부재를 구동시켜 상기 펌프실의 용적을 축소하며, 이러한 용적 변화에 기초하여 상기 약액을 배출하는 배출 펌프;

상기 배출 펌프와 선단 노즐과의 사이에 설치된 개폐식의 배출 측 차단 밸브;

상기 작동실로 설정압의 상기 작동 기체를 공급하는 제1 상태 또는 상기 작동실을 대기 개방하는 제2 상태 중 어느 하나로 전환하는 전환 수단;

약액 공급 용기의 약액을 상기 배출 펌프에 송출하는 약액 공급 수단;

가압 배관을 통해 상기 약액 공급 용기에 연결된 공기원;

상기 배출 펌프와 상기 약액 공급 수단 사이에 설치된 개폐식의 공급 측 차단 밸브; 및

상기 배출 펌프에서 약액을 배출할 때에는 상기 공급 측 차단 밸브를 닫은 위치로, 상기 배출 측 차단 밸브를 연 위치로 전환하고, 상기 전환 수단을 제1 상태로 전환하며, 상기 배출 펌프에 약액을 채울 때에는 상기 공급 측 차단 밸브를 연 위치로, 상기 배출 측 차단 밸브를 닫은 위치로 전환하고, 상기 전환 수단을 제2 상태로 전환하여 상기 약액 공급 수단에 의한 약액 공급을 개시할 수 있도록, 상기 양 차단 밸브 및 상기 전환 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하며;

상기 배출 펌프에 약액 공급 배관의 일단을 접속시키고, 상기 약액 공급 용기의 약액 내로 상기 약액 공급 배관의 타단을 배치하고;

상기 약액 공급 수단은, 상기 공급 측 차단 밸브가 연 위치로 전환되고, 상기 배출 측 차단 밸브가 닫힌 위치로 전환된 상태에서, 상기 공기원으로부터, 밀폐된 약액 공급 용기 내부의 약액 상방의 공간으로 대기압보다 큰 설정압의 가압 기체를 공급하는 것만으로 약액을 송출하여, 상기 배출 펌프의 펌프실에 약액을 채우는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제1항에 있어서,

상기 약액 공급 수단은, 상기 제어 수단에서의 약액 공급 지령에 의해, 밀폐된 약액 공급 용기 내부의 약액 상방의 공간으로 설정압의 가압 기체를 공급하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제2항에 있어서,

상기 배출 펌프와 상기 약액 공급 용기 사이에 필터를 설치한 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제1항에 있어서,

상기 약액 공급 수단은, 밀폐된 약액 공급 용기 내부의 약액 상방의 공간으로 설정압의 가압 기체를 항시 공급하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제4항에 있어서,

상기 배출 펌프와 상기 약액 공급 용기 사이에 필터를 설치한 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
약액이 채워진 펌프실과 작동실을 용적 가변 부재로 구분하고, 상기 작동실 내에서의 작동 기체의 공급에 의해 상기 용적 가변 부재를 구동시켜 상기 펌프실의 용적을 축소하며, 이러한 용적 변화에 기초하여 상기 약액을 배출하는 배출 펌프;

상기 배출 펌프와 선단 노즐과의 사이에 설치된 개폐식의 배출 측 차단 밸브;

상기 작동실로 설정압의 상기 작동 기체를 공급하는 제1 상태 또는 상기 작동실을 대기 개방하는 제2 상태 중 어느 하나로 전환하는 전환 수단;

약액 공급 용기의 약액을 상기 배출 펌프에 송출하는 약액 공급 수단;

가압 배관을 통해 상기 약액 공급 용기에 연결된 공기원;

상기 배출 펌프와 상기 약액 공급 수단 사이에 설치된 개폐식의 공급 측 차단 밸브; 및

상기 배출 펌프에서 약액을 배출할 때에는 상기 공급 측 차단 밸브를 닫은 위치로, 상기 배출 측 차단 밸브를 연 위치로 전환하고, 상기 전환 수단을 제1 상태로 전환하며, 상기 배출 펌프에 약액을 채울 때에는 상기 공급 측 차단 밸브를 연 위치로, 상기 배출 측 차단 밸브를 닫은 위치로 전환하고, 상기 전환 수단을 제2 상태로 전환하여 상기 약액 공급 수단에 의한 약액 공급을 개시할 수 있도록, 상기 양 차단 밸브 및 상기 전환 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하며;

상기 배출 펌프에 약액 공급 배관의 일단을 접속시키고, 상기 약액 공급 용기의 약액 내로 상기 약액 공급 배관의 타단을 배치하고;

상기 약액 공급 수단은, 상기 공급 측 차단 밸브가 연 위치로 전환되고, 상기 배출 측 차단 밸브가 닫힌 위치로 전환된 상태에서, 상기 공기원으로부터, 밀폐된 약액 공급 용기 내부의 약액 상방의 공간으로 대기압보다 큰 설정압의 가압 기체를 공급하는 것만으로 약액을 송출하여, 상기 배출 펌프의 펌프실에 약액을 채우고;

상기 배출 펌프에서는, 약액 배출과 약액 충전이 교대로 행해지며;

상기 제어 수단은, 약액 배출 종료 시점에서 미리 결정된 시간이 경과한 후에 약액 충전을 개시할 수 있도록, 상기 양 차단 밸브 및 상기 전환 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제6항에 있어서,

상기 약액 공급 수단은, 상기 제어 수단에서의 약액 공급 지령에 의해, 밀폐된 약액 공급 용기 내부의 약액 상방의 공간으로 설정압의 가압 기체를 공급하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제7항에 있어서,

상기 배출 펌프와 상기 약액 공급 용기 사이에 필터를 설치한 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제6항에 있어서,

상기 약액 공급 수단은 밀폐된 약액 공급 용기 내부의 약액 상방의 공간으로 설정압의 가압 기체를 항시 공급하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제9항에 있어서,

상기 배출 펌프와 상기 약액 공급 용기 사이에 필터를 설치한 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
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