JP5255660B2 - 薬液供給方法及び薬液供給システム - Google Patents

Description

この発明は、薬液供給方法及び薬液供給システムに関するものである。

半導体製造工程においては、例えば半導体ウエハ等の基板の上にフォトレジストを塗布し、レジスト膜を所定の回路パターンに応じて露光し、現像処理することにより回路パターンを形成するフォトリソグラフィ工程が採用されている。フォトリソグラフィ工程には、通常、塗布・現像処理装置に露光装置を接続した処理システムが用いられる。

一般に、フォトリソグラフィ工程では、鉛直軸回りに回転する基板の表面中心部に薬液であるレジスト液を吐出して、遠心力によって基板表面にレジスト膜を形成するスピンコート法が知られている。このスピンコート法において、所定量のレジスト液を基板表面に吐出させるために、定圧ポンプを用いた薬液供給方法（システム）が採用されている。

従来、スピンコート法においては、レジスト液を収容する薬液タンクと薬液吐出ノズルとを接続する薬液管路に、可撓性部材にてポンプ室と仕切られた作動室内の圧力変化に伴うポンプ室の容積変化により薬液の吸引及び吐出を行う薬液ポンプと、この薬液ポンプの作動室に作動気体を供給する圧力調整可能な作動気体供給装置と、薬液管路における薬液ポンプの一次側と二次側にそれぞれ設けられる一次側開閉弁及び二次側開閉弁と、を備え、作動気体供給装置により供給される作動気体の圧力を検出し、その検出された圧力値と、例えば薬液の種類やその他の条件により都度設定される作動気体の圧力設定値を用い、圧力フィードバック制御して薬液の吐出流量を制御する薬液供給システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、この種の薬液供給システムにおいては、吐出されるレジスト液中に不純物は混入するのを防止するために、薬液管路における薬液ポンプの一次側にフィルタを介設している。

特開２００７−１１０００４号公報（特許請求の範囲）

しかしながら、特許文献１記載の技術は、薬液ポンプの作動室に作動気体を供給する際の作動気体圧力を検出し、検出された作動気体の圧力値と都度設定される圧力設定値とに基づいて薬液の吐出流量を制御する技術であり、薬液ポンプに薬液を吸引すなわち薬液補充する際の作動気体の排気圧（排気流量）の制御については言及されていない。

したがって、特許文献１に記載のものにおいては、薬液を吐出した後に、薬液ポンプのポンプ室に薬液を補充する際、一次側開閉弁を開放して作動室内の作動気体を排気すると、一次側開閉弁の前後に圧力差、すなわちポンプ室と作動室の間に差圧が生じ、補充開始時に過剰圧力変動すなわちオーバーシュートを起こす問題があった。この現象は薬液タンクの薬液の残量の変化にも起因する。このように薬液ポンプへの薬液補充開始時に生じるオーバーシュートは、一般の定量式ポンプを用いる液供給システムにおいても共通の問題である。

上記のようにオーバーシュートが発生すると、薬液ポンプのポンプ室への薬液の補充流量が多くなると共に、流速が速くなり、これに伴ってフィルタの濾過速度も速くなり、薬液中の不純物や異物が濾過されずにフィルタを通過する懸念がある。フィルタを通過した不純物等を含む薬液が薬液ポンプを経て薬液吐出部に至る過程においてパーティクルが発生し、薬液吐出部から塗布面に吐出される懸念がある。特に、現状ではレジストの吐出量を少なくする傾向にあるため、少ないレジストの吐出量に応じてフィルタの濾過速度を厳密に規定する必要があり、上記オーバーシュートによる悪影響は否めない。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、薬液の補充開始時の過剰圧力変動を抑制してフィルタの濾過速度を制御し、濾過精度の維持を図れるようにした薬液供給方法及び薬液供給システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明の薬液供給方法は、薬液を収容する薬液タンクと薬液吐出部とを接続する薬液管路に、薬液を濾過するフィルタと、可撓性部材にてポンプ室と仕切られた作動室内の圧力変化に伴うポンプ室の容積変化により薬液の吸引及び吐出を行う薬液ポンプと、上記薬液管路における上記薬液ポンプの一次側と二次側にそれぞれ設けられる一次側開閉弁及び二次側開閉弁と、を備え、 上記一次側開閉弁及び二次側開閉弁の開閉動作及び上記薬液ポンプの給排動作により、上記薬液タンクより供給される薬液を上記フィルタにて濾過した後、上記薬液吐出部より吐出する薬液供給方法において、
上記薬液ポンプへの薬液の補充開始時に、上記一次側開閉弁を開放した際の上記作動室側の圧力を検出すると共に、上記作動室から排気された排気流量を検出し、 検出された上記圧力と排気流量に基づいて、薬液の補充開始時に過剰圧力変動を起こさせないように排気圧を調整する、ことを特徴とする（請求項１）。この場合、上記排気圧の調整を、上記作動室と減圧源とを接続する管路に介設された圧力調整機構によって行う方が好ましい（請求項２）。

また、この発明の薬液供給方法において、上記検出された圧力に、上記薬液タンク及び該薬液タンク内の薬液の液面の位置により変動する圧力を加味して補正圧力を作成し、この補正圧力と上記排気流量に基づいて、薬液の補充開始時に過剰圧力変動を起こさせないように排気圧を調整する方が好ましい（請求項３）。

また、この発明の薬液供給システムは、上記薬液供給方法を具現化するもので、薬液を収容する薬液タンクと薬液吐出部とを接続する薬液管路に、薬液を濾過するフィルタと、可撓性部材にてポンプ室と仕切られた作動室内の圧力変化に伴うポンプ室の容積変化により薬液の吸引及び吐出を行う薬液ポンプと、上記薬液管路における上記薬液ポンプの一次側と二次側にそれぞれ設けられる一次側開閉弁及び二次側開閉弁と、を備え、 上記一次側開閉弁及び二次側開閉弁の開閉動作及び上記薬液ポンプの給排動作により、上記薬液タンクより供給される薬液を上記フィルタにて濾過した後、上記薬液吐出部より吐出する薬液供給システムにおいて、 上記薬液ポンプの作動室に連通する管路に、上記作動室内の圧力を検出する圧力センサと、排気流量を検出する流量センサ及び排気圧を調整する圧力調整機構と、を備えると共に、上記圧力センサ及び流量センサにより検出された検出信号に基づいて上記圧力調整機構を制御する制御部を備え、 上記圧力センサは、上記薬液ポンプへの薬液の補充開始時に、上記一次側開閉弁を開放した際の上記作動室側の圧力を検出し、上記作動室から排気された排気流量を上記流量センサにより検出し、上記制御部は、検出された上記圧力と排気流量に基づいて、薬液の補充開始時に過剰圧力変動を起こさせないように圧力調整機構を制御して排気圧を調整する、ことを特徴とする（請求項４）。

この場合、上記管路は、上記薬液ポンプの作動室に接続する主管路と、この主管路から分岐され、減圧源に接続する排気管路と、加圧源に接続する加圧管路とからなり、上記主管路に上記流量センサを介設し、上記排気管路に介設される上記圧力調整機構と、上記加圧管路に介設される圧力調整機構と、を連成し、連成された上記圧力調整機構に上記圧力センサを設けると共に、圧力調整機構の排気圧の調整と加圧の調整を上記制御部にて制御可能に形成してなる方が好ましい（請求項５）。

また、請求項６記載の発明は、請求項３に記載の薬液供給方法を具現化するもので、上記制御部は、上記薬液タンク及び該薬液タンク内の薬液の液面の位置により変動する圧力を加味して補正圧力を作成し、この補正圧力と上記排気流量に基づいて、薬液の補充開始時に過剰圧力変動を起こさせないように排気圧を調整する、ことを特徴とする。

（１）請求項１，２，４，５に記載の発明によれば、薬液ポンプへの薬液の補充開始時に、一次側開閉弁を開放した際の作動室側の圧力を検出すると共に、作動室から排気された排気流量を検出することで、作動室から排気（排出）される排気流量と圧力変化による流量から作動室及びポンプ室の容積変化を換算、すなわち薬液ポンプの容積変化量を換算して、薬液補充時の薬液の圧力の挙動を把握することができる。更に、検出された圧力と排気流量に基づいて、圧力調整機構の駆動圧を制御して、薬液の補充開始時に過剰圧力変動を起こさせないように排気圧を調整することにより、薬液補充速度を制御することができる。

（２）請求項３，６に記載の発明によれば、薬液ポンプへの薬液の補充開始時に検出された圧力に、薬液タンク及び該薬液タンク内の薬液の液面の位置により変動する圧力を加味して補正圧力を作成し、この補正圧力と薬液ポンプの作動室から排気された排気流量に基づいて、薬液の補充開始時に過剰圧力変動を起こさせないように排気圧を調整することにより、薬液供給システムにおける複数回の薬液吐出による薬液ポンプの一次側圧力の経時的変化に対応して、薬液の補充開始時に過剰圧力変動を起こさせないように排気圧を調整することができる。

（１）請求項１，２，４，５に記載の発明によれば、薬液ポンプへの薬液補充時に検出された圧力と排気流量に基づいて、圧力調整機構の駆動圧を制御して、薬液の補充開始時に過剰圧力変動を起こさせないように排気圧を調整することにより、薬液補充速度を制御することができるので、薬液補充開始時にフィルタの濾過速度を制御して濾過精度の維持を図ることができる。

（２）請求項３，６に記載の発明によれば、薬液供給システムにおける複数回の薬液吐出による薬液ポンプの一次側圧力の経時的変化に対応して、薬液の補充開始時に過剰圧力変動を起こさせないように排気圧を調整することができるので、上記（１）に加えて更にフィルタの濾過精度の向上が図れる。

この発明に係る薬液供給システムを適用した塗布・現像処理装置に露光装置を接続した処理システムの全体を示す概略平面図である。 上記処理システムの概略斜視図である。 上記処理システムの概略背面図である。 この発明に係る薬液供給システムの一例を示す概略構成図である。 この発明に係る薬液供給システムの要部を示す概略構成図である。 この発明に係る薬液供給システムにおける制御部を示すブロック図である。 この発明における薬液の補充と吐出動作を示すタイムチャートである。 薬液の１回目の補充時の流量と時間の関係を示すグラフ（ａ）及び２回目の補充時の流量と時間の関係を示すグラフ（ｂ）である。

以下、この発明の実施形態について、添付図面に基づいて説明する。ここでは、この発明に係る薬液供給システムを塗布・現像処理装置に露光処理装置を接続した処理システムに適用した場合について説明する。

上記処理システムは、被処理基板である半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）を複数枚例えば２５枚を密閉収納するキャリア１０を搬出入するためのキャリアステーション１と、このキャリアステーション１から取り出されたウエハＷにレジスト塗布，現像処理等を施す処理部２と、ウエハＷの表面を露光する露光装置４と、処理部２と露光装置４との間に接続されて、ウエハＷの受け渡しを行うインターフェイス部３とを具備している。

キャリアステーション１は、キャリア１０を複数個並べて載置可能な載置部１１と、この載置部１１から見て前方の壁面に設けられる開閉部１２と、開閉部１２を介してキャリア１０からウエハＷを取り出すための受け渡し手段Ａ１とが設けられている。

また、キャリアステーション１の奥側には筐体２０にて周囲を囲まれる処理部２が接続されており、この処理部２にはキャリアステーション１から見て左手手前側から順に加熱・冷却系のユニットを多段化した棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を配置し、右手に液処理ユニットＵ４，Ｕ５を配置する。棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３の間に、各ユニット間のウエハＷの受け渡しを行う主搬送手段Ａ２，Ａ３が棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３と交互に配列して設けられている。また、主搬送手段Ａ２，Ａ３は、キャリアステーション１から見て前後方向に配置される棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３側の一面部と、後述する例えば右側の液処理ユニットＵ４，Ｕ５側の一面部と、左側の一面をなす背面部とで構成される区画壁２１により囲まれる空間内に置かれている。また、キャリアステーション１と処理部２との間、処理部２とインターフェイス部３との間には、各ユニットで用いられる処理液の温度調節装置や温湿度調節用のダクト等を備えた温湿度調節ユニット２２が配置されている。

インターフェイス部３は、処理部２と露光装置４との間に前後に設けられる第１の搬送室３Ａ及び第２の搬送室３Ｂにて構成されており、それぞれに第１のウエハ搬送部３０Ａ及び第２のウエハ搬送部３０Ｂが設けられている。

棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、液処理ユニットＵ４，Ｕ５にて行われる処理の前処理及び後処理を行うための各種ユニットを複数段例えば１０段に積層した構成とされており、その組み合わせはウエハＷを加熱（ベーク）する加熱ユニット（ＨＰ）、ウエハＷを冷却する冷却ユニット（ＣＰＬ）等が含まれる。また、液処理ユニットＵ４，Ｕ５は、例えば図２に示すように、レジストや現像液などの薬液収納部の上に反射防止膜を塗布するボトム反射防止膜塗布ユニット（ＢＣＴ）２３、塗布ユニット（ＣＯＴ）２４、ウエハＷに現像液を供給して現像処理する現像ユニット（ＤＥＶ）２５等を複数段例えば５段に積層して構成されている。この発明に係る薬液供給システムは塗布ユニット（ＣＯＴ）２４に設けられている。

また、図３に示すように、棚ユニットＵ１〜Ｕ３の下方側には、ケミカルユニットＵ７，Ｕ８が並列して設けられている。これらケミカルユニットＵ７，Ｕ８は、この発明に係る薬液供給システムに用いられる薬液タンクである薬液ボトル１３を交換可能に載置する載置棚１４を備えており、載置棚１４が図示しない昇降機構によって昇降可能に形成されている。

次に、上記の処理システムにおけるウエハＷの流れについて簡単に説明する。先ず外部からウエハＷの収納されたキャリア１０が載置部１１に載置されると、開閉部１２と共にキャリア１０の蓋体が外されて受け渡し手段Ａ１によりウエハＷが取り出される。そしてウエハＷは棚ユニットＵ１の一段をなす受け渡しユニットを介して主搬送手段Ａ２へと受け渡され、棚ユニットＵ１〜Ｕ３内の一つの棚にて、塗布処理の前処理として、反射防止膜の形成や冷却ユニットによる基板の温度調整などが行われる。

その後、主搬送手段Ａ２によりウエハＷは塗布ユニット（ＣＯＴ）２４内に搬入され、ウエハＷの表面にレジスト膜が成膜される。レジスト膜が成膜されたウエハＷは主搬送手段Ａ２により外部に搬出され、加熱ユニットに搬入されて所定の温度でベーク処理がなされる。ベーク処理を終えたウエハＷは、冷却ユニットにて冷却された後、棚ユニットＵ３の受け渡しユニットを経由してインターフェイス部３へと搬入され、このインターフェイス部３を介して露光装置４内に搬入される。なお、液浸露光用の保護膜をレジスト膜の上に塗布する場合には、上記冷却ユニットにて冷却された後、処理部２における図示しないユニットにて保護膜用の薬液の塗布が行われる。その後、ウエハＷは露光装置４に搬入されて露光処理が行われる。

露光処理を終えたウエハＷは第２のウエハ搬送部３０Ｂにより露光装置４から取り出され、棚ユニットＵ６の一段をなす加熱ユニット（ＰＥＢ）に搬入される。その後、ウエハＷは第１のウエハ搬送部３０Ａによって加熱ユニット（ＰＥＢ）から搬出され、主搬送手段Ａ３に受け渡される。そしてこの主搬送手段Ａ３により現像ユニット２５内に搬入される。現像ユニット２５では、現像処理に兼用する洗浄処理装置により基板の現像が行われ、更に洗浄が行われる。その後、ウエハＷは主搬送手段Ａ３により現像ユニット２５から搬出され、主搬送手段Ａ２、受け渡し手段Ａ１を経由して載置部１１上の元のキャリア１０へと戻される。

次に、この発明に係る薬液供給システムについて、図４ないし図６を参照して説明する。ここでは、この発明に係る薬液供給システムを塗布ユニット（ＣＯＴ）２４に適用した場合について説明する。

塗布ユニット（ＣＯＴ）２４は、ケーシング４０内に、ウエハＷを水平状態に保持すると共に、鉛直軸回りに回転するスピンチャック４１と、このスピンチャック４１及びウエハＷの外周とそれらの下方を包囲するカップ４２と、スピンチャック４１により保持されるウエハＷの表面に薬液であるレジスト液を吐出（供給）する薬液吐出ノズル４３（以下に吐出ノズル４３という）と、を備えている。

吐出ノズル４３は供給管路４４を介して薬液ボトル１３に接続されており、供給管路４４には、薬液ボトル１３側から順に、薬液ボトル１３から導かれた薬液すなわちレジスト液を一時貯留するリザーバタンク４５と、レジスト液中の不純物を濾過するフィルタ４６と、フィルタ４６を通過したレジスト液を一時貯留するトラップタンク４７と、このトラップタンク４７側に一次側開閉弁Ｖ１を配設し、吐出ノズル４３側に二次側開閉弁Ｖ２を配設して接続される薬液ポンプ５０と、が介設されている。

なお、薬液ボトル１３とリザーバタンク４５との間には開閉弁Ｖ３が介設され、リザーバタンク４５の上部に接続される廃液管路４５ａには廃液用開閉弁Ｖ４が介設されている。また、フィルタ４６の上部には開閉弁Ｖ５を介設した気泡排出管路４６ａが接続され、トラップタンク４７の上部には開閉弁Ｖ６を介設した廃液管路４７ａが接続されている。また、薬液ポンプ５０と吐出ノズル４３との間にはエアオペレーション弁ＶAとサックバック弁ＶSが介設されている。

上記薬液ポンプ５０は、図５に示すように、可撓性部材であるダイアフラム５１にてポンプ室５２と作動室５３に仕切られており、ポンプ室５２には、一次側開閉弁Ｖ１を介して薬液ボトル１３側に接続する一次側連通路５２ａと、二次側開閉弁Ｖ２を介して吐出ノズル４３側に接続する二次側連通路５２ｂが設けられている。また、作動室５３には、この作動室５３に連通する給排路５３ａが設けられており、この給排路５３ａに給排切換弁ＶＣを介してエアー加圧源５４（以下に加圧源５４という）と減圧源５５に選択的に連通する管路５６が接続されている。この場合、管路５６は、作動室５３に接続する主管路５６ａと、この主管路５６ａから分岐され、減圧源５５に接続する排気管路５６ｂと、加圧源５４に接続する加圧管路５６ｃとで形成されている。主管路５６ａには流量センサであるフローメータ５７が介設され、排気管路５６に介設される排気圧を調整する圧力調整機構と、加圧管路５６に介設される加圧すなわちエアー圧を調整する圧力調整機構とが連成圧力調整機構５８にて形成されている。この場合、連成圧力調整機構５８は、排気管路５６と加圧管路５６とを選択的に接続する共通の連通ブロック５８ａと排気管路５６又は加圧管路５６の連通を遮断する２つの停止ブロック５８ｂ，５８ｃと、連通ブロック５８ａ、停止ブロック５８ｂ，５８ｃを切換操作する電磁切換部５８ｄを備える電空レギュレータにて形成されている。また、連成圧力調整機構５８（以下に電空レギュレータ５８という）には圧力センサ５９が設けられており、圧力センサ５９によって管路５６が接続する作動室５３内の圧力が検出される。

上記のように構成される薬液ポンプ５０の作動室５３側に接続される作動エアーの給排部において、上記フローメータ５７と圧力センサ５９及び電空レギュレータ５８は、それぞれ制御部６０と電気的に接続されている。そして、フローメータ５７によって検出された管路５６内の排気流量と、圧力センサ５９によって検出された管路５６内の圧力が制御部６０に伝達（入力）され、制御部６０からの制御信号が電空レギュレータ５８に伝達（出力）されるように形成されている。

なお、電空レギュレータ５８以外に、上記一次側開閉弁Ｖ１，二次側開閉弁Ｖ２，開閉弁Ｖ３〜Ｖ６，エアオペレーション弁ＶA，サックバック弁ＶS及び給排切換弁ＶＣの開閉動作は制御部６０により制御される。制御部６０は、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、プログラム及びメモリ等により構成されるが、ここでは、この発明の要部である薬液供給システムに係る各機能をブロック化し構成要素として図６に基づいて説明する。

図６に示すように、制御部６０は、上記圧力センサ５９で検出された薬液ポンプ５０の作動室内の圧力データやフローメータ５７で検出された管路５６内の排気流量データ等を収集して記憶するデータ記憶部６１と、薬液ポンプ５０の一次側の変動液圧を記憶する供給側液圧記憶部６２と、データ記憶部６１及び供給側液圧記憶部６２に記憶されデータを比較演算処理して例えば圧力センサ５９で検出された圧力と、薬液ポンプ５０の一次側の変動液圧とを加味した補正圧力を作成するデータ処理部６３を備えている。また、制御部６０は、上記データ記憶部６１及び供給側液圧記憶部６２に記憶されデータ及びデータ処理部６３に基づいて電空レギュレータ５８の排気圧及び供給圧のパラメータを変更するパラメータ変更部６４と、変更後のパラメータを格納するパラメータ格納部６５と、を備えている。

なお、上記供給側液圧記憶部６２に記憶される供給側液圧は、薬液ボトル１３の設置位置（設置高さＨ１）や薬液ボトル１３内の薬液例えばレジスト液の液面の高さＨ２等により変動する供給側液圧であって、薬液ボトル１３の設置高さＨ１は、薬液ボトル１３を処理システムのケミカルユニットＵ７，Ｕ８に設置する状態で予め認識することができる。また、薬液ボトル１３内のレジスト液の液面の高さＨ２は、吐出ノズル４３からレジスト液を吐出する量及び回数によって変動するが、新規の設置された薬液ボトル１３内のレジスト液の量例えば３，８００ｍｌと、１回の吐出量例えば０．５５ｍｌと吐出回数により換算することができ、この換算された供給側液圧のデータが供給側液圧記憶部６２に記憶される。なお、供給側液圧記憶部６２には、供給側液圧の変動要素である薬液例えばレジスト液の種類や粘度等も記憶される。

また、制御部６０は、制御プログラム格納部６６と、表示プログラム格納部６７と、を備えており、制御プログラムに基づいて、電空レギュレータ５８，一次側開閉弁Ｖ１，二次側開閉弁Ｖ２，開閉弁Ｖ３〜Ｖ６，エアオペレーション弁ＶA，サックバック弁ＶS及び給排切換弁ＶＣが駆動制御され、また、表示プログラムからの信号が表示装置７０に伝達されるようになっている。なお、図６中、符号ＢＳはバスである。

次に、上記のように構成される薬液供給システムの動作態様について図７及び図８を参照して説明する。薬液ポンプ５０のポンプ室５２内のレジスト液が空の状態において、１回目のレジスト液を補充するには、まず、制御部６０からの制御信号を受けて一次側開閉弁Ｖ１が開き、二次側開閉弁Ｖ２が閉じると共に、給排切換弁ＶＣが排気側に切り換わる。この状態で圧力センサ５９によって薬液ポンプ５０の作動室５３内の圧力が検出され、検出された圧力の検出信号が制御部６０に伝達（入力）される。次いで、電空レギュレータ５８が減圧源５５側に連通して、作動室５３内のエアーを排気する。このとき、フローメータ５７によって排気流量が検出され、検出された排気流量の検出信号が制御部６０に伝達（入力）される。作動室５３内のエアーが排気されると同時に、供給管路４４からレジスト液がポンプ室５２に流入し、ポンプ室５２にレジスト液が補充される。

ポンプ室５２内へのレジスト液の補充が終了すると、一次側開閉弁Ｖ１が閉じると共に、給排切換弁ＶＣが遮断位置に切り換わる。次に、二次側開閉弁Ｖ２が開き、給排切換弁ＶＣが給気側に切り換えられた状態で、電空レギュレータ５８を加圧側に連通して、作動室５３内にエアーを供給し、ポンプ室５２内のレジスト液を薬液ポンプ５０から吐出し、吐出ノズル４３よりウエハ表面に吐出して塗布処理が終了する。

以後、上記と同様にして、２回目以降の薬液ポンプ５０のポンプ室５２内へのレジスト液の補充、吐出動作を繰り返して吐出ノズル４３よりウエハ表面にレジスト液を吐出して塗布処理を行うことができる。

上述した薬液供給システムの薬液ポンプ５０へのレジスト液の補充開始時において、薬液ポンプ５０の一次側開閉弁Ｖ１の前後の圧力差、すなわち薬液ポンプ５０の一次側液圧と作動室５３内のエアー圧に差圧が生じ、一次側液圧が作動室５３内のエアー圧より大きいと、補充開始時の排気流量が多くなって過剰圧力変動すなわちオーバーシュートが生じる（図８（ａ）参照）。このオーバーシュートにより、ポンプ室５２内へのレジスト液の流量が多くなると共に、流速が速くなり、これに伴ってフィルタ４６を通過するレジスト液の濾過速度も速くなり、フィルタ４６の機能を発揮できる濾過速度例えば０．３ｍｌ／ｓｅｃより濾過速度が速くなると、レジスト液中に含まれる不純物がフィルタ４６を通過する問題がある。この問題は、薬液ポンプ５０の一次側液圧と薬液ポンプ５０の薬液補充時の作動室５３内の圧力との差圧を少なくすことにより抑制できる。

そこで、上記実施形態の薬液供給システムにおいては、上述したように、レジスト液の補充開始時に圧力センサ５９によって作動室５３内の圧力を検出すると共に、フローメータ５７によって排気流量を検出し、検出された圧力と排気流量のデータを制御部６０に伝達（入力）し、制御部６０からの制御信号に基づいて、補充初期時における作動室５３内の圧力を薬液ポンプ５０の一次側液圧に等しくなるように電空レギュレータ５８を制御している。

この補充制御は、薬液ポンプ５０の全容積は、ポンプ室５２の容積と作動室５３の容積の和であることから、補充時の作動室５３内のエアーの排気流量と圧力変化により作動室５３側の容積を換算ことにより、ポンプ室５２内の容積を換算して、ポンプ室５２内に補充されるレジスト液の挙動を把握することに基づくものである。

以下に、補充制御について具体的に説明する。薬液ポンプ５０の全容積は、ポンプ室５２の容積と作動室５３の容積の和であるから、薬液ポンプ５０の全容積をＶ、ポンプ室５２の容積をＶLn、作動室５３の容積をＶAnとすると、Ｖ＝ＶLn＋ＶAn…（１）であり、（１）式より、ＶLn＝Ｖ−ＶAn…（２）と表される。

また、作動室５３の容積変化はポンプ室５２の容積変化と等しいことから、ポンプ室５２の薬液の補充流量は、作動室５３側のエアーの排気流量と圧力変化による作動室５３側の流量により求めることができる。すなわち、補充液流量をＱLnとし、作動室５３の容積変化による排気流量をＱAnとし、圧力変化による作動室５３側の流量をＱAn’とすると、
ＱLn＝ＱAn−ＱAn’と表される。

また、圧力変化による作動室５３側の流量ＱAn’は、薬液ボトル１３内の残量薬液（レジスト液）の液圧や薬液（レジスト液）の吐出回数等によって変化する薬液ポンプ５０の一次側圧力の経時的に変化するもので、
ＱAn’＝ＶAn-1×｛（ＰAn-1）／101.325｝／Δt…（３）と表され、
ＶAn＝ＶAn-1−ＱLn×Δt…（４）と表される。
なお、定常域では、ＶAn＞＞ＱAn’である。

上記（３），（４）式で示す圧力や流量の計算は、連続ではできないため、サンプリング周期で行っている。このサンプリング周期をΔtとおく。
よって、ｎ番目の時間＝（ｎ−１番目の時間）＋Δtとなる。

なお、上式において、ＶAnはｎ番目の時間時点での作動室側（空圧側）の容積，ＶAn-1はｎ−１番目の時間時点での作動室側（空圧側）の容積，ＰAn-1はｎ−１番目の時間時点での作動室側（空圧側）の圧力である。

上記より、補充時の作動室５３内のエアーの排気流量と圧力変化により作動室５３側の容積を換算ことにより、ポンプ室５２内の容積を換算して、ポンプ室５２内に補充されるレジスト液の挙動を把握することができる。このように、ポンプ室５２内に補充されるレジスト液の挙動を把握することにより、オーバーシュートの挙動を把握し、検出された圧力と排気流量の検出データを制御部６０のデータ記憶部６１に入力した後、データ処理部６３で予め供給側液圧記憶部６２に記憶された供給側変動液圧と比較演算処理されて補正圧力を作成し、パラメータ変更部６４で変更された補正圧力と排気流量の制御信号に基づいて、補充初期時における作動室５３内の圧力を薬液ポンプ５０の一次側液圧に等しくなるように電空レギュレータ５８を制御している。この電空レギュレータ５８の制御は、フィルタ４６の濾過速度がフィルタ４６の機能を損なわない範囲内の制御であればよく、図８（ｂ）に示すように、レジスト液の基準流量ＱAに対して許容できる偏差を持った許容流量ＱBが得られる制御であればよい。

また、上記実施形態においては、予め薬液ボトル１３の設置位置（設置高さＨ１）や薬液ボトル１３内の薬液例えばレジスト液の液面の高さＨ２、薬液例えばレジスト液の種類、粘度等により変動する供給側液圧を制御部６０の供給側液圧記憶部６２に記憶されている。したがって、１回目の補充開始時においては、一次側液圧に対応して薬液ポンプ５０の作動室５３内の圧力を制御することにより、過剰圧力変動に伴うオーバーシュートを抑制することができる。

２回目以降の薬液ポンプ５０のレジスト液の補充開始時には、前回の補充開始時の作動室５３内の圧力の検出及び排気流量の検出のデータと、供給側液圧記憶部６２に記憶された変動する供給側液圧のデータとを加味して補正圧力を作成すると共に、逐次パラメータを変更して制御することができるので、更にフィルタ４６の濾過精度の向上が図れる。

なお、上記実施形態では、薬液ポンプ５０の吸引・吐出動作によって薬液ボトル１３内の薬液（レジスト液）を吐出ノズル４３に供給し、吐出ノズル４３より吐出する場合について説明したが、この発明に係る薬液供給方法（システム）は必ずしもこの場合に限定されるものではない。例えば、圧送用ガス供給源から供給される圧送用ガスを薬液ボトル１３の液面に供給して、薬液ボトル１３内の薬液（レジスト液）を吐出ノズル４３に供給し、吐出ノズル４３より吐出する場合にもこの発明に係る薬液供給方法（システム）を適用することができる。

また、上記実施形態では、この発明に係る薬液供給方法（システム）をレジストの塗布処理に適用した場合について説明したが、この発明に係る薬液供給方法（システム）はレジスト液以外の薬液の塗布処理や塗布処理以外の薬液を用いた液処理にも適用できる。

１３ 薬液ボトル（薬液タンク）
４３ 吐出ノズル（薬液吐出部）
４４ 供給管路
４６ フィルタ
５０ 薬液ポンプ
５１ ダイアフラム（可撓性部材）
５２ ポンプ室
５３ 作動室
５４ 加熱源
５５ 減圧源
５６ 管路
５６ａ 主管路
５６ｂ 排気管路
５６ｃ 加圧管路
５７ フローメータ（流量センサ）
５８ 電空レギュレータ（連成圧力調整機構）
５９ 圧力センサ
６０ 制御部
Ｖ１ 一次側開閉弁
Ｖ２ 二次側開閉弁
Ｈ１ 薬液ボトルの設置高さ
Ｈ２ 液面高さ

Claims (6)

1. 薬液を収容する薬液タンクと薬液吐出部とを接続する薬液管路に、薬液を濾過するフィルタと、可撓性部材にてポンプ室と仕切られた作動室内の圧力変化に伴うポンプ室の容積変化により薬液の吸引及び吐出を行う薬液ポンプと、上記薬液管路における上記薬液ポンプの一次側と二次側にそれぞれ設けられる一次側開閉弁及び二次側開閉弁と、を備え、
   上記一次側開閉弁及び二次側開閉弁の開閉動作及び上記薬液ポンプの給排動作により、上記薬液タンクより供給される薬液を上記フィルタにて濾過した後、上記薬液吐出部より吐出する薬液供給方法において、
   上記薬液ポンプへの薬液の補充開始時に、上記一次側開閉弁を開放した際の上記作動室側の圧力を検出すると共に、上記作動室から排気された排気流量を検出し、
   検出された上記圧力と排気流量に基づいて、薬液の補充開始時に過剰圧力変動を起こさせないように排気圧を調整する、ことを特徴とする薬液供給方法。
2. 請求項１に記載の薬液供給方法において、
   上記排気圧の調整を、上記作動室と減圧源とを接続する管路に介設された圧力調整機構によって行う、ことを特徴とする薬液供給方法。
3. 請求項１又は２に記載の薬液供給方法において、
   上記検出された圧力に、上記薬液タンク及び該薬液タンク内の薬液の液面の位置により変動する圧力を加味して補正圧力を作成し、この補正圧力と上記排気流量に基づいて、薬液の補充開始時に過剰圧力変動を起こさせないように排気圧を調整する、ことを特徴とする薬液供給方法。
4. 薬液を収容する薬液タンクと薬液吐出部とを接続する薬液管路に、薬液を濾過するフィルタと、可撓性部材にてポンプ室と仕切られた作動室内の圧力変化に伴うポンプ室の容積変化により薬液の吸引及び吐出を行う薬液ポンプと、上記薬液管路における上記薬液ポンプの一次側と二次側にそれぞれ設けられる一次側開閉弁及び二次側開閉弁と、を備え、
   上記一次側開閉弁及び二次側開閉弁の開閉動作及び上記薬液ポンプの給排動作により、上記薬液タンクより供給される薬液を上記フィルタにて濾過した後、上記薬液吐出部より吐出する薬液供給システムにおいて、
   上記薬液ポンプの作動室に連通する管路に、上記作動室内の圧力を検出する圧力センサと、排気流量を検出する流量センサ及び排気圧を調整する圧力調整機構と、を備えると共に、上記圧力センサ及び流量センサにより検出された検出信号に基づいて上記圧力調整機構を制御する制御部を備え、
   上記圧力センサは、上記薬液ポンプへの薬液の補充開始時に、上記一次側開閉弁を開放した際の上記作動室側の圧力を検出し、上記作動室から排気された排気流量を上記流量センサにより検出し、上記制御部は、検出された上記圧力と排気流量に基づいて、薬液の補充開始時に過剰圧力変動を起こさせないように圧力調整機構を制御して排気圧を調整する、ことを特徴とする薬液供給システム。
5. 請求項４に記載の薬液供給システムにおいて、
   上記管路は、上記薬液ポンプの作動室に接続する主管路と、この主管路から分岐され、減圧源に接続する排気管路と、加圧源に接続する加圧管路とからなり、上記主管路に上記流量センサを介設し、上記排気管路に介設される上記圧力調整機構と、上記加圧管路に介設される圧力調整機構と、を連成し、連成された上記圧力調整機構に上記圧力センサを設けると共に、圧力調整機構の排気圧の調整と加圧の調整を上記制御部にて制御可能に形成してなる、ことを特徴とする薬液供給システム。
6. 請求項４又は５に記載の薬液供給システムにおいて、
   上記制御部は、上記薬液タンク及び該薬液タンク内の薬液の液面の位置により変動する圧力を加味して補正圧力を作成し、この補正圧力と上記排気流量に基づいて、薬液の補充開始時に過剰圧力変動を起こさせないように排気圧を調整する、ことを特徴とする薬液供給システム。

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