JP3493322B2 - 液だれ防止方法およびシステム - Google Patents

液だれ防止方法およびシステム

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JP3493322B2 JP24055799A JP24055799A JP3493322B2 JP 3493322 B2 JP3493322 B2 JP 3493322B2 JP 24055799 A JP24055799 A JP 24055799A JP 24055799 A JP24055799 A JP 24055799A JP 3493322 B2 JP3493322 B2 JP 3493322B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体ウ
ェハに向かって塗布されるコーティング液の供給を停止
した際、前記コーティング液の流量を制御することによ
り、前記半導体ウェハに対するコーティング液の液だれ
を確実に防止することが可能な液だれ防止方法およびシ
ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェハの製造工程において、パタ
ーンの微細化に伴いコーティング液（レジスト液）の膜
厚の均一性が製品の品質の重要な要素となっているた
め、半導体ウェハに対するコーティング液の供給を停止
した際、前記コーティング液の供給口であるノズルから
微量のコーティング液が半導体ウェハに向かって滴下す
る、いわゆる液だれを防止している。
【０００３】この場合、半導体ウェハに対しコーティン
グ液の供給を停止した際、液だれが生じてノズルから微
量のコーティング液が滴下されると、前記半導体ウェハ
に形成された膜厚の均一性が損なわれ、不良品となるか
らである。
【０００４】図１８に示されるように、この従来技術に
係るコーティング液供給システム１は、コーティング液
供給源２と、前記コーティング液供給源２に接続される
開閉弁３およびサックバックバルブ４とを有し、前記サ
ックバックバルブ４の出力側には、半導体ウェハ５に向
かって所定量のコーティング液を滴下するノズル６が付
設されたコーティング液滴下装置７が接続される。前記
開閉弁３は、弁開または弁閉作用下にサックバックバル
ブ４に対するコーティング液の供給状態と供給停止状態
とを切り換える作用を営み、サックバックバルブ４は、
負圧作用下にノズル６内に存するコーティング液を吸引
してノズル６から半導体ウェハ５に向かって生ずる液だ
れを防止する機能を営む。
【０００５】従来では、熟練した作業者が、ノズル６先
端の液だれ現象を視認しながら、開閉弁３とサックバッ
クバルブ４の作動タイミングおよび作動速度を微妙に調
整しながら、ノズル６から半導体ウェハ５に向かってコ
ーティング液が液だれすることを防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術に係るコーティング液供給システム１では、熟練した
作業者が経験や勘によってノズル６先端の液だれ現象を
視認しながら開閉弁３とサックバックバルブ４の作動タ
イミングおよび作動速度を微妙に調整することにより液
だれを防止しており、経験の浅い作業者では調整が難し
く、あるいは調整に多くの時間を要してしまうという不
都合がある。
【０００７】また、半導体ウェハの大型化に伴って分散
性を向上させるためにコーティング液中に界面活性剤を
添加して使用している。このため、コーティング液の表
面張力が低下して液だれが一層発生しやすくなり、より
確実に且つ安定的に液だれを防止することが要求されて
いる。
【０００８】さらに、サックバックバルブの制御精度を
向上させることにより液だれを防止しようとすると、該
サックバックバルブのコストが増加するとともにサック
バックバルブの調整作業が複雑化するというさらに他の
不都合が発生する。
【０００９】本発明は、前記の種々の不都合を悉く克服
するためになされたものであり、液だれを確実且つ安定
して阻止するとともに、作業者の経験や勘等によらずに
簡単に調整することができ、しかも製造コストを低減さ
せることが可能な液だれ防止方法およびシステムを提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、流体供給源から供給された流体の流通
を遮断した際、流出口から前記流体の液だれが発生する
ことを防止するための方法であって、電動アクチュエー
タの駆動作用下に、開閉弁の閉弁指示時から予め設定さ
れた流出口より流出される流体の流線がくびれた状態と
なる急速弁閉動作位置に到達するまでの時間に対する弁
体のリフト量を制御する工程と、前記急速弁閉動作位置
に到達した後、そのリフト量を制御することがなく前記
開閉弁の弁体を閉止位置に変位させる工程と、を有し、
前記開閉弁の閉弁指示時から流出口より流出される流体
の流線がくびれた状態となる急速弁閉動作位置に到達す
るまでの時間に対する弁体のリフト量は、流体の特性に
応じて記憶手段に複数記憶された動作制御パターンに従
って制御されることを特徴とする。
【００１１】 さらに、本発明は、流体を一定の速度で
供給する流体供給源と、電動アクチュエータの駆動作用
下に弁体を変位させて流路を開閉することにより前記流
路を流通する流体の流量を制御する開閉弁と、前記開閉
弁の閉弁指示時から予め設定された流出口から流出され
る流体の流線がくびれた状態となる急速弁閉動作位置に
到達するまでの時間に対する前記弁体のリフト量を制御
し、前記急速弁閉動作位置に到達した後、そのリフト量
を制御することがなく前記開閉弁の弁体を閉止位置に変
位させる動作制御パターンが流体特性に対応して複数記
憶された記憶手段と、前記記憶手段から読み出された動
作制御パターンに従って前記電動アクチュエータへの通
電量を制御して弁体のリフト位置を閉弁方向に制御する
制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】 本発明によれば、記憶手段から動作制御
パターンが読み出され、前記読み出された動作制御パタ
ーンに従って、開閉弁の閉弁指示時から予め設定された
流出口から流出される流体の流線がくびれた状態となる
急速弁閉動作位置に到達するまでの時間に対する弁体の
リフト量が制御される。さらに、前記急速弁閉動作位置
に到達した後、そのリフト量が制御されることなく開閉
弁の弁体を閉止位置に変位させる。このようにして、開
閉弁の閉弁時において、流出口から流体の液だれが発生
することが防止される。
【００１３】なお、前記電動アクチュエータに代替して
ポンプを用い、ピストンの変位速度を制御することによ
って流体の液だれが発生することを阻止してもよい。こ
の場合、ポンプに対して吐出停止を指示した後、流出口
より流出する流体の流線がくびれた状態となったとき、
開閉弁の弁体を閉止位置に制御する必要がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明に係る液だれ防止方法につ
いて、これを実施する液だれ防止システムとの関係にお
いて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。
【００１５】図１において参照数字１０は、本発明の実
施の形態に係る液だれ防止システムを示す。
【００１６】この液だれ防止システム１０は、コーティ
ング液供給源１２と、前記コーティング液供給源１２に
直列に、順次、接続される電動開閉弁１４およびサック
バックバルブ１６と、前記サックバックバルブ１６の出
力側に接続され、ノズル１８が付設されたコーティング
液滴下装置２０とを有する。前記電動開閉弁１４は、着
座部との離間間隔によって流通するコーティング液を所
定の流量に制御する図示しない弁体と、通電量の制御作
用下に前記弁体の変位量を制御する図示しない電動アク
チュエータとを有し、該電動開閉弁１４には、前記弁体
のリフト量を検出するエンコーダ２２が配設されてい
る。
【００１７】なお、コーティング液供給源１２は、例え
ば、ガス圧によってコーティング液を圧送する方式が採
用され、コーティング液の流量制御は、圧力一定の状態
で電動開閉弁１４に配設された図示しない弁体のリフト
量に基づいて行う。この電動開閉弁１４は、例えば、本
出願人の提案に係るリニアＤＣモータによる駆動方式
（特願平９−１８７０４７号参照）により、弁体のリフ
ト量を任意に多段に制御可能に設けられる。
【００１８】前記電動開閉弁１４に代替して、エアオペ
レート方式の開閉弁を用い、オペレートエア圧を任意に
コントロールするようにしてもよい。具体的には、図示
しない電空レギュレータによるコントロールや並列にラ
イン化された複数の電磁弁の切り換えとスピードコント
ローラとを組み合わせて行うことができる。
【００１９】サックバックバルブ１６は、サックバック
量の要求精度に応じて、リニアＤＣモータまたはエアオ
ペレート方式のいずれを用いてもよい。なお、サックバ
ックバルブ１６の応答感度は、問わない。
【００２０】ノズル１８の下方側に所定間隔離間して、
図示しない回転手段を介して所定方向に回転する回転板
（図示せず）が配設され、前記回転板上には、ノズル１
８からコーティング液が塗布される半導体ウェハ２４が
載置されている。
【００２１】前記電動開閉弁１４には制御装置２６が接
続され、前記制御装置２６は、エンコーダ２２から出力
されるパルス状の検出信号を受けて計数し、計数値が弁
体のリフト位置に対応するパルスカウンタ２８と、電流
値信号を増幅し、増幅した電流を電動開閉弁１４に配設
された図示しない電磁コイルに通電する電流増幅器３０
と、後述する中央演算装置３２を制御する制御プログラ
ムと複数の動作制御パターン（後述する）とが格納され
たＲＯＭ３４と、前記ＲＯＭ３４に格納された制御プロ
グラムの制御のもとにパルスカウンタ２８の計数値に基
づく弁体のリフト位置と動作制御パターンに基づく弁体
のリフト位置とを比較してその偏差を求め、前記偏差に
基づく電流値信号を電流増幅器３０へ送出する中央演算
装置３２とを備えている。
【００２２】前記中央演算装置３２は、予め定めた所定
時間毎に計時を行うタイマ手段３６と、前記所定時間毎
における動作制御パターンに基づく弁体のリフト位置と
パルスカウンタ２８の計数値に基づく弁体のリフト位置
との偏差を求める偏差演算手段３８と、前記偏差演算手
段３８によって求めた偏差を零にするために偏差に基づ
く電流値信号を送出する電流値制御手段４０と、を機能
的に備えている。
【００２３】本発明の実施の形態に係る液だれ防止シス
テム１０は、基本的には以上のように構成されるもので
あり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００２４】先ず、従来技術に係るコーティング液供給
システム１（図１２参照）を用い、一般的な流量制御例
と流線との相関関係を図２乃至図４に示す。
【００２５】一定の流通速度で流通している流体の流れ
を遮断する場合、その流量が零に変化するまでに制御媒
体によって所定の流量変化曲線となる。流量が絞られる
に従って流体は、表面張力による凝縮力の影響が大きく
なり、ある流量で液が切られて不連続な流れとなる。
【００２６】このような流量遮断動作に対して、以下に
示される場合に液だれが発生する。 （１） 流体の流れが不連続となり液が切れた後も流体
の供給が続くと、表面張力によりノズル６の先端に保持
される液の限界容量をオーバーして図２に示すような液
だれが発生する。これは不連続になる直前の流量域から
開閉弁３の弁体が完全に弁閉状態となるまでの弁体の動
作が遅い時に発生する。 （２） 流体の流量変化を急速に行うと図３に示すよう
に圧力波が発生し、その時に発生する負圧によって液は
ノズル６の先端で強制的に切られる。図４に示されるよ
うに、この時に発生するセカンドドロップは、半導体ウ
ェハ５の膜面上を転がり、膜の均一性に悪影響を及ぼ
す。
【００２７】従って、液だれを防止するためには、上記
のような各種要因を除去すればよい。
【００２８】次に、本実施の形態に係る液だれ防止シス
テム１０の動作について説明する。なお、初期状態にお
いて、電動開閉弁１４は弁開状態にあり、サックバック
バルブ１６は、オフ状態にあるものとする。
【００２９】コーティング液供給源１２の付勢作用下
に、コーティング液が電動開閉弁１４およびサックバッ
クバルブ１６を通過してコーティング液滴下装置２０に
供給され、ノズル１８を介してコーティング液が半導体
ウェハ２４に滴下される。この結果、半導体ウェハ２４
には、所望の膜厚を有する図示しない被膜が形成され
る。
【００３０】ここで、コーティング液の供給を停止した
際、ノズル１８からの液だれを防止するために電動開閉
弁１４を閉止させる場合について、図５及び図６に示す
フローチャートに基づいて説明する。
【００３１】電動開閉弁１４に開弁が指示されたとき、
制御プログラムの実行が開始され、流体としてのコーテ
ィング液に対して設定されている粘度指示信号および表
面張力指示信号が制御装置２６に読み込まれる。この結
果、使用される流体に対応する流体特性が設定される
（ステップＳ１）。
【００３２】さらに、動作制御パターンは、具体的に
は、コーティング液の粘度および表面張力の他に、周囲
温度並びに電動開閉弁１４からコーティング液滴下装置
２０を経由したノズル１８先端までの容量によっても影
響を受けるが、本実施の形態では、コーティング液供給
源１２から送出されるコーティング液の圧力、周囲温度
および電動開閉弁１４からコーティング液滴下装置２０
を経由したノズル１８先端までの容量は、電動開閉弁１
４の装着前に予め定まっているので、これらはＲＯＭ３
４に格納されている動作制御パターンに既に反映されて
いるものとし、使用されるコーティング液の変更にのみ
対応させる場合について例示している。
【００３３】ステップＳ１の実行に続いて電動開閉弁１
４が全開放状態に制御される。
【００３４】ステップＳ１に続く電動開閉弁１４の全開
放状態の制御に続いて、読み込まれたコーティング液の
粘度指示信号および表面張力指示信号に基づいて、対応
する動作制御パターンがＲＯＭ３４から読み出され、該
動作制御パターンが図示しないＲＡＭに転送されて格納
される（ステップＳ２）。
【００３５】この動作制御パターンは、閉弁指示時ｔ0
からの経過時間に対する弁開度、すなわち弁体のリフト
量に基づいて流体の流量を制御する流量制御パターンを
有する。
【００３６】ここで、流量制御パターンの設定作業につ
いて説明する。
【００３７】図７に示すようなテスト回路５０を構成
し、弁体の急速弁閉動作位置を確定する。なお、図７に
おいて、参照数字５２は流体供給源、参照数字５４は圧
力計、参照数字５６は可変絞り弁、参照数字５８は流量
計、並びに参照数字６０はノズルをそれぞれ示してい
る。この場合、流体の表面張力、密度並びに粘度は実際
に使用される流体と同一の条件に設定し、さらに、ノズ
ル６０のノズル径、ノズル６０と回転板６２までの離間
距離Ｈ並びに回転板６２の回転数も実際の使用条件と同
一に設定しておく。
【００３８】流体供給源５２の付勢作用下に流体がノズ
ル６０から流出している状態において、可変絞り弁５６
の摘み部（図示せず）をゆっくりと所定方向に回動さ
せ、前記可変絞り弁５６を通過する流体の流量を徐々に
絞り込む。この結果、ノズル６０の先端部から流出する
流体の流量が徐々に減少し、ノズル６０の先端部から滴
下される液の流線が表面張力によってくびれる状態とな
る（図１１Ｂ参照）。このように液の流線がくびれる状
態を視認しながら、作業者は、液の流線がくびれる流量
域の中間位置を流量計５８から読み取り動作制御パター
ンに入力する。このようにして、急速弁閉動作位置が動
作制御パターンに設定される。
【００３９】続いて、電動開閉弁１４の弁体が全開状態
から前記急速弁閉動作位置の状態となるまでの、電動開
閉弁１４を流通する流体の流量を制御する流量制御パタ
ーンを設定する。この流量制御パターンは、電動開閉弁
１４の弁体が全開位置から急速弁閉動作位置となるまで
の弁体の変位速度を制御することにより、電動開閉弁１
４を流通する流体の流量を制御するものであり、圧力脈
動を発生させない弁体の変位速度で、弁体のリフト量を
演算して得られる流体の流通速度ｖ（以下、必要に応じ
て変位速度ｖともいう）と加速度ａとをパラメータとし
て設定される。
【００４０】図８に示されるように、例えば、閉弁指示
時ｔ0 から時間ｔ1 までは、加速度ａに基づいて右下が
りの曲線状にその流量が変化するように設定し、前記時
間ｔ 1 から時間ｔ2 までは、流通速度ｖに基づいて右下
がりの直線状にその流量が変化するように設定し、前記
時間ｔ2 から時間ｔ3 までは加速度（−ａ）に基づいて
右上がりの曲線状にその流量が変化するように設定す
る。
【００４１】その際、流体の流れが不連続とならないよ
うにするとともに、前記テスト回路５０において限界値
を確認する。このようにして、設定された流量制御パタ
ーンを動作制御パターンに入力する。実際には、図９に
示されるような予め設定されたパラメータの限界値（Ｍ
ＡＸ）と次工程に移行するまでの時間に起因する限界値
（ＭＩＮ）とから加速度ａと流通速度ｖとを設定し、こ
のような加速度ａと流通速度ｖによって流量制御パター
ンが入力される。
【００４２】なお、前記流量制御パターンは、弁体の変
位によって圧力脈動を発生させない変位速度によって行
われるため、図３に示すような圧力波が抑制され、ま
た、直線あるいは多次曲線であってもよい。この場合、
圧力脈動を発生させない変位速度は、管路条件や管路の
膨張・収縮による弾性の影響によって異なる。
【００４３】ステップＳ２に続いて閉弁指示がなされる
のを待ち（ステップＳ３）、閉弁指示がなされると、タ
イマ手段３６による計時が開始され（ステップＳ４）、
前述したような流量制御パターンに基づき、圧力脈動を
発生させない弁体の変位速度によって弁体の全開位置か
ら急速弁閉動作位置まで弁体の変位速度が制御される
（ステップＳ５）。
【００４４】すなわち、図８に示されるように、閉弁指
示時ｔ0 から時間ｔ1 までは、予め設定された加速度ａ
に基づいて右下がりの曲線状にその流量が変化するよう
に弁体のリフト量を制御し（ステップＳ５ａ）、パルス
カウンタ２８からの計数値に基づいて弁体のリフト位置
を読み込み（ステップＳ５ｂ）、弁体のリフト量に基づ
いて流量がＱ1 となったか否かをチェックする（ステッ
プＳ５ｃ）。前記流量がＱ1 に到達していない場合に
は、ステップＳ５ａに戻る。
【００４５】弁体リフト量に対応して単位時間内に電動
開閉弁１４を流通する流体の流量がＱ1 となった後、時
間ｔ1 から時間ｔ2 までは、予め設定された変位速度ｖ
に基づいて右下がりの直線状にその流量が変化するよう
に弁体のリフト量を制御し（ステップＳ５ｄ）、読み込
まれた弁体リフト位置に基づいて前記流量がＱ2 となっ
たか否かをチェックする（ステップＳ５ｅ、Ｓ５ｆ）。
【００４６】さらに、時間ｔ2 から時間ｔ3 までは、予
め設定された加速度（−ａ）に基づいて右上がりの曲線
状にその流量が変化するように弁体のリフト量を制御し
（ステップＳ５ｇ）、パルスカウンタ２８の計数値から
読み込まれた弁体リフト位置に基づいて前記流量がＱ3
となったか否かをチェックする（ステップＳ５ｈ、Ｓ５
ｉ）。
【００４７】前記流量がＱ3 となった後、弁体の変位を
停止して所定時間経過させる（ステップＳ５ｊ）。この
所定時間（図８における時間ｔ3 から時間ｔ4 までを示
す）は、流体中に混入したガスや配管の伸縮による弾性
等による応答誤差を補正する目的で任意に設定されるも
のであり、前記所定時間が長い程、応答誤差の許容性を
大きくすることができる。
【００４８】続いて、パルスカウンタ２８の計数値から
読み込まれた弁体リフト位置に基づいて弁体が急速弁閉
動作位置にあるか否かがチェックされ（ステップＳ６、
Ｓ７）、弁体が急速弁閉動作位置に達していないと判別
されたときは、流量制御パターンが参照されて、タイマ
手段３６による次の計時時期に対応する弁体のリフト位
置が流量制御パターンから読み出され（ステップＳ
８）、ステップＳ８において読み出された弁体のリフト
位置とパルスカウンタの計数値に基づく弁体のリフト位
置との偏差が求められ（ステップＳ９）、ステップＳ９
において求めた偏差に基づいて電流値制御信号が電流増
幅器３０へ送出される（ステップＳ１０）。
【００４９】この電流値制御信号を受けた電流増幅器３
０から出力される電流値の電流が電動開閉弁１４の図示
しない電磁コイルに送出されて、弁体が弁閉方向に駆動
される。この状態が予め定めた前記次の計時時期を経過
したと判別されたときはステップＳ１１に続いてステッ
プＳ６から繰り返して再び実行される。
【００５０】前記繰り返しの実行は、ステップＳ７にお
いて、弁体が急速弁閉動作位置に到達したと判別される
まで、順次、弁閉方向へ繰り返し実行される。
【００５１】ステップＳ７において弁体が急速弁閉動作
位置に到達した場合、急速弁閉信号に基づいて弁体を弁
閉方向に急速に変位させる（ステップＳ１２）。この弁
体を弁閉方向に向かって急速に変位させる動作は、弁体
によるシール性を確実にするために荷重モードによって
行うと好適である。また、この動作は、流体の流量を十
分に絞った後に行われるため、流体の液だれに対する影
響を無視することができる。
【００５２】所定時間経過後、弁体のリフト位置に基づ
いて弁体が確実に閉止したか否かがチェックされ、弁体
が着座部に着座することにより動作制御パターンが終了
する（ステップＳ１３、Ｓ１４）。
【００５３】ここで、前記動作制御パターンによって閉
弁制御された電動開閉弁１４によるときのコーティング
液の液だれについて説明する。
【００５４】閉弁開始前においては、図１１Ａに示され
るように、定常流れのコーティング液が半導体ウェハ２
４に向かって塗布された状態にあり、閉弁開始時におい
ては、ノズル１８内に半導体ウェハ２４に滴下される直
前のコーティング液が残存している。この状態で予め設
定されている流量制御パターンに基づいて弁体の全開位
置から急速弁閉動作位置まで弁体のリフト位置を、順
次、弁閉方向に駆動させると、ノズル１８から滴下され
る流体流量が徐々に減少し、さらに、図１１Ｂに示され
るように、ノズル１８の先端から流出する流体の流線が
先細りしてくびれた状態となる。すなわち、動作制御パ
ターン中、弁体が急速弁閉動作位置に到達することによ
り、ノズル１８から流出する流体の流線がくびれた状態
となる。
【００５５】ノズル１８の先端から流体がくびれた状態
において、弁体を急速に弁閉方向に駆動させて弁体を閉
止することにより、ノズル１８の先端から滴下されたく
びれた状態の流体が半導体ウェハ２４から分離し（図１
１Ｃ参照）、さらに、ノズル１８の先端に略半球状の流
体が保持される（図１１Ｄ参照）。この略半球状の流体
は、サックバックバルブ１６を駆動させてオン状態とす
ることにより、ノズル１８内に吸引される。この場合、
前記ノズル１８の先端に保持される半球状の流体の容量
は、静的な表面張力とバランスして吸い上がるため、動
的な影響がなく、容量のバラツキを小さく抑えることが
できる。この結果、サックバックバルブ１６の吸引精度
を増大させることができる。
【００５６】このように、動作制御パターン、すなわ
ち、流量特性に基づいて流体のくびれ状態を急速弁閉動
作位置として設定し、弁体の閉弁開始時から前記急速弁
閉動作位置まで、弁体の変位速度を圧力脈動を発生させ
ない速度で制御し、前記急速弁閉動作位置に到達した
時、急速に弁体を閉止するように設定することにより、
不確実な動的な調整に影響されることがなく、コーティ
ング液の液だれを確実且つ安定的に阻止することができ
る。
【００５７】換言すると、コーティング液は、静的な表
面張力とバランスして吸い上がるため、不確定要素、例
えば、動的な調整等に左右されることがなく、確実且つ
安定して液だれを防止することができる。
【００５８】なお、電動開閉弁１４の弁体（図示せず）
を駆動させる駆動部は、例えば、リニアボイスコイル型
アクチュエータや、リニアＤＣモータ、リニアパルスモ
ータ、回転ＤＣモータ、回転ステッピングモータ等の回
転軸にボールねじ軸を設け、前記ボールねじ軸の回転運
動を変位部材等によって直線運動に変換する電動アクチ
ュエータを用いても良いことは勿論である。
【００５９】次に、本発明の他の実施の形態に係る液だ
れ防止システム７０を図１２に示す。なお、前記実施の
形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その
詳細な説明を省略する。
【００６０】他の実施の形態に係る液だれ防止システム
７０では、後述するピストン７２の変位速度を制御する
ことによりコーティング液供給源１２から吸引された流
体の吐出量を制御する電動ポンプ７４と、図示しない弁
体を閉弁状態とすることにより前記電動ポンプ７４から
吐出された流体の流通を遮断する開閉弁７６とを有する
点で前記実施の形態と異なる。なお、前記開閉弁７６と
して電動開閉弁１４を用いてもよい。
【００６１】前記電動ポンプ７４は、図１３および図１
４に示されるように、吸引ポート７８および吐出ポート
８０が形成されピストン７２の変位速度を制御すること
により前記吐出ポート８０から吐出される流体の流量が
制御される流量制御部８２と、前記流量制御部８２と一
体的に形成され前記ピストン７２を駆動させる駆動部８
４とから構成される。
【００６２】駆動部８４はハウジング８６を有し、該ハ
ウジング８６の室８８内には長尺なステム８９が矢印Ｘ
1方向または矢印Ｘ2方向に変位自在に設けられる。前記
室８８内の上部中央には、固定鉄心９０が該ハウジング
８６に固着されている。
【００６３】また、前記室８８内には前記固定鉄心９０
から所定間隔離間し、支持部材９２を介して前記ハウジ
ング８６の内壁面に固着された固定極磁石９４が設けら
れる。この場合、固定極磁石９４と固定鉄心９０との間
で略水平方向の磁界が形成される。さらに、前記固定鉄
心９０と固定極磁石９４との間には電磁コイル９６が複
数巻回されたボビン９８が介装され、前記ボビン９８は
図示しない連結ピンを介して前記ステム８９と一体的に
変位自在に設けられる。また、固定鉄心９０とボビン９
８との間には所定のクリアランスが形成されている。な
お、参照符号１００は、ステム８９を駆動するために制
御装置２６から前記電磁コイル９６に電流を流すための
リード線を示している。
【００６４】前記ハウジング８６の内壁面には、前記支
持部材９２を介してガイド部材１０２が設けられ、前記
ガイド部材１０２はステム８９の凹部１０４と係合する
ことにより、前記ステム８９を直線状に案内するととも
に、該ステム８９の変位量を規制するストッパとしての
機能を営む。
【００６５】前記ガイド部材１０２と反対側のハウジン
グ８６の内壁面には、支持部材１０６を介してエンコー
ダ１０８が固定される。前記エンコーダ１０８は、ハウ
ジング８６側に固定された図示しないフォトセンサと、
ガラス基板に一定の間隔でスケール値が形成されステム
８９側に固着された図示しないガラススケールとを有す
る。この場合、ステム８９と一体的に変位するピストン
７２の変位量がガラススケールを介して図示しないフォ
トセンサによって検出され、前記フォトセンサから導出
されるパルス状の検出信号はリード線を介して制御装置
２６にフィードバックされる。前記制御装置２６では、
エンコーダ１０８によって検出されたピストン７２の変
位量に基づいて単位時間当たりのピストン７２の変位速
度が演算される。
【００６６】流量制御部８２は、連結部材１１０および
プレート１１２を介してハウジング８６と一体的に形成
され、吸引ポート７８および吐出ポート８０が設けられ
たボデイ１１４と、前記ボデイ１１４の室１１６内に設
けられ、ステム８９と一体的に上下方向（矢印Ｘ1また
は矢印Ｘ2方向）に沿って変位するピストン７２と、前
記ピストン７２を被覆するとともにその一端部が該ピス
トン７２に係着され他端部がプレート１１２に固着され
たベローズ１１８とを有する。前記ベローズ１１８は、
ゴム製材料または樹脂製材料等の可撓性材料によって形
成されている。前記プレート１１２とピストン７２との
摺動部位には、該ピストン７２を囲繞するシール部材１
２０が装着されている。
【００６７】なお、コーティング液供給源１２と吸引ポ
ート７８との間には、前記コーティング液供給源１２か
ら吸引されたコーティング液の逆流を防止する第１チェ
ック弁１２２が設けられ、また、吐出ポート８０と開閉
弁７６との間には、前記吐出ポート８０から吐出された
コーティング液の逆流を防止する第２チェック弁１２４
が設けられる。
【００６８】本発明の他の実施の形態に係る液だれ防止
システム７０は、基本的には以上のように構成されるも
のであり、次にその動作並びに作用効果について説明す
る。
【００６９】先ず、電動ポンプ７４の動作について説明
する。
【００７０】制御装置２６によって電磁コイル９６に電
流を流すと、前記電磁コイル９６に電磁力が発生する。
固定極磁石９４と固定鉄心９０とによって形成された磁
界と前記電磁力との相互作用により、いわゆるフレミン
グの左手の法則に従って電磁コイル９６が巻回されたボ
ビン９８を上昇させる力が発生し、前記ボビン９８、ス
テム８９およびピストン７２が一体的に上昇（矢印Ｘ1
方向）する。この電磁力は、電磁コイル９６に流される
電流の大きさを適切に調節することによって所望の大き
さおよび持続時間に調整することが可能であり、また、
前記電磁コイル９６に流される電流の極性を逆転させる
ことにより、その力の向きを矢印Ｘ1方向または矢印Ｘ2
方向に変えることができる。
【００７１】このようにしてピストン７２が上昇して該
ピストン７２を被覆するベローズ１１８が収縮すること
により（図１４参照）、吸引ポート７８を介してコーテ
ィング液が吸引され、前記吸引されたコーティング液は
室１１６内に充填される。
【００７２】一方、電磁コイル９６に流される電流の極
性を正逆反転させることによりピストン７２が下降（矢
印Ｘ2方向）し、室１１６内に充填されたコーティング
液は吐出ポート８０を介して開閉弁７６に供給され、コ
ーティング液滴下装置２０のノズル１８から半導体ウェ
ハ２４に向かって所定量のコーティング液が滴下され
る。
【００７３】次に、他の実施の形態において、コーティ
ング液の供給を停止した際、ノズル１８からの液だれを
防止するための方法について説明する。
【００７４】電動開閉弁１４が用いられた前記実施の形
態では、動作制御パターンに基づいて急速弁閉動作位置
に到達するまで弁体のリフト量を制御しているのに対
し、電動ポンプ７４を用いた他の実施の形態では、動作
制御パターンに基づいてノズル１８から流出する流体の
流線がくびれた状態となるように前記電動ポンプ７４の
ピストン７２の変位速度を制御している点で相違してい
る。なお、ノズル１８から流出される流体の流線がくび
れた状態となった後、開閉弁７６の図示しない弁体を急
速に変位させて閉弁状態とすることによりノズル１８か
らの液だれを防止することができる。
【００７５】液だれを防止する方法を、図１５乃至図１
７に示すフローチャートに基づいてさらに詳細に説明す
る。なお、電動ポンプ７４は、制御装置２６からの指令
信号に基づいてコーティング液の吸引が既に完了し、室
１１６内には所定量のコーティング液が充填された状態
にあるものとする。
【００７６】電動ポンプ７４に対してコーティング液の
吐出が指示されたとき、制御プログラムの実行が開始さ
れ、流体としてのコーティング液に対して設定されてい
る粘度指示信号および表面張力指示信号が制御装置２６
に読み込まれる。この結果、使用される流体に対応する
流体特性が設定される（ステップＳ２１）。
【００７７】ステップＳ２１の実行に続いて開閉弁７６
が全開放状態に制御される。
【００７８】ステップＳ２１に続く開閉弁７６の全開放
状態の制御に続いて、読み込まれたコーティング液の粘
度指示信号および表面張力指示信号に基づいて、対応す
る動作制御パターンがＲＯＭ３４から読み出され、該動
作制御パターンが図示しないＲＡＭに転送されて格納さ
れる（ステップＳ２２）。
【００７９】この動作制御パターンは、吐出指示時ｔ0
からの経過時間に対するピストン７２の変位量に基づい
て流体の流量を制御する流量制御パターンを有する。な
お、流量制御パターンの設定作業は、前記実施の形態と
同一であるのでその詳細な説明を省略する。
【００８０】ステップＳ２２に続いて電動ポンプ７４に
対する吐出停止指示がなされるのを待ち（ステップＳ２
３）、吐出停止指示がなされると、タイマ手段３６によ
る計時が開始され（ステップＳ２４）、前述したような
流量制御パターンに基づき、圧力脈動を発生させないピ
ストンの変位速度によってノズルから流出される流体の
流線がくびれた状態となるようにピストン７２の変位速
度が制御される（ステップＳ２５）。
【００８１】すなわち、図８に示されるように、吐出停
止指示時ｔ0 から時間ｔ1 までは、予め設定された加速
度ａに基づいて右下がりの曲線状にその流量が変化する
ようにピストン７２の変位量を制御し（ステップＳ２５
ａ）、パルスカウンタ２８からの計数値に基づいてピス
トン７２の変位速度を読み込み（ステップＳ２５ｂ）、
ピストン７２の変位速度に基づいて流量がＱ1 となった
か否かをチェックする（ステップＳ２５ｃ）。前記流量
がＱ1 に到達していない場合には、ステップＳ２５ａに
戻る。
【００８２】ピストン７２の変位量に対応して単位時間
内に電動ポンプ７４から吐出される流体の流量がＱ1 と
なった後、時間ｔ1 から時間ｔ2 までは、予め設定され
た変位速度ｖに基づいて右下がりの直線状にその流量が
変化するようにピストン７２の変位速度を制御し（ステ
ップＳ２５ｄ）、読み込まれたピストン７２の変位速度
に基づいて前記流量がＱ2 となったか否かをチェックす
る（ステップＳ２５ｅ、Ｓ２５ｆ）。
【００８３】さらに、時間ｔ2 から時間ｔ3 までは、予
め設定された加速度（−ａ）に基づいて右上がりの曲線
状にその流量が変化するようにピストン７２の変位速度
を制御し（ステップＳ２５ｇ）、パルスカウンタ２８の
計数値から読み込まれたピストン７２の変位位置に基づ
いて前記流量がＱ3 となったか否かをチェックする（ス
テップＳ２５ｈ、Ｓ２５ｉ）。
【００８４】前記流量がＱ3 となった後、ピストン７２
の変位を停止して所定時間経過させる（ステップＳ２５
ｊ）。この所定時間（図８における時間ｔ3 から時間ｔ
4 までを示す）は、流体中に混入したガスや配管の伸縮
による弾性等による応答誤差を補正する目的で任意に設
定されるものであり、前記所定時間が長い程、応答誤差
の許容性を大きくすることができる。
【００８５】続いて、パルスカウンタ２８の計数値から
演算されたピストン７２の変位速度に基づいてノズル１
８から流出する流体の流線がくびれた状態となっている
か否かがチェックされ（ステップＳ２６、Ｓ２７）、ピ
ストン７２の変位位置が所定位置に到達していないと判
別されたときは、流量制御パターンが参照されて、タイ
マ手段３６による次の計時時期に対応するピストン７２
の変位位置が流量制御パターンから読み出され（ステッ
プＳ２８）、ステップＳ２８において読み出されたピス
トン７２の変位位置とパルスカウンタの計数値に基づく
ピストン７２の変位位置との偏差が求められ（ステップ
Ｓ２９）、ステップＳ２９において求めた偏差に基づい
て電流値制御信号が電流増幅器３０へ送出される（ステ
ップＳ３０）。
【００８６】この電流値制御信号を受けた電流増幅器３
０から出力される電流値の電流が電動ポンプ７４の電磁
コイル９６に送出されて、ピストン７２の変位速度が制
御される。この状態が予め定めた前記次の計時時期を経
過したと判別されたときは、ステップＳ３１に続いてス
テップＳ２６から繰り返して再び実行される。
【００８７】前記繰り返しの実行は、ステップＳ２７に
おいて、ピストン７２の変位位置が流体の流線がくびれ
た状態に到達したと判別されるまで、順次、ピストン７
２の変位速度の制御（ピストン７２の変位速度の減速）
が繰り返し実行される。
【００８８】ピストン７２が変位を停止して所定時間経
過し時間ｔ4となったとき（図８参照）、制御装置２６
から出力される急速弁閉信号に基づいて開閉弁７６の図
示しない弁体を弁閉方向に急速に変位させる（ステップ
Ｓ３２）。この図示しない弁体を弁閉方向に向かって急
速に変位させる動作は、弁体によるシール性を確実にす
るために荷重モードによって行うと好適である。また、
この動作は、流体の流量を十分に絞った後に行われるた
め、流体の液だれに対する影響を無視することができ
る。
【００８９】所定時間経過後、開閉弁７６の図示しない
弁体が閉止位置に到達したか否かがチェックされ、前記
弁体が着座部に着座することにより動作制御パターンが
終了する（ステップＳ３３、Ｓ３４）。
【００９０】なお、その他の作用効果は、前記実施の形
態と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
【００９１】
【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。
【００９２】すなわち、閉弁指示時から急速弁閉動作位
置まで動作制御パターンに従って弁体の変位速度を制御
することにより、閉弁時における流出口からの液だれを
確実且つ安定的に阻止することができる。
【００９３】また、吐出停止指示時から流出口より流出
する流体の流線がくびれた状態となるまでのピストンの
変位速度を制御することにより、吐出停止時における流
出口からの液だれを確実且つ安定的に阻止することがで
きる。
【００９４】さらに、開閉弁の応答性やサックバックバ
ルブの制御精度に影響されないため、製造コストを低減
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る液だれ防止システム
を示す概略構成図である。
【図２】液だれが発生する現象の説明に供する図であ
る。
【図３】液だれが発生する現象の説明に供する図であ
る。
【図４】流体の供給を停止した際に発生する圧力波の説
明に供する図である。
【図５】電動開閉弁の閉弁時の作用の説明に供するフロ
ーチャートである。
【図６】電動開閉弁の閉弁時の作用の説明に供するフロ
ーチャートである。
【図７】急速弁閉動作位置を設定するために用いられる
テスト回路の概略構成図である。
【図８】動作制御パターンの説明に供する図である。
【図９】動作制御パターンの説明に供する図である。
【図１０】電動開閉弁の閉弁時の作用の説明に供するサ
ブルーチンである。
【図１１】図１１Ａ〜図１１Ｄは、動作制御パターンに
よってノズルから流出するコーティング液の流量が変化
する状態を示す説明図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態に係る液だれ防止シ
ステムを示す概略構成図である。
【図１３】図１２の液だれ防止システムを構成する電動
ポンプの縦断面構成図である。
【図１４】図１３に示す電動ポンプのピストンが上昇し
た状態の縦断面構成図である。
【図１５】前記電動ポンプのピストンの変位速度を制御
して、液だれを防止するための説明に供するフローチャ
ートである。
【図１６】前記電動ポンプのピストンの変位速度を制御
して、液だれを防止するための説明に供するフローチャ
ートである。
【図１７】前記電動ポンプのピストンの変位速度を制御
して、液だれを防止するための説明に供するサブルーチ
ンである。
【図１８】従来技術に係るコーティング液供給システム
を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
１０、７０…液だれ防止システム １２…コーティング
液供給源 １４…電動開閉弁 １６…サックバック
バルブ １８…ノズル ２０…コーティング
液滴下装置 ２２…エンコーダ ２４…半導体ウェハ ２６…制御装置 ２８…パルスカウン
タ ３０…電流増幅器 ３２…中央演算装置 ３４…ＲＯＭ ３６…タイマ手段 ３８…偏差演算手段 ４０…電流値制御手
段 ７２…ピストン ７４…電動ポンプ ７６…開閉弁 ７８…吸引ポート ８０…吐出ポート ８２…流量制御部 ８４…駆動部 ８９…ステム ９６…電磁コイル
フロントページの続き (72)発明者 田村 和也 茨城県筑波郡谷和原村絹の台４−２−２ エスエムシー株式会社 筑波技術セン ター内 (72)発明者 藤原 伸広 茨城県筑波郡谷和原村絹の台４−２−２ エスエムシー株式会社 筑波技術セン ター内 (56)参考文献 特開 平５−293358（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−2650（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16K 21/00 - 24/06 H01L 21/027

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】流体供給源から供給された流体の流通を遮
    断した際、流出口から前記流体の液だれが発生すること
    を防止するための方法であって、 電動アクチュエータの駆動作用下に、開閉弁の閉弁指示
    時から予め設定された流出口より流出される流体の流線
    がくびれた状態となる急速弁閉動作位置に到達するまで
    の時間に対する弁体のリフト量を制御する工程と、 前記急速弁閉動作位置に到達した後、そのリフト量を制
    御することがなく前記開閉弁の弁体を閉止位置に変位さ
    せる工程と、 を有し、 前記開閉弁の閉弁指示時から流出口より流出される流体
    の流線がくびれた状態となる急速弁閉動作位置に到達す
    るまでの時間に対する弁体のリフト量は、流体の特性に
    応じて記憶手段に複数記憶された動作制御パターンに従
    って制御され ることを特徴とする液だれ防止方法。
  2. 【請求項２】請求項１記載の方法において、 動作制御パターンに従って開閉弁の弁体を駆動させる電
    動アクチュエータへの通電量を制御することにより、弁
    体のリフト位置を閉弁方向に制御することを特徴とする
    液だれ防止方法。
  3. 【請求項３】請求項１又は２記載の方法において、 開閉弁の閉弁指示時から予め設定された流出口より流出
    される流体の流線がくびれた状態となる急速弁閉動作位
    置に到達するまでの弁体の変位速度は、圧力脈動が発生
    することがなく且つ流体が不連続となる直前の流量とな
    るように設定されることを特徴とする液だれ防止方法。
  4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方
    法において、 開閉弁の閉弁指示時から流出口より流出される流体の流
    線がくびれた状態となる急速弁閉動作位置に到達するま
    での流量特性は、開閉弁の弁体のリフト量から演算され
    た変位速度と加速度とによって設定されることを特徴と
    する液だれ防止方法。
  5. 【請求項５】流体供給源から供給された流体の流通を遮
    断した際、流出口から前記流体の液だれが発生すること
    を防止するための方法であって、内部に配設されたピストンの変位量を制御することによ
    り、前記流体供給源から吸引されて吐出ポートから吐出
    される流体の吐出量を制御するポンプと、前記ポンプの
    下流側に設けられ、弁体を変位させて流路を開閉する開
    閉弁と、前記開閉弁の下流側に設けられた流出口とを備
    え、前記開閉弁の弁体が開弁状態のとき前記 ポンプの駆
    動作用下に、該ポンプの吐出停止指示時から前記流出口
    より流出される流体の流線がくびれた状態となる急速弁
    閉動作位置に到達するまでの時間に対する前記ピストン
    の変位量を制御する工程と、前記 流出口より流出される流体の流線がくびれた状態と
    なった後、前記開閉弁の弁体を閉止位置に変位させる工
    程と、 を有し、 前記ポンプ吐出停止指示時から流出口より流出される流
    体の流線がくびれた状態となる急速弁閉動作位置に到達
    するまでの時間に対する前記ピストンの変位量は、流体
    の特性に応じて記憶手段に複数記憶された動作制御パタ
    ーンに従って制御され ることを特徴とする液だれ防止方
    法。
  6. 【請求項６】請求項５記載の方法において、 動作制御パターンに従ってポンプへの通電量を制御する
    ことにより、ピストンの変位速度を制御することを特徴
    とする液だれ防止方法。
  7. 【請求項７】請求項５又は６記載の方法において、 ポンプの吐出停止指示時から流出口より流出される流体
    の流線がくびれた状態となる急速弁閉動作位置に到達す
    るまでのピストンの変位速度は、圧力脈動が発生するこ
    とがなく且つ流体が不連続となる直前の流量となるよう
    に設定されることを特徴とする液だれ防止方法。
  8. 【請求項８】請求項５乃至７のいずれか１項に記載の方
    法において、 ポンプの吐出停止指示時から流出口より流出される流体
    の流線がくびれた状態となる急速弁閉動作位置に到達す
    るまでの流量特性は、ピストンの変位量から演算された
    変位速度と加速度とによって設定されることを特徴とす
    る液だれ防止方法。
  9. 【請求項９】流体を一定の速度で供給する流体供給源
    と、 電動アクチュエータの駆動作用下に弁体を変位させて流
    路を開閉することにより前記流路を流通する流体の流量
    を制御する開閉弁と、 前記開閉弁の閉弁指示時から予め設定された流出口から
    流出される流体の流線がくびれた状態となる急速弁閉動
    作位置に到達するまでの時間に対する前記弁体のリフト
    量を制御し、前記急速弁閉動作位置に到達した後、その
    リフト量を制御することがなく前記開閉弁の弁体を閉止
    位置に変位させる動作制御パターンが流体特性に対応し
    て複数記憶された記憶手段と、 前記記憶手段から読み出された動作制御パターンに従っ
    て前記電動アクチュエータへの通電量を制御して弁体の
    リフト位置を閉弁方向に制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする液だれ防止システム。
  10. 【請求項１０】請求項９記載のシステムにおいて、 制御手段は、弁体のリフト位置を検出するリフト検出手
    段と、前記リフト検出手段によって検出された弁体リフ
    ト位置と動作制御パターンに基づく弁体のリフト位置と
    の偏差を求める偏差演算手段と、前記偏差演算手段によ
    って求めた偏差に基づく電流量を開閉弁を駆動させる電
    動アクチュエータへ送給する電流量制御手段とを有する
    ことを特徴とする液だれ防止システム。
  11. 【請求項１１】請求項１０記載のシステムにおいて、 リフト検出手段は、開閉弁の弁体の変位量を検出するエ
    ンコーダと、前記エンコーダの出力を計数するカウンタ
    とを有することを特徴とする液だれ防止システム。
  12. 【請求項１２】流体を供給する流体供給源と、 通電作用下にピストンの変位量を制御することにより、
    前記流体供給源から吸引される流体の吐出量を制御する
    ポンプと、前記ポンプの下流側に設けられ、 弁体を変位させて流路
    を開閉する開閉弁と、 前記ポンプの吐出停止指示時から流出口より流出される
    流体の流線がくびれた状態となる急速弁閉動作位置に到
    達するまでの時間に対する前記ピストンの変位量を制御
    し、流出口より流出される流体の流線がくびれた状態と
    なった前記急速弁閉動作位置に到達した後、前記開閉弁
    の弁体を閉止位置に変位させる動作制御パターンが流体
    特性に対応して複数記憶された記憶手段と、 前記記憶手段から読み出された動作制御パターンに従っ
    て前記ポンプへの通電量を制御してピストンの変位量を
    制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする液だれ防止システム。
  13. 【請求項１３】請求項１２記載のシステムにおいて、 制御手段は、ピストンの変位位置を検出する検出手段
    と、前記検出手段によって検出されたピストンの変位位
    置と動作制御パターンに基づくピストンの変位位置との
    偏差を求める偏差演算手段と、前記偏差演算手段によっ
    て求めた偏差に基づく電流量を前記ピストンを駆動させ
    るポンプへ送給する電流量制御手段とを有することを特
    徴とする液だれ防止システム。
  14. 【請求項１４】請求項１３記載のシステムにおいて、 検出手段は、ピストンの変位量を検出するエンコーダ
    と、前記エンコーダの出力を計数するカウンタとを有す
    ることを特徴とする液だれ防止システム。
JP24055799A 1998-09-25 1999-08-26 液だれ防止方法およびシステム Expired - Fee Related JP3493322B2 (ja)

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