薬液供給装置
【課題】薬液を高精度で吐出することができる薬液供給装置を提供する。
【解決手段】薬液供給装置１０ａは薬液タンク２５内の薬液を塗布ノズル２７から吐出させるために使用される。薬液供給装置１０ａはポンプケース１１とシリンダ１２とが一体となった合体部材１３を有し、ポンプ部材である可撓性チューブ１５はポンプケース１１に設けられており、その内側はポンプ室１６となっており外側はポンプ側駆動室１７となっている。シリンダ１２にはピストン３１が組み付けられ、モータ４９によりピストン３１を往復動すると、ポンプ室１６は膨張収縮する。ピストン３１とシリンダ１２との間の隙間はダイヤフラム６１により覆われており、ダイヤフラム６１の内部はシール空間６２となっている。これにより、ピストン３１とシリンダ１２との間から漏れた非圧縮性媒体はシール空間６２に入り込み外部には漏出しない。
【解決手段】薬液供給装置１０ａは薬液タンク２５内の薬液を塗布ノズル２７から吐出させるために使用される。薬液供給装置１０ａはポンプケース１１とシリンダ１２とが一体となった合体部材１３を有し、ポンプ部材である可撓性チューブ１５はポンプケース１１に設けられており、その内側はポンプ室１６となっており外側はポンプ側駆動室１７となっている。シリンダ１２にはピストン３１が組み付けられ、モータ４９によりピストン３１を往復動すると、ポンプ室１６は膨張収縮する。ピストン３１とシリンダ１２との間の隙間はダイヤフラム６１により覆われており、ダイヤフラム６１の内部はシール空間６２となっている。これにより、ピストン３１とシリンダ１２との間から漏れた非圧縮性媒体はシール空間６２に入り込み外部には漏出しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトレジスト液等の薬液を定量吐出する薬液供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハやガラス基板等の表面には、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程により微細な回路パターンが作り込まれる。フォトリソグラフィ工程ではウエハやガラス基板の表面にフォトレジスト液等の薬液を塗布するために薬液供給装置が使用されており、容器内に収容された薬液はポンプにより吸い上げられてフィルタ等を通過してノズルからウエハ等の被塗布物に塗布される。塗布される薬液の中にゴミ等の粒子つまりパーティクルが混在するとそれが被塗布物に付着し、パターン欠陥を引き起こして製品の歩留まりを低下させる。容器内の薬液がポンプ内に滞留すると変質し、変質した薬液がパーティクルとなる場合があるので、薬液を吐出するポンプは滞留がないことが求められる。
【０００３】
薬液を吐出するポンプとしては、薬液が流入する膨張収縮室とポンプ室とを弾性変形自在のダイヤフラムやチューブ等の仕切り膜により仕切るようにしたものが使用されている。ポンプ室に間接液つまり非圧縮性媒体を充填し仕切り膜を介して薬液を加圧するようにしており、非圧縮性媒体の加圧方式には、特許文献１に記載されるようにベローズタイプのものと、特許文献２に示されるようにピストンを用いたシリンジタイプとがある。
【特許文献１】特開平１０−６１５５８号公報
【特許文献２】米国特許第５１６７８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非圧縮性媒体によりダイヤフラムやチューブを弾性変形させてポンプ動作を行うようにすると、ポンプの膨張収縮室内での薬液の滞留を防止することができ、薬液の滞留に起因したパーティクルの発生を防止できる反面、非圧縮性媒体がポンプの性能を決定する重要な役割を担うことになる。つまり、非圧縮性媒体の中に外部から空気が入り込むとマクロ的には非圧縮性媒体の非圧縮性は失われ、ベローズやピストンの移動を忠実にダイヤフラムやチューブに伝達することができなくなり、ベローズやピストンの移動ストロークと薬液の吐出量とが対応しなくなる。また、非圧縮性媒体が漏れた場合にも同様にベローズ等の移動ストロークと薬液の吐出量とが対応しなくなり、高精度に薬液を吐出することができなくなる。
【０００５】
上述したシリンジタイプのポンプにおいては、通常、シリンダにピストンの外周面と接触するシール材を設け、ピストンの先端面側の駆動室内とピストン基端面側の外部との間をシールするようにしており、ピストンはシール材を境に非圧縮性媒体がある部分と外部との間を往復動することになる。このため、非圧縮性媒体がピストンの外周面に付着した状態で外部まで露出することがある。付着した非圧縮性媒体は薄い膜状となって外周面とシール材との間に入り込むので、シール材とピストン外周面との直接接触を回避して潤滑剤としての役割を果たすことになる反面、外部に露出した非圧縮性媒体は一部が少しずつ蒸発したり、乾燥したりすることもあってピストン表面から消失し、非圧縮性媒体の量が減少することになる。また、外部に露出した非圧縮性媒体が揮発すると、ピストン外周面には潤滑剤として機能する非圧縮性媒体が消失して油膜切れ状態となるので、シール材が直接ピストン外周面に接触してシール材の摩耗が促進されることになる。
【０００６】
仕切り膜により仕切られたポンプ室を膨張させて内部に容器内の薬液を吸入するためにピストンを後退移動させると、非圧縮性媒体が負圧状態となるので、外部の周囲空気がピストン外周面とシリンダの内周面との間から非圧縮性媒体の内部に入り込むことがある。この現象は、ピストンの外周面に摺動接触するシール材が磨耗してシール性が低下すると顕著になり、ピストンにより非圧縮性媒体に大きな負圧を印加させた場合も同様である。
【０００７】
これに対し、上述したベローズタイプのポンプは、摺動面に接触するシール材は使用されていないので、非圧縮性媒体が充填されたポンプ室や駆動室の密閉性は高いという利点がある。しかし、ベローズタイプはシリンジタイプに比較して非圧縮性媒体に加えられる圧力は低い。例えば、レジストをフィルタを介してノズルに吐出する場合、フィルタの流通抵抗が大きいことによりポンプ室の圧力が高くなる。ベローズを駆動したときに非圧縮性媒体の圧力は高くなり、ベローズが僅かに膨張収縮することがあり、膨張収縮するとベローズの移動ストロークと薬液の吐出量とが高精度に対応しなくなる。
【０００８】
本発明の目的は、薬液を高精度で吐出することができる薬液供給装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、ピストンとシリンダとの間から非圧縮性媒体が漏出しないようにした薬液供給装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、ピストンとシリンダとの間をシールするシール材に非圧縮媒体の膜を介在させてシール材の潤滑性を向上し得る薬液供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の薬液供給装置は、液体流入口および流出口に連通するポンプ室と駆動室とを仕切る弾性変形自在の仕切り膜が設けられたポンプと、前記駆動室に非圧縮性媒体を給排するピストンが往復動自在に組み付けられるシリンダと、前記ピストンを直線方向に往復動し、前記非圧縮性媒体を介して前記ポンプ室を膨張収縮する駆動手段と、前記ピストンと前記シリンダとの間に設けられ、前記ピストンの外周面と前記シリンダの内周面との摺動部に連なるとともに非圧縮性媒体が封入されるシール空間を形成する弾性変形自在のダイヤフラムとを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の薬液供給装置は、前記シール空間に連通し、前記ピストンの往復動時における前記シール空間の容積変化に追従して非圧縮性媒体が流入しかつ排出される膨張収縮室を形成する媒体給排部を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の薬液供給装置は、前記ポンプを構成するポンプケースと前記シリンダとを有する合体部材に、前記仕切り膜により仕切られたポンプ側駆動室と、前記シリンダに形成されたピストン側駆動室と、前記ポンプ側駆動室と前記ピストン側駆動室とを連通させる連通孔とを形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明の薬液供給装置は、前記ダイヤフラムの中央部を前記ピストンの突出部に装着し、前記ダイヤフラムの外周部を前記シリンダに装着し、前記ピストンの突出部の外側に前記シール空間を形成することを特徴とする。
【００１５】
本発明の薬液供給装置においては、前記仕切り膜はチューブであることを特徴とする。
【００１６】
本発明の薬液供給装置においては、前記仕切り膜はダイヤフラムであることを特徴とし、前記シリンダに取り付けられるポンプケースにより前記ダイヤフラムを前記シリンダに装着し、前記ダイヤフラムにより前記ポンプ室と前記駆動室とを仕切ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、非圧縮性媒体が充填される駆動室をピストンにより膨張収縮させてポンプ室を非圧縮性媒体を介して膨張収縮させるようにしたので、ベローズにより非圧縮性媒体を加圧する場合よりも非圧縮性媒体に高い圧力を加えることができる。これにより、ポンプ室の膨張収縮時にポンプ室に高い流通抵抗が加わっても薬液を供給することができる。
【００１８】
ピストンとシリンダとの間に設けられたダイヤフラムにより、ピストンの外周面とシリンダの内周面との摺動部に連なるシール空間が形成されており、このシール空間には非圧縮性媒体が封入されている。このようにシール空間を形成するためのダイヤフラムは摺動部を有していないので、駆動室をピストンによって加圧することによりピストンとシリンダとの摺動部から内部の非圧縮性媒体が漏出してもその非圧縮性媒体はシール空間内に流入することになり、装置の外部には非圧縮性媒体が漏出することが防止される。
【００１９】
このように、ピストン外周面とシリンダ内周面との間の摺動部がシール空間に連なっているので、ピストンとシリンダとの間をシールするシール材を境としてこれの軸方向両側に非圧縮性媒体が付着して残ることになり、シール材には薄膜状となって非圧縮性媒体が付着し、シール材の潤滑性が高められ、シール材の摩耗が防止される。
【００２０】
駆動室を膨張させる方向にピストンを駆動することにより駆動室の圧力が外部の圧力よりも低くなったことに起因してシール空間内の非圧縮性媒体が駆動室内に入り込んでも、シール空間内には空気等の圧縮性の流体が混入することはないので、ピストンの移動ストロークとポンプ室の変形量とを高精度に対応させることができ、ポンプからの薬液の吐出量を高精度にすることができる。
【００２１】
摺動部を介して駆動室に連なるシール空間をダイヤフラムにより形成したので、ピストンとシリンダとの摺動部に設けられたシール材が経年変化により磨耗しても、駆動室内への気体の混入が防止され、シール材の交換時期やメンテナンスの時期を長く設定することができるとともに、薬液供給装置の耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。それぞれの図面においては、共通の機能を有する部材に同一の符号が付されている。
【００２３】
図１は本発明の一実施の形態である薬液供給装置１０ａを示す断面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。この薬液供給装置１０ａはポンプケース１１の部分とシリンダ１２の部分とが一体となった合体部材１３を有しており、ポンプケース１１とシリンダ１２は相互に平行となっている。ポンプケース１１の円筒形状のスペース１４内には、弾性材料により形成されて径方向に膨張収縮自在の可撓性チューブ１５がポンプ部材として取り付けられており、ポンプケース１１と可撓性チューブ１５とによりポンプ２０が構成されている。この可撓性チューブ１５によりその内側のポンプ室１６と外側のポンプ側駆動室１７とにスペース１４は仕切られており、可撓性チューブ１５は仕切り膜を構成している。
【００２４】
可撓性チューブ１５の両端部にはアダプタ部１８，１９が取り付けられており、一方のアダプタ部１８にはポンプ室１６に連通する液体流入口２１が形成されるとともに供給側流路２３が接続されており、他方のアダプタ部１９にはポンプ室１６に連通する液体流出口２２が形成されるとともに吐出側流路２４が接続されている。供給側流路２３はレジスト液等の薬液を収容する薬液タンク２５に接続され、吐出側流路２４はフィルタ２６を介して塗布ノズル２７に接続されている。
【００２５】
可撓性チューブ１５はフッ素樹脂であるテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）により形成されており、アダプタ部１８，１９も同様にＰＦＡにより形成されている。ＰＦＡにより形成されたこれらの部材はフォトレジスト液と反応しない。ただし、薬液の種類によっては、ＰＦＡに限られず、弾性変形する材料であれば、他の樹脂材料やゴム材料等の可撓性材料を可撓性チューブ１５、およびアダプタ部１８，１９の素材として用いるようにしても良い。
【００２６】
供給側流路２３にはこの流路を開閉するための供給側開閉弁２８が設けられ、吐出側流路２４にはこの流路を開閉するための吐出側開閉弁２９が設けられている。それぞれの開閉弁２８，２９としては、電気信号により作動するソレノイドバルブや、空気圧により作動するオペレートバルブが用いられる。さらには、逆止弁つまりチェッキ弁を用いるようにしても良い。
【００２７】
シリンダ１２に形成された底付のシリンダ孔３０にはピストン３１が軸方向に往復動自在に組み付けられ、ピストン３１の先端面とシリンダ孔３０の底面３２との間にピストン側駆動室３３が形成されており、合体部材１３に形成された連通孔３４によりピストン側駆動室３３はポンプ側駆動室１７に連通している。ポンプ側駆動室１７とピストン側駆動室３３には液体が非圧縮性媒体３５として封入されており、ポンプ側駆動室１７およびピストン側駆動室３３内の非圧縮性媒体３５は連通孔３４を介して連通している。したがって、ピストン３１を底面３２に向けて前進移動させると、ピストン側駆動室３３が収縮してこの駆動室３３内の非圧縮性媒体３５はポンプ側駆動室１７内に流入し、可撓性チューブ１５の内側のポンプ室１６は収縮する。一方、ピストン３１を後退方向に移動させると、ピストン側駆動室３３が膨張してポンプ側駆動室１７内の非圧縮性媒体３５はピストン側駆動室３３内に流入し、ポンプ室１６は膨張する。
【００２８】
可撓性チューブ１５とポンプケース１１とを有するポンプ２０は、シリンダ１２内のピストン３１を往復動すると、両方の駆動室１７，３３内に封入された非圧縮性媒体３５の移動によりポンプ室１６が膨張収縮し、ポンプ室１６の膨張収縮に連動させて供給側開閉弁２８と吐出側開閉弁２９とを開閉作動することによって薬液タンク２５内の薬液は塗布ノズル２７に供給される。ポンプ２０を構成するポンプケース１１はシリンダ１２と一体となってシリンダ１２に隣接して設けられ、連通孔３４はポンプケース１１とシリンダ１２とが一体となった合体部材１３に形成されているので、薬液供給装置の小型化が達成される。ただし、ポンプケース１１とシリンダ１２とを別々の部材により形成し、連通孔を有するホースやパイプによりこれらを連結するようにしても良い。
【００２９】
図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図であり、ポンプ部材としての可撓性チューブ１５はアダプタ部１８，１９に嵌合する部分を除いて横断面は長円形となっており、平坦部と円弧状部とを有している。図１に示されるようにピストン３１がほぼ前進限位置となると可撓性チューブ１５は図２において実線で示すように平坦部が相互に接近するように収縮変形する。一方、ピストン３１が後退限位置となると図２において二点鎖線で示すように平坦部が相互に平行となった長円形に膨張変形することになる。ただし、可撓性チューブ１５の横断面形状は長円形に限られず他の形状であっても良い。
【００３０】
ピストン３１を直線往復動するためにシリンダ１２には、一端に支持板４１が取り付けられ他端にガイド板４２が取り付けられた駆動ボックス４０がスペーサ４３を介して取り付けられている。支持板４１の内側に軸受ホルダー４４により固定された軸受４５には、ボールねじ軸４６がその基端部で回転自在に支持されており、ボールねじ軸４６は支持板４１の外側にスペーサ４８を介して固定された駆動手段としてのモータ４９の主軸に連結されており、モータ４９により正逆両方向にボールねじ軸４６は回転駆動される。
【００３１】
ピストン３１の後端には駆動スリーブ５１が連結されており、駆動スリーブ５１は雄ねじ部５２が一体に設けられた端壁部とこれと一体となった円筒部を有し、雄ねじ部５２はピストン３１にねじ結合されている。ボールねじ軸４６は駆動スリーブ５１の内部に同軸状に組み込まれており、駆動スリーブ５１の開口端部には、ボールねじ軸４６にねじ結合するナット５３がナットホルダー５４により固定されている。ナット５３はナットホルダー５４にねじ止めされるフランジ５５を有し、ナット５３はフランジ５５によりナットホルダー５４に固定されている。モータ４９によりボールねじ軸４６を回転駆動すると、ナット５３を介して駆動スリーブ５１が軸方向に直線往復動する。ボールねじ軸４６の回転駆動時にボールねじ軸４６が傾斜しないようにボールねじ軸４６の先端部にはガイドリング５６が装着されている。モータ４９により駆動スリーブ５１を介してピストン３１を駆動するときに、駆動スリーブ５１の軸方向移動を案内するため、駆動ボックス４０内に取り付けられたガイドレール５７に沿って摺動するスライドブロック５８がナットホルダー５４に設けられている。
【００３２】
ピストン３１とシリンダ１２との間をシールするために、シリンダ１２には環状溝が形成され、その環状溝にはシール材５９が装着されており、往復動するピストン３１の外周面はシール材５９に摺動接触する。シリンダ１２にはシリンダ孔３０の開口部側に凹部６０が形成され、この凹部６０を覆うようにシリンダ１２とピストン３１の突出端との間には弾性変形自在のダイヤフラム６１が設けられており、シリンダ１２とダイヤフラム６１とにより、非圧縮性媒体３５が封入されるシール空間６２が形成されている。
【００３３】
ダイヤフラム６１は、シリンダ１２の開口端部に形成された環状溝６３に固定される環状部６４と、ピストン３１の突出部と駆動スリーブ５１との間で挟み付けられる環状部６５と、これらの間の弾性変形部６６とを有している。ダイヤフラム６１は、ゴム材料、樹脂材料あるいは金属材料等の弾性変形する部材により形成されている。
【００３４】
この薬液供給装置１０ａはピストン側駆動室３３をピストン３１により加圧して非圧縮性媒体３５をピストン側駆動室３３からポンプ側駆動室１７に供給するようにしたので、ポンプ側駆動室１７の圧力を高めることができる。ピストン側駆動室３３内の非圧縮性媒体３５はシール材５９によりシールされるが、ピストン３１によりピストン側駆動室３３を加圧すると、ピストン３１の外周面に付着した非圧縮性媒体３５がピストン側駆動室３３の圧力によりそのままシール材５９を通過してシリンダ１２の開口端よりも外方に漏出するおそれがある。しかし、付着して外部に漏れた非圧縮性媒体３５は、シール空間６２内の非圧縮性媒体３５に取り込まれることになり、装置の外部に漏出することはない。ダイヤフラム６１は摺動部を有していないので、シリンダ孔３０から漏れた非圧縮性媒体３５がシール空間６２から外部へ飛散することが防止される。
【００３５】
ピストン３１を後退移動させてピストン側駆動室３３の容積を大きくする際にピストン側駆動室３３およびポンプ側駆動室１７内の非圧縮性媒体３５が負圧状態となっても、ピストン３１の突出端部はダイヤフラム６１により外部から遮蔽されており、シール空間６２内に封入された非圧縮性媒体３５がピストン側駆動室３３内に逆流して入り込んだとしても、外部の空気がピストン側駆動室３３内に混入することはない。
【００３６】
しかも、ピストン３１とシリンダ１２との間の摺動部は密閉されたシール空間６２に連なっているので、シール材５９とピストン表面との間の微細な隙間を通って外部に漏れたり外部から内部に入り込む非圧縮性媒体３５の量を少なくすることができる。気体に比べて液体である非圧縮性媒体３５は分子量が大きいので、シール材５９とピストン表面との間の微細な隙間を通りにくい。したがって、ピストン３１が後退移動する場合にはシール空間６２からピストン側駆動室３３とポンプ側駆動室１７へ非圧縮性媒体３５が入り込む量は、シール空間６２を気体で満たした場合に比して少なくなり、吐出精度を長期間にわたり維持することができる。
【００３７】
さらに、ピストン３１とシリンダ１２との間をシールするシール材５９を境としてこれの軸方向両側に非圧縮性媒体３５が付着して残るので、シール材５９には薄膜状となって非圧縮性媒体３５が付着し、シール材５９の潤滑性が高められ、シール材５９の摩耗が防止され、シール材５９の耐久性が向上し、装置の寿命を長くすることができる。
【００３８】
また、シール材５９が経年変化により磨耗してシール性が低下しても、ピストン側駆動室３３内に空気が混入することを防止することができ、ピストン３１の往復動ストロークと可撓性チューブ１５内からの薬液の吐出量とを高精度に対応させることができる。したがって、半導体ウエハにフォトレジスト液を塗布する場合には、一定量のフォトレジスト液を高い精度で塗布ノズル２７から吐出することができる。
【００３９】
図３は本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。この薬液供給装置１０ｂにおいては、シリンダ１２の側面には凹部６７が形成され、この凹部６７は連通孔６８によりダイヤフラム６１とピストン３１との間のシール空間６２に連通しており、凹部６７はシール空間６２および連通孔６８を介してピストン３１の外周面に連通している。凹部６７にはゴム等からなる弾性変形自在のダイヤフラム７１が取り付けられ、凹部６７とダイヤフラム７１とにより容積可変の膨張収縮室７２が形成され、膨張収縮室７２の内部には非圧縮性媒体３５が封入されるようになっており、シリンダ１２のうち凹部６７が形成された部分は媒体給排部７３となっている。ダイヤフラム７１はダイヤフラム６１と同様にゴム材料等により形成されており、シリンダ１２に固定される蓋部材７４により媒体給排部７３に固定され、蓋部材７４の内側の空間内でダイヤフラム７１は弾性変形自在となっており、蓋部材７４には息付き孔７５が形成されている。尚、膨張収縮室７２の膨張収縮の容積変化を吸収するものであれば、ダイヤフラムに限られることなく、ベローズを用いても良い。
【００４０】
図３に示す薬液供給装置においては、ピストン３１が往復動するとその往復動によってシール空間６２の容積が変化し、その容積変化に追従して膨張収縮室７２内の容積が変化する。つまり、ピストン３１が図３に示す位置よりも図において下方に移動すると、シール空間６２の容積が大きくなるので、その容積増加分に追従するように膨張収縮室７２から非圧縮性媒体３５がシール空間６２内に流入して補充される。これにより膨張収縮室７２は収縮する。一方、ピストン３１が逆方向に移動してシール空間６２の容積が小さくなると、シール空間６２内の非圧縮性媒体３５が膨張収縮室７２に排出されて膨張収縮室７２は膨張する。なお、媒体給排部７３をシリンダ１２から離して設けるようにしても良く、その場合には連通孔６８を有するホース等によりシリンダ１２の部分と媒体給排部７３の部分とが連結されることになる。
【００４１】
図４は本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。この薬液供給装置１０ｃにおいては、シリンダ１２の端面にポンプケース８１が取り付けられている。ポンプケース８１はＰＦＡにより形成されており、供給側流路２３と吐出側流路２４とが一体に設けられている。ただし、供給側流路２３と吐出側流路２４とをポンプケース８１とは別体としてそれぞれをポンプケース８１に取り付けるようにしても良い。
【００４２】
ポンプケース８１とシリンダ１２との間には、ＰＴＦＥ等の弾性材料により形成されたダイヤフラム８２がポンプ部材として取り付けられており、ポンプケース８１とダイヤフラム８２とによりポンプ２０が構成されている。このダイヤフラム８２によりポンプ室１６と駆動室８３とにポンプケース８１とシリンダ１２との間のスペースが仕切られており、ダイヤフラム８２は仕切り膜を構成している。
【００４３】
図４に示す薬液供給装置１０ｃにおいては、ダイヤフラム８２により仕切られる駆動室８３が上述した実施の形態におけるポンプ側駆動室１７とピストン側駆動室３３との機能を有しており、薬液供給装置１０ｃは上述した薬液供給装置１０ａ，１０ｂよりも小型化することが可能となる。
【００４４】
それぞれの薬液供給装置１０ｂ，１０ｃにおいても、薬液供給装置１０ａ同様に、ポンプ側駆動室１７の圧力を高めることができ、圧力を高めても非圧縮性媒体３５が装置の外部に漏出することはない。また、ダイヤフラム６１は摺動部を有していないので、シリンダ孔３０から漏れた非圧縮性媒体３５がシール空間６２から外部へ飛散することが防止される。
【００４５】
しかも、ピストン３１を後退移動させてピストン側駆動室３３の容積を大きくする際にピストン側駆動室３３およびポンプ側駆動室１７内の非圧縮性媒体３５が負圧状態となっても、外部の空気がピストン側駆動室３３内に混入することはない。ピストン３１とシリンダ１２との間の摺動部は密閉されたシール空間６２に連なっているので、シール材５９とピストン表面との間の微細な隙間を通って外部に漏れたり外部から内部に入り込む非圧縮性媒体３５の量を少なくすることができる。
【００４６】
ピストン３１とシリンダ１２との間をシールするシール材５９を境としてこれの軸方向両側に非圧縮性媒体３５が付着して残るので、シール材５９には薄膜状となって非圧縮性媒体３５が付着し、シール材５９の潤滑性が高められ、シール材５９の摩耗が防止され、シール材５９の耐久性が向上し、装置の寿命を長くすることができる。シール材５９が経年変化により磨耗してシール性が低下しても、ピストン側駆動室３３内に空気が混入することを防止することができる。
【００４７】
また、ピストン３１の往復動ストロークとポンプ室１６からの薬液の吐出量とを高精度に対応させることができる。したがって、半導体ウエハにフォトレジスト液を塗布する場合には、一定量のフォトレジスト液を高い精度で塗布ノズル２７から吐出することができる。
【００４８】
図４に示す薬液供給装置１０ｃに図３に示されたダイヤフラム７１により容積が変化する膨張収縮室７２を設けるようにしても良い。
【００４９】
図３、図４に示した薬液供給装置１０ｂ，１０ｃにおいては、薬液タンク２５および塗布ノズル２７等は省略されているが、それぞれの薬液供給装置は薬液を半導体ウエハ等の被塗布物に塗布することができる。
【００５０】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、ピストン３１をモータ４９により駆動するようにしているが、駆動手段としてはモータ４９に限らず、空気圧シリンダ等の他の駆動手段を使用するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１ ポンプケース
１２ シリンダ
１３ 合体部材
１４ スペース
１５ 可撓性チューブ（仕切り膜）
１６ ポンプ室
１７ ポンプ側駆動室
２０ ポンプ
２１ 液体流入口
２２ 液体流出口
２３ 供給側流路
２４ 吐出側流路
２５ 薬液タンク
２７ 塗布ノズル
３０ シリンダ孔
３１ ピストン
３３ ピストン側駆動室
３５ 非圧縮性媒体
４９ モータ（駆動手段）
６１ ダイヤフラム
６２ シール空間
６８ 連通孔
７１ ダイヤフラム
７２ 膨張収縮室
８１ ポンプケース
８２ ダイヤフラム
８３ 駆動室
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトレジスト液等の薬液を定量吐出する薬液供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハやガラス基板等の表面には、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程により微細な回路パターンが作り込まれる。フォトリソグラフィ工程ではウエハやガラス基板の表面にフォトレジスト液等の薬液を塗布するために薬液供給装置が使用されており、容器内に収容された薬液はポンプにより吸い上げられてフィルタ等を通過してノズルからウエハ等の被塗布物に塗布される。塗布される薬液の中にゴミ等の粒子つまりパーティクルが混在するとそれが被塗布物に付着し、パターン欠陥を引き起こして製品の歩留まりを低下させる。容器内の薬液がポンプ内に滞留すると変質し、変質した薬液がパーティクルとなる場合があるので、薬液を吐出するポンプは滞留がないことが求められる。
【０００３】
薬液を吐出するポンプとしては、薬液が流入する膨張収縮室とポンプ室とを弾性変形自在のダイヤフラムやチューブ等の仕切り膜により仕切るようにしたものが使用されている。ポンプ室に間接液つまり非圧縮性媒体を充填し仕切り膜を介して薬液を加圧するようにしており、非圧縮性媒体の加圧方式には、特許文献１に記載されるようにベローズタイプのものと、特許文献２に示されるようにピストンを用いたシリンジタイプとがある。
【特許文献１】特開平１０−６１５５８号公報
【特許文献２】米国特許第５１６７８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非圧縮性媒体によりダイヤフラムやチューブを弾性変形させてポンプ動作を行うようにすると、ポンプの膨張収縮室内での薬液の滞留を防止することができ、薬液の滞留に起因したパーティクルの発生を防止できる反面、非圧縮性媒体がポンプの性能を決定する重要な役割を担うことになる。つまり、非圧縮性媒体の中に外部から空気が入り込むとマクロ的には非圧縮性媒体の非圧縮性は失われ、ベローズやピストンの移動を忠実にダイヤフラムやチューブに伝達することができなくなり、ベローズやピストンの移動ストロークと薬液の吐出量とが対応しなくなる。また、非圧縮性媒体が漏れた場合にも同様にベローズ等の移動ストロークと薬液の吐出量とが対応しなくなり、高精度に薬液を吐出することができなくなる。
【０００５】
上述したシリンジタイプのポンプにおいては、通常、シリンダにピストンの外周面と接触するシール材を設け、ピストンの先端面側の駆動室内とピストン基端面側の外部との間をシールするようにしており、ピストンはシール材を境に非圧縮性媒体がある部分と外部との間を往復動することになる。このため、非圧縮性媒体がピストンの外周面に付着した状態で外部まで露出することがある。付着した非圧縮性媒体は薄い膜状となって外周面とシール材との間に入り込むので、シール材とピストン外周面との直接接触を回避して潤滑剤としての役割を果たすことになる反面、外部に露出した非圧縮性媒体は一部が少しずつ蒸発したり、乾燥したりすることもあってピストン表面から消失し、非圧縮性媒体の量が減少することになる。また、外部に露出した非圧縮性媒体が揮発すると、ピストン外周面には潤滑剤として機能する非圧縮性媒体が消失して油膜切れ状態となるので、シール材が直接ピストン外周面に接触してシール材の摩耗が促進されることになる。
【０００６】
仕切り膜により仕切られたポンプ室を膨張させて内部に容器内の薬液を吸入するためにピストンを後退移動させると、非圧縮性媒体が負圧状態となるので、外部の周囲空気がピストン外周面とシリンダの内周面との間から非圧縮性媒体の内部に入り込むことがある。この現象は、ピストンの外周面に摺動接触するシール材が磨耗してシール性が低下すると顕著になり、ピストンにより非圧縮性媒体に大きな負圧を印加させた場合も同様である。
【０００７】
これに対し、上述したベローズタイプのポンプは、摺動面に接触するシール材は使用されていないので、非圧縮性媒体が充填されたポンプ室や駆動室の密閉性は高いという利点がある。しかし、ベローズタイプはシリンジタイプに比較して非圧縮性媒体に加えられる圧力は低い。例えば、レジストをフィルタを介してノズルに吐出する場合、フィルタの流通抵抗が大きいことによりポンプ室の圧力が高くなる。ベローズを駆動したときに非圧縮性媒体の圧力は高くなり、ベローズが僅かに膨張収縮することがあり、膨張収縮するとベローズの移動ストロークと薬液の吐出量とが高精度に対応しなくなる。
【０００８】
本発明の目的は、薬液を高精度で吐出することができる薬液供給装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、ピストンとシリンダとの間から非圧縮性媒体が漏出しないようにした薬液供給装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、ピストンとシリンダとの間をシールするシール材に非圧縮媒体の膜を介在させてシール材の潤滑性を向上し得る薬液供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の薬液供給装置は、液体流入口および流出口に連通するポンプ室と駆動室とを仕切る弾性変形自在の仕切り膜が設けられたポンプと、前記駆動室に非圧縮性媒体を給排するピストンが往復動自在に組み付けられるシリンダと、前記ピストンを直線方向に往復動し、前記非圧縮性媒体を介して前記ポンプ室を膨張収縮する駆動手段と、前記ピストンと前記シリンダとの間に設けられ、前記ピストンの外周面と前記シリンダの内周面との摺動部に連なるとともに非圧縮性媒体が封入されるシール空間を形成する弾性変形自在のダイヤフラムとを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の薬液供給装置は、前記シール空間に連通し、前記ピストンの往復動時における前記シール空間の容積変化に追従して非圧縮性媒体が流入しかつ排出される膨張収縮室を形成する媒体給排部を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の薬液供給装置は、前記ポンプを構成するポンプケースと前記シリンダとを有する合体部材に、前記仕切り膜により仕切られたポンプ側駆動室と、前記シリンダに形成されたピストン側駆動室と、前記ポンプ側駆動室と前記ピストン側駆動室とを連通させる連通孔とを形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明の薬液供給装置は、前記ダイヤフラムの中央部を前記ピストンの突出部に装着し、前記ダイヤフラムの外周部を前記シリンダに装着し、前記ピストンの突出部の外側に前記シール空間を形成することを特徴とする。
【００１５】
本発明の薬液供給装置においては、前記仕切り膜はチューブであることを特徴とする。
【００１６】
本発明の薬液供給装置においては、前記仕切り膜はダイヤフラムであることを特徴とし、前記シリンダに取り付けられるポンプケースにより前記ダイヤフラムを前記シリンダに装着し、前記ダイヤフラムにより前記ポンプ室と前記駆動室とを仕切ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、非圧縮性媒体が充填される駆動室をピストンにより膨張収縮させてポンプ室を非圧縮性媒体を介して膨張収縮させるようにしたので、ベローズにより非圧縮性媒体を加圧する場合よりも非圧縮性媒体に高い圧力を加えることができる。これにより、ポンプ室の膨張収縮時にポンプ室に高い流通抵抗が加わっても薬液を供給することができる。
【００１８】
ピストンとシリンダとの間に設けられたダイヤフラムにより、ピストンの外周面とシリンダの内周面との摺動部に連なるシール空間が形成されており、このシール空間には非圧縮性媒体が封入されている。このようにシール空間を形成するためのダイヤフラムは摺動部を有していないので、駆動室をピストンによって加圧することによりピストンとシリンダとの摺動部から内部の非圧縮性媒体が漏出してもその非圧縮性媒体はシール空間内に流入することになり、装置の外部には非圧縮性媒体が漏出することが防止される。
【００１９】
このように、ピストン外周面とシリンダ内周面との間の摺動部がシール空間に連なっているので、ピストンとシリンダとの間をシールするシール材を境としてこれの軸方向両側に非圧縮性媒体が付着して残ることになり、シール材には薄膜状となって非圧縮性媒体が付着し、シール材の潤滑性が高められ、シール材の摩耗が防止される。
【００２０】
駆動室を膨張させる方向にピストンを駆動することにより駆動室の圧力が外部の圧力よりも低くなったことに起因してシール空間内の非圧縮性媒体が駆動室内に入り込んでも、シール空間内には空気等の圧縮性の流体が混入することはないので、ピストンの移動ストロークとポンプ室の変形量とを高精度に対応させることができ、ポンプからの薬液の吐出量を高精度にすることができる。
【００２１】
摺動部を介して駆動室に連なるシール空間をダイヤフラムにより形成したので、ピストンとシリンダとの摺動部に設けられたシール材が経年変化により磨耗しても、駆動室内への気体の混入が防止され、シール材の交換時期やメンテナンスの時期を長く設定することができるとともに、薬液供給装置の耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。それぞれの図面においては、共通の機能を有する部材に同一の符号が付されている。
【００２３】
図１は本発明の一実施の形態である薬液供給装置１０ａを示す断面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。この薬液供給装置１０ａはポンプケース１１の部分とシリンダ１２の部分とが一体となった合体部材１３を有しており、ポンプケース１１とシリンダ１２は相互に平行となっている。ポンプケース１１の円筒形状のスペース１４内には、弾性材料により形成されて径方向に膨張収縮自在の可撓性チューブ１５がポンプ部材として取り付けられており、ポンプケース１１と可撓性チューブ１５とによりポンプ２０が構成されている。この可撓性チューブ１５によりその内側のポンプ室１６と外側のポンプ側駆動室１７とにスペース１４は仕切られており、可撓性チューブ１５は仕切り膜を構成している。
【００２４】
可撓性チューブ１５の両端部にはアダプタ部１８，１９が取り付けられており、一方のアダプタ部１８にはポンプ室１６に連通する液体流入口２１が形成されるとともに供給側流路２３が接続されており、他方のアダプタ部１９にはポンプ室１６に連通する液体流出口２２が形成されるとともに吐出側流路２４が接続されている。供給側流路２３はレジスト液等の薬液を収容する薬液タンク２５に接続され、吐出側流路２４はフィルタ２６を介して塗布ノズル２７に接続されている。
【００２５】
可撓性チューブ１５はフッ素樹脂であるテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）により形成されており、アダプタ部１８，１９も同様にＰＦＡにより形成されている。ＰＦＡにより形成されたこれらの部材はフォトレジスト液と反応しない。ただし、薬液の種類によっては、ＰＦＡに限られず、弾性変形する材料であれば、他の樹脂材料やゴム材料等の可撓性材料を可撓性チューブ１５、およびアダプタ部１８，１９の素材として用いるようにしても良い。
【００２６】
供給側流路２３にはこの流路を開閉するための供給側開閉弁２８が設けられ、吐出側流路２４にはこの流路を開閉するための吐出側開閉弁２９が設けられている。それぞれの開閉弁２８，２９としては、電気信号により作動するソレノイドバルブや、空気圧により作動するオペレートバルブが用いられる。さらには、逆止弁つまりチェッキ弁を用いるようにしても良い。
【００２７】
シリンダ１２に形成された底付のシリンダ孔３０にはピストン３１が軸方向に往復動自在に組み付けられ、ピストン３１の先端面とシリンダ孔３０の底面３２との間にピストン側駆動室３３が形成されており、合体部材１３に形成された連通孔３４によりピストン側駆動室３３はポンプ側駆動室１７に連通している。ポンプ側駆動室１７とピストン側駆動室３３には液体が非圧縮性媒体３５として封入されており、ポンプ側駆動室１７およびピストン側駆動室３３内の非圧縮性媒体３５は連通孔３４を介して連通している。したがって、ピストン３１を底面３２に向けて前進移動させると、ピストン側駆動室３３が収縮してこの駆動室３３内の非圧縮性媒体３５はポンプ側駆動室１７内に流入し、可撓性チューブ１５の内側のポンプ室１６は収縮する。一方、ピストン３１を後退方向に移動させると、ピストン側駆動室３３が膨張してポンプ側駆動室１７内の非圧縮性媒体３５はピストン側駆動室３３内に流入し、ポンプ室１６は膨張する。
【００２８】
可撓性チューブ１５とポンプケース１１とを有するポンプ２０は、シリンダ１２内のピストン３１を往復動すると、両方の駆動室１７，３３内に封入された非圧縮性媒体３５の移動によりポンプ室１６が膨張収縮し、ポンプ室１６の膨張収縮に連動させて供給側開閉弁２８と吐出側開閉弁２９とを開閉作動することによって薬液タンク２５内の薬液は塗布ノズル２７に供給される。ポンプ２０を構成するポンプケース１１はシリンダ１２と一体となってシリンダ１２に隣接して設けられ、連通孔３４はポンプケース１１とシリンダ１２とが一体となった合体部材１３に形成されているので、薬液供給装置の小型化が達成される。ただし、ポンプケース１１とシリンダ１２とを別々の部材により形成し、連通孔を有するホースやパイプによりこれらを連結するようにしても良い。
【００２９】
図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図であり、ポンプ部材としての可撓性チューブ１５はアダプタ部１８，１９に嵌合する部分を除いて横断面は長円形となっており、平坦部と円弧状部とを有している。図１に示されるようにピストン３１がほぼ前進限位置となると可撓性チューブ１５は図２において実線で示すように平坦部が相互に接近するように収縮変形する。一方、ピストン３１が後退限位置となると図２において二点鎖線で示すように平坦部が相互に平行となった長円形に膨張変形することになる。ただし、可撓性チューブ１５の横断面形状は長円形に限られず他の形状であっても良い。
【００３０】
ピストン３１を直線往復動するためにシリンダ１２には、一端に支持板４１が取り付けられ他端にガイド板４２が取り付けられた駆動ボックス４０がスペーサ４３を介して取り付けられている。支持板４１の内側に軸受ホルダー４４により固定された軸受４５には、ボールねじ軸４６がその基端部で回転自在に支持されており、ボールねじ軸４６は支持板４１の外側にスペーサ４８を介して固定された駆動手段としてのモータ４９の主軸に連結されており、モータ４９により正逆両方向にボールねじ軸４６は回転駆動される。
【００３１】
ピストン３１の後端には駆動スリーブ５１が連結されており、駆動スリーブ５１は雄ねじ部５２が一体に設けられた端壁部とこれと一体となった円筒部を有し、雄ねじ部５２はピストン３１にねじ結合されている。ボールねじ軸４６は駆動スリーブ５１の内部に同軸状に組み込まれており、駆動スリーブ５１の開口端部には、ボールねじ軸４６にねじ結合するナット５３がナットホルダー５４により固定されている。ナット５３はナットホルダー５４にねじ止めされるフランジ５５を有し、ナット５３はフランジ５５によりナットホルダー５４に固定されている。モータ４９によりボールねじ軸４６を回転駆動すると、ナット５３を介して駆動スリーブ５１が軸方向に直線往復動する。ボールねじ軸４６の回転駆動時にボールねじ軸４６が傾斜しないようにボールねじ軸４６の先端部にはガイドリング５６が装着されている。モータ４９により駆動スリーブ５１を介してピストン３１を駆動するときに、駆動スリーブ５１の軸方向移動を案内するため、駆動ボックス４０内に取り付けられたガイドレール５７に沿って摺動するスライドブロック５８がナットホルダー５４に設けられている。
【００３２】
ピストン３１とシリンダ１２との間をシールするために、シリンダ１２には環状溝が形成され、その環状溝にはシール材５９が装着されており、往復動するピストン３１の外周面はシール材５９に摺動接触する。シリンダ１２にはシリンダ孔３０の開口部側に凹部６０が形成され、この凹部６０を覆うようにシリンダ１２とピストン３１の突出端との間には弾性変形自在のダイヤフラム６１が設けられており、シリンダ１２とダイヤフラム６１とにより、非圧縮性媒体３５が封入されるシール空間６２が形成されている。
【００３３】
ダイヤフラム６１は、シリンダ１２の開口端部に形成された環状溝６３に固定される環状部６４と、ピストン３１の突出部と駆動スリーブ５１との間で挟み付けられる環状部６５と、これらの間の弾性変形部６６とを有している。ダイヤフラム６１は、ゴム材料、樹脂材料あるいは金属材料等の弾性変形する部材により形成されている。
【００３４】
この薬液供給装置１０ａはピストン側駆動室３３をピストン３１により加圧して非圧縮性媒体３５をピストン側駆動室３３からポンプ側駆動室１７に供給するようにしたので、ポンプ側駆動室１７の圧力を高めることができる。ピストン側駆動室３３内の非圧縮性媒体３５はシール材５９によりシールされるが、ピストン３１によりピストン側駆動室３３を加圧すると、ピストン３１の外周面に付着した非圧縮性媒体３５がピストン側駆動室３３の圧力によりそのままシール材５９を通過してシリンダ１２の開口端よりも外方に漏出するおそれがある。しかし、付着して外部に漏れた非圧縮性媒体３５は、シール空間６２内の非圧縮性媒体３５に取り込まれることになり、装置の外部に漏出することはない。ダイヤフラム６１は摺動部を有していないので、シリンダ孔３０から漏れた非圧縮性媒体３５がシール空間６２から外部へ飛散することが防止される。
【００３５】
ピストン３１を後退移動させてピストン側駆動室３３の容積を大きくする際にピストン側駆動室３３およびポンプ側駆動室１７内の非圧縮性媒体３５が負圧状態となっても、ピストン３１の突出端部はダイヤフラム６１により外部から遮蔽されており、シール空間６２内に封入された非圧縮性媒体３５がピストン側駆動室３３内に逆流して入り込んだとしても、外部の空気がピストン側駆動室３３内に混入することはない。
【００３６】
しかも、ピストン３１とシリンダ１２との間の摺動部は密閉されたシール空間６２に連なっているので、シール材５９とピストン表面との間の微細な隙間を通って外部に漏れたり外部から内部に入り込む非圧縮性媒体３５の量を少なくすることができる。気体に比べて液体である非圧縮性媒体３５は分子量が大きいので、シール材５９とピストン表面との間の微細な隙間を通りにくい。したがって、ピストン３１が後退移動する場合にはシール空間６２からピストン側駆動室３３とポンプ側駆動室１７へ非圧縮性媒体３５が入り込む量は、シール空間６２を気体で満たした場合に比して少なくなり、吐出精度を長期間にわたり維持することができる。
【００３７】
さらに、ピストン３１とシリンダ１２との間をシールするシール材５９を境としてこれの軸方向両側に非圧縮性媒体３５が付着して残るので、シール材５９には薄膜状となって非圧縮性媒体３５が付着し、シール材５９の潤滑性が高められ、シール材５９の摩耗が防止され、シール材５９の耐久性が向上し、装置の寿命を長くすることができる。
【００３８】
また、シール材５９が経年変化により磨耗してシール性が低下しても、ピストン側駆動室３３内に空気が混入することを防止することができ、ピストン３１の往復動ストロークと可撓性チューブ１５内からの薬液の吐出量とを高精度に対応させることができる。したがって、半導体ウエハにフォトレジスト液を塗布する場合には、一定量のフォトレジスト液を高い精度で塗布ノズル２７から吐出することができる。
【００３９】
図３は本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。この薬液供給装置１０ｂにおいては、シリンダ１２の側面には凹部６７が形成され、この凹部６７は連通孔６８によりダイヤフラム６１とピストン３１との間のシール空間６２に連通しており、凹部６７はシール空間６２および連通孔６８を介してピストン３１の外周面に連通している。凹部６７にはゴム等からなる弾性変形自在のダイヤフラム７１が取り付けられ、凹部６７とダイヤフラム７１とにより容積可変の膨張収縮室７２が形成され、膨張収縮室７２の内部には非圧縮性媒体３５が封入されるようになっており、シリンダ１２のうち凹部６７が形成された部分は媒体給排部７３となっている。ダイヤフラム７１はダイヤフラム６１と同様にゴム材料等により形成されており、シリンダ１２に固定される蓋部材７４により媒体給排部７３に固定され、蓋部材７４の内側の空間内でダイヤフラム７１は弾性変形自在となっており、蓋部材７４には息付き孔７５が形成されている。尚、膨張収縮室７２の膨張収縮の容積変化を吸収するものであれば、ダイヤフラムに限られることなく、ベローズを用いても良い。
【００４０】
図３に示す薬液供給装置においては、ピストン３１が往復動するとその往復動によってシール空間６２の容積が変化し、その容積変化に追従して膨張収縮室７２内の容積が変化する。つまり、ピストン３１が図３に示す位置よりも図において下方に移動すると、シール空間６２の容積が大きくなるので、その容積増加分に追従するように膨張収縮室７２から非圧縮性媒体３５がシール空間６２内に流入して補充される。これにより膨張収縮室７２は収縮する。一方、ピストン３１が逆方向に移動してシール空間６２の容積が小さくなると、シール空間６２内の非圧縮性媒体３５が膨張収縮室７２に排出されて膨張収縮室７２は膨張する。なお、媒体給排部７３をシリンダ１２から離して設けるようにしても良く、その場合には連通孔６８を有するホース等によりシリンダ１２の部分と媒体給排部７３の部分とが連結されることになる。
【００４１】
図４は本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。この薬液供給装置１０ｃにおいては、シリンダ１２の端面にポンプケース８１が取り付けられている。ポンプケース８１はＰＦＡにより形成されており、供給側流路２３と吐出側流路２４とが一体に設けられている。ただし、供給側流路２３と吐出側流路２４とをポンプケース８１とは別体としてそれぞれをポンプケース８１に取り付けるようにしても良い。
【００４２】
ポンプケース８１とシリンダ１２との間には、ＰＴＦＥ等の弾性材料により形成されたダイヤフラム８２がポンプ部材として取り付けられており、ポンプケース８１とダイヤフラム８２とによりポンプ２０が構成されている。このダイヤフラム８２によりポンプ室１６と駆動室８３とにポンプケース８１とシリンダ１２との間のスペースが仕切られており、ダイヤフラム８２は仕切り膜を構成している。
【００４３】
図４に示す薬液供給装置１０ｃにおいては、ダイヤフラム８２により仕切られる駆動室８３が上述した実施の形態におけるポンプ側駆動室１７とピストン側駆動室３３との機能を有しており、薬液供給装置１０ｃは上述した薬液供給装置１０ａ，１０ｂよりも小型化することが可能となる。
【００４４】
それぞれの薬液供給装置１０ｂ，１０ｃにおいても、薬液供給装置１０ａ同様に、ポンプ側駆動室１７の圧力を高めることができ、圧力を高めても非圧縮性媒体３５が装置の外部に漏出することはない。また、ダイヤフラム６１は摺動部を有していないので、シリンダ孔３０から漏れた非圧縮性媒体３５がシール空間６２から外部へ飛散することが防止される。
【００４５】
しかも、ピストン３１を後退移動させてピストン側駆動室３３の容積を大きくする際にピストン側駆動室３３およびポンプ側駆動室１７内の非圧縮性媒体３５が負圧状態となっても、外部の空気がピストン側駆動室３３内に混入することはない。ピストン３１とシリンダ１２との間の摺動部は密閉されたシール空間６２に連なっているので、シール材５９とピストン表面との間の微細な隙間を通って外部に漏れたり外部から内部に入り込む非圧縮性媒体３５の量を少なくすることができる。
【００４６】
ピストン３１とシリンダ１２との間をシールするシール材５９を境としてこれの軸方向両側に非圧縮性媒体３５が付着して残るので、シール材５９には薄膜状となって非圧縮性媒体３５が付着し、シール材５９の潤滑性が高められ、シール材５９の摩耗が防止され、シール材５９の耐久性が向上し、装置の寿命を長くすることができる。シール材５９が経年変化により磨耗してシール性が低下しても、ピストン側駆動室３３内に空気が混入することを防止することができる。
【００４７】
また、ピストン３１の往復動ストロークとポンプ室１６からの薬液の吐出量とを高精度に対応させることができる。したがって、半導体ウエハにフォトレジスト液を塗布する場合には、一定量のフォトレジスト液を高い精度で塗布ノズル２７から吐出することができる。
【００４８】
図４に示す薬液供給装置１０ｃに図３に示されたダイヤフラム７１により容積が変化する膨張収縮室７２を設けるようにしても良い。
【００４９】
図３、図４に示した薬液供給装置１０ｂ，１０ｃにおいては、薬液タンク２５および塗布ノズル２７等は省略されているが、それぞれの薬液供給装置は薬液を半導体ウエハ等の被塗布物に塗布することができる。
【００５０】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、ピストン３１をモータ４９により駆動するようにしているが、駆動手段としてはモータ４９に限らず、空気圧シリンダ等の他の駆動手段を使用するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１ ポンプケース
１２ シリンダ
１３ 合体部材
１４ スペース
１５ 可撓性チューブ（仕切り膜）
１６ ポンプ室
１７ ポンプ側駆動室
２０ ポンプ
２１ 液体流入口
２２ 液体流出口
２３ 供給側流路
２４ 吐出側流路
２５ 薬液タンク
２７ 塗布ノズル
３０ シリンダ孔
３１ ピストン
３３ ピストン側駆動室
３５ 非圧縮性媒体
４９ モータ（駆動手段）
６１ ダイヤフラム
６２ シール空間
６８ 連通孔
７１ ダイヤフラム
７２ 膨張収縮室
８１ ポンプケース
８２ ダイヤフラム
８３ 駆動室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体流入口および流出口に連通するポンプ室と駆動室とを仕切る弾性変形自在の仕切り膜が設けられたポンプと、
前記駆動室に非圧縮性媒体を給排するピストンが往復動自在に組み付けられるシリンダと、
前記ピストンを直線方向に往復動し、前記非圧縮性媒体を介して前記ポンプ室を膨張収縮する駆動手段と、
前記ピストンと前記シリンダとの間に設けられ、前記ピストンの外周面と前記シリンダの内周面との摺動部に連なるとともに非圧縮性媒体が封入されるシール空間を形成する弾性変形自在のダイヤフラムとを有することを特徴とする薬液供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の薬液供給装置において、前記シール空間に連通し、前記ピストンの往復動時における前記シール空間の容積変化に追従して非圧縮性媒体が流入しかつ排出される膨張収縮室を形成する媒体給排部を有することを特徴とする薬液供給装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の薬液供給装置において、前記ポンプを構成するポンプケースと前記シリンダとを有する合体部材に、前記仕切り膜により仕切られたポンプ側駆動室と、前記シリンダに形成されたピストン側駆動室と、前記ポンプ側駆動室と前記ピストン側駆動室とを連通させる連通孔とを形成することを特徴とする薬液供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記ダイヤフラムの中央部を前記ピストンの突出部に装着し、前記ダイヤフラムの外周部を前記シリンダに装着し、前記ピストンの突出部の外側に前記シール空間を形成することを特徴とする薬液供給装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記仕切り膜はチューブであることを特徴とする薬液供給装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記仕切り膜はダイヤフラムであることを特徴とする薬液供給装置。
【請求項７】
請求項６記載の薬液供給装置において、前記シリンダに取り付けられるポンプケースにより前記ダイヤフラムを前記シリンダに装着し、前記ダイヤフラムにより前記ポンプ室と前記駆動室とを仕切ることを特徴とする薬液供給装置。
【請求項１】
液体流入口および流出口に連通するポンプ室と駆動室とを仕切る弾性変形自在の仕切り膜が設けられたポンプと、
前記駆動室に非圧縮性媒体を給排するピストンが往復動自在に組み付けられるシリンダと、
前記ピストンを直線方向に往復動し、前記非圧縮性媒体を介して前記ポンプ室を膨張収縮する駆動手段と、
前記ピストンと前記シリンダとの間に設けられ、前記ピストンの外周面と前記シリンダの内周面との摺動部に連なるとともに非圧縮性媒体が封入されるシール空間を形成する弾性変形自在のダイヤフラムとを有することを特徴とする薬液供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の薬液供給装置において、前記シール空間に連通し、前記ピストンの往復動時における前記シール空間の容積変化に追従して非圧縮性媒体が流入しかつ排出される膨張収縮室を形成する媒体給排部を有することを特徴とする薬液供給装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の薬液供給装置において、前記ポンプを構成するポンプケースと前記シリンダとを有する合体部材に、前記仕切り膜により仕切られたポンプ側駆動室と、前記シリンダに形成されたピストン側駆動室と、前記ポンプ側駆動室と前記ピストン側駆動室とを連通させる連通孔とを形成することを特徴とする薬液供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記ダイヤフラムの中央部を前記ピストンの突出部に装着し、前記ダイヤフラムの外周部を前記シリンダに装着し、前記ピストンの突出部の外側に前記シール空間を形成することを特徴とする薬液供給装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記仕切り膜はチューブであることを特徴とする薬液供給装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記仕切り膜はダイヤフラムであることを特徴とする薬液供給装置。
【請求項７】
請求項６記載の薬液供給装置において、前記シリンダに取り付けられるポンプケースにより前記ダイヤフラムを前記シリンダに装着し、前記ダイヤフラムにより前記ポンプ室と前記駆動室とを仕切ることを特徴とする薬液供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１０１５１０（Ｐ２００８−１０１５１０Ａ）
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８３５５５（Ｐ２００６−２８３５５５）
【出願日】平成１８年１０月１８日（２００６．１０．１８）
【出願人】（０００１４５６１１）株式会社コガネイ (142)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１８日（２００６．１０．１８）
【出願人】（０００１４５６１１）株式会社コガネイ (142)
【Ｆターム（参考）】
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