KR100910703B1

KR100910703B1 - 약액 공급장치

Info

Publication number: KR100910703B1
Application number: KR1020070089833A
Authority: KR
Inventors: 타케오 야지마
Original assignee: 코가네이 코포레이션
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2009-08-04
Also published as: CN101165348A; US20110318206A1; US8398379B2; JP4942449B2; CN101165348B; TWI378180B; TW200819632A; JP2008101510A; US8047814B2; US20080260549A1; KR20080035450A

Abstract

액체를 고정도(高精度)로 토출하는 것이 가능한 약액 공급장치를 제공한다.

약액 공급장치(10a)는 약액 탱크(25)내의 약액을 도포 노즐(27)로부터 토출시키기 위해 사용된다. 약액 공급장치(10a)는 펌프 케이스(11)와 실린더(12)가 일체가 된 합성부재(13)를 포함하며, 펌프부재인 가요성 튜브(15)는 펌프 케이스(11)에 설치되어 있고, 그 내측은 펌프실(16)로 되어있으며, 외측은 펌프측 구동실(17)로 되어있다. 실린더(12)에는 피스톤(31)이 붙어있고, 모터(49)에 의해 피스톤(31)을 왕복운동하면, 펌프실(16)은 팽창 수축한다. 피스톤(31)과 실린더(12) 사이의 틈은 다이어프램(61)에 의해 덮혀져 있고, 다이어프램(61)의 내부는 씰 공간(62)으로 되어있다. 이것에 의해 피스톤(31)과 실린더(12)와의 사이에서 누출된 비압축성매체는 씰 공간(62)에 들어가 외부로는 누출하지 않는다.

약액공급장치, 약액 탱크, 펌프 케이스, 실린더, 합성부재, 가요성 튜브, 다이어프램

Description

약액 공급장치{CHEMICAL LIQUID SUPPLY APPARATUS}

본 발명은 포토 레지스트액 등의 약액을 정량토출하는 약액 공급장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼나 유리기판 등의 표면에는 포토 리소그래피 공정 및 에칭공정에 의해 미세한 회로 패턴이 만들어진다. 포토 리소그래피 공정에서는 웨이퍼나 유리기판의 표면에 포토 레지스트액 등의 약액을 도포하기 위해 약액 공급장치가 사용되고 있고, 용기 내에 수용된 약액은 펌프에 의해 빨려 올라가, 필터 등을 통과해 노즐에서 웨이퍼 등의 피도포물에 도포된다. 도포된 약액 중에 먼지 등의 입자 즉, 파티클(particle)이 혼재하면 그것이 피도포물에 부착되어, 패턴결함을 일으켜 제품의 수율을 저하시킨다. 용기 내의 약액이 펌프 내에 체류하게 되면 변질되고, 변질된 약액이 파티클로 되는 경우가 있으므로, 약액을 토출하는 펌프는 체류하지 않을 것이 요구된다.

약액을 토출하는 펌프로서는 약액이 유입하는 팽창수축실과 펌프실을 탄성변형자재(自在)의 다이어프램이나 튜브 등의 구분막에 의해 나누어지도록 하는 것이 사용되고 있다. 펌프실에 간접액 즉, 비압축성매체를 충전하여 구분막을 통해 약액을 가압하도록 하고 있고, 비압축성매체의 가압방식에는 문헌1에 기재된 바와 같이 벨로스(bellows)타입과 문헌2에 나타난 바와 같이 피스톤을 이용한 실린지 타입이 있다.

[문헌1] 일본 특개평10-61558호 공보

[문헌2] 미국특허 제5167837호 공보

비압축성매체에 의해 다이어프램이나 튜브를 탄성 변형시켜 펌프 동작을 실행하도록 하면, 펌프의 팽창수축실 내에서 약액의 체류를 방지할 수 있고, 약액 체류에 기인한 파티클의 발생을 방지할 수 있는 반면, 비압축성매체가 펌프의 성능을 결정하는 중요한 역할을 떠맡게 된다. 즉, 비압축성매체의 안에 외부로부터 공기가 들어가면 거시적으로는 비압축성매체의 비압축성은 상실되고, 벨로스나 피스톤의 이동을 다이어프램이나 튜브에 충실히 전달할 수 없게 되어, 벨로스나 피스톤의 이동 스트로크와 약액의 토출량이 대응하지 않게 된다. 또, 비압축성매체가 누출된 경우에도 동일하게 벨로스 등의 이동 스트로크와 약액의 토출량이 대응하지 않게 되어, 고정도(高精度)로 약액을 토출할 수 없게 된다.

상술한 실린지 타입의 펌프에 있어서는, 통상, 실린더에 피스톤의 외주면과 접촉하는 씰 재를 설치하고, 피스톤 선단면측의 구동실 내와 피스톤 기단면측의 외부와의 사이를 밀폐하도록 하고 있고, 피스톤은 씰 재를 경계로 비압축성매체가 있는 부분과 외부와의 사이를 왕복운동하게 된다. 이 때문에, 비압축성매체가 피스톤의 외주면에 부착한 상태에서 외부까지 노출하는 경우가 있다. 부착한 비압축성매체는 얇은 막상으로 되어 외주면과 씰 재와의 사이에 들어가기 때문에 씰 재와 피스톤 외주면과의 직접 접촉을 회피하고 윤활제로서의 역할을 다하게 되는 반면, 외부에 노출된 비압축성매체는 일부가 조금씩 증발하거나, 건조되거나 하여, 피스 톤 표면으로부터 소실되어, 비압축성매체의 양이 감소하게 된다. 또한, 외부에 노출한 비압축성매체가 휘발하면 피스톤 외주면에는 윤활제로서 기능하는 비압축성매체가 소실되어 기름막이 깨지는 상태가 되기 때문에, 씰 재가 직접 피스톤 외주면에 접촉해 씰 재의 마모가 촉진되게 된다.

구분막에 의해 나뉘어진 펌프실을 팽창시켜 내부로 용기 내의 약액을 흡입하기 위해 피스톤을 후퇴 이동시키면, 비압축성매체가 부압(負壓)상태로 되기 때문에, 외부 주위공기가 피스톤 외주면과 실린더의 내주면과의 사이에서 비압축성매체의 내부로 들어가는 경우가 있다. 이 현상은 피스톤 외주면에서 접동(摺動) 접촉하는 씰 재가 마모하여 씰 성이 저하하면 현저하게 되며, 피스톤에 의해 비압축성매체로 큰 부압을 인가시킨 경우도 또한 같다.

이에 반하여, 상술한 벨로스 타입 펌프는 접동면에 접촉하는 씰 재는 사용되고 있지 않기 때문에, 비압축성매체가 충전된 펌프실이나 구동실의 밀폐성은 높다는 이점이 있다. 그러나 벨로스 타입은 실린더 타입과 비교해서 비압축성매체에 가해지는 압력은 낮다. 예를 들어, 레지스트를 필터를 통해 노즐로 토출하는 경우에는, 필터의 유통저항이 커 펌프실의 압력이 높아 진다. 벨로스를 구동할 때에는 비압축성매체의 압력은 높아지고, 벨로스가 약간 팽창수축하는 경우가 있으며, 팽창수축하는 벨로스 이동 스트로크와 약액의 토출량이 고정도로 대응하지 않게 된다.

본 발명의 목적은 약액을 높은 정밀도로 토출할 수 있는 약액 공급장치를 제공하는 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 피스톤과 실린더의 사이에서 비압축성매체가 누출하지 않도록 하는 약액 공급장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 피스톤과 실린더와의 사이를 밀폐하는 씰 재에 비압축성매체의 막을 개재시켜, 씰 재의 윤활성을 향상시킨 약액 공급장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 약액 공급장치는 액체 유입구 및 유출구에 연통하는 펌프실과 구동실을 구분하는 탄성변형자재의 구분막이 설치된 펌프와, 상기 구동실에 비압축성매체를 공급하는 피스톤이 왕복운동하도록 장착된 실린더와, 상기 피스톤을 직선 방향으로 왕복운동시키고, 상기 비압축성매체를 통해서 상기 펌프실을 팽창수축시키는 구동수단과, 상기 피스톤과 상기 실린더와의 사이에 설치되어 상기 피스톤의 외주면과 상기 실린더의 내주면과의 접촉운동부에 연결됨과 동시에 비압축성매체가 봉입되는 씰 공간을 형성하는 탄성변형자재의 다이어프램을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 약액 공급장치는 상기 씰 공간에 연통하고, 상기 피스톤의 왕복운동시에 있어서의 상기 씰 공간의 용적변화에 따라 비압축성매체가 유입 또는 배출되는 팽창수축실을 형성하는 매체공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 약액 공급장치는 상기 펌프를 구성하는 펌프 케이스와 상기 실린더를 포함하는 합체부재에, 상기 구분막에 의해 나뉘어진 펌프측 구동실과, 상기 실린더에 형성된 피스톤측 구동실과, 상기 펌프측 구동실과 상기 피스톤측 구동실을 연통시키는 연통공을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 약액 공급장치는 상기 다이어프램의 중앙부를 상기 피스톤의 돌출부에 장착하고, 상기 다이어프램의 외주면을 상기 실린더에 장착하며, 상기 피스톤의 돌출부 외측에 상기 씰 공간을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 약액 공급장치에 있어서, 상기 구분막은 튜브인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 약액 공급장치에 있어서 상기 구분막은 다이어프램인 것을 특징으로 하고, 상기 실린더에 부착되어 설치된 펌프 케이스에 의해 상기 다이어프램을 상기 실린더에 장착하고, 상기 다이어프램에 의해 상기 펌프실과 상기 구동실을 구분하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 비압축성매체가 충전된 구동실을 피스톤에 의해 팽창 수축시키고, 펌프실을 비압축성매체를 통해서 팽창 수축시키도록 했기 때문에, 벨로스에 의해 비압축성매체를 가압하는 경우보다도 비압축성매체에 높은 압력을 가할 수 있다. 이에 따라, 펌프실의 팽창수축시 펌프실에 높은 유통(流通)저항이 가해져도 약액을 공급할 수 있다.

피스톤과 실린더와의 사이에 설치된 다이어프램에 의해, 피스톤의 외주면과 실린더의 내주면과의 접동부에 연결된 씰 공간이 형성되어 있고, 이 씰 공간에는 비압축성매체가 봉입되어있다. 이와 같이 씰 공간을 형성하기 위한 다이어프램은 접동부를 가지지 않기 때문에 구동실을 피스톤으로 가압하는 것에 의해 피스톤과 실린더와의 접동부로부터 내부의 비압축성매체가 누출해도 그 비압축성매체는 씰 공간 내로 유입하게 되고, 장치의 외부에는 비압축성매체가 누출되는 것이 방지 된다.

이와 같이 피스톤 외주면과 실린더 내주면 사이의 접동부가 씰 공간에 연결되어 있기 때문에, 피스톤과 실린더와의 사이를 밀폐하는 씰 재를 경계로서 이것의 축방향 양측으로 비압축성매체가 부착해 남아있게 되며, 씰 재에는 박막상의 비압축성매체가 부착하고, 씰 재의 윤활성이 높아져, 씰 재의 마모가 방지된다.

구동실을 팽창시키는 방향으로 피스톤을 구동함에 따라, 구동실 압력이 외부 의 압력보다도 낮아진 것에 기인해서 씰 공간 내의 비압축성매체가 구동실 내에 들어가도, 씰 공간 내에는 공기 등의 압축성 유체가 혼입되지 않기 때문에 피스톤 이동 스트로크와 펌프실의 변형량을 고정도로 대응시킬 수 있고, 펌프로부터 약액 토출량을 고정도로 하는 것이 가능하다.

접동부를 통해 구동실에 연결된 씰 공간을 다이어프램에 의해 형성했기 때문에 피스톤과 실린더와의 접동부에 설치된 씰 재가 경년(經年) 변화에 의해 마모되도, 구동실 내로 기체의 혼입은 방지되고, 씰 재의 교환시기나 유지 시기를 길게 설정할 수 있음과 동시에 약액 공급장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조해서 상세하게 설명한다. 각각의 도면에 있어서는 공통의 기능을 가지는 부재에 동일한 부호가 붙어있다.

도1은 본 발명의 일실시 형태인 약액 공급장치(10a)를 나타낸 단면도이고, 도2는 도1에 있어서의 A-A선 단면도이다. 이 약액 공급장치(10a)는 펌프 케이스(11)의 부분과 실린더(12)의 부분이 일체가 된 합체부재(13)를 포함하고, 펌프 케이스(11)와 실린더(12)는 서로 평행하게 되어있다. 펌프 케이스(11)의 원통형상의 스페이스(14)내에는, 탄성 재료에 의해 형성되고 반경방향으로 팽창 수축하는 가요성 튜브(15)가 펌프 부재로서 구비되어 있고, 펌프 케이스(11)와 가요성 튜 브(15)에 의해 펌프(20)가 구성되어 있다. 이 가요성 튜브(15)에 의해 그 내측의 펌프실(16)과 외측의 펌프측 구동실(17)로 스페이스(14)는 나뉘어져 있고, 가요성 튜브(15)는 구분막을 구성하고 있다.

가요성 튜브(15)의 양단부에는 어댑터부(18,19)가 취부되어 있고, 한쪽의 어댑터부(18)에는 펌프실(16)에 연통하는 액체 유입구(21)가 형성됨과 동시에 공급측 유로(23)가 접속되어 있으며, 다른 쪽의 어댑터부(19)에는 펌프실(16)에 연통하는 액체 유출구(22)가 형성됨과 동시에 토출측 유로(24)가 접속되어 있다. 공급측 유로(23)는 레지스트액 등의 약액을 수용하는 약액 탱크(25)에 접속되며, 토출측 유로(24)는 필터(26)을 통해서 도포 노즐(27)에 접속되어 있다.

가요성 튜브(15)는 불소수지인 테트라플루오르 에틸렌 퍼플루오르 알킬비닐에테르 공중합체 (PFA)로 형성되어있고, 어댑터부(18,19)도 동일하게 PFA로 형성되어있다. PFA로 형성된 이들 부재는 포토 레지스트 액과 반응하지 않는다. 다만, 약액의 종류에 있어서는 PFA에 한정하지 않고, 탄성 변형하는 재료이면 다른 수지재료나 고무재료 등의 가요성 재료를 가요성 튜브(15) 및 어댑터부(18,19)의 소재로서 이용할 수도 있다.

공급측 유로(23)에는 이 유로를 개폐하기 위한 공급측 개폐밸브(28)가 설치되어 있고, 토출측 유로(24)에는 이 유로를 개폐하기 위한 토출측 개폐밸브(29)가 설치되어있다. 각각의 개폐밸브(28,29)로서는 전기신호에 의해 작동하는 솔레노이드 밸브나 공기압에 의해 작동하는 오퍼레이트 밸브가 사용된다. 또한, 역지(逆止)밸브 즉 체크밸브를 이용해도 좋다.

실린더(12)에 형성된 저부의 실린더공(30)에는 피스톤(31)이 축방향으로 왕복운동자재하게 조부(組付)되고, 피스톤(31)의 선단면과 실린더공(30)의 저면(32)과의 사이에 피스톤측 구동실(33)이 형성되어 있으며, 합체부재(13)에 형성된 연통공(34)에 의해 피스톤측 구동실(33)은 펌프측 구동실(17)에 연통하고 있다. 펌프측 구동실(17)과 피스톤측 구동실(33)에는 액체가 비압축성매체(35)로서 봉입되어 있고, 펌프측 구동실(17) 및 피스톤측 구동실(33)내의 비압축성매체(35)는 연통공(34)을 통해서 연통하고 있다. 따라서, 피스톤(31)을 저면(32)을 향해 전진 이동시키면 피스톤측 구동실(33)이 수축하고 이 구동실(33)내의 비압축성매체(35)는 펌프측 구동실(17)내에 유입해, 가요성 튜브(15)의 내측 펌프실(16)은 수축한다. 한편, 피스톤(31)을 후퇴 방향으로 이동 시키면 피스톤측 구동실(33)이 팽창하여 펌프측 구동실(17)내의 비압축성매체(35)는 피스톤측 구동실(33)내로 유입하고, 펌프실(16)은 팽창한다.

가요성 튜브(15)와 펌프 케이스(11)를 포함하는 펌프(20)는 실린더(12)내의 피스톤(31)을 왕복운동하면, 양방의 구동실(17,33)내에 봉입된 비압축성매체(35)의 이동에 의해 펌프실(16)이 팽창 수축하고, 펌프실(16)의 팽창 수축에 연동하여, 공 급측 개폐밸브(28)와 토출측 개폐 밸브(29)를 개폐 작동하는 것에 의해 약액탱크(25)내의 약액은 도포 노즐(27)에 공급된다. 펌프(20)를 구성하는 펌프 케이스(11)는 실린더(12)와 일체가 되어 실린더(12)에 인접해서 설치되고, 연통공(34)은 펌프 케이스(11)와 실린더(12)가 일체가 된 합체부재(13)에 형성되어있기 때문에 약액 공급장치의 소형화가 달성된다. 다만, 펌프 케이스(11)와 실린더(12)를 별개의 부재에 의해 형성하고, 연통공을 가지는 호스나 파이프에 의해 이들을 연결하도록 해도 좋다.

도2는 도1에 있어서의 A-A선 단면도이며, 펌프부재로서의 가요성 튜브(15)는 어댑터부(18,19)에 감합(嵌合)하는 부분을 제외하고는 횡단면은 장원형(長円形)으로 되어 있고, 평탄부와 원호상부를 가지고 있다. 도1에 나타난 것과 같이 피스톤(31)이 거의 전진한계 위치가 되면 가요성 튜브(15)는 도2에 있어서 실선으로 표시된 바와 같이 평탄부가 상호 접근하도록 수축변형한다. 한편, 피스톤(31)이 후퇴한계 위치가 되면, 도2에 있어서 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이 평탄부가 서로 평행하게 되는 장원형으로 팽창 변형하게 된다. 다만, 가요성 튜브(15)의 횡단면 형상은 장원형으로 한정되지 않고, 다른 형상일 수도 있다.

피스톤(31)을 직선 왕복운동시키기 위해 실린더(12)에는 일단에 지지판(41)이 취부되고, 타단에 가이드판(42)이 취부된 구동 박스(40)가 스페이서(43)를 통해서 취부되어있다. 지지판(41)의 내측에 축수(軸受) 홀더(44)에 의해 고정된 축 수(45)에는 볼 나사축(46)이 그 기단부에서 회전자재하도록 지지되어 있고, 볼 나사축(46)은 지지판(41)의 외측에 스페이서(48)를 통해서 고정된 구동수단으로서의 모터(49)의 주축에 연결되어 있으며, 모터(49)에 의해 정역(正逆) 양방향으로 볼 나사축(46)은 회전 구동된다.

피스톤(31)의 후단에는 구동 슬립(51)이 연결되어 있고, 구동 슬립(51)은 수나사(52)가 일체로 설치된 단벽부와 이것과 일체가 된 원통부를 가지며, 수나사부(52)는 피스톤(31)에 나사 결합되어 있다. 볼 나사축(46)은 구동슬립(51)의 내부에 동축상으로 들어가 있고, 구동 슬립(51)의 개구단부에는 볼 나사축(46)에 나사 결합(54)하는 너트(53)가 너트 홀더(54)에 의해 고정되어있다. 너트(53)는 너트 홀더(54)에 나사 고정된 플랜지(55)를 가지며, 너트(53)는 플랜지(55)에 의해 너트 홀더(54)에 고정되어 있다. 모터(49)에 의해 볼 나사 축(46)을 회전구동하면, 너트(53)를 통해서 구동 슬립(51)이 축방향으로 직선 왕복 이동한다. 볼 나사축(46)의 회전 구동시에 볼 나사 축(46)이 경사(傾斜)하지 않도록 볼 나사 축(46) 선단부에는 가이드링(56)이 장착되어 있다. 모터(49)에 의해 구동 슬립(51)을 통해서 피스톤(31)을 구동할 때에 구동 슬립(51)의 축 방향이동을 안내하기 위해 구동 박스(40)내에 취부된 가이드 레일(57)에 따라 접촉하여 이동하는 슬라이드 블록(58)이 너트 홀더(54)에 설치되어있다.

피스톤(31)과 실린더(12)와의 사이를 밀폐하기 위해, 실린더(12)에는 환상홈이 형성되고, 그 환상홈에는 씰 재(59)가 장착되어 있으며, 왕복운동하는 피스톤(31)의 외주면은 씰 재(59)에 접동(摺動) 접촉한다. 실린더(12)에는 실린더 공(30)의 개구부측에 요(凹)부(60)가 형성되며, 이 요부(60)을 덮도록 실린더(12)와 피스톤(31)의 돌출단과의 사이에는 탄성변형자재의 다이어프램(61)이 설치되어 있고, 실린더(12)와 다이어프램(61)에 의해 비압축성매체(35)가 봉입된 씰 공간(62)이 형성되어 있다.

다이어프램(61)은 실린더(12)의 개구단부에 형성된 환상홈(63)에 고정된 환상부(64)와 피스톤(31)의 돌출부와 구동 슬립(51)의 사이에 끼워져 있는 환상부(65)와 이들 사이에 탄성변형부(66)를 가지고 있다. 다이어프램(61)은 고무재료, 수지재료 혹은 금속재료 등의 탄성변형하는 부재에 의해 형성되어있다.

이 약액공급장치(10a)는 피스톤측 구동실(33)을 피스톤(31)에 의해 가압해 비압축성매체(35)를 피스톤측 구동실(33)로부터 펌프측 구동실(17)에 공급하도록 했기 때문에 펌프측 구동실(17)의 압력을 높이는 것이 가능하다. 피스톤측 구동실(33)내의 비압축성매체(35)는 씰 재(59)에 의해 밀폐되어지나, 피스톤(31)에 의해 피스톤측 구동실(33)을 가압하면, 피스톤(31)의 외주면에 부착한 비압축성매체(35)가 피스톤측 구동실(33)의 압력에 의해 그대로 씰 재(59)를 통과해 실린더(12)의 개구단보다도 바깥쪽으로 누출할 우려가 있다. 그러나 부착해서 외부로 누출된 비압축성매체(35)는 씰 공간(62)내의 비압축성매체(35)에 포함되게 되어, 장치의 외부로 누출되지 않는다. 다이어프램(61)은 접동부를 가지지 않기 때문에 실린더공(30)에서 누출된 비압축성매체(35)가 씰 공간(62)에서 외부로 비산하는 것이 방지된다.

피스톤(31)을 후퇴 이동시켜 피스톤측 구동실(33)의 용적을 크게 할 때, 피스톤측 구동실(33) 및 펌프측 구동실(17)내의 비압축성매체(35)가 부압 상태로 되어도, 피스톤(31)의 돌출단부는 다이어프램(61)에 의해 외부로부터 차폐(遮蔽)되어 있고, 씰 공간(62)내에 봉입된 비압축성매체(35)가 피스톤측 구동실(33)내에 역류해 들어가더라도, 외부의 공기가 피스톤측 구동실(33)내로 혼입하지 않는다.

게다가 피스톤(31)과 실린더(12)와의 사이의 접동부는 밀폐된 씰 공간(62)에 연결되어 있기 때문에 씰 재(59)와 피스톤 표면과의 사이의 미세한 틈을 통해 외부로 새거나 외부로부터 내부로 들어가는 비압축성매체(35)의 양을 적게 하는 것이 가능하다. 기체와 비교해서 액체인 비압축성매체(35)는 분자량이 크기 때문에 씰 재(59)와 피스톤 표면 사이의 미세한 틈을 통과하기 어렵다. 따라서, 피스톤(31)이 후퇴 이동하는 경우에 씰 공간(62)로부터 피스톤측 구동실(33)과 펌프측 구동실(17)로 비압축성매체(35)가 들어가는 양은 씰 공간(62)을 기체로 가득 채운 경우와 비교해 적어지게 되고, 토출 정도(精度)를 장기간 걸쳐 유지할 수 있다.

또한, 피스톤(31)과 실린더(12) 사이를 밀폐하는 씰 재(59)를 경계로 이것의 축방향 양측에 비압축성매체(35)가 부착해 남아있기 때문에 씰 재(59)에는 박막상이 되어 비압축성매체(35)가 부착하고 씰 재(59)의 윤활성이 높아져 씰 재(59)의 내구성이 향상하고 장치의 수명을 길게 할 수 있다.

또한, 씰 재(59)가 경년(經年)변화에 의해 마모되어 씰 성이 저하되도, 피스톤측 구동실(33)내에 공기가 혼입하는 것을 방지할 수 있고, 피스톤(31)의 왕복운동 스트로크와 가요성 튜브(15)내로부터의 약액 토출량을 고정도로 대응시킬 수 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼에 포토 레지스트액을 도포하는 경우에는 일정량의 포토 레지스트 액을 고정도로 도포 노즐(27)로부터 토출하는 것이 가능하다.

도3은 본 발명의 다른 실시 형태인 약액 공급장치를 나타내는 단면도이다. 이 약액 공급장치(10b)에 있어서는 실린더(12)의 측면에는 요(凹)부(67)가 형성되고, 이 요부(67)는 연통공(68)에 의해 다이어프램(61)과 피스톤(31)과의 사이의 씰 공간(62)에 연통해 있고, 요부(67)는 씰 공간(62) 및 연통공(68)을 통해서 피스톤(31)의 외주면에 연통하고 있다. 요부(67)에는 고무 등으로 구성된 탄성변형자재의 다이어프램(71)이 취부되고, 요부(67)와 다이어프램(71)에 의해 용적가변의 팽창수축실(72)이 형성되며, 팽창 수축실(72)의 내부에는 비압축성매체(35)가 봉입되도록 되어있고, 실린더(12) 안에 요부(67)가 형성된 부분은 매체공급부(73)로 되어있다. 다이어프램(71)은 다이어프램(61)과 동일하게 고무재료 등에 의해 형성되어 있고, 실린더(12)에 고정된 뚜껑부재(74)에 의해 매체공급부(73)에 고정되며, 뚜껑부재(74)의 내측의 공간 내에서 다이어프램(71)은 탄성변형하도록 되어 있고, 뚜껑부재(74)에는 공기 구멍(75)이 형성되어 있다. 또한, 팽창수축실(72)의 팽창수축의 용적변화를 흡수하는 것이라면 다이어프램에 한정되지 않고, 벨로스를 사용해도 좋다.

도3에 나타낸 약액 공급장치에 있어서는 피스톤(31)이 왕복운동하면 그 왕복운동에 의해 씰 공간(62)의 용적이 변화하고, 그 용적변화에 따라서 팽창수축실(72)내의 용적이 변화한다. 즉, 피스톤(31)이 도3에 나타낸 위치보다도 하방으로 이동하면, 씰 공간(62)의 용적이 커지기 때문에, 그 용적 증가분에 따라가도록 팽창 수축실(72)로부터 비압축성매체(35)가 씰 공간(62)내에 유입되어 보충된다. 이것에 의해 팽창수축실(72)은 수축한다. 한편, 피스톤(31)이 역방향으로 이동해 씰 공간(62)의 용적이 작아지면, 씰 공간(62)내의 비압축성매체(35)가 팽창수축실(72)에 배출되어 팽창수축실(72)은 팽창한다. 또한, 매체급배부(73)를 실린더(12)로부터 떨어져 설치하도록 해도 좋으며, 그 경우에는 연통공(68)을 가지는 호스 등에 의해 실린더(12) 부분과 매체급배부(73)의 부분이 연결되게 된다.

도4는 본 발명의 다른 실시 형태인 약액 공급장치를 나타낸 단면도이다. 이 약액 공급장치(10c)에 있어서는 실린더(12)의 단면(端面)에 펌프 케이스(81)가 취부되어있다. 펌프 케이스(81)는 PFA로 형성되어 있고, 공급측 유로(23)와 토출측 유로(24)가 일체로 설치되어있다. 다만, 공급측 유로(23)와 토출측 유로(24)를 펌 프 케이스(81)와는 별체로서 각각을 펌프 케이스(81)에 취부하도록 해도 좋다.

펌프 케이스(81)와 실린더(12)와의 사이에는 PTFE 등의 탄성재료에 의해 형성된 다이어프램(82)이 펌프부재로서 취부되어 있고, 펌프 케이스(81)와 다이어프램(82)에 의해 펌프(20)가 구성되어 있다. 이 다이어프램(82)에 의해 펌프실(16)과 구동실(83)에 펌프 케이스(81)와 실린더(12) 사이의 스페이스가 나뉘어져 있고, 다이어프램(82)은 구분막을 구성하고 있다.

도 4에 나타낸 약액 공급장치(10c)에 있어서는 다이어프램(82)에 의해 구분된 구동실(83)이 상술한 실시의 형태에 있어서의 펌프측 구동실(17)과 피스톤측 구동실(33)과의 기능을 가지고 있고, 약액 공급장치(10c)는 상술한 약액 공급장치(10a, 10b)보다도 소형화하는 것이 가능하다.

각각의 약액 공급장치(10b,10c)에 있어서도 약액 공급장치(10a)와 동일하게, 펌프측 구동실(17)의 압력을 높이는 것이 가능하고, 압력을 높여도 비압축성매체(35)가 장치의 외부로 누출되지 않는다. 또한, 다이어프램(61)은 접촉운동부를 가지지 않기 때문에 실린더 공(30)으로부터 샌 비압축성매체(35)가 씰 공간(62)에서 외부로 비산하는 것이 방지된다.

게다가, 피스톤(31)을 후퇴 이동시켜 피스톤측 구동실(33)의 용적을 크게 할 때, 피스톤측 구동실(33) 및 펌프측 구동실(17)내의 비압축성매체(35)가 부압 상태가 되어도, 외부의 공기가 피스톤측 구동실(33)내에 혼입하지 않는다. 피스톤(31)과 실린더(12)와의 사이의 접동부는 밀폐된 씰 공간(62)에 연결되어 있기 때문에, 씰 재(59)와 피스톤 표면과의 사이의 미세한 틈을 통해서 외부로 새거나 외부에서 내부로 들어오는 비압축성매체(35)의 양을 적게 할 수 있다.

피스톤(31)과 실린더(12)와의 사이를 밀폐하는 씰 재(59)를 경계로서 이것의 축방향 양측에 비압축성매체(35)가 부착해 남아있기 때문에, 씰 재(59)에는 박막상이 되어 비압축성매체(35)가 부착하고, 씰 재(59)의 윤활성이 높아져, 씰 재(59)의 마모가 방지되며, 씰 재(59)의 내구성이 향상하여 장치의 수명을 길게 하는 것이 가능하다. 씰 재(59)가 경년(經年)변화에 의해 마모되어 씰 성이 저하되어도, 피스톤측 구동실(33)내에 공기가 혼입하는 것을 방지 할 수 있다.

또한, 피스톤(31)의 왕복운동 스트로크와 펌프실(16)로부터의 약액 토출량을 고정도로 대응시키는 것이 가능하다. 따라서, 반도체 웨이퍼에 포토 레지스트액을 도포하는 경우에는 일정량의 포토 레지스트액을 고정도로 도포 노즐(27)로부터 토출할 수 있다.

도4에 나타낸 약액 공급장치(10c)에 도3에 나타난 다이어프램(71)에 의해 용적이 변화하는 팽창 수축실(72)을 설치하여도 좋다.

도3, 도4에 나타낸 약액 공급장치(10b, 10c)에 있어서는, 약액 탱크(25) 및 도포 노즐(27)등은 생략되어 있으나, 각각의 약액 공급장치는 약액을 반도체 웨이퍼 등의 피도포물에 도포하는 것이 가능하다.

본 발명은 상기 실시의 형태로 한정하는 것이 아니고, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형 가능하다. 예를 들어, 피스톤(31)을 모터(49)에 의해 구동하도록 하고 있으나, 구동수단으로서는 모터(49)에 한정하지 않고, 공기압 실린더 등의 다른 구동수단을 사용하도록 해도 좋다.

도1은 본 발명의 일실시 형태인 약액 공급장치를 나타낸 단면도이다.

도2는 도1에 있어서의 A-A선에 따른 단면도이다.

도3은 본 발명의 다른 실시 형태인 약액 공급장치를 나타낸 단면도이다.

도4는 본 발명의 다른 실시 형태인 약액 공급장치를 나타낸 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11 펌프 케이스

12 실린더

13 합체부재

14 스페이스

15 가요성 튜브(구분막)

16 펌프실

17 펌프측 구동실

20 펌프

21 액체 유입구

22 액체 유출구

23 공급측 유로

24 토출측 유로

25 약액 탱크

27 도포 노즐

30 실린더 공

31 피스톤

33 피스톤측 구동실

35 비압축성매체

49 모터(구동수단)

61 다이어프램

62 씰 공간

68 연통공

71 다이어프램

72 팽창수축실

81 펌프 케이스

82 다이어프램

83 구동실

Claims

액체 유입구 및 유출구에 연통하는 펌프실과 구동실을 구분하는 탄성변형자재의 구분막이 설치된 펌프와,

상기 구동실에 비압축성매체를 공급하는 피스톤이 왕복운동하도록 장착된 실린더와,

상기 피스톤을 직선방향으로 왕복운동하고, 상기 비압축성매체를 통해서 상기 펌프실을 팽창 수축하는 구동수단과,

상기 피스톤과 상기 실린더와의 사이에 설치되어, 상기 피스톤의 외주면과 상기 실린더의 내주면과의 접촉운동부에 연결됨과 동시에 비압축성매체가 봉입되는 씰 공간을 형성하는 탄성변형자재의 다이어프램을 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급장치.
제1항에 있어서, 상기 약액 공급장치는 씰 공간에 연통하고 상기 피스톤의 왕복운동시에 있어서 상기 씰 공간의 용적변화에 따라 비압축성매체가 유입 또는 배출되는 팽창 수축실을 형성하는 매체 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 약액 공급장치는 펌프를 구성하는 펌프 케이스와 상기 실린더를 모두 포함하는 합체부재에, 상기 구분막에 의해 나뉘어진 펌프측 구동실과, 상기 실린더에 형성된 피스톤측 구동실과, 상기 펌프측 구동실과 상기 피스톤측 구동실을 연통시키는 연통공을 형성하는 것을 특징으로 하는 약액 공급장치.
제1항에 있어서, 상기 다이어프램의 중앙부를 상기 피스톤의 돌출부에 장착하고, 상기 다이어프램의 외주부를 상기 실린더에 장착하며, 상기 피스톤 돌출부의 외측에 상기 씰 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 약액 공급장치.
제1항에 있어서, 상기 구분막은 튜브인 것을 특징으로 하는 약액 공급장치.
제1항에 있어서, 상기 구분막은 펌프실용 다이어프램인 것을 특징으로 하는 약액 공급장치.
제6항에 있어서, 상기 실린더의 단면에는 펌프 케이스가 부착되어 설치되고상기 펌프 케이스와 실린더 사이에는 펌프실용 다이어프램이 장착되고, 상기 다이어프램에 의해 상기 펌프실과 상기 구동실을 구분하는 것을 특징으로 하는 약액 공급장치.