JP2005270694A

JP2005270694A - 薬液供給装置

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Publication number: JP2005270694A
Application number: JP2004083942A
Authority: JP
Inventors: Takeo Yajima; 丈夫矢島
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2024-03-23
Also published as: US20070221126A1; JP4454350B2; KR100842154B1; KR20070020231A; WO2005089955A1

Abstract

【課題】吐出量や流量の安定化を図った薬液供給装置を提供する。
【解決手段】薬液を吐出する噴射口１１が形成されるノズル組立体１２には、一次側バルブ１３と二次側バルブ１４とが組み付けられている。一次側バルブ１３は噴射口１１に連通する二次側流路１４ｂを開閉するバルブであり、二次側バルブ１４は外部に開口する接続ポート１８に連通する一次側流路１３ｂを開閉するバルブであり、一次側バルブ１３と二次側バルブ１４との間にはポンプが設けられている。接続ポート１８には薬液が流れる内管１９と温調水が流れる外管２０とにより構成される二重管２１が接続されており、一定の温度に保たれた薬液がポンプ室５２内に吸引され噴射口１１から吐出されるようになっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、薬液などの液体を所定量吐出するようにした薬液供給装置に関し、例えば、半導体ウエハの表面にフォトレジスト液を塗布するために使用して好適な薬液供給装置に関する。

半導体ウエハ製造技術を始めとして、液晶基板製造技術、磁気ディスク製造技術及び多層配線基板製造技術などの種々の技術分野における製造プロセスにあっては、フォトレジスト液、スピニオンガラス液、ポリイミド樹脂液、純水、エッチング液、有機溶剤などの薬液が使用されており、これらの薬液の塗布には薬液供給装置が用いられている。

たとえば、半導体ウエハの表面にフォトレジスト液を塗布する場合には、半導体ウエハを水平面上において回転させた状態のもとで、半導体ウエハの表面にフォトレジスト液を薬液供給装置により一定量滴下するようにしている。フォトレジスト液を吸い上げるポンプは半導体ウエハより下に配置されており、ポンプにより吸い上げられたフォトレジスト液は一端部にノズルが装着されたチューブを通って半導体ウエハに滴下されるようになっている。ノズルは半導体ウエハの中心部にある塗布位置と載置作業の妨げとならない退避位置との間を移動するため、チューブはある程度たわませて配置しノズルの移動を可能にする必要がある。

フォトレジスト液などの薬液の粘度は液温により変化するため、塗布状態とくに膜厚を安定させるためには薬液の温度を一定に保つ必要がある。薬液の温度調節に関する技術として、これまでに、チューブを二重管構造にするとともに、外側のチューブつまり外管に温度が調節された純水を温調水として流し込み、内側のチューブつまり内管を流れる薬液の温度を一定に保つ技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。一般に、二重管構造のチューブを用いて薬液の温度を調節する場合には、二重管の長さは、薬液の吐出が行なわれる間に、少なくとも次回の吸引吐出時にノズルから吐出される薬液を所望の温度の範囲内に調節することができる程度に設定しておく必要がある。
特開２００３−２９７７８８号公報

最近、フォトレジスト液などの薬液の節約や歩留まりの向上のため、更なる吐出量や流量の安定化が求められている。そのためには、一定量の薬液が吸引吐出されるポンプの二次側における抵抗は出来るだけ小さく、かつ出来るだけ安定している方が好ましい。

ところで、半導体ウエハ上を移動するノズルに装着されるチューブはある程度たわませておく必要があるが、そうするとノズルが移動する度にチューブは変形するので二次側の抵抗が不安定なものとなってしまう。また、薬液による変質を防止するため樹脂により形成されたポンプやチューブは、その内側を流れる流体の圧力によっても僅かに変形するが、流体の圧力は流体の粘度により変動するものであるため、薬液の種類を変更する度に二次側の抵抗が不安定なものとなってしまう。ポンプの二次側の抵抗が変動する度にポンプや各種バルブの作動タイミングを設定し直すのでは作業性に劣る。

本発明の目的は吐出量や流量の安定化を図った薬液供給装置を提供することにある。

本発明の薬液供給装置は、薬液を吐出する噴射口が形成され、外部に開口する接続ポートに連通する一次側流路を開閉する一次側バルブと前記噴射口に連通する二次側流路を開閉する二次側バルブとが組み付けられるノズル組立体を有し、前記一次側バルブと前記二次側バルブの間に設けられるポンプの容積を膨張させることで前記接続ポートから前記ノズル組立体の内部に薬液を吸引し、前記ポンプの容積を収縮させることで前記噴射口から前記ノズル組立体の外部に薬液を吐出することを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記ポンプに吸引される薬液が流れる内管と、当該内管が内部に配置され当該内管を流れる薬液の温度を調節する温調水が流れる外管とにより構成される二重管が前記接続ポートに接続されることを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記ポンプには前記外管に連通して温調水が流れ込む温調水流路が形成されることを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記ポンプは一端が前記一次側流路に連通し他端が前記二次側流路に連通するチューブ形状の可撓性膜により形成され、当該可撓性膜の膨張により薬液を吸引し、当該可撓性膜の収縮により薬液を吐出することを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記可撓性膜は駆動媒体が充填される駆動室に収容され、前記駆動媒体の容量又は圧力を減らすことによって前記可撓性膜を膨張させ、前記駆動媒体の容量又は圧力を増やすことによって前記可撓性膜を収縮させることを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記ノズル組立体は薬液が塗布されるワークの上方を移動する可動アームに固定されることを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記駆動室に充填される前記駆動媒体の容量又は圧力を増減させる駆動装置は前記可動アーム以外の箇所に設置されるとともに、前記駆動装置と前記駆動室とは前記駆動媒体が流れるチューブを介して接続されることを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記駆動媒体は非圧縮性媒体であり、前記駆動室における前記非圧縮性媒体の容量を減らすことによって前記可撓性膜を膨張させ、前記非圧縮性媒体の容量を増やすことによって前記可撓性膜を収縮させることを特徴とする。

本発明によれば、薬液が流れる内管と温調水が流れる外管とにより構成される二重管はポンプの一次側に接続されており、ポンプの二次側の抵抗は小さくかつ安定しているので、所定量の薬液を安定して吐出することができる。薬液の種類を変更する度に、ポンプや各種バルブの作動タイミングを設定し直す手間が省け、作業性が向上する。

本発明によれば、薬液を吸引吐出するポンプは噴射口が形成されるノズル組立体と一体として設けられており、ポンプから吐出された薬液は抵抗が不安定なチューブを通らずに噴射口から吐出されるので、所定量の薬液を安定して吐出することができる。ノズル組立体をワークの上方を移動する可動アームに固定することによって、塗布位置の直上にポンプを配置することができる。

本発明によれば、ポンプ室の外周に温調水が流れる温調水流路を形成することにより、吐出直前までポンプ室内の薬液の温度を一定に保つことができる。ポンプ室を膨張収縮させる駆動媒体が充填された媒体室及び駆動室の外周に温調水が流れる温調水流路を形成することにより、駆動媒体の温度を一定に保つことができる。薬液や駆動媒体の温度を一定に保つことにより、薬液の吐出量や流量が安定する。

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。図１は本発明の一実施の形態である薬液供給装置の概略を示す流体回路図である。ノズル組立体１０は、薬液を吐出する噴射口１１が形成される図示略Ｌ字状のノズルホルダ１２と、ノズルホルダ１２に組み付けられる一次側バルブ１３及び二次側バルブ１４と、一次側バルブ１３と二次側バルブ１４との間に設けられ薬液タンク１５内に貯留された薬液を吸引し噴射口１１に向けて吐出するポンプ１６とを有している。

ノズルホルダ１２の下側にはノズル本体１７が突出して配置されており、このノズル本体１７の先端部で上述の噴射口１１が下方に向けて開口している。噴射口１１が開口する下側とは反対のノズル組立体１０の上側では接続ポート１８が上方に向けて開口している。この接続ポート１８には、ポンプ１６に吸引される薬液が流れる内管１９と、内部に内管１９が配置される外管２０とにより構成される二重管２１の一端部が接続されている。この二重管２１の他端部には継手ブロック２２が接続されており、二重管２１を構成する内管１９と外管２０は継手ブロック２２の内部で分岐され、内管１９は継手ブロック２２を貫通してその一端部が薬液タンク１５の内部に配置されており、外管２０はそのチューブエンドが継手ブロック２２の内部に形成された貫通流路２３に接続されている。

図２は二重管が接続された状態での継手ブロックの拡大断面図である。図示する場合にあっては、継手ブロック２２の内部には、継手ブロック２２を一方向に貫通する貫通流路２３と当該貫通流路２３に連通して当該貫通流路２３の径方向に向けて延びる分岐流路２４とにより構成されるＴ字流路２５が形成されており、分岐流路２４は継手ブロック２２の側面に開口する連結ポート２６に連通している。貫通流路２３には内管１９が貫通して配置されており、連結ポート２６には所定の連結部材２７がねじ結合されるように雌ねじが形成されている。図１に示されるように、この連結ポート２６には一端部に連結部材２７を備え他端部が温度調節器２８に接続されるチューブ２９が接続されており、温度調節器２８により温調された温調水はチューブ２９及びＴ字流路２５を通って外管２０に流れ込むようになっている。

温調水は吐出前の薬液の温度を調節するものであり、温度調節器２８から流出された後は廃棄されるようにしても良いが、図示する場合にあっては、一端部がノズル組立体１０に接続され他端部が温度調節器２８に接続されるチューブ３０を復路として還流するようになっている。温調水としては純水などの溶液が用いられ、温度調節器２８に流入した温調水は薬液の種類に応じて内蔵されたヒーターにより所定の温度に調節された後に流出される。なお、温調水が還流する外管２０やチューブ３０など温調水が流れ込む部材の周囲をガラスウールなどの保温材で包んで温調水の保温性を高めるようにしても良い。図１に示される場合にあっては、ノズル組立体１０にはチューブ３１を介して後述する駆動装置３２が接続されている。

図３は図１の流体回路図に示される薬液供給装置の拡大断面図である。ノズルホルダ１２は底板部１２ａと側板部１２ｂとを略Ｌ字状に組み付けることにより形成されており、底板部１２ａにはノズル本体１７を組み付けるための取付け孔１２ｃが垂直方向に貫通して形成されており、その取付け孔１２ｃには噴射口１１に連通する吐出流路１７ａが軸方向に沿って形成されたノズル本体１７が組み付けられている。

ノズル本体１７の上部つまりノズルホルダ１２の底板部１２ａには側板部１２ｂに当接して二次側バルブ１４の流路部１４ａが組み付けられている。流路部１４ａの内部には吐出流路１７ａを介して噴射口１１に連通する二次側流路１４ｂが形成されており、流路部１４ａと一体として二次側バルブ１４を構成する作動部１４ｃの内部には収容室１４ｄが形成されており、収容室１４ｄには二次側流路１４ｂを開閉する往復動体３３が往復動自在に収容されている。

往復動体３３は収容室１４ｄの内周面にＶシール３４を介して摺接しており、二次側流路１４ｂに面する往復動体３３の一端部にはダイヤフラム３５が装着されており、他端部には調節ばね３６が装着されている。ダイヤフラム３５は弾性材料により形成され、その外縁は流路部１４ａと作動部１４ｃとの間に挟み込まれており、往復動体３３の移動に連動して二次側流路１４ｂを開く位置と閉じる位置とに弾性変形することができる。

収容室１４ｄはダイヤフラム３５によって二次側流路１４ｂに連通する流路開閉室３７と往復動体３３を駆動させる作動圧室とに区画形成されており、更に作動圧室は往復動体３３によって２つの作動圧室３８，３９に区画形成されている。作動圧室３８，３９のそれぞれには外部に開口する給排ポート４０，４１が連通しており、往復動体３３は作動圧室３８に供給される空気圧力と調節ばね３６の付勢力とを駆動力として、ダイヤフラム３５が二次側流路１４ｂを開く位置と閉じる位置とに作動するようになっている。なお、調節ばね３６を設けず、作動圧室３８，３９の圧力差で往復動体３３を駆動しても良い。

二次側バルブ１４の上側では、ノズルホルダ１２の側板部１２ｂに対して一次側バルブ１３の流路部１３ａが組み付けられている。流路部１３ａの内部には接続ポート１８に連通する一次側流路１３ｂが形成されており、流路部１３ａと一体として一次側バルブ１３を構成する作動部１３ｃの内部には収容室１３ｄが形成されており、収容室１３ｄには一次側流路１３ｂを開閉する往復動体４２が往復動自在に収容されている。

一次側バルブ１３の作動部１３ｃの構造は二次側バルブ１４の作動部１４ｃの構造と同様であり、ダイヤフラム４３が装着された往復動体４２が作動圧室４４に供給される空気圧力と調節ばね４６の付勢力とを駆動力として、ダイヤフラム４３が一次側流路１３ｂを開く位置と閉じる位置とに作動するようになっている。なお、調節ばね４６を設けず、作動圧室４４，４５の圧力差で往復動体４２を駆動しても良い。

一次側バルブ１３の上側では、継手ブロック４７が一次側バルブ１３を介してノズルホルダ１２に組み付けられている。継手ブロック４７の内部には、継手ブロック４７を一方向に貫通する貫通流路４８と当該貫通流路４８に連通して当該貫通流路４８の径方向に向けて延びる分岐流路４９とにより構成されるＴ字流路５０が形成されており、分岐流路４９は先端で折れ曲がって、貫通流路４８と同じく一次側バルブ１３に当接する側の側面に開口するように形成されている。二重管２１を構成する内管１９と外管２０は継手ブロック４７の内部で分岐され、内管１９は継手ブロック４７を貫通して配置され、そのチューブエンドが一次側流路１３ｂに連通しており、外管２０はそのチューブエンドが継手ブロック４７の内部に形成された分岐流路４９に接続されている。つまり、内管１９を流れる薬液は一次側流路１３ｂに流れ込むようになっており、外管２０を流れる温調水は分岐流路４９に流れ込むようになっている。

一次側バルブ１３と二次側バルブ１４との間に設けられるポンプ１６は、一端が一次側流路１３ｂに連通し他端が二次側流路１４ｂに連通するチューブ形状の可撓性膜５１により形成されている。この可撓性膜５１の内部にはポンプ室５２が形成されており、可撓性膜５１を外側に弾性変形させることによってポンプ室５２内の容積を膨張させるとポンプ室５２内に薬液が吸引され、可撓性膜５１を内側に弾性変形させることによってポンプ室５２内の容積を収縮させるとポンプ室５２外へ薬液が吐出されるようになっている。

可撓性膜５１を弾性変形つまりポンプ室５２を膨張収縮させるために、図３に示される場合にあっては、可撓性膜５１を駆動媒体が充填される駆動室５３に収容するとともに、駆動室５３内の駆動媒体の容量又は圧力を所定のタイミングで繰り返し増減させるようにしている。駆動室５３に充填される駆動媒体の容量又は圧力を減らすことによって可撓性膜５１を膨張させ、駆動媒体の容量又は圧力を増やすことによって可撓性膜５１を収縮させることができる。

駆動媒体としては正圧空気や負圧空気を用いることができ、特に駆動媒体の容量を増減させることによってポンプ室５２を膨張収縮させる場合には駆動媒体として非圧縮性媒体を用いることもできる。駆動室５３には駆動室５３に充填される駆動媒体の容量又は圧力を変える駆動装置が接続されるが、その一例として、駆動室５３には駆動室５３に充填される非圧縮性媒体の容量を変える駆動装置３２が非圧縮性媒体が流れるチューブ３１を介して接続されている。

図４は図１の流体回路図に示される駆動装置の拡大断面図である。駆動装置３２は非圧縮性媒体が充填される媒体室３２ａと、当該媒体室３２ａ内の容積を変化させる作動部３２ｂとを有している。媒体室３２ａには外部に開口する接続ポート５４が形成され、当該接続ポート５４にはチューブ３１が接続されており、媒体室３２ａ内の非圧縮性媒体の容量を変化させるとチューブ３１を介して連通する駆動室５３内の非圧縮性媒体の容量を変化させることができるようになっている。

媒体室３２ａは軸方向に弾性変形自在の蛇腹状のベローズ５５により区画形成されており、そのベローズ５５の内部には一端部をベローズ５５に固定された往復動体５６が軸方向に往復動自在に配置されている。ベローズ５５が固定されない往復動体５６の他端部にはナット５７が埋設されており、当該ナット５７には送りねじ５８が螺合しており、往復動体５６の外周面上には回転防止部材５９が装着されている。送りねじ５８の一端はモータ６０に連結されており、モータ６０を正転駆動又は逆転駆動させることにより往復動体５６を往復動させることができるようになっている。

往復動体５６の往復動ストロークに対応して媒体室３２ａの容積は変化し、往復動体５６を前進つまりベローズ５５を伸ばす方向に駆動させるとポンプ室５２では薬液の吐出圧が発生し、反対に後進つまりベローズ５５を縮める方向に駆動させるとポンプ室５２では薬液の吸入圧が発生する。なお、往復動体５６を往復動させるための手段としては、空気圧シリンダや油圧シリンダなどの流体圧シリンダを用いるようにしても良い。また、往復動体５６のストローク位置を検出するためのセンサ６１を設けるようにしても良く、この場合には薬液の吸引量及び吐出量を正確に制御することができる。

駆動媒体として正圧空気や負圧空気を用いる場合には、駆動装置としてコンプレッサやエジェクタなどが切換弁を介して駆動室５３に接続されることになる。駆動室５３に収容される可撓性膜５１としてはダイヤフラムでもベローズでも良い。

ポンプ１６に温調水が流れ込む温調水流路６２を形成し、ポンプ室５２内の薬液の温度を調節するようにしても良い。図３に示される場合にあっては、駆動室５３を区画形成するポンプ形成体６３にはポンプ室５２の外周を取り囲むように温調水流路６２が形成されており、この温調水流路６２には外管２０を流れる温調水が分岐流路４９を通って流れ込むようになっている。外管２０を介してノズル組立体１０に流入した温調水は、チューブ３０を復路として温度調節器２８に還流されるようになっている。

図５は本発明の一実施の形態として半導体ウエハにフォトレジスト液を塗布するための装置として本発明を適用する場合の薬液供給装置の使用状態を示す一部省略断面図である。ワークである半導体ウエハＷにフォトレジスト液を塗布する場合には、半導体ウエハＷを水平面上において回転させた状態のもとで、所定量のフォトレジスト液が半導体ウエハＷ表面の所定の箇所、例えば半導体ウエハＷの回転中心部に一定量滴下される。

半導体ウエハＷは円盤状の回転体６４の上に載置されており、回転体６４は図示しないモータなどの駆動部により回転駆動される回転軸６５に固定されている。半導体ウエハＷ上に塗布された薬液が遠心力によって周囲に飛散しないように、半導体ウエハＷ及び回転体６４を収容するようにカップ６６が配置されており、カップ６６の底板部には飛散した薬液を回収する廃液路６７が形成されている。

半導体ウエハＷの上方には可動アーム６８が配置されており、可動アーム６８の一端部にはノズルホルダ１２が固定されるようになっている。可動アーム６８はノズル組立体１０に形成された噴射口１１が滴下位置の直上にセットされる塗布位置と半導体ウエハＷの載置作業の障害とならない位置にノズル組立体１０を移動させる退避位置との間を移動する。薬液タンク１５、温度調節器２８、及び駆動装置３２のそれぞれは、二重管２１、チューブ３０，３１及び継手ブロック２２を介して可動アーム６８以外の箇所に設置されている。上述の通り、可動アーム６８は塗布位置と退避位置との間を移動するので、移動の妨げとならないように二重管２１及びチューブ３０，３１のそれぞれはある程度たわませて配置されている。さらに、二重管２１の長さは、薬液の吐出が行なわれる時間で、少なくとも次回の吸引吐出に供される薬液を所望の温度の範囲内に調節できるようにすることも考慮して設定されている。

ところで、薬液タンク１５内に収容される薬液がフォトレジスト液である場合には、薬液と反応しないように、内管１９、可撓性膜５１、ノズル本体１７などの薬液が流れる部材はフッ素樹脂である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）により形成される。ただし、樹脂材料としては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金属材料を使用するようにしても良い。

つぎに、半導体ウエハＷ上に薬液を塗布する場合の薬液供給装置の作動について説明する。

ポンプ室５２内に薬液を吸引するためには、一次側バルブ１３の往復動体４２を一次側流路１３ｂを開く位置に作動させるとともに、二次側バルブ１４の往復動体３３を二次側流路１４ｂを閉じる位置に作動させる。次いで、駆動装置３２の往復動体５６を後進させることによってポンプ室５２を膨張させることで、内管１９にある薬液がポンプ室５２内に所定量吸引されることになる。上述の通り、二重管２１の長さは次回の吸引吐出時にノズルから吐出される薬液を所望の温度の範囲内に調節できる程度に設定されており、外管２０には薬液の温度を一定に保つ温調水が流れている。よって、ポンプ室５２に吸引される薬液の温度は常に一定である。そして、温調水流路６２を流れる温調水によりポンプ室５２内に吸引された後の薬液の温度も一定に保たれる。

ポンプ室５２外に薬液を吐出するためには、一次側バルブ１３の往復動体４２を一次側流路１３ｂを閉じる位置に作動させるとともに、二次側バルブ１４の往復動体３３を二次側流路１４ｂを開く位置に作動させる。次いで、駆動装置３２の往復動体５６を前進させることによってポンプ室５２を収縮させることで、ポンプ室５２内にある薬液を噴射口１１から吐出することができる。

噴射口１１から薬液を吐出する際には、ノズル本体１７は塗布位置に配置されており、半導体ウエハＷ上への薬液の塗布が完了した後は、ノズル本体１７は退避位置に移動される。上述の通り、噴射口１１が形成されるノズル本体１７はポンプ１６の二次側バルブ１４の直後に設けられており、一定量の薬液が吸引吐出されるポンプ１６の二次側における抵抗は小さく、かつ安定したものとなっている。これより、半導体ウエハＷに対して薬液を一定量ずつ安定的に塗布することができる。

ところで、駆動装置３２に対して従動側であるポンプ１６と駆動側である駆動装置３２とは一体として構成するようにしても良い。図６は他の実施の形態である薬液供給装置の一部省略断面図である。なお、図３及び図４に示される部材と同様の部材には同一の符号が付されている。図示される場合にあっては、図４に示される駆動装置３２をノズルホルダ１２に組み付けるとともに、一次側バルブ１３及び二次側バルブ１４のそれぞれは駆動装置３２を介してノズルホルダ１２に組み付けられるようになっている。ポンプ室５２の外周に形成された温調水流路６２は駆動室５３の外周にまで延設されており、駆動媒体の温度を一定に保つことができるようになっている。駆動媒体の温度変化を無くすことによって、ポンプ１６の吐出精度が向上する。また、一体の別の例として、特開平１０−６１５５８号公報に記載された駆動方式を用いてポンプ室５２を膨張収縮させることもできる。

また、一次側バルブ１３や二次側バルブ１４としては、図１〜図６に示されるような空気圧力により作動するエアオペレートバルブに限られることなく、電気信号により作動するソレノイドバルブや逆止弁、その他のバルブを用いるようにしても良い。図７は空気圧力と磁気力とにより作動するバルブを用いた他の実施の形態である薬液供給装置の一部省略断面図である。なお、図３に示される部材と同様の部材には同一の符号が付されている。

ノズルホルダ１２の上部つまりノズルホルダ１２の底板部１２ａには、空気圧力により作動する二次側バルブ１４に代えて、空気圧力と磁気力とにより作動する代替バルブ６９の流路部６９ａが組み付けられている。樹脂製の流路部６９ａの内部には上向きに開口して形成される大径室７０と当該大径室７０の底部に開口して形成される小径室７１とが設けられている。小径室７１の底部には吐出流路１７ａに連通する吐出ポート１７ｂが設けられており、小径室７１の内周面にはポンプ室５２に連通する二次側流路６９ｂが開口しており、小径室７１内にはポンプ室５２内に吸引された薬液が流れ込んでいる。

小径室７１と大径室７０とは大径室７０に嵌入される断面凹形状の封止部材７０ａにより区画形成されており、封止部材７０ａの内側にはリング状の吸着板７２が嵌入されている。小径室７１には小径室７１の内周面に摺接する往復動体７３が収容されており、往復動体７３は封止部材７０ａに当接して吐出ポート１７ｂを開く位置と、小径室７１の底部に当接して吐出ポート１７ｂを閉じる位置とに作動するようになっている。往復動体７３の外周面上には軸方向に沿って複数の溝部７３ａが設けられており、往復動体７３が吐出ポート１７ｂを開く位置に作動すると、二次側流路６９ｂにある薬液は溝部７３ａを通って吐出流路１７ａに流れ込むようになっている。

往復動体７３には上側と下側とに磁区が配置されるように、例えば上側にＮ極が下側にＳ極が配置されるように永久磁石７４が埋め込まれており、永久磁石７４が磁性体である吸着板７２に引き寄せられることによって往復動体７３が吐出ポート１７ｂを開く位置に作動するようになっている。

吸着板７２が嵌入された大径室７０には、流路部６９ａと一体として代替バルブ６９を構成する作動部６９ｃが組み付けられている。作動部６９ｃは、一端部に永久磁石７５が装着され他端部に調節ばね７６が装着され側面部にシール部材７７が装着された往復動体７８と、当該往復動体７８を往復動自在に収容するシリンダ部材７９とを有している。

シリンダ部材７９の内部は往復動体７８によって２つの作動圧室８０，８１が区画形成されており、調節ばね７６が収容されない方の作動圧室８０には外部に開口する給排ポート７９ａが連通しており、往復動体７８は作動圧室８０に供給される空気圧力と調節ばね７６の付勢力とを駆動力として、往復動体７８に装着された永久磁石７５が小径室７１に収容された往復動体７３に近づく方向と遠ざかる方向とに作動するようになっている。往復動体７８に装着される永久磁石７５は、例えば上側にＳ極を下側にＮ極を配置することによって、往復動体７３に埋め込まれる永久磁石７４と反発する方向に磁区が配置されている。よって、往復動体７８を往復動体７３に強制的に近づけると、永久磁石７４，７５同士が反発しあって、往復動体７３は往復動体７８から遠ざかる方向に作動することになる。

このような代替バルブ６９にあっては、作動圧室８０内に供給された空気圧力によって調節ばね７６が圧縮され往復動体７８が往復動体７３から遠ざかる方向に作動すると、永久磁石７４が埋め込まれた往復動体７３が吸着板７２に引き寄せられて吐出ポート１７ｂを開き、二次側流路６９ｂと吐出流路１７ａとが連通して、ポンプ室５２及び小径室７１内の薬液は噴射口１１から吐出されることになる。一方、作動圧室８０への空気圧力の供給が停止されると調節ばね７６の付勢力により往復動体７８は往復動体７３に近づく方向に作動し、往復動体７３は反発して吐出ポート１７ｂを閉じることによって、二次側流路６９ｂと吐出流路１７ａとの連通を遮断することになる。

図８は従来の薬液供給装置の概略を示す流体回路図である。従来は、ポンプ１００の二次側に二重構造のチューブ１０１を配置し温度調節器２８を用いて薬液の温度調節をするようにしていた。ここで、二重構造のチューブ１０１は、薬液の温度調節領域とノズル１０２の可動範囲を確保する観点から、所定の長さ以上のものが使用されていた。しかしながら、樹脂製のチューブは薬液の圧力やノズル１０２の移動によってたわむため二次側の抵抗が安定せず、薬液の吐出量や流量が安定しないという問題を生じていた。また、薬液の圧力は薬液の粘度により変動するものであるため、薬液の種類を変更する度にポンプ１００や開閉バルブ１０３、サックバックバルブ１０４の作動タイミングを設定し直す必要があり作業性に劣っていた。

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、噴射口１１から所定量の薬液を吐出した後に、噴射口１１から薬液が液垂れするのを防止するために、サックバック動作を行なうことが必要となる場合がある。その場合には、一次側バルブ１３を閉じ、二次側バルブ１４（代替バルブ６９）を開いた状態としてポンプ室５２を膨張させると、吐出流路１７ａや二次側流路１４ｂ，６９ｂに残留した薬液はポンプ室５２内に吸引され、噴射口１１からの液垂れを防止することができる。ただし、サックバック動作を行なわせる場合には二次側バルブとして逆止弁を用いることは出来ない。

ノズルホルダ１２は略Ｌ字状に形成する必要はなく、更に、ポンプ形成体６３に対して一次側バルブ１３及び二次側バルブ１４を組み付けるとともに、二次側バルブ１４に対して噴射口１１が形成されたノズル本体１７を組み付けることによってノズル組立体１０を構成しノズルホルダ１２の使用を省略することも可能である。薬液タンク１５と継手ブロック２２との間に内管１９を流れるゴミやドレンなどの異物を除去するためのフィルタを配置しても良い。非圧縮性媒体としては液体以外に粉体や粒体などを用いるようにしても良い。

本発明の一実施の形態である薬液供給装置の概略を示す流体回路図である。二重管が接続された状態での継手ブロックの拡大断面図である。図１の流体回路図に示される薬液供給装置の拡大断面図である。図１の流体回路図に示される駆動装置の拡大断面図である。本発明の一実施の形態として半導体ウエハにフォトレジスト液を塗布するための装置として本発明を適用する場合の薬液供給装置の使用状態を示す一部省略断面図である。他の実施の形態である薬液供給装置の一部省略断面図である。空気圧力と磁気力とにより作動するバルブを用いた他の実施の形態である薬液供給装置の一部省略断面図である。従来の薬液供給装置の概略を示す流体回路図である。

符号の説明

１０ノズル組立体
１１噴射口
１２ノズルホルダ
１３一次側バルブ
１３ａ流路部
１３ｂ一次側流路
１３ｃ作動部
１３ｄ収容室
１４二次側バルブ
１４ａ流路部
１４ｂ二次側流路
１４ｃ作動部
１４ｄ収容室
１５薬液タンク
１６ポンプ
１７ノズル本体
１８接続ポート
１９内管
２０外管
２１二重管
２２継手ブロック
２８温度調節器
２９〜３１チューブ
３２駆動装置
３２ａ媒体室
３２ｂ作動部
３３往復動体
３５ダイヤフラム
３６調節ばね
３７流路開閉室
３８作動圧室
４０，４１給排ポート
４２往復動体
４３ダイヤフラム
４４，４５作動圧室
４６調節ばね
４７継手ブロック
５１可撓性膜
５２ポンプ室
５３駆動室
５５ベローズ
５６往復動体
５７ナット
５８送りねじ
５９回転防止部材
６０モータ
６１センサ
６２温調水流路
６４回転体
６５回転軸
６６カップ
６８可動アーム
６９代替バルブ
６９ａ流路部
６９ｂ二次側流路
６９ｃ作動部
７０大径室
７０ａ封止部材
７１小径室
７２吸着板
７３往復動体
７４，７５永久磁石
７６調節ばね
７８往復動体
８０作動圧室
Ｗワーク

Claims

薬液を吐出する噴射口が形成され、外部に開口する接続ポートに連通する一次側流路を開閉する一次側バルブと前記噴射口に連通する二次側流路を開閉する二次側バルブとが組み付けられるノズル組立体を有し、
前記一次側バルブと前記二次側バルブの間に設けられるポンプの容積を膨張させることで前記接続ポートから前記ノズル組立体の内部に薬液を吸引し、前記ポンプの容積を収縮させることで前記噴射口から前記ノズル組立体の外部に薬液を吐出することを特徴とする薬液供給装置。
請求項１記載の薬液供給装置において、前記ポンプに吸引される薬液が流れる内管と、当該内管が内部に配置され当該内管を流れる薬液の温度を調節する温調水が流れる外管とにより構成される二重管が前記接続ポートに接続されることを特徴とする薬液供給装置。
請求項１又は２記載の薬液供給装置において、前記ポンプには前記外管に連通して温調水が流れ込む温調水流路が形成されることを特徴とする薬液供給装置。
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、前記ポンプは一端が前記一次側流路に連通し他端が前記二次側流路に連通するチューブ形状の可撓性膜により形成され、当該可撓性膜の膨張により薬液を吸引し、当該可撓性膜の収縮により薬液を吐出することを特徴とする薬液供給装置。
請求項４記載の薬液供給装置において、前記可撓性膜は駆動媒体が充填される駆動室に収容され、前記駆動媒体の容量又は圧力を減らすことによって前記可撓性膜を膨張させ、前記駆動媒体の容量又は圧力を増やすことによって前記可撓性膜を収縮させることを特徴とする薬液供給装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記ノズル組立体は薬液が塗布されるワークの上方を移動する可動アームに固定されることを特徴とする薬液供給装置。
請求項６記載の薬液供給装置において、前記駆動室に充填される前記駆動媒体の容量又は圧力を増減させる駆動装置は前記可動アーム以外の箇所に設置されるとともに、前記駆動装置と前記駆動室とは前記駆動媒体が流れるチューブを介して接続されることを特徴とする薬液供給装置。
請求項５〜７のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記駆動媒体は非圧縮性媒体であり、前記駆動室における前記非圧縮性媒体の容量を減らすことによって前記可撓性膜を膨張させ、前記非圧縮性媒体の容量を増やすことによって前記可撓性膜を収縮させることを特徴とする薬液供給装置。