JP2007154767A - チューブポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】吐出量を一定に維持可能なチューブポンプを提供する。
【解決手段】筒体内に同軸的に可撓性チューブ１２を配置して、この可撓性チューブ１２内側をポンプ室、外側を作動流体が充填される作動流体スペース１３として構成されるチューブポンプであって、前記作動流体スペースに配置されて前記作動流体の圧力を測定する圧力センサ１７と、該圧力センサ１７によって計測された前記作動流体スペースの圧力に基づき前記移送流体の圧力を制御する圧力制御部２とを備え、前記可撓性チューブ１２は、径方向の変形応力に対して相対的に変形しやすい部分１２ａと変形しにくい部分が周方向に複数箇所ずつ交互に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、可撓性チューブの伸縮によって移送流体を移送するチューブポンプに関する。

チューブポンプは、筒体内に同軸的に可撓性チューブを配置して、可撓性チューブの内側をポンプ室、外側を作動流体が供給される作動流体スペースとして構成される。このようなチューブポンプは、一般に半導体デバイス、液晶基板等の製造工程において、基材にレジストを塗布する用途に使用されている。この種の用途では、レジストの吐出量が均一であることが要求される。レジストの吐出量が不規則であると、基材に塗布されたレジストにはムラが生じる。このようなレジストのムラは、形成されるマスクの欠陥、さらには完成される半導体デバイス、液晶基板等の欠陥を招く。特に、近年の微細化、省レジスト化の進展に伴い、膜厚精度及び膜厚の均一性をより厳しく管理する必要性が生じている。

そこで、特許文献１に開示された発明では、上記のような欠陥を招くことのないように、ポンプから液吐出ノズルへ至るまでの間に圧力センサを設けて、ポンプ内圧を抑制することにより、液吐出流量の均一化を図っている。
特開２００３−３４７２０５号公報

しかしながら、従来技術においては、圧力センサをポンプから液吐出ノズルまでの配管中に配置しているため、圧力センサが移送流体と接触し、移送流体の流れを阻害したり、メンテナンスのコストが上昇するという問題がある。そこで、本発明は、吐出量を一定に制御可能なチューブポンプにおいて、流体移送がスムーズでメンテナンスが容易なチューブポンプを提供することを目的とする。

本発明に係るチューブポンプは、筒体内に同軸的に可撓性チューブを配置して、この可撓性チューブ内側を移送流体が移送されるポンプ室、外側を作動流体が充填される作動流体スペースとして構成されるチューブポンプであって、前記作動流体スペースに配置されて前記作動流体の圧力を測定する圧力センサと、該圧力センサによって計測された前記作動流体の圧力に基づき前記移送流体の圧力を制御する圧力制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、作動流体スペースに充填された作動流体の圧力を一定に制御することにより、移送流体の吐出量を制御するようにしているので、移送流体と圧力センサとが接触することがなく、これにより流体の移送がスムーズでメンテナンスが容易なチューブポンプを提供することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るチューブポンプついて説明する。図１は本発明の一実施形態に係るチューブポンプの断面図である。ポンプ本体１は、筒体１１内の円柱状空間に可撓性チューブとしてフッ素樹脂チューブ１２を同軸的に配置して、このフッ素樹脂チューブ１２の内側を移送されるべきレジスト液の通路（即ちポンプ室）１３とし、外側を作動流体が封入される作動流体スペース１４として構成されている。

筒体１１の側面に開けられて作動流体スペース１４に通じる連結口には、シリンダー１５が連結され、その内部にピストン１６が配置されている。シリンダー１５から作動流体スペース１４に封入された作動流体を、ピストン１６により駆動することにより、流体圧力でフッ素樹脂チューブ１２が径方向に変形し、レジスト液は移送されることになる。ピストン１６の駆動を制御するのが、駆動制御部２である。また、シリンダー１５の上部には、作動流体スペース１４内の圧力を計測する圧力センサ１７が備えられている。仮に圧力センサ１７をポンプ室１３に設けた場合、ポンプ室１３の移送流体の流れを阻害することとなる、又は移送流体が圧力センサ１７に適さないことがある。したがって、圧力センサ１７は、作動流体スペース１４に設けられている。ピストン１６の種類は、ピストン（プランジャ）、ベローズ、ダイヤフラム等容積を変更できるものであれば良い。

さらに、筐体１１は、その下方に筒体１１に流体を供給する供給側流路１８と、その上方に筒体１１から流体を排出する排出側流路１９とを有している。この供給側流路１８及び排出側流路１９のそれぞれには、流体を一定方向に流し、逆流を防ぐ逆止弁として用いられるエアオペレートバルブ１８ａ及び１９ａが設けられている。なお、このような逆止弁の種類としては、エアオペレートバルブの他、電磁切替弁や、ボールバルブ等の流路を開閉できるであれば良い。

図２（ａ），（ｂ）は、フッ素樹脂チューブ１２の具体的な構造を示す斜視図と断面図である。フッ素樹脂チューブ１２には、チューブ外面で凹、内面で凸となる、長手方向に延びる溝１２ａが周方向に９０°間隔で４箇所に形成されている。チューブ厚は略一定であるとする。

一実施形態に係るフッ素樹脂チューブ１２は、４つの溝１２ａの部分が径方向に内側に変形し易い状態になっている。従って、フッ素樹脂チューブ１２の外面に作動流体圧力が作用すると、図３（ａ），（ｂ）に変形前後のチューブ断面に示したように、４つの溝１２ａの部分が変形を誘導することになる。言い換えれば、フッ素樹脂チューブ１２に外面から作用する径方向への変形は、４つの溝１２ａによって、周方向に平均的に分散される結果となる。これにより、フッ素樹脂チューブ１２の局部的な大きな変形が抑えられるため、チューブポンプの小型化が可能であり、更にストレートのチューブの場合に比べて径方向の変形量が大きくなるため、作動流体圧力も低圧化され、ポンプ室１３の圧力と作動流体スペース１４の圧力が略同一となる。言い換えれば、作動流体スペース１４の圧力とポンプ室１３の体積変化量（吐出量）とは、略線形相関となる。したがって、作動流体圧で移送流体圧を推定可能になる。

なお、上記実施形態において、フッ素樹脂チューブ１２に形成される４つの溝の形状は、具体的には、図４（ａ）に示すようなＶ字状の溝１２ｂでもよいし、或いは図４（ｂ）に示すような所定曲率を持つ半円形状の溝１２ｃでもよい。

次に、図５を参照して、本発明の一実施形態に係るチューブポンプの吐出量の制御を説明する。図５は、チューブポンプの吐出量の制御の機能ブロック図である。上記のようにチューブポンプの吐出量の制御は、ポンプ本体１の作動流体スペース１４に設けられた圧力センサ１７、及び駆動制御部２によりなされる。

駆動制御部２は、主として、入力電圧に基づきピストン１６を駆動させるモータ２１と、圧力センサ１７から出力される圧力データから流量データを算出してチューブポンプを制御するパルス制御信号を出力するコントローラ２２と、コントローラ２２から入力されたパルス制御信号を増幅してモータ２１に出力するモータ駆動機器２３と、コントローラ２２に制御情報を入力可能な入力部２４と、コントローラ２２から出力される圧力データに基づき算出された流量データ等を表示する表示部２５とから構成されている。なお、上記のように成形された可撓性を有するフッ素樹脂チューブ１２の形状により作動流体スペース１４内の圧力と吐出量とが線形相関を有しているので、コントローラ２２は、広い圧力範囲において圧力データから流量データを正確に算出することが可能である。ポンプ本体１は、タンク３からレジスト液を吸入しノズル４から吐出する。ノズル４から吐出されたレジスト液は、レジスト塗布装置５にセットされた基板６上に滴下される。なお、レジスト液の吐出量、その他、吐出時間、吸込み量、吸込み時間等は入力部２４から入力された設定値により、任意に設定可能とされている。

上記のように構成された駆動制御部２により、圧力センサ１７で計測された作動流体スペース１４の圧力に基づき、コントローラ２２はパルス制御信号をモータ駆動機器２３に出力する。モータ駆動機器２３は、パルス制御信号を増倍させる共にその信号に基づきモータ２１を駆動させてピストン１６を移動させ、作動流体スペース１４の圧力を一定に制御する。そして、作動流体スペース１４内の圧力制御に加え、可撓性を有するように成形されたフッ素樹脂チューブ１２を有していることから、移送流体であるレジスト液の吐出量も一定に制御されることとなる。

また、ポンプ室１３において液と接する部分がチューブ形状であるため洗浄性に優れ、液に摺動する箇所が無いので、コンタミネーションが発生することはない。

また、製作するレジスト塗布装置によりレジストの吐出条件を変更したい場合であっても、入力部２４からコントローラ２２に所望の吐出量等を入力し、容易に吐出条件を変更すると共にその流量を一定に維持することができる。

以上、発明の一実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、追加、置換等が可能である。例えば、本実施形態に示したように作動流体スペース１４に減圧及び加圧を行うポンプは、容積式往復ポンプに限られることはなく、容積式回転ポンプ等であってもよい。

本発明の一実施形態に係るチューブポンプの断面図である。 本発明の一実施形態に係るチューブポンプに用いられるフッ素樹脂チューブの形状を示す図である。 本発明の一実施形態に係るチューブポンプに用いられるフッ素樹脂チューブの変形の様子を示す図である。 本発明の一実施形態に係るチューブポンプに用いられるフッ素樹脂チューブの他の形状を示す図である。 本発明の一実施形態に係るチューブポンプの吐出量の制御を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１…ポンプ本体、１１…筒体、１２…フッ素樹脂チューブ、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…溝、１３…ポンプ室、１４…作動流体スペース、１５…シリンダー、１６…ピストン、１７…圧力センサ、１８…供給側流路、１８ａ…逆止弁、１９…排出側流路、１９ａ…逆止弁、２…駆動制御部、２１…モータ、２２…コントローラ、２３…モータ駆動機器、２４…入力部、２５…表示部、３…タンク、４…ノズル、５…レジスト塗布装置、６…基板。

Claims (3)

1. 筒体内に同軸的に可撓性チューブを配置して、この可撓性チューブ内側を移送流体が移送されるポンプ室、外側を作動流体が充填される作動流体スペースとして構成されるチューブポンプであって、
   前記作動流体スペースに配置されて前記作動流体の圧力を測定する圧力センサと、
   該圧力センサによって計測された前記作動流体の圧力に基づき前記移送流体の圧力を制御する圧力制御部と
   を備えたことを特徴とするチューブポンプ。
2. 前記可撓性チューブは、径方向の変形応力に対して相対的に変形しやすい部分と変形しにくい部分が周方向に複数箇所交互に形成されていることを特徴とする請求項１記載のチューブポンプ。
3. 前記変形しやすい部分として、チューブ外面で凹、チューブ内面で凸となる複数の溝が周方向に均一分布をもって形成されていることを特徴とする請求項２記載のチューブポンプ。

Images