JP2016142196A - Pump and application device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポンプおよび塗布装置に関する。 The present invention relates to a pump and a coating apparatus.
フォトレジスト等の薬液(液体)を基板に塗布する薬液供給装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この薬液供給装置ではプランジャー方式のポンプを用いて薬液供給を行っている。 2. Description of the Related Art A chemical solution supply apparatus that applies a chemical solution (liquid) such as a photoresist to a substrate is known (see, for example, Patent Document 1). In this chemical solution supply apparatus, a chemical solution is supplied using a plunger type pump.
しかしながら、上記従来技術において、粘度の高い薬液をポンプで吐出することが想定されておらず、ポンプの耐久性に問題があった。そこで、高粘度の液体を吐出することが可能な新たなポンプの提供が望まれていた。 However, in the above prior art, it is not assumed that a high-viscosity chemical solution is discharged by a pump, and there is a problem with the durability of the pump. Accordingly, it has been desired to provide a new pump capable of discharging a highly viscous liquid.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、耐久性に優れ、高粘度の液体を吐出可能なポンプおよび塗布装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a subject, and it aims at providing the pump and coating device which are excellent in durability and can discharge a highly viscous liquid.
本発明の第1態様に従えば、筐体と、前記筐体内に同軸的に配置され、液体が収容される可撓性部材と、作動流体を収容するシリンダ部と、前記シリンダ部に対して往復動可能に挿入され、前記筐体と前記可撓性部材との隙間に前記作動流体を供給して前記可撓性部材から前記液体を排出させるプランジャーと、前記シリンダ部における前記プランジャーの挿入部に配置され、前記プランジャーに摺接する第1のシール部材および第2のシール部材と、を備え、前記第1のシール部材は、前記第2のシール部材よりも前記プランジャーの先端側に配置されるとともに耐圧機能を有したシール部材であり、前記第2のシール部材は、漏れ防止機能を有したシール部材であるポンプが提供される。 According to the first aspect of the present invention, a housing, a flexible member that is coaxially disposed in the housing and that stores a liquid, a cylinder portion that stores a working fluid, and the cylinder portion A plunger that is reciprocally inserted to supply the working fluid to a gap between the housing and the flexible member and to discharge the liquid from the flexible member; and A first seal member and a second seal member that are disposed in the insertion portion and are in sliding contact with the plunger, wherein the first seal member is on the distal end side of the plunger with respect to the second seal member. The second sealing member is a sealing member having a pressure resistance function and the second sealing member is a sealing member having a leakage prevention function.
第1態様に係るポンプによれば、プランジャー先端側に耐圧機能を有した第1のシール部材を備えるので、高粘度の液体を良好に排出可能であって、且つ耐久性に優れたものとなる。一方、第1のシール部材は耐圧性に優れるものの、シール性が相対的に低くなる。そのため、第1のシール部材の隙間から作動媒体が漏れ出すおそれがあるが、この場合においても漏れ防止機能を有した第2シール部材を備えるので、第1のシール部材の隙間から漏れ出した作動媒体がシリンダ部の外側まで漏れ出すといった不具合の発生を防止することができる。
例えば、第2のシール部材がプランジャー先端側に配置されていると、プランジャーの往復動作に伴って振動した第2のシール部材が作動媒体を脈動させるおそれがある。すると、作動媒体の脈動が液体に伝達することで液体の塗膜の品質が低下するおそれがある。本発明では、第1のシール部材がプランジャー先端側に配置されるため、作動媒体が脈動することが防止される。
したがって、耐久性に優れ、高粘度の液体を吐出することが可能なポンプが提供される。
According to the pump according to the first aspect, since the first seal member having a pressure-resistant function is provided on the plunger tip side, the high-viscosity liquid can be discharged well and has excellent durability. Become. On the other hand, although the first sealing member is excellent in pressure resistance, the sealing performance is relatively low. Therefore, there is a possibility that the working medium leaks from the gap between the first seal members, but even in this case, since the second seal member having a leakage preventing function is provided, the operation leaked from the gap between the first seal members. It is possible to prevent a problem that the medium leaks to the outside of the cylinder portion.
For example, if the second seal member is arranged on the plunger tip side, the second seal member that vibrates with the reciprocating motion of the plunger may cause the working medium to pulsate. Then, the pulsation of the working medium is transmitted to the liquid, so that the quality of the liquid coating film may be deteriorated. In the present invention, since the first seal member is disposed on the plunger tip side, the working medium is prevented from pulsating.
Therefore, a pump having excellent durability and capable of discharging a highly viscous liquid is provided.
上記第1態様において、前記第1のシール部材と前記プランジャーとの隙間から前記第2のシール部材側に漏れ出した前記作動流体の量を検出する検出部を備える構成としてもよい。
この構成によれば、作動媒体の漏れ量の検出結果を利用することでメンテナンスを行う必要性の有無を容易に判断することが可能となる。
The first aspect may include a detection unit that detects an amount of the working fluid that has leaked to the second seal member side from a gap between the first seal member and the plunger.
According to this configuration, it is possible to easily determine whether or not maintenance is necessary by using the detection result of the leakage amount of the working medium.
上記第1態様において、前記検出部の検出結果に基づいて、ポンプ本体に関する状態を判定する判定部を備える構成としてもよい。
この構成によれば、ポンプ本体におけるメンテナンスの必要性の有無を確実に判定することが可能となる。よって、ポンプのメンテナンスが適切に実施されることで、メンテナンス不良によってポンプが故障するといった不具合の発生を未然に防止することができる。
The first aspect may be configured to include a determination unit that determines a state related to the pump body based on a detection result of the detection unit.
According to this configuration, it is possible to reliably determine whether the pump body needs maintenance. Therefore, when the maintenance of the pump is appropriately performed, it is possible to prevent the occurrence of a malfunction such as a failure of the pump due to poor maintenance.
本発明の第2態様に従えば、液体を被塗布物に対して塗布する塗布部と、前記塗布部に前記液体を供給する液体供給手段と、を備えた塗布装置において、前記液体供給手段として、上記第1態様のポンプを用いる塗布装置が提供される。 According to a second aspect of the present invention, in the coating apparatus comprising: an application unit that applies a liquid to an object to be applied; and a liquid supply unit that supplies the liquid to the application unit. A coating apparatus using the pump of the first aspect is provided.
第2態様に係る塗布装置によれば、第1態様に係るポンプを備えるので、長期に亘って高粘度の液体を被塗布物に塗布することが可能な信頼性の高い塗布装置を提供できる。 According to the coating apparatus which concerns on a 2nd aspect, since the pump which concerns on a 1st aspect is provided, the reliable coating apparatus which can apply | coat a highly viscous liquid to a to-be-coated object over a long term can be provided.
本発明によれば、耐久性に優れ、高粘度の液体を吐出することができる。 According to the present invention, it is excellent in durability and can discharge a highly viscous liquid.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、ポンプを液体供給手段として備えた塗布装置を例に挙げて説明する。本実施形態の塗布装置は、粘性が比較的高いフォトレジスト等の薬液(液体)を半導体基板(ウエハ)上に塗布するためのものである。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, a coating apparatus provided with a pump as a liquid supply means will be described as an example. The coating apparatus of this embodiment is for coating a chemical liquid (liquid) such as a photoresist having a relatively high viscosity on a semiconductor substrate (wafer).
In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent.
(第1実施形態)
図1は本実施形態に係る塗布装置の概略構成を示す図である。
図1に示すように、塗布装置100は、液体供給手段としてのポンプ20と、液体供給路11と、液体供給路11を閉塞可能(開閉可能)なバルブ12と、被塗布物としての半導体基板1に対して液体を塗布するための塗布部13と、半導体基板1を保持するステージ14とを備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a coating apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, a
液体供給路11は、ポンプ20と塗布部13との間を接続し、ポンプ20側から塗布部13へと液体を供給する。バルブ12は、液体供給路11の途中に設けられている。液体供給路11は、バルブ12とポンプ20との間を接続する上流供給路11aと、バルブ12と塗布部13との間を接続する下流供給路11bとを含む。塗布部13としては、例えば、インクジェットヘッドやスリットノズル等を例示することができる。なお、バルブ12は、液体供給路11の途中に設けられていなくても良い。
The
図2はポンプ20の概略構成図である。図3は、ポンプ20の要部概略構成を示す断面図である。
図2に示すように、ポンプ20は、本体部21とシリンダ部22とを有したプランジャー方式のポンプである。本体部21は、シリンダ部22に対してボルト(不図示)により固定されるケース部材(筐体)23と、ケース部材23内に取り付けられる可撓性チューブ(可撓性部材)24とを含む。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
As shown in FIG. 2, the
ケース部材23は、液体供給路11(上流供給路11a)に接続される接続部26を含む。接続部26には、可撓性チューブ24に連通される流体排出口26aが形成されている。流体排出口26aは、作動媒体35により可撓性チューブ24から排出された液体を液体供給路11により塗布部13側に供給する。
The
可撓性チューブ24は、径方向に膨張収縮自在の弾性部材から構成される。可撓性チューブ24は、ケース部材23との間で隙間を生じるように該ケース部材23内に収容されている。この隙間は、作動媒体35が流れ込むことで可撓性チューブ24を膨張収縮させる本体側駆動室25を構成する。可撓性チューブ24は、内部にレジスト液等の薬液を収容している。なお、可撓性チューブ24は、不図示の薬液タンクから薬液が随時供給されることで薬液を内部に収容する構成であってもよい。
The
可撓性チューブ24は、例えば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)により形成されている。接続部26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24の素材として用いるようにしても良い。接続部26も同様に他の樹脂材料や金属材料を素材として用いるようにしても良い。
The
シリンダ部22は、シリンダボディ30と、シリンダボディ30に形成されたシリンダ孔(プランジャーの挿入部)30aに対して軸方向に往復自在に組み付けられたピストン(プランジャー)31と、を備える。シリンダ部22は、ピストン31を往復運動させるための駆動装置32を有する。
The
シリンダ部22は、ピストン31の先端面とシリンダ孔30aの底面30bとの間にピストン側の駆動室33が形成されている。シリンダ部22は、シリンダボディ30に形成された連通孔34によりシリンダ側駆動室33が本体部21側の本体側駆動室25に連通している。
In the
本体側駆動室25およびシリンダ側駆動室33には駆動用の作動媒体35が封入されている。作動媒体35は、例えば、非圧縮性媒体から構成される。駆動室25,33内の作動媒体35は連通孔34を介して連通している。
A
本実施形態において、シリンダ部22は、シリンダボディ30とピストン31との間に、前側シール部材(第1のシール部材)40と、後側シール部材(第2のシール部材)41と、を備えている。
In the present embodiment, the
前側シール部材40および後側シール部材41は、シリンダボディ30とピストン31との間に組み込まれている。具体的に前側シール部材40および後側シール部材41は、シリンダ孔30aの内周面に組み込まれることでピストン31の外周面に摺接する。
The
前側シール部材40は、後側シール部材41よりもピストン31の先端側に配置されるとともに耐圧機能を有したリング状のシール部材から構成される。後側シール部材41は、漏れ防止機能を有したリング状のシール部材から構成される。
The
後側シール部材41は、例えば、ゴム等の硬度が低い材料から構成されており、例えば、0.5〜1.0MPa程度の耐圧性を有している。一方、前側シール部材40は、後側シール部材41よりも十分に高い、例えば、20MPa程度の耐圧性を有する樹脂材料から構成されている。
The
このような構成に基づき、ポンプ20は、ピストン31をシリンダ孔30aの底面30bに向けて前進移動させると、シリンダ側駆動室33を収縮させる。このとき、シリンダ側駆動室33内の作動媒体35は本体側駆動室25内に流入する。可撓性チューブ24は作動媒体35に押圧されて収縮する。これにより、可撓性チューブ24の内部に収容された液体が流体排出口26aから液体供給路11(上流供給路11a)に排出される。
Based on such a configuration, the
一方、ピストン31を後退方向に移動させると、シリンダ側駆動室33が膨張することで、該本体側駆動室25内の作動媒体35がシリンダ側駆動室33内に流入し、作動媒体35による可撓性チューブ24の押圧が解除される。
On the other hand, when the
このような構成に基づき、ポンプ20は、シリンダ孔30a内のピストン31が往復動すると、駆動室25、33内に封入された作動媒体35の移動により本体側駆動室25が膨張収縮し、該本体側駆動室25の膨張収縮に連動させてバルブ12の開閉作動することによって液体供給路11を介して薬液を塗布部13に供給することができる。
Based on such a configuration, when the
ところで、ピストン31の先端側に配置された前側シール部材40にはシリンダ側駆動室33内で高圧となった作動媒体35から圧力が働く。本実施形態では、前側シール部材40が耐圧機能を有しているため、該前側シール部材40の摩耗や劣化によるシール性の劣化速度を抑えることができる。
By the way, pressure is applied to the
また、一般的に、耐圧機能を有した前側シール部材40はピストン31との摺接時において、ピストンの表面形状に対する追従性が低いため、シール機能が相対的に低くなる。そのため、前側シール部材40とシリンダ孔30aとの隙間を伝ってシリンダ孔30aの外側方向に作動媒体35の一部が漏れ出してしまう。
In general, the
これに対し、本実施形態のポンプ20は、作動媒体35が漏れ出す方向に、漏れ防止機能を有した後側シール部材41を備えるので、前側シール部材40とシリンダ孔30aとの隙間を伝ってシリンダ孔30aの外側方向に漏れ出した作動媒体35は後側シール部材41によりシールされてシリンダ孔30aの外側に漏れ出すことが防止される。
On the other hand, since the
ここで、前側シール部材40および後側シール部材41の配置位置を入れ替えた場合、すなわち漏れ防止機能を有するシール部材をピストン31の先端側に配置し、耐圧機能を有したシール部材をピストン31の先端と反対側に配置した場合、ピストン31の往復動作時に、漏れ防止機能を有するシール部材は耐圧性が低いために振動してしまう。すると、漏れ防止機能を有したシール部材に生じた振動は、作動媒体35に伝達されることで該作動媒体35を脈動させてしまうおそれがある。
Here, when the arrangement positions of the
脈動した作動媒体35が本体側駆動室25に供給されてしまうと、作動媒体35により押圧された可撓性チューブ24内の薬液にも脈動が伝達されてしまい、塗布部13が半導体基板1上に塗布した薬液の塗膜表面が波打つことで塗膜の品質を大きく低下させてしまう。
When the
このような問題の発生を解消すべく、本実施形態のポンプ20では、上述のように耐圧機能を有したシール部材をピストン先端側に配置し、漏れ出した作動媒体35をシールするための漏れ防止機能を有したシール部材をプランジャー基部側に配置した構造を採用するため、上述したように作動媒体35が脈動してしまうのを防止することができる。よって、作動媒体35の脈動によって生じる薬液の塗膜品質の低下を生じることが無い。
In order to eliminate the occurrence of such a problem, in the
以上述べたように、本実施形態に係るポンプ20によれば、ピストン先端側に耐圧機能を有した前側シール部材40を備えるので、高粘度の薬液を良好に排出可能であり、長期に亘って優れたシール性を発揮することができる。
また、本実施形態では、前側シール部材40及び後側シール部材41を組み合わせることで、前側シール部材40により耐圧機能を発揮させつつ、後側シール部材41により作動媒体35のシリンダ外部への漏れ出しを防止することができる。
さらに、前側シール部材40および後側シール部材41をピストン先端側からこの順に配置することで作動媒体35に生じる脈動を抑制することができる。
As described above, according to the
Further, in the present embodiment, by combining the
Furthermore, the pulsation which arises in the working
したがって、本実施形態の塗布装置100によれば、耐久性に優れ、高粘度の液体を吐出することが可能な上記ポンプ20を備えるので、長期に亘って高粘度の薬液を半導体基板1に塗布することが可能な信頼性の高い装置が提供される。
Therefore, according to the
(第2実施形態)
続いて、第2実施形態に係るポンプの構成について説明する。図4は本実施形態に係るポンプの要部概略構成を示す断面図である。なお、第1実施形態と共通の構成および部材については同じ符号を付し、その説明については省略若しくは簡略化するものとする。
(Second Embodiment)
Next, the configuration of the pump according to the second embodiment will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a main part of the pump according to the present embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structure and member which are common in 1st Embodiment, and the description shall be abbreviate | omitted or simplified.
図4に示すように、本実施形態のポンプ50は、作動媒体35を検出可能な検出部51と、ポンプ50の各構成部材の駆動を制御する制御部52とを備える。検出部51は、前側シール部材40と後側シール部材41との間に漏れ出した作動媒体35の量を検出するためのものである。制御部52は、検出部51の検出結果に基づいて、ポンプ本体に関する情報として、例えば、ポンプに関するメンテナンスの必要性の可否などを判定するためのものである。
As shown in FIG. 4, the
本実施形態において、検出部51は、ピストン31の外周面と摺接させるように、前側シール部材40および後側シール部材41を保持するシール保持部42の内壁面に形成された凹部43に配置されている。凹部43は、前側シール部材40と後側シール部材41との間に漏れ出した作動媒体35を収容するバッファとして機能する。
In the present embodiment, the
シール保持部42の内壁面は、シリンダ孔30aの一部を構成している。凹部43は、シール保持部材42の内壁面の周方向に沿って形成されている。なお、凹部43は、シール保持部材42の内壁面の周方向の全域に亘って形成されていてもよい。
The inner wall surface of the seal holding part 42 constitutes a part of the
本実施形態のポンプ50においても、前側シール部材40とシリンダ孔30aとの隙間を伝ってシリンダ孔30aの外側方向に漏れ出した作動媒体35を後側シール部材41によってシールすることでシリンダ部22の外側への漏れ出しを防止している。
Also in the
ところで、前側シール部材40とシリンダ孔30aとの隙間に漏れ出した作動媒体35が所定量を超えると、後側シール部材41のシール性能を超えてしまい、作動媒体35がシリンダ部22の外側まで漏れ出すことで最悪の場合、ポンプ50の故障を招くおそれがある。そこで、ポンプ50の故障を未然に防止するためには、所定量の作動媒体35が漏れ出したタイミングでポンプ50のメンテナンス作業を行うことが望ましい。
By the way, when the working
これに対し、本実施形態のポンプ50では、検出部51から検出結果に基づいて、制御部52が前側シール部材40とシリンダ孔30aとの隙間における作動媒体35の漏れ出し量を判定可能となっている。よって、制御部52は、作動媒体35の漏れ出し量が所定値に到達した際、ポンプ50におけるメンテナンスの必要性の有無を簡便且つ確実に判定することができる。例えば、制御部52は、ポンプ50のメンテナンスが必要であると判定した場合、不図示のアラームを通知したり、不図示の表示部にメンテナンスが必要であるといった表示を行うようにすればよい。これによれば、オペレーターに対し、ポンプ50のメンテナンス時期を容易に認識させることができ、メンテナンスが適切に実施されることで、メンテナンス不良によってポンプ50が故障するといった不具合の発生を未然に防止することができる。
On the other hand, in the
本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、塗布部13にフォトレジスト(液体)を供給する供給手段として本発明のポンプを適用した場合を例に挙げたが、供給する液体の種類はフォトレジストに限定されず、粘性が比較的高く圧送する必要がある液体であれば種々のものに適用可能である。すなわち、本発明のポンプは、液体の種類によらず、粘性の高い液体材料を圧送する液体供給手段であればいずれにも適用可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification. For example, in the above embodiment, the case where the pump of the present invention is applied as the supply means for supplying the photoresist (liquid) to the
1…半導体基板(被塗布物)、20、50…ポンプ(液体供給手段)、22…シリンダ部、23…ケース部材(筐体)、24…可撓性チューブ(可撓性部材)、30a…シリンダ孔(プランジャーの挿入部)、31…ピストン(プランジャー)、40…前側シール部材(第1のシール部材)、41…後側シール部材(第2のシール部材)、51…検出部、52…制御部(判定部)、100…塗布装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate (to-be-coated object) 20, 50 ... Pump (liquid supply means), 22 ... Cylinder part, 23 ... Case member (housing), 24 ... Flexible tube (flexible member), 30a ... Cylinder hole (plunger insertion part), 31 ... piston (plunger), 40 ... front seal member (first seal member), 41 ... rear seal member (second seal member), 51 ... detection part, 52... Control unit (determination unit), 100.
Claims (4)
前記筐体内に同軸的に配置され、液体が収容される可撓性部材と、
作動流体を収容するシリンダ部と、
前記シリンダ部に対して往復動可能に挿入され、前記筐体と前記可撓性部材との隙間に前記作動流体を供給して前記可撓性部材から前記液体を排出させるプランジャーと、
前記シリンダ部における前記プランジャーの挿入部に配置され、前記プランジャーに摺接する第1のシール部材および第2のシール部材と、を備え、
前記第1のシール部材は、前記第2のシール部材よりも前記プランジャーの先端側に配置されるとともに耐圧機能を有したシール部材であり、
前記第2のシール部材は、漏れ防止機能を有したシール部材である
ポンプ。 A housing,
A flexible member disposed coaxially in the housing and containing a liquid;
A cylinder portion for storing the working fluid;
A plunger that is reciprocally inserted into the cylinder portion, supplies the working fluid to a gap between the housing and the flexible member, and discharges the liquid from the flexible member;
A first seal member and a second seal member, which are disposed in an insertion portion of the plunger in the cylinder portion and slidably contact the plunger;
The first seal member is a seal member that is disposed closer to the distal end side of the plunger than the second seal member and has a pressure resistance function,
The second seal member is a seal member having a leakage prevention function.
請求項1に記載のポンプ。 The pump according to claim 1, further comprising: a detection unit that detects an amount of the working fluid that has leaked toward the second seal member from a gap between the first seal member and the plunger.
請求項2に記載のポンプ。 The pump according to claim 2, further comprising a determination unit that determines a state related to the pump body based on a detection result of the detection unit.
前記液体供給手段として、請求項1〜3のいずれか一項に記載のポンプを用いる
塗布装置。 In an application apparatus comprising: an application unit that applies liquid to an object to be applied; and a liquid supply unit that supplies the liquid to the application unit.
The applicator using the pump as described in any one of Claims 1-3 as said liquid supply means.
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