JP2019148236A - ポンプ装置および基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】薬液の清浄度を維持することが可能なポンプ装置及び基板処理装置を提供する。【解決手段】ローリングダイアフラム２５は、液押し部４１と、リング状周縁部４３と、液押し部４１とリング状周縁部４３とを接続させる折り返し筒状部４５とを備えている。折り返し筒状部４５は、折り返されて形成された重なり部分４７を有する。収容空間３５の容積が４９ｃｃ以下である場合に、折り返し筒状部４５の重なり部分４７の隙間４７Ａの幅ＷＤ１は、液押し部４１の幅ＷＤ２の１／２０以上１／６以下である。その範囲内であれば、折り返し筒状部４５に薬液が流れやすくなる。また、渦による薬液流れの乱れが抑えられるので、流入口３７から流出口３９まで薬液を比較的円滑に流すことができる。すなわち、折り返し筒状部の液置換性が良くなる。そのため、薬液が固化し、その固化物が薬液中に混入することを防止でき、薬液の清浄度を維持することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体基板、液晶表示装置や有機ＥＬ（electroluminescence）表示装置などのＦＰＤ（Flat Panel Display）用の基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板等の基板に対して供給される薬液を送るためのポンプ装置およびそれを備えた基板処理装置に関する。
従来のポンプ装置は、シリンダと、シリンダ内に収容されて往復移動されるピストンと、薬液を送り出すためのチャンバ内の体積を増減させるローリングダイアフラムとを備えている。ローリングダイアフラムの中心部分（液押し部分）はピストンに取り付けられる。一方、ローリングダイアフラムの周縁部は、シリンダの内壁に取り付けられる。ピストンの往復移動に伴ってローリングダイアフラムは変形し、これによって、チャンバ内の体積は増減される（例えば、特許文献１参照）。
ピストンとシリンダの内壁との間には、ローリングダイアフラムの膜が折り返されることにより形成されたＵ字状の折り返し筒状部が配置されている。これにより、ピストンの移動距離を稼ぐことができるので、より多くの量の薬液を送ることができる。また、ローリングダイアフラムの折り返し筒状部によりピストンとシリンダの内壁との間の隙間が狭いので、ピストンの移動量に比例してチャンバ内の体積を変化できる。そのため、定量性の面においても優れている。
特開２００７−２３９３５号公報
しかしながら、このような従来装置は次の問題がある。Ｕ字状の折り返し筒状部は狭く深い。そのため、重なり部分（特に折り返し筒状部の底のロール部分）は、薬液の流動性が悪く、すなわち、液置換性が悪い。そのため、折り返し筒状部で固化した薬液を噛んでしまったりするとなかなか洗い出すことができない。また、折り返し筒状部で固化した薬液がチャンバ内の薬液中に含まれてしまうと、薬液の清浄度を悪化させてしまうおそれがある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、薬液の清浄度を維持することが可能なポンプ装置および基板処理装置を提供することを目的とする。
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係るポンプ装置は、薬液を収容する収容部と、前記収容部内を往復移動する可動部材と、前記収容部内の薬液を収容する収容空間を区画するローリングダイアフラムであって、前記可動部材の先端部に取り付けられた液押し部、前記収容部の内周壁に取り付けられるリング状周縁部、および前記液押し部と前記リング状周縁部とを接続させると共に、前記リング状周縁部よりも前記可動部材の吸引移動方向の位置で折り返されることにより形成された重なり部分を有する折り返し筒状部を有する前記ローリングダイアフラムと、を備え、押し出し移動方向における予め設定された端位置に前記液押し部が存在しているときの前記収容空間の容積は、４９ｃｃ以下であり、前記折り返し筒状部の前記重なり部分の隙間の幅は、前記液押し部の幅の１／２０以上１／６以下であることを特徴とするものである。
本発明に係るポンプ装置によれば、ローリングダイアフラムは、液押し部と、リング状周縁部と、液押し部とリング状周縁部とを接続させる折り返し筒状部とを備えている。折り返し筒状部は、折り返されて形成された重なり部分を有する。収容空間の容積が４９ｃｃ以下である場合に、折り返し筒状部の重なり部分の隙間の幅は、液押し部の幅の１／２０以上１／６以下である。その範囲内であれば、折り返し筒状部に薬液が流れやすくなる。また、渦による薬液流れの乱れが抑えられるので、流入口から流出口まで薬液を比較的円滑に流すことができる。すなわち、折り返し筒状部の液置換性が良くなる。そのため、薬液が固化し、その固化物が薬液中に混入することを防止でき、薬液の清浄度を維持することができる。
また、本発明に係るポンプ装置は、薬液を収容する収容部と、前記収容部内を往復移動する可動部材と、前記収容部内の薬液を収容する収容空間を区画するローリングダイアフラムであって、前記可動部材の先端部に取り付けられた液押し部、前記収容部の内周壁に取り付けられるリング状周縁部、および前記液押し部と前記リング状周縁部とを接続させると共に、前記リング状周縁部よりも前記可動部材の吸引移動方向の位置で折り返されることにより形成された重なり部分を有する折り返し筒状部を有する前記ローリングダイアフラムと、を備え、押し出し移動方向における予め設定された端位置に前記液押し部が存在しているときの前記収容空間の容積は、０．４６ｃｃ以上１．５ｃｃ以下であり、前記折り返し筒状部の前記重なり部分の隙間の幅は、前記液押し部の幅の１／３０以上１／５以下であることを特徴とするものである。
本発明に係るポンプ装置によれば、ローリングダイアフラムは、液押し部と、リング状周縁部と、液押し部とリング状周縁部とを接続させる折り返し筒状部とを備えている。折り返し筒状部は、折り返されて形成された重なり部分を有する。収容空間の容積が０．４６ｃｃ以上１．５ｃｃ以下である場合に、折り返し筒状部の重なり部分の隙間の幅は、液押し部の幅の１／３０以上１／５以下である。その範囲内であれば、折り返し筒状部に薬液が流れやすくなる。また、渦による薬液流れの乱れが抑えられるので、流入口から流出口まで薬液を比較的円滑に流すことができる。すなわち、折り返し筒状部の液置換性が良くなる。そのため、薬液が固化し、その固化物が薬液中に混入することを防止でき、薬液の清浄度を維持することができる。
また、上述のポンプ装置において、押し出し移動方向における予め設定された端位置に前記液押し部が存在しているときに、前記折り返し筒状部の前記重なり部分の隙間の幅は、前記液押し部と、前記液押し部と対向する前記収容部の内壁との隙間の幅よりも大きいことが好ましい。これにより、液押し部の移動方向における、液押し部と収容部の内壁との隙間よりも、重なり部分の隙間に薬液が流れやすくなる。そのため、折り返し筒状部の液置換性が良くなる。
また、上述のポンプ装置において、前記収容部は、前記収容空間に薬液を流入させる流入口と、前記収容空間から薬液を流出させる流出口とを備え、前記流入口および前記流出口は各々、前記折り返し筒状部のロール部側に向くように前記収容部の内周壁に傾斜して設けられることが好ましい。これにより、折り返し筒状部に薬液が行き渡りやすくできる。折り返し部の液置換性が更に良くなる。
また、本発明に係る基板処理装置は、基板を保持する保持部と、前記保持部で保持された前記基板に対して薬液を吐出するノズルと、前記ノズルに薬液を送るためのポンプ装置と、備え、前記ポンプ装置は、薬液を収容する収容部と、前記収容部内を往復移動する可動部材と、前記収容部内の薬液を収容する収容空間を区画するローリングダイアフラムであって、前記可動部材の先端部に取り付けられた液押し部、前記収容部の内周壁に取り付けられるリング状周縁部、および前記液押し部と前記リング状周縁部とを接続させると共に、前記リング状周縁部よりも前記可動部材の吸引移動方向の位置で折り返されることにより形成された重なり部分を有する折り返し筒状部を有する前記ローリングダイアフラムと、を備え、押し出し移動方向における予め設定された端位置に前記液押し部が存在しているときの前記収容空間の容積は、４９ｃｃ以下であり、前記折り返し筒状部の前記重なり部分の隙間の幅は、前記液押し部の幅の１／２０以上１／６以下であることを特徴とするものである。
本発明に係る基板処理装置によれば、ポンプ装置のローリングダイアフラムは、液押し部と、リング状周縁部と、液押し部とリング状周縁部とを接続させる折り返し筒状部とを備えている。折り返し筒状部は、折り返されて形成された重なり部分を有する。収容空間の容積が４９ｃｃ以下である場合に、折り返し筒状部の重なり部分の隙間の幅は、液押し部の幅の１／２０以上１／６以下である。その範囲内であれば、折り返し筒状部に薬液が流れやすくなる。また、渦による薬液流れの乱れが抑えられるので、流入口から流出口まで薬液を比較的円滑に流すことができる。すなわち、折り返し筒状部の液置換性が良くなる。そのため、薬液が固化し、その固化物が薬液中に混入することを防止でき、薬液の清浄度を維持することができる。
また、本発明に係る基板処理装置は、基板を保持する保持部と、前記保持部で保持された前記基板に対して薬液を吐出するノズルと、前記ノズルに薬液を送るためのポンプ装置と、備え、前記ポンプ装置は、薬液を収容する収容部と、前記収容部内を往復移動する可動部材と、前記収容部内の薬液を収容する収容空間を区画するローリングダイアフラムであって、前記可動部材の先端部に取り付けられた液押し部、前記収容部の内周壁に取り付けられるリング状周縁部、および前記液押し部と前記リング状周縁部とを接続させると共に、前記リング状周縁部よりも前記可動部材の吸引移動方向の位置で折り返されることにより形成された重なり部分を有する折り返し筒状部を有する前記ローリングダイアフラムと、を備え、押し出し移動方向における予め設定された端位置に前記液押し部が存在しているときの前記収容空間の容積は、０．４６ｃｃ以上１．５ｃｃ以下であり、前記折り返し筒状部の前記重なり部分の隙間の幅は、前記液押し部の幅の１／３０以上１／５以下であることを特徴とするものである。
本発明に係るポンプ装置によれば、ポンプ装置のローリングダイアフラムは、液押し部と、リング状周縁部と、液押し部とリング状周縁部とを接続させる折り返し筒状部とを備えている。折り返し筒状部は、折り返されて形成された重なり部分を有する。収容空間の容積が０．４６ｃｃ以上１．５ｃｃ以下である場合に、折り返し筒状部の重なり部分の隙間の幅は、液押し部の幅の１／３０以上１／５以下である。その範囲内であれば、折り返し筒状部に薬液が流れやすくなる。また、渦による薬液流れの乱れが抑えられるので、流入口から流出口まで薬液を比較的円滑に流すことができる。すなわち、折り返し筒状部の液置換性が良くなる。そのため、薬液が固化し、その固化物が薬液中に混入することを防止でき、薬液の清浄度を維持することができる。
本発明に係るポンプ装置および基板処理装置によれば、薬液の清浄度を維持することができる。
実施例に係る基板処理装置の概略構成図である。 押し出し移動方向における予め設定された端位置にローリングダイアフラムの液押し部が存在しているときの実施例のポンプ装置を示す縦断面図である。 吸引移動方向における位置にローリングダイアフラムの液押し部が存在しているときの実施例のポンプ装置を示す縦断面図である。 （ａ）は、流体解析モデルの斜視図であり、（ｂ）は、割合１：２０の流体解析モデルである。 （ａ）は、割合１：１０の流体解析モデルであり、（ｂ）は、割合１：５の流体解析モデルである。 標準サイズの流体解析結果を示す表である。 半分サイズの流体解析結果を示す表である。 ２倍サイズの流体解析結果を示す表である。 図４（ａ）の流体解析モデルの横断面である収容空間を示す図である。 図４（ａ）の流体解析モデル（割合１：２）の横断面である収容空間を示す図である。 図４（ａ）の流体解析モデルの横断面である収容空間を示す解析データの一例である。 図４（ａ）の流体解析モデルの縦断面である収容空間、流入口および流出口を示す解析データの一例である。 流体解析モデルの主要な流れの軌跡を示す解析データの一例である。 変形例に係る基板処理装置の概略構成図である。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、実施例に係る基板処理装置の概略構成図である。図２、図３は、実施例のポンプ装置を示す縦断面図である。なお、図２は、押し出し移動方向における予め設定された端位置にローリングダイアフラムの液押し部が存在しているときの図である。また、図３は、吸引移動方向における位置にローリングダイアフラムの液押し部が存在しているときの図である。
＜基板処理装置１の構成＞
図１を参照する。基板処理装置１は、ノズル２と保持回転部３とを備えている。ノズル２は、保持回転部３で保持された基板Ｗに対して薬液を吐出するものである。薬液は、例えば、レジスト液、反射防止膜形成用の塗布液、シンナー等の溶剤、純水（ＤＩＷ）等のリンス液、現像液、またはエッチング液である。
保持回転部３は、基板Ｗを保持し、保持した基板Ｗを回転するものである。保持回転部３は、スピンチャック４と回転駆動部５とを備えている。スピンチャック４は、回転軸ＡＸ周りに回転可能に構成されている。スピンチャック４は、例えば、基板Ｗの裏面を真空吸着することにより基板Ｗを略水平姿勢で保持する。一方、回転駆動部５は、スピンチャック４を回転軸ＡＸ周りに回転させる駆動を行う。回転駆動部５は、電動モータ等で構成されている。保持回転部３は本発明の保持部に相当する。
また、基板処理装置１は、薬液供給源７、薬液配管８Ａ，８Ｂ、ポンプ装置９および開閉弁（ＯＮ・ＯＦＦ弁）Ｖ１，Ｖ２を備えている。薬液供給源７は、例えば、薬液を貯留するタンクまたはボトルで構成されている。薬液配管８Ａ，８Ｂの一端は、薬液供給源７に接続され、その他端は、ノズル２に接続されている。
薬液供給源７とノズル２との間の薬液配管８Ａ，８Ｂには、ポンプ装置９が設けられている。ポンプ装置９は薬液を送る機構である。ポンプ装置９の詳細については後述する。薬液供給源７とポンプ装置９の間の薬液配管８Ａには、開閉弁Ｖ１が設けられている。ポンプ装置９とノズル２との間の薬液配管８Ｂには、開閉弁Ｖ２が設けられている。開閉弁Ｖ２は、薬液の供給およびその供給の停止を行う。なお、薬液配管８Ａ，８Ｂには、例えば、異物除去フィルタおよび、液だれ防止のためのサックバック弁の少なくともいずれかが設けられていてもよい。
基板処理装置１は、１または２以上の制御部１３と、操作部１５とを備えている。制御部１３は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を有している。制御部１３は、基板処理装置１およびポンプ装置９の各構成を制御する。操作部１５は、入力部、表示部および記憶部を備えている。記憶部は、ＲＯＭ（Read-only Memory）、ＲＡＭ（Random-Access Memory）、およびハードディスク等で構成されている。記憶部には、例えば基板処理の各種条件が記憶されている。
＜ポンプ装置９の構成＞
ポンプ装置９は、図２、図３のように、チャンバ２１、可動部材（またはピストンとも言う）２３、ローリングダイアフラム２５、電動モータ２７および変換機構２９を備えている。
チャンバ２１は、薬液を収容するものであり、円柱状の空洞を有している。チャンバ２１は、本発明の収容部に相当する。チャンバ２１は、チャンバ本体３１とガイド部３３を備えている。チャンバ本体３１には、収容空間（またはポンプ室とも言う）３５、流入口３７、流出口３９および圧力センサ（図示しない）を備えている。可動部材２３は、チャンバ２１内をＸ方向に往復移動するものである。可動部材２３は、円柱状に形成されている。
ローリングダイアフラム２５は、チャンバ２１内の薬液を収容する収容空間３５を区画するものである。すなわち、収容空間３５は、チャンバ本体３１の内壁３１Ａ，３１Ｂ（丸みがあるコーナー部を含む）と、ローリングダイアフラム２５とで囲まれた空間である。可動部材２３の移動によって、ローリングダイアフラム２５が変形する。ローリングダイアフラム２５が変形すると、収容空間３５の体積が変化する。
ローリングダイアフラム２５は、液押し部４１、周縁部４３および折り返し筒状部４５を備えている。ローリングダイアフラム２５は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：polytetrafluoroethylene）などのフッ素樹脂で形成される。液押し部４１は、可動部材２３の先端部に取り付けられている。そのため、液押し部４１は、可動部材２３と一体となって移動される。周縁部４３はリング状である。周縁部４３は、チャンバ２１の円筒内面のような内周壁（内壁）３１Ｂに取り付けられている。具体的には、図２のように、周縁部４３は、チャンバ本体３１とガイド部３３で挟まれることで取り付けられている。
折り返し筒状部４５は、筒状の膜である。折り返し筒状部４５は、液押し部４１とリング状の周縁部４３とを接続させている。これにより、収容空間３５に収容された薬液がガイド部３３の背後空間ＳＰに及ばないようになっている。すなわち、ローリングダイアフラム２５は、収容空間３５と背後空間ＳＰとを遮断している。また、折り返し筒状部４５は、周縁部４３よりも可動部材２３の吸引移動方向（図２における右方向）の位置で折り返されている。折り返し筒状部４５が折り返されることで重なり部分４７が形成されている。折り返し筒状部４５はＵ字状である。Ｕ字の底が周縁部４３よりも図２における右方向に配置されている。折り返し筒状部４５は、隙間を有しつつ折り返されている。
なお、折り返し筒状部４５は、ロール部４５Ａと、液押し部４１側の非ロール部４５Ｂと、周縁部４３側の非ロール部４５Ｃとを備えている。図２において、可動部材２３が吸引移動方向（図２における右方向）に移動すると、ロール部４５Ａは、図３のように、液押し部４１側の非ロール部４５Ｂの領域に移動する。すなわち、可動部材２３が移動すると、ロール部４５Ａが転がるように、ロール部４５Ａの位置が移動する。これにより、液押し部４１側の非ロール部４５Ｂが短くなり、周縁部４３側の非ロール部４５Ｃが長くなる。
本発明において、折り返し筒状部４５の重なり部分４７の隙間４７Ａの幅ＷＤ１は、液押し部４１の幅ＷＤ２に対して次のような関係を有している。すなわち、折り返し筒状部４５の重なり部分４７の隙間４７Ａの幅ＷＤ１（またはロール部４５Ａの直径）は、液押し部４１の幅の１／２０以上１／６以下である。この場合、押し出し移動方向における予め設定された端位置に液押し部４１が存在しているときの収容空間３５の容積は、０ｃｃより大きく４９ｃｃ以下である（図６〜図８参照）。
また、折り返し筒状部４５の重なり部分４７の隙間４７Ａの幅ＷＤ１は、前記液押し部の幅の１／３０以上１／５以下であってもよい。この場合、押し出し移動方向における予め設定された端位置に前記液押し部が存在しているときに、前記収容空間の容積は、０．４６ｃｃ以上１．５ｃｃ以下である（図７参照）。重なり部分４７の隙間４７Ａの幅ＷＤ１と、液押し部４１の幅ＷＤ２との関係についての詳細は後述する。
電動モータ２７は、パルスモータまたは、エンコーダを有するサーボモータで構成されている。変換機構２９は、電動モータ２７より得られた回転を左右方向（Ｘ方向）の直線移動に変換する。変換機構２９は、例えば、ねじ軸、雌ねじおよびガイド部を備えている。
＜基板処理装置１およびポンプ装置９の動作＞
次に、基板処理装置１およびポンプ装置９の動作について説明する。図１を参照する。図示しない搬送機構は、保持回転部３のスピンチャック４上に基板Ｗを搬送する。スピンチャック４は、基板Ｗの裏面を吸着することで基板Ｗを保持する。回転駆動部５は、スピンチャック４で保持された基板Ｗを回転させる。ノズル２は、図示しない移動機構により、基板Ｗの上方に移動されている。なお、２つの開閉弁Ｖ１，Ｖ２は閉じている（ＯＦＦ状態）。
ポンプ装置９は、薬液供給源７から薬液を取り込んでノズル２に送る。ポンプ装置９の動作を具体的に説明する。開閉弁Ｖ１を開き（ＯＮ状態）、開閉弁Ｖ２を閉じる（ＯＦＦ状態）。その後、電動モータ２７が駆動され、変換機構２９は、電動モータ２７による回転を直線移動に変換する。これにより、可動部材２３は、吸引移動方向（図２における右方向）に移動されると共に、ローリングダイアフラム２５の液押し部４１も吸引移動方向に移動される。液押し部４１が吸引移動方向に移動されると、チャンバ２１内の収容空間３５の体積が増加する。そのため、薬液配管８Ａ、開閉弁Ｖ１および流入口３７を介して、薬液供給源７からチャンバ２１内の収容空間３５に薬液が送られる。
収容空間３５に薬液を吸引させた後、開閉弁Ｖ１を閉じ（ＯＦＦ状態）、開閉弁Ｖ２を開く（ＯＮ状態）。その後、電動モータ２７および変換機構２９によって、可動部材２３および液押し部４１は、押し出し移動方向（図２における左方向）に移動される。これにより、チャンバ２１内の収容空間３５の体積が減少する。そのため、流出口３９、薬液配管８Ｂおよび開閉弁Ｖ２を介して、収容空間３５からノズル２に薬液が送られる。ノズル２に送られた薬液は、ノズル２から基板Ｗ上に吐出される。
なお、上述のように、２つの開閉弁Ｖ１，Ｖ２とポンプ装置９を操作することによって、予め設定された量の薬液をノズル２から基板Ｗ上に吐出する。薬液を吐出した後、２つの開閉弁Ｖ１，Ｖ２は閉じられる（ＯＦＦ状態）。
薬液を吐出した後、ノズル２は、基板Ｗの上方から基板Ｗ外に退避される。保持回転部３は、保持される基板Ｗの回転を停止し、その後、基板Ｗの保持を解除する。図示しない搬送機構は、保持回転部３上の基板Ｗを他の装置、載置部またはキャリア等に移動させる。
＜重なり部分４７の隙間について＞
ローリングダイアフラム２５の折り返し筒状部４５は、深いＵ字状の溝を有し、重なり部分４７の隙間４７Ａが狭い。そのため、折り返し筒状部４５の液置換性が悪い。そのため、薬液（例えばレジスト液）が固化すると、固化した薬液の洗い出しが大変であるだけでなく、固化物が薬液の清浄度を悪化させ、パーティクルの原因になる。
そこで、図２に示すような、重なり部分４７の隙間４７Ａの幅ＷＤ１と液押し部４１の幅ＷＤ２との最適な割合を求めるために、流体解析を行った。流体解析において、幅ＷＤ１と幅ＷＤ２との割合を変化させた。まず、流体解析のモデルについて説明する。図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）および図５（ｂ）は、図２に示すチャンバ２１とローリングダイアフラム２５等を流体解析のために簡易化したものである。
図４（ａ）は、流体解析モデルの斜視図である。図４（ａ）の矢印で示すように、液体（薬液）は、流入口３７から収容空間３５に入れられ、収容空間３５内を移動した後、液体は、流出口３９から出される。図４（ｂ）、図５（ａ）および図５（ｂ）は、図４（ａ）の平面ＰＬ１で示される縦断面の解析モデルである。平面ＰＬ１は、チャンバ２１の水平方向のほぼ中央を通過する。平面ＰＬ２は、チャンバ２１の垂直方向のほぼ中央を通過する。
図４（ｂ）、図５（ａ）および図５（ｂ）は、図２に示す液押し部４１を押し切った状態、すなわち、押し出し移動方向（図２における左方向）における予め設定された端位置に液押し部４１が存在しているときの状態である。液押し部４１を押し切った状態は、折り返し筒状部４５のＵ字状の溝が最も深くなる場合である。実際、ポンプ装置９の動作中に、可動部材２３等は移動される。しかしながら、流体解析では、Ｕ字状の溝が最も深くなる状態で、可動部材２３等を移動させず固定させている。
まず、幅ＷＤ２と幅ＷＤ１の割合（形状割合または比率）を６種類、準備した。６種類の割合とは、１：３０、１：２０、１：１０、１：６、１：５、および１：２である。なお、図４（ｂ）は、割合１：２０の流体解析モデルである。図５（ａ）は、割合１：１０の流体解析モデルである。図５（ｂ）は、割合１：５の流体解析モデルである。また、例えば後述する標準サイズにおいて、幅ＷＤ１，ＷＤ２以外の寸法は同じ寸法が用いられる。
次に、図６〜図８は、流体解析結果である。図６は、標準サイズの流体解析結果である。標準サイズは、図２に示すポンプ装置９で採用されているサイズと略同じサイズである。容積は、液押し部４１を押し切った状態のときの容積（体積）であり、流入口３７および流出口３９の体積を含む。
流入口３７に流入される液体の流量（ｃｃ／秒（ｓｅｃ））は、３．０ｃｃ／秒以下（０ｃｃ／秒より大きい）である。流体解析において、３種類の流量を準備した。３種類の流量とは０．４ｃｃ／秒、１．０ｃｃ／秒および２．０ｃｃ／秒である。
図７は、半分サイズの流体解析結果を示す。図８は、２倍サイズの流体解析結果を示す。例えば、標準サイズの液押し部４１の幅ＷＤ２が例えばＰＤ（ｍｍ）である場合、半分サイズの液押し部４１の幅ＷＤ２はＰＤ／２（ｍｍ）である。また、２倍サイズの液押し部４１の幅ＷＤ２はＰＤ×２（ｍｍ）である。すなわち、半分サイズの各寸法は標準サイズの１／２倍（半分）である。２倍サイズの各寸法は標準サイズの２倍である。
＜標準サイズの流体解析結果＞
図６に示す標準サイズの流体解析結果について説明する。標準サイズの容積（液押し部４１を押し切った状態のときの容積）は、３．６５ｃｃ〜１２ｃｃである。なお、液押し部４１を引き切った状態のときの容量は約２５ｃｃである。図９は、図４（ａ）に示す流体解析モデルの平面ＰＬ２の横断面である収容空間３５を示すである。
割合１：３０の場合は、図９の領域ＲＹ１よりも、領域ＲＹ２，ＲＹ３で液体が流れやすい。領域ＲＹ１で液体が流れにくいと、液置換性が悪化する。また、割合１：３０の場合、流量が増すほど（例えば流量１．０ｃｃ／秒，２．０ｃｃ／秒）、図９に示す領域ＲＹ１で液体が流れやすく（速度（ｍｍ／秒）が大きい）なるものの、流れが速い部分と流れが遅い部分とのような流れにムラが生じる。また、領域ＲＹ１よりも領域ＲＹ２，ＲＹ３の方で、液体が流れやすい傾向は変わらない。そのため、判定は「×（悪い）」である。
割合１：２０になると、図９に示す領域ＲＹ１，ＲＹ３よりも角部の領域ＲＹ２で液体が流れやすい。しかしながら、領域ＲＹ３よりも領域ＲＹ１で液体が流れやすい。領域ＲＹ１で液体が流れやすくなると、折り返し筒状部４５の液置換性が良くなる。また、割合１：３０に比べて、領域ＲＹ１において、液体が均等に流れる。そのため、判定は「○（良い）」である。また、割合１：１０と割合１：６では、図９に示す領域ＲＹ３よりも、領域ＲＹ１，ＲＹ２で液体が流れやすい。また、領域ＲＹ１と領域ＲＹ２とで、液体が均等に流れる。そのため、判定は「○（良い）」である。
割合１：５よりも先に割合１：２を説明する。割合１：２の場合、液体が渦を巻いて流れる。更に、図１０のように、渦にムラが生じる。すなわち、領域ＲＹ１，ＲＹ２において、渦の流れが速い部分ＳＤ１と、渦の（あるいは渦になっていない）流れが遅い部分ＳＤ２が生じる。割合１：２０〜割合１：６（あるいは割合１：２０〜後述する割合１：５）のように、領域ＲＹ１，ＲＹ２は、液体が均等に流れることが好ましい。そのため、判定は「×（悪い）」である。なお、渦にムラが生じる割合１：２の場合、流入口３７から流出口３９に比較的最短距離で液体が流れず、図９のような横断面方向に液体の流れが大きく乱れる。
また、割合１：５は、割合１：２のような渦にムラが生じること抑えられる。割合１：５は、割合１：２０〜割合１：６と同様に、領域ＲＹ１，ＲＹ２で液体が比較的均等に流れる。しかしながら、流入口３７付近で横断面方向の渦の影響が大きい。割合１：２の場合も含めて、渦は液体を掻き回すので液置換性と思われるかもしれない。液体が掻き回されて元の位置に戻った場合には、液置換性が良いとは言えないと考えられる。割合１：５は、割合１：６に比べて渦の影響が大きい。そのため、判定は「×（悪い）」である。すなわち、割合１：６は、割合１：５に比べて渦の影響が小さい。なお、渦の影響は、後述する図１３の主要な流れの軌跡を観察者が見ることで判定される。
ここで、図１１〜図１３に解析データの一例を示す。図１１は、図４（ａ）の流体解析モデルにおける平面ＰＬ２の横断面である収容空間３５を示す解析データの一例である。図１２は、図４（ａ）の流体解析モデルにおける平面ＰＬ２の縦断面である収容空間３５を示す解析データの一例である。図１３は、流入口３７から流出口３９へ液体を流した際の流体解析モデルの主要な流れの軌跡（流跡線）を示す解析データの一例である。
図１１〜図１３は、標準サイズ、流量０．４ｃｃ／秒（ｓｅｃ）、および割合１：６の場合の解析データである。図１１、図１２において、色が濃いほど流速（ｍｍ／秒）が速いことを示す。図１３は、図示の都合上、図１１，図１２と異なる濃淡を示す。また、図１１において、領域ＲＹ３よりも、領域ＲＹ１，ＲＹ２で液体が流れやすい。また、領域ＲＹ１と、角部の領域ＲＹ２とで、液体が均等に流れる。図１３において、円形で囲われた領域ＭＲ１，領域ＭＲ２が示すように、図１１における領域ＲＹ３よりも領域ＲＹ１，ＲＹ２で液体が流れやすいことを示している。また、矢印ＡＲ１で示すように、流入口３７付近で比較的、渦が生じにくい。また、割合１：６では、図１３のように、流入口３７付近で渦が生じるものの、大きく乱れることなく比較的最短経路で円滑に流入口３７から流出口３９に液体が流れている。
なお、流入口３７に流入される液体の流量が大きくなるほど、液置換性が良くなる。また、流量２．０ｃｃ／秒は一般的に流量に比べて大きい設定値である。そのため、流量３．０ｃｃ／秒の場合は、流量２．０ｃｃ／秒の結果と同じ結果になると考えられる。
＜半分サイズの流体解析結果＞
図７に示す半分サイズの流体解析結果について説明する。半分サイズの容積（液押し部４１を押し切った状態のときの容積）は、０．４６ｃｃ〜１．５ｃｃと小さい。これにより、標準サイズに比べて、液体が流れやすくなる。そのため、半分サイズ（０．４６ｃｃ〜１．５ｃｃ）の割合１：３０の場合、図９の領域ＲＹ１よりも領域ＲＹ２，ＲＹ３で液体が流れやすいものの、領域ＲＹ１にも速い流れで液体が行き渡る。また、領域ＲＹ１で液体が比較的均等に流れる。そのため、半分サイズの解析結果では、割合１：３０に対する判定は「○（良い）」である。
割合１：２０〜割合１：６の判定結果は、標準サイズの説明と同じなので省略する。半分サイズの割合１：２は、標準サイズの場合と同様に、領域ＲＹ１，領域ＲＹ２で液体が渦を巻いて流れる。また、図１０のように、渦にムラが生じる。すなわち、領域ＲＹ１，領域ＲＹ２において、渦の流れが速い部分ＳＤ１と、渦の（あるいは渦になっていない）流れが遅い部分ＳＤ２とが生じる。そのため、流入口３７から流出口３９までの流跡線が形状に沿って比較的最短距離を通らず、大きく乱れる。そのため、標準サイズの場合と同様に、判定は「×（悪い）」である。
半分サイズの割合１：５は、領域ＲＹ１，領域ＲＹ２で液体が比較的均等に流れる。また、半分サイズの割合１：５は、液体が比較的形状に沿って流れており、流跡線の乱れが少ない。そのため、判定は「○（良い）」である。なお、割合１：３０〜割合１：２の結果は、流量０．４ｃｃ／秒、流量１．０ｃｃ／秒、および流量２．０ｃｃ／秒と変化させても同じ結果になった。
なお、標準サイズの割合１：３０の解析結果が「×（悪い）」であることから、半分サイズの解析結果において、重なり部分４７の隙間４７Ａの幅ＷＤ１が液押し部４１の幅ＷＤ２の１／３０未満の場合に「×」になると推測される。
＜２倍サイズの流体解析結果＞
図８に示す２倍サイズの流体解析結果について説明する。２倍サイズの容積（液押し部４１を押し切った状態のときの容積）は、２９ｃｃ〜９５ｃｃと大きい。本発明は、容積のサイズが０ｃｃより大きく略５０ｃｃ（４９ｃｃ）以下を対象としているので、割合１：６〜割合１：２（容積６４ｃｃ〜９５ｃｃ）を評価の対象外としている。
２倍サイズの容積は大きいので、標準サイズの場合に比べて、液体が流れにくくなる。すなわち、各位置での速度（ｍｍ／秒）が遅くなる傾向にある。割合１：３０の場合、図９に示す領域ＲＹ１よりも領域ＲＹ２，ＲＹ３で液体が流れやすい。そのため、標準サイズの場合と同様に、判定は、「×（悪い）」である。
２倍サイズの割合１：２０は、標準サイズの場合と同様に、図９に示す領域ＲＹ１，ＲＹ３よりも角部の領域ＲＹ２で液体が流れやすい。しかしながら、領域ＲＹ３よりも領域ＲＹ１で液体が流れやすい。また、割合１：３０に比べて、領域ＲＹ１において、液体が均等に流れやすくなる。そのため、判定は、標準サイズの場合と同様に、「○（良い）」である。２倍サイズの割合１：１０は、標準サイズの場合と同様に、図９に示す領域ＲＹ３よりも、領域ＲＹ１，ＲＹ２で液体が流れやすい。また、領域ＲＹ１と領域ＲＹ２とで、液体が均等に流れる。そのため、判定は、標準サイズの場合と同様に、「○（良い）」である。
本発明に係るポンプ装置によれば、ローリングダイアフラム２５は、液押し部４１と、リング状周縁部４３と、液押し部４１とリング状周縁部４３とを接続させる折り返し筒状部４５とを備えている。折り返し筒状部４５は、折り返されて形成された重なり部分４７を有する。収容空間３５の容積が４９ｃｃ以下である場合に、折り返し筒状部４５の重なり部分４７の隙間４７Ａの幅ＷＤ１は、液押し部４１の幅ＷＤ２の１／２０以上１／６以下である。その範囲内であれば、折り返し筒状部４５に薬液が流れやすくなる。また、渦による薬液流れの乱れが抑えられるので、流入口３７から流出口３９まで薬液を比較的円滑に流すことができる。すなわち、折り返し筒状部の液置換性が良くなる。そのため、薬液が固化し、その固化物が薬液中に混入することを防止でき、薬液の清浄度を維持することができる。
また、ローリングダイアフラム２５は、液押し部４１と、リング状周縁部４３と、液押し部４１とリング状周縁部４３とを接続させる折り返し筒状部４５とを備えている。折り返し筒状部４５は、折り返されて形成された重なり部分４７を有する。収容空間３５の容積が０．４６ｃｃ以上１．５ｃｃ以下である場合（半分サイズ）に、折り返し筒状部４５の重なり部分４７の隙間４７Ａの幅ＷＤ１は、液押し部４１の幅ＷＤ２の１／３０以上１／５以下である。その範囲内であれば、折り返し筒状部４５に薬液が流れやすくなる。また、渦による薬液流れの乱れが抑えられるので、流入口３７から流出口３９まで薬液を比較的円滑に流すことができる。すなわち、折り返し筒状部４５の液置換性が良くなる。そのため、薬液が固化し、その固化物が薬液中に混入することを防止でき、薬液の清浄度を維持することができる。
また、チャンバ２１は、収容空間３５に薬液を流入させる流入口３７と、収容空間３９から薬液を流出させる流出口３９とを備えている。流入口３７および流出口３９は各々、折り返し筒状部４５のロール部４５Ａ側に向くようにチャンバ２１の内周壁３１Ｂに傾斜して設けられる。これにより、折り返し筒状部４５に薬液が行き渡りやすくできる。折り返し部４５の液置換性が更に良くなる。
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
（１）上述した実施例では、折り返し筒状部４５の重なり部分４７の隙間４７Ａの幅ＷＤ１と、液押し部４１の幅ＷＤ２との割合で、液置換性が良い条件を示した。この点、幅ＷＤ１と図２に示す幅ＷＤ３との関係で、液置換性が良い条件を示してもよい。
図２において、押し出し移動方向における予め設定された端位置に液押し部４１が存在しているときに（液押し部４１を押し切った状態のときに）、重なり部分４７の隙間４７Ａの幅ＷＤ１は、液押し部４１と、液押し部４１に対向するチャンバ本体３１の内壁（対向内壁）３１Ａとの隙間の幅ＷＤ３よりも大きい。例えば、図４（ｂ）の割合１：２０の解析モデルにおいて、幅ＷＤ１と幅ＷＤ２と幅ＷＤ３の割合は、１：２０：約０．８８である。すなわち、割合１：２０において、幅ＷＤ１は幅ＷＤ３よりも大きい。
これにより、液押し部４１と、液押し部４１と対向するチャンバ本体３１の内壁３１Ａとの隙間よりも、重なり部分４７の隙間４７Ａに薬液が流れやすくなる。そのため、折り返し筒状部４５の液置換性が良くなる。
なお、図２の二点鎖線で示す凹み部５９が液押し部４１と対向する内壁３１Ａに設けられている場合、幅ＷＤ１は、凹み部分の幅ＷＤ３Ａではなく、幅ＷＤ３と比較する。また、端位置は、図２の左右方向（Ｘ方向）に調整可能である。通常のポンプ動作は、押し出し方向における端位置と、吸引移動方向における端位置との間で行われる。
（２）上述した実施例および変形例（１）では、図１に示す基板処理装置１は、１つのポンプ装置９を備えていた。このポンプ装置９に代えて、図１４のように、基板処理装置１は、２つのポンプ装置６１，６２を備えていてもよい。これにより、２つのポンプ装置６１，６２の各々において、液置換性を良くすることができる。
図１４のように、薬液配管８Ａ，８Ｂの間には、薬液配管８Ｃ、８Ｄが設けられている。２つの薬液配管８Ｄ，８Ｂの間には、ノズル２に薬液を送るための下流ポンプ装置６２が設けられている。２つの薬液配管８Ａ、８Ｃの間には、下流ポンプ装置６２に薬液を送るための上流ポンプ装置６１が設けられている。下流ポンプ装置６２と上流ポンプ装置６１との間の２つの薬液配管８Ｃ、８Ｄには、異物除去フィルタ６３が設けられている。
上流ポンプ装置６１および下流ポンプ装置６２は各々、３つの接続口（流入口３７Ａ，３７Ｂ、流出口３９Ａ，３９Ｂおよび接続口６５Ａ，６５Ｂ）を備えている。その他、上流ポンプ装置６１および下流ポンプ装置６２は各々、実施例のポンプ装置９と同様の構成、例えば、チャンバ２１、可動部材２３、ローリングダイアフラム２５を備えている。また、例えば、折り返し筒状部４５の重なり部分４７の隙間４７Ａの幅ＷＤ１は、液押し部４１の幅の１／２０以上１／６以下であるように構成されている。この場合、押し出し移動方向における予め設定された端位置に液押し部４１が存在しているときの収容空間３５の容積は、０ｃｃより大きく４９ｃｃ以下である（図６〜図８参照）。
薬液配管８Ａは、上流ポンプ装置６１の流入口３７Ａに接続される。薬液配管８Ｃの一端は、上流ポンプ装置６１の流出口３９Ａに接続され、薬液配管８Ｃの他端は、異物除去フィルタ６３の入口６３Ａに接続される。薬液配管８Ｄの一端は、異物除去フィルタ６３の出口６３Ｂに接続され、薬液配管８Ｄの他端は、下流ポンプ装置６２の流入口３７Ｂに接続される。なお、異物除去フィルタ６３の出口６３Ｂは、異物除去フィルタ６３で異物が除去された薬液が送り出される。また、異物除去フィルタ６３のベント６３Ｃには、気泡や薬液などを排出する排出配管６７が接続される。
薬液配管８Ｂは、下流ポンプ装置６２の接続口６５Ｂに接続される。下流ポンプ装置６２の流出口３９Ｂと上流ポンプ装置６１の接続口６５Ａは、戻り配管６９によって接続される。戻り配管６９は、下流ポンプ装置６２から上流ポンプ装置６１に薬液を戻すためのものである。
薬液配管８Ａには、開閉弁Ｖ１が設けられている。薬液配管８Ｂには、開閉弁Ｖ２が設けられている。薬液配管８Ｃには、開閉弁Ｖ３が設けられている。薬液配管８Ｄには、開閉弁Ｖ４が設けられている。排出配管６７には、開閉弁Ｖ５が設けられている。戻り配管６９には、開閉弁Ｖ６が設けられている。制御部１３は、上流ポンプ装置６１、下流ポンプ装置６２、開閉弁Ｖ１〜Ｖ６を操作して、図１に示す薬液供給源７から薬液ノズル２に薬液を送る。
１ … 基板処理装置
２ … ノズル
３ … 保持回転部
９，６１，６２ … ポンプ装置
１３ … 制御部
２１ … チャンバ
２３ … 可動部材
２５ … ローリングダイアフラム
３５ … 収容空間
３７（３７Ａ，３７Ｂ） … 流入口
３９（３９Ａ，３９Ｂ） … 流出口
４１ … 液押し部
４３ … 周縁部
４５ … 折り返し筒状部
４７ … 重なり部分
４７Ａ … 隙間
Ｗ … 基板
ＷＤ１〜ＷＤ３ … 幅

Claims (6)

  1. 薬液を収容する収容部と、
    前記収容部内を往復移動する可動部材と、
    前記収容部内の薬液を収容する収容空間を区画するローリングダイアフラムであって、前記可動部材の先端部に取り付けられた液押し部、前記収容部の内周壁に取り付けられるリング状周縁部、および前記液押し部と前記リング状周縁部とを接続させると共に、前記リング状周縁部よりも前記可動部材の吸引移動方向の位置で折り返されることにより形成された重なり部分を有する折り返し筒状部を有する前記ローリングダイアフラムと、を備え、
    押し出し移動方向における予め設定された端位置に前記液押し部が存在しているときの前記収容空間の容積は、４９ｃｃ以下であり、
    前記折り返し筒状部の前記重なり部分の隙間の幅は、前記液押し部の幅の１／２０以上１／６以下であることを特徴とするポンプ装置。
  2. 薬液を収容する収容部と、
    前記収容部内を往復移動する可動部材と、
    前記収容部内の薬液を収容する収容空間を区画するローリングダイアフラムであって、前記可動部材の先端部に取り付けられた液押し部、前記収容部の内周壁に取り付けられるリング状周縁部、および前記液押し部と前記リング状周縁部とを接続させると共に、前記リング状周縁部よりも前記可動部材の吸引移動方向の位置で折り返されることにより形成された重なり部分を有する折り返し筒状部を有する前記ローリングダイアフラムと、を備え、
    押し出し移動方向における予め設定された端位置に前記液押し部が存在しているときの前記収容空間の容積は、０．４６ｃｃ以上１．５ｃｃ以下であり、
    前記折り返し筒状部の前記重なり部分の隙間の幅は、前記液押し部の幅の１／３０以上１／５以下であることを特徴とするポンプ装置。
  3. 請求項１または２に記載のポンプ装置において、
    押し出し移動方向における予め設定された端位置に前記液押し部が存在しているときに、前記折り返し筒状部の前記重なり部分の隙間の幅は、前記液押し部と、前記液押し部と対向する前記収容部の内壁との隙間の幅よりも大きいことを特徴とするポンプ装置。
  4. 請求項１から３のいずれかに記載のポンプ装置において、
    前記収容部は、前記収容空間に薬液を流入させる流入口と、前記収容空間から薬液を流出させる流出口とを備え、
    前記流入口および前記流出口は各々、前記折り返し筒状部のロール部側に向くように前記収容部の内周壁に傾斜して設けられることを特徴とするポンプ装置。
  5. 基板を保持する保持部と、
    前記保持部で保持された前記基板に対して薬液を吐出するノズルと、
    前記ノズルに薬液を送るためのポンプ装置と、備え、
    前記ポンプ装置は、薬液を収容する収容部と、
    前記収容部内を往復移動する可動部材と、
    前記収容部内の薬液を収容する収容空間を区画するローリングダイアフラムであって、前記可動部材の先端部に取り付けられた液押し部、前記収容部の内周壁に取り付けられるリング状周縁部、および前記液押し部と前記リング状周縁部とを接続させると共に、前記リング状周縁部よりも前記可動部材の吸引移動方向の位置で折り返されることにより形成された重なり部分を有する折り返し筒状部を有する前記ローリングダイアフラムと、を備え、
    押し出し移動方向における予め設定された端位置に前記液押し部が存在しているときの前記収容空間の容積は、４９ｃｃ以下であり、
    前記折り返し筒状部の前記重なり部分の隙間の幅は、前記液押し部の幅の１／２０以上１／６以下であることを特徴とする基板処理装置。
  6. 基板を保持する保持部と、
    前記保持部で保持された前記基板に対して薬液を吐出するノズルと、
    前記ノズルに薬液を送るためのポンプ装置と、備え、
    前記ポンプ装置は、薬液を収容する収容部と、
    前記収容部内を往復移動する可動部材と、
    前記収容部内の薬液を収容する収容空間を区画するローリングダイアフラムであって、前記可動部材の先端部に取り付けられた液押し部、前記収容部の内周壁に取り付けられるリング状周縁部、および前記液押し部と前記リング状周縁部とを接続させると共に、前記リング状周縁部よりも前記可動部材の吸引移動方向の位置で折り返されることにより形成された重なり部分を有する折り返し筒状部を有する前記ローリングダイアフラムと、を備え、
    押し出し移動方向における予め設定された端位置に前記液押し部が存在しているときの前記収容空間の容積は、０．４６ｃｃ以上１．５ｃｃ以下であり、
    前記折り返し筒状部の前記重なり部分の隙間の幅は、前記液押し部の幅の１／３０以上１／５以下であることを特徴とする基板処理装置。
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