JP4511868B2 - 可撓性タンクとこれを用いた薬液供給装置 - Google Patents

Description

本発明は薬液などの液体を収容する可撓性タンクとこれを用いた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技術分野における製造プロセスにおいては、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、現像液、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滴下するようにしている。滴下される前の薬液を収容するための装置として薬液タンクが用いられるが、その薬液タンクは種々の目的に応じて使い分けがなされる。

たとえば、フィルタで濾過された薬液をウエハ上に塗布したい場合には、ポンプの二次側にフィルタを設けて、ポンプを作動させることがある。このとき、濾過速度と吐出速度とは同一となる。しかし、本来、濾過に適する速度と塗布に適する速度とは相違するため、気泡やゲル化した薬液がフィルタ膜を通過するなどして、歩留まりが低下することがあった。そこで、第１のポンプの下流にフィルタを設け、当該フィルタの下流に薬液タンクを設け、当該薬液タンクの下流に第２のポンプを設けることによって、第１のポンプを吐出動作させることで濾過された薬液を一時的に薬液タンクに蓄え、次いで、その薬液を第２のポンプで吸引しウエハ上に塗布する場合がある（例えば、特許文献１参照）。

また、最上流側に配置される交換式の薬液タンク（薬液ボトル）が空になったとき、空になった薬液ボトルを交換している間でも薬液供給装置を作動させたい場合には、薬液回路の途中にバッファ用の薬液タンクを設け、予め薬液ボトル内の薬液の一部を蓄えておき、空になった薬液ボトルを交換している間のつなぎとしてバッファ用の薬液タンクに収容された薬液を使用する場合がある。

また、薬液回路の最上流側に配置される薬液タンクの数メートルほど上方に塗布ノズルが設けられる場合がある。このとき、１台のポンプで薬液タンク内の薬液を吸い上げるようにすると、ポンプの負荷が過大となるため、薬液回路の途中に中継用の補助タンクと補助ポンプとを設けることにより、第１のポンプを用いて薬液を補助タンクまで吸い上げ、次いで、第２のポンプを用いて補助タンク内の薬液を塗布ノズルまで吸い上げる場合がある。
米国特許５，４９０，７６５号公報

薬液を滴下すれば薬液は減るので、薬液タンク内の薬液の残量は適時確認する必要がある。これまでに、空気と薬液との界面つまり薬液面の高さ（液位）をセンサにより検出して薬液の残量を確認する方法が知られている。しかしながら、薬液中に気体が混入すると供給圧力を気泡が吸収することによって吐出量が不安定になってしまい、更に、フォトレジスト液など空気に触れると変質してしまうような薬液では液の機能が低下したり、薬液の滴下量が不安定になったりして、製品の歩留まりが低下してしまう。

本発明の目的は、薬液の清浄度を損なうことなく薬液を収容することが可能な可撓性タンクを提供することにある。

本発明の他の目的は、その可撓性タンクを用いて薬液の吐出精度の向上を図った薬液供給装置を提供することにある。

本発明の可撓性タンクは、薬液を収容する薬液ボトル、当該薬液ボトル内の薬液を吸引する一次側ポンプ、当該一次側ポンプから吐出された薬液を濾過するフィルタ、および当該フィルタにより濾過された薬液を塗布ノズルに向けて供給する二次側ポンプを有する薬液回路に用いられ、前記フィルタを通過して前記二次側ポンプに供給される薬液を収容する可撓性タンクであって、一端部が第１のアダプタ部に装着され、他端部が前記第１のアダプタ部に連結された第２のアダプタ部に装着され、内部に容積可変室が区画形成された可撓性チューブを有し、前記フィルタを通過した薬液が流入する一次側ポートと、前記二次側ポンプに薬液を流出する二次側ポートとを前記アダプタ部に前記容積可変室に開口して形成し、前記可撓性チューブは、円周方向にほぼ等間隔の３つの頂点部をそれぞれ変形中心とし前記頂点部に接する仮想円の曲率半径よりも小さい曲率半径で外方に向けて凸状に湾曲した凸形弧状部と、それぞれの前記凸形弧状部の円周方向相互間に連なって外方に向けて凹状に湾曲した凹形弧状部とを備えた弾性変形部を有し、前記可撓性チューブのそれぞれの前記凸形弧状部が円周方向に弾性変形し、前記凹形弧状部が半径方向に弾性変形し、前記一次側ポートから流入する薬液の容積に応じて膨張し前記二次側ポートから流出する薬液の容積に応じて収縮することを特徴とする。

本発明の可撓性タンクは、膨張収縮する前記可撓性チューブの径方向の変形をセンサで検出することによって、前記容積可変室に所定量の薬液を収容していることを判定することを特徴とする。

本発明の可撓性タンクは、それぞれの前記アダプタ部が固定されて前記可撓性チューブが収容される密閉部と前記可撓性チューブとにより加圧室を区画形成し、前記密閉部に設けられた圧力ポートから前記加圧室内に所定の流体圧力を供給することを特徴とする。

本発明の可撓性タンクは、前記第１のアダプタ部に前記一次側ポートを設け、前記第２のアダプタ部に前記二次側ポートを設けることを特徴とする。

本発明の可撓性タンクは、前記可撓性チューブを垂直に配置し、前記可撓性チューブの下端部に設けられる前記第１のアダプタ部に前記容積可変室に開口する前記一次側ポートと前記二次側ポートとを設け、前記可撓性チューブの上端部に設けられる前記第２のアダプタ部に前記容積可変室に開口する排気ポートを設けることを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、薬液を収容する薬液ボトル、当該ボトル内の薬液を吸引する一次側ポンプ、当該一次側ポンプから吐出された薬液を濾過するフィルタ、及び当該フィルタにより濾過された薬液を塗布ノズルに向けて供給する二次側ポンプを有する薬液供給装置であって、前記フィルタを通過して前記二次側ポンプに供給される薬液を収容する可撓性タンクを有し、前記可撓性タンクは、一端部が第１のアダプタ部に装着され、他端部が前記第１のアダプタ部に連結された第２のアダプタ部に装着され、内部に容積可変室が区画形成された可撓性チューブを有し、前記フィルタを通過した薬液が流入する一次側ポートと、前記二次側ポンプに薬液を流出する二次側ポートとを前記アダプタ部に前記容積可変室に開口して形成し、前記可撓性チューブは、円周方向にほぼ等間隔の３つの頂点部をそれぞれ変形中心とし前記頂点部に接する仮想円の曲率半径よりも小さい曲率半径で外方に向けて凸状に湾曲した凸形弧状部と、それぞれの前記凸形弧状部の円周方向相互間に連なって外方に向けて凹状に湾曲した凹形弧状部とを備えた弾性変形部を有し、前記可撓性チューブのそれぞれの前記凸形弧状部が円周方向に弾性変形し、前記凹形弧状部が半径方向に弾性変形し、前記可撓性チューブが前記一次側ポートから流入する薬液の容積に応じて膨張し前記二次側ポートから流出する薬液の容積に応じて収縮することを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記第１のアダプタ部に前記一次側ポートを設け、前記第２のアダプタ部に前記二次側ポートを設けることを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記可撓性チューブを垂直に配置し、前記可撓性チューブの下端部に設けられる前記第１のアダプタ部に前記容積可変室に開口する前記一次側ポートと前記二次側ポートとを設け、前記可撓性チューブの上端部に設けられる前記第２のアダプタ部に前記容積可変室に開口する排気ポートを設けることを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記薬液ボトルと前記一次側ポンプとの間に、前記薬液ボトルから供給される薬液を収容するバッファタンクを設け、当該バッファタンクは、一端部が第１のアダプタ部に装着され、他端部が前記第１のアダプタ部に密閉部を介して連結された第２のアダプタ部に装着され、内部にバッファタンク室が区画形成された可撓性チューブを有し、前記密閉部内に前記可撓性チューブの外側との間で区画形成される圧力室に連通する大気開放ポートを前記密閉部に形成し、前記薬液ボトルからの薬液が流入する一次側ポートと、前記一次側ポンプに薬液を流出する二次側ポートとを前記アダプタ部に前記バッファタンク室に開口して形成し、前記大気開放ポートを閉じた状態では前記バッファタンク室の容積が一定に保持され、前記大気開放ポートを開放した状態では収容される薬液量に応じて前記バッファタンク室が膨張収縮することを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記薬液ボトル、前記一次側ポンプ、前記フィルタ、及び前記二次側ポンプよりも高い位置に前記可撓性タンクを設置することを特徴とする。

本発明の可撓性タンクによれば、膨張収縮する容積可変室に薬液を収容することによって空気との接触を最小限に抑え、清浄度を損なうことなく薬液を蓄えておくことができる。この可撓性タンクを用いることによって、薬液供給装置から吐出される薬液の量を安定させ、吐出精度を向上させることができ、半導体集積回路などの製品を高品質に歩留まり良く製造することができる。

本発明の可撓性タンクによれば、容積可変室を区画形成する可撓性膜の変形をセンサで検出することによって、容積可変室に所定量の薬液を収容していることを判定することができる。

本発明の可撓性タンクによれば、圧力ポートを備える加圧室の内部に容積可変室を収容し、圧力ポートから加圧室内に所定の流体圧力を供給することによって、容積可変室に収容される薬液量やタンクへの流入時及び流出時の薬液の圧力を精度良く制御することができる。

本発明の可撓性タンクによれば、一端部が一次側ポートに開口し他端部が二次側ポートに開口する可撓性チューブを可撓性膜として用いることにより、薬液の滞留を減少させることができる。

本発明の可撓性タンクによれば、一端部が排気ポートに開口し他端部が一次側ポート及び二次側ポートに開口する可撓性チューブを可撓性膜として用いるとともに、排気ポートを上向きにして配置することにより、薬液中に残留する気体を排出させることができる。供給圧力を吸収する薬液中の気体を排出することにより薬液の吐出精度を向上させることができる。

本発明の可撓性タンクによれば、一次側ポートと二次側ポートを覆ってアダプタ部に装着されるダイヤフラム又はベローズを可撓性膜として用いることもでき、これら可撓性膜が膨張収縮する軸方向に複数のセンサを配置することによって、収容している薬液量を段階的に検出することができる。

本発明の薬液供給装置によれば、膨張収縮するバッファタンク室に薬液を収容することによって空気との接触を最小限に抑え、清浄度を損なうことなく薬液を蓄えておくことができる。このバッファタンクを用いることによって、薬液ボトルの交換中においても、清浄度の高い薬液を安定的に供給することができる。

本発明の薬液供給装置によれば、薬液ボトル、一次側ポンプ、フィルタ、二次側ポンプよりも高い位置に可撓性タンクを設置することにより、薬液回路中の気体を効率良く可撓性タンクに収集し、可撓性タンクに設けられた排気ポートから排気することができる。

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（Ａ）は本発明の一実施の形態である薬液供給装置の概略を模式的に示す薬液回路図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す薬液供給装置の変形例を模式的に示す薬液回路図である。図１に示されるように、薬液回路の最上流側には薬液が収容された薬液ボトル１０が配置されており、薬液回路の最下流側にはウエハに向けて薬液を吐出する塗布ノズル（薬液吐出部）１１が配置されている。薬液ボトル１０に収容された薬液を塗布ノズル１１から吐出させるため、薬液回路の上流側には薬液ボトル１０に収容された薬液を吸引する一次側ポンプ１２が配置されており、薬液回路の下流側には薬液を塗布ノズル１１に向けて供給する二次側ポンプ１３が配置されている。

一次側ポンプ１２はポンプ室１４と流路を開閉するための吸引弁Ｖ１と吐出弁Ｖ２とにより構成されている。ポンプ室１４にはポンプ入口１４ａとポンプ出口１４ｂとが開口しており、ポンプ入口１４ａには吸引弁Ｖ１が設けられた薬液導入流路１５が接続されており、ポンプ出口１４ｂには吐出弁Ｖ２が設けられた連通流路１６が接続されている。そして、薬液導入流路１５の他端は薬液ボトル１０の内部に位置するように配置されており、連通流路１６の他端はフィルタ入口１７ａに接続されている。

一次側ポンプ１２は、吸引弁Ｖ１を開放し吐出弁Ｖ２を閉じてポンプ室１４の容積を膨張させることにより薬液ボトル１０内の薬液をポンプ室１４の内部に吸引し、吐出弁Ｖ２を開放し吸引弁Ｖ１を閉じてポンプ室１４の容積を収縮させることによりポンプ室１４内の薬液をフィルタ１７に向けて供給することができる。

フィルタ１７の内部には図示しないフィルタ膜が収容されており、フィルタ入口１７ａから流入した薬液がフィルタ膜を透過してフィルタ出口１７ｂから流出することにより、薬液中の気体などの異物がフィルタ膜の表面に捕捉されるようになっている。なお、フィルタ膜としては、中空糸膜により形成されたものや、シート状の膜により形成されたものが用いられるが、薬液を濾過できるものであればこれらに限定されることはない。フィルタ出口１７ｂには開閉弁Ｖ３が設けられた連通流路１８が接続されており、連通流路１８には清浄度の高い薬液が流れ込むようになっている。

このフィルタ１７はベントポート１７ｃを有しており、流路を開閉するための脱気弁Ｖ４を介して外部に連通する排気流路１９がベントポート１７ｃに接続されている。これらはフィルタ１７内の気体を外部に排出するために配置されるものであり、脱気弁Ｖ４を開放することによって、薬液中に含まれている気体をフィルタ１７から外部に排出させることができる。なお、図示しない真空源に排気流路１９を接続し、吐出弁Ｖ２と開閉弁Ｖ３とを閉じて真空源を作動させることにより気体を吸引しても良い。真空源としては、レシプロ方式やベーン方式の真空ポンプ、又はエジェクタなどを用いることができる。

一般に、濾過に適する速度と塗布に適する速度とは異なることから、濾過に適した速度で薬液をフィルタ１７に透過させ、その後、塗布に適した速度で薬液の滴下を行なうため、フィルタ１７と塗布ノズル１１との間には可撓性タンク２０と二次側ポンプ１３とが配置されている。つまり、一次側ポンプ１２から濾過に適した速度で吐出された薬液はフィルタ１７を透過して濾過された後、一時的に可撓性タンク２０に収容され、次いで、二次側ポンプ１３により塗布に適した速度で吸引されて塗布ノズル１１に向けて供給されるようになっている。

可撓性タンク２０は、フィルタ１７により濾過され二次側ポンプ１３により吸引される薬液を収容するものである。連通流路１８の他端は可撓性タンク２０の一次側ポート２１に接続されており、可撓性タンク２０の内部には一次側ポート２１から薬液が流入するようになっており、可撓性タンク２０の内部に収容された薬液は二次側ポート２２から流出するようになっている。

二次側ポンプ１３は、一次側ポンプ１２と同様、ポンプ室２３と流路を開閉するための吸引弁Ｖ５と吐出弁Ｖ６とにより構成されている。ポンプ室２３にはポンプ入口２３ａとポンプ出口２３ｂとが形成されており、ポンプ入口２３ａには吸引弁Ｖ５が設けられた薬液導入流路２４が接続されており、ポンプ出口２３ｂには吐出弁Ｖ６が設けられた吐出流路２５が接続されている。そして、薬液導入流路２４の他端は可撓性タンク２０の二次側ポート２２に接続されており、吐出流路２５の他端には塗布ノズル１１が設けられている。

このような二次側ポンプ１３は、吸引弁Ｖ５を開放し吐出弁Ｖ６を閉じてポンプ室２３の容積を膨張させることにより可撓性タンク２０内の薬液をポンプ室２３の内部に吸引し、次いで、吐出弁Ｖ６を開放し吸引弁Ｖ５を閉じてポンプ室２３の容積を収縮させることによりポンプ室２３内の薬液を塗布ノズル１１に向けて供給することができる。塗布ノズル１１は図示しないウエハに向けて開口しており、薬液をウエハ上に吐出することができる。

このように薬液供給装置は、ポンプ室１４，２３の膨張収縮のタイミングにあわせて、吸引弁Ｖ１〜吐出弁Ｖ６の開閉を行いそれぞれの流路を開閉することにより、フォトレジスト液などの薬液を塗布することができる。なお、一次側ポンプ１２及び二次側ポンプ１３については、その一例として本願出願人が提案した特開平１０−６１５５８号公報に記載されたものを使用することができる。

薬液の塗布が終了した後、いわゆるサックバック動作を行なうことができる。図１（Ｂ）に示される場合にあっては、二次側ポンプ１３と塗布ノズル１１との間には、塗布ノズル１１からの液垂れを防止するサックバックバルブＶ７が配置されており、塗布ノズル１１から液体を吐出した後に、このサックバックバルブＶ７を作動させることによって、塗布ノズル１１内に残留している薬液を僅かに引き戻すことができ、塗布ノズル１１からの液滴の落下を防止することができる。必要に応じて、二次側ポンプ１３と塗布ノズル１１の間に塗布ノズル開閉弁Ｖ８を設けることもできる。

図２は図１（Ａ）に示す薬液供給装置の変形例を模式的に示す薬液回路図であり、図３は可撓性タンクの内部構造を示す概略断面図である。図２及び図３に示される場合にあっては、可撓性タンク２０内に収容される薬液の容積を検出するためのセンサ２６が可撓性タンク２０に組み込まれている。

可撓性タンク２０は、薬液が流入する一次側ポート２１が形成されるアダプタ部２７ａと、薬液が流出する二次側ポート２２が形成されるアダプタ部２７ｂと、アダプタ部２７ａ，２７ｂに装着され、一次側ポート２１から流入する薬液の容積に応じて膨張し二次側ポート２２から流出する薬液の容積に応じて収縮する弾性材料により形成される可撓性膜２８とを有している。そして、アダプタ部２７ａ，２７ｂと可撓性膜２８とにより容積可変室２９が区画形成されており、容積可変室２９に収容される薬液量に応じて可撓性膜２８は変形するようになっている。

薬液ボトル１０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、可撓性膜２８やアダプタ部２７ａ，２７ｂなどの薬液と接触す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、他の樹脂材料や金属材料を使用することもできる。

図３に示される場合にあっては、アダプタ部２７ａ，２７ｂのそれぞれは連結部２７ｃにより連結されている。薬液に直接接触しない連結部２７ｃについては板金を折り曲げるなどして形成することができる。なお、アダプタ部２７ａ，２７ｂと連結部２７ｃとを樹脂材料や金属材料などにより一体に形成しても良い。

図３に示される場合にあっては、一端部が一次側ポート２１に連通し他端部が二次側ポート２２に連通する可撓性チューブ２８ａを可撓性膜２８として用いている。可撓性チューブ２８ａは垂直に配置されており、その下端部には一次側ポート２１が形成されるアダプタ部２７ａが装着され，上端部には二次側ポート２２が形成されるアダプタ部２７ｂが装着されており、両方のアダプタ部２７ａ，２７ｂの間における可撓性チューブ２８ａの内側が容積可変室２９となっている。

この可撓性チューブ２８ａは径方向に伸縮し、収容される薬液量に応じて容積可変室２９は膨張収縮するようになっている（図３（Ａ）及び図３（Ｂ）参照）。連結部２７ｃには可撓性チューブ２８ａの変形を検出するためのセンサ２６がねじ結合されている。

センサ２６はリミットスイッチであり、センサ２６の先端部に設けられた接触部２６ａが可撓性チューブ２８ａに向けて配置されている。そして、図３（Ｂ）に示されるように、径方向に膨張した可撓性チューブ２８ａの外周側面が接触部２６ａに接触したときには、可撓性タンク２０の内部に所定量の薬液を収容していることを検出できるようになっている。可撓性チューブ２８ａに対する接触部２６ａの径方向の位置は径方向に調節可能であり、検出される薬液量を変更することができる。

図４は図３に示す可撓性タンクの変形例を示す概略断面図である。なお、図３に示す部材と同様の部材には同一の符号が付してある。図４（Ａ）に示されるように、連結部２７ｃには複数のセンサ２６を組み付けるようにしても良く、図示する場合にあっては、図３に示されるセンサ２６と同一のセンサ２６が可撓性チューブ２８ａを挟み込むように組み付けられている。複数のセンサ２６を組み付ける場合には、可撓性チューブ２８ａに対する接触部２６ａの径方向の位置を個々に設定することもできる。

図４（Ｂ）に示される場合にあっては、可撓性チューブ２８ｂの両端部がアダプタ部２７ｄ，２７ｅに形成された一次側ポート２１ａ及び二次側ポート２２ａのそれぞれから突出するように配置されている。この場合には薬液と直接接触しないアダプタ部２７ｄ，２７ｅをＰＦＡなどの樹脂材料により形成する必要がない。同一の樹脂材料を用いることによって、連通流路１８や薬液導入流路２４を可撓性チューブ２８ｂと一体に形成しても良い。

図５は図１（Ａ）に示す薬液供給装置の他の変形例を模式的に示す薬液回路図であり、図６は図５に示される可撓性タンクの内部構造を示す概略断面図である。なお、上述した部材と共通する部材には同一の符号が付されている。

アダプタ部２７ｂには容積可変室２９に開口する排気ポート３２が形成されている。可撓性チューブ２８ａは垂直に配置されており、その下端部には一次側ポート２１ｂ及び二次側ポート２２ｂが形成されたアダプタ部２７ｆが装着され、上端部には排気ポート３２が形成されたアダプタ部２７ｂが装着されている。一次側ポート２１ｂから容積可変室２９に薬液とともに流入した気体は薬液に比して比重が小さいことから、下端部に設けられた二次側ポート２２ｂから流出することなく、徐々に容積可変室２９内を上昇移動する。

排気ポート３２には、流路を開閉するための脱気弁Ｖ９を介して外部に連通する排気流路３３が接続されている。この排気ポート３２から容積可変室２９内に収容される薬液中に含まれる気体を外部に排出することができる。なお、上述のフィルタ１７と同様、排気流路３３には図示しない真空源を接続しても良く、開閉弁Ｖ３と吸引弁Ｖ５とを閉じて真空源を作動させることにより気体を吸引しても良い。排気流路１９に排気流路３３を接続することによって真空源を共用しても良い。

可撓性チューブ２８ａは弾性部材であり変形量に応じて収容される薬液に圧力が作用するため、容積可変室２９に収容される薬液量が増えるほど一次側ポンプ１２の供給圧力が増加する一方で二次側ポンプ１３の吸引圧力は減少し、容積可変室２９に収容される薬液量が減るほど一次側ポンプ１２の供給圧力が減少する一方で二次側ポンプ１３の吸引圧力が増加する。このように、容積可変室２９に収容される薬液量に応じて容積可変室２９に対する薬液の供給圧力及び吸引圧力が変動してしまうと、二次側ポンプ１３に所定量の薬液を安定的に供給することが困難となり、塗布ノズル１１からの吐出量にばらつきが生じてしまう。

そこで、容積可変室２９に収容される薬液量に拘わらず、可撓性チューブ２８ａが薬液に及ぼす圧力を一定に保つようにすれば、可撓性タンク２０に対する一次側ポンプ１２の供給圧力と二次側ポンプ１３の吸引圧力の変動を抑えることができる。

図７は図１（Ａ）に示す薬液供給装置の他の変形例を模式的に示す薬液回路図であり、図８は図７に示される可撓性タンクの内部構造を示す概略断面図である。なお、上述した部材と共通する部材には同一の符号が付されている。

アダプタ部３４，３５には圧力ポート３６が形成された密閉部３７が固定されている。この密閉部３７とアダプタ部３４，３５とにより加圧室３９が区画形成されており、加圧室３９の内部には外部から隔離された状態で可撓性チューブ２８ａが収容されている。圧力ポート３６には流体供給源４０が圧力流路４１を介して接続されており、流体供給源４０を作動させ圧力ポート３６から流体圧力を供給することにより、所定の圧力を可撓性チューブ２８ａの外側から作用させることができる。これより、可撓性チューブ２８ａが薬液に及ぼす圧力の変動を相殺するように流体供給源４０から流体圧力を供給することにより、可撓性チューブ２８ａが薬液に及ぼす圧力を一定に保つことができる。

図９は可撓性タンクの配置関係を説明するための薬液回路図である。図示する場合にあっては、薬液ボトル１０、一次側ポンプ１２、フィルタ１７、及び二次側ポンプ１３よりも高い位置に可撓性タンク２０が設置されている。このように、可撓性タンク２０を最も高い位置に設置することで排気ポート３２から回路中の気体を可撓性タンク２０に効率良く収集し、排気ポート３２から排気することができる。

薬液ボトル１０に収容された薬液は使用により減少するので適時交換する必要がある。ここで、空になった薬液ボトル１０を交換している間でも薬液供給装置の停止を回避する手段として、薬液回路の途中にバッファタンク４２を設け、予め薬液ボトル１０内の薬液の一部を蓄えておき、空になった薬液ボトル１０を交換している間のつなぎとしてバッファタンク４２に収容された薬液を供給することもできる。

このバッファタンク４２は、容積が変化しない樹脂製の容器であって、薬液ボトル１０と一次側ポンプ１２の吸引弁Ｖ１との間に配置され、内部には薬液導入流路１５ａの一端部が入り込んでいる。バッファタンク４２の下部には吐出ポート４２ａが設けられ、吐出ポート４２ａとポンプ入口１４ａとの間には薬液導入流路１５ｂが接続されている。バッファタンク４２の上部には大気開放ポート４２ｂが設けられ、大気開放ポート４２ｂには大気開放バルブＶ１０が設けられた流路４３が接続されており、大気開放バルブＶ１０を閉じた状態のもとで一次側ポンプ１２を作動させると、薬液ボトル１０内の薬液はバッファタンク４２を介して一次側ポンプ１２内に流入する。

このバッファタンク４２内には、薬液ボトル１０内に薬液が残っている限り薬液導入流路１５ａを介して薬液が満たされるようになっており、薬液ボトル１０が空になったときに空の薬液ボトル１０を取り外して満杯の薬液ボトル１０を装填するボトル交換作業中には、バッファタンク４２内の薬液を一次側ポンプ１２に供給することができる。この過程では薬液ボトル１０から薬液導入流路１５ａを通り大気が入り、バッファタンク４２内の液位が低下することになる。

新たな薬液ボトル１０が装填された後には、バッファタンク４２内に薬液で満たすために、大気開放バルブＶ１０が開放された状態のもとで加圧装置１０ａを作動して薬液ボトル１０内の薬液に圧力を加えて薬液ボトル１０内の薬液をバッファタンク４２内に圧送する。このときには、バッファタンク４２内の気体は流路４３を介して外部に排出される。バッファタンク４２内が薬液で満たされた後に加圧装置１０ａによる薬液の圧送を停止し、薬液ボトル１０を大気開放するとともに大気開放バルブＶ１０を閉じる。このようにバッファタンク４２を薬液回路に設けることによって、薬液ボトル１０の交換時にも薬液を塗布ノズル１１から吐出することができる。

図１０は図９に示される薬液供給装置の他の実施の形態を示す薬液回路図である。薬液回路の最上流側に配置される薬液ボトル１０の数メートルほど上方に塗布ノズル１１が設けられる場合がある。このとき、一次側ポンプ１２のみで薬液ボトル１０内の薬液を吸い上げるようにすると、ポンプの負荷が過大となってしまう。この場合には図１０に示されるように、一次側ポンプ１２に加えて、中継用の補助ポンプ４４を設けることにより各ポンプの負荷を抑制することができる。ここで、補助ポンプ４４により吸い上げられた薬液を下流側のポンプ、例えば一次側ポンプ１２により吸い上げられるまで一時的に収容するために補助タンク４５が配置されている。この補助タンク４５としては、可撓性タンク２０と同様のタンクを用いることができる。

図１１は図９に示される薬液供給装置の他の実施の形態を示す薬液供給回路図であり、図１２は図１１に示されるバッファタンクの内部構造を示す概略断面図である。なお、図１１および図１２においては、上述した部材と共通する部材には同一の符号が付されている。

バッファタンク４６は、図１２に示すように、薬液ボトル１０により圧送される薬液量に応じて膨張し、一次側ポンプ１２により吸引される薬液量に応じて収縮するバッファタンク室４７と、バッファタンク室４７を収容し大気開放ポート４８を介して内外に連通する圧力室４９とを有している。

バッファタンク室４７は、可撓性チューブ５０と、可撓性チューブ５０が装着されるアダプタ部５１ａ，５１ｂとにより区画形成されている。可撓性チューブ５０の一端部はアダプタ部５１ｂに形成された排気ポート５４に開口しており、他端部はアダプタ部５１ａに形成された一次側ポート５２及び二次側ポート５３に開口している。排気ポート５４には脱気弁Ｖ１１が設けられた排気流路５４ａが接続されている。

圧力室４９はアダプタ部５１ａ，５１ｂとこれらに固定され大気開放ポート４８が形成された密閉部５１ｃとにより区画形成されており、大気開放ポート４８には大気開放バルブＶ１２が設けられた大気導入流路５５が接続されている。バッファタンク４６にはバッファタンク室４７に収容された薬液量を可撓性チューブ５０の変形に基づいて検出するセンサ５６が設けられている。

薬液導入流路１５ａには切換バルブＶ１３が設けられている。薬液ボトル１０には薬液ボトル１０に収容された薬液量を検出するセンサ１０ｂが設けられており、薬液ボトル１０を交換するタイミングが判断できるようになっている。

このバッファタンク室４７内には、薬液ボトル１０内に薬液が残っている限り薬液導入流路１５ａを介して薬液が満たされるようになっており、薬液ボトル１０が空になったときに空の薬液ボトル１０を取り外して満杯の薬液ボトル１０を装填するボトル交換作業中には、切換バルブＶ１３を閉じてバッファタンク室４７内の薬液を一次側ポンプ１２に供給することができる。この過程では、大気開放ポート４８から外気を導入することにより可撓性チューブ５０はチューブ自体の弾性力により収縮するとともに、一次側ポンプ１２が吸入することにより収縮しバッファタンク室４７の容積が小さくなる。また、大気開放ポート４８から圧力を加えることにしても良い。

新たな薬液ボトル１０が装填された後には、バッファタンク室４７内に薬液を満たすために、大気開放バルブＶ１２が開放された状態のもとで加圧装置１０ａを作動して薬液ボトル１０内の薬液に圧力を加えて薬液ボトル１０内の薬液をバッファタンク室４７内に圧送する。このときには、圧力室４９内の気体は流路５５を介して外部に排出される。センサ５８によりバッファタンク室４７内が薬液で満たされたことが検出されると、加圧装置１０ａによる薬液の圧送を停止するとともに大気開放バルブＶ１２を閉じる。

大気開放バルブＶ１２を閉じておくと、圧力室４９内の圧力を一定に保つため可撓性チューブ５０の収縮が阻止され、バッファタンク室４７の容積は一定に保持される。このようにバッファタンク４６を薬液回路に設けることによって、薬液ボトル１０の交換時にも薬液を塗布ノズル１１から吐出することができる。しかも、図１１に示す場合には、ボトル交換時にはバッファタンク室４７内の薬液は、可撓性チューブ５０が収縮するので空気に触れることがなく、薬液の清浄度を損なうことがない。

本発明は前記実施の形態に限られるものではなく、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、前記実施の形態においては、薬液供給装置をウエハにフォトレジスト液を塗布するために使用した場合について説明したが、これに限られることなく種々の液体を供給するために本発明を適用することが可能であり、特に、空気に接触することで変質し易い薬液をフィルタ１７で濾過して吐出する場合に有効に用いることができる。

可撓性チューブ２８ａ，５０の形状は断面円形状のものに限られることなく、例えば図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）に示されるような断面異形状のものを使用することもできる。可撓性チューブ５７は流入側の固定端部５８ａと流出側の固定端部５８ｂとを有し、これらの間には弾性変形部５９が設けられている。弾性変形部５９には凸形弧状部５９ａが設けられ、この凸形弧状部５９ａは円周方向にほぼ１２０°毎に等間隔に設けられた３つの頂点部５９ｂをそれぞれ変形中心とし頂点部５９ｂに接する仮想円Ｓの曲率よりも小さい曲率で外方に向けて凸状に湾曲している。それぞれの凸形弧状部５９ａの円周方向相互間には凹形弧状部５９ｃが連なっており、凹形弧状部５９ｃは外方に向けて凹状に湾曲している。

図１３（Ｂ）は膨張した状態の弾性変形部を示す断面図であり、図１３（Ｃ）は収縮した状態の弾性変形部を示す断面図である。図示するように、弾性変形部５９の膨張収縮時にはそれぞれの凸形弧状部５９ａが円周方向に弾性変形し、凹形弧状部５９ｃが半径方向に弾性変形する。このように、弾性変形部５９の断面形状を三つ葉形とすると、変形前後における断面積の差を大きくすることができるので、容積可変室２９やバッファタンク室４７に収容したい薬液量の変更に柔軟に対応することができるとともに、小さい外形寸法で最大容積が大きなタンクを実現できる。収縮変形時には頂点部５９ｂが径方向に変位することなく、頂点部５９ｂを屈曲中心としてそれぞれの凸形弧状部５９ａが円周方向に折れ曲がるように変形することから、大きな圧力を加圧室３９や圧力室４９に加えることなく、弾性変形部５９を変形させることができる。また、液を流入させるのに必要な力が小さいため、ポンプなどの負担を小さくすることができる。

吸引弁Ｖ１〜切換バルブＶ１３としては、電気信号により作動する電磁弁、又は空気圧により作動するエアオペレートバルブ、逆止弁などを用いることができる。

（Ａ）は本発明の一実施の形態である薬液供給装置の概略を模式的に示す薬液回路図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）に示す薬液供給装置の変形例を模式的に示す薬液回路図である。 図１（Ａ）に示す薬液供給装置の変形例を模式的に示す薬液回路図である。 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ可撓性タンクの内部構造を示す概略断面図である。 （Ａ），（Ｂ）は図３に示す可撓性タンクの変形例を示す概略断面図である。 図１（Ａ）に示す薬液供給装置の他の変形例を模式的に示す薬液回路図である。 図５に示される可撓性タンクの内部構造を示す概略断面図である。 図１（Ａ）に示す薬液供給装置の他の変形例を模式的に示す薬液回路図である。 図７に示される可撓性タンクの内部構造を示す概略断面図である。 可撓性タンクの配置関係を説明するための薬液回路図である。 図９に示される薬液供給装置の他の実施の形態を示す薬液回路図である。 図９に示される薬液供給装置の他の実施の形態を示す薬液回路図である。 図１１に示されるバッファタンクの内部構造を示す概略断面図である。 （Ａ）は他の実施の形態である可撓性チューブの変形例を示す斜視図であり、（Ｂ）は膨張した状態の弾性変形部を示す断面図であり、（Ｃ）は収縮した状態の弾性変形部を示す断面図である。

符号の説明

１０ 薬液ボトル
１０ａ 加圧装置
１０ｂ センサ
１１ 塗布ノズル
１２ 一次側ポンプ
１３ 二次側ポンプ
１４ ポンプ室
１５ 薬液導入流路
１７ フィルタ
２０ 可撓性タンク
２１ 一次側ポート
２２ 二次側ポート
２３ ポンプ室
２６ センサ
２７ａ，２７ｂ アダプタ部
２７ｃ 連結部
２７ｄ，２７ｅ，２７ｆ アダプタ部
２７ｇ 連結部
２８ 可撓性膜
２８ａ，２８ｂ 可撓性チューブ
２８ｃ ベローズ
２９ 容積可変室
３０ 光電センサ
３２ 排気ポート
３４ アダプタ部
３６ 圧力ポート
３７ 密閉部
３９ 加圧室
４０ 流体供給源
４２ バッファタンク
４２ａ 吐出ポート
４２ｂ 大気開放ポート
４４ 補助ポンプ
４５ 補助タンク
４６ バッファタンク
４７ バッファタンク室
４８ 大気開放ポート
４９ 圧力室
５０ 可撓性チューブ
５１ａ アダプタ部
５１ｃ 密閉部
５２ 一次側ポート
５３ 二次側ポート
５４ 排気ポート
５６ センサ
５７ 可撓性チューブ
５８ａ，５８ｂ 固定端部
５９ 弾性変形部
５９ａ 凸形弧状部
５９ｂ 頂点部
５９ｃ 凹形弧状部
Ｓ 仮想円
Ｖ１ 吸引弁
Ｖ２ 吐出弁
Ｖ３ 開閉弁
Ｖ４ 脱気弁
Ｖ５ 吸引弁
Ｖ６ 吐出弁
Ｖ７ サックバックバルブ
Ｖ８ 塗布ノズル開閉弁
Ｖ９ 脱気弁
Ｖ１０ 大気開放バルブ
Ｖ１１ 脱気弁
Ｖ１２ 大気開放バルブ
Ｖ１３ 切換バルブ

Claims (10)

1. 薬液を収容する薬液ボトル、当該薬液ボトル内の薬液を吸引する一次側ポンプ、当該一次側ポンプから吐出された薬液を濾過するフィルタ、および当該フィルタにより濾過された薬液を塗布ノズルに向けて供給する二次側ポンプを有する薬液回路に用いられ、前記フィルタを通過して前記二次側ポンプに供給される薬液を収容する可撓性タンクであって、
   一端部が第１のアダプタ部に装着され、他端部が前記第１のアダプタ部に連結された第２のアダプタ部に装着され、内部に容積可変室が区画形成された可撓性チューブを有し、
   前記フィルタを通過した薬液が流入する一次側ポートと、前記二次側ポンプに薬液を流出する二次側ポートとを前記アダプタ部に前記容積可変室に開口して形成し、
   前記可撓性チューブは、円周方向にほぼ等間隔の３つの頂点部をそれぞれ変形中心とし前記頂点部に接する仮想円の曲率半径よりも小さい曲率半径で外方に向けて凸状に湾曲した凸形弧状部と、それぞれの前記凸形弧状部の円周方向相互間に連なって外方に向けて凹状に湾曲した凹形弧状部とを備えた弾性変形部を有し、
   前記可撓性チューブのそれぞれの前記凸形弧状部が円周方向に弾性変形し、前記凹形弧状部が半径方向に弾性変形し、前記一次側ポートから流入する薬液の容積に応じて膨張し前記二次側ポートから流出する薬液の容積に応じて収縮することを特徴とする可撓性タンク。
   
2. 請求項１に記載の可撓性タンクにおいて、膨張収縮する前記可撓性チューブの径方向の変形をセンサで検出することによって、前記容積可変室に所定量の薬液を収容していることを判定することを特徴とする可撓性タンク。
3. 請求項１又は２に記載の可撓性タンクにおいて、それぞれの前記アダプタ部が固定されて前記可撓性チューブが収容される密閉部と前記可撓性チューブとにより加圧室を区画形成し、前記密閉部に設けられた圧力ポートから前記加圧室内に所定の流体圧力を供給することを特徴とする可撓性タンク。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の可撓性タンクにおいて、前記第１のアダプタ部に前記一次側ポートを設け、前記第２のアダプタ部に前記二次側ポートを設けることを特徴とする可撓性タンク。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の可撓性タンクにおいて、前記可撓性チューブを垂直に配置し、前記可撓性チューブの下端部に設けられる前記第１のアダプタ部に前記容積可変室に開口する前記一次側ポートと前記二次側ポートとを設け、前記可撓性チューブの上端部に設けられる前記第２のアダプタ部に前記容積可変室に開口する排気ポートを設けることを特徴とする可撓性タンク。
6. 薬液を収容する薬液ボトル、当該ボトル内の薬液を吸引する一次側ポンプ、当該一次側ポンプから吐出された薬液を濾過するフィルタ、及び当該フィルタにより濾過された薬液を塗布ノズルに向けて供給する二次側ポンプを有する薬液供給装置であって、
   前記フィルタを通過して前記二次側ポンプに供給される薬液を収容する可撓性タンクを有し、
   前記可撓性タンクは、一端部が第１のアダプタ部に装着され、他端部が前記第１のアダプタ部に連結された第２のアダプタ部に装着され、内部に容積可変室が区画形成された可撓性チューブを有し、前記フィルタを通過した薬液が流入する一次側ポートと、前記二次側ポンプに薬液を流出する二次側ポートとを前記アダプタ部に前記容積可変室に開口して形成し、
   前記可撓性チューブは、円周方向にほぼ等間隔の３つの頂点部をそれぞれ変形中心とし前記頂点部に接する仮想円の曲率半径よりも小さい曲率半径で外方に向けて凸状に湾曲した凸形弧状部と、それぞれの前記凸形弧状部の円周方向相互間に連なって外方に向けて凹状に湾曲した凹形弧状部とを備えた弾性変形部を有し、
   前記可撓性チューブのそれぞれの前記凸形弧状部が円周方向に弾性変形し、前記凹形弧状部が半径方向に弾性変形し、前記可撓性チューブが前記一次側ポートから流入する薬液の容積に応じて膨張し前記二次側ポートから流出する薬液量の容積に応じて収縮することを特徴とする薬液供給装置。
   
7. 請求項６記載の薬液供給装置において、前記第１のアダプタ部に前記一次側ポートを設け、前記第２のアダプタ部に前記二次側ポートを設けることを特徴とする薬液供給装置。
8. 請求項６記載の薬液供給装置において、前記可撓性チューブを垂直に配置し、前記可撓性チューブの下端部に設けられる前記第１のアダプタ部に前記容積可変室に開口する前記一次側ポートと前記二次側ポートとを設け、前記可撓性チューブの上端部に設けられる前記第２のアダプタ部に前記容積可変室に開口する排気ポートを設けることを特徴とする薬液供給装置。
9. 請求項６〜８のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記薬液ボトルと前記一次側ポンプとの間に、前記薬液ボトルから供給される薬液を収容するバッファタンクを設け、
   当該バッファタンクは、一端部が第１のアダプタ部に装着され、他端部が前記第１のアダプタ部に密閉部を介して連結された第２のアダプタ部に装着され、内部にバッファタンク室が区画形成された可撓性チューブを有し、
   前記密閉部内に前記可撓性チューブの外側との間で区画形成される圧力室に連通する大気開放ポートを前記密閉部に形成し、
   前記薬液ボトルからの薬液が流入する一次側ポートと、前記一次側ポンプに薬液を流出する二次側ポートとを前記アダプタ部に前記バッファタンク室に開口して形成し、
   前記大気開放ポートを閉じた状態では前記バッファタンク室の容積が一定に保持され、前記大気開放ポートを開放した状態では収容される薬液量に応じて前記バッファタンク室が膨張収縮することを特徴とする薬液供給装置。
10. 請求項８記載の薬液供給装置において、前記薬液ボトル、前記一次側ポンプ、前記フィルタ、及び前記二次側ポンプよりも高い位置に前記可撓性タンクを設置することを特徴とする薬液供給装置。

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