JP5060766B2 - 薬液供給装置 - Google Patents

Description

本発明はフォトレジスト液等の薬液を定量吐出する薬液供給装置に関する。

半導体ウエハや液晶用ガラス基板等の表面には、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程により微細な回路パターンが作り込まれる。フォトリソグラフィ工程ではウエハやガラス基板の表面にフォトレジスト液等の薬液を塗布するために薬液供給装置が使用されており、容器内に収容された薬液はポンプにより吸い上げられてフィルタ等を通過してノズルからウエハ等の被塗布物に塗布される。塗布される薬液の中にゴミ等の粒子つまりパーティクルが混在するとそれが被塗布物に付着し、パターン欠陥を引き起こして製品の歩留まりを低下させる。容器内の薬液がポンプ内に滞留すると変質し、変質した薬液がパーティクルとなる場合があるので、薬液を吐出するポンプは滞留がないことが求められる。

薬液を吐出するポンプとしては、薬液が流入する膨張収縮室とポンプ室とを弾性変形自在のダイヤフラムやチューブ等の仕切り膜により仕切るようにしたものが使用されている。ポンプ室に間接液つまり非圧縮性媒体を充填し仕切り膜を介して薬液を加圧するようにしており、非圧縮性媒体の加圧方式には、特許文献１に記載されるようにベローズタイプのものと、特許文献２に示されるようにピストンを用いたシリンジタイプとがある。
特開平１０−６１５５８号公報 米国特許第５１６７８３７号公報

非圧縮性媒体によりダイヤフラムやチューブを弾性変形させてポンプ動作を行うようにすると、ポンプの膨張収縮室内での薬液の滞留を防止することができ、薬液の滞留に起因したパーティクルの発生を防止できる反面、非圧縮性媒体がポンプの性能を決定する重要な役割を担うことになる。つまり、非圧縮性媒体の中に外部から空気が入り込むとマクロ的には非圧縮性媒体の非圧縮性は失われ、ベローズやピストンの移動を忠実にダイヤフラムやチューブに伝達することができなくなり、ベローズやピストンの移動ストロークと薬液の吐出量とが対応しなくなる。また、非圧縮性媒体が漏れた場合にも同様にベローズ等の移動ストロークと薬液の吐出量とが対応しなくなり、高精度に薬液を吐出することができなくなる。

上述したシリンジタイプのポンプにおいては、通常、シリンダにピストンの外周面と接触するシール材を設け、ピストンの先端面側の駆動室内とピストン基端面側の外部との間をシールするようにしており、ピストンはシール材を境に非圧縮性媒体がある部分と外部との間を往復動することになる。このため、非圧縮性媒体がピストンの外周面に付着した状態で外部まで露出することがある。付着した非圧縮性媒体は薄い膜状となって外周面とシール材との間に入り込むので、シール材とピストン外周面との直接接触を回避して潤滑剤としての役割を果たすことになる反面、外部に露出した非圧縮性媒体は一部が少しずつ蒸発したり、乾燥したりすることもあってピストン表面から消失し、非圧縮性媒体の量が減少することになる。また、外部に露出した非圧縮性媒体が揮発すると、ピストン外周面には潤滑剤として機能する非圧縮性媒体が消失して油膜切れ状態となるので、シール材が直接ピストン外周面に接触してシール材の摩耗が促進されることになる。

仕切り膜により仕切られた膨張収縮室を膨張させて内部に容器内の薬液を吸入するためにピストンを後退移動させると、非圧縮性媒体が負圧状態となるので、外部の周囲空気がピストン外周面とシリンダの内周面との間から非圧縮性媒体の内部に入り込むことがある。この現象は、ピストンの外周面に摺動接触するシール材が磨耗してシール性が低下すると顕著になり、ピストンにより非圧縮性媒体に大きな負圧を印加させた場合も同様である。

これに対し、上述したベローズタイプのポンプは、摺動面に接触するシール材は使用されていないので、非圧縮性媒体が充填されたポンプ室や駆動室の密閉性は高いという利点がある。しかし、ベローズタイプはシリンジタイプに比較して非圧縮性媒体に加えられる圧力は低い。例えば、レジストをフィルタを介してノズルに吐出する場合、フィルタの流通抵抗が大きいことによりポンプ室の圧力が高くなる。ベローズを駆動したときに非圧縮性媒体の圧力は高くなり、ベローズが僅かに膨張することがあり、膨張するとベローズの移動ストロークと薬液の吐出量とが高精度に対応しなくなる。

本発明の目的は、薬液を高精度で吐出することができる薬液供給装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、ピストンとシリンダとの間から非圧縮性媒体が漏出しないようにした薬液供給装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、ピストンとシリンダとの間をシールするシール材に非圧縮媒体の膜を介在させてシール材の潤滑性を向上し得る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、液体流入口および流出口に連通するポンプ室と駆動室とを仕切る弾性変形自在の仕切り膜が設けられたポンプと、前記駆動室に非圧縮性媒体を給排するピストンが往復動自在に組み付けられるシリンダと、前記ピストンを軸方向に往復動し、前記非圧縮性媒体を介して前記ポンプ室を膨張収縮する駆動手段と、前記ピストンと前記シリンダとの間に設けられ、前記ピストンと前記シリンダとの摺動部に連なるとともに非圧縮性媒体が封入される第１のシール室を形成する軸方向に弾性変形自在のベローズカバーと、前記第１のシール室に連通するとともに前記ピストンの往復動時における前記第１のシール室の容積変化に追従して非圧縮性媒体が流入しかつ排出される第２のシール室を形成するダイヤフラムとを有し、前記駆動室は、前記シリンダに設けられる仕切り膜と前記ピストンとにより区画形成されることを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記ベローズカバーを前記シリンダの開口端部と前記ピストンの突出部との間に設け、前記ピストンの突出部の外側に前記第１のシール室を形成することを特徴とする。また、本発明の薬液供給装置は、前記ベローズカバーを前記ピストンの端部と前記シリンダの開口端部との間に設け、前記シリンダの内側に前記第１のシール室を形成することを特徴とする。

本発明の薬液供給装置において、前記仕切り膜はダイヤフラムであることを特徴とする。また、本発明の薬液供給装置において、前記仕切り膜はチューブであることを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、大径外周面と小径外周面とを有するシリンダと、前記シリンダ内に組み込まれ、液体流入口および流出口に連通するポンプ室と前記シリンダの内周面との間のポンプ側の駆動室とを仕切る可撓性チューブと、前記大径外周面に摺動自在に嵌合する大径ピストン部、および前記小径外周面に摺動自在に嵌合する小径ピストン部を備え、前記ポンプ側の駆動室に連通するピストン側の駆動室を前記シリンダとの間に形成し、前記ポンプ側の駆動室に非圧縮性媒体を給排するピストンと、前記シリンダの一端部側と前記ピストンの前記大径ピストン部との間に設けられ前記大径外周面との間で前記大径ピストン部の摺動部に連なる第１のシール室を形成する第１のベローズカバーと、前記シリンダの他端部側と前記ピストンの小径ピストン部との間に設けられ前記小径外周面との間で前記小径ピストン部の摺動部に連なるとともに前記第１のシール室に連通する第２のシール室を形成する第２のベローズカバーと、前記第１および前記第２のシール室に封入される非圧縮性媒体と、前記ピストンを軸方向に往復動し、前記ピストン側の駆動室と前記ポンプ側の駆動室内の前記非圧縮性媒体を介して前記ポンプ室を膨張収縮する駆動手段とを有することを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、液体流入口および流出口に連通するポンプ室とポンプ側の駆動室とを仕切る弾性変形自在の仕切り膜が設けられたポンプと、大径のシリンダ孔と小径のシリンダ孔とが形成され前記ポンプに連結されるシリンダと、前記大径のシリンダ孔に嵌合する大径ピストン部および前記小径のシリンダ孔に嵌合する小径ピストン部を備え、前記シリンダの内部に軸方向に往復動自在に装着され、前記ポンプ側の駆動室に連通するピストン側の駆動室を前記シリンダ内に形成し、前記ポンプ側の駆動室に非圧縮性媒体を給排するピストンと、前記大径ピストン部と前記シリンダとの間に設けられ、前記大径ピストン部の摺動部に連なる第１のシール室を形成するベローズカバーと、前記小径ピストン部と前記シリンダとの間に設けられ、前記小径ピストン部の摺動部に連なるとともに前記第１のシール室に連通する第２のシール室を形成する弾性変形部材と、前記第１および前記第２のシール室に封入される非圧縮性媒体と、前記ピストンを軸方向に往復動し、前記ピストン側の駆動室と前記ポンプ側の駆動室内の前記非圧縮性媒体を介して前記ポンプ室を膨張収縮する駆動手段とを有することを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記ポンプを構成するポンプケースと前記シリンダとを有する合体部材に前記ポンプ側の駆動室と前記ピストン側の駆動室とを連通させる連通孔を形成することを特徴とする。

本発明の薬液供給装置において、前記仕切り膜はダイヤフラムであることを特徴とする。また、本発明の薬液供給装置において、前記仕切り膜はチューブであることを特徴とする。また、本発明の薬液供給装置において、前記弾性変形部材はベローズカバーであることを特徴とする。さらに、本発明の薬液供給装置において、前記弾性変形部材はダイヤフラムであることを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記ベローズカバーを前記大径ピストン部の突出部と前記シリンダの開口端部との間に設け、前記大径ピストン部の突出部の外側に前記第１のシール室を形成することを特徴とする。また、本発明の薬液供給装置は、前記ベローズカバーを前記大径ピストン部の端部と前記シリンダの開口端部との間に設け、前記シリンダの内側に前記第１のシール室を形成することを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記弾性変形部材としてベローズカバーを前記小径ピストン部の突出部と前記シリンダの開口端部との間に設け、前記小径ピストン部の突出部の外側に前記第２のシール室を形成することを特徴とする。また、薬液供給装置は、前記弾性変形部材としてベローズカバーを前記小径ピストン部の端部と前記シリンダの開口端部との間に設け、前記シリンダの内側に前記第２のシール室を形成することを特徴とする。

本発明によれば、非圧縮性媒体が充填される駆動室をピストンにより膨張収縮させてポンプ室を非圧縮性媒体を介して膨張収縮させるようにしたので、ベローズにより非圧縮性媒体を加圧する場合よりも非圧縮性媒体に高い圧力を加えることができる。これにより、ポンプ室の収縮時にポンプ室に高い流通抵抗が加わっても薬液を供給することができる。

ピストンとシリンダとの間に設けられたベローズカバーにより、ピストンとシリンダとの摺動部に連なるシール室が形成されており、このシール室には非圧縮性媒体が封入されている。このようにシール室を形成するためのベローズカバーは摺動部を有していないので、ベローズカバーからの非圧縮性媒体の漏出は完全に防止することができる。したがって、駆動室をピストンによって加圧することによりピストンとシリンダとの摺動部から内部の非圧縮性媒体が漏出してもその非圧縮性媒体はシール室内に流入することになるので、装置の外部には非圧縮性媒体が漏出することが防止される。

このように、ピストンとシリンダとの間の摺動部がシール室に連なっているので、ピストンとシリンダとの間をシールするシール材を境としてこれの軸方向両側に非圧縮性媒体が満たされるので、シール材とこれに接触する部分には薄膜状となった非圧縮性媒体が介在することになり、シール材の潤滑性が高められ、シール材の摩耗が防止される。これにより、シール材の耐久性を向上させることができる。

駆動室を膨張させる方向にピストンを駆動することにより駆動室の圧力が外部の圧力よりも低くなったことに起因して駆動室内にシール室内の非圧縮性媒体が駆動室内に入り込んでも、シール室内には空気等の圧縮性の流体が混入することはないので、ピストンの移動ストロークとポンプ室の変形量とを高精度に対応させることができ、ポンプからの薬液の吐出量を高精度にすることができる。

駆動室に摺動部を介して連なるシール室をベローズカバーにより区画形成したので、ピストンとシリンダとの摺動部に設けられたシール材が経年変化により磨耗しても、駆動室内への気体の混入が防止され、シール材の交換時期やメンテナンスの時期を長く設定することができるとともに、薬液供給装置の耐久性を向上させることができる。

シール材を使わずに注射器のようにピストンとシリンダの隙間を狭く設定してシール効果を持たせるようにすると、シール材特有のスティックスリップが無く、安定して薬液を吐出することができるという利点がある。一般的にはシール材を用いないと、非圧縮性媒体の漏出や駆動室内への気体の混入が発生しやすくシール性が劣るという欠点があるが、ピストンとシリンダとの間に設けられたベローズカバーによりシール室を形成することによってその欠点を無くし、安定した薬液の吐出を維持しながら薬液供給装置の耐久性を向上させることができる。

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。それぞれの図面においては、共通の機能を有する部材に同一の符号が付されている。

図１は本発明の一実施の形態である薬液供給装置１０ａを示す断面図であり、この薬液供給装置１０ａはポンプケース１１の部分とシリンダ１２の部分とが一体となった合体部材１３を有しており、ポンプケース１１とシリンダ１２は相互に平行となっている。ポンプケース１１の円筒形状のスペース１４内には、弾性材料により形成されて径方向に膨張収縮自在の可撓性チューブ１５がポンプ部材として取り付けられており、ポンプケース１１と可撓性チューブ１５はポンプ２０を構成している。この可撓性チューブ１５によりその内側のポンプ室１６と外側のポンプ側の駆動室１７とにスペース１４は仕切られており、可撓性チューブ１５は仕切り膜を構成している。

可撓性チューブ１５の両端部にはアダプタ部１８，１９が取り付けられており、一方のアダプタ部１８にはポンプ室１６に連通する液体流入口２１が形成されるとともに供給側流路２３が接続され、他方のアダプタ部１９にはポンプ室１６に連通する液体流出口２２が形成されるとともに吐出側流路２４が接続されている。供給側流路２３はレジスト液等の薬液を収容する薬液タンク２５に接続され、吐出側流路２４はフィルタ２６を介して塗布ノズル２７に接続されている。

可撓性チューブ１５は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）により形成されており、アダプタ部１８，１９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１５の素材として用いるようにしても良い。アダプタ部１８，１９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。

供給側流路２３にはこの流路を開閉するための供給側開閉弁２８が設けられ、吐出側流路２４にはこの流路を開閉するための吐出側開閉弁２９が設けられている。それぞれの開閉弁２８，２９としては、電気信号により作動するソレノイドバルブや、空気圧により作動するエアオペレートバルブが用いられる。さらには、逆止弁つまりチェッキ弁を用いるようにしても良い。

シリンダ１２に形成された底付のシリンダ孔３０にはピストン３１が軸方向に往復動自在に組み付けられ、ピストン３１の先端面とシリンダ孔３０の底面３２との間にピストン側の駆動室３３が形成されており、合体部材１３に形成された連通孔３４によりピストン側の駆動室３３はポンプ側の駆動室１７に連通している。両方の駆動室１７，３３には液体が非圧縮性媒体３５として封入されており、駆動室１７，３３内の非圧縮性媒体３５は連通孔３４を介して連通している。したがって、ピストン３１を底面３２に向けて前進移動させると、ピストン側の駆動室３３が収縮して駆動室３３内の非圧縮性媒体３５はポンプ側の駆動室１７内に流入し、可撓性チューブ１５の内側のポンプ室１６は収縮する。一方、ピストン３１を後退方向に移動させると、ピストン側の駆動室３３が膨張してポンプ側の駆動室１７内の非圧縮性媒体３５は駆動室３３内に流入し、ポンプ室１６は膨張する。

可撓性チューブ１５とポンプケース１１とを有するポンプ２０は、シリンダ１２内のピストン３１が往復動すると、両方の駆動室１７，３３内に封入された非圧縮性媒体３５の移動によりポンプ室１６が膨張収縮し、ポンプ室１６の膨張収縮に連動させて供給側開閉弁２８と吐出側開閉弁２９とを開閉作動することによって薬液タンク２５内の薬液は塗布ノズル２７に供給される。ポンプ２０を構成するポンプケース１１はシリンダ１２と一体となってシリンダ１２に隣接して設けられ、連通孔３４はポンプケース１１とシリンダ１２とが一体となった合体部材１３に形成されているので、薬液供給装置の小型化が達成される。ただし、ポンプケース１１とシリンダ１２とを別々の部材により形成し、連通孔を有するホースやチューブによりこれらを連結するようにしても良い。

図２は図１における２−２線断面図であり、ポンプ部材としての可撓性チューブ１５はアダプタ部１８，１９に嵌合する部分を除いて横断面は長円形となっており、平坦部と円弧状部とを有している。図１に示されるようにピストン３１がほぼ前進限位置となると可撓性チューブ１５は図２において実線で示すように平坦部が相互に接近するように収縮変形し、ピストン３１が後退限位置となると図２において二点鎖線で示すように平坦部が相互に平行となった長円形となる。ただし、可撓性チューブ１５の横断面形状は長円形に限られず他の形状であっても良い。

ピストン３１を直線往復動するためにシリンダ１２には、一端に支持板４１が取り付けられ他端に支持板４２が取り付けられた駆動ボックス４０がスペーサ４３を介して取り付けられている。支持板４１の内側に軸受ホルダー４４により固定された軸受４５には、ボールねじ軸４６がその基端部で回転自在に支持されており、ボールねじ軸４６は支持板４１の外側にスペーサ４８を介して固定された駆動手段としてのモータ４９の主軸に連結されており、モータ４９により正逆両方向にボールねじ軸４６は回転駆動される。

ピストン３１の後端には駆動スリーブ５１が連結されており、駆動スリーブ５１は雄ねじ部５２が一体に設けられた端壁部とこれと一体となった円筒部を有し、雄ねじ部５２はピストン３１にねじ結合されている。ボールねじ軸４６は駆動スリーブ５１の内部に同軸状に組み込まれており、駆動スリーブ５１の開口端部には、ボールねじ軸４６にねじ結合するナット５３がナットホルダー５４により固定されている。ナット５３はナットホルダー５４にねじ止めされるフランジ５５を有し、ナット５３はフランジ５５によりナットホルダー５４に固定されている。したがって、モータ４９によりボールねじ軸４６を回転駆動すると、ナット５３を介して駆動スリーブ５１が支持板４２に形成された貫通孔に案内されて軸方向に直線往復動する。ボールねじ軸４６の回転駆動時にボールねじ軸４６が傾斜しないようにボールねじ軸４６の先端部にはガイドリング５６が装着され、このガイドリング５６は駆動スリーブ５１の内周面に嵌合している。モータ４９により駆動スリーブ５１を介してピストン３１を駆動するときに、駆動スリーブ５１の軸方向移動を案内するため、駆動ボックス４０内に取り付けられたガイドレール５７に沿って摺動するスライドブロック５８がナットホルダー５４に設けられている。

ピストン３１とシリンダ１２とが接触する部分は摺動部３６となっており、摺動部３６におけるピストン３１とシリンダ１２との間をシールするために、シリンダ１２に形成された環状溝にはシール材５９が装着されており、往復動するピストン３１の外周面はシール材５９に摺動接触する。ピストン３１の突出端とシリンダ１２との間には、ピストン３１の外周面を隙間を介して覆うように軸方向に弾性変形自在のベローズカバー６１が設けられており、ベローズカバー６１の平均有効断面積はピストン３１の断面積よりも大きくなっている。

ベローズカバー６１は、シリンダ１２の開口端部に形成された大径孔６２に固定される環状部６３と、ピストン３１の突出部つまり基端部側の小径部に固定される環状部６４と、これらの間のベローズ部６５とを有しており、ＰＴＦＥ等の樹脂材料により形成されている。ただし、ゴム材料や金属材料により形成するようにしても良い。ベローズカバー６１はピストン３１の基端部側の外周面を覆うように設けられており、摺動部３６に連なる第１のシール室６６ａがベローズカバー６１とピストン３１の外周面との間に形成され、このシール室６６ａ内にはシール用の非圧縮性媒体３５ａが封入されている。

シリンダ１２の側面には凹部６７が形成され、この凹部６７は連通孔６８によりベローズカバー６１とピストン３１との間のシール室６６ａに連通しており、凹部６７はシール室６６ａを介してピストン３１とシリンダ１２との間の摺動部３６に連通している。凹部６７にはゴム等からなる弾性変形自在のダイヤフラム６９が取り付けられ、凹部６７とダイヤフラム６９とにより容積可変の第２のシール室６６ｂが形成されている。このシール室６６ｂの内部には非圧縮性媒体３５ａが封入されており、シリンダ１２のうち凹部６７が形成された部分は媒体給排部７１となっている。ダイヤフラム６９はシリンダ１２に固定される蓋部材７２により媒体給排部７１に取り付けられ、蓋部材７２の内側の空間内でダイヤフラム６９は弾性変形自在となっており、蓋部材７２には息付き孔７２ａが形成されている。

シリンダ１２の側面には凹部６７が形成され、この凹部６７は連通孔６８によりベローズカバー６１とピストン３１との間のシール室６６ａに連通しており、凹部６７はシール室６６ａを介してピストン３１とシリンダ１２との間の摺動部３６に連通している。凹部６７にはゴム等からなる弾性変形自在のダイヤフラム６９が弾性変形部材として取り付けられ、凹部６７とダイヤフラム６９とにより容積可変の第２のシール室６６ｂが形成されている。このシール室６６ｂの内部には非圧縮性媒体３５ａが封入されており、シリンダ１２のうち凹部６７が形成された部分は媒体給排部７１となっている。ダイヤフラム６９はシリンダ１２に固定される蓋部材７２により媒体給排部７１に取り付けられ、蓋部材７２の内側の空間内でダイヤフラム６９は弾性変形自在となっており、蓋部材７２には息付き孔７２ａが形成されている。尚、弾性変形部材としては、第２のシール室６６ｂの膨張収縮の容積変化を吸収するものであれば、ダイヤフラム６９に限られることなく、ベローズを用いても良い。

ピストン３１が往復動するとその往復動によってシール室６６ａの容積が変化し、その容積変化に追従してダイヤフラム６９が弾性変形しシール室６６ｂ内の容積が変化する。つまり、ピストン３１が図１に示す位置よりも図において下方に移動すると、第１のシール室６６ａの容積が大きくなるので、その容積増加分に追従するように第２のシール室６６ｂから非圧縮性媒体３５ａが第１のシール室６６ａ内に流入して補充される。これにより第２のシール室６６ｂは収縮する。一方、ピストン３１が逆方向に移動して第１のシール室６６ａの容積が小さくなると、第１のシール室６６ａ内の非圧縮性媒体３５ａが第２のシール室６６ｂに排出されて第２のシール室６６ｂは膨張する。なお、媒体給排部７１をシリンダ１２から離して設けるようにしても良く、その場合には連通孔６８を有するホースやパイプ等によりシリンダ１２の部分と媒体給排部７１の部分とが連結されることになる。

この薬液供給装置１０ａはピストン側の駆動室３３をピストン３１により加圧して非圧縮性媒体３５を駆動室３３からポンプ側の駆動室１７に供給するようにしたので、ポンプ側の駆動室１７の圧力を高めることができる。ピストン側の駆動室３３内の非圧縮性媒体３５はシール材５９により外部からシールされるが、ピストン３１により駆動室３３を加圧すると、ピストン３１の外周面に付着した非圧縮性媒体３５が駆動室３３の圧力によりそのままシール材５９を通過してシリンダ１２の開口端よりも外方に案内されて漏出するおそれがある。しかし、ピストン３１の外周面に付着して外部に漏れた非圧縮性媒体３５は、シール室６６ａ内の非圧縮性媒体３５ａに取り込まれることになり、装置の外部に漏出することはない。ベローズカバー６１およびダイヤフラム６９は摺動部を有していないので、摺動部３６から漏れた非圧縮性媒体３５がシール室６６ａから外部へ漏出したり飛散することが防止される。

ピストン３１を後退移動させてピストン側の駆動室３３の容積を大きくする際に両方の駆動室１７，３３内の非圧縮性媒体３５が負圧状態となっても、ピストン３１の突出端部はベローズカバー６１により外部から遮蔽されており、両方のシール室６６ａ，６６ｂ内に封入された非圧縮性媒体３５ａが駆動室３３内に逆流して入り込んだとしても、外部の空気が駆動室１７，３３内に混入することはない。

しかも、気体に比べて液体等の非圧縮性媒体３５，３５ａは分子量が大きいので、シール材５９とピストン表面との間の微細な隙間を通り難く、シール室６６ａから駆動室３３へ入り込む非圧縮性媒体３５ａの量は少なくなる。このように、液体等の非圧縮性媒体３５ａをシール室６６ａ，６６ｂ内に封入することにより、ポンプ２０からの薬液の吐出精度を長期間にわたり高精度に維持することができる。

さらに、ピストン３１とシリンダ１２との間をシールするシール材５９を境としてこれの軸方向両側に非圧縮性媒体３５，３５ａが満たされているので、シール材５９とピストン３１の外周面には薄膜状となった非圧縮性媒体３５，３５ａが介在することになり、シール材５９の潤滑性が高められ、シール材５９の摩耗が防止される。これにより、シール材５９の耐久性が向上し、装置の寿命を長くすることができる。

また、シール材５９が長期使用により磨耗してシール性が低下しても、駆動室１７，３３内に空気が混入することを防止することができ、ピストン３１の往復動ストロークと可撓性チューブ１５内からの薬液の吐出量とを高精度に対応させることができる。したがって、半導体ウエハにフォトレジスト液を塗布する場合には、一定量のフォトレジスト液を高い精度で塗布ノズル２７から吐出することができる。

図３は本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。この薬液供給装置１０ｂはポンプケースがシリンダ１２と一体となった第１のポンプケース１１とこれに取り付けられる第２のポンプケース７３とにより形成されており、第１と第２のポンプケース１１，７３の間にダイヤフラム７４がポンプ部材として挟み付けられている。両方のポンプケース１１，７３により形成されるスペース１４は、ダイヤフラム７４によりポンプ側の駆動室１７とポンプ室１６とにより仕切られており、ダイヤフラム７４は仕切り膜となっている。ポンプケース７３およびダイヤフラム７４はフッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）により形成されているが、薬液の種類によっては他の樹脂を使用するようにしても良く、ポンプケース７３を金属としても良く、ダイヤフラム７４をゴム製や金属製としても良い。図３に示されるポンプ２０の液体流入口２１と液体流出口２２はポンプケース７３にそれぞれ形成されており、ポンプ２０には図１に示したアダプタ部１８，１９は設けられていない。

図３に示すように、ピストン３１は図１に示す場合よりも大径となっており、ピストン３１にはベローズカバー６１が一体に設けられている。ベローズカバー６１は、ピストン３１の後端から後方に向けて突出するとともにシリンダ孔３０の内部に配置されており、ベローズカバー６１の中に駆動スリーブ５１が組み込まれている。これにより、薬液供給装置１０ｂの軸方向寸法は、図１に示す薬液供給装置１０ａよりも短くなっている。

ベローズカバー６１はピストン３１の後端に一体となったベローズ部６５と、シリンダ１２に形成された大径孔６２に固定される環状部６４とを有しており、シリンダ１２の開口端部とピストン３１の後端部つまり開口端部との間にシリンダ孔３０と対向するように設けられ、ピストン３１の断面積はベローズ６１の平均有効断面積よりも大きくなっている。したがって、ベローズカバー６１の外側とシリンダ孔３０の内側との間でシール室６６ａが形成されており、このシール室６６ａはシリンダ１２に形成された連通孔６８を介してシール室６６ｂに連通されている。図３に示すピストン３１にはベローズカバー６１が一体となっているが、これらを別々に成形し接着や溶接等によりピストン３１とベローズカバー６１とを接合するようにしても良い。

図４は本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。この薬液供給装置１０ｃにおいては、シリンダ１２の端面にポンプケース３７がピストン３１の端面に対向して取り付けられている。ポンプケース３７はＰＦＡにより形成されており、ポンプケース３７には供給側流路２３と吐出側流路２４とが一体に設けられている。ただし、供給側流路２３と吐出側流路２４とをポンプケース３７とは別体としてそれぞれをポンプケース３７に取り付けるようにしても良い。図３に示す薬液供給装置１０ｂにおいてもダイヤフラム７４が仕切り部材として用いられており、ポンプケース７３には供給側流路２３と吐出側流路２４とが一体に設けられているが、供給側流路２３と吐出側流路２４とをポンプケース７３とは別体としても良い。

ポンプケース３７とシリンダ１２との間には、ＰＴＦＥ等の樹脂材料やゴム等の弾性材料により形成されたダイヤフラム３８がポンプ部材として取り付けられており、ポンプケース３７とダイヤフラム３８とによりポンプ２０が構成されている。このダイヤフラム３８によりポンプ室１６と駆動室３９とにポンプケース３７とシリンダ１２との間のスペースが仕切られており、ダイヤフラム３８は仕切り膜を構成している。

図４に示す薬液供給装置１０ｃにおいては、ダイヤフラム３８により仕切られる駆動室３９が上述した実施の形態におけるポンプ側の駆動室１７とピストン側の駆動室３３とを兼ねており、薬液供給装置１０ｃは上述した薬液供給装置１０ａ，１０ｂよりも小型化することが可能となる。

図４に示す薬液供給装置１０ｃにおいては、上述した薬液供給装置１０ａ，１０ｂにおけるピストン３１とシリンダ１２との間の隙間をシールするためのシール材５９が設けられておらず、ピストン３１の外周面とシリンダ１２のシリンダ孔３０との間の隙間は上述した装置よりも狭く設定されている。このようにシール材５９を使わずに注射器のようにピストン３１とシリンダ１２の隙間を狭く設定してシール効果を持たせるようにした薬液供給装置においては、シール材特有のスティックスリップが無く、安定して薬液を吐出することができるという利点がある。シール材を用いないと、一般的には非圧縮性媒体の漏出や駆動室３９内への気体の混入が発生しやすくシール性が劣るという欠点があるが、ピストン３１とシリンダ１２との間に設けられたベローズカバー６１によりシール室６６ａを形成することによってその欠点を無くし、安定した薬液の吐出を維持しながら薬液供給装置１０ｃの耐久性を向上させることができる。なお、上述した薬液供給装置１０ａ，１０ｂにおいても、隙間を狭く設定すれば、シール材５９を用いないようにすることができる。

図５は本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。この薬液供給装置１０ｄはポンプ部材が図１に示された薬液供給装置１０ａと同様に可撓性チューブ１５により形成されており、シリンダ１２およびピストン３１は図３に示した薬液供給装置１０ｂと同様の構造となっている。

上述したそれぞれの薬液供給装置１０ｂ〜１０ｄにおいても、上述した薬液供給装置１０ａと同様に、ピストン３１の外周面に付着して外部に漏れた非圧縮性媒体３５は、シール室６６ａ内の非圧縮性媒体３５ａに取り込まれることになり、装置の外部に漏出することはない。ベローズカバー６１およびダイヤフラム６９は摺動部を有していないので、摺動部３６から漏れた非圧縮性媒体３５がシール室６６ａから外部へ漏出することが防止される。

ピストン３１を後退移動させて駆動室１７，３３，３９内の非圧縮性媒体３５が負圧状態となっても、摺動部３６に連なるシール室６６ａはベローズカバー６１により外部から遮蔽されており、両方のシール室６６ａ，６６ｂ内に封入された非圧縮性媒体３５ａが駆動室３３内に逆流して入り込んだとしても、外部の空気が駆動室１７，３３，３９内に混入することはない。

しかも、気体に比べて液体等の非圧縮性媒体は分子量が大きいので、シリンダ１２とピストン３１との間の微細な隙間を通り難く、シール室６６ａから駆動室３３へ入り込む非圧縮性媒体３５ａの量は少なくなる。このように、液体等の非圧縮性媒体３５ａをシール室６６ａ，６６ｂ内に封入することにより、ポンプ２０からの薬液の吐出精度を長期間にわたり高精度に維持することができる。

さらに、薬液供給装置１０ｂ，１０ｄにおいては、ピストン３１とシリンダ１２との間をシールするシール材５９を境としてこれの軸方向両側に非圧縮性媒体３５，３５ａが満たされているので、シール材５９とピストン３１の外周面には薄膜状となった非圧縮性媒体３５，３５ａが介在することになり、シール材５９の潤滑性が高められ、シール材５９の摩耗が防止される。これにより、シール材５９の耐久性が向上し、装置の寿命を長くすることができる。

また、シール材５９が長期使用により磨耗してシール性が低下しても、駆動室１７，３３内に外部から空気が混入することを防止することができ、ピストン３１の往復動ストロークと可撓性チューブ１５内からの薬液の吐出量とを高精度に対応させることができる。

図６は本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図であり、この薬液供給装置１０ｅは、ポンプケース１１が一体となったシリンダ１２が駆動ボックス４０内に組み込まれている。ポンプ２０は図１および図５に示した場合と同様に、可撓性チューブ１５により構成されている。シリンダ１２はポンプケース１１の軸方向の中央部にこれに平行に隣り合って一体に設けられており、ポンプケース１１の一端部は駆動ボックス４０の支持板４１ａに固定され、他端部は駆動ボックス４０の支持板４２ａに固定されている。シリンダ１２の軸方向一端部側には大径のシリンダ孔３０ａが形成され、他端部側にはシリンダ孔３０ａよりも小径のシリンダ孔３０ｂが形成されており、これらの内径が相違する２つのシリンダ孔３０ａ，３０ｂからなるシリンダ孔３０がシリンダ１２を貫通して設けられている。

シリンダ１２内にはこれに対して軸方向に移動自在にピストン３１が組み付けられている。ピストン３１は大径のシリンダ孔３０ａ内に軸方向に移動自在に嵌合する大径ピストン部３１ａと、小径のシリンダ孔３０ｂ内に軸方向に移動自在に嵌合する小径ピストン部３１ｂとを有する段付きのロッドにより形成されている。大径のシリンダ孔３０ａに形成された環状溝にはシール材５９ａが装着され、小径のシリンダ孔３０ｂに形成された環状溝にはシール材５９ｂが装着されている。大径のシリンダ孔３０ａと小径のシリンダ孔３０ｂとの間に形成された径方向面７５と、ピストン３１の大径ピストン部３１ａと小径ピストン部３１ｂとの間に形成されて径方向面７５と対向する径方向面７６とによりピストン側の駆動室３３が区画形成されている。このように、ピストン３１とシリンダ１２とにより形成されるピストン側の駆動室３３は、合体部材１３に形成された連通孔３４によりポンプ側の駆動室１７に連通している。

大径ピストン部３１ａはシリンダ１２の一端部から軸方向に突出するようになっており、小径ピストン部３１ｂはシリンダ１２の他端部から突出するようになっている。小径ピストン部３１ｂからは連結部材７７が突出しており、この連結部材７７は小径ピストン部３１ｂよりも小径となっている。

シリンダ１２の一端部側には大径ピストン部３１ａを覆うように第１のベローズカバー６１ａが装着され、他端部側には小径ピストン部３１ｂを覆うように第２のベローズカバー６１ｂが装着されている。第１のベローズカバー６１ａはシリンダ１２の一端部に固定される環状部６３ａと、大径ピストン部３１ａの端面に当接する端板部７８ａと、これらの間に一体に設けられる大径ベローズ部６５ａとを有しており、摺動部３６に連なる第１のシール室６６ａを形成する。第２のベローズカバー６１ｂはシリンダ１２の他端部に固定される環状部６３ｂと、小径ピストン部３１ｂに連結部材７７を介して当接する端板部７８ｂと、これらの間に一体に設けられる小径ベローズ部６５ｂとを有しており、摺動部３６に連なる第２のシール室６６ｂを形成する。

両方の端板部７８ａ，７８ｂは連結部材７９により相互に連結され、連結部材７９にはボールねじ軸４６にねじ結合されるナット５３が設けられたナットホルダー５４ａが取り付けられており、このナットホルダー５４ａにはガイドレール５７を摺動するスライドブロック５８が固定されている。したがって、モータ４９によりナットホルダー５４ａをボールねじ軸４６の軸方向に駆動すると、ピストン３１が図６において上下方向に連結部材７９を介して駆動される。ピストン３１を図６において下方の収縮方向に駆動すると、ピストン側の駆動室３３は収縮してその内部の非圧縮性媒体３５は連通孔３４を介してポンプ側の駆動室１７内に流入し、可撓性チューブ１５の内側のポンプ室１６は収縮する。これに対し、ピストン３１を図６において上方の膨張方向に駆動すると、ピストン側の駆動室３３が膨張してポンプ側の駆動室１７内の非圧縮性媒体３５はピストン側の駆動室３３内に流入し、ポンプ室１６は膨張する。

図６に示す薬液供給装置１０ｅにおいては、ポンプ２０とシリンダ１２とボールねじ軸４６が相互に平行となって配置されており、図６における上下方向の寸法は、図１〜図５に示すように、ピストン３１と直列にボールねじ軸４６を配置した場合よりも短くなる。これに対し、ピストン３１とボールねじ軸４６とを直列に配置すると、上下方向の寸法は長くなるが幅方向の寸法は平行に配置した場合よりも短くなる。

大径ベローズ部６５ａの内側の第１のシール室６６ａと、小径ベローズ部６５ｂの内側の第２のシール室６６ｂとを連通させる連通孔６８がピストン３１に形成されており、それぞれのシール室６６ａ，６６ｂ内に予め封入された非圧縮性媒体３５ａは連通孔６８を介して連通している。したがって、駆動室３３を収縮させる方向にピストン３１を駆動すると、第１のシール室６６ａはその容積が小さくなるように収縮し、第２のシール室６６ｂはその容積が大きくなるように膨張するので、第１のシール室６６ａ内の非圧縮性媒体３５は連通孔６８を介して排出されて第２のシール室６６ｂ内に供給される。一方、駆動室３３を膨張させる方向にピストン３１を駆動すると、第１のシール室６６ａの容積は膨張し、第２のシール室６６ｂの容積は収縮するので、第２のシール室６６ａ内の非圧縮性媒体３５ａは連通孔６８を介して排出されて第１のシール室６６ｂ内に供給される。

このように、ピストン３１の往復動時におけるそれぞれのシール室６６ａ，６６ｂ内の非圧縮性媒体３５ａの排出量と供給量とが釣り合うようになっている。つまり、第１のベローズカバー６１ａのベローズ部６５ａの平均有効断面積をＡとし、大径ピストン部３１ａの断面積をＢとし、第２のベローズカバー６１ｂのベローズ部６５ｂの平均有効断面積をＣとし、小径ピストン部３１ｂの断面積をＤとすると、Ａ−Ｂ＝Ｃ−Ｄとなるように、それぞれのベローズ部６５ａ，６５ｂの平均有効断面積と大径ピストン部３１ａおよび小径ピストン部３１ｂの断面積とが設定されている。これにより、駆動室３３を膨張収縮させるときにおけるそれぞれのシール室６６ａ，６６ｂのピストン３１の単位ストローク当たりの容積減少量と容積増加量とが相互にほぼ同一となる。

図６に示すように、ベローズカバー６１はシリンダ１２の両端に設けられた第１と第２の２つのベローズカバー６１ａ，６１ｂを有しており、大径ピストン部３１ａの外周面とシリンダ孔３０ａの内周面との間から非圧縮性媒体３５が漏れ、小径ピストン部３１ｂの外周面とシリンダ孔３０ｂの内周面との間から非圧縮性媒体３５が漏れたとしても、漏れた非圧縮性媒体３５は、ベローズカバー６１の内側のシール室６６ａ，６６ｂに入り込み、ベローズカバー６１により覆われたシール室６６ａ，６６ｂから外部へ非圧縮性媒体の漏出が防止される。

例えば、駆動室３３を収縮させる方向にピストン３１を駆動したときに、両方のシール材５９ａ，５９ｂの少なくとも一方を介して２つのシール室６６ａ，６６ｂの少なくとも一方に非圧縮性媒体３５が漏出した場合には、連通孔６８を介して両方のシール室６６ａ，６６ｂは連通しており相互に同一圧となる。同様に、駆動室３３を膨張させる方向にピストン３１を駆動したときに、両方のシール材５９ａ，５９ｂの少なくとも一方を介して２つのシール室６６ａ，６６ｂの少なくとも一方から非圧縮性媒体３５が駆動室３３内に流入する。シール室６６ａ，６６ｂ内には空気が混入されないので、駆動室３３内への空気の流入が防止される。

図６に示す薬液供給装置１０ｅにおいては、シリンダ１２に２つのベローズカバー６１ａ，６１ｂが接着や溶接等により固定されているが、大径の端板部７８ａを別部材として、ベローズカバー６１を構成する他の部材をシリンダ１２と一体に形成するようにしても良い。また、２つのシール室６６ａ，６６ｂを連通させるための連通孔６８はピストン３１に形成されているが、シリンダ１２に連通孔６８を形成するようにしても良い。

図７は本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図であり、この薬液供給装置１０ｆは円筒部材８０を有し、この円筒部材８０はポンプケース１１とシリンダ１２とを兼ねる合体部材となっている。シリンダ１２は大径外周面８１ａを有する大径部８２ａとこれよりも小径の小径外周面８１ｂを有する小径部８２ｂとを有し、小径部８２ｂの端面からは小径部８２ｂよりも小径の連結部８２ｃが軸方向に突出している。シリンダ１２の大径部８２ａは端板部８３ａと筒部８４ａとを有する固定筒体８５ａに固定され、この固定筒体８５ａは駆動ボックス４０の支持板４２ｂに固定されており、端板部８３ａは筒部８４ａに対して接着ないし溶接により固定されている。シリンダ１２の連結部８２ｃは端板部８３ｂと筒部８４ｂとが一体となった固定筒体８５ｂに固定され、この固定筒体８５ｂは駆動ボックス４０の支持板４１ｂに固定されている。

円筒部材８０の内周面はストレートとなっており、内側には可撓性チューブ１５が配置されている。この可撓性チューブ１５によりその内側のポンプ室１６と外側のポンプ側の駆動室１７とに仕切られている。

シリンダ１２の外側には、大径外周面８１ａに摺動自在に嵌合される大径ピストン部８６ａと、小径外周面８１ｂに摺動自在に嵌合する小径ピストン部８６ｂとを有する中空のピストン３１が軸方向に往復動自在に組み付けられている。円筒部材８０からなるシリンダ１２の大径部８２ａと小径部８２ｂとの間に形成された径方向面８７と、中空のピストン３１の大径ピストン部８６ａと小径ピストン部８６ｂとの間に形成されて径方向面８７と対向する径方向面８８とによりピストン側の駆動室３３が区画形成されている。このように、ピストン３１とシリンダ１２とにより形成されるピストン側の駆動室３３は、シリンダ１２に形成された連通孔３４によりポンプ側の駆動室１７に連通しており、これらの駆動室３３，１７内には非圧縮性媒体３５が封入されている。

ピストン３１の大径ピストン部８６ａと固定筒体８５ａの筒部８４ａとの間には、シリンダ１２の大径外周面８１ａとの間で摺動部３６に連なる第１のシール室６６ａを形成する大径ベローズ部６５ａが設けられており、この大径ベローズ部６５ａと筒部８４ａとにより第１のベローズカバー６１ａが形成されている。ピストン３１の小径ピストン部８６ｂと固定筒体８５ｂの筒部８４ｂとの間には、シリンダ１２の小径外周面８１ｂとの間で摺動部３６に連なる第２のシール室６６ｂを形成する小径ベローズ部６５ｂが設けられており、この小径ベローズ部６５ｂと筒部８４ｂとにより第２のベローズカバー６１ｂが形成されている。固定筒体８５ａの筒部８４ａ、大径ベローズ部６５ａ、ピストン３１、小径ベローズ部６５ｂおよび固定筒体８５ｂは、樹脂材料や金属材料により一体に形成されている。ただし、これらを別々の部材とし、各部材を溶接や接着により接合するようにしても良い。

薬液供給装置１０ｆのピストン３１は中空となってシリンダ１２の外側に配置されており、ピストン３１はナットホルダー５４ａに直接固定され、モータ４９によりシリンダ１２の外側に嵌合された状態となって直線方向つまり軸方向に往復動される。このように、シリンダ１２とボールねじ軸４６は、相互に平行となって配置されている。

薬液供給装置１０ｆは、第１のベローズカバー６１ａの内側の第１のシール室６６ａと、第２のベローズカバー６１ｂの内側の第２のシール室６６ｂとを連通させる連通孔６８がシリンダ１２に形成されており、それぞれのシール室６６ａ，６６ｂ内に予め封入された非圧縮性媒体３５ａは連通孔６８を介して連通している。したがって、駆動室３３を収縮させる方向に中空のピストン３１を駆動すると、第１のシール室６６ａはその容積が小さくなるように収縮し、第２のシール室６６ｂはその容積が大きくなるように膨張するので、第１のシール室６６ａ内の非圧縮性媒体３５ａは連通孔６８を介して排出されて第２のシール室６６ｂ内に供給される。一方、駆動室３３を膨張させる方向にピストン３１を駆動すると、第１のシール室６６ａの容積は膨張し、第２のシール室６６ｂの容積は収縮するので、第２のシール室６６ｂ内の非圧縮性媒体３５ａは連通孔６８を介して排出されて第１のシール室６６ａ内に供給される。

図６に示した場合と同様に、駆動室３３を膨張収縮させるときにおけるそれぞれのシール室６６ａ，６６ｂのピストン３１の単位ストローク当たりの容積減少量と容積増加量とが相互にほぼ同一となるように、それぞれのベローズ部６５ａ，６５ｂの平均有効断面積Ａ，Ｃとピストンの大径ピストン部８６ａおよび小径ピストン部８６ｂの断面積Ｂ，Ｄとが設定されている。

図７に示す薬液供給装置１０ｆにおいては、シリンダ１２はポンプケース１１を兼ねており、シリンダ１２の内側がポンプ２０となっており、外側には同軸状に中空のピストン３１が軸方向に往復動自在に配置されている。このような構造によって、薬液供給装置１０ｆは、図６に示された薬液供給装置１０ｅよりも小型化される。なお、図７の薬液供給装置１０ｆにおいては、２つのシール室６６ａ，６６ｂを連通させるための連通孔６８がシリンダ１２に形成されているが、シリンダ１２の外側に軸方向に往復動自在となったピストン３１に連通孔６８を形成するようにしても良い。

図８は本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図であり、この薬液供給装置１０ｇはポンプケース１１とシリンダ１２とが別部材により形成されており、ポンプケース１１はボルト９０によりシリンダ１２に平行となって固定されている。ポンプケース１１とシリンダ１２との突き当て面から外部に非圧縮性媒体３５が漏れるのを防止するために、両方の駆動室１７，３３を連通させるための連通孔３４の一部を形成するシール駒９１がポンプケース１１とシリンダ１２との間に挟み込まれており、シール駒９１の外周面に形成された環状溝にはシール材が装着されている。

ピストン３１は大径ピストン部３１ａと小径ピストン部３１ｂとを有し、大径ピストン部３１ａが大径のシリンダ孔３０ａに嵌合し、小径ピストン部３１ｂが小径のシリンダ孔３０ｂに嵌合し、ピストン３１はシリンダ１２に軸方向に往復動自在に組み込まれている。ピストン３１とシリンダ１２との間には、図１に示した薬液供給装置１０ａと同様にピストン３１の基端部側の外周面、つまり大径ピストン部３１ａを覆うように軸方向に弾性変形自在のベローズカバー６１ａが第１のベローズカバーとして設けられており、このベローズカバー６１ａにより第１のシール室６６ａが閉塞されている。

ピストン３１の後端に連結された駆動スリーブ５１は、上述した駆動スリーブ５１とは相違し、支持板４２に固定されたスプラインナット９２に軸方向に移動自在に支持されている。スプラインナット９２の内周面にはそれぞれ軸方向に延びてスプライン歯とスプライン溝とが複数形成されている。駆動スリーブ５１の外周面には、スプラインナット９２のスプライン溝に噛み合うスプライン歯と、スプラインナット９２のスプライン歯に噛み合うスプライン溝とが複数形成され、両方のスプライン歯の間にはボールが設けられており、スプラインナット９２はボールスプラインとなっている。これにより、駆動スリーブ５１が取り付けられたナットホルダー５４を上述したようにガイドレール５７により支持する場合よりも駆動スリーブ５１の摺動抵抗を小さくすることができる。なお、上述した薬液供給装置１０ａ〜１０ｄにおいてもピストン３１とボールねじ軸４６とが直列に配置されるので、駆動スリーブ５１を図８に示す場合と同様にボールスプラインにより支持するようにしても良い。

シリンダ１２にはピストン側の駆動室３３に隣り合わせて収容孔９３が形成されており、この収容孔９３内にはピストン３１の小径ピストン部３１ｂが突出して収容されている。収容孔９３はシリンダ１２に形成された連通孔６８によりシール室６６ａに連通している。収容孔９３内には第２のベローズカバー６１ｂが弾性変形部材として組み込まれており、このベローズカバー６１ｂはシリンダ１２の開口端に形成された段部に突き当てられて固定されるフランジ部９４ａと、小径ピストン部３１ｂに連結される連結端部９４ｂと、これらの間のベローズ部９４ｃとを有している。これらのフランジ部９４ａと連結端部９４ｂとベローズ部９４ｃは一体となっており、弾性変形部材としてのベローズカバー６１ｂは、小径ピストン部３１ｂの突出端部つまり収容孔９３内に突出した端部とシリンダ１２の開口端部との間に設けられ、小径ピストン部３１ｂの外側と収容孔９３の内周面との間にシール室６６ｂが形成されている。このように、ベローズカバー６１ｂによって収容孔９３は閉塞されてベローズカバー６１ｂの外側であって小径ピストン部３１ｂの外側と収容孔９３との間に、シール室６６ａに連通するシール室６６ｂが形成されている。

シリンダ１２の端面には取付板９５がボルト９６により取り付けられており、この取付板９５によってベローズカバー６１ｂのフランジ部９４ａがシリンダ１２に固定されている。取付板９５にはベローズカバー６１ｂの内部空間を外部に連通させる息付き孔９５ａが形成されている。

ピストン３１の小径ピストン部３１ｂは、駆動室３３とシール室６６ｂとの仕切り部を貫通してシール室６６ｂ内に突出し、ベローズカバー６１ｂの連結端部９４ｂに連結されている。小径ピストン部３１ｂの先端には連結端部９４ｂにねじ結合される雄ねじ９８が設けられている。このようにピストン３１の軸方向両側には第１のシール室６６ａと第２のシール室６６ｂが設けられており、それぞれはベローズカバー６１ａ，６１ｂにより閉塞されている。

図８におけるベローズカバー６１ａは、大径ピストン部３１ａの外側との間でシール室６６ａを形成しているが、図３〜図５に示すベローズカバー６１と同様に、ベローズカバー６１ａを大径ピストン部３１ａの端部とシリンダ１２の開口端部との間に設けることにより、シリンダ１２の内側、つまりシリンダ孔３０ａとベローズカバー６１ａとの間にシール室６６ａを形成するようにしても良い。その場合には、大径ピストン部３１ａの断面積はベローズカバー６１ａの平均有効断面積よりも大きくなる。

図８におけるベローズカバー６１ｂは、シリンダ１２の内側つまり収容孔９３の内周面との間にシール室６６ｂを形成しているが、図１に示すベローズカバー６１と同様に、ベローズカバー６１ｂを小径ピストン部３１ｂの突出部とシリンダ１２の開口端部との間に設けることにより、小径ピストン部３１ｂの外側にシール室６６ａを形成するようにしても良い。その場合には、図８における第２のベローズカバー６１ｂの上下を逆転させ、フランジ部９４ａを収容孔９３の底面に固定し、連結端部９４ｂをシリンダ１２の上端面側に配置することになり、ベローズカバー６１ｂの内側に小径ピストン部３１ｂが入り込むことになる。

図８に示す薬液供給装置１０ｇにおいては、上述した薬液供給装置１０ｅ，１０ｆと同様に、駆動室３３を収縮させる方向にピストン３１を駆動すると、第１のシール室６６ａはその容積が小さくなるように収縮し、第２のシール室６６ｂはその容積が大きくなるように膨張するので、第１のシール室６６ａ内の非圧縮性媒体３５ａは連通孔６８を介して排出されて第２のシール室６６ｂ内に供給される。一方、駆動室３３を膨張させる方向にピストン３１を駆動すると、第１のシール室６６ａの容積は膨張し、第２のシール室６６ｂの容積は収縮するので、第２のシール室６６ｂ内の非圧縮性媒体３５ａは連通孔６８を介して排出されて第１のシール室６６ａ内に供給される。

このようなピストン３１の往復動時においては、それぞれのシール室６６ａ，６６ｂ内の非圧縮性媒体３５ａの排出量と供給量とが釣り合うようになっている。つまり、図６および図７に示す薬液供給装置１０ｅ，１０ｆと同様に、駆動室３３を膨張収縮させるときにおけるそれぞれのシール室６６ａ，６６ｂのピストン３１の単位ストローク当たりの容積減少量と容積増加量とが相互にほぼ同一となるように、それぞれのベローズ部６５，９４ｃの平均有効断面積Ａ，Ｃと大径ピストン部３１ａおよび小径ピストン部３１ｂの断面積Ｂ，Ｄとが設定されている。なお、シリンダ１２を収容孔９３が形成された部分と他の部分との２つの部材により形成するようにしても良い。

図６〜図８に示す薬液供給装置１０ｅ〜１０ｇにおいても、他の薬液供給装置１０ａ〜１０ｄと同様に、ピストン側の駆動室３３をピストン３１により加圧して非圧縮性媒体３５を駆動室３３からポンプ側の駆動室１７に供給するようにしたので、ポンプ側の駆動室１７の圧力を高めることができる。ピストン側の駆動室３３内の非圧縮性媒体３５はシール材５９ａ，５９ｂにより外部からシールされるが、ピストン３１により駆動室３３を加圧すると、ピストン３１の外周面に付着した非圧縮性媒体３５が駆動室３３の圧力によりそのままシール材５９ａ，５９ｂを通過してシリンダ１２の外方に案内されて漏出するおそれがある。しかし、ピストン３１とシリンダ１２との間の隙間から外部に漏れた非圧縮性媒体３５は、シール室６６ａ，６６ｂ内の非圧縮性媒体３５ａに取り込まれることになり、装置の外部に漏出することはない。ベローズカバー６１ａ，６１ｂは摺動部を有していないので、摺動部３６から漏れた非圧縮性媒体３５がシール室６６ａ，６６ｂから外部へ飛散することが防止される。

ピストン３１を後退移動させてピストン側の駆動室３３の容積を大きくする際に両方の駆動室１７，３３内の非圧縮性媒体３５が負圧状態となっても、ピストン３１とシリンダ１２との間はベローズカバー６１ａ，６１ｂにより外部から遮蔽されており、両方のシール室６６ａ，６６ｂ内に封入された非圧縮性媒体３５ａが駆動室３３内に逆流して入り込んだとしても、外部の空気が駆動室１７，３３内に混入することはない。

しかも、気体に比べて液体等の非圧縮性媒体は分子量が大きいので、シール材５９ａ，５９ｂとピストン３１とシリンダ１２と間の微細な隙間を通り難く、シール室６６ａ，６６ｂから駆動室３３へ入り込む非圧縮性媒体３５ａの量は少なくなる。このように、液体等の非圧縮性媒体３５ａをシール室６６ａ，６６ｂ内に封入することにより、ポンプ２０からの薬液の吐出精度を長期間にわたり高精度に維持することができる。

さらに、ピストン３１とシリンダ１２との間をシールするシール材５９ａ，５９ｂを境としてこれの軸方向両側に非圧縮性媒体３５，３５ａが満たされているので、シール材５９ａ，５９ｂとピストン３１の外周面には薄膜状となった非圧縮性媒体３５，３５ａが介在することになり、シール材５９ａ，５９ｂの潤滑性が高められ、シール材５９ａ，５９ｂの摩耗が防止される。これにより、シール材５９ａ，５９ｂの耐久性が向上し、装置の寿命を長くすることができる。

また、シール材５９ａ，５９ｂが長期使用により磨耗してシール性が低下しても、駆動室１７，３３内に空気が混入することを防止することができ、ピストン３１の往復動ストロークと可撓性チューブ１５内からの薬液の吐出量とを高精度に対応させることができる。

図８の薬液供給装置１０ｇにおけるピストン３１の形状を図５に示した薬液供給装置１０ｄのピストン３１と同様の構造としても良く、その場合にはシール室６６ａがベローズカバー６１ａとシリンダ１２のシリンダ孔３０との間に形成される。また、第１のシール室６６ａと第２のシール室６６ｂとを連通させる連通孔６８はシリンダ１２に形成されているが、ピストン３１に連通孔６８を形成するようにしても良い。さらに、図８の薬液供給装置１０ｇにおいては、第２のベローズカバー６１ｂに代えてダイヤフラムを弾性変形部材として用いるようにしても良い。

図６に示す薬液供給装置１０ｅおよび図８に示す薬液供給装置１０ｇにおいては、可撓性チューブ１５によりポンプ室１６とポンプ側の駆動室１７とを形成するようにしているが、図３に示す薬液供給装置１０ｂと同様に、ダイヤフラム７４を仕切り膜としてポンプ室１６とポンプ側の駆動室１７とを形成するようにしても良い。それぞれの薬液供給装置１０ａ〜１０ｇにおいては、ポンプ２０とシリンダ１２とを分離してホースやチューブで連結するようにしても良い。また、薬液供給装置１０ａ，１０ｂ，１０ｄ〜１０ｇにおいても、ピストン３１とシリンダ１２との間の隙間を狭く設定することにより、薬液供給装置１０ｃと同様にシール材５９，５９ａ，５９ｂを用いないようにすることができる。

図３〜図８に示した薬液供給装置においては、薬液タンク２５および塗布ノズル２７等は省略されているが、それぞれの薬液供給装置は薬液を半導体ウエハ等の被塗布物に塗布することができる。

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、ピストン３１をモータ４９により駆動するようにしているが、駆動手段としてはモータ４９に限らず、空気圧シリンダ等の他の駆動手段を使用す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を示す断面図である。 図１における２−２線に沿う断面図である。 本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態である薬液供給装置を示す断面図である。

符号の説明

１１ ポンプケース
１２ シリンダ
１３ 合体部材
１４ スペース
１５ 可撓性チューブ（仕切り膜）
１６ ポンプ室
１７ 駆動室（ポンプ側の駆動室）
２１ 液体流入口
２２ 液体流出口
２３ 供給側流路
２４ 吐出側流路
２５ 薬液タンク
３０，３０ａ，３０ｂ シリンダ孔
３１ ピストン
３１ａ 大径ピストン部
３１ｂ 小径ピストン部
３３ 駆動室（ピストン側の駆動室）
３４ 連通孔
３５，３５ａ 非圧縮性媒体
３６ 摺動部
４０ 駆動ボックス
４６ ボールねじ軸
４９ モータ（駆動手段）
５１ 駆動スリーブ
５３ ナット
５４，５４ａ ナットホルダー
５７ ガイドレール
５８ スライドブロック
５９，５９ａ，５９ｂ シール材
６１，６１ａ，６１ｂ ベローズカバー
６６ａ，６６ｂ シール室
６９ ダイヤフラム（弾性変形部材）
７１ 媒体供給部
７３ ポンプケース
８０ 円筒部材
９３ 収容孔

Claims (16)

1. 液体流入口および流出口に連通するポンプ室と駆動室とを仕切る弾性変形自在の仕切り膜が設けられたポンプと、
   前記駆動室に非圧縮性媒体を給排するピストンが往復動自在に組み付けられるシリンダと、
   前記ピストンを軸方向に往復動し、前記非圧縮性媒体を介して前記ポンプ室を膨張収縮する駆動手段と、
   前記ピストンと前記シリンダとの間に設けられ、前記ピストンと前記シリンダとの摺動部に連なるとともに非圧縮性媒体が封入される第１のシール室を形成する軸方向に弾性変形自在のベローズカバーと、
   前記第１のシール室に連通するとともに前記ピストンの往復動時における前記第１のシール室の容積変化に追従して非圧縮性媒体が流入しかつ排出される第２のシール室を形成するダイヤフラムとを有し、
   前記駆動室は、前記シリンダに設けられる仕切り膜と前記ピストンとにより区画形成されることを特徴とする薬液供給装置。
2. 請求項１記載の薬液供給装置において、前記ベローズカバーを前記シリンダの開口端部と前記ピストンの突出部との間に設け、前記ピストンの突出部の外側に前記第１のシール室を形成することを特徴とする薬液供給装置。
3. 請求項１記載の薬液供給装置において、前記ベローズカバーを前記ピストンの端部と前記シリンダの開口端部との間に設け、前記シリンダの内側に前記第１のシール室を形成することを特徴とする薬液供給装置。
4. 請求項１記載の薬液供給装置において、前記仕切り膜はダイヤフラムであることを特徴とする薬液供給装置。
5. 請求項１記載の薬液供給装置において、前記仕切り膜はチューブであることを特徴とする薬液供給装置。
6. 大径外周面と小径外周面とを有するシリンダと、
   前記シリンダ内に組み込まれ、液体流入口および流出口に連通するポンプ室と前記シリンダの内周面との間のポンプ側の駆動室とを仕切る可撓性チューブと、
   前記大径外周面に摺動自在に嵌合する大径ピストン部、および前記小径外周面に摺動自在に嵌合する小径ピストン部を備え、前記ポンプ側の駆動室に連通するピストン側の駆動室を前記シリンダとの間に形成し、前記ポンプ側の駆動室に非圧縮性媒体を給排するピストンと、
   前記シリンダの一端部側と前記ピストンの前記大径ピストン部との間に設けられ前記大径外周面との間で前記大径ピストン部の摺動部に連なる第１のシール室を形成する第１のベローズカバーと、
   前記シリンダの他端部側と前記ピストンの小径ピストン部との間に設けられ前記小径外周面との間で前記小径ピストン部の摺動部に連なるとともに前記第１のシール室に連通する第２のシール室を形成する第２のベローズカバーと、
   前記第１および前記第２のシール室に封入される非圧縮性媒体と、
   前記ピストンを軸方向に往復動し、前記ピストン側の駆動室と前記ポンプ側の駆動室内の前記非圧縮性媒体を介して前記ポンプ室を膨張収縮する駆動手段とを有することを特徴とする薬液供給装置。
7. 液体流入口および流出口に連通するポンプ室とポンプ側の駆動室とを仕切る弾性変形自在の仕切り膜が設けられたポンプと、
   大径のシリンダ孔と小径のシリンダ孔とが形成され前記ポンプに連結されるシリンダと、
   前記大径のシリンダ孔に嵌合する大径ピストン部および前記小径のシリンダ孔に嵌合する小径ピストン部を備え、前記シリンダの内部に軸方向に往復動自在に装着され、前記ポンプ側の駆動室に連通するピストン側の駆動室を前記シリンダ内に形成し、前記ポンプ側の駆動室に非圧縮性媒体を給排するピストンと、
   前記大径ピストン部と前記シリンダとの間に設けられ、前記大径ピストン部の摺動部に連なる第１のシール室を形成するベローズカバーと、
   前記小径ピストン部と前記シリンダとの間に設けられ、前記小径ピストン部の摺動部に連なるとともに前記第１のシール室に連通する第２のシール室を形成する弾性変形部材と、
   前記第１および前記第２のシール室に封入される非圧縮性媒体と、
   前記ピストンを軸方向に往復動し、前記ピストン側の駆動室と前記ポンプ側の駆動室内の前記非圧縮性媒体を介して前記ポンプ室を膨張収縮する駆動手段とを有することを特徴とする薬液供給装置。
8. 請求項７記載の薬液供給装置において、前記ポンプを構成するポンプケースと前記シリンダとを有する合体部材に前記ポンプ側の駆動室と前記ピストン側の駆動室とを連通させる連通孔を形成することを特徴とする薬液供給装置。
9. 請求項７または８記載の薬液供給装置において、前記仕切り膜はダイヤフラムであることを特徴とする薬液供給装置。
10. 請求項７または８記載の薬液供給装置において、前記仕切り膜はチューブであることを特徴とする薬液供給装置。
11. 請求項７〜１０のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記弾性変形部材はベローズカバーであることを特徴とする薬液供給装置。
12. 請求項７〜１０のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記弾性変形部材はダイヤフラムであることを特徴とする薬液供給装置。
13. 請求項７記載の薬液供給装置において、前記ベローズカバーを前記大径ピストン部の突出部と前記シリンダの開口端部との間に設け、前記大径ピストン部の突出部の外側に前記第１のシール室を形成することを特徴とする薬液供給装置。
14. 請求項７記載の薬液供給装置において、前記ベローズカバーを前記大径ピストン部の端部と前記シリンダの開口端部との間に設け、前記シリンダの内側に前記第１のシール室を形成することを特徴とする薬液供給装置。
15. 請求項７記載の薬液供給装置において、前記弾性変形部材としてベローズカバーを前記小径ピストン部の突出部と前記シリンダの開口端部との間に設け、前記小径ピストン部の突出部の外側に前記第２のシール室を形成することを特徴とする薬液供給装置。
16. 請求項７記載の薬液供給装置において、前記弾性変形部材としてベローズカバーを前記小径ピストン部の端部と前記シリンダの開口端部との間に設け、前記シリンダの内側に前記第２のシール室を形成することを特徴とする薬液供給装置。
    

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