JP5416672B2

JP5416672B2 - 薬液供給装置

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Publication number: JP5416672B2
Application number: JP2010216461A
Authority: JP
Inventors: 丈夫矢島
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: JP2012071230A; KR20130041211A; WO2012042955A1; KR101391070B1

Description

本発明はフォトレジスト液等の薬液を被塗布物に塗布するための薬液供給装置に関する。

半導体ウエハやガラス基板等の被塗布物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、薬液タンク内に収容された薬液は、薬液供給装置によりノズルつまり薬液塗布部から被塗布物に塗布される。被塗布物に薬液を塗布するために使用される薬液供給装置としては、径方向に弾性変形自在の可撓性チューブを有し、チューブフラムポンプとも言われるポンプが使用されている。このポンプは、例えば、特許文献１に記載されるように、一端部が流入ポートに連通され他端部が流出ポートに連通される可撓性チューブを有し、この可撓性チューブはポンプケース内に組み込まれている。

ポンプケース内には可撓性チューブとの間に駆動室が設けられており、駆動室には間接媒体が供給されるようになっている。駆動室にピストンにより間接媒体が供給されると、可撓性チューブが径方向に収縮して可撓性チューブ内の薬液は流出ポートから薬液塗布部に吐出されて薬液塗布部から被塗布物に塗布される。一方、ピストンにより間接媒体が駆動室から排出されると、可撓性チューブは径方向に膨張して可撓性チューブ内に流入ポートから薬液タンク内の薬液が流入する。

特開２０１０−３８００７号公報

薬液を塗布するために使用される薬液供給装置の可撓性チューブは、薬液により可撓性チューブが腐食されたり、劣化されたりすることがないように、フッ素樹脂などのように比較的硬質性の樹脂材料により成形されている。また、低いところに設置されている薬液タンクから、それより高い場所に設置される可撓性チューブまでは高低差があるので、配管内にある薬液はその体積と高低差に応じて重量を有する。更に、この配管は細いので、薬液の粘性抵抗も大きい。このため、可撓性チューブ内に薬液を流入させる際に、ピストンを駆動して間接媒体を駆動室から排出することにより可撓性チューブを膨張させるには、薬液の重量と粘性抵抗と硬質材料の可撓性チューブの抵抗に抗してピストンを駆動することになるから、迅速に可撓性チューブを膨張させることができない。また、それらの重量や抵抗に抗して大きな駆動力で短時間にピストンを駆動すればポンプ室や媒体室や薬液タンクからの配管に大きな負圧がかかるので、配管や可撓性チューブ、またそれらの継ぎ目から外部の大気が混入したり、薬液中の溶存ガスが析出して気泡になるという事態になる。薬液中に外部空気や気泡が存在することは、ノズルからの吐出量が変化し、また薬液と気泡をノズルから吐出すれば薬液がきれいに塗れなくなるので、避けなければならない。したがって、可撓性チューブを膨張させるときには、可撓性チューブを収縮させて可撓性チューブ内から薬液を被塗布物に塗布する際の時間とほぼ同じような時間をかけている。

薬液供給装置を用いた被塗布物に対する薬液の塗布方式には、被塗布物をテーブルに固定支持した状態のもとでノズルつまり薬液塗布部から薬液を供給する形態と、被塗布物を搬送装置によって搬送しながら薬液塗布部から薬液を供給する形態とがある。いずれの形態においても、被塗布物に対して連続的に塗布操作が行われている。したがって、１つの被塗布物に対する薬液供給が終了した後に、次の被塗布物に対する薬液供給操作が行われることになるが、被塗布物に対する薬液塗布を能率的に行うには、１つの被塗布物に対する薬液塗布操作が終了してから次の被塗布物に対する薬液塗布操作が行われるまでの時間を短くする必要がある。

このため、被塗布物に対する薬液の塗布には、通常、２つの薬液供給装置が使用されており、一方の薬液供給装置によって被塗布物に対する薬液の塗布が終了した後には、一方の薬液供給装置の可撓性チューブ内に薬液を充填しながら、他方の薬液供給装置によって被塗布物に対する薬液の塗布を行うようにしている。しかしながら、このように複数台の薬液供給装置を使用すると、それぞれ薬液供給装置の塗布特性が相互に相違し、被塗布物によっては塗布される薬液の厚みが相違したり、塗布時間が相違したりすることになる。このため、それぞれの薬液供給装置を塗布特性が同一となるように調整する必要があり、塗布作業能率が悪いという問題点がある。

本発明の目的は、１台の薬液供給装置によって連続的に被塗布物に対して薬液を塗布するようにし、塗布作業能率を向上させることにある。

本発明の薬液供給装置は、被塗布物に薬液を塗布するノズルに薬液タンク内の薬液を供給する薬液供給装置であって、一次側ポンプケース内に組み込まれ、前記薬液タンク内の薬液が注入される径方向に弾性変形自在の一次側チューブを備えた一次側ポンプと、二次側ポンプケース内に組み込まれ、前記一次側チューブ内から充填された薬液を前記ノズルに供給する径方向に弾性変形自在の二次側チューブを備えた二次側ポンプと、前記一次側ポンプ内の気体室に圧縮性流体を供給して前記一次側チューブを径方向に収縮させる一次側チューブ駆動手段と、前記二次側ポンプ内の媒体室に非圧縮性媒体を給排して前記二次側チューブを径方向に膨張収縮させる二次側チューブ駆動手段と、前記一次側チューブが薬液で満たされて膨張するとともに前記二次側チューブが収縮した状態のもとで加圧された圧縮性流体を前記気体室に供給して前記二次側チューブ内に前記一次側チューブ内の薬液を充填することを特徴する。

本発明の薬液供給装置は、前記薬液タンク内の薬液を前記一次側チューブ内に注入して前記一次側チューブを膨張させる薬液注入手段を有することを特徴とする。本発明の薬液供給装置は、前記一次側チューブと前記二次側チューブを接続する連通流路に当該連通流路を開閉する連通バルブを設け、前記連通バルブが閉じられ、前記一次側チューブが薬液で膨張するとともに前記二次側チューブが収縮した状態のもとで、加圧された圧縮性流体を前記気体室に供給し、続いて前記連通バルブを開いて、前記二次側チューブ内に前記一次側チューブ内の薬液を前記加圧された圧縮性流体の圧力で充填することを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記一次側チューブ駆動手段は、前記気体室に気体供給路により接続される気体供給源と、前記気体供給路に設けられ前記気体室に圧縮性流体を供給する状態と前記気体室内の圧縮性流体を外部に排出する状態とに切り換える流路切換バルブとを有することを特徴とする。本発明の薬液供給装置は、それぞれ変形中心となる頂点部が円周方向にほぼ等間隔に設けられた断面Ｕ字形状の２つまたは３つの湾曲部を有する弾性変形部を前記一次側チューブに設けることを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、前記弾性変形部の外面に接触して前記弾性変形部の膨張限状態を規制する外ストッパを前記一次側ポンプケース内に設けることを特徴とする。本発明の薬液供給装置は、前記弾性変形部の内面に接触して前記弾性変形部の収縮限状態を規制する内ストッパを前記一次側チューブ内に設けることを特徴とする。本発明の薬液供給装置は、前記二次側チューブ駆動手段は、前記媒体室に連通する駆動室が形成された駆動ポンプケースと、前記媒体室に前記駆動室内の非圧縮性媒体を供給する供給動作、および前記媒体室内の非圧縮性媒体を前記駆動室に排出する排出動作を行うピストンとを有することを特徴とする。本発明の薬液供給装置は、前記二次側チューブ駆動手段は、前記媒体室に連通する駆動室が形成された駆動ポンプケースと、往復動部材に取り付けられ、前記媒体室に前記駆動室内の非圧縮性媒体を供給する供給動作、および前記媒体室内の非圧縮性媒体を前記駆動室に排出する排出動作を行うベローズとを有することを特徴とする。

本発明の薬液供給装置は、薬液タンク内の薬液が注入される一次側ポンプと、一次側ポンプ内の薬液が充填される二次側ポンプとを有し、二次側ポンプ内に充填された薬液がノズルに供給されてノズルから被塗布物に塗布される。一次側ポンプは径方向に弾性変形自在の一次側チューブを備え、二次側ポンプは径方向に弾性変形自在の二次側チューブを備えている。一次側チューブを圧縮性流体により収縮させることにより、一次側チューブ内の薬液は一気に二次側チューブ内に充填される。これにより、一次側チューブ内に注入された薬液を、ノズルからの薬液塗布時間に比して短時間に二次側チューブに充填することができ、連続的に被塗布物に対して１台の薬液供給装置によって薬液の塗布を行うことができる。

本発明の一実施の形態である薬液供給装置の基本構造を示す系統図である。図１に示された薬液供給装置におけるバルブの駆動を制御する制御回路を示すブロック図である。図１に示された薬液供給装置により被塗布物に対して薬液を塗布する際におけるバルブの駆動状態を示すタイムチャートである。本発明の他の実施の形態である薬液供給装置の基本構造を示す系統図である。図１に示した薬液供給装置の具体的構造を示す断面図である。（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ図５における６−６線拡大断面図であり、（Ａ）は一次側チューブが収縮した状態を示し、（Ｂ）は一次側チューブが膨張した状態を示す。（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ一次側チューブの変形例における弾性変形部を示す断面図であり、（Ａ）は一次側チューブが収縮した状態を示し、（Ｂ）は一次側チューブが膨張した状態を示す。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。

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に示される薬液供給装置は、一次側ポンプ１１と二次側ポンプ１２とを有しており、薬液タンク１３内に収容された薬液Ｌを塗布部つまりノズル１４に供給し、ノズル１４から被塗布物Ｗに薬液Ｌを塗布するために使用される。図１に示すノズル１４としては、被塗布物Ｗの形状や種類等に応じて、薬液Ｌを吐出する吐出口がスリット状に形成された形態、複数の吐出口が長手方向に一定間隔毎に形成された形態、および単一の吐出口が形成された形態など種々の形態があり、薬液Ｌを被塗布物Ｗに塗布する機能を有している。

一次側ポンプ１１の流入ポート１５ａには注入流路１６が接続されており、薬液タンク１３内の薬液Ｌは注入流路１６により一次側ポンプ１１に注入される。一次側ポンプ１１の流出ポート１５ｂは二次側ポンプ１２の流入ポート１７ａに連通流路１８により接続されており、二次側ポンプ１２には一次側ポンプ１１から連通流路１８により薬液Ｌが充填される。二次側ポンプ１２の流出ポート１７ｂとノズル１４との間には塗布流路１９が接続されており、ノズル１４には二次側ポンプ１２から薬液Ｌが供給され、ノズル１４から被塗布物Ｗに薬液Ｌが塗布される。

注入流路１６にはこの流路を開閉する注入バルブ２１が設けられ、連通流路１８にはこの流路を開閉する連通バルブ２２が設けられ、塗布流路１９にはこの流路を開閉する塗布バルブ２３が設けられている。これらのバルブ２１〜２３としては電気信号により開閉駆動されるタイプのバルブが使用されている。

薬液タンク１３は密閉形となっており、薬液タンク１３内には窒素ガスなどの不活性ガスがガス供給源２４からガス流路２５により供給されるようになっている。このガス流路２５には、薬液タンク１３内に不活性ガスを供給する状態と、供給を停止する状態とに切り換えるための加圧バルブ２６が設けられている。したがって、加圧バルブ２６を作動させて薬液タンク１３内に不活性ガスを供給すると、薬液タンク１３内の薬液Ｌの液面が加圧されて注入流路１６には薬液Ｌが吐出される。注入流路１６には薬液Ｌの種類等に応じて薬液内の異物を除去するためのフィルタ２７が設けられるようになっている。薬液Ｌの種類によっては空気が接触しても酸化する恐れがない場合には、薬液タンク１３内には圧縮空気を供給するようにしても良い。

一次側ポンプ１１は一次側チューブ３１を有し、二次側ポンプ１２は二次側チューブ３２を有している。それぞれのチューブ３１，３２は径方向に弾性変形自在の可撓性材料により形成されている。ノズル１４から被塗布物Ｗに対してレジスト液を塗布する場合には、レジスト液と反応しない材料であるフッ素樹脂がそれぞれのチューブ３１，３２の材料として用いられる。ただし、薬液Ｌの種類によっては他の可撓性材料によりチューブ３１，３２が形成されることになる。

一次側チューブ３１は一次側ポンプケース３３内に組み込まれている。一次側ポンプケース３３内は、一次側チューブ３１によりその内側のポンプ室３４と外側の気体室３５とに仕切られている。ポンプ室３４には、ガス供給源２４から薬液タンク１３内に不活性ガスを供給した状態のもとで注入バルブ２１を開放動作して注入流路１６を開放すると、薬液タンク１３内の薬液が注入される。このように、ガス供給源２４、注入バルブ２１および加圧バルブ２６等は薬液タンク１３内の薬液を一次側チューブ３１内に注入する薬液注入手段となっている。

気体室３５の給排ポート３６と圧縮空気供給源３７の間には空気供給路３８が接続されており、気体室３５には圧縮性流体である圧縮空気が供給されるようになっている。空気供給路３８には、気体室３５に圧縮空気を供給する状態と、気体室３５内の圧縮空気を外部に排出する状態とに切り換えるための流路切換バルブ３９が設けられている。気体供給源としての圧縮空気供給源３７と流路切換バルブ３９とにより一次側チューブ３１を径方向に収縮させる一次側チューブ駆動手段が形成されている。

薬液タンク１３内の薬液Ｌが一次側チューブ３１内に流入して一次側チューブ３１が膨張した状態のもとで、流路切換バルブ３９を作動して気体室３５内に圧縮空気を供給すると、一次側チューブ３１は一気に収縮して一次側チューブ３１内の薬液Ｌは二次側チューブ３２内に短時間で充填される。加圧バルブ２６と流路切換バルブ３９としては電磁弁が使用されている。

二次側チューブ３２は二次側ポンプケース４１内に組み込まれている。二次側ポンプケース４１内は、二次側チューブ３２によりその内側のポンプ室４２と外側の媒体室４３とに仕切られている。媒体室４３の給排ポート４４は媒体供給流路４５により駆動ポンプ４６に接続されている。非圧縮性媒体供給手段としての駆動ポンプ４６は駆動ポンプケース４７内に往復動自在に設けられたピストン４８を有している。ピストン４８と駆動ポンプケース４７とにより形成される駆動室４９内には油等の液体が間接媒体つまり非圧縮性媒体Ｍとして充填されており、この非圧縮性媒体Ｍは駆動室４９に連通した媒体室４３内にも充填されている。ピストン４８には電動モータなどの駆動手段により往復動される駆動ロッド５０が設けられている。ピストン４８を駆動手段により駆動室４９を収縮させる方向に駆動すると、駆動室４９内の非圧縮性媒体Ｍは媒体室４３内に供給されて二次側チューブ３２が収縮し、二次側チューブ３２内の薬液Ｌはノズル１４に供給される。一方、駆動室４９を膨張させる方向にピストン４８を駆動すると、媒体室４３内の非圧縮性媒体Ｍは駆動室４９内に流入し、二次側チューブ３２が膨張する。二次側チューブ３２を膨張させるときには、一次側チューブ３１が収縮されて一次側チューブ３１内の薬液Ｌが二次側チューブ３２内に充填される。駆動ポンプ４６は二次側チューブ３２を径方向に膨張収縮させる二次側チューブ駆動手段を構成している。

上述のように、薬液タンク１３内の薬液Ｌを一次側チューブ３１内のポンプ室３４に注入して一次側チューブ３１を膨張させた状態のもとで、二次側チューブ３２を膨張させて一次側チューブ３１内の薬液Ｌを二次側チューブ３２内に充填する際には、流路切換バルブ３９を作動して気体室３５内に圧縮空気を供給する。続いて、連通バルブ２２を開くとともに駆動ポンプ４６のピストン４８を急速に後退移動させて、非圧縮性媒体Ｍを介して二次側ポンプ１２のポンプ室４２の体積を広げる。すると、加圧状態にある一次側ポンプ１１のポンプ室３４の薬液は、気体室３５内の圧縮空気の圧力により二次側ポンプ１２のポンプ室４２に流入する。このように、一次側チューブ３１は一気に収縮して一次側チューブ３１内の薬液Ｌは二次側チューブ３２内に短時間で充填される。

図２は図１に示された薬液供給装置におけるバルブの駆動を制御する制御回路を示すブロック図である。制御手段としてのコントローラ５１には薬液供給装置の作動を指令する指令信号５２が送られるようになっており、コントローラ５１からは注入バルブ２１，連通バルブ２２および塗布バルブ２３に対して駆動信号が送られるようになっている。さらに、加圧バルブ２６と流路切換バルブ３９にもコントローラ５１から駆動信号が送られるとともに、駆動ポンプ４６を駆動する電動モータ５３にも駆動信号が送られるようになっている。

図３は図１に示された薬液供給装置により被塗布物Ｗに対して薬液Ｌを塗布する際におけるバルブの駆動状態を示すタイムチャートである。

加圧バルブ２６によりガス流路２５が開放されると、ガス供給源２４から不活性ガスが薬液タンク１３内に供給され、注入流路１６内には薬液Ｌが加圧注入される。薬液タンク１３の液面が加圧された状態のもとで、コントローラ５１からの信号により注入バルブ２１が駆動されて注入流路１６が開放されると、一次側チューブ３１のポンプ室３４内に薬液Ｌが注入される。注入バルブ２１の駆動とともに塗布バルブ２３にもコントローラ５１から信号が送られて塗布流路１９が開放され、さらに電動モータ５３にも駆動信号が送られて駆動ポンプ４６が駆動されると、既に二次側チューブ３２内に充填されている薬液Ｌがノズル１４から被塗布物Ｗに塗布される。このときには、連通バルブ２２により連通流路１８が閉じられ、流路切換バルブ３９は切り換えられて、圧縮空気供給源３７は遮断され気体室３５は大気に開放される。

一次側チューブ３１内への薬液Ｌの注入時間は、被塗布物Ｗに対する薬液Ｌの塗布時間にほぼ対応するように設定されている。塗布が終了すると、塗布バルブ２３により塗布流路１９が閉じられ、注入バルブ２１により注入流路１６が閉じられる。次いで、流路切換バルブ３９により空気供給路３８が開放されるとともに連通バルブ２２により連通流路１８が開放される。これにより、一次側チューブ３１内に注入されていた薬液Ｌは、一気に二次側チューブ３２内のポンプ室４２に充填される。充填操作が終了すると、流路切換バルブ３９により空気供給路３８が閉じられて気体室３５は大気に開放されるとともに連通バルブ２２により連通流路１８が閉じられて薬液供給装置は待機状態となる。

この状態のもとで、被塗布物Ｗに対する薬液Ｌの塗布が指令されると、上述した薬液塗布と一次側チューブ３１のポンプ室３４への薬液注入とが連続的に行われる。駆動ポンプ４６により非圧縮性媒体Ｍを二次側ポンプ１２の媒体室４３に供給して薬液Ｌを被塗布物Ｗに塗布する時間に応じて二次側チューブ３２を収縮駆動させる時間が設定されている。これに対し、駆動ポンプ４６により非圧縮性媒体Ｍを媒体室４３から駆動室４９に戻して二次側チューブ３２を膨張させることによって、一次側チューブ３１内の薬液Ｌを二次側チューブ３２内に充填する時間は、薬液Ｌを被塗布物Ｗに塗布する時間よりも大幅に短く設定されている。

駆動ポンプ４６の駆動のみで二次側チューブ３２を迅速に膨張させて短時間で二次側チューブ３２内に一次側チューブ３１内の薬液Ｌを充填するようにすると、媒体室４３と駆動室４９内の非圧縮性媒体Ｍは急激に負圧状態となってしまうが、気体室３５内に圧縮性流体を供給することによって一次側チューブ３１を径方向に収縮させれば非圧縮性媒体Ｍは負圧状態となることなく、二次側チューブ３２内に薬液Ｌを充填することができる。非圧縮性媒体Ｍが急激に負圧状態となると、非圧縮性媒体Ｍ内に溶存していた気体が気泡となって、二次側チューブ３２を短時間で膨張させることができないが、一次側チューブ３１を駆動ポンプ４６の駆動とともに収縮させることによって非圧縮性媒体Ｍを負圧状態とすることなく、迅速に二次側チューブ３２を膨張させてその内部に薬液Ｌを充填することができる。これにより、２台の薬液供給装置を用いることなく、１台の薬液供給装置によって１つの被塗布物Ｗに対する薬液Ｌの塗布が終了した後に、直ちに次の被塗布物Ｗに対して薬液Ｌを塗布することができる。１台の薬液供給装置により連続的に被塗布物Ｗに対して薬液の塗布を行うことができるので、従来のように複数台の薬液供給装置によって交互に薬液を塗布していた場合のように、薬液供給装置毎に塗布特性が相違することがなく、全ての被塗布物に対して均一に薬液を塗布することができる。

図４は本発明の他の実施の形態である薬液供給装置の基本構造を示す系統図である。この薬液供給装置においては、駆動ポンプ４６は軸方向に弾性変形自在のベローズ５４を有し、ベローズ５４は駆動ロッド５０により軸方向に膨張収縮して駆動室４９内の非圧縮性媒体Ｍを媒体室４３に供給する一方、媒体室４３内の非圧縮性媒体Ｍを駆動室４９内に戻すことになる。さらに、図４に示す薬液供給装置においては、注入流路１６には注入ポンプ５５が設けられており、この注入ポンプ５５の駆動により薬液タンク１３内の薬液Ｌを一次側チューブ３１内に注入するようにしている。この注入ポンプ５５は、薬液タンク１３内の薬液を一次側チューブ３１内に注入する薬液注入手段となっている。注入ポンプ５５としては、上述した一次側ポンプ１１および二次側ポンプ１２と同様に可撓性チューブを有するタイプのポンプ、図１に示した駆動ポンプ４６と同様にピストン４８を有するポンプ、または図４に示した駆動ポンプ４６と同様にベローズ５４を有するポンプ等種々の形態のものが使用される。

図１に示す薬液供給装置においては、ガス供給源２４からの圧力により一次側チューブ３１のポンプ室３４に薬液を注入し、図４に示す薬液供給装置においては注入ポンプ５５によりポンプ室３４に薬液を注入するようにしているが、薬液タンク１３を一次側ポンプ１１よりも高い位置に設置することにより、薬液タンク１３内の薬液を自重により一次側チューブ３１内に注入するようにすれば、図１に示されたガス供給源２４、および図４に示された注入ポンプ５５は不要となる。そのような形態の薬液供給装置においては、薬液タンク１３が薬液注入手段となる。

図４に示した薬液供給装置においても、図１に示した薬液供給装置と同様に、二次側チューブ駆動手段としての駆動ポンプ４６を駆動するとともに、気体室３５内に圧縮性気体を供給することによって、一次側チューブ３１内の薬液Ｌを二次側チューブ３２内に一気に充填することができる。

図５は図１に示した薬液供給装置の具体的構造を示す断面図である。図６（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ図５における６−６線断面図であり、図６（Ａ）は一次側チューブ３１が収縮した状態を示し、図６（Ｂ）は一次側チューブ３１が膨張した状態を示す。

図５に示すように、一次側ポンプケース３３と二次側ポンプケース４１の間には、連通バルブ２２のバルブケース５６が配置されており、一次側ポンプケース３３の流出側端部はバルブケース５６の一端部に連結され、二次側ポンプケース４１の流入端側はバルブケース５６の他端部に連結されている。一次側ポンプケース３３の流出端部には止めリング５７ａが組み込まれる環状溝５８ａが形成され、バルブケース５６にねじ結合されるユニオンナット５９ａで止めリング５７ａを締め付けることにより一次側ポンプケース３３はバルブケース５６に締結される。同様に、二次側ポンプケース４１の流入端部には止めリング５７ｂが組み込まれる環状溝５８ｂが形成され、バルブケース５６にねじ結合されるユニオンナット５９ｂで止めリング５７ｂを締め付けることにより二次側ポンプケース４１はバルブケース５６に締結される。

バルブケース５６内にはスリーブ６１が組み込まれており、このスリーブ６１は薬液Ｌを案内する中空孔を有し、スリーブ６１により連通流路１８が形成されている。スリーブ６１内には球形状の弁体６２が組み込まれており、弁体６２には連通流路１８に連通する貫通孔６３が形成されている。貫通孔６３の内径は、スリーブ６１の中空孔の内径とほぼ同一となっている。弁体６２は主軸６４の先端に設けられており、主軸６４にはキャップ６５が嵌合されている。図５に示すように貫通孔６３が連通流路１８と連通した状態から主軸６４を９０度回転させると、貫通孔６３と連通流路１８との連通が遮断される。主軸６４を回転駆動するために、アクチュエータカバー６６内には図示しない電動モータ等のアクチュエータが組み込まれている。このアクチュエータとしては電動モータに限られず、流体アクチュエータを使用することができる。アクチュエータにより弁体６２は９０度回転駆動されて連通を遮断する位置と連通させる位置との間を迅速に開閉する。

一次側チューブ３１の流入端は、配管やホースにより形成される注入流路１６に設けられたジョイント部６７と一次側ポンプケース３３との間に固定され、一次側チューブ３１の流出端は、スリーブ６１と一次側ポンプケース３３との間に固定されている。ジョイント部６７には注入流路１６から一次側チューブ３１内に薬液Ｌを流入させる流入ポート１５ａが形成され、スリーブ６１の一端部は一次側チューブ３１内の薬液Ｌを流出させる流出ポート１５ｂとなっている。

一方、二次側チューブ３２の流入端は、スリーブ６１と二次側ポンプケース４１との間に固定され、二次側チューブ３２の流出端は、配管やホースにより形成される塗布流路１９に設けられたジョイント部６８と二次側ポンプケース４１との間に固定されている。スリーブ６１の他端部は二次側チューブ３２内に連通流路１８から薬液Ｌを流入させる流入ポート１７ａとなっており、ジョイント部６８には二次側チューブ３２内の薬液Ｌを流入させる流出ポート１７ｂが形成されている。

一次側チューブ３１は、その両端部の固定端部よりも内側の部分が径方向に弾性変形する弾性変形部３１ａとなっており、この弾性変形部３１ａの横断面は図６に示すように円形ではなく異形断面形状となっている。図６（Ａ）は弾性変形部３１ａが径方向に収縮した状態を示し、図６（Ｂ）は径方向に膨張した状態を示す。弾性変形部３１ａは断面Ｕ字形状の３つの湾曲部７１を有し三つ葉形状となっている。それぞれの湾曲部７１は円周方向にほぼ１２０度置きに変形中心となる頂点部７２を有し、円周方向に隣り合う断面Ｕ字形状の湾曲部７１は屈曲部７３により一体となっている。

一次側ポンプケース３３内には、図６（Ｂ）に示すように、弾性変形部３１ａが膨張限状態つまり最も膨張した状態となったときに、その状態を規制するために弾性変形部３１ａの外面に接触する外ストッパ７４が設けられている。一方、一次側チューブ３１内には、図６（Ａ）に示すように、弾性変形部３１ａが収縮限状態つまり最も収縮した状態となったときに、その状態を規制するために一次側チューブ３１の頂点部７２の内面に接触する内ストッパ７５がそれぞれの頂点部７２に対応させて３つ設けられている。それぞれの内ストッパ７５は棒状のフッ素樹脂等の部材により形成されており、一端部がジョイント部６７に固定され他端部がスリーブ６１に固定されている。

このように、外ストッパ７４と内ストッパ７５により一次側チューブ３１が膨張限状態となったときと、収縮限状態となったときの一次側チューブ３１の形状を規制することにより、一次側チューブ３１の弾性変形部３１ａを内部あるいは外部に加えられる圧力により全体的に均一に膨張収縮変形させることができる。

図７（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ一次側チューブ３１の変形例における弾性変形部を示す断面図であり、図７（Ａ）は一次側チューブ３１が収縮した状態を示し、図７（Ｂ）は一次側チューブ３１が膨張した状態を示す。

弾性変形部３１ａの断面形状は、両端部が半円形状となった長円形状となっており、両端部は断面Ｕ字形状の湾曲部７１となっている。それぞれの湾曲部７１は円周方向にほぼ１８０度ずれており、変形中心となる頂点部７２を有している。図７に示すように、一次側ポンプケース３３内には、図７（Ｂ）に示すように、弾性変形部３１ａが膨張限状態となったときに、その状態を規制するために弾性変形部３１ａの外面に接触する外ストッパ７４が設けられている。一方、一次側チューブ３１内には、図７（Ａ）に示すように、弾性変形部３１ａが収縮限状態となったときに、その状態を規制するために一次側チューブ３１の頂点部７２の内面に接触する内ストッパ７５がそれぞれの頂点部７２に対応させて２つ設けられている。

このように、一次側チューブ３１にそれぞれ断面Ｕ字形状の２つまたは３つの湾曲部７１を有する弾性変形部３１ａを設けることにより、気体室３５に加えられる圧縮性気体の圧力に対する弾性変形部３１ａの弾性変形量を一定に維持させることができるとともに、気体室３５に加えられる圧縮性流体により迅速に弾性変形部３１ａを変形させることができる。

二次側チューブ３２の弾性変形部３２ａの横断面形状は、全体的に円筒形状となっているが、図６に示した断面形状または図７に示した断面形状の弾性変形部としても良い。さらに、図６および図７に示した外ストッパ７４と内ストッパ７５を設けるようにしても良い。

駆動ポンプ４６の駆動ポンプケース４７は二次側ポンプケース４１に固定されており、二次側ポンプケース４１と駆動ポンプケース４７には媒体供給流路４５が形成されている。駆動ポンプケース４７に形成されたシリンダ孔８１内にはピストン４８が組み込まれており、ピストン４８とシリンダ孔８１により駆動室４９が区画されている。ピストン４８と一体となった駆動ロッド５０には連結ロッド８２が連結され、この連結ロッド８２にはナット８３が設けられ、このナット８３には電動モータ５３の主軸８４に連結された送りねじ８５がねじ結合されている。したがって、電動モータ５３を駆動すると、駆動ロッド５０によりピストン４８は直線往復動され、駆動室４９内の非圧縮性媒体Ｍは媒体室４３に供給される一方、媒体室４３内から駆動室４９に戻され、二次側チューブ３２は膨張収縮されることになる。駆動室４９の圧力を検出するために、駆動ポンプケース４７には圧力センサ８６が設けられている。

ピストン４８とシリンダ孔８１との間から洩れた非圧縮性媒体Ｍが駆動ポンプ４６の外部に漏出するのを防止するために、駆動ロッド５０と駆動ポンプケース４７との間には、内部にシール室８７を形成するベローズカバー８８が設けられている。シール室８７の圧力を検出するために、駆動ポンプケース４７には圧力センサ８９が設けられている。

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る。図８においては、図５に示された部材と共通の機能を有する部材には同一の符号が付されている。

図８に示された薬液供給装置においては、連通バルブ２２の構造が図５に示された形態と相違しており、他の構造は図５に示された薬液供給装置と同様となっている。連通バルブ２２のバルブケース５６には一次側チューブ３１に連通する流入側流路９１ａと二次側チューブ３２に連通する流出側流路９１ｂとを連通させる連通室９１が形成されており、流入側流路９１ａと流出側流路９１ｂと連通室９１は連通流路１８を構成している。連通室９１はシリンダ９２とバルブケース５６との間で挟み付けられる弁体９３としてのダイヤフラムにより区画されている。シリンダ９２には軸方向に往復動自在にピストンロッド９４が装着され、このピストンロッド９４の先端には弁体９３が装着されている。

シリンダ９２にはカバー９５が取り付けられており、ピストンロッド９４の基端部に取り付けられたピストン９６によりシリンダ９２内の開放用の空気圧室９７ａと、カバー９５内の閉鎖用の空気圧室９７ｂとに区画されている。シリンダ９２に形成された給排ポート９８ａから圧縮空気を供給すると、弁体９３は弁座から離れて連通室９１は開放されて連通流路１８は連通状態となる。これに対し、カバー９５に形成された給排ポート９８ｂから圧縮空気を供給すると、弁体９３は弁座に押し付けられて連通室９１は閉塞され連通流路１８は閉じられる。このように、連通バルブ２２をダイヤフラム式の弁体９３により形成すると、連通バルブ２２の開閉動作を迅速に行うことができる。

連通バルブ２２としては、図５に示されるような回転式の球形の弁体６２を有する形態と、図８に記載されるようなダイヤフラム式の弁体９３を有する形態以外に、連通流路１８を開閉するようにしたものであれば、どのような形態のものでも良い。

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。例えば、塗布バルブ２３としては、外部からの駆動信号により開閉動作することなく、流出ポートに向かう方向の流れを許容し、逆方向の流れを阻止する逆止弁を用いるようにしても良い。

１１一次側ポンプ
１２二次側ポンプ
１３薬液タンク
１４ノズル
１６注入流路
１８連通流路
１９塗布流路
２１注入バルブ
２２連通バルブ
２３塗布バルブ
２４ガス供給源
２５ガス流路
２６加圧バルブ
３１一次側チューブ
３２二次側チューブ
３３一次側ポンプケース
３４ポンプ室
３５気体室
３７圧縮空気供給源
３８空気供給路
３９流路切換バルブ（一次側チューブ駆動手段）
４１二次側ポンプケース
４２ポンプ室
４３媒体室
４５媒体供給流路
４６駆動ポンプ（二次側チューブ駆動手段）
４８ピストン
４９駆動室
５０駆動ロッド
５１コントローラ（制御手段）
５３電動モータ
５４ベローズ
５５注入ポンプ
７１湾曲部
７２頂点部
７３屈曲部
７４外ストッパ
７５内ストッパ
Ｌ薬液
Ｍ非圧縮性媒体
Ｗ被塗布物

Claims

被塗布物に薬液を塗布するノズルに薬液タンク内の薬液を供給する薬液供給装置であって、
一次側ポンプケース内に組み込まれ、前記薬液タンク内の薬液が注入される径方向に弾性変形自在の一次側チューブを備えた一次側ポンプと、
二次側ポンプケース内に組み込まれ、前記一次側チューブ内から充填された薬液を前記ノズルに供給する径方向に弾性変形自在の二次側チューブを備えた二次側ポンプと、
前記一次側ポンプ内の気体室に圧縮性流体を供給して前記一次側チューブを径方向に収縮させる一次側チューブ駆動手段と、
前記二次側ポンプ内の媒体室に非圧縮性媒体を給排して前記二次側チューブを径方向に膨張収縮させる二次側チューブ駆動手段と、
前記一次側チューブが薬液で満たされて膨張するとともに前記二次側チューブが収縮した状態のもとで加圧された圧縮性流体を前記気体室に供給して前記二次側チューブ内に前記一次側チューブ内の薬液を充填することを特徴する薬液供給装置。
請求項１記載の薬液供給装置において、前記薬液タンク内の薬液を前記一次側チューブ内に注入して前記一次側チューブを膨張させる薬液注入手段を有することを特徴とする薬液供給装置。
請求項１または２記載の薬液供給装置において、前記一次側チューブと前記二次側チューブを接続する連通流路に当該連通流路を開閉する連通バルブを設け、前記連通バルブが閉じられ、前記一次側チューブが薬液で膨張するとともに前記二次側チューブが収縮した状態のもとで、加圧された圧縮性流体を前記気体室に供給し、続いて前記連通バルブを開いて、前記二次側チューブ内に前記一次側チューブ内の薬液を前記加圧された圧縮性流体の圧力で充填することを特徴とする薬液供給装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記一次側チューブ駆動手段は、前記気体室に気体供給路により接続される気体供給源と、前記気体供給路に設けられ前記気体室に圧縮性流体を供給する状態と前記気体室内の圧縮性流体を外部に排出する状態とに切り換える流路切換バルブとを有することを特徴とする薬液供給装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、それぞれ変形中心となる頂点部が円周方向にほぼ等間隔に設けられた断面Ｕ字形状の２つまたは３つの湾曲部を有する弾性変形部を前記一次側チューブに設けることを特徴とする薬液供給装置。
請求項５記載の薬液供給装置において、前記弾性変形部の外面に接触して前記弾性変形部の膨張限状態を規制する外ストッパを前記一次側ポンプケース内に設けることを特徴とする薬液供給装置。
請求項５または６記載の薬液供給装置において、前記弾性変形部の内面に接触して前記弾性変形部の収縮限状態を規制する内ストッパを前記一次側チューブ内に設けることを特徴とする薬液供給装置。
請求項１〜７のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記二次側チューブ駆動手段は、前記媒体室に連通する駆動室が形成された駆動ポンプケースと、前記媒体室に前記駆動室内の非圧縮性媒体を供給する供給動作、および前記媒体室内の非圧縮性媒体を前記駆動室に排出する排出動作を行うピストンとを有することを特徴とする薬液供給装置。
請求項１〜７のいずれか１項に記載の薬液供給装置において、前記二次側チューブ駆動手段は、前記媒体室に連通する駆動室が形成された駆動ポンプケースと、往復動部材に取り付けられ、前記媒体室に前記駆動室内の非圧縮性媒体を供給する供給動作、および前記媒体室内の非圧縮性媒体を前記駆動室に排出する排出動作を行うベローズとを有することを特徴とする薬液供給装置。