KR101118239B1 - 약액 공급용 펌프 유닛 - Google Patents

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Abstract

펌프나 펌프 전후의 각 개폐밸브를 유닛화하여 소형화를 도모한 채, 유닛의 약액 유로 중에 있어서 기포나 약액의 체류를 감소할 수 있는 약액 공급용 펌프 유닛을 제공한다. 펌프 유닛(10)은, 펌프(11)(펌프 하우징(21, 22))에 대하여, 흡입측 개폐밸브(13)를 일체적으로 설치한 흡입측 유로 부재(17)과, 배출측 개폐밸브(14)를 일체적으로 설치한 것이며, 펌프실(25)과 연통하는 흡입통로(17a, 21b) 및 배출통로(18a, 21c)가 동일 직선(L1) 위로 되어 있다.
약액 공급용 시스템, 펌프 유닛, 펌프, 개폐밸브, 흡입통로, 배출통로

Description

약액 공급용 펌프 유닛{PUMP UNIT FOR FEEDING CHEMICAL LIQUID}
본 발명은, 예를 들면 반도체 제조 장치의 약액 사용 공정에 있어서, 포토레지스트(photoresist) 액 등의 약액을 각 반도체 웨이퍼에 소정량씩 도포하는데에 적합한 약액 공급용 펌프 유닛에 관한 것이다.
약액 공급 시스템에 있어서는, 포토레지스트 액 등의 약액을 병에서 퍼 올리고 각 반도체 웨이퍼에 소정량씩 도포하기 위해, 종래, 펌프나 펌프 근방에 필요한 각 개폐밸브를 개별적으로 배치하며, 그들을 배관에 의해 접속시키고 있었다. 그러나, 이와 같은 시스템 구성에서는, 배관에 접속할 때마다 조인트(joint)가 필요하며, 이들 배관이나 조인트를 배치하는 공간이 약액 공급 시스템의 대형화를 초래하고 있었다.
또한, 복수의 반도체 웨이퍼에 약액을 동시에 도포하기 위해, 일반적으로는, 처리조(반도체 웨이퍼에 약액을 도포하는 부실)가 상하 방향으로 복수단 쌓이고 겹쳐져 설치되어 있다. 그러나 처리조의 공간은 좁아서, 처리조 안에서 약액을 배출하는 노즐에서 배출측 개폐밸브, 펌프, 나아가서는 흡입측 개폐밸브까지 전부를 배치할 수 없다. 처리조 안에는 노즐에서 배출측 개폐밸브가 배치되는 정도로, 펌프나 흡입측 개폐밸브 등은 처리조의 하단에 설치되는 수용부에 모여 있다. 그 때문 에, 펌프보다도 하류 쪽의 배관 길이나 고저차(장정차(場程差))가 처리조마다 달라, 압력 손실이 달라져 버린다. 이것은 처리조마다의 약액의 배출량 등에 차이를 발생시키는 요인으로 되기 때문에, 어떤 처리조에 있어서도 동일한 배출량을 확보하는 설정이 곤란하였다.
따라서, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있는 약액 공급 시스템에서는, 펌프 및 펌프 근방에 필요한 각 개폐밸브(입력 밸브 및 출력 밸브)를 일체적으로 설치하여 유닛화하고 있다. 결국, 펌프와 각 개폐밸브와의 사이의 배관이나 그것에 가설되는 조인트를 생략하여 펌프 유닛으로 하여 소형화하며, 처리조마다에 펌프 유닛을 배치가능하게 한다. 이것에 의해, 배관 길이나 펌프에서 노즐까지의 고저차(장정차)를 처리조마다에서 동일하게 할 수 있기 때문에, 어떤 처리조에 있어서도 동일한 배출량을 확보하는 것이 용이하게 된다.
그런데, 빈 병에서 새로운 약액의 충진시킨 병으로 교환한 직후 등, 약액 유로 중에 기포가 혼입되는 경우가 있다. 이 기포는 약액의 정량 배출을 방해하기 때문에, 약액 유로에서 기포를 뽑아낼 필요가 있고, 이 경우, 소정량의 약액을 노즐에서 방출하는 기포 뽑기가 행해진다.
그러나, 포토레지스트 액 등의 약액은 고가이며, 약액의 방출량을 될 수 있는 한 적게 하여 기포를 뽑을 필요가 있다. 따라서, 특허문헌 1의 펌프 유닛에서는, 입력 포트의 약액의 도입 방향과 출력 포트의 약액의 배출 방향이 90°다른 방향을 각각 향하고 있고, 게다가 입력 포트에서 출력 포트까지의 펌프 유닛 안의 약액 유로가 복잡하게 굴곡하고 있다. 결국, 약액 유로 중에 기포가 체류하는 부분 이 생기기 때문에, 적은 방출량으로는 기포 뽑기를 양호하게 행할 수 없고, 방출량이 많아지게 되는 문제가 있었다. 또한, 이와 같이 기포가 체류하는 부분은 약액이 채류하는 부분이기도 하고, 이 부분에서 장기간 체류에 의해 약액을 열화(劣化)시켜 버리는 문제도 있었다.
특허문헌 1: 특개 2003-49778호 공보
본 발명은, 펌프나 펌프 근방의 각 개폐밸브를 유닛화하여 소형화를 도모한 채, 유닛의 약액 유로 중에 있어서 기포나 약액의 체류를 감소시키는 것이 가능한 약액 공급용 펌프 유닛을 제공하는 것을 주된 목적으로 하고 있다.
본 발명에 관한 약액 공급용 펌프 유닛을 다음과 같이 구성하였다. 즉,
약액의 배출흡입을 행하는 펌프실을 가지는 펌프와, 상기 펌프실과 연통하여 상기 펌프실로 상기 약액을 흡입하는 흡입 통로의 개폐를 행하기 위한 흡입측 개폐밸브와, 상기 펌프실과 연통하여 상기 펌프실에서 상기 약액을 배출하는 배출통로의 개폐를 행하기 위한 배출측 개폐밸브를 가지는 약액 공급용 펌프 유닛에 있어서,
상기 흡입 통로 및 상기 배출 통로를 함께 거의 직선 상태로 하여 동일 직선 상에 배치하고, 상기 펌프, 상기 흡입측 개폐밸브 및 상기 배출측 개폐밸브를 일체적으로 설치한 구성으로 하였다.
이 약액 공급용 펌프에서는, 펌프실과 연통하는 흡입 통로 및 배출 통로가 함께 거의 직선 상태로 되며, 흡입 통로 및 배출 통로가 동일 직선상으로 되도록, 펌프, 흡입 통로를 개폐하는 흡입측 개폐밸브 및 배출 통로를 개폐하는 배출측 개폐밸브를 일체적으로 설치하고 있다. 이와 같이, 펌프, 흡입측 개폐밸브, 및 배출측 개폐밸브를 일체적으로 설치한 것에 의해, 펌프와 흡입측 개폐밸브와의 사이의 배관 및 그것에 가설하는 조인트나, 펌프와 배출측 펌프와의 사이의 배관 및 그것에 가설하는 조인트를 생략할 수 있어, 펌프 유닛이 소형화된다. 이것에 의해, 펌프 유닛을 처리층 안에 배치하는 것이 가능하게 되며, 처리조마다에 펌프보다도 하류 쪽의 배관 길이나 고저차(장정차)를 동일하게 할 수 있기 때문에, 배출량 등에 차이가 생기는 것이 방지된다. 또한, 펌프실과 연통하는 흡입통로 및 배출통로가 함께 거의 직선 상태로 되어 동일 직선상에 배치되기 때문에, 펌프 유닛의 약액 유로 중에 기포나 약액이 체류하는 부분을 가능한 많이 감소시킬 수 있다. 이 때문에, 적은 방출량으로 기포 뽑기를 양호하게 행할 수 있고, 약액의 열화를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 약액 공급용 펌프 유닛의 구체예로서,
약액의 배출흡입을 행하는 펌프실을 가지는 펌프와, 상기 펌프실과 연통하여 상기 펌프실에 상기 약액을 흡입하는 흡입통로의 개폐를 행하기 위한 흡입측 개폐밸브와, 상기 펌프실과 연통하여 상기 펌프실에서 상기 약액을 배출하는 배출통로의 개폐를 행하기 위한 배출측 개폐밸브를 가지는 약액 공급용 펌프 유닛에 있어서,
거의 직선 상태의 내부 통로를 가지고 상기 흡입측 개폐밸브를 일체적으로 설치하게 되는 흡입측 유로 부재와, 거의 직선 상태의 내부 통로를 가지며 상기 배출측 개폐밸브를 일체적으로 설치하게 되는 배출측 유로 부재를 구비함과 동시에,
상기 펌프는, 그 펌프 하우징 안에, 상기 내부통로와 연통하여 상기 흡입통로를 구성하는 거의 직선 상태의 내부통로와, 상기 내부통로와 연통하여 상기 배출통로를 구성하는 거의 직선 상태의 내부통로를 구비하는 것이고,
상기 흡입통로 및 상기 배출통로가 동일 직선상으로 되도록, 상기 펌프 하우징에 대하여 상기 흡입측 유로 부재와 상기 배출측 유로 부재를 일체적으로 설치한 것이 언급된다.
이 약액 공급용 펌프 유닛에서는, 펌프실과 연통하는 흡입유로(펌프 하우징과 흡입측 유로 부재의 내부통로) 및 배출통로(펌프 하우징과 배출측 유로 부재의 내부통로)가 함께 거의 직선 상태로 되며, 흡입통로 및 배출통로가 동일 직선상으로 되도록, 펌프 하우징에 대하여 흡입측 유로 부재와 배출측 유로 부재가 일체적으로 설치되어 있다. 결국, 흡입측 유로 부재에는 흡입측 개폐밸브가 일체적으로 설치되며, 배출측 유로 부재에는 배출측 개폐밸브가 일체적으로 설치되어 있기 때문에, 펌프와 흡입측 개폐 밸브와의 사이의 배관 및 그것에 가설되는 조인트나, 펌프와 배출측 개폐밸브와의 사이의 배관 및 그것에 가설되는 조인트를 생략할 수 있어, 펌프 유닛이 소형화된다. 이것에 의해, 펌프 유닛을 처리조 내에 배치하는 것이 가능하게 되며, 처리조 마다 펌프보다도 하류 쪽의 배관 길이나 고저차(장정차)를 동일하게 할 수 있기 때문에, 배출량 등에 차이가 생기는 것이 방지된다. 또한, 펌프실과 연통하는 흡입통로 및 배출통로가 함께 거의 직선 상태로 되어 동일 직선상으로 배치되기 때문에, 펌프 유닛의 약액 유로 중에 기포나 약액이 체류하는 부분을 가능한 많이 감소시킬 수 있다. 이 때문에, 적은 방출량으로 기포 뽑기를 양호하게 행할 수 있고, 열화한 약액의 생성을 감소할 수 있다.
상기 구체예로서 나타난 약액 공급용 펌프 유닛은,
상기 펌프 하우징과 상기 각 유로 부재와의 사이에는, 양 부재 간의 간극에서 상기 내부통로 안의 약액이 누출되지 않도록 봉인하는 실 링(seal ring)이 개재되는 것이며,
상기 실 링의 내주면은, 상기 실 링의 상류 쪽 및 하류 쪽의 내부통로의 내주면과 매끈하게 연속하는 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에서는, 실 링의 내주면은, 펌프 하우징과 각 유로 부재에 구비된 내부통로의 내주면과 매끈하게 연속한다. 여기서, 매끈하게 연속하는 형상이란, 실 링의 상류 쪽 및 하류 쪽의 내부통로와의 사이에서 예각의 오목부가 생기지 않는 형상, 예를 들면 내부통로의 내주면과 연속하며, 실 링의 두께 방향에 있어서 통로 쪽에서 중앙부로 향한 만큼, 점점 지름방향 바깥쪽에 오목부가 깊어지는 형상이다. 이와 같이 하면, 실 링의 부분의 약액의 흐름이 매끄럽게 되고, 약액이나 기포가 체류하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 펌프 하우징은, 내부에 다이어프램(diaphragm)을 구비한 박형의 편평 형상을 하고 있고,
상기 흡입측 유로 부재 및 상기 배출측 유로 부재는, 함께 봉 형상을 하고 있으며, 상기 다이어프램이 넓어지는 방향에 따라 각각 배치되고,
상기 흡입측 개폐밸브 및 상기 배출측 개폐 밸브는, 상기 흡입측 유로 부재 및 상기 배출측 유로 부재에 대하여 직교하는 방향으로, 또한 상기 펌프 하우징의편평 방향에 따르도록 각각 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성에서는, 다이어프램을 구비하는 펌프(펌프 하우징)는, 그 다이어프램의 넓어진 방향에 따라 박형의 편평 형상을 하고 있다. 이와 같은 다이어프램이 넓어지는 방향에 따라 봉 형상의 흡입측 유로 부재 및 배출측 유로 부재를 배치하면, 상기 유로 부재가 편평 방향과 직교하는 방향으로 돌출하지 않고, 또는 크게 돌출하지 않는다. 더욱, 이와 같은 흡입측 유로 부재 및 배출측 유로 부재에 대하여 직교하는 방향에서, 또한 다이어프램이 넓어지는 방향에 따라 흡입측 개폐밸브 및 배출측 개폐밸브를 배치하면, 상기 개폐밸브가 편평 방향과 직교하는 방향으로 돌출하지 않고, 또는 크게 돌출하지 않을 뿐만 아니라, 편평 방향에 있어서도 크게 돌출하지 않는 구성으로 할 수 있다. 이것에 의해, 펌프 유닛의 박형화를 포함한 소형화를 도모할 수 있다.
상기의 어느 구성에 있어서도, 상기 배출측 개폐 밸브의 하류 쪽에, 상기 배출통로 안의 상기 약액을 소정량 인입하는 석 백 (suckback) 밸브를 일체적으로 설치하는 것이 바람직하다.
석 백 밸브는 배출측 개폐밸브의 하류 쪽(예를 들면, 약액 유로의 최하류부)에 설치될 필요가 있는 밸브이며, 처리조 내에 배치할 가능성이 높다. 이와 같은 석 백 밸브를 약액 공급용 펌프 유닛에 일체적으로 설치하는 것에 의해, 석 백 밸브를 접속하기 위한 배관이나 조인트를 생략할 수 있다. 따라서, 석 백 밸브를 개별로 설치하는 경우와 비교하여, 배관이나 조인트 등의 생략분, 약액 공급용 펌프 유닛의 소형화를 도모할 수 있다. 그와 관련하여, 이 석 백 밸브도, 상기 구성의 개폐밸브와 같이 펌프의 편평 방향에 따라 배치하면, 펌프 유닛의 소형화(박형화)에 공헌할 수 있다.
나아가, 상기의 어느 구성에 있어서도, 상기 각 밸브의 적어도 한 개는 작동 에어(air)를 공급 및 배출시키는 것에 의해 작동하는 것이고, 그 작동 에어를 제어하는 전공 레귤레이터(regulator)의 적어도 하나를 일체적으로 설치하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 상기 각 밸브를 작동시키는 작동 에어를 제어하는 전공 레귤레이터를 약액 공급용 펌프 유닛 근방에 배치하는 공간이 있는 경우, 그 전공 레귤레이터를 펌프 유닛에 일체적으로 설치하는 것으로, 약액 공급 시스템에 설치할 수 있는 부품 점수를 작게 할 수 있다. 그와 관련하여, 이 전공 레귤레이터도, 펌프의 편평 방향에 따라 배치하면, 펌프 유닛의 소형화(박형화)에 공헌할 수 있다.
도 1은 약액 공급 시스템 중, 펌프 유닛을 도시하는 정단면도이다.
도 2의 a는 펌프 유닛의 측단면도, b는 a의 확대단면도이다.
도 3은 약액 공급 시스템의 전체 회로를 도시하는 회로 설명도이다.
부호의 설명
11 펌프
13 흡입측 차단밸브(흡입측 개폐밸브)
14 배출측 차단밸브(배출측 개폐밸브)
15 석 백 밸브
17 흡입측 유로 부재
17a 흡입통로
18 배출측 유로 부재
18a 배출통로
21, 22 펌프 하우징
21b 흡입통로
21c 배출통로
25 펌프실
33, 34 실 링
33a, 34a 내주면
L1 직선
R 레지스트 액
이하, 본 발명을 반도체 장치 등의 제조 라인에서 사용되는 약액 공급 시스템의 펌프 유닛으로 구체화한 일 실시형태를 도면에 따라서 설명한다. 또한, 도 1 및 도 2는 시스템의 주요부인 펌프 유닛(10)을 도시하고, 도 3은 약액 공급 시스템 전체를 도시한다.
도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 펌프 유닛(10)은, 펌프(11), 전자전환밸 브(12), 흡입측 차단밸브(13), 배출측 차단밸브(14), 석 백 밸브(15), 레귤레이터 장치(16), 흡입측 유로 부재(17) 및 배출측 유로 부재(18)를 일체적으로 설치하여 유닛화하고 있다.
펌프(11)는, 정면에서 보면 거의 정방형의 박형의 편평한 각주형상을 하고 있고, 한 쌍의 펌프 하우징(21, 22)을 가지고 있다. 각 펌프 하우징(21, 22)에는, 각각 대향하는 면의 중앙에 거의 원형 돔 형상에 오목하게 만들어진 요설부(21a, 22a)가 형성되어 있다. 펌프 하우징(21, 22)은, 요설부(21a, 22a)의 가장자리에 원형의 불소 수지 등의 가요성 막으로 된 다이어프램(23)의 가장자리를 끼워 두고, 서로 8개의 나사(24)에 의해 고정되어 있다.
다이어프램(23)은, 펌프 하우징(21, 22)의 양 요설부(21a, 22a)에서 형성되는 공간을 구분하고 있고, 펌프 하우징(21) 쪽(도 2에 있어서 다이어프램(23)의 왼쪽)의 공간을 펌프실(25)로 하며, 펌프 하우징(22) 쪽(도 2에 있어서 다이어프램(23)의 오른쪽)의 공간을 작동실(26)로 하고 있다. 펌프실(25)은 약액으로서의 레지스트 액(R)(도 3 참조)을 공급 및 배출하기 위한 공간이며, 작동실(26)은 다이어프램(23)을 구동하는 작동 에어를 공급 및 배출하기 위한 공간이다.
펌프실(25) 쪽의 펌프 하우징(21)에는, 펌프실(25)과 연통하여 아래 방향에서 직선 상태로 늘어난 흡입통로(21b)가 형성되어 있다. 흡입통로(21b)는, 흡입측 유로 부재(17)의 흡입통로(17a)와 연통한다. 또한, 이 펌프 하우징(21)에는, 펌프실(25)과 연통하여 윗 방향으로 직선 상태로 늘어난 배출통로(21c)가 형성되어 있다. 배출통로(21c)는, 흡입측 유로 부재(18)의 배출통로(18a)와 연통한다. 또한, 이 배출통로(21c)는, 흡입통로(21b)와 동일직선(L1) 상에 설치되어 있다. 또한, 본 실시형태의 펌프실(25)은 다이어프램(23)의 두께 방향에 있어서 얇은 공간으로 형성되기 때문에, 이와 같은 펌프실(25)과 연통하는 흡입통로(21b) 및 배출통로(21c)의 근방 부분이 접속에 필요한 부분만(통로 폭 정도), 직각으로 굴곡하고 있다(도 2 참조). 이 부분에서의 레지스트 액(R)의 흐름은 매끄럽고, 펌프(11) 안의 레지스트 액(R)의 흐름에 크게 영향(저항)을 주는 것은 없다.
작동실(26) 쪽의 펌프 하우징(22)에는, 상기 작동실(26) 안의 작동 에어를 공급 및 배출하는 급배통로(22b)가 형성되어 있다. 급배통로(22b)는, 펌프 하우징(22)에 고정된 전자전환밸브(12)에 접속되어 있다. 여기서, 전자전환밸브(12)는, 도 3에 도시한 것처럼, 도중에 전공 레귤레이터(27)를 가지는 급기배관(28)을 이용하여 공급원(29)에 접속되어 있다. 전공 레귤레이터(27)는, 배기 포트가 대기 개방되는 것이며, 공급원(29)에서 펌프(11)에 공급하는 작동 에어의 압력이 일정한 설정압으로 되도록 컨트롤러(50)에서 조정되어 있다. 그리고, 전자전환밸브(12)는 컨트롤러(50)에 의해 작동실(26)을 급기배관(28)에 접속하는가 대기개방하는가의 어느 쪽으로 전환작동되며, 이 전환작동에 의해 작동실(26)에 작동 에어가 공급 및 배출되고, 펌프(11)의 배출?흡입 동작이 전환된다.
결국, 전자전환밸브(12)의 동작에 의해 작동실(26)에 작동 에어가 공급되면, 작동실(26) 안이 가압되어 다이어프램(23)이 펌프실(25) 쪽으로 작동하고, 펌프실(25) 안에 충진된 레지스트 액(R)이 배출통로(21c)를 이용하여 하류 쪽으로 배출된다. 한편, 전자전환밸브(12)의 동작에 의해 작동실(26) 안의 작동 에어가 대기 중으로 배출되면, 펌프실(25) 쪽으로 작동하고 있던 다이어프램(26)이 작동실(26) 쪽으로 작동하여 중간 위치에서 복귀하고, 상류 쪽에서 흡입통로(21b)를 이용하여 펌프실(25) 내로 레지스트 액(R)이 도입된다.
펌프 하우징(21, 22)의 하부 중앙에는, 봉 형상으로 된 흡입측 유로 부재(17)가 고정되어 있다. 흡입측 유로 부재(17)는, 펌프(11)의 편평 방향에 따르도록 설치된다. 흡입측 유로 부재(17)에는, 아래 방향으로 거의 직선 상태로 연장된 흡입통로(17a)가 형성되어 있다. 이 흡입통로(17a)는, 상기 펌프(11)의 흡입통로(21b)와 거의 동일 직선(L1) 상에 설치되어 있다. 또한, 흡입측 유로 부재(17)의 펌프 하우징(21)과의 대향면에는, 흡입통로(17a) 주변에 수용 오목부(17b)가 형성되어 있고, 상기 수용 오목부(17b)에는, 실 링(33)이 수용되어 있다. 실 링(33)은, 흡입측 유로 부재(17)와 펌프 하우징(21)과의 사이에 개재되며, 양 부재 사이의 간극에서 흡입통로(17a, 21b) 안의 레지스트 액(R)이 누출되지 않도록 봉인한다.
또한, 실 링(33)은, 그 내주면(33a)이 각 흡입통로(17a, 21b)의 내주면과 매끄럽게 연속되는 형상으로 되어 있고, 구체적으로는 그 내주면(33a)이 각 흡입통로(17a, 21b)의 내주면과 연속하며, 실 링(33)의 두께 방향에 있어서 통로(17a, 21b) 쪽에서 중앙부로 향한 만큼, 점점 지름방향 쪽으로 오목부가 깊어지는 형상을 하고 있다. 결국, 실 링(33)의 부분의 레지스트 액(R)의 흐름을 매끄럽게 하고, 레지스트 액(R)이나 기포가 체류하는 것이 방지되고 있다. 그와 관련하여, 일반적으로 이용되는 단면 원형 형상의 실 링(O 링)을 이용한 경우에서는, 상기 실 링과 각 흡입통로(17a, 21b)와의 사이에서 예각의 오목부가 생겨 상기 통로(17a, 21b)의 내주면과 매끄럽게 연결되지 않는 형상으로 되기 때문에, 그것이 레지스트 액(R)이나 기포가 체류하는 부분으로 되어, 바람직하지 않다. 그리고, 흡입측 유로 부재(17)는, 선단부에 설치된 조인트(19)를 이용하여, 도 3에 도시한 것처럼, 흡입배관(31)의 한 말단과 연속되며, 상기 흡입배관(31)의 다른 말단은, 레지스트 병(30)에 충진되어 있는 레지스트 액(R) 안으로 도입되어 있다. 또한, 레지스트 병(30) 안은 도시하지 않은 가압 장치에 의해 가압되어 있다.
또한, 흡입측 유로 부재(17)에는, 에어 오퍼레이트 밸브로 된 흡입측 차단밸브(13)가 일체적으로 설치되어 있다. 흡입측 차단밸브(13)는, 거의 사각 주상을 하고 있고, 흡입측 유로 부재(17)에 대하여 직교하는 방향에서, 또한 펌프(11)(펌프 하우징(21, 22))의 편평 방향에 따르도록 설치된다. 여기서, 흡입측 차단밸브(13)는, 도 3에 도시한 것처럼, 컨트롤러(50)의 제어에 기초하고 전공 레귤레이터(32)의 전환 동작에 의해, 흡입통로(17a)의 차단?개방의 전환을 행한다. 즉, 흡입측 차단밸브(13)는, 도 1에 도시한 것처럼, 그 급배실(13a)가 전공 레귤레이터(32)의 전환 동작에 의해 대기에 개방되면, 밸브 본체(13b)가 스프링(13c)에서의 가세력을 받아 흡입통로(17a)를 차단하고, 급배실(13a)에 공급원(29)에서 작도 에어가 공급되면, 밸브 본체(13b)가 스프링(13c)의 가세력에 대항하여 투입되어 흡입통로(17a)를 개방하도록 구성되어 있다. 또한, 밸브 본체(13b)의 근방 부분의 흡입통로(17a)는, 상기 밸브 본체(13b)에 의한 개방 또는 차단을 확실하게 행하는데 필요한 부분만(통로 폭 정도), 직각으로 굴곡하고 있다. 이 부분에 있어서도 레지 스트 액(R)의 흐름은 매끄럽고, 유로 부재(17) 안의 레지스트 액(R)의 흐름에 크게 영향(저항)을 주는 것은 아니다.
펌프 하우징(21, 22)의 상부 중앙에는, 봉 형상을 하는 배출측 유로 부재(18)가 고정되어 있다. 배출측 유로 부재(18)는, 펌프(11)의 편평 방향에 따르도록 설치된다. 배출측 유로 부재(18)에는, 윗 방향으로 거의 직선 상태로 연장하는 배출통로(18a)가 형성되어 있다. 이 배출통로(18a)는, 상기 펌프(11)의 배출통로(21c)와 거의 직선(L1) 상에 설치되어 있다. 또한, 배출측 유로 부재(18)의 펌프 하우징(21)과의 대향면에는, 배출통로(18a) 주변에 수용 오목부(18b)가 형성되어 있고, 상기 수용 오목부(18b)에는, 실 링(34)이 수용되어 있다. 실 링(34)은, 배출측 유로 부재(18)와 펌프 하우징(21)과의 사이에 개재되며, 양 부재 사이의 간극에서 배출통로(18a, 21c) 내의 레지스트 액(R)이 누출되지 않도록 봉인한다.
또한, 실 링(34)은, 상기 실 링(33)과 마찬가지로, 그 내주면(34a)이 각 배출통로(18a, 21c)의 내주면과 매끄럽게 연결하는 형상을 하고 있고, 레지스트 액(R)이나 기포가 체류하는 것을 방지하는 구조로 되어 있다. 그리고, 배출측 유로부재(18)는, 선단부에 설치된 조인트(20)를 이용하여, 도 3에 도시한 것처럼, 한 말단에 노즐(35a)을 가지는 배출배관(35)의 다른 말단과 접속된다. 노즐(35a)은, 아래 방향으로 지향됨과 동시에, 회전판(36) 위에 재치되어 상기 회전판(36)과 동시에 회전하는 반도체 웨이퍼(37)의 중심 위치로 레지스트 액(R)이 적하되는 위치에 배치되어 있다.
또한, 배출측 유로 부재(18)에는, 에어 오퍼레이트 밸브로 된 배출측 차단밸 브(14)가 일체적으로 설치되어 있다. 배출측 차단밸브(14)는, 거의 사각 주상을 하고 있고, 배출측 유로 부재(18)에 대하여 직교하는 방향으로, 또한 펌프(11)(펌프 하우징(21, 22))의 편평 방향에 따르도록 설치된다. 여기서, 배출측 차단밸브(14)는, 상기 흡입측 차단밸브(13)와 마찬가지로 구성되며, 도 3에 도시한 것처럼, 컨트롤러(50)의 제어에 기초하고 전공 레귤레이터(38)의 전환 동작에 의해, 배출통로(18a)의 차단?개방의 전환을 행한다. 즉, 배출측 차단밸브(14)는, 도 1에 도시한 것처럼, 그 급배실(14a)가 전공 레귤레이터(38)의 전환 동작에 의해 대기에 개방되면, 밸브 본체(14b)가 스프링(14c)에서의 가세력을 받아 배출통로(18a)를 차단하고, 급배실(14a)에 공급원(29)에서 작동 에어가 공급되면, 밸브 본체(14b)가 스프링(14c)의 가세력에 대항하여 투입되고 배출통로(18a)를 개방하도록 구성되어 있다. 또한, 밸브 본체(14b)의 근방 부분의 배출통로(18a)는, 상기 밸브 본체(14b)에 의한 개방 또는 차단을 확실하게 행하는데 필요한 부분만(통로 폭 정도), 직각으로 굴곡하고 있다. 이 부분에 있어서도 레지스트 액(R)의 흐름은 매끄럽고, 유로 부재(18) 내의 레지스트 액(R)의 흐름에 크게 영향(저항)을 주는 것이 아니다.
또한, 배출측 유로 부재(18)에는, 에어 오퍼레이트 밸브로 된 석 백 밸브(15)가 배출측 차단밸브(14)보다도 하류 쪽에 상기 차단밸브(14)와 나란히 하도록 하여 일체적으로 설치되어 있다. 석 백 밸브(15)도 마찬가지로 거의 사각 주상을 하고 있고, 배출측 유로 부재(18)에 대하여 직교하는 방향에, 또한 펌프(11)(펌프 하우징(21, 22))의 편평 방향에 따르도록 설치된다. 여기서, 석 백 밸브(15) 는, 도 3에 도시한 것처럼, 컨트롤러(50)의 제어에 기초하고 전공 레귤레이터(39)의 전환 동작에 의해, 상기 밸브(15)보다 하류 쪽 유로 안에 있는 레지스트 액(R)을 상류 쪽으로 소정량 인입하며, 노즐(35a)에서 레지스트 액(R)의 불의의 적하를 방지하는 것이다. 즉, 석 백 밸브(15)는, 도 1에 도시한 것처럼, 그 급배실(15a)가 전공 레귤레이터(39)의 전환 동작에 의해 대기로 개방되면, 밸브 본체(15b)가 스프링(15c)에서의 가세력을 받아 투입하고 배출통로(18a)와 연통하여 설치하고 있는 용적 확대실(18c)의 용적을 크게 하며, 상기 용적 확대실(18c)에 레지스트 액(R)을 소정량 인입한다. 한편, 급배실(15a)에 공급원(29)에서 작동 에어가 공급되면, 밸브 본체(15b)가 스프링(15c)의 가세력에 대항하여 돌출하며 배출통로(18a)에 설치된 용적 확대실(18c)을 작게 하도록 구성되어 있다.
더욱, 배출측 유로 부재(18)에는, 거의 직방체 형상을 하는 레귤레이터 장치(16)가 배출측 차단밸브(14) 및 석 백 밸브(15)와는 반대쪽에서 고정되어 있다. 즉, 레귤레이터 장치(16)는, 펌프(11)의 편평 방향에 따르도록 배출측 유로 부재(18)에 대하여 설치된다. 레귤레이터 장치(16)는, 그 베이스 부재(41)가 배출측 유로 부재(18)에 대하여 고정되어 있다. 베이스 부재(41)에는 고정대(42)가 고정되어 있고, 상기 고정대(42)에는 배출측 차단밸브(14) 및 석 백 밸브(15)를 전환하는 각 전공 레귤레이터(38, 39)가 고정되어 있다. 이 고정대(42)에는, 전공 레귤레이터(38, 39)를 커버하는 커버 부재(43)가 설치되어 있다. 또한, 고정대(42) 및 베이스 부재(41)에는, 각 전공 레귤레이터(38, 39)와 연통하는 연통통로(45, 46)가 각각 형성되며, 각 연통통로(45, 46)는, 도시하지 않지만 배출측 차단밸브(14) 및 석 백 밸브(15)의 급배실(14a, 15a)에 각각 연통되어 있다. 각 전공 레귤레이터(38, 39)는, 컨트롤러(50)의 제어에 기초하여 배출측 차단밸브(14) 및 석 백 밸브(15)의 급배실(14a, 15a)에 작동 에어를 공급 및 배출시키고, 배출측 차단밸브(14) 및 석 백 밸브(15)를 작동시킨다.
이와 같이 구성된 펌프 유닛(10)에 있어서, 레지스트 액(R)의 유로로 되어 있는 흡입측 유로 부재(17) 안의 흡입통로(17a)와, 펌프(11) 안의 흡입통로(21b) 및 배출통로(21c)와, 배출측 유로 부재(18)의 배출통로(18a)와 함께 직선 상태로 되어 동일 직선(L1) 위에 배치된 구성으로 되어 있다. 결국, 이 펌프 유닛(10)은, 레지스트 액(R)의 흐름 길이를 가능한 짧게 한 채, 레지스트 액(R)의 유로 중에 있어서 레지스트 액(R)이나 기포가 체류하는 부분을 가능한 많이 감소하는 구성으로 되어 있다. 또한, 실 링(33, 34)에 있어서도, 레지스트 액(R)이나 기포가 체류하는 부분을 가능한 많이 감소하는 구성으로 되어 있다.
도 3에 도시한 것처럼, 컨트롤러(50)는, 펌프(11)에 공급하는 작동 에어가 설정압으로 되도록 전공 레귤레이터(27)를 제어함과 동시에, 펌프(11)의 전환 동작을 행하는 전자전환밸브(12)나 흡입측 차단밸브(13)를 전환작동시키는 전공 레귤레이터(32), 배출측 차단밸브(14) 및 석 백 밸브(15)를 작동시키는 전공 레귤레이터(38, 39)를 제어하고, 약액 공급 시스템의 일련의 동작을 제어하고 있다.
즉, 약액 공급 시스템의 동작을 개시하는 지령이 발생하면, 컨트롤러(50)는, 우선, 전공 레귤레이터(32)를 제어하여 흡입측 차단밸브(13)를 전환하고, 흡입통로(17a)를 차단상태로 한다. 이것에 의해, 펌프(11)와 레지스트 병(30)이 차단된 상태로 된다. 또한, 컨트롤러(50)는, 전자전환밸브(12)를 전환하며, 설정압으로 조정된 작동 에어를 펌프(11) 안의 작동실(26)로 공급한다. 이것에 의해 다이어프램(23)이 펌프실(25) 쪽으로 작동하려고 하고, 펌프실(25) 안에 충진된 레지스트 액(R)을 가압한다. 또한, 시스템의 초기 동작시 등, 펌프실(25) 안에 레지스트 액(R)이 충진되어 있지 않은 경우는 펌프실(25) 안을 가압한다. 이때, 펌프(11) 하류 쪽의 배출측 차단밸브(14)에 의해 배출통로(18a)가 차단상태로 되어 있고, 레지스트 액(R)은 배출되지 않는다.
다음에서, 컨트롤러(50)는, 전공 레귤레이터(38)를 제어하여 배출측 차단밸브(14)를 전환하고 배출통로(18a)를 개방함과 동시에, 전공 레귤레이터(39)를 제어하여 석 백 밸브(15)에 의한 레지스트 액(R)의 인입을 해제한다. 이때, 다이어프램(23)에 의해 펌프실(25)의 레지스트 액(R)이 가압되어 있기 때문에, 펌프(11)에서 레지스트 액(R)이 배출되며, 그 레지스트 액(R)이 배출통로(18a)를 이용하여 배출배관(35) 선단의 노즐(35a)에서 반도체 웨이퍼(37) 위로 일정량 적하된다.
다음에서, 컨트롤러(50)는, 전공 레귤레이터(38)를 제어하여 배출측 차단밸브(14)를 전환하고, 배출통로(18a)를 차단한다. 이것에 의해, 노즐(35a)에서의 레지스트 액(R)의 배출이 정지된다. 또한, 컨트롤러(50)는, 전공 레귤레이터(39)를 제어하여 석 백 밸브(15)에 의한 소정량의 레지스트 액(R)의 인입을 행하는, 노즐(35a)에서 레지스트 액(R)의 불의의 적하를 방지한다.
다음에서, 컨트롤러(50)는, 전공 레귤레이터(32)를 제어하여 흡입측 차단밸브(13)를 전환하고, 흡입통로(17a)를 개방한다. 이것에 의해, 펌프(11)와 레지스 트 병(30)이 연통된 상태로 된다. 또한, 컨트롤러(50)는, 전자전환밸브(12)를 전환하고, 작동실(26)을 대기에 개방시킨다. 그러면, 작동실(26) 내의 작동 에어가 대기로 배출되어 다이어프램(23)이 복귀한다. 이 경우, 레지스트 병(30) 안은 가압되어 있기 때문에, 이 다이어프램(23)의 복귀 동작에 기초하여, 레지스트 액(R)이 펌프실(25) 안으로 도입되어 충진된다. 이 이후에 있어서는, 컨트롤러(50)는 상기 동작을 반복하며, 차례로 반송되어 오는 각 반도체 웨이퍼(37) 위로 레지스트 액(R)을 일정량씩 적하하도록 되어 있다.
다음으로, 이와 같은 본 실시형태의 특징적인 작용효과를 기재한다.
본 실시형태의 펌프 유닛(10)은, 펌프실(25)과 연통하는 흡입통로(17a, 21b) 및 배출통로(18a, 21c)가 동일 직선(L1) 위로 되도록, 펌프(11)(펌프 하우징(21, 22))에 대하여 흡입측 유로 부재(17)와 배출측 유로 부재(18)가 일체적으로 설치되어 있다. 결국, 흡입측 유로 부재(17)에는 흡입측 차단밸브(13)가 일체적으로 설치되며, 배출측 유로 부재(18)에는 배출측 차단밸브(14)가 일체적으로 설치되어 있기 때문에, 펌프(11)와 흡입측 차단밸브(13)와의 사이의 배관 및 그것에 가설된 조인트나, 펌프(11)와 배출측 차단밸브(14)와의 사이의 배관 및 그것에 가설된 조인트를 생략할 수 있어, 펌프 유닛(10)이 소형화된다. 그 때문에, 펌프 유닛(10)의 처리조 안에서의 배치가 가능하게 되고, 처리조 마다 펌프(11)보다도 하류 쪽의 배관 길이나 고저차(장정차)를 동일하게 할 수 있어, 배출량 등에 차이가 생기는 것이 방지된다.
또한, 펌프실(25)과 연통하는 흡입통로(17a, 21b) 및 배출통로(18a, 21c)가 함께 거의 직선 상태로 되어 동일 직선(L1) 위에 배치되기 때문에, 펌프 유닛(10)의 약액 유로 중에 기포나 약액이 체류하는 부분을 가능한 많이 감소할 수 있다. 따라서, 적은 방출량으로 기포 뽑기를 양호하게 행할 수 있고, 약액의 열화를 감소할 수 있다.
더욱, 흡입측 유로 부재(17)의 선단부를 아래쪽으로 향하고, 배출측 유로 부재(18)를 윗 쪽으로 향하며, 약액 유로가 상하방향으로 향하도록 펌프 유닛(10)을 설치하면, 약액 유로 중의 기포가 자연스럽게 배출 쪽으로 향하기 때문에, 기포 뽑기를 더 양호하게 행할 수 있게 된다. 따라서, 본 실시형태의 펌프 유닛(10)은 이와 같은 설치하는 것이 바람직하다.
또한 본 실시형태에서는, 실 링(33, 34)의 내주면(33a, 34a)은 각각, 통로(17a, 21b, 18a, 21c)의 내주면과 매끄럽게 연속하는 형상(실 링(33, 34)의 각각의 두께 방향에 있어서 통로(17a, 21b, 18a, 21c) 쪽에서 중앙부로 향한 만큼, 점점 지름방향 바깥쪽으로 오목부가 깊어지는 형상)으로 형성되어 있다. 이것에 의해, 실 링(33, 34)과 통로(17a, 21b, 18a, 21c)와의 사이에서 예각의 오목부가 생기지 않기 때문에, 실 링(33, 34)의 부분의 레지스트 액(R)의 흐름이 매끄럽게 되고 , 레지스트 액(R)이나 기포가 체류하는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 박형의 편평 형상을 하는 펌프(11)(펌프 하우징(21, 22))의 편평 방향에 따라 봉 형상의 흡입측 유로 부재(17) 및 배출측 유로 부재(18)가 배치되고, 더욱 유로 부재(17, 18)에 대하여 직교하는 방향으로, 또한 펌프 하우징(21, 22)의 편평 방향에 따라서 흡입측 차단밸브(13) 및 배출측 차단밸 브(14)가 배치되어 있다. 이와 같이 펌프 하우징(21, 22)의 편평 방향에 따라서 봉 형상의 유로 부재(17, 18)를 배치하면, 상기 유로 부재(17, 18)가 편평 방향과 직교하는 방향으로 돌출하지 않는다. 또한, 이와 같은 유로 부재(17, 18)에 대하여 직교하는 방향에, 또한 펌프 하우징(21, 22)의 편평 방향에 따라서 차단밸브(13, 14)를 배치하면, 상기 개폐밸브(13, 14)가 편평 방향과 직교하는 방향으로 돌출하지 않을 뿐만 아니라, 편평 방향에 있어서도 크게 돌출하지 않는 구성으로 할 수 있다. 이것에 의해, 펌프 유닛(10)의 박형화를 포함한 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 석 백 밸브(15)나 전공 레귤레이터(38, 39)에 관하여도 펌프(11)의 편평 방향에 따르도록 배치하고 있기 때문에, 이것에 의해서도 펌프 유닛(10)의 소형화(박형화)가 도모되고 있다.
또한, 석 백 밸브(15)는 배출측 차단밸브(14)의 하류 쪽(약액 유로의 최하류부)에 설치할 필요가 있는 밸브이며, 처리조 마다 배치할 가능성이 높다. 본 실시형태에서는, 석 백 밸브(15)를 배출측 유로 부재(18)에 일체적으로 설치되는 것에 의해, 석 백 밸브(15)를 접속하기 위한 배관이나 조인트를 생략할 수 있다. 이 때문에, 석 백 밸브(15)를 개별적으로 설치하는 경우와 비교하여, 배관이나 조인트 등의 생략부분, 펌프 유닛(10)의 소형화를 도모할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 배출측 차단밸브(14) 및 석 백 밸브(15)를 동작시키기 위한 작동 에어를 제어하는 전공 레귤레이터(38, 39)를 펌프 유닛(10) 근방에 배치하는 공간이 있는 경우 등, 그 전공 레귤레이터(38, 39)를 펌프 유닛(10)에 일 체적으로 설치했기 때문에, 약액 공급 시스템에 설치한 부품점수를 적게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시의 형태의 기재 내용에 한정되지 않고, 예를 들면 다음과 같이 실시해도 좋다.
상기 실시형태에서는, 다이어프램(23)을 이용한 펌프(11)에 있었지만, 이 이외, 예를 들면 튜브나 벨로스를 이용한 펌프이어도 좋다.
상기 실시형태에서는, 흡입측 유로 부재(17)와 배출측 유로 부재(18)를 펌프(11)에 일체적으로 설치하도록 하였지만, 흡입특 유로 부재(17) 및 배출측 유로 부재(18)에 상당하는 부분을 펌프(11)에 대하여 일체 형성하여도 좋다.
상기 실시형태에서는, 전공 레귤레이터(38, 39)를 배출측 유로 부재(18)에 일체적으로 설치하였지만, 별도로 설치하여도 좋다. 또는, 흡입측 차단밸브(13)를 동작시키는 전공 레귤레이터(32)를 예를 들면 흡입측 유로 부재(17)에 일체적으로 설치하여도 좋다.
상기 실시형태에서는, 차단밸브(13, 14) 및 석 백 밸브(15)를 작동 에어에 의해 작동하는 에러 오퍼레이트 밸브로 구성하였지만, 전자 구동식의 밸브나 모터 구동식의 밸브 등으로 구성하여도 좋다.
상기 실시형태에서는, 차단밸브(14)에 대신하여, 개폐 속도가 약간 느리게 되도록 조정가능한 개폐밸브를 이용하여도 좋다.
상기 실시형태에서는, 석 백 밸브(15)를 이용하였지만, 석 백 밸브(15)를 생 략하여도 좋다.
상기 실시형태에 있어서, 전자전환밸브(12)는 작동실(26)을 급기배관(28)에 접속하거나 대기개방하거나의 어느 쪽으로 전환 동작시키는 것이었지만, 대기개방하는 포트를 부압 발생원에 접속하여도 좋다. 이와 같이 부압을 이용하는 것에 의해, 펌프(11)의 레지스트 액(R)의 흡입시에 다이어프램(23)의 흡입력이 증가하기 때문에, 상기 실시형태에 의해 레지스트 병(30) 안의 가압을 중지하는 것이 가능하게 된다.
상기 실시형태에서는, 작동 에어(공기)를 예로 들어 설명하였지만, 공기 이외에도 질소 등의 다른 기체를 이용하여도 좋다.
상기 실시형태에서는, 약액으로서 레지스트 액(R)을 이용한 예를 들었지만, 이것은 약액의 적하 대상이 반도체 웨이퍼(37)를 전제로 했기 때문이다. 따라서, 약액 및 상기 약액의 적하 대상은 그 이외의 것으로도 좋다.

Claims (9)

  1. 약액의 배출흡입을 행하는 펌프실을 가지는 펌프와, 상기 펌프실과 연통하여 상기 펌프실로 상기 약액을 흡입하는 흡입통로의 개폐를 행하기 위한 흡입측 개폐밸브와, 상기 펌프실과 연통하여 상기 펌프실로부터 상기 약액을 배출하는 배출통로의 개폐를 행하기 위한 배출측 개폐밸브를 가지는 약액 공급용 펌프 유닛에 있어서,
    상기 흡입통로 및 상기 배출통로를 함께 직선 상태로 하여 동일 직선상에 배치하고, 상기 펌프, 상기 흡입측 개폐밸브 및 상기 배출측 개폐밸브를 일체적으로 설치하며,
    상기 흡입측 개폐밸브를 일체적으로 설치한 흡입측 유로 부재와, 상기 배출측 개폐밸브를 일체적으로 설치한 배출측 유로 부재를 구비하고,
    상기 펌프가 가지는 펌프 하우징은, 내부에 상기 펌프실의 일부를 구성하는 다이어프램을 구비한 박형의 편평 형상을 하며,
    상기 흡입측 유로 부재 및 상기 배출측 유로 부재는, 함께 봉 형상을 하고, 싱기 다이어프램이 넓어지는 방향에 따라서 각각 배치되며,
    상기 흡입측 개폐밸브 및 상기 배출측 개폐밸브는, 상기 흡입측 유로 부재 및 상기 배출측 유로 부재에 대하여 직교하는 방향에, 또한 상기 다이어프램이 넓어지는 방향에 따르도록 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 약액 공급용 펌프 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펌프 하우징과 상기 각 유로 부재와의 사이에는, 양 부재 사이의 간극에서 상기 펌프 하우징과 각 유로 부재의 내부통로 안의 약액이 누출되지 않도록 봉인하는 실 링이 개재되며,
    상기 실 링의 내주면은, 상기 실 링의 상류 쪽 및 하류 쪽의 내부통로의 내주면과 매끈하게 연속하는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 약액 공급용 펌프 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 각 밸브의 적어도 하나는 작동 에어를 공급 및 배출시키도록 동작하며, 상기 작동 에어를 제어하는 전공 레귤레이터의 적어도 하나를 일체적으로 설치하는 것을 특징으로 하는 약액 공급용 펌프 유닛.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 배출측 개폐밸브의 하류 쪽에, 상기 배출통로 안의 상기 약액을 소정량 인입하는 석 백(suckback) 밸브를 일체적으로 설치하는 것을 특징으로 하는 약액 공급용 펌프 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 각 밸브의 적어도 하나는 작동 에어를 공급 및 배출시키도록 동작하며, 그 작동 에어를 제어하는 전공 레귤레이터의 적어도 하나를 일체적으로 설치하는 것을 특징으로 하는 약액 공급용 펌프 유닛.
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