KR101236618B1

KR101236618B1 - 약액 이송 공급 장치

Info

Publication number: KR101236618B1
Application number: KR1020050087668A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 무라오카
Original assignee: 가부시키가이샤 고가네이
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2013-02-22
Also published as: JP2006090172A; JP4533710B2; TWI285916B; KR20060051473A; TW200633008A

Abstract

노즐(nozzle) 장치에 약액(藥液)(chemical liquid)을 이송(移送) 공급하는 약액 이송 공급 장치에 있어서, 약액 이송 공급 초기의 동작 시작을 좋게 해서, 약액 이송 공급 초기의 시간을 생산에 사용할 수 있도록 하여, 생산성을 향상시키도록 하는 것이다. 노즐 장치에 약액을 이송 공급하는 약액 이송 공급로(供給路)의 도중에 설치되는 주(主) 펌프 및 부(副) 펌프로서 이루어지고, 그 주 펌프 및 그 부 펌프는, 동작 시작 시(時)의 이송 공급 유량(流量)이, 주 펌프≤부 펌프의 관계에 있고, 정상적인 이송 공급 시의 이송 공급 유량이, 주 펌프>부 펌프의 관계에 있다. 상기 주 펌프와 상기 부 펌프는, 동작 시작 시의 내부 용적의 팽창량이, 주 펌프>부 펌프의 관계에 있다. 동작 시작 시의 상기 부 펌프의 이송 공급 유량 A와, 동작 시작 시의 상기 주 펌프의 내부 용적의 팽창량과 그 약액 이송 공급로의 내부 용적 증가량의 합계 B가, A≥B의 관계에 있다.

Description

약액 이송 공급 장치{APPARATUS FOR FEEDING CHEMICAL LIQUID}

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 의한 약액 이송 공급 장치(예 1)의 설명도.

도 2는 다이어프램식(diaphragm type) 석백 밸브(suck back valve)의 설명도.

도 3은 본 발명의 제1실시형태에 의한 약액 이송 공급 장치(예 1)의 동작 상태를 나타내는 타임 차트(time chart).

도 4는 튜브프램 펌프(tubephragm pump)의 토출(吐出) 시에 있어서의 벨로즈(bellows)의 상태를 나타내는 설명도.

도 5는 노즐 장치로부터 토출하는 약액의 토출 유량과 시간과의 관계를 나타내는 그래프.

도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 약액 이송 공급 장치(예 2)의 설명도.

도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 약액 이송 공급 장치(예 3)의 설명도.

도 8은 종래의 약액 이송 공급 장치의 일례(一例)의 설명도.

도 9는 튜브프램 펌프의 설명도.

도 10은 노즐 장치로부터 토출하는 약액의 토출 유량과 시간과의 관계를 나타내는 그래프.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 약액 용기

12: 노즐 장치

14: 약액 이송 공급 배관

14a: 공급측 배관부

14b: 토출측 배관부

16: 개폐 밸브

18: 펌프

20: 개폐 밸브

22: 제어 장치

24: 가요성(可撓性) 튜브

26: 벨로즈

26a: 대형 벨로즈부

26b: 소형 벨로즈부

28: 펌프실

30: 작동 디스크부

32: 왕복 기구

34: 모터

40: 주 펌프

42: 부 펌프

44: 밸브 본체

46: 다이어프램

48: 피스톤 로드(piston rod)

50: 피스톤

52: 제1공기실

54: 제2공기실

56: 실린더 튜브(cylinder tube)

58: 스프링(spring)

본 발명은, 액정(液晶), 레지스트(resist) 액(液) 등과 같은 비교적 점성이 높은 약액을 이송 공급하는 데에 바람직한, 또는 주 펌프의 2차측 압력이 비교적 높아 토출 저항이 비교적 높은 경우에 바람직한 약액 이송 공급 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 액정 기판은 유리 기판상에 액정을 일정한 두께로 도포(塗布)하는 공정을 거쳐서 제조되고 있다. 이 공정에 있어서, 액정은 도 8에 나타내는 바와 같은 약액 이송 공급 장치에 의해 도포 장치의 노즐 장치까지 이송 공급되어, 유리 기판상에 균일한 두께로 도포되고 있다.

도 8에 있어서, 10은 액정을 저장하고 있는 약액 용기이며, 약액 용기(10)로부터 노즐 장치(12)에 걸쳐서 약액 이송 공급로가 형성되고, 이 약액 이송 공급로에 의해 약액 용기(10)로부터 노즐 장치(12)까지 액정이 공급되도록 되어 있다.

여기서, 약액 이송 공급로는, 약액 용기(10)로부터 노즐 장치(12)에 이르는 약액 이송 공급 배관(14)과, 약액 이송 공급 배관(14)의 도중에 설치된, 개폐 밸브(16), 펌프(18) 및 개폐 밸브(20)로 이루어진다. 개폐 밸브(16), 펌프(18) 및 개폐 밸브(20)는 제어 장치(22)에 의해 동작이 제어되고 있다.

펌프(18)는, 예를 들면 도 9에 나타내는 바와 같은 튜브프램 펌프(주식회사 고가네이제 「CT 펌프(등록 상표)」)로 이루어진다. 도 9에 있어서, 24는 가요성(可撓性) 튜브이며, 가요성 튜브(24)는 직경 방향으로 탄성·팽창·수축이 자유롭게 되어 있다. 가요성 튜브(24)의 한쪽의 단부(端部)에는 약액 이송 공급 배관(14)의 공급측 배관부(14a)가 접속되고, 다른 쪽의 단부에는 약액 이송 공급 배관(14)의 토출측 배관부(14b)가 접속되어 있다. 공급측 배관부(14a)에는 개폐 밸브(16)가 설치되고, 토출측 배관부(14b)에는 개폐 밸브(20)가 설치되어 있다.

가요성 튜브(24)의 바깥쪽에는 축 방향으로 탄성 변형이 자유로운 벨로즈(26)가 배치되어 있다. 벨로즈(26)는 내경(內徑) d의 소형 벨로즈부(26b)와 내경 D의 대형 벨로즈부(26a)로 이루어진다. 가요성 튜브(24)와 벨로즈(26) 사이의 펌프실(28)에는 비(非) 압축성 매체(媒體)가 봉입(封入)되어 있다. 소형 벨로즈부(26b)와 대형 벨로즈부(26a)의 사이에는 작동 디스크부(30)가 설치되고, 작동 디스크부(30)는 왕복 기구(32)에 연결되며, 왕복 기구(32)는 모터(34)에 의해 화살표 A로 나타내는 방향으로 왕복 운동을 하도록 되어 있다.

이 약액 이송 공급 장치는 다음과 같이 동작한다. 즉, 우선, 제어 장치(22)에 의해, 펌프(18)의 1차측의 개폐 밸브(16)가 개방 상태, 2차측의 개폐 밸브(20)가 폐쇄 상태로 되고, 모터(34)가 구동해서 왕복 기구(32)가 움직여, 작동 디스크부(30)가 소형 벨로즈부(26b) 쪽으로 변위(變位)되어, 벨로즈(26) 안쪽의 용적이 증가하고, 가요성 튜브(24)가 직경(直徑) 방향으로 팽창해서 약액 용기(10)의 액정이 펌프(18)의 내부로 흡입되게 된다.

이어서, 제어 장치(22)에 의해, 펌프(18)의 1차측의 개폐 밸브(16)가 폐쇄 상태, 2차측의 개폐 밸브(20)가 개방 상태로 되고, 모터(34)가 구동해서 왕복 기구(32)가 움직여, 작동 디스크부(30)가 대형 벨로즈부(26a) 쪽으로 변위되어, 벨로즈(26)의 내측 용적이 감소하고, 가요성 튜브(24)가 직경 방향으로 수축하여, 펌프(18) 속의 액정이 가요성 튜브(24)로부터 밀어내져, 약액 이송 공급로를 통해서 노즐 장치(12)로부터 토출하게 된다.

약액 이송 공급 장치는 펌프(18)의 이러한 흡입과 토출의 2개 동작의 반복에 의해 약액 용기(10)의 액정을 노즐 장치(12)에 이송 공급하여, 노즐 장치(12)로부터 토출시키고 있다.

(특허 문헌 1)

일본국 특개10-61558호 공보

(특허 문헌 2)

일본국 특개2003-197513호 공보

그런데, 액정을 펌프(18)로써 노즐 장치(12)까지 이송 공급할 경우, 액정은 비교적 점도가 높은 액체이므로, 액정에 상당히 높은 이송 공급 압력을 가해서 이송 공급하게 된다. 이 때문에, 액정을 이송 공급하는 초기에 이 이송 공급 압력으로 펌프(18)나 약액 이송 공급 배관(14)의 내부가 약간 팽창하고, 이 팽창이 액정의 이송 공급량을 약간 흡수하여, 노즐 장치(12)로부터 토출되는 액정의 작동 디스크부(30)의 움직임에 대응한 이론(理論) 토출 유량은, 도 10의 선 b로 나타낸 바와 같이, 설정치(設定値)까지 가파르게 올라가야 하지만, 노즐 장치(12)로부터 토출되는 액정의 실제 토출 유량(ml/sec)은 설정치까지 가파르게 올라가지 않고, 도 10의 선 a로 나타낸 바와 같이, 완만하게 올라가고 있었다. 그리고, 이러한 토출 동작 시작 조건으로 유리 기판상에 액정을 도포하면, 토출 초기의 액정의 막(膜) 두께는 설정치보다 얇게 되어버린다.

이 때문에, 종래에, 토출 초기의 액정은 도포에 사용하지 못하고, 토출 유량이 설정치가 된 시점에서 유리 기판상에 액정의 도포를 하고 있었다.

그러나, 이렇게 하면 액정의 토출 초기의 동작 시작 시간을 사용할 수 없으므로, 액정 기판의 생산성을 향상시키는 데 한계가 있으며, 토출 초기의 동작 시작을 가파르게 하여 토출 초기의 시간을 사용할 수 있도록 해서, 액정 기판의 생산성을 향상시키고 싶다고 하는 요망이 있었다.

본 발명은, 액정 등의 약액의 토출 초기의 동작 시작 시간을 사용할 수 있게 해서, 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 약액 이송 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 약액 이송 공급 장치는, 노즐 장치에 약액을 이송 공급하는 약액 이송 공급로의 도중에 설치되는 주 펌프 및 부 펌프로서 이루어지고, 약액(藥液)을 이송 공급하는 약액 이송 공급로의 도중에 설치되는 주(主) 펌프 및 부(副) 펌프를 구비해서 이루어지고, 상기 주 펌프 및 상기 부 펌프는, 상기 주 펌프 및 상기 부 펌프에 의해 약액의 공급이 시작될 때부터 약액의 이송 공급 유량이 설정된 값으로 될 때까지의 시간인 동작 시작 시의 이송 공급 유량이, 주 펌프≤부 펌프의 관계에 있고, 약액의 이송 공급 유량이 설정된 값에 도달한 때부터의 시간인 정상적인 이송 공급 시의 이송 공급 유량이, 주 펌프>부 펌프의 관계에 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

여기서, 상기 주 펌프와 상기 부 펌프는, 동작 시작 시의 내부 용적의 팽창량은, 주 펌프>부 펌프의 관계에 있다.

또한, 본 발명에 의한 약액 이송 공급 장치는, 동작 시작 시의 상기 부 펌프의 단위 시간당의 이송 공급 유량 A(ml/sec)와, 동작 시작 시의 상기 주 펌프의 내부 용적의 단위 시간당의 팽창량(ml/sec)과 그 약액 이송 공급로의 내부 용적의 단위 시간당의 증가량(ml/sec)의 합계 B(ml/sec)가, A≥B의 관계에 있다.

또한, 상기 주 펌프 및 상기 부 펌프는 제어 장치에 의해 제어되어서 작동하게 된다.

또한, 본 발명에 의한 약액 이송 공급 장치는, 상기 주 펌프의 1차측에 상기 부 펌프를 직렬로 설치해도 좋고, 상기 주 펌프의 2차측에 상기 부 펌프를 직렬로 설치해도 좋다.

또한, 본 발명에 의한 약액 이송 공급 장치는, 상기 주 펌프와 상기 부 펌프를 병렬로 설치해도 좋다.

또한, 본 발명에 의한 약액 이송 공급 장치는, 상기 주 펌프와 상기 부 펌프를 일체적으로 설치해도 좋다.

약액의 토출 초기의 동작 시작 시간도 액정 기판의 생산에 사용하도록 하여, 액정 기판의 생산성을 높인다고 하는 목적을, 부 펌프를 사용함으로써 실현했다.

(제1실시형태)

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 의한 약액 이송 공급 장치(예 1)의 설명도이다. 도 1에 있어서, 10은 액정을 넣은 약액 용기이며, 약액 용기(10)로부터 노즐 장치(12)까지는 약액 이송 공급로가 형성되고, 이 약액 이송 공급로에 의해 약액 용기(10)로부터 노즐 장치(12)에 액정이 이송 공급되도록 되어 있다.

약액 이송 공급로는, 약액 용기(10)로부터 노즐 장치(12)에 이르는 약액 이송 공급 배관(14)과, 약액 이송 공급 배관(14)의 도중, 약액 용기(10)에 가까운 쪽으로부터 노즐 장치(12)측을 향해서 순서대로 설치된, 개폐 밸브(16), 주 펌프(40), 부 펌프(42) 및 개폐 밸브(20)로서 이루어진다.

여기서, 개폐 밸브(16), 주 펌프(40), 부 펌프(42) 및 개폐 밸브(20)는 제어 장치(22)에 의해 그 동작이 제어되고 있다. 또한, 주 펌프(40)는, 본원 명세서의 배경 기술에서 설명한 약액 이송 공급 장치의 펌프(18)와 동일한 구조를 구비한 튜브프램 펌프를 사용하고 있다. 또한, 부 펌프(42)는, 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같은 다이어프램식 석백 밸브(diaphragm type suck back valve)를 사용하고 있다.

도 2에 있어서, 44는 중공(中空)의 밸브 본체이며, 밸브 본체(44)의 벽부에는 다이어프램(46)이 밸브 본체(44)의 내측에 노출된 상태로 설치되어 있다. 다이어프램(46)의 뒤쪽(밸브 본체(44)의 외측)에는 피스톤 로드(48)가 일체적으로 설치되고, 피스톤 로드(48)에는 피스톤(50)이 연결되어 있다. 피스톤(50)의 한쪽(동 도면에서는 위쪽)에는 제1공기실(52)이 형성되고, 피스톤(50)의 다른 쪽에는 제2공기실(54)이 형성되어 있다. 피스톤(50)은 주위를 실린더 튜브(56)로 미끄럼 운동 가능하게 지지되어 있고, 스프링(58)에 의해 제1공기실(52)측으로 힘이 가해지고 있다.

이어서, 이 약액 이송 공급 장치의 동작을, 도 3에 나타내는 타임 차트를 참조하면서 설명한다.

우선, 이전의 동작으로 주 펌프(40)의 토출이 종료된 후, 제어 장치(22)에 의해 개폐 밸브(16)를 개방 상태, 개폐 밸브(20)를 폐쇄 상태로 해서, 주 펌프(40) 및 부 펌프(42)에 흡입 동작을 시켜, 약액 용기(10)의 액정을 주 펌프(40) 및 부 펌프(42)에 흡입시킨다.

여기서, 주 펌프(40)에 의한 액정의 흡입 동작은 배경 기술의 난(欄)에서 설명한 동작과 마찬가지이다. 또한, 부 펌프(42)에 의한 액정의 흡입 동작은, 제1공기실에의 공기의 이송 공급을 정지시켜, 제1공기실 내의 압력을 해제시킴으로써 실행된다.

즉, 제1공기실에의 공기의 이송 공급을 정지시켜, 제1공기실 내의 압력을 해제시키면, 피스톤(50) 및 피스톤 로드(48)는 스프링(58)에 의해 제1공기실(52)측으로 이동되고, 피스톤 로드(48)에 연결되어 있던 다이어프램(46)의 중앙 부분은 제1공기실(52)측으로 끌어 당겨져서 조금 팽창된다. 그리고, 다이어프램(46)이 제1공기실(52)측에서 조금 팽창됨으로써, 다이어프램(46)의 유로측에 부압(負壓)이 생기고, 여기에 액정이 흡입되게 된다.

이어서, 제어 장치(22)에 의해, 개폐 밸브(16)를 폐쇄 상태, 개폐 밸브(20)를 개방 상태로 해서, 부 펌프(42)에 토출 동작을 하게 하고, 계속해서 또는 동시에 주 펌프(40)에 토출 동작을 하게 한다.

여기서, 주 펌프(40)에 의한 액정의 토출 동작은 배경 기술의 난에서 설명한 동작과 마찬가지이다.

주 펌프(40)의 벨로즈(26)는, 도 4에서 점선 x로 나타내는 바와 같이, 토출 동작의 동작 시작 시에 조금 팽창한다. 이 때문에, 토출 동작의 동작 시작 시, 벨로즈(26) 내의 액체는 바로는 원하는 압력이 되지 않으며, 액정의 토출 유량은 원하는 토출 유량까지 완만하게 증가해 간다.

또한, 부 펌프(42)에 의한 액정의 토출 동작은 제1공기실(52)에 공기를 이송 공급함으로써 실행된다. 제1공기실(52)에 공기를 이송 공급하면, 제1공기실(52) 내의 압력이 높아져, 피스톤(50)은 제1공기실(52)의 압력에 의해 제2공기실(54)측으로 이동되고, 피스톤(50)에 연결되어 있던 피스톤 로드(48)는 밸브 본체(44)측으로 이동되어, 피스톤 로드(48)에 연결되어 있는 다이어프램(46)의 중앙 부분이 밸브 본체(44)의 내부측에서 팽창해서, 밸브 본체(44) 내의 액정이 밸브 본체(44) 내로부터 밀어내져서 토출되게 된다.

부 펌프(42)의 다이어프램(46)은 강성(剛性)이 충분히 높고, 고압으로 변형하는 일이 거의 없다.

그리고, 주 펌프의 팽창량과 부 펌프의 팽창량은, 주 펌프>부 펌프의 관계에 있으므로, 약액 이송 공급 배관(14)을 통해서 노즐 장치(12)에 이송 공급되는 액정은, 주 펌프(40)로부터 이송 공급되는 액정에, 부 펌프(42)로부터 이송 공급되는 액정이 가산되게 된다.

즉, 주 펌프(40)나 약액 이송 공급 배관(14) 등의 용적은 주 펌프(40)의 토출 동작 시의 압력 상승에 의해 증가하고, 이 증가에 의해 이송 공급 초기에 있어서의 이송 공급 유량은 설정치보다 저감되지만, 부 펌프(42)로부터 이송 공급되는 액정에 의해 이송 공급 유량이 보충되어, 도 5의 선 B로 나타낸 바와 같이, 액정의 이송 공급 초기에 있어서, 액정의 토출 유량이 설정치에 즉시 도달하게 된다.

액정을 주 펌프(40)만으로 이송 공급하고, 부 펌프(42)를 작동시키지 않았을 경우, 액정의 토출 유량은, 도 5의 선 A로 나타내는 바와 같은 완만한 동작 시작이었다.

상기 실시형태에서는 주 펌프(40)의 2차측에 부 펌프(42)를 설치했지만, 도 6에 나타낸 바와 같이, 주 펌프(40)의 1차측에 부 펌프(42)를 설치해도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는 주 펌프(40)와 부 펌프(42)를 별도로 설치했지만, 주 펌프(40)와 부 펌프(42)를 일체적으로 설치해도 좋다.

상기 실시형태에서는 주 펌프(40)와 부 펌프(42)를 직렬로 설치했지만, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 주 펌프(40)와 부 펌프(42)를 병렬로 설치해도 좋다. 이 경우, 주 펌프(40)와 부 펌프(42)는 각각 별도의 라인(line)이기 때문에, 부 펌프(42)는 주 펌프(40)가 토출·흡입 중이어도 흡입을 실행할 수 있다. 그리고, 주 펌프(40)와 부 펌프(42)가 별도의 라인이기 때문에, 주 펌프(40)와 부 펌프(42)를 개별적으로 제어할 수 있다. 그 때문에, 설정 범위가 넓어, 동작 조건을 설정하기가 용이하다.

상기 실시형태에서는, 주 펌프(40)로서, 튜브프램 펌프를 사용했지만, 주 펌프(40)의 종류에 제한은 없고, 다른 어떠한 펌프를 사용해도 좋다. 또한, 부 펌프(42)로서, 다이어프램식 석백 밸브를 사용했지만, 벨로즈식 석백 밸브, 튜브식 석백 밸브, 벨로즈 펌프, 다이어프램 펌프, 튜브프램 펌프, 시린지 펌프(syringe pump), 가열 방식 체적 변화 장치, 압전 소자 방식 체적 변화 장치, 형상 기억 합금에 의한 체적 변화 장치 등을 사용해도 좋다.

본 발명의 약액 이송 공급 장치는, 약액의 토출 초기에 있어서, 노즐 장치로부터 토출되는 약액의 시간당 유량을 단시간에 상승시켜서, 단시간에 설정치에 도달시킬 수 있으므로, 토출 초기의 시간을 상품의 생산에 사용할 수 있으며, 따라서, 상품의 생산성을 향상시킬 수 있다고 하는 효과가 있다.

본 발명은 액정을 이송 공급시켜서 액정 기판을 제조하는 경우뿐만 아니라, 슬러리(slurry) 상태의 식품을 용기에 충전시키는 경우 등에도 사용할 수 있다.

Claims

약액(藥液)을 이송 공급하는 약액 이송 공급로의 도중에 설치되는 주(主) 펌프 및 부(副) 펌프를 구비해서 이루어지고,

상기 주 펌프 및 상기 부 펌프는

상기 주 펌프 및 상기 부 펌프에 의해 약액의 공급이 시작될 때부터 약액의 이송 공급 유량이 설정된 값으로 될 때까지의 시간인 동작 시작 시의 이송 공급 유량이, 주 펌프≤부 펌프의 관계에 있고,

약액의 이송 공급 유량이 설정된 값에 도달한 때부터의 시간인 정상적인 이송 공급 시의 이송 공급 유량이, 주 펌프>부 펌프의 관계에 있는 것을 특징으로 하는 약액 이송 공급 장치.
제1항에 있어서,

상기 주 펌프와 상기 부 펌프는, 동작 시작 시의 내부 용적의 팽창량이, 주 펌프>부 펌프의 관계에 있는 것을 특징으로 하는 약액 이송 공급 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

동작 시작 시의 상기 부 펌프의 이송 공급 유량 A와, 동작 시작 시의 상기 주 펌프의 내부 용적의 팽창량과 상기 약액 이송 공급로의 내부 용적의 증가량의 합계 B가, A≥B의 관계에 있는 것을 특징으로 하는 약액 이송 공급 장치.
제1항에 있어서,

상기 주 펌프 및 상기 부 펌프를 제어하는 제어 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 약액 이송 공급 장치.
제1항에 있어서,

상기 주 펌프의 1차측 또는 2차측에 상기 부 펌프를 직렬로 설치한 것을 특징으로 하는 약액 이송 공급 장치.
제1항에 있어서,

상기 주 펌프와 상기 부 펌프를 병렬로 설치한 것을 특징으로 하는 약액 이송 공급 장치.
제1항에 있어서,

상기 주 펌프와 상기 부 펌프를 일체적으로 설치한 것을 특징으로 하는 약액 이송 공급 장치.