KR20130041211A

KR20130041211A - 약액 공급 장치

Info

Publication number: KR20130041211A
Application number: KR1020137003791A
Authority: KR
Inventors: 타케오 야지마
Original assignee: 가부시키가이샤 고가네이
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2013-04-24
Also published as: JP5416672B2; JP2012071230A; WO2012042955A1; KR101391070B1

Abstract

이 약액공급장치는 1차측 펌프(11)와 2차측 펌프(12)를 가지며, 1차측 펌프(11)는 1차측 튜브(31)를 구비하고, 1차측 튜브(31)내에는 약액탱크(13)내의 약액(L)이 주입된다. 2차측 펌프(12)는 2차측 튜브(32)를 구비하고, 1차측 펌프(11)로부터 충진된 약약(L)을 노즐(14)에 공급한다. 1차측 펌프(11)내의 기체실(35)에 압축성 유체를 공급하여 1차측 튜브(31)를 직경방향으로 팽창수축시키면 1차측 튜브(31)내의 약액(L)은 2차측 튜브(32)내에 충진된다. 2차측 튜브(12)내의 매체실(43)에 비압축성 매체를 공급하여 2차측 튜브(32)를 직경방향으로 수축시키면, 2차측 튜브(32)내의 약액은 노즐(14)로 공급된다.

Description

약액 공급 장치{CHEMICAL SOLUTION-SUPPLYING DEVICE}

본 발명은 포토레지스트액 등의 약액을 피도포물에 도포하기 위한 약액 공급 장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 피도포물에 포토레지스트액 등의 약액을 도포하기 위하여 약액 공급 장치가 사용되고 있다. 약액 탱크내에 수용된 약액은, 약액 공급 장치에 의해 노즐 즉 약액 도포부로부터 피도포물에 도포된다. 피도포물에 약액을 도포하기 위하여 사용되는 약액 공급 장치로는, 직경방향으로 탄성변형이 자유로운 가요성 튜브를 가지며, 튜브프럼 펌프라고도 일컬어지는 펌프가 사용되고 있다. 이 펌프는, 예를 들면, 특허문헌1에 기재되어 있듯이, 일단부가 유입 포트에 연통되고, 타단부가 유출 포트에 연통되는 가요성 튜브를 가진다. 이 가요성 튜브는 펌프 케이스내에 조립되어 있다.

펌프 케이스내에는 가요성 튜브와의 사이에 구동실이 형성되어 있고, 구동실에는 간접 매체가 공급되도록 되어 있다. 구동실에 피스톤에 의해 간접매체가 공급되면, 가요성 튜브가 직경방향으로 수축하여 가요성 튜브내의 약액은 유출 포트로부터 약액 도포부로 토출되어 약액 도포부에서 피도포물에 도포된다. 한편, 피스톤에 의해 간접매체가 구동실로부터 배출되면, 가요성 튜브는 직경방향으로 팽창하여 가요성 튜브내로 유입 포트로부터 약액 탱크내의 약액이 유입된다

일본국 특허공개 2010-38007호 공보

약액을 도포하기 위하여 사용되는 약액 공급 장치의 가요성 튜브는, 약액에 의해 가요성 튜브가 부식되거나, 열화되거나 하는 일이 없도록, 플루오르수지등과 같이 비교적 경질성의 수지재료에 의해 성형되고 있다. 또한, 낮은 곳에 설치되어 있는 약액 탱크에서, 그것보다 높은 장소에 설치되는 가요성 튜브까지는 고저차이가 있으므로, 배관내에 있는 약액은 그 체적과 고저차이에 따라 중량을 가진다. 또한, 이 배관은 좁으므로, 약액의 점성저항도 크다. 이 때문에, 가요성 튜브내에 약액을 유입시킬 때에, 피스톤을 구동하여 간접매체를 구동실에서 배출함으로서 가요성 튜브를 팽창시키려면, 약액의 중량과 점성저항과 경질재료의 가요성 튜브의 저항에 반하여 피스톤을 구동하게 되므로, 신속하게 가요성 튜브를 팽창시킬 수 없다. 또한, 이들의 중량이나 저항에 반하여 큰 구동력으로 단시간에 피스톤을 구동하면 펌프실이나 매체실이나 약액 탱크로에서의 배관에 큰 부압이 걸리므로, 배관이나 가요성 튜브, 또한 이들의 이음매로부터 외부의 대기가 혼입되거나, 약액 중의 용존가스가 석출되어 기포로 된다고 하는 상태가 된다. 약액 중에 외부공기나 기포가 존재한다는 것은, 노즐로부터의 토출량이 변화되고, 또한 약액과 기포가 노즐에서 토출되면 약액을 깨끗하게 도포할 수 없게 되므로, 피하지 않으면 안된다. 따라서, 가요성 튜브를 팽창시킬 때에는, 가요성 튜브를 수축시켜서 가요성 튜브내에서 약액을 피도포물에 도포할 때의 시간과 거의 동일 시간을 들이고 있다.

약액 공급 장치를 이용한 피도포물에 대한 약액의 도포 방식에는, 피도포물을 테이블에 고정 지지한 상태에서 노즐 즉 약액 도포부에서 약액을 공급하는 형태와, 피도포물을 반송 장치에 의해 반송하면서 약액 도포부에서 약액을 공급하는 형태가 있다. 상기 형태 모두에서, 피도포물에 대하여 연속적으로 도포 조작이 행해지고 있다. 따라서, 하나의 피도포물에 대한 약액 공급이 종료된 후에, 다음 피도포물에 대한 약액 공급 조작이 행해지게 되나, 피도포물에 대한 약액 도포를 능률적으로 행하려면, 하나의 피도포물에 대한 약액도포 조작이 종료되고 나서, 다음 피도포물에 대한 약액도포 조작이 행해질 때까지의 시간을 단축할 필요가 있다.

이 때문에, 피도포물에 대한 약액의 도포에는, 통상, 2개의 약액 공급 장치가 사용되고 있으며, 한쪽의 약액 공급 장치에 의해 피도포물에 대한 약액의 도포가 종료된 후에는, 한쪽의 약액 공급 장치의 가요성 튜브내에 약액을 충전하면서, 다른 쪽의 약액 공급 장치에 의해 피도포물에 대한 약액의 도포를 행하도록 하고 있다. 그러나, 이와 같이 복수대의 약액 공급 장치를 사용하면, 각각 약액 공급 장치의 도포 특성이 서로 상위하고, 피도포물에 따라는 도포되는 약액의 두께가 상위하거나, 도포 시간이 상위하거나 하게 된다. 이 때문에, 각각의 약액 공급 장치를 도포 특성이 동일하게 되도록 조정할 필요가 있으며, 도포 작업 능률이 나쁘다고 하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 1대의 약액 공급 장치에 의해 연속적으로 피도포물에 대하여 약액을 도포하게 하고, 도포 작업 능률을 향상시키는 데 있다.

본 발명의 약액 공급 장치는, 피도포물에 약액을 도포하는 노즐에 약액 탱크내의 약액을 공급하는 약액 공급 장치로서, 1차측 펌프 케이스내에 조립되고, 상기 약액 탱크내의 약액이 주입되는 직경방향으로 탄성변형이 자유로운 1차측 튜브를 구비한 1차측 펌프와, ２차측 펌프 케이스내에 조립되고, 상기 1차측 튜브내에서 충전된 약액을 상기 노즐에 공급하는 직경방향으로 탄성변형이 자유로운 ２차측 튜브를 구비한 ２차측 펌프와, 상기 1차측 펌프내의 기체실에 압축성 유체를 공급하여 상기 1차측 튜브를 직경방향으로 수축시키는 1차측 튜브 구동 수단과, 상기 ２차측 펌프내의 매체실에 비압축성 매체를 급배하여 상기 ２차측 튜브를 직경방향으로 팽창 수축시키는 ２차측 튜브 구동 수단을 구비하고, 상기 1차측 튜브가 약액으로 채워져서 팽창하는 동시에 상기 ２차측 튜브가 수축된 상태에서 가압된 압축성 유체를 상기 기체실에 공급하여 상기 ２차측 튜브내에 상기 1차측 튜브내의 약액을 충전하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 약액 공급 장치는, 상기 약액 탱크내의 약액을 상기 1차측 튜브내에 주입하여 상기 1차측 튜브를 팽창시키는 약액 주입 수단을 가지는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 약액 공급 장치는, 상기 1차측 튜브와 상기 ２차측 튜브를 접속하는 연통 유로에 해당 연통 유로를 개폐하는 연통 밸브를 설치하고, 상기 연통 밸브가 닫혀지고, 상기 1차측 튜브가 약액으로 팽창하는 동시에 상기 ２차측 튜브가 수축된 상태에서, 가압된 압축성 유체를 상기 기체실에 공급하고, 계속해서 상기 연통 밸브를 열고, 상기 ２차측 튜브내에 상기 1차측 튜브내의 약액을 상기 가압된 압축성 유체의 압력으로 충전하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 약액 공급 장치는, 상기 1차측 튜브 구동 수단은, 상기 기체실에 기체 공급로에 의해 접속되는 기체 공급원과, 상기 기체 공급로에 설치되며 상기 기체실에 압축성 유체를 공급하는 상태와 상기 기체실내의 압축성 유체를 외부로 배출하는 상태로 절환하는 유로절환밸브를 가지는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 약액 공급 장치는, 각각 변형 중심이 되는 정점부가 원주 방향으로 거의 등간격으로 설치된 단면 U자형상의 2개 또는 3개의 만곡부를 가지는 탄성 변형부를 상기 1차측 튜브에 설치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 약액 공급 장치는, 상기 탄성 변형부의 외면에 접촉하여 상기 탄성 변형부의 팽창한계상태를 규제하는 외부 스토퍼를 상기 1차측 펌프 케이스내에 설치하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 약액 공급 장치는, 상기 탄성 변형부의 내면에 접촉하여 상기 탄성 변형부의 수축한계상태를 규제하는 내부 스토퍼를 상기 1차측 튜브내에 설치하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 약액 공급 장치는, 상기 ２차측 튜브 구동 수단은, 상기 매체실에 연통되는 구동실이 형성된 구동 펌프 케이스와, 상기 매체실에 상기 구동실내의 비압축성 매체를 공급하는 공급 동작, 및 상기 매체실내의 비압축성 매체를 상기 구동실로 배출하는 배출 동작을 행하는 피스톤을 가지는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 약액 공급 장치는, 상기 ２차측 튜브 구동 수단은, 상기 매체실에 연통되는 구동실이 형성된 구동 펌프 케이스와, 왕복 운동부재에 장착되고, 상기 매체실에 상기 구동실내의 비압축성 매체를 공급하는 공급 동작, 및 상기 매체실내의 비압축성 매체를 상기 구동실로 배출하는 배출 동작을 행하는 벨로즈를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 약액 공급 장치는, 약액 탱크내의 약액이 주입되는 1차측 펌프와, 1차측 펌프내의 약액이 충전되는 ２차측 펌프를 가지며, ２차측 펌프내에 충전된 약액이 노즐에 공급되어 노즐에서 피도포물에 도포된다. 1차측 펌프는 직경방향으로 탄성변형이 자유로운 1차측 튜브를 구비하고, ２차측 펌프는 직경방향으로 탄성변형이 자유로운 ２차측 튜브를 구비하고 있다. 1차측 튜브를 압축성 유체에 의해 수축시킴으로서, 1차측 튜브내의 약액은 단숨에 ２차측 튜브내에 충전된다. 이에 따라, 1차측 튜브내에 주입된 약액을, 노즐에서의 약액도포 시간에 비해 단시간에 ２차측 튜브에 충전할 수 있으며, 연속적으로 피도포물에 대하여 1대의 약액 공급 장치에 의해 약액의 도포를 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 약액 공급 장치의 기본구조를 도시한 계통도이다.
도 2는 도 1에 도시한 약액 공급 장치에 있어서의 밸브의 구동을 제어하는 제어 회로를 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시한 약액 공급 장치에 의해 피도포물에 대하여 약액을 도포할 때의 밸브의 구동 상태를 도시한 타임 차트이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예인 약액 공급 장치의 기본구조를 도시한 계통도이다.
도 5는 도 1에 도시한 약액 공급 장치의 구체적 구조를 도시한 단면도이다.
도 6의 (A), (B)는 각각 도 5에 있어서의 6-6선 확대단면도로, (A)는 1차측 튜브가 수축된 상태를 도시한 것이고, (B)는 1차측 튜브가 팽창된 상태를 도시한 것이다.
도 7의 (A), (B)는 각각 1차측 튜브의 변형예에 있어서의 탄성 변형부를 도시한 단면도로, (A)는 1차측 튜브가 수축된 상태를 도시한 것이고, (B)는 1차측 튜브가 팽창된 상태를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예인 약액 공급 장치를 도시한 단면도이다.

이하, 본발명의 실시예를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 도 1에 도시한 약액 공급 장치는, 1차측 펌프(11)와 ２차측 펌프(12)를 가지고 있다. 상기 약액 공급 장치는 약액 탱크(13)내에 수용된 약액(L)을 도포부 즉 노즐(14)에 공급하고, 노즐(14)에서 피도포물(W)에 약액(L)을 도포하기 위하여 사용된다. 도 1에 도시한 노즐(14)로는, 피도포물(W)의 형상이나 종류 등에 따라, 약액(L)을 토출하는 토출구가 슬릿형상으로 형성된 형태, 복수개의 토출구가 길이방향으로 일정 간격마다 형성된 형태, 및 단일 토출구가 형성된 형태 등 여러 형태가 있으며, 약액(L)을 피도포물(W)에 도포하는 기능을 가지고 있다.

1차측 펌프(11)의 유입 포트(15a)에는 주입 유로(16)가 접속되어 있고, 약액 탱크(13)내의 약액(L)은 주입 유로(16)에 의해 1차측 펌프(11)에 주입된다. 1차측 펌프(11)의 유출 포트(15b)는 ２차측 펌프(12)의 유입 포트(17a)에 연통 유로(18)에 의해 접속되어 있으며, ２차측 펌프(12)에는 1차측 펌프(11)로부터 연통 유로(18)에 의해 약액(L)이 충전된다. ２차측 펌프(12)의 유출 포트(17b)와 노즐(14)과의 사이에는 도포 유로(19)가 접속되어 있다. 노즐(14)에는 ２차측 펌프(12)로부터 약액(L)이 공급되고, 노즐(14)에서 피도포물(W)에 약액(L)이 도포된다.

주입 유로(16)에는 이 유로를 개폐하는 주입 밸브(21)가 설치되고, 연통 유로(18)에는 이 유로를 개폐하는 연통 밸브(22)가 설치되고, 도포 유로(19)에는 이 유로를 개폐하는 도포 밸브(23)가 설치되어 있다. 이들 밸브(21)～(23)로는 전기 신호에 의해 개폐 구동되는 타입의 밸브가 사용되고 있다.

약액 탱크(13)는 밀폐형으로 되어 있으며, 약액 탱크(13)내에는 질소 가스등의 불활성가스가 가스 공급원(24)으로부터 가스 유로(25)에 의해 공급되도록 되어 있다. 상기 가스 유로(25)에는, 약액 탱크(13)내에 불활성 가스를 공급하는 상태와, 공급을 정지하는 상태로 절환하기 위한 가압 밸브(26)가 설치되어 있다. 따라서, 가압 밸브(26)를 작동시켜서 약액 탱크(13)내에 불활성 가스를 공급하면, 약액 탱크(13)내의 약액(L)의 액면이 가압되어 주입 유로(16)에는 약액(L)이 토출된다. 주입 유로(16)에는 약액(L)의 종류 등에 따라 약액내의 이물을 제거 하기 위한 필터(27)가 설치되게 되어 있다. 약액(L)의 종류에 따라서는 공기가 접촉되더라도 산화될 우려가 없을 경우에는, 약액 탱크(13)내에는 압축공기를 공급하여도 된다.

1차측 펌프(11)는 1차측 튜브(31)를 가지며, ２차측 펌프(12)는 ２차측 튜브(32)를 가지고 있다. 각각의 튜브(31),(32)는 직경방향으로 탄성변형이 자유로운 가요성 재료에 의해 형성되어 있다. 노즐(14)에서 피도포물(W)에 대하여 레지스트액을 도포할 경우에는, 레지스트액과 반응하지 않는 재료인 플루오르 수지가 각각의 튜브(31),(32) 재료로서 이용된다. 다만, 약액(L)의 종류에 따라서는 다른 가요성 재료에 의해 튜브(31),(32)가 형성되게 된다.

1차측 튜브(31)는 1차측 펌프 케이스(33)내에 조립되어 있다. 1차측 펌프 케이스(33)내는, 1차측 튜브(31)에 의해 그 내측의 펌프실(34)과 외측의 기체실(35)로 나뉘어져 있다. 펌프실(34)에는, 가스 공급원(24)으로부터 약액 탱크(13)내에 불활성 가스를 공급한 상태하에서 주입 밸브(21)를 개방 동작하여 주입 유로(16)를 개방하면, 약액 탱크(13)내의 약액이 주입된다. 이와 같이, 가스 공급원(24), 주입 밸브(21) 및 가압 밸브(26) 등은 약액 탱크(13)내의 약액을 1차측 튜브(31)내에 주입하는 약액 주입 수단으로 되어 있다.

기체실(35)의 급배 포트(36)와 압축 공기 공급원(37)의 사이에는 공기 공급로(38)가 접속되어 있으며, 기체실(35)에는 압축성 유체인 압축 공기가 공급되도록 되어 있다. 공기 공급로(38)에는, 기체실(35)에 압축 공기를 공급하는 상태와, 기체실(35)내의 압축 공기를 외부로 배출하는 상태로 절환하기 위한 유로절환밸브(39)가 설치되어 있다. 기체 공급원으로서의 압축 공기 공급원(37)과 유로절환밸브(39)에 의해 1차측 튜브(31)를 직경방향으로 수축시키는 1차측 튜브 구동수단이 형성되어 있다.

약액 탱크(13)내의 약액(L)이 1차측 튜브(31)내에 유입되어 1차측 튜브(31)가 팽창된 상태하에서, 유로절환밸브(39)를 작동하여 기체실(35)내로 압축 공기를 공급하면, 1차측 튜브(31)는 단숨에 수축되어 1차측 튜브(31)내의 약액(L)은 ２차측 튜브(32)내에 단시간에 충전된다. 가압 밸브(26)와 유로절환밸브(39)로는 전자밸브가 사용되고 있다.

２차측 튜브(32)는 ２차측 펌프 케이스(41)내에 조립되어 있다. ２차측 펌프 케이스(41)내는, ２차측 튜브(32)에 의해 그 내측의 펌프실(42)과 외측의 매체실(43)로 나뉘어져 있다. 매체실(43)의 급배 포트(44)는 매체공급유로(45)에 의해 구동 펌프(46)에 접속되어 있다. 비압축성 매체 공급수단으로서의 구동 펌프(46)는 구동 펌프 케이스(47)내에 왕복 운동가능하게 설치된 피스톤(48)을 가지고 있다. 피스톤(48)과 구동 펌프 케이스(47)에 의해 형성되는 구동실(49)내에는 오일 등의 액체가 간접매체 즉 비압축성 매체(M)로 충전되어 있다. 상기 비압축성 매체(M)는 구동실(49)에 연통된 매체실(43)내에도 충전되어 있다. 피스톤(48)에는 전동 모터 등의 구동 수단에 의해 왕복 운동되는 구동 로드(50)가 설치되어 있다. 피스톤(48)을 구동 수단에 의해 구동실(49)을 수축시키는 방향으로 구동하면, 구동실(49)내의 비압축성 매체(M)는 매체실(43)내에 공급되어 ２차측 튜브(32)가 수축되고, ２차측 튜브(32)내의 약액(L)은 노즐(14)에 공급된다. 한편, 구동실(49)을 팽창시키는 방향으로 피스톤(48)을 구동하면, 매체실(43)내의 비압축성 매체(M)는 구동실(49)내에 유입되어, ２차측 튜브(32)가 팽창된다. ２차측 튜브(32)를 팽창시킬 때에는, 1차측 튜브(31)가 수축되어 1차측 튜브(31)내의 약액(L)이 ２차측 튜브(32)내에 충전된다. 구동 펌프(46)는 ２차측 튜브(32)를 직경방향으로 팽창 수축시키는 ２차측 튜브 구동수단을 구성하고 있다.

상술한 바와 같이, 약액 탱크(13)내의 약액(L)을 1차측 튜브(31)내의 펌프실(34)에 주입하여 1차측 튜브(31)를 팽창시킨 상태하에서, ２차측 튜브(32)를 팽창시켜 1차측 튜브(31)내의 약액(L)을 ２차측 튜브(32)내에 충전할 때에는, 유로절환밸브(39)를 작동하여 기체실(35)내로 압축 공기를 공급한다. 이어서, 연통 밸브(22)를 개방하는 동시에 구동 펌프(46)의 피스톤(48)을 급속히 후퇴 이동시키고, 비압축성 매체(M)를 개재하여 ２차측 펌프(12)의 펌프실(42)의 체적을 넓힌다. 그러면, 가압 상태에 있는 1차측 펌프(11)의 펌프실(34)의 약액은, 기체실(35)내의 압축 공기의 압력에 의해 ２차측 펌프(12)의 펌프실(42)로 유입된다. 이와 같이, 1차측 튜브(31)는 단숨에 수축되어 1차측 튜브(31)내의 약액(L)은 ２차측 튜브(32)내에 단시간에 충전된다.

도 2는 도 1에 나타낸 약액 공급 장치에서의 밸브의 구동을 제어하는 제어 회로를 도시한 블록도이다. 제어 수단으로서의 컨트롤러(51)에는 약액 공급 장치의 작동을 지령하는 지령신호(52)가 보내지도록 되어 있다. 컨트롤러(51)에서는 주입 밸브(21), 연통 밸브(22) 및 도포 밸브(23)에 대하여 구동 신호가 보내지도록 되어 있다. 또한, 가압 밸브(26)와 유로절환밸브(39)에도 컨트롤러(51)에서 구동 신호가 보내지는 동시에, 구동 펌프(46)를 구동하는 전동 모터(53)에도 구동 신호가 보내지도록 되어 있다.

도 3은 도 1에 도시한 약액 공급 장치에 의해 피도포물(W)에 대하여 약액(L)을 도포할 때의 밸브의 구동 상태를 나타내는 타임 차트이다.

가압 밸브(26)에 의해 가스 유로(25)가 개방되면, 가스 공급원(24)으로부터 불활성 가스가 약액 탱크(13)내에 공급되고, 주입 유로(16)내에는 약액(L)이 가압 주입된다. 약액 탱크(13)의 액면이 가압된 상태하에서, 컨트롤러(51)에서의 신호에 의해 주입 밸브(21)가 구동되어 주입 유로(16)가 개방되면, 1차측 튜브(31)의 펌프실(34)내에 약액(L)이 주입된다. 주입 밸브(21)의 구동과 함께 도포 밸브(23)에도 컨트롤러(51)로부터 신호가 보내져서 도포 유로(19)가 개방되고, 또한 전동 모터(53)에도 구동 신호가 보내져서 구동 펌프(46)가 구동되면, 이미 ２차측 튜브(32)내에 충전되어 있는 약액(L)이 노즐(14)에서 피도포물(W)에 도포된다. 이 때에는, 연통 밸브(22)에 의해 연통 유로(18)가 닫혀지고, 유로절환밸브(39)는 절환되고, 압축 공기 공급원(37)은 차단되어 기체실(35)은 대기에 개방된다.

1차측 튜브(31)내로의 약액(L)의 주입 시간은, 피도포물(W)에 대한 약액(L)의 도포 시간에 거의 대응하도록 설정되어 있다. 도포가 종료되면, 도포 밸브(23)에 의해 도포 유로(19)가 닫혀지고, 주입 밸브(21)에 의해 주입 유로(16)가 닫혀진다. 이어서, 유로절환밸브(39)에 의해 공기 공급로(38)가 개방되는 동시에 연통 밸브(22)에 의해 연통 유로(18)가 개방된다. 이에 따라, 1차측 튜브(31)내에 주입되고 있던 약액(L)은, 단숨에 ２차측 튜브(32)내의 펌프실(42)에 충전된다. 충전 조작이 종료되면, 유로절환밸브(39)에 의해 공기 공급로(38)가 닫혀지고 기체실(35)은 대기에 개방되는 동시에 연통 밸브(22)에 의해 연통 유로(18)가 닫혀져서 약액 공급 장치는 대기 상태로 된다.

이 상태에서, 피도포물(W)에 대한 약액(L)의 도포가 지령되면, 상술한 약액 도포와 1차측 튜브(31)의 펌프실(34)에의 약액 주입이 연속적으로 행하여진다. 구동 펌프(46)에 의해 비압축성 매체(M)를 ２차측 펌프(12)의 매체실(43)에 공급하여 약액(L)을 피도포물(W)에 도포하는 시간에 따라 ２차측 튜브(32)를 수축 구동시키는 시간이 설정되어 있다. 이에 대하여, 구동 펌프(46)에 의해 비압축성 매체(M)를 매체실(43)에서 구동실(49)로 되돌려서 ２차측 튜브(32)를 팽창시킴으로서, 1차측 튜브(31)내의 약액(L)을 ２차측 튜브(32)내에 충전하는 시간은, 약액(L)을 피도포물(W)에 도포하는 시간보다도 대폭 짧게 설정되어 있다.

구동 펌프(46)의 구동만으로 ２차측 튜브(32)를 신속하게 팽창시켜서 단시간에 ２차측 튜브(32)내에 1차측 튜브(31)내의 약액(L)을 충전하도록 하면, 매체실(43)과 구동실(49)내의 비압축성 매체(M)는 급격하게 부압상태로 되어버린다. 그러나, 기체실(35)내에 압축성 유체를 공급함으로서 1차측 튜브(31)를 직경방향으로 수축시키면 비압축성 매체(M)는 부압상태로 되지 않고, ２차측 튜브(32)내에 약액(L)을 충전할 수 있다. 비압축성 매체(M)가 급격하게 부압상태로 되면, 비압축성 매체(M)내에 용존하고 있던 기체가 기포가 되어, ２차측 튜브(32)를 단시간에 팽창시킬 수 없다. 그러나, 1차측 튜브(31)를 구동 펌프(46)의 구동과 함께 수축시킴으로서 비압축성 매체(M)를 부압상태로 하지 않고, 신속하게 ２차측 튜브(32)를 팽창시켜서 그 내부에 약액(L)을 충전할 수 있다. 이에 따라, 2대의 약액 공급 장치를 이용하지 않고, 1대의 약액 공급 장치에 의해 하나의 피도포물(W)에 대한 약액(L)의 도포가 종료된 후에, 즉시 다음 피도포물(W)에 대하여 약액(L)을 도포할 수 있다. 1대의 약액 공급 장치에 의해 연속적으로 피도포물(W)에 대하여 약액의 도포를 행할 수 있으므로, 종래와 같이 복수대의 약액 공급 장치에 의해 번갈아 약액을 도포하고 있던 경우와 같이, 약액 공급 장치마다 도포 특성이 상위하지 않고, 모든 피도포물에 대하여 균일하게 약액을 도포할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예인 약액 공급 장치의 기본구조를 도시한 계통도이다. 상기 약액 공급 장치는, 구동 펌프(46)는 축방향으로 탄성변형이 자유로운 벨로즈(54)를 가지고 있다. 벨로즈(54)는 구동 로드(50)에 의해 축방향으로 팽창 수축하여 구동실(49)내의 비압축성 매체(M)를 매체실(43)에 공급하는 한편, 매체실(43)내의 비압축성 매체(M)를 구동실(49)내로 되돌리게 된다. 또한, 도 4에 도시한 약액 공급 장치의 주입 유로(16)에 주입 펌프(55)가 형성되어 있다. 상기 주입 펌프(55)의 구동에 의해 약액 탱크(13)내의 약액(L)을 1차측 튜브(31)내에 주입하도록 하고 있다. 이 주입 펌프(55)는, 약액 탱크(13)내의 약액을 1차측 튜브(31)내에 주입하는 약액주입수단으로 되어 있다.주입 펌프(55)로는, 상술한 1차측 펌프(11) 및 ２차측 펌프(12)와 동일하게 가요성 튜브를 가지는 타입의 펌프, 도 1에 나타낸 구동 펌프(46)와 동일하게 피스톤(48)을 가지는 펌프, 또는 도 4에 나타낸 구동 펌프(46)와 동일하게 벨로즈(54)를 가지는 펌프 등 각종 형태의 것이 사용된다.

도 1에 도시한 약액 공급 장치에서는, 가스 공급원(24)에서의 압력에 의해 1차측 튜브(31)의 펌프실(34)에 약액을 주입하고, 도 4에 도시한 약액 공급 장치에서는 주입 펌프(55)에 의하여 펌프실(34)에 약액을 주입하도록 하고 있다. 약액 탱크(13)를 1차측 펌프(11)보다도 높은 위치에 설치함으로서, 약액 탱크(13)내의 약액을 자중에 의해 1차측 튜브(31)내에 주입하도록 하면, 도 1에 도시한 가스 공급원(24), 및 도 4에 도시한 주입 펌프(55)는 불필요하게 된다. 이와 같은 형태의 약액 공급 장치에서는, 약액 탱크(13)가 약액주입수단으로 된다.

도 4에 도시한 약액 공급 장치에 있어서도, 도 1에 도시한 약액 공급 장치와 마찬가지로, ２차측 튜브 구동수단으로서의 구동 펌프(46)를 구동하는 동시에, 기체실(35)내에 압축성 기체를 공급함으로서, 1차측 튜브(31)내의 약액(L)을 ２차측 튜브(32)내에 단숨에 충전할 수 있다.

도 5는 도 1에 나타낸 약액 공급 장치의 구체적 구조를 도시한 단면도이다. 도6 (A), (B)는 각각 도 5에 있어서의 6-6선 단면도이고, 도6 (A)는 1차측 튜브(31)가 수축된 상태를 나타내고, 도 6(B)는 1차측 튜브(31)가 팽창된 상태를 나타낸다.

도 5에 도시한 바와 같이, 1차측 펌프 케이스(33)와 ２차측 펌프 케이스(41)의 사이에는, 연통 밸브(22)의 밸브 케이스(56)가 배치되어 있다. 1차측 펌프 케이스(33)의 유출측 단부는 밸브 케이스(56)의 일단부에 연결되고, ２차측 펌프 케이스(41)의 유입 단측은 밸브 케이스(56)의 타단부에 연결되어 있다. 1차측 펌프 케이스(33)의 유출 단부에는 고정링(57a)이 조립되는 환상홈(58a)이 형성되어 있다. 밸브 케이스(56)에 나사 결합되는 유니온 너트(59a)로 고정링(57a)을 조임으로서 1차측 펌프 케이스(33)는 밸브 케이스(56)에 체결된다. 마찬가지로, ２차측 펌프 케이스(41)의 유입 단부에는 고정링(57b)이 조립되는 환상홈(58b)이 형성되어 있다. 밸브 케이스(56)에 나사 결합되는 유니온 너트(59b)로 고정링(57b)을 조임으로서 ２차측 펌프 케이스(41)는 밸브 케이스(56)에 체결된다.

밸브 케이스(56)내에는 슬리브(61)가 조립되어 있다. 이 슬리브(61)는 약액(L)을 안내하는 중공 구멍을 가지며, 슬리브(61)에 의해 연통 유로(18)가 형성되어 있다. 슬리브(61)내에는 구형상의 밸브체(62)가 조립되어 있으며, 밸브체(62)에는 연통 유로(18)에 연통되는 관통공(63)이 형성되어 있다. 관통공(63)의 내경은, 슬리브(61)의 중공 구멍의 내경과 거의 동일하게 되어 있다. 밸브체(62)는 주축(64)의 선단에 형성되어 있고, 주축(64)에는 캡(65)이 감합되어 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이 관통공(63)이 연통 유로(18)와 연통된 상태에서 주축(64)을 90도 회전시키면, 관통공(63)과 연통 유로(18)와의 연통이 차단된다. 주축(64)을 회전 구동하기 위하여, 액츄에이터 커버(66)내에는 도시하지 않은 전동 모터 등의 액츄에이터가 조립되어 있다. 이 액츄에이터로는 전동 모터에 한정되지 않고, 유체 액츄에이터를 사용할 수 있다. 액츄에이터에 의해 밸브체(62)는 90도 회전 구동되어 연통을 차단하는 위치와 연통시키는 위치와의 사이를 신속하게 개폐한다.

1차측 튜브(31)의 유입단은, 배관이나 호스에 의해 형성되는 주입 유로(16)에 마련된 조인트부(67)와 1차측 펌프 케이스(33)와의 사이에 고정되어 있다. 1차측 튜브(31)의 유출단은, 슬리브(61)와 1차측 펌프 케이스(33)와의 사이에 고정되어 있다. 조인트부(67)에는 주입 유로(16)에서 1차측 튜브(31)내에 약액(L)을 유입시키는 유입 포트(15a)가 형성되어 있다. 슬리브(61)의 일단부는 1차측 튜브(31)내의 약액(L)을 유출시키는 유출 포트(15b)로 되어 있다.

한편, ２차측 튜브(32)의 유입단은, 슬리브(61)와 ２차측 펌프 케이스(41)와의 사이에 고정되어 있다. ２차측 튜브(32)의 유출단은, 배관이나 호스에 의해 형성되는 도포 유로(19)에 설치된 조인트부(68)와 ２차측 펌프 케이스(41)와의 사이에 고정되어 있다. 슬리브(61)의 타단부는 ２차측 튜브(32)내에 연통 유로(18)에서 약액(L)을 유입시키는 유입 포트(17a)로 이루어져 있고, 조인트부(68)에는 ２차측 튜브(32)내의 약액(L)을 유입시키는 유출 포트(17b)가 형성되어 있다.

1차측 튜브(31)는, 그 양단부의 고정단부보다도 내측부분이 직경방향으로 탄성변형되는 탄성 변형부(31a)로 이루어져 있다. 이 탄성 변형부(31a)의 횡단면은 도 6에 나타낸 바와 같이 원형이 아니라 이형단면형상으로 이루어져 있다. 도 6(A)는 탄성 변형부(31a)가 직경방향으로 수축된 상태를 나타내고, 도 6(B)는 직경방향으로 팽창된 상태를 나타낸다. 탄성 변형부(31a)는 단면 U자형상의 3개의 만곡부(71)를 가지며 세잎형상으로 되어 있다. 각각의 만곡부(71)는 원주방향으로 거의 120도 간격으로 변형 중심이 되는 정점부(72)를 가지며, 원주방향으로 인접한 단면 U자형상의 만곡부(71)는 굴곡부(73)에 의해 일체로 되어 있다.

1차측 펌프 케이스(33)내에는, 도 6(B)에 도시한 바와 같이, 탄성 변형부(31a)가 팽창한계상태 즉 가장 팽창된 상태가 되었을 때에, 그 상태를 규제하기 위하여 탄성 변형부(31a)의 외면에 접촉하는 외부 스토퍼(74)가 설치되어 있다. 한편, 1차측 튜브(31)내에는, 도 6(A)에 도시한 바와 같이, 탄성 변형부(31a)가 수축한계상태 즉 가장 수축된 상태가 되었을 때에, 그 상태를 규제하기 위하여 1차측 튜브(31)의 정점부(72)의 내면에 접촉하는 내부 스토퍼(75)가 각각의 정점부(72)에 대응하여 3개 설치되어 있다. 각각의 내부 스토퍼(75)는 봉형상의 플루오르수지 등의 부재에 의해 형성되어 있으며, 일단부가 조인트부(67)에 고정되고 타단부가 슬리브(61)에 고정되어 있다.

이와 같이, 외부 스토퍼(74)와 내부 스토퍼(75)에 의해 1차측 튜브(31)가 팽창한계상태로 되었을 때와, 수축한계상태로 되었을 때의 1차측 튜브(31)의 형상을 규제함으로서, 1차측 튜브(31)의 탄성 변형부(31a)를 내부 혹은 외부에 가해지는 압력에 의해 전체적으로 균일하게 팽창수축 변형시킬 수 있다.

도 7(A), (B)는 각각 1차측 튜브(31)의 변형예에 있어서의 탄성 변형부를 도시한 단면도로, 도 7(A)는 1차측 튜브(31)가 수축된 상태를 나타내고, 도 7(B)는 1차측 튜브(31)가 팽창된 상태를 나타낸다.

탄성 변형부(31a)의 단면 형상은, 양단부가 반원형상으로 이루어진 장원형상으로 형성되어 있으며, 양단부는 단면 U자형상의 만곡부(71)로 이루어져 있다. 각각의 만곡부(71)는 원주방향으로 거의 180도 벗어나 있고, 변형 중심으로 되는 정점부(72)를 가지고 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 1차측 펌프 케이스(33)내에는, 도 7(B)에 도시한 바와 같이, 탄성 변형부(31a)가 팽창한계상태가 되었을 때에, 그 상태를 규제하기 위하여 탄성 변형부(31a)의 외면에 접촉하는 외부 스토퍼(74)가 설치되어 있다. 한편, 1차측 튜브(31)내에는, 도 7(A)에 도시한 바와 같이, 탄성 변형부(31a)가 수축한계상태가 되었을 때에, 그 상태를 규제하기 위하여 1차측 튜브(31)의 정점부(72)의 내면에 접촉하는 내부 스토퍼(75)가 각각의 정점부(72)에 대응하여 2개 설치되어 있다.

이와 같이, 1차측 튜브(31)에 각각 단면 U자형상의 2개 또는 3개의 만곡부(71)를 가지는 탄성 변형부(31a)를 설치함으로서, 기체실(35)에 가해지는 압축성 기체의 압력에 대한 탄성 변형부(31a)의 탄성 변형량을 일정하게 유지시킬 수 있는 동시에, 기체실(35)에 가해지는 압축성 유체에 의해 신속하게 탄성 변형부(31a)를 변형시킬 수 있다.

２차측 튜브(32)의 탄성 변형부(32a)의 횡단면형상은, 전체적으로 원통 형상으로 되어 있으나, 도 6에 나타낸 단면형상 또는 도 7에 나타낸 단면형상의 탄성 변형부도 가능하다. 또한, 도 6및 도 7에 도시한 외부 스토퍼(74)와 내부 스토퍼(75)를 설치할 수도 있다.

구동 펌프(46)의 구동 펌프 케이스(47)는 ２차측 펌프 케이스(41)에 고정되어 있고, ２차측 펌프 케이스(41)와 구동 펌프 케이스(47)에는 매체공급유로(45)가 형성되어 있다. 구동 펌프 케이스(47)에 형성된 실린더 구멍(81)내에는 피스톤(48)이 조립되어 있으며, 피스톤(48)과 실린더 구멍(81)에 의해 구동실(49)이 구획되어 있다. 피스톤(48)과 일체로 된 구동 로드(50)에는 연결 로드(82)가 연결되고, 이 연결 로드(82)에는 너트(83)가 설치되고, 이 너트(83)에는 전동 모터(53)의 주축(84)에 연결된 이송 나사(85)가 나사 결합되어 있다. 따라서, 전동 모터(53)를 구동하면, 구동 로드(50)에 의해 피스톤(48)은 직선왕복 운동되고, 구동실(49)내의 비압축성 매체(M)는 매체실(43)에 공급되는 한편, 매체실(43)내에서 구동실(49)로 복귀되고, ２차측 튜브(32)는 팽창 수축되게 된다. 구동실(49)의 압력을 검출하기 위하여, 구동 펌프 케이스(47)에는 압력 센서(86)가 설치되어 있다.

피스톤(48)과 실린더 구멍(81)과의 사이에서 누출된 비압축성 매체(M)가 구동 펌프(46)의 외부로 누출되는 것을 방지하기 위하여, 구동 로드(50)와 구동 펌프 케이스(47)와의 사이에는, 내부에 밀봉실(87)을 형성하는 벨로즈 커버(88)가 설치되어 있다. 밀봉실(87)의 압력을 검출하기 위하여, 구동 펌프 케이스(47)에는 압력 센서(89)가 설치되어 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예인 약액 공급 장치를 도시한 단면도이다. 도 8에 있어서는, 도 5에 도시한 부재와 공통 기능을 가지는 부재에는 동일 부호를 부여하고 있다.

도 8에 나타낸 약액 공급 장치에서는, 연통 밸브(22)의 구조가 도 5에 도시된 형태와 상이하며, 그외 구조는 도 5에 도시된 약액 공급 장치와 동일하다. 연통 밸브(22)의 밸브 케이스(56)에는 1차측 튜브(31)에 연통되는 유입측 유로(91a)와 ２차측 튜브(32)에 연통되는 유출측 유로(9lb)를 연통시키는 연통실(91)이 형성되어 있다. 유입측 유로(91a)와 유출측 유로(9lb)와 연통실(91)은 연통 유로(18)를 구성하고 있다. 연통실(91)은 실린더(92)와 밸브 케이스(56)와의 사이에 끼여진 밸브체(93)로서의 다이어프럼에 의해 구획되어 있다. 실린더(92)에는 축방향으로 왕복운동 가능하게 피스톤 로드(94)가 장착되고, 이 피스톤 로드(94)의 선단에는 밸브체(93)가 장착되어 있다.

실린더(92)에는 커버(95)가 장착되어 있고, 피스톤 로드(94)의 기단부에 장착된 피스톤(96)에 의해 실린더(92)내의 개방용의 공기압실(97a)과, 커버(95)내의 폐쇄용의 공기압실(97b)로 구획되어 있다. 실린더(92)에 형성된 급배 포트(98a)에서 압축 공기를 공급하면, 밸브체(93)는 밸브 시이트로부터 떨어져서 연통실(91)은 개방되고 연통 유로(18)는 연통상태가 된다. 이에 비하여, 커버(95)에 형성된 급배 포트(98b)에서 압축 공기를 공급하면, 밸브체(93)는 밸브 시이트에 압압되어 연통실(91)은 폐색되고 연통 유로(18)는 닫혀진다. 이와 같이, 연통 밸브(22)를 다이어프럼식의 밸브체(93)에 의해 형성하면, 연통 밸브(22)의 개폐 동작을 신속하게 행할 수 있다.

연통 밸브(22)로는, 도 5에 도시한 바와 같은 회전식 구형의 밸브체(62)를 가지는 형태와, 도 8에 기재된 바와 같은 다이어프럼식의 밸브체(93)를 가지는 형태 이외에, 연통 유로(18)를 개폐하도록 한 것이라면, 어떤 형태의 것이라도 가능하다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지로 변경 가능하다. 예를 들면, 도포 밸브(23)로는, 외부로부터의 구동 신호에 의해 개폐 동작하지 않으며, 유출 포트로 향하는 방향의 흐름을 허용하고, 역방향의 흐름을 저지하는 체크밸브를 이용할 수도 있다.

산업상의 이용가능성

본 발명의 약액 공급 장치는, 유리 기판 등의 피도포물에 포토레지스트액 등의 액체를 도포하기 위하여 적용된다.

11 : 1차측 펌프 12 : 2차측 펌프
13 : 약액 탱크 14 : 노즐
16 : 주입유로 18 : 연통유로
19 : 도포유로

Claims

피도포물에 약액을 도포하는 노즐에 약액 탱크내의 약액을 공급하는 약액 공급 장치로서,
1차측 펌프 케이스내에 조립되고, 상기 약액 탱크내의 약액이 주입되는 직경방향으로 탄성변형이 자유로운 1차측 튜브를 구비한 1차측 펌프와,
２차측 펌프 케이스내에 조립되고, 상기 1차측 튜브내에서 충전된 약액을 상기 노즐에 공급하는 직경방향으로 탄성변형이 자유로운 ２차측 튜브를 구비한 ２차측 펌프와,
상기 1차측 펌프내의 기체실에 압축성 유체를 공급하여 상기 1차측 튜브를 직경방향으로 수축시키는 1차측 튜브 구동수단과,
상기 ２차측 펌프내의 매체실에 비압축성 매체를 급배하여 상기 ２차측 튜브를 직경방향으로 팽창 수축시키는 ２차측 튜브 구동수단을 구비하고,
상기 1차측 튜브가 약액으로 채워져서 팽창되는 동시에 상기 ２차측 튜브가 수축된 상태하에서 가압된 압축성 유체를 상기 기체실에 공급하여 상기 ２차측 튜브내에 상기 1차측 튜브내의 약액을 충전하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.
제 1항 기재의 약액 공급 장치에 있어서, 상기 약액 탱크내의 약액을 상기 1차측 튜브내에 주입하여 상기 1차측 튜브를 팽창시키는 약액주입수단을 가지는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.
제 1항 또는 제 2항 기재의 약액 공급 장치에 있어서, 상기 1차측 튜브와 상기 ２차측 튜브를 접속하는 연통 유로에 해당 연통 유로를 개폐하는 연통 밸브를 설치하고, 상기 연통 밸브가 닫혀지고, 상기 1차측 튜브가 약액으로 팽창되는 동시에 상기 ２차측 튜브가 수축된 상태하에서, 가압된 압축성 유체를 상기 기체실에 공급하고, 계속해서 상기 연통 밸브를 개방하여, 상기 ２차측 튜브내에 상기 1차측 튜브내의 약액을 상기 가압된 압축성 유체의 압력으로 충전하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항 기재의 약액 공급 장치에 있어서, 상기 1차측 튜브 구동수단은, 상기 기체실에 기체 공급로에 의해 접속되는 기체 공급원과, 상기 기체 공급로에 설치되고 상기 기체실에 압축성 유체를 공급하는 상태와 상기 기체실내의 압축성 유체를 외부에 배출하는 상태로 절환하는 유로절환밸브를 가지는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항 기재의 약액 공급 장치에 있어서, 각각 변형 중심이 되는 정점부가 원주방향으로 거의 등간격으로 설치된 단면 U자형상의 2개 또는 3개의 만곡부를 가지는 탄성 변형부를 상기 1차측 튜브에 설치하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.
제 5항 기재의 약액 공급 장치에 있어서, 상기 탄성 변형부의 외면에 접촉하여 상기 탄성 변형부의 팽창한계상태를 규제하는 외부 스토퍼를 상기 1차측 펌프 케이스내에 설치하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.
제 5항 또는 제 6항 기재의 약액 공급 장치에 있어서, 상기 탄성 변형부의 내면에 접촉하여 상기 탄성 변형부의 수축한계상태를 규제하는 내부 스토퍼를 상기 1차측 튜브내에 설치하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항 기재의 약액 공급 장치에 있어서, 상기 ２차측 튜브 구동수단은, 상기 매체실에 연통되는 구동실이 형성된 구동 펌프 케이스와, 상기 매체실에 상기 구동실내의 비압축성 매체를 공급하는 공급동작, 및 상기 매체실내의 비압축성 매체를 상기 구동실로 배출하는 배출동작을 행하는 피스톤을 가지는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항 기재의 약액 공급 장치에 있어서, 상기 ２차측 튜브 구동수단은, 상기 매체실에 연통되는 구동실이 형성된 구동 펌프 케이스와, 왕복운동부재에 장착되고, 상기 매체실에 상기 구동실내의 비압축성 매체를 공급하는 공급동작, 및 상기 매체실내의 비압축성 매체를 상기 구동실로 배출하는 배출동작을 행하는 벨로즈를 가지는 것을 특징으로 하는 약액 공급 장치.