WO2006112271A1

WO2006112271A1 - 薬液供給装置

Info

Publication number: WO2006112271A1
Application number: PCT/JP2006/307360
Authority: WO
Inventors: Takeo Yajima
Original assignee: Koganei Corporation
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2006-10-26
Also published as: US8087910B2; TW200636162A; TWI301526B; US20090123312A1; JP2006291891A; JP4603925B2

Abstract

　薬液供給装置１０はベローズ１１を有し、ベローズ１１は小型ベローズ部１３と小型ベローズ部１３よりも軸方向の単位変位量当たりの容積変化が大きい大型ベローズ部１４とこれらの間に設けられる駆動部１２とを有している。ベローズ１１が取り付けられる装置本体１０ａは、ベローズ１１の固定端部１５が取り付けられる支持部材２１と、ベローズ１１の固定端部１６が取り付けられる支持部材２２とを有し、ベローズ１１の外側には、駆動スリーブ２７が嵌合されて装置本体１０ａに回転自在となっている。駆動部１２には駆動スリーブ２７の回転を駆動部１２の軸方向移動に変換する従動筒体３２が取り付けられている。駆動スリーブ２７をモータ３８により回転させることにより、駆動部１２を軸方向に往復動させると、ベローズ１１はポンプ動作する。

Description

明細書

薬液供給装置

技術分野

[0001] 本発明は薬液などの液体を所定量吐出する薬液供給装置に関する。

背景技術

[0002] 液晶基板や半導体基板を製造するプロセスにおいては、これらの基板にフォトレジスト液やエッチング液などの化学薬液を塗布する工程を有している。たとえば、液晶基板にフォトレジスト液を塗布する工程にぉヽては、特許文献 1に記載されるように、環状の駆動部の軸方向両側にそれぞれ軸方向に弾性変形自在の大型べローズ部と小型べローズ部とを備えたベローズを有し、ベローズの軸方向の弾性変形によってポンプ室を膨張収縮させるようにした薬液供給装置が使用されている。

特許文献 1 :特許第 3554115号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 大型べローズ部と小型べローズ部とが設けられたべローズを有する従来の薬液装置においては、駆動部を軸方向に変位させるために、ベローズと平行に設けられたボールねじにより駆動されるナットを係合部材により駆動部に連結しているので、ベロ一ズを軸方向に弾性変形させるときにナットやべローズにはこれらが傾く方向の傾斜荷重が加わることになる。この傾斜荷重に耐えるようにするため、従来の薬液供給装置においては、大型の直線ガイドを用いる必要があり、装置が大型となるとともに、ボールねじやガイドを支持する装置本体も堅牢構造とする必要がある。

[0004] 本発明の目的は、軽量小型の薬液供給装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0005] 本発明の薬液供給装置は、ポンプ室を膨張させて当該ポンプ室内に薬液を吸引し、前記ポンプ室を収縮させて前記ポンプ室外に薬液を吐出する薬液供給装置であつて、小型べローズ部、当該小型べローズ部よりも軸方向の単位変位量当たりの容積変化が大き、大型べローズ部、および前記小型べローズ部と前記大型べローズ部との間に設けられる駆動部を有し、軸方向に弾性変形して前記ポンプ室を膨張収縮するべローズと、当該べローズの流入側の固定端部が取り付けられる流入側の支持部材、および前記べローズの流出側の固定端部が取り付けられる流出側の支持部材を有する装置本体と、前記べローズの外側に配置され、前記装置本体に回転自在に支持される駆動スリーブと、前記駆動部に取り付けられ、前記駆動スリーブの回転運動を前記駆動部の軸方向移動に変換する従動筒体と、前記駆動スリーブを回転駆動する駆動手段とを有することを特徴とする。

[0006] 本発明の薬液供給装置は、両端がそれぞれの前記固定端部に保持されるとともに内部にポンプ室を形成する可撓性チューブを前記べローズの内部に配置し、前記べローズと前記可撓性チューブとの間に形成される膨張収縮室に非圧縮性媒体を封入することを特徴とする。

[0007] 本発明の薬液供給装置は、前記駆動スリーブに雄ねじを形成し、前記従動筒体に前記雄ねじに嚙み合う雌ねじを形成することを特徴とする。

[0008] 本発明の薬液供給装置は、前記駆動手段はモータであり、当該モータのシャフトに固定された駆動プーリと、前記駆動スリーブに設けられた従動プーリとの間にタイミングベルトを設けることを特徴とする。

[0009] 本発明の薬液供給装置は、前記ポンプ室の膨張時に前記ポンプ室内へ薬液を流入させ収縮時に前記ポンプ室への薬液の流入を阻止する流入側開閉弁を前記流入側の固定端部に設け、前記ポンプ室の膨張時に前記ポンプ室内への薬液の流入を阻止し収縮時に前記ポンプ室力薬液を流出させる流出側開閉弁を前記流出側の固定端部に設けることを特徴とする。

発明の効果

[0010] 本発明によれば、ベローズの外側に配置される駆動スリーブの回転を、駆動部に取り付けられる従動筒体の軸方向移動に変換してベローズの駆動部を軸方向に往復動するようにしたので、ベローズにはこれを傾力せる方向の荷重が加わることなぐベローズの回りを回転する駆動スリーブによりべローズを駆動することができ、ポンプの吐出精度を高めることができる。また、駆動スリーブにより従動筒体を介してべローズを駆動するようにしたので、モータにより駆動されるボールねじに対してねじ結合されるナットをべローズの駆動部に係合部材を介して連結するようにした場合に比して大型のガイドが必要なぐ薬液供給装置を軽量かつ小型化することができる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]本発明の一実施の形態である薬液供給装置を示す一部切り欠き斜視図である

[図 2]図 1における 2— 2線に沿う縦断面図である。

[図 3]図 1における 3— 3線に沿う断面図である。

[図 4]図 2における 4— 4線に沿う横断面図である。

[図 5]本発明の他の実施の形態である薬液供給装置の外観を示す斜視図である。

[図 6]図 5における 6— 6線に沿う縦断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0012] 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。

[0013] 図 1および図 2に示すように、薬液供給装置 10は、全体的にほぼ円筒形状となった榭脂製のベローズ 11を有している。ベローズ 11は、図 2に示すように環状の駆動部 1 2と、これの軸方向一方側に一体に設けられた小型べローズ部 13と、駆動部 12の他方側に一体に設けられた大型べローズ部 14とを有している。ベローズ 11の流入側には小型べローズ部 13に連なって円筒形状の固定端部 15が設けられ、ベローズ 11の流出側には大型べローズ部 14に連なって円筒形状の固定端部 16が設けられている

[0014] 小型べローズ部 13と大型べローズ部 14は、それぞれ他の部分つまり駆動部 12および固定端部 15, 16よりも薄肉の蛇腹状となっており、駆動部 12を軸方向に変位させると、軸方向にそれぞれ弾性変形する。小型べローズ部 13の有効径を dとし、大型ベローズ部 14の有効径を Dとすると、大型べローズ部 14は小型べローズ部 13よりも有効径が大きくなつている。小型べローズ部 13と大型べローズ部 14は駆動部 12の軸方向両側に設けられており、大型べローズ部 14の有効径 Dが小型べローズ部 13 の有効径 dよりも大きくなつているので、駆動部 12を図 2において下側つまり小型べ口ーズ部 13を軸方向に収縮させる方向に変位させると、有効径の大きな大型べローズ部 14が軸方向に膨張し有効径の小さな小型べローズ部 13が軸方向に収縮してベローズ 11には内径が大き、部分が増加し、ベローズ 11の内側の容積が全体的に大きくなる。一方、駆動部 12を上述とは逆方向に変位させると、有効径の小さな小型べ口ーズ部 13が軸方向に膨張し有効径の大きな大型べローズ部 14が軸方向に収縮してべローズ 11には内径が小さ、部分が増加し、ベローズ 11の内側の容積が全体的に小さくなる。このように駆動部 12を軸方向に変位させることにより、ベローズ 11内の容積を変化させてポンプ動作が行われる。

[0015] なお、小型べローズ部 13と大型べローズ部 14の位置を逆にすると、駆動部 12を流入側つまり図 2において下側に変位させると、ベローズ 11の内部の容積は小さくなり、駆動部 12を流出側つまり図 2において上側に変位させると、ベローズ 11の内部の容積は大きくなる。

[0016] ベローズ 11の内側には弾性材料により成形され径方向に弾性変形自在の可撓性チューブ 17が組み込まれて、る。可撓性チューブ 17の一端部はその内側に嵌合される流入側アダプター 18により固定端部 15の開口孔 15aに固定され、可撓性チューブ 17の他端部はその内側に嵌合される流出側アダプター 19により固定端部 16の開口孔 16aに固定されている。可撓性チューブ 17および流入側と流出側のアダプタ一 18, 19は、薬液と反応しないようにフッ素榭脂であるフルォロエチレンパーフルォ口アルキルビュルエーテル共重合体 (PFA)により榭脂成形されて!、る。ベローズ 11も同様に PFAにより成形されている。これに対し、ベローズ 11には薬液に触れないので、 PFA以外の他の榭脂ゃ金属によりべローズを製造するようにしても良い。可撓性チューブ 17の両端部は円形の開口孔 15a, 16aに対応して断面円形となっており、両端部を除、て他の部分は図 4に示すように扁平形状となって、る。

[0017] ベローズ 11と可撓性チューブ 17とにより形成される空間は膨張収縮室 20となっており、この膨張収縮室 20内には、図 2に示すように、液体等の非圧縮性媒体 Lが封入されている。したがって、駆動部 12が小型べローズ部 13を軸方向に収縮させる方向に変位すると、有効径の大きな大型べローズ部 14の軸方向長さが大きくなつてべローズ 11の内側の膨張収縮室 20の容積が全体的に大きくなり、可撓性チューブ 17 が非圧縮性媒体 Lを介して径方向に膨張する。一方、駆動部 12が大型べローズ部 1 4を軸方向に収縮させる方向に変位すると、有効径の小さな小型べローズ部 13の軸方向長さが大きくなつてべローズ 11の内側の膨張収縮室 20の容積が全体的に小さくなり、可撓性チューブ 17が非圧縮性媒体 Lを介して径方向に収縮する。このように駆動部 12を軸方向に変位させることにより、非圧縮性媒体 Lを介して可撓性チューブ 17が径方向に膨張収縮し、可撓性チューブ 17内部のポンプ室 20aが膨張収縮されて可撓性チューブ 17はポンプ動作を行う。

[0018] ベローズ 11は装置本体 10aに取り付けられており、装置本体 10aは流入側の固定端部 15が取り付けられる流入側の支持部材 21と、流出側の固定端部 16が取り付けられる流出側の支持部材 22とを有している。それぞれの支持部材 21, 22は固定端部 16, 17が嵌合する嵌合孔を有し、図 1に示されるように外形がほぼ四辺形となった金属製の板材により形成されて、る。支持部材 21には固定端部 15に形成された係合溝に係合する固定プレート 23が取り付けられ、支持部材 22には固定端部 16に形成された係合溝に係合する固定プレート 24が取り付けられている。なお、それぞれの固定プレート 23, 24は 2つ割りとなっている。それぞれの支持部材 21, 22の間にはホルダー 25が配置され、ホルダー 25も図 1に示されるように外形がほぼ四辺形となつている。図 3に示すように、両方の支持部材 21, 22はそれぞれホルダー 25に対して複数の支柱 26により連結され、固定端部 15, 16は支持部材 21, 22を介して装置本体 10aに固定されている。

[0019] 図 2に示すように、ベローズ 11の外側にはほぼ円筒形状の駆動スリーブ 27が配置されて、る。駆動スリーブ 27はべローズ 11の外側に僅かな隙間を介してべローズ 11 と同軸状に配置され、ホルダー 25に軸受 28を介して回転自在に支持されている。駆動部 12にはこれに形成された係合溝に 2つ割りの固定プレート 29が係合しており、この固定プレート 29を介して駆動部 12には、ほぼ円筒形状の従動筒体 32が取り付けられており、この従動筒体 32は駆動スリーブ 27の外側に嵌合されている。

[0020] 駆動スリーブ 27の外面には雄ねじ 33が形成され、従動筒体 32には雄ねじ 33に嚙み合う雌ねじ 34が形成されている。したがって、駆動スリーブ 27を回転させると、ねじの嚙み合ヽによって駆動スリーブ 27の回転運動は従動筒体 32の軸方向移動に変換されて従動筒体 32は軸方向に駆動される。駆動スリーブ 27の回転に伴って従動筒体 32が回転することなく軸方向に移動するようにするために、図 1および図 3に示すように、ホルダー 25と支持部材 22とに両端が固定された複数本のガイドロッド 35 が従動筒体 32を貫通している。従動筒体 32にはガイドロッド 35に嵌合するカラー 36 が取り付けられている。

[0021] それぞれの雄ねじ 33および雌ねじ 34は、断面三角形のねじ山を有している力それぞれを台形ねじとしても良ぐ両方のねじ 33, 34の間にボールを介在させるようにしたボールねじとしても良い。また、駆動スリーブ 27の回転を従動筒体 32の軸方向移動に変換する構造であれば、駆動スリーブ 27と従動筒体 32の一方に突起を設け、他方に突起が係合する螺旋形状の係合溝を形成し、突起と係合溝との係合により駆動スリーブ 27の回転を従動筒体 32の軸方向移動に変換するようにしても良!、。

[0022] 駆動スリーブ 27を回転駆動するために、図 2に示すように駆動スリーブ 27には従動側のプーリ 37が設けられ、モータ 38の主軸に取り付けられた駆動側のプーリ 39と従動側のプーリ 37との間にはタイミングベルト 40が掛け渡されている。なお、それぞれのプーリ 37, 39をスプロケットに代えて両方のスプロケットにチェーンを掛け渡すようにしても良ぐ駆動スリーブ 27に歯車を設け、これに嚙み合う歯車をモータ 38の主軸に取り付けるようにしても良、。図 2に示すようにモータ 38は支持プレート 41に取り付けられており、この支持プレート 41は支持部材 21, 22およびホルダー 25の背面側に固定された垂直プレート 42に取り付けられるとともに、支持プレート 41の両側に設けられた補強フランジ 43が垂直プレート 42に取り付けられている。

[0023] モータ 38により従動側のプーリ 37を介して駆動スリーブ 27を一方向に回転すると、駆動スリーブ 27にねじ結合される従動筒体 32がー方の固定端部 15に向けて軸方向に駆動され、ベローズ 11の駆動部 12を固定端部 15に向けて軸方向に変位させる。これにより、ベローズ 11の内側の膨張収縮室 20が膨張して可撓性チューブ 17の内部のポンプ室 20aが膨張する。一方、モータ 38の回転を逆転させて駆動スリーブ 2 7を逆方向に回転すると、従動筒体 32が他方の固定端部 16に向けて軸方向に駆動され、ベローズ 11の駆動部 12を固定端部 16に軸方向に変位させる。これにより、ベローズ 11の内側の膨張収縮室 20が収縮して可撓性チューブ 17の内部のポンプ室 2 Oaが収縮する。

[0024] 図 2に示すように、流入側アダプター 18の連通孔 18aにはフォトレジスト液等の薬液を収容するタンク 44に接続される流路 45が接続され、流出側アダプター 19の連通孔 19aには薬液を塗布するノズル 46に接続される流路 47が接続されている。流路 45には流入側開閉弁 48が設けられており、この流入側開閉弁 48はポンプ室 20aが膨張するときに流路 45を開いてタンク 44内の薬液をポンプ室 20a内に流入させ、ポンプ室 20aが収縮するときに流路 45を閉じてポンプ室 20a内への薬液の流入を阻止する。流路 47には流出側開閉弁 49が設けられており、この流出側開閉弁 49はボンプ室 20aが膨張するときに流路 47を閉じて流路 47からポンプ室 20a内への薬液の逆流を阻止し、ポンプ室 20aが収縮するときに流路 47を開いてポンプ室 20a内の薬液をノズル 46に向けて吐出させる。それぞれの開閉弁 48, 49としては、逆止弁が使用されているが、逆止弁に代えて外部力もの信号により流路を開閉する電磁弁ゃェァーオペレート弁を使用するようにしても良ヽ。

[0025] 従動筒体 32には、図 2に示すように、センシングロッド 51が取り付けられ、センシングロッド 51に対応してセンサ 52が垂直プレート 42に取り付けられている。センサ 52 には隙間を介して相互に対向するように投光部と受光部とが設けられ、センシングロッド 51が投光部からの光を遮る位置と、透過させる位置とにより従動筒体 32の軸方向位置が検出される。モータ 38にはモータ主軸の回転数を検出するエンコーダ 53 が取り付けられており、センサ 52、エンコーダ 53からの検出信号はケーブル 54a, 5 4bを介して外部の制御回路に送られるとともに、モータ 38に対しては制御回路からケーブル 54cを介して駆動信号が送られるようになって!/、る。

[0026] 装置本体 10aには上下の支持部材 21, 22を有するポンプ部を覆うようにカバー 55 が取り付けられ、モータ 38を覆うようにカバー 56が取り付けられており、ケーブル 54a 〜54cは束ねられてカバー 56の外部に図 1および図 2において符号 54に示すように外部に繰り出されている。カバー 56には図 1に示すように、装置本体 10aを装置据え付け部材に取り付けるためのねじ部材が貫通する貫通孔 56aが形成されている。

[0027] この薬液供給装置においては、装置本体 10aに固定されたホルダー 25に回転自在に装着された駆動スリーブ 27がべローズ 11の外側にベローズ 11と同軸状に配置されており、駆動スリーブ 27の外側にベローズ 11と同軸状に嵌合された円筒形状の従動筒体 32により駆動部 12を軸方向に駆動するようにしたので、駆動部 12には駆動スリーブ 27の回転運動が従動筒体 32を介して軸方向に変換された駆動力が円周方向全体力も均等に軸方向に加えられることになり、駆動部 12は偏った駆動力を受けることなく軸方向に駆動される。これにより、駆動部 12はその中心軸が傾くことなく軸方向に駆動され、ポンプ吐出精度が高められる。し力も、駆動スリーブ 27の回転運動を直接従動筒体 32の軸方向移動に変換するようにしたので、ホルダー 25には軸方向の応力のみが加わり曲げ力が加わらないので、モータ 38の駆動力を駆動部 12 に伝達するための部材を大型な、し堅牢構造とする必要がなぐ大型のガイドを必要としないので、装置を小型化することができる。

[0028] 図 5は本発明の他の実施の形態である薬液供給装置の外観を示す斜視図であり、図 6は図 5における 6— 6線に沿う縦断面図である。なお、図 5および図 6においては、前述した図 1〜図 4に示された部材と共通する部材には同一の符号が付されている

[0029] 図 6に示すように、流入側アダプター 18には流路 45に連通する連通孔 18aを開閉する逆止弁 48aが組み込まれ、流出側アダプター 19には流路 47に連通する連通孔 19aを開閉する逆止弁 49aが組み込まれている。逆止弁 48aは流入側開閉弁を構成し、逆止弁 49aは流出側開閉弁を構成しており、それぞれの逆止弁 48a, 49aはァダプター 18, 19を介して固定端部 15, 16に取り付けられており、それぞれのアダプタ一 18, 19ίまカノ一 57, 58【こより覆われて!/ヽる。それぞれの逆止弁 48a, 49aiま特開 2001-153054号公報に記載されるように、ボール 61, 62が組み込まれるガイド部材をそれぞれのアダプター 18, 19に形成された収容孔に嵌合することにより形成される。図 5および図 6に示す薬液供給装置 10は、アダプター 18, 19に逆止弁 48a, 49a力 S 組み込まれていることを除いて図 1〜図 4に示した薬液供給装置 10と同様の構造となっている。

[0030] 図 1〜図 6に示すように、本発明の薬液供給装置においては、ベローズ 11の外側に円筒形状の駆動スリーブ 27を配置し、駆動スリーブ 27の回転運動をべローズ 11 の駆動部 12の軸方向移動に変換する従動筒体 32を駆動部 12に取り付けるようにしたので、駆動部 12を軸方向に駆動する際に駆動スリーブ 27は傾くことなぐそのため大型のガイドを必要としないから薬液供給装置の小型化を達成しつつ高精度で薬液を吐出することができる。

[0031] 上記実施の形態においては、ベローズ 11の内側に可撓性チューブ 17を組み込み、ベローズ 11と可撓性チューブ 17との間に形成される膨張収縮室 20を介して可撓性チューブ 17の内側のポンプ室 20aを膨張収縮させるようにしている力可撓性チューブ 17を設けることなぐベローズ 11の内側の膨張収縮室 20を直接ポンプ室としてポンプ動作を行うようにしても良ぐその場合にはべローズ 11を PFAにより成形することが好ましい。

[0032] 本発明は前記実施の形態に限定されるものではなぐ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、この薬液供給装置 10はフォトレジスト液のみならず他の薬液や純水を供給するためにも適用することができる。

産業上の利用分野

[0033] 本発明の薬液供給装置は、液晶基板や半導体集積回路を製造する製造プロセスにおいて、フォトレジスト液やエッチング液等の薬液を供給するために使用される。

Claims

請求の範囲

[1] ポンプ室を膨張させて当該ポンプ室内に薬液を吸引し、前記ポンプ室を収縮させて前記ポンプ室外に薬液を吐出する薬液供給装置であって、

小型べローズ部、当該小型べローズ部よりも軸方向の単位変位量当たりの容積変化が大き、大型べローズ部、および前記小型べローズ部と前記大型べローズ部との間に設けられる駆動部を有し、軸方向に弾性変形して前記ポンプ室を膨張収縮するベローズと、

当該べローズの流入側の固定端部が取り付けられる流入側の支持部材、および前記べローズの流出側の固定端部が取り付けられる流出側の支持部材を有する装置本体と、

前記べローズの外側に配置され、前記装置本体に回転自在に支持される駆動スリーブと、

前記駆動部に取り付けられ、前記駆動スリーブの回転運動を前記駆動部の軸方向移動に変換する従動筒体と、

前記駆動スリーブを回転駆動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。

[2] 請求項 1記載の薬液供給装置において、両端がそれぞれの前記固定端部に保持されるとともに内部にポンプ室を形成する可撓性チューブを前記べローズの内部に配置し、前記べローズと前記可撓性チューブとの間に形成される膨張収縮室に非圧縮性媒体を封入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、前記駆動スリーブに雄ねじを形成し、前記従動筒体に前記雄ねじに嚙み合う雌ねじ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、前記駆動手段はモータであり、当該モータのシャフトに固定された駆動プーリと、前記駆動スリーブに設けられた従動プーリとの間にタイミングベルトを設け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、前記ポンプ室の膨張時に前記ポンプ室内へ薬液を流入させ収縮時に前記ポンプ室への薬液の流入を阻止する流入側開閉弁を前記流入側の固定端部に設け、前記ポンプ室の膨張時に前記ポンプ室内への薬液の流入を阻止し収縮時に前記ポンプ室から薬液を流出させる流出側開閉弁を前記流出側の固定端部に設けることを特徴とする薬液供給装置。