WO2023188488A1

WO2023188488A1 - 液体供給装置

Info

Publication number: WO2023188488A1
Application number: PCT/JP2022/039529
Authority: WO
Inventors: 裕之村岡
Original assignee: 株式会社コガネイ
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2023-10-05
Also published as: TW202337568A

Abstract

液体タンク１１に収容された液体を塗布具１３に供給する液体供給装置１０は、液体供給路１２に設けられた第１のポンプ２１と第２のポンプ２２とを有し、塗布具１３に向けて流れる液体はフィルタ１４により濾過される。フィルタ１４を通過した液体を液体タンク１１に戻す戻し流路１５が設けられ、第１のポンプ２１と第２のポンプ２２の間には、流路開閉バルブ２３が設けられ、塗布具１３に液体を供給し戻し流路１５への液体の供給を停止する塗布モードと戻し流路１５に液体を供給し塗布具１３への液体の供給を停止する循環モードのいずれかに切り換えられる。

Description

液体供給装置

　本発明は、薬液等の液体を被塗布物に供給するための液体供給装置に関する。

　液体容器に収容された液体を被供給物に供給するための液体供給装置は、ポンプを有している。特許文献１および特許文献２に記載された薬液供給装置は、径方向に膨張収縮自在の可撓性チューブであるチューブフラムからなるポンプを備えている。液体容器に収容されたフォトレジスト液やポリイミド液等の薬液は、フィルタを通過してポンプにより被塗布物の半導体ウエハの表面に供給される。

　液体供給装置に適用されるポンプとしては、チューブフラムポンプのみならず、軸方向に伸縮自在の可撓性のベローズを備えたベローズポンプ、およびピストンがシリンダに往復動自在に装着されたピストンポンプ等がある。小型のピストンポンプはシリンジポンプとも言われる。

特開２０００－１２０５３０号公報特開２００５－８３３３７号公報

　特許文献１に記載された薬液供給装置は、単一のポンプから吐出された液体を液体供給路の上流側や液体容器に戻すための戻し流路を有しており、塗布具から液体が塗布されていないときには、戻し流路を介して液体を上流部に戻すことができる。これにより、液体はフィルタを複数回通過して濾過されるので、液体に含まれている微小粒子つまりパーティクルや気泡等の異物をフィルタにより除去し、被塗布物に塗布される液体に含まれる異物を低減することができる。

　単一のポンプを備えた薬液供給装置において、液体の循環回数を増加させるには、限られた時間内での液体の流量を増加させる必要がある。しかしながら、ポンプは、被塗布物への塗布量ないし塗布動作に最適化された構造となっており、このタイプのポンプの流量を増加させるには限界がある。

　本発明の目的は、フィルタが設けられた液体供給路内を循環する液体量を増加させ、液体に含まれる異物の低減量を高めることにある。

　本発明の液体供給装置は、被塗布物に液体を塗布する塗布具に、液体収容部に収容された液体を供給する液体供給装置であって、前記液体収容部に収容された液体を前記塗布具に供給する液体供給路にそれぞれ設けられる第１のポンプおよび第２のポンプと、前記塗布具に向けて流れる液体を濾過するフィルタと、前記フィルタを通過した液体を前記液体収容部に戻す戻し流路と、前記第１のポンプと前記第２のポンプの間に設けられ、前記第１のポンプと前記第２のポンプとの連通を遮断する閉状態と、連通させる開状態とのいずれかに切り換える流路開閉バルブと、前記塗布具に液体を供給し前記戻し流路への液体の供給を停止する塗布モードおよび前記戻し流路に液体を供給し前記塗布具への液体の供給を停止する循環モードのいずれかに切り換える制御部と、を有し、前記塗布モードにおいて、前記第１のポンプと前記第２のポンプの一方は、被塗布物へ液体を吐出し、前記循環モードにおいて、前記第１のポンプと前記第２のポンプの一方は、前記戻し流路へ液体を吐出し、前記第１のポンプと前記第２のポンプは連続的に液体を吐出する。

　循環モードにおいては戻し流路に液体が連続的に循環し、戻し流路により液体収容部に向けて戻された液体が液体供給路に供給されるので、液体はフィルタを複数回通過し、液体に含まれる異物を低減させることができる。第１と第２のポンプを備えているので、循環モードにおいて液体を常に循環させるとともに、塗布モードにおいて吐出量を高精度に制御できる。

一実施の形態である液体供給装置を示す概略図である。液体供給装置を構成するポンプユニットの一例を示す一部切欠き側面図である。図２の要部を示す拡大断面図である。図３におけるＡ－Ａ線断面図である。図２に示した流路開閉電磁バルブの要部を示す断面図であり、（Ａ）は流路開閉電磁バルブが閉じた状態を示し、（Ｂ）は流路開閉電磁バルブが開いた状態を示す。液体供給装置の制御回路を示すブロック図である。塗布具に液体を供給するためのポンプユニットの駆動形態の一例を示すタイムチャートである。他の実施の形態である液体供給装置を示す概略図である。ポンプユニットの変形例の要部を示す一部切欠き側面図である。ポンプユニットの他の変形例を示す一部切欠き側面図である。図１０に示したポンプユニットの駆動形態の一例を示すタイムチャートである。ポンプユニットを構成するポンプの変形例を示す断面図である。さらに他の実施の形態である液体供給装置を示す概略図である。

　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。それぞれの図面においては、共通性を有する部材には同一の符号が付されている。

　図１に示す液体供給装置１０は、液体収容部としての液体タンク１１に収容されたフォトレジスト液等の液体Ｌを、半導体ウエハ等の被塗布物に塗布するために使用される。液体供給装置１０は、配管やホース等からなる液体供給路１２を有し、液体供給路１２の先端にはノズル等の塗布具１３が設けられており、液体供給路１２の基端部は液体タンク１１に接続されている。

　ポンプユニット２０が液体供給路１２に設けられており、ポンプユニット２０は２台のポンプ２１、２２を有し、２台のポンプ２１、２２は液体供給路１２に直列となって設けられている。液体供給路１２の上流側に設置されるポンプ２１を第１のポンプとし、下流側に設置されるポンプ２２を第２のポンプとする。両方のポンプ２１、２２により液体タンク１１内の液体は塗布具１３に供給される。流路開閉バルブ２３が第１のポンプ２１と第２のポンプ２２の間に設けられ、流路開閉バルブ２３は第１のポンプ２１と第２のポンプとの連通を遮断する閉位置と、連通させる開位置とに切り換えられる。

　ポンプ２２から吐出された液体を濾過するためのフィルタ１４がポンプ２２よりも下流側に位置させて液体供給路１２に設けられている。フィルタ１４を通過した液体を液体タンク１１に戻すために、戻し流路１５が液体供給路１２と液体タンク１１との間に設けられている。フィルタ１４の下流側に位置させて液体供給路１２には、戻し流路１５と液体供給路１２とを接続する接続部１６が設けられている。

　塗布バルブ２４が接続部１６と塗布具１３との間に設けられており、塗布バルブ２４はフィルタ１４を介して第２のポンプ２２と塗布具１３との間の流路を連通させて液体を塗布具１３に供給する開状態と、流路の連通を遮断して液体の供給を停止する閉状態とに開閉作動する。

　循環バルブ２５が戻し流路１５に設けられており、循環バルブ２５は、戻し流路１５を介して液体供給路１２と液体タンク１１との間の流路を連通させて液体を液体タンク１１に戻す開状態と、戻し流路１５を遮断する閉状態とに開閉作動する。

　塗布バルブ２４を開状態つまりＯＮ状態とし、循環バルブ２５を閉状態つまりＯＦＦ状態とすると、第２のポンプ２２から吐出してフィルタ１４で濾過された液体は、塗布バルブ２４を通過して塗布具１３に供給される。このように、塗布具１３に液体を供給し戻し流路１５への液体の供給を停止することを塗布モードと定義する。一方、塗布バルブ２４を閉状態つまりＯＦＦ状態とし、循環バルブ２５を開状態つまりＯＮ状態とすると、フィルタ１４で濾過された液体は、戻し流路１５を流れて液体タンク１１に戻される。このように、戻し流路１５に液体を供給し塗布具１３への液体の供給を停止することを循環モードと定義する。

　液体供給装置１０は、塗布モードと循環モードとのいずれかで作動することができるので、塗布具１３から液体が塗布されていないときには、戻し流路１５を介して液体を液体タンク１１に戻すことができる。これにより、液体はフィルタ１４を複数回通過して濾過されるので、液体に含まれている微小粒子、パーティクル、気泡等の異物がフィルタ１４により除去され、液体に含まれる異物を低減することができる。なお、図１３に示すようにフィルタ１４を戻し流路１５の接続部１６と循環バルブ２５の間に配置してもよい。その場合、フィルタ１４の影響を受けることがないので、より高い吐出精度で異物が低減された液体を塗布することができる。フィルタ１４を戻し流路１５に配置する場合は、一定時間循環モードで作動させた後、塗布モードで作動させるようにすると、異物を低減した液体を塗布具１３に供給することができて好ましい。

　図２は液体供給装置１０を構成するポンプユニット２０の一例を示す一部切欠き側面図である。図３は図２の要部を示す拡大断面図であり、図４は図３におけるＡ－Ａ線断面図である。

　ポンプユニット２０は、直方体形状のポンプブロック３１を有している。ポンプブロック３１は６つの面を有しており、図２および図３において左側の面を正面３１ａとし、反対側面を背面３１ｂとし、下側の面を下端面３１ｃとし、上側の面を上端面３１ｄとする。図４において左右の面を側面３１ｅ、３１ｆとする。正面３１ａと背面３１ｂは平行であり、下端面３１ｃと上端面３１ｄは平行であるとともに正面３１ａと背面３１ｂに対して直角である。

　底付きの第１のシリンダ孔３２が背面３１ｂに開口してポンプブロック３１に設けられ、底付きの第２のシリンダ孔３３が背面３１ｂに開口してポンプブロック３１に設けられている。両方のシリンダ孔３２、３３は相互に平行である。このように、ポンプブロック３１は、２つのシリンダ孔３２、３３が単一のブロック部材に一体形成された一体型である。正面３１ａおよび上下の端面３１ｃ、３１ｄは外部に露出した外面である。

　ポンプブロック３１の背面３１ｂは駆動機構取付面であり、ポンプ駆動機構３４が背面３１ｂに装着される。ポンプ駆動機構３４は第１のポンプ２１と第２のポンプ２２とを駆動する。ポンプ２１はポンプ部材としてのプランジャ３５を有し、ポンプ２２はポンプ部材としてのプランジャ３６を有している。

　プランジャ３５はシリンダ孔３２に往復動自在に装着される。第１のポンプ室２１ａがシリンダ孔３２とプランジャ３５により形成され、ポンプ室２１ａはプランジャ３５の往復動により膨張収縮される。プランジャ３５の収縮限位置は、プランジャ３５が第１のシリンダ孔３２の底面に最接近した位置により設定される。プランジャ３６はシリンダ孔３３に往復動自在に装着される。第２のポンプ室２２ａがシリンダ孔３３とプランジャ３６により形成され、ポンプ室２２ａはプランジャ３６の往復動により膨張収縮される。プランジャ３６の収縮限位置は、プランジャ３６がシリンダ孔３３の底面に最接近した位置により設定される。図２および図３においては、プランジャ３６がシリンダ孔３３の底面に最接近した状態を示す。

　プランジャ３５とシリンダ孔３２の間には僅かな隙間が設けられており、ポンプ室２１ａからの液体の漏出はシール部材３７により防止される。同様に、ポンプ室２２ａからの液体の漏出はシール部材３８により防止される。

　第１の吸入流路３９がポンプブロック３１に形成され、吸入流路３９は開口面である下端面３１ｃに開口し、ポンプ室２１ａに連通する。第１の吐出流路４１がポンプブロック３１に形成され、吐出流路４１は弁取付面である正面３１ａに開口し、ポンプ室２１ａに連通する。吐出流路４１は、第１の連通部である連通部４１ａと吐出部４１ｂとを備える。連通部４１ａは、ポンプ室２１ａに連通し、吸入流路３９に同軸状であって、シリンダ孔３２に垂直である。吐出部４１ｂは、シリンダ孔３２と平行であり、正面３１ａに開口している。

　第２の吸入流路４２がポンプブロック３１に形成され、吸入流路４２は取付面である正面３１ａに開口し、ポンプ室２２ａに連通する。第２の吐出流路４３がポンプブロック３１に形成され、吐出流路４３は開口面である上端面３１ｄに開口し、ポンプ室２２ａに連通する。吸入流路４２は、第２の連通部である連通部４２ａと吸入部４２ｂとを備える。連通部４２ａは、ポンプ室２２ａに連通し、吐出流路４３と同軸状であり、シリンダ孔３３に垂直である。吸入部４２ｂは、シリンダ孔３３と平行であり、吐出部４１ｂと平行となって正面３１ａに開口している。

　ポンプ駆動機構３４は、ポンプ部材としてのプランジャ３５を往復動するための第１のモータ４４と、ポンプ部材としてのプランジャ３６を往復動するための第２のモータ４５とを備えている。プランジャ３５にねじ結合されるナットがポンプ駆動機構３４の内部に組み込まれており、モータ４４の主軸の回転運動は、ナットを介してプランジャ３５の直線往復運動に変換される。同様に、モータ４５の主軸の回転運動は、プランジャ３６の直線往復運動に変換される。

　プランジャ３５がポンプ室２１ａを膨張させる方向に駆動されてポンプ２１が吸入動作を行うときには、吸入流路３９からポンプ室２１ａに液体が吸入される。一方、プランジャ３６がポンプ室２２ａを収縮させる方向駆動されてポンプ２２が吐出動作を行うときには、ポンプ室２２ａから吐出流路４３に液体が吐出される。

　図１に示した流路開閉バルブ２３としての流路開閉電磁バルブ２３ａが弁取付面としての正面３１ａに取り付けられている。流路開閉電磁バルブ２３ａは、ポンプ２１が吸入動作し、ポンプ２２が吐出動作するときに、吐出流路４１と吸入流路４２との連通を遮断する。さらに、流路開閉電磁バルブ２３ａは、ポンプ２２が吸入動作し、ポンプ２１が吐出動作するときに、吐出流路４１と吸入流路４２とを連通させる。このときには、ポンプ２１の吐出動作により、ポンプ室２２ａに液体が供給されるとともに、フィルタ１４に向けてポンプ室２２ａから液体が吐出される。つまり、ポンプ２１が吐出動作を行うとともに、ポンプ２２が吸入動作を行うときには、流路開閉電磁バルブ２３ａを介してポンプ室２１ａからポンプ室２２ａに液体が供給される。

　このように、流路開閉電磁バルブ２３ａは、ポンプブロック３１の外側に設けられ、吐出流路４１と吸入流路４２とを連通させる開状態と、連通を遮断する閉状態とに動作する。それぞれのポンプ２１、２２が吐出動作を行うときのモータ４４、４５の回転方向を正転方向とすると、吸入動作するときにはモータ４４、４５は逆転方向に駆動される。

　図２および図３に示されるポンプブロック３１においては、シリンダ孔３２の径Ｄ1とシリンダ孔３３の径Ｄ2は同一径（Ｄ1＝Ｄ2）であり、両方のシリンダ孔３２、３３の横断面積は同一である。また、ポンプ２１のプランジャ３５の往復動ストロークＳ１は、ポンプ２２のプランジャ３６の往復動ストロークＳ２の２倍（Ｓ１＝２Ｓ２）であり、プランジャ３５の往復動時の速度は、プランジャ３６の往復動時の速度の２倍に設定されている。これにより、ポンプ２２の吐出量と吸入量を単位時間当たりＬとすると、ポンプ２１の単位時間当たりの吐出量と吸入量は２Ｌとなる。つまり、ポンプ２１の吐出量はポンプ２２の吐出量の２倍である。

　上述のように、ポンプ２１の単位時間当たりの吐出量は、ポンプ２２の単位時間当たりの吸入量の２倍であり、流路開閉電磁バルブ２３ａが開いた状態のもとでは、ポンプ２１が吐出動作するとともにポンプ２２が吸入動作する。これにより、ポンプ室２１ａ内の液体がポンプ室２２ａに流入するとともにポンプ室２２ａからフィルタ１４に向けて吐出される。つまり、ポンプ２２のプランジャ３６が吸入動作し、ポンプ２１のプランジャ３５が吐出動作するときには、プランジャ３５の吐出動作により、ポンプ室２１ａ内の液体は、ポンプ室２２ａに供給されるとともにポンプ室２２ａを介して吐出流路４３に吐出される。

　したがって、ポンプユニット２０から液体を吐出する吐出動作には、ポンプ２１の吐出動作によりポンプ２２を通過させて吐出する吐出パターンと、ポンプ２２の吐出動作により吐出する吐出パターンとがある。

　吐出流路４３に流れる液体は、ポンプブロック３１の下端面から上端面に向けて流路内を流れるので、ポンプユニット２０に供給される液体に気泡が含まれていても、気泡が流路内に留まることなく、気泡を外部に排出することができる。

　図５は図２に示された流路開閉電磁バルブ２３ａの要部を示す断面図である。流路開閉電磁バルブ２３ａは、ソレノイドケース４６が設けられた弁収容ケース４７を有し、ポートプレート４８が弁収容ケース４７に取り付けられる。流路開閉電磁バルブ２３ａは、外部からの制御信号に基づいて弁部材４９を開閉動作させ開状態と閉状態を切り換える弁駆動部を有している。弁駆動部としての可動鉄心５０がソレノイドケース４６内に軸方向に往復動自在に装着され、コイルばね５１により、ポートプレート４８に向けて突出する方向のばね力が可動鉄心５０に加えられている。図示しないコイルがソレノイドケース４６に組み込まれており、コイルに制御信号としての駆動電流が印加されると、可動鉄心５０はばね力に抗して後退する方向に駆動される。ポートプレート４８は、図２および図３に示されるように、ねじ部材５２によりポンプブロック３１の正面３１ａに取り外し自在に装着される。ねじ部材５２が取り付けられるねじ取付孔５２ａがポートプレート４８に形成されている。

　図５に示されるように、揺動アーム５３が弁収容ケース４７内に配置され、揺動アーム５３は可動鉄心５０の前方を可動鉄心５０を横切る方向に延びている。揺動アーム５３の基端部は支持軸５４により弁収容ケース４７に揺動自在に支持される。弁駆動レバー５５が揺動アーム５３とポートプレート４８との間に配置され、弁駆動レバー５５は揺動アーム５３に沿って延びている。弁駆動レバー５５の長手方向中央部は支持軸５６により弁収容ケース４７内に揺動自在に支持され、弁駆動レバー５５は支持軸５６を中心に揺動する。

　弁部材４９はゴム製であり、弁駆動レバー５５に設けられており、弁部材４９とポートプレート４８とにより液体流路５７が形成される。流入孔５８と流出孔５９がポートプレート４８に形成され、流入孔５８と流出孔５９は液体流路５７により連通される。流入孔５８は第１の吐出流路４１に連通され、流出孔５９は第２の吸入流路４２に連通される。開閉部４９ａが流出孔５９に対応して弁部材４９に設けられており、開閉部４９ａは流出孔５９を開閉する。コイルばね６０が揺動アーム５３の基端部と弁駆動レバー５５の一端部との間に配置され、コイルばね６０は開閉部４９ａが流出孔５９を開く方向のばね力を弁駆動レバー５５に加える。

　作動部５３ａが揺動アーム５３の先端部に設けられ、作動部５３ａは弁駆動レバー５５の他端部に接触している。力点部５３ｂが揺動アーム５３の長手方向中央部に設けられ、力点部５３ｂは可動鉄心５０に向けて突出し、可動鉄心５０の先端面が力点部５３ｂに接触している。可動鉄心５０は揺動アーム５３の長手方向中央部に接触しているので、作動部５３ａの揺動ストロークは、可動鉄心５０の軸方向ストロークよりも拡大され、拡大された作動部５３ａの揺動ストロークにより、開閉部４９ａは開閉作動される。したがって、小型の流路開閉電磁バルブ２３ａにより、液体流路５７と流出孔５９との連通開度を確保しつつ、開閉部４９ａは高速で流出孔５９を開閉することができる。

　図５（Ａ）はコイルばね５１のばね力により、開閉部４９ａが流出孔５９を塞いで流入孔５８と流出孔５９の連通を遮断した状態、つまり閉じた状態を示す。図５（Ｂ）はコイルに駆動電流が印加されて可動鉄心５０が後退駆動されてコイルばね６０のばね力により開閉部４９ａが流出孔５９から離れて流入孔５８と流出孔５９とを連通させた状態、つまり開いた状態を示す。

　流路開閉電磁バルブ２３ａはポンプブロック３１の内部に組み込まれることなく、外部に設けられているので、ねじ部材５２を緩めることにより、流路開閉電磁バルブ２３ａを容易にポンプブロック３１から取り外すことができ、流路開閉電磁バルブ２３ａの点検や交換等のメンテナンス性を向上させることができる。

　吸入側バルブ６１が第１の開口面としての下端面３１ｃに設けられている。図３に示される吸入側バルブ６１は逆止弁である。吸入側バルブ６１は、図３に示されるように、下端面３１ｃに取り付けられる弁ケース６２を有し、第１の吸入流路３９に連通する弁室６３が弁ケース６２に設けられている。吸入ポート６２ａが弁ケース６２に設けられ、液体タンク１１に接続される液体供給路１２の吸入側部１２ａが吸入ポート６２ａに接続される。ボールからなる弁体６４が弁室６３に設けられている。吸入側バルブ６１は、プランジャ３５の吸入動作時に液体タンク１１に収容された液体Ｌをポンプ室２１ａに案内し、プランジャ３５の吐出動作時には弁体６４が弁室６３を閉じて液体タンク１１への液体の逆流を阻止する。

　吐出側バルブ６５が開口面としての上端面３１ｄに設けられている。図３に示される吐出側バルブ６５は吸入側バルブ６１と同様に逆止弁である。吐出側バルブ６５は、上端面３１ｄに取り付けられる弁ケース６６を有し、液体供給路１２の吐出側部１２ｂに連通する弁室６７が弁ケース６６に設けられている。吐出ポート６６ａが弁ケース６６に設けられ、吐出側部１２ｂが吐出ポート６６ａに接続される。ボールからなる弁体６８が弁室６７内に設けられている。吐出側バルブ６５は、液体供給装置１０の停止時に、弁体６８が弁室６７を閉じて塗布具１３からの液ダレを防止する。

　図６は、液体供給装置１０の制御回路を示すブロック図であり、上述した第１のポンプ２１のモータ４４、第２のポンプ２２のモータ４５、流路開閉電磁バルブ２３ａ、塗布バルブ２４および循環バルブ２５は、制御部７０により作動が制御される。制御部７０は操作盤６９に接続されており、操作盤６９に設けられた図示しない指令キーにより液体供給装置１０の作動が開始される。制御部７０は制御信号を演算するマイクロプロセッサや制御プログラムが格納されるメモリ等を有している。制御部７０によってポンプ２１、２２とバルブ２３ａ、２４、２５の作動が制御され、液体供給装置１０は塗布モードと循環モードに設定される。

　図７は、液体供給装置１０により塗布具１３に液体を供給するためのポンプの駆動形態の一例を示すタイムチャートである。図７においては、３回の塗布モード１、２，３と２回の循環モード１、２を示す。

　ポンプユニット２０からフィルタ１４への液体の吐出動作は、第１のポンプ２１の吐出動作による第１吐出パターンと、第２のポンプ２２の吐出動作による第２吐出パターンとがある。第１吐出パターンにおいては第２のポンプ２２のポンプ室２２ａに液体が供給される。この吐出動作は塗布モードと循環モードのいずれでも共通である。

　図７における塗布モード１においては、ポンプ２２による第２吐出パターンによりフィルタ１４を介して塗布具１３に液体が連続的に供給される。塗布モード１が終了した後の循環モード１においては、塗布モード１が第２吐出パターンで終了したので、循環モード１においては第１吐出パターンにより循環モード１が実行される。循環モード１に引き続いて、さらに循環モード２が行われるときには、第２の吐出パターンに切り換えられる。循環モード２の後に塗布モード３が行われるときは、第１の塗布パターンに切り換えられる。このように、循環モードにおいては、第１のポンプ２１と第２のポンプ２２の一方が吐出動作を行い、戻し流路１５に戻し流量の液体を連続して流す。

　塗布モード２に引き続いてさらに塗布モード３が行われるときには、塗布モード２が第２吐出パターンにより液体が塗布されたので、図７に示されるように、第１吐出パターンにより液体が塗布具１３に供給される。複数回の塗布モードが繰り返されるときには、第１吐出パターンと第２吐出パターンとが交互に行われる。第１吐出パターンでの塗布モード３の次に循環モード２が行われるときには、第２吐出パターンに切り換えられる。

　このように、塗布モードにおいては、第１のポンプ２１と第２のポンプ２２の一方から被塗布物に所定の塗布量の液体が吐出される。一方、循環モードにおいては、第１のポンプ２１と第２のポンプ２２の一方が液体を戻し流路１５に連続的に流す。循環モードの時間の方が塗布モードの時間より長い場合は、第１のポンプ２１と第２のポンプ２が交互に液体を戻し流路に連続的に流す。また、塗布モードを複数回繰り返した後に、循環モードに切り換えることも可能であり、１回の塗布モードが実行された後に循環モード１回または複数回を行うことも可能である。

　図７に示した塗布モードと循環モードの時間は、プランジャ３５がストロークＳ１だけ移動する時間であり、プランジャ３６がストロークＳ２だけ移動する時間であり、相互に同一時間である。図７においては、循環モードを２回繰り返しているが、３回以上繰り返してもよいし塗布モードと循環モードを１回ごとに切り換えてもよい。

　図８は他の実施の形態である液体供給装置１０を示す概略図である。この液体供給装置１０においては、図１に示した塗布バルブ２４と循環バルブ２５が設けられていない。三方弁２６が戻し流路１５と液体供給路１２との接続部に設けられており、三方弁２６は、フィルタ１４を通過した液体を塗布具１３に供給する塗布モードと、液体を液体タンク１１に戻す循環モードのいずれかに切り換える切換手段を構成している。なお、図８の液体供給装置１０において、フィルタ１４は戻し流路１５に配置してもよい。

　図９は、変形例であるポンプユニット２０の要部を示す断面図である。図９のポンプブロック３１に形成された第１のシリンダ孔３２の断面積は、第２のシリンダ孔３３の断面積の２倍に設定されている。したがって、プランジャ３５の往復動ストロークＳ１とプランジャ３６の往復動ストロークＳ２を同一とすることにより、プランジャ３５によるポンプ室２１ａからの液体の吐出量は、図２および図３に示したポンプユニット２０と同様に、プランジャ３６によりポンプ室２２ａからの液体の吐出量の２倍に設定される。図９に示すポンプユニット２０を備えた液体供給装置１０においても、図７に示すように、塗布モードと循環モードとを行うことができる。

　図１０は、他の変形例であるポンプユニット２０を示す断面図である。吸入側のポートブロック７１がポンプブロック３１の開口面である下端面３１ｃ取り付けられ、吐出側のポートブロック７２がポンプブロック３１の開口面である上端面３１ｄに取り付けられる。

　ポートブロック７１は、吸入流路３９に連通される吐出流路７３と、吸入ポート７１ａに連通する吸入流路７４とを有し、図１に示した液体供給装置１０と同様に、液体供給路の吸入側部１２ａが吸入ポート７１ａに接続される。吸入側バルブ６１としての吸入側電磁バルブ６１ａがポートブロック７１に取り付けられる。吸入側電磁バルブ６１ａは、流路開閉電磁バルブ２３ａと同様の構造であり、吸入流路７４は吸入側電磁バルブ６１ａの流入孔に連通され、吐出流路７３は流出孔に連通される。吸入側電磁バルブ６１ａは、吸入流路７４と吐出流路７３とを連通させて、第１の吸入流路３９と吸入ポート７１ａとを連通させる開いた状態と、連通を遮断する閉じた状態とに、外部から印加される駆動信号により作動する。

　吐出側のポートブロック７２は、吐出流路４３に連通される吸入流路７５と、吐出ポート７２ａに連通する吐出流路７６とを有し、図２および図３に示したポンプユニット２０と同様に、液体供給路１２の吐出側部１２ｂが吐出ポート７２ａに接続される。吐出側バルブ６５としての吐出側電磁バルブ６５ａがポートブロック７２に取り付けられる。吐出側電磁バルブ６５ａは、流路開閉電磁バルブ２３ａおよび吸入側電磁バルブ６１ａと同様の構造であり、吸入流路７５と吐出流路７６とを連通させて、第２の吐出流路４３と吐出ポート７２ａとを連通させる開いた状態と、連通を遮断する閉じた状態とに、外部から印加される駆動信号により作動する。

　図１０に示されるように、流路開閉電磁バルブ２３ａと吸入側電磁バルブ６１ａと吐出側電磁バルブ６５ａがポンプブロック３１の正面３１ａ側に配置されると、それぞれの電磁バルブの交換等のメンテナンスを容易に行うことができる。

　図１０に示されるポンプユニット２０においては、吸入側電磁バルブ６１ａと吐出側電磁バルブ６５ａが外部からの制御信号に基づいて開状態と閉状態とを切り換える電磁バルブであり、図２および図３に示したポンプユニット２０においては、吸入側バルブ６１と吐出側バルブ６５が逆流を阻止する逆止弁である。これに対し、それぞれのポンプユニット２０において、吸入側バルブ６１と吐出側バルブ６５の一方を、電磁バルブとし、他方を逆止弁としても良い。

　図１１は、図１０に示すように吸入側電磁バルブ６１ａと吐出側電磁バルブ６５ａとを備えたポンプユニット２０の駆動形態の一例を示すタイムチャートである。

　図１１に示す場合には、塗布モードと循環モードのいずれにおいても、第１のポンプ２１の吐出動作によりフィルタ１４に向けて液体を吐出する第１吐出パターンのときには、吸入側電磁バルブ６１ａはＯＦＦに設定される。一方、フィルタ１４に向けて第２のポンプ２２の吐出動作により液体を吐出する第２吐出パターンのときには、吸入側電磁バルブ６１ａはＯＮに設定される。

　図１１における循環モードにおいては、図７に示した循環モードと同様に、第１のポンプ２１と第２のポンプ２２の一方が戻し流路１５に戻し流量の液体を吐出する。

　図１２はポンプユニット２０を成形するポンプの変形例を示す断面図である。図１２はチューブフラムポンプ８１を示しており、上述したピストンポンプである第１のポンプ２１と第２のポンプ２２に代えて、チューブフラムポンプ８１を使用することができる。ただし、第１のポンプ２１を構成するチューブフラムポンプ８１の吐出量が第２のポンプ２２を構成するチューブフラムポンプ８１の吐出量の２倍となるように、吐出容量は相互に相違する。

　チューブフラムポンプ８１は、収容部材としての円筒形状の収容容器８２と、これの一端部に設けられる流入側の継手部材８３と、他端部に設けられる流出側の継手部材８４とを有している。流入側の継手部材８３には液体供給路１２の吸入側部１２ａが接続され、流出側の継手部材８４には吐出側部１２ｂが接続される。可撓性のチューブつまりチューブフラム８５が収容容器８２内に設けられており、チューブフラム８５は、流入側の継手部材８３に固定される流入側の固定端部８５ａと、流出側の継手部材８４に固定される流出側の固定端部８５ｂと、両方の固定端部８５ａ、８５ｂの間の弾性変形部８５ｃとを有している。継手部材８３，８４とチューブフラム８５は、それぞれフッ素樹脂等の合成樹脂により形成されている。

　チューブフラム８５によりその内側のポンプ室８６と、外側の液体収容室８７とに仕切られており、液体収容室８７はチューブフラム８５と収容容器８２との間に形成されている。液体収容室８７には非圧縮性である液体が液媒体Ｍとして充填されており、収容容器８２に形成された給排ポート８８を介して外部から液体収容室８７に液媒体Ｍが供給される。給排ポンプ８９が給排ポート８８に接続されている。この給排ポンプ８９は直線往復動するロッド９１に取り付けられたベローズ９２を有しており、ロッド９１は電動モータや空気圧シリンダ等の駆動部材により軸方向に駆動される。ベローズ９２の外側の液体収容室９３にも液媒体が充填されており、液媒体Ｍにより液体収容室９３はチューブフラムポンプ８１の液体収容室８７に連通している。

　給排ポンプ８９を駆動することにより、液体収容室９３から液体収容室８７に向けて液媒体Ｍが供給されると、液体収容室８７の液媒体によりチューブフラム８５の弾性変形部８５ｃは径方向に収縮しポンプ室８６が収縮する。一方、液体収容室８７から液媒体Ｍが排出されると、弾性変形部８５ｃは径方向に膨張し、ポンプ室８６が膨張する。逆止弁９４が液体供給路１２の吸入側部１２ａに設けられ、逆止弁９５が吐出側部１２ｂに設けられており、ポンプ室８６が膨張すると、吸入側部１２ａから液体Ｌがポンプ室８６に流入する。このときには、吐出側部１２ｂからの液体の逆流が阻止される。一方、ポンプ室８６が収縮すると、ポンプ室８６から吐出側部１２ｂに向けて液体Ｌが流出する。このときには、吸入側部１２ａへの液体の逆流が阻止される。逆止弁９４を継手部材８３に組み込み、逆止弁９５を継手部材８４に組み込むこともできる。また、給排ポンプ８９にベローズ９２を設けることなく、ロッド９１によって液媒体Ｍを、液体収容室８７に給排してもよい。

　第１のポンプ２１および第２のポンプ２２としてチューブフラムポンプ８１を使用した場合においても、図７および図１１に示すようにして液体供給装置１０を駆動することができる。

　図１３はさらに他の実施の形態である液体供給装置を示す概略図である。この液体供給装置１０においては、前述のように、フィルタ１４が戻し流路１５に配置されている。

　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、それぞれのポンプの形態としては、ピストンポンプ、チューブフラムポンプのみならず、ベローズポンプとしてもよい。戻し流路１５にフィルタ１４を配置する場合、フィルタ１４は循環バルブ２５の下流に設けてもよいし、上流に設けてもよい。また、塗布モードと循環モードの時間は同じとしているが、塗布に適した流量や循環に適した流量に合わせて塗布モードと循環モードの時間を相違させてもよい。

　この液体供給装置は、半導体ウエハにフォトレジスト液等の薬液を塗布する場合のように、被塗布物に液体を供給するために適用される。

Claims

　被塗布物に液体を塗布する塗布具に、液体収容部に収容された液体を供給する液体供給装置であって、
　前記液体収容部に収容された液体を前記塗布具に供給する液体供給路にそれぞれ設けられる第１のポンプおよび第２のポンプと、
　前記塗布具に向けて流れる液体を濾過するフィルタと、
　前記フィルタを通過した液体を前記液体収容部に戻す戻し流路と、
　前記第１のポンプと前記第２のポンプの間に設けられ、前記第１のポンプと前記第２のポンプとの連通を遮断する閉状態と、連通させる開状態とのいずれかに切り換える流路開閉バルブと、
　前記塗布具に液体を供給し前記戻し流路への液体の供給を停止する塗布モードと、前記戻し流路に液体を供給し前記塗布具への液体の供給を停止する循環モードとのいずれかに切り換える制御部と、
を有し、
　前記塗布モードにおいて、前記第１のポンプと前記第２のポンプの一方は、被塗布物へ液体を吐出し、
　前記循環モードにおいて、前記第１のポンプと前記第２のポンプの一方は、前記戻し流路へ液体を吐出することにより戻し流量の液体を連続して流す、液体供給装置。
　請求項１記載の液体供給装置において、
　前記第１のポンプと前記第２のポンプは直列に接続され、下流側のポンプと前記塗布具との間に前記フィルタが配置され、前記塗布具と前記フィルタの間に前記戻し流路と前記液体供給路を接続する接続部が設けられる、液体供給装置。
　請求項１記載の液体供給装置において、
　前記第１のポンプと前記第２のポンプは直列に接続され、前記戻し流路に前記フィルタが配置され、下流側のポンプと前記塗布具との間に前記戻し流路と前記液体供給路を接続する接続部が設けられる、液体供給装置。
　請求項２または３に記載の液体供給装置において、
　前記接続部と前記塗布具の間に設けられる塗布バルブと、
　前記戻し流路に設けられる循環バルブと、を有し、
　前記循環モードでは、前記塗布バルブを閉じるとともに前記循環バルブを開き、
　前記塗布モードでは、前記塗布バルブを開くとともに前記循環バルブを閉じる、液体供給装置。
　請求項２または３に記載の液体供給装置において、
　前記接続部に、前記塗布モードと前記循環モードを切り換える切換手段を設ける、液体供給装置。
　請求項１～５のいずれか１項に記載の液体供給装置において、
　前記第１のポンプは、第１の吸入流路と第１の吐出流路および前記第１の吸入流路と前記第１の吐出流路に連通する第１のポンプ室とが設けられ、
　前記第２のポンプは、第２の吸入流路と第２の吐出流路および前記第２の吸入流路と前記第２の吐出流路に連通する第２のポンプ室とが設けられ、
　前記第１の吸入流路から前記第１のポンプ室に液体を吸入する吸入動作および前記第２の吐出流路に前記第２のポンプ室から液体を吐出する吐出動作するときに、前記流路開閉バルブは前記第１の吐出流路と前記第２の吸入流路との連通を遮断し、
　前記第２の吸入流路から第２のポンプ室に液体を吸入する吸入動作および前記第１の吐出流路に前記第１のポンプ室から液体を吐出する吐出動作するときに、前記流路開閉バルブは前記第１の吐出流路と前記第２の吸入流路とを連通させる、液体供給装置。
　請求項１～６のいずれか１項に記載の液体供給装置において、
　前記第１のポンプと前記第２のポンプは、ポンプブロックに一体形成され、
　前記流路開閉バルブは、前記ポンプブロックの外側に設けられる、液体供給装置。
　請求項１～７のいずれか１項に記載の液体供給装置において、前記流路開閉バルブは、逆止弁である、液体供給装置。
　請求項１～７のいずれか１項に記載の液体供給装置において、前記流路開閉バルブは、外部の制御信号に基づいて、開状態と閉状態とを切り換える電磁バルブである、液体供給装置。
　請求項１～９のいずれか１項に記載の液体供給装置において、前記第１のポンプの吐出量は、前記第２のポンプの吐出量の２倍である、液体供給装置。
　請求項１～１０のいずれか１項に記載の液体供給装置において、前記循環モードにおいて、前記第１のポンプと前記第２のポンプは、前記戻し流路へ液体を交互に吐出することにより戻し流量の液体を連続して流す、液体供給装置。