KR101414080B1

KR101414080B1 - 약액공급장치

Info

Publication number: KR101414080B1
Application number: KR1020127030815A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 무라오카
Original assignee: 가부시키가이샤 고가네이
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2014-07-01
Anticipated expiration: 2031-01-31
Also published as: KR20130018902A; US9054139B2; US20130101444A1; JP2012017704A; WO2012005015A1; JP5438611B2

Abstract

약액유입구(21) 및 약액유출구(22)에 연통하는 펌프실(16)을 팽창수축시킴으로써 약액를 토출하는 약액공급장치(10a)에 있어서, 피스톤(31)이 축방향으로 왕복운동 자재하게 수용되는 실린더(12)를 구비한다. 실린더공(30)에는, 연결롯드(34)의 선단과 실린더(12)의 사이에서, 축방향으로 탄성변형자재한 벨로우즈(35)가 부착되어있다. 벨로우즈(35)의 내측에는, 연결롯드(34)와 벨로우즈(35)의 사이에서 팽창수축실(37)이 구획형성됨과 함께, 그 팽창수축실(37)에 연통되는 압력실(38)이 피스톤(31)의 선단측에 형성되고, 이 팽창수축실(37)과 압력실(38)에 비압축성의 간접매체(39)가 봉입된다. 이 벨로우즈(35)의 평균 유효 지름(D2)은, 피스톤(31)의 슬라이딩면(32)의 외경(D1)보다도 작게 설정되어 있다.

Description

약액공급장치{DRUG SOLUTION DISPENSING DEVICE}

본 발명은, 포토레지스트액등의 약액을 정량 토출하기 위해 사용되는 약액공급장치에 관한 것이다.

반도체웨이퍼나 액정유리기판 등의 표면에는, 포토리소그래피공정 및 에칭공정에 의해 미세한 회로패턴이 만들어지고, 포토리소그래피공정에서는 웨이퍼나 유리기판의 표면에 포토레지스트액 등의 약액를 도포하기 위한 약액공급장치가 사용된다. 약액공급장치로서는, 예를 들어, 특허문헌 1에 기재되어 있듯이 실린더내에 왕복운동 자재하게 수용되는 피스톤을 구비한 실린지 타입이 있어서, 피스톤의 왕복운동에 의해 팽창수축되는 펌프실이 형성되어 있다. 이 펌프실의 팽창시에 약액공급원으로부터 펌프실에 약액이 흡입되고, 펌프실 수축시에 펌프실로부터 약액이 토출되어, 토출측유로의 선단에 설치된 도포노즐로부터 웨이퍼등의 피도포물에 약액이 도포된다.

또한, 예를 들어, 특허문헌 2에는, 피스톤의 왕복운동에 의해 벨로우즈를 신장수축시킴으로서 펌프실을 팽창수축하도록 한 벨로우즈타입의 약액공급장치가 기재되어 있다. 벨로우즈타입의 약액공급장치에서는, 피스톤의 선단에 설치된 연결롯드와 실린더 사이에 벨로우즈가 취부되고, 벨로우즈의 내측, 즉, 벨로우즈와 피스톤 사이에 비압축성의 간접매체가 봉입되어 있다. 그리하여, 피스톤의 전진이동에 의해 벨로우즈가 신장되면 펌프실이 수축되고, 피스톤 후퇴이동에 의해 벨로우즈가 수축되면 펌프실이 팽창된다.

위의 어떤 타입이라도, 펌프실로부터 토출된 약액은 토출측유로의 선단에 설치된 도포노즐로부터 토출되도록 되어 있어서, 피스톤의 왕복운동 또는 벨로우즈의 신장수축에 의해 펌프실을 직접적으로 팽창수축하도록 한 직접작동형과, 비압축성의 간접매체를 통해 펌프실을 간접적으로 팽창수축하도록 한 간접작동형이 있다. 간접작동형의 약액공급장치에서는 펌프실과 구동실을 구분하는 탄성변형자재한 구분막을 구비하고, 피스톤 또는 벨로우즈와 구분막사이에서 구획된 구동실 내에 봉입되는 비압축성의 간접매체를 통해, 피스톤의 왕복운동 또는 벨로우즈의 신장수축에 의해 펌프실이 팽창수축된다.

특허문헌 1 : 일본국 특허출원공개 2008-128059호 공보 특허문헌 2 : 일본국 특허출원공개 2009-138520호 공보

그런데, 웨이퍼나 유리기판 등의 표면에 미세한 회로패턴을 형성하기 위해, 약액공급장치에는 포토레지스트액 등의 약액을 고정밀도로 정량토출하는 것이 요구된다. 즉, 피스톤의 스트로크와 약액의 토출량이 고정밀도로 대응하여, 피스톤의 스트로크에 대한 약액의 토출량이 직선성을 가지는 것이 필요하게 된다.

그렇지만, 펌프실로부터 고압으로 약액을 토출하는 경우에는, 펌프실 내로부터 토출된 약액을 도포노즐로 안내하기 위한 토출측 유로를 구성하는 수지성 튜브가 지름 방향 외측으로 팽창하게 된다. 게다가, 펌프실등의 압력을 높이면, 탄성변형하는 부재에 의해 형성된 구분막이나 벨로우즈도 두께가 얇아지도록 탄성변형하게 된다. 이로 인해, 펌프실로부터 고압으로 약액을 토출하도록 하면, 도포노즐로부터 토출되는 약액의 토출량이 피스톤의 스트로크에 대해 고정밀도로 대응하지 않게 된다.

본 발명의 목적은, 약액의 정량토출을 고정밀도로 하기 위한 것이다.

본 발명의 약액공급장치는, 팽창시에 약액공급원으로부터 약액을 흡입하고 수축시에 약액토출부에 약액을 토출하는 펌프실을 구비하는 약액공급장치로서, 선단에 연결롯드가 형성된 피스톤을 축방향으로 왕복운동 자재하게 수용하고, 상기 피스톤의 선단면측에 비압축성의 간접매체가 봉입되는 압력실이 형성된 실린더와, 상기 연결롯드의 선단과 상기 실린더 사이에 취부되고, 내측에 상기 압력실로 이어지는 팽창수축실을 상기 연결롯드와의 사이에 형성함과 동시에 평균유효지름이 상기 피스톤의 외경보다도 작게 설정되고 축방향으로 탄성변형자재한 벨로우즈와, 상기 피스톤을 축방향으로 왕복운동시키고, 상기 피스톤의 전진이동시에 상기 벨로우즈를 신장시켜서 상기 펌프실을 수축시키는 한편, 상기 피스톤의 후퇴이동시에 상기 벨로우즈를 수축시켜 상기 펌프실을 팽창시키는 구동수단을 구비하여, 상기 피스톤의 전진이동에 따라 상기 압력실로부터 상기 팽창수축실로 유입되는 비압축성의 간접매체에 의해 상기 벨로우즈의 평균유효지름을 확장시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 약액공급장치는, 상기 피스톤의 기단부와 상기 실린더와의 사이에 취부되고, 내부에 비압축성의 간접매체가 봉입되는 시일실(seal室)을 구획하고 축방향으로 탄성변형 자재한 가요성 커버 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 약액공급장치는, 상기 가요성 커버 부재가 커버용 벨로우즈로서, 그 벨로우즈의 평균유효지름을 상기 피스톤의 슬라이딩면의 외경과 동일하게 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 약액공급장치는, 상기 벨로우즈의 외측에 구획되는 구동실과 상기 펌프실을 구분하는 탄성변형 자재한 구분막을 구비하고, 상기 구동실 내에 봉입되는 비압축성의 간접매체를 통해 상기 펌프실을 팽창수축시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 약액공급장치는, 상기 펌프실이 상기 벨로우즈의 외측에 구획되고, 상기 벨로우즈의 신장수축에 의해 상기 펌프실을 직접적으로 팽창수축시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 피스톤 슬라이딩면의 외경을 벨로우즈의 평균유효지름보다도 크게 설정하고, 피스톤의 전진이동에 따라 압력실로부터 팽창수축실로 유입되는 비압축성의 간접매체에 의해 벨로우즈의 평균유효지름을 확장시키도록하고 있다. 이에 따라, 약액의 2차측 유로의 유통저항이 크게 펌프실로부터 고압으로 약액을 토출할 필요가 있는 경우에는, 펌프실등의 압력에 의해 2차측 유로를 구성하는 튜브가 지름 방향으로 팽창하거나, 벨로우즈나 구분막이 압축되어도, 피스톤의 스트로크와 약액의 토출량을 고정밀도로 대응시킬 수 있다. 즉, 피스톤의 전진이동에 따라 벨로우즈의 평균유효지름을 확장시킴으로써, 그 확장된 용적분만큼 펌프실의 용적이 점점 작아지기 때문에, 2차측 유로를 구성하는 튜브가 지름 방향 외측으로 팽창함에 따른 2차측 유로의 용적 증대나, 벨로우즈나 구분막의 압축에 의한 펌프실의 용적 증대가 일어나지 않게 한다. 따라서, 피스톤의 이동 스트로크에 응한 용적변화량으로 펌프실을 수축시키는 것이 가능하게 되어, 약액의 정량토출을 고정밀도로 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예의 약액공급장치의 일부를 나타내는 단면도 이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 약액공급장치의 일부를 나타내는 단면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예의 약액공급장치의 일부를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 상세하게 설명한다. 도 1에 나타나 있는 약액공급장체(10a)는, 예를 들어, 반도체웨이퍼나 액정유리기판등의 표면에 포토레지스트액등의 약액을 도포하기 위해 사용되고, 펌프(11)과 실린더(12)를 구비하고 있다. 펌프(11)는 실린더(12)에 대해 고정되는 펌프케이스(13)와 펌프케이스(13) 내의 원통형상 스페이스(14) 내에 취부되는 가요성튜브(15)를 구비하고 있다. 가요성튜브(15)는 지름 방향으로 팽창수축 자재한 탄성부재에 의해 형성되어 있고, 이 구분막으로서의 가요성튜브(15)에 의해, 그 내측의 펌프실(16)과 외측의 펌프측구동실(17)에 스페이스(14)가 구분되어 있다.

가요성튜브(15)는 테트라플루오로에틸렌퍼플루오로알킬 비닐에테르 공중합체(PFA)에 의해 형성되어 있고, PFA에 의해 형성된 가요성튜브(15)는 포토레지스트액과 반응하지 않는다. 다만, 약액의 종류에 따라서는, 가요성 튜브(15)의 소재는 PFA에 한하지 않고, 탄성변형자재의 수지재료나 고무재료 등의 가요성재료를 사용하도록 하여도 좋다.

가요성튜브(15)의 양단부에는, 공급측 유로(20)로 연통되는 약액유입구(21)와, 토출측 유로(22)로 연통되는 약액유출구(23)가 각각 형성되어 있다. 공급측 유로(20)는 레지스트액 등의 약액을 수용하는 약액공급원으로서의 약액탱크(24)에 접속되고, 공급측 유로(20)에는 유로를 개폐하기 위한 공급측 개폐밸브가(25)가 설치되어 있다. 토출측 유로(22)는 필터(26)를 통해 약액토출부로서의 도포노즐(27)에 접속되고, 토출측 유로(22)에는 유로를 개폐하기 위한 토출측개폐밸브(28)이 설치되어 있다. 이들 공급측 유로(20) 및 토출측 유로(22)는 수지제 튜브등에 의해 형성되어 있다. 각각의 개폐밸브(25,28)로서는 전기신호에 의해 작동되는 솔레노이드 밸브나 모터구동밸브, 공기압에 의해 작동되는 에어오퍼레이터밸브가 사용된다. 게다가, 약액탱크(24)로부터 펌프실(16)로의 흐름이나 펌프실(16)에서 도포노즐(27)로의 흐름을 허용하고, 그 역방향의 흐름을 저지하는 역류방지밸브 즉 체크밸브를 각각 사용하도록 하는 것도 좋다.

실린더(12)에 형성된 하부의 실린더공(30)에는, 피스톤(31)이 축방향으로 왕복운동 자재하게 수용되어 있고, 피스톤(31)은 피스톤 본체부(31a)와 이보다도 작은 지름의 기단부(31b)를 구비하고 있다. 실린더(12)에는 실린더공(30)의 내주면으로부터 지름 방향 내측으로 돌출되는 슬라이딩벽부(12a)가 형성되어 있고, 피스톤 본체부(31a)는 슬라이딩벽부(12a)의 내주면 즉 실린더공(30)에 슬라이딩 접촉되는 슬라이딩면(32)을 구비하고 있다. 피스톤(31)의 선단에는 피스톤(31)과 동축형태로 연장되는 원주형상의 연결롯드(34)가 설치되어 있고, 연결롯드(34)는 피스톤(31)의 슬라이딩면(32)의 외경(D1)보다도 작은 직경으로 형성되어 있다. 이 연결롯드(34)는 피스톤(31)과 일체로 형성되도록 하여도 좋고, 별체로 형성된 연결롯드(34)를 피스톤(31)의 선단에 취부시켜도 좋다.　

피스톤본체부(31a)의 슬라이딩면(32)과 슬라이딩벽부(12a)의 내주면의 사이를 밀봉하기 위해, 슬라이딩벽부(12a)의 내주면에 형성된 환상홈(環狀溝)에는 시일재(33)가 장착되어 있고, 시일재(33)가 피스톤본체부(31a)의 슬라이딩면(32)에 슬라이딩 접촉되어 있다. 또한, 피스톤 본체부(31a)의 슬라이딩면(32)에 환상홈을 형성하고, 그 환상홈에 시일재(33)를 장착하도록 하여도 좋고, 그 경우에는 시일재(33)가 슬라이딩벽부(12a)의 내주면에 슬라이딩 접촉된다. 시일재(33)로서는 단면원형상의 O링이 사용되지만, 다른 시일재를 사용하여도 좋다.

실린더공(30)에는, 피스톤(31)보다도 선단측에 위치하여 벨로우즈(35)가 설치되어 있다. 벨로우즈(35)는, 선단측의 디스크부(35a)와 기단측의 환상부(環狀部)(35b)와, 이들 사이에서 축방향으로 탄성변형 자재한 주름부(35c)를 구비하고 있다. 벨로우즈(35)는 디스크부(35a)가 연결롯드(34)의 선단에 고정됨과 동시에 환상부(35b)가 실린더(12)의 단차부(12b)와 스냅링(36)의 사이에서 긴밀하게 고정됨으로써, 연결롯드(34)의 선단과 실린더(12)사이에 취부되어 있다. 즉, 연결롯드(34)의 외주를 소정의 간격을 두고 에워싸도록、벨로우즈(35)의 주름부(35c)가 축방향으로 연장되어 있다. 이와 같이 벨로우즈(35)의 디스크부(35a)를 연결롯드(34)의 선단에 고정하여 피스톤(31)의 이동스트로크와 벨로우즈(35)의 신축스트로크를 정확하게 일치시키고 있다. 벨로우즈(35)의 주름부(35c)는 V자형상의 내측표면부와 외측표면부를 구비한 지그재그 형상을 하고 있어서, 그 축방향 위치에 따라 지름이 상이하다. 이 주름부(35c)의 축방향 전체의 평균유효지름을 D2로 하면, 주름부(35c)의 평균유효지름(D2)은 피스톤(31)의 슬라이딩면(32)의 외경(D1)보다도 작게(D1>D2) 설정된다.

벨로우즈(35)의 내측에는, 벨로우즈(35)와 연결롯드(34)와의 사이에 팽창수축실(37)이 구획형성되어 있고, 팽창수축실(37)에 연통되는 압력실(38)이 피스톤(31)의 선단측에 설치되어 있다. 팽창수축실(37) 및 압력실(38)에는 오일 등의 액체로 된 비압축성의 간접매체(39)가 봉입되어 있다. 한편, 벨로우즈(35)의 외측에는, 펌프측구동실(17)에 연통되는 실린더측구동실(40)이 구획형성되어 있고, 펌프측구동실(17)과 실린더측구동실(40)에는 오일 등의 액체로 된 비압축성의 간접매체(41)가 봉입되어 있다. 한 편,,펌프측구동실(17)과 실린더측구동실(40)에 봉입되는 간접매체(41)로서는, 팽창수축실(37)과 압력실(38)에 봉입되는 간접매체(39)와 같은 종류의 것이 사용되지만, 간접매체(39)와 간접매체(41)를 다른 종류의 액체로 하여도 좋다. 또한, 펌프측구동실(17)과 실린더측구동실(40)의 사이로부터의 간접매체(41)의 누수를 방지하기 위해 펌프케이스(13)와 실린더(12)사이에는 도시되지 않은 시일재가 취부되어 있다. 다만, 펌프측구동실(17)과 실린더측구동실(40)을 호스나 튜브를 통해 연통되도록 하여도 좋지만, 펌프케이스(13)와 실린더(12)를 하나로 된 부재에 의해 형성되도록 하여도 좋다.

실린더공(30)에는, 가요성커버부재로서의 커버용 벨로우즈(43)가 피스톤(31)보다도 기단측(基端側)에 위치하여설치되어 있다. 벨로우즈(43)는, 환상(環狀)의 선단부(43a) 및 기단부(基端部)(43b)와, 이들 사이에서 축방향으로 탄성변형자재한 주름부(43c)를 구비하고 있다. 벨로우즈(43)는 기단부(43b)가 피스톤(31)의 기단부(31b)에 밀접하게 고정됨과 동시에, 선단부(43a)가 실린더(12)의 슬라이딩벽부(12a)와 스냅링(44)과의 사이에 고정됨으로써, 피스톤(31)의 기단부(31b)와 실린더(12)와의 사이에 취부되어 있다. 즉, 피스톤(31)의 기단부(31b)의 외주를 소정의 간격을 두고 에워싸도록, 벨로우즈(43)의 주름부(43c)가 축방향으로 연장되어 있다. 벨로우즈(43)의 주름부(43c)는 V자형상의 내측표면부와 외측표면부를 구비한 지그재그 형상을 하고 있어서, 그 축방향 위치에 따라 지름이 상이하다. 이 주름부(43c)의 축방향 전체의 평균유효지름을 D3라고 하면, 주름부(43c)의 평균유효지름(D3)이 피스톤(31)의 슬라이딩면(32)의 외경(D1)과 거의 동일(D1=D3)하게되도록 설정되어 있다.

벨로우즈(43)의 내측에는, 피스톤(31)에 이어지는 시일 실(seal室)(45)이 벨로우즈(43)와 피스톤(31)사이에서 구획형성되어 있고, 시일 실(室)(45)에는 비압축성의 간접매체(46)가 봉입되어 있다. 한 편, 시일 실(45)에 봉입되는 간접매체(46)로서는, 팽창수축실(37)과 압력실(38)에 봉입되는 간접매체(39)와 동일한 종류가 사용되지만, 간접매체(39)와 간접매체(46)를 다른 종류의 액체로 하여도 좋다.

피스톤(31)의 기단부(31b)에는, 피스톤(31)을 축방향으로 왕복운동시키는 구동수단(48)이 연결되어 있다. 구동수단(48)으로서는, 전동모터의 회전에 의해 축방향으로 구동되는 볼스크류기구가 이용되어, 전동모터의 회전방향이나 회전수를 제어하는 것으로서 피스톤(31)이 축방향으로 소정의 스트로크에 의해 왕복운동된다. 구동수단(48)으로서는 볼스크류기구에 한정되지 않고, 리니어모터나 공기압실린더 등 다른 구동수단을 사용하도록 하여도 좋다.

이와 같은 벨로우즈(35)가 설치된 벨로우즈타입의 약액공급장치(10a)에서는, 구동수단(48)으로부터 피스톤(31)으로 전달되는 진동이나 피스톤(31)과시일재(33)의 슬라이딩부에서 발생되는 진동이 벨로우즈(35)에 의해 감쇠되므로, 피스톤(31)의 진동에 의한 약액 토출에는 영향이 적다. 따라서, 피스톤(31)의 진동이 펌프실(16)내를 유동하는 약액에 전달됨으로써 펌프특성을 악화시키는 것이 방지된다.

피스톤(31)이 벨로우즈(35)측으로 향하여 전진이동할 때에는, 연결롯드(34)에 연결된 벨로우즈(35)의 디스크부(35a)가 피스톤(31)과 함께 전진이동됨으로써, 벨로우즈(35)의 주름부(35c)가 축방향으로 신장된다. 벨로우즈(35)의 신장에 의해 실린더측 구동실(40)이 수축되면, 실린더측 구동실(40)내의 간접매체(41)가 펌프측 구동실(17)로 유입되어 펌프측 구동실(17)이 팽창되므로, 가요성튜브(15)가 지름 방향으로 수축되어 펌프실(16)이 수축된다. 이 펌프실(16)의 수축에 의해, 펌프실(16)내의 약액이 토출측 유로(22)를 통해 도포노즐(27)로 토출되고, 반도체 웨이퍼등의 피도포물에 약액이 도포된다.

이와 같은 피스톤(31)의 전진이동시에는, 피스톤(31)의 슬라이딩면(32)의 외경(D1)이 벨로우즈(35)의 평균유효지름(D2)보다도 크게 설정되어 있기 때문에, 피스톤(31)의 전진이동에 따라 벨로우즈(35)의 평균유효지름(D2)이 확장된다. 즉, 슬라이딩면(32)의 외경(D1)이 벨로우즈(35)의 평균유효지름(D2)보다도 크게 설정되어있음으로써, 벨로우즈(35)가 신장됨에 따라 증가하는 팽창수축실(37)의 용적증가량보다도 압축실(38)로부터 팽창수축실(37)에 들어가는 간접매체(39)의 양이 많아진다. 이로 인해, 피스톤(31)이 전진이동하는 것에 의해 벨로우즈(35)가 축방향으로 신장될 때, 팽창수축실(37)내로 유입되는 간접매체(39)에 의해 주름부(35c)가 지름 방향 외측으로 팽창된다. 이에 따라, 토출측유로(22)의 유통저항이 크고 펌프실(16)로부터 고압으로 약액을 토출할 필요가 있을 경우에, 그 압력에 의하여 토출측유로(22)를 구성하는 수지제 튜브가 지름 방향 외측으로 팽창되거나, 가요성튜브(15)나 벨로우즈(35)가 압축되어도, 피스톤(31)의 스트로크와 약액의 토출량을 고정밀도로 대응시키는 것이 가능해진다.

그리고, 펌프실(16)로부터 고압으로 약액을 토출할 때에는, 피스톤(31)의 전진이동에 따라 펌프실(16)의 얍력이 높아지면, 토출측유로(22)를 구성하는 수지제 튜브가 토출측유로(22)내의 압력에 따라 점점 지름 방향 외측으로 팽창되고, 토출측유로(22)의 용적이 커진다. 또한, 펌프실(16)이나 구동실(17,39), 압력실(37)의 압력이 피스톤(31)의 전진이동에 따라 상승되면, 가요성튜브(15)나 벨로우즈(35)의 두께가 얇아지도록 점점 탄성변형됨으로써, 그 압축된 체적분만큼 펌프실(16)의 용적이 커진다. 이로 인해, 피스톤(31)의 슬라이딩면(32)의 외경(D1)과 벨로우즈(35)의 평균유효지름(D2)을 동일하게 설정한 경우에는, 토출측유로(22)나 펌프실(16)의 용적이 증가한 만큼 토출노즐(24)로부터의 약액토출량이 감소되어, 약액토출량이 피스톤(31)의 스트로크에 대해 고정밀도로 대응하지 않게 된다.

한편, 약액공급장치(10a)에서는, 피스톤(31)의 전진이동에 따라 벨로우즈(35)의 평균유효지름(D2)을 확장시킴으로써, 그 확장된 용적분만큼 펌프실(16)의 용적이 점점 작아지도록 하고 있기 때문에, 튜브의 팽창에 의한 토출측 유로(22)의 용적증대 및 가요성튜브(15)나 벨로우즈(35)의 압축에 의한 펌프실(16)의 용적증대가 일어나지 않게 할 수 있다. 따라서, 피스톤(31)의 전진이동 스트로크에 대한 용적변화량으로 펌프실(16)을 수축시킬 수 있고, 약액의 정량토출을 고정밀도로 행할 수 있다.

피스톤(31)이 벨로우즈(43)측으로 향하여 후퇴이동할 때에는, 연결롯드(34)에 연결된 벨로우즈(35)의 디스크부(35a)가 피스톤(31)과 함께 후퇴이동됨으로써, 벨로우즈(35)의 주름부(35c)가 축방향으로 수축된다. 벨로우즈(35)의 수축에 의해 실린더측구동실(40)이 팽창되면, 펌프측 구동실(17)내의 간접매체(41)가 실린더측 구동실(40)로 유입되어 펌프측 구동실(17)이 수축되므로, 가요성튜브(15)가 지름 방향으로 팽창되어 펌프실(16)이 팽창된다. 펌프실(16)의 팽창에 의해, 공급측유로(20)를 통해 약액탱크(24)로부터 펌프실(16)내로 약액이 흡입된다.

이와 같은 피스톤(31)의 후퇴이동시에는, 피스톤(31)의 슬라이딩면(32)의 외경(D1)이 벨로우즈(35)의 평균유효지름(D2)보다도 크게 설정되어 있기 때문에, 피스톤(31)의 후퇴이동에 따라 벨로우즈(35)의 평균유효지름(D2)이 축소된다. 즉, 슬라이딩면(32)의 외경(D1)이 벨로우즈(35)의 평균유효지름(D2)보다도 크게 설정되어 있으므로, 벨로우즈(35)가 수축됨으로써 증가하는 압력실(38)의 용적증가량보다도 팽창수축실(37)로부터 압력실(38)로 들어가는 간접매체(39)의 양이 많아진다. 이로 인해, 피스톤(31)이 후퇴이동함에 따라 벨로우즈(35)가 축방향으로 수축될 때, 간접매체(39)에 의해 주름부(35c)의 팽창이 저감(低減)되고 주름부(35c)가 지름 방향 내측으로 수축된다. 이에 의해 축소된 용적분만큼 펌프실(16)의 용적이 점점 커기지 때문에, 피스톤(31)의 전진이동에 따라 토출측 유로(22)를 구성하는 수지제 튜브가 지름 방향 내측으로 수축되어 토출측 유로(22)의 용적 감소나 가요성튜브(15)나 벨로우즈(35)의 두께가 두껍게 되도록(압축량이 적어지도록) 탄성변형됨으로써 펌프실(16)의 용적감소가 일어나지 않게 할 수 있다. 따라서, 피스톤(31)의 후퇴이동 스트로크에 대한 용적변화량으로 펌프실(16)을 팽창시킬 수 있다.

커버용 벨로우즈(43)는, 피스톤(31)이 전진이동되면 주름부(43c)가 축방향으로 수축되고, 피스톤(31)이 후퇴이동되면 주름부(43c)가 축방향으로 신장된다. 벨로우즈(43)의 평균유효지름(D3)은 피스톤(31)의 슬라이딩면(32)의 외경(D1)과 거의 동일하게 설정되어 있으므로, 피스톤(31)의 축방향의 왕복운동에 따라 벨로우즈(43)가 축방향으로 연장수축될 때에는, 벨로우즈(35)의 주름부(35c)는 축방향으로만 변형되고, 지름 방향으로는 변형되지 않는다. 즉, 피스톤(31)이 전진이동(또는 후퇴이동)되었을 때에 벨로우즈(43)의 축방향으로 수축(또는 신장)에 의한 시일 실(45)의 용적변화량과, 피스톤(31)의 전진이동(또는 후퇴이동)에 의한 시일 실(45)의 용적변화량이 거의 동일하였으므로, 시일실((45)에 봉입된 간접매체(46)에 의하여 주름부(43c)가 지름 방향으로 팽창수축되는 경우는 없다.

이와 같이 커버용 벨로우즈(43)를 설치한 시일 실(45)을 구획형성함으로써, 피스톤(31)의 왕복운동시에 슬라이딩면(32)에 부착된 간접매체(39)가 압력실(38)의 압력에 의해 시일재(33)와 슬라이딩면(32)사이의 틈에서 누출된 경우에도, 압력실(38)로부터 누출된 간접매체(39)가 시일 실(45)내의 간접매체(46)로 흡수된다. 이에 의해, 피스톤(31)의 슬라이딩면(32)과 시일재(33)의 틈으로부터 누출된 간접매체(39)가 외부로 비산(飛散)되는 것을 방지한다.

또한, 피스톤(31)의 왕복운동시에 시일재(33)와 슬라이딩면(32)사이의 틈을 통해, 시일 실(45)로부터 누출된 간접매체(46)가 압력실(38)내로 들어가는 경우는 있어도, 외부 공기가 압력실(38)내로 혼입되는 것은 방지된다. 게다가, 기체에 비해 액체 등의 간접매체(46)의 분자량이 크기 때문에, 시일재(33)와 슬라이딩면(32)사이의 미세한 틈을 통과하기 어렵고, 시일 실(45)로부터 압력실(38)로 들어가는 간접매체(46)의 양은 적어진다. 이와 같이 압력실(38)내에 외부 공기가 혼입되는 것이 방지됨으로써, 압력실(38)내의 비압축성이 유지될수있기 때문에, 약액 토출정밀도를 장기간에 걸쳐 고정밀도로 유지할 수 있다.

더욱이, 피스톤(31)의 슬라이딩면(32)과 슬라이딩벽부(12a)의 내주면 사이를 밀봉하는 시일재(33)를 경계로 하여, 이 축방향 양측에 비압축성의 간접매체(39, 46)가 채워져 있기 때문에, 시일재(33)와 슬라이딩면(32)에는 박 막 상태의 간접매체(39,46)가 개재(介在)된다. 이에 따라, 시일재(33)의 윤활성이 높아지고 시일재(33)의 마찰이 방지되어 시일재(33)의 내구성이 향상되고, 약액공급장치(10a)의 수명을 연장시킬 수 있다.

도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 다른 실시예의 약액공급장치의 일부를 나타낸 단면도이다. 한 편, 도 2 및 도 3은 상술한 부재와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

도 2에 나타낸 약액공급장치(10b)는, 도 1에 나타낸 약액공급장치(10a)와 동일하게 구동실(51)에 봉입된 간접매체(41)를 통해, 벨로우즈(35)의 신장수축에 따라 펌프실(16)을 간접적으로 팽창수축시키도록 한 간접작동형이다. 이 약액공급장치(10b)에는, 벨로우즈(35)보다도 선단측에 위치하고, 실린더공(30)내에 축방향으로 탄성변형자재한 다이어프램(50)이 설치되어 있다. 구분막으로서의 다이어프램(50)은, 포토레지스트액에 반응하지 않는 PFA등의 소재에 의해 형성되어 있다. 다만, 약액의 종류에 따라서는, 다이어프램(50)의 소재는 PFA에 한정되지 않고, 탄성변형자재한 수지재료나 고무재료등의 가요성재료를 사용하도록 하여도 좋다.

다이어프램(50)의 기단측에는, 다이어프램(50)과 벨로우즈(35)와의 사이에 구동실(51)이 구획형성되어 있고, 구동실(51)에는 오일 등의 액체로 된 비압축성의 간접매체(41)가 봉입되어 있다. 즉, 구동실(51)에 의해, 상술한 펌프측 구동실(17)과 실린더측 구동실(40)을 겸하고 있다. 한편, 다이어프램(50)의 선단측에는, 약액유입구(21) 및 약액유출구(23)로 연통되는 펌프실(16)이 구획형성되어 있다. 한 편, 실린더공(30)내에 다이어프램(50)을 설치하도록 하였으나, 가요성튜브(15)대신에 다이어프램(50)이 설치된 펌프(11)를 실린더(12)에 취부하도록 하여도 좋다.

도 3에 나타낸 약액공급장치(10c)는, 벨로우즈(35)의 신장수축에 의해 직접적으로 펌프실(16)을 팽창수축시키도록 한 직접작동형으로서, 벨로우즈(35)의 외측에 약액유입구(21) 및 약액유출구(23)로 연통되는 펌프실(16)이 구획형성되어 있다. 이 경우에, 벨로우즈(35)는, 포토레지스트액과 반응하지 않는 PFA등의 소재에 의해 형성되어 있다. 다만, 약액의 종류에 따라서는, 벨로우즈(35)의 소재는 PFA에 한정되지 않고, 탄성변형 자재한 수지재료나 고무재료 등의 가요성 재료를 사용하도록 하여도 좋다.

이들 약액공급장치(10b,10c)에 있어서도, 피스톤(31)의 슬라이딩면(32)의 외경(D1)이 벨로우즈(35)의 평균유효지름(D2)보다도 크게 설정되어 있어서, 도 1에 나타낸 약액공급장치(10a)와 동일한 효과를 가져올 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 그 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 상기 실시예에 있어서는, 벨로우즈(35,43)의 형상을 단면V자형상인 내측부와 외측부를 구비하는 형상으로 했지만, 내측부와 외측부의 단면형상은 단면V자형상으로 한정되지는 않는다. 또한, 시일실(45)을 구획형성하는 가요성커버부재로서 벨로우즈(43)를 사용하였으나, 다이어프램등의 다른 가요성부재를 사용하도록 하여도 좋다.

본 발명은, 반도체 웨이퍼나 액정유리기판등의 표면에 포토레지스트액 등의 약액을 도포하기 위하여 사용된다.

Claims

팽창시에 약액공급원으로부터 약액을 흡입하고 수축시에 약액토출부에 약액을 토출하는 펌프실을 가지는 약액공급장치로서,
선단에 연결 롯드가 형성된 피스톤을 축방향으로 왕복운동 자재하게 수용하고, 상기 피스톤의 선단면측에 비압축성의 간접 매체가 봉입되는 압력실이 설치된 실린더와,
상기 연결 롯드의 선단과 상기 실린더의 사이에 취부되고, 내측에 상기 압력실에 연속해 있는 팽창수축실을 상기 연결 롯드와의 사이에 형성함과 동시에 평균 유효 지름이 상기 피스톤의 외경보다도 작게 설정되고 축방향으로 탄성변형자재한 벨로우즈와,
상기 피스톤을 축방향으로 왕복이동시키고, 상기 피스톤의 전진이동시에 상기 벨로우즈를 신장시켜서 상기 펌프실을 수축시키는 한편, 상기 피스톤의 후퇴이동시에 상기 벨로우즈를 수축시켜서 상기 펌프실을 팽창시키는 구동수단을 포함하여 구성되고,
상기 피스톤의 전진이동에 따라서 상기 압력실로부터 상기 팽창수축실에 유입되는 상기 비압축성의 간접매체에 의해 상기 벨로우즈의 평균 유효 지름을 팽창시키는 것을 특징으로 하는 약액공급장치.
청구항 1에 있어서, 상기 피스톤의 기단부와 상기 실린더의 사이에 취부되고, 내부에 비압축성의 간접 매체가 봉입되는 시일실(seal 室)를 구획하며 축방향으로 탄성변형자재한 가요성 커버 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 약액공급장치.
청구항 2에 있어서, 상기 가요성 커버 부재가 커버용의 벨로우즈이고, 상기 벨로우즈의 평균 유효 지름을 상기 피스톤의 슬라이딩 면의 외경과 동일하게 설정하는 것을 특징으로 하는 약액공급장치.
청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 있어서, 상기 벨로우즈의 외측에 구동실이 구획형성되고, 상기 구동실과 펌프실 사이에 탄성변형자재한 다이어프램이 배치되어 상기 구동실과 펌프실을 분리하며, 상기 구동실 내에 비압축성의 간접매체가 봉입되고, 상기 벨로우즈의 신장수축에 따라 상기 간접매체를 통해 상기 펌프실이 간접적으로 팽창수축되는 것을 특징으로 하는 약액공급장치.
청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 있어서, 상기 벨로우즈의 외측에 펌프실이 구획형성되고, 상기 벨로우즈의 신장수축에 의해 상기 펌프실이 직접적으로 팽창수축되는 것을 특징으로 하는 약액공급장치.