(57)【要約】【課題】ベローズ等の可撓性のポンプ部材を有する液体供給装置の駆動特性を向上させるとともに耐久性を向上させる。【解決手段】液体供給装置１０ａの駆動ポンプ１１は、駆動ロッド１８により軸方向に弾性変形するポンプ部材としてのベローズ２１を有している。ベローズ２１とハウジング１３ａとにより駆動ポンプ室２６と連通室２５とが形成され、オリフィス部材４３により連通室２５と駆動ポンプ室２６とに仕切られている。駆動ロッド１８の駆動動作時には弁体５３により貫通孔５１が閉塞され、オリフィス部材４３とハウジング１３ａの内周面との間の連通隙間を介して連通室２５と駆動ポンプ室２６との間で液体が流れることになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ロッドにより駆動ポンプ室を膨張収縮させて液体を前記駆動ポンプ室に流入させ、流入した液体を前記駆動ポンプ室から外部に吐出する液体供給装置であって、
前記駆動ロッドが前進方向と後退方向とに軸方向に往復動自在に装着される駆動用のハウジングと、
前記駆動ロッドと前記ハウジングとの間に設けられ、前記ハウジングの内周面との間に連通室を形成するとともに前記駆動ロッドの移動に伴って軸方向に弾性変形するポンプ部材と、
前記駆動ロッドに配置され、前記ハウジング内を前記駆動ポンプ室と前記連通室とに仕切るとともに外周面と前記ハウジングとの間で前記駆動ポンプ室と前記連通室とを連通させる連通隙間を形成するオリフィス部材と、
前記オリフィス部材に配置され、前記駆動ロッドを前進移動させるときに前記オリフィス部材に形成された貫通孔を閉塞し、前記駆動ロッドを後退移動させるときに前記貫通孔を開放する弁体とを有し、
前記駆動ロッドを前進移動させて前記貫通孔が閉じられた状態のもとで前記ポンプ部材により前記駆動ポンプ室を加圧駆動し、前記駆動ロッドが後退移動するときには前記貫通孔を介して前記駆動ポンプ室内に前記連通室内の液体を案内することを特徴とする液体供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の液体供給装置において、前記弁体を環状の板材により形成し、前記オリフィス部材に形成された複数の前記貫通孔に対向させて前記弁体を配置し、前記弁体の内周面側と外周面側との少なくともいずれか一方側に、前記駆動ロッドが後退して前記弁体が前記貫通孔を開放したときに前記駆動ポンプ室と前記連通室とを連通させる補助隙間を形成することを特徴とする液体供給装置。
【請求項３】
請求項２記載の液体供給装置において、前記駆動ロッドに取り付けられる環状のバルブガイドの外側に前記弁体を配置し、前記弁体の内周面側に形成される補助隙間を前記駆動ロッドの後退移動時に開放する切欠き部を前記バルブガイドに形成することを特徴とする液体供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体供給装置において、
薬液の流入管が接続される流入ポート、および薬液の流出管が接続される流出ポートが設けられた薬液用のハウジングと、
当該薬液用のハウジング内に組み込まれ、前記流入ポートおよび前記流出ポートに連通する薬液ポンプ室と前記駆動ポンプ室に連通する駆動室とを仕切る弾性変形自在の仕切り膜部材とを備えた薬液ポンプとを有し、
前記駆動ロッドが前進移動するときに前記駆動ポンプ室から前記駆動室に供給される液体により前記仕切り膜部材を加圧駆動することを特徴とする液体供給装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体供給装置において、
前記駆動ポンプ室に連通させて薬液の流入管が接続される流入ポートと、薬液の流出管が接続される流出ポートとを前記駆動用のハウジングに設け、
前記駆動ロッドが前進移動するときに前記駆動ポンプ室から前記流出ポートに直接液体を吐出することを特徴とする液体供給装置。
【請求項６】
駆動ロッドにより駆動ポンプ室を膨張収縮させて液体を前記駆動ポンプ室に流入させ、流入した液体を前記駆動ポンプ室から外部に吐出する液体供給装置であって、
前記駆動ロッドが前進方向と後退方向とに軸方向に往復動自在に装着される駆動用のハウジングと、
前記駆動ロッドと前記ハウジングとの間に設けられ、前記ハウジングの内周面との間に連通室を形成するとともに前記駆動ロッドの移動に伴って軸方向に弾性変形するポンプ部材と、
前記駆動ロッドに配置され、前記ハウジング内を前記駆動ポンプ室と前記連通室とに仕切るとともに外周面と前記ハウジングとの間で前記駆動ポンプ室と前記連通室とを連通させる連通隙間を形成するオリフィス部材と、
前記オリフィス部材に配置され、前記駆動ロッドを後退移動させるときに前記オリフィス部材に形成された貫通孔を閉塞し、前記駆動ロッドを前進移動させるときに前記貫通孔を開放する弁体とを有し、
前記駆動ロッドを後退移動させて前記貫通孔が閉じられた状態のもとで前記ポンプ部材により前記駆動ポンプ室を吸引駆動し、前記駆動ロッドが前進移動するときには前記貫通孔を介して前記駆動ポンプ室内に前記連通室内の液体を案内することを特徴とする液体供給装置。
【請求項７】
請求項６記載の液体供給装置において、前記弁体を環状の板材により形成し、前記オリフィス部材に形成された複数の前記貫通孔に対向させて前記弁体を配置し、前記弁体の内周面側と外周面側との少なくともいずれか一方側に、前記駆動ロッドが前進して前記弁体が前記貫通孔を開放したときに前記駆動ポンプ室と前記連通室とを連通させる補助隙間を形成することを特徴とする液体供給装置。
【請求項８】
請求項７記載の液体供給装置において、前記駆動ロッドに取り付けられる環状のバルブガイドの外側に前記弁体を配置し、前記弁体の内周面側に形成される補助隙間を前記駆動ロッドの前進移動時に開放する切欠き部を前記バルブガイドに形成することを特徴とする液体供給装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の液体供給装置において、
薬液の流入管が接続される流入ポート、および薬液の流出管が接続される流出ポートが設けられた薬液用のハウジングと、
当該薬液用のハウジング内に組み込まれ、前記流入ポートおよび前記流出ポートに連通する薬液ポンプ室と前記駆動ポンプ室に連通する駆動室とを仕切る弾性変形自在の仕切り膜部材とを備えた薬液ポンプとを有し、
前記駆動ロッドが後退移動するときに前記駆動室から前記駆動ポンプ室に供給される液体により前記仕切り膜部材を吸引駆動することを特徴とする液体供給装置。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の液体供給装置において、
前記駆動ポンプ室に連通させて薬液の流入管が接続される流入ポートと、薬液の流出管が接続される流出ポートとを前記駆動用のハウジングに設け、
前記駆動ロッドが後退移動するときに前記流入ポートから前記駆動ポンプ室に直接液体を吸引することを特徴とする液体供給装置。
【請求項１１】
請求項２または７記載の液体供給装置において、前記オリフィス部材の前記外周面の外径寸法と前記駆動用のハウジングの内周面の内径寸法との差は０．１ｍｍ以下であることを特徴とする液体供給装置。
【請求項１２】
請求項２または７記載の液体供給装置において、前記弁体の外径寸法は前記オリフィス部材の外径寸法よりも小さいことを特徴とする液体供給装置。
【請求項１３】
請求項１または６記載の液体供給装置において、前記弁体をボールまたはポペット弁により形成し、前記オリフィス部材に形成された複数の前記貫通孔にそれぞれの前記弁体を配置することを特徴とする液体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一定量の液体を高精度で吐出するようにした液体供給装置に関し、特に、高粘度の薬液を高圧で被塗布物に吐出するようにした液体供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハやガラス基板の被塗布物の表面にフォトレジスト液等の液体を塗布ノズルから塗布するために液体供給装置が使用されている。このような用途に使用される液体供給装置としては、弾性変形自在のポンプ部材を駆動ロッドにより軸方向に往復動するようにした形態の駆動ポンプがある。駆動ロッドは円筒形状のハウジング内に軸方向に往復動自在に装着され、駆動ロッドの先端部とハウジングとの間には軸方向に弾性変形自在のポンプ部材が設けられており、ポンプ部材によりハウジング内には膨張収縮するポンプ室つまり駆動室が形成されている。ポンプ部材としては、特許文献１に記載されるようにベローズを用いた形態と、特許文献２に記載されるようにダイヤフラムを用いた形態とがある。
【０００３】
これらの公報に記載された形態の駆動ポンプを有する液体供給装置は、駆動ロッドにより膨張収縮されるポンプ室から被塗布物に直接薬液等の液体を供給するようにしている。これに対し、チューブフラムとも言われポンプ室と駆動室とを仕切る可撓性のチューブが設けられた薬液供給ポンプを上述した形態の駆動ポンプにより駆動するようにした間接作動型の薬液供給装置が、例えば、特許文献３に記載されている。この形態の薬液供給装置においては、薬液供給ポンプの駆動室に駆動ポンプから液体を供給することにより間接的に薬液供給ポンプが駆動される。
【０００４】
ベローズを用いた形態の駆動ポンプとしては、特許文献４に記載されるように、ベローズの内部に気体を供給することによってベローズを伸縮させてポンプ動作を行うようにしたものがある。この駆動ポンプにおいては、ベローズ伸縮時のベローズの内方への変形を防止するために、ベローズ内に規制部材が組み込まれている。また、特許文献５に記載されたベローズ形の駆動ポンプにおいては、駆動ロッドにより伸縮駆動されるベローズの外側に環状のベローズ保護部材を取り付けて蛇腹部を変形しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３１０８３８号公報
【特許文献２】特開平８−１７０７４４号公報
【特許文献３】特開平１１−２３００４８号公報
【特許文献４】特開２００７−３１５２９５号公報
【特許文献５】特開２００５−８３２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体や液晶パネルを製造する前処理工程においては、上述した形態の液体供給装置を用いて、半導体ウエハやガラス基板にフォトレジスト液等の薬液を塗布するようにしている。液体容器内に収容された薬液は、液体供給装置により吸引されて塗布ノズルから吐出される。ポンプの形態としては、上述したベローズ式、ダイヤフラム式、チューブ式に加えてシリンジ式がある。これらの用途に用いられる液体供給装置においては、薬液により腐食されないように耐薬品性が求められており、薬液に接する部分は主にフッ素樹脂、ステンレス、セラミックスが用いられている。さらに、被塗布物に対して液体を均一の膜厚で塗布して回路パターンの欠落等の製品不良を無くすために、液体供給装置を低発塵性、清浄性とすることが重要である。
【０００７】
特に、ベローズ式やダイヤフラム式の液体供給装置においては、ポンプ部材を吐出動作時や吸入動作時に弾性変形させるために、ポンプ部材としては耐薬品性だけでなく、柔軟性が必要であることからフッ素樹脂が選択されている。
【０００８】
薬液を塗布する工程においては、装置や配管条件、薬液の粘度、吐出流速等の諸条件の影響により、ポンプ室および薬液には吐出吸入動作により圧力が発生する。薬液を吐出する際の吐出圧力が高い場合には、フッ素樹脂製のベローズやダイヤフラムからなるポンプ部材は、弾性材料であるために、ポンプ部材に加わる吐出負荷により変形する。一方、薬液を吸引する際の吸引負圧が高い場合には、ポンプ部材はこれに加わる吸引負荷により変形する。その結果、ポンプ室は駆動ロッドのストロークに対応した体積変化量で膨張収縮しなくなり、薬液の吐出量不足や吐出量精度にバラツキが発生することになる。また、ポンプ部材に高い圧力がかかると、ベローズやダイヤフラム等からなるポンプ部材が変形したり、劣化したり、破損したりする原因となる。長期的には薬液供給装置の寿命を低下させる原因となる。
【０００９】
ベローズ等のポンプ部材が変形すると、吐出量精度にバラツキが発生するだけでなく、吐出開始時の流量立ち上がりの遅れ、吐出最中の流量変動等のような様々な影響を及ぼすことになる。その結果、半導体ウエハの表面に塗布される薬液の膜厚が不均一となり、半導体製品の製造歩留まりを低下させることになる。実際の半導体製造工程においては、薬液供給装置から吐出される薬液の流量変動による影響を低減するために、吐出流量特性に応じて駆動速度を制御する必要があり、薬液供給装置を作動させるためのプログラムレシピの複雑化が避けられない。一方、薬液を必要以上に厚めに塗布して余分な薬液を飛散させるようにすると、使用薬液が無駄となり、製造効率の悪化、生産コストの上昇が避けられない。
【００１０】
薬液供給装置の最も理想的な吐出特性としては、吐出開始から俊敏に吐出流量が立ち上がり、流量変動することなく一定流量で吐出を行えることである。
【００１１】
しかし、現状では、吐出圧力が原因となって吐出精度や製造製品の品質に影響が出てしまうので、ポンプ性能により薬液供給装置の駆動条件が制限されており、ポンプの耐圧力性能については、安全マージンを取っているので、低い圧力レベルで使用せざるを得ない。このため、理想的な条件での生産が困難であったり、ポンプ寿命についても吐出圧力の条件に左右されている。結果的には、生産効率、生産コストに関しての限界はポンプ性能により制限されると言っても過言ではない。
【００１２】
ベローズやダイヤフラム等の可撓性のポンプ部材は、総括すれば、機能的には柔軟性が必要な部材であると同時に剛性も必要であり、相反する性能が要求される。しかし、実際にはこれらを両立することは現状では困難である。
【００１３】
これに対し、シリンジ式のポンプは、剛性や耐圧性能に優れている。シリンジ式はピストンにより液体を加圧するようにした形態であり、耐圧性能が高いので、圧力負荷による吐出精度への影響は少ない。しかし、ピストンがシリンダの内周面に摺動接触することになるので、摺動部からの摩耗粉つまりパーティクルの発生が避けられず、パーティクルによる薬液の汚染や液漏れ等が発生するおそれがあり、シリンジ式のポンプを半導体製造工程に使用することは非常にリスクが高い。このため、摺動部を点検するために頻繁にメンテナンスを行う必要があり、他の形態のポンプに比して運転寿命が短く、メンテナンス費用、装置停止による稼働率の低下などのように使用効率が悪いという問題があり、半導体製造工程においてはあまり使用されていない。
【００１４】
本発明の目的は、ベローズ等の可撓性のポンプ部材を有する液体供給装置の吐出精度を向上させることにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、液体供給装置の耐久性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の液体供給装置は、駆動ロッドにより駆動ポンプ室を膨張収縮させて液体を前記駆動ポンプ室に流入させ、流入した液体を前記駆動ポンプ室から外部に吐出する液体供給装置であって、前記駆動ロッドが前進方向と後退方向とに軸方向に往復動自在に装着される駆動用のハウジングと、前記駆動ロッドと前記ハウジングとの間に設けられ、前記ハウジングの内周面との間に連通室を形成するとともに前記駆動ロッドの移動に伴って軸方向に弾性変形するポンプ部材と、前記駆動ロッドに配置され、前記ハウジング内を前記駆動ポンプ室と前記連通室とに仕切るとともに外周面と前記ハウジングとの間で前記駆動ポンプ室と前記連通室とを連通させる連通隙間を形成するオリフィス部材と、前記オリフィス部材に配置され、前記駆動ロッドを前進移動させるときに前記オリフィス部材に形成された貫通孔を閉塞し、前記駆動ロッドを後退移動させるときに前記貫通孔を開放する弁体とを有し、前記駆動ロッドを前進移動させて前記貫通孔が閉じられた状態のもとで前記ポンプ部材により前記駆動ポンプ室を加圧駆動し、前記駆動ロッドが後退移動するときには前記貫通孔を介して前記駆動ポンプ室内に前記連通室内の液体を案内することを特徴とする。
【００１７】
本発明の液体供給装置は、前記弁体を環状の板材により形成し、前記オリフィス部材に形成された複数の前記貫通孔に対向させて前記弁体を配置し、前記弁体の内周面側と外周面側との少なくともいずれか一方側に、前記駆動ロッドが後退して前記弁体が前記貫通孔を開放したときに前記駆動ポンプ室と前記連通室とを連通させる補助隙間を形成することを特徴とする。本発明の液体供給装置は、前記駆動ロッドに取り付けられる環状のバルブガイドの外側に前記弁体を配置し、前記弁体の内周面側に形成される補助隙間を前記駆動ロッドの後退移動時に開放する切欠き部を前記バルブガイドに形成することを特徴とする。
【００１８】
本発明の液体供給装置は、薬液の流入管が接続される流入ポート、および薬液の流出管が接続される流出ポートが設けられた薬液用のハウジングと、当該薬液用のハウジング内に組み込まれ、前記流入ポートおよび前記流出ポートに連通する薬液ポンプ室と前記駆動ポンプ室に連通する駆動室とを仕切る弾性変形自在の仕切り膜部材とを備えた薬液ポンプとを有し、前記駆動ロッドが前進移動するときに前記駆動ポンプ室から前記駆動室に供給される液体により前記仕切り膜部材を加圧駆動することを特徴とする。本発明の液体供給装置は、前記駆動ポンプ室に連通させて薬液の流入管が接続される流入ポートと、薬液の流出管が接続される流出ポートとを前記駆動用のハウジングに設け、前記駆動ロッドが前進移動するときに前記駆動ポンプ室から前記流出ポートに直接液体を吐出することを特徴とする。
【００１９】
本発明の液体供給装置は、駆動ロッドにより駆動ポンプ室を膨張収縮させて液体を前記駆動ポンプ室に流入させ、流入した液体を前記駆動ポンプ室から外部に吐出する液体供給装置であって、前記駆動ロッドが前進方向と後退方向とに軸方向に往復動自在に装着される駆動用のハウジングと、前記駆動ロッドと前記ハウジングとの間に設けられ、前記ハウジングの内周面との間に連通室を形成するとともに前記駆動ロッドの移動に伴って軸方向に弾性変形するポンプ部材と、前記駆動ロッドに配置され、前記ハウジング内を前記駆動ポンプ室と前記連通室とに仕切るとともに外周面と前記ハウジングとの間で前記駆動ポンプ室と前記連通室とを連通させる連通隙間を形成するオリフィス部材と、前記オリフィス部材に配置され、前記駆動ロッドを後退移動させるときに前記オリフィス部材に形成された貫通孔を閉塞し、前記駆動ロッドを前進移動させるときに前記貫通孔を開放する弁体とを有し、前記駆動ロッドを後退移動させて前記貫通孔が閉じられた状態のもとで前記ポンプ部材により前記駆動ポンプ室を吸引駆動し、前記駆動ロッドが前進移動するときには前記貫通孔を介して前記駆動ポンプ室内に前記連通室内の液体を案内することを特徴とする。
【００２０】
本発明の液体供給装置は、前記弁体を環状の板材により形成し、前記オリフィス部材に形成された複数の前記貫通孔に対向させて前記弁体を配置し、前記弁体の内周面側と外周面側との少なくともいずれか一方側に、前記駆動ロッドが前進して前記弁体が前記貫通孔を開放したときに前記駆動ポンプ室と前記連通室とを連通させる補助隙間を形成することを特徴とする。本発明の液体供給装置は、前記駆動ロッドに取り付けられる環状のバルブガイドの外側に前記弁体を配置し、前記弁体の内周面側に形成される補助隙間を前記駆動ロッドの前進移動時に開放する切欠き部を前記バルブガイドに形成することを特徴とする。
【００２１】
本発明の液体供給装置は、薬液の流入管が接続される流入ポート、および薬液の流出管が接続される流出ポートが設けられた薬液用のハウジングと、当該薬液用のハウジング内に組み込まれ、前記流入ポートおよび前記流出ポートに連通する薬液ポンプ室と前記駆動ポンプ室に連通する駆動室とを仕切る弾性変形自在の仕切り膜部材とを備えた薬液ポンプとを有し、前記駆動ロッドが後退移動するときに前記駆動室から前記駆動ポンプ室に供給される液体により前記仕切り膜部材を吸引駆動することを特徴とする。本発明の液体供給装置は、前記駆動ポンプ室に連通させて薬液の流入管が接続される流入ポートと、薬液の流出管が接続される流出ポートとを前記駆動用のハウジングに設け、前記駆動ロッドが後退移動するときに前記流入ポートから前記駆動ポンプ室に直接液体を吸引することを特徴とする。
【００２２】
本発明の液体供給装置は、前記オリフィス部材の前記外周面の外径寸法と前記駆動用のハウジングの内周面の内径寸法との差は０．１ｍｍ以下であることを特徴とする。本発明の液体供給装置は、前記弁体の外径寸法は前記オリフィス部材の外径寸法よりも小さいことを特徴とする。本発明の液体供給装置は、前記弁体をボールまたはポペット弁により形成し、前記オリフィス部材に形成された複数の前記貫通孔にそれぞれの前記弁体を配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の液体供給装置は、駆動ポンプ室と連通室とがオリフィス部材により仕切られている。駆動ロッドを吐出負荷に抗して駆動動作するときにはオリフィス部材と収容孔の内周面との僅かな連通隙間を通して液体が駆動ポンプ室と連通室との間を流れ、この連通隙間の流れ方向の長さは連通隙間に対して充分に長いので、充分な圧力勾配が得られる。一方、駆動ロッドを吸引負荷に抗して駆動動作するときには、僅かな連通隙間を通して液体が駆動ポンプ室と連通室との間を流れ、この連通隙間の流れ方向の長さは連通隙間に対して充分に長いので、充分な圧力勾配が得られる。従って、駆動ポンプ室が加圧状態となっても連通室の圧力は変動せず一定となるので、ポンプ部材が弾性変形することが防止される。一方、駆動ポンプ室が負圧状態となっても連通室の圧力は変動せず一定となるので、ポンプ部材が弾性変形することが防止される。
【００２４】
ポンプ部材が弾性変形することが防止され、ポンプ部材は駆動ロッドの移動ストロークにリニアに弾性変形するので、駆動ポンプ室から外部に吐出される液体や外部から駆動ポンプ室に吸引される液体の立ち上がり特性を向上させることができるとともに、ポンプの吐出精度を向上させることができる。
【００２５】
ポンプ部材はハウジングの内周面に摺動接触することがなく、オリフィス部材の外周面とハウジングの内周面との間には連通隙間が形成されているので、ポンプ部材が駆動されるときに摺動部からの摩耗粉の発生がなく、液体供給装置の耐久性を向上させることができる。しかも、摺動部からの摩耗粉の発生がないので、駆動ポンプ室から被塗布部材に対して薬液等の液体を直接吐出するようにしても、塗布される液体に異物が混入することがない。
【００２６】
ポンプ部材には駆動ポンプ室の圧力がかからないので、ポンプ部材は不要な変形をすることなく、寿命が長くなり、薬液供給装置の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】休止状態における本発明の第１の実施の形態である液体供給装置を示す断面図である。
【図２】薬液吐出状態における第１の実施の形態である液体供給装置を示す断面図である。
【図３】薬液吸入状態における第１の実施の形態である液体供給装置を示す断面図である。
【図４】図２の一部を拡大して示す断面図である。
【図５】図４の一部を拡大して示す断面図である。
【図６】図３の一部を拡大して示す断面図である。
【図７】図６の一部を拡大して示す断面図である。
【図８】図４における８−８線断面図である。
【図９】図６における９−９線断面図である。
【図１０】図６における１０−１０線断面図である。
【図１１】本発明の液体供給装置における駆動動作時と戻り動作時における駆動ポンプ室と連通室の圧力の変化を示す特性線図である。
【図１２】（Ａ），（Ｂ）は本発明の液体供給装置の立ち上がり特性を示す特性線図である。
【図１３】薬液吐出状態における本発明の第２の実施の形態である液体供給装置を示す断面図である。
【図１４】薬液吸入状態における本発明の第２の実施の形態である液体供給装置を示す断面図である。
【図１５】図１３の一部を拡大して示す断面図である。
【図１６】図１４の一部を拡大して示す断面図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態である液体供給装置の一部を示す断面図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態である液体供給装置の一部を示す断面図である。
【図１９】本発明の第５の実施の形態である液体供給装置の一部を示す断面図である。
【図２０】本発明の第６の実施の形態である液体供給装置の一部を示す断面図である。
【図２１】オリフィス部材と弁体の変形例を示す断面図である。
【図２２】オリフィス部材と弁体の他の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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、共通する部材には同一の符号が付されている。
【００２９】
図１〜図３に示される液体供給装置１０ａは、駆動ポンプ１１と薬液ポンプ１２とを有している。駆動ポンプ１１は駆動用のハウジング１３ａを有し、薬液ポンプ１２は薬液用のハウジング１３ｂを有し、両方のハウジング１３ａ，１３ｂは一体形となったハウジング部材１３により形成され、ハウジング部材１３は駆動ユニット１４に取り付けられるようになっている。駆動用のハウジング１３ａの内部には円筒形状の収容孔１５が形成されており、ハウジング１３ａの一端部は閉塞壁１６により閉塞された閉塞端となっており、ハウジング１３ａの他端には開口部１７が形成されている。
【００３０】
ハウジング１３ａの内部には、駆動ロッド１８が直線往復動自在に装着されており、この駆動ロッド１８は駆動ユニット１４内に組み込まれた電動モータや空気圧シリンダ等からなる図示しない駆動装置により往復動される。駆動ロッド１８の閉塞壁１６に向かう移動を前進移動とし、閉塞壁１６から離れる方向の移動を後退移動とする。
【００３１】
ハウジング１３ａ内にはポンプ部材としてのベローズ２１が装着されている。このベローズ２１は、図４に示されるように、蛇腹部２２とこれの一端部に設けられた端板部２３と他端部に設けられたリング部２４とを有し、フッ素樹脂等によりこれらが一体となって成形されている。端板部２３には、駆動ロッド１８の先端部に設けられた雄ねじ１８ａにねじ結合されるねじ孔２３ａが形成されており、端板部２３は駆動ロッド１８の先端部に固定される。一方、リング部２４はハウジング１３ａの開口部１７に形成された段部１７ａに当接し、駆動ユニット１４とハウジング１３ａとにより挟み付けられている。
【００３２】
ベローズ２１は駆動ロッド１８が軸方向に往復動すると、端板部２３が駆動ロッド１８とともに軸方向に移動して蛇腹部２２が軸方向に弾性変形する。ベローズ２１とハウジング１３ａの収容孔１５の内周面との間には連通室２５が形成されている。ベローズ２１の内側は駆動ユニット１４に形成された図示しない息付き孔を介して外部に連通しており、駆動ロッド１８の往復動に伴ってベローズ２１の内側には外気が流入するとともに内部の空気は外部に排出される。
【００３３】
ベローズ２１の端板部２３と閉塞壁１６との間は駆動ポンプ１１の駆動ポンプ室２６となっており、この駆動ポンプ室２６と連通室２５には液体が流入するようになっている。駆動ポンプ室２６は駆動ロッド１８が前進移動すると収縮し、駆動ポンプ室２６の内部の液体がハウジング１３ａの外部に吐出される。一方、駆動ロッド１８が後退移動すると駆動ポンプ室２６は膨張し、その内部には外部から液体が吸入される。
【００３４】
薬液用のハウジング１３ｂには、図１〜図３に示されるように、長手方向に貫通する収容孔２７が形成され、ハウジング１３ｂの下端部には流入側のジョイント部材２８が取り付けられ、上端部には流出側のジョイント部材２９が取り付けられている。それぞれのジョイント部材２８，２９はハウジング１３ｂの一部を形成している。流入側のジョイント部材２８に形成された流入ポート２８ａには流入管３１が接続され、流出側のジョイント部材２９に形成された流出ポート２９ａには流出管３２が接続される。流入管３１は薬液容器３３に接続され、流出管３２の先端には薬液を塗布する吐出ノズル３４が設けられる。流入管３１には内部の流路を開閉する開閉弁３５が設けられ、流出管３２には内部の流路を開閉する開閉弁３６が設けられている。
【００３５】
ハウジング１３ｂ内には、図１〜図３に示されるように、フッ素樹脂等の径方向に弾性変形自在の可撓性のチューブ３７が仕切り膜部材として装着されている。このチューブ３７の流入端部はハウジング１３ｂとジョイント部材２８との間に挟み付けられ、流出端部はハウジング１３ｂとジョイント部材２９の間に挟み付けられている。チューブ３７の流入端部をハウジング１３ｂに溶接するようにしても良く、流出端部についても同様に溶接するようにしても良い。チューブ３７によってハウジング１３ｂの内部は、チューブ３７の内側の薬液ポンプ室３８と外側の駆動室３９とに仕切られている。薬液ポンプ室３８は流入ポート２８ａと流出ポート２９ａとに連通している。流出ポート２９ａは流入ポート２８ａの上方に設けられており、両方のポート２８ａ，２９ａは同軸となっている。これにより、薬液内に気泡が混入されていても、その気泡が薬液ポンプ室３８内に止まることが防止される。
【００３６】
駆動室３９はハウジング部材１３に形成された連通孔４１により駆動ポンプ室２６に連通しており、駆動ポンプ室２６と駆動室３９と連通孔４１と連通室２５内には液体が封入されている。封入された液体は図においては点を付して示されている。駆動ロッド１８を前進移動させると、駆動ポンプ室２６が収縮して駆動ポンプ室２６内の液体が駆動室３９に供給されて駆動室３９が膨張し、チューブ３７は径方向に収縮することになる。チューブ３７が収縮されるときに、図２に示されるように、開閉弁３５により流入管３１内の流路を閉じ、開閉弁３６により流出管３２内の流路を開くと、薬液ポンプ室３８内の薬液は吐出ノズル３４に供給される。一方、駆動ロッド１８を後退移動させると、駆動ポンプ室２６が膨張して駆動ポンプ室２６内には駆動室３９内の液体が吸入され、駆動室３９が収縮し、チューブ３７は径方向に膨張することになる。チューブ３７が膨張されるときに、図３に示されるように、開閉弁３５により流入管３１内の流路を開き、開閉弁３６により流出管３２内の流路を閉じると、薬液容器３３内の薬液は薬液ポンプ室３８内に吸引される。
【００３７】
液体供給装置１０ａはハウジング部材１３に駆動ポンプ１１と薬液ポンプ１２とが設けられているが、駆動ポンプ１１と薬液ポンプ１２とを分離させるようにしても良い。その場合には駆動ポンプ室２６と駆動室３９とを配管により接続することになる。
【００３８】
図１に示される液体供給装置１０ａは、駆動ロッド１８を前進移動させることによりチューブ３７を収縮させて薬液ポンプ室３８内の薬液を吐出ノズル３４から吐出させる際にベローズ２１に加わる吐出負荷が、駆動ロッド１８を後退移動させることによりチューブ３７を膨張させて薬液ポンプ室３８内に薬液容器３３内の薬液を吸引する際にベローズ２１に加わる吸引負荷よりも大きい場合に使用される。流出ポート２９ａから吐出ノズル３４までの距離が流入ポート２８ａから薬液容器３３までの距離に比して長い場合や、吐出速度が速い場合、または吐出ノズルまでの間にフィルターなど抵抗になるものがある場合には、吐出負荷は吸引負荷よりも大きくなる。
【００３９】
液体供給装置１０ａが図１に示すように休止状態となってチューブ３７が径方向外方に膨張した状態となっている状態のもとで、駆動ロッド１８を前進させてチューブ３７を収縮させる際には、前述の吐出負荷に抗して駆動ロッド１８を前進方向に駆動動作させて駆動ポンプ室２６を加圧する必要がある。
【００４０】
これに対し、駆動室３９から駆動ポンプ室２６に液体を吸引してチューブ３７を膨張させる際には、ベローズ２１に加わる吸引負荷は吐出負荷に比して小さくなる。
【００４１】
このように、吐出負荷に抗して駆動ロッド１８を前進移動させてチューブ３７を収縮させるときには、駆動ロッド１８は駆動動作となり、駆動ロッド１８を後退移動させるときには駆動ロッド１８は戻り動作となる。
【００４２】
図４および図５に示されように、ベローズ２１の端板部２３には閉塞壁１６に向けて突出する弁保持部４２が設けられており、この弁保持部４２には環状のオリフィス部材４３が組み付けられている。このオリフィス部材４３の外径は収容孔１５の内径よりも僅かに小さく設定されており、収容孔１５の内周面つまりハウジング１３ａの内周面とオリフィス部材４３の外周面との間には、駆動ポンプ室２６と連通室２５とを僅かに連通させる連通隙間４４が形成されている。この連通隙間４４を介して、駆動ロッド１８の駆動動作時と戻り動作時のいずれにおいても、駆動ポンプ室２６と連通室２５とが連通される。
【００４３】
オリフィス部材４３は、図５に示されるように、弁保持部４２に固定される環状のバルブガイド４５により駆動ロッド１８の先端部側に保持されており、バルブガイド４５は止めリング４６により弁保持部４２に固定されている。図５に示されるように、バルブガイド４５には径方向にガイド面４８が形成されており、このガイド面４８と端板部２３の端面４７との間でオリフィス部材４３が保持されてオリフィス部材４３の軸方向移動は規制される。さらに、バルブガイド４５にはガイド面４８から端面４７に向けて突出する小径部４９が設けられており、小径部４９の外径はオリフィス部材４３の内径よりも小さく設定されている。これにより、オリフィス部材４３は軸方向には移動することなく、径方向に僅かに移動するように駆動ロッド１８の先端部側に保持される。
【００４４】
オリフィス部材４３には、図５および図９に示されるように、円周方向に間隔を隔てて複数の貫通孔５１が形成されている。オリフィス部材４３には環状の板材からなる弁体５３が配置され、この弁体５３はバルブガイド４５のガイド部５２に対して軸方向に移動自在となっている。この弁体５３がオリフィス部材４３の弁座面５６ａ，５６ｂに接触すると、貫通孔５１は弁体５３により閉じられる。一方、弁体５３がオリフィス部材４３から離れると、貫通孔５１は開放されて連通室２５と駆動ポンプ室２６は貫通孔５１を介して連通状態となる。
【００４５】
弁体５３は駆動ロッド１８を前進移動させるときにオリフィス部材４３に形成された貫通孔５１を閉塞し、駆動ロッド１８を後退移動させるときに貫通孔５１を開放する。したがって、駆動ロッド１８を前進移動させてベローズ２１により駆動ポンプ室２６を加圧駆動させる際には、弁体５３により貫通孔５１が閉じられた状態となり、連通室２５は駆動ポンプ室２６に連通隙間４４を介して連通するのみとなるので、チューブ３７およびベローズ２１に大きな吐出負荷が加わり、駆動ポンプ室２６の圧力が高められても、連通室２５の圧力上昇が抑制される。これにより、駆動ポンプ室２６に大きな吐出負荷が加わっても、ベローズ２１が径方向に変形することが抑制される。
【００４６】
一方、駆動ロッド１８を後退移動させてベローズ２１により駆動室３９から駆動ポンプ室２６に液体を吸引する際には、弁体５３により貫通孔５１が開放されることになるが、吸引負荷は大きくなく、負圧状態の連通室２５と大気状態のベローズ２１の内側との圧力差は小さいので、ベローズ２１が径方向に変形することが抑制される。
【００４７】
弁体５３の外径はオリフィス部材４３の外径よりも小径となっており、図５に示されるように弁体５３の外周面と収容孔１５の内周面との間の隙間Ｃ２は連通隙間４４の寸法Ｃ１よりも大きく設定されている。また、弁体５３の内径はガイド部５２の外径よりも大きく設定されており、弁体５３とガイド部５２との間には補助隙間５４ａが形成されている。この補助隙間５４ａは弁体５３がオリフィス部材４３から離れたときに、貫通孔５１を介して連通室２５と駆動ポンプ室２６とを連通させる。弁体５３がオリフィス部材４３から離れる位置を規制するために、バルブガイド４５の端部にはガイド部５２よりも大径のストッパ５５が設けられている。このストッパ５５には、図８に示されるように、切欠き部５５ａが形成されており、この切欠き部５５ａにより補助隙間５４ａに連通する切欠き隙間５４ｂが形成される。これにより、弁体５３がストッパ５５に当接したときには、切欠き隙間５４ｂを介して駆動ポンプ室２６と連通室２５とが連通した状態となる。
【００４８】
図５に示されるように、オリフィス部材４３の外周部と内周部には、弁体５３が接触する弁座面５６ａ，５６ｂが環状に形成されており、両方の弁座面５６ａ，５６ｂの間の面は弁体５３には接触しないようになっている。弁体５３を弁座面５６ａ，５６ｂのみに接触させることにより、弁体５３を円滑にオリフィス部材４３から離反させることができる。オリフィス部材４３の弁体５３に対して反対側の背面の外周部には、図５に示されように、環状の突起５７が設けられており、連通隙間４４の軸方向寸法はオリフィス部材４３の板厚よりも大きく設定されている。オリフィス部材４３の外周面には、図５に示されるように、突起５７の部分を含めて端面に向けて径方向内方に傾斜したテーパ面が形成されている。
【００４９】
上述した液体供給装置１０ａにおいては、図５に示されるように、ハウジング１３ａの内周面の内径寸法をＤ１とし、オリフィス部材４３の外径寸法をＤ２とすると、内径寸法Ｄ１は３８ｍｍ（交差０．０１ｍｍ）に設定され、外径寸法Ｄ２は３７．９ｍｍ（交差０．００５ｍｍ）に設定されている。したがって、外径寸法Ｄ２と内径寸法Ｄ１の差は０．１ｍｍとなっており、連通隙間４４の隙間寸法Ｃ１は０．０５ｍｍに設定されている。また、連通隙間４４の直線部分の長さは１．６３ｍｍに設定されている。外径寸法Ｄ２と内径寸法Ｄ１の寸法差を、０．１５ｍｍ程度まで大きくすると、駆動ポンプ室２６内の圧力変動により連通室２５の圧力も変動するが、寸法差を０．１ｍｍ以下に設定すると、駆動ポンプ室２６の圧力が上昇しても、連通室２５の圧力は殆ど上昇しなくなった。
【００５０】
駆動ポンプ室２６内の液体を駆動室３９に吐出させる際の吐出流量を、０．１ｍｌ／秒（毎秒０．１ミリリットル）としたときには、駆動ポンプ室２６内の圧力変動により連通室２５に圧力変動が発生したが、吐出流量を０．５ｍｌ／秒およびそれ以上に設定すると、弁体５３がオリフィス部材４３の貫通孔５１を確実に塞ぐことになり、駆動ポンプ室２６内の圧力変動による連通室２５の圧力変動は発生しなかった。
【００５１】
図１〜図１０に示す液体供給装置１０ａは、駆動ポンプ１１と薬液ポンプ１２とを有し、駆動ポンプ室２６を膨張収縮させてこの内部に封入された液体を間接媒体とし、薬液ポンプ１２を駆動するようにした間接作動型となっている。また、この液体供給装置１０ａは、吐出負荷が吸引負荷よりも大きい作動形態となっており、薬液を吐出ノズル３４から吐出させるときにおける駆動ポンプ室２６の圧力とベローズ２１の内側の大気圧との圧力差は、薬液容器３３内の薬液を薬液ポンプ室３８に吸引するときにおける圧力差よりも大きくなる。
【００５２】
この液体供給装置１０ａを作動させて薬液容器３３から薬液ポンプ室３８内に供給されたフォトレジストや純水等の薬液を吐出ノズル３４に供給するには、図２に示すように、駆動ロッド１８を前進移動つまり閉塞壁１６に向けて突出移動させ、駆動ポンプ室２６内の液体を連通孔４１を介して駆動室３９に吐出させる。駆動ロッド１８を前進移動させると、ベローズ２１が軸方向に長くなるので、連通室２５の容積は大きくなる。
【００５３】
このときには、駆動ポンプ室２６には吐出負荷が加わっており、駆動ロッド１８は駆動ポンプ室２６を加圧させる駆動動作となる。この駆動動作時には、図４および図５に示すように、連通室２５内には連通隙間４４を介して駆動ポンプ室２６内の液体が絞られて流入するが、加圧状態の駆動ポンプ室２６内の液体により弁体５３がオリフィス部材４３に密着し、貫通孔５１が閉塞される。駆動動作時には、駆動ポンプ室２６からは液体が絞られて連通室２５に流入するので、その時に軸方向に長い連通隙間４４を液体が流れる際に生じる圧力損失により連通室２５の圧力上昇が抑制される。つまり、薬液ポンプ室３８の圧力をＰDとし、駆動ポンプ室２６の圧力をＰ1とし、連通室２５の圧力をＰ2とすると、駆動ポンプ室２６の圧力Ｐ1は、圧力ＰDとほぼ同じ圧力となるのに対して、連通室２５の圧力Ｐ2は圧力ＰD、Ｐ1よりも低い圧力となる。
【００５４】
このように、駆動動作時には連通室２５は連通隙間４４のみを介して駆動ポンプ室２６と連通し、絞り作用による圧力損失により連通室２５の圧力上昇が抑制されるので、駆動動作時にベローズ２１の蛇腹部２２が径方向内側に向かって弾性変形することが防止される。これにより、駆動ロッド１８が前進移動を開始すると、駆動ポンプ室２６の圧力は直ちに上昇するので、直ちに薬液ポンプ室３８が収縮されて薬液ポンプ１２の立ち上がり特性を向上させることができる。また、ベローズ２１の蛇腹部２２の変形が防止されるので、薬液ポンプ１２の流出ポート２９ａからの薬液の吐出特性は駆動ロッド１８のストロークに応じて直線的に変化することになる。つまり、ベローズ２１の蛇腹部２２が径方向に変形すると、駆動ロッド１８のストロークと駆動室３９へ送られる液体の量とは比例しなくなるが、本発明の液体供給装置ではそのようなことはない。さらに、ベローズ２１の耐久性を高めることができる。
【００５５】
駆動ロッド１８を後退移動させて薬液容器３３から薬液ポンプ室３８に薬液を供給するには、図３に示すように、駆動ロッド１８を閉塞壁１６から離す方向に後退移動させ、駆動室３９内の液体を駆動ポンプ室２６に供給する。
【００５６】
この戻り動作時には吸引負荷は大きくないので、駆動ポンプ室２６の負圧は大気圧に近い圧力となる。この戻り動作時には、図６および図７に示すように、弁体５３がオリフィス部材４３から離れて貫通孔５１が開放されるとともに切欠き隙間５４ｂにより補助隙間５４ａが開放されるので、連通室２５の圧力Ｐ2は駆動ポンプ室２６の圧力Ｐ1とほぼ同一の圧力となる。これにより、駆動ロッド１８の後退移動時にはベローズ２１は径方向に弾性変形することがない。
【００５７】
図１１は液体供給装置１０ａにおける駆動動作時と戻り動作時における駆動ポンプ室２６と連通室２５の圧力の変化を示す特性線図であり、図１２（Ａ）は液体供給装置１０ａの立ち上がり特性を従来例と比較して示す特性線図である。
【００５８】
図１１に示されるように、薬液ポンプ室３８から薬液を吐出させる際には、駆動ポンプ室２６の圧力Ｐ1は吐出圧力ＰDに対応した高い圧力となるのに対して、連通室２５の圧力Ｐ2はオリフィス部材４３により絞られて圧力Ｐ1よりも低くなる。図１１において一点鎖線は比較例として示す従来の連通室２５の圧力を示しており、オリフィス部材４３を設けない場合には、薬液の吐出時に連通室２５の圧力は駆動ポンプ室２６の圧力と同一の圧力となり、ベローズ２１は径方向に弾性変形することになる。
【００５９】
このため、従来では、図１２（Ａ）において一点鎖線で示すように、ベローズの弾性変形によって駆動ロッド１８の起動時にベローズが弾性変形し、薬液ポンプ室３８から吐出される薬液の立ち上がり時間が長くなっていた。これに対して、本発明の液体供給装置１０ａにおいては立ち上がり特性が向上した。図１２（Ａ）に一点鎖線で示すように、従来の液体供給装置においては、吐出圧力、流速、加速条件等の吐出条件を条件１〜条件３に相違させると、立ち上がり時間はＴ１〜Ｔ３に変化することになったが、薬液供給装置１０ａにおいては、吐出条件を変化させても、立ち上がり時間Ｔに変化はなかった。立ち上がり時間がＴとＴ１のように相違すると、図１２（Ａ）においてハッチングが付された面積により示される吐出総量が液体供給装置を起動させたときにおける立ち上げ時の吐出総量の差となる。吐出総量は、液体の単位時間当たりの流量と立ち上がり時間との積により算出される。
【００６０】
駆動ポンプ室２６内の液体が高粘度の場合、駆動ロッド１８による駆動ポンプ室２６からの液体の吐出速度が速い場合、液体を案内する吐出流路の抵抗が大きい場合などのように、総合的な圧力損失が大きな場合には、吐出開始時の立ち上がり特性には、ベローズを始めとするポンプヘッド部の耐圧力つまり剛性が大きく影響する。動作開始時の圧力負荷をベローズ２１の蛇腹部２２が受けて瞬間的に蛇腹部２２が大きく変形すると、断面積が縮小し、立ち上がり流量が減少し、さらにはダンピング現象（流量変動）の原因ともなる。これらが吐出開始時の不感帯となって立ち上がりの悪さに影響することになる。
【００６１】
また、薬液粘度が高い場合、流速が速い場合、加速が速い場合などのように、吐出圧力の負荷が高い程ベローズの変形量が大きくなるため、吐出動作終了までの間のベローズの有効断面積が縮小してしまうことになる。これにより、吐出流量が減少するので、結果的に１ショットの吐出量が設定通りに吐出できなくなる。つまり、薬液粘度、吐出圧力、ポンプ運転条件等が吐出量に大きく影響を及ぼすので、結果的に吐出精度が安定しない。
【００６２】
しかし、本発明の液体供給装置１０ａにおいては、瞬間的な吐出圧力の及ぼす影響を、逆流防止用の弁体とオリフィス抵抗で受けることになり、ベローズ構造の欠点でもある立ち上がり特性を向上させ、全域にわたり流量の安定化を図ることができる。
【００６３】
図１３〜図１６は本発明の他の実施の形態である液体供給装置１０ｂを示す断面図である。この液体供給装置１０ｂは、駆動ロッド１８を後退移動させることによりチューブ３７を膨張させて薬液ポンプ室３８内に薬液容器３３内の薬液を吸引する際にベローズ２１に加わる吸引負荷が、駆動ロッド１８を前進移動させることによりチューブ３７を収縮させて薬液ポンプ室３８内の薬液を吐出ノズル３４から吐出させる際にベローズ２１に加わる吐出負荷よりも大きい場合に使用される。流出ポート２９ａから吐出ノズル３４までの距離が流入ポート２８ａから薬液容器３３までの距離に比して短い場合や、吸入速度が速い場合、または流入ポートと薬液容器との間にフィルターなど抵抗になるものがある場合には、吸引負荷は吐出負荷よりも大きくなる。
【００６４】
したがって、薬液ポンプ室３８から薬液を吐出ノズル３４に吐出する際には、ベローズ２１には大きな吐出負荷は加わることがない。これに対し、駆動ロッド１８を後退移動させて薬液ポンプ室３８を膨張させる際には、大きな吸引負荷に抗して駆動ロッド１８を後退方向に駆動動作して駆動室３９内の液体を駆動ポンプ室２６に吸引する必要がある。このときには、駆動ポンプ室２６内の負圧は上述した液体供給装置１０ａに比して大きくなる。このように、吸引負荷が吐出負荷よりも大きい場合に適用される液体供給装置１０ｂにおいては、駆動ロッド１８を後退移動させる際には駆動ロッド１８は駆動動作となり、駆動ロッド１８を前進移動させる際には駆動ロッド１８は戻り動作となる。
【００６５】
図１５および図１６に示されるように、上述した液体供給装置１０ａと相違して、弁保持部４２にはオリフィス部材４３と弁体５３が軸方向に反転された状態となって配置されている。つまり、弁体５３はオリフィス部材４３とベローズ２１の端面４７との間に配置されている。したがって、駆動ロッド１８を後退移動させるときには貫通孔５１は弁体５３により閉塞され、駆動ロッド１８を前進移動させるときには貫通孔５１は弁体５３により開放されることになり、駆動ロッド１８を後退移動させて貫通孔５１が閉じられた状態のもとでポンプ部材としてのベローズ２１により駆動ポンプ室２６は吸引駆動される。一方、駆動ロッド１８が前進移動するときには貫通孔５１を介して駆動ポンプ室２６内に連通室２５内の液体が案内される。
【００６６】
駆動ロッド１８を後退移動させる駆動動作時に駆動ポンプ室２６が負圧状態となると、図１６に示すように、弁体５３によって貫通孔５１が閉塞されるので、駆動ポンプ室２６と連通室２５は連通隙間４４のみにより連通状態となって連通隙間４４により絞られることになる。これにより、駆動ポンプ室２６の負圧は連通室２５には伝達されることがなく、薬液ポンプ室３８に薬液に吸入するための駆動動作時にベローズ２１が径方向に変形することはない。
【００６７】
図１２（Ｂ）はこの液体供給装置１０ｂの立ち上がり特性を従来例と比較して示す特性線図である。従来では、図１２（Ｂ）において一点鎖線で示すように、ベローズの弾性変形によって駆動ロッド１８の吸引動作時にベローズが弾性変形し、薬液ポンプ室３８内へ吸入される薬液の立ち上がり時間が長くなっていた。これに対して、本発明の液体供給装置１０ｂおいては立ち上がり特性が向上した。図１２（Ｂ）において一点鎖線で示すように、従来の液体供給装置においては、吐出圧力、流速、加速条件等の吸入条件を条件１〜条件３に相違させると、立ち上がり時間はＴ１〜Ｔ３に変化することになったが、薬液供給装置１０ｂにおいては、吸入条件を変化させても、立ち上がり時間Ｔに変化はなかった。立ち上がり時間がＴとＴ１のように相違すると、図１２（Ｂ）においてハッチングが付された面積により示される吸入総量が液体供給装置を起動させたときにおける立ち上げ時の吸入総量の差となる。吸入総量は、液体の単位時間当たりの流量と立ち上がり時間との積により算出される。
【００６８】
このように、吸入動作するベローズ２１に吸引負荷が加わる場合にも、液体供給装置１０ｂにおいては、瞬間的な吸入圧力の及ぼす影響を、逆流防止用の弁体とオリフィス抵抗で受けることになり、ベローズ構造の欠点でもある立ち上がり特性を向上させ、全域にわたり流量の安定化を図ることができる。
【００６９】
図１７は本発明の他の実施の形態である液体供給装置１０ｃを示す断面図である。この液体供給装置１０ｃは、上述した形態と相違し、仕切り膜部材がチューブ３７に代えて弾性変形自在のダイヤフラム６１により形成されている。このダイヤフラム６１によりハウジング１３ｂの収容孔２７内は駆動室３９と薬液ポンプ室３８とに仕切られている。したがって、ダイヤフラム６１が薬液ポンプ室３８を収縮させる方向に変形すると、薬液ポンプ室３８内の薬液は流出ポート２９ａを介して吐出ノズル３４から吐出され、ダイヤフラム６１が薬液ポンプ室３８を膨張させる方向に変形すると、薬液容器３３内の薬液は流入ポート２８ａを介して薬液ポンプ室３８に吸引される。なお、図示する形態においては、上述したジョイント部材２８，２９は設けられておらず、流入ポート２８ａと流出ポート２９ａはハウジング１３ｂに一体となって形成されている。
【００７０】
この液体供給装置１０ｃは、図１に示した液体供給装置１０ａと同様に、駆動ロッド１８を前進移動さて薬液ポンプ室３８内の薬液を吐出ノズル３４から吐出させる際にベローズ２１に加わる吐出負荷が、駆動ロッド１８を後退移動させることにより薬液ポンプ室３８内に薬液容器３３内の薬液を吸引する際にベローズ２１に加わる吸引負荷よりも大きい場合に使用される。したがって、オリフィス部材４３と弁体５３の配置関係は、図１〜図１０に示した液体供給装置１０ａと同様となっている。
【００７１】
図１８は本発明の他の実施の形態である液体供給装置１０ｄを示す断面図である。この液体供給装置１０ｄにおける駆動ポンプ１１のポンプ部材としては、上述したベローズ２１に代えてダイヤフラム６２が用いられている。このダイヤフラム６２は駆動ロッド１８の軸方向移動に追従し軸方向に弾性変形する。薬液ポンプ１２は、図１７に示した液体供給装置１０ｃと同様にダイヤフラム６１が仕切り膜部材として使用されている。また、この液体供給装置１０ｄは、ハウジング１３ａに形成された収容孔１５内に両方のダイヤフラム６１，６２が組み込まれている。したがって、この液体供給装置１０ｄにおいては、駆動ポンプ室２６と駆動室３９が一体となっており、駆動ポンプ１１と薬液ポンプ１２を含めた全体のサイズを小型化することができる。
【００７２】
図１８に示す液体供給装置１０ｄも、図１７に示した液体供給装置１０ｃと同様に、吐出負荷が吸引負荷よりも大きい場合に使用される。ただし、それぞれの液体供給装置１０ｃ，１０ｄを吸引負荷が吐出負荷よりも大きい場合に使用されるときには、弁保持部４２にはオリフィス部材４３と弁体５３が軸方向に反転された状態となって配置される。つまり、弁体５３はオリフィス部材４３とベローズ２１の端面４７との間に配置されることになる。
【００７３】
図１９は本発明の他の実施の形態である液体供給装置１０ｅを示す断面図である。この液体供給装置１０ｅは、上述した液体供給装置１０ａ〜１０ｄが駆動ポンプ１１により駆動された間接液体を駆動源として薬液ポンプ１２を駆動するようにした間接作動型であるのに対し、駆動ポンプ１１により薬液を吐出ノズルに供給するようにした直接作動型となっている。駆動ポンプ１１の構造は上述した液体供給装置１０ａと同様である。
【００７４】
図２０は本発明の他の実施の形態である液体供給装置１０ｆを示す断面図である。この液体供給装置１０ｆも図１９に示したものと同様に直接作動型であり、駆動ポンプ室２６内に薬液容器から供給された薬液を吐出ノズルに向けて供給する。図２０に示した液体供給装置１０ｆにおいては、ポンプ部材としては図１８に示した液体供給装置１０ｄと同様にダイヤフラム６２が用いられており、ダイヤフラム６２は軸方向に弾性変形する。
【００７５】
図１９および図２０に示される液体供給装置１０ｅ，１０ｆにおける流入側のジョイント部材２８と流出側のジョイント部材２９は、それぞれハウジング１３ａと一体に設けられており、流入ポート２８ａと流出ポート２９ａはそれぞれ駆動ポンプ室２６に連通されている。
【００７６】
このように直接作動型の液体供給装置１０ｅ，１０ｆにおいては、駆動ロッド１８の前進移動により駆動ポンプ室２６内の薬液を流出管３２に吐出し、駆動ロッド１８の後退移動により流入管３１から駆動ポンプ室２６内に薬液を吸入する。これにより、吐出ノズルに駆動ポンプ室内の薬液を直接吐出することになる。
【００７７】
図１９に示す液体供給装置１０ｅと、図２０に示した液体供給装置１０ｆは、いずれも吐出負荷が吸引負荷よりも大きい場合に使用される。ただし、それぞれの液体供給装置１０ｅ，１０ｆを吸引負荷が吐出負荷よりも大きい場合に使用するときには、弁保持部４２にはオリフィス部材４３と弁体５３は位置関係が反転された状態となって配置される。つまり、弁体５３はオリフィス部材４３とベローズ２１の端面４７との間に配置されることになる。図１９と図２０における流入管３１と流出管３２には、図１に示した開閉弁３５，３６が設けられることになる。
【００７８】
図２１と図２２はそれぞれオリフィス部材４３と弁体５３の変形例である。図２１に示されるオリフィス部材４３には、貫通孔５１と同軸となって弁体収容孔６３が形成されており、弁体収容孔６３は大径孔６３ａとこれと貫通孔５１との間のテーパ孔６３ｂとを有している。貫通孔５１は円周方向に間隔を隔てて複数個形成されており、それぞれの貫通孔５１に連なって弁体収容孔６３が形成され、弁体収容孔６３には弁体としてボール６４が配置されている。ボール６４が弁体収容孔６３から外れるのを防止するために、弁体収容孔６３の端部にはリテーナ６５が取り付けられており、リテーナ６５には液体を案内する貫通孔が形成されている。
【００７９】
図２２に示すオリフィス部材４３においては、貫通孔５１と同軸となって形成された弁体収容孔６３に弁体としてポペット弁６６が配置されており、弁軸部６６ａはリテーナ６７に形成されたガイド孔６８に摺動自在に嵌合されている。
【００８０】
図２１と図２２に示したオリフィス部材４３には、駆動ポンプ室２６が加圧されると貫通孔５１を閉じるように、ボール６４とポペット弁６６とが配置されているので、駆動ロッド１８が前進移動する際に貫通孔５１は閉塞され、後退移動する際には貫通孔５１は開放される。これに対し、図１３〜図１６に示した液体供給装置１０ｂのように、駆動ロッド１８を後退移動させるときに、駆動ポンプ室２６が負圧状態となる場合には、オリフィス部材４３は図２１，２２において上下が反転された状態で駆動ロッド１８の先端側に配置されることになる。
【００８１】
本発明の液体供給装置においては、ベローズ２１やダイヤフラム６２等からなるポンプ部材とハウジング１３ａとの間に形成される連通室２５がオリフィス部材４３により駆動ポンプ室２６に対して仕切られている。駆動ロッド１８により駆動ポンプ室２６を吐出負荷に抗して加圧する形態においては、貫通孔５１を閉じることにより連通隙間４４を介して駆動ポンプ室２６内の液体が連通室２５に絞られて案内されるので、駆動ポンプ室２６の圧力変動は連通室２５には伝達されることがない。一方、駆動ロッド１８により駆動ポンプ室２６を吸引負荷に抗して吸引する形態においては、貫通孔５１を閉じることにより連通隙間４４を介して連通室２５内の液体が駆動ポンプ室２６に絞られて案内されるので、駆動ポンプ室２６の圧力変動は連通室２５には伝達されることがない。
【００８２】
したがって、ポンプ部材により駆動ポンプ室２６を膨張収縮させるときには、ポンプ部材とハウジングとの間で形成される連通室２５は圧力変動がなく、ベローズ２１やダイヤフラム６２等のポンプ部材は駆動ロッド１８の移動ストロークに対して直線的に弾性変形する。
【００８３】
特に、駆動動作の初期には、従来技術における可撓性のポンプ部材は、これに加わる圧力により大きく弾性変形して駆動ポンプ１１の立ち上がり特性が悪いのに対し、本発明ではオリフィス部材４３を用いて駆動ポンプ室２６と連通室２５とを仕切ることにより、駆動ポンプ室２６の圧力変動が連通室２５に伝達されないようにしたので、駆動ポンプの立ち上がり特性を高めることができる。
【００８４】
本発明の液体供給装置においては、可撓性を有するベローズ２１やダイヤフラム６２をポンプ部材として用いて駆動ポンプ室２６を膨張収縮させるようにしたので、シリンジタイプと相違して、ポンプ部材はハウジングの内周面と摺動接触することがない。これにより、摺動部が摩耗することがないので、駆動ポンプからの液漏れ発生がなく、駆動ポンプの耐久性を向上させることができる。したがって、液体供給装置のメンテナンスを頻繁に行うことが不要となる。また、摺動部がないので、低速で液体を吐出させる場合でもスティックスリップ現象により流量変動の発生がない。摺動部からの摩耗粉の発生がないので、駆動ポンプにより直接薬液を吐出ノズル３４から吐出されるようにした直動型の液体供給装置においては、薬液に摩耗粉が混入することがなく、半導体ウエハや液晶パネルの製造歩留まりを高めることができる。
【００８５】
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。たとえば、本発明の液体供給装置は、半導体ウエハや液晶基板を被塗布物としてこれに薬液を吐出する場合に限られることなく、液体を高精度で定量供給する場合に適用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０ａ〜１０ｆ    液体供給装置
１１    駆動ポンプ
１２    薬液ポンプ
１３    ハウジング部材
１３ａ    駆動用のハウジング
１３ｂ    薬液用のハウジング
１５    収容孔
１６    閉塞壁
１８    駆動ロッド
２１    ベローズ（ポンプ部材）
２２    蛇腹部
２５    連通室
２６    駆動ポンプ室
２８ａ    流入ポート
２９ａ    流出ポート
３１    流入管
３２    流出管
３７    チューブ（仕切り膜部材）
３８    薬液ポンプ室
３９    駆動室
４１    連通孔
４３    オリフィス部材
４４    連通隙間
５１    貫通孔
５３    弁体
５４ａ  補助隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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