JP4413696B2 - 薬液供給ユニット - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造工程で使用される薬液を供給するための薬液供給ユニットに関するものである。

従来、半導体製造装置に薬液を供給するためにポンプ、開閉弁、フィルタを含む薬液供給装置が用いられている。その場合、ポンプ、開閉弁、フィルタを接続するのに、パイプ及び継手を用いるのが通常である。しかし、特許文献１乃至４に示す従来の公開公報には、回路図は記載されているが、薬液供給装置の具体的な構成については、記載されていない。
一般的には、ポンプ、開閉弁、フィルタが各々単品として存在し、それらをパイプ配管で連通させることにより使用しているのが一般的である。
特開平１１−２５１２８３号公報 特開２０００−１９５７７４号公報 特開２００２−１４３６５７号公報 特開２００２−２７０４８５号公報

しかしながら、ポンプ、開閉弁、フィルタをパイプ配管で接続すると、装置全体が長くなり、製造装置の集積化をすすめている半導体製造工程に不都合であった。
一方、ガス供給集積ユニットでは、Ｖ字型流路が形成された流路ブロックを用いて集積化を進めているが、液体の搬送では、Ｖ字流路では、抵抗が大きくＣＶ値が悪化する問題があった。
また、パイプ配管で接続するため、パイプや継手からパーティクルが発生し、半導体製造工程において、悪影響を与える恐れがあった。

また、上流開閉弁、ポンプ、下流開閉弁、フィルタを直列に連結する薬液供給装置は、よく複数列並行に並べられて利用されている。その場合に、流路を洗浄するための洗浄液をポンプの上流に流し込む入口側共通流路と、洗浄液を回収するためのフィルタの下流から流し出す出口側共通流路との２つの共通流路が、薬液供給装置の流れ方向と直交する方向に形成している。
上流開閉弁、ポンプ、下流開閉弁、フィルタを流路ブロックを用いて直列に接続した場合に、ポンプ上流位置に形成された入口側共通流路用ポートを入口側共通流路に位置合わせすると、出口側共通流路用ポートが出口側共通流路と位置がずれて結合できない問題が発生することが懸念される。なぜならば、ポンプ、下流開閉弁、フィルタを及びそれらを連通するための流路ブロックの孔位置精度が全て累積されるため、入口側共通流路用ポートを入口側共通流路に位置合わせすると、出口側共通流路用ポートが出口側共通流路と位置がずれてしまうからである。

本発明は以上のような課題を解消するためになされたものであり、集積化された薬液供給ユニットであって、２つの共通流路に位置あわせすることが容易な薬液供給ユニットを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本願発明の薬液供給ユニットは、次に示す構成を有している。
（１）上流側開閉弁と、薬液を搬送するためのポンプと、下流側開閉弁と、フィルタとが順次直列に接続される薬液供給装置において、上流側開閉弁、ポンプ、下流側開閉弁、及びフィルタとを接続ブロックを介して接続することにより、一体的なブロック構造ユニットとすることを特徴とする。
（２）（１）に記載する薬液供給ユニットにおいて、前記上流側開閉弁と前記ポンプとの間の流路に接続する洗浄液供給弁と、前記洗浄液供給弁の入口ポートと接続する洗浄液供給共通流路が、前記薬液供給ユニットの流れ方向と直角に交差する方向に形成された洗浄液共通ブロックと、前記フィルタの出口ポートと接続する気泡抜き弁と、前記気泡抜き弁の出口ポートと接続するドレン排出共通流路が、前記薬液供給ユニットの流れ方向と直角に交差する方向に形成されたドレン共通ブロックとを有することを特徴とする。

（３）（２）に記載する薬液供給ユニットにおいて、前記ドレン共通ブロックの上面に形成され、前記ドレン共通流路と接続するドレン入口ポートと、前記ドレン入口ポートまたは前記気泡抜き弁の出口ポートのうち、少なくともどちらか一方の周囲に形成された位置ずれ許容溝とを有することを特徴とする。
（４）（３）に記載する薬液供給ユニットにおいて、前記位置ずれ許容溝が、シール部材を収納する溝であり、前記ドレン入口ポートに形成された位置ずれ許容溝の直径が、前記気泡抜き弁の出口ポートに形成された位置ずれ許容溝の直径より大きいことを特徴とする。
（５）（１）乃至（４）に記載する薬液供給ユニットのいずれか１つにおいて、前記下流側開閉弁と前記フィルタとを連通する流路が、下部ブロックにＵ字状に形成されていることを特徴とする。
（６）（１）乃至（５）に記載する薬液供給ユニットのいずれか１つにおいて、前記フィルタと前記気泡抜き弁とを連通する流路が、下部ブロックにＵ字状に形成されていることを特徴とする。
（７）薬液を供給するための複数の薬液供給機器を有する薬液供給装置において、第１薬液供給機器と第２薬液供給機器とを連結するための流路が形成され、前記第１及び第２薬液供給機器の下面に取り付けられる下部流路ブロックを有し、前記下部ブロックに形成された流路が、Ｕ字状に形成されていることを特徴とする。

本発明の薬液供給ユニットの作用・効果について説明する。
上流開閉弁、ポンプ、下流開閉弁、及びフィルタを流路が形成された流路ブロックにより接続しているので、全体を一体的なブロック構造とすることができ、薬液供給ユニットを集積化してコンパクトな装置とすることができる。
洗浄液供給流路が洗浄液供給弁を介して、ポンプの上流側に接続し、ドレン排出流路が気泡抜き弁を介してフィルタの下流側に接続しているので、上流側開閉弁を閉じて、洗浄液供給弁、下流側開閉弁及び気泡抜き弁を開くことにより、ポンプ、フィルタの内部を洗浄液で洗浄することができる。洗浄終了後は、洗浄液供給弁及び気泡抜き弁を閉じて、上流側開閉弁及び下流側開閉弁を開くことにより、通常の薬液供給を行うことができる。

ドレン共通ブロックの上面に形成され、ドレン配管と接続するドレン入口ポートと、ドレン入口ポートまたは気泡抜き弁の出口ポートのうち、少なくともどちらか一方の周囲に形成された位置ずれ許容溝とを有するので、複数の薬液供給ユニットを洗浄液共通ブロックに位置決めした場合に、いずれかの薬液供給ユニットが位置ずれを発生したとしても、位置ずれ許容溝の範囲内であれば、問題なく、ドレン共通ブロックと接続することができる。
また、位置ずれ許容溝が、シール部材を収納する溝であり、ドレン入口ポートに形成された位置ずれ許容溝の直径が、気泡抜き弁の出口ポートに形成された位置ずれ許容溝の直径より大きくすることにより、位置ずれの許容範囲をより大きくすることができる。
フィルタと気泡抜き弁とを連通する流路が下部ブロックにＵ字状に形成されているので、薬液を搬送したときに、抵抗を小さくすることができる。

以下、本発明の実施例を説明する。
本発明の薬液供給ユニットを図面に基づいて説明する。図１及び図２に薬液供給ユニット１の構成を部分断面図で示す。図３は、図１の平面図であり、薬液供給ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが４列並列に配置されている状態を示している。図５は、図３の回路図を示すが、Ｄ列を省略している。
左側から、上流側開閉弁１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ、洗浄液供給弁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ、ポンプ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ、下流側開閉弁１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ、フィルタ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ、及び気泡抜き弁１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄが順次直列に接続されている。各薬液供給ユニットの構成は同じであるので、以下共通のものとして説明する。
上流開閉弁１１の入口ポートが入口継手１７と連通している。上流開閉弁１１の出口ポートは、洗浄液供給弁１２のブロックに形成された直線流路１２１の入口ポートに連通している。直線流路１２１には、洗浄液供給弁１２の出口流路１２２が連通している。洗浄液供給弁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの入口流路１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ，１２３Ｄは、洗浄液共通ブロック１９に形成された洗浄液供給共通流路２４と連通している。
洗浄液供給共通流路２４は、図４に示すように、洗浄液流路５１，洗浄液継手３２を介して、外部洗浄液供給配管に接続されている。

上流側開閉弁１１、洗浄液供給弁１２，下流側開閉弁１４，及び気泡抜き弁１６の構造は、同じなので、上流側開閉弁１１の構造のみ説明する。入口流路１１５は、弁室１１３を介して出口流路１１６と連通している。弁室１１３の弁孔の周囲には、凸状の弁座１１４が形成されている。弁座１１４に対してダイヤフラム弁体１１２が当接・離間できるような状態で、ダイヤフラム弁体１１２がボディに取り付けられている。ダイヤフラム弁体１１２は、ピストン１１１と連結されており、上ポート１１７に駆動エアが供給されると、ダイヤフラム弁体１１２が弁座１１４に当接して、弁が遮断される。また、下ポート１１８に駆動エアが供給されると、ダイヤフラム弁体１１２が弁座１１４から離間して、弁が開放される。
直線流路１２１の出口ポートは、連通路２５を介して、ポンプ１３の入口ポート２６１に連通している。

次に、ポンプ１３の構造を説明する。ポンプ室１３７の内部に、先端部１３６を備えるベローズ１３５が取り付けられている。先端部１３６は、ピストン１３２のロッドの先端に結合されている。図１は、ピストン１３２が上端位置にあり、ベローズ１３５が上がっている状態を示している。図２は、ピストン１３２が下端位置にあり、ベローズ１３５が下がっている状態を示している。
ポンプ室１３７の左右には、中心に入口ポートが形成された入口カプラ２６と、中心に出口ポートが形成された出口カブラが取り付けられている。ピストン１３２は、シリンダ室１３９内に摺動可能に保持されている。シリンダ室１３９の上端は、止め部材１３１により閉塞されている。上ポート１３３は、空気圧供給弁に接続され、下ポート１３４は、真空圧供給弁に接続されている。上ポート１３３と下ポート１３４とは、いずれもシリンダ室１３９を介してベローズ１３５の内部と連通している。
ポンプ１６の出口ポート２７１は、連通路２８を介して下流側開閉弁１４の入口ポートに連通している。下流開閉弁１４の出口ポートは、ブロック３６に形成されたＵ字型流路２９を介して、フィルタ１５の入口ポート１５８に連通している。ここで、Ｕ字型流路２９の形成方法については、別に出願しているので、ここでは、詳細な説明を省略するが、簡単に言えば、水溶性の樹脂でＵ字形状を作成し、それをインサート成形して、後で水溶性樹脂を溶かして流し去ることにより形成される。

次に、フィルタ１５の構造を説明する。入口室１５３は、入口ポート１５８と連通している。入口室１５３の上部に円筒形状のフィルタ部材１５１が取り付けられている。フィルタ部材１５１の内部に出口室１５４が形成されている。出口室１５４は、出口ポート１５６と連通している。フィルタ１５の上部には、フィルタ部材１５１の外側に入口室１５３がつながっている。入口室１５３は、気泡抜き流路１５７と連通している。気泡抜き流路１５７は、ブロック３８に形成された気泡抜き弁１６の入口流路４０と連通している。気泡抜き弁１６の出口流路４０は、ドレン共通ブロック２３に形成されたドレン流路４４、ドレン排出共通流路３１に連通している。フィルタ１５の出口ポート１５６は、ブロック３６に形成された出口流路３０を介して出口継手１８と連通している。
通常、薬液は、入口ポート１５８から入り、入口室１５３，フィルタ部材１５１，出口室１５４，出口ポート１５６を経るように流れる。一方、入口室１５３の上部に流入した気泡は、気泡抜き流路１５７、及びブロック３６に形成されたＵ字型流路３５、入口流路３９を経て、気泡抜き弁１６へと送られる。

次に、ブロック３８とドレン共通ブロック２３との取付について説明する。図６（ａ）にブロック３８の平面図を示し、（ｂ）に中心線で切ったときの断面図を示す。図７（ａ）にドレン共通ブロックの平面図を示し、（ｂ）に（ａ）のＡＡ断面図を示す。
ブロック３８には、気泡抜き弁１６の入口流路３９と出口流路４０とが形成されている。ブロック３８の下面で出口流路４０の周囲には、シール部材であるＯリングを収納するための収納溝４１が形成されている。
ドレン共通ブロック２３には、ドレン流路４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄとドレン排出共通流路３１とが形成されている。ドレン共通ブロック２３の上面でドレン流路４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄの周囲には、位置ずれ許容溝４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄが形成されている。位置ずれ許容溝４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄの直径は、収納溝４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄの直径より大きくしてある。ドレン排出共通流路３１は、図４に示すように、ドレン流路５０を介して、ドレン継手３３により、外部ドレン配管に接続されている。

図８に、ブロック３８とドレン共通ブロック２３とを組み合わせて取り付けた場合を断面図で示している。ブロック３８の位置は、薬液供給ユニットの位置で決まるのに対して、ドレン共通ブロック２３は各薬液供給ユニットに対して共通ブロックなので、ブロック３８とドレン共通ブロック２３との間で位置ずれが発生する。図８の（ａ）は、ドレン共通ブロック２３に対してブロック３８が図中右方向に一杯にずれた場合を示し、（ｂ）は、ドレン共通ブロック２３に対してブロック３８が図中左方向に一杯にずれた場合を示している。Ｏリングは、収納溝４１と位置ずれ許容溝４２との両方の溝により形成される空間に収納される。図中示すように、十分な調整可能寸法を取ることができるため、薬液供給ユニットをブロックにより集積化しても、ドレン排出共通流路３１でドレンを排出することができる。

次に、上記構成を有する薬液供給ユニットの作用について説明する。
始めにポンプ１３の吸引動作について説明する。上流開閉弁１１のみを開いて、ポンプ１３の下ポート１３４に真空を加える。真空により、ポンプ室１３７内のベローズ１３５が縮んで、薬液がポンプ室１３７内に蓄積する。
次に、ポンプ１３の吐出動作について説明する。下流開閉弁１４のみを開いて、ポンプ１３の上ポート１３３に空圧を加える。空圧により、ポンプ室１３７内のベローズ１３５が伸びて、蓄積されていた薬液が、下流開閉弁１４，フィルタ１５を通って出口継手１８から吐出される。
次に、気泡抜き動作について説明する。下流開閉弁１４及び気泡抜き弁１６のみを開いて、ポンプ１３の上ポート１３３に空圧を加える。空圧により、ポンプ室１３７内のベローズ１３５が伸びて、ポンプ１３から薬液が吐出されるので、薬液の吐出によりフィルタ１５内に溜まった気泡が、気泡抜き弁１６を通ってドレン排出共通流路３１へと吐出される。

以上詳細に説明したように、本実施例の薬液供給ユニットによれば、上流側開閉弁１１と、薬液を搬送するためのポンプ１３と、下流側開閉弁１４と、フィルタ１５とが順次直列に接続される薬液供給装置において、上流側開閉弁１１、ポンプ１３、下流側開閉弁１４、及びフィルタ１５とを接続ブロック２０，３７，３６を介して接続することにより、一体的なブロック構造ユニットとしているので、全体を一体的なブロック構造とすることができ、薬液供給ユニットを集積化してコンパクトな装置とすることができる。
また、上流側開閉弁１１とポンプ１３との間の流路に接続する洗浄液供給弁１２と、洗浄液供給弁１２の入口ポートと接続する洗浄液供給共通流路２４が、薬液供給ユニットの流れ方向と直角に交差する方向に形成された洗浄液共通ブロック１９と、フィルタ１５の出口流路１５７と接続する気泡抜き弁１６と、気泡抜き弁１６の出口流路４０と接続するドレン排出共通流路３１が、薬液供給ユニットの流れ方向と直角に交差する方向に形成されたドレン共通ブロック２３とを有するので、上流側開閉弁を閉じて、洗浄液供給弁、下流側開閉弁及び気泡抜き弁を開くことにより、ポンプ、フィルタの内部を洗浄液で洗浄することができる。洗浄終了後は、洗浄液供給弁及び気泡抜き弁を閉じて、上流側開閉弁及び下流側開閉弁を開くことにより、通常の薬液供給を行うことができる。

また、ドレン共通ブロック２３の上面に形成され、ドレン共通流路３１と接続するドレン入口ポートであるドレン流路４４と、ドレン流路４４または気泡抜き弁１６の出口流路４４のうち、少なくともどちらか一方の周囲に形成された位置ずれ許容溝４２とを有しているので、複数の薬液供給ユニットを洗浄液共通ブロックに位置決めした場合に、いずれかの薬液供給ユニットが位置ずれを発生したとしても、位置ずれ許容溝の範囲内であれば、問題なく、ドレン共通ブロックと接続することができる。
また、位置ずれ許容溝４２が、シール部材を収納する溝であり、ドレン入口ポートに形成された位置ずれ許容溝の直径が、気泡抜き弁の出口ポートに形成された位置ずれ許容溝の直径より大きくすることにより、位置ずれの許容範囲をより大きくすることができる。
また、下流側開閉弁１４とフィルタ１５とを連通する流路２９が、下部ブロック３６にＵ字状に形成されているので、薬液を搬送したときに、抵抗を小さくすることができる。
また、フィルタ１５と気泡抜き弁１６とを連通する流路３５が、下部ブロック３６にＵ字状に形成されているので、薬液を搬送したときに、抵抗を小さくすることができる。
また、第１薬液供給機器と第２薬液供給機器とを連結するための流路が形成され、前記第１及び第２薬液供給機器の下面に取り付けられる下部流路ブロックを有し、前記下部ブロックに形成された流路が、Ｕ字状に形成されているので、薬液を搬送したときに、抵抗を小さくすることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施例では、位置ずれ許容溝４２をドレン供給共通ブロック２３側に形成したが、ブロック３８の出口流路４０側形成しても良い。

薬液供給ユニットの構成を示す断面図である。 図１のポンプ動作を示す断面図である。 薬液供給ユニットの平面図である。 ドレン共通ブロック２３と洗浄液共通ブロック５１の構成を示す断面図である。 薬液供給ユニットの回路図である。 ブロック３８の構造を示す図である。 ドレン共通ブロック２３の構造を示す図である。 ブロック３８とドレン共通ブロック２３との取付状態を示す断面図である。

符号の説明

１１ 上流開閉弁
１２ 洗浄液供給弁
１３ ポンプ
１４ 下流開閉弁
１５ フィルタ
１６ 気泡抜き弁
１９ 洗浄液共通ブロック
２３ ドレン共通ブロック
２４ 洗浄液供給共通流路
２９，３５ Ｕ字型流路
３１ ドレン排出共通流路

Claims (3)

1. 上流側開閉弁と、薬液を搬送するためのポンプと、下流側開閉弁と、フィルタとが順次直列に接続される薬液供給ユニットにおいて、
   前記上流側開閉弁、前記ポンプ、前記下流側開閉弁、及び前記フィルタとを接続ブロックを介して接続することにより、一体的なブロック構造ユニットとすること、
   前記上流側開閉弁と前記ポンプとの間の流路に接続する洗浄液供給弁と、
   前記洗浄液供給弁の入口ポートと接続する洗浄液供給共通流路が、前記上流側開閉弁から前記ポンプ及び前記下流側開閉弁を経て前記フィルタに向けた前記薬液供給ユニットの流れ方向と直角に交差する方向に形成された洗浄液共通ブロックと、
   前記フィルタの出口ポートと接続する気泡抜き弁と、
   前記気泡抜き弁の出口ポートと接続するドレン排出共通流路が、
   前記薬液供給ユニットの流れ方向と直角に交差する方向に形成されたドレン共通ブロックとを有すること、
   前記ドレン共通ブロックの上面に形成され、前記ドレン排出共通流路と接続するドレン入口ポートと、
   前記ドレン入口ポートの周囲に形成された位置ずれ許容溝と、
   前記気泡抜き弁の出口ポートの周囲に形成された収納溝とを有すること、
   前記ドレン入口ポートに形成された前記位置ずれ許容溝の直径が、前記気泡抜き弁の出口ポートに形成された前記収納溝の直径より大きいこと、
   シール部材は、前記収納溝により位置決めされ、前記位置ずれ許容溝内で移動できることを特徴とする薬液供給ユニット。
2. 請求項１に記載する薬液供給ユニットにおいて、
   前記下流側開閉弁と前記フィルタとを連通する流路が、下部ブロックにＵ字状に形成されていることを特徴とする薬液供給ユニット。
3. 請求項１または請求項２に記載する薬液供給ユニットにおいて、
   前記フィルタと前記気泡抜き弁とを連通する流路が、下部ブロックにＵ字状に形成されていることを特徴とする薬液供給ユニット。

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