JP4944049B2

JP4944049B2 - 薬液供給装置

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Publication number: JP4944049B2
Application number: JP2008021246A
Authority: JP
Inventors: 徳和辻; 章梶田; 岳人中垣
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2028-01-31
Also published as: JP2009180333A

Description

本発明は、薬液を供給する複数の供給ポートと接続する複数の弁装置が上面に取付けられ、各弁装置の駆動により、任意の薬液が主流路に供給される薬液供給マニホールドを有する薬液供給装置に関する。

従来から、半導体製造装置や液晶製造装置などでは、複数種類の薬液のうち、任意の薬液を供給できる薬液供給マニホールドを有する薬液供給装置が用いられている。

例えば、特許文献１に係る発明がある。
特許文献１に開示された、任意の薬液を供給できる薬液供給マニホールドを有する薬液供給装置７０の構造を図１０に示す。
薬液供給マニホールド７１の上面には、パイロット機構を有する弁装置７２を内部に備えた、２つのダイアフラム弁７６Ａ、７６Ｂが取り付けられている。薬液供給マニホールド７１には、Ｖ字型の屈折角度が約１２０度のＶ字形状流路７８が形成されている。Ｖ字形状流路７８の右端部が、第２弁室７５の左端部側弁室壁面と連通している。Ｖ字形状流路７８の左端部が、第１弁室７７の右端部側弁室壁面と連通している。第２弁室７５の右端部側弁室壁面には、第２流路８０が連通されている。第１弁室７７の下端部側弁室壁面には第１流路７９が連通されている。

このような構成を有することにより、図１０に示す薬液供給装置７０は次のように作用する。
第１流体から第２流体に切り替える場合、第１流路７９から第２流体を供給する。第１流路７９から流入された第２流体は、第１弁室７７を通過して、Ｖ字形状流路７８へと流れる。Ｖ字形状流路７８へと流れた第２流体は、第２弁室７５に入る。そして、第２流体は、第２弁室７５を通過して、第２流路８０へと流れていく。第２流体は、第１弁室７７、Ｖ字形状流路７８、第２弁室７５と流れていく際、第１流体を押し流すことで置換する。このとき、第２流体が、第１流体を押し出すため、Ｖ字形状流路７８等に、第１流体が滞留しない。

しかしながら、特許文献１に係る発明には、以下のような問題がある。
特許文献１に係る発明では、流体を切換える際には、洗浄液を使用しない。そのため、第１流体から第２流体へと完全に切換えるまで、すなわち液置換のために第２流体を流し続けなければならない。流体は、洗浄液よりも高価であることが多く、第１流体を完全に切換える時まで第２流体を液置換のために多く流さなければならないとなると、それだけ費用が多く掛かることになる。

上記問題を解決するために、供給すべきプロセス流体以外の洗浄液を使用する発明がある。その一例として、特許文献２に係る発明がある。
特許文献２に開示された、任意の薬液を供給できる薬液供給マニホールドを有する薬液供給装置９０の構造を図１２に示す。
本体ブロック９１の上面には、パイロット弁機構を有する弁装置９７を内部に備えた、副ブロック９２が３個取り付けられている。本体ブロック９１には一直線状の主流路９４が形成されている。主流路９４の両端には、本体ブロック９１の両端面から突出した接続部が形成されている。各弁装置９７の主流路９４に対応する位置に弁室９６が各々形成されている。主流路９４の連通開口部は各弁室９６の弁室側壁面に形成している。各弁室９６には、薬液流入口９３が形成されている。薬液流入口９３の上部弁座９５に対して、当接又は離間可能にパイロット機構により駆動される弁体９８が保持されている。弁室９６内にはダイアフラム９９を有する弁体９８が形成されている。

このような構成を有することにより、図１２に示す薬液供給装置９０は次のように作用する。
弁装置９７Ａの作動で弁体９８Ａが上昇し、弁体９８Ａが弁座９５Ａから離間すると、薬液流入口９３Ａから入った薬液は、主流路９４内に供給される。そして、エアーの切換えにより、弁体９８Ａがパイロット機構によって下降すると、弁座９５Ａが弁体９８Ａの下端で主流路９４内側から閉じられ、薬液の主流路９４への供給が停止する。そのため、主流路９４内に洗浄液のみが流れるようになる。それによって、１つの洗浄液に複数種類の薬液のうち任意の薬液を適宜切り替えて混入して供給したり、さらには、１つの流体を複数の場所へ分配して供給したりする。複数種の他の流体を切り替えて供給する際には、洗浄すべき薬液は、主流路９４を流れる洗浄液によって洗浄される。

特開２００６−４６５６２号公報特許第３２０７７８２号公報

しかしながら、特許文献２に係る発明には、以下のような２つの問題がある。
（１）主流体について、流れを止めることについての記載はないが、洗浄液として使用するなら主流体の弁を外に設ける必要があり、外に弁を設けた場合には、全体として長くなり、スペースを大きく取る問題がある。また、弁が流路の近くにないと、圧力損失が大きく流体の流れが弱まるため洗浄がしにくくなる。
（２）また、図１２のＹの拡大図である部分を図１３に示す、例えばダイアフラム９９が形成されている場所には、液の滞留部２５２が形成される。そして、第１流体から第２流体に変更する場合には、適宜洗浄液を流しバルブ内を洗浄する必要がある。だが、液の滞留部２５２があるため、洗浄すべき第１流体が液の滞留部２５２で薬液の滞留部となり、洗浄液に置換しにくい。
さらに、主流路９４は弁室９６Ｃの壁面に接続されているため、主流路９４と弁室９６Ｃの底面との間には、液の滞留部２５１が形成される。液の滞留部２５１に溜まった洗浄すべき第１流体は主流路９４から流れてくる洗浄液が直接当たらないため、洗浄するのに多くの時間が掛かる。多くの時間が掛かると、多くの洗浄液を使用しなければならないため費用が掛かるという問題があった。

ここで、特許文献２の薬液供給装置９０のうち、ダイアフラム９９の液の滞留部２５２を置換する発明として、特許文献１の薬液供給装置７０があった。
図１０のＸの拡大図を図１１に示す、第２弁室７５のダイアフラム８３が形成されている場所には、特許文献２にある液の滞留部２５２と同じく、液の滞留部２５３が存在する。しかし、特許文献１の薬液供給装置７０では、Ｖ字形状流路７８から弁室７５に入った流体は、直接液の滞留部２５３にぶつかるため、液の滞留部２５３に残った流体を置換することができる。そのため、特許文献２におけるダイアフラム９９の液の滞留部２５２の問題を解決することができた。
しかし、特許文献１には、図１１に示す、第２弁室７５の底面８１と弁室壁面８２との接続面の隅で、流体が直接あたらない場所にある液の滞留部２５０に溜まった第１流体が、洗浄液に置換されにくい問題がある。
図１１に示すように、洗浄液の流れは、直接液の滞留部２５０に溜まった第１流体に当たらない。特に、特許文献１に係る発明は、Ｖ字形状流路７８は鋭角に弁室と連結しているため、洗浄液の流れが、液の滞留部２５０に直接当たらない。そのため、第１流体は、洗浄液の流れに少しずつ流されることにより置換しなくてはならないため、洗浄液への置換に時間が掛かる問題があった。すなわち、流体の流れは中心から外れた壁面に近い部分の流れは弱くなるため、液の滞留部２５０を置換するのにも時間が掛かるのである。

従来の半導体製造工程においては、特許文献１の薬液供給装置７０の底面８１と弁室壁面８２の接続面の隅であって、流体が直接あたらない場所である液の滞留部２５０に溜まった流体の置換までは問題にはならなかった。しかし、近年の半導体製造装置では、特殊な薬液を使用するため、わずかでも先に使用した第１流体が残ると、その後に使用する第２流体の性質等を変え、製品品質に悪影響を及ぼすため、問題となってきた。
そのため、先に使用した第１流体を完全に置き換える必要がある。ここで流体を完全に置き換えたといえる基準を、超純水の基準である比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍとなったときとする。一般的には、比抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍ以上の場合に超純水と呼ぶが、半導体製造装置においては、不純物が混じるのを嫌うため特に超純水の基準が高く求められているからである。比抵抗値を１８ＭΩ・ｃｍにするために、時間がかかると、置き換え後の作業に取り掛かるのに時間が掛かり、生産効率が悪くなる。また、比抵抗値を１８ＭΩ・ｃｍとするために、第１流体を流し続けると、時間の分だけ洗浄液が必要となる。
さらに、第１流体の粘性が高く壁に張り付く性質を有するものであるときには、直接洗浄液が当たらないと、さらに比抵抗値を１８ＭΩ・ｃｍにするために時間が掛かり、そのため生産効率が悪くなり、費用が発生することになる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、コンパクトであり、液の滞留部を削減できる薬液供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を採る。
（１）薬液を供給する複数の供給ポートと接続する複数の弁装置が上面に取付けられ、各弁装置の駆動により、任意の薬液が主流路に供給される薬液供給マニホールドを有する薬液供給装置において、主流路の一端部に出力ポートが形成され、主流路の他端部に取付けられた弁装置が洗浄液弁装置であること、主流路が各弁装置の弁室を連通する流路であること、流路の弁室との連通開口部が弁室底面と弁室壁面とにまたがって形成されていること、主流路が各弁装置の弁室を連通するＶ字形状流路であることにより、連通開口部において流れを乱流とすること、前記弁室に流入した乱流になった前記流れが、前記弁装置の弁体に衝突して、さらに乱流になって、前記弁装置の膜部にぶつかることにより、前記薬液が溜まりやすい前記弁装置の膜部の下における滞留部に流れを起こし、前記薬液が洗浄液に撹拌され、より早く洗浄することができること、を特徴とする。

（２）（１）に記載する薬液供給装置において、Ｖ字形状流路の屈曲角度が９０度以下であること、を特徴とする。
（３）（１）に記載する薬液供給装置において、各弁装置の弁室を連通する主流路は屈曲点を有すること、を特徴とする。

上記構成を有する異なる薬液を供給する薬液供給装置の薬液供給マニホールドに接続する複数の弁装置が上面に取付けられている。主流路の他端部には洗浄液弁装置が取付けられている。主流路の他端部に洗浄液弁装置が取付けられていることにより、全体として短くでき、スペースを小さくできる。また、洗浄液装置が洗浄すべき流路に近いため、流体の勢いがあるところで、洗浄を行うことができる。
各弁装置の駆動により、任意の薬液が主流路に供給される薬液供給装置において、第１薬液を第２薬液に切り替えるとき、第１薬液を供給していた入力ポートを閉じるためダイアフラム弁を閉じる。次に、洗浄用装置の入力ポートを開くためダイアフラム弁を開ける。洗浄用装置の入力ポートから洗浄液が流れる。洗浄液は、主流路を通り第１弁室へと流れる。
洗浄液が主流路を流れる際に、主流路が例えばＶ字形状流路等のように屈曲点を有することにより、流れが乱流となる。乱流が起こることにより、本来配管抵抗により流れが遅い壁面付近の第１薬液も洗浄液に撹拌されるため、今までよりも容易に置換することができる。
Ｖ字形状流路の連通開口部は、第１弁室底面と弁室壁面とにまたがって形成されている。そのため、従来では、液の滞留部となっていた弁室底面と壁面の接合部付近が流体の通路となるため、液の置換効率が向上する。
したがって、従来品と比べて、比抵抗値を１８ＭΩ・ｃｍにするために掛かる時間を約３０秒、全体から見て約４０％の削減を行うことができる。そのため、置換に必要な洗浄液の使用量も約３０秒分だけ少なくて済む。そのため、生産効率をよくし、費用の発生を抑えることができるという効果がある。

さらに、本発明の薬液供給装置では、前記各弁装置の弁室を連通するＶ字形状流路の屈折角度が９０度以下であるため、前記Ｖ字形状流路の壁面を通るとき、洗浄液の流れの強い中心部分は壁面にぶつかる。壁面にぶつかった洗浄液は、屈折角度が例えば１２０度の場合と比較して、流路により多くの乱流を生じさせる。また、流れの強い中心部分が壁面にぶつかっているため、屈折角度が例えば１２０度のときと比べて乱流を多く生じさせることができる。乱流が多いほど壁面付近の第１薬液の撹拌効果が高いため、短時間での置換が可能となる。

（第１実施形態）
次に、本発明に係る一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、薬液供給装置１の正面図を示す。図２は、図１の薬液供給装置１に洗浄液を流した場合の、流体の流れを示した図である。図３は、図１のうちＶ字形状流路１０Ａ（薬液供給装置１のＺに該当する部分）を拡大した図である。図４は、図１のうちダイアフラム弁体１２を中心とした（薬液供給装置１のＷに該当する部分）部分についてのＶ字形状流路１０ＡからＶ字形状流路１３Ａへの流体の流れを説明した図である。図５は、弁室１１の底面を上方から見た図である。

図１に、薬液供給装置１を示す。
薬液供給装置１は、薬液供給マニホールド１６上に、洗浄液弁４、及び、２つのダイアフラム弁６が連続して結合することにより構成されている。図１においては、ダイアフラム弁６を、ダイアフラム弁６Ａ、ダイアフラム弁６Ｂのみ記載しているが、必要に応じて、ダイアフラム弁６がさらに連続して結合しても良い。
薬液供給マニホールド１６の左端部には、洗浄液弁４がある。薬液供給マニホールド１６上にある弁装置において、洗浄液弁装置が端部にあると、洗浄液を流したときに流路の端から他端まで流路全体に洗浄液を供給することができる。また、主流路の他端部に洗浄液弁装置が取付けられていることにより、全体として短くでき、スペースを小さくできる。
洗浄液弁４とダイアフラム弁６の構成部品は同じであるため、構成部品の名称は同じ名称で説明する。
洗浄液弁４、ダイアフラム弁６Ａ、ダイアフラム弁６Ｂ内には、弁室１１Ａ、弁室１１Ｂ、弁室１１Ｃが形成されている。弁室１１Ａの底面１７には、入力ポート２Ａが連通されている。弁室１１Ｂ、弁室１１Ｃには、入力ポート２Ｂ、入力ポート２Ｃが弁室底面１９、２１に連通されている。
また、弁室１１Ａの弁室底面１７と弁室壁面１８とにまたがってＶ字形状流路１０Ａの連通開口部が連通されている。ここで、「またがって」とは、連通開口部の上面部分が弁室壁面の一部にあり、連通開口部の下面部分が弁室底面の一部にあることをいう。
入力ポート２Ａの孔を開閉可能な状態でダイアフラム弁体１２Ａが構成されている。ダイアフラム弁体１２Ａはピストン７に固定されており、ピストン７はスプリング８の下方への付勢力により、下方へ摺動する。

Ｖ字形状流路１０Ａの左連通開口部の上面部分が弁室１１Ａの右下方部の壁面１８の一部にあり、左連通開口部の下面部分が弁室１１Ｂの左下方部の底面１７の一部にあり、またがった状態で連通されている。また、Ｖ字形状流路１０Ａの右連通開口部の上面部分が弁室１１Ｂの左下方部の壁面２０の一部にあり、右連通開口部の下面部分が弁室１１Ｂの左下方部の底面１９の一部にあり、またがった状態で連通されている。ダイアフラム弁体１２Ｂは、入力ポート２Ｂを閉めた状態にある。
Ｖ字形状流路１３Ａの左連通開口部の上面部分が弁室１１Ｂの右下方部の壁面２０の一部にあり、左連通開口部の下面部分が弁室１１Ｂ右下方部の底面２０の一部にあり、またがった状態で連通されている。また、Ｖ字形状流路１３Ａの右連通開口部の上面部分が弁室１１Ｃの左下方部の壁面２２の一部にあり、左連通開口部の下面部分が弁室１１Ｃの左下方部の底面２１にあり、またがった状態で連通されている。ダイアフラム弁体１２Ｃは、入力ポート２Ｃを閉めた状態にある。
Ｖ字形状流路は、引き続きダイアフラム弁の弁室に連通していく。

次に、薬液供給装置１の作用について説明する。
ダイアフラム弁６Ａに接合されている入力ポート２Ｂから取り入れることができる第１薬液から、ダイアフラム弁６Ｂに接合されている入力ポート２Ｃから取り入れることができる第２薬液へと切り替えるときに、入力ポート２Ａから洗浄液が流される。第１薬液から第２薬液へ切り替える際には、第１薬液がＶ字形状流路１０Ａや弁室１１Ｂに残っているからであり、洗浄液により第１薬液を洗い流すことができるからである。

入力ポート２Ａから入った洗浄液は、弁室１１Ａを満たし、Ｖ字形状流路１０Ａに入る。
Ｖ字形状流路１０Ａには、入力ポート２Ｂから取り入れられていた第１薬液が残っている。第１薬液は特に、流れのよくないＶ字形状流路１０Ａの角１０Ｄに滞留している。また、第１薬液の粘性が高い場合には、Ｖ字形状流路１０Ａの壁面付近にも滞留している。
Ｖ字形状流路１０Ａに入った洗浄液は、Ｖ字形状流路１０Ａが直線になっていないため、Ｖ字形状流路１０Ａの壁面１０Ｃにぶつかる。洗浄液の流れが、壁面１０Ｃにぶつかると、洗浄液は角１０Ｄの周辺で乱流を起こす。図３に、Ｖ字形状流路１０Ａの洗浄液の流れを示す。洗浄液が乱流を起こすと、壁面１０Ｂ、壁面１０Ｃ、角１０Ｄに滞留していた第１薬液が乱流によって洗浄液が撹拌されるため、短時間で洗浄することができるのである。このとき、洗浄液の流れが強いまま、Ｖ字形状流路１０Ａに侵入することができるのは、洗浄液弁４が主流路の端部に取り付けられていることによる。流体は、流れ続けると安定して流れが弱くなるが、洗浄液弁４が洗浄すべき流路等の近くにあることにより、流れが強いまま流れることができるからである。

通常の流路が直線である場合には、洗浄液は中心部は流れが強いが、壁面付近は配管抵抗により流れにくい。そのため、壁面付近は薬液が滞留しやすく、洗浄液に置換するのに時間が掛かる。
本発明のように、流路をＶ字形状とすることで、意図的に乱流を起こすことにより、直線流路では流れが弱く薬液を洗浄しにくい壁面付近も意図的に乱流を起こすことにより早く洗浄できるのである。

さらに、Ｖ字形状流路１０Ａの屈折角度が９０度以下であることにより、洗浄液が壁面１０Ｃにぶつかったときに起こる乱流の量が増えるため、特許文献１のようにＶ字形状流路の屈折角度が１２０度以上の場合と比較して、壁面１０Ｂ、１０Ｃ及び角１０Ｄに滞留した第１薬液を、短時間で洗浄することができる。すなわち、Ｖ字形状流路が１２０度以上であると、流れの最も強い部分である中心部分が、壁面にぶつかりにくく、一方９０度以下である場合には、壁面にぶつかりやすいため、後者のほうがより多くの乱流が発生し、薬液が撹拌されやすくなる結果置換性が向上する。

Ｖ字形状流路１０Ａから流れた洗浄液は、ダイアフラム弁６Ａの弁室１１Ｂに入る。ダイアフラム弁６Ａに入った洗浄液の流れを、図４に示す。Ｖ字形状流路１０Ａは、弁室１１Ｂに対して、左下方部の弁室底面１９と弁室壁面２０とにまたがって接合しているため、洗浄液は右上に向かって流れ、第１薬液が溜まりやすいダイアフラム５の液の滞留部４０に流れが発生する。洗浄液が薬液の滞留部４０に流れを起こすことにより、第１薬液が洗浄液に撹拌され、洗浄することができる。

Ｖ字形状流路１０Ａから入った洗浄液は、弁室１１Ｂを通ってＶ字形状流路１３Ａに入っていく。ダイアフラム５にぶつかって乱流を起こした洗浄液も第１薬液とともにＶ字形状流路１３Ａへと流れていく。
洗浄液の流れは、ダイアフラム５にぶつかる流れだけではなく、直接Ｖ字形状流路１３Ａに向かう流れもある。直接Ｖ字形状流路１３Ａに向かう洗浄液の流れを、弁室１１Ｂの上方から見た図である図５に示す。
Ｖ字形状流路１０Ａから入った洗浄液は、中心のダイアフラム弁体１２Ｂにぶつかり乱流を起こして流れる流体と、ダイアフラム弁１２Ｂを避ける形で左右に流れる流体がある。弁室１１Ｂの底面と弁室側面との接合面４２は、丸みがある形状となっている。そのため、洗浄液が流れるときも接合面４２には、角があるときと比較して第１薬液が溜まりにくく、さらに丸みがあるため洗浄液が流れやすいため、第１薬液を洗浄するのに時間が掛からない。
また、Ｖ字形状流路１０Ａの右連通開口部は、上面部分が弁室１１Ｂの左下方部の壁面２０の一部にあり、右連通開口部の下面部分が弁室１１Ｂの左下方部の底面１９の一部にあり、またがった状態で連通されている。すなわち、Ｖ字形状流路１０Ａを流れてくる流れの中心は弁室１１Ｂに対して、底面１９と弁室壁面２０との接合面に来るように接合されている。そのため、流れが最も強い中心部分が、液の滞留部４１に直接当たる。それにより、液の滞留部４１の薬液を、より早く置換することができる。

弁室１１Ｂから出た洗浄液は、Ｖ字形状流路１３Ａへと入っていき、洗浄液はその後も弁室、Ｖ字形状流路へと連続して流れていき、第１薬液を洗浄していく。

以下では、本発明の効果を説明する。
本発明の効果を説明するために、比較例と比べて、どのような効果を得ることができるのかを説明していく。
そのため、図８及び図９に比較例１及び比較例２の薬液供給装置を示す。

図８は、比較例１の薬液供給装置１００を示した図である。
ダイアフラム弁１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃは連結している。ダイアフラム弁１０１Ａの弁室１１１Ａから出ている流路１０２は、薬液供給マニホールド１０８を貫通している。
流路１０２を洗浄する際には、弁室１１１Ａから洗浄液が流される。洗浄液は流体であり、流体は中心部ほど流れが強い。図８の矢印は、流路１０２を流れる洗浄液の流体の流れを示したものである。矢印は、太いのは流れが強く、細いのは流れが弱いことを示す。
流路１０２を流れる洗浄液は、中心の流れは強く、壁面に行くにつれ流れは弱くなる。流路が直線であるときには、流れが弱くても壁面付近に滞留した第１薬液を時間を掛けることにより、取り除くことはできる。しかし、図８にある、流路１０２と弁室１１１Ｂとの間にある連通流路１１０Ａにある液の滞留部１２０、流路１０２と弁室１１１Ｃとの間にある連通流路１１０Ｂにある液の滞留部１２０、のような液の滞留部に対しては、洗浄液の流れが特に弱いため、連通流路１１０Ａ、１１０Ｂにある液の滞留部１２０に溜まった第１薬液を置換するには、さらに時間が掛かる。

また、図９は、比較例２の薬液供給装置２００を示した図である。
ダイアフラム弁２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃは連結している。ダイアフラム弁２０１Ａの弁室２０４Ａへ接合している入力ポート２０５がある。流路２０２Ａの左端部は、ダイアフラム弁２０１Ａの弁室２０４Ａの弁室壁面に接続しており、右端部は、ダイアフラム弁２０１Ｂの弁室２０４Ｂの弁室壁面に接続している。流路２０２Ｂの左端部は、ダイアフラム弁２０１Ｂの弁室２０４Ｂの弁室壁面に接続しており、右端部は、ダイアフラム弁２０１Ｃの弁室２０４Ｃの弁室壁面に接続している。
流路２０２Ａ、２０２Ｂ及び弁室２０４Ｂ、２０４Ｃ内を洗浄する際には、ダイアフラム弁２０６を上昇させ、入力ポート２０５を開くことにより洗浄液が流される。入力ポート２０５より入った洗浄液は、ダイアフラム弁２０１Ｃの方に流れていく。図９の矢印は、流路１０２を流れる洗浄液の流体の流れを示したものである。
流路２０２を流れる洗浄液は、中心の流れは強く、壁面に行くにつれ流れは弱くなる。流路が直線であるときには、流れが遅くても、時間を掛ければ壁面付近に滞留した第１薬液を取り除くことはできる。しかし、図９にある、ダイアフラム２０３の周りの第１薬液の液の滞留部２１０に対しては、洗浄液の流れが弱いため、ダイアフラム２０３の周りの液の滞留部２１０に溜まった第１薬液を置換するのにさらに時間が掛かる。
また、流路２０２Ａと弁室２０４Ｂの底面の間には液の滞留部２１１ができる。液の滞留部２１１に溜まった流体は、流路２０２Ａから流れてくる洗浄液が直接当たらないため、洗浄するのに多くの時間が掛かる。

図６は、本発明と、比較例１及び比較例２の第１薬液から洗浄液に置き換える際の置換性定量化試験の実験結果を示したものである。実験は、始めに食塩水を流しておき、食塩水の流れを止めた後に純水を流すことで、食塩水を純水に置き換える実験である。グラフを書くときは実験装置の出口で何秒か置きにサンプルを取り、サンプルの抵抗値を測ることにより、抵抗値を計測する。ここで、食塩水を使うのは、食塩水の抵抗値が低く、粘性がないからである。

超純水の基準となる比抵抗値が１８ＭΩ・ｃｍとなるのは、本発明品が約５０秒のときであり、比較例１では、約８０秒のときであり、比較例２では約２００秒掛かっても洗浄液に置き換えることができない。
比較例１と本発明とを比較すると、本発明では、超純水の比抵抗値まで置換されるのに約３０秒も短縮されている。約４０％の短縮時間で超純水の値にすることができるのである。本願発明の目的である、例えば超純水への置き換えの作業は、半導体製造工程では、頻繁に行われる作業であり、約４０％の短縮時間で行うことができると、約４０％分の洗浄液の経済的な費用を削減することができる。また、頻繁に行われる作業であるため、約４０％の削減も１年を通してみると大きな効果を得ることができ、約４０％分の時間を短縮することができたことで、その後の作業効率もよくなる。さらに、実験でなく、製造現場においては、実験で用いた食塩水よりも粘性の強い薬液が使用されているため、実験結果の約３０秒の短縮時間も、本発明と比較例１の発明の超純水とする時間の差がさらに開くものと考えられる。

比較例１が、本発明と比較して、比抵抗値を１８ＭΩ・ｃｍとするのに時間が掛かるのは、流路１０２の壁面に滞留した薬液を洗浄するのには、壁面近くの洗浄液の流れの弱い部分しか当たらないため置換に時間が掛かるからである。
また、図８にある、連通流路１１０Ａ、連通流路１１０Ｂにある液の滞留部１２０に対しては、壁面近くの洗浄液の流れが弱い部分しか当たらないため、液の滞留部１２０に溜まった第１薬液を置換するにさらに時間が掛かるからである。

比較例２が、本発明と比較して、比抵抗値を１８ＭΩ・ｃｍとするのに時間が掛かるのは、流路２０２Ａ、２０２Ｂの壁面に滞留した薬液を洗浄するのには、壁面近くの洗浄液の流れの弱い部分しか当たらないため置換に時間が掛かるからである。
また、図９にある、ダイアフラム２０３の周りの液の滞留部２１０に対しては、壁面近くの洗浄液の流れが弱い部分しか当たらないため、液の滞留部２１０に溜まった第１薬液を置換するにはさらに時間が掛かるからである。
さらに、流路の弁室連通口と弁室底面の間にできる液の滞留部２１１に対しても、壁面近くの洗浄液の流れが弱い部分しか当たらないため、液の滞留部２１１に溜まった第１薬液を置換するには時間が掛かるからである。

本発明では、比較例１と比較して、Ｖ字形状流路１０Ａ、１３Ａを有するという相違点を有することにより、壁面に滞留した薬液を乱流により早期に置換することができる。
また、連通流路１１０Ａに相当する部分がなく液の滞留部１２０も存在せず、液の滞留部１２０の第１薬液を置換する必要がないため、比較例１で液の滞留部１２０の置換に要していた時間約３０秒の分だけ早く、洗浄液に置換できるのである。

本発明と比較例２と比較して、Ｖ字形状流路１０Ａ、１３Ａを有するという相違点を有することにより、壁面に滞留した薬液を乱流により早期に置換することができる。
薬液が溜まりやすいダイアフラム２０３の周りの液の滞留部２１０があるのは同じである。しかし、本発明は、比較例２と比較して、Ｖ字形状流路１０Ａを有する構成を採る点で相違する。本発明に係るＶ字形状流路１０Ａは、弁室１１Ｂに対して、左下方部の弁室底面と弁室壁面とにまたがって接合しているため、洗浄液は右上に向かって流れ、第１薬液が溜まりやすい比較例の液の滞留部２１０部分に相当するダイアフラム５の液溜部分に流れが発生する。洗浄液が流れを起こすことにより、第１薬液が洗浄液に撹拌されて、洗浄することができる効果を有する。
比較例２と比較して、Ｖ字形状流路１０Ａ、１３Ａを有するという相違点を有することにより、ダイアフラムの液溜部分に流れが発生するため、比較例２よりも液の滞留部の薬液を早く洗浄液に置換することができるのである。

また、本発明と比較例２と比較して、比較例２には流路２０２Ｂと弁室２０４Ｂの底面の間には液の滞留部２１１ができる。
しかし、本発明では、Ｖ字形状流路１０Ａは、弁室１１Ｂに対して、左下方部の弁室底面と弁室壁面とにまたがって接合しているため、比較例２のように流路と底面との間に液の滞留部２１１はできない。さらに、弁室１１Ｂの底面と弁室側面との接合面４１は、丸みがある形状となっている。そのため、洗浄液が流れるときも、角がある比較例２と比較して薬液が溜まりにくく、丸みがあるため洗浄液が流れやすいため、薬液を洗浄するのに時間が掛からないのである。

（第２実施形態）
例えば、Ｖ字形状流路を屈曲点を有する主流路にすることによっても、Ｖ字形状流路と同様の効果を得ることができる。屈曲点を有する薬液供給装置としては、例えば主流路がＵ字形状流路である薬液供給装置がある。
各弁装置の弁室を連通する主流路は屈曲点を有する薬液供給装置の具体例を図１４に示す。
図１４は、図１の薬液供給装置１のＶ字形状流路１０Ａ及び１３Ａが屈曲点を有する主流路に変更された薬液供給装置であり、屈曲点を有する主流路以外の構成は図１の薬液供給装置１と同様の構成であるため、主流路以外の構成の説明は省略する。
薬液供給装置５０は、屈曲点５３、５４、５５、５６を有する主流路が弁室１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを結んでいる。
弁室１１Ａから流入した洗浄液は、流路５１に流入し、屈曲点５３を流れる。屈曲点５３があることにより、洗浄液は乱流する。すなわち、流路の屈曲した内側の圧力が下がり、外側の圧力より低くなることにより、渦が発生して洗浄液が乱流となるからである。乱流を起こすことにより、屈曲点５３や屈曲点５３付近に滞留していた薬液を洗浄することができる。
屈曲点５３以降の屈曲点５４，５５，５６においても同様に乱流が起こり、滞留している薬液を洗浄することができる。

以上詳細に説明したように、本実施例の薬液供給装置によれば、（１）薬液を供給する複数の供給ポートと接続する複数の弁装置が上面に取付けられ、各弁装置の駆動により、任意の薬液が主流路に供給される薬液供給マニホールドを有する薬液供給装置において、主流路の一端部に出力ポートが形成され、主流路の他端部に取付けられた弁装置が洗浄液弁装置であるので、全体として短くでき、スペースを小さくできる。また、洗浄液装置が洗浄すべき流路に近いため、流れの勢いがあるところで、洗浄を行うことができる。

また、（１）に記載する薬液供給装置において、主流路が各弁装置の弁室を連通するＶ字形状流路であること、Ｖ字形状流路の弁室との連通開口部が弁室底面と弁室壁面とにまたがって形成されているので、Ｖ字形状流路に入った洗浄液は、Ｖ字形状流路が直線になっていないため、流路の角にぶつかり、洗浄液は流路の角の部分で乱流を起こす。洗浄液が乱流を起こすことにより、流路の角、及び壁面に滞留した薬液も乱流によって洗浄液に撹拌されるため、短時間で置換することができる。整流と比べて、乱流は様々な方向へと流れが発生するため流路の角や壁面にぶつかり、流路の壁面や角付近の薬液を撹拌することができるため、短時間で洗浄することができるのである。
また、Ｖ字形状流路は、弁室に対して、左下方部の弁室底面と弁室壁面とにまたがって接合しているため、洗浄液は右上に向かって流れる。右上に向かって洗浄液が流れると、薬液が溜まりやすいダイアフラムの液の滞留部４０に流れが発生する。洗浄液が液の滞留部分４０に流れを起こすことにより、薬液が洗浄液に撹拌され、洗浄することができる。
また、弁室の底面と弁室側面との接合面４１は、丸みがある形状となっている。そのため、洗浄液が流れるときも接合面４１には、角があるときと比較して薬液が溜まりにくく、さらに丸みがあるため洗浄液が流れやすいため、薬液を洗浄するのに時間が掛からない。

また、（２）（１）に記載する薬液供給装置において、主流路が各弁装置の弁室を連通する流路であること、流路の弁室との連通開口部が弁室底面と弁室壁面とにまたがって形成されていることにより、連通開口部において流れを乱流とするので、壁面に滞留した薬液及び流路の角に滞留した薬液を、短時間で洗浄することができる。
さらに、（３）（２）に記載する薬液供給装置において、主流路が各弁装置の弁室を連通するＶ字形状流路であることにより、連通開口部において流れを乱流とするので、壁面に滞留した薬液及び流路の角に滞留した薬液を、短時間で洗浄することができる。
（４）（３）に記載する薬液供給装置において、Ｖ字形状流路の屈曲角度が９０度以下であることにより、Ｖ字形状流路の屈折角度が約１２０度以上の場合と比較して、壁面に滞留した薬液及び流路の角に滞留した薬液を、短時間で洗浄することができる。
（５）（２）に記載する薬液供給装置において、各弁装置の弁室を連通する主流路は屈曲点を有することにより、流路の屈曲した流路内に滞留した薬液が洗浄液に撹拌されるため、短時間で洗浄することができる。

（６）薬液を供給する複数の供給ポートと接続する複数の弁装置が上面に取付けられ、各弁装置の駆動により、任意の薬液が主流路に供給される薬液供給装置において、主流路が各弁装置の弁室を連通する屈曲点を有する流路であること、主流路の弁室との連通開口部が弁室底面とにまたがって形成されていることにより、壁面に滞留した薬液及び流路の角に滞留した薬液を、短時間で洗浄することができる。
（７）薬液を供給する供給ポートと接続する弁装置が上面に取付けられ、弁装置の駆動により、任意の薬液が流路に供給される薬液供給弁であって、流路が弁装置の弁室を連通する屈曲点を有する流路であり、流路の弁室との連通開口部が弁室底面とにまたがって形成されていること、壁面に滞留した薬液及び流路の角に滞留した薬液を、短時間で洗浄することができる。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
また、洗浄液を使用する流体の置換だけではなく、均一性の高い混合液を作ることもできる。

薬液供給装置１の正面図を示す。図１の薬液供給装置１に洗浄液を流した場合の、流体の流れを示した図を示す。図１のうちＶ字形状流路１０Ａ（薬液供給装置１のＺに該当する部分）を拡大した図を示す。図１のうちダイアフラム弁体１２を中心とした（薬液供給装置１のＷに該当する部分）の部分についてのＶ字形状流路１０ＡからＶ字形状流路１３Ａへの流体の流れを説明した図を示す。弁室１１の底面を上方から見た図を示す。本発明と、比較例１及び比較例２の第１薬液から洗浄液に置き換える際の置換性定量化試験の実験結果を表した図を示す（経過時間２００秒までを示す）。本発明と、比較例１及び比較例２の第１薬液から洗浄液に置き換える際の置換性定量化試験の実験結果を表した図を示す（経過時間６０秒までを示す）。薬液供給装置の比較例１を示す。薬液供給装置の比較例２を示す。特許文献１に係る薬液供給装置を表した図を示す。図１０のＸの拡大図を示す。特許文献２に係る薬液供給装置を表した図を示す。図１２のＹの拡大図を示す。屈曲点を有する主流路の薬液供給装置表した図を示す。

符号の説明

１薬液供給装置
２入力ポート
４洗浄液弁
６Ａ、６Ｂダイアフラム弁
７ピストン
８スプリング
１０Ａ、１３ＡＶ字形状流路
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ弁室
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃダイアフラム弁体
１６薬液供給マニホールド

Claims

薬液を供給する複数の供給ポートと接続する複数の弁装置が上面に取付けられ、各弁装置の駆動により、任意の薬液が主流路に供給される薬液供給マニホールドを有する薬液供給装置において、
前記主流路の一端部に出力ポートが形成され、前記主流路の他端部に取付けられた前記弁装置が洗浄液弁装置であること、
前記主流路が各弁装置の弁室を連通する流路であること、
前記流路の弁室との連通開口部が弁室底面と弁室壁面とにまたがって形成されていること、
前記主流路が各弁装置の弁室を連通するＶ字形状流路であることにより、前記連通開口部において流れを乱流とすること、
前記弁室に流入した乱流になった前記流れが、前記弁装置の弁体に衝突して、さらに乱流になって、前記弁装置の膜部にぶつかることにより、前記薬液が溜まりやすい前記弁装置の膜部の下における滞留部に流れを起こし、前記薬液が洗浄液に撹拌され、より早く洗浄することができること、
を特徴とする薬液供給装置。
請求項１に記載する薬液供給装置において、
前記Ｖ字形状流路の屈曲角度が９０度以下であること、
を特徴とする薬液供給装置。
請求項１に記載する薬液供給装置において、
前記各弁装置の弁室を連通する主流路は屈曲点を有すること、
を特徴とする薬液供給装置。