JPH11182800A - 液体を分配する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 液体を継続して循環させ、液体の流れを制御
して分配する。 【解決手段】 バルブネットワーク２０は、１つのチャ
ンバ１０が分配作動モードで機能するとき、他のチャン
バ１２がリターン作動モードで機能するように構成され
る。リターン作動モードにおいて、未使用の液体がチャ
ンバ１２に送り返され、その結果、液体は継続的に循環
させられる。流れを制御するバルブは、圧力設定値を有
する圧力調節バルブ、又は、使用地点での液体圧力に応
答して遠隔操作で作動する制御バルブとなっている。そ
のような態様において、リターン作動モードを受けるチ
ャンバ内の１２内部圧力を調節して、使用地点２，３で
の液体が調節され、液体流量を確実に一定にすることが
できる。チャンバ１０，１２，１４は、分配、リター
ン、充填のモードを繰返えす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、液体を１または
それ以上の使用地点に分配するための装置及び方法に関
する。特に、本願発明は、複数のチャンバの各々を下記
のサイクルに従わせることに係わるそのような装置及び
方法に関する。前記サイクルにおいて、充填モードの間
に、前記チャンバに液体が充填され、分配モードの間
に、前記液体は、前記チャンバから１またはそれ以上の
使用地点に圧送され、リターンモードの間に、１つまた
は複数の使用地点から、未使用の液体が前記チャンバに
戻される。さらにより具体的に説明すると、本願発明
は、１つのチャンバが前記分配モードにあるとき、他の
チャンバが前記リターンモードにあるようにし、それに
よって、前記液体が継続して循環できるように、前記サ
イクルが実行される、そのような装置及び方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来では、多数の液体分配用のシステム
が、特に、加工処理された化学物質を分配する産業に特
に適用されていた。そのような装置の１つの主な用途
は、半導体製造業である。半導体製造業では、フォトレ
ジスト、スラリーなどのような化学物質が、そのような
製造において使用されるツールのような、１またはそれ
以上の使用地点に分配される。スラリーの場合におい
て、使用地点は、ポンプとすることができる。前記ポン
プは、化学的機械的研磨や平面化で使用される研磨ツー
ルを供給するために用いられている。

【０００３】液体を分配するためにポンプが用いられて
いるが、特に、半導体製造においては、液体の流れが脈
動（パルセーション）式になることなく、前記化学物質
を使用地点に分配することが重要である。脈動式の液体
の流れは、圧送装置に往復運動をさせることによって引
き起こされる可能性がある。そのような非脈動式の流れ
（すなわち、非脈動流）は、圧力容器を使用して、前記
分配を行うことによって、生成することができる。その
ような目的のために使用される前記圧力容器は、きわめ
て高い（超高の）純度の窒素のような（実行される前記
処理に関して）化学的に非反応性のガスで加圧されてい
る。例えば、米国特許第５，４１７，３４６号において
は、液体は、３つの圧力容器から分配される。前記圧力
容器は、まず、液体を吸い込むことができるように減圧
排気される。その後、前記圧力容器は窒素で加圧され
て、前記液体を分配できるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】任意の分配システムに
おいて、分配する液体の実際の使用に関して、問題が生
じる可能性がある。すなわち、分配される液体の全て
が、使用地点で必ずしも用いられるとは限らないといこ
とである。この問題を解決するために、上述した両特許
においては、再循環経路を設けて、液体を再循環させ
て、バルク（ｂｕｌｋ）源に戻すようにしていた。前記
問題は、スラリーの場合において、特に、厄介である。
といのは、粒子を浮遊させた粒子は、流れない状態にな
っている場合、前記スラリーの状態を脱して沈降する傾
向となるからである。

【０００５】また、いくつかのツールや使用地点が、１
つの分配システムに設けられている場合、使用に関する
別の問題が生じる。すなわち、１あるいはそれ以上のツ
ールや使用地点を管路から外したり、あるいは、管路に
戻した場合、各使用地点での液体の流量は変化する。こ
のため、米国特許第５，４１７，３４６号においては、
吐出地点での流量を感知して、自動的に、ニードル弁を
起動させ（すなわち、トリガし）、これによって、流れ
る状態を確実に一定にできるようにしている。上述した
特許では述べられていないが、戻り管路内の圧力を調節
することにより、要求の変化に対して、前記分配システ
ムの全応答を調節することは一般的である。前記戻り管
路は、液体を再循環させて、液体の圧力を調節する圧力
調節バルブを通して前記バルク（ｂｕｌｋ）源に液体を
戻すようにしている。バルブを使用して、液体が確実に
一定に流れるようにすると、分配される化学物質が腐食
剤や研磨剤となる可能性が生じ、バルブそれ自体が摩滅
可能性のある地点として作用し、前記分配装置におい
て、バルブのメンテナンスが必要になるという問題が生
じる。

【０００６】上述したように、本願発明は、本質的に液
体を継続して循環させることができ、また、特に、分配
される液体と接触するバルブを使用することなく１つあ
るいは複数の使用地点で液体の流れの状態を制御でき
る、サイクルオペレーション（周期動作）を組み入れ
た、液体を分配する装置及び方法を提供するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願発明は、ガス圧力の
起動力の下で、液体を少なくとも１つの使用地点に分配
するための装置を提供するものである。この目的のため
に、複数のチャンバが設けられている。各チャンバは、
分配作動モード、リターン作動モード及び充填作動モー
ドを備えている。前記分配作動モードにおいては、液体
は、前記チャンバから圧送される。前記リターン作動モ
ードにおいては、未使用の液体がチャンバに戻される。
前記充填作動モードにおいては、新しい液体がチャンバ
に導入される。液体分配システムには、流体回路が設け
られている。前記流体回路は、少なくとも１つの使用地
点に接続されており、これによって、前記液体を前記圧
力容器から供給し、そして、前記少なくとも１つの使用
地点から前記未使用の液体を戻すことができるようにな
っている。前記液体分配システムは、また、バルブネッ
トワークを備えている。前記バルブネットワークは、前
記複数のチャンバと前記流体回路との間を連通してい
る。前記バルブネットワークは、前記複数のチャンバの
うち２つのチャンバが互いに連通できるように形成され
ている。それによって、前記２つのチャンバのうち一方
のチャンバが、前記分配作動モードで機能し、前記２つ
のチャンバのうち他方のチャンバが、リターン作動モー
ドで機能し、前記少なくとも１つの使用地点から前記未
使用の液体を受け取ることができるようになっている。
さらに、前記分配作動モードの間に、前記液体を前記チ
ャンバの各々から前記液体分配システム内に圧送するた
めの手段が設けられている。

【０００８】他の特徴において、本願発明は、液体を少
なくとも１つの使用地点に分配する方法を提供してい
る。前記方法によれば、複数のチャンバの各々は、ある
サイクルにおいて、分配作動モード、リターン作動モー
ド、及び充填作動モードを受けることとなる。それによ
って、前記複数のチャンバのうちの１つのチャンバが前
記分配作動モードにあるとき、別の１つのチャンバは、
リターン作動モードになる。液体は、前記分配作動モー
ドの間に、各チャンバから前記少なくとも１つの使用地
点に圧送される。そして、未使用の液体が、リターン作
動モードを受けている前記別の圧力容器に戻される。前
記圧力容器の各々には、前記充填作動モードの間に、分
配すべき新しい液体が充填される。

【０００９】本願発明の前記装置及び方法は、３つのチ
ャンバで行って、それによって、前記プロセスを連続的
に行うようにすることが好ましい。しかしながら、本願
発明は、２つのチャンバで実施することもできる。その
ような場合において、前記リターン作動モードの終わり
と前記充填作動モードの終わりとの間にわずかな作動の
不連続(性）が生じるかもしれない。あるいは、前記リ
ターン作動モードと前記充填作動モードとの間がいくら
か重なって、連続的な作動が可能かもしれない。さら
に、本願発明は、１つのチャンバを有する任意の装置に
関連して実施できる。例えば、本願発明は、複数のチャ
ンバとして機能する複数の圧力容器と関連して説明され
ているが、複数のチャンバとして機能する複数のシリン
ダや複数の圧送チャンバを有する複数のポンプに等しく
適用可能である。そのような可能性の全ては、請求の範
囲が及ぶように意図されている。

【００１０】上述した説明から明らかなように、本願発
明は、基本的な意味において、前記分配された液体が、
複数の使用地点に循環させられ、また、未使用の液体
が、リターン作動モードを受けている１つのチャンバに
戻されるようにした装置及び方法に関係している。その
ような態様において、液体は、前記分配作動モードの間
に移動する。明らかなように、本願発明は、他の特徴に
おいて、分配作動モード、リターン作動モード及び充填
作動モードのその基本の周期的な作動は、特に、複数の
使用地点で液体の圧力を確実に一定にすることによっ
て、１つの使用地点または複数の使用地点で液体の流れ
の状態を確実に一定にできるという事実に関係してい
る。圧力容器の場合において、これは、分配作動モード
を受けている前記圧力容器のガス圧力を調節することに
よって、また、前記リターン作動モードを受けている前
記圧力容器の内部圧力を調節することによって達成する
ことができる。本願発明の他の効果及び特徴は、もちろ
ん、図面及び詳細な説明から明らかとなるであろう。

【００１１】明細書は、本願出願人が発明とみなす本願
発明の主題を明白に指摘する請求項で結論付けられてい
るが、添付した図面と関連させることによって本願発明
をより理解できるであろうと考える。

【００１２】

【発明の実施の形態】図面を参照すると、本願発明に係
わる装置１が図示されている。装置１は、スラリーのよ
うな液体薬品を、使用地点２及び３に分配できるように
構成されている。使用地点２及び３は、スラリーの場合
において、前記液体を化学的機械的な研磨ツールに供給
するぜん動性のポンプとすることができる。

【００１３】装置１には、圧力容器１０、１２及び１４
が設けられている。後述されるように、圧力容器１０、
１２及び１４の各々は、分配作動モード、リターン作動
モード及び充填作動モードを受けるようになっている。
前記分配作動モードにおいて、圧力容器１０、１２及び
１４の各々は、加圧されて、液体が使用地点２及び３に
供給される。前記液体は、圧力容器１０、１２及び１４
の各々から、液体分配システム１６を通して、分配され
る。液体分配システム１６は、流体回路１８を備えてい
る。流体回路１８は、使用地点２及び３に接続されてお
り、これによって、液体を、圧力容器１０、１２及び１
４から使用地点２及び３に供給でき、また、未使用の液
体を、使用地点２及び３から圧力容器１０、１２及び１
４に戻すことができるようになっている。未使用の液体
は、そのとき、前記リターン作動モードを受けている圧
力容器（１０、１２及び１４）に案内される。液体分配
システム１６は、また、バルブネットワーク２０を備え
ている。バルブネットワーク２０によって、圧力容器１
０、１２及び１４の底部領域２２、２４及び２６との間
で液体の流れを制御できるようになっている。図示され
ていないが、全ての液体の配管は、半径の曲がりをなめ
らかにして、スラリーのような液体の剪断作用を防止す
べきである。圧力容器配管システム２８が、圧力源（図
示せず。しかし、当業者によって理解できるように、蒸
発（気化）された液体窒素）と圧力容器１０、１２及び
１４の頂部領域３０、３２及び３４との間を連通してい
る。

【００１４】後述するように、流体回路１８内の液体の
圧力は感知されている。そして、圧力容器１０、１２及
び１４が分配作動モード及びリターン作動モードにある
とき、圧力容器１０、１２及び１４内の圧力を調節し
て、液体の圧力を制御し、それによって、液体の圧力
は、実質的に一定のままになっている。この圧力制御に
よって、使用地点２及び３の各々での液体の流量は、確
実に一定のままになっている。

【００１５】流体回路１８は、分配用の脚部１８Ａとリ
ターン用の脚部１８Ｂとを備えている。分配用の脚部１
８Ａによって、液体は使用地点２及び３に送出されるよ
うになっている。また、リターン用の脚部１８Ｂによっ
て、液体は、使用地点２及び３から、バルブネットワー
ク２０に戻されるようになっている。なお、２つの使用
地点２及び３のみが図示されているが、本願発明は、任
意の数の使用地点に適用可能である。さらに、本願発明
は、単一の使用地点にも適用可能であり、特に、単一の
使用地点が間欠的に使用される場合に効果的である。

【００１６】バルブネットワーク２０は、圧力容器１
０、１２及び１４の各々が分配作動モードにあるとき、
圧力容器１０、１２及び１４のうちの少なくとも１つの
別の圧力容器が、使用地点２及び３から未使用の液体を
受けるリターン作動モードになるように構成されてい
る。この目的のために、バルブネットワーク２０は、分
配マニホールド３６とリターンマニホールド３８とを備
えている。分配マニホールド３６から、液体は、分配用
の脚部１８Ａに分配される。未使用の液体は、リターン
用の脚部１８Ｂからリターンマニホールド３８に戻され
る。入口部４２を有する供給マニホールド４０が、設け
られている。入口部４２は、分配される液体のバルク
（ｂｕｌｋ）源に接続できる。図示されていないが、バ
ルク源から入口部４２に移送させるための任意の手段を
使用することができる。例えば、好適な特別の手段を用
いることなく、ポンプ、重力、または真空引きを用いる
ことができる。

【００１７】バルブネットワーク２０には、カットオフ
バルブ（締切り弁）及びチェックバルブ（逆止弁）のグ
ループが設けられている。カットオフバルブ及びチェッ
クバルブのグループは、圧力容器１０、１２及び１４の
種々の作動モードの間に液体の流れを制御できるように
なっている。前記カットオフバルブは、液体の流れを許
容する開放位置と、液体の流れを遮る閉鎖位置とを備え
ている。前記チェックバルブは、一方の方向のみに液体
が流れることを許容する。具体的に説明すると、第１の
カットオフバルブ４４と、第２のカットオフバルブ４６
と、２つのチェックバルブ４８及び５０の一式とが、圧
力容器１０の作動に協働しており、第１のカットオフバ
ルブ５２と、第２のカットオフバルブ５４と、チェック
バルブ５６及び５８とが、圧力容器１２の作動に協働し
ており、第１のカットオフバルブ６０と、第２のカット
オフバルブ６２と、２つのチェックバルブ６４及び６６
とが、圧力容器１４の作動に協働している。なお、２つ
のチェックバルブ（４８、５０、５６、５８、６４、６
６）は、液体が、リターンマニホールド３８から分配マ
ニホールド３６へのみ流れることができるように方向づ
けられている。

【００１８】このようにして、圧力容器１０が分配モー
ドにあるとすると、第１のカットオフバルブ４４が閉鎖
位置に設定され、第２のカットオフバルブ４６が開放位
置に設定される。これによって、液体は、圧力容器１０
から分配マニホールド３６に圧送され、次いで、流体回
路１８の分配用の脚部１８Ａに圧送される。圧力容器１
２が分配作動モードにあるとき、第１のカットオフバル
ブ５２は閉鎖位置に設定され、そして、第２のカットオ
フバルブ５４は開放位置に設定される。同様に、圧力容
器１４が分配作動モードにあるとき、第１のカットオフ
バルブ６０は閉鎖位置に設定され、そして、第２のカッ
トオフバルブ６２は開放位置に設定される。

【００１９】圧力容器１０が分配作動モードで機能して
いるとき、圧力容器１２はリターン作動モードで機能す
る。この目的のために、第１のカットオフバルブ５２は
閉鎖位置に設定され、第２のカットオフバルブ５４は開
放位置に設定される。未使用の液体は、流体回路１８の
リターン用の脚部１８Ｂを通って流れリターンマニホー
ルド３８に戻り、次いで、チェックバルブ５６と第２の
カットオフバルブ５４とを通って、圧力容器１２の底部
領域２４内に戻る。このようにして、リターン作動モー
ドにおいて圧力容器１２を設定するためのカットオフバ
ルブは、分配作動モードの場合と同じになる。前記同じ
バルブの設定は、圧力容器１０がリターン作動モードに
あるとき、第１のカットオフバルブ４４及び第２のカッ
トオフバルブ４６に関して当てはまり、また、圧力容器
１４がリターン作動モードにあるとき、第１のカットオ
フバルブ６０及び第２のカットオフバルブ６２に関して
当てはまる。後述するように、前記流れの方向は、リタ
ーン作動モードを受ける圧力容器（１０、１２、または
１４）を通気（または、ガス抜き）して低圧にし、次い
で、分配作動モードを受ける圧力容器（１０、１２、ま
たは１４）の圧力を加圧することによって、確立され
る。複数対のチェックバルブ４８及び５０と、チェック
バルブ５６及び５８と、チェックバルブ６４及び６６と
は、分配マニホールド３６からリターンマニホールド３
８へ、加圧された液体の流れが逆流するのを防止する。

【００２０】圧力容器１０が分配作動モードにあり、圧
力容器１２がリターン作動モードにあるとき、圧力容器
１４は充填作動モードにある。この目的のために、第１
のカットオフバルブ６０は開放位置に設定され、第２の
カットオフバルブ６２は閉鎖位置に設定される。液体
は、バルク源から入口部４２に入り、供給マニホールド
４０内に流れ込み、次いで、圧力容器１４の底部領域２
６内に流れ込む。圧力容器１０が充填作動モードにある
とき、第１のカットオフバルブ４４は開放位置に設定さ
れ、第２のカットオフバルブ４６は閉鎖位置に設定され
る。そして、圧力容器１２が充填作動モードにあると
き、第１のカットオフバルブ５２は開放位置に設定さ
れ、第２のカットオフバルブ５４は閉鎖位置に設定され
る。

【００２１】圧力容器（１０、１２、または１４）が分
配作動モードになった後、圧力容器（１０、１２、また
は１４）はリターン作動モードで機能し、次いで、充填
作動モードで機能する。しかしながら、モード間での切
り替えは、瞬間に行うべきではなく、そして、圧力容器
１０、１２、または１４のうちの２つ圧力容器それ自体
は、任意のときに同時に、短時間の間だけ分配作動モー
ドで機能することが好ましい。これらの２つの圧力容器
は、充填作動モードをそれぞれ完了させて分配作動モー
ドで作動しているものである。そのような同時に起こる
分配作動モードの後、２つの圧力容器のうち充填作動モ
ードを最も遅くに完了させた一方の圧力容器が、継続し
て分配作動モードで機能し、他方の圧力容器は次にリタ
ーン作動モードで機能する。この時間の間、圧力容器１
０、１２、または１４のうちリターン作動モードで機能
した第３の圧力容器も同時にそのように機能し、次い
で、充填作動モードに切り替わる。これらの混合モード
の作動によって、圧力の脈動（パルセーション）が流体
回路１８内で発生することが防止される。後述するよう
に、前記モードの起動（すなわち、トリガ）は、液体の
高さすなわち液面（換言すれば、液位）の検出によって
制御される。

【００２２】バルブネットワーク２０にはカットオフバ
ルブ６８が設けられており、これによって、バルク供給
源からの液体の流れを遮ることができるようになってい
る。また、カットオフバルブ７０が設けられている。通
常の作動の間、カットオフバルブ７０は閉鎖位置に設定
されている。カットオフバルブ７０が開放位置に設定さ
れたとき、液体は再循環させられて、バルク供給源に戻
される。カットオフバルブ７２及び７４によって、分配
マニホールド３６及びリターンマニホールド３８から液
体を排出できるようになっている。そのような排出の
間、カットオフバルブ７６及び７８は、流体回路１８を
分離ないしは隔離する。カットオフバルブ８０を設ける
ことによって、液体を流体回路１８から戻して排出でき
るようになっている。

【００２３】分配すべき化学物質に対して反応しない加
圧ガスの源から、圧力が供給されている。半導体処理産
業においては、加圧されたきわめて高い（超高の）純度
の窒素が、そのような目的のために通常使用されてい
る。圧力容器配管システム２８が、圧力マニホールド８
２を備えている。圧力マニホールド８２は、ガス圧力源
に接続するための入口部８４と、通気用の出口部８６と
を備えている。通気用の出口部８６は、通常、開口され
ている。これによって、腐蝕性の化学物質（すなわち、
腐蝕性薬品）が排出されたガスに存在する場合に、排出
できるようになっている。分配作動モードの間の圧力容
器１０、１２及び１４の加圧は、第１のスリーウェイバ
ルブ（すなわち、三方弁、換言すれば三方バルブ）８
８、９０及び９２によって制御されている。第１のスリ
ーウェイバルブ８８は、圧力マニホールド８２と圧力容
器１０との間に接続されている。第１のスリーウェイバ
ルブ９０は、圧力マニホールド８２と圧力容器１２との
間に接続されている。第１のスリーウェイバルブ９２
は、圧力マニホールド８２と圧力容器１４との間に接続
されている。第２のスリーウェイバルブ９４、９６及び
９８は、第１のスリーウェイバルブ８８、９０及び９２
にそれぞれ接続されて、リターン作動モードと充填作動
モードの間に、通気（または、ガス抜き）を制御できる
ようになっている。前述のスリーウェイバルブ（８８−
９８全て）は、２つのバルブポートの間で流れを確立す
ることができるように２つの位置を備えている。

【００２４】第１のスリーウェイバルブ８８、９０また
は９２の各々が、２つの位置のうちの第１の位置に設定
されたとき、圧力マニホールド８２とそれぞれ接続され
た圧力容器１０、１２または１４との間が連通し、それ
によって、分配作動モードを確立できるようになってい
る。このようにして、第１のスリーウェイバルブ８８が
前記２つの位置のうちの第１の位置に設定されたとき、
高圧の窒素が圧力容器１０内に流入し、それによって、
圧力容器１０は、分配作動モードになる。

【００２５】第１のスリーウェイバルブ８８、９０また
は９２の各々がそれらの２つの位置のうちの第２の位置
に設定されたとき、圧力容器１０、１２及び１４の頂部
領域３０、３２及び３４と第２のスリーウェイバルブ９
４、９６及び９８との間が連通する。第１のスリーウェ
イバルブ８８、９０または９２のこの第２の位置への設
定は、充填作動モード及びリターン作動モードの間に起
きる。

【００２６】第２のスリーウェイバルブ９４、９６及び
９８は、２つの位置のうちの第１の位置及び第２の位置
に設定されるとき（第１のスリーウェイバルブ８８、９
０または９２は、２つの位置のうちの第２の位置に設定
されている）、圧力容器１０、１２及び１４の頂部領域
３０、３２及び３４と、流路１００または流路１０２と
の間が連通する。第２のスリーウェイバルブが流路１０
０に関係する位置に設定されるとき、圧力容器１０、１
２及び１４は、大気圧となっている排水路に単にに通じ
る。これによって、充填作動モードの間に、圧力容器
（１０、１２、または１４）を充填できるようになって
いる。例えば、圧力容器１４が充填作動モードにあると
き、第１のスリーウェイバルブ９２は第２の位置に設定
され、第２のスリーウェイバルブ９８もその位置に設定
されて、流路１００と連通可能になる。そのような場合
において、圧力容器１２はリターン作動モードを受ける
こととなり、第２のスリーウェイバルブ９６それ自体は
反対位置に設定され、流路１０２と連通可能になる。流
路１０２は、圧力調節バルブ１０４を備えている。リタ
ーン作動モードの間、ガスは、圧力調節バルブ１０４を
通って解放される。圧力調節バルブ１０４は、ガス圧力
よりも低圧で作動できるように制御される制御バルブと
なっている。それによって、液体は、流体回路１８を介
して移動させられる。また、圧力調節バルブ１０４は、
リターン作動モードを受ける圧力容器内の圧力を調節で
きるように制御される制御バルブとなっている。

【００２７】各圧力容器１０、１２及び１４の圧力は、
（分配作動モードの間に）パイロットレギュレーター１
０６によって調節される。パイロットレギュレーター１
０６は、当該パイロットレギュレーター１０６の下流に
設けられたスレーブ（すなわち、従属）圧力レギュレー
ター１０８、１１０及び１１２の圧力を制御する他の制
御バルブとなっている。これによって、分配作動モー
ド、リターン作動モード及び充填作動モードの間で圧力
容器を切り替える間に、圧力容器１０、１２または１４
内で生じるかもしれない圧力変動が防止される。効果は
より小さいが、スレーブ圧力レギュレーター１０８、１
１０及び１１２を設けることなく、パイロットレギュレ
ーター１０６のみを採用してもよい。さらに、圧力リリ
ーフバルブ１１４を安全装置として設けて、誤動作が起
きた場合に、圧力容器配管システム２８の故障を防止す
ることができる。

【００２８】理解できるように、ガス圧力を圧力容器に
射出する前記手段は、好適であるが、多くの異なったバ
ルブ構造の１つとなっている。例えば、圧力容器との間
でつながる別体の管路を備えた２位置弁（２ポジション
バルブ）を設けて、ガス圧力を圧力容器に射出し、ま
た、続けて、圧力容器の通気（または、ガス抜き）を行
うこともできる。

【００２９】図示されていないが、しかし、当業者にと
って公知なように、カットオフバルブ及びスリーウェイ
バルブとして作動する上述したバルブの全ては、プログ
ラムで制御できる論理コントローラ（論理制御装置）、
または、たぶんアナログ装置によって制御できる。その
ような回路または装置とそれへの電気的な接続は、当業
者にとって公知であろう。したがって、そのような回路
または装置とそれへの電気的な接続は、図示されていな
い。しかしながら、そのような回路または装置の作動
は、それぞれ、高液面検出器１１６、１１８及び１２０
と、第１の低液面検出器１２２、１２４及び１２６と、
第２の低液面検出器１２８、１３０及び１３２とによっ
て制御されるであろう。液面検出器１１６−１３２の各
々は、全て、超音波ポイントレベル検出器または機械的
な装置とすることができる。

【００３０】具体例により説明すると、圧力容器１０が
分配作動モードにある場合、液面が第１の低液面検出器
１２２によって検出されたとき、（液体がちょうど充填
された）圧力容器１４が起動（すなわち、トリガ）され
て加圧される。したがって、第１のスリーウェイバルブ
９２は、圧力マニホールド８２と圧力容器１４の頂部領
域３４との間を連通させる位置に設定される。わずかに
遅れた後、第２のカットオフバルブ６２が開き、そし
て、このとき、両方の圧力容器１０及び１４は、分配作
動モードで機能する。一方、圧力容器１２は、リターン
作動モードで機能している。圧力容器１０の液面が下が
り、第２の低液面検出器１２８によって感知されたと
き、圧力容器１０が直ちに流路１０２に通じるように、
第１のスリーウェイバルブ８８と第２のスリーウェイバ
ルブ９４とが設定される。そのようにして、圧力容器１
０は、圧力容器１２と一緒にリターン作動モードで機能
する。この時間の間、圧力容器１０及び１２は、未使用
の液体で再充填される。圧力容器１０内で感知される液
面が上昇して第１の低液面検出器１２２によって感知さ
れたとき、第１のカットオフバルブ５２は開口位置に起
動させられ、第２のカットオフバルブ５４はその閉鎖位
置に再設定（リセット）され、その結果、圧力容器１２
は充填作動モードを受け、そして、液面が高液面検出器
１１８によって感知されるまで、圧力容器１２は液体で
充填される。同時に、第１のスリーウェイバルブ９０と
第２のスリーウェイバルブ９６は、大気圧が流路１００
に通じることができるように設定される。液面が高くな
って高液面検出器１１８によって感知されたとき、第１
のカットオフバルブ５２は、その閉鎖位置に再設定され
る。次のサイクルの作動の間、圧力容器１２は、分配作
動モードで作動する。その間、圧力容器１０は、リター
ン作動モードから充填作動モードに変移し、圧力容器１
４は、分配作動モードとリターン作動モードとの間で変
移する。流体回路１８内にある程度の圧力脈動（パルセ
ーション）を引き起こす可能のある瞬間の切り替えより
も、上述したような混合モードのほうが好ましい。

【００３１】使用地点での圧力と液体の流れとを制御す
るために、流体回路１８内の液体の圧力が、圧力変換器
１３４によって感知される。このようにして、圧力変換
器１３４を使用地点２及び３の中央に配置することによ
って、使用地点２及び３の両方での圧力を確実に一定に
することができる（その結果、液体の流れを一定にする
ことができる）。圧力変換器１３４の出力は、コントロ
ーラ１３６に入力として供給される。コントローラ１３
６は、さらに、作動して、パイロットレギュレーター１
０６と圧力調節バルブ１０４とを調整することができ
る。パイロットレギュレーター１０６と圧力調節バルブ
１０４とは、遠隔操作により作動する制御バルブとなっ
ており、これによって、分配作動モードを受ける圧力容
器のガス圧力と、リターン作動モードを受ける圧力容器
の内部圧力とを制御でき、その結果、圧力変換器１３４
によって感知された液体圧力は、システム応答の制限内
で実質的に一定状態のままとなる。コントローラ１３６
は、液体圧力が下がったとき、パイロットレギュレータ
ー１０６を開けて圧力を増加させることができるよう
に、また、液体圧力が上がったとき、パイロットレギュ
レーター１０６を閉じて圧力を減少させることができる
ように、プログラムされている。さらに、次いで、圧力
調節バルブ１０４を調整して、リターン作動モードを受
けている圧力容器内の低圧力が維持され、また、圧力変
換器１３４によって感知される液体圧力も一定に維持さ
れる。これは、コントローラ１３６をプログラムするこ
とによって達成され、これによって、液体圧力を一定に
維持でき、また、流れの特性にしたがってパイロットレ
ギュレーター１０６と圧力調節バルブ１０４とを適切に
調整できる。

【００３２】別の実施例として、好適性は低いが、ガス
の圧力と内部圧力とを調節しそれによって使用地点での
液体の流れを制御する手段を用いてもよい。この手段
は、パイロットレギュレーター１０６と圧力調節バルブ
１０４に関して機械的に調整されるバルブを採用するこ
とによって構成できる。そのような機械的に調整される
バルブは、一定のガス圧力と一定の内部圧力とを維持で
きるように設定される。そのような手段は、使用地点で
の液体圧力に応答する電子システムのように正確には液
体圧力と流れを維持できないという点で不利である。

【００３３】当業者によって明らかであるように、圧力
調節バルブ１０４は、リターン作動モードを受ける圧力
容器内の一定圧力を維持できるように構成された機械的
な装置とすることができる。そのような場合において、
パイロットレギュレーター１０６のみが、液体圧力変動
に応答して、コントローラ１３６によって調整される。
同様に、パイロットレギュレーター１０６も、液体圧力
の変化に応答してコントローラ１３６によって圧力調節
バルブ１０４のみが作動される機械的な装置とすること
ができる。しかしながら、任意の実施例において、圧力
調節バルブ１０４を作動させて、ガスの圧力間の圧力差
を維持しなければならない。前記ガスは、リターン作動
モードの間に解放され、これによって、流体回路１８を
介して液体を圧送できる。

【００３４】上で概説したような態様において、腐蝕性
を有する可能性があり及び／又は研磨作用を有する可能
性のある液体は、一定の液体圧力を維持するように作動
する制御バルブに決して接触しない。

【００３５】当業者によって理解できるように、３つの
圧力容器のみが図示されているが、本願発明の一実施例
において、３つ以上の圧力容器を用いることができる。
例えば、第４の圧力容器は常に充填させるようにして、
システムが故障した場合に加圧するようにしてもよい。
上で示されたように、本願発明を実施するために、最小
で２つのチャンバすなわち圧力容器が必要である。

【００３６】本願発明は好適な実施例を参照して説明し
たが、本願発明の精神及び範囲から離れることなしに、
多数の変化、追加及び削除を当業者は行うことができる
であろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本願発明に係わる方法を実施するため
の装置である。

【符号の説明】

１ 装置 ２ 使用地点 ３ 使用地点 １０ 圧力容器 １２ 圧力容器 １４ 圧力容器 １６ 液体分配システム １８ 流体回路 １８Ａ 分配用の脚部 １８Ｂ リターン用の
脚部 ２０ バルブネットワーク ２２ 底部領域 ２４ 底部領域 ２６ 底部領域 ２８ 圧力容器配管システム ３０ 頂部領域 ３２ 頂部領域 ３４ 頂部領域 ３６ 分配マニホールド ３８ リターンマ
ニホールド ４０ 供給マニホールド ４２ 入口部 ４４ 第１のカットオフバルブ ４６ 第２のカッ
トオフバルブ ４８ チェックバルブ ５０ チェックバ
ルブ ５２ 第１のカットオフバルブ ５４ 第２のカッ
トオフバルブ ５６ チェックバルブ ５８ チェックバ
ルブ ６０ 第１のカットオフバルブ ６２ 第２のカッ
トオフバルブ ６４ チェックバルブ ６６ チェックバ
ルブ ６８ カットオフバルブ ７０ カットオフ
バルブ ７２ カットオフバルブ ７４ カットオフ
バルブ ７６ カットオフバルブ ７８ カットオフ
バルブ ８０ カットオフバルブ ８２ 圧力マニホ
ールド ８４ 入口部 ８６ 通気用の出
口部 ８８ 第１のスリーウェイバルブ ９０ 第１のスリ
ーウェイバルブ ９２ 第１のスリーウェイバルブ ９４ 第２のスリ
ーウェイバルブ ９６ 第２のスリーウェイバルブ ９８ 第２のスリ
ーウェイバルブ １００ 流路 １０２ 流路 １０４ 圧力調節 １０６ パイロッ
トレギュレーター １０８ スレーブ圧力レギュレーター １１０ スレーブ圧力レギュレーター １１２ スレーブ圧力レギュレーター １１４ 圧力リリーフバルブ １１６ 高液面検
出器 １１８ 高液面検出器 １２０ 高液面検
出器 １２２ 第１の低液面検出器 １２４ 第１の低
液面検出器 １２６ 第１の低液面検出器 １２８ 第２の低
液面検出器 １３０ 第２の低液面検出器 １３２ 第２の低
液面検出器 １３４ 圧力変換器 １３６ コントロ
ーラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベンジャミン・アール・ロバーツ アメリカ合衆国カリフォルニア州94022, ロス・アルトス，ラバーン・ウェイ 820

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を少なくとも１つの使用地点に分配
   するための装置であって、前記装置は、 複数のチャンバを備えており、前記チャンバの各々は、
   分配作動モード、リターン作動モード及び充填作動モー
   ドを備え、 前記分配作動モードにおいては、液体が前記チャンバか
   ら圧送され、 前記リターン作動モードにおいては、未使用の液体が戻
   され、 前記充填作動モードにおいては、新しい液体が導入さ
   れ、 前記装置は、また、流体回路を有する液体分配システム
   を備えており、前記流体回路は、前記少なくとも１つの
   使用地点に接続され、これによって、前記液体を前記圧
   力容器から供給でき、また、前記未使用の液体を前記少
   なくとも１つの使用地点から戻すことができ、 前記液体分配システムは、また、前記チャンバと前記流
   体回路との間を連通するバルブネットワークを備えてお
   り、 前記バルブネットワークは、前記チャンバのうち２つの
   チャンバが互いに連通でき、それによって、前記２つの
   チャンバのうちの一方のチャンバを分配作動モードで機
   能させることが可能となり、また、前記２つのチャンバ
   のうちの他方のチャンバをリターン作動モードで機能さ
   せることが可能となり、それによって、前記少なくとも
   １つの使用地点から前記未使用の液体を受け取ることが
   できるように形成されており、 前記装置は、さらに、 前記分配作動モードの間、前記液体を、前記チャンバの
   各々から前記液体分配システム内に圧送する液体圧送手
   段を備えていることを特徴とする、液体を少なくとも１
   つの使用地点に分配するための装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、 前記チャンバは圧力容器を備えており、 前記液体圧送手段は、圧力源と前記圧力容器の各々との
   間を選択的に連通して、前記分配作動モードの間に、前
   記圧力容器をガス圧力で加圧することができる加圧手段
   を備えていることを特徴とする装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の装置において、 さらに、分配作動モードとリターン作動モードで機能す
   るとき、前記圧力容器の各々の内の内部圧力とガス圧力
   とを調節し、それによって、前記少なくとも１つの使用
   地点での液体圧力を実質的に一定のままとすることがで
   きる調節手段を備えていることを特徴とする装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の装置において、 前記調節手段は、分配作動モード及びリターン作動モー
   ドの間に、前記圧力容器内の前記内部圧力と前記ガス圧
   力とを制御できるように位置決めされた、遠隔操作で作
   動される制御バルブと、 前記流体回路内に設けられ前記液体の圧力を感知できる
   圧力変換器と、 前記圧力変換器に応答し、液体圧力が実質的に一定のま
   まとなるように前記制御バルブを作動させるコントロー
   ラとを備えていることを特徴とする装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の装置において、 前記加圧手段は、充填作動モード及びリターン作動モー
   ドの間に前記圧力容器に通じることができるように形成
   されており、 前記加圧手段は、２つの流路を備えており、 前記２つの流路のうちの一方の流路は、充填作動モード
   の間に作動して大気圧に通じ、前記２つの流路のうちの
   他方の流路は、リターン作動モードの間に作動して、前
   記調節手段と協働し、それによって、リターン作動モー
   ドで機能する前記圧力容器の各々の内部圧力が、前記２
   つの流路のうちの他方の流路を介して調節されることを
   特徴とする装置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の装置において、 前記液体分配システムは、また、入口部を備えており、
   前記バルブネットワークは、また、充填作動モードの間
   に、前記圧力容器と前記入口部との間を選択的に連通で
   きるように形成されていることを特徴とする装置。
7. 【請求項７】 請求項４に記載の装置において、 前記加圧手段は、 ガス圧力の源に接続可能な入口部と、前記ガス圧力を調
   節する前記制御バルブの一方の制御バルブと、通気用の
   出口部とを有する圧力マニホールドと、 前記通気用の出口部に接続された２つの流路とを備えて
   おり、 前記２つの流路のうちの一方の流路は大気圧に通じてお
   り、前記２つの流路のうちの他方の流路は、前記内部圧
   力を調節する前記制御バルブの他方の制御バルブを備え
   ており、 前記加圧手段は、また、 前記圧力マニホールドと前記圧力容器とに接続された第
   １のスリーウェイバルブと、前記第１のスリーウェイバ
   ルブと前記２つの流路とに接続された第２のスリーウェ
   イバルブとを備えており、 前記第１のスリーウェイバルブと前記第２のスリーウェ
   イバルブの各々には、２つの位置が形成されており、 それによって、前記第１のスリーウェイバルブが前記２
   つの位置のうちの第１の位置に設定されたとき、前記圧
   力マニホールドと前記圧力容器との間が連通され、前記
   第１のスリーウェイバルブが前記２つの位置のうちの第
   ２の位置に設定されたとき、前記圧力容器と前記第２の
   スリーウェイバルブとの間が連通され、 また、それによって、前記第２のスリーウェイバルブが
   前記２つの位置のうちの第１の位置に設定されたとき、
   前記２つの流路のうちの一方の流路との間が連通され
   て、大気圧に通じることができ、 前記第２のスリーウェイバルブが前記２つの位置のうち
   の第２の位置に設定されたとき、前記２つの流路のうち
   の他方の流路との間が連通されて、前記調節手段に通じ
   ることができることを特徴とする装置。
8. 【請求項８】 請求項１または７に記載の液体分配シス
   テムにおいて、 前記バルブネットワークは、 分配マニホールドと、 リターンマニホールドと、 前記入口部を有する入口部マニホールドと、 前記圧力容器の各々に接続された第１及び第２のカット
   オフバルブと、 前記第２のカットオフバルブを前記分配マニホールドと
   分配マニホールドに接続する２つのチェックバルブ一式
   とを備えており、 前記第１のカットオフバルブは、前記入口部マニホール
   ドに接続されており、それによって、前記第１のカット
   オフバルブが開放位置に設定されるとき、液体が前記圧
   力容器の各々に充填され、 前記第２のカットオフバルブは、前記圧力容器と前記２
   つのチェックバルブ一式との間に置かれており、 前記２つのチェックバルブは、前記液体が前記リターン
   マニホールドから前記第２のカットオフバルブに流れる
   ことができるように、また、前記第２のカットオフバル
   ブから前記分配マニホールドに流れることができるよう
   に方向づけられており、 それによって、前記第２のカットオフバルブがその開放
   位置に設定されたとき、液体は、分配作動モードの間に
   前記圧力容器の各々から前記分配マニホールドに流れる
   ことができ、あるいは、リターン作動モードの間に前記
   リターンマニホールドから流れて前記圧力容器に戻るこ
   とができることを特徴とする液体分配システム。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の液体分配システムにお
   いて、 さらに、分配作動モード、リターン作動モード及び充填
   作動モードを起動させることができるように、前記圧力
   容器に接続された液面センサを備えていることを特徴と
   する液体分配システム。
10. 【請求項１０】 請求項２に記載の液体分配システムに
    おいて、 前記複数の圧力容器は、３つの圧力容器からなることを
    特徴とする液体分配システム。
11. 【請求項１１】 少なくとも１つの使用地点に液体を分
    配する方法であって、 複数のチャンバの各々が、あるサイクルにおいて、分配
    作動モード、リターン作動モード及び充填作動モードを
    受けるステップを備えており、それによって、前記複数
    のチャンバのうちの１つのチャンバが分配作動モードに
    あるとき、前記複数のチャンバのうちの他の１つのチャ
    ンバがリターン作動モードになり、 前記方法は、また、 分配作動モードに間に、液体を、前記複数のチャンバの
    各々から前記少なくとも１つの使用地点に圧送するステ
    ップと、 未使用の液体を、リターン作動モードを受けている前記
    他のチャンバに戻すステップと、 充填作動モードの間に、分配すべき新しい液体で、前記
    圧力容器の各々を充填するステップとを備えていること
    を特徴とする方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の方法において、 前記チャンバの各々は圧力容器であり、分配作動モード
    の間に前記圧力容器をガス圧力で加圧して、前記圧力容
    器の各々から液体を圧送できるようにしたことを特徴と
    する方法。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の方法において、 リターン作動モードの間に、前記圧力容器の各々の内の
    内部圧力とガス圧力とを調節し、それによって、前記少
    なくとも１つの使用地点での液体圧力を実質的に一定の
    ままにするステップを備えていることを特徴とする方
    法。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の方法において、 さらに、前記流体回路内の液体圧力を感知するステップ
    と、 前記液体圧力の感知に応答して、前記ガス圧力と前記内
    部圧力とを調節するステップとを備えていることを特徴
    とする方法。
15. 【請求項１５】 請求項１１に記載の方法において、 液体の、高液面と、第１の低液面と、第２の低液面と
    が、前記チャンバの各々の内で感知され、前記第２の低
    液面は前記第１の低液面よりも下に設けられており、 液体の前記第１の低液面が、前記１つのチャンバ内で感
    知されたとき、充填作動モードを完了したさらに別のチ
    ャンバが、分配作動モードを受け、それによって、前記
    １つのチャンバと前記さらに別のチャンバとが、同時
    に、分配作動モードを受け、 液体の前記第２の低液面が、前記１つのチャンバ内で感
    知されたとき、前記１つのチャンバと前記さらに別のチ
    ャンバとが、同時に、リターン作動モードを受け、 液体の前記第１の低液面が、再び、前記１つのチャンバ
    内で感知されたとき、前記１つのチャンバがリターン作
    動モードを受け、そして、未使用の液体が前記１つのチ
    ャンバに戻される結果、前記さらに別のチャンバが充填
    作動モードを受け、そして、液体の高液面がそこで感知
    されるまで、前記さらに別のチャンバは液体で充填され
    ることを特徴とする方法。
16. 【請求項１６】 請求項１１に記載の方法において、 前記液体はスラリーになっており、前記使用地点は、化
    学的機械的研磨で使用されるツールを備えていることを
    特徴とする方法。