(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量の液体を吐出する装置において、
液体を圧送する液体供給手段と、
前記液体供給手段に接続される供給流路と、
前記液体を吐出する吐出開口を有する吐出流路と、
前記供給流路と前記吐出流路とに接続され、前記供給流路と前記吐出流路との間の前記液体の流通を開放または遮断する第一バルブと、
前記液体を排出する排出開口を有する排出流路と、
前記吐出流路と前記排出流路とに接続され、前記吐出流路と前記排出流路との間の前記液体の流通を開放または遮断する第二バルブと、
を備え、
前記吐出開口は前記排出開口よりも高い位置に配置され、
前記第一バルブが前記供給流路と前記吐出流路との間の前記液体の流通を遮断し、前記第二バルブが前記吐出流路と前記排出流路との間の前記液体の流通を開放したときに、前記吐出開口に液面を有するように前記吐出流路の内部に満たされた液体が、サイフォン効果によって、前記排出開口側に流れ、
前記第一バルブと前記第二バルブとが一体的に結合され、一つのマニホールドバルブとして配置されており、
前記マニホールドバルブが、
バルブ本体であって、
第一バルブ側弁室と、
第二バルブ側弁室と、
前記第一バルブ側弁室に形成された連通流路側第一開口と前記第二バルブ側弁室に形成された連通流路側第二開口とに接続して、前記第一バルブ側弁室と前記第二バルブ側弁室とを連通させる連通流路と、
前記第一バルブ側弁室に形成された入口流路側開口と前記供給流路とに接続される入口流路と、
前記第二バルブ側弁室に形成された出口流路側開口と前記吐出流路とに接続される出口流路と、
前記第二バルブ側弁室に形成された分岐流路側開口と前記排出流路とに接続される分岐流路と、
を備えるバルブ本体と、
前記入口流路側開口または前記連通流路側第一開口を開閉する第一弁体と、
前記第一弁体を駆動する第一駆動部と、
前記連通流路および前記第二バルブ側弁室と前記出口流路との間の連通状態を遮断することなく、前記分岐流路側開口を開閉する第二弁体と、
前記第二弁体を駆動する第二駆動部と、
を備えている
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記排出流路には、第二バルブが接続されている排出流路入口側開口が端部に設けられており、
前記排出流路入口側開口は前記吐出開口よりも低い位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記第二弁体が前記分岐流路側開口に向かって先細りとなるテーパ形状の先端部を有している
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記バルブ本体が一つのベースブロックから形成され、
前記入口流路側開口が第一弁体によって開閉され、
前記入口流路側開口が前記第一バルブ側弁室の底部中央に設けられ、
前記分岐流路側開口が前記第二バルブ側弁室の底部中央に設けられ、
前記第一駆動部および前記第二駆動部はそれぞれの軸線が前記連通流路および前記出口流路の流路軸線に直交するように配置され、
前記分岐流路が前記連通流路および前記出口流路の流路軸線を挟み前記第二弁体と対向する方向に配置され、
前記第一駆動部が、
上下方向に延在する第一シリンダと、
前記第一シリンダ内を上下動可能に配置された第一ピストンと、
を備え、
前記第一ピストンには、前記第一シリンダの前記バルブ本体側に配置された第一ダイヤフラム押さえを貫通し、先端部に前記第一弁体が接続される下軸部が設けられ、
前記第一シリンダには、前記第一シリンダの外部と、前記第一ダイヤフラム押さえの上端面と前記第一シリンダの内周面と前記第一ピストンの下端面とで形成された空間または前記第一シリンダの外部と前記第一シリンダの天井面及び内周面と前記第一ピストンの上端面とで形成された空間の少なくとも一方に通気口が設けられ、
前記第二駆動部が、
上下方向に延在する第二シリンダと、
前記第二シリンダ内を上下動可能に配置された第二ピストンと、
を備え、
前記第二ピストンには、前記第二シリンダの前記バルブ本体側に配置された第二ダイヤフラム押さえを貫通し、先端部に前記第二弁体が接続される下軸部が設けられ、
前記第二シリンダには、前記第二シリンダの外部と、前記第二ダイヤフラム押さえの上端面と前記第二シリンダの内周面と前記第二ピストンの下端面とで形成された空間または前記第二シリンダの外部と前記第二シリンダの天井面及び内周面と前記第二ピストンの上端面とで形成された空間の少なくとも一方に通気口が設けられている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記第一シリンダの前記通気口に、前記通気口を通過する空気の流量を調整する流量調整手段が設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記マニホールドバルブには、前記吐出流路から前記排出流路に向かって流れる液体の流量を調整する流量調整手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記第二バルブには、前記吐出流路から前記排出流路に向かって流れる液体の流量を調整する流量調整手段である開度調整用ステムが設けられており、
前記開度調整用ステムは、
前記第二シリンダ内を上下動可能に配置され、
前記第二シリンダに設けられた雌ネジ部と螺合する雄ネジ部を有する軸部と、前記第二バルブが開弁しているときに前記第二ピストンの上端面と当接する係合部とが設けられている
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記第一バルブと前記第二バルブが別体であり、離間して配置されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項９】
前記第一バルブと前記第二バルブとが一体的に結合され、
一つの弁体で、前記供給流路と前記吐出流路との間の前記液体の流通を開放し、かつ前記吐出流路と前記排出流路との間の前記液体の流通を遮断した状態と、前記供給流路と前記吐出流路との間の前記液体の流通を遮断し、かつ前記吐出流路と前記排出流路との間の前記液体の流通を開放した状態とを切換える、一つの切換えバルブとして構成されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項１０】
前記吐出流路または前記排出流路に液面計および流量計の少なくとも一つの計測器が配置され、
前記計測器の測定結果に基づいて、前記第二バルブが前記吐出流路と前記排出流路との間の前記液体の流通を開放または遮断する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項１１】
前記吐出開口に液面を有するように前記吐出流路の内部に満たされた液体がサイフォン効果によって前記排出開口側に流れるときに、前記液面が前記第二バルブに流入する前に、前記第二バルブが前記吐出流路と前記排出流路との間の前記液体の流通を遮断する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体を対象物に吐出するための液体吐出装置に関し、特に、液体の吐出を停止した後に生じる、吐出開口からの液だれを防ぐことができる液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体の吐出停止後の液だれを防ぐことができる液体吐出装置として、図６に示す液体吐出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この液体吐出装置は、図６に示すように、液体の供給部１００１と、液体のユースポイント１００２と、供給部１００１からユースポイント１００２へ液体を流通させる供給配管部１００３とを有する液体吐出装置である。供給配管部１００３は、供給部１００１側から供給される液体を流通させる主配管部１００４と、主配管部１００４に接続されるアスピレータ１００５と、アスピレータ１００５により分岐されユースポイント１００２側に液体を供給する使用側配管部１００６および副配管部１００７と、副配管部１００７に接続され開閉機能を有する弁１００８と、を備えている。アスピレータ１００５の主流路側に主配管部１００４および副配管部１００７が接続され、アスピレータ１００５の吸引流路側に使用側配管部１００６が接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５９７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の液体吐出装置では、アスピレータ１００５の主流路側に液体を流通させることによってアスピレータ１００５内を減圧させ、ユースポイント側配管部１００６内の液体を副配管部１００７に吸引することによって、ユースポイント１００２における吐出開口からの液だれが防止される。従って、液だれを防止するためには、液体の吐出を停止した後でも、ポンプ等の圧送設備を用いてアスピレータ１００５に液体を圧送し続ける必要があり、圧送設備を運転するために余分なエネルギーが必要となる。また、アスピレータ１００５内の減圧された液体の流れによって液だれを防止しているので、液だれを効果的に防止するためにはユースポイント側配管部１００６の圧力損失を小さくする必要があり、ユースポイント側配管部１００６の配管径や配管長さ、屈曲部の有無等が制限され、設計の自由度が低下する。また、弁１００８が開放されてからアスピレータ１００５内が十分に減圧されるまでの間にタイムラグが発生する。アスピレータ１００５内が十分に減圧されるまでは、液体は慣性によってユースポイント１００２に吐出される。従って、弁１００８を開放しても、速やかに液だれを防ぐことはできない。
【０００５】
本発明の目的は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、液体を対象物に吐出するための液体吐出装置に関し、余分なエネルギーを使用することがなく、液体の吐出を停止した後、速やかにユースポイントにおける吐出開口からの液だれを防止することができる液体吐出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明によれば、所定量の液体を吐出する装置において、液体を圧送する液体供給手段と、前記液体供給手段に接続される供給流路と、前記液体を吐出する吐出開口を有する吐出流路と、前記供給流路と前記吐出流路とに接続され、前記供給流路と前記吐出流路との間の前記液体の流通を開放または遮断する第一バルブと、前記液体を排出する排出開口を有する排出流路と、前記吐出流路と前記排出流路とに接続され、前記吐出流路と前記排出流路との間の前記液体の流通を開放または遮断する第二バルブと、を備え、前記吐出開口は前記排出開口よりも高い位置に配置され、前記第一バルブが前記供給流路と前記吐出流路との間の前記液体の流通を遮断し、前記第二バルブが前記吐出流路と前記排出流路との間の前記液体の流通を開放したときに、前記吐出開口に液面を有するように前記吐出流路の内部に満たされた液体が、サイフォン効果によって、前記排出開口側に流れることを特徴とする液体吐出装置が提供される。
【０００７】
すなわち、請求項１の発明では、吐出開口に液面を有するように吐出流路の内部に満たされた液体が、サイフォン効果によって、排出開口から排出されるので、液体の吐出を停止したときに吐出開口からの液だれを速やかに防止することができる。また、液だれを防止するために、排出流路側を減圧させる必要がないので、排出流路側を減圧させる設備（例えば、ポンプなど）を必要とすることがなく、設備投資負担を軽減することができる。また、ポンプなどの設備を必要としないことから、それらの設備を運転するためのエネルギーを省くことができ、エネルギー負担を軽減することができる。また、液だれを防止するために、排出流路側を減圧させる必要がないので、液だれの防止に及ぼす圧力損失の影響を小さくすることができ、吐出流路の配管径や配管長さ、屈曲部の有無等の制限を緩和させ、設計の自由度を向上することができる。
【０００８】
請求項２の発明によれば、前記排出流路には、第二バルブが接続されている排出流路入口側開口が端部に設けられており、排出流路入口側開口は前記吐出開口よりも低い位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置が提供される。
【０００９】
すなわち、請求項２の発明では、排出流路が満水状態でなくてもサイフォン効果を発現することができ、より確実に吐出開口からの液だれを防止することができる。
【００１０】
請求項３の発明によれば、前記第一バルブと前記第二バルブとが一体的に結合され、一つのマニホールドバルブとして配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置が提供される。
【００１１】
すなわち、請求項３の発明では、第一バルブと第二バルブの設置のために必要なスペースを小さくすることができる。
【００１２】
請求項４の発明によれば、前記マニホールドバルブが、バルブ本体であって、第一バルブ側弁室と、第二バルブ側弁室と、前記第一バルブ側弁室に形成された連通流路側第一開口と前記第二バルブ側弁室に形成された連通流路側第二開口とに接続して、前記第一バルブ側弁室と前記第二バルブ側弁室とを連通させる連通流路と、前記第一バルブ側弁室に形成された入口流路側開口と前記供給流路とに接続される入口流路と、前記第二バルブ側弁室に形成された出口流路側開口と前記吐出流路とに接続される出口流路と、前記第二バルブ側弁室に形成された分岐流路側開口と前記排出流路とに接続される分岐流路と、を備えるバルブ本体と、前記入口流路側開口または前記連通流路側第一開口を開閉する第一弁体と、前記第一弁体を駆動する第一駆動部と、前記連通流路および前記第二バルブ側弁室と前記出口流路との間の連通状態を遮断することなく、前記分岐流路側開口を開閉する第二弁体と、前記第二弁体を駆動する第二駆動部と、を備えていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置が提供される。
【００１３】
すなわち、請求項４の発明では、第二バルブ側弁室の底面に形成された分岐流路側開口を開閉することによって、分岐流路の入口で液体の排出流路への流入を開放または遮断することができ、第二バルブが閉弁しているときに液体が滞留する部分が生じることを防ぐことができる。
【００１４】
請求項５の発明によれば、前記第二弁体が前記分岐流路側開口に向かって先細りとなるテーパ形状の先端部を有していることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置が提供される。
【００１５】
すなわち、請求項５の発明では、第二弁体が分岐流路側開口に向かって先細りとなるテーパ形状の先端部を有しているので、第二弁体の分岐流路側開口への挿入量を調節することによって、分岐流路側開口の開口面積を調整することができ、液体が吐出流路から排出流路に流入する液体の流量を調整することができる。
【００１６】
請求項６の発明によれば、前記バルブ本体が一つのベースブロックから形成され、前記入口流路側開口が第一弁体によって開閉され、前記入口流路側開口が前記第一バルブ側弁室の底部中央に設けられ、前記分岐流路側開口が前記第二バルブ側弁室の底部中央に設けられ、前記第一駆動部および前記第二駆動部はそれぞれの軸線が前記連通流路および前記出口流路の流路軸線に直交するように配置され、前記分岐流路が前記連通流路および前記出口流路の流路軸線を挟み前記第二弁体と対向する方向に配置され、前記第一駆動部が、上下方向に延在する第一シリンダと、前記第一シリンダ内を上下動可能に配置された第一ピストンと、を備え、前記第一ピストンには、前記第一シリンダの前記バルブ本体側に配置された第一ダイヤフラム押さえを貫通し、先端部に前記第一弁体が接続される下軸部が設けられ、前記第一シリンダには、前記第一シリンダの外部と、前記第一ダイヤフラム押さえの上端面と前記第一シリンダの内周面と前記第一ピストンの下端面とで形成された空間または前記第一シリンダの外部と前記第一シリンダの天井面及び内周面と前記第一ピストンの上端面とで形成された空間の少なくとも一方に通気口が設けられ、前記第二駆動部が、上下方向に延在する第二シリンダと、前記第二シリンダ内を上下動可能に配置された第二ピストンと、を備え、前記第二ピストンには、前記第二シリンダの前記バルブ本体側に配置された第二ダイヤフラム押さえを貫通し、先端部に前記第二弁体が接続される下軸部が設けられ、前記第二シリンダには、前記第二シリンダの外部と、前記第二ダイヤフラム押さえの上端面と前記第二シリンダの内周面と前記第二ピストンの下端面とで形成された空間または前記第二シリンダの外部と前記第二シリンダの天井面及び内周面と前記第二ピストンの上端面とで形成された空間の少なくとも一方に通気口が設けられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の液体吐出装置が提供される。
【００１７】
すなわち、請求項６の発明では、マニホールドバルブの構成を簡単かつコンパクトな構成にすることができる。
【００１８】
請求項７の発明によれば、前記第一シリンダの前記通気口に、前記通気口を通過する空気の流量を調整する流量調整手段が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出装置が提供される。
【００１９】
すなわち、請求項７の発明では、第一バルブを緩やかに閉弁することができるので、第一バルブを急激に閉弁したときに吐出流路内の液体が吐出開口側に付勢されるのを防ぐことができ、吐出開口からの液だれを防止することができる。
【００２０】
請求項８の説明によれば、前記マニホールドバルブには、前記吐出流路から前記排出流路に向かって流れる液体の流量を調整する流量調整手段が設けられていることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の液体吐出装置が提供される。
【００２１】
すなわち、請求項８の発明では、吐出流路内の液体を排出流路側に緩やかに流すことができる。排出流路に向かって流れる吐出流路内の液体を緩やかに流すことによって、液体の液面が破壊されることを防ぐことができる。ここで、「液面の破壊」について説明する。まず、吐出流路内の液体がサイフォン効果を受け排出流路側に流れ始めるときに、吐出開口における液体の液面は流路軸線に略直交するように形成されている。液体が排出流路側に流れているときの液面は、液体が排出流路側に流れ始めるときと同様の状態（すなわち、液面が流路軸線に略直交している状態）であることが望ましい。しかしながら、液体が急激に流れると、流路中心付近の液体と流路内周面付近の液体との流速差や、流路の起伏などによって、液面が流路軸線に対して傾斜して形成されるようになる。液面の傾斜が大きくなると、液面が流路軸線方向に間延びし、流路の径方向の一方には液体が、他方には空気が偏って存在するようになる。従って、「液面の破壊」とは、液面が流路軸線方向に間延びした状態になることをいう。液体の液面が破壊されることを防ぐことによって、液体がサイフォン効果を効果的に受けることができ、流路内に空気だまりが生じにくくすることができる。また、液体を緩やかに流すことによって、液体の吐出と停止を繰り返す場合には、排出流路に向かって流れる液体の液面が吐出流路内に存在する間に、液体の吐出を再開することが容易になり、液体を再吐出するまでのタイムラグを短くすることができる。また、マニホールドバルブの外部に流量調整手段を設ける場合に比べて、流量調整手段の設置のために必要なスペースを小さくすることができる。
【００２２】
請求項９の発明によれば、前記第二バルブには、前記吐出流路から前記排出流路に向かって流れる液体の流量を調整する流量調整手段である開度調整用ステムが設けられており、前記開度調整用ステムは、前記第二シリンダ内を上下動可能に配置され、前記第二シリンダに設けられた雌ネジ部と螺合する雄ネジ部を有する軸部と、前記第二バルブが開弁しているときに前記第二ピストンの上端面と当接する係合部とが設けられていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の液体吐出装置が提供される。
【００２３】
すなわち、請求項９の発明では、簡単な構成を用いて容易に吐出流路から排出流路に流入する液体の流量を調整することができる。
【００２４】
請求項１０の発明によれば、前記第一バルブと前記第二バルブが別体であり、離間して配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置が提供される。
【００２５】
すなわち、請求項１０の発明では、第一バルブと第二バルブを配置する場所を臨機応変に設計することができる。
【００２６】
請求項１１の発明によれば、前記第一バルブと前記第二バルブとが一体的に結合され、一つの弁体で、前記供給流路と前記吐出流路との間の前記液体の流通を開放し、かつ前記吐出流路と前記排出流路との間の前記液体の流通を遮断した状態と、前記供給流路と前記吐出流路との間の前記液体の流通を遮断し、かつ前記吐出流路と前記排出流路との間の前記液体の流通を開放した状態とを切換える、一つの切換えバルブとして構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置が提供される。
【００２７】
すなわち、請求項１１の発明では、液だれを防止するために必要なバルブの数を減らすとともに、バルブを設置するためのスペースを小さくすることができる。また、一つの弁体を操作することで液だれを防止することができるので、バルブの操作が容易になる。
【００２８】
請求項１２の発明によれば、前記吐出流路または前記排出流路に液面計および流量計の少なくとも一つの計測器が配置され、前記計測器の測定結果に基づいて、前記第二バルブが前記吐出流路と前記排出流路との間の前記液体の流通を開放または遮断することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置が提供される。
【００２９】
すなわち、請求項１２の発明では、吐出流路内の液体を排出流路側に流すときに、液体の液面が移動を停止する位置や液体の流量を自在に制御することができる。液面計によって、排出流路側に移動する吐出流路内の液体の液面が移動を停止する位置を、吐出開口から可能な限り近い位置に制御することによって、吐出開口からの液だれを防止した上で、液体の吐出を停止した状態から吐出を再開するまでのタイムラグを小さくすることができる。また、流量計によって、吐出流路内の液体が排出流路側に流れる流量を制御することによって、液体の吐出量をより正確に管理することができる。
【００３０】
請求項１３の発明によれば、前記吐出開口に液面を有するように前記吐出流路の内部に満たされた液体がサイフォン効果によって前記排出開口側に流れるときに、前記液面が前記第二バルブに流入する前に、前記第二バルブが前記吐出流路と前記排出流路との間の前記液体の流通を遮断することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置が提供される。
【００３１】
すなわち、請求項１３の発明では、液体を再度吐出する操作において、液体の吐出を停止した状態から吐出を再開するまでのタイムラグを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１乃至請求項１３に記載の発明によれば、液体を吐出するための液体吐出装置に関し、余分なエネルギーを使用することがなく、液体の吐出を停止した後、速やかに吐出開口からの液だれを防止することができる液体吐出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１Ａ】満水状態にある本発明の第一の実施形態に係る液体吐出装置の概略構成を示す図である。
【図１Ｂ】吐出状態にある本発明の第一の実施形態に係る液体吐出装置の概略構成を示す図である。
【図１Ｃ】停止状態にある本発明の第一の実施形態に係る液体吐出装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係る液体吐出装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第三の実施形態に係る液体吐出装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第三の実施形態に係る液体吐出装置に使用されるマニホールドバルブの概略構成を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第四の実施形態に係る液体吐出装置の概略構成を示す図である。
【図６】従来の液体吐出装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明するが、本発明がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００３５】
‐第一の実施形態‐
図１Ａ〜１Ｃを参照して、本発明の第一の実施形態に係る液体吐出装置について説明する。図１Ａ〜１Ｃは、第一の実施形態に係る液体吐出装置の概略構成を示す図である。第一の実施形態では、液体の供給源としての液体供給手段１と、液体供給手段１から供給された液体を移送する供給流路２と、吐出開口１３を有する吐出流路３と、供給流路２と吐出流路３に接続される第一バルブ５と、排出開口１４を有する排出流路４と、吐出流路３と排出流路４に接続される第二バルブ６とを備える。液体供給手段１はさらに、液体を貯留する液体タンク７と、液体を液体タンク７から供給流路２へ圧送する圧送手段８を含む。なお、第一の実施形態では、液体吐出装置は主に半導体製造装置の内部に配置され、対象物であるシリコンウエハ１２に液体であるフォトレジスト液を吐出する。
【００３６】
液体タンク７は、第一の実施形態ではポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥ）製であり、液体を貯留する容器である。また、液体タンク７には圧送手段８としてポンプが接続されている。圧送手段８は液体をユースポイント９に移送することができれば特に限定されず、ポンプの他に、例えば、液体タンク７内を空気や窒素ガス等で加圧して液体を圧送する装置などが挙げられる。ここで、ユースポイント９とは、供給流路２から吐出流路３を経て圧送されてきた液体が実際に使用される場所である。第一の実施形態では、ユースポイント９にはスピンチャック１０が配置され、スピンチャック１０の回転盤１１にはシリコンウエハ１２が戴置される。
【００３７】
供給流路２は、第一の実施形態ではテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（以下、ＰＦＡ）製のチューブで形成されている。供給流路２の一端部は圧送手段８に接続され、他端部は第一バルブ５に接続されている。吐出流路３は第一の実施形態ではＰＦＡ製のチューブで形成され、途中で二方向に分岐している。吐出流路３の一端部は第一バルブ５に接続され、分岐した吐出流路３の一方の他端部は第二バルブ６に接続され、他方の他端部は液体をシリコンウエハ１２に対して吐出する吐出開口１３となる。排出流路４は第一の実施形態ではＰＦＡ製のチューブで形成されている。排出流路４の一端部には、排出流路入口側開口１５が形成され、他端部には排出開口１４が形成されている。排出流路４の排出流路入口側開口１５は第二バルブ６に接続され、排出開口１４は液体タンク７に接続されている。ここで、吐出流路３の吐出開口１３は排出流路４の排出開口１４および排出流路入口側開口１５よりも高い位置に配置されている。第一バルブ５は、第一の実施形態では電動式のダイヤフラムバルブであり、供給流路２と吐出流路３とに接続されている。第一バルブ５は制御部（図示せず）によって弁開度が制御され、供給流路２と吐出流路３との間の液体の流通を開放または遮断する。第二バルブ６は、第一の実施形態では電動式のダイヤフラムバルブであり、吐出流路３と排出流路４とに接続されている。第二バルブ６は、制御部（図示せず）によって弁開度が制御され、吐出流路３と排出流路４との間の液体の流通を開放または遮断する。
【００３８】
次に、図１Ａ〜１Ｃを用いて本発明の第一の実施形態に係る液体吐出装置の作用について説明する。
【００３９】
まず、液体吐出装置内の全ての流路が液体で満たされる状況について説明する。図１Ａは、第一の実施形態に係る液体吐出装置の全ての流路に液体が略満水状態で満たされた状態を示している。図１Ａにおいて、第一バルブ５は開弁状態である。すなわち、供給流路２と吐出流路３とが連通した状態である。第二バルブ６は開弁状態である。すなわち、吐出流路３と排出流路４とが連通した状態である。液体は液体吐出装置内を図１Ａ中の矢印のとおり略満水状態で流れる。液体は液体タンク７から圧送手段８により供給流路２に圧送され、第一バルブ５に到達する。さらに、液体は第一バルブ５を経て、吐出流路３に流入する。吐出流路３に流入した液体は分岐点で二つの方向に分岐され、一方の流路では、液体が吐出流路３内を吐出開口１３へと流れ、他方の流路では、第二バルブ６を経て、排出流路４内を排出開口１４へと流れる。排出流路４内が液体で満たされたら第二バルブ６を閉弁する。このとき、排出流路４内は略満水状態に保たれ、排出開口１４付近に液面が形成される。同様に、供給流路２および吐出流路３が液体で満たされたら第一バルブ５を閉弁する。このとき、供給流路２および吐出流路３は略満水状態であり、吐出開口１３付近に液面が形成される。
【００４０】
次に、液体が吐出される状況を説明する。図１Ｂは第一の実施形態に係る液体吐出装置の吐出状態を示している。図１Ｂにおいて、第一バルブ５は開弁状態である。すなわち、供給流路２と吐出流路３とが連通した状態である。第二バルブ６は閉弁状態である。すなわち、吐出流路３と排出流路４との連通が遮断された状態である。液体供給手段１によって圧送された液体は液体吐出装置内を図１Ｂ中の矢印のとおり流れ、吐出開口１３からシリコンウエハ１２に吐出される。
【００４１】
次に、液体の吐出が停止される状況を説明する。図１Ｃは第一の実施形態に係る液体吐出装置の停止状態を示している。図１Ｃにおいて、第一バルブ５は閉弁状態である。すなわち、供給流路２と吐出流路３との連通が遮断された状態であり、供給流路２から吐出流路３への液体の供給が停止される。図１Ｃにおいて、第二バルブ６は開弁状態である。第二バルブ６は、第一バルブ５を閉弁するのと同時またはほぼ同時に開弁され、吐出流路３と排出流路４とを連通させる。第一バルブ５が閉弁された直後は、吐出流路３内の液体は吐出開口１３に向かって流れようとする。しかしながら、吐出開口１３は排出開口１４よりも高い位置に配置されており、第二バルブ６が開弁されると、吐出流路３および排出流路４内に略満水状態で存在する液体はサイフォン効果の作用を受ける。サイフォン効果を受けた液体は、重力の影響を受け、図１Ｃ中の矢印のように排出開口１４側に流れる。このとき、吐出開口１３付近の液面は排出流路４に向かって速やかに移動するので、シリコンウエハ１２への液体の吐出停止後の吐出開口１３からユースポイント９への液だれを速やかに防止することができる。吐出開口１３からの液だれを防止することによって、シリコンウエハ１２などの対象物に対して液体を均一に吐出することができる。また、吐出開口１３付近の液体がサイフォン効果によって排出流路４側に流れることから、排出流路４側を減圧させる装置の必要がなく、液体吐出装置の構成を簡素化するとともに、設備投資負担の軽減および省エネルギー化を達成することができる。また、吐出開口１３付近の液体を排出流路４に向かって移動させるために、第二バルブ６の排出流路４側を減圧させる必要がないので、排出流路４側への液体の移動に及ぼす圧力損失の影響を小さくすることができ、吐出流路３を設計するときの自由度を高めることができる。また、吐出開口１３付近の液体がサイフォン効果によって排出流路４側に流れることから、排出流路４側に流れる液体の体積に係る制約を受けにくく、吐出開口１３付近の液面を確実に排出流路４側に移動させることができる。
【００４２】
ここで、排出流路入口側開口１５が吐出開口１３よりも低い位置に配置されていると、排出流路入口側開口１５よりも吐出流路３側が液体で満たされていれば、サイフォン効果を発現させることができるので、より効果的に吐出開口１３からの液だれを防止することができる。この場合、図１Ａで説明された状況、すなわち、排出流路４内を液体で満たすことを行わなくても、吐出開口１３からの液だれを防止することができる。また、サイフォン効果を用いて、より効果的に吐出開口１３からの液だれを防止するためには、排出開口１４が排出流路入口側開口１５よりも低い位置に配置されていることが望ましい。また、吐出開口１３から排出開口１４にかけての流路が、流路内に存在する液体の高い位置の液面が常に吐出開口１３側に存在し、低い位置の液面が常に排出開口１４側に存在するようにすることが望ましい。吐出開口１３側の液面が常に高い位置に存在するようにすることによって、液体が吐出開口１３から排出開口１４にかけて流れるときに、液体の流れが不用意に停滞することを防ぐことができる。吐出流路３および排出流路４の設計は、サイフォン効果によって吐出開口１３からの液だれを防ぐことができれば、特に限定されることはなく、例えば、流路の途中に起伏があったり、排出開口１４が液体タンク７内で接液していたりしてもよい。
【００４３】
第一の実施形態では、第一バルブ５と第二バルブ６が別体で構成され、かつ離間して配置されているので、第一バルブ５と第二バルブ６とを周囲の状況に応じて臨機応変に配置することができる。第一の実施形態では、第一バルブ５と第二バルブ６に電動式のバルブが用いられているが、バルブの駆動方式は、空動式でも、手動式でもよく、特に限定されない。また、第一の実施形態では、第一バルブ５と第二バルブ６とが連動して作動している。第一バルブ５と第二バルブ６とを連動させることは、吐出開口１３からの液だれを安定的に防止することができるので好適である。第一の実施形態では、第一バルブ５を閉弁するのとほぼ同時に第二バルブ６が開弁するように設定されているが、第一バルブ５と第二バルブ６が連動するタイミングは特に限定されない。例えば、液だれをより確実に防止するために、第一バルブ５が閉弁する動作の途中で、第二バルブ６を開弁する動作を開始させ、液体の吐出を停止する少し前に、供給流路２から排出流路４への流れを予め設けておいてもよい。また、第一の実施形態において、第一バルブ５、第二バルブ６はともにダイヤフラムバルブであるが、液体の流通を開放または遮断することができればよく、特に限定されない。ダイヤフラムバルブの他には、ボールバルブ、バタフライバルブ、ストップバルブ、ゲートバルブ、ニードルバルブなどが挙げられる。すなわち、サックバック機能を有していない、単純な構成のバルブを用いて吐出開口１３からの液だれを確実に防ぐことができる。
【００４４】
‐第二の実施形態‐
図２を参照して、本発明の第二の実施形態に係る液体吐出装置について説明する。図２は、第二の実施形態に係る液体吐出装置の概略構成を示す図である。第二の実施形態が第一の実施形態と異なる点は、液体吐出装置内の流路に、エア抜き機構２１と、定圧弁２２と、液面レベルセンサ２３と、流量計２４と、オリフィス２５とを備えたことである。なお、第一の実施形態と同一の機能を有する箇所には同一の符号を付し、以下では第一の実施形態との相違点を主に説明する。
【００４５】
エア抜き機構２１は例えばエア抜き弁である。エア抜き機構２１は、液体吐出装置内に空気が滞留し、サイフォン効果の発現を妨げることを防ぐために、供給流路２の途中に配置されている。定圧弁２２は、吐出流路３内の圧力を一定圧力に保つために、供給流路２の途中に配置されている。液面レベルセンサ２３は、例えば、静電容量型の近接センサである。液面レベルセンサ２３は、吐出流路３内の液面レベルの位置を検出する液面計として吐出流路３に配置されている。液面レベルセンサ２３は、吐出流路３内の液面が液面レベルセンサ２３の取り付け位置よりも排出流路４側に移動したことを検出し、その検出信号を制御部（図示せず）に出力する。流量計２４は例えば超音波流量計である。流量計２４は、吐出流路３から排出流路４に流入する液体の流量および積算流量を検出するために、吐出流路３に配置されている。流量計２４は、吐出流路３内の液体が排出流路４側に流れるときの流量および積算流量を検出し、その検出信号を制御部（図示せず）に出力する。オリフィス２５は、円環形状に形成されたＰＴＦＥ製の板がユニオン継手に内蔵されたものである。オリフィス２５は、吐出流路３から排出流路４に流入する液体の流量を制限するために、排出流路４の排出流路入口側開口１５付近に配置されている。オリフィス２５は、円環形状に形成された板を交換することによって、容易に流量を調整することができる。
【００４６】
次に、図２を用いて、本発明の第二の実施形態に係る液体吐出装置の作用について説明する。
【００４７】
液体供給手段１によって圧送された液体は、液体吐出装置内を図２中の実線の矢印のとおり流れ、吐出開口１３からシリコンウエハ１２に吐出される。液体タンク７から液体を圧送するときに、液体吐出装置内に空気が混入することがあるが、混入した空気はエア抜き機構２１に集められ、液体吐出装置外に排出される。それにより、吐出流路３内に空気が滞留することを防ぐことによって、効果的にサイフォン効果を発現させることができる。圧送手段８であるポンプによって供給流路２に圧送された液体は、圧力変動を伴って下流側に流れていくが、定圧弁２２を通過することによって一定圧力に調整される。液体が一定圧力に調整されて吐出流路３を流れることから、シリコンウエハ１２に吐出される液体の流量を精密に制御することができる。第二の実施形態では、エア抜き機構２１を独立して配置しているが、第一バルブ５の内部に一体的に配置してもよい。
【００４８】
液体の吐出を停止するために、第一バルブ５が閉弁され、第二バルブ６が開弁されると、吐出流路３内の液体がサイフォン効果により図２中の破線の矢印のとおり排出開口１４に向かって流れる。このとき、液面レベルセンサ２３が、吐出開口１３に形成されていた液面が液面レベルセンサ２３の取り付け位置に達したことを検出すると、その検出信号が制御部（図示せず）に出力され、第二バルブ６が閉弁される。第二バルブ６が閉弁されると液体が排出開口１４に向かって流れなくなる。このように、液面レベルセンサ２３を用いて、吐出停止時に吐出開口１３に形成されていた液面がサイフォン効果によって、排出流路４側に移動する量（以下、戻り量と記す）や液面が停止する位置（以下、停止位置と記す）を自在に制御することができる。戻り量を小さくし、吐出開口１３の近くに停止位置を設定することによって、液だれを防ぐとともに、シリコンウエハ１２への吐出を再開するときに、速やかに吐出することができ、タイムラグを小さくすることができる。液面レベルセンサ２３は液面の位置を直接的に検出することができるので、特に停止位置を制御するときに好適である。第二の実施形態では、一つの液面レベルセンサ２３で停止位置を制御しているが、複数の液面レベルセンサ２３を用いてもよい。例えば、複数種の液体を使用する場合は、液体の性状に合わせて停止位置を変化させてもよい。
【００４９】
戻り量や停止位置の制御は流量計２４によっても行うことができる。吐出流路３内の液体がサイフォン効果により排出開口１４に流れるときに、流量計２４を通過した液体の積算流量が検出される。そして、積算流量が所定の値に達したら、その検出信号が制御部（図示せず）に出力され、第二バルブ６が閉弁される。第二の実施形態では、液面レベルセンサ２３が作動しなかったときに、流量計２４からの検出信号を制御部（図示せず）に出力する。このように、液面レベルセンサ２３と流量計２４の二つを吐出流路３に配置することによって、安定的に戻り量や停止位置を制御することができる。流量計２４は液体の流量を直接的に検出することができるので、特に吐出量を管理するときに好適である。また、流量計２４は、オリフィス２５の孔径を調整するときに、流量計２４で検出された流量を目安にすることができる。
【００５０】
第二の実施形態では、戻り量や停止位置の制御は液面レベルセンサ２３と流量計２４を用いて行われているが、サイフォン効果により吐出流路３から排出開口１４に向かって流れる液体の流れを止めることができれば、どのような方法でもよく、特に限定されることはない。例えば、第二バルブ６が開弁してから所定時間経過後に自動で閉弁するようにしてもよい。第二バルブ６が開弁してから短時間で閉弁すると、停止位置が吐出開口１３から近くなるので、吐出を再開するときにライムラグを小さくすることができる。また、液体の吐出と停止を頻繁に繰り返すような場合は、第一バルブ５と第二バルブ６をともに短時間で開閉操作すると好適である。
【００５１】
液体がオリフィス２５を流れると、液体の流れを緩やかにすることができる。すなわち、液体が吐出流路３から排出開口１４に向かって流れるときの流速を遅くすることができる。吐出流路３から排出開口１４に向かって流れる液体の流速を遅くすると、液体の液面が破壊されることを防ぐことができる。液面の破壊を防ぐことによって、サイフォン効果の発現を阻害されたり、流路内に空気だまりを生じさせたりすることを防ぐことができ、液体にサイフォン効果を効果的に作用させることができる。また、吐出流路３から排出開口１４に向かって流れる液体の流速を遅くすると、液面レベルセンサ２３や流量計２４を用いた戻り量の制御をより精密に行うことができる。また、吐出流路３から排出開口１４に向かって流れる液体の流速を遅くすると、液面レベルセンサ２３や流量計２４を配置していなくても、液面の停止位置を容易に吐出開口１３近傍にあわせることができる。停止位置が吐出開口１３から近くなると、吐出を再開するときのタイムラグを小さくすることができる。第二の実施形態では、ユニオン継手に円環形状に形成された板を内蔵したものがオリフィス２５として使用されているが、流量調整弁などを新たに設置してもよく、流量を制限することができれば、特に限定されない。第二の実施形態において、液体の吐出及び停止の状況は第一の実施形態と同様なので説明を省略する。また、吐出停止時の吐出開口１３からの液だれを速やかに防ぐ作用は、第一の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００５２】
‐第三の実施形態‐
図３、４を参照して、本発明の第三の実施形態に係る液体吐出装置について説明する。図３は、第三の実施形態に係る液体吐出装置の概略構成を示す図である。第三の実施形態が第一の実施形態および第二の実施形態と異なる点は、第一バルブ５と第二バルブ６とが一体的に結合され、一つのマニホールドバルブとして構成されていることである。図４は、第三の実施形態に係る液体吐出装置に用いられるマニホールドバルブの概略構成を示す縦断面図である。なお、第一の実施形態および第二の実施形態と同一の機能を有する箇所には同一の符号を付し、以下では第一の実施形態および第二の実施形態との相違点を主に説明する。
【００５３】
図３、図４に示されるように、マニホールドバルブ３１は第一バルブ５と第二バルブ６とが一体的に結合されたものである。第三の実施形態では、第一バルブ５と第二バルブ６とがマニホールドバルブ３１に変更されたことによって、第一バルブ５と第二バルブ６とを設置するために必要なスペースを小さくすることができる。図４を参照して、マニホールドバルブ３１の詳細な構成について説明する。マニホールドバルブ３１は主にバルブ本体３２、シリンダ本体５１ａ、５１ｂ、ピストン６１ａ、６１ｂ、ダイヤフラム押さえ７１ａ、７１ｂ、弁体８１ａ、８１ｂ、を備え、バルブ本体３２とシリンダ本体５１ａ、５１ｂはピストン６１ａ、６１ｂ、ダイヤフラム押さえ７１ａ、７１ｂ、弁体８１ａ、８１ｂを介在させた状態で、ボルト、ナット（図示せず）で固定されている。なお、図４において、上方向とはシリンダ本体５１ａ、５１ｂ側の方向であり、下方向とはバルブ本体３２側の方向である。
【００５４】
バルブ本体３２は例えばＰＴＦＥ製であり、略ブロック形状に形成されている。バルブ本体３２の上部には、第一穴部３３ａと第二穴部３３ｂが形成されている。第一穴部３３ａの直径は、第一弁体８１ａの弁体部８２ａおよび第一穴部３３ａの底部中央に設けられた入口流路側開口３４の直径より大きく形成されている。同様に、第二穴部３３ｂの直径は、第二弁体８１ｂおよび第二穴部３３ｂの底部中央に設けられた段差部４８と分岐流路側開口３５の直径より大きく形成されている。第一穴部３３ａと第一弁体８１ａとで形成される空間が第一バルブ側弁室３６ａとなり、入口流路側開口３４の周縁部は第一弁体８１ａの弁体部８２ａが圧接、離間される第一弁座３７ａとなる。同様に、第二穴部３３ｂと第二弁体８１ｂの弁体部８２ｂとで形成される空間が第二バルブ側弁室３６ｂとなり、段差部４８の周縁部は第二弁体８１ｂが圧接、離間される第二弁座３７ｂとなる。第一バルブ側弁室３６ａの内周面には連通流路側第一開口３９ａが設けられ、第二バルブ側弁室３６ｂの内周面には連通流路側第二開口３９ｂが設けられている。連通流路側第一開口３９ａと連通流路側第二開口３９ｂには連通流路３８が接続され、第一バルブ側弁室３６ａと第二バルブ側弁室３６ｂとが連通されている。第一穴部３３ａと第二穴部３３ｂの周縁部にはそれぞれの中心軸と同じ中心軸を有する環状突起部４９ａ、４９ｂと、環状突起部よりも大径の環状溝部５０ａ、５０ｂが形成されている。
【００５５】
バルブ本体３２の一端面には入口開口４１が形成され、他端面には出口開口４２と分岐開口４３が形成されている。分岐開口４３は出口開口４２よりも小径に形成されている。入口開口４１には入口流路４４が連通し、入口流路４４は入口流路側開口３４に連通している。入口流路４４は入口開口４１の周辺に突出して形成された接続部４０ａで供給流路２に接続している。出口開口４２には出口流路４５が連通し、出口流路４５は第二穴部３３ｂの内周面に形成された出口流路側開口４６に連通している。出口流路４５は連通流路３８と同一の流路軸線上に配置されている。出口流路４５は出口開口４２の周辺に突出して形成された接続部４０ｂで吐出流路３に接続している。出口流路４５の内径は吐出流路３の内径とほぼ同じ内径に形成されている。分岐開口４３には分岐流路４７が連通し、分岐流路４７は分岐流路側開口３５に連通している。分岐流路４７は連通流路３８および出口流路４５の間であって第二弁体８１ｂに対向する位置に配置されている。分岐流路４７は分岐開口４３の周辺に突出して形成された接続部４０ｃで排出流路４に接続している。分岐流路４７の第二バルブ側弁室３６ｂ側の内径は出口流路４５とほぼ同じ内径に形成されている。分岐流路４７の分岐開口４３側の内径は出口流路４５よりも小さい内径、かつ排出流路４とほぼ同じまたはこれよりも大きい内径に形成されている。マニホールドバルブ内の流路（入口流路４４、出口流路４５、分岐流路４７）とマニホールドバルブ外の流路（供給流路２、吐出流路３、排出流路４）との接続は特に限定されることはなく、一般的な接続方法によって接続される。
【００５６】
次に、図４を参照して、第一バルブ５の第一弁体８１ａを駆動するための、第一シリンダ本体５１ａ、ピストン６１ａおよびダイヤフラム押さえ７１ａを具備する第一駆動部の詳細な構成について説明する。ここで、第一駆動部の軸線は連通流路３８および出口流路４５の流路軸線に直交するように配置されている。
【００５７】
第一シリンダ本体５１ａは例えばＰＴＦＥ製であり、略四角柱形状に形成されている。第一シリンダ本体５１ａの下部には大径円筒穴部５２ａが形成されており、大径円筒穴部５２ａの内部空間が円筒空間部５３ａとなる。大径円筒穴部５２ａの底面（図４では、上方向）には小径円筒穴部５４が形成されている。また、大径円筒穴部５２ａの底面には、小径円筒穴部５４の中心軸と同じ中心軸を有する円環状穴部５５ａが形成されている。円環状穴部５５ａには第一ピストン６１ａを下方向に付勢するバネが配置される。第一シリンダ本体５１ａの円筒空間部５３ａには第一ピストン６１ａが上下動可能に配置される。第一シリンダ本体５１ａの大径円筒穴部５２ａの底面および内周面と第一ピストン６１ａの外周面および第一ピストン６１ａの鍔部６２ａ上面とで区画される空間が上部空間５６ａとなる。同様に、大径円筒穴部５２ａの内周面と第一ピストン６１ａの外周面および第一ピストン６１ａの鍔部６２ａ下面と第一ダイヤフラム押さえ７１ａの上面とで区画される空間が下部空間５７ａとなる。第一シリンダ本体５１ａの上部には円環状穴部５５ａ、小径円筒穴部５４、下部空間５７ａにそれぞれ連通する通気口が形成されている。下部空間５７ａに連通する通気口には、下部空間５７ａから排気される空気の流量を調整する流量調節弁９５が配置されている。
【００５８】
第一ピストン６１ａは例えばＰＴＦＥ製である。第一ピストン６１ａは径方向に延設される鍔部６２ａと、鍔部６２ａ上面から突出する大径上軸部６３ａと、大径上軸部６３ａの上面から突出する小径上軸部６４ａと、鍔部６２ａ下面から突出する下軸部６５ａと、を有している。第一ピストン６１ａは第一シリンダ本体５１ａの円筒空間部５３ａ内を上下動自在に配置されている。鍔部６２ａは第一シリンダ本体５１ａの大径円筒穴部５２ａに摺動自在に形成され、鍔部６２ａの外周面にはＯリングが装着されている。小径上軸部６４ａは第一シリンダ本体５１ａの小径円筒穴部５４に摺動自在に形成されている。小径上軸部６４ａを小径円筒穴部５４に挿入することによって、第一ピストン６１ａの中心軸が傾くことを防ぐことができる。下軸部６５ａは第一ダイヤフラム押さえ７１ａの貫通孔に摺動自在に形成されている。下軸部６５ａの先端には雄ネジ部が形成され、第一弁体８１ａが螺着されている。
【００５９】
第一ダイヤフラム押さえ７１ａは例えばＰＴＦＥ製である。第一ダイヤフラム押さえ７１ａの中央には、内周面にＯリングが嵌着され、第一ピストン６１ａの軸部が水密状態で挿通される貫通孔が形成されている。第一ダイヤフラム押さえ７１ａの中部外周面には径方向に鍔部が延設されている。第一ダイヤフラム押さえ７１ａの上部外周面にはＯリングが嵌着されており、第一ダイヤフラム押さえ７１ａの上部が第一シリンダ本体５１ａの大径円筒穴部５２ａに水密状態で嵌挿される。第一ダイヤフラム押さえ７１ａの下部はバルブ本体３２の第一穴部３３ａに挿入される。第一ダイヤフラム押さえ７１ａは、第一ダイヤフラム押さえ７１ａとバルブ本体３２との間に第一弁体８１ａのダイヤフラム部８３ａを水密状態に挟持固定している。
【００６０】
第一弁体８１ａは例えばＰＴＦＥ製である。第一弁体８１ａの中央下面には下方に突出した弁体部８２ａが形成されている。弁体部８２ａの上部中央には第一ピストン６１ａの下軸部６５ａの雄ネジ部と螺着される雌ネジ部が形成されている。第一弁体８１ａは第一ピストン６１ａの上下動に伴って、上下に移動可能でありバルブ本体３２の第一弁座３７ａに圧接、離間され、入口流路４４から連通流路３８に流れる流体の遮断あるいは開放が行なわれる。第一弁体８１ａの弁体部８２ａの上面周縁部からダイヤフラム部８３ａが延設されている。ダイヤフラム部８３ａは鉛直方向と水平方向の両方に延伸しており、全体として弁体部８２ａから上方向に広がるすり鉢形状に形成されている。
【００６１】
次に、図４を参照して、第二バルブ６の第二弁体８１ｂを駆動するための、第二シリンダ本体５１ｂ、第二ピストン６１ｂ、第二ダイヤフラム押さえ７１ｂおよび開度調整用ステム９１を具備する第二駆動部の詳細な構成について説明する。ここで、第二駆動部の軸線は連通流路３８および出口流路４５の流路軸線に直交するように構成されている。なお、以下では第一駆動部との相違点を主に説明する。
【００６２】
第二シリンダ本体５１ｂの内部には大径円筒穴部５２ｂが形成されている。大径円筒穴部５２ｂの底面（図４では、上方向）には、第二シリンダ本体５１ｂの外部と連通し、開度調整用ステム９１が螺着される雌ネジ部が形成されている。その他の第二シリンダ本体５１ｂの構成は第一シリンダ本体５１ａと同様の構成である。すなわち、内部には円環状穴部５５ｂが形成されている。また、第二ピストン６１ｂと第二弁体８１ｂとで上部空間５６ｂ、下部空間５７ｂが形成されている。また、外周面には円環状穴部５５ｂ、下部空間５７ｂにそれぞれ連通する通気口が形成されている。また、円筒空間部５３ｂには第二ピストン６１ｂが上下動自在に配置される。
【００６３】
第二ピストン６１ｂの鍔部６２ｂの上面は平坦に形成されている。鍔部６２ｂ上面には、開度調整用ステム９１の係合部９４を受容する受容部が形成されている。その他の第二ピストン６１ｂの構成は第一ピストン６１ａと同様の構成である。すなわち、下部には第二ダイヤフラム押さえ７１ｂの貫通孔を水密状態で挿通される下軸部６５ｂが形成され、下軸部６５ｂの先端部には第二弁体８１ｂが接続されている。
【００６４】
第二ダイヤフラム押さえ７１ｂは第一ダイヤフラム押さえ７１ａと同様に形成されている。すなわち、第二ダイヤフラム押さえ７１ｂには、中央に第二ピストン６１ｂの下軸部６５ｂが水密状態で挿通される貫通孔が形成され、その中部外周面に鍔部が延設されている。
【００６５】
第二弁体８１ｂは弁体部８２ｂが第一弁体８１ａとは異なる形状に形成されている。すなわち、弁体部８２ｂは下面中央部に突設置され下方向にすぼまるニードル部８４ｂを有している。また、弁体部８２ｂの下面には第二弁座３７ｂに圧接、離間する傾斜面が形成されている。弁体部８２ｂの下面に形成された傾斜面は、弁体部８２ｂの外周縁から中心に向かって下方向に傾斜している。また、弁体部８２ａは連通流路３８と出口流路４５との間の連通状態を遮断することのない形状に形成されている。第二弁体８１ｂのその他の部位は第一弁体８１ａと同様に形成され、第二弁体８１ｂの弁体部８２ｂにはダイヤフラム部８３ｂが延設されている。
【００６６】
開度調整用ステム９１は例えばポリプロピレン（以下、ＰＰ）製である。開度調整用ステム９１は、第二シリンダ本体５１ｂの円筒空間部５３ｂを自在に上下動できるように配置されている。開度調整用ステム９１の上部には、第二シリンダ本体５１ｂに設けられた雌ネジ部に螺合される雄ネジ部が形成された軸部９２が設けられている。開度調整用ステム９１の下部には、第二バルブ６が開弁しているときに軸部９２の下部から径方向に延設され第二ピストン６１ｂの上面に当接する係合部９４が設けられている。開度調整用ステム９１の軸部９２には、第二シリンダ本体５１ｂに螺着された後、開度固定ナット９３が装着される。
【００６７】
次に、図３および図４を用いて、本発明の第三の実施形態に係る液体吐出装置の作用について説明する。
【００６８】
液体タンク７から圧送手段８によって圧送された液体は供給流路２を流れ、定圧弁２２によって圧力を調整された状態でマニホールドバルブ３１の入口開口４１に流入する。第一バルブ５は下部空間５７ａに連通する通気口から下部空間５７ａに圧縮空気が給気され開弁している。入口開口４１に流入した液体は入口流路４４を経て入口流路側開口３４から第一バルブ側弁室３６ａに流入する。第一バルブ側弁室３６ａに流入した液体は連通流路側第一開口３９ａから連通流路３８に流れ、連通流路側第二開口３９ｂから第二バルブ側弁室３６ｂに流入する。第二バルブ６は下部空間５７ｂに連通する通気口に圧縮空気が給気されておらず閉弁している。第二弁体８１ｂは第二バルブ側弁室３６ｂよりも小径なので、液体は第二弁体８１ｂを迂回して流れ、出口流路側開口４６から出口流路４５に流入する。出口流路４５に流入した液体は、出口開口４２から吐出流路３に流入し、吐出開口１３からユースポイント９のシリコンウエハ１２に吐出される。このとき、出口流路４５の内径を吐出流路３の内径とほぼ同じか大きく形成すると、吐出流路３内に空気だまりが形成されにくくすることができる。
【００６９】
第三の実施形態では、第二バルブ側弁室３６ｂの内周面に連通流路３８と出口流路４５が同一軸線上に接続されている。また、第二バルブ側弁室３６ｂの底面に形成された分岐流路側開口３５の周縁部に第二弁座３７ｂが形成されている。分岐流路側開口３５の周縁部に第二弁座３７ｂを形成することによって、分岐流路４７の途中ではなく、分岐流路４７の入口で液体が排出流路４に流入することを開放または遮断することができる。従って、連通流路３８から出口流路４５までの流路が一続きの流路として構成され、第二バルブ６閉弁時に液体が滞留する部分が生じることを防ぐことができる。
【００７０】
次に、図３および図４を用いて液体の停止の状況について説明する。第一バルブ５の下部空間５７ａへの圧縮空気の給気が停止されると、第一シリンダ本体５１ａの円環状穴部５５ａに配置されたバネによって第一ピストン６１ａが下方向に付勢され、第一バルブ５が閉弁状態となる。下部空間５７ａに連通する通気口には下部空間５７ａから排気される空気の流量を調節する流量調節弁９５が配置されているので、第一ピストン６１ａを第一弁座３７ａに緩やかに着座させることができる。第一ピストン６１ａを緩やかに着座させることによって、第一ピストン６１ａが第一バルブ側弁室３６ａ内の液体を急激に連通流路３８側に押し出すことを防ぐことができ、吐出開口１３から急激に液体が押し出されるのを防ぐことができる。
【００７１】
第一バルブ５を閉弁する動作とほぼ同時に、第二バルブ６の下部空間５７ｂに連通する通気口から下部空間５７ｂに圧縮空気が給気され、第二バルブ６が速やかに開弁される。このとき、吐出開口１３に形成される液面が分岐流路側開口３５に形成される液面よりも高い位置に存在するので、第一弁体８１ａより下流側に満水状態で存在する液体はサイフォン効果によって分岐流路４７に流入する。第三の実施形態では、第一弁体８１ａが第一弁座３７ａに着座する前に、分岐流路側開口３５を開放しているので、第一バルブ５が完全に閉弁する前に、分岐流路４７に流入する液体の流れを形成することができる。予め分岐流路４７に流入する流れを形成することによって、吐出を停止した直後に、慣性によって吐出開口１３に向かう液体を円滑に分岐流路４７に向けることができ、吐出開口１３からの液だれを効果的に防止することができる。
【００７２】
第二バルブ６が開弁されると、吐出流路３内の液体の吐出開口１３付近の液面は排出流路４に向かって移動する。液面が液面レベルセンサ２３の取り付け位置に達すると、検出信号が制御部（図示せず）に出力される。制御部（図示せず）が検出信号を受信すると、下部空間５７ｂへの圧縮空気の給気が停止され、第二シリンダ本体５１ｂの円環状穴部５５ｂに配置されたバネによって、第二ピストン６１ｂが第二弁座３７ｂ方向に付勢される。第二ピストン６１ｂが第二弁座３７ｂに圧接されると第二バルブ６が閉弁状態となる。第二バルブ６が閉弁されると、吐出流路３内の液体の流れが停止し、液面は液面レベルセンサ２３の取り付け位置で停止する。
【００７３】
分岐流路４７に流入した液体は、分岐開口４３から排出流路４に流入し、排出開口１４から液体タンク７に流入する。このとき、分岐流路４７の分岐開口４３側の内径は第二バルブ側弁室３６ｂの内径より小さく形成されており、分岐流路４７から排出流路４に流入する液体の流量を小さくしている。分岐流路４７から排出流路４に流入する液体の流量を小さくすると、吐出流路３を流れる液体の流れを緩やかにすることができるので、液面の破壊を防ぐことができ、液体にサイフォン効果を効果的に作用させることができる。第三の実施形態では、分岐流路４７の分岐開口４３側を縮径しているが、分岐開口４３付近にオリフィス板を配置してもよい。また、分岐流路４７の内径を出口流路４５の内径とほぼ同じか小さく形成すると、液体が分岐流路４７に流入するときに、満水状態で流れやすくなる。また、分岐流路４７の内径を排出流路４の内径とほぼ同じか大きく形成すると、液体が分岐流路４７から排出流路４に流入するときに、排出流路４内に空気だまりが形成されにくくすることができる。
【００７４】
ここで、第二バルブ６の第二弁体８１ｂは開度調整用ステム９１によって上方向への移動を規制されている。第二弁体８１ｂの弁体部８２ｂのニードル部８４ｂは分岐流路４７に挿入されている。ニードル部８４ｂの分岐流路４７への挿入量を調節することによって、分岐流路側開口３５の開口面積を調整し、液体が吐出流路３から排出流路４に流入する液体の流量を調整することができる。第三の実施形態では、吐出流路３から分岐流路４７側に流れる液体の流量を小さくすることによって、吐出流路３を流れる液体の流速を遅くしている。吐出流路３を流れる液体の流速を遅くすることによって、液面の破壊を防ぐことができ、液体にサイフォン効果を効果的に作用させることができる。また、吐出流路３を流れる液体の流速を遅くすることによって、液面レベルセンサを用いた停止位置の管理が容易かつ正確になる。また、分岐流路側開口３５の開口面積を小さくすることによって、第二バルブ６を開弁したときに、分岐流路４７内から第二バルブ側弁室３６ｂに空気が混入するのを防ぐことができる。
【００７５】
第三の実施形態では、第二シリンダ本体５１ｂに螺着されている開度調整用ステム９１を上下動させることによって、第二バルブ６の開弁時における、ニードル部８４ｂの分岐流路４７への挿入量を調節している。ここで、開度調整用ステム９１と第二シリンダ本体５１ｂとの間に、外周面と内周面にピッチの異なるネジ部を有する筒体を介在させて差動ネジを構成すると、より精密に分岐流路側開口３５の開口面積を調整することができる。また、開度調整用ステム９１を用いなくても、第二バルブ６の下部空間５７ｂに圧縮空気を給気するときに、電空レギュレータを介して圧縮空気を給気することによって、ニードル部８４ｂの位置を調整することができる。電空レギュレータを用いると、遠隔操作によって、ニードル部８４ｂの位置を変化させることができるので、液種によってニードル部８４ｂの位置を容易に変えることができる。
【００７６】
第三の実施形態では、マニホールドバルブ３１に排出流路４を接続しているが、マニホールドバルブ３１の外部に直接液体を排出していいような場合は排出流路４を設けなくてもよい。このような場合は、マニホールドバルブ３１の分岐流路４７が排出流路４を兼ね、分岐開口４３が排出開口１４を兼ね、分岐流路側開口３５が排出流路入口側開口１５を兼ねるものとする。また、第三の実施形態では、第二バルブ側弁室３６ｂの底面が平坦に形成されているが、第二バルブ側弁室３６ｂの底面を分岐流路側開口３５の方向にすぼむ凹形状にして、液体が分岐流路４７に流入しやすくしてもよい。また、第二バルブ側弁室３６ｂの内周面や底面に溝を形成し、液体が第二バルブ側弁室３６ｂから分岐流路４７側に流れるときに、旋回流を発生させるようにしてもよい。また、第三の実施形態では、出口開口４２および分岐開口４３がそれぞれ一つの面に一つずつ設けられているが、出口開口４２および分岐開口４３をそれぞれバルブ本体３２の複数の面に設けてもよい。出口開口４２および分岐開口４３をバルブ本体３２の複数の面に設けることによって、サイフォン効果がより効果的に発現するように吐出流路３および排出流路４を配置することができる。
【００７７】
第三の実施形態では、バルブ本体３２は一つのベースブロックから形成されているが、二つのバルブのバルブ本体を直接的に一体化したものでもよい。例えば、二つのバルブ本体を接着や溶接によって接合したもの、バルブ本体に設けられたフェルールをクランプで連結したもの、などが挙げられる。また、第三の実施形態では、第一バルブ５および第二バルブ６ともに空動式の駆動部が逆作動（圧縮空気を給気したときに開弁状態となる）であるが、正作動（圧縮空気を給気したときに閉弁状態となる）、複動（開操作、閉操作のどちらにも給気が必要である）でもよく、特に限定されない。また、第三の実施形態のように、第一バルブ５と第二バルブ６とを一体的に結合し、一つのマニホールドバルブ３１にすると、第一バルブ５と第二バルブ６の動作を機械的に連動させたいときに、第一バルブ５と第二バルブ６とを連動させる機構をコンパクトに形成することができるので好適である。第三の実施形態において、液体の吐出及び停止の状況は第一の実施形態および第二の実施形態と同様なので説明を省略する。また、吐出停止時の吐出開口１３からの液だれを速やかに防ぐ作用は、第一の実施形態および第二の実施形態と同様なので説明を省略する。
【００７８】
‐第四の実施形態‐
図５を参照して、本発明の第四の実施形態に係る液体吐出装置について説明する。図５は、第四の実施形態に係る液体吐出装置の概略構成を示す図である。第四の実施形態が第一の実施形態と異なる点は、第一バルブ５と第二バルブ６とを一つの切換えバルブ１０１に置き換えたことである。なお、第一の実施形態と同一の機能を有する箇所には同一の符号を付し、以下では第一の実施形態との相違点を主に説明する。
【００７９】
切換えバルブ１０１は、例えば三方向ボールバルブであり、一つの弁体で複数の流路の連通状態を切換えることができるものである。切換えバルブ１０１は、液体が供給流路２と吐出流路３に流れることはできるが排出流路４に流入することはできない状態と、液体が吐出流路３から排出流路４に流れることはできるが供給流路２から吐出流路３および排出流路４に流入することはできない状態との二つの状態とに切換えることができる。第四の実施形態では、切換えバルブ１０１として三方向ボールバルブを用いているが、一つの弁体で複数の流路の連通状態を切換えることができれば、三方向バタフライバルブやその他公知の切換えバルブでもよく、特に限定されない。
【００８０】
次に、図５を用いて、本発明の第四の実施形態に係る液体吐出装置の作用について説明する。
【００８１】
まず、液体の吐出の状況を説明する。切換えバルブ１０１が、液体が供給流路２と吐出流路３に流れることはできるが排出流路４に流入することはできない状態にあると、液体供給手段１によって圧送された液体は図５中の実線矢印のとおりに流れ、吐出開口１３からシリコンウエハ１２に吐出される。切換えバルブ１０１が、液体が吐出流路３から排出流路４に流れることはできるが供給流路２から吐出流路３および排出流路４に流入することはできない状態に切換えられると、供給流路２から吐出流路３への液体の供給が停止される。ここで、吐出流路３内に略満水状態で存在する液体は、サイフォン効果により図５中の破線矢印のとおり排出流路４側に流れる。第四の実施形態において、吐出停止時の吐出開口１３からの液だれを速やかに防ぐ作用は、第一の実施形態と同様なので説明を省略する。第四の実施形態では、第一バルブ５と第二バルブ６とを一つの切換えバルブ１０１に置き換えることによって、バルブ類を設置するスペースを小さくすることができるとともに、バルブ類の操作を単純にすることができる。
【００８２】
第三の実施形態において、マニホールドバルブにおける、バルブ本体３２、シリンダ本体５１ａ、５１ｂ、ピストン６１ａ、６１ｂ、ダイヤフラム押さえ７１ａ、７１ｂおよび開度調整用ステム９１の材質は、使用する流体や環境に適した物性を有していれば特に限定されず、ＰＴＦＥ、ポリ塩化ビニル、ポリビニリデンフルオロライド、ポリエチレン、ＰＰ、ポリスチレン、ＰＦＡなどの樹脂、鉄、ステンレスなどの金属または合金、ガラスなどでもよく特に限定されない。
【００８３】
第三の実施形態において、マニホールドバルブにおける、弁体８１ａ、８１ｂの材質は、使用する流体や環境に適した物性を有していれば特に限定されず、ＰＴＦＥ、ポリ塩化ビニル、ＰＦＡなどの樹脂、フッ素ゴム、シリコンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、アクリルゴムなどのエラストマーを用いることができ、特に限定されることはない。
【００８４】
第一の実施形態から第四の実施形態では、液体吐出装置は半導体製造装置向けの液体吐出装置であり、吐出する液体としてフォトレジスト液が示され、液体を吐出する対象物としてシリコンウエハ１２が示されているが、液体を対象物に吐出する装置であれば使用用途は特に限定されない。その他の用途としては、化学薬品や医薬品を各種容器に吐出する用途、飲料水や液状食品を各種容器に吐出する用途、液体洗剤やシャンプー・リンスなどを各種容器に吐出する用途などが挙げられる。
【００８５】
なお、上記第一の実施形態から第四の実施形態を任意に組み合わせて液体吐出装置を構成してもよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施形態の液体吐出装置に限定されない。
【符号の説明】
【００８６】
１    液体供給手段
２    供給流路
３    吐出流路
４    排出流路
５    第一バルブ
６    第二バルブ
１３    吐出開口
１４    排出開口
１５    排出流路入口側開口
２３    液面レベルセンサ
２４    流量計
３１    マニホールドバルブ
３２    バルブ本体
３４    入口流路側開口
３５    分岐流路側開口
３６ａ    第一バルブ側弁室
３６ｂ    第二バルブ側弁室
３８    連通流路
４１    入口開口
４２    出口開口
４３    分岐開口
４４    入口流路
４５    出口流路
４６    出口流路側開口
４７    分岐流路
５１ａ    第一シリンダ本体
５１ｂ    第二シリンダ本体
６１ａ    第一ピストン
６１ｂ    第二ピストン
７１ａ    第一ダイヤフラム押さえ
７１ｂ    第二ダイヤフラム押さえ
８１ａ    第一弁体
８１ｂ    第二弁体
８２ａ、８２ｂ    弁体部
８３ａ、８３ｂ    ダイヤフラム部
８４ｂ    ニードル部
９１    開度調整用ステム
９５    流量調節弁
１０１    切換えバルブ
【図１Ａ】
0006478753.tif 000002
【図１Ｂ】
0006478753.tif 000003
【図１Ｃ】
0006478753.tif 000004
【図２】
0006478753.tif 000005
【図３】
0006478753.tif 000006
【図４】
0006478753.tif 000007
【図５】
0006478753.tif 000008
【図６】
0006478753.tif 000009