(57)【要約】【課題】バルブとフィルタを集積一体化することで、良好な圧力応答性及びコンパクトデザインを達成すると共に、フィルタ内に蓄積された気泡により吐出挙動が不安定になることを確実に抑制することにある。【解決手段】入口と出口を有するブロック体の内部にフィルタを収納し、入口とフィルタの一次側とをブロック体に形成した一次側流路で結び、かつ、出口とフィルタの二次側とをブロック体に形成した二次側流路で結ぶと共に、一次側流路を開閉する第一バルブをブロック体に搭載し、さらに、ブロック体には、フィルタの一次側領域に連通するエア抜き流路を形成し、エア抜き流路を開閉し、かつベント機構を有する第二バルブをブロック体に搭載したフィルタ付バルブユニットである。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口と出口を有するブロック体の内部にフィルタを収納し、前記入口と前記フィルタの一次側とを前記ブロック体に形成した一次側流路で結び、かつ、前記出口と前記フィルタの二次側とを前記ブロック体に形成した二次側流路で結ぶと共に、前記一次側流路を開閉する第一バルブを前記ブロック体に搭載し、さらに、前記ブロック体には、前記フィルタの一次側領域に連通するエア抜き流路を形成し、前記エア抜き流路を開閉し、かつベント機構を有する第二バルブを前記ブロック体に搭載したことを特徴とするフィルタ付バルブユニット。
【請求項２】
前記二次側流路には、二次側流路を開閉する機能、サックバック機能或は流路の開閉を調整して薬液の供給を制御する機能を有する第三バルブを前記ブロック体に搭載した請求項１に記載のフィルタ付バルブユニット。
【請求項３】
前記ブロック体は、入口ブロックと出口ブロックとをシール材またはシール機能を有する構造部を介して密封固定して構成され、かつ、前記ブロック体の入口と出口にチューブを接続する入口継手と出口継手をそれぞれ設けた請求項１又は２に記載のフィルタ付バルブユニット。
【請求項４】
前記ブロック体には、前記一次側流路と前記二次側流路に連通したフィルタ収納用の収納室を形成し、この収納室内には、連通部を有するケーシングで被覆した中空糸膜又は平膜から成るフィルタを設けた請求項１乃至３の何れか１項に記載のフィルタ付バルブユニット。
【請求項５】
前記ブロック体に設けた前記フィルタの取付姿勢を前記フィルタの二次側が上方に向く鉛直方向又は前記フィルタの二次側が上方に向けて傾斜する傾斜方向に設けると共に、前記エア抜き流路を前記フィルタの一次側領域内のエアが溜まる位置に設けた請求項１に記載のフィルタ付バルブユニット。
【請求項６】
前記入口ブロックと前記出口ブロックには、前記ブロック体を載置するためのベース体を取付けた請求項１乃至５の何れか１項に記載のフィルタ付バルブユニット。
【請求項７】
前記ブロック体にサックバック機構を搭載した請求項１乃至６の何れか１項に記載のフィルタ付バルブユニット。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項のフィルタ付バルブユニットを半導体製造プロセスに用いた薬液供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高純度薬品等の薬液供給装置に用いられるフィルタ付バルブユニットとその薬液供給装置に関し、例えば、半導体ウエハにレジストやシンナーを塗布するために用いられるコータデベロッパの薬液塗布ラインやウエハ洗浄装置の薬液供給ラインに用いられるフィルタ付バルブユニットで、薬液の清浄度を飛躍的に向上させたものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の薬液供給装置は、半導体製造工程、液晶基板製造工程、磁気ディスク製造工程、あるいは多層配線基板製造工程などの種々の製造工程において、フォトレジスト液、アルカリ系又は酸系の各種処理液、純水、洗浄液、あるいは有機溶剤などの各種の薬液をユースポイントに供給するために使用されており、例えば、半導体デバイスのフォトリソグラフィー工程で使用されるレジスト塗布装置や現像液供給装置がある。レジスト塗布装置は、スピンチャックに保持されて回転するウエハの中心部に所定量のレジスト液を吐出するもので、これによりウエハ表面に薄いレジスト膜が拡散するように塗布される。
【０００３】
通常、半導体製造工程で使用される薬液供給装置は、図８に示すように、薬液供給源であるタンク１側（上流側）から、薬液出口である吐出ノズル８側（下流側）へ向けて、タンク１、バルブ２、ポンプ３、バルブ４、フィルタ５、バルブ６、バルブ７、ノズル８をこの順に直列に連設して構成される。この構成により、タンク１に入った薬液をポンプ３によって吸引及び吐出し、フィルタ５によって異物を除去した後、バルブ６の開閉動作によりノズル８に供給されユースポイントに薬液が供給される。バルブ７は、サックバック機能を有しており、薬液の吐出が終了した後、サックバック動作を行いノズル８内に薬液を引き込んでユースポイントへの液ダレを防止する。
【０００４】
ユースポイントに供給される薬液には極めて高い清浄度が要求されるので、流路に介在するポンプ、バルブなどにも、高い清浄度のものが使用される。とくにフィルタは、高純度の薬液中に不純物として含有されるパーティクルを濾過する重要な機能を担っているので、薬液やバルブなどの機器の清浄度を高く維持するために不可欠である。
【０００５】
このような構成の薬液供給装置に関し、例えば特許文献１が提案されている。同文献は、図８と同様に構成された薬液供給装置において、フィルタの入口側に連通する排気流路を設け、この排気流路に所定の脱気弁を設けて、ポンプと各バルブが所定の連動をすることで、フィルタの濾過膜に付着した気泡の除去を可能としている。
【０００６】
一方で、薬液供給装置に使用する開閉弁として、弁と弁座との着座の際の発塵を抑制できるバルブを採用することで、薬液の清浄度の向上を図る手段も提案されている。例えば特許文献２では、弁機構体のピストン部を、第２ばねにより付勢される第２ピストン部と、この第２ピストン部に収納され第１ばねに付勢される第１ピストン部との２重構成とし、弁の弁座への付勢力が、着座に必要な力とシール性能に必要な力に分けられていることで、弁が弁座へ衝突する際の衝撃を所定程度に緩和し、着座による材料組織の剥離によるパーティクルの発生を低減するようにしたエア操作弁が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３８９０２２９号公報
【特許文献２】特許第５２２６０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、近年の半導体の微細化の進展に伴い、薬液供給も、極めて高精度にコントロールされる必要が生じてきていると共に、その清浄度への要求も益々高まってきている。そして、薬液供給はダイヤフラム弁やベローズ弁等のストップバルブにより制御されるが、近年では、この際のバルブの開閉動作に伴う極めて微細（約１０ｎｍ程度）なパーティクルの発塵までもが問題となっている。高度化している近年の半導体プロセスにおいては、このような僅かなパーティクルの存在によっても製品の歩留まり、信頼性に大きな影響を与えるためである。
【０００９】
この点で、特許文献１に示されるような薬液供給装置の構成では、図８に示すように、バルブ６がフィルタ５より下流側であるから、バルブ６の開閉動作で発生する微細なパーティクルをフィルタ５で捕捉して除去することは原理的に不可能である。その一方で、フィルタ５をバルブ６とバルブ７との間に設けることも可能であり、この場合は、フィルタ５がバルブ６の下流側となるから、バルブ６の開閉動作で生じるパーティクルをフィルタ５で捕捉することが可能となる。
【００１０】
しかしながら、フィルタ５をバルブ６の下流側に設けた場合は、通常、次のような問題が生じる。すなわちこの構成にした場合は、フィルタ５における圧力損失が生じたり、あるいは、フィルタ５の上流側で発生した気泡がフィルタ５内に蓄積することで、薬液の吐出挙動が不安定となり、必要なレベルの高精度な薬液供給量調整ができなくなる。また、フィルタ５内の残圧によりバルブ６を閉じた後に液ダレが生じる問題や、バルブ６とフィルタ５との接続部位が複雑化し、この接続部位に気泡が滞留し易くなる問題も生じる。さらに、フィルタ５に高い圧力を加えることができなくなるため初期エアパージに時間を要したり、フィルタ５とバルブ６との組み合わせが大型化し装置内にコンパクトに収まらなくなる問題も生じる。
【００１１】
また、特許文献２に示されるようなバルブの着座による発塵を抑制する開閉弁を薬液供給装置に使用しても、結局は弁座と弁との摺動・摩擦が不可避な構造であるから、パーティクルの発生を防ぐには限度があり、不十分である。このため、同文献のような開閉弁の使用のみをもって、近年薬液に要求されている極めて高いレベルの清浄度は実現し難い。さらに、このようなバルブは複雑な構造で高価であるから、使用した場合は薬液供給装置のコスト性やメンテナンス性も悪化する。このため根本的には、バルブの開閉動作によりパーティクルが発生する問題は、そのバルブの構造の改良により解決を図るより、そのバルブの下流側のフィルタによりパーティクルが確実に捕捉される構造により解決されるべきである。
【００１２】
そこで、本発明は上記問題点を解決するために開発されたものであり、その目的とするところは、バルブとフィルタを集積一体化することで、良好な圧力応答性及びコンパクトデザインを達成すると共に、フィルタ内に蓄積された気泡により吐出挙動が不安定になることを確実に抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、入口と出口を有するブロック体の内部にフィルタを収納し、入口とフィルタの一次側とをブロック体に形成した一次側流路で結び、かつ、出口とフィルタの二次側とをブロック体に形成した二次側流路で結ぶと共に、一次側流路を開閉する第一バルブをブロック体に搭載し、さらに、ブロック体には、フィルタの一次側領域に連通するエア抜き流路を形成し、エア抜き流路を開閉し、かつベント機構を有する第二バルブをブロック体に搭載したフィルタ付バルブユニットである。
【００１４】
請求項２に係る発明は、二次側流路には、二次側流路を開閉する機能、サックバック機能或は流路の開閉を調整して薬液の供給を制御する機能を有する第三バルブをブロック体に搭載したフィルタ付バルブユニットである。
【００１５】
請求項３に係る発明は、ブロック体は、入口ブロックと出口ブロックとをシール材またはシール機能を有する構造部を介して密封固定して構成され、かつ、ブロック体の入口と出口にチューブを接続する入口継手と出口継手をそれぞれ設けたフィルタ付バルブユニットである。
【００１６】
請求項４に係る発明は、ブロック体には、一次側流路と二次側流路に連通したフィルタ収納用の収納室を形成し、この収納室内には、連通部を有するケーシングで被覆した中空糸膜又は平膜から成るフィルタを設けたフィルタ付バルブユニットである。
【００１７】
請求項５に係る発明は、ブロック体に設けたフィルタの取付姿勢をフィルタの二次側が上方に向く鉛直方向又はフィルタの二次側が上方に向けて傾斜する傾斜方向に設けると共に、エア抜き流路をフィルタの一次側領域内のエアが溜まる位置に設けたフィルタ付バルブユニットである。
【００１８】
請求項６に係る発明は、入口ブロックと出口ブロックには、ブロック体を載置するためのベース体を取付けたフィルタ付バルブユニットである。
【００１９】
請求項７に係る発明は、ブロック体にサックバック機構を搭載したフィルタ付バルブユニットである。
【００２０】
請求項８に係る発明は、本発明のフィルタ付バルブユニットを半導体製造プロセスに用いた薬液供給装置である。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明によると、ブロック体の内部に収納したフィルタの一次側に第一バルブを設け、かつフィルタの一次側領域にエア抜き流路を開閉する第二バルブを設けて一体集積化したので、第一バルブとフィルタを近接して一体化させることにより、開閉に伴い発生するパーティクルをフィルタで確実に捕捉し、第一バルブの挙動がフィルタに伝わりやすく、吐出挙動が安定化し、高い清浄度の薬液を供給でき、しかも、デッドボリュームを最小化することにより圧力応答性を維持し、薬液の供給を安定化でき、かつ、フィルタの一次側領域で発生した気泡を確実に排出することにより良好な圧力応答性を維持できると共に、フィルタと第一バルブ、第二バルブを集積化してコンパクトに収めることにより、もって、既存の薬液供給装置に容易に取り付けることが可能となる。
【００２２】
請求項２に記載の発明によると、フィルタの二次側流路には、流路の開閉を調整して薬液の供給を制御する機能、サックバック機能又は二次側流路を開閉する機能を有する第三バルブを設けたので、初期エアパージを効率化し、バルブユニットの立ち上げ時間を短縮することができると共に、特に、第三バルブは開閉によりフィルタに高い圧力を加えることで気泡・マイクロバブルの排出を効率化する働きを有する。
【００２３】
請求項３に記載の発明によると、それぞれに入口継手と出口継手を有する入口ブロックと出口ブロックを一体構成して集積化したので、接続部位を排除し、気泡の滞留箇所を最小化することが可能となり、もって、半導体製造プロセスで使用される薬液供給装置に好適である。
【００２４】
請求項４に記載の発明によると、入口ブロックと出口ブロックを一体化することによってフィルタ容積を最適化することで、フィルタの圧力損失を最小化することが可能となり、ブロック体の収納室内に中空糸膜又は平膜を容易に収納することができ、特に、圧力に依り変形しにくく高い集積度及び容積効率を有する中空糸膜が好適である。
【００２５】
請求項５に記載の発明によると、フィルタの二次側を上方に向けた鉛直方向又はフィルタの二次側が上方に向けて傾斜する傾斜方向に設け、しかも、エア抜き流路をフィルタの一次側領域内のエアが溜まる位置に設けたことにより、フィルタの一次側に滞留するおそれのある気泡やマイクロバブルを確実に排出することができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明によると、ブロック体にベース体を取り付けることによって、集積化したバルブユニットを、薬液供給装置の筐体などに並列的に取り付けることができ、コンパクトな半導体製造プロセスに用いる薬液供給装置を提供することができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明によると、ブロック体にサックバック機構を搭載したから、フィルタ付バルブユニットをコンパクトに維持したままフィルタユニット内側への薬液の引き込みが可能となり、吐出ノズルからユースポイントへの液ダレ防止が確実なものとなる。
【００２８】
請求項８に記載の発明によると、半導体製造プロセスで用いられる薬液供給装置において供給される薬液の清浄度を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のフィルタ付バルブユニットの第２実施形態を示した斜視図である。
【図２】本発明の薬液供給装置のブロック図である。
【図３】本発明のフィルタ付バルブユニットの第１実施形態を示した断面説明図である。
【図４】本発明のフィルタ付バルブユニットの第２実施形態を示した断面説明図である。
【図５】本発明のフィルタ付バルブユニットの第３実施形態を示した断面説明図である。
【図６】本発明のフィルタ付バルブユニットの第４実施形態を示した断面説明図である。
【図７】図４におけるＣ部拡大半裁断面図である。
【図８】従来の薬液供給装置のブロック図である。
【図９】本発明のフィルタ付バルブユニットの第５実施形態を示した断面説明図である。
【図１０】本発明のフィルタ付バルブユニットの第６実施形態を示した断面説明図である。
【図１１】本発明のフィルタ付バルブユニットの第７実施形態を示した断面説明図である。
【図１２】本発明のフィルタの別の実施形態を示した半裁断面図である。
【図１３】（ａ）は本発明の実施例のブロック図を、（ｂ）、（ｃ）は比較例のブロック図をそれぞれ示す。
【図１４】図１３（ａ）に示した実施例における圧力を計測したグラフ図であり、（ａ）は圧力と広域時間のグラフ図を、（ｂ）は（ａ）のＣ部拡大グラフ図である。
【図１５】図１３（ｂ）に示した比較例における圧力を計測したグラフ図であり、（ａ）は圧力と広域時間のグラフ図を、（ｂ）は（ａ）のＣ部拡大グラフ図である。
【図１６】図１３（ｃ）に示した比較例における圧力を計測したグラフ図であり、（ａ）は圧力と広域時間のグラフ図を、（ｂ）は（ａ）のＣ部拡大グラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明のフィルタ付バルブユニットと薬液供給装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明の第２実施形態のフィルタ付バルブユニットの外観斜視図を示している。ブロック体１１は、内部にフィルタ１２を収納しており、図示しないチューブを接続する入口継手１３と出口継手１４を設けていると共に、第一バルブ１５及び第二バルブ１６が搭載されており、全体がコンパクトな外形を呈して一体集積化されている。
【００３２】
図２は、本発明の薬液供給装置１７のブロック図を示している。１８は薬液１９が貯留されたタンク、２０はポンプである。ポンプ２０は、流路内の薬液を吸入・吐出駆動してユースポイントへ薬液を供給するもので、例えばベローズタイプのポンプが使用される。一点鎖線で示した２１は本発明のフィルタ付バルブユニットを示しており、１５は第一バルブを、１２はフィルタを、１６は第二バルブをそれぞれ示している。後述のように、本発明のフィルタ付バルブユニットが第２実施形態の場合は、第三バルブ２２をさらに有している。また、２３は吐出ノズルを、２４は半導体ウエハを、２５はターンテーブルをそれぞれ示している。本発明の薬液供給装置１７としては、例えば半導体製造プロセスにおけるコータデベロッパの薬液供給装置や、ウエハ洗浄装置の薬液供給装置などが挙げられ、また薬液１９としては、例えばレジスト、シンナー、現像液、洗浄液、剥離液、超純水などが挙げられるが、所定レベルの高清浄度・高精度な薬液供給が要求される薬液供給装置であれば特に制限されない。
【００３３】
図３は、本発明のフィルタ付バルブユニットの第１実施形態を示した断面図である。同図の上方向は、鉛直上方向である。図示するように、本実施形態においては、ブロック体１１は、入口ブロック２６と出口ブロック２７とをシール材２８を介して密封固定して構成されている。また、シール機能を有する構造部は、前述のシール材２８に制限されることなく、例えばカシメ、溶接や溶着など、シール材を使用せず密封固定する場合も含む。
【００３４】
また、ブロック体とは、流体の流路として当該ブロック体を構成しているボディの内部に刻設された流路のみを有するものであり、複数のブロックが互いの流路を継手等を介さず連通するように一体化されたものも一つのブロック体である。
【００３５】
入口ブロック２６は、ＨＤＰＥ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦなどの高い耐薬品性及び低溶出性の材質から成形されており、図１に示すように、直方体状または円柱状のコンパクトな外形を呈している。また図３に示すように、入口２９から一次側流路３０ａがＬ字状に刻設され、弁室３１へ連通している。この弁室３１は、一次側流路３０ｂを介してフィルタ１２の一次側へ連通している。このため、入口２９とフィルタ１２の一次側とは、ブロック体１１に形成した一次側流路３０で結ばれている。
【００３６】
出口ブロック２７も、入口ブロック２６と同様に、ＨＤＰＥ、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦなどの高い耐薬品性及び低溶出性の材質から成形されており、図１に示すように、直方体状または円柱状のコンパクトな外形を呈している。また図３に示すように、出口３６から二次側流路３５が直線状に刻設され、フィルタ１２の二次側へ連通している。このため、出口３６とフィルタ１２の二次側とは、ブロック体１１に形成した二次側流路３５で結ばれている。
【００３７】
図３に示すように、入口ブロック２６には、一次側流路３０と連通する収納部３２が形成されており、出口ブロック２７にも、二次側流路３５と連通する収納部３３が形成されている。収納部３２及び収納部３３は、収納されるフィルタ１２の外形に適合する形状となっており、本実施形態では円柱状を呈し、収納部３２にはフィルタ１２の一次側が収納され、収納部３３にはフィルタ１２の二次側が収納されている。
【００３８】
フィルタ収納用の収納室３４ａは、本実施形態では、一次側流路３０と連通する収納部３２及び二次側流路３５と連通する収納部３３から構成されている。
【００３９】
入口２９には、図示しない耐薬品性（ＰＦＡ製など）のチューブを接続する入口継手１３が設けられている。入口継手１３は、ＰＦＡ製などのユニオンナットと、スリーブと、ＥＴＦＥ製などのゲージリングとを有しており、チューブをユニオンナットとスリーブとの間に所定の深さまで挿入した後、ユニオンナットを締付けることでチューブが入口継手１３に液密に接続固定される。出口３６にも、入口継手１３と同様の構造の出口継手１４が設けられている。なお入口継手１３、出口継手１４は、樹脂製チューブを接続する継手に限らず、配管などの流路部材を適宜接続可能な継手部材であればよい。
【００４０】
第一バルブ１５は、一次側流路３０を開閉するためにブロック体１１（入口ブロック２６）に搭載されている。本実施形態の第一バルブ１５は、空圧アクチュエータを備えたダイヤフラムのストップバルブであり、図３に示すように、オペレート用のエア供給口３７ａを有したＰＰＳ製などのボデー３７と、その上部にはアクチュエータ部３８が接続され、その内部には、バネ３９に付勢されたステム４０を有し、ステム４０の先端部には、ＰＴＦＥ製などのダイヤフラム４１が螺着などにより接続されている。ダイヤフラム４１は、その内側が可動膜部となって弁室３１内で弁座に着座して一次側流路３０を開閉する弁体であり、その外周部は入口ブロック２６とボデー３７との間に狭着固定されている。また、ステム４０のストロークは、流量調整ハンドル４２で調整可能となっている。
【００４１】
第一バルブ１５は、バネ３９がステム４０を付勢して先端部のダイヤフラム４１が着座することで閉弁し、エア供給口３７ａにエアが供給されることによりエア室内の空圧がステム４０を押圧してダイヤフラム４１を弁座から持ち上げることで開弁する。このような第一バルブ１５の開閉動作は図示しない制御装置などにより自動制御可能となっている。
【００４２】
また、第一バルブ１５は、高い耐薬品性及び低溶出性を備え、開閉動作に伴う発塵が少ないストップバルブであれば特に制限されず、例えば上記の構成のほか、ベローズバルブなどでもよい。また、電気信号により作動するソレノイドバルブなどでもよい。また、流量調整機構の有無は特に限定されない。
【００４３】
ベース体４３ａは、第一バルブ１５のボデー３７に対して入口ブロック２６の反対側に取付けられている。ベース体４３ａはＰＰまたはＰＰＳなどから成形され、図１、３に示すように、ボデー３７、入口ブロック２６、及びベース体４３ａを挿通する４本の長尺ボルト４４により締付け固定されている。ベース体４３ａは、入口ブロック２６が外部の物体に載置される際の台座となるような形状に適宜選択される。
【００４４】
また、出口ブロック２７には、フィルタ１２の一次側領域４５に連通するエア抜き流路４６ａが形成されている。このエア抜き流路４６ａは、弁室４７へ連通し、弁室４７には、エア抜き口４８で外部へ開口した直線状のエア抜き流路４６ｂが連通している。エア抜き流路４６ａ及びエア抜き流路４６ｂにより、ブロック体１１の外部とフィルタ１２の一次側領域４５とを連通するエア抜き流路４６が構成される。
【００４５】
ブロック体１１（出口ブロック２７）には、エア抜き流路４６を開閉し、かつベント機構を有する第二バルブ１６が搭載されている。本実施形態の第二バルブ１６は、空圧アクチュエータを備えたダイヤフラムのベント弁であり、図３に示すように、オペレート用のエア供給口４９ａを有したボデー４９と、その内部には、バネ５０に付勢されたステム５１と、ステム５１の先端部に螺着などにより接続されたダイヤフラム５２とを有している。またボデー４９と出口ブロック２７との間には、保持体５３が狭着固定されている。ダイヤフラム５２は、その内側が可動膜部となって弁室４７内で弁座に着座してエア抜き流路４６を開閉する弁体であり、その外周部は出口ブロック２７と保持体５３との間に狭着固定されている。
【００４６】
第二バルブ１６は、ノーマルクローズ型であり、バネ５０がステム５１を付勢して先端部のダイヤフラム５２が着座することで閉弁し、エア供給口４９ａにエアが供給されることによりエア室内の空圧がステム５１を押圧してダイヤフラム５２を弁座から持ち上げることで開弁する。このような第二バルブ１６の開閉動作は、図示しない制御装置などにより自動制御可能となっている。
【００４７】
第二バルブ１６も、高い耐薬品性及び低溶出性を備え、ベント機構を有し、開閉動作に伴う発塵が少ないストップバルブであれば特に制限されず、例えば上記の構成のほか、ベローズバルブなどでもよい。また、電気信号により作動するソレノイドバルブなどでもよい。また、図１に示すように、第二バルブ１６のボデー４９は、出口ブロック２７に４本のボルト５４で締付け固定されている。さらに図１、３に示すように、入口ブロック２６と同様に、出口ブロック２７にも、ベース体４３ｂが適宜取り付けられる。
【００４８】
図３に示すように、シール材２８は、入口ブロック２６と出口ブロック２７とを密着固定するシール部材である。本実施形態においては、ＰＴＦＥ製のリング状ガスケットを使用しており、後述の図７にも示すように、入口ブロック２６に凹設された円環部５５内周側に出口ブロック２７に凸設された円環部５６が嵌め合わさった状態で、円環部５５内周面部と円環部５６外周面部との間を液密にシールしている。なお、入口ブロック２６と出口ブロック２７との密着固定は、図示していないが、両者を挿通する４本のボルトを締付け固定してなされている。なお、図示していないが、入口ブロック２６と出口ブロック２７とは、カシメ、溶接、溶着など、シール材を用いないシール機能を有する構造部で密着固定するようにしてもよい。
【００４９】
図３に示すように、本実施形態のフィルタ１２は、ブロック体１１内部の収納室３４ａに収納されている。またフィルタ１２の一次側は一次側流路３０と、二次側は二次側流路３５と、それぞれ連通していると共に、後述の図７にも示すように、フィルタ１２の一次側領域４５にはエア抜き流路４６が連通している。
【００５０】
図３に示すように、本実施形態のフィルタ１２は、多数の連通部５７ａが並設されたケーシング５７で被覆した中空糸膜５８から成るフィルタである。ケーシング５７は、両端が開口した筒状に形成されており、後述の図７にも示すように、一端部５７ｂは出口ブロック２７の収納部３３の底側面部に設けられた装着部３３ａに嵌合固定されている。
【００５１】
一端部５７ｂの端面５７ｅは、収納部３３の底面部３３ｃと密着当接して端面シールしている。この端面シールの密着当接は、入口ブロック２６と出口ブロック２７とを締付け固定するボルトの増し締めで強化できる。このように、収納室３４内におけるフィルタ１２の一次側と二次側は、Ｏリングなどのシール材を使用しない端面シールで液密に分離されるから、シール材の摩耗や劣化による微細なパーティクルの漏洩や溶出などが生じることがない。
【００５２】
ケーシング５７の開口部５７ｄには、中空糸膜５８が固定されている。中空糸膜５８は、多数の中空糸がＵ字状に屈曲されて束に編成された中空糸膜ユニット５８ａと、中空糸の両端部の開口状態を保持し、かつ前記両端部を開口部５７ｄに注型固定した固定端とするポッティング部５８ｂとを有する。ポッティング部５８ｂは、ポッティング材を開口部５７ｄ内側に充填して硬化することで形成されており、中空糸の両端部が二次側へ開口するように中空糸膜５８を開口部５７ｄに固定している。
【００５３】
ここで、半導体製造プロセスで使用されるフィルタとしては、耐薬品性が高いこと及び低溶出であることはもちろん、ろ過精度が高いすなわちフィルタ孔径が小さいこと、並びに、高流量すなわち圧力損失が低いことが要求される。したがって、フッ素樹脂、ポリオレフィン、ナイロン等からなるフィルタが使用される。また、薬液に対する清浄度の要求により、フィルタのろ過精度は０．２μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下のフィルタが使用される。近年の半導体の微細化の進展により、使用される薬液の清浄度への要求は益々高まっており、本発明のフィルタ１２には１０ｎｍ又は５ｎｍなど、極めて高いろ過精度を有するフィルタの使用がより好ましい。また、このようなフィルタであれば本発明のフィルタは使用に応じて適宜選択可能であり、本発明のフィルタ１２は、例えば中空糸膜型又は平膜プリーツ型（平膜カートリッジ）など、実施に応じて適宜選択可能であるが、サポート及びコア等の支持体が不要で高い集積度及び容積効率を有する中空糸膜型がより好ましい。
【００５４】
ここで、フィルタ１２の容積は、フィルタ１２の設置に伴う圧力損失とのトレードオフによって決定される。フィルタ１２の容積が大きいと、圧力損失が小さくなるばかりか、第一バルブ１５を開閉した際の圧力応答性も良くなり、第一バルブ１５を閉じた際に流体の送液が瞬時に停止し、配管又はチューブを介して接続される吐出ノズルでの液ダレが防止される。また、第一バルブ１５とフィルタ１２を繋ぐ流路が短い場合も、同様に第一バルブ１５を開閉した際の圧力応答性が良くなり、第一バルブ１５を閉じた際に流体の送液が瞬時に停止し、吐出ノズルでの液ダレが防止される。
【００５５】
したがって、第一バルブ１５とフィルタ１２を繋ぐ流路（一次側流路３０ｂ）は、極力短いことが好ましく、フィルタ１２を収納する収納室３４の容積も、極力小さいことが好ましい。また、フィルタ１２は、収納室３４の容積を有効活用する観点から、複数本に分割して収納されるようにしてもよい。
【００５６】
上記のように、本発明のフィルタ付バルブユニットは、ブロック体１１の入口２９と、フィルタ１２の一次側とが一次側流路３０で結ばれると共に、この一次側流路３０を開閉する第一バルブ１５がブロック体１１に搭載されるから、第一バルブ１５の開閉動作に伴って発生するパーティクルを、高精度かつ確実にフィルタ１２で捕捉することができる。また、一次側流路３０に連通するエア抜き流路４６を開閉する第二バルブ１６により、フィルタ１２の一次側に滞留する気泡・マイクロバブルなどを確実に外部へ排出することができる。
【００５７】
また本発明のフィルタ付バルブユニットでは、ブロック体１１の内部に収納室３４を設け、この収納室３４にフィルタ１２を収納すると共に、収納室３４に連通する一次側流路３０と二次側流路３５をブロック体１１に形成しているから、フィルタ１２、第一バルブ１５、及び第二バルブ１６が、一つのブロック体１１にコンパクトに一体集積化されることになる。このようにフィルタとバルブが一体集積化（ユニット化）されることにより（特に、第一バルブ１５とフィルタ１２との間の距離が近くなることにより）、流路容積内のデッドボリュームが低減され、圧力応答性を著しく向上させることができる。また、フィルタとバルブとの接続部位の構造が簡素化されるので、この接続部位に滞留する気泡が著しく低減され、これにより特に圧力応答性が更に良好なものとなる。さらに、フィルタ１２の容積（構成）もコンパクトに適正化されるから、フィルタ１２における圧力損失も著しく低減される。さらに、全体がコンパクトにまとまって既存の薬液供給装置に容易に着脱可能となると共に装置の大型化が回避され、装置の取扱い性・メンテナンス性などが極めて向上する。
【００５８】
したがって、バルブの開閉動作による僅かなパーティクルをも確実に除去して薬液の清浄度を極めて高く維持しながら、吐出挙動が不安定化することなく、高精度かつ安定した薬液供給ができる。
【００５９】
次いで、本発明の第２実施形態を説明する。図４は、本発明のフィルタ付バルブユニットの第２実施形態を示した断面図である。同図の上方は、鉛直上方向である。本実施形態においては、第１実施形態と同一部分は同一符号を示し、その説明を省略する。
【００６０】
図４に示す第２実施形態においては、ブロック体１１（出口ブロック２７ａ）に、二次側流路３５ａ、３５ｂを開閉する機能、サックバック機能、或は流路の開閉を調整して薬液の供給を調整する機能を有する第三バルブ２２を搭載した点が、第１実施形態と異なる。３４ｂは、収納部３２と収納部３３’からなる本実施形態の収納室である。
【００６１】
図４に示すように、本実施形態の２次側流路３５は、フィルタ１２の二次側から二次側流路３５ａがＬ字状に刻設され、弁室５９へ連通している。この弁室５９は、二次側流路３５ｂを介して出口３６ａへ連通している。また弁室５９には、第三バルブ２２が搭載される。
【００６２】
第三バルブ２２は、オペレート用のエア供給口６０ａを有したボデー６０と、その内部には、バネ６１に付勢されたステム６２と、ステム６２先端部に螺着などにより接続されたダイヤフラム６３とを有している。またボデー６０と出口ブロック２７との間には、保持体６４が狭着固定されている。ダイヤフラム６３は、その内側が可動膜部となって弁室５９内で弁座に着座して二次側流路３５ａ、３５ｂを開閉する弁体であり、その外周部は出口ブロック２７ａと保持体６４との間に狭着固定されている。
【００６３】
第三バルブ２２は、ノーマルオープン型であり、バネ６１がステム６２を付勢して先端部のダイヤフラム６３を弁座から持ち上げることで開弁し、エア供給口６０ａにエアが供給されることによりエア室内の空圧がステム６２を押圧してダイヤフラム６３を着座させることで閉弁する。このような第三バルブ２２の開閉動作は、図示しない制御装置などにより自動制御可能となっている。
【００６４】
第三バルブ２２も、高い耐薬品性及び低溶出性を備え、開閉動作に伴う発塵が少ないストップバルブであれば特に制限されず、例えば上記の構成のほか、ベローズバルブなどでもよい。また、電気信号により作動するソレノイドバルブなどでもよい。また、第二バルブ１６と同様に、ボデー６０は、出口ブロック２７に４本のボルトで締付け固定されている。
【００６５】
ここで図７は、図４における２点鎖線の円Ｃを示した要部拡大半裁断面図である。同図に示すように、フィルタ１２の一次側領域４５には、エア抜き流路６５ａが開口しており、エア抜き流路６５ａは、第二バルブ１６の弁室６６へ連通し、弁室６６は、エア抜き口６７で外部へ開口した直線状のエア抜き流路６５ｂが連通している。
【００６６】
また、図７に示すように、リング状のガスケット２８（シール材）の内径部と外径部には、適切な位置・形状の凸部２８ａ、２８ｂが設けられ、これらは、円環部５５内周面部及び円環部５６ａ外周面部に、それぞれ密着当接しており、入口ブロック２６と出口ブロック２７ａとの間のシール性を高めている。また、ケーシング５７の一端部５７ｂ外周面部にも、適切な位置・形状の凸部５７ｃが設けられ、出口ブロック２７ａの装着部３３ｂ内周面部に密着当接し、ケーシング５７の嵌合固定を強化している。また、一端部５７ｂの端面５７ｅは、収納部３３’の底面部３３ｄと密着当接して端面シールし、一次側と二次側とを液密に分離している。なお、同図に示した構造は他の実施形態でも同様である。
【００６７】
次いで、本発明の第３実施形態及び第４実施形態を説明する。図５は、本発明のフィルタ付バルブユニットの第３実施形態を示した断面図であり、図６は、本発明のフィルタ付バルブユニットの第４実施形態を示した断面図である。図５の上方向は、鉛直上方を示している。図６の左方向は、鉛直上方を示している。第３、第４実施形態においても、第１実施形態と同一部分は同一符号を示し、その説明を省略する。
【００６８】
本発明の第３実施形態においては、ブロック体１１ｂに設けたフィルタ１２の取付姿勢を、フィルタ１２の二次側が上方に向く鉛直方向としている。また、本発明の第４実施形態においては、ブロック体１１ｂに設けたフィルタ１２の取付姿勢を、フィルタ１２の二次側が上方に向けて傾斜する傾斜方向としている。さらに、第３、第４実施形態共に、エア抜き流路４６をフィルタ１２の一次側領域４５の上方位置に設けている。
【００６９】
圧力応答性は、バルブユニット内に滞留した気泡によっても悪化を引き起こすため、第二バルブ１６及び出口継手１４を介した気泡の除去が重要であり、このため、第二バルブ１６及びそのエアー抜き口４８は、バルブユニットの上部側方など、エアが溜まりやすい位置に向けて開口させて設けることが好ましく、また、フィルタ１２の出口３６も、鉛直上方を向いていることが好ましい。
【００７０】
図５に示すように、本発明の第３実施形態では、入口ブロック２６ａの構造が、第１実施形態と異なる。本実施形態では、第一バルブ１５の軸心とフィルタ１２の軸心が略９０°で交差する直角交差型（エルボー型）となるように配置され、二次側流路３５の出口３６は鉛直上方を向いており、第二バルブ１６のエア抜き口４８も傾斜した上方向を向いている。この配置のため、入口ブロック２６ａは、全体がＬ字型に形成されている。また、第一バルブ１５の弁室６８と、フィルタ１２の一次側とを繋ぐ流路３０ｃは、第１実施形態と比較して、フィルタ１２の軸心と直交する方向に向けて長い直線状に形成されている。さらに、入口ブロック２６ａには、ベース体４３ａ、４３ｃが取り付けられている。その他、入口ブロック２６ａに搭載された第一バルブ１５の構造、出口ブロック２７の構造や出口ブロック２７に搭載された第二バルブ１６の構造などは、第１実施形態の構造と同様である。３４ｃは、収納部３２’と収納部３３からなる本実施形態の収納室である。
【００７１】
図６に示すように、本発明の第４実施形態では、入口ブロック２６ｂと出口ブロック２７ｂの構造が、第１実施形態と異なる。本実施形態では、第一バルブ１５の軸心とフィルタ１２の軸心が略６０°で交差する斜め交差型となるように配置され、このため、二次側流路３５ｃが出口３６ｂへ向かう方向は、水平方向へ向いた一次側流路３０ｄに対して略３０°斜め上方向へ向けて傾斜している。また、第二バルブ１６のエア抜き口６９も傾斜した斜め上方向を向いている。また、第一バルブ１５の弁室７０と、フィルタ１２の一次側とを繋ぐ流路３０ｅは、第１実施形態と比較して、フィルタ１２の軸心と斜めに交差する方向に向けてやや長い直線状に形成されている。さらに、出口ブロック２７ｂには、脚部７１が設けられると共に、脚部７１にはベース体４３ｄが取り付けられている。その他、入口ブロック２６ｂに搭載された第一バルブ１５の構造、出口ブロック２７ｂに搭載された第二バルブ１６の構造などは、第１実施形態の構造と同様である。３４ｄは、収納部３２”と収納部３３”からなる本実施形態の収納室である。
【００７２】
続いて、本発明のフィルタ付バルブユニットと薬液供給装置の作用を説明する。先ず、図３に示す本発明の第１実施形態、図５に示す本発明の第３実施形態、および図６に示す本発明の第４実施形態のフィルタ付バルブユニットを薬液供給装置に使用する場合を説明する。なお、図２に示す薬液供給装置のブロック図おいて、第１実施形態、第３実施形態、第４実施形態においては、第三バルブ２２を有していない場合に対応する。
【００７３】
本発明のフィルタ付バルブユニットを薬液供給装置に取付ける際は、バルブユニット内及びフィルタ１２内の気泡を排出するエアパージ操作が必要となる。このエアパージ操作が不十分でバルブユニット内に気泡が滞留していると圧力応答性が悪化するため重要な操作である。
【００７４】
エアパージ操作の手順は、先ず、入口継手１３にチューブを接続し、第一バルブ１５を閉じ、第二バルブ１６を開き、薬液を流入させて、第一バルブ１５で薬液を封止した状態（一次側流路３０内に薬液が充填された状態）とする。次いで、第一バルブ１５を開き、一次側流路３０を介して、入口ブロック２６の収納部３２内へと薬液を流入させる。この際、収納室３４（３４ａ、３４ｃ、３４ｄ）内の気泡が第二バルブ１６へと追い出されるように収納室３４内に薬液が充填される。第二バルブ１６から気泡が排出されなくなった後、第二バルブ１６を閉じる。第二バルブ１６を閉じた後は、通常運転可能な状態となり、フィルタ１２によって濾過された薬液を、出口継手１４を介して供給可能となる。送液を停止する際は、第一バルブ１５を閉じる。
【００７５】
また、流路の上流側で発生した気泡がバルブユニット内に混入したり、第一バルブ１５の開閉による圧力変化で、薬液中に溶存していたガスが気泡として発生してくる場合などがあり、このような場合は、通常運転中でもエアパージ操作が必要となる。あるいは、薬液の吐出挙動が不安定となる度にエアパージ操作をしてもよい。さらに、エアパージ操作は、例えば第一バルブ１５の開閉回数などに応じて定期的に行うようにしてもよい。定期的に行う場合、図示していないが、フィルタ１２の収納室３４内の圧力を計測可能な圧力計を適宜設け、収納室３４内の圧力を常時モニタリングすることで、効率的かつ正確なタイミングでエアパージ操作を行うことができる。
【００７６】
通常運転中のエアパージ操作の手順も上記の手順同様であり、先ず、第一バルブ１５を閉じ、第二バルブ１６を開く。次いで、第一バルブ１５を開き、収納室３４内の気泡を、第二バルブ１６へ追い出す。第二バルブ１６から気泡が排出されなくなったことを確認できたら、第二バルブ１６を閉じる。第二バルブ１６を閉じた後は、運転可能（薬液供給可能）となる。
【００７７】
ここで、第二バルブ１６を開いた状態で第一バルブ１５を開いて収納室３４内の気泡が第二バルブ１６へと追い出されていく作用について説明する。図３、図５、図６に示すように、フィルタ１２の２次側は鉛直上方向（ないしは傾斜上方向）へ向くように収納されるので、フィルタ１２の収納室３４も、一次側流路３０を有する１次側より、二次側流路３５を有した２次側の方が、鉛直方向において高い位置となるように収納されている。また、図７に示すように、出口ブロック２７の収納部３３に形成されたエア抜き流路４６は、収納室３４の一次側領域４５内におけるエアが溜まりやすい位置、すなわちもっとも高い位置（装着部３３ａ、３３ｂに隣接する位置）付近に開口している。一方、上記の収納室３４内へ薬液を流入させた際、薬液に含有された気泡は、浮力によって収納室３４の一次側領域４５内のもっとも高い位置付近に集合して溜まり易い。したがって、この最も高い位置付近に開口しているエア抜き流路４６へ向けて、薬液中の気泡が効率的に追い出されるように集合するから、第二バルブ１６による気泡の排出効率が著しく高まる。
【００７８】
次いで、図４に示す本発明の第２実施形態のフィルタ付バルブユニットを薬液供給装置に使用する場合を説明する。なお、図２に示す薬液供給装置のブロック図おいて、第２実施形態においては、図示したように第三バルブ２２を有している場合に対応する。
【００７９】
先ず、薬液供給装置に取付ける際のエアパージ操作の手順を説明する。先ず、入口継手１３にチューブを接続し、第一バルブ１５及び第三バルブ２２を閉じ、第二バルブ１６を開き、薬液を流入させて、第一バルブ１５で薬液を封止した状態とする。次いで、第一バルブ１５を開き、一次側流路３０を介して、入口ブロック２６の収納室３４内へと薬液を流入させる。この際、収納室３４（３４ｂ）内の気泡が第二バルブ１６へと追い出されるように収納室３４内に薬液が充填される。第二バルブ１６から気泡が排出されなくなった後、第二バルブ１６を閉じる。第二バルブ１６を閉じた後、第三バルブ２２を開くと、通常運転可能な状態となり、フィルタ１２によって濾過された薬液を、出口継手１４を介して供給可能となる。送液を停止する際は、第一バルブ１５を閉じる。
【００８０】
通常運転中のエアパージ操作の手順も上記の手順と同様であり、先ず、第一バルブ１５及び第三バルブ２２を閉じ、第二バルブ１６を開く。次いで、第一バルブ１５を開き、収納室３４内の気泡を、第二バルブ１６へ追い出す。第二バルブ１６から気泡が排出されなくなったことを確認できたら、第二バルブ１６を閉じる。第二バルブ１６を閉じた後、第三バルブ２２を開くと、運転可能（薬液供給可能）となる。
【００８１】
第三バルブ２２は、二次側流路３５を開閉する機能のほか、二次側流路３５のサックバック機能と、二次側流路３５の開閉を調整して薬液の供給を制御する機能を有していても良い。サックバック動作は、第一バルブ１５を閉じてノズル２３への送液を停止し、この停止のタイミングに合わせてノズル２３から薬液が滴下する前に第三バルブ２２のエア室からエアを排出してステム６２を上昇させ、二次側流路３５に負圧を与えて二次側流路３５に残存する薬液を流路側に吸引する。また、第三バルブ２２のダイヤフラム６３の距離（弁開度）を弁座から微調整することで、二次側流路３５の開閉を調整して薬液の供給を制御可能である。
【００８２】
続いて、本発明の第５実施形態を説明する。図９は、本例のフィルタ付バルブユニットを示した断面図である。同図の上方は、鉛直上方向である。図９において、図４に示した本発明の第２実施形態と同一部分は同一符号を示し、その説明を省略する。
【００８３】
本例は上記第２実施形態において、二次側流路３５（３５ａ、３５ｂ）を直線状の流路７２とし、この二次側流路７２に、第三バルブ２２としてサックバック弁９３を搭載した出口ブロック２７ｃとした点が異なっている。また、出口ブロック２７ｃの端面に形成した環状凸部７３と入口ブロック２６の端面に形成した環状凹部７４とは、シール材を介さずに嵌め合せて密着嵌合させて、入口ブロック２６の端面と出口ブロック２７ｃの端面とを液密にシールしている点も異なる。
【００８４】
図９〜１１において、サックバック弁９３は、空圧アクチュエータを備えたダイヤフラムバルブであり、ボデー９４には、カバー９５が取り付けられ、エアを供給排出するポート９６を介して、カバー９５とピストン９７との間に設けられたエア室にエアが連通可能となっている。ピストン９７のピストンロッド先端部には、弁体となるダイヤフラム９９が備えられ、このダイヤフラム９９は、外径側がガイド部材などを介してボデー９４とサックバック弁９３の取付部材（ブロック体１１など）との間に挟持固定されており、内径側には、フィルタ１２の収納室３４や二次側流路７２又は７５内側の流体に露呈して流路容積を規定する受圧面９９ａが設けられている。
【００８５】
図９〜１１において、バネ９８は、ボデー９４とピストン９７との間に備えられ、ピストン９７を押し上げ付勢している。ポート９６からエアが供給されると、エア室内の空圧が増加し、この空圧がバネ９８の弾発力に勝るとピストン９７を押し下げ、この押し下げに連動してダイヤフラム９９の受圧面９９ａが流路内方側へ進入（下降）して流路（収納室３４や二次側流路７２又は７５）の容積を減少させ、この流路容積の減少分に応じて、流路内が加圧される。一方、ポート９６からエアを排出すると、バネ９８の弾発力でピストン９７が押し上げられ、この押し上げに連動してダイヤフラム９９の受圧面９９ａが流路外方側へ退行（上昇）して流路（収納室３４や二次側流路７２又は７５）の容積を増加させる。この流路容積の増加分に応じて、流路内が減圧され、この減圧により、流体を薬液供給装置内側（流路内側）へ引き戻すことができ、特に、吐出ノズル２３からの薬液の液ダレを防ぐことができる。また、受圧面９９ａの退行量の調整により、サックバック量の調整も可能である。
【００８６】
次いで、本発明の第６実施形態及び第７実施形態を説明する。図１０は、本発明のフィルタ付バルブユニットの第６実施形態を示した断面図であり、図１１は、第７実施形態を示した断面図である。図１０、１１の上方向は、鉛直上方を示している。図１０、１１においても、図４に示した本発明の第２実施形態と同一部分は同一符号を示し、その説明を省略する。これら第６、７実施形態においては、ブロック体にサックバック機構を搭載（一体集積）している。また、本例におけるサックバック機構は、サックバック弁９３である。
【００８７】
図１０は、本発明の第６実施形態のフィルタ付バルブユニットを示した断面図である。本例は上記第２実施形態において、二次側流路３５の吐出ノズル２３側である流路３５ｂをさらにノズル側にストレートに延ばした流路７５とし、この二次側流路７５に、第三バルブ２２とは別に上記サックバック弁９３をさらに隣接するように搭載（一体集積）して出口ブロック２７ｄとした点が異なっている。また、出口ブロック２７ｄの端面に形成した環状凸部７６と入口ブロック２６の端面に形成した環状凹部７７とは、シール材を介さずに嵌め合せて密着嵌合させて、入口ブロック２６の端面と出口ブロック２７ｄの端面とを液密にシールしている点も異なる。
【００８８】
図１１は、本発明の第７実施形態のフィルタ付バルブユニットを示した断面図である。本例は上記第２実施形態において、入口ブロック２６ｃ側面に上記サックバック弁９３を直接搭載（一体集積）した点が異なっている。また、出口ブロック２７ａの端面に形成した環状凸部７８と入口ブロック２６ｃの端面に形成した環状凹部７９とは、シール材を介さずに嵌め合せて密着嵌合させて、入口ブロック２６ｃの端面と出口ブロック２７ａの端面とを液密にシールしている点も異なる。
【００８９】
上記のように、本例（第６、７実施形態）では、サックバック弁９３は、ブロック体１１（入口ブロック２６、出口ブロック２７）にコンパクトに一体集積するように搭載される。具体的には、配管や継手などの別部材を媒介することなく、各機構を構成する弁のボデーがブロック体に直接取り付けられ、互いの内部空間を連通可能に接続される。図１０、１１においては、サックバック弁９３のボデー９４と出口ブロック２７ｄ又は入口ブロック２６ｃとは、それぞれシール材などを介して直接取り付けられている。このようにサックバック弁９３とブロック体とが一体集積によりコンパクト化されることで、バルブユニットの使用性などが高まると共に、デッドボリュームを最小化してサックバック機能を効率よく発揮させることができる。
【００９０】
図１２は、本発明のフィルタのより好適な例を示した半裁断面図である。同図のフィルタ８０は、上記のフィルタ１２と同様に連通部８１を有するケーシング８２で被覆された中空糸膜フィルタであり、ケーシング８２は、両端が開口した筒状に形成され、一端部８３は、出口ブロック２７の収納室の底側面部に設けられた装着部３３に嵌合固定可能となっている。よって、前述のフィルタ１２に替えて、このフィルタ８０を本発明のフィルタユニットに適宜取り付けて使用可能である。また、一端部８３には、中空糸膜８４が固定されている。中空糸膜８４は、多数の中空糸がＵ字状に屈曲されて束に編成された中空糸膜ユニット８４ａと、中空糸の両端部の開口状態を保持し、かつ前記両端部を一端部８３内側領域に注型固定した固定端であるポッティング部８４ｂとを有する。
【００９１】
図１２において、フィルタ８０は、丸穴状の連通部８１の側面部が、フィルタ８０の外側から内側へ向けて縮径するテーパ状に形成されている点と、ケーシング８２の外周面が、同図の左右両端部から所定長さ内側において、段部８５を介して段部面状に形成されている点が、上記のフィルタ１２と異なっている。図示していないが、フィルタ８０をブロック体１１の収納室３４に内蔵した際、段部８５の深さ分だけケーシング８２の外径が小さくなることにより、収納室内周面との間にクリアランスが生じ、このクリアランスと、ケーシング８２の内側から外側へ向けて広がる連通部８１のテーパ形状により、気泡の通り道を確保することで、特に、中空糸膜ユニット８４ａの糸に滞留・付着している気泡を、効果的にケーシング８２の外側へ追い出すことができる。
【００９２】
なお、内蔵されるフィルタ１２、８０の中空糸膜の微妙な収縮・緩和により、吐出ノズル２３先端での液面挙動が変化する。すなわち、薬液吐出時は、フィルタ１２、８０に加わる加圧により中空糸膜が僅かに収縮し、一方、薬液の供給停止時は圧力が解放されることで中空糸膜が僅かに緩和され、吐出ノズル２３先端で保持された薬液が僅かに引き込まれる現象が生じる。この現象を利用することで、吐出ノズル２３先端からの液ダレを防止することも可能である。
【００９３】
続いて、上記第５〜７実施形態の作用を説明する。先ず、図９に示した本発明の第５実施形態のフィルタ付バルブユニットを薬液供給装置に使用する場合を説明する。
【００９４】
本例における薬液供給装置に取付ける際のエアパージ操作は、先ず、入口継手１３にチューブを接続し、第一バルブ１５を閉じて薬液を流入させ、サックバック弁９３の弁体を降下させ、第二バルブ１６を開き、第一バルブ１５で薬液を封止した状態とする。次いで、第一バルブ１５を開き、一次側流路３０を介して入口ブロック２６の収納室３４内へと薬液を流入させる。この際、収納室３４（３４ｂ）内の気泡が第二バルブ１６へと追い出されるように収納室３４内に薬液が充填される。第二バルブ１６から気泡が排出されなくなったことを確認した後、第二バルブ１６を閉じる。第二バルブ１６を閉じた後、サックバック弁９３の弁体を上昇させて中立位置へ戻すと、通常運転可能な状態となり、フィルタ１２によって濾過された薬液を、出口継手１４を介して供給可能となる。送液を停止する際は、第一バルブ１５を閉じる。
【００９５】
本例の薬液供給装置を通常運転している際の操作は、先ず、サックバック弁９３の弁体を下降させて中立位置に戻し、薬液を吐出ノズル２３のノズル面まで降下させる。次いで、第二バルブ１６を閉じた状態で、第一バルブ１５を開き、薬液を吐出ノズル２３側へ供給する。一方、サックバック操作の際は、第一バルブ１５を閉じて薬液の供給を停止した後、サックバック弁９３の弁体を上昇させ、薬液を所定のノズル面まで引き込む。
【００９６】
本例の運転中のエアパージ操作は、先ず、第一バルブ１５を閉じ、サックバック弁９３の弁体を降下させ、第二バルブ１６を開く。次いで、第一バルブ１５を開き、収納室３４内の気泡を、第二バルブ１６へと追い出す。第二バルブ１６から気泡が排出されなくなったことを確認できたら第二バルブ１６を閉じる。第二バルブ１６を閉じた後、サックバック弁９３の弁体を上昇させて中立位置に戻す。
【００９７】
また、本例（第５実施形態）におけるサックバック弁９３は、フィルタユニット（収納室３４）に滞留する気泡の排出時に、弁体が下降してフィルタ１２の出口流路（二次側流路７２）を狭めることで、フィルタユニット内の圧力を高く保ち、第二バルブ１６からの気泡の排出をより効率的に促進する機能も有している。
【００９８】
一方、図１０、１１に示した本発明の第６、７実施形態のフィルタ付バルブユニットを薬液供給装置に使用する場合を説明すると、本例（第６、７実施形態）における薬液供給装置に取付ける際のエアパージ操作、及び運転中のエアパージ操作は、それぞれ前述した本発明の第２実施形態における各エアパージ操作と同様である。また、本例の薬液供給装置を通常運転している際の操作は、前述した本発明の第５実施形態における薬液供給装置を通常運転している際の操作と同様である。
【００９９】
上記のように本発明の第６実施形態においては、サックバック弁９３を出口ブロック２７ｄの二次側流路７５に更に別途設けているから、吐出ノズル２３側の流路内に残留した薬液をバルブユニット内に直接引き込むことができ、吐出ノズル２３からユースポイントへの液ダレの防止が万全なものとなる。また、本発明の第７実施形態においては、サックバック弁９３のサックバック動作は、フィルタユニット内の残圧を逃がす働きも有するため、フィルタ１２の容積を小型化した場合でもフィルタユニットから配管又はチューブを介して接続される吐出ノズル２３に生じる液ダレを防ぐこともできる。
【実施例】
【０１００】
本実施例は、フィルタと、このフィルタの１次側直近に配設されるバルブ（フィルタ前段の入口バルブ）との間の距離の違いに応じた、フィルタ１次側及びフィルタ２次側（フィルタ前後）の間で計測される圧力特性の良否を確認したものである。
【０１０１】
図１３（ａ）は、図２に示した本発明の薬液供給装置のブロック図と同様に構成した薬液供給装置のブロック図であり、本発明のフィルタ付バルブユニット２１を用いている。図１３（ｂ）及び（ｃ）は、同図（ａ）に示した本発明の実施例と比較する比較例のブロック図であり、同図の１５’は第一バルブ１５と同一に構成されたバルブを示している。
【０１０２】
図１３（ｂ）及び（ｃ）に示した比較例では、同図に点線で示したフィルタユニット１００を用いている。フィルタユニット１００は、フィルタ付バルブユニット２１に用いられているフィルタ１２が、収納室３４と同一に形成された収納室に収納されると共に、フィルタの１次側及び２次側も、それぞれ１次側流路３０及び２次側流路３５と同一に形成して構成されたフィルタユニットを模式的に示している。
【０１０３】
図１３において、フィルタ１２、フィルタユニット１００に隣接する１次側直近位置及び２次側直近位置には、それぞれ圧力計を設けている。図中符号ＰＩＮはフィルタ１２、フィルタユニット１００の１次側直前位置に適宜設けた所定の圧力計を示し、符号ＰＯＵＴもフィルタ１２、フィルタユニット１００の２次側直後位置に適宜設けた所定の圧力計を示す。また図１３（ｂ）及び（ｃ）に示した距離Ｌは、バルブ１５’とフィルタユニット１００との間の離間距離を示しており、距離Ｌの違い以外は同一条件に構成された流路の長さである。
【０１０４】
上記のように、図１３（ａ）に示した本発明の実施例と、同図（ｂ）及び（ｃ）に示した比較例とは、フィルタ１２からなるユニット２１とフィルタユニット１００の構成は、濾過材や容積・内部形状が同一条件であるから、少なくともフィルタ前後の圧力特性は同一条件となると共に、バルブ１５、１５’や圧力計ＰＩＮ、ＰＯＵＴも同一構成であるから、フィルタ前後の間で計測される圧力特性の違いは、基本的には、フィルタとフィルタ前段のバルブとの間の距離の違いのみに応じて異なるものとなる。よって本実施例では、離間距離に応じた圧力特性を捉えることができる。
【０１０５】
図１４〜１６においては、圧力計ＰＩＮで計測された圧力ＩＮＬＥＴを実線で示し、圧力計ＰＯＵＴで計測された圧力ＯＵＴＬＥＴを破線で示すと共に、両圧力を所定時間内で同時計測し、ＩＮＬＥＴとＯＵＴＬＥＴとの圧力特性を計測している。図１４は、図１３（ａ）に示した実施例における圧力を計測したグラフ図であり、（ａ）は圧力と大域時間のグラフ図を、（ｂ）は（ａ）を時間拡大したＣ部のグラフ図である。図１５は、図１３（ｂ）に示した比較例における圧力を計測したグラフ図であり、（ａ）は圧力と大域時間のグラフ図を、（ｂ）は（ａ）を時間拡大したＣ部のグラフ図である。図１６は、図１３（ｃ）に示した比較例における圧力を計測したグラフ図であり、（ａ）は圧力と大域時間のグラフ図を、（ｂ）は（ａ）を時間拡大したＣ部のグラフ図である。
【０１０６】
また、図１４（ｂ）、図１５（ｂ）、図１６（ｂ）においては、圧力ＩＮＬＥＴ及びＯＵＴＬＥＴの挙動が開始した時間から変動が落ち着くまでの時間をｔとして示しており、この時間ｔ（バルブを閉じた際の圧力の立下り時間）は、開状態であったバルブ１５、１５’が閉状態となった際に伴う圧力変動の緩和時間に対応している。
【０１０７】
先ず、図１５（ｂ）においては、図１３（ｂ）に示すように、フィルタユニット１００とバルブ１５’との離間距離ＬをＬ＝５０ｍｍとしている。同図の場合は、圧力ＩＮＬＥＴとＯＵＴＬＥＴとは、互いにある程度波形が似ており両者の圧力挙動は比較的緩いものの、圧力の立下り時間はおよそｔ＝２００ｍｓとなっている。また、図１６（ｂ）においては、図１３（ｃ）に示すように、離間距離Ｌ＝１０００ｍｍとしている。同図の場合は、圧力ＩＮＬＥＴとＯＵＴＬＥＴとは波形が大きく異なることから圧力挙動が激しく、しかも圧力の立下り時間もｔ＝２００ｍｓ程度と大きい。図１５、１６に示した比較例のように、圧力の立下り時間ｔが大きい場合、吐出ノズル２３からユースポイントへ吐出される薬液１９の液切れ及び液切れ後の安定性が悪くなる。
【０１０８】
これに対し、図１４（ｂ）においては、図１３（ａ）に示すように、離間距離Ｌは、上記の本発明の実施形態におけるフィルタ１２と第一バルブ１５との離間距離に対応し、例えば一次側流路３０ｂ、３０ｃ、３０ｅの長さに対応する。上記したように、本発明では、フィルタを収納するブロック体と一次側流路を形成するブロック体とは同一のブロック体であると共に、一次側流路を開閉する第一バルブも同一のブロック体に搭載するから、この離間距離Ｌの長さは極めて短いものとなっている。この場合は、圧力ＩＮＬＥＴとＯＵＴＬＥＴとは、互いにある程度波形が似ていることから、両者の圧力挙動は緩い。また、圧力の立下り時間ｔは、およそ１００ｍｓとなっており、上記の比較例の半分程度である。したがって、本発明のように、フィルタ１２と第一バルブ１５とを一体化して離間距離Ｌをほとんどなくした場合は、バルブを閉じた際の圧力の立下り時間が短くなり、薬液１９の液切れ及び液切れ後の安定性が良好なものとなることが実証された。
【０１０９】
更に、本発明は、前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
【符号の説明】
【０１１０】
１１  ブロック体
１２、８０  フィルタ
１３  入口継手
１４  出口継手
１５  第一バルブ
１６  第二バルブ
１７  薬液供給装置
１９  薬液
２１  フィルタ付バルブユニット
２２  第三バルブ
２６  入口ブロック
２７  出口ブロック
２８  シール材
２９  入口
３０  一次側流路
３４  収納室
３５、７５  二次側流路
３６  出口
４３  ベース体
４５  一次側領域
４６  エア抜き流路
５７、８２  ケーシング
５７ａ、８１  連通部
５８、８４  中空糸膜
９３  サックバック弁（サックバック機構）
【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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