JP3712573B2 - 薬液弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置で使用される薬液弁に関し、さらに詳細には、薬液弁中に残留する薬液を純水で洗い流すことのできる薬液弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体製造工程で使用される薬液として、塩酸、フッ酸、リン酸、アンモニア等の腐食性を有するものが多量に使用されており、耐食性のあるＰＴＦＥ等の樹脂により形成された薬液弁が使用されている。
ここで、半導体製造工程のメインテナンス作業等のために、薬液弁を取り外すことがある。そのときには、メインテナンスの前に事前に薬液弁の内部に残留している薬液を排除しておく必要がある。そのため、薬液を一度窒素ガス等の不活性ガスで排除し、さらに壁面に付着残留している薬液を純水で洗い流すことが行われている。
【０００３】
具体的には、薬液弁の出力ポートを２つの流路に分岐して、一方を出力側に接続し、他方を純水弁を介して純水供給源及び窒素ガス供給源に接続していた。そして、薬液弁の供給が終わり薬液弁が閉じられると、始めに純水弁を開いて出力ポート側に窒素ガスを供給し、次いで純水弁を開いて出力ポート側に純水を流して壁面に付着残留している薬液を純水で洗い流していた。
しかし、純水弁から供給された純水は、出力ポートより下流の分岐点からさらに下流に流れるので、分岐点から薬液弁の弁孔までの間の流路壁面に残留している薬液を純水で洗い流せない問題があった。
【０００４】
その問題を解決するための手段として、従来からいくつかの提案がなされている。
例えば、特開平１０−２９９９１４号公報では、図５に示すように、直線堰式の弁１０３を用いて、出力側流路１０１に洗浄用弁５の出力流路４を直接溶接しているものが提案されている。
これによれば、弁１０３の出力側流路に純水を直接流せるため、洗浄効果が大きいと予想される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の特開平１０−２９９９１４号公報に記載されている発明には、次のような問題があった。
（１）出力流路内に滞留する薬液を純水で置換するために、出力流路を中心として、弁１０３と弁１０５とが対称的な位置関係にせざるを得ない。そのため、弁１０３、出力流路、弁１０５とが直線的に接続され、直線的な長さが大きくなり、大きなスペースを必要とする問題があった。
近年半導体製造装置においては、枚葉処理化等に伴う半導体製造設備のコンパクト化、ガス供給装置の集積化等が進められている。従って、大きなスペースを必要とする上記装置は、その要望に逆行する問題があった。
【０００６】
（２）弁１０５により供給される純水は一般的に、弁１０３の出力流路の壁面に付着残留する薬液のみを除去することを目的とせず、下流の設けられている配管の壁面に残留している薬液を洗い流すことも目的としている。しかし、特開平１０−２９９９１４号公報に記載されている発明においては、弁１０５から供給される純水がダイヤフラム１０６に衝突するように流れるため、供給した純水の運動エネルギが大きく減少され、下流配管の壁面に残留する薬液を除去しきれない問題がある。また、長い時間かけて純水を流して薬液を洗い流すことは可能であったが、余分な純水を消費することとなり、コストアップとなる問題があった。
【０００７】
（３）半導体製造工程における設備の定期的なメインテナンス作業は通常、半年に１回程度行われている。このとき、メインテナンス担当者が、窒素ガスを流すときと、純水を流すときとに、純水手動弁を開閉する作業を行うことは煩雑であり、メインテナンスの作業効率を著しく低下させていた。
【０００８】
本発明は、少ない量の純水を用いて、薬液弁内に残っている薬液を速やかに純水で洗い流すことのできる薬液弁を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の薬液弁は次のような構成を有している。（１）入力ポートと出力ポートとを連通・遮断する弁座が形成された弁本体ブロックと、該弁座に当接または離間する弁体とを有する薬液弁であって、（１）弁本体ブロックに、弁座の出力ポート側近傍に形成された出力流路空間と、純水入力ポートと、出力流路空間と純水入力ポートとを連通する純水流路と、純水流路途中に設けられた純水弁座とが一体的に形成され、（２）純水弁座に当接または離間する純水弁体を有し、前記弁体が円筒状であって、前記出力流路空間が前記弁体の外周囲に形成され、円柱状の空間であって、前記出力ポートと前記純水入力ポートとが同軸上にあって対向する位置で前記出力流路空間と連通していることを特徴とする。
上記構成を有する薬液弁によれば、純水弁から純水が出力流路空間に直接流れ込み、出力流路空間に残留している薬液を洗い流すため、薬液弁内に残留する薬液を速やかに純水で洗い流すことができる。また、純水流路、純水弁座、純水入力ポートが弁本体ブロックに一体的に形成されているので従来の薬液弁と比較して、薬液弁の大きさをコンパクト化することができる。
円筒形状の弁体の外周に形成された出力流路空間の一方から供給された純水が、出力流路空間の対向する位置に設けられた連通孔から出力されるため、出力流路空間内に残留している薬液を効率的に純水を洗い流すことができる。また、出力ポートと純水入力ポート とが同軸上にあって対向する位置にあり、途中の障害物が円筒形状であるので、供給された純水の運動エネルギの減少を最小限に抑えることができ、下流配管の壁に付着残留している薬液を短時間で洗い流すことができる。それにより、消費する純水の量を低減できコストダウンが可能となる。
【００１０】
【００１１】
（２）（１）に記載する薬液弁において、前記薬液弁がパイロット弁であって、前記純水弁体を駆動するための純水パイロット弁が、前記弁本体ブロックに直接取り付けられていることを特徴とする。
純水パイロット弁を弁本体の側面に、弁本体と一体的に直接取り付けているので、薬液弁全体をコンパクト化することができる。さらに、純水パイロット弁を使用しているので、半導体製造工程のメインテナンスを開始するときに、作業者が個別作業を行う手間がなくなるため、メインテナンスの作業効率を高めることができる。
【００１２】
（３）（１）に記載する薬液弁において、前記薬液弁が手動弁であって、前記純水弁体を駆動するための純水手動弁が、前記弁本体に直接取り付けられていることを特徴とする。
純水手動弁を弁本体の側面に、弁本体ブロックと一体的に直接取り付けているので、薬液弁全体をコンパクト化することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の薬液弁を実施した実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、第１実施の形態の薬液弁１の中央断面図を示し、図２は、図１の平面図を示す。
薬液弁１は大きく、下部ブロック１９、中央ブロック１１、及び手動弁部２から構成されている。このうち、中央ブロック１１と下部ブロック１９とより薬液弁１の弁本体が構成されている。下部ブロック１９はボルトにより基板３２に固設されている。薬液弁１においては、下部ブロック１９、中央ブロック１１の材質は、塩酸等の酸を想定して、ＰＴＦＥを用いている。レジスト液等を使用するときはステンレス製とすると良い。
下部ブロック１９には、薬液の入力流路３３が形成されている。中央ブロック１１には、下面から上向きに円孔状の入力流路１８が入力流路３３と連通して形成されている。入力流路１８が薬液用弁孔を構成している。
入力流路１８の上には段差が形成され、円柱状の空間である出力流路空間１４が形成されている。その段差部には、弁座１７が形成されている。出力流路空間１４には、図中左側に出力流路１６が連通している。また、出力流路１６の１８０度反対側には、純水流路２６が連通している。この純水流路２６が純水弁孔を構成している。純水流路２６には、段差部が形成され、段差部に純水弁座２８が形成されている。
【００１４】
出力流路空間１４の中心には、ダイヤフラム弁体１５が弁座１７に対して当接または離間可能に保持されている。ダイヤフラム弁体１５は、中央に円筒状の弁体を備え、ダイヤフラム部の外周は、中央ブロック１１及びダイヤフラム固定ブロック２０により挟まれて固定されている。ダイヤフラム弁体１５の上端面中心には、第１軸心２１が固設されている。また、第１軸心２１には、第２軸心２２が固設されている。
ダイヤフラム固定ブロック２０は、手動弁下部ブロック１２により中央ブロック１１に対して取り付けられている。手動弁下部ブロック１２の上部の外周には、雄ネジが形成されている。その雄ネジに手動弁調節つまみ１３がネジ結合されている。手動弁調節つまみ１３により、バネ押さえ２５を介して圧縮バネ２４がダイヤフラム弁体１５を弁座１７に付勢する状態で取り付けられている。手動弁下部ブロック１２及びダイヤフラム固定ブロック２０には、空気抜き孔２３が形成されている。
【００１５】
純水流路２６の段差部には、純水弁座２８と当接または離間可能に純水弁体２９が保持されている。また、純水流路２６の段差部には純水入力ポート２７が連通している。純水入力ポート２７は、切換弁を介して純水の供給源及び窒素ガス供給源に接続されている。
また、中央ブロック１１には、ダイヤフラム固定ブロック３０が固設されている。ダイヤフラム固定ブロック３０の中心孔には、雌ネジが形成されている。また、ダイヤフラム固定ブロック３０の雌ネジには、外周に雄ネジが形成された純水軸心３１がネジ連結されている。また、純水軸心３１には、純水弁体２９が固設されている。
【００１６】
次ぎに、上記構成を有する薬液弁１の作用について説明する。
薬液弁１は、半導体製造ラインに塩酸等の薬液を供給するための元弁として使用されている。通常は、純水軸心３１
ラインでその薬液を使用する場合には、手動弁調節つまみ１３を反時計方向に回転させて、圧縮バネ２４がダイヤフラム弁体１５を弁座１７に付勢している力を減少させる。そして、入力流路１８に供給されている薬液の圧力により、ダイヤフラム弁体１５が上方に押し上げられて入力流路１８と出力流路１６とが連通し、薬液が出力流路１６から下流に供給される。
ラインで薬液を使用しないときは、手動弁調節つまみ１３を時計方向に回転させて、圧縮バネ２４がダイヤフラム弁体１５を弁座１７に付勢している力を増加させる。そして、ダイヤフラム弁体１５を弁座１７に押圧して入力流路１８と出力流路１６との連通を遮断する。
【００１７】
一方、半導体製造ラインをメインテナンスするときには、当然手動弁調節つまみ１３により、ダイヤフラム弁体１５を弁座１７に当接させた状態とする。その状態で、純水軸心を反時計方向に回転させ、純水入力ポート２７と純水流路２６とを連通させる。そして、図示しない切換弁により窒素ガス供給源から窒素ガスを出力流路空間１４内に注入する。これにより、出力流路空間１４内等の薬液が出力流路１６から外部に押し出される。
しかし、出力流路空間１４等の壁面には、薬液が付着残留している。
【００１８】
次ぎに、切換弁により純水を純水入力ポート２７に供給する。供給された純水は出力流路空間１４に直接流れ込み、出力流路空間１４に残留している薬液を洗い流すため、薬液弁１内に残留する薬液を速やかに純水で洗い流すことができる。
また、円筒形状のダイヤフラム弁体１５の外周に形成された出力流路空間１４の一方から供給された純水が、出力流路空間１４の対向する位置に設けられた出力流路１６から出力されるため、出力流路空間１４内に残留している薬液を効率的に純水を洗い流すことができると共に、出力流路１６と純水流路２６とが同軸上にあって対向する位置にあり、途中の障害物であるダイヤフラム弁体１５が円筒形状であるので、供給された純水の運動エネルギの減少を最小限に抑えることができ、下流配管の壁に付着残留している薬液を短時間で洗い流すことができる。
【００１９】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の薬液弁１によれば、（１）弁本体に、入力流路１８の出力側近傍に形成された出力流路空間１４と、純水流路２６と、出力流路空間１４と純水入力ポート２７とを連通する純水流路２６と、純水流路２６途中に設けられた純水弁座２８とが弁本体ブロックである中央ブロック１１に一体的に形成され、（２）純水弁座２８に当接または離間する純水弁体２９とを有しているので、純水弁から純水が出力流路空間１４に直接流れ込み、出力流路空間１４に残留している薬液を洗い流すため、薬液弁１内に残留する薬液を速やかに純水で洗い流すことができる。また、純水流路２６、純水弁座２８、純水入力ポート２７が、中央ブロック１１に形成されているので、従来の薬液弁と比較して、薬液弁の大きさをコンパクト化することができる。
【００２０】
また、本実施の形態の薬液弁１によれば、ダイヤフラム弁体１５が円筒状であって、出力流路空間１４がダイヤフラム弁体１５の外周囲に形成され、円柱状の空間であって、純水流路２６と出力流路１６とが同軸上にあって対向する位置で出力流路空間１４と連通しているので、円筒形状のダイヤフラム弁体１５の外周に形成された出力流路空間１４の一方から供給された純水が、出力流路空間１４の対向する位置に設けられた出力流路１６から出力されるため、出力流路空間１４内に残留している薬液を効率的に純水を洗い流すことができると共に、出力流路１６と純水流路２６とが同軸上にあって対向する位置にあり、途中の障害物が円筒形状であるので、供給された純水の運動エネルギの減少を最小限に抑えることができ、下流配管の壁に付着残留している薬液を短時間で洗い流すことができる。それにより、消費する純水の量を低減できコストダウンが可能となる。
【００２１】
また、本実施の形態の薬液弁１によれば、薬液弁１が手動弁であって、純水弁体２９を駆動するための純水手動弁が、弁本体ブロックの一部である中央ブロック１１に直接取り付けられているので、薬液弁１全体をコンパクト化することができる。
【００２２】
次ぎに、本発明の第２の実施の形態の薬液弁３について説明する薬液弁３の基本的構成は、薬液弁１と同じであるので、相違する点についてのみ説明し、同じ部分については説明を省略する。
第１に、薬液弁３は、ダイヤフラム弁体１５がパイロット弁部４により駆動される点が相違している。第２に、薬液弁３は、純水弁体２９がパイロット弁により駆動されている点が相違している。
パイロット弁部４の構成について説明する。パイロット弁ブロック４９の内側には、シリンダ室５１が形成され、ピストン４５が摺動可能に保持されている。ピストン４５の下端にダイヤフラム弁体１５の上端が固設されている。ピストン４５は圧縮バネ４６により下方に向けて付勢されている。シリンダ室５１のピストン４５の両側には、駆動空気ポート４７，４８が形成されている。
【００２３】
次ぎに純水弁の構成を説明する。中央ブロック１１の側面に純水ブロック５３が固設されている。この純水ブロック５３も弁本体の一部を構成している。純水ブロックの内側には、シリンダ室５２が形成されている。シリンダ室５２には、ピストン４１が摺動可能に保持されている。ピストン４１の左端に純水弁体２９の右端が固設されている。ピストン４１は圧縮バネ４２により左方向に付勢されている。シリンダ室５２のピストン４１の両側には、駆動空気ポート４３，４４が形成されている。
【００２４】
次ぎに、薬液弁３の作用効果を説明する。薬液弁３は、薬液弁１と異なり、駆動空気ポート４７に駆動空気を供給してピストン４５を移動させることにより、ダイヤフラム弁体１５を移動されるため、作業者が逐一作業する必要がなく、便利である。
また、メインテナンスときには、駆動空気ポート４４に駆動空気を供給してピストン４１を移動させることにより、純水弁体２９を移動させるため、作業者が逐一作業する必要がなく、便利である。
【００２５】
薬液弁３によれば、純水弁体２９を駆動するための純水パイロット弁が、弁本体ブロックである中央ブロック１１に一体的に直接取り付けられているので、薬液弁３全体をコンパクト化することができる。さらに、純水パイロット弁を使用しているので、半導体製造工程のメインテナンスを開始するときに、作業者が個別作業を行う手間がなくなるため、メインテナンスの作業効率を高めることができる。
【００２６】
以上本発明の薬液弁について詳細に説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、本実施の形態においては、純水流路２６及び出力流路１６を出力流路空間１４の中心より下側に設けたが、両者をダイヤフラム部の近傍に設けても良い。
また、本実施の形態においては、出力流路１６に接続する継手として複数種類の大きさの継手を想定しているため、ダイヤフラム弁体１５の円筒部の長さを長くしているが、ダイヤフラム弁体１５の円筒部の長さを短くとることも可能である。
また、本実施の形態においては、薬液を排除するときに始めに窒素ガスを供給し、その後純水で洗い流すことを行っているが、始めから純水により置換することも可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の薬液弁によれば、（１）入力ポートと出力ポートとを連通する弁孔が形成された弁本体ブロックと、弁孔に当接または離間する弁体とを有する薬液弁であって、（１）弁本体ブロックに、出力ポート側の弁孔近傍に形成された出力流路空間と、純水入力ポートと、出力流路空間と純水入力ポートとを連通する純水流路と、純水流路途中に設けられた純水弁孔とが一体的に形成され、（２）純水弁孔に当接または離間する純水弁体を有しているので、純水弁から純水が出力流路空間に直接流れ込み、出力流路空間に残留している薬液を洗い流すため、薬液弁内に残留する薬液を速やかに純水で洗い流すことができる。また、純水流路、純水弁孔、純水入力ポートが弁本体ブロックに一体的に形成されているので従来の薬液弁と比較して、薬液弁の大きさをコンパクト化することができる。
【００２８】
また、本発明の薬液弁によれば、弁体が円筒状であって、出力流路空間が弁体の外周囲に形成され、円柱状の空間であって、出力ポートと純水入力ポートとが同軸上にあって対向する位置で出力空間と連通しているので、円筒形状の弁体の外周に形成された出力流路空間の一方から供給された純水が、出力流路空間の対向する位置に設けられた連通孔から出力されるため、出力流路空間内に残留している薬液を効率的に純水を洗い流すことができる。また、出力ポートと純水入力ポートとが同軸上にあって対向する位置にあり、途中の障害物が円筒形状であるので、供給された純水の運動エネルギの減少を最小限に抑えることができ、下流配管の壁に付着残留している薬液を短時間で洗い流すことができる。それにより、消費する純水の量を低減できコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施の形態である薬液弁１の構成を示す断面図である。
【図２】 薬液弁１の平面図である。
【図３】 本発明の第２実施の形態である薬液弁３の構成を示す断面図である。
【図４】 薬液弁３の平面図である。
【図５】 従来の薬液弁の構成を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 薬液弁
２ 手動弁部
３ 薬液弁
４ パイロット弁部
１１ 中央ブロック
１４ 出力流路空間
１５ ダイヤフラム弁体
１６ 出力流路
１７ 弁座
１８ 入力流路
２６ 純水流路
２８ 純水弁座

Claims (1)

1. 入力ポートと出力ポートとを連通・遮断するための弁座が形成された弁本体ブロックと、該弁座に当接または離間する弁体とを有する薬液弁において、
   前記弁本体ブロックに、
   前記弁座の前記出力ポート側近傍に形成された出力流路空間と、
   純水入力ポートと、
   前記出力流路空間と前記純水入力ポートとを連通する純水流路と、
   前記純水流路途中に設けられた純水弁座とが一体的に形成され、
   前記純水弁座に当接または離間する純水弁体を有し、
   前記弁体が円筒状であって、
   前記出力流路空間が前記弁体の外周囲に形成され、円柱状の空間であって、
   前記出力ポートと前記純水入力ポートとが、同軸上にあって対向する位置で、前記出力流路空間と連通していること、
   前記純水弁体を駆動するための純水手動弁が、前記純水流路と同じ方向に純水弁体が移動するように、前記弁本体ブロックの側面の前記純水ポートに直接取り付けられていることを特徴とする薬液弁。

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