液体供給システム
【課題】 液体を貯留するタンクから、一対のポンプによる交互の圧送により、液中のガスを発泡して排除した液体を吐出先に安定的に供給する液体供給システムにおいて、省スペースで低コストな液体供給システムを提供する。
【解決手段】 薬液供給システム１は、薬液供給源から薬液を供給する供給口５３と、供給口５３から流入した薬液を一時的に貯留する貯留槽５０Ｔと、貯留槽５０Ｔの下方から薬液を吐出させる吐出口６２と、薬液から発泡された気泡を貯留槽５０Ｔの上方から槽５０Ｔ外に排気する排気口５４とを有する脱気装置５０と、を備え、脱気装置５０は、薬液供給源とべローズポンプ１０との間の薬液吸入第１，第２管路Ｌｉ１，Ｌｉ２に配設され、供給口５３にキャビテーションノズル７０を設けていること、べローズポンプ１０は、脱気装置５０の吐出口６３に接続する薬液吸入第２管路Ｌｉ２に、並列に２つ併設されていることを特徴とする。
【解決手段】 薬液供給システム１は、薬液供給源から薬液を供給する供給口５３と、供給口５３から流入した薬液を一時的に貯留する貯留槽５０Ｔと、貯留槽５０Ｔの下方から薬液を吐出させる吐出口６２と、薬液から発泡された気泡を貯留槽５０Ｔの上方から槽５０Ｔ外に排気する排気口５４とを有する脱気装置５０と、を備え、脱気装置５０は、薬液供給源とべローズポンプ１０との間の薬液吸入第１，第２管路Ｌｉ１，Ｌｉ２に配設され、供給口５３にキャビテーションノズル７０を設けていること、べローズポンプ１０は、脱気装置５０の吐出口６３に接続する薬液吸入第２管路Ｌｉ２に、並列に２つ併設されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、薬液等の液体を貯留するタンクと吐出先とを繋ぐ管路上に設けられ、一対のべローズポンプによる交互の圧送により、液体を連続的に吐出先に供給する液体供給システムに関する。詳しくは、特に半導体製造に用いる薬液について、液中の気体を発泡して排除した薬液をべローズポンプに取り込む薬液供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体製造工程において、半導体ウエハに塗布するレジスト液等の薬液は、工場外部に設置されたタンクに貯留され、薬液供給システムにより、このタンクから建屋内のクリーンルームに設置されている薬液の吐出ノズルまで、配管路を通じて圧送される。
従来の薬液供給システムについて、図８乃至図１１を用いて説明する。
図８は、従来の薬液供給システムの全体構成を示すシステム図である。図９及び図１０は、従来の薬液供給システムのべローズポンプを示す図であり、図９にべローズが最も伸張した状態を、図１０にべローズが最も収縮した状態をそれぞれ示す。
【０００３】
薬液供給システム１０１は、図８に示すように、４つのべローズポンプ１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ（１１０）と、薬液吸入管路Ｌｉと、薬液吐出管路Ｌｏと、気泡排出管路Ｌｄと、窒素ガス管路Ｌｎと、操作エア管路Ｌａ等とからなる。
薬液吸入管路Ｌｉは、外部で薬液を貯留するタンクに連通する管路であり、薬液吐出管路Ｌｏは、吐出ノズルに向けて薬液を圧送する管路であり、気泡排出管路Ｌｄは、べローズポンプ１１０内の気泡等の異物を排出口１１３を通じて排出する管路である。窒素ガス管路Ｌｎは、べローズポンプ１１０のべローズ１１６内の容積を膨張または収縮させるのに用いる窒素ガスを流通させる管路である。操作エアを圧送する操作エア管路Ｌａは、エア供給源との間にエジェクタ操作弁８３を介してエジェクタ８６と接続され、窒素ガス管路Ｌｎの窒素ガスをべローズポンプ１１０の背室１１７から吸引させるのに用いる操作エアを流通させる管路である。
はじめに、べローズポンプ１１０について、図９及び図１０を用いて説明した後、薬液供給システム１０１の作用について、図８を用いて説明する。
べローズポンプ１１０には、本願出願人が特許出願した特開２０００−４５９５２号公報に記載されたべローズポンプが用いられている。
【０００４】
べローズポンプ１１０は、容積可変に形成されたべローズ１１６の容積を膨張させることにより、タンク側から吸入口１１１を通じて薬液をべローズ１１６内に吸入する一方、べローズ１１６の容積を縮小させることにより、べローズ１１６内に貯留する薬液を吐出口１１２を通じてべローズ１１６外へ吐出させる構造のポンプである。
ベローズ１１６は、タンク状のケーシング１２０に収容されており、ベローズ１１６上端をケーシング１２０上部に、下端を底板１８にそれぞれ固定して封止されている。ケーシング１２０とベローズ１１６との間の空間は、べローズポンプ１１０の背室１１７となっている。窒素ガス管路Ｌｎより窒素ガスを圧送し背室１１７を正圧にすることで、ベローズ１１６が、図９に示す状態から図１０に示す状態まで収縮して、べローズ１１６内の容積が減少する。一方、背室１１７に充填した窒素ガスを窒素ガス管路Ｌｎに吸引し背室１１７を負圧にすることにより、ベローズ１１６が、図１０に示す状態から図９に示す状態まで伸張して、べローズ１１６内の容積が増大する。
各べローズポンプ１１０には、その吸入口１１１にキャビテーションノズル１７０Ａ，１７０Ｂ，１７０Ｃ，１７０Ｄ（１７０）が配設され、吸入口１１１に流入した薬液は、キャビテーションノズル１７０を流通してべローズ１１６内へ吸入されるようになっている。
【０００５】
次に、薬液供給システム１０１の作用について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１１は、薬液供給システム１０１の各ベローズポンプ１１０において薬液の吐出状態を表わすタイミングチャート図である。
薬液供給システム１０１では、薬液吸入弁１３１の開弁時に、薬液吸入管路Ｌｉから供給される薬液が、べローズポンプ１１０の吸入口１１１からキャビテーションノズル１７０を通じてべローズ１１６内に供給される。このとき、薬液は、キャビテーションノズル１７０を通過すると、流量が小さく、微小な気泡（キャビテーション）を無数に含んだ流れの状態で、べローズ１１６に向けて流れる。べローズ１１６内の液中では、キャビテーションが破壊して発泡した気泡が、液面に向けて浮上し、液面上まで到達した気泡が、べローズ１１６内から排出口１１３及び気泡排出管路Ｌｄを通じて外部に排出される。
各べローズポンプ１１０では、各々のキャビテーションノズル１７０が薬液中の脱気を行っており、液中の気泡が液面上まで上昇するのを待って、脱気した状態の薬液が、薬液吐出管路Ｌｏを通じて吐出ノズルに向けて吐出される。
すなわち、薬液吐出弁１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃ，１３２Ｄが、図１１に示すような吐出タイミング帯Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ３で順に入れ替わりながら開弁すると共に、４つのべローズポンプ１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄを順に交互に作動させて、常時１つのポンプで、脱気した状態の薬液が、一定の流量で吐出ノズルに吐出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−４５９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の薬液供給システム１０１では、薬液供給システムが大型化する問題と、薬液供給システムのコスト高になる問題の２つの問題が生じていた。
このような問題は、以下の理由によって生じていた。
【０００８】
（１）大型化する問題
薬液供給システム１０１では、キャビテーションノズル１７０が各べローズポンプ１１０内に設けられているため、キャビテーションノズル１７０により発泡した薬液中の気泡がべローズ１１６内の液面上まで上昇するのを待つ分、余分に時間がかかる。その結果、べローズポンプ１１０内において、単位時間当たりに脱気した薬液を供給できる吐出量は、吐出ノズルから連続的な吐出に必要とされる薬液の必要流量よりも少ない。
半導体製造工程では、品質上、半導体ウエハに塗布する薬液の吐出量に変動がなく、吐出ノズルから安定した薬液の吐出が求められている。そのため、脱気した状態の薬液を、吐出ノズルに向けて安定的に吐出するには、並列接続してスイッチングさせるべローズポンプ１１０の数量を必然的に増やさざるを得ない。
すなわち、図１１に示すように、例えば、吐出タイミング帯Ｔ１でべローズポンプ１１０Ａが、脱気した状態の薬液を薬液吐出管路Ｌｏに向けて吐出すると、べローズポンプ１１０Ａでは、作動タイミングＡ１から作動タイミングＡ３にかけて薬液を薬液吸入管路Ｌｉから供給する。その後、薬液中の気泡がべローズ１１６内の液面上まで上昇するのに作動タイミングＡ４が必要となる。
一方、作動タイミングＡ１から作動タイミングＡ３の間、べローズポンプ１１０Ｂが、脱気した状態の薬液を薬液吐出管路Ｌｏに向けて吐出し、作動タイミングＡ４から作動タイミングＡ６の間、べローズポンプ１１０Ｃが、脱気した状態の薬液を薬液吐出管路Ｌｏに向けて吐出する。べローズポンプ１１０Ｃが薬液を吐出している作動タイミングＡ６は、べローズポンプ１１０Ａにおいて、べローズ１１６内の液面上まで上昇した気泡が気
泡排出管路Ｌｄを通じて外部に排出されている最中である。作動タイミングＡ６でこの気泡は気泡排出管路Ｌｄより排出されるが、薬液の吐出先への吐出が途切れないようにするため、作動タイミングＡ７から、べローズポンプ１１０Ｄが、脱気した状態の薬液を薬液吐出管路Ｌｏに向けて吐出する。この間に、べローズポンプ１１０Ａは、次のサイクルで薬液を吐出できるよう待機する。
このように、キャビテーションノズル１７０が各べローズポンプ１１０内に設けられているために、脱気した状態の薬液を、吐出ノズルに向けて安定的に吐出しようとすると、並列接続して交互に交替させながら作動させるべローズポンプ１１０が４つ必然的に必要となる。
従って、脱気した状態の薬液を吐出するべローズポンプ１１０が４つになることで、薬液供給システム１０１が大型化し、このシステムの設置もスペース的に広い場所が必要となっていた。
【０００９】
（２）コスト高になる問題
また、薬液供給システム１０１では、吐出ノズルに向けた薬液の圧送を安定的に行うのに、べローズポンプ１１０を４つも並列接続する必要があった。そのため、べローズポンプ１１０本体のコスト上昇分のほか、薬液吸入管路Ｌｉ、薬液吐出管路Ｌｏ、気泡排出管路Ｌｄ及び窒素ガス管路Ｌｎとの配管経路や、４つのべローズポンプ１１０の作動させる制御も複雑になり、薬液供給システム１０１全体がコスト高になる問題があった。
【００１０】
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、一対のポンプによる交互の圧送により液体供給源から供給される液体から、この液体に包含する気体を発泡して排除した脱気状態の液体を安定的に吐出先に供給する液体供給システムにおいて、省スペースで低コストな液体供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の問題点を解決するために、本発明の液体供給システムは、次の構成を有している。
（１）容積可変に形成されたポンプ室の容積を膨張させて、ポンプ室の吸入口からポンプ室内に液体を吸入する一方、ポンプ室の容積を縮小させて、ポンプ室の吐出口からポンプ室外へ液体を吐出するポンプと、液体供給源から圧送される液体に含まれる気体を発泡させる発泡手段とを備え、発泡手段により発泡させた液体をポンプ室内に供給する液体供給システムにおいて、液体供給源から液体を供給する供給口と、供給口から流入した液体を一時的に貯留する貯留槽と、貯留槽の下方から液体を吐出させる吐出口と、液体から発泡された気泡を貯留槽の上方から槽外に排気する排気孔とを有する脱気装置と、を備え、脱気装置は、液体供給源とポンプとの間の管路に配設され、供給口に発泡手段を設けていること、ポンプは、脱気装置の吐出口に接続する管路に、並列に２つ併設されていることを特徴とする。
（２）（１）に記載する液体供給システムにおいて、２つのポンプを交互に同時に切り換えて作動させ、１つのポンプのポンプ室の吐出口から液体を一定の流れで吐出するよう制御する制御手段を有することを特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載する液体供給システムにおいて、脱気装置では、貯留槽を形成する本体部が、チューブまたはパイプで形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成を有する本発明の作用効果について説明する。
本発明の液体供給システムでは、
（１）液体供給源から液体を供給する供給口と、供給口から流入した液体を一時的に貯留する貯留槽と、貯留槽の下方から液体を吐出させる吐出口と、液体から発泡された気泡を貯留槽の上方から槽外に排気する排気孔とを有する脱気装置と、を備え、脱気装置は、液体供給源とポンプとの間の管路に配設され、供給口に発泡手段を設けていること、ポンプは、脱気装置の吐出口に接続する管路に、並列に２つ併設されていることを特徴とするので、液体供給源から供給される液体は、脱気装置においてその供給口から発泡手段を通じることで、気体は発泡し、脱気した液体が貯留槽内に一時的に貯留されるようになる。
液体中で発泡した気泡は、貯留槽に貯留された液体中を液面上に向けて上昇して、排気孔から槽外に排気される。その一方で、貯留槽に貯留された液体は、脱気された状態となり、この状態の液体は、吐出口から２つのポンプのいずれか一方側に吐出される。そのため、ポンプ室内に吸入される液体は、既に脱気された状態であり、そのままポンプ室外へ液体を吐出することができる。
すなわち、従来の薬液供給システムでは、４つのべローズポンプ内に、それぞれキャビテーションノズルを設けて、各べローズポンプ内で薬液中の気体を脱気していたため、脱気した状態の薬液を、吐出ノズルへ安定的に吐出させようとすると、４つのべローズポンプが必要であった。
これに対し、本発明の液体供給システムでは、液体供給源から供給される液体が、脱気装置において、その供給口から発泡手段を通じることで、気体が発泡され、脱気した液体が、脱気装置から２つのポンプに向けて吐出する。これにより、並列に併設した２つのポンプ、すなわち一対のポンプによる交互の圧送により、脱気した液体が吐出ノズルに向けて安定した流れで吐出できる。
従って、従来の薬液供給システムでは、ポンプを４つ必要としていたが、本発明の液体供給システムでは、ポンプを２つにできるため、当該液体供給システムをコンパクトにすることができ、狭いスペースでも当該液体供給システムを設置することができる、という特有かつ顕著な効果を奏する。
また、本発明の液体供給システムでは、従来の薬液供給システムと比しても、ポンプの数量を少なくできる分、コスト低減ができる。また、従来の薬液供給システムにあるような、各ポンプに接続する薬液吸入管路、薬液吐出管路、気泡排出管路及び窒素ガス管路とポンプとの配管経路が簡単になる上、ポンプを作動させるのに必要な制御も簡単になり、その分、コストの低減ができ、ひいては当該液体供給システム全体のコストが安価になる、という特有かつ顕著な効果をも奏する。
【００１３】
（２）また、本発明の液体供給システムでは、発泡手段はキャビテーションノズルであること、２つのポンプを交互に同時に切り換えて作動させ、１つのポンプのポンプ室の吐出口から液体を一定の流れで吐出するよう制御する制御手段を有するので、キャビテーションノズルから吐出する液体は、微小な気泡（キャビテーション）を無数に含んだ流れの状態で、貯留槽内に流れ、貯留槽内に貯留した液体から気泡が発泡し易く、脱気した状態の液体を得易くなる。
その結果、より確かに脱気された状態の液体をポンプ室内に吸入させ、そのままポンプ室外へ液体を、安定した状態の流れで吐出することができるようになる。
【００１４】
（３）また、本発明の液体供給システムによれば、脱気装置では、貯留槽を形成する本体部が、チューブまたはパイプで形成されているので、市販されている安価な材料を用いて本体部を製造し易くなるため、本体部を形成するのに必要な加工も少なくて済み、結果的に脱気装置全体のコストが安価になる。
なお、本体部に用いるチューブ状またはパイプ状の材料として、例えば、ＰＦＡ（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）等、４フッ化エチレン樹脂等のフッ素系樹脂材が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る薬液供給システムの全体構成を示すシステム図である。
【図２】本実施形態に係る薬液供給システムに用いるべローズポンプを示す図であり、べローズが最も伸張した状態を示す。
【図３】図２と同様、本実施形態に係るべローズポンプを示す図であり、べローズが最も収縮した状態を示す。
【図４】本実施形態に係る薬液供給システムの脱気装置を示す説明図である。
【図５】図４に示す脱気装置に設けたキャビテーションノズルを示す図であり、（ａ）は本実施形態に係るキャビテーションノズルを示し、（ｂ）は変形例に係るキャビテーションノズルを示す。
【図６】本実施形態に係る薬液供給システムの各ベローズポンプにおける薬液の吐出状況を説明するタイミングチャート図である。
【図７】変形形態に係る薬液供給システムの全体構成を示すシステム図である。
【図８】従来の薬液供給システムの全体構成を示すシステム図である。
【図９】図８に示す薬液供給システムのうち、べローズポンプを示す図であり、べローズが最も伸張した状態を示す。
【図１０】図９と同様、べローズポンプを示す図であり、べローズが最も収縮した状態を示す。
【図１１】従来の薬液供給システムの各ベローズポンプにおいて薬液の吐出状況を表わすタイミングチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態）
以下、本発明に係る液体供給システムについて、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
実施形態では、液体供給システムは、液体として、工場外部に設置されたタンクに貯留され、半導体製造工程において半導体ウエハに塗布するレジスト液等の薬液を、このタンクから建屋内のクリーンルームに設置されている薬液の吐出ノズルまで、配管路を通じて圧送する薬液供給システムである。
実施形態に係る薬液供給システムの全体構成を示すシステム図を図１に示す。図２及び図３は、本実施形態に係る薬液供給システムに用いるべローズポンプを示す図であり、図２がべローズが最も伸張した状態を示し、図３は、べローズが最も収縮した状態を示す。
【００１７】
薬液供給システム１は、図１に示すように、２つのべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂ（１０）と、制御装置３０と、脱気装置５０と、薬液吸入第１，第２管路Ｌｉ１，Ｌｉ２と、薬液吐出管路Ｌｏと、気泡排出管路Ｌｄと、操作エア管路Ｌａと、窒素ガス第１，第２管路Ｌｎ１，Ｌｎ２等とからなる。
はじめにべローズポンプ１０について、図２及び図３を用いて説明する。以下、実施形態では、べローズポンプ１０Ａとべローズポンプ１０Ｂは同じ構成であるため、べローズポンプ１０と総称する。従って、べローズポンプ１０Ａ，１０Ｂにおけるべローズ１６Ａ，１６Ｂ、背室１７Ａ，１７Ｂ等の関連部分についても、べローズポンプ１０Ａとべローズポンプ１０Ｂとで同じあるため、べローズ１６、背室１７等と総称する。
【００１８】
べローズポンプ１０は、ベローズタンクをなすケーシング２０と、容積が可変に形成されたべローズ１６（１６Ａ，１６Ｂ）とを有している。べローズ１６は、ケーシング２０内に収容され、ベローズ１６上端をケーシング２０上部に、下端を磁性体の底板１８にそれぞれ固定して封止され、べローズ１６内に形成される空間がポンプ室１０Ｒ（１０ＲＡ，１０ＲＢ）となっている。また、ベローズ１６とケーシング２０との間の空間は、べローズポンプ１０の背室１７（１７Ａ，１７Ｂ）となっている。
ケーシング２０上部には、薬液をべローズポンプ１０内に吸引する吸入口１１（１１Ａ，１１Ｂ）、脱気した薬液を吐出する吐出口１２（１２Ａ，１２Ｂ）、及び薬液中に包含する気泡や、不純物等の異物を排出する排出口１３（１３Ａ，１３Ｂ）が形成されている。ケーシング２０の外側部には、底板１８を検出してべローズ１６内の状態を確認する２つの磁気センサ２２Ｕ，２２Ｌが、センサ取付部材２１に移動可能に取付けられている。
【００１９】
べローズポンプ１０には、吐出口１２に気泡分離管１９が取付けられている。気泡分離管１９は、吐出口１２からべローズ１６内に向けて垂直に延びる垂直側導入孔１９Ｖと、その下端にある傘部１９Ｕで垂直側導入孔１９Ｖを閉塞し、傘部１９Ｕ付近で、垂直側導入孔１９Ｖと直交して水平方向に延びる円形状の水平側導入孔１９Ｈと、を有している。気泡分離管１９は、べローズ１６内に貯留する脱気した状態の薬液だけを、水平側導入孔１９Ｈから吸入し、垂直側導入孔１９Ｖを通じて吐出口１２に向けて流れるようになっており、ポンプ室１０Ｒの貯留した薬液に気泡がたとえ残存していた場合でも、この気泡は吐出口１２に流入し難くなっている。
【００２０】
次に、脱気装置５０について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る薬液供給システムの脱気装置を示す図であり、その一部を断面で示す説明図である。図５はキャビテーションノズルを示す図である。
脱気装置５０は、図４に示すように、内部が貯留槽５０Ｔとなる円筒状の本体部５１、本体部５１上方の開口を液密に閉塞する蓋部５２、及び本体部５１下方の開口を液密に閉塞する底部６１とからなる。
本体部５１は、例えば、ＰＦＡ（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）等の材質からなるチューブで形成されている。蓋部５２と底部６１は、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等、４フッ化エチレン樹脂で形成されている。
【００２１】
脱気装置５０は、薬液を貯留するタンク等の薬液供給源（図示省略）から薬液を供給する供給口５３を蓋部５２に有し、この供給口５３に後述するキャビテーションノズル７０（発泡手段）が設けられている。本体部５１の径外側では、貯留槽５０Ｔに貯留した薬液の液面（液位）を検出して薬液の貯留量を確認する２つの液面センサ５７Ｌ，５７Ｕが、蓋部５２に設けたセンサ取付部材５６に、移動可能に取付けられている。
また、脱気装置５０は、供給口５３から流入した薬液を一時的に貯留する貯留槽５０Ｔと、薬液から発泡された気泡を貯留槽５０Ｔの上方から貯留槽５０Ｔ外に排気する排気孔５４とを、蓋部５２に有している。また、脱気装置５０は、貯留槽５０Ｔの下方から薬液を吐出させる吐出口６２を底部６１に有し、この底部６１に、貯留槽５０Ｔと吐出口６２とを繋ぐ吐出流路６３が形成されている。
【００２２】
次に、キャビテーションノズル７０について説明する。
キャビテーションノズル７０は、脱気装置５０の供給口５３から貯留槽５０Ｔに薬液が吸入されるとき、その液中に気泡状態として包含する不活性ガス等の気体を脱気するために設けている。本実施形態では、キャビテーションノズル７０は、図５（ａ）に示すように、中心に形成された流入側流路７１と、その底部から四方に分岐された４つの流出側流路７２と、流出側流路７２との間に僅かな隙間７４を挟んで設けられた遮断部７３とからなる。
キャビテーションノズル７０では、流入側流路７１に流入した薬液が流入側流路７１の底部に衝突すると、薬液に急激な圧力変化が生じてキャビテーションを発生し、キャビテーションを含んだ薬液が脱気装置５０の貯留槽５０Ｔに吐出される。この状態の薬液が貯留槽５０Ｔに貯留されると、薬液中のキャビテーションが破壊し、貯留槽５０Ｔ内で発泡した気泡は薬液の液面に向けて浮上する。
【００２３】
なお、本実施形態では、上述したキャビテーションノズル７０を脱気装置５０の供給口５３に設けているが、キャビテーションノズルは、図５（ｂ）に示すようなキャビテーションノズル７５を用いても良い。すなわち、キャビテーションノズル７５は、キャビテーションノズル７０にある遮断部７３及び隙間７４を設けず、キャビテーションノズル７０の流入側流路７１に相当する流入側流路７６と、流出側流路７２に相当する流出側流路７２とからなるものである。キャビテーションノズル７５を用いることで、薬液中に生じるキャビテーションの発生はキャビテーションノズル７０よりも劣るが、ノズル全体のスペースを小さくできるメリットがある。
【００２４】
次に、薬液供給システム１全体の構成について、図１を用いて説明する。
本実施形態では、薬液（現像液等）を貯留するタンク等の薬液供給源に連通する薬液吸入第１管路Ｌｉ１は、薬液第１吸入弁５８を介して脱気装置５０の供給口５３と接続している。脱気装置５０の貯留槽５０Ｔ内で薬液から発泡した気泡（不純物等の異物も含む）を排出する気泡排出管路Ｌｄは、第３エジェクタ操作弁８５を介して第２エジェクタ８７と接続している。作動ガスである窒素ガスの窒素ガス供給源と連通する窒素ガス第２管路Ｌｎ２は、第２エジェクタ操作弁８４を介して第２エジェクタ８７と接続している。
【００２５】
べローズポンプ１０Ａとべローズポンプ１０Ｂとは、脱気装置５０の吐出口６２と連通する薬液吸入第２管路Ｌｉ２において並列に２つ併設されている。薬液吸入第２管路Ｌｉ２の一方側は、薬液第２吸入弁３１Ａを介してべローズポンプ１０Ａの吸入口１１Ａと接続し、他方側は、薬液第２吸入弁３１Ｂを介してべローズポンプ１０Ｂの吸入口１１Ｂと接続している。すなわち、脱気装置５０は、薬液供給源とべローズポンプ１０との間の管路である薬液吸入第１管路Ｌｉ１及び薬液吸入第２管路Ｌｉ２に配設されている。
【００２６】
吐出ノズルに向けて薬液を圧送する薬液吐出管路Ｌｏは、この管路から並列に２つに分岐した各管路により、薬液吐出弁３２Ａ，３２Ｂ（３２）を介してべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂの吐出口１２Ａ，１２Ｂ（１２）と接続している。窒素ガス供給源と連通する窒素ガス管路Ｌｎ１は、べローズポンプ１０の背室１７（１７Ａ，１７Ｂ）の容積を膨張または収縮させるのに用いる窒素ガスを、作動ガスとして流通させる管路である。窒素ガス第１管路Ｌｎ１は、レギューレータ８１、逆止弁８２を介して供給側と排気側の２つの管路に並列に分岐され、供給側の管路から並列に２つに分岐した管路は、ガス供給弁４１Ａ，４１Ｂ（４１）を介してべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂの背室１７Ａ，１７Ｂ（１７）と接続している。また、窒素ガス管路Ｌｎは、排気側の管路から並列に２つに分岐した管路により、背室１７Ａ，１７Ｂは、ガス排気弁４２Ａ，４２Ｂ（４２）を介してエジェクタ８６と接続している。操作エアを圧送する操作エア管路Ｌａは、エア供給源との間にエジェクタ操作弁８３を介してエジェクタ８６と接続している。
【００２７】
薬液供給システム１は、２つのべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂを交互に同時に切り換えて作動させ、１つのべローズポンプ１０のポンプ室１０Ｒの吐出口１２から、脱気された状態の薬液を一定の流れで吐出するよう制御する制御装置３０を有している。
制御装置３０は、磁気センサ２２Ｕ，２２Ｌ、薬液第２吸入弁３１、薬液吐出弁３２、気泡排出弁３３、ガス供給弁４１、ガス排気弁４２、液面センサ５７Ｌ，５７Ｕ、薬液第１吸入弁５８、第１エジェクタ操作弁８３、第２エジェクタ操作弁８４、及び第３エジェクタ操作弁８５と接続し、これらの弁やセンサの作動を制御する。
【００２８】
次に、べローズポンプ１０及び脱気装置５０の作用について、図６を用いて説明した後、薬液供給システム１全体の作用を説明する。図６は、本実施形態に係る薬液供給システムのベローズポンプにおける薬液の吐出状況を説明するタイミングチャート図である。
最初、べローズポンプ１０Ｂでは、ポンプ室１０ＲＢは、図３に示すように、べローズ１６Ｂが最も収縮した状態にある。べローズポンプ１０Ｂのポンプ室１０ＲＢに薬液を吸入するには、まず、薬液第１吸入弁５８を開路し、薬液吸入第１管路Ｌｉ１から薬液を脱気装置５０の供給口５３に供給する。薬液は、キャビテーションノズル７０を通じて貯留槽５０Ｔに吐出される。薬液吸入第１管路Ｌｉ１から供給された薬液には、液中に溶け込んだ不活性ガス等の気体や不純物等の異物が気泡として含まれている。このような薬液が、キャビテーションノズル７０を流通して脱気装置５０の貯留槽５０Ｔに吐出される
と、薬液中にキャビテーションが発生し、キャビテーションを含んだ薬液が貯留槽５０Ｔに一時的に貯留される。その後、貯留された薬液からキャビテーションが破壊し、貯留槽５０Ｔ内で発泡した気泡が薬液の液面に向けて浮上して、貯留槽５０Ｔ内の薬液が脱気される。
【００２９】
貯留槽５０Ｔでは、吐出先で、必要とする脱気された状態の薬液を一定の流れで吐出することができるよう、高位側の液面センサ５７Ｕが薬液の液面を確認するまでの間、脱気された薬液を貯留槽５０Ｔに貯留しておく。液面センサ５７Ｕが薬液の液面を検出したら、薬液第１吸入弁５８を閉路する。
なお、脱気装置５０では、貯留槽５０Ｔに貯留した脱気状態の薬液の液面が、低位側の液面センサ５７Ｌで検出される量まで液位が下がったら、薬液第１吸入弁５８を開路して薬液吸入第１管路Ｌｉ１から薬液を供給し、液面センサ５７Ｕが薬液の液面を確認するまで、脱気状態の薬液を貯留槽５０Ｔに貯める。
【００３０】
また、薬液第１吸入弁５８の開路と共に、第２エジェクタ操作弁８４及び第３エジェクタ操作弁８５を開路する。これにより、第２エジェクタ操作弁８４を介して窒素ガスが第２エジェクタ８７を通過し、貯留槽５０Ｔ内で薬液から発泡した気泡が、第３エジェクタ操作弁８５及び第２エジェクタ８７を通じて外部に排気される。
液面センサ５７Ｕが薬液の液面を確認すると、薬液第１吸入弁５８を閉路する。その後、図６に示すように、作動タイミングＡ２及び作動タイミングＡ２でエジェクタ操作弁８３を開路して、操作エア管路Ｌａにおいてエア供給源からエジェクタ操作弁８３を介してエジェクタ８６へと操作エアを圧送する。これにより、作動タイミングＡ１から作動タイミングＡ３の間、ガス排気弁４２Ｂを開路すると、窒素ガス管路Ｌｎの排気側管路内の空気が吸引されてべローズポンプ１０Ｂの背室１７Ｂが負圧となり、べローズポンプ１０Ｂでは、べローズ１６Ｂは膨張し図２に示す状態になる。
【００３１】
その一方、作動タイミングＡ３において、薬液第２吸入弁３１Ｂを開弁しておく。べローズ１６Ｂが膨張することで、脱気装置５０の貯留槽５０Ｔに一時的に貯留した脱気状態の薬液が、脱気装置５０の吐出流路６３から薬液吸入第２管路Ｌｉ２及び薬液第２吸入弁３１Ｂを通じてべローズポンプ１０Ｂのポンプ室１０ＲＢに吸入され、ポンプ室１０ＲＢのＦＵＬＬの位置まで貯留される。
【００３２】
薬液第２吸入弁３１Ｂ及びガス排気弁４２Ｂを閉路した後、作動タイミングＢ１から作動タイミングＢ３の間、ガス供給弁４１Ｂを開路して、窒素ガス第１管路Ｌｎ１から作動ガスである窒素ガスを圧送してポンプ室１０ＲＢを正圧にする。その一方で、作動タイミングＢ１から作動タイミングＢ３の間、薬液吐出弁３２Ｂを開路すると、作動タイミングＢ１から作動タイミングＢ３の間、すなわち吐出タイミング帯Ｓ２において、ポンプ室１０ＲＢ内の薬液が、窒素ガスにより圧送されて、薬液吐出管路Ｌｏを通じて吐出先に向けて吐出する。ポンプ室１０ＲＢでは、作動タイミングＢ３が過ぎると、薬液はＥＭＰＴＹ位置の液位になり、べローズ１６Ｂは、図３に示すような収縮状態に戻り、次のサイクルでの薬液の圧送を待つ。
【００３３】
べローズポンプ１０Ｂにおいて、上記のような一連の作動が、作動タイミングＡ１から作動タイミングＡ３及び作動タイミングＢ１から作動タイミングＢ３の間に実行されているときに、同時にべローズポンプ１０Ａにおいて、以下の一連の作動が実行されている。
すなわち、べローズポンプ１０Ａでは、作動タイミングＡ３から作動タイミングＢ１に切り替わるタイミングのときには、ポンプ室１０ＲＡは、図３に示すように、べローズ１６Ａが最も収縮した状態にある。
脱気装置５０の貯留槽５０Ｔでは、吐出先で、必要とする脱気された状態の薬液を一定の流れで吐出することができるよう、高位側の液面センサ５７Ｕが薬液の液面を検出できる液位まで、脱気された薬液が貯留槽５０Ｔに貯留されている状態にある。作動タイミングＢ２及び作動タイミングＢ２でエジェクタ操作弁８３を開路して、操作エア管路Ｌａにおいてエア供給源からエジェクタ操作弁８３を介してエジェクタ８６へと操作エアを圧送する。これにより、作動タイミングＢ１から作動タイミングＢ３の間、ガス排気弁４２Ａを開路すると、窒素ガス管路Ｌｎの排気側管路内の空気が吸引されてべローズポンプ１０Ａの背室１７Ａが負圧となり、べローズポンプ１０Ａでは、べローズ１６Ａは膨張し図２に示す状態になる。
【００３４】
その一方、作動タイミングＢ３において、薬液第２吸入弁３１Ａを開弁しておく。べローズ１６Ａが膨張することで、脱気装置５０の貯留槽５０Ｔに一時的に貯留した脱気状態の薬液が、脱気装置５０の吐出流路６３から薬液吸入第２管路Ｌｉ２及び薬液第２吸入弁３１Ａを通じてべローズポンプ１０Ａのポンプ室１０ＲＡに吸入され、ポンプ室１０ＲＡのＦＵＬＬの位置まで貯留される。
【００３５】
薬液第２吸入弁３１Ａ及びガス排気弁４２Ａを閉路した後、作動タイミングＡ１から作動タイミングＡ３の間、ガス供給弁４１Ａを開路して、窒素ガス第１管路Ｌｎ１から作動ガスである窒素ガスを圧送してポンプ室１０ＲＡを正圧にする。その一方で、作動タイミングＡ１から作動タイミングＡ３の間、薬液吐出弁３２Ａを開路すると、作動タイミングＡ１から作動タイミングＡ３の間、すなわち吐出タイミング帯Ｓ１において、ポンプ室１０ＲＡ内の薬液が、窒素ガスにより圧送されて、薬液吐出管路Ｌｏを通じて吐出先に向けて吐出する。ポンプ室１０ＲＡでは、作動タイミングＡ３が過ぎると、薬液はＥＭＰＴＹ位置の液位になり、べローズ１６Ａは、図３に示すような収縮状態に戻り、次のサイクルでの薬液の圧送を待つ。
【００３６】
次に、薬液供給システム全体の作用について説明する。
薬液吸入第１管路Ｌｉ１から供給された薬液に、液中に溶け込んだ不活性ガス等の気体や不純物等の異物が含まれている。
しかしながら、薬液供給システム１では、脱気装置５０が、薬液供給源とべローズポンプ１０との間の管路である薬液吸入第１管路Ｌｉ１及び薬液吸入第２管路Ｌｉ２に配設されている。
不活性ガス等の気体や不純物等の異物が含まれた薬液は、前述したように、脱気装置５０を流通させることで、脱気された状態の薬液になり、吐出流路６３から吐出させてべローズポンプ１０に供給されている。
そのため、図６に示すように、並列に併設したべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂが交互に同時に切り換って作動し、べローズポンプ１０Ａ，１０Ｂのうち、１つのべローズポンプ１０によるポンプ室１０Ｒの吐出口１２から、ポンプ室１０Ｒで貯留された脱気状態の薬液を、一定の流れで薬液吐出管路Ｌｏを通じて吐出先に吐出できる。
【００３７】
本実施形態の薬液供給システム１によれば、薬液供給源から薬液を供給する供給口５３と、供給口５３から流入した薬液を一時的に貯留する貯留槽５０Ｔと、貯留槽５０Ｔの下方から薬液を吐出させる吐出口６２と、薬液から発泡された気泡を貯留槽５０Ｔの上方から槽５０Ｔ外に排気する排気孔５４とを有する脱気装置５０と、を備え、脱気装置５０は、薬液供給源とべローズポンプ１０との間の薬液吸入第１，第２管路Ｌｉ１，Ｌｉ２に配設され、供給口５３にキャビテーションノズル７０を設けていること、べローズポンプ１０は、脱気装置５０の吐出口６３に接続する薬液吸入第２管路Ｌｉ２に、並列に２つ併設されていることを特徴とするので、薬液供給源から供給される薬液は、脱気装置５０においてその供給口５３からキャビテーションノズル７０を通じることで、液中に含まれる不活性ガス等の気体が微細で無数の気泡となって発泡され、脱気した薬液が貯留槽５０Ｔ内に一時的に貯留されるようになる。
【００３８】
薬液中で発泡した気泡は、貯留槽５０Ｔに貯留された薬液中を液面上に向けて浮上して、排気口５４から槽５０Ｔ外に排気される。その一方で、貯留槽５０Ｔに貯留された薬液は、脱気された状態となり、この状態の薬液は、吐出口６２から２つのべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂのいずれか一方側に吐出される。そのため、ポンプ室１０Ｒ内に吸入される薬液は、既に脱気された状態であり、そのままポンプ室１０Ｒ外へ薬液を吐出することができる。
すなわち、図８を参照する従来の薬液供給システム１０１では、４つのべローズポンプ１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ（１１０）内に、それぞれキャビテーションノズル１７０を設けて、各べローズポンプ１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ内で薬液中の気体を脱気していた。そのため、脱気した状態の薬液を、吐出ノズルへ安定的に吐出させようとすると、４つのべローズポンプ１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄが必要であった。
【００３９】
これに対し、本実施形態の薬液供給システム１では、薬液供給源から供給される薬液が、脱気装置５０において、その供給口５３からキャビテーションノズル７０を通じることで、薬液中に含まれる不活性ガス等の気体が微細で無数の気泡となって発泡し、気泡が脱気され、脱気した薬液が、脱気装置５０から２つのべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂに向けて吐出する。これにより、並列に併設した２つのべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂ、すなわち一対のべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂによる交互の圧送により、脱気した薬液が吐出ノズルに向けて安定した流れで吐出できる。
【００４０】
従って、従来の薬液供給システム１０１では、べローズポンプ１１０を４つ必要としていたが、本実施形態の薬液供給システム１では、べローズポンプ１０を２つにできるため、当該薬液供給システム１をコンパクトにすることができ、狭いスペースでも当該薬液供給システム１を設置することができる、という特有かつ顕著な効果を奏する。
また、本実施形態の薬液供給システム１では、従来の薬液供給システム１０１と比しても、べローズポンプの数量を少なくできる分、コスト低減ができる。また、従来の薬液供給システム１０１にあるような、各べローズポンプ１１０に接続する薬液吸入管路Ｌｉ、薬液吐出管路Ｌｏ、気泡排出管路Ｌｄ及び窒素ガス管路Ｌｎと各べローズポンプとの配管経路が簡単になる上、各べローズポンプを作動させるのに必要な制御も簡単になり、その分、コストの低減ができ、ひいては当該薬液供給システム１全体のコストが安価になる、という特有かつ顕著な効果をも奏する。
【００４１】
また、本実施形態の薬液供給システム１では、発泡手段はキャビテーションノズル７０であること、２つのべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂを交互に同時に切り換えて作動させ、１つのべローズポンプ１０のポンプ室１０Ｒの吐出口１２から、脱気された状態の薬液を一定の流れで吐出するよう制御する制御装置３０を有しているので、キャビテーションノズル７０から吐出する薬液は、微小な気泡（キャビテーション）を無数に含んだ流れの状態で、貯留槽５０Ｔ内に流れ、貯留槽５０Ｔ内に貯留した薬液から気泡として気体が発泡し易く、脱気した状態の薬液を得易くなる。
その結果、より確かに脱気された状態の薬液をべローズポンプ１０のポンプ室１０Ｒ内に吸入させ、そのままポンプ室１０Ｒ外へ薬液を、安定した状態の流れで吐出することができるようになる。
【００４２】
また、本実施形態の薬液供給システム１では、脱気装置５０では、貯留槽５０Ｔを形成する本体部５１が、チューブで形成されているので、市販されている安価な材料を用いて本体部５１を製造し易くなるため、本体部５１を形成するのに必要な加工も少なくて済み、結果的に脱気装置５０全体のコストが安価になる。
【００４３】
（変形形態）
次に、本発明に係る液体供給システムの変形形態について、図７を用いて説明する。図７は、変形形態に係る薬液供給システムの全体構成を示すシステム図である。
実施形態に係る薬液供給システム１では、薬液吸入第１管路Ｌｉ１から供給された薬液は、脱気装置５０においてキャビテーションノズル７０により液中の気体を発泡させ、脱気した状態の薬液をそのまま薬液吸入第２管路Ｌｉ２を通じてべローズポンプ１０へと吐出した。
これに対し、変形形態に係る薬液供給システム２では、薬液吸入第１管路Ｌｉ１から供給された薬液は、脱気装置５０Ｒにおいてキャビテーションノズル７０（またはキャビテーションノズル７５）により液中の気体を発泡させ、脱気した状態の薬液を、吐出口６２から供給口５３に還流させた後、薬液吸入第２管路Ｌｉ２を通じてべローズポンプ１０に吐出する。
しかしながら、本変形形態の薬液供給システム２では、脱気装置５０Ｒは、実施形態の脱気装置５０の構成と一部で異なるが、べローズポンプ１０等の構成は、実施形態の薬液供給システム１と同様である。
したがって、実施形態とは異なる部分を中心に説明し、同様な部分は実施形態と同じ符号を用いて、説明を省略または簡単に行う。
【００４４】
薬液供給システム２では、脱気装置５０Ｒは、図７に示すように、実施形態の脱気装置５０の構成に加え、吐出口６２に連通する薬液吸入第２管路Ｌｉ２にフィルタ９１が接続されている。このフィルタ９１から並列に分岐した還流管路Ｌｒは、入力側開閉弁９２、還流ポンプ９３、出力側開閉弁９４を通じて脱気装置５０Ｒの蓋部５２に延び、貯留槽５０Ｔ内に連通している。
また、制御装置３０Ｒは、実施形態の制御装置３０の構成に加え、入力側開閉弁９２、還流ポンプ９３、出力側開閉弁９４とも接続し、これらの弁、センサ及びポンプの作動を制御する。
薬液供給システム２では、脱気装置５０Ｒの吐出口６２から吐出した脱気状態の薬液を、還流ポンプ９３により還流管路Ｌｒに一度引き込み、貯留槽５０Ｔに再度貯留させて、吐出口６２から再び吐出した脱気状態の薬液が、フィルタ９１を通じて薬液吸入第２管路Ｌｉ２に圧送されるようになっている。これにより、薬液吸入第２管路Ｌｉ２を流通する脱気状態の薬液は、残存している気泡や不純物等の異物をより高い精度で脱気、濾過することができ、べローズポンプ１０から吐出先に吐出される薬液は、高品質な薬液となる。
【００４５】
従来の薬液供給システム１０１において、べローズポンプ１１０を４つ必要としていたものが、本実施形態の薬液供給システム１と同様、本変形形態の薬液供給システム２でも、べローズポンプ１０を２つにできるため、当該薬液供給システム２をコンパクトにすることができ、狭いスペースでも当該薬液供給システム２を設置することができる、という特有かつ顕著な効果を奏する。
また、本変形形態の薬液供給システム２では、従来の薬液供給システム１０１と比しても、べローズポンプの数量を少なくできる分、コスト低減ができる。また、従来の薬液供給システム１０１にあるような、各べローズポンプに接続する薬液吸入管路Ｌｉ、薬液吐出管路Ｌｏ、気泡排出管路Ｌｄ及び窒素ガス管路Ｌｎと各べローズポンプ１１０との配管経路が簡単になる上、各べローズポンプを作動させるのに必要な制御も簡単になり、その分、コストの低減ができ、ひいては当該薬液供給システム１全体のコストが安価になる、という特有かつ顕著な効果をも奏する。
【００４６】
以上において、本発明を実施形態及び変形形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態及び変形形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できる。
（１）例えば、実施形態及び変形形態では、本体部５１をＰＦＡ製のチューブで形成したが、本体部は、４フッ化エチレン樹脂等のフッ素系樹脂材のパイプで形成しても良い。
（２）また、実施形態及び変形形態では、薬液供給システム１，２のベローズポンプ１０における薬液の吐出するタイミングとして、図６に、タイミングチャート図を一例として示したが、液体供給システムのポンプにおいて液体を吐出するタイミングは、図６に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１，２ 薬液供給システム
１０（１０Ａ，１０Ｂ） べローズポンプ（ポンプ）
１０Ｒ（１０ＲＡ，１０ＲＢ） ポンプ室
１１（１１Ａ，１１Ｂ） 吸入口
１２（１２Ａ，１２Ｂ）吐出口
３０，３０Ｒ 制御装置
５０，５０Ｒ 脱気装置
５０Ｔ 貯留槽
５１ 本体部
５３ 供給口
５４ 排気口
６２ 吐出口
７０，７５ キャビテーションノズル（発泡手段）
Ｌｉ１ 薬液吸入第１管路（液体供給源とポンプとの間の管路）
Ｌｉ２ 薬液吸入第２管路（液体供給源とポンプとの間の管路）
Ｌｏ 薬液吐出管路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、薬液等の液体を貯留するタンクと吐出先とを繋ぐ管路上に設けられ、一対のべローズポンプによる交互の圧送により、液体を連続的に吐出先に供給する液体供給システムに関する。詳しくは、特に半導体製造に用いる薬液について、液中の気体を発泡して排除した薬液をべローズポンプに取り込む薬液供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体製造工程において、半導体ウエハに塗布するレジスト液等の薬液は、工場外部に設置されたタンクに貯留され、薬液供給システムにより、このタンクから建屋内のクリーンルームに設置されている薬液の吐出ノズルまで、配管路を通じて圧送される。
従来の薬液供給システムについて、図８乃至図１１を用いて説明する。
図８は、従来の薬液供給システムの全体構成を示すシステム図である。図９及び図１０は、従来の薬液供給システムのべローズポンプを示す図であり、図９にべローズが最も伸張した状態を、図１０にべローズが最も収縮した状態をそれぞれ示す。
【０００３】
薬液供給システム１０１は、図８に示すように、４つのべローズポンプ１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ（１１０）と、薬液吸入管路Ｌｉと、薬液吐出管路Ｌｏと、気泡排出管路Ｌｄと、窒素ガス管路Ｌｎと、操作エア管路Ｌａ等とからなる。
薬液吸入管路Ｌｉは、外部で薬液を貯留するタンクに連通する管路であり、薬液吐出管路Ｌｏは、吐出ノズルに向けて薬液を圧送する管路であり、気泡排出管路Ｌｄは、べローズポンプ１１０内の気泡等の異物を排出口１１３を通じて排出する管路である。窒素ガス管路Ｌｎは、べローズポンプ１１０のべローズ１１６内の容積を膨張または収縮させるのに用いる窒素ガスを流通させる管路である。操作エアを圧送する操作エア管路Ｌａは、エア供給源との間にエジェクタ操作弁８３を介してエジェクタ８６と接続され、窒素ガス管路Ｌｎの窒素ガスをべローズポンプ１１０の背室１１７から吸引させるのに用いる操作エアを流通させる管路である。
はじめに、べローズポンプ１１０について、図９及び図１０を用いて説明した後、薬液供給システム１０１の作用について、図８を用いて説明する。
べローズポンプ１１０には、本願出願人が特許出願した特開２０００−４５９５２号公報に記載されたべローズポンプが用いられている。
【０００４】
べローズポンプ１１０は、容積可変に形成されたべローズ１１６の容積を膨張させることにより、タンク側から吸入口１１１を通じて薬液をべローズ１１６内に吸入する一方、べローズ１１６の容積を縮小させることにより、べローズ１１６内に貯留する薬液を吐出口１１２を通じてべローズ１１６外へ吐出させる構造のポンプである。
ベローズ１１６は、タンク状のケーシング１２０に収容されており、ベローズ１１６上端をケーシング１２０上部に、下端を底板１８にそれぞれ固定して封止されている。ケーシング１２０とベローズ１１６との間の空間は、べローズポンプ１１０の背室１１７となっている。窒素ガス管路Ｌｎより窒素ガスを圧送し背室１１７を正圧にすることで、ベローズ１１６が、図９に示す状態から図１０に示す状態まで収縮して、べローズ１１６内の容積が減少する。一方、背室１１７に充填した窒素ガスを窒素ガス管路Ｌｎに吸引し背室１１７を負圧にすることにより、ベローズ１１６が、図１０に示す状態から図９に示す状態まで伸張して、べローズ１１６内の容積が増大する。
各べローズポンプ１１０には、その吸入口１１１にキャビテーションノズル１７０Ａ，１７０Ｂ，１７０Ｃ，１７０Ｄ（１７０）が配設され、吸入口１１１に流入した薬液は、キャビテーションノズル１７０を流通してべローズ１１６内へ吸入されるようになっている。
【０００５】
次に、薬液供給システム１０１の作用について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１１は、薬液供給システム１０１の各ベローズポンプ１１０において薬液の吐出状態を表わすタイミングチャート図である。
薬液供給システム１０１では、薬液吸入弁１３１の開弁時に、薬液吸入管路Ｌｉから供給される薬液が、べローズポンプ１１０の吸入口１１１からキャビテーションノズル１７０を通じてべローズ１１６内に供給される。このとき、薬液は、キャビテーションノズル１７０を通過すると、流量が小さく、微小な気泡（キャビテーション）を無数に含んだ流れの状態で、べローズ１１６に向けて流れる。べローズ１１６内の液中では、キャビテーションが破壊して発泡した気泡が、液面に向けて浮上し、液面上まで到達した気泡が、べローズ１１６内から排出口１１３及び気泡排出管路Ｌｄを通じて外部に排出される。
各べローズポンプ１１０では、各々のキャビテーションノズル１７０が薬液中の脱気を行っており、液中の気泡が液面上まで上昇するのを待って、脱気した状態の薬液が、薬液吐出管路Ｌｏを通じて吐出ノズルに向けて吐出される。
すなわち、薬液吐出弁１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃ，１３２Ｄが、図１１に示すような吐出タイミング帯Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ３で順に入れ替わりながら開弁すると共に、４つのべローズポンプ１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄを順に交互に作動させて、常時１つのポンプで、脱気した状態の薬液が、一定の流量で吐出ノズルに吐出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−４５９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の薬液供給システム１０１では、薬液供給システムが大型化する問題と、薬液供給システムのコスト高になる問題の２つの問題が生じていた。
このような問題は、以下の理由によって生じていた。
【０００８】
（１）大型化する問題
薬液供給システム１０１では、キャビテーションノズル１７０が各べローズポンプ１１０内に設けられているため、キャビテーションノズル１７０により発泡した薬液中の気泡がべローズ１１６内の液面上まで上昇するのを待つ分、余分に時間がかかる。その結果、べローズポンプ１１０内において、単位時間当たりに脱気した薬液を供給できる吐出量は、吐出ノズルから連続的な吐出に必要とされる薬液の必要流量よりも少ない。
半導体製造工程では、品質上、半導体ウエハに塗布する薬液の吐出量に変動がなく、吐出ノズルから安定した薬液の吐出が求められている。そのため、脱気した状態の薬液を、吐出ノズルに向けて安定的に吐出するには、並列接続してスイッチングさせるべローズポンプ１１０の数量を必然的に増やさざるを得ない。
すなわち、図１１に示すように、例えば、吐出タイミング帯Ｔ１でべローズポンプ１１０Ａが、脱気した状態の薬液を薬液吐出管路Ｌｏに向けて吐出すると、べローズポンプ１１０Ａでは、作動タイミングＡ１から作動タイミングＡ３にかけて薬液を薬液吸入管路Ｌｉから供給する。その後、薬液中の気泡がべローズ１１６内の液面上まで上昇するのに作動タイミングＡ４が必要となる。
一方、作動タイミングＡ１から作動タイミングＡ３の間、べローズポンプ１１０Ｂが、脱気した状態の薬液を薬液吐出管路Ｌｏに向けて吐出し、作動タイミングＡ４から作動タイミングＡ６の間、べローズポンプ１１０Ｃが、脱気した状態の薬液を薬液吐出管路Ｌｏに向けて吐出する。べローズポンプ１１０Ｃが薬液を吐出している作動タイミングＡ６は、べローズポンプ１１０Ａにおいて、べローズ１１６内の液面上まで上昇した気泡が気
泡排出管路Ｌｄを通じて外部に排出されている最中である。作動タイミングＡ６でこの気泡は気泡排出管路Ｌｄより排出されるが、薬液の吐出先への吐出が途切れないようにするため、作動タイミングＡ７から、べローズポンプ１１０Ｄが、脱気した状態の薬液を薬液吐出管路Ｌｏに向けて吐出する。この間に、べローズポンプ１１０Ａは、次のサイクルで薬液を吐出できるよう待機する。
このように、キャビテーションノズル１７０が各べローズポンプ１１０内に設けられているために、脱気した状態の薬液を、吐出ノズルに向けて安定的に吐出しようとすると、並列接続して交互に交替させながら作動させるべローズポンプ１１０が４つ必然的に必要となる。
従って、脱気した状態の薬液を吐出するべローズポンプ１１０が４つになることで、薬液供給システム１０１が大型化し、このシステムの設置もスペース的に広い場所が必要となっていた。
【０００９】
（２）コスト高になる問題
また、薬液供給システム１０１では、吐出ノズルに向けた薬液の圧送を安定的に行うのに、べローズポンプ１１０を４つも並列接続する必要があった。そのため、べローズポンプ１１０本体のコスト上昇分のほか、薬液吸入管路Ｌｉ、薬液吐出管路Ｌｏ、気泡排出管路Ｌｄ及び窒素ガス管路Ｌｎとの配管経路や、４つのべローズポンプ１１０の作動させる制御も複雑になり、薬液供給システム１０１全体がコスト高になる問題があった。
【００１０】
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、一対のポンプによる交互の圧送により液体供給源から供給される液体から、この液体に包含する気体を発泡して排除した脱気状態の液体を安定的に吐出先に供給する液体供給システムにおいて、省スペースで低コストな液体供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の問題点を解決するために、本発明の液体供給システムは、次の構成を有している。
（１）容積可変に形成されたポンプ室の容積を膨張させて、ポンプ室の吸入口からポンプ室内に液体を吸入する一方、ポンプ室の容積を縮小させて、ポンプ室の吐出口からポンプ室外へ液体を吐出するポンプと、液体供給源から圧送される液体に含まれる気体を発泡させる発泡手段とを備え、発泡手段により発泡させた液体をポンプ室内に供給する液体供給システムにおいて、液体供給源から液体を供給する供給口と、供給口から流入した液体を一時的に貯留する貯留槽と、貯留槽の下方から液体を吐出させる吐出口と、液体から発泡された気泡を貯留槽の上方から槽外に排気する排気孔とを有する脱気装置と、を備え、脱気装置は、液体供給源とポンプとの間の管路に配設され、供給口に発泡手段を設けていること、ポンプは、脱気装置の吐出口に接続する管路に、並列に２つ併設されていることを特徴とする。
（２）（１）に記載する液体供給システムにおいて、２つのポンプを交互に同時に切り換えて作動させ、１つのポンプのポンプ室の吐出口から液体を一定の流れで吐出するよう制御する制御手段を有することを特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載する液体供給システムにおいて、脱気装置では、貯留槽を形成する本体部が、チューブまたはパイプで形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成を有する本発明の作用効果について説明する。
本発明の液体供給システムでは、
（１）液体供給源から液体を供給する供給口と、供給口から流入した液体を一時的に貯留する貯留槽と、貯留槽の下方から液体を吐出させる吐出口と、液体から発泡された気泡を貯留槽の上方から槽外に排気する排気孔とを有する脱気装置と、を備え、脱気装置は、液体供給源とポンプとの間の管路に配設され、供給口に発泡手段を設けていること、ポンプは、脱気装置の吐出口に接続する管路に、並列に２つ併設されていることを特徴とするので、液体供給源から供給される液体は、脱気装置においてその供給口から発泡手段を通じることで、気体は発泡し、脱気した液体が貯留槽内に一時的に貯留されるようになる。
液体中で発泡した気泡は、貯留槽に貯留された液体中を液面上に向けて上昇して、排気孔から槽外に排気される。その一方で、貯留槽に貯留された液体は、脱気された状態となり、この状態の液体は、吐出口から２つのポンプのいずれか一方側に吐出される。そのため、ポンプ室内に吸入される液体は、既に脱気された状態であり、そのままポンプ室外へ液体を吐出することができる。
すなわち、従来の薬液供給システムでは、４つのべローズポンプ内に、それぞれキャビテーションノズルを設けて、各べローズポンプ内で薬液中の気体を脱気していたため、脱気した状態の薬液を、吐出ノズルへ安定的に吐出させようとすると、４つのべローズポンプが必要であった。
これに対し、本発明の液体供給システムでは、液体供給源から供給される液体が、脱気装置において、その供給口から発泡手段を通じることで、気体が発泡され、脱気した液体が、脱気装置から２つのポンプに向けて吐出する。これにより、並列に併設した２つのポンプ、すなわち一対のポンプによる交互の圧送により、脱気した液体が吐出ノズルに向けて安定した流れで吐出できる。
従って、従来の薬液供給システムでは、ポンプを４つ必要としていたが、本発明の液体供給システムでは、ポンプを２つにできるため、当該液体供給システムをコンパクトにすることができ、狭いスペースでも当該液体供給システムを設置することができる、という特有かつ顕著な効果を奏する。
また、本発明の液体供給システムでは、従来の薬液供給システムと比しても、ポンプの数量を少なくできる分、コスト低減ができる。また、従来の薬液供給システムにあるような、各ポンプに接続する薬液吸入管路、薬液吐出管路、気泡排出管路及び窒素ガス管路とポンプとの配管経路が簡単になる上、ポンプを作動させるのに必要な制御も簡単になり、その分、コストの低減ができ、ひいては当該液体供給システム全体のコストが安価になる、という特有かつ顕著な効果をも奏する。
【００１３】
（２）また、本発明の液体供給システムでは、発泡手段はキャビテーションノズルであること、２つのポンプを交互に同時に切り換えて作動させ、１つのポンプのポンプ室の吐出口から液体を一定の流れで吐出するよう制御する制御手段を有するので、キャビテーションノズルから吐出する液体は、微小な気泡（キャビテーション）を無数に含んだ流れの状態で、貯留槽内に流れ、貯留槽内に貯留した液体から気泡が発泡し易く、脱気した状態の液体を得易くなる。
その結果、より確かに脱気された状態の液体をポンプ室内に吸入させ、そのままポンプ室外へ液体を、安定した状態の流れで吐出することができるようになる。
【００１４】
（３）また、本発明の液体供給システムによれば、脱気装置では、貯留槽を形成する本体部が、チューブまたはパイプで形成されているので、市販されている安価な材料を用いて本体部を製造し易くなるため、本体部を形成するのに必要な加工も少なくて済み、結果的に脱気装置全体のコストが安価になる。
なお、本体部に用いるチューブ状またはパイプ状の材料として、例えば、ＰＦＡ（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）等、４フッ化エチレン樹脂等のフッ素系樹脂材が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る薬液供給システムの全体構成を示すシステム図である。
【図２】本実施形態に係る薬液供給システムに用いるべローズポンプを示す図であり、べローズが最も伸張した状態を示す。
【図３】図２と同様、本実施形態に係るべローズポンプを示す図であり、べローズが最も収縮した状態を示す。
【図４】本実施形態に係る薬液供給システムの脱気装置を示す説明図である。
【図５】図４に示す脱気装置に設けたキャビテーションノズルを示す図であり、（ａ）は本実施形態に係るキャビテーションノズルを示し、（ｂ）は変形例に係るキャビテーションノズルを示す。
【図６】本実施形態に係る薬液供給システムの各ベローズポンプにおける薬液の吐出状況を説明するタイミングチャート図である。
【図７】変形形態に係る薬液供給システムの全体構成を示すシステム図である。
【図８】従来の薬液供給システムの全体構成を示すシステム図である。
【図９】図８に示す薬液供給システムのうち、べローズポンプを示す図であり、べローズが最も伸張した状態を示す。
【図１０】図９と同様、べローズポンプを示す図であり、べローズが最も収縮した状態を示す。
【図１１】従来の薬液供給システムの各ベローズポンプにおいて薬液の吐出状況を表わすタイミングチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態）
以下、本発明に係る液体供給システムについて、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
実施形態では、液体供給システムは、液体として、工場外部に設置されたタンクに貯留され、半導体製造工程において半導体ウエハに塗布するレジスト液等の薬液を、このタンクから建屋内のクリーンルームに設置されている薬液の吐出ノズルまで、配管路を通じて圧送する薬液供給システムである。
実施形態に係る薬液供給システムの全体構成を示すシステム図を図１に示す。図２及び図３は、本実施形態に係る薬液供給システムに用いるべローズポンプを示す図であり、図２がべローズが最も伸張した状態を示し、図３は、べローズが最も収縮した状態を示す。
【００１７】
薬液供給システム１は、図１に示すように、２つのべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂ（１０）と、制御装置３０と、脱気装置５０と、薬液吸入第１，第２管路Ｌｉ１，Ｌｉ２と、薬液吐出管路Ｌｏと、気泡排出管路Ｌｄと、操作エア管路Ｌａと、窒素ガス第１，第２管路Ｌｎ１，Ｌｎ２等とからなる。
はじめにべローズポンプ１０について、図２及び図３を用いて説明する。以下、実施形態では、べローズポンプ１０Ａとべローズポンプ１０Ｂは同じ構成であるため、べローズポンプ１０と総称する。従って、べローズポンプ１０Ａ，１０Ｂにおけるべローズ１６Ａ，１６Ｂ、背室１７Ａ，１７Ｂ等の関連部分についても、べローズポンプ１０Ａとべローズポンプ１０Ｂとで同じあるため、べローズ１６、背室１７等と総称する。
【００１８】
べローズポンプ１０は、ベローズタンクをなすケーシング２０と、容積が可変に形成されたべローズ１６（１６Ａ，１６Ｂ）とを有している。べローズ１６は、ケーシング２０内に収容され、ベローズ１６上端をケーシング２０上部に、下端を磁性体の底板１８にそれぞれ固定して封止され、べローズ１６内に形成される空間がポンプ室１０Ｒ（１０ＲＡ，１０ＲＢ）となっている。また、ベローズ１６とケーシング２０との間の空間は、べローズポンプ１０の背室１７（１７Ａ，１７Ｂ）となっている。
ケーシング２０上部には、薬液をべローズポンプ１０内に吸引する吸入口１１（１１Ａ，１１Ｂ）、脱気した薬液を吐出する吐出口１２（１２Ａ，１２Ｂ）、及び薬液中に包含する気泡や、不純物等の異物を排出する排出口１３（１３Ａ，１３Ｂ）が形成されている。ケーシング２０の外側部には、底板１８を検出してべローズ１６内の状態を確認する２つの磁気センサ２２Ｕ，２２Ｌが、センサ取付部材２１に移動可能に取付けられている。
【００１９】
べローズポンプ１０には、吐出口１２に気泡分離管１９が取付けられている。気泡分離管１９は、吐出口１２からべローズ１６内に向けて垂直に延びる垂直側導入孔１９Ｖと、その下端にある傘部１９Ｕで垂直側導入孔１９Ｖを閉塞し、傘部１９Ｕ付近で、垂直側導入孔１９Ｖと直交して水平方向に延びる円形状の水平側導入孔１９Ｈと、を有している。気泡分離管１９は、べローズ１６内に貯留する脱気した状態の薬液だけを、水平側導入孔１９Ｈから吸入し、垂直側導入孔１９Ｖを通じて吐出口１２に向けて流れるようになっており、ポンプ室１０Ｒの貯留した薬液に気泡がたとえ残存していた場合でも、この気泡は吐出口１２に流入し難くなっている。
【００２０】
次に、脱気装置５０について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る薬液供給システムの脱気装置を示す図であり、その一部を断面で示す説明図である。図５はキャビテーションノズルを示す図である。
脱気装置５０は、図４に示すように、内部が貯留槽５０Ｔとなる円筒状の本体部５１、本体部５１上方の開口を液密に閉塞する蓋部５２、及び本体部５１下方の開口を液密に閉塞する底部６１とからなる。
本体部５１は、例えば、ＰＦＡ（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）等の材質からなるチューブで形成されている。蓋部５２と底部６１は、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等、４フッ化エチレン樹脂で形成されている。
【００２１】
脱気装置５０は、薬液を貯留するタンク等の薬液供給源（図示省略）から薬液を供給する供給口５３を蓋部５２に有し、この供給口５３に後述するキャビテーションノズル７０（発泡手段）が設けられている。本体部５１の径外側では、貯留槽５０Ｔに貯留した薬液の液面（液位）を検出して薬液の貯留量を確認する２つの液面センサ５７Ｌ，５７Ｕが、蓋部５２に設けたセンサ取付部材５６に、移動可能に取付けられている。
また、脱気装置５０は、供給口５３から流入した薬液を一時的に貯留する貯留槽５０Ｔと、薬液から発泡された気泡を貯留槽５０Ｔの上方から貯留槽５０Ｔ外に排気する排気孔５４とを、蓋部５２に有している。また、脱気装置５０は、貯留槽５０Ｔの下方から薬液を吐出させる吐出口６２を底部６１に有し、この底部６１に、貯留槽５０Ｔと吐出口６２とを繋ぐ吐出流路６３が形成されている。
【００２２】
次に、キャビテーションノズル７０について説明する。
キャビテーションノズル７０は、脱気装置５０の供給口５３から貯留槽５０Ｔに薬液が吸入されるとき、その液中に気泡状態として包含する不活性ガス等の気体を脱気するために設けている。本実施形態では、キャビテーションノズル７０は、図５（ａ）に示すように、中心に形成された流入側流路７１と、その底部から四方に分岐された４つの流出側流路７２と、流出側流路７２との間に僅かな隙間７４を挟んで設けられた遮断部７３とからなる。
キャビテーションノズル７０では、流入側流路７１に流入した薬液が流入側流路７１の底部に衝突すると、薬液に急激な圧力変化が生じてキャビテーションを発生し、キャビテーションを含んだ薬液が脱気装置５０の貯留槽５０Ｔに吐出される。この状態の薬液が貯留槽５０Ｔに貯留されると、薬液中のキャビテーションが破壊し、貯留槽５０Ｔ内で発泡した気泡は薬液の液面に向けて浮上する。
【００２３】
なお、本実施形態では、上述したキャビテーションノズル７０を脱気装置５０の供給口５３に設けているが、キャビテーションノズルは、図５（ｂ）に示すようなキャビテーションノズル７５を用いても良い。すなわち、キャビテーションノズル７５は、キャビテーションノズル７０にある遮断部７３及び隙間７４を設けず、キャビテーションノズル７０の流入側流路７１に相当する流入側流路７６と、流出側流路７２に相当する流出側流路７２とからなるものである。キャビテーションノズル７５を用いることで、薬液中に生じるキャビテーションの発生はキャビテーションノズル７０よりも劣るが、ノズル全体のスペースを小さくできるメリットがある。
【００２４】
次に、薬液供給システム１全体の構成について、図１を用いて説明する。
本実施形態では、薬液（現像液等）を貯留するタンク等の薬液供給源に連通する薬液吸入第１管路Ｌｉ１は、薬液第１吸入弁５８を介して脱気装置５０の供給口５３と接続している。脱気装置５０の貯留槽５０Ｔ内で薬液から発泡した気泡（不純物等の異物も含む）を排出する気泡排出管路Ｌｄは、第３エジェクタ操作弁８５を介して第２エジェクタ８７と接続している。作動ガスである窒素ガスの窒素ガス供給源と連通する窒素ガス第２管路Ｌｎ２は、第２エジェクタ操作弁８４を介して第２エジェクタ８７と接続している。
【００２５】
べローズポンプ１０Ａとべローズポンプ１０Ｂとは、脱気装置５０の吐出口６２と連通する薬液吸入第２管路Ｌｉ２において並列に２つ併設されている。薬液吸入第２管路Ｌｉ２の一方側は、薬液第２吸入弁３１Ａを介してべローズポンプ１０Ａの吸入口１１Ａと接続し、他方側は、薬液第２吸入弁３１Ｂを介してべローズポンプ１０Ｂの吸入口１１Ｂと接続している。すなわち、脱気装置５０は、薬液供給源とべローズポンプ１０との間の管路である薬液吸入第１管路Ｌｉ１及び薬液吸入第２管路Ｌｉ２に配設されている。
【００２６】
吐出ノズルに向けて薬液を圧送する薬液吐出管路Ｌｏは、この管路から並列に２つに分岐した各管路により、薬液吐出弁３２Ａ，３２Ｂ（３２）を介してべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂの吐出口１２Ａ，１２Ｂ（１２）と接続している。窒素ガス供給源と連通する窒素ガス管路Ｌｎ１は、べローズポンプ１０の背室１７（１７Ａ，１７Ｂ）の容積を膨張または収縮させるのに用いる窒素ガスを、作動ガスとして流通させる管路である。窒素ガス第１管路Ｌｎ１は、レギューレータ８１、逆止弁８２を介して供給側と排気側の２つの管路に並列に分岐され、供給側の管路から並列に２つに分岐した管路は、ガス供給弁４１Ａ，４１Ｂ（４１）を介してべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂの背室１７Ａ，１７Ｂ（１７）と接続している。また、窒素ガス管路Ｌｎは、排気側の管路から並列に２つに分岐した管路により、背室１７Ａ，１７Ｂは、ガス排気弁４２Ａ，４２Ｂ（４２）を介してエジェクタ８６と接続している。操作エアを圧送する操作エア管路Ｌａは、エア供給源との間にエジェクタ操作弁８３を介してエジェクタ８６と接続している。
【００２７】
薬液供給システム１は、２つのべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂを交互に同時に切り換えて作動させ、１つのべローズポンプ１０のポンプ室１０Ｒの吐出口１２から、脱気された状態の薬液を一定の流れで吐出するよう制御する制御装置３０を有している。
制御装置３０は、磁気センサ２２Ｕ，２２Ｌ、薬液第２吸入弁３１、薬液吐出弁３２、気泡排出弁３３、ガス供給弁４１、ガス排気弁４２、液面センサ５７Ｌ，５７Ｕ、薬液第１吸入弁５８、第１エジェクタ操作弁８３、第２エジェクタ操作弁８４、及び第３エジェクタ操作弁８５と接続し、これらの弁やセンサの作動を制御する。
【００２８】
次に、べローズポンプ１０及び脱気装置５０の作用について、図６を用いて説明した後、薬液供給システム１全体の作用を説明する。図６は、本実施形態に係る薬液供給システムのベローズポンプにおける薬液の吐出状況を説明するタイミングチャート図である。
最初、べローズポンプ１０Ｂでは、ポンプ室１０ＲＢは、図３に示すように、べローズ１６Ｂが最も収縮した状態にある。べローズポンプ１０Ｂのポンプ室１０ＲＢに薬液を吸入するには、まず、薬液第１吸入弁５８を開路し、薬液吸入第１管路Ｌｉ１から薬液を脱気装置５０の供給口５３に供給する。薬液は、キャビテーションノズル７０を通じて貯留槽５０Ｔに吐出される。薬液吸入第１管路Ｌｉ１から供給された薬液には、液中に溶け込んだ不活性ガス等の気体や不純物等の異物が気泡として含まれている。このような薬液が、キャビテーションノズル７０を流通して脱気装置５０の貯留槽５０Ｔに吐出される
と、薬液中にキャビテーションが発生し、キャビテーションを含んだ薬液が貯留槽５０Ｔに一時的に貯留される。その後、貯留された薬液からキャビテーションが破壊し、貯留槽５０Ｔ内で発泡した気泡が薬液の液面に向けて浮上して、貯留槽５０Ｔ内の薬液が脱気される。
【００２９】
貯留槽５０Ｔでは、吐出先で、必要とする脱気された状態の薬液を一定の流れで吐出することができるよう、高位側の液面センサ５７Ｕが薬液の液面を確認するまでの間、脱気された薬液を貯留槽５０Ｔに貯留しておく。液面センサ５７Ｕが薬液の液面を検出したら、薬液第１吸入弁５８を閉路する。
なお、脱気装置５０では、貯留槽５０Ｔに貯留した脱気状態の薬液の液面が、低位側の液面センサ５７Ｌで検出される量まで液位が下がったら、薬液第１吸入弁５８を開路して薬液吸入第１管路Ｌｉ１から薬液を供給し、液面センサ５７Ｕが薬液の液面を確認するまで、脱気状態の薬液を貯留槽５０Ｔに貯める。
【００３０】
また、薬液第１吸入弁５８の開路と共に、第２エジェクタ操作弁８４及び第３エジェクタ操作弁８５を開路する。これにより、第２エジェクタ操作弁８４を介して窒素ガスが第２エジェクタ８７を通過し、貯留槽５０Ｔ内で薬液から発泡した気泡が、第３エジェクタ操作弁８５及び第２エジェクタ８７を通じて外部に排気される。
液面センサ５７Ｕが薬液の液面を確認すると、薬液第１吸入弁５８を閉路する。その後、図６に示すように、作動タイミングＡ２及び作動タイミングＡ２でエジェクタ操作弁８３を開路して、操作エア管路Ｌａにおいてエア供給源からエジェクタ操作弁８３を介してエジェクタ８６へと操作エアを圧送する。これにより、作動タイミングＡ１から作動タイミングＡ３の間、ガス排気弁４２Ｂを開路すると、窒素ガス管路Ｌｎの排気側管路内の空気が吸引されてべローズポンプ１０Ｂの背室１７Ｂが負圧となり、べローズポンプ１０Ｂでは、べローズ１６Ｂは膨張し図２に示す状態になる。
【００３１】
その一方、作動タイミングＡ３において、薬液第２吸入弁３１Ｂを開弁しておく。べローズ１６Ｂが膨張することで、脱気装置５０の貯留槽５０Ｔに一時的に貯留した脱気状態の薬液が、脱気装置５０の吐出流路６３から薬液吸入第２管路Ｌｉ２及び薬液第２吸入弁３１Ｂを通じてべローズポンプ１０Ｂのポンプ室１０ＲＢに吸入され、ポンプ室１０ＲＢのＦＵＬＬの位置まで貯留される。
【００３２】
薬液第２吸入弁３１Ｂ及びガス排気弁４２Ｂを閉路した後、作動タイミングＢ１から作動タイミングＢ３の間、ガス供給弁４１Ｂを開路して、窒素ガス第１管路Ｌｎ１から作動ガスである窒素ガスを圧送してポンプ室１０ＲＢを正圧にする。その一方で、作動タイミングＢ１から作動タイミングＢ３の間、薬液吐出弁３２Ｂを開路すると、作動タイミングＢ１から作動タイミングＢ３の間、すなわち吐出タイミング帯Ｓ２において、ポンプ室１０ＲＢ内の薬液が、窒素ガスにより圧送されて、薬液吐出管路Ｌｏを通じて吐出先に向けて吐出する。ポンプ室１０ＲＢでは、作動タイミングＢ３が過ぎると、薬液はＥＭＰＴＹ位置の液位になり、べローズ１６Ｂは、図３に示すような収縮状態に戻り、次のサイクルでの薬液の圧送を待つ。
【００３３】
べローズポンプ１０Ｂにおいて、上記のような一連の作動が、作動タイミングＡ１から作動タイミングＡ３及び作動タイミングＢ１から作動タイミングＢ３の間に実行されているときに、同時にべローズポンプ１０Ａにおいて、以下の一連の作動が実行されている。
すなわち、べローズポンプ１０Ａでは、作動タイミングＡ３から作動タイミングＢ１に切り替わるタイミングのときには、ポンプ室１０ＲＡは、図３に示すように、べローズ１６Ａが最も収縮した状態にある。
脱気装置５０の貯留槽５０Ｔでは、吐出先で、必要とする脱気された状態の薬液を一定の流れで吐出することができるよう、高位側の液面センサ５７Ｕが薬液の液面を検出できる液位まで、脱気された薬液が貯留槽５０Ｔに貯留されている状態にある。作動タイミングＢ２及び作動タイミングＢ２でエジェクタ操作弁８３を開路して、操作エア管路Ｌａにおいてエア供給源からエジェクタ操作弁８３を介してエジェクタ８６へと操作エアを圧送する。これにより、作動タイミングＢ１から作動タイミングＢ３の間、ガス排気弁４２Ａを開路すると、窒素ガス管路Ｌｎの排気側管路内の空気が吸引されてべローズポンプ１０Ａの背室１７Ａが負圧となり、べローズポンプ１０Ａでは、べローズ１６Ａは膨張し図２に示す状態になる。
【００３４】
その一方、作動タイミングＢ３において、薬液第２吸入弁３１Ａを開弁しておく。べローズ１６Ａが膨張することで、脱気装置５０の貯留槽５０Ｔに一時的に貯留した脱気状態の薬液が、脱気装置５０の吐出流路６３から薬液吸入第２管路Ｌｉ２及び薬液第２吸入弁３１Ａを通じてべローズポンプ１０Ａのポンプ室１０ＲＡに吸入され、ポンプ室１０ＲＡのＦＵＬＬの位置まで貯留される。
【００３５】
薬液第２吸入弁３１Ａ及びガス排気弁４２Ａを閉路した後、作動タイミングＡ１から作動タイミングＡ３の間、ガス供給弁４１Ａを開路して、窒素ガス第１管路Ｌｎ１から作動ガスである窒素ガスを圧送してポンプ室１０ＲＡを正圧にする。その一方で、作動タイミングＡ１から作動タイミングＡ３の間、薬液吐出弁３２Ａを開路すると、作動タイミングＡ１から作動タイミングＡ３の間、すなわち吐出タイミング帯Ｓ１において、ポンプ室１０ＲＡ内の薬液が、窒素ガスにより圧送されて、薬液吐出管路Ｌｏを通じて吐出先に向けて吐出する。ポンプ室１０ＲＡでは、作動タイミングＡ３が過ぎると、薬液はＥＭＰＴＹ位置の液位になり、べローズ１６Ａは、図３に示すような収縮状態に戻り、次のサイクルでの薬液の圧送を待つ。
【００３６】
次に、薬液供給システム全体の作用について説明する。
薬液吸入第１管路Ｌｉ１から供給された薬液に、液中に溶け込んだ不活性ガス等の気体や不純物等の異物が含まれている。
しかしながら、薬液供給システム１では、脱気装置５０が、薬液供給源とべローズポンプ１０との間の管路である薬液吸入第１管路Ｌｉ１及び薬液吸入第２管路Ｌｉ２に配設されている。
不活性ガス等の気体や不純物等の異物が含まれた薬液は、前述したように、脱気装置５０を流通させることで、脱気された状態の薬液になり、吐出流路６３から吐出させてべローズポンプ１０に供給されている。
そのため、図６に示すように、並列に併設したべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂが交互に同時に切り換って作動し、べローズポンプ１０Ａ，１０Ｂのうち、１つのべローズポンプ１０によるポンプ室１０Ｒの吐出口１２から、ポンプ室１０Ｒで貯留された脱気状態の薬液を、一定の流れで薬液吐出管路Ｌｏを通じて吐出先に吐出できる。
【００３７】
本実施形態の薬液供給システム１によれば、薬液供給源から薬液を供給する供給口５３と、供給口５３から流入した薬液を一時的に貯留する貯留槽５０Ｔと、貯留槽５０Ｔの下方から薬液を吐出させる吐出口６２と、薬液から発泡された気泡を貯留槽５０Ｔの上方から槽５０Ｔ外に排気する排気孔５４とを有する脱気装置５０と、を備え、脱気装置５０は、薬液供給源とべローズポンプ１０との間の薬液吸入第１，第２管路Ｌｉ１，Ｌｉ２に配設され、供給口５３にキャビテーションノズル７０を設けていること、べローズポンプ１０は、脱気装置５０の吐出口６３に接続する薬液吸入第２管路Ｌｉ２に、並列に２つ併設されていることを特徴とするので、薬液供給源から供給される薬液は、脱気装置５０においてその供給口５３からキャビテーションノズル７０を通じることで、液中に含まれる不活性ガス等の気体が微細で無数の気泡となって発泡され、脱気した薬液が貯留槽５０Ｔ内に一時的に貯留されるようになる。
【００３８】
薬液中で発泡した気泡は、貯留槽５０Ｔに貯留された薬液中を液面上に向けて浮上して、排気口５４から槽５０Ｔ外に排気される。その一方で、貯留槽５０Ｔに貯留された薬液は、脱気された状態となり、この状態の薬液は、吐出口６２から２つのべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂのいずれか一方側に吐出される。そのため、ポンプ室１０Ｒ内に吸入される薬液は、既に脱気された状態であり、そのままポンプ室１０Ｒ外へ薬液を吐出することができる。
すなわち、図８を参照する従来の薬液供給システム１０１では、４つのべローズポンプ１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ（１１０）内に、それぞれキャビテーションノズル１７０を設けて、各べローズポンプ１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ内で薬液中の気体を脱気していた。そのため、脱気した状態の薬液を、吐出ノズルへ安定的に吐出させようとすると、４つのべローズポンプ１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄが必要であった。
【００３９】
これに対し、本実施形態の薬液供給システム１では、薬液供給源から供給される薬液が、脱気装置５０において、その供給口５３からキャビテーションノズル７０を通じることで、薬液中に含まれる不活性ガス等の気体が微細で無数の気泡となって発泡し、気泡が脱気され、脱気した薬液が、脱気装置５０から２つのべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂに向けて吐出する。これにより、並列に併設した２つのべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂ、すなわち一対のべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂによる交互の圧送により、脱気した薬液が吐出ノズルに向けて安定した流れで吐出できる。
【００４０】
従って、従来の薬液供給システム１０１では、べローズポンプ１１０を４つ必要としていたが、本実施形態の薬液供給システム１では、べローズポンプ１０を２つにできるため、当該薬液供給システム１をコンパクトにすることができ、狭いスペースでも当該薬液供給システム１を設置することができる、という特有かつ顕著な効果を奏する。
また、本実施形態の薬液供給システム１では、従来の薬液供給システム１０１と比しても、べローズポンプの数量を少なくできる分、コスト低減ができる。また、従来の薬液供給システム１０１にあるような、各べローズポンプ１１０に接続する薬液吸入管路Ｌｉ、薬液吐出管路Ｌｏ、気泡排出管路Ｌｄ及び窒素ガス管路Ｌｎと各べローズポンプとの配管経路が簡単になる上、各べローズポンプを作動させるのに必要な制御も簡単になり、その分、コストの低減ができ、ひいては当該薬液供給システム１全体のコストが安価になる、という特有かつ顕著な効果をも奏する。
【００４１】
また、本実施形態の薬液供給システム１では、発泡手段はキャビテーションノズル７０であること、２つのべローズポンプ１０Ａ，１０Ｂを交互に同時に切り換えて作動させ、１つのべローズポンプ１０のポンプ室１０Ｒの吐出口１２から、脱気された状態の薬液を一定の流れで吐出するよう制御する制御装置３０を有しているので、キャビテーションノズル７０から吐出する薬液は、微小な気泡（キャビテーション）を無数に含んだ流れの状態で、貯留槽５０Ｔ内に流れ、貯留槽５０Ｔ内に貯留した薬液から気泡として気体が発泡し易く、脱気した状態の薬液を得易くなる。
その結果、より確かに脱気された状態の薬液をべローズポンプ１０のポンプ室１０Ｒ内に吸入させ、そのままポンプ室１０Ｒ外へ薬液を、安定した状態の流れで吐出することができるようになる。
【００４２】
また、本実施形態の薬液供給システム１では、脱気装置５０では、貯留槽５０Ｔを形成する本体部５１が、チューブで形成されているので、市販されている安価な材料を用いて本体部５１を製造し易くなるため、本体部５１を形成するのに必要な加工も少なくて済み、結果的に脱気装置５０全体のコストが安価になる。
【００４３】
（変形形態）
次に、本発明に係る液体供給システムの変形形態について、図７を用いて説明する。図７は、変形形態に係る薬液供給システムの全体構成を示すシステム図である。
実施形態に係る薬液供給システム１では、薬液吸入第１管路Ｌｉ１から供給された薬液は、脱気装置５０においてキャビテーションノズル７０により液中の気体を発泡させ、脱気した状態の薬液をそのまま薬液吸入第２管路Ｌｉ２を通じてべローズポンプ１０へと吐出した。
これに対し、変形形態に係る薬液供給システム２では、薬液吸入第１管路Ｌｉ１から供給された薬液は、脱気装置５０Ｒにおいてキャビテーションノズル７０（またはキャビテーションノズル７５）により液中の気体を発泡させ、脱気した状態の薬液を、吐出口６２から供給口５３に還流させた後、薬液吸入第２管路Ｌｉ２を通じてべローズポンプ１０に吐出する。
しかしながら、本変形形態の薬液供給システム２では、脱気装置５０Ｒは、実施形態の脱気装置５０の構成と一部で異なるが、べローズポンプ１０等の構成は、実施形態の薬液供給システム１と同様である。
したがって、実施形態とは異なる部分を中心に説明し、同様な部分は実施形態と同じ符号を用いて、説明を省略または簡単に行う。
【００４４】
薬液供給システム２では、脱気装置５０Ｒは、図７に示すように、実施形態の脱気装置５０の構成に加え、吐出口６２に連通する薬液吸入第２管路Ｌｉ２にフィルタ９１が接続されている。このフィルタ９１から並列に分岐した還流管路Ｌｒは、入力側開閉弁９２、還流ポンプ９３、出力側開閉弁９４を通じて脱気装置５０Ｒの蓋部５２に延び、貯留槽５０Ｔ内に連通している。
また、制御装置３０Ｒは、実施形態の制御装置３０の構成に加え、入力側開閉弁９２、還流ポンプ９３、出力側開閉弁９４とも接続し、これらの弁、センサ及びポンプの作動を制御する。
薬液供給システム２では、脱気装置５０Ｒの吐出口６２から吐出した脱気状態の薬液を、還流ポンプ９３により還流管路Ｌｒに一度引き込み、貯留槽５０Ｔに再度貯留させて、吐出口６２から再び吐出した脱気状態の薬液が、フィルタ９１を通じて薬液吸入第２管路Ｌｉ２に圧送されるようになっている。これにより、薬液吸入第２管路Ｌｉ２を流通する脱気状態の薬液は、残存している気泡や不純物等の異物をより高い精度で脱気、濾過することができ、べローズポンプ１０から吐出先に吐出される薬液は、高品質な薬液となる。
【００４５】
従来の薬液供給システム１０１において、べローズポンプ１１０を４つ必要としていたものが、本実施形態の薬液供給システム１と同様、本変形形態の薬液供給システム２でも、べローズポンプ１０を２つにできるため、当該薬液供給システム２をコンパクトにすることができ、狭いスペースでも当該薬液供給システム２を設置することができる、という特有かつ顕著な効果を奏する。
また、本変形形態の薬液供給システム２では、従来の薬液供給システム１０１と比しても、べローズポンプの数量を少なくできる分、コスト低減ができる。また、従来の薬液供給システム１０１にあるような、各べローズポンプに接続する薬液吸入管路Ｌｉ、薬液吐出管路Ｌｏ、気泡排出管路Ｌｄ及び窒素ガス管路Ｌｎと各べローズポンプ１１０との配管経路が簡単になる上、各べローズポンプを作動させるのに必要な制御も簡単になり、その分、コストの低減ができ、ひいては当該薬液供給システム１全体のコストが安価になる、という特有かつ顕著な効果をも奏する。
【００４６】
以上において、本発明を実施形態及び変形形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態及び変形形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できる。
（１）例えば、実施形態及び変形形態では、本体部５１をＰＦＡ製のチューブで形成したが、本体部は、４フッ化エチレン樹脂等のフッ素系樹脂材のパイプで形成しても良い。
（２）また、実施形態及び変形形態では、薬液供給システム１，２のベローズポンプ１０における薬液の吐出するタイミングとして、図６に、タイミングチャート図を一例として示したが、液体供給システムのポンプにおいて液体を吐出するタイミングは、図６に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１，２ 薬液供給システム
１０（１０Ａ，１０Ｂ） べローズポンプ（ポンプ）
１０Ｒ（１０ＲＡ，１０ＲＢ） ポンプ室
１１（１１Ａ，１１Ｂ） 吸入口
１２（１２Ａ，１２Ｂ）吐出口
３０，３０Ｒ 制御装置
５０，５０Ｒ 脱気装置
５０Ｔ 貯留槽
５１ 本体部
５３ 供給口
５４ 排気口
６２ 吐出口
７０，７５ キャビテーションノズル（発泡手段）
Ｌｉ１ 薬液吸入第１管路（液体供給源とポンプとの間の管路）
Ｌｉ２ 薬液吸入第２管路（液体供給源とポンプとの間の管路）
Ｌｏ 薬液吐出管路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容積可変に形成されたポンプ室の容積を膨張させて、前記ポンプ室の吸入口から前記ポンプ室内に液体を吸入する一方、前記ポンプ室の容積を縮小させて、前記ポンプ室の吐出口から前記ポンプ室外へ液体を吐出するポンプと、液体供給源から圧送される液体に含まれる気体を発泡させる発泡手段とを備え、前記発泡手段により発泡させた液体を前記ポンプ室内に供給する液体供給システムにおいて、
前記液体供給源から液体を供給する供給口と、前記供給口から流入した液体を一時的に貯留する貯留槽と、前記貯留槽の下方から液体を吐出させる吐出口と、液体から発泡された気泡を前記貯留槽の上方から槽外に排気する排気孔とを有する脱気装置と、
を備え、
前記脱気装置は、前記液体供給源と前記ポンプとの間の管路に配設され、前記供給口に前記発泡手段を設けていること、
前記ポンプは、前記脱気装置の前記吐出口に接続する管路に、並列に２つ併設されていることを特徴とする液体供給システム。
【請求項２】
請求項１に記載する液体供給システムにおいて、
前記発泡手段はキャビテーションノズルであること、
前記２つのポンプを交互に同時に切り換えて作動させ、１つの前記ポンプの前記ポンプ室の吐出口から液体を一定の流れで吐出するよう制御する制御手段を有することを特徴とする液体供給システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する液体供給システムにおいて、
前記脱気装置では、前記貯留槽を形成する本体部が、チューブまたはパイプで形成されていることを特徴とする液体供給システム。
【請求項１】
容積可変に形成されたポンプ室の容積を膨張させて、前記ポンプ室の吸入口から前記ポンプ室内に液体を吸入する一方、前記ポンプ室の容積を縮小させて、前記ポンプ室の吐出口から前記ポンプ室外へ液体を吐出するポンプと、液体供給源から圧送される液体に含まれる気体を発泡させる発泡手段とを備え、前記発泡手段により発泡させた液体を前記ポンプ室内に供給する液体供給システムにおいて、
前記液体供給源から液体を供給する供給口と、前記供給口から流入した液体を一時的に貯留する貯留槽と、前記貯留槽の下方から液体を吐出させる吐出口と、液体から発泡された気泡を前記貯留槽の上方から槽外に排気する排気孔とを有する脱気装置と、
を備え、
前記脱気装置は、前記液体供給源と前記ポンプとの間の管路に配設され、前記供給口に前記発泡手段を設けていること、
前記ポンプは、前記脱気装置の前記吐出口に接続する管路に、並列に２つ併設されていることを特徴とする液体供給システム。
【請求項２】
請求項１に記載する液体供給システムにおいて、
前記発泡手段はキャビテーションノズルであること、
前記２つのポンプを交互に同時に切り換えて作動させ、１つの前記ポンプの前記ポンプ室の吐出口から液体を一定の流れで吐出するよう制御する制御手段を有することを特徴とする液体供給システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する液体供給システムにおいて、
前記脱気装置では、前記貯留槽を形成する本体部が、チューブまたはパイプで形成されていることを特徴とする液体供給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１６９２４４（Ｐ２０１１−１６９２４４Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３４１１３（Ｐ２０１０−３４１１３）
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（０００１０６７６０）シーケーディ株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（０００１０６７６０）シーケーディ株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]