JP2000015082A - 安全検出型薬液供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 半導体製造設備におけるウェハ洗浄工程など
で使用される危険な薬液を自動供給する装置として、安
定して安全に薬液を自動供給し得るものを提供する。 【解決手段】 薬液圧送用タンク内に高純度窒素ガス等
の圧送用ガスを送り込み、そのガス圧力により薬液をタ
ンクから送り出して使用箇所へ供給するようにした薬液
供給装置において、ガス供給管路にガス流量検出手段お
よびガス圧力検出手段を設け、かつガス供給管路および
薬液送り出し管路に自動開閉弁を設けて、圧送用ガスの
流量、圧力の検出データに基いて自動開閉弁を制御し
て、薬液供給を停止するようにした。さらにガス流量、
ガス圧力を自動計測してそのデータを自動記録し、各計
測データからそれぞれの平均値及び分散値を求め、その
平均値と最新データとを比較して異常信号を発生し、薬
液の供給を停止するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体製造におけ
るウェハ洗浄工程など、各種の製造工程中において、高
純度の危険な薬液を安全に供給するための薬液供給装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造においては、人体に有害であ
ったりあるいは腐食性が強いなど、危険な薬液を使用す
ることが多く、例えばウェハ洗浄工程では、硫酸、塩
酸、アンモニア、硝酸、過酸化水素水等の危険な薬液が
多量に使用されている。

【０００３】ところで微細なパターンを形成する半導体
製造においては汚染が大敵であり、そのため発塵源であ
る作業者をウェハから分離する必要がある。そこで作業
を自動化することが従来から進められており、前述のウ
ェハ洗浄工程も現在では全自動化されている。そしてウ
ェハ洗浄工程における薬液の供給についても、自動薬液
供給装置を用いた自動供給が広く普及している。

【０００４】ウェハ洗浄工程における薬液供給装置に
は、一般にタンクローリーにより運搬して来た薬液を据
置タンクに移し替え、その据置タンクから配管を通じて
供給する据置タンク方式と、薬液を充填した専用の薬液
容器から配管を通じて供給して、その専用薬液容器が空
になれば薬液が充填されている別の専用薬液容器と取り
替える専用容器方式との２種類の方式があるが、これら
の２方式は薬液消費量等に応じて使い分けられている。

【０００５】また据置タンクもしくは専用容器に貯蔵さ
れる薬液をその使用箇所へ移送するための方式として
は、ポンプを使用する方式と、高純度窒素ガス等のガス
の圧力により圧送する方式とがある。これらのうち、ポ
ンプを使用する方式は、据置タンクや専用容器自体は加
圧しないため、これらの据置タンクや専用容器の製作コ
ストは安くなるが、ポンプの点検保守、修理が必要とな
り、そのため稼働率が低くならざるを得ない。そこで一
般には、窒素ガス等による圧送方式が広く普及してい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のような半導体製
造におけるウェハ洗浄工程で使用する危険な薬液につい
ては、自動薬液供給が普及している。

【０００７】ところで一般に自動化の進展に伴って、人
間が装置を直接操作する機会が少なくなったため、人間
が装置の操作を通じて安全を確認することができなくな
っている。しかしながらこれまでの自動化では、このよ
うな安全確認機能に代わる機能がなかったため、人間が
直接操作していた時代には予想できなかったような事故
や災害の発生が危惧されるようになった。

【０００８】例えば薬液供給配管から薬液が漏洩した場
合、従来の自動化された薬液供給装置では、漏洩検知器
が作動して、薬液供給が自動遮断されるように安全対策
が施されてはいるが、漏洩検知器が正常に作動しなかっ
たり、あるいはメンテナンス作業などにより漏洩検知器
が誤って停止した状態のまま放置されていたりして、漏
洩を検知できなかった場合には、薬液が漏洩し続けてし
まう。

【０００９】また薬液供給中に据置タンクや専用容器
（以下これらを単に薬液タンクと記す）が空になれば、
薬液タンクの薬液供給配管に設けられた静電容量センサ
によって薬液タンク内の薬液が圧送用のガスに置き替え
られたことを検知し、予備の薬液タンクに自動的に切り
替わるように構成されているのが通常であるが、静電容
量センサの誤動作等により、薬液タンクが空になったこ
とを検知できない場合には、圧送用ガスが薬液供給口か
ら多量に吹き出し、これに伴ない薬液が飛沫となって飛
散し、その結果周囲の装置を腐食させたり、人体に危害
を及ぼしたりするおそれがある。

【００１０】さらに、従来の自動薬液供給装置において
は、薬液供給の停止は、ウェハ洗浄装置側からの要求信
号に基いてバルブの開閉を制御することにより行なわれ
ているが、薬液供給の終了を検知するためにウェハ洗浄
装置側の薬液受け槽に設けられた液面レベル計が故障し
ている場合には、薬液供給の終了が検知できず、要求信
号が出力され続けることになり、そのため薬液供給を停
止することができなくなる。この場合、過剰に供給され
て薬液受け槽から溢れた薬液は、一般にはオーバーフロ
ー配管を通って廃液として廃液処理設備に流入するよう
に構成されているため、薬液漏洩等の危険なことは起こ
らないのが通常である。しかしながら、この場合薬液が
無駄に消費されるだけでなく、廃液処理コストも必要と
なる等、無駄な経費がかかるに加え、予定外に多量に薬
液を消費することになることから、薬液供給スケジュー
ルに狂いが生じ、中途で操業を停止せざるを得なくなる
こともある。

【００１１】上述のような液面レベル計異常による薬液
オーバーフローを少なくするための方策としては、定め
られた時間内に液面レベル計から終了信号が出力されな
い場合に強制的に薬液供給を停止するタイムアウト機能
が設けられてはいるが、このタイムアウト機能では、実
際の薬液供給に必要な時間に比べて余裕のある時間設定
を必要とすることから、オーバーフローを確実に防止す
ることは困難であった。例えば、１台の薬液自動供給装
置から１０箇所に同時に薬液を供給する可能性がある場
合、タイムアウト時間は、１台に供給する場合の少なく
とも１０倍の時間を見越すことが必要であるが、一般に
は、１台の薬液自動供給装置から３０箇所以上に供給す
ことも行なわれている。そればかりでなく、タイムアウ
ト時間の設定には圧送ガスの圧力低下や濾過フィルタの
目詰り等による供給流量低下を考慮して余裕を持たせる
必要があり、したがってタイムアウト時間は著しく長く
せざるを得ず、そのためオーバーフロー防止対策として
は有効な方法とは言えないのが実情である。

【００１２】これらの従来の自動化された薬液供給装置
における問題点は、従来のこの種の薬液供給装置の安全
対策として、各種検知器により危険を検知して、危険が
検知されない場合には安全であると想定する“危険検知
型安全対策”が適用されていたことに起因する。

【００１３】すなわち、実際上は危険が発生する確率は
著しく低いから、危険検知型安全対策では、危険を検知
した場合でも、本来はその検知器が正常に作動している
ことの確認が必要であり、また危険が発生していても検
知器の感度低下等により検知できないことも考えられ
る。したがって危険検知型安全対策の場合は、人間が装
置の操作等により常時安全を確認していることが必要と
される。しかしながら、自動化された薬液供給装置で
は、装置の操作に人間が不要となっているため、人間が
装置を操作して安全を確認することができず、そのため
前述のような問題点が発生していたのである。

【００１４】そこで自動化された薬液自動供給装置にお
いては、従来の危険検知型安全対策に代え、常時安全を
自動検出し、安全が検出できなくなったときに装置を自
動的に緊急停止する等により、安全を常時確認する“安
全検出型安全対策”が不可欠と考えられる。辞書に、
「安全とは、危険がないこと」と定義されていることか
らも分かるように、安全そのものを検知する検知器は存
在しないが、従来の人間による安全確認が「平穏無事」
の確認によりなされていたことから、現在の状況が「何
時もと同じ」であることを自動的に検出できるようにす
ることにより、安全検出型安全対策を実現することがで
きる。

【００１５】従来の自動化された薬液供給装置において
も、精度の高い液体流量計を用いて薬液の供給流量を計
測できるようにすれば、薬液供給が「何時もと同じ」で
あることを自動検出することは可能であるが、腐食性の
高い薬液を高精度に広い流量範囲にわたって測定できる
実用的な液体流量計は未だ実現しておらず、そのためこ
のような液体流量計を用いて「何時もと同じ」であるこ
とを検出する安全検出型安全対策は実現されていなかっ
たのが実情である。

【００１６】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、危険検出型安全対策に代え、安全検出型安全
対策を薬液自動供給装置において実現し、これにより従
来の薬液自動供給装置の問題点を解決して、安定して安
全に薬液を自動供給することができる薬液自動供給装置
を提供することを目的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】既に述べたように半導体
製造におけるウェハ洗浄工程などにおいて据置タンクや
専用容器から薬液をその使用箇所へ移送する方式として
は、高純度窒素ガスなどの圧送用ガスの圧力により圧送
する方式が広く適用されている。そして本発明者等は、
このようなガス圧送方式による薬液供給では、薬液の流
量を直接計測しなくても、据置タンクや専用容器に流入
させる圧送用ガスの流量と圧力とから薬液流量、薬液供
給量を求めることが可能であることに着目した。すなわ
ちこの発明は、ガス圧送方式による薬液供給を前提と
し、圧送用ガスの流量および圧力から薬液流量、薬液供
給量を計測することにより、安全検出型安全対策を実現
するようにしている。

【００１８】具体的には、請求項１の発明は、薬液を収
容した圧送用タンク内に圧送用ガス源からガス供給管路
を介して圧送ガスを送り込んで、その圧送用ガスの圧力
により薬液を圧送用タンクから薬液送り出し管路を介し
て薬液使用箇所へ供給するようにした薬液供給装置にお
いて、前記ガス供給管路に、その管路内を流れる圧送用
ガスの圧力を計測するためのガス圧力検出手段および圧
送用ガスの流量を計測するためのガス流量検出手段とを
設け、かつ前記ガス供給管路および薬液送り出し管路に
それぞれ自動開閉弁を設けて、前記ガス圧力検出手段お
よびガス流量検出手段による検出データに基いて前記各
自動開閉弁を制御して、薬液供給を制御するように構成
したことを特徴とするものである。

【００１９】また請求項２の発明は、請求項１に記載の
安全検出型薬液供給装置において、前記自動開閉弁とし
て、ガス供給管路内に直列に常閉型の自動開閉弁を設け
るとともに、ガス供給管路の中途から分岐して先端が大
気圧に開放されるガス放出配管に常開型の自動開閉弁を
設け、さらに薬液配管中に直列に常閉型の自動開閉弁を
設けて、電源遮断時に圧送用タンク内の圧力が大気圧に
解放されて薬液の供給が停止されるようにしたことを特
徴とするものである。

【００２０】さらに請求項３の発明は、請求項１もしく
は請求項２に記載の安全検出型薬液供給装置において、
前記ガス圧力検出手段およびガス流量検出手段が、ガス
圧力、ガス流量を自動計測する機能を備えており、さら
にこれらの検出手段により自動計測されたガス圧力計測
データおよびガス流量計測データを自動記録する自動記
録手段と、自動記録した各計測データからそれぞれの平
均値と分散値を求める統計処理手段と、その平均値と最
新の計測データとの差異の絶対値と分散値との差異が予
め定めた範囲を越えたときに異常信号を発生する比較・
異常信号発生手段とを有しており、前記異常信号によっ
て薬液の供給を停止するように構成したことを特徴とす
るもである。

【００２１】そしてまた請求項４の発明は、請求項１〜
請求項３のいずれかに記載の安全検出型薬液供給装置に
おいて、薬液供給開始に先立って圧送用タンク内の圧力
を大気圧から薬液供給圧力まで加圧する過程における最
終加圧圧力とその過程における加圧用ガス流量の積算値
とに基いて圧送用タンク内における薬液で満たされてい
ない空間の容積を求める手段と、薬液供給時における加
圧圧力値で加圧用ガス流量値を除した値から薬液供給流
量を計算する手段と、その薬液供給流量を積算して薬液
供給量を算出する手段とを有する構成とし、圧送用タン
ク内の前記空間の容積と薬液供給量との和が圧送用タン
クの内容積に等しくなる直前に、圧送用タンクからの薬
液の供給を停止させるようにしたことを特徴とするもの
である。

【００２２】

【発明の実施の形態】

【００２３】

【実施例】図１にこの発明の一実施例の薬液供給装置を
示す。

【００２４】図１において二つの圧送用タンク１Ａ，１
Ｂは、いずれも薬液を収容しておき、高純度窒素ガス等
の圧送用ガスの圧力により薬液を使用箇所へ向けて圧送
するためのものであり、前述の専用容器方式における専
用容器に相当する。これらの圧送用タンク１Ａ，１Ｂ
は、図示しない圧送用ガス源からの圧送用ガスが、ガス
入口３から共通ガス配管５Ａ、分岐ガス配管５Ｂ，５
Ｃ、ガス配管コネクタ７Ａ，７Ｂを介して送り込まれる
ようになっている。ここで、共通ガス配管５Ａ、分岐ガ
ス配管５Ｂ，５Ｃは、ガス供給管路６を構成している。
共通ガス配管５Ａには、ガス入口３から分岐ガス配管５
Ｂ，５Ｃの分岐箇所へ向けて、圧力調整器９および圧力
計１０がその順に設けられている。また一方の分岐ガス
配管５Ｂには、共通ガス配管５Ａの側からガス配管コネ
クタ７Ａへ向けて、圧送用ガスの流量を検出するための
ガス流量検出手段としてのガス流量計１１Ａ、ガス用自
動開閉弁１３Ａ，１５Ａ、ガスフィルタ１７Ａ、圧送用
ガスの圧力を検出するためのガス圧力検出手段としての
ガス圧力計１９Ａがその順に設けられている。そしてま
た他方の分岐ガス配管５Ｃにも、同じく共通ガス配管５
Ａの側からガス配管コネクタ７Ｂへ向けて、ガス流量検
出手段としてのガス流量計１１Ｂ、ガス用自動開閉弁１
３Ｂ，１５Ｂ、ガスフィルタ１７Ｂ、ガス圧力検出手段
としてのガス圧力計１９Ｂがその順に設けられている。
なおガス用自動開閉弁１３Ａ，１３Ｂとしては、常閉型
の自動開閉弁、すなわち電源ＯＦＦ時を含む平常時は閉
状態を保ち、弁開放指令信号によって開放される開閉弁
が用いられており、一方ガス用自動開閉弁１５Ａ，１５
Ｂとしては、常開型の自動開閉弁、すなわち電源ＯＦＦ
時を含む平常時は開状態を保ち、弁閉止指令信号によっ
て閉止される開閉弁が用いられている。

【００２５】さらに前記分岐配管５Ｂにおけるガス圧力
計１９Ａとガス配管コネクタ７Ａとの中間の位置から
は、ガス放出配管２１Ａが分岐されており、このガス放
出配管２１Ａは常開型の自動開閉弁２３Ａを介して大気
圧中へ開放される大気圧開放口２５Ａに導かれている。
一方分岐配管５Ｃにおけるガス圧力計１９Ｂとガス配管
コネクタ７Ｂとの間には、ガス放出配管２１Ｂが接続さ
れており、このガス放出配管２１Ｂは常開型の自動開閉
弁２３Ｂを介して大気圧開放口２５Ｂに導かれている。

【００２６】前記圧送用タンク１Ａ，１Ｂ内には、それ
ぞれ薬液汲出し管２７Ａ，２７Ｂがタンク底部まで挿入
されており、これらの薬液汲出し管２７Ａ，２７Ｂは、
それぞれ薬液コネクタ２９Ａ，２９Ｂを介して薬液送り
出し配管３１Ａ，３１Ｂに接続されている。これらの薬
液送り出し配管３１Ａ，３１Ｂは集合配管部３３におい
て集合されてから一対の分岐配管３５Ａ，３５Ｂに分岐
され、さらに再び共通配管３７に集合されて、薬液供給
口３９に導かれており、これらの薬液送り出し配管３１
Ａ，３１Ｂ、集合配管部３３、分岐配管３５Ａ，３５
Ｂ、共通配管３７は、薬液タンク１Ａ，１Ｂから薬液を
その使用箇所へ供給するための薬液送り出し管路４０を
構成している。そしてこの薬液送り出し管路４０内の、
一方の薬液送り出し配管３１Ａには、それぞれ空検出器
４１Ａおよび常閉型の薬液用自動開閉弁４３Ａが薬液タ
ンク１Ａの側からその順に設けられており、また他方の
薬液送り出し配管３１Ｂにも、それぞれ空検出器４１Ｂ
および常閉型の薬液用自動開閉弁４３Ｂが薬液タンク１
Ｂの側からその順に設けられている。ここで、空検出器
４１Ａ，４１Ｂとしては、薬液送り出し配管３１Ａ，３
１Ｂ内を液体が流れている状態と気体が流れている状態
とで管路横断方向のキャパシタンスが変化することなど
を利用して、薬液送り出し配管３１Ａ，３１Ｂ内を薬液
が流れている状態から、薬液タンク１Ａまたは１Ｂが空
になって薬液送り出し配管３１Ａ，３１Ｂ内を圧送用気
体が流れる状態となったことを検出するように構成した
ものを用いることができる。

【００２７】さらに一方の分岐配管３５Ａには薬液用手
動開閉弁４５Ａ、薬液フィルタ４７Ａ、薬液用手動開閉
弁４９Ａがその順に設けられており、また他方の分岐配
管３５Ｂにも薬液用手動開閉弁４５Ｂ、薬液フィルタ４
７Ｂ、薬液用手動開閉弁４９Ｂがその順に設けられてい
る。そしてまた共通配管３７には、常閉型の薬液用自動
開閉弁５１が設けられている。

【００２８】前述の各ガス用自動開閉弁１３Ａ，１３
Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ，２３Ａ，２３Ｂおよび各薬液用自
動開閉弁４３Ａ，４３Ｂ，５１は、ガス圧力検出手段と
してのガス圧力計１０，１９Ａ，１９Ｂおよびガス流量
検出手段としてのガス流量計１１Ａ，１１Ｂにより計測
されるガス圧力、ガス流量のデータに基いて制御装置５
３により制御されるようになっている。

【００２９】また図１に示される実施例の薬液供給装置
において、薬液を収容する圧送用タンク１Ａ，１Ｂはそ
れぞれガス配管コネクタ７Ａ，７Ｂにより分岐ガス配管
５Ｂ，５Ｃに対して切離し可能とされるとともに、薬液
コネクタ２９Ａ，２９Ｂにより薬液送り出し配管３１
Ａ，３１Ｂに対し切離し可能となっている。

【００３０】次に図１に示される実施例の薬液供給装置
の動作、作用について説明する。

【００３１】初期状態では、圧送用タンク１Ａ，１Ｂは
予め薬液が注入されており、またタンク内圧力は大気圧
となっているものとする。そしてこの状態から、いずれ
か一方の圧送用タンク、例えば一方の圧送用タンク１Ｂ
を予備とし、他方の圧送用タンク１Ａから薬液を供給す
るものとする。すなわち、予備の圧送用タンク１Ｂに加
圧用ガスを送り込むための分岐ガス配管５Ｃにおける自
動開閉弁１３Ｂ，１５Ｂおよびガス放出配管２１Ｂの自
動開閉弁２３Ｂはいずれも閉止状態としておき、またそ
の予備の圧送用タンク１Ｂから薬液を送り出す薬液送り
出し配管３１Ｂの自動開閉弁４３Ｂも閉止状態として、
予備の圧送用タンク１Ｂへのガスの流入がなくかつ予備
の圧送用タンク１Ｂからの薬液の流出がないようにして
おく。

【００３２】上述の初期状態から、供給側の圧送用タン
ク１Ａの側の薬液送り出し配管３１Ａの自動開閉弁４３
Ａおよび共通配管３７の自動開閉弁５１を閉止したま
ま、分岐ガス配管５Ｂにおける自動開閉弁１３Ａ，１５
Ａを開放し、一方ガス放出配管２１Ａの自動開閉弁２３
Ａを閉止すれば、ガス入口３から高純度窒素ガス等の加
圧用ガスが共通ガス配管５Ａ、分岐ガス配管５Ｂ、コネ
クタ７Ａを通って圧送用タンク１Ａに送り込まれる。こ
こで、圧送用タンク１Ａから薬液を送り出す側の管路は
自動開閉弁４３Ａ，５１によって閉じられているから、
圧送用タンク１Ａから薬液が流出することはなく、その
圧送用タンク１Ａに送り込まれる圧送用ガスによって圧
送用タンク１Ａ内が加圧され、圧力調整器９によって設
定される圧力（薬液供給圧力）まで圧送用タンク１Ａ内
の圧力が上昇する。この過程において、圧送用タンク１
Ａ内に送り込まれる圧送用ガスの流量はガス流量計１１
Ａによって計測され、また同じく圧送用タンク１Ａ内に
送り込まれる圧送用ガスの圧力は圧力計１９Ａによって
計測される。

【００３３】圧送用タンク１Ａ内の圧力が圧力調整器９
によって設定されている薬液供給圧力に達すれば、圧送
用タンク１Ａから薬液を送り出す側の自動開閉弁４３
Ａ，５１を開放する。薬液フィルタ４７Ａの前後の手動
開閉弁４５Ａ，４９Ａは予め開放されているから、圧送
用タンク１Ａに加えられるガス圧力によりその圧送用タ
ンク１Ａ内の薬液が、薬液汲み出し管２７Ａ、コネクタ
２９Ａ、薬液送り出し配管３１Ａ、集合配管部３３、分
岐配管３５Ａ、共通配管３７を通って薬液供給口３９に
送り出され、半導体製造設備のウェハ洗浄装置などの薬
液使用箇所へ供給される。なおこのような薬液送り出し
中においても、圧送用タンク１Ａに送り込まれる圧送用
ガスの流量、圧力がそれぞれガス流量計１１Ａ、圧力計
１９Ａによって計測される。

【００３４】また圧送用タンク１Ａからの薬液の送り出
しを停止するにあたっては、薬液送り出し側の自動開閉
弁４３Ａ，５１を閉じ、またガス送り込み側の自動開閉
弁１３Ａ，１５Ａを閉じるとともにガス放出側の自動開
閉弁２３Ａを開放して、圧送用タンク１Ａ内の圧力を大
気圧に解放すれば良い。

【００３５】一方圧送用タンク１Ａが空もしくは空に近
い状態となった時、すなわち圧送用タンク１Ａ内の薬液
の残量が零もしくは零に近い状態となった時（後述する
ようにこの発明によればタンク内薬液残量が零もしくは
零に近い量となる時点を知ることができる）には、前述
の停止時と同様にして圧送用タンク１Ａ内の圧力を大気
圧まで戻した後、コネクタ７Ａ，２９Ａから圧送用タン
ク１Ａを切離し、適宜別の薬液注入済みのタンクと交換
するか、あるいは適宜の箇所へ圧送用タンク１Ａを移送
してタンク内への薬液注入作業を行なう。またこのよう
に一方の圧送用タンク１Ａが空になったときにも続けて
薬液を供給したい場合には、予備の圧送用タンク１Ｂに
圧送用ガス圧力を加えてその圧送用タンク１Ｂから薬液
を送り出せば良く、この場合の操作については、前記一
方の圧送用タンク１Ａの場合に準じて行なえば良いか
ら、その説明は省略する。

【００３６】以上のところにおいて、ガス用自動開閉弁
１３Ａ，１３Ｂを常閉型とし、またガス用自動開閉弁１
５Ａ，１５Ｂ，２３Ａ，２３Ｂを常開型とし、さらに薬
液自動開閉弁４３Ａ，４３Ｂ，５１を常閉型としておく
ことによって、緊急時の薬液供給非常停止を「電源ＯＦ
Ｆ安全モード」によって行なうことができる。すなわ
ち、「半導体製造における安全対策・管理ハンドブック
（原田宙幸編著、１９９３年、リアライズ社発行）」に
示されるように「電源ＯＦＦ安全モード」は、電源を遮
断した場合に薬液供給が遮断されて装置が安全に停止す
るモードであり、この実施例の場合、緊急時に電源が遮
断されれば、その電源ＯＦＦによって圧送用タンク１
Ａ，１Ｂに加圧用ガスを送る管路の常閉型の自動開閉弁
１３Ａ，１３Ｂが閉止される一方、常開型の自動開閉弁
１５Ａ，１５Ｂ，２３Ａ，２３Ｂが開放されて、圧送用
タンク１Ａ，１Ｂを加圧していたガスがガス放出口２５
Ａ，２５Ｂから放出されるため、圧送用タンク１Ａ，１
Ｂ内が大気圧となり、薬液をガス圧送する作用が停止す
る。また同時に薬液送り出し側の常閉型の自動開閉弁４
３Ａ，４３Ｂ，５１が全て閉止されるため、薬液の供給
が停止される。このように緊急時に電源が遮断されれ
ば、薬液供給が自動的に停止されると同時に、圧送用タ
ンク１Ａ，１Ｂ内の圧力が自動的に大気圧に開放され
て、安全な状態で停止することになる。

【００３７】さらに、図１の実施例の装置においては、
圧送用タンク１Ａまたは１Ｂからの薬液の供給の開始に
あたって、最初にタンク内に存在していた薬液の量を自
動的に知得することができ、またタンクからの薬液供給
中において、タンクが空もしくはそれに近い状態となる
時点を検知することができる。

【００３８】すなわち、タンク１Ａからの薬液供給を開
始するに先立って、圧送用タンク１Ａ内の圧力が大気圧
に開放されている状態から、既に述べたようにガス供給
管の自動開閉弁１３Ａ，１５Ａを開放しかつガス放出管
路の自動開閉弁２３Ａを閉じ（但し薬液送り出し側の自
動開閉弁４３Ａ，５１は閉じた状態を保つ）て、薬液の
送り出しを停止させた状態で圧送用タンク１Ａ内の圧力
を大気圧から所定の薬液供給圧力まで高める過程では、
ガス圧力計１９Ａ、ガス流量計１１Ａによって圧送用ガ
スの流量ｆと圧力ｐが計測される。そしてこの過程での
圧送用ガスの流量ｆの積算値Ｆ、すなわちタンク１Ａ内
のガス圧力が大気圧から薬液供給圧力に達するまでの流
入ガス量Ｆと、タンク１Ａ内が充分に加圧されて薬液供
給圧力となったときの圧力Ｐ、すなわち前記計測圧力ｐ
の最終値Ｐと、予め求めてある圧送用タンク１Ａの内容
積Ｖ₀ とから、圧送用タンク１Ａ内に最初に存在してい
た薬液の液量Ｖを、次の式（１）によって求めることが
できる。

【００３９】 Ｖ＝Ｖ₀ −（Ｆ／Ｐ） … （１） このようにして、ガス流量とガス圧力の計測に基いて、
圧送用タンク１Ａ内に最初に存在していた薬液の液量を
計測することができるから、誤って空のタンクからの薬
液供給動作を開始してしまうような事態の発生を未然に
防止することができる。さらに、次に述べるように圧延
用タンク１Ａから送り出される薬液の量（薬液供給量）
を計測することができるため、タンクが空となる時点も
しくは空に近い状態となる時点を知ることができる。

【００４０】すなわち、圧送用タンク１Ａから送り出さ
れる薬液の微小時間ｄｔ当りの量ｄｃは、その時にガス
流量計１１Ａで計測されるガス流量ｆと圧力計１９Ａと
によって計測される圧力ｐから、 ｄｃ＝（ｆ／ｐ）ｄｔ … （２） で与えられる。ここで、薬液が圧送用タンク１Ａから送
り出されている間の全体の薬液の量Ｃは、（２）式の積
分値となるから、薬液供給中にガス流量ｆと圧力ｐとを
計測し続けることによって、全体の薬液供給量Ｃを計測
することができる。

【００４１】但し、一般には薬液供給期間中において
は、圧送用タンク１Ａ内に供給されるガス圧力ｐは、圧
力調整器９の作用により一定に保たれるのが通常であ
り、また薬液供給期間中において圧送用タンク１Ａから
送り出される薬液の流量も一定の場合が多く、この場合
にはガス流量計１１Ａを流れるガス流量ｆも一定となる
から、薬液供給期間中の全時間をｔとして、薬液供給量
Ｃは Ｃ＝（ｆ／ｐ）ｔ …（３） によって与えられることになる。

【００４２】このようにして、薬液供給量Ｃを知ること
ができ、また既に述べたように圧送用タンク１Ａ内に最
初に存在していた薬液量Ｖも知ることができるから、圧
送用タンク１Ａが空になる時点、すなわちＶ−Ｃ＝０と
なる時点あるいはそれに近付いた時点を知ることができ
る。したがってこれらの計測値から、圧送用タンク１Ａ
が空もしくはそれに近い状態となった時点を判定し、そ
の直前に薬液供給側のタンクを圧送用タンク１Ａから予
備の圧送用タンク１Ｂに切替えれば良い。そしてこのよ
うに圧送用タンク１Ａが空もしくはそれに近い状態とな
った時点で圧送用タンク１Ａからの薬液の供給を停止す
ることによって、タンクが空の状態で薬液供給動作を継
続してしまう事態が発生することを有効に防止すること
ができる。

【００４３】なお、以上のような制御動作は、制御部５
３に次のような機能を持たせておくことによって実現す
ることができる。すなわち、制御部５３を、薬液供給開
始に先立って圧送用タンク内の圧力を大気圧から薬液供
給圧力まで加圧する過程における最終加圧圧力とその過
程における加圧用ガス流量の積算値とに基いて圧送用タ
ンク内における薬液で満たされていない空間の容積を求
める手段と、薬液供給時における加圧圧力値で加圧用ガ
ス流量値を除した値から薬液供給流量を計算する手段
と、その薬液供給流量を積算して薬液供給量を算出する
手段とを有する構成として、圧送用タンク内の前記空間
の容積と薬液供給量との和が圧送用タンクの内容積に等
しくなる直前に各自動開閉弁を制御して圧送用タンクか
らの薬液の供給を停止させるようにすれば良い。

【００４４】ここで、圧送用タンク１Ａが空の状態で薬
液供給動作を継続した場合には、薬液供給口３９から圧
送用ガスが多量に吹き出し、管路内に残っていた薬液が
飛沫となって急激に飛散して、装置を汚染させたり、腐
食させたりし、また人体にも危険となることがある。そ
こで従来の一般的な薬液供給装置では薬液送り出し側の
管路に空検出器（図１の実施例における空検出器４１
Ａ，４１Ｂに相当する）を設置しておいて、薬液送り出
し側管路内を流れる物質が液体（薬液）から気体（圧送
用ガス）に変わったことをその空検出器により検出し
て、タンク内が空になったことを知得するようにしてい
る。しかしながら、この場合でも空検出器が誤動作して
タンク内が空になったことを検出できずに前述のような
薬液の吹き出しを防止できなかったり、あるいは逆にタ
ンク内が空になっていないにもかかわらず誤って空検出
信号を出力して、薬液の供給を停止させて、生産性を阻
害してしまうなどの事態が発生するおそれがあった。こ
れに対し、この発明の実施例では、既に述べたように圧
送用ガスの流量および圧力の計測値に基いてタンクが空
もしはそれに近い状態となったことを知得することがで
きるため、空検出器の誤動作による前述のような問題を
回避して、薬液供給の信頼性、安全性を向上させること
ができる。

【００４５】なおこの発明の実施例でも薬液送り出し側
の管路に空検出器４１Ａ，４１Ｂを設けているが、この
ような空検出器４１Ａ，４１Ｂによるタンク内の空検出
と、前述のような圧送用ガスの流量圧力の計測値による
空検出とを併用することによって、薬液供給の信頼性や
安全性をより一層向上させることができる。

【００４６】なおまた、以上の説明では、圧送用タンク
１Ａからの薬液供給期間中における薬液供給量を、圧送
用ガスの流量および圧力から計測するものとしているが
場合によっては薬液送り出し側の管路に薬液流量計もし
くは薬液積算流量計を設けておいて、薬液供給量を直接
的に計測しても良い。但し、この場合でも薬液供給開始
に先立って圧送用ガスにより圧送用タンク１Ａ内の圧力
を薬液供給圧力まで加圧する過程での圧送用ガスの圧
力、流量の計測により薬液供給開始時の圧送用タンク１
Ａ内の薬液量を求めることは既に述べたと通りである。

【００４７】さらに、図１に示される実施例の装置で
は、圧送用ガスの流量、圧力を計測することによって、
薬液供給中において薬液供給流量の時間的変化および現
在までの薬液供給量を知ることができるため、現在の薬
液供給の状況が、「何時もと同じ」であるか否かを判別
することができる。すなわち、ウェハ洗浄装置などの薬
液使用箇所において毎回使用する薬液量および単位時間
当りの薬液消費量は一定していることが多いから、毎回
の薬液供給流量、供給薬液量を自動記録しておけば、そ
の統計処理によってそれぞれ平均値および分散を知るこ
とができるから、現在進行中の薬液供給の計測データと
それらの統計データとの差異から、現在進行中の薬液供
給の状況が「何時もと同じ」であるかを判定することが
できる。そして「何時もと同じ」でない場合には、何ら
かの異常が発生していると考えられ、そこでこのような
場合は異常信号を発生させて、その異常信号により電源
を自動的に遮断させ、装置を緊急停止させることができ
る。このようにすることによって、薬液供給装置の異常
による薬液漏洩などの災害の発生を未然に防止すること
ができるのである。

【００４８】ここで、上述のような統計処理や制御も、
実際には制御装置５３によって行なうようにする。ま
た、上述の説明では毎回の薬液供給流量、供給薬液量を
自動記録しておくと述べたが、実際の統計処理にあたっ
ては、ガス圧力計やガス流量計からのデータをそのまま
使用して、前述のような制御に供することができる。

【００４９】すなわち、ガス圧力検出手段としてのガス
圧力計１９Ａ，１９Ｂが、ガス圧力を自動計測する機能
を有する構成とするとともに、ガス流量検出手段として
のガス流量計１１Ａ，１１Ｂがガス流量を自動計測する
機能を有する構成とし、またこれらのガス圧力計１９
Ａ，１９Ｂ、ガス流量計１１Ａ，１１Ｂもしくは制御装
置５３が、自動計測されたガス圧力計測データ、ガス流
量計測データを自動記録する自動記録手段を備えた構成
とする。さらに、制御装置５３が、自動記録した各計測
データからそれぞれの平均値と分散値を求める統計処理
手段と、その平均値と最新の計測データ（すなわち現在
進行している薬液供給中の現時点での計測データ）との
差異の絶対値と分散値との差異を比較して、その差異が
予め定めた範囲を越えたときに異常信号を発生する比較
・異常信号発生手段とを有する構成とする。そしてその
制御装置５３からの異常信号により電源が制御されて電
源を遮断するようにすれば良い。この実施例では既に述
べたように「電源ＯＦＦ安全モード」によって、電源Ｏ
ＦＦ時には各自動開閉弁が原状復帰動作を行なって薬液
供給が安全に停止されるように構成されており、したが
って前述のような異常信号発生時にも、薬液供給を安全
に停止させることになる。

【００５０】なお以上の説明では異常信号発生時に電源
をＯＦＦとすることにより各自動開閉弁を原状復帰させ
薬液の供給を停止させることとしているが、場合によっ
ては異常信号発生時にその異常信号により各自動開閉弁
を直接制御して薬液の供給を停止させるように構成して
も良い。

【００５１】以上説明したように、この発明の実施例に
よれば、薬液供給流量の時間変化、供給量等を知得する
ことができるため、これらのデータ処理から、現時点で
の薬液供給状況が「何時もと同じ」であること、すなわ
ち薬液供給が安全に実施されていることを、制御装置５
３によって判別することができる。すなわち、前述の
“安全検出型安全対策”が実施されることになる。さら
に、薬液供給流量の長期間にわたる経時変化からは、薬
液フィルタ４７Ａ，４７Ｂの目詰り状況を判別すること
ができるなど、装置のメンテナンス情報を得ることもで
きる。

【００５２】一般にＩＣ製造ラインは、同じプロセスの
繰返しで構成されており、各プロセスをできるだけ同じ
状況で進行させることにより製品のばらつきを少なく
し、歩留り向上を図ることが必要であるが、この発明の
実施例では、薬液供給状況のばらつきを把握することが
できるから、生産性向上に少なからず貢献することにな
る。

【００５３】また既に述べたように従来の自動薬液供給
装置においては、薬液供給の停止は、ウェハ洗浄装置側
からの要求信号、すなわちウェハ洗浄装置側の薬液受け
槽に設けられた液面レベル計からの薬液供給終了要求信
号に基いてバルブを制御することによって行なわれてお
り、そのため液面レベル計の故障などの異常時には薬液
受け槽がオーバーフローする問題があるが、この発明の
実施例では、薬液供給装置側において薬液供給量を計測
して薬液供給停止を制御することができるため、オーバ
ーフローによる問題は生じにくい。また従来と同様にウ
ェハ洗浄装置の薬液受け槽に設けた液面レベル計からの
要求信号を用いて薬液の供給を停止するように制御する
場合でも、この発明の実施例の装置では、常にそれまで
の薬液供給量が把握されているから、「何時もと同じ」
状態とは異なって過剰に薬液が供給された場合には、そ
れを速やかに検出して、液面レベル計の故障を検知する
ことができる。

【００５４】なお以上では、薬液供給口３９に１台のウ
ェハ洗浄装置が接続されている場合を想定して説明した
が、薬液供給口３９に複数のウェハ洗浄装置が並列的に
接続されて、互いにランダムに薬液を消費する場合にお
いても、場合の数は多くなるが、１台のウェハ洗浄装置
のみに薬液を供給してなる状態、あるいは２台のウェハ
洗浄装置に薬液を供給している状態等に応じて、流量は
必ず離散的な値となるから、流量等のデータから何台の
ウェハ洗浄装置に薬液を供給しているかを判別すること
ができ、またその台数に応じて薬液供給状況が「何時も
と同じ」であるか否かを知ることができる。

【００５５】さらに、図１に示される実施例では、薬液
供給開始に先立っての圧送用タンク１Ａ，１Ｂ内の圧力
が圧送用ガスによって大気圧から薬液供給圧力に達する
までの加圧過程でのガス流量とガス圧力の変化から、圧
送用タンク１Ａ，１Ｂ内の不具合、例えば内面にコーテ
ィングされている耐薬品性樹脂膜の剥離などを早期に発
見することができる。すなわち圧送用タンク１Ａ，１Ｂ
が正常である場合には、加圧過程でのガス圧力やガス流
量の変化は滑らかな曲線となるのが通常であるが、樹脂
膜の剥離があれば、圧力がある値に達すると突然剥離部
が変位するため、ガス圧力あるいはガス流量の変化が滑
らかな曲線とはならない。このように圧送用タンク１
Ａ，１Ｂに不具合があれば、加圧過程でのガス圧力やガ
ス流量の微分値の変曲点が出現するから、容易に不具合
が生じたことを判別することができる。

【００５６】

【発明の効果】前述の説明から明らかなように、この発
明の薬液供給装置は、基本的には、薬液を圧送するため
の圧送用タンクに送り込む圧送用ガスの圧力、流量を計
測し、そのデータに基いて各自動開閉弁を制御して、薬
液の供給を停止するようにしており、このような装置に
よれば、圧送用ガスの圧力、流量を常時計測しておくこ
とによって、現在進行している薬液供給の状況を把握し
て、「何時もと同じ」でなければ異常と判別して薬液の
供給を安全に停止することができるなど、安全検出型安
全対策を実現することが可能となった。

【００５７】またさらに請求項２の発明の薬液供給装置
によれば、緊急の電源遮断時に薬液の供給を自動的にか
つ安全に停止させることができる。

【００５８】さらに特に請求項３の発明の薬液供給装置
によれば、現在進行している薬液供給の状態が、「何時
もと同じ」であるかを判別して、異常時には直ちに薬液
の供給を停止することができる。

【００５９】さらに請求項４の発明の薬液供給装置によ
れば、圧送用タンクが空となった場合にその後も薬液供
給動作を継続してしまって薬液供給口からの薬液の飛散
が生じるような事態の発生を未然に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の薬液供給装置の概略図で
ある。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ 圧送用タンク ３ ガス入口 ６ ガス供給管路 １１Ａ，１１Ｂ ガス流量検出手段としてのガス流量計 １３Ａ，１３Ｂ 常閉型のガス用自動開閉弁 １５Ａ，１５Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ 常開型のガス用自動
開閉弁 １９Ａ，１９Ｂ ガス圧力検出手段としてのガス圧力計 ２１Ａ，２１Ｂ ガス放出配管 ３９ 薬液供給口 ４０ 薬液送り出し管路 ４３Ａ，４３Ｂ，５１ 常閉型の薬液用自動開閉弁 ５３ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 幸治 東京都府中市緑町３−１−６−401 (72)発明者 豊田 孝志 千葉県船橋市西習志野２−20−８−601 Ｆターム(参考） 3B201 AA02 AA03 AB01 BB62 BB92 CD42 CD43 4G068 AA02 AB15 AC05 AD40 AE01 AF01 AF25 AF31 AF36 5H307 AA20 BB05 CC12 DD17 EE38 ES02 FF12 FF23 GG01 GG13 HH04 HH08 JJ01 KK08 5H316 AA20 BB02 CC04 DD17 EE10 FF01 FF22 KK02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薬液を収容した圧送用タンク内に圧送用
   ガス源からガス供給管路を介して圧送ガスを送り込ん
   で、その圧送用ガスの圧力により薬液を圧送用タンクか
   ら薬液送り出し管路を介して薬液使用箇所へ供給するよ
   うにした薬液供給装置において、 前記ガス供給管路に、その管路内を流れる圧送用ガスの
   圧力を計測するためのガス圧力検出手段および圧送用ガ
   スの流量を計測するためのガス流量検出手段とを設け、
   かつ前記ガス供給管路および薬液送り出し管路にそれぞ
   れ自動開閉弁を設けて、前記ガス圧力検出手段およびガ
   ス流量検出手段による検出データに基いて前記各自動開
   閉弁を制御して、薬液供給を制御するように構成したこ
   とを特徴とする、安全検出型薬液供給装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の安全検出型薬液供給装
   置において、 前記自動開閉弁として、ガス供給管路内に直列に常閉型
   の自動開閉弁を設けるとともに、ガス供給管路の中途か
   ら分岐して先端が大気圧に開放されるガス放出配管に常
   開型の自動開閉弁を設け、さらに薬液配管中に直列に常
   閉型の自動開閉弁を設けて、電源遮断時に圧送用タンク
   内の圧力が大気圧に解放されて薬液の供給が停止される
   ようにしたことを特徴とする、安全検出型薬液供給装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１もしくは請求項２に記載の安全
   検出型薬液供給装置において、 前記ガス圧力検出手段およびガス流量検出手段が、ガス
   圧力、ガス流量を自動計測する機能を備えており、さら
   にこれらの検出手段により自動計測されたガス圧力計測
   データおよびガス流量計測データを自動記録する自動記
   録手段と、自動記録した各計測データからそれぞれの平
   均値と分散値を求める統計処理手段と、その平均値と最
   新の計測データとの差異の絶対値と分散値との差異が予
   め定めた範囲を越えたときに異常信号を発生する比較・
   異常信号発生手段とを有しており、前記異常信号によっ
   て薬液の供給を停止するように構成したことを特徴とす
   る、安全検出型薬液供給装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の
   安全検出型薬液供給装置において、 薬液供給開始に先立って圧送用タンク内の圧力を大気圧
   から薬液供給圧力まで加圧する過程における最終加圧圧
   力とその過程における加圧用ガス流量の積算値とに基い
   て圧送用タンク内における薬液で満たされていない空間
   の容積を求める手段と、薬液供給時における加圧圧力値
   で加圧用ガス流量値を除した値から薬液供給流量を計算
   する手段と、その薬液供給流量を積算して薬液供給量を
   算出する手段とを有する構成とし、圧送用タンク内の前
   記空間の容積と薬液供給量との和が圧送用タンクの内容
   積に等しくなる直前に、圧送用タンクからの薬液の供給
   を停止させるようにしたことを特徴とする、安全検出型
   薬液供給装置。