JP2000124186A - 液体供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体の計測に際し、計量すべき液体中の気泡
を排除する。 【解決手段】 本発明は、複数の液体を所定の比率で供
給する液体供給装置であって、各液体毎に設けられた流
路３，４と、この流路３，４に設けられ、上記液体の流
量を計測する流量計測手段７，８と、流量計測手段７，
８の下流側に設けられた流路遮断弁９，１０と、流量計
測手段７，８からの出力信号に基づき流路遮断弁９，１
０を開閉する制御手段２２とを備え、流量計測手段７，
８の流出口が上方に向け設けられていることを特徴とし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体装置
等の製造工程で使用される洗浄液等を調合するための液
体を供給する液体供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、薬液を構成する個々の液体を計量
槽にて計量した後、調合槽に投入し、純水で所定濃度ま
で希釈してから貯留槽に移し、貯留槽内にて所定温度ま
で加熱することにより、薬液を調合している。調合され
た薬液は、半導体製造装置等に供給され、洗浄液等に使
用される。また、上記液体の計量や希釈は、各槽内にお
ける液面の高さを液面センサで検知して行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、例えば以下に示すような問題が生じてい
た。 （１）装置が計量槽、調合槽、及び貯留槽という３つの
槽を有するため、部品点数が増加し、装置が大型化す
る。また、個々の槽に、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエ
チレン）等、耐薬品性を有する高価な材料を使用し、か
つ液面センサも高価であるため、装置のイニシャルコス
トが高くなる。 （２）成分の計量や希釈に液面センサを用いているた
め、槽内で液が発泡したり液面が波立ったりすると、セ
ンサが誤動作して正確な調合ができなくなる。 （３）液体の混合比を変更する場合、液面センサの位置
を手動で変更する必要がある。

【０００４】一方、上記課題を解決する目的で、計量槽
に換えて例えば超音波渦流量計のような無可動式の流量
計を用いて計量を行うことも可能であるが、この場合に
は、例えば以下に示すような問題が生じる恐れがあっ
た。 （４）流量計に至る流路内に気泡が生じると、流量計の
内部に気泡が滞留して超音波の伝播や渦の形成に支障を
きたし、正確な計量が不可能となる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記事情に鑑み
てなされたもので、複数の液体を所定の比率で供給する
液体供給装置であって、各液体毎に設けられた流路と、
この流路に設けられ、上記液体の流量を計測する流量計
測手段と、上記流量計測手段の下流側に設けられた流路
遮断弁と、上記流量計測手段からの出力信号に基づき上
記流路遮断弁を開閉する制御手段とを備え、上記流量計
測手段の流出口が上方に向け設けられていることを特徴
としている。

【０００６】ここで、上記複数の液体の混合比率を入力
する入力手段を備え、上記制御手段が、この入力手段で
入力された混合比率に基づき、上記流量計測手段が計測
すべき上記液体の量を算出して設定し、この設定値と上
記流量計測手段による計測値とが一致したときに、上記
流路遮断弁へ閉弁信号を出力することが望ましい。

【０００７】また、更に望ましくは、上記制御手段が、
上記流量計測手段における計測値と、上記制御手段で設
定された上記設定値との間に差異が生じた際に、その差
異分に応じて上記流路遮断弁の閉弁のタイミングを変更
する。

【０００８】あるいは、上記流量計測手段の上流側に液
圧計測手段を設け、上記制御手段にて、この液圧計測手
段における上記液体の圧力計測結果に基づき、上記流量
計測手段における上記液体の計測値を補正することも可
能である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施形態について説明する。本発明に係る液体供給装置の
構造の例を図１に示す。この装置は、純水と過酸化水素
水とアンモニア水とを成分とする洗浄液の調合に用いら
れるもので、符号１及び２は、それぞれ、３０％過酸化
水素水、及び２８％アンモニア水の貯留タンクである。

【００１０】符号３，４は貯留タンク１，２にそれぞれ
連結された流路で、流路３，４には、上流側から、ポン
プ５，６、超音波渦流量計（流量計測手段）７，８、及
び流量調整機構付きエア駆動弁（流路遮断弁、以下
「弁」と略称する。）９，１０がそれぞれ設けられてい
る。また、流路３，４のうち、超音波渦流量計７，８及
び弁９，１０の設置部位は、下方を上流として上下方向
に延びる鉛直部３ａ，４ａとされ、その結果、超音波渦
流量計７，８では、過酸化水素水及びアンモニア水が下
から上に向け通過する。

【００１１】ここで、上記成分の分解に伴う発泡を防止
するため、超音波渦流量計７，８内の流路には、液溜ま
りのない構造を有する一体成型品が使用されている。ま
た、上記の各構成のうち、過酸化水素水、アンモニア水
及び洗浄液との接触部位には、いずれも不純物が溶出し
にくい材質からなる部品が用いられるか、あるいは上記
材質がコーティングされ、かつその面は平滑に仕上げら
れている。上記材質には、例えばＰＦＡ（パーフルオロ
アルコキシ樹脂）等が挙げられる。

【００１２】符号１１は、洗浄装置１２内に設けられた
洗浄槽で、洗浄槽１１には、流路３，４及び純水供給用
の流路１３の下流端がそれぞれ連結されている。また、
洗浄槽１１には、液面センサ及び薬液組成モニタ（いず
れも図示せず。）が設けられている。

【００１３】符号１４はエア供給路で、エア供給路１４
には減圧弁１５が設けられている。エア供給路１４は減
圧弁１５の下流側にて２本のエア流路１６，１７に分岐
され、エア流路１６，１７は、ソレノイドバルブ１８，
１９及びエア流路１６ａ，１７ａを介して弁９，１０に
それぞれ連結されている。本実施形態の場合、エア供給
路１４内の気圧は１０MPa、エア流路１６，１７，１５
６，１７ａ内の気圧は０．５〜０．７MPaである。

【００１４】また、符号２０，２１は、ソレノイドバル
ブ１８，１９にそれぞれ連結された排気路である。エア
供給路１４からエア流路１６，１７に供給された空気
は、ソレノイドバルブ１８，１９の切り替えにより、エ
ア流路１６ａ，１７ａまたは排気路２０，２１に選択的
に供給される。

【００１５】符号２２は制御部（制御手段）で、超音波
渦流量計７，８や上記薬液組成モニタの測定値に基づく
ソレノイドバルブ１８，１９の開閉の制御、更には、上
記液面センサの測定値等に基づく流路１３からの純水供
給量の制御等を行う。また、符号２３は、薬液の混合比
や調合量等の条件を入力するとともに、装置の運転状況
等を表示する、表示器付きタッチパネル（入力手段）で
ある。

【００１６】次いで、上記構成を有する薬液調合装置の
動作について、洗浄槽１１の容量が２０リットルで、過
酸化水素水：アンモニア水：水の混合比が１：１：１０
である場合を例に説明する。この場合、洗浄槽１１に、
過酸化水素水及びアンモニア水をそれぞれ１６６６ｍ
ｌ、水を１６６６８ｍｌ供給する必要がある。また、超
音波渦流量計７，８からは、制御部２１に向け、流量１
ｍｌあたり１パルスを出力するものとする。

【００１７】装置を起動させると、ポンプ５，６が作動
するとともにソレノイドバルブ１８，１９がエア流路１
６ａ，１７ａ側に切り替わり、供給された空気により弁
９，１０が開いて、貯留タンク１，２内の過酸化水素水
及びアンモニア水が、流路３，４を経て洗浄槽１１に供
給される。ここで、上記の通り、超音波渦流量計７，８
では過酸化水素水及びアンモニア水が下から上に向け通
過するため、流路３，４内に気泡が生じた場合でも、超
音波渦流量計７，８内に気泡が滞留せず、気泡による超
音波渦流量計７，８への悪影響が防止される。

【００１８】そして、制御部２２にて計測した超音波渦
流量計７，８からのパルス数が１６６６となった時点
で、ソレノイドバルブ１８，１９が排気路２０，２１側
に切り替わり、弁９，１０が閉じて過酸化水素水及びア
ンモニア水の供給が停止される。また、弁９，１０が閉
じるとともに、ポンプ５，６も作動を停止する。過酸化
水素水及びアンモニア水の供給後は、洗浄槽１１の貯液
量が２０リットルとなったことを液面センサが検知する
まで、流路１３から洗浄槽１１に純水が供給され、その
結果、洗浄槽１１に２０リットルの薬液が調合される。

【００１９】一方、過酸化水素水：アンモニア水：水の
混合比を１：１：１０から１：２：１０に変更する場合
には、表示器付きタッチパネル２３にて、混合比が１：
２：１０となるよう入力する。それにより、制御部２２
では、過酸化水素水：アンモニア水：水の混合比を１：
２：１０の洗浄液を２０リットル調合するのに必要な過
酸化水素水及びアンモニア水の供給量を算出し、弁９，
１０を開けて、所定量の過酸化水素水及びアンモニア水
を洗浄槽１１に供給する。

【００２０】そして、更に貯液量が２０リットルとなる
まで流路１３から洗浄槽１１に純水を供給することによ
り、混合比１：２：１０の洗浄液が２０リットル調合さ
れる。このように、本発明の装置によれば、表示器付き
タッチパネル２３で設定した任意の混合比で、洗浄液が
調合可能である。

【００２１】また、洗浄液の濃度は半導体装置等の洗浄
に伴う過酸化水素やアンモニアの分解等により徐々に低
下するため、薬液組成モニタの測定値に基づき、過酸化
水素水またはアンモニア水を適宜補充する必要がある。
この場合、薬液組成モニタから過酸化水素水またはアン
モニア水の濃度低下警報が出力されると、弁９，１０が
開き、流路３，４から、過酸化水素水またはアンモニア
水が、所定量だけ洗浄槽１１に補充される。

【００２２】例えば、過酸化水素水を１回あたり１０ｍ
ｌずつ補充する場合には、ポンプ５を作動させるととも
にソレノイドバルブ１８をエア流路１６ａ側に切り替
え、制御部２２にて計測した超音波渦流量計７からのパ
ルス数が１０回となった時点で、ソレノイドバルブ１８
を排気路２０側に切り替える。そして、この操作を、薬
液組成モニタの濃度低下警報が解除されるまで繰り返
す。アンモニア水の補充も同様の手順で実施される。

【００２３】また、ソレノイドバルブ１８，１９の切り
替えや弁９，１０の開閉に際しては、その開始から完了
までの時間分だけ開閉が遅延するため、成分が設定値よ
り多めに補充される場合がある。特に、上記のような少
量の成分補充の場合には、その影響が大きい。そこで、
この装置では、補充に際し制御部２２にて実際に計測し
た超音波渦流量計７，８からのパルス数を、設定値だけ
補充した場合のパルス数（規定パルス数）と比較し、次
回以降の補充時に、行き過ぎ分を上記規定パルス数から
差し引くことにより、補充量を補正する。

【００２４】一方、上記規定パルス数から行き過ぎ分を
差し引いて補充したことにより、成分が設定値より少な
めに補充された場合には、次回以降の補充時に、不足分
を上記規定パルス数かに加算することにより、補充量を
補正する。このように、補充の行き過ぎ分と不足分との
補正を繰り返すことにより、平均補充量が可能な限り設
定値に近似される。

【００２５】その手順を、過酸化水素水の補充量を補正
する場合を例に、図２のフローチャートとともに説明す
る。薬液組成モニタから過酸化水素水の濃度低下警報が
出力されると（Ｓ１）、ポンプ５が作動するとともにソ
レノイドバルブ１８がエア流路１６ａ側に切り替わり、
過酸化水素水が洗浄槽１１に補充される（Ｓ２）。そし
て、制御部２２にて実際に計測した超音波渦流量計７か
らのパルス数が規定パルス数Ｙ１以上となった時点で
（Ｓ３）、ソレノイドバルブ１８を排気路２０側に切り
替え、過酸化水素水の補充を終了する（Ｓ４）。更に、
補充開始から終了までの実測パルス数Ｘを上記規定パル
ス数Ｙ１と比較し（Ｓ５）、算出された行き過ぎ分（Ｘ
−Ｙ１）を、制御部２２にて、上記規定パルス数Ｙ１か
ら差し引いたものを、次回以降の規定パルス数Ｙ２とす
る（Ｓ６，Ｓ７）。

【００２６】その結果、図２の例では、例えば、実測パ
ルス数Ｘを１３、規定パルス数Ｙ１を１０とすると、次
々回の規定パルス数Ｙ２は（１０−(１３−１０)）＝７
となる。一方、実測パルス数Ｘが規定パルス数Ｙより少
ない場合には、上記Ｓ６で算出する行き過ぎ分（Ｘ−Ｙ
１）が負、すなわち不足分となり、この不足分の負の値
をＳ７で差し引くことにより、規定パルス数に不足分が
加算される。

【００２７】そした、上記操作を繰り返すことにより、
洗浄槽１１に補充される過酸化水素水の平均補充量が、
設定値である１０ｍｌに収束する。アンモニア水の補充
量の補正も同様の手順で実施される。

【００２８】また、超音波渦流量計７，８においては、
図３に示すように、測定対象となる液体の供給圧力が変
化すると、液体が所定量流下する際に生じるカルマン渦
の数を示すメータ定数が変動し、１パルスあたりの流量
が変化してしまう。図４に示す例は、この点を考慮した
ものである。

【００２９】この例では、超音波渦流量計７，８の上流
側に圧力センサ２４，２５（液圧計測手段）を設けると
ともに、上記図３のような液圧とメータ定数との関係を
予め制御部２２に入力しておく。そして、圧力センサ２
４，２５が計測した過酸化水素水及びアンモニア水の圧
力に基づき、超音波渦流量計７，８におけるメータ定数
が最適値となるよう制御部２２にて補正し、超音波渦流
量計７，８に入力する。その結果、過酸化水素水及びア
ンモニア水の圧力変化が超音波渦流量計７，８に及ぼす
影響が相殺され、常に高い計量精度で、過酸化水素水及
びアンモニア水を計量することが可能となる。

【００３０】あるいは、超音波渦流量計７，８からのパ
ルス数はカルマン渦の発生数としておき、制御部２２に
て、補正されたメータ定数に基づき、実際の流量を演算
してもよい。

【００３１】なお、上記の各例に示した個々の操作は、
タッチパネル２３の設定値に基づく制御部２２の制御に
より、自動的に行われる。また、上記の例では、半導体
装置の洗浄液を調合する場合を例に挙げて説明したが、
本発明の技術は、液晶パネルやプラズマディスプレイ等
の製造に使用される洗浄液や、レジスト剥離液、現像
液、リンス液等の調合装置についても適用可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明に係る薬液調
合装置によれば、以下の効果が得られる。 （１）流量計測手段に、計量すべき液体が下方から流入
するため、流量計測手段に至る流路内に気泡が生じた場
合でも、流量計測手段の内部に気泡が滞留することがな
く、気泡による流量計測手段への悪影響が防止される。 （２）薬液の混合比や調合量等の変更を、容易に実施す
ることができる。 （３）流路遮断手段の応答遅れに伴う液体の設定値に対
する行き過ぎ分や不足分を差し引いたり加算したりする
ことが可能なため、薬液の供給精度が向上する。 （４）液圧計測手段における液体の圧力計測結果に基づ
き、流量計測手段における計測値を補正することによ
り、液体の圧力変化に伴う計測精度の低下が防止され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る液体供給装置の構造の例を示す
図である。

【図２】 本発明に係る液体供給装装置において、洗浄
液の消耗を防止するために補充された過酸化水素水の量
を補正する場合の手順を示すフローチャートである。

【図３】 超音波渦流量計における流速及び液圧とメー
タ定数との関係を示す図である。

【図４】 本発明に係る液体供給装置の構造の例を示す
図である。

【符号の説明】

３，４ 流路 ７，８ 超音波渦流量計（流量計測手段） ９，１０ 流量調整機構付きエア駆動弁（弁、流路遮断
弁） ２２ 制御部（制御手段） ２３ 表示器付きタッチパネル（入力手段） ２４，２５ 圧力センサ（液圧計測手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田口 彰男 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ技研株式会社内 Ｆターム(参考） 5F043 BB27 DD30 EE27 EE28 EE29 EE31 EE40 GG10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の液体を所定の比率で供給する液体
   供給装置であって、各液体毎に設けられた流路と、この
   流路に設けられ、上記液体の流量を計測する流量計測手
   段と、上記流量計測手段の下流側に設けられた流路遮断
   弁と、上記流量計測手段からの出力信号に基づき上記流
   路遮断弁を開閉する制御手段とを備え、上記流量計測手
   段の流出口が上方に向け設けられていることを特徴とす
   る液体供給装置。
2. 【請求項２】 上記複数の液体の混合比率を入力する入
   力手段を備え、上記制御手段は、この入力手段で入力さ
   れた混合比率に基づき、上記流量計測手段が計測すべき
   上記液体の量を算出して設定し、この設定値と上記流量
   計測手段による計測値とが一致したときに、上記流路遮
   断弁へ閉弁信号を出力することを特徴とする請求項１に
   記載の液体供給装置。
3. 【請求項３】 上記制御手段は、上記流量計測手段にお
   ける計測値と、上記制御手段で設定された上記設定値と
   の間に差異が生じた際に、その差異分に応じて上記流路
   遮断弁の閉弁のタイミングを変更することを特徴とする
   請求項２に記載の液体供給装置。
4. 【請求項４】 上記流量計測手段の上流側に液圧計測手
   段を設け、上記制御手段は、この液圧計測手段における
   上記液体の圧力計測結果に基づき、上記流量計測手段に
   よる計測値を補正することを特徴とする請求項２に記載
   の液体供給装置。