JP2000218143A - 薬液混合設備および供給量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度の濃度の薬液を短時間で混合できる安
価な薬液混合設備を提供することを目的とする。 【解決手段】 複数の原液をロードセル２６に支持され
た混合タンク３に供給し、それらを混合タンク３内で混
合して所定濃度に混合する薬液混合設備において、各原
液の供給装置が、大流量用の供給配管１５，１７と微小
流量用の供給配管１６，１８とを有し、前記大流量用の
供給配管１５，１７には、送液ポンプ５，７と制御弁１
１，１３を装備し、前記微小流量用の供給配管１６，１
８には、定量ポンプ６，８と制御弁１２，１４を装備し
たことを特徴とする薬液混合設備を解決手段とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の原液を混合
タンク内で混合して所定の濃度に混合する薬液混合設備
に関し、さらに詳しくは、半導体分野における液晶パネ
ル製造工程やウエハ製造工程等で使用されている現像液
や洗浄液等の高精度の濃度管理が要求される薬液を混合
するための薬液混合設備および原液の供給量制御方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図２に示すように、半導体の製造工程で
使用される混合薬液を短時間で所定の濃度に混合する方
法として、複数であるｎ種類の原液の供給配管１１５，
１１７に原液供給ポンプ１０５，１０７と、前記原液供
給ポンプ１０５，１０７の後流側にフィルタ１２２，１
２３と、大流量用の制御弁１１１，１１３と、前記大流
量用の制御弁１１１，１１３の迂回路の配管１１６，１
１８に微小流量用の制御弁１１２，１１４を並列に設け
て、原液供給ポンプ１０５，１０７により原液１から原
液ｎまでを順番にロードセル１２６によって支持された
混合タンク１０３へ供給し、ロードセル１２６によって
混合タンク１０３の重量を測定し、その測定値が予め算
出された重量分だけ増加した時点で混合タンク１０３へ
の原液の供給を終了させるようにした方法がある。この
ような混合タンク１０３への原液投入量をロードセル１
２６だけで管理する方法は特許第２６７０２１１号、特
開平５−２１６２４１号公報にも記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロード
セル１２６だけで混合タンク１０３への原液投入量を管
理する方法は、原液の供給ポンプ１０５，１０７停止後
も落差（混合タンク内の原液供給配管１１５，１１７の
終端面と液面との間の空間距離）の影響があるため、ど
うしても液供給量が多めに投入されてしまい、原液投入
量を正確に供給することが困難である。また、落差は各
原液を混合タンクへ供給するたびに変化し、ロードセル
１２６の測定値に対する落差の影響もそのたびに異なる
ので、高精度の濃度調整を行うには、落差補正機能を有
する専用の計量コントローラ等を用いて制御する必要が
あり、設備と制御部ソフトともに複雑になるという問題
があった。さらに、ロードセル１２６は最小目盛（認識
可能な最小重量）が大きいため、微小量の原液を混合タ
ンク１０３へ供給する場合であっても最小目盛以下の量
を供給することができないので、過剰供給による濃度誤
差を生じるという問題があった。このような背景によ
り、高精度の濃度の薬液を混合するには、高価な制御装
置を用いて、実際には薬液の混合に多くの時間をかけて
いるという問題があった。本発明は、前記課題を解決す
るためになされたものであって、高精度の濃度の薬液を
短時間で混合できる安価な薬液混合設備を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の要旨とすると
ころは、複数の原液をロードセルに支持された混合タン
クに供給し、それらを前記混合タンク内で混合して所定
濃度に混合する薬液混合設備において、各原液の供給装
置が、大流量用の供給配管と微小流量用の供給配管とを
有し、前記大流量用の供給配管には、送液ポンプと制御
弁を装備し、前記微小流量用の供給配管には、定量ポン
プと制御弁を装備したことを特徴とするものである。原
液供給装置の配管を大流量用の供給配管と微小流量用の
供給配管とに分けることにより、大流量用の供給配管で
は原液投入時間の短縮化が、微小流量用の供給配管では
原液投入量の正確化を図ることができる。

【０００５】請求項２の要旨とするところは、前記定量
ポンプが前記ロードセルの最小目盛の１／２から１／５
０の供給量制御が可能な定量ポンプであることを特徴と
する請求項１に記載の薬液混合設備である。ロードセル
と定量ポンプを組み合わせることにより、ロードセルだ
けで供給量を制御する方法よりも混合の失敗がなくな
り、より高精度の濃度の薬液を短時間で混合できる。

【０００６】請求項３の要旨とするところは、前記大流
量用の供給配管および前記微小流量用の供給配管が、前
記混合タンクの上部で液面方向に曲折している曲折部を
有するとともに、前記大流量用および前記微小流量用の
各制御弁が、前記曲折部の前流側に装備されたことを特
徴とする請求項１および請求項２に記載の薬液混合設備
である。曲折部の前流側に制御弁を取り付け、制御弁後
流側から混合タンクを短い鍵型配管にし、例えば蛇腹を
使った縁切り配管等とすることにより、配管が直接混合
タンクに接続されている場合のタンク重量測定値に対す
る配管から受ける応力の影響を回避することができ、ロ
ードセルの測定精度を向上させることができる。

【０００７】請求項４の要旨とするところは、前記大流
量用の供給配管および前記微小流量用の供給配管の配管
の終端部が、前記混合タンク内の液面の上部空間で、内
壁面側に下り勾配で曲がっていることを特徴とする請求
項１乃至請求項３に記載の薬液混合設備である。混合タ
ンク内壁面に沿って流下させて液を供給することによ
り、原液が混合タンク内で発泡することを防止できる。

【０００８】請求項５の要旨とするところは、前記請求
項１乃至請求項４記載の薬液混合設備を使用するとき
に、大流量供給時は、ロードセルの読み取り値で供給量
を制御し、微小流量供給時は、前記定量ポンプの動作回
数により供給量を制御することを特徴とする前記複数の
原液の供給量制御方法である。ロードセルと定量ポンプ
とを組み合わせて供給量制御を行うことにより、ロード
セルだけで供給量を制御する方法よりも混合の失敗がな
くなり、より高精度の濃度の薬液を短時間で混合でき
る。 〔発明の詳細な説明〕

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係る薬液混合設備の構成
について図を参照して説明する。図１は、本発明に係る
複数のｎ種類の原液を混合する薬液混合設備の概略系統
図である。但し、説明の便宜のため、図中には原液１と
原液ｎのみを表示している。薬液混合設備は、原液の受
入タンク１，２と前記受入タンク１，２から混合タンク
３まで設けられる配管であって、前記配管の途中で二本
に分岐し、分岐した一方の配管、即ち大流量用の供給配
管１５，１７には、送液ポンプ５，７と大流量用制御弁
１１，１３を装備し、分岐した他方の配管、即ち微小流
量用の供給配管１６，１８には、定量ポンプ６，８と微
小流量用制御弁１２，１４を装備した配管とから形成さ
れる原液供給装置と、ロードセル２６で支持された混合
タンク３と、前記混合タンク３内の液を循環・送液する
ための送液ポンプ９と、前記送液ポンプ９の吐出側に設
けられる分析計２２、フィルタ２４、制御弁１９と、こ
れらの機器を順番に混合タンク３の底部から混合タンク
３の側部の下部に接続する配管とから形成される液循環
装置と、前記液循環装置のフィルタ２４と制御弁１９の
間から分岐した配管に制御弁２０を装備した配管と貯留
タンク４とから形成される貯留装置と、前記原液供給装
置、前記液循環装置、前記貯留装置を制御する制御装置
２３と，前記制御装置２３に操作条件を入力する条件入
力装置２７とから主要部が構成される。

【００１０】次に、原液供給装置の作用・効果について
述べる。本発明に係る原液供給装置の配管は、受入タン
ク１，２の後流側で、一本の配管が大流量用の供給配管
１５，１７と微小流量用の供給配管１６，１８の二本の
配管に分岐しており、分岐後の各配管がそのままの配管
径で混合タンク３まで配管されている。従って、一本の
大流量用の供給配管１１５，１１７に微小流量用供給配
管１１６，１１８の迂回路を設けて、前記迂回路の後流
側で再び一本の大流量用の供給配管１１５，１１７のま
ま混合タンク１０３まで配管されている場合よりも微小
流量を供給する場合には配管内の残液量を少なくできる
ので（図２参照）混合タンク３への供給量を正確に制御
できる。尚、前記大流量用の供給配管１５，１７および
微小流量用の供給配管１６，１８は、それぞれを、受入
タンク１，２から混合タンク３まで別々に設けてもよ
い。

【００１１】また、ロードセル２６で支持された混合タ
ンク３へ供給すべき各原液の必要投入量を、最初に前記
大流量用の供給配管１５，１７を使って、必要投入量の
大部分を投入し、次に微小流量用の供給配管１６，１８
を使って、残投入量をロードセル２６の最小目盛の１／
２から１／５０の供給量制御が可能な定量ポンプ６，８
により正確に投入するという方法を組み合わせることに
より投入時間の短縮化と高精度の供給量制御ができる。

【００１２】さらに、通常、原液供給配管に設けられる
大流量用制御弁１１，１３および微小流量用制御弁１
２，１４を、それぞれ異なる配管であって、できるだけ
混合タンク３に近い、混合タンク３の上面よりも高い位
置にある混合タンク３側の供給配管１５，１７，１６，
１８に設けて、これらの制御弁１１，１３，１２，１４
の後流側から混合タンク３までの供給配管１５，１７，
１６，１８を鋭角で曲折している短い鍵型配管とし、例
えば蛇腹を使った縁切り配管等とすることにより、配管
が直接混合タンク３に接続されている場合のタンク重量
測定値に対する配管から受ける応力の影響を回避するこ
とができるので、ロードセル２６の測定精度を向上させ
ることができる。

【００１３】さらに、通常、混合タンク３内で直管のま
ま配管される前記大流量用の供給配管１５，１７および
前記微小流量用の供給配管１６，１８の配管の終端部
を、混合タンク３内の液面に近い上部空間で内壁面側に
下り勾配で曲げることにより、混合タンク３内に原液を
給液する時に混合タンク３の内壁面に液膜を作ることが
できる。その結果、原液の供給時に液面を波立たせるこ
とがないので、液が発泡することを防止することができ
る。尚、原液が酸素や炭酸ガスとの反応又は水分の吸収
等の影響がある場合は、別途、不活性ガス供給配管を設
けて受入タンク１，２、混合タンク３、貯留タンク４の
上部空間を不活性ガスで置換してもよい。

【００１４】次に、液循環装置の作用・効果について述
べる。本発明に係る液循環装置の混合タンク３の重量を
測定するのに用いられるロードセル２６は、圧縮型ロー
ドセルであり、混合タンク３の真上から見て中心で１２
０度に振り分けた方向に取り付けられたラグサポートに
設けられる。

【００１５】また、ロードセル２６のみによって混合タ
ンク３への原液供給量をする制御する方法は、ロードセ
ル２６の最小目盛が混合タンク３の重量測定値の１／１
００００程度が限界であるので微小量を制御するのが難
しかったが、本発明のように、ロードセル２６とロード
セル２６の最小目盛の１／２から１／５０の供給量制御
が可能な定量ポンプ６，８、例えばプランジャーポンプ
とを組み合わせて、プランジャーの動作回数で原液供給
量の微調整を行うことにより微小量の原液を正確に投入
できるようになった。その結果、混合中に混合液濃度が
所望の濃度範囲から外れても補正で原液を正確に補充し
て供給することができ、薬液混合時間が短縮され、混合
の失敗もなくなり、高精度の混合液を短時間で得ること
ができる。

【００１６】以下、以上の構成からなる本発明に係る薬
液混合設備を用いた各原液供給量の制御方法について図
１を参照して説明する。複数であるｎ種類の原液がそれ
ぞれ各原液の受入タンク１，２に受け入れられる。受入
タンク１，２内の液貯蔵量は、各タンクに設けられた液
面計ＬＧにより確認できる。条件入力装置２７から制御
装置２３に各原液の濃度、必要な混合液量、混合する混
合液の濃度等を入力する。入力した値から各原液毎の混
合タンク３への必要投入量を計算する。

【００１７】次に、混合タンク３の初期重量をロードセ
ル２６で測定して制御装置２３に読み込む。以下、各原
液毎に順番に以下の操作をｎ回繰り返す。ここでは、原
液１の原液供給操作のみを記載する。

【００１８】１．大流量用の供給配管１５の大流量用制
御弁１１を開き、送液ポンプ５を運転する。 ２．送液ポンプ５の投入すべき所定量を混合タンク３に
投入したら、送液ポンプ５を停止し、大流量用制御弁１
１を閉める。 ３．混合タンク３の重量をロードセル２６で測定して制
御装置２３に読み込み、定量ポンプ６の供給すべき液容
量を計算し、その値を定量ポンプ６の動作回数１回当た
りの容量で割って必要動作回数を求める。 ４．微小流量用の供給配管１６の微小流量用制御弁１２
を開き、定量ポンプ６を運転する。 ５．定量ポンプ６で所定の動作回数だけ給液したら、定
量ポンプ６を停止し、微小流量用制御弁１２を閉める。 ６．混合タンク３の重量をロードセル２６で測定して制
御装置２３に読み込み、原液１が混合タンク３に必要な
投入量だけ供給されたことを確認する。以上の１項から
６項までの運転操作を各原液毎に順番に繰り返し、混合
タンク３に各原液を所定量投入する原液供給操作を終了
した後、以下の運転操作に入る。

【００１９】７．液循環用の制御弁１９を開き送液ポン
プ９を運転する。 ８．混合液中の不溶解分はフィルタ２４で除去される。 ９．一定時間混合タンク３内の液を循環後、分析計２２
で混合液中の各原液の濃度を分析する。分析のサンプリ
ングが終わったら液循環用の制御弁１９を閉じ、送液ポ
ンプ９を停止する。分析計２２で混合液中の各原液濃度
が所定の濃度である事を確認する。（所定濃度でない場
合は、前記と同様に微小流量用の供給配管を使用して、
再び、上記３項から６項と同様の操作を繰り返し、不足
する原液量を補充する。）。尚、上記混合時は、必要な
混合液量を確保するよりも濃度を所定の濃度にすること
が優先する。 １０．前記７項から９項の操作を繰り返し所定の濃度に
薬液が混合できたら液循環用の制御弁１９を閉じ、液移
送用の制御弁２０を開いて送液ポンプ９を運転し、混合
タンク３から貯留タンク４に薬液を移送して貯留する。
ここで薬液混合操作は終了となる。

【００２０】

【発明の効果】以上の構成と作用からなる本発明によれ
ば、 １）原液供給装置の配管に、大流量用の供給配管と微小
流量用の供給配管を設け、大流量用の供給配管には送液
ポンプと制御弁を、微小流量用の供給配管にはロードセ
ルの最小目盛の１／２〜１／５０の供給制御が可能な定
量ポンプと制御弁を装備し、大流量供給時の供給量は、
混合タンクを支持するロードセルの重量測定値を読み込
み制御し、微小流量供給時の供給量は、定量ポンプの動
作回数で供給量を制御することにより、混合液の濃度が
所望の濃度範囲から外れても補正で原液を正確に供給す
ることができ、薬液混合時間が短縮され、混合の失敗も
なくなり、高精度の混合液を短時間で得ることができ
る。 ２）原液供給装置の配管であって、できるだけ混合タン
クに近い、混合タンク側に制御弁を取り付け、制御弁後
流側から混合タンクまでの配管を鋭角で曲折している短
い鍵型配管とし、例えば蛇腹を使った縁切り配管等とす
ることにより、配管が直接混合タンクに接続されている
場合のタンク重量測定値に対する配管から受ける応力の
影響を回避することができるので、ロードセルの測定精
度を向上させることができる。 ３）混合タンク内壁面を介して原液供給時、液面を波立
たせることがないので、液が発泡をするのを防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る複数のｎ種類の原液を混合する薬
液混合設備の概略系統図である。

【図２】従来の複数のｎ種類の原液を混合する薬液混合
設備の概略系統図である。

【符号の説明】

１，２ 受入タンク ３ 混合タンク ４ 貯留タンク ５，７，９送液ポンプ ６，８ 定量ポンプ １１，１３ 大流量用制御弁 １２，１４ 微小流量用制御弁 １５，１７ 大流量用の供給配管 １６，１８ 微小流量用の供給配管 １９ 液循環用の制御弁 ２０ 液移送用の制御弁 ２２ 分析計 ２３ 制御装置 ２６ ロードセル ２７ 条件入力装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 町田 憲司 神奈川県横浜市みなとみらい３丁目３番１ 号 三菱化工機株式会社内 (72)発明者 竹内 公利 神奈川県横浜市みなとみらい３丁目３番１ 号 三菱化工機株式会社内 Ｆターム(参考） 4G035 AB36 AE02 AE13 4G037 BA01 BB01 BB06 BC01 BD05 BD10 EA10 4G068 AA02 AB15 AC16 AD21 AD47 AE03 AF36 AF40

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の原液をロードセルに支持された混
   合タンクに供給し、それらを前記混合タンク内で混合し
   て所定濃度に混合する薬液混合設備において、 各原液の供給装置が、大流量用の供給配管と微小流量用
   の供給配管とを有し、 前記大流量用の供給配管には、送液ポンプと制御弁を装
   備し、 前記微小流量用の供給配管には、定量ポンプと制御弁を
   装備したことを特徴とする薬液混合設備。
2. 【請求項２】 前記定量ポンプが前記ロードセルの最小
   目盛の１／２から１／５０の供給量制御が可能な定量ポ
   ンプであることを特徴とする請求項１に記載の薬液混合
   設備。
3. 【請求項３】 前記大流量用の供給配管および前記微小
   流量用の供給配管が、前記混合タンクの上部で液面方向
   に曲折している曲折部を有するとともに、前記大流量用
   および前記微小流量用の各制御弁が、前記曲折部の前流
   側に装備されたことを特徴とする請求項１および請求項
   ２に記載の薬液混合設備。
4. 【請求項４】 前記大流量用の供給配管および前記微小
   流量用の供給配管の配管終端部が、前記混合タンク内の
   液面の上部空間で、内壁面側に下り勾配で曲がっている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の薬液混
   合設備。
5. 【請求項５】 前記請求項１乃至請求項４記載の薬液混
   合設備を使用するときに、大流量供給時は、ロードセル
   の読み取り値で供給量を制御し、微小流量供給時は、前
   記定量ポンプの動作回数により供給量を制御することを
   特徴とする前記複数の原液の供給量制御方法。