JP4668027B2 - 薬液供給システム - Google Patents

Description

本発明は、薬液ポンプによって薬液を吸引し、その後定量吐出などを実施するための薬液供給システムに関するものであり、薬液塗布工程など半導体製造装置の薬液使用工程に用いるのに好適な薬液供給システムに関する。

半導体製造装置の薬液使用工程においては、薬液を半導体ウエハに所定量ずつ塗布するために薬液ポンプが用いられる。その薬液ポンプとして、薬液を充填したポンプ室と作動エアを導入する作動室とをダイアフラム等の可撓性膜で仕切り、作動室内のエア圧力を可変調整することにより可撓性膜を変形させて薬液の吸引及び吐出を行うようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

上記のような薬液ポンプを用いた薬液供給システムでは、作動室内のエア圧力を高精度に制御することで薬液吐出流量の制御精度を高めるようにしており、具体的には、前記エア圧力を圧力センサにより検出するとともに、その検出圧力が目標とする圧力設定値に一致するようにフィードバック制御するようにしている。

ところで、薬液供給システムによって供給される薬液には様々な流体粘度のものがあり、薬液の流体粘度が異なることにより吐出流量の制御精度に影響が及ぶと考えられる。つまり、本願発明者らによれば、同じ吐出流量を実現しようとする場合において流体粘度が高い薬液では作動エア圧力が相対的に高く、流体粘度が低い薬液では作動エア圧力が相対的に低くなることが確認されている。この場合、流体粘度が低い薬液では、作動エア圧力の検出がラフになることから吐出流量制御において十分な制御精度が確保できない。薬液の種類等に応じて吐出流量の制御精度が変わると、それにより半導体ウエハなどの製品の品質に影響が及ぶおそれがあった。
特開平１１−３４３９７８号公報

本発明は、薬液の種類の変更などに伴い作動圧力の圧力設定値が相違する場合にも、常に適正に圧力フィードバック制御を行い、ひいては薬液の吐出流量を高精度に制御することができる薬液供給システムを提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。なお以下では、理解を容易にするため、発明の実施の形態において対応する構成例を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

手段１．可撓性膜部材（ダイアフラム１２）にて仕切られたポンプ室（ポンプ室１３）と作動室（作動室１４）とを有し作動室内の圧力変化に伴うポンプ室の容積変化により薬液の吸引及び吐出を実施する薬液ポンプ（ポンプ１１）と、前記作動室に作動気体（作動エア）を供給する作動気体供給装置（電空レギュレータ３２）とを備え、
前記作動気体供給装置により供給される作動気体の圧力を検出する圧力検出手段として圧力検出レンジの異なる複数の圧力検出器（圧力センサ５１，６３）を設け、都度設定される作動気体の圧力設定値に応じて前記複数の圧力検出器の検出結果のうちいずれかを選択的に用い、圧力フィードバック制御を実施することを特徴とする薬液供給システム。

手段１の薬液供給システムにおいて、薬液ポンプでは、作動室に作動気体供給装置から作動気体が供給され、その際の作動室内の圧力変化に伴うポンプ室の容積変化により薬液の吸引及び吐出が実施される。このとき特に、作動気体供給装置により供給される作動気体の圧力を検出する圧力検出手段として、圧力検出レンジの異なる複数の圧力検出器が設けられている。そして、都度設定される作動気体の圧力設定値に応じて前記複数の圧力検出器の検出結果のうちいずれかが選択的に用いられ、圧力フィードバック制御が実施される。

要するに、薬液供給システムでは、都度使用される薬液の種類やその他条件により作動圧力の圧力設定値が適宜変更される。この場合、圧力設定値が高い場合と同圧力設定値が低い場合とで同じ圧力検出器を用いて圧力フィードバック制御を実施すると、それら両者において制御精度が異なるものとなる。つまり、薬液の吐出流量と作動気体圧力とは薬液ごとに所定の関係を有しており（図３参照）、例えば薬液の吐出流量が同じである場合において、圧力設定値が低い場合には圧力設定値が高い場合に比べて作動気体圧力の操作量が小さくなる。このとき、圧力設定値が低い方が圧力制御の精度がラフになるといった問題が生じる。例えば、低粘度の薬液を使用する際に圧力設定値が低くなる場合にはこうした問題が生じる。

この点本手段によれば、都度設定される圧力設定値に応じて圧力検出レンジを切り換えることができるため、作動気体の圧力設定値に応じて圧力検出の分解能を変えることができ、圧力設定値にかかわらず吐出流量の制御を常に精密に行うことができる。以上により、薬液の種類の変更などに伴い作動圧力の圧力設定値が相違する場合にも、常に適正に圧力フィードバック制御を行い、ひいては薬液の吐出流量を高精度に制御することができる。

手段２．前記複数の圧力検出器が、圧力検出レンジが広範囲のものと狭範囲のものとを含み、かつそれら各圧力検出器の検出信号がＡＤ変換器（ＡＤ変換器４１）を介して制御演算部（演算部４２）に入力される構成を有し、前記圧力設定値が高い場合には圧力検出レンジが広範囲の圧力検出器の検出結果を前記圧力フィードバック制御に用い、前記圧力設定値が低い場合には圧力検出レンジが狭範囲の圧力検出器の検出結果を前記圧力フィードバック制御に用いることを特徴とする手段１に記載の薬液供給システム。

各圧力検出器の検出信号（アナログ信号）がＡＤ変換器によりデジタル値に変換される構成では、圧力検出器の圧力検出レンジが広範囲か狭範囲かで当該デジタル値の分解能（すなわち制御演算部で認識される作動気体圧力の最小単位値）が相違する。この場合、手段２に記載したように、圧力設定値が高い場合には圧力検出レンジが広範囲の圧力検出器の検出結果を用い、圧力設定値が低い場合には圧力検出レンジが狭範囲の圧力検出器の検出結果を用いると良い。これにより、圧力設定値が高い場合及び低い場合のいずれにおいても、好適な圧力フィードバック制御が実現できる。

手段３．前記作動気体供給装置に、前記作動気体圧力を調整可能な全範囲で圧力検出を可能とする広範囲圧力検出器（圧力センサ５１）を設ける一方、それとは別に前記広範囲圧力検出器よりも圧力検出レンジが狭い狭範囲圧力検出器（圧力センサ６３）を設け、これら広範囲圧力検出器と狭範囲圧力検出器とにより前記複数の圧力検出器を構成したことを特徴とする手段１又は２に記載の薬液供給システム。

手段３によれば、作動気体供給装置に設けた広範囲圧力検出器とそれ以外の狭範囲圧力検出器により、好適な圧力フィードバック制御が実現できる。なお、狭範囲圧力検出器を、更に圧力検出レンジの異なる複数の圧力検出器により構成することにより、圧力フィードバック制御のより一層の適正化が可能となる。

手段４．前記複数の圧力検出器は、０又は０近傍を基準としかつ上限検出値が各々異なる圧力検出レンジで圧力検出を可能とするものであり、都度の圧力設定値を圧力検出レンジ内に含む圧力検出器のうち上限検出値が最も低い圧力検出器の検出結果に基づいて前記圧力フィードバック制御を実施することを特徴とする手段１乃至３のいずれかに記載の薬液供給システム。

手段４によれば、複数の圧力検出器は、０又は０近傍を基準としかつ上限検出値が各々異なる圧力検出レンジで圧力検出が可能となっている。これは、０又は０近傍を基準とする広範囲圧力検出器と狭範囲圧力検出器とを有することを意味する。そして、都度の圧力設定値を圧力検出レンジ内に含む圧力検出器のうち上限検出値が最も低い圧力検出器の検出結果に基づいて圧力フィードバック制御を実施する。本構成においても上記のとおり、圧力設定値が高い場合及び低い場合のいずれでも好適な圧力フィードバック制御が実現できる。

手段５．前記圧力設定値に応じて選択される圧力検出器で異常が生じた場合に、他の圧力検出器の検出結果を用いて前記圧力フィードバック制御を実施することを特徴とする手段４に記載の薬液供給システム。

上記手段４のように、０又は０近傍を基準としかつ上限検出値が各々異なる圧力検出レンジで圧力検出が可能となるよう複数の圧力検出器を構成する場合、圧力検出レンジの一部が重複する。したがって、複数の圧力検出器のうちいずれかで異常が発生しても、他の圧力検出器を用いるよう圧力検出態様を変更することができる。故に、手段５に記載したように、圧力設定値に応じて選択される圧力検出器で異常が生じた場合に、他の圧力検出器の検出結果を用いて前記圧力フィードバック制御を実施すると良い。これにより、異常発生時の適正な対処を図ることができる。

手段６．本システムの圧力検出レンジの全域を複数に区分した各区分レンジをそれぞれ検出するものとして前記複数の圧力検出器を構成し、都度の圧力設定値に応じて各圧力検出器の検出結果を選択的に用いることを特徴とする手段１乃至３のいずれかに記載の薬液供給システム。

手段６によれば、複数の圧力検出器が、本システムの圧力検出レンジの全域を複数に区分した各区分レンジを各々検出するものとして構成されている。この場合、圧力検出レンジを細分化し、それら各レンジに別々の圧力検出器を割り当てることにより圧力検出値が高低いずれの値であってもその検出分解能を高めることができ、それに伴い制御精度を高めることができる。

手段７．前記作動室と前記作動気体供給装置とを結ぶ作動気体通路（給気通路３１）に開閉切換弁（電磁開閉弁６２）を介して前記圧力検出器を接続し、前記圧力設定値に応じて前記開閉切換弁を開放しそれに接続された圧力検出器を圧力検出可能状態とすることを特徴とする手段１乃至６のいずれかに記載の薬液供給システム。

手段７によれば、作動気体の圧力設定値に応じて開閉切換弁が開放されることにより、作動室と作動気体供給装置とを結ぶ作動気体通路の圧力が圧力検出器に導入され、圧力検出が行われる。この場合、開閉切換弁の開放により、都度適正な圧力検出器を選択的に用いることができるようになる。

手段８．前記薬液ポンプを複数設けた薬液供給システムにおいて、
各薬液ポンプの作動室に接続される作動気体通路を集合させてその集合部に前記作動気体供給装置を設けるとともに、同じく集合部に前記複数の圧力検出器を設けたことを特徴とする手段１乃至７のいずれかに記載の薬液供給システム。

手段８によれば、薬液ポンプを複数設けた薬液供給システムにおいて、各ポンプの作動室に通じる作動気体通路の集合部に作動気体供給装置と複数の圧力検出器とを設けたことにより、これら作動気体供給装置や複数の圧力検出器を各ポンプで共用することができる。したがって、構成の簡素化を図り、それに伴い本システムにおける省スペース化や低コスト化を実現することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態における薬液供給システムの概要を図１に基づいて説明する。

図１の薬液供給システムでは、薬液の吸引及び吐出を行うための薬液供給ポンプ（以下単にポンプという）１１が設けられている。ポンプ１１は、可撓性膜よりなるダイアフラム１２で仕切られたポンプ室１３と作動室１４とを有しており、ポンプ室１３には吸引配管等よりなる吸引通路１５と吐出配管等よりなる吐出通路１６とが接続されている。吸引通路１５の途中には吸引側開閉弁である吸引弁１７が設けられており、吸引弁１７は電磁弁１８の通電状態に応じて開閉される。また、吐出通路１６の途中には吐出側開閉弁である吐出弁１９とサックバック用開閉弁であるサックバック弁２０とが設けられており、吐出弁１９及びサックバック弁２０はそれぞれ電磁弁２１，２２の通電状態に応じて開閉される。例えば、吸引弁１７、吐出弁１９及びサックバック弁２０は、空気圧力により開閉操作されるエアオペレートバルブで構成されており、各電磁弁１８，２１，２２の通電状態に応じて吸引弁１７、吐出弁１９及びサックバック弁２０に作用する空気圧力が調節され、それに伴いこれら各弁が開閉される。図中の符号２３は、加圧エアを発生するためのエア供給源である。

吸引通路１５は、ポンプ室１３に向けて薬液を供給するための薬液供給通路を構成するものであり、薬液ボトル（薬液貯留容器）２５内に貯留された薬液Ｒが吸引通路１５を通じてポンプ室１３に供給される。これにより、ポンプ室１３内に薬液が充填される。なお図示は省略するが、薬液ボトル２５には加圧装置が付加されており、その加圧装置によりボトル内空間が加圧されることに伴い薬液Ｒがポンプ室１３側に給送されるようになっている。

また、吐出通路１６は、ポンプ室１３内に充填された薬液を排出するための薬液排出通路を構成するものであり、ポンプ室１３から排出される薬液が吐出通路１６を通じて薬液吐出ノズル２６に供給される。そして、薬液吐出ノズル２６の先端部からワークＷに対して薬液が滴下されるようになっている。

作動室１４には給気通路３１が接続されており、その給気通路３１の途中には電空レギュレータ３２とポンプ用電磁弁３３とが設けられている。電空レギュレータ３２は、エア供給源２３から作動室１４に供給される作動エアの圧力を調整するものであり、作動エア圧力は都度の目標値に一致するようフィードバック制御される。電空レギュレータ３２には、圧力センサ５１が内蔵されるとともにフィードバック制御回路が設けられている。電空レギュレータ３２に内蔵される圧力センサ５１は、当該電空レギュレータ３２により操作可能な圧力検出レンジの全域で圧力検出が可能なセンサとして構成されており、この意味では広範囲圧力センサであると言える。

そして、電空レギュレータ３２と作動室１４とが連通されるようにポンプ用電磁弁３３が切換操作されることにより、電空レギュレータ３２で圧力調整された作動エアが作動室１４内に導入される。また、給気通路３１が図示しない真空源に接続される状態（又は大気開放状態）となるようにポンプ用電磁弁３３が切換操作されることにより、作動室１４内に導入された作動エアが排出される。このとき、ポンプ用電磁弁３３の切換操作により作動室１４に対する作動エアの給排が行われ、それに伴いポンプ１１の吐出／吸引動作が切り換えられる。

つまり、薬液の吐出時には、吸引弁１７が閉鎖されかつ吐出弁１９が開放された状態で、ポンプ用電磁弁３３の動作により作動室１４と電空レギュレータ３２とが連通される。すると、作動室１４内に作動エアが供給され、作動室１４内の圧力が上昇するのに伴いダイアフラム１２がポンプ室１３側に変位する。これにより、ポンプ室１３の容積が小さくなり、同ポンプ室１３内に充填された薬液が吐出通路１６を介して下流側に吐出される。一方、薬液の吸引時には、吸引弁１７が開放されかつ吐出弁１９が閉鎖された状態で、ポンプ用電磁弁３３の動作により作動室１４内の作動エアが真空引きされ、それに伴いポンプ室１３側に作動していたダイアフラム１２が作動室１４側に変位する。これにより、ポンプ室１３の容積が大きくなり、吸引通路１５を介して上流側からポンプ室１３内に薬液が吸入される。

コントローラ４０は、ＣＰＵや各種メモリ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成される電子制御装置であり、ポンプ１１による薬液の吸引及び吐出の状態を制御する。ただしその詳細は後述する。

ところで、上記のような薬液供給システムにおいて、取り扱われる薬液には様々な種類があり、薬液の種類によって流体粘度が異なる。この場合、吐出レート（単位時間当たりの吐出量）が同じであれば、流体粘度が低い薬液ほど、電空レギュレータ３２によって調整される作動室１４内の圧力レベルが低くなる。また、低粘度の薬液では、作動室１４内の圧力を僅かに変化させただけで吐出レートが大きく変動する。そのため、低粘度の薬液を使用する場合には、高粘度の薬液を使用する場合よりも作動エアの圧力制御精度を高くする必要が生じる。図３は、低粘度の薬液Ａと高粘度の薬液Ｂとについて、吐出レート（単位時間当たりの吐出量）と作動エア圧力との関係を示すグラフである。図３によれば、低粘度の薬液Ａでは、作動エア圧力が比較的低く、吐出レートの変化に対する作動エア圧力の変化量が小さいことが分かる。

そこで本実施の形態では、薬液の種類（流体粘度）に応じて作動エア圧力の圧力検出域を切り換えることができるよう、圧力検出レンジが異なる複数の圧力センサを設ける。具体的には、図１のシステムにおいて、電空レギュレータ３２とポンプ用電磁弁３３との間の給気通路３１に複数の大気開放通路６１を接続し、この大気開放通路６１にそれぞれ電磁開閉弁６２と圧力センサ６３とを設ける。本実施の形態ではｎ個の圧力センサ６３を設ける構成としており、図面や以下の説明では適宜「６３＿１，６３＿ｎ」などと表記する。大気開放通路６１や電磁開閉弁６２についても同様である。

この場合、コントローラ４０によって電磁開閉弁６２が選択的にＯＮされることにより、いずれかの圧力センサ６３において作動エア圧力が検出可能状態とされ、その検出信号がコントローラ４０に取り込まれる。

圧力センサ６３は、電空レギュレータ３２に内蔵された圧力センサ５１よりも狭範囲の圧力検出レンジで圧力検出を可能とするものであり、例えば、電空レギュレータ内蔵の圧力センサ５１の圧力検出レンジが０〜２００ｋＰａである場合において、各圧力センサ６３には以下のような圧力検出レンジが設定されている（ただしここでは、３つの圧力センサ６３を使用する場合を例示している）。
・圧力センサ６３＿１：０〜２０ｋＰａ
・圧力センサ６３＿２：０〜５０ｋＰａ
・圧力センサ６３＿３：０〜１００ｋＰａ
つまり、これら各圧力センサ５１，６３＿１〜６３＿３は、０（又は０近傍でも可）を基準としかつ上限検出値が各々異なる圧力検出レンジで圧力検出を可能とするものとなっている。

次に、電空レギュレータ３２により供給される作動エアの圧力制御の概要について図２を用いて説明する。

図２において、コントローラ４０はＡＤ変換器４１、演算部４２及びＤＡ変換器４３を備えており、広範囲検出用の圧力センサ５１による圧力検出信号と、狭範囲検出用の圧力センサ６３（６３＿１〜６３＿ｎ）による圧力検出信号とがそれぞれＡＤ変換器４１を介して演算部４２に入力される。このとき、ＡＤ変換器４１では、各圧力センサの圧力検出信号（アナログ信号）がデジタル値に変換され、その際各圧力センサの圧力検出レンジが広範囲か狭範囲かで分解能が異なるデジタル値が求められる。つまり、圧力検出レンジが広範囲の圧力センサでは分解能が比較的大きいデジタル値が求められ、圧力検出レンジが狭範囲の圧力センサでは分解能が比較的小さいデジタル値が求められる。

また、演算部４２には、作業者（ユーザ）により設定される圧力設定値が入力される。圧力設定値は、都度使用する薬液の種類や薬液の供給条件に応じて設定される値であり、本システムに設置された操作装置の入力操作により設定されるようになっている。

そして、演算部４２では、圧力設定値に基づいて今回必要とする圧力検出レンジを判断するととともに、その圧力検出レンジ内で圧力検出するのに最適な圧力センサの選択を行う。このとき、演算部４２は、都度の圧力設定値を圧力検出レンジ内に含む圧力センサのうち上限検出値が最も低い圧力センサを選択する。例えば、電空レギュレータ内蔵の圧力センサ５１とその他３つの圧力センサ６３（６３＿１〜６３＿３）により、上記のように圧力検出レンジが４通り設定されている場合において、
（１）圧力設定値が０以上、２０ｋＰａ未満であれば圧力センサ６３＿１の圧力検出値を、
（２）圧力設定値が２０ｋＰａ以上、５０ｋＰａ未満であれば圧力センサ６３＿２の圧力検出値を、
（３）圧力設定値が５０ｋＰａ以上、１００ｋＰａ未満であれば圧力センサ６３＿３の圧力検出値を、
（４）圧力設定値が１００ｋＰａ以上２００ｋＰａ未満であれば圧力センサ５１の圧力検出値を、
それぞれ用いるよう圧力センサの選択がなされる。

ただしこれは、圧力センサ５１，６３による有効検出範囲を考慮しない場合の区分けであり、現実には各圧力検出レンジの条件値よりも低圧力値で適用センサが切り換えられる（例えば、上記（１）の場合、圧力設定値が０〜１８ｋＰａであれば圧力センサ６３＿１の圧力検出値を用いることとする）。

なお図２では、各センサの全ての圧力検出信号をＡＤ変換器４１を介して演算部４２に逐次入力する構成としているが、これに代えて、圧力設定値に応じて、都度使用する圧力センサを択一的に選び、該選ばれた圧力センサの圧力検出信号のみをＡＤ変換器４１を介して演算部４２に入力する構成とすることも可能である。具体的には、ＡＤ変換器４１の前段にマルチプレクサ等よりなる入力切換部を設け、この入力切換部によって圧力検出信号を選択的にＡＤ変換器４１に取り込む構成とすると良い。

演算部４２では、今回有効とされる圧力センサ６３の圧力検出値と圧力設定値との偏差を算出するとともに、例えばＰＩＤ制御手法を用いて制御用信号を生成する。そして、その制御用信号をＤＡ変換器４３を介して出力する。

一方、電空レギュレータ３２には、直列接続された電磁式の給気弁５２と同じく電磁式の排気弁５３とが設けられており、給気弁５２が開放されることによりエア供給源２３から給気通路３１に加圧エアが供給されるとともに、排気弁５３が開放されることにより給気通路３１内の作動エアの排出が行われる。このとき、給気弁５２の開度と排気弁５３の開度とが各々調整されることにより作動エア圧力が制御され、これが圧力センサ５１又は圧力センサ６３（６１＿１〜６３＿ｎ）により検出される。

また、電空レギュレータ３２は、フィードバック制御回路部として、偏差算出部５５と偏差増幅部５６とＰＷＭ制御回路部５７と電磁弁ドライブ回路部５８とを備えている。この場合、偏差算出部５５では、コントローラ４０から出力される制御用信号と圧力センサ５１の検出信号よりなるレギュレータ内部Ｆ／Ｂ信号との偏差を算出し、次に偏差増幅部５６では前記偏差を増幅する。また、ＰＷＭ制御回路部５７では、増幅後の偏差に基づいてＰＷＭ出力信号を生成し、電磁弁ドライブ回路部５８では、ＰＷＭ出力信号を出力して給気弁５２及び排気弁５３の駆動を制御する。

次に、本薬液供給システムの作用について説明する。図４は、本システムにおける薬液の吸引及び吐出等の動作を示すタイムチャートである。

図４において、まずタイミングｔ１では、吸引弁１７が開弁されて吸引弁１７＝開かつ吐出弁１９＝閉の状態とされ、それに伴いポンプ室１３内に薬液が吸引される（ｔ１〜ｔ２の期間）。そして吸引弁１７が閉弁された後、タイミングｔ３ではポンプ用電磁弁３３がＯＮ（開弁）され、それに伴い作動室１４内の作動エア圧力が上昇する。ポンプ用電磁弁３３がＯＮされる期間（ｔ３〜ｔ６の期間）では、あらかじめ設定された圧力設定値に応じていずれかの圧力センサ（圧力センサ５１，６３＿１〜６３＿ｎのいずれか）が選択され、該選択された圧力センサにより作動エア圧力が検出される。そして、圧力検出結果に基づいて電空レギュレータ３２の作動状態が制御され、作動エア圧力が目標の圧力設定値となるよう制御される。

その後、タイミングｔ４では、吐出弁１９が開弁されて薬液の吐出が開始され、吐出弁１９が閉弁されるタイミングｔ５までの期間において薬液の吐出が行われる。これにより、薬液吐出ノズル２６からワークＷ上に適量の薬液が滴下される。なお、サックバック弁２０は、薬液の吐出期間において押し出し状態とされ、吐出終了時において引き込み状態とされる。これにより、薬液吐出ノズル２６の先端部からの液垂れが防止されるようになっている。

その後、タイミングｔ６では、ポンプ用電磁弁３３がＯＦＦ（閉弁）され、一連の吸引及び吐出動作が終了する。

薬液供給システムとして複数のポンプ１１を設け、各ポンプ１１により各々異なる薬液を供給する構成としても良い。図５には、複数のポンプ１１を有するマルチポンプシステムの概略構成を示す。図５では便宜上、吸引弁１７、吐出弁１９及びサックバック弁２０やそれらに付随して設けられる電磁弁を簡略化しているが、その構成は前記図１で説明したとおりであり、これら各弁はコントローラ４０からの制御信号に基づいて開閉動作する。

図５のシステムにおいて、各ポンプ１１に接続された給気通路３１には、それぞれポンプ用電磁弁３３が設けられている。また、各ポンプ１１の給気通路３１はその上流部が１つに集約されており、その集合部に、電空レギュレータ３２が設けられるとともに、ｎ個分の大気開放通路６１、電磁開閉弁６２及び圧力センサ６３が設けられている。これらｎ個分の圧力センサ６３等は、前記図１と同様の構成であり、各ポンプ１１で共用される構成となっている。

かかる構成では、どの薬液を供給するかに応じて、都度使用するポンプ１１が切り換えられる。このとき、使用するポンプ１１のポンプ用電磁弁３３が択一的にＯＮされるとともに、その他吸引弁１７や吐出弁１９などが開閉される。複数のポンプ１１を設け、各ポンプ１１ごとに異なる薬液を割り当てることにより、ポンプやそれに付随する薬液経路において薬液変更の度に薬液の置換などを行う必要が無く、薬液変更にかかる作業性を向上させることができる。

図６は、マルチポンプシステムにおける薬液の吸引及び吐出等の動作を示すタイムチャートである。なお図６では、２つのポンプ１１についてその吸引及び吐出動作を示しており、識別のため一方をポンプ（Ａ）としてそれに関連する部材名称に（Ａ）を付すとともに、他方をポンプ（Ｂ）としてそれに関連する部材名称に（Ｂ）を付している。各ポンプの基本動作については前記図４で説明済みであるため、ここでは説明を簡略化する。

ここで、ポンプ（Ａ）とポンプ（Ｂ）とでは供給する薬液が相違しており、それ故にポンプ（Ａ）では圧力設定値が高圧力値とされ、これに対しポンプ（Ｂ）では圧力設定値が低圧力値とされている。薬液の流体粘度で言えば、ポンプ（Ａ）により供給される薬液は高粘度のものであり、ポンプ（Ｂ）により供給される薬液は低粘度のものである。

図６において、まずはポンプ（Ａ）による薬液の吸引及び吐出が行われ、それにひき続いてポンプ（Ｂ）による薬液の吸引及び吐出が行われる。すなわち、先にポンプ（Ａ）側のポンプ用電磁弁３３がＯＮ（開弁）され、それに伴いポンプ（Ａ）の作動室１４内の作動エア圧力が上昇する。このとき、圧力設定値が高圧力値とされており、それに対応する圧力センサ（圧力センサ５１，６３＿１〜６３＿ｎのいずれか）により作動エア圧力が検出される。そして、圧力検出結果に基づいて電空レギュレータ３２の作動状態が操作され、作動エア圧力が目標の圧力設定値となるよう制御される。

また次に、ポンプ（Ｂ）側のポンプ用電磁弁３３がＯＮ（開弁）され、それに伴いポンプ（Ｂ）の作動室１４内の作動エア圧力が上昇する。このとき、圧力設定値が低圧力値とされており、それに対応する圧力センサ（圧力センサ５１，６３＿１〜６３＿ｎのいずれか）により作動エア圧力が検出される。そして、圧力検出結果に基づいて電空レギュレータ３２の作動状態が操作され、作動エア圧力が目標の圧力設定値となるよう制御される。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

電空レギュレータ３２により調整される作動エア圧力を検出するための圧力検出手段として圧力検出レンジの異なる複数の圧力センサ５１，６３（６３＿１〜６３＿ｎ）を設け、都度の圧力設定値に応じて複数の圧力センサの検出結果のうちいずれかを選択的に用い圧力フィードバック制御を実施するようにした。これにより、薬液の種類の変更などに伴い作動エアの圧力設定値が相違する場合にも、常に適正に圧力フィードバック制御を行い、ひいては薬液の吐出流量を高精度に制御することができる。薬液の吐出流量が高精度に制御できることに伴い、半導体ウエハ上に形成される薄膜の出来が均一なものとなり、製品の品質を向上させることができる。

この場合特に、圧力設定値が高い場合には圧力検出レンジが広範囲の圧力センサを用い、圧力設定値が低い場合には圧力検出レンジが狭範囲の圧力センサを用いるようにしたため、圧力設定値が高い場合及び低い場合のいずれにおいても、好適な圧力フィードバック制御が実現できる。

都度の圧力設定値に応じて電磁開閉弁６２を開放しそれに接続された圧力センサ６３を圧力検出可能状態とするようにしたため、都度適正な圧力センサを選択的に用いることができるようになる。

複数のポンプ１１を有するマルチポンプシステムにおいて、ポンプ１１ごとの給気通路３１を集合させてその集合部に電空レギュレータ３２を設けるとともに、同じく集合部に複数の圧力センサ６３を設けたため、これら電空レギュレータ３２や複数の圧力センサ６３を各ポンプ１１で共用することができる。したがって、構成の簡素化を図り、それに伴い本システムにおける省スペース化や低コスト化を実現することができる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

上記のように複数の圧力センサを用いて作動エア圧力を検出する構成において、本来使われるべき圧力センサ（すなわち、圧力設定値に応じて選択される圧力センサ）で異常が発生した場合に、他の圧力センサを用いて圧力フィードバック制御を実施するようにしても良い。この場合、センサ異常発生時にも薬液供給を継続的に実施することができ、適正な対処を図ることができる。

上記実施の形態では、作動エア圧力を検出するための複数の圧力センサとして、いずれも０（又は０近傍）を基準とする圧力検出レンジを有するものを適用したが、この構成を以下のように変更する。すなわち、本システムにおける圧力検出レンジの全域を複数に区分し、これら各区分レンジを各々検出するものとして複数の圧力センサを設ける。例えば、全圧力検出レンジが０〜２００ｋＰａである場合において、０〜５０ｋＰａ、５０〜１００ｋＰａ、１００〜１５０ｋＰａ、１５０〜２００ｋＰａというように圧力検出レンジを細分化して設定する。このとき、細分化された各圧力検出レンジは、同じ圧力幅であっても良いし、大小異なる圧力幅であっても良い。更に、各圧力検出レンジは、一部重複するように設定されても良い。本構成においても、圧力検出の分解能を高めることができ、それに伴い制御精度を高めることができる。

上記実施の形態の薬液ポンプでは、可撓性膜部材としてダイアフラムを用いたが、これを変更し、例えばベローズ等を用いて薬液ポンプを構成することも可能である。

発明の実施の形態における薬液供給システムの概略を示す構成図である。 電空レギュレータにより供給される作動エアの圧力制御の概要を示す図である。 吐出レートと作動エア圧力との関係を示すグラフである。 本システムにおける薬液の吸引及び吐出等の動作を示すタイムチャートである。 複数のポンプを有するマルチポンプシステムの概略構成を示す図である。 マルチポンプシステムにおける薬液の吸引及び吐出等の動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

１１…ポンプ、１２…ダイアフラム、１３…ポンプ室、１４…作動室、３１…給気通路、３２…電空レギュレータ、４０…コントローラ、４１…ＡＤ変換器、４２…演算部、５１…圧力センサ、６２…電磁開閉弁、６３（６３＿１〜６３＿ｎ）…圧力センサ。

Claims (8)

1. 可撓性膜部材にて仕切られたポンプ室と作動室とを有し作動室内の圧力変化に伴うポンプ室の容積変化により薬液の吸引及び吐出を実施する薬液ポンプと、前記作動室に作動気体を供給する作動気体供給装置とを備え、
   前記作動気体供給装置により供給される作動気体の圧力を検出する圧力検出手段として圧力検出レンジの異なる複数の圧力検出器を設け、都度設定される作動気体の圧力設定値に応じて前記複数の圧力検出器の検出結果のうちいずれかを選択的に用い、圧力フィードバック制御を実施することを特徴とする薬液供給システム。
2. 前記複数の圧力検出器が、圧力検出レンジが広範囲のものと狭範囲のものとを含み、かつそれら各圧力検出器の検出信号がＡＤ変換器を介して制御演算部に入力される構成を有し、前記圧力設定値が高い場合には圧力検出レンジが広範囲の圧力検出器の検出結果を前記圧力フィードバック制御に用い、前記圧力設定値が低い場合には圧力検出レンジが狭範囲の圧力検出器の検出結果を前記圧力フィードバック制御に用いることを特徴とする請求項１に記載の薬液供給システム。
3. 前記作動気体供給装置に、前記作動気体圧力を調整可能な全範囲で圧力検出を可能とする広範囲圧力検出器を設ける一方、それとは別に前記広範囲圧力検出器よりも圧力検出レンジが狭い狭範囲圧力検出器を設け、これら広範囲圧力検出器と狭範囲圧力検出器とにより前記複数の圧力検出器を構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の薬液供給システム。
4. 前記複数の圧力検出器は、０又は０近傍を基準としかつ上限検出値が各々異なる圧力検出レンジで圧力検出を可能とするものであり、都度の圧力設定値を圧力検出レンジ内に含む圧力検出器のうち上限検出値が最も低い圧力検出器の検出結果に基づいて前記圧力フィードバック制御を実施することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の薬液供給システム。
5. 前記圧力設定値に応じて選択される圧力検出器で異常が生じた場合に、他の圧力検出器の検出結果を用いて前記圧力フィードバック制御を実施することを特徴とする請求項４に記載の薬液供給システム。
6. 本システムの圧力検出レンジの全域を複数に区分した各区分レンジをそれぞれ検出するものとして前記複数の圧力検出器を構成し、都度の圧力設定値に応じて各圧力検出器の検出結果を選択的に用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の薬液供給システム。
7. 前記作動室と前記作動気体供給装置とを結ぶ作動気体通路に開閉切換弁を介して前記圧力検出器を接続し、前記圧力設定値に応じて前記開閉切換弁を開放しそれに接続された圧力検出器を圧力検出可能状態とすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の薬液供給システム。
8. 前記薬液ポンプを複数設けた薬液供給システムにおいて、
   各薬液ポンプの作動室に接続される作動気体通路を集合させてその集合部に前記作動気体供給装置を設けるとともに、同じく集合部に前記複数の圧力検出器を設けたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の薬液供給システム。

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