JP4902067B2

JP4902067B2 - Liquid supply device

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Publication number: JP4902067B2
Application number: JP2001238931A
Authority: JP
Inventors: 智博伊藤; 滋大杉; 宏籠橋
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2021-08-07
Also published as: JP2003049778A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微少流量の薬液を安定して定量吐出させることが可能な液体供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、レジスト液などの薬液について、きわめて微少量の定量吐出が要求される。そこで、このような微少量の薬液を定量吐出するための液体供給装置が従来から提案されており、本出願人は、特開平１１−３４３９７８号公報において、図７に示す液体供給装置１００を提案している。
【０００３】
かかる液体供給装置１００は、ダイアフラムポンプ１０１の加圧室１１２内の圧力を電子レギュレータ１２９で調整することによって、ダイアフラム１０３が変形し、ポンプ室１１１内に充填された薬液が、出力ポート１１４から吐出管１２４へ吐出される。吐出管１２４には、出力ポート１１４側から順に、圧力センサ１２５、出力バルブ１２６、及びオリフィス１２７が設けられ、オリフィス１２７によって通過流量が制限されるために、オリフィス１２７の上流流路内の薬液には背圧がかかる。この圧力が圧力センサ１２５で計測され、その信号がコントローラ１３１へフィードバックされるので、コントローラ１３１は、目標の設定圧になるように電子レギュレータ１２９を制御する。これによって、薬液の微少量定量吐出が行われる。
【０００４】
上記のような液体供給装置１００では、一般に、腐食性の薬液が流通されるので、流路内の全ての接液部分に薬液に対する耐食性が要求される。これは、ダイアフラムポンプ１０１、供給管１２２、吐出管１２４等のみでなく、圧力センサ１２５についても同様である。つまり、金属製のセンサ面が露出した圧力センサ１２５ではそのセンサ面が腐食される。そして、圧力センサ１２５を劣化させるとともに、薬液にその金属が混入することとなり、薬液の性質を変化させてしまうため使用できない。
【０００５】
そのため、従来より、フッ素樹脂のＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）が接液部分に接着された圧力センサ１２５が使用されている。ＰＴＦＥは、耐食性の高い物質であるが、物がくっつきにくい非粘着性も高い。そこで、化学的エッチング法によって表面処理をすることで接着しやすくし、各種の接着剤で圧力センサ１２５の接液部分に接着することができるようになった。これによって、耐食性の高い圧力センサ１２５が得られ、この圧力センサ１２５を使用することで、薬液の微少量定量吐出が可能な液体供給装置１００が得られた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、半導体製造技術のさらなる進歩に伴って精査した結果、本発明者らは、この液体供給装置１００には出力量の僅かな誤差があることを発見した。すなわち、図９に示すように、従来の液体供給装置１００から出力される液体圧力は、出力開始から約４０秒後に目標値に安定し、例えば、加圧開始後１．５秒では０．５％Ｆ．Ｓ．程度の誤差が発生していた。精密な半導体製造工程においては、この程度の誤差でも製品の歩留まりを低下させる原因となるので好ましくない。
【０００７】
そこで、さらにその原因を調べたところ、本発明者らは、圧力センサ１２５に課題があることを発見した。従来の圧力センサ１２５では、センサ面とＰＴＦＥ膜との間に接着剤が介在し、この接着剤が圧力センサ１２５の応答性を低下させていた。図８に、上記従来の圧力センサ１２５の応答性をグラフにして示す。図８に示すように、圧力センサ１２５では、加圧開始から５秒後には、９９．５％Ｆ．Ｓ．であり、約４０秒後に１００％となっている。
【０００８】
さらに、本発明者らは、このタイプの圧力センサ１２５では、接着剤の熱変化により、熱による劣化がおきることも発見した。この圧力センサ１２５を、様々な温度環境においてその劣化の様子を調べた結果を図１０に示す。図１０に示すように、温度環境を変化させることで、圧力センサ１２５の出力結果は大きく変化するとともに、約６５℃を加えた後は、２５℃で一晩放置した後でも、性能が元に戻らなくなっていることがわかる。
【０００９】
つまり、化学的エッチング法を用いてＰＴＦＥをセンサ面に接着した圧力センサ１２５は、耐食性に優れている反面、応答性においてさらに改良される余地があり、さらに、熱劣化するという問題がある。従って、この圧力センサ１２５を使用した液体供給装置１００では、より精密になる今後の半導体製造工程には適さないおそれがあるという問題点があった。
【００１０】
一方、フッ素樹脂を基材に接着する他の方法として熱圧着が知られている。
【００１１】
本発明は、かかる問題点を解消すべくなされたものであって、耐食性、応答性、耐熱性が高い圧力センサを使用することで、微少量の液体をより正確に定量吐出することを可能にした液体供給装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の液体供給装置は、ポンプ室の一部を容積可変部材で形成し、その容積可変部材の駆動によりポンプ室内の容積を変化させて液体を吸引または吐出するポンプと、前記ポンプのポンプ室に連通された液体吐出側の吐出流路に設けられたオリフィスと、前記オリフィスの上流側の前記吐出流路内の液体圧力を計測する圧力検出手段と、前記容積可変部材を駆動させる駆動手段と、前記圧力検出手段による計測値に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と、を備えた液体供給装置において、圧力を感知する前記圧力検出手段のセンサ面部と、前記圧力検出手段を全体に覆うためのセンサカバーと、前記センサカバーの一端側の開口部から、突出して配置され、前記センサカバーに取り付けられるための周縁部と、前記圧力検出手段により計測した圧力値を信号に変換する圧力トランスミッタと、を有すること、前記圧力検出手段の前記センサ面部のセンサ面の接液部分にフッ素樹脂を熱圧着したことと、前記圧力検出手段の前記センサ面部と前記周縁部とは、Ｏリングを介して固定され、前記センサ面部の前記センサ面以外の部分は、前記センサカバーにより密閉されていること、前記圧力検出手段に前記圧力トランスミッタが固着された後、前記圧力検出手段が前記センサカバーに固定されることを特徴とする。
【００１３】
よって本発明によれば、ポンプ室の容積が、駆動手段によって駆動される容積可変部材により変化されるので、ポンプ室から吐出流路へ液体が吐出されるようにすることができる。そして、吐出流路にはオリフィスが設けられて通過流量が制限されているので、オリフィスの上流側流路内には背圧がかかり、その圧力が圧力検出手段によって計測される。さらに、圧力検出手段によって計測された計測値に基づいて、制御手段が駆動手段を制御し、容積可変部材を駆動させる。そのため、オリフィスの上流側流路内の液体圧力が一定に維持され、オリフィスを通過する流量が常に一定となるので、この液体供給装置から微少量の液体が正確に定量吐出される。
【００１４】
さらに、本発明によれば、圧力検出手段のセンサ面にフッ素樹脂を熱圧着したので、センサ面とフッ素樹脂との間に接着剤が介在しない。従って、接着剤による応答性の低下や熱劣化がないので、圧力検出手段は、さらに応答性が向上され、耐久性の高いものとなる。これによって、オリフィスの上流側流路内の液体の圧力を、さらに応答性良く計測することができ、また、環境が変化しても正確に計測できる。従って、さらに応答性良く目標圧力に維持することができ、オリフィスを通過する液体の流量を、さらに応答性良く一定とすることができるので、この液体供給装置から微少量の液体がさらに正確に定量吐出される。
【００１５】
また、本発明の液体供給装置は、ポンプ室の一部を容積可変部材で形成し、その容積可変部材の駆動によりポンプ室内の容積を変化させて液体を吸引または吐出するポンプと、前記ポンプのポンプ室に連通された液体吐出側流路を開閉する出力バルブと、前記ポンプのポンプ室に連通された液体吸引側流路を開閉する入力バルブと、前記液体吐出側流路に設けられた出力口と、センサ面部にフッ素樹脂が熱圧着され、前記ポンプ室内の液体圧力を計測する圧力検出手段と、前記容積可変部材を駆動させる駆動手段と、前記圧力検出手段による計測値に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と、が一体的に構成されてなること、圧力を感知する前記圧力検出手段のセンサ面部と、前記圧力検出手段を全体に覆うためのセンサカバーと、前記センサカバーの一端側の開口部から、突出して配置され、前記センサカバーに取り付けられるための周縁部と、前記圧力検出手段により計測した圧力値を信号に変換する圧力トランスミッタと、を有すること、前記圧力検出手段の前記センサ面部のセンサ面の接液部分にフッ素樹脂を熱圧着したことと、前記圧力検出手段の前記センサ面部と前記周縁部とは、Ｏリングを介して固定され、前記センサ面部の前記センサ面以外の部分は、前記センサカバーにより密閉されていること、前記圧力検出手段に前記圧力トランスミッタが固着された後、前記圧力検出手段が前記センサカバーに固定されることを特徴とする。
【００１６】
よって、本発明によれば、ポンプ室の容積が容積可変部材の駆動により変化されるので、それに合わせて入力バルブと出力バルブを開閉することにより、ポンプ室内に液体を吸引又は吐出することができる。そして、吐出側流路の出力口より上流側流路内の圧力が圧力検出手段によって計測される。さらに、圧力検出手段によって計測された計測値に基づいて、制御手段が駆動手段を制御し、容積可変部材を駆動させる。そのため、出力口の上流側流路内の液体圧力が一定に維持され、出力口を通過する流量が常に一定となるので、この液体供給装置から微少量の液体が正確に定量吐出される。
【００１７】
さらに、本発明によれば、一体的に構成されているのでコンパクトであり、取り付け、取り外し等の取り扱いが容易である。また、圧力検出手段がポンプ室内の液体圧力を計測するので、ポンプ室と圧力検出手段とを接続するための継手や配管が不要となり、圧力が計測される液体の量が小さくなる。そのため、圧力の変化がよりすばやく現れるので、圧力検出手段によってさらに応答性の良好な測定が可能となる。従って、出力口を通過する液体の流量を、さらに応答性良く一定とすることができるので、この液体供給装置から微少量の液体がさらに正確に定量吐出される。
【００１８】
また、本発明の液体供給装置は、請求項２に記載の液体供給装置において、前記ポンプの前記容積可変部材が、ピストンロッドによって直動ピストン駆動されるものであって、前記圧力検出手段の前記センサ面部の前記センサ面に熱圧着されたフッ素樹脂が、前記ポンプ室の壁面の一部を形成し、前記ピストンロッドの軸線が、前記センサ面部の前記センサ面の略中心と略直交することを特徴とする。
【００１９】
よって、本発明によれば、圧力検出手段のセンサ面が、ポンプ室の壁面の一部を形成しているので、ポンプ室内の液体圧力が直接センサ面に加えられる。従って、圧力検出手段によって、ポンプ室内の液体圧力が応答性良く計測できる。また、容積可変部材は直動ピストン駆動されるので、ポンプ室内の容積の変化によるポンプ室内の液体圧力の変化は、まず、ピストンロッドの軸線方向に伝達される。そして、ピストンロッドの軸線がセンサ面の略中心と略直交するので、ポンプ室内の液体圧力の変化は、センサ面のうち最も敏感な略中心に対して略直交する方向に伝達される。従って、圧力検出手段の応答性が向上し、出力口を通過する液体の流量を、さらに応答性良く一定とすることができるので、この液体供給装置から微少量の液体がさらに正確に定量吐出される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の液体供給装置を具体化した第１の実施の形態を図面を参照にして詳細に説明する。図１に、本発明を具体化した第１の実施の形態の液体供給装置のブロック図を示す。この液体供給装置１は、ダイアフラムポンプ２０を主要部とし、このダイアフラムポンプ２０に供給される液体（例えば、半導体製造工程における薬液）を、定量吐出させるようにしたものである。
【００２１】
図１に示すように、ダイアフラムポンプ２０は、ボディ２内に形成された空間が、ダイアフラム３によって薬液を充填するポンプ室１１と、動作流体であるエアを供給する加圧室１２との２室に仕切られている。そして、ボディ２には、薬液を供給するための入力ポート１３と、充填した薬液を吐出するための出力ポート１４とが穿設され、それぞれポンプ室１１に貫通している。また、ボディ２にはエアを給排気するための給排気ポート１５が穿設され、加圧室１２へと貫通している。ここで、ダイアフラム３が、請求項１に記載の容積可変部材に相当する。
【００２２】
さらに、ダイアフラムポンプ２０には、このようにボディ２にポンプ室１１と加圧室１２とによる流体部が構成される一方、ダイアフラム３を安定して動作させるための支持部が構成されている。支持部は、ダイアフラム３の中心位置に固定プレート４を介して垂直に固定されたピストンロッド５が、ボディ２内に装填されたブッシュなどのリニアガイド６を貫通し、ダイアフラム３がバランスよく駆動するよう構成されている。そして、ピストンロッド５によって貫通されたボディ２の貫通部分にはＯリング７がはめ込まれ、加圧室１２内を気密すべく構成されている。また、リニアガイド６を貫通したピストンロッド５の先端部には円盤８が固定され、その円盤８に当接したスプリング９によってピストンロッド５が図中右方へ付勢されている。更に、ピストンロッド５の延長上にはボディ２から突設されたマーカ１０が固定され、そのマーカ１０の位置を差動トランスを使って計測する位置検出センサ２１によって、ダイアフラム３の変位が計測できるよう構成されている。
【００２３】
液体供給装置１は、このようなダイアフラムポンプ２０の入力ポート１３に供給管２２が配管され、図示しない薬液供給源に接続されている。そして、供給管２２の途中には電磁式の入力バルブ２３が設けられ、薬液供給源からダイアフラムポンプ２０への薬液の流入を制御できるよう構成されている。一方、ダイアフラムポンプ２０の出力ポート１４には吐出管２４が配管され、図示しないチャンバ装置などへと接続されている。そして、この吐出管２４には、ダイアフラムポンプ２０から吐出側へ圧力センサ２５、電磁式の出力バルブ２６及びオリフィス２７が順に設けられている。この液体供給装置１は、１分間に１ｃｃ以下と極めて微量な薬液を定量的に吐出するものであり、オリフィス２７の口径も例えば２０μｍと極めて小さい。そのため薬液の流れはオリフィス２７によって制限され、それによってかかる吐出管２４内の背圧を圧力センサ２５で計測するよう構成されている。
【００２４】
また、ダイアフラムポンプ２０の給排気ポート１５には給排気管２８が配管され、電子レギュレータ２９に接続されている。この電子レギュレータ２９は、ダイアフラムポンプ２０の加圧室１２内のエア圧を調整するためのものである。さらに、入力バルブ２３、出力バルブ２６、圧力センサ２５、電子レギュレータ２９、及び位置検出センサ２１には、コントローラ３１が電気的に接続されている。コントローラ３１は、入力バルブ２３、出力バルブ２６を所定のタイミングで開閉し、また圧力センサ２５からの信号に基づいて薬液を定量的に吐出させるべく、電子レギュレータ２９をフィードバック制御するためのプログラムを備えるものである。ここで、電子レギュレータ２９が請求項１に記載の駆動手段に、コントローラ３１が請求項１に記載の制御手段にそれぞれ相当する。
【００２５】
ここで、液体供給装置１に流通される液体としては、例えば、半導体製造工程における薬液等の腐食性の液体が想定されている。そのため、液体に触れる部分は全て、フッ素樹脂等の耐食性のある材質で構成されている。すなわち、ダイアフラムポンプ２０のポンプ室１１の内壁、ダイアフラム３、供給管２２、吐出管２４、入力バルブ２３と出力バルブ２６の接液部分、オリフィス２７、そして、圧力センサ２５の接液部分である。圧力センサ２５以外の構成部分については、フッ素樹脂で構成されていればよく、例えば、ダイアフラム３や、供給管２２、吐出管２４等は、ＰＴＦＥで形成されている。また、入力バルブ２３と出力バルブ２６の接液部分等では、従来技術の欄で説明した化学的エッチング法によってＰＴＦＥを接着剤で接着する方法によって構成される。
【００２６】
それに対し、圧力センサ２５の接液部分であるセンサ面には、フッ素樹脂が熱圧着されている。圧力センサ２５は、図２に部分断面図を示すように、圧力を計測するセンサ部４１に、その計測された圧力値を信号に変換する圧力トランスミッタ４２が固着され、さらに、圧力トランスミッタ４２にはその信号をコントローラ３１へ伝送するためのケーブル４３が接続されている。そして、これら全体を覆うセンサカバー４４には、両側にそれぞれ開口部が設けられ、一端側の開口部４４ｐにはセンサ部４１が、他端側の開口部４４ｑにはグロメット４５に保持されたケーブル４３がそれぞれ突出して固定されている。
【００２７】
さらに、センサ部４１は、圧力を感知するセンサ面を有するセンサ面部４６と、センサカバー４４に取り付けられるための周縁部４７とが、Ｏリング４８を介して固定された構成となっている。そして、センサカバー４４の一端側の開口部４４ｐから、周縁部４７が突出して配置されている。そのように配置されたセンサ部４１のうち、センサ面部４６と周縁部４７との接液部分には、フッ素樹脂４９が熱圧着されている。つまり、その接液部分にＰＦＡ（または、ＦＥＰ）とＰＴＦＥを重ねて密着させ、熱と圧力とを加えることで、フッ素樹脂４９（ここではＰＴＦＥ）が接着される。
【００２８】
このように構成された液体供給装置１は、コントローラ３１の制御によって動作される。薬液が充填されたポンプ室１１から薬液を吐出する時には、入力バルブ２３を閉止して出力バルブ２６を開放し、電子レギュレータ２９によって加圧室１２へエアを供給する。そのエア圧によってダイアフラム３が押され、ポンプ室１１の容積を小さくする方向へ移動する。そのため、ポンプ室１１内にあった薬液は出力ポート１４から吐出管２４へと吐出される。吐出管２４の途中には、オリフィス２７が設けられて流量が制限されているので、そのオリフィス２７の上流側のポンプ室１１との間の流路には背圧がかかる。そして、オリフィス２７の上流側流路内の圧力を圧力センサ２５で計測してコントローラ３１へフィードバックするので、コントローラ３１は、電子レギュレータ２９を制御して、その流路内を目標圧力に維持する。従って、オリフィス２７にかかる流体圧力が常に一定となるので、微少量の薬液を定量吐出することができる。
【００２９】
吐出が終了したら、次に、コントローラ３１は出力バルブ２６を閉止して入力バルブ２３を開放し、給排気ポート１５から加圧室１２内のエアを排出して、スプリング９の付勢力によってダイアフラム３を図中右方へ移動させ、ポンプ室１１の容積を大きくする。これによって、薬液供給源から供給管２２を介して入力ポート１３へ入力され、ポンプ室１１に液体が充填されるので、吐出によって減少した薬液が補充される。
【００３０】
そして、この液体供給装置１で使用した圧力センサ２５の性能を、従来の技術の欄で説明したフッ素樹脂を接着剤で接着した圧力センサ１２５と比較して、その違いを説明する。まず、圧力センサ２５の応答性は、図３に示すように、その測定値は、加圧後７０ｍｓｅｃで１００％となり、加圧後３０ｍｓｅｃにおいても約９９．５％Ｆ．Ｓ．となっている。従来の圧力センサ１２５が、１００％Ｆ．Ｓ．になるまで４０ｓｅｃかかっていたことと比較すれば、非常に応答性が良好であることがわかる。さらに、熱劣化についても、図１０に示したのと同様の実験を行った結果を図４に示す。図４に示すように、環境変化によりその測定値のずれはあっても、２５℃で一晩放置することでほぼ元に戻っている。従って、この圧力センサ２５は、従来の圧力センサ１２５に比べて応答性が非常に良好で、ほとんど熱劣化しないことがわかる。
【００３１】
そして、この圧力センサ２５を用いた液体供給装置１から吐出される液体圧力を実験によって調べたところ、図５に示すように、加圧開始後１．５秒でほぼ目標圧力を示し、その後は安定している。従来の液体供給装置１００では、図９に示すように、目標値に安定するまでに４０秒かかっていたことと比較すれば、この液体供給装置１は、応答性が非常に良好であることがわかる。従って、液体供給装置１は、稼働開始後１．５秒から、目標の吐出量を吐出することができるので、微少量の薬液を非常に正確に定量吐出できる。
【００３２】
以上説明したように、この第１の実施の形態の液体供給装置１によれば、薬液に接する部分は全て、耐食性の大きいＰＴＦＥで構成されているので、薬液により浸食されたり、薬液にとけ込んでその性質を変化させることはない。また、圧力センサ２５が応答性良く圧力を計測できるので、オリフィス２７の背圧の変化を応答性良く計測でき、コントローラ３１によってフィードバックされる。そのため、オリフィス２７の背圧を常に一定圧に維持することができ、従って、オリフィス２７からの薬液の吐出流量を一定とすることができる。また、圧力センサ２５が熱劣化しないので、環境の変化等に影響されることなく、安定して薬液の定量吐出が可能になった。これにより、液体供給装置１から微少量の薬液が正確に定量吐出される。
【００３３】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の液体供給装置を具体化した第２の実施の形態を図面を参照にして詳細に説明する。図６に、本発明を具体化した第２の実施の形態の液体供給装置の断面図を示す。この液体供給装置５０は、第１の実施の形態の液体供給装置１のうち、オリフィス２７を除く部分を一体化したものであり、供給される液体（例えば、半導体製造工程における薬液）を、定量吐出させるようにしたものである。
【００３４】
図６に示すように、液体供給装置５０のポンプ部５１は、第１の実施の形態のダイアフラムポンプ２０とほぼ同様の構成となっている。ポンプ部５１の流体部は、ダイアフラム５２が、ＰＴＦＥ製のボディ５３と、カバー５４とによって挟み込まれて固定され、ダイアフラム５２とボディ５３とによって液体を充填するポンプ室５５が、また、ダイアフラム５２とカバー５４とによって動作流体であるエアを供給する加圧室５６が、それぞれ形成されている。
【００３５】
また、ポンプ部５１の支持部は、ダイアフラム５２の中心位置に固定部５７を介して垂直に固定されたピストンロッド５８が、カバー５４を貫通し、軸方向へ移動可能に配置されている。さらに、ピストンロッド５８の中央部には円盤５９が固定され、その円盤５９に当接したスプリング６０によって、ピストンロッド５８及びダイアフラム５２は図中左方へ付勢されている。ピストンロッド５８の他端にはマーカ６１が固定され、そのマーカ６１の周囲に、マーカ６１の位置を検出する位置検出センサ６２が設けられている。
【００３６】
このポンプ部５１の支持部は、カバー５４に固定されたケース６３内に収められ、ケース６３の内部には、そのほかに、液体供給装置５０を制御するコントローラ６４、加圧室５６へ供給されるエア圧力を調整する電磁比例弁６５、後述する入力バルブ８３と出力バルブ８４とへの動作エアの流路をそれぞれＯＮ／ＯＦＦする電磁弁（図示しない）等が組み込まれ、一体的に構成されている。そして、ケース６３の外面には、コントローラ６４へ信号を入力する入力端子６６が突出し、図示しないエア源と接続して動作用エアを入力するエア入力口６７が開口している。
【００３７】
また、ボディ５３には、ポンプ部５１のポンプ室５５が形成されるとともに、圧力センサ７０が固定されている。圧力センサ７０は、その構成は第１の実施の形態の圧力センサ２５（図２参照）と同様であり、フッ素樹脂７１が熱圧着されたセンサ面７２がポンプ室５５の壁面の一部をなしている。そして、ピストンロッド５８の中心軸の延長線が、センサ面７２の略中心に略直交するように、圧力センサ７０はダイアフラム５２の固定部５７に対向して配置されている。また、圧力センサ７０には、計測された圧力値をコントローラ６４へ送信するための配線７３が設けられ、コントローラ６４と接続されている。
【００３８】
さらに、ボディ５３には、図６に示すように、図示しない薬液供給源と接続される入力口８１、図示しないチャンバ装置などに接続される出力口８２、入力口８１からの薬液の入力をＯＮ／ＯＦＦする入力バルブ８３、出力口８２への薬液の吐出をＯＮ／ＯＦＦする出力バルブ８４がそれぞれ固定されている。そして、ボディ５３内に穿設された連通路８５，８６，８７，８８によって、それぞれ連通されている。すなわち、入力口８１は、連通路８５、入力バルブ８３、連通路８６を介してポンプ室５５へと連通され、また、ポンプ室５５は、連通路８７、出力バルブ８４、連通路８８を介して出力口８２へと連通されている。出力口８２の外部にはオリフィス（図示しない）が取り付けられ、薬液の吐出流量が制限される。ここで、入力口８１、出力口８２、入力バルブ８３、出力バルブ８４の接液部分は、それぞれＰＴＦＥで形成するか、ＰＴＦＥを接着して構成する。
【００３９】
このように構成された液体供給装置５０によって、微少量の薬液が定量吐出される動作を説明する。図６は、加圧室５６内にのエア圧力が減圧され、スプリング６０の付勢力によって、ピストンロッド５８とダイアフラム５２とが最も図中左方にある状態を示している。従って、ポンプ室５５は最大の容量となり、薬液で充填されている。そして、吐出が指示されると、コントローラ６４は電磁比例弁６５を駆動させ、エア入力口６７から入力された動作用エアを加圧室５６へ供給するので、加圧室５６内を加圧してダイアフラム５２を図中右方へ移動させ、ポンプ室５５の容積を縮小する。また、入力バルブ８３を閉止して出力バルブ８４を開放し、ダイアフラム５２によってポンプ室５５から押し出された薬液を、出力バルブ８４を介して出力口８２へと出力させる。
【００４０】
このとき、出力口８２の外部にはオリフィス（図示しない）等が取り付けられて出力流量が制限され、背圧がかかる。この背圧が圧力センサ７０によって計測され、その計測値がコントローラ６４へとフィードバックされる。コントローラ６４は、フィードバックされる背圧が所定の一定圧力となるように、電磁比例弁６５を制御する。従って、出力口８２に加わる薬液の圧力が常に所定の一定圧力となるので、微少量の薬液が定量吐出される。このとき、圧力センサ７０のセンサ面７２にはフッ素樹脂７１が熱圧着されているので、応答性が良好であり、熱劣化しない。吐出が終了すると、出力バルブ８４を閉止して入力バルブ８３を開放し、加圧室５６のエアを減圧することでポンプ室５５の容積を大きくして、薬液供給源からポンプ室５５に薬液を充填する。
【００４１】
以上説明したように、この第２の実施の形態の液体供給装置５０によれば、薬液に接する部分は全て、耐食性の大きいＰＴＦＥで構成されているので、薬液により浸食されたり、薬液にとけ込んでその性質を変化させることはない。また、圧力センサ７０のセンサ面７２にはフッ素樹脂７１が熱圧着されているので、接着剤の影響が無く、応答性良く圧力が検出される。さらに、圧力センサ７０が熱劣化しないので、環境の変化等に影響されることなく、安定して薬液の定量吐出が可能になった。また、出力口８２からポンプ室５５までの流路容積が小さく、しかも圧力センサ７０のセンサ面７２がポンプ室５５の内壁の一部を構成しているので、圧力を測定する対象となる薬液の量が少なく、さらに応答性良く計測される。また、ピストンロッド５８の軸線がセンサ面７２の略中心に略直交しているので、ピストンロッド５８の移動によるポンプ室５５の内部の圧力の変化を、センサ面７２により敏感に計測できる。これにより、液体供給装置５０から微少量の薬液が正確に定量吐出される。
【００４２】
なお、本発明は前記実施の形態のものに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
（１）前記第１、第２の実施の形態では、容積可変部材としてダイアフラムを示して説明したが、この他ベローズや、ベロフラム、ピストンなどであってもよい。
（２）また、前記第１、第２の実施の形態では、ダイアフラムを駆動させるためにエアによる動作流体の流体圧を駆動力としたが、流体を使用せずにステッピングモータを駆動手段とするものであってもよい。
（３）また、前記第１、第２の実施の形態では、ダイアフラムの変位測定に位置検出センサとして差動トランスを使用したが、ポテンショメータ、レーザ変位計などを使用するようにしてもよい。
（４）また、前記第２の実施の形態では、入力バルブ及び出力バルブとしてエア駆動のものを用いたが、電磁弁等の他の駆動力によるものでも良い。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明の構成によれば、圧力検出手段のセンサ面にフッ素樹脂を熱圧着したので、応答性が良好で、熱劣化しない。従って、この発明の構成によれば、オリフィスの上流側の液体圧力は一定に維持される。これにより、この液体供給装置から出力される薬液を微少量の液体を正確に定量吐出することができる。
【００４４】
また、請求項２に記載の発明の構成によれば、圧力検出手段のセンサ面にフッ素樹脂を熱圧着したので、応答性が良好で、熱劣化しない。従って、この発明の構成によれば、出力口の上流側の液体圧力は一定に維持される。これにより、この液体供給装置から出力される薬液を微少量の液体を正確に定量吐出することができる。さらに、一体的に構成されているので、コンパクトであり、取り扱いが容易である。また、圧力検出手段がポンプ室内の液体圧力を計測するので、さらに応答性の良好な圧力検出が可能である。従って、さらに正確に定量吐出できる。
【００４５】
また、請求項３に記載の発明の構成によれば、請求項２の発明の効果に加え、ポンプ室の容積を変化させる容積可変部材を駆動するピストンロッドの軸線がセンサ面の略中心に略直交するので、さらに、圧力検出手段の応答性が向上する。
従って、さらに正確に定量吐出できる。
【００４６】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係り、液体供給装置を示すブロック図である。
【図２】圧力センサを示す部分断面図である。
【図３】圧力センサの応答性を示すグラフである。
【図４】圧力センサの熱変化性を示すグラフである。
【図５】液体供給装置の応答性を示すグラフである。
【図６】第２の実施の形態に係り、液体供給装置を示す断面図である。
【図７】従来の液体供給装置を示すブロック図である。
【図８】従来の圧力センサの応答性を示すグラフである。
【図９】従来の液体供給装置の応答性を示すグラフである。
【図１０】従来の圧力センサの熱変化性を示すグラフである。
【符号の説明】
１液体供給装置
３ダイアフラム（容積可変部材）
１１ポンプ室
２０ダイアフラムポンプ
２５圧力センサ（圧力検出手段）
２７オリフィス
２９電子レギュレータ（駆動手段）
３１コントローラ（制御手段）
４６センサ面部
４９フッ素樹脂
５０液体供給装置
５１ポンプ部
５２ダイアフラム（容積可変部材）
５５ポンプ室
５８ピストンロッド
６４コントローラ（制御手段）
６５電磁比例弁（駆動手段）
７０圧力センサ（圧力検出手段）
７１フッ素樹脂
７２センサ面
８２出力口
８３入力バルブ
８４出力バルブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid supply apparatus that can stably and quantitatively discharge a small amount of a chemical solution.
[0002]
[Prior art]
In the semiconductor manufacturing process, a very small amount of quantitative discharge is required for a chemical solution such as a resist solution. In view of this, a liquid supply apparatus for quantitatively discharging such a small amount of chemical liquid has been proposed, and the present applicant has proposed a liquid supply apparatus 100 shown in FIG. 7 in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-343978. is doing.
[0003]
In such a liquid supply device 100, the diaphragm 103 is deformed by adjusting the pressure in the pressurizing chamber 112 of the diaphragm pump 101 with the electronic regulator 129, and the chemical solution filled in the pump chamber 111 is discharged from the output port 114. It is discharged to the tube 124. The discharge pipe 124 is provided with a pressure sensor 125, an output valve 126, and an orifice 127 in order from the output port 114 side. Since the passage flow rate is limited by the orifice 127, the chemical solution in the upstream flow path of the orifice 127 is used. The back pressure is applied. Since this pressure is measured by the pressure sensor 125 and the signal is fed back to the controller 131, the controller 131 controls the electronic regulator 129 so as to reach the target set pressure. Thereby, a small amount of chemical solution is discharged in a small amount.
[0004]
In the liquid supply apparatus 100 as described above, since a corrosive chemical solution is generally circulated, corrosion resistance to the chemical solution is required for all liquid contact portions in the flow path. The same applies to the pressure sensor 125 as well as the diaphragm pump 101, the supply pipe 122, the discharge pipe 124, and the like. That is, in the pressure sensor 125 where the metal sensor surface is exposed, the sensor surface is corroded. And while deteriorating the pressure sensor 125, the metal will mix in a chemical | medical solution, and since the property of a chemical | medical solution will be changed, it cannot be used.
[0005]
Therefore, conventionally, a pressure sensor 125 in which a fluororesin PTFE (tetrafluoroethylene resin) is adhered to a liquid contact portion is used. PTFE is a substance with high corrosion resistance, but also has high non-adhesiveness, which makes it difficult for objects to stick to each other. Therefore, it has become easy to adhere by performing a surface treatment by a chemical etching method, and it has become possible to adhere to the liquid contact portion of the pressure sensor 125 with various adhesives. As a result, a pressure sensor 125 with high corrosion resistance was obtained, and by using this pressure sensor 125, a liquid supply device 100 capable of dispensing a small amount of chemical liquid in a small amount was obtained.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, as a result of careful examination with further progress in semiconductor manufacturing technology, the present inventors have found that the liquid supply apparatus 100 has a slight error in output amount. That is, as shown in FIG. 9, the liquid pressure output from the conventional liquid supply apparatus 100 stabilizes at the target value after about 40 seconds from the start of output, for example, 0.5 seconds after the start of pressurization. % F. S. Some degree of error occurred. In a precise semiconductor manufacturing process, such an error is not preferable because it causes a decrease in product yield.
[0007]
Then, when the cause was investigated further, the present inventors discovered that the pressure sensor 125 had a subject. In the conventional pressure sensor 125, an adhesive is interposed between the sensor surface and the PTFE film, and this adhesive reduces the responsiveness of the pressure sensor 125. FIG. 8 is a graph showing the response of the conventional pressure sensor 125. As shown in FIG. 8, in the pressure sensor 125, 99.5% F.S. S. It is 100% after about 40 seconds.
[0008]
Furthermore, the present inventors have also found that the pressure sensor 125 of this type is deteriorated by heat due to the heat change of the adhesive. FIG. 10 shows the result of examining the state of deterioration of the pressure sensor 125 in various temperature environments. As shown in FIG. 10, by changing the temperature environment, the output result of the pressure sensor 125 changes greatly, and after adding about 65 ° C., the performance is the same even after being left overnight at 25 ° C. You can see that it has not returned.
[0009]
That is, the pressure sensor 125 in which PTFE is bonded to the sensor surface using a chemical etching method is excellent in corrosion resistance, but there is a room for further improvement in responsiveness, and further, there is a problem of thermal deterioration. Therefore, there is a problem that the liquid supply apparatus 100 using the pressure sensor 125 may not be suitable for a future semiconductor manufacturing process that becomes more precise.
[0010]
On the other hand, thermocompression bonding is known as another method for bonding a fluororesin to a substrate.
[0011]
The present invention has been made to solve such problems, and by using a pressure sensor having high corrosion resistance, responsiveness, and heat resistance, it is possible to accurately and accurately discharge a small amount of liquid. An object of the present invention is to provide a liquid supply apparatus.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The liquid supply apparatus according to the present invention includes a pump in which a part of a pump chamber is formed of a variable volume member, and the volume of the pump chamber is changed by driving the variable volume member to suck or discharge liquid, and the pump chamber of the pump An orifice provided in a discharge flow path on the liquid discharge side communicated with the pressure detection means for measuring the liquid pressure in the discharge flow path on the upstream side of the orifice, and a drive means for driving the volume variable member; A liquid supply apparatus comprising: control means for controlling the drive means based on a measurement value by the pressure detection means; A sensor surface portion of the pressure detection means for sensing pressure, a sensor cover for covering the pressure detection means as a whole, and an opening on one end side of the sensor cover so as to protrude and be attached to the sensor cover And a pressure transmitter that converts a pressure value measured by the pressure detection means into a signal, Of the pressure detecting means Above Sensor surface On the wetted part of the sensor surface Fluoropolymer was thermocompression bonded And the sensor surface portion and the peripheral portion of the pressure detecting means are fixed through an O-ring, and the sensor surface portion other than the sensor surface is sealed by the sensor cover, the pressure After the pressure transmitter is fixed to the detection means, the pressure detection means is fixed to the sensor cover. It is characterized by that.
[0013]
Therefore, according to the present invention, since the volume of the pump chamber is changed by the volume variable member driven by the driving means, it is possible to discharge liquid from the pump chamber to the discharge flow path. Since the discharge flow path is provided with an orifice and the passage flow rate is limited, a back pressure is applied in the upstream flow path of the orifice, and the pressure is measured by the pressure detection means. Furthermore, based on the measurement value measured by the pressure detection means, the control means controls the drive means to drive the volume variable member. For this reason, the liquid pressure in the flow path upstream of the orifice is maintained constant, and the flow rate passing through the orifice is always constant, so that a very small amount of liquid is accurately discharged from this liquid supply device.
[0014]
Furthermore, according to the present invention, since the fluororesin is thermocompression bonded to the sensor surface of the pressure detecting means, no adhesive is interposed between the sensor surface and the fluororesin. Therefore, since there is no decrease in responsiveness or thermal deterioration due to the adhesive, the pressure detecting means is further improved in responsiveness and high in durability. As a result, the pressure of the liquid in the upstream channel of the orifice can be measured with higher responsiveness, and can be accurately measured even when the environment changes. Therefore, the target pressure can be maintained with better responsiveness, and the flow rate of the liquid passing through the orifice can be made constant with better responsiveness, so that a very small amount of liquid can be quantified more accurately from this liquid supply device. Discharged.
[0015]
The liquid supply apparatus of the present invention includes a pump that forms a part of a pump chamber with a variable volume member, changes the volume in the pump chamber by driving the variable volume member, and sucks or discharges the liquid. An output valve that opens and closes a liquid discharge side flow path that communicates with the pump chamber; an input valve that opens and closes a liquid suction side flow path that communicates with the pump chamber of the pump; and liquid Output port provided in discharge side flow path and sensor surface Part The pressure detection means for measuring the liquid pressure in the pump chamber, the drive means for driving the volume variable member, and the control for controlling the drive means based on the measurement value by the pressure detection means And means are integrally formed. A sensor surface portion of the pressure detection means for sensing pressure, a sensor cover for covering the pressure detection means as a whole, and an opening on one end side of the sensor cover, and is attached to the sensor cover. And a pressure transmitter that converts a pressure value measured by the pressure detection means into a signal, and a fluororesin is thermocompression-bonded to a liquid contact portion of the sensor surface of the sensor surface portion of the pressure detection means The sensor surface portion and the peripheral edge portion of the pressure detecting means are fixed via an O-ring, and the sensor surface portion other than the sensor surface is sealed by the sensor cover, After the pressure transmitter is fixed to the pressure detection means, the pressure detection means is fixed to the sensor cover. It is characterized by that.
[0016]
Therefore, according to the present invention, since the volume of the pump chamber is changed by driving the variable volume member, the liquid can be sucked or discharged into the pump chamber by opening and closing the input valve and the output valve accordingly. . Then, the pressure in the upstream channel from the output port of the discharge channel is measured by the pressure detection means. Furthermore, based on the measurement value measured by the pressure detection means, the control means controls the drive means to drive the volume variable member. For this reason, the liquid pressure in the upstream flow path of the output port is maintained constant, and the flow rate passing through the output port is always constant, so that a very small amount of liquid is accurately discharged from this liquid supply device.
[0017]
Furthermore, according to the present invention, since it is configured integrally, it is compact, and handling such as attachment and removal is easy. Further, since the pressure detection means measures the liquid pressure in the pump chamber, a joint and piping for connecting the pump chamber and the pressure detection means are not required, and the amount of liquid whose pressure is measured is reduced. Therefore, since the pressure change appears more quickly, the pressure detection unit can perform measurement with better response. Accordingly, since the flow rate of the liquid passing through the output port can be made constant with better responsiveness, a very small amount of liquid can be quantitatively discharged from this liquid supply device.
[0018]
The liquid supply apparatus according to the present invention is the liquid supply apparatus according to claim 2, wherein the volume-variable member of the pump is driven by a direct-acting piston by a piston rod. Sensor surface Fluororesin thermocompression bonded to the sensor surface Forms part of the wall surface of the pump chamber, and the axis of the piston rod is the sensor surface Part of the sensor surface It is characterized in that it is substantially orthogonal to the approximate center.
[0019]
Therefore, according to the present invention, since the sensor surface of the pressure detecting means forms a part of the wall surface of the pump chamber, the liquid pressure in the pump chamber is directly applied to the sensor surface. Accordingly, the pressure detection means can measure the liquid pressure in the pump chamber with good responsiveness. Further, since the variable volume member is driven by the direct acting piston, the change in the liquid pressure in the pump chamber due to the change in the volume in the pump chamber is first transmitted in the axial direction of the piston rod. Since the axis of the piston rod is substantially orthogonal to the approximate center of the sensor surface, the change in the liquid pressure in the pump chamber is transmitted in a direction substantially orthogonal to the most sensitive approximate center of the sensor surfaces. Accordingly, the responsiveness of the pressure detecting means is improved, and the flow rate of the liquid passing through the output port can be made constant with better responsiveness, so that a very small amount of liquid can be quantitatively discharged from this liquid supply device. The
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a liquid supply device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram of a liquid supply apparatus according to a first embodiment embodying the present invention. The liquid supply apparatus 1 has a diaphragm pump 20 as a main part, and a liquid (for example, a chemical solution in a semiconductor manufacturing process) supplied to the diaphragm pump 20 is quantitatively discharged.
[0021]
As shown in FIG. 1, the diaphragm pump 20 has two spaces, a pump chamber 11 in which a space formed in the body 2 is filled with a chemical solution by the diaphragm 3 and a pressurizing chamber 12 that supplies air as a working fluid. It is divided into. The body 2 is provided with an input port 13 for supplying a chemical solution and an output port 14 for discharging the filled chemical solution, and penetrates the pump chamber 11 respectively. In addition, the body 2 is provided with an air supply / exhaust port 15 for supplying and exhausting air and penetrates the pressurizing chamber 12. Here, the diaphragm 3 corresponds to the volume variable member described in claim 1.
[0022]
Further, in the diaphragm pump 20, a fluid part including the pump chamber 11 and the pressurizing chamber 12 is configured in the body 2 as described above, and a support unit for stably operating the diaphragm 3 is configured. In the support portion, a piston rod 5 fixed vertically through a fixed plate 4 at the center position of the diaphragm 3 passes through a linear guide 6 such as a bush loaded in the body 2, and the diaphragm 3 is driven in a balanced manner. It is configured as follows. Then, an O-ring 7 is fitted into a penetration portion of the body 2 that is penetrated by the piston rod 5, and the inside of the pressurizing chamber 12 is configured to be airtight. A disk 8 is fixed to the tip of the piston rod 5 penetrating the linear guide 6, and the piston rod 5 is urged to the right in the figure by a spring 9 that is in contact with the disk 8. Further, a marker 10 protruding from the body 2 is fixed on the extension of the piston rod 5, and the displacement of the diaphragm 3 can be measured by a position detection sensor 21 that measures the position of the marker 10 using a differential transformer. It is configured as follows.
[0023]
In the liquid supply apparatus 1, a supply pipe 22 is connected to the input port 13 of the diaphragm pump 20 and is connected to a chemical liquid supply source (not shown). An electromagnetic input valve 23 is provided in the middle of the supply pipe 22 so that the inflow of the chemical liquid from the chemical liquid supply source to the diaphragm pump 20 can be controlled. On the other hand, a discharge pipe 24 is piped to the output port 14 of the diaphragm pump 20 and connected to a chamber device (not shown). The discharge pipe 24 is provided with a pressure sensor 25, an electromagnetic output valve 26, and an orifice 27 in this order from the diaphragm pump 20 to the discharge side. This liquid supply apparatus 1 discharges a very small amount of chemical liquid of 1 cc or less per minute quantitatively, and the diameter of the orifice 27 is as small as 20 μm, for example. For this reason, the flow of the chemical solution is limited by the orifice 27, whereby the back pressure in the discharge pipe 24 is measured by the pressure sensor 25.
[0024]
An air supply / exhaust pipe 28 is connected to the air supply / exhaust port 15 of the diaphragm pump 20 and is connected to an electronic regulator 29. The electronic regulator 29 is for adjusting the air pressure in the pressurizing chamber 12 of the diaphragm pump 20. Further, a controller 31 is electrically connected to the input valve 23, the output valve 26, the pressure sensor 25, the electronic regulator 29, and the position detection sensor 21. The controller 31 includes a program for performing feedback control of the electronic regulator 29 so that the input valve 23 and the output valve 26 are opened and closed at a predetermined timing, and the chemical liquid is quantitatively discharged based on a signal from the pressure sensor 25. Is. Here, the electronic regulator 29 corresponds to the drive means described in claim 1, and the controller 31 corresponds to the control means described in claim 1.
[0025]
Here, as the liquid distributed to the liquid supply apparatus 1, for example, a corrosive liquid such as a chemical solution in a semiconductor manufacturing process is assumed. Therefore, all the parts that come into contact with the liquid are made of a corrosion-resistant material such as a fluororesin. That is, the inner wall of the pump chamber 11 of the diaphragm pump 20, the diaphragm 3, the supply pipe 22, the discharge pipe 24, the wetted part of the input valve 23 and the output valve 26, the orifice 27, and the wetted part of the pressure sensor 25. Components other than the pressure sensor 25 may be made of fluororesin. For example, the diaphragm 3, the supply pipe 22, the discharge pipe 24, and the like are made of PTFE. Further, the liquid contact portion of the input valve 23 and the output valve 26 is constituted by a method of bonding PTFE with an adhesive by the chemical etching method described in the section of the prior art.
[0026]
On the other hand, a fluororesin is thermocompression bonded to the sensor surface which is a liquid contact portion of the pressure sensor 25. As shown in the partial cross-sectional view of FIG. 2, the pressure sensor 25 has a pressure transmitter 42 that converts the measured pressure value into a signal fixed to a sensor unit 41 that measures pressure. A cable 43 for transmitting the signal to the controller 31 is connected. The sensor cover 44 covering the whole is provided with openings on both sides, the sensor part 41 is provided on the opening part 44p on one end side, and the cable held on the grommet 45 on the opening part 44q on the other end side. 43 protrudes and is fixed.
[0027]
Furthermore, the sensor unit 41 has a configuration in which a sensor surface part 46 having a sensor surface for sensing pressure and a peripheral edge part 47 to be attached to the sensor cover 44 are fixed via an O-ring 48. A peripheral edge 47 projects from the opening 44p on one end side of the sensor cover 44. A fluororesin 49 is thermocompression bonded to a liquid contact portion between the sensor surface portion 46 and the peripheral edge portion 47 in the sensor portion 41 arranged in such a manner. That is, the fluororesin 49 (here, PTFE) is bonded by applying PFA (or FEP) and PTFE to the wetted portion in close contact with each other and applying heat and pressure.
[0028]
The liquid supply apparatus 1 configured as described above is operated under the control of the controller 31. When the chemical solution is discharged from the pump chamber 11 filled with the chemical solution, the input valve 23 is closed and the output valve 26 is opened, and air is supplied to the pressurizing chamber 12 by the electronic regulator 29. The diaphragm 3 is pushed by the air pressure, and moves in a direction to reduce the volume of the pump chamber 11. Therefore, the chemical solution in the pump chamber 11 is discharged from the output port 14 to the discharge pipe 24. Since the orifice 27 is provided in the middle of the discharge pipe 24 to restrict the flow rate, back pressure is applied to the flow path between the pump chamber 11 and the upstream side of the orifice 27. And since the pressure in the upstream flow path of the orifice 27 is measured by the pressure sensor 25 and fed back to the controller 31, the controller 31 controls the electronic regulator 29 to maintain the flow path at the target pressure. Accordingly, since the fluid pressure applied to the orifice 27 is always constant, a very small amount of chemical solution can be discharged in a constant amount.
[0029]
When the discharge is completed, the controller 31 then closes the output valve 26 and opens the input valve 23, discharges the air in the pressurizing chamber 12 from the air supply / exhaust port 15, and the diaphragm 3 by the biasing force of the spring 9. Is moved to the right in the figure to increase the volume of the pump chamber 11. As a result, the liquid is supplied from the chemical liquid supply source to the input port 13 via the supply pipe 22 and the pump chamber 11 is filled with the liquid, so that the chemical liquid reduced by the discharge is replenished.
[0030]
The difference between the performance of the pressure sensor 25 used in the liquid supply apparatus 1 will be described in comparison with the pressure sensor 125 in which the fluororesin described in the section of the related art is bonded with an adhesive. First, as shown in FIG. 3, the responsiveness of the pressure sensor 25 is 100% at 70 msec after pressurization, and about 99.5% F.V. at 30 msec after pressurization. S. It has become. The conventional pressure sensor 125 is 100% F.V. S. Compared with the fact that it took 40 seconds to become, it can be seen that the response is very good. Furthermore, also about thermal degradation, the result of having conducted the same experiment as shown in FIG. 10 is shown in FIG. As shown in FIG. 4, even if there is a deviation in the measured value due to environmental changes, it is almost restored to its original value by leaving it at 25 ° C. overnight. Therefore, it can be seen that the pressure sensor 25 has very good responsiveness compared to the conventional pressure sensor 125 and hardly undergoes thermal degradation.
[0031]
Then, when the liquid pressure discharged from the liquid supply device 1 using this pressure sensor 25 was examined by experiment, as shown in FIG. 5, the target pressure was shown approximately 1.5 seconds after the start of pressurization, and thereafter stable. As shown in FIG. 9, in the conventional liquid supply apparatus 100, the liquid supply apparatus 1 may have very good responsiveness as compared with the case where it took 40 seconds to stabilize the target value. Recognize. Accordingly, since the liquid supply apparatus 1 can discharge a target discharge amount from 1.5 seconds after the start of operation, it can quantitatively discharge a very small amount of chemical liquid very accurately.
[0032]
As described above, according to the liquid supply apparatus 1 of the first embodiment, all the portions that come into contact with the chemical liquid are made of PTFE having high corrosion resistance. Therefore, the liquid supply apparatus 1 is eroded by the chemical liquid or melted into the chemical liquid. It does not change its properties. Further, since the pressure sensor 25 can measure the pressure with good responsiveness, the change in the back pressure of the orifice 27 can be measured with good responsiveness and fed back by the controller 31. Therefore, the back pressure of the orifice 27 can always be maintained at a constant pressure, and therefore the discharge flow rate of the chemical liquid from the orifice 27 can be made constant. Further, since the pressure sensor 25 is not thermally deteriorated, it is possible to stably discharge the chemical liquid in a stable manner without being affected by environmental changes. As a result, a small amount of chemical liquid is accurately and quantitatively discharged from the liquid supply apparatus 1.
[0033]
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the liquid supply device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 6 is a cross-sectional view of a liquid supply apparatus according to a second embodiment that embodies the present invention. The liquid supply device 50 is an integrated portion of the liquid supply device 1 of the first embodiment except for the orifice 27, and the supplied liquid (for example, a chemical solution in a semiconductor manufacturing process) is quantified. It is made to discharge.
[0034]
As shown in FIG. 6, the pump unit 51 of the liquid supply device 50 has substantially the same configuration as the diaphragm pump 20 of the first embodiment. The fluid part of the pump part 51 includes a diaphragm 52 sandwiched and fixed between a PTFE body 53 and a cover 54, and a pump chamber 55 filled with a liquid by the diaphragm 52 and the body 53. Pressurizing chambers 56 for supplying air, which is a working fluid, are formed by the cover 54.
[0035]
In addition, the support portion of the pump portion 51 is disposed so that a piston rod 58 fixed vertically through a fixing portion 57 at the center position of the diaphragm 52 passes through the cover 54 and is movable in the axial direction. Further, a disk 59 is fixed to the central portion of the piston rod 58, and the piston rod 58 and the diaphragm 52 are urged to the left in the drawing by a spring 60 that is in contact with the disk 59. A marker 61 is fixed to the other end of the piston rod 58, and a position detection sensor 62 that detects the position of the marker 61 is provided around the marker 61.
[0036]
The support portion of the pump unit 51 is housed in a case 63 fixed to the cover 54, and the case 63 is supplied to a controller 64 that controls the liquid supply device 50 and a pressurizing chamber 56. An electromagnetic proportional valve 65 that adjusts the air pressure, an electromagnetic valve (not shown) that turns ON / OFF the flow path of operating air to the input valve 83 and the output valve 84, which will be described later, and the like are incorporated and configured integrally. Yes. An input terminal 66 for inputting a signal to the controller 64 protrudes from the outer surface of the case 63, and an air input port 67 for inputting operating air by connecting to an air source (not shown) is opened.
[0037]
A pump chamber 55 of the pump unit 51 is formed in the body 53, and a pressure sensor 70 is fixed. The configuration of the pressure sensor 70 is the same as that of the pressure sensor 25 (see FIG. 2) of the first embodiment, and the sensor surface 72 to which the fluororesin 71 is thermocompression bonded constitutes a part of the wall surface of the pump chamber 55. ing. The pressure sensor 70 is disposed so as to face the fixed portion 57 of the diaphragm 52 so that the extension line of the central axis of the piston rod 58 is substantially orthogonal to the approximate center of the sensor surface 72. The pressure sensor 70 is provided with a wiring 73 for transmitting the measured pressure value to the controller 64, and is connected to the controller 64.
[0038]
Further, as shown in FIG. 6, the body 53 has an input port 81 connected to a chemical solution supply source (not shown), an output port 82 connected to a chamber device (not shown), and the like. An input valve 83 for turning on / off and an output valve 84 for turning on / off the discharge of the chemical liquid to the output port 82 are fixed. And it is connected by the communicating paths 85, 86, 87, 88 drilled in the body 53, respectively. That is, the input port 81 communicates with the pump chamber 55 via the communication passage 85, the input valve 83, and the communication passage 86, and the pump chamber 55 passes through the communication passage 87, the output valve 84, and the communication passage 88. It communicates with the output port 82. An orifice (not shown) is attached to the outside of the output port 82 to limit the discharge flow rate of the chemical solution. Here, the liquid contact portions of the input port 81, the output port 82, the input valve 83, and the output valve 84 are each formed of PTFE or bonded with PTFE.
[0039]
An operation in which a small amount of chemical liquid is quantitatively discharged by the liquid supply device 50 configured as described above will be described. FIG. 6 shows a state where the air pressure in the pressurizing chamber 56 is reduced and the piston rod 58 and the diaphragm 52 are leftmost in the figure by the biasing force of the spring 60. Accordingly, the pump chamber 55 has a maximum capacity and is filled with a chemical solution. When discharge is instructed, the controller 64 drives the electromagnetic proportional valve 65 to supply the operating air input from the air input port 67 to the pressurizing chamber 56. The diaphragm 52 is moved rightward in the figure, and the volume of the pump chamber 55 is reduced. Further, the input valve 83 is closed and the output valve 84 is opened, and the chemical liquid pushed out from the pump chamber 55 by the diaphragm 52 is output to the output port 82 via the output valve 84.
[0040]
At this time, an orifice (not shown) or the like is attached to the outside of the output port 82 to limit the output flow rate and apply back pressure. This back pressure is measured by the pressure sensor 70, and the measured value is fed back to the controller 64. The controller 64 controls the electromagnetic proportional valve 65 so that the back pressure fed back becomes a predetermined constant pressure. Accordingly, since the pressure of the chemical liquid applied to the output port 82 is always a predetermined constant pressure, a small amount of chemical liquid is quantitatively discharged. At this time, since the fluororesin 71 is thermocompression bonded to the sensor surface 72 of the pressure sensor 70, the responsiveness is good and thermal degradation does not occur. When the discharge is completed, the output valve 84 is closed and the input valve 83 is opened, and the volume of the pump chamber 55 is increased by depressurizing the air in the pressurizing chamber 56, so that the chemical solution is supplied from the chemical solution supply source to the pump chamber 55. Fill.
[0041]
As described above, according to the liquid supply device 50 of the second embodiment, all the portions that come into contact with the chemical solution are made of PTFE having high corrosion resistance. Therefore, the liquid supply device 50 is eroded by the chemical solution or melted into the chemical solution. It does not change its properties. Further, since the fluororesin 71 is thermocompression bonded to the sensor surface 72 of the pressure sensor 70, the pressure is detected with good response without being affected by the adhesive. Furthermore, since the pressure sensor 70 is not thermally deteriorated, it is possible to stably discharge a fixed amount of a chemical without being affected by environmental changes or the like. Further, since the flow volume from the output port 82 to the pump chamber 55 is small and the sensor surface 72 of the pressure sensor 70 constitutes a part of the inner wall of the pump chamber 55, the chemical solution to be measured for pressure The amount is small, and it is measured with good response. In addition, since the axis of the piston rod 58 is substantially orthogonal to the approximate center of the sensor surface 72, changes in the pressure inside the pump chamber 55 due to the movement of the piston rod 58 can be measured more sensitively by the sensor surface 72. As a result, a small amount of chemical liquid is accurately and quantitatively discharged from the liquid supply device 50.
[0042]
In addition, this invention is not limited to the thing of the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
(1) In the first and second embodiments, a diaphragm is shown and described as the variable volume member, but a bellows, a bellows, a piston, or the like may be used.
(2) In the first and second embodiments, the fluid pressure of the working fluid by air is used as the driving force to drive the diaphragm. However, the stepping motor is used as the driving means without using the fluid. It may be a thing.
(3) In the first and second embodiments, the differential transformer is used as the position detection sensor for measuring the displacement of the diaphragm. However, a potentiometer, a laser displacement meter, or the like may be used.
(4) In the second embodiment, the input valve and the output valve are air driven, but may be driven by other driving force such as an electromagnetic valve.
[0043]
【Effect of the invention】
According to the configuration of the first aspect of the present invention, since the fluororesin is thermocompression bonded to the sensor surface of the pressure detecting means, the responsiveness is good and the thermal deterioration does not occur. Therefore, according to the configuration of the present invention, the liquid pressure upstream of the orifice is maintained constant. As a result, it is possible to accurately and accurately discharge a very small amount of the chemical liquid output from the liquid supply apparatus.
[0044]
Further, according to the configuration of the invention described in claim 2, since the fluororesin is thermocompression bonded to the sensor surface of the pressure detecting means, the responsiveness is good and the heat does not deteriorate. Therefore, according to the configuration of the present invention, the liquid pressure upstream of the output port is maintained constant. As a result, it is possible to accurately and accurately discharge a very small amount of the chemical liquid output from the liquid supply apparatus. Furthermore, since it is constructed integrally, it is compact and easy to handle. Further, since the pressure detecting means measures the liquid pressure in the pump chamber, it is possible to detect the pressure with better responsiveness. Therefore, the quantitative discharge can be performed more accurately.
[0045]
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the second aspect of the invention, the axis of the piston rod that drives the variable volume member that changes the volume of the pump chamber is approximately at the center of the sensor surface. Since they are orthogonal, the responsiveness of the pressure detection means is further improved.
Therefore, the quantitative discharge can be performed more accurately.
[0046]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a liquid supply apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a pressure sensor.
FIG. 3 is a graph showing the response of a pressure sensor.
FIG. 4 is a graph showing thermal variability of a pressure sensor.
FIG. 5 is a graph showing the responsiveness of the liquid supply apparatus.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a liquid supply apparatus according to a second embodiment.
FIG. 7 is a block diagram showing a conventional liquid supply apparatus.
FIG. 8 is a graph showing the response of a conventional pressure sensor.
FIG. 9 is a graph showing the response of a conventional liquid supply apparatus.
FIG. 10 is a graph showing thermal variability of a conventional pressure sensor.
[Explanation of symbols]
1 Liquid supply device
3 Diaphragm (volume variable member)
11 Pump room
20 Diaphragm pump
25 Pressure sensor (pressure detection means)
27 Orifice
29 Electronic regulator (drive means)
31 Controller (control means)
46 Sensor face
49 Fluororesin
50 Liquid supply device
51 Pump part
52 Diaphragm (Volume variable member)
55 Pump room
58 Piston rod
64 controller (control means)
65 Solenoid proportional valve (drive means)
70 Pressure sensor (pressure detection means)
71 Fluorine resin
72 Sensor surface
82 Output port
83 Input valve
84 Output valve

Claims

A pump that forms a part of the pump chamber with a variable volume member, and changes the volume in the pump chamber by driving the variable volume member to suck or discharge the liquid;
An orifice provided in a discharge flow path on the liquid discharge side communicated with the pump chamber of the pump;
Pressure detecting means for measuring the liquid pressure in the discharge flow channel upstream of the orifice;
Drive means for driving the variable volume member;
In a liquid supply apparatus comprising: a control unit that controls the drive unit based on a measurement value by the pressure detection unit;
A sensor surface portion of the pressure detecting means for sensing pressure;
A sensor cover for covering the entirety of the pressure detecting means;
From the opening on the one end side of the sensor cover, it is arranged so as to protrude, and a peripheral edge part to be attached to the sensor cover;
A pressure transmitter that converts a pressure value measured by the pressure detection means into a signal;
Having
And the fluorine resin was heat pressed on wetted parts of the sensor surface of the sensor surface of the pressure detecting means,
Wherein A the circumferential edge portion and the sensor surface of the pressure detecting means, is fixed via an O-ring, a portion other than the sensor surface of the sensor surface portion, it is sealed by the sensor cover,
After the pressure transmitter is fixed to the pressure detecting means, the pressure detecting means is fixed to the sensor cover;
A liquid supply device.

A pump that forms a part of the pump chamber with a variable volume member, and changes the volume in the pump chamber by driving the variable volume member to suck or discharge the liquid;
An output valve for opening and closing a liquid discharge side flow passage communicated with the pump chamber of the pump;
An input valve that opens and closes a liquid suction side flow passage communicated with the pump chamber of the pump;
An output port provided in the liquid discharge side channel;
Fluororesin is thermocompression sensor surface portion, and a pressure detecting means for measuring the fluid pressure in the pump chamber,
Drive means for driving the variable volume member;
Control means for controlling the drive means based on the measurement value by the pressure detection means;
Is configured integrally,
The sensor surface portion of the pressure detecting means for sensing pressure;
A sensor cover for covering the entire pressure detecting means;
From the opening on the one end side of the sensor cover, it is arranged so as to protrude, and a peripheral edge part to be attached to the sensor cover;
A pressure transmitter that converts a pressure value measured by the pressure detection means into a signal;
Having
And the fluorine resin was heat pressed on wetted parts of the sensor surface of the sensor surface of the pressure detecting means,
Wherein A the sensor surface portion and the peripheral portion of the pressure detecting means, is fixed via an O-ring, a portion other than the sensor surface of the sensor surface portion, it is sealed by the sensor cover,
After the pressure transmitter is fixed to the pressure detecting means, the pressure detecting means is fixed to the sensor cover;
A liquid supply device.

The volume variable member of the pump is driven by a direct acting piston by a piston rod,
Heat crimped fluororesin to the sensor surface of the sensor surface of the pressure detecting means, forms a portion of a wall surface of the pump chamber,
Liquid supply apparatus according to claim 2, wherein the axis of the piston rod, and wherein the substantially orthogonal to the substantially center of the sensor surface of the sensor surface portion.