JP6622144B2 - Liquid supply system and method for controlling liquid supply system - Google Patents
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Description
本発明は、ポンプを用いて液体を供給する液体供給システムに関する。 The present invention relates to a liquid supply system that supplies liquid using a pump.
従来、ポンプの作動室とポンプ室とをダイアフラムにより仕切り、作動室に対して作動エアを供給及び排出することでポンプ室の容積を変化させ、薬液を吐出及び吸引する薬液供給システムがある(特許文献1参照)。この特許文献1に記載のものでは、ポンプ室への薬液の充填を開始する場合に、薬液の水頭圧を推定している。詳しくは、作動室を閉空間とした状態において、ポンプ室に通じる吸引側通路の開閉弁及び吐出側通路の開閉弁をそれぞれ閉状態にしてから、吸引側通路の開閉弁を開状態にする。そして、ポンプ室への薬液の流入に伴って上昇する作動室の圧力を検出し、検出圧力の最大値を水頭圧として推定している。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a chemical liquid supply system that partitions a pump working chamber and a pump chamber with a diaphragm, changes the volume of the pump chamber by supplying and discharging the working air to the working chamber, and discharges and sucks the chemical liquid (patent) Reference 1). In the thing of this
しかしながら、特許文献1に記載のものでは、作動室の圧力が最大値となるまで待機する必要があり、水頭圧の推定を迅速に行うことができない。
However, in the thing of
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、液体の水頭圧を迅速に推定することのできる液体供給システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a main object thereof is to provide a liquid supply system capable of quickly estimating the head pressure of the liquid.
第1の手段は、液体供給システムであって、液体容器から供給される液体が流入及び流出するポンプ室と、作動気体が供給及び排出される作動室とを変動部材により仕切り、前記変動部材の変動による前記ポンプ室の容積の変化に基づいて前記液体を吸引及び吐出するポンプと、前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、前記ポンプ室へ前記液体を流入させる流入通路を開閉する吸引側弁と、前記ポンプ室から前記液体を流出させる流出通路を開閉する吐出側弁と、前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、前記作動室に対して流入出する前記作動気体の流量を検出する流量センサと、前記給排部、前記吸引側弁、及び前記吐出側弁を制御する制御部であって、前記吐出側弁を閉じて前記吸引側弁を開いた状態とし、前記流量センサにより検出される前記流量に基づき前記作動室の容積変化を算出し、前記容積変化が0となるように前記給排部を制御し、前記容積変化が0となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の吸引側の水頭圧として推定する前記制御部と、を備えることを特徴とする。 The first means is a liquid supply system, in which a pump chamber into which liquid supplied from a liquid container flows in and out and a working chamber from which working gas is supplied and discharged are partitioned by a variable member, A pump that sucks and discharges the liquid based on a change in the volume of the pump chamber due to fluctuations, a supply / discharge portion that supplies and discharges the working gas to and from the working chamber, and a liquid that flows into the pump chamber A suction side valve that opens and closes an inflow passage, a discharge side valve that opens and closes an outflow passage that allows the liquid to flow out of the pump chamber, a pressure sensor that detects the pressure of a space including the working chamber, and the working chamber A flow rate sensor for detecting a flow rate of the working gas flowing in and out, and a control unit for controlling the supply / exhaust unit, the suction side valve, and the discharge side valve, wherein the suction side valve is closed and the suction side valve is closed. Opened The volume change of the working chamber is calculated based on the flow rate detected by the flow sensor, the supply / exhaust unit is controlled so that the volume change becomes 0, and the volume change becomes 0 And the controller that estimates the pressure detected by the pressure sensor as the head pressure on the liquid suction side.
上記構成によれば、ポンプにおいて、ポンプ室と作動室とが変動部材によって仕切られている。ポンプ室には、液体容器から供給される液体が流入及び流出される。作動室には、給排部により作動気体が供給及び排出される。そして、変動部材の変動によるポンプ室の容積の変化に基づいて、液体が吸引及び吐出される。 According to the above configuration, in the pump, the pump chamber and the working chamber are partitioned by the variable member. The liquid supplied from the liquid container flows into and out of the pump chamber. The working gas is supplied to and discharged from the working chamber by the supply / discharge section. Then, the liquid is sucked and discharged based on the change in the volume of the pump chamber due to the change of the changing member.
吸引側弁により、ポンプ室へ液体を流入させる流入通路が開閉される。吐出側弁により、ポンプ室から液体を流出させる流出通路が開閉される。また、圧力センサにより、作動室を含む空間の圧力が検出される。流量センサにより、作動室に対して流入出する作動気体の流量が検出される。 The suction side valve opens and closes an inflow passage through which liquid flows into the pump chamber. The discharge side valve opens and closes the outflow passage through which the liquid flows out from the pump chamber. The pressure in the space including the working chamber is detected by the pressure sensor. The flow rate of the working gas flowing into and out of the working chamber is detected by the flow rate sensor.
ここで、制御部により、上記給排部、上記吸引側弁、及び上記吐出側弁が制御される。詳しくは、制御部により、吐出側弁を閉じて吸引側弁を開いた状態とされるため、流入通路から液体がポンプ室へと流入する。そして、ポンプ室内の液体により変動部材が変動させられ、作動室の容積が変化させられる。このとき、流量センサにより検出される流量に基づいて、作動室の容積変化が算出される。例えば、作動室へ流入する作動気体の流量積算値(体積)は、作動室の容積増加量と等しいとみなすことができる。 Here, the control unit controls the supply / discharge unit, the suction side valve, and the discharge side valve. Specifically, since the controller closes the discharge side valve and opens the suction side valve, the liquid flows into the pump chamber from the inflow passage. Then, the variable member is changed by the liquid in the pump chamber, and the volume of the working chamber is changed. At this time, the volume change of the working chamber is calculated based on the flow rate detected by the flow sensor. For example, the flow rate integrated value (volume) of the working gas flowing into the working chamber can be regarded as being equal to the volume increase amount of the working chamber.
さらに、制御部により作動室の容積変化が0となるように給排部が制御され、給排部により作動室に対して作動気体が供給及び排出される。これにより、作動室の容積変化が迅速に0とされる。吐出側弁を閉じて吸引側弁を開いた状態、且つ作動室の容積変化が0となった状態では、作動室を含む空間の圧力は液体の吸引側の水頭圧と等しくなっている。このため、作動室の容積変化が0となった状態で圧力センサにより検出される圧力が、液体の吸引側の水頭圧として推定される。したがって、液体の水頭圧を迅速に推定することができる。 Further, the supply / discharge unit is controlled by the control unit so that the volume change of the working chamber becomes zero, and the working gas is supplied to and discharged from the working chamber by the supply / discharge unit. As a result, the volume change of the working chamber is quickly reduced to zero. In the state where the discharge side valve is closed and the suction side valve is opened, and the volume change of the working chamber is zero, the pressure in the space including the working chamber is equal to the water head pressure on the liquid suction side. For this reason, the pressure detected by the pressure sensor when the volume change of the working chamber becomes zero is estimated as the head pressure on the liquid suction side. Accordingly, it is possible to quickly estimate the liquid head pressure of the liquid.
第2の手段では、前記制御部は、前記吐出側弁を閉じて前記吸引側弁を開いた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量変化量を算出し、前記圧力変化量及び前記流量変化量に基づいて、前記作動室を含む空間の圧力と前記液体の流量との関係を表す吸引側の関係係数を推定する。 In the second means, the control unit closes the discharge side valve and opens the suction side valve, and controls the supply / exhaust unit to change the pressure in the space including the working chamber. , Calculating a pressure change amount based on the pressure detected by the pressure sensor and calculating a flow rate change amount based on the flow rate detected by the flow sensor, and based on the pressure change amount and the flow rate change amount, A relationship coefficient on the suction side representing the relationship between the pressure in the space including the working chamber and the flow rate of the liquid is estimated.
上記構成によれば、制御部により、吐出側弁を閉じて吸引側弁を開いた状態とされ、給排部が制御されて作動室を含む空間の圧力が変化させられる。これにより、作動室を含む空間の圧力変化に応じて作動室の容積、ひいてはポンプ室の容積が変化し、ポンプ室に対して液体が流入出する。このとき、吐出側弁を閉じて吸引側弁を開いた状態において、作動室を含む空間の圧力変化量と液体の流量変化量とは、液体の吸引側の圧力損失を反映した所定の関係を有している。 According to the said structure, it is set as the state which closed the discharge side valve and opened the suction side valve by the control part, the supply / exhaust part is controlled, and the pressure of the space containing a working chamber is changed. As a result, the volume of the working chamber, and hence the volume of the pump chamber, changes according to the pressure change in the space including the working chamber, and the liquid flows into and out of the pump chamber. At this time, in a state where the discharge side valve is closed and the suction side valve is opened, the pressure change amount in the space including the working chamber and the liquid flow rate change amount have a predetermined relationship reflecting the pressure loss on the liquid suction side. Have.
そこで、制御部によって、圧力センサにより検出される圧力に基づき圧力変化量が算出され、且つ流量センサにより検出される流量に基づき流量変化量が算出される。そして、流量センサにより検出される作動気体の流量は、ポンプ室に対して流入出する液体の流量と相関を有している。例えば、作動室へ流入する作動気体の流量は、ポンプ室から流出する液体の流量と等しいとみなすことができる。したがって、作動室を含む空間の圧力変化量及び作動室に対して流入出する作動気体の流量変化量に基づいて、作動室を含む空間の圧力と液体の流量との関係を表す吸引側の関係係数を推定することができる。 Therefore, the control unit calculates the pressure change amount based on the pressure detected by the pressure sensor, and calculates the flow rate change amount based on the flow rate detected by the flow sensor. The flow rate of the working gas detected by the flow sensor has a correlation with the flow rate of the liquid flowing into and out of the pump chamber. For example, the flow rate of the working gas flowing into the working chamber can be regarded as being equal to the flow rate of the liquid flowing out of the pump chamber. Therefore, based on the pressure change amount of the space including the working chamber and the flow rate change amount of the working gas flowing into and out of the working chamber, the relationship on the suction side that represents the relationship between the pressure of the space including the working chamber and the flow rate of the liquid The coefficient can be estimated.
第3の手段では、前記制御部は、推定された前記吸引側の水頭圧及び推定された前記吸引側の関係係数に基づいて、前記液体を吸引する際の前記作動室を含む空間の圧力目標値を設定し、前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記圧力目標値とすべく前記給排部を制御する。 In the third means, the control unit is configured to target the pressure of the space including the working chamber when the liquid is sucked based on the estimated water head pressure on the suction side and the estimated relation coefficient on the suction side. A value is set, and the supply / discharge unit is controlled so that the pressure detected by the pressure sensor becomes the pressure target value.
液体の使用に伴い液体容器内の液体の量が変化すると、液体の吸引側の水頭圧が変化する。また、液体供給システムの動作期間が長くなると、液体の吸引側の圧力損失、ひいては関係係数が変化する。そして、ポンプにおいて、作動室を含む空間の圧力と液体の吸引量との関係は、液体の吸引側の水頭圧及び吸引側の関係係数に応じて変化する。 When the amount of liquid in the liquid container changes as the liquid is used, the head pressure on the liquid suction side changes. Further, when the operation period of the liquid supply system becomes longer, the pressure loss on the liquid suction side, and thus the relationship coefficient, changes. In the pump, the relationship between the pressure in the space including the working chamber and the liquid suction amount changes according to the liquid head pressure on the liquid suction side and the relationship coefficient on the suction side.
この点、上記構成によれば、制御部により、推定された吸引側の水頭圧及び推定された吸引側の関係係数に基づいて、液体を吸引する際の作動室を含む空間の圧力目標値が設定される。そして、圧力センサにより検出される圧力を圧力目標値とすべく、制御部により給排部が制御される。したがって、液体の吸引側の水頭圧及び吸引側の関係係数が変化したとしても、液体の吸引量を正確に制御することができる。 In this regard, according to the above-described configuration, the pressure target value of the space including the working chamber when sucking the liquid is calculated by the control unit based on the estimated suction-side hydraulic head pressure and the estimated suction-side relationship coefficient. Is set. Then, the supply / discharge unit is controlled by the control unit so that the pressure detected by the pressure sensor becomes the pressure target value. Therefore, even when the water head pressure on the liquid suction side and the relationship coefficient on the suction side change, the liquid suction amount can be accurately controlled.
第4の手段では、前記流入通路には、前記液体のフィルタが設けられており、前記制御部は、推定された前記吸引側の関係係数に基づいて、前記フィルタの劣化を報知する。 In the fourth means, the liquid filter is provided in the inflow passage, and the control unit notifies the deterioration of the filter based on the estimated relation coefficient on the suction side.
流入通路に液体のフィルタが設けられていると、フィルタの劣化度合に応じて吸引側の圧力損失、ひいては関係係数が変化する。この点、制御部により、推定された吸引側の関係係数に基づいて、フィルタの劣化が報知される。このため、適切な時期にフィルタの交換をユーザに促すことができる。 When a liquid filter is provided in the inflow passage, the pressure loss on the suction side, and thus the relation coefficient, changes according to the degree of deterioration of the filter. In this regard, the control unit notifies the deterioration of the filter based on the estimated relationship coefficient on the suction side. For this reason, it is possible to prompt the user to replace the filter at an appropriate time.
第5の手段では、前記制御部は、前記吸引側弁を閉じて前記吐出側弁を開いた状態とし、前記流量センサにより検出される前記流量に基づき前記作動室の容積変化を算出し、前記容積変化が0となるように前記給排部を制御し、前記容積変化が0となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の吐出側の水頭圧として推定する。 In a fifth means, the control unit closes the suction side valve and opens the discharge side valve, calculates the volume change of the working chamber based on the flow rate detected by the flow rate sensor, The supply / discharge unit is controlled so that the volume change becomes zero, and the pressure detected by the pressure sensor in the state where the volume change becomes zero is estimated as the head pressure on the liquid discharge side.
第6の手段は、液体供給システムであって、液体容器から供給される液体が流入及び流出するポンプ室と、作動気体が供給及び排出される作動室とを変動部材により仕切り、前記変動部材の変動による前記ポンプ室の容積の変化に基づいて前記液体を吸引及び吐出するポンプと、前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、前記ポンプ室へ流入する前記液体の流入通路を開閉する吸引側弁と、前記ポンプ室から流出する前記液体の流出通路を開閉する吐出側弁と、前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、前記作動室へ供給される前記作動気体の流量を検出する流量センサと、前記給排部、前記吸引側弁、及び前記吐出側弁を制御する制御部であって、前記吸引側弁を閉じて前記吐出側弁を開いた状態とし、前記流量センサにより検出される前記流量に基づき前記作動室の容積変化を算出し、前記容積変化が0となるように前記給排部を制御し、前記容積変化が0となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の吐出側の水頭圧として推定する前記制御部と、を備えることを特徴とする。 The sixth means is a liquid supply system, in which a pump chamber into which liquid supplied from a liquid container flows in and out and a working chamber from which working gas is supplied and discharged are partitioned by a variable member, A pump that sucks and discharges the liquid based on a change in volume of the pump chamber due to fluctuations, a supply / discharge portion that supplies and discharges the working gas to and from the working chamber, and a liquid that flows into the pump chamber A suction side valve for opening and closing the inflow passage, a discharge side valve for opening and closing the outflow passage for the liquid flowing out from the pump chamber, a pressure sensor for detecting the pressure in the space including the working chamber, and the working chamber. A flow rate sensor that detects a flow rate of the working gas, and a control unit that controls the supply / discharge unit, the suction side valve, and the discharge side valve, and closes the suction side valve and opens the discharge side valve. And The volume change of the working chamber is calculated based on the flow rate detected by the flow sensor, the supply / exhaust unit is controlled so that the volume change becomes zero, and the pressure is changed in a state where the volume change becomes zero. And the control unit that estimates the pressure detected by a sensor as a water head pressure on the liquid discharge side.
上記構成によれば、制御部により、吸引側弁を閉じて吐出側弁を開いた状態とされるため、ポンプ室から液体が流出通路へと流出する。そして、ポンプ室内の液体により変動部材が変動させられ、作動室の容積が変化させられる。このとき、流量センサにより検出される流量に基づいて、作動室の容積変化が算出される。 According to the above configuration, the controller closes the suction side valve and opens the discharge side valve, so that the liquid flows out from the pump chamber to the outflow passage. Then, the variable member is changed by the liquid in the pump chamber, and the volume of the working chamber is changed. At this time, the volume change of the working chamber is calculated based on the flow rate detected by the flow sensor.
さらに、制御部により作動室の容積変化が0となるように給排部が制御され、給排部により作動室に対して作動気体が供給及び排出される。これにより、作動室の容積変化が迅速に0とされる。吸引側弁を閉じて吐出側弁を開いた状態、且つ作動室の容積変化が0となった状態では、作動室を含む空間の圧力は液体の吐出側の水頭圧と等しくなっている。このため、作動室の容積変化が0となった状態で圧力センサにより検出される圧力が、液体の吐出側の水頭圧として推定される。したがって、液体の水頭圧を迅速に推定することができる。 Further, the supply / discharge unit is controlled by the control unit so that the volume change of the working chamber becomes zero, and the working gas is supplied to and discharged from the working chamber by the supply / discharge unit. As a result, the volume change of the working chamber is quickly reduced to zero. In a state where the suction side valve is closed and the discharge side valve is opened, and the volume change of the working chamber is zero, the pressure in the space including the working chamber is equal to the head pressure on the liquid discharge side. For this reason, the pressure detected by the pressure sensor when the volume change of the working chamber becomes zero is estimated as the head pressure on the liquid discharge side. Accordingly, it is possible to quickly estimate the liquid head pressure of the liquid.
第1の手段及び第6の手段によれば、要するに、液体供給システムであって、液体容器から供給される液体が流入及び流出するポンプ室と、作動気体が供給及び排出される作動室とを変動部材により仕切り、前記変動部材の変動による前記ポンプ室の容積の変化に基づいて前記液体を吸引及び吐出するポンプと、前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、前記ポンプ室へ前記液体を流入させる流入通路を開閉する吸引側弁と、前記ポンプ室から前記液体を流出させる流出通路を開閉する吐出側弁と、前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、前記作動室に対して流入出する前記作動気体の流量を検出する流量センサと、前記給排部、前記吸引側弁、及び前記吐出側弁を制御する制御部であって、前記吸引側弁及び前記吐出側弁の一方である第1弁を閉じて他方である第2弁を開いた状態とし、前記流量センサにより検出される前記流量に基づき前記作動室の容積変化を算出し、前記容積変化が0となるように前記給排部を制御し、前記容積変化が0となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の前記第2弁側の水頭圧として推定する前記制御部と、を備えることを特徴とするといった手段を採用することができる。 According to the first means and the sixth means, in short, a liquid supply system comprising: a pump chamber into which liquid supplied from a liquid container flows in and out; and a working chamber into which working gas is supplied and discharged. A pump that partitions by a variable member, sucks and discharges the liquid based on a change in the volume of the pump chamber due to a change in the variable member, and a supply / discharge unit that supplies and discharges the working gas to and from the working chamber; A suction side valve that opens and closes an inflow passage through which the liquid flows into the pump chamber, a discharge side valve that opens and closes an outflow passage through which the liquid flows out from the pump chamber, and a pressure that detects the pressure in the space including the working chamber A sensor, a flow rate sensor for detecting a flow rate of the working gas flowing into and out of the working chamber, and a control unit for controlling the supply / exhaust unit, the suction side valve, and the discharge side valve, wherein the suction ~ side The first valve which is one of the discharge side valves is closed and the second valve which is the other is opened, and the volume change of the working chamber is calculated based on the flow rate detected by the flow sensor, and the volume The supply / exhaust unit is controlled so that the change becomes zero, and the pressure detected by the pressure sensor in a state where the volume change becomes zero is estimated as the head pressure of the liquid on the second valve side It is possible to employ a means characterized by comprising a control unit.
第7の手段では、前記制御部は、前記吸引側弁を閉じて前記吐出側弁を開いた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量変化量を算出し、前記圧力変化量及び前記流量変化量に基づいて、前記作動室を含む空間の圧力と前記液体の流量との関係を表す吐出側の関係係数を推定する。 In a seventh means, the control unit closes the suction side valve and opens the discharge side valve, and controls the supply / exhaust unit to change the pressure in the space including the working chamber. , Calculating a pressure change amount based on the pressure detected by the pressure sensor and calculating a flow rate change amount based on the flow rate detected by the flow sensor, and based on the pressure change amount and the flow rate change amount, A relationship coefficient on the discharge side representing the relationship between the pressure of the space including the working chamber and the flow rate of the liquid is estimated.
上記構成によれば、制御部により、吸引側弁を閉じて吐出側弁を開いた状態とされ、給排部が制御されて作動室を含む空間の圧力が変化させられる。これにより、作動室を含む空間の圧力変化に応じて作動室の容積、ひいてはポンプ室の容積が変化し、ポンプ室に対して液体が流入出する。このとき、吸引側弁を閉じて吐出側弁を開いた状態において、作動室を含む空間の圧力変化量と液体の流量変化量とは、液体の吐出側の圧力損失を反映した所定の関係を有している。 According to the said structure, it is set as the state which closed the suction side valve and opened the discharge side valve by the control part, the supply / exhaust part is controlled, and the pressure of the space containing a working chamber is changed. As a result, the volume of the working chamber, and hence the volume of the pump chamber, changes according to the pressure change in the space including the working chamber, and the liquid flows into and out of the pump chamber. At this time, in a state where the suction side valve is closed and the discharge side valve is opened, the pressure change amount in the space including the working chamber and the liquid flow rate change amount have a predetermined relationship reflecting the pressure loss on the liquid discharge side. Have.
そこで、制御部によって、圧力センサにより検出される圧力に基づき圧力変化量が算出され、且つ流量センサにより検出される流量に基づき流量変化量が算出される。そして、流量センサにより検出される作動気体の流量は、ポンプ室に対して流入出する液体の流量と相関を有している。したがって、作動室を含む空間の圧力変化量及び作動室に対して流入出する作動気体の流量変化量に基づいて、作動室を含む空間の圧力と液体の流量との関係を表す吐出側の関係係数を推定することができる。 Therefore, the control unit calculates the pressure change amount based on the pressure detected by the pressure sensor, and calculates the flow rate change amount based on the flow rate detected by the flow sensor. The flow rate of the working gas detected by the flow sensor has a correlation with the flow rate of the liquid flowing into and out of the pump chamber. Therefore, based on the pressure change amount of the space including the working chamber and the flow rate change amount of the working gas flowing into and out of the working chamber, the relationship on the discharge side representing the relationship between the pressure of the space including the working chamber and the liquid flow rate. The coefficient can be estimated.
第8の手段では、前記制御部は、推定された前記吐出側の水頭圧及び推定された前記吐出側の関係係数に基づいて、前記液体を吐出する際の前記作動室を含む空間の圧力目標値を設定し、前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記圧力目標値とすべく前記給排部を制御する。 In an eighth means, the control unit is configured to target a pressure in a space including the working chamber when discharging the liquid based on the estimated water head pressure on the discharge side and the estimated relation coefficient on the discharge side. A value is set, and the supply / discharge unit is controlled so that the pressure detected by the pressure sensor becomes the pressure target value.
ポンプ室よりも下流側の流路内に存在する液体の量が変化すると、液体の吐出側の水頭圧が変化する。また、液体供給システムの動作期間が長くなると、液体の吐出側の圧力損失、ひいては関係係数が変化する。そして、ポンプにおいて、作動室を含む空間の圧力と液体の吐出量との関係は、液体の吐出側の水頭圧及び吐出側の関係係数に応じて変化する。 When the amount of liquid existing in the flow path downstream of the pump chamber changes, the head pressure on the liquid discharge side changes. Further, when the operation period of the liquid supply system becomes longer, the pressure loss on the liquid discharge side, and thus the relationship coefficient, changes. In the pump, the relationship between the pressure in the space including the working chamber and the liquid discharge amount changes according to the head pressure on the liquid discharge side and the relationship coefficient on the discharge side.
この点、上記構成によれば、制御部により、推定された吐出側の水頭圧及び推定された吐出側の関係係数に基づいて、液体を吐出する際の作動室を含む空間の圧力目標値が設定される。そして、圧力センサにより検出される圧力を圧力目標値とすべく、制御部により給排部が制御される。したがって、液体の吐出側の水頭圧及び吐出側の関係係数が変化したとしても、液体の吐出量を正確に制御することができる。 In this regard, according to the configuration described above, the pressure target value of the space including the working chamber when the liquid is discharged is determined by the control unit based on the estimated discharge-side hydraulic head pressure and the estimated discharge-side relationship coefficient. Is set. Then, the supply / discharge unit is controlled by the control unit so that the pressure detected by the pressure sensor becomes the pressure target value. Therefore, even if the head pressure on the liquid discharge side and the relationship coefficient on the discharge side change, the liquid discharge amount can be accurately controlled.
第9の手段では、前記制御部は、前記容積変化が0となるように前記給排部を制御する際に、前記作動室の容積が縮小している場合に、前記作動室の圧力を上昇させるように前記給排部を制御し、前記作動室の容積が拡大している場合に、前記作動室の圧力を低下させるように前記給排部を制御する。 In the ninth means, the control unit increases the pressure of the working chamber when the volume of the working chamber is reduced when controlling the supply / exhaust unit so that the volume change becomes zero. The supply / exhaust unit is controlled so that the volume of the working chamber is increased, and the supply / exhaust unit is controlled to reduce the pressure of the working chamber.
上記構成によれば、容積変化が0となるように給排部を制御する際に、作動室の容積が縮小している場合に、作動室の圧力を上昇させるように給排部が制御される。また、作動室の容積が拡大している場合に、作動室の圧力を低下させるように給排部が制御される。このため、作動室の容積が変化する傾向に合わせて給排部を制御することができ、容積変化を迅速に0とすることができる。 According to the above configuration, when the supply / exhaust unit is controlled so that the volume change becomes zero, the supply / exhaust unit is controlled to increase the pressure of the working chamber when the volume of the working chamber is reduced. The Further, when the volume of the working chamber is enlarged, the supply / discharge section is controlled so as to reduce the pressure of the working chamber. For this reason, the supply / discharge section can be controlled in accordance with the tendency of the volume of the working chamber to change, and the volume change can be quickly reduced to zero.
第10の手段では、前記制御部は、前記容積変化が0となるように前記給排部を制御する際に、前記作動室の容積が縮小する速度が高いほど、前記作動室の圧力を大きく上昇させるように前記給排部を制御し、前記作動室の容積が拡大する速度が高いほど、前記作動室の圧力を大きく低下させるように前記給排部を制御する。 In the tenth means, when the control unit controls the supply / exhaust unit so that the volume change becomes zero, the pressure of the working chamber increases as the volume of the working chamber decreases. The supply / exhaust unit is controlled to be raised, and the supply / exhaust unit is controlled so that the pressure of the working chamber is greatly decreased as the volume of the working chamber increases.
上記構成によれば、容積変化が0となるように給排部を制御する際に、作動室の容積が縮小する速度が高いほど、作動室の圧力を大きく上昇させるように給排部が制御される。また、作動室の容積が拡大する速度が高いほど、作動室の圧力を大きく低下させるように給排部が制御される。このため、作動室の容積が変化する傾向と変化速度とに応じて給排部を制御することができ、容積変化をより迅速に0とすることができる。 According to the above configuration, when the supply / exhaust unit is controlled so that the volume change becomes zero, the supply / exhaust unit controls the pressure of the working chamber to be increased more as the volume of the working chamber decreases. Is done. Further, the higher the speed at which the volume of the working chamber expands, the more the supply / exhaust unit is controlled so that the pressure in the working chamber is greatly reduced. For this reason, the supply / discharge unit can be controlled in accordance with the tendency of the volume of the working chamber to change and the change speed, and the volume change can be made zero more quickly.
第11の手段では、前記制御部は、前記吐出側弁及び前記吸引側弁を閉じた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量積算値を算出し、前記圧力変化量及び前記流量積算値に基づいて、前記作動室を含む空間の現時点容積を算出し、前記液体を吐出する際に現時点で吐出可能な前記液体の最大体積を前記現時点容積に基づいて推定する。 In the eleventh means, the control unit closes the discharge side valve and the suction side valve, and controls the supply / exhaust unit to change the pressure of the space including the working chamber. A pressure change amount is calculated based on the pressure detected by the pressure sensor, a flow rate integrated value is calculated based on the flow rate detected by the flow sensor, and the operation is performed based on the pressure change amount and the flow rate integrated value. A current volume of a space including the chamber is calculated, and a maximum volume of the liquid that can be discharged at the current time when the liquid is discharged is estimated based on the current volume.
上記構成によれば、制御部により、吐出側弁及び吸引側弁を閉じた状態とされ、給排部が制御されて作動室を含む空間の圧力が変化させられる。これにより、作動室を含む空間に対して作動気体が流入出する。このとき、作動室を含む空間に対して流入出する作動気体は、吐出側弁及び吸引側弁を閉じた状態では、作動室を含む空間の圧力変化に寄与する。流入出する作動気体による作動室を含む空間の圧力変化量は、作動室を含む空間の現時点の容積によって変化する。このため、作動室を含む空間の圧力変化量と作動気体の流量積算値(すなわち流入出量)との関係は、作動室の現時点容積を反映したものとなる。したがって、作動室を含む空間の圧力変化量及び作動室に流入する作動気体の流量積算値に基づいて、作動室を含む空間の現時点容積を算出することができる。 According to the said structure, it is set as the state which closed the discharge side valve and the suction side valve by the control part, the supply / exhaust part is controlled, and the pressure of the space containing a working chamber is changed. As a result, the working gas flows into and out of the space including the working chamber. At this time, the working gas flowing into and out of the space including the working chamber contributes to a pressure change in the space including the working chamber when the discharge side valve and the suction side valve are closed. The amount of pressure change in the space including the working chamber due to the working gas flowing in and out varies depending on the current volume of the space including the working chamber. For this reason, the relationship between the pressure change amount of the space including the working chamber and the flow rate integrated value of the working gas (that is, the inflow / outflow amount) reflects the current volume of the working chamber. Therefore, the current volume of the space including the working chamber can be calculated based on the pressure change amount of the space including the working chamber and the integrated flow rate of the working gas flowing into the working chamber.
また、ポンプにおいて、作動室を含む空間の容積とポンプ室の容積との和は一定である。そして、ポンプが1回の吐出動作によって吐出可能な液体の最大体積は、現時点でポンプ室に吸引されている液体の体積、すなわちポンプ室の現時点容積によって決まる。このため、液体を吐出する際に現時点で吐出可能な液体の最大体積を、作動室を含む空間の現時点容積に基づいて推定することができる。 In the pump, the sum of the volume of the space including the working chamber and the volume of the pump chamber is constant. The maximum volume of the liquid that can be discharged by the pump by one discharge operation is determined by the volume of the liquid sucked into the pump chamber at the present time, that is, the current volume of the pump chamber. For this reason, the maximum volume of liquid that can be discharged at the time of discharging the liquid can be estimated based on the current volume of the space including the working chamber.
第12の手段では、前記制御部は、前記ポンプによる前記液体の吐出開始に際して、推定された前記最大体積が吐出を要求される前記液体の要求体積よりも小さい場合に、前記要求体積を吐出可能となるように、前記給排部を制御して前記液体を吸引させる。 In the twelfth means, the control unit can discharge the required volume when the estimated maximum volume is smaller than the required volume of the liquid required to be discharged when the liquid starts to be discharged by the pump. Then, the liquid is sucked by controlling the supply / discharge section.
ポンプが現時点で吐出可能な液体の最大体積が、吐出を要求される液体の要求体積よりも小さい場合は、現状態からの吐出動作において要求体積の液体を吐出することができない。この点、ポンプによる液体の吐出開始に際して、推定された最大体積が吐出を要求される液体の要求体積よりも小さい場合は、制御部により、要求体積を吐出可能となるように、給排部が制御されて液体が吸引させられる。したがって、現時点でポンプ室に吸引されている液体の体積が要求体積よりも小さい場合は、ポンプ室内の液体を補ってから要求体積の液体を吐出することができる。 When the maximum volume of liquid that can be discharged by the pump at present is smaller than the required volume of liquid that is required to be discharged, the required volume of liquid cannot be discharged in the discharge operation from the current state. In this regard, when starting the discharge of the liquid by the pump, if the estimated maximum volume is smaller than the required volume of the liquid that is required to be discharged, the supply / discharge unit is configured so that the required volume can be discharged by the control unit. The liquid is sucked by being controlled. Therefore, when the volume of the liquid sucked into the pump chamber at present is smaller than the required volume, the required volume of liquid can be discharged after supplementing the liquid in the pump chamber.
第13の手段では、前記制御部は、前記給排部を制御して前記変動部材に発生する張力が所定値よりも小さくなる位置まで前記変動部材を変動させたことを条件として、前記水頭圧を推定する。 In the thirteenth means, the control unit controls the supply / exhaust unit to change the hydraulic head pressure on the condition that the variable member is changed to a position where a tension generated in the variable member becomes smaller than a predetermined value. Is estimated.
変動部材の変動量が大きい場合は、変動部材に発生する張力の影響が大きくなる。そして、変動部材に発生する張力が大きい場合は、その張力の影響により液体の水頭圧を正確に推定することができないおそれがある。 When the fluctuation amount of the variable member is large, the influence of the tension generated on the variable member becomes large. And when the tension | tensile_strength which generate | occur | produces in a fluctuation | variation member is large, there exists a possibility that the hydraulic head pressure of a liquid cannot be estimated correctly by the influence of the tension | tensile_strength.
この点、上記構成によれば、制御部により、給排部が制御されて変動部材に発生する張力が所定値よりも小さくなる位置まで変動部材が変動したことを条件として、水頭圧が推定される。このため、変動部材に発生する張力の影響を小さくして、水頭圧を正確に推定することができる。 In this regard, according to the above configuration, the hydraulic head pressure is estimated on the condition that the control member controls the supply / exhaust unit and the variable member fluctuates to a position where the tension generated in the variable member becomes smaller than a predetermined value. The For this reason, the influence of the tension | tensile_strength which generate | occur | produces in a fluctuation | variation member can be made small, and a hydraulic head pressure can be estimated correctly.
ポンプ室内の液体中に気泡が含まれている場合は、第11の手段を用いたとしても、液体を吐出する際に現時点で吐出可能な液体の最大体積を正確に推定することができないおそれがある。 When bubbles are contained in the liquid in the pump chamber, even when the eleventh means is used, there is a possibility that the maximum volume of the liquid that can be discharged at this time cannot be accurately estimated when the liquid is discharged. is there.
そこで、前記制御部は、前記吐出側弁及び前記吸引側弁を閉じた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を第1圧力に変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量積算値を算出し、前記圧力変化量及び前記流量積算値に基づいて、前記作動室を含む空間の第1の現時点容積を算出し、また、前記吐出側弁及び前記吸引側弁を閉じた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を第2圧力に変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量積算値を算出し、前記圧力変化量及び前記流量積算値に基づいて、前記作動室を含む空間の第2の現時点容積を算出し、前記第1圧力、前記第2圧力、前記第1の現時点容積、及び前記第2の現時点容積に基づいて、前記第1圧力における前記ポンプ室内の気泡の体積、又は前記第2圧力における前記ポンプ室内の気泡の体積を推定するといった構成を採用することもできる。 Therefore, the control unit closes the discharge side valve and the suction side valve, and controls the supply / exhaust unit to change the pressure of the space including the working chamber to the first pressure. A pressure change amount is calculated based on the pressure detected by the pressure sensor, a flow rate integrated value is calculated based on the flow rate detected by the flow sensor, and the operation is performed based on the pressure change amount and the flow rate integrated value. A first current volume of the space including the chamber is calculated, the discharge side valve and the suction side valve are closed, and the pressure in the space including the working chamber is controlled by controlling the supply / discharge unit. When the pressure is changed, a pressure change amount is calculated based on the pressure detected by the pressure sensor, and a flow rate integrated value is calculated based on the flow rate detected by the flow rate sensor. Based on integrated flow rate A second current volume of the space including the working chamber is calculated, and the first pressure is calculated based on the first pressure, the second pressure, the first current volume, and the second current volume. It is also possible to adopt a configuration in which the volume of bubbles in the pump chamber at or the volume of bubbles in the pump chamber at the second pressure is estimated.
上記構成によれば、第11の手段における現時点容積の算出が、第1圧力と第2圧力とでそれぞれ実行される。ここで、作動室内の作動気体について、ボイルの法則が成立する。このため、第1圧力と第1の現時点容積との積が、第2圧力と第2の現時点容積との積に等しいという関係が成立する。また、第1の圧力でのポンプ室内の気泡の体積と第2の圧力でのポンプ室内の気泡の体積との差が、第1の現時点容積と第2の現時点容積との差に等しいという関係が成立する。したがって、これらの関係を用いることにより、第1圧力、第2圧力、第1の現時点容積、及び第2の現時点容積に基づいて、第1圧力におけるポンプ室内の気泡の体積、又は第2圧力におけるポンプ室内の気泡の体積を推定することができる。ひいては、液体を吐出する際に現時点で吐出可能な液体の最大体積を正確に推定することができる。 According to the above configuration, the calculation of the current volume in the eleventh means is executed at the first pressure and the second pressure, respectively. Here, Boyle's law is established for the working gas in the working chamber. For this reason, the relationship that the product of the first pressure and the first current volume is equal to the product of the second pressure and the second current volume is established. Further, the relationship that the difference between the volume of bubbles in the pump chamber at the first pressure and the volume of bubbles in the pump chamber at the second pressure is equal to the difference between the first current volume and the second current volume. Is established. Therefore, by using these relationships, the volume of bubbles in the pump chamber at the first pressure, or the second pressure, based on the first pressure, the second pressure, the first current volume, and the second current volume. The volume of bubbles in the pump chamber can be estimated. As a result, the maximum volume of the liquid that can be discharged at the time of discharging the liquid can be accurately estimated.
第14の手段は、液体容器から供給される液体が流入及び流出するポンプ室と、作動気体が供給及び排出される作動室とを変動部材により仕切り、前記変動部材の変動による前記ポンプ室の容積変化に基づいて前記液体を吸引及び吐出するポンプと、前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、前記ポンプ室へ流入する前記液体の流入通路を開閉する吸引側弁と、前記ポンプ室から流出する前記液体の流出通路を開閉する吐出側弁と、前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、前記作動室へ供給される前記作動気体の流量を検出する流量センサと、備える液体供給システムを制御する方法であって、前記吐出側弁を閉じて前記吸引側弁を開いた状態とする工程と、前記流量センサにより検出される前記流量に基づいて、前記作動室の容積変化を算出する工程と、算出される前記容積変化が0となるように前記給排部を制御する工程と、前記容積変化が0となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の吸引側の水頭圧として推定する工程と、を備えることを特徴とする。 The fourteenth means partitions the pump chamber into which the liquid supplied from the liquid container flows in and out and the working chamber into which the working gas is supplied and discharged by a variable member, and the volume of the pump chamber due to the variation of the variable member A pump that sucks and discharges the liquid based on changes, a supply / discharge portion that supplies and discharges the working gas to and from the working chamber, and a suction-side valve that opens and closes an inflow passage of the liquid flowing into the pump chamber A discharge side valve that opens and closes an outflow passage for the liquid flowing out from the pump chamber, a pressure sensor that detects a pressure in a space including the working chamber, and a flow rate of the working gas supplied to the working chamber A flow rate sensor that controls the liquid supply system, the step of closing the discharge side valve and opening the suction side valve, and the flow rate detected by the flow rate sensor. Accordingly, the step of calculating the volume change of the working chamber, the step of controlling the supply / exhaust unit so that the calculated volume change becomes zero, and the pressure sensor in a state where the volume change becomes zero. And a step of estimating the pressure detected by the above as a head pressure on the suction side of the liquid.
上記工程によれば、第1の手段と同様の作用効果を奏することができる。 According to the said process, there can exist an effect similar to a 1st means.
第15の手段は、液体容器から供給される液体が流入及び流出するポンプ室と、作動気体が供給及び排出される作動室とを変動部材により仕切り、前記変動部材の変動による前記ポンプ室の容積変化に基づいて前記液体を吸引及び吐出するポンプと、前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、前記ポンプ室へ流入する前記液体の流入通路を開閉する吸引側弁と、前記ポンプ室から流出する前記液体の流出通路を開閉する吐出側弁と、前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、前記作動室へ供給される前記作動気体の流量を検出する流量センサと、を備える液体供給システムを制御する方法であって、前記吸引側弁を閉じて前記吐出側弁を開いた状態とする工程と、前記流量センサにより検出される前記流量に基づいて、前記作動室の容積変化を算出する工程と、算出される前記容積変化が0となるように前記給排部を制御する工程と、前記容積変化が0となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の吐出側の水頭圧として推定する工程と、備えることを特徴とする。 The fifteenth means divides the pump chamber into which the liquid supplied from the liquid container flows in and out and the working chamber into which the working gas is supplied and discharged by a variable member, and the volume of the pump chamber due to the variation of the variable member A pump that sucks and discharges the liquid based on changes, a supply / discharge portion that supplies and discharges the working gas to and from the working chamber, and a suction-side valve that opens and closes an inflow passage of the liquid flowing into the pump chamber A discharge side valve that opens and closes an outflow passage for the liquid flowing out from the pump chamber, a pressure sensor that detects a pressure in a space including the working chamber, and a flow rate of the working gas supplied to the working chamber A flow rate sensor for controlling a liquid supply system, the step of closing the suction side valve and opening the discharge side valve, and the flow rate detected by the flow rate sensor Based on the step of calculating the volume change of the working chamber, the step of controlling the supply / exhaust unit so that the calculated volume change becomes zero, and the pressure sensor in a state where the volume change becomes zero And a step of estimating the pressure detected by the above as a water head pressure on the liquid discharge side.
上記工程によれば、第6の手段と同様の作用効果を奏することができる。 According to the said process, there can exist an effect similar to a 6th means.
第14の手段及び第15の手段によれば、要するに、液体容器から供給される液体が流入及び流出するポンプ室と、作動気体が供給及び排出される作動室とを変動部材により仕切り、前記変動部材の変動による前記ポンプ室の容積変化に基づいて前記液体を吸引及び吐出するポンプと、前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、前記ポンプ室へ前記液体を流入させる流入通路を開閉する吸引側弁と、前記ポンプ室から前記液体を流出させる流出通路を開閉する吐出側弁と、前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、前記作動室に対して流入出する前記作動気体の流量を検出する流量センサと、を備える液体供給システムを制御部により制御する方法であって、前記吐出側弁及び前記吸引側弁の一方である第1弁を閉じて他方である第2弁を開いた状態とする工程と、前記流量センサにより検出される前記流量に基づいて、前記作動室の容積変化を算出する工程と、算出される前記容積変化が0となるように前記給排部を制御する工程と、前記容積変化が0となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の前記第2弁側の水頭圧として推定する工程と、を備えることを特徴とするといった工程を採用することができる。 According to the fourteenth and fifteenth means, in short, the pump chamber into which the liquid supplied from the liquid container flows in and out and the working chamber into which the working gas is supplied and discharged are partitioned by the variable member, and the fluctuation A pump that sucks and discharges the liquid based on a change in volume of the pump chamber due to a change in a member, a supply / discharge portion that supplies and discharges the working gas to and from the working chamber, and the liquid flows into the pump chamber A suction-side valve that opens and closes an inflow passage, a discharge-side valve that opens and closes an outflow passage that allows the liquid to flow out of the pump chamber, a pressure sensor that detects the pressure of a space including the working chamber, and the working chamber And a flow rate sensor for detecting the flow rate of the working gas flowing in and out by the control unit, wherein the control unit controls the liquid supply system, which is one of the discharge side valve and the suction side valve. Closing the valve and opening the other second valve, calculating the volume change of the working chamber based on the flow rate detected by the flow sensor, and calculating the volume change A step of controlling the supply / exhaust unit so as to be zero, and the pressure detected by the pressure sensor in a state where the volume change is zero is estimated as a head pressure of the liquid on the second valve side A process characterized by comprising a process can be adopted.
以下、半導体製造ライン等に用いられる薬液供給システムとして具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment embodied as a chemical supply system used in a semiconductor production line or the like will be described with reference to the drawings.
図1は、薬液供給システム10(すなわち液体供給システム)を示す回路図である。同図に示すように、薬液供給システム10は、回転板48上に載置された半導体ウェハWの中心付近に、薬液(すなわち液体)としてのレジスト液Rを先端ノズル47nから供給する。レジスト液Rは、半導体ウェハWの中心付近から、遠心力で半導体ウェハWの外縁まで広げられる。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a chemical liquid supply system 10 (that is, a liquid supply system). As shown in the figure, the chemical
薬液供給システム10は、ダイアフラムポンプ13と、ポンプ駆動部59と、薬液供給系統49と、吸入配管41と、吐出配管47と、吐出側バルブ46と、流量センサ71と、圧力センサ72と、位置センサ73と、コントローラ70と、等を備えている。
The chemical
ポンプ13は、ポンプ室25と作動室26とを仕切るダイアフラム23を備えている。レジスト液Rが吸入配管41からポンプ室25へ吸引され、ポンプ室25からレジスト液Rが吐出配管47へ吐出される。作動室26に対して、操作エアが供給及び排出される。なお、図1では、ポンプ13の概略を模式的に示している。
The
ポンプ駆動部59(すなわち給排部)は、加圧された操作エア(すなわち作動気体)を供給する供給源53と、負圧を発生させる真空発生源61と、電空レギュレータ51と、等を備えている。
The pump drive unit 59 (that is, the supply / discharge unit) includes a
供給源53から供給配管52を通じて電空レギュレータ51へ操作エアが供給される。電空レギュレータ51から排気配管60を通じて真空発生源61へ操作エアが排出される。電空レギュレータ51は、電磁弁等を備えており、供給源53と真空発生源61とに接続を切り替える。そして、電空レギュレータ51からエア配管50(すなわち作動気体通路)を通じて、ポンプ13の作動室26に対して操作エアが供給及び排出される。電空レギュレータ51は、コントローラ70からの第1指令信号(例えば圧力目標値)に基づいて、操作エアの圧力を圧力目標値としての設定圧に制御する。なお、ポンプ駆動部59は、電空レギュレータ51を備えるものに限らず、作動気体の圧力を制御するその他の回路であってもよい。
Operation air is supplied from the
薬液供給系統49は、レジスト液Rを貯留するレジストボトル42と、吸引側バルブ40と、加圧された操作エアを供給する供給源44と、圧力調整弁45と、切換弁43と、等を備えている。
The chemical
レジストボトル42(すなわち液体容器)は、吸入配管41(すなわち流入通路)によりフィルタ41aを介して吸引側バルブ40に接続されている。レジストボトル42は、ポンプ室25よりも上にあっても、下にあってもよい。フィルタ41aは、レジスト液Rに含まれる微小粒子等の不純物を取り除く。吸引側バルブ40(吸引側弁)は吸入配管41を開閉する。供給源44から操作エアが、圧力調整弁45と切換弁43とを介して吸引側バルブ40へ供給される。圧力調整弁45は、供給源44から供給された操作エアの圧力を、吸引側バルブ40を操作するための圧力に調整する。切換弁43は、電磁ソレノイドを有する電磁切換部43aにより、流路の接続状態を切り替える電磁弁である。切換弁43は、コントローラ70からの第2指令信号(例えばオン指令又はオフ指令)に基づいて、吸引側バルブ40への操作エアの供給と大気開放とを相互に切り替える。そして、吸引側バルブ40が開かれることで、吸入配管41を通じてレジスト液Rがポンプ13のポンプ室25へ流入する。
The resist bottle 42 (that is, the liquid container) is connected to the
ポンプ13のポンプ室25は、吐出配管47(すなわち流出通路)により吐出側バルブ46を介して先端ノズル47nに接続されている。吐出側バルブ46(吐出側弁)は、上記吸引側バルブ40と同様の構成を備えている。吐出側バルブ46は、コントローラ70からの第3指令信号(例えばオン指令又はオフ指令)に基づいて、開状態と閉状態とに相互に切り替えられる。そして、吐出側バルブ46が開かれることで、ポンプ13のポンプ室25から吐出配管47を通じてレジスト液Rが流出する。すなわち、吐出配管47を通じて先端ノズル47nへレジスト液Rが供給される。
The
流量センサ71は、エア配管50を流通する操作エアの流量、すなわちポンプ13の作動室26に対して流入出する操作エアの流量を検出する。
The
圧力センサ72は、エア配管50内の操作エアの圧力、すなわち作動室26及びエア配管50を含む空間の圧力を検出する。詳しくは、圧力センサ72は、エア配管50においてポンプ13と流量センサ71との間に設定された圧力検出点72pの圧力を検出する。
The
位置センサ73は、ダイアフラム23の位置を検出する。詳しくは、位置センサ73は、ダイアフラム23が中立位置よりもポンプ室25側(すなわち吐出側)へ変動している場合にオフとなる。そして、位置センサ73は、ダイアフラム23が中立位置にある場合及び、中立位置よりも作動室26側(すなわち吸引側)へ変動している場合にオンとなる。中立位置は、ダイアフラム23の変動によりダイアフラム23に発生する張力が、所定値よりも小さくなる(例えば張力が0となる)位置、すなわちダイアフラムに発生する張力を無視することのできる位置である。
The
コントローラ70(すなわち制御部)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る。コントローラ70は、ポンプ13によるレジスト液Rの吸引及び吐出の状態等を制御する。コントローラ70には、本システム全体を統括して管理する図示しない管理コンピュータから入力信号(例えば吸引指令信号又は吐出指令信号)が入力される。コントローラ70には、流量センサ71による流量検出信号、圧力センサ72による圧力検出信号、及び位置センサ73による位置検出信号が入力される。そして、コントローラ70は、入力される信号に基づいて、吸引側バルブ40と吐出側バルブ46との開閉状態、及び電空レギュレータ51(すなわちポンプ駆動部59)の状態を制御する。本実施形態では、コントローラ70は、レジスト液Rの吸引側の水頭圧及び関係係数、レジスト液Rの吐出可能量、並びにレジスト液Rの吐出側の水頭圧及び関係係数を推定する。
The controller 70 (that is, the control unit) is an electronic control device mainly composed of a microcomputer including a CPU and various memories. The
図2は、ダイアフラムポンプ13を示す断面図である。同図に示すように、ポンプ13は、一対のポンプハウジング21,22を有している。各ポンプハウジング21,22には、それぞれ対向する面の中央に断面円形状の凹部21a,22aが形成されている。ダイアフラム23は、フッ素樹脂等からなる可撓性膜により、円形状に形成されている。ダイアフラム23の外縁部は、ポンプハウジング21とポンプハウジング22とにより挟持されている。ポンプハウジング21,22は、複数のネジ24により相互に固定されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the
ダイアフラム23は、ポンプハウジング21,22の内部において両凹部21a,22aにより形成される空間を仕切っている。ダイアフラム23によって仕切られたポンプハウジング21側(図2においてダイアフラム23の左側)の空間は、上記ポンプ室25を構成している。ダイアフラム23によって仕切られたポンプハウジング22側(図2においてダイアフラム23の右側)の空間は、上記作動室26を構成している。ポンプ室25は、レジスト液Rで満たされる空間である。作動室26は、ダイアフラム23を変形(すなわち変動)させる操作エアで満たされる空間である。
ポンプハウジング21には、ポンプ室25に連通する吸入通路21b(すなわち流入通路)と、吐出通路21c(すなわち流出通路)とが形成されている。吸入通路21bは、上記吸入配管41に接続されている。吐出通路21cは、上記吐出配管47に接続されている。ポンプハウジング22には、作動室26に連通する給排通路22bが形成されている。給排通路22bは、上記エア配管50に接続されている。
In the
図3は、薬液供給システム10の基本的な作動態様を示すタイムチャートである。薬液供給システム10は、ポンプ13の吐出と吸引とを含むサイクルを繰り返すことによって作動する。薬液供給システム10の作動は、上記コントローラ70によって制御される。
FIG. 3 is a time chart showing a basic operation mode of the chemical
同図に示すように、時刻t1よりも以前では、吸引側バルブ40が開かれており、吐出側バルブ46が閉じられている。作動室26の圧力は、設定圧の負圧となっている。この状態では、ポンプ室25は最大まで拡張しており、作動室26は最小まで縮小している。
As shown in the figure, before the time t1, the
時刻t1では、吐出側バルブ46を閉としたままの状態において、吸引側バルブ40も閉状態とする。吸引側バルブ40を閉状態とした後に、電空レギュレータ51の設定圧を正圧に切り替える。その結果、電空レギュレータ51により、作動室26の圧力が設定された正圧に迅速に制御される。この状態では、吸引側バルブ40及び吐出側バルブ46の双方が閉状態なので、ポンプ室25は、ダイアフラム23を介して作動室26側から設定圧の正圧が印加された状態(詳しくは静止状態)となっている。
At time t1, the
ここで、上記圧力検出点72pの圧力(すなわち作動室26の圧力)は、圧力センサ72によってリアルタイムで検出されている。作動室26に対して流入出する操作エアの流量は、流量センサ71によってリアルタイムで検出されている。そして、流量センサ71により検出される流量が所定値よりも少なくなる(例えば流量が0となる)時刻t2まで、上記の状態が維持される。なお、圧力センサ72により検出される圧力の変動が所定値よりも小さくなる(例えば圧力の変動が0となる)時刻を、時刻t2としてもよい。
Here, the pressure at the
時刻t2では、吐出側バルブ46を開状態とする。これにより、吐出側バルブ46を介してポンプ室25からレジスト液Rの吐出が可能となる。このため、操作エアによる作動室26側からポンプ室25側へのダイアフラム23の押圧に応じて、ポンプ室25からレジスト液Rの吐出が開始される。この状態を、作動室26を最大まで拡張させ、ポンプ室25を最小まで縮小させることのできる期間、すなわち時刻t2〜t3までの期間維持する。これにより、ポンプ13からのレジスト液Rの吐出が終了する。
At time t2, the
時刻t3では、吐出側バルブ46を閉状態とする。時刻t3から所定期間後の時刻t4では、吸引側バルブ40を開状態とする。
At time t3, the
時刻t4〜t5では、操作エアの設定圧を急激に変化させるのではなく、所定の変化速度で正圧から負圧に徐々に変化させる。これにより、ポンプ室25の圧力が急低下することによる発泡現象を抑制することができる。そして、操作エアの設定圧の低下(例えば負圧化)に伴って、ポンプ室25側から作動室26側へダイアフラム23が吸引される。この状態を、ポンプ室25を最大まで拡張させ、作動室26を最小まで縮小させることのできる期間、すなわち時刻t5〜t6までの期間維持する。これにより、ポンプ13へのレジスト液Rの吸引が終了する。その後、時刻t6において、時刻t1と同様の制御を実行する。
From time t4 to t5, the set pressure of the operating air is not changed suddenly but gradually changed from positive pressure to negative pressure at a predetermined change rate. Thereby, the foaming phenomenon by the pressure of the
(吸引側の水頭圧推定)
図4は、吸引側(吸引側弁側、第2弁側)の水頭圧を推定する処理を示すフローチャートである。この一連の処理は、コントローラ70によって実行される。
(Suction side water head pressure estimation)
FIG. 4 is a flowchart showing a process for estimating the hydraulic head pressure on the suction side (suction side valve side, second valve side). This series of processing is executed by the
まず、吐出側バルブ46(第1弁に相当)及び吸引側バルブ40(第2弁に相当)を閉じさせる(S11,S12)。すなわち、両バルブ46,40を一端閉じた状態とする。
First, the discharge side valve 46 (corresponding to the first valve) and the suction side valve 40 (corresponding to the second valve) are closed (S11, S12). That is, both the
続いて、ダイアフラム23を上記中立位置へ移動させる(S13)。中立位置は、ダイアフラム23の変動によりダイアフラム23に発生する張力が、所定値よりも小さくなる(例えば張力が0となる)位置である。この処理の詳細については後述する。
Subsequently, the
続いて、前回行われた処理における設定圧を読み込む(S14)。詳しくは、コントローラ70による前回の吸引側の水頭圧を推定する処理において、電空レギュレータ51へ出力された設定圧を読み込む。
Subsequently, the set pressure in the process performed last time is read (S14). Specifically, in the process of estimating the water head pressure on the previous suction side by the
続いて、S14で読み込んだ設定圧を電空レギュレータ51へ出力する(S15)。これにより、電空レギュレータ51は、作動室26の圧力を設定圧に制御する処理を開始する。そして、吸引側バルブ40を開かせる(S16)。すなわち、前回の処理において作動室26の圧力を設定圧に制御していた状態から、水頭圧を推定する処理を開始する。なお、前回行われた処理における設定圧を取得できない場合は、水頭圧を推定する処理を所定の初期設定圧から開始する。
Subsequently, the set pressure read in S14 is output to the electropneumatic regulator 51 (S15). Thereby, the
続いて、作動室26の圧力を圧力センサ72により検出させ(S17)、作動室26に対して流入出する作動エアの流量を流量センサ71により検出させる(S18)。
Subsequently, the pressure of the working
続いて、吸引側バルブ40を閉じさせる(S19)。そして、検出された圧力及び検出された流量に基づいて、作動室26の容積変化を算出する(S20)。この処理の詳細については後述する。
Subsequently, the
続いて、算出された容積変化が0であるか否か判定する(S21)。詳しくは、算出された容積変化が判定値よりも小さいか否か判定する。判定値は、作動室26の容積変化が実質的に0である、又は略0であることを判定することのできる値、例えば0よりも若干大きい値に設定されている。
Subsequently, it is determined whether or not the calculated volume change is 0 (S21). Specifically, it is determined whether the calculated volume change is smaller than a determination value. The determination value is set to a value by which it can be determined that the volume change of the working
S21の判定において、算出された容積変化が0でないと判定した場合(S21:NO)、ダイアフラム23を上記中立位置へ移動させる(S22)。そして、設定圧を変更する(S23)。詳しくは、算出された容積変化に応じて、容積変化を0に迅速に近付けることのできる設定圧に変更する。例えば、作動室26の容積が縮小している場合は設定圧を上昇させ、作動室26の容積が拡大している場合は設定圧を低下させる。さらに、作動室26の容積が縮小する速度が高いほど、設定圧を大きく上昇させる。作動室26の容積が拡大する速度が高いほど、設定圧を大きく低下させる。その後、S15の処理から再度実行する。
If it is determined in S21 that the calculated volume change is not 0 (S21: NO), the
一方、S21の判定において、算出された容積変化が0であると判定した場合(S21:YES)、吸引側の水頭圧を推定する(S24)。詳しくは、作動室26の容積変化が0となった状態における作動室26の設定圧、すなわち作動室26の容積変化が0となった状態で圧力センサ72により検出された圧力を、吸引側の水頭圧として推定する。その後、この一連の処理を終了する(END)。なお、この一連の処理が、液体供給システムの制御方法に相当する。
On the other hand, if it is determined in S21 that the calculated volume change is 0 (S21: YES), the suction-side hydraulic head pressure is estimated (S24). Specifically, the set pressure of the working
(ダイアフラムの中立位置への移動)
図5は、ダイアフラム23を中立位置へ移動させる処理(図4のS13)を示すフローチャートである。この一連の処理は、コントローラ70によって実行される。
(Move to neutral position of diaphragm)
FIG. 5 is a flowchart showing the process of moving the
まず、作動室26の設定圧を変更する(S130)。詳しくは、ダイアフラム23を中立位置よりもポンプ室25側へ迅速に変動させることのできる所定圧力に、設定圧を変更する。そして、変更された設定圧を電空レギュレータ51へ出力する(S131)。これにより、電空レギュレータ51は、作動室26の圧力を設定圧に制御する。
First, the set pressure of the working
続いて、吐出側バルブ46を開かせる(S132)。なお、吸引側バルブ40は、図4のS12の処理において閉じられている。
Subsequently, the
続いて、位置センサ73がオフとなったか否か判定する(S133)。すなわち、ダイアフラム23が中立位置よりもポンプ室25側へ移動したか否か判定する。この判定において、位置センサ73がオフとなっていないと判定した場合(S133:NO)、S133の判定を繰り返し行って待機する。
Subsequently, it is determined whether or not the
一方、S133の判定において、位置センサ73がオフとなったと判定した場合(S133:YES)、吐出側バルブ46を閉じさせ(S134)、作動室26の設定圧を変更する(S135)。詳しくは、ダイアフラム23を中立位置に適切な速度で移動させることのできる所定圧力に、設定圧を変更する。この所定圧力は、ダイアフラム23を中立位置に確実に移動させることができ、且つダイアフラム23が中立位置よりも作動室26側へ大きく変動することのない圧力に設定されている。そして、変更された設定圧を電空レギュレータ51へ出力する(S136)。これにより、電空レギュレータ51は、作動室26の圧力を設定圧に制御する。
On the other hand, if it is determined in S133 that the
続いて、吸引側バルブ40を開かせる(S137)。
Subsequently, the
続いて、位置センサ73がオンとなったか否か判定する(S138)。すなわち、ダイアフラム23が中立位置へ移動したか否か判定する。この判定において、位置センサ73がオンとなっていないと判定した場合(S138:NO)、S138の判定を繰り返し行って待機する。
Subsequently, it is determined whether or not the
一方、S138の判定において、位置センサ73がオンとなったと判定した場合(S138:YES)、吸引側バルブ40を閉じさせる(S139)。これにより、ダイアフラム23は中立位置で静止する。その後、図4のS13以降の処理へ戻る(RET)。
On the other hand, if it is determined in S138 that the
(作動室の容積変化算出)
図6は、操作エアの圧力と流量とに基づいてポンプ13の作動室容積を計算する計算式である。この計算式は、図4のS20の処理で用いられる。図6中の式F1〜F4は、作動室26の圧力と容積の双方が変化する状態において、操作エアの圧縮性を考慮し、作動室26へ供給される操作エアの圧力と流量とを使用して作動室26の容積変化を計算するための計算式である。
(Calculation of volume change of working chamber)
FIG. 6 is a calculation formula for calculating the working chamber volume of the
式F1は、今回(n+1)における作動室26の容積を算出する計算式である。式F1は、前回(n)の作動室26の容積V(n)に、所定のサンプリング時間Δtにおける作動室26の容積変化Qv(n+1)・Δtを加算して、今回(n+1)の作動室の容積V(n+1)を算出する計算式である。すなわち、容積V(n+1)は、初期容積V(0)に所定のサンプリング時間Δt毎の作動室26の容積変化Qv(k)・Δtを加算して算出される。初期容積V(0)は、吐出過程や吸引過程の開始時における作動室26の容積の初期値である。例えば、ダイアフラム23が吐出側端部まで移動した状態や、ダイアフラム23が中立位置にある状態、ダイアフラム23が吸引側端部まで移動した状態での初期容積V(0)は既知の値である。そして、V(n+1)からV(n)を減算することにより、時間Δtにおける容積変化ΔVを算出することができる。なお、容積変化ΔVは、時間Δtにおけるレジスト液Rの吐出量と等しくなる。これは、ポンプ室25の容積変化は、作動室26の容積変化ΔVと符号が逆で大きさが等しいことによる。
Formula F1 is a calculation formula for calculating the volume of the working
式F2は、作動室26の今回の検出圧力P(n+1)における単位時間当たりの容積変化Qv(n+1)を、基準圧力P0における流量QM(n+1)から算出する計算式である。検出圧力P(n+1)は、圧力センサ72によって検出された作動室26の圧力である。ここで、単位時間当たりの容積変化は流量を意味する。これにより、基準圧力P0を想定して検出された流量を、圧力P(n+1)での流量に換算して利用することができる。そして、式F2により算出される容積変化Qv(n+1)を、式F1に代入する。
Formula F2 is a calculation formula for calculating the volume change Qv (n + 1) per unit time at the current detected pressure P (n + 1) of the working
式F3は、検出流量QA(n+1)を使用して基準圧力P0における流量QM(n+1)を算出するための計算式である。検出流量QA(n+1)は、流量センサ71によって検出された操作エアの流量である。基準圧力P0における流量QM(n+1)は、検出流量QA(n+1)から圧力変化分流量QP(n+1)を減算して算出される。圧力変化分流量QP(n+1)は作動室26の圧力変化に寄与し、容積変化には寄与しない流量である。圧力変化分流量QP(n+1)は、圧縮流量とも呼ばれる。そして、式F3により算出される基準圧力P0における流量QM(n+1)を、式F2に代入する。
Formula F3 is a calculation formula for calculating the flow rate QM (n + 1) at the reference pressure P0 using the detected flow rate QA (n + 1). The detected flow rate QA (n + 1) is the flow rate of the operation air detected by the
式F4は、圧力変化分流量QP(n+1)を算出するための計算式である。圧力変化分流量QP(n+1)は、操作エアの流量のうち作動室26の圧力変化にのみ寄与する流量である。圧力変化分流量QP(n+1)は、作動室26の圧力が上昇中には正の値となり、作動室26の圧力が下降中には負の値となる。圧力変化(P(n+1)−P(n))は、圧力センサ72による検出圧力のサンプリング時間Δtでの変化である。圧力変化(P(n+1)−P(n))は、実測値をそのまま利用しても良いし、あるいはたとえば一定の時間幅で平均化された値を使用するようにしてもよい。圧力変化分流量QP(n+1)の算出値は、その時の作動室26の容積V(n)とエア配管50の容積との合計である操作室容積Vに依存する値である。このため、圧力変化分流量QP(n+1)を算出する時の操作室容積Vが重要な意味を有する。例えば、ダイアフラム23が吐出側端部まで移動した状態や、ダイアフラム23が中立位置にある状態、ダイアフラム23が吸引側端部まで移動した状態での操作室容積Vは既知の値である。そして、式F4により算出される圧力変化分流量QP(n+1)を、式F3に代入する。以上により、式F1を用いることで、時間Δtにおける容積変化ΔVを算出することができる。
Formula F4 is a calculation formula for calculating the flow rate QP (n + 1) corresponding to the pressure change. The pressure change flow rate QP (n + 1) is a flow rate that contributes only to the pressure change of the working
(吸引側の関係係数推定)
図7は、吸引側(吸引側弁側、第2弁側)の関係係数を推定する処理を示すフローチャートである。この一連の処理は、コントローラ70によって実行される。
(Suction-side relationship coefficient estimation)
FIG. 7 is a flowchart showing a process of estimating a relation coefficient on the suction side (suction side valve side, second valve side). This series of processing is executed by the
S25,S26の処理は、図4のS11,S12の処理と同一である。 The processes of S25 and S26 are the same as the processes of S11 and S12 of FIG.
続いて、ダイアフラム23を上記中立位置へ移動させる(S27)。
Subsequently, the
続いて、作動室26の設定圧を変更する(S28)。詳しくは、ダイアフラム23をポンプ室25側から作動室26側へ適切な速度で変動させることのできる所定圧力に、設定圧を変更する。この所定圧力は、ダイアフラム23をポンプ室25側から作動室26側へ確実に移動させることができ、且つダイアフラム23を所定速度よりも低い速度で変動させることのできる圧力に設定されている。
Subsequently, the set pressure of the working
続いて、S28で変更した設定圧を電空レギュレータ51へ出力する(S29)。これにより、電空レギュレータ51は、作動室26の圧力を設定圧に制御する処理を開始する。そして、吸引側バルブ40を開かせる(S30)。
Subsequently, the set pressure changed in S28 is output to the electropneumatic regulator 51 (S29). Thereby, the
S31,S32の処理は、図4のS17,S18の処理と同一である。 The processes of S31 and S32 are the same as the processes of S17 and S18 of FIG.
続いて、吸引側バルブ40を閉じさせる(S33)。そして、作動室26の容積変化速度を算出する(S34)。作動室26の容積変化速度は、図6の式F2により、作動室26の今回の検出圧力P(n+1)における単位時間当たりの容積変化Qv(n+1)として算出する。
Subsequently, the
続いて、複数点で作動室26の圧力及び操作エアの流量が検出されたか否か判定する(S35)。詳しくは、ダイアフラム23を所定位置まで移動させる際の複数位置、又はダイアフラム23が変動する際の複数時点で、作動室26の圧力及び操作エアの流量が検出されたか否か判定する。複数点は、最低2点でよく、数が増えるほど関係係数推定の精度が向上する。
Subsequently, it is determined whether or not the pressure in the working
S35の判定において、複数点で作動室26の圧力及び操作エアの流量が検出されていないと判定した場合(S35:NO)、ダイアフラム23を上記中立位置へ移動させる(S36)。そして、作動室26の設定圧を変更する(S37)。S28で変更した設定圧から、さらに設定圧を変更する。すなわち、設定圧を変更して、作動室26の圧力及び操作エアの流量を変化させる。その後、S29の処理から再度実行する。
In the determination of S35, when it is determined that the pressure in the working
一方、S35の判定において、複数点で作動室26の圧力及び操作エアの流量が検出されたと判定した場合(S35:YES)、吸引側の関係係数を推定する(S38)。詳しくは、例えばサンプリング時間Δtの時間間隔をおいた2点で作動室26の圧力及び操作エアの流量を検出した場合、以下の式により吸引側の関係係数を算出する。R(n+1)={Qv(n+1)−Qv(n)}/{P(n+1)−P(n)}。ここで、R(n+1)は今回の関係係数(すなわち圧力損失を反映する係数)であり、P(n)は第1点での検出圧力、P(n+1)は第2点での検出圧力、Qv(n)は第1点での作動室26の容積変化速度、Qv(n+1)は第2点での作動室26の容積変化速度である。なお、2点よりも多くの点で作動室26の圧力及び操作エアの流量を検出した場合は、検出圧力と容積変化速度との関係を表す近似直線を算出し、その近似直線の傾きから関係係数R(n+1)を算出する。
On the other hand, in the determination of S35, when it is determined that the pressure of the working
続いて、推定した吸引側の関係係数に基づいて、フィルタ41aが劣化したか否か判定する(S39)。詳しくは、算出した関係係数R(n+1)が判定値よりも小さい場合に、フィルタ41aが劣化したと判定する。判定値は、フィルタ41aの特性に応じて設定されている。 Subsequently, it is determined whether or not the filter 41a has deteriorated based on the estimated relationship coefficient on the suction side (S39). Specifically, when the calculated relationship coefficient R (n + 1) is smaller than the determination value, it is determined that the filter 41a has deteriorated. The determination value is set according to the characteristics of the filter 41a.
S39の判定において、フィルタ41aが劣化していないと判定した場合(S39:NO)、この一連の処理を終了する(END)。一方、S39の判定において、フィルタ41aが劣化したと判定した場合(S39:YES)、ユーザにフィルタ41aが劣化したことを報知する(S40)。詳しくは、フィルタ41aの交換を促す警告灯を点灯したり、フィルタ41aの劣化度合(例えば関係係数R(n+1))を表示したりする。その後、この一連の処理を終了する(END)。 In the determination of S39, when it is determined that the filter 41a has not deteriorated (S39: NO), this series of processing ends (END). On the other hand, if it is determined in S39 that the filter 41a has deteriorated (S39: YES), the user is notified that the filter 41a has deteriorated (S40). Specifically, a warning lamp that prompts replacement of the filter 41a is turned on, or the degree of deterioration of the filter 41a (for example, the relation coefficient R (n + 1)) is displayed. Thereafter, this series of processing ends (END).
薬液供給システム10において、レジスト液Rの使用に伴いレジストボトル42内のレジスト液Rの量が変化すると、レジスト液Rの吸引側の水頭圧が変化する。また、薬液供給システムの動作期間が長くなると、フィルタ41aの劣化等によりレジスト液Rの吸引側の圧力損失、ひいては関係係数が変化する。そして、ポンプ13において、作動室26及びエア配管50を含む空間(すなわち操作室)の圧力とレジスト液Rの吸引量との関係は、レジスト液Rの吸引側の水頭圧及び吸引側の関係係数に応じて変化する。
In the chemical
そこで、コントローラ70は、推定された吸引側の水頭圧及び推定された吸引側の関係係数に基づいて、レジスト液Rを吸引する際の設定圧(すなわち作動室26及びエア配管50を含む空間の圧力目標値)を変更する。そして、コントローラ70は、圧力センサ72により検出される圧力を設定圧とすべく、電空レギュレータ51(すなわちポンプ駆動部59)を制御する。例えば、レジスト液Rの吸引側の水頭圧が低下するほど、ポンプ13の吸引時の設定圧を低下させる(すなわち負圧を大きくする)。レジスト液Rの吸引側の関係係数が小さくなるほど、ポンプ13の吸引時の設定圧を低下させる。詳しくは、要求流量=R(n+1)×(水頭圧−設定圧)の関係を満たす(設定圧は負の値)。このため、設定圧=水頭圧−要求流量/R(n+1)、に変更する。
Therefore, the
(吐出可能量推定)
図8は、吐出可能量を推定する処理を示すフローチャートである。この一連の処理は、コントローラ70によって実行される。
(Estimated discharge capacity)
FIG. 8 is a flowchart showing a process for estimating the dischargeable amount. This series of processing is executed by the
S41,S42の処理は、図4のS11,S12の処理と同一である。 The processing of S41 and S42 is the same as the processing of S11 and S12 in FIG.
続いて、作動室26の設定圧を変更する(S43)。詳しくは、吐出側バルブ46及び吸引側バルブ40が閉じられた状態、すなわちダイアフラム23が変動しない状態において、作動室26の圧力変化に伴う操作エアの流量変化を精度よく検出することのできる圧力に設定圧を変更する。例えば、設定圧を大気圧から所定圧に上昇させる。
Subsequently, the set pressure of the working
S44〜S46の処理は、図4のS15,S17,S18の処理と同一である。 The processing of S44 to S46 is the same as the processing of S15, S17, and S18 of FIG.
続いて、操作室の容積を算出する(S47)。詳しくは、図6の式F4を変形して、図6の式F5を導く。ここで、ダイアフラム23が変動しない状態であるため、その時の検出流量QA(n+1)は圧力変化分流量QP(n+1)に等しいとみなすことができる。Vはその時の作動室26の容積V(n)とエア配管50の容積との合計である操作室容積、QA(n+1)は今回の検出流量、P0は基準圧力、ΔP(n+1)は圧力変化(P(n+1)−P(n))、Δtは所定のサンプリング時間である。なお、検出流量QA(n+1)と時間Δtとの積は、流量の積算値に相当する。
Subsequently, the volume of the operation room is calculated (S47). Specifically, Formula F4 in FIG. 6 is modified to derive Formula F5 in FIG. Here, since the
続いて、算出した操作室容積Vに基づいて吐出可能量を推定する(S48)。詳しくは、ポンプ室25の容積と操作室容積Vとの合計から、操作室容積Vを減算することにより、ポンプ室25の容積(すなわち吐出可能量)を算出する。ここで、ポンプ室25の容積と操作室容積Vとの合計は、ポンプ13の設計により決まる既知の値である。なお、吐出可能量は、現時点(すなわち現在の状態)でポンプ13により吐出可能なレジスト液Rの最大体積である。その後、この一連の処理を終了する(END)。
Subsequently, the dischargeable amount is estimated based on the calculated operation chamber volume V (S48). Specifically, the volume (that is, the dischargeable amount) of the
ここで、ポンプ13の現時点での吐出可能量が、吐出を要求されるレジスト液Rの要求量(すなわち要求体積)よりも小さい場合は、現状態からの吐出動作において要求量のレジスト液Rを吐出することができない。したがって、コントローラ70は、ポンプ13によるレジスト液Rの吐出開始に際して、推定された吐出可能量がレジスト液Rの要求量よりも小さい場合に、要求量を吐出可能となるように、電空レギュレータ51を制御してレジスト液Rを吸引させる。例えば、ポンプ室25の体積、すなわち吐出可能量が要求量と等しくなるまで、又は吐出可能量が要求量よりも大きくなるまで、ポンプ13によりレジスト液Rを吸引させる。
Here, if the current dischargeable amount of the
(気泡体積と吐出可能量推定)
ポンプ室25内のレジスト液R中に気泡が含まれている場合は、上記の(吐出可能量推定)を実行したとしても、レジスト液Rを吐出する際に現時点で吐出可能なレジスト液Rの最大体積を正確に推定することができないおそれがある。
(Bubble volume and dischargeable volume estimation)
If bubbles are contained in the resist solution R in the
図10は、レジスト液R中に気泡が含まれている場合に、気泡の体積がポンプ室25内の圧力、すなわち作動室26内の圧力により変化する状態を示している。同図に示すように、レジスト液R内の気泡の体積は、作動室26内の圧力が高いほど小さくなる。
FIG. 10 shows a state in which when the resist solution R contains bubbles, the volume of the bubbles changes depending on the pressure in the
図11は、圧力P1(第1圧力に相当)におけるレジスト液Rの体積である吐出液体積VL1と、気泡体積Vk1と、作動室26の容積である操作室容積Vs1との関係を上段に示している。また、図11は、圧力P2(第2圧力に相当)における吐出液体積VL2と、気泡体積Vk2と、操作室容積Vs2との関係を下段に示している。
FIG. 11 shows the relationship between the discharge liquid volume VL1, which is the volume of the resist liquid R at the pressure P1 (corresponding to the first pressure), the bubble volume Vk1, and the operation chamber volume Vs1, which is the volume of the working
ここで、作動室26内の操作エアについて、ボイルの法則が成立する。このため、圧力P1と操作室容積Vs1との積が、圧力P2と操作室容積Vs2との積に等しいという関係が成立する。すなわち、P1・Vk1=P2・Vk2が成立する。また、圧力P1でのポンプ室25内の気泡体積Vk1と圧力P2でのポンプ室25内の気泡体積Vk2との差が、圧力P1での操作室容積Vs1と圧力P2での操作室容積Vs2との差(差の絶対値)に等しいという関係が成立する。すなわち、Vk1−Vk2=Vs2−Vs1が成立する。これらの関係を整理すると、Vk1={P2/(P2−P1)}・(Vs2−Vs1)という関係式を導出することができる。したがって、圧力P1、圧力P2、操作室容積Vs1、及び操作室容積Vs2に基づいて、圧力P1におけるポンプ室25内の気泡体積Vk1を推定することができる。同様にして、圧力P1、圧力P2、操作室容積Vs1、及び操作室容積Vs2に基づいて、圧力P2におけるポンプ室25内の気泡体積Vk2を推定することもできる。ひいては、レジスト液Rを吐出する際に現時点で吐出可能なレジスト液Rの最大体積を正確に推定することができる。
Here, Boyle's law is established for the operation air in the working
図12は、気泡体積と吐出可能量推定の処理を示すフローチャートである。この一連の処理は、コントローラ70によって実行される。図8と同一の処理については、図8と同一のステップ番号を付ことで説明を省略する。すなちわ、図12では、図8から以下の点を変更している。S43Aにおいて、1回目に設定圧を圧力P1に変更し、2回目に設定圧を圧力P2に変更する。S47の後に、操作室の容積算出を2回以上実行したか(第1の現時点容積及び第2の現時点容積を算出したか)否か判定する(S47A)。この判定において、操作室の容積算出を2回以上実行していないと判定した場合(S47A:NO)、S43Aの処理から再度実行する。一方、操作室の容積算出を2回以上実行したと判定した場合(S47A:YES)、上記の関係式に基づいて例えば気泡体積Vk2を算出する。続いて、図8のS48と同様に算出した吐出可能なレジスト液Rの最大体積から気泡体積Vk2を引いて、圧力P2における気泡を除いた吐出可能なレジスト液Rの最大体積を算出する(S48A)。したがって、レジスト液Rを吐出する際に、現時点で実際に吐出可能なレジスト液Rの最大体積(吐出可能な液体としてのレジスト液Rの最大体積)を正確に推定することができる。
FIG. 12 is a flowchart illustrating a process of estimating the bubble volume and the dischargeable amount. This series of processing is executed by the
(吐出側の水頭圧推定)
図4において、コントローラ70は、S16の処理に代えて吐出側バルブ46を開かせ、S19の処理に代えて吐出側バルブ46を閉じさせる。その他の処理は図4と同一の処理を行うことにより、S24において吐出側(吐出側弁側、第2弁側)の水頭圧を推定する。なお、この一連の処理が、液体供給システムの制御方法に相当する。
(Estimation of water head pressure on the discharge side)
In FIG. 4, the
(吐出側の関係係数推定)
図7において、コントローラ70は、S30の処理に代えて吐出側バルブ46を開かせ、S33の処理に代えて吐出側バルブ46を閉じさせる。その他の処理は、図7のS25〜S29,S31,S32、及びS34〜38と同一の処理を行うことにより、S38において吐出側(吐出側弁側、第2弁側)の関係係数を推定する。
(Estimation of relationship coefficient on the discharge side)
In FIG. 7, the
薬液供給システム10において、ポンプ室25よりも下流側の吐出配管47内に存在するレジスト液Rの量が変化すると、レジスト液Rの吐出側の水頭圧が変化する。また、薬液供給システム10の動作期間が長くなると、レジスト液Rの吐出側の圧力損失、ひいては関係係数が変化する。そして、ポンプ13において、作動室26及びエア配管50を含む空間(すなわち操作室)の圧力とレジスト液Rの吐出量との関係は、レジスト液Rの吐出側の水頭圧及び吐出側の関係係数に応じて変化する。
In the chemical
そこで、コントローラ70は、推定された吐出側の水頭圧及び推定された吐出側の関係係数に基づいて、レジスト液Rを吐出する際の設定圧を変更する。そして、コントローラ70は、圧力センサ72により検出される圧力を設定圧とすべく、電空レギュレータ51を制御する。例えば、レジスト液Rの吐出側の水頭圧が上昇するほど、ポンプ13の吐出時の設定圧を上昇させる。レジスト液Rの吐出側の関係係数が小さくなるほど、ポンプ13の吐出時の設定圧を上昇させる。詳しくは、要求流量=R(n+1)×(設定圧−水頭圧)の関係を満たす。このため、設定圧=要求流量/R(n+1)+水頭圧、に変更する。
Therefore, the
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。 The embodiment described in detail above has the following advantages.
・コントローラ70により、上記電空レギュレータ51、上記吸引側バルブ40、及び上記吐出側バルブ46が制御される。詳しくは、コントローラ70により、吐出側バルブ46を閉じて吸引側バルブ40を開いた状態とされるため、吸入配管41からレジスト液Rがポンプ室25へと流入する。そして、ポンプ室25内のレジスト液Rによりダイアフラム23が変動させられ、作動室26の容積が変化させられる。このとき、流量センサ71により検出される流量に基づいて、作動室26の容積変化が算出される。
The
さらに、コントローラ70により作動室26の容積変化が0となるように電空レギュレータ51が制御され、電空レギュレータ51により作動室26に対して操作エアが供給及び排出される。これにより、作動室26の容積変化が迅速に0とされる。吐出側バルブ46を閉じて吸引側バルブ40を開いた状態、且つ作動室26の容積変化が0となった状態では、作動室26を含む空間の圧力はレジスト液Rの吸引側の水頭圧と等しくなっている。このため、作動室26の容積変化が0となった状態で圧力センサ72により検出される圧力が、レジスト液Rの吸引側の水頭圧として推定される。したがって、レジスト液Rの水頭圧を迅速に推定することができる。
Further, the
・コントローラ70により、吐出側バルブ46を閉じて吸引側バルブ40を開いた状態とされ、電空レギュレータ51が制御されて作動室26を含む空間の圧力が変化させられる。これにより、作動室26を含む空間の圧力変化に応じて作動室26の容積、ひいてはポンプ室25の容積が変化し、ポンプ室25に対してレジスト液Rが流入出する。このとき、吐出側バルブ46を閉じて吸引側バルブ40を開いた状態において、作動室26を含む空間の圧力変化量とレジスト液Rの流量変化量とは、レジスト液Rの吸引側の圧力損失を反映した所定の関係を有している。
The
そこで、コントローラ70によって、圧力センサ72により検出される圧力に基づき圧力変化量が算出され、且つ流量センサ71により検出される流量に基づき流量変化量が算出される。そして、流量センサ71により検出される操作エアの流量は、ポンプ室25に対して流入出するレジスト液Rの流量と相関を有している。したがって、作動室26を含む空間の圧力変化量及び作動室26に対して流入出する操作エアの流量変化量に基づいて、作動室26を含む空間の圧力とレジスト液Rの流量との関係を表す吸引側の関係係数を推定することができる。
Therefore, the
・コントローラ70により、推定された吸引側の水頭圧及び推定された吸引側の関係係数に基づいて、レジスト液Rを吸引する際の作動室26を含む空間の圧力目標値(具体的には設定圧)が設定される。そして、圧力センサ72により検出される圧力を圧力目標値とすべく、コントローラ70により電空レギュレータ51が制御される。したがって、レジスト液Rの吸引側の水頭圧及び吸引側の関係係数が変化したとしても、レジスト液Rの吸引量を正確に制御することができる。
Based on the estimated suction-side water head pressure and the estimated suction-side relationship coefficient by the
・コントローラ70により、推定された吸引側の関係係数に基づいて、フィルタ41aの劣化が報知される。このため、適切な時期にフィルタ41aの交換をユーザに促すことができる。
The
・コントローラ70により、吸引側バルブ40を閉じて吐出側バルブ46を開いた状態とされるため、ポンプ室25からレジスト液Rが吐出配管47へと流出する。そして、ポンプ室25内のレジスト液Rによりダイアフラム23が変動させられ、作動室26の容積が変化させられる。このとき、流量センサ71により検出される流量に基づいて、作動室26の容積変化が算出される。
Since the
さらに、コントローラ70により作動室26の容積変化が0となるように電空レギュレータ51が制御され、電空レギュレータ51により作動室26に対して操作エアが供給及び排出される。これにより、作動室26の容積変化が迅速に0とされる。吸引側バルブ40を閉じて吐出側バルブ46を開いた状態、且つ作動室26の容積変化が0となった状態では、作動室26を含む空間の圧力はレジスト液Rの吐出側の水頭圧と等しくなっている。このため、作動室26の容積変化が0となった状態で圧力センサ72により検出される圧力が、レジスト液Rの吐出側の水頭圧として推定される。したがって、レジスト液Rの水頭圧を迅速に推定することができる。
Further, the
・コントローラ70により、吸引側バルブ40を閉じて吐出側バルブ46を開いた状態とされ、電空レギュレータ51が制御されて作動室26を含む空間の圧力が変化させられる。これにより、作動室26を含む空間の圧力変化に応じて作動室26の容積、ひいてはポンプ室25の容積が変化し、ポンプ室25に対してレジスト液Rが流入出する。このとき、吸引側バルブ40を閉じて吐出側バルブ46を開いた状態において、作動室26を含む空間の圧力変化量とレジスト液Rの流量変化量とは、レジスト液Rの吐出側の圧力損失を反映した所定の関係を有している。
The
そこで、コントローラ70によって、圧力センサ72により検出される圧力に基づき圧力変化量が算出され、且つ流量センサ71により検出される流量に基づき流量変化量が算出される。そして、流量センサ71により検出される操作エアの流量は、ポンプ室25に対して流入出するレジスト液Rの流量と相関を有している。したがって、作動室26を含む空間の圧力変化量及び作動室26に流入する操作エアの流量変化量に基づいて、作動室26を含む空間の圧力とレジスト液Rの流量との関係を表す吐出側の関係係数を推定することができる。
Therefore, the
・コントローラ70により、推定された吐出側の水頭圧及び推定された吐出側の関係係数に基づいて、レジスト液Rを吐出する際の作動室26を含む空間の圧力目標値が設定される。そして、圧力センサ72により検出される圧力を圧力目標値とすべく、コントローラ70により電空レギュレータ51が制御される。したがって、レジスト液Rの吐出側の水頭圧及び吐出側の関係係数が変化したとしても、レジスト液Rの吐出量を正確に制御することができる。
The
・容積変化が0となるように電空レギュレータ51を制御する際に、作動室26の容積が縮小している場合に、作動室26の圧力を上昇させるように電空レギュレータ51が制御される。また、作動室26の容積が拡大している場合に、作動室26の圧力を低下させるように電空レギュレータ51が制御される。このため、作動室26の容積が変化する傾向に合わせて電空レギュレータ51を制御することができ、容積変化を迅速に0とすることができる。
When the
・容積変化が0となるように電空レギュレータ51を制御する際に、作動室26の容積が縮小する速度が高いほど、作動室26の圧力を大きく上昇させるように電空レギュレータ51が制御される。また、作動室26の容積が拡大する速度が高いほど、作動室26の圧力を大きく低下させるように電空レギュレータ51が制御される。このため、作動室26の容積が変化する傾向と変化速度とに応じて電空レギュレータ51を制御することができ、容積変化をより迅速に0とすることができる。
When controlling the
・コントローラ70により、吐出側バルブ46及び吸引側バルブ40を閉じた状態とされ、電空レギュレータ51が制御されて作動室26を含む空間の圧力が変化させられる。これにより、作動室26を含む空間に対して操作エアが流入出する。このとき、作動室26を含む空間に対して流入出する操作エアは、吐出側バルブ46及び吸引側バルブ40を閉じた状態では、作動室26を含む空間の圧力変化に寄与する。流入出する操作エアによる作動室26を含む空間の圧力変化量は、作動室26を含む空間の現時点の容積によって変化する。このため、作動室26を含む空間の圧力変化量と操作エアの流量積算値(すなわち流入出量)との関係は、作動室26の現時点容積を反映したものとなる。したがって、作動室26を含む空間の圧力変化量及び作動室26に流入する操作エアの流量積算値に基づいて、作動室26を含む空間の現時点容積を算出することができる。
The
・ポンプにおいて、作動室26を含む空間の容積とポンプ室25の容積との和は一定である。そして、ポンプが1回の吐出動作によって吐出可能なレジスト液Rの最大体積は、現時点でポンプ室25に吸引されているレジスト液Rの体積、すなわちポンプ室25の現時点容積によって決まる。このため、レジスト液Rを吐出する際に現時点で吐出可能なレジスト液Rの最大体積(すなわち吐出可能量)を、作動室26を含む空間の現時点容積に基づいて推定することができる。
In the pump, the sum of the volume of the space including the working
・ポンプによるレジスト液Rの吐出開始に際して、推定された最大体積が吐出を要求されるレジスト液Rの要求体積よりも小さい場合は、コントローラ70により、要求体積を吐出可能となるように、電空レギュレータ51が制御されてレジスト液Rが吸引させられる。したがって、現時点でポンプ室25に吸引されているレジスト液Rの体積が要求体積よりも小さい場合は、ポンプ室25内のレジスト液Rを補ってから要求体積のレジスト液Rを吐出することができる。
-When starting the discharge of the resist solution R by the pump, if the estimated maximum volume is smaller than the required volume of the resist solution R that is required to be discharged, the
・コントローラ70により、電空レギュレータ51が制御されてダイアフラム23に発生する張力が所定値よりも小さくなる位置まで変動部材が変動したことを条件として、水頭圧が推定される。このため、ダイアフラム23に発生する張力の影響を小さくして、水頭圧を正確に推定することができる。
The
なお、上記実施形態を以下のように変更して実施することもできる。 Note that the above-described embodiment may be modified as follows.
・フィルタ41aの劣化を報知する処理を省略することもできる。 -The process which alert | reports deterioration of the filter 41a can also be abbreviate | omitted.
・圧力センサ72は、作動室26の圧力を検出するものであってもよい。
The
・図9は、ダイアフラム23を中立位置へ移動させる処理の変更例を示すフローチャートである。この一連の処理は、コントローラ70によって実行される。
FIG. 9 is a flowchart illustrating a modification example of the process of moving the
まず、作動室26の設定圧を変更する(S51)。詳しくは、ダイアフラム23をポンプ室25側から作動室26側の端部(すなわち吸引側の端部)まで移動させることのできる所定圧力に、設定圧を変更する。そして、変更された設定圧を電空レギュレータ51へ出力する(S52)。これにより、電空レギュレータ51は、作動室26の圧力を設定圧に制御する。
First, the set pressure of the working
続いて、吸引側バルブ40を開かせる(S53)。なお、吐出側バルブ46は、図4のS11の処理において閉じられている。
Subsequently, the
続いて、ダイアフラム23が吸引側の端部まで移動したか否か判定する(S54)。詳しくは、ポンプ13の吸引動作開始後に作動室26の容積変化がなくなった場合に、ダイアフラム23が吸引側の端部まで移動したと判定する。なお、吸引動作開始後に操作エアの流量が0になった場合、又は吸引動作開始後に所定時間が経過した場合に、ダイアフラム23が吸引側の端部まで移動したと判定してもよい。この判定において、ダイアフラム23が吸引側の端部まで移動していないと判定した場合(S54:NO)、S54の判定を繰り返し行って待機する。
Subsequently, it is determined whether or not the
一方、S54の判定において、ダイアフラム23が吸引側の端部まで移動したと判定した場合(S54:YES)、吸引側バルブ40を閉じさせる(S55)。
On the other hand, when it is determined in S54 that the
続いて、作動室26の設定圧を変更する(S56)。詳しくは、ダイアフラム23を中立位置に適切な速度で移動させることのできる所定圧力に、設定圧を変更する。この所定圧力は、ダイアフラム23を中立位置に確実に移動させることができ、且つダイアフラム23が中立位置よりもポンプ室25側へ大きく変動することのない圧力に設定されている。そして、変更された設定圧を電空レギュレータ51へ出力する(S57)。これにより、電空レギュレータ51は、作動室26の圧力を設定圧に制御する。
Subsequently, the set pressure of the working
続いて、吐出側バルブ46を開かせる(S58)。
Subsequently, the
S59〜S61の処理は、基本的に図4のS17,S18,S20の処理と同一である。ただし、S61の処理において、ダイアフラム23が吸引側の端部まで移動した状態からの作動室26の容積変化を算出する。
The processes of S59 to S61 are basically the same as the processes of S17, S18, and S20 in FIG. However, in the process of S61, the volume change of the working
続いて、作動室26の容積変化が所定量となったか否か判定する(S62)。この所定量は、ダイアフラム23が吸引側の端部まで移動した状態から、中立位置へ移動するまでに、作動室26の容積が変化する量(既知量)に設定されている。この判定において、作動室26の容積変化が所定量となっていないと判定した場合(S62:NO)、S59の処理から再度実行する。
Subsequently, it is determined whether or not the volume change of the working
一方、S62の判定において、作動室26の容積変化が所定量となったと判定した場合(S62:YES)、吐出側バルブ46を閉じさせる(S63)。これにより、ダイアフラム23は中立位置で静止する。その後、図4のS13以降の処理へ戻る(RET)。
On the other hand, when it is determined in S62 that the volume change of the working
・図4のフローチャートにおいて、S13,S22のダイアフラム23を中立位置へ移動させる処理を省略することもできる。ダイアフラム23の径が、ダイアフラム23の変動量(すなわちストローク)に対して十分大きい場合等、ダイアフラム23に発生する張力の影響が小さい場合は、S13,S22の処理を省略しても問題ない。
In the flowchart of FIG. 4, the process of moving the
・図6では、単位時間当たりの作動室26の容積変化Qv(n+1)を算出する際に、圧力変化分流量QP(n+1)を考慮した。しかしながら、簡易的には、圧力変化分流量QP(n+1)を0とみなして、容積変化Qv(n+1)を算出することもできる。その場合には、基準圧力P0における流量QM(n+1)は、検出流量QA(n+1)と等しいとみなすことができる。
In FIG. 6, when calculating the volume change Qv (n + 1) of the working
・上記実施形態では、推定された吐出可能量がレジスト液Rの要求量よりも小さい場合に、要求量を吐出可能となるようにポンプ13によりレジスト液Rを吸引させた。しかしながら、推定された吐出可能量がレジスト液Rの要求量よりも小さい場合に、吐出可能量を増加させるようにポンプ13によりレジスト液Rを吸引させるだけでもよい。また、これらのレジスト液Rを吸引させる処理を、省略することもできる。
In the above embodiment, when the estimated dischargeable amount is smaller than the required amount of the resist solution R, the resist solution R is sucked by the
・吐出可能量を推定する処理を省略することもできる。 The process for estimating the dischargeable amount can be omitted.
・上記実施形態では、コントローラ70は、推定された吸引側の水頭圧及び推定された吸引側の関係係数に基づいて、レジスト液Rを吸引する際の設定圧を変更した。しかしながら、推定された吸引側の水頭圧及び推定された吸引側の関係係数のいずれか一方に基づいて、レジスト液Rを吸引する際の設定圧を変更してもよい。また、推定された吐出側の水頭圧及び推定された吐出側の関係係数のいずれか一方に基づいて、レジスト液Rを吐出する際の設定圧を変更してもよい。
In the above-described embodiment, the
・図4のフローチャートにおいて、S12,S19の吸引側バルブ40を閉じる処理、及びS13,S22のダイアフラム23を中立位置へ移動させる処理を省略して、吸引側バルブ40を開いたまま、S14以降の処理を実行してもよい。
In the flowchart of FIG. 4, the process of closing the
・上記実施形態では、コントローラ70により、水頭圧推定、ダイアフラム23の中立位置への移動、関係係数推定、吐出可能量推定等の処理を実行した。しかしながら、コントローラ70よりも上位のコントローラ(すなわち制御部)により、これらの処理を実行することもできる。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、作動室26に給排される操作エア(空気)を例に挙げて説明したが、空気以外にも窒素等の他の作動気体を用いてもよい。
In the above embodiment, the operation air (air) supplied to and discharged from the working
・上記実施形態では、ダイアフラムポンプ13を採用したが、例えばベローズポンプを採用することもできる。一般にポンプ室と作動室とを仕切る変動部材(変形部材やピストンのような移動部材)を、作動気体の供給で駆動するポンプを採用することができる。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、液体としてレジスト液Rを半導体ウェハWに塗布する例を示したが、薬液やプロセスの種類はこれに限られず、液体の供給を行う液体供給システムに適用することができる。 In the above-described embodiment, an example in which the resist solution R is applied as a liquid to the semiconductor wafer W has been described. However, the types of chemicals and processes are not limited thereto, and the present invention can be applied to a liquid supply system that supplies liquid.
10…薬液供給システム(液体供給システム)、13…ダイアフラムポンプ(ポンプ)、23…ダイアフラム(変動部材)、25…ポンプ室、26…作動室、40…吸引側バルブ(吸引側弁)、41…吸入配管(流入通路)、41a…フィルタ、42…レジストボトル(液体容器)、46…吐出側バルブ(吐出側弁)、47…吐出配管(流出通路)、59…ポンプ駆動部(給排部)、70…コントローラ(制御部)、71…流量センサ、72…圧力センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (19)
前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、
前記ポンプ室へ前記液体を流入させる流入通路を開閉する吸引側弁と、
前記ポンプ室から前記液体を流出させる流出通路を開閉する吐出側弁と、
前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、
前記作動室に対して流入出する前記作動気体の流量を検出する流量センサと、
前記給排部、前記吸引側弁、及び前記吐出側弁を制御する制御部であって、前記吸引側弁及び前記吐出側弁の一方である第1弁を閉じて他方である第2弁を開いた状態とし、前記流量センサにより検出される前記流量に基づき前記作動室の容積変化を算出し、前記容積変化が0となるように前記給排部を制御し、前記容積変化が0となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の前記第2弁側の水頭圧として推定する前記制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1弁を閉じて前記第2弁を開いた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量変化量を算出し、前記圧力変化量及び前記流量変化量に基づいて、前記作動室を含む空間の圧力と前記液体の流量との関係を表す前記第2弁側の関係係数を推定することを特徴とする液体供給システム。 The pump chamber into which the liquid supplied from the liquid container flows in and out and the working chamber from which the working gas is supplied and discharged are partitioned by a variable member, and based on the change in the volume of the pump chamber due to the variation of the variable member A pump for sucking and discharging liquid;
A supply / discharge section for supplying and discharging the working gas to and from the working chamber;
A suction-side valve that opens and closes an inflow passage through which the liquid flows into the pump chamber;
A discharge-side valve that opens and closes an outflow passage through which the liquid flows out of the pump chamber;
A pressure sensor for detecting a pressure in a space including the working chamber;
A flow rate sensor for detecting a flow rate of the working gas flowing into and out of the working chamber;
A control unit for controlling the supply / exhaust unit, the suction side valve, and the discharge side valve, wherein the first valve that is one of the suction side valve and the discharge side valve is closed and the second valve that is the other is closed The volume change of the working chamber is calculated based on the flow rate detected by the flow sensor, and the supply / exhaust unit is controlled so that the volume change becomes zero, and the volume change becomes zero. The control unit for estimating the pressure detected by the pressure sensor in a state of being the head pressure of the liquid on the second valve side;
Equipped with a,
The control unit detects the pressure sensor when the first valve is closed and the second valve is opened, and when the pressure in the space including the working chamber is changed by controlling the supply / exhaust unit. A space that includes the working chamber based on the pressure change amount and the flow rate change amount, and calculates a flow rate change amount based on the flow rate detected by the flow rate sensor. A liquid supply system for estimating a relation coefficient on the second valve side representing a relation between a pressure of the liquid and a flow rate of the liquid.
前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、A supply / discharge section for supplying and discharging the working gas to and from the working chamber;
前記ポンプ室へ前記液体を流入させる流入通路を開閉する吸引側弁と、A suction-side valve that opens and closes an inflow passage through which the liquid flows into the pump chamber;
前記ポンプ室から前記液体を流出させる流出通路を開閉する吐出側弁と、A discharge-side valve that opens and closes an outflow passage through which the liquid flows out of the pump chamber;
前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、A pressure sensor for detecting a pressure in a space including the working chamber;
前記作動室に対して流入出する前記作動気体の流量を検出する流量センサと、A flow rate sensor for detecting a flow rate of the working gas flowing into and out of the working chamber;
前記給排部、前記吸引側弁、及び前記吐出側弁を制御する制御部であって、前記吸引側弁及び前記吐出側弁の一方である第1弁を閉じて他方である第2弁を開いた状態とし、前記流量センサにより検出される前記流量に基づき前記作動室の容積変化を算出し、前記容積変化が0となるように前記給排部を制御し、前記容積変化が0となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の前記第2弁側の水頭圧として推定する前記制御部と、A control unit for controlling the supply / exhaust unit, the suction side valve, and the discharge side valve, wherein the first valve that is one of the suction side valve and the discharge side valve is closed and the second valve that is the other is closed The volume change of the working chamber is calculated based on the flow rate detected by the flow sensor, and the supply / exhaust unit is controlled so that the volume change becomes zero, and the volume change becomes zero. The control unit for estimating the pressure detected by the pressure sensor in a state of being the head pressure of the liquid on the second valve side;
を備え、With
前記第1弁は前記吐出側弁であり、前記第2弁は前記吸引側弁であることを特徴とする液体供給システム。The liquid supply system, wherein the first valve is the discharge side valve, and the second valve is the suction side valve.
前記制御部は、推定された前記吸引側弁側の関係係数に基づいて、前記フィルタの劣化を報知する請求項2〜4のいずれか1項に記載の液体供給システム。 The inflow passage is provided with the liquid filter,
5. The liquid supply system according to claim 2, wherein the control unit notifies the deterioration of the filter based on the estimated relation coefficient on the suction side valve side.
前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、A supply / discharge section for supplying and discharging the working gas to and from the working chamber;
前記ポンプ室へ前記液体を流入させる流入通路を開閉する吸引側弁と、A suction-side valve that opens and closes an inflow passage through which the liquid flows into the pump chamber;
前記ポンプ室から前記液体を流出させる流出通路を開閉する吐出側弁と、A discharge-side valve that opens and closes an outflow passage through which the liquid flows out of the pump chamber;
前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、A pressure sensor for detecting a pressure in a space including the working chamber;
前記作動室に対して流入出する前記作動気体の流量を検出する流量センサと、A flow rate sensor for detecting a flow rate of the working gas flowing into and out of the working chamber;
前記給排部、前記吸引側弁、及び前記吐出側弁を制御する制御部であって、前記吸引側弁及び前記吐出側弁の一方である第1弁を閉じて他方である第2弁を開いた状態とし、前記流量センサにより検出される前記流量に基づき前記作動室の容積変化を算出し、前記容積変化が0となるように前記給排部を制御し、前記容積変化が0となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の前記第2弁側の水頭圧として推定する前記制御部と、A control unit for controlling the supply / exhaust unit, the suction side valve, and the discharge side valve, wherein the first valve that is one of the suction side valve and the discharge side valve is closed and the second valve that is the other is closed The volume change of the working chamber is calculated based on the flow rate detected by the flow sensor, and the supply / exhaust unit is controlled so that the volume change becomes zero, and the volume change becomes zero. The control unit for estimating the pressure detected by the pressure sensor in a state of being the head pressure of the liquid on the second valve side;
を備え、With
前記制御部は、前記容積変化が0となるように前記給排部を制御する際に、前記作動室の容積が縮小する速度が高いほど、前記作動室の圧力を大きく上昇させるように前記給排部を制御し、前記作動室の容積が拡大する速度が高いほど、前記作動室の圧力を大きく低下させるように前記給排部を制御することを特徴とする液体供給システム。The control unit controls the supply / exhaust unit so that the volume change becomes zero, so that the higher the speed at which the volume of the working chamber is reduced, the higher the pressure of the working chamber is increased. The liquid supply system according to claim 1, wherein the supply / discharge unit is controlled such that the higher the speed at which the volume of the working chamber expands, the lower the pressure in the working chamber is.
前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、A supply / discharge section for supplying and discharging the working gas to and from the working chamber;
前記ポンプ室へ前記液体を流入させる流入通路を開閉する吸引側弁と、A suction-side valve that opens and closes an inflow passage through which the liquid flows into the pump chamber;
前記ポンプ室から前記液体を流出させる流出通路を開閉する吐出側弁と、A discharge-side valve that opens and closes an outflow passage through which the liquid flows out of the pump chamber;
前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、A pressure sensor for detecting a pressure in a space including the working chamber;
前記作動室に対して流入出する前記作動気体の流量を検出する流量センサと、A flow rate sensor for detecting a flow rate of the working gas flowing into and out of the working chamber;
前記給排部、前記吸引側弁、及び前記吐出側弁を制御する制御部であって、前記吸引側弁及び前記吐出側弁の一方である第1弁を閉じて他方である第2弁を開いた状態とし、前記流量センサにより検出される前記流量に基づき前記作動室の容積変化を算出し、前記容積変化が0となるように前記給排部を制御し、前記容積変化が0となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の前記第2弁側の水頭圧として推定する前記制御部と、A control unit for controlling the supply / exhaust unit, the suction side valve, and the discharge side valve, wherein the first valve that is one of the suction side valve and the discharge side valve is closed and the second valve that is the other is closed The volume change of the working chamber is calculated based on the flow rate detected by the flow sensor, and the supply / exhaust unit is controlled so that the volume change becomes zero, and the volume change becomes zero. The control unit for estimating the pressure detected by the pressure sensor in a state of being the head pressure of the liquid on the second valve side;
を備え、With
前記制御部は、前記吐出側弁及び前記吸引側弁を閉じた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量積算値を算出し、前記圧力変化量及び前記流量積算値に基づいて、前記作動室を含む空間の現時点容積を算出し、前記液体を吐出する際に現時点で吐出可能な前記液体の最大体積を前記現時点容積に基づいて推定することを特徴とする液体供給システム。The control unit is detected by the pressure sensor when the discharge side valve and the suction side valve are closed and the pressure in the space including the working chamber is changed by controlling the supply / exhaust unit. A pressure change amount is calculated based on the pressure, a flow rate integrated value is calculated based on the flow rate detected by the flow sensor, and a current position of the space including the working chamber is calculated based on the pressure change amount and the flow rate integrated value. A liquid supply system that calculates a volume and estimates a maximum volume of the liquid that can be ejected at the time of ejecting the liquid based on the current volume.
前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、A supply / discharge section for supplying and discharging the working gas to and from the working chamber;
前記ポンプ室へ前記液体を流入させる流入通路を開閉する吸引側弁と、A suction-side valve that opens and closes an inflow passage through which the liquid flows into the pump chamber;
前記ポンプ室から前記液体を流出させる流出通路を開閉する吐出側弁と、A discharge-side valve that opens and closes an outflow passage through which the liquid flows out of the pump chamber;
前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、A pressure sensor for detecting a pressure in a space including the working chamber;
前記作動室に対して流入出する前記作動気体の流量を検出する流量センサと、A flow rate sensor for detecting a flow rate of the working gas flowing into and out of the working chamber;
前記給排部、前記吸引側弁、及び前記吐出側弁を制御する制御部であって、前記吸引側弁及び前記吐出側弁の一方である第1弁を閉じて他方である第2弁を開いた状態とし、前記流量センサにより検出される前記流量に基づき前記作動室の容積変化を算出し、前記容積変化が0となるように前記給排部を制御し、前記容積変化が0となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の前記第2弁側の水頭圧として推定する前記制御部と、A control unit for controlling the supply / exhaust unit, the suction side valve, and the discharge side valve, wherein the first valve that is one of the suction side valve and the discharge side valve is closed and the second valve that is the other is closed The volume change of the working chamber is calculated based on the flow rate detected by the flow sensor, and the supply / exhaust unit is controlled so that the volume change becomes zero, and the volume change becomes zero. The control unit for estimating the pressure detected by the pressure sensor in a state of being the head pressure of the liquid on the second valve side;
を備え、With
前記制御部は、前記給排部を制御して前記変動部材に発生する張力が所定値よりも小さくなる位置まで前記変動部材を変動させたことを条件として、前記水頭圧を推定することを特徴とする液体供給システム。The control unit estimates the hydraulic head pressure on the condition that the variable member is changed to a position where the tension generated in the variable member becomes smaller than a predetermined value by controlling the supply / discharge unit. And liquid supply system.
前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、A supply / discharge section for supplying and discharging the working gas to and from the working chamber;
前記ポンプ室へ前記液体を流入させる流入通路を開閉する吸引側弁と、A suction-side valve that opens and closes an inflow passage through which the liquid flows into the pump chamber;
前記ポンプ室から前記液体を流出させる流出通路を開閉する吐出側弁と、A discharge-side valve that opens and closes an outflow passage through which the liquid flows out of the pump chamber;
前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、A pressure sensor for detecting a pressure in a space including the working chamber;
前記作動室に対して流入出する前記作動気体の流量を検出する流量センサと、A flow rate sensor for detecting a flow rate of the working gas flowing into and out of the working chamber;
前記給排部、前記吸引側弁、及び前記吐出側弁を制御する制御部であって、前記吸引側弁及び前記吐出側弁の一方である第1弁を閉じて他方である第2弁を開いた状態とし、前記流量センサにより検出される前記流量に基づき前記作動室の容積変化を算出し、前記容積変化が0となるように前記給排部を制御し、前記容積変化が0となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の前記第2弁側の水頭圧として推定する前記制御部と、A control unit for controlling the supply / exhaust unit, the suction side valve, and the discharge side valve, wherein the first valve that is one of the suction side valve and the discharge side valve is closed and the second valve that is the other is closed The volume change of the working chamber is calculated based on the flow rate detected by the flow sensor, and the supply / exhaust unit is controlled so that the volume change becomes zero, and the volume change becomes zero. The control unit for estimating the pressure detected by the pressure sensor in a state of being the head pressure of the liquid on the second valve side;
を備え、With
前記制御部は、前記吐出側弁及び前記吸引側弁を閉じた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を第1圧力に変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量積算値を算出し、前記圧力変化量及び前記流量積算値に基づいて、前記作動室を含む空間の第1の現時点容積を算出し、また、前記吐出側弁及び前記吸引側弁を閉じた状態とし、前記給排部を制御して前記作動室を含む空間の圧力を第2圧力に変化させた際に、前記圧力センサにより検出される前記圧力に基づき圧力変化量を算出し且つ前記流量センサにより検出される前記流量に基づき流量積算値を算出し、前記圧力変化量及び前記流量積算値に基づいて、前記作動室を含む空間の第2の現時点容積を算出し、前記第1圧力、前記第2圧力、前記第1の現時点容積、及び前記第2の現時点容積に基づいて、前記第1圧力における前記ポンプ室内の気泡の体積、又は前記第2圧力における前記ポンプ室内の気泡の体積を推定することを特徴とする液体供給システム。When the control unit changes the pressure of the space including the working chamber to the first pressure by controlling the supply / exhaust unit to close the discharge side valve and the suction side valve, the pressure sensor A pressure change amount is calculated based on the pressure detected by the flow rate sensor, a flow rate integrated value is calculated based on the flow rate detected by the flow sensor, and the working chamber is adjusted based on the pressure change amount and the flow rate integrated value. Calculating a first current volume of the space including the discharge side valve and the suction side valve, and controlling the supply / exhaust portion to change the pressure of the space including the working chamber to the second pressure. When changing, a pressure change amount is calculated based on the pressure detected by the pressure sensor, and a flow rate integrated value is calculated based on the flow rate detected by the flow rate sensor, and the pressure change amount and the flow rate integrated value are calculated. Based on the value before A second current volume of a space including the working chamber is calculated, and the pump at the first pressure is calculated based on the first pressure, the second pressure, the first current volume, and the second current volume. A liquid supply system that estimates a volume of bubbles in a chamber or a volume of bubbles in the pump chamber at the second pressure.
前記作動室に対して前記作動気体を供給及び排出する給排部と、
前記ポンプ室へ前記液体を流入させる流入通路を開閉する吸引側弁と、
前記ポンプ室から前記液体を流出させる流出通路を開閉する吐出側弁と、
前記作動室を含む空間の圧力を検出する圧力センサと、
前記作動室に対して流入出する前記作動気体の流量を検出する流量センサと、
を備える液体供給システムを制御部により制御する方法であって、
前記吐出側弁及び前記吸引側弁の一方である第1弁を閉じて他方である第2弁を開いた状態とする工程と、
前記流量センサにより検出される前記流量に基づいて、前記作動室の容積変化を算出する工程と、
算出される前記容積変化が0となるように前記給排部を制御する工程と、
前記容積変化が0となった状態で前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記液体の前記第2弁側の水頭圧として推定する工程と、
を備え、
前記第1弁は前記吐出側弁であり、前記第2弁は前記吸引側弁であることを特徴とする液体供給システムの制御方法。 The pump chamber into which the liquid supplied from the liquid container flows in and out and the working chamber from which the working gas is supplied and discharged are partitioned by a variable member, and the liquid is based on a change in the volume of the pump chamber due to the variation of the variable member. A pump for sucking and discharging
A supply / discharge section for supplying and discharging the working gas to and from the working chamber;
A suction-side valve that opens and closes an inflow passage through which the liquid flows into the pump chamber;
A discharge-side valve that opens and closes an outflow passage through which the liquid flows out of the pump chamber;
A pressure sensor for detecting a pressure in a space including the working chamber;
A flow rate sensor for detecting a flow rate of the working gas flowing into and out of the working chamber;
A method for controlling a liquid supply system comprising:
Closing the first valve that is one of the discharge side valve and the suction side valve and opening the second valve that is the other; and
Calculating the volume change of the working chamber based on the flow rate detected by the flow sensor;
Controlling the supply and discharge unit so that the calculated volume change becomes zero;
Estimating the pressure detected by the pressure sensor in a state in which the volume change is 0, as the head pressure of the liquid on the second valve side;
Equipped with a,
The method of controlling a liquid supply system, wherein the first valve is the discharge side valve and the second valve is the suction side valve .
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