KR20070042094A

KR20070042094A - 복수의 압력 검출기를 가지는 약액 공급 시스템

Info

Publication number: KR20070042094A
Application number: KR1020060100549A
Authority: KR
Inventors: 가츠야 오쿠무라; 테츠야 토요다; 토모히로 이토; 아키라 무라쿠모; 아츠유키 사카이
Original assignee: 가부시끼가이샤 오크테크; 씨케이디 가부시키 가이샤
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2007-04-20
Also published as: JP4668027B2; US7686588B2; KR101211365B1; US20070122291A1; JP2007110004A

Abstract

과제

약액 종류의 변경 등에 따라 작동 압력의 압력 설정 값이 다르게 되는 경우에도 항상 적정하게 압력 피드백 제어를 실시하고, 나아가 약액의 토출 유량을 높은 정밀도로 제어한다.

해결 수단

펌프(11)는 가요성 막으로 된 다이어프램(12)으로 사절된 펌프실(13) 및 작동실(14)을 가지고 있고, 작동실(14) 내의 압력 변화에 따라 약액의 흡인 및 토출을 실시한다. 전공(電空) 레귤레이터(32)는 작동실(14)에 작동 공기를 공급한다. 또한, 본 시스템에는 작동 공기 압력을 검출하는 압력 검출 수단으로 압력 검출 범위가 상이한 복수의 압력 센서(51, 63)가 설치되어 있다. 콘트롤러(40)는 각각 설정된 작동 공기의 압력 설정 값에 따라 복수의 압력 센서(51, 63)의 검출 결과 중 어느 것을 선택적으로 사용하여 압력 피드백 제어를 실시한다.

Description

복수의 압력 검출기를 가지는 약액 공급 시스템{The System For Supplying Liquid Having Multiple Pressure Detectors}

도 1은 발명의 실시 형태인 약액 공급 시스템의 개략을 나타내는 구성도이다.

도 2는 전공 레귤레이터(regulator)에 의해 공급되는 작동 공기의 압력 제어의 개요를 나타내는 도면이다.

도 3은 토출 속도(rate) 및 작동 공기 압력의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 4는 본 시스템의 약액의 흡인 및 토출 등의 작동을 나타내는 타임 챠트(time chart)이다.

도 5는 복수의 펌프를 가지는 멀티 펌프 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 6은 멀티 펌프 시스템의 약액의 흡인 및 토출 등의 작동을 나타내는 타임 챠트이다.

본 출원은 2005년 10월 17일에 출원된 일본 특허출원 제2005-301439호에 기 초하여 우선권을 주장하고, 상기 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함되어 있다.

본 발명은 약액 펌프에 의해 약액을 흡인하고, 그 후 정량 토출 등을 실시하기 위한 약액 공급 펌프 시스템에 관한 것으로서, 약액 도포 공정 등 반도체 제조장치의 약액 사용 공정에 사용하는 것이 바람직한 약액 공급 시스템에 관한 것이다.

반도체 제조 장치의 약액 사용 공정에는 약액을 반도체 와이퍼에 소정의 양을 도포하기 위해 약액 펌프가 사용되고 있다. 상기 약액 펌프는 약액을 충진한 펌프실 및 작동 공기를 도입하는 작동실을 다이어프램(diaphragm) 등의 가요성 막으로 사절(仕切)하고, 작동실 내의 공기 압력을 가변 조절함으로써 가요성 막을 변형시켜 약액의 흡인 및 토출을 실시하는 것이 공지되어 있다 (특개평 11-343978 참조).

위와 같은 약액 펌프를 사용하는 약액 공급 시스템은 작동실 내의 공기 압력을 높은 정밀도로 제어함으로써 약액 토출량의 제어 정밀도를 높이고 있다. 구체적으로, 상기 공기 압력을 압력 센서로 검출하면서, 상기 검출 압력이 목표로 한 압력 설정 값에 일치되도록 피드백 제어하고 있다.

그러나, 약액 공급 시스템에 의해 공급되는 약액은 다양한 유체 점도를 가지고 있고, 약액의 유체 점도가 다르게 됨으로써 토출 유량의 제어 정밀도에 영향을 미친다고 생각되고 있다. 약액의 종류 등에 따라 토출 유량의 제어 정밀도가 변화함으로써, 반도체 와이퍼 등의 제품 품질에 영향을 미칠 우려가 있다.

본 발명은 약액 종류의 변경 등에 따라 작동 압력의 압력 설정 값이 다른 경우에도 항상 적정한 압력 피드백 제어를 실시하고, 나아가 약액의 토출 유량을 높은 정밀도로 제어하는 것이 가능한 약액 공급 시스템의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 일 태양으로, 약액 공급 시스템은 약액 펌프의 작동실에 작동 기체 공급 장치로부터 작동 기체가 공급되고, 작동실 내의 압력변화에 따른 펌프실 내의 용적 변화에 의해 약액의 흡인 및 토출이 실시된다. 또한, 작동 기체 공급 장치에 의해 공급되는 작동 기체의 압력을 검출하는 압력 검출 수단으로, 압력 검출 범위가 상이한 복수의 압력 검출기가 설치되어 있다. 그리고, 각각 설정된 작동 기체의 압력 설정 값에 따라 상기 복수의 압력 검출기의 검출 결과 중 어느 것이 선택적으로 사용되고, 압력 피드백 제어가 실시된다.

약액 펌프에 대한 작동 기체 압력은 각각 사용되는 약액의 종류나 그 조건에 따라 설정 값이 적절히 변경되고, 압력 설정 값이 높은 경우 및 압력 설정 값이 낮은 경우가 있다. 여기서, 어느 경우에도 동일한 압력 검출기를 사용해서 압력 피드백을 실시하면, 두 경우에 제어 정밀도가 다르게 되는 일이 있다. 즉, 약액 토출 유량과 작동 기체 압력은 약액마다 소정의 관계가 있고, 예를 들어 동일한 약액 토출량이라면 압력 설정 값이 낮은 경우는 압력 설정 값이 높은 경우와 비교하여 작동 기체 압력의 조작량이 적어지며, 이 경우 압력 제어의 정밀도가 러프(rough)하게 된다. 예를 들어, 낮은 점도의 약액을 사용하는 경우에 압력 설정 값이 낮아 지기 때문에, 이러한 문제가 발생한다.

이런 점에서, 본 약액 공급 시스템은 압력 검출 범위가 다른 복수의 압력 검출기를 가지며, 각각 사용되는 약액의 종류 및 그 외의 조건에 의해 작동 기체 압력의 압력 설정 값이 적절히 변경되어도, 설정 값에 따라 압력 검출 범위를 변환시켜 압력 검출기의 분해능을 변화시킬 수 있다. 따라서, 압력 설정 값에 관계없이 토출 유량의 제어를 항상 정밀하게 실시할 수 있고, 항상 적절한 압력 피드백을 실시하며, 나아가 약액 토출량을 높은 정밀도로 제어할 수 있다.

본 발명의 다른 태양으로, 약액 공급 시스템에서, 상기 복수의 압력 검출기는 압력 검출 범위가 넓은 범위인 것과 좁은 범위인 것을 포함하고, 각 압력 검출기의 검출 신호가 AD 변화기를 통하여 제어 연산부에 입력되는 구성을 가진다. 상기 구성은 각 압력 검출기의 검출 신호(아날로그 신호)가 AD 변환기에 의해 디지탈 값으로 변환되고, 압력 검출기의 압력 검출 범위가 넓은 범위인지 좁은 범위인지에 따라 상기 디지탈 값의 분해능 (즉, 제어 연산부에 인식된 작동 기체 압력의 최소 단위값)이 상이하게 된다. 이 경우, 상기 압력 설정 값이 높은 경우에는 압력 검출 범위가 넓은 범위인 압력 검출기의 검출 결과를 상기 압력 피드백 제어에 사용하고, 상기 압력 설정 값이 낮은 경우에는 압력 검출 범위가 좁은 범위인 압력 검출기의 검출 결과를 상기 압력 피드백 제어에 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 압력 설정 값이 높은 경우 및 낮은 경우 중 어느 경우에도 바람직한 압력 피드백 제어가 실현될 수 있다.

상기 작동 기체 공급 장치에 상기 작동 기체 압력을 조정 가능한 전범위에서 압력 검출이 가능한 넓은 범위 압력 검출기를 설치하는 한편, 이와는 별도로 상기 넓은 범위 압력 검출기보다 압력 검출 범위가 좁은, 좁은 범위 압력 검출기를 설치하고, 이들 넓은 범위 압력 검출기 및 좁은 범위 압력 검출기에 의해 상기 복수의 압력 검출기를 구성하는 것이 바람직하다.

상기 구성에 의해, 바람직한 압력 피드백 제어가 실현될 수 있다. 또한, 좁은 범위 압력 검출기를 압력 검출 범위가 상이한 복수의 압력 검출기로 구성함으로써 압력 피드백 제어를 한층 적정화하는 것이 가능하다.

상기 복수의 압력 검출기는 0 또는 0 근처를 기준으로 하면서 상한 검출기가 각각 상이한 압력 검출범위에서 압력 검출을 가능하게 하는 것이 바람직하다. 즉, 0 또는 0 근처를 기준으로 하는 넓은 범위 압력 검출기 및 좁은 범위 압력 검출기를 가지는 구성이 바람직하다. 이 경우, 각각의 압력 설정 값을 압력 검출 범위 내에 포함하는 압력 검출기 중 상한 검출 값이 가장 낮은 압력 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 압력 피드백 제어를 실시할 수 있다.

이러한 구성에서, 상기 압력 설정 값에 따라 선택된 압력 검출기에서 이상이 생긴 경우에는 다른 압력 검출기의 검출 결과를 사용하여 상기 압력 피드백 제어를 실시하도록 할 수 있다.

복수의 압력 검출기가 0 또는 0 근처를 기준으로 하고 상한 검출 값이 각각 상이한 압력 검출 범위에서 압력 검출을 하면, 압력 검출 범위의 일부가 중복된다. 이 경우, 복수의 압력 검출기 중 어느 것에서 이상이 생긴 경우에 다른 압력 검출기를 사용하여 압력 검출 상태를 변경하는 것이 가능하다. 그리고, 압력 설정 값 에 따라 선택된 압력 검출기에 이상이 생긴 경우에, 다른 압력 검출기의 검출 결과를 사용하여 상기 압력 피드백 제어를 실시하는 것이 바람직하다. 이로써, 이상 발생시의 적정한 대처를 도모할 수 있다.

또한, 본 시스템의 압력 검출 범위의 전역을 복수로 구분한 각 구분 범위를 각각 검출하는 것으로 상기 복수의 압력 검출기를 구성하고, 각각의 압력 설정 값에 따라 각 압력 검출기의 검출 결과를 선택적으로 사용하는 것도 가능하다.

이 경우, 압력 검출 범위를 세분화하고, 이들 각 범위에 각각의 압력 검출기를 할당함으로써 압력 검출 값이 높고 낮은 어느 경우에도 검출 분해능을 높이는 것이 가능하고, 이에 의해 제어 정밀도를 높이는 것이 가능하다.

또한, 상기 작동실과 상기 작동 기체 공급 장치를 결합하는 작동 기체 통로에 개폐 전환 밸브를 통하여 상기 압력 검출기를 접속하고, 상기 압력 설정 값에 따라 상기 개폐 전환 밸브를 개방하고 여기에 접속된 압력 검출기를 압력 검출 가능 상태로 하는 것이 가능하다.

작동 기체의 압력 설정 값에 따라 개폐 전환 밸브가 개방됨으로써, 작동실과 작동 기체 공급 장치를 결합하는 작동 기체 통로의 압력이 압력 검출기에 도입되고, 압력 검출이 실시된다. 이 경우, 개폐 전환 밸브의 개방에 의해, 각각의 적정한 압력 검출기를 선택적으로 사용하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 약액 펌프를 복수 설치한 약액 공급 시스템에서, 각 약액 펌프의 작동실에 접속된 작동 기체 통로를 집합시켜 그 집합부에 상기 작동기체 공급장치를 설치함과 동시에, 동일하게 집합부에 상기 복수의 압력 검출기를 설치하는 것이 바람직하다.

약액 펌프를 복수 설치한 약액 공급 시스템에서, 각 펌프의 작동실을 통과하는 작동 기체 통로의 집합부에 작동 기체 공급 장치와 복수의 압력 검출기를 설치함으로써, 이들 작동 기체 공급 장치와 복수의 압력 검출기를 각 펌프에서 공용하는 것이 가능하다. 따라서, 구성의 간소화를 계획할 수 있고, 이에 의해 본 시스템에서 공간을 줄이고 낮은 비용을 실현하는 것이 가능하다.

이하, 본 발명을 구체화한 일 실시 형태를 도면에 따라 설명한다. 본 실시의 형태에 의한 약액 공급 시스템의 개요를 도 1에 기초하여 설명한다.

도 1의 약액 공급 시스템은 약액의 흡인 및 토출을 실시하기 위한 약액 공급 펌프 (이하, 간단히 펌프로 지칭한다)(11)가 설치되어 있다. 펌프(11)는 가요성 막으로 된 다이어프램(12)으로 사절된 펌프실(13)과 작동실(14)을 가지고 있고, 펌프실(13)에는 흡인 통로(15) (흡인 배관 등으로 됨)와 토출 통로(16) (토출 배관 등으로 됨)가 접속되어 있다. 흡인 통로(15)의 도중에는 흡인측 개폐 밸브인 흡인밸브(17)가 설치되어 있고, 흡인 밸브(17)는 전자 밸브(18)의 통전 상태에 따라 개폐된다. 또한, 토출 통로(16)의 도중에는 토출측 개폐 밸브인 토출 밸브(19)와 석 백(such back)용 개폐 밸브인 석 백 밸브(20)가 설치되어 있고, 토출 밸브(19)와 석 백 밸브(20)는 각각 전자 밸브(21, 22)의 통전 상태에 따라 개폐된다. 예를 들어, 흡인 밸브(17), 토출 밸브(19) 및 석 백 밸브(20)는 공기 압력에 의한 개폐 조작되는 공기-작동 밸브(air-operated valve)로 구성되고, 각 전자 밸브(18, 21, 22)의 통전 상태에 따라 흡인 밸브(17), 토출 밸브(19) 및 석 백 밸브(20)에 작용 하는 공기 압력이 조절되고, 이에 따라 이들 각 밸브가 개폐된다. 도면 중의 부호 23은 가압 공기를 발생시키기 위한 공기 공급원이다.

흡인 통로(15)는 펌프실(13)로 약액을 공급하기 위한 약액 공급 통로이기도 하고, 약액 저장용기(25) 내에 저장된 약액 R이 흡인 통로(15)를 통과하여 펌프실(13)에 공급된다. 이에 의해, 펌프실(13) 내에 약액이 충진된다. 또한 도면에서는 생략했지만, 약액 저장 용기(25)에는 가압 장치가 부가되어 있고, 상기 가압장치에 의해 저장 용기 내의 공간이 가압되는 것에 의해 약액 R이 펌프실(13)측으로 급송되도록 된다.

또한, 토출 통로(16)는 펌프실(13) 내에 충진된 약액을 배출하기 위한 약액 배출 통로도 있고, 펌프실(13)으로부터 배출된 약액이 토출 통로(16)를 통과하여 약액 토출 노즐(26)에 공급된다. 그리고, 약액 토출노즐(26)의 선단부로부터 워크(W)에 대해 약액이 적하되도록 된다.

작동실(14)에는 급기 통로(31)이 접속되어 있고, 상기 급기 통로(31)이 도중에는 전공 레귤레이터(32)와 펌프용 전자 밸브(33)가 설치되어 있다. 전공 레귤레이터(32)는 공기 공급원(23)으로부터 작동실(14)에 공급되는 작동 공기의 압력을 조절하는 것이기도 하고, 작동 공기 압력은 각각의 목표치에 일치되도록 피드백 제어된다. 전공 레귤레이터(32)에는 압력 센서(51)가 내장됨과 함께 피드백 제어 회로가 설치된다. 전공 레귤레이터(32)에 내장된 압력 센서(51)은 상기 전공 레귤레이터(32)에 의하여 조작 가능한 압력 검출 범위의 전역에서 압력 검출이 가능한 센서로 구성되어 있고, 이런 의미에서 넓은 범위 압력센서로 지칭된다.

그리고, 전공 레귤레이터(32)와 작동실(14)이 연통되도록 펌프용 전자 밸브(33)이 변환 조작되는 것에 의해, 전공 레귤레이터(32)에 의해 압력 조정된 작동 공기가 작동실(14) 내부에 도입된다. 또한, 급기 통로(31)이 도시하지 않은 진공원에 접속된 상태 (또는 대기 개방 상태)가 되도록 펌프용 전자 밸브(33)가 변환 조작되는 것에 의해, 작동실(14) 내에 도입된 작동 공기가 배출된다. 이 경우, 펌프용 전자 밸브(33)의 변환 조작에 의해 작동실(14)에 대한 작동 공기의 급배가 실시되고, 이것에 의해 펌프(11)의 토출/흡인동작이 변환될 수 있다.

즉, 약액의 토출시에는 흡인 밸브(17)이 폐쇄되면서 토출 밸브(19)가 개방된 상태로, 펌프용 전자 밸브(33)의 동작에 의해 작동실(14)과 전공 레귤레이터(32)가 연통된다. 이에 의해, 작동실(14) 내에 작동 공기가 공급되고, 작동실(14) 내의 압력이 상승하는 것에 의해 다이어프램(12)가 펌프실(13)측에서 변위된다. 이것에 의해, 펌프실(13)의 용적이 줄어들게 되고, 동일한 펌프실(13) 내에 충진된 약액이 토출 통로(16)를 통하여 하류측에 토출된다. 한편, 약액의 흡인시에는 흡인 밸브(17)가 개방되면서 토출 밸브(19)가 폐쇄된 상태로, 펌프용 전자 밸브(33)의 동작에 의해 작동실(14) 내의 작동 공기가 진공 흡입되고, 이것에 의해 펌프실(13) 측에 작동하고 있던 다이어프램(12)가 작동실(14) 측에 변위된다. 이에 의하여, 펌프실(13)의 용적이 커지게 되고, 흡인 통로(15)를 통하여 상류측으부터 펌프실(13) 내에 약액이 흡입된다.

콘트롤러(40)은 CPU와 각종 메모리 등으로 이루어진 마이크로 컴퓨터를 주체로 구성된 전자 제어 장치이고, 펌프(11)에 의한 약액의 흡인 및 토출 상태를 제어 한다. 단, 상세한 내용은 후술한다.

그런데, 상기와 같은 약액 공급 시스템에서 취급될 수 있는 약액은 다양한 종류가 있고, 약액의 종류에 따라 유체 점도가 상이하게 된다. 이 경우, 토출 속도(rate) (단위 시간당 토출량)가 동일하면, 유체 점도가 낮은 약액일 수록 전공 레귤레이터(32)에 의해서 조정되는 작동실(14) 내의 압력 수준이 낮아진다. 또한, 낮은 점도의 약액은 작동실(14) 내의 압력을 조금 변환시키는 것에 의해서도 토출 속도가 크게 변동된다. 이런 이유로, 낮은 점도의 약액을 사용하는 경우에는 높은 점도의 약액을 사용하는 경우보다도 작동 공기의 압력 제어 정밀도를 높일 필요가 생긴다. 도 3은 낮은 점도의 약액 A와 높은 점도의 약액 B에 대하여, 토출 속도 (단위 시간당 토출량)와 작동 공기 압력 간의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 3에 따르면, 낮은 점도의 약액 A는 작동 공기 압력이 비교적 낮고, 토출 속도의 변화에 대해 작동 공기 압력의 변화량이 작아지는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 실시 형태는 약액의 종류 (유체점도)에 따라 작동공기압력의 압력 검출역을 변환시킬 수 있도록, 압력 검출범위가 상이한 복수의 압력 센서를 설치한다. 구체적으로, 도 1의 시스템에서 전공 레귤레이터(32)와 펌프용 전자 밸브(33) 사이의 급기 통로(31)에 복수의 대기 개방 통로(61)를 접속하고, 이 대기 개방 통로(61)에 각각의 전자 개폐 밸브(62)와 압력 센서(63)를 설치한다. 본 실시 형태는 n개의 압력센서(63)가 설치된 구성으로 되어있고, 도면 및 이하의 설명에서 적절히 「63_1, 63_n」 등으로 표시한다. 대기 개방 통로(61)와 전자 개폐 밸브(62)에 대해서도 동일하다.

이 경우, 콘트롤러(40)에 의해 전자 개폐 밸브(62)가 선택적으로 ON되는 것에 의해, 어떤 압력 센서(63)에 대해 작동 공기 압력이 검출 가능 상태로 되고, 상기 검출 신호가 콘트롤러(40)에 의해 수집된다.

압력 센서(63)는 전공 레귤레이터(32)에 내장된 압력 센서(51) 보다 좁은 범위의 압력 검출 범위에서 압력 검출을 가능하게 하는 것이고, 예를 들어 전공 레귤레이터(32) 내장 압력 센서(51)의 압력 검출 범위가 0~200kPa인 경우에, 각 압력 센서(63)는 하기와 같은 압력 검출 범위가 설정되어 있다 (단, 여기서는 3개의 압력센서(63)를 사용하는 경우에 대해 예시하고 있다).

·압력센서 63_1: 0~20kPa

·압력센서 63_2: 0~50kPa

·압력센서 63_3: 0~100kPa

즉, 이들 각 압력센서 51, 63_1, 63_2, 63_3은 0 (또는 0 근처도 가능)을 기준으로 하면서 상한 검출 값이 각각 상이한 압력 검출 범위에서 압력 검출을 가능하게 하는 것으로 되어 있다.

다음으로, 전공 레귤레이터(32)에 의해 공급되는 작동 공기의 압력 제어의 개요에 대해 도 2를 사용하여 설명한다.

도 2에서, 콘트롤러(40)는 AD 변환기(41), 연산부(42) 및 DA 변환기(43)을 구비하고 있고, 넓은 범위 검출용 압력 센서(51)에 의한 압력 검출신호와 좁은 범위 검출용 압력센서 63 (63_1~63_n)에 의한 압력 검출신호가 각각 AD 변환기(41)를 통해서 연산부(42)에 입력된다. 이 경우, AD 변환기(41)는 각 압력센서의 압력 검 출 신호(아날로그 신호)가 디지탈 값으로 변환되고, 그때의 각 압력 센서의 압력 검출 범위가 넓은 범위인지 좁은 범위인지에 따라 분해능이 상이한 디지탈 값을 얻을 수 있다. 즉, 압력 검출 범위가 넓은 범위인 압력 센서는 분해능이 비교적 큰 디지탈 값을 얻을 수 있고, 압력 검출 범위가 좁은 범위인 압력 센서로는 분해능이 비교적 작은 디지탈 값을 얻을 수 있다.

또한, 연산부(42)에는 사용자(user)에 의해 설정된 압력 설정 값이 입력된다. 압력 설정 값은 각각 사용하는 약액의 종류나 약액의 공급 조건에 따라 설정되는 값이고, 본 시스템에 설치된 조작 장치의 입력 조작에 의해 설정되도록 되어 있다.

그리고, 연산부(42)에는 압력 설정 값에 기초하여 매회 필요한 압력 검출 범위를 판단하면서, 이러한 압력 검출범위 내에서 압력 검출하는 것에 의해 최적의 압력 센서를 선택한다. 이 경우, 연산부(42)는 각각의 압력 설정 값을 압력 검출범위 내에 포함된 압력 범위 중에서 상한 검출 값이 가장 낮은 압력 센서를 선택한다. 예를 들어, 전공 레귤레이터에 내장된 압력 센서(51)과 그 외의 3개 압력 센서 [63 (63_1~63_3)]에 의해, 상기와 같은 압력 검출 범위가 4개로 설정되는 경우에 있어서,

(1) 압력 설정 값이 0 이상, 20kPa 미만이면 압력 센서 63_1의 압력 검출 값을,

(2) 압력 설정 값이 20kPa 이상, 50kPa 미만이면 압력 센서 63_2의 압력 검출 값을,

(3) 압력 설정 값이 50kPa 이상, 100kPa 미만이면 압력 센서 63_3의 압력 검출 값을,

(4) 압력 설정 값이 100kPa 이상, 200kPa 미만이면 압력 센서 51의 압력 검출 값을 각각 사용하도록 압력 센서가 선택된다.

단, 이것은 압력 센서(51, 63)에 의한 유효 검출 범위를 고려하지 않은 경우의 구분이고, 현실적으로는 각 압력 검출 범위의 조건치보다 낮은 압력 값에서 적용 센서가 변환된다 (예를 들어, 상기 (1)의 경우, 압력 설정 값이 0~18kPa이면 압력 센서(63_1)의 압력 검출 값을 사용하도록 한다).

또한, 도 2에는 각 센서의 전체 압력 검출 신호를 AD 변환기(41)을 통해서 연산부(42)에 추가 입력하는 구성으로 하고 있지만, 이를 대신해서 압력 설정 값에 따라 각각 사용되는 압력 센서를 택일적으로 선택하고, 상기 선택된 압력 센서의 압력 검출 신호를 AD 변환기(41)를 통해서 연산부(42)에 입력하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 구체적으로, AD 변환기(41)의 전단계에 멀티플렉서(multiplexor) 등으로 된 입력 변환부를 설치하고, 이 입력 변환부에 의해 압력 검출 신호를 선택적으로 AD 변환기(41)에서 채택하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

연산부(42)는 매회 유효한 압력 센서(63)의 압력 검출치와 압력 설정치의 편차를 산출하면서, 예를 들어 PID 제어 수법을 사용해서 제어용 신호를 생성한다. 그리고, 상기 제어용 신호를 DA 변환기(43)을 통해서 출력한다.

한편, 전공 레귤레이터(32)에는 직렬 접속된 전자식 급기 밸브(52)와 동일하게 전자식 배기 밸브(53)가 설치되어 있고, 급기 밸브(52)가 개방되는 것에 의해 공기 공급원(23)으로부터 급기 통로(31)에 가압 공기가 공급되면서 배기 밸브(53)가 개방되는 것에 의해 급기 통로(31) 내의 작동 공기의 배출이 일어난다. 이 경우, 급기 밸브(52)의 개방 정도와 배기 밸브(53)의 개방 정도가 각각 조정되는 것에 의해 작동 공기 압력이 제어되고, 이것이 압력 센서(51) 또는 압력 센서(63, 63_1~63_n)에 의해 검출된다.

또한, 전공 레귤레이터(32)는 피드백 제어 회로부로서, 편차 산출부(55), 편차 증폭부(56), PWM 제어 회로부(57) 및 전자 밸브 드라이브 회로부(58)으로 구비되어 있다. 이 경우, 편차 산출부(55)는 콘트롤러(40)으로부터 출력된 제어용 신호와 압력 센서(51)의 검출 신호로 된 레귤레이터 내부 F/B 신호의 차이를 산출하고, 그 후 편차 증폭부(56)는 상기 편차를 증폭한다. 또한, PWM 제어 회로부(57)는 증폭 후의 편차에 기초하여 PWM 출력 신호를 생성하고, 전자 밸브 드라이브 회로부(58)는 PWM 출력 신호를 출력해서 급기 밸브(52) 및 배기 밸브(53)의 구동을 제어한다.

다음으로, 본 약액 공급 시스템의 작용에 대해 설명한다. 도 4는 본 시스템에 의한 약액의 흡인 및 토출 등의 동작을 나타내는 타임 챠드(time chart)이다.

도 4에서, 시간 t1은 흡인 밸브(17)이 개방되고(흡인 밸브(17)가 개방되면서 토출 밸브(19)가 폐쇄된 상태로 된다), 이에 따라 펌프실(13) 내에 약액이 흡인된다 (t1~t2의 기간). 그리고, 흡입 밸브(17)이 닫힌 후, 시간 t3은 펌프용 전자 밸브(33)이 ON(개방)되고 이에 의해 작동실(14) 내의 작동 공기 압력이 상승한다. 펌프용 전자 밸브(33)이 ON되는 기간(t3~t6의 기간)에는 미리 설정된 압력 설정 값 에 따라 어떤 압력 센서 (압력 센서 51, 63_1~63_3 중 어느 것)가 선택되고, 상기 선택된 압력 센서에 의해 작동 공기 압력이 검출된다. 그리고, 압력 검출 결과에 기초하여 전공 레귤레이터(32)의 작동 상태가 제어되고, 작동 공기 압력이 목표 압력 설정 값이 되도록 제어된다.

그 후, 시간 t4에 토출 밸브(19)가 개방되어 약액의 토출이 개시되고, 토출 밸브(19)가 폐쇄되는 시간 t5까지의 기간에 약액의 토출이 일어난다. 이것에 의해, 약액 토출 노즐(26)로부터 워크(W) 상에 적량의 약액이 적하된다. 또한, 석 백 밸브(20)은 약액의 토출 기간에 압출 상태로 되고, 토출 종료시에 흡입 상태로 된다. 이것에 의해, 약액 토출 노즐(26)의 선단부로부터 약액이 맺히는 것을 방지하도록 된다.

그 후, 시간 t6에는 펌프용 전자 밸브(33)가 OFF(폐쇄)되고, 일련의 흡인 및 토출 동작이 종료된다.

약액 공급 시스템으로 복수의 펌프(11)를 설치하고, 각 펌프(11)에 의해 각각의 다른 약액을 공급하는 구성으로 하는 것도 바람직하다. 도 5에는 복수의 펌프(11)을 가지는 멀티 펌프 시스템의 개략 구성을 나타내었다. 도 5에는 편의상, 흡인 밸브(17), 토출 밸브(19) 및 석 백 밸브(20)과 이들에 부수하여 설치되는 전자 밸브를 간략화하였지만, 상기 구성은 도 1에 설명되어 있고, 이들 각 밸브는 콘트롤러(40)로부터의 제어 신호에 기초하여 개폐 동작한다.

도 5의 시스템은, 각 펌프(11)에 접속된 급기 통로(31)에는 각각의 펌프용 전자 밸브(33)가 설치되어 있다. 또한, 각 펌프(11)의 급기 통로(31)은 그 상류부 가 1개식 집약되어 있고, 그 집합부에 전공 레귤레이터(32)가 설치됨과 함께 n개분의 대기 개방 통로(61), 전자 개폐 밸브(62) 및 압력 센서(63)이 설치되어 있다. 이들 n개분의 압력 센서(63) 등은 상기 도 1과 동일한 구성이고, 각 폄프(11)에 공용되는 구성으로 되어 있다.

관련 구성으로, 어느 약액을 공급하는지에 따라서, 각각 사용하는 펌프(11)이 변환된다. 이 경우, 사용하는 펌프(11)의 펌프용 전자 밸브(33)가 택일적으로 ON되면서, 그 외의 흡인 밸브(17)와 토출 밸브(19) 등이 개폐된다. 복수의 펌프(11)을 설치하고, 각 펌프(11)에 상이한 약액을 할당함으로써 펌프와 그에 부수한 약액 경로에서 약액을 변경할 때마다 약액 치환을 할 필요가 없다. 약액 변경에 관련된 작업성을 향상시키는 것이 가능하다.

도 6은 멀티 펌프 시스템에서 약액의 흡인 및 토출 등의 동작을 나타내는 타임 챠트이다. 또한, 도 6에는, 2개의 펌프(11)에 관한 흡인 및 토출 동작을 나타내고 있고, 식별을 위해 한쪽을 펌프 (A)로 하여 그에 관련된 부재 명칭에 (A)를 부가하였고, 다른 쪽을 펌프 (B)로 하여 그에 관련된 부재 명칭에 (B)를 부가하였다. 각 펌프의 기본 동작에 관한 것은 상기 도 4에 설명했으므로, 여기서는 설명을 간략화한다.

여기에서, 펌프 (A)와 펌프 (B)는 공급하는 약액이 상이하고, 이런 이유로 펌프 (A)는 압력 설정 값을 높은 압력 값으로 하고, 이와 달리 펌프 (B)는 압력 설정 값을 낮은 압력 값으로 하고 있다. 약액의 유체 점도라고 함은 펌프(A)에 의하여 공급되는 약액은 높은 점도의 것이고, 펌프 (B)에 의해 공급되는 약액은 낮은 점도의 것이다.

도 6에서, 먼저 펌프 (A)에 의해 약액의 흡인 및 토출이 일어나고, 그에 계속하여 펌프 (B)에 의해 약액의 흡인 및 토출이 일어난다. 즉, 먼저 펌프 (A) 측의 펌프용 전자 밸브(33)가 ON (개방 밸브)되고, 그에 따라 펌프 (A)의 작동실(14) 내에 작동 공기 압력이 상승한다. 이 경우, 압력 설정 값이 높은 압력 값으로 되어 있고, 이에 대응하는 압력 센서 (압력센서 51, 63_1~63_3 중 어느 것)에 의해 작동 공기 압력이 검출된다. 그리고, 압력 검출 결과에 기초하여 전공 레귤레이터(32)의 작동 상태가 조작되며, 작동 공기 압력이 목표 압력 설정 값이 되도록 제어된다.

또한, 그 후에, 펌프 (B) 측의 펌프용 전자 밸브(33)가 ON (개방밸브)되고, 그에 따라 펌프 (B)의 작동실(14) 내의 작동 공기 압력이 상승한다. 이 경우, 압력 설정 값이 낮은 압력 값으로 되어 있고, 이에 대응하는 압력 센서 (압력 센서 51, 63_1~63_3 중 어느 것)에 의해 작동 공기 압력이 검출된다. 그리고, 압력 검출 결과에 기초하여 전공 레귤레이터(32)의 작동 상태가 조작되며, 작동 공기 압력이 목표 압력 설정 값이 되도록 제어된다.

상술한 본 실시 형태에 따르면 다음과 같은 우수한 효과가 얻어진다.

전공 레귤레이터(32)에 의해 조정되는 작동 공기 압력을 검출하기 위한 압력 검출 수단으로 압력 검출 범위가 상이한 복수의 압력 센서[51, 63 (63_1~63_n)]를 설치하고, 각각의 압력 설정 값에 따라 복수의 압력 센서의 검출 결과 중 어느 것 을 선택적으로 사용하는 압력 패드백 제어를 실시하도록 된다. 이에 의하여, 약액의 종류 변경 등에 따라 작동 공기의 압력 설정 값이 상이한 경우에도 항상 적정하게 압력 피드백 제어를 실시하고, 나아가 약액의 토출 유량을 높은 정밀도로 제어하는 것이 가능하다. 약액의 토출 유량을 높은 정밀도로 제어함으로써, 반도체 와이퍼 상에 형성되는 박막 상태가 균일하게 되고, 제품의 품질을 향상시키는 것이 가능하다.

이 경우, 압력 설정 값이 높은 경우에는 압력 검출 범위가 넓은 범위인 압력 센서를 사용하고, 압력 설정 값이 낮은 경우에는 압력 검출 범위가 좁은 범위인 압력 센서를 사용하기 때문에 압력 설정 값이 높은 경우 및 낮은 경우의 어느 것에 있어서도 바람직한 피드백 제어가 실현될 수 있다.

각각의 압력 설정 값에 따라 전자 개폐 밸브(62)를 개방하고 그에 접속된 압력 센서(63)을 압력 검출 가능 상태로 하도록 하기 때문에, 각각의 적정한 압력 센서를 선택적으로 사용하는 것이 가능하게 된다.

복수의 펌프(11)을 가지는 멀티 펌프 시스템에서, 펌프(11)와 급기 통로(31)을 집합시켜 그 집합부에 전공 레귤레이터(32)를 설치하면서, 동시에 집합부에 복수의 압력 센서(63)를 설치하고 있으므로, 이들 전공 레귤레이터(32)와 복수의 압력 센서를 각 펌프(11)에서 공용하는 것이 가능하다. 따라서, 구성의 간소화를 도모하고, 그에 따라 본 시스템은 공간을 줄이고 낮은 비용을 실현하는 것이 가능하다.

본 발명은 상술한 실시 형태의 기재 내용에 의해 한정되지 않으며, 예를 들 어 다음과 같이 실시하는 것도 바람직하다.

상기와 같이, 복수의 압력 센서를 사용하여 작동 공기 압력을 검출하는 구성에서, 본래 사용되야 할 압력 센서 (즉, 압력 설정 값에 따라 선택되는 압력 센서)에 이상이 발생한 경우에 다른 압력 센서를 사용하여 압력 피드백 제어를 실시하는 것도 바람직하다. 이 경우, 센서 이상 발생시에도 약액 공급을 계속적으로 실시하는 것이 가능하고, 적정한 대처를 도모하는 것이 가능하다.

상기 실시 형태에는, 작동 공기 압력을 검출하기 위한 복수의 압력 센서로서, 어느 것이나 0 (또는 0 근접)을 기준으로 한 압력 검출 범위를 가지는 것을 적용했지만, 이 구성은 다음과 같이 변경된다. 즉, 본 시스템은 압력 검출 범의의 전역을 복수로 구분하고, 이들 각 구분 범위를 각각 검출하는 것으로서 복수의 압력 센서를 설치한다. 예를 들어, 총 압력 검출 범위가 0~200kPa인 경우에, 0~50kPa, 50~100kPa, 100~150kPa, 150~200kPa과 같이 압력 검출 범위를 세분화하여 설정한다. 이 경우, 세분화된 각각의 압력 검출 범위는 동일한 압력 폭인 것이 바람직하고, 크게 차이나는 것도 바람직하다. 또한, 각 압력 검출 범위는 일부 중복되도록 설정되는 것도 바람직하다. 본 구성에서는, 압력 검출 분해능을 높이는 것이 가능하고, 이에 따라 제어 정밀도를 높이는 것이 가능하다.

상기 실시 형태의 약액 펌프는 가요성막으로 다이어프램을 사용하고 있지만, 이것을 변경하여, 예를 들어 빌로우즈 등을 사용하여 약액 펌프를 구성하는 것도 가능하다.

Claims

가요(可撓)성 막 부재로 사절(仕切)된 펌프실과 작동실을 가지고 상기 작동실 내의 압력 변화에 따른 펌프실의 용적 변화에 의하여 약액을 흡인 및 토출하는 약액 펌프, 및 상기 작동실에 작동 기체를 공급하는 작동 기체 공급 장치를 구비하고,

상기 작동 기체 공급 장치에 의하여 공급되는 작동 기체의 압력을 검출하는 압력 검출 수단으로서 압력 검출 범위(range)가 다른 복수의 압력 검출기를 설치하며, 각각 설정된 작동 기체의 압력 설정 값에 따라 상기 복수의 압력 검출기의 검출 결과 중 어느 것을 선택적으로 사용하여, 압력 피드백 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 작동 기체 공급 장치에, 상기 작동 기체 압력을 조절 가능한 전체 범위에서 압력 검출을 가능하게 하는 넓은 범위 압력 검출기가 설치되고, 이와 별도로 상기 넓은 범위 압력 검출기보다 압력 검출범위가 좁은, 좁은 범위 압력 검출기가 설치되며, 상기 넓은 범위 압력 검출기 및 좁은 범위 압력 검출기에 의하여 상기 복수의 압력 검출기가 구성되는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 압력 검출기는 0 또는 0에 근접하는 것을 기준으로 하면서 상한 검출 값이 각각 다른 압력 검출 범위에서 압력 검출을 가능하게 하는 것이고, 각각의 압력 설정 값을 압력 검출 범위 내에 포함하는 압력 검출기 중 상한 검출 값이 가장 낮은 압력 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 압력 피드백 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 압력 설정 값에 따라 선택된 압력 검출기에 이상이 생긴 경우에, 다른 압력 검출기의 검출 결과를 사용하여 상기 압력 피드백 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 시스템의 압력 검출 범위의 전역을 복수로 구분한 각 구분 범위를 각각 검출하는 것으로 상기 복수의 압력 검출기를 구성하고, 각각의 압력 설정 값에 따라 각 압력 검출기의 검출 결과를 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 작동실과 상기 작동 기체 공급 장치를 결합하는 작동 기체 통로에 개폐변환 밸브를 통하여 상기 압력 검출기를 접속하고, 상기 압력 설정 값에 따라 상기 개폐 전환 밸브를 개방하고 그것에 접속된 압력 검출기를 압력 검출 가능 상태로 하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 약액 펌프를 복수 설치한 약액 공급 시스템에서, 각 약액 공급 펌프의 작동실에 접속된 작동 기체 통로를 집합시켜 그 집합부에 상기 작동 기체 공급 장치를 설치하고, 동시에 집합부에 상기 복수의 압력 검출기를 설치하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
가요성 막 부재로 사절된 펌프실과 작동실을 가지는 작동실 내의 압력 변화에 따른 펌프실의 용적 변화에 의하여 약액의 흡인 및 토출을 실시하는 약액 펌프, 및 상기 작동실에 작동 기체를 공급하는 작동 기체 공급 장치를 구비하고,

상기 작동 기체 공급 장치에 의해 공급되는 작동 기체의 압력을 검출하는 압력 검출 수단으로 압력 검출 범위(range)가 다른 복수의 압력 검출기를 설치하며, 각각 설정된 작동 기체의 압력 설정 값에 따라 상기 복수의 압력 검출기의 검출 결과 중 어느 것을 선택적으로 사용하여 압력 피드백 제어를 실시하고,

상기 복수의 압력 검출기는 압력 검출 범위가 넓은 범위인 것과 좁은 범위인 것을 포함하고, 이들 각 압력 검출기의 검출 신호가 AD 변환기를 통하여 제어 연산부에 입력되는 구성을 가지며, 상기 압력 설정 값이 높은 경우에는 압력 검출 범위가 넓은 범위인 압력 검출기의 검출 결과를 상기 압력 피드백 제어에 사용하고, 상 기 압력 설정 값이 낮은 경우에는 압력 검출 범위가 좁은 범위인 압력 검출기의 검출 결과를 상기 압력 피드백 제어에 사용하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 작동 기체 공급 장치에, 상기 작동 기체 압력을 조절 가능한 전체 범위에서 압력 검출을 가능하게 하는 넓은 범위 압력 검출기를 설치하는 한편, 이것과는 별도로 상기 넓은 범위 압력 검출기보다 압력 검출 범위가 좁은, 좁은 범위 압력 검출기를 설치하고, 상기 넓은 범위 압력 검출기와 좁은 범위 압력 검출기에 의하여 상기 복수의 압력 검출기를 구성하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 복수의 압력 검출기는 0 또는 0 근접하는 것을 기준으로 하면서 상한 검출 값이 각각 다른 압력 검출 범위에서 압력 검출을 가능하게 하고, 각각의 압력 설정 값을 압력 검출 범위 내에 포함하는 압력 검출기 중 상한 검출 값이 가장 낮은 압력 검출기의 검출 결과에 기초하여 상기 압력 피드백 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 압력 설정 값에 따라 선택된 압력 검출기에 이상이 생긴 경우에, 다른 압력 검출기의 검출 결과를 사용하여 상기 압력 피드백 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 시스템의 압력 검출 범위의 전역을 복수로 구분한 각 구분 범위를 각각 검출하는 것으로 상기 복수의 압력 검출기를 구성하고, 각각의 압력 설정 값에 따라 각 압력 검출기의 검출 결과를 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 작동실과 상기 작동 기체 공급 장치를 결합하는 작동 기체 통로에 개폐전환 밸브를 통해서 상기 압력 검출기를 접속하고, 상기 압력 설정 값에 따라 상기 개폐 전환 밸브를 개방하여 그것에 접속된 압력 검출기를 압력 검출 가능 상태로 하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 약액 펌프를 복수 설치한 약액 공급 시스템에서, 각 약액 공급 펌프의 작동실에 접속된 작동 기체 통로를 집합시켜 그 집합부에 상기 작동 기체 공급 장치를 설치하고, 동시에 집합부에 상기 복수의 압력 검출기를 설치하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 시스템.