药液供给系统及药液供给控制装置的制作方法

专利名称：药液供给系统及药液供给控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用通过泵室内的容积随容积可变部件的位移而变化 经由排出口排出从吸入口吸入的药液的药液供给泵来进行药液供给的 药液供给系统及该系统内的药液供给控制装置。
背景技术：
例如，在半导体制造工序中，使用药液供给装置以将光致抗蚀剂
等药液按预定量滴到半导体晶片上。具体地说，例如特开平10-54368 号公报中所见那样提出了一种装置，包括对一对泵室进行分别划分的 容积可变部件(波紋管)、使各波紋管伸缩的电动机、和设置在一对泵 的各排出口及吸入口的逆止阀。由此，当波紋管收缩时，吸入口侧的 逆止阀#:才几械地打开，药液吸入到泵室内。 一方面，当波紋管伸长时， 排出口侧的逆止阀被机械地打开，药液从泵室排出到外部。然后，通 过使一对波紋管交替地伸长和收缩，以使药液连续排出。

发明内容
但是，上述药液供给装置当排出药液侧的泵室切换时有可能产生 压力的变动。就是说，由于逆止阀根据上游和下游间的压力差进行开 闭，因而在排出口侧的逆止阀打开时，药液的排出压力具有比逆止阀 的下游侧的压力更高的倾向。因此，在一对泵室的排出口彼此的合流 部将发生压力的变动，甚至有可能使药液的流量产生脉动。
而且，不只是上述装置，对于使用泵室内的容积随容积可变部件 的位移而变化通过排出口排出从吸入口吸入的药液的药液供给泵的装 置，药液排出或吸入时药液的状态发生变动的问题已成为共通的问题。
本发明是为解决上述问题而提出的，其目的在于提供药液供给系 统及药液供给装置，使用泵室内的容积随容积可变部件的位移而变化-
通过排出口排出从吸入口吸入的药液的药液供给泵，可以在药液排出 或吸入时适当地控制药液状态的变动。
第一方面记载的发明是一种药液供给系统，其特征在于，包括 药液供给泵，泵室内的容积随容积可变部件的位移而变化通过排出口
排出从吸入口吸入的药液；开闭装置，对所述排出口及吸入口的至少 一个进行电开闭；压力施加装置，通过所述容积可变部件向所述泵室 内施加压力；检测装置，检测所述容积可变部件的位移量；以及反馈 装置，在所述至少一个口打开前对通过所述压力施加装置向所述泵室 内施加的压力进行搡作，以在所述至少一个口打开时对所述检测装置 检测的变动量进行反馈控制。
在上述构成中，在上述至少一个口打开时容积可变部件变动的情 况下，开闭装置的上游侧及下游侧的压力产生差，考虑到随着打开在 上游侧及下游侧之间产生了药液的急速流动。然后，可以通过操作开 闭装置打开前的泵室内的压力来进行反馈控制该变动量。由此，在反 馈控制得到反映时，可以将变动量控制在期望值，而且可以适当地抑 制开闭装置打开时的药液状态的变动。
第二方面记载的发明，是在第一方面记载的发明中，上述反馈装 置将上述变动量的目标值设为零。
考虑到如果开闭装置打开时容积可变部件的位置状态不变动，则 药液处于稳定的状态。这点，在上述构成中，通过将变动量的目标值 设为零，可以适当地抑制容积可变部件随开闭装置打开的变动，而且， 可以适当地抑制或者避免药液状态的变动。
第三方面记载的发明，是在第一方面或第二方面记载的发明中， 上述开闭装置对上述排出口进行电开闭，上述反馈装置当上述排出口 打开时对由上述检测装置检测的变动量进行反馈控制。
在上述构成中，由于通过反馈控制可以限制排出口打开时容积可 变部件的变动量，从而可以在稳定的状态下供给药液。
第四方面记载的发明，是在第三方面记载的发明中，包括多个上 述药液供给泵，该多个药液供给泵的排出口连接到共同的药液供给口 ， 而且使药液的吸入期间和排出期间在多个药液供给泵间重复，以通过上述药液供给口将药液连续向外部供给。
在上述构成中，通过使排出期间和吸入期间在多个药液供给泵间 重复以连续向外部供给药液。此时，可以通过对各供给泵的排出口打 开时容积可变部件的位置状态的变动量进行反馈控制来限制药液的变 动。因此，可以在稳定的状态下连续供给药液。特别是，通过上述反 馈控制来限制药液的变动，还可以使经由药液供给口供给的药液流量 高精度和恒定。
此外，在将多个药液供给泵设为2个的情况下，优选地，从这些 药液供给泵交替地排出药液。
第五方面记载的发明，是在第三方面或第四方面记载的发明中， 包括限制装置，当通过上述容积可变部件的位移使上述泵室内的容积 扩大来吸入药液时，对上述容积可变部件的位移量进行限制以使上述 泵室内的容积为最大值以下。
当泵室内的压力比排出口的下游侧的压力低时，通过打开排出口， 施加使容积可变部件位移的方向上的力以扩大泵室内的容积。但是， 在排出口打开前泵室的容积已经是最大值时，容积可变部件的位置状
态不发生变化。因此，通过检测装置不能检测出泵室内的压力比排出 口的下游侧的压力低。但是，在此情况下，尽管排出口打开，但还是 不会产生药液向泵室内的逆流，由于不能进行限制排出口的上游侧及 下游侧之间的压力差的控制，因而在排出口打开后使容积可变部件位 移时，至实际位移开始之前将产生时间间隙，而且药液的控制性将变 低。相反，在上述构成中，通过对吸入工序中的容积可变部件的位移 设置限制以使排出口打开前的泵室内的容积为最大值以下，由此通过 检测装置可以适当地检测出泵室内的压力比排出口的下游侧的压力 低。
第六方面记载的发明，是在第一方面至第五方面任一项记载的发 明中，上述压力施加装置通过压力作用室内的气体压力向上述泵室内 部施加压力，所述压力作用室通过上述容积可变部件与上述泵室分隔。
在上述构成中，通过压力作用室内的气体压力向泵室内施加压力。 因此，可以适当地构成压力施加装置。
第七方面记载的发明，是在第六方面记载的发明中，进一步包括
设定装置，当上述药液排出时设定上述容积可变部件的位移速度的目
标值；计算装置，根据上述检测装置的检测结果算出上述容积可变部 件的实际位移速度；调节装置，对上述压力作用室内的压力进行调节 以将上述实际位移速度反馈控制为其目标值。
在上述构成中，由于容积可变部件的位移速度被反馈控制为目标 值，因而在各排出工序中可以高精度地控制排出量等。
第八方面记载的发明，是在第一至第七方面任一项记载的发明中， 上述容积可变部件包括能够在轴向上伸缩的波紋管，上述检测装置检 测上述波紋管的伸缩量以作为上述位移量。
波紋管沿其轴方向伸缩，并且泵室的容积变化量相对于波紋管的 伸缩量大致为线形。因此，通过调节波紋管的伸缩量可以简单且高精 度地控制药液的吸入量和排出量。
第九方面记载的发明，是一种药液供给控制装置，包括药液供给 装置，所述药液供给装置包括药液供给泵，通过泵室内的容积随容 积可变部件的位移变化而变化，经由排出口排出从吸入口吸入的药液； 开闭装置，对所述排出口和吸入口的至少一个进行电开闭；压力施加 装置，通过所述容积可变部件向所述泵室内施加压力；；险测装置，抬r 测所述容积可变部件的位移量，所述药液供给控制装置根据所述检测 装置的检测结果对药液的供给量进行控制，其中，包括反馈装置， 在所述至少一个口打开前对所述压力施加装置向所述泵室内施加的压 力进行#:作，以在所述至少一个口打开时对所述;f企测装置^r测的变动 量进行反馈控制。
在上述构成中，在上述至少一个口打开时容积可变部件变动的情 况下，开闭装置的上游侧及下游侧的压力产生差，考虑到随着打开在 上游侧及下游侧之间产生了药液的急速流动。然后，可以通过操作开 闭装置打开前的泵室内的压力来进行反馈控制该变动量。由此，在反 馈控制得到反映时，可以将变动量控制在期望值，而且可以适当地抑 制开闭装置打开时的药液状态的变动。
第十方面记载的发明，是在第九方面记载的发明中，上述反馈装
置将上述变动量的目标值设为零。
考虑到如果开闭装置打开时容积可变部件的位置状态不变动，则 药液处于稳定的状态。这点，在上述构成中，通过将变动量的目标值 设为零，可以适当地抑制容积可变部件随开闭装置打开的变动，而且， 可以适当地抑制或者避免药液状态的变动。
第十一方面记载的发明，是在第九方面或第十方面记载的发明中， 上述开闭装置对上述排出口进行电开闭，上述反馈装置当上述排出口 打开时对由上述检测装置检测的变动量进行反馈控制。
在上述构成中，由于通过反馈控制可以限制排出口打开时容积可 变部件的变动量，从而可以在稳定的状态下供给药液。
第十二方面记载的发明，是在第十一方面记载的发明中，包括多 个上述药液供给泵，而且该多个药液供给泵的排出口连接到共同的药 液供给口 ，通过进行控制以使药液的吸入期间和排出期间在多个药液 供给泵间重复，通过上述药液供给口将药液连续向外部供给。
在上述构成中，通过使排出期间和吸入期间在多个药液供给泵间 重复以连续向外部供给药液。此时，可以通过对各供给泵的排出口打 开时容积可变部件的位置状态的变动量进行反馈控制来限制药液的变 动。因此，可以在稳定的状态下连续供给药液。特别是，通过上述反 馈控制来限制药液的变动，还可以使经由药液供给口供给的药液流量 高精度和恒定。
此外，在将多个药液供给泵设为2个的情况下，优选地，从这些 药液供给泵交替地排出药液。
第十三方面记载的发明，是在第十一方面或第十二方面记载的发 明中，包括限制装置，当通过上述容积可变部件的位移使上述泵室内 的容积扩大来吸入药液时，对上述容积可变部件的位移量进行限制以 使上述泵室内的容积为最大值以下。
当泵室内的压力比排出口的下游侧的压力低时，通过打开排出口 ， 施加使容积可变部件位移的方向上的力以扩大泵室内的容积。但是， 在排出口打开前泵室的容积已经是最大值时，容积可变部件的位置状 态不发生变化。因此，通过检测装置不能检测出泵室内的压力比排出
口的下游侧的压力低。但是，在此情况下，尽管排出口打开，但还是 不会产生药液向泵室内的逆流，由于不能进行限制排出口的上游侧及 下游侧之间的压力差的控制，因而在排出口打开后使容积可变部件位 移时，至实际位移开始之前将产生时间间隙，而且药液的控制性将变 低。相反，在上述构成中，通过对吸入工序中的容积可变部件的位移 设置限制以使排出口打开前的泵室内的容积为最大值以下，由此通过 检测装置可以适当地检测出泵室内的压力比排出口的下游侧的压力 低。
第十四方面记载的发明，是在第十三方面记载的发明中，上述压 力施加装置调节通过上述容积可变部件与上述泵室分隔的压力作用室
内的气体压力，而且进一步包括设定装置，当上述药液排出时设定 上述容积可变部件的位移速度的目标值；计算装置，根据上述检测装 置的检测结果算出上述容积可变部件的实际位移速度；调节装置，对 上述压力作用室内的压力进行调节以将上述实际位移速度反馈控制为 其目标值。
在上述构成中，由于容积可变部件的位移速度被反馈控制为目标 值，因而在各排出工序中可以高精度地控制排出量等。


图1是表示第一实施方式涉及的药液供给系统的构成的图。
图2是表示该实施方式涉及的药液供给泵药液吸入及排出方式的图。
图3是表示该实施方式涉及的药液吸入及排出处理的框图。 图4是表示该实施方式涉及的波紋管式分隔部件的位移量与排出 量的关系的图。
图。' ' ' " ' 、' 口 '序图。
图7是对该实施方式中排出侧阀打开时的问题进行说明的另一时序图。
图8是表示该实施方式涉及的伴随排出侧阀的打开，波紋管式分 隔部件的变动量的反馈控制处理顺序的流程图。
图9是表示上述反馈控制中校正量的计算方式的图。
图10是表示上述反馈控制反映后的药液的供给控制方式的时序图。
图11是表示第二实施方式涉及的药液的供给系统的构成的图。
图12是表示第二实施方式涉及的药液的供给控制方式的时序图。 图13是表示第三实施方式涉及的药液的供给系统的构成的图。
具体实施例方式
(第一实施方式)
下面，参照附图对适于将本发明涉及的药液供给系统用于半导体 制造工序中的药液供给系统的第 一实施方式进行说明。
图1中示出了本实施方式涉及的药液供给系统。
药液供给泵10用于进行药液的吸入及排出。在药液供给泵10中， 在泵壳12中容纳有作为容积可变部件的波紋管式分隔部件14，泵室 16与压力作用室18通过该波紋管式分隔部件14分隔。波紋管式分隔 部件14包括在轴向上可自由伸缩的波紋管14a、和安装在该波紋管 14a的一端部(图的下端部)的分隔板14b，该波紋管14a的另一端部 (图的上端部)固定到环状的固定板20上。通过波紋管14a的伸缩使 分隔板14b移动，泵室16和压力作用室18的容积各自变化。在此情 况下，由于泵室16和压力作用室18的合计容积不变，与波紋管14a 的伸缩无关，因此例如泵室16的容积增加量相当于压力作用室18的 容积减少量(当然，增减是相反的场合也同样)。
在泵壳12中形成有与泵室16连通的吸入口 22和排出口 24，在 吸入口 22连接有吸入配管26，在排出口 24连接有排出配管28。在吸 入配管26设置有吸入侧阀30，在排出配管28设置有排出侧阀32。然 后，这些吸入侧阀30和排出侧阀32根据电^f兹阀34及电磁阀36的通 电状态分别开闭。例如，p及入侧阀30和排出侧阀32由空气压力进4亍
开闭操作的气动阀构成，根据电磁阀34、 36的通电状态调节作用在 吸入侧阀30和排出侧阀32上的空气压力，与此同时吸入侧阀30和排 出侧阀32将开闭。
吸入配管26构成用于向泵室16供给光致抗蚀剂等药剂的药液供 给通路，通过该吸入配管26，图中未示出的药液瓶(药液贮存容器) 内贮存的药液或者通过工厂的药液配送管道供给的药液向泵室16供 给。由此，药液将填充到泵室16内。此外，排出配送管道28构成药 液排出通路用于排出泵室16中填充的药液，从泵室16排出的药液通 过排出配送管道28供给到药液排出喷嘴(图略)。药液排出喷嘴指向 下方，而且被配置以使药液滴在旋转板等上放置的半导体晶片的中心 位置，适量的药液从药液排出喷嘴滴到半导体晶片上，以进行向晶片 表面涂布药液的作业。
同样在泵壳12中形成有与压力作用室18连通的空气出入口 38， 在该空气出入口 38连接有电动气动调节器40。电动气动调节器40构 成通过调整压力作用室18内的空气压力来向泵室16内施加压力的压 力施加装置，通过内置的电磁式切换阀的切换操作，切换成使压缩空 气流入压力作用室18的压缩空气流入状态和使压力作用室18的空气 向外界流出的大气开放状态。
在泵壳12中组装有箱体42，细长圓柱状的杆46按照向箱体42 侧突出的方式可滑动地插在泵壳12中形成的贯通孔44中。即，杆46 一端向压力作用室18内突出，另一端向箱体42围成的内部空间突出。 在杆46的压力作用室18侧的端部结合有波紋管式分隔部件14的分隔 板14b,伴随分隔板14b的移动(即波紋管14a的伸缩动作)，杆46 将在图的上下方向往复运动。
此外，在杆46的箱体42侧的端部连接有弹簧支承板48,盘簧50 介于该弹簧支承板48与泵壳12的外壁面之间。由于盘簧50的弹力使 杆46在图的上方一直受力。盘簧50相当于在与压力作用室18内的空 气压力相反的方向上给波紋管式分隔部件14施力的施力装置。
另外，杆46通过线性轴承52可以保持往复运动，此外，箱体42 以及压力作用室18之间通过轴密封54密封。 通过以上的构成，在压力作用室18内没有导入压缩空气的状态
(大气开放状态)下，通过盘簧50的弹力，波紋管式分隔部件14的波 紋管14a可以收缩到弹簧支承板48与止动器56接触为止。此外，伴 随波紋管14a的收缩，泵室16内的容积增加。此时，如图2 (a)所 示，通过打开吸入侧的阀30，关闭排出侧阀32，通过吸入配管26将 药液吸入到泵室16内。另一方面，在压缩空气流入状态下，由图中未 示出的空气源供给的压缩空气，通过先前的图l所示的电动气动调节 器40和空气出入口 38导入到压力作用室18内，根据压力作用室18 内的空气压力与盘簧50的弹力的平衡，波紋管14a伸长、泵室16内 的容积减少。此时，如图2 (b)所示，通过关闭吸入侧阀30、打开排 出侧阀32，填充在泵室16内的药液通过排出配管28排出。
在先前的图2所示的箱体42中设有用于检测杆46的位置状态或 者位移量(即波紋管14a的位置状态或者收缩量)的位移量传感器58。
控制器60是根据来自对本系统全体进行综合管理的管理计算机 62的指令进行药液供给泵10的药液供给控制的专用控制装置。即， 在控制器60中，从上述管理计算机62获取排出及吸入的指令信号或 者有关排出流量的指令信号，而且获取上述位移量传感器58检测的位 移量。然后，基于此，将电磁阀34、 36作为通电或者非通电状态对吸 入阀30和排出侧阀32进行开闭操作，另一方面，向电动气动调节器 40输出压力指令信号，对电动气动调节器40的状态进行操作。而且， 控制器60根据位移量传感器58检测的位移量算出排出流量值，并将 该算出值输出给管理计算机62等。
接下来，使用图3对控制器60中药液供给控制涉及的处理进行说明。
目标位移速度计算部B2根据来自上述管理计算机62的排出流量 的指令值算出波紋管式分隔部件14的位移速度的目标值。在此，根据 表示排出流量与位移量关系的泵排出特性来进行该位移速度的目标值 的计算。具体来讲，在分隔板14b的位移量与药液供给泵IO的排出量 之间具有图4所示的关系。根据图4,分隔板14b的移动量相对于泵 排出量大致为线性，使用此关系算出波紋管式分隔部件14的位移速 度。
实际位移速度计算部B4根据位移量传感器58检测的位移量的时 间微分算出波紋管式分隔部件14实际的位移速度(实际位移速度)。 偏差计算部B6算出目标位移速度与实际位移速度的差。压力指令值 计算部B8算出作为用于将实际位移速度反馈控制为目标位移速度的 搡作量的压力作用室18内的压力的指令值。
吸入用压力指令值设定部B10设定药液吸入时的压力指令值。选 择器B12根据来自上述管理计算机62的吸入指令及排出指令选择压 力指令值计算部B8的输出和吸入压力指令值设定部B10的输出的某 一个。该选择器B12的输出将成为最终的压力指令值。就是说，在本 实施方式中，在药液排出时，波紋管式分隔部件14的位移速度被反馈 控制，另一方面，在药液吸入时，波紋管式分隔部件14的位移速度被 开环控制。此外，在选择器B12中，根据位移量传感器58检测的位 移量来调节压力指令值，以使伴随吸入工序的波紋管14a的位置状态 成为预定值，并使实际位移速度为零以停止吸入。
排出流量计算部B14将实际位移速度变换为排出流量，并将该结 果作为排出流量值向管理计算机62输出。另外，在进行该变换时使用 了先前的图4所示的关系。
如上所述，在本实施方式中，通过在药液排出时将杆46的位移速 度反馈控制为目标位移速度，从而可以高精度地控制排出量。
但是，当为了排出药液而使排出侧阀32打开时，如果排出侧阀 32的上游及下游间产生压力差，则打开排出侧阀32后，通过排出侧 阀32有可能发生药液的急速流动。以下将对此详细描述。
图5 (a)示出了药液向泵室16的吸入结束、吸入侧阀30及排出 侧阀32关闭的状态。此外，在图5(a)中，泵室16内的压力设为压 力Pp、排出侧阀32的下游侧的压力设为压力Pout。在此，如果泵室 16内的压力Pp比排出侧阀32的下游侧的压力Pout高时，如图5(b) 所示，通过打开排出侧阀32,泵室16内的药液急速向外部流出。图6 示出了排出侧阀32的压力Pp比排出侧阀32的下游侧的压力Pout高 时药液供给泵10的药液供给流量的推移。详细地说，图6 (a)示出
了波紋管式分隔部件14的位移量(杆46的位移量)的推移，图6(b) 示出了吸入侧阀30的开闭状态的推移，图6 (c)示出了排出侧阀30 的开闭状态的推移，图6 (d)示出了来自药液供给泵10的药液排出 流量的推移，图6 (e)示出了泵室16内的压力推移。
如图所示，p及入侧阀30的上游侧的压力比泵室16内的高时，随 着吸入侧阀30的打开，泵室16内的压力上升。于是然后，随着排出 侧阀32的打开，泵室16内的药液向外部急速流出，从而泵室16内的 压力降低。于是，然后随着波紋管14a的伸长侧的位移， 一定流量的 药液^皮排出。
与此相对，泵室16内的压力Pp比排出侧阀32的下游侧的压力比 Pout低时，如图5 (c)所示，通过打开排出侧阀32，药液急速从外部 向泵室16内流入。图7示出了排除侧阀32的压力Pp比排出侧阀32 的下游侧的压力Pout低时药液供给泵10的药液供给流量的推移。此 外，图7 (a) ~ (e)与先前的图6(a) ~图6 (e)相对应。
如图所示，吸入侧阀30的上游侧的压力比泵室16内j氐时，随着 吸入侧阀30的打开，泵室16内的压力降低。于是，然后随着排出侧 阀32的打开，药液急速向泵室16内流入，泵室16内的压力上升。于 是，然后随着波紋管14a的伸长侧的位移， 一定流量的药液被排出。
这样，在排出侧阀32打开时泵室16内的压力Pp与外部压力Pout 之间产生差的情况下，随着排出侧阀32的打开有可能产生药液的急速 流动。为此，使用药液供给泵IO将药液向外部排出供给时，高精度地 控制该流量有可能变得困难。
可以考虑以下方式作为消除这样事态的手法，在泵室16内及排出 侧阀32的下游侧的两者中设置压力传感器，在排出侧阀32打开前， 通过调节泵室16内的压力使这两个压力传感器的检测值一致。但是， 在此情况下，会导致药液供给系统的部件个数增加，而且由于设置压 力传感器，系统的大型化不可避免。而且，由于压力传感器浸在药液 中，压力传感器的劣化也将成为问题。
于是，在本实施方式中，使用位移量传感器58检测波紋管式分隔 部件14随着排出侧阀32打开的位置状态的变动量，操作泵室16内的
压力Pp以反馈控制该变动量。即，如先前的图5 (b)及图5 (c)所 示，当泵室16内的压力Pp与外部的压力Pout间存在差时，随着排出 侧泵32的打开而产生药液的急速流动时，波紋管式分隔部件14的位 置状态将变动。因此，该变动量成为与泵室16内的压力Pp与外部压 力Pout的压差有相关性的参数。因此，通过检测波紋管式分隔部件14 的位置状态的变动量，可以间接地检测泵室16内的压力Pp与外部压 力Pout的压差。于是，通过操作泵室16的压力以减小该变动量，可 以抑制或者避免药液随排出侧泵32的打开而产生的急速流动。
具体来讲，泵室16内的压力根据压力作用室18内的压力决定， 由于还依赖于波紋管14a和盘簧50的弹力等，因而不能直接操作泵室 16内的压力。于是，通过调节压力作用室18内的空气压力来间接地 操作泵室16内的压力。
为了执行这样的处理，如先前的图3所示，设置有变动抑制部B16。 变动抑制部B16算出用于减少位移量传感器58检测的位置状态变动 量的目标压力。由此，吸入工序结束后，在选择器B12中采用变动抑 制部B16算出的目标压力作为压力指令值。
图8示出了本实施方式涉及的变动量反馈控制的处理顺序。该处 理通过控制器60例如以预定的周期反复执行。
在此一系列的处理中，首先在步骤SIO中对吸入动作是否已经结 束进行判断。然后，当判断为吸入动作已经结束时，在步骤S12中， 存储此时的波紋管式分隔部件14的位置Lb,而且将压力作用室18内 的压力调节为后述的目标压力。当步骤S12的处理结束时，待机直到 排出侧阀32打开(步骤S14)。然后，当排出侧阀32打开时，获取由 位移量传感器58检测的位置L。接着在步骤S18中，对位置L是否稳 定进行判断。在此，可以判断位置L的变化量是否处于用于判断稳定 状态的预定阀值以下。在此，位置L的变化量可以由上次采样值与本 次采样值的差进行定量化。此外，取而代之，还可以通过取得多次的 采样值的平均值之间的差等，实施对检测的采样值的噪声影响进行抑 制的处理。
然后，当在步骤S18中判断为位置L处于稳定状态时，将移向步
骤S20。在步骤S20中，进行位置变动量的反馈控制。此时的变动量 由步骤S18中判断为稳定状态时的位置L相对于步骤S12中存储的位 置Lb的差分"L-Lb"量化。然后，更新压力作用室18内的压力目标 值(目标压力P)以进行使变动量的目标值为"0"的积分控制。就是 说，使用积分增益K和上次的目标压力P (n-l ),使本次的目标压力 P (n)为以下的值
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由此，如图9所示，变动量"L-Lb"的绝对值越大，目标压力P 将以大的校正量"K x (L-Lb )"校正。另外，在本实施方式中，设 定为波紋管14a越伸长，位置L的正的值将增大。因此，当变动量 "L-Lb"为正时，意味着伴随排出侧阀32的打开波紋管14a伸长了。 就是说，意味着泵室16内的压力Pp比外部的压力Pout高。为此，在 此情况下，减少校正目标压力P。从这点来看，积分增益K为负值。
图10示出了在吸入的药液压力比排出侧阀32的外部的压力Pout 高的状态下，上述反馈控制得以反映时的(换句话说，目标压力P为 稳定值时的)药液供给泵10的药液供给流量的推移。此外，图10(a)-图10 (e)与先前的图6(a) ~图6 (e)相对应。
如图所示，通过在打开排出侧阀32之前使泵室16内的压力与外 部压力Pout相等，由此当打开排出侧阀32时不会发生药液的急速流 动。因此，可以高精度地控制药液供给泵10的药液供给流量。
此外，如图所示，在本实施方式中，在波紋管式分隔部件14的位 置状态成为由先前的图1所示的止动器56确定的下限值(使泵室16 内的容积最大的值)之前，停止吸入工序。由此，当打开排出侧阀32 之前的泵室16内的压力Pp比外部压力Pout小时，可以随着排出侧阀 32的打开使波紋管14a收缩，而且可以对泵室16内的压力Pp比外部 压力Pout小进行检测。与此相反，在使波紋管式分隔部件14收缩到 下限值的情况下，当打开排出侧阀32之前的泵室16内的压力Pp比外 部压力Pout小的时候，不能进行使排出侧阀32的下游侧的压力Pout 与泵室16内的压力差缩小的控制，从而可能导致药液供给控制性的降 低。此外，该设定是通过在先前的图3所示的选择器B12内设置用于
在波紋管14a到达上述下限值之前停止吸入工序的逻辑来实现的。 根据以上详细描述的本实施方式可以获得以下的效果。
(1) 为了在排出侧阀32打开时对位移量传感器58检测的波紋管 式分隔部件14的位置状态变动量进行反馈控制，对施加于泵室16内 的压力进行了操作。由此，可以把变动量控制为希望值，而且可以适 当地抑制排出侧阀32打开时的药液状态的变动。因此，可以高精度地 控制药液供给泵10的药液供给流量。
(2) 将上述反馈控制时的波紋管式分隔部件14的位置状态的变动 量的目标值设为"0"。由此，可以进一步适当地抑制或者避免药液的 状态变动。
(3 )通过波紋管14a的收缩-使泵室16内的容积扩大以吸入药液时， 对波紋管14a的位移量进行了限制以使泵室16内的容积不达到最大 值。由此，即使在泵室16内的压力Pp比外部压力Pout低的情况下， 伴随排出侧阀32的打开，波紋管14a也可以变动，而且可以对泵室 16内的压力Pp比外部压力Pout低进行检测。
(4) 由通过波紋管式分隔部件14与泵室16分隔的压力作用室18 内的空气压力向泵室16内施加压力。在此，由于空气是压缩性流体， 当泵室16内的压力Pp与外部压力Pout存在差时，压力作用室18内 的容积容易变化。为此，可以适当地4全测上述的差以作为波紋管式分 隔部件14随排出侧阀32打开的变动。
(5) 为了在波紋管14a伸长时，将波紋管式分隔部件14的实际位 移速度反馈控制为其目标值，对压力作用室18内的压力进行了调节。 由此，在各排出工序中都可以高精度地控制排出量等。
(6H吏用了波紋管14a作为4吏泵室16内的容积可变的部件。波紋 管14a沿其轴方向伸缩，而且泵室16的容积变化量相对于波紋管14a 的伸缩量大致呈线性。为此，通过调节波紋管14a的伸缩量，可以筒 单且高精度地控制药液的吸入量和排出量。
(第二实施方式)
以下，参照附图以与先前的第 一实施方式的不同点为中心对第二 实施方式进行说明。
图11所示的是本实施方式涉及的药液供给系统。
如图所示，本实施方式涉及的药液供给系统设置有多个药液供给 泵，通过各个泵交替地反复执行排出动作和供给动作，可以实现连续
的药液供给动作。另外，图U所示的2个药液供给泵10a、 10b任一 个都与先前的图1中说明的药液供给泵IO具有相同的构成，对于各个 泵的构成部件，为了方便起见标有同样的符号。
如图所示，各药液供给泵10a、 10b的吸入配管26连接到共同的 药液吸入口 (药液^f瓦或者工厂的药液配管)，而且排出配管28连接到 共同的药液供给口 (药液排出喷嘴)。
在图中，药液供给泵10a处于波紋管14a收缩的状态，在该状态 中，之后通过波紋管14a伸长，进行泵室16内填充的药液的排出。此 外，药液供给泵10b处于波紋管14a伸长的状态，在该状态中，之后 通过波紋管14a收缩，进行药液向泵室16内的吸入。
控制器60将2个药液供给泵10a、 10b作为控制对象，如上所述 根据随时输入的信号控制吸入侧阀30和排出侧阀32的开闭状态，另 一方面向各电动气动调节器40输出压力指令值以对电动气动调节器 40进行操作。
图12所示的是本实施方式涉及的药液供给方式。详细地说，图 12 (a)所示的是药液供给泵10a侧的动作，图12 (b)所示的是药液 供给泵10b侧的动作。此外，图12 (c)所示的是这2个供给泵10a、 1 Ob合计的药液排出流量。
如图所示，在时序tl以前，药液供给泵10a、 10b处于先前的图 11所示的状态，吸入侧阀30及排出侧阀32都关闭。然后，时序tl 以后，当管理计算机62指令控制器60将排出流量作为比"0"更多量 的值时，药液供给泵10a、 10b中的药液吸入动作及排出动作开始。
就是说，在药液供给泵10a侧，在时序tl排出侧阀32打开后， 伴随电动气动调节器40的气压上升，波紋管14a伸长，药液排出(时 序t2 t6)。此外，与药液供给泵10a的药液排出并行，在药液供给泵 10b侧，在时序t3 ~ t4吸入侧阀30被打开以进4亍药液的吸入。然后， 在药液的吸入结束后的时序t5排出侧阀32打开。在时序t6,在药液
供给泵10b侧，伴随电动气动调节器40的气压上升，波紋管14a伸长， 药液排出(时序t6 t7)。以后，在药液供给泵10a、 10b间交替地进 行药液的吸入/排出动作，从药液排出喷嘴的前端连续地排出药液。
在此情况下，连续设定了药液供给泵10a的药液排出期间TA和 药液供给泵10b的药液排出期间TB，药液将不中断地连续排出。此外， 由于药液的排出速度被控制为恒定，各排出期间TA、 TB相同，从而 可以使药液的稳定供给成为可能。
但是，即使在此情况下，当排出侧阀32打开时，泵室16内的压 力Pp与药液供给口侧的压力Pout之间存在差，伴随排出侧阀32的打 开将发生药液的急速流动，通过药液供给口的药液供给流量有可能发 生变动。在此，例如在药液供给泵10a侧的排出侧阀32打开时，即使 调节药液供给泵10a的压力作用室18内的压力l吏其与药液供给泵10b 的压力作用室18内的压力相一致，也难以-使药液供症会泵10a的泵室 16内的压力Pp与药液供给口侧的压力Pout相一致。这是因为，泵室 16内的压力不由压力作用室18内的压力唯一确定，而是依赖于波紋 管14a和盘簧50的弹力等，以及这些波紋管14a和盘簧50的弹力等 可能产生的固体差异。
于是在本实施方式中，与先前的第一实施方式同样，在先前的图 8所示的方式中，可以对波紋管14a随排出侧阀32打开的变动量进行 反馈控制。
根据以上所说明的本实施方式，除了先前的第一实施方式的上述 (1) ~ (6)的效果以外，还将获得以下的效果。
(7)设置有一对药液供给泵10a、 10b，其排出配管28连接到共 同的药液供给口 ，而且使药液的吸入期间和排出期间在一对药液供给 泵10a、 10b间重复，通过药液供给口连续地向外部供给药液。在这样 的设定中，通过进行上述变动量的反馈控制，可以高精度地使通过药 液供给口供给的药液流量保持恒定。
(第三实施方式)
以下，参照附图以与先前的第 一实施方式的不同点为中心对第三 实施方式进行说明。
图13所示的是本实施方式涉及的药液供给系统。此外，在图13
中，对于与先前的图l所示的部件对应的部件，为了方便起见标有同
样的符号。
如图所示，本实施方式涉及的药液供给泵IO构成为隔膜式的泵。 就是说，替代先前的图1所示的波紋管式分隔部件14，设置有包括隔 膜70a及分隔板70b的隔膜式分隔部件70。而且，通过该隔膜式分隔 部件70分隔泵室16及压力作用室18,并且通过隔膜式分隔部件70 的位移，可以4吏泵室16内的容积变化，而且可以将药液p及入泵室16 或者将药液排出泵室16。
该药液供纟会泵10的优点，与波紋管式泵相比，例如泵室16内残 留药液比较少。但是，在隔膜式泵的场合， 一般来讲，存在隔膜式分 隔部件70的位移量和药液排出量的关系为非线性的倾向。因此，不能 使用先前的图4所示的线性关系。因此，在先前的图3所示的目标位 移速度计算部B2和排出流量计算部B14中，可以进行考虑了隔膜式 特有的上述非线性的处理。
即使在使用该药液供给泵IO的场合，进行先前的图8所示的反馈 控制也是有效的，以抑制药液随排出侧阀32打开的急速流动。
即使是以上所说明的本实施方式，也可以获得先前的第一实施方 式的上述(1 ) ~ (6)的效果。
(其他的实施方式)
此外，上述实施方式也可以进行如下变更来实施。 在上述各实施方式中，虽然波紋管式分隔部件14或者隔膜式分隔 部件70的变动量的反馈控制是以积分控制进行的，但不限于此。例如 也可以是比例积分控制。
在上述各实施方式中，为了通过调节压力作用室18内的压力间接 地操作作为用于对波紋管式分隔部件14或者隔膜式分隔部件70的变 动量进行反馈控制的操作量的泵室16内压力，规定了压力作用室18 内的压力的目标值，但并不限于此。例如可以根据变动量对吸入工序 结束后的压力作用室18内的压力的校正量进行调节。而且，例如还可 以在泵室16内设置压力传感器，并根据上述变动量对排出侧阀32打 开前的压力传感器的检测值进行直接操作。由此，无需在排出侧阀32
的下游侧设置压力传感器，通过位移量传感器58及上游侧的压力传感 器，可以进行控制以降低排出侧阀32的上游及下游间的压力差。
在上述第二实施方式中，药液供给泵10的数量也可以是3个以上。 在此情况下，使排出期间及吸入期间在多个药液供给泵间进行重复可 以有效地通过药液供给口连续地供给药液。特别是此时，优选地，使 由药液供给泵向药液供给口排出的合计排出量保持恒定。以此，可以 适当地进行药液供给系统的药液供给流量的控制。于是如此设定时， 由于伴随任意的药液供给泵的排出侧阀32的打开而产生的急速的药 液流动有可能成为高精度控制供给量时的妨碍，所以上述变动量的反 馈控制是特别有效的。
代替电开闭吸入侧阀30，也可以将其作为逆止阀进行机械开闭。 但是，当处于吸入侧阀30的上游侧的压力高于排出工序中的泵室16 内的压力的状况下，不适宜使用逆止阀，优选地，应使用如上述实施 方式中例示的电开闭的阀。
在上述各实施方式及其变型例中，为了抑制伴随排出侧阀32的打 开的药液状态变动，进行了波紋管式分隔部件14或者隔膜式分隔部件 70的变动量的反馈控制，当并不限于此。当要求对吸入侧阀30的上 游侧的药液状态等伴随吸入侧阀30的打开而变动进行抑制时，为了抑 制药液状态伴随吸入侧阀30的打开而变动，对波紋管式分隔部件14 或者隔膜式分隔部件70的变动量的反馈控制是有效的。
作为排出量的控制方法，不限于将波紋管式分隔部件14或者隔膜 式分隔部件70的位移速度反馈控制为目标速度的方法。例如也可以将 实际位置反馈控制为每次的目标位置。
作为药液供给泵，不限于通过可使泵室16的容积变化的容积可变 部件由压缩空气对泵室16内施加压力的泵。但是，当使用压缩气体时， 由于气体的压缩性，根据容积可变部件的变动量容易检测泵室16及其 外部间的压力差。
药液供给系统不限于用在半导体制造工序中，例如也可以用在化 学制品的制造工序中。
权利要求
1.药液供给系统，其特征在于，包括药液供给泵，通过泵室内的容积随容积可变部件的位移变化而变化，经由排出口排出从吸入口吸入的药液；开闭装置，对所述排出口和吸入口的至少一个进行电开闭；压力施加装置，通过所述容积可变部件向所述泵室内施加压力；检测装置，检测所述容积可变部件的位移量；反馈装置，在所述至少一个口打开前对所述压力施加装置向所述泵室内施加的压力进行操作，以在所述至少一个口打开时对所述检测装置检测的变动量进行反馈控制。
2. 根据权利要求1所述的药液供给系统，其特征在于，所述反馈 装置将所述变动量的目标值设为零。
3. 根据权利要求1或2所述的药液供给系统，其特征在于，所述 开闭装置对所述排出口进行电开闭，所述反馈装置在所述排出口打开时对所述检测装置检测的变动量 进行反馈控制。
4. 根据权利要求3所述的药液供给系统，其特征在于，包括多个 所述药液供给泵，该多个药液供给泵的排出口连接到共同的药液供给口 ，而且使药 液的吸入期间和排出期间在多个药液供给泵之间重复，以通过所述药 液供给口连续地将药液供给到外部。
5. 根据权利要求3或4所述的药液供给系统，其特征在于，包括 限制装置，当由所述容积可变部件的位移使所述泵室内的容积扩大而 吸入药液时对所述容积可变部件的位移量进行限制以使所述泵室内的 容积为最大值以下。
6. 根据权利要求1至5任一项所述的药液供给系统，其特征在于， 所述压力施加装置通过压力作用室内的气体压力向所述泵室内施加压 力，所述压力作用室通过所述容积可变部件与所述泵室分隔。
7. 根据权利要求6所述的药液供给系统，其特征在于，还包括 设定装置，在所述药液排出时设定所述容积可变部件的位移速度的目标值；计算装置，根据所述检测装置的检测结果算出所述容积可变部件 的实际位移速度；调节装置，对所述压力作用室内的压力进行调节以将所述实际位 移速度反馈控制为其目标值。
8. 根据权利要求1至7任一项所述的药液供给系统，其特征在于， 所述容积可变部件包括能够在轴向上伸缩的波紋管，所述检测装置检测所述波紋管的伸缩量以作为所述位移量。
9. 药液供给控制装置，其特征在于，包括药液供给装置，所述药 液供给装置包括药液供给泵，通过泵室内的容积随容积可变部件的 位移变化而变化，经由排出口排出从吸入口吸入的药液；开闭装置， 对所述排出口和吸入口的至少一个进行电开闭；压力施加装置，通过 所述容积可变部件向所述泵室内施加压力；检测装置，检测所述容积 可变部件的位移量，所述药液供给控制装置根据所述检测装置的检测 结果对药液的供给量进行控制，其中，所述药液供给控制装置包括反馈装置，在所述至少一个口打开前对所述压力施加装置向所述 泵室内施加的压力进行操作，以在所述至少 一 个口打开时对所述检测 装置检测的变动量进行反馈控制。
10. 根据权利要求9所述的药液供给控制装置，其特征在于，所 述反馈装置将所述变动量的目标值设为零。
11. 根据权利要求9或10所述的药液供给控制装置，其特征在于， 所述开闭装置对所述排出口进行电开闭，所述反馈装置在所述排出口打开时对所述检测装置检测的变动量 进行反馈控制。
12. 根据权利要求11所述的药液供给控制装置，其特征在于，所 述药液供给装置包括多个所述药液供给泵，而且该多个药液供给泵的 排出口连接到共同的药液供给口 ，通过进行控制以使药液的吸入期间和排出期间在所述多个药液供 给泵之间重复，通过所述药液供给口连续地向外部供给药液。
13. 根据权利要求11或12所述的药液供给控制装置，其特征在 于，包括限制装置，当由所述容积可变部件的位移使所述泵室内的容 积扩大而吸入药液时对所述容积可变部件的位移量进行限制以使所述 泵室内的容积为最大值以下。
14. 根据权利要求16所述的药液供给控制装置，其特征在于，所 述压力施加装置调节通过所述容积可变部件与所述泵室分隔的压力作 用室内的气体压力，而且还包4舌设定装置，在所述药液排出时设定所述容积可变部件的位移速度 的目标值；计算装置，根据所述检测装置的检测结果算出所述容积可变部件 的实际位移速度；调节装置，对所述压力作用室内的压力进行调节以将所述实际位 移速度反馈控制为其目标值。
全文摘要
使用通过泵室(16)内的容积随波纹管式分隔部件(14)的位移而变化将吸入的药液排出的药液供给泵(10)时，在药液的排出或者吸入时产生药液状态的变动。通过位移量传感器(58)检测波纹管式分隔部件(14)随排出侧阀(32)的打开的变动量。该变动量是表示与药液随排出侧阀(32)的打开的急速流动相关的参数。因此，对排出侧阀(32)打开前的泵室(16)内的压力进行操作以降低该变动量。
文档编号F17D1/14GK101187446SQ200710163300
公开日2008年5月28日 申请日期2007年10月19日 优先权日2006年11月24日
发明者加藤孝, 铃木伸弥 申请人:Ckd株式会社