JP4052725B2 - 薬液供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に供給源側の薬液タンクから計量槽を備えた複数の処理槽へ自動供給する場合に安全性をより向上できるようにした薬液供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造等に不可欠な薬液供給装置は、過酸化水素や硫酸等の薬液を使用してウェハ表面処理する処理槽の設置数が製造規模の拡大や高性能化に伴って次第に増え（処理槽つまりユースポイントが１０から３０程度）ている。そして、現在の薬液供給装置では、供給源側の薬液タンクと各処理槽との間が共通配管及び各処理槽側の開閉弁を介して接続されて、各処理槽側からの薬液要求信号に基づき、各処理槽側の開閉弁及び薬液タンクの送液手段を運転制御部にて制御することにより、全てがほぼ自動的に行われる。この点を本発明を適用した図１を参照して概説する。処理槽側では、使用済み薬液が廃棄され新たに必要になると、運転制御部へ薬液要求信号を送り、処理槽の計量槽が所定液位に達すると停止信号を送る。運転制御部では、薬液要求信号を受けると該当する処理槽の開閉弁を開に、使用薬液タンクの送液手段を開始状態になるようそれぞれ信号を送り、要求信号が全てなくなると薬液タンクの送液手段を停止状態にする。
【０００３】
このような、薬液供給装置では、駆動能力の増大と自動運転が進むほど、装置ドラブル等の異常が起こると、大事故や災害等の発生に加え、過剰薬液の流出、薬液飛散により二次トラブルの発生等が起こることから、安全対策がより重要になる。従来の薬液供給装置において、例えば、配管部側に関しては配管からの液漏れを防ぐために配管自体の構成やリークセンサ等を付設して液漏れを検出している。処理槽側では、液面センサーにより供給薬液を監視し所定液位に達すると開閉弁を自動的に閉じる。薬液供給源側では、要求信号等の異常により発生する過剰の薬液供給を防ぐためタイムアウト機能が設けられており、薬液タンク側の送液手段の供給作動状態が予めマニュアル設定された設定時間を経過すると強制的に停止するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
とろこが、従来のタイムアウト機能では、例えば、ユースポイントつまり処理槽が１０箇所の場合、同時に各処理槽へ供給する最大要求数１０を基にし、１箇所の処理槽に供給する場合の少なくとも２〜５倍の時間を見越すことが必要となる。この設定時間は、フイルタ等の目詰の進行等も考慮すると更に大きな時間に設定される。したがって、従来のタイムアウト機能は、処理槽への薬液供給がこれに基づいて停止したとしても、異常が発生した時点から停止されるまでに長いタイムラグがあるため、大惨事を防ぐことができても、処理槽側における過剰な薬液による機器類の損傷等の被害を回避することができず、安全型として満足できるものではかった。
【０００５】
本発明は、上記した従来の自動薬液供給装置の持つ問題を解消し、薬液の自動供給をより安全に行えるようにし、大惨事と共に比較的軽微な被害も確実に防ぐことができる安全型薬液供給装置を提供することにある。更に他の目的は、以下に説明する内容の中で順次明らかにして行く。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、供給源側の薬液タンクと計量槽および槽内薬液の液位を監視する液面センサーを備えた複数の処理槽との間を、共通の配管及び前記各処理槽側の開閉弁を介して接続し、前記処理槽側の液面センサーからの信号に基づき前記処理槽側の開閉弁を制御し、薬液タンクの送液手段により当該処理槽へ薬液を供給する薬液供給装置において、
前記各処理槽毎に薬液供給開始から停止までの薬液供給時間を計測する供給時間計測部と、薬液供給中の処理槽毎に、同時に薬液供給を行っている処理槽数を計測する同時供給数計測部と、前記各処理槽毎の同時供給数に対応する薬液供給時間を記憶する記憶部と、前記各処理槽毎に、前記記憶部データと計測中の同時供給数とから限界供給時間Ｔｒｋを下記の式により推算し、計測中の薬液供給時間を前記限界供給時間と比較する演算判定部とを備え、供給停止時を検出した前記液面センサーの停止信号を受ける前に、薬液供給時間（Ｔ）＞限界供給時間（Ｔｒｋ）の条件を充足したときに、これを異常発生として判断して、前記薬液タンクの送液手段を停止可能にしたものである。
Ｔｒｋ＝Ｔ 0 ＋（Ｒ×ｎ）＋ｋ
ここで、上記の式中、Ｔ 0 は当該処理槽への単独供給の場合の所要薬液供給時間、Ｒは実側データ及び式から算出される定数、ｎは平均同時供給数、ｋは安全係数時間であり適宜設定される定数である。
【０００７】
この構造においては、供給時間計測部は、各処理槽毎に薬液供給開始から停止時までの薬液供給時間を計測している。同時供給数計測部は、一つの処理槽に薬液を供給している間、同時に薬液供給を行っている処理槽の数、即ち、同時供給数を計測している。この計測は、各処理槽毎に行われ、この同時供給数は、計測時点における平均値として処理される。
記憶部は、各処理槽毎に、同時供給数に対応したそれぞれの所要薬液供給時間を、初期入力により記憶している。この初期入力データは、過去の実積データを統計的に処理して設定されるものであるか、あるいは、十分安全を見込んだ適宜データであり、その場合は、その後の実積データにより適切なものに修正されるものである。前者の場合でも、同様にその後の実積データにより修正されることが好ましい。
演算判定部は、各処理槽毎に、記憶部データを基に、安全制御のために薬液供給を停止すべき限界薬液供給時間算出プログラム（段落００１５の式（２））を動かし、計測中の同時供給数に対応する限界薬液供給時間（限界供給時間Ｔｒｋ）を推算し、計測中の薬液供給時間（Ｔ）がその限界薬液供給時間（Ｔｒｋ、以下これを限界供給時間と略称することもある）を越えたら、薬液タンクの送液手段の作動を止めるように指令を発する。
従って、この構造では、各処理槽毎に限界薬液供給時間（限界供給時間Ｔｒｋ）が、同時供給数に対応して管理されるので、安全制御としての薬液供給停止機能が適切な時点で作動し、過剰な薬液供給に起因する機器類の損傷等の被害をより最小限に抑えることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の形態を図１から図２に基づいて詳細に説明する。なお、この形態例は本発明の好適な具体例であり、本発明の範囲を制約するものではない。
【０００９】
図１は本発明が採用された薬液供給プラントを模式的に示している。この薬液供給プンラントは、半導体製造設備に取り入れられたもので、過酸化水素や硫酸等の薬液を連続的に供給する薬液供給部１と、半導体基板等のワークを処理する処理槽群を設置している処理部２とに大別され、処理部２の処理槽No1〜Noｎ側からの薬液要求信号に応じ、処理槽側の開閉弁を開き薬液供給部１を供給開始状態に作動させる運転制御部３を有している。
【００１０】
薬液供給部１は、薬液タンク４と、薬液タンク４内に窒素等の不活性ガスを導入する圧縮ガス源５とからなる。圧縮ガス源５は、配管６及び電磁弁等の自動式開閉弁７を介して窒素ガス等の不活性ガスを薬液タンク４へ高圧で送る。薬液タンク４は、主薬液タンク４ａと共に補助薬液タンク４ｂを有し、これらが不図示の隔壁により外部と遮断されたタンク室に設置されている。両薬液タンク４ａ，４ｂの切り換えは作業者により行われる。各薬液タンク４ａ，４ｂは、何れもが配管６の先端側に接続するガス導入用の連結部８ａと、処理部２に向かって配置された配管１０に対し接続する薬液導出用の連結部８ｂとを有している。また、配管１０のタンク側には、電磁弁等の自動式開閉弁１１と、フイルタを内蔵した濾過部１２とが管路に介在し組み込まれている。従って、薬液タンク４内の薬液は、開閉弁７，１１の作動により配管１０側へ圧送され、逆に停止されることになる。よって、この形態では開閉弁７，１１が薬液タンク４の送液手段となる。
【００１１】
そして、主薬液タンク４ａと補助タンク４ｂの切り換えは、各タンク４ａ，４ｂに対し配管６との間を接続している管部分に介在された開閉弁９ａを閉じ、開閉弁９ｂを開ける。また、配管１０に接続している管部分に介在された開閉弁１３ａを閉じ、開閉弁１３ｂを開ける。切り換え後の主薬液タンク４ａは、新たな薬液タンクつまり次の補助タンクと交換される。この交換作業は連結部８ａ，８ｂを介し行われる。
【００１２】
処理部２は、薬液供給部１から数十メートル以上離れており、計量槽を備えた大小様々な処理槽No1〜Noｎ（ｎは通常１０から３０）を共通配管１０に沿って設置し、各処理槽No1〜Noｎでそれぞれ独立又は連続的にウェハを表面処理するところである。なお、処理槽No1，No2・・・Noｎの配列は、共通の配管１０に対し作業内容に適した状態に適宜設計される。
【００１３】
各処理槽No1〜Noｎの共通事項は、何れもが槽内薬液の液位を検出する液面センサーと、開閉弁等を少なくとも有している。各液面センサーは、槽内薬液の液位を監視しており、例えば、槽内薬液が全て廃棄され薬液の供給開始時を検出して前記排出部の弁を閉じるよう指令を送ったり、運転制御部３へ新たな薬液を供給するよう薬液要求信号を送ったり、供給停止時を検出して該当する前記開閉弁を閉じるよう指令等を送る。各開閉弁は電磁弁等の自動式であり、配管１０との間を開閉して薬液を槽内に供給可能にする。そして、前記各液面センサー及び各開閉弁の機構部と、運転制御部３側との間が信号線１５により接続されている。
【００１４】
運転制御部３は、処理部２側から薬液要求信号を受けると、薬液タンク４の送液手段である開閉弁７，１１を開状態になるようそれぞれ信号を送り、要求信号が全てなくなると開閉弁７，１１を閉状態にする点で従来とほぼ同じ。異なる点は、安全制御部１６を有し、前記薬液要求信号を安全制御部１６を介して各処理槽No1〜Noｎ毎で、かつ同時に薬液供給を行っている処理槽の数である同時供給数をベースにして管理するようにしたことである。この安全制御部１６は、同時供給数計測部１７及び供給時間計測部１８と、演算判定部１９と、演算判定部１９に接続された記憶部２０，入力部２１，警報部２２等を備えている。
【００１５】
ここで、記憶部２０には、各処理槽毎に同時供給数に対応した実測値である所要薬液供給時間と、両者の関係を表す式（１）とが記憶されている。
Ｔｒ＝Ｔ0＋（Ｒ×ｎ） 式（１）
式（１）において、Ｔｒは、同時供給数がｎである場合の所要薬液供給時間である。Ｔ0は同時供給数ｎ＝０、即ち、当該処理槽への単独供給の場合の所要薬液供給時間である。Ｒは定数である。この定数Ｒは記憶部２０の実測データ及び式から算出される。また、記憶部２０には、安全制御のために薬液供給を停止させるための限界薬液供給時間Ｔｒｋを管理する式（２）が記憶されている。
Ｔｒｋ＝Ｔ0＋（Ｒ×ｎ）＋ｋ 式（２）
式（２）において、ｋは、同時供給数がｎである場合の所要薬液供給時間Ｔ0＋（Ｒ×ｎ）に加える安全係数時間であり適宜設定される定数である。
演算判定部１９では、同時供給数計測部１７で計測している同時供給数（現在までのｎ値の平均値）を式（２）により処理し、対応する限界供給時間（Ｔｒｋ）を推算し、供給時間測定部１８で測定している供給時間（Ｔ）を、前記限界供給時間と比較し、測定中の供給時間（Ｔ）がその限界供給時間（Ｔｒｋ）を越えたときに運転制御部３を介して薬液タンク４の送液手段（開閉弁７，１１）に停止信号（閉信号）を送る。
【００１６】
そして、安全制御部１６は次のような流れで各部を制御する。なお、図２はその制御の流れをフローチャートにまとめたもので、図２も参照しつつ説明する。 同時供給数計測部１７は、薬液要求信号が処理部２側から信号線１４を介し送られてくると、それを随時カウントすると共に、供給時間計測部１８と演算判定部１９へそれを送信する。これは各処理槽毎に行われる。また、同時供給数計測部１７が最初の要求信号を受けたとき、運転制御部３を介して送液手段である開閉弁７，１１へバルブ開信号を発し、各開閉弁７，１１を開状態に切り換える。これにより、薬液タンク４内の薬液は配管１０へ圧送され、該当する処理槽には薬液が配管１０及び該当する開閉弁を介して供給される。
【００１７】
供給時間計測部１８は、同時供給数計測部１７からの信号を基にして、実際に薬液供給されている薬液供給時間（Ｔ）を処理槽毎にそれぞれ計測し、それを演算判定部１９へ各処理槽毎のデータとして送信する。
【００１８】
演算判定部１９では、各処理槽毎に、記憶部データを基に、安全制御のために薬液供給を停止すべき限界薬液供給時間算出プログラムを動かし、計測中の同時供給数に対応する限界薬液供給時間（限界供給時間Ｔｒｋ）を推算し、計測中の薬液供給時間（Ｔ）がその限界供給時間（Ｔｒｋ）を越えるか否かを判断している。この判断は、薬液供給時間（Ｔ）＞限界供給時間（Ｔｒｋ）の条件が充足されず、かつ停止信号を受けるまで各処理槽毎に行われる。これが正規の管理ルートである。しかし、停止信号を受ける前に条件を充足したときに、これを異常発生として判断し、演算判定部１９はその判断結果に基づいて、運転制御部３を介して送液手段である開閉弁７，１１へバルブ閉信号を発し、各開閉弁７，１１を閉状態に切り換える。同時に警報部２２を介して警報音が出力される。これが異常時の管理ルートである。この異常発生の判断は、各処理槽別に行われること、計測中の同時供給数ｎの平均値に対応して限界供給時間（Ｔｒｋ）が管理式（２）に基づいて処理槽毎に推算され判断されていることから、適切な管理が可能となる。
【００１９】
また、各処理槽毎に、正規の管理ルートで薬液供給が停止したときは、供給時間計測部１８で計測された供給時間Ｔは所要薬液供給時間Ｔｒとして、同時供給数計測部１７で計測された同時供給数とともに記憶部２０に記録される。そして、所定期間毎に、それまで記憶部２０に記憶され限界薬液供給時間算出のためのデータであった同時供給数と所要薬液供給時間とが、新たなデータにより修正される。この利点は、薬液供給装置１が継続して使用されると、例えば、フイルターを内蔵した濾過部１２が次第に目詰まりし、薬液が同じ加圧力にて薬液タンク４から圧送しても、フィルターの目詰まりの進行に伴って供給圧ないしは供給流量が小さくなる。そのような状況も管理上に反映されることにある。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明の薬液供給装置は、例えば、処理槽つまりユースポイントが３０に増えても、各処理槽毎に限界薬液供給時間が、同時供給数に応じて管理されるので、安全制御としての薬液供給停止機能が適切な時点で作動し、過剰な薬液供給に起因する機器類の損傷等の被害をより最小限に抑えるができ、装置信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した薬液供給装置の全体を模式的に示す構成図である。
【図２】図１の安全制御部の制御手順を概念的にまとめた図である。
【符号の説明】
１は薬液供給部
２は処理部
３は運転制御部
７は開閉弁（薬液タンクの送液手段）
１１は開閉弁（薬液タンクの送液手段）
１６は安全制御部
１７は同時供給数計測部
１８は供給時間計測部
１９は演算判定部
２０は記憶部

Claims (1)

1. 供給源側の薬液タンクと計量槽および槽内薬液の液位を監視する液面センサーを備えた複数の処理槽との間を、共通の配管及び前記各処理槽側の開閉弁を介して接続し、前記処理槽側の液面センサーからの信号に基づき前記処理槽側の開閉弁を制御し、薬液タンクの送液手段により当該処理槽へ薬液を供給する薬液供給装置において、
   前記各処理槽毎に薬液供給開始から停止までの薬液供給時間を計測する供給時間計測部と、
   薬液供給中の処理槽毎に、同時に薬液供給を行っている処理槽数を計測する同時供給数計測部と、
   前記各処理槽毎の同時供給数に対応する薬液供給時間を記憶する記憶部と
   前記各処理槽毎に、前記記憶部データと計測中の同時供給数とから限界供給時間Ｔｒｋを下記の式により推算し、計測中の薬液供給時間を前記限界供給時間と比較する演算判定部とを備え、
   供給停止時を検出した前記液面センサーの停止信号を受ける前に、薬液供給時間（Ｔ）＞限界供給時間（Ｔｒｋ）の条件を充足したときに、これを異常発生として判断して、前記薬液タンクの送液手段を停止可能にしたことを特徴とする薬液供給装置。
   Ｔｒｋ＝Ｔ 0 ＋（Ｒ×ｎ）＋ｋ
   ここで、上記の式中、Ｔ 0 は当該処理槽への単独供給の場合の所要薬液供給時間、Ｒは実側データ及び式から算出される定数、ｎは平均同時供給数、ｋは安全係数時間であり適宜設定される定数である。

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