特開 2024-92913 圧力制御装置およびそれを含む基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024092913

(43)【公開日】2024-07-08

(54)【発明の名称】圧力制御装置およびそれを含む基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   G05D 16/20 20060101AFI20240701BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20240701BHJP

   B05C 11/00 20060101ALI20240701BHJP

   B05C 5/00 20060101ALI20240701BHJP

【ＦＩ】

G05D16/20 Z

B05C11/10

B05C11/00

B05C5/00 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023085936

(22)【出願日】2023-05-25

(31)【優先権主張番号】10-2022-0183963

(32)【優先日】2022-12-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】598123150

【氏名又は名称】セメス株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＳＥＭＥＳ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】７７，４ｓａｎｄａｎ ５－ｇｉｌ，Ｊｉｋｓａｎ－ｅｕｐ，Ｓｅｏｂｕｋ－ｇｕ，Ｃｈｅｏｎａｎ－ｓｉ，Ｃｈｕｎｇｃｈｅｏｎｇｎａｍ－ｄｏ，３３１－８１４ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】ＩＢＣ一番町弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】イ，ドン ファ

(72)【発明者】

【氏名】ユン，ダイ ゴォン

(72)【発明者】

【氏名】チョイ，ボン マン

(72)【発明者】

【氏名】ウォン，ジョン スク

(72)【発明者】

【氏名】チョ，ヒョン ジュン

【テーマコード（参考）】

4F041

4F042

5H316

【Ｆターム（参考）】

4F041AB01

4F041BA01

4F041BA10

4F041BA13

4F041BA32

4F041BA35

4F042AB00

4F042BA07

4F042BA12

4F042CA01

4F042CB08

4F042CB10

4F042DH09

5H316AA02

5H316BB02

5H316DD02

5H316EE02

5H316FF01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】リザーバの内部空圧を安定的に制御するための圧力制御装置が提供される。
【解決手段】圧力制御装置はソース空圧の提供を受ける入力端、前記入力端と出力端の間に連結された吸気弁、前記出力端に連結された排気弁、前記出力端に連結され、前記出力端での圧力をセンシングしてセンシング値を生成する圧力センサ、および前記センシング値を第１目標値と比較して前記吸気弁の開度量を調節する第１制御ループと、前記センシング値を第２目標値と比較して前記排気弁の開度量を調節する第２制御ループを同時に運用して、前記吸気弁と前記排気弁を同時に動作させる制御部を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ソース空圧の提供を受ける入力端；
前記入力端と出力端の間に連結された吸気弁；
前記出力端に連結された排気弁；
前記出力端に連結され、前記出力端での圧力をセンシングしてセンシング値を生成する圧力センサ；および
前記センシング値を第１目標値と比較して前記吸気弁の開度量を調節する第１制御ループと、前記センシング値を第２目標値と比較して前記排気弁の開度量を調節する第２制御ループを同時に運用して、前記吸気弁と前記排気弁を同時に動作させる制御部を含む、圧力制御装置。

【請求項2】

前記第１制御ループは、
前記センシング値が前記第１目標値より小さいと、前記吸気弁の開度量を増加させて、
前記センシング値が前記第１目標値より大きいと、前記吸気弁の開度量を減少させることを含む、請求項１に記載の圧力制御装置。

【請求項3】

前記第２制御ループは、
前記センシング値が前記第２目標値より小さいと、前記排気弁の開度量を減少させて、
前記センシング値が前記第２目標値より大きいと、前記排気弁の開度量を増加させることを含む、請求項２に記載の圧力制御装置。

【請求項4】

前記第１目標値と前記第２目標値は互いに同じである、請求項３に記載の圧力制御装置。

【請求項5】

前記第１制御ループの第１制御回数と、前記第２制御ループの第２制御回数は互いに異なる、請求項１に記載の圧力制御装置。

【請求項6】

前記第１制御ループが１回行われる間、前記第２制御ループは複数回行われる、請求項５に記載の圧力制御装置。

【請求項7】

前記制御部が前記吸気弁の開度量を調節するとき、前記制御部は前記吸気弁の可動範囲内でのみ制御する、請求項１に記載の圧力制御装置。

【請求項8】

前記制御部が前記排気弁の開度量を調節するとき、前記制御部は前記排気弁の可動範囲内でのみ制御する、請求項１に記載の圧力制御装置。

【請求項9】

インクジェットヘッドと連結され、前記出力端から提供される空圧の提供を受けるリザーバと、前記リザーバに設けられて前記リザーバの圧力を測定する圧力測定器をさらに含む、請求項１に記載の圧力制御装置。

【請求項10】

前記制御部は前記圧力センサから提供された前記センシング値を、前記圧力測定器により測定された圧力に基づいて補正して補正センシング値を生成し、前記第１制御ループおよび前記第２制御ループで前記補正センシング値を使用する、請求項９に記載の圧力制御装置。

【請求項11】

ソース負圧の提供を受け、第１吸気弁と第１排気弁の動作により工程負圧を生成する負圧生成モジュール；
ソース正圧の提供を受け、第２吸気弁と第２排気弁の動作により工程正圧を生成する正圧生成モジュール；および
前記工程負圧または前記工程正圧を選択的に、ターゲットに提供するスイッチングモジュールを含み、
前記負圧生成モジュールは、
前記ソース負圧の提供を受ける第１入力端と、
前記第１入力端と第１出力端の間に連結された第１吸気弁と、
前記第１出力端と連結された第１排気弁と、
前記第１出力端に連結され、前記第１出力端での圧力をセンシングして第１センシング値を生成する第１圧力センサと、
前記第１センシング値を第１目標値と比較して前記第１吸気弁の開度量を調節する第１制御ループと、前記第１センシング値を第２目標値と比較して前記第１排気弁の開度量を調節する第２制御ループを同時に運用して、前記第１吸気弁と前記第１排気弁を同時に動作させる制御部を含む、圧力制御装置。

【請求項12】

前記ターゲットはインクジェットヘッドと連結されたリザーバである、請求項１１に記載の圧力制御装置。

【請求項13】

前記負圧生成モジュールは前記インクジェットヘッドのメニスカスを制御するために前記工程負圧を生成し、
前記正圧生成モジュールは前記インクジェットヘッドのメンテナンスのために前記工程正圧を生成する、請求項１２に記載の圧力制御装置。

【請求項14】

前記スイッチングモジュールは、
ターゲットと連結された第３出力端と、
前記負圧生成モジュールの前記第１出力端と前記第３出力端の間に連結され、前記工程負圧を伝達するかどうかを決める第１切換弁と、
前記正圧生成モジュールの第２出力端と前記第３出力端の間に連結され、前記工程正圧を伝達するかどうかを決める第２切換弁を含み、
前記第１切換弁と前記第２切換弁は同時に開放されない、請求項１１に記載の圧力制御装置。

【請求項15】

前記スイッチングモジュールは、前記第３出力端と連結され、前記第１切換弁が開放されることと前記第２切換弁が開放されることの間に動作する大気開放弁をさらに含む、請求項１４に記載の圧力制御装置。

【請求項16】

前記正圧生成モジュールは、
前記ソース正圧の提供を受ける第２入力端と、
前記第２入力端と第２出力端の間に連結された第２吸気弁と、
前記第２出力端と連結された第２排気弁と、
前記第２出力端に連結され、前記第２出力端での圧力をセンシングして第２センシング値を生成する第２圧力センサを含む、請求項１１に記載の圧力制御装置。

【請求項17】

インクジェットヘッド；
インクを貯蔵し、前記インクジェットヘッドにインクを提供し、工程負圧または工程正圧の提供を選択的に受けるリザーバ；および
前記リザーバに工程負圧または工程正圧を選択的に提供する圧力制御装置を含み、
前記圧力制御装置は、
ソース負圧の提供を受け、第１吸気弁と第１排気弁の動作により、前記インクジェットヘッドのメニスカスを制御するための工程負圧を生成する負圧生成モジュールと、
ソース正圧の提供を受け、第２吸気弁と第２排気弁の動作により、前記インクジェットヘッドのメンテナンスのための工程正圧を生成する正圧生成モジュールと、
前記工程負圧または前記工程正圧を選択的に、ターゲットに提供するスイッチングモジュールを含み、
前記負圧生成モジュールは、
前記ソース負圧の提供を受ける第１入力端と、
前記第１入力端と第１出力端の間に連結された第１吸気弁と、
前記第１出力端と連結された第１排気弁と、
前記第１出力端に連結され、前記第１出力端での圧力をセンシングして第１センシング値を生成する第１圧力センサと、
前記第１センシング値を第１目標値と比較して前記第１吸気弁の開度量を調節する第１制御ループと、前記第１センシング値を第１目標値と比較して前記第１排気弁の開度量を調節する第２制御ループを同時に運用して、前記第１吸気弁と前記第１排気弁を同時に動作させる第１制御部を含み、
前記正圧生成モジュールは、
前記ソース正圧の提供を受ける第２入力端と、
前記第２入力端と第２出力端の間に連結された第２吸気弁と、
前記第２出力端と連結された第２排気弁と、
前記第２出力端に連結され、前記第２出力端での圧力をセンシングして第２センシング値を生成する第２圧力センサと、
前記第２センシング値を第２目標値と比較して前記第２吸気弁の開度量を調節する第３制御ループと、前記第２センシング値を第２目標値と比較して前記第２排気弁の開度量を調節する第４制御ループを同時に運用して、前記第２吸気弁と前記第２排気弁を同時に動作させる第２制御部を含む、基板処理装置。

【請求項18】

前記スイッチングモジュールは、
前記リザーバと連結された第３出力端と、
前記負圧生成モジュールの前記第１出力端と前記第３出力端の間に連結され、前記工程負圧を伝達するかどうかを決める第１切換弁と、
前記正圧生成モジュールの前記第２出力端と前記第３出力端の間に連結され、前記工程正圧を伝達するかどうかを決める第２切換弁を含み、
前記第１切換弁と前記第２切換弁は同時に開放されない、請求項１７に記載の基板処理装置。

【請求項19】

前記スイッチングモジュールは、前記第３出力端と連結され、前記第１切換弁が開放されることと前記第２切換弁が開放されることの間に動作する大気開放弁をさらに含む、請求項１８に記載の基板処理装置。

【請求項20】

前記第１制御部が前記第１吸気弁または前記第１排気弁を制御するとき、前記第１吸気弁の可動範囲または前記第１排気弁の可動範囲内でのみ制御する、請求項１７に記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は圧力制御装置およびそれを含む基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

インクジェットヘッドに備えられたインクジェットノズルは、数ないし数十ナノグラムの微細液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）を基板に噴射して数マイクロの厚さの薄膜を形成する。したがって、ディスプレイまたは半導体工程で求められる品質の薄膜を製造するためにはインクの吐出量を精密に制御できなければならない。

【0003】

ここで、インクの吐出量を精密に制御するためにインクジェットノズルに負圧（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が印加されることができる。そのため、インクの終端がノズル内側に陥入されているが、これをメニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）という。

【0004】

メニスカス状態はインクジェットヘッドに連結されたリザーバ（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）（またはインクタンク）の内部空圧状態によって変化する。したがって、メニスカスの状態が安定的に維持され、吐出量が精密に制御されるためにはリザーバの内部空圧を精密に制御しなければならない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、リザーバの内部空圧を安定的に制御するための圧力制御装置を提供することにある。

【0006】

本発明が解決しようとする他の課題は、前記圧力制御装置を含む基板処理装置を提供することにある。

【0007】

本発明の課題は以上で言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は以下の記載から当業者に明確に理解されるものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を達成するための本発明の圧力制御装置の一態様（ａｓｐｅｃｔ）は、ソース空圧（source air pressure）の提供を受ける入力端；前記入力端と出力端の間に連結された吸気弁；前記出力端に連結された排気弁；前記出力端に連結され、前記出力端での圧力をセンシングしてセンシング値を生成する圧力センサ；および前記センシング値を第１目標値と比較して前記吸気弁の開度量を調節する第１制御ループと、前記センシング値を第２目標値と比較して前記排気弁の開度量を調節する第２制御ループを同時に運用して、前記吸気弁と前記排気弁を同時に動作させる制御部を含む。

【0009】

その他実施形態の具体的な内容は詳細な説明および図面に含まれている。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明のいくつかの実施形態による圧力制御装置を説明するためのブロック図である。

【図2】図１に示す制御部の制御操作を説明するための図である。

【図3】図１に示す工程圧力ＰＡの変化を説明するための図である。

【図4】図１に示す吸気弁の開度量制御と排気弁の開度量制御を説明するための図である。

【図5】本発明のいくつかの実施形態による圧力制御装置の制御動作を説明するためのフローチャートである。

【図6】図５のＳ２０２段階を具体的に説明するための例示的フローチャートである。

【図7】本発明のいくつかの実施形態による圧力制御装置の動作を説明するための図である。

【図8】本発明のいくつかの実施形態による圧力制御装置の動作を説明するための図である。

【図9】本発明のいくつかの実施形態による圧力制御装置の吸気弁または排気弁を説明するための図である。

【図10】本発明のいくつかの実施形態による基板処理装置を説明するための図である。

【図11】図１０の基板処理装置に適用される圧力制御装置を説明するためのブロック図である。

【図12】図１１の圧力制御装置の具体的な実施形態を説明するためのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付する図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。本発明の利点および特徴、並びにこれらを達成する方法は添付する図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すると明確になる。しかし、本発明は以下に開示する実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現することができ、本実施形態は単に本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供するものであり、本発明は請求項の範疇によってのみ定義される。明細書全体にわたって同一参照符号は同一構成要素を指すものとする。

【0012】

空間的に相対的な用語である「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」などは図面に示されているように一つの素子または構成要素と他の素子または構成要素との相関関係を容易に記述するために使用される。空間的に相対的な用語は図面に示されている方向に加えて使用時または動作時の素子の互いに異なる方向を含む用語として理解されなければならない。例えば、図面に示されている素子をひっくり返す場合、他の素子の「下（ｂｅｌｏｗ）」または「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」と記述された素子は他の素子の「上（ａｂｏｖｅ）」に置かれ得る。したがって、例示的な用語の「下」は下と上の方向をすべて含むことができる。素子は他の方向に配向されてもよく、そのため空間的に相対的な用語は配向によって解釈されることができる。

【0013】

第１、第２などが多様な素子、構成要素および／またはセクションを叙述するために使われるが、これらの素子、構成要素および／またはセクションはこれらの用語によって制限されないのはもちろんである。これらの用語は単に一つの素子、構成要素またはセクションを他の素子、構成要素またはセクションと区別するために使用する。したがって、以下で言及される第１素子、第１構成要素または第１セクションは本発明の技術的思想内で第２素子、第２構成要素または第２セクションであり得るのはもちろんである。

【0014】

以下、添付する図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明し、添付図面を参照して説明するにあたり図面符号に関係なく同一であるかまたは対応する構成要素は同じ参照番号を付与し、これに係る重複する説明は省略する。

【0015】

図１は本発明のいくつかの実施形態による圧力制御装置を説明するためのブロック図である。図２は図１に示す制御部の制御操作を説明するための図である。図３は図１に示す工程圧力ＰＡの変化を説明するための図である。図４は図１に示す吸気弁の開度量制御と排気弁の開度量制御を説明するための図である。

【0016】

まず、図１を参照すると、本発明のいくつかの実施形態による圧力制御装置１０は入力端１１、出力端１２、吸気弁２０、排気弁３０、圧力センサ４０および制御部１００を含む。

【0017】

入力端１１を介してソース空圧ＳＡが提供される。ソース空圧ＳＡは負圧（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）であるかまたは正圧（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）であり得るが、負圧と正圧は大気圧を基準値（すなわち、０）とするときの相手圧力である。以下では負圧である場合を例に挙げて説明する。

【0018】

吸気弁２０と排気弁３０の動作により工程空圧ＰＡが生成されるが、工程空圧ＰＡは出力端１２を介して出力される。

【0019】

吸気弁２０は入力端１１と出力端１２の間に連結される。吸気弁２０はオンオフ弁でない、比例制御弁（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｖａｌｖｅ）であり得る。すなわち、吸気弁２０の開度量は第１制御信号ＣＮＴ１（すなわち、電気信号）により比例的に増加し得る。

【0020】

排気弁３０は出力端１２と外部排気ラインの間に連結される。排気弁３０はオンオフ弁でない、比例制御弁であり得る。すなわち、排気弁３０の開度量は第２制御信号ＣＮＴ２（すなわち、電気信号）により比例的に増加し得る。

【0021】

圧力センサ４０は出力端１２に連結され、出力端１２での圧力をセンシングしてセンシング値ＳＶ１を生成する。

【0022】

制御部１００はセンシング値ＳＶ１の提供を受け、吸気弁２０を制御するための第１制御信号ＣＮＴ１と、排気弁３０を制御するための第２制御信号ＣＮＴ２を生成する。

【0023】

いくつかの実施形態で、制御部１００は吸気弁２０の開度量を調節する第１制御ループと排気弁３０の開度量を調節する第２制御ループを動作させる。第１制御ループと第２制御ループそれぞれに対して別途のセンシング値を入力せず、第１制御ループと第２制御ループに圧力センサ４０のセンシング値ＳＶ１を共通に入力する。

【0024】

ここで、図２を参照すると、制御部１００は例えば、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ－Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御方式で動作することができる。ＰＩＤ制御方式は基本的にフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）制御方式であり、制御しようとする対象の出力値（ｏｕｔｐｕｔ）を測定し、これを設定値（ｓｅｔ ｐｏｉｎｔ）と比較してエラー（ｅｒｒｏｒ）を計算して、計算されたエラーを用いて制御に必要な制御値を計算する。

【0025】

まず、圧力センサ４０は工程圧力ＰＡをセンシングしてセンシング値ＳＶ１を生成する。工程圧力ＰＡは特定のシステム／プロセス１１８を行って発生した結果である。特定のシステム／プロセス１１８は例えば、インクジェットヘッドと連結されたリザーバ、リザーバの圧力（内部空圧）の調節のための吸気弁２０／排気弁３０と関連し得る（図１０ないし図１２を参照）。

【0026】

制御部１００は吸気弁２０の制御のための第１演算器１１２および第１ＰＩＤ制御器１１４、排気弁３０の制御のための第２演算器１２２および第２ＰＩＤ制御器１２４を含む。

【0027】

第１演算器１１２はセンシング値ＳＶ１と目標値ＴＶを比較してエラーＥ１を算出するが、エラーＥ１は時間の経過とともに変更される値である。第１ＰＩＤ制御器１１４はエラーＥ１の比例項、積分項および微分項の合計で第１制御信号ＣＮＴ１を計算することができる。比例項は現在状態でエラーＥ１の大きさに比例して生成され、積分項は定常状態（ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ）でのエラーＥ１を除去する役割をし、微分項は出力値の急激な変化に歯止めをかけてオーバーシュート（ｏｖｅｒｓｈｏｏｔ）を減らし、安定性（ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）を向上させる役割をする。

【0028】

なお、第１ＰＩＤ制御器１１４は、前述とは異なり、比例項のみを有するか、あるいは比例－積分、比例－微分項のみを有する制御器の形態に単純化して用いることができる。このような変形例も本発明でいう第１ＰＩＤ制御器１１４にすべて含まれる。

【0029】

第１制御信号ＣＮＴ１はシステム／プロセス１１８内の吸気弁２０の開度量を制御する信号であり得る。

【0030】

同様に、第２演算器１２２はセンシング値ＳＶ１と目標値ＴＶを比較してエラーＥ２を算出するが、エラーＥ２は時間の経過とともに変更される値である。第２ＰＩＤ制御器１２４はエラーＥ２の比例項、積分項および微分項の合計で第２制御信号ＣＮＴ２を計算することができる。なお、第２ＰＩＤ制御器１２４は、前述とは異なり、比例項のみを有するか、あるいは比例－積分、比例－微分項のみを有する制御器の形態に単純化して用いてことができる。

【0031】

第２制御信号ＣＮＴ２はシステム／プロセス１１８内の排気弁３０の開度量を制御する信号であり得る。

【0032】

システム／プロセス１１８は第１制御信号ＣＮＴ１および第２制御信号ＣＮＴ２の提供を受けて動作しながら、外乱Ｓの影響を受けて工程圧力ＰＡを出力する。

【0033】

まとめると、前述した方式により、吸気弁２０の制御と排気弁３０の制御を、同じセンシング値ＳＶ１に基づいて同時に行う。また、吸気弁２０の制御と排気弁３０の制御を個別的に行う。これにより、吸気弁２０の開度量と排気弁３０の開度量は互いに異なり得るが、吸気弁２０と排気弁３０が同時に開放されることができる。すなわち、吸気弁２０と排気弁３０が互いに排他的に制御されるものではない。ここで「排他的に制御」されることの意味は、吸気弁２０と排気弁３０のいずれか一つが開放される間、他の一つは開放されないように制御することを意味する。

【0034】

前述した方式について、図３および図４を用いて具体的に説明する。

【0035】

図３を参照すると、ｘ軸は時間であり、ｙ軸は工程圧力ＰＡを意味する。時間の経過（ｔ１～ｔ１５）とともに、工程圧力ＰＡは目標値ＴＶに到達する。

【0036】

図４を参照すると、ｘ軸は時間であり、ｙ軸は操作量ＭＶを表す。操作量は中心線を基準として、上側は吸気弁２０の開度量を表し、下側は排気弁３０の開度量を表したものである。中心線を基準として上に向かうほど吸気弁２０の開度量は大きくなる（例えば、０→１００）。中心線を基準として下に向かうほど排気弁３０の開度量は大きくなる（例えば、０→１００）。ここで０は吸気弁２０または排気弁３０が完全に閉じられた状態を意味し、１００は吸気弁２０または排気弁３０が完全に開かれた状態を意味する。

【0037】

図３および図４を参照すると、制御部（図１の１００）により、吸気弁２０の開度量および排気弁３０の開度量が個別的に制御される。したがって、吸気弁２０と排気弁３０は、開度量の差はあるが、同時に開放されることができる。

【0038】

吸気弁２０の開度量が排気弁３０の開度量より大きいと、吸気量が排気量より大きいので結果的に吸気動作が優勢である。逆に、排気弁３０の開度量が吸気弁２０の開度量より大きいと、排気量が吸気量より大きいので結果的に排気動作が優勢である。

【0039】

例を挙げて説明すると、時間０～ｔ２で、吸気弁２０の開度量が排気弁３０の開度量より大きいので吸気動作が優勢に行われて、工程空圧ＰＡが増加する。

【0040】

時間ｔ２～ｔ３で、吸気弁２０の開度量と排気弁３０の開度量がほぼ同一であるので、工程空圧ＰＡの増加が止まる。

【0041】

時間ｔ３～ｔ５で、排気弁３０の開度量が吸気弁２０の開度量より大きいので排気動作が優勢に行われて、工程空圧ＰＡが減少する。

【0042】

時間ｔ５～ｔ６で、吸気弁２０の開度量が排気弁３０の開度量より大きいので吸気動作が優勢に行われて、工程空圧ＰＡが減少してから増加に変わる。

【0043】

このような方式で吸気弁２０および排気弁３０が制御され、時間ｔ１５で工程空圧ＰＡは目標値ＴＶに到達する。

【0044】

以下、図１および図５、図６を用いて、本発明のいくつかの実施形態による圧力制御装置の制御動作について具体的に説明する。

【0045】

図５は本発明のいくつかの実施形態による圧力制御装置の制御動作を説明するためのフローチャートである。図６は図５のＳ２０２段階を具体的に説明するための例示的フローチャートである。

【0046】

先に図１および図５を参照すると、圧力センサ４０は出力端１２での圧力をセンシングしてセンシング値ＳＶ１を生成する（Ｓ２０１）。

【0047】

次に、制御部１００はセンシング値ＳＶ１を第１目標値ＴＶ１と比較して吸気弁２０の開度量を調節する第１制御ループと、センシング値ＳＶ１を第２目標値ＴＶ２と比較して排気弁３０の開度量を調節する第２制御ループを同時に運用して、吸気弁２０と排気弁３０を同時に動作させる（Ｓ２０２）。

【0048】

具体的には、図６に図示のように、制御部１００は吸気弁制御ループ（すなわち、第１制御ループ）および排気弁制御ループ（すなわち、第２制御ループ）を個的別に同時に運用する。

【0049】

吸気弁制御ループで、センシング値ＳＶ１と第１目標値ＴＶ１を比較して、比較結果に基づいて吸気弁２０の開度量を調節する。具体的には、センシング値ＳＶ１が第１目標値ＴＶ１より小さいと（Ｓ２３０のＹを参照）、吸気弁２０の開度量を増加させる（Ｓ２３５）。センシング値ＳＶ１が第１目標値ＴＶ１より大きいと（Ｓ２３０のＮを参照）、吸気弁２０の開度量を減少させる（Ｓ２４５）。

【0050】

排気弁制御ループで、センシング値ＳＶ１と第２目標値ＴＶ２を比較して、比較結果に基づいて排気弁３０の開度量を調節する。具体的には、センシング値ＳＶ１が第２目標値ＴＶ２より小さいと（Ｓ２５０のＹを参照）、排気弁３０の開度量を減少させる（Ｓ２５５）。センシング値ＳＶ１が第２目標値ＴＶ２より大きいと（Ｓ２５０のＮを参照）、排気弁３０の開度量を増加させる（Ｓ２６５）。

【0051】

ここで、第１目標値ＴＶ１と第２目標値ＴＶ２は互いに同じ値であってもよい。このような場合、吸気弁２０の調節と排気弁３０の調節は互いに相互補償するコンセプトで、制御動作が行われる。

【0052】

第１目標値ＴＶ１と第２目標値ＴＶ２は互いに異なる値であってもよい。このような場合、吸気弁２０の調節により工程空圧ＰＡを安定化させて、排気弁３０の調節によりダウンストリーム（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）の調節を詳細にするコンセプトで、制御動作が行われる。

【0053】

また、吸気弁制御ループの第１制御回数と、排気弁制御ループの第２制御回数が互いに同一であり得る。すなわち、吸気弁制御ループが１回行われる間、排気弁制御ループも１回行われる。例えば、図４に示すように、時間ｔ１～ｔ２間で、吸気弁２０の開度量調節は１回行われ、排気弁３０の開度量調節も１回行われる。

【0054】

本発明のいくつかの実施形態による圧力制御装置によれば、次のような特徴がある。

【0055】

吸気弁２０の開度量調節と排気弁３０の開度量調節は、独立した（または個別的な）制御ループで構成される。したがって、吸気量と排気量を同時に制御することができる。

【0056】

また、吸気弁２０の開度量調節と排気弁３０の開度量調節が個別的に行われるが、同じ圧力センサのセンシング値ＳＶ１のフィードバックを受ける。したがって、相互間の制御が相互作用するので（または相互間で補償が行われるので）応答性が増加する。

【0057】

また、吸気弁２０の制御回数と排気弁３０の制御回数は互いに同一にまたは互いに異なる比率に設定することができる。外乱に応じて制御回数を異なるようにチューニングすることができる。

【0058】

図７および図８は本発明のいくつかの実施形態による圧力制御装置の動作を説明するための図である。説明の便宜上、図１ないし図６を用いて説明した内容と異なる点を中心に説明する。

【0059】

図７および図８を参照すると、ｘ軸は時間であり、ｙ軸は操作量ＭＶを意味する。操作量は中心線を基準として、上側は吸気弁２０の開度量を表し、下側は排気弁３０の開度量を表す。

【0060】

図７で、吸気弁２０の制御回数は排気弁３０の制御回数より小さい。すなわち、吸気弁制御ループが１回行われる間、排気弁制御ループは複数回行われることができる。図面では吸気弁制御ループが１回行われる間、排気弁制御ループは２回行われる場合を示した。

【0061】

例を挙げて説明すると、時間０～ｔ１で吸気弁２０の開度量調節が１回行われ、時間０～ｔ１１および時間ｔ１１～ｔ１で排気弁３０の開度量調節がそれぞれ１回ずつ行われる。

【0062】

同様に、時間ｔ１～ｔ２で吸気弁２０の開度量調節が１回行われ、時間ｔ１～ｔ２１および時間ｔ２１～ｔ２で排気弁３０の開度量調節がそれぞれ１回ずつ行われる。時間ｔ２～ｔ３で吸気弁２０の開度量調節が１回行われ、時間ｔ２～ｔ３１および時間ｔ３１～ｔ３で排気弁３０の開度量調節がそれぞれ１回ずつ行われる。

【0063】

図８で、排気弁３０の制御回数は吸気弁２０の制御回数より小さい。すなわち、排気弁制御ループが１回行われる間、吸気弁制御ループは複数回行われることができる。図面では排気弁制御ループが１回行われる間、吸気弁制御ループは２回行われる場合を示した。

【0064】

例を挙げて説明すると、時間０～ｔ１で排気弁３０の開度量調節が１回行われ、時間０～ｔ１１および時間ｔ１１～ｔ１で吸気弁２０の開度量調節がそれぞれ１回ずつ行われる。

【0065】

同様に、時間ｔ１～ｔ２で排気弁３０の開度量調節が１回行われ、時間ｔ１～ｔ２１および時間ｔ２１～ｔ２で吸気弁２０の開度量調節がそれぞれ１回ずつ行われる。時間ｔ２～ｔ３で排気弁３０の開度量調節が１回行われ、時間ｔ２～ｔ３１および時間ｔ３１～ｔ３で吸気弁２０の開度量調節がそれぞれ１回ずつ行われる。

【0066】

図示とは異なり、吸気弁制御ループがｎ回（ただし、ｎは２以上の自然数）行われる間、排気弁制御ループはｍ回（ただし、ｍは２以上の自然数）行われることができる。例えば、吸気弁制御ループが２回行われる間、排気弁制御ループは５回行われることができる。

【0067】

図９は本発明のいくつかの実施形態による圧力制御装置の吸気弁または排気弁を説明するための図である。図９では第１制御信号ＣＮＴ１と吸気弁の開度量ＯＤの間の関係を中心に示したが、第２制御信号ＣＮＴ２と排気弁の開度量ＯＤの間の関係も実質的に同一である。

【0068】

図９を参照すると、ｘ軸は第１制御信号ＣＮＴ１であり、ｙ軸は弁の開度量ＯＤを表す。

【0069】

弁に低いレベルの作動電圧が印加されると、弁がほとんど開放されない。このような作動電圧の区間を、弁の非可動範囲Ｒ１という。

【0070】

弁に特定レベル以上の作動電圧が印加されると、弁は作動電圧に応じて線状に開放されることができる。このような作動電圧の区間を、弁の可動範囲Ｒ２という。可動範囲Ｒ２内では、作動電圧の変化に応じた弁の開度量の変化が大きい。すなわち、作動電圧の変化に応じた弁の応答性が高まる。

【0071】

本発明のいくつかの実施形態で、制御部１００が吸気弁２０の開度量を調節するとき、制御部１００は吸気弁２０の可動範囲Ｒ２内で制御する。同様に、制御部１００が排気弁３０の開度量を調節するとき、制御部１００は排気弁３０の可動範囲Ｒ２内で制御する。

【0072】

なお、図示のように、可動範囲Ｒ２内で最も小さいレベルの作動電圧を弁に提供しても、弁は少し開放されている状態であり得る。吸気弁２０の開度量と排気弁３０の開度量は同時に個別的に制御される。例えば、排気弁３０に最も小さいレベルの作動電圧が印加される状態であり、そのため排気弁３０が少し開放されている状態であり得る。制御部１００はこのような排気弁３０の状態を補償できるように吸気弁２０の開度量を調節する。このように補償コンセプトが制御方式に反映できるので、排気弁３０と吸気弁２０を応答性の高い可動範囲Ｒ２で制御されることができる。

【0073】

以下では図１０ないし図１２を用いて、前述した圧力制御装置を用いた装備について説明する。以下では、インクジェット装備に適用された例を説明するが、これに限られない。

【0074】

図１０は本発明のいくつかの実施形態による基板処理装置を説明するための図である。図１１は図１０の基板処理装置に適用される圧力制御装置を説明するためのブロック図である。図１２は図１１の圧力制御装置の具体的な実施形態を説明するためのブロック図である。

【0075】

図１０を参照すると、本発明のいくつかの実施形態による基板処理装置は、圧力制御装置５１０、リザーバ５２０、インクジェットヘッド５３０およびインクジェットノズル５３１を含む。

【0076】

リザーバ５２０にはインクが収容され、インクジェットヘッド５３０はリザーバ５２０からインクの供給を受ける。インクジェットヘッド５３０の端部に設けられたインクジェットノズル５３１は、基板にインクを吐出する。

【0077】

圧力制御装置５１０はリザーバ５２０に工程負圧または工程正圧を選択的に提供する。工程負圧はインクジェットヘッド５３０（すなわち、インクジェットノズル５３１）のメニスカスを制御するためのものであり、工程正圧はインクジェットヘッド５３０のメンテナンスのためのものである。

【0078】

ここで、図１１および図１２を参照すると、圧力制御装置５１０は負圧生成モジュール１０、正圧生成モジュール３１０およびスイッチングモジュール４１０を含む。負圧生成モジュール１０および正圧生成モジュール３１０の少なくとも一つに図１ないし図９を用いて説明した圧力制御装置１０を適用させることができる。

【0079】

負圧生成モジュール１０はソース負圧ＳＮＰの提供を受け、第１吸気弁２０と第１排気弁３０の動作により、インクジェットヘッド５３０のメニスカスを制御するための工程負圧ＰＮＰを生成する。

【0080】

負圧生成モジュール１０は第１入力端１１、第１出力端１２、第１吸気弁２０、第１排気弁３０、第１圧力センサ４０および第１制御部１００を含む。

【0081】

第１入力端１１はソース負圧ＳＮＰの提供を受ける。第１吸気弁２０は第１入力端１１と第１出力端１２の間に連結される。第１排気弁３０は第１出力端１２と外部排気ラインの間に連結される。第１圧力センサ４０は第１出力端１２に連結され、第１出力端１２での圧力をセンシングして第１センシング値ＳＶ１を生成する。

【0082】

第１制御部１００は第１センシング値ＳＶ１を第１目標値ＴＶ１と比較して第１吸気弁２０の開度量を調節する第１制御ループと、第１センシング値ＳＶ１を第１目標値ＴＶ１と比較して第１排気弁３０の開度量を調節する第２制御ループを同時に運用して、第１吸気弁２０と第１排気弁３０を同時に動作させる。第１吸気弁２０の制御と第１排気弁３０の制御は個別的に行われる。第１制御部１００が第１吸気弁２０または第１排気弁３０を制御するとき、第１吸気弁２０の可動範囲または第１排気弁３０の可動範囲内で制御することができる。第１制御部１００は第１吸気弁２０を制御するための第１制御信号ＣＮＴ１を生成し、第１排気弁３０を制御するための第２制御信号ＣＮＴ２を生成する。

【0083】

正圧生成モジュール３１０はソース正圧ＳＰＰの提供を受け、第２吸気弁３２０と第２排気弁３３０の動作により、インクジェットヘッド５３０のメンテナンスのための工程正圧ＰＰＰを生成する。

【0084】

正圧生成モジュール３１０は第２入力端３１１、第２出力端３１２、第２吸気弁３２０、第２排気弁３３０、第２圧力センサ３４０および第２制御部１０１を含む。

【0085】

第２入力端３１１はソース正圧ＳＰＰの提供を受ける。第２吸気弁３２０は第２入力端３１１と第２出力端３１２の間に連結される。第２排気弁３３０は第２出力端３１２と外部排気ラインの間に連結される。第２圧力センサ３４０は第２出力端３１２に連結され、第２出力端３１２での圧力をセンシングして第２センシング値ＳＶ２を生成する。

【0086】

第２制御部１０１は第２センシング値ＳＶ２を第２目標値ＴＶ２と比較して第２吸気弁３２０の開度量を調節する第３制御ループと、第２センシング値ＳＶ２を第２目標値ＴＶ２と比較して第２排気弁３３０の開度量を調節する第４制御ループを同時に運用して、第２吸気弁３２０と第２排気弁３３０を同時に動作させる。第２吸気弁３２０の制御と第２排気弁３３０の制御は個別的に行われる。第２制御部１０１が第２吸気弁３２０または第２排気弁３３０を制御するとき、第２吸気弁３２０の可動範囲または第２排気弁３３０の可動範囲内で制御することができる。第２制御部１０１は第２吸気弁３２０を制御するための第３制御信号ＣＮＴ３を生成し、第２排気弁３３０を制御するための第４制御信号ＣＮＴ４を生成する。

【0087】

スイッチングモジュール４１０は、リザーバ５２０に工程負圧ＰＮＰまたは工程正圧ＰＰＰを選択的に提供する。

【0088】

スイッチングモジュール４１０は第３出力端４１２、第１切換弁４２０、第２切換弁４４０および大気開放弁４３０を含む。

【0089】

第３出力端４１２はターゲット（例えば、リザーバ５２０）と連結される。

【0090】

第１切換弁４２０は負圧生成モジュール１０の第１出力端１２と第３出力端４１２の間に連結され、工程負圧ＰＮＰを伝達するかどうかを決める。

【0091】

第２切換弁４４０は正圧生成モジュール３１０の第２出力端３１２と第３出力端４１２の間に連結され、工程正圧ＰＰＰを伝達するかどうかを決める。

【0092】

大気開放弁４３０は第３出力端４１２と連結される。大気開放弁４３０は第１切換弁４２０が開放されることと第２切換弁４４０が開放されることの間に動作する。

【0093】

第３制御部１０２は第１切換弁４２０と第２切換弁４４０は同時に開放されるように制御しない。例えば、第３制御部１０２は第１切換弁４２０を開放して工程負圧ＰＮＰをリザーバ５２０に提供し、インクジェットヘッド５３０のメニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）を調節する。次に、第３制御部１０２は大気開放弁４３０を開放して圧力ハンチング（ｈｕｎｔｉｎｇ）を防止する。次に、第３制御部１０２は第２切換弁４４０を開放して工程正圧ＰＰＰをリザーバ５２０に提供して、インクジェットヘッド５３０のメンテナンス（ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）を行う。

【0094】

第３制御部１０２は第１切換弁４２０を制御するための第５制御信号ＣＮＴ５を生成し、第２切換弁４４０を制御するための第６制御信号ＣＮＴ６を生成し、大気開放弁４３０を制御するための第７制御信号ＣＮＴ７を生成する。

【0095】

一方、別に示していないが、リザーバ（図１０の５２０を参照）に圧力測定器が設けられ、前記圧力測定器はリザーバ５２０の圧力（すなわち、内部空圧）を測定することができる。制御部（１００または１０１）は圧力センサ（４０または３４０）によりセンシングされたセンシング値（ＳＶ１またはＳＶ２）を、圧力測定器により測定された圧力に基づいて補正して補正センシング値を生成することができる。制御部（１００または１０１）は前述した第１制御ループないし第４制御ループの少なくとも一つで補正センシング値を用いることができる。

【0096】

以上と添付する図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず他の具体的な形態で実施できることを理解することができる。したがって、上記一実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】