JP2000074718A

JP2000074718A - 薬液調合装置

Info

Publication number: JP2000074718A
Application number: JP10246372A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Tsunokake; 泰洋角掛; Tatsuya Funahashi; 達也舟橋
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2000-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】薬液調合装置において、液面センサを使用す
ることなく、薬液の計量を行う。【解決手段】本発明は、複数の液体を所定の比率で混
合して薬液を調合する薬液調合装置１であって、薬液を
貯留する貯留手段２１と、貯留手段２１から薬液の使用
対象２５に薬液を送液する第一の流路２４と、使用対象
２５における余剰の薬液を貯留手段２１に還流する第二
の流路２９とを備え、第一の流路２４及び第二の流路２
９にそれぞれ流量計２８，３０を設け、第一の流路２４
に設けた流量計２８と第二の流路２９に設けた流量計３
０との測定値の差から、使用対象２５における薬液の消
費量を算出することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体装置
の製造に使用される洗浄液等を調合する薬液調合装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の薬液調合装置では、薬液を構成す
る個々の成分を計量槽にて計量した後、調合槽に投入
し、純水で所定濃度まで希釈してから貯留槽に移し、貯
留槽内にて所定温度まで加熱することにより、薬液を調
合している。調合された薬液は、半導体製造装置等に供
給され、洗浄液等に使用される。また、上記薬液の計量
や希釈は、各槽内における液面の高さを液面センサで検
知して行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
薬液調合装置では、例えば以下に示すような問題が生じ
ていた。（１）計量槽、調合槽、及び貯留槽という３つの槽を有
するため、部品点数が多く、装置も大型化する。（２）成分の計量や希釈に液面センサを用いているた
め、槽内で液が発泡したり液面が波立ったりすると、セ
ンサが誤動作して正確な調合ができなくなる。また、液
面センサが高価であるため、装置のイニシャルコストが
高くなる。

【０００４】一方、上記課題を解決する目的で、計量槽
に換えて例えば超音波渦流量計のような無可動式流量計
を用いて計量を行うことも可能であるが、この場合に
は、例えば以下に示すような問題が生じる恐れがあっ
た。（３）計量すべき液体中に気泡が存在すると、超音波の
伝播や渦の形成に支障をきたし、正確な計量が不可能と
なる。（４）計量のための渦の形成にはある程度の流量が必要
となるが、計量すべき成分の分量が少ないと、流量が小
さくなって計量を行うことができない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、複数の液体を所定の比率
で混合して薬液を調合する薬液調合装置であって、上記
薬液を貯留する貯留手段と、この貯留手段から上記薬液
の使用対象に上記薬液を送液する第一の流路と、上記使
用対象における余剰の上記薬液を上記貯留手段に還流す
る第二の流路とを備え、上記第一の流路及び第二の流路
にそれぞれ流量計を設け、上記第一の流路に設けた流量
計と第二の流路に設けた流量計との測定値の差から上記
使用対象における上記薬液の消費量を算出することを特
徴としている。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施形態について説明する。図１に、本発明に係る薬液調
合装置１の例を示す。この薬液調合装置１は、純水とア
ンモニア水と過酸化水素水とを成分とする洗浄液（薬
液）を調合するためのもので、符号２，３、及び４は、
それぞれ、純水、２８％アンモニア水、及び３０％過酸
化水素水の貯留タンク（供給源）である。

【０００７】符号５は貯留タンク２に連結された流路
で、流路５には、上流側から、無可動式流量計である超
音波渦流量計６、自動可変絞弁７、及び遮断弁８が設け
られている。また、符号９は貯留タンク３に連結された
流路で、流路９には、上流側から、超音波渦流量計１
０、自動可変絞弁１１、及び遮断弁１２が設けられてい
る。

【０００８】符号１３は貯留タンク４に連結された流路
で、流路１３には、上流側から、超音波渦流量計１４、
自動可変絞弁１５、及び遮断弁１６が設けられている。
また、流路１３からは、排出路１７に延びるバイパス流
路１８が、超音波渦流量計１４より上流側にて上方に向
け分岐し、かつバイパス流路１８の立設部位には、下側
から、チャンバ１９及びエア駆動弁２０が設けられてい
る。更に、流路１３のうち、バイパス流路１８との連結
部位から超音波渦流量計１４に至る部分には、例えば３
００ｍｍ程度の長さにわたり鉛直方向に垂下する垂下部
１３ａが形成されている。

【０００９】符号２１は、流路５，９，１３の下流端に
連結された貯留槽（貯留手段）で、貯留槽２１には、ヒ
ータ２２及び温度センサ２３が設けられている。また、
符号２４は、貯留槽２１から、薬液の使用対象である半
導体製造装置２５に延びる流路（第一の流路）で、流路
２４には、上流側から、ポンプ２６、ダンパ２７、及び
流量計２８が設けられている。一方、符号２９は、半導
体製造装置２５から貯留槽２１に延びる流路（第二の流
路）で、流路２９には流量計３０が設けられている。更
に、貯留槽２１からは、排出路１７に向け流路３１が延
設され、流路３１には、排出弁３２が設けられている。

【００１０】符号３３は制御部で、超音波渦流量計６，
１０，１４の測定値及び流量計２８，３０の測定値に基
づく遮断弁８，１２，１６の開閉の制御、排出弁３２の
開閉の制御、及び温度センサ２３の測定値に基づくヒー
タ２２のＯＮ／ＯＦＦの制御等を行う。

【００１１】ここで、上記成分の分解に伴う発泡を防止
し、正確な計量を期するため、超音波渦流量計６，１
０，１４内の流路には、液溜まりのない構造を有する一
体成型品が使用されている。また、上記の各構成のう
ち、液体との接触部位には、いずれも不純物が溶出しに
くい材質からなる部品が用いられるか、あるいは上記材
質がコーティングされ、かつその表面は平滑に仕上げら
れている。上記材質には、例えば、硬質塩化ビニルやＰ
ＦＡ（パーフルオロアルコキシ樹脂）等が挙げられる。

【００１２】次に、上記構成を有する薬液調合装置１の
動作について説明する。洗浄液の調合に際しては、遮断
弁８を開き、貯留タンク２内の水を、一定の流速で流路
５に流下させるとともに、自動可変絞弁７を絞って流路
５内の上流側における水を加圧し、その発泡を防止す
る。流路５を流下する水の流量は超音波渦流量計６にて
測定され、その測定値に基づき、所定量の水が貯留槽２
１内に貯留されたところで遮断弁８を閉じる。

【００１３】また、遮断弁８を開くとともに遮断弁１
２，１６を開き、アンモニア水及び過酸化水素水をそれ
ぞれ一定の流速で流路９，１３に流下させるとともに、
自動可変絞弁１１，１５を絞って流路９，１３内の上流
側におけるアンモニア水及び過酸化水素水を加圧し、こ
れらの発泡を防止する。流路９，１３を流下するアンモ
ニア水及び過酸化水素水の流量は超音波渦流量計１０，
１４にて測定され、それらの測定値に基づき、所定量の
アンモニア水及び過酸化水素水が貯留槽２１内に貯留さ
れたところで遮断弁１２，１６を閉じる。

【００１４】その結果、貯留槽２１内で上記成分が混合
され、得られた洗浄液が貯留槽２１内に貯留される。貯
留された洗浄液は、温度センサ２３の測定結果に基づき
ヒータ２２をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、所定の
温度範囲内に維持される。

【００１５】一方、過酸化水素水の流路１３には、上方
に向けバイパス流路１８が形成されているため、流路１
３内を流下する過酸化水素水中の気泡は、流路１３から
逸れ、超音波渦流量計１４に向かうことなく、バイパス
流路１８に流入する。バイパス流路１８に流入した気泡
はチャンバ１９内に貯留され、エア駆動弁２０を開くこ
とにより、排出路１７に排出される。

【００１６】貯留槽２１内に貯留された洗浄液は、ポン
プ２６の動作により流路２４内を流下し、その脈動をダ
ンパ２７にて除去後、半導体製造装置２５に送られる。
また、半導体製造装置２５にて余剰となった洗浄液は、
流路２９を介して貯留槽２１に回収される。貯留槽２１
から半導体製造装置２５への送液量及び半導体製造装置
２５から貯留槽２１への送液量は、流量計２８，３０に
てそれぞれ測定される。

【００１７】この薬液調合装置１では、流量計２８にて
測定された半導体製造装置２５への洗浄液の供給量と、
流量計３０にて測定された半導体製造装置２５からの洗
浄液の回収量との差をとることにより、半導体製造装置
２５における洗浄液の消費量を算出している。そして、
この消費量が予め定められた値を越えた場合に、洗浄液
の補充が必要であると判断し、半導体製造装置２５にお
ける消費量相当分の上記成分を新たに貯留槽２１に供給
し、洗浄液を補充する。

【００１８】また、洗浄液の補充に際しては、補充に伴
う洗浄液濃度の経時的な変動を極力抑制するため、洗浄
液を構成する各成分の供給開始及び終了が、ほぼ同時と
なるよう、遮断弁８，１２，１６の開閉を調節する。例
えば、半導体装置や液晶等のフラットパネルディスプレ
イ用の洗浄液の場合、アンモニア水及び過酸化水素水の
供給量は水の供給量の１／１０以下であるため、供給開
始／終了のタイミングが一致するよう各成分をそれぞれ
連続供給すると、アンモニア水及び過酸化水素水の流速
が小さくなり、超音波渦流量計１０，１４のセンシング
部に、測定に必要なカルマン渦が生じなくなる。そこ
で、このような場合には、アンモニア水及び過酸化水素
水を断続的に供給することにより、流路９，１３におけ
るアンモニア水及び過酸化水素水の流速を維持しつつ、
その供給開始及び終了のタイミングを、流路５からの水
の供給開始及び終了のタイミングと一致させる。

【００１９】アンモニア水及び過酸化水素水の断続的な
供給は、具体的には、流量に応じて超音波渦流量計８，
１０，１４から発信されるパルス信号に基づき、遮断弁
１２，１６を開閉させることにより行う。例えば、遮断
弁８，１２，１６を同時に開き、超音波渦流量計１０，
１４からのパルスが所定回数となった時点で遮断弁１
２，１６を閉じ、更に所定時間経過した時点で遮断弁１
２，１６を開き、超音波渦流量計１０，１４からのパル
スが所定回数となった時点で再度遮断弁１２，１６を閉
じる。そして、この動作を、半導体製造装置２５におけ
る消費量に相当する量の上記成分が新たに貯留槽２１に
供給され、洗浄液の補充が完了するまで繰り返す。この
場合、遮断弁１２，１６の開閉のタイミングは、洗浄液
の補充量、流路５，９，１３における各成分の流量、超
音波渦流量計８，１０，１４の測定精度等に応じ、各成
分の供給開始及び終了が、ほぼ同時となるよう調節され
る。

【００２０】図２に、アンモニア水または過酸化水素水
を断続的に供給する際の、１回の供給量と、超音波渦流
量計１０，１４による測定値の変動係数との関係の例を
示す。この例では、１回の供給量が８ミリリットル以上
であれば、変動係数を、計量に際して要求されている変
動係数の上限である５％以下に抑えることができる。従
って、この例では、１回の供給量を８ミリリットル以上
とすればよい。また、図からわかるとおり、供給量が増
加する程、供給精度も向上する。

【００２１】一方、貯留槽２１に貯留された洗浄液は、
調合後所定時間（例えば６時間）が経過すると、劣化し
たものとして廃棄される。廃棄に際しては、ポンプ２６
を停止して半導体製造装置２５への送液を止めた後、排
出弁３２を開き、洗浄液を流路３１を介して排出路１７
へと排出する。廃棄後は、排出弁３２を閉じ、再度遮断
弁８，１２，１６を開き、貯留槽２１に新たな洗浄液を
貯留した後、ポンプ２６を作動させ、半導体製造装置２
５への送液を再開するとともに、洗浄液の消費に応じ、
上記した補充動作により、洗浄液の補充を適宜繰り返
す。なお、以上の各動作は、いずれも制御部３３の制御
により、自動的に行われる。

【００２２】なお、貯留槽２１に貯留された洗浄液の温
度が上昇すると、洗浄液から気泡が発生し、ヒータ２２
の表面に付着してヒータ２２が過熱する場合がある。こ
の問題を解決するため、図１に符号３４で示すように、
貯留槽２１の底部に超音波発振子を設置してもよい。こ
の場合、超音波発振子３４から照射された超音波により
ヒータ２２が振動し、その結果、ヒータ２２の表面に付
着した気泡が除去され、ヒータ２２の過熱が防止され
る。

【００２３】また、上記の説明では、薬液として半導体
装置や液晶等のフラットパネルディスプレイ用の洗浄液
を例に挙げて説明したが、本発明の技術は、プラズマデ
ィスプレイ等の製造に使用される洗浄液や、レジスト剥
離液、更には現像液、リンス液等の調合装置についても
適用可能である。超音波渦流量計６，１０，１４に代え
て、他の無可動式流量計を使用することも可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明に係る薬液調
合装置では、薬液を貯留する貯留手段と、この貯留手段
から上記薬液の使用対象に上記薬液を送液する第一の流
路と、上記使用対象における余剰の上記薬液を上記貯留
手段に還流する第二の流路とを備え、上記第一の流路及
び第二の流路にそれぞれ流量計を設け、上記第一の流路
に設けた流量計と第二の流路に設けた流量計との測定値
の差から上記使用対象における上記薬液の消費量を算出
しているため、以下の効果が得られる。

【００２５】（１）液面センサが不要となるので、液面
センサの接液に伴うセンサからの不純物の溶出やセンサ
自身の劣化の影響がなくなる。また、液面センサより流
量計の方が安価なため、装置のイニシャルコストも低下
する。（２）薬液消費量の絶対値を常時計測し、これに基づき
薬液の調合、補充を行うため、従来多発していたセンサ
のチャタリングによる装置の誤作動が防止される。（３）計量槽や調合槽が不要となるため、従来の薬液調
合装置に比べ部品点数が少なくなり、装置も小型とな
る。

【００２６】更に、薬液を構成する個々の液体の供給開
始及び終了を、ほぼ同時とした場合には、以下の効果が
得られる。（４）個々の液体の供給タイミングがそろうことによ
り、薬液の調合に伴う貯留手段内における洗浄液濃度の
経時的な変動が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る薬液調合装置の構成図である。

【図２】貯留槽に薬液を断続供給した場合における１
回の供給量と、超音波渦流量計による測定値の変動係数
との関係の例を示すグラフである。

【符号の説明】

１薬液調合装置２１貯留槽（貯留手段）２４流路（第一の流路）２５半導体製造装置（使用対象）２８，３０流量計２９流路（第二の流路）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の液体を所定の比率で混合して薬液
を調合する薬液調合装置であって、上記薬液を貯留する貯留手段と、この貯留手段から上記
薬液の使用対象に上記薬液を送液する第一の流路と、上
記使用対象における余剰の上記薬液を上記貯留手段に還
流する第二の流路とを備え、上記第一の流路及び第二の流路にそれぞれ流量計を設
け、上記第一の流路に設けた流量計と第二の流路に設け
た流量計との測定値の差から上記使用対象における上記
薬液の消費量を算出することを特徴とする薬液調合装
置。