JP2001291697A

JP2001291697A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2001291697A
Application number: JP2000107639A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Araki; 浩之荒木; Kenji Sugimoto; 賢司杉本
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2001-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】タンク内の処理液に気体圧を作用させること
により処理液を基板処理部に圧送する装置において、供
給される処理液の圧力を速やかに、しかも簡単な構成で
一定圧力に調整、保持する。【解決手段】給水管１４を通じて純水を処理槽１２に
供給しつつミキシングバルブ１８に接合した薬液供給管
２０〜２２を介して薬液を給水管１４に合流させるよう
にした。各薬液供給管２０〜２２は、上流端をそれぞれ
異なる種類の薬液を貯留した薬液タンクに接続した。各
薬液供給管２０〜２２にはバッファタンク２６を介設し
て一旦薬液を貯留し、このバッファタンク２６にガス供
給管３０を介して窒素ガスを供給することにより、この
ガス圧により薬液供給管２０〜２２を通じて薬液を圧送
（供給）するようにした。また、バッファタンク２６の
下流側に、パイロット管３４を通じて与えられるパイロ
ット圧に応じた圧力で薬液を流通させる薬液レギュレー
タ２８を介設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハや液
晶用ガラス基板等の基板を処理する基板処理装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体ウエハ等の基板を処理
槽内の処理液に浸漬して処理する基板処理装置として、
処理槽内に純水を供給する給水管を設けるとともに、こ
の給水管に対して複数の薬液供給管を接合し、処理中
は、給水管内の純水に薬液供給管を通じて選択的に薬液
を供給して（合流させ）所定濃度の薬液を調製しつつ処
理槽に供給し、あるいは薬液の供給を停止して純水のみ
を処理槽に供給することにより、薬液や純水（以下、処
理液という）を処理槽に貯留しつつオーバーフローさせ
るようにした装置が知られている。

【０００３】このような装置においては、例えば、各薬
液供給管の上流端が薬液を貯留したタンクに接続され、
このタンク内に窒素［Ｎ₂］等の不活性ガスを供給して
そのガス圧を液面に作用させることにより薬液を供給す
ることが行われている。この際、例えば、薬液供給管を
通じて供給される薬液の圧力を検出し、当該圧力値が予
め設定された一定の圧力値となるように、タンクに与え
る不活性ガスの圧力を検出圧力値に基づいてフィードバ
ック制御することも行われている。すなわち、薬液供給
管の径は一定であるため、上記のように薬液供給管を通
じて供給される薬液の圧力を一定に保つことで薬液の流
量が一定に保たれ、これにより調製される薬液濃度が一
定に保たれるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、薬液の検出
圧力に基づいてタンクに与える不活性ガスの圧力をフィ
ードバック制御する上記従来の装置では、薬液の圧力が
一定圧力に調整されるまでにタイムラグがあり、応答性
において改善の余地がある。

【０００５】また、不活性ガスの圧力をフィードバック
制御するための制御系統が必要であるため構成が複雑で
ある。そのため、供給される薬液の圧力をより簡単な構
成で一定圧力に保つことができるような構成が望まれて
いる。

【０００６】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、タンク内に貯留された処理液に気体圧
を作用させることにより処理液供給管を通じて基板処理
部に処理液を圧送するようにしながら、供給される処理
液の圧力を速やかに、しかも簡単な構成で一定圧力に調
整、保持することができる基板処理装置を提供すること
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の基板処理装置は、タンク内に貯留した処理
液に気体圧を作用させることにより、タンクに接続され
た処理液供給管を通じて基板を処理する基板処理部に処
理液を供給するとともに、上記処理液供給管にパイロッ
ト圧に応じた圧力で処理液を流通させるレギュレータを
介設したものである（請求項１）。

【０００８】この装置によると、処理液がレギュレータ
を通過することにより、処理液の圧力がパイロット圧に
応じた一定の圧力に調整される。そのため、タンクに供
給する気体圧をフィードバック制御する従来装置と比較
すると処理液の圧力を速やかに一定圧力に調整すること
ができる。しかも、フィードバック制御のための制御系
統が必要ないため、簡単な構成で上記作用効果を得るこ
とができる。

【０００９】なお、上記基板処理部に給水管を通じて純
水を供給するとともに、上記処理液供給管として薬液を
供給する薬液供給管をこの給水管に接合するようにすれ
ば（請求項２）、一定濃度の薬液を適切に調整しつつ基
板処理部に供給することが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を用いて説明する。

【００１１】図１は、本発明に係る基板処理装置の一の
実施の形態を概略的に示している。この図に示す基板処
理装置１０は、単一の処理槽に各種薬液や純水を順次貯
留しながら、半導体ウエハ等の基板Ｗをこの処理液に浸
漬して表面処理を行う、いわゆるワンバス方式の基板処
理装置であって、基板処理部である処理槽１２と、これ
に対する処理液の給排系とを備えている。

【００１２】処理槽１２は、例えば断面矩形の箱型に形
成されているとともに、その開口周囲には液受け部１２
ａが設けられ、その全体は例えばＰＴＦＥ（ポリテトラ
フロロエチレン）、ＰＶＤＦ（フッ化ビニリデン）等の
耐侵食性に優れた材料から構成されている。

【００１３】処理槽１２には、処理液の給排系を構成す
る給水管１４及び排液管１６がそれぞれ接続されてい
る。

【００１４】給水管１４は、その上流端側が図外の機械
式ポンプを介して純水供給源となる純水の貯留タンクに
接続される一方、下流端が処理槽１２の底部に接続され
て処理槽１２内に連通している。そして、給水管１４に
は開閉バルブ１７、ミキシングバルブ１８および三方バ
ルブ１９がその上流側から順に介設されるとともに、上
記ミキシングバルブ１８に並設された開閉バルブ１８ａ
〜１８ｃにそれぞれ薬液供給管２０，２１，２２の下流
端が接続され、これら薬液供給管２０，２１，２２の上
流端がそれぞれ異なる種類の薬液の供給源に至ってい
る。すなわち、給水管１４の開閉バルブ１７が開かれた
状態でミキシングバルブ１８の開閉バルブ１８ａ〜１８
ｃのうちのいずれかの開閉バルブが開かれることによ
り、給水管１４を通じて給送される純水に一種類の薬液
が混入されて処理槽１２に給送される一方、全ての開閉
バルブ１８ａ〜１８ｃが閉じられることにより、純水の
みが処理槽１２に給送されるようになっている。これに
より給水管１４が純水及び薬液の供給通路として共通化
されている。なお、必要に応じて開閉バルブ１８ａ〜１
８ｃのすべて、あるいは２つを選択的に開いて複数の薬
液を純水に混入して処理に適した処理液を処理槽１２に
供給するようにしてもよい。

【００１５】同図に示すように、薬液供給管２０の途中
には、それぞれ開閉バルブ２４，バッファタンク２６お
よび薬液レギュレータ２８が上流側から順に介設されて
いる。また、上記バッファタンク２６には、上流端が図
外の不活性ガス（当実施の形態では窒素［Ｎ₂］）の供
給源に接続されたガス供給管３０が接続され、このガス
供給管３０に開閉バルブ３２が介設されている。

【００１６】上記薬液レギュレータ２８は、後述するよ
うに、薬液供給管２０を通じて供給される薬液を一定圧
力に保つもので、パイロット管３４を介して与えられる
パイロット圧に応じて開弁動作を制御し、上記パイロッ
ト圧に対応した圧力で薬液を流通させるように構成され
ている。パイロット管３４は、図外の不活性ガス（当実
施の形態では窒素［Ｎ₂］）の供給源に接続されるとと
もに、その途中には電空レギュレータ３６が介設されて
いる。この電空レギュレータ３６は、流体（薬液）の圧
力を印加電圧に応じた圧力に調整するいわゆる電気圧力
比例型の圧力調整弁であり、このレギュレータ３６に一
定の電圧が印加されることにより上記薬液レギュレータ
２８に対して窒素ガスによる一定のパイロット圧が与え
られるようになっている。

【００１７】ここで、上記薬液レギュレータ２８の構成
について説明する。

【００１８】図２は上記薬液レギュレータ２８を示す断
面概略図である。この図に示すように、薬液レギュレー
タ２８は、内部に上下（同図で上下）に延びる薬液の流
路４２を備えるとともに、この流路４２に通じる上下に
オフセットされた入口側および出口側の各ポート４４，
４６を左右（同図で左右）両側に有しており、薬液供給
管２０がこれら各ポート４４，４６に接続されている。

【００１９】流路４２内には、後述するように弁体４８
が上下方向に変位可能に支持され、この弁体４８に形成
された円錐状部分４８ｃと流路４２の途中に形成された
断面円形状の絞り部４２ｃとによりオリフィス５６を形
成している。

【００２０】流路４２の下方には、弁体４８の下部４８
ａを収容する弁体下部収容室４２ａが形成され、流路４
２の上方には、弁体４８の上部４８ｂを収容する弁体上
部収容室４２ｂが形成されている。そして、弁体４８の
下部４８ａが下側ダイアフラム５０ａにより弁体下部収
容室４２ａ内にフランジ支持状に支えられる一方、同上
部４８ｂが弁体上部収容室４２ｂ内に上側ダアヤフラム
５０ｂによりフランジ支持状に支えられている。これに
より、弁体４８が流路４２内に上下方向に変位可能に支
持されている。

【００２１】前記の下側ダイアフラム５０ａは弁体下部
収容室４２ａを上下に区分しており、ダイアフラム５０
ａの上側に流路４２に臨む入口側流体圧作用空間５１ａ
を形成する一方、ダイアフラム５０ａの下側に下部ポー
ト５４ａを介して前記パイロット管３４に連通する下側
のパイロット圧作用空間５２ａを形成している。また、
上側ダイアフラム５０ｂも弁体上部収容室４２ｂを上下
に区分しており、ダイアフラム５０ｂの下側に流路４２
に臨む出口側流体圧作用空間５１ｂを形成する一方、ダ
イアフラム５０ｂの上側に上部ポート５４ｂを介して前
記パイロット管３４に連通する上側のパイロット圧作用
空間５２ｂを形成している。

【００２２】そして、図２に示すように上記弁体上部収
容室４２ｂが弁体下部収容室４２ａより広く（径が大き
く）形成されることにより、上側のパイロット圧作用空
間５２ｂにおける上側ダイアフラム５０ｂ及び弁体４８
の窒素ガスの受圧面積が下側のパイロット圧作用空間５
２ａにおける下側ダイアフラム５０ａ及び弁体４８の窒
素ガスの受圧面積よりも大きくなるように構成されると
ともに、出口側流体圧作用空間５１ｂにおける上側ダイ
アフラム５０ｂ及び弁体４８の薬液の受圧面積が入口側
流体圧作用空間５１ａにおける下側ダイアフラム５０ａ
及び弁体４８の薬液の受圧面積よりも大きくなるように
構成されている。

【００２３】この構成において、上記入口側ポート４４
を通じて薬液を供給するとともに、両ポート５４ａ，５
４ｂを通じて窒素ガスを与えると、オリフィス５６通過
前の薬液の圧力により弁体４２を押し下げる力、オリフ
ィス５６通過後の薬液の圧力により弁体４２を押し上げ
る力、下側のパイロット圧作用空間５２ａに供給される
窒素ガス圧により弁体４２を押し上げる力、上側のパイ
ロット圧作用空間５２ｂに供給される窒素ガス圧により
弁体４２を押し下げる力、弁体４２の自重および弾性変
形した両ダイヤフラム５０ａ、５０ｂの復帰力が弁体４
２に作用するが、上述のように下側ダイアフラム５０ａ
等の窒素ガスの受圧面積よりも上側ダイアフラム５０ｂ
等の窒素ガスの受圧面積の方が大きく設定されているこ
とにより、薬液及び窒素ガス圧を与えた状態で、この窒
素ガス圧を漸次高めると、窒素ガス圧の増加に伴って弁
体４８を押し下げる力が増大し、その結果、弁体４８が
下方へ変位した所定位置でバランスすることとなる。

【００２４】つまり、窒素ガス圧を漸次高めると、次第
にオリフィスの面積が増して出口側のポート４６での薬
液の圧力が増すため、所要の圧力が得られた時点の窒素
ガスの圧力を所定のパイロット圧として設定しておく。

【００２５】このように所定パイロット圧を与えておけ
ば、その後、バッファタンク２６側の薬液に圧力変動が
生じても、上記流量調節弁２０が次にように動作するこ
とにより圧力が一定に維持される。すなわち、例えばバ
ッファタンク２６側の圧力が高まると、上述したように
入口側流体圧作用空間５１ａにおける下側ダイアフラム
５０等の薬液の受圧面積よりも出口側流体圧作用空間５
１ｂにおける上側ダイアフラム５０ｂ等の薬液の受圧面
積が広く構成されていることにより、出口側流体圧作用
空間５１ｂにおいて弁体４８を上方へ変位させる力の増
加分が入口側流体圧作用空間５１ａにおいて弁体４８を
下方へ変位させる力の増加分よりも大きくなり、その結
果、弁体４８が上方へ変位してオリフィス５６の面積が
狭まり、出口側のポート４６での薬液の圧力がパイロッ
ト圧に応じた一定圧力に維持されることとなる。また、
バッファタンク２６側の圧力が低下すると、逆に弁体４
８が下方へ変位してオリフィス５６の面積が拡大し、出
口側のポート４６での薬液の圧力がパイロット圧に応じ
た一定圧力に維持されることとなる。

【００２６】なお、パイロット圧の設定は、幾種類かの
所望の薬液圧力毎に行なうことで、各薬液圧力に応じた
パイロット圧を設定することができる。

【００２７】なお、以上は一の薬液供給管２０の構成に
ついのみ説明したが、他の薬液供給管２１，２２につい
ても同様に構成されている。

【００２８】一方、上記排水管１６は、図１に示すよう
に、その上流端が処理槽１２の液受け部１２ａに接続さ
れる一方、下流端が図外の廃液タンクに接続されてい
る。また、排水管１６には、その途中に分岐管１６ａが
設けられ、この分岐管１６ａが給水管１４の三方バルブ
１９に接続されている。すなわち、処理槽１２から液受
け部１２ａにオーバーフローした純水、あるいは薬液
（以下、特に区別する場合を除き処理液という）を排水
管１６を介して廃液タンクに導入しつつ、例えば、処理
槽１２内の処理液を全て排出する必要がある場合には、
三方バルブ１９を切替えることにより、給水管１４、三
方バルブ１９、分岐管１６ａ及び排水管１６を介して処
理槽１２内の処理液を廃液タンクに導入するようになっ
ている。

【００２９】以上のように構成された基板処理装置１０
では、各薬液供給管２０〜２２のバッファタンク２６に
一定量の薬液が貯留された状態で処理が開始される。

【００３０】そして、まず、例えば各薬液供給管２０〜
２２の開閉バルブ２４、各ガス供給管３０の開閉バルブ
３２およびミキシングバルブ１８の各開閉バルブ１８ａ
〜１８ｃが閉じられ、給水管１４を通じて純水のみが処
理槽１２に給送されつつ液受け部１２ａにオーバーフロ
ーさせられる。これにより処理槽１２内に純水の上昇流
が形成され、この状態で基板Ｗが処理槽１２内に浸漬さ
せられることにより基板Ｗに対して水洗処理が施され
る。

【００３１】こうして一定時間だけ水洗処理が施される
と、次に、いずれかの薬液供給管２０〜２２のバッファ
タンク２６に接続されたガス供給管３０の開閉バルブ３
２が開かれるとともに、ミキシングバルブ１８の開閉バ
ルブ１８ａ〜１８ｃのうちこの薬液供給管２０〜２２に
対応する開閉バルブ１８ａ〜１８ｃが開かれることによ
り給水管１４に薬液が導入される。すなわち、薬液供給
管２０については、開閉バルブ３２が開かれることによ
りバッファタンク２６に貯留された薬液の液面に窒素Ｎ
₂の圧力が作用してバッファタンク２６内の薬液が薬液
供給管２０を通じて給水管１４内に圧送される。これに
より、所定濃度の薬液が調製されつつ処理槽１２に給送
され、基板Ｗに対して薬液による処理が施されることと
なる。

【００３２】この際、薬液レギュレータ２８には一定の
パイロット圧が与えられており、これにより薬液レギュ
レータ２８からミキシングバルブ１８に至る薬液の流量
が一定に保たれる。すなわち、薬液供給管２０の径は一
定であり、また、薬液供給管２０を通じて供給される薬
液の圧力は薬液レギュレータ２８を介して一定圧に調整
されるため、これにより薬液の流量が一定に保たれる。
従って、このように一定流量で薬液が供給されることに
より、所定濃度の薬液が適切に調整されて処理槽１２に
供給されることとなる。

【００３３】こうして、以後、各薬液供給管２０〜２２
のバッファタンク２６に接続されたガス供給管３０の開
閉バルブ３２が順次選択的に開かれるとともに、その薬
液供給管２０〜２２に対応する開閉バルブ１８ａ〜１８
ｃが開かれることにより異なる処理液が処理槽１２内に
供給され、これにより基板Ｗに対して複数種類の処理液
による処理が順次施される。なお、このときも、処理槽
１２に連続的に薬液が供給されて液受け部１２ａにオー
バーフローすることによって処理残渣等が処理槽１２外
へと導出される。また、各薬液供給管２０〜２２におい
てバッファタンク２６内の薬液が所定量以下まで消費さ
れると、ガス供給管３０の開閉バルブ３２が閉じられた
状態で薬液供給管２０の開閉バルブ２４が開かれ、これ
によりバッファタンク２６内に薬液が導入されてタンク
内の薬液が補われる。

【００３４】そして、すべての薬液による処理が終了す
ると、再び純水のみが処理槽１２に供給されて基板Ｗに
対して水洗処理が施され、一定時間水洗処理が行われる
と、処理槽１２への純水の供給が停止され、基板Ｗが処
理槽１２から取り出されて基板処理装置１０による基板
Ｗの処理が完了する。

【００３５】以上説明したように、上記基板処理装置１
０では、各薬液供給管２０〜２２において、バッファタ
ンク２６とミキシングバルブ１８との間に薬液レギュレ
ータ２８を介設し、薬液をこのレギュレータ２８に流通
させることにより薬液の圧力を一定圧に調整するように
しているため、タンクに与える不活性ガスの圧力をフィ
ードバック制御する従来のこの種の装置のように薬液の
圧力が一定圧力となるまでのタイムラグがない。そのた
め、この装置１０によれば、薬液の圧力を速やかに一定
圧力に調整して該圧力に保つことができる。

【００３６】しかも、タンクに与える不活性ガスの圧力
をフィードバック制御するための制御系統が不要である
ため、従来装置と比べると簡単な構成で薬液の圧力を一
定圧に保つことができるという効果もある。

【００３７】なお、上記実施の形態の装置では、薬液供
給管２０〜２２の構成について本発明を適用している
が、例えば、給水管１４の構成について本発明を適用す
るようにしてもよい。すなわち、給水管１４における開
閉バルブ１７の上流側にバッファタンクを設けるととも
にこのタンクの下流側に薬液レギュレータ２８と同一構
成の純水レギュレータを介設し、上記タンクに純水を一
旦貯留しつつこのタンク内へ不活性ガスを供給すること
により、純水をタンクから純水レギュレータを介して処
理槽１２に供給するようにしてもよい。このようにすれ
ば、薬液のみならず純水についてもその圧力を一定圧に
保つことができる。従って、薬液および純水の流量を共
に一定に保つことができ、これにより一定濃度の薬液を
より適切に調整することができる。

【００３８】また、上記の実施の形態では、本発明を、
基板Ｗを処理液に浸漬して表面処理を行う基板処理装置
のうち、いわゆるワンバス方式の基板処理装置に適用し
ているが、本発明は、ワンバス方式の基板処理装置以外
に、異なる処理液を貯留した複数の処理槽に順次基板Ｗ
を移し替えながら浸漬するタイプの基板処理装置にも適
用可能である。また、このように基板Ｗを処理液に浸漬
して表面処理を行うタイプの基板処理装置以外に、基板
Ｗを搬送しながら該基板Ｗに処理液をスプレーして表面
処理等を行う、いわゆるスプレー方式の基板処理装置に
ついても勿論適用可能である。要は、タンク内に貯留さ
れた処理液に気体圧を作用させることにより、上記タン
クに接続された処理液供給管を通じて基板処理部に処理
液を供給する基板処理装置であれば、本発明を適用する
ことができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の基板処理
装置は、タンク内の処理液に気体圧を作用させることに
より処理液供給管を通じて基板処理部に処理液を供給す
るとともに、処理液供給管に介設したレギュレータに薬
液を流通させることにより、供給する薬液の圧力を一定
圧に調整するようにしているため、処理液の検出圧力に
基づいてタンクに与える気体圧をフィードバック制御す
る従来のこの種の装置のように処理液の圧力が一定圧力
となるまでのタイムラグがなく、処理液の圧力を速やか
に一定圧力に調整して該圧力に保つことができる。しか
も、従来のようなフィードバック制御のための制御系統
が不要なため、簡単な構成で処理液の圧力を一定圧に保
つことができる。

【００４０】なお、上記基板処理部に給水管を通じて純
水を供給するとともに、上記処理液供給管として薬液を
供給する薬液供給管をこの給水管に接合するようにすれ
ば、薬液の圧力を一定圧に保つことにより薬液供給管を
通じて供給される薬液の流量を一定に保つことができ
る。従って、これにより一定濃度の薬液を適切に調整し
つつ基板処理部に供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板処理装置の一の実施の形態を
示す全体構成図である。

【図２】薬液供給管に介設される薬液レギュレータを示
す断面図である。

【符号の説明】

１０基板処理装置１２処理槽１４給水管１６排液管１６ａ分岐管１８ミキシングバルブ１７，１８ａ〜１８ｃ，２４，３２開閉バルブ１９三方バルブ２０，２１，２２薬液供給管２６バッファタンク２８薬液レギュレータ３０ガス供給管３４パイロット管３６電空レギュレータＷ基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉本賢司京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内Ｆターム(参考） 3J071 AA21 BB05 BB14 CC11 EE01 EE24 FF11 4F042 AA07 AA10 CB03 CB10 CB11 CB19 5F046 LA09 LA12 LA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タンク内に貯留された処理液に気体圧を
作用させることにより、上記タンクに接続された処理液
供給管を通じて基板を処理する基板処理部に処理液を供
給するとともに、上記処理液供給管にパイロット圧に応
じた圧力で処理液を流通させるレギュレータを介設した
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】上記基板処理部に給水管を通じて純水を
供給するとともに、上記処理液供給管として薬液を供給
する薬液供給管をこの給水管に接合したことを特徴とす
る請求項１記載の基板処理装置。