JP2003229402A - 薬液供給装置、基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は供給タンクに微量の薬液を高精度
に供給することができる薬液供給装置を提供することに
ある。 【解決手段】 微量の薬液を供給タンクに供給する薬液
供給装置において、上記薬液が貯えられるバッファタン
ク２２と、このバッファタンクに貯えられる薬液の液面
を所定の高さに制御する液面センサ３２と、上下駆動可
能かつ上記バッファタンクの薬液内に没入可能に設けら
れた秤量部材２９と、この秤量部材の上記バッファタン
ク内への没入長さを制御しその没入長さに応じた量の薬
液を上記バッファタンクから流出させて上記供給タンク
に供給する制御装置６とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は微量の薬液を精密
に供給するための薬液供給装置及びその薬液供給装置を
用いた基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置や液晶表示装置などを製造す
る場合、半導体ウエハやガラス基板などの基板に回路パ
ターンを形成するリソグラフィープロセスがある。この
リソグラフィープロセスは、周知のように上記基板にレ
ジストを塗布し、このレジストに回路パターンが形成さ
れたマスクを介して光を照射し、ついでレジストの光が
照射されない部分（あるいは光が照射された部分）を除
去し、除去された部分をエッチングするなどの一連の工
程を複数回繰り返すことで、上記基板に回路パターンを
形成するものである。

【０００３】上記一連の各工程においては、たとえば上
記基板の自然酸化膜の成長を抑制したり、バクテリアの
発生を防止するなどの目的のために、上記基板を処理液
で処理するということが行なわれている。そのような処
理液としては、薬液としてフッ酸を希釈液としての純水
で、フッ酸の濃度が５〜１０ｐｐｍの濃度になるよう希
釈したものが用いられることがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】薬液を希釈液によって
希釈する場合、一度に多量の処理液を作るようにすれ
ば、薬液の供給量も多くなるから、薬液の供給量の制御
が容易となる。しかしながら、その場合、多量の処理液
を収容するための供給タンクが必要となるから、供給タ
ンクの大型化を招くことになり、好ましくないというこ
とがある。

【０００５】そこで、供給タンクを大型化させることな
く、所定濃度の処理液を供給するようにしている。つま
り、一度に作られる処理液の量を少なくすることで、処
理液を小さな供給タンクに収容できるようにしている。
その場合、所定濃度の処理液を作るために必要とする薬
液も微量となるから、微量の薬液を高精度に測定して供
給タンクに供給できるようにすることが要求されること
になる。

【０００６】この発明は微量の薬液を供給タンクに高精
度に供給することができるようにした薬液供給装置及び
その薬液供給装置が用いられた基板処理装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、微量
の薬液を供給タンクに供給する薬液供給装置において、
上記薬液が貯えられるバッファタンクと、このバッファ
タンクに貯えられる薬液の液面を所定の高さに制御する
液面制御手段と、上下駆動可能かつ上記バッファタンク
の薬液内に没入可能に設けられた秤量部材と、この秤量
部材の上記バッファタンク内への没入長さを制御しその
没入長さに応じた量の薬液を上記バッファタンクから流
出させて上記供給タンクに供給する供給制御手段とを具
備したことを特徴とする薬液供給装置にある。

【０００８】請求項２の発明は、微量の薬液を供給タン
クに供給する薬液供給装置において、上記薬液が貯えら
れるバッファタンクと、このバッファタンクに貯えられ
る薬液の液面を所定の高さに制御する液面制御手段と、
上記バッファタンクに接続されこのバッファタンク内の
薬液を上記供給タンクに供給する供給制御弁と、この供
給制御弁を所定回数開閉させることでこの供給制御弁か
ら上記供給タンクに供給される薬液の供給量を制御する
供給制御手段とを具備したことを特徴とする薬液供給装
置にある。

【０００９】請求項３の発明は、微量の薬液を供給タン
クに供給する薬液供給装置において、上記薬液が貯えら
れるバッファタンクと、上記バッファタンク内の薬液を
上記供給タンクに供給する薬液供給管と、この薬液供給
管に設けられた第１の供給制御弁と、上記薬液供給管の
上記第１の制御弁よりも所定長さ下流側に設けられた第
２の制御弁と、上記第１の制御弁と第２の制御弁と開閉
制御し、上記バッファタンク内の薬液を上記第２の制御
弁よりも上流側の部分に貯えた後、その部分に貯えられ
た薬液を上記供給タンクに供給する供給制御手段とを具
備したことを特徴とする薬液供給装置にある。

【００１０】請求項４の発明は、薬液を希釈液によって
所定の濃度に希釈して処理液とし、その処理液を基板に
供給してこの基板を処理する基板処理装置において、上
記処理液の供給タンクと、この供給タンクに希釈液を供
給する希釈液供給ラインと、上記供給タンクに薬液を供
給する薬液供給ラインと、この薬液供給ラインに設けら
れ上記希釈液供給ラインによって上記供給タンクに供給
される希釈液に対して所定量の薬液を供給する薬液供給
装置とを具備し、上記薬液供給装置は請求項１乃至３の
いずれかに記載された構成であることを特徴とする基板
処理装置にある。

【００１１】この発明によれば、供給タンクに微量の薬
液を高精度に供給することができるため、供給タンクを
大型化せずに、所定の濃度の処理液を供給することが可
能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明の実施の形態を説明する。

【００１３】図１と図２はこの発明の第１の実施の形態
を示し、図１に示す基板処理装置は処理液の供給タンク
１を備えている。この供給タンク１には希釈液となる純
水供給ライン２と、この純水によって希釈される薬液と
してのフッ酸供給ライン３とが接続されている。

【００１４】上記純水供給ライン２には、流量計４と第
１の開閉制御弁５とが順次設けられている。流量計４
は、上記純水供給ライン２を流れて上記供給タンク１に
供給される純水の流量を計測し、その計測信号を制御装
置６に入力する。上記第１の開閉制御弁５は上記制御装
置６からの駆動信号によって開閉制御される。具体的に
は上記流量計４によって測定される純水の流量が予め設
定された所定量になると、上記第１の開閉制御弁５が閉
じられるようになっている。

【００１５】なお、上記制御装置６は、後述する薬液供
給装置８に供給されたフッ酸の液面制御手段と供給制御
手段の一部を構成している。

【００１６】上記フッ酸供給ライン３には第２の開閉制
御弁７と薬液供給装置８とが順次接続されている。この
薬液供給装置８は、後述するようにフッ酸供給ライン３
から供給されたフッ酸を予め設定された数ｃｃ単位の微
小量で高精度に上記供給タンク１に供給する。

【００１７】供給タンク１では、純水とフッ酸とを混合
して所定のフッ酸濃度の処理液を形成する。たとえば、
半導体ウエハなどの基板Ｗの自然酸化膜の成長を抑制し
たり、バクテリアの発生を防止するなどの場合には、純
水に対してフッ酸が５〜１０ｐｐｍの濃度で添加された
処理液が用いられる。

【００１８】上記供給タンク１には処理液供給管１１の
一端が接続されている。この処理液供給管１１の中途部
には供給ポンプ１２と第３の開閉制御弁１３とが順次接
続されている。処理液供給管１１の他端は基板処理装置
としてのスピン処理装置１４のノズル１５に接続されて
いる。

【００１９】上記スピン処理装置１４はカップ体１６を
有する。このカップ体１６の周壁上部には取付け具１７
が設けられている。この取付け具１７には上記ノズル１
５が保持されている。

【００２０】上記カップ体１６内には上記基板Ｗを着脱
可能に保持する回転テーブル１８が設けられている。こ
の回転テーブル１８は駆動源１９によって回転駆動され
る。上記供給ポンプ１２、第３の開閉制御弁１３及び上
記駆動源１９は上記制御装置６によって駆動が制御され
る。

【００２１】上記第３の開閉制御弁１３を開いて上記供
給ポンプ１２を作動させると、上記ノズル１５から上記
回転テーブル１８に保持された上記基板Ｗに向けて処理
液が噴射される。それによって、基板Ｗを処理液によっ
て処理することができる。

【００２２】上記薬液供給装置８は図２に示すようにベ
ース板２１を備えている。このベース板２１の上面には
上記供給タンク１に比べて容積が十分に小さいバッファ
タンク２２が設けられ、また一端にはガイド板２３が立
設されている。上記バッファタンク２２には上記第２の
開閉制御弁７を介して上記フッ酸供給ライン３が接続さ
れ、このフッ酸供給ライン３によってフッ酸が供給され
る。

【００２３】上記取付け板２３には直動ガイド２４が上
下方向に沿って設けられ、このＬＭガイド２４には可動
体２５が移動可能に設けられている。上記可動体２５に
は軸線を垂直にした駆動ねじ２６が螺合されている。こ
の駆動ねじ２６は上記制御装置６によって駆動が制御さ
れる駆動モータ２７によって回転駆動される。それによ
って、上記可動体２５はＬＭガイド２４に沿って上下駆
動される。

【００２４】上記可動体２５には取付け部材２８が設け
られている。この取付け部材２８の先端部には長さ方向
において均等な断面形状をなした、たとえば円柱状や角
柱状などの秤量部材２９が軸線を垂直にして保持されて
いる。この秤量部材２９は上記バッファタンク２２内に
挿入されている。

【００２５】したがって、上記駆動モータ２７を作動さ
せて上記秤量部材２９を下降させれば、この秤量部材２
９の下端部をバッファタンク２２に供給されたフッ酸内
に没入させることができるようになっている。

【００２６】上記バッファタンク２２の上部には薬液供
給管３１の一端が接続されている。この薬液供給管３１
の一端部は水平に配置され、その水平部には液面センサ
３２が設けられている。

【００２７】上記薬液供給管３１の水平部に連続する垂
直部分には三方切換え弁３３が設けられている。この三
方切換え弁３３は第１乃至第３のポート３３ａ〜３３ｃ
を有する。第１のポート３３ａは上記薬液供給管３１に
接続され、第２のポート３３ｂは上記供給タンク１に接
続されている。第３のポート３３ｃはフッ酸の回収タン
ク（図示せず）に接続されている。

【００２８】上記バッファタンク２２にフッ酸を供給す
るとき、上記三方切換え弁３３は上記制御装置６によっ
て第１のポート３３ａと第３のポート３３ｃとが連通す
るよう切換え制御される。

【００２９】バッファタンク２２内にフッ酸が供給され
て液面が薬液供給管３１の水平部分と同じレベルにな
り、フッ酸が薬液供給管３１へ流出すると、そのことが
液面センサ３２によって検出される。つまり、フッ酸の
液面が薬液供給管３１と同じレベルに維持される。

【００３０】液面センサ３２の検出信号は制御装置６に
出力される。それによって、制御装置６は第２の開閉制
御弁７を閉じてバッファタンク２２へのフッ酸の供給を
停止するとともに、三方切換え弁３３を切換え制御して
第１のポート３３ａと第２のポート３３ｂとを連通させ
る。

【００３１】その状態で、駆動モータ２７を作動して秤
量部材２９を下降させ、その下端部を図２に鎖線で示す
ようにバッファタンク２２のフッ酸内に没入させれば、
フッ酸内に没入した秤量部材２９の没入長さの体積に応
じた量のフッ酸がバッファタンク２２から薬液供給管３
１へ流れ、三方切換え弁３３の第１のポート３３ａと第
３のポート３３ｂを通って供給タンク１へ流入すること
になる。

【００３２】つまり、秤量部材２９の断面形状やフッ酸
内への没入長さを制御することで、バッファタンク２２
から供給タンク１へのフッ酸の供給量を、ｃｃ単位の微
量で高精度に制御することができる。

【００３３】つぎに、上記構成の基板処理装置によって
基板Ｗを所定濃度の処理液によって処理する手順を説明
する。

【００３４】まず、薬液供給装置８のバッファタンク２
２にフッ酸供給ライン３を通じてフッ酸を供給する。バ
ッファタンク２２にフッ酸を供給するとき、三方切換え
弁３３は第１のポート３３ａと第３のポート３３ｃが通
じるよう切換え制御されている。

【００３５】したがって、バッファタンク２２内のフッ
酸の液面が所定のレベルになり、その液面が液面センサ
３２によって検出されると、その検出信号によって第２
の開閉制御弁７が閉じられ、バッファタンク２２へのフ
ッ酸の供給が停止される。つまり、液面が所定のレベル
に設定される。それと同時に、三方切換え弁３３が切換
えられ、第１のポート３３ａと第２のポート３３ｂが連
通する。

【００３６】このように、バッファタンク２２内のフッ
酸の液面を所定のレベルに設定したならば、純水供給ラ
イン２を通じて所定量の純水を供給タンク１に供給する
とともに、純水に対して所定の濃度、たとえば５〜１０
ｐｐｍの濃度になるよう、予め定められた数ｃｃ単位の
微量のフッ酸を薬液供給装置８によって供給タンク１に
供給する。

【００３７】薬液供給装置８によって微量のフッ酸を供
給する場合、駆動モータ２７を作動させて可動体２５を
直動ガイド２４に沿って下降させ、秤量部材２９をバッ
ファタンク２２に所定の液面レベルで貯えられたフッ酸
内に所定寸法だけ没入させる。

【００３８】それによって、バッファタンク２２から
は、フッ酸内に没入した秤量部材２９の容積に応じた微
小量のフッ酸を薬液供給管３１から流出させ、供給タン
ク１に供給することができる。つまり、バッファタンク
２２のフッ酸内に没入させる秤量部材２９の容積に応じ
て微量のフッ酸を供給タンク１に高精度で供給すること
ができる。

【００３９】微量のフッ酸を供給タンク１に精密に供給
することができれば、供給タンク１の容積が小さくて
も、所定濃度の処理液を確実に得ることができる。つま
り、バッファタンク２２から供給タンク１へ供給するフ
ッ酸の供給精度に応じて供給タンク１を小型化すること
ができるから、基板処理装置の小型化が可能となる。

【００４０】このように、供給タンク１内において、所
定のフッ酸濃度の処理液が作られたならば、供給ポンプ
１２を作動させるとともに第３の開閉制御弁１３を開放
する。それによって、処理液供給管１１に処理液が供給
され、先端のノズル１５から回転テーブル１８に保持さ
れた基板Ｗに向けて噴射されるから、この基板Ｗを所定
濃度のフッ酸を含む処理液によって処理することができ
る。

【００４１】図３と図４はこの発明の第２の実施の形態
を示し、図５はこの発明の第３の実施の形態を示す。こ
れらの実施の形態は薬液供給装置の変形例であり、以
下、図面を参照して説明する。なお、第１の実施の形態
と同一部分には同一記号を付して説明を省略する。

【００４２】図３と図４に示す第２の実施の形態の薬液
供給装置８Ａは、バッファタンク２２の底部壁に供給タ
ンク１に連通する薬液供給管４１が接続されている。薬
液供給管４１の中途部には、制御装置６によって開閉制
御される供給制御弁４２が設けられている。

【００４３】上記バッファタンク２２の側壁には、一端
をバッファタンク２２の上部に接続し、他端を下部に接
続した液面レベル管４３が設けられている。この液面レ
ベル管４３の中途部には液面センサ４４が設けられてい
る。バッファタンク２２に供給されるフッ酸の液面が所
定のレベルになると、そのことが上記液面センサ４４に
よって検出される。

【００４４】液面センサ４４の検出信号は上記制御装置
６に入力される。それによって、バッファタンク２２に
フッ酸を供給するフッ酸供給ライン２に設けられた第２
の開閉制御弁７が閉じられ、フッ酸の供給を停止するよ
うになっている。つまり、フッ酸の液面が所定のレベル
に設定される。

【００４５】バッファタンク２２内のフッ酸の液面が所
定のレベルに設定されると、微量のフッ酸がバッファタ
ンク２２から供給タンク１に供給される。フッ酸を供給
タンク１に供給するには、上記供給制御弁４２を制御装
置６によって複数回、繰り返して開閉制御する。なお、
供給制御弁４２の開閉のサイクルは一定である。

【００４６】図４は供給制御弁４２の開閉回数とフッ酸
の供給量との関係を示すグラフである。このグラフから
分かるように、供給制御弁４２の開閉回数と、フッ酸の
供給量とは比例する。したがって、フッ酸の供給量に応
じて制御装置６による供給制御弁４２の開閉回数を設定
すれば、その開閉回数に応じて微量のフッ酸を高精度で
供給タンク１に供給することが可能となる。

【００４７】なお、供給制御弁４２の開閉の回数だけで
なく、開閉のサイクルを変えることによっても、フッ酸
の供給量を制御することができる。

【００４８】図５に示すこの発明の第３の実施の形態の
薬液供給装置８Ｂは、バッファタンク２２の側壁上部に
オーバフロー管４６が接続されている。このオーバフロ
ー管４６はフッ酸供給ライン３によってバッファタンク
２２内に供給されるフッ酸の液面レベルを一定に維持す
る。

【００４９】上記バッファタンク２２の側壁下部には薬
液供給管４７の一端が接続されている。この薬液供給管
４７は水平部４７ａと垂直部４７ｂとを有し、上記水平
部４７ａには第１の排液制御弁４８が設けられ、上記垂
直部４７ｂには第２の排液制御弁４９が設けられてい
る。各排液制御弁４８，４９は制御装置６によって開閉
制御される。

【００５０】上記水平部４７ａには、上記第１の排液制
御弁４８よりも下流側に大気開放管５１が接続されてい
る。この大気開放管５１には上記制御装置６によって開
閉制御される大気開放弁５２が上記オーバフロー管４６
よりも高い位置に設けられている。

【００５１】上記構成の薬液供給装置８Ｂによって微量
の薬液を供給タンク１に供給する場合には、まずバッフ
ァタンク２２にフッ酸をオーバフロー管４６からオーバ
フローするレベルまで供給する。つまり、フッ酸の液面
を所定レベルに設定する。つぎに、第２の排液制御弁４
９を閉じ、第１の排液制御弁４８と大気開放弁５２とを
開く。それによって、バッファタンク２２内のフッ酸が
薬液供給管４７を流れ、この薬液供給管４７の水平部４
７ａと垂直部４７及び大気開放管５２にフッ酸の液面レ
ベルとほぼ同じ高さまで溜まる。

【００５２】つぎに、第１の排液制御弁４８を閉じ、第
２の排液制御弁４９を開く。それによって、上記薬液供
給管４７の上記第１の排液制制御弁４８と上記第２の排
液制御弁４９との間の部分と、上記大気開放管５１とに
貯えられた薬液が供給タンク１に供給されることにな
る。

【００５３】つまり、第１の排液制御弁４８と第２の排
液制御弁４９とを開閉制御することで、薬液供給管４７
と大気開放管５１との上記第２の排液制御弁４９よりも
上流側の部分に貯えられた薬液を供給することができ
る。したがって、フッ酸が貯えられる部分の配管長さや
管径を設定することで、その容積に応じた微量の薬液を
精密に供給することが可能となる。

【００５４】なお、この発明は上記各実施の形態に限定
されるものでなく、種々変形可能である。たとえば薬液
としてはフッ酸に限られず、また希釈液も純水に限られ
るものでなく、他の薬液や希釈液を用いる場合であって
も、微量の薬液を希釈液によって希釈する場合にはこの
発明を適用することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、供給タ
ンクに微量の薬液を高精度に供給することができるた
め、供給タンクを大型化せずに、所定の濃度の処理液を
供給することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態の基板処理装置を
示す概略的構成図。

【図２】薬液供給装置の構成図。

【図３】この発明の第２の実施の形態の薬液供給装置を
示す構成図。

【図４】供給制御弁の開閉回数とフッ酸の供給量との関
係を示すグラフ。

【図５】この発明の第３の実施の形態の薬液供給装置を
示す構成図。

【符号の説明】

１…供給タンク ２…純水供給ライン（薬液供給ライン） ３…フッ酸供給ライン（希釈液供給ライン） ６…制御装置（液面制御手段、供給制御手段） ８…薬液供給装置 ２２…バッファタンク ２９…秤量部材 ３２…液面センサ（液面制御手段） ４２…供給制御弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微量の薬液を供給タンクに供給する薬液
   供給装置において、 上記薬液が貯えられるバッファタンクと、 このバッファタンクに貯えられる薬液の液面を所定の高
   さに制御する液面制御手段と、 上下駆動可能かつ上記バッファタンクの薬液内に没入可
   能に設けられた秤量部材と、 この秤量部材の上記バッファタンク内への没入長さを制
   御しその没入長さに応じた量の薬液を上記バッファタン
   クから流出させて上記供給タンクに供給する供給制御手
   段とを具備したことを特徴とする薬液供給装置。
2. 【請求項２】 微量の薬液を供給タンクに供給する薬液
   供給装置において、 上記薬液が貯えられるバッファタンクと、 このバッファタンクに貯えられる薬液の液面を所定の高
   さに制御する液面制御手段と、 上記バッファタンクに接続されこのバッファタンク内の
   薬液を上記供給タンクに供給する供給制御弁と、 この供給制御弁を所定回数開閉させることでこの供給制
   御弁から上記供給タンクに供給される薬液の供給量を制
   御する供給制御手段とを具備したことを特徴とする薬液
   供給装置。
3. 【請求項３】 微量の薬液を供給タンクに供給する薬液
   供給装置において、 上記薬液が貯えられるバッファタンクと、 上記バッファタンク内の薬液を上記供給タンクに供給す
   る薬液供給管と、 この薬液供給管に設けられた第１の供給制御弁と、 上記薬液供給管の上記第１の制御弁よりも所定長さ下流
   側に設けられた第２の制御弁と、 上記第１の制御弁と第２の制御弁と開閉制御し、上記バ
   ッファタンク内の薬液を上記第２の制御弁よりも上流側
   の部分に貯えた後、その部分に貯えられた薬液を上記供
   給タンクに供給する供給制御手段とを具備したことを特
   徴とする薬液供給装置。
4. 【請求項４】 薬液を希釈液によって所定の濃度に希釈
   して処理液とし、その処理液を基板に供給してこの基板
   を処理する基板処理装置において、 上記処理液の供給タンクと、 この供給タンクに希釈液を供給する希釈液供給ライン
   と、 上記供給タンクに薬液を供給する薬液供給ラインと、 この薬液供給ラインに設けられ上記希釈液供給ラインに
   よって上記供給タンクに供給される希釈液に対して所定
   量の薬液を供給する薬液供給装置とを具備し、 上記薬液供給装置は請求項１乃至３のいずれかに記載さ
   れた構成であることを特徴とする基板処理装置。