JP2006329352A - 排出弁及び排出弁を有する洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弁の開閉動作の際に弁の発塵により発生する汚染物を洗浄槽内に混入させずに外部に排出し、洗浄処理中に洗浄槽内の汚染物を排出弁からのリークにより排出することができ、洗浄槽から洗浄液を効率よく短時間で排出することができる排出弁及び排出弁を有する洗浄装置を提供する。
【解決手段】弁本体１内部に設けられた弁座１０に当接又は離間することにより、排出口２と排出窓３とを連通又は遮断する弁体２６と、弁本体１又はシリンダ部１４側面に設けられ、シリンダ底部１５上面及びシリンダ部１４内周面とピストン２２下面とで囲まれた第一空間部１８と、シリンダ上部１６下面及びシリンダ部１４内周面とピストン２２上面とで囲まれた第二空間部１９とにそれぞれ連通される一対の作動流体供給口２０、２１とを具備する排出弁において、弁体２５と弁座１０が当接したときに排出口２と排出窓３とを連通する複数の溝２６を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として半導体分野や液晶分野などにおいて、洗浄装置内の洗浄槽に取り付けられて使用される排出弁に関するものであり、さらに詳しくは、弁の開閉動作の際に弁の発塵により発生する汚染物を洗浄槽内に混入させることなく外部に排出し、洗浄処理中に洗浄槽内の汚染物を排出弁からのリークにより排出することができ、洗浄槽から洗浄液を効率よく短時間で排出することができる排出弁及び排出弁を有する洗浄装置に関するものである。

半導体分野において、半導体部品製造工程の前工程では半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す。）にフォトレジスト工程、パターン露光工程、エッチング工程や平坦化工程などの工程が実施されるが、各工程において発生する異物、パーティクル、無機物（金属など）、有機物などの汚染物によってウエハ表面が汚染される。ウエハ表面が汚染されたまま工程を進めると、半導体部品の性能が著しく損なわれ、歩留まりが低下する。そのため半導体部品製造工程の前後には、これらの汚染物を除去するための洗浄工程が繰り返し何度も行われている。

洗浄処理工程を行なう装置として、従来は図１２に示すような洗浄処理装置が挙げられる（特許文献１参照）。その構造は、底板１０１と底板１０１の周縁から立ち上がり上端部に切欠き部１０２が設けられた側壁１０３とからなるもので、洗浄液を満たす処理槽１０４と、この処理槽１０４から洗浄液がオーバーフローするように処理槽１０４に洗浄液を供給する供給部１０５とを備えた洗浄装置において、処理槽１０４の側壁１０３の切欠き部１０２の下方に、洗浄液を流出させるための貫通孔１０６が形成されているものであった。その効果は、ウエハ表面から除去された各種汚染物がウエハ表面に再付着しないよう、洗浄液が一定時間供給され続けて処理槽１０４上部よりオーバーフローし、汚染物が処理槽１０４外へ排出される工程において、洗浄液が処理槽１０４の側壁１０３を乗り越えようとする際に、表面張力によって洗浄液が側壁１０３に沿って下方に潜り込むような水流が発生するが、処理槽１０４の側壁１０３の切欠き部１０２の下方に形成された貫通孔１０６から洗浄液が流出するため、処理槽１０４下方の洗浄液の滞留や淀みが軽減され、洗浄液の循環効率が良くなり、洗浄液中に混入した汚染物がウエハ表面に再付着することを防げるものであった。

上記のような構造を有する従来の洗浄処理装置は、処理槽１０４の底部や側面下部に洗浄液の排出口が設けられ、洗浄液を排出する際には排出口からの配管に接続されたバルブを開放して槽外へ排出されていた。このとき、洗浄処理を何度も繰り返し行なう必要があることから、製造工程を短縮させ、ウエハなどの被処理物が空気にさらされることによる影響を極力少なくするために、洗浄後の洗浄液を排出する際には洗浄液を短時間で一気に排出することが求められるが、通常の半導体分野などに用いられるダイヤフラムバルブなどのバルブでは、開状態の時の開口面積があまり大きく取れず、入り組んだ構造をしていることから洗浄液の排出の妨げとなり、洗浄液を排出するのに時間がかかるという問題があった。

この対策として、従来は図１３に示されるような洗浄槽に設置される排水弁装置があった（特許文献２参照）。その構造は、内部に加圧室１０７を有し、軸方向の一端側が開口しているハウジング部１０８と、軸方向に貫通し、ハウジング部１０８と軸方向の一端側に間隔を隔てて配置され、かつ、ハウジング部１０８に結合されるシート部１０９と、ハウジング部１０８の開口から、加圧室１０７内に軸方向に往復動自在に装着される駆動軸１１０と、駆動軸１１０の一端部に設けられ、流路の開閉を行う弁体１１１とを有し、ハウジング部１０８とシート部１０９との間は、径方向の略全周に亘って開口し、吐出口が形成されているものであった。その効果は、洗浄洗浄槽から排出される洗浄液が、径方向の略全周に亘って開口している吐出口から直接排出されることにより、速やかな排出を行なうことができ、半導体装置の製造に要する時間を短縮することができるものであった。

特開平１０−１８９５２４号公報 特開２００３−２２７５７３号公報

しかしながら、上記のような構造を有する従来の排水弁装置が洗浄槽に設置された洗浄装置は、弁体１１１がシート部１０９に当接・離間する構造上、弁の開閉動作の際に弁体１１１とシート部１０９の当接部の発塵により汚染物が発生してしまう。このとき洗浄装置は、洗浄液が洗浄槽底部や側面下部から供給されて洗浄槽の上端部よりオーバーフローする構成である。しかしながら、洗浄液が洗浄槽底部や側面下部から供給されて徐々に液面が洗浄槽の底から上昇していくのに伴って、排水弁装置から発生した汚染物は洗浄槽の上方へと上がっていく。そして液面がウエハなどの被処理物に到達すると、排出弁から発生した汚染物はウエハ表面に接触し一部が付着する恐れがあるという問題があった。これは洗浄処理を繰り返したとしても排出弁自体が汚染物の発生源であるためウエハ表面への汚染物の付着をなくすことは困難であり、ウエハ表面に排水弁装置から発生した汚染物が付着することにより、製品の電気的信頼性及び製造歩留まりが低下するという問題があった。

本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、弁の開閉動作の際に弁の発塵により発生する汚染物を洗浄槽内に混入させずに外部に排出し、洗浄処理中に洗浄槽内の汚染物を排出弁からのリーク（意図的に漏出させること）により排出することができ、洗浄槽から洗浄液を効率よく短時間で排出することができる排出弁及び排出弁を有する洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その構成は上部中央に排出口２と側面に排出窓３が設けられた弁本体１と、弁本体１下部に設けられた円筒形のシリンダ部１４と、シリンダ部１４内周面に上下摺動可能且つ密封状態で配置されると共に、シリンダ部１４上部中央に設けられた貫通孔１８に密封状態で貫通し上方へ突出して設けられたロッド２５を有するピストン２３と、ロッド２５の上端部に固定され、弁本体１内部に設けられた弁座１０に当接又は離間することにより、排出口２と排出窓３とを連通又は遮断する弁体２６と、弁本体１又はシリンダ部１４側面に設けられ、シリンダ底部１５上面及びシリンダ部１４内周面とピストン２２下面とで囲まれた第一空間部１８と、シリンダ上部１６下面及びシリンダ部１４内周面とピストン２２上面とで囲まれた第二空間部１９とにそれぞれ連通される一対の作動流体供給口２０、２１とを具備する排出弁において、弁体２５と弁座１０が当接したときに排出口２と排出窓３とを連通する複数の間隙部が形成されたことを第１の特徴とする。

また、前記間隙部が、弁体２５と弁座１０のうち少なくとも一方側の当接部に設けられた溝２６によって形成されたことを第２の特徴とする。

また、溝２６が、弁座１０と弁体２５が当接したときに溝２６からリークする流体のリーク量が０．１Ｌ／ｍｉｎから３Ｌ／ｍｉｎになるように設けられたことを第３の特徴とする。

また、弁体２５又は弁座１０のうち少なくとも一方に、弁体２５と弁座１０の当接部に多数の溝２６が放射状に設けられたことを第４の特徴とする。

また、第一空間部３８に、シリンダ底部３９上面とピストン４０下面とで挟持させた状態でバネ４１が装着されたことを第５の特徴とする。

さらに、本発明の排出弁３６が、洗浄槽２７に配置されたことを第６の特徴とする。

本発明においてリークとは弁体２５と弁座１０が当接して弁が閉状態のときに、間隙部から洗浄に用いられる純水や薬液などの流体（以下、洗浄液と記す）が少量漏出することであり、リーク量とは溝２６から洗浄液が漏出する単位時間当たりの量である。

また、本発明において間隙部は弁体２５および弁座１０の少なくともどちらか一方側に設けられた溝２７によって形成されることが望ましく、溝２７は弁体２５および弁座１０のどちらか一方側でも良く、両方に設けても良い。このうち溝２６を弁体２５のみに設けている排出弁であれば、溝２６の開口面積が異なる弁体２５と交換することで、用途によってリーク量を自由に変える事ができるため好適である。なお、間隙部は弁体２５および弁座１０のどちらか一方側に設けられた突起部によって形成されても良い。

また、溝２６の形状は半円形状、楕円形状、矩形状、スリット形状など一定量の洗浄液をリークさせる構成であれば特に限定されない。溝２６の配置、数、大きさは、溝２６からのリークで汚染物を排出させることのできる構成であれば特に限定されない。このうち弁体２５又は弁座１０のうち少なくとも一方に、弁体２５と弁座１０の当接部に放射状に多数の溝２６を設けることが好適である。これは、放射状に多数の溝２６を設けることにより、排出弁から発生する汚染物や洗浄槽中の汚染物が溝２６からのリークにより排出し易くなると共に、洗浄液が滞留し易い弁体２５と弁座１０の当接部付近での滞留を防止するため好適である。

また、排出弁に設けられた溝２６の断面積の合計は、洗浄槽２７（図５参照）に排出弁を配置した際に、溝２６から排出する洗浄液の単位時間当たりの液量が、オーバーフローにより洗浄槽２７上部の切欠き部３１および貫通孔３０から流出する洗浄液の単位時間当たりの液量以下になるように形成されている。これは、オーバーフローにより洗浄槽２７上部の切欠き部３１および貫通孔３０から流出する洗浄液の単位時間当たりの液量よりも、排出弁に設けられた溝２６から排出する洗浄液の単位時間当たりの液量の合計が少ないことにより、オーバーフローによって洗浄液とともに洗浄液中に存在している汚染物を除去する効果が低下するのを防止するためである。

また、本発明において溝２６によるリーク量が、洗浄槽２７に洗浄液を満たしたときに、０．１Ｌ／ｍｉｎから３Ｌ／ｍｉｎになるように設けることが望ましく、０．５Ｌ／ｍｉｎから２Ｌ／ｍｉｎになるように設けることがより望ましい。これは、洗浄液に混入した汚染物を排出し、洗浄液中の汚染物量を十分低いレベルにまで低減させるためにリーク量が０．１Ｌ／ｍｉｎ以上である必要があり、リーク量を多くさせすぎて溝２６の部分で乱流を起こさせないと共に、リークに費やす洗浄液の量を必要以上多くさせず、洗浄槽２７への洗浄液を満たす時間を長くさせないために３Ｌ／ｍｉｎ以下である必要がある。

また、本発明において、図１０に示すように第一空間部３８に、シリンダ底部３９上面とピストン４０下面に接触させた状態でバネ４１を装着させても良い。このとき、第二空間部４２に作動流体を加えないときは弁が常時閉状態になるため、仮に作動流体の供給にトラブルが発生して作動流体が供給されなくなったとしても、排出弁は自動的に閉状態になり、洗浄液の流出を止めることができるので、例えば、排出弁が閉止できずに洗浄槽に供給される洗浄液が流れ出るといった不測の被害を防止することができるため好適である。

本発明において、弁本体１とシリンダ部１４は、同一部材で形成しても良く、別部材を螺着や溶着などにより一体的に設けても良い。また、作動流体供給口２０、２１は、弁本体１又はシリンダ部１４のいずれに設けても良く、一方が弁本体１、他方がシリンダ部１４に設けても良い。

本発明の排出弁は、洗浄液を排出させる必要のある用途であれば、いずれに使用しても良いが、洗浄槽に配置されることが特に好適である。また本発明において洗浄槽で用いられる洗浄液とは、洗浄工程用いる純水や薬液を指す。薬液としては、フッ酸―過酸化水素混合液（ＦＰＭ）、フッ酸水溶液（ＤＨＦ）、緩衝フッ酸（ＢＨＦ）などが挙げられる。

本発明において、弁本体１、シリンダ部１４、ピストン２２、弁体２５などの排出弁の各部材の材質は、排出弁として必要な強度を有し、汚染物を発生させにくい材質であれば硬質ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン（以下、ＰＰと記す）、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどのプラスチック、又は、金属などが好適に使用され、特に限定されない。

本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果が得られる。
（１）排出弁の弁体と弁座のうち少なくとも一方の当接部に溝が形成されたことりより、弁が閉状態のときでも洗浄液がリークし続けるので、洗浄液の滞留を防止することができ、特に洗浄液が滞留し易い弁体と弁座の当接部付近での滞留を防止し、さらに洗浄液に混入した汚染物の排出を行なうことができる。
（２）排出弁の排出窓が大きく開口し、また流路が洗浄液の排出の妨げとなる構成ではないので、洗浄液を一気に短時間で排出を行なうことができる。
（３）排出弁の溝から洗浄液がリークし続けるので、排出弁の開閉動作により発塵して発生した汚染物が溝から排出されるため、排出弁を洗浄槽に取り付けた場合に排出弁からの汚染物が洗浄槽内に混入することがなく、汚染物が洗浄槽内の被処理物（ウエハなど）の表面に付着しないため、被処理物表面に汚染物が付着することによる製品の電気的信頼性及び製造歩留まりが低下することを防止することができる。
（４）排出弁を洗浄槽に取り付けた洗浄装置であれば、洗浄槽の上部からのオーバーフロー、下部からのリークによる双方からの汚染物の排出が可能であり、汚染物の排出をより確実にし、汚染物が洗浄槽内の被処理物（ウエハなど）の表面に付着することがなく、被処理物表面に汚染物が付着することによる製品の電気的信頼性及び製造歩留まりが低下することを防止することができる。
（５）排出弁の溝によるリーク量が０．１Ｌ／ｍｉｎから３Ｌ／ｍｉｎになるように設けることにより、洗浄液の滞留を防止し、洗浄液に混入した汚染物の排出をより効果的に行なうことができる。
（６）弁体又は弁座のうち少なくとも一方に設けられた溝が、放射状に多数設けられることにより、排出弁から発生する汚染物や洗浄槽中の汚染物が溝から排出し易くなると共に、洗浄液が滞留し易い弁体と弁座の当接部での滞留を防止することができる。

以下、本発明の実施態様について図面を参照して説明するが、本発明が本実施態様に限定されないことは言うまでもない。図１は本発明の第一の実施形態である排出弁の部分縦断面図である。図２は図１の排出弁の斜視図である。図３は図１の排出弁が開状態を示す縦断面図である。図４は図１の排出弁の閉状態を示す縦断面図である。図５は本発明の第二の実施形態である第一の実施形態の排出弁を洗浄槽に設置した洗浄装置において排出弁が閉状態であること示す模式図である。図６は図５の洗浄槽に洗浄液を供給し始めた状態を示す模式図である。図７は図５の洗浄槽に洗浄液を供給し洗浄槽内を満たす途中の状態を示す模式図である。図８は図５の洗浄槽に洗浄液を満たしてオーバーフローした状態を示す模式図である。図９は図５の排出弁が開状態であり洗浄液が排出した状態を示す模式図である。図１０は第一空間部にバネを設けて逆作動とした排出弁を示す縦断面図である。図１１は本発明の実施形態の溝開口面積Ｓとリーク量Ｑの関係を示したグラフである。

図１乃至図４に基づいて本発明の排出弁の第一の実施形態について説明する。

１はＰＰ製の円筒形の弁本体である。弁本体１の上部中央には排出口２が設けられており、弁本体１の上部内周には段差部４が設けられ、段差部４の下方には連続して漸次縮径するテーパ部５が形成されている。テーパ部５にはＯリング６が装着され、Ｏリング６の上方には、後記Ｏリング押さえ１２が段差部４に嵌合して装着されている。弁本体１の上部外周には雄ねじ部７が設けられ、後記キャップナット１３が螺着固定されている。弁本体１の内周には、排出口２から下方に隔離して、内周方向へ突出した環状突条８が設けられている。環状突条８の上部は接続される後記排出用パイプ３４のストッパー９となっており（図５参照）、また下部内周縁は後記弁体２５が圧接される弁座１０となっており、弁座１０の内径は後記弁体２５の外径よりもやや小さく設定されている。環状突条８の下方には、後記弁体２５が配置された空間部１１が形成されている。弁本体１の側面には、排出窓３が設けられており、空間部１１に大きく開口して連通されている。弁本体１の下部には、後記シリンダ部１４が一体的に設けられている。

１２は円環状のＰＰ製のＯリング押さえである。Ｏリング押さえ１２の下方は、前記段差部４と略同形状の外周面を有しており、前記段差部４のテーパ部５に装着されたＯリング６の上方に、段差部４に嵌合して装着されている。

１３は前記弁本体１の雄ねじ部７に螺着固定されたＰＰ製のキャップナットである。キャップナット１３が螺着されることにより、キャップナット１３がＯリング押さえ１２を下方に押圧し、同時にＯリング押さえ１２がＯリング６を下方に押圧する。この時Ｏリング６は、下方に押圧されることにより段差部４のテーパ部５のテーパに沿って縮径し、洗浄槽２７に設けられた排出用パイプ３４の外周面に圧着され、排出弁は排出用パイプ３４に接続固定することができる（図５参照）。

１４はＰＰ製の円筒形のシリンダ部である。シリンダ部１４下端のシリンダ底部１５には、円板状の蓋がＯリングを介して螺合されている。前記弁本体１下部と一体化されたシリンダ上部１６中央には、後記ピストン２２のロッド２４が貫通する貫通孔１７が設けられている。また、シリンダ部１４の周側面には、シリンダ底部１５すなわち蓋上面及びシリンダ部１４内周面とピストン２２下面とで囲まれて形成される第一空間部１８と、シリンダ上部１６下面及びシリンダ部１４内周面とピストン２２上面とで囲まれて形成される第二空間部１９が設けられ、シリンダ部１４側面に第一空間部に連通し外部エア供給機器など（図示せず）と接続される作動流体供給口２０が設けられており、弁本体１側面に第二空間部に連通し外部エア供給機器など（図示せず）と接続される作動流体供給口２１が設けられている。

２２はＰＰ製の円板状のピストンである。ピストン２２の周側面にはＯリング２３が装着され、シリンダ部１４の内周面に上下摺動可能且つ密封状態で配置されている。ピストン２２中央には上方に突出するロッド２４が設けられ、ロッド２４がシリンダ上部１６中央部に設けられた貫通孔１７を密封状態で貫通しており、ロッド２４の上端部には後記弁体２５が固定されている。

２５はＰＴＦＥ製の円板状の弁体である。弁体２５の上部外周縁には、適度な丸みＲが設けられており、丸みＲの部分が前記弁座１０に当接又は離間することにより排出口２と排出窓３とを連通又は遮断することで弁の開閉を行う。また、弁体２５の前記弁座１０との当接部すなわち丸みＲの部分には、放射状に多数（本実施形態では１２本）の半円状の溝２６が形成されている。なお、弁体２５が弁座１０に当接したときの溝２６は、一つ当たり１．６２ｍｍ^２の開口面積を持ち、溝２６を１２個設けた場合、排出弁が設置された洗浄槽２７の液面高さが２００ｍｍのとき、約１Ｌ／ｍｉｎのリーク量になるように設定されている。

次に、第一の実施態様の排出弁の開閉作動について説明する。

図１の状態で作動流体供給口２１に外部より作動流体（例えば圧縮された空気など）が注入されると、該作動流体が第二空間部１９に導入される。その圧力でピストン２２が押し下げられ、第一空間部１８に滞留していた作動流体は作動流体供給口２０より排出される。同時に弁体２５が下降して弁座１０より離間されるため、排出弁が開放状態となる（図３の状態）。これにより、排出弁が接続されている排出用パイプ３４を流れる洗浄液が排出口２を経由して排出窓３より外部に排出される。このとき、排出口２から空間部１１に流入した洗浄液は、空間部１１から大きく開口して連通した排出窓３から一度に大量の洗浄液を排出することができ、また流路が洗浄液の排出の妨げとなる構成ではないので洗浄液が勢い良く排出されるため、洗浄液の排出を短時間で行なうことができる。

一方、図３の状態から作動流体供給口２０から作動流体が注入されると、上記開作動時とは逆の作動により排出弁が閉状態となる（図４の状態）。このとき、排出口２と排出窓３とを連通する溝２６により洗浄液がリークされるため、排出弁から発生する汚染物や洗浄槽中の汚染物が溝２６から排出し、また弁体２５と弁座１０の当接部付近での洗浄液の滞留を防止することができる。

次に、図５乃至図９に基づいて本発明の第一の実施形態の排出弁を洗浄槽に取り付けた第二の実施形態の洗浄装置について説明する。

２７は半導体製造工程における洗浄装置に設けられた洗浄槽である。洗浄槽２７は底板２８と底板２８の周縁から立ち上がった側壁２９とからなり、側壁２９の上部側には洗浄液をオーバーフローさせて流出させるための複数の貫通孔３０と、さらに側壁２９の上端縁には、所定間隔で切り欠き部３１が形成されている（図５の拡大部参照）。洗浄槽２７の外周には洗浄槽２７からオーバーフローした洗浄液を貯める外槽３２が設けられ、外槽３２の下部には洗浄液の排出部（図示せず）が設けられ、排出部から外槽３２に貯められた洗浄液を一旦排出してフィルタなどにより清浄化して再び洗浄槽２７内に供給したり、槽外へ排出することができるように配管接続されている。洗浄槽２７下部には洗浄液を供給する供給部３３及び洗浄液の排出する排出用パイプ３４が設けられており、排出用パイプ３４には排出弁３６が設置されている。

３５は洗浄槽内に配置され、洗浄液に浸漬されて洗浄が行なわれるウエハである。

３６は本発明の排出弁である。排出弁３６の構成は第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。

次に、排出弁を洗浄槽に取り付けた第二の実施形態の洗浄装置の洗浄工程について説明する。

まず、洗浄槽２７に被洗浄物であるウエハ３５がセットされ、洗浄を開始するときに排出弁３６を閉状態（図５の状態）にする。排出弁３６が閉状態に作動すると弁体２６と弁座１０が当接して溝２６の部分を除いた当接部が密封される。このとき、弁体２６と弁座１０の接触によって接触面からパーティクル（以下、汚染物と記す）が発生し、汚染物が排出弁３６の排出用パイプ３４が接続された空間３７に滞留する。

図５の状態から、洗浄槽２７底部の供給部３３から洗浄液が供給され始めると、まずは排出用パイプ３４の空間３７に洗浄液が貯まり始める（図６の状態）。同時に弁体２６に設けられた溝２６から排出用パイプ３４の空間３７に貯まった洗浄液のリークが始まる。このとき、溝２６からリークされる洗浄液の流れに乗って排出弁３６の弁体２６と弁座１０の接触面から発塵した汚染物は溝２６から槽外へと排出することができる。よって本発明の排出弁３６では、弁の開閉により発生した汚染物は供給された洗浄液によって排出弁３６に設けられた溝２６からリークされる洗浄液の流れに乗って排出されるため、排出弁３６から発生した汚染物が洗浄槽２７内に混入することがなく、洗浄液がさらに供給されて徐々に液面が上昇し液面がウエハ３５に到達したとき（図７の状態）に排出弁３６から発生した汚染物がウエハ３５表面に接触・付着してウエハ３５表面を汚染することがない。

引き続き洗浄液が供給されると、洗浄槽２７内が洗浄液で満たされ、ついにはオーバーフローを始める（図８の状態）。洗浄液はオーバーフローの流れによって、洗浄槽２７上端部の切り欠き部３１及び貫通孔３０から外槽３２へ排出される。このとき、半導体製造工程によりウエハ３５の表面に付着した汚染物は、供給される洗浄液の流れ、又はこれと併用して用いられる超音波振動や圧力変動の被接触型の機械的作用により、ウエハ３５表面から除去される。ウエハ３５表面から除去された汚染物は、オーバーフローの流れによって、洗浄槽２７上端部の切り欠き部３１から洗浄液の流れに伴って排出される。また、表面張力によって洗浄液が側壁２９に沿って下方に潜り込むような水流が発生するが、水流に流されて下方へ潜り込んだ汚染物は貫通孔３０から洗浄液の流れに伴って流出される。また、洗浄液の流れに乗れずに洗浄槽２７の下方へと沈下した汚染物は、排出弁３６の溝からのリークにより、排出弁３６の溝から槽外へ排出される。このため、洗浄槽２７内の汚染物の滞留や洗浄液の淀みが軽減され、洗浄液の循環効率が良くなり、洗浄槽２７の上部からのオーバーフロー、下部からのリークによる双方からの汚染物の排出により、汚染物の排出をより確実にし、洗浄液中に混入した汚染物がウエハ３５表面に付着することを防ぐことができる。

次に、洗浄槽２７内に溜められた洗浄液全てを排出する場合は、排出弁３６を開状態にし、洗浄槽２７の排出用パイプ３４から、前述の本発明の排出弁の排出効果により急速排出を行うことができ、次の洗浄処理工程を行なうための時間を短縮することができ、これによりウエハが空気に触れる時間を短くすることができるので、空気中の不純物がウエハに付着することを抑えることができる。

次に、本実施形態の排出弁３６の溝２６の開口面積とリーク量の関係を求める試験を行なった。

［試験例］
本発明の洗浄槽２７の形状は立方体であり、洗浄槽２７を満たしたときの液面高さを２００ｍｍとし、本発明の排出弁３６の溝２６の開口面積を変えたときのリーク量を測定した。測定結果を図１１に示す。

図１１からわかるように、リーク量は溝２６の開口面積によって変化する。また、リーク量が０．１Ｌ／ｍｉｎから３Ｌ／ｍｉｎの範囲内であれば、溝２６の開口面積とリーク量の関係はほぼ比例しており、溝２６の開口面積は溝２６の個数を変えることで段階的に調整が可能であるため、リーク量のコントロールが容易である。ここで、リーク量が０．１Ｌ／ｍｉｎを下回ると、一定のリーク量を維持することが困難なことから、リーク量は０．１Ｌ／ｍｉｎ以上であると良い。また、リーク量が多ければ多いほど汚染物の排出効果は良くなるが、汚染物の排出に必要なリーク量以上のリークは、洗浄液を余分に使用することになるため、洗浄液を余分に使用させない範囲として３Ｌ／ｍｉｎ以下であると良い。なお、リーク量は洗浄槽２７の液面の高さと溝２６の開口面積によって決まるため、洗浄槽２７の液面高さを基準にして溝２６の開口面積を決めると良い。

また、洗浄槽２７に供給する洗浄液の流量をａＬ／ｍｉｎとし、リーク量をｂＬ／ｍｉｎとすると、洗浄槽２７内に洗浄液を満たすためにはａ＞ｂである必要がある。さらに言えば、ウエハは空気に触れる時間を短くすることが望ましく、洗浄液を満たす時間を短縮するためにもリーク量よりも洗浄槽２７内に洗浄液を満たす量のほうが多いほうがよい。つまりａ−ｂ＞ｂ、すなわちａ＞２ｂであることが望ましい。

本発明の第一の実施形態である排出弁の部分縦断面図である。 図１の排出弁の斜視図である。 図１の排出弁 が開状態を示す縦断面図である。 図１の排出弁の閉状態を示す縦断面図である。 本発明の第二の実施形態である第一の実施形態の排出弁を洗浄槽に設置した洗浄装置において排出弁が閉状態であること示す模式図である。 図５の洗浄槽に洗浄液を供給し始めた状態を示す模式図である。 図５の洗浄槽に洗浄液を供給し洗浄槽内を満たす途中の状態を示す模式図である。 図５の洗浄槽に洗浄液を満たしてオーバーフローした状態を示す模式図である。 図５の排出弁が開状態であり洗浄液が排出した状態を示す模式図である。 第一空間部にバネを設けて逆作動とした排出弁を示す縦断面図である。 本発明の実施形態の溝開口面積Ｓとリーク量Ｑの関係を示したグラフである。 従来の洗浄処理工程を行なう洗浄装置の模式図である。 従来の排水弁装置の縦断面図である。

符号の説明

１…弁本体
２…排出口
３…排出窓
４…段差部
５…テーパ部
６…Ｏリング
７…雄ねじ部
８…環状突条
９…ストッパー
１０…弁座
１１…空間部
１２…Ｏリング押さえ
１３…キャップナット
１４…シリンダ部
１５…シリンダ底部
１６…シリンダ上部
１７…貫通孔
１８…第一空間部
１９…第二空間部
２０…作動流体供給口
２１…作動流体供給口
２２…ピストン
２３…Ｏリング
２４…ロッド
２５…弁体
２６…溝
２７…洗浄槽
２８…底板
２９…側壁
３０…貫通孔
３１…切り欠き部
３２…外槽
３３…供給部
３４…排出用パイプ
３５…ウエハ
３６…排出弁
３７…空間

Claims (6)

1. 上部中央に排出口と側面に排出窓が設けられた弁本体と、該弁本体下部に設けられた円筒形のシリンダ部と、該シリンダ部内周面に上下摺動可能且つ密封状態で配置されると共に、該シリンダ部上部中央に設けられた貫通孔に密封状態で貫通し上方へ突出して設けられたロッドを有するピストンと、該ロッドの上端部に固定され、前記弁本体内部に設けられた弁座に当接又は離間することにより、前記排出口と前記排出窓とを連通又は遮断する弁体と、前記弁本体又は前記シリンダ部側面に設けられ、シリンダ底部上面及びシリンダ部内周面とピストン下面とで囲まれた第一空間部と、シリンダ上部下面及びシリンダ部内周面とピストン上面とで囲まれた第二空間部とにそれぞれ連通される一対の作動流体供給口とを具備する排出弁において、前記弁体と前記弁座が当接したときに前記排出口と前記排出窓とを連通する複数の間隙部が形成されたことを特徴とする排出弁。
2. 前記間隙部が、前記弁体と前記弁座のうち少なくとも一方側に設けられた溝によって形成されたことを特徴とする請求項１記載の排出弁。
3. 前記溝が、前記弁座と前記弁体が当接したときに該溝からリークする流体のリーク量が０．１Ｌ／ｍｉｎから３Ｌ／ｍｉｎになるように設けられたことを特徴とする請求項２記載の排出弁。
4. 前記弁体又は前記弁座のうち少なくとも一方に、該弁体と該弁座の当接部に多数の溝が放射状に設けられたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の排出弁。
5. 前記第一空間部に、シリンダ底部上面とピストン下面とで挟持させた状態でバネが装着されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の排出弁。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の排出弁が、洗浄槽に配置されたことを特徴とする洗浄装置。

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