JP2013138062A - 薬液混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】混合薬液を経時劣化させることなく、基板処理装置に供給できるとともに、混合薬液を生成する際に硫酸と過酸化水素水との混合比率の変動を抑制し、一定の混合比率に維持した混合薬液を生成し得る薬液混合装置を提案する。
【解決手段】薬液混合装置10では、硫酸を圧送手段35により圧送することで硫酸流量を安定化させるとともに、硫酸よりも少ない供給量の過酸化水素水を定量ポンプ38により一定微少量にして射出することで過酸化水素水流量を安定化させ、合流部105にて硫酸及び過酸化水素水から混合薬液を生成し、生成直後の混合薬液をそのまま基板処理装置1に供給するようにしたことにより、混合薬液を経時劣化させることなく、基板処理装置1に供給できるとともに、混合薬液を生成する際に硫酸と過酸化水素水との混合比率の変動を抑制し、一定の混合比率に維持した混合薬液を生成し得る。
【選択図】図２

Description

本発明は、薬液混合装置に関し、例えば硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）と過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）とを混合し、半導体基板（以下、単に基板と呼ぶ）表面のレジスト除去に用いる混合薬液を生成する際に適用して好適なものである。

従来、基板表面上のレジストを除去し基板を洗浄する洗浄方法として、硫酸と、過酸化水素水とを混合して混合薬液を生成し、この混合薬液を用いて基板表面上のレジストを除去する薬液処理法が知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで、混合薬液は、硫酸と過酸化水素水を混合させた際に生じる反応熱によりカロ酸（Ｈ_２ＳＯ_５、ペルオキソ酸ともいう）を生成し、さらに約180℃〜200℃に加熱されることでカロ酸の生成が促される。薬液処理法では、このようにカロ酸が十分に生成された状態の混合薬液を基板表面に供給し、基板表面に付着したレジストを混合薬液中のカロ酸により溶解して基板表面の洗浄を行っている。

ここで、混合薬液中に生成されるカロ酸は、ライフタイムが非常に短いことが知られており、生成直後から分解が始まり、時間経過とともに次第に減少してゆく。そのため、例えば過酸化水素水と硫酸とを混合させて生成した混合薬液を、予め薬液貯留槽に貯留させておき、この混合薬液を用いて基板表面のレジスト除去を行う薬液処理法（以下、これを薬液貯留方式と呼ぶ）では、薬液貯留槽内で混合薬液が経時劣化してゆきカロ酸が減少してしまう。そこで、薬液貯留方式では、随時、過酸化水素水と硫酸とを混合薬液に加えてゆき、常に混合薬液中に新たなカロ酸を生成させておく必要がある。その結果、この薬液貯留方式では、これら過酸化水素水及び硫酸が大量に必要となってしまうという問題があった。

そこで、このような問題点を解決するために、基板表面のレジスト除去を行う直前に混合薬液を生成し、混合薬液が経時劣化する前に混合薬液を基板表面のレジスト除去に用いる薬液処理法も考えられている。この種の薬液処理法では、必要最低限の使用量だけ混合薬液を生成すればよく、上述した薬液貯留方式に比して混合薬液の使用量を格段的に減少させることができる。

ここで、図４は、混合薬液を生成した直後にこの混合薬液を用いて基板表面のレジスト除去を行う基板洗浄装置101を示す。実際上、この基板洗浄装置101は、混合薬液を基板表面に供給して当該基板表面のレジスト除去を行う基板処理装置102と、基板処理装置102でレジスト除去が行われる直前に過酸化水素水及び硫酸を混合して混合薬液を生成し、これを基板処理装置102に供給する薬液混合装置100とを有している。

ここで、薬液混合装置100は、過酸化水素水貯留槽103と硫酸貯留槽104と混合薬液生成部108とを備え、混合薬液生成部108に基板処理装置102が接続された構成を有する。また、混合薬液生成部108は、過酸化水素水貯留槽103の過酸化水素水を合流部105まで供給する過酸化水素水供給管111aと、硫酸貯留槽104の硫酸を合流部105まで供給する硫酸供給管111bと、過酸化水素水供給管111a及び硫酸供給管111bが合流する合流部105と、合流部105で生成された混合薬液を基板処理装置102まで供給する混合薬液供給管111cとを備えている。

実際上、過酸化水素水供給管111aには、過酸化水素水貯留槽103と合流部105との間にべローズポンプ106aが設けられており、このべローズポンプ106aと合流部105との間にバルブ113aが設けられている。また、この過酸化水素水供給管111aには、べローズポンプ106aとバルブ113aとの間に、過酸化水素水貯留槽103と接続した循環用配管114aが設けられている。これにより、過酸化水素水供給管111aは、バルブ113aが閉じられた状態で、べローズポンプ106aが駆動すると、べローズポンプ106aにより過酸化水素水貯留槽103から吐出された過酸化水素水が、循環用配管114aを経由して再び過酸化水素水貯留槽103へ戻る循環経路110aを形成し得る。

一方、硫酸供給管111bにも、硫酸貯留槽104と合流部105との間にべローズポンプ106bが設けられており、このべローズポンプ106bと合流部105との間にバルブ113bが設けられている。また、この硫酸供給管111bには、べローズポンプ106bとバルブ113bとの間に、硫酸貯留槽104と接続した循環用配管114aが設けられている。これにより、硫酸供給管111bは、バルブ113bが閉じられた状態で、べローズポンプ106bが駆動すると、べローズポンプ106bにより硫酸貯留槽104から吐出された硫酸が、循環用配管114bを経由して再び硫酸貯留槽104に戻る循環経路110bを形成し得る。

薬液混合装置100は、この状態から過酸化水素水供給管111a及び硫酸供給管111bの各バルブ113a,113bが開くと、各べローズポンプ106a,106bのべローズ部の伸縮動作による圧力変位を利用して、過酸化水素水及び硫酸をそれぞれ合流部105にまで供給し得る。これにより合流部105は、過酸化水素水及び硫酸を混合して混合薬液を生成し、これを混合薬液供給管111cを介して基板処理装置102まで供給し得る。なお、基板処理装置102に接続された混合薬液供給管111cには、混合薬液圧送手段118が設けられており、薬液混合装置100から供給された混合薬液を、例えばＮ_２ガス等の不活性ガスで圧送し、混合薬液を基板処理装置102まで確実に供給し得るようになされている。

ここで、基板処理装置102に供給される混合薬液は、カロ酸を生成する最適な混合比率として、例えば過酸化水素水と硫酸とが１：４〜８に設定されることが望ましい。そこで、この薬液混合装置100では、混合薬液の混合比率の調整を、各べローズポンプ106a,106bの吐出流量を調整することで行われ得るようになされている。実際上、薬液混合装置100における各べローズポンプ106a,106bの吐出流量を、混合薬液の混合比率が最適な値（例えば過酸化水素水と硫酸とが１：４）になるようそれぞれ個別に設定した。次いで、過酸化水素水供給管111aと、硫酸供給管111bとにそれぞれ設けた流量計（図示せず）によって、混合薬液を生成している際の過酸化水素水流量と硫酸流量の各流量変動を実際に計測した。その結果、この薬液混合装置100では、図５に示すような結果が得られた。

この薬液混合装置100では、合流部105でのべローズポンプ106a,106bによる圧力変動が0.02MPaと小さかったものの、過酸化水素水及び硫酸の供給には大きく影響し、図５に示すように、べローズポンプ106a,106bの脈動等その他種々の原因によって、過酸化水素水流量と硫酸流量とにそれぞれ大きな流量変動が不規則に生じ、所望の混合比率とは異なるものとなっていた。このように、かかる構成でなる薬液混合装置100では、過酸化水素水と硫酸とを混合する際、混合薬液中の過酸化水素水と硫酸の混合比率が常に変動してしまうことから、混合比率を一定に維持した混合薬液を基板処理装置102へ安定して供給し難いという問題があった。

因みに、このような流量変動は、混合薬液を予め生成して薬液貯留槽に貯留させておく場合、薬液貯留槽にて混合薬液の混合比率を調整すればよいことから、過酸化水素水及び硫酸を混合した直後の混合比率が多少変動していても大きな問題とはならない。しかしながら、混合薬液を生成した直後にそのままこの混合薬液を基板表面に供給してレジスト除去を行う場合には、混合薬液中の過酸化水素水と硫酸の混合比率が所望の値に調整されていないと、混合薬液中にカロ酸が十分に生成されていない虞もあり、基板表面のレジストを除去し難いという重大な問題が生じてしまう。

そこで、このようなべローズポンプ106a,106bの脈動によって生じてしまう混合薬液の混合比率の不安定な変動を解決するために、図４との対応部分に同一符号を付して示す図６のように、べローズポンプを用いない薬液混合装置120を備えた基板洗浄装置121も考えられている。この薬液混合装置120は、過酸化水素水及び硫酸の供給時に脈動が生じる原因となるべローズポンプに替えて、脈動のない圧送手段127a,127bを過酸化水素水貯留槽103及び硫酸貯留槽104にそれぞれ設けた構成を有する。この場合、薬液混合装置120では、各圧送手段127a,127bから過酸化水素水貯留槽103内及び硫酸貯留槽104内に、Ｎ_２ガス等の不活性ガスを供給する。

これにより過酸化水素水貯留槽103内の過酸化水素水は、圧送手段127aから送られた不活性ガスにより加圧され、過酸化水素水供給管124aに供給され得る。また、硫酸貯留槽104の硫酸も、圧送手段127bから送られた不活性ガスにより加圧され、硫酸供給管124bに供給され得る。薬液混合装置120は、過酸化水素水供給管124a及び硫酸供給管124bにそれぞれ設けられたバルブ126a,126bが開かれることで、圧送手段127a,127bの不活性ガスにて加圧された過酸化水素水及び硫酸を合流部105までそれぞれ供給し得る。かくして、薬液混合装置120では、合流部105にて生成した混合薬液を生成直後に、混合薬液供給管111cを介して基板処理装置102へ供給し得るようになされている。

特開２００８−４１７９４号公報

ここで、この薬液混合装置120についても、過酸化水素水供給管124a及び硫酸供給管124bにそれぞれ流量計（図示せず）を設けて、過酸化水素水流量と硫酸流量との各流量変動を調べた。具体的には、混合薬液の混合比率が最適な値になるように各圧送手段127a,127bの不活性ガスの供給量を個別に設定した後、実際に混合薬液を生成したときの過酸化水素水流量と硫酸流量との各流量変動を、各流量計にて計測した。その結果、この薬液混合装置120では、図７に示すような結果が得られた。

図７の結果から、混合薬液を生成する際に流量が大きく、粘性が比較的高い硫酸については、バルブ126aを開放してから所定時間経過後、上述した前者の薬液混合装置100（図３）に比べて脈動のない安定した硫酸流量を維持できた。しかしながら、その一方で、流量が少なく、粘性が比較的低い過酸化水素水については、バルブ126bを開放してから所定時間経過しても、過酸化水素水流量に不規則な乱れが生じてしまい、安定した過酸化水素水流量を維持することが困難であった。

このように過酸化水素水と硫酸とで異なる結果が生じた原因としては、過酸化水素水が硫酸に比べて混合薬液に含ませる量が格段的に少ないことに起因すると推測される。すなわち、合流部105へ少量の過酸化水素水を供給するためには、圧送手段127aによる不活性ガスによる加圧を小さくする必要があり、不活性ガスの加圧が小さい分、過酸化水素水供給管124a内の圧力状態等に影響を受け易くなり、その結果、不活性ガスで加圧しても過酸化水素水流量が不安的になってしまうと考えられる。このように、前者及び後者のいずれの薬液混合装置100,120でも、混合薬液の生成直後、混合薬液中の硫酸と過酸化水素水との混合比率が不規則に変動してしまい、混合薬液の混合比率を一定に維持し難いという問題があった。

そこで、本発明は以上の点を考慮してなされたもので、混合薬液を経時劣化させることなく、基板処理装置に供給できるとともに、混合薬液を生成する際に硫酸と過酸化水素水との混合比率の変動を抑制し、一定の混合比率に維持した混合薬液を生成し得る薬液混合装置を提案することを目的とする。

かかる課題を解決するため本発明の請求項１は、硫酸と過酸化水素水とを混合して混合薬液を生成し、前記混合薬液を用いて基板のレジスト除去を行う基板処理装置に、前記混合薬液を供給する薬液混合装置であって、前記硫酸を不活性ガスで加圧し、該硫酸を合流部に圧送する圧送手段と、前記硫酸よりも少ない前記過酸化水素水を一定微少量にして前記合流部へ射出する定量ポンプと、前記過酸化水素水及び前記硫酸が前記合流部にて混合されて生成された前記混合薬液を、前記基板処理装置に供給する混合薬液供給手段とを備えることを特徴とする薬液混合装置である。

本発明の請求項１によれば、硫酸を圧送手段により圧送することで硫酸流量を安定化させるとともに、一定微少量の過酸化水素水を定量ポンプにより射出することで過酸化水素水流量を安定化させ、合流部にて硫酸及び過酸化水素水から混合薬液を生成し、生成直後の混合薬液をそのまま基板処理装置に供給するようにしたことにより、混合薬液を経時劣化させることなく、基板処理装置に供給できるとともに、混合薬液を生成する際に硫酸と過酸化水素水との混合比率の変動を抑制し、一定の混合比率に維持した混合薬液を生成し得る。

本発明の薬液混合装置に接続される基板処理装置の全体構成を示す概略図である。 本発明による薬液混合装置を備えた基板洗浄装置の全体構成を示す概略図である。 本発明による薬液混合装置の硫酸流量を示すグラフである。 べローズポンプを用いた従来の薬液混合装置を有する基板洗浄装置の全体構成を示す概略図である。 図４に示す薬液混合装置の過酸化水素水流量と硫酸流量とを示すグラフである。 圧送手段を用いた従来の薬液混合装置を有する基板洗浄装置の全体構成を示す概略図である。 図６に示す薬液混合装置の過酸化水素水流量と硫酸流量とを示すグラフである。

以下図面に基づいて本発明の実施の形態を詳述する。

（１）本発明の薬液混合装置に用いられる基板処理装置の概略
図１において1は、後述する本発明の薬液混合装置にて生成した混合薬液を使用する基板処理装置を示す。ここでは先ず初めに、少量の混合薬液を用いて基板表面3aのレジストを除去し得る基板処理装置1の構成について説明し、次いで、本発明の薬液混合装置について説明する。実際上、この基板処理装置1は、有底円筒形で上面に開口1aを有するハウジング1dを備え、板状部材からなる回転テーブル2がハウジング1d内に水平に設けられた構成を有し、この回転テーブル2にて基板3を保持し得る。回転テーブル2には、基板3を保持する複数の挟持部材4が一方の面に形成され、ハウジング1dの底面1bから延びた回転軸となる筒部材5が他方の面に連結されている。

複数の挟持部材4は、回転テーブル2の外周に沿って間隔を空けて設けられており、基板3を外周から挟み込み、回転テーブル2から所定の距離を保ちつつ、回転テーブル2に対し基板3をほぼ平行に保持し得る。この実施の形態の場合、挟持部材4は、ピン形状からなり先端から所定距離を設けて段差部4aが形成されており、この段差部4aに基板3が当接することで、所定の高さ位置で、かつ水平に基板3を確実に位置決めし得るようになされている。なお、この段差部4aは、回転テーブル2から基板3までの高さが最適な位置になるように形成されている。ここで、挟持部材4に基板3を保持させる際には、最終的に回路が形成される面であって回路形成のためにレジストが形成されている処理面（基板表面3a）を回転テーブル2に対向させるように基板3を位置決めする。

また、基板処理装置1は、基板3を回転テーブル2に保持させることで、基板表面3aをハウジング1dの底面1bに向けられるとともに、ハウジング1dの開口1aの近傍に基板3を保持し得る。これにより基板処理装置1は、開口1aの周縁と基板3の外周との対向部間に小さな隙間が形成され得る。一方、回転テーブル2の他方の面に連結された筒部材5は、ハウジング1dの底面1bに設けた軸受5aで回転自在に支持されている。また、筒部材5は、電動モータMの回転駆動力がベルト7とプーリー6を介して伝達され得る。これにより筒部材5は、電動モータMが駆動することにより、軸受5aで支持された状態で回転し、他端に設けた回転テーブル2を回転させ得るようになされている。

これに加えて筒部材5には、レジスト剥離用の処理液である混合薬液をハウジング1d内に供給する処理液管8と、洗浄液である純水をハウジング1d内に供給する送水管9とが、中空部の長手方向に沿って並走して配置されている。処理液管8は、一端に後述する薬液混合装置10の混合薬液供給管が接続されており、他端の先端開口が、挟持部材4で挟持された基板3の中心部分に対向するように配置されている。これにより、処理液管8は、薬液混合装置10から供給された混合薬液を先端開口から放出し、当該混合薬液を基板表面3aの中心部分に向けて供給し得る。一方、送水管9には一端に洗浄液供給手段11が接続されている。送水管9は、挟持部材4に挟持された基板3中心部分に対向するように他端の先端開口が配置されており、洗浄液供給手段11から供給された純水を先端開口から放出して、当該純水を基板表面3aの中心部分に向けて供給し得る。

また、ハウジング1dは、吸引手段12に接続された排出口1cを底面1bに有しており、吸引手段12によってハウジング1d内が吸引されることで、開口1aと基板3との間の隙間から外気を吸い込んで上方から下方へ流れる気流を形成し、この気流によってハウジング1d内の混合薬液や蒸気を下方の排出口1cから外部へ排出し得る。また、ハウジング1dの開口1aの上方には基板加熱手段である赤外線ランプ13が設けられている。この赤外線ランプ13は、支持機構15により開口1aから退避可能に支持されており、開口1a上方に位置決めされることで、ハウジング1d内にて回転テーブル2に保持された基板3の裏面に向けて開口1aから赤外線を直接照射し、当該基板3を加熱し得る。なお、開口1aの上方には、純水を供給する上部送水管16を設け、上部送水管16から供給される純水によって基板3の裏面を洗浄し得る。

以上の構成において、この基板処理装置1では、薬液処理時、先ず初めに電動モータMを駆動させて基板3を保持した回転テーブル2を回転させ、吸引手段12にてハウジング1d内の気体を吸引し、これにより開口1aからハウジング1d内に外気を吸い込み、上方からの外気が下方の排出口1cまで流れる気流を形成する。この状態で、基板処理装置1には、薬液混合装置10から供給された混合薬液を、処理液管8の先端開口から基板表面3aの中心部分に向けて供給する。これにより混合薬液は、基板3の回転によって円周方向側へ放射状に広がりながら外周に向かって均一に流れてゆく。また、この際、赤外線ランプ13を開口1a上方に配置させ、当該赤外線ランプ13により裏面側から基板3を約130℃〜300℃に加熱する。これにより基板表面3aに接触した混合薬液は、基板3の熱により最適な温度となり、カロ酸の生成が促進され、当該カロ酸によって基板表面3aのレジストを一段と除去し得る。

因みに、仮に基板3を赤外線ランプ13にて加熱することなく、単に混合薬液を基板3に供給した場合には、温度の低い基板3に混合薬液が接触した際に、当該混合薬液の熱が基板3に吸収されてしまい、その結果、混合薬液の温度が低下して、カロ酸の生成が促進しない。そのため、この場合には、高温に加熱した混合薬液を大量に基板3に供給し、混合薬液の温度低下を防止する必要がある。

これに対して、この基板処理装置1では、基板3を赤外線ランプ13にて予め加熱し、基板3自体も高温にさせていることから、基板3と接触することによる混合薬液の温度低下がなく、基板3に対して混合薬液を大量供給する必要がなくなり、例えば50［ml/min］程度の少量の混合薬液で効率的に基板3のレジスト除去を行うことができる。このように基板処理装置1では、混合薬液の使用量を減らせることができ、その結果、基板処理装置1にてレジスト除去を行う直前に、薬液混合装置10にて生成すべき混合薬液の生成量も減らすことができる。

因みに、この基板処理装置1では、高温に加熱された基板3に接触した混合薬液から蒸気が発生するものの、開口1aから取り込まれた外気の上方から下方への流れる気流により排出口1cまで蒸気が導かれてハウジング1d外部へ排出される。かくして、基板処理装置1では、開口1aからハウジング1d外部に混合薬液や蒸気が漏れることを防止し得、またハウジング1d内壁にも混合薬液や蒸気が付着し難くなり、ハウジング1dの内部の洗浄作業の回数を減らすことができる。さらに、この基板処理装置1では、ハウジング1d上方の開口1aと、ハウジング1d下方の処理液管8の先端開口との間に基板3を設け、当該基板3を開口1aのカバーとして機能させ、混合薬液や蒸気が開口1aから排出されてしまうことを基板3によって防止することもでき、別途、開口1aを覆う天井面やカバーを設けることなく、その結果、これら天井面やカバーの洗浄作業や乾燥作業を省くことができる。

（２）本発明による薬液混合装置の構成
次に、混合薬液を生成して生成直後の混合薬液を上述した基板処理装置1に供給する本発明の薬液混合装置10について説明する。ここで、図２において、21は基板洗浄装置を示し、この基板洗浄装置21は、複数の基板処理装置1と、複数の薬液混合装置10とから構成されており、１つの基板処理装置1に対して１つの薬液混合装置10が設置され得る。因みに、図２では、１つの基板処理装置1と、この基板処理装置1に対応させて設けた１つの薬液混合装置10とにだけ着目しており、その他の基板処理装置及び薬液混合装置については、全て同一の構成を有することから説明は省略する。

実際上、この基板洗浄装置21は、硫酸を貯留させた１つの硫酸貯留槽104を備えており、この硫酸貯留槽104を複数の薬液混合装置10にて共有するように構成されている。各薬液混合装置10には、過酸化水素水を合流部105に供給する過酸化水素水供給管28aと、硫酸を合流部105に供給する硫酸供給管28bと、過酸化水素水供給管28a及び硫酸供給管28bが合流する合流部105と、合流部105で生成された混合薬液を基板処理装置1の処理液管8（図１）に供給する混合薬液供給管28cとが設けられている。

硫酸供給管28bには、硫酸貯留槽104が接続されており、硫酸貯留槽104と合流部105との間に、硫酸貯留槽104側から順に管内ヒータ26、循環ポンプ27、上流側バルブ31a及び硫酸供給バルブ32aが設けられている。また、この硫酸供給バルブ32aと硫酸貯留槽104との間には、循環ポンプ27により硫酸貯留槽104から吐出された硫酸を、再び硫酸貯留槽104まで戻す循環経路25a及び補助循環経路25bの２系統の経路が設けられている。実際上、硫酸供給管28bは、硫酸供給バルブ32aが閉じられることで、合流部105への供給経路が遮断され、硫酸貯留槽104から吐出した硫酸が、合流部105に供給されることなく、循環経路25a又は補助循環経路25bのいずれか一方を循環し続けるようになされている。

この場合、硫酸供給管28bには、上流側バルブ31aと硫酸供給バルブ32aとの間に、硫酸貯留槽104まで延びる循環用配管30aが設けられており、この循環用配管30aにより循環経路25aが形成され得る。循環経路25aは、循環ポンプ27により硫酸貯留槽104から吐出された硫酸が、管内ヒータ26、循環ポンプ27、上流側バルブ31aを通過した後、循環用配管30aを通り定量貯留管33及び下流側バルブ31bを介して再び硫酸貯留槽104に戻るように形成されている。また、硫酸供給管28bは、循環ポンプ27及び上流側バルブ31a間と、下流側バルブ31b及び硫酸貯留槽104間とを連通させる補助循環用配管30bを備えるとともに、この補助循環用配管30bに補助循環側バルブ32bを有し、当該補助循環用配管30bにより補助循環経路25bを形成し得る。

ここで先ず初めに、硫酸供給管28bは、硫酸供給バルブ32a及び補助循環側バルブ32bが閉じられるとともに、循環経路25aに配置された上流側バルブ31a及び下流側バルブ31bが開かれることで循環経路25aが形成され得る。これにより硫酸供給管28bでは、循環ポンプ27により硫酸貯留槽104から吐出された硫酸が、管内ヒータ26、循環ポンプ27、上流側バルブ31a、定量貯留管33及び下流側バルブ31bを順次介して再び硫酸貯留槽104に戻る循環経路25aを流れる。この際、循環経路25aでは、管内ヒータ26によって約60［℃］に予備加熱されたフレッシュな硫酸を、定量貯留管33に常に供給し続ける。

ここで、定量貯留管33は、硫酸供給管28bよりも内径が大きく形成された筒状の管本体を有しており、基板処理装置1にてハウジング1d内に設置された基板3のレジスト除去に必要な流量（この場合25［ml］）の硫酸が、管本体内に貯留可能に構成されている。具体的に、定量貯留管33の管本体は、例えば縦315[mm]、内径22[mm]に形成されており、硫酸が貯留する中空部の上部から下部までの横断面積（管本体の長手方向と直交する断面積）がほぼ同一に形成され、上部から下部に向けて圧力を加えた際に、管本体内の長手方向に沿って圧力が均一に加わるように形成されている。

また、定量貯留管33と下流側バルブ31bとの間には、定量貯留管33の上部側から定量貯留管33内にＮ_２ガス等の不活性ガスを供給する圧送手段35が設けられている。この圧送手段35は、不活性ガスによる加圧により、定量貯留管33内に貯留された硫酸を、合流部105を介して混合薬液供給管28cまで圧送し得るようになされている。実際上、硫酸供給管28bは、硫酸が循環経路25aを循環している際に、上流側バルブ31a及び下流側バルブ31bを閉めると、循環経路25aが遮断し、定量貯留管33内に供給されていた硫酸が隔離され、当該硫酸を一時的に定量貯留管33に貯留し得るようになされている。

この際、硫酸供給管28bでは、補助循環経路25bに設けられた補助循環側バルブ32bが開かれて、循環ポンプ27により硫酸貯留槽104から吐出された硫酸が、管内ヒータ26、循環ポンプ27、補助循環用配管30bを経由して再び硫酸貯留槽104へ戻る補助循環経路25bを流れる。このように硫酸供給管28bでは、定量貯留管33に硫酸を一時的に貯留した際でも、硫酸が流れる経路が循環経路25aから補助循環経路25bへと切り替わり、管内ヒータ26により予備加熱されたフレッシュな硫酸を常に補助循環経路25b内に循環させ続けることができる。これにより、その後、硫酸の流れる経路が補助循環経路25bから循環経路25aに再び切り替わった際には、予備加熱されたフレッシュな硫酸がそのまま定量貯留管33へ供給され、混合薬液を生成する最適な温度に予め調整された硫酸を再び定量貯留管33に迅速に貯留させることができる。

そして、この硫酸供給管28bは、基板処理装置1にて基板3のレジスト除去を開始するとき、圧送手段35から定量貯留管33内に不活性ガスが供給されるとともに、硫酸供給バルブ32aが開き、圧送手段35から供給される不活性ガスによる加圧により、定量貯留管33内の硫酸を合流部105まで圧送し得る。この際、定量貯留管33では、管本体内に貯留された全ての硫酸が吐出されることはなく、管本体内に硫酸が僅かに残留し得るようになされている。これにより硫酸供給管28bは、定量貯留管33内に貯留された硫酸だけを合流部105に供給し得、定量貯留管33に供給された不活性ガスがそのまま合流部105にまで供給されてしまうことを防止し得るようになされている。

その後、硫酸供給管28bは、再び硫酸供給バルブ32a及び補助循環側バルブ32bが閉じられるとともに、上流側バルブ31a及び下流側バルブ31bが開かれて、硫酸が流れる経路が補助循環経路25bから循環経路25aへと切り替わり、硫酸貯留槽104の硫酸が再び循環経路25aを循環し始める。かくして、この硫酸供給管28bでは、基板処理装置1にて基板3のレジスト除去が始まると、定量貯留管33に一時的に貯留させた硫酸を、不活性ガスにより圧送して合流部105まで供給し、その後、当該基板処理装置1にて基板3のレジスト除去が終了すると、再び定量貯留管33に硫酸を供給して貯留させ得る。このように硫酸供給管28bでは、基板処理装置1のレジスト除去動作に合わせて、定量貯留管33にて硫酸の貯留及び圧送動作が繰り返される。

一方、過酸化水素水が流れる過酸化水素水供給管28aは、薬液混合装置10毎に設けられた過酸化水素水貯留槽36に接続されており、この過酸化水素水貯留槽36と合流部105との間に定量ポンプ38を備え、過酸化水素水貯留槽36に貯留した過酸化水素水を定量ポンプ38により合流部105まで供給し得るようになされている。実際上、定量ポンプ38は、１ショットで一定微少量の過酸化水素水を合流部105へ射出し得、これを一定時間高速で繰り返して複数ショットすることで、基板処理装置1にて基板3のレジスト除去に必要な一定量の過酸化水素水を合流部105へ供給し得るようになされている。

ここで、定量ポンプ38は、１ショットで吐出される１ショット吐出量が極めて微少量であり、高い圧力でこの微少量の過酸化水素水全てを瞬間的に過酸化水素水供給管28aへ高速射出しており、瞬間的な１ショット吐出量を常に安定させることができる。また、定量ポンプ38は、このような１ショットを所定周期で間欠的に繰り返しているものの、１ショットと１ショットとの間の隙間が瞬間的なものであり極めて短いことから、合流部105に供給される継続的な過酸化水素水流量をみた場合には、過酸化水素水流量に不規則な乱れが生じることなく、規則的な過酸化水素水流量となり、安定した過酸化水素水流量を常に合流部105に供給し得るものとなる。

実際上、この実施の形態の場合、定量ポンプ38としては、例えば電磁駆動型ダイヤフラム式定量ポンプを用いており、１ショット吐出量が１ショット0.7［sce］で吐出量0.8［ml］、ストローク数は混合比率と流量により65から240［spm］、吐出圧力が0.2［Mpa］に調整されている。因みに、電磁駆動型ダイヤフラム式定量ポンプは、ソレノイドに電圧を印加しソレノイドに生じる駆動力を利用してプランジャーを駆動させ、当該プランジャーの先端に設けたダイヤフラムをポンプ室内にて一定距離で往復させ得るようになされている。これにより電磁駆動型ダイヤフラム式定量ポンプでは、ダイヤフラムの往復運動に応じて過酸化水素水貯留槽36から過酸化水素水を吸い込み、吸い込んだ分量そのままの過酸化水素水を合流部105へ吐出し、過酸化水素水流量に不規則な乱れがなく安定した過酸化水素水流量を実現し得る。

因みに、この実施の形態の場合、定量ポンプ38は、合流部105の近傍に配置されていることにより、１ショットの吐出量が少ないものの、この少ない流量の過酸化水素水を確実に合流部105まで到達し得るようになされている。

このようにして合流部105には、不規則な乱れのない安定した過酸化水素水流量の過酸化水素水が過酸化水素水供給管28aから供給されると同時に、同様に不規則な乱れのない安定した硫酸流量の硫酸が硫酸供給管28bから供給され、これら過酸化水素水と硫酸とを混合させて混合薬液を生成し得る。

ここで、合流部105では、予め調整した過酸化水素水流量が過酸化水素水供給管28aから安定して供給され、かつ予め調整した硫酸流量が硫酸供給管28bから安定して供給されていることから、過酸化水素水と硫酸との混合比率も乱れることなく、従来よりも混合比率が一定の値に維持された混合薬液が生成され得る。そして、この合流部105は、混合薬液供給管28cに設けられたバルブ39が開かれることにより、当該混合薬液供給管28cを介して混合薬液を基板処理装置1側に供給し得るようになされている。

因みに、本発明による薬液混合装置10から基板処理装置102に供給される混合薬液は、カロ酸を生成する最適な混合比率として、例えば過酸化水素水と硫酸とが１：４〜８に設定されることが望ましく、薬液混合装置10は、例えば過酸化水素水と硫酸との混合比率が１：４になるように圧送手段35及び定量ポンプ38がそれぞれ調整されており、このように調整された混合比率の混合薬液を、流量50〜100［ml/min］で約30［sec］の間、基板処理装置1へ供給し得るようになされている。

混合薬液供給管28cには、分岐部及び混合薬液圧送手段118を備えており、合流部105から供給された混合薬液が、混合薬液圧送手段118から供給されたＮ_２ガス等の不活性ガスにより分岐部まで圧送され得る。ここで、分岐部は、一方に基板処理装置1と接続した基板処理装置接続管43aを備え、他方に混合薬液回収部（図示せず）に接続された回収部接続管43bを備えている。この場合、合流部105から混合薬液が供給し始めた際には、基板処理装置接続管43aに設けられたバルブ42aが閉じられ、回収部接続管43bに設けられたバルブ42bが開かれている。これにより合流部105から供給された混合薬液は、基板処理装置1に供給されることなく、回収部接続管43bを介して混合薬液回収部に供給され得る。

ここで、硫酸供給管28bから合流部105に供給され始めたときの硫酸は、図３に示すように、瞬間的に大きく変動しており、混合薬液を生成開始してから所定時間（図３のグラフでは約50［sec］、以下、供給安定時間と呼ぶ）が経過すると、不規則な乱れもなく安定した硫酸流量となる。そのため、合流部105にて過酸化水素水と硫酸とを混合させ始めたときの初期の混合薬液は、硫酸流量の変動に応じて混合比率が変動してしまう。そこで、混合薬液供給管28cでは、基板処理装置接続管43aのバルブ42aを閉じるとともに、回収部接続管43bのバルブ42bを開き、混合比率が変動した初期の混合薬液を、回収部接続管43bに流して混合薬液回収部にだけ供給し得る。

その後、混合薬液供給管28cは、合流部105にて混合薬液を生成開始してから予め設定した供給安定時間になると、基板処理装置接続管43aのバルブ42aが開き、回収部接続管43bのバルブ42bが閉じられる。これにより混合薬液供給管28cは、硫酸供給管28bからの硫酸流量が安定して、合流部105にて生成される混合薬液の混合比率も安定した混合薬液を、基板処理装置接続管43aを介して基板処理装置1へと供給し得る。かくして、基板処理装置1では、カロ酸の生成に最適な混合比率に選定された混合薬液が薬液混合装置10から供給され、当該混合薬液を用いて基板3のレジストを確実に除去し得るようになされている。

（３）動作及び効果
以上の構成において、薬液混合装置10では、定量貯留管33に貯留した硫酸を圧送手段35による不活性ガスで加圧し、当該硫酸を合流部105に圧送し、この硫酸よりも少ない供給量となる過酸化水素水を、定量ポンプ38によって一定微少量で間欠的に合流部105へ射出して、合流部105にて過酸化水素水及び硫酸が混合され混合薬液が生成される。また、薬液混合装置10では、合流部105にて生成された直後の混合薬液を、混合薬液供給管28cを介してそのまま基板処理装置に供給する。

このように薬液混合装置10では、生成直後の混合薬液を一時的に貯留させることなく、基板処理装置1に直接供給しているので、基板処理装置1にて経時劣化していない混合薬液を用いて基板のレジスト除去を行うことができる。また、この薬液混合装置10では、硫酸を圧送手段により圧送していることから、硫酸を合流部105へ供給する際、脈動のない安定した硫酸流量を維持できる。さらに、この薬液混合装置では、合流部105への供給量が少ない過酸化水素水を、定量ポンプ33で供給するようにしたことで、１ショットで射出する一定微少量の過酸化水素水流量を安定的に射出できるとともに、１ショットを高速で間欠的に繰り返すことで、合流部105に供給される継続的な過酸化水素水流量に不規則な乱れがなく、安定した過酸化水素水流量を合流部105に供給できる。

また、この薬液混合装置10では、硫酸貯留槽104から吐出した硫酸を硫酸貯留槽104へ再び戻す循環経路25aを設け、この循環経路25aに設けた管内ヒータ26により、循環経路25aを循環する硫酸を常に予備加熱するようにした。このように薬液混合装置10では、基板処理装置に供給する直前まで予め硫酸を予備加熱しておくことで、基板処理装置1でレジスト除去を行う直前に、カロ酸の生成を促すのに必要な高温領域まで混合薬液の温度を、簡単かつ迅速に上げることができる。その結果、この薬液混合装置10では、基板処理装置1にて混合薬液を常温から高温領域まで加熱させる場合に比して、基板処理装置1にて混合薬液を高温領域まで加熱する時間が短くできる分だけ、基板3のレジスト除去を迅速に行うことができる。

さらに、この薬液混合装置10では、硫酸貯留槽104とは別に、基板処理装置1にて基板3のレジスト除去動作１回に使用する使用量の硫酸を、一旦、定量貯留管33に貯留し、圧送手段35からの不活性ガスにより定量貯留管33内の硫酸を加圧して、合流部105に硫酸を供給するようにした。これにより薬液混合装置10では、次回のレジスト除去動作に用いる硫酸や、他の薬液混合装置でも用いる硫酸全てが貯留した容量の大きい硫酸貯留槽104全体に対して加圧を加える場合に比して、レジスト除去動作１回に用いる必要最低限の定められた硫酸に対してだけ加圧すればよいことから、小さい加圧で硫酸を安定して合流部105まで圧送させることができる。

また、薬液混合装置10では、容量の少ない定量貯留管33に対して不活性ガスを供給して、定量貯留管33内に貯留させた硫酸を不活性ガスによって合流部105まで勢いよく圧送させることで、定量ポンプ38から合流部105に供給される過酸化水素水による供給圧力にも影響を受けずに、合流部105において安定した硫酸流量を維持できる。

さらに、この薬液混合装置10では、基板処理装置1に対応させて個別に定量貯留管33を設置していることから、当該基板処理装置1の近傍に定量貯留管33を設置でき、かくして、基板処理装置1から遠く離れて設置された硫酸貯留槽104に不活性ガスを供給して硫酸を圧送する場合に比して、不活性ガスの供給圧力を下げつつ、定量貯留管33内の硫酸を確実に合流部105及び混合薬液供給管28cまで到達させることができる。

そして、この薬液混合装置10では、定量貯留管33を設けた循環経路25aとは別に、硫酸を硫酸貯留槽104に再び戻す補助循環経路25bを設け、経路切替手段としての上流側バルブ31a、下流側バルブ31b、硫酸供給バルブ32a及び補助循環側バルブ32bを開閉制御することで、循環経路25a及び補助循環経路25bのうちいずれか一方に硫酸貯留槽104からの硫酸を供給するようにした。また、この薬液混合装置10では、これら上流側バルブ31a、下流側バルブ31b、硫酸供給バルブ32a及び補助循環側バルブ32bを開閉制御にて硫酸の供給経路を制御することで、定量貯留管33に硫酸を一時的に貯留させると同時に、定量貯留管33に硫酸を貯留させた状態で、補助循環経路25bにて硫酸を予備加熱しながら循環させることもできる。これにより、薬液混合装置10では、補助循環経路25bから循環経路25aに再び切り替わり、定量貯留管33に硫酸を貯留させる際、管内ヒータ26で既に予備加熱されたフレッシュな硫酸を、再び定量貯留管33に迅速に貯留させることができる。

以上の構成によれば、この薬液混合装置10では、硫酸を圧送手段35により圧送することで硫酸流量を安定化させるとともに、硫酸よりも少ない供給量の過酸化水素水を定量ポンプ38により一定微少量にして高速で射出（高速射出）することで過酸化水素水流量を安定化させ、合流部105にて硫酸及び過酸化水素水から混合薬液を生成し、生成直後の混合薬液をそのまま基板処理装置1に供給するようにしたことにより、混合薬液を経時劣化させることなく、基板処理装置1に供給できるとともに、混合薬液を生成する際に硫酸と過酸化水素水との混合比率の変動を抑制し、一定の混合比率に維持した混合薬液を生成し得る。

（４）他の実施の形態
なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であり、例えば加熱手段としては管内ヒータ26以外の他の加熱手段を用いてもよい。また、合流部105へ硫酸の供給する際、必ずしも定量貯留管33に硫酸を一旦貯留させずに、例えば硫酸貯留槽104に圧送手段を設け、当該硫酸貯留槽104から合流部105へ硫酸を直接圧送させるようにしてもよい。

さらに、上述した実施の形態においては、循環経路25aに定量貯留管33を配置させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、循環経路25a及び補助循環経路25b以外の硫酸供給管28bの種々の位置に定量貯留管33を配置させるようにしてもよく、また循環経路25a及び補助循環経路25bを設けない硫酸供給管28bを適用してもよい。

さらに、上述した実施の形態においては、枚葉式の基板処理装置1に薬液混合装置10を接続し、この基板処理装置1にて１枚の基板のレジスト除去に必要な混合薬液を、薬液混合装置10にて生成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、複数の基板について一度にレジスト除去する基板処理装置に薬液混合装置10を適用してもよく、この基板処理装置にて複数の基板のレジスト除去１回に用いる混合薬液を、薬液混合装置10にて生成するようにしてもよい。

さらに、上述した実施の形態においては、硫酸よりも少ない過酸化水素水を一定微少量にして合流部へ射出する定量ポンプとして、定量貯留管33から合流部105へ硫酸が圧送されている際、硫酸よりも少ない過酸化水素水を一定微少量で間欠的に合流部へ射出する定量ポンプ38を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、定量貯留管33から合流部105へ硫酸が供給されている際、過酸化水素水を間欠的に射出することなく、一定微少量の過酸化水素水を１回だけ合流部へ射出する定量ポンプを適用してもよく、この場合、過酸化水素水流量が変動することがない安定した過酸化水素水流量を実現し得る供給圧力であって、かつ定量貯留管33における圧送にも影響を与えない供給圧力で合流部105に過酸化水素水を射出できる定量ポンプであればよい。

この場合、上述した実施例の定量ポンプ38のように一定微少量の過酸化水素水を連続して合流部105に射出する定量ポンプとしては、例えば電磁駆動型ピストン式定量ポンプや、シリンジポンプ、回転容積式一軸偏心ねじポンプ等その他種々の定量ポンプを適用してもよい。なお、ここで、シリンジポンプは、シリンジをモータの駆動力により所定速度で押し出してゆくことで、一定微少量の過酸化水素水を連続的に合流部105へ射出する構成を有するものである。また、回転容積式一軸偏心ねじポンプは、一条雄ねじの回転子が、二条雌ねじの固定子の中で偏心運動をしながら回転する一軸形構造でなり、固定子に内接して回転子を回転させ、これら固定子及び回転子間の隙間を満たす過酸化水素水を軸方向に送出してゆくことで、一定微少量の過酸化水素水を連続的に合流部105へ射出する構成を有するものである。

1 基板処理装置
10 薬液混合装置
25a 循環経路
25b 補助循環経路
26 管内ヒータ（加熱手段）
28c 混合薬液供給管（混合薬液供給手段）
33 定量貯留管（定量貯留手段）
35 圧送手段
38 定量ポンプ
31a 上流側バルブ（経路切替手段）
31b 下流側バルブ（経路切替手段）
32a 硫酸供給バルブ（経路切替手段）
32b 補助循環側バルブ（経路切替手段）
105 合流部

Claims (5)

1. 硫酸と過酸化水素水とを混合して混合薬液を生成し、前記混合薬液を用いて基板のレジスト除去を行う基板処理装置に、前記混合薬液を供給する薬液混合装置であって、
   前記硫酸を不活性ガスで加圧し、該硫酸を合流部に圧送する圧送手段と、
   前記硫酸よりも少ない前記過酸化水素水を一定微少量にして前記合流部へ射出する定量ポンプと、
   前記過酸化水素水及び前記硫酸が前記合流部にて混合されて生成された前記混合薬液を、前記基板処理装置に供給する混合薬液供給手段と
   を備えることを特徴とする薬液混合装置。
2. 前記定量ポンプは、前記一定微少量の過酸化水素水を連続して前記合流部へ射出する
   ことを特徴とする請求項１記載の薬液混合装置。
3. 硫酸貯留槽から吐出した前記硫酸を前記硫酸貯留槽へ再び戻す循環経路と、
   前記循環経路に設けられ、前記基板処理装置に供給する前に予め前記硫酸を予備加熱する加熱手段と
   を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の薬液混合装置。
4. 前記硫酸貯留槽とは別に、前記基板処理装置にて前記基板のレジスト除去動作１回に使用する使用量の硫酸を貯留する定量貯留手段を備え、
   前記圧送手段からの不活性ガスにより前記定量貯留手段の前記硫酸を加圧して、前記合流部に該硫酸を供給する
   ことを特徴とする請求項３記載の薬液混合装置。
5. 前記循環経路とは別に、前記加熱手段にて加熱された硫酸が前記硫酸貯留槽に再び戻る補助循環経路と、
   前記硫酸貯留槽から供給される前記硫酸を、前記循環経路及び前記補助循環経路のうちいずれか一方に流す経路切替手段とを備え、
   前記循環経路には前記定量貯留手段が配置されており、
   前記経路切替手段は、前記硫酸の供給経路を制御することで、前記定量貯留手段に前記硫酸を貯留させるとともに、該定量貯留手段に硫酸を貯留させた状態で、前記補助循環経路にて硫酸を循環させる
   ことを特徴とする請求項４記載の薬液混合装置。

Images