JP2528745B2 - 液面レベルセンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

【０００２】本願発明は、液面レベルセンサに関する。

【従来の技術およびその解決するべき課題】半導体装置
の製造工程において、フォトレジスト工程処理を終えた
ウエハのウェットエッチング工程は、酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ₂ ）を腐食しうるエッチング液としてのフッ酸（フ
ッ化水素水溶液）を貯溜した処理槽内に、上記エッチン
グ処理するべきウエハを一定時間浸漬するという処理が
行われる。

【０００３】酸化シリコンが溶解して汚れるエッチング
液は、ウエハを所定枚数処理するごとに交換される。こ
のような処理液の交換は、図３に示すように、処理槽の
ドレンを開いて汚れたエッチング液を排出した後、エッ
チング液供給口から新たなエッチング液が所定量供給さ
れる。このとき、エッチング液の液面レベルは所定のレ
ベルに一定化することは、エッチング処理の精度ないし
は品質を一定に保つうえで重要なことである。

【０００４】一般に、処理槽内の液面レベルを知るため
の技術は、たとえば、フロートを用いて機械的にあるい
は電気的に検知するなど種々のものが公知であるが、上
記のようなエッチング処理槽内の薬液であるエッチング
液の液面レベルを検知するためには、このようなエッチ
ング液が腐食性の強い強酸であることが多いがゆえに採
用できず、従来、次のような手法によってエッチング液
のレベルを検知していた。

【０００５】すなわち、図３に示すように、処理槽１内
に、下向きに開口するノズル端２ａをもち、常時窒素ガ
スなどの不活性ガスがノズル端に向けて流されるパイプ
２を設けるとともに、このパイプ２の中間部に、パイプ
内の静圧を検知することができる圧力センサ３を設け、
上記パイプ内に窒素ガスを一定流量で流しているときの
パイプ内静圧の上昇を上記圧力センサ３によって検知す
ることにより、液面がノズル端２ａに到達したことを知
るように構成されていた。

【０００６】上記パイプ２内を定められた流量の窒素ガ
スが不都合なく流れているときには、この流れによる静
圧低下が存在するが、液面が上昇してきてこれが上記の
ノズル端２ａを塞ぐと、パイプ２内の窒素ガス流れが停
止させられ、したがって、パイプ内圧力は、窒素供給源
によって与えられる全圧と同等となり、その分、圧力セ
ンサ３によって検出される圧力が上昇するのである。上
記圧力センサ３からの上述のような圧力変動情報をたと
えば薬液供給装置の開閉装置を制御する制御手段に入力
し、自動的に薬液の供給を停止するなどすることによ
り、液面が一定レベルに到達したことを実質的に検知し
て、処理槽内への薬液の供給を停止するという制御を行
うことができるのである。

【０００７】しかしながら、上記のように、エッチング
液としてのフッ酸の液面レベルを検知する手段として、
上述のような液面レベルセンサを用い、かつ、パイプ内
を流す不活性ガスとして窒素ガスを用いた場合、次のよ
うな問題が発生する。すなわち、上記のような液面レベ
ルセンサを用いる場合、このセンサの構成のうち、液面
に接触する部分が上記パイプ２のノズル端２ａのみとい
う、きわめて小さい部位ではあるが、このノズル端２ａ
が液面レベルの検知をするたびごとにフッ酸に浸漬させ
られることは避けられない。

【０００８】そうすると、上記ノズル端２ａに付着した
フッ酸とパイプ２内を流される窒素ガスとが反応して、
ノズル端の内面にフッ化アンモニウム結晶が析出する。
上記のごとく液面レベルの検出作業を繰り返していくう
ちに、こうしてノズル端内面に析出付着するフッ化アン
モニウム結晶が次第に堆積していき、ついには、こうし
て堆積成長するフッ化アンモニウム結晶が、ノズル端の
開口を狭窄させる場合がある。そして、パイプ２内の窒
素ガス流通が阻害され、圧力センサ３の誤動作を惹起
し、結局、液面レベルセンサとしても正常に作動しえな
くなることがある。

【０００９】従来は、パイプ２に対してノズル端２ａの
みが着脱可能としてあり、上記のように内面にフッ化ア
ンモニウム結晶が堆積付着したノズル端２ａをパイプ２
から取り外し、これを純水などの洗浄水で洗うことによ
って、上記のフッ化アンモニウム結晶を除去するという
作業を行っていた。しかしながら、上記のようなノズル
端２ａを取り外してこれを洗浄するという作業は面倒で
あるし、フッ酸がそばにある状況のもとで、このような
ノズル端２ａを取り外すという作業をすることは、人体
への影響を考慮すると、不用意に行うことができない。

【００１０】この発明は、上述の事情のもとで考えださ
れてものであって、上記の従来の問題を解決し、人手に
よる作業を必要とすることなく、液面レベルセンサの誤
動作を回避することができるようにすることをその課題
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本願発明では、次の技術的手段を講じている。すな
わち、本願発明は、容器への液体の供給および容器から
の液体の排出が制御装置によって制御される液体容器に
設けられ、下向きに開口するノズル端をもつとともにこ
のノズル端に向けて気体が流されるパイプと、このパイ
プの中間部の静圧を検知する圧力センサとを備え、液面
が上昇してこれが上記ノズル端の開口を封止した際のパ
イプ内静圧上昇をもって、液面レベルが上記ノズル端の
レベルに到達したことを知るように構成された液面レベ
ルセンサにおいて、上記パイプにおける上記ノズル端と
上記圧力センサとの間から枝分かれする洗浄水供給管を
設け、上記制御装置による容器内の液体排出制御に連動
して、上記洗浄水供給管からの洗浄水を上記パイプ内を
ノズル端に向けて流すことにより、上記ノズル端の内部
を洗浄するように構成したことを特徴としている。

【００１２】

【発明の作用および効果】たとえば、液面レベルを検出
するべき液が、酸化シリコンを腐食するためのフッ酸で
あり、上記レベルセンサにおいてパイプ内を流される気
体が窒素である場合、パイプ先端のノズル端に付着した
フッ酸が、パイプ内を流通する窒素と反応してフッ化ア
ンモニウム結晶となり、これがレベルセンサにおいて上
記パイプのノズル端を閉塞させる問題を惹起する。しか
しながら、本願発明の液面レベルセンサにおいては、パ
イプ内に窒素を流すだけでなく、処理槽のフッ酸の排液
動作に連動して、上記パイプの中間部から枝分かれさせ
た洗浄水供給管からノズル端に向けて洗浄水を流すよう
にしている。

【００１３】したがって、フッ酸を用いたエッチング処
理槽の処理液の交換のたびごとに、自動的に上記のよう
にノズル端の内面が洗浄水によって洗浄されることにな
る。その結果、ノズル端内面にフッ化アンモニウム結晶
が生成してノズル端が閉塞して液面レベル検出が不能と
なるという事態を有効に回避することができ、液面レベ
ルセンサとしての所定の機能を長期間一定に維持するこ
とができるようになる。

【００１４】そしてさらに、自動的なノズル端内面の洗
浄が可能であることから、従来のように、パイプのノズ
ル端を取り外してこれを洗浄するという人為的な操作を
全く不要とするようになるため、フッ酸の存在する環境
において上記のような人為的な操作が必要であることに
よる、人体に対する悪影響の懸念が無くなり、エッチン
グ工程装置での作業環境が改善される効果もある。

【００１５】

【実施例の説明】以下、本願発明の好ましい実施例を、
図面を参照しつつ具体的に説明する。本実施例は、処理
槽１に貯溜したフッ酸によって、ウエハ表面の酸化シリ
コンをエッチングするエッチング処理装置において、処
理槽１に貯溜するべきフッ酸の液面レベルを検知するた
めに構成した例を示す。

【００１６】処理槽１の底部には、ドレン管４が設けら
れ、このドレン管４は、後記する排液スイッチ（ＳＷ）
の投入によって開閉制御される弁装置５を備える。一
方、この処理装置１には、その上部に配した薬液供給管
６から、エッチング液としてのフッ酸が供給されるよう
になっている。この薬液供給管６からのフッ酸の供給お
よび停止は、後記する制御装置によって制御される弁７
によって自動的に行われる。

【００１７】この薬液供給管６から処理槽１内に供給さ
れるフッ酸液面が所定のレベルに到達したことを検知す
る本願発明にかかる液面レベルセンサＳは、処理槽１内
において、下向きに開口するノズル端２ａをもつととも
に、窒素ガス供給源８からの窒素ガスが流されるパイプ
２と、このパイプ２の中間部において内部圧力を検知す
る圧力センサ３と、このパイプ２における上記ノズル端
２ａと上記圧力センサ３との間から枝分かれする洗浄水
供給管９とを基本的に備える。

【００１８】実施例においては、図１に示すように、窒
素ガス供給源８から圧力センサ３を介して延びる水平パ
イプ２ｃの先端にＴ型継手２ｂを設け、このＴ型継手２
ｂから下方向に延びる垂直パイプ２ｄないしその先端の
ノズル端２ａを接続するとともに、上方に延びる洗浄水
供給管９を接続して構成している。洗浄水供給管９の中
間部には洗浄水の供給および停止を行う電磁弁１０が設
けられている。なおこの洗浄水供給管９に導入するべき
洗浄水としては、純水が適当である。

【００１９】上記圧力センサ３からの検出信号は、マイ
クロコンピュータなどからなる制御装置１１に入力さ
れ、圧力センサ３からの出力信号が、フッ酸の液面がノ
ズル端２ａのレベルに達したことを示すとき、自動的に
上記弁７を閉じて薬液供給管６からのフッ酸の供給を停
止させる。すなわち、処理槽１のエッチング液交換時に
おいて、ドレン管４からすべての汚れたフッ酸を排出し
た後、ドレン管を閉じて新たなフッ酸液を薬液供給管６
から供給し、その液面が所定のレベル、すなわち、上記
パイプ２のノズル端２ａのレベルに到達した時点におい
て、薬液供給を停止するという制御に本実施例の液面レ
ベルセンサが利用されているのである。

【００２０】なお、このとき、電磁弁１０を閉として、
洗浄水供給管９からの洗浄水供給は停止しており、パイ
プ２には所定流量の窒素ガスが流されている。液面レベ
ルが上記ノズル端２ａに対して十分低く、したがってパ
イプ２内の窒素ガスが問題なくノズル端２ａから流れ出
ている状態においては、この窒素ガス流れの動圧分パイ
プ内の静圧が低下している。一方、液面レベルが上昇し
てこれが上記ノズル端２ａに到達すると、パイプ２内の
窒素ガス流れが停止させられ、これによってパイプ内の
静圧は、窒素供給源の全圧と同等の圧力に上昇する。制
御装置１１は、このようなパイプ２内の静圧上昇を検知
することにより、液面レベルがノズル端２ａに到達した
ことを検出し、この検出情報に従って、電磁弁７を閉じ
て薬液供給管６からのフッ酸の供給を停止することがで
きる。

【００２１】こうして一定液面レベルに供給された処理
槽内のフッ酸は、所定枚数のウエハのためのエッチング
液として作用する。エッチング処理を続けるうちに、ウ
エハ上の酸化シリコンがエッチング液内に溶解し、この
フッ酸は次第に汚れていき、一定時間経過後交換の必要
が生じてくる。

【００２２】このようなエッチング液の交換に際して
は、まず、ドレン管４の弁装置５を開とすることによ
り、処理槽１内の汚れたエッチング液を排出する操作を
行う。そして、このようなエッチング液排出操作時に、
洗浄水供給管９から純水をパイプ２内に流し、上記レベ
ルセンシング時に薬液が付着したノズル端２ａの内面を
洗浄すると都合がよい。

【００２３】このようにして、処理槽１内のエッチング
液の排液操作と連動させて電磁弁１０を開いてノズル端
２ａの洗浄を行うためには、次のような回路構成をとる
とよい。すなわち、図２において、ＳＷは、排液スイッ
チを投入するとこれに連動して投入されるスイッチを示
す。Ｔは導通後一定時間経過して導通を停止するタイマ
のコイル側を、ｔは上記タイマの接点側を、Ｒはリレー
のコイル側を、ｒは上記コイルへの導通によって閉じら
れるリレーの接点側を示し、ＳＯＬは上記電磁弁１０の
ソレノイド示す。

【００２４】スイッチＳＷが瞬間的に閉じられると、コ
イルＲが励磁されて接点ｒが閉じられると同時にタイマ
Ｔが作動する。このとき、タイマＴが導通を維持してい
る限り、スイッチＳＷが開いても、回路内の導通が維持
される。こうしてソレノイドＳＯＬが励磁されることに
よって電磁弁１０が開となる。そして、一定時間経過後
タイマＴが導通を遮断すると、ソレノイドＳＯＬの励磁
も解除され、このとき、電磁弁１０は再び閉状態にもど
る。

【００２５】すなわち、排液スイッチと同時に投入され
るスイッチＳＷによって電磁弁が上記タイマＴに設定さ
れた時間、開状態となり、この間洗浄水供給間９からの
洗浄水によるパイプ２のノズル端２ａの内面の洗浄が行
われるのである。このような洗浄が行われているのはエ
ッチング液の排出状態であるから、パイプ２のノズル端
２ａから流れでる洗浄水は、エッチング液とともにドレ
ン管４から排出される。

【００２６】したがって、本実施例によれば、処理槽１
のエッチング液を交換するたびごとに、センサＳのノズ
ル端２ａの内面が洗浄されるため、従来のように、エッ
チング液としてフッ酸を用い、センサＳの作動気体とし
て窒素ガスを用いる場合、ノズル端２ａの内面にフッ酸
と窒素ガスの反応によるフッ化アンモニウム結晶が付着
堆積し、ノズル端２ａに閉塞がおこってセンサＳが誤動
作するという問題は回避される。

【００２７】とりわけ上記実施例のように本願発明の薬
液レベルセンサを人体に有害なフッ酸を用いるエッチン
グ槽の液面レベルセンサとして用いる場合には、ノズル
端２ａの洗浄を自動的に行いうるようになったことが、
上記のようなノズル端２ａの洗浄を人手によって行わざ
るえなかった従来に比較して、作業環境の著しい向上を
もたらすのである。

【００２８】もちろん、この発明の範囲は上述の実施例
に限定されることはない。たとえば、検出すべき液面
は、どのような薬液のものであってもよく、また、パイ
プを通すべき気体も窒素ガス以外に適当なものが選択さ
れる。いずれにしても、本願発明によれば、腐食性の薬
液のレベルをセンシングするにあたりのガス流出パイプ
のノズル端の汚れを適宜自動的に行えることから、セン
サそのものの機能の安定性を長期間維持できる効果を奏
するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施例を示す全体概略構成図であ
る。

【図２】図１の実施例において処理槽の薬液の排液作動
と連動してガス流出パイプのノズル端の洗浄を自動的に
行うための回路例である。

【図３】従来例の説明図である。

【符号の説明】

２ａ ノズル端 ２ パイプ ３ 圧力センサ ９ 洗浄水供給管 Ｓ 液面レベルセンサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器への液体の供給および容器からの液
   体の排出が制御装置によって制御される液体容器に設け
   られ、下向きに開口するノズル端をもつとともにこのノ
   ズル端に向けて気体が流されるパイプと、このパイプの
   中間部の静圧を検知する圧力センサとを備え、液面が上
   昇してこれが上記ノズル端の開口を封止した際のパイプ
   内静圧上昇をもって、液面レベルが上記ノズル端のレベ
   ルに到達したことを知るように構成された液面レベルセ
   ンサにおいて、 上記パイプにおける上記ノズル端と上記圧力センサとの
   間から枝分かれする洗浄水供給管を設け、上記制御装置
   による容器内の液体排出制御に連動して、上記洗浄水供
   給管からの洗浄水を上記パイプ内をノズル端に向けて流
   すことにより、上記ノズル端の内部を洗浄するように構
   成したことを特徴とする、液面レベルセンサ。