JP3142195B2 - 薬液供給装置 - Google Patents
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Description
し、詳しくは、半導体ウェハや液晶パネル用のガラス基
板といった基板の処理に用いられる処理槽や処理室等の
処理部に薬液を供給する薬液供給装置に関する。
各種処理を施す基板処理装置の一つとして基板を洗浄す
る基板洗浄装置がある。この基板洗浄装置においては、
塩酸、アンモニア水等の薬液を蓄える処理槽が用意され
ており、基板をこの処理槽の中に浸すことにより、基板
の洗浄が行なわれる。こうした基板洗浄装置では、複数
種の薬液を個別に貯留する複数の貯留タンクが予め用意
されており、必要に応じて所望の貯留タンクから処理槽
に薬液を移すことにより、処理槽への薬液の供給を図っ
ている。
た薬液供給の構成では、薬液は、貯留タンクに貯留され
るまでに輸送、保管、移し替え等の作業を既に経てきて
いることから、微粒子が含まれたり、また金属汚染され
ている可能性が高く、その清浄度が十分でない。これに
対して、基板洗浄装置では、半導体ウェハ等の基板を直
接薬液中に浸すため、薬液自身の清浄度が大きな問題で
ある。このため、前記従来の技術では、その薬液に含ま
れる微粒子や金属汚染物等が基板洗浄の際に基板表面に
付着して、基板洗浄の処理を不完全なものとしていた。
通常、薬液はフィルタによりろ過されて用いられるが、
この構成でも、近年の基板の高密度化を考え併せると、
充分な清浄度を得ることができなかった。
することを目的として、アンモニア,塩化水素等のガス
とミスト状の純水とを混合して直接基板に吹き付ける洗
浄装置が提案されている(特開昭62−213127号
公報)。しかしながら、この洗浄装置は、ガスとミスト
状の純水とを混合して薬液を合成するものであることか
ら、薬液の濃度を均一にするのが難しかった。このた
め、基板に対して均一な処理、この場合、均一な基板洗
浄を施すことができなかった。
ける上述した課題を解決するためになされたもので、薬
液の清浄度の向上と濃度の均一化との両立を図り、延い
ては、基板洗浄、エッチング等の基板処理の品質を高め
ることを目的とする。
るため、前記課題を解決するための手段として、この発
明の薬液供給装置は、次の構成をとった。即ち、この発
明の第1の薬液供給装置は、基板処理に用いられる薬液
を供給する薬液供給装置であって、基板の処理槽と、前
記処理槽に設けられる入口と出口とを結んで循環路を形
成する循環用管路と、前記循環用管路中に純水を供給す
る純水供給手段と、前記循環用管路中の液体に対して前
記薬液の元となるガスを供給するガス供給手段と、前記
循環用管路中を流れる液体の濃度を検出する液体濃度検
出手段と、前記液体濃度検出手段により検出された液体
の濃度に基づいて前記ガス供給手段による供給量を制御
する制御手段とを備えることを要旨としている。この発
明の第2の薬液供給装置は、基板処理に用いられる薬液
を供給する薬液供給装置であって、基板の処理部に薬液
を転送可能な補助槽と、前記補助槽に設けられる入口と
出口とを結んで循環路を形成する循環用管路と、前記循
環用管路中に純水を供給する純水供給手段と、前記循環
用管路中の液体に対して前記薬液の元となるガスを供給
するガス供給手段と、前記循環用管路中を流れる液体の
濃度を検出する液体濃度検出手段と、前記液体濃度検出
手段により検出された液体の濃度に基づいて前記ガス供
給手段による供給量を制御する制御手段とを備えること
を要旨としている。
の薬液供給装置において、前記ガス供給手段は、前記循
環用管路に接続されるガス供給用管路を備え、前記薬液
供給装置は、さらに、前記ガス供給用管路中に不活性ガ
スを供給する不活性ガス供給手段を備えた構成とするこ
とができる。さらに、上記第1の薬液供給装置および第
2の薬液供給装置において、前記液体濃度検出手段は、
光源と、該光源からの光を、第1の方向と、前記循環用
管路中の液体を通過する第2の方向とに分配する光分配
手段と、該光分配手段で第1の方向に分配された光の信
号を電気信号に変換する第1光センサと、前記光分配手
段で第2の方向に分配され、前記循環用管路中の液体を
通過した光の信号を電気信号に変換する第2光センサ
と、前記第1光センサと第2光センサから出力された電
気信号に基づき前記循環用管路中を流れる液体の吸光度
を算出し、該算出された吸光度に基づいて前記循環用管
路中を流れる液体の濃度を算出する濃度算出手段とを備
えた構成とすることができる。
供給装置によれば、純水供給手段により所定量の純水が
循環路を形成する循環用管路中に供給される。さらに、
その循環用管路中の純水を含む液体に対して、ガス供給
手段により薬液の元となるガスが供給される。そして、
循環用管路中を流れる液体の濃度を液体濃度検出手段に
より検出し、その液体の濃度に基づいてガス供給手段に
よる供給量を制御する。この結果、その純水は薬液の元
となるガスが所望の濃度に混合したものとなり、薬液と
して処理槽に蓄えられる。
る直前に生成されたものであることから、汚染、劣化の
恐れが極めて少ない。また、一般に気体に対するフィル
タの微粒子捕獲能率は、液体に対するそれよりも優れて
いることから、ガス供給手段から供給されたガスに対し
てフィルタをかけることで、合成される薬液に含まれる
微粒子を純水供給手段から供給される純水のレベルまで
低減することができる。さらに、循環している液体の中
にガスを供給するのであるから、薬液濃度を均一なもの
とすることができる。この薬液濃度は所望の濃度とな
る。この発明の第2の薬液供給装置によれば、上記第1
の薬液供給装置と同様の作用により、処理槽に替えて補
助槽に薬液を一旦蓄えることができる。補助槽に蓄えら
れる薬液は、上記第1の薬液供給装置と同様に、汚染、
劣化の恐れが極めて少なく、さらに均一な濃度となる。
この薬液濃度は所望の濃度となる。
らかにするために、以下この発明の好適な実施例につい
て説明する。図1は本発明の薬液供給装置を備える第1
実施例としての基板洗浄装置の概略構成図である。
石英ガラスからなり薬液を貯留可能な処理槽1と、処理
槽1の外周に設けられ処理槽1から溢れ出た薬液を受け
るオーバフロー槽3と、オーバフロー槽3の薬液を処理
槽1に戻す循環系5と、循環系5に純水を供給する純水
供給系7と、循環系5に塩化水素ガス(HCl)や窒素
ガス(N2 )を供給するガス供給系9を備える。
けられた薬液の流出口3aを始点とし、処理槽1の内部
に設けられたアップフロー管1a,1bを終点とする管
路11から構成されている。この管路11の途中には、
オーバフロー槽3側から順にポンプ13,フィルタ1
5,混合ユニット17および開閉バルブ19が設けられ
ている。なお、アップフロー管1a,1bは、長手方向
に複数の孔をあけたパイプ形状のもので、管路11を循
環してきた薬液を処理槽1内にシャワー状に噴射する。
スを混合させるもので、ここではその詳しい構成につい
てまず説明する。混合ユニット17は、図2に示すよう
に、基台21を備え、基台21上にキャップ23を形成
し、さらに、多数の充填物25を詰めた筒状の充填塔2
7をキャップ23の内部に設けたものである。基台21
には、液体の流入口17aと流出口17bと、ガスの流
入口17cとを備え、キャップ23の上部にはガスの流
出口17dを備えている。
口17aから液体が流入されると、その液体は充填塔2
7内に導かれる。充填塔27は前述したように多数の充
填物25が詰められたものであるが、ここでいう充填物
25とは、大きさが25〜50[mm]ぐらいの大きな
表面積をもつ個体で、例えば、図3に示すラシヒリング
と呼ばれる形状の物、あるいは、図4に示すレッシング
リングと呼ばれる形状の物が知られている。充填塔27
内に導かれた液体は、充填物25により分散されつつそ
の充填塔27内に蓄えられる。
れると、そのガスは充填塔27内に導かれ、前述した分
散された液体と接触する。こうしてガスは液体と混合
し、そのガスが混じった液体、即ち薬液が合成される。
その後、その薬液は、充填塔27から溢れ出てキャップ
23内に一旦貯留された上で、液体流出口17bから混
合ユニット17外に送り出される。
系5においては、図1に示すように、液体流入口17a
にフィルタ15側の管路11が接続されており、液体流
出口17bに開閉バルブ19側の管路11が接続されて
いる。
水供給系7は、純水供給口30を備え、その純水供給口
30から循環系5の開閉バルブ19の下流側に接続され
る管路31を備える。なお、管路31の途中には開閉バ
ルブ33を備えている。この開閉バルブ33の開閉によ
り、循環系5への純水の供給が実行または停止される。
ス供給系9は、塩化水素ガス供給口40に接続された第
1ガス管路41と、窒素ガス供給口50に接続された第
2ガス管路51とを備え、両管路41,51は一経路に
合流されて混合ユニット17のガス流入口17cに接続
されている。なお、第1ガス管路41には、その上流側
から順に、流圧を所定の圧力に制限するレギュレータ4
3と、圧力を測定する圧力計45と、外部からの指令に
応じて流量の制御を行なうマスフローコントローラ(ma
ssflow controller :以下、MSFと呼ぶ)47と、開
閉バルブ49とが設けられている。また、第2ガス管路
51にも、同様に、レギュレータ53,圧力計55,M
SF57および開閉バルブ59が設けられている。さら
に、両管路41,51の合流後の管路61には、上流側
から順に、チェックバルブ63およびフィルタ65が設
けられている。
ば、第1ガス管路41側の開閉バルブ49を開状態と
し、第2ガス管路51側の開閉バルブ59を閉状態とす
ることで、塩化水素ガスを混合ユニット17のガス流入
口17cに供給する。このガスは、混合ユニット17に
より循環系5の純水に混合されて、過剰分はガス流出口
17dから排出される。一方、第2ガス管路51側の開
閉バルブ59は、必要に応じて開状態として、窒素ガス
を上記塩化水素ガスの流れに合流させる。この結果、塩
化水素ガスは窒素ガスにより希薄されて混合条件が制御
される。なお、窒素ガスは管路61のパージングにも利
用される。
述してきた管路構成の他に、MSF47等の各種アクチ
ュエータを制御する制御系70を備える。この制御系7
0は、管路11の開閉バルブ19より下流側に設けられ
た薬液濃度センサ71と、薬液濃度センサ71の検出信
号を受けてMSF47に制御信号を出力する電子制御ユ
ニット(以下、ECUと呼ぶ)73を備えている。
ガラス電極を設けて、液中のpH値を検出するものであ
る。ECU73は、マイクロコンピュータを中心とする
論理演算回路として構成されるものである。ECU73
によって、薬液濃度センサ71の検出信号に応じてMS
F47が駆動制御され、薬液の濃度制御が行なわれる。
度制御処理について、図5のフローチャートに沿って説
明する。なお、この薬液濃度制御処理は所定時間毎に繰
り返し実行されるものである。
ず、薬液濃度センサ71の検出信号Sを入力し(ステッ
プS100)、その検出信号Sから薬液の濃度Dを算出
する(ステップS110)。次いで、薬液の目標濃度D
targとステップS110で算出された薬液濃度Dと
の偏差△Dを算出する(ステップS120)。なお、目
標濃度Dtargは、制御対象となる薬液の種類(この
実施例においては塩酸)に応じて予め定められたもので
ある。続いて、その偏差△Dに応じてMSF47の開閉
量GMSFを算出する(ステップS130)。この偏差
△Dと開閉量GMSFとの関係は、図6に示すように比
例関係を示し、ステップS130では、この比例関係を
示すマップ(ECU73内部のROMに予め記憶)を検
索することにより、偏差△Dに応じた開閉量GMSFを
求めている。
されると、続いて、その開閉量GMSFに相当する制御
信号をMSF47に出力する(ステップS140)。そ
の後、「リターン」に抜けて、この処理ルーチンを一旦
終了する。
より、薬液濃度センサ71の検出信号Sから求められた
薬液の濃度Dが、予め定められた目標濃度Dtargに
一致するように制御される。なお、上述した薬液濃度制
御処理においては、薬液濃度制御をP制御により行って
いるが、これをPID制御により行うようにしてもよ
い。
について次に説明する。まず、純水供給系7における開
閉バルブ33を開状態とし、循環系5の開閉バルブ19
を閉状態として、純水供給口30からの純水を処理槽1
に供給する。この結果、処理槽1には純水が貯留され
る。その後、処理槽1が一杯になると、開閉バルブ33
を閉状態に、開閉バルブ19を開状態にそれぞれ切り換
える。そうすると、循環系5の管路11が閉じて、ポン
プ13により処理槽1の純水は循環系5内を循環する。
49を開いて、塩化水素ガス供給口40からの塩化水素
ガスを循環系5内の混合ユニット17に供給する。この
結果、その塩化水素ガスは混合ユニット17内で循環系
5を循環している純水と混合し、薬液が合成される。こ
の薬液は、循環系5を循環しながらガス供給系9からの
塩化水素ガスの供給を受けて、次第に濃くなり、前述し
た制御系70の働きにより、目標濃度に保たれる。
槽1に蓄えられた薬液、即ち、塩酸は、貯留される直前
に合成されたものであることから、汚染、劣化の恐れが
極めて少ない。また、塩化水素ガスの状態でフィルタ6
5による微粒子の捕獲を行っていることから、従来の薬
液に対してフィルタをかける構成に比べて、合成後の塩
酸に含まれる微粒子を少なく済ますことができ、その薬
液中の清浄度のレベルを純水供給系7から供給される純
水のレベルまで低減することができる。これらの結果、
処理槽1に貯留された塩酸は極めて清浄度が高いものと
なり、この塩酸を用いて行なわれる基板洗浄を、質の高
いものとすることができる。
ガスを供給し、制御系により薬液濃度を制御するため、
塩酸の濃度を均一なものとすることができる。このた
め、基板に対して均一な洗浄を施すことができ、より一
層質の高い基板洗浄となる。また、循環中の純水の中に
ガスを混合してゆくのであるから、混合熱による急激な
発熱はなく、むしろ一般的に加熱を必要とする処理液の
昇温にその発熱を利用することができて、エネルギの節
約の効果も奏する。
の第2実施例の薬液供給装置を備える基板洗浄装置は、
第1実施例のそれと比較して混合ユニットの構成が相違
し、その他の構成については同一である。図7にこの第
2実施例の混合ユニット200の概略構成を示した。
は、筒状のケーシング201の中に、複数の孔が明けら
れた噴霧ノズル203を備え、噴霧ノズル203から噴
霧された液体をケーシング201の下部で受けて液体流
出口205から排出させる。さらに、ケーシング201
の下方の側面にガス流入口207を、ケーシング201
の上方にガス流出口209をそれぞれ備えている。
ガス流入口207からガス(本実施例では、塩化水素ガ
ス)が流入されると、そのガスは上方に移動してガス流
出口209から逃げるが、その途中で、噴霧ノズル20
3からの液体(本実施例では純水)の噴霧を受ける。こ
うして、ガスは液体と混同し、そのガスが混じった液
体、即ち薬液が合成される。
は、第1実施例と同様に、薬液の清浄度を高めることが
でき、また、その薬液の濃度を均一とすることができ
る。これらの結果、質の高い基板洗浄の処理を提供する
ことができる。
3実施例の薬液供給装置を備える基板洗浄装置は、第1
実施例のそれと比較して薬液濃度センサの構成が相違
し、その他の構成については同一である。第1実施例の
薬液濃度センサ71は、pH測定方式と呼ばれる構成で
あったが、これに対して、この第3実施例の薬液濃度セ
ンサは光吸収方式と呼ばれる構成をもつ。図8にこの第
3実施例の薬液濃度センサ300周辺の概略構成を示し
た。
は、光源301と、光源301からの光を特定の狭い波
長帯域の光(単色光)に分離するモノクロメータ303
とを備えると共に、モノクロメータ303の照射方向に
順に、半透鏡305、石英セル307および第1受光器
309を備えたものである。さらに、半透鏡305の反
射方向に第2受光器311を備えている。なお、石英セ
ル307は管路11(第1実施例と同じ構成の部分に同
一番号を付した)の途中に設けられている。
れば、光源301からの光を、モノクロメータ303に
より単色光に分離し、その単色光の一部を半透鏡305
により反射して第2受光器311に送る。一方、半透鏡
305を透過した単色光の透過分を、石英セル307を
透過させた後、第1受光器309に送る。
311の検出信号はECU73に入力される。ECU7
3は、第2受光器311の検出信号を参照光度として、
第1受光器309の検出信号との比較により、石英セル
307における吸光度を求めている。この吸光度は管路
11を流れる薬液の濃度と相関があることから、ECU
73は循環系5を循環する薬液の濃度を知ることができ
る。こうして構成されたこの第3実施例は、第1実施例
と同様な効果を奏する。
1実施例の薬液供給装置を備える基板洗浄装置では、循
環系5中に処理槽1を設けていたが、これに替えて、第
4実施例では、図9に示すように、循環系5中に補助槽
400を設け、必要に応じてこの補助槽400から処理
槽401に薬液を転送可能とした。即ち、第1実施例で
処理槽1およびオーバフロー槽3が設けられていた配管
位置に補助槽400を設け、さらに、ポンプ13前後に
処理槽401の流入口401a,流出口401bに接続
される分岐管403,405を設け、2対の開閉バルブ
407a,407b,409a,409bを開閉制御す
ることにより、補助槽400に貯留される薬液を処理槽
401に転送する。
浄度の高い薬液を補助槽400を介して処理槽401に
送ることができる。このため、第1実施例と同様に、質
の高い基板洗浄の処理を提供することができる。
10に示す第5実施例においては、図9に示す第4実施
例において、補助槽400と処理槽1とを接続すると共
に、オーバーフロー槽3を図示しないドレイン等に接続
したものである。この実施例においては、ポンプ505
を制御することにより、補助槽400に貯留される薬液
を処理槽1に供給して基板の処理を行ない、また、処理
槽1よりオーバーフロー槽3に溢れ出た薬液は管路50
6より図示しないドレイン等に排出する。
00、循環系5、および図1に示すガス供給系9等を複
数組配設し、各ガス供給系9に異なるガスを供給するこ
とにより各補助槽400に異なる薬液を貯留すると共
に、これらの薬液を順次処理槽1に供給することによ
り、処理槽1内に保持された基板に対し、処理槽1内で
複数の処理を行うようにしてもよい。
述した実施例においては、オーバーフロー型の処理層を
有する基板処理装置にこの発明の薬液供給装置を適用し
たものであるが、第6実施例では、図11に示すよう
に、処理室601内で回転するスピンチャック602に
吸着保持した基板603に対しノズル604より薬液を
供給する枚葉処理型の基板処理装置600にこの発明の
薬液供給装置を適用したものである。この実施例におい
ては、第4実施例と同様の補助槽400と処理室601
とを、ポンプ605を介して管路606により接続し、
基板603の処理時にはポンプ605を制御してノズル
604より基板603表面に薬液を供給する。
てきたが、本発明はこうした実施例に何等限定されるも
のではない。例えば、薬液濃度センサ71とECU73
による薬液濃度制御の処理の実行とを省いて、第1ガス
管路41からのガスの供給量のみで薬液の濃度を決める
構成としてもよく、また、第1ガス管路41から供給す
るガスを塩化水素ガスに替えてアンモニア,フッ化水
素,オゾン等の他のガスとし、アンモニア水,フッ酸,
オゾンの純水溶液等の他の薬液を合成する構成としても
よく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる
態様にて実施し得ることは勿論である。
置では、薬液の清浄度を高めることができ、また、その
薬液の濃度を均一とすることができる。これらの結果、
その薬液を用いて行なわれる基板洗浄、エッチング等の
基板処理の質を高めることができる。
しての基板洗浄装置の概略構成図である。
填物25の斜視図である。
すフローチャートである。
の開閉量GMSFとの関係を示すグラフである。
構成図である。
概略構成図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 基板処理に用いられる薬液を供給する薬
液供給装置であって、 基板の処理槽と、 前記処理槽に設けられる入口と出口とを結んで循環路を
形成する循環用管路と、 前記循環用管路中に純水を供給する純水供給手段と、 前記循環用管路中の液体に対して前記薬液の元となるガ
スを供給するガス供給手段と、 前記循環用管路中を流れる液体の濃度を検出する液体濃
度検出手段と、 前記液体濃度検出手段により検出された液体の濃度に基
づいて前記ガス供給手段による供給量を制御する制御手
段と を備えた薬液供給装置。 - 【請求項2】 基板処理に用いられる薬液を供給する薬
液供給装置であって、 基板の処理部に薬液を転送可能な補助槽と、 前記補助槽に設けられる入口と出口とを結んで循環路を
形成する循環用管路と、 前記循環用管路中に純水を供給する純水供給手段と、 前記循環用管路中の液体に対して前記薬液の元となるガ
スを供給するガス供給手段と、 前記循環用管路中を流れる液体の濃度を検出する液体濃
度検出手段と、 前記液体濃度検出手段により検出された液体の濃度に基
づいて前記ガス供給手段による供給量を制御する制御手
段と を備えた薬液供給装置。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の薬液供給装置
であって、 前記ガス供給手段は、 前記循環用管路に接続されるガス供給用管路を備え、 前記薬液供給装置は、さらに、 前記ガス供給用管路中に不活性ガスを供給する不活性ガ
ス供給手段を備えた薬液供給装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の薬
液供給装置であって、 前記液体濃度検出手段は、 光源と、 該光源からの光を、第1の方向と、前記循環用管路中の
液体を通過する第2の方向とに分配する光分配手段と、 該光分配手段で第1の方向に分配された光の信号を電気
信号に変換する第1光センサと、 前記光分配手段で第2の方向に分配され、前記循環用管
路中の液体を通過した光の信号を電気信号に変換する第
2光センサと、 前記第1光センサと第2光センサから出力された電気信
号に基づき前記循環用管路中を流れる液体の吸光度を算
出し、該算出された吸光度に基づいて前記循環用管路中
を流れる液体の濃度を算出する濃度算出手段とを備える
薬液供給装置。
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