JP3362302B2 - 薬液の供給装置 - Google Patents

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、例えば半導体製
造工程に使用される薬液の供給装置に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】一般に、半導体製造装置の製造工程にお
いては、半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス等の被処理体
（以下にウエハ等という）を薬液やリンス液（洗浄液）
等の処理液が貯留された処理槽に順次浸漬して洗浄を行
う洗浄処理方法が広く採用されている。また、このよう
な洗浄処理においては、洗浄後のウエハ等の表面に薬液
例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の揮発性を
有する有機溶剤の蒸気からなる乾燥ガスを接触させ、乾
燥ガスの蒸気を凝縮あるいは吸着させて、ウエハ等の水
分の除去及び乾燥を行う乾燥処理が施されている。 【０００３】従来のこの種の乾燥処理装置は、キャリア
ガス例えば窒素（Ｎ2）等の不活性ガスの供給部と、乾
燥ガスの組成物であるＩＰＡを加熱して蒸気を生成する
蒸気発生器と、この蒸気発生器で生成された蒸気すなわ
ち乾燥ガスを乾燥処理室に供給すべく開閉弁を介設する
供給管路とを具備してなる。 【０００４】また、蒸気発生器にＩＰＡを供給する方法
として、例えばキャニスタータンク等に貯留されたＩＰ
Ａの一定量を計量タンクへ取り入れ、これを循環濾過す
ると共に、計量タンク内のＩＰＡの所定量を往復動ポン
プ例えばベローズポンプによって蒸気発生器へ供給する
ように構成された薬液の供給装置が使用されている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところで、乾燥ガスの
生成効率の向上を図る手段として、ノズル式の蒸気発生
器が使用される場合がある。したがって、このノズル式
の蒸気発生器を用いる場合には、ある圧力以上でＩＰＡ
を吐出供給する必要がある。 【０００６】しかしながら、一般にベローズポンプは例
えばテフロン等の合成樹脂製のべローズを用いるため、
吐出圧が大きく取れないという問題があり、所定量のＩ
ＰＡを蒸気発生器に供給することができないばかりか乾
燥ガスの生成効率の低下をきたすという問題があった。 【０００７】また、計量タンクの循環系には、循環ポン
プ及びフィルタが介設されているが、ＩＰＡの循環濾過
の際に、ＩＰＡ中に空気が混入（溶融）する虞れがあ
り、この空気の混入によってＩＰＡの供給量が一定量で
なくなり、乾燥ガスの生成効率が低下するという問題が
あった。また、ＩＰＡ中に空気が混入（溶融）すると、
蒸気発生器において揮発性のＩＰＡを加熱する際に爆発
等の危険性の虞れもある。 【０００８】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、使用する薬液を所定の圧力で一定量供給可能にした
薬液の供給方法及びその装置を提供することを目的とす
るものである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、薬液を貯留するタンクと、このタンク
内の薬液の所定量を処理部へ供給する往復動ポンプとを
具備する薬液の供給装置において、 上記タンクの空気
溜り部に不活性ガス供給手段を配設し、この不活性ガス
供給手段を不活性ガス供給源に接続してなり、上記不活
性ガス供給源は、上記タンクの空気溜り部の容積変化に
追従して容積変化する不活性ガスを収容する可撓性伸縮
容器を具備する、ことを特徴とする。 【００１１】この発明によれば、薬液を貯留するタンク
の空気溜り部の容積変化に追従して不活性ガスをタンク
の空気溜り部へ供給することで、タンクの空気溜り部を
常時不活性ガス雰囲気にすることができるので、薬液中
に含まれる空気（気泡）を除去することができる。した
がって、薬液の供給量を一定にすることができると共
に、安全性の向上を図ることができる。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係る
薬液の供給装置を半導体ウエハの洗浄・乾燥処理システ
ムに適用した場合の構成図である。 【００１３】上記洗浄・乾燥処理システムは、キャリア
ガス例えば窒素（Ｎ2）ガスの供給源１に供給管路２ａ
を介して接続するＮ2ガス加熱器３と、このＮ2加熱器３
に供給管路２ｂを介して接続する一方、乾燥ガス用薬液
例えばＩＰＡの供給源である計量タンク４に供給管路２
ｃを介して接続する蒸気発生器５と、この蒸気発生器５
と乾燥処理室６とを接続する供給管路２ｄに配設される
流量制御手段７とを具備してなる。この場合、Ｎ2ガス
供給源１とＮ2加熱器３とを接続する供給管路２ａには
開閉弁８が介設されている。また、ＩＰＡ供給源４と蒸
気発生器５とを接続する供給管路２ｃには、後述するこ
の発明に係る薬液の供給装置４０が設けられている。ま
た、図１に二点鎖線で示すように、蒸気発生器５には、
必要に応じてＩＰＡのドレン管１１が接続され、このド
レン管１１にドレン弁１２が介設されると共に、チェッ
キ弁１３を介設する分岐路１１ａが接続されている。こ
のようにドレン管１１、ドレン弁１２等を接続すること
により、蒸気発生器５内をクリーニングする際の洗浄液
等の排出に便利となる。 【００１４】この場合、上記蒸気発生器５は、図２に示
すように、キャリアガスの供給管路２ｂに接続する例え
ばステンレス鋼製のパイプ状本体２０にて形成されてお
り、このパイプ状本体２０の内周面にキャリアガスの流
れ方向に沿って漸次狭小となる先細ノズル部２１ａと、
この先細ノズル部２１ａの狭小部２１ｂから流れ方向に
沿って徐々に拡開する末広ノズル部２１ｃとからなるラ
バールノズル２１が形成されている。このラバールノズ
ル２１は、ラバールノズル２１の流入側圧力（一次圧
力）と流出側圧力（二次圧力）との圧力差によって衝撃
波が形成される。例えば、一次圧力（Kgf/cm2G）とＮ2
ガスの通過流量（Nl/min）を適宜選択することによって
衝撃波を形成することができる。この場合、ラバールノ
ズル２１の一次側と二次側を接続する分岐路２２に圧力
調整弁２３を介設して、この圧力調整弁２３の調節によ
って衝撃波の発生条件を適宜設定している。なお、一次
側圧力を高めることが可能であれば、圧力調整弁２３を
用いなくても衝撃波形成が可能となる。 【００１５】このように形成されるラバールノズル２１
の末広ノズル部２１ｃの途中にはＩＰＡ供給口２４が開
設されている。この供給口２４にＩＰＡ供給管すなわち
供給管路２ｃを介して計量タンク４が接続されている。
また、末広ノズル部２１ｃの流出側のパイプ状本体２０
内に内筒ヒータ２５が挿入され、その外側には外筒ヒー
タ２６が配設されて、これら内筒ヒータ２５と外筒ヒー
タ２６とで蒸気発生器５の加熱手段が構成されている。
なおこの場合、ラバールノズル２１及びＩＰＡ供給口２
４付近にヒータを設けてもよい。 【００１６】上記のように構成することにより、ＩＰＡ
供給源４から供給されるＩＰＡをラバールノズル２１の
供給口２４から供給すると、ラバールノズル２１で形成
された衝撃波によってＩＰＡが霧状にされ、その後ヒー
タ２５，２６の加熱によってＩＰＡ蒸気が生成される。 【００１７】なお、上記説明では、供給口２４をラバー
ルノズル２１の二次側すなわち衝撃波発生後側に設けた
場合について説明したが、必ずしもこのような構成とす
る必要はなく、供給口２４をラバールノズル２１の一次
側すなわち衝撃波発生前の位置に設けて、Ｎ2ガスとＩ
ＰＡとを混合した後に衝撃波によって霧状にしてもよ
い。 【００１８】上記流量制御手段７は、図１に示すよう
に、供給管路２ｄに介設される開度調整弁例えばダイヤ
フラム弁３０と、上記処理室６内の圧力を検出する検出
手段である圧力センサ３１からの信号と予め記憶された
情報とを比較演算する図示しない制御手段例えばＣＰＵ
からの信号に基いてダイヤフラム弁３０の作動圧を制御
する制御弁例えばマイクロバルブ３２とを具備してな
り、マイクロバルブ３２によって遅延制御された流体す
なわち空気によってダイヤフラム弁３０を作動して予め
記憶された情報と処理室６内の圧力を比較し、ダイヤフ
ラム弁３０の作動を制御して乾燥ガスを処理室６内に供
給するように構成されている。 【００１９】なお、供給管路２ｄには、ダイヤフラム弁
３０の下流側にフィルタ３３が介設されており、パーテ
ィクルの少ない乾燥ガスを供給できるように構成されて
いる。また、供給管路２ｄの外側には保温ヒータ３４が
配設されて、乾燥ガスの温度を一定に維持し得るように
構成されている。更に、供給管路２ｄの乾燥処理室側に
は乾燥ガスの温度センサ３５が配設されて、供給管路２
ｄ中を流れる乾燥ガスの温度が測定されるようになって
いる。 【００２０】この発明に係る薬液供給装置は、図１及び
図３に示すように、図示しないキャニスタに供給管路２
ｅを介して接続する計量タンク４と、この計量タンク４
に設けられた吐出口に接続する上記供給管路２ｃに介設
される往復動ポンプ例えばダイヤフラム式ポンプ４１
（以下にダイヤフラムポンプという）と、このダイヤフ
ラムポンプ４１の吐出側の供給管路２ｃの途中に介設さ
れる圧力検知手段例えば圧力スイッチ４２と、この圧力
スイッチ４２にて検知された検知信号と予め記憶された
情報とを比較演算処理してその制御信号をダイヤフラム
ポンプ４１の駆動部に伝達する制御手段例えばＣＰＵ４
３（中央演算処理装置）と、計量タンク４の下部と上部
とを接続する循環管路４４に循環ポンプ４５とフィルタ
４６を介設してなる循環濾過部４７とを具備してなる。
なお、供給管路２ｃにおける圧力スイッチ４２の二次側
すなわち圧力スイッチ４２と蒸気発生器５との間には開
閉弁５４とフィルタ５５が介設されている。 【００２１】この場合、上記計量タンク４の一側の外方
には計量タンク４内のＩＰＡの液面を検出するレベルセ
ンサ４８ａ〜４８ｄが配設されている。また、図３に示
すように、計量タンク４の空気溜り部４ａ内に不活性ガ
ス例えばＮ2ガスの供給手段例えばＮ2ガス供給ノズル８
０を配設して、このＮ2ガス供給ノズル８０とＮ2ガス供
給源８１とをＮ2ガス供給管路８２を介して接続する。 【００２２】この場合、上記Ｎ2ガス供給源８１を、計
量タンク４の空気溜り部４ａの容積変化に追従して容積
変化するＮ2ガスを収容するべローズ式の可撓性伸縮容
器８４と、この可撓性伸縮容器８４を囲繞する外装容器
８５とで構成し、図示しない加圧手段から外装容器８５
内に一定の圧力を印加して可撓性伸縮容器８４を計量タ
ンク４内のＩＰＡの容積変化に追従し得るように形成し
てもよい。つまり、計量タンク４内のＩＰＡが減少した
場合は、その減少した容積分のＮ2ガスがＮ2ガス供給源
８１から計量タンク４内に供給され、また計量タンク４
内のＩＰＡが増加した場合は、ＩＰＡが増加した容積分
のＮ2ガスがＮ2ガス供給源８１に復帰する。このように
構成することにより、計量タンク４内のＩＰＡの増加・
減少による容積変化に追従して計量タンク４の空気溜り
部４ａを常時Ｎ 2ガス雰囲気にすることができるので、
計量タンク４内のＩＰＡ中への空気（気泡）の混入を抑
制することができる。したがって、ＩＰＡの供給量を一
定にすることができると共に、蒸気発生器５において加
熱されるＩＰＡの爆発等の危険性を回避することができ
る。 【００２３】また、上記循環濾過部４７におけるフィル
タ４６には空気抜きポート４６ａが設けられており、こ
の空気抜きポート４６ａと計量タンク４の空気溜り部４
ａとが空気抜き管路５２を介して接続されており、この
空気抜き管路５２に介設された開閉弁５３の開閉操作に
よって循環濾過中にフィルタ４６に溜った空気を計量タ
ンク４の空気溜り部４ａに排出し得るように構成されて
いる。このように構成することにより、循環濾過部４７
のフィルタ４６に設けられた空気抜きポート４６ａと計
量タンク４の空気溜り部４ａとを空気抜き管路５２を介
して接続し、開閉弁５３の開閉操作によって循環濾過中
にＩＰＡに含まれる空気（気泡）をＩＰＡから除去して
計量タンク４の空気溜り部４ａに排出することができ
る。したがって、空気（気泡）が含まれていないＩＰＡ
の定量を蒸気発生器５に供給することができる。 【００２４】なお、供給管路２ｅには、開閉弁５６とフ
ィルタ５７が介設されており、フィルタ５７に設けられ
たドレンポートにドレン弁５８ａを介してドレン管５８
ｂが接続され、またフィルタ５７に設けられた空気抜き
ポートには開閉弁５９ａを介設する空気抜き管５９ｂが
接続されている。なおこの場合、図示しないが、開閉弁
５６はレベルセンサ４８ａ〜４８ｄからの検出信号が伝
達されたＣＰＵ４３からの制御信号に基づいて開閉動作
し得るように構成されている。また、供給管路２ｃのダ
イヤフラムポンプ４１の一次側には、ドレン弁６０を介
設するドレン管６１が分岐されている。また、薬液供給
装置４０の下部にはドレンパン６２が配置されており、
このドレンパン６２によって上記計量タンク４や供給管
路２ｃ，２ｅ等から落下する液滴等を受止めて、外部へ
排出し得るように構成されている。 【００２５】一方、上記ダイヤフラムポンプ４１は、図
４に示すように、流入口７１ａと流出口７１ｂとを連通
する連通路７１にダイヤフラム７２を露呈する弁部７３
と、ダイヤフラム７２に連結するロッド７４を移動可能
に収容すると共に連通孔７５ａを介してダイヤフラム７
２の背部に連通する室７５を有する駆動部７６と、駆動
部７６にパルス状加圧気体例えばＮ2ガスを導入してダ
イヤフラム７２を駆動させる例えば２つの接点モードを
有するソレノイド切換弁７７とで主に構成されている。 【００２６】この場合、流入口７１ａと流出口７１ｂに
は、それぞれ逆止弁７８ａ，７８ｂが配設されて、ＩＰ
Ａの逆流が阻止されている。また、室７５内におけるロ
ッド７４には、コイルスプリング７９が係着されてお
り、このコイルスプリング７９の弾発力によって常時ダ
イヤフラム７２が連通路７１から後退する方向に位置す
るように構成されている。このコイルスプリング７９の
弾発力は外部からロッド７４を押圧する調整ねじ７０に
よって調整可能になっている。 【００２７】上記のように構成されるダイヤフラムポン
プ４１において、ソレノイド切換弁７７を、例えば図６
に示すよな操作信号（→→→→…）で駆動する
と、この操作信号に基づいてパルス状加圧用Ｎ2ガスが
駆動部７６の室７５内に導入されてダイヤフラム７２が
往復動し、計量タンク４内に貯留されたＩＰＡの所定量
を蒸気発生器５へ供給する。このときの吐出圧は、圧力
スイッチ４２によって検知され、その検知信号はＣＰＵ
４３に伝達され、ＣＰＵ４３から伝達される信号を受け
るディスプレー４３ＡによってＩＰＡの圧力波形をモニ
タ（監視）することができる（図６参照）。なおこの場
合、ダイヤフラムポンプ４１のダイヤフラム７２のスト
ロークを適宜設定することにより、吐出流量と吐出圧を
変えることができる（図７及び図８参照）。したがっ
て、所定の流量及び圧力のＩＰＡを蒸気発生器５に供給
することができ、万一例えば供給管路２ｃにごみ等が詰
って吐出圧が異常圧になった際には、例えばＣＰＵ４３
から図示しないアラーム手段に信号を伝達して異常事態
を知らせることができる。 【００２８】また、ＣＰＵ４３からの制御信号をダイヤ
フラムポンプ４１の駆動部７６にフィードバックするこ
とにより、ダイヤフラムポンプ４１の吐出量及び吐出圧
を制御することができ、ＩＰＡの供給量及び吐出圧を最
適状態にすることができる。 【００２９】なお、上記実施形態では、圧力検知手段と
して圧力スイッチ４２を用いる場合について説明した
が、圧力スイッチ４２に代えて圧力変換器を用いてもよ
い。 【００３０】なお、上記実施形態では、この発明に係る
薬液の供給装置を半導体ウエハの洗浄・乾燥処理システ
ムに適用した場合について説明したが、洗浄・乾燥処理
以外の処理システムにも適用できることは勿論であり、
また、半導体ウエハ以外のＬＣＤ用ガラス基板等の処理
にも適用できることは勿論である。 【００３１】 【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、薬液を貯留するタンクの空気溜り部の容積変化に追
従して不活性ガスをタンクの空気溜り部へ供給すること
で、タンクの空気溜り部を常時不活性ガス雰囲気にする
ことができるので、薬液中に含まれる空気（気泡）を除
去することができる。したがって、薬液の供給量を一定
にすることができると共に、安全性の向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明に係る薬液の供給装置を適用する洗浄
・乾燥処理システムを示す概略構成図である。 【図２】上記洗浄・乾燥処理システムにおける蒸気発生
器を示す概略断面図である。 【図３】この発明に係る薬液の供給装置を示す概略構成
図である。 【図４】この発明におけるダイヤフラムポンプを示す断
面図である。 【図５】上記ダイヤフラムポンプとソレノイド切換弁と
を示す概略構成図である。 【図６】パルス状加圧気体とポンプ吐出圧との関係を示
すグラフである。 【図７】上記ダイヤフラムポンプの流量特性を示すグラ
フである。 【図８】上記ダイヤフラムポンプの吐出圧力特性を示す
グラフである。 【符号の説明】 ２ｃ 供給管路 ４ 計量タンク（薬液供給源） ４ａ 空気溜り部 ５ 蒸気発生器（処理部） ４１ ダイヤフラムポンプ ４２ 圧力スイッチ（圧力検知手段） ４３ ＣＰＵ（制御手段） ４４ 循環管路 ４５ 循環ポンプ ４６ フィルタ ４６ａ 空気抜きポート ４７ 循環濾過部 ５２ 空気抜き管路 ５３ 開閉弁 ７７ ソレノイド切換弁 ８０ Ｎ2ガス供給ノズル（不活性ガス供給手段） ８１ Ｎ2ガス供給源（不活性ガス供給源） ８４ 可撓性伸縮容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−326565（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−35905（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−354129（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−104989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−73603（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−284979（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−176681（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 9/00 - 15/08 F04B 43/00 - 47/14 F04B 53/00 - 53/22 F17C 1/00 - 13/12 H01L 21/304

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 薬液を貯留するタンクと、このタンク内
   の薬液の所定量を処理部へ供給する往復動ポンプとを具
   備する薬液の供給装置において、 上記タンクの空気溜り部に不活性ガス供給手段を配設
   し、この不活性ガス供給手段を不活性ガス供給源に接続
   してなり、上記不活性ガス供給源は、上記タンクの空気
   溜り部の容積変化に追従して容積変化する不活性ガスを
   収容する可撓性伸縮容器を具備する、ことを特徴とする
   薬液の供給装置。