JP3702097B2 - 流体混合装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数種の流体を混合する流体混合装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に例えば半導体デバイスの製造工程において、複数種の薬液を混合する場合や薬液と純水とを混合して処理液を生成する場合がある。例えば製造された半導体デバイスの種々の特性を劣化させる原因となるパーティクルや有機汚染物や金属不純物等のコンタミネーションを、半導体デバイスが形成される基板となる半導体ウエハ(以下「ウエハ」という)の表面から除去してウエハ表面の清浄度を高く維持するため、種々の工程後にウエハに対してウェット洗浄が行われており、その洗浄液は1種または2種以上の薬液を混合したり、薬液と純水とを混合することにより得られる。
【0003】
従来の液体混合器は図6に示すように、例えば溶媒となる薬液(または純水)の流路11の途中に溶質となる薬液の流路12が略T字型の継手13を介して連通接続されてできている。その溶質用の流路12の途中には、継手13の近傍に溶質となる薬液の流通及び停止行うための開閉バルブ14が設けられている。
【0004】
また従来の液体混合器として、シリンジを用いて溶質となる薬液を溶媒に注入するものもある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図6に示す混合器では、バルブ14の開閉に伴う摺動部からの発塵が避けられず、近時のように半導体デバイスのパターンがより微細化し、パーティクルの許容限度が厳しくなっている状況では改善を迫られている。
【0006】
また図6に示す混合器では、継手13が設けられているため開閉バルブ14が溶媒用の流路11から離れてしまい、開閉バルブ14を開状態から閉状態に切り替えた時にバルブ14と溶媒用の流路11との間の短い流路をなす合流部15に溶質となる薬液が滞留してしまう。その状態で再びバルブ14を開いて薬液の混合を行うと、その滞留した薬液が混ざるため、溶質となる薬液と溶媒となる薬液との混合比が所定値から外れてしまう、という問題もある。
【0007】
またシリンジを用いた場合には、針を管に刺し込む時に発塵が起こるという問題がある。
【0008】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、流体を混合するにあたって発塵を防ぎ、正確に所定の混合比でもって流体を混合することができる流体混合装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体混合装置は、溶媒である液体を供給する第1の流体供給源及び溶質である液体を供給する第2の流体供給源と、
これら第1及び第2の流体供給源からの液体を夫々供給するための第1及び第2の流路と、
前記第1及び第2の流路の合流部位に第2の流路を塞ぐように設けられ、加圧すると液体が透過する多孔質膜と、
前記第2の流体供給源の液体を加圧するための加圧手段と、
前記第1及び第2の流路を通ってきた液体を混合する混合手段と、を備えたことを特徴とする。 この発明において、第2の流体供給源及び第2の流路は例えば複数種の液体を供給するために複数設けられている。
【0010】
本発明は、例えば基板に対して処理を行うためのレジスト液、現像液、洗浄液またはエッチング液を生成する場合に用いることができる。この場合第1の流体供給源は溶媒である液体を供給するものであり、第2の流体供給源は溶質である液体を供給するものである。混合手段は、例えば屈曲した流路からなり、この流路を通過する間に液体の混合が行われる。また混合手段としては、マグネティックスタ−ラなどの撹拌手段を備えているものであってもよい。
【0011】
このような発明によれば、加圧及びその停止により半透膜に対する流体の通過及びその阻止を制御しているので、従来のバルブのような機械的な摺動部分がなくなり、この結果パ−ティクルの発生を防止できる。また半透膜を流路の合流部位に設けることができるので、前の処理時に第2の流体供給源から供給された流体が滞留するスペ−スがほとんどないかまたはかなり小さなものになるため、次の混合のときに正確な混合比が得られる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の流体混合装置の一実施の形態である液体混合器を、半導体ウエハ等の基板を洗浄する洗浄処理装置に適用した例について説明する。
【0013】
図1は、洗浄処理装置の一例を示す概略図である。この洗浄処理装置は、例えば枚葉式の洗浄ユニット2、洗浄ユニット2に処理液である洗浄液を供給する供給装置3、及び複数種の液体を混合して洗浄液を生成しそれを供給装置3に補充する液体混合器4を備えている。
【0014】
洗浄ユニット2は、例えばウエハWを被洗浄面が上を向くように水平な状態(ほぼ水平な状態も含む)でウエハWの外周全体を保持するウエハ保持部21と、そのウエハ保持部21がウエハWを挟持可能に取り付けられてなる支持部20と、支持部20を鉛直な軸の回りに回転させるスピンモータ等の回転駆動源22と、ウエハWの被洗浄面上を水平方向に走査されて被洗浄面に洗浄液を吹き付けるノズル23を備えている。
【0015】
また洗浄ユニット2は、ウエハWの受け渡し時に下降しかつ洗浄時に上昇して洗浄中に飛散する液を受ける略筒状の内カップ24と、内カップ24を昇降させる例えばリニアモータやソレノイドからなる内カップ駆動源25と、内カップ24で受けられ下に落ちた水を受けて排水する排水孔27を備えた外カップ26をさらに備えている。
【0016】
供給装置3は、洗浄液を貯留する密閉式の洗浄液タンク31と、そのタンク31内の洗浄液をノズル23へ流す洗浄液供給用流路32と、液体混合器4から補充される洗浄液をタンク31に導く液補充用流路33を備えている。液補充用流路33の途中には補充液の流通及び停止を行うための開閉バルブ34が設けられている。
【0017】
洗浄液タンク31には、タンク31の内圧を高めるために例えば加圧ガス等を供給するガス供給源(図示省略)に連通接続された加圧ガス導入路35が連通接続されている。つまりこの供給装置3は、図示しないガス供給源から加圧ガス導入路35を介してタンク31内に加圧ガスが導入されることによって、タンク31内の圧力が高まり、貯留された洗浄液の液面が押し下げられて、洗浄液供給用流路32内をノズル23へ向かって洗浄液が流れる。
【0018】
また洗浄液タンク31には、タンク31内のガスを逃がしてタンク31の内圧を下げるためのガス抜き用の排気路36が連通接続されている。排気路36の途中には開閉バルブ37が介設されており、タンク31内に洗浄液が補充される時に開閉バルブ37が開状態とされ、それによりタンク31の内圧が下がって液体混合器4から補充液が流入する。液補充時以外は通常開閉バルブ37は閉状態とされる。
【0019】
図2は本発明の流体混合装置の一実施の形態である液体混合器4を示す要部拡大断面図、図3はその要部の断面図である。この液体混合器4は、主となる第1の流路40に少なくとも1つ、特に限定しないが例えば図4では3つの従となる第2の流路41が連通接続されている。そしてその従となる流路41の内の少なくとも1つ、例えば図4では3つの流路41の合流部位42に、加圧すると液体が透過するという特性を具えた膜、すなわち半透膜43が各流路41を塞ぐように設けられている。
【0020】
半透膜43は、例えばポリテトラフルオロエチレン(商品名:テフロン)でできており、例えば膜厚が0.01mm〜数mm程度で、孔径が0.01μm〜数百μm程度の微細な孔が多数開いている多孔質膜である。従って後述の加圧手段により流路41内の液体が加圧されてある閾値を越えると、流路41内の液体は微細な孔を通って主となる流路40内に浸出する。流路41内の圧力がある閾値よりも下がると、流路41内の液体の浸出は停止する。
【0021】
半透膜43は、好ましくは主となる流路40の内周面と略面一となるように設けられているとよい。そうすれば半透膜43と主となる流路40の内周面との間に、従となる流路41から浸出した液体が滞留し得るだけの容積部分が形成されずに済む。すなわち半透膜43を透過した液体は、透過直後に主となる流路40内に直接流れ込む。
【0022】
主となる流路40内には、第1の流体供給源である溶媒供給源40aから溶媒となる薬液または純水が流される。そしてその流通及び停止、並びに流量は、それぞれ流路40の途中に設けられた開閉バルブ44、及びマスフローメータ45により制御される。従となる流路41内には、例えば第2の流体供給源である貯留タンク51から溶質となる薬液または純水が流される。
【0023】
例えばパーティクルの除去を行う場合には主となる流路40に純水を流し、かつ2つの従となる流路41にそれぞれ例えばアンモニア及び過酸化水素水を流す。また金属汚染の洗浄を行う場合には主となる流路40に純水を流し、かつ2つの従となる流路41にそれぞれ例えば塩酸及び過酸化水素水を流す。またレジスト膜の有機物を除去する場合には主となる流路40及び1つの従となる流路41にそれぞれ例えば硫酸と過酸化水素水を流す。
【0024】
前記従流路41の基端側は、溶質となる薬液等を貯留した密閉式の貯留タンク51内に没入されている。この貯留タンク51は、第2の流体供給源をなす薬液供給源をなすものであり、その上面には、加圧ガス導入路53の一端が開口されている。この加圧ガス導入路53の他端は、加圧ガスの供給及び停止を行う開閉バルブ54を介して、タンク51の内圧を高めるための加圧ガスを供給するガス供給源に接続されている。この例では、ガス供給源52及び加圧ガス導入路53によって加圧手段5が構成されている。即ちタンク51内に加圧ガスが導入されることによって、タンク51内の圧力が高まり、薬液供給用流路52内を加圧された薬液等が流れて従となる流路41内に供給されるようになっている。
【0025】
薬液供給用流路52及び従となる流路41はともに、耐圧性を有する管等で構成されている必要がある。薬液供給用流路52と従となる流路41とは同一の管等で構成されていてもよい。なお図2では、便宜上、貯留タンク51及び加圧手段5の組のうちの1つの組のみが詳細に示されており、残りの2つの組は一点鎖線のブロックとして示されているが、何れも同様の構成のものである。
【0026】
ところで少なくとも1つの従となる流路41から供給された少なくとも1種の薬液等と、主となる流路40内を流れる液体は、例えば図4に示すように流路61がスパイラル状に形成されてなる混合手段6に供給され、その螺旋状流路61を流れる間に均一に混合される。そしてその混合液は、螺旋状流路61の出口側に設けられた開閉バルブ62を介して洗浄ユニット2に供給される。
【0027】
上述実施の形態によれば、主となる流路40に合流する従となる流路41の合流部位42に、半透膜43がその流路41を塞ぐように設けられており、加圧手段5により流路41内の液体が加圧されて主流路40内に流れ込むようになっているため、発塵の原因となるバルブ等の摺動部材を設けずに済むので、パーティクル等の発生が防止され、より微細なパターンを有する半導体デバイスの製造工程においてウエハを処理するのに有効である。加えてバルブ等が設けられていないことにより、小型化でき、また安価となる。
【0028】
また上述実施の形態によれば、半透膜43が合流部位42に設けられていることにより、加圧手段5による流路41内の液体の加圧を停止した時に、その停止直前に半透膜43から流出した液体の滞留がないかあったとしても極く少量であるため、正確に所定の比率の混合液が得られる。
【0029】
なお液体混合器は上記実施の形態に限らず、例えば図5に示すように、攪拌槽71の天井部に複数、特に限定しないが例えば3つの流路72,73が連通接続されており、それら流路72,73から供給された各液体を、マグネティックスターラ等の攪拌手段76を用いて槽71内の攪拌子77を回転させることにより槽71内で攪拌・混合して排出路74から排出するようになっていてもよい。この場合には、純水等の溶媒となる液体を供給する流路72の合流部位は半透膜で塞がずに、溶質となる液体を供給する流路73の合流部位を半透膜75で塞ぐ。なお図示省略したが、図5の流路72はマスフローメータ等を介して溶媒供給源に連通接続されており、一方流路73は図2と同様の加圧手段に連通接続されている。
【0030】
以上において本発明は、主となる流路40に純水を流し、一方1つの従となる流路41にフッ酸を流すことによって酸化膜をエッチングしたり、主となる流路40に純水を流し、かつ1つの従となる流路41にリン酸を流すことによって窒化膜をエッチングしたり、主となる流路40及び2つの従となる流路41にそれぞれリン酸と酢酸と硝酸を流しそれらの混合液によりアルミニウム表面の酸化膜をエッチングする場合にも適用できる。また主となる流路40に純水を流し、かつ従となる流路41にCO2 やO3 などのガスを流すようにしてもよい。つまり本発明の液体混合器は、液体に気体を混合する場合にも用いることができる。更にまた本発明は、流路40及び41に気体を流してそれらを混合するようにしてもよく、この場合ガス処理装置に適用することができる。
【0031】
また本発明は、レジスト液の塗布や、現像液により露光後の基板表面を現像処理する場合などにも適用できるし、その他種々の溶液を作るために純水を主要な溶媒としてこれに少量の薬液を添加する場合にも用いることができる。また被処理基板は、液晶基板やプリント基板などであってもよい。
【0032】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、合流する複数の流路のうちの少なくとも1つの流路の合流部位に、加圧することにより液体が透過する膜を、その流路を塞ぐように設けるとともに、それを加圧する手段を設けたことにより、液体の混合に伴う発塵を防ぎ、半導体ウエハ等の基板の処理を行うにあたり、パーティクル汚染を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の流体混合装置の一実施の形態である液体混合器を用いた洗浄処理装置のを示す概略図である。
【図2】その液体混合器の一例を示す要部拡大断面図である。
【図3】その液体混合器の要部の断面図である。
【図4】その液体混合器の下流側に設けられた混合手段を示す概略図である。
【図5】本発明の流体混合装置の他の実施の形態である液体混合器を示す要部断面図である。
【図6】従来の液体混合器を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
W ウエハ
2 洗浄ユニット
20 支持部
21 ウエハ保持部
22 回転駆動源
23 ノズル
24 内カップ
25 内カップ駆動源
26 外カップ
27 排水孔
3 洗浄液供給装置
31 洗浄液タンク
32 洗浄液供給用流路
33 液補充用流路
34 開閉バルブ
35 加圧ガス導入路
36 排気路
37 開閉バルブ
4 液体混合器
40 主となる流路
41 従となる流路
42 合流部位
43 半透膜
44 開閉バルブ
45 マスフローメータ
5 加圧手段
51 貯留タンク
52 ガス供給源
53 加圧ガス導入路
54 開閉バルブ
6 混合手段
61 螺旋状流路
62 開閉バルブ
71 攪拌槽
72,73 流路
74 排出路
75 半透膜
76 攪拌手段
77 攪拌子
Claims (1)
- 溶媒である液体を供給する第1の流体供給源及び溶質である液体を供給する第2の流体供給源と、
これら第1及び第2の流体供給源からの液体を夫々供給するための第1及び第2の流路と、
前記第1及び第2の流路の合流部位に第2の流路を塞ぐように設けられ、加圧すると液体が透過する多孔質膜と、
前記第2の流体供給源の液体を加圧するための加圧手段と、
前記第1及び第2の流路を通ってきた液体を混合する混合手段と、を備えたことを特徴とする流体混合装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16418998A JP3702097B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 流体混合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16418998A JP3702097B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 流体混合装置 |
Publications (2)
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JPH11338549A JPH11338549A (ja) | 1999-12-10 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP16418998A Expired - Fee Related JP3702097B2 (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | 流体混合装置 |
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-
1998
- 1998-05-27 JP JP16418998A patent/JP3702097B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH11338549A (ja) | 1999-12-10 |
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