JP3947703B2

JP3947703B2 - 液体秤量装置

Info

Publication number: JP3947703B2
Application number: JP2002323128A
Authority: JP
Inventors: 寛樹辻
Original assignee: SPC Electronics Corp
Current assignee: SPC Electronics Corp
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: JP2004158654A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体秤量装置に係り、より詳細には、例えば、半導体ウェハや液晶ガラス基板等の基板を浸漬させてエッチングなどの処理を行う処理槽において薬液及び純水による処理液を所定の比率（濃度）に調合するべく秤量して供給する液体秤量装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平１１−２８１４６１号公報
【０００３】
従来、液体秤量装置は、例えば、半導体ウェハや液晶ガラス基板等の基板を浸漬させてエッチングなどの処理を行う処理装置に用いられており、薬液及び純水を所定の比率に調合するべく秤量（例えば、特許文献１参照）して処理槽に供給することで、処理槽内で安定した処理（例えば、エッチング処理）を行えるように形成していた。図４は、このように薬液を秤量する従来の液体秤量装置を示す構成図である。
【０００４】
図４に示すように、従来の液体秤量装置は、純水を供給する供給源４ａと、この供給源４ａから処理槽４０に純水を送る供給路４と、この供給路４に接続されて複数の薬液槽５０から選択的に所定の薬液を供給して純水に混合させる混合部５と、薬液槽５０から混合部５に至る経路で分岐して加圧または減圧する圧力手段６０とを備えている。ここで、薬液槽５０は、混合部５から延在する配管に弁（電磁バルブ）６ａ、６ｆを設けて開閉することで薬液の供給を制御している。また、圧力手段６０は、前述した弁６ａ及び弁６ｆの間で分岐し、弁６ｂを開閉してポンプ６２ａにより吸引する減圧部６２と、弁６ｃを開閉して窒素（Ｎ_２）加圧する加圧部６４とを各々備えている。この圧力手段６０は、薬液槽５０に至る経路の途中に液面センサである検出手段６６を備えている。また、供給路４は、混合部５を接続した両側に弁６ｄ、６ｅを各々装着して処理槽４０に連結している。この処理槽４０は、供給源４ａから純水を供給して槽上部から汚染物質を排出するオーバーフロ槽に形成している。
【０００５】
このような構成からなる従来の液体秤量装置は、先ず、全ての弁６を閉じた状態から、弁６ｄ、６ｅを開いて供給路４を介して供給源４ａから純水（ＤＩＷ）を供給し、処理槽４０内を満たして上部からオーバーフロさせることで汚染物質を槽外に排出する。次に、薬液を秤量するため、弁６ａ、６ｂを開いて薬液槽５０からポンプ６２ａにより薬液を圧力手段６０側に吸引する。この際、薬液が検出手段６６の位置まで達すると、この検出手段６６がオフからオン状態になり、弁６ａ、６ｂを閉じてポンプ６２ａを停止することで経路内に所定量の薬液を秤量する。その後、薬液は、弁６ｃ、６ｆを開いて加圧部６４により窒素加圧されて混合部５に注入され、純水に混合して処理槽４０に圧送される。これと同時に、処理槽４０に半導体ウェハなどの基板を投入して一定時間薬液による処理（例えば、フッ酸の場合エッチング処理）を行い、且つ、薬液が全てオーバーフロすることで自動的に水洗処理に移行する。
【０００６】
このように、従来の液体秤量装置は、薬液をポンプ６２ａで吸引して検出手段６６により所定量を秤量するとともに混合部５で純水に混合して処理槽４０に圧送することにより、一定濃度の薬液を処理槽４０内に供給でき基板を良好に処理（例えば、エッチング処理）していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように従来の液体秤量装置では、図４に示したように、ポンプ６２ａにより処理槽４０から薬液を吸引して秤量する構造のため、このポンプ６２ａが高価であり、特に、処理槽４０を複数設けることでポンプ６２ａも複数必要になり装置全体の製造コストが高くなるという不具合があった。
また、従来の液体秤量装置では、薬液槽５０から薬液を正確に秤量しても処理槽４０がオーバーフロ槽のため、処理槽４０内に供給した薬液が安定せず上部から流れてしまい、一定した薬液による処理(例えば、エッチング処理）が困難であるという不具合があった。
さらに、従来の液体秤量装置では、前述したように処理槽４０がオーバーフロ槽であるため、薬液処理から純水による水洗処理に移行する際、純水を常に供給して薬液を全て処理槽４０からオーバーフロさせる必要があり、純水の使用量が多くなるという不具合があった。
本発明はこのような課題を解決し、処理槽内に正確に秤量した薬液と純水とを供給でき安定した処理を実現し、純水の使用量を低減して低コストの液体秤量装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、薬液と純水とを調合した処理液を処理槽に供給する液体秤量装置であって、純水を供給する供給源と、この供給源から処理槽に純水を送る供給路と、この供給路に接続されて少なくとも１つ以上の薬液槽から所定の薬液を供給して純水に混合させる混合部と、供給源から混合部に至る供給路に接続して加圧または圧抜する圧力手段とを備え、この圧力手段と混合部との間の供給路に薬液を貯留して秤量するとともに純水の供給により処理槽に圧送するように設ける。
【０００９】
ここで、圧力手段は、供給路から分岐して圧抜により薬液の供給を容易にするとともに、供給路を満たして分岐側に流入した薬液を検出することで供給を停止して所定量に秤量する検出手段を備えることが好ましい。また、処理槽は、純水を供給して上端から汚染物質とともに排出するオーバーフロ槽に形成し、供給路から供給する純水及び薬液の貯留量を検出する検出部を設け、この供給路に少なくとも１つ以上のドレインを備えることが好ましい。また、処理槽は、供給路で薬液を秤量して純水により圧送して検出部の検出位置まで貯留することでエッチング処理を行うとともに、この処理後の液と供給路に残留する液とをドレインによって排出して新たに純水を供給してオーバーフロさせることで水洗処理を行うことが好ましい。また、供給路は、薬液を秤量して純水により処理槽に圧送するとともに、この秤量及び圧送を複数回繰り返す場合にドレインにより残留液を全て排出して行うことが好ましい。また、検出手段及び検出部は、圧力手段及び処理槽に複数設けることで薬液の検出位置を変えて秤量と貯留量とを自由に調節可能に設けることが好ましい。また、供給路には、供給源の近傍に流量計を更に設けることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明による液体秤量装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明による液体秤量装置の実施形態を示す構成図である。また、図２は、図１に示した混合部２２の他の実施例を示す図である。また、図３は、図１に示した液体秤量装置の具体的な実施例を示す図である。
【００１１】
図１に示すように、本発明による液体秤量装置の実施形態は、図４に示した従来技術のようにエッチングなどの処理を行う処理装置に採用しており、純水を供給する供給源１ａと、この供給源１ａから処理槽１０に純水を送る供給路１と、この供給路１に接続されて複数の薬液槽２０から弁２ａを介して選択的に所定の薬液を供給させて純水に混合させる混合部２２と、供給路１を加圧または圧抜する圧力手段３０とを備えている。ここで、圧力手段３０は、図４に示した従来技術とは異なり、薬液槽２０から混合部２２に至る経路に設けるのではなく、供給源１ａから混合部２２に至る供給路１に分岐させて設けている。この圧力手段３０は、配管の一端側に弁２ｂを設けて圧抜する圧抜部３２と、弁２ｃを開閉して窒素（Ｎ_２）加圧する加圧部３４とを各々備えている。従って、本実施の形態では、圧力手段３０にポンプを設ける必要がなく、且つ、複数の薬液槽２０に対応して各々設ける必要もないため、装置全体の製造コストを低減できる。
【００１２】
また、供給路１は、圧力手段３０と混合部２２とを接続した両側に弁２ｄ、２ｅを各々装着することで、この間に薬液を貯留させて秤量し、純水の供給により処理槽１０に圧送する構造に形成している。ここで、圧力手段３０は、供給路１から分岐して圧抜部３２の圧抜により薬液の供給を容易にするとともに、この供給路１を満たして分岐側に流入した薬液の水面を検出することで供給を停止して所定量に秤量する検出手段３６を備えている。従って、本実施の形態では、薬液を弁２ｄ、２ｅ間の供給路１に貯留し、この弁２ｄ、２ｅ間の配管容積によって一定の薬液量を秤量する構造を備えている。この際、圧力手段３０には、検出手段３６の検出誤差を防止するため、検出手段３６の近傍に弁２ｆを更に設けることで、この弁２ｆと弁２ｄ、２ｅとの３箇所を閉めることで正確に薬液を秤量できるように形成している。
【００１３】
一方、供給路１には、供給源１ａの純水供給を制御する弁２ｇと、処理槽１０に貯留した液の逆流を防止する弁２ｈとを備えている。また、供給路１には、少なくとも１つ以上のドレイン（図１では３箇所）を備えており、処理槽１０の下部に弁２ｉを介して設けたドレイン３ａと、薬液を秤量する片側の弁２ｅを三方弁にして設けたドレイン３ｂと、供給源１ａの近傍に弁２ｊを介して設けたドレイン３ｃとを各々備えている。また、処理槽１０は、供給源１ａから供給した純水を上部から汚染物質とともに排出するオーバーフロ槽に形成しており、その全体は耐侵食性に優れた材料から構成されている。また、処理槽１０は、従来技術とは異なり、供給路１から供給する純水及び薬液の貯留量を検出する検出部１２を備えている。
【００１４】
このように形成された本発明による液体秤量装置の実施形態は、先ず、全ての弁２を閉じた状態から、弁２ｇを開いて供給源１ａから弁２ｄの位置まで純水（ＤＩＷ）を供給するとともに、弁２ａを開いて弁２ｄと弁２ｅとの間に薬液を供給する。ここで、薬液は、例えば、アンモニア、硫酸などの有機溶媒を用いている。この薬液は、弁２ｄ、２ｅ間の供給路１に貯留して満たされ、分岐した圧力手段３０側に流出する。そして、薬液は、検出手段３６の位置まで水面が達したところで検出手段３６がオフからオン状態に切り替わり弁２ａ、２ｂを閉じて供給を停止するため、弁２ｄ、２ｅ間の供給路１に所定量を正確に秤量できる。尚、薬液は、検出手段３６により弁２ａを閉じる秤量動作に誤差が生じた場合、弁２ｆを閉じることで、この弁２ｆと弁２ｄ、２ｅとの３箇所内で正確に秤量することができる。ところで、本実施の形態では、全ての弁２を図示されていない制御手段によって制御しており、検出手段３６、検出部１２からの検出情報に基づいて開閉するように制御している。
【００１５】
その後、秤量した薬液は、弁２ｄ、２ｅを開いて更に弁２ｈを開くことにより、供給源１ａから供給する純水に圧送されて処理槽１０内に供給される。この際、処理槽１０では、薬液及び純水による処理液が貯留して検出部１２の位置まで水面が達した時、検出部１２がオフからオン状態に切り替わり弁２ｇ、２ｈを閉じて供給を停止するため、薬液と純水とを一定の比率で調合（混合）することができる。尚、検出手段３６及び検出部１２は、圧力手段３０及び処理槽１０に複数設けることで、検出位置を変えて秤量と貯留量とを自由に調節し、薬液と純水との混合比率を変えることも可能である。そして、処理槽１０には、半導体ウェハや液晶ガラス基板等の基板を浸漬させてエッチングなどの処理を実行する。
【００１６】
また、エッチングなどの処理が終了すると、弁２ｈ、２ｉを開いてドレイン３ａから処理槽１０内の処理液を排出するとともに、三方弁である弁２ｅのドレイン（ＯＵＴ）３ｂ側を開くとともに弁２ｊも同時に開くことで、供給路１に残留している液を全てドレイン３ｂ、３ｃから排出する。この際、圧力手段３０では、弁２ｃ及び弁２ｆを開いて加圧部３４により窒素（Ｎ_２）加圧することで、供給路１に残留している液の排出を容易にする。その後、三方弁の弁２ｅをドレイン３ｂ側から処理槽１０側の供給（ＩＮ）に切り替えて弁２ｊ、２ｉを閉じることで、再び、供給源１ａから純水を処理槽１０に供給してオバーフロさせて水洗処理を行う。従って、本実施の形態では、従来技術のように処理槽１０内の薬液をオバーフロにより排出するのではなく、ドレイン３ａ、３ｂ、３ｃから排出して新たに純水を供給するため、薬液の使用量を低減することができる。そして、水洗処理が終了すると、基板を取り出して次工程に搬送するとともに、ドレイン３ａ、３ｂ、３ｃから純水を排出して全ての弁２を閉じることで、再び、前述した工程を繰り返し行って複数の基板を処理する。
【００１７】
ここで、供給路１に混合部２２を介して複数の薬液槽２０を接続した実施例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、供給路に１つの処理槽のみを接続する混合部を形成することも可能である。この混合部の他の実施例は、図２に示すように、複数の処理槽を接続するのではなく、三方弁からなる混合部２３を用いることで１つの処理槽２０を供給路１に接続している。このような混合部２３は、基板の処理に１種類の薬液のみ使用する場合、図１に示した混合部と同様の効果を得ることができるとともに、構成部品の点数を減らして装置全体のコストを低減することができる。
【００１８】
また、薬液を供給路１で１回だけ秤量して処理槽１０に供給する実施例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、薬液を供給路で複数回に分けて秤量して処理槽に段階的に供給することも可能である。このような薬液を複数回に分けて秤量して段階的に処理槽に供給する具体的な実施例を、図３を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図３に示すように、前述した薬液を複数回秤量する具体的な実施例として、アンモニア水（ＮＨ_４ＯＨ）と過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）とを混合してなるアンモニア・過酸化水素混合液（以下、ＡＰＭと称す）を用いた液体秤量装置の一実施例を示している。ここで、供給路１は、混合部２２を介してアンモニア水用の薬液槽２０ａと、過酸化水素用の薬液槽２０ｂとを各々接続し、供給路１に薬液を個々に供給できるように形成している。また、ＡＰＭは、アンモニア水、過酸化水素水、純水（ＤＩＷ）を各々１：４：２０の比率で混合して基板を処理することが好ましい。従って、このＡＰＭは、例えば、処理槽１０に４０Ｌ（４０リットル）を貯留させる場合、ＮＨ_４ＯＨ＝１．６Ｌ、Ｈ_２Ｏ_２＝６．４Ｌ、ＤＩＷ＝３２Ｌとなる。この際、供給路１では、最小供給量であるアンモニア水の１．６Ｌを秤量できるように、図３に示した弁２ｄ、２ｅ間の秤量部Ａが１．６Ｌの容量になるよう設定している。この秤量部Ａで秤量した薬液（１．６Ｌ）は、同量（１．６Ｌ）の純水とともに圧送されて処理槽１０内にＡＰＭとして３．２Ｌ貯留される。この際、処理槽１０には、図示されていないが、検出部１２が３．２Ｌずつ増える水位毎の位置に複数設けられており４０Ｌの水位まで配置している。即ち、処理槽１０には、秤量部Ａで薬液を秤量（１．６Ｌ）して純水により圧送し、検出部１２の位置（３．２Ｌ）に水位が達すると純水の供給を停止するため、各々１．６Ｌの薬液及び純水を貯留することができる。
【００２０】
従って、本実施例では、先ず、秤量部Ａでアンモニア水を１．６Ｌ秤量して処理槽１０に供給した後に供給路１内の液を排出し、その後、この秤量、供給、排出の動作を４回繰り返して過酸化水素水を６．４Ｌ供給し、且つ、同量の純水８Ｌ（１．６Ｌ＋６．４Ｌ）とともに合計１６Ｌを処理槽１０に貯留する。ここで、処理槽１０には、ＡＰＭの４０Ｌに対して純水が２４Ｌ不足しており、この純水２４Ｌを一気に供給することも可能であるが、例えば、薬液（アンモニア水及び過酸化水素水）の供給前と後とに分けて１２Ｌずつ供給することもできる。これにより処理槽１０内では、予め純水を１２Ｌ供給した後に薬液を供給するため、空の槽内で急激な化学反応により発熱が起きることを防止できる。
【００２１】
このように、本発明による液体秤量装置の実施形態によると、図１に示したように、供給路１に処理槽２０とは別に圧力手段３０を独立させて接続することで、処理槽２０毎に複数設ける必要がなくポンプも不要になるため、装置全体の製造コストを大幅に低減することが可能になる。
また、本発明による液体秤量装置の実施形態によると、処理槽１０に秤量した薬液及び純水をオーバーフロすることなく貯留し、基板を直接沈積させることで処理(例えば、エッチング処理）するため、薬液が安定して終始一定した処理を行うことができる。
さらに、本発明による液体秤量装置の実施形態によると、水洗処理時に純水を供給して薬液をオーバーフロさせて排出するのではなく、図１に示したように、供給路１に複数のドレイン３ａ、３ｂ、３ｃを設けて直接排出して新たに純水を供給するため、純水の使用量を大きく削減できる。
【００２２】
以上、本発明による液体秤量装置の実施の形態を詳細に説明したが、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、処理槽に検出部を設けて貯留量を検出する実施例を説明したが、これに限定されるものではなく、供給路の供給源近傍に流量計を設けて貯留量を検出しても良い。
【００２３】
【発明の効果】
このように本発明による液体秤量装置によれば、処理槽内に正確に秤量した薬液と純水とを供給でき安定した処理を実現し、純水の使用量を低減して低コストの液体秤量装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液体秤量装置の実施形態を示す構成図。
【図２】図１に示した混合部の他の実施例を示す図。
【図３】図１に示した液体秤量装置の具体的な実施例を示す図。
【図４】従来の液体秤量装置を示す構成図。
【符号の説明】
１供給路
１ａ供給源
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈ、２ｉ、２ｊ弁
３ａ、３ｂ、３ｃドレイン
１０処理槽
１２検出部
２０薬液槽
２２混合部
３０圧力手段
３２圧抜部
３４加圧部
３６検出手段

Claims

薬液と純水とを調合した処理液を処理槽に供給する液体秤量装置において、
前記純水を供給する供給源と、
前記供給源から前記処理槽に前記純水を送る供給路と、
前記供給路に接続されて少なくとも１つ以上の薬液槽から所定の薬液を供給して前記純水に混合させる混合部と、
前記供給源から前記混合部に至る前記供給路に接続して加圧または圧抜する圧力手段とを備え、
前記圧力手段と混合部との間の前記供給路に前記薬液を貯留して秤量するとともに、前記純水の供給により前記処理槽に圧送するように設けたことを特徴とする液体秤量装置。
請求項１に記載の液体秤量装置において、
前記圧力手段は、前記供給路から分岐して前記圧抜により前記薬液の供給を容易にするとともに、前記供給路を満たして前記分岐側に流入した前記薬液を検出することで供給を停止して所定量に秤量する検出手段を備えたことを特徴とする液体秤量装置。
請求項１または２に記載の液体秤量装置において、
前記処理槽は、前記純水を供給して上端から汚染物質とともに排出するオーバーフロ槽に形成し、前記供給路から供給する前記純水及び薬液の貯留量を検出する検出部を設け、この供給路に少なくとも１つ以上のドレインを備えることを特徴とする液体秤量装置。
請求項３に記載の液体秤量装置において、
前記処理槽は、前記供給路で前記薬液を秤量して前記純水により圧送して前記検出部の検出位置まで貯留することでエッチング処理を行うとともに、この処理後の液と前記供給路に残留する液とを前記ドレインによって排出して新たに前記純水を供給してオーバーフロさせることで水洗処理を行うことを特徴とする液体秤量装置。
請求項３または４に記載の液体秤量装置において、
前記供給路は、前記薬液を秤量して前記純水により前記処理槽に圧送するとともに、この秤量及び圧送を複数回繰り返す場合に前記ドレインにより残留液を全て排出して行うことを特徴とする液体秤量装置。
請求項１乃至５のいずれかに記載の液体秤量装置において、
前記検出手段及び検出部は、前記圧力手段及び処理槽に複数設けることで前記薬液の検出位置を変えて秤量と貯留量とを自由に調節可能に設けたことを特徴とする液体秤量装置。
請求項１乃至６のいずれかに記載の液体秤量装置において、
前記供給路には、前記供給源の近傍に流量計を更に設けたことを特徴とする液体秤量装置。