JP6290762B2 - 流量調整機構、希釈薬液供給機構、液処理装置及びその運用方法 - Google Patents
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Description
本発明は、液体流量を調整する流量調整機構、当該流量調整機構を利用した希釈薬液供給機構、並びに、当該希釈薬液供給機構により供給される希釈薬液を用いて基板を処理する液処理装置及びその運用方法に関する。
半導体装置の製造工程において、レジストをマスクとしたドライエッチングによりビアを形成すると、ビアの内部にレジスト由来のエッチング残渣が残る。エッチング残渣は、有機薬液洗浄により除去され、その後、リンス処理が行われる。リンス処理を行う際、ビア底部に露出する銅配線の腐食を防止するため、アンモニア水に水素ガス（還元性ガス）を溶解させたリンス液が用いられる（例えば特許文献１を参照）。
リンス液中のアンモニアは帯電によるデバイスの損傷を防止するために必要最低限の導電性をリンス液に付与するためのものであり、デバイスに悪影響を与えるような量のアンモニアがリンス液中に含まれていてはならない。このため、アンモニア水の濃度は例えば１ｐｐｍ程度の超低濃度に制御される。引用文献１には超低濃度のアンモニア水を調整する手段については何ら記載されていない。
特許文献２には、超低濃度の薬液（ここでは希フッ酸）を調整する手段を備えた液処理装置が記載されている。特許文献２の装置は、複数の薬液貯留タンク及び薬液混合部を備えており、第１混合部により希釈された比較的高濃度の希釈薬液を第１タンクに貯留し、第１タンクに貯留された希釈薬液を第２混合部により希釈して得た低濃度の希釈薬液を第２タンクに貯留し、第２タンクに貯留された希釈薬液を第２混合部により希釈して得た超低濃度の希釈薬液をノズルから基板に供給している。このように、薬液を多段階に希釈することにより、超低濃度の希釈薬液を精確な濃度で供給することが可能となる。
しかし、このように薬液貯留タンク及び薬液混合部の数が増えると、液処理装置が大型化する。このような多段階希釈を行わずに超低濃度の希釈薬液を精確な濃度で供給するには、微小流量でも精度の良い流量調整を行うことができる流量調整機構が必要である。
本発明は、微小流量であっても流量を精確に制御できる流量調整機構、当該流量調整機構を備えた低濃度の希釈薬液を精確な濃度で調整しうる希釈薬液供給機構、及び当該希釈薬液供給機構を備えた液処理装置を提供するものである。
好適な一実施形態において、本発明は、液体ラインを流れる液体の流量を調整する流量調整機構であって、前記液体ラインに上流側から順に直列に設けられた第１流量調整機器と第２流量調整機器とを備え、前記第１流量調整機器は、前記第２流量調整機器を全開にした場合に、前記液体ラインを流れる液体の流量が、予め設定された流量の所定倍になるような所定開度に調整され、前記第２流量調整機器は、前記第１流量調整機器の開度を前記所定開度に調整した状態で、前記液体ラインを流れる前記液体の流量が、前記予め設定された流量となるような開度に調整される流量調整機構を提供する。
また、他の好適な一実施形態において、本発明は、薬液供給源から供給された薬液が流れる薬液ラインと、希釈液供給源から供給され、前記薬液を希釈するための希釈液が流れる希釈液ラインと、前記薬液ラインから供給された前記薬液と、前記希釈液供給源から供給された前記希釈液とを混合して希釈薬液を生成する混合部と、前記混合部の上流側において前記薬液ラインに介設され、前記薬液ラインを流れる前記薬液の流量を調整する流量調整部と、前記流量調整部は、前記薬液ラインに上流側から順に直列に設けられた第１流量調整機器と第２流量調整機器とを有し、前記第１流量調整機器は、前記第２流量調整機器を全開にした場合に、前記薬液ラインを流れる前記薬液の流量が、予め設定された流量の所定倍になるような所定開度に調整され、前記第２流量調整機器は、前記第１流量調整機器の開度を前記所定開度に調整した状態で、前記薬液ラインを流れる前記薬液の流量が、予め設定された流量となるような開度に調整される希釈薬液供給機構を提供する。
さらに他の好適な一実施形態において、本発明は、上記の希釈薬液供給機構と、前記希釈薬液供給機構で生成された前記希釈薬液を用いて基板に液処理を施す処理部と、を備えた液処理装置を提供する。
さらに、本発明は、上記液処理装置の運用方法を提供する。この運用方法は、 前記第１流量調整機器を、前記第２流量調整機器を全開にした場合に、前記薬液ラインを流れる前記薬液の流量が、目標流量の所定倍になるような所定開度に調整するとともに、前記第２流量調整機器を、前記第１流量調整機器の開度を所定開度に調整した状態で、前記薬液ラインを流れる前記薬液の流量が、目標流量となるような所定開度に調整することと、この状態で前記薬液ライン及び前記希釈液ラインから前記薬液及び前記希釈液を前記混合部に送り希釈薬液を生成することと、前記希釈薬液の濃度を測定することと、前記希釈薬液の濃度が許容範囲内にある場合には当該希釈薬液を用いて前記処理部により基板を処理し、前記希釈薬液の濃度が許容範囲から外れている場合には、前記第２流量調整機器の開度を微調整することにより前記希釈薬液の濃度を前記許容範囲内にすることを含んでいる。
上記の発明の実施形態によれば、液体ラインに第１流量調整機器と第２流量調整機器を直列を設けることにより、当該液体ラインを流れる液体の流量を、微小流量であっても、精度良く制御することができる。また、液体ラインが薬液ラインである場合には、薬液の流量を精度良く制御することができる。このため、精確に濃度が調整された低濃度の希釈薬液を得ることができる。
以下に添付図面を参照して発明の実施形態について説明する。
図１に示すように、液処理装置は、基板に対して液処理を行う複数の処理ユニット（液処理ユニット）１６と、処理ユニット１６に処理液を供給する処理流体供給源７０を有している。
処理流体供給源７０は、処理液を貯留するタンク１０２と、タンク１０２から出てタンク１０２に戻る循環ライン１０４とを有している。循環ライン１０４にはポンプ１０６が設けられている。ポンプ１０６は、タンク１０２から出て循環ライン１０４を通りタンク１０２に戻る循環流を形成する。ポンプ１０６の下流側において循環ライン１０４には、処理液に含まれるパーティクル等の汚染物質を除去するフィルタ１０８が設けられている。必要に応じて、循環ライン１０４に補機類（例えばヒータ等）をさらに設けてもよい。
循環ライン１０４に設定された接続領域１１０に、１つまたは複数の分岐ライン１１２が接続されている。各分岐ライン１１２は、循環ライン１０４を流れる処理液を対応する処理ユニット１６に供給する。各分岐ライン１１２には、必要に応じて、流量制御弁等の流量調整機構、フィルタ等を設けることができる。
液処理装置は、タンク１０２に、処理液または処理液構成成分を補充するタンク液補充部１１６を有している。タンク１０２には、タンク１０２内の処理液を廃棄するためのドレン部１１８が設けられている。
図２に示すように、液処理装置は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、液処理装置において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって液処理装置の動作を制御する。
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
次に、図１に示した液処理装置のタンク１０２付近の構成について、図２を参照してさらに詳細に説明する。図２には示されていないが、循環ライン１０４には図１と同様に接続領域１１０が設定され、そこに１つまたは複数の分岐ライン１１２が接続され、各分岐ライン１１２に液処理ユニット１６が接続されている。
以下においては、処理液が、薬液としての２８〜３０ｗｔ％ＮＨ４ＯＨを希釈液としての純水（ＤＩＷ）で希釈した超低濃度（具体的には１ｐｐｍ〜３０ｐｐｍ程度）のアンモニア水である場合を例にとって説明を行う。
タンク液補充部１１６（希釈薬液供給機構）は、薬液供給源２００から供給された薬液が流れる薬液ライン２０２と、希釈液供給源２２０から薬液を希釈するための希釈液が流れる希釈液ライン２２２とを有する。
薬液ライン２０２には、上流側から順に、流量計２０４、定圧弁２０６、流量調整部（流量調整機構）２０８、開閉弁２１０が介設されている。
定圧弁２０６は、二次側の圧力が所望の一定値となるよう、減圧制御を行うものである。薬液供給源２００から供給される薬液は、通常は圧力変動を有している。このため、流量調整部２０８により精密な流量制御を行うためには、流量調整部２０８の一次側圧力を安定させる必要があり、定圧弁２０６を設けることが望ましい。
流量調整部２０８は、薬液ライン２０２に上流側から順に直列に設けられた第１流量調整機器２０８Ａ及び第２流量調整機器２０８Ｂを有している。第２流量調整機器２０８Ｂは薬液ライン２０２を流れる薬液の流量を精確に調整するために設けられるものであり、一方、第１流量調整機器２０８Ａは第２流量調整機器２０８Ｂにより精確な調整を行うにあたり流量変動の要因を緩和するために設けられるものである。第１及び第２流量調整機器２０８Ａ，２０８Ｂはともに、精密な流量調整が可能なニードルバルブとすることが好適である。第１及び第２流量調整機器２０８Ａ，２０８Ｂは、互いに同一の仕様のものを用いることができる。
希釈液ライン２２２には、上流側から順に、流量計２２４、定圧弁２２６、開閉機能付き流量調整弁２２８が介設されている。開閉機能付き流量調整弁２２８は、別体の開閉弁及び流量調整弁の組に置き換えることができる。なお、希釈液ライン２２２には比較的高流量でＤＩＷを流すので、流量制御に特段の困難性は無い。従って、希釈液ライン２２２に設けられるデバイス（弁等）は、ＤＩＷ流量を所定値に制御できる限りにおいて任意である。
薬液ライン２０２と希釈液ライン２２２とは合流点２３０で合流する。好ましくは、希釈液ライン２２２の延長が希釈薬液ライン２３２となる。合流点２３０付近には、混合部２３４が設けられている。混合部２３４では、薬液ライン２０２から供給された薬液と希釈液ライン２２２から供給された希釈液が混合される。
図示した実施形態において、混合部２３４は、薬液ライン２０２をなす配管と希釈液ライン２２２をなす配管の合流点２３０における管継手構造（図示せず）と、合流点２３０よりもやや下流側に設けられたインラインミキサ２３６から構成されている。インラインミキサは管路内での攪拌を促進するデバイスである。希釈薬液中における薬液の濃度むらは極力避けることが望ましいので、インラインミキサの使用は好ましい。
しかしながら、薬液と希釈液との混合が十分に行われるならば、混合部２３４の構成は図示したものに限定されるものではない。
循環ライン１０４から測定用ライン２４０が分岐している。測定用ライン２４０は、循環ライン１０４を流れる希釈薬液の一部を取り込み、タンク１０２に向けて流す。測定用ライン２４０には、導電率計２４２が設けられている。従って、導電率計２４２は、循環ライン１０４を流れる希釈薬液の導電率（抵抗率）を測定することができる。超低濃度の希釈薬液の濃度は、測定された導電率に基づき計算することにより、精確に求めることができる。導電率計２４２を設ける位置は図２に示した位置に限定されるものではなく、タンク１０２及び循環ライン１０４を含む循環系並びにこれに接続された任意の流路に設けることができる。
次に、液処理装置の運用方法について説明する。
まず、タンク液補充部１１６から、所定の濃度の希釈薬液がタンク１０２内に供給される。ここで所望の濃度は例えば１ｐｐｍとする。薬液が２９％アンモニア水であると仮定すると、濃度を１ｐｐｍにするには、アンモニア水：ＤＩＷの混合比を約１：２６１０００にすればよい。
希釈液ライン２２２に３０リットル／毎分（Ｌ／ｍｉｎ）でＤＩＷを流すものとすると、薬液ライン２０２に流すべき２９％アンモニア水の流量は約０．１１５ミリリットル／毎分（ｍｌ／ｍｉｎ）である。
ある目標流量を達成するための第１及び第２流量調整機器２０８Ａ，２０８Ｂ（以下、それぞれを、第１ニードルバルブ２０８Ａ，第２ニードルバルブ２０８Ｂとも呼ぶ。）の開度は、実験（予備運転）により予め求めておき、実際運転（製品基板を処理するための運転）時には第１及び第２ニードルバルブ２０８Ａ，２０８Ｂの開度を予め求めておいた開度にセットする。
ニードルバルブ２０８Ａ，２０８Ｂの開度調整は、通常は、調整つまみを回転させて（自動でも手動でもよい）、調整つまみに接続されたねじ機構によりニードルを上下させることにより行われる。調整つまみの回転量（角度位置）を、予備運転時に決定された調整つまみの回転量に合わせれば、再現性良く、目標流量を達成することができる。
薬液ライン２０２及び希釈液ライン２２２から上記の流量で薬液及び希釈液が供給され、これらは混合部２３６にて混合され、タンク１０２内に供給される。タンク１０２内に所定量の希釈薬液が供給されたなら、ポンプ１０６を稼働して、タンク１０２及び循環ライン１０４を含む循環系（測定用ライン２４０も含む）内に希釈薬液を循環させることにより、循環系内を共洗いする。その後、ドレン部１１８の開閉弁１１８ａ（図２を参照）を開き、循環系内の希釈薬液を排出する。
その後、開閉弁１１８ａを閉じて、再びタンク液補充部１１６からタンク１０２内に希釈薬液を供給するとともに、ポンプ１０６を稼働して、タンク１０２及び循環ライン１０４を含む循環系内に希釈薬液を循環させる。そして、測定用ライン２４０に設けた導電率計２４２により、循環系内にある希釈薬液の濃度が許容範囲内にあることを確認する。
希釈薬液の濃度が許容範囲内にあることが確認されたならば、希釈薬液供給ラインとしての循環ライン１０４及び分岐ライン１１２を介して処理ユニット１６に処理液を送る。各処理ユニット１６には、分岐ライン１１２の末端に接続された図示しないノズルが設けられており、このノズルから所定のタイミングで基板に希釈薬液が供給され、この希釈薬液を用いて基板に所定の液処理（例えばリンス処理）が施される。
上記の図示しないノズルは、特許文献１に記載されているような、超低濃度のアンモニア水に水素ガスを混合して二流体として噴射する二流体ノズルであってもよい。
なお、もし仮に、希釈薬液の濃度が許容範囲を外れていたら、ドレン部１１８の開閉弁１１８ａ（図２を参照）を開き、タンク１０２及び循環ライン１０４を含む循環系（測定用ライン２４０も含む）内にある希釈薬液を全て排出する。その後、前に行った希釈薬液の濃度の確認結果に基づいて、第２ニードルバルブ２０８Ｂの開度の微調整を行う。そして、再び、上述した希釈薬液の生成、希釈薬液のタンクへの供給、希釈薬液の循環、並びに希釈薬液の濃度確認を実行する。希釈薬液の濃度が許容範囲内にあることが確認されたならば、上述したように基板の処理を開始すればよい。
本実施形態によれば、薬液ライン２０２に第１ニードルバルブ２０８Ａ及び第２ニードルバルブ２０８Ｂを直列に設けたので、薬液ライン２０２から合流点２３０に供給される薬液の流量を、小流量であっても精密に制御することができる。
発明者が行った実験によると、第１ニードルバルブ２０８Ａだけでも概ね目標流量（微小流量）付近の流量を実現することができたが、流量制御精度が十分に満足できるものではなかった。これに対して、第１ニードルバルブ２０８Ａ及び第２ニードルバルブ２０８Ｂを直列に設けた場合には、満足のゆく流量制御精度が得られた。
発明者が行った実験により、以下の手順に従い第１及び第２ニードルバルブ２０８Ａ，２０８Ｂの開度を定めることにより、薬液ライン２０２を流れる薬液の流量を非常に精度良く調整できることが分かった。
（１）まず、第２ニードルバルブ２０８Ｂを全開にして、第１ニードルバルブ２０８Ａの開度調整を行い、薬液ライン２０２を流れる薬液の実際流量を目標流量の所定倍（例えば１０倍）にする。例えば目標流量が０．１ｍｌ／ｍｉｎなら１ｍｌ／ｍｉｎ、目標流量が０．３ｍｌ／ｍｉｎなら３ｍｌ／ｍｉｎとする。
（２）その後、第１ニードルバルブ２０８Ａの開度を維持したまま、第２ニードルバルブ２０８Ｂの開度調整を行い、薬液ライン２０２を流れる薬液の実際流量を目標流量にする。
（１）まず、第２ニードルバルブ２０８Ｂを全開にして、第１ニードルバルブ２０８Ａの開度調整を行い、薬液ライン２０２を流れる薬液の実際流量を目標流量の所定倍（例えば１０倍）にする。例えば目標流量が０．１ｍｌ／ｍｉｎなら１ｍｌ／ｍｉｎ、目標流量が０．３ｍｌ／ｍｉｎなら３ｍｌ／ｍｉｎとする。
（２）その後、第１ニードルバルブ２０８Ａの開度を維持したまま、第２ニードルバルブ２０８Ｂの開度調整を行い、薬液ライン２０２を流れる薬液の実際流量を目標流量にする。
上述したように、目標流量に応じて、第１ニードルバルブ２０８Ａ及び第２ニードルバルブ２０８Ｂの開度の両方を変更することにより、薬液ライン２０２を流れる薬液の流量を非常に精度良く調整できることがわかった。様々な目標流量と各目標流量を達成するのに最適な第１ニードルバルブ２０８Ａ及び第２ニードルバルブ２０８Ｂの開度との関係を予め実験により求めておき、実際運転時にはこの関係に基づいて第１及び第２ニードルバルブ２０８Ａ，２０８Ｂの開度を調整することにより、様々な目標流量を精度良く実現することができることがわかった。
第１及び第２ニードルバルブ２０８Ａ，２０８Ｂを直列に設けることの利点は、以下の理由により生じるものと考えられる。ある１つのニードルバルブにおいて比較的精度良く流量調整をできる範囲があったとしても、ある特定の流量を精確に実現する上で許容できる一次側圧力の変動の範囲は比較的狭いものと考えられる。上流側のニードルバルブの開度調整により下流側のニードルバルブの一次側圧力を好適な範囲に調整できれば、下流側のニードルバルブを通過する液体流量をより精確に調整できるので、第１及び第２ニードルバルブ２０８Ａ，２０８Ｂを直列に設けることにより、１つのニードルバルブでは不可能であった微小流量の制御が可能となった。
上記実施形態においては、第１及び第２流量調整機器２０８Ａ，２０８Ｂをいずれもニードルバルブとしたが、これには限定されず、他形式の流量調整機器、例えばダイヤフラムバルブを用いてもよい。
上記実施形態においては、薬液ライン２０２を流れる薬液の流量は０．１ｍｌ／ｍｉｎからその数倍程度と非常に微小であり、上記実施形態は、このような微小流量での精確な流量制御を行う上で非常に有利である。しかしながら、第１及び第２流量調整機器２０８Ａ，２０８Ｂを薬液ラインに直列に設けて両流量調整機器を関連付けて制御することは、このような流量範囲に限らず個々の流量調整機器の制御精度を上回る制御精度を実現する上で有利なものと考えられる。
上記実施形態においては、希釈薬液はアルカリ性の超低濃度のアンモニア水であったが、これに限定されるものではなく、希釈薬液は、酸性、例えば超低濃度の希フッ酸（ＤＨＦ）、クエン酸であってもよい。
上記実施形態においては、流量調整部２０８（流量調整機構）が、薬液ライン２０２（液体ライン）に直列に設けられた２つの流量調整機器であるニードルバルブ２０８Ａ，２０８Ｂにより構成されていたが、これには限定されず、薬液ライン２０２に直列に設けられた２つより多い数例えば３つの流量調整機器により構成されていてもよい。
上記実施形態においては、第１及び第２流量調整機器２０８Ａ，２０８Ｂの両方が調整可能（開度調整可能）であったが、これには限定されない。例えば流量調整部２０８により制御すべき流量の変動幅が非常に小さい場合には、第１流量調整機器２０８Ａを固定オリフィスとすることもできる。
上記実施形態においては、流量調整部２０８が制御する流量は薬液の流量であったが、これには限定されず、流量調整部２０８を任意の液体の流量制御に用いることができる。
上記実施形態においては、流量調整部２０８により流量が調整された液（薬液）が希釈液に混合された後に供給目的場所に供給されていたが、これには限定されず、流量調整部２０８により流量が調整された液がそのまま供給目的場所に供給されてもよい。
上記実施形態においては、薬液ライン２０２、希釈液ライン２２２、混合部２３４、流量調整部２０８を備えた希釈薬液供給機構が、タンク１０２に希釈薬液を供給するタンク液補充部１１６をなしていたが、これには限定されない。このような希釈薬液供給機構は、タンク１０２を介さずに、液処理ユニット１６に直接的に処理液を供給するようなものであってもよい。
この場合、液処理装置は、図３に示す構成を有する。図３において、図１及び図２に示した部材と同一の部材には同一符号が付けられている。図３に示す実施形態では、希釈薬液ライン２３２が液処理ユニット１６に直接的に接続される。導電率計２４２は希釈薬液ライン２３２上に設けられる。コントローラ２５０が、導電率計２４２の検出値から把握される希釈薬液の濃度の実際値と、希釈薬液の濃度の目標値（例えば制御装置４から与えられる）との偏差がゼロとなるよう、ニードルバルブ２０８Ｂの開度をフィードバック制御する（制御例１）か、あるいは定圧弁２０６の二次側圧力の設定値をフィードバック制御する（制御例２）。制御例１を採用する場合には、ニードルバルブ２０８Ｂは、その開度が自動調整できるように構成される。制御例２を採用する場合には、定圧弁２０６は、例えば、パイロットポートに導入される加圧空気の圧力（パイロット圧）を変化させることにより二次側圧力の設定値を変化させることができる形式のものが用いられ、パイロット圧の調節は例えば電空レギュレータにより行うことができる。
次に、図４〜図７を参照して、液処理装置のタンク液補充部１１６のさらに別の実施形態について説明する。図４は、液処理装置のうちの図２と同様の部分を示す配管図である。図４において、図２と同一の部材については、同一符号を付して重複説明は省略する。
図４に示すように、流量調整部２０８の上流側の分岐点２０２ａにおいて薬液ライン２０２から分岐し、流量調整部２０８の下流側の合流点２０２ｂにおいて薬液ライン２０２に合流するバイパスライン２６０が設けられている。バイパスライン２６０には開閉弁２６２が設けられている。バイパスライン２６０は、開閉弁２６２を開いたときにバイパスライン２６０を流れる薬液の流量が、分岐点２０２ａから合流点２０２ｂに至る薬液ライン２０２の部分を流れる薬液の流量よりも大きく、好ましくは十分に大きくなるような流路径を有している。
開閉弁２１０と合流点２３０との間の分岐点２０２ｃにおいて、薬液ライン２０２から気泡抜き用の第２ドレンライン２７０が分岐している。第２ドレンライン２７０には、オリフィス２７２及び開閉弁２７４が上流側からこの順に設けられている。
分岐点２０２ｃの近傍の構造を図５に概略的に示す。分岐点２０２ｃのところにＴ字管２７６が設けられている。分岐点２０２ｃの上流側の薬液ライン２０２を構成する配管は分岐点２０２ｃに向けて水平に延び、Ｔ字管２７６の水平方向を向いた連結部に連結されている。分岐点２０２ｃの下流側の薬液ライン２０２を構成する配管は分岐点２０２ｃに向けて鉛直方向上向きに延び、Ｔ字管２７６の下向きの連結部に連結されている。第２ドレンライン２７０を構成する配管は分岐点２０２ｃに向けて鉛直方向下向きに延び、Ｔ字管２７６の上向きの連結部に連結されている。このように設置されたＴ字管２７６は、気泡分離器として機能する。
混合部２３４の下流側の分岐点２３２ａにおいて、希釈薬液ライン２３２から予備捨て用の第１ドレンライン２８０が分岐している。第１ドレンライン２８０には開閉弁２８２が設けられている。分岐点２３２ａの下流側において、希釈薬液ライン２３２に開閉弁２８４が設けられている。開閉弁２８２，２８４を適宜切り替えることにより、希釈薬液ライン２３２から希釈薬液がタンク１０２に供給される状態と、希釈薬液がタンク１０２に供給されずに第１ドレンライン２８０から捨てられる状態とを切り替えることができる。上記二つの状態を切り替える切替機構として、開閉弁２８２，２８４の代わりに、例えば分岐点２３２ａに三方弁を設けてもよい。
図４に示すタンク液補充部１１６の動作について、図６のタイムチャートも参照して説明する。図６のタイムチャートにおいて、横軸は時間を示し、Ｖ２２８は開閉弁（開閉機能付き流量調整弁）２２８、Ｖ２１０は開閉弁２１０、Ｖ２６２は開閉弁２６２、Ｖ２７４は開閉弁２７４、Ｖ２８２は開閉弁２８２、Ｖ２８４は開閉弁２８４を意味し、また、「０」は各弁の閉状態、「１」は各弁の開状態を示している。
時点ｔ１以前は、タンク液補充部１１６は待機状態にある。時点ｔ１になると、開閉弁２２８，２１０，２６２，２７４，２８２が開状態となり、開閉弁２８４が閉状態となる。従って、希釈液ライン２２２を希釈液（ここではＤＩＷ）が流れ始め、薬液ライン２０２を薬液（ここではアンモニア水）が流れ始める。希釈液と薬液は混合部２３４で混合されて希釈薬液となる。この希釈薬液は、時点ｔ１から時点ｔ３までの期間においては、タンク１０２には供給されず、第１ドレンライン２８０から排出される。この操作を行う理由は以下の通りである。
薬液ライン２０２と希釈液ライン２２２の合流点２３０の構造が図７に概略的に示されている。タンク液補充部１１６が希釈薬液の供給を終えて待機状態に移行した後、希釈液ライン２２２の合流点２３０付近の領域は、希釈液または希釈薬液で満たされている。この状態のまま放置すると、希釈液ライン２２２内の希釈液または希釈薬液と薬液ライン２０２内の薬液との間で相互に拡散が生じ、薬液ライン２０２内にある薬液の濃度が低くなる。また、待機状態から薬液ライン２０２の開閉弁２１０を開いた瞬間に、開閉弁２１０内の弁の動きによって薬液ライン２０２内の圧力が低下し、薬液ライン２０２内に希釈液または希釈薬液が引き込まれる（図７の矢印を参照）。このため、開閉弁２１０を開いた時点からしばらくの間は、薬液ライン２０２から合流点２３０に流入する薬液の濃度が低くなる。
また、上記の開閉弁２１０内の弁の動きにより楽液ライン２０２内の処理液にかかる圧力が低下することによって、液体に溶け込んでいた溶存ガスが気泡となって現れる。この現象は、程度の差こそあれ、溶存ガスを含むあらゆる液体において生じる。特に本実施形態で薬液として用いているアンモニア水は、水への溶解度が高くかつ常温の蒸気圧が高いアンモニアガスを水に溶け込ませたものである。アンモニア水の圧力低下が生じると、アンモニア水中には多くのアンモニアガスの気泡が現れる。アンモニア水中に気泡が存在するとアンモニア水の流量制御精度が低下するので、迅速に気泡を含むアンモニア水を薬液ライン２０２から除去することが望ましい。
さらに、薬液及び希釈液を流し始めてからこれらの制御流量が安定するまでには、ある程度の時間がかかる。
上記の理由により、時点ｔ１の直後から精確な濃度の希釈薬液を生成することは困難である。このため、混合部２３４で生成される希釈薬液の濃度が安定するまでの間（本例では時点ｔ３までの間）、生成した希釈薬液を第１ドレンライン２８０から捨てる予備捨て操作を行っている。
また、予備捨て操作が行われている時点ｔ１から時点ｔ３までの期間の前半、すなわち時点ｔ１から時点ｔ２までの期間に、バイパスライン２６０に比較的大流量でアンモニア水が流される。また、第２ドレンライン２７０から薬液ライン２０２を流れる薬液の一部が排出される。
これにより、気泡を含む薬液を薬液ライン２０２から迅速に追い出すことができる。もしバイパスライン２６０が無ければ、前述したように薬液ライン２０２を流れる薬液の流量は流量調整部２０８により非常に微小な値に制限されているので、薬液ライン２０２に存在する気泡入りの薬液を追い出すのに長い時間が必要となってしまう。
また、図５の配置から明らかなように、分岐点２０２ｃに設けたＴ字管２７６に流入した薬液は上下に分流し、気泡及び薬液の一部は上側に、すなわち第１ドレンライン２７０に流入し、気泡を全く若しくは殆ど含まない薬液の残余の部分は下側に、すなわち分岐点２０２ｃより下流側の薬液ライン２０２に流れる。すなわち、Ｔ字管２７６は気泡分離器として機能する。オリフィス２７２は、泡抜きに必要な量以上の薬液が第２ドレンライン２７０に流入することを制限する。
気泡を含む薬液を薬液ライン２０２から除去できたら、開閉弁２６２及び開閉弁２７４が閉じられる（時点ｔ２）。時点ｔ１から時点ｔ２までの時間は、装置の試験運転あるいは実験により予め求めておくことができ、例えば１０秒以内である。時点ｔ２の後は、気泡を全く若しくは殆ど含まない薬液が薬液ライン２０２から混合部２３４に流入することになるが、流量制御が安定するまでの間（すなわち時点ｔ３まで）前述した予備捨て操作が行われる。
時点ｔ３となったら、開閉弁２８２を閉状態とするとともに開閉弁２８４を開状態として、予備捨て操作をやめて、タンク１０２への希釈薬液の供給を開始する。時点ｔ１から時点ｔ３までの時間も、装置の試験運転あるいは実験により予め求めておくことができ、例えば６０秒以内である。
タンク１０２に所望の量の希釈薬液が供給されたら（図６の時点ｔ４）、開閉弁２２８、２１０、２８４が閉状態にされるとともに、開閉弁２８２が開かれ、タンク１０２への希釈薬液の供給が停止され、タンク液補充部１１６は再び待機状態となる。
図４の実施形態によれば、上述した予備捨て機能により、より精確な濃度の希釈薬液を供給することが可能となる。また、上述した泡抜き機能により、さらに精確な濃度の希釈薬液を供給することが可能となる。
図４〜図７に示した予備捨て機能及び泡抜き機能を実現するための構成は、図３に示すような処理ユニット１６に直接的に（タンク１０２及び循環ライン１０４を介さずに）希釈薬液を供給する形式の液処理装置にも適用することができる。
上記の実施形態において、混合部２３４に設けられるインラインミキサ２３６を、（通常の）スタティックミキサと、時間差式ミキサとの組み合わせとすることができる。好ましくはスタティックミキサが上流側に設けられ、時間分割式ミキサは下流側に設けられる。ここで「時間差式ミキサ」という用語は、ミキサ内に流入してきた流体を流路長の異なる複数の流路に分岐させて流してその後再び合流させる形式のものを意味する。「（通常の）スタティックミキサ」という用語は、上記の「時間差式ミキサ」の構成を有していないもので、ミキサ内に流入してきた流体を分割、転換、反転させる形式のものを意味する。スタティックミキサは管断面方向の濃度均一性に優れた混合を実現しやすい傾向にあり、時間分割式ミキサは管軸線方向の濃度均一性に優れた混合を実現しやすい傾向にある。このような長所を有するミキサを組み合わせることにより、管断面方向及び管軸線方向の濃度均一性の高い希釈薬液を生成することができる。
上記の実施形態において、処理ユニット１６で処理される基板は、半導体ウエハ、ＬＣＤ用のガラス基板、セラミック基板等、半導体装置製造の技術分野で用いられる任意の基板とすることができる。
１６ 処理部
１０２ 貯留タンク
１０４，１１２ 希釈薬液供給ライン
２００ 薬液供給源
２０２ 薬液ライン、液体ライン
２０６ 定圧弁
２０８ 流量調整部（流量調整機構）
２０８Ａ 第１流量調整機器（ニードルバルブ）
２０８Ｂ 第２流量調整機器（ニードルバルブ）
２１０ 開閉弁
２２０ 希釈液供給源
２２２ 希釈液ライン
２３４ 混合部
２３６ インラインミキサ
２６０ バイパスライン
２６２ 第２切替機構（開閉弁）
２８０ 第１ドレンライン
２８２，２８４ 第１切替機構（開閉弁）
２７０ 第２ドレンライン
２７６ 気泡分離器（Ｔ字管）
１０２ 貯留タンク
１０４，１１２ 希釈薬液供給ライン
２００ 薬液供給源
２０２ 薬液ライン、液体ライン
２０６ 定圧弁
２０８ 流量調整部（流量調整機構）
２０８Ａ 第１流量調整機器（ニードルバルブ）
２０８Ｂ 第２流量調整機器（ニードルバルブ）
２１０ 開閉弁
２２０ 希釈液供給源
２２２ 希釈液ライン
２３４ 混合部
２３６ インラインミキサ
２６０ バイパスライン
２６２ 第２切替機構（開閉弁）
２８０ 第１ドレンライン
２８２，２８４ 第１切替機構（開閉弁）
２７０ 第２ドレンライン
２７６ 気泡分離器（Ｔ字管）
Claims (16)
- 希釈薬液供給機構であって、
薬液供給源から供給された薬液が流れる薬液ラインと、
希釈液供給源から供給され、前記薬液を希釈するための希釈液が流れる希釈液ラインと、
前記薬液ラインから供給された前記薬液と、前記希釈液供給源から供給された前記希釈液とを混合して希釈薬液を生成する混合部と、
前記混合部の上流側において前記薬液ラインに介設され、前記薬液ラインを流れる前記薬液の流量を調整する流量調整部と、を備え、
前記流量調整部は、前記薬液ラインに上流側から順に直列に設けられた第１流量調整機器と第２流量調整機器とを有し、
前記第１流量調整機器は、前記第２流量調整機器を全開にした場合に、前記薬液ラインを流れる前記薬液の流量が、予め設定された流量の所定倍になるような所定開度に調整され、前記第２流量調整機器は、前記第１流量調整機器の開度を前記所定開度に調整した状態で、前記薬液ラインを流れる前記薬液の流量が、予め設定された流量となるような開度に調整され、
前記希釈薬液供給機構はさらに、
前記混合部により生成された希釈薬液が流れる希釈薬液ラインと、
前記希釈薬液ラインから分岐し、前記希釈薬液ラインを流れる希釈薬液を排出する第１ドレンラインと、
前記希釈薬液ラインを流れる希釈薬液が、前記第１ドレンラインに流れる状態と、前記第１ドレンラインに流れず前記希釈薬液ラインをそのまま流れる状態とを切り替えることができる第１切替機構と、
前記流量調整部の上流側にある分岐点から前記薬液ラインから分岐するとともに前記流量調整部の下流側にある合流点で前記薬液ラインに合流するバイパスラインと、
前記バイパスラインに薬液が流れる状態と流れない状態とを切り替えることができる第２切替機構と、
前記バイパスラインの合流点より下流側であってかつ前記混合部の上流側において前記薬液ラインに設けられた開閉弁と、
をさらに備えている、希釈薬液供給機構。 - 前記希釈薬液の濃度を測定する濃度測定部をさらに備え、前記濃度測定部により測定された濃度に基づいて前記第２流量調整機器の開度を微調整可能である、請求項１記載の希釈薬液供給機構。
- 前記第１流量調整機器及び前記第２流量調整機器は、いずれもニードルバルブである、請求項１または２記載の希釈薬液供給機構。
- 前記開閉弁より下流側であってかつ前記混合部の上流側において前記薬液ラインに設けられ、前記薬液ラインを流れる薬液から気泡を含む薬液を分離する気泡分離器と、
前記気泡分離器により分離された気泡を含む薬液を排出する第２ドレンラインと、
をさらに備えた、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の希釈薬液供給機構。 - 前記混合部は、上流側にあるスタティックミキサと、下流側にある時間差式ミキサとを含む、請求項１から４のうちいずれか一項に記載の希釈薬液供給機構。
- 前記流量調整部の上流側において前記薬液ラインに設けられた定圧弁をさらに備えた、請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の希釈薬液供給機構。
- 前記混合部で生成された前記希釈薬液を貯留する貯留タンクをさらに備えた、請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の希釈薬液供給機構。
- 液処理装置であって、
薬液供給源から供給された薬液が流れる薬液ラインと、
希釈液供給源から供給され、前記薬液を希釈するための希釈液が流れる希釈液ラインと、
前記薬液ラインから供給された前記薬液と、前記希釈液供給源から供給された前記希釈液とを混合して希釈薬液を生成する混合部と、
前記混合部の上流側において前記薬液ラインに介設され、前記薬液ラインを流れる前記薬液の流量を調整する流量調整部と、
前記混合部で生成された前記希釈薬液を用いて基板に液処理を施す処理部と、
を備え、
前記流量調整部は、前記薬液ラインに上流側から順に直列に設けられた第１流量調整機器と第２流量調整機器とを有し、
前記第１流量調整機器は、前記第２流量調整機器を全開にした場合に、前記薬液ラインを流れる前記薬液の流量が、予め設定された流量の所定倍になるような所定開度に調整され、前記第２流量調整機器は、前記第１流量調整機器の開度を前記所定開度に調整した状態で、前記薬液ラインを流れる前記薬液の流量が、予め設定された流量となるような開度に調整され、
前記液処理装置はさらに、
前記混合部により生成された希釈薬液が流れる希釈薬液ラインと、
前記希釈薬液ラインから分岐し、前記希釈薬液ラインを流れる希釈薬液を排出する第１ドレンラインと、
前記希釈薬液ラインを流れる希釈薬液が、前記第１ドレンラインに流れる状態と、前記第１ドレンラインに流れず前記希釈薬液ラインをそのまま流れる状態とを切り替えることができる第１切替機構と、
前記流量調整部の上流側にある分岐点から前記薬液ラインから分岐するとともに前記流量調整部の下流側にある合流点で前記薬液ラインに合流するバイパスラインと、
前記バイパスラインに薬液が流れる状態と流れない状態とを切り替えることができる第２切替機構と、
前記バイパスラインの合流点より下流側であってかつ前記混合部の上流側において前記薬液ラインに設けられた開閉弁と、
をさらに備えている、液処理装置。 - 前記希釈薬液の濃度を測定する濃度測定部をさらに備え、前記濃度測定部により測定された濃度に基づいて前記第２流量調整機器の開度を微調整可能である、請求項８記載の液処理装置。
- 前記第１流量調整機器及び前記第２流量調整機器は、いずれもニードルバルブである、請求項８または９記載の液処理装置。
- 前記開閉弁より下流側であってかつ前記混合部の上流側において前記薬液ラインに設けられ、前記薬液ラインを流れる薬液から気泡を含む薬液を分離する気泡分離器と、
前記気泡分離器により分離された気泡を含む薬液を排出する第２ドレンラインと、
をさらに備えた、請求項８から１０のうちのいずれか一項に記載の液処理装置。 - 前記混合部は、上流側にあるスタティックミキサと、下流側にある時間差式ミキサとを含む、請求項８から１１のうちいずれか一項に記載の液処理装置。
- 前記流量調整部の上流側において前記薬液ラインに設けられた定圧弁をさらに備えた、請求項８から１２のうちのいずれか一項に記載の液処理装置。
- 前記混合部で生成された前記希釈薬液を貯留する貯留タンクと、
前記貯留タンク内の前記希釈薬液を循環させる循環ラインと、
前記循環ラインに接続され、前記循環ライン内を流れる前記希釈薬液を前記処理部に供給する分岐ラインと、
をさらに備えた、請求項８から１３のうちのいずれか一項に記載の液処理装置。 - 薬液供給源から供給された薬液が流れる薬液ラインと、希釈液供給源から供給され、前記薬液を希釈するための希釈液が流れる希釈液ラインと、前記薬液ラインから供給された前記薬液と、前記希釈液供給源から供給された前記希釈液とを混合して希釈薬液を生成する混合部と、前記混合部の上流側において前記薬液ラインに介設され、前記薬液ラインを流れる前記薬液の流量を調整する流量調整部と、前記混合部で生成された前記希釈薬液を貯留する貯留タンクと、前記混合部で生成された前記希釈薬液を前記貯留タンクに送る希釈薬液ラインと、前記希釈薬液を用いて基板に液処理を施す処理部と、前記貯留タンクから前記処理部に前記希釈薬液を供給する供給ラインと、を備え、前記流量調整部は、前記薬液ラインに上流側から順に直列に設けられた第１流量調整機器と第２流量調整機器とを有している、液処理装置の運用方法において、
前記第１流量調整機器を、前記第２流量調整機器を全開にした場合に、前記薬液ラインを流れる前記薬液の流量が、予め設定された流量の所定倍になるような所定開度に調整するとともに、前記第２流量調整機器を、前記第１流量調整機器の開度を前記所定開度に調整した状態で、前記薬液ラインを流れる前記薬液の流量が、予め設定された流量となるような開度に調整し、
この状態で前記薬液ライン及び前記希釈液ラインから前記薬液及び前記希釈液を前記混合部に送り希釈薬液を生成し、
前記希釈薬液の濃度を測定し、
前記希釈薬液の濃度が許容範囲内にある場合には当該希釈薬液を用いて前記処理部により基板を処理し、前記希釈薬液の濃度が許容範囲から外れている場合には、前記第２流量調整機器の開度を微調整することにより前記希釈薬液の濃度を前記許容範囲内し、
前記液処理装置は、前記希釈薬液ラインから分岐し、前記希釈薬液ラインを流れる前記希釈薬液を排出する第１ドレンラインと、前記流量調整部の上流側にある分岐点で前記薬液ラインから分岐するとともに前記流量調整部の下流側にある合流点で前記薬液ラインに合流するバイパスラインと、前記バイパスラインの合流点より下流側であってかつ前記混合部の上流側において前記薬液ラインに設けられた開閉弁と、をさらに備えており、
前記薬液ラインの前記開閉弁が開かれて前記希釈薬液の生成が開始されてからある時間が経過するまでの間、前記混合部で生成された前記希釈薬液を前記貯留タンクに供給せずに前記第１ドレンラインを介して前記希釈薬液ラインから排出し、かつ、前記バイパスラインを開いて、前記流量調整部を通過する前記薬液の流量よりも大きな流量で前記薬液を前記バイパスラインに流す、液処理装置の運用方法。 - 前記液処理装置は、前記開閉弁より下流側であってかつ前記混合部の上流側において前記薬液ラインに設けられ、前記薬液ラインを流れる薬液から気泡を含む薬液を分離する気泡分離器と、前記気泡分離器により分離された気泡を含む薬液を排出する第２ドレンラインと、をさらに備えており、
前記ある時間が経過するまでの少なくとも一部の期間に、前記薬液ラインを流れる気泡を含む薬液を前記気泡分離器を介して前記第２ドレンラインに排出する、請求項１５記載の液処理装置の運用方法。
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