JPH06201065A - 温度調整回路付き薬液弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薬液弁のボディに耐腐食性樹脂を使用した場
合でも、内部を流れる薬液の温度変化を小さくすること
が可能な薬液弁を供給することを目的とする。 【構成】 温度調整回路付き薬液弁１１は、薬液Ｆが流
入される入力ポート１８と、薬液Ｆが流出する出力ポー
ト１９と流体通路２９とを形成するボディ４１が樹脂で
成形されると共に、ボディ４１が流体通路の近傍に温度
調整用の流体が流れる温度調整回路１７を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置等に使
用される薬液等の流れを制御するための薬液弁に関し、
さらに詳細には、薬液を一定温度に保って供給可能な温
度調整回路付き薬液弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体の製造工程等におい
て、腐食性の薬液等を搬送を制御するために薬液弁が使
用されている。この場合、薬液による腐食を防止するた
め、薬液が接触する薬液弁のボディをＳＵＳで製作して
いる。ここで、薬液は、半導体製造工程のリソグラフィ
工程等で使用され、ウエハ上の物質と化学反応さるた
め、温度を一定に保つ必要があった。近年、半導体の高
集積化に伴い、薬液の温度調整も従来より高い精度、例
えば、３０度の設定温度に対してプラスマイナス０．１
度が要求されるようになっている。

【０００３】そして、薬液は、薬液弁の前後の薬液管部
において温度調整が行われていたが、薬液弁部で停止さ
れていた薬液の温度低下を防止するため、薬液弁におけ
る薬液の保温が問題となった。

【０００４】このため、図５に示すように薬液弁のボデ
ィ１の周囲に中空状の金属製ブロック３を密着して取り
付け、ブロックの中空部６に温水管４により温調水Ｗを
流すことで、薬液弁のボディ全体を温め、薬液Ｆの温度
を一定に保つことが行われている。ここで、薬液Ｆは、
薬液流入管５により薬液弁のボディ１に形成された入力
ポートに流入され、薬液出力管７により薬液弁のボディ
１に形成された出力ポートから流出される。

【０００５】ブロック３を構成する鉄および薬液弁のボ
ディ１を構成するＳＵＳの熱伝導率は高いので、中空部
６の温調水Ｗの熱が迅速にボディ１を温め、薬液Ｆを一
定の温度に保温することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
腐食性薬液の種類が多様化したこと、および半導体の高
集積化に伴うリソグラフィ工程等の高精度化の要求のた
め、薬液弁のボディにＳＵＳを使用した場合に発生す
る、ボディ切削加工時に付着するダストやパーティクル
による薬液の汚染が問題となった。このため、耐腐食性
樹脂、例えば、ＰＦＡにより一体成形されたボディが使
用されるようになっている。

【０００７】薬液弁のボディ１に樹脂を使用する場合で
も、従来と同様にボディ１の外側にブロック３を密着さ
せて、中空部６に流す温調水Ｗにより薬液Ｆを温めるこ
とが行われていた。しかし、ＳＵＳと比べて樹脂の熱伝
導率はきわめて低いため、薬液をプラスマイナス０．１
度の精度で温度制御することが難しかった。特に、薬液
弁が薬液の流れを長時間遮断した直後においては、薬液
の温度の低下が大きく、半導体製造工程に悪影響を与
え、半導体製品の歩留まりを悪くしていた。

【０００８】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、薬液弁のボディに耐腐食性樹脂
を使用した場合でも、内部を流れる薬液の温度変化を小
さくすることが可能な薬液弁を供給することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の温度調整回路付き薬液弁は、流体が流入さ
れる入力ポートと、流体が流出する出力ポートと、入力
ポートから出力ポートとを連通させる流体通路と、流体
通路上にあって作動気体の圧力で駆動されるダイヤフラ
ムにより開閉されて、入力ポートと出力ポートの連通を
切り換える弁体とを有する薬液弁であって、入力ポート
と出力ポートと流体通路とを形成するボディが樹脂で成
形されると共に、ボディが流体通路の近傍に温度調整用
の流体が流れる温度調整回路を有している。

【００１０】

【作用】上記の構成よりなる本発明の温度調整回路付き
薬液弁のボディに形成される入力ポートから流入された
薬液等の流体は、流体通路を経て出力ポートから流出さ
れる。また、入力ポートから出力ポートとを連通させる
流体通路と、流体通路上にあって作動気体の圧力で駆動
されるダイヤフラムにより開閉される弁体は、入力ポー
トと出力ポートの連通を切り換える。入力ポートと出力
ポートと流体通路とが樹脂で一体成形されてなるボディ
の温度調整回路には、温調水が流れ入力ポート、流体通
路、および出力ポートを流れる流体を一定の温度に保温
している。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例である温
度調整回路付き薬液弁について図面を参照しながら説明
する。図１に本発明の一実施例である温度調整回路付き
薬液弁１１の形状的構成を断面図で示す。

【００１２】薬液弁１１は、上半分の弁体駆動部４０と
下半分のボディである弁本体４１とより構成されてい
る。弁体駆動部４０の中心には、弁体２０を固定して保
持するピストンロッド３２が上下に摺動可能に付設され
ている。ピストンロッド３２の上面には、復帰バネ２６
がピストンロッド３２を下向きに付勢するように取り付
けられている。復帰バネ２６が取り付けられている空間
は密閉されシリンダ上室３６を形成している。シリンダ
上室３６には、圧縮空気用の上ポート２５が付設されて
いる。

【００１３】シリンダの下側にシリンダ下室３５が形成
されている。シリンダ下室３５には、圧縮空気用の下ポ
ート３４が付設されている。弁体２０の周囲には、ダイ
ヤフラム２１が取り付けられており、薬液Ｆが漏れるの
を防止している。弁体２０は、ピストンロッド３２が下
側にあるとき、弁座２２に当接している。

【００１４】次に、温度調整回路付き薬液弁１１の右側
に付設されている液垂れ防止弁１２について説明する。
液垂れ防止弁１２は、薬液Ｆの流れを薬液弁１１が遮断
したときに、半導体製造工程でウエハ上に薬液が垂れる
のを防止するため、薬液を少し吸引し薬液Ｆが供給ノズ
ル先端から少し後退される機能を果たす弁である。液垂
れ防止弁１２のボディは薬液弁１１のボディと一体とな
り、弁本体４１を形成している。

【００１５】液垂れ防止弁１２には、弁体２３を固定し
て保持するピストンロッド３７が上下に摺動可能に付設
されている。ピストンロッド３７の下面には、復帰バネ
２８がピストンロッド３７を上向きに付勢するように取
り付けられている。復帰バネ２８が取り付けられている
空間は密閉されシリンダ下室３９を形成している。シリ
ンダ下室３９には、圧縮空気用の下ポート３８が付設さ
れている。

【００１６】シリンダの上側にシリンダ上室３３が形成
されている。シリンダ上室３３には、圧縮空気用の上ポ
ート３０が付設されている。弁体２３の周囲には、ダイ
ヤフラム２４が取り付けられており、薬液Ｆが漏れるの
を防止している。

【００１７】次に、薬液弁１１のボディである弁本体４
１について説明する。本実施例では、薬液弁１１のボデ
ィである弁本体４１が液垂れ防止弁１２のボディと一体
的に形成されている。弁本体４１には、入力ポート１
８、流体通路２９および出力ポート１９が成形され、ま
た両ポートを連通させる弁座２２が設けられている。

【００１８】次に、弁本体４１内を流れる薬液Ｆの温度
を一定に保つための温度調整回路１７について説明す
る。弁本体４１の下部には、温度調整回路１７を形成す
るための温調ブロック１３，１４が付設されている。弁
本体４１は、樹脂の一体成形で製作されており、薬液が
流れる入力ポート１８、流体通路２９および出力ポート
１９の近傍には、温調水Ｗが流れる温度調整回路１７
ａ，１７ｂ，１７ｃが形成されている。また、図２のＡ
Ａ断面図および図３のＢＢ断面図に示すように、弁座２
２の近傍にも、温度調整回路１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ，
１７ｇが形成されている。

【００１９】温度調整回路１７には、温調水入力ポート
１５および温調水出力ポート１６が連通している。これ
らの温度調整回路１７は、内部に温調水Ｗを流すことに
より、薬液Ｆを温めるためのものであると共に、弁本体
４１を樹脂成形するときに樹脂の使用量を減らしてコス
トダウンする効果を果たしている。

【００２０】次に、上記構成を有する温度調整回路１７
の作用を説明する。温調水入力ポート１５からは、薬液
Ｆを３０度より若干オフセットした温度に迅速かつ高速
に達するために、温調水を供給している。温度調整回路
１７は、薬液Ｆの通路である入力ポート１８、流体通路
２９、出力ポート１９の近傍に位置しており、温調水が
弁本体４１の樹脂壁を介して薬液Ｆを温める。

【００２１】薬液Ｆの温度は、図示しない温度計により
測定され、フィードバック回路により温調水の温度を調
整することにより薬液Ｆの温度を３０度に保つことが行
われている。本実施例の温度調整回路１７によれば、温
度調整回路１７が薬液Ｆの通路である入力ポート１８、
流体通路２９、出力ポート１９の近傍に位置しているの
で、薬液Ｆの温度制御を迅速に行うことができるため、
薬液Ｆの温度調整を精確に行うことができる。

【００２２】図４を用いて、本実施例の温度調整回路の
効果を実験値により説明する。実験値は、薬液弁の弁本
体４１の内部に３０度の薬液Ｆを残留させた状態で、種
々の条件により、時間の経過とともに薬液Ｆの温度がど
の様に低下するかを測定したものである。この様な実験
を行ったのは、半導体工程において薬液Ｆの温度低下が
大きく問題となるのは、薬液Ｆの供給を長時間停止して
いた場合だからである。

【００２３】本実施例のＰＦＡ樹脂のボディを用いた温
度調整回路付きの薬液弁の結果をＡに示す。従来技術で
説明したようにＳＵＳのボディを用いて図５に示す温度
調整回路を使用した場合の結果をＢに示す。また、ＳＵ
Ｓのボディを用いて温度調整回路を使用しなかった場合
の結果をＣに示す。ＰＦＡ樹脂のボディを用いて温度調
整回路を使用しなかった場合の結果をＤに示す。

【００２４】実験結果が示すように、本実施例の温度調
整回路付きの薬液弁によれば、薬液Ｆ使用を５分以上停
止していても、薬液Ｆの温度を常に３０度プラスマイナ
ス０．１度の範囲に維持することができる。また、本実
施例の薬液弁では、弁本体４１に樹脂の一体成形品を使
用しているので、ＳＵＳの削り出しのボディと比べて、
不純物やパーティカルの発生が少なく、半導体工程に悪
影響を与えることがなく、半導体製品の歩留まりを高く
することができる。

【００２５】次に、上記構成を有する薬液弁の動作につ
いて説明する。図１は、薬液弁１１のシリンダ上室３６
に圧縮空気が流入している状態を示している。ピストン
ロッド３２は、復帰バネ２６による下向きの付勢力を加
えて下向きに付勢され、弁体２０が弁座２２に当接して
いる。これにより、入力ポート１８と出力ポート１９と
は連通していない。

【００２６】一方、半導体の製造工程に薬液Ｆを供給す
る場合は、シリンダ上室３６への空気が遮断され、シリ
ンダ下室３５へ圧縮空気が流入される。圧縮空気がピス
トンロッド３２を上向きに押す力は、復帰バネ２６のば
ね力よりも強いので、ピストンロッド３２は、上側に移
動する。これにより、弁体２０が弁座２２から離れ、入
力ポート１８と出力ポート１９とが連通する。

【００２７】次に、半導体の製造工程への薬液Ｆの供給
を遮断する場合は、シリンダ下室３５への空気が遮断さ
れ、シリンダ上室３６へ圧縮空気が流入される。そし
て、ピストンロッド３２は下側に移動する。これによ
り、弁体２０が弁座２２と当接し、入力ポート１８と出
力ポート１９とが遮断される。

【００２８】薬液Ｆが遮断されたとき、半導体製造工程
に薬液Ｆを供給しているノズルの先端部に薬液Ｆが液滴
状で残る場合が多い。これを放置しておくと、薬液Ｆが
供給されてはいけない時に、薬液Ｆの液滴が落下してし
まう恐れがある。本実施例では、その恐れを防止するた
めに、薬液弁１１により薬液Ｆが遮断されたときに、液
垂れ防止弁のシリンダ下室３９に圧縮空気を流入して弁
体２３およびダイヤフラム２４を上向きに移動させ、薬
液Ｆがノズルの内部に吸引されるようにしている。

【００２９】これにより、不必要なときに、薬液Ｆのノ
ズルから薬液Ｆが落下するのを防止することができる。

【００３０】上記に説明してきたように、本発明の温度
調整回路付き薬液弁によれば、薬液Ｆの所定の温度に精
度良く維持することができる。また、所定の温度に迅速
に薬液の温度を調整することができる。また、ＳＵＳの
削り出しのボディと比べて、不純物やパーティカルの発
生が少ない。

【００３１】本実施例では、薬液弁について説明してき
たが、本発明の実施は、薬液だけでなく、薬ガス等の全
ての流体の弁に使用することができる。また、リソグラ
フィ工程のみでなく、ウエット工程にも使用できる。ま
た、結露を防止するための手段として利用することも可
能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の温度調整回路付き薬液弁によれば、入力ポートと
出力ポートと流体通路とを形成するボディが樹脂で成形
されると共に、ボディが流体通路の近傍に温度調整用の
流体が流れる温度調整回路を有しているので、薬液Ｆの
所定の温度に精度良く維持することができると共に、Ｓ
ＵＳの削り出しのボディと比べて、不純物やパーティカ
ルの発生が少ないため、半導体工程に悪影響を与えるこ
とがなく、半導体製品の歩留まりを高くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である薬液弁の構成を示す断
面図である。

【図２】図１に示す薬液弁のＡＡ断面を示す断面図であ
る。

【図３】図１に示す薬液弁のＢＢ断面を示す断面図であ
る。

【図４】薬液弁内に残留した薬液の温度低下を示すデー
タ図である。

【図５】従来の薬液弁の温度調整回路の構成を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１１ 薬液弁 １２ 液垂れ防止弁 １３ 温調ブロック １４ 温調ブロック １５ 温調水入力ポート １６ 温調水出力ポート １７ 温度調整回路 １８ 入力ポート １９ 出力ポート ２０ 弁体 ２１ ダイヤフラム ２２ 弁座 ２６ 復帰バネ ２９ 流体通路 ３２ ピストンロッド ３５ シリンダ下室 ３６ シリンダ上室 ４０ 弁体駆動部 ４１ 弁本体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が流入される入力ポートと、流体が
   流出する出力ポートと、入力ポートから出力ポートとを
   連通させる流体通路と、流体通路上にあって作動気体の
   圧力で駆動されるダイヤフラムにより開閉されて、該入
   力ポートと該出力ポートの連通を切り換える弁体とを有
   する薬液弁において、 前記入力ポートと前記出力ポートと前記流体通路とを形
   成するボディが樹脂で成形されると共に、 前記ボディが前記流体通路の近傍に温度調整用の流体が
   流れる温度調整回路を有することを特徴とする温度調整
   回路付き薬液弁。