JPH11338549A - 流体混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば半導体ウエハ等を洗浄する洗浄液を複
数種の液体の混合により生成する場合、液体の混合によ
る発塵を防ぎ、正確に所定の混合比でもって液体を混合
すること。 【解決手段】 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、加圧すると液体が透過すると
いう特性を具えた半透膜４３をその流路４１を塞ぐよう
に設けるとともに、従となる流路４１内の液体を加圧す
る加圧手段５を設ける。加圧手段５により流路４１内の
液体を加圧することにより半透膜４３を透過させて流路
４１内の液体を主流路４０内に流れ込ませる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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、第１及び第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流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、加圧すると流体が透過
する半透膜と、前記第２の流体供給源の流体を加圧する
ための加圧手段と、前記第１及び第２の流路を通ってき
た流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流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または溶質を生成する
ための気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流体の
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３
３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３
１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３
１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４
２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４
１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４
０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４
４、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４
１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４
０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４
０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 (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第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流体を夫々供給
   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、加圧すると流体が透過する半透膜と、 前記第２の流体供給源の流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流体を混合する混
   合手段と、を備えたことを特徴とする流体混合装置。
2. 【請求項２】 第２の流体供給源及び第２の流路は複数
   種の流体を供給するために複数設けられていることを特
   徴とする請求項１記載の流体混合装置。
3. 【請求項３】 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ことを特徴とする請求項１または
   ２記載の流体混合装置。
4. 【請求項４】 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を生成する
   ための気体を供給するものであることを特徴とする請求
   項１または２記載の流体混合装置。
5. 【請求項５】 混合手段で得られた流体は、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
   エッチング液のいずれかである請求項３または４記載の
   流体混合装置。
6. 【請求項６】 混合手段は、屈曲した流路であることを
   特徴とする請求項１、２、３、４、または５記載の流体
   混合装置。
7. 【請求項７】 混合手段は、撹拌手段を備えていること
   を特徴とする請求項１、２、３、４、または５記載の流
   体混合装置。