JPH11207274A - 基板処理液槽およびそれを用いた基板処理液装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】処理液の浪費することなく、迅速かつ正確に処
理液を秤量する。 【解決手段】貯留槽１５には、薬液供給バルブ１３から
薬液が供給される。貯留槽１５内の液面がすり切り秤量
管４０の上端の排出口４１に達すると、オーバーフロー
が生じ、それ以上は液面が上昇しない。すり切り秤量管
４０に連接されたオーバーフロー配管４２には、薬液検
知センサ５０が配置されている。この薬液検知センサ５
０が薬液を検知すると、制御装置３５は薬液供給バルブ
１３を閉成して、貯留槽１５への薬液の供給を停止させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハ、
液晶表示装置用ガラス基板およびＰＤＰ（プラズマ・デ
ィスプレイ・パネル）用ガラス基板などの各種の被処理
基板に対して、１枚ずつまたは複数枚一括で処理を施す
ための処理液を貯留する基板処理液槽、およびこの基板
処理液槽を用いて処理液を調合する基板処理液装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置や液晶表示装置の製造工程に
おいては、半導体ウエハやガラス基板などの被処理基板
に対して各種の処理液を用いた処理が施される。処理液
は、たとえば、１種または複数種類の薬液（フッ酸、硫
酸、塩酸、硝酸、酢酸、アンモニアまたは過酸化水素水
など）と純水とを一定の混合比で調合することによって
得られる所定濃度の希釈薬液である。薬液および純水の
混合比の一例を以下に示す。

【０００３】 ＮＨ₄ＯＨ：Ｈ₂Ｏ₂：純水＝１：２：７ ＨＣＬ ：Ｈ₂Ｏ₂：純水＝１：１：８ ＨＦ ： 純水＝１：１００ 基板の処理を適切に行うためには、薬液および純水を混
合する際の混合比を厳密に制御することが重要である。
そこで、各種類の薬液および純水がそれぞれ秤量槽にお
いて秤量され、この秤量後の薬液および純水を調合槽に
導くことにより、この調合槽において適正濃度の処理液
が調合されるようにしている。

【０００４】図３は、典型的な従来の秤量槽の構成を示
す簡略化した断面図である。原液（薬液または純水）を
貯留するための原液貯留槽１には、原液供給バルブ２を
介して図示しない原液タンクから薬液または純水が供給
される。原液貯留槽１の底面には、調合槽（図示せず）
へと原液を供給するための原液投入管３が接続されてお
り、この原液投入管３には、原液投入バルブ４が介装さ
れている。

【０００５】原液貯留槽１の内部には、上端を開口した
すり切り秤量管５が立てられており、このすり切り秤量
管５の下端は、エルボ６により、オーバーフロー配管７
に接続されている。このオーバーフロー配管７は、原液
貯留槽１の側壁から外部に導かれており、すり切り秤量
管５の上端開口５ａからの原液を排出する。すり切り秤
量管５の上端の開口５ａからやや低い位置の原液貯留槽
１の側壁には、原液の液面高さを検知するためのレベル
センサ８（たとえば静電容量センサ）が配置されてい
る。原液供給バルブ２の開閉は、このレベルセンサ８の
出力信号に基づいて制御される。

【０００６】すなわち、原液投入バルブ４を閉じた状態
で、原液供給バルブ２が開成される。これにより、原液
貯留槽１内に原液が貯留されて、その内部の液面が上昇
し、ついにはレベルセンサ８の検知高さに達する。その
後の一定時間（たとえば、６０秒間）だけ経過した時点
で原液供給バルブ２は閉成される。原液供給バルブ２が
閉成されるよりも早く、原液貯留槽１内の原液の液面
は、すり切り秤量管５の上端に達する。したがって、そ
の後は、原液供給バルブ２からの原液の供給によって、
原液貯留槽１内の原液はすり切り秤量管５内へとオーバ
ーフローするから、それ以上の液面の上昇は生じない。
よって、上記のようなオーバーフローが生じた後に原液
供給バルブ２を閉成するようにしておけば、原液貯留槽
１内には必ず一定量の原液が貯留されることになり、こ
うして原液の秤量が達成される。

【０００７】秤量された原液は、原液投入バルブ４を一
定時間だけ開成することによって、全て排出され、調合
槽へと導かれる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】オーバーフローが生じ
る以前に原液の供給が停止されては正確な秤量を行うこ
とができないから、レベルセンサ８が液面を検知してか
ら原液供給バルブ２が閉成されるまでの設定時間は、充
分に長くしておく必要がある。その一方で、この設定時
間が長すぎると、大量の原液がオーバーフローして浪費
されるうえ、秤量に要する時間も長くなるから、この設
定時間を可能な限り短く設定することが重要である。

【０００９】ところが、原液供給バルブ２に原液を供給
する原液供給源側の圧力は必ずしも一定ではないから、
原液供給バルブ２から一定の流量で原液を秤量貯留槽１
に投入できるわけではない。したがって、確実にオーバ
ーフローを生じさせるためには、ある程度の余裕を見
て、上記設定時間を長めにせざるをえないのが現状であ
る。そのため、上記の従来技術では、原液の浪費を効果
的に防止することができず、また、秤量に要する時間の
短縮にも限界があった。

【００１０】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、貯留される処理液の浪費を可及的に防止
できる基板処理液槽およびそれを用いた基板処理液装置
を提供することである。また、この発明の他の目的は、
処理液の秤量を短時間で正確に行うことができる基板処
理液槽およびそれを用いた基板処理液装置を提供するこ
とである。

【００１１】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板に対
して処理を施すための処理液を貯留するための貯留槽
と、この貯留槽に貯留された処理液をその液面付近で貯
留槽外に排出させる排出口を有する排出管と、この排出
管に関連して設けられ、この排出管内を流通する処理液
を検知する処理液検知手段とを備えたことを特徴とする
基板処理液槽である。

【００１２】なお、貯留槽に貯留される処理液は、たと
えば、薬液の原液であってもよいし、純水であってもよ
く、また、薬液と純水とを混合した混合液であってもよ
い。また、上記排出口は、排出管の上端に形成されてい
てもよいし、排出口の途中部に形成されていてもよい。
上記の構成によれば、貯留槽に貯留された処理液の液面
が排出口の高さに達すると、それ以上の処理液が貯留槽
に供給されても、排出管を介するオーバーフローが生じ
るので、液面が上昇することはない。そして、オーバー
フローが生じれば、処理液検知手段が排出管内を流通す
る処理液を検知することになるので、これに応じて貯留
槽への処理液の供給を停止すれば、貯留槽に貯留される
処理液の量を確実に一定量とすることができる。

【００１３】また、処理液検知手段が排出管内を流通す
る処理液を検知した後、すみやかに貯留槽への処理液の
供給を停止すれば、無駄な処理液消費が生じることもな
く、また、一定量の処理液を貯留するための時間も短く
てすむ。さらに、処理液検知手段が処理液を検知してか
ら予め設定された所定時間後に貯留槽への処理液の供給
を停止する場合でも、この所定時間の設定は容易であ
る。なぜなら、処理液検知手段が処理液を検知すれば、
貯留槽内への一定量の処理液の貯留は間違いなく完了し
ているので、処理液供給源側の圧力変動の影響を考慮す
ることなく時間設定を行うことができるからである。こ
の場合、たとえば、貯留室内の処理液面の波打ちの影響
による排出管への早期のオーバーフローなどを考慮し
て、上記所定時間を定めればよい。

【００１４】請求項２記載の発明は、上記基板処理液槽
は、秤量槽であり、上記貯留槽は、秤量される処理液を
貯留するためのものであることを特徴とする請求項１記
載の基板処理液槽である。この構成によれば、処理液の
秤量を過不足なく行うことができ、また、処理液検知手
段が処理液を検知したことに応答して貯留槽への処理液
の供給を停止することによって、処理液の秤量を迅速に
行うことができる。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１または２
に記載の基板処理液槽と、上記貯留槽に処理液を供給す
るための処理液供給機構と、上記処理液検知手段が処理
液を検知したことを表す検知信号を出力したことに応答
して、上記処理液供給機構による貯留槽への処理液の供
給を停止させる供給停止制御手段とをさらに含むことを
特徴とする基板処理液装置である。

【００１６】上記の構成によれば、処理液検知手段が処
理液を検知したことに応答して貯留槽への処理液の供給
が停止されるので、迅速かつ正確に処理液の秤量や調合
を行うことができる。これにより、正確に秤量したり、
正確な混合比で複数種類の処理液を調合できるから、高
品質な基板処理液を提供できる。これにより、基板の処
理を良好に行えるので、結果として、高品質な基板を提
供することが可能となる。

【００１７】なお、上記停止制御手段は、処理液検知手
段が処理液を検知した後、直ちに処理液供給機構による
処理液の供給を停止させるものであってもよいし、処理
液検知手段が処理液を検知した後、所定時間の経過を待
って処理液供給機構による処理液の供給を停止させるも
のであってもよい。この場合、上記所定時間は、たとえ
ば、処理液槽内の液面の波打ちの影響による早期のオー
バーフローを考慮して定められることが好ましい。

【００１８】請求項４記載の発明は、上記基板処理液槽
の貯留槽に貯留された処理液とは異なる種類の処理液を
貯留する基板処理液タンクと、上記基板処理液槽および
上記基板処理液タンクにそれぞれ貯留された処理液が投
入されて調合される調合槽とをさらに備えたことを特徴
とする請求項３記載の基板処理液装置である。この構成
によれば、基板処理液槽において、正確な秤量を行うこ
とができるので、調合槽における複数種類の処理液の混
合比を正確にすることができる。これにより、正確な混
合比で複数種類の処理液を調合できるから、高品質な基
板処理液を提供できる。これにより、基板の処理を良好
に行えるので、結果として、高品質な基板を提供するこ
とが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
発明の一実施形態に係る基板処理液装置の全体の構成を
示す系統図である。この基板処理液装置は、薬液供給源
１１からの薬液と、純水供給源２１からの純水とを、調
合槽３０において所定の混合比で調合することにより、
薬液を所定濃度に希釈した処理液を作成するための装置
である。

【００２０】たとえば、基板を１枚ずつ処理するための
枚葉式基板処理装置においては、調合槽３０に蓄えられ
た処理液は、ポンプによって基板処理ステーションに圧
送され、ノズルから被処理基板に向けて吐出される。ま
た、複数枚（たとえば、２５枚）の基板を一括して処理
液に浸漬することによって基板処理を行うバッチ式の処
理装置においては、調合槽３０から基板を浸漬するため
の基板処理槽へと処理液が供給される。むろん、調合槽
３０自身が、基板処理槽として用いられてもよい。

【００２１】純水と薬液とを所定の混合比で正確に調合
するために、薬液供給源１１からの薬液は、薬液秤量槽
１０において秤量されたうえで、薬液投入バルブ１２を
介し、重力を利用して調合槽３０に投入されるようにな
っている。純水に関しても同様に、純水供給源２１から
の純水は、純水秤量槽２０において秤量されたうえで、
純水投入バルブ２２を介し、重力を利用して調合槽３０
に投入されるようになっている。

【００２２】ただし、たとえば、薬液と純水との混合比
が１：２０〜１：２００である場合のように、少量の薬
液に対して大量の純水を混合するような場合には、純水
については秤量槽を設けずに、たとえば、純水をポンプ
で調合槽３０に供給するようにして、このポンプの駆動
時間を制御することによって、純水投入量の制御が行わ
れてもよい。また、この実施形態においては、薬液秤量
槽１０と純水秤量槽２０とは同様な基本構成を有してい
るが、薬液および純水の秤量のために、異なる構成の秤
量槽が適用されてもよい。この場合に、とくに少量の液
体を秤量する側の秤量槽には、本発明が適用されること
が好ましい。

【００２３】薬液秤量槽１０と薬液供給源１１との間に
は、薬液供給バルブ１３が介装されており、純水秤量槽
２０と純水供給源２１との間には純水供給バルブ２３が
介装されている。これらの薬液供給バルブ１３および純
水供給バルブ２３、ならびに、薬液投入バルブ１２およ
び純水投入バルブ２２の開閉は、制御装置３５によって
制御される。制御装置３５は、薬液秤量槽１０が空のと
きに薬液投入バルブ１２を閉じ、薬液供給バルブ１３を
開いて、薬液秤量槽１０に薬液を供給する。薬液秤量槽
１０における秤量に充分な量の薬液が供給された後、制
御装置３５は、薬液供給バルブ１３を閉じる。同様に、
制御装置３５は、純水秤量槽２０が空のときに純水投入
バルブ２２を閉じ、純水供給バルブ２３を開いて、純水
秤量槽２０に純水を供給する。その後、純水秤量槽２０
における秤量に充分な量の純水が供給された後、制御装
置３５は、純水供給バルブ２３を閉じる。

【００２４】こうして、薬液および純水の秤量が完了し
た後、必要時に、制御装置３５は、薬液投入バルブ１２
および純水投入バルブ２２を開き、薬液秤量槽１０内の
全ての薬液および純水秤量槽２０内の全ての純水を調合
槽３０に投入する。これにより、調合槽３０において
は、正確な濃度の処理液が得られることになる。薬液投
入バルブ１２および純水投入バルブ２２の開成は、たと
えば、調合槽３０に関連して設けられたレベルセンサ
が、調合槽３０内の処理液の液面が所定の高さよりも低
くなったことを検知したことに応答して行われてもよ
い。また、たとえば、調合槽３０が基板処理槽として用
いられる場合など、調合槽３０内の全処理液を交換する
場合には、この調合槽３０内の処理液が全て排出された
後に、薬液投入バルブ１２および純水投入バルブ２２を
開成して、薬液および純水の投入を行えばよい。

【００２５】薬液投入バルブ１２および純水投入バルブ
２２は、同時に開成される必要はないが、２つの秤量槽
１０，２０において秤量された液体が全て調合槽３０に
投入され尽くされる以前には、調合槽３０内の処理液が
正確な濃度に制御されていることを期待することはでき
ない。図２は、薬液秤量槽１０の詳しい構成を示す断面
図である。この薬液秤量槽１０は、薬液供給源１１から
薬液供給バルブ１３および薬液供給管１４を介して供給
される薬液を貯留するための貯留槽１５を備えている。
貯留槽１５は底面部１６を有しており、この底面部１６
には、調合槽３０への薬液投入のための投入配管１７が
接続されている。この投入配管１７に、薬液投入バルブ
１２が介装されている。

【００２６】貯留槽１５内には、すり切り秤量管４０が
立てられており、このすり切り秤量管４０の上端は開口
されていて、貯留槽１５内の薬液をその液面付近で排出
させる排出口４１を形成している。このすり切り秤量管
４０は、貯留槽１５の底面部１６を貫通して、オーバー
フロー配管４２へと連なっている。このオーバーフロー
配管４２は、すり切り秤量管４０の開口４１からの薬液
を排出する。このように、すり切り秤量管４０およびオ
ーバーフロー配管４２が、処理槽１５内の所定量以上の
薬液を排出するための排出管として機能している。

【００２７】オーバーフロー配管４２の所定位置（たと
えば、底面部１６の下面に近接した位置）に関連して、
このオーバーフロー配管４２内を流通する薬液を検知す
るための薬液検知センサ５０が配置されている。この薬
液検知センサ５０には、たとえば、オーバーフロー配管
４２内の薬液の有無による静電容量の変化を検知する静
電容量センサ、オーバーフロー配管４２に向けて超音波
を発生し、液体の有無による超音波の反射／吸収の度合
いの変化を検知する超音波センサ、オーバーフロー配管
４２内における液体の有無による光透過率の変化を検知
する光学式透過型センサ、オーバーフロー配管４２に向
けて光を照射してその反射光を検知することにより、液
体の有無による光反射率の変化を検出する光学式反射型
センサなどを適用することができる。ただし、光学式セ
ンサを用いる場合には、少なくとも薬液検知センサ５０
の近傍においては、オーバーフロー配管４２を、検知用
の光を透過させることができる材料（たとえば、ガラス
や透明な樹脂等）で構成しておく必要がある。

【００２８】薬液検知センサ５０の出力信号は、制御装
置３５に入力されており、薬液供給バルブ１３の開閉制
御のために用いられる。具体的には、制御装置３５は、
薬液供給バルブ１３を開成して貯留槽１５に薬液を貯留
している過程において、薬液検知センサ５０の出力を監
視する。そして、薬液検知センサ５０が薬液の液面を検
知したことを表す検知信号を出力したことに応答して、
薬液供給バルブ１３を閉成する。すり切り秤量管４０を
介するオーバーフローが生じないかぎり薬液検知センサ
５０が薬液を検知することはないから、薬液検知センサ
５０が薬液を検知した時点では、貯留槽１５内には確実
に一定量の薬液が貯留されていることになる。

【００２９】ただし、薬液供給バルブ１３から薬液供給
管１４の供給口１４ａを介して貯留槽１５に薬液が供給
されることにより、貯留槽１５内の液面が波打つことに
なるから、平均液面高がすり切り秤量管４０の開口４１
に達する以前に早期のオーバーフローが生じて、オーバ
ーフロー配管４２内に少量の薬液が流れ込むことも考え
られる。そこで、制御装置３５による薬液供給バルブ１
３の閉成は、薬液検知センサ５０が薬液を検知した後、
貯留槽１５内の液面の波打ちを考慮して設定された所定
時間経過後（たとえば、１〜１０秒後、好ましくは５秒
後）に行われることが好ましい。

【００３０】また、貯留槽１５内の液面の波打ちの影響
を抑えるために、供給口１４ａとすり切り秤量管４０の
開口４１とをできるかぎり遠ざけておくことが好まし
い。これにより、上記所定時間を短縮できる。さらに
は、供給口１４ａを開口４１よりも低い位置に配置して
おけば、貯留槽１５内の液面の波打ちを抑制できるの
で、上記所定時間をさらに短縮できる。

【００３１】以上のようにこの実施形態によれば、オー
バーフロー配管４２に配置された薬液検知センサ５０が
薬液を検知したことに応答して、制御装置３５が薬液供
給バルブ１３を閉成して、薬液の供給を停止するように
している。そのため、すり切り秤量管４０の開口４１を
通してオーバーフローが生じると、すみやかに薬液の供
給が停止されることになるので、大量の薬液が無駄にな
ることがない。また、薬液の供給の停止は、確実にオー
バーフローが生じた後に行われるので、たとえ、薬液供
給源１１側の圧力に変動があったとしても、一定量の薬
液が貯留槽１５に貯留されるよりも前に薬液の供給が停
止されることもない。したがって、正確な秤量を、薬液
の無駄を最小限に抑制しつつ達成できる。しかも、一定
量の薬液が貯留された後にはすみやかに薬液の供給が停
止されるので、結果として、薬液の秤量を短時間で行う
ことが可能となり、これにより、基板処理時間の短縮化
に寄与することができる。

【００３２】また、薬液の秤量を迅速かつ正確に行える
ことにより、処理液の調合を迅速かつ精密に行うことが
できるので、混合比が精密に設定された処理液によって
基板を処理できる。これにより、高品質な基板を提供す
ることができる。以上、この発明の一実施形態について
説明したが、この発明は他の形態で実施することも可能
である。たとえば、実施形態において、オーバーフロー
配管４２より排出された薬液を再利用するために、この
薬液を薬液供給源に戻すようにしてもよい。また、上記
の実施形態では、２種類の液体（薬液と純水）を調合し
て基板処理液を作成する例について説明したが、この発
明は３種類以上の液体を混合することによって基板処理
液を作成するための基板処理液装置にも適用することが
可能である。

【００３３】その他、特許請求の範囲に記載された技術
的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理液装置の
構成を示す系統図である。

【図２】この発明の一実施形態に係る薬液秤量槽の構成
を示す断面図である。

【図３】従来の薬液秤量槽の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 薬液秤量槽（基板処理液槽） ２０ 純水秤量槽（基板処理液タンク） ３０ 調合槽 ３５ 制御装置（停止制御手段） １２ 薬液投入バルブ １３ 薬液供給バルブ（処理液供給機構） １５ 貯留槽 １７ 投入配管 ４０ すり切り秤量管（排出管） ４１ 排出口 ５０ 薬液検知センサ（処理液検知手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板に対して処理を施すための処理液を貯
   留するための貯留槽と、 この貯留槽に貯留された処理液をその液面付近で貯留槽
   外に排出させる排出口を有する排出管と、 この排出管に関連して設けられ、この排出管内を流通す
   る処理液を検知する処理液検知手段とを備えたことを特
   徴とする基板処理液槽。
2. 【請求項２】上記基板処理液槽は、秤量槽であり、 上記貯留槽は、秤量される処理液を貯留するためのもの
   であることを特徴とする請求項１記載の基板処理液槽。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の基板処理液槽
   と、 上記貯留槽に処理液を供給するための処理液供給機構
   と、 上記処理液検知手段が処理液を検知したことを表す検知
   信号を出力したことに応答して、上記処理液供給機構に
   よる貯留槽への処理液の供給を停止させる供給停止制御
   手段とをさらに含むことを特徴とする基板処理液装置。
4. 【請求項４】上記基板処理液槽の貯留槽に貯留された処
   理液とは異なる種類の処理液を貯留する基板処理液タン
   クと、 上記基板処理液槽および上記基板処理液タンクにそれぞ
   れ貯留された処理液が投入されて調合される調合槽とを
   さらに備えたことを特徴とする請求項３記載の基板処理
   液装置。