JPH04346035A - 処理液供給装置 - Google Patents

処理液供給装置

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JPH04346035A
JPH04346035A JP3148041A JP14804191A JPH04346035A JP H04346035 A JPH04346035 A JP H04346035A JP 3148041 A JP3148041 A JP 3148041A JP 14804191 A JP14804191 A JP 14804191A JP H04346035 A JPH04346035 A JP H04346035A
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JP
Japan
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tank
gas
ultrasonic
bubbles
liquid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3148041A
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English (en)
Inventor
Yutaka Yamahira
山平 豊
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Tokyo Electron Ltd
Tokyo Electron Kyushu Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Tokyo Electron Kyushu Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd, Tokyo Electron Kyushu Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP3148041A priority Critical patent/JPH04346035A/ja
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  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は処理液をキャリアガス
に溶解させて搬送供給する処理液供給装置に係り、特に
処理液が貯留されるタンク内のキャリアガスの挙動を超
音波で非接触で監視するようにした処理液供給装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体製品等の製造工程において、処理
液をキャリアガス中に気相化させ、気相化した処理液を
キャリアガスと共に処理装置に供給する処理液供給装置
ないし気相化装置が用いられている。
【0003】図2は、この種の装置を適用した例として
、ヘキサメチルジシラザン(以下にHMDSという)を
用いて被処理体である半導体ウエハの表面処理を行うH
MDS処理装置を示す。同図に示すように、処理液とし
てのHMDS1はタンク2内に貯留されており、タンク
2内の底部に設けられるバブラー3にはキャリアガスと
して窒素ガス(N2 ガス)が供給され、N2 ガスの
泡4にHMDS1が気化して溶け込む。そして、HMD
S1はN2 ガスと共にHMDSガス供給管10を通っ
て処理容器5へと送られ、処理容器5内に設けられてい
る半導体ウエハ6に吹き付けられる。これにより、半導
体ウエハ6の表面処理がなされ、処理後のガスは排気管
11より排気される。
【0004】また、HMDS1を貯留するタンク2には
、タンク2内のHMDS1の液面が所定値より低下した
ことを検出するための液面計としてフロートセンサ8が
設けられている。これは、液面があまり低いと、N2 
ガスの泡4が大きくなってHMDS1の濃度が適正でな
くなってしまうからである。なお、フロートセンサ8が
作動したときには、HMDS液供給管13を通じて予備
タンク(図示せず)からタンク2にHMDS1が補給さ
れるようになっている。
【0005】更に、HMDSガス供給管10には、HM
DS1を溶解したN2ガスが所定流量、確かに流れてい
ることを確認するために、フロート式の流量計9が設け
られている。この流量計9は、テーパ管内を流れるガス
流量を管内を浮遊するフロートの位置によって測定する
もので、所定位置にフロートがあるか否かを光学的に検
知するようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記装
置のフロートセンサ8はタンク2のHMDS1中に漬か
っているため、フロートセンサ8から摩耗等によって微
粒子が発生し易く、半導体ウエハ6に微粒子が付着する
と、半導体製品の歩留り低下を招く。そこで、HMDS
1に非接触でその液位を検出するためにタンク2の重量
変化を検出する歪センサ等の重量センサを設けることが
考えられる。ところが、タンク2には、HMDSガス供
給管10、N2 ガス供給管12、HMDS液供給管1
3等の配管が接続されており、かつタンク2も小型軽量
であるため、重量センサによってタンク2の重量を正確
に検出するのは難しく誤動作し易い。
【0007】また、流量計9のフロートにHMDSが液
化して付着すると、流量計9の精度が低下し、正しい流
量検出ができなくなってしまうという問題があった。
【0008】この発明は上記の従来技術の問題点を解消
すべくなされたもので、処理液の液位や処理液を溶解し
たキャリアガスの流量を非接触でかつ確実に検出するこ
とができる処理液供給装置を提供することを目的とする
ものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、処理液を貯留するタンクにキャリアガ
スを導入してキャリアガスを溶解させ、この処理液が溶
解したキャリアガスを処理液供給系に供給する処理液供
給装置であって、上記処理液中のキャリアガスの泡を検
出するための超音波検出手段を設けたものである。
【0010】上記処理液はHMDSやクロルシラン等の
キャリアガスにより気相化して搬送するものならばどの
ようなものでもよい。また、キャリアガスとしては、窒
素ガス等不活性なものが好ましい。
【0011】更に、上記超音波検出手段は、例えば超音
波の送波器(音源)と受波器を有する超音波センサを使
用することができ、これらには圧電、電歪材料等が用い
られる。この場合、上記タンクの材料は超音波を伝える
ものならばどのようなものでもよい。
【0012】
【作用】上記のように構成することにより、超音波検出
手段から発せられた超音波はタンク壁を通り、タンク内
の処理液中に放射される。液体と気体とでは音響インピ
ーダンスが著しく異なるので、処理液中にキャリアガス
の泡が存在すると、超音波はキャリアガスの泡で反射さ
れ、再びタンク壁を通って超音波検出手段に強い反射波
が戻される。したがって、反射波の強度によりキャリア
ガスの有無すなわち処理液の有無がわかり、処理液の液
位を検出できる。
【0013】また、処理液中のキャリアガスの泡は上方
に移動しているため、超音波の伝播方向に泡の移動速度
成分を有するときには、超音波検出手段の送信波と超音
波検出手段に受信される反射波との間には、ドップラー
効果により泡の移動速度に比例した周波数のシフトが生
じる。したがって、このシフトした分のドップラー周波
数を測定することにより、キャリアガスの泡の移動速度
がわかり、泡の移動速度からキャリアガスの流量を検出
することができる。
【0014】
【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基いて詳細
に説明する。
【0015】図1はこの発明の処理液供給装置をHMD
S処理装置に適用した場合の概略構成図が示されている
。
【0016】図1において、2はHMDS1を貯留する
タンクであり、タンク2はHMDS1への不純物溶出等
を防止するために石英ガラスでできている。タンク2の
底部には、細かなN2 ガスの気泡を発生させるための
バブラー3例えば多孔質の部材が設けられており、バブ
ラー3にはN2 ガスボンベ等のN2 ガス源からN2
 ガスを供給するN2 ガス供給管12が接続されてい
る。一方、タンク2の頂部には、HMDS1を予備タン
クからタンク2に補給するためのHMDS液供給管13
が接続されている。また、タンク2の頂部と処理容器5
の頂部との間には、タンク2内で生成されたHMDSが
溶解したN2 ガスを送給するHMDSガス供給管10
が連通接続されている。
【0017】処理容器5のチャンバー7内には、半導体
ウエハ6が加熱機構(図示せず)を内蔵した載置台5a
に載置されて収容されており、処理容器5の底部には、
処理後のガスを排気するための排気管11が接続されて
いる。排気管11にはチャンバー7内を負圧に吸引する
ためのエゼクタ17(空気圧式真空装置)が設けられて
おり、エゼクタ17には駆動用の圧力空気を供給する駆
動空気供給管18が接続されている。なお、供給管12
,13,11,18にはそれぞれ開閉バルブ19,20
,21,22が設けられている。また、HMDSガス供
給管10には、供給管10を吸気系に切換接続するため
の切換バルブ23が設けられている。
【0018】タンク2の外壁には、タンク2内のHMD
S1中のN2 ガスの泡4を計測するための超音波検出
手段である超音波センサ14,15が取り付けられてい
る。超音波センサ14,15はそれぞれ圧電材料からな
る送信素子と受信素子を有している。タンク2内のHM
DS1の液面は適正な許容範囲内に保持する必要があり
、この許容範囲の上限レベル、下限レベルに対応させて
超音波センサ14,15がそれぞれ設けられている。 超音波センサ14,15には、これらを駆動制御すると
共に受信波信号からN2 ガスの泡4の挙動を検出する
ための制御手段16が接続されている。この場合、タン
ク2の少なくとも超音波センサ14,15の取付部は、
超音波伝播媒体である必要がある。超音波伝播媒体でな
い場合は、超音波センサ14,15を例えばタンク2内
に設ける必要がある。
【0019】次に、この実施例の動作を述べる。まず、
HMDS1を処理容器5に供給するときには、開閉バル
ブ21,22を開いて、エゼクタ17に駆動空気供給管
18から駆動用の圧力空気を送り、エゼクタ17により
処理容器5のチャンバー7等の雰囲気を吸引排気して減
圧する。その後、開閉バルブ19を開き、N2 ガスを
バブラー3より導入する。導入されたN2 ガスはHM
DS1中に細かな泡4となって流入し、N2 ガスの泡
4にHMDS1が気化して混入し、HMDS1が混入し
たN2 ガスが処理容器5に供給される。次いで、開閉
バルブ22を閉じてエゼクタ17を止め、N2 ガスの
陽圧により気相化したHMDSを圧送し、通常のHMD
S処理状態とする。
【0020】処理容器5のチャンバー7内に供給された
気相状態のHMDSは加熱された半導体ウエハ6に吹き
付けられ、半導体ウエハ6表面が疎水化処理される。こ
れにより、後続のフォトレジスト塗布工程におけるフォ
トレジストと半導体ウエハ6との密着性・固着性が向上
する。
【0021】HMDS処理工程の間、N2 ガスはタン
ク2内に供給され、HMDS1液はN2 ガスの泡4に
よりバブリングされるが、泡4の挙動は超音波センサ1
4,15の超音波により計測される。超音波センサ14
,15の発信素子には制御手段16から超音波発生電圧
が加えられ、発信素子から超音波ビームが放射される。 この放射ビームはタンク2の外壁を通過しタンク2内へ
と放射され、この放射により発生する反射波は超音波セ
ンサ14,15の受信素子により電気信号として検出さ
れて制御手段16に入力される。まず、超音波センサ1
4,15の付近にHMDS1液がないとすると、超音波
はタンク2内の内壁面で直ちに強く反射され、受信素子
から制御手段16にほぼ一定の反射波の信号が連続的に
入力される。一方、超音波センサ14,15の付近にH
MDS1液があるときには、超音波はタンク2の内壁面
ではあまり反射されずHMDS1液中に放射され、HM
DS1中のN2 ガスの泡4に入射すると、この泡4で
強い反射を受ける。なお、泡4がないときには、超音波
はHMDS1液を透過し反射波はほとんど観測されない
。このように、HMDS1液中に放射されたときの超音
波の反射物体は泡4であるので、超音波の入射方向に泡
4が存在するか否かにより制御手段16に入力される信
号は変動する。したがって、制御手段16に入力される
信号の強度変化から、泡4の有無すなわちHMDS1液
の有無がわかり、これよりタンク2内のHMDS1液の
液位例えば液面が所定範囲内にあるかを検出できる。こ
の液面は、超音波センサ14,15の設定位置である。 この超音波センサ14,15を多数個タンク2の深さ方
向に配設し、各センサを例えば順次動作させることによ
り、任意の液位を検出することもできる。
【0022】次に、超音波センサ14,15による泡4
の上昇速度ないし移動速度を検出する方法を述べる。こ
の場合には、超音波センサ14,15の発信素子から超
音波を水平より所定角度だけ傾けて入射する。このよう
にすると、超音波の入射方向に対して泡4は移動速度成
分を持つことになり、泡4で反射された反射波の周波数
はドップラー効果によりシフトする。この周波数のシフ
ト量すなわちドップラー周波数は泡4の移動速度に比例
するので、ドップラー周波数を測定することにより、泡
4の移動速度がわかる。ドップラー周波数は送信波と受
信波とを混成し、その際の送信波と受信波とをヘテロダ
イン検波することによりうなりの周波数として求まる。 この泡4の移動速度とHMDS1を含んだN2 ガスの
流量との間の関係を実験等により予め求めておけば、泡
4の移動速度の測定値からN2 ガスの流量を検出でき
る。 このN2 ガスの流量に基づき、N2 ガス中のHMD
Sの濃度を算定することも可能であり、HMDS処理の
適正制御に有効である。なお、超音波は指向性がよいの
で、反射波のエコーより泡4の有無や泡4の大きさの検
知、あるいは超音波パルスを放射して泡4までの距離を
計測することにより、泡4の発生量、分布の測定も可能
となる。更に、泡4は液面に近付く程大きくなるので、
泡4の大きさより液面検出も可能である。
【0023】なお、HMDS1液の液面が超音波センサ
15よりも下がったときには、予備タンクのHMDS液
をHMDS液供給管13を通じてタンク2内に供給する
。この際、切換バルブ23を作動してHMDSガス供給
管10を排気系へと切換接続し、タンク2内の雰囲気を
排気可能にしてHMDSをスムーズに補給できるように
する。
【0024】上記実施例では、HMDS液の例について
説明したが、液体に泡が混入していれば、全ての液体に
ついてこの発明は適用実施可能であることは説明するま
でもないことである。例えば、現像液、レジスト溶液、
磁性粉溶液、試液等いずれでもよい。
【0025】更に、上記実施例では貯留状態の液体の場
合について説明したが、パイプ中を流れている液体でも
、ノズルから流出している液体、その他静止状態の液体
等いずれにも適用できる。
【0026】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、処理液とは非接触に超音波検出手段を設けて、超音
波により処理液中のキャリアガスの挙動を監視するよう
にしたので、検出操作により処理液に微粒子が混入した
りすることがなく、クリーンな被処理体の処理ができ、
製品の歩留りの向上が図れる。また、指向性のよい超音
波による泡の計測なので、安定した信頼性の高い検出が
でき、自動化に好適である。更に、液位、液面、泡の流
速、液の流量のいずれかを得ることができる。
【0027】また、超音波の反射波の強度からキャリア
ガスの有無すなわち処理液の有無がわかるので、超音波
検出手段で液面検出ができるが、こればかりでなく、ド
ップラー効果を利用して反射波の周波数シフトより泡の
移動速度を求めることにより、キャリアガスの流量検出
もできる。したがって、従来の液面計と流量計を1つの
超音波検出手段で兼用することができ、また、従来のガ
スの流路に設ける流量計のようにキャリアガスの流れを
阻害することもなく、安定した測定ができる。更に、キ
ャリアガスの流量を検出できるので、キャリアガス中の
処理液濃度が算定可能であり、処理液による処理工程の
適正制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る処理液供給装置の一実施例をH
MDS処理装置に適用した例を示す概略構成図である。
【図2】従来の処理液供給装置をHMDS処理装置に適
用した例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1  HMDS(処理液) 2  タンク 3  バブラー 4  泡 5  処理容器 6  半導体ウエハ(被処理体) 10  HMDSガス供給管(処理液供給系)11  
排気管 12  N2 ガス供給管 13  HMDS液供給管 14  超音波センサ(超音波検出手段)15  超音
波センサ(超音波検出手段)16  制御手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  処理液を貯留するタンクにキャリアガ
    スを導入してキャリアガスに処理液を溶解させ、この処
    理液が溶解したキャリアガスを処理液供給系に供給する
    処理液供給装置において、上記処理液中のキャリアガス
    の泡を検出するための超音波検出手段を設けたことを特
    徴とする処理液供給装置。
JP3148041A 1991-05-24 1991-05-24 処理液供給装置 Withdrawn JPH04346035A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3148041A JPH04346035A (ja) 1991-05-24 1991-05-24 処理液供給装置

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JP3148041A JPH04346035A (ja) 1991-05-24 1991-05-24 処理液供給装置

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JPH04346035A true JPH04346035A (ja) 1992-12-01

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ID=15443807

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Effective date: 19980806