JPH10128094A - 基板の薬液処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薬液処理用の混合薬液における混合比率を簡
便に知ることができる基板の薬液処理装置を提供する。 【解決手段】 所定量の薬液Ａと薬液Ｂを計量部１，２
から混合部３へ送る。また、所定量の純水Ｃを定量ポン
プＰＭで混合部３へ送る。これらを混合して混合薬液Ｄ
を生成し、この混合液ＤをパイプＰ９から最端のノズル
６へ送る。ノズル６から基板Ｗへ混合液Ｄを噴出して薬
液処理を行なう。混合部３の下流のパイプＰ９にｐＨセ
ンサ２１を設け、混合薬液のｐＨ値を測定し、測定した
ｐＨ値に基づき、混合薬液Ｄの混合比率を適当な比率に
設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハや液
晶表示器用のガラス基板などの各種基板に対し混合薬液
を用いて薬液処理を施す基板の薬液処理装置に係り、特
に、薬液処理に用いられる混合薬液の混合比率を測定す
るための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の基板の薬液処理装置として、例
えば、半導体素子製造工程や液晶表示パネルの製造工程
で使われる基板洗浄装置が挙げられる。従来の基板洗浄
装置は、それぞれ予め計量した２種以上の薬液を混合し
て混合薬液を作成し、その混合薬液によって半導体ウエ
ハやガラス基板に対する洗浄処理（薬液処理）を行なう
ように構成されている。薬液混合の具体的な形態として
は、純水と薬液との混合形態、薬液同士の混合形態など
が挙げられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来装置には次のような問題がある。すなわち、混合比率
は各薬液それぞれの混合前の計量精度に依存しており、
実際に混合された後の混合薬液について、その混合比率
を確認することが困難である。勿論、濃度計を用いて混
合薬液中の薬液濃度を測定し、適当な混合比率となるよ
うに管理することも考えられるが、この場合に用いられ
る濃度計は非常に高価であるので、結果的に処理コスト
が嵩むという新たな問題が生じる。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑み、薬液処理に
用いられる混合薬液の混合比率を簡便に知ることのでき
る基板の薬液処理装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は次のような構成をとる。すなわち、請求項
１に記載の発明は、複数種類の薬液をそれぞれ所定量づ
つ供給する薬液供給手段と、前記薬液供給手段から供給
された各薬液を混合し、その混合比率の変化に従って水
素指数が変化する混合薬液を作成する薬液混合手段とを
備え、前記薬液混合手段から送出される混合薬液を用い
て基板に対する薬液処理を行なうように構成された基板
の薬液処理装置において、前記混合薬液のｐＨ値を検出
するｐＨセンサを前記薬液混合手段または前記薬液混合
手段の下流側に配備したことを特徴とする。

【０００６】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の基板の薬液処理装置において、ｐＨセンサによ
り検出されたｐＨ値に基づき、混合薬液における薬液の
混合比率が適当な比率を外れているか否かを判定する混
合比率判定手段と、前記混合比率判定手段により薬液の
混合比率が適当な比率を外れていると判定された場合に
警報を発する警報発生手段を備えたものである。

【０００７】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または２に記載の基板の薬液処理装置において、ｐＨセ
ンサにより検出されたｐＨ値に基づいて、混合薬液の混
合比率が予め設定した比率となるように、薬液供給手段
から供給される各薬液の供給量を制御する薬液供給量制
御手段を備えたものである。

【０００８】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
から３までのいずれかに記載の基板の薬液処理装置にお
いて、ｐＨセンサにより検出されたｐＨ値を薬液濃度値
に変換して出力する変換手段を備えたものである。

【０００９】なお、本発明において、混合液の混合比率
の変化に従って水素指数が変化するものであれば、混合
薬液を作成するための薬液の種類は限定されない。ま
た、純水も本発明にいう薬液に含まれる。

【００１０】

【作用】次に、本発明に係る基板の薬液処理装置におけ
る作用を説明する。請求項１の基板の薬液処理装置によ
り薬液処理を実行する場合、複数種類の薬液がそれぞれ
所定量づつ薬液供給手段から薬液混合手段へ送出され、
この薬液混合手段により混合されて混合薬液となる。各
薬液の供給量は勿論、予め設定した混合比率に対応する
量である。薬液混合手段により作成される混合薬液は、
薬液の混合比率の変化に従って水素指数が変化するもの
である。こうして得られた混合薬液により基板の薬液処
理がなされる。

【００１１】一方、本発明装置の場合、ｐＨセンサによ
って混合薬液の水素指数を示すｐＨ値が検出される。ｐ
Ｈセンサが測定対象とする混合薬液は、薬液の混合比率
の変化に従って水素指数が変化するものであるので、ｐ
Ｈセンサが検出するｐＨ値は、混合薬液における薬液の
混合比率と相関関係がある。このｐＨ値に基づき、混合
比率の適否判定を行うことができる。

【００１２】請求項２の基板の薬液処理装置では、ｐＨ
センサにより検出されたｐＨ値に基づいて、混合薬液の
混合比率が適当な比率を外れているか否かを混合比率判
定手段によって判定される。この判定結果が薬液の混合
比率が適当な比率を外れているという場合には、警報発
生手段から警報が発せられる。

【００１３】請求項３の基板の薬液処理装置では、ｐＨ
センサにより検出されたｐＨ値に基づいて、混合薬液の
混合比率が予め設定した比率となるように薬液の供給量
が薬液供給量制御手段によって自動的にコントロールさ
れる。

【００１４】請求項４の基板の薬液処理装置では、ｐＨ
センサにより検出されたｐＨ値が、変換手段により薬液
濃度値に変換され、この変換された濃度値に基づいて、
例えば、測定濃度の表示が行われたり、混合比率が適当
な比率を外れているか否かの判定が行われたり、あるい
は、混合比率の調整のための薬液供給量の制御を行なう
こともできる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面を参照しな
がら説明する。図１は実施例に係る基板の薬液処理装置
の全体構成を示すブロック図、図２は実施例装置の制御
系の構成を示すブロック図、図３と図４は、それぞれ、
実施例装置の薬液を計量する計量部の詳細構成を示す一
部断面図である。

【００１６】図１の処理装置は概ね次のように構成され
ている。薬液Ａ，Ｂがそれぞれ計量部（薬液供給手段）
１，２で所定量となるよう計量される。計量された各薬
液Ａ，Ｂが混合部（薬液混合手段）３へ供給されるとと
もに、所定量の純水Ｃが混合部３へ供給される。これら
が混合部３で混合されて混合薬液となる。この混合薬液
が、蓄積送給部４，５を経て、ノズル６から洗浄対象の
基板Ｗの上に放出されることにより薬液処理がなされ
る。

【００１７】混合薬液は、薬液の混合比率の変化に従っ
て水素指数が変化するものである。薬液としては、過酸
化水素水、アンモニア水、フッ酸などが挙げられる。ま
た、本発明では純水も薬液の一つとして挙げられる。薬
液処理の対象となる基板としては、半導体ウエハやガラ
ス基板が挙げられるが、これらの基板に限定されるもの
ではない。また、薬液処理としては、洗浄処理やエッチ
ング処理などが挙げられるが、これらの処理に限定され
るものではない。以下、実施例装置の各部の構成につい
て、さらに具体的に説明してゆく。

【００１８】計量部（薬液供給手段）１，２の上流側に
は、薬液Ａを溜めておくタンク７と薬液Ｂを溜めておく
タンク８が配設されている。薬液ＡはパイプＰ１および
弁Ｖ１を経て計量部１へ送出される一方、薬液Ｂはパイ
プＰ２および弁Ｖ２を経て計量部２へ送出される。

【００１９】計量部１は、図３に示すように、薬液Ａを
導入するパイプＰ１と、計量した薬液Ａを混合部３へ供
給するパイプＰ３が、計量槽９の底部に連通接続されて
いる。また、計量槽９の上部には、余分な薬液Ａを排出
するためのパイプＰ４が上面を貫通して上下に移動可能
に取り付けられている。パイプＰ４は、先端が計量槽９
の内側に入り込むとともに、後端が可撓性のあるフレキ
シブルパイプＰ５を介してアスピレータ１０に接続され
ている。パイプＰ４の外周面にはネジが切られている。
内面にネジが切られたギア１１が、このパイプＰ４に回
転のみ可能、すなわち上下に変位しないように螺合され
ている。このギア１１に、パルスモータＭの出力軸に連
結されたギア１３が噛み合っている。パルスモータＭが
正逆に回転すると、ギア１１がその位置で回転する結
果、このギア１１に螺合しているパイプＰ４が昇降する
ようになっている。

【００２０】アスピレータ１０の上流側にあるバルブＶ
３が開くと、アスピレータ１０には、矢印で示すよう
に、入口から出口に向けて流れが起こり、これに伴って
吸引口１０ａに吸引力が発生する。このとき、パイプＰ
４の先端が薬液Ａの液面より下にあれば、薬液Ａがパイ
プＰ４→パイプＰ５→アスピレータ１０→廃液槽１４の
経路で排出されることにより、薬液Ａの液面がパイプＰ
４の先端の高さと一致する。すなわち、アスピレータ１
０の働きで、薬液Ａの液面が常にパイプＰ４の先端の高
さと一致することで薬液Ａの計量がなされる。従って、
計量部１の場合は、パイプＰ４の先端の高さを変化させ
れば、計量する薬液Ａの量が変化することになる。な
お、アスピレータ１０で排出した余分な薬液Ａをタンク
７に還流させるよう構成し、薬液Ａを再使用するような
構成としてもよい。薬液Ａの計量が終了すると、薬液Ａ
は、バルブＶＮ１を介してパイプＰＮ１から導入される
Ｎ₂ ガスの圧力で押し出されてパイプＰ３から混合部３
へ供給されることになる。

【００２１】また、計量部２は計量部１と同様の構成で
ある。すなわち、図４に示すように、薬液Ｂを導入する
パイプＰ２と、計量した薬液Ｂを混合部３へ供給するパ
イプＰ６が計量槽１５の底部に連通接続されているとと
もに、余分な薬液Ｂを排出するためのパイプＰ７が計量
槽１５の上面を貫通して昇降自在に配備されている。た
だし、計量部２の場合、パイプＰ７を自動的に昇降させ
るモータなどは備えていない。また、計量した薬液Ｂを
押し出すＮ₂ ガスがバルブＶＮ２およびパイプＰＮ２を
介して計量槽１５内に導入されている。

【００２２】さらに、実施例装置の場合、薬液Ａ，Ｂの
他に、定量ポンプ（薬液供給手段）ＰＭによって所定量
の純水（薬液）Ｃが純水タンク１６からパイプＰ８を経
て混合部３へ供給される。

【００２３】混合部３は混合槽１７を備え、この混合槽
１７の底部に、混合薬液を送出するためのパイプＰ９が
連通接続されている。また、混合槽１７の上部に、薬液
Ａ，Ｂおよび純水Ｃの導入用のパイプＰ３，Ｐ６，Ｐ８
が接続されている。混合槽１７内には、図示しない攪拌
機が必要に応じて配設される。

【００２４】バルブＶ５，Ｖ６が開いて所定量の薬液
Ａ，Ｂが混合槽１７へ導入されるとともに、所定量の純
水Ｃが定量ポンプＰＭを介して混合槽１７へ導入された
後、必要に応じて攪拌混合されるこにより混合薬液が作
られる。混合薬液の作成が終了すると、バルブＶＮ３を
介してパイプＰＮ３から導入されるＮ₂ ガスの圧力でも
って混合薬液ＤがパイプＰ９から蓄積送給部４，５へ送
りこまれる。

【００２５】蓄積送給部４は蓄積槽１８を備え、この蓄
積槽１８の底部に送給パイプＰ１０が連通接続されてい
る。また、蓄積槽１８の上部にパイプＰ９が接続されて
いる。混合薬液Ｄを蓄積槽１８内に導入する時は、バル
ブＶ７だけを開いて混合薬液Ｄを受け入れる。混合薬液
Ｄを送るときは、バルブＶ９を開いておいて、バルブＶ
Ｎ４を介してパイプＰＮ４から導入されるＮ₂ ガスの圧
力でもって混合薬液ＤをパイプＰ１０およびパイプＰ１
２を通してノズル６へ送る。

【００２６】同様に、蓄積送給部５も蓄積槽１９を備
え、この蓄積槽１９の底部に送給パイプＰ１１が、その
上部にパイプＰ９がそれぞれ連通接続されている。混合
薬液Ｄを蓄積槽１９内に導入する時は、バルブＶ８だけ
を開いて混合薬液Ｄを受け入れる。混合薬液Ｄを送ると
きは、バルブＶ１０を開いておいて、バルブＶＮ５を介
してパイプＰＮ５から導入されるＮ₂ ガスの圧力でもっ
て混合薬液ＤをパイプＰ１０およびパイプＰ１２を通し
てノズル６へ送る。

【００２７】なお、蓄積送給部４，５は一方が供給動作
を行っている間に、他方が蓄積動作を行い、切れ目なく
混合薬液Ｄをノズル６に供給できるよう構成されてい
る。

【００２８】薬液処理対象の基板Ｗを置く載置台２０
は、図示しないモータで駆動される回転軸２０ａに連結
支持されている。この他、図示しないが、載置台２０の
周囲には、基板Ｗの自動搬入・自動搬出を行うのに必要
な構成なども設けられている。

【００２９】次に、本発明の特徴である混合薬液のｐＨ
値を検出するｐＨセンサに関連する構成について説明す
る。図１に示すように、混合部３の下流となるパイプＰ
９には、ｐＨセンサ２１が配設されている。このｐＨセ
ンサ２１は、混合部３から送り出されてくる混合薬液Ｄ
のｐＨ値を常時検出して電気信号として制御部２２へ出
力する。制御部２２は、図２に示すように、ｐＨセンサ
２１からの電気信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器２
３、ｐＨ値を濃度値に変換するための濃度変換用ルック
アップテーブル２４、薬液の適当な混合比率に対応する
基準濃度を記憶する基準濃度メモリ２５、制御用のＣＰ
Ｕ（中央処理装置）２９を備える。

【００３０】ＣＰＵ２９は次に示す主な３つ機能を備え
ている。第１は、ディジタル化されたｐＨ値を、図５に
模式的に示したような濃度変換用ルックアップテーブル
２４を参照して濃度値に変換し、その濃度値を表示器２
６に表示させる。第２は、測定濃度と基準濃度を比較し
て、測定濃度と基準濃度の間に一定以上の差（ずれ）が
あれば、混合比率が適当な比率でないと判定し、警報器
（警報発生手段）２７から警報を発生させる。第３は、
モータ制御部２８から測定濃度と基準濃度の差に対応し
た量だけパルスモータＭを回転させる信号を出力する。
このＣＰＵ２９は、本発明における混合比率判定手段お
よび薬液供給量制御手段に相当する。また、ルックアッ
プテーブル２４は、本発明における変換手段に相当す
る。

【００３１】この実施例の場合、薬液Ｂおよび純水Ｃの
供給量は制御されず、薬液Ａの供給量を制御することに
より、混合液の混合比率が適当な比率になるようにして
いる。勿論、薬液Ｂおよび純水Ｃの供給量も制御するよ
うに構成してもよい。

【００３２】続いて、以上に述べた構成を有する実施例
装置による薬液処理動作について説明する。先ず、バル
ブＶ１，Ｖ２をそれぞれ所定時間だけ開放して、タンク
７，８から薬液Ａおよび薬液Ｂをそれぞれ、計量槽９，
１５の中へパイプＰ４，Ｐ７の先端より少し上の一点鎖
線Ｈ１，Ｈ２（図３，図４参照）の示す高さまで導入す
る。。そうするとパイプＰ４，Ｐ７の先端は薬液Ａや薬
液Ｂの液面より少し下になる。続いて、アスピレータ１
０が作動して、パイプＰ４，Ｐ７の先端から薬液Ａ，Ｂ
を吸い出す。薬液Ａや薬液Ｂの液面が、ちょうどパイプ
Ｐ４，Ｐ７の先端と略等しい一点鎖線Ｈ３，Ｈ４（図
３，図４参照）の示す高さまで下がったところで、薬液
の吸い出しが自然に止まる。これにより、薬液Ａ，Ｂが
所定量に計量されたことになる。

【００３３】ついで、バルブＶ５，Ｖ６を開くととも
に、計量槽９，１５の中にＮ₂ ガスを導入して、Ｎ₂ ガ
スの圧力で薬液Ａ，Ｂを計量槽９，１５から混合槽１７
へ送りこみ、また、定量ポンプＰＭで所定量の純水Ｃを
混合槽１７へ送りこむことにより、混合薬液Ｄを生成す
る。この後、バルブＶ７を開くとともに、混合槽１７の
中にＮ₂ ガスを導入して、Ｎ₂ ガスの圧力で混合薬液Ｄ
をパイプ９からバルブＶ７を経て蓄積槽１８へ送る。

【００３４】蓄積槽１８への混合薬液Ｄの蓄積が終われ
ば、バルブＶ９を開くとともに、蓄積槽１８の中にＮ₂
ガスを導入し、Ｎ₂ ガスの圧力で混合薬液Ｄをノズル６
へ送ることにより薬液処理を行なう。一方、薬液Ａ，Ｂ
の計量・混合動作も再び同様に開始し、得られた混合薬
液Ｄを空いている蓄積槽１９の方へ送り込んで蓄積す
る。蓄積槽１８が空になると、蓄積槽１９の方からノズ
ル６へ混合薬液Ｄを送り込む一方、蓄積槽１８の方へ混
合薬液Ｄが同様にして蓄積する。薬液処理が終了するま
で、上記の動作を繰り返し行なう。

【００３５】そして、混合槽１７から混合薬液Ｄが送り
出されるとき、そき混合薬液ＤのｐＨ値をｐＨセンサ２
１により測定する。測定したｐＨ値を制御部２２に与え
る。制御部２２のＣＰＵ２９は、濃度変換用ルックアッ
プテーブル２４に従ってｐＨ値を濃度値に変換してから
表示器２６に表示する。また、ＣＰＵ２９は、測定濃度
と基準濃度の比較を行い、両者の間に一定以上の差（ず
れ）があれば、混合比率が適当な比率を外れていると判
定し、警報器２７から警報を発して作業者に知らせる。
さらに、ＣＰＵ２９は、前記濃度の差に応じて、計量部
１のパイプＰ４を昇降させるための制御信号をモータ制
御部２８を介してパルスモータＭに出力する。

【００３６】モータ制御部２８から信号を受けたパルス
モータＭは、パイプＰ４を必要な量だけ上または下に移
動させる。パイプＰ４の移動に伴ってパイプＰ４の先端
位置の高さが変化し、薬液Ａの供給量が適当な量に変わ
るので、混合比率は適当な比率に自動的に復帰する。

【００３７】本発明は、上記実施例に限られるものでは
なく、例えば、以下のように変形実施することが可能で
ある。 （１）上記実施例では、混合薬液は薬液Ａ，Ｂと純水Ｃ
の３種の薬液からなっていたが、混合薬液は薬液Ａ，Ｂ
からなっていてもよいし、薬液Ａと純水Ｃあるいは薬液
Ｂと純水Ｃからなっていてもよい。

【００３８】（２）上記実施例の制御部２２では、ｐＨ
値を濃度値に変換して用いていたが、ｐＨ値を濃度値に
変換することなく、そのまま表示したり、予め設定した
混合比率に対応するｐＨ値と比較するようにしてもよ
い。

【００３９】（３）上記実施例では、基板Ｗを１枚づつ
薬液処理する構成であったが、混合薬液を槽に投入して
おいて、多数枚の基板を一度に槽内に浸漬して薬液処理
を行う構成であってもよい。

【００４０】（４）上記実施例では、計量槽を用いてそ
れぞれ所定量の薬液Ａ，Ｂを得たが、定量ポンプを用い
て所定量の薬液Ａ，Ｂを混合部３へ送るようにしてもよ
い。

【００４１】（５）上記実施例では、ｐＨセンサ２１を
混合槽１７の下流に配設したが、ｐＨセンサ２１は混合
槽１７の中に配設してもよい。この場合、混合槽１７へ
薬液を適当量に補充できるようにしておけば、混合槽１
７にある混合薬液の混合比率を修正することができる。

【００４２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、ｐＨセ
ンサによって混合薬液における薬液の混合比率をリアル
タイムで知ることができる。また、一般に濃度計と比べ
て安価なｐＨセンサを用いているので、薬液処理装置の
コストの低減を図ることができる。

【００４３】請求項２に記載の発明によれば、混合薬液
における薬液の混合比率が適当な比率を外れていること
を、警報発生手段からの警報によって知ることができる
ので、非常に便利である。

【００４４】請求項３に記載の発明によれば、薬液供給
量制御手段によって、混合薬液における薬液の混合比率
が予め設定した比率となるように薬液の供給量が自動的
にコントロールされるので、薬液の混合比率を確実に適
正な比率にすることができる。

【００４５】請求項４に記載の発明によれば、混合薬液
のｐＨ値が薬液の濃度値に変換されることから、混合薬
液の濃度の把握が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る基板の薬液処理装置の全体構成を
示すブロック図である。

【図２】実施例装置の制御部の構成を示すブロック図で
ある。

【図３】実施例装置における薬液Ａ用の計量部の詳細構
成を示す一部断面図である。

【図４】実施例装置における薬液Ｂ用の計量部の詳細構
成を示す一部断面図である。

【図５】混合薬液のｐＨ値と薬液濃度の間の変換特性を
示すグラフである。

【符号の説明】

１，２…計量部（薬液供給手段） ３…混合部（薬液混合手段） ２１…ｐＨセンサ ２４…濃度変換用ルックアップテーブル（変換手段） ２５…基準濃度メモリ ２７…警報器 ２８…モータ制御部 ２９…ＣＰＵ Ａ，Ｂ…薬液 Ｃ…純水 Ｄ…混合薬液 Ｍ…パルスモータ Ｗ…基板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数種類の薬液をそれぞれ所定量づつ供
   給する薬液供給手段と、前記薬液供給手段から供給され
   た各薬液を混合し、その混合比率の変化に従って水素指
   数が変化する混合薬液を作成する薬液混合手段とを備
   え、前記薬液混合手段から送出される混合薬液を用いて
   基板に対する薬液処理を行なうように構成された基板の
   薬液処理装置において、前記混合薬液のｐＨ値を検出す
   るｐＨセンサを前記薬液混合手段または前記薬液混合手
   段の下流側に配備したことを特徴とする基板の薬液処理
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板の薬液処理装置に
   おいて、ｐＨセンサにより検出されたｐＨ値に基づき、
   混合薬液における薬液の混合比率が適当な比率を外れて
   いるか否かを判定する混合比率判定手段と、前記混合比
   率判定手段により薬液の混合比率が適当な比率を外れて
   いると判定された場合に警報を発する警報発生手段を備
   えている基板の薬液処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の基板の薬液処
   理装置において、ｐＨセンサにより検出されたｐＨ値に
   基づいて、混合薬液の混合比率が予め設定した比率とな
   るように、薬液供給手段から供給される各薬液の供給量
   を制御する薬液供給量制御手段を備えている基板の薬液
   処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３までのいずれかに記載の
   基板の薬液処理装置において、ｐＨセンサにより検出さ
   れたｐＨ値を薬液濃度値に変換して出力する変換手段を
   備えている基板の薬液処理装置。