(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するための基板処理部と、処理液供給源に接続されて上記基板処理部に処理液を供給する処理液供給管とを備えた基板処理装置において、上記処理液供給管に、パイロット管を介して与えられるパイロット圧に応じて処理液の流量を調整する流量調整弁を介設するとともに上記パイロット管に上記パイロット圧を調整可能とする調整手段を介設し、さらにこの調整手段として、上記パイロット管に並列な複数の分岐部を設け、各分岐部に、開閉弁とパイロット圧を一定圧力に調整可能な圧力調整弁とを介設するとともに各分岐部の圧力調整弁による調整圧力値を異なる値に設定したことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
パイロット圧を処理液の温度に応じた複数の圧力値に調整できるように上記調整手段を構成したことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板や液晶用ガラス基板等の基板を処理する基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体基板等の基板を処理槽内の処理液に浸漬して処理する基板処理装置が知られており、このような装置として、例えば特許登録第２７３９４１９号に開示されるような装置がある。
【０００３】
この装置には、処理槽内に純水を供給する給水管が設けられるとともに、異なる薬液タンクにそれぞれ通じる複数の薬液供給管が給水管に対して接合されている。そして、処理中は、給水管内の純水に薬液供給管を通じて択一的に薬液を供給して（合流させ）所定濃度の薬液を調製しつつ処理槽に供給し、あるいは薬液の供給を停止して純水のみを処理槽に供給することにより、薬液や純水（以下、処理液という）を処理槽に貯留しつつオーバーフローさせるように構成されている。
【０００４】
この装置では、上記のように純水に薬液を供給して所定濃度の薬液を調製するため、純水の流量が不安定では所望濃度の薬液を調製することができず、安定した処理は望めない。また、純水の流量が変動すると処理槽内での処理液の流速が変動し、基板の面内均一性等に悪影響を与える虞れもある。
【０００５】
そのため、通常は、薬液供給管の接合部分よりも上流側において、給水管に流量調整弁を介設し、これにより給水管を通じて供給される純水の流量を一定に保つようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、基板の処理条件は基板の種類により異なり、基板の種類が異なれば純水の流量を変更したいケースもある。例えば、基板の種類によっては処理液の流速が処理速度に影響を与える場合があり、このような場合には、純水の流量を基板毎に変化させて処理槽内での処理液の流速を基板に適した速度にすることが望まれる。また、基板の種類に応じて温度の異なる純水を択一的に供給する場合もあり、このような場合には、供給する純水の温度に応じて流量を変化させることが必要となる場合がある。
【０００７】
そこで、このような要請に応えるべく、例えば、薬液供給管の接合部分よりも上流において、給水管に複数の互いに並列な分岐路を設けて各分岐路に開閉弁及び流量調整弁を介設するとともに、流量調整弁による設定流量を各分岐路毎に異なる流量に設定し、分岐路に対して択一的に純水を通すことによって流量を変化させるようにすることが考えられる。
【０００８】
ところが、この構成では、処理液の供給系統の主管である給水管を分岐構造とする必要がある上、各分岐路にそれぞれ流量調整弁等を介設する必要があるため、スペースやコストの面で不利である。特に、複数の処理槽を備え、給水管を分岐して各処理槽に接続するような装置では、各処理槽に対応して上記のような流量調整のための構成が必要となるため、処理液の供給系統が一層複雑になりその占有スペースが増大するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、処理液供給管を通じて供給される処理液の流量を設定された一定の流量で供給する一方で、この設定流量を、シンプル、かつ安価な構成で変更可能とする基板処理装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、基板を処理するための基板処理部と、処理液供給源に接続されて基板処理部に処理液を供給する処理液供給管とを備えた基板処理装置において、処理液供給管に、パイロット管を介して与えられるパイロット圧に応じて処理液の流量を調整する流量調整弁を介設するとともに、パイロット管にパイロット圧を調整可能とする調整手段を介設し、さらにこの調整手段として、上記パイロット管に並列な複数の分岐部を設け、各分岐部に、開閉弁とパイロット圧を一定圧力に調整可能な圧力調整弁とを介設するとともに各分岐部の圧力調整弁による調整圧力値を異なる値に設定したものである（請求項１）。
【００１１】
この装置によれば、各分岐部の開閉弁が択一的に開操作されることにより、その開閉弁の該当する分岐部の圧力調整弁により調整されるパイロット圧が処理液供給管の流量調整弁に与えられる。そして、流量調整弁に与えるパイロット圧の調整に応じて処理液の流量が変更され、変更後は、その流量が維持されて安定した処理液の供給が行われる。そのため、処理液供給管については、流量調整弁を介設しただけのシンプルな構成で処理液の流量変更が可能となる。
【００１６】
なお、例えば、処理槽内に処理液を貯留し、そこに基板を浸漬させた状態で処理液をオーバーフローさせながら処理を行うタイプの装置では、基板の種類によって処理液の温度を変えて処理する場合があり、この場合には、処理槽での処理液の流速を処理液の温度に応じて変化させる方が好ましい場合がある。そのため、このような場合には、上記パイロット圧を処理液の温度に応じた複数の圧力値に調整できるように上記調整手段を構成するようにし（請求項２）、これにより、流量を変化させて処理槽内での処理液の流速を処理液の温度に応じて調整できるようにしてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る基板処理装置の一の実施の形態を概略的に示している。この図に示す基板処理装置１０は、単一の処理槽に各種薬液や純水を順次貯留しながら、半導体ウエハ等の基板をこの処理液に浸漬して表面処理を行う、いわゆるワンバス方式の基板処理装置であって、基板処理部である処理槽１２と、これに対する処理液の給排系とを備えている。
【００１９】
処理槽１２は、例えば断面矩形の箱型に形成されているとともに、その開口周囲に液受け部１２ａが設けられ、その全体は例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）、ＰＶＤＦ（フッ化ビニリデン）等の耐侵食性に優れた材料から構成されている。
【００２０】
処理槽１２には、処理液の給排系を構成する給水管１４（処理液供給管）及び排液管１６がそれぞれ接続されている。
【００２１】
給水管１４は、図示を省略するが、例えば、その上流端側が切換え弁を介して２つに分岐され、それぞれ機械式ポンプを介して別々の純水貯留タンク（処理液供給源）に接続されている。各貯留タンクには、温度の異なる純水、例えば常温とこれより若干温度の高い純水が貯留されており、上記切換え弁の操作に応じていずれか一方の純水を供給できるように構成されている。
【００２２】
一方、給水管１４の下流端側は、処理槽１２の底部に接続されて処理槽１２内に連通しており、上記切換え弁の下流側には、流量調整弁２０、流量計２２及び三方弁２４が上流側から順に介設されている。また、流量計２２と三方弁２４との間には、薬液供給管２８ａ〜２８ｃが一列に並べられた状態で給水管１４に接続されている。薬液供給管２８ａ〜２８ｃは、上流端側がそれぞれ異なる種類の薬液を貯留した薬液タンク２６ａ〜２６ｃに至っており、その途中には、開閉バルブ２９ａ〜２９ｃがそれぞれ介設されている。すなわち、いずれかの開閉バルブ２９ａ〜２９ｃが択一的に、または所要のものが複数同時に開操作されることにより給水管１４を通じて給送される純水に薬液が混入されつつ所定濃度の薬液が調製されて処理槽１２に給送される一方、全ての開閉バルブ２９ａ〜２９ｃが閉状態とされると、純水のみが処理槽１２に給送されるようになっている。
【００２３】
上記流量調整弁２０は、当実施の形態では、空気圧を用いたパイロット圧式の流量調整弁であって、純水貯溜タンクに接続する側である上流側（以下、一次側という）の圧力変動等による影響を是正して、給水管１４を通じて供給される純水の流量をパイロット圧に応じた一定流量に保つように構成されている。
【００２４】
流量調整弁２０に対するパイロット圧の供給系は、図１の破線に示すように、上流側が図外のコンプレッサに接続されたパイロット管３０を有している。このパイロット管３０の途中には、同図に示すように並列に分岐部３２ａ，３２ｂが設けられており、これらの分岐部３２ａ，３２ｂに、それぞれ上流側から順にレギュレーター（減圧弁）３４ａ，３４ｂ、圧力計３６ａ，３６ｂおよび開閉弁３８ａ，３８ｂが介設されている。
【００２５】
各レギュレーター３４ａ，３４ｂによる減圧値はそれぞれ異なる値に設定されており、開閉弁３８ａ，３８ｂが択一的に開操作されることにより流量調整弁２０に与えられるパイロット圧が切り換えられるようになっている。なお、各レギュレーター３４ａ，３４ｂによる減圧値は、純水の温度に対応した値に設定されている。すなわち、温度毎に予め設定されている所定の流量で純水を供給するように設定されている。
【００２６】
ここで、上記給水管１４に介設された流量調整弁２０の構成について説明する。
【００２７】
図２は上記流量調整弁２０を示す断面概略図である。この図に示す流量調整弁２０は、一般的なパイロット圧式の流量調整弁であって、内部に上下（同図で上下）に延びる純水の流路４２を備えるとともに、この流路４２に通じる上下にオフセットされた入口側および出口側の各ポート４４，４６を左右（同図で左右）両側に有しており、給水管１４がこれら各ポート４４，４６に接続されている。
【００２８】
流路４２内には、後述するように弁体４８が上下方向に変位可能に支持され、この弁体４８に形成された円錐状部分４８ｃと流路４２の途中に形成された断面円形状の絞り部４２ｃとによりオリフィス５６を形成している。
【００２９】
また、流路４２の下方に、弁体４８の下部４８ａを収容する弁体下部収容室４２ａが形成されるとともに、流路４２の上方に、弁体４８の上部４８ｂを収容する弁体上部収容室４２ｂが形成されている。そして、弁体４８の下部４８ａが下側ダイアフラム５０ａにより弁体下部収容室４２ａ内にフランジ支持状に支えられる一方、同上部４８ｂが弁体上部収容室４２ｂ内に上側ダイアフラム５０ｂによりフランジ支持状に支えられている。これにより弁体４８が流路４２内に上下方向に変位可能に支持されている。
【００３０】
前記の下側ダイアフラム５０ａは弁体下部収容室４２ａを上下に区分しており、ダイアフラム５０ａの上側に流路４２に臨む入口側流体圧作用空間５１ａを形成する一方、ダイアフラム５０ａの下側に下部ポート５４ａを介して前記パイロット管３０に連通する下側のパイロット圧作用空間５２ａを形成している。また、上側ダイアフラム５０ｂも弁体上部収容室４２ｂを上下に区分しており、ダイアフラム５０ｂの下側に流路４２に臨む出口側流体圧作用空間５１ｂを形成する一方、ダイアフラム５０ｂの上側に上部ポート５４ｂを介して前記パイロット管３０に連通する上側のパイロット圧作用空間５２ｂを形成している。
【００３１】
そして、図２に示すように上記弁体上部収容室４２ｂが弁体下部収容室４２ａより広く（径が大きく）形成されることにより、上側のパイロット圧作用空間５２ｂにおける上側ダイアフラム５０ｂ及び弁体４８のエア圧の受圧面積が下側のパイロット圧作用空間５２ａにおける下側ダイアフラム５０ａ及び弁体４８のエア圧の受圧面積よりも大きくなるように構成されるとともに、出口側流体圧作用空間５１ｂにおける上側ダイアフラム５０ｂ及び弁体４８の純水の受圧面積が入口側流体圧作用空間５１ａにおける下側ダイアフラム５０ａ及び弁体４８の純水の受圧面積よりも大きくなるように構成されている。
【００３２】
この構成において、上記入口側ポート４４を通じて純水を供給するとともに、両ポート５４ａ，５４ｂを通じてエア圧を与えると、オリフィス５６通過前の純水の圧力により弁体４８を押し下げる力、オリフィス５６通過後の純水の圧力により弁体４８を押し上げる力、下側のパイロット圧作用空間５２ａに供給されるエア圧により弁体４８を押し上げる力、上側のパイロット圧作用空間５２ｂに供給されるエア圧により弁体４８を押し下げる力、弁体４８の自重および弾性変形した両ダイアフラム５０ａ、５０ｂの復帰力が弁体４８に作用するが、上述のように下側ダイアフラム５０ａ等のエア圧の受圧面積よりも上側ダイアフラム５０ｂ等のエア圧の受圧面積の方が大きく設定されていることにより、純水及びエア圧を与えた状態で、このエア圧を漸次高めると、エア圧の増加に伴って弁体４８を押し下げる力が増大し、その結果、弁体４８が下方へ変位した所定位置でバランスすることとなる。
【００３３】
つまり、エア圧を漸次高めると、次第にオリフィスの面積が増して出口側のポート４６からの純水の流量が増すため、所要の流量が得られた時点のエア圧を所定のパイロット圧として設定しておく。
【００３４】
このように所定パイロット圧を与えておけば、その後、一次側の純水に圧力変動が生じても、上記流量調節弁２０が次にように動作することにより流量が一定に維持される。すなわち、例えば一次側の圧力が高まると、上述したように、入口側流体圧作用空間５１ａにおける下側ダイアフラム５０等の純水の受圧面積よりも出口側流体圧作用空間５１ｂにおける上側ダイアフラム５０ｂ等の純水の受圧面積が広く構成されていることにより、出口側流体圧作用空間５１ｂにおいて弁体４８を上方へ変位させる力の増加分が入口側流体圧作用空間５１ａにおいて弁体４８を下方へ変位させる力の増加分よりも大きくなり、その結果、弁体４８が上方へ変位してオリフィス５６の面積が狭まり、出口側のポート４６での純水の流量がパイロット圧に応じた一定流量に維持されることとなる。一方、一次側の圧力が低下すると、逆に弁体４８が下方へ変位してオリフィス５６の面積が拡大し、出口側のポート４６での純水の流量がパイロット圧に応じた一定流量に維持されることとなる。
【００３５】
なお、パイロット圧の設定は、幾種類かの所望の流量毎に行なうことで、各流量に応じたパイロット圧を設定することができる。
【００３６】
一方、上記排水管１６は、図１に示すように、その上流端側が処理槽１２の液受け部１２ａに接続される一方、下流端側が図外の廃液タンクに接続されている。また、排水管１６には、その途中に分岐管１６ａが設けられ、この分岐管１６ａが給水管１４の三方弁２４に接続されている。すなわち、処理槽１２から液受け部１２ａにオーバーフローした純水、あるいは薬液（以下、特に区別する場合を除き処理液という）を排水管１６を介して廃液タンクに導入しつつ、例えば、処理槽１２内の処理液を全て排出する必要がある場合には、三方弁２４を切替えることにより、給水管１４、三方弁２４、分岐管１６ａ及び排水管１６を介して処理槽１２内の処理液を廃液タンクに導入するようになっている。
【００３７】
以上のように構成された基板処理装置１０では、例えば、まず、開閉バルブ２９ａ〜２９ｃが全て閉じられ、給水管１４を通じて処理槽１２に純水のみが給送されつつ液受け部１２ａにオーバーフローさせられる。これにより処理槽１２内に純水の上昇流が形成され、この状態で基板Ｗを処理槽１２内に浸漬させることにより、基板Ｗに対して水洗処理が施される。この際、基板Ｗの種類に応じて給水管１４の切換え弁が操作され、基板Ｗに適した温度の純水が給水管１４を通じて供給される。また、供給される純水の流量がこの純水の温度に対応した流量となるように、パイロット管３０の開閉弁３８ａと開閉弁２３ｂのうち対応するものが開かれる。これにより供給される純水の温度に応じたパイロット圧が流量調整弁２０に与えられ、純水の温度に対応した一定の流量で純水が処理槽１２に供給される。
【００３８】
こうして一定時間だけ水洗処理が施されると、次に、開閉バルブ２９ａ〜２９ｃのいずれかの開閉バルブ２９ａ〜２９ｃが開かれて給水管１４に薬液が導入され、所定濃度の薬液が調製されつつ処理槽１２に給送される。これにより基板Ｗに対して薬液による処理が施される。この際、流量調整弁２０の作用により純水の流量が一定に保たれることにより薬液濃度が所定の濃度に保たれる。
【００３９】
こうして、以後、開閉バルブ２９ａ〜２９ｃが順次択一的に開かれることにより、異なる処理液が処理槽１２内に供給され、これにより基板Ｗに対して複数種類の処理液による処理が順次施される。なお、このときも、処理槽１２に連続的に薬液が供給されて液受け部１２ａにオーバーフローすることによって処理残渣当が処理槽１２外へと導出される。
【００４０】
そして、すべての処理液による処理が終了すると、再び純水のみが処理槽１２に供給されて基板Ｗに対して水洗処理が施され、一定時間水洗処理が行われると、処理槽１２への純水の供給が停止され、基板Ｗが処理槽１２から取り出されて基板処理装置１０による基板Ｗの処理が完了する。
【００４１】
以上説明した基板処理装置１０によれば、給水管１４を通じて供給される純水の流量が流量調整弁２０により設定された一定の流量に保たれるようになっているので、処理槽１２に供給する純水の流量の変動を防止して安定した純水の供給を行うことができ、その上、流量調整弁２０による設定流量を、供給される純水の温度に応じて変更できるようになっているので、温度に対応した最適な流量で純水を供給して処理に供すことができる。
【００４２】
しかも、純水の流量の変更は、上述のように流量調整弁２０に与えるパイロット圧を切り換えることにより行うため、処理液の供給系統の主管である給水管１４自体の構成を複雑化することなく純水の流量を変更することができる。従って、処理液の給排系統の占有スペースの拡大を伴うことがなく、また、安価な構成で純水の流量変更を行うことができる。
【００４３】
なお、上記基板処理装置１０の構成では、上述のようにシンプルな給水管１４の構成で純水の流量変更が可能となるものの、流量調整弁２０に対するパイロット圧の供給系統に、圧力の変更を可能とするための構成を組み込むため、該供給系統の構成が複雑化して占有スペースの増大やコストアップを招くとの懸念がある。しかし、パイロット圧の供給系統は、純水の供給系統に比べると管径等が極めて小さく、また、弁等も小サイズのもので対応できるため、パイロット圧の供給系統が多少複雑な構成となっても、例えば、従来技術で説明した構成、すなわち、給水管に複数の並列な分岐通路を設けて各分岐通路に開閉弁及び流量調整弁を介設し、分岐通路に対して択一的に純水を通すことによって流量を変化させるような構成に比べると、占有スペースやコストの面での影響は極めて少ない。
【００４４】
ところで、上記基板処理装置１０は、本発明に係る基板処理装置の一の実施の形態であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４５】
例えば、上記基板処理装置１０では、本発明に係る調整手段として、パイロット管３０に並列な分岐部３２ａ，３２ｂを設け、これらの分岐部３２ａ，３２ｂに、それぞれレギュレーター３４ａ，３４ｂおよび開閉弁３８ａ，３８ｂを介設するようにし、供給する純水の温度に応じて開閉弁３８ａ，３８ｂを択一的に開操作することによりパイロット圧を２種類の圧力に切り換えるようにしているが、供給する純水の温度が３種類以上ある場合には、さらにパイロット管３０に分岐部を増設して、より多くの異なる圧力への設定を行えるようにしてもよい。
【００４７】
さらに、上記基板処理装置１０では、純水の供給系統についてのみ本発明の構成を採用しているが、例えば、薬液の供給系統についても本発明を採用するようにしてもよい。すなわち、薬液供給管２８ａ〜２８ｃにさらにパイロット圧式の流量調整弁を介設し、各流量調整弁に対するパイロット圧を変更可能に構成してもよい。このようにすれば、薬液を継続的に供給する場合の薬液の流量を一定に保つことができ、また、基板Ｗの種類に応じて薬液濃度を変更する必要がある場合には、流量調整弁に与えるパイロット圧を変更することにより薬液の流量を変更することができる。
【００４８】
また、流量調整弁２０の構成は、純水の流量をパイロット圧に応じた一定流量に設定する流量調整弁であれば、必ずしも図２に示すような構成である必要はなく、他の構成の流量調整弁を採用するようにしてもよい。また、パイロット圧として油圧を用いる弁を採用してもよい。
【００４９】
なお、上記の実施の形態では、本願発明を、基板Ｗを処理液に浸漬して表面処理を行う、いわゆるワンバス方式の基板処理装置に適用しているが、本願発明は、基板Ｗを搬送しながら該基板Ｗに処理液をスプレーして表面処理等を行う、いわゆるスプレー方式の基板処理装置についても適用可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、処理液供給管を通じて基板処理部に処理液を供給しつつ基板に処理を施す装置において、処理液供給管に、パイロット管を介して与えられるパイロット圧に応じて処理液の流量を調整する流量調整弁を介設するとともに、上記パイロット管にパイロット圧を調整可能とする調整手段を介設し、さらにこの調整手段として、上記パイロット管に並列な複数の分岐部を設け、各分岐部に、開閉弁とパイロット圧を一定圧力に調整可能な圧力調整弁とを介設するとともに、各分岐部の圧力調整弁による調整圧力値を異なる値に設定するようにしたので、処理液供給管を通じて供給される処理液の流量を設定された一定の流量で供給しながらこの設定流量を変更することができ、しかも、シンプルな処理液供給管の構成でこのような処理液の流量変更を行うことができる。従って、処理液の給排系統の占有スペースの拡大を伴うことがなく、また、安価な構成で処理液の流量変更を行うことができる。
【００５２】
なお、基板処理装置においては、供給する処理液の温度に応じて流量を変更したい場合があり、この場合には、上記パイロット圧を処理液の温度に応じた複数の圧力値に調整できるように上記調整手段を構成すれば、処理液の温度に応じた流量設定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板処理装置の一の実施の形態を示す全体構成図である。
【図２】流量調整弁の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  基板処理装置
１２  処理槽
１４  給水管
１６  排液管
２０  流量調整弁
２２  流量計
２４  三方弁
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ  薬液タンク
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ  薬液供給管
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ  開閉バルブ
３０  パイロット管
３２ａ，３２ｂ  分岐部
３４ａ，３４ｂ  レギュレーター
３６ａ，３６ｂ  圧力計
３８ａ，３８ｂ  開閉弁
Ｗ  基板
【図１】
0003697139.tif 000002
【図２】
0003697139.tif 000003