(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒である液体を供給する第１の流体供給源及び溶質である液体を供給する第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液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、加圧すると液体が透過する多孔質膜と、
前記第２の流体供給源の液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液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。
【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、溶媒である液体を供給する第１の流体供給源及び溶質である液体を供給する第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液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、加圧すると液体が透過する多孔質膜と、
前記第２の流体供給源の液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液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液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液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３３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３１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３１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４２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４１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４０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４４、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４１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４０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４０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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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