(57)【要約】【課題】ヒータレスにて薬液の温調を行うことができる薬液温調装置および薬液温調方法を提供する。【解決手段】温調槽２０に硫酸を含む薬液を貯留する。温調槽２０の薬液に添加液投入部３０から添加液として水を投入すると、硫酸の水和熱によって薬液の温度が上昇する。調合槽１０には硫酸の新液を貯留する。熱交換部４０を用いて調合槽１０の硫酸の新液と温調槽２０の薬液との間で熱交換を行い、新液を目標温度にまで昇温する。また、必要に応じて調合槽１０の新液を冷却部５０によって冷却する。調合槽１０の新液が予め設定された目標温度に到達した後に、その目標温度の新液を洗浄処理部８に送給する。硫酸と水とが反応することによって発生する反応熱を用いて調合槽１０の新たな薬液を目標温度にまで昇温しているため、ヒータレスにて薬液の温調を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に液処理を行う基板処理部に供給する薬液の温調を行う薬液温調装置であって、
前記基板処理部に供給すべき新たな薬液を貯留する調合槽と、
前記基板処理部にて液処理に使用された薬液を回収して貯留する温調槽と、
前記温調槽に貯留された薬液に該薬液と反応して反応熱を発生する添加液を投入する添加液投入部と、
前記温調槽に貯留されて前記添加液の投入によって発熱した薬液と前記調合槽に貯留された新たな薬液との間で熱交換を行って新たな薬液を昇温する熱交換部と、
前記調合槽に貯留された新たな薬液が予め設定された目標温度にまで昇温されるように前記熱交換部を制御する制御部と、
前記調合槽にて前記目標温度にまで昇温された薬液を前記基板処理部に送給する新液送給部と、
を備えることを特徴とする薬液温調装置。
【請求項２】
請求項１記載の薬液温調装置において、
前記調合槽にて前記目標温度を超えて昇温された薬液を冷却する冷却部をさらに備え、
前記制御部は、前記調合槽に貯留された新たな薬液が予め設定された目標温度に温調されるように前記熱交換部および前記冷却部を制御することを特徴とする薬液温調装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の薬液温調装置において、
前記制御部は、前記温調槽に貯留された薬液の温度が所定の温度範囲内となる温度制御をさらに行うことを特徴とする薬液温調装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の薬液温調装置において、
前記調合槽の一部が前記温調槽に貯留された薬液に浸漬するように前記調合槽を前記温調槽内に設けることを特徴とする薬液温調装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の薬液温調装置において、
前記薬液は硫酸を含む液体であり、
前記添加液は水であることを特徴とする薬液温調装置。
【請求項６】
基板に液処理を行う基板処理部に供給する薬液の温調を行う薬液温調方法であって、
前記基板処理部に供給すべき新たな薬液を調合槽に貯留する新液貯留工程と、
温調槽に薬液および該薬液と反応して反応熱を発生する添加液を投入する発熱工程と、
前記温調槽に貯留されて前記添加液の投入によって発熱した薬液と前記調合槽に貯留された新たな薬液との間で熱交換を行って新たな薬液を予め設定された目標温度にまで昇温する昇温工程と、
前記調合槽にて前記目標温度にまで昇温された薬液を前記基板処理部に送給する送給工程と、
前記基板処理部にて液処理に使用された薬液を前記温調槽に回収する回収工程と、
を備えることを特徴とする薬液温調方法。
【請求項７】
請求項６記載の薬液温調方法において、
前記調合槽にて前記目標温度を超えて昇温された薬液を冷却する冷却工程をさらに備えることを特徴とする薬液温調方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の薬液温調方法において、
前記温調槽に貯留された薬液の温度を所定の温度範囲内に制御する温度制御工程をさらに備えることを特徴とする薬液温調方法。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれかに記載の薬液温調方法において、
前記調合槽の一部を前記温調槽に貯留された薬液に浸漬させて当該薬液と前記調合槽との間で直接に熱交換を行うことを特徴とする薬液温調方法。
【請求項１０】
請求項６から請求項９のいずれかに記載の薬液温調方法において、
前記薬液は硫酸を含む液体であり、
前記添加液は水であることを特徴とする薬液温調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハーや液晶表示装置用ガラス基板等の薄板状の精密電子基板（以下、単に「基板」と称する）に洗浄処理などの液処理を行う基板処理部に供給する薬液の温調を行う薬液温調装置および薬液温調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程において、基板の洗浄処理は非常に重要な工程であり、基板表面に薬液を供給してパーティクルや金属汚染を除去する洗浄方式としては、アンモニア過酸化水素洗浄（ＳＣ−１洗浄）、塩酸過酸化水素洗浄（ＳＣ−２洗浄）、硫酸過酸化水素洗浄（ＳＰＭ洗浄）などが広く用いられている。これらのうち硫酸過酸化水素（以降、「硫酸過水」という略称も併用する）を使用した洗浄処理では、硫酸過水を高温（１００℃以上）に加熱して使用する場合がある。
【０００３】
従来の硫酸過水洗浄においては、ヒータを備えた温調器によって常温の硫酸を所定の目標温度にまで加熱し、その加熱した硫酸に過酸化水素を加えて洗浄処理部に供給していた。そして、洗浄処理に使用された硫酸過水を洗浄処理部から冷却タンクに回収して冷却水との熱交換によって冷却し、廃棄可能な温度以下にまで降温した後に外部の廃棄ドレンに排出するようにしていた。
【０００４】
かかる従来方式の場合、処理後の高温の硫酸過水が廃棄されることによってその熱エネルギーも廃棄される一方、処理前の硫酸過水をヒータによって目標温度にまで加熱するのに多大な電気エネルギーを必要としていた。このようなエネルギーロスを低減するために、廃液との混合によって発熱する補助液体を加えた廃液と新液との熱交換によって新液を昇温するとともに廃液を冷却する技術が特許文献１に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−６６７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示される技術によれば、廃液と新液との熱交換によって新液をある程度昇温できるものの、実際の処理に使用する温度にまでは到達しないため、熱交換後の新液をヒータによってさらに昇温する必要があった。すなわち、熱交換後になおもヒータによる加熱が必要であり、相応の電気エネルギーを消費することとなっていた。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ヒータレスにて薬液の温調を行うことができる薬液温調装置および薬液温調方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板に液処理を行う基板処理部に供給する薬液の温調を行う薬液温調装置において、前記基板処理部に供給すべき新たな薬液を貯留する調合槽と、前記基板処理部にて液処理に使用された薬液を回収して貯留する温調槽と、前記温調槽に貯留された薬液に該薬液と反応して反応熱を発生する添加液を投入する添加液投入部と、前記温調槽に貯留されて前記添加液の投入によって発熱した薬液と前記調合槽に貯留された新たな薬液との間で熱交換を行って新たな薬液を昇温する熱交換部と、前記調合槽に貯留された新たな薬液が予め設定された目標温度にまで昇温されるように前記熱交換部を制御する制御部と、前記調合槽にて前記目標温度にまで昇温された薬液を前記基板処理部に送給する新液送給部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る薬液温調装置において、前記調合槽にて前記目標温度を超えて昇温された薬液を冷却する冷却部をさらに備え、前記制御部は、前記調合槽に貯留された新たな薬液が予め設定された目標温度に温調されるように前記熱交換部および前記冷却部を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る薬液温調装置において、前記制御部は、前記温調槽に貯留された薬液の温度が所定の温度範囲内となる温度制御をさらに行うことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明に係る薬液温調装置において、前記調合槽の一部が前記温調槽に貯留された薬液に浸漬するように前記調合槽を前記温調槽内に設けることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る薬液温調装置において、前記薬液は硫酸を含む液体であり、前記添加液は水であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６の発明は、基板に液処理を行う基板処理部に供給する薬液の温調を行う薬液温調方法において、前記基板処理部に供給すべき新たな薬液を調合槽に貯留する新液貯留工程と、温調槽に薬液および該薬液と反応して反応熱を発生する添加液を投入する発熱工程と、前記温調槽に貯留されて前記添加液の投入によって発熱した薬液と前記調合槽に貯留された新たな薬液との間で熱交換を行って新たな薬液を予め設定された目標温度にまで昇温する昇温工程と、前記調合槽にて前記目標温度にまで昇温された薬液を前記基板処理部に送給する送給工程と、前記基板処理部にて液処理に使用された薬液を前記温調槽に回収する回収工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の発明は、請求項６の発明に係る薬液温調方法において、前記調合槽にて前記目標温度を超えて昇温された薬液を冷却する冷却工程をさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８の発明は、請求項６または請求項７の発明に係る薬液温調方法において、前記温調槽に貯留された薬液の温度を所定の温度範囲内に制御する温度制御工程をさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９の発明は、請求項６から請求項８のいずれかの発明に係る薬液温調方法において、前記調合槽の一部を前記温調槽に貯留された薬液に浸漬させて当該薬液と前記調合槽との間で直接に熱交換を行うことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０の発明は、請求項６から請求項９のいずれかの発明に係る薬液温調方法において、前記薬液は硫酸を含む液体であり、前記添加液は水であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１から請求項５の発明によれば、温調槽に貯留されて添加液の投入によって発熱した薬液と調合槽に貯留された新たな薬液との間で熱交換を行って新たな薬液を予め設定された目標温度にまで昇温し、その目標温度にまで昇温された薬液を基板処理部に送給するため、ヒータによる薬液の加熱は全く不要であり、ヒータレスにて薬液の温調を行うことができる。
【００１９】
特に、請求項３の発明によれば、温調槽に貯留された薬液の温度が所定の温度範囲内となる温度制御を行うため、調合槽に貯留された新たな薬液の温調をより容易なものとすることができる。
【００２０】
特に、請求項４の発明によれば、調合槽の一部が温調槽に貯留された薬液に浸漬するように調合槽を温調槽内に設けるため、温調槽に貯留された薬液と調合槽に貯留された新たな薬液との熱交換と保温効果をさらに促進することができる。
【００２１】
請求項６から請求項１０の発明によれば、温調槽に貯留されて添加液の投入によって発熱した薬液と調合槽に貯留された新たな薬液との間で熱交換を行って新たな薬液を予め設定された目標温度にまで昇温し、その目標温度にまで昇温された薬液を基板処理部に送給するため、ヒータによる薬液の加熱は全く不要であり、ヒータレスにて薬液の温調を行うことができる。
【００２２】
特に、請求項８の発明によれば、温調槽に貯留された薬液の温度を所定の温度範囲内に制御するため、調合槽に貯留された新たな薬液の温調をより容易なものとすることができる。
【００２３】
特に、請求項９の発明によれば、調合槽の一部を温調槽に貯留された薬液に浸漬させて当該薬液と調合槽との間で直接に熱交換を行うため、温調槽に貯留された薬液と調合槽に貯留された新たな薬液との熱交換をさらに促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る薬液温調装置を含む基板洗浄システムの全体構成を示す図である。
【図２】制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】基板洗浄システムにおける処理動作の手順を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態の基板洗浄システムの全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２６】
＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明に係る薬液温調装置を含む基板洗浄システムの全体構成を示す図である。この基板洗浄システム１００は、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）を温調し、その硫酸に過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を加えた硫酸過水を用いて基板Ｗの洗浄処理を行うとともに、処理後の硫酸過水を廃棄する処理システムである。基板洗浄システム１００は、硫酸過水を用いて基板Ｗの洗浄処理を行う洗浄処理部８と、洗浄処理部８に供給する硫酸の温調を行う薬液温調部１と、薬液温調部１での温調に用いられた処理後の薬液に対する廃液処理を行う廃液処理部７と、を備える。また、基板洗浄システム１００は、薬液温調部１、洗浄処理部８および廃液処理部７の各機構を制御する制御部９を備える。なお、本発明における「薬液」とは、単体の薬液に限定されるものではなく、特定種の薬液を含む液体である。本実施形態の「薬液」は、硫酸を含む液体であり、「硫酸」および「硫酸過水」の双方を含む。
【００２７】
洗浄処理部８は、硫酸過水を用いて基板Ｗの液処理（本実施形態では洗浄処理）を行う枚葉式の基板洗浄装置であり、処理チャンバー８１の内部に吐出ノズル８２、スピンチャック８３およびカップ８４などを備える。スピンチャック８３は、基板Ｗを水平姿勢（法線が鉛直方向に沿う姿勢）にて吸着保持し、図示省略の回転モータの駆動を受けて基板Ｗを水平面内にて回転させる。吐出ノズル８２は、スピンチャック８３に保持された基板Ｗの上面に薬液（洗浄処理部８では硫酸過水）を吐出する。カップ８４は、スピンチャック８３に保持された基板Ｗの周囲を囲繞し、回転する基板Ｗから遠心力によって飛散した薬液を受け止めて回収する。
【００２８】
薬液温調部１は、洗浄処理部８に対して温調済みの硫酸を供給するとともに、洗浄処理部８にて使用された硫酸過水を回収する。薬液温調部１は、調合槽１０、温調槽２０、添加液投入部３０、熱交換部４０、冷却部５０および新液送給部６０を備える。
【００２９】
調合槽１０は、洗浄処理部８に供給すべき新たな硫酸を貯留する槽である。調合槽１０は、薬液に対する耐性を備えた材質、例えばフッ素樹脂にて形成される。調合槽１０にはバルブ１１を介して硫酸供給源１２が接続されている。バルブ１１を開放することによって、硫酸供給源１２から調合槽１０に硫酸が供給される。硫酸供給源１２から調合槽１０に供給される硫酸は、濃度が約９８％の濃硫酸である。調合槽１０には、貯留している硫酸の温度を測定する温度センサ１３が設けられている。
【００３０】
温調槽２０は、基板処理部８にて液処理に使用された硫酸過水を回収して貯留するとともに、調合槽１０に貯留されている硫酸に対する加温を行う槽である。温調槽２０も調合槽１０と同じく薬液に対する耐性を備えた材質（例えばフッ素樹脂）にて形成される。温調槽２０にはバルブ２１を介して硫酸供給源２２が接続されている。バルブ２１を開放することによって、硫酸供給源２２から温調槽２０に硫酸が供給される。なお、温調槽２０の硫酸供給源２２は、調合槽１０の硫酸供給源１２と共通であっても良い。温調槽２０には、貯留している薬液の温度を測定する温度センサ２３が設けられている。
【００３１】
添加液投入部３０は、温調槽２０に貯留された薬液に硫酸と反応して反応熱を発生する添加液を投入する。本実施形態では、添加液として水（Ｈ2Ｏ）を用いている。周知のように、硫酸は水との親和力が非常に強く、水と反応することによって大きな反応熱（水和熱）を発生する。添加液投入部３０は、バルブ３２を介挿した投入管３１の基端を水供給源３３に接続して構成される。投入管３１の先端は温調槽２０に連通接続される。バルブ３２を開放することによって、水供給源３３から温調槽２０に水が供給される。
【００３２】
熱交換部４０は、温調槽２０に貯留されて添加液の投入によって発熱した薬液と調合槽１０に貯留された新たな薬液（新液）との間で熱交換を行って硫酸の新液を昇温する。熱交換部４０は、加温配管４１の一部を渦巻き状の流路としたものである。渦巻き管とされた熱交換部４０が温調槽２０に貯留された薬液中に浸漬されることにより、加温配管４１を流れる新液と温調槽２０に貯留された薬液との間で熱交換が行われる。温調槽２０に貯留された薬液に添加液を投入して発熱させておけば、熱交換によって加温配管４１を流れる新液を昇温することができる。なお、熱交換部４０は、加温配管４１の一部を渦巻き管としたものに限定されず、液体と液体との間で熱交換を行う公知の種々の熱交換器構造を採用することができる。例えば、熱交換部４０は、加温配管４１の一部を蛇行状の流路としたものでも良いし、加温配管４１の一部を多数の伝熱管に分岐させたものであっても良く、温調槽２０に貯留された薬液との接触面積が大きくなる構造のものであれば良い。
【００３３】
冷却部５０は、調合槽１０に貯留された硫酸の新液を冷却する。冷却部５０も熱交換器であり、冷却配管５１に水冷管５２を組み合わせて構成される。本実施形態では、冷却配管５１の周囲に水冷管５２を蛇行状に設け、双方の管の間で熱交換を行わせる。すなわち、冷却配管５１に硫酸の新液を流しつつ、水冷管５２に所定温度の冷却水を流すと、双方の間で熱交換が行われて冷却配管５１を流れる新液を冷却することができる。なお、冷却部５０についても、液体と液体との間で熱交換を行う公知の種々の熱交換器構造を採用することができる。
【００３４】
新液送給部６０は、調合槽１０にて後述する目標温度にまで昇温された薬液を洗浄処理部８に送給する。新液送給部６０は、送給配管６１にポンプ６２およびバルブ６３を介挿して構成される。送給配管６１の基端は調合槽１０に連通接続されるとともに、先端は洗浄処理部８の吐出ノズル８２に接続されている。バルブ６３はポンプ６２よりも下流側（先端側）に設けられている。送給配管６１の経路途中であって、ポンプ６２とバルブ６３との間の位置からは、別配管が分岐しており、その別配管がさらに加温配管４１と冷却配管５１とに分岐する。送給配管６１から分岐した別配管にはバルブ６４が設けられる。また、加温配管４１にはバルブ４２が設けられ、冷却配管５１にはバルブ５３が設けられている。
【００３５】
ポンプ６２を作動させつつ、バルブ６４を閉止してバルブ６３を開放することにより、調合槽１０に貯留されている温調済みの薬液が洗浄処理部８に送給される。また、調合槽１０に貯留されている薬液の温調を行うときには、ポンプ６２を作動させつつ、バルブ６３を閉止してバルブ６４を開放する。バルブ６４およびバルブ４２を開放すると、調合槽１０に貯留されている薬液が加温配管４１を流れて昇温される。一方、バルブ６４およびバルブ５３を開放すると、調合槽１０に貯留されている薬液が冷却配管５１を流れて冷却される。
【００３６】
また、送給配管６１の経路途中であって、バルブ６３よりも下流側には過水配管６５が接続されている。過水配管６５は過水供給源６６と接続され、その経路途中にはバルブ６７が介挿されている。バルブ６７を開放することによって、過水供給源６６から送給配管６１に過酸化水素水が供給される。調合槽１０から送給配管６１を経由して温調済みの硫酸を送給しつつ、過水供給源６６から過酸化水素水を供給することにより、送給配管６１内にて両液が混合して硫酸過水が生成されて洗浄処理部８に供給されることとなる。
【００３７】
また、洗浄処理部８には排出配管８５が接続されている。排出配管８５の先端は温調槽２０に連通接続される。排出配管８５にはバルブ８６が介挿されている。バルブ８６を開放することによって、洗浄処理部８にて基板Ｗの洗浄処理に使用された硫酸過水が温調槽２０に排出される。
【００３８】
廃液処理部７は、温調槽２０に貯留されて調合槽１０の新液の温調に使用された薬液に対する廃液処理を行うユニットである。廃液処理部７は、廃液槽７０および廃熱部７１を備える。廃液槽７０は、温調槽２０に貯留されて新液の温調に使用された薬液を受け入れて貯留する。廃液槽７０と温調槽２０とは廃液配管７２によって接続されており、その廃液配管７２にはバルブ７３が介挿されている。バルブ７３を開放することによって、温調槽２０に貯留されていた薬液が廃液槽７０に流入する。
【００３９】
廃熱部７１は、廃液槽７０に貯留された薬液を外部へ廃棄可能な温度にまで冷却する。廃熱部７１は、熱交換部４０と同様の熱交換器であり、冷却水の配管の一部を渦巻き状の流路としたものである。渦巻き管とされた廃熱部７１が廃液槽７０に貯留された廃液中に浸漬されることにより、その渦巻き管を流れる冷却水と廃液槽７０に貯留された廃液との間で熱交換が行われ、廃液が冷却される。なお、廃熱部７１についても、液体と液体との間で熱交換を行う公知の種々の熱交換器構造を採用することができる。
【００４０】
廃液槽７０には廃液ドレン７４が接続されている。廃液ドレン７４にはバルブ７５が設けられている。バルブ７５が開放されると、廃液槽７０に貯留されている廃液が外部に排出される。
【００４１】
制御部９は、基板洗浄システム１００に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。図２は、制御部９の構成を示すブロック図である。制御部９のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９は、各種演算処理を行うＣＰＵ９１、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ９２、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭ９３および制御用プログラムやデータなどを記憶しておく磁気ディスク９４をバスライン９９に接続して構成されている。
【００４２】
また、バスライン９９には、基板洗浄システム１００に設けられた上記の複数のバルブ、新液送給部６０のポンプ６２、および、温度センサ１３，２３等が電気的に接続されている。制御部９のＣＰＵ９１は、磁気ディスク９４に格納された制御用プログラムを実行することにより、これらの各動作機構を制御して基板洗浄システム１００における洗浄処理および新液温調処理を行わせる。
【００４３】
さらに、バスライン９９には、表示部９５および入力部９６が電気的に接続されている。表示部９５は、例えば液晶ディスプレイ等を用いて構成されており、処理結果やレシピ内容等の種々の情報を表示する。入力部９６は、例えばキーボードやマウス等を用いて構成されており、コマンドやパラメータ等の入力を受け付ける。装置のオペレータは、表示部９５に表示された内容を確認しつつ入力部９６からコマンドやパラメータ等の入力を行うことができる。なお、表示部９５と入力部９６とを一体化してタッチパネルとして構成するようにしても良い。
【００４４】
次に、上記の構成を有する基板洗浄システム１００における処理動作について説明する。図３は、基板洗浄システム１００における処理動作の手順を示すフローチャートである。以下に示す処理手順は、制御部９が基板洗浄システム１００の各動作機構を制御することによって進行される。
【００４５】
まず、調合槽１０に薬液の新液が貯留される（ステップＳ１）。具体的には、制御部９の制御によってバルブ１１が開放され、硫酸供給源１２から調合槽１０に硫酸の新液が供給される。このときに調合槽１０に供給される新液は濃度約９８％の濃硫酸である。調合槽１０に所定量（調合槽１０の容量未満）の硫酸が貯留された時点でバルブ１１が閉止される。調合槽１０に新液が投入されるときには、ポンプ６２は停止しており、バルブ６３も閉止されている。なお、調合槽１０に供給される硫酸の新液の温度は常温である。
【００４６】
次に、温調槽２０に薬液が投入される（ステップＳ２）。処理開始の初期段階では、温調槽２０にも薬液の新液が投入される。具体的には、制御部９の制御によってバルブ２１が開放され、硫酸供給源２２から温調槽２０に硫酸の新液が供給される。温調槽２０に所定量の硫酸が貯留された時点でバルブ２１が閉止される。
【００４７】
続いて、温調槽２０に貯留された硫酸に添加液としての水が投入される（ステップＳ３）。すなわち、バルブ３２が開放されて水供給源３３から温調槽２０に水が投入される。そして、温調槽２０に投入された水が硫酸と反応することによって大きな反応熱が発生し、その反応熱によって温調槽２０内の薬液の温度が上昇する。添加液として投入する水の量は、反応熱によって温調槽２０内の薬液が適当な温度にまで昇温する程度とする。投入する水の量が少なすぎると十分な水和熱が発生せず、逆に多すぎると希硫酸となって却って薬液温度が低下する。
【００４８】
温調槽２０内の薬液の温度は温度センサ２３によって測定され、その測定結果は制御部９に伝達される。制御部９は、温度センサ２３の測定結果に基づいて、温調槽２０内の薬液の温度を監視し、その薬液温度が所定値以上にまで上昇した時点でバルブ３２を閉止し、添加液としての水の投入を停止する。
【００４９】
その後、調合槽１０に貯留された硫酸の新液と温調槽２０内の薬液との熱交換によって当該新液が昇温される（ステップＳ４）。このときには、制御部９の制御によってポンプ６２が作動するとともに、バルブ６４およびバルブ４２が開放される。なお、バルブ６３は継続して閉止されている。バルブ６４およびバルブ４２が開放されることにより、調合槽１０から送給配管６１の一部を通って加温配管４１に繋がり、熱交換部４０を通って再び調合槽１０に帰還するという加温ラインが形成される。調合槽１０に貯留されていた硫酸の新液は、ポンプ６２によってこの加温ラインに送り出され、熱交換部４０を通過して再び調合槽１０に還流される。
【００５０】
加温配管４１の一部が渦巻き管とされた熱交換部４０は、温調槽２０にて昇温した薬液（ステップＳ２で投入された硫酸とステップＳ３で投入された水との混合液）中に浸漬されている。調合槽１０に貯留されていた硫酸の新液が熱交換部４０を通過するときに、温調槽２０内の昇温した薬液との間で熱交換が行われる。その結果、硫酸の新液は熱交換部４０で昇温されて調合槽１０に還流されることとなる。
【００５１】
調合槽１０内に貯留されている薬液の新液の温度は温度センサ１３によって測定され、その測定結果は制御部９に伝達される。制御部９は、温度センサ１３の測定結果に基づいて、調合槽１０内の新液の温度を監視し、かつ、該新液の温調を行っている（ステップＳ５）。調合槽１０に貯留された薬液の新液には、洗浄処理部８に供給すべき目標温度が予め設定されている。本実施形態においては、調合槽１０に貯留された硫酸の新液の目標温度は８０℃に設定されている。
【００５２】
温度センサ１３によって測定された調合槽１０内の新液の温度が目標温度よりも低いときには、制御部９はポンプ６２の作動およびバルブ６４，４２の開放を継続し、加温ラインに新液を送り出して熱交換部４０で昇温させる。熱交換部４０で昇温された硫酸の新液が調合槽１０に還流されることによって、調合槽１０内の新液の温度も上昇する。
【００５３】
一方、温度センサ１３によって測定された調合槽１０内の新液の温度が目標温度を超えて高くなったときには、制御部９はポンプ６２の作動を継続しつつバルブ６４およびバルブ５３を開放する。また、制御部９は加温配管４１のバルブ４２を閉止する。バルブ６４およびバルブ５３が開放されることにより、調合槽１０から送給配管６１の一部を通って冷却配管５１に繋がり、冷却部５０を通って再び調合槽１０に帰還するという冷却ラインが形成される。調合槽１０に貯留されている硫酸の新液は、ポンプ６２によってこの冷却ラインに送り出され、冷却部５０を通過して再び調合槽１０に還流される。冷却部５０で冷却された硫酸の新液が調合槽１０に還流されることによって、調合槽１０内の新液の温度も下降する。
【００５４】
このように、制御部９は、温度センサ１３の測定結果に基づいて、調合槽１０内に貯留されている硫酸の新液の温度をフィードバック制御している。すなわち、制御部９は、温度センサ２３の測定結果が目標温度よりも高いときにはバルブ５３を開放して冷却ラインを選択し、冷却部５０によって新液を冷却している。逆に、温度センサ２３の測定結果が目標温度よりも低いときには、制御部９はバルブ４２を開放して加温ラインを選択し、熱交換部４０によって新液を加温している。
【００５５】
加温ラインおよび／または冷却ラインを用いての調合槽１０内の新液の温調は、新液の温度が目標温度に到達するまで行われる（ステップＳ６）。そして、調合槽１０内に貯留された硫酸の新液が目標温度に到達した後に、その新液が洗浄処理部８に送給される（ステップＳ７）。このときには、制御部９の制御によって、バルブ６４が閉止される一方、バルブ６３が開放される。ポンプ６２の作動は継続されている。これにより、目標温度に温調された硫酸の新液は送給配管６１を通って洗浄処理部８に向けて送給される。
【００５６】
送給配管６１を送給されている硫酸の新液には、その経路途中において過水供給源６６から過酸化水素水が供給される。目標温度に温調された硫酸の新液に過酸化水素水が添加されることによって、硫酸過水が生成される。このときに、硫酸に水を加えたのと同様に、硫酸新液に過酸化水素水を添加したときにも反応熱（水和熱）が発生し、その結果生成された硫酸過水の温度は上述の新液の目標温度よりも高くなる。本実施形態においては、目標温度である８０℃に温調された硫酸新液に過酸化水素水が添加されることによって発生した反応熱により硫酸過水が昇温され、約１２０℃の硫酸過水が洗浄処理部８の吐出ノズル８２に送給されることとなる。
【００５７】
洗浄処理部８では、約１２０℃の硫酸過水を用いて基板Ｗの洗浄処理を行う。具体的には、基板Ｗを水平姿勢にて吸着保持したスピンチャック８３によって、その基板Ｗを水平面内で回転させつつ、吐出ノズル８２から基板Ｗの上面の回転中心近傍に硫酸過水を吐出する。これにより、硫酸過水を用いた基板Ｗの洗浄処理が進行する。基板Ｗの洗浄処理に使用された硫酸過水は、カップ８４などによって回収され、排出配管８５から温調槽２０に排出される。
【００５８】
このようにして使用後の硫酸過水は温調槽２０に回収される（ステップＳ８）。吐出ノズル８２から吐出された約１２０℃の硫酸過水は、基板Ｗの洗浄処理に使用されて排出配管８５から温調槽２０に排出される時点で約１００℃程度の温度となっている。そして、使用後の硫酸過水に水供給源３３から水を添加することによってさらなる反応熱が発生し、その反応熱によって温調槽２０内の薬液の温度が上昇する。こうして昇温した温調槽２０内の薬液が新たな熱源となって熱交換部４０を介して調合槽１０の新液を加温する。以降、洗浄処理部８にて使用されて温調槽２０に排出された薬液に水を添加して反応熱を発生させ、その発熱した温調槽２０の薬液と調合槽１０の新液との間で熱交換を行って新液を昇温し、目標温度に到達した新液を洗浄処理部８に供給するというプロセスが繰り返される。
【００５９】
上述のプロセスが進行するにつれて温調槽２０内の薬液量は増加し、やがてその薬液量が所定値を超えた時点で制御部９によってバルブ７３が開放され、温調槽２０内の薬液が廃液槽７０に廃液として移送される。廃液槽７０に移送された廃液は、廃熱部７１を流れる冷却水によってシステム外部に排出可能な温度にまで冷却される。冷却後の廃液は廃液ドレン７４から外部に排出される。
【００６０】
第１実施形態においては、温調槽２０に貯留された薬液に添加液を投入して反応熱を発生させて薬液を昇温し、その昇温した薬液と調合槽１０の新たな薬液との熱交換によって新液を目標温度にまで昇温している。そして、調合槽１０の新液が予め設定された目標温度に到達した後に、その目標温度の新液を洗浄処理部８に送給している。すなわち、薬液に添加液を投入したときに発生する反応熱によって調合槽１０の新たな薬液を目標温度にまで昇温しているため、ヒータによる薬液の加熱は全く不要であり、ヒータレスにて薬液の温調を行うことができる。その結果、ヒータの設置が不要になるとともに、電気エネルギーの消費を皆無とすることができる。
【００６１】
また、洗浄処理部８にて使用された後に温調槽２０に排出された薬液に添加液を投入し、その使用後の薬液が潜在的に有するエネルギー（化学エネルギー）を引き出して新液の温調に積極的に利用しているため、基板洗浄システム１００全体としてのエネルギー利用効率を向上させることができる。
【００６２】
＜２．第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図４は、第２実施形態の基板洗浄システム２００の全体構成を示す図である。図４において、第１実施形態の基板洗浄システム１００と同一の要素については同一の符号を付している。第１実施形態においては、調合槽１０と温調槽２０とを別個に設けていたが、第２実施形態においては、調合槽１０を温調槽２０内に設けるようにしている。
【００６３】
第２実施形態の基板洗浄システム２００においては、調合槽１０の少なくとも一部が温調槽２０に貯留された薬液に浸漬するように調合槽１０が温調槽２０内に設けられている。調合槽１０の少なくとも一部を温調槽２０に貯留された薬液に浸漬させることによって、調合槽１０の槽壁を介して温調槽２０に貯留された薬液と調合槽１０に貯留された新液との間で直接に熱交換が行われる。
【００６４】
また、第２実施形態においては、第１実施形態と同様の熱交換部４０も設けている。すなわち、加温配管４１の一部を渦巻き管として温調槽２０に貯留された薬液中に浸漬させた熱交換部４０を設けている。よって、第２実施形態の基板洗浄システム２００は、温調槽２０に貯留された薬液と調合槽１０に貯留された新液との間の熱交換を行う２つの機構を備えることとなる。なお、図４では、熱交換部４０を第１実施形態と同様の渦巻き管としているが、これを調合槽１０の外周を螺旋状に取り囲むような配管しても良い。このようにすれば、熱交換部４０の設置スペースを少なくすることができ、薬液温調部１全体のフットプリント（専有面積）を小さくすることができる。
【００６５】
調合槽１０が温調槽２０内に設けられている点を除く第２実施形態の基板洗浄システム２００の残余の構成は第１実施形態と同様である。また、第２実施形態の基板洗浄システム２００における処理動作の手順も第１実施形態（図３）と概ね同様である。但し、第２実施形態においては、添加液の投入によって昇温した温調槽２０の薬液を用いて調合槽１０の新液を昇温する際に（ステップＳ４，Ｓ５）、熱交換部４０に加えて調合槽１０の槽壁を介して温調槽２０内の薬液と調合槽１０に貯留された硫酸の新液との熱交換を行っている。このため、調合槽１０に貯留されている硫酸の新液の昇温効率を高めるとともに、昇温した新液の保温効果も得ることができる。
【００６６】
また、第２実施形態においては、温調槽２０内に調合槽１０を設けているため、調合槽１０のみのフットプリントはゼロとなり、薬液温調部１および基板洗浄システム２００全体のフットプリントも小さくすることができる。
【００６７】
＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態においては、温度センサ１３の測定結果に基づいて調合槽１０内の新液の温調を行うようにしていたが、これに加えて制御部９が温度センサ２３の測定結果に基づいて温調槽２０に貯留された薬液の温調を行うようにしても良い。上述したように、温調槽２０には洗浄処理部８にて使用された後の硫酸過水が流入する。また、温調槽２０には添加液投入部３０から水が適宜投入される。洗浄処理部８から温調槽２０に排出される硫酸過水中の硫酸濃度は必ずしも一定ではなく、添加液投入部３０から一定量の水を投入したとしても、十分な発熱量が得られなかったり、逆に過剰に反応熱が発生することもある。
【００６８】
このため、温調槽２０に貯留された薬液自体の温調も行うのが好ましい。具体的には、制御部９が、温度センサ２３の測定結果に基づいて、温調槽２０に貯留された薬液の温度が適正とされる所定の温度範囲内（例えば、１００℃〜１２０℃）となる温度制御を行う。温度センサ２３によって測定された温調槽２０内の薬液の温度が所定の温度範囲よりも低いときには、例えば制御部９はバルブ２１を開放して温調槽２０に硫酸の新液を供給するとともに、バルブ３２を開放して温調槽２０に水を投入する。硫酸の新液と水とが反応することによって新たな反応熱が発生し、温調槽２０に貯留されている薬液の温度が上昇する。
【００６９】
一方、温度センサ２３によって測定された温調槽２０内の薬液の温度が所定の温度範囲よりも高くなったときには、例えば制御部９はバルブ３２を長時間開放して温調槽２０に水を大量に投入する。これによって、温調槽２０内に貯留されている薬液中の硫酸濃度が薄くなれば当該薬液の温度が下降する。このような温調槽２０に貯留された薬液の温調を行うことによって、調合槽１０内の新液の温調を容易なものとすることができる。
【００７０】
特に、第２実施形態のように、調合槽１０の少なくとも一部が温調槽２０に貯留された薬液に浸漬するように調合槽１０が温調槽２０内に設けられている場合には、熱交換部４０を含む加温ラインを閉止したとしても、調合槽１０の新液と温調槽２０の薬液との熱交換が行われるため、温調槽２０に貯留された薬液の温調を行う方が好ましい。むしろ、第２実施形態の基板洗浄システム２００では、温調槽２０に貯留された薬液の温調を行うことのみによっても、調合槽１０内の新液の温調をある程度行うことができる。すなわち、温調槽２０に貯留された薬液の温度を上昇させれば、それに浸漬されている調合槽１０の新液も昇温することができる。逆に、温調槽２０に貯留された薬液の温度を下降させれば、調合槽１０内の新液も降温することができる。この場合、調合槽１０内の新液の温度が目標温度を超えて高くなったときには、温調槽２０内の薬液を廃液槽７０に排出して液面レベルを低下させることによって調合槽１０内の新液を冷却するようにしても良い。
【００７１】
また、温調槽２０内の薬液と調合槽１０に貯留された新液との熱交換のみによって、新液を目標温度に温調できるならば、冷却部５０は必ずしも必須の要素ではない。
【００７２】
また、上記各実施形態においては、温調槽２０内の硫酸を含む薬液に添加液投入部３０から投入する添加液を水としていたが、これに限定されるものではなく、硫酸と反応して反応熱を発生する添加液を投入するようにしても良い。例えば、添加液投入部３０から温調槽２０内の硫酸を含む薬液にアルカリ液を投入するようにしても良い。
【００７３】
また、上記各実施形態においては、洗浄処理部８を回転する基板Ｗに硫酸過水を吐出して洗浄処理を行う枚葉式の基板洗浄装置としていたが、これに限定されるものではなく、洗浄処理部８を基板Ｗに所定の液処理を行う他の基板処理部に置き換えることができる。例えば、洗浄処理部８を基板Ｗにエッチング液を供給してエッチング処理を行う基板処理部としても良いし、複数の基板Ｗを薬液中に浸漬して洗浄処理などを行うバッチ式の基板処理部としても良い。
【００７４】
また、薬液は硫酸を含む液体に限定されるものではなく、他の特定の液種を含むものであっても良い。例えば、塩酸（ＨＣｌ）やアンモニア水（ＮＨ4ＯＨ）を含む液体であっても良く、洗浄処理部８での処理内容および洗浄処理部８の構成に応じて適宜の薬液を選択することができる。薬液の種類が異なれば、その薬液と反応して反応熱を発生する添加液の種類も異なるものを用いる。
【００７５】
また、温調槽２０内の薬液と調合槽１０に貯留される薬液とは別種のものであっても良い。例えば、温調槽２０内に硫酸を貯留して添加液として水を投入し、発生した反応熱によって調合槽１０に貯留された塩酸を加熱して洗浄処理部８に送給するようにしても良い。この場合、洗浄処理部８では塩酸過酸化水素を用いた基板Ｗの洗浄処理を行う。
【００７６】
また、基板洗浄システム１００（または２００）に設けられているバルブの一部または全部を流量調整機能を有する流量調整弁としても良い。特に、加温ラインのバルブ４２および冷却ラインのバルブ５３を流量調整弁とすれば、加温ラインおよび／または冷却ラインを流れる新液の流量を調整することができ、より精度の高い新液の温調を行うことができる。なお、流量調整弁は、上記各実施形態のバルブに置き換えて設けるようにしても良いし、付加的に設けるようにしても良い。
【００７７】
また、温調槽２０に硫酸供給源２２から硫酸の新液を供給するのに代えて、調合槽１０と温調槽２０とを連通する別配管を設け、その別配管によって調合槽１０の新液を温調槽２０に供給するようにしても良い。
【００７８】
また、基板洗浄装置１によって処理対象となる基板は半導体基板に限定されるものではなく、液晶表示装置などのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板であっても良い。
【符号の説明】
【００７９】
１  薬液温調部
７  廃液処理部
８  洗浄処理部
９  制御部
１０  調合槽
１３，２３  温度センサ
２０  温調槽
３０  添加液投入部
４０  熱交換部
４１  加温配管
５０  冷却部
５１  冷却配管
６０  新液送給部
６２  ポンプ
７０  廃液槽
７１  廃熱部
８１  処理チャンバー
８２  吐出ノズル
１００，２００  基板洗浄システム
Ｗ  基板
【図１】
2013021198.tif 000003
【図２】
2013021198.tif 000004
【図３】
2013021198.tif 000005
【図４】
2013021198.tif 000006