(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部が開口し他端部が塞がれた管状の薬液導入路と、当該薬液導入路に沿って配置されると共に当該薬液導入路の側壁に接続された複数の開閉弁と、当該各開閉弁を介して当該薬液導入路に接続された薬液供給管とを備えた薬液切り替え弁において、
前記薬液導入路は、前記塞がれた端部側から開口された端部側に向かって内径が狭く形成されている
ことを特徴とする薬液切り替え弁。
【請求項２】
請求項１記載の薬液切り替え弁において、
前記薬液導入路は、開口径の異なる管体を開口径の大きさ順に接続してなり、最も大きい開口径を有する管体における隣接する管体との接続端と反対側の端部が塞がれている
ことを特徴とする薬液切り替え弁。
【請求項３】
請求項１記載の薬液切り替え弁において、
前記薬液導入路の内壁は、内径が狭く形成される方向に向かってテーパ状に構成されている
ことを特徴とする薬液切り替え弁。
【請求項４】
薬液切り替え弁を介して洗浄処理室に薬液供給手段を接続してなるウエハ洗浄装置において、
前記薬液切り替え弁は、一端部が開口し他端部が塞がれた管状の薬液導入路と、当該薬液導入路に沿って配置されると共に当該薬液導入路の側壁に接続された複数の開閉弁と、当該各開閉弁を介して当該薬液導入路に接続された薬液供給管とを備え、
前記薬液導入路は、前記塞がれた端部側から開口された端部側に向かって内径が狭く形成されている
ことを特徴とするウエハ洗浄装置。
【請求項５】
請求項４記載のウエハ洗浄装置において、
前記薬液導入路は、開口径の異なる管体を開口径の大きさ順に接続してなり、最も大きい開口径を有する管体における隣接する管体との接続端と反対側の端部が塞がれている
ことを特徴とするウエハ洗浄装置。
【請求項６】
請求項４記載のウエハ洗浄装置において、
前記薬液導入路の内壁は、内径が狭く形成される方向に向かってテーパー状に構成されている
ことを特徴とするウエハ洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薬液切り替え装置及びウエハ洗浄装置に関し、特には半導体装置の製造工程でウエハを洗浄する際に用いられるウエハ洗浄装置とこれに備えられた薬液切り替え弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程で用いられるウエハ洗浄装置の中には、薬液切り替え弁を介して複数の薬液供給手段を洗浄処理室に接続させたものがある。このようなウエハ洗浄処理装置によれば、洗浄処理室内において複数種類の異なる薬液を用いた各洗浄を行うことができる。
【０００３】
図４（１）は、上記ウエハ洗浄装置に設けられた薬液切り替え弁の一例を示す側断面図であり、図４（２）にはこの薬液切り替え弁の平断面図（すなわち図４（１）におけるＡ−Ａ’断面）である。
これらの図に示すように、薬液切り替え弁４は、薬液導入路４１と、この薬液導入路４１の側壁に接続された複数の開閉弁４２ａ，４２ｂ…と、各開閉弁４２ａ，４２ｂ…を介して薬液導入路４１に接続された薬液供給管４３ａ，４３ｂ…とを備えたものである。
【０００４】
上記薬液導入路４１は、上記各開閉弁４２ａ，４２ｂ…が接続される供給部４１１と、各供給部４１１間を接続する接続管４１２とで構成されている。この薬液導入路４１の一方の端部は閉じられており、もう一方の端部は上記洗浄処理室（図示省略）に接続されている。そして、開閉弁４２ａ，４２ｂ…は、例えばエアシリンダーからなるものである。これらの開閉弁４２ａ，４２ｂ…は、エアの導入によって押し下げられたシリンダー４２１によって薬液供給管４３ａ，４３ｂ…と薬液導入路４１との連通状態が遮断され、エアの導入を停止して押し戻されたシリンダー４２１によって薬液導入路４１と薬液供給管４３ａ，４３ｂ…とが連通するように構成されている。
【０００５】
上記構成の薬液切り替え弁４では、所望の薬液を供給する薬液供給管（例えば薬液供給管４３ａ）が接続された開閉弁（例えば開閉弁４２ａ）を開くことによって、薬液導入路４１に上記所望の薬液が供給される。そして、この薬液はウエハ洗浄装置の洗浄処理室に導入される。
【０００６】
しかし、上記構成の薬液切り替え弁４では、薬液導入路４１を構成する供給部４１１と接続管４１２との開口形状が必ずしも同一ではないことから、薬液導入路４１内に死水領域が形成される。
【０００７】
そこで、薬液導入路を均一な開口径を有する一本の管体で構成し、この薬液導入路の側壁に薬液供給管が接続された開閉弁を設けた構成の薬液切り替え弁が考えられた。この薬液切り替え弁では、開閉弁を閉じた状態においては、シリンダーの底面と薬液供給管の側壁とが同一高さに配置されるようになっている。このような構成の薬液切り替え弁では、薬液導入路内に死水領域が形成されることはない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成の切り替え弁は、１本の薬液導入路を複数の薬液供給管で共有した構成になっている。このため、この切り替え弁を備えたウエハ洗浄装置を用いたウエハの洗浄処理において、混ぜ合わせることができない第１の薬液と第２の薬液とを用いた洗浄工程を連続して行う場合には、先の洗浄工程で用いた第１の薬液を無害な第３の薬液に置換する置換工程を行った後に第２の薬液を用いた洗浄工程を行う必要がある。この置換工程は、ウエハの洗浄処理全体のスループットを低下させる要因になる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の薬液切り替え弁は、直管形状の薬液導入路と、この薬液導入路に接続された開閉弁と、開閉弁を介して薬液導入路に接続された薬液供給管とを備えた薬液切り替え弁であり、上記薬液導入路が薬液の流通方向下流に向かって開口径が狭く形成されていることを特徴としている。
また、本発明のウエハ洗浄装置は、上記構成の薬液切り替え弁を介して洗浄処理室に薬液供給手段を接続してなるウエハ洗浄装置である。
【００１０】
上記薬液切り替え弁は、直管形状の薬液導入路の下流程開口径が狭くなっていることから、当該薬液導入路から排出される薬液の流速が速くなりしかも薬液導入路内に死水領域が形成されることもない。このため、薬液導入路内において薬液の置換が効率良く行われ、置換速度が速くなる。
【００１１】
したがって、上記ウエハ洗浄装置によるウエハの洗浄処理において、ウエハ洗浄を行う場合に薬液導入路内における薬液の置換工程が短縮される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した薬液切り替え弁とウエハ洗浄装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態においては、上記従来の技術と同様の構成部分に同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１（１）は、第１実施形態の薬液切り替え弁の側断面図であり、図１（２）はこの薬液切り替え弁の平断面図（すなわち図１（１）におけるＡ−Ａ’断面）である。
【００１４】
これらの図に示す薬液切り替え弁１は、薬液導入路１１の形状に特徴を有する。すなわち薬液導入路１１は、薬液の流通方向下流に向かってその開口径が狭くなるように形成されている。この薬液導入路１１は、開口径の異なる配管１１ａ，１１ｂ…を開口径の大きさ順に接続した直管形状に形成されている。そして、最も大きい開口径を有する管体１１ｆは、隣接する管体１１ｅとの接続端と反対側の端部が塞がれている。
【００１５】
また、各配管１１ａ，１１ｂには、開閉弁４２ａ，４２ｂ…を介して薬液供給管４３ａ，４３ｂ…が接続されている。そして、上記薬液導入路１１の開口径は、この薬液供給管４３ａ，４３ｂ…の径に対して薬液導入路１１からの薬液の排出が妨げられない程度の大きさであることとする。上記開閉弁４２ａ，４２ｂ…は、例えばエアシリンダーからなるものである。
【００１６】
次に、上記薬液切り替え弁１の動作手順は、上記従来の技術で示した薬液切り替え弁と同様である。すなわち、所望の薬液を供給する薬液供給管（例えば薬液供給管４３ａ）に接続された開閉弁（例えば開閉弁４２ａ）を開き、その他の開閉弁４２ｂ，４２ｃ…を閉じることによって薬液導入路１１に上記所望の薬液のみが供給される。
【００１７】
上記構成の薬液切り替え弁１は、直管形状の薬液導入路１１の下流程開口径が狭くなっていることから、薬液導入路１１から排出される薬液の流速が速くなり、しかも薬液導入路１１内に死水領域が形成されることもない。また、この切り替え弁１では、各薬液供給管４３ａ，４３ｂ…から供給された薬液が薬液導入路１１の上流側にも供給され易くなる。このため、薬液供給管４３ａ，４３ｂ…の開閉状態を切り換えることによって薬液導入路１１内に異なる薬液を供給した場合に、薬液導入路１１内における薬液の置換が効率良く行われ、置換速度を速めることができる。供給された薬液が供給部分よりも上流側で循環し易くなる。
【００１８】
図２には、この薬液切り替え弁を用いたウエハ洗浄装置の構成図を示す。このウエハ洗浄装置は、半導体基板や液晶ガラス基板等の薄板状のウエハの表面を洗浄するための装置である。以下に、図２と上記図１とを用いてウエハ洗浄装置の構成を説明する。このウエハ洗浄装置２は、上記構成の薬液切り替え弁１を介して、洗浄処理室２２に複数の薬液供給手段２１ａ，２１ｂ…やＮ2 供給手段２１ｆを接続させてなるものである。
【００１９】
薬液供給手段２１ａ，２１ｂ…のうち、薬液供給手段２１ａは薬液Ａを供給するものであり、薬液供給手段２１ｂは薬液Ｂを、薬液供給手段２１ｃは薬液Ｃを、薬液供給手段２１ｄは薬液Ｄを、さらに薬液供給手段２１ｅは純水を供給するためのものである。そして、薬液供給手段２１ａ，２１ｂ…は、薬液タンク２１１ａ，２１１ｂ…とこれらに接続された供給ポンプ２１２及び各供給ポンプ２１２の下流側に配置されたフィルタ２１３で構成されている。そして、薬液切り替え弁１の各薬液供給管（４３ａ，４３ｂ…）には、その上流側から順にＮ2 供給手段２１ｆ，純水を供給する薬液供給手段２１ｄ，薬液Ｄを供給する薬液供給手段２１ｃ，薬液Ｃを供給する薬液供給手段２１ｃ…が接続されている。
【００２０】
また、薬液切り替え弁１の薬液導入路１１は、洗浄処理室２２の薬液吐出ブロック２２１に接続されている。
【００２１】
上記構成のウエハ洗浄装置２を用いたウエハの洗浄の動作手順の一例を説明する。
先ず、開閉弁４２ａのシリンダー４２１を上昇させて薬液供給管４３ａと薬液導入路１１を連通させる。この際、その他の開閉弁４２ｂ，４２ｃ…のシリンダー４２１を下降させ、各薬液供給管４３ｂ，４３ｃ…を閉じた状態にしておく。そして、薬液供給管４３ａから薬液導入路１１内に薬液Ａを導入する。これによって、洗浄処理室２２内に薬液Ａを供給し、薬液Ａによるウエハ洗浄を行う。ウエハ洗浄が終了した後、薬液供給管４３ａからの薬液の供給を停止し、開閉弁４２ａのシリンダー４２１を降下させて薬液供給管４３ａを閉じる。
【００２２】
次に、純水によるウエハ洗浄工程（すなわちリンス工程）を行う。ここで、上記薬液Ａは、純水と混ぜ合わされることによって強アルカリになりウエハへ悪影響を及ぼすものであることとする。そこで、上記リンス工程を行う前に、薬液導入路１１内の薬液Ａを薬液Ａや純水と混ぜ合わせても無害な薬液Ｂに置換する置換工程を行う。
【００２３】
この際、先ず、開閉弁４２ｂのシリンダー４２１を上昇させて薬液供給管４３ｂと薬液導入路１１を連通させる。そして、薬液供給管４３ｂから薬液導入路１１内に薬液Ｂを導入する。これによって、薬液導入路１１内、洗浄処理室２２内及びこれらを接続する配管の内部の薬液Ａを薬液Ｂに置換する。
【００２４】
上記置換工程が終了した後、薬液供給間４３ｂからの薬液Ｂの供給を停止し、開閉弁４２ｂのシリンダー４２１を降下させて薬液供給管４３ｂを閉じる。次いで、開閉弁４２ｆのシリンダー４２１を上昇させて薬液供給管４３ｆと薬液導入路１１を連通させる。そして、薬液供給管４３ｆから薬液導入路１１内にＮ2 を導入する。これによって、薬液導入路１１内の薬液Ｂを除去する。
【００２５】
しかる後、薬液供給管４３ｆからのＮ2 の供給を停止し、開閉弁４２ｆのシリンダー４２１を降下させて薬液供給管４３ｆを閉じる。次いで、開閉弁４２ｅのシリンダー４２１を上昇させて薬液供給管４３ｅと薬液導入路１１を連通させる。そして、薬液供給管４３ｅから薬液導入路１１内に純水を導入する。そして、洗浄処理室２２内に純水を供給し、ウエハのリンス工程を行う。
【００２６】
上記ウエハ洗浄装置２では、上記構成の薬液切り替え弁１を備えたことによって薬液導入路１１内における薬液の置換効速度を速くすることができるため、薬液Ａを用いたウエハの洗浄工程と純水を用いたウエハのリンス工程との間に行われる薬液Ｂによる薬液Ａの置換工程が短縮される。したがって、複数の薬液を用いた洗浄工程を連続して行うウエハの洗浄処理において、そのスループットを向上させることが可能になる。
【００２７】
（第２実施形態）
図３（１）は、第２実施形態の薬液切り替え弁の側断面図であり、図３（２）はこの薬液切り替え弁の平断面図（すなわち図３（１）におけるＡ−Ａ’断面）である。
【００２８】
これらの図に示す薬液切り替え弁１と上記第１実施形態で説明した薬液切り替え弁（１）との異なるところは、薬液の流通方向下流に向かって開口径が狭く形成されている薬液導入路３１の内壁がテーパー状になっているところにあり、その他の部分は上記薬液切り替え弁（１）同様である。
そして、この薬液切り替え弁３の動作手順も、上記薬液切り替え弁（１）と同様である。
【００２９】
上記構成の薬液切り替え弁３であっても、上記薬液切り替え弁（１）と同様の効果が得られる。この薬液切り替え弁３では、薬液導入路３１の内周壁がテーパー状であるため、上記第１実施形態の薬液切り替え弁（１）よりもさらに薬液の置換が効率良く行われる。そして、上記薬液切り替え弁３を用いたウエハ洗浄装置の構成は、図２の構成図に示したウエハ洗浄装置と同様である。この薬液切り替え弁１を用いたウエハ洗浄装置２’であっても、ウエハ洗浄装置（２）と同様の効果が得られる。
【００３０】
尚、上記各実施形態で説明した上記各薬液切り替え弁は、開閉弁を介して配管に薬液供給管を接続させてなるユニットを繋ぎあわせて構成したものでも良い。また、各開閉弁は、エアシリンダーからなるものに限定されるものではなく、電磁弁のようなその他の開閉弁でも良い。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の薬液切り替え弁によれば、開閉弁を介して薬液供給管が接続された直管形状の薬液導入路の開口径を下流程狭くすることで、薬液導入路内における薬液の置換効率を向上させ、薬液切り替えに伴う置換工程を短縮することができる。
そして、本発明のウエハ洗浄装置によれば、上記薬液切り替え弁を設けたことで、異なる薬液を用いた洗浄を連続して行う場合に薬液の置換工程を短縮し、ウエハの洗浄処理におけるスループットを向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１実施形態の薬液切り替え弁の構成図である。
【図２】本発明のウエハ洗浄装置の構成図である。
【図３】本発明を適用した第２実施形態の薬液切り替え弁の構成図である。
【図４】従来の薬液切り替え弁の構成図である。
【符号の説明】
１，３  薬液切り替え弁
２  ウエハ洗浄装置
１１，３１  薬液導入管
２１ａ，２１ｂ…  薬液供給手段
２２  洗浄処理室
４２ａ，４２ｂ…  開閉弁
４３ａ，４３ｂ…  薬液供給管
【図１】
0004058130.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004058130.tif 000004
【図４】
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