JP2005175183A - Liquid-pressurizing mechanism, and apparatus and method for controlling liquid using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体加圧機構及びこれを用いた液体制御装置と液体制御方法に関し、特に、半導体や液晶基板製造工程等で使用され、薬液からなる液体の圧力を一定に制御しながら安定した供給を行うようにした液体加圧機構、及びこれを用いて液体を他の液体である超純水に希釈させるようにした液体制御装置と、液体制御方法に関する。 The present invention relates to a liquid pressurizing mechanism, a liquid control apparatus using the same, and a liquid control method. In particular, the liquid pressurization mechanism is used in a semiconductor or liquid crystal substrate manufacturing process and the like, and is stably supplied while controlling the pressure of a liquid composed of a chemical liquid. The present invention relates to a liquid pressurizing mechanism that performs the above, a liquid control device that uses this to dilute a liquid into ultrapure water, which is another liquid, and a liquid control method.
近年、例えば、半導体製造装置におけるウエハ洗浄工程において、バッチ式洗浄から枚葉式洗浄への方式変更が推進されている。これは、処理されるウエハ毎に最適な洗浄処理を施すことが出来るためである。これに伴い、ウエハ毎に異なる濃度に調整した希釈薬液を供給できるインライン混合できる薬液希釈供給装置の開発が求められている。本発明は、このような要求に応じることを可能にするものである。 In recent years, for example, in a wafer cleaning process in a semiconductor manufacturing apparatus, a method change from batch cleaning to single wafer cleaning has been promoted. This is because an optimum cleaning process can be performed for each wafer to be processed. In connection with this, development of a chemical solution dilution supply device capable of in-line mixing capable of supplying diluted chemical solutions adjusted to different concentrations for each wafer is required. The present invention makes it possible to meet such demands.
希釈薬液を製造する際には、超純水に対して薬液（又はガス）を微小流量で、且つ安定して供給する必要があり、通常は超純水に薬液やガスを添加するための薬液供給装置が使用されている。ウエハ洗浄工程では、ウエハへの金属イオンの付着などを極端に嫌うために、この薬液供給装置を構成する材料がフッ素樹脂であるＰＴＦＥやＰＦＡに限定され、さらには、薬液供給装置の動作に伴って油脂やパーティクルと呼ばれる微細な塵埃が発生しないことが要求されている。
しかし、このような超微小流量範囲をカバーできる流量計、調節弁、及びポンプも市場に存在しないのが現状となっている。
When manufacturing a diluted chemical solution, it is necessary to stably supply the chemical solution (or gas) to the ultrapure water at a minute flow rate and stably, and usually a chemical solution for adding the chemical solution or gas to the ultrapure water. A feeding device is used. In the wafer cleaning process, the material constituting the chemical solution supply device is limited to PTFE or PFA, which is a fluororesin, in order to dislike the adhesion of metal ions to the wafer and the like, and further along with the operation of the chemical solution supply device. Therefore, it is required that fine dust called oils and particles is not generated.
However, the current situation is that there are no flow meters, control valves, and pumps that can cover such a very small flow rate range in the market.
このため、例えば、電気伝導率に基づいて酸又はアルカリ添加後の超純水の電気伝導率を測定し、この測定値に基づいて酸又はアルカリの添加量を制御・調節した電子材料用洗浄水の調製装置がある（例えば、特許文献１参照。）。 For this reason, for example, the electrical conductivity of ultrapure water after addition of acid or alkali is measured based on the electrical conductivity, and the amount of acid or alkali added is controlled / adjusted based on this measured value. (For example, refer to Patent Document 1).
また、窒素ガス加圧管を用いた薬液供給装置があり、超微小流量範囲での薬液の供給を可能にしたものがある。この薬液供給装置は、薬液を純水に対して加圧して添加することにより所定濃度の希釈薬液を得るようにしたものであり、通常は、圧縮ガスとして窒素ガスを用いて加圧管内の薬液を直接加圧するようにしている。
しかしながら、特許文献１の電子材料用洗浄水の調製装置は、濃度制御を行うことは可能ではあるが、実際の使用に際して超純水に流量変動が生じた場合に濃度のハンチングが生じるおそれがある。この調製装置は、ＰＴＦＥやＰＦＥからなる流量計などを製作できないという上述の理由から、原液をある程度まで希釈したものを装置タンクに貯蔵し、これを薬液として超純水に添加しようとしたものであり、高濃度原液をそのまま添加することはできない。このため、高濃度原液の希釈装置の設置が必要となり、装置が大型化・高価格化することになっている。
However, the electronic material cleaning water preparation apparatus of
一方、圧縮ガスを用いて加圧管内の薬液を直接加圧して純水に添加する場合には以下のような問題がある。
すなわち、薬液と圧縮ガスを直接接触させて加圧しているため、薬液中に圧縮ガスが溶解され、使用箇所で減圧されたときにマイクロバブル等の気泡が発生するおそれがあった。また、薬液の雰囲気が圧縮ガス源に拡散してこの薬液によって汚染するおそれがあるため、圧縮ガス加圧ラインからのパージ等の逆拡散対策が必要となり、この逆拡散防止設備のためのコストと運転時のコストも余分にかかっていた。特に、通常この圧縮ガスは窒素ガスであることが多いが、窒素ガスは人体に有害であり、使用するに望ましくないばかりか、例えば、空気と比較した場合、コストがかかるという問題もあった。
On the other hand, there is the following problem when the chemical solution in the pressure tube is directly pressurized using compressed gas and added to pure water.
That is, since the chemical solution and the compressed gas are pressurized by direct contact, the compressed gas is dissolved in the chemical solution, and there is a possibility that bubbles such as microbubbles may be generated when the pressure is reduced at the place of use. In addition, since the atmosphere of the chemical solution may diffuse into the compressed gas source and be contaminated by this chemical solution, it is necessary to take measures against reverse diffusion such as purging from the compressed gas pressurization line. The driving cost was also extra. In particular, this compressed gas is usually nitrogen gas. However, nitrogen gas is harmful to the human body and is not desirable for use. For example, the compressed gas is expensive when compared with air.
また、この薬液供給装置は、装置内の配管構造が複雑になるため、配管内の空気を薬液に置換するときに装置内の空気が抜け難くなるという問題があり、特に、少量ずつ薬液を供給しようとする場合、装置内部の残留空気が更に抜け難くなる場合があるためパージラインを付加する必要がある。 In addition, this chemical solution supply device has a problem in that the piping structure in the device is complicated, so that the air in the device is difficult to escape when the air in the piping is replaced with the chemical solution. When trying to do so, it may be difficult to remove the residual air inside the apparatus, so it is necessary to add a purge line.
更に、この薬液供給装置は、薬液を蓄積している管内の液面位置を液位センサで測定して液位を制御する、液位制御器と呼ばれる制御器を用いているのが一般的であるが、この液位制御器が故障したり誤作動したりすると、誤って薬液が排気ライン側から大量に流出する可能性があり、この大量排出を防ぐために液位センサを二重化したり、自動弁制御のシーケンスプログラムを工夫したり、或は、薬液が排出側に流出し難くするラインの構造にして薬液の排気ラインへの流出防止を行う必要があり、このため装置が複雑になるという問題もあった。 Furthermore, this chemical supply device generally uses a controller called a liquid level controller that controls the liquid level by measuring the liquid level position in the pipe storing the chemical liquid with a liquid level sensor. However, if this liquid level controller breaks down or malfunctions, a large amount of chemical liquid may accidentally flow out from the exhaust line side. It is necessary to devise a sequence program for valve control or to prevent the outflow of the chemical liquid to the exhaust line by making the structure of the line that makes it difficult for the chemical liquid to flow out to the discharge side. There was also.
本発明は、従来の課題点に鑑みて開発したものであり、その目的とするところは、液体を所定圧力に加圧して微小流量ずつ高精度で添加することが可能な液体加圧機構であり、液体を加圧するための気体が液体に接触することがなく、加圧する気体が直接液体に接触する場合における様々な問題点を解決できる液体加圧機構を提供することにある。 The present invention has been developed in view of the conventional problems, and an object of the present invention is a liquid pressurizing mechanism capable of pressurizing a liquid to a predetermined pressure and adding a minute flow rate with high accuracy. An object of the present invention is to provide a liquid pressurizing mechanism capable of solving various problems in the case where the gas for pressurizing the liquid does not contact the liquid and the gas to be pressurized contacts the liquid directly.
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、筒状の加圧本体の一側に薬液等の供給ラインに接続される出入口と収容室を設け、加圧本体の他側に圧縮空気等の気体で加圧する加圧室を設けると共に、加圧室の気体は、収容室内の液体と非接触である隔壁を配置した液体加圧機構である。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項２に係る発明は、前記隔壁はベローズである液体加圧機構であり、又、請求項３に係る発明は、前記隔壁を含む加圧本体の構成部品は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂或はその他の耐薬品性材料である液体加圧機構である。
The invention according to
請求項４に係る発明は、前記収容室に収容する液体は、フッ酸、或は、塩酸、硫酸、硝酸、炭酸、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、或は、有機酸などの薬液である液体加圧機構である。 According to a fourth aspect of the invention, the liquid stored in the storage chamber is hydrofluoric acid, or a chemical solution such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, carbonic acid, ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide, or an organic acid. A liquid pressurizing mechanism.
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の何れかの液体加圧機構を用いた液体制御装置であって、薬液を純水に微小流量ずつ添加して所定濃度に希釈するプロセスユニットと、このプロセスユニットの動作を制御する制御ユニットからなる液体制御装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a liquid control apparatus using the liquid pressurizing mechanism according to any one of the first to fourth aspects, wherein a process unit for adding a chemical solution to pure water step by step and diluting to a predetermined concentration; The liquid control device includes a control unit that controls the operation of the process unit.
請求項６に係る発明は、前記プロセスユニット内部に、液体加圧機構から添加される薬液を一定圧に制御して供給可能なオリフィス部材を設けた液体制御装置である。
The invention according to
請求項７に係る発明は、前記オリフィス部材は、圧力損失が流量に比例するような構造である液体制御装置である。
The invention according to
請求項８に係る発明は、液体を連続的に流れる他の液体に微小量ずつ添加してこの液体を希釈させる液体制御方法であって、液体を他の液体に微小流量ずつ添加して所定濃度に希釈するプロセスユニット内部に、液体を加圧して微小量ずつ添加する液体加圧機構及び液体の圧力損失が流量に比例するオリフィス部材を有するラインと、他の液体が流れるラインをそれぞれ設け、液体と他の液体との差圧から各ライン内の液体の流量を制御して希釈濃度を一定に制御するようにした液体制御方法である。 The invention according to claim 8 is a liquid control method in which a minute amount is added to another liquid that flows continuously to dilute the liquid, and the liquid is added to the other liquid by a minute flow rate at a predetermined concentration. In the process unit for diluting the liquid, a liquid pressurizing mechanism for pressurizing the liquid and adding a minute amount, a line having an orifice member in which the pressure loss of the liquid is proportional to the flow rate, and a line through which another liquid flows are provided, respectively. Is a liquid control method in which the dilution concentration is controlled to be constant by controlling the flow rate of the liquid in each line from the differential pressure between the liquid and the other liquid.
請求項１に係る発明によると、液体を所定圧力に加圧して微小流量ずつ高精度で添加することができ、しかも、圧縮ガスを使用しないため液体中にマイクロバルブ等の気泡が発生することがない。また、コストを抑えることができる。更には、安全に使用することができると共に、液体を極小さい流量によって添加する場合でも、装置内に残留空気が残ったりすることがない液体加圧機構である。
また、他の装置に組み込もうとする場合、装置が複雑になるのを防ぎ、装置の大型化を抑えることができるので、インラインに組み込むことができ、例えば、ウエハ洗浄装置に組み込んだ場合には、クリーンルームのスペース効率を高めることができる。更に、この場合、希釈液の濃度を容易に設定できることに加えて、この濃度を細かく設定できるので、様々な洗浄装置に組み込むことができる液体加圧機構である。
According to the first aspect of the invention, the liquid can be pressurized to a predetermined pressure and added with a minute flow rate with high accuracy, and bubbles such as microvalves can be generated in the liquid because no compressed gas is used. Absent. Moreover, cost can be suppressed. Furthermore, it is a liquid pressurizing mechanism that can be used safely and does not leave residual air in the apparatus even when the liquid is added at a very small flow rate.
Also, when trying to incorporate into other equipment, it is possible to prevent the equipment from becoming complicated and suppress the enlargement of the equipment, so that it can be incorporated in-line, for example, when incorporated into a wafer cleaning device. The space efficiency of the clean room can be increased. Furthermore, in this case, in addition to being able to easily set the concentration of the diluting solution, this concentration can be set finely, so that the liquid pressurizing mechanism can be incorporated into various cleaning apparatuses.
請求項２及び３に係る発明によると、液体と気体とを遮断して液体と気体が接触することを確実に防ぐことができ、加圧気体の品質が低くても金属イオンの付着等を確実に防いで汚染を抑えることができる。 According to the second and third aspects of the invention, the liquid and the gas are blocked and the liquid and the gas can be reliably prevented from coming into contact with each other. To prevent contamination.
請求項４に係る発明によると、各種の薬液を添加することができ、用途に応じて様々な希釈薬液を得ることができる液体加圧機構である。
According to the invention which concerns on
請求項５に係る発明によると、容易に前記の液体加圧機構を組込んで小型化が可能な液体制御装置であり、コストを低く抑えることができるので、洗浄装置と一体化した場合、小型化に加えて安価にすることができる。また、この場合、洗浄装置内に濃度発生信号装置を設けることによって、この濃度発生信号装置からの信号に応じて容易に希釈液の濃度を変更することができるので、洗浄装置の処理プロセスを高度化することが可能である。 According to the fifth aspect of the present invention, the liquid control device can be easily miniaturized by incorporating the liquid pressurizing mechanism, and the cost can be kept low. In addition to making it cheaper, it can be made cheaper. Also, in this case, by providing a concentration generation signal device in the cleaning device, the concentration of the diluent can be easily changed according to the signal from the concentration generation signal device. It is possible to
請求項６に係る発明によると、急激に薬液を添加するおそれがなく、流量の変化に応じて安定した濃度の希釈薬液等の液体にすることができる液体制御装置であり、また、請求項７に係る発明によると、内部を流れる薬液の差圧を正確に測定することができる液体制御装置である。 According to the sixth aspect of the present invention, there is no possibility of suddenly adding a chemical solution, and the liquid control device can make a liquid such as a diluted chemical solution having a stable concentration in accordance with a change in flow rate. According to the invention which concerns, it is a liquid control apparatus which can measure correctly the differential pressure | voltage of the chemical | medical solution which flows through the inside.
請求項８に係る発明によると、薬液などの液体の流量と、純水などの他の液体の流量を微調整でき、液体が希釈した他の液体の流量が変化したとしても、これに対応して液体及び他の液体のそれぞれの供給状態を制御することができるため、所望の濃度の希釈薬液等を得ることのできる液体制御方法である。また、ＲＣＡ洗浄の場合と比較して洗浄工程の低温化の実現や大幅なコスト削減を行うことができ、しかも、高い洗浄効果を得ることができる。
更に、液体中に気体が混入することが無く、精度の高い高品質の希釈薬液を常時得ることが可能な液体制御方法である。
According to the eighth aspect of the present invention, it is possible to finely adjust the flow rate of a liquid such as a chemical solution and the flow rate of another liquid such as pure water. Thus, it is possible to control the supply states of the liquid and the other liquid, and therefore, it is a liquid control method capable of obtaining a diluted chemical solution having a desired concentration. In addition, compared with the case of RCA cleaning, the temperature of the cleaning process can be reduced and the cost can be greatly reduced, and a high cleaning effect can be obtained.
Furthermore, it is a liquid control method capable of constantly obtaining a high-quality diluted chemical solution with high accuracy without gas being mixed into the liquid.
本発明における液体加圧機構の一実施形態を図面に基づいて説明する。図２において、１は液体加圧機構本体であり、この液体加圧機構本体１において、加圧本体２は、キャップ３をＰＦＡ材料を切削加工し、筒状体４をＰＦＡチューブによって成形し、これらを溶着している。なお、筒状体４は丸棒状の材料を切削加工して製作してもよい。このように、加圧本体２はＰＦＡ、更にはＰＴＦＥ等のフッ素樹脂によって製作することができる。加圧本体２は、直径、長さ等を調節することによって、加圧本体２をシリンダーとしたときの１ストロークの排出容積を設定することが可能となる。３ａは溶着した加圧本体２の一側に設けた液体である薬液等の薬液供給ライン３２に接続される出入口であり、この出入口３ａから収容室１２に薬液を収容可能にしている。また、加圧本体２の他側には、圧縮空気等の気体で加圧する加圧室１３を設けると共に、加圧室１３の気体が収容室１２内の液体と非接触になるようにベローズからなる隔壁６を設けている。この他側は、ステンレス製のエンドフランジ５とフランジ蓋７で、加圧本体２の鍔部２ａ、隔壁の鍔部６ａを挟着した状態でボルト１５によって固着して、加圧本体２、エンドフランジ５、フランジ蓋７を一体化している。
なお、ベローズ６を含む加圧本体２の構成部品は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂以外にも、その他の耐薬品性材料を使用してもよい。
An embodiment of a liquid pressurizing mechanism according to the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 2,
In addition to the fluororesin such as PFA and PTFE, other chemical resistant materials may be used for the components of the pressurizing
ガスケット８、９は、軟質ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂によって成形され、中心側に取付穴８ａ、９ａをそれぞれ設けている。ベローズ６はＰＴＦＥ等のフッ素樹脂からなり、このベローズ６と加圧本体２、ベローズ６とフランジ蓋７の間に、ガスケット８、９をそれぞれ介在させてベローズ６の固着側を挟むような状態で前述のようにボルト１５で固着している。加圧室１３はベローズ６内部の空間であるため、この加圧室１３の気体と収容室１２の液体とは非接触となる。この加圧室１３は、フランジ蓋７に貫通して設けた気体口７ａから加圧している。
The gaskets 8 and 9 are formed of a fluororesin such as soft PTFE, and are provided with mounting holes 8a and 9a on the center side. The
１０はベローズ６内部の加圧室１３の先端側に設けた鉄製などの磁気を有する材料から形成した磁気体であり、また、１１は磁気を感知可能な磁気センサであり、磁気体１０が近接したときにこれを感知可能にしている。磁気センサ１１は、伸長側磁気センサ１１ａ、収縮側磁気センサ１１ｂからなり、伸長側磁気センサ１１ａは、加圧室１３内に圧力が加わりベローズ６が伸長した状態の磁気体１０を感知することができ、一方、収縮側磁気センサ１１ｂは、ベローズ６が収縮した時の磁気体１０を感知して、加圧室１３の状態を感知可能にしている。なお、磁気体１０は、加圧室１３内に設けているので、収容室１２内の液体と接触することはなく、金属イオンの発生を防ぐことができるのは勿論である。
収容室１２は、加圧室１３の加圧量に応じて容積が補数的に変化して、この加圧量に対応した液体の量を収容可能にならしめている。加圧室１３を減圧したときには、ベローズ６が液体の圧力で収縮するため、収容室１２に出入口３ａから液体が吸入される。この液体は収容室１２内に一旦充満し、次いで、加圧室１３を加圧するとベローズ６が膨張し、液体が所定圧力に加圧されて出入口３ａから所定量ずつ排出される。なお、圧力のない液体に対しては、加圧室１３内を一旦真空にすることにより液体を収容室１２に導入した後に、加圧室１３を気体によって加圧することも可能である。
The storage chamber 12 has a volume that complementarily changes in accordance with the amount of pressurization of the
また、薬液を加圧する際に使用する圧縮空気を薬液と非接触にしているので、薬液と圧縮空気を完全に分離した状態で加圧することができ、マイクロバブルが発生することがない。更に、圧縮空気を排気する設備も必要ないためコストがかからず、しかも、この圧縮空気は窒素に比較して低コストであるばかりか、人体に悪影響を与えることもない。 Moreover, since the compressed air used when pressurizing a chemical | medical solution is made into non-contact with a chemical | medical solution, it can pressurize in the state which isolate | separated the chemical | medical solution and compressed air completely, and a microbubble does not generate | occur | produce. Furthermore, there is no need for a facility for exhausting compressed air, so there is no cost, and this compressed air is less expensive than nitrogen and does not adversely affect the human body.
また、液体加圧機構本体１を使用して、薬液を純水に添加する後述の液体制御装置を設ける場合には、配管構造を簡単にすることができ、内部残留空気などのパージラインも設ける必要がない。また、この場合、薬液を収容室１２内に一旦充満させるようにしているので、薬液の面位置を測定する必要がなく、薬液が排気ライン側から大量に排出する可能性がない。さらに、薬液ベーパーが逆拡散するするおそれもなく、従って、これらの対策を講じるために装置が複雑になることがない。
In addition, when a liquid control device to be described later for adding a chemical solution to pure water is provided using the liquid pressurizing mechanism
次に、上記の液体加圧機構を用いた液体制御装置について説明する。図１は、液体制御装置を示す模式図、図４は液体制御装置の概略説明図であり、液体制御装置本体２０は、液体加圧機構本体１を含んだプロセスユニット３０と制御ユニット５０によって構成される。
図３、４におけるプロセスユニット３０において、薬液供給装置２５より供給される薬液原液を加圧するための液体加圧機構本体１は、薬液を流すための流路である薬液供給ライン３２に設けている。本実施形態においては、液体加圧機構本体１を薬液供給ライン３２に対して並列に２つ設けており、何れか一方側の液体加圧機構本体１から薬液を添加している間に他方側の液体加圧機構本体１に液体を補充し、加圧した状態で待機することで常に何れか一方側の液体加圧機構本体１から薬液を添加可能にしている。この液体加圧機構本体１は、さらに２つ以上並列に設けてもよい。また、液体加圧機構本体１を直列に接続すれば、液体制御装置内に設ける自動弁の数量を減らすことができる。なお、本実施形態では、液体の流量制御に流量計を使用しないが、流量計を用いて供給する薬液の流量をフィードバック制御するようにしてもよい。この場合、流量計としては、超音波微小流量計などがある。
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは液体加圧機構本体１の前後に設けて薬液供給ライン３２を開閉する自動弁であり、この自動弁３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄをそれぞれ開閉制御することによって加圧機構本体１に薬液が供給される。３１ａ、３１ｃは加圧機構本体１、１の入口側に設けた自動弁であり、３１ｂ、３１ｄは出口側に設けた自動弁である。
また、３９ａ、３９ｂは、加圧機構本体１に圧縮空気を給排気する気体供給ライン３８を開閉する自動弁であり、この自動弁３９ａ、３９ｂを開閉制御することによって加圧機構本体１への圧縮空気による加圧を制御して加圧機構本体１より添加される薬液の圧力を制御可能にしている。なお、自動弁３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ及び自動弁３９ａ、３９ｂやその他の自動弁、及び気液分離管３３等の制御は、制御ユニット５０内に設けられたシーケンサであるＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）５１によって行われる。
Next, a liquid control apparatus using the liquid pressurizing mechanism will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing a liquid control device, FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of the liquid control device, and the liquid control device
In the
31a, 31b, 31c and 31d are automatic valves which are provided before and after the liquid
気液分離管３３は、薬液供給ライン３２に供給する薬液原液に対して混入するおそれのある気泡を除去するために設け、気液分離管３３内に気泡が蓄積することにより液体液面が低下し、この液面低下を液位を感知する液位センサ３３ａが感知すると、自動弁３４ｂを開いて気相のガスをパージし、液面が液位センサ３３ａの所定量まで回復すると自動弁３４ｂを閉止する。この動作は、シーケンサ５１によって制御されて自動的に行われ、薬液供給ライン３２に気泡の混入した液体を供給することが無いようにしている。３５はオリフィスユニットであり、このオリフィスユニット３５に排出するガスを通過させてガスのパージ速度を減じて、一緒に排出されるガスの廃液量が少なくなるようにしている。３４ａは薬液供給ライン３２の入口側に設けた自動弁であり、この自動弁３４ａの開閉により薬液供給の非常停止を可能にしている。
The gas-
図５に示すオリフィス部材３６は、液体加圧機構本体１より供給された薬液の圧力損失が流量に比例するような特殊な構造に設計されており、薬液通過前後の差圧に比例した流量を流すことを可能にしている。このオリフィス部材３６は、圧力調整弁３７の操作空気圧力を制御ユニット５０の電空変換器（Ｅ／Ｐ）５２で制御することにより液体入口側の圧力を変更可能にしている。
３６ａはオリフィス部材３６を構成する細管であり、この細管３６ａを適宜の内径、長さ、本数にすることで流量係数を変更可能にしている。細管３６ａは、ＰＦＡなどのフッ素樹脂によって成形され、この細管３６ａの先端側を図のように溶着封止することで流路を閉じ、液体の流路として必要な本数の細管３６ａを残すことができる。３６ｂは細管３６ａを束ねるスリーブであり、細管３６ａと同様にＰＦＡ等のフッ素樹脂によって成形し、細管３６ａの固着時には溶融ＰＦＡ（フッ素樹脂）でこのスリーブ３６ｂに溶着封止して長さＬにしている。
The
ここで、細管３６ａを複数本、並列に並べて接続する場合の本数としては、特に制限はないが、実用上、１〜１０００本程度によって構成すればよい。また、細管３６ａの口径としては、例えば、内径１０〜１０００μｍ程度にすればよく、中空糸構造を持つ細管が望ましい。
Here, there is no particular limitation on the number of
図１、３において、４０は薬液を希釈する純水が流れる純水供給ラインであり、圧力自動調整弁４１は、純水の流量が変動したときでも、薬液原液との流路の合流点４２における圧力を一定（例えば、０．０５ＭＰａ）に保つために使用され、純水供給ライン４０を流れる純水の流量を調整可能にしている。本実施形態では、圧力自動調整弁４１を用いて純水供給ライン４０の圧力を調整しているが、純水供給ライン４０における純水の圧力が十分に安定している場合には、この圧力自動調整弁４１を省略することもできる。
４３はオリフィスユニットであり、このオリフィスユニット４３によって薬液が添加された後の希釈薬液の速度を減じ、この希釈薬液を安定した状態で洗浄弁４５に供給可能にしている。洗浄弁４５は希釈薬液を外部に供給可能であり、この希釈薬液は、例えば、ウエハの洗浄などに用いられる。４４は流量計であり、圧力自動調整弁４１によって圧力の調整された純水の流量を計測している。
このように、プロセスユニット３０は、制御ユニット５０によって制御されながら薬液を純水に微小流量ずつ添加して、所定濃度に希釈するようにしている。
In FIGS. 1 and 3,
In this way, the
次に、上記液体加圧機構を用いた液体制御装置における液体制御方法を説明する。
この制御方法は、薬液からなる液体を連続的に流れる他の液体である純水に添加して希釈された希釈薬液である液体を得るようにしたものであり、液体制御装置の制御としては、オリフィス部材３６前後の薬液の差圧を正確に制御することにより、薬液の注入量を変化する純水の流量に対して比例制御し、純水に対する薬液の割合を一定に制御するようにしている。
薬液としては、例えば、５０重量％フッ酸原液を使用し、この薬液を純水で希釈して、流量０．５〜１．５ｌ／ｍｉｎ、濃度０．２５〜１．００重量％の希釈フッ酸を製造可能にしている。フッ酸を希釈する場合の他の条件としては、例えば、純水圧力０．１０〜０．４０ＭＰａ、フッ酸原液圧力０．１０〜０．４０ＭＰａ、希釈フッ酸圧力０．０５〜０．１０ＭＰａが望ましい。
また、この薬液はフッ酸以外であってもよく、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、炭酸、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の薬液を使用できるが、これに限ることなく、例えば、有機酸なども薬液として使用できる。
Next, a liquid control method in the liquid control apparatus using the liquid pressurizing mechanism will be described.
This control method is to obtain a liquid that is a diluted chemical liquid that is diluted by adding a liquid consisting of a chemical liquid to pure water that is another liquid that continuously flows, and as a control of the liquid control device, By accurately controlling the differential pressure of the chemical solution before and after the
As the chemical solution, for example, a 50% by weight hydrofluoric acid stock solution is used, and this chemical solution is diluted with pure water, and diluted with a flow rate of 0.5 to 1.5 l / min and a concentration of 0.25 to 1.00% by weight. The acid can be produced. Other conditions for diluting hydrofluoric acid include, for example, pure water pressure of 0.10 to 0.40 MPa, hydrofluoric acid stock solution pressure of 0.10 to 0.40 MPa, and diluted hydrofluoric acid pressure of 0.05 to 0.10 MPa. desirable.
In addition, this chemical solution may be other than hydrofluoric acid. For example, a chemical solution such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, carbonic acid, ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide can be used. Acids can also be used as chemicals.
液体制御装置本体２０は、実際の使用に際しては、図４に示すように、ウエハを洗浄する洗浄装置１６内に組み込まれ、液体制御装置本体２０より供給される希釈薬液によってウエハを洗浄可能にしている。従って、薬液の希釈濃度設定値としては、洗浄装置１６より与えられる、例えば、４〜２０ｍＡなどの電気信号によって決定し、洗浄処理するウエハの洗浄条件に応じて希釈濃度を変更可能にしている。
As shown in FIG. 4, the liquid control device
洗浄装置１６において、洗浄弁４５を開くと、この洗浄弁４５の数及び各洗浄弁４５の弁開度によって希釈薬液の流量が変化し、希釈薬液の流量の変化に応じてオリフィスユニット４３の上流側の圧力が変化する。すなわち、洗浄弁４５からの流量が大きくなると圧力が減少し、流量が小さくなると圧力が増加する。
ここで、希釈薬液の圧力が変化するということは、薬液と純水の量が変化するということであり、オリフィスユニット４３の上流側の圧力は、オリフィス部材３６からの薬液の流量の変化と純水の流量の変化に関係しているため、希釈薬液の圧力変化に応じてこの薬液と純水の供給量を変化させることで、希釈薬液の流量が変化しても所定濃度になるようにするものとする。
薬液側の圧力は、圧力調整弁３７によって所定圧に制御され、なお、この圧力制御弁３７による圧力制御は、操作空気圧に一定圧力を加えることによって行われている。一方、純水供給ライン４０からの純水の流量の変化は、流量計４４によって計測され、シーケンサ５１に入力される。
When the cleaning
Here, the change in the pressure of the diluted chemical liquid means that the amounts of the chemical liquid and pure water change, and the pressure on the upstream side of the
The pressure on the chemical liquid side is controlled to a predetermined pressure by the
シーケンサ５１内には、予めオリフィス部材３６を流れる流量と差圧（オリフィス部材３６入口側の薬液の圧力−合流点４２入口側の純水の圧力）の関係がプログラムされている。また、シーケンサ５１には、合流点４２の入口側の純水の流量と、予め０．２５〜１．００重量％の範囲内で設定された薬液の希釈濃度の設定値から、純水の変化した流量に対して必要な薬液の添加量が計算されるようにプログラムされており、先ず、この変化した純水の流量に対応する必要な薬液の添加量がシーケンサ５１により計算される。
次いで、この計算された薬液の必要添加量からオリフィス部材３６の差圧が計算され、この差圧は、前述のように薬液の圧力−純水の圧力であるため、計算された薬液の差圧と圧力自動調整弁４１を流れる純水の圧力より必要な薬液の圧力が求められる。
従って、この薬液の圧力になるように電空変換器５２の信号を加減することで、圧力調整弁３７の圧力を調整して薬液の添加量を調節し、希釈濃度を一定に保つことが可能となる。電空変換器５２による制御は、制御誤差が大きい領域ではフィードフォワード制御によって行われ、一方、制御誤差が小さい場合にはフィードバック制御で制御することによって、より早い制御を実現することが可能となる。
In the
Next, the differential pressure of the
Therefore, by adjusting the signal of the
この液体制御方法によると、オリフィス部材３６の上流側圧力を制御ユニット５０によって制御して純水の流量の変化に対して薬液の流量を即時に追従させることができ、希釈濃度の精度を向上することが可能になる。また、薬液供給装置２５から供給される薬液に多少の脈動がある場合にも、プロセスユニット３０内の液体加圧機構本体１によって一定圧力に再加圧して薬液を供給するようにしているため、この脈動の影響を受けることがない。また、液体加圧機構本体１は、内部に設けたベローズ６によって薬液の収納部分を空気から隔壁し、また、薬液加圧用の気体として圧縮空気を使用しているため、液体制御装置本体２０によって窒素ガスを使用する場合の様々な問題点を解決することができる。
According to this liquid control method, the upstream side pressure of the
また、液体制御装置本体２０は、洗浄装置１６に組み込んだ場合インライン型の洗浄装置とすることができるので、バッチ型の薬液希釈装置と比較して次のメリットがある。
すなわち、計量タンク、混合タンク、貯留タンクなどのタンク類が必要ないため、洗浄装置全体を小型化することができ、これによってコストを抑えることができる。また、枚葉式の洗浄装置に組み込むことができるため、バッチ式の場合のように独立したユニットを設置する必要がなく、更なる小型化も可能である。
更に、バッチ式の場合、バッチ混合中の液や貯留液の排出、軽量槽の再調整等が必要となるため濃度変更を行うことが難しいが、インライン型の洗浄装置の場合には、制御ユニット５０によって濃度を制御可能であるため容易に濃度変更を行うことができ、ウエハの洗浄工程の途中段階においても、短時間で薬液の濃度変更が可能である。
以上のことによって、例えば、カセット式のウエハ洗浄装置にこの液体制御装置本体２０を組み込んだ場合、カセット毎に液体の薬液希釈濃度を対応させるようにその都度変更し、ウエハ毎に最適な洗浄プロセスを実現することができ、効率的な液体制御が可能な枚葉式のウエハ洗浄装置を設けることができる。
In addition, since the liquid control device
That is, since tanks such as a measuring tank, a mixing tank, and a storage tank are not necessary, the entire cleaning device can be reduced in size, thereby reducing costs. Further, since it can be incorporated into a single wafer cleaning device, it is not necessary to install an independent unit as in the case of a batch type, and further miniaturization is possible.
Furthermore, in the case of the batch type, it is difficult to change the concentration because it is necessary to discharge the liquid or the stored liquid during batch mixing, readjust the lightweight tank, etc., but in the case of an inline type cleaning device, the control unit Since the concentration can be controlled by 50, the concentration can be easily changed, and the concentration of the chemical solution can be changed in a short time even in the middle of the wafer cleaning process.
As described above, for example, when the liquid control device
本発明は、特に、半導体、液晶基板製造工程等で使用される純水と薬液の液体制御装置における液体加圧機構に好適であるが、その他にも、連続的に流路を流れる液体に対して超微小流量の液体を添加可能であるため、半導体、液晶基板製造工程以外にも広く一般に適用できる。 The present invention is particularly suitable for a liquid pressurizing mechanism in a liquid controller for pure water and chemicals used in semiconductor, liquid crystal substrate manufacturing processes, etc. In addition, since a liquid with an extremely small flow rate can be added, the present invention can be widely applied to processes other than semiconductor and liquid crystal substrate manufacturing processes.
１ 液体加圧機構本体
２ 加圧本体
３ａ 出入口
６ ベローズ（隔壁）
１２ 収容室
１３ 加圧室
２０ 液体制御装置本体
３０ プロセスユニット
３２ 薬液供給ライン
３６ オリフィス部材
４０ 純水供給ライン
５０ 制御ユニット
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12
Claims (8)
A liquid control method for diluting a liquid by adding a small amount to another liquid that flows continuously, and adding the liquid to a liquid at a minute flow rate to dilute the liquid to a predetermined concentration. A liquid pressurizing mechanism that pressurizes liquid and adds a minute amount and a line having an orifice member in which the pressure loss of the liquid is proportional to the flow rate and a line through which another liquid flows are provided, and the differential pressure between the liquid and the other liquid A liquid control method characterized in that the dilution concentration is controlled to be constant by controlling the flow rate of the liquid in each line.
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