JP3131698B2 - 洗浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は洗浄装置に関するもの
で、更に詳細には、例えば半導体ウエハ等の被処理体を
純水あるいは薬液を収容する処理槽に浸漬して洗浄処理
する洗浄装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体ウエハの洗浄装置とし
て、処理槽内に収容される洗浄用処理液中に半導体ウエ
ハを浸漬する方式が知られており、また、処理槽から排
液した処理液を濾過した後、再び処理槽に循環させる循
環濾過方式が知られている（特開昭６２−９４９３９号
公報、特開昭６３−１５６３２３号公報、特開昭６３−
２６４１１５号公報、特公平２−７６８４号公報参
照）。これらの洗浄装置によれば、半導体製造工程にお
いて半導体ウエハの表面に付着した薬液や不純物等が除
去されて半導体ウエハ表面がクリーンになり、歩留りの
向上が図られる。

【０００３】また、従来のこの種の洗浄装置において
は、薬液を使用する関係上、循環濾過系統に使用される
循環管路、ポンプ、フィルタ等の機器は耐蝕性のもので
なければならず、例えばこれら機器の全てにフッ素樹脂
コーティングするなどの手段が講じられている。したが
って、循環ポンプには、その構成部品を全てフッ素樹脂
等の耐蝕性の材質で構成できる往復動ポンプが便利とさ
れ、そのため、往復動ポンプが一般的に使用されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、往復動
ポンプを使用した場合、液流には脈動が生じるため、循
環ポンプの吐出側に配設されるフィルタに損傷を与える
ばかりか、処理槽内の処理液の流れが不均一となって洗
浄中の被処理体を移動させて洗浄効率を低下させるとい
う問題がある。

【０００５】この問題を解決する手段として、循環ポン
プを並列に複数配設する多連式構造とすることも考えら
れるが、この構造のものでは装置が大型となると共に、
メンテナンスが面倒となり、高価になるという問題があ
る。

【０００６】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、処理液の循環系統における液流の脈動を抑制してフ
ィルタの損傷を防止すると共に、処理槽内の処理液の流
れを安定化して被処理体の洗浄効率の向上を図れるよう
にした洗浄装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の洗浄装置は、処理槽内に収容される洗浄
処理液中に被処理体を浸漬させて被処理体を洗浄する洗
浄装置を前提とし、上記処理槽の排液部と供給部とを循
環管路にて接続し、この循環管路に、往復動ポンプを配
設すると共に、この往復動ポンプの吐出側に液流の脈動
緩衝手段を配設し、上記往復動ポンプに、切換手段を介
して圧縮空気等を供給する加圧手段を接続し、上記脈動
緩衝手段を、上記往復動ポンプの吐出口側及び上記処理
槽の処理液供給口側に接続するダンパ室と、このダンパ
室内に配設されて処理液部と背圧部とに区画する弾性を
有する脈動緩衝体とで構成し、上記脈動緩衝手段の背圧
部に、流量調整手段及び切換手段を介して上記加圧手段
を接続し、上記往復動ポンプの切換手段と上記脈動緩衝
手段の切換手段とを同期動作可能に形成して、上記脈動
緩衝体に往復動ポンプの脈動を打ち消す波形の背圧を付
与してなるものである。

【０００８】この発明において、上記往復動ポンプは少
なくともポンプ部は耐蝕性を有する部材にて形成される
ものであれば、その構造は任意のものでよいが、好まし
くは全ての構成部品を耐蝕性の部材にて形成できるベロ
ーズポンプである方がよい。また、往復動ポンプは、ポ
ンプ部は１つであっても差し支えないが、好ましくは加
圧手段からの加圧を交互に受けて吸引・吐出動作を行う
加圧板とべローズとを有する２つのポンプ部を具備する
方がよい。

【０００９】

【作用】上記のように構成されるこの発明の洗浄装置に
よれば、往復動ポンプの吐出側に配設される脈動緩衝手
段の背圧部に、流量調整手段及び切換手段を介して往復
動ポンプの駆動媒体である圧縮空気等の加圧手段を接続
し、往復動ポンプの切換手段と脈動緩衝手段の切換手段
とを同期動作可能に形成して、脈動緩衝体に往復動ポン
プの脈動を打ち消す波形の背圧を付与することにより、
往復動ポンプの吐出側に生ずる処理液の脈動を脈動緩衝
手段にて吸収でき、その結果、処理槽内に供給される処
理液の流れが安定し、被処理体の洗浄効率を高めること
ができる。また、往復動ポンプの吐出側に配設されるフ
ィルタは脈動による衝撃を受けることがないので、損傷
の虞れがなくなる。

【００１０】

【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基いて詳細
に説明する。

【００１１】図１はこの発明の洗浄装置の一例の断面
図、図２はこの発明における往復動ポンプの一例の断面
図が示されている。

【００１２】この発明の洗浄装置は、例えば純水等の洗
浄用処理液１を収容する内槽２と、この内槽２の上部外
周部に設けられて内槽２から溢流する処理液１を受止め
る外槽３とを有する処理槽４と、この処理槽４の内槽２
の底部に設けられた処理液供給口５と外槽３の底部に設
けられた排液口６に接続される循環管路７と、循環管路
７に直列に液流路を形成する如く、順次配設される送液
用の往復動ポンプ１０、液流の脈動緩衝手段であるダン
パ２０及びフィルタ８とを具備してなる。また、処理槽
４の内槽２内には、この内槽２に対して昇降可能なウエ
ハ保持アーム９が配設されており、このウエハ保持アー
ム９にて立設保持される複数の被処理体である例えば半
導体ウエハＡ（以下にウエハという）が内槽２内の処理
液１中に浸漬され、処理液供給口５から流入し上方へ向
って移動する処理液１によって洗浄されるようになって
いる。

【００１３】この場合、往復動ポンプ１０は、交互に吸
引・吐出動作を行う２つのポンプ部を具備している。す
なわち、図２に示すように、処理槽４の排液口６側に接
続する一次側ポート１１と処理槽４の供給口５側に接続
する二次側ポート１２とを有する仕切部１３によってポ
ンプ本体１４が２室１５ａ，１５ｂに区画されており、
各室１５ａ，１５ｂ内において移動可能な加圧板１６と
仕切部１３間に連結される伸縮自在なベローズ１７によ
って室１５ａ，１５ｂ内が更に内側にポンプ部すなわち
筒状の液室１８ａと外側に駆動部すなわち筒状の加圧室
１８ｂとに区画されている。

【００１４】また、各ポンプ部すなわち液室１８ａ，１
８ａはそれぞれ吸入通路である第１の通路１９ａ又は第
２の通路１９ｂを介して一次側ポート１１と連通すると
共に、吐出通路である第３の通路１９ｃ又は第４の通路
１９ｄを介して二次側ポート１２と連通している。この
場合、第１及び第２の通路１９ａ，１９ｂにおいては、
中心側に対称的に位置する弁座１１ａ，１１ｂが設けら
れ、逆止弁を構成すべくスプリング１３ａ，１３ａの弾
発力によってボール弁体１０ａ，１０ｂが弁座１１ａ，
１１ｂに就座する方向に付勢されている。また、第３及
び第４の通路１９ｃ，１９ｄにおいては、外方側に対称
的に位置する弁座１２ａ，１２ｂが設けられ、逆止弁を
構成すべくスプリング１３ａ，１３ａの弾発力によって
ボール弁体１０ｃ，１０ｄが弁座１２ａ，１２ｂに就座
する方向に付勢されている。

【００１５】一方、加圧室１８ｂ，１８ｂには加圧空気
給排ポート１４ａ，１４ｂが設けられており、これら加
圧空気給排ポート１４ａ，１４ｂを介して各室１５ａ，
１５ｂの加圧室１８ｂ，１８ｂ内に交互に供給される加
圧空気３０によって加圧板１６，１６の往復動とベロー
ズ１７，１７の伸縮を促して液室１８ａ，１８ａの体積
を変化させつつ一次側ポート１１から流入（吸引）した
排液を二次側ポート１２を介して供給側へ圧送（吐出）
し得るようになっている。

【００１６】なお、往復動ポンプ１０のポンプ部を構成
する仕切部１３、ベローズ１７、加圧板１６等は全て例
えばフッ素樹脂等の流れる液体に対して耐蝕性を有する
材質にて形成されている。

【００１７】上記往復動ポンプ１０に加圧空気を交互に
供給する切換手段は、図１に示すように、加圧手段例え
ば圧縮空気源４０と往復動ポンプ１０の加圧空気給排ポ
ート１４ａ，１４ｂとに接続する３ポート２位置切換電
磁弁５０にて形成されている。したがって、この電磁弁
５０の切換動作によって往復動ポンプ１０の各加圧室１
８ｂ，１８ｂに交互に圧縮空気が供給されると共に、排
気されるようになっている。

【００１８】一方、このように構成された往復動ポンプ
１０の下流側に接続された図１に示すダンパ２０は、往
復動ポンプ１０の吐出口側に接続する供給ポート２１と
処理槽４の処理液供給口５側に接続する吐出ポート２２
とを有するダンパ室２３と、このダンパ室２３内に処理
液部２４と背圧部２５とに区画するように配設されて往
復動ポンプ１０によって送液される際に生じる処理液１
の脈動に追従して可動する弾性率を有する部材で構成さ
れる脈動緩衝体２６例えばベローズとで構成されてい
る。また、図１に示すように、ダンパ２０の背圧部２５
には、圧縮空気供給管路４１を介して上記圧縮空気源４
０が接続されており、かつ、圧縮空気供給管路４１に
は、往復動ポンプ１０の脈動を打ち消すための背圧を脈
動緩衝体２６に付与すべく切換手段例えば切換電磁弁６
０及び背圧を脈動に対応させて調整するための流量調整
手段例えば流量調整弁４２が配設されている。

【００１９】この場合、脈動緩衝体２６は往復動ポンプ
１０のベローズ１７と同様の耐蝕性のベローズにて形成
されている。また、切換電磁弁６０は３ポート２位置切
換電磁弁５０からの信号を受けて同期的に作動するよう
になっており、図３に示すように、往復動ポンプ１０に
よって生じる脈動の状態を表した波形Ｗ1 と対称の波形
Ｗ2 を形成する背圧を脈動緩衝体６０に付与して脈動を
吸収して、往復動ポンプ１０から処理槽４の供給口５に
圧送される処理液１を層流に近い波形Ｗ3 とすることが
できるようになっている。

【００２０】次に、この発明の洗浄装置の作動態様につ
いて説明する。

【００２１】処理槽４の内槽２内に収容された処理液１
である純水中にウエハＡを浸漬して洗浄を行う際に、処
理液１の液面部は内槽２から溢流して外槽３内に流れ込
むが、外槽３内に流れ込んだ処理液１は、３ポート２位
置切換電磁弁５０の切換動作によって予め定められた周
期で吐出作用を間欠的に駆動する往復動ポンプ１０によ
り循環管路７を流れてフィルタ８により清浄化された
後、再び処理槽４の供給口５から処理槽４内に供給され
る。この際、往復動ポンプ１０により吐出された処理液
は図３に示す波形Ｗ1 の脈動を生じた状態でダンパ２０
の処理液部２４内に流れるが、ダンパ２０の背圧部２５
には図３のＷ2 の波形を印加し３ポート２位置切換電磁
弁５０と連動して作動する切換電磁弁６０と流量調整弁
４２とにより圧縮空気源４０から脈動を打ち消す背圧が
付与されるため、脈動は脈動緩衝体２６によって吸収さ
れ、層流状態となってフィルタ８側へ送り出される。す
なわち、往復動ポンプ１０から処理液１が勢いよく吐出
される状態の時には、ダンパ２０の脈動緩衝体２６の容
積を増加させて処理液１の一部を一時的に貯留する。逆
に往復動ポンプ１０が送液休止状態の時には、脈動緩衝
体２６の容積を減少させて、貯留していた処理液１を吐
出させる。したがって、フィルタ８に向って送液される
循環管路７中の処理液１は、脈動が抑制され安定した層
流状態で流れる。

【００２２】したがって、フィルタ８は脈動による衝撃
を受けて損傷あるいは摩耗したりフィルタ８に付着した
塵がフィルタ８を通過する虞れはなくなる。また、供給
口５から処理槽４内に供給されるウエハＡ面に沿って上
方に向う処理液１の流れが安定し、ウエハＡ全面に亘り
処理液１がむらなく接触するので、洗浄中のウエハＡは
ウエハ保持アーム９でがたつくことがなく、表面に付着
した薬液や不純物等を均一に洗浄することができる。

【００２３】なお、上記実施例では、洗浄装置の洗浄処
理液例えば純水の供給を層流化する実施例について説明
したが、上記説明の層流化機構は他の処理液や、処理液
でなくても他の流体の層流化機構として適用しても同様
な効果が得られることは説明するまでもない。例えば、
半導体ウエハにレジスト液を滴下して回転塗布するスピ
ンコーティング装置のレジスト液供給系や、半導体ウエ
ハに現像液を供給して現像処理する現像装置の現像液供
給系に適用することにより、半導体全面に亘り均一なレ
ジスト膜を形成することが可能で、また、均一な現像処
理が可能となる。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明の洗浄
装置によれば、上記のように構成されているので、処理
槽の排液部から供給部へ循環供給される処理液の脈動を
なくし、処理槽内に供給される処理液の流れを安定する
ことができる。したがって、被処理体のがたつきを防止
して均一にしかも効率よく洗浄を行うことができる。ま
た、往復動ポンプの吐出側に位置するフィルタが処理液
の脈動による衝撃を受けて損傷したり、摩耗するのを防
止することができるので、フィルタの寿命の増大が図れ
ると共に、装置のメンテナンスの向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の洗浄装置の一例を示す断面図であ
る。

【図２】この発明における往復動ポンプの一例を示す断
面図である。

【図３】この発明における往復動ポンプの脈動を表わす
波形、脈動緩衝手段の脈動を打ち消す波形及びその合成
波形を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 処理液 ４ 処理槽 ５ 処理液供給口 ６ 排液口 ７ 循環管路 １０ 往復動ポンプ １１ 一次側ポート １２ 二次側ポート １６ 加圧板 １７ べローズ １８ａ 液室 １８ｂ 加圧室 １９ａ〜１９ｄ 第１〜第４の通路 ２０ ダンパ（脈動緩衝手段） ２１ 供給ポート ２２ 吐出ポート ２３ ダンパ室 ２４ 処理液部 ２５ 背圧部 ２６ 脈動緩衝体 ３０ 加圧空気 ４０ 圧縮空気源 ４２ 流量調整弁（流量調整手段） ５０ ３ポート２位置切換電磁弁（切換手段） ６０ 切換電磁弁（切換手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−147953（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−177485（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−104185（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−61097（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−179715（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−202685（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−156601（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−69081（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭63−53508（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭47−34484（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理槽内に収容される洗浄処理液中に被
   処理体を浸漬させて被処理体を洗浄する洗浄装置におい
   て、 上記処理槽の排液部と供給部とを循環管路にて接続し、 上記循環管路に、往復動ポンプを配設すると共に、この
   往復動ポンプの吐出側に液流の脈動緩衝手段を配設し、上記往復動ポンプに、切換手段を介して圧縮空気等を供
   給する加圧手段を接続し、 上記脈動緩衝手段を、上記往復動ポンプの吐出口側及び
   上記処理槽の処理液供給口側に接続するダンパ室と、こ
   のダンパ室内に配設されて処理液部と背圧部とに区画す
   る弾性を有する脈動緩衝体とで構成し、 上記脈動緩衝手段の背圧部に、流量調整手段及び切換手
   段を介して上記加圧手段を接続し、 上記往復動ポンプの切換手段と上記脈動緩衝手段の切換
   手段とを同期動作可能に形成して、上記脈動緩衝体に往
   復動ポンプの脈動を打ち消す波形の背圧を付与すること
   を 特徴とする洗浄装置。
2. 【請求項２】 往復動ポンプは、加圧手段からの加圧を
   交互に受けて吸引・吐出動作を行う加圧板とべローズと
   を有する２つのポンプ部を具備してなることを特徴とす
   る請求項１記載の洗浄装置。