稀药液供给装置的制作方法

1.本发明涉及一种稀药液供给装置，其能稳定且高效地供给以极低浓度含有在半导体用晶片等的清洗和冲洗工序中有效的碱、氧化剂、气体等溶质的稀药液。


背景技术：

2.在半导体的制造工序中，在半导体用硅晶片等的清洗工序中，使用在超纯水中以极低浓度溶解对ph或氧化还原电位的控制有效的溶质而成的水(以下，有时称作稀药液)。该稀药液以超纯水为基本材料，为了赋予符合清洗工序或冲洗工序等各个工序的目的的ph或氧化还原电位等液体性质，有时添加酸或碱、氧化剂或还原剂。在这种情况下，为了不对硅晶片产生过度的影响，希望这些的添加量是需要的最少量。在此，在ph调节中，通常使用微量添加(注药)hcl或nh4oh的方法。另外，在将气体溶解于超纯水中以调节ph或保持非活性化的情况下，溶解co2气体或n2气体。此外，在想要赋予还原性的情况下，也溶解h2气体。
3.作为这样的药液的添加方法，使用柱塞泵等泵的方法、由n2气等非活性气体将填充到密闭容器中的药液加压挤出的方法等已实用化。
4.在这种情况下，如果超纯水的流量恒定，则注药容易到达所期望的溶质浓度，但实际上，在使用稀药液的清洗机，尤其是具有多个清洗腔室的单张式清洗机中，由于向晶片浇注的水的供给和停止由多个阀的开闭来控制，因此稀药液的流量不规则地变动。针对该变动，通过比例控制或接收浓度监测器的信号的pid控制等各种方法来控制相对于超纯水流量的药液的添加量，以使稀药液的溶质浓度处于所期望的范围。


技术实现要素：

5.发明要解决的课题
6.如上所述，单张式清洗机中流量不规则地变动，但不能够实现能充分地追踪该不规则的流量变动的注药控制，其结果是，存在向晶片浇注的清洗水和冲洗水的液质，不得不被控制在脱离理想值的范围的宽范围内的问题。
7.因此，考虑优先稀药液浓度的稳定化，并在一定条件下制造过量的稀药液并持续供给，但在这种情况下，会大量排出剩余稀药液。在近年的具有多个清洗腔室的单张式清洗机中，瞬时需要的稀药液的最大流量与最低流量的差增大，但当连续供给比稀药液的最大流量还多的稀药液时，会排出相当多的剩余水(剩余稀药液)，在对用排水设备的负担、稀药液的过剩排出、以及过度浪费作为基本材料的超纯水等方面存在问题。
8.就将剩余水(剩余稀药液)、尤其是通过加热装置后的剩余水直接再利用而言，由于h2o2或o3等具有氧化性的氧化剂具有因其自身的自然分解以及与其他药液的反应而分解使得浓度变动的倾向，因此从严格的浓度控制的观点出发，并不适合。同样地，在溶解了h2气体、co2气体等的气体溶解水的剩余水中，也存在在经过具有气体透过性的管道或罐回送至贮存槽的期间，溶解的气体浓度降低的问题。
9.本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的是提供一种能高精度地调节稀药液的溶
质浓度且抑制剩余水的排出的、适用于晶片等的清洗的稀药液供给装置。
10.解决课题的技术方案
11.为了达成上述目的，本发明提供一种稀药液供给装置，其中，具备：稀药液制造部，通过相对于超纯水的流量添加规定量的药液，以制造该药液的规定浓度的稀药液；贮存槽，贮存所制造的该稀药液；稀药液供给机构，将所述稀药液向使用点供给；以及回送机构，具备将所述使用点处的剩余稀药液回送至贮存槽的回送配管和设置于该回送配管的中途的所述药液成分的浓度检测机构(发明1)。
12.根据该发明(发明1)，能够相对于超纯水添加规定量的药液以制造规定浓度的稀药液后，暂时贮存于贮存槽，并从该贮存槽向使用点供给。并且，剩余的稀药液在检测药液成分的浓度后回送至贮存槽，通过适当地管理贮存槽的稀药液浓度，能够再利用剩余的稀药液。
13.在上述发明(发明1)中，优选所述稀药液供给机构具备将规定的气体成分溶解于从所述贮存槽供给的稀药液中的气体溶解机构(发明2)。
14.根据该发明(发明2)，能够做成在稀药液中又溶解了气体的药液。
15.在上述发明(发明1、2)中，优选所述稀药液制造部具备添加所述药液的柱塞泵(发明3)。
16.根据该发明(发明3)，通过柱塞泵相对于超纯水的流量控制微量的药液的添加量，能够向贮存槽稳定地供给规定浓度的稀药液。
17.在上述发明(发明1、2)中，优选稀药液制造部具备包括贮存所述药液的密闭罐和向该密闭罐供给非活性气体的非活性气体供给机构的药液添加装置(发明4)。
18.根据该发明(发明4)，相对于超纯水的流量，使非活性气体挤出药液以供给规定量的药液，从而能够向贮存槽稳定地供给规定浓度的稀药液。
19.在上述发明(发明1～4)中，优选在所述贮存槽中设置有检测该贮存槽的水位的液位传感器，基于该液位传感器的贮存槽的水位信息，能控制稀药液制造部中的稀药液的制造和停止(发明5)。
20.根据该发明(发明5)，当贮存槽的水位低于一定液位时，使稀药液制造部工作，由此能够高效地制造稀药液，并能够消除剩余水的产生。
21.在上述发明(发明1～5)中，优选所述贮存槽具备排出机构(发明6)。
22.根据该发明(发明6)，将所述稀药液不贮存于所述贮存槽中而排出，直至所述稀药液稳定于所述规定浓度，由此能够将规定浓度的稀药液贮存于贮存槽内，因此能高精度地控制向使用点供给的稀药液的浓度。
23.在上述发明(发明5、6)中，优选所述稀药液供给装置能调节所述稀药液制造部中的稀药液的制造量(发明7)。
24.根据该发明(发明7)，通过根据贮存槽的水位调节稀药液的制造量，能够高效地控制贮存槽的水位。
25.在上述发明(发明1～7)中，优选所述贮存槽并列设置有2个以上(发明8)。
26.根据该发明(发明8)，通过使向使用点供给稀药液的贮存槽和贮存稀药液的贮存槽，能高精度地控制向使用点供给的稀药液的浓度。
27.在上述发明(发明2～8)中，优选在所述气体溶解机构的前段具备除去所述稀药液
中的溶解气体的气体除去机构(发明9)。
28.根据该发明(发明9)，能够将从气体溶解机构供给的气体高精度且有效地溶解于稀药液中。
29.发明效果
30.根据本发明的稀药液供给装置，由于能够在检测向使用点供给后的剩余稀药液的药液成分的浓度后回送至贮存槽，因此通过适当地管理贮存槽的稀药液浓度，能够再利用剩余稀药液。由此，能够减少作为所使用的原水的超纯水。
附图说明
31.图1是表示本发明的第一实施方式的稀药液供给装置的流程图。
32.图2是表示该第一实施方式的稀药液供给装置的稀药液调制部的一个例子的流程图。
33.图3是表示该第一实施方式的稀药液供给装置的贮存槽的一个例子的流程图。
34.图4是表示本发明的第二实施方式的稀药液供给装置的流程图。
35.图5是表示稀药液调制部的其他例子的流程图。
具体实施方式
36.＜第一实施方式＞
37.[稀药液供给装置]
[0038]
图1是表示本发明的第一实施方式的稀药液供给装置。在图1中，稀药液供给装置1包括：调制稀药液w1的稀药液调制部2；所调制的稀药液的贮存槽3；将贮存于该贮存槽3的稀药液w1作为清洗水w2，向作为使用点的多台单张式清洗机5a、5b、5c供给的稀药液调节供给机构4；以及分别与单张式清洗机5a、5b、5c连接的、将该单张式清洗机的剩余水回流至贮存槽3的回送机构。
[0039]
(稀药液调制部)
[0040]
稀药液调制部2具有：将超纯水(diw)w的供给源22与贮存槽3连通的稀药液调制流路21、设置于该稀药液调制流路21的中途的第一药液供给机构23和第二药液供给机构24。另外，在本实施方式中，如图2所示，该第一药液供给机构23由第一药液罐23a和添加药液的柱塞泵23b构成，该第二药液供给机构24由第二药液罐24a和添加药液的柱塞泵24b构成。需要说明的是，稀药液调制流路21上设置有未图示的流量计等流量测量机构。
[0041]
(贮存槽)
[0042]
为了不损害稀药液w1的纯度，贮存槽3由可忽略从内壁溶出的程度的高纯度材质制成。贮存槽3分别与用于由作为非活性气体的n2气体充满该贮存槽3内的n2气体供给机构31以及排出贮存槽3内的稀药液的回送机构32连接。在本实施方式中，如图3所示，该贮存槽3中设置有检测其水位的液位传感器33。另外，在本实施方式中，回送机构32具备具有未图示的开闭机构的回送流路34和设置于该回送流路34上的离子交换树脂柱等除去装置35，该回送流路34在该除去装置35的下游侧与稀药液调制部2连通。
[0043]
(稀药液调节供给机构)
[0044]
稀药液调节供给机构4具有：将贮存槽3与单张式清洗机5a、5b、5c连通的稀药液供
给流路41；设置于该稀药液供给流路41的中途的作为送液泵的增压泵42；气体溶解膜43；以及设置于该气体溶解膜43的前段的气体除去膜44。在该气体溶解膜43连接有溶解气体源45和作为流量控制机构的质量流量控制器(mfc)46。需要说明的是，在本实施方式中，通过对稀药液供给机构赋予气体溶解功能，而成为稀药液调节供给机构4。
[0045]
(回送机构)
[0046]
在本实施方式中，清洗机5a、5b、5c分别与作为回送机构的向贮存槽2回流的回送流路51连接，该回送流路51上设置有气体除去膜52和测量并显示第一药液和/或第二药液的浓度的在线监测器53。
[0047]
(控制装置)
[0048]
在上述构成中，第一药液供给机构23、第二药液供给机构24、稀药液调制流路21的流量计、液位传感器33、回送流路34的开闭机构以及检测第一药液和第二药液的浓度的在线监测器53，与未图示的个人计算机等控制装置连通，能基于稀药液调制流路21的流量、液位传感器33、在线监测器53的测量值，控制回送流路34的开闭、第一药液供给机构23和第二药液供给机构24的供给量的调节等。
[0049]
[稀药液的供给方法]
[0050]
接着，以下对使用上述的稀药液供给装置的稀药液的供给方法进行说明。
[0051]
(稀药液调制工序)
[0052]
在稀药液调制部2中，从超纯水(diw)w的供给源22供给超纯水w，并且分别从第一药液供给机构23和第二药液供给机构24供给第一药液和第二药液。此时，通过控制装置基于稀药液调制流路21的流量控制柱塞泵23b和柱塞泵24b来调节第一药液和第二药液的添加量，以使第一药液和第二药液为规定浓度。
[0053]
在本实施方式中，作为原水的超纯水w优选例如如下的超纯水，即，电阻率：18.1mω
·
cm以上，微粒子：粒径50nm以上且1000个/l以下，活细菌：1个/l以下，toc(总有机碳量，total organic carbon)：1μg/l以下，总硅：0.1μg/l以下，金属类：1ng/l以下，离子类：10ng/l以下，过氧化氢；30μg/l以下，水温：25
±
2℃。
[0054]
作为第一药液和第二药液中的某一个，例如优选ph调节剂。作为该ph调节剂没有特别的限制，在将ph调节至小于7的情况下，能够使用盐酸、硝酸、硫酸、乙酸等酸性溶液。另外，在将ph调节至7以上的情况下，能够使用氨、氢氧化钠、氢氧化钾或tmah等碱性溶液。
[0055]
另外，作为第二药液或第一药液中的另一个，优选氧化还原电位调节剂。作为该氧化还原电位调节剂，在将氧化还原电位调高的情况下，能够使用过氧化氢水等。另外，在将氧化还原电位调低的情况下，能够使用草酸、硫化氢、碘化钾等溶液。
[0056]
这些第一药液或第二药液既可以添加两者，也可以添加某一个，在添加某一个的情况下，可以没有第二药液供给机构24。如此地，基于超纯水w的流量，通过控制装置控制第一药液和第二药液中任一个或两者的添加量以达到规定浓度，从而调制所期望的稀药液w1。
[0057]
(贮存工序)
[0058]
这样调制的稀药液w1直接向贮存槽3供给。此时，从n2气体供给机构31始终供给恒定压力的n2气体并用n2气体充满贮存槽3的上部空间。如此地，能够抑制因贮存槽3内的稀药液w1中的溶解气体的增加而引起的ph或氧化还原电位的变动。
[0059]
在本实施方式中，如图3所示，由于该贮存槽3中设置有液位传感器33，因此基于该液位传感器33的输出，控制稀药液调制部2，以便在贮存槽3的保有水量低于一定液位时，开始稀药液w1的制造，从而能高效地制造稀药液w1。此时，即使在贮存槽3的水位为一定液位以上且制造部处于停止状态的情况下，在稀药液调制部2中，也持续通入极小流量的超纯水w，能够使稀药液调制部2的系统内保持清洁。此时通入的超纯水，可以排出或回流汇合至超纯水w的供给源22侧。
[0060]
在此，在稀药液调制部2中刚开始制造稀药液w1之后，存在稀药液w1的溶质浓度不稳定而未处于规定的浓度范围的情况。因此，通过预先调查所调制的稀药液w1的浓度稳定所需的时间或处理量，在到达该时间或处理量之前，将稀药液w1不贮存于贮存槽3而从回送机构32排出，能够高精度地管理贮存于贮存槽3的供给的稀药液w1的溶质浓度。此时的排出量为排水，但作为占整体的水量很少。需要说明的是，就该稀药液w1的排出而言，如图3所示，可以由设置于回送流路34的离子交换树脂柱等除去装置35除去第一药液和/或第二药液成分，来回送至稀药液调制部2侧，从而减少排水量。需要说明的是，可以在贮存槽3内设置测量第一药液和/或第二药液的浓度的传感器，进行排出直至稀药液w1的溶质浓度在规定范围内。
[0061]
(稀药液调节供给工序)
[0062]
接着，通过设置于该贮存槽3的后段的作为送液机构的增压泵42来输送贮存于贮存槽3的稀药液w1。此时，在本实施方式中，在用气体溶解膜43除去该稀药液w1中的溶解气体后，在气体除去膜44中溶解从溶解气体源45供给的气体，并作为清洗水w2进行调节。此时，优选以使清洗水w2具有规定的溶解气体浓度的方式，通过质量流量控制器(mfc)46控制从溶解气体源45供给的气体的流量。作为该溶解气体，根据清洗目的选择各种气体，例如选择氢、臭氧、co2等。将这样调节稀药液w1得到的清洗水w2向清洗机5a、5b、5c供给。
[0063]
(回送工序)
[0064]
并且，清洗机5a、5b、5c中未使用的剩余的清洗水w2，从回送流路51回送至贮存槽3。该剩余的清洗水w2直接回送至贮存槽3也没有问题，但因氧化剂自分解或与药液的反应，也可以利用在线监测器53确认第一药液和/或第二药液的浓度是否低于规定值，并根据在此测量的值，通过控制装置适当控制来自稀药液调制部2中的第一药液供给机构23和/或第二药液供给机构24的药液添加浓度。
[0065]
通过这样供给稀药液w1(清洗水w2)，即使多个单张式清洗机5a、5b、5c是许多阀不规则地开闭的多腔室单张式清洗机，也能够实现将清洗和冲洗工序中极其重要的液质高精度且稳定保持在所期望的值的供给，且大幅减少剩余的清洗水w2(稀药液w1)的流淌，能够防止超纯水w的浪费。
[0066]
＜第二实施方式＞
[0067]
接着，基于图4说明本发明的第二实施方式的稀药液供给装置。本实施方式的稀药液供给装置基本上具有与前述的第一实施方式相同的构成，因此对相同的构成标记相同的附图标记并省略详细说明。
[0068]
在图4中，稀药液供给装置构成为，并列设置2个贮存槽3a、3b，使具有开闭阀21b的稀药液调制流路21的分支管21a与贮存槽3b连接，并且，使回送流路51的分支管51a与贮存槽3b连接，进而，在稀药液供给流路41上分别设置切换阀41a和41b。
[0069]
如本实施方式那样，并列设置2个以上贮存槽，将贮存来自稀药液调制流路21的稀药液w1的贮存槽作为一个(例如贮存槽3a)，在贮存完稀药液w1之后，打开开闭阀21b以将稀药液w1向贮存槽3b供给。然后，打开切换阀41a而关闭切换阀41b，从贮存槽3a依次向单张式清洗机5a、5b、5c输送清洗水w2，在此期间，在送液待机中的贮存槽3b中贮存稀药液w1。接着，可以与之相反地切换各阀，从贮存槽3b供给稀药液w1，并在贮存槽3a中贮存稀药液w1。
[0070]
这样并列设置多个贮存稀药液w1的贮存槽，通过切换贮存稀药液w1的贮存槽和供给稀药液w1的贮存槽，能够谋求同时实现稀药液w1的浓度的稳定化和供给的稳定化。
[0071]
以上，基于上述实施方式说明了本发明的稀药液供给装置，但本发明不限定于上述实施方式，能进行各种变形实施。例如，第一药液供给机构23和第二药液供给机构24不限于图2所示的机构，可以如图5所示，使第一药液罐23a和第二药液罐24a为密闭罐，从n2气体供给源25经由供给管26向该第一药液罐23a和第二药液罐24a供给作为非活性气体的n2气体，压送第一药液和第二药液，使第一药液和第二药液溶解以具有所期望的溶质浓度。
[0072]
另外，在本实施方式中，作为稀药液调节供给机构4，通过气体溶解膜43将所期望的气体成分溶解于稀药液w1以制成清洗水w2，但不一定需要气体溶解膜43和气体除去膜44，可以仅作为稀药液供给机构，将稀药液w1直接作为清洗水w2来供给，也可以仅设置气体除去膜44。此外，使用点不限定于单张式清洗机，还能适用于使用各种稀药液的装置。另外，本发明的使用点优选由多台使用稀药液的装置构成，但也可以是一台使用稀药液的装置。
[0073]
附图标记的说明
[0074]
1 稀药液供给装置
[0075]
2 稀药液调制部
[0076]
21 稀药液调制流路
[0077]
21a 分支管
[0078]
21b 开闭阀
[0079]
22 超纯水供给源
[0080]
23 第一药液供给机构
[0081]
23a 第一药液罐
[0082]
23b 柱塞泵
[0083]
24 第二药液供给机构
[0084]
24a 第二药液罐
[0085]
24b 柱塞泵
[0086]
25 n2气体(非活性气体)供给源
[0087]
26 供给管
[0088]
3、3a、3b 贮存槽
[0089]
31 n2气体供给机构(非活性气体供给机构)
[0090]
32 回送机构
[0091]
33 液位传感器
[0092]
34 回送流路
[0093]
35 除去装置
[0094]
4 稀药液调节供给机构
[0095]
41 稀药液供给流路
[0096]
41a、41b 切换阀
[0097]
42 增压泵(送液泵)
[0098]
43 气体溶解膜
[0099]
44 气体除去膜
[0100]
45 溶解气体源
[0101]
46 质量流量控制器(流量控制机构)
[0102]
5a、5b、5c 单张式清洗机(使用点)
[0103]
51 回送流路
[0104]
52 气体除去膜
[0105]
53 在线监测器(浓度传感器)
[0106]
w 超纯水
[0107]
w1 稀药液
[0108]
w2 清洗水