基板洗浄装置及びその補液補給装置
【課題】構成が簡単で且つ故障しにくい、連続運転に適した基板洗浄装置を提供することである。
【解決手段】補液を連続的に補給する補液補給装置から補液が補給され、一定流量の前記補液を通過させる定量ユニットと、前記定量ユニットを通過した前記補液が供給される補液タンクと、液体の流入口が前記補液タンク内部に開口し、前記補液タンクの最上部と前記補液タンクの底の間に位置する高さに最高所が設定されたサイフォンを具備する洗浄装置である。
【解決手段】補液を連続的に補給する補液補給装置から補液が補給され、一定流量の前記補液を通過させる定量ユニットと、前記定量ユニットを通過した前記補液が供給される補液タンクと、液体の流入口が前記補液タンク内部に開口し、前記補液タンクの最上部と前記補液タンクの底の間に位置する高さに最高所が設定されたサイフォンを具備する洗浄装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体等の基板を薬液で処理する基板洗浄装置及びこの装置に用いられる薬液補給装置に関し、特に、故障又は部材の劣化が少なく連続運転に適した基板洗浄装置及びこの装置に用いられる薬液補給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置等の製造工程では、化学薬品すなわち薬液に基板を浸漬する洗浄処理（ウェットエッチング等）が頻繁に行われる（特許文献１）。例えば、半導体基板上に形成された窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）のエッチングには、加熱した燐酸（Ｈ３ＰＯ４）が用いられる。また、半導体基板（ウエハ）上のフォトレジストの剥離や、金属、重金属、パーティクルの除去には、硫酸と過酸化水素水の混合液が用いられる。
【０００３】
このような処理に於いて予定した通りの効果が得られるためには、使用する薬液の濃度及び温度が常に一定に保たれている必要がある。
【０００４】
ところで、半導体装置等は、製造ラインを連続運転して生産される。従って、半導体装置の製造工程の一部である洗浄処理も、休み無く稼動する基板洗浄装置によって行われる。
【０００５】
このような基板洗浄装置では、薬液の温度は、温度制御装置を備えた加熱装置等によって常に一定に保たれている。
【０００６】
一方、薬液の濃度は、洗浄処理の間にも、蒸発しやすい成分が除々に蒸発し変化してしまう。従って、蒸発した成分を補給するため、先行する洗浄処理と後続の洗浄処理の合間に、蒸発しやすい成分を補給し、薬液の濃度が常に一定になるように保つ必要がある（薬液の濃度が変化しない場合であっても、洗浄処理によって薬液が目減するので、適宜目減りした薬液を補給する必要がある。）。
【特許文献１】特許第３４３７５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（１）関連技術
図９は、本発明者が使用してきた基板洗浄装置２の模式図である。
【０００８】
基板洗浄装置２は、通常、基板洗浄装置或いはエッチング装置と呼ばれている。狭義の洗浄すなわち異物を薬液で除去することは、エッチングとは必ずしも一致しない概念である。しかし、エッチングを剥離洗浄（又は、機能洗浄）と呼び、狭義の洗浄とエッチング双方を纏めて「洗浄」と呼ぶこともある。従って、以後、本発明では、「洗浄」とはこのような広義の洗浄を意味するものとし、基板洗浄装置とはこの様な広義の洗浄を行う装置を意味するものとする。
【０００９】
基板洗浄装置２は、例えば２種類の液体が混合された薬液（混合液）４で満たされ、処理すべき基板６が収納される混合洗浄槽８を備えている。
【００１０】
また、基板洗浄装置２は、補液１０（成分比が変化し、或いは、目減りした薬液４に、補充される補充液）が貯えられる補液タンク１２を備えている。
【００１１】
また、基板洗浄装置２は、混合洗浄槽８に補液１０を間歇的に補給するための制御ユニット１４と、補液１２の液位（液面位置）を監視する第１の液位監視センサ１５と、第２の液位監視センサ１６を備えている。
【００１２】
また、基板洗浄装置２は、制御ユニット１４によって開閉される第１の閉止バルブ１８と、同じく制御ユニット１４によって開閉される第２の閉止バルブ２０を備えている。
【００１３】
また、補液タンク１２の底には、第１の閉止バルブ１８が途中に設けられた第１の配管２２の一端が接続され、第１の配管２２の他端は混合洗浄槽８の内側に開口している。
【００１４】
更に、補液タンク１２の内部には、上記第２の閉止バルブ２０が途中に設けられた第２の配管２４の一端が開口している。そして、第２の配管２４の他端には、補液を常時補給する補液供給システム（図示せず）が接続されている。ここで、補液供給システムは、例えば、工場内の複数の装置に薬液（例えば、純水）を常時供給する共通設備である。
【００１５】
図１０は、補液タンク１２から混合洗浄槽８に補給される補液流量の時間変化を説明する図である。図１０の下半分に示すように、補液の補給は間歇的に行われる。すなわち、補液の補給サイクル（周期）２６は、短時間の内に補液１０を混合洗浄槽８に補給する補液補給期間２８と、その後の維持期間３０からなっている。
【００１６】
次に、何故、このように補液１０を間歇的に補給するのかという理由、具体例に基づいて説明する。
【００１７】
基板洗浄装置２が用いた半導体基板の洗浄の例としては、加熱した燐酸（Ｈ３ＰＯ４；熱燐酸）による窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）のエッチングがある。
【００１８】
この窒化膜のエッチングでは、まず、燐酸が、混合洗浄槽８に注入され、混合洗浄槽８を満たす（混合洗浄槽８を完全に満たす必要は、必ずしもない。）。混合洗浄槽８に満たされた燐酸は、図示せれていない加熱装置によって１００℃以上に加熱される。
【００１９】
燐酸（Ｈ３ＰＯ４）は、通常、２０〜３０％の水分を含むように調整されている。このような燐酸水溶液を１００℃以上に加熱すると、沸点の高い燐酸（沸点；２１３℃）は蒸発することなく液体として止まっているが、沸点の低い水分は盛んに蒸発してしまう。このため、蒸発した水分を補うため、適宜純水を補給する必要がある。
【００２０】
図９の基板洗浄装置２では、（窒化膜の形成された）半導体基板６を混合洗浄槽８から取り出した後次の半導体基板６を収納するまでの期間、すなわち混合洗浄槽８に半導体基板６が収納されていない期間に、補液タンク１２に貯えた純水を所定量一気に混合洗浄槽８内の薬液（例えば、熱燐酸）に補給する（図１０の補液補給期間２８参照）。
【００２１】
蒸発した水分を薬液４に補給するためには、上述したような間歇的補給方法ではなく、少量の純水を連続的に薬液４に補給するという方法もある。しかし、熱燐酸に純水を注入すると、熱燐酸が沸騰し、盛んに気泡が発生するという問題がある。
【００２２】
このような混合液の沸騰や気泡の発生は、窒化膜の円滑なエッチングを阻害する。そこで、図１０のように純水の補給は短時間（補液補給期間２８）に集中的に行い、十分に時間が経ち純水の補給によって発生した気泡が消失した後に、混合洗浄槽８に満たした熱燐酸（すなわち、薬液）に半導体基板６を浸漬する。
【００２３】
このようにすれば、蒸発した水分を補給するために熱燐酸に純水を注入しても、熱燐酸の沸騰や気泡発生の問題が回避可能になり、正常な窒化膜のエッチングが可能になる。
【００２４】
次に、図９の基板洗浄装置２が、混合洗浄槽８に満たされた薬液４（例えば、熱燐酸）に、補液１０（例えば、純水）を間歇的に補給する仕組みについて説明する。
【００２５】
今、補液タンク１２に装着された第１の液位監視センサ１５が液面の存在を検知する位置（第１の液位（液面位置）３２）まで、純水が補液タンク１２に満たされているとする。この時、第１の閉止バルブ１８と第２の閉止バルブ２０は閉じている。
【００２６】
制御ユニット１４は、所定の時刻ｔ１になると第１の閉止バルブ１８を開き、純水を混合洗浄槽８に補給する（図１０の補液供給期間２８）。この間、制御ユニット１４は、第１及び第２の液位監視センサ１５,１６によって補液タンク１０に貯えられた純水（補液１０）の液位を監査し、第２の液位監視センサ１６が液面の存在を検知する位置（第２の液位３４）に液位が到達した時点で、第１の閉止バルブ１８を閉じる。
【００２７】
このようにして、短期間（補液補給期間２８）で混合洗浄槽８内の薬液４に、第１の液位３２と第２の液位３４の間に存在する純水（正確には、同一体積の純水）を補給する。
【００２８】
第１の閉止バルブ１８が閉じられから、補液補給サイクル２６が終了するまでの期間（維持期間３０；時刻ｔ２からｔ３まで）、制御ユニット１４は、第１の閉止バルブ１８を閉じる。
【００２９】
一方、制御ユニット１４は、維持期間３０中に、第２の閉止バルブ２０を開き、減少した純水を補液タンク１２内に補給する（図１１の補液供給期間９８を参照）。
【００３０】
この間、制御ユニット１４は、第１及び第２の液位監視センサ１５,１６によって補液タンク１２に貯えられた純水（補液１０）の液位を監視し、液位が、第１の液位３２に上昇した時点で第２の閉止バルブ２０を閉じておく。こうして、補液タンク１２には液位３２まで純水が満たされ、補液タンク１２の状態は、最初の状態に戻る。
【００３１】
こうして、最初の補液供給開始（ｔ１）後、所定の時間Ｔが経過した後（ｔ３）、一つの補液補給サイクル２６が完結し、次の補液補給サイクル２６が開始する（時間監視）。
そして、この補液補給サイクル２６が繰り返されることによって、純水を満たした補液タンク１２から、所定容量の純水（補液１０）が一定の周期で、間歇的に混合洗浄槽８内の薬液４に補給される。
【００３２】
ところで、このように一定量の純水（補液１０）を周期的に熱燐酸（薬液４）に補給するだけでは、燐酸の濃度が徐々に最初のものと異なって来る。従って、所定数の補液補給サイクル２６が終了したら、混合洗浄槽８内の燐酸（薬液４）を新しいものに交換している。
【００３３】
（２）課題
しかし、図９に示すような基板洗浄装置２は、制御ユニット１４や複数の閉止バルブ等を備えており構成が複雑である。しかも、第１及び第２の閉止バルブ１８,２０は、始終開閉されるので疲労劣化し、故障を起し易い。このような故障に気づかず、半導体装置の製造を続けてしてしまうと、大量の不良品が発生してしまう。
【００３４】
そこで、本発明の目的は、構成が簡単で且つ故障しにくい、連続運転に適した基板洗浄装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
（第１の側面）
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、補液を連続的に補給する補液補給装置から補液が補給され、一定流量の前記補液を通過させる定量ユニットと、前記定量ユニットを通過した前記補液が供給される補液タンクと、液体の流入口が前記補液タンク内部かつ下方に向けて開口し、前記補液タンクの最上部と前記補液タンクの底の間に位置する高さに湾曲部位を有する補液供給管（すなわち、液体の流入口が前記補液タンク内部に開口し、前記補液タンクの最上部と前記補液タンクの底の間に位置する高さに最高所が設定されたサイフォン）を具備した補液補給装置を特徴とする。
【００３６】
第１の側面によれば、定量ユニット５４（例えば、定量バブル）によって供給される一定流量の補液をサイフォンで間歇的に薬液に補給するので、構成が簡単で且つ故障しにくい、連続運転に適した、基板洗浄装置のための補液供給装置を提供することができる。
【００３７】
（第２の側面）
上記の目的を達成するために、本発明の第２の側面は、第１の側面の補液補給装置において、前記流入口と前記最高所の間に継手を具備し、前記流入口と前記継手の間に配置された、前記補液供給管（すなわち、前記サイフォン）を構成する管を、長さの異なる他の管と交換可能としたことを特徴とする。
【００３８】
第２の側面によれば、第１の側面の補液補給装置に於いて、サイフォンの最高所と流入口の高低差の変更が可能になるので、迅速に補液補給サイクルを変更することが可能になる。
【００３９】
（第３の側面）
上記の目的を達成するために、本発明の第３の側面は、第１の側面の補液補給装置において、流出口と前記最高所の間に補液の流路を開閉する流路開閉ユニットを有し、且つ前記流入口と前記最高所の高低差が異なる複数の前記補液供給管（すなわち、前記サイフォン）を具備したことを特徴とする。
【００４０】
第３の側面によれば、特別な作業（サイフォン管の一部交換等）を伴うことなく、簡単な操作で補液補給サイクルを変更することができる。
【００４１】
（第４の側面）
上記の目的を達成するために、本発明の第４の側面は、第１の側面の補液補給装置において、前記補液供給管（すなわち、前記サイフォン）が、前記最高所に配置された屈曲自在な第１の管と、一端が前記第１の管の一端に接続され、他端が前記補液の流出口となっている第２の管と、一端が前記第１の管の他端に接続され、他端が前記補液の流入口となっている第３の管によって構成され、 更に、前記第３の管の前記他端を上下させる流入口昇降ユニットを具備したことを特徴とする。
【００４２】
第４の側面によれば、特別な作業（サイフォン管の一部交換等）を伴うことなく、簡単な操作で補液補給サイクルを変更することができる。
【００４３】
（第５の側面）
上記の目的を達成するために、本発明の第５の側面は、第１乃至４のいずれかの側面の前記補液補給装置と、前記補液供給管（すなわち、前記サイフォン）の前記流出口が内部に開口した、薬液が注入される混合洗浄槽を具備した基板洗浄装置を特徴とする。
【００４４】
第５の側面によれば、定量ユニット５４（例えば、定量バブル）によって供給される一定流量の補液をサイフォンで間歇的に薬液に補給するので、構成が簡単で且つ故障しにくい、連続運転に適した基板洗浄装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、定量ユニット５４（例えば、定量バブル）によって供給される一定流量の補液をサイフォンで間歇的に薬液に補給するので、構成が簡単で且つ故障しにくい、連続運転に適した基板洗浄装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。なお、図面が異なっても対応する部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４７】
（実施の形態１）
本実施の形態は、構成が簡単でしかも故障しにくい基板洗浄装置及びその補液補給装置に係るものである。
【００４８】
（１）構 成
図１は、本実施の形態に於ける補液補給装置３６の模式図である。
【００４９】
本実施の形態に於ける基板洗浄装置３６は、サイフォン４０を備えた補液補給装置３８と、このサイフォン４０の流出口５２が内部に開口した（薬液が注入される）混合洗浄槽８を備えている。
【００５０】
補液補給装置３８は、補液を連続的に補給する補液供給装置（例えば、工場内に共通設備として設けられた純水補給システム；図示せず）から補液１０が供給され、且つ一定流量の補液１０を通過させる定量ユニット４２（例えば、定量バルブ）を備えている。
【００５１】
また、補液補給装置３８は、定量ユニット４２を通過した補液が補給される補液タンク１２を備えている。
【００５２】
更に、補液補給装置３８は、補液の流入口４４が補液タンク１２内部（補液タンクの底又は側面も含む）に開口し、補液タンク１２の最上部（補液によって補液タンク１２が満たされる最高点）４６と補液タンクの底４８の間に位置する高さに最高所（最高位地点）５０の高さが設定されたサイフォン４０を備えている。
【００５３】
尚、サイフォン４０の流入口４４とは、サイフォン４０を構成する管の一端に位置する開口部であり、他端に位置する流出口５２より高所に配置される。サイフォン４０によって汲み出される液体は、この流入口４４からサイフォン４０を構成する管（サイフォン管）に入り、流出口５２から放出される。
【００５４】
以上の説明から明らかように、本実施の形態に於ける基板洗浄装置３６には、上記関連技術とは異なり、制御ユニット１４が存在しない。しかも、関連技術に於ける基板洗浄装置３６が備えていた閉止バルブ１８,２０のように、繰り返し運動する可動部材も、本実施の形態に於ける基板洗浄装置３６には存在しない。
【００５５】
すなわち、本実施の形態に於ける基板洗浄装置３６は、構成が簡単でしかも故障を起しにく、連続運転に適しているという特質を有している。
（２）動 作
次に、図１に示す基板洗浄装置３６の動作を、具体例に基づいて説明する。
【００５６】
ここで、補液タンク１２には純水（補液）が供給され、混合洗浄槽８には熱燐酸（薬液４）が注入され満たされているとする。また、半導体基板６には窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）が形成され、基板洗浄装置３６は、この窒化膜を熱燐酸（薬液４）によってエッチングするものとする。
【００５７】
図２は、図示しない純水供給システム（補液供給装置）から、補液タンク１２に供給される純水（補液１０）の流量の時間変化を説明する図である。
【００５８】
補液タンク１２には、純水供給システム（補液供給装置）から送出され、且つ、補液供給管５４に設けられた定量ユニット４２を通過することを許された純水（補液）のみ供給される。従って、補液タンク１２には、図２の流量曲線６２が示すように一定流量Ｆの純水（補液１０）が絶え間なく供給される。
【００５９】
図３は、補液タンク１２から混合洗浄槽８内の熱燐酸（薬液４）に補給される純水（補液１０）の流量の時間変化を説明する図である。図３に示すように、純水（補液）の補給は間歇的に行われる。
【００６０】
純水の補給サイクル（補液供給サイクル２６）は、補液タンク１２内に純水（補液１０）が貯えられる貯液期間６０と、短時間の内に純水（補液１０）を、混合洗浄槽８内の熱燐酸（薬液４）に補給する補液補給期間２８とからなっている。
【００６１】
このような補液供給サイクル２６は、次のようにして形成される。
【００６２】
まず、補液タンク１２内の補液１０の液面が、サイフォン５０の流入口４４の高さに等しい、第３の液位５６にあるとする。この場合、サイフォン４０の内部には、空気が流入している。このためサイフォン４０は、補液タンク１２内の純水（補液１０）を、混合洗浄槽８内には降下させることができない。すなわち、サイフォン４０は、純水（補液１０）を補液タンク１２から汲み出すことはできない。
【００６３】
一方、図２のように一定流量の純水（補液１０）が、補液供給管５４を通して、補液タンク１２に供給され続ける。やがて、純水（補液１０）の液位は、図４に示すように、サイフォンの最高所５０と同じ高さ（第４の液位５８）に達するまで増加する。尚、図４は、補液タンク１２内の液位の時間変化を表した図である。ここまでの期間が、補液タンク１２に所定量の補液１０（例えば、純水）が供給される貯液期間６０である。
【００６４】
サイフォンの最高所５０に液位が達すると、サイフォン４０内部は、流入口４４と最高所５０の間が純水（補液１０）で満たされ、最高所５０から流出口５２に向かって純水（補液１０）が降下し始める。
【００６５】
一度降下が始まると純水（補液１０）は一気に混合洗浄槽８に降下し、補液タンク１２の液面は、サイフォン５０の流入口４４と同じ高さ（第３の液位５６）まで下がる。純水（補液１０）の液面が流入口４４まで下がると、流入口４４から、サイフォン４０を構成する管（サイフォン管）の内部に空気が入り、液位の降下が停止する。貯液期間６０の終了した後、ここまでの期間が補液補給期間２８である。
【００６６】
この間、混合洗浄槽８には純水が補給され、水分が蒸発し濃縮された熱燐酸（薬液４）の濃度は所定の値に回復する。
【００６７】
その後、再び、補液タンク１２への純水（補液１０）の供給が始まり、補液補給サイクル２６が繰り返される。
【００６８】
すなわち、純水の補給サイクル（補液供給サイクル２６）は、補液タンク１２内に純水（補液１０）が貯えられる貯液期間６０と、第３の液位５６と第４の液位５８の間に存在する純水（補液１０）が短時間で混合洗浄槽８に降下し、熱燐酸（薬液４）で満たされた混合洗浄槽８に純水が補給される補液補給期間２８とからなっている。
【００６９】
尚、本基板洗浄装置３６を用いた半導体基板６の洗浄（ここでは、窒化膜のエッチング）は、以下のように行われる。
【００７０】
一つ手前の補液供給サイクル２６の補液供給期間２８に、補液タンク１２から純水が熱燐酸に補給されると、熱燐酸は沸騰し多数の気泡を発生する。
【００７１】
そこで、所定の時間が経過し、この気泡が消失するのを待ってから、半導体基板６を、混合洗浄槽８内の熱燐酸（薬液４）に浸漬する。
次に、所定の時間（エッチング時間）が経過した後、半導体基板６を熱燐酸（薬液４）から取り出す。
【００７２】
次に、別途設けられた洗浄装置内で、半導体基板６に付着した燐酸を洗い流して、窒化膜のエッチングが終了する。
【００７３】
この工程を繰り返すことにより、半導体基板に形成された窒化膜の連続エッチングが可能になる。
【００７４】
（３）補液補給サイクル
このように、補液補給サイクル２６とは、複数の半導体基板６を順次洗浄する洗浄工程の周期に他ならない。従って、補液補給装置３８の設計に当たっては、補液補給サイクル２６を、洗浄工程の周期として定められた所定の値に一致させることが重要である。
【００７５】
補液補給サイクル（周期）２６を所定の値Ｔとするためには、定量ユニット４２（例えば、定量バルブ）の流量Ｆと補液タンク１２の底面積Ｓに基づいて、式（１）によって得られる値Ｈに、サイフォン４０の最高所５０と流入口４４の間の高低差Δを一致させればよい（図５参照）。
【００７６】
【数１】
【００７７】
尚、補液１０が補液タンク１２から混合洗浄槽８内に補給される時間δＴは、補液補給サイクル２６に比べ十分に短いものとして、式（１）では考慮されていない。もし、必要であれば、上記所定の値ＴからδＴを差し引いた値を、式（１）のＴに代入すればよい。
【００７８】
（実施の形態２）
本実施の形態は、実施の形態１の補液補給装置３６に於いて、サイフォン４０の最高所５０と流入口４４の間の高低差Δを変更可能とし、補液補給サイクル２６の迅速な変更を可能とする補液補給装置に係るものである。
【００７９】
（１）構成
本実施の形態に於ける基板洗浄装置の構成は、補液供給装置の構成を除き、実施の形態１に於ける基板洗浄装置３６の構成と一致する。従って、以下、補液供給装置の構成についてのみ説明する。
【００８０】
図６は、本実施の形態に於ける補液供給装置６４の模式図である。尚、図６には、混合洗浄槽８も破線で示されている。
【００８１】
本実施の形態に於ける補液供給装置６４は、実施の形態１の補液補給装置３８が備えた構成の全て具備している。
【００８２】
但し、本実施の形態に於ける補液供給装置６４では、サイフォン４０の流入口４４とサイフォン４０の最高所５０の間に継手６６を設けて、流入口４４と継手６６の間に配置された管（サイフォンを構成する管すなわちサイフォン管の一部）６８を、長さの異なる管に交換可能としている。
【００８３】
従って、本実施の形態によれば、サイフォン４０の最高所５０と流入口４４の間の高低差Δを容易に変更可能である。このため、本実施の形態によれば、補液補給サイクル２６を変更する必要が生じた場合に、迅速な対応が可能である。
【００８４】
すなわち、本実施の形態の補液供給装置６４は、実施の形態１の補液供給装置３６に於いて、 流入口４４と最高所５０の間に継手６６を具備し、流入口４４と継手６６の間に配置された、サイフォン４０を構成する管を、長さの異なる他の管と交換可能としたものである。
【００８５】
尚、補液供給装置６４を構成する補液タンク１２の上部には、着脱が容易な上蓋７０が設けられている。流入口４４と継手６６の間に配置されたサイフォン管の一部６８の交換作業は、この上蓋７０を開けて、補液タンク１２の上部から手を差し入れて行えばよい。すなわち、継手６６からサイフォン管の一部６８を外し、長さの異なる新たなサイフォン管の一部を継手６６に接続すればよい。
【００８６】
（２）動作
本実施の形態に於ける基板洗浄装置の動作は、実施の形態１に於ける基板洗浄装置の動作と同じである。
【００８７】
（実施の形態３）
本実施の形態は、実施の形態２のような特別な作業（交換作業）を伴うことなく、簡単な操作で補液補給サイクル２６の変更を可能とする補液補給装置に係るものである。
【００８８】
（１）構 成
本実施の形態に於ける補液補給装置の構成は、補液供給装置の構成を除き、実施の形態１に於ける基板洗浄装置３６(図１参照)の構成と一致する。従って、以下、補液供給装置の構成についてのみ説明する。
【００８９】
図７は、本実施の形態に於ける補液供給装置７２の模式図である。尚、図７には、混合洗浄槽８も破線で示されている。
【００９０】
本実施の形態に於ける補液供給装置７２は、実施の形態１の補液補給装置３８が備えた構成の全て具備している。
【００９１】
但し、本実施の形態に於ける補液供給装置７２は、複数のサイフォン管７６を有する点で、実施の形態１に於ける補液供給装置３８と相違する（図１参照）。
【００９２】
また、本実施の形態に於ける補液供給装置７２は、その複数のサイフォン管７６夫々が、サイフォン７６の流出口５２と最高所５０の間に補液の流路を開閉する流路開閉ユニット７４（例えば、閉止バルブ）を有する点でも、実施の形態１に於ける補液供給装置３８とは相違する。
【００９３】
更に、本実施の形態に於ける補液供給装置７２では、複数のサイフォン７６夫々で、流入口４４と最高所５０の高低差Δ１,Δ２,Δ３が異なっている。
【００９４】
すなわち、本実施の形態に於ける補液供給装置７２は、サイフォン７６の流出口５２と最高所５０の間に補液の流路を開閉する流路開閉ユニット７４（例えば、閉止バルブ）を有し、流入口４４と最高所５０の高低差Δ１,Δ２,Δ３が異なる複数のサイフォン７６を具備している。
【００９５】
（２）動 作
本実施の形態に於ける補液供給装置７２の動作は、基本的には実施の形態１に於ける補液供給装置３８の動作と同じである。
【００９６】
個々のサイフォン管７６の動作は、流路開閉ユニット７４が開いている場合には、実施の形態１に於けるサイフォン管４０の動作と同じである。一方、流路開閉ユニット７４が閉じている場合には、サイフォン７６は、流路が塞がれているので、サイフォンとしての機能（液体の汲み出しを）を果すことはできない。
【００９７】
補液供給装置７２を動作させるためには、複数のサイフォン７６の何れか一本だけの流路開閉ユニット７４を開き、他のサイフォン７６の流路開閉ユニット７６は閉じる。このような状態で補液供給装置７２を動作させることによって、流路開閉ユニット７４の開いているサイフォン７６のみがサイフォンとして機能し、補液が混合洗浄槽８内の薬液に補給される。
【００９８】
この際、補液供給装置７２の補液補給サイクル２６は、流路開閉ユニット７４の開いたサイフォン７６における流入口４４と最高所５０の高低差によって決まる。例えば、中央のサイフォン７６の流路開閉ユニット７４のみを開いたとすると、補液補給サイクル２６は、中央のサイフォン７６における流入口４４と最高所５０の高低差Δ２によって決まる。
【００９９】
従って、流入口４４と最高所５０の高低差が異なる複数のサイフォン７６が設けられる本実施の形態によれば、実施の形態２のようにサイフォン管の一部を交換するという特別な作業を行わなくても、流路開閉ユニット７４を開閉するだけで、補液補給サイクル２６の変更が可能になる。
【０１００】
（実施の形態４）
本実施の形態も、実施の形態２のような特別な作業（交換作業）を伴うことなく、簡単な操作で補液補給サイクル２６の変更を可能とする補液補給装置に係るものである。
【０１０１】
（１）構 成
本実施の形態に於ける補液補給装置の構成は、補液供給装置３８の構成を除き、実施の形態１の基板洗浄装置３６(図１参照)と構成が一致する。従って、以下、補液供給装置３８の構成についてのみ説明する。
【０１０２】
図８は、本実施の形態に於ける補液供給装置７８の模式図である。尚、図８には、混合洗浄槽８も破線で示されている。
【０１０３】
本実施の形態に於ける補液供給装置７８は、実施の形態１の補液補給装置３８が備える構成の全て具備している。
【０１０４】
但し、本実施の形態に於ける補液供給装置７８は、最高所５０に配置された屈曲部すなわち上方弧端部８０が、屈曲自在な管（例えば、フレキシブルチューブ）で構成されている。
【０１０５】
すなわち、本実施の形態の補液供給装置７８は、サイフォン８２が、最高所に配置された屈曲自在な第１の管８４を具備している。
【０１０６】
また、本実施の形態の補液供給装置７８は、一端が第１の管８４の一端８８に接続され、他端が補液の流出口５２となっている第２の管８６を備えている。
【０１０７】
また、本実施の形態の補液供給装置７８は、一端が第１の管８４の他端９０に接続され、他端が補液の流入口４４となっている第３の管９２を具備している。
【０１０８】
更に、本実施の形態の補液供給装置７８は、第３の管９２の他端を上下させる流入口昇降ユニット９４を具備している。
【０１０９】
ここで、流入口昇降ユニット９４は、例えば、第３の管８８の先端部（補液の流入口４４）近傍に一端が固定された、自由に上下する支柱である。
【０１１０】
（２）動 作
本実施の形態に於ける補液供給装置７８の動作は、基本的には実施の形態１に於ける補液供給装置３８の動作と同じである。
【０１１１】
但し、本実施の形態に於ける補液供給装置７８では、流入口昇降ユニット９４を操作することによって、補液の流入口４４の高さを変化させる。このため、流入口４４の高さを変えることによって、流入口４４と最高所５０の高低差Δを連続的に変化させることが可能になる。例えば、図８のように、異なる高低差Δ１,Δ２,Δ３を実現することができる。
【０１１２】
このような流入口４４の高さの調整は、上方弧端部８０を、屈曲自在な第１の管８８で構成したことによって可能になる。この装置の操作及び動作は、以下の通りである。
【０１１３】
まず、補液供給装置を動作させる前に、所望の補液補給サイクル２６が得られるように、流入口４４と最高所５０の高低差Δを、式（１）によって得られる値に一致させる。高低差Δの調整は、流入口昇降ユニット９４によって行う。
【０１１４】
次に、例えば、流入口昇降ユニット９４の上下方向の駆動機構を停止し、第３の配管９２が動かないように固定する。
【０１１５】
第３の配管９２を固定した後の、補液供給装置７８の動作は、実施の形態１の補液供給装置３６と同じである。すなわち、定量ユニット４２によって流量を一定にした補液の供給を補液タンク１２に開始すると、薬液４への補液の間歇的補給が自動的に始まる。
すなわち、補液の流入口４４の高さが変更可能に構成された本実施の形態によれば、実施の形態２のようにサイフォン管の一部を交換するという特別な作業を行わなくても、流入口昇降ユニット９４を操作するだけで、補液補給サイクル２６を変更することができる。
【０１１６】
以上の例では、サイフォンの流入口４４は補液タンク１２内側の中空部に開口しているが、補液タンク１２の底や側面に開口してもよい。この場合、最高所も含めサイフォンは、全体が、補液タンク１２の外部に配置さえることになる。
【０１１７】
また、流入口昇降ユニット９４が、第３の管８４の先端部（補液の流入口４４）近傍に一端が固定された上下の移動が自在な支柱で構成されている場合には、この支柱の上部９６に目盛りを付けておくと高さの調整が容易である。
【０１１８】
また、以上の例では、薬液は熱燐酸で補液は純水であったが、本発明は、これ以外の薬液及び補液にも適用可能でである。例えば、硫酸と過酸化水素水の混合液を薬液とし、補液として過酸化水素水を用いて、半導体基板上のフォトレジストの剥離や、金属、重金属、パーティクルの除去等の洗浄に、本発明を利用してもよい。
【０１１９】
また、洗浄される基板は、半導体基板に限られない。例えば、ガラス基板や、石英基板、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）基板等他の基板の洗浄にも、本発明は適用可能である。
【０１２０】
また、本発明は混合薬液の濃度を一定に保つためだけでなく、目減りした薬液を洗浄槽（混合洗浄槽）に補充するために利用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、半導体装置等の製造業で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】実施の形態１に於ける基板洗浄装置の模式図である。
【図２】補液タンクに供給される補液流量の時間変化を説明する図である。
【図３】補液タンクから混合洗浄槽に補給される補液流量の時間変化を説明する図である。
【図４】補液タンク内の液位の時間変化を説明する図である。
【図５】実施の形態１に於ける補液供給装置の模式図である。
【図６】実施の形態２に於ける補液供給装置の模式図である。
【図７】実施の形態３に於ける補液供給装置の模式図である。
【図８】実施の形態４に於ける補液供給装置の模式図である。
【図９】本発明者が使用してきた基板洗浄装置（関連技術）の模式図である。
【図１０】関連技術における、混合洗浄槽に補給される補液流量の時間変化を説明する図である。
【図１１】関連技術における、補液タンクに補給される補液流量の時間変化を説明する図である。
【符号の説明】
【０１２３】
２・・・基板洗浄装置（関連技術） ４・・・薬液 ６・・・基板
８・・・混合洗浄槽 １０・・・補液
１２・・・補液タンク １４・・・制御ユニット
１５・・・第１の液位監視センサ １６・・・第２の液位監視センサ
１８・・・第１の閉止バルブ ２０・・・第２の閉止バルブ ２２・・・第１の配管
２４・・・第２の配管 ２６・・・補液補給サイクル ２８・・・補液補給期間
３０・・・維持期間 ３２・・・第１の液位 ３４・・・第２の液位
３６・・・本発明に於ける基板洗浄装置 ３８・・・補液補給装置（実施の形態１）
４０・・・サイフォン ４２・・・定量ユニット ４４・・・流入口
４６・・・補液タンクの最上部 ４８・・・補液タンクの底
５０・・・サイフォンの最高所（最高地点） ５２・・・流出口
５４・・・補液供給管 ５６・・・第３の液位 ５８・・・第４の液位
６０・・・貯液期間 ６２・・・流量曲線 ６４・・・補液補給装置（実施の形態２）
６６・・・継手 ６８・・・流入口と継手の間に配置されたサイフォン管の一部
７０・・・上蓋 ７２・・・補液補給装置（実施の形態３）
７４・・・流路開閉ユニット ７６・・・サイフォン管（実施の形態３）
７８・・・補液補給装置（実施の形態４） ８０・・・上方弧端部
８２・・・サイフォン（実施の形態４） ８４・・・屈曲自在な第１の管
８６・・・第２の管 ８８・・・第１の管の一端 ９０・・・第１の管の他端
９２・・・第３の配管 ９４・・・流入口昇降ユニット
９６・・・支柱上部（目盛り位置） ９８・・・補液供給期間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体等の基板を薬液で処理する基板洗浄装置及びこの装置に用いられる薬液補給装置に関し、特に、故障又は部材の劣化が少なく連続運転に適した基板洗浄装置及びこの装置に用いられる薬液補給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置等の製造工程では、化学薬品すなわち薬液に基板を浸漬する洗浄処理（ウェットエッチング等）が頻繁に行われる（特許文献１）。例えば、半導体基板上に形成された窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）のエッチングには、加熱した燐酸（Ｈ３ＰＯ４）が用いられる。また、半導体基板（ウエハ）上のフォトレジストの剥離や、金属、重金属、パーティクルの除去には、硫酸と過酸化水素水の混合液が用いられる。
【０００３】
このような処理に於いて予定した通りの効果が得られるためには、使用する薬液の濃度及び温度が常に一定に保たれている必要がある。
【０００４】
ところで、半導体装置等は、製造ラインを連続運転して生産される。従って、半導体装置の製造工程の一部である洗浄処理も、休み無く稼動する基板洗浄装置によって行われる。
【０００５】
このような基板洗浄装置では、薬液の温度は、温度制御装置を備えた加熱装置等によって常に一定に保たれている。
【０００６】
一方、薬液の濃度は、洗浄処理の間にも、蒸発しやすい成分が除々に蒸発し変化してしまう。従って、蒸発した成分を補給するため、先行する洗浄処理と後続の洗浄処理の合間に、蒸発しやすい成分を補給し、薬液の濃度が常に一定になるように保つ必要がある（薬液の濃度が変化しない場合であっても、洗浄処理によって薬液が目減するので、適宜目減りした薬液を補給する必要がある。）。
【特許文献１】特許第３４３７５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（１）関連技術
図９は、本発明者が使用してきた基板洗浄装置２の模式図である。
【０００８】
基板洗浄装置２は、通常、基板洗浄装置或いはエッチング装置と呼ばれている。狭義の洗浄すなわち異物を薬液で除去することは、エッチングとは必ずしも一致しない概念である。しかし、エッチングを剥離洗浄（又は、機能洗浄）と呼び、狭義の洗浄とエッチング双方を纏めて「洗浄」と呼ぶこともある。従って、以後、本発明では、「洗浄」とはこのような広義の洗浄を意味するものとし、基板洗浄装置とはこの様な広義の洗浄を行う装置を意味するものとする。
【０００９】
基板洗浄装置２は、例えば２種類の液体が混合された薬液（混合液）４で満たされ、処理すべき基板６が収納される混合洗浄槽８を備えている。
【００１０】
また、基板洗浄装置２は、補液１０（成分比が変化し、或いは、目減りした薬液４に、補充される補充液）が貯えられる補液タンク１２を備えている。
【００１１】
また、基板洗浄装置２は、混合洗浄槽８に補液１０を間歇的に補給するための制御ユニット１４と、補液１２の液位（液面位置）を監視する第１の液位監視センサ１５と、第２の液位監視センサ１６を備えている。
【００１２】
また、基板洗浄装置２は、制御ユニット１４によって開閉される第１の閉止バルブ１８と、同じく制御ユニット１４によって開閉される第２の閉止バルブ２０を備えている。
【００１３】
また、補液タンク１２の底には、第１の閉止バルブ１８が途中に設けられた第１の配管２２の一端が接続され、第１の配管２２の他端は混合洗浄槽８の内側に開口している。
【００１４】
更に、補液タンク１２の内部には、上記第２の閉止バルブ２０が途中に設けられた第２の配管２４の一端が開口している。そして、第２の配管２４の他端には、補液を常時補給する補液供給システム（図示せず）が接続されている。ここで、補液供給システムは、例えば、工場内の複数の装置に薬液（例えば、純水）を常時供給する共通設備である。
【００１５】
図１０は、補液タンク１２から混合洗浄槽８に補給される補液流量の時間変化を説明する図である。図１０の下半分に示すように、補液の補給は間歇的に行われる。すなわち、補液の補給サイクル（周期）２６は、短時間の内に補液１０を混合洗浄槽８に補給する補液補給期間２８と、その後の維持期間３０からなっている。
【００１６】
次に、何故、このように補液１０を間歇的に補給するのかという理由、具体例に基づいて説明する。
【００１７】
基板洗浄装置２が用いた半導体基板の洗浄の例としては、加熱した燐酸（Ｈ３ＰＯ４；熱燐酸）による窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）のエッチングがある。
【００１８】
この窒化膜のエッチングでは、まず、燐酸が、混合洗浄槽８に注入され、混合洗浄槽８を満たす（混合洗浄槽８を完全に満たす必要は、必ずしもない。）。混合洗浄槽８に満たされた燐酸は、図示せれていない加熱装置によって１００℃以上に加熱される。
【００１９】
燐酸（Ｈ３ＰＯ４）は、通常、２０〜３０％の水分を含むように調整されている。このような燐酸水溶液を１００℃以上に加熱すると、沸点の高い燐酸（沸点；２１３℃）は蒸発することなく液体として止まっているが、沸点の低い水分は盛んに蒸発してしまう。このため、蒸発した水分を補うため、適宜純水を補給する必要がある。
【００２０】
図９の基板洗浄装置２では、（窒化膜の形成された）半導体基板６を混合洗浄槽８から取り出した後次の半導体基板６を収納するまでの期間、すなわち混合洗浄槽８に半導体基板６が収納されていない期間に、補液タンク１２に貯えた純水を所定量一気に混合洗浄槽８内の薬液（例えば、熱燐酸）に補給する（図１０の補液補給期間２８参照）。
【００２１】
蒸発した水分を薬液４に補給するためには、上述したような間歇的補給方法ではなく、少量の純水を連続的に薬液４に補給するという方法もある。しかし、熱燐酸に純水を注入すると、熱燐酸が沸騰し、盛んに気泡が発生するという問題がある。
【００２２】
このような混合液の沸騰や気泡の発生は、窒化膜の円滑なエッチングを阻害する。そこで、図１０のように純水の補給は短時間（補液補給期間２８）に集中的に行い、十分に時間が経ち純水の補給によって発生した気泡が消失した後に、混合洗浄槽８に満たした熱燐酸（すなわち、薬液）に半導体基板６を浸漬する。
【００２３】
このようにすれば、蒸発した水分を補給するために熱燐酸に純水を注入しても、熱燐酸の沸騰や気泡発生の問題が回避可能になり、正常な窒化膜のエッチングが可能になる。
【００２４】
次に、図９の基板洗浄装置２が、混合洗浄槽８に満たされた薬液４（例えば、熱燐酸）に、補液１０（例えば、純水）を間歇的に補給する仕組みについて説明する。
【００２５】
今、補液タンク１２に装着された第１の液位監視センサ１５が液面の存在を検知する位置（第１の液位（液面位置）３２）まで、純水が補液タンク１２に満たされているとする。この時、第１の閉止バルブ１８と第２の閉止バルブ２０は閉じている。
【００２６】
制御ユニット１４は、所定の時刻ｔ１になると第１の閉止バルブ１８を開き、純水を混合洗浄槽８に補給する（図１０の補液供給期間２８）。この間、制御ユニット１４は、第１及び第２の液位監視センサ１５,１６によって補液タンク１０に貯えられた純水（補液１０）の液位を監査し、第２の液位監視センサ１６が液面の存在を検知する位置（第２の液位３４）に液位が到達した時点で、第１の閉止バルブ１８を閉じる。
【００２７】
このようにして、短期間（補液補給期間２８）で混合洗浄槽８内の薬液４に、第１の液位３２と第２の液位３４の間に存在する純水（正確には、同一体積の純水）を補給する。
【００２８】
第１の閉止バルブ１８が閉じられから、補液補給サイクル２６が終了するまでの期間（維持期間３０；時刻ｔ２からｔ３まで）、制御ユニット１４は、第１の閉止バルブ１８を閉じる。
【００２９】
一方、制御ユニット１４は、維持期間３０中に、第２の閉止バルブ２０を開き、減少した純水を補液タンク１２内に補給する（図１１の補液供給期間９８を参照）。
【００３０】
この間、制御ユニット１４は、第１及び第２の液位監視センサ１５,１６によって補液タンク１２に貯えられた純水（補液１０）の液位を監視し、液位が、第１の液位３２に上昇した時点で第２の閉止バルブ２０を閉じておく。こうして、補液タンク１２には液位３２まで純水が満たされ、補液タンク１２の状態は、最初の状態に戻る。
【００３１】
こうして、最初の補液供給開始（ｔ１）後、所定の時間Ｔが経過した後（ｔ３）、一つの補液補給サイクル２６が完結し、次の補液補給サイクル２６が開始する（時間監視）。
そして、この補液補給サイクル２６が繰り返されることによって、純水を満たした補液タンク１２から、所定容量の純水（補液１０）が一定の周期で、間歇的に混合洗浄槽８内の薬液４に補給される。
【００３２】
ところで、このように一定量の純水（補液１０）を周期的に熱燐酸（薬液４）に補給するだけでは、燐酸の濃度が徐々に最初のものと異なって来る。従って、所定数の補液補給サイクル２６が終了したら、混合洗浄槽８内の燐酸（薬液４）を新しいものに交換している。
【００３３】
（２）課題
しかし、図９に示すような基板洗浄装置２は、制御ユニット１４や複数の閉止バルブ等を備えており構成が複雑である。しかも、第１及び第２の閉止バルブ１８,２０は、始終開閉されるので疲労劣化し、故障を起し易い。このような故障に気づかず、半導体装置の製造を続けてしてしまうと、大量の不良品が発生してしまう。
【００３４】
そこで、本発明の目的は、構成が簡単で且つ故障しにくい、連続運転に適した基板洗浄装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
（第１の側面）
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、補液を連続的に補給する補液補給装置から補液が補給され、一定流量の前記補液を通過させる定量ユニットと、前記定量ユニットを通過した前記補液が供給される補液タンクと、液体の流入口が前記補液タンク内部かつ下方に向けて開口し、前記補液タンクの最上部と前記補液タンクの底の間に位置する高さに湾曲部位を有する補液供給管（すなわち、液体の流入口が前記補液タンク内部に開口し、前記補液タンクの最上部と前記補液タンクの底の間に位置する高さに最高所が設定されたサイフォン）を具備した補液補給装置を特徴とする。
【００３６】
第１の側面によれば、定量ユニット５４（例えば、定量バブル）によって供給される一定流量の補液をサイフォンで間歇的に薬液に補給するので、構成が簡単で且つ故障しにくい、連続運転に適した、基板洗浄装置のための補液供給装置を提供することができる。
【００３７】
（第２の側面）
上記の目的を達成するために、本発明の第２の側面は、第１の側面の補液補給装置において、前記流入口と前記最高所の間に継手を具備し、前記流入口と前記継手の間に配置された、前記補液供給管（すなわち、前記サイフォン）を構成する管を、長さの異なる他の管と交換可能としたことを特徴とする。
【００３８】
第２の側面によれば、第１の側面の補液補給装置に於いて、サイフォンの最高所と流入口の高低差の変更が可能になるので、迅速に補液補給サイクルを変更することが可能になる。
【００３９】
（第３の側面）
上記の目的を達成するために、本発明の第３の側面は、第１の側面の補液補給装置において、流出口と前記最高所の間に補液の流路を開閉する流路開閉ユニットを有し、且つ前記流入口と前記最高所の高低差が異なる複数の前記補液供給管（すなわち、前記サイフォン）を具備したことを特徴とする。
【００４０】
第３の側面によれば、特別な作業（サイフォン管の一部交換等）を伴うことなく、簡単な操作で補液補給サイクルを変更することができる。
【００４１】
（第４の側面）
上記の目的を達成するために、本発明の第４の側面は、第１の側面の補液補給装置において、前記補液供給管（すなわち、前記サイフォン）が、前記最高所に配置された屈曲自在な第１の管と、一端が前記第１の管の一端に接続され、他端が前記補液の流出口となっている第２の管と、一端が前記第１の管の他端に接続され、他端が前記補液の流入口となっている第３の管によって構成され、 更に、前記第３の管の前記他端を上下させる流入口昇降ユニットを具備したことを特徴とする。
【００４２】
第４の側面によれば、特別な作業（サイフォン管の一部交換等）を伴うことなく、簡単な操作で補液補給サイクルを変更することができる。
【００４３】
（第５の側面）
上記の目的を達成するために、本発明の第５の側面は、第１乃至４のいずれかの側面の前記補液補給装置と、前記補液供給管（すなわち、前記サイフォン）の前記流出口が内部に開口した、薬液が注入される混合洗浄槽を具備した基板洗浄装置を特徴とする。
【００４４】
第５の側面によれば、定量ユニット５４（例えば、定量バブル）によって供給される一定流量の補液をサイフォンで間歇的に薬液に補給するので、構成が簡単で且つ故障しにくい、連続運転に適した基板洗浄装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、定量ユニット５４（例えば、定量バブル）によって供給される一定流量の補液をサイフォンで間歇的に薬液に補給するので、構成が簡単で且つ故障しにくい、連続運転に適した基板洗浄装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。なお、図面が異なっても対応する部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４７】
（実施の形態１）
本実施の形態は、構成が簡単でしかも故障しにくい基板洗浄装置及びその補液補給装置に係るものである。
【００４８】
（１）構 成
図１は、本実施の形態に於ける補液補給装置３６の模式図である。
【００４９】
本実施の形態に於ける基板洗浄装置３６は、サイフォン４０を備えた補液補給装置３８と、このサイフォン４０の流出口５２が内部に開口した（薬液が注入される）混合洗浄槽８を備えている。
【００５０】
補液補給装置３８は、補液を連続的に補給する補液供給装置（例えば、工場内に共通設備として設けられた純水補給システム；図示せず）から補液１０が供給され、且つ一定流量の補液１０を通過させる定量ユニット４２（例えば、定量バルブ）を備えている。
【００５１】
また、補液補給装置３８は、定量ユニット４２を通過した補液が補給される補液タンク１２を備えている。
【００５２】
更に、補液補給装置３８は、補液の流入口４４が補液タンク１２内部（補液タンクの底又は側面も含む）に開口し、補液タンク１２の最上部（補液によって補液タンク１２が満たされる最高点）４６と補液タンクの底４８の間に位置する高さに最高所（最高位地点）５０の高さが設定されたサイフォン４０を備えている。
【００５３】
尚、サイフォン４０の流入口４４とは、サイフォン４０を構成する管の一端に位置する開口部であり、他端に位置する流出口５２より高所に配置される。サイフォン４０によって汲み出される液体は、この流入口４４からサイフォン４０を構成する管（サイフォン管）に入り、流出口５２から放出される。
【００５４】
以上の説明から明らかように、本実施の形態に於ける基板洗浄装置３６には、上記関連技術とは異なり、制御ユニット１４が存在しない。しかも、関連技術に於ける基板洗浄装置３６が備えていた閉止バルブ１８,２０のように、繰り返し運動する可動部材も、本実施の形態に於ける基板洗浄装置３６には存在しない。
【００５５】
すなわち、本実施の形態に於ける基板洗浄装置３６は、構成が簡単でしかも故障を起しにく、連続運転に適しているという特質を有している。
（２）動 作
次に、図１に示す基板洗浄装置３６の動作を、具体例に基づいて説明する。
【００５６】
ここで、補液タンク１２には純水（補液）が供給され、混合洗浄槽８には熱燐酸（薬液４）が注入され満たされているとする。また、半導体基板６には窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）が形成され、基板洗浄装置３６は、この窒化膜を熱燐酸（薬液４）によってエッチングするものとする。
【００５７】
図２は、図示しない純水供給システム（補液供給装置）から、補液タンク１２に供給される純水（補液１０）の流量の時間変化を説明する図である。
【００５８】
補液タンク１２には、純水供給システム（補液供給装置）から送出され、且つ、補液供給管５４に設けられた定量ユニット４２を通過することを許された純水（補液）のみ供給される。従って、補液タンク１２には、図２の流量曲線６２が示すように一定流量Ｆの純水（補液１０）が絶え間なく供給される。
【００５９】
図３は、補液タンク１２から混合洗浄槽８内の熱燐酸（薬液４）に補給される純水（補液１０）の流量の時間変化を説明する図である。図３に示すように、純水（補液）の補給は間歇的に行われる。
【００６０】
純水の補給サイクル（補液供給サイクル２６）は、補液タンク１２内に純水（補液１０）が貯えられる貯液期間６０と、短時間の内に純水（補液１０）を、混合洗浄槽８内の熱燐酸（薬液４）に補給する補液補給期間２８とからなっている。
【００６１】
このような補液供給サイクル２６は、次のようにして形成される。
【００６２】
まず、補液タンク１２内の補液１０の液面が、サイフォン５０の流入口４４の高さに等しい、第３の液位５６にあるとする。この場合、サイフォン４０の内部には、空気が流入している。このためサイフォン４０は、補液タンク１２内の純水（補液１０）を、混合洗浄槽８内には降下させることができない。すなわち、サイフォン４０は、純水（補液１０）を補液タンク１２から汲み出すことはできない。
【００６３】
一方、図２のように一定流量の純水（補液１０）が、補液供給管５４を通して、補液タンク１２に供給され続ける。やがて、純水（補液１０）の液位は、図４に示すように、サイフォンの最高所５０と同じ高さ（第４の液位５８）に達するまで増加する。尚、図４は、補液タンク１２内の液位の時間変化を表した図である。ここまでの期間が、補液タンク１２に所定量の補液１０（例えば、純水）が供給される貯液期間６０である。
【００６４】
サイフォンの最高所５０に液位が達すると、サイフォン４０内部は、流入口４４と最高所５０の間が純水（補液１０）で満たされ、最高所５０から流出口５２に向かって純水（補液１０）が降下し始める。
【００６５】
一度降下が始まると純水（補液１０）は一気に混合洗浄槽８に降下し、補液タンク１２の液面は、サイフォン５０の流入口４４と同じ高さ（第３の液位５６）まで下がる。純水（補液１０）の液面が流入口４４まで下がると、流入口４４から、サイフォン４０を構成する管（サイフォン管）の内部に空気が入り、液位の降下が停止する。貯液期間６０の終了した後、ここまでの期間が補液補給期間２８である。
【００６６】
この間、混合洗浄槽８には純水が補給され、水分が蒸発し濃縮された熱燐酸（薬液４）の濃度は所定の値に回復する。
【００６７】
その後、再び、補液タンク１２への純水（補液１０）の供給が始まり、補液補給サイクル２６が繰り返される。
【００６８】
すなわち、純水の補給サイクル（補液供給サイクル２６）は、補液タンク１２内に純水（補液１０）が貯えられる貯液期間６０と、第３の液位５６と第４の液位５８の間に存在する純水（補液１０）が短時間で混合洗浄槽８に降下し、熱燐酸（薬液４）で満たされた混合洗浄槽８に純水が補給される補液補給期間２８とからなっている。
【００６９】
尚、本基板洗浄装置３６を用いた半導体基板６の洗浄（ここでは、窒化膜のエッチング）は、以下のように行われる。
【００７０】
一つ手前の補液供給サイクル２６の補液供給期間２８に、補液タンク１２から純水が熱燐酸に補給されると、熱燐酸は沸騰し多数の気泡を発生する。
【００７１】
そこで、所定の時間が経過し、この気泡が消失するのを待ってから、半導体基板６を、混合洗浄槽８内の熱燐酸（薬液４）に浸漬する。
次に、所定の時間（エッチング時間）が経過した後、半導体基板６を熱燐酸（薬液４）から取り出す。
【００７２】
次に、別途設けられた洗浄装置内で、半導体基板６に付着した燐酸を洗い流して、窒化膜のエッチングが終了する。
【００７３】
この工程を繰り返すことにより、半導体基板に形成された窒化膜の連続エッチングが可能になる。
【００７４】
（３）補液補給サイクル
このように、補液補給サイクル２６とは、複数の半導体基板６を順次洗浄する洗浄工程の周期に他ならない。従って、補液補給装置３８の設計に当たっては、補液補給サイクル２６を、洗浄工程の周期として定められた所定の値に一致させることが重要である。
【００７５】
補液補給サイクル（周期）２６を所定の値Ｔとするためには、定量ユニット４２（例えば、定量バルブ）の流量Ｆと補液タンク１２の底面積Ｓに基づいて、式（１）によって得られる値Ｈに、サイフォン４０の最高所５０と流入口４４の間の高低差Δを一致させればよい（図５参照）。
【００７６】
【数１】
【００７７】
尚、補液１０が補液タンク１２から混合洗浄槽８内に補給される時間δＴは、補液補給サイクル２６に比べ十分に短いものとして、式（１）では考慮されていない。もし、必要であれば、上記所定の値ＴからδＴを差し引いた値を、式（１）のＴに代入すればよい。
【００７８】
（実施の形態２）
本実施の形態は、実施の形態１の補液補給装置３６に於いて、サイフォン４０の最高所５０と流入口４４の間の高低差Δを変更可能とし、補液補給サイクル２６の迅速な変更を可能とする補液補給装置に係るものである。
【００７９】
（１）構成
本実施の形態に於ける基板洗浄装置の構成は、補液供給装置の構成を除き、実施の形態１に於ける基板洗浄装置３６の構成と一致する。従って、以下、補液供給装置の構成についてのみ説明する。
【００８０】
図６は、本実施の形態に於ける補液供給装置６４の模式図である。尚、図６には、混合洗浄槽８も破線で示されている。
【００８１】
本実施の形態に於ける補液供給装置６４は、実施の形態１の補液補給装置３８が備えた構成の全て具備している。
【００８２】
但し、本実施の形態に於ける補液供給装置６４では、サイフォン４０の流入口４４とサイフォン４０の最高所５０の間に継手６６を設けて、流入口４４と継手６６の間に配置された管（サイフォンを構成する管すなわちサイフォン管の一部）６８を、長さの異なる管に交換可能としている。
【００８３】
従って、本実施の形態によれば、サイフォン４０の最高所５０と流入口４４の間の高低差Δを容易に変更可能である。このため、本実施の形態によれば、補液補給サイクル２６を変更する必要が生じた場合に、迅速な対応が可能である。
【００８４】
すなわち、本実施の形態の補液供給装置６４は、実施の形態１の補液供給装置３６に於いて、 流入口４４と最高所５０の間に継手６６を具備し、流入口４４と継手６６の間に配置された、サイフォン４０を構成する管を、長さの異なる他の管と交換可能としたものである。
【００８５】
尚、補液供給装置６４を構成する補液タンク１２の上部には、着脱が容易な上蓋７０が設けられている。流入口４４と継手６６の間に配置されたサイフォン管の一部６８の交換作業は、この上蓋７０を開けて、補液タンク１２の上部から手を差し入れて行えばよい。すなわち、継手６６からサイフォン管の一部６８を外し、長さの異なる新たなサイフォン管の一部を継手６６に接続すればよい。
【００８６】
（２）動作
本実施の形態に於ける基板洗浄装置の動作は、実施の形態１に於ける基板洗浄装置の動作と同じである。
【００８７】
（実施の形態３）
本実施の形態は、実施の形態２のような特別な作業（交換作業）を伴うことなく、簡単な操作で補液補給サイクル２６の変更を可能とする補液補給装置に係るものである。
【００８８】
（１）構 成
本実施の形態に於ける補液補給装置の構成は、補液供給装置の構成を除き、実施の形態１に於ける基板洗浄装置３６(図１参照)の構成と一致する。従って、以下、補液供給装置の構成についてのみ説明する。
【００８９】
図７は、本実施の形態に於ける補液供給装置７２の模式図である。尚、図７には、混合洗浄槽８も破線で示されている。
【００９０】
本実施の形態に於ける補液供給装置７２は、実施の形態１の補液補給装置３８が備えた構成の全て具備している。
【００９１】
但し、本実施の形態に於ける補液供給装置７２は、複数のサイフォン管７６を有する点で、実施の形態１に於ける補液供給装置３８と相違する（図１参照）。
【００９２】
また、本実施の形態に於ける補液供給装置７２は、その複数のサイフォン管７６夫々が、サイフォン７６の流出口５２と最高所５０の間に補液の流路を開閉する流路開閉ユニット７４（例えば、閉止バルブ）を有する点でも、実施の形態１に於ける補液供給装置３８とは相違する。
【００９３】
更に、本実施の形態に於ける補液供給装置７２では、複数のサイフォン７６夫々で、流入口４４と最高所５０の高低差Δ１,Δ２,Δ３が異なっている。
【００９４】
すなわち、本実施の形態に於ける補液供給装置７２は、サイフォン７６の流出口５２と最高所５０の間に補液の流路を開閉する流路開閉ユニット７４（例えば、閉止バルブ）を有し、流入口４４と最高所５０の高低差Δ１,Δ２,Δ３が異なる複数のサイフォン７６を具備している。
【００９５】
（２）動 作
本実施の形態に於ける補液供給装置７２の動作は、基本的には実施の形態１に於ける補液供給装置３８の動作と同じである。
【００９６】
個々のサイフォン管７６の動作は、流路開閉ユニット７４が開いている場合には、実施の形態１に於けるサイフォン管４０の動作と同じである。一方、流路開閉ユニット７４が閉じている場合には、サイフォン７６は、流路が塞がれているので、サイフォンとしての機能（液体の汲み出しを）を果すことはできない。
【００９７】
補液供給装置７２を動作させるためには、複数のサイフォン７６の何れか一本だけの流路開閉ユニット７４を開き、他のサイフォン７６の流路開閉ユニット７６は閉じる。このような状態で補液供給装置７２を動作させることによって、流路開閉ユニット７４の開いているサイフォン７６のみがサイフォンとして機能し、補液が混合洗浄槽８内の薬液に補給される。
【００９８】
この際、補液供給装置７２の補液補給サイクル２６は、流路開閉ユニット７４の開いたサイフォン７６における流入口４４と最高所５０の高低差によって決まる。例えば、中央のサイフォン７６の流路開閉ユニット７４のみを開いたとすると、補液補給サイクル２６は、中央のサイフォン７６における流入口４４と最高所５０の高低差Δ２によって決まる。
【００９９】
従って、流入口４４と最高所５０の高低差が異なる複数のサイフォン７６が設けられる本実施の形態によれば、実施の形態２のようにサイフォン管の一部を交換するという特別な作業を行わなくても、流路開閉ユニット７４を開閉するだけで、補液補給サイクル２６の変更が可能になる。
【０１００】
（実施の形態４）
本実施の形態も、実施の形態２のような特別な作業（交換作業）を伴うことなく、簡単な操作で補液補給サイクル２６の変更を可能とする補液補給装置に係るものである。
【０１０１】
（１）構 成
本実施の形態に於ける補液補給装置の構成は、補液供給装置３８の構成を除き、実施の形態１の基板洗浄装置３６(図１参照)と構成が一致する。従って、以下、補液供給装置３８の構成についてのみ説明する。
【０１０２】
図８は、本実施の形態に於ける補液供給装置７８の模式図である。尚、図８には、混合洗浄槽８も破線で示されている。
【０１０３】
本実施の形態に於ける補液供給装置７８は、実施の形態１の補液補給装置３８が備える構成の全て具備している。
【０１０４】
但し、本実施の形態に於ける補液供給装置７８は、最高所５０に配置された屈曲部すなわち上方弧端部８０が、屈曲自在な管（例えば、フレキシブルチューブ）で構成されている。
【０１０５】
すなわち、本実施の形態の補液供給装置７８は、サイフォン８２が、最高所に配置された屈曲自在な第１の管８４を具備している。
【０１０６】
また、本実施の形態の補液供給装置７８は、一端が第１の管８４の一端８８に接続され、他端が補液の流出口５２となっている第２の管８６を備えている。
【０１０７】
また、本実施の形態の補液供給装置７８は、一端が第１の管８４の他端９０に接続され、他端が補液の流入口４４となっている第３の管９２を具備している。
【０１０８】
更に、本実施の形態の補液供給装置７８は、第３の管９２の他端を上下させる流入口昇降ユニット９４を具備している。
【０１０９】
ここで、流入口昇降ユニット９４は、例えば、第３の管８８の先端部（補液の流入口４４）近傍に一端が固定された、自由に上下する支柱である。
【０１１０】
（２）動 作
本実施の形態に於ける補液供給装置７８の動作は、基本的には実施の形態１に於ける補液供給装置３８の動作と同じである。
【０１１１】
但し、本実施の形態に於ける補液供給装置７８では、流入口昇降ユニット９４を操作することによって、補液の流入口４４の高さを変化させる。このため、流入口４４の高さを変えることによって、流入口４４と最高所５０の高低差Δを連続的に変化させることが可能になる。例えば、図８のように、異なる高低差Δ１,Δ２,Δ３を実現することができる。
【０１１２】
このような流入口４４の高さの調整は、上方弧端部８０を、屈曲自在な第１の管８８で構成したことによって可能になる。この装置の操作及び動作は、以下の通りである。
【０１１３】
まず、補液供給装置を動作させる前に、所望の補液補給サイクル２６が得られるように、流入口４４と最高所５０の高低差Δを、式（１）によって得られる値に一致させる。高低差Δの調整は、流入口昇降ユニット９４によって行う。
【０１１４】
次に、例えば、流入口昇降ユニット９４の上下方向の駆動機構を停止し、第３の配管９２が動かないように固定する。
【０１１５】
第３の配管９２を固定した後の、補液供給装置７８の動作は、実施の形態１の補液供給装置３６と同じである。すなわち、定量ユニット４２によって流量を一定にした補液の供給を補液タンク１２に開始すると、薬液４への補液の間歇的補給が自動的に始まる。
すなわち、補液の流入口４４の高さが変更可能に構成された本実施の形態によれば、実施の形態２のようにサイフォン管の一部を交換するという特別な作業を行わなくても、流入口昇降ユニット９４を操作するだけで、補液補給サイクル２６を変更することができる。
【０１１６】
以上の例では、サイフォンの流入口４４は補液タンク１２内側の中空部に開口しているが、補液タンク１２の底や側面に開口してもよい。この場合、最高所も含めサイフォンは、全体が、補液タンク１２の外部に配置さえることになる。
【０１１７】
また、流入口昇降ユニット９４が、第３の管８４の先端部（補液の流入口４４）近傍に一端が固定された上下の移動が自在な支柱で構成されている場合には、この支柱の上部９６に目盛りを付けておくと高さの調整が容易である。
【０１１８】
また、以上の例では、薬液は熱燐酸で補液は純水であったが、本発明は、これ以外の薬液及び補液にも適用可能でである。例えば、硫酸と過酸化水素水の混合液を薬液とし、補液として過酸化水素水を用いて、半導体基板上のフォトレジストの剥離や、金属、重金属、パーティクルの除去等の洗浄に、本発明を利用してもよい。
【０１１９】
また、洗浄される基板は、半導体基板に限られない。例えば、ガラス基板や、石英基板、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）基板等他の基板の洗浄にも、本発明は適用可能である。
【０１２０】
また、本発明は混合薬液の濃度を一定に保つためだけでなく、目減りした薬液を洗浄槽（混合洗浄槽）に補充するために利用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、半導体装置等の製造業で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】実施の形態１に於ける基板洗浄装置の模式図である。
【図２】補液タンクに供給される補液流量の時間変化を説明する図である。
【図３】補液タンクから混合洗浄槽に補給される補液流量の時間変化を説明する図である。
【図４】補液タンク内の液位の時間変化を説明する図である。
【図５】実施の形態１に於ける補液供給装置の模式図である。
【図６】実施の形態２に於ける補液供給装置の模式図である。
【図７】実施の形態３に於ける補液供給装置の模式図である。
【図８】実施の形態４に於ける補液供給装置の模式図である。
【図９】本発明者が使用してきた基板洗浄装置（関連技術）の模式図である。
【図１０】関連技術における、混合洗浄槽に補給される補液流量の時間変化を説明する図である。
【図１１】関連技術における、補液タンクに補給される補液流量の時間変化を説明する図である。
【符号の説明】
【０１２３】
２・・・基板洗浄装置（関連技術） ４・・・薬液 ６・・・基板
８・・・混合洗浄槽 １０・・・補液
１２・・・補液タンク １４・・・制御ユニット
１５・・・第１の液位監視センサ １６・・・第２の液位監視センサ
１８・・・第１の閉止バルブ ２０・・・第２の閉止バルブ ２２・・・第１の配管
２４・・・第２の配管 ２６・・・補液補給サイクル ２８・・・補液補給期間
３０・・・維持期間 ３２・・・第１の液位 ３４・・・第２の液位
３６・・・本発明に於ける基板洗浄装置 ３８・・・補液補給装置（実施の形態１）
４０・・・サイフォン ４２・・・定量ユニット ４４・・・流入口
４６・・・補液タンクの最上部 ４８・・・補液タンクの底
５０・・・サイフォンの最高所（最高地点） ５２・・・流出口
５４・・・補液供給管 ５６・・・第３の液位 ５８・・・第４の液位
６０・・・貯液期間 ６２・・・流量曲線 ６４・・・補液補給装置（実施の形態２）
６６・・・継手 ６８・・・流入口と継手の間に配置されたサイフォン管の一部
７０・・・上蓋 ７２・・・補液補給装置（実施の形態３）
７４・・・流路開閉ユニット ７６・・・サイフォン管（実施の形態３）
７８・・・補液補給装置（実施の形態４） ８０・・・上方弧端部
８２・・・サイフォン（実施の形態４） ８４・・・屈曲自在な第１の管
８６・・・第２の管 ８８・・・第１の管の一端 ９０・・・第１の管の他端
９２・・・第３の配管 ９４・・・流入口昇降ユニット
９６・・・支柱上部（目盛り位置） ９８・・・補液供給期間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補液を連続的に補給する補液補給装置から補液が補給され、一定流量の前記補液を通過させる定量ユニットと、
前記定量ユニットを通過した前記補液が供給される補液タンクと、
液体の流入口が前記補液タンク内部かつ下方に向けて開口し、前記補液タンクの最上部と前記補液タンクの底の間に位置する高さに湾曲部位を有する補液供給管を具備した補液補給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の補液補給装置において、
前記流入口と前記最高所の間に継手を具備し、
前記流入口と前記継手の間に配置された、前記補液供給管を構成する管を、長さの異なる他の管と交換可能としたことを特徴とする補液補給装置。
【請求項３】
請求項１に記載の補液補給装置において、
流出口と前記最高所の間に補液の流路を開閉する流路開閉ユニットを有し、且つ前記流入口と前記最高所の高低差が異なる複数の前記補液供給管を具備したことを特徴とする補液補給装置。
【請求項４】
請求項１に記載の補液補給装置において、
前記補液供給管が、
前記最高所に配置された屈曲自在な第１の管と、
一端が前記第１の管の一端に接続され、他端が前記補液の流出口となっている第２の管と、
一端が前記第１の管の他端に接続され、他端が前記補液の流入口となっている第３の管
によって構成され、
更に、前記第３の管の前記他端を上下させる流入口昇降ユニットを具備したことを特徴とする補液補給装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれか一項に記載の前記補液補給装置と、
前記補液供給管の前記流出口が内部に開口した、薬液が注入される混合洗浄槽を
具備した基板洗浄装置。
【請求項１】
補液を連続的に補給する補液補給装置から補液が補給され、一定流量の前記補液を通過させる定量ユニットと、
前記定量ユニットを通過した前記補液が供給される補液タンクと、
液体の流入口が前記補液タンク内部かつ下方に向けて開口し、前記補液タンクの最上部と前記補液タンクの底の間に位置する高さに湾曲部位を有する補液供給管を具備した補液補給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の補液補給装置において、
前記流入口と前記最高所の間に継手を具備し、
前記流入口と前記継手の間に配置された、前記補液供給管を構成する管を、長さの異なる他の管と交換可能としたことを特徴とする補液補給装置。
【請求項３】
請求項１に記載の補液補給装置において、
流出口と前記最高所の間に補液の流路を開閉する流路開閉ユニットを有し、且つ前記流入口と前記最高所の高低差が異なる複数の前記補液供給管を具備したことを特徴とする補液補給装置。
【請求項４】
請求項１に記載の補液補給装置において、
前記補液供給管が、
前記最高所に配置された屈曲自在な第１の管と、
一端が前記第１の管の一端に接続され、他端が前記補液の流出口となっている第２の管と、
一端が前記第１の管の他端に接続され、他端が前記補液の流入口となっている第３の管
によって構成され、
更に、前記第３の管の前記他端を上下させる流入口昇降ユニットを具備したことを特徴とする補液補給装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれか一項に記載の前記補液補給装置と、
前記補液供給管の前記流出口が内部に開口した、薬液が注入される混合洗浄槽を
具備した基板洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−５４６５０（Ｐ２００９−５４６５０Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１７４９５（Ｐ２００７−２１７４９５）
【出願日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
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