JPH11340177A - 単槽式洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 純水による薬液置換に要する時間を短縮し
て、洗浄の作業性が良く、作業能率の高い単槽式洗浄装
置を提供する。 【解決手段】 本単槽式洗浄装置１０は、処理槽１２を
備え、処理槽内に収容した薬液にウエハを浸漬して薬液
洗浄を施し、次いで処理槽内の薬液を純水で置換して純
水リンスを施す。本装置は、更に、純水を収容する純水
タンク１４を備え、薬液の純水による置換時に、純水供
給システムの純水供給主管１９及び純水タンク１４の双
方から純水を処理槽１２に供給することにより、純水に
よる処理槽内の薬液の置換時間を短縮している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、処理槽内に収容し
た薬液にウエハを浸漬して薬液洗浄処理を施し、次いで
処理槽内の薬液を純水で置換して純水リンス処理を施す
単槽式洗浄装置に関し、更に詳細には、薬液洗浄処理か
ら純水リンス処理に移行する際に、処理槽内の薬液を純
水により置換する時間を短くして、洗浄作業の能率を向
上させた単槽式洗浄装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程では、プロセス処
理の前後で洗浄処理をウエハに施すことが多い。ウエハ
（基板）の洗浄方法としては、洗浄装置を使って薬液に
よりウエハを洗浄する処理が一般的である。洗浄装置
は、処理槽を有し、ウエハの洗浄処理の目的、例えばウ
エハ面上の汚染物の除去、酸化膜或いはレジスト膜の剥
離などの目的に応じて、その目的に適合した薬液を処理
槽を収容し、収容した薬液に一定時間ウエハを浸漬する
ことにより、ウエハを洗浄している。また、薬液による
ウエハの洗浄処理後には、ウエハに付着した薬液を除去
するために、ウエハを純水で洗い流すリンス処理が必要
である。

【０００３】これまで多く用いられてきた多槽式の洗浄
装置では、処理槽として複数個の槽を備えており、通
常、薬液槽に加えて、薬液処理を施した後、ウエハを純
水洗浄する純水槽を備え、ウエハを薬液槽から純水槽へ
移して純水によるリンス洗浄を行うのが一般的である。
多槽式の洗浄装置では、薬液槽と純水槽とを相互に近接
して置き、ウエハの搬送機構として高速搬送機構を使用
することにより、短時間に薬液洗浄から純水リンス洗浄
へ移行することができる。

【０００４】ところで、近年、ウエハが大径化し、また
ウエハに微細加工化を施すという要求から、洗浄装置
は、多槽式から単槽式へ移行している。単槽式洗浄装置
は、純水供給システム及び薬液供給システムからそれぞ
れ純水及び薬液が供給される一つの処理槽を備え、処理
槽内に収容した薬液にウエハを浸漬して薬液洗浄処理を
施し、次いで処理槽内の薬液を純水で置換してウエハに
純水リンス処理を施す。

【０００５】単槽式洗浄装置の処理槽の置換操作では、
ウエハを収容した処理槽から薬液を一旦ほぼ完全に排液
し、その後、純水を処理槽に供給する方法と、薬液を排
液しながら同時に純水を供給する、つまり排液量とほぼ
同量の純水を同時に処理槽に供給する方法とがある。い
ずれの方法でも、薬液から純水への移行の際の移行終了
までの時間は、処理槽の排液能力、純水の供給能力によ
って決定される。

【０００６】ここで、図６を参照して、従来の単槽式洗
浄装置５０の構成を説明する。図６は従来の単槽式洗浄
装置の構成を示すフローシートである。従来の単槽式洗
浄装置５０は、図６に示すように、処理槽１２と、処理
槽１２に供給する薬液を調合するために、処理槽１２の
近傍で処理槽１２より高所に設けられた薬液調合タンク
５２とを有する。

【０００７】処理槽１２は、オーバーフロー方式の処理
槽であって、ウエハを洗浄処理するのに十分な容積を備
えた処理槽本体１６と、処理槽本体１６の外周に沿って
設けられた外槽１８とから構成されている。処理槽本体
１６の底部には、純水供給システムの純水供給主管１９
から分岐した純水供給枝管２０と薬液供給管２１とが接
続されている。純水供給枝管２０及び薬液供給管２１
は、それぞれ、開閉弁２２、２３を有する。また、外槽
１８の底部には、開閉弁２４を有する排液管２６が接続
されている。以上の構成により、処理槽本体１６内の薬
液又は純水は、処理槽本体１６の上縁からオーバーフロ
ーして外槽１８に流入し、排液管２６を経て所定の場所
に排出される。

【０００８】薬液調合タンク５２は、上部に、薬液を薬
液調合タンク５２に送入する薬液導入管５４を備え、薬
液供給管２１により薬液調合タンク５２の底部から処理
槽１２の処理槽本体１６の底部に接続されている。半導
体装置の製造工場では、純水は、工場の純水供給システ
ムから純水供給主管１９により各所に給水されている。
単槽式洗浄装置では、純水は、純水供給システムの純水
供給主管１９から分岐した、配管チューブ等の純水供給
枝管２０によって、処理槽に供給されているので、処理
槽１２への供給能力は、純水供給システム自体の純水供
給能力および純水供給枝管２０の配管径に規制されて、
決定されている。処理槽には、図６に示すオーバーフロ
ー方式の処理槽に加えて、図７に示すように、外槽１８
に薬液及び純水を供給し、外槽１８から処理槽本体１６
に溢流させ、処理槽本体１６底部に設けられた排液管２
６から排液を排出する方式のダウンフロー方式のものも
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】多槽式洗浄装置は、薬
液槽と純水槽とを備え、薬液洗浄したウエハを高速で純
水槽に搬送することにより、薬液で洗浄されたウエハを
直ちに純水でリンスすることができる。しかし、単槽式
洗浄装置は、処理槽内の薬液を純水で置換する時間が、
多槽式洗浄装置に比べて余計に必要になるために、ウエ
ハの洗浄作業に要する時間がその分長くなり洗浄作業の
能率が低い。ところで、西暦２０００年頃にはウエハ口
径が３００mmになるものと予想され、そのような大口径
のウエハを洗浄処理する処理槽は、これまでと比較にな
らない程大型のものとなり、それに伴い、薬液量及び純
水量がともに増加し、益々、処理内の薬液を純水で置換
する際の置換に要する時間が長くなる。

【００１０】前述したように、洗浄装置の置換時間は、
排液の排出能力と純水の供給能力により決定される。洗
浄装置の排液能力は、ポンプによる強制排液手段などを
設けることより、排液能力を上げることができる。一
方、純水は、半導体装置の製造工場の純水供給システム
から純水供給枝管により洗浄装置の処理槽へ供給されて
いるため、純水の供給能力は、純水供給システムの供給
能力自体及び純水供給枝管の配管径に規制されている。
純水供給システムの純水供給能力を増強するには、工場
全体に影響するシステムの改善及び多額な投資が必要と
なるため、現実的ではない。また、最近では、純水にオ
ゾンを溶け込ませるなどの処理をおこなってから洗浄装
置に供給する場合もあり、ここでも、純水供給システム
の処理槽へ純水供給管能力は、オゾン溶解装置の能力に
よって制限される。以上のように、純水供給システムの
能力増強は、経済的な理由から難しく、単槽式洗浄装置
自体で問題を解決することが必要であった。そのため
に、従来から、単槽式洗浄装置でも多層式洗浄装置と同
じ程度の時間で純水リンスに移行できるように、純水供
給枝管の配管径を大きくする等の種々の開発努力がされ
ているものの、満足できる解決策は提示されていない。

【００１１】以上の状況に照らして、本発明の目的は、
純水による薬液置換に要する時間を短縮して、洗浄作業
の作業性が良く、作業能率の高い単槽式洗浄装置を提供
することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る単槽式洗浄装置は、純水供給システム
及び薬液供給システムからそれぞれ純水及び薬液が供給
される処理槽を備え、処理槽内に収容した薬液にウエハ
を浸漬して薬液洗浄処理を施し、次いで処理槽内の薬液
を純水で置換してウエハに純水リンス処理を施す単槽式
洗浄装置において、純水を収容する純水タンクを処理槽
の近傍に設け、純水による薬液の置換時に、純水供給シ
ステムから純水を処理槽に供給すると共に、併せて、純
水タンクに収容した純水を処理槽に供給するようにした
ことを特徴としている。

【００１３】純水タンクの容量、形状などに、特に制約
は無く、単槽式洗浄装置の洗浄目的、洗浄装置の構成に
合わせて、自由に設定することができるが、好適には、
純水タンクとして少なくとも処理槽より大きな容積のタ
ンクを処理槽より高所に設置し、純水タンクと処理槽と
の高低差により純水を純水タンクから処理槽に移送する
ようにする。処理槽は、オーバーフロー方式の処理槽で
も、ダウンフロー方式の処理槽でも良い。本発明では、
単槽式洗浄装置の処理槽に収容した薬液を純水に置換す
る際、純水供給システム及び純水タンクの双方から純水
を処理槽に供給することにより、純水の供給流量を増大
し、短時間で純水による薬液の置換を終了することがで
きる。

【００１４】本発明の好適な実施形態様では、純水タン
ク内の純水の水面が設定水面に到達した旨を検出する水
面スイッチを純水タンクに備え、純水を純水タンクに導
入する純水導入管に自動開閉弁を設け、水面スイッチの
検出信号に基づいて自動開閉弁を開閉する。これによ
り、純水タンクへの純水の導入を自動的に制御すること
ができる。更に好適な実施態様では、純水供給主管から
処理槽に純水を供給する純水供給枝管に設けた流量計
と、純水タンクから処理槽に純水を供給する純水補給管
に設けた流量調節弁と、流量計の流量計測値に基づいて
流量調節弁を調節する流量制御装置とを備えている。こ
れにより、純水供給システム及び純水タンクの双方から
処理槽に供給する純水の全流量をほぼ一定に維持するこ
とができる。

【００１５】更に、本発明を適用する際、単槽式洗浄装
置に具備されている薬液調合タンクを純水タンクとして
兼用し、薬液調合タンクが空の時に、純水を収容するよ
うにすることもできる。これにより、本来具備されてい
る薬液調合タンクを利用して、本発明を経済的に従来の
単槽式洗浄装置に適用することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例１ 本実施形態例は、本発明に係る単槽式洗浄装置の実施形
態の一例であって、図１は本実施形態例の単槽式洗浄装
置の構成を示すフローシートである。本実施形態例の単
槽式洗浄装置１０は、図１に示すように、処理槽１２
と、処理槽１２の近傍で処理槽１２より高所に純水補給
用として設けられた純水タンク１４とを有する。処理槽
１２は、オーバーフロー方式の処理槽であって、ウエハ
を洗浄処理するのに十分な容積を備えた処理槽本体１６
と、処理槽本体１６の外周に沿って設けられた外槽１８
とから構成されている。処理槽本体１６の底部には、純
水供給システムの純水供給主管１９から分岐した純水供
給枝管２０と薬液供給管２１とが接続されている。純水
供給枝管２０及び薬液供給管２１は、それぞれ、開閉弁
２２、２３を有する。また、外槽１８の底部には、開閉
弁２４を有する排液管２６が接続されている。

【００１７】以上の構成により、処理槽本体１６内の薬
液又は純水は、処理槽本体１６の上縁からオーバーフロ
ーして外槽１８に流入し、排液管２６を経て所定の場所
に排出される。純水供給主管１９は、半導体装置の製造
工場の必要箇所に純水を供給する純水供給システムの純
水配管の主管であって、純水供給システムの配管網とし
て純水貯槽（図示せず）から工場内の主要箇所に敷設さ
れている。

【００１８】純水タンク１４は、処理槽本体１６より容
積の大きな容器であって、開閉弁２８を有する純水補給
管３０が純水タンク１４の底部から処理槽１２の処理槽
本体１６の底部に接続されている。また、自動開閉弁３
２を有する純水導入管３４が純水供給主管１９から分岐
して底部に接続されている。純水タンク１４には、純水
タンク１４内の水面を検出する水面スイッチ３６と制御
器３８とが設けられている。

【００１９】水面スイッチ３６は、純水が純水導入管３
４から純水タンク１４内に導入されるにつれて、水面が
上昇して所定の上限水面に到達した時に動作して、その
旨の信号を制御計３８に出力する。また、逆に、水面ス
イッチ３６は、純水が純水タンク１４から処理槽１２に
移送されるにつれて、水面が低下して所定の下限水面に
到達した時に動作して、その旨の信号を制御計３８に出
力する。制御器３８は、水面が上限水面に到達した旨の
信号を水面スイッチ３６から受けた時には、自動開閉弁
３２に閉指令を出力し、水面が下限水面に到達した旨の
信号を水面スイッチ３６から受けた時には、自動開閉弁
３２に開指令を出力する。自動開閉弁３２は、制御器３
８の開閉の指令に従って開閉し、純水タンク１４に純水
を導入し、純水の導入を停止する。尚、純水供給枝管２
０の開閉弁２２、薬液供給管２１の開閉弁２３、排液管
２６の開閉弁２４、及び、純水補給管３０の開閉弁２８
は、操作盤（図示せず）から遠隔操作の可能な開閉弁で
ある。

【００２０】次いで、図２及び図３を参照して、実施形
態例１の単槽式洗浄装置１０の使用方法を説明する。図
２はウエハの薬液による洗浄処理時の開閉弁の開閉状態
を示す図、図３は処理槽の薬液を純水で置換する時の開
閉弁の開閉状態を示す。ウエハの薬液による洗浄処理時 図２に示すように、純水供給枝管２０の開閉弁２２及び
純水補給管３０の開閉弁２８を閉、薬液供給管２１の開
閉弁２３を開にして、処理槽１２に薬液を導入し、ウエ
ハを洗浄する。並行して、純水導入管３４の自動開閉弁
３２を開にし、純水タンク１４に純水を導入する。純水
タンク１４内で、純水の水面が上限水面に到達した時点
で、水面スイッチ３６がそれを検知し、その旨の信号を
制御器３８に出力して自動開閉弁３２を閉止する。この
時点で、純水タンク１４は純水で満水となっている。薬
液の補給が不要の場合には開閉弁２３を閉にし、薬液を
補給する場合には開閉弁２３を開にする。また、外槽か
ら排液を排出する場合には、排液管２６の開閉弁２４を
開にする。

【００２１】処理槽の薬液を純水で置換する時 図３に示すように、純水供給枝管２０の開閉弁２２及び
純水補給管３０の開閉弁２８を開、薬液供給管２１の開
閉弁２３を閉にして、純水供給システムの純水供給主管
１９及び純水タンク１４の双方から純水を処理槽１２に
導入し、処理槽１２内の薬液を純水で置換する。尚、純
水タンク１４から処理槽１２に純水を移送する時には、
自動開閉弁３２は閉になっている。処理槽本体１６から
外槽１８に溢流する薬液と純水の混合液は、排液管２６
を経て所定の場所に排出される。処理槽本体１６の薬液
が純水で完全に置換されるまで、以上の操作を行う。置
換した時点で、純水補給管３０の開閉弁２８を閉止す
る。一方、純水タンク１４内では、純水の水面が下限水
面にまで到達した時点で、水面スイッチ３６がそれを検
知し、その旨の信号を制御器３８に出力して自動開閉弁
３２を開放し、純水タンク１４に純水を導入する。

【００２２】更に説明すると、純水タンク１４に収容し
た純水は、量に制約があるため、供給開始してしばらく
の後、純水タンク１４の水面が低下した時点で開閉弁２
８を閉とし、純水の供給を停止する。純水タンク１４か
らの純水の供給停止後は、処理槽１２への純水の供給量
は減少するが、この時点では、処理槽１２内の薬液の残
留分は、既に少量となっており、純水供給主管１９から
の純水の供給を継続すれば、処理槽１２の純水置換は十
分であって、完全に薬液を置換できる。また、純水タン
ク１４からの付加的な純水供給により、処理槽１２から
の排液量が増大するので、既知の方法に従って処理槽１
２の排液能力を調整する。

【００２３】本実施形態例では、純水供給システムの純
水供給主管１９と純水タンク１４の双方から純水を処理
槽１２に供給することにより、処理槽１２への純水の供
給量を増大し、処理槽１２内の薬液を一気に押し出すよ
うにして純水に置換することができる。従って、純水に
よる薬液の置換時間が短縮化される。本実施形態例で
は、処理槽１２をオーバーフロー方式の処理槽として説
明しているが、ダウンフロー方式の処理槽でも良く、そ
の際には、純水供給枝管２０、純水補給管３０及び薬液
補給管２１を処理槽１２の外槽１８に接続し、排液管２
６を処理槽本体１６の底部に接続する。

【００２４】実施形態例２ 本実施形態例は、本発明に係る単槽式洗浄装置の実施形
態の別の例であって、図４は本実施形態例の単槽式洗浄
装置の構成を示すフローシートである。本実施形態例の
単槽式洗浄装置４０は、図４に示すように、実施形態例
１の単槽式洗浄装置１０の構成に加えて処理槽１２に供
給する純水の流量を制御する流量制御装置を備えてい
る。流量制御装置は、純水供給枝管２０に設けられた流
量計４２と、純水補給管３０に設けられた流量調節弁４
４と、流量調節弁４４を調節する流量制御装置４６とを
備えている。流量制御装置４６は、流量計４２の流量計
測値に基づいて流量調節弁４４の弁開度を調節し、純水
タンク１４から処理槽１２に移送する純水の流量を調整
して、純水供給システムの純水供給主管１９及び純水タ
ンク１４から処理槽１２に供給する純水の全流量を一定
値に維持するように制御する。

【００２５】純水供給システムからの純水供給量は、工
場全体での純水の需給状態や、用力設備の問題などに影
響され、常に所望の供給量を安定的に供給されるとは限
らない。供給量が低下した場合、それだけ、単槽式洗浄
装置の純水による薬液の置換能力は低下し、時間がかか
る。そこで、本実施形態例では、以上の構成により、純
水供給システムの供給量に影響されることなく、処理槽
１２に供給する純水の流量がほぼ一定であるように、純
水タンク１４に収容した純水を処理槽１２に供給するよ
うになってい。

【００２６】実施形態例１及び２の改変例 本例は、実施形態例１及び２の改変例であって、従来の
単槽式洗浄装置に設けてある薬液調合タンクを純水タン
クとして兼用する例である。従来の単槽式洗浄装置５０
の薬液調合タンク５２は、処理槽１２に薬液を供給する
際に薬液を事前に調合し、あるいは薬液の温度調節のみ
に使用していて、薬液洗浄時及び純水リンス時には、通
常、空である。そこで、本改変例の単槽式洗浄装置６０
では、図５に示すように、純水供給システムの純水供給
主管１９から分岐した純水導入管３４を薬液調合タンク
５２の底部に接続して、薬液調合タンク５２を純水タン
クとして兼用し、実施形態例１及び２と同様に構成し
て、同様に機能させる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、純水を収容する純水タ
ンクを処理槽の近傍に設け、薬液の純水による置換時
に、純水供給システム及び純水タンクの双方から純水を
処理槽に供給することにより、特殊な制御機構を必要と
しない、比較的簡単な構成により、純水による薬液置換
時間の短縮化を達成できる単槽式洗浄装置を実現するこ
とができる。また、純水の流量制御装置を設けることに
より、純水供給システムの供給能力の一時的な低下など
に影響されずに安定的に処理槽に純水を供給できる。本
発明に係る単槽式洗浄装置を使用することにより、
（１）短時間で処理槽内の薬液を純水で完全に置換する
ことが容易になるので、処理槽内での置換状態の差によ
りウエハの洗浄効果にバラツキが発生するような事態を
防止することができる。（２）薬液を処理槽から排液
し、次いで純水を供給する純水導入方式では、純水の導
入に時間がかかると、薬液がウエハに付着した状態でウ
エハが乾燥し、ウエハが薬液で汚染される事態が生じる
が、本発明に係る単槽式洗浄装置を使用することによ
り、このような事態を招くことを未然に防止することが
できる。（３）大流量の純水でウエハを洗浄することに
より、リンス洗浄の洗浄効果が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１の単槽式洗浄装置の構成を示すフ
ローシートである。

【図２】ウエハの薬液による洗浄処理時の開閉弁の開閉
状態を示す図である。

【図３】処理槽の薬液を純水で置換する時の開閉弁の開
閉状態を示す。

【図４】実施形態例２の単槽式洗浄装置の構成を示すフ
ローシートである。

【図５】改変例の単槽式洗浄装置の構成を示すフローシ
ートである。

【図６】従来の単槽式洗浄装置の構成を示すフローシー
トである。

【図７】ダウンフロー方式の処理槽の構成を示す模式図
である。

【符号の説明】

１０……実施形態例１の単槽式洗浄装置、１２……処理
槽、１４……純水タンク、１６……処理槽本体、１８…
…外槽、２０……純水供給枝管、２１……薬液供給管、
２２、２３、２４……開閉弁、２６……排液管、２８…
…開閉弁、３０……純水補給管、３２……自動開閉弁、
３４……純水導入管、３６……水面スイッチ、３８……
制御器、４０……実施形態例２の単槽式洗浄装置、４２
……流量計、４４……流量調節弁、４６……流量制御装
置、５０……従来の単槽式洗浄装置、５２……薬液調合
タンク、５４……薬液導入管、６０……改変例の単槽式
洗浄装置、６２……純水導入管。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 純水供給システム及び薬液供給システム
   からそれぞれ純水及び薬液が供給される処理槽を備え、
   処理槽内に収容した薬液にウエハを浸漬して薬液洗浄処
   理を施し、次いで処理槽内の薬液を純水で置換してウエ
   ハに純水リンス処理を施す単槽式洗浄装置において、 純水を収容する純水タンクを処理槽の近傍に設け、 純水による薬液の置換時に、純水供給システムから純水
   を処理槽に供給すると共に、併せて、純水タンクに収容
   した純水を処理槽に供給するようにしたことを特徴とす
   る単槽式洗浄装置。
2. 【請求項２】 純水タンクを処理槽より高所に設置し、
   純水タンクと処理槽との高低差により純水を純水タンク
   から処理槽に移送するようにしたことを特徴とする請求
   項１に記載の単槽式洗浄装置。
3. 【請求項３】 純水タンク内の純水の水面が設定水面に
   到達した旨を検出する水面スイッチを純水タンクに備
   え、純水を純水タンクに導入する純水導入管に自動開閉
   弁を設け、水面スイッチの検出信号に基づいて自動開閉
   弁を開閉するようにしたことを特徴とする請求項２に記
   載の単槽式洗浄装置。
4. 【請求項４】 純水供給システムから処理槽に純水を供
   給する純水供給枝管に設けた流量計と、 純水タンクから処理槽に純水を供給する純水補給管に設
   けた流量調節弁と、 流量計の流量計測値に基づいて流量調節弁を調節する流
   量制御装置とを備えていることを特徴とする請求項３に
   記載の単槽式洗浄装置。
5. 【請求項５】 単槽式洗浄装置に具備されている薬液調
   合タンクを純水タンクとして兼用し、薬液調合タンクが
   空の時に、薬液調合タンクに純水を収容するようにした
   ことを特徴とする請求項１に記載の単槽式洗浄装置。