JP2004050119A - Washing device and washing method - Google Patents

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Toshihiko Nagai
永井　俊彦
Itaru Sugano
菅野　至
Naoki Yokoi
横井　直樹
Yasuhiro Asaoka
浅岡　保宏
Masahiko Azuma
東　雅彦
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Panasonic Holdings Corp
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Renesas Technology Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the deterioration in performance of a cleaning liquid, while decreasing exchange frequencies of the washing liquid when using a washing device having a system for circulating the washing liquid. <P>SOLUTION: The washing device is provided with: a washing liquid tank 101; washing liquid supply piping 104 for supplying the washing liquid 102 stored in the tank 101 to a washing tub; washing liquid feedback piping 106 for feeding the washing liquid 102 supplied to the washing tub back to the tank 101; gas supply piping 111 for supplying inert gas as purging gas to the tank 101; and gas discharge piping 114 for discharging the inert gas from the tank 101. A washing liquid outlet 107 of the feedback piping 106 is immersed into the washing liquid 102 stored in the tank 101. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗浄液の循環システムを有する洗浄装置及びそれを用いた洗浄方法に関し、特に、有機溶媒等を含む揮発性洗浄液を用いて半導体基板又はガラス基板等の洗浄を行なうための洗浄装置及び洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置等の製造プロセスの洗浄工程において、洗浄液の循環システムを有する基板洗浄装置を用いる場合がある。例えばスピン型のバッチ式基板洗浄装置の概略構成を説明すると、該洗浄装置は、洗浄液を貯留し且つ洗浄液の温度を調整する洗浄液タンクと、半導体基板等の洗浄が行なわれるチャンバー（洗浄槽）とから構成されている。
【０００３】
ところで、有機溶媒等を含有する揮発性洗浄液を用いる場合、洗浄液タンクに貯留されている洗浄液の液面の上側の空間に、洗浄液から揮発した成分が存在する。そこで、該揮発成分が引火して爆発する等の事故を防止するため、洗浄液タンクに窒素等の不活性ガスをパージガスとして常時供給している。具体的には、例えば１０〜４０Ｌ（リットル）の容積を有する洗浄液タンクには、毎分５〜２５Ｌのヘリウム、アルゴン又は窒素等の不活性ガスを供給する。
【０００４】
図５は一般的なスピン型のバッチ式基板洗浄装置の配管構成を示す図である。
【０００５】
図５に示すように、被洗浄物である半導体基板等（図示省略）の洗浄が行なわれる洗浄槽１に供給される洗浄液２は洗浄液タンク３に貯留されている。洗浄液タンク３には、洗浄液２の温度を測定する温度計４と、洗浄液２を加熱する熱源５とが取り付けられている。すなわち、温度計４及び熱源５を用いたフィードバック制御により洗浄液２は所定の温度に保たれ、これによって洗浄液２の温度管理が行なわれる。洗浄液２が揮発性を有すると共に洗浄液２から揮発した成分が引火性を有する場合、洗浄液タンク３に貯留されている洗浄液２の液面の上側の空間６に存在する前記の揮発成分が引火爆発することを防止するため、洗浄液タンク３の空間６には、ガス供給配管７から不活性ガスがパージガスとして流し込まれる。また、該不活性ガスと共に前記の揮発成分は、洗浄液タンク３の空間６からガス排出配管８を通って排気される。これにより、洗浄液２の揮発成分が洗浄液タンク３からパージされる。
【０００６】
また、図５に示すように、洗浄液タンク３から洗浄槽１までの洗浄液２の供給路において洗浄液２はまずポンプ９によって加圧されて送液される。その後、洗浄液２は、パーティクル等の異物を除去するフィルター１０、洗浄液２の流量を管理する流量計１１、及び、洗浄液２の流路の切り替えを行なうバルブ１２を順次通過した後に、洗浄槽１の上部に取付けられたノズル（図示省略）から、洗浄槽１の内部に配置された半導体基板等の被洗浄物（図示省略）に向けて吐出される。その後、洗浄液２は、洗浄槽１内で被洗浄物に塗布された後、洗浄槽１の下部に設けられたドレイン（図示省略）から洗浄槽１の外部へ排出され、その後、洗浄液タンク３に戻される。すなわち、図５に示す基板洗浄装置においては、洗浄液２を循環させて用いることによって基板洗浄が行なわれる。
【０００７】
尚、バルブ１２は、基板洗浄時（つまり装置稼働時）には、実線で示す洗浄槽１への洗浄液２の供給路を開く一方、装置待機時には、点線で示す洗浄液２の流路を開くことによって洗浄液２を洗浄槽１を通さずに洗浄液タンク３に戻す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上に述べた従来の基板洗浄装置を用いた場合、洗浄液の性能つまり洗浄能力が予想以上に短期間に低下してしまい、その結果、基板に付着するパーティクル等の異物が除去されずに残存してしまうので、半導体装置等の欠陥密度が増加して歩留まりが低下するという問題が生じる。それに対して、洗浄液の性能を維持するために洗浄液の交換を頻繁に行なうと、洗浄液にかかるランニングコストが増加するという別の問題が生じる。また、この場合、洗浄液の交換時には洗浄装置を停止しなければならないので、洗浄装置の稼働率が低下するという問題も生じる。
【０００９】
前記に鑑み、本発明は、洗浄液の循環システムを有する洗浄装置を用いる場合に、洗浄液の交換頻度を低減しつつ洗浄液の性能の劣化を防止できるようにし、それによって洗浄液にかかるコストを抑制し且つ洗浄装置の稼働率を向上させながら、優れた洗浄能力が得られるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本願発明者らは、従来の基板洗浄装置を用いたときに、洗浄液の性能が予想以上に短期間に低下してしまう原因を検討した結果、次のような知見を得た。
【００１１】
図６は、従来の基板洗浄装置の問題点、特に、従来の洗浄液タンクの問題点を示す図である。
【００１２】
図６に示すように、洗浄液タンク５１の内部に貯留されている洗浄液５２は、洗浄液タンク５１の底部に設けられた抜取口５３から洗浄液供給配管５４を通って洗浄槽（図示省略）まで供給される。このとき、洗浄液５２は、洗浄液供給配管５４に設けられた加圧ポンプ５５によって昇圧されて送液される。一方、洗浄槽に供給された洗浄液５２は、洗浄液帰還配管５６を通って、洗浄液タンク５１の天井部に設けられた洗浄液吐出口５７から洗浄液タンク５１の内部へと戻される。このように洗浄液５２を循環させることによって洗浄が行なわる。洗浄液タンク５１には温度計５８及び熱源５９が取り付けられており、この両者を用いたフィードバック制御により洗浄液５２の温度調整が行なわれる。
【００１３】
また、図６に示すように、洗浄液タンク５１に貯留されている洗浄液５２の液面の上側には、言い換えると、洗浄液タンク５１に貯留されている洗浄液５２の液面と洗浄液タンク５１の天井部との間には、空間６０が存在する。洗浄液５２が揮発性を有すると共に洗浄液５２から揮発した成分が引火性を有する場合、空間６０に存在する該揮発成分が引火爆発することを防止するため、パージガスとしての不活性ガスが、ガス供給配管６１を通って、洗浄液タンク５１の天井部に設けられたガス供給口６２から空間６０に流し込まれる。また、空間６０に導入された不活性ガスと共に前記の揮発成分は、洗浄液タンク５１の天井部に設けられたガス排出口６３からガス排出配管６４を通って排気される。このとき、洗浄液タンク５１への不活性ガスの流入により、洗浄液５２中に含まれる成分（以下、特定成分と称する）の揮発が促進される。その理由は、洗浄液タンク５１に貯留されている洗浄液５２における特定成分の濃度と、空間６０における洗浄液５２から揮発した特定成分の濃度とが、一定の平衡を保つ関係にあるからである。従って、洗浄液タンク５１内における洗浄液５２と不活性ガスとの接触面積が大きいほど、洗浄液５２中に含まれる特定成分の揮発が促進される。
【００１４】
ところで、従来の基板洗浄装置において、洗浄液帰還配管５６を通って洗浄液吐出口５７から流れ出た洗浄液５２（図６の点領域）は、空間６０中を滝状又は棒状に流れ落ちる。このため、洗浄液タンク５１内における洗浄液５２と不活性ガスとの接触面積は、洗浄液タンク５１に貯留されている洗浄液５２と不活性ガスとの接触面積と、空間６０中を滝状又は棒状に流れ落ちる洗浄液５２と不活性ガスとの接触面積との合計になってしまう。その結果、洗浄液５２からの特定成分の揮発が顕著となって、それにより洗浄液５２が本来保有する性能が低下する危険性がある。また、この危険性は、洗浄液５２の使用温度を室温以上に設定する場合、特に洗浄液５２を５０〜１００℃程度に昇温して使用する場合に著しく増大する。
【００１５】
すなわち、従来の基板洗浄装置においては、洗浄液に含まれる特定成分の揮発量が多いため、洗浄液の性能つまり洗浄能力の低下が予想以上に短期間に生じ、その結果、基板に付着するパーティクル等の異物が除去されずに残存するので、半導体装置の欠陥密度が増加して歩留まりの低下が生じていた。また、洗浄液の性能を維持するために洗浄液の交換を頻繁に行なった場合には、洗浄液にかかるコストが増加すると共に洗浄装置の稼働率が低下していた。
【００１６】
このような背景から、本願発明者らは、洗浄液の循環システムを有する洗浄装置の洗浄液タンクにおいて洗浄液成分の揮発を抑制することによって、つまり、洗浄液タンクに流入するパージガスと洗浄液との接触に起因する洗浄液成分の揮発を抑制することによって、洗浄液組成の変動を抑制して洗浄液組成を安定化させることが、本発明の目的を達成するために不可欠であると考え、以下に述べるような洗浄装置及び洗浄方法を想到するに至った。
【００１７】
具体的には、本発明に係る洗浄装置は、洗浄液を貯留する洗浄液タンクと、洗浄液により被洗浄物の洗浄が行なわれる洗浄槽と、洗浄液タンクに貯留されている洗浄液を洗浄槽に供給する洗浄液供給路と、洗浄槽に供給された洗浄液を洗浄液タンクに帰還させる洗浄液帰還路と、洗浄液タンクにパージガスを供給するガス供給路と、洗浄液タンクからパージガスを排出するガス排出路とを備え、洗浄液帰還路の洗浄液吐出口は、洗浄液タンクに貯留されている洗浄液中に浸されている。
【００１８】
本発明の洗浄装置によると、洗浄液タンクに洗浄液を帰還させる洗浄液帰還路の洗浄液吐出口が、洗浄液タンクに貯留されている洗浄液中に浸されている。すなわち、洗浄液吐出口が、洗浄液タンクに貯留されている洗浄液の液面よりも下側に位置するため、洗浄液吐出口が洗浄液タンクの天井部に設けられている従来の洗浄装置のように、洗浄液タンクに貯留されている洗浄液の液面の上側の空間を、洗浄液吐出口から流れ出た洗浄液が滝状又は棒状に落下する事態を回避できる。言い換えると、洗浄液吐出口から流れ出た洗浄液が、洗浄液タンクの内部に導入されるパージガスと接触することを防止できる。その結果、洗浄液タンク内における洗浄液と不活性ガスとの接触面積を低減できるので、洗浄液成分の揮発を抑制することができる。従って、洗浄液組成の変動を抑制して洗浄液組成を安定化させることができ、それによって洗浄液の性能つまり洗浄能力の劣化を防止できる。また、洗浄液成分の揮発を抑制することにより洗浄液の使用期間を長く保つことができるため、洗浄液の交換頻度を低減できる。これにより、洗浄液にかかるコストを抑制できると共に生産現場における洗浄装置の稼働率を向上させることができるので、生産コストを大きく削減することができる。
【００１９】
本発明の洗浄装置において、ガス供給路は、パージガスの供給頻度を制限する第１のバルブを有することが好ましい。
【００２０】
このようにすると、第１のバルブを用いてパージガスの供給頻度を小さくすることにより、洗浄液タンク内におけるパージガスと洗浄液との接触頻度を低減できる。このため、洗浄液成分の揮発つまり洗浄液組成の変動をより一層抑制できるので、洗浄液組成をさらに安定化させることができる。
【００２１】
また、この場合、第１のバルブは電磁バルブであってもよい。
【００２２】
本発明の洗浄装置において、ス排出路は、パージガスの排出量を制限する第２のバルブを有することが好ましい。
【００２３】
このようにすると、第２のバルブを用いてパージガスの排出量を少なくすることにより、洗浄液タンク内部のパージガスを加圧状態にし、それにより洗浄液成分の揮発量（蒸発量）をより一層抑制できる。従って、洗浄液組成の変動をより一層抑制して洗浄液組成をさらに安定化させることができるので、洗浄能力の劣化をより確実に防止できる。また、洗浄液成分の揮発をより一層抑制することによって、洗浄液の使用期間をさらに長く保つことができるため、洗浄液の交換頻度をより一層低減できるので、洗浄液にかかるコストをさらに削減することができる。
【００２４】
また、この場合、第２のバルブは圧力調整バルブであってもよい。
【００２５】
本発明の洗浄装置において、洗浄液供給路は、洗浄液を加圧して供給する加圧ポンプを有することが好ましい。
【００２６】
このようにすると、洗浄液タンクに貯留されている洗浄液を洗浄槽に確実に供給することができる。
【００２７】
本発明の洗浄装置において、洗浄液タンクに貯留されている洗浄液が有機溶媒等を含有する揮発性洗浄液であると、以上のような効果が顕著に生じる。
【００２８】
本発明の洗浄装置において、パージガスとしては不活性ガス、例えばヘリウム、アルゴン又は窒素等を用いることが好ましい。
【００２９】
本発明の洗浄装置において、被洗浄物が半導体基板又はガラス基板等であると、つまり、本発明の洗浄装置が基板洗浄装置であると、以上のような効果が顕著に生じる。この場合、基板洗浄装置はバッチ式又は枚葉式のスピン型洗浄装置であることが好ましい。
【００３０】
本発明に係る洗浄方法は、洗浄液タンクに貯留されている洗浄液を、被洗浄物の洗浄が行なわれる洗浄槽に供給する第１の工程と、洗浄槽に供給された洗浄液を洗浄液タンクに帰還させる第２の工程と、洗浄液タンクにパージガスを供給する第３の工程と、洗浄液タンクからパージガスを排出する第４の工程とを備え、第２の工程は、洗浄液タンクに貯留されている洗浄液中に洗浄液吐出口が浸された洗浄液帰還路を用いて行なわれる。
【００３１】
本発明の洗浄方法によると、本発明の洗浄装置を用いた洗浄方法であるため、本発明の洗浄装置と同様の効果が得られる。
【００３２】
本発明の洗浄方法において、第３の工程は、パージガスの供給頻度を小さくする工程を含むことが好ましい。
【００３３】
このようにすると、洗浄液タンク内におけるパージガスと洗浄液との接触頻度を低減できるため、洗浄液成分の揮発つまり洗浄液組成の変動をより一層抑制できるので、洗浄液組成をさらに安定化させることができる。
【００３４】
本発明の洗浄方法において、第４の工程は、パージガスの排出量を少なくする工程を含むことが好ましい。
【００３５】
このようにすると、洗浄液タンク内部のパージガスを加圧状態にできるため、洗浄液成分の揮発つまり洗浄液組成の変動をより一層抑制でき、それにより洗浄液組成をさらに安定化させることができるので、洗浄能力の劣化をより確実に防止できる。また、洗浄液成分の揮発をより一層抑制することによって、洗浄液の使用期間をさらに長く保つことができるため、洗浄液の交換頻度をより一層低減できるので、洗浄液にかかるコストをさらに削減することができる。
【００３６】
本発明の洗浄方法において、洗浄液タンクに貯留されている洗浄液が有機溶媒等を含有する揮発性洗浄液であると、以上のような効果が顕著に生じる。
【００３７】
本発明の洗浄方法において、パージガスとしては不活性ガス、例えばヘリウム、アルゴン又は窒素等を用いることが好ましい。
【００３８】
本発明の洗浄方法において、被洗浄物が半導体基板又はガラス基板等であると、つまり本発明の洗浄方法が基板洗浄方法であると、以上のような効果が顕著に生じる。この場合、洗浄装置としてはバッチ式又は枚葉式のスピン型洗浄装置を用いることが好ましい。
【００３９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る洗浄装置及び洗浄方法について図面を参照しながら説明する。尚、第１の実施形態に係る洗浄装置は、例えば図５に示すような洗浄液の循環システムを有する洗浄装置である。
【００４０】
図１は、第１の実施形態に係る洗浄装置の構成、具体的には第１の実施形態に係る洗浄装置における洗浄液タンク及びその周辺部の構成を示す図である。
【００４１】
図１に示すように、洗浄液１０２を貯留する洗浄液タンク１０１の底部に設けられた抜取口１０３には、被洗浄物の洗浄が行なわれる洗浄槽（図示省略）に洗浄液１０２を供給する洗浄液供給配管１０４の一端が取り付けられている。洗浄液供給配管１０４の他端は洗浄槽と接続されていると共に洗浄液供給配管１０４における抜取口１０３の近傍には加圧ポンプ１０５が設けられている。
【００４２】
また、洗浄液タンク１０１には、洗浄槽に供給された洗浄液１０２を洗浄液タンク１０１に帰還させる洗浄液帰還配管１０６が接続されている。ここで、洗浄液帰還配管１０６は洗浄液タンク１０１の天井部を貫通しており、洗浄液帰還配管１０６の一端である洗浄液吐出口１０７は、洗浄液タンク１０１に貯留されている洗浄液１０２中に浸されている。尚、本実施形態において、洗浄液タンク１０１における洗浄液帰還配管１０６の貫通場所は特に限定されない。
【００４３】
さらに、洗浄液タンク１０１には、洗浄液１０２の温度を測定する温度計１０８と、洗浄液１０２を加熱する熱源１０９とが取り付けられている。ところで、洗浄液タンク１０１に貯留されている洗浄液１０２の液面の上側には、つまり、洗浄液タンク１０１に貯留されている洗浄液１０２の液面と洗浄液タンク１０１の天井部との間には、空間１１０が存在する。そして、洗浄液タンク１０１の天井部に設けられたガス供給口１１２には、パージガスとなる不活性ガスを洗浄液タンク１０１の空間１１０に供給するガス供給配管１１１の一端が取り付けられている。また、洗浄液タンク１０１の天井部に設けられたガス排出口１１３には、不活性ガスを洗浄液タンク１０１の空間１１０から排出するガス排出配管１１４の一端が取り付けられている。尚、本実施形態において、洗浄液タンク１０１に導入される不活性ガスとしては、例えばヘリウム、アルゴン又は窒素等を用いることができる。
【００４４】
以下、図１に示す本実施形態の洗浄装置の動作について説明する。
【００４５】
まず、洗浄液タンク１０１の内部に貯留されている洗浄液１０２は、洗浄液タンク１０１の底部の抜取口１０３から洗浄液供給配管１０４を通って洗浄槽（図示省略）まで供給される。このとき、洗浄液１０２は加圧ポンプ１０５によって昇圧されて送液される。一方、洗浄槽に供給された洗浄液１０２は、洗浄液帰還配管１０６を通って洗浄液吐出口１０７から洗浄液タンク１０１の内部に戻される。本実施形態においては、このように洗浄液１０２を循環させることによって被洗浄物の洗浄が行なわる。また、洗浄液タンク１０１に取り付けられた温度計１０８及び熱源１０９を用いたフィードバック制御により、洗浄液１０２の温度調整が行なわれる。また、洗浄液１０２が揮発性を有すると共に洗浄液１０２から揮発した成分が引火性を有する場合、洗浄液タンク１０１内の空間１１０に存在する該揮発成分が引火爆発することを防止するため、不活性ガスがガス供給配管１１１を通ってガス供給口１１２から空間１１０に流し込まれる。一方、空間１１０に導入された不活性ガスと共に前記の揮発成分は、ガス排出口１１３からガス排出配管１１４を通って排気される。
【００４６】
以上に説明したように、第１の実施形態によると、洗浄液タンク１０１に洗浄液１０２を戻す洗浄液帰還配管１０６の洗浄液吐出口１０７が、洗浄液タンク１０１に貯留されている洗浄液１０２中に浸されている。すなわち、洗浄液吐出口１０７が、洗浄液タンク１０１に貯留されている洗浄液１０２の液面よりも下側に位置するため、洗浄液タンク１０１内の空間１１０を、洗浄液吐出口１０７から流れ出た洗浄液１０２が滝状又は棒状に落下する事態を回避できる。言い換えると、洗浄液吐出口１０７から流れ出た洗浄液１０２が、洗浄液タンク１０１の内部に導入されるパージガスと接触することを防止できる。その結果、洗浄液タンク１０１内における洗浄液１０２と不活性ガスとの接触面積を低減できるので、洗浄液成分の揮発を抑制することができる。従って、洗浄液組成の変動を抑制して洗浄液組成を安定化させることができ、それによって洗浄液１０２の性能つまり洗浄能力の劣化を防止できる。また、洗浄液成分の揮発を抑制することにより洗浄液１０２の使用期間を長く保つことができるため、洗浄液１０２の交換頻度を低減できる。これにより、洗浄液１０２にかかるコストを抑制できると共に生産現場における洗浄装置の稼働率を向上させることができるので、生産コストを大きく削減することができる。
【００４７】
特に、第１の実施形態において有機溶媒等を含有する揮発性洗浄液を用いて半導体基板又はガラス基板等の基板洗浄を行なう場合、以上のような効果が顕著に生じる。この場合、基板洗浄装置はバッチ式又は枚葉式のスピン型洗浄装置であることが好ましい。
【００４８】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る洗浄装置及び洗浄方法について図面を参照しながら説明する。尚、第２の実施形態に係る洗浄装置は、例えば図５に示すような洗浄液の循環システムを有する洗浄装置である。
【００４９】
図２は、第２の実施形態に係る洗浄装置の概略構成、具体的には第２の実施形態に係る洗浄装置における洗浄液タンク及びその周辺部の概略構成を示す図である。尚、図２において、図１に示す第１の実施形態に係る洗浄装置と同一の部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００５０】
第２の実施形態に係る洗浄装置が第１の実施形態と異なっている点は、図２に示すように、洗浄液タンク１０１にパージガスとしての不活性ガスを供給するガス供給配管１１１が、不活性ガスの供給頻度を制限する第１のバルブ１２０を有していることである。第１のバルブ１２０としては例えば電磁バルブを用いることができる。また、第１のバルブ１２０は、例えばガス供給配管１１１におけるガス供給口１１２の近傍に設けられる。第１のバルブ１２０の具体的な開閉方法としては、例えば装置稼動時（洗浄実施時：図５に示すタイプの洗浄液循環システム付き洗浄装置であれば、実線で示す洗浄槽１への洗浄液供給路を開いている時）には第１のバルブ１２０を閉じる一方、装置待機時（図５に示す洗浄装置であれば、点線で示す流路を開いて洗浄液２を洗浄槽１を通さずに循環させる時）には第１のバルブ１２０を開いてもよい。
【００５１】
第２の実施形態によると、第１の実施形態の効果に加えて次のような効果が得られる。すなわち、第１のバルブ１２０を用いて洗浄液タンク１０１に不活性ガスを供給する頻度を小さくすることにより、洗浄液タンク１０１内における不活性ガスと洗浄液１０２との接触頻度を低減できる。このため、洗浄液成分の揮発つまり洗浄液組成の変動をより一層抑制できるので、洗浄液組成をさらに安定化させることができ、それによって洗浄能力の劣化をより確実に防止できる。
【００５２】
特に、第２の実施形態において有機溶媒等を含有する揮発性洗浄液を用いて半導体基板又はガラス基板等の基板洗浄を行なう場合、以上のような効果が顕著に生じる。この場合、基板洗浄装置はバッチ式又は枚葉式のスピン型洗浄装置であることが好ましい。
【００５３】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る洗浄装置及び洗浄方法について図面を参照しながら説明する。尚、第３の実施形態に係る洗浄装置は、例えば図５に示すような洗浄液の循環システムを有する洗浄装置である。
【００５４】
図３は、第３の実施形態に係る洗浄装置の概略構成、具体的には第３の実施形態に係る洗浄装置における洗浄液タンク及びその周辺部の概略構成を示す図である。尚、図３において、図１に示す第１の実施形態に係る洗浄装置と同一の部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００５５】
第３の実施形態に係る洗浄装置が第１の実施形態と異なっている第１の点は、図３に示すように、洗浄液タンク１０１にパージガスとしての不活性ガスを供給するガス供給配管１１１が、不活性ガスの供給頻度を制限する第１のバルブ１２０を有していることである。第１のバルブ１２０としては例えば電磁バルブを用いることができる。また、第１のバルブ１２０は、例えばガス供給配管１１１におけるガス供給口１１２の近傍に設けられる。第１のバルブ１２０の具体的な開閉方法としては、例えば装置稼動時には第１のバルブ１２０を閉じる一方、装置待機時には第１のバルブ１２０を開いてもよい。
【００５６】
次に、第３の実施形態に係る洗浄装置が第１の実施形態と異なっている第２の点は、図３に示すように、洗浄液タンク１０１から不活性ガスを排出するガス排出配管１１４が、不活性ガスつまりパージガスの排出量を制限する第２のバルブ１３０を有していることである。第２のバルブ１３０としては例えば圧力調整バルブを用いることができる。また、第２のバルブ１３０は、例えばガス排出配管１１４におけるガス排出口１１３の近傍に設けられる。さらに、本実施形態においては、洗浄液タンク１０１内における不活性ガスの圧力を測定するため、ガス供給配管１１１におけるガス供給口１１２と第１のバルブ１２０との間に圧力センサー１３１が設けられている。これにより、本実施形態においては、第２のバルブ１３０及び圧力センサー１３１を用いて、洗浄液タンク１０１内における不活性ガスの圧力を大気圧よりも高く設定し且つ維持することができる。
【００５７】
以上に説明したように、第３の実施形態によると、第１の実施形態の効果に加えて次のような２つの効果が得られる。
【００５８】
まず、第２の実施形態と同様に、第１のバルブ１２０を用いて洗浄液タンク１０１に不活性ガスを供給する頻度を小さくすることにより、洗浄液タンク１０１内における不活性ガスと洗浄液１０２との接触頻度を低減できる。このため、洗浄液成分の揮発つまり洗浄液組成の変動をより一層抑制できるので、洗浄液組成をさらに安定化させることができ、それによって洗浄能力の劣化をより確実に防止できる。
【００５９】
また、第２のバルブ１３０を用いて不活性ガスの排出量を少なくすることにより、洗浄液タンク１０１内部の不活性ガスを加圧状態にし、それにより洗浄液成分の揮発量（蒸発量）をより一層抑制できる。従って、洗浄液組成の変動をより一層抑制して洗浄液組成をさらに安定化させることができるので、洗浄能力の劣化をより確実に防止できる。また、洗浄液成分の揮発をより一層抑制することによって、洗浄液１０２の使用期間をさらに長く保つことができるため、洗浄液１０２の交換頻度をより一層低減できるので、洗浄液１０２にかかるコストをさらに削減することができる。
【００６０】
特に、第３の実施形態において有機溶媒等を含有する揮発性洗浄液を用いて半導体基板又はガラス基板等の基板洗浄を行なう場合、以上のような効果が顕著に生じる。この場合、基板洗浄装置はバッチ式又は枚葉式のスピン型洗浄装置であることが好ましい。
【００６１】
尚、第３の実施形態において、洗浄液タンク１０１内における不活性ガスの圧力は、大気圧１０１．３ｋＰａに対して、１０５〜１２０ｋＰａ程度の加圧状態に設定されることが好ましい。また、この加圧状態を維持する期間は、第１のバルブ１２０を開く装置待機時であってもよい。或いは、装置の稼動・待機に関わらず、前述の加圧状態が維持されるように第１のバルブ１２０の開閉を制御してもよい。
【００６２】
図４は、第１〜第３の実施形態に係る洗浄装置において代表的な揮発性洗浄液を７０℃の温度で用いた場合における、洗浄能力を維持するために必要な洗浄液（循環システム中の全洗浄液）の１日当たりの交換頻度（以下、全洗浄液交換頻度と称する）を示している。尚、図４においては、比較例として図６に示す従来の洗浄装置において同じ揮発性洗浄液を同じ温度で用いた場合における全洗浄液交換頻度も示している。
【００６３】
図４に示すように、比較例と比べて、いずれの実施形態においても洗浄液の使用期間（一度洗浄液を交換してから次に洗浄液を交換するまでの期間）が長くなっているが、特に、第３の実施形態の場合の洗浄液の使用期間が最も長くなる。これは、洗浄液吐出口１０７から流れ出た洗浄液１０２が空間１１０を例えば滝状に落下することを防止し、それによって洗浄液タンク１０１内における洗浄液１０２と不活性ガスとの接触面積を低減することによる第１の実施形態の洗浄液成分揮発防止効果と、洗浄液タンク１０１に不活性ガスを供給する頻度を小さくし、それによって洗浄液タンク１０１内における不活性ガスと洗浄液１０２との接触頻度を低減することによる第２の実施形態の洗浄液成分揮発防止効果と、不活性ガスの排出量を少なくし、それによって洗浄液タンク１０１内部の不活性ガスを加圧状態にすることによる第３の実施形態の洗浄液成分揮発防止効果との相乗作用によるものである。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によると、洗浄液帰還配管の洗浄液吐出口から洗浄液タンクに戻される洗浄液が、洗浄液タンクの内部に導入されるパージガスと接触することを防止できるため、洗浄液タンク内における洗浄液と不活性ガスとの接触面積を低減できる。従って、洗浄液成分の揮発を抑制できるため、洗浄液組成の変動を抑制して洗浄液組成を安定化させることができるので、洗浄液の性能つまり洗浄能力の劣化を防止できる。また、洗浄液成分の揮発を抑制することにより洗浄液の使用期間を長く保つことができるため、洗浄液の交換頻度を低減し、それにより洗浄液にかかるコストを抑制できると共に洗浄装置の稼働率を向上させることができるので、生産コストを大きく削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る洗浄装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る洗浄装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る洗浄装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第１〜第３の実施形態に係る洗浄装置において代表的な揮発性洗浄液を７０℃の温度で用いた場合における全洗浄液交換頻度を示す図である。
【図５】一般的なスピン型のバッチ式基板洗浄装置の配管構成を示す図である。
【図６】従来の基板洗浄装置の問題点を示す図である。
【符号の説明】
１０１　洗浄液タンク
１０２　洗浄液
１０３　抜取口
１０４　洗浄液供給配管
１０５　加圧ポンプ
１０６　洗浄液帰還配管
１０７　洗浄液吐出口
１０８　温度計
１０９　熱源
１１０　空間
１１１　ガス供給配管
１１２　ガス供給口
１１３　ガス排出口
１１４　ガス排出配管
１２０　第１のバルブ
１３０　第２のバルブ
１３１　圧力センサー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cleaning apparatus having a cleaning liquid circulation system and a cleaning method using the same, and more particularly to a cleaning apparatus and a cleaning method for cleaning a semiconductor substrate or a glass substrate using a volatile cleaning liquid containing an organic solvent or the like. About the method.
[0002]
[Prior art]
In a cleaning process of a manufacturing process of a semiconductor device or the like, a substrate cleaning apparatus having a cleaning liquid circulation system may be used. For example, a schematic configuration of a spin-type batch type substrate cleaning apparatus will be described. The cleaning apparatus includes a cleaning liquid tank for storing a cleaning liquid and adjusting the temperature of the cleaning liquid, and a chamber (cleaning tank) for cleaning semiconductor substrates and the like. It is composed of
[0003]
When a volatile cleaning liquid containing an organic solvent or the like is used, components volatilized from the cleaning liquid are present in a space above the liquid surface of the cleaning liquid stored in the cleaning liquid tank. Therefore, in order to prevent accidents such as explosion due to ignition of the volatile component, an inert gas such as nitrogen is constantly supplied to the cleaning liquid tank as a purge gas. Specifically, for example, an inert gas such as helium, argon, or nitrogen is supplied to a cleaning liquid tank having a volume of 10 to 40 L (liter) at a rate of 5 to 25 L per minute.
[0004]
FIG. 5 is a view showing a piping configuration of a general spin type batch type substrate cleaning apparatus.
[0005]
As shown in FIG. 5, a cleaning liquid 2 supplied to a cleaning tank 1 for cleaning a semiconductor substrate or the like (not shown) to be cleaned is stored in a cleaning liquid tank 3. The cleaning liquid tank 3 is provided with a thermometer 4 for measuring the temperature of the cleaning liquid 2 and a heat source 5 for heating the cleaning liquid 2. That is, the cleaning liquid 2 is maintained at a predetermined temperature by the feedback control using the thermometer 4 and the heat source 5, whereby the temperature of the cleaning liquid 2 is controlled. When the cleaning liquid 2 has volatility and the component volatilized from the cleaning liquid 2 has flammability, the volatile component present in the space 6 above the liquid surface of the cleaning liquid 2 stored in the cleaning liquid tank 3 explodes by ignition. In order to prevent this, an inert gas is flowed into the space 6 of the cleaning liquid tank 3 from the gas supply pipe 7 as a purge gas. The volatile components together with the inert gas are exhausted from the space 6 of the cleaning liquid tank 3 through the gas discharge pipe 8. Thereby, the volatile components of the cleaning liquid 2 are purged from the cleaning liquid tank 3.
[0006]
As shown in FIG. 5, the cleaning liquid 2 is first supplied with pressure by a pump 9 in a supply path of the cleaning liquid 2 from the cleaning liquid tank 3 to the cleaning tank 1. Thereafter, the cleaning liquid 2 passes through a filter 10 for removing foreign substances such as particles, a flow meter 11 for controlling the flow rate of the cleaning liquid 2, and a valve 12 for switching the flow path of the cleaning liquid 2. The liquid is discharged from a nozzle (not shown) attached to the upper portion toward an object to be cleaned (not shown) such as a semiconductor substrate arranged inside the cleaning tank 1. Thereafter, the cleaning liquid 2 is applied to the object to be cleaned in the cleaning tank 1, and then discharged from a drain (not shown) provided at a lower portion of the cleaning tank 1 to the outside of the cleaning tank 1. Will be returned. That is, in the substrate cleaning apparatus shown in FIG. 5, the substrate is cleaned by circulating and using the cleaning liquid 2.
[0007]
The valve 12 opens the supply path of the cleaning liquid 2 to the cleaning tank 1 indicated by a solid line during substrate cleaning (that is, at the time of operation of the apparatus), and opens the flow path of the cleaning liquid 2 indicated by a dotted line during standby of the apparatus. As a result, the cleaning liquid 2 is returned to the cleaning liquid tank 3 without passing through the cleaning tank 1.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the above-described conventional substrate cleaning apparatus is used, the performance of the cleaning liquid, that is, the cleaning performance, is reduced in a shorter time than expected, and as a result, foreign substances such as particles adhering to the substrate are not removed. As a result, there is a problem that the defect density of the semiconductor device or the like increases and the yield decreases. On the other hand, if the cleaning liquid is frequently replaced in order to maintain the performance of the cleaning liquid, another problem occurs in that the running cost of the cleaning liquid increases. Further, in this case, since the cleaning device must be stopped when the cleaning liquid is exchanged, there is a problem that the operation rate of the cleaning device is reduced.
[0009]
In view of the above, the present invention, when using a cleaning apparatus having a cleaning liquid circulation system, enables to prevent the deterioration of the cleaning liquid performance while reducing the frequency of replacement of the cleaning liquid, thereby suppressing the cost of the cleaning liquid and An object of the present invention is to obtain an excellent cleaning ability while improving the operation rate of a cleaning device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present inventors have studied the cause of the performance of the cleaning liquid being reduced in a shorter time than expected when a conventional substrate cleaning apparatus is used. Obtained knowledge.
[0011]
FIG. 6 is a diagram showing a problem of the conventional substrate cleaning apparatus, particularly a problem of the conventional cleaning liquid tank.
[0012]
As shown in FIG. 6, the cleaning liquid 52 stored in the cleaning liquid tank 51 is supplied to a cleaning tank (not shown) through a cleaning liquid supply pipe 54 from an extraction port 53 provided at the bottom of the cleaning liquid tank 51. You. At this time, the pressure of the cleaning liquid 52 is increased by a pressurizing pump 55 provided in the cleaning liquid supply pipe 54 and is sent. On the other hand, the cleaning liquid 52 supplied to the cleaning tank is returned to the inside of the cleaning liquid tank 51 from the cleaning liquid discharge port 57 provided on the ceiling portion of the cleaning liquid tank 51 through the cleaning liquid return pipe 56. Cleaning is performed by circulating the cleaning liquid 52 in this manner. A thermometer 58 and a heat source 59 are attached to the cleaning liquid tank 51, and the temperature of the cleaning liquid 52 is adjusted by feedback control using both of them.
[0013]
As shown in FIG. 6, above the liquid surface of the cleaning liquid 52 stored in the cleaning liquid tank 51, in other words, the liquid surface of the cleaning liquid 52 stored in the cleaning liquid tank 51 and the ceiling of the cleaning liquid tank 51. There is a space 60 between. When the cleaning liquid 52 is volatile and the components volatilized from the cleaning liquid 52 are flammable, an inert gas as a purge gas is supplied to the gas supply pipe to prevent the volatile components existing in the space 60 from igniting and exploding. The gas flows into the space 60 from the gas supply port 62 provided in the ceiling of the cleaning liquid tank 51 through the space 61. The volatile components together with the inert gas introduced into the space 60 are exhausted through a gas exhaust pipe 64 from a gas exhaust port 63 provided at the ceiling of the cleaning liquid tank 51. At this time, the flow of the inert gas into the cleaning liquid tank 51 promotes the volatilization of components (hereinafter, referred to as specific components) contained in the cleaning liquid 52. The reason is that the concentration of the specific component in the cleaning liquid 52 stored in the cleaning liquid tank 51 and the concentration of the specific component volatilized from the cleaning liquid 52 in the space 60 are in a relationship of maintaining a certain equilibrium. Therefore, as the contact area between the cleaning liquid 52 and the inert gas in the cleaning liquid tank 51 increases, the volatilization of specific components contained in the cleaning liquid 52 is promoted.
[0014]
By the way, in the conventional substrate cleaning apparatus, the cleaning liquid 52 (dotted area in FIG. 6) flowing out of the cleaning liquid discharge port 57 through the cleaning liquid return pipe 56 flows down in the space 60 like a waterfall or a rod. For this reason, the contact area between the cleaning liquid 52 and the inert gas in the cleaning liquid tank 51 and the contact area between the cleaning liquid 52 and the inert gas stored in the cleaning liquid tank 51 and the space 60 flow down like a waterfall or a rod. This is the sum of the contact area between the cleaning liquid 52 and the inert gas. As a result, volatilization of the specific component from the cleaning liquid 52 becomes remarkable, and there is a risk that the performance originally held by the cleaning liquid 52 may be reduced. This danger is significantly increased when the use temperature of the cleaning liquid 52 is set to room temperature or higher, particularly when the cleaning liquid 52 is used after being heated to about 50 to 100 ° C.
[0015]
That is, in the conventional substrate cleaning apparatus, the performance of the cleaning liquid, that is, the deterioration of the cleaning ability occurs in a shorter time than expected due to the large amount of volatilization of the specific components contained in the cleaning liquid, and as a result, particles and the like adhere to the substrate. Since the foreign matter remains without being removed, the defect density of the semiconductor device has increased and the yield has been reduced. Further, when the cleaning liquid is frequently replaced in order to maintain the performance of the cleaning liquid, the cost of the cleaning liquid increases and the operation rate of the cleaning apparatus decreases.
[0016]
From such a background, the present inventors suppress volatilization of a cleaning liquid component in a cleaning liquid tank of a cleaning apparatus having a cleaning liquid circulation system, that is, the cleaning liquid is caused by contact between a purge gas flowing into the cleaning liquid tank and the cleaning liquid. By suppressing volatilization of the cleaning liquid components, it is considered that it is indispensable to stabilize the cleaning liquid composition by suppressing the fluctuation of the cleaning liquid composition, in order to achieve the object of the present invention. I came to come up with a cleaning method.
[0017]
Specifically, the cleaning device according to the present invention includes a cleaning liquid tank that stores a cleaning liquid, a cleaning tank that cleans an object to be cleaned with the cleaning liquid, and a cleaning liquid that supplies the cleaning liquid stored in the cleaning liquid tank to the cleaning tank. A cleaning liquid return path for returning the cleaning liquid supplied to the cleaning tank to the cleaning liquid tank; a gas supply path for supplying a purge gas to the cleaning liquid tank; and a gas discharge path for discharging a purge gas from the cleaning liquid tank. The cleaning liquid discharge port of the path is immersed in the cleaning liquid stored in the cleaning liquid tank.
[0018]
According to the cleaning apparatus of the present invention, the cleaning liquid discharge port of the cleaning liquid return path for returning the cleaning liquid to the cleaning liquid tank is immersed in the cleaning liquid stored in the cleaning liquid tank. That is, since the cleaning liquid discharge port is located below the level of the cleaning liquid stored in the cleaning liquid tank, the cleaning liquid discharge port is provided on the ceiling of the cleaning liquid tank, as in a conventional cleaning apparatus. It is possible to avoid a situation in which the cleaning liquid flowing out of the cleaning liquid discharge port falls in a waterfall or rod shape in the space above the liquid surface of the cleaning liquid stored in the tank. In other words, it is possible to prevent the cleaning liquid flowing out of the cleaning liquid discharge port from coming into contact with the purge gas introduced into the cleaning liquid tank. As a result, the contact area between the cleaning liquid and the inert gas in the cleaning liquid tank can be reduced, so that the volatilization of the cleaning liquid component can be suppressed. Therefore, the fluctuation of the cleaning liquid composition can be suppressed and the cleaning liquid composition can be stabilized, thereby preventing the performance of the cleaning liquid, that is, the deterioration of the cleaning ability, can be prevented. Further, since the use period of the cleaning liquid can be kept long by suppressing the volatilization of the cleaning liquid component, the frequency of replacing the cleaning liquid can be reduced. Thereby, the cost for the cleaning liquid can be suppressed and the operation rate of the cleaning device at the production site can be improved, so that the production cost can be greatly reduced.
[0019]
In the cleaning device of the present invention, it is preferable that the gas supply path has a first valve for restricting the frequency of supplying the purge gas.
[0020]
With this configuration, the frequency of contact between the purge gas and the cleaning liquid in the cleaning liquid tank can be reduced by reducing the frequency of supplying the purge gas using the first valve. Therefore, the volatilization of the cleaning liquid component, that is, the fluctuation of the cleaning liquid composition can be further suppressed, and the cleaning liquid composition can be further stabilized.
[0021]
In this case, the first valve may be an electromagnetic valve.
[0022]
In the cleaning device of the present invention, it is preferable that the exhaust passage has a second valve for restricting the discharge amount of the purge gas.
[0023]
In this case, the purge gas in the cleaning liquid tank is pressurized by reducing the discharge amount of the purge gas using the second valve, whereby the volatilization amount (evaporation amount) of the cleaning liquid component can be further suppressed. Therefore, the fluctuation of the cleaning liquid composition can be further suppressed and the cleaning liquid composition can be further stabilized, so that the deterioration of the cleaning performance can be more reliably prevented. In addition, by further suppressing the volatilization of the cleaning liquid component, the service period of the cleaning liquid can be kept longer, so that the frequency of replacing the cleaning liquid can be further reduced, so that the cost for the cleaning liquid can be further reduced.
[0024]
In this case, the second valve may be a pressure regulating valve.
[0025]
In the cleaning apparatus of the present invention, it is preferable that the cleaning liquid supply path has a pressure pump that pressurizes and supplies the cleaning liquid.
[0026]
This makes it possible to reliably supply the cleaning liquid stored in the cleaning liquid tank to the cleaning tank.
[0027]
In the cleaning apparatus of the present invention, when the cleaning liquid stored in the cleaning liquid tank is a volatile cleaning liquid containing an organic solvent or the like, the above effects are remarkably produced.
[0028]
In the cleaning apparatus of the present invention, it is preferable to use an inert gas such as helium, argon, or nitrogen as the purge gas.
[0029]
In the cleaning apparatus of the present invention, if the object to be cleaned is a semiconductor substrate, a glass substrate, or the like, that is, if the cleaning apparatus of the present invention is a substrate cleaning apparatus, the above-described effects are remarkable. In this case, the substrate cleaning apparatus is preferably a batch type or single wafer type spin type cleaning apparatus.
[0030]
The cleaning method according to the present invention includes a first step of supplying a cleaning liquid stored in a cleaning liquid tank to a cleaning tank for cleaning an object to be cleaned, and returning the cleaning liquid supplied to the cleaning tank to the cleaning liquid tank. The method includes a second step, a third step of supplying a purge gas to the cleaning liquid tank, and a fourth step of discharging the purge gas from the cleaning liquid tank. The cleaning is performed using a cleaning liquid return path in which the cleaning liquid discharge port is immersed.
[0031]
According to the cleaning method of the present invention, since the cleaning method uses the cleaning device of the present invention, the same effect as the cleaning device of the present invention can be obtained.
[0032]
In the cleaning method of the present invention, it is preferable that the third step includes a step of reducing the supply frequency of the purge gas.
[0033]
With this configuration, the frequency of contact between the purge gas and the cleaning liquid in the cleaning liquid tank can be reduced, and the volatilization of the cleaning liquid components, that is, the fluctuation of the cleaning liquid composition can be further suppressed, so that the cleaning liquid composition can be further stabilized.
[0034]
In the cleaning method of the present invention, it is preferable that the fourth step includes a step of reducing the discharge amount of the purge gas.
[0035]
With this configuration, the purge gas in the cleaning liquid tank can be pressurized, so that the volatilization of the cleaning liquid component, that is, the fluctuation of the cleaning liquid composition can be further suppressed, and the cleaning liquid composition can be further stabilized, so that the cleaning capacity can be improved. Deterioration can be more reliably prevented. In addition, by further suppressing the volatilization of the cleaning liquid component, the service period of the cleaning liquid can be kept longer, so that the frequency of replacing the cleaning liquid can be further reduced, so that the cost for the cleaning liquid can be further reduced.
[0036]
In the cleaning method of the present invention, when the cleaning liquid stored in the cleaning liquid tank is a volatile cleaning liquid containing an organic solvent or the like, the above effects are remarkably produced.
[0037]
In the cleaning method of the present invention, it is preferable to use an inert gas such as helium, argon, or nitrogen as the purge gas.
[0038]
In the cleaning method of the present invention, if the object to be cleaned is a semiconductor substrate, a glass substrate, or the like, that is, if the cleaning method of the present invention is a substrate cleaning method, the above-described effects are remarkable. In this case, it is preferable to use a batch type or single wafer type spin type cleaning device as the cleaning device.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
Hereinafter, a cleaning apparatus and a cleaning method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The cleaning device according to the first embodiment is a cleaning device having a cleaning liquid circulation system as shown in FIG. 5, for example.
[0040]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a cleaning device according to the first embodiment, specifically, a configuration of a cleaning liquid tank and a peripheral portion thereof in the cleaning device according to the first embodiment.
[0041]
As shown in FIG. 1, a cleaning liquid supply pipe for supplying the cleaning liquid 102 to a cleaning tank (not shown) for cleaning an object to be cleaned is provided at a sampling port 103 provided at the bottom of a cleaning liquid tank 101 for storing the cleaning liquid 102. One end of 104 is attached. The other end of the cleaning liquid supply pipe 104 is connected to the cleaning tank, and a pressurizing pump 105 is provided in the cleaning liquid supply pipe 104 near the extraction port 103.
[0042]
The cleaning liquid tank 101 is connected to a cleaning liquid return pipe 106 for returning the cleaning liquid 102 supplied to the cleaning tank to the cleaning liquid tank 101. Here, the cleaning liquid return pipe 106 penetrates the ceiling of the cleaning liquid tank 101, and the cleaning liquid discharge port 107 which is one end of the cleaning liquid return pipe 106 is immersed in the cleaning liquid 102 stored in the cleaning liquid tank 101. . In the present embodiment, the place where the cleaning liquid return pipe 106 penetrates in the cleaning liquid tank 101 is not particularly limited.
[0043]
Further, the cleaning liquid tank 101 is provided with a thermometer 108 for measuring the temperature of the cleaning liquid 102 and a heat source 109 for heating the cleaning liquid 102. By the way, a space 110 is provided above the liquid level of the cleaning liquid 102 stored in the cleaning liquid tank 101, that is, between the liquid level of the cleaning liquid 102 stored in the cleaning liquid tank 101 and the ceiling of the cleaning liquid tank 101. Exists. One end of a gas supply pipe 111 for supplying an inert gas serving as a purge gas to the space 110 of the cleaning liquid tank 101 is attached to a gas supply port 112 provided in a ceiling portion of the cleaning liquid tank 101. Further, one end of a gas discharge pipe 114 for discharging an inert gas from the space 110 of the cleaning liquid tank 101 is attached to a gas discharge port 113 provided on a ceiling portion of the cleaning liquid tank 101. In the present embodiment, helium, argon, nitrogen, or the like can be used as the inert gas introduced into the cleaning liquid tank 101, for example.
[0044]
Hereinafter, the operation of the cleaning apparatus of the present embodiment shown in FIG. 1 will be described.
[0045]
First, the cleaning liquid 102 stored in the cleaning liquid tank 101 is supplied to a cleaning tank (not shown) through a cleaning liquid supply pipe 104 from an outlet 103 at the bottom of the cleaning liquid tank 101. At this time, the pressure of the cleaning liquid 102 is increased by the pressure pump 105 and the cleaning liquid 102 is sent. On the other hand, the cleaning liquid 102 supplied to the cleaning tank is returned to the cleaning liquid tank 101 from the cleaning liquid discharge port 107 through the cleaning liquid return pipe 106. In the present embodiment, the object to be cleaned is cleaned by circulating the cleaning liquid 102 in this manner. The temperature of the cleaning liquid 102 is adjusted by feedback control using a thermometer 108 and a heat source 109 attached to the cleaning liquid tank 101. When the cleaning liquid 102 has volatility and the components volatilized from the cleaning liquid 102 are flammable, an inert gas is used to prevent the volatile components present in the space 110 in the cleaning liquid tank 101 from igniting and exploding. The gas flows into the space 110 from the gas supply port 112 through the gas supply pipe 111. On the other hand, the volatile components together with the inert gas introduced into the space 110 are exhausted from the gas exhaust port 113 through the gas exhaust pipe 114.
[0046]
As described above, according to the first embodiment, the cleaning liquid outlet 107 of the cleaning liquid return pipe 106 that returns the cleaning liquid 102 to the cleaning liquid tank 101 is immersed in the cleaning liquid 102 stored in the cleaning liquid tank 101. . That is, since the cleaning liquid discharge port 107 is located below the level of the cleaning liquid 102 stored in the cleaning liquid tank 101, the cleaning liquid 102 flowing out of the cleaning liquid discharge port 107 falls through the space 110 in the cleaning liquid tank 101. It is possible to avoid a situation of falling into a shape or a bar. In other words, it is possible to prevent the cleaning liquid 102 flowing out from the cleaning liquid discharge port 107 from coming into contact with the purge gas introduced into the cleaning liquid tank 101. As a result, the contact area between the cleaning liquid 102 and the inert gas in the cleaning liquid tank 101 can be reduced, so that the volatilization of the cleaning liquid components can be suppressed. Therefore, the fluctuation of the cleaning liquid composition can be suppressed and the cleaning liquid composition can be stabilized, thereby preventing the performance of the cleaning liquid 102, that is, the deterioration of the cleaning ability, can be prevented. Further, since the use period of the cleaning liquid 102 can be maintained long by suppressing the volatilization of the cleaning liquid component, the frequency of replacement of the cleaning liquid 102 can be reduced. Accordingly, the cost of the cleaning liquid 102 can be suppressed, and the operation rate of the cleaning device at the production site can be improved, so that the production cost can be significantly reduced.
[0047]
In particular, in the first embodiment, when a substrate such as a semiconductor substrate or a glass substrate is cleaned using a volatile cleaning solution containing an organic solvent or the like, the above effects are remarkably produced. In this case, the substrate cleaning apparatus is preferably a batch type or single wafer type spin type cleaning apparatus.
[0048]
(Second embodiment)
Hereinafter, a cleaning apparatus and a cleaning method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The cleaning device according to the second embodiment is a cleaning device having a cleaning liquid circulation system as shown in FIG. 5, for example.
[0049]
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a cleaning apparatus according to the second embodiment, specifically, a schematic configuration of a cleaning liquid tank and a peripheral portion thereof in the cleaning apparatus according to the second embodiment. In FIG. 2, the same members as those of the cleaning apparatus according to the first embodiment shown in FIG.
[0050]
The difference between the cleaning apparatus according to the second embodiment and the first embodiment is that, as shown in FIG. 2, a gas supply pipe 111 for supplying an inert gas as a purge gas to the cleaning liquid tank 101 is an inert gas. It has a first valve 120 that limits the frequency of gas supply. As the first valve 120, for example, an electromagnetic valve can be used. The first valve 120 is provided, for example, near the gas supply port 112 in the gas supply pipe 111. As a specific opening / closing method of the first valve 120, for example, when the apparatus is operated (when cleaning is performed: in the case of a cleaning apparatus with a cleaning liquid circulation system of the type shown in FIG. 5, the cleaning liquid supply path to the cleaning tank 1 indicated by a solid line) While the first valve 120 is closed, the cleaning liquid 2 is circulated without passing through the cleaning tank 1 while the first valve 120 is closed (in the case of the cleaning apparatus shown in FIG. (When performing this), the first valve 120 may be opened.
[0051]
According to the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment. That is, by reducing the frequency of supplying the inert gas to the cleaning liquid tank 101 using the first valve 120, the frequency of contact between the inert gas in the cleaning liquid tank 101 and the cleaning liquid 102 can be reduced. For this reason, volatilization of the cleaning liquid components, that is, fluctuations in the cleaning liquid composition can be further suppressed, so that the cleaning liquid composition can be further stabilized, whereby deterioration of the cleaning ability can be more reliably prevented.
[0052]
In particular, when a substrate such as a semiconductor substrate or a glass substrate is cleaned using a volatile cleaning solution containing an organic solvent or the like in the second embodiment, the above effects are remarkably produced. In this case, the substrate cleaning apparatus is preferably a batch type or single wafer type spin type cleaning apparatus.
[0053]
(Third embodiment)
Hereinafter, a cleaning apparatus and a cleaning method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The cleaning device according to the third embodiment is a cleaning device having a cleaning liquid circulation system as shown in FIG. 5, for example.
[0054]
FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of a cleaning apparatus according to the third embodiment, specifically, a schematic configuration of a cleaning liquid tank and a peripheral portion thereof in the cleaning apparatus according to the third embodiment. In FIG. 3, the same members as those of the cleaning apparatus according to the first embodiment shown in FIG.
[0055]
A first difference of the cleaning apparatus according to the third embodiment from the first embodiment is that, as shown in FIG. 3, a gas supply pipe 111 for supplying an inert gas as a purge gas to a cleaning liquid tank 101 is provided. And a first valve 120 for limiting the supply frequency of the inert gas. As the first valve 120, for example, an electromagnetic valve can be used. The first valve 120 is provided, for example, near the gas supply port 112 in the gas supply pipe 111. As a specific method for opening and closing the first valve 120, for example, the first valve 120 may be closed when the apparatus is operating, and the first valve 120 may be opened when the apparatus is on standby.
[0056]
Next, a second point of the cleaning apparatus according to the third embodiment different from the first embodiment is that, as shown in FIG. 3, a gas discharge pipe 114 for discharging an inert gas from the cleaning liquid tank 101 is provided. And a second valve 130 for limiting the discharge amount of the inert gas, that is, the purge gas. As the second valve 130, for example, a pressure adjusting valve can be used. Further, the second valve 130 is provided, for example, in the vicinity of the gas discharge port 113 in the gas discharge pipe 114. Further, in the present embodiment, a pressure sensor 131 is provided between the gas supply port 112 of the gas supply pipe 111 and the first valve 120 in order to measure the pressure of the inert gas in the cleaning liquid tank 101. . Thus, in the present embodiment, the pressure of the inert gas in the cleaning liquid tank 101 can be set and maintained higher than the atmospheric pressure by using the second valve 130 and the pressure sensor 131.
[0057]
As described above, according to the third embodiment, the following two effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment.
[0058]
First, similarly to the second embodiment, by reducing the frequency of supplying the inert gas to the cleaning liquid tank 101 using the first valve 120, the contact between the inert gas in the cleaning liquid tank 101 and the cleaning liquid 102 is reduced. Frequency can be reduced. For this reason, volatilization of the cleaning liquid components, that is, fluctuations in the cleaning liquid composition can be further suppressed, so that the cleaning liquid composition can be further stabilized, whereby deterioration of the cleaning ability can be more reliably prevented.
[0059]
In addition, by reducing the amount of inert gas discharged using the second valve 130, the inert gas in the cleaning liquid tank 101 is pressurized, thereby further evaporating the cleaning liquid component (evaporation amount). Can be suppressed. Therefore, the fluctuation of the cleaning liquid composition can be further suppressed and the cleaning liquid composition can be further stabilized, so that the deterioration of the cleaning performance can be more reliably prevented. Further, by further suppressing the volatilization of the cleaning liquid component, the service period of the cleaning liquid 102 can be kept longer, so that the frequency of replacement of the cleaning liquid 102 can be further reduced, so that the cost of the cleaning liquid 102 can be further reduced. Can be.
[0060]
In particular, when a substrate such as a semiconductor substrate or a glass substrate is cleaned using a volatile cleaning solution containing an organic solvent or the like in the third embodiment, the above effects are remarkably produced. In this case, the substrate cleaning apparatus is preferably a batch type or single wafer type spin type cleaning apparatus.
[0061]
In the third embodiment, the pressure of the inert gas in the cleaning liquid tank 101 is preferably set to a pressure of about 105 to 120 kPa with respect to the atmospheric pressure of 101.3 kPa. The period during which the pressurized state is maintained may be a time when the apparatus is in a standby state in which the first valve 120 is opened. Alternatively, the opening and closing of the first valve 120 may be controlled such that the above-described pressurized state is maintained regardless of whether the apparatus is operating or on standby.
[0062]
FIG. 4 is a diagram showing a cleaning solution (total in the circulation system) necessary for maintaining the cleaning performance when a typical volatile cleaning solution is used at a temperature of 70 ° C. in the cleaning apparatuses according to the first to third embodiments. Of the cleaning liquid per day (hereinafter, referred to as a total cleaning liquid replacement frequency). FIG. 4 also shows, as a comparative example, the total cleaning liquid replacement frequency when the same volatile cleaning liquid is used at the same temperature in the conventional cleaning apparatus shown in FIG.
[0063]
As shown in FIG. 4, the use period of the cleaning solution (the period from the replacement of the cleaning solution to the replacement of the next cleaning solution) is longer in each embodiment than in the comparative examples. The use period of the cleaning liquid in the third embodiment is the longest. This is because the cleaning liquid 102 flowing out from the cleaning liquid discharge port 107 is prevented from dropping in the space 110, for example, like a waterfall, thereby reducing the contact area between the cleaning liquid 102 and the inert gas in the cleaning liquid tank 101. The cleaning liquid component volatilization preventing effect of the first embodiment and the frequency of supplying an inert gas to the cleaning liquid tank 101 are reduced, thereby reducing the frequency of contact between the inert gas and the cleaning liquid 102 in the cleaning liquid tank 101. The cleaning liquid component volatilization prevention effect of the second embodiment and the cleaning liquid component volatilization prevention of the third embodiment by reducing the discharge amount of the inert gas to thereby pressurize the inert gas inside the cleaning liquid tank 101. This is due to synergy with the effect.
[0064]
【The invention's effect】
According to the present invention, the cleaning liquid returned to the cleaning liquid tank from the cleaning liquid discharge port of the cleaning liquid return pipe can be prevented from coming into contact with the purge gas introduced into the cleaning liquid tank. The contact area can be reduced. Accordingly, since the volatilization of the cleaning liquid component can be suppressed, the fluctuation of the cleaning liquid composition can be suppressed and the cleaning liquid composition can be stabilized, so that the performance of the cleaning liquid, that is, deterioration of the cleaning ability can be prevented. Further, since the use period of the cleaning liquid can be kept long by suppressing the volatilization of the cleaning liquid component, the frequency of replacing the cleaning liquid can be reduced, thereby reducing the cost of the cleaning liquid and improving the operation rate of the cleaning apparatus. Thus, production costs can be greatly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a cleaning device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a cleaning apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a cleaning device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the total cleaning liquid replacement frequency when a representative volatile cleaning liquid is used at a temperature of 70 ° C. in the cleaning apparatuses according to the first to third embodiments of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a piping configuration of a general spin type batch type substrate cleaning apparatus.
FIG. 6 is a view showing a problem of a conventional substrate cleaning apparatus.
[Explanation of symbols]
101 Cleaning liquid tank
102 cleaning liquid
103 sampling hole
104 Cleaning liquid supply piping
105 Pressure pump
106 Cleaning liquid return piping
107 Cleaning liquid outlet
108 thermometer
109 heat source
110 space
111 Gas supply piping
112 Gas supply port
113 Gas outlet
114 Gas exhaust piping
120 First valve
130 Second valve
131 pressure sensor

Claims (19)

洗浄液を貯留する洗浄液タンクと、
洗浄液により被洗浄物の洗浄が行なわれる洗浄槽と、
前記洗浄液タンクに貯留されている洗浄液を前記洗浄槽に供給する洗浄液供給路と、
前記洗浄槽に供給された洗浄液を前記洗浄液タンクに帰還させる洗浄液帰還路と、
前記洗浄液タンクにパージガスを供給するガス供給路と、
前記洗浄液タンクから前記パージガスを排出するガス排出路とを備え、
前記洗浄液帰還路の洗浄液吐出口は、前記洗浄液タンクに貯留されている洗浄液中に浸されていることを特徴とする洗浄装置。A cleaning liquid tank for storing the cleaning liquid;
A cleaning tank for cleaning an object to be cleaned with a cleaning liquid;
A cleaning liquid supply path for supplying the cleaning liquid stored in the cleaning liquid tank to the cleaning tank,
A cleaning liquid return path for returning the cleaning liquid supplied to the cleaning tank to the cleaning liquid tank,
A gas supply path for supplying a purge gas to the cleaning liquid tank,
A gas discharge path for discharging the purge gas from the cleaning liquid tank,
A cleaning device, wherein a cleaning liquid discharge port of the cleaning liquid return path is immersed in a cleaning liquid stored in the cleaning liquid tank. 前記ガス供給路は、前記パージガスの供給頻度を制限する第１のバルブを有することを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。2. The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the gas supply path has a first valve for restricting a supply frequency of the purge gas. 前記第１のバルブは電磁バルブであることを特徴とする請求項２に記載の洗浄装置。The cleaning device according to claim 2, wherein the first valve is an electromagnetic valve. 前記ガス排出路は、前記パージガスの排出量を制限する第２のバルブを有することを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the gas discharge path has a second valve for restricting a discharge amount of the purge gas. 前記第２のバルブは圧力調整バルブであることを特徴とする請求項４に記載の洗浄装置。The cleaning device according to claim 4, wherein the second valve is a pressure regulating valve. 前記洗浄液供給路は、洗浄液を加圧して供給する加圧ポンプを有することを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the cleaning liquid supply path includes a pressure pump that pressurizes and supplies the cleaning liquid. 前記洗浄液タンクに貯留されている洗浄液は揮発性洗浄液であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の洗浄装置。The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the cleaning liquid stored in the cleaning liquid tank is a volatile cleaning liquid. 前記揮発性洗浄液は有機溶媒を含有することを特徴とする請求項７に記載の洗浄装置。The cleaning apparatus according to claim 7, wherein the volatile cleaning liquid contains an organic solvent. 前記パージガスは不活性ガスであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の洗浄装置。9. The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the purge gas is an inert gas. 前記被洗浄物は半導体基板又はガラス基板であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の洗浄装置。The cleaning device according to claim 1, wherein the object to be cleaned is a semiconductor substrate or a glass substrate. 前記洗浄槽は、バッチ式又は枚葉式のスピン型洗浄装置の洗浄槽であることを特徴とする請求項１０に記載の洗浄装置。The cleaning apparatus according to claim 10, wherein the cleaning tank is a cleaning tank of a batch-type or single-wafer spin-type cleaning apparatus. 洗浄液タンクに貯留されている洗浄液を、被洗浄物の洗浄が行なわれる洗浄槽に供給する第１の工程と、
前記洗浄槽に供給された洗浄液を前記洗浄液タンクに帰還させる第２の工程と、
前記洗浄液タンクにパージガスを供給する第３の工程と、
前記洗浄液タンクから前記パージガスを排出する第４の工程とを備え、
前記第２の工程は、前記洗浄液タンクに貯留されている洗浄液中に洗浄液吐出口が浸された洗浄液帰還路を用いて行なわれることを特徴とする洗浄方法。A first step of supplying the cleaning liquid stored in the cleaning liquid tank to a cleaning tank in which an object to be cleaned is cleaned;
A second step of returning the cleaning liquid supplied to the cleaning tank to the cleaning liquid tank;
A third step of supplying a purge gas to the cleaning liquid tank;
A fourth step of discharging the purge gas from the cleaning liquid tank,
The cleaning method, wherein the second step is performed using a cleaning liquid return path in which a cleaning liquid discharge port is immersed in a cleaning liquid stored in the cleaning liquid tank. 前記第３の工程は、前記パージガスの供給頻度を小さくする工程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の洗浄方法。13. The cleaning method according to claim 12, wherein the third step includes a step of reducing the frequency of supplying the purge gas. 前記第４の工程は、前記パージガスの排出量を少なくする工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の洗浄方法。14. The cleaning method according to claim 13, wherein the fourth step includes a step of reducing the discharge amount of the purge gas. 前記洗浄液タンクに貯留されている洗浄液は揮発性洗浄液であることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の洗浄方法。The cleaning method according to any one of claims 12 to 14, wherein the cleaning liquid stored in the cleaning liquid tank is a volatile cleaning liquid. 前記揮発性洗浄液は有機溶媒を含有することを特徴とする請求項１５に記載の洗浄方法。The cleaning method according to claim 15, wherein the volatile cleaning liquid contains an organic solvent. 前記パージガスは不活性ガスであることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の洗浄方法。17. The cleaning method according to claim 12, wherein the purge gas is an inert gas. 前記被洗浄物は半導体基板又はガラス基板であることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の洗浄方法。The cleaning method according to any one of claims 12 to 17, wherein the object to be cleaned is a semiconductor substrate or a glass substrate. 前記洗浄槽は、バッチ式又は枚葉式のスピン型洗浄装置の洗浄槽であることを特徴とする請求項１８に記載の洗浄方法。19. The cleaning method according to claim 18, wherein the cleaning tank is a cleaning tank of a batch type or single wafer type spin type cleaning apparatus.
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