JP2005252037A

JP2005252037A - 洗浄処理装置

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Publication number: JP2005252037A
Application number: JP2004061352A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Yamaguchi; 謙介山口
Original assignee: Kaijo Corp
Current assignee: Kaijo Corp
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2024-03-04
Also published as: JP4014573B2

Abstract

【課題】ワンバス方式の洗浄装置で、処理槽の薬液交換時間内に薬液濃度を目標値になるように薬液の投入量を制御することにより、所望の洗浄性能を得るこができるようにする。
【解決手段】薬液供給配管経路６７は、弁８２を開け、濃度計８１による処理槽２０内の濃度現在値を薬液制御部７６に出力し、薬液制御部７６は、薬液の各投入時間に於ける濃度現在値と理想濃度値との偏差分を打ち消すような薬液供給流量を計算し、その流量値に応じた圧力値を薬液制御部７６を設定エアー圧として定圧弁７１に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェハなどの基板の洗浄処理を行う洗浄処理装置に関し、特に、ワンバス方式の処理槽内の薬液の濃度を目標濃度に制御可能な洗浄処理装置に関する。

半導体ウェハなどの基板の洗浄処理を行う洗浄処理装置として、複数の処理槽により各処理槽毎に洗浄処理を順次行う多層方式の洗浄装置と、単槽で複数の洗浄処理を順次行うワンバス方式の洗浄装置が知られている。

多層方式の洗浄装置は、各処理槽毎に薬液を貯留して基板を順次処理槽に移動していくため薬液の使用量が少なく、また、各処理槽毎に薬液の補充を適宜行うことが可能であるため処理槽内の濃度管理が容易である。

しかしながら、多層方式の洗浄装置には、処理槽に貯留する薬液が繰り返し使用されることによって各処理槽に汚染物が蓄積し、また、処理槽間で基板を搬送する際に大気に暴露されてしまい、さらに、薬液毎に処理槽を設ける必要があるために装置の設置面積が大きくなってしまうという問題があった。

そこで、半導体ウェハなどの基板の洗浄処理を行う洗浄処理装置として、ワンバス方式の洗浄装置が注目されている。このワンバス方式の洗浄装置は、一つの処理槽でオーバーフローリンス、薬液処理等を行うことができ、薬液を基板の処理毎に供給、排水を行うため汚染物の蓄積がなく、また、一貫して濡れ性を保ったまま洗浄処理を行うため搬送による大気暴露の問題がなく、さらに、一つの処理槽で洗浄処理を行うことが可能であるので装置の設置面積を軽減できる等の特徴を有している。

このワンバス方式の洗浄処理では、新たなウェハの投入毎に処理槽での薬液の注入、排水を行うため、薬液の注入毎に薬液の濃度管理を行う必要があり、その一例として、処理槽での処理液の濃度変動を抑制する基板処理装置が特許文献１に開示されている。特許文献１によれば、処理液の濃度目標値と、濃度現在値算出部で算出された処理液の濃度現在値との濃度偏差を求め、この濃度偏差を打ち消すように、薬液圧力調節器に与える薬液流量操作量を調節して、薬液導入弁の流量特性が変化したような場合にも、純水中への薬液導入量を一定に維持して処理液の濃度変動を抑制するようにしている。

また、常温の有機溶剤ミストを洗浄物に対して供給するためのミスト整流板を有し、このミスト整流板から放射される有機溶剤ミストにより洗浄物の乾燥を行う乾燥槽と、純水を供給してオーバーフローリンスを行うリンス槽とが一体に形成された乾燥装置が特許文献２に開示されている。

特開平１０−３２６７６４特開２００３−２５７９２６

前記の通り、ワンバス方式の洗浄装置は、新たなウェハの投入毎に処理槽での薬液の注入、排水を行うため、汚染物の蓄積がないという利点を有するものの、その一方で、処理槽内の薬液の濃度管理が難しいという課題がある。

この点、特許文献１に開示された薬液の濃度管理によると、濃度現在値を薬液の流量から算出したものであって、配管内で液体の脈流がある場合には、流量計の流量値にばらつきが発生してしまうため、正確な濃度現在値を得ることができないことがある。したがって、処理槽内の薬液の濃度現在値と濃度目標値とが異なってしまう恐れがある。

また、特許文献２で開示されている乾燥装置は、乾燥処理および純水を使用したオーバーフローリンスを行うようにしたものであり、薬液処理に関しては、他の処理装置で行う必要がある。

そこで、本発明は、従来のワンバス方式の洗浄装置の欠点に鑑みてなされたものであり、薬液処理、乾燥処理等を一つの処理槽で行うことができるようにして、処理槽の薬液交換時間内に薬液濃度を目標値になるように薬液の投入量を制御することにより、所望の洗浄性能を得るこができ、また、製品の歩留まりを向上することが可能な洗浄処理装置を提供することを目的とする。

本発明による洗浄処理装置は、純水および薬液を用いて被洗浄物の洗浄処理を行う処理槽を備えた洗浄処理装置であって、純水を所定の流量で処理槽に供給する純水供給手段と、薬液を所定の流量で処理槽に供給する薬液供給手段と、処理槽内の液の比抵抗値を測定する比抵抗測定手段と、処理槽内の薬液の濃度を測定する濃度測定手段と、処理槽内の純水または薬液を外部に排水する排水手段とを有しているものである。

また、本発明による洗浄処理装置は、被洗浄物の乾燥を行う乾燥槽と、純水および薬液を用いて被洗浄物の洗浄処理を行う処理槽とを同一空間内に備えた洗浄処理装置であって、純水を所定の流量で処理槽に供給する純水供給手段と、薬液を所定の流量で処理槽に供給する薬液供給手段と、処理槽内の純水の比抵抗値を測定する比抵抗測定手段と、処理槽内の薬液の濃度を測定する濃度測定手段と、処理槽内の純水または薬液を外部に排水する排水手段を有しているものである。

また、本発明による洗浄処理装置の前記純水供給手段は、純水の流量を測定する流量計と設定圧力により流量を制御する純水用定圧弁を備え、前記流量計の流量測定データに基づいて前記純水用定圧弁の設定圧力を可変することにより、純水を所定の流量で処理槽に供給可能な構成としたものである。

また、本発明による洗浄処理装置の前記純水供給手段は、前記比抵抗測定手段による処理槽内の液の比抵抗値が、前もって設定した基準値を超えるように純水を所定の流量で処理槽に供給可能な構成としたものである。

また、本発明による洗浄処理装置の前記薬液供給手段は、薬液の流量を測定する流量計と設定圧力により流量を制御する薬液用定圧弁を備え、該流量計の流量測定データに基づいて前記薬液用定圧弁の設定圧力を可変して、薬液を所定の流量で処理槽に供給するようにしたものである。

また、本発明による洗浄処理装置の前記薬液供給手段は、流量を測定する流量計と設定圧力により流量を制御する薬液用定圧弁を備え、前記流量計の流量測定データと前記濃度測定手段の濃度データに基づいて理想濃度と濃度現在値の偏差分を打ち消す薬液供給流量を算出して、前記薬液供給流量に基づいて前記薬液用定圧弁の設定圧力を可変して、前記薬液供給流量の薬液を処理槽に供給することにより、処理槽内の薬液の濃度を理想濃度に制御する可能な構成としたものである。

また、本発明による洗浄処理装置の前記薬液供給手段は、所定の薬液投入時間までに、処理槽内の薬液の濃度を目標濃度に達するように、薬液の流量を制御可能に構成したものである。

また、本発明による洗浄処理装置の前記薬液供給手段は、薬液投入時間経過後、薬液が所定の濃度に達しないときは、告知手段により警告を発して、処理槽が洗浄処理を開始しないようようにしたものである。

本発明による洗浄処理装置によれば、処理槽内の濃度を濃度計により測定して、その濃度データに基づいて処理槽の薬液交換時間内に薬液濃度を目標値になるように薬液の投入量を制御することにより、所定の洗浄性能を得るこができ、また、製品の歩留まりを向上することが可能となる。

また、本発明による洗浄処理装置によれば、薬液排出の純水置換での純水の供給時に、比抵抗計で処理槽の比抵抗値を測定して、処理槽内の液の比抵抗値が、前もって設定した基準値を超えるように純水を所定の流量で処理槽に供給するため、ウェハ上に薬液等の不純物の付着がないため製品の歩留まりを向上することが可能となる。

また、本発明による洗浄処理装置によれば、半導体ウェハ等の基板の薬液処理、薬液処理後の基板のオーバーフローリンス、リンス後の乾燥処理を窒素ガス雰囲気で密閉された空間で処理することができるため、半導体ウェハのシリコンと空気中の酸素が結合して形成される水シミ（ウォーターマーク）の形成を抑制することができる
また、本洗浄処理装置は、薬液処理、オーバーフローリンス、乾燥処理を一つの処理槽で行うことができるため、装置寸法が短くなり省スペース化が可能となる。

以下、本発明による洗浄処理装置の実施の形態について図１を参照して説明する。なお、本発明による洗浄処理装置は、処理槽の薬液交換時間内に薬液濃度を目標値になるように薬液の投入量を制御することにより、所望の洗浄性能を得るこができるようにし、また、薬液処理、オーバーフローリンス、乾燥処理を一つの処理槽で行うことができるようにして、省スペース化を可能としたものである。

図１は、本発明による洗浄処理装置の構成を示す一部断面を含む図である。図１に示すように、洗浄処理装置１は、処理槽２０、乾燥槽１０、処理槽給排システム６０、乾燥槽給排システム４０とを有する。

図１に示すように、乾燥槽１０は処理槽２０の上部に設けられて一体に構成されている。乾燥槽１０の上部は、解放されていて上方から洗浄物であるウエハＷの収納、取り出しが可能な構成となっており、開閉蓋１１の開閉により完全に密閉される構成となっている。すなわち、蓋パッキン１９によって外気の混入を完全に防ぐことができる。開閉蓋１１は、図１に示す紙面に対して垂直方向に図示せぬ案内機構を介してスライドして開閉する。なお、図１は、閉じた状態を示している。

乾燥槽１０および処理槽２０は、非導電性・耐腐食性を有する部材で構成され、上部が開口して断面略コ字状の箱状からなり、乾燥槽１０よりも処理槽２０の方がやや小さく、処理槽２０の上部が乾燥槽１０の下部にくい込むように設けられている。処理槽２０内の純水（ＤＩＷ）がオーバーフローする構成とするためである。

また、図１に示すように、乾燥槽１０の側壁には、有機溶剤、すなわち、本実施の形態ではＩＰＡ（Ｉｓｏ−ｐｒｏｐｙｌａｌｃｏｈｏｌ）の有機溶剤ミストを洗浄物であるウエハＷに間接的に供給するためのミスト整流板１２がウエハＷの外周面を挟むように両側面に配設されている。乾燥槽１０内のウエハＷは、図１に示すように、略円形（外周の一部がオリエンテーションフラット（オリフラ）のため切り欠けが形成されている）であり、紙面に対して垂直方向に所定の間隔で複数枚平行に配列されている。通常、半導体ウエハであれば、例えば、直径が８インチのウエハを１００枚載置可能であるが、径又は枚数は適宜選定可能であり、このウエハＷは、本実施の形態では４本の支持部材からなる受台１３に載置されている。本実施の形態では、ウエハＷは、１２インチのものを想定している。受台１３は、図１に示すように、処理槽２０と乾燥槽１０との間を図示せぬ昇降機構により昇降可能となっている。

次に、処理槽２０は、図１に示すように、純水（ＤＩＷ）または薬液若しくは純水と薬液の混合液の供給用の純水薬液供給ノズル２１から槽内に供給される。処理槽２０内に供給された純水等は、一定量に達すると、図１に示すオーバーフロー槽２２に一旦貯留されて排水弁８６の経路を経由してオーバーフローする。排水弁８６の経路は、接地されている。また、処理槽２０の下部中央には、純水（ＤＩＷ）、薬液を排水するための排水弁２３が設けられており、この排水弁２３が解放されると槽内の薬液等は排水配管経路８５を経由して排水される。

次に、処理槽２０と接続される処理槽給排システム６０について説明する。

図１に示すように、処理槽給排システム６０は、処理槽２０内に純水を供給する純水供給配管経路６１と、薬液タンク６８から薬液を処理槽２０に供給する薬液供給配管経路６７と、純水供給配管経路６１からの純水と薬液供給配管経路６７からの薬液を混合して処理槽２０内に供給するミキシングバルブ８０と、オーバーフロー槽２２および処理槽２０内の純水等を排水する排水配管経路８５と、処理槽２０内の濃度を測定する濃度測定手段としての濃度計８１と、処理槽２０内の比抵抗を測定する比抵抗測定手段としての比抵抗計８３とで構成されている。

処理槽２０内に純水を供給する純水供給配管経路６１は、設定エアー圧により二次側の圧力、流量を制御可能な定圧弁６２と、定圧弁６２の設定エアー圧を制御する圧力可変装置６３と、定圧弁６２の二次側からの流量を測定する流量計６４と、純水の供給の制御を行う弁６５より構成されて、ミキシングバルブ８０に接続されている。

純水供給配管経路６１の定圧弁６２に一次側は、図示せぬ純水用力と接続されており、定圧弁６２の二次側の純水の圧力または流量は、圧力可変装置６３による設定エアー圧により制御される。

通常、ポンプ等を使用して配管に純水、薬液等が供給される。ポンプ等による供給では流体に脈流等が発生して、圧力が変動することがある。定圧弁は、一次側に供給される流体の圧力変動にかかわらず、二次側の流体圧力を一定にして所定の流量を流すようにしたものである。

図２は、純水供給の定圧弁６２の設定エアー圧に対する二次側の流量の変化の一例を示したグラフである。図２に示すように、定圧弁６２は、設定エアー圧の大きさに比例して二次側の流量が増加するようになっている。図２に示すように、例えば、二次側の流量値を３０（Ｌ／ｍｉｎ）とするには、設定エアー圧を５０（ｋＰａ）に設定するようにする。

純水供給配管経路６１の流量の制御は、純水制御部６６によって行われる。流量計６４によって検出される流量現在値を純水制御部６６に出力し、純水制御部６６は、予め設定されている目標流量値と現在値の偏差を計算し、その偏差量に応じた分の圧力設定値を算出して、その圧力値の信号が圧力可変装置６３に送られる。圧力可変装置６３は、この圧力を設定エアー圧として定圧弁６２に供給する。これにより、所望の流量を得ることができるようになっている。

図３は、純水の供給時間に於ける圧力設定値に対する流量現在値の変化を示す図である。図３に示すように、流量の現在値は目標流量値を超えているため、圧力設定値を少なくすることにより、流量現在値を目標流量値に近づけることができる。
この方式により、工場側の純水用力圧の変動の影響をなくし、一定流量の純水を処理槽２０に供給することが可能となる。

薬液供給配管経路６７は、薬液を貯蔵している薬液タンク６８から弁６９を経由して定圧弁７１の一次側に薬液を供給するポンプ７０と、設定エアー圧により二次側の圧力、流量を制御可能な定圧弁７１と、定圧弁７１の設定エアー圧を制御する圧力可変装置７２と、定圧弁７１の二次側からの薬液を濾過するフィルタ７３と、フィルタ７３からの薬液の流量を測定する流量計７４と、薬液の供給の制御を行う弁７５から構成されている。また、薬液供給配管経路６７の弁７５はミキシングバルブ８０に接続されている。

薬液供給配管経路６７の流量の制御は、薬液制御部７６によって行われる。流量計７４によって検出される流量現在値が薬液制御部７６に出力されて、薬液制御部７６は予め設定されている目標流量値と現在値の偏差を計算し、その偏差量に応じた分の圧力設定値を算出して、その圧力値の信号が圧力可変装置７２に送られる。圧力可変装置７２は、この圧力を設定エアー圧として定圧弁７１に供給することにより、所望の薬液の流量を得ることができる。

次に、処理槽２０内の薬液の濃度制御について説明する。図４は、薬液投入時間に対する濃度現在値の変化および理想濃度値の変化を示す図である。なお、図４に示す理想濃度値とは、薬液投入開始から薬液投入完了までの各投入時間に於ける処理槽２０の目標濃度をいう。理想濃度値は、薬液投入の時間に比例して上昇し、薬液投入完了時（図４に示すＴｓ）に目標濃度と一致するようになっている。

薬液供給配管経路６７の濃度制御は、薬液制御部７６により行われる。弁８２を開いて、濃度計８１で処理槽の２０の濃度を測定する。濃度計８１による処理槽２０内の濃度現在値が薬液制御部７６に出力される。図４に示すように、薬液制御部７６は、薬液の各投入時間に於ける濃度現在値と理想濃度値との偏差分（図４に示すｄ）を打ち消すような薬液供給流量を算出し、その流量値に応じた圧力値を薬液制御部７６を設定エアー圧として定圧弁７１に供給する。ことにより処理槽２０内の濃度を薬液投入完了時間（図４に示すＴｓ）までに目標濃度に制御することが可能となる。

なお、薬液供給配管経路６７は、使用する薬液の種類に応じて、複数設置されている。供給する薬液は、例えば、フッ化水素、過酸化水素水、アンモニア水、塩酸、硫酸、など半導体の洗浄工程に使用される薬液である。

ミキシングバルブ８０は、純水供給配管経路６１からの純水と薬液供給配管経路６７からの薬液を混合して処理槽２０内に供給するものである。また、各配管経路の末端に設置されている弁を制御することにより、純水または薬液のみを処理層に供給することも可能となっている。

図１に示す濃度計８１は、処理槽２０内の濃度を測定し、濃度データを薬液制御部７６に出力するようになっている。濃度計８１は、弁８１が開かれた状態で測定を行う。

また、比抵抗計８３は、処理槽２０内の比抵抗を測定し、比抵抗データを純水制御部６６に出力するようになっている。比抵抗計８３は、弁８４を開いて測定を行うようにする。比抵抗計８３は、純粋置換動作での処理槽２０内の比抵抗を測定して、比抵抗が目標比抵抗値を超えたときに、純粋置換の完了を検知するためのものである。図５は、純水置換時間に対する比抵抗計８３の比抵抗値の変化を示すグラフである。図５に示すように、処理槽２０内に薬液が混入している場合には、比抵抗値は低い値であるが、純水を供給するにつれて比抵抗値が徐々に高い値を示す。比抵抗値が目標抵抗値、例えば１５ＭΩを超えたとき（図５に示すｔｐ）には、処理槽２０が純水に置換されたと判断して純水の供給を停止するようにする。

次に、乾燥槽１０と接続される乾燥槽給排システム４０について説明する。なお、乾燥槽給排システム４０は、特開２００３−２５７９２６に詳細が記載されているため、ここでは概要のみを説明する。

図示せぬ制御手段によって制御される乾燥槽給排システム４０は、窒素ガス（Ｎ_２）を窒素ガス供給口１７に供給する窒素ガス配管経路４１と、有機溶剤であるＩＰＡ（Ｉｓｏ−ｐｒｏｐｙｌａｌｃｏｈｏｌ）と窒素ガス（Ｎ_２）の２流体を流体スプレーノズル１４に供給する混合ガス配管経路４６、乾燥槽１０から排気する排気配管経路５５から構成されている。

窒素ガス供給口１７に窒素ガス（Ｎ_２）を供給する窒素ガス配管経路４１は、弁４２が開状態（ＯＮ）で供給される常温の窒素ガス（Ｎ_２）をヒータ４３で加温してフィルタ４４を通して窒素ガス供給口１７に供給される。ヒータ４３で加温された高温の窒素ガス（Ｎ_２）は、乾燥槽１０内の洗浄物であるウエハＷを急速に乾燥させるためのものである。また、図１に示すように、窒素ガス供給口１７に窒素ガス（Ｎ_２）を供給する窒素ガス配管経路４１は、前述した弁４２が開状態（ＯＮ）の場合には、他方の弁４５は閉状態（ＯＦＦ）となっている。逆に、弁４２が閉状態（ＯＦＦ）の場合には、弁４５は開状態（ＯＮ）となっており、フィルタ４４を通して常温の窒素ガス（Ｎ_２）が乾燥槽１０内に供給される。これは、乾燥槽１０内に洗浄物であるウエハＷが存在しないような場合にも乾燥槽１０内に常温の清浄な窒素ガス（Ｎ_２）を供給して気相部１５内を充満させておくためのものである。弁４２、弁４５、ヒータ４３の制御は、図示せぬ制御手段によって制御可能となっており、弁４２、弁４５の開閉及びヒータ４３の温度制御がなされる。

流体スプレーノズル１４に有機溶剤であるＩＰＡ（Ｉｓｏ−ｐｒｏｐｙｌａｌｃｏｈｏｌ）と、窒素ガス（Ｎ_２）の２流体を供給する混合ガス配管経路４６は、ＩＰＡ（Ｉｓｏ−ｐｒｏｐｙｌａｌｃｏｈｏｌ）を貯留するＩＰＡタンク４９と、ＩＰＡタンク４９からＩＰＡ（Ｉｓｏ−ｐｒｏｐｙｌａｌｃｏｈｏｌ）を供給するためのポンプ５０と、供給されたＩＰＡを清浄するためのフィルタ５１と、弁５２、弁５３、ＩＰＡを加熱するためのＩＰＡ加熱ヒータ５４、並びに窒素ガス（Ｎ_２）を供給するための弁４７及びフィルタ４８とからなる。なお、流体スプレーノズル１４に有機溶剤であるＩＰＡ（Ｉｓｏ−ｐｒｏｐｙｌａｌｃｏｈｏｌ）と窒素ガス（Ｎ_２）の２流体は、同時に供給される。窒素ガス（Ｎ_２）は、安全性を担保するためのものである。これらの制御は、前述したように、図示せぬ制御手段によってなされる。

乾燥槽１０から排気する排気配管経路５５は、排気口１６から弁５６を開状態（ＯＮ）にして吸引排気するものである。

以下に、上記構成からなる洗浄処理装置１の洗浄処理についてフローチャートを用いて詳述する。図６は、洗浄処理装置１のウェハ投入から薬液投入、純水置換までの処理動作を示すフローチャートである。また、図８は、洗浄処理装置１の洗浄処理における、各プロセスの処理時間の一例および関連する処理動作を示した図である。

図６に示すように、最初に、洗浄処理装置１は、開閉蓋１１をスライドして開くようにする。図示せぬ搬送装置より搬送されたウェハＷを受台１３に搭載して、ウェハＷが搭載された受台１３を下降して処理槽２０の位置で停止する（ステップＳ１）。また、開閉蓋１１をスライドして閉じて完全に密閉するようにする。図８からウェハの投入での処理時間は約１０秒である。

次に、純水供給配管経路６１の弁６５を開き、純水薬液供給ノズル２１から処理槽２０に純水を供給して（ステップＳ２）、薬液投入前のウェハＷを純水で洗浄し、ウェハＷの清浄度を保つようにする。また、純水供給中に、純水供給配管経路６１は、流量計６４によって検出される流量現在値を純水制御部６６に出力し、純水制御部６６は、予め設定されている目標流量値と現在値の偏差を計算し、その偏差量に応じた分の圧力設定値を計算し、その圧力値の信号が圧力可変装置６３に送られる。圧力可変装置６３は、この圧力を設定エアー圧として定圧弁６２に供給して、目標の流量値を得るようにする（ステップＳ３）。

純水によるオーバーリンス中に、弁８４を開いて比抵抗計８３で、処理槽２０の純水の被抵抗値を測定して、純水の被抵抗値が目標比抵抗値を超えていることを確認する（ステップＳ４）。図８に示すように、オーバーリンスの処理時間は１０秒である。

次に、純水流量が安定したところで、弁６９を開き、ポンプ７０を動作させ、弁７５を開いて、ミキシングバルブ８０に薬液を供給する（ステップＳ５）。このとき、
ミキシングバルブ８０で純水供給配管経路６０からの純水と薬液供給配管経路６７からの薬液とが混合されて、混合された純水と薬液が純水薬液供給ノズル２１から処理槽２０に供給される。

また、薬液流量の変動を抑制する為、薬液供給配管経路６７は、流量計７４によって検出される流量現在値が薬液制御部７６に出力し、薬液制御部７６は予め設定されている目標流量値と現在値の偏差を計算し、その偏差量に応じた分の圧力設定値を計算し、その圧力値の信号が圧力可変装置７２に送られる。圧力可変装置７２は、この圧力を設定エアー圧として定圧弁７１に供給することにより、所望の薬液の流量値が得るようにしている。

また、弁８２を開け、濃度計８１により処理槽２０内の濃度値を測定して薬液制御部７６に出力する。薬液制御部７６は、処理槽２０内の濃度値が、理想（目標）濃度上昇特性と濃度現在値の偏差分を打ち消すような薬液供給流量を薬液制御部７６が計算し、その流量値に応じた圧力値を圧力可変装置７２に出力し、処理槽２０内の濃度値が理想（目標）濃度となるようにする（ステップＳ６）。

次に、薬液投入時間経過直後に、弁６５，７５を閉じて、純水、薬液の供給を停止する。また、濃度計８１で処理槽２０の濃度を測定して（ステップＳ７）、処理槽２０の濃度値が目標濃度に達しているかをチェックする（ステップＳ８）。処理槽２０の濃度値が目標濃度に達していないとき、または、目標濃度を超えてしまったときは、薬液制御部７６は、告知手段としてのランプ（図示せず）、ブザー（図示せず）等により警報を出し、また、同時に洗浄処理装置１全体を管理するコンピュータ（図示せず）に警報を出して、洗浄処理の停止を要求し、処理槽２０が洗浄処理を開始しないようにする（ステップＳ９）。これは、処理槽２０の薬液が所定の濃度になっていないため、この状態で洗浄処理等を行うと、所望の効果が得られない恐れがあるためである。図８に示すように、薬液投入時間は１８０秒である。

処理槽２０の濃度値が目標濃度に達しているときには、ウェハＷの薬液処理を開始する（ステップＳ１０）。ウェハＷの薬液処理が終了したかをチェックして（ステップＳ１１）、ウェハＷの薬液処理が終了後、弁６５を開いて、処理槽２０に純水を供給して純水置換を行う（ステップＳ１２）。処理槽２０に純水を供給開始後に、弁８４を開いて比抵抗計８３で被抵抗値を測定する（ステップＳ１３）。処理槽２０の被抵抗値が、目標被抵抗値を超えたかをチェックして（ステップＳ１４）、目標被抵抗値を超えたときに、弁６５を閉じて純水の供給を停止する。

以上の動作により、ウェハＷは薬液処理が行われて、処理槽２０は純水に置き換わっている。

次に、本発明による洗浄処理装置１の乾燥処理については図７に示すフローチャートを用いて説明する。図７は、洗浄処理装置１のウェハの乾燥処理、ウェハの取り出しまでの処理動作を示すフローチャートである。なお、図７に示す接続記号Ａは、図６に示す接続記号Ａからの継続動作を示すために用いたものである。

最初に、オーバーフローリンス終了後、処理槽２０内にあるウエハＷが載置されている受台１３を上昇させる。受台１３は、ウエハＷの下面が僅かに処理槽２０の液面に浸積された状態で停止させる（ステップＳ２０）。受台１３の停止位置制御は、図示せぬ制御手段により制御されるが、その停止位置は予め設定されている。洗浄物がウエハＷである場合には、ウエハＷの表面にパターンが形成されているので、このパターン面が形成されていない外周側周辺が液面に接するように停止される。この時、洗浄物であるウエハＷは処理槽２０から昇降機構により引き上げられた後、洗浄物であるウエハＷは濡れた状態となっている。

弁５２を閉じて弁５３を開き、また、弁４７を開いて流体スプレーノズル１４から有機溶剤であるＩＰＡ（Ｉｓｏ−ｐｒｏｐｙｌａｌｃｏｈｏｌ）と窒素ガス（Ｎ_２）の２流体を乾燥槽１０内に供給する（ステップＳ２１）。このＩＰＡミストの供給時、ＩＰＡヒータ５７は、５°Ｃ〜８０°Ｃの範囲で加熱することが可能であり、ＩＰＡヒータ５７がＯＮされる。

図１に示す弁５３を閉じ、弁５２を開いてＩＰＡミストの供給を停止してＩＰＡ循環がなされる。そして、排水弁２３を開いて処理槽２０内の純水排水を行う（ステップＳ２２）。処理時間は、約１０秒である。窒素ガス（Ｎ_２）供給経路（１）から弁４５、フィルタ４４、窒素ガス供給口１７を介して乾燥槽１０内に窒素ガス（Ｎ_２）を供給（ステップＳ２３）し、また、排気経路５５は弁５６を開にして吸引排気がなされている（ステップＳ２４）。

弁４５を閉じて常温の窒素ガス（Ｎ_２）の供給を停止し、弁４２を開き、ヒータ４３により窒素ガス（Ｎ_２）を加温して高温の窒素ガス（Ｎ_２）を乾燥槽１０内に供給する（ステップＳ２５）。高温の窒素ガス（Ｎ_２）の供給する処理時間は、約１５０秒であり、この間に乾燥槽１０内のウエハＷの表面を急速に乾燥する。

前工程で高温の窒素ガス（Ｎ_２）雰囲気下の状態から弁４２を閉、ヒータ４３をオフ（ＯＦＦ）し、弁４５を開にして乾燥槽１０内に常温の不活性ガスである窒素ガス（Ｎ_２）を供給して乾燥槽１０内を常温に戻す（ステップＳ２６）。いわゆるクーリングダウンである。この処理時間としては、約３０秒である。窒素ガス供給口１７から常温の不活性ガスである窒素ガス（Ｎ２）が供給されることによって乾燥槽１０内を不活性ガス雰囲気に保ち、ウエハ、例えばシリコン（Ｓｉ）表面の再酸化の防止が図られる。クーリングダウン後、開閉蓋１１を開にして受台１３上に載置されている乾燥処理後のウエハＷを図示せぬ搬送手段によって乾燥槽１０外に搬出する（ステップＳ２７）。

以上により、本発明による洗浄処理装置は、ウェハ投入から薬液処理、純水置換、乾燥処理を行い、ウェハが搬出されるまでのプロセスを１つの槽で行うことができ、る。このため、多層式の洗浄処理装置と比べて、装置の設置面積を減らすことができる。

次に、本発明による洗浄処理装置の他の実施例について図９を用いて説明する。なお、図１に示す装置と基本的な構成及び機能は実質的に同一であるので、相違する点について説明することとする。

図９に示すように、洗浄処理装置２は、乾燥槽１０を有しない構成のものである。したがって、図９に示す洗浄処理装置２は、薬液処理後の洗浄物であるウエハＷについて、他の工程で乾燥処理を行うようにする。また、洗浄処理装置２の洗浄処理工程は、前述した処理槽および乾燥槽を一体となった洗浄処理装置１と同一であるため、処理槽の薬液交換時間内に薬液濃度を目標値になるように薬液の投入量を制御することにより、所望の洗浄性能を得るこができる。

本発明による洗浄処理装置の構成を示す一部断面を含む図である。純水供給の定圧弁の設定エアー圧に対する二次側の流量の変化の一例を示したグラフである。純水の供給時間に於ける圧力設定値に対する流量現在値の変化を示す図である。薬液投入時間に対する濃度現在値の変化および理想濃度値の変化を示す図である。純水置換時間に対する比抵抗計８３の比抵抗値の変化を示すグラフである。洗浄処理装置のウェハ投入から薬液投入、純水置換までの処理動作を示すフローチャートである。洗浄処理装置のウェアハの乾燥処理、ウェハの取り出しまでの処理動作を示すフローチャートである。浄処理装置の洗浄処理における、各プロセスの処理時間の一例および関連する処理動作を示した図である。本発明による洗浄処理装置の他の実施例を示す図である。

符号の説明

１、２洗浄処理装置
１０乾燥槽
１１開閉蓋
１２ミスト整流板
１３受台
１４流体スプレーノズル
１５気相部
１６排気口
１７窒素ガス供給口
１９蓋パッキン
２０処理槽
２１純水薬液供給ノズル
２２オーバーフロー槽
２３排水弁
４０乾燥槽給排システム
４１窒素ガス配管経路
４２弁
４３ヒータ
４４フィルタ
４５弁
４６混合ガス配管経路
４７弁
４８フィルタ
４９ＩＰＡタンク
５０ポンプ
５１フィルタ
５２，５３弁
５４ＩＰＡ加熱ヒータ
５５排気配管経路
５６弁
６０処理槽給排システム
６１純水供給配管経路
６２定圧弁
６３圧力可変装置
６４流量計
６５弁
６６純水制御部
６７薬液供給配管経路
６８薬液タンク
６９弁
７０ポンプ
７１定圧弁
７２圧力可変装置
７３フィルタ
７４流量計
７５弁
７６薬液制御部
８０ミキシングバルブ
８１濃度計
８２弁
８３比抵抗計
８４弁
８５排水配管経路
８６排水弁
Ｗウェハ

Claims

純水および薬液を用いて被洗浄物の洗浄処理を行う処理槽を備えた洗浄処理装置であって、純水を所定の流量で処理槽に供給する純水供給手段と、薬液を所定の流量で処理槽に供給する薬液供給手段と、処理槽内の液の比抵抗値を測定する比抵抗測定手段と、処理槽内の薬液の濃度を測定する濃度測定手段と、処理槽内の純水または薬液を外部に排水する排水手段とを有していることを特徴とする洗浄処理装置。
被洗浄物の乾燥を行う乾燥槽と、純水および薬液を用いて被洗浄物の洗浄処理を行う処理槽とを同一空間内に備えた洗浄処理装置であって、純水を所定の流量で処理槽に供給する純水供給手段と、薬液を所定の流量で処理槽に供給する薬液供給手段と、処理槽内の純水の比抵抗値を測定する比抵抗測定手段と、処理槽内の薬液の濃度を測定する濃度測定手段と、処理槽内の純水または薬液を外部に排水する排水手段とを有していることを特徴とする洗浄処理装置。
前記純水供給手段は、純水の流量を測定する流量計と設定圧力により流量を制御する純水用定圧弁を備え、前記流量計の流量測定データに基づいて前記純水用定圧弁の設定圧力を可変することにより、純水を所定の流量で処理槽に供給可能な構成としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の洗浄処理装置。
前記純水供給手段は、前記比抵抗測定手段による処理槽内の液の比抵抗値が、前もって設定した基準値を超えるように純水を所定の流量で処理槽に供給可能な構成としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のうち、いずれか１に記載の洗浄処理装置。
前記薬液供給手段は、薬液の流量を測定する流量計と設定圧力により流量を制御する薬液用定圧弁を備え、該流量計の流量測定データに基づいて前記薬液用定圧弁の設定圧力を可変して、薬液を所定の流量で処理槽に供給するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のうち、いずれか１に記載の洗浄処理装置。
前記薬液供給手段は、流量を測定する流量計と設定圧力により流量を制御する薬液用定圧弁を備え、前記流量計の流量測定データと前記濃度測定手段の濃度データに基づいて理想濃度と濃度現在値の偏差分を打ち消す薬液供給流量を算出して、前記薬液供給流量に基づいて前記薬液用定圧弁の設定圧力を可変して、前記薬液供給流量の薬液を処理槽に供給することにより、処理槽内の薬液の濃度を理想濃度に制御する可能な構成としたことを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載のうち、いずれか１に記載の洗浄処理装置。
前記薬液供給手段は、所定の薬液投入時間までに、処理槽内の薬液の濃度を目標濃度に達するように、薬液の流量を制御可能に構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載のうち、いずれか１に記載の洗浄処理装置。
前記薬液供給手段は、薬液投入時間経過後、薬液が所定の濃度に達しないときは、告知手段により警告を発して、前記処理槽が洗浄処理を開始しないようようにしたことを請求項１乃至請求項７に記載のうち、いずれか１に記載の洗浄処理装置。