JP2949644B2 - 液処理装置および液処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、液処理装置および液処理方法に関し、特に
液処理槽への処理液の供給方式の改良に関する。

（従来の技術） この種の洗浄装置として、例えば、半導体ウエハ製造
装置における洗浄装置がある。

この半導体ウエハ製造装置における洗浄装置は、洗浄
処理槽内に被処理体を設置して、洗浄処理槽内に処理液
を供給して洗浄処理を行なうようにしている。

この場合、洗浄処理液として純水を用いる場合には、
工場内に純水供給システムを備えているため、その純水
供給システムを用いて洗浄処理槽内に純水を供給するよ
うにしている。

これに対しフッ酸（HF）やアンモニアなどのような工
場で供給することのできない薬液を洗浄処理液として用
いる場合には、洗浄処理槽の近辺に薬液を供給するため
のポンプを設置し、このポンプにて洗浄処理液を洗浄処
理槽内に圧送供給するようにしていた。

（発明が解決しようとする課題） 一般に、超LSIの製造にあっては、製品の品質、製品
歩留まり向上のため製造処理をクリーンな雰囲気で行な
わなければならない。そして上述の工場内における純水
等の供給システムを使用することができる場合にはクリ
ーンな雰囲気の状態を維持することが可能である。

これに対して、上述のような工場内の供給システムを
使用することができないフッ酸（HF）、アンモニアなど
の薬液を洗浄処理液として使用する場合には、洗浄処理
液圧送用のポンプが必要となり、しかもこのポンプは洗
浄処理槽の近辺に置かなければ十分な効果が期待できな
いのである。

ところが、上記ポンプを作動させた場合ポンプの作動
によって塵埃が発生し上述のクリーンな雰囲気を汚染す
る原因となり、半導体ウエハの品質低下、歩留まり低下
をきたすという問題があった。ポンプを遠ざけた場合に
は、ポンプから処理槽に至る配管が長くなり、圧力損失
が大きくなって供給効率が低下してしまう。

また、洗浄処理槽に供給する洗浄処理液の秤量は、ポ
ンプにのみ依存している状態となっていたため、ポンプ
による洗浄処理液の供給量の誤差が生じやすく、また誤
差が累積して洗浄処理液の無駄使いとなるという問題が
あり、この問題はポンプを処理槽より遠ざけるほど顕著
である。

そこで本発明は、工場内の処理液等の供給システムを
使用しないで処理液を用いる場合において、ポンプによ
るクリーンな雰囲気の汚染を防止し、かつ供給する処理
液の秤量を正確にすることのできる液処理装置および液
処理方法を提供することを、その解決課題としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 請求項（１）に記載の発明に係る液処理装置は、 処理液を第１の液面位置まで貯えた状態で、内部に位
置させた被処理体を液処理する液処理槽と、 前記第１の液面位置より高い位置に貯えられる前記処
理液が所定量となる第２の液面位置まで前記処理液を貯
え、前記液処理槽に前記処理液を自重落下させる処理液
タンクと、 前記処理液タンクに備えられ、前記処理液タンク内の
前記処理液の液面が前記第２の液面位置に達したことを
検出する液面検出センサと、 前記処理液タンクに前記処理液を供給し、前記処理液
タンク内の前記処理液の液面が前記第２の液面位置に達
したことが前記液面検出センサにより検出された後に供
給を停止する処理液供給手段と、 前記処理液タンクに設けられ、前記液面検出センサに
よって液面が検出された後、前記液面検出センサによっ
て液面が検出されなくなるまで開かれて、余分な前記処
理液を排出するバルブを有するドレインと、 を設けたことを特徴とする。

請求項（２）に記載の発明に係る液処理装置は、請求
項（１）において、 前記処理液タンクは、フィルタを介して外部に連通す
る連通部を前記第２の液面位置より上方に有することを
特徴とする。

請求項（３）に記載の発明に係る液処理方法は、 処理液タンクより供給される処理液を収容した液処理
槽にて、被処理体を液処理する方法であって、 処理液タンクの液面検出センサが、前記液処理槽内の
処理液の第１の液面位置より高い第２の液面位置に達し
たことを検出するまで、処理液タンクに処理液を供給す
る工程と、 前記液面検出センサが前記処理液の液面を検出しなく
なるまで、前記処理液を排出する工程と、 前記処理液タンクから、所定量の処理液を前記液処理
槽に自重落下させる工程と、 前記液処理槽の内部に液処理する被処理体を位置させ
る工程と、 を有することを特徴とする。

（作用） 請求項（１）に記載の発明に係る液処理装置にあって
は、洗浄処理槽よりも高い位置に配設した処理液タンク
にポンプ等により処理液を供給して、この処理液タンク
の第２の液面位置まで処理液を満たし、液処理槽の所定
液面位置である第１の液面位置より高い位置に、所定量
の処理液を貯める。そして、液処理槽に処理液タンクよ
り処理液を自重で落下させる。

この場合、液処理槽への処理液の供給は処理液タンク
より処理液の自重でなされるようになっているため、ポ
ンプを必要としない。また、処理液タンクへの処理液の
供給ポンプは、単に処理液タンク内に処理液を貯めるこ
とができれば良く、正確な秤量ができる必要がないた
め、処理液タンクの位置からポンプを遠ざけた状態でも
十分にポンプによる処理液の供給をなし得る。したがっ
て、ポンプ作動時に発生する塵埃等による被処理体への
影響をなくし、製品品質の向上、歩留まりの向上に寄与
することが可能となる。

また、処理液タンクに設けた液面検出センサによっ
て、処理液タンク内の処理液の液面が所定位置である第
２の液面位置に達したことが検出されると、処理液の供
給を停止する処理液供給手段を備えているため、処理液
タンクに処理液を供給するポンプ等の秤量精度に依存す
ることなく処理液の正確な秤量を行うことができ、処理
液の無駄をなくすことができる。

さらに、液面検出センサによって液面が検出された
後、液面検出センサによって液面が検出されなくなるま
で開かれて、余分な処理液を排出するバルブを有するド
レインが設けられている。したがって、処理液タンク内
に所定量を超える処理液を貯えられた場合は、そのバル
ブが開かれて、処理液タンク内に貯えられている処理液
を、さらに正確な所定量とすることができる。

請求項（２）に記載の発明に係る液処理装置にあって
は、所定の液面位置である第２の液面位置より上方に、
フィルタを介して外部に連通する連通部を有する。その
ため、外部の影響によって処理液タンク内を汚染するこ
となく、処理液タンク内を外圧と同圧に保つことがで
き、処理液の補給や供給をスムースに行うことができ
る。

請求項（３）に記載の発明に係る液処理方法にあって
は、まず、処理液タンクに処理液を供給し、液処理槽の
所定液面位置である第１の液面位置より高い位置に、所
定量の処理液を貯える。これは処理液の液面が、所定位
置である第２の液面位置に達したことを液面検出センサ
が検出するまで処理液を処理液タンクに供給した後、液
面検出センサが前記処理液の液面を検出しなくなるまで
処理液を排出することによって行われる。その後、処理
液タンクから液処理槽に所定量の処理液を自重落下させ
る。

このように、液処理槽への処理液の供給は処理液タン
クより処理液の自重でなされるため、ポンプを必要とし
ない。また、処理液の秤量は液面検出センサによって行
われるため、処理液タンクへの処理液の供給側には秤量
機能は必要なく、処理液タンクの位置からポンプを遠ざ
けた状態でも十分にポンプによって処理液を供給するこ
とができる。したがって、ポンプ作動時に発生する塵埃
等による被処理体への影響をなくし、製品品質の向上、
歩留まりの向上に寄与することが可能な液処理方法とな
る。

また、処理液の液面が、第２の液面位置に達したこと
を液面検出センサが検出するまで処理液を処理液タンク
に供給し、液面検出センサが処理液の液面を検出しなく
なるまで処理液を排出するため、ほぼ正確に所定量の処
理液を処理液タンクに貯えることができる。

（実施例） 以下、本発明を半導体ウエハ製造装置における洗浄装
置に適用した実施例について、図面を参照して説明す
る。

第１図において、本実施例の被処理体である半導体ウ
エハの洗浄装置は、３つの洗浄処理ユニット10,12,14を
組合せて構成されている。また、搬入側の処理ユニット
10にはローダ16が接続され、搬出側の処理ユニット14に
はアンローダ18が接続されており、さらに洗浄処理ユニ
ット10,12間及び洗浄処理ユニット12,14間に、３ユニッ
トのいずれかに含まれる水中ローダ20が配設されてい
る。

搬入側の洗浄処理ユニット10は、中心位置に半導体ウ
エハ22搬送用の回転搬送アーム24を配設すると供に、そ
の周囲でローダ16の正面及び回転搬送アーム24の左隣に
各々２つの洗浄処理槽26,28を配設するようにしてい
る。本実施例においては、洗浄処理槽26はアンモニア処
理を行う薬品処理槽として用いられ、洗浄処理槽28は水
洗処理を行なうクイック・ダンプ・リンス（QDR）処理
槽として用いられている。

中央の洗浄処理ユニット12は、中心位置に配設した回
転搬送アーム24の周囲で左右両側に水中ローダ20を位置
させ、その間の前後位置に２つの洗浄処理槽30,32を配
設するようにしている。本実施例では、洗浄処理槽30は
フッ酸処理を行う薬品処理槽として用いられ、洗浄処理
槽32は水洗オーバーフロー処理槽として用いられてい
る。

搬出側の洗浄処理ユニット14は、中心位置に配設した
回転搬送アーム24の周囲で、アンローダ18の正面側に洗
浄処理槽34を配設すると共に、回転搬送アーム24の右隣
に乾燥処理槽36を配設するようにしている。本実施例で
は、洗浄処理槽34は水洗ファイナルリンス槽として用い
られている。なお、液処理槽である各処理槽26,28,30,3
2,34,36は、例えば第２図に示すようにそれぞれ独立し
たケース内に配置されている。また、本実施例において
処理液は、上述したように、アンモニア、純水、フッ酸
の各液のいずれかである。

そして、２つのキャリア48上に載置された各々25枚ず
つの半導体ウエハ22がローダ16に搬送されてくると、ロ
ーダ16上で所謂オリフラ合せ機構によって半導体ウエハ
22のオリフラ合せがなされた後、突き上げ機構により半
導体ウエハ22が持上げられかつ寄せ合わせられるように
なっている。

次いで、回転搬送アーム24が作動して、ローダ16上か
ら半導体ウエハ22のみを取り出し、洗浄処理槽26へ半導
体ウエハ22のみを受渡して洗浄処理を行なった後洗浄処
理槽26より半導体ウエハ22を受け取って洗浄処理槽28、
水中ローダ20へと送り順次洗浄処理を施す。

その後、中間の処理ユニット12及び搬出側の処理ユニ
ット14の回転搬送アーム24にて、洗浄処理槽30,32、水
中ローダ20、洗浄処理槽34、乾燥処理槽36へと搬送して
それぞれ洗浄処理あるいは乾燥処理を施した後、アンロ
ーダ18に送られ、半導体ウエハ22が２つのキャリア48に
分けて搭載され、搬出されるようになっている。

また、クイック・ダンプ・リンスを行う洗浄処理槽2
8,水中ローダ20及び水洗オーバーフロー処理槽32及びフ
ァイナルリンス処理を行う洗浄処理槽34では、洗浄処理
液として純水を用いるようになっており、この純水は工
場内に予め設置されている純水供給システムにより供給
されるものを使用するようになっている。

そして、工場内に予め設置されている純水供給システ
ムによる純水を用いない、アンモニヤやフッ酸（HF）を
洗浄処理液とするアンモニア処理用の洗浄処理槽26及び
フッ酸処理用の洗浄処理槽30では、第３図に示すように
洗浄処理槽26,30よりも高い位置に、アンモニアやフッ
酸等の洗浄処理を溜める処理液タンク60を設け、このタ
ンク60に洗浄処理液を圧送供給するポンプ62により供給
するようにしている。

前記処理液タンク60は、その内部の上部位置に上記ポ
ンプ62により処理液タンク60内に供給された洗浄処理液
64の液面位置を検出する液面検出センサ66を備えると共
に、処理液タンク60の底部に上記液面検出センサ66によ
って検出された液量のうち洗浄処理槽26,30での処理に
必要な所定量の液量をこえる余分な洗浄処理液64を外部
に排出するバルブ70を有するドレイン68を備え、このバ
ルブ70は例えば前記センサ66の信号に基づき開閉され
る。すなわち、ドレイン68は、上記液量検出センサ66に
よって検出された液量が所定量をこえる場合すなわち第
２の液面位置をこえる場合に、バルブ70を開放して余分
な洗浄処理液64を排出し得るようになっている。

詳しくは、上記液面検出センサ66が洗浄処理液64を検
出後例えば２秒程度経過してからポンプ62による洗浄処
理液64の圧送供給を止める。そして、小口径のオリフィ
スを有するバルブ70を開状態にしてドレイン68から処理
液タンク60内の洗浄処理液64を排出し、上記液面検出セ
ンサ66が検出しなくなった位置で上記排出を止める。こ
うすることにより、処理液タンク60内の洗浄処理液64の
正確な秤量ができる。上記排出量は、例えば、通常、洗
浄処理液64量３に対して数十ml程度であり、排出頻度
は、バッチ処理６回に対して１回程度である。

すなわち、上記処理液タンク60の正確に秤量された洗
浄処理液64は、洗浄処理槽26,30に全量供給されて第１
の液面位置まで洗浄処理液が貯えられる。なお、この供
給後、上記処理液タンク60には洗浄処理液64が圧送供給
されるが、この時には上記正確な秤量は行わなくてもよ
い。

そして、洗浄処理槽26,30に半導体ウエハ22を浸漬し
て洗浄処理する。洗浄処理を繰返すに併って洗浄処理槽
26,30中の洗浄処理液64の量が徐々に減少し、補充が必
要な際には例えば図示しない定量ポンプにより処理液タ
ンク60内の処理液の一部を適宜洗浄処理槽26,30に圧送
供給して補充する。

上記洗浄処理を繰返し、例えば６サイクル（６バッチ
処理）洗浄処理を行った後、洗浄処理槽26,30内の洗浄
処理液は、新液と交換するために廃棄される。この交換
の際に、上記説明の排出を行い、正確に秤量された新液
（洗浄処理液64）を洗浄処理槽26,30に供給する。

なお、液量検出センサ66は、例えば静電容量センサで
構成されている。

また、処理液タンク60の天井部には、フィルター60A
を介して外部と連通可能に構成された連通部が備えら
れ、例えば洗浄処理液64が減少する時、処理液タンク60
内部が負圧になるのを防止する。

一方、処理液タンク60の底部には、耐薬性、低発塵タ
イプのエアーオペレイトバルブ60Bを介して洗浄処理槽2
6,30へ洗浄処理液64を供給するためのノズル、例えば、
内面に液留りが発生しないような平滑な表面の石英管60
Cが取着されている。

そして、上記処理液タンク60から洗浄処理槽26,30へ
の洗浄処理液64の供給は、一定量の供給として処理液タ
ンク60内の全量が処理液タンク60内液の水頭差による自
重落下により石英管60Cから供給される。この供給は、
半導体ウエハ22を洗浄処理槽26,30に浸漬する前に実施
し、その後、洗浄処理槽26,30中の処理液の温調を行っ
て設定温度に設定した後、上記半導体ウエハ22を処理液
に浸漬する。

ポンプ62は、アンモニアやフッ酸等の洗浄処理液を収
容する大型の貯留タンク72に接続され、この貯留タンク
72より洗浄処理液を上記処理液タンク60内に圧送、供給
するようになっている。また、このポンプ62及び貯留タ
ンク72は、洗浄処理槽26,30と離れた位置に配設され、
かつ洗浄装置と隔絶された状態となっている。

例えば、このポンプ62及び貯留タンク72は、洗浄処理
槽26,30を耐薬性の高い材料で用い、その上方からHEPA
フィルターを通したクリーンなダウンフローを流すこと
で、完全に隔離された位置に配置されている。

また、図示していないが、純水の供給も、上記処理液
供給と同様の方法で、液量検出センサを使用した正確な
秤量を行った後、自重落下により槽へ供給する。

このように、ポンプ62によって貯留タンク72内の洗浄
処理液を処理液タンク60内に圧送、供給して、処理液タ
ンク60内に洗浄処理液を一旦溜めるようにすることによ
り、ポンプ62に正確な秤量検出機能を持たせずに済み、
単に洗浄処理液の供給用としてのみ使用することで、ポ
ンプ62を洗浄処理槽26、30と離して配設可能とし洗浄処
理中にポンプ62から生じる塵埃によってクリーン雰囲気
が汚染されるのを防止し半導体ウエハ22に影響が及ばな
いようにすることが可能となる。

また、処理液タンク60に設けた液面検出センサ66に
て、１回の洗浄動作に必要な量に相当する処理液液面を
検出するとともに、余分な処理液をドレイン68より排出
することにより、所定の処理液の秤量をポンプ精度に依
存せずに正確に設定でき、洗浄処理液の無駄をなくすこ
とが可能となる。

更に、正確な秤量を得た後、処理液タンク60より、洗
浄処理液を自重で洗浄処理槽26,30に落下させることに
より、ポンプレスの状態で洗浄処理ができ、余計な塵埃
の発生が防止できることとなるものである。

液面検出センサにて１回の洗浄動作に必要な量に相当
する処理液の液面位置を検出しているので、ポンプ精度
に依存せずに処理液の正確な秤量を得ることができ、処
理液の無駄をなくすことができるという効果がある。

［発明の効果］ 以上説明したように、請求項（１）に記載の発明に係
る液処理装置にあっては所定量の処理液を処理液タンク
に貯え、液処理槽に処理液タンクより処理液を自重で落
下させるため、ポンプを必要としない。また、処理液タ
ンクへの処理液の供給ポンプは、単に処理液タンク内に
処理液を貯めることができれば良く、正確な秤量ができ
る必要がないため、処理液タンクの位置からポンプを遠
ざけた状態でも十分にポンプによる処理液の供給をなし
得る。したがって、ポンプ作動時に発生する塵埃等によ
る被処理体への影響をなくし、製品品質の向上、歩留ま
りの向上に寄与することが可能となる。

また、処理液タンクに設けた液面検出センサによっ
て、処理液タンク内の処理液の液面が所定位置である第
２の液面位置に達したことが検出されると、処理液の供
給を停止する処理液供給手段を備えているため、処理液
タンクに処理液を供給するポンプ等の秤量精度に依存す
ることなく処理液の正確な秤量を行うことができ、処理
液の無駄をなくすことができる。

さらに、処理液タンク内に所定量を超える処理液が貯
えられた場合は、液面検出センサによって液面が検出さ
れなくなるまでドレインのバルブが開かてれ、処理液タ
ンク内に貯えられている処理液をさらに正確な所定量と
することができる。

請求項（２）に記載の発明に係る液処理装置にあって
は、所定の液面位置である第２の液面位置より上方に、
フィルタを介して外部に連通する連通部を有するため、
外部の影響によって処理液タンク内を汚染することな
く、処理液タンク内を外圧と同圧に保つことができ、処
理液の補給や供給をスムースに行うことができる。

請求項（３）に記載の発明に係る液処理方法にあって
は、液処理槽への処理液の供給は処理液タンクより処理
液の自重でなされるため、ポンプを必要としない。ま
た、処理液の秤量は液面検出センサによって行われるた
め、処理液タンクへの処理液の供給側には秤量機能は必
要なく、処理液タンクの位置からポンプを遠ざけた状態
でも十分にポンプによって処理液を供給することができ
る。したがって、ポンプ作動時に発生する塵埃等による
被処理体への影響をなくし、製品品質の向上、歩留まり
の向上に寄与することが可能な液処理方法となる。

また、処理液の液面が、第２の液面位置に達したこと
を液面検出センサが検出するまで処理液を処理液タンク
に供給し、液面検出センサが処理液の液面を検出しなく
なるまで処理液を排出するため、処理液タンクにほぼ正
確に所定量の処理液を貯えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る洗浄装置の全体的構成
を示す平面図、 第２図は第１図の洗浄処理槽の状態を示す斜視図、 第３図は洗浄処理槽、処理液タンク及びポンプの状態を
示す構成図である。 26、30……洗浄処理槽、 60……処理液タンク、62……ポンプ、 64……洗浄処理液、66……液量検出センサ、 68……ドレイン。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】処理液を第１の液面位置まで貯えた状態
   で、内部に位置させた被処理体を液処理する液処理槽
   と、 前記第１の液面位置より高い位置に貯えられる前記処理
   液が所定量となる第２の液面位置まで前記処理液を貯
   え、前記液処理槽に前記処理液を自重落下させる処理液
   タンクと、 前記処理液タンクに備えられ、前記処理液タンク内の前
   記処理液の液面が前記第２の液面位置に達したことを検
   出する液面検出センサと、 前記処理液タンクに前記処理液を供給し、前記処理液タ
   ンク内の前記処理液の液面が前記第２の液面位置に達し
   たことが前記液面検出センサにより検出された後に供給
   を停止する処理液供給手段と、 前記処理液タンクに設けられ、前記液面検出センサによ
   って液面が検出された後、前記液面検出センサによって
   液面が検出されなくなるまで開かれて、余分な前記処理
   液を排出するバルブを有するドレインと、 を設けたことを特徴とする液処理装置。
2. 【請求項２】請求項（１）において、 前記処理液タンクはフィルタを介して外部に連通する連
   通部を前記第２の液面位置より上方に有することを特徴
   とする液処理装置。
3. 【請求項３】処理液タンクより供給される処理液を収容
   した液処理槽にて、被処理体を液処理する方法であっ
   て、 処理液タンクの液面検出センサが、前記液処理槽内の処
   理液の第１の液面位置より高い第２の液面位置に達した
   ことを検出するまで、処理液タンクに処理液を供給する
   工程と、 前記液面検出センサが前記処理液の液面を検出しなくな
   るまで、前記処理液を排出する工程と、 前記処理液タンクから、所定量の処理液を前記液処理槽
   に自重落下させる工程と、 前記液処理槽の内部に液処理する被処理体を位置させる
   工程と、 を有することを特徴とする液処理方法。