JP3306263B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、処理槽中の処理
液に浸漬された基板に対し超音波振動を用いて洗浄等の
処理を施す基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の基板処理装置として、処理液を収
容した処理槽中に基板を投入してこの処理槽中で基板を
浸漬処理するものが知られている。

【０００３】このような基板処理装置には様々な処理を
行うものがあるが、以下では洗浄装置の場合について説
明する。かかる洗浄装置において、基板を洗浄処理する
ための処理液を収容する処理槽は、伝播水を満たした伝
播水貯留槽に浸かっている。伝播水貯留槽の底部の裏面
には超音波振動子が設けられ、伝播水及び処理液を介し
て、処理槽内の基板に超音波エネルギーを加える。この
ように基板に超音波エネルギーを加えることによって洗
浄効果を高めることができるのである。

【０００４】このような洗浄装置では、超音波振動子に
よって基板に超音波エネルギーを加えたとき、超音波エ
ネルギーが処理液に作用して処理液を加熱してしまう
が、従来の洗浄処理では、処理液の温度を比較的高温
（例えば６０℃以上）に設定してあったため、超音波エ
ネルギーが処理液に与える熱量を考慮する必要が無かっ
た。

【０００５】ところが、近年は洗浄装置の熱対策にかか
るコストを引き下げたり、その安全性を高めるため、ま
た、基板を高温で処理すると基板表面が粗くなり基板品
質が低下するため、処理液を低温化する必要が生じてい
る。このように処理液を低温に保った場合、超音波エネ
ルギーが処理液に与える熱量を無視できなくなるので、
処理液を冷却する必要が生じる。

【０００６】図２は、処理液のための冷却装置を設けて
いる従来の洗浄装置を説明する図である。処理槽１０
は、基板に洗浄処理を施すための処理液４０で満たされ
いる。この処理槽１０は、伝播水５０で満たされた伝播
水貯留槽２０中に浸かっている。伝播水貯留槽２０の底
部裏面には、基板に超音波エネルギーを与えるための処
理液超音波振動子２２が設けられている。ここで、処理
槽１０中の処理液４０は、一旦処理槽１０外に導出さ
れ、ポンプ１２と、ペルチエ素子からなる電子冷熱素子
１３、１３と、フィルタ１４とを介して、再び処理槽１
０に導入されることで循環している。この際、処理液４
０は、循環途中で電子冷熱素子１３、１３によって冷却
または加熱される。この電子冷熱素子１３、１３は、処
理槽１０内に配された温度センサ１８の出力に基づいて
処理液４０が目標温度になるよう制御される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図２のような
装置において、電子冷熱素子１３は、一般に高価なもの
なので、装置コストを引き上げる原因になっていた。特
に、かかる用途において、超音波振動子２２によって加
熱された処理液４０を目標温度まで冷却するには、単一
の電子冷熱素子１３では冷却能力不足な場合が多く、複
数の電子冷熱素子１３を用いざる得ない場合がしばしば
あった。このため、処理液４０のための冷却装置部分に
非常にコストがかかるという問題が生じていた。

【０００８】そこで、この発明の目的は、処理液等の処
理液を低コストで適切な温度に設定することができる基
板処理装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の基板処理装置は、基板に所定の処理
を施す処理液を収容する処理槽と、処理槽の一部と接触
する流体を収容する流体貯留手段と、流体貯留手段に設
けられ流体を介して処理槽内の基板に超音波を加える超
音波振動子と、処理槽内の処理液の温度を検出する温度
検出手段と、所定温度の流体を流体貯留手段に供給する
流体供給手段と、温度検出手段の出力に基づいて流体供
給手段を制御し、流体供給手段から流体貯留手段に供給
される所定温度の流体の流量を制御する制御手段とを備
えたことを特徴とする。

【００１０】また、請求項２記載の基板処理装置は、制
御手段が、流体供給手段から流体貯留手段に供給される
流体の流量を２段階で制御することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しつつ説明する。

【００１２】図１は、この発明に係る一実施形態の基板
洗浄装置を説明する図である。石英などからなる処理槽
１０は、半導体ウェハなどの基板を洗浄処理するための
処理液４０で満たされている。この処理槽１０中には、
図示を省略する基板支持機構が配置されており、この基
板支持機構によって処理槽１０中に洗浄のため浸漬され
た複数の基板が整立した状態で保持されることとなる。
処理槽１０に設けた隔壁１１から溢れ出した処理液４０
は、処理槽１０外に導出され、循環系であるポンプ１２
及びフィルタ１４を介して再び処理槽１０に導入され、
処理液吐出部１６から均一に吐出される。なお、この処
理槽１０中には、温度検出手段である温度センサ１８と
ヒータ１９とが浸漬されており、これらに接続された制
御回路（図示を省略）は、温度センサ１８の出力に基づ
いて処理槽１０中の処理液４０の温度が目標温度範囲よ
りも低下したと判断した場合、ヒータ１９に通電して処
理液４０を加熱し、処理液４０の温度を目標温度範囲ま
で迅速に上昇させる。なおヒータ１９はフィルタ１４と
ポンプ１２との間に設けてもよい。ここで目標温度範囲
とは、目標温度に対して許容される誤差範囲を加減した
温度範囲のことをいう。

【００１３】処理槽１０全体は、超音波振動の伝播のた
めの流体である伝播水５０を満たした流体貯留手段であ
る伝播水貯留槽２０に浸かっている。そして、伝播水貯
留槽２０の底部の裏面には超音波振動子２２が設けら
れ、伝播水５０及び処理液４０を介して、処理槽１０内
の基板に超音波エネルギーを加える。

【００１４】この伝播水貯留槽２０には、温度調節装置
３０、第１流量調節バルブ３１、第２流量調節バルブ３
２、開閉バルブ３３等から構成される伝播水供給手段を
介して伝播水が供給される。この伝播水が供給される伝
播水貯留槽２０の一部は隔壁２４で仕切られており、こ
の隔壁２４の上端から溢れ出した伝播水５０が伝播水貯
留槽２０外に排水されるので、伝播水貯留槽２０中の伝
播水５０は一定の水位に保たれる。

【００１５】伝播水供給手段を構成する第１流量調節バ
ルブ３１は、超音波振動子２２が自己の発生する熱で破
損することを防止するため、また、処理槽１０から飛散
した処理液４０が伝播水５０に混入し、超音波振動子２
２を腐食させることを予防するため、比較的少量の伝播
水５０を常時流通させている。また、第２流量調節バル
ブ３２は、処理槽１０中の処理液４０の温度が目標温度
範囲を超えた場合に伝播水貯留槽２０中の伝播水５０の
温度を降下させ、伝播水貯留槽２０中の伝播水５０を介
して処理液４０の温度を目標温度範囲まで下げるため、
比較的多量の伝播水５０を伝播水貯留槽２０中に供給す
るためのものである。この第２流量調節バルブ３２と直
列に配置された開閉バルブ３３は、エアバルブからな
り、図示を省略する制御回路によって開閉される。な
お、この制御回路は、温度センサ１８の出力を監視して
おり、処理槽２０中の処理液４０の温度が目標温度範囲
よりも高いことを検知した場合、開閉バルブ３３を開状
態とすることにより第２流量調節バルブ３２を介して伝
播水貯留槽２０中に伝播水５０を供給して、伝播水貯留
槽２０中の伝播水５０の温度を降下させ、処理槽１０中
の処理液４０の温度を目標値まで低下させる。一方、処
理槽１０中の処理液４０の温度が目標値よりも低いこと
を検知した場合、開閉バルブ３３を閉状態とすることに
より第２流量調節バルブ３２を介しての伝播水５０の供
給を停止して、伝播水貯留槽２０中の伝播水５０による
冷却を停止する。この際、ヒータ１９を動作させて処理
液４０を迅速に目標温度まで上昇させることができる。

【００１６】温度調節装置３０は、比較的低温で供給さ
れる純水等の伝播水５０を所定温度まで加熱して伝播水
貯留槽２０に供給される伝播水５０が極端に低温となら
ないよう調節する。すなわち、この温度調節装置３０で
設定される伝播水５０の温度は、処理槽１０中の処理液
４０の目標温度範囲より高くてはならないが、本来は特
に下限が存在するものではない。ただし、具体的実施例
では、温度調節装置３０で設定される伝播水の温度を処
理槽１０中の処理液４０の目標温度から誤差範囲を減算
した温度に設定してある。この目標温度および誤差範囲
は使用する処理液や処理方法によって決定される。

【００１７】例えば、ＳＣ−１洗浄という処理がある。
ＳＣ−１洗浄とは、アンモニア水溶液と過酸化水素水と
純水との混合溶液（この混合溶液からなる処理液４０を
アンモニア過水という。）を２０〜４０℃の状態で処理
槽１０に満たし、処理槽１０内のアンモニア過水に基板
を浸漬して基板表面の汚染物質を除去する処理である。
このＳＣ−１洗浄で処理液４０であるアンモニア過水を
目標温度３０℃誤差範囲±１℃にて保ちたいときには、
例えば温度調節装置３０で設定される伝播水５０の温度
を２７℃に設定し、伝播水貯留槽２０中の伝播水５０が
３０℃±１℃の範囲に収まるように、開閉バルブ３３の
開閉状態を調節する。このとき、第１流量調節バルブ３
１は、伝播水貯留槽２０に常時供給される伝播水５０が
過剰となって処理槽１０中の処理液４０が過冷却状態と
ならないような供給量に予め調節しておく。また、第２
流量調節バルブ３２の流量は処理液４０の冷却を迅速に
行うため第１流量調節バルブの流量よりも多く調節して
おく。

【００１８】以下、図１の装置の動作について説明す
る。まず、伝播水貯留槽２０に目標温度の伝播水５０が
満たされた状態で、処理槽１０に投入したとき目標温度
になるような温度の処理液４０が投入される。そして、
基板の処理を開始する。このとき、開閉バルブ３３は閉
じられ、第１流量調整バルブ３１を通じて少量の伝播水
５０が伝播水貯留槽２０に供給されている。

【００１９】基板の処理に伴って超音波振動子２２が駆
動されるとその超音波エネルギーによって処理液４０が
加熱される。図示を省略する制御回路は、温度センサ１
８の出力に基づいて処理液４０の温度が（目標温度＋誤
差範囲）よりも高くなったことを検知すると、開閉バル
ブ３３を開状態とし、第２流量調節バルブ３２を通じて
大量の伝播水５０を伝播水貯留槽２０に供給する。これ
により、処理槽１０中の処理液４０は、周囲の伝播水５
０への放熱によって迅速に冷却される。

【００２０】一方、処理槽１０に対して頻繁に基板が出
し入れされた等の理由で処理液が（目標温度−誤差範
囲）の温度よりも低くなると、図示を省略する制御回路
は、開閉バルブ３３を閉状態とし、第２流量調節バルブ
３２を通じての伝播水５０の供給を停止し、第１流量調
節バルブ３１のみから伝播水５０を供給することによっ
て伝播水貯留槽２０への伝播水５０の供給量を少なくす
る。これにより、伝播水５０による処理槽１０中の処理
液４０の冷却は停止する。この場合、さらにヒータ１９
を動作させて処理液４０が目標温度になるまで迅速に加
熱する。このようにして、処理液４０が目標温度範囲内
に温度調節されることとなる。この際、電子冷熱素子を
用いていないので、処理液４０の冷却ための冷却装置を
比較的安価なものにできるばかりでなく、第２流量調節
バルブ３２の流量調節のみによって、処理液４０に対す
る冷却能力を適宜所望の値に調節できる。

【００２１】以上、実施形態に即してこの発明を説明し
たがこの発明は、上記実施形態に限定されるものではな
い。例えば、ポンプ１２とフィルタ１４との間にペルチ
エ効果を利用した電子冷熱素子を配置することもでき
る。この場合、比較的高価な電子冷熱素子によって処理
液４０のための冷却装置が比較的高価なものとなるが、
第２流量調節バルブ３２、開閉バルブ３３等との相乗効
果によって処理槽１０中の処理液４０の温度調節をより
精密なものとすることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１記載の基板処理装置によれば、制御手段が、温度検出
手段の出力に基づいて流体供給手段を制御することによ
り流体供給手段から流体貯留手段に供給される所定温度
の流体の流量を制御するので、簡易かつ安価に処理槽中
の処理液の温度を調節することができる。

【００２３】また、請求項２記載の基板処理装置によれ
ば、制御手段が、流体供給手段から流体貯留手段に供給
される流体の流量を２段階で制御するので、温度調節が
簡易なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態である基板洗浄装置の構
造を示す側方断面図である。

【図２】従来の基板洗浄装置の構造を説明する側方断面
図である。

【符号の説明】

１０ 処理槽 １２ ポンプ １４ フィルタ １８ 温度センサ １９ ヒータ ２０ 伝播水貯留槽 ２２ 超音波振動子 ３０ 温度調節装置 ３３ 開閉バルブ ４０ 処理液 ５０ 伝播水

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に所定の処理を施す処理液を収容す
   る処理槽と、 前記処理槽の一部と接触する流体を収容する流体貯留手
   段と、 前記流体貯留手段に設けられ、前記流体を介して前記処
   理槽内の基板に超音波を加える超音波振動子と、 前記処理槽内の処理液の温度を検出する温度検出手段
   と、 所定温度の流体を前記流体貯留手段に供給する流体供給
   手段と、 前記温度検出手段の出力に基づいて前記流体供給手段を
   制御し、当該流体供給手段から前記流体貯留手段に供給
   される前記所定温度の流体の流量を制御する制御手段
   と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記流体供給手段から
   前記流体貯留手段に供給される流体の流量を２段階で制
   御することを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。