JP3545531B2 - 処理装置および処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理液の蒸気を用いて被処理体を処理する装置と方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という)表面のパーティクル、有機汚染物、金属不純物等のコンタミネーションを除去するために洗浄システムが使用されている。その中でもウェハを処理槽内の洗浄液に浸漬して洗浄を行うウエット型の洗浄システムは、ウェハに付着したパーティクルを効果的に除去できる長所がある。
【0003】
この従来のウエット型の洗浄システムは、連続バッチ処理を可能とするため、例えば25枚のウェハをキャリア単位で装置内にロードするローダと、このローダによってロードされたキャリア2個分の50枚のウェハを一括して搬送する搬送手段と、この搬送手段によって搬送される50枚のウェハをバッチ式に洗浄、乾燥するように配列されたユニットとしての処理槽を備え、さらに各処理槽によって洗浄、乾燥されたウェハをアンロードするアンローダとを備えた、ウエットステーションと呼ばれ、広く使用されている。このウエットステーションの各処理槽では、アンモニア処理、フッ酸処理、硫酸処理、塩酸処理などの各種薬液処理と、純水などによる水洗処理とが交互に行われ、更に最終的に、乾燥処理が行われる。
【0004】
ここで、ウェハの乾燥処理を行う処理槽として、親水性の高いIPA[イソプロピルアルコール:(CH3)2CHOH]蒸気をウェハの表面に供給しつつ槽下部から排水して乾燥を行うクローズド方式の処理槽は、IPAの揮発を利用してウェハの表面から純水の膜を取り除くことができ、ウォーターマークを残さずに乾燥できる利点があることから、広く普及している。そして、このクローズド方式の処理槽は、IPA液供給源から供給されたIPA液を蒸気発生室内で加熱してIPA蒸気を発生させ、そのIPA蒸気を洗浄システムの処理槽に導入しながら処理槽内に収納したウェハを乾燥させるように構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のようなウェハの乾燥を行う処理槽では、乾燥時においては処理槽内はすべてIPA蒸気に置換され、更に最終的にN2ガスなどの不活性ガスに処理槽内雰囲気がパージされて、乾燥処理が終了する。そして、こうして処理槽内の不活性雰囲気に保持されたウェハは、適当な時期に搬送装置によって処理槽から取り出され、キャリアに装填されて搬出される。
【0006】
しかしながら、従来の洗浄システムにおいては、かようなIPA蒸気下で行われるウェハの乾燥を短時間で終えることができない場合があった。かかる場合、ウェハの表面が充分に乾燥しきっていない状態でウェハを処理槽から取り出したのでは、ウェハの表面にパーティクルが付着しやすくなってしまう。このため、従来の洗浄システムにおいては、ウェハの乾燥に相当の時間が必要であり、スループットの向上をはかり難かった。
【0007】
従って本発明の目的は、以上のように処理槽内にIPA液の如き処理液の蒸気を導入しながら被処理体を処理する際に、その処理時間を短縮化することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために,本発明は,処理液の蒸気を処理槽内に導入して処理槽内に収納した被処理体を処理する処理装置において,処理液の蒸気を作る蒸気発生室と,この蒸気発生室で作り出した処理液の蒸気を処理槽内に導入する回路と,該回路に装着されたヒータと,処理槽内を排気する排気手段を設け,前記排気手段によって排気される雰囲気中に混入した有機物質を捕捉するトラップ機構を備えることを特徴としている。この処理装置において,処理液を処理槽内に導入する回路を更に備えていても良い。
また本発明は,処理液の蒸気を処理槽内に導入して処理槽内に収納した被処理体を処理する処理装置において,処理液の蒸気を作る蒸気発生室と,この蒸気発生室で作り出した処理液の蒸気を処理槽内に導入する回路と,該回路に装着されたヒータと,処理槽内を排気する排気手段を設け,前記蒸気発生室は,底部にヒータを備える蒸気発生室本体をケーシングの内部に配置した構成を備え,前記蒸気発生室本体には,処理液を蒸気発生室本体に供給する回路と,処理液の蒸気を処理槽に導入する回路が接続され,前記蒸気発生室本体から処理槽に処理液を導入する回路を更に備えることを特徴としている。
前記蒸気発生室は,蒸気発生室本体の内部上方にて処理液の蒸気を凝縮させる冷却手段が設けられていても良い。また,前記ケーシングの内部は,N2パージガスによって置換されても良い。
【0009】
そして,本発明は,処理液の蒸気を処理槽内に導入して処理槽内に収納した被処理体を処理する処理方法において,処理槽において被処理体を洗浄液に浸漬させて洗浄処理し,洗浄処理後,処理槽に処理液もしくは処理液の蒸気を導入して洗浄液の液面に処理液の層を浮遊させて形成し,処理液の層を形成後,処理槽に処理液の蒸気を導入しながら,処理槽内の洗浄液を排水し,排水後,処理槽内を排気することを特徴としている。この処理方法において,例えば前記処理槽において被処理体を洗浄液に浸漬させて洗浄処理するに際し,温水洗浄液を処理槽に供給して被処理体を加熱し,加熱後,処理槽に処理液もしくは処理液の蒸気を導入して洗浄液の液面に処理液の層を浮遊させて形成する。また,前記温水洗浄液の温度が処理液の沸点よりも低い場合は,処理槽に処理液の蒸気を導入して洗浄液の液面に処理液の層を浮遊させて形成しても良い。また,前記処理液の蒸気を供給しながら処理槽内を排気しても良いし,前記処理液の蒸気の供給を終了した後,処理槽内を排気しても良い。また,前記処理槽内の洗浄液を排水後,処理槽内を不活性雰囲気に置換し,その後,処理槽内を排気しても良い。また,前記処理槽内の洗浄液を排水後,処理槽内を不活性雰囲気に置換しながら,処理槽内を排気しても良い。更に,前記洗浄液の液面に形成された処理液の層が通過する際に,被処理体の保持箇所を途中で変えてやることが好ましい。
【0011】
本発明にあっては,処理槽内を排気することにより,処理槽内の雰囲気を大気圧よりも減圧した状態にする。これにより,処理槽内に収納した被処理体の表面に付着した処理液の蒸気圧を相対的に高めて,乾燥を早めることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、被処理体の一例としてのウェハWの表面に、処理液としてのIPA[イソプロピルアルコール:(CH3)2CHOH]蒸気を供給しながら乾燥処理を行うものについて説明する。図1は、本発明の実施の形態にかかる処理槽19を備えた洗浄システム1の斜視図である。図2は、図1におけるA−A断面矢視図である。
【0014】
この洗浄システム1は、キャリアC単位で搬入された洗浄前のウェハWをキャリアCから整列した状態で取り出す動作を行う搬入・ロード部2と、この搬入・ロード部2からロードされた複数枚数の(例えば、キャリアC2個分の50枚の)ウェハWを一括してバッチ式に洗浄、乾燥する処理部3と、この処理部3で洗浄、乾燥されたウェハWをキャリアCに装填してキャリアC単位で搬出する搬出・アンロード部4の三つの箇所に大別することができる。
【0015】
搬入・ロード部2には、洗浄前のウェハWを例えば25枚収納したキャリアCを搬入して載置させる搬入部5と、この搬入部5の所定位置に送られたキャリアCを、隣接するローダ6へ一度に適宜数(例えば2個)ずつ移送するための移送装置7が設けられている。
【0016】
この実施の形態においては、処理部3には、搬入・ロード部2側から搬出・アンロード部4側の順に、後述する搬送装置30のウェハチャック36を洗浄および乾燥するための処理槽11、洗浄液を用いてウェハWを洗浄する処理槽12、この処理槽12で洗浄されたウェハWをリンス洗浄する処理槽13、14、洗浄液を用いてウェハWを洗浄する処理槽15、この処理槽15で洗浄されたウェハWをリンス洗浄する処理槽16、17、搬送装置32のウェハチャック38を洗浄および乾燥するための処理槽18、および、各洗浄槽12〜17で洗浄されたウェハWを乾燥させるための処理槽19が配列されている。
【0017】
そして、処理槽11と処理槽18では、例えば純水などを用いてウェハチャック36とウェハチャック38の洗浄をそれぞれ行い、更に、ウェハチャック36とウェハチャック38の乾燥も行う。また、処理槽12と処理槽15では、互いに種類の異なる洗浄液による洗浄を行うのが一般的である。その一例として、処理槽12では、例えばアンモニア水過水の如きアルカリ系洗浄液(NH4OH/H2O2/H2O)を用いたいわゆるSC1洗浄を行って、ウェハW表面に付着している有機汚染物、パーティクル等の不純物質を除去する。また、処理槽15では、例えば塩酸過水(HCl+H2O2)を用いたいわゆるSC2洗浄を行って、この酸系洗浄により金属イオンの除去、ウェハW表面の安定化を図る。また、処理槽13、14、および処理槽16、17では、例えば純水の如き洗浄水を用いてウェハWのリンス洗浄を行う。更にまた、処理槽19では、この実施の形態においては、後述するように希フッ酸(HF/H2O)を用いたいわゆるHF洗浄とリンス洗浄を行い、更にその洗浄後に親水性の高いIPA[イソプロピルアルコール:(CH3)2CHOH]蒸気をウェハWの表面に供給しつつ槽下部から排水することにより、IPAの揮発を利用してウェハWの表面から純水の膜を取り除き、ウォーターマークを残すことのない乾燥を行うように構成されている。
【0018】
但し、ウェハチャック36とウェハチャック38の洗浄と乾燥を行う処理槽11と処理槽18およびウェハWの洗浄と乾燥を行う処理槽19を除く各処理槽12〜17の配列、組合わせはウェハWに対する洗浄の種類によって任意に組み合わせることができ、場合によってはある処理槽を省略したり、逆に他の処理槽を付加してもよい。例えば、硫酸過水(H2SO4+H2O2)洗浄を行う処理槽などが組み合わされる場合もある。
【0019】
搬出・アンロード部4には、先に説明した搬入・ロード部2のローダ6と同様の構成を有するアンローダ20、搬入部5と同様の構成を有する搬出部21、および、移送装置7と同様の構成を有する移送装置(図示せず)がそれぞれ設けられている。
【0020】
そして、処理部3の前面側(図1における手前側)には、搬入・ロード部2側から搬出・アンロード部4側の順に、三つの搬送装置30、31、32が配列されており、これら各搬送装置30、31、32は、何れもガイド33に沿って洗浄システム1の長手方向にスライド移動自在に構成されている。各搬送装置30、31、32は、それぞれ対応するウェハチャック36、37、38を備えていて、各搬送装置30、31、32はそのウェハチャック36、37、38によって所定枚数のウェハW(例えばキャリアC二個分の50枚のウェハW)を一括して把持することが可能である。これらの内、搬入・ロード部2側に位置する搬送装置30は、そのウェハチャック36で所定枚数のウェハWを保持してガイド33に沿ってスライド移動することにより、搬入・ロード部2のローダ6から取り出したウェハWを、処理部3において処理槽12、13、14の順に一括して搬送する。また、中央に位置する搬送装置31は、そのウェハチャック37で所定枚数のウェハWを保持してガイド33に沿ってスライド移動することにより、処理部3において処理槽14、15、16、17の順にウェハWを一括して搬送する。また、搬出・アンロード部4側に位置する搬送装置32は、そのウェハチャック38で所定枚数のウェハWを保持してガイド33に沿ってスライド移動することにより、処理部3において処理槽17、19の順にウェハWを一括して搬送し、更に、処理槽19から搬出・アンロード部4のアンローダ20にウェハWを一括して搬送する。
【0021】
ここで、以上の搬送装置30、31、32は何れも概ね同様の構成を備えているので、例えば処理槽17、19と搬出・アンロード部4のアンローダ20の間でウェハWを搬送する搬送装置32を例にして説明すると、搬送装置32のウェハチャック38は、図3に示すように、例えばキャリアC二つ分としての50枚のウェハWを一括して把持する左右一対の把持部材41a、41bを備えている。これら把持部材41a、41bは左右対称形であり、各把持部材41a、41bが一対の回動軸42a、42bによって搬送装置32の支持部43に支持されることにより、把持部材41a、41bが左右対称に回動して開脚、閉脚するように構成されている。支持部43は、駆動機構44によって上下方向(図3においてZ方向)に昇降する。また、駆動機構44自体も、先に図1に示したガイド33に沿って処理部3の長手方向(図3においてX方向)に沿ってスライド移動する。なお、図示はしないが、ウェハチャック38全体は支持部43に内蔵された図示しない駆動機構によって前後方向(図3においてY方向)に移動でき、更に、支持部43自体も水平面内においてその角度を微調整できるように構成されている。
【0022】
回動軸42a、42bには把持部材41a、41bの各上端部が固着され、また、これら各把持部材41a、41bの下端部には、上下2段に石英製の把持棒47a、47b、48a、48bが平行に渡されている。これら各把持棒47a、47b、48a、48bの表面には、ウェハWの周縁部が挿入される把持溝が例えば50本形成されている。そして、前述したように、回転軸42a、42bの回動に伴って把持部材41a、41bを閉脚させることにより、例えば50枚のウェハWの周縁部を各把持棒47a、47b、48a、48bの把持溝にそれぞれ嵌入させ、各ウェハW同士を所定の等間隔に保ちつつ立てた状態で整列させて一括把持するようになっている。そして、こうして複数枚のウェハWを一括して把持した状態で支持部43が駆動機構44によって上下方向(図3においてZ方向)に昇降し、駆動機構44自体が先に図1に示したガイド33に沿って処理部3の長手方向(図3においてX方向)に沿ってスライド移動することにより、処理槽17、19および搬出・アンロード部4のアンローダ20の間でウェハWを搬送するように構成されている。
【0023】
なお、搬送装置32について代表して説明したが、その他の搬送装置30、31およびそれらのウェハチャック36、37も、搬送装置32およびウェハチャック38と概ね同一の構成を有しており、同様に例えば50枚のウェハWを一括して把持し、搬送するように構成されている。
【0024】
一方、ウェハチャック36とウェハチャック38の洗浄と乾燥を行う処理槽11と処理槽18を除く他の各処理槽12〜17、19の底部には、各槽内でウェハWを同士を所定の等間隔に保ちつつ立てた状態で整列させて保持するための保持具となるボート50がそれぞれ設置されている。ここで、各処理槽12〜17、19の底部には、何れも概ね同一の構造を有するボート50が設けられているので、図3を基にして処理槽19に設置されているボート50について代表して説明すると、このボート50は、処理槽19内に垂設された前後一対の支持体51、52の下端に渡って水平に取り付けられた三本の平行な保持棒53、54、55を備えている。これら保持棒53、54、55の内、中央の保持棒54の高さが最も低く、左右の保持棒53、55は保持棒54を中心に対称の位置に、かつ、保持棒54よりも高い位置に配置されている。これら保持棒53、保持棒54、および保持棒55の表面には、ウェハWの周縁部が挿入される保持溝がそれぞれ50個ずつ形成されている。
【0025】
そして、前述のウェハチャック38によって一括して把持された50枚のウェハWは、搬送装置32の駆動機構44による支持部43の下降に伴って処理槽19内に挿入され、50枚のウェハWの下端がボート50の保持棒53、54、55の保持溝にそれぞれ嵌入すると、搬送装置32の駆動機構44による支持部43の下降が停止するように構成されている。こうして、50枚のウェハWはボート50の保持棒53、54、55の保持溝によって互いに所定の間隔を保ちつつ一括して保持された状態となる。そして、ウェハチャック38は回動軸42a、42bの回動により把持部材41a、41bを開脚し、ウェハWの把持状態を開放する。こうして、把持部材41a、41bの間で把持していた50枚のウェハWを一括して離した後、搬送装置32の駆動機構44による支持部43の上昇に伴って処理槽19上方にウェハチャック38が退避する。その後、処理槽19内においてボート50上に受け渡されたウェハWに対する所定の処理が行われるように構成されている。
【0026】
また、後述するように処理槽19における所定の処理が終了すると、再び搬送装置32の駆動機構44による支持部43の下降に伴ってウェハチャック38が処理槽32内に挿入される。そして、回動軸42a、42bの回動により把持部材41a、41bが閉じられてボート50の保持棒53、54、55上に保持された50枚のウェハWを一括して把持する。その後、支持部43が上昇することによってウェハチャック38が処理槽19内から上方に退避し、それに伴って50枚のウェハWは一括して処理槽42から取り出される。そして、搬送装置32の駆動機構44自体が先に図1に示したガイド33に沿って処理部3の長手方向(図3においてX方向)に沿ってスライド移動して、処理槽19から取り出したウェハWを次の搬出・アンロード部4のアンローダ20にまで搬送するように構成されている。
【0027】
なお、処理槽19以外の各処理槽12〜17にも、以上に説明したボート50と同様のものが設置されており、上記と同様に、各処理槽12〜17においても、50枚のウェハWを一括して保持できるように構成されている。そして、所定枚数のウェハWを一括して保持することにより、搬送装置30により搬入・ロード部2のローダ6から処理槽12、13、14の順に搬送し、搬送装置31により処理槽14、15、16、17の順に搬送し、搬送装置32により処理槽17、19、および搬出・アンロード部4のアンローダ20の順に搬送する。
【0028】
次に、本発明の実施の形態にかかる処理槽19は、ウェハWに対して所定の洗浄と乾燥を行うものとして次のように構成されている。即ち、この処理槽19は上面が開口した略箱型をなしており、図2に示した処理槽19の周囲には、次に説明するように、処理槽19の底部から連続的に供給される洗浄液のオーバーフロー分を受容する外槽60が設けられている。
【0029】
即ち、図4に示すように、処理槽19から溢れ出て、処理槽19周囲の外槽60によってオーバーフロー分として受容された洗浄液は、外槽60の底部に接続されている回路61から排出されるように構成されている。また、処理槽19の底面62には、例えば室温以上で80℃以下程度に温度調節された温水や、冷水(例えば室温程度の如き通常の温度の純水)、その他、フッ化水素溶液(希フッ酸)などの洗浄液を適宜選択的に供給可能な回路63が接続されている。後述する洗浄液循環機構85によってこの回路63より槽内に導入された洗浄液が、槽底部のボート50と底面62との間に介装された整流手段64を介して、乱流を生じることなく均等にウェハWの周囲に供給されるように構成されている。
【0030】
そして、この整流手段64は、処理槽19の底面62とボート50によって保持されている所定枚数のウェハWを上下に区画するように水平に配設される整流板65と、整流板65の下方に配置される拡散板66とから構成されている。整流板65には複数のスリット67とそれらスリット67の両側に位置する複数の小孔68が穿設されており、回路63より槽内に導入された洗浄液は、まず拡散板66の裏面に衝突し、その拡散板66の周縁部より整流板65の裏面全体に拡散され、その後、整流板65のスリット67と小孔68を通過して、上記ボート50により保持されたウェハWの周囲に洗浄液が供給されるので、乱流を生じることなく均等な流速でウェハWを包み込み、ウェハW全体をむら無く均等に洗浄することができる。
【0031】
図2に示されるように、処理槽19の上面開口部は、洗浄システム1の処理部3内部に上下に適当な間隔をもって配置された仕切り板69、70で形成されるケース73内に配置されている。このケース73の上面(仕切り板69)は蓋体71によって閉鎖自在に構成されており、この蓋体71を閉じた場合は、処理槽19はケース73内の密閉雰囲気におかれた状態となる。また、ケース73の上方には、フィルタを備えたファンフィルタユニットやファンユニットなどの空調機72が設置されており、清浄化された空気のダウンフローがケース73内の処理槽19に向けて形成されている。
【0032】
図5に示すように、このケース73の底部には回路75が設けられており、この回路75はトラップ機構76と回路77を介して排気手段78に接続されている。排気手段78は、例えば吸引ポンプなどで構成されており、その稼働によって、ケース73内の雰囲気を回路75、77を介して吸引排気することにより、ケース73内を減圧雰囲気にする。なお、ケース73内から排気される雰囲気中に混入した例えばIPA蒸気などの有機物質は、回路75、77の間に設けられたトラップ機構76で捕捉され、トラップ機構76底部の回路79から廃棄(DRAIN)される。
【0033】
ケース73の側面には回路80が接続されており、図示しないN2ガス供給源からこの回路80を介してケース73内にN2ガスを供給することにより、ケース73内を不活性雰囲気にできるようになっている。なお、不活性ガスとして、N2ガス以外の例えばArガスなどをケース73内に供給しても良い。
【0034】
一方、処理槽19に対して洗浄液を供給するための洗浄液循環機構85は、図5に示すように、ケース73の外側において、処理槽19周囲の外槽60に接続された回路61と処理槽19底面に接続された回路64の間に配置されている。この洗浄液循環機構85には、希フッ酸供給源86、純水供給源87、および温水供給源88から各洗浄液が供給されるようになっている。即ち、希フッ酸供給源86からは、洗浄液としての希フッ酸(DHF)が供給され、純水供給源87からは例えば常温程度の水温の純水(リンス洗浄液)が供給され、更に温水供給源88からは例えば室温以上80℃以下程度に水温が調節された温水が供給される。また、この洗浄液循環機構85は、処理槽19内に充填されている各洗浄液を廃棄(DRAIN)するための回路90も備えている。この回路90は、前述のトラップ機構76を経て回路79に接続されている。
【0035】
そして、図4において示した如き処理槽19内のボート50上に保持したウェハWを、先ず希フッ酸を用いてHF洗浄するに際しては、図5に示す洗浄液循環機構85に希フッ酸供給源86から洗浄液としての希フッ酸を供給する。そして、その洗浄液(希フッ酸)を洗浄液循環機構85によって回路64を介して処理槽19の底部に連続的に供給し、その洗浄液の上昇流を処理槽19内に形成させる。また、処理槽19から溢れ出た洗浄液は、処理槽19周囲の外槽60に受容した後、回路61から再び洗浄液循環機構85に戻す。洗浄液循環機構85はこうして戻された洗浄液を濾過して清浄化し、更に温度や濃度等を所定のものに調整した後、再びその洗浄液を回路64を介して処理槽19の底部に供給する。こうして、処理槽19内に洗浄液(希フッ酸)が循環供給されて、ウェハWのHF洗浄が行われるようになっている。
【0036】
次に、HF洗浄が終了し、リンス洗浄を行う場合は、まだ処理槽19内に洗浄液としての希フッ酸が充填されている状態で、洗浄液循環機構85に純水供給源87からリンス洗浄液としての純水の供給を開始する。そして、そのリンス洗浄液(純水)を回路64を介して処理槽19の底部に供給しつつ、処理槽19内に充填されていた希フッ酸を処理槽19上部から外槽60に溢れ出させ、溢れ出た希フッ酸は回路61から洗浄液循環機構85に戻して回路90および回路79を経て廃棄する。こうして、しばらくの間純水供給源87からリンス洗浄液を供給しながら回路90、79から廃棄を行うことにより、処理槽19内の洗浄液を純水に置換する。なお、洗浄液が希フッ酸から純水に置換されたことは、例えば回路61中において洗浄液の比抵抗を計測することにより検知することが可能である。
【0037】
またリンス洗浄が終了した場合は、次に、洗浄液循環機構85に温水供給源88から例えば室温以上80℃以下程度に水温が調節された温水の供給を開始する。そして、その温水を回路64を介して処理槽19の底部に供給しつつ、処理槽19内に充填されていたリンス洗浄液(例えば常温程度の水温の純水)を処理槽19上部から外槽60に溢れ出させ、溢れ出たリンス洗浄液は回路61から洗浄液循環機構85に戻して回路90および回路79を経て廃棄する。こうして、しばらくの間温水供給源88から温水を供給しながら回路90、79から廃棄を行うことにより、処理槽19内の洗浄液を温水に置換した後、回路90、79からの廃棄を停止する。こうして、処理槽19内に温水が循環供給されて、ウェハWは室温以上80℃以下程度に加熱された状態となる。なお、洗浄液が温水に置換されたことは、例えば回路61中において水温を計測することにより検知することが可能である。
【0038】
更に、この洗浄液循環機構85は、以上のようにして処理槽19内に充填した温水を処理槽19底部の回路64から洗浄液循環機構85に戻し、その温水を回路90、79から廃棄することによって、処理槽19内の温水を排水することもできるように構成されている。
【0039】
また、図5に示すように、処理槽19の周囲に設けられている外槽60の側壁面には、回路95が接続されており、後に詳しく説明するIPA蒸気発生室96で作り出された処理液としてのIPA[イソプロピルアルコール:(CH3)2CHOH]の蒸気がこの回路95を介して処理槽19内に導入されるようになっている。この回路95の周りには、IPA蒸気が処理槽19内に導入される前に凝縮することを防ぐために例えばテープヒータなどのヒータ97が装着されており、回路95内の温度は約80℃に維持されている。
【0040】
IPA蒸気発生室96には、IPA液供給源98からIPA液が供給されている。IPA液供給源98は、例えばキャニスタ容器などに充填されているIPA液をIPA蒸気発生室96に回路99を介して圧送するように構成されている。IPA蒸気発生室96は、こうして供給されたIPA液を約80℃以上(例えば120℃)にまで加熱することにより、IPA蒸気を作り出し、そのIPA蒸気を回路95を介してケース73内の処理槽19内に導入する。
【0041】
また、処理槽19の上部には回路100が接続されており、この回路100は処理槽19の内壁に接触した状態で開口するように設けられている。そして、IPA蒸気発生室96内の下方から取り出したIPA液をこの回路100を介して処理槽19内に導入し、そのIPA液を処理槽19の内壁上部に伝わらせながら供給できるように構成されている。
【0042】
その他、IPA蒸気は引火性が高いので、以上に説明したケース73およびIPA蒸気発生室96の内部には、消火手段としてのCO2消火器101によりCO2ガスを供給できるように構成されている。また、処理槽19の全体の処理工程は、操作パネル102での入力に従ってコントローラ103により制御されている。
【0043】
次に、IPA蒸気発生室96は、図6に示すように、ケーシング110の内部に蒸気発生室本体111を配置した構成を備えており、前述の回路95、回路99、および回路100は何れもこの蒸気発生室本体111に接続されている。回路99の途中には、IPA液供給源98から蒸気発生室本体111へ供給されるIPA液の供給を制御するための弁112と、蒸気発生室本体111へ供給する途中でIPA液中の不純物を濾過除去するためのフィルタ113が設けられている。そして、蒸気発生室本体111の底部にはヒータ115が配設されており、IPA液供給源98から回路99を介して蒸気発生室本体111内に供給されたIPA液を、このヒータ115によりIPA液の沸点である約80℃以上の温度(例えば120℃程度)にまで加熱するように構成されている。このヒータ115による加熱時には、蒸気発生室本体111内の上方にはIPA蒸気が充満し、蒸気発生室本体111内の圧力はIPA蒸気の蒸気圧で大気圧よりも高い状態となる。
【0044】
処理槽19の外槽60側壁面に接続されている回路95は蒸気発生室本体111の上面に開口しており、また、この回路95の途中には弁117が設けられている。そして、先に説明したヒータ115の加熱によって蒸気発生室本体111内の圧力をIPA蒸気の蒸気圧で大気圧よりも高くした状態でこの弁117を開放することにより、その蒸気圧でIPA蒸気を回路95から処理槽19内に導入することができる。この場合、回路95の周りには図5で示したヒータ97が装着してあって回路95内の温度は約80℃に維持されているので、IPA蒸気が処理槽19内に導入される前に回路95中で凝縮する心配がない。
【0045】
前述の処理槽19の内壁上部に接続されている回路100は、蒸気発生室本体111の内部の下方に溜められたIPA液の液面下において開口しており、この回路100の途中には弁120が設けられている。また、蒸気発生室本体111内には弁121を備えた回路122を介して図示しないN2加圧ガス供給源からのN2加圧ガスを供給できるようになっている。従って、回路100の弁120を開放した状態で回路122の弁121を開放して蒸気発生室本体111内にN2加圧ガスを供給することにより、蒸気発生室本体111の内部下方に溜められているIPA液を回路100を介して処理槽19内に導入することができる。また、IPA蒸気の圧力を利用してIPA液を回路100を介して処理槽19内に導入することも可能である。この場合、前述したように回路100は処理槽19の内壁上部に接触した状態で開口しているので、回路100から処理槽19内に導入したIPA液を処理槽19の内壁に伝えながら流下させることができる。
【0046】
その他、蒸気発生室本体111の上面には温度センサ125が設けられると共に、回路126、127がそれぞれ接続されている。温度センサ125は、例えば熱電対とすることができる。この温度センサ125によって蒸気発生室本体111内の上方に充満しているIPA蒸気の温度を測定し、その温度を図5で説明したコントローラ103に入力する。
【0047】
回路126は大気圧雰囲気中にて開口しており、また、回路126の途中には弁128が設けられている。この弁128を開放することにより、蒸気発生室本体111内の雰囲気を大気圧に開放することができる。
【0048】
回路127は弁130を介してトラップパイプ131の上端に接続されている。トラップパイプ131の周囲には冷却用のウォータージャケット132が装着してあり、弁130を解放すると、蒸気発生室本体111内のIPA蒸気が回路127からトラップパイプ131内に流入し、ウォータージャケット132の冷熱で冷却されてIPA液に凝縮するようになっている。また、トラップパイプ131の下端は、弁133を備える回路134を介して蒸気発生室本体111の下方に接続されている。従って、ウォータージャケット132の冷熱で凝縮したIPA液は、弁133の開放によって蒸気発生室本体111の下方に戻される。
【0049】
蒸気発生室本体111の周囲は、例えばシリコンスポンジの如き断熱材135によって覆われており、蒸気発生室本体111内で発生したIPA蒸気を保温することにより、IPA蒸気が凝縮するのを防いでいる。
【0050】
蒸気発生室本体111の側方には、前述のIPA液供給源98から回路99を介して蒸気発生室本体111内に供給されたIPA液の液面高さを示すレベルゲージ136が設けられている。そして、このレベルゲージ136に現れる液面をセンサ137によって測定することにより、蒸気発生室本体111内に溜められているIPA液の液面高さを検出し、その液面高さを図5で説明したコントローラ103に入力するようになっている。
【0051】
そして、蒸気発生室本体111およびトラップパイプ131を包んでいるケーシング110の内部は、回路138を介して供給されたN2パージガスによって置換され、ケーシング110内は不活性雰囲気に保たれている。
【0052】
さて、図1の洗浄システム1全体においては、図示しない搬送ロボットが未だ洗浄されていないウェハWを例えば25枚ずつ収納したキャリアCを搬入・ロード部2の搬入部5に載置する。そして、この搬入部5に載置されたキャリアCを移送装置7によって隣接するローダ6へ移送する。ローダ6では、例えばキャリアC二個分の50枚のウェハWをキャリアCから取り出し、更にオリフラ合わせした状態で50枚のウェハWを整列待機させる。
【0053】
続いて、既に処理槽11において洗浄および乾燥処理された搬送装置30のウェハチャック36が、ローダ6に整列している待機状態のウェハWの上方に移動し、その整列されたウェハWをウェハチャック36により50枚単位で一括して把持する。そして、それらウェハWを先ず処理槽12、13、14に順次搬送する。こうして、処理槽12では、例えばアンモニア水過水の如きアルカリ系洗浄液(NH4OH/H2O2/H2O)を用いたいわゆるSC1洗浄を行い、ウェハW表面に付着している有機汚染物、パーティクル等の不純物質を除去する。また、処理槽13、14では、例えば純水の如き洗浄水を用いてウェハWのリンス洗浄を行う。
【0054】
SC1洗浄とリンス洗浄を終了すると、次の搬送装置31のウェハチャック37が処理槽14内に下降し、処理槽14底部のボート上に保持された50枚のウェハWを一括して把持して上昇する。そして、それらウェハWを一括して次の処理槽15、16、17へ順次搬送する。こうして、処理槽15では、例えば塩酸過水(HCl+H2O2)を用いたいわゆるSC2洗浄を行い、金属イオンの除去、ウェハW表面の安定化を図る。また、処理槽16、17では、例えば純水の如き洗浄水を用いてウェハWのリンス洗浄を行う。
【0055】
SC2洗浄とリンス洗浄を終了すると、次の搬送装置32のウェハチャック38が処理槽17内に下降し、処理槽17底部のボート上に保持された50枚のウェハWを一括して把持して上昇する。こうして処理槽17から取り出したウェハWを一括して次の処理槽19と搬出・アンロード部4のアンローダ20へ順次搬送する。
【0056】
ここで、本発明の実施の形態にかかる処理槽19においては、以下に説明する工程に従ってウェハWの洗浄、乾燥処理が行われる。
【0057】
先ず、ウェハWが搬入される前においては、処理槽19には所定の濃度に設定された希フッ酸(HF/H2O)のごとき洗浄液が予め充填されており、また、図5で説明した洗浄液循環機構85によって回路64を介して処理槽19の底部に洗浄液が連続的に循環供給されることにより、処理槽19内には洗浄液の上昇流が形成された状態になっている。そして、処理槽19の上方(ケース73の上方)には、処理槽17から取り出した50枚のウェハWを一括把持した搬送装置32のウェハチャック38が待機した状態になっている。
【0058】
そして、図2に示した蓋体71が開放されてケース73の上面が開口すると、ウェハチャック38が下降を開始し、ウェハチャック38によって把持された50枚のウェハWを処理槽19内に挿入して、それらウェハWを処理槽19底部のボート50上に保持させる。その後、ウェハチャック38は開脚してウェハWの把持状態を開放した後上昇し、処理槽19上方に退避する。このウェハチャック38の退避後、蓋体71が再び閉められて処理槽19はケース73内の密閉雰囲気におかれた状態となる。そして、図7(1)に示すようにして、処理槽19内においてウェハWを洗浄液(希フッ酸)150に浸漬させた状態でHF洗浄が開始する。
【0059】
次に、所定のレシピ(設定濃度/設定時間)に従うウェハWのHF洗浄が終了すると、図5に示す洗浄液循環機構85は処理槽19の底部からの洗浄液(希フッ酸)の循環供給を中止する。そして、純水供給源87から供給されたリンス洗浄液としての純水を処理槽19の底部に供給し、希フッ酸を処理槽19上部から外槽60に溢れ出させて洗浄液循環機構85に戻した後、回路90、79から廃棄する。こうして、しばらくの間純水供給源87からリンス洗浄液を供給しながら回路90、79から廃棄を行うことにより、処理槽19内の洗浄液を純水に置換し、置換後、回路90、79からの廃棄を停止する。なお、洗浄液が希フッ酸から純水に置換されたことは、例えば洗浄液の比抵抗を計測して検知することができる。そして、図7(2)に示すようにして、処理槽19内においてウェハWを純水洗浄液151中に浸漬させてウェハWをリンス洗浄する。
【0060】
そして、リンス洗浄を終了すると、洗浄液循環機構85は処理槽19の底部からのリンス洗浄液(純水)の循環供給を中止する。そして、温水供給源88から供給された温水洗浄液としての温水(室温以上80℃以下程度に水温が調節された温水)を処理槽19の底部に供給し、リンス洗浄液を処理槽19上部から外槽60に溢れ出させて洗浄液循環機構85に戻した後、回路90、79から廃棄する。こうして、しばらくの間温水供給源88から温水洗浄液を供給しながら回路90、79から廃棄を行うことにより処理槽19内の洗浄液を温水に置換し、図7(3)に示すようにして、処理槽19内においてウェハWを温水洗浄液152中に浸漬させてウェハWを加熱する。そして、ウェハWを加熱後、洗浄液循環機構85は処理槽19の底部からの温水洗浄液の供給を中止する。
【0061】
次に、図6に示したIPA蒸気発生室96の蒸気発生室本体111においてヒータ115で所定の温度(例えばIPAの沸点である約80℃)に加熱したIPA液を回路100を介して蒸気発生室本体111内の下方から取り出し、そのIPA液を処理槽19内に導入して処理槽19の内壁上部に伝わらせながら吐き出す。こうして、図7(4)に示すように、処理槽19内においてウェハWを温水洗浄液152中に浸漬させながら、温水洗浄液152の液面にIPA液153の層を適当な厚さで浮遊させた状態で形成する。
【0062】
なお、この温水洗浄液152の液面に形成されるIPA液153の浮遊層は、回路100から処理槽19内にIPA液を導入する代わりに、図6に示したIPA蒸気発生室96の蒸気発生室本体111で作り出したIPA蒸気を回路95から処理槽19内に導入することによっても形成することもできる。即ち、処理槽19内に溜められている温水洗浄液152の温度がIPA液の沸点である約80℃よりも低い場合は、回路95からIPA蒸気を処理槽19内に導入すれば、その蒸気が処理槽19内の温水洗浄液152の液面に触れた際に凝縮するので、同様に図7(4)に示したように、温水洗浄液152の液面にIPA液153の浮遊層を形成することができる。
【0063】
こうして回路100を介して処理槽19内にIPA液を導入することにより温水洗浄液152の液面にIPA液153の浮遊層を形成した後、図6に示すIPA蒸気発生室96の蒸気発生室本体111において作り出したIPA蒸気を回路95から処理槽19内に導入し始める。あるいは、既に回路95からIPA蒸気を処理槽19内に導入して処理槽19内の温水洗浄液152の液面にIPA液153の浮遊層を形成した場合は、更に蒸気発生室本体111において作り出したIPA蒸気を回路95から処理槽19内に導入し続ける。なお、このように処理槽19内にIPA蒸気を導入する場合は、IPA蒸気発生室本体111においてヒータ115でIPA液を約80℃以上(例えば120℃)に加熱し、IPA蒸気発生室86内のIPA液を沸騰させてIPA蒸気発生室本体111内を大気圧よりも高くした状態で弁117を開放し、蒸気圧によってIPA蒸気を回路95から処理槽19内に導入する。
【0064】
そして、処理槽19内にIPA蒸気を導入している状態を保ちながら、処理槽19内の温水洗浄液を図5に示した回路64から洗浄液循環機構85に少しずつ戻して回路90、79から廃棄し、処理槽19内の温水洗浄液152を徐々に排水する。この排水工程の途中においては、処理槽19内には、図7(5)に示すように、下方に温水洗浄液152の液層が位置し、上方にIPA蒸気154の気層が位置し、それらの間にIPA液153の液層が位置した状態となる。こうして、処理槽19内においてウェハWの表面の温水洗浄液152を直接気体に触れさせずに、ウェハW表面の温水洗浄液を揮発性の高いIPA液153に置換しながら徐々に排水する。
【0065】
こうして、温水洗浄液152の液面にIPA液153の層を形成させた状態で処理槽19内の温水洗浄液152をゆっくりと排水することにより、ウェハWの表面全体にIPA液153の層を通過させて、ウェハW表面に付着していた洗浄液(純水)を揮発性の高いIPA液153に置換することが可能となる。なお、ボート50によって保持されているウェハWの周縁部に付着している洗浄液(純水)もIPA液に完全に置換できるように、IPA液153の層が通過する際に、ボート50によるウェハWの保持箇所を途中で変えてやることが望ましい。
【0066】
そして、図7(6)の乾燥工程−1に示すように、処理槽19内から温水洗浄液152を完全に排水し、温水洗浄液152上に浮遊していたIPA液153の液層も完全に排水した後においても、更に処理槽19内にIPA蒸気154を導入し続ける。そして、処理槽19内をよりIPA蒸気154雰囲気にして水分を排出する。こうして、所定の間、処理槽19内にIPA蒸気154を導入したら、回路95の弁117を閉じ、処理槽19内へのIPA蒸気の導入を終了する。
【0067】
乾燥工程−1を終了すると、次に、図5に示した回路80を介して図示しないN2ガス供給源からケース73内にN2ガスを供給し、処理槽19内のIPA蒸気を一掃(PURGE)する。これにより、処理槽19内雰囲気はN2ガスに置換されて不活性雰囲気となる。こうして、図7(7)の乾燥工程−2においては不活性雰囲気下で乾燥を行い、ウェハWの表面に付着したIPA液を完全に蒸発させて取り除く。処理槽19内雰囲気がN2ガスに置換されると、図示しないN2ガス供給源からのN2ガスの供給は終了する。かくして、表面にウォーターマークを残すことなく乾燥されたウェハWが、不活性雰囲気となった処理槽19内に収納された状態となる。この場合、ケース73内に供給するN2ガスは、例えば約80℃程度に加熱されていることが望ましい。
【0068】
そして、以上に説明した図7(6)の乾燥工程−1や図7(7)の乾燥工程−2においては、ケース73内を排気して処理槽19内の雰囲気を大気圧よりも減圧した状態にすることにより、ウェハWの表面に付着したIPA液の乾燥を早めることができるようになる。即ち、例えば図7(6)に示す乾燥工程−1において、処理槽19内にIPA蒸気154を供給してウェハWを乾燥する処理を行いながら、図5に示した排気手段78を稼働し、ケース73内の雰囲気を回路75、77を介して排気する。すると、ケース73内におかれている処理槽19は減圧雰囲気となり、これにより処理槽19内に収納しているウェハWの表面に付着したIPA液の蒸気圧が相対的に高くなって、IPA液の乾燥を早めることができるようになる。
【0069】
一方、このように排気手段78を稼働してケース73内の雰囲気を排気した場合は、ケース73底部から回路75に排気される雰囲気中にIPA蒸気などの有機物質が混入することになる。しかし、回路75に混入した有機物質は、回路75、77の間に設けたトラップ機構76で捕捉されてトラップ機構76底部の回路79から廃棄(DRAIN)されるので、排気手段78側には入り込む心配がない。
【0070】
なお、以上は図7(6)の乾燥工程−1において処理槽19内にIPA蒸気154を供給している際に処理槽19内を減圧雰囲気にする例について説明したが、その他、図7(6)の乾燥工程−1において処理槽19内へのIPA蒸気154の供給を終了した後にケース73内の排気を行っても良く、また、図7(7)の乾燥工程−2において回路80からケース73内にN2ガスを導入しているときにケース73内を排気して処理槽19内を減圧雰囲気にするようにしても良く、更にまた、処理槽19へのN2ガスの導入を終了した後に、ケース73内を廃棄して処理槽19内を減圧雰囲気にしても良い。何れにしても、図7(6)の乾燥工程−1および図7(7)の乾燥工程−2の間の適当な時期に排気手段78を稼働して処理槽19内を減圧雰囲気にすることにより、ウェハWの表面に付着したIPA液の乾燥を早めることができるようになる。
【0071】
かくして、処理槽19におけるウェハWの洗浄および乾燥が終了すると、図2に示した蓋体71が再び開放されてケース73の上面が開口し、既に処理槽18において洗浄および乾燥処理されて、処理槽19の上方に待機していたウェハチャック38が下降を開始する。そして、ウェハチャック38は処理槽19底部のボート50上に保持されていた50枚のウェハWを一括して把持し、そのウェハWを処理槽19から取り出して、次の搬出・アンロード部4のアンローダ20に搬出する。かくして、この洗浄システムによる一連の洗浄、乾燥が終了したウェハWは、キャリアCに装填された状態で搬出・アンロード部4の搬出部21から、例えば図示しないロボットにより搬出されることになる。
【0072】
なお、この実施の形態で説明した処理槽19のようにIPAなどの引火性の高い処理液を用いる場合は、先に図5において説明したように、ケース73およびIPA蒸気発生室96の内部にCO2ガスを供給して消火を行うようなCO2消火器101を設置すると良い。この場合、図6に示した温度センサ125の周辺のみにCO2ガスを供給する構成としても良い。
【0073】
また、処理槽19の全体の処理工程を、図5に示したコントローラ103によって制御する例について説明したが、例えばIPA蒸気発生室96の制御を行う各制御部や、処理槽19やその他の各洗浄槽11〜17の制御を行う各制御部、搬入・ロード部2と搬出・アンロード部4の制御を行う各制御部などをそれぞれ個別に設け、それらの各制御部をマスターコンピュータで制御するように構成しておけば、マスターコンピュータが故障しても、それぞれの各制御部で制御することによって、洗浄システム1の運転を継続できるので、安全性を確保できる。
【0074】
なお、この実施の形態においては、処理槽19へのウェハWの搬入と、処理槽19からのウェハWの搬出を一つの搬送装置32によって行う例を説明した。その場合、処理槽19へウェハWを搬入した際にウェハチャック38に洗浄液が付着するので、処理槽19内で洗浄および乾燥されたウェハWを搬出する際には、ウェハチャック38を洗浄槽18にて洗浄、乾燥することが必要である。そこで、処理槽19へウェハWを搬入する搬送装置と、処理槽19からウェハWを搬出する搬送装置をそれぞれ別個に設けるようにしても良い。そうすれば、処理槽19からウェハWを搬出する搬送装置のウェハチャックは常に清潔かつ乾燥した状態を保つことができるので、ウェハチャックの洗浄と乾燥を行う処理槽を省略できるようになる。
【0075】
【発明の効果】
本発明によれば、処理槽内の雰囲気を減圧状態にすることにより、被処理体の表面に付着した処理液を迅速に乾燥させることができる。従って、本発明によれば、処理時間を短縮でき、スループットの向上をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる処理槽を備えた洗浄システムの斜視図である。
【図2】図1におけるA−A断面矢視図である。
【図3】搬送装置の斜視図である。
【図4】処理槽の斜視図である。
【図5】洗浄液循環機構の説明図である。
【図6】IPA蒸気発生室の説明図である。
【図7】処理槽における洗浄、乾燥の処理工程説明図である。
【符号の説明】
W ウェハ
19 処理槽
75 回路
76 トラップ機構
77 回路
78 排気手段
85 処理液循環機構
96 IPA蒸気発生室
98 IPA液供給源
Claims (12)
- 処理液の蒸気を処理槽内に導入して処理槽内に収納した被処理体を処理する処理装置において,
処理液の蒸気を作る蒸気発生室と,この蒸気発生室で作り出した処理液の蒸気を処理槽内に導入する回路と,該回路に装着されたヒータと,処理槽内を排気する排気手段を設け,前記排気手段によって排気される雰囲気中に混入した有機物質を捕捉するトラップ機構を備えることを特徴とする処理装置。 - 処理液を処理槽内に導入する回路を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の処理装置。
- 処理液の蒸気を処理槽内に導入して処理槽内に収納した被処理体を処理する処理装置において,
処理液の蒸気を作る蒸気発生室と,この蒸気発生室で作り出した処理液の蒸気を処理槽内に導入する回路と,該回路に装着されたヒータと,処理槽内を排気する排気手段を設け,前記蒸気発生室は,底部にヒータを備える蒸気発生室本体をケーシングの内部に配置した構成を備え,前記蒸気発生室本体には,処理液を蒸気発生室本体に供給する回路と,処理液の蒸気を処理槽に導入する回路が接続され,前記蒸気発生室本体から処理槽に処理液を導入する回路を更に備えることを特徴とする処理装置。 - 前記ケーシングの内部は,N 2 パージガスによって置換されることを特徴とする請求項3に記載の処理装置。
- 処理液の蒸気を処理槽内に導入して処理槽内に収納した被処理体を処理する処理方法において,
処理槽において被処理体を洗浄液に浸漬させて洗浄処理し,
洗浄処理後,処理槽に処理液もしくは処理液の蒸気を導入して洗浄液の液面に処理液の層を浮遊させて形成し,
処理液の層を形成後,処理槽に処理液の蒸気を導入しながら,処理槽内の洗浄液を排水し,
排水後,処理槽内を排気することを特徴とする処理方法。 - 前記処理槽において被処理体を洗浄液に浸漬させて洗浄処理 するに際し,温水洗浄液を処理槽に供給して被処理体を加熱し,
加熱後,処理槽に処理液もしくは処理液の蒸気を導入して洗浄液の液面に処理液の層を浮遊させて形成することを特徴とする請求項5に記載の処理方法。 - 前記温水洗浄液の温度が処理液の沸点よりも低い場合は,処理槽に処理液の蒸気を導入して洗浄液の液面に処理液の層を浮遊させて形成することを特徴とする請求項6に記載の処理方法。
- 前記処理液の蒸気を供給しながら処理槽内を排気することを特徴とする請求項5,6又は7のいずれかに記載の処理方法。
- 前記処理液の蒸気の供給を終了した後,処理槽内を排気することを特徴とする請求項5,6又は7のいずれかに記載の処理方法。
- 前記処理槽内の洗浄液を排水後,処理槽内を不活性雰囲気に置換し,その後,処理槽内を排気することを特徴とする請求項5,6,7,8又は9のいずれかに記載の処理方法。
- 前記処理槽内の洗浄液を排水後,処理槽内を不活性雰囲気に置換しながら,処理槽内を排気することを特徴とする請求項5,6,7,8又は9のいずれかに記載の処理方法。
- 前記洗浄液の液面に形成された処理液の層が通過する際に,被処理体の保持箇所を途中で変えてやることを特徴とする請求項5,6,7,8,9,10又は11のいずれかに記載の処理方法。
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