JP4293830B2 - 基板処理装置およびその処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置に関し、特に半導体ウエハー等の基板を洗浄する機能を備えた基板処理装置の処理液の回収およびその再利用に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置への高性能化、製品サイクルの短縮化、低コスト化の市場要求に対して、半導体装置の回路は微細化、多層化し、製造工程におけるウエハーは大口径化し、さらに生産形態は１品種大量生産から多品種少量生産へ変化した。それに伴い、洗浄装置は、従来のバッチ式浸漬方（以下、バッチ式と呼ぶ）による洗浄から枚葉式スピン洗浄法（以下、枚葉式と呼ぶ）へ移行しようとしている。バッチ式とは、通常５０枚程度のウエハーを複数の薬液層へ順送りで処理する方法であり、枚葉式とはウエハーを１枚づつ把持、回転させて、その両面または任意面に薬液を散布して洗浄する方法である。
【０００３】
スピン式による新しい洗浄方法は、バッチ式に比べ、バッチ間やバッチ内のクロスコンタミネーションを防止することができること、枚葉式であるがためにウエハー面内均一性をより高い水準に保つことができること、また一度に大量の薬液を使うことがなく小ロット生産に対応し易いこと、および一台の設備の床占有面積が小さくなること等がその利点として挙げられる。これらの優れた点を満足できることにより枚葉式への移行が進んでいる。
【０００４】
しかしながら、枚葉式にもいくつかの欠点が挙げられる。その問題点として挙げられるものは、床占有面積を小さくするために、ひとつの処理層で複数の薬液処理をしなければならず、そのため、槽内の十分な環境整備が必要であった。特に、ウエハー処理に用いられる薬液やリンス水を分別しなければならず、そのため、従来技術では必要用力や洗浄用薬品の消費量が高まっていた。中でも、排気用力は大量消費が求められた。その理由として、装置側に必要とされる排気用力に不安定さを生じると、ウエハー処理時のパーティクルの発生や、ウォーターマークの発生につながることがしられていたためで、バッチ式と比較して枚葉式の劣る点として早急に改善が求められていた。
【０００５】
これらの問題点に対して多くの解決手法が世に登場したが、未だに決定的な解決策が出ていないのが現状である。特に、用力の省エネルギー化は、地球環境保護の観点から見た場合、解決しなければならない重要課題であり、枚葉洗浄装置が抱える重要な問題点となる。そこで本発明は、枚葉式洗浄装置の優位点を保持しつつ、必要用力の低減を目的とする。さらに薬液の使用量についてもその低減できる技術を提供する。
【０００６】
通常、枚葉式においては、一つの槽で、多種ケミカルを使用して洗浄する際は、その混合を避けるため、槽内を水平分割した上で、ケミカル同士の混合を避けるか、もしくは垂直方向に槽内を間仕切りし、同様の効果をねらっている。
【０００７】
水平分割方式の一例を図５（ａ）に示す。これと同様の技術は、例えば特許文献１に開示されている。同図に示すように、分別回収が可能なポットＰは、鉢と呼ばれるポットの中に、リングカナルＫ１、Ｋ２、Ｋ３と呼ばれる鉢の中心部のスペースに向かって開口している部位が２つ以上ある。ウエハーＷの保持台Ｈからみて、開口は水平分割されている。そして、その中心部にウエハーＷを把持具Ｃによって把持し回転する保持台Ｈがあり、その保持台ＨとポットＰが相対位置を変えることができる。リングカナルＫ１、Ｋ２、Ｋ３には、内部に溜めた液をポットＰ外部に排出する排液パイプＰ１、Ｐ２、Ｐ３が形成される。リングカナルＫ１、Ｋ２、Ｋ３を負圧に保つために、排気用力ＥＸに接続されたリング状の空間Ｒがリングカナルの外側に配置されていて、リングカナルＫ１、Ｋ２、Ｋ３とは複数の排気孔Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３で接続されている。
【０００８】
保持台Ｈに把持されたウエハーＷを洗浄液Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に処理する際、これらの洗浄液Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３はそれぞれノズルＮ１、Ｎ２、Ｎ３から供給され、ウエハーＷに滴下される。洗浄液Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、保持台ＨまたはポットＰのいずれかが相対移動することでによって、所望のリングカナルＫ１、Ｋ２、Ｋ３に分別回収される。ここでは、ポットＰが固定され、保持台Ｈが移動するものとして説明する。
【０００９】
ウエハーＷを把持した保持台Ｈは、リングカナルＫ１の高さに移動し、回転する。薬液Ｌ１がウエハーＷに散布されると保持台Ｈの回転によって薬液Ｌ１はリングカナルＫ１へ飛散され回収され、排液パイプＰ１によって排出される。次に、保持台Ｈは、リングカナルＫ２の高さに移動する。薬液Ｌ２がウエハーＷ上に散布されると保持台Ｈの回転によって薬液Ｌ２がリングカナルＫ２に飛散し回収され、排液パイプＰ２によって排出される。次に、保持台Ｈは、リングカナルＫ３の高さに移動する。薬液Ｌ３がウエハーＷ上に散布されると、保持台Ｈの回転によって薬液Ｌ３はリングカナルＫ３に飛散し回収され、排液パイプＰ３によって排出される。以上により、複数の薬液処理を行うことができ、その薬液をそれぞれ回収することができる。またこの動作中、リング状の空間Ｒが排気用力ＥＸによって常に負圧に保たれ、さらに、すべてのリングカナルＫ１、Ｋ２、Ｋ３は排気孔Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を介して負圧になっている。
【００１０】
リングカナルＫ１、Ｋ２を同心円状に配置した垂直分割方式について図５（ｂ）を用いて説明する。ウエハーＷに滴下された薬液Ｌ１、Ｌ２を支持台Ｈの回転によってその半径方向に飛散した液滴や気体の流れを、回転軸方向に変化させることを目的とした遮蔽板ＳがポットＰと相対移動する。
【００１１】
薬液Ｌ１がノズルＮ１により散布されるときは、予めリングカナルＫ１はウエハーＷの水平面上に位置するように遮蔽板Ｓが移動し、飛散した薬液Ｌ１や気流の方向を変化させて排気溝Ｄ１へ導入する。また、薬液Ｌ２がノズルＮ２より散布されるときは、予めリングカナルＫ２がウエハーＷの水平面上に位置するように遮蔽板Ｓが移動し、飛散した薬液Ｌ２や気流の方向を変化させて排気溝Ｄ２へ導入する。以上により、薬液Ｌ１、Ｌ２と保持台Ｈの回転によって生じた気流は、それぞれの排気溝Ｄ１、Ｄ２によって回収され、排液パイプＰ１、Ｐ２と通り、ポットＰ外部に排出される。この際、液成分と、気体成分は同時に排出される。
【００１２】
ウエハー処理時の条件によっては保持台Ｈが高回転となる場合がある。そのとき発生する気流は大きくなり、液滴は大きくとばされるため、大きい半径の処理槽あるいはポットで受け止めて回収する必要がある。逆に、低回転の場合は、その回転によって生じる気流は小さく、飛散する薬液は大きくとばすことができず、小さい半径の処理槽またはポットで回収する方がよい。これらを考慮すると、垂直分離方式が適していると考えられる。
【特許文献１】
特開平５−２８３９５号
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の処理装置における処理液の回収には次のような課題がある。図５(ａ)に示す水平分離方式において、リングカナルＫ１、Ｋ２、Ｋ３はすべて常に開口している。そのため、あるリングカナルを使って処理している際に、他のリングカナルの開口からその薬液雰囲気が取り込まれる可能性が高い。特に、中心にはウエハーの保持台Ｈが高速回転しているため、内部には負圧が生じ、処理時に使用されていないリングカナルの開口から、薬液雰囲気が極めて高い確率で取り込まれることが予想される。このことは、回収される薬液の純度の低下を招き、ウエハー上に薬液処理ムラやウォーターマークとして現れることとなる。他方、これを防ぐためには、リングカナルを大量の吸気によって吸引し続ける必要があり、そのためには、排気用力を大きくしなければならない。その結果、装置が大型化し、かつ処理コストも高くなってしまう。
【００１４】
また、図５（ｂ）に示すような垂直分離方式において、排気溝Ｄ１、Ｄ２は、薬液Ｌ１、Ｌ２をそれぞれ回収することができるが、それらは、保持台Ｈによってもたらされた気体成分も回収することになるため、排液パイプＰ１、Ｐ２は排気用力ＥＸに接続されることとなる。薬液Ｌ２を回収しようとする際、薬液Ｌ２と同時に流れてくる気体は、排気溝Ｄ１が開口している空間を通過することになる。そこでの混入を防ぐために、薬液Ｌ２の液滴を十分に飛散させる必要があり、保持台Ｈはより高速回転させなければならない。そのため、リング状の開口Ｋ２や排気溝Ｄ２はその高速回転によってもたらされた気流を十分に受け止めるだけの空間が必要となり、大きな半径を持つポットＰを用いる必要がある。そして、その空間を負圧に保つための排気用力を必要とする。さらに、同時に排気溝Ｄ１からの薬液Ｌ１の蒸気が混入することも十分に考えられ、それに対応するために大量の排気によって薬液Ｌ１の停滞、逆流を防がねばならない。このことから、水平分割方式同様に、排気用力を大きくしなければならず、装置の大型化および処理の高コスト化の課題がある。
【００１５】
そこで本発明は、上記従来の技術の課題を解決し、基板への処理液を分別回収することができ、排気用力を効率よく利用することができる基板処理装置およびその処理方法を提供することを目的とする。
さらに本発明は、従来の基板処理装置を改良し、処理液の分別回収能力に優れた、経済的な基板処理装置およびその処理方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板処理装置は、基板を回転可能に保持する保持台と、前記基板上に処理液を供給する供給部と、前記保持台の外周に配され、前記基板から飛散された処理液を回収するポットとを有し、前記ポットは、前記保持台の軸方向に移動可能な少なくとも一つの仕切部材を含み、前記少なくとも一つの仕切部材の位置を変えることで内部に複数の処理液回収用の空間を形成可能とするものである。これにより、基板の処理に用いられる複数の処理液を分別して回収することができ、回収された処理液を再利用することで、低コストの基板処理を行うことができる。さらに、基板処理装置の外部へ排出される処理液を低減させ、環境保護に貢献することが可能な基板処理装置を提供することができる。
【００１７】
好ましくは、仕切部材が第１の位置にあるとき、ポット内の第１の処理液回収用の空間に開口が形成され、かつ、第２の処理液回収用の空間の開口が閉じられる。また、仕切部材が第２の位置にあるとき、ポット内の第１の処理液回収用の空間の開口が閉じられ、第２の処理液回収用の空間に開口が形成される。このように、一方の処理液回収用の空間の開口が形成されているときに、他方の処理液回収用の空間の開口を閉じることで、ポット内の処理液回収のための空間を低減することで、排気用力等の能力を十分に活かすことができる。言い換えれば、従来と比較して、排気用力を小型化することが可能となる。さらに、処理液を回収しない第１、第２の処理液回収用空間は、その開口が閉じられているため、他の処理液やその雰囲気が混入することが防止される。
【００１８】
第１または第２の処理液回収用の空間の開口が形成されたとき、基板の処理に用いられた第１または第２の処理液が開口を介して回収される。また、基板処理装置はさらに、ポットに接続された排液パイプと、排液パイプに接続された気液分離部とを含み、気液分離部は排気用力に接続されること望ましい。さらに、第１の処理液回収用の空間は、第２の処理液回収用の空間の内周側に形成され、第１、第２の処理液回収用の空間に第１、第２の排液パイプがそれぞれ接続され、前記第２の排液パイプに気液分離部が接続されるようにすることも可能である。
【００１９】
本発明の他の基板処理装置は、回転可能の保持された基板上に処理液を供給し、前記基板から飛散された処理液をポットにて回収する機能を備えたものである。そして、ポットは、保持台の外周に配され、その内部に処理液を分別回収するための複数の処理液回収溝を形成し、複数の処理液回収溝の各々は、移動可能に設けられた仕切部材の位置を可変することで互いに隔離される。
【００２０】
好ましくは、仕切部材が第１の位置にあるとき、ポット内の第１の処理液回収溝に開口が形成され（使用可能状態）、かつ、第２の処理液回収溝の開口が閉ざされる（非使用状態）、仕切部材が第２の位置にあるとき、ポット内の第１の処理液回収溝の開口が閉じられ（非使用状態）、第２の処理液回収溝に開口が形成される(使用可能状態)。
【００２１】
さらに、第１、第２の処理液回収溝は、保持台と同心円状に配される。また保持台は、基板をほぼ水平に回転可能に保持し、仕切部材は、ほぼ水平方向に延在する第１の部分と、該第１の部分から傾斜する第２の部分とを含み、仕切部材が第１の位置にあるとき、第１の部分および第２の部分の第１の面が第１の処理液回収溝の一部を形成し、仕切部材が第２の位置にあるとき、第１の部分および第２の部分が第１の面と対向する第２の面が第２の処理液回収溝の一部を形成する。仕切部材の第１の面を利用して第１の処理液を第１の処理液回収溝に導入し、第２の面を利用して第２の処理液を第２の処理液回収溝に導入するため、第１、第２の処理液が他の処理液によって汚染されることが防止される。
【００２２】
基板処理装置は、さらに保持台上に複数の処理液を基板上に滴下可能なノズルを含み、ノズルから第１の処理液が滴下されるとき、第１の処理液回収溝に第１の処理液が回収され、ノズルから第２の処理液が滴下されるとき、第２の処理液回収溝に第２の処理液が回収される。好ましくは、第１、第２の処理液回収溝は負圧にされるが、非使用状態である処理液回収溝の空間は仕切部材によって閉じられているため、従来と比較して少ない空間を負圧にすればよく、その結果、排気用力の能力も小型化することができる。他方、排気用力を従来と同程度のものを使用すれば、ポット内の負圧も大きくなり、ウエハー上のパーティクル数やウォーターマークを低減させることができる。
【００２３】
本発明に係る基板処理方法は、基板を回転可能に保持する保持台と、保持台の外周に配され基板の処理に用いられた処理液を回収する機能を備えたポットとを含む基板処理装置において以下のステップを有する。
ポット内の仕切部材を第１の位置に移動させることで、ポット内に、基板に供給される第１の処理液に対応する第１の処理液回収用の空間を形成するステップと、基板上に第１の処理液を供給し、基板から飛散された第１の処理液を第１の処理液回収用の空間において回収するステップとを有する。
【００２４】
好ましくは、仕切部材が第１の位置にあるとき、ポット内の第２の処理液回収用の空間の開口が閉じられる。また、基板処理方法は、仕切部材を第２の位置に移動させることで、ポット内に、基板に供給される第２の処理液に対応する第２の処理液回収用の空間を形成し、第２の処理液回収用の空間により第２の処理液を回収する。好ましくは、処理液を回収する第１または第２の処理液回収用の空間内が負圧にされる。このとき、処理液を回収しない第１、第２の処理液回収用の空間は、その開口が閉じられているため、他の処理液やその雰囲気が混入することが防止される
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る基板洗浄装置の構成を示す断面図である。同図において、基板洗浄装置１０は、半導体ウエハーＷを水平にかつ回転可能に保持する保持台２０と、保持台２０の外周に配されるポット３０と、保持台２０の上方に位置され、複数の薬液を基板上に滴下するノズル４０と、ポット３０の下部に連結された排液パイプ５０、５１と、排液パイプ５１に接続される気液分離ボックス６０とを含む。
【００２６】
保持台２０は、図示されない回転駆動装置によって回転軸２１を介して回転される。保持台２０は、その表面に円形状の保持面２２を有し、該保持面２２には、ウエハーＷを把持する把持具２３が形成される。ウエハーＷは、好ましくは、保持面２２から供給される不活性ガスを用い、ベルヌーイの原理を利用し、保持面２２上に把持具２３によって略水平に非接触状態で保持される。
【００２７】
ポット３０は、中央に開口３１が形成されたドーナツ形状を有し、リング状の内周板３２と、リング状の外周板３３と、これらの内周板３２と外周板３３とを連結する上板３４および底板３５と、底板３５から所定の高さ延びる仕切板３６とを有する。上板３４は、外周板３３から内側に向けて上方に傾斜され、その中央に円形状の開口３１を有する。開口３１の径は、保持台２０の保持面２２の径とほぼ等しい。
【００２８】
ポット３０は、保持台２０の外周に配される。このとき、内周板３２の端部が、保持台２０の保持面２２とほぼ等しい高さにある。ポット３０内には、薬液を回収するための薬液回収溝Ｍ１、Ｍ２を形成するためのリング状の蓋（仕切部材）７０が設けられる。蓋７０は、ポット３０の上板３４と同様の傾斜角でほぼ水平方向に延在する開口切り換え部７２と、開口切り換え部７２に接続されそこからほぼ鉛直方向に延在する接続部７４とを含む。蓋７０は、図示しない駆動装置によって、ポット３０内を鉛直方向すなわち保持台２０の回転軸２１の方向に移動可能である。
【００２９】
図１(ａ)に示すように、蓋７０が上方に向けて移動され、その開口切り換え部７２がポット３０の上板３４に当接されているとき、ポット３０内には、保持台２０に近接した空間にリング状の薬液回収溝Ｍ１が形成される。薬液回収溝Ｍ１は、蓋７０の表面と、仕切板３６と、底板３５と、内周板３２によって包囲される空間であるが、当該空間には、保持台２０から一体の高さｈ１のリング状の開口７６が形成される。さらに、蓋７０の接続部７４が仕切板３６と離間されているため、そこに高さｈ２の空間７７が形成される。
【００３０】
蓋７０が、同図（ｂ）に示すように、下方に向けて移動され、その接続部７４が仕切板３６に当接されるとき、薬液回収溝Ｍ２がアクティブ(使用可能状態)となり、薬液回収溝Ｍ１が非アクティブ（非使用状態）となる。つまり、蓋７０の開口切り換え部７２が上板３４から離間して内周板３２の端部と当接し、かつ、接続部７４が仕切板３６と接続されることで、薬液回収溝Ｍ１が蓋７０によって閉じられ、他方、薬液回収用溝Ｍ２には、保持台２０の保持面から高さｈ３のリング状の開口７８が形成されるとともに、蓋７０の裏面と、上板３４、外周板３３、底板３５および仕切板３６によって包囲される空間が形成される。
【００３１】
保持台２０の上方にノズル４０が配される。ノズル４０は、ウエハーＷの処理に応じて薬液Ｌ１、Ｌ２をウエハーＷ上に散布することができる。また、ポット３０の底部には、排液パイプ５０、５１が設けられる。排液パイプ５０は、薬液回収溝Ｍ１に連結され、排液パイプ５１は薬液回収溝Ｍ２に連結される。排液パイプ５１はさらに、気体と液体とを分離する気液分離ボックス６０が接続され、さらに気液分離ボックス６０は、排気パイプ６１を介して、図示しない排気用力ＥＸに接続される。排気用力ＥＸは、排気パイプ６１を介して気体の吸引を行い、気液分離ボックス６０において、回収された薬液の蒸気や雰囲気を外部に排気させ、同時に、この排気によってポット３０内部を負圧にする。他方、液体成分は、それぞれ排液パイプ５０、５１からそれぞれ回収され、それらの排液は、図示しない再利用処理部において再利用のための処理が施される。
【００３２】
次に動作について説明する。本洗浄装置において、保持台２０によって把持しているウエハーＷを所定の速度にて回転させる。そして、ウエハーＷを薬液処理するために、ノズル４０から洗浄液Ｌ１をウエハーＷ上に滴下する。このとき、蓋７０は、図１(ａ)に示すように、開口切り換え部７２が上板３４に当接され、保持台２０と開口切り換え部７２との間にリング状の開口７６が形成され、保持台２０の外周に薬液回収溝Ｍ１が形成される。蓋７０の接続部７４はまた、保持台２０の保持面２２よりも低い位置にあり、ウエハーＷの表面から飛散された気体および液体を薬液回収溝Ｍ１の底面に向けてガイドする。こうして、ウエハーＷを処理した洗浄液Ｌ１は、薬液回収溝Ｍ１において回収され、その洗浄液Ｌ１は排液パイプ５０から回収される。また、薬液回収溝Ｍ１は、開口７７を介して薬液回収溝Ｍ２と連結されているため、洗浄液Ｌ１の蒸気や雰囲気は、気液分離ボックス６０および排気パイプ６１を介して排出され、同時に、薬液回収溝Ｍ１の開口７６が負圧となり、リング状の開口７６から保持台２０のウエハーＷへ洗浄液Ｌ１の蒸気、雰囲気が戻ることが防止される。
【００３３】
次に、洗浄液Ｌ２による薬液処理を行う際に、蓋７０を降下させ、その接続部７４を仕切板３６に当接させ、かつ、その開口切り換え部７２を内周板３２の端部に当接させ、薬液回収溝Ｍ１を閉ざす。蓋７０の開口切り換え部７２とポット３０の上板３４との間に開口７８を形成し、回転しているウエハーＷに洗浄液Ｌ２をノズル４０から滴下する。これにより、ウエハーＷによって飛散された洗浄液Ｌ２は、薬液回収溝Ｍ２内に回収される。回収された薬液は、排液パイプ５１を通り、気液分離ボックス６０において、気体と液体とが分離され、液体は排液パイプ５１を通り回収され、気体は排気パイプ６１を通り排気用力ＥＸによる吸気によって外部に排出される。また、薬液回収溝Ｍ２の開口７８は、排気用力によって引かれているため、そこが負圧となり、リング状の開口７８から保持台２０上のウエハーＷへ洗浄液Ｌ２の蒸気、雰囲気が戻ることが防止される。
【００３４】
本実施の形態に係る洗浄装置では、液専用の薬液回収溝Ｍ１をポット３０の内側にもち、気体と液体とを同時に排出する薬液回収溝Ｍ２をポット３０の外側に配置している。内側の薬液回収溝Ｍ１に蓋７０を設けることによって、必要な薬液回収溝Ｍ１、Ｍ２に対して排気用力ＥＸの排気圧をかけることができるため、無駄を生じない。さらに、薬液回収溝Ｍ１に回収された洗浄液Ｌ１は蓋７０によって外部に出ないので、洗浄液Ｌ１を吸引する力を必要としない。また、ポット３０の内部において、薬液Ｌ１、Ｌ２が接触する面は、蓋７０の表裏の互いに隔離された面を利用するため、薬液Ｌ１、Ｌ２が混ざり合うことがない。このように、本実施の形態によれば、薬液Ｌ１、Ｌ２を効率よく分離回収することができる。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、１つの蓋７０を用いて、ポット３０内に２つの薬液回収溝Ｍ１、Ｍ２を形成し、２種類の薬液Ｌ１、Ｌ２を分離回収したが、複数の蓋７０を用いることによって薬液回収溝を増やし、３種類以上の薬液であっても分別回収することを可能とする。
【００３６】
図２に第２の実施の形態に係る洗浄装置１１の構成を示す。なお、図１と同様の構成については同一参照番号を付してある。ポット３０内には、第１の実施の形態の蓋７０に加えて、第２の蓋８０が設けられている。蓋７０は、上述したように、ポット３０内において洗浄液Ｌ１、Ｌ２の分別回収をするための薬液回収溝Ｍ１、Ｍ２を形成し、第２の蓋８０は、洗浄液Ｌ３を分別回収するための薬液回収溝Ｍ３を形成する。また、蓋８０の接続部８４には、貫通孔８４ａが形成され、ポット３０の底板には、接続部８４と接するように係合する仕切部８６が形成され、仕切板８６には貫通孔８６ａが形成される。
【００３７】
図２(ａ)に示す状態では、蓋７０および蓋８０の開口切り換え部７２、８２はそれぞれポット３０の上板３４に当接され、薬液回収溝Ｍ１がアクティブとなっている。ウエハーＷから飛散された洗浄液Ｌ１は、排液パイプ５０から回収され、同時に、気体成分は開口７７を介して排気用力ＥＸに吸引される。このとき、蓋８０の接続部８４の貫通孔８４ａは、仕切部８６の貫通孔８６ａと異なる位置にあり、薬液回収溝Ｍ３は、蓋８０によって閉じられている。
【００３８】
図２(ｂ)に示す状態では、蓋７０および蓋８０が下降し、それらの開口切り換え部７２、８２が、ポット３０の内周板３２の端部に配され、蓋７０の接続部７４が仕切部３６に当接し、薬液回収溝Ｍ１、Ｍ２が蓋７０、８０によって閉じられる。このとき、蓋８０の接続部８４の貫通孔８４ａが仕切部８６の貫通孔８６ａと一致される。これにより、薬液回収溝Ｍ３がアクティブとなり、ノズル４０から滴下された薬液Ｌ３は、ウエハーＷの表面から飛散され、回収溝Ｍ３に回収される。液体は、排液パイプ５２から排出され、気体は、貫通孔８６ａ、８４ａを通り、排気パイプ６１から排気される。同時に、貫通孔８６ａ、８４ａを介して、薬液回収溝Ｍ３の開口８８を負圧にし、薬液Ｌ３の蒸気や雰囲気がウエハーＷに戻ることを防止する。
【００３９】
図３に示す状態では、蓋８０がポット３０の上板３４に当接され、蓋７０が下降し薬液回収溝Ｍ１を閉じている。この例は、図１（ｂ）のときと同様であり、ノズル４０から供給された洗浄液Ｌ２が、薬液回収溝Ｍ２によって分別回収される。
【００４０】
次に本発明の第３の実施の形態を説明する。図４は、第３の実施の形態に係る洗浄装置１２の構成を示す断面図である。第３の実施の態様では、ポット３０の薬液回収溝Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３にそれぞれ接続される気液分離ボックス９０、９１、９２を接続し、そこで分離された気体を排気用力ＥＸ９３の排気圧で排出する構成を有する。第２の実施の形態の場合には、ポット３０内において気液分離を行うため、薬液回収溝Ｍ１、Ｍ３で薬液を回収する際に、薬液回収溝Ｍ２に接続される排気用力の排気圧を利用したが、第３の実施形態では、ポット３０外において気液分離を行うものである。
【００４１】
(実施例)
第１の実施の形態に係る洗浄装置を用いたときの、ウエハーＷ上のウォーターマーク、パーティクルのサイズが同等であるために必要な、排気圧とその口径を従来装置（図５（ａ）に示す構成）と比較した。
【００４２】
【表１】
【００４３】
この条件から、排気用力に求められる流量を比較した。
【数１】
【００４４】
この結果、第１の実施形態の洗浄装置は、従来技術に比べて、必要な排気流量を４６．８％に低減することができ、十分な効果が得られたことがわかる。
【００４５】
次に、第１の実施の形態の洗浄装置による分別回収効率の改善結果を示す。薬液Ｌ１には、０．５ｗｔ％ＨＦを用い、また、薬液Ｌ２にはリンス水として純水を用い、ＨＦ処理、リンス、乾燥の一連の工程をウエハー５０枚について処理した。タンクから供給された薬液Ｌ１、Ｌ２をノズル４０を介してウエハーＷに散布し、飛散した薬液Ｌ１、Ｌ２を薬液回収溝Ｍ１、Ｍ２から回収してタンクに戻し、繰り返し使用した。薬液Ｌ１のＨＦ濃度およびその減り量によって、分別回収の能力を測定した。また、薬液Ｌ１の供給ラインの濃度をインライン濃度計で測定し、薬液Ｌ１の使用量はタンクの液面低下量から算出した。
【００４６】
【表２】
【００４７】
上記測定結果からも明らかなように、本実施形態の洗浄装置による分別回収能力が従来技術よりも改善されていることが理解される。
【００４８】
次に、パーティクルカウンタによって処理後のウエハー上のウォータマークとゴミを測定した。
【００４９】
【表３】
【００５０】
この結果からも明らかなように、パーティクル数が大幅に減少しており、排気用力の効率が優れていることが理解される。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、排気用力を大幅に削減することが可能となり、薬液回収およびその再利用システムとの併用により、ウエハー１枚あたりの洗浄で廃棄する薬液量を大幅に削減することが可能となる。必要な用力の低減、薬液使用量の低減および分別回収・再利用が確実になることで、本技術を利用した半導体洗浄装置は地球環境保護の大きく貢献することができる。
【００５２】
本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００５３】
実施の形態では、半導体ウエハーの洗浄装置を例にしたが、ウエハー以外の液晶基板等の基板の処理にも適用することができる。さらに、ポットの形状や大きさ、材質等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。また、蓋の形状や、蓋の数、あるいは回収用溝の数も、適宜変更することが可能である。
【００５４】
【発明の効果】
本発明に係る基板処理装置によれば、ポット内に配される仕切部材（蓋）を移動させることで、複数の処理液の回収溝または空間を形成するので、複数の処理液を効率よく分別回収し、その再利用をすることができる。さらに、仕切部材により、処理液の回収されない溝または空間を閉じることで、排気用力に必要なスペースを削減することが可能となり、従来よりも排気効率を向上させることができる。このことは、排気能力を大型化することなく、ポット内において処理液および／またはその蒸気や雰囲気を効率よく吸引することができ、その結果、ウエハー上のパーティクル数やウォータマークの発生を低減することが可能となる。さらに、小さな排気用力の使用により、処理装置全体を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る洗浄装置の構成を示す断面図である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態に係る洗浄装置の構成を示す断面図である。
【図３】 本発明の第２の実施の形態に係る洗浄装置の構成を示す断面図である。
【図４】 本発明の第３の実施の形態に係る洗浄装置の構成を示す断面図である。
【図５】 図５(ａ)は、従来の洗浄装置（水平分離方式）の一構成例を示す断面図であり、図５(ｂ)は、従来の洗浄装置（垂直分離方式）の一構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 洗浄装置
２０ 保持台
２１ 回転軸
２２ 保持面
２３ 把持具
３０ ポット
３１ 開口
３２ 内周板
３３ 外周板
３４ 上板
３５ 底板
３６ 仕切板
４０ ノズル
５０ 排液パイプ
５１ 排液パイプ
６０ 気液分離ボックス
６１ 排気パイプ
７０ 蓋
７２ 開口切り換え部
７４ 接続部
７６ 開口
７７ 開口
７８ 開口
８０ 蓋
８４ａ 貫通孔
８６ 仕切板
８６ａ 貫通孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置に関し、特に半導体ウエハー等の基板を洗浄する機能を備えた基板処理装置の処理液の回収およびその再利用に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置への高性能化、製品サイクルの短縮化、低コスト化の市場要求に対して、半導体装置の回路は微細化、多層化し、製造工程におけるウエハーは大口径化し、さらに生産形態は１品種大量生産から多品種少量生産へ変化した。それに伴い、洗浄装置は、従来のバッチ式浸漬方（以下、バッチ式と呼ぶ）による洗浄から枚葉式スピン洗浄法（以下、枚葉式と呼ぶ）へ移行しようとしている。バッチ式とは、通常５０枚程度のウエハーを複数の薬液層へ順送りで処理する方法であり、枚葉式とはウエハーを１枚づつ把持、回転させて、その両面または任意面に薬液を散布して洗浄する方法である。
【０００３】
スピン式による新しい洗浄方法は、バッチ式に比べ、バッチ間やバッチ内のクロスコンタミネーションを防止することができること、枚葉式であるがためにウエハー面内均一性をより高い水準に保つことができること、また一度に大量の薬液を使うことがなく小ロット生産に対応し易いこと、および一台の設備の床占有面積が小さくなること等がその利点として挙げられる。これらの優れた点を満足できることにより枚葉式への移行が進んでいる。
【０００４】
しかしながら、枚葉式にもいくつかの欠点が挙げられる。その問題点として挙げられるものは、床占有面積を小さくするために、ひとつの処理層で複数の薬液処理をしなければならず、そのため、槽内の十分な環境整備が必要であった。特に、ウエハー処理に用いられる薬液やリンス水を分別しなければならず、そのため、従来技術では必要用力や洗浄用薬品の消費量が高まっていた。中でも、排気用力は大量消費が求められた。その理由として、装置側に必要とされる排気用力に不安定さを生じると、ウエハー処理時のパーティクルの発生や、ウォーターマークの発生につながることがしられていたためで、バッチ式と比較して枚葉式の劣る点として早急に改善が求められていた。
【０００５】
これらの問題点に対して多くの解決手法が世に登場したが、未だに決定的な解決策が出ていないのが現状である。特に、用力の省エネルギー化は、地球環境保護の観点から見た場合、解決しなければならない重要課題であり、枚葉洗浄装置が抱える重要な問題点となる。そこで本発明は、枚葉式洗浄装置の優位点を保持しつつ、必要用力の低減を目的とする。さらに薬液の使用量についてもその低減できる技術を提供する。
【０００６】
通常、枚葉式においては、一つの槽で、多種ケミカルを使用して洗浄する際は、その混合を避けるため、槽内を水平分割した上で、ケミカル同士の混合を避けるか、もしくは垂直方向に槽内を間仕切りし、同様の効果をねらっている。
【０００７】
水平分割方式の一例を図５（ａ）に示す。これと同様の技術は、例えば特許文献１に開示されている。同図に示すように、分別回収が可能なポットＰは、鉢と呼ばれるポットの中に、リングカナルＫ１、Ｋ２、Ｋ３と呼ばれる鉢の中心部のスペースに向かって開口している部位が２つ以上ある。ウエハーＷの保持台Ｈからみて、開口は水平分割されている。そして、その中心部にウエハーＷを把持具Ｃによって把持し回転する保持台Ｈがあり、その保持台ＨとポットＰが相対位置を変えることができる。リングカナルＫ１、Ｋ２、Ｋ３には、内部に溜めた液をポットＰ外部に排出する排液パイプＰ１、Ｐ２、Ｐ３が形成される。リングカナルＫ１、Ｋ２、Ｋ３を負圧に保つために、排気用力ＥＸに接続されたリング状の空間Ｒがリングカナルの外側に配置されていて、リングカナルＫ１、Ｋ２、Ｋ３とは複数の排気孔Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３で接続されている。
【０００８】
保持台Ｈに把持されたウエハーＷを洗浄液Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に処理する際、これらの洗浄液Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３はそれぞれノズルＮ１、Ｎ２、Ｎ３から供給され、ウエハーＷに滴下される。洗浄液Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、保持台ＨまたはポットＰのいずれかが相対移動することでによって、所望のリングカナルＫ１、Ｋ２、Ｋ３に分別回収される。ここでは、ポットＰが固定され、保持台Ｈが移動するものとして説明する。
【０００９】
ウエハーＷを把持した保持台Ｈは、リングカナルＫ１の高さに移動し、回転する。薬液Ｌ１がウエハーＷに散布されると保持台Ｈの回転によって薬液Ｌ１はリングカナルＫ１へ飛散され回収され、排液パイプＰ１によって排出される。次に、保持台Ｈは、リングカナルＫ２の高さに移動する。薬液Ｌ２がウエハーＷ上に散布されると保持台Ｈの回転によって薬液Ｌ２がリングカナルＫ２に飛散し回収され、排液パイプＰ２によって排出される。次に、保持台Ｈは、リングカナルＫ３の高さに移動する。薬液Ｌ３がウエハーＷ上に散布されると、保持台Ｈの回転によって薬液Ｌ３はリングカナルＫ３に飛散し回収され、排液パイプＰ３によって排出される。以上により、複数の薬液処理を行うことができ、その薬液をそれぞれ回収することができる。またこの動作中、リング状の空間Ｒが排気用力ＥＸによって常に負圧に保たれ、さらに、すべてのリングカナルＫ１、Ｋ２、Ｋ３は排気孔Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を介して負圧になっている。
【００１０】
リングカナルＫ１、Ｋ２を同心円状に配置した垂直分割方式について図５（ｂ）を用いて説明する。ウエハーＷに滴下された薬液Ｌ１、Ｌ２を支持台Ｈの回転によってその半径方向に飛散した液滴や気体の流れを、回転軸方向に変化させることを目的とした遮蔽板ＳがポットＰと相対移動する。
【００１１】
薬液Ｌ１がノズルＮ１により散布されるときは、予めリングカナルＫ１はウエハーＷの水平面上に位置するように遮蔽板Ｓが移動し、飛散した薬液Ｌ１や気流の方向を変化させて排気溝Ｄ１へ導入する。また、薬液Ｌ２がノズルＮ２より散布されるときは、予めリングカナルＫ２がウエハーＷの水平面上に位置するように遮蔽板Ｓが移動し、飛散した薬液Ｌ２や気流の方向を変化させて排気溝Ｄ２へ導入する。以上により、薬液Ｌ１、Ｌ２と保持台Ｈの回転によって生じた気流は、それぞれの排気溝Ｄ１、Ｄ２によって回収され、排液パイプＰ１、Ｐ２と通り、ポットＰ外部に排出される。この際、液成分と、気体成分は同時に排出される。
【００１２】
ウエハー処理時の条件によっては保持台Ｈが高回転となる場合がある。そのとき発生する気流は大きくなり、液滴は大きくとばされるため、大きい半径の処理槽あるいはポットで受け止めて回収する必要がある。逆に、低回転の場合は、その回転によって生じる気流は小さく、飛散する薬液は大きくとばすことができず、小さい半径の処理槽またはポットで回収する方がよい。これらを考慮すると、垂直分離方式が適していると考えられる。
【特許文献１】
特開平５−２８３９５号
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の処理装置における処理液の回収には次のような課題がある。図５(ａ)に示す水平分離方式において、リングカナルＫ１、Ｋ２、Ｋ３はすべて常に開口している。そのため、あるリングカナルを使って処理している際に、他のリングカナルの開口からその薬液雰囲気が取り込まれる可能性が高い。特に、中心にはウエハーの保持台Ｈが高速回転しているため、内部には負圧が生じ、処理時に使用されていないリングカナルの開口から、薬液雰囲気が極めて高い確率で取り込まれることが予想される。このことは、回収される薬液の純度の低下を招き、ウエハー上に薬液処理ムラやウォーターマークとして現れることとなる。他方、これを防ぐためには、リングカナルを大量の吸気によって吸引し続ける必要があり、そのためには、排気用力を大きくしなければならない。その結果、装置が大型化し、かつ処理コストも高くなってしまう。
【００１４】
また、図５（ｂ）に示すような垂直分離方式において、排気溝Ｄ１、Ｄ２は、薬液Ｌ１、Ｌ２をそれぞれ回収することができるが、それらは、保持台Ｈによってもたらされた気体成分も回収することになるため、排液パイプＰ１、Ｐ２は排気用力ＥＸに接続されることとなる。薬液Ｌ２を回収しようとする際、薬液Ｌ２と同時に流れてくる気体は、排気溝Ｄ１が開口している空間を通過することになる。そこでの混入を防ぐために、薬液Ｌ２の液滴を十分に飛散させる必要があり、保持台Ｈはより高速回転させなければならない。そのため、リング状の開口Ｋ２や排気溝Ｄ２はその高速回転によってもたらされた気流を十分に受け止めるだけの空間が必要となり、大きな半径を持つポットＰを用いる必要がある。そして、その空間を負圧に保つための排気用力を必要とする。さらに、同時に排気溝Ｄ１からの薬液Ｌ１の蒸気が混入することも十分に考えられ、それに対応するために大量の排気によって薬液Ｌ１の停滞、逆流を防がねばならない。このことから、水平分割方式同様に、排気用力を大きくしなければならず、装置の大型化および処理の高コスト化の課題がある。
【００１５】
そこで本発明は、上記従来の技術の課題を解決し、基板への処理液を分別回収することができ、排気用力を効率よく利用することができる基板処理装置およびその処理方法を提供することを目的とする。
さらに本発明は、従来の基板処理装置を改良し、処理液の分別回収能力に優れた、経済的な基板処理装置およびその処理方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板処理装置は、基板を回転可能に保持する保持台と、前記基板上に処理液を供給する供給部と、前記保持台の外周に配され、前記基板から飛散された処理液を回収するポットとを有し、前記ポットは、前記保持台の軸方向に移動可能な少なくとも一つの仕切部材を含み、前記少なくとも一つの仕切部材の位置を変えることで内部に複数の処理液回収用の空間を形成可能とするものである。これにより、基板の処理に用いられる複数の処理液を分別して回収することができ、回収された処理液を再利用することで、低コストの基板処理を行うことができる。さらに、基板処理装置の外部へ排出される処理液を低減させ、環境保護に貢献することが可能な基板処理装置を提供することができる。
【００１７】
好ましくは、仕切部材が第１の位置にあるとき、ポット内の第１の処理液回収用の空間に開口が形成され、かつ、第２の処理液回収用の空間の開口が閉じられる。また、仕切部材が第２の位置にあるとき、ポット内の第１の処理液回収用の空間の開口が閉じられ、第２の処理液回収用の空間に開口が形成される。このように、一方の処理液回収用の空間の開口が形成されているときに、他方の処理液回収用の空間の開口を閉じることで、ポット内の処理液回収のための空間を低減することで、排気用力等の能力を十分に活かすことができる。言い換えれば、従来と比較して、排気用力を小型化することが可能となる。さらに、処理液を回収しない第１、第２の処理液回収用空間は、その開口が閉じられているため、他の処理液やその雰囲気が混入することが防止される。
【００１８】
第１または第２の処理液回収用の空間の開口が形成されたとき、基板の処理に用いられた第１または第２の処理液が開口を介して回収される。また、基板処理装置はさらに、ポットに接続された排液パイプと、排液パイプに接続された気液分離部とを含み、気液分離部は排気用力に接続されること望ましい。さらに、第１の処理液回収用の空間は、第２の処理液回収用の空間の内周側に形成され、第１、第２の処理液回収用の空間に第１、第２の排液パイプがそれぞれ接続され、前記第２の排液パイプに気液分離部が接続されるようにすることも可能である。
【００１９】
本発明の他の基板処理装置は、回転可能の保持された基板上に処理液を供給し、前記基板から飛散された処理液をポットにて回収する機能を備えたものである。そして、ポットは、保持台の外周に配され、その内部に処理液を分別回収するための複数の処理液回収溝を形成し、複数の処理液回収溝の各々は、移動可能に設けられた仕切部材の位置を可変することで互いに隔離される。
【００２０】
好ましくは、仕切部材が第１の位置にあるとき、ポット内の第１の処理液回収溝に開口が形成され（使用可能状態）、かつ、第２の処理液回収溝の開口が閉ざされる（非使用状態）、仕切部材が第２の位置にあるとき、ポット内の第１の処理液回収溝の開口が閉じられ（非使用状態）、第２の処理液回収溝に開口が形成される(使用可能状態)。
【００２１】
さらに、第１、第２の処理液回収溝は、保持台と同心円状に配される。また保持台は、基板をほぼ水平に回転可能に保持し、仕切部材は、ほぼ水平方向に延在する第１の部分と、該第１の部分から傾斜する第２の部分とを含み、仕切部材が第１の位置にあるとき、第１の部分および第２の部分の第１の面が第１の処理液回収溝の一部を形成し、仕切部材が第２の位置にあるとき、第１の部分および第２の部分が第１の面と対向する第２の面が第２の処理液回収溝の一部を形成する。仕切部材の第１の面を利用して第１の処理液を第１の処理液回収溝に導入し、第２の面を利用して第２の処理液を第２の処理液回収溝に導入するため、第１、第２の処理液が他の処理液によって汚染されることが防止される。
【００２２】
基板処理装置は、さらに保持台上に複数の処理液を基板上に滴下可能なノズルを含み、ノズルから第１の処理液が滴下されるとき、第１の処理液回収溝に第１の処理液が回収され、ノズルから第２の処理液が滴下されるとき、第２の処理液回収溝に第２の処理液が回収される。好ましくは、第１、第２の処理液回収溝は負圧にされるが、非使用状態である処理液回収溝の空間は仕切部材によって閉じられているため、従来と比較して少ない空間を負圧にすればよく、その結果、排気用力の能力も小型化することができる。他方、排気用力を従来と同程度のものを使用すれば、ポット内の負圧も大きくなり、ウエハー上のパーティクル数やウォーターマークを低減させることができる。
【００２３】
本発明に係る基板処理方法は、基板を回転可能に保持する保持台と、保持台の外周に配され基板の処理に用いられた処理液を回収する機能を備えたポットとを含む基板処理装置において以下のステップを有する。
ポット内の仕切部材を第１の位置に移動させることで、ポット内に、基板に供給される第１の処理液に対応する第１の処理液回収用の空間を形成するステップと、基板上に第１の処理液を供給し、基板から飛散された第１の処理液を第１の処理液回収用の空間において回収するステップとを有する。
【００２４】
好ましくは、仕切部材が第１の位置にあるとき、ポット内の第２の処理液回収用の空間の開口が閉じられる。また、基板処理方法は、仕切部材を第２の位置に移動させることで、ポット内に、基板に供給される第２の処理液に対応する第２の処理液回収用の空間を形成し、第２の処理液回収用の空間により第２の処理液を回収する。好ましくは、処理液を回収する第１または第２の処理液回収用の空間内が負圧にされる。このとき、処理液を回収しない第１、第２の処理液回収用の空間は、その開口が閉じられているため、他の処理液やその雰囲気が混入することが防止される
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る基板洗浄装置の構成を示す断面図である。同図において、基板洗浄装置１０は、半導体ウエハーＷを水平にかつ回転可能に保持する保持台２０と、保持台２０の外周に配されるポット３０と、保持台２０の上方に位置され、複数の薬液を基板上に滴下するノズル４０と、ポット３０の下部に連結された排液パイプ５０、５１と、排液パイプ５１に接続される気液分離ボックス６０とを含む。
【００２６】
保持台２０は、図示されない回転駆動装置によって回転軸２１を介して回転される。保持台２０は、その表面に円形状の保持面２２を有し、該保持面２２には、ウエハーＷを把持する把持具２３が形成される。ウエハーＷは、好ましくは、保持面２２から供給される不活性ガスを用い、ベルヌーイの原理を利用し、保持面２２上に把持具２３によって略水平に非接触状態で保持される。
【００２７】
ポット３０は、中央に開口３１が形成されたドーナツ形状を有し、リング状の内周板３２と、リング状の外周板３３と、これらの内周板３２と外周板３３とを連結する上板３４および底板３５と、底板３５から所定の高さ延びる仕切板３６とを有する。上板３４は、外周板３３から内側に向けて上方に傾斜され、その中央に円形状の開口３１を有する。開口３１の径は、保持台２０の保持面２２の径とほぼ等しい。
【００２８】
ポット３０は、保持台２０の外周に配される。このとき、内周板３２の端部が、保持台２０の保持面２２とほぼ等しい高さにある。ポット３０内には、薬液を回収するための薬液回収溝Ｍ１、Ｍ２を形成するためのリング状の蓋（仕切部材）７０が設けられる。蓋７０は、ポット３０の上板３４と同様の傾斜角でほぼ水平方向に延在する開口切り換え部７２と、開口切り換え部７２に接続されそこからほぼ鉛直方向に延在する接続部７４とを含む。蓋７０は、図示しない駆動装置によって、ポット３０内を鉛直方向すなわち保持台２０の回転軸２１の方向に移動可能である。
【００２９】
図１(ａ)に示すように、蓋７０が上方に向けて移動され、その開口切り換え部７２がポット３０の上板３４に当接されているとき、ポット３０内には、保持台２０に近接した空間にリング状の薬液回収溝Ｍ１が形成される。薬液回収溝Ｍ１は、蓋７０の表面と、仕切板３６と、底板３５と、内周板３２によって包囲される空間であるが、当該空間には、保持台２０から一体の高さｈ１のリング状の開口７６が形成される。さらに、蓋７０の接続部７４が仕切板３６と離間されているため、そこに高さｈ２の空間７７が形成される。
【００３０】
蓋７０が、同図（ｂ）に示すように、下方に向けて移動され、その接続部７４が仕切板３６に当接されるとき、薬液回収溝Ｍ２がアクティブ(使用可能状態)となり、薬液回収溝Ｍ１が非アクティブ（非使用状態）となる。つまり、蓋７０の開口切り換え部７２が上板３４から離間して内周板３２の端部と当接し、かつ、接続部７４が仕切板３６と接続されることで、薬液回収溝Ｍ１が蓋７０によって閉じられ、他方、薬液回収用溝Ｍ２には、保持台２０の保持面から高さｈ３のリング状の開口７８が形成されるとともに、蓋７０の裏面と、上板３４、外周板３３、底板３５および仕切板３６によって包囲される空間が形成される。
【００３１】
保持台２０の上方にノズル４０が配される。ノズル４０は、ウエハーＷの処理に応じて薬液Ｌ１、Ｌ２をウエハーＷ上に散布することができる。また、ポット３０の底部には、排液パイプ５０、５１が設けられる。排液パイプ５０は、薬液回収溝Ｍ１に連結され、排液パイプ５１は薬液回収溝Ｍ２に連結される。排液パイプ５１はさらに、気体と液体とを分離する気液分離ボックス６０が接続され、さらに気液分離ボックス６０は、排気パイプ６１を介して、図示しない排気用力ＥＸに接続される。排気用力ＥＸは、排気パイプ６１を介して気体の吸引を行い、気液分離ボックス６０において、回収された薬液の蒸気や雰囲気を外部に排気させ、同時に、この排気によってポット３０内部を負圧にする。他方、液体成分は、それぞれ排液パイプ５０、５１からそれぞれ回収され、それらの排液は、図示しない再利用処理部において再利用のための処理が施される。
【００３２】
次に動作について説明する。本洗浄装置において、保持台２０によって把持しているウエハーＷを所定の速度にて回転させる。そして、ウエハーＷを薬液処理するために、ノズル４０から洗浄液Ｌ１をウエハーＷ上に滴下する。このとき、蓋７０は、図１(ａ)に示すように、開口切り換え部７２が上板３４に当接され、保持台２０と開口切り換え部７２との間にリング状の開口７６が形成され、保持台２０の外周に薬液回収溝Ｍ１が形成される。蓋７０の接続部７４はまた、保持台２０の保持面２２よりも低い位置にあり、ウエハーＷの表面から飛散された気体および液体を薬液回収溝Ｍ１の底面に向けてガイドする。こうして、ウエハーＷを処理した洗浄液Ｌ１は、薬液回収溝Ｍ１において回収され、その洗浄液Ｌ１は排液パイプ５０から回収される。また、薬液回収溝Ｍ１は、開口７７を介して薬液回収溝Ｍ２と連結されているため、洗浄液Ｌ１の蒸気や雰囲気は、気液分離ボックス６０および排気パイプ６１を介して排出され、同時に、薬液回収溝Ｍ１の開口７６が負圧となり、リング状の開口７６から保持台２０のウエハーＷへ洗浄液Ｌ１の蒸気、雰囲気が戻ることが防止される。
【００３３】
次に、洗浄液Ｌ２による薬液処理を行う際に、蓋７０を降下させ、その接続部７４を仕切板３６に当接させ、かつ、その開口切り換え部７２を内周板３２の端部に当接させ、薬液回収溝Ｍ１を閉ざす。蓋７０の開口切り換え部７２とポット３０の上板３４との間に開口７８を形成し、回転しているウエハーＷに洗浄液Ｌ２をノズル４０から滴下する。これにより、ウエハーＷによって飛散された洗浄液Ｌ２は、薬液回収溝Ｍ２内に回収される。回収された薬液は、排液パイプ５１を通り、気液分離ボックス６０において、気体と液体とが分離され、液体は排液パイプ５１を通り回収され、気体は排気パイプ６１を通り排気用力ＥＸによる吸気によって外部に排出される。また、薬液回収溝Ｍ２の開口７８は、排気用力によって引かれているため、そこが負圧となり、リング状の開口７８から保持台２０上のウエハーＷへ洗浄液Ｌ２の蒸気、雰囲気が戻ることが防止される。
【００３４】
本実施の形態に係る洗浄装置では、液専用の薬液回収溝Ｍ１をポット３０の内側にもち、気体と液体とを同時に排出する薬液回収溝Ｍ２をポット３０の外側に配置している。内側の薬液回収溝Ｍ１に蓋７０を設けることによって、必要な薬液回収溝Ｍ１、Ｍ２に対して排気用力ＥＸの排気圧をかけることができるため、無駄を生じない。さらに、薬液回収溝Ｍ１に回収された洗浄液Ｌ１は蓋７０によって外部に出ないので、洗浄液Ｌ１を吸引する力を必要としない。また、ポット３０の内部において、薬液Ｌ１、Ｌ２が接触する面は、蓋７０の表裏の互いに隔離された面を利用するため、薬液Ｌ１、Ｌ２が混ざり合うことがない。このように、本実施の形態によれば、薬液Ｌ１、Ｌ２を効率よく分離回収することができる。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、１つの蓋７０を用いて、ポット３０内に２つの薬液回収溝Ｍ１、Ｍ２を形成し、２種類の薬液Ｌ１、Ｌ２を分離回収したが、複数の蓋７０を用いることによって薬液回収溝を増やし、３種類以上の薬液であっても分別回収することを可能とする。
【００３６】
図２に第２の実施の形態に係る洗浄装置１１の構成を示す。なお、図１と同様の構成については同一参照番号を付してある。ポット３０内には、第１の実施の形態の蓋７０に加えて、第２の蓋８０が設けられている。蓋７０は、上述したように、ポット３０内において洗浄液Ｌ１、Ｌ２の分別回収をするための薬液回収溝Ｍ１、Ｍ２を形成し、第２の蓋８０は、洗浄液Ｌ３を分別回収するための薬液回収溝Ｍ３を形成する。また、蓋８０の接続部８４には、貫通孔８４ａが形成され、ポット３０の底板には、接続部８４と接するように係合する仕切部８６が形成され、仕切板８６には貫通孔８６ａが形成される。
【００３７】
図２(ａ)に示す状態では、蓋７０および蓋８０の開口切り換え部７２、８２はそれぞれポット３０の上板３４に当接され、薬液回収溝Ｍ１がアクティブとなっている。ウエハーＷから飛散された洗浄液Ｌ１は、排液パイプ５０から回収され、同時に、気体成分は開口７７を介して排気用力ＥＸに吸引される。このとき、蓋８０の接続部８４の貫通孔８４ａは、仕切部８６の貫通孔８６ａと異なる位置にあり、薬液回収溝Ｍ３は、蓋８０によって閉じられている。
【００３８】
図２(ｂ)に示す状態では、蓋７０および蓋８０が下降し、それらの開口切り換え部７２、８２が、ポット３０の内周板３２の端部に配され、蓋７０の接続部７４が仕切部３６に当接し、薬液回収溝Ｍ１、Ｍ２が蓋７０、８０によって閉じられる。このとき、蓋８０の接続部８４の貫通孔８４ａが仕切部８６の貫通孔８６ａと一致される。これにより、薬液回収溝Ｍ３がアクティブとなり、ノズル４０から滴下された薬液Ｌ３は、ウエハーＷの表面から飛散され、回収溝Ｍ３に回収される。液体は、排液パイプ５２から排出され、気体は、貫通孔８６ａ、８４ａを通り、排気パイプ６１から排気される。同時に、貫通孔８６ａ、８４ａを介して、薬液回収溝Ｍ３の開口８８を負圧にし、薬液Ｌ３の蒸気や雰囲気がウエハーＷに戻ることを防止する。
【００３９】
図３に示す状態では、蓋８０がポット３０の上板３４に当接され、蓋７０が下降し薬液回収溝Ｍ１を閉じている。この例は、図１（ｂ）のときと同様であり、ノズル４０から供給された洗浄液Ｌ２が、薬液回収溝Ｍ２によって分別回収される。
【００４０】
次に本発明の第３の実施の形態を説明する。図４は、第３の実施の形態に係る洗浄装置１２の構成を示す断面図である。第３の実施の態様では、ポット３０の薬液回収溝Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３にそれぞれ接続される気液分離ボックス９０、９１、９２を接続し、そこで分離された気体を排気用力ＥＸ９３の排気圧で排出する構成を有する。第２の実施の形態の場合には、ポット３０内において気液分離を行うため、薬液回収溝Ｍ１、Ｍ３で薬液を回収する際に、薬液回収溝Ｍ２に接続される排気用力の排気圧を利用したが、第３の実施形態では、ポット３０外において気液分離を行うものである。
【００４１】
(実施例)
第１の実施の形態に係る洗浄装置を用いたときの、ウエハーＷ上のウォーターマーク、パーティクルのサイズが同等であるために必要な、排気圧とその口径を従来装置（図５（ａ）に示す構成）と比較した。
【００４２】
【表１】
この条件から、排気用力に求められる流量を比較した。
【数１】
この結果、第１の実施形態の洗浄装置は、従来技術に比べて、必要な排気流量を４６．８％に低減することができ、十分な効果が得られたことがわかる。
【００４５】
次に、第１の実施の形態の洗浄装置による分別回収効率の改善結果を示す。薬液Ｌ１には、０．５ｗｔ％ＨＦを用い、また、薬液Ｌ２にはリンス水として純水を用い、ＨＦ処理、リンス、乾燥の一連の工程をウエハー５０枚について処理した。タンクから供給された薬液Ｌ１、Ｌ２をノズル４０を介してウエハーＷに散布し、飛散した薬液Ｌ１、Ｌ２を薬液回収溝Ｍ１、Ｍ２から回収してタンクに戻し、繰り返し使用した。薬液Ｌ１のＨＦ濃度およびその減り量によって、分別回収の能力を測定した。また、薬液Ｌ１の供給ラインの濃度をインライン濃度計で測定し、薬液Ｌ１の使用量はタンクの液面低下量から算出した。
【００４６】
【表２】
上記測定結果からも明らかなように、本実施形態の洗浄装置による分別回収能力が従来技術よりも改善されていることが理解される。
【００４８】
次に、パーティクルカウンタによって処理後のウエハー上のウォータマークとゴミを測定した。
【００４９】
【表３】
この結果からも明らかなように、パーティクル数が大幅に減少しており、排気用力の効率が優れていることが理解される。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、排気用力を大幅に削減することが可能となり、薬液回収およびその再利用システムとの併用により、ウエハー１枚あたりの洗浄で廃棄する薬液量を大幅に削減することが可能となる。必要な用力の低減、薬液使用量の低減および分別回収・再利用が確実になることで、本技術を利用した半導体洗浄装置は地球環境保護の大きく貢献することができる。
【００５２】
本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００５３】
実施の形態では、半導体ウエハーの洗浄装置を例にしたが、ウエハー以外の液晶基板等の基板の処理にも適用することができる。さらに、ポットの形状や大きさ、材質等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。また、蓋の形状や、蓋の数、あるいは回収用溝の数も、適宜変更することが可能である。
【００５４】
【発明の効果】
本発明に係る基板処理装置によれば、ポット内に配される仕切部材（蓋）を移動させることで、複数の処理液の回収溝または空間を形成するので、複数の処理液を効率よく分別回収し、その再利用をすることができる。さらに、仕切部材により、処理液の回収されない溝または空間を閉じることで、排気用力に必要なスペースを削減することが可能となり、従来よりも排気効率を向上させることができる。このことは、排気能力を大型化することなく、ポット内において処理液および／またはその蒸気や雰囲気を効率よく吸引することができ、その結果、ウエハー上のパーティクル数やウォータマークの発生を低減することが可能となる。さらに、小さな排気用力の使用により、処理装置全体を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る洗浄装置の構成を示す断面図である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態に係る洗浄装置の構成を示す断面図である。
【図３】 本発明の第２の実施の形態に係る洗浄装置の構成を示す断面図である。
【図４】 本発明の第３の実施の形態に係る洗浄装置の構成を示す断面図である。
【図５】 図５(ａ)は、従来の洗浄装置（水平分離方式）の一構成例を示す断面図であり、図５(ｂ)は、従来の洗浄装置（垂直分離方式）の一構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 洗浄装置
２０ 保持台
２１ 回転軸
２２ 保持面
２３ 把持具
３０ ポット
３１ 開口
３２ 内周板
３３ 外周板
３４ 上板
３５ 底板
３６ 仕切板
４０ ノズル
５０ 排液パイプ
５１ 排液パイプ
６０ 気液分離ボックス
６１ 排気パイプ
７０ 蓋
７２ 開口切り換え部
７４ 接続部
７６ 開口
７７ 開口
７８ 開口
８０ 蓋
８４ａ 貫通孔
８６ 仕切板
８６ａ 貫通孔
Claims (5)
- 基板を回転可能に保持する保持台と、
前記基板上に処理液を供給する供給部と、
前記保持台の外周に配され、前記基板から飛散された処理液を回収するポットとを有し、
前記ポットは、リング状の内周板と、リング状の外周板と、上板と、前記内周板および前記外周板に連結された底板と、前記保持台の軸方向に移動可能な少なくとも一つの仕切部材を含み、
前記内周板の端部は前記保持台の保持面とほぼ等しい高さにあり、前記仕切部材は、前記上板と等しい傾斜角で延在する開口切り替え部と当該開口切り替え部に接続された接続部とを有し、
前記少なくとも一つの仕切部材の位置を変えることでポット内部に少なくとも第１および第２の処理液回収用の空間を形成可能であり、第２の処理液回収用の空間は第１の処理液回収用の空間より外周にあり、
前記仕切部材が第１の位置にあるとき、第1の処理液回収用の空間は、前記内周板の端部と前記上板に当接された開口切り替え部との間に形成されたリング状の第1の開口によって前記保持台に接続され、第1の処理液回収用の空間は、第２の開口を介して第２の処理液回収用の空間に接続され、第２の開口は、前記仕切部材の接続部と前記底板との間に形成されかつ前記保持台よりも低い位置に配され、
前記仕切部材が第２の位置にあるとき、前記開口切り替え部が前記上板から離れかつ前記内周板の端部に当接し、前記第２の開口は、前記接続部を前記底板に接続することにより第１の処理液回収用の空間が閉じるように閉じられ、
前記第１および第２の処理液回収用の空間にはそれぞれ第１および第２の排液パイプが接続され、第２の排液パイプにのみ気液分離部が接続されている、基板処理装置。 - 前記第１および第２の処理液回収用の空間は、前記保持台と同心円状に配置されている、請求項１に記載の基板処理装置。
- 前記仕切部材が第１の位置にあるとき、第１の処理液が第１の開口および第１の処理液回収用の空間を介して第１の排液パイプから排出され、第１の処理液の雰囲気は、前記第２の開口および第２の処理液回収用の空間を介して第２の排液パイプに排出される、請求項１に記載の基板処理装置。
- 前記気液分離部は、排気用力に接続されている、請求項１に記載の基板処理装置。
- 前記第１または第２の処理液回収用の空間は、排気圧によって負圧に吸引される、請求項１に記載の基板処理装置。
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