JPH06104234A - 基板洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 洗浄液濃度を一定に保ち、エッチレートや洗
浄効果を安定させるとともに洗浄液の揮発ガスの周辺へ
の拡散をなくす。 【構成】 半導体製造工程や液晶パネル製造工程におい
て基板洗浄をするための基板洗浄装置であって、揮発性
の薬液を含有する洗浄液を満たした洗浄処理槽１と洗浄
液の液面に接するかまたは液面より下に来るようにして
設けた蓋７とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、揮発性の薬液を含有す
る洗浄液を用いた基板洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下従来の基板洗浄装置について説明す
る。図６は従来の基板洗浄装置の概略断面図である。図
６において、１は洗浄処理槽、２は洗浄液を処理温度ま
で加熱するヒーター、３はオーバーフロー槽、４は循環
ポンプ、５はフィルター、６は薬液を設定混合比に作る
ための秤量槽である。

【０００３】以上のように構成された基板洗浄装置につ
いて、以下アンモニア／過酸化水素／水からなる洗浄液
を使用してシリコン基板を洗浄する例について説明す
る。まず秤量槽６で計量した洗浄液を洗浄処理槽１に移
送後、ヒーター２により処理温度まで加熱する。洗浄液
はポンプ４とフィルター５を通して循環され、洗浄液中
の塵埃や異物を除去しながら洗浄を行なう。このままで
は、時間が経過するにつれて、蒸発、揮発により洗浄液
組成が変化してくる。

【０００４】図７は洗浄液中の薬液濃度の時間依存性を
示す図である。図７に示すように、過酸化水素は濃度変
化せず、アンモニア濃度は時間とともに低下する。な
お、この現象はシリコン基板の有無にかかわらずほとん
ど差はない。この現象により、洗浄液によるエッチング
速度や塵埃除去能力などの洗浄特性が変化する。この問
題を解決するために、従来は一定時間毎または一定のシ
リコン基板処理枚数毎にアンモニア水を一定量だけ追加
供給するか、または洗浄液濃度を測定し組成変化した分
を補償するためにアンモニア水を追加供給するという方
法によって洗浄液の濃度制御を行なっていた。

【０００５】また別の問題点として洗浄液から揮発した
アンモニアガスの基板洗浄装置周辺への拡散がある。従
来は基板洗浄装置を大がかりなドラフト内に設置し外部
に吸引するか、クリーンルームのダウンフローを利用し
て押し流していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、薬液の追加供給という方法で洗浄液の濃
度制御を行なっているため洗浄液全体の総量が増加し洗
浄処理槽から洗浄液が溢れ出したり、洗浄液の使用量が
増えるという問題点を有していた。また洗浄液からのア
ンモニアガスの揮発については、洗浄槽に対策がなされ
ていないので洗浄中にもガスの揮発があり、また大型の
排気装置の設置を必要とするなどの問題点を有してい
た。

【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、洗浄液使用量を増やすことなく洗浄液の濃度を一定
に制御し、さらに基板洗浄装置周辺へガスが拡散しない
基板洗浄装置を実現することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の基板洗浄装置は、揮発性の薬液を含有する洗
浄液を満たした洗浄処理槽と、洗浄液の液面に接するか
または液面より下に来るようにして設けた蓋からなる構
成を有している。

【０００９】

【作用】この構成によって、液面からの薬液の揮発を防
止できるため洗浄液組成が変動せず一定の洗浄液洗浄特
性を維持することができるとともに薬液の追加供給が不
要となり、さらに基板洗浄装置周辺へのガスの拡散を防
止することができる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の一実施例における基板洗浄装置
について、図面を参照しながら説明する。

【００１１】（実施例１）図１は本発明の第１の実施例
における基板洗浄装置の概略断面図である。図１におい
て図６に示す従来例と同一箇所には同一符号を付して説
明を省略する。なお、７は洗浄液の気液界面を覆うため
の蓋、８は蓋７を回動可能に取り付けた軸である。

【００１２】以上のように構成された基板洗浄装置につ
いて、以下その動作を説明する。まず軸８を中心にして
蓋７を跳ね上げ式に開放する。次に洗浄処理を行なうシ
リコン基板（図示せず）を、洗浄液（図示せず）を満た
した洗浄処理槽１の中に入れ、蓋７を閉める。洗浄処理
時間が経過後蓋７を開放し、シリコン基板を洗浄処理槽
１から取り出し、蓋７を閉める。従来例では蓋７がない
ため、時間が経つにつれて洗浄液中のアンモニア濃度は
揮発が原因で低下する。

【００１３】図２はアンモニアの揮発反応における反応
速度定数の気液界面面積依存性を示す図である。すなわ
ちアンモニアの揮発反応の反応速度は洗浄液と外気との
気液界面の面積に比例するので、気液界面の面積が小さ
いほどアンモニアの揮発は起こりにくくなる。本実施例
では蓋７が気液界面全体を覆った例について説明した
が、必要に応じて蓋７の大きさを変えても図２に示す直
線に沿った効果が得られる。

【００１４】（実施例２）次に本発明の第２の実施例に
おける基板洗浄装置について、図面を参照しながら説明
する。図３は同基板洗浄装置の概略断面図である。図３
において図６に示す従来例と同一箇所には同一符号を付
して説明を省略する。なお、７は洗浄液の気液界面を覆
うための蓋、８は蓋７を回動可能に取り付けた軸、９は
蓋７の上に設けた導入槽、１０は通常閉ざされているが
外部との基板の出し入れが可能な出入口である。

【００１５】以上のように構成された基板洗浄装置につ
いて、以下その動作を説明する。まず出入口１０を開放
し洗浄処理を行うシリコン基板（図示せず）を導入槽９
の中に入れ、出入口１０を閉める。次に軸８を中心にし
て蓋７を跳ね上げ式に開放する。洗浄液（図示せず）を
満たした洗浄処理槽１の中にシリコン基板を移し蓋７を
閉める。洗浄処理時間が経過後蓋７を開放し、シリコン
基板を洗浄処理槽１から導入槽９に移し、蓋７を閉め
る。出入口１０を開けシリコン基板を取り出し出入口１
０を閉める。

【００１６】第１の実施例において洗浄処理中や洗浄非
処理中では蓋７が気液界面を覆っているためアンモニア
は揮発しないが、シリコン基板の出し入れ時に蓋７を開
けることによって気液界面が外気と接してしまうためア
ンモニアは揮発しアンモニア濃度は低下する。第２の実
施例では蓋７と外気の間に導入槽９を設けシリコン基板
の出し入れを導入槽９を通じて行うためシリコン基板出
し入れ時のアンモニアの揮発は抑えられる。

【００１７】（実施例３）次に本発明の第３の実施例に
おける基板洗浄装置について、図面を参照しながら説明
する。図４は同基板洗浄装置の概略断面図である。図４
において図６に示す従来例と同一箇所には同一符号を付
して説明を省略する。なお、１２はオーバーフロー槽３
の上に設けた中間槽、９は中間槽１２の上に設けた導入
槽、７は通常閉ざされているが中間槽１２と導入槽９の
間の基板の出し入れが可能な出入口、１０は通常閉ざさ
れているが導入槽９と外部との基板の出し入れが可能な
出入口、１１は中間槽９内のアンモニア圧を調整するた
めのアンモニアガスボンベ、圧力計および排気ポンプか
ら構成した圧力調整器である。

【００１８】以上のように構成された基板洗浄装置につ
いて、以下その動作を説明する。まず出入口１０を開放
し洗浄処理を行うシリコン基板（図示せず）を導入槽９
の中に入れ出入口１０を閉める。次に出入口７を開けシ
リコン基板を中間槽１２内に移し出入口７を閉める。洗
浄液を満たした洗浄処理槽１の中にシリコン基板を入れ
洗浄する。洗浄処理時間が経過後シリコン基板を洗浄処
理槽１から中間槽１２へ引き上げる。出入口７を開けシ
リコン基板を導入槽９に移し出入口７を閉める。出入口
１０を開けシリコン基板を取り出し出入口１０を閉め
る。

【００１９】中間槽１２内において揮発したアンモニア
ガスは外気と接していないため、どこにも逃げることな
く中間槽１２内に留まっている。このため揮発したアン
モニアガスは再び洗浄処理槽１内の洗浄液に溶け込んで
いく。したがって第３の実施例ではアンモニアの揮発と
溶解が気液界面で同時に起こっているので、揮発と溶解
が平衡に達し、アンモニアガスがある一定の圧力（飽和
蒸気圧）において洗浄液中のアンモニア濃度は一定値の
ままで変化しなくなっている。すなわち濃度制御された
状態になっている。

【００２０】この時圧力調整器１１を使い、中間槽１２
内のアンモニア圧を調整し、アンモニアの飽和蒸気圧を
変化させる。平衡条件が変化するため洗浄液中のアンモ
ニア濃度も変化する。これは洗浄液中のアンモニア濃度
を自由に制御できることを意味する。設定したいアンモ
ニア濃度Ｃとアンモニア圧Ｐの関係は式（１）で表され
る。

【００２１】 Ｃ＝(Ｋ/ＲＴ)・(Ａ+Ｐ-Ｂ・Ｐ²+Ｂ・Ｐ³) （１） Ｃ：アンモニア濃度、Ｋ：平衡定数、Ｒ：気体定数、
Ｔ：温度、Ａ：定数（実験条件に依存）、Ｂ：ビリアル
定数、Ｐ：アンモンア圧 図５は温度８０℃の場合におけるアンモニア濃度のアン
モニア圧依存性を示す図である。例えば、アンモニア濃
度を14wt.%にしたい場合にはアンモニアの圧力を2.0at
m. に、アンモニア濃度を6wt.% にしたい場合にはアン
モニアの圧力を1.0atm. にすることにより、洗浄液を所
定の濃度に設定できるとともに精度良く一定濃度に保ち
続けることができる。

【００２２】なお第１および第２の実施例における蓋７
に加熱手段としてヒーターを取り付けることにより洗浄
液の急速加熱が容易となる。

【００２３】また第１および第２の実施例における蓋７
に冷却手段としてパイプを取り付けて冷媒を流すことに
より洗浄液の液温の制御が容易となる。

【００２４】また第２および第３の実施例における導入
槽９に排気ポンプと大気圧に戻すためのガス源を取り付
けて基板取り出し時に導入槽９内の雰囲気を制御するこ
とにより揮発ガスの周辺への拡散を防止できる。

【００２５】また蓋７を回動可能に取り付けた例につい
て示したが、必要時のみ開閉可能な取付方であれば同様
の効果が得られる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明は、洗浄液の液面に
接するかまたは液面より下に来るようにして蓋を設ける
ことにより洗浄液からの揮発性の薬液の蒸発を防止で
き、洗浄液の組成を長時間一定に保持できるとともに洗
浄液の寿命を長くすることができる優れた基板洗浄装置
を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における基板洗浄装置の
概略断面図

【図２】アンモニアの揮発反応における反応速度定数の
気液界面面積依存性を示す図

【図３】本発明の第２の実施例における基板洗浄装置の
概略断面図

【図４】本発明の第３の実施例における基板洗浄装置の
概略断面図

【図５】アンモニア濃度のアンモニア圧依存性を示す図

【図６】従来の基板洗浄装置の概略断面図

【図７】洗浄液中の薬液濃度の時間依存性を示す図

【符号の説明】

１ 洗浄処理槽 ７ 蓋

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 揮発性の薬液を含有する洗浄液を満たし
   た洗浄処理槽と、前記洗浄液の液面に接するかまたは液
   面より下に来るようにして設けた蓋とを有する基板洗浄
   装置。
2. 【請求項２】 揮発性の薬液を含有する洗浄液を満たし
   た洗浄処理槽と、前記洗浄液の液面に接するかまたは液
   面より下に来るようにして設けた蓋と、前記蓋の上に設
   けた導入室とを有し、前記導入室には通常閉ざされてい
   るが外部との基板の出し入れが可能な第１の基板出入口
   が設けられており、前記蓋には通常閉ざされているが導
   入室と洗浄処理槽との間で基板の出し入れが可能な第２
   の基板出入口が設けられている基板洗浄装置。
3. 【請求項３】 揮発性の薬液を含有する洗浄液を満たし
   た洗浄処理槽と、前記洗浄処理槽の上に設けた中間室
   と、前記中間室の上に設けた導入室とを有し、前記導入
   室には通常閉ざされているが外部との基板の出し入れが
   可能な第１の基板出入口が設けられており、前記中間室
   には通常閉ざされているが導入室と洗浄処理槽との間で
   基板の出し入れが可能な第２の基板出入口が設けられて
   いる基板洗浄装置。
4. 【請求項４】 蓋に加熱手段を設けた請求項１、２また
   は３記載の基板洗浄装置。
5. 【請求項５】 蓋に冷却手段を設けた請求項１、２また
   は３記載の基板洗浄装置。