JPH08316184A - 洗浄方法 - Google Patents

洗浄方法

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JPH08316184A
JPH08316184A JP14805995A JP14805995A JPH08316184A JP H08316184 A JPH08316184 A JP H08316184A JP 14805995 A JP14805995 A JP 14805995A JP 14805995 A JP14805995 A JP 14805995A JP H08316184 A JPH08316184 A JP H08316184A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の被処理基板例えば半導体ウエハをウエ
ハ保持具に並列に保持してあるいはウエハチャックで保
持して薬液槽内に浸漬し、薬液処理後にリンス槽に移し
替えて純水でリンスする場合に、ウエハに付着するパー
ティクルを低減すること。 【構成】 ウエハ保持具5の保持部材53、54、55
によりウエハWの下部側を保持し、ウエハWを薬液槽4
内で例えばフッ酸溶液により処理した後ウエハ保持具5
を引き上げる場合、保持部材54、55の上端が液面か
ら露出する直前まで速度V1で引き上げ、その後保持部
材53の下端部が液面から離れるまでは、保持部材53
〜55の外周面に液滴が付着しない速度V2(V1>V
2)で引き上げる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、洗浄方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程では、半導体
ウエハ(以下「ウエハ」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
するために洗浄装置が使用されており、その中でもウエ
ット洗浄装置は、前記コンタミネーションを効果的に除
去でき、しかもバッチ処理が可能でスループットが良好
であるため幅広く普及している。
【0003】この種の洗浄装置では、薬液槽内にてウエ
ハに対してアンモニア、フッ酸、塩酸などの薬液処理を
行った後、リンス槽内にて例えば純水によりリンスを行
っており、その装置構成については、薬液槽及びリンス
槽の組が各薬液毎にシリーズに配列され、例えば50枚
のウエハを一括して各槽に順次搬送するための搬送系が
設けられている。図9は従来の洗浄装置の主要部を示す
図であり、この洗浄装置では、予め図示しないウエハカ
セットから例えば50枚のウエハWを一括して専用のウ
エハ保持具11に移載し、このウエハ保持具11を図示
しない搬送手段により先ず薬液槽1A内の薬液に浸漬
し、薬液を循環させながら洗浄処理例えばエッチングす
る。次いでウエハ保持具11を薬液槽1Aから引き上げ
リンス槽1B内に浸漬し、例えば純水をリンス槽1Bの
底部から供給しながらウエハWに対してリンスを行う。
【0004】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら上述
の方法によりウエハの洗浄を行うと、ウエハ表面にパー
ティクルが付着(転写)するという問題があった。この
ようにパーティクルが付着(転写)する主な原因の一つ
として、ウエハ裏面に付着していたパーティクルがこの
ウエハに隣接して対向する他のウエハの表面に、一連の
工程の中で転写することが挙げられる。パーティクルの
転写のメカニズムは明らかではないが、本発明者の実験
によると、ウエハ裏面に付着しているパーティクルが薬
液槽内に広がり、このパーティクルが保持部材に付着し
てリンス槽内に運ばれ、ウエハがリンス槽内に投入され
るときに、既にリンス液中に広がったパーティクルがこ
のウエハ表面に付着するのではないかと考えられる。い
ずれにしても結果的にはリンス液から引き上げられたウ
エハ表面にはパーティクルが付着しており、デバイスの
線幅が微細化してパーティクルの許容範囲が増々狭くな
る傾向にあることから、歩留まりを低下するおそれがあ
る。
【0005】本発明は、このような事情の下になされた
ものであり、その目的は、パーティクル汚染を低減する
ことのできる洗浄方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、複数
の被処理基板を保持部材の保持溝に並列に保持して洗浄
処理槽内の洗浄処理液から引き上げる工程を含む洗浄方
法において、前記保持部材の上端部が洗浄処理液の液面
から露出する前の時点から、前記保持部材の下端部が洗
浄処理液の液面から離れるまでの間は、前記保持部材
を、当該保持部材の少なくとも側壁面に液滴が付着しな
い速度で引き上げることを特徴とする。
【0007】請求項2の発明は、複数の被処理基板を保
持部材の保持溝に並列に保持して薬液槽内の薬液から引
き上げ、次いでリンス槽内に搬送する工程を含む洗浄方
法において、前記保持部材の上端部が薬液の液面から露
出する前の時点から、前記保持部材の下端部が薬液の液
面から離れるまでの間は、前記保持部材を、当該保持部
材の少なくとも側壁面に液滴が付着しない速度で引き上
げることを特徴とする。
【0008】請求項3の発明は、複数の被処理基板を保
持部材の保持溝に並列に保持して薬液槽内の薬液から引
き上げ、次いでリンス槽内に搬送する工程を含む洗浄方
法において、前記保持部材の上端部が薬液の液面から露
出する前の時点まで、前記被処理基板を保持したまま保
持部材を第1の速度で引き上げる工程と、その後前記保
持部材の下端部が薬液の液面から離れるまでの間、前記
保持部材を前記第1の速度よりも遅い第2の速度で引き
上げる工程と、を含むことを特徴とする。
【0009】請求項4の発明は、請求項3の洗浄方法に
おいて、第2の速度は、保持部材の外表面に液滴の付着
が目視により見られない速度であることを特徴とする。
【0010】
【作用】例えば被処理基板の底部を保持する保持部材を
備えた保持具を用い、この保持具に複数の被処理基板を
並列に保持させ、洗浄処理液例えば薬液が満たされた薬
液槽内に浸漬する。そして薬液処理後に保持具を第1の
速度で引き上げ、保持部材の一部が露出した時点で引き
上げ速度を落とし、目視したときに液滴が保持部材に付
着しない速度で引き上げる。薬液槽内のパーティクルは
保持部材に付着する液滴に取り込まれてリンス槽内に運
ばれることから、液滴が保持部材の表面に付着しなけれ
ば、リンス槽内に持ち込まれるパーティクルの数が抑え
られ、この結果リンス槽から引き上げられる被処理基板
のパーティクル汚染を低減できる。
【0011】
【実施例】図1は本発明の洗浄方法を実施する洗浄装置
を含む洗浄ステーション全体を示す図であり、先ずこの
洗浄ステーションの全体構成について簡単に説明する。
洗浄ステーションは、洗浄処理部100とこの洗浄処理
部100の両側端部に設けられたローダ部200及びア
ンローダ部300とから主要部が構成されている。
【0012】前記ローダ部200は、未洗浄の被処理基
板、例えばウエハが所定枚数、たとえば25枚収容され
たキャリアCを搬入、載置させる載置部21と、この載
置部21に載置された前記キャリアCをクランプして中
継部22に移送するための移送装置23とから主に構成
されている。
【0013】前記洗浄処理部100は、中継部22に置
かれたキャリアC内のウエハを一括して専用のウエハ保
持具に移し替えるための移し替えステージ20と、一次
洗浄ユニットU1からn次洗浄ユニットUnまでの複数
の洗浄ユニットとを備えている。移し替えステージ20
の上方には図では見えないウエハチャックが設けられ、
キャリアC内のウエハは、移し替えステージ20上の後
述する専用のウエハ保持具に例えば50枚一括して移し
替えられる。各洗浄ユニットU1〜Unは、たとえば薬
液槽24、一次水洗槽25、二次水洗槽26から構成さ
れ、薬液槽24において薬液洗浄後、一次水洗槽25お
よび二次水洗槽26において純水によりウエハに付着し
た薬液を洗浄した後、ウエハは、さらに下流の洗浄ユニ
ットU2〜Unの内所定の洗浄ユニットに移載され所定
の処理が施されるよう構成されている。なお二次水洗槽
26は、別種の薬液による洗浄が行われる隣接する洗浄
ユニットの間にあって、両薬液の混合を防止するバッフ
ァとしての機能を有するものである。前記洗浄ユニット
U1〜Unの側方には、ウエハを保持したウエハ保持具
を搬送する保持具搬送手段27を備えている。
【0014】前記アンローダ部4は、前述の洗浄ユニッ
トU1〜Unによって洗浄し乾燥されたウエハを収納す
るキャリアCを載置可能に構成された載置部28を備え
ており、この載置部28から洗浄/乾燥処理が終了しキ
ャリアCに戻されたウエハは装置外に搬出される。なお
載置部28の手前側の移し替えステージ29は、ウエハ
保持具内のウエハを図示しないウエハチャックによりキ
ャリアC内に移し替えるためのステージである。
【0015】このように各洗浄ユニットでは、所定の薬
液により所定の処理が行われ、本発明は例えばこのよう
な洗浄ユニットに適用される。次に本発明をフッ酸溶液
を用いてウエハの表面の自然酸化膜を除去しその後純水
でリンスする洗浄装置(上述の洗浄ユニットに相当す
る)に適用した実施例について述べる。
【0016】本発明の実施例に係る洗浄装置は、図2及
び図3に示すように薬液槽3と、リンス槽4(一次水洗
槽に相当する)と、複数のウエハを保持するためのウエ
ハ保持具5と、ウエハ保持具5を搬送するための一対の
アーム61を備えた保持具搬送手段6(図1の保持具搬
送手段27に相当する)と、この保持具搬送手段6を制
御する制御部60とを備えている。前記薬液槽3は、矩
形状に成形されると共に上縁部に越流用の三角形状の切
欠部30が形成された内槽31とこの内槽31の上縁部
の外側に、越流した液を受容するように設けられた外槽
32とを有している。
【0017】前記内槽31の外部には、外槽32内の薬
液を内槽31の底部に供給するよう、つまり内槽31か
らオーバフローした薬液を内槽31の底部に循環させる
ように外槽32の底部と内槽31の底部との間に例えば
樹脂チューブからなる薬液循環路33が設けられてい
る。この薬液循環路33には、ポンプP1、フィルタF
が介設されている。前記内槽31の底部には整流手段3
4が設けられており、この整流手段34は、多数の小孔
35が穿設された整流板36と、内槽31の底面におけ
る薬液循環路33の接続口(薬液の供給口)に対向して
配設された拡散板37とから構成されている。
【0018】このように整流手段34を設けることによ
って、薬液循環路33より導入された純水は、まず拡散
板37の裏面に衝突し、その拡散板37の周縁部より整
流板36の裏面全体に拡散され、その後整流板36の小
孔35を通過して、前記保持具5により保持されたウエ
ハWの周囲に供給されるので、乱流を生じることなく均
等な流速でウエハWを包み込み、ウエハW全体をムラ無
く均等に洗浄することが可能になる。また前記薬液槽3
の上方には、後述のウエハ保持具の搬送に支障のない位
置に薬液例えばフッ酸溶液を薬液槽3内に供給するため
の薬液供給部38が設けられている。
【0019】一方前記ウエハ保持具5は、一対の端板5
1、52の間に、ウエハWの下端部及び下部両側を夫々
保持する保持部材53、54、55を設けてなり、これ
ら保持部材53、54、55には、ウエハWを保持する
ための保持溝56(便宜上各保持部材53、54、55
の保持溝に対して共通の符号を付す)が所定のピッチで
例えば50本形成されている。前記一対の端板51、5
2の上部は夫々外方側に水平に屈曲されて被支持部51
a、51bとして形成されており、この被処理基板支持
部51a、51bが保持具搬送手段6のアーム61によ
り下から支持されて搬送される。なおこのウエハ保持具
5は、例えばフッ素樹脂であるテフロン(商品名)によ
り構成される。
【0020】そして前記リンス槽4は、薬液槽3と同様
に内槽41と、この内槽41からオーバフローしたリン
ス液を受ける外槽42とを備えている。内槽41の底部
には及びバルブVL1が介設されたリンス液例えば純水
を内槽41内に供給するための例えば樹脂チューブより
なる純水供給路43が接続されると共に、外槽42に
は、純水を排出するための排液管44が接続されてい
る。また内槽41内の底部には、前記整流手段34と同
様の整流手段45が設けられている。
【0021】次に上述の洗浄装置を用いて実施される洗
浄方法の一例について述べる。先ず薬液供給部38から
薬液例えば0.5%フッ酸溶液を内槽31内に供給し、
ポンプP1により薬液を循環させておく。そして例えば
50枚のウエハWが並列に配列され保持されたウエハ保
持具5を保持具搬送手段6により内槽31内に搬入し、
ウエハWを薬液中に浸漬して所定時間洗浄処理例えばエ
ッチングを行う。
【0022】その後前記アーム61を上昇させて図4
(a)に示すようにウエハ保持具5を第1の速度V1例
えば毎秒200ミリメートルで引き上げ、ウエハ保持具
5の保持部材53、54、55の上端部、この例では左
右両側に位置する保持部材54、55の上端部S1(図
3、図4(b)参照)が薬液の液面から露出する直前に
ウエハ保持具5の引き上げ速度をV1よりも遅い速度V
2例えば毎秒70ミリメートルまで落とし、図4(c)
に示すように保持部材53、54、55の下端部、この
例では中央に位置する保持部材53の下端部S2が薬液
の液面から離れるまでの間前記速度V2でウエハ保持具
5を引き上げる。この速度V2は、保持部材53、5
4、55の少なくとも側壁面に液滴が付着しない速度で
あることが必要であり、例えば上述のように毎秒70ミ
リメートルの速度であれば液の表面張力により保持部材
53、54、55の側壁面に液滴が付着しない。ただし
液滴が付着しないとは、目視で見た場合に液滴が確認さ
れないことである。また後述の実験からわかるように速
度V2があまり遅いとウエハWにパーティクルが付着す
る傾向が強くなるので、あまり遅すぎないようにするこ
と、例えば毎秒16ミリメートルよりも遅くならないこ
とが必要である。
【0023】しかる後図4(d)に示すようにウエハ保
持具5をV2よりも速い速度例えば元の速度V1に戻し
て上昇させ、リンス槽4の上方まで搬送した後降下して
ウエハWをリンス槽4内のリンス液中に浸漬する。ウエ
ハWをリンス液中に浸漬する場合はできるだけ早い速度
で浸漬することが好ましく例えば毎秒200ミリメート
ルで降下させる。このようなウエハ保持具5の搬送速度
の制御は、制御部60内のメモリに格納されている所定
のプログラムに従って行われる。
【0024】そしてバルブV2を開き内槽41の底部か
らリンス液例えば純水を内槽41内に供給しながら、内
槽41からオーバフローした純水を外槽42を介して排
液管44より排液する。こうして純水を内槽41内に所
定流量で所定時間あるいは内槽41内の純水の抵抗値が
所定の値に達するまで供給し、リンス処理を行う。
【0025】上述実施例によればリンス槽3から引き上
げたウエハWに付着するパーティクルが低減する。その
理由について述べると、先ず本発明者は後述の実験から
分かるようにフッ酸処理後のウエハWにはパーティクル
がほとんど付着していないにもかかわらず、リンス処理
後のウエハWにはかなりのパーティクルが付着している
事実を把握した。
【0026】そこで図5に示すようなメカニズムが考え
られる。即ち、ウエハWを薬液槽3内に浸漬したとき
に、ウエハWの例えば裏面に付着しているパーティクル
PTが離脱してフッ酸溶液中に拡散し、ウエハWを薬液
槽3から引き上げるときに保持部材53、54、55
(図5では便宜上53を代表して付してある)に液滴L
が付着すると、この液滴L中にパーティクルPTが取り
込まれるので、これらパーティクルPTが保持部材5
3、54、55によりリンス槽4内に運ばれる。
【0027】そしてウエハ保持具5をリンス槽4内に浸
漬するときに、保持部材53、54、55に付着してい
るパーティクルが純水中に拡散し、この中にウエハWが
投入され、パーティクルがウエハWに付着する。その後
ウエハWを純水中から引き上げたときにパーティクルは
ウエハWに付着したまま引き上げられ、こうしてパーテ
ィクル汚染が発生する。なお純水から引き上げたウエハ
W表面にパーティクルが付着していることと、フッ酸処
理後のウエハW表面にパーティクルがほとんど付着して
いないこととの関係については明確ではないが、ウエハ
Wの表面状態の差によるのではないかと推察される。
【0028】ここでウエハ保持具を薬液槽内から引き上
げるときの速度Vとウエハに付着するパーティクルの数
との関係を調べるために次のような実験を行った。即ち
鏡面側に0.15μmよりも大きいパーティクルを80
00個付着した汚染ウエハとパーティクルを付着しない
クリーンウエハとを、両ウエハの鏡面が対向するように
交互にピッチ1/8インチでテフロン(商品名)よりな
るウエハ保持具に配列して保持させ、0.5%のフッ酸
によりエッチング(自然酸化膜の除去)を1分間行っ
た。
【0029】次いでウエハ保持具を引き上げてリンス槽
内に投入し、純水によりウエハをリンスした後乾燥し、
クリーンウエハ表面(鏡面)に付着している0.15μ
mよりも大きいパーティクルの数を調べた。このような
洗浄工程において、ウエハ保持具を薬液槽から引き上げ
るときの速度Vを16mm/sec、35mm/se
c、70mm/sec、110mm/sec、160m
m/secと5通りに設定し、夫々の場合についてパー
ティクルの数を調べたところ図6に示す結果となった。
【0030】そしてウエハ保持具を上述の各速度で引き
上げたときに速度を落として保持部材の下端面を目視し
たところ、Vが110mm/sec、160mm/se
cの場合には前記下端面に液滴が持ち去られて付着する
が、70mm/sec以下の場合には液面の表面張力に
より液滴が付着していなかった。更にウエハを薬液槽か
ら引き上げた後リンス槽内に投入することなくこのウエ
ハ表面のパーティクルを別途調べたところ、上述のいず
れの引き上げ速度においてもパーティクルの付着は確認
されなかった。従って薬液槽からリンス槽へパーティク
ルを運ぶ担体は保持部材であると考えられる。
【0031】このようなことから図5に示すメカニズム
のようにフッ酸溶液の液滴中にパーティクルが混入し、
これが保持部材に付着すると、結果としてウエハへのパ
ーティクルの付着量が多くなると考えられる。しかしな
がら図6に示すようにVが16mm/secまで遅くな
ると、その原因については不明であるがウエハへのパー
ティクルの付着量が極端に多くなるため、あまり遅すぎ
る速度は好ましくない。
【0032】以上のようにウエハ保持具を薬液槽内から
引き上げるときに、保持部材の外周面に液滴が付着しな
いことが必要であるが、本発明では必ずしもウエハ保持
具を等速で引き上げることに限られるものではなく、保
持部材が液面を通過していないときにはスループットを
高めるため早い速度で引き上げるようにしてもよい。上
述実施例ではこのような理由から、保持具の位置に応じ
て引き上げ速度をV1とV2との間で切り替えている。
【0033】更に本発明は、専用のウエハ保持具にウエ
ハを保持して搬送する洗浄装置に適用することに限ら
ず、ウエハチャックによりウエハを把持して薬液槽内の
ウエハ保持具に移し替え、薬液処理後にウエハチャック
により薬液槽内のウエハをリンス槽に移し替えるタイプ
の洗浄装置に適用してもよい。図7及び図8はこのよう
な洗浄装置のウエハチャックを示す図であり、このウエ
ハチャック7は、駆動機構71によって前後方向(Y方
向)、上下方向(Z方向)及び矢印で示すような往復回
動自在な左右一対の把持部材72、73と、この把持部
材72、73の両端部から下方に垂下された支持体7
4、75と、支持体74、75間に上下に、それぞれ平
行に架設される保持部材8a、8bとで構成されてい
る。
【0034】保持部材8a、8bには長手方向に沿って
例えば50個の保持溝81が一定のピッチで設けられて
おり、保持される50枚のウエハWは、その周縁部が、
各把持部材72、73の保持棒8a、8bにおける保持
溝81内に挿入された状態で、各把持部材72、73が
相互に接近する方向に回動することによってウエハチャ
ック12に把持されるようになっている。
【0035】このようなウエハチャック7を用いる場
合、薬液槽4内にて薬液処理された、図示しないウエハ
保持具上に保持されたウエハWをウエハチャックで保持
し、上側の保持部材8aの上端部が薬液の液面から露出
する直前から下側の保持部材8bの下端部が液面から離
れるまでの間は、保持部材8a、8bの引き上げ速度
を、保持部材8a、8bの外周面に液滴が付着しない速
度V2に設定する。ただし保持部材8aの下端部が液面
から離れた後、保持部材8bの上端部が液面から露出す
る直前の時点までは、前記速度V2よりも早い、つまり
液滴が保持部材の外周面に付着する速度としてもよい。
【0036】以上において本発明は、フッ酸溶液により
酸化膜をエッチングする場合に限らず、例えばリン酸溶
液によって窒化膜をエッチングする場合やリン酸、酢
酸、硝酸の混合液によってアルミニウムをエッチングす
る場合にも適用できる。またその他洗浄処理としてはA
PM溶液(アンモニア+過酸化水素水+純水)によりパ
ーティクルの除去を行う場合HPM溶液(塩酸+過酸化
水素水+純水)により金属汚染を洗浄する場合、あるい
はSPM溶液(硫酸+過酸化水素水)によりレジスト膜
の有機物を除去する場合などであってもよい。なお被処
理基板としては液晶基板やプリント基板などであっても
よい。
【0037】
【発明の効果】本発明の洗浄方法によれば被処理基板に
おけるパーティクル汚染(転写)を低減することがで
き、歩留まりの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施する洗浄装置を含む洗浄処理
ステーションを示す概略斜視図である。
【図2】本発明方法を実施する洗浄装置の一例を示す縦
断正面図である。
【図3】上記洗浄装置に使用する薬液槽及びウエハ保持
具を示す斜視図である。
【図4】本発明方法の一実施例を示す工程図である。
【図5】ウエハのパーティクル汚染の推定したメカニズ
ムを示す説明図である。
【図6】ウエハの引き上げ速度とパーティクル数との関
係を示すグラフである。
【図7】ウエハチャックの一例を示す斜視図である。
【図8】ウエハチャックの保持部材を示す斜視図であ
る。
【図9】従来の洗浄方法を示す説明図である。
【符号の説明】
21 載置部 22 中継部 U1〜Un 洗浄ユニット 27 保持具搬送手段 3 薬液槽 33 薬液循環路 4 リンス槽 5 ウエハ保持具 53、54、55 保持部材 56 保持溝 6 保持具搬送手段 7 ウエハチャック 8a、8b 保持部材 81 保持溝

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の被処理基板を保持部材の保持溝に
    並列に保持して洗浄処理槽内の洗浄処理液から引き上げ
    る工程を含む洗浄方法において、 前記保持部材の上端部が洗浄処理液の液面から露出する
    前の時点から、前記保持部材の下端部が洗浄処理液の液
    面から離れるまでの間は、前記保持部材を、当該保持部
    材の少なくとも側壁面に液滴が付着しない速度で引き上
    げることを特徴とする洗浄方法。
  2. 【請求項2】 複数の被処理基板を保持部材の保持溝に
    並列に保持して薬液槽内の薬液から引き上げ、次いでリ
    ンス槽内に搬送する工程を含む洗浄方法において、 前記保持部材の上端部が薬液の液面から露出する前の時
    点から、前記保持部材の下端部が薬液の液面から離れる
    までの間は、前記保持部材を、当該保持部材の少なくと
    も側壁面に液滴が付着しない速度で引き上げることを特
    徴とする洗浄方法。
  3. 【請求項3】 複数の被処理基板を保持部材の保持溝に
    並列に保持して薬液槽内の薬液から引き上げ、次いでリ
    ンス槽内に搬送する工程を含む洗浄方法において、 前記保持部材の上端部が薬液の液面から露出する前の時
    点まで、前記被処理基板を保持したまま保持部材を第1
    の速度で引き上げる工程と、 その後前記保持部材の下端部が薬液の液面から離れるま
    での間、前記保持部材を前記第1の速度よりも遅い第2
    の速度で引き上げる工程と、を含むことを特徴とする洗
    浄方法。
  4. 【請求項4】 第2の速度は、保持部材の外表面に液滴
    の付着が目視により見られない速度であることを特徴と
    する請求項3記載の洗浄方法。
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JP2008093594A (ja) * 2006-10-13 2008-04-24 Orion Mach Co Ltd 洗浄槽の排水構造

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