JPH09199468A

JPH09199468A - 処理方法と装置

Info

Publication number: JPH09199468A
Application number: JP2207396A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kamikawa; 裕二上川; Katsutoshi Mokuo; 勝利杢尾
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】処理槽内の各処理液の濃度と量を常に所定の
範囲に維持でき、最大の処理効果が得られる処理方法と
装置を提供する。【解決手段】処理液を充填した処理槽４２内において
処理液中に被処理体Ｗを浸漬して処理する処理方法にお
いて、処理槽４２内の処理液の濃度と量を測定し、それ
ら測定した処理液の濃度と量に基づいて処理槽４２に補
充すべき処理液の濃度と量を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハやＬ
ＣＤ基板などの被処理体を処理液に浸漬して処理する方
法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえばＬＳＩ等の半導体デバイスの製
造工程における洗浄処理を例にとって説明すると、従来
から半導体ウェハ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、半
導体ウェハの洗浄処理装置が使用されており、その中で
もとりわけ、ウェット型の洗浄処理装置は、パーティク
ルを効果的に除去でき、しかもバッチ処理が可能なた
め、広く普及している。

【０００３】この種の洗浄処理装置においては、所定枚
数、たとえば２５枚の半導体ウェハを収納した、キャリ
アと称される収納体が、搬送ロボットにより、処理装置
のローダ部に搬入され、オリフラ合わせを行った後、ウ
ェハ保持部において、収納された半導体ウェハが保持具
により前記キャリアから取り出され、搬送待機状態に置
かれる。そして、搬送待機状態にある半導体ウェハは、
ウェハチャックと称される把持装置を有する搬送装置に
よって、各種の洗浄処理が行われる洗浄処理部へと搬送
され、この洗浄処理部内にて所定の洗浄処理に付され
る。

【０００４】洗浄処理部には、例えばアンモニア水溶液
と過酸化水素水の混合液による洗浄を行うＳＣ１洗浄、
塩酸と過酸化水素水の混合液による洗浄を行うＳＣ２洗
浄、フッ酸による洗浄を行うＨＦ洗浄などの各種薬液洗
浄を行うための１または２以上の洗浄ユニットが順次配
列されており、それぞれの洗浄ユニットは、薬液洗浄を
行うための各種薬液が充填されている処理槽と、純水洗
浄を行うために純水のみが充填されている処理槽などか
ら構成されている。そして、上記のＳＣ１洗浄を例にし
て具体的に説明すると、この洗浄ユニットにはアンモニ
ア溶液と過酸化水素水と、純水を適当な割合で混合した
洗浄液が充填された処理槽と純水のみ或いは温純水のみ
が充填された処理槽が設けられている。そして、前記搬
送装置により、この洗浄ユニットに移送された被処理体
は、まずアンモニア溶液と過酸化水素水と純水の混合液
からなる洗浄液が充填された処理槽において薬液洗浄さ
れた後、その下流に配された純水のみの処理槽に移送さ
れる。そして、その処理槽において水洗され、半導体ウ
ェハの表面に付着した薬液を純水により洗い流してか
ら、別種の薬液による洗浄ユニットに搬送される。この
ようにして、一連の洗浄処理が終了した半導体ウェハ
は、さらに純水により最終洗浄され、乾燥処理され、ア
ンローダ部を介して処理装置外に搬出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な洗浄処理装置で半導体ウェハを洗浄する場合、薬液洗
浄を行う処理槽には、各種の薬液が所定の割合で、か
つ、所定量充填されていることが重要である。しかし、
各種の薬液の中には例えばアンモニアの如き蒸発の早い
ものもあって、時間の経過に従って濃度が低くなるもの
もある。また、処理槽からウェハを引き上げたときに、
相当の量の洗浄液がウェハの表面に付着して一緒に持ち
去られるため、処理槽内の洗浄液は次第に減っていく傾
向にある。

【０００６】このため、洗浄液が充填されている各処理
槽には、適当な時期に洗浄液を補充して、洗浄液の濃度
と充填量を一定に保持する操作が必要になる。そこで従
来は、一定の回数の洗浄処理を行った場合や一定の時間
が経過した場合に、通常よりも薬液濃度の濃い洗浄液を
処理槽に補充して、洗浄液の量と濃度を一定に保持する
ようにしている。この場合、補充する洗浄液の濃度と補
充量は経験に基づいて決定しており、経験的に定めた濃
度の洗浄液を所定の処理回数や時間の経過ごとに所定量
補充していた。

【０００７】しかしこの方法は、例えばウェハの枚数や
大きさが変わって洗浄液の持ち去る量が変化した場合や
特に蒸発の早い薬液を含んだ洗浄液を用いた場合などに
は十分な対応ができにくかった。このため従来は、洗浄
液中において特定の薬液濃度が次第に足りなくなったり
濃くなり過ぎたりする問題があった。また、洗浄液の量
が安定せず、ともすれば処理槽内に充分な量の洗浄液が
入っていない事態を引き起こす心配があった。このよう
に、従来は長期間にわたって処理を継続した場合に、薬
液の割合が変化するのは否めず、特定の薬液が無駄に使
用されるばかりでなく、洗浄効果が低下する虞があっ
た。

【０００８】本発明は、従来の処理装置が有する上記の
ような問題点に鑑みてなされたものであり、処理槽内の
各処理液の濃度と量を常に所定の範囲に維持でき、最大
の処理効果が得られる処理方法と装置を提供することを
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、処理液を充填した処理槽内にお
いて前記処理液中に被処理体を浸漬して処理する処理方
法において、前記処理槽内の前記処理液の濃度と量を測
定し、それら測定した前記処理液の濃度と量に基づいて
前記処理槽に補充すべき前記処理液の濃度と量を決定す
ることを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明は、処理液を充填した処理
槽内において前記処理液中に被処理体を浸漬して処理す
る処理方法において、前記処理液の濃度と量を測定し、
それら測定した前記処理液の濃度と量に基づいて前記処
理槽に補充すべき処理液の濃度と量を決定し、該決定し
た濃度と量の処理液を補充する操作を複数回行い、それ
ら補充された前記処理液の濃度と量に基づいて次回に補
充すべき処理液の濃度と量を決定することを特徴とす
る。

【００１１】これら請求項１または２の処理方法におい
て、前記決定される前記処理槽に補充する処理液の濃度
と量は、請求項３に記載したように、例えば前記処理槽
内に充填されている前記処理液の濃度と量を所定の目標
値にさせるものとすることができる。

【００１２】また、請求項４の発明は、処理液を充填し
た処理槽内において前記処理液中に被処理体を浸漬して
処理する装置であって、前記処理槽から取り出した前記
処理液を再び前記処理槽に戻す循環回路と、前記処理槽
に前記処理液を補充する補充回路を備えた処理装置にお
いて、前記循環回路を流れる前記処理液の濃度を測定す
る濃度センサを設けると共に、前記処理槽内の前記処理
液の量を測定する液量センサを設け、それら濃度センサ
と液量センサで測定した前記処理液の濃度と量に基づい
て前記処理槽に補充する処理液の濃度と量を決定する制
御部を設けたことを特徴とする。

【００１３】この請求項４の処理装置において、請求項
５に記載したように、前記循環回路を流れる前記処理液
を取り出して再び前記処理槽または前記循環回路に戻す
バイパス回路を設け、前記バイパス回路に前記濃度セン
サを設けるようにしても良い。また、請求項６に記載し
たように、前記濃度センサによって濃度を測定される前
記処理液の温度を温調する温調手段を設けるようにして
も良い。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照にして本発
明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。図１は、本
発明の実施の形態にかかる洗浄処理装置１の斜視図であ
る。

【００１５】図示の如く、洗浄処理装置１全体は、洗浄
処理前の被処理体としてのウェハＷをキャリアＣ単位で
投入するための搬入部２と、複数枚数のウェハＷ、例え
ば５０枚のウェハＷを一括して洗浄する洗浄処理部３
と、洗浄処理後のウェハＷをキャリアＣ単位で取り出す
ための搬出部４の、三つのゾーンによって構成されてい
る。

【００１６】前記搬入部２には、これから洗浄処理を行
うためのウェハＷを所定枚数収納したキャリアＣを搬
入、載置させる載置部５と、載置部５に載置されたキャ
リアＣを整列部６へ移送するための移送装置７が設けら
れている。また前記洗浄処理部３には、その前面側（図
１における手前側）に３つの搬送装置１５、１６、１７
が配置されており、これら各搬送装置１５、１６、１７
には夫々対応するウェハチャック１８、１９、２０が設
けられている。さらに前記搬出部４においても、前記載
置部５とほぼ同様な構成を有する載置部８、前記整列部
６と同一構成の整列部９、前記移送装置７と同一構成の
移送装置（図示せず）が夫々設けられている。

【００１７】各搬送装置１５、１６、１７は、洗浄装置
の洗浄処理部３において搬入部２側から搬出部４側に向
かって並べて配置された各処理槽４１〜４９に沿って配
置されており、搬送ベース２５を移動させることによ
り、搬入部２に搬入されたウェハＷを、例えばキャリア
Ｃ２つ分の５０枚まとめて整列部６から取り出し、これ
ら搬送装置１５、１６、１７で中継しながら、洗浄処理
部３の各処理槽を経て整列部９まで一括して順次搬送し
ていくように構成されている。

【００１８】各処理槽４１〜４９は、載置部５側から順
に、前記搬送装置１５のウェハチャック１８を洗浄、乾
燥するチャック洗浄・乾燥処理槽４１、ウェハＷ表面Ｗ
ａの有機汚染物、金属不純物、パーティクル等の不純物
質を薬液によって洗浄処理する薬液処理槽４２、前記薬
液処理槽４２で洗浄されたウェハＷを例えば純水によっ
て洗浄する二つの水洗処理槽４３、４４、前記薬液処理
槽４２における薬液とは異なった薬液で洗浄処理する薬
液処理槽４５、前記薬液処理槽４５で洗浄されたウェハ
Ｗを例えば純水によって洗浄する二つの水洗処理槽４
６、４７、前記搬送装置１７のウェハチャック２０を洗
浄、乾燥するチャック洗浄・乾燥処理槽４８、及び前記
不純物質が除去されたウェハＷを、例えばＩＰＡ（イソ
プロピルアルコール）等で蒸気乾燥させるための乾燥処
理槽４９などによって構成されている。

【００１９】そして、各処理槽４１〜４９では、ウェハ
Ｗの表面に付着した汚染の種類、たとえば有機物不純
物、金属不純物などに応じて、所定の薬液が導入され、
薬液洗浄処理が施される。たとえば、有機物汚染に対し
ては、アンモニア水と過酸化水素水と純水との混合液に
より、いわゆるＳＣ１洗浄を行うことが可能である。ま
たＨＦ液により、いわゆるＨＦ洗浄により自然酸化膜お
よび金属不純物を除去することが可能である。さらに塩
酸と過酸化水素水と純水との混合液によりいわゆるＳＣ
２洗浄を行うことにより、ベアなシリコンに付着した金
属不純物を除去しながら、クリーンな自然酸化膜を成長
させることが可能である。そして、過酸化水素をベース
にした典型的な洗浄法、いわゆるＲＣＡ洗浄に関して言
えば、ＳＣ１洗浄→ＨＦ洗浄→ＳＣ２洗浄を順次対応す
る洗浄ユニットにより行うことにより、ウェハの洗浄を
行うことが可能である。

【００２０】ここで、ウェハＷを一括して把持し、これ
を上記洗浄処理部３において搬送する上記搬送装置１
５、１６、１７は何れも同様の構成を備えているので、
例えばチャック洗浄・乾燥処理槽４１、薬液処理槽４
２、水洗処理槽４３相互間でウェハＷを搬送させる搬送
装置１５を例にして説明すると、搬送装置１５のウェハ
チャック１８は、図２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２１ａ、２１ｂを備えている。

【００２１】前記把持部材２１ａ、２１ｂは左右対称形
であり、これら各把持部材２１ａ、２１ｂは各々対応す
る回動軸２６ａ、２６ｂによって、搬送装置１５におけ
る支持部２３に支持され、開脚、閉脚自在に構成されて
いる。この支持部２３は、駆動機構２４によって上下方
向（Ｚ方向）に移動し、また前出ウェハチャック１８自
体は支持部２３に内蔵された駆動機構（図示せず）によ
って前後方向（Ｙ方向）に移動自在となるように構成さ
れ、さらに前記駆動機構２４自体は、搬入部２、洗浄処
理部３、および搬出部４の長手方向（Ｘ方向）に沿って
移動自在な搬送ベース２５（図１において図示される）
の上部に設けられている。そして、前記支持部２３内に
設けられたモータなどの駆動体（図示せず）によって、
前記回動軸２６ａ、２６ｂは、図２中の往復回動矢印θ
に示されたように、往復回動自在となるように構成され
ている。また支持部２３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】上記回動軸２６ａ、２６ｂには把持部材２
１ａ、２１ｂの各上端部が固着され、またこれら各把持
部材２１ａ、２１ｂの下端部間には、上下２段に石英製
の把持棒２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂが平行に渡さ
れている。上記各把持棒２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８
ｂの表面には、ウェハＷの周縁部が挿入される把持溝２
９が例えば５０本形成されている。それら把持溝２９同
士の間隔（溝ピッチ）は何れも前後方向（Ｙ方向）に等
しくなるように所定の距離に配置されている。そして、
各把持部材２１ａ、２１ｂは、回転軸２６ａ、２６ｂを
回転させることにより、その把持棒２７ａ、２７ｂ、２
８ａ、２８ｂにてウェハＷを把持し、上下方向（Ｚ方
向）および長手方向（Ｘ方向）の所望の位置に移載する
ことが可能なように構成されている。

【００２３】なお、その他の搬送装置１６、１７及びそ
のウエハチャック１９、２０も前記した搬送装置１５、
ウエハチャック１８と同一の構成を有しており、上記と
同様に、例えば５０枚のウェハＷを一括して把持し、搬
送できるように構成されている。

【００２４】前述の各処理槽４２〜４７の底部には、各
処理槽内でウエハＷを保持するための保持具となるボー
ト５１がそれぞれ設置されている。ここで、図２を基に
して処理槽４２に設置されているボート５１について代
表して説明すると、このボート５１は、処理槽４２内に
垂設された支持体５２、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の上面には、保持溝が例
えばそれぞれ５０本ずつ形成されている。これらの保持
溝同士の間隔（溝ピッチ）も何れも前後方向（Ｙ方向）
に等しくなるように所定の距離に配置されている。

【００２５】そして、前述のウエハチャック１８によっ
て一括して把持された５０枚のウエハＷは、搬送装置１
５の駆動機構２４による支持部２３の下降に伴って処理
槽４２内に挿入され、５０枚のウエハＷの下端がボート
５１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１５の駆動機構２４による支持部２３
の下降が停止するように構成されている。こうして、５
０枚のウエハＷはボート５１の保持棒５３、５４、５５
の保持溝によって一括して保持された状態となり、その
後、ウエハチャック１８は回動軸２１ａ、２１ｂの回動
により把持部材２１ａ、２１ｂによるウエハＷの把持状
態を開放し、搬送装置１５の駆動機構２４による支持部
２３の上昇に伴ってウエハチャック１８は処理槽４２の
上方に退避するようになっている。

【００２６】そして、後述するように処理槽４２におけ
る所定の処理が終了すると、再び搬送装置１５の駆動機
構２４による支持部２３の下降に伴ってウエハチャック
１８が処理槽４２内に挿入され、回動軸２６ａ、２６ｂ
の回動により把持部材２１ａ、２１ｂが閉じられてボー
ト５１の保持棒５３、５４、５５上に保持された５０枚
のウエハＷを一括して把持するようになっている。その
後、支持部２３が上昇することによってウエハチャック
１８が処理槽４２内から上方に退避し、それに伴って５
０枚のウエハＷは一括して処理槽４２から取り出され、
次の処理槽４３に搬送される。

【００２７】なお、処理槽４２以外の各処理槽４３〜４
７にも、以上に説明したボート５１と同じものが設置さ
れており、上記と同様に、各処理槽４３〜４７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。

【００２８】次に、図３乃至図６を参照しながら、本発
明の実施の形態にかかる洗浄処理装置１の処理槽４２〜
４７の構造について、ＳＣ１洗浄を行う処理槽４２を例
に挙げて説明する。

【００２９】図３〜５に示すように、この処理槽４２
は、高温に加熱されたアンモニア水と過酸化水素水と純
水の混合液から成るＳＣ１洗浄用処理液を収容する箱形
の処理槽本体６１と、この処理槽本体６１内に配設され
てウェハＷをたとえば５０枚垂直に保持する前述のボー
ト５１とを備えている。さらに、処理槽本体６１の底部
６２には洗浄処理液の供給口６３が開口しており、この
供給口６３より槽内に導入された洗浄処理液は、上記ボ
ート５１と上記底部６２との間に介装された整流手段６
４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。

【００３０】すなわち、この整流手段６４は、処理槽本
体６１を上下に区画するように水平に配設される整流板
６５と、供給口６３の上方に配置される拡散板６６とか
ら構成されている。この整流板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
６７’が穿設されており、供給口６３より導入された洗
浄処理液は、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６７’を通過し
て、上記ボート５１により保持されたウェハ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
ェハＷを包み込み、ウェハＷ全体をむら無く均等に洗浄
することが可能なように構成されている。

【００３１】また、図４、５に示すように、上記処理槽
本体６１は、ボート５１が収納されてウェハＷを洗浄処
理液中に浸漬することが可能な内槽７０と、この内槽７
０の上端からオーバーフローする洗浄処理液を受けとめ
る外槽７１とから構成されている。上記内槽７０の底部
６２に設けられた供給口６３と外槽７１の底部に設けら
れた排出口７３との間には、次に説明する処理液循環回
路７４が接続されている。

【００３２】即ち、図６に示すように、処理液循環回路
７４には上記外槽７１の排出口７３から上記内槽７０の
供給口６３の間において、ポンプ８０、ダンパ８１、ヒ
ータ８２、フィルタ８３がこの順に介装されている。そ
して、上記外槽７１の排出口７３より排出された洗浄処
理液は、ポンプ８０によって上記内槽７０へ循環供給さ
れ、その間にヒータ８２で適温に昇温されてフィルタ８
３で浄化された後、再び上記内槽７０に戻される。な
お、過酸化水素水を洗浄処理液中に含む場合は、上記フ
ィルタ８３内にエアが溜まることにより、濾過面積の減
少に伴って濾過効率が低下する心配があるので、上記フ
ィルタ８３の上部には、フィルタ８３内部に溜まったエ
アを抜き取るためのエア抜き回路８４が接続してある。
また、このエア抜き回路８４には、上記フィルタ８３内
からエアと一緒に濾過前の洗浄処理液が入り込む可能性
があるので、そのような洗浄処理液を上記外槽７１に再
び戻すようにエア抜き回路８４を構成している。

【００３３】そして、処理液循環回路７４において、上
記ダンパ８１と上記ヒータ８２の間には濃度測定用のバ
イパス回路８５が分岐している。このバイパス回路８５
は、上記ダンパ８１とヒータ８２との間において上記処
理液循環回路７４から取り出した洗浄処理液を再び上記
外槽７１に戻すように配管されている。また、バイパス
８５には、弁８６、熱交換器８７、赤外吸光濃度計８
８、弁８９がこの順に介装されている。従って、上記弁
８６、８９を開放することにより、上記処理液循環回路
７４からバイパス８５中に取り出した洗浄処理液を、上
記熱交換器８７において計測に適した温度に温調してか
ら上記赤外吸光濃度計８８にてその濃度を測定し、その
後、再び洗浄処理液を上記外槽７１に戻すことが可能で
ある。なお、このバイパス回路８５の途中には、上記開
閉弁８６と上記熱交換器８７の間において、弁９０を備
える純水供給回路９１が設けられると共に、上記赤外吸
光濃度計８８と上記弁８９の間において、弁９２を備え
るドレイン回路９３が設けられている。従って、上記バ
イパス回路８５に設けられた弁８６、８９を閉じ、純水
供給回路９１の弁９０とドレイン回路９３の弁９２を開
放することによって、上記バイパス回路８５内に純水
（ＤＩＷ）を流して洗浄を行うことが可能である。

【００３４】また、上記処理槽本体６１の上方には、例
えばＳＣ１洗浄を行うのに必要な薬液としての、アンモ
ニア水溶液と過酸化水素と純水の混合液からなる洗浄処
理液を供給するための薬液補充ユニット１００が配設さ
れている。この薬液補充ユニット１００において所望の
濃度（比率）に調整されたアンモニア水溶液と過酸化水
素と純水の混合液からなる洗浄処理液が、ノズル９９を
介して処理槽本体６１の外槽７１に補充されるように構
成されている。代表例として図示した処理槽４２の薬液
補充ユニット１００は、アンモニア水溶液（ＮＨ₄Ｏ
Ｈ）を蓄えているタンク１０１とポンプ１０２で構成さ
れるアンモニア補充系１０３、過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）
を蓄えているタンク１０４とポンプ１０５で構成される
過酸化水素水補充系１０６、および純水供給回路１０７
に弁１０８を介在させた純水補充系１０９を備えてい
る。また、この薬液補充ユニット１００には、次に説明
する制御部１２０の薬液補充コントローラ１２１から操
作指令が出力され、その出力指令に基づいて薬液補充ユ
ニット１００に設けられた上記ポンプ１０２、１０５の
稼働率と上記弁１０８の開度が適宜制御されることによ
って、所望の比率に調整されたアンモニア水溶液と過酸
化水素と純水の混合液からなる洗浄処理液がノズル９９
から処理槽本体６１の外槽７１に補充されるように構成
されている。

【００３５】上記薬液補充ユニット１００に操作指令を
出力する制御部１２０は、上記薬液補充コントローラ１
２１の他に、先に説明したバイパス８５に設けられた赤
外吸光濃度計８８を司る濃度計コントローラ１２２と、
薬液補充ユニット１００から処理槽本体６１の外槽７１
に補充する洗浄処理液の濃度、供給量、供給タイミング
等を決定する中央コントローラ１２３を備えている。上
記濃度計コントローラ１２２によって制御される赤外吸
光濃度計８８の計測タイミングは上記中央コントローラ
１２３によって決定される。そして、該タイミングに従
って赤外吸光濃度計８８で測定した洗浄処理液の濃度が
濃度計コントローラ１２２を経て上記中央コントローラ
１２３に入力される。

【００３６】また、上記処理槽本体６１の外槽７１内に
充填されている洗浄処理液の液面高さを測定するための
液面測定器１２４が設けられている。この液面測定器１
２４は、例えばＮ₂センサ、光センサ等の公知の手段が
適宜使用される。そして、この液面測定器１２４によっ
て外槽７１内の洗浄処理液の液面高さを測定することに
より、上記内槽７０、上記外槽７１、および処理液循環
回路７４にて循環している処理液全体の量を検知する構
成になっている。また、この液面測定器１２４の計測タ
イミングも、上記中央コントローラ１２３によって決定
されるようになっており、該タイミングに従って液面測
定器１２４で測定した外槽７１内の洗浄処理液の液面高
さが上記中央コントローラ１２３に入力されて、系全体
の洗浄処理液量の変動が検知される。

【００３７】上記中央コントローラ１２３では、こうし
て入力された洗浄処理液の濃度と洗浄処理液量の変動に
基づいて演算が行われ、前記薬液補充ユニット１００に
よって処理槽４２の外槽７１に補充すべき洗浄処理液の
濃度と量を決定する。ここで、上記中央コントローラ１
２３においては、例えば前記処理槽４２において循環し
ている洗浄処理液の濃度と量を所定の目標値にさせるべ
く次の式（１）および式（２）に従って演算が行われ、
補充すべき洗浄処理液の量と補充する洗浄処理液中のア
ンモニア水溶液、過酸化水素、および純水の各濃度（混
合比率）が決定される。

【００３８】

【数１】

【００３９】

【数２】

【００４０】但し、式（１）において、ΔＶ^B _NH4OH（Ｔ
₁）は、ある時刻Ｔ₁におけるアンモニア水溶液の補充す
べき体積を表している。また、０．８９、０．２８はア
ンモニア水溶液の比重、濃度を表し、β_NH4OHは、処理
槽４２における洗浄処理液中のアンモニア水溶液の目標
混合比から式（２）に従って求められる係数、Ｖ
（Ｔ₀）は処理槽４２における洗浄運転を開始した初期
での系全体の洗浄処理液の体積（即ち、最初に処理槽４
２に充填される洗浄処理液の体積）であり、これは予め
決められている。また、Ｃ¹⁰⁰ _NH4OH（Ｔ₁）は、１００
％アンモニア水溶液としたときのある時刻Ｔ₁における
アンモニア水溶液の質量濃度（ｗｔ％）で、この値は上
記赤外吸光濃度計８８から得ることができる。また、α
（Ｔ₁）は、ある時刻Ｔ₁におけるアンモニア水溶液の濃
度と過酸化水素水の濃度から式（２）に従って求められ
る値であり、またＶ（Ｔ₁）は、ある時刻Ｔ₁における系
全体の洗浄処理液の体積で、この体積は上記液面測定器
１２４によって得ることができる。

【００４１】また、ΔＶ^B _H2O2（Ｔ₁）は、ある時刻Ｔ₁
における過酸化水素水の補充すべき体積を表している。
また、１．１１、０．３１は過酸化水素水の比重、濃度
を表し、β_H2O2は処理槽４２における洗浄処理液中の過
酸化水素水の目標混合比から式（２）に従って求められ
る係数であり、これは予め決められている。また、Ｃ
¹⁰⁰ _H2O2（Ｔ₁）は、１００％過酸化水素水としたときの
ある時刻Ｔ₁における過酸化水素水の質量濃度（ｗｔ
％）で、この値は上記赤外吸光濃度計８８から得ること
ができる。

【００４２】また、ΔＶ^B _H2O（Ｔ₁）は、ある時刻Ｔ₁に
おける純水の補充すべき体積を表している。また、β
_H2Oは処理槽４２における洗浄処理液中の純水の目標混
合比から式（２）に従って求められる係数であり、これ
は予め決められている。

【００４３】そして、式（２）において記号Ｈは比率を
表し、Ｈ^B _NH4OHは１、Ｈ^B _H2O2は１、Ｈ^B _H2Oは５であ
る。

【００４４】このようにして上記中央コントローラ１２
３では、洗浄処理液の濃度と洗浄処理液量の変動に基づ
いて演算が行われ、前記薬液補充ユニット１００によっ
て処理槽４２の外槽７１に補充すべき洗浄処理液の濃度
と量が決定されると、中央コントローラ１２３は上記薬
液補充コントローラ１２１に補充すべきアンモニア水溶
液と過酸化水素と純水の濃度（混合比）と洗浄処理液の
補充量を、適宜の補充タイミングで出力する。それに従
って薬液補充コントローラ１２１は薬液補充ユニット１
００に操作指令を出力し、その出力指令に基づいて薬液
補充ユニット１００に設けられた上記ポンプ１０２、１
０５の稼働率と上記弁１０８の開度が適宜制御されるこ
とによって、所望の比率に調整されたアンモニア水溶液
と過酸化水素と純水の混合液からなる洗浄処理液が、所
定の量だけノズル９９から処理槽本体６１の外槽７１に
補充される。

【００４５】また上記薬液補充コントローラ１２１は、
こうして薬液補充ユニット１００に出力した操作指令を
上記中央コントローラ１２３にフィードバックするよう
に構成されている。そして、上記中央コントローラ１２
３は以上のようにして薬液補充ユニット１００から処理
槽本体６１の外槽７１に補充すべき洗浄処理液の濃度と
量を決定して洗浄処理液を補充する操作を複数回行った
後においては、それら補充された洗浄処理液の濃度と量
に基づいて次回に補充すべき洗浄処理液の濃度と量を決
定することも可能である。この場合、先ず、上記式
（１）（２）に従って処理槽本体６１の外槽７１に補充
すべき洗浄処理液の濃度と量を決定する操作を適当回数
行い、次に、処理槽本体６１内に流通している洗浄処理
液の濃度の経時的な変動を例えば最小二乗方や平均法な
どによって関数として求め、次に、その求めた関数に従
って次に補充すべき洗浄処理液の濃度と量を予想する、
などといった方法に従うことができる。

【００４６】本発明の実施の形態にかかる洗浄処理装置
１は以上のように構成されており、次にその作用につい
て説明すると、まず、搬送ロボット（図示せず）によっ
て未処理のウェハＷを２５枚ずつ収納したキャリアＣが
搬入部２の載置部５に載置される。そして、載置部５に
載置されたキャリアＣは移送装置７によって整列部６へ
移送され、例えばキャリアＣ二個分の５０枚のウェハＷ
がオリフラ合わせされた状態で整列部６に整列して、後
続の洗浄処理を待機する。

【００４７】続いて、図１、２で説明した搬送装置１５
が、上記整列部６に整列している待機状態のウェハＷ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
１８により５０枚単位で把持して、それらを先ず処理槽
４２〜４３に順次搬送し、ＳＣ１洗浄を行う。ここで、
例えば処理槽４２を例にして洗浄工程を説明すると、処
理槽４２の内槽７０には、高温に加熱されたアンモニア
水と過酸化水素水と純水の混合液から成る洗浄処理液が
予め充填されており、搬送装置１５のウェハチャック１
８によって処理槽４２の内槽７０に搬入された５０枚の
ウェハＷは内槽７０底部のボート５１上に整列した状態
で洗浄される。なお、洗浄処理中は、処理液循環回路７
４に設けられたポンプ８０が連続的に稼働することによ
り、処理槽本体６１底部６２の供給口６３から洗浄処理
液が整流手段６４を介して槽内に常時循環導入され、洗
浄処理液を乱流を生じることなく均等にウェハＷの周囲
に供給することが可能である。こうして、例えば所定の
時間が経過することによってＳＣ１洗浄が終了すると、
搬送装置１５のウエハチャック１８が処理槽４２の内槽
７０内に下降し、ボート５１上に保持された５０枚のウ
エハＷを一括して把持して上昇し、５０枚のウエハＷを
一括して処理槽４２の内槽７０内から取り出し、次の処
理槽４３に搬送する。

【００４８】ここで、以上のようなＳＣ１洗浄を良好に
行うためには、処理槽４２の内槽７０には、アンモニア
水溶液と過酸化水素と純水が予め目標値として定めた所
定の割合で、かつ、所定量充填されていることが重要で
ある。しかし、アンモニア水溶液と過酸化水素は洗浄の
進行に伴って濃度が減少する。特にアンモニア水溶液は
蒸発が早いので時間の経過に従って濃度が徐々に低くな
ってしまう。また、洗浄処理が終了して搬送装置１５の
ウエハチャック１８が処理槽４２の内槽７０内から５０
枚のウエハＷを一括して取り出したときに、相当の量の
洗浄処理液がウェハＷの表面に付着して一緒に持ち去ら
れ、処理槽４２の洗浄処理液は減ってします。

【００４９】そこで、本発明の実施の形態にかかる洗浄
処理装置１においては、先に図６で説明したバイパス８
５の赤外吸光濃度計８８にて測定した洗浄処理液の濃度
を濃度計コントローラ１２２を経て中央コントローラ１
２３に入力し、また一方では、液面測定器１２４にて測
定した処理槽本体６１の外槽７１内の洗浄処理液の液面
高さを中央コントローラ１２３に入力し、その測定値に
基づいて処理槽４２の内槽７０、外槽７１、および処理
液循環回路７４を循環している処理液全体の量をが検知
される。そして、中央コントローラ１２３では、こうし
て入力された洗浄処理液の濃度と洗浄処理液量の変動に
基づいて例えば先に示した式（１）（２）に従う演算が
行われ、薬液補充ユニット１００によって処理槽４２の
外槽７１に補充すべき洗浄処理液の濃度と量を決定す
る。そして、中央コントローラ１２３は薬液補充コント
ローラ１２１に補充すべきアンモニア水溶液と過酸化水
素と純水の濃度（混合比）と洗浄処理液の補充量を、適
宜の補充タイミングで出力する。それに従って薬液補充
コントローラ１２１から薬液補充ユニット１００に操作
指令が出力されて、所望の比率に調整されたアンモニア
水溶液と過酸化水素と純水の混合液からなる洗浄処理液
が、所定の量だけノズル９９から処理槽本体６１の外槽
７１に補充される。こうして、処理槽４２において循環
している洗浄処理液の濃度と量を、常に所定の目標値に
維持することが可能となる。

【００５０】なお、中央コントローラ１２３は以上のよ
うにして薬液補充ユニット１００から処理槽本体６１の
外槽７１に補充すべき洗浄処理液の濃度と量を決定して
洗浄処理液を補充する操作を複数回行った後において
は、それら補充された洗浄処理液の濃度と量に基づいて
次回に補充すべき洗浄処理液のより目標値に近い濃度と
量を決定することも可能である。

【００５１】かくして、所定のＳＣ１洗浄を終了した５
０枚のウェハＷは、次に処理槽４３にて同様に槽底部よ
り循環供給される純水によって洗浄される。こうしてＳ
Ｃ１洗浄が行われたウェハＷは、処理槽４３底部のボー
ト上にて後続の処理槽４４〜４６における例えばＨＦ洗
浄を待機する。そして、次のウェハ搬送装置１６が処理
槽４３底部のボート上にて待機しているウェハＷを取り
出して、ＨＦ洗浄用の各処理槽４４〜４７に搬送する。
そして、先と同様の工程に従う所定の洗浄処理後に、ウ
ェハＷは、処理槽４７底部のボート上にて後続の乾燥処
理槽４９における乾燥処理を待機する。以下、乾燥処理
槽４９にてＩＰＡによる蒸気乾燥処理を行った後、搬出
部４を介してウェハＷが装置外に搬出される。

【００５２】以上、ＳＣ１洗浄を行う処理槽４２につい
て主たる説明を行ったが、本発明は、例えば他の洗浄処
理等を行うＨＦ洗浄、ＳＣ２洗浄、その他の各種処理液
を混合して処理を行う方法や装置に適応させることが可
能である。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、処理槽内の各処理液の
濃度と量を常に最適な状態に保つことができ、薬液の無
駄な消費や洗浄効果の低下を防止できる。本発明は、処
理液中の薬液の濃度を自由に変更することが可能であ
る。また、本発明は各処理液の濃度と量を常に最適に保
てるので、長時間の運転も行うことが可能であり、メン
テナンス性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる洗浄処理装置１の
斜視図である。

【図２】搬送装置の一例を拡大して示す斜視図である。

【図３】処理槽の一例を概略的に示す斜視図である。

【図４】処理槽の断面図である。

【図５】図４と異なる方向から見た処理槽の断面図であ
る。

【図６】処理液循環回路の配管図である。

【符号の説明】

Ｗ被処理体４２処理槽７４処理液循環回路８５バイパス回路８７熱交換器８８赤外吸光濃度計１００補充ユニット１２０制御部１２３中央コントローラ１２４液面測定器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理液を充填した処理槽内において前記
処理液中に被処理体を浸漬して処理する処理方法におい
て、前記処理槽内の前記処理液の濃度と量を測定し、それら測定した前記処理液の濃度と量に基づいて前記処
理槽に補充すべき前記処理液の濃度と量を決定すること
を特徴とする処理方法。
【請求項２】処理液を充填した処理槽内において前記
処理液中に被処理体を浸漬して処理する処理方法におい
て、前記処理液の濃度と量を測定し、それら測定した前記処
理液の濃度と量に基づいて前記処理槽に補充すべき処理
液の濃度と量を決定し、該決定した濃度と量の処理液を
補充する操作を複数回行い、それら補充された前記処理液の濃度と量に基づいて次回
に補充すべき処理液の濃度と量を決定することを特徴と
する処理方法。
【請求項３】前記決定される前記処理槽に補充する処
理液の濃度と量は、前記処理槽内に充填されている前記
処理液の濃度と量を所定の目標値にさせるものである請
求項１または２に記載の処理方法。
【請求項４】処理液を充填した処理槽内において前記
処理液中に被処理体を浸漬して処理する装置であって、前記処理槽から取り出した前記処理液を再び前記処理槽
に戻す循環回路と、前記処理槽に前記処理液を補充する
補充回路を備えた装置において、前記循環回路を流れる前記処理液の濃度を測定する濃度
センサを設けると共に、前記処理槽内の前記処理液の量
を測定する液量センサを設け、それら濃度センサと液量センサで測定した前記処理液の
濃度と量に基づいて前記処理槽に補充する処理液の濃度
と量を決定する制御部を設けたことを特徴とする処理装
置。
【請求項５】前記循環回路を流れる前記処理液を取り
出して再び前記処理槽または前記循環回路に戻すバイパ
ス回路を設け、前記バイパス回路に前記濃度センサを設
けた請求項４に記載の処理装置。
【請求項６】前記濃度センサによって濃度を測定され
る前記処理液の温度を温調する温調手段を設けた請求項
４または５に記載の処理装置。