JPH11204488A

JPH11204488A - 流体処理装置の気液分離回収装置

Info

Publication number: JPH11204488A
Application number: JP536898A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Takahara; 洋一高原; Tomonori Saeki; 智則佐伯; Noriyuki Dairoku; 範行大録; Yuichiro Tanaka; 雄一郎田中; Susumu Aiuchi; 進相内; Hitoshi Oka; 齊岡
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-01-14
Filing date: 1998-01-14
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の基板を回転させながら流体で処理する装
置において、重力落下を利用した処理液回収方法では、
被処理基板周辺の雰囲気を制御する事が困難であり、処
理部の内壁に付着した処理液や、周辺雰囲気に存在する
酸素を巻き込み、被処理基板の周辺の不良の原因とな
る。【解決手段】流体処理装置に処理流体を吸引分離回収す
る装置を付加することによって、被処理基板周辺での巻
き込みによる被処理基板への汚染を防止し、処理液の回
収を効率よく行うことができる。

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、液
晶基板、磁気ディスク等の板状試料の流体処理を枚葉で
行い、特に清浄度を有する工程において、試料の処理部
を強制吸引する装置の処理液回収に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の枚葉式基板処理装置は、特開昭５
９−９４４２５号公報に示される如く、処理液は重力落
下を利用し回収される方式（上記従来例１）が知られて
いた。処理後の流体の液体成分は処理部の内壁を伝わり
回収口に流出し、廃液あるいは回収再利用される。気体
およびミストは排気口を通じてダクトに排気される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】基板を回転し、処理液
を基板に照射する洗浄装置において、洗浄リンス乾燥処
理を行う場合、従来の装置では処理部の空間が広く、処
理部内壁に付着した液体により以下の問題が起こる。処
理後の洗浄液が処理部の内壁に付着し、付着した洗浄液
を洗い落とすために大量のリンス液が必要となり、その
ためリンス処理時間が増加しスループットが低下する
（課題１）。

【０００４】処理液として回収再利用を行う薬液を使用
する場合、処理槽内壁に付着した回収口に未到達の薬液
は回収されることはなく、基板に付着した薬液を除去す
るためのリンス処理が開始されると廃液として処理され
る。そのため薬液の消費量が増大する（課題２）。

【０００５】また多種の薬液やリンス液を連続して行う
場合、２枚目以降の処理開始時には、処理部内壁に１枚
前の処理後のリンス液が付着しており、薬液処理を開始
してからしばらくは残留リンス液が混入した薬液が回収
され、薬液の濃度が徐々に低下する（課題３）。

【０００６】乾燥処理時に内壁に付着したリンス液が、
乾燥に伴う高速回転により発生する乱れた気流によりミ
スト状となり被処理基板に付着し、乾燥不良を発生する
（課題４）。

【０００７】半導体製造工程におけるゲート酸化工程や
成膜工程、エピタキシャル成長工程、等の高清浄の表面
状態をつくりだすめたの洗浄工程において、酸素と水が
存在することから発生すると考えられているウォータマ
ークとよばれる乾燥不良の発生をなくすためには、処理
部を酸素フリーの雰囲気にすることが重要である。

【０００８】しかしながら、従来の装置では処理部の空
間が広いことから、酸素フリーの雰囲気にするために、
大量の窒素等の不活性ガスが必要となる。そのため、基
板の出し入れの度に処理部の雰囲気を制御するのは装置
が大がかりなものとなり実現困難である（課題５）。

【０００９】上記課題を解決するために被処理基板をわ
ずかな空間を隔てて上下から挟み込み、処理部の空間を
極力少なくする必要がある。さらに、処理部に処理後の
流体や、雰囲気の逆流が発生しないような機構が必要と
なる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決のため
に、被処理基板周辺部を強制的に吸引し、被処理基板周
辺部での処理液や酸素の巻き込みを防止でき、処理後の
流体を、気体および薬液、廃液に分離する機構を備えた
流体処理装置の気液分離回収装置を発明した。図１にそ
の概念図を示す。流体処理部１で基板は処理される。処
理後の流体は強制的に流体吸引口２に吸引され気液分離
部９に流入する。流体中の気体成分は、気体排出口３か
ら排出される。これらの吸引力は吸引機構８から発生さ
せている。気液分離部９に流入した液体成分は内壁を回
転しながら重力によって下降し液体排出部４を通過し、
液体分離部５に達する。液体分離部５は、処理液体の種
類に応じて液体回収部Ａ６あるいは液体回収部Ｂ７に排
出する（請求項１）。

【００１１】また、気液分離部９は、気体と液体がその
比重の違いを利用した分離方式であればよいが、従来紛
塵と気体を分離するために用いられていたサイクロンの
方式を用いることが望ましい（請求項２）。

【００１２】また、処理液の分離回収効率を上げ、回収
液の濃度低下を防止するために、気液分離部９の内壁は
処理液の残留を押えるために撥水性の材料で構成する必
要がある（請求項３）。

【００１３】流体処理部１から流体吸引口２への管路で
の処理流体の残留を防止するために流体吸引口２は流体
処理部１より下方に位置することが望ましい（請求項
４）。

【００１４】液体分離部５は処理液が順次異なる分別処
理の場合、あるいは回収再利用する場合に必要である。
例えば、通常の半導体の洗浄処理では、まず回収再利用
を行う洗浄液、次いで廃液として排出する純水の順序で
処理が行われる。洗浄処理開始直後から純水処理開始ま
では液体回収部Ａ６に供給し、純水処理開始直後からは
液体回収部Ｂ７に供給する。液体分離部５は上記処理液
の切り換えを行うものであって、例えば切り換えバルブ
が簡便な方法である。また、処理液は２種に限ったもの
ではなく、多種の処理液を連続的に順次切り換える場合
もあるため、各処理液成分に応じてバルブで切り換え、
処理液の種類に応じて液体回収部の数を増やす必要もあ
る（請求項５）。

【００１５】気液分離部９から液体回収部までの管路の
一部に処理液が充満した場合、充満した処理液の上下で
圧力差が生じ、気液分離部に処理液が充満する。そのた
め内部の圧力を一定にするための圧力調整用配管１６お
よび液体分離部５と連動したバルブ１４、１５を設けて
いる。液体回収部Ａ６で回収を行う場合はバルブ１４を
開とし、液体回収部Ｂ７で回収を行っているときはバル
ブ１５を開とする（請求項６）。

【００１６】また、バルブを用いずに排気ポンプを用い
て圧力を調整することによって、上記処理液の充満する
問題を解決できる（請求項７）。

【００１７】液体回収部に送り込まれた液体は、圧送用
不活性ガス１１により外部から圧力を加えることによ
り、液排出口１２または１３から排出される。ポンプを
用いる場合と比べて省スペース化が計れる（請求項
８）。

【００１８】

【発明の実施の形態】まず、本発明で用いた気体分離部
の構造を図を用いて説明する。図２にその断面を示す。
気体排出口１７は強制吸引を行うためのブローワー８に
接続しており、気体成分を吸引する。気液分離部の内部
１８は上記の強制吸引により負圧となり流体吸引口１９
の流体を吸引し、洗浄等の流体処理装置の基板処理部か
ら生ずる流体を強制吸引する。気液分離部の設計は、粉
体を分離するために用いられているサイクロンの設計指
針（換気・集じんシステム、林太郎編、朝倉書店）を
参考にし、分離可能な最少粒径が４μｍとなるようにし
た。従って、最少粒径が４μｍのミストまでをも回収で
きる。

【００１９】気液分離部の内径２０は装置全体の大きさ
により制限されるが装置が大型化しないことと、上記分
離できる最少粒径が４μｍとなることを満足するために
は、１００ｍｍ以下が望ましい。気液分離部の内径２０
が１００ｍｍの場合高さは約４００ｍｍとなる。内径の
最小寸法は小さいほど分離効率がよくなるが、本発明の
ように液体を用いた場合は、液体の回収切替操作時の圧
力変化が分離効率を悪化させることから、気液分離部の
内径２０は５０ｍｍ以上とすることが望ましい。

【００２０】また回収効率を良くするために、ブローワ
ー８の吸引圧は−７０ｍｍＨ２Ｏ〜−４００ｍｍＨ２Ｏ
の範囲が望ましい。また、吸引流量は７０Ｌ／ｍｉｎ〜
３００Ｌ／ｍｉｎの範囲が望ましい。吸引圧を−４００
ｍｍＨ２Ｏ以下とした場合あるいは吸引流量を３００Ｌ
／ｍｉｎ以上とした場合、ミスト成分が気体に混入し気
体排出口１７に吸い込まれ回収率が低下する。またブロ
ーワーが大型化するため望ましくない。

【００２１】また、回収効率は、流体吸引口１９と気体
排出口１７の差圧に関係することがわかった。図３に気
液分離部の内径２０が５０ｍｍ〜１００ｍｍの場合での
流体吸引口１９と気体排出口１７の差圧と回収効率の関
係を示す。流体吸引口１９と気体排出口１７の差圧が２
００ｍｍＨ２Ｏを越えた場合、水滴が気体排出口１７の
内壁を伝わり上昇し始めるために回収効率が低下する。
また流体吸引口１９と気体排出口１７の差圧が２０ｍｍ
Ｈ２Ｏ以下となった場合は、十分な吸引ができなくなる
ために回収効率が低下する。

【００２２】次いで、本発明の装置を用いて自然酸化膜
除去後の乾燥効果について説明する。基板は８インチの
シリコンウエハにパターンを形成し表面にリンをドープ
したポリシリコンをデポしたものを用いた。基板の流体
処理は、第一の処理流体として自然酸化膜除去のための
フッ化水素酸水溶液（０．５ｗｔ％）を、第二の処理流
体として前記フッ化水素酸を基板から除去するためのリ
ンス水としての超純水を、第三の処理流体として基板の
乾燥のための窒素ガスを用い、第一の処理流体、第二の
処理流体、第三の処理流体を連続的に投入し処理した。

【００２３】処理後の基板に残留した乾燥不良であるウ
ォータマークをＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観
察した。比較例として従来の回収方式でも処理を行っ
て、同様の観察を行った。図４にウォータマークの発生
数を示す。従来の方式と比較しウォータマークを低減で
きることがわかった。これは、流体処理部での非処理基
板への処理液の逆流や雰囲気の巻き込みを強制吸引する
ことによって防止できた効果である。

【００２４】

【発明の効果】本発明の流体処理装置の気液分離回収装
置を用いることによって、気体と液体を高効率で回収分
離でき、さらに半導体の高清浄な表面を生成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である流体処理装置の気液分離
回収装置の概念図。

【図２】本発明の気液分離部の断面図。

【図３】流体吸引口と気体排出口の差圧と回収効率の関
係を示す特性図。

【図４】乾燥処理後のウォータマークの発生数を示す特
性図。

【符号の説明】

１…流体処理部、２…流体吸引口、３…気体排出
部、４…液体排出部、５…液体分離部、６…液体回
収部Ａ、７…液体回収部Ｂ、８…ブローワー、９…気液
分離部、１０…流体処理装置、１１…圧送用不活性
ガス、１２…液排出口Ａ、１３…液排出口Ｂ、１４
…バルブ、１５…バルブ、１６…圧力調整用配管、１７
…気体排出口、１８…気液分離部の内部、１９…流体吸
引口、２０…気液分離部の内径。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中雄一郎神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者相内進神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者岡齊東京都中野区東中野三丁目14番20号国際電気株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体処理装置の液回収装置において、処理
後の流体を吸引する流体吸引口と、気体成分を排出する
気体排出部と、液体成分を排出する液体排出部を有する
気液分離部を有し、気体排出部に負圧を発生させ強制的
に吸引を行う吸引機構を有し、液体排出部の下方に処理
液の成分に対応した液体分離部および処理液の回収を行
う液体回収部を設けたことを特徴とする流体処理装置の
気液分離回収装置。
【請求項２】気液分離部が、サイクロン方式であること
を特徴とする請求項１記載の流体処理装置の気液分離回
収装置。
【請求項３】気液分離部および液体回収部の接液部分が
撥水性材料から成ることを特徴とする請求項１記載の流
体処理装置の気液分離回収装置。
【請求項４】気液分離部の流体吸引口が、流体処理装置
の流体処理部より下方に位置することを特徴とする請求
項１記載の流体処理装置の気液分離回収装置。
【請求項５】液体排出部の液体分離部が切り換えバルブ
により複数の液体回収部に排出する機構を設けたことを
特徴とする請求項１記載の流体処理装置の気液分離回収
装置。
【請求項６】液体回収部と気体排出部とが液体分離部と
連動したバルブを介して接続されていることを特徴とす
る請求項１記載の流体処理装置の気液分離回収装置。
【請求項７】液体排出部から排気ポンプにより、液体排
出部と気体分離部の圧力を調整することを特徴とする請
求項１記載の流体処理装置の気液分離回収装置。
【請求項８】液体回収部の液体を不活性ガスで圧送し排
出することを特徴とする請求項１記載の液体処理装置の
気液分離回収装置。