(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造工程で用いられ、槽底部に排出口を有するリンス槽にウエハを入れて洗浄するウエハ洗浄装置において、
前記リンス槽は、対向する側壁との間に隙間を保ってそれぞれ設けられて対応する側壁との間に槽上下に延びる液導入部を形成しているパンチング側板と、前記各液導入部の下側にそれぞれ設けられて洗浄液用の液供給配管を接続する供給口と、前記液供給配管のうち前記各供給口に近い部分にそれぞれ設けられた弁とを備え、
洗浄液が前記各液導入部に対し前記液供給配管から前記弁および前記供給口を介して交互に供給可能であるととともに、前記各液導入部を形成している前記パンチング側板の孔から槽洗浄部へ導入されることを特徴とするウエハ洗浄装置。
【請求項２】
前記排出口と共に、前記対向する側壁の一方の上端を低くしたオーバーフロー排水部を有している請求項１に記載のウエハ洗浄装置。
【請求項３】
前記排出口側に設けられて電気を切ると閉止する常時閉型自動弁を有している請求項１に記載のウエハ洗浄装置。
【請求項４】
前記液導入部及び槽洗浄部へ導入される洗浄液の流量を計測する手段として、超音波流量計を有している請求項１から３の何れかに記載のウエハ洗浄装置。
【請求項５】
前記排出口側に設けられた弁並びに前記各供給口に設けられた弁の開閉を、前記リンス槽内の水面ないしは水位を検出したときの水面信号で制御することを特徴とする請求項１に記載のウエハ洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造工程において、ウエハを薬液や純水で洗浄する洗浄工程に好適なウエハ洗浄装置に関するものである。なお、本明細書では、「薬液と純水」について、特に区別する必要がある場合を除いて洗浄液と総称する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造での洗浄工程としては、有機物汚染除去を目的とした硫酸と過酸化水素の高温混液を用いた洗浄、重金属汚染除去を目的とした塩酸と過酸化水素の高温混液を用いた洗浄、微粒子汚染除去を目的としたアンモニアと過酸化水素の高温混液を用いた洗浄がある。実際のウエハ製造では、ウエハの汚染状況やウエハプロセスにより、これらの洗浄を単独または組み合わせて使用される。また、エッチング工程としては、バッファドふっ酸による酸化珪素膜エッチング、熱燐酸による窒化珪素膜エッチングが広く用いられている。これらの薬液によるウエハ洗浄（エッチングを含む）では、薬液でのウエハ処理が終了すると、純水により洗浄工程が引き続いて実施された後、別の薬液での洗浄に移る。このように、薬液による処理とそれに引き続く純水による処理の組み合わせたものがウエハ洗浄の単位工程を構成している。実際のウエハ洗浄では、このような単位工程を幾つか組み合わされることになる。
【０００３】
そして、半導体製造工程では、「洗浄に始まり、洗浄に終わる」言われるほどウエハ洗浄が繰り返し行われるので、純水が大量に消費されることになる。一説では、２００ｍｍウエハ１枚当たり約６トンの純水が必要とされており、これから本格化する３００ｍｍウエハでは、更に、純水消費量が増えることになり、純水節水対策が求められている。なお、近年、地球温暖化原因物質である二酸化炭素排出削減のためにエネルギー消費削減が求められるようになってきたが、純水製造１トン当たり、約２０ＫＷ時の電力を必要とするとされているので、地球温暖化防止の面からも、純水消費量削減が強く求められている。
【０００４】
以上のように、純水消費削減要求を満足させるため、半導体製造での純水の大半を消費するリンス槽でのリンス効率を高めて純水を有効に使用できるようにすることにより、純水消費量を飛躍的に削減できるリンス槽、つまり槽片側上方から純水を導入して下方水流及びオーバーフロー水流を形成する装置構造が発明された（特許第２０１３６９１号）。この発明により、従来、広く用いられていた槽下部から純水を導入し、上部からオーバーフローさせるいわゆるオーバーフローリンス（以下、ＯＦＲという）槽に比較し、４０％以上の純水節約が可能な急速置換リンス（以下、ＱＣＲという）槽が開発された（宮越、他「ＱＣ洗浄−洗浄リンス槽内急速置換法による新しいウエハ洗浄」、第１６回空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会予稿集ｐ．２１６，（１９９９年）、宮越、他「ＱＣ洗浄−洗浄リンス槽内急速置換法による新しいウエハ洗浄（３）」第１８回空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会予稿集ｐ．９５，（２０００年）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したＱＣＲ槽は、リンス槽内に発生する渦水流の発生を少なくして供給した純水と槽内の溶液が攪拌され混合しないようにして、槽内の溶液を供給した純水で急速に置換できるようにしたので、薬液処理後にリンス槽に移されたウエハ及びウエハカセットに付着した薬液がリンス槽内に予めあった純水と混合して薄められる作用も弱くなり、濃い薬液が付着した状態でリンスを開始することになり、この分、リンス効率を悪くしていた。幸いにも、ＱＣＲ槽のリンス効率向上分が、このようなリンス開始時の高濃度薬液付着の問題を差し引いても、ＯＦＲ槽に比べて大幅に降らすだけの効率の良さのため、これまでは問題にならなかっただけである。このようなリンス開始時の付着薬液の薄め効果の低さは、希ふっ酸等による酸化膜エッチングのリンスでのクエンチ効果を弱めるため、エッチングバラツキが問題であった。加えて、従来のＱＣＲ槽では、片方からのみ純水を供給するため、２列２個、合計で４個のカセットを同時に洗浄する量産用のウエハ洗浄装置では、純水供給側とその反対側とでリンス効果に差が生じ、その分、リンス時間が長くなり、純水・節水効果の低下が問題であった。また、槽底部から排水するＱＣＲ槽では、突然の停電や純水供給停止、水面計作動不良等の異常発生により、ウエハが水面から露出するまでリンス槽水面が低下し、露出したウエハ面に付着していた溶液が蒸発して蒸発残滓が微粒子となってパーチクル汚染を起こし、回復不可能なダメージをウエハに与えることも問題であった。
【０００６】
本発明は、以上のような従来のＱＣＲ槽の問題点等を解決し、少ない純水や薬液で効率よくウエハ洗浄が可能で、エッチングやリンスの均一性に優れ、突然の異常発生に対してもウエハに回復可能なダメージを与えない信頼性の高いウエハ洗浄装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため次の構成を工夫したものである。
請求項１の発明は、図２等に例示される如く半導体製造工程で用いられ、槽底部に排水口２を有するリンス槽１にウエハｃを入れて洗浄するウエハ洗浄装置において、前記リンス槽１は、対向する側壁３ａ，３ｂとの間に隙間を保ってそれぞれ設けられて対応する側壁との間に槽上下に延びる液導入部１０ａ，１０ｂを形成しているパンチング側板７ａ，７ｂと、前記各液導入部の下側にそれぞれ設けられて洗浄液用の液供給配管２１を接続する供給口４ａ，４ｂと、前記液供給配管２１のうち前記各供給口に近い部分にそれぞれ設けられた弁３０ａ，３０ｂとを備え、洗浄液が前記各液導入部１０ａ，１０ｂに対し前記液供給配管２１から前記弁３０ａ，３０ｂおよび前記供給口４ａ，４ｂを介して交互に供給可能であるとともに、前記各液導入部を形成している７ａ，７ｂの孔から槽洗浄部１Ａへ導入されることを特徴としている。
この構造では、両側にあって槽上下に延びる液導入部１０ａ，１０ｂをパンチング側板７ａ，７ｂにより区画形成することにより、各パンチング側板７ａ，７ｂの孔から交互に洗浄液を槽洗浄部１Ａへ供給可能となる。また、洗浄液は両側のパンチング側板７ａ，７ｂの複数の孔から槽洗浄部１Ａへ供給されるが、例えば、槽内に充満されと、パンチング側板７ａ，７ｂの最上段にある孔から専ら水平水流となって槽洗浄部１Ａへ導入されるので、オーバーフロー水面水流を形成することも可能になる。
【０００８】
なお、請求項５の発明は、請求項１のウエハ洗浄装置において、図１などに例示される如く前記排出口側に設けられた弁３１，３２，３３並びに前記各供給口に設けられた弁３０ａ，３０ｂ等の開閉を、前記リンス槽内の水面ないしは水位を検出したときの水面信号で制御する構成である。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図４は本発明を適用した半導体ウエハ洗浄設備全体を模式的に示し、図１は図４の洗浄設備のうち初期に使用されるリンス槽の駆動系を主体にした模式構成図である。図２（ａ）は図１のリンス槽を上から見た模式構成図、図２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図３（ａ），（ｂ）は同リンス槽の回転駆動手段の作用を図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面で示す模式図である。
【００１２】
図４の洗浄設備は、薬液洗浄されたウエハｃがリンス槽１で純水洗浄された後、他の第１リンス槽４０Ａ及び第２リンス槽４０Ｂにより順に純水洗浄されるときの構成例である。ここで、リンス槽１を主体にしたウエハ洗浄装置は、純水洗浄を前提としているが、これを用いて薬液洗浄することも可能である。これに対し、第１と第２のリンス槽４０Ａ，４０Ｂは専ら純水洗浄を行うものである。但し、原理的には薬液であっても差し支えない。
そして、本発明との関係において、請求項１〜５に係るウエハ洗浄装置はリンス槽１に関係した構成を特定している。
【００１３】
（リンス槽１を用いたウエハ洗浄装置）このウエハ洗浄装置は、図１及び図２の如く２列配置で合計４個のウエハ用カセット２０を同時に洗浄する量産型のリンス槽１が主体になり、槽構造及びその制御機構などに工夫が施されている。次に、主な装置構造特徴を詳述する。
【００１４】
（槽構造）リンス槽１は、槽底部に設けられた排出口２、側壁３ａ，３ｂとの間に液導入部１０ａ，１０ｂを区画形成しているパンチング側板７ａ，７ｂ、一方側壁３ｂの上端を低くしたオーバーフロー排水部５、槽内下側に配置されたパンチング下板８、パンチング下板８と槽底面との間の隙間内に配された配管１３等からなるガス噴射手段、２個の水面計１５ａ，１５ｂ、カセット２０内に整列収容されたウエハｃを回転及び上下揺動する回転駆動手段１７などを備えている。
【００１５】
リンス槽１の形態は、図２において、周囲が対向する側壁３ａ，３ｂ及び側壁３ｃ，３ｄで、下側が緩やかなＶ形底壁３ｅで区画された上開口した略矩形容器状をなしている。側壁３ｂは側壁３ａより少し低く設定されて、上端がオーバーフロー排水部５を形成している。側壁３ｂの外側には集水部６が付設されている。この集水部６は、オーバーフロー排水部５から溢れ出す洗浄液を受け入れて排水する箇所である。底壁３ｅには排出口２が中央部に設けられ、供給口４ａ，４ｂが側壁３ａ，３ｂに接近した適位置にそれぞれ設けられている。パンチング側板７ａ，７ｂ及びパンチング下板８は、洗浄液を通す上下左右に設けられた複数の孔を有している。パンチング側板７ａ，７ｂは、側壁３ｃ，３ｄの対向内面にあって上下方向に固着された挟持部材９に取り外し可能に保持されて、対応する側壁３ａ，３ｂとの間に上下に延びる液導入部１０ａ，１０ｂを形成している。なお、パンチング側板７ａ，７ｂの孔分布については、例えば、上側の孔数を多くしたり、下側の孔径よりも上側の孔径を大きくするなど適宜に工夫される。液導入部１０ａ，１０ｂは対応する供給口４ａ，４ｂと連通している。これに対し、パンチング下板８は、底壁３ｅの対応凸部に設置されており、底壁３ｅとの間に所定隙間を形成している。パンチング下板８上には、４個の枠状の受け台１１と、６個の軸受け部材１２とが設けられている。受け台１１はカセット２０をそれぞれ位置決め保持する枠状になっている。軸受け部材１２は後述する回転駆動機構１７の回転棒１９を枢支するものである。従って、このリンス槽１の内部は、側壁３ｃ，３ｄと、パンチング側板７ａ，７ｂと、パンチング下板８とにより槽洗浄部１Ａを形成している。該槽洗浄部１Ａには、洗浄液が供給口４ａ，４ｂから液導入部１０ａ，１０ｂへそれぞれ送られ、そこからパンチング側板７ａ，７ｂの複数の孔を通って供給される。この液供給態様では、洗浄液が両側のパンチング側板７ａ，７ｂの孔のうち、槽内水量に応じた高さの孔を通って平水流となって滑らかに供給される。槽内の洗浄液は、下側の排水口２から排出されると共に、槽洗浄部１Ａが満杯になったときに上部のオーバーフロー排水部５からも排出可能となる。この液排出態様では、パンチング下板８の存在により排出部２から排出される液部分の局部的な片寄りを無くし、また、オーバーフロー排水部５の存在により槽内水面に浮かぶ異物を押し流したり、異物のない清浄な水面を形成可能にする。なお、パンチング側板７ａ，７ｂは、リンス槽１に一体形成することも可能であるが、挟持部材９を介し取り外し可能に組み付けるようにすると、メンテナンス性及び汎用性に優れたものとなる。
【００１６】
（ガス噴射手段及び水面計）配管１３は、上長手方向に沿って小孔が開口され、窒素ガスなどをパンチング下板８を介して前記槽洗浄部１Ａに噴射するものである。この配管１３は、左右の受け台１１に対応して折り曲げられており、底壁３ｅの内面側に支持部材１４により保持されている。そして、配管１３の両端部が槽外へ導出されて後述するガス供給配管２２に接続されると、ガス噴射手段として作動する。水面計１５ａ，１５ｂは槽内の適位置に後付け方式で設置される。水面計１５ａは高水位水面計であり、洗浄液が槽内に充満されて、オーバーフロー排水部５から溢れる直前の状態を検出する。水面計１５ｂは低水位水面計であり、洗浄液が槽内にあってカセット２０を満たしたときの状態を検出する。各水面計１５ａ，１５ｂの検出値は、リンス槽１の外部に設置されている外部処理部１６ａ，１６ｂに信号線を介し送られ、信号処理された水面信号２６ａ，２６ｂとして接点信号インターフェース２５に送信される。
【００１７】
（回転駆動手段）回転駆動手段１７は、カセット２０が受け台１１に位置決め保持された状態で、カセット２０内の複数のウエハｃを同時に回転及び上下に揺動するものである。この例では、側壁３ｄの外に設置された回転動力部１８と、前記した軸受け部材１２に枢支される回転棒１９とから構成されている。回転動力部１８はモーター等からなる。回転棒１９は、真円状のシャフト１９ａの軸回りに断面が楕円形の筒部材１９ｂを装着したものである。筒部材１９ｂは、弾性ラバー材が用いられ、シャフト１９ａの両側部分を除いて一体的に装着されている。シャフト１９ａは基端側が回転動力部１８に連結され、回転動力部１８の駆動により筒部材１９ｂと一体に回転される。なお、カセット２０は、従来と同様に複数の対向した縦溝２０ａを有し、該縦溝２０ａに多数のウエハｃを縦並びで規則正しく収納する構造である。
【００１８】
ウエハ洗浄装置は、以上の回転駆動手段１７を有した場合、カセット２０が受け台１１に保持されると、カセット２０内のウエハｃが回転棒１９の楕円形筒部材１９ｂ上に支持される。このセット状態において、回転棒１９が回転駆動手段１７により回転されると、ウエハｃは図３（ａ）から（ｂ）の如く縦溝２０ａ内に位置した状態で回転されつつ、楕円変形度合いに応じて縦溝２０ａに沿って上下に揺動される。この利点は、薬液又は純水洗浄の過程において、ウエハｃの上下部で生じ易い洗浄やエッチング度合いのばらつきを無くし、均一洗浄やエッチングを向上でき、ウエハｃの径が大きくなるほど改善効果が顕著となる。従来の如くウエハｃが回転されないと、ウエハｃの外周部の内、縦溝２０ａ内に位置する部分の洗浄やエッチング不足を生じるが、そのような問題も解消できる。
【００１９】
（供給・排出管路構成）以上のリンス槽１には、図１の如く各供給口４ａ，４ｂに純水や薬液を送る液供給配管２１が接続され、ガス噴射用配管１３の両端に目的のガスを送るガス供給配管２２が接続され、排出口２に液排出配管２３が接続される。
このうち、液供給配管２１は、両端を供給口４ａ，４ｂに接続した管部２１ａと、液供給源と管部２１ａを接続する管部２１ｂとからなる。管部２１ａの両側つまり供給口４ａ，４ｂに近い部分には自動弁（開閉作動のみ行う弁）３０ａ，３０ｂが付設されている。管部２１ａのうち、供給口４ａ側には自動弁３０ａを挟んでパイパス管２１ｃが設けられ、該パイパス管２１ｃにニードル弁（流量調整弁）３０ｃ及び自動弁（開閉作動のみを行う弁）３０ｄが付設されている。管部２１ｂには、液体用圧力計３５及び液体用流量計３６が付設されている。液体用流量計３６には供給する洗浄液の流れを乱さないように超音波流量計が採用されている。この超音波流量計は、管部２１ｂの上流側と下流側とに検出器（交互に送信器又は受信器となる）を付設し、両検出器の間を反射法により超音波パルスを伝播させ、その伝播時間を交互に測定し、そのらの差等を利用して流量を計測するものである。また、ガス供給配管２２は、両端をガス噴射用配管１３の対応端に接続した管部２２ａと、ガス供給源と管部２２ａとを接続する管部２２ｂとからなる。管部２２ｂには、管部２２ｂ側にガス遮断弁３４が付設されると共に、ガス圧力計３７及びガス流量計３８が付設されている。これに対し、液排出配管２３には、排水自動弁（開閉作動のみを行う弁）３１が排水口２側に付設され、それよりも下流側に常時閉型自動弁（電気を切ると閉止するタイプの電磁弁や空気圧作動弁）３２が付設されている。また、排水自動弁３１を挟んでパイパス管２３ａが設けられ、該パイパス管２３ａにバイパス弁３３が付設されている。なお、集水部６には図面上省略したが、適位置に設けられた排出口に液排出配管が接続される。
【００２０】
（制御機構）以上のリンス槽１は、メイン駆動機構部として、弁電源２４と、インターフェース２５と、制御装置２７Ａと、監視装置２７Ｂとを備えている。弁電源２４は、例えば、制御装置２７Ａから通信線２４ａを介し送られる弁開閉信号、監視装置２７Ｂから通信線２４ｂを介し送られる異常信号により、上記弁３０ａ，３０ｂ，３１，３２，３３等の対応する弁、又は、全ての弁を信号に応じた開又は閉じ状態にする。インターフェース２５は、１接点信号を入力すると、電気的に絶縁された２接点信号に変換して出力する回路（つまり、１入力、２出力のバッファと実質的に同じ）である。具体的には、各水面計１５ａ，１５ｂに対応した外部処理部１６ａ，１６ｂから送信されてくる水面信号２６ａ，２６ｂ（２６）、上記弁３０ａ，３０ｂ，３１，３２，３３等から送信されてくる弁開閉信号２８を、制御装置２７Ａ及び監視装置２７Ｂに合った形式に変換処理して、水面信号２６と弁開閉信号２８とを制御装置２７Ａ及び監視装置２７Ｂにそれぞれ送信する。制御装置２７Ａは、リンス槽１の稼動を制御するもので、少なくとも接点信号インターフェース２５から水面信号２６、弁開閉信号２８を受信し、内蔵プログラム処理により上記弁３０ａ，３０ｂ，３１，３２，３３等のそれぞれに弁制御信号２９を送って開閉制御する。監視装置２７Ｂは、制御装置２７Ａと独立に作動して、接点信号インターフェース２５から水面信号２６及び弁開閉信号２８を受信し、液体用圧力計３５及び液体用流量計３６と、ガス圧力計３７及びガス流量計３８からそれぞれデータを受信して、それらを基にして後述するリンス槽１の異常事態に対処可能にする。
【００２１】
次に、以上の制御機構の作動について、実際の半導体製造で行われる洗浄制御例を挙げながら説明する。ここでは、ウエハｃが前工程で薬液洗浄されたものを上記リンス槽１を用いたウエハ洗浄装置で純水洗浄する例で説明するが、薬液洗浄でも同じである。
【００２２】
（洗浄制御例−１．待機時の作動）以上のウエハ洗浄装置において、まず、薬液洗浄を終えたカセット２０がリンス槽１に送られてくる予定が無い場合、又は、その待ち時間が長い場合は、制御装置２７Ａの制御により、排水用の排水自動弁３１及び常時閉型自動弁３２、供給液用自動弁３０ａ，３０ｂを閉止し、パイパス管２１ｃの自動弁３０ｄを開け、ニードル弁３０ｃから少量の純水を液導入部１０ａから槽洗浄部１Ａへ供給して、オーバーフロー排水部５からそれを排水するようにして、待ち状態つまりアイドリング状態での薬液又は純水消費量を節約する。また、前工程での薬液洗浄が終了して、カセット２０がリンス槽１に送られるタイミングに合わせて、事前に、供給液用自動弁３０ａ、常時閉型自動弁３２を開け、供給液用自動弁３０ｂ、排水自動弁３１、自動弁３０ｄを閉止すると、液供給配管２１から供給された純水は、供給口４ａから液導入部１０ａに流入し、パンチング側板７ａの孔を通ってリンス槽１の槽洗浄部１Ａへ供給され、その一部が下向き水流となってパンチング下板８の孔から排出口２、バイパス弁３３を通って液排出配管２３に排水され、残りの大部分が水平表面水流となってオーバーフロー排水部５から排水される状態にして、カセット２０の到着を待つ。
【００２３】
（洗浄制御例−２．セット時の作動）４個のカセット２０がリンス槽１に到着し、対応する受け台１１に向かって降下を初めて水面に入ると、制御装置２７Ａからの制御信号により、ガス遮断弁３４が開けられ、ガス流量計３８で所望の流量の窒素ガスがガス噴出用配管１３から槽内に噴出し、リンス槽１内の純水を激しく攪拌し、各カセット２０とそれに収納されているウエハｃに付着していた薬液が槽内の純水全体と混合し、その濃度を急激に薄めると共に、該薬液と混合した純水は、オーバーフロー排水部５から排出される。このようにして、カセット２０とそれに収納されているウエハｃに付着していた洗浄薬液が急激に薄められクエンチされ、同時にリンス効果が高められる。これは、特に希ふっ酸による酸化膜エッチング等の場合、ウエハに付着している希フッ酸を急速に薄め、エッチング作用を瞬時に停止させるので、酸化膜エッチングの均一性を向上できる。
【００２４】
（洗浄制御例−３．セット後の洗浄作動）４個のカセット２０が受け台１１にセットされると、制御装置２７Ａからの制御信号により、ガス遮断弁３４が閉止される。オーバーフロー排水部５の少し下に設定されている高水位用水面計１５ａが水面を検知すると、外部処理部１６ｂから出力される水面信号２６ａが接点信号インターフェース２５を介して制御装置２７Ａに送られる。すると、制御装置２７Ａは水面信号２６ａに基づいて弁制御信号２９を生成して、供給液用自動弁３０ａを閉止し、供給液用自動弁３０ｂ及び排水自動弁３１を開けて、自動弁３０ｂから供給口４ｂ及び液導入部１０ｂを通って、パンチング側板７ｂの孔から純水の供給が継続されるが、排出口２から排出される排水量がそれを上回り、水面は下降を始める。このときリンス槽１内に渦流が発生し始めるが、すぐに低水位用水面計１５ｂが水面を検知する位置まで水面が下降し、その水面信号２６ｂが接点信号インターフェース２５を介して制御装置２７Ａに送られ、排水自動弁３１が閉止されて、水面の下降が停止し、発生しかけた渦流はエネルギーの供給が絶たれて消滅する。このようにして、供給した純水により、リンス槽１内の溶液は、混合することなく、層流となって排水口２から押し出されるように排水され、リンス槽１内が純水で急速に置換される。次に、高水位用水面計１５ａが水面を検知すると、自動弁３０ｂが閉止され、自動弁３０ａが開けられ、パンチング側板７ａの方から純水が供給され、同時に排水自動弁３１が開けられるので、再び、水面の下降が始まる。このように自動弁３０ａと３０ｂを交互に開閉し、リンス槽１の槽洗浄部１Ａにパンチング側板７ａ及び７ｂ、つまり左右交互に純水を供給し、層流的に排水することが行われ、各カセット２０及びそれに収納されているウエハｃを均等に効率よくリンスすることができる。
【００２５】
（洗浄制御例−４．洗浄最終段階の作動）このようなリンス操作の最終段階では、常に、自動弁３０ａを開け、自動弁３０ｂ及び排水自動弁３１を閉じた状態にし、オーバーフロー排水部５から純水をオーバーフローし、水面に浮かんでいる浮遊物を流し去ってから、各カセット２０をリンス槽１から取り出す。このようにすることで、リンスが終了した各カセット２０及びウエハｃはリンス槽１から取り出すときに水面に浮かんでいる浮遊物付着の虞から解消される。
【００２６】
（洗浄制御例−５．監視装置の作動）監視装置２７Ｂには、接点信号インターフェース２５を介して制御装置２７Ａに送られたのと同じ水面信号２６が送信され、高水位水面計１５ａが水面を検知してから低水位水面計１５ｂが水面を検知するまでの時間Ｔ1、及び、排水自動弁３１が開けられてから低水位水面計１５ｂが水面を検出するまでのＴ2とその間の液体用流量計３６で計測される供給流量の積算値Ｖ1、低水位水面計１５ｂが水面を検知してから排水自動弁３１が閉止されるまでの時間Ｔ3、排水自動弁３１が閉止されてから高水位水面計１５ａが水面を検知するまでの時間Ｔ4と水流量計２４で計測される供給流量の積算値Ｖ2が、各々、計測され、監視装置２７Ｂのメモリーに記録されると共に、統計処理されて平均・分散から、何時もと同じであるかを判断し、異常があれば以下のような異常対策処理が実行される。
ここで、本発明実施例で予想される異常発生とそれに対する対応を説明する。この実施例では、リンス槽１の底部に設けた排水口２から排水し、その排出量が純水供給量に比べて多いので、低水位水面計１５ｂが作動不良を起こしたり、排水自動弁３１が閉まらなくなる故障が発生すると、純水水面（水位）が低下し続け、ウエハｃが露出して、付着していた溶液が蒸発し、それに溶解していた不揮発成分の残滓がウエハ面に析出して微細なゴミとなって付着したり、空気中に浮遊している塵埃が付着する等の汚染が発生する。このような不具合としては、第１に停電、第２に純水流量低下及び停止、第３に水面検知センサー誤作動、第４に排水自動弁３１の誤作動、の４原因が想定される。次にこれらの原因に対する実施例でのウエハｃが水面から露出することの防止対策について説明する。
【００２７】
第１の停電の場合は、自動弁３２が常時閉型弁であるので、停電時には自動的に閉状態となり、リンス槽１の排水口２からの排水が即時に停止するので、水面が低下することはない。従って、停電によりウエハｃが水面から露出することは起きない。また、弁電源２４は、停電や非常停止信号で一度電源が遮断されると、停電等が普及しても、作業者が復帰ボタンを押さない限り電源が自動的には入らない「電源ＯＦＦ安全モード」仕様になっている（原田宙幸「半導体製造での安全対策」、半導体製造における安全対策・管理ハンドブック、ｐ．１（１９９３年、リアリズ社発行））。
【００２８】
第２の純水流量低下又は停止した場合は、監視装置２７Ｂで監視している、水流量計３６で計測した純水流量が予め定められている値以下に低下すると、非常停止用通信線２４ｂから弁電源２４を非常停止する信号が送られ、弁電源２４の電源が遮断されるので、常時閉型自動弁３２が閉止され、リンス槽１からの排水が停止し、ウエハｃが水面から露出されるのが防止される。
【００２９】
第３の水面センサー誤作動に対する対策について説明する。排水自動弁３１及びバイパス弁３３からの排水流量を各々ｆ（３１）、ｆ（３３）とし、供給口４ａ及び４ｂからの純水供給流量をｆとすると、常時閉型自動弁３２が開になって、高水位水面計１５ａから低水位水面計１５ｂの位置まで水面が低下する時間Ｔｄは次の式（１）、
Ｖ＝（ｆ（３１）＋ｆ（３３））・Ｔｄ−∫ｆ・ｄｔ         （１）
の関係から求まる。ここで、Ｖは、高水位水面計１５ａから低水位水面計１５ｂまでのリンス槽１の容積であり、∫は０〜Ｔｄの間の積分である。Ｖ、ｆ（３１）、ｆ（３３）は装置常数であり、分かっているものとする。ｆは液体用流量計３６で計測できるので、監視装置２７Ｂでは式（１）を用いてＴｄを計算することができる。従って、常時閉型自動弁３２が開となり、高水位水面計１５ａが水面を検知してから、Ｔｄ時間後になっても低水位水面計１５ｂから水面を検知した信号が送信されない場合には、監視装置２７Ｂから非常信号を弁電源２４に送って全ての弁３０ａ，３０ｂ，３１，３２，３３等を閉止し、ウエハｃが水面から露出される虞を防ぐ。
【００３０】
また、常時閉型自動弁３２が閉になって、低水位水面計１５ｂから高水位水面計１５ａの位置まで、水面が上昇する時間Ｔｕは次の式（２）、
Ｖ＝∫ｆ・ｄｔ−ｆ（３３）・Ｔｕ         （２）
で与えられる。ここで、∫は０〜Ｔｕの間の積分である。従って、排水自動弁３１が閉となり、低水位水面計１５ｂが水面を検知してから、Ｔｕ時間後になっても高水位水面計１５ａが水面を検知した信号を送信しない場合には、監視装置２７Ｂから非常信号を弁電源２４に送って作動を遮断して、全ての弁３０ａ，３０ｂ，３１，３２，３３等を閉止する。
【００３１】
以上の説明では、低水位水面計１５ｂ又は高水位水面計１５ａの何れかが水面検知をミスした場合であり、式（１）及び式（２）で計算されるＴｄ及びＴｕ時間経過後も低水位水面計１５ｂ又は高水位水面計１５ａが水面を検出できなかった場合、直ちに、弁電源２４を非常停止するとしたが、監視装置２７Ｂから、低水位水面計１５ｂ及び高水位水面計１５ａに代わって、制御装置２７Ａに信号を送り、この信号で排水自動弁３１の開閉を制御して、リンス工程を続行するようにすることもできる。また、低水位水面計１５ｂ及び高水位水面計１５ａの両方が途中で水面を検知できなくなってもリンスを続けることができる。また、Ｔｄ及びＴｕ時間に猶予時間Ｔｙを加えた時間が経過するまで監視装置２７Ｂから非常信号を出力しないやり方もある。何れの方法でもウエハｃが水面から露出することは防げる。
【００３２】
第４の排水自動弁３１が閉止できなくなった故障の場合は、例えば、排水自動弁３１が開で水面が下降し、低水位水面計１５ｂが水面を検知してから制御装置２７Ａが排水自動弁３１に閉信号を出力し、実際に、排水自動弁３１が閉止するまでの時間遅れにより、水面は低水位水面計１５ｂよりさらに下降するが、排水自動弁３１が閉止したところで水面が上昇に転じ、再度、低水位水面計１５ｂを水面が通過する。最初に、低水位水面計１５ｂを水面が下降してから再び通過するまでの時間Ｔ１は、ほぼ、一定であるので、最初に通過してから、Ｔ１時間に余裕分を加えた時間内に水面を検知できない場合は、監視装置２７Ｂから非常信号を弁電源２４に送り、全ての弁３０ａ，３０ｂ，３１，３２，３３等を閉止し、排水自動弁３１が閉止しなくなっても、常時閉型自動弁３２により排水口２からの排水を閉止できる。
【００３３】
（回転駆動手段の作動）回転駆動手段１７は、カセット２０内のウエハｃを回転棒１９の回転により上下揺動及び回転するので、カセット２０の縦溝２０ａにある溶液が置換されリンス効果が向上すると共に上下方向のリンス効果やエッチング速度の差異が平準化され、均一性が向上する。更に、リンス槽１内の溶液は、下方の排水口２に向かって流れるので、回転棒１９の回転に伴ってパーチクルが発生したとしても、速やかに排水口２から排出され、ウエハｃの汚染を確実に防ぐことができる。
【００３４】
（リンス槽４０Ａ，４０Ｂを用いたウエハ洗浄装置）このウエハ洗浄装置は、図４の左側に示される如くウエハｃを少なくとも第１リンス槽４０Ａと、隣の第２リンス槽４０Ｂに順に入れて洗浄する複合型であり、装置特徴は次の構成にある。即ち、各リンス槽４０Ａ，４０Ｂは、槽底部に設けられた供給口４１から純水を供給し、槽内の純水を槽上部からオーバーフローして排出する、所謂ＯＦＲ槽からなることを必須としている。同時に、両リンス槽４０Ａ，４０Ｂの配置は、第１リンス槽４０Ａが第２リンス槽４０Ｂよりも低くなるよう段差を持って設置されることが必須となる。そして、この構造では、第２リンス槽４０Ｂからオーバーフローした純水を収容する集水部４２の排出口４３と、第１リンス槽４０Ａの供給口４１とを配管４４により接続して、第２リンス槽４０Ｂの集水部４２にオーバーフローした純水が、両リンス槽４０Ａ，４０Ｂ内の水位差によって第１リンス槽４０Ａ内へ導入されるようにしたものである。このため、このウエハ洗浄装置においては、供給部４１から第２リンス槽４０Ｂに供給された純水、つまり最終洗浄用として使用され、第２リンス槽４０Ｂからオーバーフローして集水部４２に集められた純水は、配管４４を通って第１リンス槽４０Ａの供給口４１に自動的に供給され、第１リンス槽４０Ａにて再び使用される。このようにして、この構造では、例えば、最終洗浄である第２リンス槽４０Ｂで使用された純水を、薬液洗浄或いは初期の純水洗浄を終了したウエハｃを洗浄処理する第１リンス槽４０Ａで使用することにより、純水消費量を半減することができ、加えてポンプ等の液移送動力及び付帯設備を必要とせずに連続的な移し換えを実現できる。
【００３５】
なお、以上の実施の形態説明では、各リンス槽１，４０Ａ，４０Ｂに純水を入れて順にリンスする例で説明したが、リンス槽１には純水でなく薬液を入れて処理しても何ら差し支えない。その場合は図４において、リンス槽１が薬液洗浄用とし、リンス槽４０Ａ，４０Ｂが純水洗浄用として構成されることになる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の各ウエハ洗浄装置を採用することにより、２列配置の合計４個のウエハ用カセットを同時にリンスする量産ラインにおいても、効率よく洗浄リンスでき、リンス開始時のカセット及びそれに収納されているウエハに付着している薬液を効率よく薄めることができるので、均一な洗浄リンス効果が得られると共に、洗浄効果が向上するため、純水の節水や洗浄時間の短縮と、突然の停電や水面検知異常等が発生しても、ウエハに回復不可能なダメージや汚染を回避することができる等、優れたウエハ洗浄設備を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の形態例として示すウエハ洗浄装置の全体構成図である。
【図２】図１のリンス槽の細部を示す構成図である。
【図３】上記リンス槽の回転駆動手段の作動を示す図である。
【図４】本発明を適用したウエハ洗浄設備全体を示す模式構成図である。
【符号の説明】
１はリンス槽（１Ａは槽洗浄部）
２は排出口
３ａ，３ｂは槽の対向する側壁
４ａ，４ｂは供給口
５はオーバーフロー排水部
６，４２は集水部
７ａ，７ｂはパンチング側板
８はパンチング下板
１０ａ，１０ｂは液導入部
１３はガス噴射用配管（ガス噴射手段）
１５ａ，１５ｂは高水位と低水位の水面計
１７は回転駆動手段（１９は回転棒）
２０はカセット
３０ａ，３０ｂ，３１，３２，３３は弁（３２は常時閉型自動弁）
２３ａはパイパス管
２５はインターフェース
２７Ａは制御装置
２７Ｂは監視装置
３５，３７は圧力計
３６，３８は流量計（３６は超音波流量計）
４０Ａは第１リンス槽
４０Ｂは第２リンス槽
４１は供給口
４２は集水部
４４は連結用配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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