DE60113491T2

DE60113491T2 - Nassbehanlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60113491T2
Application number: DE60113491T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Mitsumori; Tadahiro Sendai-shi Ohmi
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2001-07-09
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2021-07-10
Also published as: TW506009B; KR100445041B1; EP1184091B1; DE60113491D1; US6629540B2; CN1162895C; US20020023671A1; KR20020017982A; CN1340848A; EP1184091A1; JP2002075947A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nassbehandlungsvorrichtung zum Zuführen einer Behandlungsflüssigkeit auf ein Werkstück, das in einem Nassbehandlungsschritt wie einem Reinigungsschritt, einem Ätzschritt und dergleichen, in einem Verfahren zur Herstellung beispielsweise einer Halbleitervorrichtung, einer Flüssigkristalltafel, und dergleichen behandelt werden soll.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Auf dem Gebiet elektronischer Vorrichtungen wie einer Halbleitervorrichtung, einer Flüssigkristall-Anzeigetafel und dergleichen ist ein Schritt zur Reinigung eines Halbleitersubstrats und eines Glassubstrats, die als ein zu behandelndes Werkstück wirken, bei ihrem Herstellungsprozess unerlässlich. Bei dem Reinigungsschritt wird zwar das Substrat mit ultrareinem Wasser, Elektrolyt, Ozon-Wasser, Wasser mit gelöstem Wasserstoffgas, und dergleichen gereinigt, um in dem Herstellungsprozess verschiedene Substanzen davon zu entfernen, aber diese Reinigungsflüssigkeiten werden aus der Düse einer Reinigungsvorrichtung auf das Substrat gespeist. Wenn jedoch eine konventionelle übliche Reinigungsdüse verwendet wird, besteht das Problem, dass die Menge an zu verwendender Reinigungsflüssigkeit erhöht ist. Wenn beabsichtigt ist, einen Reinheitsgrad von etwa 0,5 Teilchen/cm² als eine auf einem Substrat von, beispielsweise, 500 mm² verbleibende Menge zu erreichen, indem das Substrat mit einer Reinigungsflüssigkeit wie einem Elektrolyten oder dergleichen gereinigt wird und dann mit einer Spülflüssigkeit gespült wird, müssen die Reinigungsflüssigkeit und die Spülflüssigkeit konventionell jeweils in einer Menge von 25 bis 30 L/min verwendet werden.
Um mit dem obigen Problem fertig zu werden, wurde eine als eine Reinigungsdüse vom flüssigkeitssparenden Typ wirkende Nassbehandlungsdüse angemeldet, die in der Lage ist, die Menge an zu verwendender Reinigungsflüssigkeit im Vergleich mit Reinigungsdüsen vom konventionellen Typ stark zu verringern. Diese Nassbehandlungsdüse wird verwendet, wenn eine zu behandelnde Substanz einer Nassbehandlung unterzogen wird, indem eine Behandlungsflüssigkeit auf das Substrat gespeist wird. Die Nassbehandlungsdüse umfasst einen Behandlungsflüssigkeit-Zuführungsweg, der an einem Ende ausgebildet ist und einen Zuführungseinlass zum Zuführen einer Behandlungsflüssigkeit hat, sowie einen Behandlungsflüssigkeits-Austragsweg, der an einem Ende ausgebildet ist und einen Austragsauslass zum Ablassen der Behandlungsflüssigkeit, nachdem sie verwendet wurde, hat. Außerdem sind eine Zuführungsöffnung und eine Austragsöffnung an den anderen Enden des Zuführungswegs bzw. des Austragswegs ausgebildet und in Richtung des zu behandelnden Substrats offen.
Dann wird von der obigen Anmeldung und dergleichen eine Nassbehandlungs-Düsenvorrichtung als eine Nassbehandlungs-Düsenvorrichtung, die die Nassbehandlungsdüse verwendet, bereitgestellt. Die Nassbehandlungs-Düsenvorrichtung hat ein derartiges Merkmal, dass sie die Nassbehandlungsdüse und eine Aufsaug- und Austragseinheit zum Aufsaugen und Austragen einer Behandlungsflüssigkeit, die mit dem zu behandelnden Substrat durch die Zuführungsöffnung in Kontakt war, nach der Behandlung durch den Austragsweg durch Regeln des Druckunterschieds zwischen dem Druck der Behandlungsflüssigkeit in Kontakt mit dem zu behandelnden Substrat und dem Atmosphärendruck, um die Behandlungsflüssigkeit daran zu hindern, nach außerhalb von dem Austragsweg zu strömen, umfasst.
Außerdem wird eine Nassbehandlungsvorrichtung als eine Nassbehandlungsvorrichtung, die die obige Nassbehandlungsdüse verwendet, bereitgestellt. Die Nassbehandlungsvorrichtung hat ein derartiges Merkmal, dass sie die obige Nassbehandlungsdüse und eine Bewegungseinheit für die Düse oder das zu behandelnde Substrat umfasst, um den gesamten Bereich der zu behandelnden Oberfläche des Substrats zu behandeln, indem die Nassbehandlungsdüse und das Substrat relativ entlang der zu behandelnden Oberfläche des Substrats bewegt werden.
Das heißt, gemäß der Nassbehandlungsvorrichtung der obigen Anmeldung und anderen Nassbehandlungsvorrichtungen kann eine Düse vom flüssigkeitssparenden Typ verwirklicht werden, die eine Behandlungsflüssigkeit von auf dem zu behandelnden Substrat entfernen kann, ohne zu bewirken, dass die Behandlungsflüssigkeit mit einem anderen Teilbereich als dem Teilbereich, dem die Behandlungsflüssigkeit zugespeist wird, in Berührung kommt. Außerdem erlaubt es das Vorsehen der Bewegungseinheit zum Bewegen der Nassbehandlungsdüse und des zu behandelnden Substrats relativ entlang der zu behandelnden Oberfläche des Substrats, dass der gesamte zu behandelnde Bereich des zu behandelnden Substrats der Behandlung unterzogen wird.
Wie oben beschrieben, wurden Nassbehandlungsvorrichtungen entwickelt, die in der Lage sind, die gesamte Oberfläche eines zu behandelnden Substrats zu reinigen, während sie die Menge an zu verwendender Behandlungsflüssigkeit stark verringern. Die Bedingungen jedoch, unter denen diese Nassbehandlungsvorrichtungen tatsächlich verwendet werden, wurden nicht notwendigerweise ausreichend untersucht.
Das heißt, es stimmt zwar, dass diese Nassbehandlungsvorrichtungen als Nassbehandlungsvorrichtungen vom flüssigkeitssparenden Typ eingerichtet wurden, aber die Bedingungen, unter denen sie tatsächlich verwendet werden, wie die Strömungsgeschwindigkeit einer Behandlungsflüssigkeit zur Optimierung der Behandlung, die optimale relative Bewegungsgeschwindigkeit zwischen einem zu behandelnden Substrat und einer Nassbehandlungsdüse, usw., wurden bei den jeweiligen Nassbehandlungsvorrichtungen durch Versuch und Irrtum bestimmt. Daher dauert es nicht nur eine lange Zeit, die Bedingungen zu bestimmen, unter denen die Nassbehandlungsvorrichtungen verwendet werden, sondern es gibt auch die Möglichkeit, dass die Nassbehandlungsvorrichtungen nicht immer unter optimalen Bedingungen verwendet werden.
Ein Beispiel für eine konventionelle Nassbehandlungsvorrichtung ist in DE-A-4 107 854 zu finden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zur Lösung der obigen Probleme gemacht wurde, ist, geeignete Bedingungen, unter denen eine Nassbehandlungsvorrichtung vom flüssigkeitssparenden Typ, wie oben beschrieben, verwendet wird, zu klären und eine Nassbehandlungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, unter optimalen Bedingungen verwendet zu werden, um dadurch eine effektive und effiziente Nassbehandlung zu verwirklichen.
Zur Lösung der obigen Probleme untersuchten die Erfinder zuerst die Strömungsgeschwindigkeit. Eine optimale Strömungsgeschwindigkeit ist aus den Bedingungen zu bestimmen, dass eine Behandlungsflüssigkeit gleichmäßig von einer Zuführungsöffnungsoberfläche zu einer Rückführungsöffnungsoberfläche strömt und dass die Nassbehandlung mit der Strömungsgeschwindigkeit ausreichend ausgeführt werden kann. Dann fanden es die Erfinder erforderlich, eine optimale Strömungsgeschwindigkeit pro Längeneinheit in einer Richtung senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung einer Nassbehandlungsdüse und eines zu behandelnden Werkstücks zu untersuchen, und der Wert der optimalen Strömungsgeschwindigkeit wurde aus einem Experiment bestimmt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Nassbehandlungsvorrichtung bereitgestellt, die aufweist: eine Düse mit einer näherungsweise rechteckigen Zuführungsöffnungsoberfläche, die in Richtung eines zu behandelnden Werkstücks offen ist, und einer näherungsweise rechteckigen Rückführungsöffnungsoberfläche, die in Richtung des Werkstücks offen ist, wobei die Zuführungsöffnungsoberfläche und die Rückführungsöffnungsoberfläche flächenbündig miteinander sind und in Richtung ihrer Längsseiten parallel zueinander angeordnet sind; Behandlungsflüssigkeits-Zuführungsmittel mit einem Zuführungsströmungsweg zum Zuführen einer Behandlungsflüssigkeit zwischen die Zuführungsöffnungsoberfläche und die zu behandelnde Oberfläche des Werkstücks; Behandlungsflüssigkeits-Rückführungsmittel mit einer Saugpumpe und einem Rückführungsströmungsweg zum Absaugen und Rückführen der Behandlungsflüssigkeit von zwischen der Rückführungsöffnungsoberfläche und der zu behandelnden Oberfläche des Werkstücks; eine Flüssigkeitsdruck-Regeleinrichtung zum Regeln des Druckunterschieds zwischen dem Druck der Reinigungsflüssigkeit, die zwischen der Düse und der zu reinigenden Substratoberfläche gehalten wird, und Atmo sphärendruck; und Bewegungsmittel für die Düse oder das Werkstück, um die Düse und das Werkstück entlang der zu behandelnden Oberfläche des Werkstücks sowie in Richtung der kurzen Seiten der Zuführungsöffnungsoberfläche und der Rückführungsöffnungsoberfläche relativ zu bewegen; wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Behandlungsflüssigkeit, die über die zu behandelnde Oberfläche des Werkstücks von der Zuführungsöffnungsoberfläche zu der Rückführungsöffnungsoberfläche strömt, auf 0,02 bis 0,3 L/min pro 1 cm in der Richtung der Längsseiten der Zuführungsöffnungsoberfläche geregelt wird.
Das heißt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit weniger als 0,02 L/min beträgt, kann die Behandlungsflüssigkeit nicht genügend auf der zu behandelnden Oberfläche des zu behandelnden Werkstücks verteilt werden, wie sie auch nicht genügend ersetzt werden kann. Im Gegensatz dazu strömt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit größer als 0,3 L/min ist, ein Übermaß an Behandlungsflüssigkeit von der zu behandelnden Oberfläche nach außen, wie auch die stabile Strömung der Behandlungsflüssigkeit auf der zu behandelnden Oberfläche gestört wird, wodurch umgekehrt die Behandlungsflüssigkeit unzureichend ersetzt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Behandlungsflüssigkeit ausreichend auf der zu behandelnden Oberfläche des Werkstücks verteilt und ausreichend ersetzt, wie auch kein Übermaß an Behandlungsflüssigkeit von der zu behandelnden Oberfläche nach außen strömt. Daher kann die Nassbehandlung des Werkstücks effektiv ausgeführt werden.
Außerdem kann, da die Nassbehandlung mit einer kleinen Menge an Behandlungsflüssigkeit ausgeführt werden kann, die Größe der Leitungen, der Ventile, der Vorrichtung zur Herstellung einer Behandlungsflüssigkeit wie reinem Wasser, etc., und so weiter, verringert werden, und die Größe einer Nassbehandlungsvorrichtung kann insgesamt verringert werden, wie auch Behandlungskosten gesenkt werden können.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Strömungsgeschwindigkeit geregelt werden durch Einstellen der Schnittfläche des Zuführungs-Strömungswegs und/oder des Rückführungs-Strömungswegs. Als ein Verfahren zur Regelung der Schnittfläche jedes Strömungswegs kann ein Verfahren des Anordnens eines Einstellventils auf halbem Weg der Leitung zur Bildung des Strömungswegs, ein Verfahren des Austauschens eines Strömungswegs mit einer großen Schnittfläche und eines Strömungswegs mit einer kleinen Schnittfläche, und dergleichen, geeigneterweise verwendet werden.
Man beachte, dass ein Verfahren der Verwendung eines Fluidmassen-Strömungsreglers und dergleichen geeigneterweise als ein anderes Verfahren zur Regelung der Strömungsgeschwindigkeit verwendet werden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Längen der langen Seiten der Zuführungsöffnungsoberfläche und der Rückführungsöffnungsoberfläche gleich oder größer sind als die Breite, die in der Richtung parallel zur langen Seite ist, des zu behandelnden Werkstücks. In diesem Fall kann die gesamte zu behandelnde Oberfläche des Werkstücks behandelt werden, indem die Düse und das Werkstück von der Bewegungseinheit nur in einer Richtung bewegt werden. Daher kann die Zeit zur Behandlung des Werkstücks insgesamt verringert werden.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, eine relative Bewegungsgeschwindigkeit aufgrund der Bewegungseinheit auf 0,5 bis 20 cm/s einzustellen. Das heißt, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit weniger als 0,5 cm/s beträgt, wird nicht nur die Zeit zur Behandlung der gesamten zu behandelnden Oberfläche verschwenderisch erhöht, sondern es werden auch Blasen, wenn sie während einer Behandlung gebildet werden, auf der zu behandelnden Oberfläche abgeschieden, und die Oberfläche kann teilweise nicht ausreichend behandelt werden.
Im Gegensatz dazu wird, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit größer als 20 cm/s ist, eine Behandlungsflüssigkeits-Schicht auf der zu behandelnden Oberfläche durch die Scherkraft, die dadurch erzeugt wird, zerrissen, und die Oberfläche kann während der Behandlung teilweise nicht ausreichend behandelt werden. Zusätzlich werden wahrscheinlich Probleme wie eine Erhöhung der Vibration der Behandlungsvorrichtung in ihrer Gesamtheit und dergleichen verursacht.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der Abstand zwischen den jeweiligen Öffnungsoberflächen und der zu behandelnden Oberfläche des Werkstücks 0,5 bis 6 mm beträgt. Das heißt, wenn dieser Abstand weniger als 0,5 mm beträgt, wird der Widerstand, der für die Behandlungsflüssigkeit zur Bewegung erforderlich ist, übermäßig erhöht, und es ist schwierig, die Strömungsgeschwindigkeit von 0,02 bis 0,3 L/min pro 1 cm in Richtung der langen Seite der Zuführungsöffnungsoberfläche sicherzustellen. Außerdem wird wahrscheinlich durch die Vibration der Behandlungsvorrichtung eine Berührung der Düse mit dem Werkstück verursacht.
Im Gegensatz dazu ist es, wenn der Abstand größer als 6 mm ist, nicht leicht, die Behandlungsflüssigkeit zwischen den jeweiligen Öffnungsoberflächen und der zu behandelnden Oberfläche zu halten, und es ist wahrscheinlich, dass Luft dazwischen strömt. Daher ist es schwierig, die Behandlungsflüssigkeit stabil zwischen der Düse und dem Werkstück strömen zu lassen, und als ein Ergebnis wird ein Teilbereich verursacht, der nicht behandelt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die kurzen Seiten der jeweiligen Öffnungsoberflächen eine Länge von 0,01 bis 2 cm haben. Das heißt, wenn die kurzen Seiten der jeweiligen Öffnungsoberflächen weniger als 0,01 cm haben, wird der Widerstand, der für die Behandlungsflüssigkeit zur Bewegung erforderlich ist, übermäßig erhöht, und es ist schwierig, die Strömungsgeschwindigkeit von 0,02 bis 0,3 L/min pro 1 cm in Richtung der langen Seiten der Zuführungsöffnungsoberfläche sicherzustellen.
Im Gegensatz dazu kann, wenn die kurzen Seiten der jeweiligen Öffnungsoberflä- chen größer als 2 cm sind, die Behandlungsflüssigkeit nicht gleichmäßig von der Zuführungsöffnungsoberfläche zu der zu behandelnden Oberfläche zugespeist werden, und die Behandlungsflüssigkeit auf der zu behandelnden Oberfläche kann nicht gleichmäßig von der Rückführungsöffnungsoberfläche zurückgeführt werden, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit der Behandlungsflüssigkeit auf der zu behandelnden Oberfläche ungleichmäßig gemacht wird.
Bei der vorliegenden Erfindung kann eine Ultraschallschwingungs-Beaufschlagungseinheit zwischen der Zuführungsöffnungsoberfläche und der Rückführungsöffnungsoberfläche eingesetzt werden, um die Behandlungsflüssigkeit auf dem Werkstück mit Ultraschallschwingungen zu beaufschlagen. In diesem Fall kann die Behandlungsflüssigkeit auf der zu behandelnden Oberfläche des Werkstücks mit Ultraschallschwingungen beaufschlagt werden, wodurch die Effizienz einer Nassbehandlung wie einer Reinigung und dergleichen weiter verbessert werden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung können ein Redoxpotential-Regler und ein pH-Regler für die Behandlungsflüssigkeit vorgesehen werden. In diesem Fall kann, da die Zusammensetzung und die Konzentration der Behandlungsflüssigkeit optimal aufrechterhalten werden können, eine ausreichende Behandlungseffizienz sichergestellt werden, selbst wenn die Strömungsgeschwindigkeit einen kleinen Wert hat.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beispielhaft beschrieben unter Bezugnahme auf die begleitenden schematischen Zeichnungen, in denen:
1 eine Draufsicht ist, die die Gesamtanordnung einer Nassbehandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine perspektivische Ansicht ist, die die Außenansicht einer Reinigungsdüse einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 eine Draufsicht von unten auf die Reinigungsdüse ist;
4 eine Schnittansicht ist, die entlang der Linie IV-IV von 3 gemacht wurde;
5 eine Ansicht ist, die eine Reinigungsflüssigkeits-Zuführungseinheit der Nassbehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;
6 eine Ansicht ist, die eine Reinigungsflüssigkeits-Herstellungseinheit der Nassbehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;
7 eine Ansicht ist, die einen Betriebsvorgang der Nassbehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;
8 eine Ansicht ist, die einen Betriebsvorgang der Nassbehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;
9 eine Ansicht ist, die einen Betriebsvorgang der Nassbehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;
10 eine Ansicht ist, die einen Betriebsvorgang der Nassbehandlungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;
11 eine Draufsicht von unten ist, die eine Reinigungsdüse einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 eine Schnittansicht ist, die entlang der Linie XII-XII von 11 gemacht wurde; und
13 eine grafische Darstellung ist, die ein Ergebnis eines Experiments zur Strömungsgeschwindigkeit und zur Reinigungswirkung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Erste Ausführungsform]
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die 1 bis 10 beschrieben.
1 ist eine Draufsicht, die die Gesamtanordnung einer Reinigungsvorrichtung (Nassbehandlungsvorrichtung) dieser Ausführungsform zeigt. Wie in 1 gezeigt ist, besteht die Reinigungsvorrichtung dieser Ausführungsform aus einer Reinigungsdüse 1, einer Bewegungseinheit (nicht gezeigt) zum Bewegen der Reinigungsdüse 1 und eines zu behandelnden Substrats W (hierin im Folgenden einfach als "Substrat" bezeichnet), das als ein zu behandelndes Werkstück wirkt, in eine Bewegungsrichtung A oder A', einer Reinigungsflüssigkeits-Zuführungs/Rückführungseinheit 30 und einer Reinigungsflüssigkeits-Herstellungseinheit 50.
In 1 bezeichnet die Bezugsziffer 31 den Zuführungs-Strömungsweg der Reinigungsflüssigkeits-Zuführungs/Rückführungseinheit 30, wobei eines seiner Enden in zwei Strömungswege, die mit der Reinigungsdüse 1 verbunden sind, aufgeteilt ist. Außerdem bezeichnet die Bezugsziffer 32 den Rückführungs-Strömungsweg der Reinigungsflüssigkeits-Zuführungs/Rückführungseinheit 30, wobei eines seiner Enden ebenfalls in zwei Strömungswege, die mit der Reinigungsdüse 1 verbunden sind, aufgeteilt ist.
Bezugsziffer 33 bezeichnet einen Speise-Strömungsweg von der Reinigungsflüssigkeits-Herstellungseinheit 50 zu der Reinigungsflüssigkeits-Zuführungs/Rückführungseinheit 30. Außerdem bezeichnet die Bezugsziffer 34 den Austrags-Strömungsweg der Reinigungsflüssigkeits-Zuführungs/Rückführungseinheit 30.
Wie in den 2 bis 4 gezeigt ist, ist in der Reinigungsdüse 1 dieser Ausführungsform ein Behälter 2 in der Richtung seiner kurzen Seiten in drei Bereiche eingeteilt, und die Bereiche an beiden Enden sind als eine Reinigungsflüssigkeits-Zuführungszone 3 bzw. eine Reinigungsflüssigkeits-Rückführungszone 4 eingerichtet, und der mittlere Bereich ist als eine Ultraschall-Oszillator-Aufnahmezone 5 eingerichtet.
Zwei Reinigungsflüssigkeits-Zuführungsrohrleitungen 6 und 6 sind an der oberen Oberfläche der Reinigungsflüssigkeits-Zuführungszone 3 angeordnet, wobei sie in der Richtung der langen Seiten der Düse 1 voneinander beabstandet sind. In der gleichen Weise sind zwei Reinigungsflüssigkeits-Rückführungsrohrleitungen 7 und 7 an der oberen Oberfläche der Reinigungsflüssigkeits-Rückführungszone 4 angeordnet.
Die oberen Enden der jeweiligen Reinigungsflüssigkeits-Zuführungsrohrleitungen 6 sind offen und als Zuführungs-Eingänge 6a und 6a, von denen eine Reinigungsflüssigkeit (Behandlungsflüssigkeit) L zugeführt wird, eingerichtet, und der Zuführungs-Strömungsweg 31 von 1 ist mit den Zuführungs-Eingängen 6a und 6a verbunden. In derselben Weise sind die oberen Enden der jeweiligen Reinigungsflüssigkeits-Rückführungsrohrleitungen 7 offen und als Rückführungs-Ausgänge 7a und 7a, aus denen eine Reinigungsflüssigkeit L nach ihrer Verwendung nach außen geführt wird, eingerichtet, und der Rückführungs-Strö mungsweg 32 von 1 ist mit den Rückführungs-Ausgängen 7a und 7a verbunden.
Das Innere der Reinigungsflüssigkeits-Zuführungszone 3 ist als eine Zuführungsöffnung 8 eingerichtet, die mit den Reinigungsflüssigkeits-Zuführungsrohrleitungen 6 und 6 in Verbindung steht, und ihr unteres Ende ist als eine Zuführungsöffnungsoberfläche 8a, die in Richtung des Substrats W offen ist, eingerichtet. Die Zuführungsöffnungsoberfläche 8a ist näherungsweise als ein Rechteck ausgebildet, wobei ihre langen Seiten eine Länge L_N haben und ihre kurzen Seiten eine Länge d₁ haben.
In derselben Weise ist das Innere der Reinigungsflüssigkeits-Rückführungszone 4 als eine Rückführungsöffnung 9 eingerichtet, und ihr unteres Ende ist als eine Rückführungsöffnungsoberfläche 9a, die in Richtung des Substrats W offen ist, eingerichtet. Die Zuführungsöffnungsoberfläche 9a ist als ein näherungsweises Rechteck ausgebildet, wobei ihre langen Seiten eine Länge L_N haben und ihre kurzen Seiten eine Länge d₂ haben.
Die Zuführungsöffnungsoberfläche 8a und die Rückführungsöffnungsoberfläche 9a sind flächenbündig miteinander sowie in der Richtung ihrer langen Seiten parallel zueinander angeordnet. Dann sind die Zuführungsöffnungsoberfläche 8a und die Rückführungsöffnungsoberfläche 9a so ausgebildet, dass ihre langen Seiten dieselbe Länge (L_N) haben und ihre kurzen Seiten d₁ und d₂ näherungsweise dieselbe Länge haben. Außerdem ist die Länge L_N dieser langen Seiten ähnlich der oder etwas länger als die Breite L_W des Substrats W ausgebildet. Die Längen der Längen d₁ und d₂ der kurzen Seiten betragen in dieser Ausführungsform jeweils 0,01 bis 2 cm.
Man beachte, dass das Substrat W in Richtung A von rechts nach links von 3 parallel zu den jeweiligen kurzen Seiten oder in Richtung A', entgegengesetzt zur Richtung A, bewegt werden kann.
Außerdem ist ein Ultraschall-Oszillator 10 (Ultraschallschwingungs-Beaufschlagungseinheit) im Inneren der Ultraschall-Osziliator-Aufnahmezone 5 untergebracht, um durch Beaufschlagen der Reinigungsflüssigkeit L mit Ultraschallschwingungen eine Ultraschallreinigung auszuführen. Ein Kabel 11 zum Be treiben des Ultraschall-Oszillators 10 ist in der Mitte der Ultraschall-Oszillator-Aufnahmezone 5 angeordnet.
Wie in 4 gezeigt ist, ist ein Reinigungsflüssigkeits-Speiseelement 12 (Behandlungsflüssigkeits-Speiseelement), das aus einem porösen Material besteht, in das Innere der Zuführungsöffnung 8 gefüllt, wobei die Zuführungsöffnungsoberfläche 8a als seine untere Endoberfläche wirkt. Als das poröse Material speziell verwendet werden Materialien, beispielsweise Kunststoff wie Fluorharz, Polyethylen, etc., Metall wie SUS 316, etc., Keramiken wie Aluminiumoxid, Siliciumoxid, etc., einer hydrophilen Behandlung unterzogener Kunststoff, um seine Oberfläche mit einer hydrophilen Gruppe auszustatten, Metalloxid wie TiO₂, usw. Unter diesen Materialien sind hydrophile Materialien wie das Siliciumoxid, das Aluminiumoxid, der der hydrophilen Behandlung unterzogene Kunststoff, etc., bevorzugter. Andererseits ist es nicht notwendig, das Reinigungsflüssigkeits-Speiseelement 12 in seiner Gesamtheit aus einem hydrophilen Material auszubilden, sondern es kann nur mindestens der Teilbereich des Reinigungsflüssigkeits-Speiseelements 12, der mit der Reinigungsflüssigkeit L auf dem Substrat W in Berührung ist, aus dem hydrophilen Material ausgebildet werden, oder die Oberfläche des Reinigungsflüssigkeits-Speiseelements 12 kann einer hydrophilen Behandlung unterzogen werden. Jedenfalls kann die Reinigungsflüssigkeit L, wenn sie durch die Reinigungsflüssigkeits-Zuführungsrohrleitungen 6 in die Zuführungsöffnung 8 gespeist wird, durch eine Vielzahl durchgehender Öffnungen des Reinigungsflüssigkeits-Speiseelements 12 auf das Substrat W gespeist werden, weil das Reinigungsflüssigkeits-Speiseelement 12 aus dem porösen Material ausgebildet ist.
Dagegen ist ein aus einem porösen Material ausgebildetes Reinigungsflüssigkeits-Rückführungselement (Behandlungsflüssigkeits-Rückführungselement) 13 ebenfalls in das Innere der Rückführungsöffnung 9 gefüllt, wobei die Rückführungsöffnungsoberfläche 9a als seine untere Endoberfläche wirkt. Das bei dem Reinigungsflüssigkeits-Rückführungselement 13 verwendete poröse Material kann ähnlich demjenigen sein, das bei dem Reinigungsflüssigkeits-Speiseelement 12 verwendet wird. Es kann jedoch in dem Reinigungsflüssigkeits-Versorgungselement 12 und dem Reinigungsflüssigkeits-Rückführungselement 13 in einer Düse derselbe Typ oder ein verschiedener Typ eines porösen Materials verwendet werden. Da das Reinigungsflüssigkeits-Rückführungselement 13 aus dem porösen Material ausgebildet ist, wird die Reinigungsflüssigkeit L, die nach ihrem Gebrauch auf dem Substrat W bleibt, von einer Vielzahl durchgehender Öffnungen des Reinigungsflüssigkeits-Rückführungselements 13 aufgesaugt und durch die Reinigungsflüssigkeits-Rückführungsrohrleitungen 7 zur Außenseite der Düse 1 zurückgeführt.
Die Zuführungsöffnungsoberfläche 8a, die untere Oberfläche der Ultraschall-Oszillator-Aufnahmezone 5 und die Rückführungsöffnungsoberfläche 9a sind so ausgebildet, dass sie flächenbündig miteinander sind. Der Abstand zwischen diesen Oberflächen und der zu reinigenden Oberfläche (der zu behandelnden Oberfläche) des Substrats W wird in dieser Ausführungsform auf 0,5 bis 6 mm eingestellt.
Als Nächstes wird die Anordnung der Reinigungsflüssigkeits-Zuführungs/Rückführungseinheit 30 dieser Ausführungsform unter Verwendung von 5 beschrieben. Wie in 5 gezeigt ist, werden eine Flüssigkeits-Speisepumpe 35, eine Flüssigkeitsdruck-Regeleinrichtung 36, bestehend aus einem Druckminderungs-Regelventil, und dergleichen, und ein Einstellventil (Strömungsgeschwindigkeits-Regeleinrichtung) 37 im Zuführungs-Strömungsweg 31, von der Seite des Einspeiseströmungswegs 33 her, nacheinander angeordnet. Eine Reinigungsflüssigkeits-Zuführungseinheit (Behandlungsflüssigkeits-Zuführungseinheit) besteht aus dem Einspeiseströmungsweg 33, der Flüssigkeits-Speisepumpe 35, der Flüssigkeitsdruck-Regeleinrichtung 36, dem Einstellventil 37 und dem Zuführungs-Strömungsweg 31. Dann veranlasst das Betreiben der Flüssigkeits-Speisepumpe 35 die Reinigungsflüssigkeit L, die mit der Reinigungsflüssigkeits-Herstellungseinheit 50 hergestellt wurde, in die Reinigungsdüse 1 zugeführt zu werden. Man beachte, dass die Flüssigkeits-Speisepumpe 35 weggelassen werden kann, wenn die Reinigungsflüssigkeit L aus der Reinigungsflüssigkeits-Herstellungseinheit 50 einen ausreichenden Druck hat.
Außerdem sind eine Saugpumpe 38 und ein Einstellventil (Strömungsgeschwindigkeits-Regeleinrichtung) 39 in dem Rückführungs-Strömungsweg 32, von der Seite des Austrags-Strömungswegs 34 her, nacheinander angeordnet. Eine Reinigungsflüssigkeits-Rückführungseinheit (Behandlungsflüssigkeits-Rückführungseinheit) besteht aus dem Austrags-Strömungsweg 34, der Saugpumpe 38, dem Einstellventil 39 und dem Rückführungs-Strömungsweg 32. Dann veranlasst das Betreiben der Saugpumpe 38, dass die Reinigungsflüssigkeit L zurückgeführt und aus der Reinigungsdüse 1 ausgetragen wird.
Die Flüssigkeitsdruck-Regeleinrichtung 36 regelt den Druckunterschied zwischen dem Druck der Reinigungsflüssigkeit L, die zwischen der Reinigungsdüse 1 und der zu reinigenden Oberfläche des Substrats W gehalten wird, und dem Atmosphärendruck durch Einstellen der Saugkraft der Saugpumpe 38, um dadurch die Reinigungsflüssigkeit L zuverlässig zurückzuführen.
Außerdem regeln die Einstellventile 37 und 39 die Strömungsgeschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit L, die der Reinigungsdüse 1 zugeführt und zurückgeführt wird, auf 0,02 bis 0,3 L/min pro 1 cm der langen Seiten der Zuführungsöffnungsoberfläche 8a durch Einstellen der Schnittflächen des Zuführungs-Strömungswegs 31 und des Rückführungs-Strömungswegs 32.
Als Nächstes wird die Anordnung der Reinigungsflüssigkeits-Herstellungseinheit 50 dieser Ausführungsform unter Benutzung von 6 beschrieben. In 6 bezeichnet die Bezugsziffer 51 ein Mischbad, an das Speiserohrleitungen angeschlossen sind, die in Abhängigkeit von den Arten der Reinigungsflüssigkeit L aus verschiedenen Arten von Materialien bestehen. Speziell bezeichnet Bezugsziffer 52 eine Säure-Speiserohrleitung, Bezugsziffer 53 bezeichnet eine Alkali-Speiserohrleitung, Bezugsziffer 54 bezeichnet eine Reinwasser-Speiserohrleitung, Bezugsziffer 55 bezeichnet eine Speiserohrleitung für oxidierendes Gas, und Be- zugsziffer 56 bezeichnet eine Speiserohrleitung für reduzierendes Gas. Außerdem sind die jeweiligen Rohrleitungen 52 bis 54, wie in 6 gezeigt, mit Auf/Zu-Ventilen 62 bis 66 ausgestattet, deren Öffnen und Schließen durch eine Regeleinrichtung (nicht gezeigt) geregelt wird.
Außerdem sind der Sensor 72 eines pH-Messgeräts 71 und der Sensor 74 eines Redoxpotential-Messgeräts 73 in die Reinigungsflüssigkeit L in dem Mischbad 51 eingetaucht, und deren Ausgabewerte werden der Regeleinrichtung zugeführt.
Dann regelt die Regeleinrichtung das Öffnen/Schließen der Auf/Zu-Ventile 62 und 63 auf der Basis des Ausgabewerts des pH-Messgeräts 71 bzw. regelt das Öffnen/Schließen der Auf/Zu-Ventile 65 und 66 auf der Basis des Ausgabewerts des Redoxpotential-Messgeräts 73. Als ein Ergebnis kann die Reinigungsflüssigkeit L, die mit einem gewünschten pH und einem gewünschten Redoxpotential ausgestattet wird, in dem Mischbad 51 hergestellt werden (pH-Regeleinheit und Redoxpotential-Regeleinheit).
Der vorgenannte Speiseströmungsweg 33 ist mit dem Mischbad-Auslass 81 des Mischbads 51 verbunden, und die so hergestellte Reinigungsflüssigkeit L wird durch die Reinigungsflüssigkeits-Zuführungs/Rückführungseinheit 30 der Reinigungsdüse 1 zugeführt, indem die Flüssigkeitsspeisepumpe 35 wie oben beschrieben betätigt wird.
Als Nächstes wird ein Beispiel der Betriebsweise (Ablauf) der wie oben beschrieben eingerichteten Reinigungsvorrichtung unter Verwendung der 7 bis 10 beschrieben.
Das Substrat W wird von einer nicht gezeigten Bewegungseinheit mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,5 bis 20 cm/s in die Bewegungsrichtung A, die in den 2 bis 10 gezeigt ist, bewegt. Dann wird, zuerst, die Flüssigkeitsspeisepumpe 35 zu der Zeit in Betrieb gesetzt, wenn das linke Ende des Substrats W unter dem Reinigungsflüssigkeits-Speiseelement 12 ankommt, dessen untere Endoberfläche aus der Zuführungsöffnungsoberfläche 8a besteht, wie in 7 gezeigt. Dann wird die Reinigungsflüssigkeit L aus dem Reinigungsflüssigkeits-Speiseelement 12 auf das Substrat W gespeist. Zu dieser Zeit ist der Ultraschall-Oszillator 10 noch nicht in Betrieb genommen.
Wenn das Substrat W weiterbewegt wird, während die Reinigungsflüssigkeit L unter den Ultraschall-Oszillator 10 strömt, wie in 8 gezeigt, wird der Ultraschall-Oszillator 10 selbst zu dieser Zeit noch nicht in Betrieb genommen.
Außerdem wird, wenn das Substrat W weiterbewegt wird und unter dem Reinigungsflüssigkeits-Rückführungselement 13 ankommt, dessen untere Endoberfläche aus der Rückführungsöffnungsoberfläche 9a besteht, wie in 9 gezeigt, die Saugpumpe 38 in Betrieb gesetzt, so dass die Reinigungsflüssigkeit L, die aus dem Reinigungsflüssigkeits-Speiseelement 12 auf das Substrat W gespeist wurde, von dem Reinigungsflüssigkeits-Rückführungselement 13 zurückgeführt wird. In diesem Schritt wird das Substrat W, da die Reinigungsflüssigkeit L stationär auf dem Substrat W strömt, durch Betreiben des Ultraschall-Oszillators 10 gleichzeitig mit der Strömung der Reinigungsflüssigkeit L durch Ultraschallschwingungen gereinigt.
Zu dieser Zeit werden die Einstellventile 37 und 39 so eingestellt, dass die stationäre Strömungsgeschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit L, die von der Zuführungsöffnungsoberfläche 8a über die zu behandelnde Oberfläche des Substrats W zu der Rückführungsöffnungsoberfläche 9a strömt, in Richtung der langen Seiten der Zuführungsöffnungsoberfläche 8a auf 0,02 bis 0,3 L/min pro 1 cm eingestellt wird.
Schließlich wird, wenn das rechte Ende des Substrats W unter dem Reinigungsflüssigkeits-Speiseelement 12 hindurch gegangen ist, wie in 10 gezeigt, der Betrieb der Flüssigkeits-Speisepumpe 35 beendet, um das Zuspeisen der Reinigungsflüssigkeit L zu beenden, wie auch der Betrieb des Ultraschall-Oszillators 10 beendet wird. Dann wird schließlich die auf dem Substrat W verbleibende Reinigungsflüssigkeit L durch das Reinigungsflüssigkeits-Rückführungselement 13 zurückgeführt. Mittels des oben beschriebenen Verfahrens erlaubt es die Bewegung des Substrats W von rechts nach links in den 7 bis 10 bezüglich der Reinigungsdüse 1, dass der gesamte Bereich der oberen Oberfläche des Substrats W unter Ultraschallschwingung gereinigt wird.
Bei der Reinigungsvorrichtung dieser Ausführungsform wird die Strömungsgeschwindigkeit der Behandlungsflüssigkeit, die von der Zuführungsöffnungsoberfläche über die zu behandelnde Oberfläche des Substrats W zu der Rückführungsöffnungsoberfläche strömt, auf 0,02 bis 0,3 L/min pro 1 cm in längsseitiger Richtung der Zuführungsöffnungsoberfläche geregelt, wodurch die Reinigungsflüssigkeit auf der gesamten zu behandelnden Oberfläche des Substrats W ausreichend verteilt wird und stabil strömt, wie auch näherungsweise die gesamte Menge der Reinigungsflüssigkeit zurückgeführt werden kann.
Außerdem kann, da die Länge L_N der langen Seite der Zuführungsöffnungsoberfläche 8a gleich der Breite L_W des Substrats W oder etwas größer ist, der gesamte Bereich der zu behandelnden Oberfläche des Substrats W durch nur einmaliges Bewegen des Substrats W in einer Richtung bezüglich der Reinigungsdüse 1 gereinigt werden. Außerdem tritt, da die Bewegungsgeschwindigkeit des von der Bewegungseinheit bewegten Substrats W in dieser Ausführungsform auf 0,5 bis 20 cm/s eingestellt ist, kein Problem mit dem Anhaften von Blasen und dem Reißen der Behandlungsflüssigkeits-Schicht auf, so dass die gesamte zu behandelnde Oberfläche in einer kurzen Zeit ausreichend behandelt werden kann.
Außerdem kann, da der Abstand zwischen der Zuführungsöffnungsoberfläche 8a und der Rückführungsoberfläche 9a der Reinigungsdüse 1 und der zu behandelnden Oberfläche des Substrats W auf 0,5 bis 6 mm eingestellt ist, die Strömungsrate von 0,02 bis 0,3 L/min leicht sichergestellt werden, wie auch die Strömung der Behandlungsflüssigkeit stabil gemacht werden kann. Außerdem kann die Berührung der Düse 1 mit dem Substrat W aufgrund der Vibration der Behandlungsvorrichtung verhindert werden.
Außerdem kann in dieser Ausführungsform, da die Längen der jeweiligen kurzen Seiten der Zuführungsöffnungsoberfläche 8a und der Rückführungsöffnungsoberfläche 9a der Reinigungsdüse 1 jeweils auf 0,01 bis 2 cm eingestellt sind, die Strömungsgeschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit L von 0,02 bis 0,3 L/min leicht sichergestellt werden. Zusätzlich ist es auch einfach, die Reinigungsflüssigkeit L gleichmäßig aus der Zuführungsöffnungsoberfläche 8a auf die zu behandelnde Oberfläche des Substrats W zu speisen und die Reinigungsflüssigkeit L auf der zu behandelnden Oberfläche des Substrats W gleichmäßig durch die Rückführungsöffnungsoberfläche 9a zurückzuführen.
Außerdem kann in dieser Ausführungsform, da die Ultraschallschwingungs-Beaufschlagungseinheit zum Beaufschlagen der Behandlungsflüssigkeit L auf dem Substrat W mit Ultraschallschwingungen zwischen der Zuführungsöffnungsoberfläche 8a und der Rückführungsöffnungsoberfläche 9a der Reinigungsdüse 1 eingesetzt ist, die Behandlungsflüssigkeit L auf der zu behandelnden Oberfläche des Substrats W mit Ultraschallschwingungen beaufschlagt werden, wodurch die Reinigungseffizienz verbessert werden kann.
Außerdem werden in dieser Ausführungsform das Redoxpotential und der pH der Behandlungsflüssigkeit L geregelt, die Zusammensetzung und die Konzentration der Behandlungsflüssigkeit L können gewünschtenfalls aufrechterhalten werden.
Als ein Ergebnis kann selbst eine kleine Strömungsgeschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit L eine ausreichende Behandlungseffizienz sicherstellen.
Außerdem wird in der Reinigungsdüse 1, die in der Reinigungsvorrichtung dieser Ausführungsform verwendet wird, die Reinigungsflüssigkeit L durch die Vielzahl der durchgehenden Öffnungen des Reinigungsflüssigkeits-Speiseelements 12, das aus dem porösen Material besteht, auf das Substrat W gespeist, ohne aus dem Zuführungs-Strömungsweg 31 direkt darauf zu tropfen. Als ein Ergebnis wird die Reinigungsflüssigkeit L näherungsweise gleichmäßig von der gesamten, dem Substrat W gegenüber liegenden Oberfläche des Reinigungsflüssigkeits-Speiseelements 12 zugespeist, und gleichmäßig, so dass die Reinigungsflüssigkeit L gleichmäßig und, umgehend mit näherungsweise gleichmäßiger Strömungsgeschwindigkeit auf ein Gebiet mit einem gewissen Ausmaß an Breite auf dem Substrat W gespeist wird. Dann wird die Reinigungsflüssigkeit L näherungsweise gleichmäßig von der gesamten Oberfläche, die dem Substrat W gegenüber liegt, des Reinigungsflüssigkeits-Rückführungselements 13 mit der Mehrzahl von durchgehenden Öffnungen zurückgeführt. Durch die Wirkung sowohl des Reinigungsflüssigkeits-Speiseelements 12 als auch des Reinigungsflüssigkeits-Rückführungselements 13 wird in der Reinigungsdüse 1 dieser Ausführungsform nahezu keine Flüssigkeitsansammlung veranlasst, wodurch keine Partikel auf dem Substrat W verbleiben und die Reinigungseffizienz verbessert werden kann.
Außerdem kann, wenn das Reinigungsflüssigkeits-Speiseelement 12 und das Reinigungsflüssigkeits-Rückführungselement 13 aus dem hydrophilen Material ausgebildet sind, die Reinigungsflüssigkeit L leicht auf den gesamten Raum zwischen dem Reinigungsflüssigkeits-Speiseelement 12 und dem Reinigungsflüssigkeits-Rückführungselement 13 und dem Substrat W verteilt werden, was es erlaubt, dass die Reinigungsflüssigkeit L umgehend auf das Substrat W gespeist wird und umgehend davon zurückgeführt wird. Mit dieser Anordnung kann die Reinigungseffizienz mehr verbessert werden.
[Zweite Ausführungsform]
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschrieben.
Die Gesamtanordnung der Reinigungsvorrichtung dieser Ausführungsform ist im Wesentlichen dieselbe wie diejenige der Reinigungsvorrichtung gemäß der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass anstelle der Reinigungsdüse 1 eine Reinigungsdüse 15 verwendet wird.
Außerdem ist die Grundanordnung der Reinigungsdüse 15 ähnlich derjenigen der Reinigungsdüse 1 in der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass eine aus einem hydrophoben Material bestehende Schicht zu der Reinigungsdüse 1 hinzugefügt wird. Daher werden die Bestandteile in den 11 und 12, die mit denen der 3 und 4 gemeinsam sind, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, und ihre genaue Beschreibung wird weggelassen.
In der Reinigungsdüse 15 dieser Ausführungsform ist der Außenumfang des Reinigungsflüssigkeits-Speiseelements 12 und der Außenumfang des Reinigungsflüssigkeits-Rückführungselements 13 jeweils mit einer hydrophoben Lage 16, die aus einem hydrophoben Material besteht, bedeckt, wie in den 11 und 12 gezeigt. Als das hydrophobe Material kann beispielsweise Teflonharz, Siliconharz, Polyethylenharz, etc. verwendet werden. In diesem Fall sind die Zuführungsöffnungsoberfläche 8a und die Rückführungsöffnungsoberfläche 9a Teilbereiche, die von den unteren Enden der hydrophoben Schichten 16 umgeben sind. Während in dieser Ausführungsform die gesamten Außenumfänge des Reinigungsflüssigkeits-Versorgungselements 12 und des Reinigungsflüssigkeits-Rück- führungselements 13 mit den hydrophoben Schichten 16 bedeckt sind, brauchen nicht notwendigerweise deren gesamte Außenumfänge mit den hydrophoben Schichten 16 bedeckt zu sein, und es ist ausreichend, mindestens die Enden dieser Elemente 12 und 13 an ihren dem Substrat W gegenüberliegenden Seiten mit den hydrophoben Schichten 16 zu bedecken.
Die Reinigungsvorrichtung dieser Ausführungsform kann, was die gleichmäßige Verteilung der Reinigungsflüssigkeit L angeht, eine der ersten Ausführungsform ähnliche Betriebs/Arbeitswirkung erzielen. Außerdem wird, da die Benetzungsfähigkeit der Reinigungsflüssigkeit L an den Rändern der Zuführungsöffnungsoberfläche 8a und der Rückführungsöffnungsoberfläche 9a, die zur Atmosphäre hin offen sind, als eine Wirkung der Hinzufügung der aus dem hydrophobeh Material bestehenden Schicht zu der Reinigungsdüse 15 verringert ist, die Reinigungs flüssigkeit L zwischen der Reinigungsdüse 15 und dem Substrat W gehalten, um sich dazwischen zu erheben. Als ein Ergebnis kann die Strömung der Reinigungsflüssigkeit L, die dazu neigt, von der Zuführungsöffnungsoberfläche 8a und der Rückführungsöffnungsoberfläche 9a, die zur Atmosphäre hin offen sind, zur Außenseite der Reinigungsdüse 15 zu lecken, unterdrückt werden. Daher wird die Kontrollierbarkeit, was das Festhalten der Reinigungsflüssigkeit L betrifft, stark verbessert, so dass die Reinigungsflüssigkeit L zuverlässig daran gehindert werden kann, zur Außenseite der Reinigungsdüse 15 zu lecken.
Während die obigen jeweiligen Ausführungsformen als eine Reinigungsvorrichtung eingerichtet sind, kann die Nassbehandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zusätzlich zum Reinigen, als verschiedene Arten von Nassbehandlungsvorrichtungen, die zum Ätzen, zur Entwicklung, zum Abblättern, zum Plattieren, und dergleichen verwendet werden, eingerichtet werden.
Während in den obigen jeweiligen Ausführungsformen das zu behandelnde Werkstück unterhalb der Reinigungsflüssigkeits-Düse angeordnet ist, ist die Lagebeziehung zwischen der Düse und dem zu behandelnden Werkstück nicht in besonderer Weise beschränkt, und das zu behandelnde Werkstück kann beispielsweise über der Düse angeordnet werden, wobei deren Zuführungsöffnungsoberfläche und Rückführungsöffnungsoberfläche nach oben weisen.
Außerdem ist in den obigen jeweiligen Ausführungsformen, während die Öffnungsseiten-Endoberflächen der Zuführungsöffnung und der Rückführungsöffnung aus einem näherungsweisen Quader als die Zuführungsöffnungsoberfläche bzw. die Rückführungsöffnungsoberfläche eingerichtet sind, die spezielle Gestalt der Düse nicht in besonderer Form eingeschränkt, außer dass die jeweiligen Öffnungsoberflächen als angenähertes Rechteck ausgebildet sind. Außerdem ist die Stelle, wo die Behandlungsflüssigkeit der Düse zugespeist wird, und die Stelle, von der sie zurückgeführt wird, nicht in besonderer Weise eingeschränkt, und die Zuführungsrohrleitungen und die Rückführungsrohrleitungen können, beispielsweise, an einer Seite der Düse angeordnet sein.
[Ausführungsform]
Die Beziehung zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Reinigungswirkung wurde unter Verwendung der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform untersucht. Die in dem Experiment verwendeten Bedingungen waren wie unten gezeigt.

(1) Ein Glassubstrat von 550 mm × 650 mm (Dicke: 0,7 mm), dessen Oberfläche stark mit Aluminiumoxid-Teilchen (Teilchengröße: 0,1 bis 2,0 μm) verunreinigt war, wurde als ein zu behandelndes Substrat (zu behandelndes Werkstück) verwendet. Speziell wurden Aluminiumoxid-Teilchen in einer winzigen Menge IPA (Isopropylalkohol) dispergiert und danach in reinem Wasser dispergiert und mit einem Zerstäuber versprüht. Das Glassubstrat wurde mit darauf gesprühtem Stickstoffgas getrocknet. Dann wurden Glassubstrate, die mit Teilchen von etwa 100.000 Stück/Substrat, von denen jedes eine Teilchengröße von mindestens 0,5 μm hatte, verunreinigt waren, als zu behandelnde Substanzen verwendet.
(2) Die Zuführungsöffnungsoberfläche und die Rückführungsöffnungsoberfläche waren beide in einer rechteckigen Gestalt ausgebildet mit einer langen Seite von 600 mm und einer kurzen Seite von 10 mm.
(3) Das Reinigungsflüssigkeits-Speiseelement und das Reinigungsflüssigkeits-Rückführungselement bestanden aus einem porösen Keramikmaterial, dessen Außenumfang mit Fluorharz, das als ein hydrophobes Material wirkte, bedeckt war.
(4) Die Bewegungsgeschwindigkeit des Substrats wurde auf 20 mm/s eingestellt.
(5) Der Abstand zwischen der Zuführungsöffnungsoberfläche und der Rückführungsöffnungsoberfläche und dem Substrat wurde auf 3 mm eingestellt.
(6) Mittels eines Ultraschall-Oszillators wurden Ultraschallschwingungen von 1 MHz angewendet.
(7) Als eine Reinigungsflüssigkeit wurde Ammoniakwasser, das darin gelöstes Wasserstoffgas enthielt, verwendet, wobei das Ammoniakwasser so eingestellt wurde, dass es einen pH von etwa 10 und ein Redoxpotential von –580 mV hatte, so dass die Konzentration an Ammoniak auf etwa 40 ppm eingestellt war und die Konzentration an Wasserstoffgas auf etwa 1,3 ppm eingestellt war.
(8) Die Strömungsgeschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit wurde in dem Bereich von 0,01 bis 0,5 L/min pro 1 cm in längsseitiger Richtung der Zuführungsöffnungsoberfläche variiert.
(9) Ein Luftmesser wurde zum Trocknen des Substrats, nachdem es gereinigt war, verwendet.

13 zeigt ein Ergebnis des obigen Experiments. Wie in 13 gezeigt ist, war die Menge der Reinigungsflüssigkeit, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit L 0,01 L/min betrug, zu klein, um Teilchen ausreichend zu entfernen. Außerdem konnte selbst die Strömungsgeschwindigkeit der Reinigungsflüssigkeit von 0,5 mL/min Teilchen nicht ausreichend entfernen. Es scheint, dass dies daran liegt, dass die Reinigungsflüssigkeit nicht in einem Zustand zugespeist werden konnte, in dem sie ausgezeichnet in eine Richtung gesteuert wurde, und es schieden sich wieder Teilchen auf den Substraten ab.
Im Gegensatz dazu konnten bei der Strömungsgeschwindigkeit von 0,02 bis 0,3 L/min die Teilchen ausreichend entfernt werden. Es scheint, dass dies daran liegt, dass die Reinigungsflüssigkeit ausreichend auf die Oberflächen der Substrate verteilt werden konnte sowie durch ihre stationäre Strömung ausreichend ersetzt werden konnte.
Man beachte, dass in dieser Ausführungsform zwar die Nassbehandlung zur Reinigung von Teilchen ausgeführt wurde, es aber wichtig ist, dass die Behandlungsflüssigkeit ausreichend auf einer zu behandelnden Oberfläche verteilt wird sowie auch ausreichend ersetzt wird. Dementsprechend ist die optimale Strömungsgeschwindigkeit von "0,02 bis 0,3 L/min pro 1 cm in längsseitiger Richtung der Zuführungsöffnungsoberfläche" auch auf den Fall anderer Nassbehandlungsvorrichtungen anwendbar.
Wie oben detailliert beschrieben wurde, hat die vorliegende Erfindung die geeigneten Bedingungen geklärt, die anzuwenden sind, wenn eine Nassbehand lungsvorrichtung vom flüssigkeitssparenden Typ betrieben wird. Dementsprechend kann eine effektive und effiziente Nassbehandlung verwirklicht werden durch Bereitstellen einer Nassbehandlungsvorrichtung, die unter diesen optimalen Bedingungen betrieben werden kann.

Claims

Nassbehandlungsvorrichtung, aufweisend: eine Düse (1) mit einer näherungsweise rechteckigen Zuführungsöffnungsoberfläche (8a), die in Richtung eines zu behandelnden Werkstücks (W) offen ist, und einer näherungsweise rechteckigen Rückführungsöffnungsoberfläche (9a), die in Richtung des Werkstücks offen ist, wobei die Zuführungsöffnungsoberfläche und die Rückführungsöffnungsoberfläche flächenbündig miteinander sind und in der Richtung ihrer Längsseiten parallel zueinander angeordnet sind; Behandlungsflüssigkeits-Zuführungsmittel (30) mit einem Zuführungs-Strömungsweg (31) zum Zuführen einer Behandlungsflüssigkeit (2) zwischen die Zuführungsöffnungsoberfläche und die zu behandelnde Oberfläche des Werkstücks; Behandlungsflüssigkeits-Rückführungsmittel (30) mit einer Saugpumpe (38) und einem Rückführungs-Strömungsweg (32) zum Absaugen und Rückfüh- ren der Behandlungsflüssigkeit von zwischen der Rückführungsöffnungsoberfläche und der zu behandelnden Oberfläche des Werkstücks; eine Flüssigkeitsdruck-Regeleinrichtung (36) zum Regeln des Druckunterschieds zwischen dem Druck der Reinigungsflüssigkeit, der zwischen der Düse und der zu reinigenden Substratoberfläche aufrechterhalten wird, und Atmosphärendruck; und Bewegungsmittel für die Düse oder das Werkstück, um die Düse und das Werkstück entlang der zu behandelnden Oberfläche des Werkstücks sowie in Richtung der kurzen Seiten der Zuführungsöffnungsoberfläche und der Rückführungsöffnungsoberfläche relativ zu bewegen; wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Behandlungsflüssigkeit, die über die zu behandelnde Oberfläche des Werkstücks von der Zuführungsöffnungsoberfläche zu der Rückführungsöffnungsoberfläche strömt, auf 0,02 bis 0,3 l/min pro 1 cm in der Richtung der Längsseite der Zuführungsöffnungsoberfläche geregelt wird.
Nassbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Strömungsgeschwindigkeit durch Einstellen der Schnittfläche des Zuführungs-Strömungswegs und/oder des Rückführungs-Strömungswegs geregelt wird.
Nassbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Längen der langen Seiten (L_N) der Zuführungsöffnungsoberfläche und der Rückführungsöffnungsoberfläche gleich oder größer sind als die Breite (L_W), die in der Richtung parallel zur langen Seite ist, des Werkstücks.
Nassbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der eine relative Bewegungsgeschwindigkeit aufgrund des Bewegungsmittels 0,5 bis 20 cm/s beträgt.
Nassbehandlungsvorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, bei der der Abstand zwischen den jeweiligen Öffnungsoberflächen und der zu behandelnden Oberfläche des Werkstücks 0,5 bis 6 mm beträgt.
Nassbehandlungsvorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, bei der die kurzen Seiten (d₁, d₂) der jeweiligen Öffnungsoberflächen eine Länge von 0,01 bis 2 cm haben.
Nassbehandlungsvorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, bei der zwischen der Zuführungsöffnungsoberfläche und der Rückführungsöffnungsoberfläche Ultraschallschwingungs-Beaufschlagungsmittel eingesetzt sind, um die Behandlungsflüssigkeit auf dem Werkstück mit Ultraschallschwingung zu beaufschlagen.
Nassbehandlungsvorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, aufweisend Redoxpotenzial-Regelmittel (56, 66) für die Behandlungsflüssigkeit.
Nassbehandlungsvorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, aufweisend pH-Regelmittel (62, 63) für die Behandlungsflüssigkeit.