JP2005079569A

JP2005079569A - 基板処理装置および基板処理方法

Info

Publication number: JP2005079569A
Application number: JP2003312291A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Yoshitani; 光明芳谷
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-09-04
Filing date: 2003-09-04
Publication date: 2005-03-24

Abstract

【課題】液体と気体とを混合した液滴をノズルから基板の表面へ噴出して基板を処理する場合に、ノズルの噴出口を基板表面に接近させて基板の処理を効果的に行うことができ、かつ、基板の表面全体を均一に処理することができる装置を提供する。
【解決手段】複数個のノズル１４を、隣り合うもの同士を互いに近接させてノズルヘッダ１２に並設し、ノズルヘッダの内部を、純水通路２０とエアー通路２２と液滴通路２４とに区画し、純水通路およびエアー通路と液滴通路とをそれぞれ連通孔２６を介して連通させ、液滴通路内で純水とエアーとを混合して液滴を生成させ、液滴通路内からノズルへ液滴を供給する。
【選択図】図２

Description

この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置（ＬＣＤ）やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板、プリント基板などの各種基板に、液体と気体とを混合した液滴を噴出して、基板に対し洗浄、現像、エッチング、剥離等の処理を施す基板処理装置および基板処理方法に関する。

半導体デバイスやＬＣＤ、ＰＤＰなどの製造プロセスでは、各種段階において半導体ウエハやガラス基板等の基板の表面にパーティクルや金属汚染物質などの異物が付着する。このため、各段階で基板の表面を洗浄して、それらの異物を基板表面から完全に除去する必要がある。基板の洗浄方法には種々の方法があるが、ウェット式洗浄方法の１つとして、２つの流体、例えば純水とエアー（圧縮空気）とを混合して液滴（ミスト）を生成させ、その液滴を基板の表面へ噴出して基板の洗浄を行う方法が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。

液滴を生成する手段としては、ノズルに液体供給手段および気体供給手段を流路接続してノズルへ液体および気体をそれぞれ供給し、ノズルの内部の噴出口付近で液体と気体とを混合して噴出口から液滴を噴出する構成のもの、もしくは、ノズルの内部に液体通路および気体通路を設け、その各通路の末端を噴出口にそれぞれ臨ませるようにして開口させ、その開口した各吐出口から液体および気体をそれぞれ吐出させて液体と気体とを混合し噴出口から液滴を噴出する構成のものが一般的に使用されている（例えば、特許文献２参照。）。

また、複数個のノズルを並べて設置する必要がある場合には、ノズルヘッダに複数個のノズルを並列させて設け、ノズルヘッダの内部に形成された各通路を通して液体および気体をそれぞれ各ノズルへ供給し、各ノズルの内部もしくは噴出口内でそれぞれ液体と気体とを混合して液滴を生成させるようにする。例えば、図４に断面図を示し図５に図４のＶ−Ｖ矢視断面図を示すように、ノズルヘッダ６０に複数個のノズル６２ａ、６２ｂを並列させて固設する。そして、円筒状のノズルヘッダ６０の内部を仕切り壁６４によって仕切り（図示例では上・下に仕切り）、純水供給源（図示せず）に流路接続された純水供給路６６とエアー供給源（図示せず）に流路接続されたエアー供給路６６とを形設する。また、ノズル６２ａ、６２ｂの内部を仕切り板７０によって純水流入室７２とエアー流入路７４とに仕切り、ノズル６２ａ、６２ｂの純水流入室７２側に、ノズルヘッダ６０の純水供給路６６内に開口する純水導入口７６を形設するとともに、ノズル６２ａ、６２ｂのエアー流入室６４側に、ノズルヘッダ６０のエアー供給路６８内に開口するエアー導入口７８を形設する。このような構成を備えた液滴供給装置において、ノズルヘッダ６０の純水供給路６６へ供給された純水が、ノズル６２ａ、６２ｂの純水導入口７６を通って純水流入室７２内へ流入するとともに、ノズルヘッダ６０のエアー供給路６８へ供給されたエアーが、ノズル６２ａ、６２ｂのエアー導入口７８を通ってエアー流入室６４内へ流入する。そして、ノズル６２ａ、６２ｂの内部の、噴出口８０付近において純水とエアーとが混合されて液滴が生成され、ノズル６２ａ、６２ｂの噴出口８０から液滴８２が噴出し、基板（図示せず）の表面へ液滴８２が吹き付けられて基板表面が洗浄される。
特開平７−２４５２８２号公報（第４−５頁、図１、図４、図６）特開昭５５−８５０２６号公報（第３頁、第３図、第４図）

従来の液滴噴出ノズルは、ノズル自身に液体と気体とを混合して液滴を生成させる機構を備えているために、ノズルの外形寸法が大きくなってしまう。このため、ノズルを複数個並べて配置すると、ノズルピッチも当然に大きくなってしまう。また、図４および図５に示したように、ノズルヘッダ６０に複数個のノズル６２ａ、６２ｂを並列させて設けるようにする構成でも、液体と気体とを混合して液滴を生成させる機構は、やはりノズル６２ａ、６２ｂに備えられている。したがって、この場合にも、ノズル６２ａ、６２ｂの寸法が大きくなってノズルピッチも大きくなる。

ここで、ノズルの噴出口から噴出される液滴の流速は、噴出口からの距離に大きく依存する。このため、ノズルから噴出された液滴が基板の表面に衝突する際の運動エネルギー、したがって液滴が基板の表面を打ちつける力は、ノズルの噴出口を基板表面に近付けるほど大きくなり、ノズルの噴出口と基板の表面とを接近させるほど液滴による洗浄効果が高くなる。ところが、上記したようにノズルのピッチが大きいと、ノズルの噴出口を基板の表面に接近させて洗浄処理したときに、隣り合うノズル間に対応する基板表面上の領域には、液滴による打力が十分に与えられずに、処理が不均一になる、といった問題点がある。この問題を解消しようとして、液滴の噴射角を大きくしたり、ノズルヘッダを複数列設けて、複数のノズルを千鳥状に配置したりすることも考えられるが、処理の均一性やスペース面、コスト面などからみて、そのような解決手段を採用することはできない。

この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、液体と気体とを混合した液滴をノズルから基板の表面へ噴出して基板を処理する場合において、ノズルの噴出口を基板の表面に接近させて基板の処理を効果的に行うことができ、かつ、基板の表面全体を均一に処理することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、複数個のノズルを有する液滴供給手段を備え、その液滴供給手段により液体と気体とを混合して液滴を生成させ各ノズルから液滴を基板の表面へそれぞれ噴出して基板を処理する基板処理装置において、前記複数個のノズルを、隣り合うもの同士を互いに近接させてノズルヘッダに並設し、前記ノズルヘッダを液体供給手段および気体供給手段にそれぞれ流路接続し、ノズルヘッダの内部で液体と気体とを混合して液滴を生成させるようにしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、複数個のノズルを有する液滴供給手段を備え、その液滴供給手段により液体と気体とを混合して液滴を生成させ各ノズルから液滴を基板の表面へそれぞれ噴出して基板を処理する基板処理装置において、前記複数個のノズルをノズルヘッダに並設し、前記ノズルヘッダを液体供給手段および気体供給手段にそれぞれ流路接続し、ノズルヘッダの内部で液体と気体とを混合して液滴を生成させ、当該液滴を前記複数個のノズルに送り込むようにしたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２記載の基板処理装置において、前記ノズルヘッダの内部を、液体供給手段に流路接続される液体通路、気体供給手段に流路接続される気体通路、および、前記各ノズルにそれぞれ連通する流体混合部に区画して、前記液体通路および前記気体通路と前記流体混合部とをそれぞれ連通孔を介して連通させ、流体混合部において液体と気体とを混合して液滴を生成させるようにしたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、複数個のノズルを有する液滴供給手段により液体と気体とを混合して液滴を生成させ各ノズルから液滴を基板の表面へそれぞれ噴出して基板を処理する基板処理方法において、前記複数個のノズルが並設されたノズルヘッダの内部で液体と気体とを混合して液滴を生成させ、当該液滴を前記複数個のノズルに送り込むようにすることを特徴とする基板処理方法。

請求項１および請求項２に係る各発明の基板処理装置においては、また、請求項４に係る発明の基板処理方法においては、ノズルヘッダの内部で液体と気体とが混合されて液滴が生成され、ノズルには液体と気体とを混合する機構が備えられていないので、ノズルの寸法を小さくすることが可能であり、ノズルピッチも小さくすることができる。したがって、この基板処理装置を使用すると、また、この基板処理方法によると、ノズルの噴出口を基板の表面に接近させて基板の処理を効果的に行うことができ、かつ、基板の表面全体を均一に処理することができる。また、ノズルヘッダに多数のノズルを設けることができるので、ノズルヘッダの本数を最小限にして、省スペース化を図ることができ、また、ノズルの構造が簡単になるので、全体としての軽量化を図ることができ、コスト面でも有利となる。

請求項３に係る発明の基板処理装置では、ノズルヘッダの内部において、液体供給手段から液体通路へ供給された液体が連通孔を通って流体混合部へ吐出されるとともに、気体供給手段から気体通路へ供給された気体が連通孔を通って流体混合部へ吐出され、流体混合部において液体と気体とが混合されて液滴が生成され、その液滴が流体混合部から各ノズルへそれぞれ供給される。この基板処理装置では、このようにしてノズルヘッダの内部で確実に液体と気体とが混合されて液滴が生成される。

図１ないし図３を参照しながら、この発明を実施するための形態について説明する。

図１および図２は、この発明の実施形態を示し、基板処理装置、例えば基板洗浄装置の構成要素である液滴供給装置の概略構成を模式的に示す断面図であり、図２は、図１に示した液滴供給装置をII−II線で切断した断面を矢印方向に見たII−II線矢視断面図である。なお、図では基板Wだけを示し、基板Wを支持し搬送する機構や処理チャンバなどの図示を省略している。

この液滴供給装置１０は、円筒状のノズルヘッダ１２と複数個のノズル１４とを備えて構成されている。ノズルヘッダ１２は、水平方向に配設されており、複数個のノズル１４は、ノズルヘッダ１２の下面側に、その軸線方向に沿って並列するように一体的に設けられている。そして、複数個のノズル１４は、隣り合うもの同士が互いに近接して配置されている。

ノズルヘッダ１２の内部は、水平仕切り壁１６によって上・下に仕切られ、さらに上半部が鉛直仕切り壁１８により左・右に仕切られて、３つの通路に区画されている。上半部の通路のうちの一方は、液体、例えば純水の通路２０であり、他方は、気体、例えばエアー（圧縮空気）の通路２２である。また、下半部の通路は、純水とエアーとを混合して液滴を生成させその液滴を各ノズル１４へそれぞれ送り込むための液滴通路２４である。純水通路２０は、図示しない純水供給源に流路接続されており、また、エアー通路２２は、図示しない圧縮空気源に流路接続されている。また、液滴通路２４は、複数個のノズル１４にそれぞれ連通している。さらに、純水通路２０と液滴通路２４とは、水平仕切り壁１６に形成された連通孔２６（図示例では複数個の小孔であるがスリット状孔であってもよい）を介して連通している。また、エアー通路２２と液滴通路２４とは、水平仕切り壁１６に形成された連通孔２８（上記連通孔２６と同様に複数個の小孔もしくはスリット状孔）を介して連通している。各ノズル１４の下端には、基板Ｗの表面と対向するように噴出口３０がそれぞれ形設されている。

上記した構成を備えた液滴供給装置１０では、ノズルヘッダ１２の内部において、純水通路２０内から純水が連通孔２６を通って液滴通路２４内へ吐出されるとともに、エアー通路２２内からエアーが連通孔２８を通って液滴通路２４内へ吐出される。液滴通路２４内へそれぞれ吐出された純水とエアーとは、液滴通路２４内で混合されて液滴が生成される。生成された液滴は、液滴通路２４内を通って各ノズル１４へそれぞれ送り込まれ、各ノズル１４の噴出口３０から基板Ｗの表面に向かって液滴３２がそれぞれ噴出され、基板Ｗの表面が洗浄される。そして、この液滴供給装置１０は、ノズルヘッダ１２の内部で純水とエアーとを混合して液滴を生成し、ノズル１４では液滴通路２４から供給される液滴をそのまま噴出口３０から噴出させるだけであるので、ノズル１４の寸法を小さくすることが可能であり、複数個のノズル１４の配設ピッチを小さくすることができる。したがって、この液滴供給装置１０は、ノズル１４の噴出口３０を基板Ｗの表面に接近させて基板Ｗの洗浄処理を効果的に行うことができ、かつ、基板Ｗの表面全体を均一に処理することができる。

なお、ノズルヘッダの構造は、上記した実施形態のものに限らない。例えば、図３に断面図を示す液滴供給装置３４は、外形部の断面が矩形状である筒状をなすノズルヘッダ３６と、このノズルヘッダ３６の下面側に並設されそれぞれ下端に噴出口４０が形設された複数個のノズル３８とを備えて構成されている。ノズルヘッダ３６は、角筒状の外側筐体４２の内部に、２本の上・下パイプ４４、４６を互いに平行に配設した構造を有している。そして、上側のパイプ４４の内部が、純水供給源（図示せず）に流路接続された純水通路４８を構成し、下側のパイプ４６の内部が、エアー供給源（図示せず）に流路接続されたエアー通路５０を構成する。また、外側筐体４２の内面で囲まれた各パイプ４４、４６の外側の空間が、純水とエアーとを混合して液滴を生成させその液滴を各ノズル３８へそれぞれ送り込むための液滴通路５２を構成する。また、上側のパイプ４４には、純水通路４８と液滴通路５２とを連通させる連通孔５４が形成されており、下側のパイプ４６には、エアー通路５０と液滴通路５２とを連通させる連通孔５６が形成されている。

図３に示した構成を備えた液滴供給装置３４でも、ノズルヘッダ３６の内部において、純水通路４８内から純水が連通孔５４を通って液滴通路５２内へ吐出されるとともに、エアー通路５０内からエアーが連通孔５６を通って液滴通路５２内へ吐出され、液滴通路５２内で純水とエアーとが混合されて液滴が生成される。そして、生成された液滴が、液滴通路５２内を通って各ノズル３８へそれぞれ送り込まれ、各ノズル３８の噴出口４０から液滴５８がそれぞれ噴出される。したがって、この図３に示した液滴供給装置３４によっても、図１および図２に示した装置と同様の作用効果が奏される。

上記実施形態では、液体、気体および液滴の３つの通路を区画形成していたが、例えば、液体用および気体用のそれぞれに２つ以上の通路を設けて、それら全ての通路から１つの混合用領域に液体および気体を噴出させて液滴を生成させるようにしてもよい。

また、上記した実施形態では、純水とエアーとを混合して液滴を生成させる例について説明したが、純水以外の液体、例えばフッ酸、塩酸、アンモニア水、過酸化水素水等の薬液とエアーとを混合させて薬液の液滴を生成させるようにしてもよいし、また、エアーの代わりに窒素ガス等の不活性ガスを使用するようにしてもよい。また、上記した実施形態では、基板の洗浄を行う装置について説明したが、洗浄以外の処理、例えば現像、エッチング、剥離等の処理を行う装置にも、この発明は同様に適用し得るものである。

この発明の実施形態を示し、基板洗浄装置の構成要素である液滴供給装置の概略構成を模式的に示す断面図である。図１のII−II線矢視断面図である。この発明の別の実施形態を示し、液滴供給装置の概略構成を模式的に示す断面図である。従来の液滴供給装置の概略構成を模式的に示す断面図である。図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。

符号の説明

Ｗ基板
１０、３４液滴供給装置
１２、３６ノズルヘッダ
１４、３８ノズル
２０、４８純水通路
２２、５０エアー通路
２４、５２液滴通路
２６、２８、５４、５６連通孔
３０、４０ノズルの噴出口
３２、５８液滴

Claims

複数個のノズルを有する液滴供給手段を備え、その液滴供給手段により液体と気体とを混合して液滴を生成させ各ノズルから液滴を基板の表面へそれぞれ噴出して基板を処理する基板処理装置において、
前記複数個のノズルを、隣り合うもの同士を互いに近接させてノズルヘッダに並設し、前記ノズルヘッダを液体供給手段および気体供給手段にそれぞれ流路接続し、ノズルヘッダの内部で液体と気体とを混合して液滴を生成させるようにしたことを特徴とする基板処理装置。
複数個のノズルを有する液滴供給手段を備え、その液滴供給手段により液体と気体とを混合して液滴を生成させ各ノズルから液滴を基板の表面へそれぞれ噴出して基板を処理する基板処理装置において、
前記複数個のノズルをノズルヘッダに並設し、前記ノズルヘッダを液体供給手段および気体供給手段にそれぞれ流路接続し、ノズルヘッダの内部で液体と気体とを混合して液滴を生成させ、当該液滴を前記複数個のノズルに送り込むようにしたことを特徴とする基板処理装置。
前記ノズルヘッダの内部を、液体供給手段に流路接続される液体通路、気体供給手段に流路接続される気体通路、および、前記各ノズルにそれぞれ連通する流体混合部に区画して、前記液体通路および前記気体通路と前記流体混合部とをそれぞれ連通孔を介して連通させ、流体混合部において液体と気体とを混合して液滴を生成させるようにした請求項１または請求項２記載の基板処理装置。
複数個のノズルを有する液滴供給手段により液体と気体とを混合して液滴を生成させ各ノズルから液滴を基板の表面へそれぞれ噴出して基板を処理する基板処理方法において、
前記複数個のノズルが並設されたノズルヘッダの内部で液体と気体とを混合して液滴を生成させ、当該液滴を前記複数個のノズルに送り込むようにすることを特徴とする基板処理方法。