JP2005159191A - 基板洗浄装置 - Google Patents

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智幸 長田
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Abstract

【課題】基板にダメージを与えたり基板表面にウォータマークを生じさせたりせずに、基板を洗浄し乾燥することができる基板洗浄装置を提供する。
【解決手段】洗浄液を用いて基板を洗浄する洗浄部と、この洗浄部で洗浄された基板を乾燥する乾燥部とを有する枚葉式の基板洗浄装置の構成として、乾燥部は、基板6の被洗浄面に対向する状態で配置された一対のノズルユニット5と、一対のノズルユニット5の間を通過するように基板6を水平移動させる搬送アーム14とを有し、ノズルユニット5は、被洗浄面に噴霧状の乾燥用溶媒を吹き付ける第1のノズル部7と、この第1のノズル部7によって乾燥用溶媒の吹き付けがなされた被洗浄面にドライエアーを吹き付ける第2のノズル部8とを有する。
【選択図】図2

Description

本発明は、半導体基板やガラス基板などを洗浄液で洗浄する基板洗浄装置に関し、特に、基板を1枚ずつ洗浄する枚葉式の基板洗浄装置に関する。
半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、薬液や純水などの洗浄液を用いて、半導体基板やガラス基板などを洗浄する湿式洗浄が行われている。基板洗浄は、その処理形式に応じて2つに大別される。一つは、基板を1枚ずつ洗浄する枚葉式であり、もう一つは、基板を複数枚ずつまとめて洗浄するバッチ式である。近年では、二次汚染の問題や、多品種少量生産への適応性の観点から、枚葉式の基板洗浄装置の需要が高まっている。
従来の枚葉式の基板洗浄装置の中には、スピンチャックで基板を固定状態に保持し、スピンチャックとともに回転している基板の表面に薬液を吹き付けて薬液処理を行った後、薬液処理を停止するために純水を用いたプリリンスを行うものがある。このとき、洗浄後の基板は、純水リンスを行った後にスピン乾燥によって振り切り乾燥される。また、洗浄室と乾燥室が分離したタイプの基板洗浄装置では、洗浄室で洗浄した基板を乾燥室へと搬送し、そこでメインの純水リンスを行った後、スピン乾燥を行って一連の基板洗浄処理を完了する。
しかしながら、洗浄後の基板をスピン乾燥によって乾燥させる場合は、基板の回転によって飛散した洗浄液の跳ね返りなどによって基板の表面に飛散物が再付着し、これが原因でウォーターマークと呼ばれるシミが生じやすいという問題があった。
そこで従来においては、リンス液用スリットとドライエアー用スリットとを有する液切りユニットを用いて、基板の表面にリンス液(純水)を噴出しながら、これと同時にドライエアーを噴出して液切りを行うものがある(特許文献1参照)。
特許第2850806号公報
しかしながら、上記従来の技術においては、基板の表面に供給したリンス液をドライエアーで液切りして確実に乾燥させるために、ドライエアーの吹き付け圧力を十分に高く設定する必要がある。そのため、ドライエアーの吹き付けによってリンス液が周囲に飛散し、これが跳ね返って基板の表面に再付着する恐れがある。また、微小な機械要素を持つ半導体基板などでは、高圧のドライエアーの吹き付けによるダメージも懸念される。
本発明に係る基板洗浄装置は、洗浄液を用いて基板を洗浄する洗浄部と、この洗浄部で洗浄された基板を乾燥する乾燥部とを有する枚葉式の基板洗浄装置であって、乾燥部は、基板の被洗浄面に対向する状態で配置された基板乾燥用のノズルユニットと、このノズルユニットと基板を相対的に移動させる移動手段とを有し、ノズルユニットは、被洗浄面に噴霧状の乾燥用溶媒を吹き付ける第1のノズル部と、この第1のノズル部によって乾燥用溶媒の吹き付けがなされた被洗浄面にドライエアーを吹き付ける第2のノズル部とを有するものである。
本発明に係る基板洗浄装置においては、ノズルユニットと基板を移動手段で相対的に移動させながら、基板の被洗浄面に対して、第1のノズル部から噴霧状の乾燥用溶剤を吹き付けるとともに、第2のノズル部からドライエアーを吹き付けることにより、基板の被洗浄面に付着した水分が効率良く取り除かれる。
本発明の基板洗浄装置によれば、ドライエアーの吹き付け圧力を高く設定しなくても、基板の被洗浄面に付着した水分を効率良く取り除いて乾燥させることができる。これにより、洗浄部で洗浄した基板を乾燥部で乾燥させるにあたって、基板にダメージを与えることなく、ウォータマークのないクリーンな基板を得ることができる。
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は本発明の実施形態に係る基板洗浄装置の全体構成を示す概略図である。基板洗浄装置1は、洗浄物となる基板(半導体基板、ガラス基板等)を一枚ずつ洗浄して乾燥する枚葉式の基板洗浄装置であって、主として洗浄部2と、乾燥部3と、搬送部4とを備えた構成となっている。洗浄部2と乾燥部3は互いに独立(分離)して設けられている。
洗浄部2は、洗浄液を用いて基板を洗浄する部分である。洗浄部2では、例えば図示はしないが、洗浄物となる基板をロータで固定状態に保持して回転させ、この回転中の基板に対して回転中心軸上のノズルから洗浄液を供給して基板を湿式洗浄する。洗浄液としては、例えば、フッ化水素(HF)を水に溶解した薬液を用いることができる。また、洗浄部2では、薬液による洗浄後に、純水を用いたプリリンスを行う。
乾燥部3は、洗浄部2で洗浄された基板を乾燥する部分である。また、搬送部4は、洗浄部2と乾燥部3の間で基板を搬送するものである。搬送部4では、洗浄部2で洗浄された基板を搬送アーム(後述)で保持して乾燥部3へと搬送する。
図2は本発明の実施形態に係る基板洗浄装置が備える乾燥部の構成を示す斜視図である。図示のように乾燥部3には、基板乾燥用のノズルユニット5が上下に対をなして設けられている。一対のノズルユニット5は、上下方向(垂直方向)で互いに対向する状態に設けられている。これにより、後述する搬送アームで水平状態に保持した基板6を、一対のノズルユニット5の間に配置した場合は、一方のノズルユニット5が基板6の一面(表面)に対向し、他方のノズルユニット5が基板6の他面(裏面)に対向するようになっている。
各々のノズルユニット5は、基板6の直径よりも大きな長手寸法を有している。また、各々のノズルユニット5には、その長手方向とほぼ平行に第1のノズル部7と第2のノズル部8が設けられている。これら第1,第2のノズル部7,8は、基板6と対向する側のノズル面に設けられ、その反対側に溶媒供給口9とエアー供給口10が設けられている。溶媒供給口9は第1のノズル部7につながっており、エアー供給口10は第2のノズル部8につながっている。なお、一対のノズルユニット5は、互いに同様の構造及び機能を有するものであるため、以降は上側のノズルユニット5を例に挙げてその構造及び機能を説明することとする。
図3はノズルユニット5の内部構造を示す断面図である。図示したノズルユニット5は、例えば複数の樹脂成型品を一体に組み立てることにより得られるものである。ノズルユニット5の一面には、それぞれノズルユニット5の長手方向に沿ってスリット状に開口した開口部を有する第1のノズル部7と第2のノズル部8が設けられている。
第1のノズル部7は、ノズルユニット5に対向する基板6の被洗浄面に噴霧状の乾燥用溶媒を吹き付けるものである。第2のノズル部8は、第1のノズル部7によって乾燥用溶剤の吹き付けがなされた上記基板6の被洗浄面にドライエアーを吹き付けるものである。これら第1,第2のノズル部7,8は、基板6の被洗浄面に対する乾燥用溶剤の吹き付け範囲とドライエアーの吹き付け範囲が部分的に重なる(オーバーラップする)ように、ノズルユニット5の一面に互いに隣り合う位置関係で設けられている。
また、第1のノズル部7の断面形状は、出口側(図3の下側)が徐々に幅広となるように拡開した状態で形成され、第2のノズル部8の断面形状も、出口側が徐々に幅広となるように拡開した状態で形成されている。これにより、ノズルユニット5を長手方向から見たときに、第1のノズル部7から吹き出した乾燥用溶剤は裾広がりに拡散し、第2のノズル部8から吹き出した乾燥エアーも裾広がりに拡散するようになっている。
第1のノズル部7は溶媒供給路11を通して溶媒供給口9につながり、第2のノズル部8はエアー供給路12を通してエアー供給口10につながっている。溶媒供給路11はノズルユニット5の長手方向で第1のノズル部7に均一に乾燥用溶媒を供給できるように、ノズルユニット5の内部で適宜分岐した状態で形成されている。同様に、エアー供給路12はノズルユニット5の長手方向で第2のノズル部8に均一にドライエアーを供給できるように、ノズルユニット5の内部で適宜分岐した状態で形成されている。さらに、エアー供給路12は第2のノズル部8との接続部分の手前で分岐し、そこから延びる分岐路13が溶媒供給路11の終端部(第1のノズル部7との接続部分)に接続されている。分岐路13を通して供給されるドライエアーは、溶剤供給口9から溶媒供給路11を通して供給された乾燥用溶剤を噴霧状にするために利用される。
一方、搬送アーム14は、洗浄物となる基板6を水平に保持しながら移動するものである。搬送アーム14は、一対のアーム部材を組み合わせた開閉式の構造になっており、そのアーム先端側に合計4つのチャック部15が設けられている。各々のチャック部15は、搬送アーム14を閉じたときに、基板6の外周端面に接触して当該基板6を固定状態に保持するものである。チャック部15は円柱状に形成されている。
続いて、上記構成からなる基板洗浄装置を用いた基板洗浄方法について説明する。
先ず、被洗浄物となる基板6を洗浄部2に供給し、そこで洗浄液を用いた湿式洗浄処理(薬液処理、プリリンス処理)を行う。次に、洗浄部2で洗浄された基板6を搬送部4の搬送アーム14で保持する。このとき、搬送アーム14の先端側に設けた4つのチャック部15が基板6の外周端面に接触するように搬送アーム14を閉じ動作させることにより、搬送アーム14によって基板6の外周端面をチャックし、これによって基板6を水平姿勢で固定状態に保持する。このように基板6を搬送アーム14で保持することにより、被処理面となる基板6の表裏面が全面にわたって外部に露出した状態となる。
続いて、搬送部4における搬送アーム14の動作(旋回動作、進退動作、昇降動作など)によって基板6を洗浄部2から乾燥部3へと移送する。乾燥部3では、搬送アーム4で保持した基板6を純水でリンス処理した後、一対のノズルユニット5が対向する位置から外れた位置に基板6を配置し、そこから搬送アーム14の水平移動により、一対のノズルユニット5の間を通過するように基板6を移動させる。基板6の移動に先立って、第1のノズル部7からは乾燥用溶媒が噴出され、第2のノズル部8からはドライエアーが噴出される。乾燥用溶媒としては、常温よりも高い温度に加熱されたイソプロピルアルコール(IPA)を用いることが望ましい。また、ドライエアーとしては、基板6上での無用な化学反応を抑えるために、窒素ガスなどの不活性ガスを圧縮して得られるクリーンエアーを用いることが望ましい。
このとき、搬送アーム14による基板6の移動方向に対しては、図4に示すように、第1のノズル部7が第2のノズル部8よりも基板移動方向の上手側に配置される。したがって、搬送アーム14によって水平移動する基板6の被洗浄面には、第1のノズル部7から乾燥用溶剤が吹き付けられ、さらにその吹き付け面に第2のノズル部8からドライエアーが吹き付けられる。この場合、第1のノズル部7による乾燥用溶剤の吹き付け方向と第2のノズル部8によるドライエアーの吹き付け方向は、それぞれ基板6の被洗浄面に対して斜めに設定されている。また、溶媒供給口9から溶媒供給路11を通して供給された乾燥用溶媒(イソプロピルアルコール)16は、エアー供給口10からエアー供給路12及び分岐路13を通して供給されるドライエアーの噴出により噴霧状とされ、この噴霧状の乾燥用溶媒が基板6の被洗浄面に吹き付けられるようになっている。
このように基板6の被洗浄面に対して第1のノズル部7から噴霧状の乾燥用溶媒を吹き付け、これと並行して第2のノズル部8からドライエアーを吹き付けることにより、基板6の被洗浄面に付着した水分を乾燥用溶剤で置換し、かつ被洗浄面に残る乾燥用溶剤をドライエアーで蒸発させることができる。したがって、ウォータマークなどのしみを生じさせることなく、洗浄後の基板6を速やかに乾燥させることができる。その結果、基板6をクリーンな状態で乾燥させることができる。
また、イソプロピルアルコールなどの乾燥用溶剤は、水よりも蒸発(気化)しやすいため、基板6の被洗浄面にドライエアーを高圧で吹き付けなくても、基板6を確実に乾燥させることができる。したがって、エアーの吹き付けに伴う飛散物の再付着や基板6のダメージを回避することができる。
また、第1のノズル部7から乾燥用溶媒を噴霧状にして基板6の被洗浄面に吹き付けるため、基板6の全面にわたって乾燥用溶剤を過不足なく均一にしかも効率良く供給することができる。したがって、基板6の乾燥処理に際して、乾燥用溶剤を無駄なく消費することができる。
また、ノズルユニット5の構成として、第1のノズル部7から噴霧状の乾燥用溶媒を噴出させるにあたり、第2のノズル部8につながるエアー供給路12から分岐させた分岐路13を通して、第1のノズル部7の開口部の近傍でドライエアーを噴出させることにより、噴霧状の乾燥用溶剤を生成する、つまり第2のノズル部8に供給されるドライエアーを利用して噴霧状の乾燥用溶剤を生成するため、別途、エアー噴き出しのためのエアー供給路を確保しなくてもよい。したがって、ノズルユニット5の構成を簡素化することができる。
また、第1のノズル部7による乾燥用溶剤の吹き付け方向と第2のノズル部8によるドライエアーの吹き付け方向を、それぞれ基板6の被洗浄面に対して斜めに設定してあるため、被洗浄面に吹き付けられた乾燥用溶剤の跳ね返りや飛び散りを抑えることができる。さらに、第2のノズル部8の開口形状をスリット形状とし、そこからドライエアーを噴出させることにより、基板6の被洗浄面に吹き付けられるドライエアーを層状(カーテン状)にして乾燥用溶剤の跳ね返りや飛び散りを有効に防止することができる。したがって、飛散物の再付着に伴うウォータマークの発生を、より確実に防止することができる。
また、洗浄部2と乾燥部3との間で基板6を搬送する搬送部4の搬送アーム14を利用して、乾燥処理時にノズルユニット5と基板6を相対的に移動させる構成としたので、基板6の搬送と移動のための駆動系を共通化してその設置数を減らすことができるとともに、乾燥部3での基板6の受け渡し回数を減らすことができる。さらに搬送アーム14で支持される基板6の姿勢を、ノズルユニット5によるドライエアーの吹き付け方向の下流側の基板面が上流側の基板面よりも低位となるように、水平面に対して若干傾けた状態とすることにより、乾燥用溶媒の流れをスムーズにして液切れを良くすることができる。
なお、ノズルユニット5の構成としては、ノズルユニット5の一面に、第1のノズル部を構成する複数の小孔(不図示)を長手方向にわたって一列に形成し、各々の小孔から圧縮エアーを利用して乾燥用溶媒を噴出させることにより、噴霧状の乾燥用溶媒を生成するものとしてもよい。
また、乾燥部3においては、搬送アーム4で水平に保持した基板6を固定とし、この基板6の上側と下側を通過するように一対のノズルユニット5を水平に移動させる構成としてもよい。
本発明の実施形態に係る基板洗浄装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る基板洗浄装置が備える乾燥部の構成を示す斜視図である。 ノズルユニットの内部構造を示す断面図である。 ノズルユニットを用いた基板の洗浄状態を説明する図である。
符号の説明
1…基板洗浄装置、2…洗浄部、3…乾燥部、4…搬送部、5…ノズルユニット、6…基板、7…第1のノズル部、8…第2のノズル部、13…分岐路

Claims (6)

  1. 洗浄液を用いて基板を洗浄する洗浄部と、前記洗浄部で洗浄された前記基板を乾燥する乾燥部とを有する枚葉式の基板洗浄装置であって、
    前記乾燥部は、前記基板の被洗浄面に対向する状態で配置された基板乾燥用のノズルユニットと、前記ノズルユニットと前記基板を相対的に移動させる移動手段とを有し、
    前記ノズルユニットは、前記被洗浄面に噴霧状の乾燥用溶媒を吹き付ける第1のノズル部と、前記第1のノズル部によって前記乾燥用溶媒の吹き付けがなされた前記被洗浄面にドライエアーを吹き付ける第2のノズル部とを有する
    ことを特徴とする基板洗浄装置。
  2. 前記第1のノズル部は、前記乾燥用溶媒の供給経路につながる開口部を有するとともに、前記第2のノズル部につながるエアー供給路から分岐させたドライエアーを前記開口部の近傍で噴出させることにより、前記噴霧状の乾燥用溶媒を生成する
    ことを特徴とする請求項1記載の基板洗浄装置。
  3. 前記第1のノズル部による前記乾燥用溶媒の吹き付け方向と前記第2のノズル部による前記ドライエアーの吹き付け方向を、前記被洗浄面に対して斜めに設定してなる
    ことを特徴とする請求項1記載の基板洗浄装置。
  4. 前記移動手段は、前記洗浄部と前記乾燥部との間で前記基板を搬送する搬送手段からなる
    ことを特徴とする請求項1記載の基板洗浄装置。
  5. 前記移動手段は、前記基板の外周端面をチャックすることにより、前記基板を固定状態に保持する
    ことを特徴とする請求項1記載の基板洗浄装置。
  6. 前記乾燥用溶媒がイソプロピルアルコールである
    ことを特徴とする請求項1記載の基板洗浄装置。
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