JP2006179764A - Substrate processing apparatus and particle removing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体基板、液晶表示用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板等の基板に対して液体による処理を行う基板処理装置において、基板の表面または液体中からパーティクルを除去する技術に関する。 The present invention relates to a technique for removing particles from a surface of a substrate or from a liquid in a substrate processing apparatus that performs processing with a liquid on a substrate such as a semiconductor substrate, a glass substrate for liquid crystal display, or a glass substrate for a photomask.
従来より、基板の製造工程において、基板に対して純水や薬液等の液体を供給し、所定の処理を行う基板処理装置が知られている。このような基板処理装置には、主として、処理槽内に貯留した液体に複数の基板を一度に浸漬して処理するバッチ式の基板処理装置と、1枚ずつ保持手段に保持された基板の表面に液体を吐出して処理する枚葉式の基板処理装置とがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a substrate manufacturing process, a substrate processing apparatus that supplies a liquid such as pure water or a chemical solution to a substrate and performs a predetermined process is known. Such a substrate processing apparatus mainly includes a batch-type substrate processing apparatus for immersing and processing a plurality of substrates at once in a liquid stored in a processing tank, and a surface of the substrate held by the holding means one by one. And a single-wafer type substrate processing apparatus for discharging and processing liquid.
これらの基板処理装置では、基板に付着したパーティクルや、液体中に浮遊するパーティクルを、適宜に除去する。通常、基板の表面に沿って液流を形成し、その液流の作用によってパーティクルを運搬して除去する。また、液体中に気泡を供給し、その気泡にパーティクルを吸着させて運搬し、除去する場合もある。従来の基板処理装置において、液体中に気泡を供給する技術は、例えば特許文献1に開示されている。
In these substrate processing apparatuses, particles adhering to the substrate and particles floating in the liquid are appropriately removed. Usually, a liquid flow is formed along the surface of the substrate, and particles are transported and removed by the action of the liquid flow. In some cases, bubbles are supplied into the liquid, and particles are adsorbed to the bubbles to be transported and removed. In a conventional substrate processing apparatus, a technique for supplying bubbles into a liquid is disclosed in
上記のように、従来の基板処理装置においては、液流の作用または気泡の作用によって、パーティクルの除去を行っていた。しかしながら、液流の作用のみによってパーティクルを除去する場合には、その除去効率には一定の限界がある。また、気泡を利用する場合であっても、上記特許文献1に開示されたような通常のバブラーから発生する気泡のサイズは、パーティクルのサイズより圧倒的に大きく、パーティクルの除去に最適なサイズではなかった。近年においては、基板の処理において許容されるパーティクルのレベルは厳しくなっており、より効率よくパーティクルを除去できる技術が必要となっている。
As described above, in the conventional substrate processing apparatus, particles are removed by the action of a liquid flow or the action of bubbles. However, when the particles are removed only by the action of the liquid flow, the removal efficiency has a certain limit. Even when bubbles are used, the size of bubbles generated from a normal bubbler as disclosed in
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、基板処理装置において、基板の表面または液体中からパーティクルを効率よく除去できる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique capable of efficiently removing particles from the surface of a substrate or from a liquid in a substrate processing apparatus.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、液体により基板の処理を行う基板処理装置であって、基板を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板に液体を供給する液体供給手段と、を備え、前記液体供給手段は、前記液体に所定のガスを溶解させるガス溶解手段と、前記液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生手段と
を有することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の基板処理装置であって、前記マイクロバブル発生手段は、前記液体と所定のガスとにより気液2層流を形成し、当該気液2層流を剪断してマイクロバブルを発生させることを特徴とする。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の基板処理装置であって、前記マイクロバブル発生手段は、前記ガス溶解手段により溶解させたガスの一部を過飽和により気泡化させて、マイクロバブルを発生させることを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the substrate processing apparatus according to the first aspect, wherein the microbubble generating means bubbles a part of the gas dissolved by the gas dissolving means by supersaturation to generate microbubbles. Is generated.
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の基板処理装置であって、前記ガス溶解手段は、前記液体に所定のガスを加圧溶解させ、前記マイクロバブル発生手段は、前記ガス溶解手段により加圧溶解させたガスの一部を、加圧溶解後の圧力低下により過飽和にして、マイクロバブルを発生させる手段を含むことを特徴とする。
The invention according to
請求項5に係る発明は、請求項3または4に記載の基板処理装置であって、前記マイクロバブル発生手段は、前記ガス溶解手段により溶解させたガスの一部を、加熱により過飽和にして、マイクロバブルを発生させる手段を含むことを特徴とする。
The invention according to
請求項6に係る発明は、基板の表面または液体中からパーティクルを除去するパーティクル除去方法であって、前記液体に所定のガスを溶解させる第1の工程と、前記液体中にマイクロバブルを発生させる第2の工程と、基板の表面に沿って前記液体の流れを形成する第3の工程と、を備えることを特徴とする。 The invention according to claim 6 is a particle removal method for removing particles from the surface of a substrate or from a liquid, the first step of dissolving a predetermined gas in the liquid, and generating microbubbles in the liquid A second step and a third step of forming the liquid flow along the surface of the substrate.
請求項7に係る発明は、請求項6に記載のパーティクル除去方法であって、前記第2の工程においては、前記液体と所定のガスとにより気液2層流を形成し、当該気液2層流を剪断してマイクロバブルを発生させることを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the particle removal method according to claim 6, wherein in the second step, a gas-liquid two-layer flow is formed by the liquid and a predetermined gas, and the gas-liquid 2 A laminar flow is sheared to generate microbubbles.
請求項8に係る発明は、請求項6に記載のパーティクル除去方法であって、前記第2の工程においては、前記第1の工程において溶解させたガスの一部を過飽和により気泡化させて、マイクロバブルを発生させることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the particle removal method according to claim 6, wherein in the second step, a part of the gas dissolved in the first step is bubbled by supersaturation, It is characterized by generating microbubbles.
請求項9に係る発明は、請求項8に記載のパーティクル除去方法であって、前記第1の工程においては、前記液体に所定のガスを加圧溶解させ、前記第2の工程は、前記第1の工程において加圧溶解させたガスの一部を、加圧溶解後の圧力低下により過飽和にして、マイクロバブルを発生させることを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the particle removal method according to claim 8, wherein, in the first step, a predetermined gas is dissolved under pressure in the liquid, and the second step includes the first step. A part of the gas pressure-dissolved in
請求項10に係る発明は、請求項8または9に記載のパーティクル除去方法であって、前記第2の工程は、前記第1の工程において溶解させたガスの一部を、加熱により過飽和にして、マイクロバブルを発生させることを特徴とする。
The invention according to
請求項1〜10に記載の発明によれば、基板の表面または液体中に存在するパーティクルをマイクロバブルに吸着させ、マイクロバブルとともに運搬して除去することができる。マイクロバブルは各気泡のサイズが微小であるため、全体として広い表面積を有し、パーティクルを効率よく吸着する。また、マイクロバブルは帯電性を有するため、静電的作用によってもパーティクルを引き寄せ、効率よく吸着する。一方、液体中に所定のガスを溶解させているため、液体自体は帯電しにくく、液体が装置の各部から新たなパーティクルを吸収し、基板に付着させることを防止できる。これらの作用により、パーティクルを効率よく除去することができる。 According to invention of Claims 1-10, the particle which exists in the surface of a board | substrate or in a liquid can be made to adsorb | suck to a microbubble, and it can convey and remove with a microbubble. Since the size of each bubble is minute, the microbubble has a large surface area as a whole, and adsorbs particles efficiently. Moreover, since microbubbles have charging properties, particles are attracted and attracted efficiently by electrostatic action. On the other hand, since a predetermined gas is dissolved in the liquid, the liquid itself is not easily charged, and the liquid can prevent new particles from being absorbed from each part of the apparatus and adhered to the substrate. By these actions, particles can be efficiently removed.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<1.第1実施形態>
まず、本発明の第1実施形態について説明する。第1実施形態は、本発明をバッチ式の基板処理装置に適用した場合の実施形態である。図1は、第1実施形態に係る基板処理装置1を、基板Wと平行な平面で切断した縦断面図である。図1には、併せて配管や制御系の構成も示している。図2は、基板処理装置1を基板Wと垂直な平面で切断した縦断面図である。
<1. First Embodiment>
First, a first embodiment of the present invention will be described. The first embodiment is an embodiment when the present invention is applied to a batch-type substrate processing apparatus. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the
図1〜図2に示したように、基板処理装置1は、主として処理槽10と、リフタ20と、純水供給系30と、排液系40と、超音波発生部50と、制御部60とを備える。
As shown in FIGS. 1 to 2, the
処理槽10は、処理液としての純水を貯留するための容器である。処理槽10に貯留した純水に基板Wを浸漬することにより、基板に対して洗浄処理等の処理を行う。処理槽10の底部には吐出部11が設けられており、吐出部11から処理槽10内へ、図1中の矢印に示すように純水が吐出される。また、処理槽10の上面は開放されており、その外側面の上端には、外槽12が設けられている。吐出部11から吐出された純水は、処理槽10内を上方へ向かって流れ、やがて上部の開口から外槽12へオーバーフローする。
The
リフタ20は、リフタヘッド21と保持板22との間に、3本の保持棒23を備えている。保持棒23には複数の保持溝(図示省略)が刻設されており、複数の基板Wはその保持溝上に起立姿勢で保持される。リフタ20には、サーボモータやタイミングベルト等を有するリフタ駆動部24が接続されている。リフタ駆動部24を動作させるとリフタ20は昇降し、複数の基板Wは、処理槽10内の浸漬位置と、処理槽10上方の引き上げ位置との間で移動する。純水により基板Wを処理するときには、リフタ20を降下させて基板Wを処理槽10内へ浸漬し、処理しないときには、リフタ20を上昇させて基板Wを処理槽10の上方へ引き上げておく。
The
純水供給系30は、吐出部11へ純水を供給するための配管系である。純水供給系30は、純水供給源31と、窒素ガス供給源32と、マイクロバブル発生部33と、配管34,35と、開閉弁36,37とを有している。純水供給源31からは配管34がのびており、配管34には開閉弁36が介挿されている。また、窒素ガス供給源32からは配管35がのびており、配管35には開閉弁37が介挿されている。配管35は、開閉弁37より下流側で配管34へ合流する。合流後の配管34は、マイクロバブル発生部33を介して吐出部11へ接続されている。マイクロバブル発生部33は、マイクロメートルオーダーの微小気泡であるマイクロバブルを発生させる装置である。マイクロバブル発生部33は、気液混合ポンプ33aと、旋回加速器33bと、分散器33cとを、配管34に有している。
The pure
このような構成において、開閉弁36および開閉弁37を開くと、純水および窒素ガスが気液混合ポンプ33aへ導入される。純水と窒素ガスは、気液混合ポンプ33aにおいて混合され、旋回加速器33bへ送られる。旋回加速器33bは、純水と窒素ガスとを加速して旋回させ、気液2層流を形成して、分散器33cへ送り出す。分散器33cは、送り込まれた気液2層流を流体力学的に剪断して、窒素ガスのマイクロバブルを形成する。そして、そのマイクロバブルを含む純水が、吐出部11から処理槽10内へ吐出される。なお、開閉弁37を閉じて開閉弁36のみを開くと、マイクロバブルを含まない純水のみが吐出部11から処理槽10内へ供給される。
In such a configuration, when the on-off
上記の気液混合ポンプ33a、旋回加速器33b、および分散器33cでは、マイクロバブルを発生させる際に、純水中へ窒素ガスを激しく混合する。このため、窒素ガス供給源32から供給された窒素ガスの一部は、純水中に溶解する。すなわち、この基板処理装置1においては、マイクロバブル発生部33が、純水へ窒素ガスを溶解させる手段としても機能している。
In the gas-liquid mixing pump 33a, the turning
排液系40は、外槽12と施設内の排液ラインとを結ぶ配管41を有する。処理槽10から外槽12へオーバーフローした純水は、配管41を通って排液ラインへ排出される。
The
超音波発生部50は、処理槽10の下方に配置された伝搬槽51と、伝搬槽51の底部の裏面に設けられた超音波振動子52とを有している。伝搬槽51には、超音波振動を伝搬するための伝搬液が貯留されている。超音波振動子52を動作させると超音波振動が発生し、その超音波振動は、伝搬槽51底部、伝搬液、処理槽10底部、処理槽10内の純水を順に振動させ、基板Wの表面まで伝搬する。
The
制御部60は、リフタ駆動部24、マイクロバブル発生部33、開閉弁36,37、超音波振動子52等と電気的に接続されており、これらの動作を制御する。
The
続いて、このような構成を有する基板処理装置1の動作について、以下に説明する。図3〜図6は、基板処理装置1の各段階の動作の様子を示した図である。これらの動作は、制御部60が、リフタ駆動部24、マイクロバブル発生部33、開閉弁36,37、超音波振動子52等を制御することにより進行する。
Next, the operation of the
まず、図3のように、リフタ20を降下させ、処理槽10内に予め貯留された純水へ複数の基板Wを浸漬する。なお、リフタ20を先に降下させ、その後に開閉弁36(図1参照)を開いて処理槽10内へ純水を貯留してもよい。
First, as shown in FIG. 3, the
次に、図4のように、超音波振動の付与とマイクロバブルの供給を行う。超音波振動は、超音波振動子52を動作させることにより発生させ、図4の破線矢印のように伝搬槽51内の伝搬液を媒体として処理槽10へ向けて伝搬させる。処理槽10内では、超音波振動は、純水を経由して基板Wの表面まで伝搬する。一方、マイクロバブルは、開閉弁36,37(図1参照)を開くとともにマイクロバブル発生部33(図1参照)を動作させることにより発生させる。発生したマイクロバブルは、純水とともに吐出部11から吐出され、基板Wの周辺を処理槽10の上方へ向けて浮上して、やがて純水とともに外槽12へオーバーフローする。
Next, as shown in FIG. 4, application of ultrasonic vibration and supply of microbubbles are performed. The ultrasonic vibration is generated by operating the
このとき、基板Wに付着したパーティクルは、超音波振動子52からの超音波振動の衝撃を受けて基板Wの表面から遊離する。また、処理槽10内では、処理槽10の上方へ向かう純水の流れが形成されており、その中でマイクロバブルが処理槽10の上方へ向かって浮上している。このため、基板Wの表面から遊離したパーティクルは、マイクロバブルに吸着し、マイクロバブルとともに処理槽10の上方へ運搬される。マイクロバブルは各気泡のサイズが微小であるため、全体として広い表面積(気液界面の面積)を有する。このため、基板Wから遊離したパーティクルを効率よく吸着する。また、マイクロバブルは帯電性を有するため、静電的作用によってもパーティクルを引き寄せ、効率よく吸着させる。このようにして、パーティクルを吸着したマイクロバブルは、純水とともに処理槽10の上部から外槽12へオーバーフローし、配管41(図1参照)を通って排液ラインへ排出される。
At this time, the particles adhering to the substrate W are released from the surface of the substrate W under the impact of ultrasonic vibration from the
超音波振動の付与とマイクロバブルの供給を所定時間継続した後、超音波振動子52の動作を停止させ、図5のように、マイクロバブルの供給のみを継続する。純水中に残存するパーティクルは、マイクロバブルに吸着されて処理槽10外へ除去される。これにより、処理槽10内に残存するパーティクルが基板Wへ再付着することを防止する。
After the application of ultrasonic vibration and the supply of microbubbles are continued for a predetermined time, the operation of the
その後、図6のように、リフタ20を上昇させ、処理槽10内から基板Wを引き上げる。基板処理装置1における基板Wの処理は、以上で終了する。なお、基板Wを処理槽10の上方に引き上げた状態で、または基板Wを他装置へ搬送した後に、基板Wに対して乾燥処理が行われる。
Thereafter, as shown in FIG. 6, the
以上のように、この基板処理装置1では、超音波振動の衝撃によって基板Wからパーティクルを遊離させ、遊離したパーティクルをマイクロバブルに吸着させて、効率よく除去できる。また、基板Wの周辺にマイクロバブルを供給しつつ、超音波振動を与えているので、マイクロバブルが超音波振動の衝撃を吸収し、基板Wに対する過度の衝撃を和らげることができる。すなわち、基板Wに対するダメージを緩和しつつ、基板Wからパーティクルを遊離できる。
As described above, in this
また、この基板処理装置1では、マイクロバブル発生部33において、窒素ガスの一部が純水中に溶解する。したがって、基板W周辺には、窒素ガスを溶存させた純水が供給される。純水(特に、超純水)は絶縁性が高く、配管の内壁等との摩擦により静電気を帯びることがあるが、窒素ガスを溶解させた場合には、そのような純水の帯電を低下できる。このため、純水自体が配管や処理槽10の各部から静電的効果によりパーティクルを吸収し、純水中のパーティクル数を増加させることを防止できる。したがって、基板Wへ新たなパーティクルが付着することを防止でき、パーティクルの除去効率を向上できる。
In the
また、窒素ガスを溶存させた純水は、脱気状態の純水よりも、超音波振動を効率よく伝搬する性質を有する。このため、この基板処理装置1では、超音波振動が効率よく基板Wの表面まで到達し、基板Wの表面からパーティクルを効率よく遊離できる。
Further, pure water in which nitrogen gas is dissolved has a property of transmitting ultrasonic vibrations more efficiently than degassed pure water. For this reason, in this
<2.第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態も、本発明をバッチ式の基板処理装置に適用した場合の実施形態である。図7は、第2実施形態に係る基板処理装置2を、基板Wと平行な平面で切断した縦断面図である。この基板処理装置2は、マイクロバブル発生部71とポンプ72の構成が上記の基板処理装置1と異なり、その他の部位は上記の基板処理装置1と同等である。このため、マイクロバブル発生部71とポンプ72以外の部位については、図7中に図1と同一の符号を付し、以下では重複説明を省略する。基板処理装置2を基板Wと垂直な平面で切断した縦断面図は、図2と同等である。
<2. Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is also an embodiment when the present invention is applied to a batch type substrate processing apparatus. FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the
基板処理装置2のマイクロバブル発生部71は、脱気部71aと、ガス溶解部71bと、ヒータ71cとを、配管34に有している。これらの脱気部71a、ガス溶解部71b、ヒータ71cは、制御部60と電気的に接続される。また、ガス溶解部71bは、配管35を介して窒素ガス供給源32と接続されている。
The
このような構成において、開閉弁36を開き、ポンプ72を動作させると、純水供給源31から脱気部71aへ純水が導入される。脱気部71aにおいては、純水中に溶解している余分な気体が減圧等により除去され、脱気後の純水はガス溶解部71bへ送られる。一方、開閉弁37を開くと、窒素ガス供給源32からガス溶解部71bへ、窒素ガスが導入される。ガス溶解部71bにおいては、導入された窒素ガスが、純水中へ加圧溶解される。
In such a configuration, when the on-off
ガス溶解部71b内は、純水中へ窒素ガスを加圧溶解させるために、高圧環境となっている。しかし、窒素ガス溶解後の純水がガス溶解部71bを出るときには、純水の周囲の圧力は常圧まで低下する。このため、高圧環境のガス溶解部71bにおいて、常圧における飽和溶解濃度以上に窒素ガスを純水へ溶解させると、ガス溶解部71bを出たときの圧力低下により過飽和となり、溶けきれなくなった窒素ガスが微小なマイクロバブルとなって発生する。図8は、常圧(大気圧)における純水に対する窒素ガスの飽和溶解濃度を示している。純水中の窒素ガス濃度が図8の飽和溶解濃度よりも高くなるように、ガス溶解部71bにおいて加圧溶解を行えば、ガス溶解部71bを出たときの圧力低下によって、マイクロバブルが発生することとなる。ここで発生するマイクロバブルの量は、ガス溶解部71bにおける圧力値と、窒素ガスの供給量とによって、調節される。 The gas dissolving part 71b is in a high pressure environment in order to pressurize and dissolve nitrogen gas into pure water. However, when the pure water after dissolving the nitrogen gas exits the gas dissolving part 71b, the pressure around the pure water decreases to normal pressure. For this reason, in the gas dissolving part 71b in a high pressure environment, if nitrogen gas is dissolved in pure water to a level equal to or higher than the saturated dissolving concentration at normal pressure, the nitrogen is oversaturated due to the pressure drop when leaving the gas dissolving part 71b and cannot be completely dissolved. Gas is generated as minute microbubbles. FIG. 8 shows the saturated dissolution concentration of nitrogen gas with respect to pure water at normal pressure (atmospheric pressure). If pressure dissolution is performed in the gas dissolution unit 71b so that the nitrogen gas concentration in the pure water is higher than the saturation dissolution concentration in FIG. 8, microbubbles are generated due to a pressure drop when the gas dissolution unit 71b is exited. Will be. The amount of microbubbles generated here is adjusted by the pressure value in the gas dissolving part 71b and the supply amount of nitrogen gas.
ガス溶解部71bを出た純水は、窒素ガスを溶存するとともに、一部の窒素ガスをマイクロバブルとして含んだ状態で、ヒータ71cへ導入される。ヒータ71cでは、導入された純水が加熱される。図8に示したように、窒素ガスの飽和溶解濃度は、温度の上昇とともに低下する。このため、窒素ガスを溶存した純水は、温度の上昇によって再び過飽和となり、溶けきれなくなった窒素ガスがマイクロバブルとして発生する。ここで発生するマイクロバブルの量は、ヒータの設定温度により調節される。
The pure water exiting the gas dissolving part 71b is introduced into the
このように、本実施形態のマイクロバブル発生部71では、純水がガス溶解部71bを出るときの圧力低下によって第1の過飽和の状態を作り、第1のマイクロバブルを発生させる。また、ヒータ71cを通過するときの純水の温度の上昇によって第2の過飽和の状態を作り、第2のマイクロバブルを発生させる。この第1および第2のマイクロバブルは、共に発生させる様にしてもよく、一方のみを発生させるようにしてもよい。例えば、純水を加熱することなく供給すべき場合には、ヒータ71cは動作させずに、第1のマイクロバブルのみを発生させてもよい。
As described above, in the
図7においては、マイクロバブル発生部71の構成要素である脱気部71aおよびガス溶解部71bを、ブロックにより概念的に示した。この脱気部71aおよびガス溶解部71bは、具体的には、図9に示すようなユニット710を利用して実現できる。図9のユニット710は、略円筒形状のケーシング711の中に、その軸心を貫通する送水管712と、送水管712の周囲を取り囲む送気路713とが形成された構成となっている。送水管712と送気路713の内部では、純水と窒素ガスが、それぞれ図中の矢印の向きに流れる。送水管712と送気路713との間は、気体透過性および液体不透過性を有する中空子分離膜714により仕切られている。また、ユニット710の気体導入口715は、圧力計351、レギュレータ352、開閉弁37を介して窒素ガス供給源32と接続され、ユニット710の気体排出口716は、圧力計353、レギュレータ354を介して、真空ポンプへ接続される。圧力計351,353、レギュレータ352,354は、上記の制御部60と電気的に接続される。
In FIG. 7, the
このようなユニット710では、開閉弁37を開け、圧力計351,353の出力に基づいてレギュレータ352,354を制御すると、送気路713を流れる窒素ガスの圧力を調節することができ、ケーシング711内を加減圧できる。ケーシング711内を減圧した場合には、送水管712を流れる純水から余分な気体が過飽和となって析出し、その気体は中空子分離膜714を通って送気路713へ流出する。一方、ケーシング711内を加圧した場合には、送気路713を流れる窒素ガスが、中空子分離膜714を通って送水管712内の純水中へ加圧溶解する。
In such a
すなわち、このユニット710は、ケーシング711内を減圧した場合には、上記の脱気部71aとして使用でき、ケーシング711内を加圧した場合には、上記のガス溶解部71bとして使用できる。
That is, the
この基板処理装置2は、マイクロバブル発生部71の構成が上記のように第1実施形態とは異なるものの、第1実施形態と同様に、図3〜図6のような動作を行うことができる。すなわち、基板Wを処理槽10内の純水へ浸漬した後、超音波振動の付与と、マイクロバブルの供給とを行う。
Although this
したがって、この基板処理装置2でも、超音波振動の衝撃によって基板Wからパーティクルを遊離させ、遊離したパーティクルをマイクロバブルに吸着させて除去する効果を得ることができる。また、マイクロバブルによって超音波振動による過度の衝撃を和らげる効果も得ることができる。
Therefore, also in this
また、この基板処理装置2でも、ガス溶解部71bにおいて純水中に溶解した窒素ガスの一部は、マイクロバブルとして発生することなく、純水中に溶存し続ける。このため、第1実施形態と同じように、純水自体の帯電を低下させる効果や、超音波振動の伝搬効率を向上させる効果を得ることができる。
In the
このような基板処理装置2において、実際に所定時間の処理を行い、処理前後における基板Wからのパーティクル除去率を調べたところ、図10に示すような結果が得られた。図10の条件1〜4は、それぞれ以下の通りである。(1)条件1は、純水中へ窒素ガスを供給せず、ヒータ71cによる加熱も行わない場合である。(2)条件2は、ガス溶解部71bにおける窒素ガス溶解濃度を17.1ppmとし、ヒータ71cにおける加熱は行わない場合である。条件2においては、窒素ガス溶解濃度が飽和溶解濃度に達しないため、マイクロバブルは発生しない。(3)条件3は、ガス溶解部71bにおける窒素ガス溶解濃度を20.0ppmとし、ヒータ71cにより41℃まで加熱した場合である。条件3においては、溶解した窒素ガスの一部が、過飽和によりマイクロバブルとして発生する。(4)条件4は、ガス溶解部71bにおける窒素ガス溶解濃度を23.0ppmとし、ヒータ71cによる加熱は行わない場合である。条件4においても、溶解した窒素ガスの一部が、過飽和によりマイクロバブルとして発生する。なお、条件1〜4のいずれにおいても、超音波振動子52は動作させている。
In such a
条件1の結果と条件2の結果とを比較すると、純水中に窒素ガスを溶解させたことによって、パーティクルの除去効率が飛躍的に向上したことが分かる。また、条件2の結果と条件3,4の結果とを比較すると、マイクロバブルを発生させたことにより、パーティクルの除去効率がさらに向上したことが分かる。
Comparing the result of
<3.第3実施形態>
続いて、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態は、本発明を枚葉式の基板処理装置に適用した場合の実施形態である。図11は、第3実施形態に係る基板処理装置3の縦断面図である。図11には、併せて配管や制御系の構成も示している。
<3. Third Embodiment>
Subsequently, a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment is an embodiment when the present invention is applied to a single wafer processing apparatus. FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the
図11に示したように、基板処理装置3は、主として基板保持部110と、純水吐出部120と、純水供給系130と、純水回収部140と、制御部150とを備える。
As shown in FIG. 11, the
基板保持部110は、円板形状のベース部材111と、その上面に立設した複数のチャックピン112とを有する。チャックピン112は、円形の基板Wを保持するために、ベース部材111の周縁部に沿って3箇所以上設けられている。基板Wは、複数のチャックピン112の基板支持部112a上に載置され、外側面をチャック部112bに押圧されて、保持される。ベース部材111の下面側中心部には、回転軸113が垂設されている。回転軸113の下端は電動モータ114に連結されており、電動モータ114を駆動させると、回転軸113、ベース部材111、およびベース部材111上に保持された基板Wは、一体的に回転する。
The
純水吐出部120は、基板Wの上面に純水を吐出するためのノズル121を有する。ノズル121の上部には超音波振動子122が貼付されており、超音波振動子122を動作させると、ノズル121内の純水に超音波振動が付与される。ノズル121は、リンク部材123を介して回転軸124に接続され、回転軸124の下端は電動モータ125に連結されている。このため、電動モータ125を駆動させると、回転軸124、リンク部材123、およびノズル121は、一体的に回動し、ノズル121は、基板Wの中心部から周縁部に至る各部に対して、純水を吐出可能となる。
The pure
純水供給系130は、純水吐出部120へ純水を供給するための配管系である。純水供給系130は、純水供給源131と、窒素ガス供給源132と、マイクロバブル発生部133と、配管134,135と、開閉弁136,137とを有している。純水供給源131からは配管134がのびており、配管134には開閉弁136が介挿されている。また、窒素ガス供給源132からは配管135がのびており、配管135には開閉弁137が介挿されている。配管135は、開閉弁137の先で配管134へ合流する。合流後の配管134は、マイクロバブル発生部133を介してノズル121へ接続されている。なお、配管134は、少なくともノズル121近傍においては可撓性を有する部材により構成され、ノズル121の回動に追従できる構成となっている。
The pure
マイクロバブル発生部133は、マイクロメートルオーダーの微小気泡であるマイクロバブルを発生させる装置である。マイクロバブル発生部133の構成は、第1実施形態のマイクロバブル発生部33と同等であり、気液混合ポンプ133aと、旋回加速器133bと、分散器133cとを、配管134に有している。
The
このような構成において、開閉弁136および開閉弁137を開くと、純水および窒素ガスが気液混合ポンプ133aへ導入される。純水と窒素ガスは、気液混合ポンプ133aにおいて混合され、旋回加速器133bへ送られる。旋回加速器133bは、純水と窒素ガスとを加速して旋回させ、気液2層流を形成して、分散器133cへ送り出す。分散器133cは、送り込まれた気液2層流を流体力学的に剪断して、窒素ガスのマイクロバブルを形成する。そして、そのマイクロバブルを含む純水が、ノズル121から基板Wの上面へ吐出される。なお、開閉弁137を閉じて開閉弁136のみを開くと、マイクロバブルを含まない純水のみが基板Wの上面へ供給される。
In such a configuration, when the on-off
上記の気液混合ポンプ133a、旋回加速器133b、および分散器133cでは、マイクロバブルを発生させる際には、純水中へ窒素ガスを激しく混合する。このため、窒素ガス供給源132から供給された窒素ガスの一部は、純水中に溶解する。すなわち、この基板処理装置3においては、マイクロバブル発生部133が、純水へ窒素ガスを溶解させる手段としても機能している。
In the gas-
純水回収部140は、ベース部材111上に保持された基板Wの周囲を取り囲むガード部材141を備えている。ガード部材141は、内方にくの字形に開いた断面形状を有しており、基板Wから周囲に飛散した純水を、内壁面に受けるようになっている。ガード部材141の底面の一部には排液口142が設けられている。ガード部材141に受けられた純水は、ガード部材141の内壁面を伝って排液口142から排液ラインへ排出される。
The pure
制御部150は、チャックピン112、電動モータ114,125、超音波振動子122、マイクロバブル発生部133、開閉弁136,137等と電気的に接続されており、これらの動作を制御する。
The
続いて、このような構成を有する基板処理装置3の動作について、以下に説明する。図12〜図13は、基板処理装置3の各段階の動作の様子を示した図である。これらの動作は、制御部150が、チャックピン112、電動モータ114,125、超音波振動子122、マイクロバブル発生部133、開閉弁136,137等を制御することにより進行する。
Next, the operation of the
まず、図12のように、基板Wをベース部材111上に載置し、チャックピン112により基板Wを把持する。そして、電動モータ114を駆動させ、ベース部材111とともに基板Wを回転させる。
First, as shown in FIG. 12, the substrate W is placed on the
次に、開閉弁136,137(図11参照)を開くとともにマイクロバブル発生部133(図11参照)を動作させ、図13のように、マイクロバブルを含む純水を、基板Wの上面に吐出する。また、超音波振動子122を動作させ、ノズル121から吐出される純水に、超音波振動を与える。基板Wの上面に吐出された純水は、基板Wの回転に伴う遠心力によって外方へ振り切られ、ガード部材141(図11参照)へ受けられた後、排液口142(図11参照)を経由して排液ラインへ排出される。
Next, the on-off
基板Wの表面に純水が吐出されると、基板Wに付着したパーティクルは、純水が帯びている超音波振動の衝撃を受けて、基板Wの表面から遊離する。また、基板Wの表面には、マイクロバブルを含む純水の外方へ向かう流れが形成されている。このため、超音波振動の衝撃によって基板Wの表面から遊離したパーティクルは、マイクロバブルに吸着し、マイクロバブルとともに外方へ運搬される。マイクロバブルは各気泡のサイズが微小であるため、全体として広い表面積を有し、パーティクルを効率よく吸着する。また、マイクロバブルは帯電性を有するため、静電的作用によっても、パーティクルを効率よく吸着する。このようにして、パーティクルは、マイクロバブルとともに外方へ振り切られ、ガード部材141(図11参照)を経て廃液ラインへ排出される。 When pure water is discharged onto the surface of the substrate W, the particles adhering to the substrate W are released from the surface of the substrate W under the impact of ultrasonic vibration with pure water. Further, a flow toward the outside of pure water containing microbubbles is formed on the surface of the substrate W. For this reason, particles released from the surface of the substrate W due to the impact of ultrasonic vibration are adsorbed to the microbubbles and are transported outward together with the microbubbles. Since the size of each bubble is minute, the microbubble has a large surface area as a whole, and adsorbs particles efficiently. In addition, since microbubbles have charging properties, particles are efficiently adsorbed even by electrostatic action. In this way, the particles are swung out together with the microbubbles and discharged to the waste liquid line through the guard member 141 (see FIG. 11).
このような純水の吐出を所定時間継続した後、超音波振動子122およびマイクロバブル発生部133(図11参照)を停止させるとともに開閉弁136,137(図11参照)を閉じ、純水の吐出を停止する。そして、電動モータ114の回転数を上げ、基板Wを高速回転する。これにより、基板Wの上面に残存する純水を外方へ振り切って、基板Wを乾燥させる。以上で、基板処理装置3における基板Wの処理は終了する。
After the discharge of the pure water is continued for a predetermined time, the
以上のように、この基板処理装置3では、超音波振動の衝撃によって基板Wからパーティクルを遊離させ、遊離したパーティクルをマイクロバブルに吸着させて、効率よく除去できる。また、基板Wの周辺にマイクロバブルを供給しつつ、超音波振動を与えているので、マイクロバブルが超音波振動の衝撃を吸収し、基板Wに対する過度の衝撃を和らげることができる。このため、基板Wに対するダメージを緩和しつつ、基板Wからパーティクルを遊離できる。
As described above, in this
また、この基板処理装置3では、マイクロバブル発生部33において、窒素ガスの一部が純水中に溶解する。このため、純水の帯電を低下でき、純水自体が配管や処理槽10の各部からパーティクルを吸収することを防止できる。また、純水中に窒素ガスを溶解させているため、超音波振動を効率よく基板Wへ伝搬できる。
In the
<4.第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態も、本発明を枚葉式の基板処理装置に適用した場合の実施形態である。図14は、第4実施形態に係る基板処理装置4の縦断面図である。この基板処理装置4は、マイクロバブル発生部161およびポンプ162の構成が上記の基板処理装置1と異なり、その他の部位は上記の基板処理装置3と同等である。このため、マイクロバブル発生部161とポンプ162以外の部位については、図14中に図11と同一の符号を付し、以下では重複説明を省略する。
<4. Fourth Embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The fourth embodiment is also an embodiment when the present invention is applied to a single wafer processing apparatus. FIG. 14 is a longitudinal sectional view of the
基板処理装置4のマイクロバブル発生部161は、第2実施形態のマイクロバブル発生部71と同等の構成であり、脱気部161aと、ガス溶解部161bと、ヒータ161cとを、配管134上に有している。これらの脱気部161a、ガス溶解部161b、ヒータ161cは、上記の制御部150と電気的に接続される。また、ガス溶解部161bは、配管135を介して窒素ガス供給源132と接続されている。
The
マイクロバブル発生部161は、第2実施形態のマイクロバブル発生部71と同じように、マイクロバブルを発生させる。すなわち、純水がガス溶解部161bを出るときの圧力低下によって第1の過飽和の状態を作り、第1のマイクロバブルを発生させる。また、ヒータ161cを通過するときの純水の温度の上昇によって第2の過飽和の状態を作り、第2のマイクロバブルを発生させる。
The
なお、マイクロバブル発生部161の構成要素である脱気部161aおよびガス溶解部161bも、図9に示すようなユニット710を利用することができる。
A
この基板処理装置4は、マイクロバブル発生部161の構成が上記のように第3実施形態とは異なるものの、第3実施形態と同様に、図12〜図13のような動作を行うことができる。すなわち、ベース部材上で回転する基板Wの上面に、マイクロバブルを含むとともに超音波振動を帯びた純水を吐出できる。
Although this
したがって、この基板処理装置4でも、超音波振動の衝撃によって基板Wからパーティクルを遊離させ、遊離したパーティクルをマイクロバブルに吸着させて除去する効果を得ることができる。また、マイクロバブルによって超音波振動による過度の衝撃を和らげる効果も得ることができる。
Therefore, this
また、この基板処理装置4でも、ガス溶解部161bにおいて純水中に溶解した窒素ガスの一部は、マイクロバブルとして発生することなく、純水中に溶存し続ける。このため、第3実施形態と同じように、純水自体の帯電を低下させる効果や、超音波振動の伝搬効率を向上させる効果を得ることができる。
Also in this
<5.その他>
上記の各実施形態では、基板処理装置1〜4の動作について、パーティクルの除去処理に関する動作のみを説明したが、本発明の基板処理装置は、他の種々の動作も行うように構成されていてもよい。
<5. Other>
In each of the above-described embodiments, only the operation related to the particle removal process has been described for the operations of the
また、上記の各実施形態では、基板Wへ供給する液体が純水である場合について説明したが、基板Wへ供給する液体は他の液体であってもよい。 In each of the above embodiments, the case where the liquid supplied to the substrate W is pure water has been described, but the liquid supplied to the substrate W may be another liquid.
また、上記の各実施形態では、液体へ溶解させる気体と、マイクロバブルを構成する気体が、いずれも窒素ガスである場合について説明したが、二酸化炭素やオゾンなどの他の気体を利用してもよい。また、液体へ溶解させる気体と、マイクロバブルを構成する気体は、別種の気体であってもよい。 In each of the above embodiments, the case where the gas dissolved in the liquid and the gas constituting the microbubble are both nitrogen gas has been described, but other gases such as carbon dioxide and ozone may be used. Good. Further, the gas dissolved in the liquid and the gas constituting the microbubbles may be different types of gases.
また、上記の第1実施形態および第2実施形態では、外槽へオーバーフローした純水を排液ラインへ排出する場合について説明したが、外槽へオーバーフローした純水からマイクロバブルおよびパーティクルを除去し、再び処理槽10内へ循環させる構成であってもよい。そのような構成とすれば、使用する純水の量を節約しつつ、パーティクルの除去を行うことができる。
In the first embodiment and the second embodiment described above, the case where the pure water overflowing to the outer tub is discharged to the drain line is described. However, microbubbles and particles are removed from the pure water overflowing to the outer tub. The configuration may be such that it is circulated again into the
1,2,3,4 基板処理装置
10 処理槽
11 吐出部
12 外槽
30,130 純水供給系
33,71,133,161 マイクロバブル発生部
33a,133a 気液混合ポンプ
33b,133b 旋回加速器
33c,133c 分散器
50 超音波発生部
52,122 超音波振動子
60,150 制御部
71a,161a 脱気部
71b,161b ガス溶解部
71c,161c ヒータ
120 純水吐出部
710 ユニット
W 基板
1, 2, 3, 4
Claims (10)
基板を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板に液体を供給する液体供給手段と、
を備え、前記液体供給手段は、
前記液体に所定のガスを溶解させるガス溶解手段と、
前記液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生手段と
を有することを特徴とする基板処理装置。 A substrate processing apparatus for processing a substrate with a liquid,
Holding means for holding the substrate;
Liquid supply means for supplying a liquid to the substrate held by the holding means;
The liquid supply means comprises
Gas dissolving means for dissolving a predetermined gas in the liquid;
A substrate processing apparatus comprising: microbubble generating means for generating microbubbles in the liquid.
前記マイクロバブル発生手段は、前記液体と所定のガスとにより気液2層流を形成し、当該気液2層流を剪断してマイクロバブルを発生させることを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1,
The micro-bubble generating means forms a gas-liquid two-layer flow with the liquid and a predetermined gas and shears the gas-liquid two-layer flow to generate a microbubble.
前記マイクロバブル発生手段は、前記ガス溶解手段により溶解させたガスの一部を過飽和により気泡化させて、マイクロバブルを発生させることを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1,
The substrate processing apparatus characterized in that the microbubble generating means generates microbubbles by bubbling a part of the gas dissolved by the gas dissolving means by supersaturation.
前記ガス溶解手段は、前記液体に所定のガスを加圧溶解させ、
前記マイクロバブル発生手段は、前記ガス溶解手段により加圧溶解させたガスの一部を、加圧溶解後の圧力低下により過飽和にして、マイクロバブルを発生させる手段を含むことを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 3, wherein
The gas dissolving means pressurizes and dissolves a predetermined gas in the liquid,
The micro-bubble generating means includes means for generating a micro-bubble by supersaturating a part of the gas pressure-dissolved by the gas-dissolving means by a pressure drop after pressure-dissolving. apparatus.
前記マイクロバブル発生手段は、前記ガス溶解手段により溶解させたガスの一部を、加熱により過飽和にして、マイクロバブルを発生させる手段を含むことを特徴とする基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 3 or 4, wherein
The substrate processing apparatus, wherein the microbubble generating means includes means for supersaturating a part of the gas dissolved by the gas dissolving means to generate microbubbles.
前記液体に所定のガスを溶解させる第1の工程と、
前記液体中にマイクロバブルを発生させる第2の工程と、
基板の表面に沿って前記液体の流れを形成する第3の工程と、
を備えることを特徴とするパーティクル除去方法。 A particle removal method for removing particles from a substrate surface or liquid,
A first step of dissolving a predetermined gas in the liquid;
A second step of generating microbubbles in the liquid;
A third step of forming a flow of the liquid along the surface of the substrate;
A particle removal method comprising:
前記第2の工程においては、前記液体と所定のガスとにより気液2層流を形成し、当該気液2層流を剪断してマイクロバブルを発生させることを特徴とするパーティクル除去方法。 The particle removal method according to claim 6,
In the second step, a gas-liquid two-layer flow is formed by the liquid and a predetermined gas, and the gas-liquid two-layer flow is sheared to generate microbubbles.
前記第2の工程においては、前記第1の工程において溶解させたガスの一部を過飽和により気泡化させて、マイクロバブルを発生させることを特徴とするパーティクル除去方法。 The particle removal method according to claim 6,
In the second step, a part of the gas dissolved in the first step is bubbled by supersaturation to generate microbubbles.
前記第1の工程においては、前記液体に所定のガスを加圧溶解させ、
前記第2の工程は、前記第1の工程において加圧溶解させたガスの一部を、加圧溶解後の圧力低下により過飽和にして、マイクロバブルを発生させることを特徴とするパーティクル除去方法。 The particle removal method according to claim 8, wherein
In the first step, a predetermined gas is dissolved under pressure in the liquid,
In the second step, a part of the gas dissolved under pressure in the first step is supersaturated by a pressure drop after pressure dissolution to generate microbubbles.
前記第2の工程は、前記第1の工程において溶解させたガスの一部を、加熱により過飽和にして、マイクロバブルを発生させることを特徴とするパーティクル除去方法。
The particle removal method according to claim 8 or 9, wherein
In the second step, a part of the gas dissolved in the first step is supersaturated by heating to generate microbubbles.
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