JP2008085136A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理液を基板に供給して処理する基板処理装置において、処理中における基板の帯電を抑制する。
【解決手段】基板処理装置１は、基板２に向けて処理液の液滴を吐出する吐出口４６を有する吐出手段４１、および、吐出手段４１の外壁４１１に設けられた誘導電極４４を備える。処理液供給ユニット４１３は導電線４９を介して接地される。誘導電極４４は電源４５に接続され、処理液供給ユニット４１３と誘導電極４４との間に電位差が付与されることにより、電荷が誘導された処理液の液滴が生成される。基板処理装置１では、電荷が誘導された処理液の液滴により基板２を洗浄することにより、洗浄中および洗浄後における基板２の帯電を抑制することができる。また、外壁４１１に誘導電極４４が配置されることにより、外壁４１１の内部で液滴が生成される吐出手段に対しても、簡単な構成で誘導電極を配置できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、処理液を基板に供給して基板を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。

従来より、半導体装置や液晶表示装置などの電子部品の製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用基板などの基板に対して微細パターンを形成する工程が含まれる。ここで、微細加工を良好に行うためには基板表面を清浄な状態に保つ必要があり、必要に応じて基板の洗浄処理が行われる。基板の洗浄処理では、例えば、基板に対して純水等の洗浄液を噴射することにより、基板の表面に付着したパーティクル等が除去される。

ところで、このような洗浄処理では、基板と純水との接触により、基板の表面全体が帯電することが知られている。例えば、液晶表示装置用ガラス基板はマイナスに帯電する。基板の帯電量が大きくなると、洗浄中や洗浄後におけるパーティクルの再付着が発生する恐れがある。そこで、基板処理装置では、基板の帯電を抑制する様々な技術が提案されている。

例えば、特許文献１では、回転する基板上に洗浄液を供給して洗浄する洗浄装置において、イオン化した窒素ガスを基板上の処理空間にパージした状態で洗浄を行うことにより、基板表面の帯電を抑制する技術が開示されている。また、特許文献２では、洗浄液が貯溜された処理槽に基板を浸漬して洗浄する洗浄装置において、洗浄液の交換時に基板に噴射する液体を、純水に炭酸ガスを溶解させた導電性のＣＯ_２溶解水とすることにより、基板表面の帯電を抑制する技術が開示されている。

特許文献３では、純水をノズルから高速にて噴出してノズルとの流動摩擦により帯電した純水の微小液滴を生成し、当該液滴を帯電した物質と接触させることにより、帯電物質の静電気を除去する除電装置が開示されており、当該除電装置の適用対象として、洗浄後の帯電した半導体基板が挙げられている。

特開２００２−１８４６６０号公報 特開２００５−１８３７９１号公報 特開平１０−１４９８９３号公報

ところで、特許文献１のようにイオン化したガス雰囲気における洗浄処理では、基板表面に対してイオン化ガスを継続して効率良く供給することが難しく、特に液晶表示用ガラス基板のように大型基板に対しては、基板の帯電抑制に限界がある。また、特許文献２のようにＣＯ_２溶解水を基板に噴射する装置では、噴射前の純水にＣＯ_２を溶かし込むユニットが必要となるため、装置構造の複雑化および大型化が避けられない。一方、特許文献３の除電装置では、洗浄中における基板の帯電を抑制することはできない。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、処理液を基板に供給して処理する基板処理装置において、処理中における基板の帯電を抑制することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、処理液の液滴を基板に供給して基板を処理する基板処理装置であって、処理液と接液可能な導電性の接液部と、接液部を内部に収容する外壁とを有し、外壁で囲まれた空間において、ガスと接液部から噴出された処理液とを混合することにより処理液の液滴を生成し、液滴を吐出口から基板に向けて吐出する吐出手段と、接液部と電気的に絶縁されながら、接液部の近傍に、しかも接液部に向かうように外壁に設けられた誘導電極と、接液部と誘導電極との間に電位差を付与することにより、接液部に接液する処理液に電荷を誘導する電位差付与手段と、を備えることを特徴とする基板処理装置である。

この構成によれば、吐出手段が処理液と接液可能な導電性の接液部と、接液部を内部に収容する外壁とを有し、誘導電極が接液部と電気的に絶縁されながら接液部の近傍に、しかも接液部に向かうように外壁に設けられている。そして、電位差付与手段が接液部と誘導電極との間に電位差を付与することにより接液部に接液する処理液に電荷を誘導する。このとき、吐出手段の内部において生成され、吐出手段から吐出された処理液の液滴と基板との接触により基板が帯電するときの基板の帯電極性と逆極性の電荷（以下、単に「逆極性の電荷」という）を接液部に接液する処理液に誘導することにより、逆極性の電荷が処理液とともに基板の主面に供給される。これにより、処理中における基板の帯電を抑制することができる。

さらに、この発明によれば、誘導電極が接液部と電気的に絶縁されながら、接液部の近傍に、しかも接液部に向かうように外壁に設けられている。これにより、吐出手段の内部で処理液の液滴が生成される場合であっても、接液部の近傍に誘導電極が配置されているので、効率的に接液部に接液する処理液に電荷を誘導することができる。また、吐出手段の外壁に接液部に向かうように誘導電極を設けることにより、吐出手段に対して誘導電極を容易に近接して配置することができる。

請求項２に記載の発明は、誘導電極は、導電性樹脂または導電性カーボンにより形成されることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置である。

吐出手段の外壁に設けられた誘導電極が金属材料により形成された場合は、処理液中への金属成分の溶出によって処理液が汚染される恐れがあるが、この構成によれば、誘導電極が導電性樹脂または導電性カーボンにより形成されるので、金属成分の溶出による処理液の汚染を防止することができる。

請求項３に記載の発明は、接液部は、導電性樹脂または導電性カーボンにより形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置である。

接液部が金属材料により形成された場合は、処理液中への金属成分の溶出によって処理液が汚染される恐れがあるが、この構成によれば、接液部が導電性樹脂または導電性カーボンにより形成されるので、金属成分の溶出による処理液の汚染を防止することができる。

請求項４に記載の発明は、接液部が接地されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板処理装置である。

この構成によれば、基板処理装置の構造を簡素化することができる。

請求項５に記載の発明は、処理液の液滴を基板に供給して基板を処理する基板処理方法であって、ａ）吐出手段の外壁で囲まれた空間の内部において、ガスと導電性の接液部から噴出された処理液とを混合することにより処理液の液滴を生成し、液滴を吐出口から吐出させる液滴吐出工程と、ｂ）接液部と、接液部と電気的に絶縁されながら、接液部の近傍に、しかも接液部に向かうように外壁に設けられた誘導電極との間に電位差を付与することにより、ａ）工程と並行して接液部に接液する処理液に電荷を誘導する工程と、を備えることを特徴とする基板処理方法である。

この方法により、請求項１記載の発明と同様な効果を実現できる。

図1は本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１の構造を図解的に示す側面図である。基板処理装置１は、液晶表示装置、プラズマ表示装置、有機ＥＬ表示装置等のフラットパネル表示装置の製造に用いられる矩形のガラス基板２（以下、「基板２」という。）を洗浄する装置である。基板処理装置１内には基板２を水平な状態で搬送するための搬送機構３が設けられている。搬送機構３は、下方から基板２を支持して搬送方向３１に搬送するための多数のローラ３２が配列され、図示しない駆動機構がいくつかのローラ３２を回転させることにより、基板２が搬送方向３１に搬送される。

基板処理装置１は、全体が本体カバー１１に覆われており、本体カバー１１には、処理前の基板２を搬入するための搬入口１２および処理後の基板２を搬出するための搬出口１３が形成されている。本体カバー１１内には、基板２に洗浄処理を施すための洗浄機構４および洗浄された基板２を乾燥するための乾燥機構５が設けられている。

洗浄機構４は、基板２の上方に配置されて上側の主面（以下、「上面」という。）に向けて処理液を吐出する吐出手段４１、吐出手段４１に処理液を供給する処理液供給源４２、吐出手段４１に気体を導くガス供給源４３、および、吐出手段４１の外壁に組み込まれるようにして設けられた誘導電極４４とを備えている。

図２は、吐出手段４１を搬送方向３１から見たときの図解的な一部切り欠き側面図であり、図３は、図２のＡ-Ａ断面図である。

吐出手段４１は、ガス噴射口４１２ａを有する中空円筒状のガス供給ユニット４１２と、処理液噴射口４１３ａを有する中空円筒状の処理液供給ユニット４１３を収容し、かつガスと処理液とを混合して生成される液滴を吐出するための吐出部４１１ａを有する断面方形状の中空箱体の外壁４１１とで構成されている。

なお、中空円筒状に構成されたガス供給ユニット４１２のガス噴射口４１２ａ、中空円筒状に構成された処理液供給ユニット４１３の処理液噴射口４１３ａ、中空箱体に構成された外壁４１１の吐出部４１１ａは、それぞれ、長手方向の同一線上に沿って、所定間隔をおいて一列に散在して形成されており、複数の吐出孔として形成されている。外壁４１１の長手方向の長さは、搬送方向３１に搬送される基板２の、搬送方向３１に直交する幅方向の長さと同等であり、基板２の搬送方向３１に直交する幅方向にわたって均一に液滴を吐出することができる。

なお、ガス供給ユニット４１２と処理液供給ユニット４１３とは、外壁４１１の内部に所定間隔離れて上下並列に配設されており、ガス供給ユニット４１２と処理液供給ユニット４１３との間には空間が形成されている。また、処理液噴射口４１３ａはガス供給ユニット４１２の壁に向いて開口し、ガス噴射口４１２ａは外壁４１１の内壁に向いて開口している。すなわち、ガス噴射口４１２ａ及び処理液噴射口４１３ａは、外壁４１１の吐出部４１１ａの開口方向に対して反対方向に向いて開口しており、ガス噴射口４１２ａからのガスの噴射方向及び処理液噴射口４１３ａからの処理液の噴射方向は、外壁４１１の吐出部４１１ａからの液滴の吐出方向に対して反対方向である。

ガス供給ユニット４１２の一方の端部は、ガス供給源４３に接続されており、他方の端部は外壁４１１の端部に形成されたネジ部４７に対して螺合可能である。また、処理液供給ユニット４１３の一方の端部は、処理液供給源４２に接続されており、他方の端部は外壁４１１の端部に形成されたネジ部４８に対して螺合可能である。なお、外壁４１１に対するガス供給ユニット４１２及び処理液供給ユニット４１３の装着は、ネジ機構に限らず、種々の装着機構が採用できる。

処理液供給ユニット４１３は、導電性カーボンまたは導電性樹脂により形成される。導電性カーボンとしては、アモルファスカーボンやグラッシカーボン等のガラス状カーボンにより形成されるのが好ましい。導電性樹脂としては、例えば、導電性ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）や導電性ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）により形成される。なお、本実施形態では、処理液供給ユニット４１３は、ガラス状の導電性カーボンにより形成される。ガラス状カーボンは、均質かつ緻密な構造を有する硬質な炭素材料であり、導電性や耐薬品性、耐熱性等に優れる。

このように、本実施形態では、処理液供給ユニット４１３が本発明における「処理液と接液可能な導電性の接液部」として機能している。また、処理液供給ユニット４１３には導電線４９が接続されており、図２に示すように、導電線４９を介して処理液供給ユニット４１３が接地されている。

また、本実施形態では、円筒状のガス供給ユニット４１２及び円筒状の処理液供給ユニット４１３が箱体の外壁４１１に対して着脱可能に装着されているとともに、ガス供給ユニット４１２へのガスの供給方向に対して処理液供給ユニット４１３への処理液の供給方向は逆方向となっている。なお、外壁４１１に対するガス供給ユニット４１２及び処理液供給ユニット４１３の装着部位には、Ｏ−リングなどのシール部材が装着されており、ガス及び処理液の漏出を防止している。

断面方形状の箱体で構成された外壁４１１の内部には、ガス供給ユニット４１２のガス噴射口４１２ａからのガスと処理液供給ユニット４１３の処理液噴射口４１３ａからの処理液とを混合するための混合部４１５が形成されており、外壁４１１の吐出部４１１ａからは、混合部４１５で生成された液滴が吐出される。本実施形態では、吐出部４１１ａには、円筒状のノズルヘッド４１４が装着されており、ノズルヘッド４１４の吐出口４６から液滴が吐出される。

このように、本実施形態では、外壁４１１の長手方向に複数のノズルヘッド４１４が装着されているので、広範囲に亘って、液滴を精度よく吐出できる。さらに、処理液供給ユニット４１３の処理液噴射口４１３ａからの処理液が、ガス供給ユニット４１２の外壁に衝突して拡散するとともに、ガス供給ユニット４１２のガス噴射口４１２ａからのガスが、外壁４１１の内壁に衝突して混合部４１５に拡散し、拡散した処理液を包囲した形態で処理液とガスとが混合されるため、混合部４１５でガスと処理液とが効率よく混合され、液滴を効率よく微細化してノズルヘッド４１４から吐出される。また、混合部４１５での衝突及び混合などにより液滴が一次粒子化し、ノズルヘッド４１４でさらに二次微粒化するため、簡単な構造で液滴径を効率よく微細化できる。なお、ノズルヘッド４１４内で混合することなく混合部４１５でガスと処理液とが混合されるため、ノズルヘッド４１４での目詰まりも抑制できる。

なお、外壁４１１は、吐出部４１１ａを有し、かつガス供給ユニット４１２及び処理液供給ユニット４１３を収容可能であればよく、箱体に限らず、多面体、楕円体や球体などの中空体で構成してもよい。

また、吐出部４１１ａの形状も特に制限されず、円形状（円状、楕円形状など）、多角形状（方形状など）、放射状（十字状など）などの非スリット状であってもよく、スリット状（又は細長状）のいずれであってもよい。

図３に示すように、吐出手段４１の外壁４１１には、細長い矩形体で構成された誘導電極４４が処理液供給ユニット４１３に沿って２つ配設されている。誘導電極４４は、処理液供給ユニット４１３の近傍で、かつ、主にガスが流通する領域に配置されている。本実施形態では、処理液噴射口４１３ａよりも上方で、ガス供給ユニット４１２の側方に位置する外壁４１１に、誘導電極４４が処理液供給ユニット４１３の近傍に、しかも処理液供給ユニット４１３に向かうように設けられている。

処理液の液滴は混合部４１５で生成されるが、ガス供給ユニット４１２のガス噴射口４１２ａから噴射されたガスが吐出部４１１ａに向かう方向に流れているため、ガス供給ユニット４１２の側方付近の外壁には処理液の液滴が付着しない。したがって、誘導電極４４には処理液の液滴が接触しない。なお、誘導電極４４は処理液供給ユニット４１３とは電気的に絶縁されている。このように、処理液供給ユニット４１３が外壁４１１の内部に収容されており、処理液供給ユニット４１３に設けられた処理液噴射口４１３ａの位置が吐出口４６から離れている場合、処理液供給ユニット４１３の、特に処理液噴射口４１３ａの近傍に誘導電極４４を配置することにより、効率良く処理液に電荷を誘導することができる。さらに、誘導電極４４が混合部４１５内の主にガスが流通する領域に配置されることにより、混合部４１５で生成された処理液の液滴が誘導電極４４に接触しない。したがって、接液部である処理液供給ユニット４１３と誘導電極４４とが短絡して後述する電源４５に過大な電流が流れ込み、電源４５が故障することが防止される。

誘導電極４４の材料はステンレス鋼製等の金属材料であってもよいが、処理液中への金属粉の混入や金属成分の溶出による処理液の汚染を防止する観点から、導電性カーボンまたは導電性樹脂により形成されるのが好ましい。導電性カーボンとしてはアモルファスカーボンやグラッシカーボン等のガラス状カーボンにより形成されるのが好ましい。導電性樹脂としては、例えば、導電性ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）や導電性ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）により形成される。なお、本実施形態では、誘導電極４４は、ガラス状の導電性カーボンにより形成される。ガラス状カーボンは、均質かつ緻密な構造を有する硬質な炭素材料であり、導電性や耐薬品性、耐熱性等に優れる。

また、外壁４１１に設けられた２つの誘導電極４４は、配線４５ａによって共通の電源４５に電気的に接続されている。そして、電源４５がＯＮ（電圧印加）されると、導電性の接液部である処理液供給ユニット４１３と、誘導電極４４との間に電位差が付与される。本実施形態では、電源４５のマイナス側の端子が導電性の配線４５ａを介して誘導電極４４と接続されており、誘導電極４４にはマイナスの電位が与えられる。これにより、処理液供給ユニット４１３に接液する処理液にプラスの電荷が誘導され、プラスの電荷を有する処理液の液滴が吐出口４６から噴出される。このように、本実施形態では、電源４５が、本発明の「電位差付与手段」として機能する。

図１に戻って説明を続ける。乾燥機構５は、基板２の上面に気体を噴射するエアナイフ装置５１および基板２の下面に気体を噴射するエアナイフ装置５２を備えている。エアナイフ装置５１、５２は、基板２の搬送方向３１と直交する幅方向に延びたスロット状の開口５１ａ、５２ａをそれぞれ有している。エアナイフ装置５１は、基板２の上面に対して、この基板２の全幅に渡り、搬送方向３１とは反対方向に向かって斜め下方に傾斜した方向に、スロット状の開口５１ａから気体（たとえば空気）を噴射する。同様に、エアナイフ装置５２は、基板２の下面に対して、この基板２の全幅に渡り、搬送方向３１とは反対方向に向かって斜め上方に傾斜した方向に、上記スロット状開口５２ａから気体（たとえば空気）を噴射する。ローラ３２によって基板２が搬送方向３１に搬送されていくことにより、基板２の上下面においてエアナイフ装置５１、５２からの気流の供給を受ける位置が刻々と変化する。これにより、基板２の上下面に付着している処理液は、搬送方向３１の上流側へと押しやられ、基板２の後端縁がエアナイフ装置５１、５２を通過する時点では、基板２全面に付着している処理液が除去される。

次に、基板処理装置１による基板２の洗浄処理について説明する。図４は、基板処理装置１による基板２の洗浄の動作を示すプロセスフローである。なお、本実施形態では、ガス供給ユニット４１２に供給されるガスとして窒素ガスを用い、処理液供給ユニット４１３に供給される処理液としては純水を用いている。

図１に示すように、本体カバー１１の搬入口１２から搬入された基板２は、複数のローラ３２によってほぼ水平に支持されつつ搬送方向３１に搬送される（ステップＳ１）。

続いて、誘導電極４４と処理液供給ユニット４１３との間に電位差が付与される。このとき、処理液供給ユニット４１３の内部空間は純水で充填されており、処理液噴射口４１３ａには、純水が供給された状態となっている。本実施形態では、誘導電極４４に対してマイナス電位（およそ−１０００Ｖ）が与えられ、誘導電極４４と接液部である処理液供給ユニット４１３との間に電位差が付与される。その結果、処理液噴射口４１３ａに接液する純水にプラスの電荷が誘導される（ステップＳ２）。

そして、この状態において、処理液供給源４２から処理液供給ユニット４１３に純水が供給され、ガス供給源４３からガス供給ユニット４１２に窒素ガスが供給される。これにより、処理液供給ユニット４１３の処理液噴射口４１３ａからプラスの電荷が誘導された純水が噴射され、ガス供給ユニット４１２の外壁に衝突して拡散する。また、ガス供給ユニット４１２のガス噴射口４１２ａから窒素ガスが噴射され、外壁４１１の内壁に衝突して混合部４１５に拡散する。そして、混合部４１５でプラスの電荷が誘導された純水と窒素ガスとが混合されプラスの電荷が誘導された純水の液滴が生成される。生成されたプラスの電荷が誘導された純水の液滴はノズルヘッド４１４から吐出され、基板２の洗浄が行われる（ステップＳ３）。

基板処理装置１では、基板２が搬送方向３１に搬送されつつ、吐出手段４１から純水の液滴が吐出されることにより、基板２の前端縁から順次、純水の液滴が吐出され、上面に付着しているパーティクル等の異物が除去される。基板処理装置１では、基板２に対する純水の液滴の吐出が行われている間、誘導電極４４による純水への電荷の誘導が並行して継続的に行われる。

基板２の後端縁が吐出手段４１の下方を通過して、基板２の上面全体に対する液滴の吐出が行われると、処理液供給源４２からの純水の供給およびガス供給源４３からの窒素ガスの供給が停止され、吐出手段４１からの液滴の吐出が停止される。また、誘導電極４４と電源４５との電気的接続が切られて純水への電荷の誘導が停止される。基板２は搬送方向３１に搬送されることによって、乾燥機構５によって基板の前端縁から順次乾燥させられ、基板２の後端縁がエアナイフ装置５１、５２の下方を通過すると、基板２の上下面全面が乾燥させられる（ステップＳ４）。その後、基板２は搬出口１３から搬出されて基板２に対する洗浄処理が終了する（ステップＳ５）。

このように、本実施形態の基板処理装置１では、基板２の上面に純水の微小な液滴を高速にて衝突させることにより、上面に形成された微細なパターンを損傷することなく、上面に付着している有機物等の微小なパーティクルを効率良く除去することができる。

さらに、このような純水の微小な液滴による洗浄処理では、基板２と純水との接触により、ガラス基板２はマイナスに帯電するが、本実施形態の基板処理装置１では、洗浄後の基板電位とは逆極性の電荷（すなわち、プラスの電荷）が誘導された純水の液滴により基板２を洗浄することにより、洗浄中および洗浄後における基板２の帯電を抑制することができる。また、上記電荷の誘導は、吐出手段４１の外壁４１１に設けられた誘導電極４４により、基板処理装置１の構造を簡素化しつつ容易に実現することができる。

また、基板処理装置１では、基板２に対する洗浄が行われている間、吐出手段４１に対する電荷の誘導が継続的に行われることにより、基板２の帯電をより一層抑制することができる。

また本実施形態では、処理液供給ユニット４１３が吐出手段４１の外壁４１１の内部に収容されており、処理液供給ユニット４１３に設けられた処理液噴射口４１３ａの位置が吐出口４６から離れているが、処理液供給ユニット４１３の近傍、特に処理液噴射口４１３ａの近傍に誘導電極４４が配置されることにより、効率良く処理液に電荷を誘導することができる。

さらに、誘導電極４４が混合部４１５内の主にガスが流通する領域に配置されることにより、混合部４１５で生成された処理液の液滴が誘導電極４４に接触しない。したがって、接液部である処理液供給ユニット４１３と誘導電極４４とが短絡して電位差付与手段である電源４５に過大な電流が流れ込み、電源４５が故障することが防止される。

また、本実施形態では、処理液供給ユニット４１３が導電性カーボンまたは導電性樹脂により形成されることにより、処理液供給ユニット４１３が金属により形成される場合と異なり、接液部における導電性を確保しつつ、純水中への金属粉等の混入や接液部の材料の溶出による純水の汚染を防止することができる。これにより、洗浄中における基板２に対する金属粉の付着等が防止される。特に、処理液供給ユニット４１３がガラス状カーボンにより形成されることにより、接液部の材料が純水中に溶出することをより確実に防止することができる。

また、本実施形態では、処理液として純水を用いたが、処理液として炭酸水が用いられてもよい。用いられる炭酸水の比抵抗は、１×１０^２Ωｍ以上４×１０^３Ωｍ以下であるのがよく、５×１０^２Ωｍ以上４×１０^３Ωｍ以下がさらに好ましい。このように、純水よりも比抵抗が低い処理液が用いられることによって、基板２の帯電をより一層抑制することができる。

次に、本発明の第２の実施形態における基板処理装置１について説明する。

図５は、本発明の第２の実施形態における基板処理装置１の洗浄機構４に備えられた吐出手段６１および誘導電極７８の図解的な断面斜視図である。この吐出手段６１は、その先端部に搬送方向３１（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に延びる吐出口６２を有し、吐出手段６１の内部で処理液とガスとを混合させて処理液の液滴を生成し、吐出口６２から基板２に向けて処理液の液滴を吐出する。また、誘導電極７８は吐出手段６１の外壁に組み込まれるようにして設けられている。その他の構成は図１と同様であり、以下の説明において同符号を付す。

吐出手段６１は、外壁６３と、処理液吐出用基体６４と、処理液衝突用基台６５とを備えている。これらはいずれもＹ方向に延設されており、処理液吐出用基体６４と処理液衝突用基台６５とが外壁６３内に収容されている。処理液吐出用基体６４と処理液衝突用基台６５とはＺ方向に所定の間隔を隔てて配設されており、処理液吐出用基体６４と処理液衝突用基台６５とで挟まれる空間は、処理液を拡散させる拡散部６６を構成している。なお、処理液吐出用基体６４と処理液衝突用基台６５とはＸ方向において同一幅を有しており、互いに中心を一致させた状態で対向配置されている。また、Ｘ方向において処理液吐出用基体６４の両側にそれぞれ処理液吐出用基体６４と外壁６３との間に形成されるスリット状の空間はノズルに導入されたガスを流通させるガス流通路６７となっている。Ｘ方向において拡散部６６の両側はそれぞれ連通口６８を介して混合部６９に連通されており、各混合部６９はそれぞれガス流通路６７と流路接続されている。すなわち、混合部６９は拡散部６６を挟んで拡散部６６の両側にそれぞれ連通口６８を介して設けられており、各混合部６９において拡散部６６から拡散され連通口６８を介して送り込まれる処理液とガス流通路６７から供給されるガスとを混合させて処理液の液滴を生成している。さらに、２つの混合部６９は処理液衝突用基台６５の下方において合流部７０と繋がっており、合流部７０を介して各混合部６９で生成された処理液の液滴を合流させて吐出口６２に導いている。

外壁６３の上部には、１箇所または複数箇所のガス導入部７１が設けられ、ガス導入部７１は外壁６３に配設されたガスマニホールド７２に連通されている。ガスマニホールド７２は処理液吐出用基体６４の上方にＹ方向に延設された内部空間により構成されている。また、Ｘ方向においてガスマニホールド７２の底部両側にはそれぞれＺ方向にガスを流通させるガス流通路６７が接続されている。ガス導入部７１は、ガス供給源４３に接続されており、ガスがガス供給源４３からガス導入部７１を介してガスマニホールド７２に供給される。ガスマニホールド７２は、ガス導入部７１から導入されたガスをマニホールド内で均等に分散させる役割を果たし、各ガス流通路６７からガスをそれぞれ直下に位置する混合部６９に向けてＹ方向に均一にして供給する。

また、外壁６３の上部には、１箇所または複数箇所の処理液導入部７３が設けられ、処理液導入部７３は処理液吐出用基体６４の内部にＹ方向に延設された処理液マニホールド７４に連通されている。さらに、処理液マニホールド７４の底部は、Ｘ方向に所定の間隙を隔てた状態でＹ方向にスリット状に延設された処理液吐出スリット７５に接続されている。即ち処理液吐出スリット７５は、２つの混合部６９の間に沿って処理液の吐出方向と交差する方向にスリット状に延設されている。この処理液吐出スリット７５はＸ方向において処理液吐出用基体６４の両側に形成された２つのガス流通路６７から等距離となる位置に設けられている。この処理液吐出スリット７５はＺ方向に沿って流路を形成し、開口７５１を介して拡散部６６に連通している。したがって、処理液供給源４２から処理液が処理液導入部７３に導入されると、処理液マニホールド７４を経由して処理液吐出スリット７５から拡散部６６に向けてＹ方向に沿って帯状に処理液が吐出される。処理液マニホールド７４は、処理液導入部７３から導入された処理液をマニホールド内で均等に分散させる役割を果たし、処理液吐出スリット７５から処理液を拡散部６６に向けてＹ方向に均一に吐出させる。なお、この実施形態では、処理液マニホールド７４の断面形状をコ字状として処理液導入部７３に導入された処理液を直接に処理液吐出スリット７５から吐出させないように流路を屈曲させているが、即ち処理液導入部７３から流下する処理液が当接する拡散板を配設した形態としているが、マニホールドの断面形状は特に限定されない。例えば、処理液をＹ方向に均等分配するものであれば、円形または四角形などの角形としてもよい。これは、上述したガスマニホールド７２についても同様である。

また、この実施形態では、外壁６３の上部からそれぞれガス導入部７１および処理液導入部７３を介してガスおよび処理液を導入することにより、水平方向（ＸＹ方向）において省スペースで吐出手段６１を配置するように構成しているが、これに限定されず、例えば外壁６３の側方（Ｙ方向）からガスおよび／または処理液を導入するようにしてもよい。

処理液吐出用基体６４と処理液衝突用基台６５とはＺ方向において所定の間隔を隔てて配設されており、処理液吐出用基体６４の下面と処理液衝突用基台６５の上面６５１とで挟まれる空間を利用して処理液吐出用基体６４の下面に開口した処理液吐出スリット７５の開口７５１から吐出される処理液を拡散させている。このように、処理液吐出用基体６４の下面と処理液衝突用基台６５の上面６５１とで挟まれる空間によって拡散部６６が構成されている。この拡散部６６には、衝突部材７６が、その上面７６１を処理液吐出スリット７５の開口７５１と対向させた状態で設けられている。詳しくは、Ｘ方向において処理液吐出スリット７５の中心と衝突部材７６の中心とが一致するように、衝突部材７６がＸ方向において処理液吐出スリット７５を中心として対称に配置されている。

衝突部材７６は処理液衝突用基台６５の上面側に着脱自在に取り付けられている。具体的には、衝突部材７６はＹ方向に沿って延びるレール状に形成され、その一部が処理液衝突用基台６５の上面側に設けられた保持溝６５２に嵌入される。詳しくは衝突部材７６の上部はＸ方向に一定の幅を有しながらＹ方向に延設された平板状に形成される一方、下部が凸型状の断面形状でＹ方向に延びるように、２つの混合部６９の間に形成されている。その一方で、保持溝６５２は衝突部材７６の下部断面形状に合わせて断面形状が凸型状にＹ方向に延びるように処理液衝突用基台６５の上面側に形成されている。したがって、Ｙ方向に沿って衝突部材７６を移動させることにより、処理液衝突用基台６５に対して衝突部材７６がカートリッジとして嵌脱可能となっている。

処理液衝突用基台６５の上面６５１はＸＹ方向に広がる平面を構成する一方、衝突部材７６の上面７６１は処理液衝突用基台６５の上面６５１に平行な平面を構成している。したがって、処理液吐出スリット７５から処理液がＺ方向に吐出されると、吐出された処理液が衝突部材の上面７６１に対して垂直に入射して衝突する。衝突部材７６の上面７６１に衝突した処理液は、処理液吐出用基体６４の下面と処理液衝突用基台６５の上面６５１とで挟まれる空間を通ってＸ方向に沿って両側に拡散されていく。

ここで、衝突部材７６は、炭化タングステン、超硬合金などの耐磨耗性に優れる材質で形成するのが好ましい。これにより、処理液吐出スリット７５から吐出される処理液の衝突による衝突部材７６の磨耗を低減することができる。また、衝突部材７６は処理液衝突用基台６５に着脱自在となっていることから、磨耗した場合であっても衝突部材７６のみを取り外し新品に交換することによって初期状態に復帰させることができる。したがって、衝突部材７６のみを耐磨耗性を有する材質で形成することによりメンテナンスを容易にするとともに省コスト化が図れる。

また、Ｘ方向において拡散部６６の両側はそれぞれ、連通口６８を介して混合部６９と繋がっている。さらに、各混合部６９はＺ方向においてガス流通路６７と接続されている。そのため、拡散部６６からＸ方向に沿って両側に連通口６８を介して混合部６９に送り込まれる処理液は、ガス流通路６７から送り込まれるガスと直交して混合される。これによって各混合部６９において処理液の液滴が生成される。また、Ｘ方向において処理液衝突用基台６５の両側に処理液衝突用基台６５と外壁６３との間に形成されるスリット状の空間はそれぞれ、混合部６９において生成された処理液の液滴の連通路７７を形成している。各混合部６９は連通路７７を介して処理液衝突用基台６５の下方において合流部７０と接続されており、さらに合流部７０はＹ方向に延びるスリットを形成する吐出口６２と繋がっている。

ここで、外壁６３、処理液吐出用基体６４、および処理液衝突用基台６５は、導電性カーボンまたは導電性樹脂により形成される。導電性カーボンとしては、アモルファスカーボンやグラッシカーボン等のガラス状カーボンにより形成されるのが好ましい。導電性樹脂としては、例えば、導電性ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）や導電性ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）により形成される。なお、本実施形態では、処理液吐出用基体６４、および処理液衝突用基台６５は、ガラス状の導電性カーボンにより形成される。ガラス状カーボンは、均質かつ緻密な構造を有する硬質な炭素材料であり、導電性や耐薬品性、耐熱性等に優れる。

このように、本実施形態では、処理液吐出用基体６４および処理液衝突用基台６５が本発明における「処理液と接液可能な導電性の接液部」として機能している。また、本実施形態では、外壁６３も処理液と接液可能に構成され導電性を有している。外壁６３には導電線４９が接続されており、図６に示すように、導電線４９を介して外壁６３が接地されている。

また、図５に示すように、吐出手段６１には、誘導電極７８が外壁６３にＹ方向に延びる方向に２つ配設されている。２つの誘導電極７８はそれぞれ、処理液吐出用基体６４および処理液衝突用基台６５の近傍に、しかも処理液吐出用基体６４および処理液衝突用基台６５に向かうように外壁６３に設けられている。具体的には、２つの誘導電極７８は、各混合部の近傍で、かつ、主にガスが流通する領域、すなわち、各混合部６９よりも上方のガス流通路６７に面する外壁６３にそれぞれ配設されている。また、各誘導電極７８と外壁６３の境界面には、絶縁部材７８１が設けられており、各誘導電極７８は外壁６３、処理液吐出用基体６４、および処理液衝突用基台６５と電気的に絶縁されている。

このように、本実施形態のように、吐出手段６１の内部で処理液の液滴が生成され、かつ処理液の液滴が生成される混合部６９と吐出口６２が離れている場合、処理液の液滴が生成される混合部６９の近傍に誘導電極７８を配置することにより、効率良く処理液に電荷を誘導することができる。さらに、誘導電極７８が主にガスが流通する領域に配置されることにより、混合部６９で生成される処理液の液滴が誘導電極７８に接触しない。したがって、外壁６３と誘導電極７８とが短絡して、および接液部（処理液吐出用基体６４および処理液衝突用基台６５）と誘導電極７８とが短絡して後述する電源４５に過大な電流が流れ込み、電源４５が故障することが防止される。

誘導電極７８の材料はステンレス鋼製等の金属材料であってもよいが、処理液中への金属粉の混入や金属成分の溶出による処理液の汚染を防止する観点から、導電性カーボンまたは導電性樹脂により形成されるのが好ましい。導電性カーボンとしてはアモルファスカーボンやグラッシカーボン等のガラス状カーボンにより形成されるのが好ましい。導電性樹脂としては、例えば、導電性ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）や導電性ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）により形成される。なお、本実施形態では、誘導電極７８は、ガラス状の導電性カーボンにより形成される。ガラス状カーボンは、均質かつ緻密な構造を有する硬質な炭素材料であり、導電性や耐薬品性、耐熱性等に優れる。

図６は、吐出手段６１を搬送方向３１から見たときの図解的な側面図であり、図７は吐出手段６１を搬送方向３１に垂直な方向から見たときの図解的な側面図である。

図６および図７に示すように、各誘導電極７８は電源４５に電気的に接続されている。そして、電源４５がＯＮ（電圧印加）されると、導電性の外壁６３と各誘導電極７８との間および導電性の接液部（処理液吐出用基体６４および処理液衝突用基台６５）と各誘導電極７８との間に電位差が付与される。本実施形態では、電源４５のマイナス側の端子が導電性の配線４５ａを介して誘導電極７８と接続されており、各誘導電極７８にはマイナスの電位が与えられる。これにより、外壁６３、処理液吐出用基体６４、および処理液衝突用基台６５に接液する処理液にプラスの電荷が誘導され、プラスの電荷を有する処理液の液滴が吐出口６２から噴出される。

次に、第２の実施形態の洗浄機構４を備えた基板処理装置１による基板２の洗浄処理について説明する。第２の実施の形態に係る基板処理装置１による基板２の洗浄の流れは、第１の実施形態と同様であり、図４を参照して説明する。なお、本実施形態では、ガス導入部７１に供給されるガスとして窒素ガスを用い、処理液導入部７３に供給される処理液としては純水を用いている。

図１に示すように、本体カバー１１の搬入口１２から搬入された基板２は、複数のローラ３２によってほぼ水平に支持されつつ搬送方向３１に搬送される（ステップＳ１）。

続いて、誘導電極７８と、外壁６３、処理液吐出用基体６４および処理液衝突用基台６５との間に電位差が付与される。このとき、処理液マニホールド７４、処理液吐出スリット７５、拡散部６６は純水で充填されており、連通口６８に純水が供給された状態となっている。本実施形態では、誘導電極７８に対してマイナス電位（およそ−１０００Ｖ）が与えられ、誘導電極７８と、外壁６３、処理液吐出用基体６４および処理液衝突用基台６５との間に電位差が付与される。その結果、連通口６８に接液する純水にプラスの電荷が誘導される（ステップＳ２）。

そして、この状態において、ガス供給源４３および処理液供給源４２から窒素ガスおよび純水がそれぞれガス導入部７１および処理液導入部７３に供給される。ガス導入部７１に供給された窒素ガスはガスマニホールド７２を介して処理液吐出用基体６４の両側に形成された２つのガス流通路６７にＹ方向に沿って均等に分配され、各ガス流通路６７からそれぞれ直下に位置する各混合部６９に向けてＹ方向に均一に送り込まれる。連通口６８に供給された純水は各混合部６９に送り込まれ、Ｚ方向に沿ってガス流通路３６から送り込まれる窒素ガスと混合される。これにより、Ｙ方向において均一に、プラスの電荷が誘導された純水の液滴が生成される。

各混合部６９において生成された純水の液滴は連通路７７を介して合流部７０に運ばれ合流する。これによって、各混合部６９において生成された純水の液滴が互いに衝突することによって合流した液滴群を形成するとともに、吐出口６２からプラスの電荷が誘導された純水の液滴群がＹ方向に帯状に基板２に向けて噴射され、基板２の洗浄が行われる（ステップＳ３）。ここで、吐出口６２はＸ方向に所定の距離を隔ててＹ方向に延びるスリットを形成している。そのため、合流部７０で形成された純水の液滴群は吐出口６２から噴射されることでＹ方向と異なる方向に飛散しようとする液滴群がスリットによって規制される。このため、Ｙ方向において純水の液滴群を基板２に安定して供給することができ、処理ムラが発生するのが確実に防止される。

基板処理装置１では、基板２が搬送方向３１に搬送されつつ、吐出手段６１から純水の液滴が吐出されることにより、基板２の前端縁から順次、純水の液滴が吐出され、上面に付着しているパーティクル等の異物が除去される。基板処理装置１では、基板２に対する純水の液滴の吐出が行われている間、誘導電極７８による純水への電荷の誘導が並行して継続的に行われる。

基板２の後端縁が吐出手段６１の下方を通過して、基板２の上面全体に対する液滴の吐出が行われると、処理液供給源４２からの純水の供給およびガス供給源４３からの窒素ガスの供給が停止され、吐出手段６１からの液滴の吐出が停止される。また、誘導電極７８と電源４５との電気的接続が切られて純水への電荷の誘導が停止される。基板２は搬送方向３１に搬送されることによって、乾燥機構５によって基板の前端縁から順次乾燥させられ、基板２の後端縁がエアナイフ装置５１、５２の下方を通過すると、基板２の上下面全面が乾燥させられる（ステップＳ４）。その後、基板２は搬出口１３から搬出されて基板２に対する洗浄処理が終了する（ステップＳ５）。

このように、本実施形態の基板処理装置１では、基板２の上面に純水の微小な液滴を高速にて衝突させることにより、上面に形成された微細なパターンを損傷することなく、上面に付着している有機物等の微小なパーティクルを効率良く除去することができる。

さらに、このような純水の微小な液滴による洗浄処理では、基板２と純水との接触により、ガラス基板２はマイナスに帯電するが、本実施形態の基板処理装置１では、洗浄後の基板電位とは逆極性の電荷（すなわち、プラスの電荷）が誘導された純水の液滴により基板２を洗浄することにより、洗浄中および洗浄後における基板２の帯電を抑制することができる。また、上記電荷の誘導は、吐出手段６１の外壁６３に設けられた誘導電極７８により、基板処理装置１の構造を簡素化しつつ容易に実現することができる。

基板処理装置１では、また、基板２に対する洗浄が行われている間、吐出手段６１に対する電荷の誘導が継続的に行われることにより、基板２の帯電をより一層抑制することができる。

また本実施形態では、処理液の液滴が生成される混合部６９と吐出口６２が離れているが、処理液の液滴が生成される混合部６９の近傍に誘導電極を配置することにより、効率良く処理液に電荷を誘導することができる。

さらに、誘導電極７８が主にガスが流通する領域に配置されることにより、混合部６９で生成される処理液の液滴が誘導電極７８に接触しない。したがって、外壁６３と誘導電極７８とが短絡して、および接液部（処理液吐出用基体６４および処理液衝突用基台６５）と誘導電極７８とが短絡して電位差付与手段である電源４５に過大な電流が流れ込み、電源４５が故障することが防止される。

また、本実施形態では、外壁６３、処理液吐出用基体６４、および処理液衝突用基台６５が導電性カーボンまたは導電性樹脂により形成されることにより、外壁６３、処理液吐出用基体６４、および処理液衝突用基台６５が金属により形成される場合と異なり、外壁および接液部における導電性を確保しつつ、純水中への金属粉等の混入や外壁および接液部の材料の溶出による純水の汚染を防止することができる。これにより、洗浄中における基板２に対する金属粉の付着等が防止される。特に、外壁６３、処理液吐出用基体６４、および処理液衝突用基台６５がガラス状カーボンにより形成されることにより、外壁および接液部の材料が純水中に溶出することをより確実に防止することができる。

また、本実施形態では、処理液として純水を用いたが、処理液として炭酸水が用いられてもよい。用いられる炭酸水の比抵抗は、１×１０^２Ωｍ以上４×１０^３Ωｍ以下であるのがよく、５×１０^２Ωｍ以上４×１０^３Ωｍ以下がさらに好ましい。このように、純水よりも比抵抗が低い処理液が用いられることによって、基板２の帯電をより一層抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

上記実施の形態に係る基板洗浄装置では、洗浄により生じる基板の電位の極性および帯電量は、基板の種類によって異なるため、基板処理装置において誘導電極と接液部との間に付与される電位差は、基板の種類に合わせて様々に変更される。例えば、基板上にレジスト膜が形成されている場合、洗浄により基板の上面がプラスに帯電するため、誘導電極にはプラスの電圧がかけられ、洗浄液にマイナスの電荷が誘導される。

また、基板洗浄装置では、超音波が付与された処理液が吐出されて基板２の洗浄が行われてもよい。

また、基板洗浄装置では、処理液として純水や炭酸水以外の液体が利用されてもよく、例えば、フッ素系洗浄液である日本ゼオン株式会社のゼオローラ（登録商標）や、スリーエム社のノベック（登録商標）ＨＦＥが洗浄液として利用されてもよい。

上記の実施形態に係る基板処理装置は、基板の洗浄以外の様々な処理に利用されてもよく、例えば、薬液洗浄された後の基板のリンス処理に利用されてもよい。この場合、純水等のリンス液が基板に供給される処理液として用いられる。また、基板処理装置は、プリント配線基板や半導体基板等、フラットパネル表示装置に使用されるガラス基板以外の様々な基板の処理に利用されてよい。

第１の実施形態に係る基板処理装置１の構造を図解的に示す側面図である。 第１の実施形態に係る吐出手段４１を搬送方向３１から見たときの図解的な一部切り欠き側面図である。 図２のＡ-Ａ断面図である。 第１及び第２の実施形態に係る基板処理装置１による基板２の洗浄の動作を示すプロセスフローである。 第２の実施形態に係る基板処理装置１の洗浄機構４に備えられた吐出手段６１および誘導電極７８の図解的な断面斜視図である。 第２の実施形態に係る吐出手段６１を搬送方向３１から見たときの図解的な側面図である。 第２の実施形態に係る吐出手段６１を搬送方向３１に垂直な方向から見たときの側面図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
２ 基板
４１、６１ 吐出手段
４４、７８ 誘導電極
４１１、６３ 外壁
４５ 電源（電位差付与手段）
４６、６２ 吐出口
４９ 導電線
６４ 処理液吐出用基体（接液部）
６５ 処理液衝突用基体（接液部）
４１３ 処理液供給ユニット（接液部）

Claims (5)

1. 処理液の液滴を基板に供給して基板を処理する基板処理装置であって、
   処理液と接液可能な導電性の接液部と、前記接液部を内部に収容する外壁とを有し、前記外壁で囲まれた空間において、ガスと前記接液部から噴出された処理液とを混合することにより処理液の液滴を生成し、前記液滴を吐出口から基板に向けて吐出する吐出手段と、
   前記接液部と電気的に絶縁されながら、前記接液部の近傍に、しかも前記接液部に向かうように前記外壁に設けられた誘導電極と、
   前記接液部と前記誘導電極との間に電位差を付与することにより、前記接液部に接液する処理液に電荷を誘導する電位差付与手段と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記誘導電極は、導電性樹脂または導電性カーボンにより形成されることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記接液部は、導電性樹脂または導電性カーボンにより形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記接液部が接地されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. 処理液の液滴を基板に供給して基板を処理する基板処理方法であって、
   ａ）吐出手段の外壁で囲まれた空間の内部において、ガスと導電性の接液部から噴出された処理液とを混合することにより処理液の液滴を生成し、前記液滴を吐出口から吐出させる液滴吐出工程と、
   ｂ）前記接液部と、前記接液部と電気的に絶縁されながら、前記接液部の近傍に、しかも前記接液部に向かうように前記外壁に設けられた誘導電極との間に電位差を付与することにより、前記ａ）工程と並行して前記接液部に接液する処理液に電荷を誘導する工程と、
   を備えることを特徴とする基板処理方法。

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