JP2008098439A - 洗浄水供給ユニットおよび基板洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】循環供給における洗浄水の劣化を抑制する。
【解決手段】基板洗浄装置１０に洗浄水を供給する洗浄水供給ユニット１２に、貯留槽１３および気液混合部１７を設ける。循環する洗浄水に気液混合部１７によってマイクロバブル９２を混入する。また、回収した洗浄水（汚染物９１を多く含む）を貯留槽１３に貯留し、マイクロバブル９２が付着した汚染物９１を浮上させる。貯留槽１３の上層部に集まった汚染物９１をオーバーフローによって排出するとともに、貯留槽１３の下層部から洗浄水を吸引して循環させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板を洗浄する際に使用される洗浄水を供給する技術に関する。より詳しくは、洗浄水を清浄に保ちつつ循環供給する技術に関する。

基板洗浄装置において、基板の洗浄に使用される洗浄水（純水等のリンス液）は、洗浄水供給ユニットによって槽内の基板に向けて供給される。すなわち、洗浄水供給ユニットによって供給された洗浄水により基板の洗浄処理が実行され、充分に洗浄処理が進行した後に、次の工程が実行される。このような基板洗浄装置が、例えば特許文献１に記載されている。

このような基板洗浄装置において、洗浄処理に使用された洗浄水をそのまま排出すると、膨大な量の洗浄水が必要となるばかりでなく、パーティクル等に汚染された排液が多量に発生するため好ましくない。したがって、特許文献１には、処理チャンバ（槽）から排出される使用済みの洗浄水を開閉制御弁を介して貯留槽に回収して再使用する技術が提案されている。

すなわち、特許文献１に記載されているように、洗浄水を循環供給することにより、洗浄処理において消費される洗浄水の量を抑制することが可能となる。

特開２００４−２７３９８４号公報

ところが、特許文献１に記載されているように洗浄水を循環供給すると、再度基板に向けて供給される洗浄水に、先に基板から除去したパーティクル等が含まれるため、汚染物質の再付着の問題があった。すなわち、洗浄水を循環供給する場合には、洗浄水の劣化という問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、循環供給における洗浄水の劣化を抑制することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、洗浄水を循環供給する洗浄水供給ユニットであって、洗浄水を貯留する貯留手段と、前記貯留手段の下層部に貯留された洗浄水を前記貯留手段から吸引しつつ送液する送液手段と、前記送液手段により送液された洗浄水を吐出して基板に供給する吐出手段と、前記吐出手段により吐出された洗浄水を前記貯留手段に導く回収手段と、洗浄水に気体を混合させる気液混合手段とを備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る洗浄水供給ユニットであって、前記送液手段により送液される洗浄水を清浄化させる清浄化手段をさらに備えることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明に係る洗浄水供給ユニットであって、前記気液混合手段は、マイクロバブル発生機構であることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明に係る洗浄水供給ユニットであって、前記気液混合手段は、前記送液手段から前記吐出手段に向けて送液されている洗浄水に気体を混合することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明に係る洗浄水供給ユニットであって、前記気液混合手段は、前記貯留手段に貯留されている洗浄水に気体を混合することを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明に係る洗浄水供給ユニットであって、前記貯留手段の上層部に貯留された洗浄水を排出することを特徴とする。

また、請求項７の発明は、基板を洗浄する基板洗浄装置であって、内部に基板が配置される処理槽と、前記処理槽に洗浄水を循環供給する洗浄水供給ユニットとを備え、前記洗浄水供給ユニットは、洗浄水を貯留する貯留手段と、前記貯留手段の下層部に貯留された洗浄水を前記貯留手段から吸引しつつ送液する送液手段と、前記送液手段により送液された洗浄水を吐出して基板に供給する吐出手段と、前記吐出手段により吐出された洗浄水を前記貯留手段に導く回収手段と、洗浄水に気体を混合させる気液混合手段とを備えることを特徴とする。

請求項１ないし７に記載の発明では、洗浄水を貯留する貯留手段と、貯留手段の下層部に貯留された洗浄水を貯留手段から吸引しつつ送液する送液手段と、洗浄水に気体を混合させる気液混合手段とを備えることにより、循環する洗浄水に含まれる汚染物を抑制することができ、洗浄水の劣化を抑制できる。

請求項４に記載の発明では、送液手段から吐出手段に向けて送液されている洗浄水に気体を混合することにより、基板に対する洗浄水の洗浄力を向上できる。

請求項５に記載の発明では、貯留手段に貯留されている洗浄水に気体を混合することにより、汚染物の除去効果を向上できる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。

＜１． 第１の実施の形態＞
図１は、基板９０を処理する基板処理装置１を示す概略図である。基板処理装置１は、洗浄ユニット１０、制御部２、処理ユニット３，４および搬送部５を備える。

なお、図１において、黒丸で示すものは、パーティクルに代表される汚染物（洗浄処理における除去対象物）９１を示している。ここに言う汚染物９１には、無機物と有機物とが含まれる。汚染物９１は、例えば、図１に示すように、基板９０の表面に付着した状態で、洗浄ユニット１０に搬送される。また、図１において、汚染物９１とともに示す白丸は、マイクロバブル９２を示す。図１では、すべてのマイクロバブル９２が汚染物９１に付着しているように図示しているが、もちろんマイクロバブル９２はこのような状態に限定されるものではなく、洗浄水中に単独で浮遊することもある。

本願発明に係る基板洗浄装置としての洗浄ユニット１０は、内部に基板９０が配置される処理槽１１と、処理槽１１に洗浄水を循環供給する洗浄水供給ユニット１２とを備える。洗浄ユニット１０は、洗浄水によって基板９０に付着した汚染物９１を洗い流すことにより基板９０を洗浄する。

洗浄水供給ユニット１２は、貯留槽１３と、送液ポンプ１４と、吐出ノズル１５と、回収配管１６と、気液混合部１７とを備える。

貯留槽１３は、内部が空洞の容器として構成されており、その内部に洗浄水を貯留する。図１に示すように、貯留槽１３は、処理槽１１よりも下方に配置される。このように配置されることにより、処理槽１１内の洗浄水を、回収配管１６を介して容易に貯留槽１３に回収することが可能となる。

貯留槽１３への洗浄水の供給には、回収配管１６による「循環供給」と、供給部２０による「新規供給」とがある。このようにして供給された洗浄水は、貯留槽１３の内部に貯留される。一方、貯留槽１３からの洗浄水の排出には、送液ポンプ１４による「循環排出」と、排出配管１９による「廃棄排出」とがある。

貯留槽１３から送液ポンプ１４によって循環排出された洗浄水は、基板９０の洗浄に使用された後、回収配管１６によって貯留槽１３に循環供給される。なお、貯留槽１３において、汚染物９１が除去される原理については、後述する。

送液ポンプ１４は、制御部２からの制御信号に応じて駆動される一般的な高圧ポンプである。送液ポンプ１４は、貯留槽１３から洗浄水を吸引してフィルタ１８側に吐出することにより、貯留槽１３に貯留された洗浄水を吐出ノズル１５に向けて送液する。

貯留槽１３と送液ポンプ１４との間における洗浄水の流路（配管）は、貯留槽１３側において、貯留槽１３の下層部に接続されている。このように配置されていることにより、貯留槽１３内に貯留された洗浄水のうち比較的下層部に存在する洗浄水が、送液ポンプ１４によって吸引される。ただし、貯留槽１３の底部には比較的大きな汚染物９１が沈殿することもあるので、貯留槽１３の底部よりは上方から吸引することが好ましい。

吐出ノズル１５は、処理槽１１内の上方に配置されており、送液ポンプ１４により送液された洗浄水を吐出する。吐出ノズル１５から吐出された洗浄水は、処理槽１１内に配置された基板９０に供給される。

回収配管１６は、処理槽１１と貯留槽１３とを連通接続する。回収配管１６は処理槽１１の下部に接続されており、ここから洗浄処理に使用された洗浄水を処理槽１１外に排出する。

先述のように、貯留槽１３は処理槽１１よりも下方に配置されているため、回収配管１６にポンプのような駆動装置を設けなくても、処理槽１１内の洗浄水は貯留槽１３に導かれる。このようにして回収配管１６は、吐出ノズル１５により吐出され、基板９０の洗浄処理に使用された洗浄水を、貯留槽１３に導く機能を有する。すなわち、回収配管１６は、処理槽１１から排出した洗浄水を貯留槽１３内に回収する。

気液混合部１７は、高圧の気体（空気）を供給する気体供給部１７０と、洗浄水に気体を混合させる混合部１７１とを備える。気体供給部１７０は、圧縮ポンプ等により圧縮空気を生成し、制御部２からの制御信号に基づいて、混合部１７１に向けて供給する。混合部１７１は、吐出ノズル１５に向けて送液される洗浄水に、気体供給部１７０から供給された圧縮空気を送り込む機能を有する。

このように気液混合部１７は、いわゆる加圧溶解方式によって、洗浄水に気泡を混入する。液体に混入される気泡としては、その大きさにより、１ｍｍ程度のミリバブルや、２００〜５００μｍ程度のマイクロバブル、ｎｍ程度のナノバブル等が存在する。

汚染物９１を貯留槽１３内において浮上させるためには、汚染物９１に気泡が効率的に付着する必要がある。すなわち、除去しようとする汚染物９１の大きさ（基板処理装置１内に存在する汚染物９１の大きさ）に応じて気泡の大きさを選択することが好ましい。

また、一般に、大きい気泡ほど短時間で消滅し、洗浄水内に留まる時間が短くなる。したがって、気泡混入効果を持続させるという観点では、混入させる気泡は小さい方が好ましい。

これらの点を考慮して、本実施の形態における気液混合部１７は、洗浄水に混入する気泡として、マイクロバブルを発生させる構造（マイクロバブル発生機構）である。なお、マイクロバブルを混入する手法としては、加圧溶解方式に限定されるものではなく、例えば、旋回加速方式等が採用されてもよい。

また、本実施の形態における洗浄水供給ユニット１２は、フィルタ１８と、排出配管１９と、供給部２０とを備える。

フィルタ１８は、送液ポンプ１４の下流側に配置されており、送液ポンプ１４により処理槽１１（吐出ノズル１５）に向けて送液される洗浄水から汚染物９１等を除去し、循環する洗浄水を清浄化させる。

排出配管１９は、貯留槽１３の側面上部に連通接続されており、貯留槽１３に貯留された洗浄水のうち、比較的上層部の洗浄水を排出する。すなわち、貯留槽１３内の洗浄水は、オーバーフローにより排出される。

供給部２０は、制御部２からの制御信号に応じて、貯留槽１３に向けて新しい洗浄水を補充する。供給部２０は、貯留槽１３の下層部に洗浄水を供給する。これにより、循環供給される洗浄水に、所定の割合で新液が混入されるので、処理槽１１に供給される洗浄水の劣化が抑制される。なお、本実施の形態における供給部２０は洗浄水として「純水」を供給するが、純水に限定されるものではない。

一般に、送液ポンプ１４が定常駆動されている状態では、送液ポンプ１４によって貯留槽１３から処理槽１１に供給される洗浄水の量と、回収配管１６から貯留槽１３に回収される洗浄水の量とは、ほぼ等しい。すなわち、送液ポンプ１４を駆動しただけでは、貯留槽１３内の洗浄水の量は一定（厳密には微減）に保たれるため、貯留槽１３において洗浄水のオーバーフローは生じない。

しかし、供給部２０が循環する洗浄水の量を増加させる働きを有しているため、貯留槽１３内において洗浄水の液面は上昇し、貯留槽１３の側面上部に連通接続された排出配管１９から洗浄水がオーバーフローにより排出される。オーバーフローさせる洗浄水の量は、供給部２０が供給する洗浄水の量によって調整することができ、供給部２０が供給する洗浄水の量は、制御部２からの制御信号に応じて決定することができる。

なお、貯留槽１３から洗浄水を排出させる構成は、これに限定されるものではない。例えば、貯留槽１３の上部を開口させて当該開口から貯留槽１３の周囲下方に向けてオーバーフローさせる構造としてもよいし（排出配管１９が貯留槽１３に接続されない）、排出配管１９にポンプを設けて貯留槽１３の上部から汲み上げて排出するものでもよい。すなわち、貯留槽１３に貯留された洗浄水のうち、比較的上層部にある洗浄水を選択的に排出する構造であればどのような構造であってもよい。

詳細は図示しないが、制御部２は、ＣＰＵ、記憶装置、操作部および表示部等の構成を備え、プログラム等に従って動作し、一般的なコンピュータとしての機能を有する。図１では、制御部２が送液ポンプ１４、気体供給部１７０および供給部２０とにのみ接続されているように示しているが、実際の制御部２は基板処理装置１の各構成と接続されており、これらを適宜制御する。

処理ユニット３は洗浄ユニット１０において実行される処理の前工程を行うユニットであり、処理ユニット４は洗浄ユニット１０において実行される処理の後工程を行うユニットである。処理ユニット３，４における処理は、特に限定されるものではないので、ここでは具体的な説明を省略する。

搬送部５は、制御部２からの制御信号に基づいて、基板処理装置１における基板９０の搬送を行う。すなわち、搬送部５は、基板９０に対して実行される処理順序等に従って、所定の基板９０を所定の位置に搬送する機能を有する。

なお、本実施の形態における搬送部５は、図１に示すように、コロ搬送による方式を採用する。しかし、搬送部５は、このような構造に限定されるものではない。例えば、シャトル搬送や搬送ロボット（把持）等の方式が採用されてもよい。

以上が基板処理装置１の構成および機能の説明である。

次に、基板処理装置１（洗浄ユニット１０）が洗浄水供給ユニット１２を備えることにより、貯留槽１３において汚染物９１が除去される原理について説明する。

処理槽１１において洗浄処理が開始されると、吐出ノズル１５から洗浄水が基板９０に向けて吐出される。本実施の形態における気液混合部１７は、処理槽１１に向かう洗浄水にマイクロバブルを混入する。これにより、吐出ノズル１５から吐出される洗浄水にはマイクロバブルが含まれている。

洗浄水供給ユニット１２は、フィルタ１８の下流側にマイクロバブルを混入させることにより、基板９０に供給する洗浄液については、マイクロバブルが破壊される前に供給することができる。したがって、比較的多量のマイクロバブルを含んだ洗浄水を基板９０に供給できるので、マイクロバブルの洗浄効果により、洗浄水の洗浄力が向上する。

洗浄処理に使用された洗浄水（吐出ノズル１５から吐出された洗浄水）は、基板９０から流れ落ち、処理槽１１の下部に到達する。この洗浄水（洗浄処理に使用された洗浄水）には、基板９０から除去された汚染物９１が含まれている。

処理槽１１の下部に集められた洗浄水は、回収配管１６を介して貯留槽１３内に回収され貯留される。このとき、回収された洗浄水に含まれる汚染物９１も同時に貯留槽１３内に回収される。

一般に汚染物９１の大きさは小さいので、容易には沈殿しない。言い換えれば、洗浄水を貯留しても、汚染物９１は洗浄水中に、比較的長時間浮遊しつづける。このため、例えば貯留した状態の上澄みを循環させる等の手法を採用したとしても、洗浄水から有効に汚染物９１を除去することは困難である。

これに対して、洗浄水供給ユニット１２の貯留槽１３内に回収された汚染物９１には、洗浄水に含まれるマイクロバブル９２が付着する。そのため汚染物９１は、貯留槽１３内でマイクロバブル９２の浮力により比較的速やかに浮上する。この結果、図１に示すように、汚染物９１は貯留槽１３内の上層部に集まり、上層部の洗浄水における汚染物９１の濃度が上昇する。

先述のように、貯留槽１３では、主に排出配管１９と供給部２０とによって、貯留された洗浄水のオーバーフローが生じ、上層部の洗浄水が選択的に貯留槽１３から排出される。すなわち、洗浄水供給ユニット１２は、汚染物９１の濃度が高い洗浄水を選択的に貯留槽１３から排出する。したがって、循環供給される洗浄水から効果的に汚染物９１が除去され、洗浄水は清浄化される。

以上のように、本実施の形態における洗浄水供給ユニット１２は、洗浄水を貯留する貯留槽１３と、貯留槽１３の下層部に貯留された洗浄水を貯留槽１３から排出しつつ送液する送液ポンプ１４と、洗浄水に気体を混合させる気液混合部１７とを備えることにより、循環する洗浄水に含まれる汚染物９１を除去することができる。

これにより、循環供給する洗浄水の劣化が抑制され洗浄水の寿命が延びるため、供給部２０から新たに供給する洗浄水の量を減少させることができる。すなわち、洗浄水の消費量を抑制することができる。

また、貯留槽１３で汚染物９１を除去することにより、循環する洗浄水に含まれる汚染物９１が減少する。したがって、フィルタ１８の目詰まりが抑制され、フィルタ１８の寿命が延びるので、コストを抑制することができる。また、フィルタ１８の交換頻度が減少するため、メンテナンスに要する時間を短縮することができる。

また、マイクロバブル９２を空気の気泡によって生成することにより、洗浄水が酸化作用を発揮するため、循環経路内におけるバクテリアの発生を抑制することも可能である。すなわち、本実施の形態における洗浄水供給ユニット１２は、有機物による汚染を効果的に抑制できる。

フィルタ１８の下流側にマイクロバブルを混入するように配置することにより、混入されたマイクロバブルはその多くが消滅する前に吐出ノズル１５から洗浄水とともに吐出される。したがって、マイクロバブルを多く含む洗浄水を洗浄処理に使用することができるため、洗浄力が向上する。

なお、本実施の形態における洗浄ユニット１０は、吐出ノズル１５から洗浄水を吐出させる単純構造で説明したが、具体的には、カーテン水洗、両面スプレー水洗または高圧ジェット等の方式が採用されてもよいし、複数の洗浄水を用いる二流体洗浄などの方式が採用されてもよい。また、これらの方式を複合的に採用する構成であってもよい。このような方式により洗浄力を向上させると、それに応じて回収される洗浄水の汚染度は悪化する。したがって、このような方式を採用する基板洗浄装置には、特に洗浄水供給ユニット１２が有効である。

＜２． 第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、フィルタ１８の下流側にマイクロバブルを混入するように混合部１７１が配置されていた。しかし、マイクロバブルを洗浄水に混入させる位置（循環経路上の位置）は、これに限定されるものではない。例えば、貯留槽１３に貯留されている洗浄水に直接マイクロバブルを混入するようにしてもよい。すなわち、混合部１７１を貯留槽１３に設けて、気体供給部１７０において発生させた圧縮空気を貯留槽１３に送り込むように構成してもよい。

このような構成によっても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、発生したマイクロバブルのうち貯留槽１３に到達するまでに消滅する量が減少するので、貯留槽１３における汚染物９１の除去効果が向上する。

＜３． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

上記実施の形態では、洗浄ユニット１０は洗浄処理のみ行うユニットとして説明したが、洗浄ユニット１０の機能は洗浄処理に限定されるものではない。例えば、剥離処理を行った後に洗浄処理を行うものでもよい。すなわち、洗浄ユニット１０は、洗浄処理に加えて、さらに他の処理を行うものでもよい。

また、上記実施の形態に示した空気はあくまでも例示であって、マイクロバブルとして混入される気体は空気に限定されるものではない。ただし、有機汚染を除去し、バクテリア等の発生を抑制するためには、例示した空気（酸素を含む混合気体）やオゾンのように、溶解した際に酸化作用を発揮する気体が好ましい。

また、送液ポンプ１４は、制御部２からの流量制御等を受けることなく、常時定量の洗浄水を送液（循環）させるものであってもよい。

また、供給部２０は循環経路内のどの位置に洗浄水を供給するものであってもよく、上記実施の形態に示すように貯留槽１３に供給するものに限られない。例えば、供給部２０は、フィルタ１８を通過してきた洗浄水（循環する洗浄水）に、新たな洗浄水を補充してもよい。

さらに、マイクロバブルを混入させる位置（混合部１７１の配置位置）は、一箇所に限定されるものではない。目的や用途に応じて、気体供給部１７０によって発生させた圧縮空気を循環経路上の複数箇所に混入させるように構成してもよい。

基板を処理する基板処理装置を示す概略図である。

符号の説明

１０ 洗浄ユニット
１１ 処理槽
１２ 洗浄水供給ユニット
１３ 貯留槽
１４ 送液ポンプ
１５ 吐出ノズル
１６ 回収配管
１７ 気液混合部
１８ フィルタ
１９ 排出配管
２０ 供給部
２ 制御部
９０ 基板
９１ 汚染物
９２ マイクロバブル

Claims (7)

1. 洗浄水を循環供給する洗浄水供給ユニットであって、
   洗浄水を貯留する貯留手段と、
   前記貯留手段の下層部に貯留された洗浄水を前記貯留手段から吸引しつつ送液する送液手段と、
   前記送液手段により送液された洗浄水を吐出して基板に供給する吐出手段と、
   前記吐出手段により吐出された洗浄水を前記貯留手段に導く回収手段と、
   洗浄水に気体を混合させる気液混合手段と、
   を備えることを特徴とする洗浄水供給ユニット。
2. 請求項１に記載の洗浄水供給ユニットであって、
   前記送液手段により送液される洗浄水を清浄化させる清浄化手段をさらに備えることを特徴とする洗浄水供給ユニット。
3. 請求項１または２に記載の洗浄水供給ユニットであって、
   前記気液混合手段は、マイクロバブル発生機構であることを特徴とする洗浄水供給ユニット。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の洗浄水供給ユニットであって、
   前記気液混合手段は、
   前記送液手段から前記吐出手段に向けて送液されている洗浄水に気体を混合することを特徴とする洗浄水供給ユニット。
5. 請求項１ないし３のいずれかに記載の洗浄水供給ユニットであって、
   前記気液混合手段は、
   前記貯留手段に貯留されている洗浄水に気体を混合することを特徴とする洗浄水供給ユニット。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の洗浄水供給ユニットであって、
   前記貯留手段の上層部に貯留された洗浄水を排出することを特徴とする洗浄水供給ユニット。
7. 基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
   内部に基板が配置される処理槽と、
   前記処理槽に洗浄水を循環供給する洗浄水供給ユニットと、
   を備え、
   前記洗浄水供給ユニットは、
   洗浄水を貯留する貯留手段と、
   前記貯留手段の下層部に貯留された洗浄水を前記貯留手段から吸引しつつ送液する送液手段と、
   前記送液手段により送液された洗浄水を吐出して基板に供給する吐出手段と、
   前記吐出手段により吐出された洗浄水を前記貯留手段に導く回収手段と、
   洗浄水に気体を混合させる気液混合手段と、
   を備えることを特徴とする基板洗浄装置。

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