JP2551123B2 - 連続表面処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明は、半導体基板表面などの薬液処理・洗浄に用
いる連続表面処理装置に関し、 表面処理工程中に生じた夾雑物が、基板に再付着する
ことを防ぎ、かつ、複数の表面処理工程を連続的に行え
ることを目的とし、 外槽と内槽との２槽で構成され、外槽の底面には排液
口を、側壁には強制排気口を設けるとともに、上面の開
口には内槽の底面の一部を挿入して封止し、内槽のすの
こ状の底ぶたの上には、基板を直立に保持した保持具を
載置するとともに、上、部側壁には給気口を設け、一
方、内槽の上ぶたには、独立した複数個の薬液流入口を
設け、その薬液流入口のそれぞれに連結した複数個のノ
ズルから吐出するそれぞれの薬液の流線が、直立に保持
した基板の上方から下方に向かってほぼ垂直となるよう
に、基板の中心部を中心とする円弧状に連架した連続表
面処理装置により構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体基板や磁気ディスクなどの金属基
板、あるいは液晶などの平面表示デバイスのガラス基板
など、各種電子デバイスの製造工程において行われる種
々の表面処理に連続して用いる連続表面処理装置に関す
る。

近年、エレクトロニクスの進展に伴い、半導体デバイ
ス、取り分け大規模集積回路においては、高密度・高集
積化を実現するために、素子や配線を得るためのパター
ニング技術は、サブミクロンの領域に入ってきている。

また、高密度記憶容量の磁気ディスクにおいては、例
えば、磁性塗膜の厚さや磁気ヘッドの浮上量が１μｍを
はるかに割っている。

さらに、液晶やELなどの平面表示デバイスにおいて
も、大容量・大画面を狙って、A4判にも相当する大きな
基板に、微細なパターニングを行う方向に進展してい
る。

従って、これらの各種電子デバイスの製造工程におけ
る基板の表面処理は、表面のエッチング、レジストなど
の表面塗膜の剥離、表面に付着した汚染物質の除去、処
理薬液を最終的に基板から除去するための有機溶剤や水
による置換、基板表面の清浄などが非常に重要な工程と
なっており、その目的に応じて各種の表面処理が利用さ
れている。

しかも、これらの工程は、複数の工程を連続して行う
ことが多い。

従って、何れの処理においても、それぞれの工程を如
何に仕上げるかが、重要な技術となっており、中でも、
基板を清浄にする洗浄工程の場合には、特に最終の仕上
がり状態が重要である。

そのために複数の工程を連続的に、しかも、それぞれ
の目的に叶った仕上げをしながら表面処理ができる表面
処理装置が要請されている。

〔従来の技術〕

第３図に従来の表面処理装置の構成図を示し、第３図
（Ａ）は浸漬式の表面処理装置の構成図であり、第３図
（Ｂ）は噴霧式の表面処理装置の構成図である。

まず、第３図（Ａ）において、表面処理装置20は、処
理槽31の中に薬液32が満たしてある。

キャリヤなどの保持具33に基板34を保持して薬液32に
中に浸漬して処理を行う。

この装置では、保持具33の出し入れ、処理槽31の温度
変化、薬液32の補充や排出などにより、処理槽31の中で
薬液32に乱れた対流35が起こる。

従って、処理しようとする基板34に付着していた汚染
物質や塵などの夾雑物が薬液32の中に浮遊し、保持具33
を引き上げたとき、薬液32とともに浮遊している夾雑物
が一緒に引き上げられ、再度基板34に付着することが起
こる。

また、複数の工程で処理を行う場合には、複数の処理
槽を用いなければならず、処理効率がよくない。

つぎに、第３図（Ｂ）は、従来の噴霧式の表面処理装
置の構成図であるが、表面処理装置21は処理槽31の中
に、基板34を保持した保持具33を載置するホルダ36が回
転できるように内設してある。

一方、処理槽31の中には、噴霧器37が内設してある。

この噴霧式の表面処理装置21で行う基板34の表面処理
は、保持具34を載置したホルダ36を回転させながら、噴
霧器37から薬液32を噴霧して行う。

しかし、その際、処理しようとする基板34が薬液32に
叩かれ、基板34から剥離した汚染物質や塵などの夾雑
物、あるいは基板34がホルダ36と摩擦して生じた塵など
が、薬液32の噴霧の中に飛散し、再度基板34に付着する
ことが起こる。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上述べたように、従来の表面処理装置においては、
表面処理する基板に付着していた夾雑物が薬液の中に浮
遊したり、あるいは薬液の噴霧の中に飛散するので、表
面処理が終わると、これら夾雑物が基板に再付着し、基
板が汚れてしまう。

そのため、次の工程に連続的に移れないばかりでな
く、特に基板を清浄にする洗浄工程においては問題が生
じていた。

そこで、表面処理工程中に生じた夾雑物が、基板に再
付着することを防ぎ、かつ、複数の表面処理工程を連続
的に行える新規な表面処理装置を提供することが課題で
ある。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の原理説明図であり、連続表面処理
装置１は、外槽２と内槽３との２槽で構成され、外槽２
の底面には排液口４を、側壁には強制排気口５を設ける
とともに、上面の開口には内槽３の底面の一部を挿入し
て封止し、内槽３のすのこ状の底ぶた６の上には、基板
７を直立に保持した保持具８を載置するとともに、上部
側壁には給気口12を設け、一方、内槽３の上ぶた９に
は、独立した複数個の薬液流入口10を設け、薬液流入口
10のそれぞれに連結した複数個のノズル11から吐出する
それぞれの薬液の流線13が、直立に保持した基板７の上
方から下方に向かってほぼ垂直となるように、基板７の
中心部を中心とする円弧状に連架するよう構成されてい
る。

〔作 用〕

本発明は、第１図に示したとおり、外槽２の底には、
薬液の排液口４を設けて、内槽３から流下した薬液を排
液するとともに、その側壁には、強制排気口５を設け
て、内槽３から流出した清浄空気を排気ポンプで強制的
に排気するようになっている。

内槽３の底ぶた６は、すのこ状にして薬液が貯留せず
に外槽２に流下するようにしてあり、その上には保持具
８を載置して、基板７を直立に保持するようになってい
る。

一方、内槽３の上ぶた９には、独立した複数個の薬液
流入口10にそれぞれ連結した複数個のノズル11を、基板
７の中心部を中心とする円弧状に連設し、何れのノズル
11から吐出した薬液でも、それぞれの薬液の流線13が、
直立した基板７の上方から下方に向かってほぼ垂直にな
るようにしている。

内槽３の上部側壁には、清浄空気を送入する給気口12
を設け、内槽３の中を清浄な雰囲気にする。

また、給気口12から送入した洗浄空気により、複数あ
る各工程間、あるいは最終工程終了後の基板７に対する
乾燥が行える。

一方、外槽２に設けた強制排気口５から底ぶた６を通
して強制排気し、内槽３の中に、上方から下方に向かっ
て清浄空気の層流を作る。

それによっても、複数個の薬液流入口10から処理工程
に応じて流入し、それに対応する複数個のノズル11から
吐出したそれぞれの薬液の流線13が、直立に保持した基
板７の上方から下方に向かってほぼ垂直になることが助
長される。

以上述べたように、本発明による連続表面処理装置１
によれば、ノズル11から吐出した薬液の流線13が、絶え
ず、保持具８に直立に保持された基板７の上方から下方
に向かっているので、基板７から剥離した夾雑物などが
基板７の近傍に留まることなく流下する。

従って、処理中に生じた夾雑物が、処理の終わった後
に基板７に再付着することを防ぐことができる。

さらに、複数個のノズル11を円弧状に連設し、複数個
のどのノズル11から吐出した薬液でも、基板７の上方か
ら下方に向かうようにしてある。

従って、薬液流入口10を複数個設けてそれぞれに対応
した複数個のノズル11を連結し、表面処理の目的に応じ
て異なる複数の薬液を順次吐出させれば、複数の工程を
連続的に処理することができる。

また、図示はしてないが、薬液の排液口４に薬液再生
装置を連結すれば、使用済の薬液を再生して薬液流入口
10し再送入し、再び使用することもできる。

〔実施例〕

第２図には、本発明の一実施例説明図を示す。

実施例1: 第２図において、本発明になる連続表面処理装置１
は、外槽２とその外槽２に内設された内槽３との２槽構
成となっている。

外槽２の底には、内槽３から流下した薬液の排液口４
を設けるとともに、外槽２の側壁には、内槽３から流出
した清浄空気を排気ポンプで強制的に排気する強制排気
口５とを設けた。

内槽３の中底6aは、薬液が貯留せずに外槽２に流下す
るようにすのこ状にし、その上には、表面処理を行う基
板７を直立に保持する保持具８を載置し、底ぶた6bに
は、中底6aから流下した薬液が飛散しないためと、内槽
３の中に気流の層流ができるように整流板16を垂直に設
けた。

一方、内槽３の上ぶた９には、独立した２個の薬液流
入口10a、10bのそれぞれに、４個のノズルを２個ずつ対
になるように連結したノズル11a、11bを、何れのノズル
から吐出した薬液も、それぞれの薬液の流線13が、直立
した基板７の上方から下方に向かってほぼ垂直になるよ
うに、基板７の中心部を中心とする円弧状に連ねて設け
た。

また、内槽３の内壁には、薬液の飛散がないようにフ
ィン14を設け、そのフィン14で受け止めた薬液は、内壁
を貫通した孔を通って内槽３の外壁に設けたカバー15に
案内されて外槽２に流出するようにした。

内槽３の上部側壁には、清浄空気を送入する給気口12
を設けるとともに、整流板16を通して外槽２に設けた強
制排気口５から強制排気を行い、内槽３の中を清浄な雰
囲気にすると同時に、内槽３の中に、上方から下方に向
かって清浄空気の層流ができるようにした。

なお、この清浄空気は、各工程間、あるいは工程終了
後の基板７に対する乾燥にも使用した。

以上述べた連続表面処理装置１を用いて、シリコンウ
ェーハのエッチングを実施した。

基板７には、８インチφのシリコンウェーハを使い、
保持具８に10枚保持して、中底6aの上に載置した。

薬液流入口10aからは、100:1に水で希釈したふっ酸水
溶液を流入し、２個のノズル11aから吐出させるように
した。

一方、薬液流入口10bからは、純水を流入し、２個の
ノズル11bから噴出させるようにした。

薬液流入口10a、11bから流入する薬液の液圧は、それ
ぞれのノズル11a、11bから吐出した薬液の流線13が、シ
リコンウェーハの基板７の上から下に平行になるよう1.
5kg/cm²に調整した。

また、強制排気口５からの排気量は、内槽３の清浄空
気の流れが層流になるよう150m³/h、流速にして5m/秒に
調整した。

まず、薬液流入口10aから、ふっ酸水溶液を流入し、
ノズル11aから40秒間吐出し、排液口４から排出させ
た。

次に、薬液流入口10bから、純水を流入し、ノズル11b
から60秒間吐出し、排液口４から排出させた。

さらに、清浄空気で90秒間乾燥させ、一連の工程を終
了した。

取り出した処理済の10枚の全てのシリコンウェーハ
が、そのまま次の工程に使用できる良好な仕上がりであ
った。

実施例2: 実施例１と同様の連続表面処理装置１により、酸化イ
ンジウムと酸化すずの透明導電膜を被覆したITOガラス
のパターニングを実施した。

内槽３の上ぶた９には、独立した３個の薬液流入口10
a、10b、10cを配置し、そのそれぞれに、６個のノズル
を２個ずつ対になるように連結したノズル11a、11b、11
cを、何れのノズルから吐出した薬液も、それぞれの薬
液の流線13が、基板７の上方から下方に向かってほぼ垂
直になるように、基板７の中心部を中心とする円弧状に
連ねて吊架した。

基板７には、一辺が300mmのITOガラスを使い、ポジテ
ィブレジストを塗布してパターン焼付したガラス基板
を、保持具８に５枚保持して、中底6aの上に載置した。

薬液流入口10aからは、100:1に水で希釈した水酸化カ
リウムのアルカリ水溶液を流入し、２個のノズル11aか
ら吐出させるようにした。

一方、薬液流入口10bからは、塩酸と硝酸と水が1:1:1
の混酸を流入し、２個のノズル11bから吐出させるよう
にした。

さらに、薬液流入口10cからは、純水を流入し、２個
のノズル11cから噴出させるようにした。

まず、ノズル11aからアルカリ水溶液を60秒間吐出さ
せてレジストの現像を行い、ノズル11cから純水を30秒
間吐出させて洗浄を行った。

次に、20秒間清浄空気に曝したあと、ノズル11bから
液温40℃の混酸を30秒間吐出させて、パターンのエッチ
ングを行い、ノズル11cから純水を30秒間吐出させて洗
浄を行った。

さらに、清浄空気で60秒間乾燥させ、一連の工程を終
了した。

取り出した処理済の５枚の全てのITOガラスが、その
まま次の工程に使用できる良好な仕上がりであった。

実施例3: 実施例１の連続表面処理装置１において、薬液の排液
口４の先に、２個の三方弁17、18を連設し、三方弁17の
一方の口は廃液口とした。

また、三方弁17に連結した三方弁18の一方の口は薬液
再生装置19aに、他方の口は薬液再生装置19bに、それぞ
れ連結した。

実施例２のITOガラスのパターニングにおいて、ノズ
ル11cから吐出させ、各工程間の洗浄に使用した純水
は、排液口４から三方弁17の廃液口を介して廃液した。

一方、ノズル11aから吐出させたアルカリ水溶液の現
像剤は、排液口４から三方弁17、18を介して、薬液再生
装置19aに導いた。

薬液再生装置19aは、図示してないが、貯液槽とろ過
器とポンプとから構成し、薬液流入口10aに連結して、
現像剤を循環再使用した。

さらに、ノズル11bから吐出させた混酸のエッチング
液は、排液口４から三方弁17、18を介して、薬液処理装
置19bに導いた。

薬液再生装置19bには、図示してないが、貯液槽に加
熱器を付設して液温を40℃に調整し、薬液流入口10bに
連結して、エッチング液を循環再使用した。

こうして、一連のエッチング処理を終了し、取り出し
た処理済の５枚の全てのITOガラスが、そのまま次の工
程に使用できる良好な仕上がりであった。

以上述べた実施例から、本発明になる連続表面処理装
置において、薬液流入口から異なる複数の処理工程に対
応した複数の薬液を順次流入することにより、被処理基
板の表面処理を連続的に実施できることが確認できた。

本発明による連続表面処理装置においては、処理に用
いる薬液が水溶性である方が好ましいが、特に適用する
表面処理の種類を規制するものではない。

また、連続して行う処理の工程数によって、薬液流入
口の数とそれに連結するノズルの数や配置も、任意に決
めることができる。

さらに、基板の形状や大きさ、あるいは一回に処理す
る基板の枚数などにより、保持具の形式は任意に決める
ことができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明による連続表面処理装置に
よれば、ノズルから吐出する薬液の流線が、直立に保持
された基板の上方から下方に向かってほぼ垂直になるよ
うに、ノズルを配置してあるので、基板から遊離した夾
雑物などが、基板に留まることなく、薬液とともに下方
に流下する。

その結果、処理済の基板に夾雑物が再付着することが
防げるばかりでなく、複数の処理工程を連続して行うこ
とができ、特に、バッチ処理で、かつ、工程が連続して
いる表面処理において、大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の一実施例説明図、 第３図は従来の表面処理装置の構成図、 である。 図において、 １は連続表面処理装置、２は外槽、 ３は内槽、４は排液口、 ５は強制排気口、６は底ぶた、 ７は基板、８は保持具、 ９は上ぶた、10は薬液流入口、 11はノズル、12は給気口、 13は薬液の流線、 である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−185029（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−78536（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−73626（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−54270（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−42919（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−82065（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−95967（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−7133（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−115332（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−8455（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−12774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−144136（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−64328（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−66044（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−185493（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−162046（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−156579（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−40836（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−133659（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−95118（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−12266（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−32689（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−123285（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−179434（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭53−24776（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭37−18943（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭62−2455（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭60−38021（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭58−55661（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭51−12950（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭47−38747（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭53−13237（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外槽（２）と、内槽（３）とを有し、 前記外槽（２）は、底面に排液口（４）と、側壁に強制
   排気口（５）とを有するものであり、 前記内槽（３）は、底面の一部が前記外槽（２）の上面
   の開口に挿入され封止されたものであって、底面に基板
   （７）の直立に保持した保持具（８）が載置されるすの
   こ状の底ぶた（６）と、上部側壁に吸気口（12）と、上
   ぶた（９）に独立した複数個の薬液流入口（10）のそれ
   ぞれに吊着されたノズル（11）とを有するものであり、 前記ノズル（11）は、該ノズル（11）から吐出する薬液
   の流線（13）が前記基板（７）の上方から下方に向かっ
   てほぼ垂直となるように、該基板（７）の中心部を中心
   とする円弧状に連架されていることを特徴とする連続表
   面処理装置。