JP2968779B1 - 板状体の洗浄装置 - Google Patents

板状体の洗浄装置

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Abstract

【要約】 【課題】ウェハやガラス板のような板状体の洗浄装置に
おいて、ウェハ8の複数枚を収納するキャリア7を設置
した状態で、短期間で効率よくゴミを除去して洗浄す
る。 【解決手段】給液配管3と排液配管4との間に管状処理
槽1を形成し、複数のウェハ8を並べ収納するウェハキ
ャリア7を管状処理槽1内に設置し、それぞれのウェハ
8に対し同じ位置に水平に並べかつウェハ8を挟むよう
に上流および下流に配置される複数対の速度制御板2を
設け、洗浄液をウェハ8の表面に接触し流れる多層の層
流に分岐させ、洗浄液の流れのエネルギ−によってウェ
ハ8の表面に付着したゴミを剥離させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、純水などの洗浄液
によって半導体ウェハ(以下単にウェハと記す)や液晶
パネルのガラス板などの板状体を洗浄する板状体の洗浄
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、この種の板状体の洗浄装置、例え
ば、ウェハの洗浄装置は、洗浄槽の下方から純水などを
槽内に噴き出させ、槽内に配置されたウェハキャリアに
収納された複数枚のウェハの間に洗浄液を流し、槽の開
口から洗浄液をオ−バ−フロ−させ洗浄を行っていた。
しかしながら、槽内における洗浄液は槽壁に沿って流れ
オ−バ−フロ−されるので、槽の中央部の洗浄液が淀み
易く、ウェハに一度遊離したゴミが再付着する問題があ
った。この問題を解消するのに種々の提案がなされた。
【0003】例えば、特開平5−299406号公報に
開示された基板洗浄槽は、槽の外側壁にある洗浄液供給
口側に垂直に立てられた流入液整流板と、基板をおいて
対向するように垂直に立てられた流出液整流板とを設け
洗浄液の流れを層流にし、基板の面に沿って洗浄液を水
平方向に流しゴミを離脱させ、一方向に洗浄液を流すこ
とで再付着を防止することを特徴としている。
【0004】また、特開平6−104233号公報に開
示されているウェハの洗浄装置は、洗浄槽を設けるこな
く、超純水が供給され一方向に流れる配管内に直接ウェ
ハキャリアごとウェハを設置し、上流に整流板である流
量制御器を配置し、超純水を層流状態にし流しウェハ面
のゴミを離脱させゴミを下流に流し再付着を防止するこ
とを特徴としている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したいずれの従来
の洗浄装置では、洗浄液の流れ層流にするために、多数
の孔が面に一様に形成された整流板を設けているが、整
流板が流れの方向に垂直であることと孔の通過経路が短
いため、レイノズル数が大きく乱流になり易い。従っ
て、乱流にならないように孔を通過する洗浄液の速度を
あまり大きくできない。この結果、ウェハ面に付着した
ゴミが剥離させるエネルギ−が不足しゴミを離脱させる
のに時間がかかるという問題があった。
【0006】また、特開平6−104233号公報の洗
浄装置では、ウェハが保持されたウェハキャリアを配管
内に出し入れする際、配管を上下に分割する必要がある
ため、その時は配管内の洗浄液を一端抜く必要があり、
洗浄開始までの時間が数分必要取り扱い煩雑になるとい
う欠点がある。さらに、配管内では管壁から管中央まで
は流速に勾配が生じ、必ずしも洗浄液の流速が一様にな
らずウェハの中央部はゴミを剥離できても周辺部のゴミ
が離脱できないという懸念がある。また、配管上部の内
壁には浮上したゴミが淀み易く再付着する恐れがある。
【0007】一方、特開平5−299406号公報の洗
浄槽では、洗浄液供給口が槽の上部に配置され下方に向
け洗浄液が供給されるが、流入液整流板の上側の流速と
下側の流速とに違いが生じる恐れがある。しかも前者で
ある配管で槽を兼用する洗浄装置に比べ洗浄液の流速が
遅くなる。また、複数枚の基板を収納するキャリアを設
置すると、流量抵抗となり下方での洗浄液が滞流し、部
分的に層流であってもその流速が遅くウェハの洗浄効果
は望めない。
【0008】従って、本発明の目的は、ウェハの複数枚
を収納するキャリアを設置した状態で、それぞれのウェ
ハの各両面を流れる液流を層流にしかつ洗浄液の速度向
上を図り、短期間で効率よくゴミを除去して洗浄できる
板状体の洗浄装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、洗浄液
を供給する給液配管部と前記洗浄液を排出する排液配管
部との間に有ってテーパ状連結部を介して取り付けられ
るとともに前記給液配管部および前記排液配管部より大
きな断面積をもつ管状処理槽と、洗浄すべき板状体の複
数枚を上下に並べそれぞれを水平に維持し収納する箱体
状のキャリアを前記管状処理槽の底部に載置する台座
と、載置された前記キャリアのそれぞれの前記板状体の
同一の位置に水平に並べ配し、かつ前記洗浄液の流れる
方向において前記キャリアの前後に前記板状体を挟むよ
うに配置される複数対の板状の速度制御板とを備える板
状体の洗浄装置である。
【0010】また、前記管状処理槽の上部に前記キャリ
アを出し入れする開口を有することが望ましい。さら
に、前記洗浄液の流量を調節し前記開口より前記洗浄液
をオ−バフロ−させる調節弁を備えることが望ましい。
そして、前記速度制御板の長さが前記管状処理槽に流れ
る該洗浄液の中心から上下の速度分布に応じて大小に決
められることである。さらに、望ましいことは、前記排
液配管部と接続するフィルタと該フィルタで濾過した前
記洗浄液をタンクを介して前記給液配管部に送液するポ
ンプを具備する洗浄液循環系統と、前記給液配管部に新
しい洗浄液を供給する洗浄液供給源とを備えることであ
る。
【0011】一方、前記管状処理槽が円筒体であること
が望ましい。また、前記管状処理槽と前記速度制御板は
石英製であることが望ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
【0013】図1(a)および(b)は本発明の一実施
の形態における板状体の洗浄装置を説明するための側部
断面図および上部断面図である。この板状体の洗浄装置
は、図1に示すように、純水など洗浄液が供給される給
液配管部3からテ−パ状に膨らみテ−パ状に絞られ排液
配管部4との間に連なる管状処理槽1と、この管状処理
槽1内部に浸され台座1bに載置されるウェハキャリア
7に収納されるウェハ8のそれぞれが並ぶ位置に一致し
て水平に並べかつウェハ8を挟むように上流側と下流側
とに配置される複数対の速度制御板2とを備えている。
【0014】この速度制御板2は、上流である給液配管
部3側と下流である排液配管11側とに分割して配置さ
れ互いに対をなしている。また、この速度制御板2はウ
ェハ8と同間隔でかつウェハ8の水平方向の位置が同一
になるように配置されている。そして、その枚数はウェ
ハキャリア7に収納されるウェハ8の枚数を同じかそれ
以上の枚数である。さらに、この速度制御板2はウェハ
8の厚みとほぼ同じ厚みをもつ板部材である。
【0015】一方、ウェハ8が収納されたウェハキャリ
ア7が水平に管状処理槽1に浸され台座1bに載置され
るように、管状処理槽1の上部には開口1aが設けられ
ている。また、ウェハキャリア7の出し入れに速度制御
板2が干渉しないように、速度制御板2が互いに向き合
う部分は湾曲状に抉られている。さらに、ウェハキャリ
ア7のウェハ8の出し入れするための空間部も、洗浄液
が流れ易いように流量抵抗を小さくするために切り抜い
てあるのは言うまでもない。
【0016】また、滑らかな円管に流れる層流は中央部
の流速が最も早く中心から管壁に向かうに従い放物線状
に流速が遅くなることは周知のことである。そこで、ウ
ェハキャリア7に収納されたウェハ8のそれぞれの面に
おける洗浄液の流速が同じになるように、速度制御板2
の長さが管状処理槽1の内壁に近くなる程短くしてい
る。すなわち、速度制御板2の前段部と後段部が放物線
状をなしている。
【0017】このように速度制御板2をそれぞれのウェ
ハ8に対して配置すれば、給液配管部3から流れ込む洗
浄液は、矢印に示すように、速度制御板2で分岐されば
層流状態でウェハ8面を流れ排液配管部4側に抜ける。
このことは、擬似的にそれぞれ一枚の板が積層した状態
で、上下2枚の速度制御板2の間を抜けることになる。
このことを考慮すれば、洗浄液が出入りする速度制御板
2の端部はシャ−プにし、上下2枚の速度制御板がなす
洗浄液出入り口がテ−パ状となり、レイノズル数より小
さくなり、層流状態を保った洗浄液の流速をより早くす
ることができる。
【0018】この板状体洗浄装置には、図示していない
が、給液配管部3の上流側には開閉バルブが、排液配管
4の出口側には短時間で多量に排液するために急速排液
できる調節弁5と図示していないが排液ポンプとが設け
られている。また、洗浄後に管状処理槽1の洗浄液を抜
き取るドレーンバルブ6が設けられている。
【0019】これらのバルブ操作等を行いウェハ8の洗
浄を行う。これには、まず、ウェハキャリア7が管状処
理槽1に入るまでは、調節弁5を徐徐に開き、少流量の
洗浄液を流し、しかる後、調節弁5を適宜の開度に開
き、洗浄液を臨界速度に近い流速の定常流にし、それぞ
れのウェハ8の両面に洗浄液を面接触させ洗浄液がもつ
流速エネルギ−でウェハ8面のゴミを剥離する。なお、
剥離したゴミのほとんどは下流に押し流されるが、一部
のゴミが浮上し開口1aの液面に漂うので、洗浄液の少
量・多量にかかわらず開口1aから洗浄液がオーバーフ
ローするように流量を調節しゴミを排出することが望ま
しい。
【0020】図2は本発明の他の実施の形態における板
状体の洗浄装置を示す図である。この洗浄装置は洗浄液
として純水を用いている。そして、図2の管状処理槽1
および内部にある速度制御板は図1の管状処理槽1およ
び速度制御板2と同じである。なお、この管状処理槽1
および速度制御板は、洗浄液の流速が均一得られるよう
に円筒状の石英管および石英板から作りだすことが望ま
しい。しかし、ガラス板のような大きい基板を洗浄する
場合は、ステンレス鋼管やステンレス鋼鈑で外郭体を作
り、内部表面にポリテトラフルオルエチレンなど摩擦係
数の小さいコ−ティング材を施したものが望ましい。
【0021】また、この洗浄装置は、図2に示すよう
に、調節弁5の排液配管部4から排出される純水を濾過
するフィルタ15と、純水をタンク13に送液するポン
プ14と、タンク13からの純水をバルブ12を介して
給液配管部3に送り込むバイパス配管とで構成される純
水循環系統を備えている。さらに、給液配管部3にバル
ブ10を介して純水供給源11が接続されている。
【0022】次に、この洗浄装置の動作について説明す
る。まず、図1に示したウェハ8を収納したウェハキャ
リア7を開口1aを介して管状処理槽1内に入れ設置す
る。次に、バルブ9およびバルブ12を開き循環用の純
水を管状処理槽1に供給する。純水が開口1aからオ−
バフロ−したら、排水量制御部16により調節弁5を開
き始め純水を給液配管部3から排液配管部4に流す。こ
のとき開口1aより純水がオ−バフロ−しなくなった
ら、ポンプ14の回転数を上げ流量を増大させる次に、
純水の流速が臨界速度以下の定常流(時間が経過しても
流速に変化しない)に到達したら、調節弁5の開度およ
びポンプ14の回転数を一定にし、純水を数回循環させ
る。ウェハの間に流れる純水は、定常流の速度エネルギ
−によりウェハ表面に付着したゴミを剥離させ、剥離し
たゴミは排液配管部4の下流に流れフィルタ15に捕捉
される。
【0023】次に、バルブ12を閉じ、循環用の純水で
の洗浄を停止し、バルブ10を開き新しい純水を純水供
給源11から管状処理槽1に供給する。排液配管部4か
ら排出する純水は、フィルタ15を通してタンク13に
蓄えられる。この仕上げ洗浄は数10秒で終わる。次
に、洗浄が終了したら、バルブ10およびバルブ9を閉
じ、さらに、調節弁5を閉じドレ−ンバルブ6aを開き
管状処理槽1の純水を排出する。
【0024】このように初期の洗浄を循環用の純水を使
用し、仕上げの洗浄を新しい純水で洗浄すれば、純水の
使用量を大幅に節減できる。なお、管状処理槽1の外槽
1cに蓄えられた純水は、図示していないレベルセンサ
の液面を検知し、純水を排液配管部4に流し込む。な
お、この実施の形態では、洗浄液を純水を使用して説明
したが、他の洗浄液でも適用できることは言うまでもな
い。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、洗浄液が
一方向に流れる給液配管と排液配管との間にテ−パ状の
連結部を介して膨らむような管状処理槽を形成し、洗浄
すべき複数の板状体を並べ収納する箱体を管状処理槽内
に設置するよにし、設置された箱体のそれぞれの板状体
に対し同じ位置に水平に並べかつ板状体を挟むように上
流および下流に配置される複数対の速度制御板を設け、
給液配管側から供給される洗浄液を板状体の表面に接触
して流れる多層の層流に分岐させかつ乱流となる臨界速
度に近い流速まで上げ層流状態を維持し、洗浄液の流れ
のエネルギ−によって板状体の表面に付着したゴミを剥
離させ下流に流し込むので、ゴミの再付着がなく清浄に
洗浄でき板状体の洗浄不良率を低下できるという効果が
ある。
【0026】また、管状処理槽を円筒状にし、管状処理
槽内を流れる洗浄液の速度分布に応じて速度制御板の長
さを決め、各層に流れる洗浄液への抵抗を適宜調整する
ことによって、並べ配置された板状体に流れる洗浄液の
流速を均一になり、ゴミの除去ムラが無くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における板状体の洗浄装
置を説明するための側部断面図および上部断面図であ
る。
【図2】本発明の他の実施の形態における板状体の洗浄
装置を示す図である。
【符号の説明】
1 管状処理槽 1a 開口 1b 台座 1c 外槽 2 速度制御板 3 給液配管部 4 排液配管部 5 調節弁 6,6a ドレーンバルブ 7 ウェハキャリア 8 ウェハ 9,10,12 バルブ 13 タンク 14 ポンプ 15 フィルタ

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 洗浄液を供給する給液配管部と前記洗浄
    液を排出する排液配管部との間に有ってテーパ状連結部
    を介して取り付けられるとともに前記給液配管部および
    前記排液配管部より大きな断面積をもつ管状処理槽と、
    洗浄すべき板状体の複数枚を上下に並べそれぞれを水平
    に維持し収納する箱体状のキャリアを前記管状処理槽の
    底部に載置する台座と、載置された前記キャリアのそれ
    ぞれの前記板状体の同一の位置に水平に並べ配し、かつ
    前記洗浄液の流れる方向において前記キャリアの前後に
    前記板状体を挟むように配置される複数対の板状の速度
    制御板とを備えることを特徴とする板状体の洗浄装置。
  2. 【請求項2】 前記管状処理槽の上部に前記キャリアを
    出し入れする開口を有することを特徴とする請求項1記
    載の板状体の洗浄装置。
  3. 【請求項3】 前記洗浄液の流量を調節し前記開口より
    前記洗浄液をオ−バフロ−させる調節弁を備えることを
    特徴とする請求項2記載の板状体の洗浄装置。
  4. 【請求項4】 前記速度制御板の長さが前記管状処理槽
    に流れる該洗浄液の中心から上下の速度分布に応じて大
    小に決められることを特徴とする請求項1または請求項
    2あるいは請求項3記載の板状体の洗浄装置。
  5. 【請求項5】 前記排液配管部と接続するフィルタと該
    フィルタで濾過した前記洗浄液をタンクを介して前記給
    液配管部に送液するポンプを具備する洗浄液循環系統
    と、前記給液配管部に新しい洗浄液を供給する洗浄液供
    給源とを備えることを特徴とする請求項1、請求項2、
    請求項3および請求項4のいずれか記載の板状体の洗浄
    装置。
  6. 【請求項6】 前記管状処理槽が円筒体であることを特
    徴とする請求項1、請求項2、請求項3、請求項4およ
    び請求項5のいずれか記載の板状体の洗浄装置。
  7. 【請求項7】 前記管状処理槽と前記速度制御板は石英
    製であることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項
    3、請求項4、請求項5および請求項6のいずれか記載
    の板状体の洗浄装置。
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