JP3450200B2

JP3450200B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP3450200B2
Application number: JP30221598A
Authority: JP
Inventors: 雅洋基村; 公二長谷川
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2003-09-22
Anticipated expiration: 2018-10-23
Also published as: JP2000133624A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の半導体基
板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス
基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称す
る）を処理液中に浸漬させることによって浸漬処理を行
う基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、上記基板には基板処理装置内
の処理槽において、薬液によるエッチング、純水よる洗
浄処理等の表面処理が順次施されて、一連の処理が達成
されている。これらの諸処理のうち純水による洗浄処理
は、純水を貯留した処理槽内に複数の基板を浸漬し、処
理槽下部から新たな純水を供給しつつパーティクル等の
汚染物質を含んだ純水を処理槽上部から溢れ出させるこ
とによって、基板表面を洗浄する処理である。

【０００３】このような純水を置換させつつ基板の洗浄
を行う方法では、処理槽内の純水自体の清浄度に一定の
限界が生じるため、その限界に応じて基板の洗浄の程度
も制限されることとなる。このため、純水による洗浄処
理の中でも、特に高い清浄度が要求される最終の仕上洗
浄処理においては、洗浄処理を行う前に処理槽内壁の洗
浄を行う必要があった。処理槽内壁の洗浄を行うことに
より、処理槽内に貯留される純水は極めて清浄な状態と
なり、その結果、洗浄後の基板の清浄度も高めることが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記におい
ては処理槽自体の洗浄を行うため、洗浄処理全体として
多量の純水が必要になるとともに、処理に要する時間も
長時間化し、スループットが低下することとなる。

【０００５】そこで、処理槽における洗浄処理が終了し
た基板を処理槽とは別に設けられたシャワー室に移し、
その内部にて斜め上方からミスト状に飛散する純水を基
板に噴射することにより、基板の仕上洗浄を行う技術が
ある。

【０００６】しかしながら、このようなシャワー洗浄
は、基板の洗浄効率が低く、基板面内の均一な洗浄が困
難であるため、結局相当量の純水が必要となり、処理時
間も依然として長時間を必要としていた。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、基板の洗浄効率が高く、少ない純水量かつ短時間
で基板の洗浄を行うことができる基板処理装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、複数の基板を処理液中に浸漬さ
せることによって浸漬処理を行う基板処理装置であっ
て、(a)前記処理液が貯留されて複数の基板が浸漬され
る処理槽と、(b)前記処理槽から引き揚げられたまたは
引き揚げられつつある前記複数の基板に対して一方向に
純水を吐出して一方向の純水流を形成する純水吐出手段
と、(c)前記一方向の純水流に対して前記複数の基板を
相対的に移動させ、前記純水流によって前記基板の主面
を走査させる相対移動手段と、を備えている。

【０００９】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
に係る基板処理装置において、前記複数の基板を、相互
に平行に配列し、前記純水吐出手段に、前記複数の基板
のそれぞれの主面に沿って前記純水流を形成させてい
る。

【００１０】また、請求項３の発明は、請求項２の発明
に係る基板処理装置において、前記純水吐出手段に、水
平方向に前記純水流を形成させている。

【００１１】また、請求項４の発明は、請求項３の発明
に係る基板処理装置において、前記相対移動手段に、鉛
直方向に前記複数の基板を移動させている。

【００１２】また、請求項５の発明は、請求項１から請
求項４のいずれかの発明に係る基板処理装置において、
前記純水吐出手段を、前記引き揚げられたまたは引き揚
げられつつある前記複数の基板の両側の側方のそれぞれ
に設けている。

【００１３】なお、これらの発明における「一方向」と
は、一つの純水吐出手段について見たときに特定の方向
に純水を吐出することを意味しており、複数の純水吐出
手段を設ける場合には、それぞれからの純水吐出方向が
同一（共通）であることに限定するものではない。例え
ば、請求項５の発明においては、両側の純水吐出手段か
らの純水吐出方向は相互に並行であって相反する向きと
することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明に係る基板処理装置の正面図
であり、図２は基板処理装置の平面図である。なお、図
１および以下の各図には、それらの方向関係を明確にす
るため、ＸＹＺ直交座標系を適宜付している。

【００１６】本発明に係る基板処理装置は、外槽１０
と、処理槽２０と、純水吐出機構３０と、昇降機構４０
とを備えている。

【００１７】処理槽２０は、フッ酸等の薬液または純水
（以下、これらを総称して「処理液」とする）を貯留し
て基板に順次表面処理を行う槽であり、外槽１０の内部
に収容されている。処理槽２０には、図外の処理液供給
源から供給管２５を介して処理液を供給することができ
る。なお、処理液は処理槽２０の底部から供給されて処
理槽２０の上部から溢れ出るようにされている。

【００１８】昇降機構４０は、処理槽２０に貯留されて
いる処理液に複数の基板Ｗを浸漬させる機構である。昇
降機構４０は、リフター４１と、リフターアーム４２
と、基板Ｗを保持する３本の保持部４３、４４、４５と
を備えている。３本の保持部４３、４４、４５のそれぞ
れには基板Ｗの外縁部がはまり込んで基板Ｗを起立姿勢
にて保持する複数の保持溝が所定間隔にてＸ方向に配列
して設けられている。それぞれの保持溝は、Ｙ方向に沿
って形成された切欠状の溝である。３本の保持部４３、
４４、４５はリフターアーム４２に固設され、リフター
アーム４２はリフター４１によって鉛直方向（Ｚ方向）
に昇降可能に設けられている。

【００１９】このような構成により、昇降機構４０は３
本の保持部４３、４４、４５によってＸ方向に相互に平
行に配列されて保持された複数の基板Ｗを処理槽２０に
貯留された処理液に浸漬する位置（図１の実線位置）と
その処理液から引き揚げた位置（図１の２点鎖線位置）
との間で昇降させることができる。なお、リフター４１
には、リフターアーム４２を昇降させる機構として、ボ
ールネジを用いた送りネジ機構やプーリとベルトを用い
たベルト機構など種々の機構を採用することが可能であ
る。また、昇降機構４０が図１の２点鎖線位置におい
て、装置外部の基板搬送ロボットと基板Ｗの受け渡しが
行えるように、外槽１０の上部にはスライド式開閉機構
（図示省略）が設けられている。

【００２０】純水吐出機構３０は、処理槽２０から昇降
機構４０によって引き揚げられつつある複数の基板Ｗに
対して純水を吐出する機構である。純水吐出機構３０
は、吐出ノズル３１と、防水板３９とを備えている。図
１に示すように、吐出ノズル３１は処理槽２０の上端の
高さ位置よりも上方であって、昇降機構４０によって引
き揚げられつつある複数の基板Ｗの両側の側方のそれぞ
れに設けられている。吐出ノズル３１のそれぞれは、Ｘ
方向に沿って伸びる中空の管状部材であり、Ｘ方向に等
間隔にて配列された複数の吐出孔３１ａを備えている。
また、防水板３９は、Ｘ方向に沿って伸びる曲面形状の
板であり、２つの吐出ノズル３１のそれぞれの上方を覆
うようにして設けられている。なお、図２においては、
図示の便宜上、防水板３９の記載を省略している。

【００２１】また、図２に示すように、吐出ノズル３１
のそれぞれには外槽１０の外部に設けられた純水供給源
３５から配管３６を経由して純水が供給される。そし
て、供給された純水は複数の吐出孔３１ａのそれぞれか
ら一方向に吐出されて一方向の純水流を形成するのであ
る。なお、吐出ノズル３１による純水の吐出態様につい
てはさらに後述する。

【００２２】本実施形態においては、吐出ノズル３１が
純水吐出手段に相当し、昇降機構４０が相対移動手段に
相当する。

【００２３】次に、上記の基板処理装置における処理の
手順について図３から図７を参照しつつ説明する。図３
から図７は、基板処理装置における処理の様子を説明す
る図である。

【００２４】上記基板処理装置において基板Ｗに処理を
行うときは、まず、昇降機構４０が図外の基板搬送ロボ
ットから複数の基板Ｗを受け取る。そして、図３に示す
ように、昇降機構４０がＸ方向に平行配列させて保持し
たそれら基板Ｗを降下させて処理槽２０に貯留された純
水中に浸漬させる。この段階においては、供給管２５か
ら処理槽２０に純水が供給され続けており、処理槽２０
の上端からは純水が溢れ出し続けている。なお、処理槽
２０から溢れ出した純水は外槽１０に落下して回収さ
れ、装置外の廃液ラインに排出される。また、吐出ノズ
ル３１からの純水吐出は行われていない。

【００２５】次に、処理槽２０に貯留された純水に複数
の基板Ｗを浸漬した状態を維持しつつ、供給管２５から
処理槽２０に薬液または純水を順次供給することにより
エッチングや洗浄処理を予め定められた順序に従って進
行させる（図４の状態）。この段階においては、処理槽
２０の上端から薬液または純水が溢れ出し続けており、
溢れ出した処理液は外槽１０に落下して回収される。な
お、吐出ノズル３１からの純水吐出が行われていないの
は上記と同様である。

【００２６】基板Ｗに対する表面処理が進行すると、や
がて最終の仕上洗浄処理に至る。本実施形態では、仕上
洗浄処理も通常の洗浄処理と同じく、供給管２５からの
処理液供給を純水に切り替え、処理槽２０内を純水に置
換することによって行われる。そして、図５に示すよう
に、処理槽２０内における浸漬処理を終了して昇降機構
４０が基板Ｗを純水から引き上げる直前に、吐出ノズル
３１からの純水吐出を開始するのである。

【００２７】上述のように、吐出ノズル３１はＸ方向に
等間隔にて配列された複数の吐出孔３１ａを備えてお
り、複数の吐出孔３１ａのそれぞれからは純水が一方向
に吐出されて一方向の純水流を形成する。ここで、複数
の吐出孔３１ａのそれぞれは水平方向に向けて設けられ
ており、吐出ノズル３１からの複数の純水流は処理槽２
０内の水面と平行な水平方向に沿って形成されることと
なる。

【００２８】また、複数の吐出孔３１ａが配列されてい
る間隔は、保持部４３、４４、４５に設けられている保
持溝の間隔、すなわち保持される基板Ｗの配列間隔と等
しい間隔である。さらに、複数の吐出孔３１ａは保持さ
れる基板Ｗと同数設けられており、それらのそれぞれは
基板Ｗの主面と平行な方向に向けて設けられているので
ある。従って、吐出ノズル３１からの複数の純水流は基
板Ｗの主面と平行な方向にその配列間隔と等間隔にて形
成されることとなり、換言すれば、保持される複数の基
板Ｗのそれぞれの主面に沿って純水流が形成されるので
ある。なお、複数の吐出孔３１ａが設けられる位置は、
上記複数の純水流のそれぞれが隣接する基板Ｗの間に形
成される位置としている。

【００２９】以上のような吐出ノズル３１の構成によ
り、結局、吐出ノズル３１からの複数の一方向純水流は
水平方向かつ基板Ｗの主面と平行な方向（すなわち、Ｙ
軸方向）に、基板Ｗが保持される配列間隔と等間隔にて
形成されるのである。

【００３０】処理槽２０内における浸漬処理が終了した
後、図６に示すように、昇降機構４０が複数の基板Ｗを
処理槽２０内の純水から引き揚げつつ、それら基板Ｗに
吐出ノズル３１からの純水流中を通過させるのである。
また、図８は、基板Ｗに吐出ノズル３１からの純水流中
を通過させるときの様子を模式的に示した平面図であ
る。本実施形態においては、引き揚げられつつある複数
の基板Ｗの両側の側方のそれぞれに配置された吐出ノズ
ル３１に設けられた複数の吐出孔３１ａが相対向するよ
うにされているため、隣接する基板Ｗ間のそれぞれには
両側の吐出ノズル３１から純水が吐出される。なお、そ
れぞれの吐出ノズル３１から吐出された純水は、基板Ｗ
を挟んで反対側に設けられた防水板３９によって飛散が
防止されている。

【００３１】吐出ノズル３１からは純水が一方向に吐出
されて一方向の純水流が形成されているため、基板Ｗに
そのような純水流中を通過させることは、一方向の純水
流によって基板Ｗの主面を走査させることと同じであ
る。一方向の純水流によって基板Ｗの主面を走査するこ
とにより、処理槽２０内に貯留されている純水よりも高
い清浄度の純水によって基板Ｗ全体を洗浄することとな
り、引き揚げられた洗浄後の基板Ｗの清浄度を仕上洗浄
処理を行う前に処理槽２０の内壁を洗浄した場合と同程
度に高めることができる。そして、本実施形態では、一
方向の純水流によって基板Ｗの主面を走査させて洗浄後
の基板Ｗの清浄度を高めているため、仕上洗浄処理を行
う前に処理槽２０の内壁を純水によって洗浄する場合よ
りも処理全体に必要な純水量や所要時間が少なくなるの
は勿論のこと、ミスト状に飛散する純水を基板Ｗに噴射
する場合に比較しても処理全体に必要な純水量や所要時
間が少ないものとなる。

【００３２】また、保持される複数の基板Ｗのそれぞれ
の主面に沿って純水流が形成されるため、基板全面にわ
たってより効率的に純水供給でき、基板Ｗの洗浄効率が
高くなり、基板Ｗを純水流中にて上昇させるだけで基板
Ｗ全体を洗浄することができる。

【００３３】また、図８に示すように、引き揚げられつ
つある複数の基板Ｗの両側の側方から純水が吐出される
ため、基板Ｗ全体を均一にかつ効率よく洗浄することが
できる。

【００３４】さらに、防水板３９によって吐出ノズル３
１から吐出された純水の飛散が防止されているため、汚
染物質を含んだ飛散した水滴が洗浄後の基板Ｗに付着し
て基板Ｗを汚染するおそれはない。

【００３５】このようにして、処理槽２０から基板Ｗが
引き揚げられ、基板Ｗの下端部が吐出ノズル３１からの
純水流中を通過した後は、図７に示すように、吐出ノズ
ル３１からの純水吐出が停止される。また、供給管２５
からの純水供給も停止されるとともに、処理槽２０内に
貯留されていた純水は、図示を省略する急速排出機構に
よって急速排水される。その後、外槽１０内を減圧雰囲
気とすることにより、基板Ｗに減圧乾燥処理を行い、乾
燥後の基板Ｗは基板搬送ロボットに渡されて一連の処理
が終了する。なお、基板Ｗを引き揚げた時点で、その基
板Ｗの清浄度が十分でない場合は、処理槽２０内に再び
純水を貯留し、図３から図７にて説明した工程（但し、
薬液供給による薬液処理を除く）を繰り返すことも可能
である。

【００３６】以上、説明したように、本発明に係る基板
処理装置においては、基板Ｗを引き揚げるときに、複数
の基板Ｗのそれぞれの主面に沿って形成された一方向の
純水流によって基板Ｗの主面を走査させている。このこ
とは、換言すれば、基板Ｗの主面において洗浄を必要と
する箇所に必要最小限の純水を供給することによって基
板Ｗの洗浄を行っているのである。そして、その結果、
本発明に係る基板処理装置は基板Ｗの洗浄効率が高く、
少ない純水量かつ短時間で基板Ｗの洗浄を行うことがで
きるのである。

【００３７】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、この発明は上記の例に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、引き揚げられつつある複数
の基板Ｗの両側の側方のそれぞれに配置された吐出ノズ
ル３１から図８に示すような形態にて純水吐出を行って
いたが、これを図９に示すような形態としてもよい。す
なわち、吐出ノズル３１に設ける複数の吐出孔３１ａの
間隔を基板Ｗの配列間隔の２倍とし、両側の吐出ノズル
３１のそれぞれにおける複数の吐出孔３１ａの位置を基
板Ｗの配列間隔（吐出孔３１ａの設置間隔の１／２）だ
け相互にずらした位置とするのである。隣接する基板Ｗ
間のそれぞれにはいずれか一方の吐出ノズル３１から純
水が吐出されることとなる。このようにしても、上記実
施形態と同様の効果が得られる。

【００３８】また、上記実施形態においては、吐出ノズ
ル３１からの複数の純水流を水平方向に沿って形成して
いたが、これに限定されるものではなく、水平方向から
所定の角度を有するように形成してもよい。もっとも、
本実施形態のように、純水流を水平方向に沿って形成し
た方が、以下の点において優れている。図１０および図
１１は、吐出ノズル３１からの複数の純水流を水平方向
に沿って形成することによる効果を説明するための図で
ある。図１０は純水流を水平方向から所定の角度を有す
るように形成した場合についてであり、図１１は純水流
を水平方向に沿って形成した場合についてである。

【００３９】既述したように、基板Ｗは昇降機構４０に
よって鉛直方向に引き揚げられる。そして、図１０に示
すように、純水流を水平方向から所定の角度を有するよ
うに形成すると、純水流によって基板Ｗの全面を走査す
るのに必要な基板Ｗの移動距離は、その角度の大きさに
応じて長くなる。従って、基板Ｗの移動量が長くなる分
だけ、基板Ｗ全面を洗浄するのに必要な時間も長くな
り、それに伴って純水の消費量も多くなるのである。そ
して、純水流によって基板Ｗの全面を走査するのに必要
な基板Ｗの移動距離が最も短いのが、図１１に示すよう
に、純水流を水平方向に沿って形成した場合である。す
なわち、吐出ノズル３１からの純水流を水平方向に沿っ
て形成することにより、洗浄に必要な基板Ｗの移動距離
を最短とし、洗浄の所要時間および純水消費量も最少に
できるのである。

【００４０】さらに、吐出ノズル３１からの純水流を水
平方向に沿って形成することにより、基板Ｗを保持する
保持部４３、４４、４５の保持溝に沿って純水が流れる
こととなり、基板Ｗに対する洗浄効率を高くすることが
できる。

【００４１】また、純水の吐出は、複数の吐出孔３１ａ
から行うことに限定されるものではなく、スリット状の
１つの吐出孔から行い、カーテン状の純水流を形成する
ようにしてもよい。

【００４２】また、吐出ノズル３１の高さ位置は、引き
揚げられつつある複数の基板Ｗの両側の側方に限定され
るものではなく、引き揚げられた複数の基板Ｗの両側の
側方としてもよい。但し、処理槽２０から引き揚げられ
た直後に吐出ノズル３１からの純水流による洗浄を開始
する方が基板Ｗの乾燥が生じにくく、洗浄効率の観点か
らは好ましいため、上記実施形態のようにする方が望ま
しい。

【００４３】また、一方向の純水流によって基板Ｗの主
面を走査させる手法として、上記実施形態においては、
昇降機構４０により基板Ｗを引き揚げるようにしていた
が、これを吐出ノズル３１を移動させることによって行
うようにしてもよい。すなわち、一方向の純水流に対し
て複数の基板Ｗを相対的に移動させる手段を設けるよう
にしておけば良いのである。

【００４４】また、上記実施形態においては、１つの処
理槽で薬液に処理および純水による洗浄処理の双方を行
う、いわゆるワンバス式の処理装置であったが、本発明
に係る基板処理装置は、薬液処理および純水洗浄処理を
異なる処理槽で行ういわゆる多槽式の処理装置であって
も適用可能である。多槽式の処理装置に適用する場合
は、最終の仕上水洗槽に適用するのが最も効果的である
が、その他の水洗槽や薬液槽に適用してもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１の発明
によれば、一方向の純水流に対して複数の基板を相対的
に移動させ、その純水流によって基板の主面を走査させ
ているため、高い洗浄効率を維持しつつも、少ない純水
量かつ短時間で基板の洗浄を行うことができる。

【００４６】また、請求項２の発明によれば、複数の基
板のそれぞれの主面に沿って純水流を形成しているた
め、基板全面にわたってより効率的に純水供給でき、洗
浄効率をさらに高めることができる。

【００４７】また、請求項３の発明によれば、水平方向
に純水流を形成しているため、基板に対して効果的に純
水を吐出することができ、洗浄効率を高くすることがで
きる。

【００４８】また、請求項４の発明によれば、鉛直方向
に複数の基板を移動させるため、その移動距離を最短と
でき、洗浄の所要時間および純水消費量も少なくするこ
とができる。

【００４９】また、請求項５の発明によれば、純水吐出
手段が引き揚げられたまたは引き揚げられつつある複数
の基板の両側の側方のそれぞれに設けられているため、
基板全体を均一にかつ効率よく洗浄することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板処理装置の正面図である。

【図２】図１の基板処理装置の平面図である。

【図３】図１の基板処理装置における処理の様子を説明
する図である。

【図４】図１の基板処理装置における処理の様子を説明
する図である。

【図５】図１の基板処理装置における処理の様子を説明
する図である。

【図６】図１の基板処理装置における処理の様子を説明
する図である。

【図７】図１の基板処理装置における処理の様子を説明
する図である。

【図８】基板に吐出ノズルからの純水流中を通過させる
ときの様子を模式的に示した平面図である。

【図９】基板に吐出ノズルからの純水流中を通過させる
ときの他の例を模式的に示した平面図である。

【図１０】吐出ノズルからの純水流を水平方向から所定
の角度を有するように形成したときの様子を示す図であ
る。

【図１１】吐出ノズルからの純水流を水平方向に沿って
形成したときの様子を示す図である。

【符号の説明】

１０外槽２０処理槽３０純水吐出機構３１吐出ノズル３１ａ吐出孔４０昇降機構Ｗ基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−109733（ＪＰ，Ａ) 特開平１−303724（ＪＰ，Ａ) 特開平６−89889（ＪＰ，Ａ) 実開平３−35（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304 B08B 3/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の基板を処理液中に浸漬させること
によって浸漬処理を行う基板処理装置であって、 (a) 前記処理液が貯留されて複数の基板が浸漬される処
理槽と、 (b) 前記処理槽から引き揚げられたまたは引き揚げられ
つつある前記複数の基板に対して一方向に純水を吐出し
て一方向の純水流を形成する純水吐出手段と、 (c) 前記一方向の純水流に対して前記複数の基板を相対
的に移動させ、前記純水流によって前記基板の主面を走
査させる相対移動手段と、を備えることを特徴とする基
板処理装置。
【請求項２】請求項１記載の基板処理装置において、前記複数の基板は、相互に平行に配列されており、前記純水吐出手段は、前記複数の基板のそれぞれの主面
に沿って前記純水流を形成することを特徴とする基板処
理装置。
【請求項３】請求項２記載の基板処理装置において、前記純水吐出手段は、水平方向に前記純水流を形成する
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】請求項３記載の基板処理装置において、前記相対移動手段は、鉛直方向に前記複数の基板を移動
させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】請求項１から請求項４のいずれかに記載
の基板処理装置において、前記純水吐出手段は、前記引き揚げられたまたは引き揚
げられつつある前記複数の基板の両側の側方のそれぞれ
に設けられていることを特徴とする基板処理装置。