JP3474728B2

JP3474728B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP3474728B2
Application number: JP14323797A
Authority: JP
Inventors: 和樹久保
Original assignee: Kaijo Corp
Current assignee: Kaijo Corp
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 2003-12-08
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: JPH10321579A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば工業用とし
て、シリコンウェーハやガラス基板等の基板の処理、特
にリンス（すすぎ）など洗浄処理に供されて好適な基板
処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置として、図１４乃至
図１６に示すものがある。この装置は、シリコンウェー
ハの洗浄を行う。

【０００３】図１４に示すように、この基板処理装置
は、処理用流体として例えば純水１を貯留する処理槽２
と、被洗浄物であるシリコンウェーハ３を保持した基板
保持手段としてのカセット４を該処理槽２に対して搬入
・搬出する搬送手段５とを備えている。

【０００４】前記カセット４は、複数枚、例えば２５枚
のシリコンウェーハ３をその主たる面同士が平行となる
ように所定の隙間：ｅ（図１６に図示）を隔てて配列し
て保持する。

【０００５】図１５及び図１６に示すように、前記処理
槽２の底部上面には受け台７が固定されている。前記カ
セット４はこの受け台７上に載置され、位置決めされ
る。カセット４が該受け第７条に載置された状態で各シ
リコンウェーハ３は完全に前記純水１に浸漬する。

【０００６】図１５及び図１６から、前記処理槽２の底
部２ａは細かな孔２ｂが多数形成されたパンチング板と
なされている。そして、該底部２ａの下方には、該底部
２ａと共に内部空間１０を形成する給水ボックス９が設
けられている。該給水ボックス９の底部には給水孔９ａ
が設けられている。

【０００７】図１５に示すように、前記給水孔９ａは多
量の純水を蓄えた純水槽１１に給水パイプ１２により接
続され、該給水パイプ１２によって形成される給水路に
は該給水路の開度を調節するためのバルブ１４が設けら
れている。

【０００８】また、給水量を調整すべく前記バルブ１４
の作動制御をなす供給水量制御部１６が設けられてい
る。

【０００９】また、前記内部空間１０内であって前記給
水孔９ａの近傍には、該給水孔９ａから吐出される純水
をパンチング板たる処理槽２の底部２ａの全面にわたる
べく拡散せしめるパンチング板１８が設けられている。
図１５及び図１６において、純水槽１１からの純水が該
給水孔９ａを通じて矢印Ａで示すように供給されると、
この純水は該パンチング板１８によって矢印Ｂにて示す
ように拡散され、更にパンチング板である処理槽２の底
部２ａにて拡散されて該処理槽２内に流入する。

【００１０】続いて、前記搬送手段５について説明す
る。

【００１１】図１４に示すように、この搬送手段５は、
水平方向：Ｈに移動自在な可動ベース３１と、該可動ベ
ース３１を移動させる駆動手段（図示せず）とを有して
いる。この可動ベース３１には可動ポール３３が昇降自
在（矢印Ｚで示す）に設けられており、該可動ベース３
１内に設けられた図示しない駆動手段によって昇降せし
められる。

【００１２】前記可動ポール３３の上端には基体部３５
が設けられている。この基体部３５には、長手状にして
互いに平行に水平に伸長する２本の支持部材３７及び３
８が各々の一端部にて取り付けられている。これらの支
持部材３７、３８は、基体部３５内に設けられた軸受機
構によってその軸中心周りに回転自在に支持されてお
り、該基体部３５内に配設された駆動手段によって回転
駆動される。

【００１３】図１５にも示すように、前記支持部材３
７、３８の先端部及びその近傍には、一対ずつのハンガ
ー部材４１、４２が垂下状態にて固定されている。この
ハンガー部材４１及び４２の下端部はフック４１ａ、４
２ａとなされており、前記カセット４の端部に設けられ
た取手４ａをこれらフック４１ａ、４２ａで支え持つ。

【００１４】次に、上述した構成の基板処理装置の動作
を説明する。但し、以下に説明する動作の制御は、当該
基板処理装置が備えた制御部が司る。

【００１５】洗浄に際し、シリコンウェーハ３を搭載し
たカセット４を処理槽２内に搬入する。詳しくは、前段
の行程で搬送手段５のハンガー部材４１、４２にカセッ
ト４が装填され、その状態で可動ベース３１を水平に移
動させる（図１４において矢印Ｈ₁で示す）。これによ
って、該カセット４が処理槽２の直上に位置決めされ
る。

【００１６】この位置決めが完了したら、可動ポール３
３を下降させ、カセット４を処理槽２内の純水１に浸漬
せしめ、受け台７上に載置する（図１４で矢印Ｚ₁にて
示している）。

【００１７】この後、図１５において二点鎖線及び実線
で示すように支持部材３７、３８を回動させることによ
り各ハンガー部材４１及び４２を開き、カセット４の保
持状態を解除する。そして、該カセット４を処理槽２内
に残して前記可動ポール３３を上昇させる。

【００１８】他方、処理槽２側では次の動作を行わしめ
る。

【００１９】すなわち、図１５において、前記バルブ１
４を開き、矢印Ｂにて示すように処理槽２の底部側から
純水を注入する。よって、処理槽２中にに純水１が満た
され、該処理槽２の上端開口部からあふれる分は排水路
４４を経て排出される。この注水によって、処理槽内に
貯留されている純水１に下から上に向かいかつ各シリコ
ンウェーハ３を巡る流れが生じ、各シリコンウェーハ３
の洗浄がなされる。

【００２０】かくして洗浄が完了すると、搬送手段５に
よってカセット４が搬出される。搬出動作は搬入動作と
は全く逆の手順をたどってなされる。つまり、各ハンガ
ー部材４１、４２を開いた状態にして可動ポール３３を
下降させ（図１４において矢印Ｚ₂で示す）、該ハンガ
ー部材４１、４２をカセット４を保持し得る位置に持ち
来す。

【００２１】この後、前記支持部材３７、３８を回動さ
せてハンガー部材４１、４２を閉じ、カセット４を保持
させる。そして、可動ポール３３を上昇させ、カセット
４を処理槽２の上方に引き出す。続いて、可動ベース３
１を水平に移動させ、洗浄後のシリコンウェーハ３を収
容した該カセット４を後段の工程に向けて搬送する（図
１４で矢印Ｈ₂にてしめす）。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の基板処
理装置は超精密洗浄を可能とするもものであり、例えば
半導体産業において多用されている。しかしながら、従
来の装置では下記の問題を擁している。

【００２３】まず、図１６から、各シリコンウェーハ３
が比較的小さな隙間ｅを隔てて配列されていることか
ら、該シリコンウェーハ３各々の主たる面に対する水流
の流体抵抗が大きくなってしまう。これに対し、列の最
端に位置するシリコンウェーハ３_-1と処理槽２の内側面
２ｄとの距離ａは大きく設定されており、この処理槽２
の内側面２ｄと該シリコンウェーハ３_-1の片面に対する
水流の流体抵抗は小さい。

【００２４】なお、前記最端のシリコンウェーハ３_-1と
処理槽２の内側面２ｄとの距離を大きく採っているの
は、カセット４の端部が突出していること等による。

【００２５】上記から、図１６において矢印Ｆで示すよ
うに処理槽２の底部２ａから全面にわたってほぼ均等な
水流を与えても、流体抵抗の小さな方へと流れ込み易
く、シリコンウェーハ３間の流量が不足し、特にシリコ
ンウェーハ３の上部に有効な層流が生じ難くなり、シリ
コンウェーハの下部と上部とで洗浄効果が異なってしま
うなどの不都合が生じている。図１６において、処理槽
２内の各部位での流れの方向を矢印で示し、その流れの
速度を該矢印の長さで示している。

【００２６】更に、処理槽２の底部２ａ上に位置する前
記カセット４及び受け台７は、パンチング板である前記
底部２ａを通じて均一化された前記流れ（前記矢印Ｆで
示される）を乱し、層流の発生を阻害する。

【００２７】また、上記距離ａを隔てた処理槽２の内側
面２ｄと最端のシリコンウェーハ３_-1との間において
は、該内側面２ｄに近づくほど流速が早くなる傾向があ
る。故に、該内側面２ｄ側と最端のシリコンウェーハ３
_-1側との流速の差に基づき渦が発生しやすく、その結
果、この部分の純水がパーティクル（ｐａｒｔｉｃｌ
ｅ）を含んだまま滞留して完全には排出されず、洗浄効
果が損なわれる。

【００２８】他方、図１５に示すように、シリコンウェ
ーハ３の主たる面と平行な方向においても、該シリコン
ウェーハと処理槽２の内側面２ｅとの間に比較的大きな
隙間ｄが設けられる。これは、前記搬送手段５が具備す
るハンガー部材４１、４２が挿入されかつ作動するため
である。この隙間ｄにおいても、上述したウェーハ配列
方向の距離ａにおけると同様の問題がある。

【００２９】本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、例えば
洗浄作業に関して、洗浄対象たる基板の全面にわたる有
効な層流を生ぜしめかつ槽内での渦の発生を防止して処
理能力を高めると共に、高い周波数帯域の超音波を併用
し、又、大きな被洗浄物の処理を可能とし、以て処理能
力を飛躍的に向上させた基板処理装置を提供することで
ある。

【００３０】

【００３１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、処理用流体を貯留する処理槽と、前記処
理槽内において複数枚の基板をその主たる面が略平行と
なるように所定の隙間を隔てて配列して保持する基板保
持手段とを備えた基板処理装置において、前記処理槽の
上端開口部に対して挿通・離脱可能な筐体と、前記筐体
に設けられて処理用流体を前記基板の主たる面と略平行
に前記処理槽内に流下する流体供給手段と、前記処理槽
の底部側から前記流体を該処理槽外に排出する排出手段
と、前記流体供給手段により流下される流体に超音波を
付与する超音波付与手段とを設け、前記筐体に、前記基
板保持手段上の基板と前記処理槽の内側面又は他の基板
との間に位置して流体の流れを制御する制御壁部を設け
ている。

【００３２】加えて、前記基板保持手段は、前記基板を
搭載して前記処理槽に対して搬入、搬出されるカセット
からなり、最端の基板と該カセットの内側面との距離が
前記基板間の隙間よりも大であるときには該最端の基板
とカセットとの間に前記制御壁部が位置するように、
又、該距離が該隙間と略等しいときには前記カセットと
前記処理槽の内側面との間に前記制御壁部が位置するよ
うになしている。

【００３３】また、前記基板保持手段に保持されている
基板を該基板の主たる面に沿って動かす基板駆動手段を
前記処理槽の底部近傍に設け、該基板駆動手段による基
板の動きを案内する案内手段を前記筐体に設けている。

【００３４】また、前記流体供給手段は、その流下する
流体の流れを基板各々にわたるべく拡散する拡散手段を
具備する。

【００３５】また、前記排出手段は、排出する流体の少
なくとも一部を浄化して前記流体供給手段に還流せしめ
る浄化・還流手段を有する。

【００３６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を添付図面
を参照しつつ説明する。

【００３７】図１乃至図４に本発明の第１実施例として
の基板処理装置を示す。但し、当該基板処理装置は以下
に説明する部分以外は前述した従来の基板処理装置と同
様に構成されており、装置全体としての構成の説明は重
複する故に省略し、要部のみの説明に止め、又、動作の
説明（後述）も簡単にする。

【００３８】また、以下の説明において、前記従来例の
構成部分と同一又は対応する構成部分については同じ参
照符号を付して示している。

【００３９】当該基板処理装置においても、例えば２５
枚のシリコンウェーハ３を搭載した基板保持手段として
のカセット４を処理槽２の底部２ａ上に置いて洗浄が行
われる。

【００４０】ここで、カセット４の構成について詳述し
ておく。

【００４１】図５及び図６に示すように、このカセット
４は、その左右方向及び前後方向の夫々において対称の
形状にて形成されており、各々長手状にして互いに前後
に平行に伸長して設けられた４本の基板支持部材４６
と、これら基板支持部材４６の端部間に介装されて該端
部同士を結合させる前後一対の平板状の側部材４７とを
有している。当該カセット４を前記搬送手段５のハンガ
ー部材４１、４２によって保持せしめるための取手４ａ
は該側部材４７に形成されている。

【００４２】該基板支持部材４６及び側部材４７は、Ｐ
ＦＡ等を素材として一体成形されたものである。

【００４３】前記４本の基板支持部材４６は夫々同形
状、同寸法に形成されており、図６に示すように、支持
するシリコンウェーハ３の下部外周に沿うように互いに
離間して配置されている。図５に示すように、該基板支
持部材４６には、支持すべきシリコンウェーハ３の枚数
分の受け溝４６ｂが長手方向に沿って形成されている。
各シリコンウェーハ３はその外周下部にてこれら受け溝
４６ｂに係合して支持される。

【００４４】上記したカセット４はボートカセットと称
され、その高さが例えばシリコンウェーハ３の直径の約
４分の１以下と、小型なものであり、該カセットが搬入
される処理槽２の容量を小さくすることが可能になるな
どの利点から多用される。

【００４５】図４から明らかなように、このカセット４
の端部が突出していることなどから、最端のシリコンウ
ェーハ３_-1の主たる面と処理槽２の内側面２ｄとの距離
ａがシリコンウェーハ３同士の隙間ｅ（同図に示す）に
比してかなり大きく採られている。

【００４６】また、図２及び図３に示すように、シリコ
ンウェーハ３の主たる面と平行な方向において、該シリ
コンウェーハと処理槽２の内側面２ｅとの間にも比較的
大きな隙間ｄが設けられる。これは、図１に示した搬送
手段５が具備するハンガー部材４１、４２が挿入され、
且つ作動するためである。

【００４７】前記距離ａ及び隙間ｄでは、列をなす各シ
リコンウェーハ３同士の間（前記隙間ｅ）に比して流れ
の流体抵抗が小さく、そのままでは、処理槽２の上方か
ら槽の全面にわたって均等に注水してもこの大きなスペ
ースに向かう偏流が生じて集中的に流れ込み易い。

【００４８】また、前記距離ａ及び隙間ｄを隔てた処理
槽２の内側面２ｄ、２ｅとシリコンウェーハ３との間に
おいては、何も対策を施さなければ、該内側面２ｄ、２
ｅに近づくほど流速が大きくなる傾向がある。よって、
該内側面側とシリコンウェーハ３側との流速の差に基づ
き渦が発生し易く、その結果、この部分の純水がパーテ
ィクルを含んだまま滞留して完全には排出され難くな
る。

【００４９】一方、当該基板処理装置で被洗浄物として
扱うシリコンウェーハ３はかなり大径のものとする。従
って、この大きなシリコンウェーハ３を収容して洗浄を
行うための処理槽２は大型であり、その内部に貯留した
純水１による大きな圧力を受けるから、大きな機械的強
度を確保しなければならない。

【００５０】他面、前記シリコンウェーハ３を超精密洗
浄することが望まれ、そのために極く高い周波数帯域、
例えば２乃至３ＭＨｚの超音波を純水の流れに与えるこ
とを行おうとする。

【００５１】上述した種々の問題に対処するため、当該
基板処理装置では下記の構成を採用している。

【００５２】すなわち、図１、図２及び図４に示すよう
に、略直方体上に形成された筐体たるボックス５１が設
けられている。このボックス５１は、前記処理槽２の上
端開口部に対して挿通・離脱可能な大きさとされてい
る。そして、図示しない駆動手段により支持シャフト５
２を介して支持され、該駆動手段によって搬送されて処
理槽２に対して挿通・離脱される。詳しくは、図１にお
いて矢印Ｈ₃で示すように水平に搬送された後、矢印Ｚ₃
で示す如く垂直に下降せしめられて処理槽２内に搬入さ
れる。処理槽２外への搬出、すなわち離脱はこの逆の過
程を辿る。

【００５３】前記ボックス５１は高純度石英又はテフロ
ン等を素材として形成されている。そして、図２から特
に明らかなように、上板部５３、振動板５５，パンチン
グ板５７と、各々水平な板状部を上から下に３段に配置
した構成とされている。これらの板状部は、相互間を結
合する側壁部５９と共に上下２層の内部空間６１、６２
を形成する。

【００５４】図２及び図４に示すように、上側の内部空
間６１内であって前記振動板５５上に、振動子６３が固
着されている。該振動子６３は、例えばＰＺＴ（ｐｉｅ
ｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）素子を含み、発振器６４によっ
て所定周波数の電圧を印加され、この周波数の超音波を
発する。詳しくは、図１及び図２に示すように、前記ボ
ックス５１の側壁部５９にソケット６５が装着されてお
り、発振器６４からの駆動電圧を印加するためのケーブ
ル６６（図２に図示）がこのソケット６５を通じて振動
子６３の電極部に接続されている。該振動子６３と発振
器６４とを、超音波付与手段と総称する。

【００５５】前記発振器６４による駆動周波数はメガソ
ニックと呼ばれる８５０ＫＨｚ以上、例えば２乃至３Ｍ
Ｈｚ程度、本実施例では１ＭＨｚに設定される。かかる
高い周波数帯域は、サブミクロンのパーティクルの除去
が可能である点、キャビテーションが発生しないために
被洗浄物へのダメージがない点、波長が短いが故に定在
波の影響がなく斑のない洗浄効果が得られる点等々、超
精密洗浄を可能とすることから実用化を目指して開発が
進められている。

【００５６】ボックス５１に設けられた前記振動板５５
の厚み：ｔ（図４参照）は、前記振動子６３による駆動
周波数における１／２波長の整数：ｎ倍に設定されてい
る。これによって、該振動板５５は共振し、音響的損失
が小さく（理論的には零）なり前記振動子６３からの超
音波エネルギーはほとんど損なわれることなく有効に伝
達される。

【００５７】前記１／２（半）波長：λ／２は次のよう
に算出される。

【００５８】λ／２＝Ｃ／２ｆここで、 λ：１波長Ｃ：振動板５５の材質の振動伝播音速ｆ：駆動周波数

【００５９】振動板５５の材質として例えばステンレス
鋼を選定し、又、駆動周波数ｆを例えば２ＭＨｚとし、
前記整数ｎを１に設定すれば、振動板５５の厚み：ｔは
約２ｍｍとなる。

【００６０】前記振動板５５の下方に位置するパンチン
グ板５７も、該振動板５５と同様に共振板厚となされ
る。

【００６１】なお、上述した超音波付与手段により超音
波が放射されている間、前記各シリコンウェーハ３を適
宜動かす手段が設けられている。これにより、各シリコ
ンウェーハの全面が超音波に有効に曝される。この手段
については後に詳述する。

【００６２】図１及び図２に示すように、前記ボックス
５１の前記側壁部５９には、下側の内部空間６２に連通
する他のソケット６９が装着されている。図２から、こ
のソケット６９には、純水槽１１からの純水を導く給水
パイプ１２が接続されている。該給水パイプ１２によっ
て形成される給水路には該給水路の開度を調節するため
のバルブ１４が設けられ、このバルブ１４は供給水量制
御部１６により作動制御される。

【００６３】なお、図２に示すように、前記ボックス５
１の前記側壁部５９には、前記ソケット６９の上方に、
前記下側の内部空間６２に連通するガス抜き用細孔５９
ａが形成されている。

【００６４】前記ソケット６９、純水槽１１、給水パイ
プ１２、バルブ１４及び供給水量制御部１６等とを、流
体供給手段と総称する。該流体供給手段によって、処理
用流体たる純水が処理槽２内のシリコンウェーハ３の主
たる面と平行に該処理槽内に流下される。

【００６５】前述したパンチング板５７もこの流体供給
手段に含まれる。図２及び図４から、該パンチング板５
７は、多数の細孔５７ａが形成され、流下する純水の流
れを前記シリコンウェーハ３各々にわたるべく拡散する
拡散手段として作用する。該細孔５７ａは詳しくは、配
列している各シリコンウェーハ３の配列ピッチ間隔の中
心に沿って複数個ずつが１列に並べて形成され、この列
各々において例えば４０ｍｍ以下の間隔で配置されてい
る。

【００６６】前記ソケット６９を経て純水槽１１（図２
参照）から供給される純水は比較的細い流れで且つ勢い
を有している。故に、これを直に流下させると全てのシ
リコンウェーハ３にわたり均等な流量を与えることはで
きない。そこで、前記パンチング板５７により拡散させ
ることで全シリコンウェーハ３に対してほぼ均等な流量
を付与することが可能となる。

【００６７】前述した振動子６３を含む超音波付与手段
は、上述した流体供給手段により流下される純水に対し
て超音波を付与する。

【００６８】一方、図２乃至図４に示すように、前記処
理槽２の下方には排水ボックス２０が設けられている。
図２から、該排水ボックス２０の下部には排水孔２０ａ
が形成されており、該排水孔２０ａに連通する排水路２
４には、該排水路２４の開度を調節するためのバルブ２
６が設けられている。

【００６９】また、排水量を調節すべく該バルブ２６を
作動制御する排水量制御部２８が設けられている。

【００７０】前記バルブ２６、排水量制御部２８等は、
処理槽２の底部側から純水１を該処理槽外に排出する働
きをなすことから、これらを排出手段と総称する。

【００７１】また、図２に示すように、前記バルブ２６
を経た排水を導出する排水路７５から排水の一部を前記
純水槽１１からの供給路７７へと導く還流路７９が設け
られている。この還流路７９には、該還流路７９に排水
を取り込み且つ前記供給路７７に送り込むためのポンプ
８１と、該ポンプ８１を経た排水を浄化するフィルター
８３とが設けられている。これら還流路７９、ポンプ８
１及びフィルター８３を、浄化・還流手段と総称する。
該浄化・還流手段は前記排出手段に含まれる。

【００７２】図１及び図２並びに図４に示すように、前
記ボックス５１には、前記パンチング板５７の下方に２
面ずつ、合計４面の制御壁部７１及び７２が互いに矩形
を呈するように設けられている。制御壁部７１は、列を
なす各シリコンウェーハ３のうち最端のものの主たる面
と平行に対向し、他の制御壁部７２は、シリコンウェー
ハ４の主たる面に平行な方向において各シリコンウェー
ハ３に対応するようになされている。

【００７３】前記制御壁部７１及び７２は、前述した流
体供給手段により処理槽２の上部側から流下される純水
の流れ（後述する）を制御する制御手段として作用す
る。具体的には、制御壁部７１は、図４から、カセット
４上に配列された各シリコンウェーハ３のうち最端のも
の３_-1の主たる面と該主たる面に対向する処理槽２の内
側面２ｄとの間において流れの制御をなす。そして、他
の制御壁部７２は、図２から、前記各シリコンウェーハ
３の主たる面と平行な方向において、該シリコンウェー
ハと処理槽２の内側面２ｅとの間において流れを制御す
る。

【００７４】なお、図２から、前記制御壁部７２の上部
位置に、ガス抜き用細孔７２ａが形成されている。

【００７５】ところで、当該基板処理装置では、前述し
た超音波付与手段により放射される超音波にシリコンウ
ェーハ３の全面を曝すための構成が付加されている。こ
の構成は、処理槽２内において前記カセット４上に保持
されているシリコンウェーハ３を該シリコンウェーハの
主たる面に沿って動かす基板駆動手段と、該基板駆動手
段によるシリコンウェーハ３の動きを案内する案内手段
がそれである。

【００７６】図２に示すように、前記基板駆動手段は処
理槽２の底部近傍に設けられた一対の回転ローラ１０１
を有している。そして、前記案内手段は、図２に示すよ
うに前記ボックス５１に溝歯１０３として設けられてい
る。

【００７７】前記回転ローラ１０１を含む基板駆動手段
について、図７に基づいて詳述する。

【００７８】図示のように、回転ローラ１０１は、例え
ばステンレス鋼等からなるスピンドル１０１ａと、合成
ゴムなどを素材として形成されて該スピンドル１０１ａ
に嵌着された保持部１０１ｂとから成る。該保持部１０
１ｂには前記シリコンウェーハ３の外周部が係合する保
持溝１０１ｃが並設され、この保持溝１０１ｃにて各シ
リコンウェーハ３を保持する。スピンドル１０１ａは処
理槽２に装着された軸受機構１０３によって回転自在に
支持され、該処理槽２外に突出した駆動端部１０１ｄに
図示しないモータにより駆動力を付与することで回転す
る。これにより、その保持したシリコンウェーハ３が回
転する。但し、図２から明らかなように、この回転ロー
ラ１０１は、前記カセット４が受け台７上に載置される
少し前に各シリコンウェーハ３に係合してこれらを受
け、この後はカセット４のみが下降する。そして、該回
転ローラ１０１が回転することによって、各シリコンウ
ェーハ４は所定ストロークを以て回転（矢印Ｒにて示
す）させられる。

【００７９】一方、前記回転ローラ１０１によるシリコ
ンウェーハ３の動きを案内する前記溝歯１０３は、図８
に示すように構成されている。

【００８０】すなわち、、該溝歯１０３はボックス５１
が有する制御壁部７２にシリコンウェーハ３が並ぶ方向
において並設され、隣り合うもの同士の間に１枚のシリ
コンウェーハ３を回転自在（矢印Ｒで示す）に挟み込
み、案内する。

【００８１】上述した基板駆動手段１０１及び溝歯１０
３の作用により、前記超音波付与手段から放射される超
音波が各シリコンウェーハ３の全面に至り、高い洗浄効
果が得られる。因みに、前記振動子６３から放射される
超音波は均一に分布しない。そのため、本実施例のよう
にシリコンウェーハ３を動かさなければ超音波がシリコ
ンウェーハの比較的狭い部分にしか至らない。

【００８２】なお、前記基板駆動手段１０１からも多少
のパーティクルが発生する恐れがあるが、該基板駆動手
段１０１は処理槽２内の流れの下流側に配置されている
故に、パーティクルが生じようとも下降層流に乗って直
ちに排出され、洗浄効果には何ら影響を及ぼさない。当
該基板処理装置では、かかる構成を採用したことで前記
超音波付与手段を装備することが意味をなし、該超音波
付与手段をしてその機能を有効に発揮せしめることがで
きる。

【００８３】続いて、上記した基板処理装置の動作につ
いて説明する。但し、以下に示す動作は、当該基板処理
装置が備えた制御部が司る。

【００８４】洗浄に当たって、まず、図１に示した搬送
手段５により、シリコンウェーハ３を保持したカセット
４を処理槽４内に搬入させ、受け台７上に載置せしめ
る。これにより、該シリコンウェーハ３各々は前述の回
転ローラ１０１上に載る。この後、該搬送手段５は処理
槽２外に退避する。

【００８５】上記の後、図２に示すバルブ１４及びバル
ブ２６を共に開く。よって、同図及び図１に示すソケッ
ト６９よりボックス５１の下側の内部空間６２内に注水
され、排水ボックス２０の排水孔２０ａを通じて処理槽
２内の純水が排出（図２において矢印Ｂで示す）され
る。ソケット６９を経て注がれる純水はパンチング板５
７により拡散され、図４において矢印Ｇで示すように全
シリコンウェーハ３にわたるほぼ均等な水流となる。

【００８６】ここで、前述の注水が開始されると、処理
槽２内にある程度の量が貯留されている純水１が更に増
え、満ちてくる。この充満につれて、図２に示すガス抜
き用細孔７２ａから空気が排出され、空気の溜まりであ
るエアーポケットの発生が防止される。勿論、ガス抜き
用細孔７２ａは、後述するプロセス処理、すなわち洗浄
処理中に発生するガスを抜く役割もなす。

【００８７】また、図２において、前記ガス抜き用細孔
７２ａの上方に形成された他のガス抜き用細孔５９ａ
は、前記ソケット６９から給水されたときに純水に混入
している窒素（Ｎ₂）ガスによるガスポケットの発生を
防止する。

【００８８】上記の注水と同時に、図２に示す発振器６
４が駆動され、振動子６３が励振される。該振動子６３
が発する超音波振動は上記の如く各シリコンウェーハに
向けて流下する純水に付与される。

【００８９】前記のように超音波が乗せられた均等な水
流が供給されると、流体抵抗の小さな方、つまり処理槽
２の内側面２ｄ（図４に図示）、２ｅ（図２及び図３に
図示）側へと流れ込もうとするが、ボックス５１に形成
された前記制御壁部７１、７２によってこの偏流が抑止
される。よって、図４及び図２に示すように前記水流Ｇ
はそのまま維持されて各シリコンウェーハ３間に流入す
る。このため、各シリコンウェーハ３間に充分な流量が
供給されてシリコンウェーハ３の全面にわたる有効な層
流が生じ、良好な洗浄効果が得られる。

【００９０】また、前記制御壁部７１及び７２により、
処理槽２の前記内側面２ｄ、２ｅとシリコンウェーハ３
との間においても整流がなされ、それ故に渦が発生し難
く、パーティクルを含んだ純水は滞留することなく処理
槽２の底部２ａ（パンチング板）を経て直ちに排出され
る。

【００９１】ここで、図４において、ボックス５１に形
成された前記制御壁部７１、７２が各シリコンウェーハ
３を覆う寸法：ｂは、該シリコンウェーハ３の半径の約
１／１０以上とすることが必要である。この寸法：ｂの
値を判定した経緯を説明する。

【００９２】すなわち、単にシリコンウェーハ３の洗浄
効果のみに着目するならば、流れを整える前記制御壁部
７１、７２をかなり大きいものにしてシリコンウェーハ
３の下端近傍まで延在させることをまず考えるのが常套
である。しかし、このように大きな制御壁部を設けるこ
とはボックス５１が大きくなり過ぎるなど、不便であ
る。

【００９３】そこで、制御壁部の幅（高さ方向の寸法）
を、機能を損なうことなく小さくできないものかと考
え、幅の異なる制御壁部を複数枚製作し、洗浄効果を確
かめるべく実験を行った。しかして、幅をかなり小さく
しても比較的良好な結果が得られた。前記の寸法：ｂは
この実験及び流体シミュレーションの結果に基づく。

【００９４】各シリコンウェーハ３が並ぶ方向において
流れを制御する前記制御壁部７１について更に詳述す
る。

【００９５】図４に示すように、この制御壁部７１は、
列をなす各シリコンウェーハ３のうち最端のもの３_-1と
の隙間ｅ₁が各シリコンウェーハ３同士の隙間ｅと略等
しく設定されている。これによれば、該最端のシリコン
ウェーハ３_-1に関して、該制御壁部７１があたかも更に
もう１枚のシリコンウェーハを配置した如く作用し、最
端のシリコンウェーハについても洗浄効果が有効に発揮
される。

【００９６】この場合、特に下記の構成が採られること
が好ましい。

【００９７】つまり、制御壁部７１について、最端のシ
リコンウェーハ３_-1との対向面の粗度を、該シリコンウ
ェーハの表面の粗度と略等しく設定することである。こ
のようにすれば、最端のシリコンウェーハ３_-1に対して
隣接するシリコンウェーハとしての制御壁部７１の作用
が確実となる。

【００９８】これまでの説明から明らかなように、当該
基板処理装置においては、処理槽２の上部側から純水を
流下することとし、又、処理槽２内で配列した各シリコ
ンウェーハ３と処理槽２の内側面２ｄ、２ｅとの間に位
置してこの流下される純水の流れを制御する制御壁部７
１、７２が設けられている。

【００９９】かかる構成においては、処理槽２の内側面
２ｄ、２ｅに向かおうとする偏流がこの制御壁部７１、
７２によって抑止され、又、カセット４は下流にあって
純水の流れを乱さない。従って、各シリコンウェーハ３
間に充分な流量が供給されてシリコンウェーハの全面に
わたる有効な層流が生じ、又、該制御壁部７１、７２に
より処理槽２の内側面２ｄ、２ｅとシリコンウェーハ３
との間においても整流がなされる故に渦が発生し難く、
パーティクルを含んだ純水は滞留することなく直ちに排
出される。よって、処理能力が向上している。

【０１００】しかも、従来の装置と同等の成果を得るの
であれば、投入する純水の量は大幅に削減されるから、
運用コストが安く済む。

【０１０１】また、前記制御壁部７１、７２の作用に基
づく層流の流れの方向と一致した下向きに超音波を発す
るから、該層流に均一性（純水の供給範囲全域にわたっ
て流速が等しい）及び直進性を与えると共に加速させ
る。故に、処理能力が更に高まる。

【０１０２】因みに、前記シリコンウェーハ３が直径が
８インチのものである場合、シリコンウェーハ間の隙
間：ｅ（図４など参照）は６．３５ｍｍに設定される。
本実施例の装置を製作して実験を行った結果、シリコン
ウェーハ間に生ずる前記層流は各シリコンウェーハ間で
例えば約５０（ｍｍ／ｓｅｃ）にて一定、均一であっ
た。但し、この流速は、給水量に応じた値となる。

【０１０３】一般に（拡散）前処理と呼ばれるプロセス
では、極薄（Å単位）の酸化膜厚のコントロールが必要
である。この膜厚についてシリコンウェーハ全面にわた
る均一化を図るためには、温度、濃度、清浄度のコント
ロールが不可欠であり、それに加え、シリコンウェーハ
間の狭い空間に均一な流速を生じさせることが重要であ
る。

【０１０４】上記に対し、図１４以降に示した従来のオ
ーバーフロー方式の基板処理装置では、各シリコンウェ
ーハ間で、流速は例えば約３０（ｍｍ／ｓｅｃ）からか
なり高い数値までバラつきが生じる。その他、説明はし
ないが、ＡＰＭによる洗浄工程で多用される液中噴流方
式の装置では例えば約１５０（ｍｍ／ｓｅｃ）以上にて
大きなばらつきを生じることが判明している。

【０１０５】前記効果に加えて、当該基板処理装置にお
いては、槽、つまり処理槽２及び排水ボックス２０には
前記振動子６３からの超音波が伝達されないから、該処
理槽２及び排水ボックス２０の板厚は共振長に設定する
必要はなく大きく採ることができる。よって、例えば２
乃至３ＭＨｚ程度とかなり高い周波数帯域の駆動周波数
を利用することが可能となり、又、槽の容量も板厚と共
に自由に設定し得るから被洗浄物として大径のシリコン
ウェーハなどを難なく処理することができる。

【０１０６】ところで、図２から、当該基板処理装置で
は、ポンプ８１等からなって排水の一部を浄化し、かつ
前記流体供給手段（の供給路７７）に還流せしめる浄化
・還流手段が設けられている。これにより、該流体供給
手段による供給量にこの循環量も加わり、かかる循環を
行わない場合に比して、シリコンウェーハ間の隙間：ｅ
に更に早い均一層流を発生させることができる。

【０１０７】

【実施例】次に、上述した第１実施例の基板処理装置と
同等の洗浄効果を達成した他の実施例について説明す
る。

【０１０８】まず、第２実施例としての基板処理装置
を、図９に基づいて説明する。但し、この第２実施例の
基板処理装置は、以下に説明する部分以外は前述した第
１実施例と同様に構成されており、装置全体としての構
成及び動作の説明は重複する故に省略し、要部のみを説
明する。

【０１０９】また、以下の説明において、第１実施例の
構成部分と同一又は対応する構成部分については同じ参
照符号を付して示している。これらのことは後述する第
３実施例以降の説明に関しても同様とする。

【０１１０】前記第１実施例では、基板保持手段として
ボートカセットと称される高さの低いカセット４が用い
られているが、当該基板処理装置ではいわゆるフルカセ
ットである高さの高いカセット９１が使用される。この
カセット９１も、例えば２５枚のシリコンウェーハ３を
その主たる面が平行となるように所定の隙間を隔てて配
列して保持する。

【０１１１】該カセット９１にはその上端部に張出部９
１ａが形成されており、前記搬送手段５はその具備する
ハンガー部材４１、４２の下端に形成されたフック４１
ａ、４２ａによって該張出部９１ａを吊るようにして保
持する。

【０１１２】当該基板処理装置においては、図２などに
示したボックス５１の制御壁部７１は下記のように設定
される。

【０１１３】なお、前記第１実施例においてこの制御壁
部７１と共にボックス５１に設けられた他の制御壁部７
２に関しては、本実施例では前記カセット９１がこの制
御壁部７２に代わる側壁部９１ｂを有していることから
必要とせず、設けられていないものとする。但し、本実
施例における該制御壁部７１と同様の態様にて設けても
よい。

【０１１４】本実施例において、前記制御壁部７１の配
置位置は、配列された各シリコンウェーハ３のうち最端
のものとカセット９１及び処理槽２の内側面との距離に
関連して下記のように選択される。

【０１１５】まず、本実施例に関しては、図１０に示す
ように、最端のシリコンウェーハ３_-1の主たる面とカセ
ット９１の内側面９１ｃとの距離ｊ₁が各シリコンウェ
ーハ３同士の隙間ｅと略等しくなされているものとす
る。この場合、最端のシリコンウェーハ３_-1とカセット
９１の内側面９１ｃとの間では有効な層流が得られると
考えられる。

【０１１６】前記制御壁部７１は、同図に示すようにカ
セット９１と処理槽２の内側面２ｄとの間に生じている
大きな隙間に配置される。これにより、制御壁部７１は
この隙間で有効に流れの制御作用をなす。

【０１１７】これに対し、図１１に示す場合が考えられ
る。つまり、最端のシリコンウェーハ３_-1とカセット９
１の内側面９１ｃとの距離ｊ₂が各シリコンウェーハ３
間の隙間ｅに比してかなり大きい場合である。この場
合、制御壁部７１は、該最端のシリコンウェーハ３_-1と
カセット９１の内側面９１ｃとの間に配置される。これ
によって、該最端のシリコンウェーハ３_-1の外側面に関
する洗浄効果が得られ、これと反対側の大きな隙間にお
ける流れの制御効果も奏される。

【０１１８】上述した第２実施例ではフルカセットが用
いられているが、高さがフルカセットの約半分のハーフ
カセットも多用され、その場合でも上記と同様にして制
御壁部７１の位置を選択することが有効である。

【０１１９】続いて、第３実施例としての基板処理装置
を、図１２を参照して説明する。

【０１２０】この基板処理装置では、基板保持手段とし
ての載置台９７が処理槽２底部に固定状態にて設けられ
ている。この載置台９７は、例えば２５枚のシリコンウ
ェーハ３をその主たる面が互いに平行となるように所定
の隙間（ｅ：前記各実施例と同様）隔てて配列して保持
する。詳しくは、該載置台９７の上面側に所要の条数の
受け溝（図示せず）が並設されており、各々のシリコン
ウェーハ３はその下端部がこれら受け溝に係合すること
で保持される。各シリコンウェーハ３は、該載置台９７
上に載置された状態で純水１に完全に浸漬する。

【０１２１】一方、搬送手段５については、各ハンガー
部材４１、４２の下端部間に基板挟持部材４５が２本ず
つ平行に取り付けられている。これらの基板挟持部材４
５は、シリコンウェーハ３をその主たる面に平行な方向
で挟持するもので、各シリコンウェーハ３の外周部が係
合する保持溝４５ａが等ピッチにて並設されている。

【０１２２】当該基板処理装置はいわゆるカセットレス
タイプにて、前記搬送手段５は前段の工程から各シリコ
ンウェーハ３のみ（カセットに収容されていない）を受
け取り、搬送して処理槽２内の前記載置台９７上に載置
する。そして、洗浄処理を終えたら、該シリコンウェー
ハ３を保持して後段の工程に向けて搬出する。

【０１２３】該洗浄処理で、各シリコンウェーハ３の配
列方向及び該シリコンウェーハの主たる面と平行な方向
の両方向において、前記各実施例と同様に処理槽２の内
側面とシリコンウェーハとの間で比較的大きな隙間が採
られる。よって、前述の第１実施例におけると同じく制
御壁部７１、７２を有するボックス５１によって流れの
制御を行う。

【０１２４】なお、前述した各実施例においては、例え
ば２５枚のシリコンウェーハを１ロットとして洗浄に供
しているが、例えば図１３に示すように２ロット、つま
り５０枚（これ以上の枚数を扱うことも可）のシリコン
ウェーハ３を一度に洗浄させる場合が考えられる。

【０１２５】この場合、該洗浄工程の前段及び後段の工
程における取り扱い上の観点から、カセット９５上で１
ロットずつに分けて配置することが考えられる。このと
き、各ロット間で隙間ｎが設けられる。よって、制御壁
部７１は、各ロット間の片側のシリコンウェーハ３_-1と
処理槽２の内側面２ｄとの間だけでなく、各ロットの対
向側の最端のシリコンウェーハ３_-1同士の間にも設ける
必要がある。

【０１２６】ところで、前記各実施例では、使用する処
理用流体を純水としているが、処理対象の材質等、又、
除去しようとするパーティクルの種類などに応じて所要
の薬液等を使用する。例えばＤＨＦ、ＢＨＦ、ＡＰＭ等
である。

【０１２７】また、前記実施例では、処理対象としてシ
リコンウェーハを扱っているが、本発明はガラス基板な
ど他の基板の処理にも適用可能である。

【０１２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる基
板処理装置においては、処理槽の上部側から処理用流体
を流下することとし、又、配列した基板と処理槽の内側
面又は他の基板との間に位置してこの流下される処理用
流体の流れを制御する制御手段を設けている。

【０１２９】かかる構成においては、処理槽の内側面等
に向かおうとする偏流がこの制御手段によって抑止さ
れ、又、カセット等からなる基板保持手段は下流にあっ
て流体の流れを乱さない。従って、各基板間に充分な流
量が供給されて基板の全面にわたる有効な層流が生じ、
又、該制御手段により処理槽の内側面と基板との間にお
いても整流がなされる故に渦が生じ難く、パーティクル
を含んだ流体は滞留することなく直ちに排出される。よ
って、処理能力が向上している。

【０１３０】しかも、従来の装置と同等の成果を得るの
であれば、投入する処理用流体の量は大幅に削減される
から、運用コストが安く済む。

【０１３１】また、本発明によれば、前記制御手段の作
用に基づく層流の流れの方向と一致した下向きに超音波
を発するから、該層流に均一性（流体の供給範囲全域に
わたって流速が等しい）及び直進性を与えると共に加速
させる。故に、処理能力が更に高まる。

【０１３２】加えて、本発明では、槽には前記超音波が
伝達されないから、槽の板厚は共振長に設定する必要は
なく大きく採ることができる。よって、例えば２乃至３
ＭＨｚ程度とかなり高い周波数帯域の駆動周波数を利用
することが可能となり、又、槽の容量も板厚と共に自由
に設定し得るから被処理物として大径のシリコンウェー
ハなどを難なく処理することができる。

【０１３３】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施例としての基板処理
装置の要部を示す一部断面を含む斜視図である。

【図２】図２は、図１に示した基板処理装置について、
一部をブロック化して示す縦断面図である。

【図３】図３は、図１に示した基板処理装置の要部を示
す縦断面図である。

【図４】図４は、図１に示した基板処理装置においてシ
リコンウェーハの洗浄処理を行っている状況を示す要部
の縦断面図である。

【図５】図５は、図１に示した基板処理装置で使用され
るカセットとその周辺の部材を示す一部断面を含む正面
図である。

【図６】図６は、図５に示したカセットの一部断面を示
す側面図である。

【図７】図７は、図１に示した基板処理装置が具備する
基板駆動手段を示す図である。

【図８】図８は、図１に示した基板処理装置の要部の一
部断面を含む斜視図である。

【図９】図９は、本発明の第２実施例としての基板処理
装置の要部を示す一部断面を含む斜視図である。

【図１０】図１０は、図９に示した基板処理装置におい
てシリコンウェーハの洗浄処理を行っている状況を示す
要部の縦断面図である。

【図１１】図１１は、図１０に示した構成とは異なる例
を示す縦断面図である。

【図１２】図１２は、本発明の第３実施例としての基板
処理装置の要部を示す一部断面を含む斜視図である。

【図１３】図１３は、本発明にかかる基板処理装置の変
形例を示す縦断面図である。

【図１４】図１４は、従来の基板処理装置の要部を示す
一部断面を含む斜視図である。

【図１５】図１５は、図１４に示した基板処理装置につ
いて、一部をブロック化して示す縦断面図である。

【図１６】図１６は、図１４に示した基板処理装置にお
いてシリコンウェーハの洗浄処理を行っている状況を示
す要部の縦断面図である。

【符号の説明】

１純水（処理用流体）２処理槽２ａ（処理槽２の底部：パンチング板）２ｄ、２ｅ（処理槽２の内側面）３シリコンウェーハ（基板）４（ボート）カセット（基板保持手段）５搬送手段７受け台１１純水槽１４、２６バルブ１６供給水量制御部２０排水ボックス２４排水路２８排水量制御部４１、４２（搬送手段５が具備する）ハンガー
部材５１ボックス（筐体）５３（ボックス５１の）上板部５５振動板５７パンチング板６３振動子６４発振器７１、７２（ボックス５１に設けられた）制御
壁部（制御手段）７５排水路７７供給路７９還流路８１ポンプ８３フィルター９１（フル）カセット９７載置台１０１回転ローラ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】処理用流体を貯留する処理槽と、前記処理槽内において複数枚の基板をその主たる面が略
平行となるように所定の隙間を隔てて配列して保持する
基板保持手段とを備えた基板処理装置であって、前記処理槽の上端開口部に対して挿通・離脱可能な筐体
と、前記筐体に設けられて処理用流体を前記基板の主たる面
と略平行に前記処理槽内に流下する流体供給手段と、前記処理槽の底部側から前記流体を該処理槽外に排出す
る排出手段と、前記流体供給手段により流下される流体に超音波を付与
する超音波付与手段とを有し、前記筐体に、前記基板保持手段上の基板と前記処理槽の
内側面又は他の基板との間に位置して流体の流れを制御
する制御壁部が設けられていることを特徴とする基板処
理装置。
【請求項２】前記基板保持手段は、前記基板を搭載し
て前記処理槽に対して搬入、搬出されるカセットからな
り、最端の基板と該カセットの内側面との距離が前記基
板間の隙間よりも大であるときには該最端の基板とカセ
ットとの間に前記制御壁部が位置するように、又、該距
離が該隙間と略等しいときには前記カセットと前記処理
槽の内側面との間に前記制御壁部が位置するようになさ
れていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装
置。
【請求項３】前記基板保持手段に保持されている基板
を該基板の主たる面に沿って動かす基板駆動手段が前記
処理槽の底部近傍に設けられ、該基板駆動手段による基
板の動きを案内する案内手段が前記筐体に設けられてい
ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の基板処
理装置。
【請求項４】前記流体供給手段は、その流下する流体
の流れを基板各々にわたるべく拡散する拡散手段を具備
することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいず
れか１記載の基板処理装置。
【請求項５】前記排出手段は、排出する流体の少なく
とも一部を浄化して前記流体供給手段に還流せしめる浄
化・還流手段を有することを特徴とする請求項１乃至請
求項４のうちいずれか１記載の基板処理装置。