JP3686011B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、液晶ガラス基板、半導体（シリコン）ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板などの基板に対し、霧化した洗浄液や薬液などの処理液を吹き付けて処理する基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、液晶基板を構成するＴＦＴ基板は、種々の工程を経て製造され、各工程では、現像液やレジスト膜の塗布、その剥離用の薬液，或いは洗浄液の塗布など、ＴＦＴ基板に対して各種の処理液が塗布される。
【０００３】
この内、従来、例えば洗浄工程では、基板を支持装置によって支持し、基板の上方に配設されたノズル体から基板に対して処理液を噴射させ、当該基板を洗浄するようになった基板洗浄装置が用いられている。この基板洗浄装置に用いられるノズル体の一例を図４に示す。図示するように、このノズル体１０１は、その上下端面にそれぞれ開口した液流路１０３を備えており、洗浄液供給用の供給管１０５に螺着されて、上部開口部１０２から液流路１０３内に洗浄液を導入し、下部開口部たる絞り口１０４から基板Ｗに対し洗浄液を噴出するようになっている。供給管１０５は適宜洗浄液供給源に接続しており、その長手方向には複数個の前記ノズル体１０１が所定ピッチで螺着され、前記洗浄液供給源から供給管１０５の管路１０６内に供給された洗浄液が前記各ノズル体１０１に供給される。
【０００４】
また、前記支持装置には、基板を支持する支持台と、この支持台を水平回転させる回転駆動手段を備え、支持した基板を水平回転させるように構成されたものや、基板を水平方向に搬送する搬送手段を備えたものなどがある。
【０００５】
ところで、微細構造を有する基板の洗浄では、通常、比較的大きな粒径の洗浄液噴射流で基板表面のパーティクルを洗い流す工程と、次に、微細構造内部に侵入可能な粒径の洗浄液噴射流で微細構造内部のパーティクルを洗い流す工程の多工程が採用されている。
【０００６】
したがって、前記支持装置が基板を水平回転させるように構成された基板洗浄装置では、比較的大きな粒径の洗浄液を噴射するノズル体１０１が螺着された供給管１０５と、微細な粒径の洗浄液を噴射するノズル体１０１が螺着された供給管１０５の複数を配備すると共に、各供給管１０５を、基板の上方位置と、基板から外れた退避位置との間で旋回移動するように構成し、まず、比較的大きな粒径の洗浄液を噴射するノズル体１０１を備えた供給管１０５を基板上方に旋回移動させて当該基板を洗浄した後、微細な粒径の洗浄液を噴射するノズル体１０１を備えた供給管１０５を基板上方に旋回移動させて、当該基板を洗浄するようになっている。
【０００７】
また、前記支持装置が搬送手段によって基板を水平方向に搬送するように構成された基板洗浄装置では、基板の搬送方向に沿ってその上方に複数の前記供給管１０５を所定間隔で配設すると共に、基板の搬送方向上流側には比較的大きな粒径の洗浄液を噴射するノズル体１０１を備えた供給管１０５を配設し、下流側には微細な粒径の洗浄液を噴射するノズル体１０１を備えた供給管１０５を配設して、搬送手段によって搬送される基板を、まず、比較的大きな粒径の洗浄液噴射流で洗浄し、ついで微細な粒径の洗浄液噴射流で洗浄するようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した各基板洗浄装置は、微細構造を有する基板の洗浄効果という面では、それなりに満足できるものではあるが、それぞれ未だに解決すべき問題があった。
【０００９】
即ち、基板を水平回転させるように設けられた基板洗浄装置では、複数の供給管１０５をそれぞれ旋回移動させるように構成されているので、各供給管１０５の旋回移動に際し、相互に干渉しないようにする必要があり、旋回動作の制御が複雑になるという問題がある。更に、この旋回動作のために、空運転時間（処理を行なっていない時間）を生じ、処理のタクトタイムが長くなるという問題もある。
【００１０】
また、上述したように、基板の微細構造内部を洗浄するためには、その内部に侵入可能な粒径の洗浄液噴流が必要であるが、微細構造部の寸法は基板の種類によって異なるため、最適な粒径の洗浄液噴流を適用するには、上述した各基板洗浄装置とも、供給管１０５に装着されたノズル体１０１を、当該粒径の洗浄液を噴射可能なものに付替える必要があった。特に、基板を水平搬送するように構成された基板洗浄装置では、ノズル体１０１の装着数が多く、その取り替え作業が極めて煩雑なものとなる。
【００１１】
以上は、基板洗浄における問題であるが、この他の処理については、例えば、エッチング処理では、エッチング液の噴射流速が速いほどエッチングレートが上がるため、エッチングを行なう基板の種類によってはエッチング液の噴射流速を速くしたり、或いは逆に遅くしたりする必要がある。また、エッチング液噴射流の粒径を、エッチングで形成される構造の大きさに応じたものとする必要がある。
【００１２】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、ノズル体から噴射される処理液の粒径や流速を変更可能になった基板洗浄装置の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記課題を解決するための本発明は、基板を支持する基板支持機構と、前記基板に対して処理液を噴射する処理液噴射機構とを備えた基板処理装置であって、
前記処理液噴射機構が、前記基板に対して処理液を噴射するノズル体、該ノズル体に加圧した処理液を供給する処理液供給源、前記ノズル体に加圧した気体を供給する気体供給源、前記処理液供給源から前記ノズル体に供給される処理液の圧力を自動制御する液圧制御手段、及び気体供給源から前記ノズル体に供給される加圧気体の圧力を自動制御する気圧制御手段からなり、
前記ノズル体が、前記処理液供給源から供給された処理液を導入する導入流路と、該導入流路の端部に形成され、導入流路内の処理液を噴射する第１の絞り口と、前記第１の絞り口に連通され、該第１の絞り口から噴射される前記処理液の噴射方向に延設された噴射流路と、前記噴射流路に連通され、前記気体供給源から供給された加圧気体を前記噴射流路内で前記処理液の噴射方向に噴射する気体流路と、前記第１の絞り口に対峙して前記噴射流路の端部に形成され、霧化した処理液を噴射する第２の絞り口とを備えてなることを特徴とする基板処理装置に係る。
【００１４】
この基板処理装置によれば、処理液供給源からノズル体に供給された加圧処理液が導入流路に流入し、この導入流路の端部に形成された第１の絞り口から噴射され、前記噴射流路内に至る。一方、この噴射流路内には、気体供給源から供給され、気体流路内に流入した加圧気体が噴射されており、噴射流路内で処理液と加圧気体とが衝突することによって、処理液が微細な粒径に形成される。そして、噴射流路内で混合された処理液と加圧気体とが第２の絞り口から噴射され、その際、処理液粒はより微細化され、霧化されて液晶ガラス基板，半導体ウエハなどの基板に吹き付けられる。
【００１５】
上記のようにして霧化される処理液の粒径及び噴射速度は、処理液供給源から供給される処理液の圧力及びその流速（流量）、並びに気体供給源から供給される加圧気体の圧力及びその流速（流量）によって異なる。
【００１６】
したがって、この処理液の圧力、並びに加圧気体の圧力を適宜調整することにより、処理液の粒径及び噴射速度を当該処理に最も適したものとすることができる。因みに、加圧気体の圧力を高くするほど、噴射される処理液の粒径が小さく且つ噴射速度が速くなり、また、処理液の圧力を高くするほど、噴射される処理液の粒径が小さく且つ噴射速度が速くなる。
【００１７】
本発明では、上記のように、前記処理液供給源からノズル体に供給される処理液の圧力を液圧制御手段によって自動制御するとともに、前記気体供給源からノズル体に供給される加圧気体の圧力を気圧制御手段によって自動制御するようにしているので、処理液供給源から供給される処理液の圧力や、気体供給源から供給される加圧気体の圧力を、適宜自動的に調整することができ、ノズル体から噴射される処理液の粒径や噴射速度を、自動的にその処理に最も適したものにすることができる。
【００１８】
尚、基板の処理には、洗浄処理，エッチング処理など種々のものが含まれ、処理液及び加圧気体の種類も、洗浄処理，エッチング処理などの処理に応じて適宜設定される。
【００１９】
また、前記基板支持機構は、基板を水平方向に搬送する搬送手段を備えたものとすることができ、或いは、基板を水平に支持する基板支持台と、該基板支持台を水平回転させる回転駆動手段とを備えたものとすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について添付図面に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示した説明図であり、図２は、本実施形態に係るノズル体を示した断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本例の基板洗浄装置１は、基板Ｗを支持して水平回転させる基板支持装置２と、この基板支持装置２に支持された基板Ｗ上に洗浄液を噴射する洗浄液噴射装置１０からなる。尚、基板Ｗとは、液晶ガラス基板，半導体（シリコン）ウエハ，フォトマスク用ガラス基板，及び光ディスク用基板などを含む総称である。
【００２２】
前記基板支持装置２は、支持ピン６及び真空吸着保持具５の設けられた支持板４と、この支持板４を水平回転させる回転軸３とを備えてなる。支持ピン６及び真空吸着保持具５はそれぞれ支持板４の適宜位置に配設されてこれに固着されており、基板Ｗは支持ピン６上に載置された状態で、真空吸着保持具５によって吸着保持される。また、回転軸３は適宜駆動手段（図示せず）によって軸中心に回転駆動される。
【００２３】
また、前記洗浄液噴射装置１０は、図示しない駆動手段によって、基板Ｗ上方の処理位置と基板Ｗの上方から外れた退避位置との間を旋回移動するようになっった旋回アーム１１、この旋回アーム１１の長手方向に沿ってその下面に固設された複数のノズル体２０、各ノズル体２０に洗浄液を供給する洗浄液供給源１３、各ノズル体２０に加圧気体を供給する加圧気体供給源１６などを備えてなる。
【００２４】
前記洗浄液供給源１３はポンプなどを備えてなり、供給管１３ａ，この供給管１３ａの途中に設けられた圧力制御手段１４を介して、加圧した洗浄液を前記各ノズル体２０に供給する。また、前記加圧気体供給源１６もポンプなどを備えてなり、供給管１６ａ，この供給管１６ａの途中に設けられた圧力制御手段１７を介して、加圧した気体を前記各ノズル体２０に供給する。
【００２５】
圧力制御手段１４，１７はそれぞれ例えば比例電磁式パイロットリリーフ弁などを含んで構成され、洗浄液や加圧気体の圧力を連続的に変化させることができるようになっている。そして、これら圧力制御手段１４，１７はそれぞれ制御装置１９によってその作動が制御されるようになっており、かかる制御装置１９のコントロールの下、洗浄液供給源１３から各ノズル体２０に供給される洗浄液の圧力、並びに加圧気体供給源１６から各ノズル体２０に供給される気体の圧力がそれぞれ適宜調整されるようになっている。
【００２６】
図２に示すように、前記ノズル体２０は、本体２１，第１ノズル２２，第２ノズル２３などを備えて構成され、洗浄液供給源１３から供給される洗浄液と、加圧気体供給源１６から供給される加圧気体とを混合して、前記洗浄液を霧化し、霧化した洗浄液を基板Ｗに対して吹き付ける。
【００２７】
図示するように、本体２１は、前記供給管１３ａが接続される液体用ポート２６と、前記供給管１６ａが接続される気体用ポート２７とを備えてなり、各ポート２６，２７は、それぞれ本体２１の中心軸と直交する方向に延設され、該本体２１の外周に開口した状態となっている。また、本体２１の下端部には、基部より小径となった装着部３０が形成されている。
【００２８】
本体２１内には、第１ノズル２２を固定するための段付き穴３２が形成されている。この段付き穴３２は、装着部３０の軸端に開口して、本体２１の軸方向に延設されている。また、段付き穴３２は、装着部３０の軸端から段々に縮径されて、液体用ポート２６内に連通しており、その底側には、ねじ穴３３が形成されている。
【００２９】
前記第１ノズル２２は、本体２１の段付き穴３２内に挿入され、前記ねじ穴３３に螺着された状態で、本体２１に固定されている。この第１ノズル２２の下部側は前記段付き穴３２から下方に突出しており、その下端部は基部側より小径のノズル軸３４となっている。
【００３０】
第１ノズル２２内には、洗浄液を導入する導入流路３５が形成されている。この導入流路３５は、第１ノズル２２を軸方向に貫通し、その上部開口部は本体２１の段付き穴３２を介して液体用ポート２６に連通している。また、下部開口部には、絞り口３６が形成されている。斯くして、洗浄液供給源１３から供給された洗浄液は、液体用ポート２６から第１ノズル２２の導入流路３５内に流入した後、絞り口３６から噴射される。
【００３１】
前記第２ノズル２３は、段付き穴３２から突出した第１ノズル２２側に連設されている。この第２ノズル２３には、その上端に開口する凹部３７が形成されており、第２ノズル２３は、この凹部３７内に前記第１ノズル２２のノズル軸３４などを収納した状態で配置され、その上端面が装着部３０の端面に当接した状態で、ナット３８により本体２１に固定されている。
【００３２】
また、第２ノズル２３には、その下端面及び前記凹部３７底面に開口する噴射流路３９が形成されている。この噴射流路３９内には、第１ノズル２２のノズル軸３４が挿入されており、これによって、導入流路３５の絞り口３６と噴射流路３９とが相互に連通した状態となっている。また、噴射流路３９の下部開口部には絞り口４０が形成されている。
【００３３】
また、本体２１には、前記気体用ポート２７と凹部３２とを連通する気体流路２４が形成されており、加圧気体供給源１６から気体用ポート２７に供給された加圧気体が、気体流路２４，凹部３２，凹部３７を順次経由して噴射流路３９内に流入するようになっている。
【００３４】
斯くして、このノズル体２０によると、処理液供給源１３から液体用ポート２６に供給された洗浄液は、第１ノズル２２の導入流路３５内に流入し、この導入流路３５の下端部に形成された絞り口３６から噴射されて、第２ノズル２３の噴射流路３９内に流入する。一方、この噴射流路３９内には、加圧気体供給源１６から気体用ポート２７に供給された加圧気体が、気体流路２４，凹部３２，凹部３７を順次経由して流入し、噴射流路３９内で洗浄液と加圧気体とが衝突，混合される。これにより、洗浄液が微細な粒径に形成され、噴射流路３９内で混合された洗浄液と加圧気体とが絞り口４０から噴射される。その際、洗浄液粒はより微細化され、霧化されて基板Ｗ上に吹き付けられる。
【００３５】
このようにして霧化される洗浄液の粒径及び噴射速度は、洗浄液供給源１３から供給される洗浄液の圧力、並びに加圧気体供給源１６から供給される加圧気体の圧力によって異なる。したがって、この洗浄液の圧力、並びに加圧気体の圧力を適宜調整することにより、洗浄液の粒径及び噴射速度を当該処理に最も適したものとすることができる。因みに、加圧気体の圧力を高くするほど、噴射される洗浄液の粒径が小さく且つ噴射速度が速くなる。また、洗浄液の圧力を高くするほど、噴射される洗浄液の粒径が小さく且つ噴射速度が速くなる。
【００３６】
上述したように、本例では、前記制御装置１９によって前記圧力制御手段１４，１７の作動が制御されるようになっており、これらの制御により、洗浄液供給源１３から各ノズル体２０に供給される洗浄液の圧力、並びに加圧気体供給源１６から各ノズル体２０に供給される気体の圧力がそれぞれ適宜自動的に調整されるようになっている。
【００３７】
より具体的には、まず、第１段階では、洗浄液の圧力及び加圧気体の圧力を低圧にして、ノズル体２０から比較的大きな粒径の洗浄液を噴射させて、基板Ｗの表面に付着したパーティクルを洗い流し、第２段階では、洗浄液の圧力及び加圧気体の圧力を高圧にして、ノズル体２０から微細な粒径の洗浄液を噴射させて、基板Ｗの微細構造内部に洗浄液粒を侵入させ、当該微細構造内部のパーティクルを洗い流すようにしている。
【００３８】
次に、以上の構成を備えた基板洗浄装置１の動作について説明する。尚、旋回アーム１１は、基板Ｗ上方から外れた退避位置に位置しているものとする。
【００３９】
まず、適宜搬送手段により基板Ｗが搬送されて、基板支持装置２の支持ピン６上に載置され、真空吸着保持具５によって吸着保持される。次に、適宜駆動手段（図示せず）によって回転軸３がその軸中心に回転駆動され、これにより、基板Ｗが水平回転する。
【００４０】
この状態で、旋回アーム１１が基板Ｗ上方の処理位置に旋回移動せしめられ、ついで、加圧された洗浄液が洗浄液供給源１３から、加圧された気体が加圧気体供給源１６から、それぞれ各ノズル体２０に供給され、各ノズル体２０から霧化された洗浄液が基板Ｗ上に噴射されて、当該基板Ｗが洗浄される。
【００４１】
第１段階では、供給される洗浄液の圧力及び加圧気体の圧力が低圧に設定れる。これにより、ノズル体２０からは、比較的大きな粒径の洗浄液が噴射され、かかる洗浄液によって基板Ｗの表面に付着したパーティクルが洗い流される。
【００４２】
次に、洗浄液の圧力及び加圧気体の圧力が高圧に設定される。これにより、ノズル体２０からは、微細な粒径の洗浄液が噴射され、かかる洗浄液粒が基板Ｗの微細構造内部に侵入して、当該微細構造内部のパーティクルが洗い流される。
【００４３】
以上のようにして、２段階の洗浄を行なった後、洗浄液供給源１３からの洗浄液及び加圧気体供給源１６からの加圧気体の供給を停止し、旋回アーム１１を前記退避位置に復帰させる。そして、この後、基板Ｗを所定時間高速で回転させて乾燥させ、しかる後、基板支持装置２を停止して、基板Ｗを基板洗浄装置１外に搬出する。
【００４４】
以上詳述したように、本例の基板洗浄装置１によれば、ノズル体２０に供給される洗浄液及び加圧気体の圧力を自動的に変化させることによって、当該ノズル体２０から噴射される洗浄液の粒径を洗浄目的に応じて任意に設定することができる。したがって、噴射洗浄液の粒径が固定的に設定されたノズル体を備える従来の基板洗浄装置のように、複数種のノズル体を設ける必要がなく、また、これらを交互に基板Ｗの上方に移送するといった動作も必要なく、処理のタクトタイムを短くすることができる。
【００４５】
また、微細構造部の寸法が異なる基板を洗浄する際には、当該基板に最適な粒径の洗浄液噴流を容易に得ることができ、記述の従来の基板洗浄装置におけるような、ノズル体を当該粒径の洗浄液を噴射可能なものに付替えるといったことが必要なく、かかる煩わしい作業が不要である。
【００４６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。例えば、上例では、所謂スピン式の基板洗浄装置について例示したが、本発明は、この他に、図３に示したような、水平搬送式の基板洗浄装置に適用することもできる。
【００４７】
図３に示した、基板洗浄装置５０は、基板Ｗが搬入される開口部５１ａ及び基板Ｗが搬出される開口部５１ｂを備えた筐体状のカバー５１と、このカバー５１内に配設された複数の搬送ローラ５２と、この搬送ローラ５２の上方に配設された複数のノズル体２０列と、搬送ローラ５２の下方に配設された複数のノズル体５５列などからなる。前記開口部５１ａに最も近い搬送ローラ５２には、その上部に当接して、基板Ｗをニップするニップローラ５３が設けられている。斯くして、これら搬送ローラ５２及びニップローラ５３が回転することによって、基板Ｗが前記開口部５１ａから矢示方向に搬入され、開口部５１ｂから矢示方向に搬出される。
【００４８】
前記各ノズル体２０は、上記の例と同様に、図２に示した如き構造を有するものであり、図１に示したように、加圧された洗浄液が圧力制御手段１４を介して洗浄液供給源１３から供給され、加圧気体が圧力制御手段１７を介して加圧気体供給源１６から供給される。尚、各ノズル体２０は支持アーム５４に固設されている。斯くして、各ノズル体２０から基板Ｗに向けて霧化された洗浄液が噴射され、当該洗浄液によって基板Ｗが洗浄される。
【００４９】
また、前記圧力制御手段１４，１７は前記制御装置１９によっての作動が制御され、洗浄液供給源１３から各ノズル体２０に供給される洗浄液の圧力、並びに加圧気体供給源１６から各ノズル体２０に供給される気体の圧力がそれぞれ適宜自動的に調整されるようになっている。これにより、各ノズル体２０から噴射される洗浄液粒の粒径が調整される。
【００５０】
また、前記各ノズル体５５は、前記洗浄液供給源に接続された供給管５６に固設されており、この供給管５６を介して供給された洗浄液を基板Ｗの下面に向けて吐出する。
【００５１】
この基板洗浄装置５０は、基板Ｗの搬送方向に沿って、その複数台が配設される。そして、各基板搬送装置５０のノズル体２０から噴射される洗浄液の粒径は、基板Ｗの搬送方向上流側に配設された基板洗浄装置５０のものほど大きく、下流側に配設された基板洗浄装置５０のものほど微細となるように設定されている。
【００５２】
この基板洗浄装置５０によっても、上例の基板洗浄装置１におけると同様に、ノズル体２０に供給される洗浄液及び加圧気体の圧力を自動的に変化させることによって、当該ノズル体２０から噴射される洗浄液の粒径を洗浄目的に応じて任意に設定することができ、微細構造部の寸法が異なる基板Ｗを洗浄する際には、当該基板Ｗに最適な粒径の洗浄液噴流を容易に得ることができ、記述の従来の基板洗浄装置におけるような、ノズル体を当該粒径の洗浄液を噴射可能なものに付替えるといったことが必要なく、かかる煩わしい作業が不要である。
【００５３】
また、上例では、本発明を基板の洗浄装置に具現化した例を示したが、本発明を適用し得る対象はこれに限られず、本発明は、この他に、例えば、エッチング装置や現像液の塗布装置など他の処理装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示した説明図である。
【図２】 本実施形態に係るノズル体を示した断面図である。
【図３】 本発明の他の形態に係る基板洗浄装置を示した正断面図である。
【図４】 従来例に係る基板洗浄装置の概略構成を示した説明図である。
【符号の説明】
１ 基板洗浄装置
２ 基板支持装置
１０ 洗浄液噴射装置
１３ 洗浄液供給源
１４ 圧力制御手段
１６ 加圧気体供給源
１７ 圧力制御手段
１９ 制御装置
２０ ノズル体
２１ 本体
２２ 第１ノズル
２３ 第２ノズル
２４ 気体流路
３５ 導入流路
３６ 絞り口
３９ 噴射流路
４０ 絞り口

Claims (3)

1. 基板を支持する基板支持機構と、前記基板に対して処理液を噴射する処理液噴射機構とを備えた基板処理装置であって、
   前記処理液噴射機構が、前記基板に対して処理液を噴射するノズル体、該ノズル体に加圧した処理液を供給する処理液供給源、前記ノズル体に加圧した気体を供給する気体供給源、前記処理液供給源から前記ノズル体に供給される処理液の圧力を自動制御する液圧制御手段、及び気体供給源から前記ノズル体に供給される加圧気体の圧力を自動制御する気圧制御手段からなり、
   前記ノズル体が、前記処理液供給源から供給された処理液を導入する導入流路と、該導入流路の端部に形成され、導入流路内の処理液を噴射する第１の絞り口と、前記第１の絞り口に連通され、該第１の絞り口から噴射される前記処理液の噴射方向に延設された噴射流路と、前記噴射流路に連通され、前記気体供給源から供給された加圧気体を前記噴射流路内で前記処理液の噴射方向に噴射する気体流路と、前記第１の絞り口に対峙して前記噴射流路の端部に形成され、霧化した処理液を噴射する第２の絞り口とを備えてなることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記基板支持機構が、基板を水平方向に搬送する搬送手段を備えてなる請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記基板支持機構が、基板を水平に支持する基板支持台と、該基板支持台を水平回転させる回転駆動手段とを備えてなる請求項１記載の基板処理装置。

Images