JP3729476B2 - 基板洗浄装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板洗浄装置に関し、より特定的には、基板（半導体ウエハ、液晶表示装置用のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板、光ディスク用の基板等）の表面に付着したパーティクルを除去するための基板洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、基板の表面に付着したパーティクルを取り除く場合、例えばアンモニア水、希塩酸、過酸化水素水などの薬液中に基板を浸すなど、基板を化学的に処理することによってパーティクルを除去する（エッチング）。また、例えば基板に向けて超音波振動を照射することにより基板からパーティクルを脱離させるなど、基板を物理的に処理することによってパーティクルを除去することも行われる。ここで、超音波振動は、１〜数ＭＨｚ程度の周波数を有する音波である。
【０００３】
図４は、エッチングと超音波振動照射とを併せて行うような従来の基板洗浄装置の要部の一例を示す図（鉛直方向に沿った断面図）である。図４において、従来の基板洗浄装置には、外槽４０が設けられ、さらに、外槽４０の内部に処理槽４１が設けられる。外槽４０は、樹脂製であり、処理槽４１は、石英でできている。外槽４０と処理槽４１との間には、超音波振動を伝搬させるための伝搬水４２が注入されている。処理槽４１の内部には、基板４３を支持する３本の基板ガイド４４が設けられている。各基板ガイド４４は、石英でできている。
【０００４】
図５は、図４の基板ガイド４４を示す斜視図である。図５に示すように、各基板ガイド４４の上面には、基板４３の端部と互いに嵌合されるような、例えば５０本の溝４４ａが刻まれている。
【０００５】
処理槽４１の内部は、薬液４５で満たされており、そこには、互いに平行に設けられた３本の基板ガイド４４で支持されることによって、５０枚の基板４３が所定の間隔で、垂直に立てて収納されている。外槽４０の底面には、超音波振動子４６が設けられる。超音波振動子４６は、図示しない高周波電源によって駆動されることにより、超音波振動を発生する。
【０００６】
上記のように構成された従来の基板洗浄装置について、以下、その動作を説明する。
図示しない高周波電源によって駆動されることにより、超音波振動子４６が例えば１ＭＨｚの超音波振動を発生する。発生された超音波振動は、伝搬水４２を介して処理槽４１に達する。そして、処理槽４１を透過した後、薬液４５を介して基板４３に到達する。
【０００７】
基板４３の表面では、到達した超音波振動の作用によって、基板４３に強固に付着していたパーティクルが薬液４５の作用も相まって、基板４３から脱離する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、図４の装置では、基板４３を薬液４５に浸し、さらに、基板４３に向けて超音波振動を照射することによって、強固に付着したパーティクルをも脱離させるようにしているので、薬液４５のみによる洗浄に比べ、高い洗浄力があるといえる。
【０００９】
しかしながら、図４の装置には、次のような問題点がある。すなわち、基板４３を支持している基板ガイド４４によって超音波振動の伝搬が部分的に妨げられ、その結果、基板４３には、図６に示すような、超音波振動が到達しない領域６０ができる。この、基板ガイド４４の陰に相当する領域６０については、上記の高い洗浄能力が発揮されない。
【００１０】
なお、上記の、基板ガイド４４の陰の問題は、図４の装置のような、薬液４５と超音波振動とによって洗浄を行う従来の基板洗浄装置に限らず、例えば、図４の装置において、処理槽４１内を薬液４５でなく純水で満たしたような、超音波振動のみによる洗浄を行うような従来の基板洗浄装置にも同様に存在するのはいうまでもない。
【００１１】
それゆえに、本発明の目的は、基板に、それを支持する基板ガイドの陰が生じないよう、基板の全面に対してむらなく超音波振動を照射でき、その結果、基板に付着したパーティクルをまんべんなく除去できるような基板洗浄装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、 液中に浸された基板を超音波振動によって洗浄することにより、当該基板の表面に付着したパーティクルを除去する基板洗浄装置であって、
基板を液中に収納して処理するための処理槽と、
処理槽内で基板を支持するとともに、基板の端部と嵌合する溝が刻みこまれた基板ガイドと、
基板ガイドの内部に設けられ、超音波振動を発生する超音波振動発生手段と、
基板ガイドの内部に設けられ、超音波振動発生手段を冷却する冷却手段とを備える。
【００１３】
上記のように、第１の発明では、基板を支持する基板ガイドから超音波振動が出力されるので、従来と異なり、基板上には、超音波振動の到達しないような、基板ガイドの陰が生じることがない。よって、基板に付着したパーティクルをまんべんなく除去できる。
【００１５】
また、第１の発明では、超音波振動発生手段を冷却するので、超音波振動発生手段の耐用年数が長くなる。また、超音波振動発生手段が高温の環境下に置かれても、超音波振動発生手段自身が発熱しても、超音波振動発生手段に故障が生じることが少なくなる。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明において、処理槽は、基板を化学的に処理して洗浄するための薬液で満たされ、
薬液は、当該薬液が化学的に最も活性であるような温度に保たれていることを特徴としている。
また、第３の発明は、第２の発明において、基板ガイドの内部に、その長手方向に沿って、超音波発生手段および冷却手段がそれぞれ設けられていることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の要部を示す図（鉛直方向に沿った断面図）である。図１において、基板洗浄装置には、外槽１０が設けられ、外槽１０の内部にさらに処理槽１１が設けられる。外槽１０は、例えば樹脂製であり、処理槽１１は、例えば石英でできている。処理槽１１の内部には、基板１２を支持する例えば３本の基板ガイド１３〜１５が互いに平行に設けられている。
【００１８】
図２は、図１の基板ガイド１３を示す斜視図である。図２に示すように、基板ガイド１３は、例えば中空の円筒形状を有し、その素材は、例えば石英である。基板ガイド１３の上部には、基板１２の端部と互いに嵌合されるような、例えば５０本の溝１３ａが刻まれている。基板ガイド１３の内部には、その長手方向に沿って、超音波振動子２０と冷却水管２１とが設けられる。超音波振動子２０は、例えばピエゾ振動子であり、図示しない高周波電源によって駆動されることにより、超音波振動を発生する。冷却水管２１は、図示しない冷却装置に接続され、そこで冷却された冷却水が冷却水管２１内を循環している。図１の基板ガイド１４および１５は、例えば図５に示したものと同様の形状を有し、やはり石英でできている。
【００１９】
処理槽１１の内部は、例えばアンモニア水、希塩酸、過酸化水素水などの薬液１６で満たされている。薬液１６は、その種類にもよるが、例えばアンモニア／過酸化水素水の場合、高い脱離作用を得るために、化学的に最も活性であるような摂氏９０度前後に保たれている。そこにさらに自身の振動による発熱も加わると、超音波振動子２０が高温に耐えられずに故障することがある。そこで、図１の装置では、基板ガイド１３の内部に冷却水管２１を設け、超音波振動子２０を冷却している。なお、薬液１６が高温に保たれていなくても、冷却によって、超音波振動子２０の耐用年数が長くなるという効果が得られる。
【００２０】
処理槽１１の内部には、図２および３に示したような３本の基板ガイド１３〜１５に支持されることによって、例えば５０枚の基板１２が所定の間隔で、垂直に立てて収納される。収納された各基板１２の表面には、多数のパーティクル（微細粒子）が付着している。図１の基板洗浄装置は、基板１２を化学的および物理的に処理して、これらパーティクルを基板１２の表面から脱離させる。以下、その処理動作を説明する。
【００２１】
図示しない高周波電源によって駆動されることにより、超音波振動子２０が例えば１ＭＨｚの超音波振動を発生する。発生された超音波振動は、基板ガイド１３の壁面を透過し、さらに薬液１６を介して基板１２に到達する。
【００２２】
基板１２の表面では、薬液１６の作用と相まって、到達した超音波振動の作用によって、強固に付着していたパーティクルの多くが基板１２から脱離する。
【００２３】
以上の動作において、図１の装置では、基板ガイド１３に超音波振動子２０を設けたため、図３に示すように、従来の装置と異なり、基板１２上には基板ガイド１４および１５の陰３０および３１が存在しない。このようにして超音波振動が基板１２にむらなく照射された結果、基板１２に付着したパーティクルがまんべんなく除去される。
【００２４】
また、図１の装置では、従来の装置と異なり、超音波振動子２０と基板１２との間に伝搬水や処理槽の壁面が介在しないため、反射や吸収による超音波振動のパワーロスが小さく、従って洗浄能力が高い。
【００２５】
なお、図１の装置のように基板ガイド１３に超音波振動子２０を設ける代わりに、超音波振動子２０が併せて基板ガイド１３の役割を果たしてもよい。すなわち、超音波振動子２０に基板１２の端部と互いに嵌合されるような溝を刻み、超音波振動子２０自体で基板１２を支持する。その場合、図１の装置と異なり、超音波振動子２０と基板１２との間に基板ガイド１３の壁面が存在しないため、超音波振動のパワーロスがさら小さく、従って洗浄能力がより高い。
【００２６】
また、図１の装置において、処理槽１１の内部を薬液１６で満たす代わりに、純水で満たしてもよい。その場合、超音波振動のみによる洗浄を行うことになるため、洗浄能力が図１の装置より相対的に低くなる。しかし、同様の従来の洗浄装置と比較すれば、基板１２上に基板ガイド１３〜１５の陰が存在しないため付着したパーティクルがまんべんなく除去されるという効果、および超音波振動子２０と基板１２との間の介在物が少なくパワーロスが小さいため洗浄能力が高いという効果は得られる。なお、図１の装置において、処理槽１１の内部を純水で満たす場合、前工程等で基板に付着してそこに残留していた薬液が純水中に拡散されるため、前述したようなパーティクルをむらなく除去する効果の他に、薬液をむらなく基板から除去する効果もある。
【００２７】
このように、本実施形態によれば、基板ガイド１３に超音波振動子２０を設けたり、超音波振動子２０に基板ガイド１３の役割も兼ねさせるなど、様々な手法により基板ガイド１３に超音波振動子２０の機能を持たせることによって、基板１２上に、それを支持する基板ガイド１３〜１５の陰が生じないよう、むらなく超音波振動を照射でき、その結果、基板１２に付着したパーティクルをまんべんなく除去できる。
【００２８】
なお、図１の装置において、基板ガイド１３に超音波振動子２０を設ける代わりに、基板ガイド１４および１５に超音波振動子２０を設けてもよい。これによって、基板１２に付着したパーティクルに対して、互いに異なる方向の振動を与えることができ、洗浄能力が高まる。さらにその際、基板ガイド１４側の超音波振動子２０と基板ガイド１５側の超音波振動子２０とを所定の時間ずつ交互に振動させたり、あるいは、基板ガイド１４側からの超音波振動の周波数と、基板ガイド１５側からの超音波振動の周波数とを互いに異なる値に設定したりすることによって、さらに洗浄能力が高まることも期待できる。
【００２９】
また、図１の装置では、基板ガイド１３〜１５を何本設けても、また処理槽１１の内部のどの位置に設けても、基板ガイド１３〜１５の陰が基板１２にかかることはないので、処理槽１１の設計の自由度が大きい。本実施形態では、主として基板ガイド１３〜１５の陰について議論したが、設計の自由度が増した結果としての様々な効果も期待できる。
【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要部を示す図（鉛直方向に沿った断面図）である。
【図２】図１の基板ガイド１３を示す斜視図である。
【図３】図１の基板１２上に生じる基板ガイド１４および１５の陰を示す図である。
【図４】従来の基板洗浄装置の要部の一例を示す図（鉛直方向に沿った断面図）である。
【図５】図４の基板ガイド４４を示す斜視図である。
【図６】図４の基板４３上に生じる基板ガイド４４の陰を示す図である。
【符号の説明】
１０ 外槽
１１ 処理槽
１２ 基板
１３〜１５ 基板ガイド
１６ 薬液
２０ 超音波振動子
２１ 冷却水管

Claims (3)

1. 液中に浸された基板を超音波振動によって洗浄することにより、当該基板の表面に付着したパーティクルを除去する基板洗浄装置であって、
   前記基板を液中に収納して処理するための処理槽と、
   前記処理槽内で前記基板を支持するとともに、基板の端部と嵌合する溝が刻みこまれた基板ガイドと、
   前記基板ガイドの内部に設けられ、超音波振動を発生する超音波振動発生手段と、
   前記基板ガイドの内部に設けられ、前記超音波振動発生手段を冷却する冷却手段とを備える、基板洗浄装置。
2. 前記処理槽は、前記基板を化学的に処理して洗浄するための薬液で満たされ、
   前記薬液は、当該薬液が化学的に最も活性であるような温度に保たれていることを特徴とする、請求項１に記載の基板洗浄装置。
3. 前記基板ガイドの内部に、その長手方向に沿って、前記超音波発生手段および前記冷却手段がそれぞれ設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の基板洗浄装置。

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