JP4180306B2 - Wet processing nozzle and wet processing apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はウエット処理用ノズル及びウエット処理装置に係り、特に、半導体デバイス、液晶表示パネル等の製造工程における洗浄処理、メッキ処理、研磨処理等に用いて好適な技術や、可搬形の超音波ウエット処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイス、液晶表示パネル等の電子機器の分野においては、その製造プロセス中に被処理基板(被処理物)である半導体基板やガラス基板を洗浄処理する工程が必須である。このような洗浄処理としては、基板表面に付着している有機物を除去する工程が必要である。その場合、例えば、種々の処理液を基板に接触させるとともに超音波振動を伝播するウエット洗浄処理や、紫外線(UV)を放射するドライ洗浄処理等の洗浄処理を選択することが可能であった。
また、洗浄処理以外にも、処理液を用いて超音波振動を付与するウエット処理として、剥離、現像、ウエットエッチング、メッキ、研磨等の処理を挙げることが可能である。
【0003】
このようなウエット処理において、製造工程中の種々の除去対象物質を除去する洗浄処理としては、超純水、電解イオン水、オゾン水、水素水等を用いて処理がおこなわれ、また、剥離、現像、ウエットエッチング、メッキ、研磨処理としては、それぞれ、NaOH、KOH、アミン系剥離液、硫酸過酸化水素水、希フッ酸、CMP(ケミカルメカニカルポリッシング)用スラリー等、反応性の高い種々の処理液を用いて、それぞれの処理がおこなわれる。
これら処理液はウエット処理装置のウエット処理用ノズルから被処理基板上に供給されるとともに、この処理液に接している接液面を有する超音波振動体(超音波伝播部)から超音波振動を処理液および被処理基板面に対して伝播している。
【0004】
また、従来から、超音波処理をおこなう際に使用される可搬形の装置としては、例えば、超音波振動子と、一端が前記超音波振動子の出力端に直接またはコーンを介して連結され他端が外部に突出するホーン型超音波伝播部(ホーン)を側壁部に支持する可搬形の箱体と、を備えて、前記ホーンに、その他端である先端の接液面から処理液を流出させる機構が設けられた構成のものが挙げられ、このような装置では、処理作業中、接液面が処理液に接しているとともに、この接液面から被処理物表面へ超音波振動を伝播していた。
【0005】
これらの装置では、接液面が処理液に覆われた状態になっており、かつ、その状態で超音波振動が伝播されることが必要なため、接液面に開口するように、ノズルの超音波振動体(超音波伝播部)またはホーン(超音波伝播部)内部を貫通して処理液を供給する導入孔(孔)が設けられていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、超音波伝播部内部を貫通する孔においては、超音波伝播部から処理液に音波が伝播して、超音波伝播部における孔の内部において、この内表面から処理液に超音波振動が伝播してしまい、この孔の内表面でウエット処理がおこなわれてしまうという問題があった。
特に、処理液が、研磨処理用のものであった場合、前記孔の内部が研磨されてしまい、超音波伝播部の寿命が短くなってしまうことや、研磨された超音波伝播部等の成分が研磨液中に混合してしまい、これにより被処理物表面を汚染する可能性があるという問題があった。
【0007】
また、超音波伝播部の内部に孔が設けられており、この孔の内部に処理液を流通した状態で洗浄、研磨等の処理をおこなった場合、孔内部の処理液に超音波が伝播してしまい、接液面から照射されるべき超音波エネルギーをロスしてしまうため、投入電力に対する処理効率が悪くなり、処理に充分な振動エネルギーを得るため過剰の電力を投入しなければならないという問題があった。
【0008】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
▲1▼ 超音波伝播部内部の孔において処理液に伝播する超音波の低減を図ること。
▲2▼ 処理液における汚染発生の防止を図ること。
▲3▼ 超音波振動子から超音波伝播部に付与した超音波振動のロス防止を図ること。
▲4▼ 超音波伝播部の接液面における処理液への超音波振動の放射効率の向上を図ること。
▲5▼ 上記のようなウエット処理用ノズルを提供すること。
▲6▼ 上記のような洗浄効率の高いウエット処理装置を提供すること。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のウエット処理ノズルは、超音波周波電気信号を発生する発振器と、前記超音波周波電気信号が印加される超音波振動子と、一方が前記超音波振動子の出力端に連結されるとともに他方に被ウエット処理物に対向して超音波振動によりウエット処理を行うための接液面が設けられて、該接液面にウエット処理液を供給排出するための液供給排出管が内部に収容される管収容孔を有する超音波伝播部とを具備し、前記管収容孔が、超音波振動を伝播する方向に延在しており、前記超音波伝播部の前記管収容孔と、前記液供給排出管との間に該液供給排出管内の液に超音波振動を伝播させないようにするためのエア層を有し、前記管収容孔の前記接液面には、前記液供給排出管外部の当該管収容孔内部をシールするシール手段が設けられ、前記エア層は、前記シール手段によりシールされて前記接液面に開口を有さないことにより上記課題を解決した。
本発明において、前記管収容孔が、前記超音波伝播部及び前記超音波振動子を貫通して設けられ、該管収容孔内に前記液供給排出管が収納されることが好ましい。
また、本発明において、前記超音波伝播部と前記超音波振動子が、ボルト締めランジュバン型振動子を構成するものであり、前記液供給排出管がボルト内を貫通して設けられていることが好ましい。
更に、本発明において、前記超音波伝播部の前記接液面が、前記超音波振動子との連結面より小さく形成されていることが好ましい。
また、本発明のウエット処理ノズルは、超音波周波電気信号を発生する発振器と、前記超音波周波電気信号が印加される超音波振動子と、一方が前記超音波振動子の出力端に連結されるとともに他方に被ウエット処理物に対向して超音波振動によりウエット処理を行うための接液面が設けられた超音波伝播部と、前記超音波伝播部と前記超音波振動子を固定するボルトとを具備し、接液面にウエット処理液を供給排出するための液供給排出管が内部に収容される管収容孔が、少なくとも前記ボルト及び前記超音波伝播部を貫通して形成されており、前記管収容孔が、超音波振動を伝播する方向に延在しており、前記超音波伝播部の前記管収容孔と、前記液供給排出管との間に該液供給排出管内の液に超音波振動を伝播させないようにするためのエア層を有し、前記管収容孔の前記接液面には、前記液供給排出管外部の当該管収容孔内部をシールするシール手段が設けられ、前記エア層は、前記シール手段によりシールされて前記接液面に開口を有さないことにより上記課題を解決した。
本発明は、前記接液面部分が前記超音波伝播部本体から着脱自在とされてなることが可能である。
また、本発明において、前記接液面の前記管収容孔以外の部分に前記ウエット処理液を供給排出するための液供給排出手段を具備してなる手段を採用することもできる。
また、前記接液面にはウエット処理中に該接液面を保護する保護部が設けられてなることができる。
本発明のウエット処理装置においては、上記のウエット処理ノズルを具備することにより上記課題を解決した。
【0010】
本発明のウエット処理ノズルは、一方が前記超音波振動子の出力端に直接またはコーン等を介して連結されるとともに他方に被ウエット処理物に対向するための接液面が設けられて、該接液面にウエット処理液を供給排出するための液供給排出管が内部に収容される管収容孔を有する超音波伝播部を具備することで、処理液が供給排出管の内部を流通することになり、処理液が管収容孔の内表面である超音波伝播部に直接接触しないため、超音波伝播部の管収容孔の内表面において、洗浄、研磨、剥離、エッチング、メッキ等のウエット処理がおこなわれることがない。このように、前記管収容孔内部が研磨等されてしまうことがないため、超音波伝播部の寿命が短くなることを防止できる。さらに、超音波伝播部の成分が処理液中に混合して被処理物表面が汚染してしまうことを防止することができる。
【0011】
さらに、超音波伝播部の管収容孔内部に液供給排出管が設けられていることにより、この液供給排出管の内部に処理液を流通した状態で洗浄、研磨等の処理をおこなった場合でも、管収容孔内部の処理液に超音波が伝播することを防止でき、接液面から照射されるべき超音波エネルギーをロスすることがないため、投入電力に対する処理効率を向上することができ、処理に充分な振動エネルギーを得るため過剰の電力を投入する必要がない。
ここで、液供給排出管は、接液面付近に処理液を供給する液供給管とする場合と、接液面付近の排出液(処理済液)を吸引排出する液排出管とする場合との両方の場合に適応することができる。
【0012】
また、本発明においては、前記管収容孔が、前記超音波伝播部及び前記超音波振動子を貫通して設けられ、該管収容孔内に液供給排出管が収納されることにより、超音波振動子の内部に処理液を流通させるので、超音波伝播部を小型にすることができ、これにより超音波エネルギーを超音波振動子から接液面に対して伝搬させる際のエネルギーロスを少なくすることができ、投入電力に対する処理効率をより向上できる。また、超音波伝播部を小型化できることで、処理効率の上では好ましい一方で伝搬部が大きいとエネルギーロスが増すという理由からあまり使われていなかった20kHz〜200kHzの周波数帯域の超音波の使用が可能となり、これによりウエット処理の処理効率が向上し、これに伴って処理液の消費量も低減できる。
【0013】
また、本発明においては、前記液供給排出管の前記接液面側端部に、該液供給排出管外部の前記管収容孔内部をシールするシール手段が設けられてなることにより、接液面付近にある処理液(排出液)が接液面側から管収容孔内部に進入することを防止できるので、超音波伝播部内部の管収容孔の内表面に処理液が直接接触してしまうことを防止することができ、この管収容孔内表面が、洗浄、研磨、剥離、エッチング、メッキ等のウエット処理されてしまうことがない。このため、超音波伝播部の寿命が短くなることを防止でき、さらに、超音波伝播部の成分が処理液中に混合して被処理物表面を汚染することを防止することができる。
【0014】
本発明は、前記接液面部分が前記超音波伝播部本体から着脱自在とされてなることにより、ウエット処理をおこなうことにより、処理液が当接している状態で超音波振動が伝播して接液面が劣化した場合でも、超音波伝播部全体を交換する必要がなく、接液面付近のみを接液面部分として超音波伝播部本体から取り外して交換することを可能なため、超音波伝播部全体を交換する場合に比べてコストを低減することができ、結果的に、ウエット処理用ノズルにおけるランニングコストを低減することが可能となる。
ここで、前記接液面部分を前記超音波伝播部本体から着脱自在とする手段の例としては、着脱自在な接液面部分としての厚み寸法−−これは接液面から直交する方向への厚み寸法であるが−−を、前記管収容孔の接液面側周辺のみを大きく設定して、この厚み寸法の大きい部分の周囲に螺設して、超音波伝播部本体と接液面部分とを螺合可能なようにすることができる。この場合には、接液面部分の厚み寸法よりも交換可能な管収容孔の長さ寸法が大きいために、たとえ管収容孔内部に多少の処理液が進入した場合でも、接液面部分を交換することのみで、処理液の接触した箇所の管収容孔をも交換可能とすることができるため、超音波伝播部全体を交換する必要がなくなる。
【0015】
また、本発明において、前記接液面の前記管収容孔以外の部分に前記ウエット処理液を供給するための液供給排出手段を具備してなるため、液供給管(液供給排出管)から被ウエット処理物に向けて処理液が供給されることにより、接液面と被ウエット処理物との対向するそれぞれの面の間の空間に、処理液で満たされてウエット処理をおこなう処理領域が形成される構成となり、液供給管から処理液を供給した被ウエット処理物表面において充分な清浄度を得ることができる。さらに、前記接液面の前記管収容孔内部以外の部分、つまり管収容孔の外側の接液面に前記ウエット処理液を供給排出するための液供給排出手段を具備してなることで、液供給管(液供給排出管)から被ウエット処理物に向けて処理液が供給されることにより、接液面と被ウエット処理物の対向するそれぞれの面の間の空間に、処理液で満たされてウエット処理をおこなう処理領域が形成され、この処理領域からの排出液が、液排出管(液供給排出管)より排出される構成としたので、液供給管(液供給排出管)から処理液を被ウエット処理物表面に供給したら、その処理液を供給した部分以外の被ウエット処理物表面に処理液を接触させることなく、液排出管から除去物(被処理物から除去したもの)を含んだ処理液を外部に排出できるので、充分な清浄度が得られる。また、液供給管での処理液の圧力に対して排出管からの吸引力を制御することで処理液をノズルの外部に漏らすことがなく、排出することができるので、少ない処理液で充分な清浄度を得られる。
【0016】
また、前記接液面にはウエット処理中に該接液面を保護するコーティング等の保護部が設けられてなることにより、超音波伝播部表面において、洗浄、研磨、剥離、エッチング、メッキ等がおこなわれることがなく、前記超音波伝播部表面である接液面がウエット処理されてしまうことがないため、接液面が処理液および超音波振動により劣化してしまうことを低減し、超音波伝播部の寿命を長くすることができ、さらに、超音波伝播部の成分が処理液中に混合して被ウエット処理物表面を汚染することを防止することができる。
【0017】
さらに、本発明のウエット処理用ノズルでは、一端に上記処理液を導入するための導入口を有する導入管(液供給排出管)と、一端に上記排出液を外部へ排出するための排出口を有する排出管(液供給排出管)と、上記導入管と上記排出管のそれぞれの他端を連結し、上記被処理物に対面する接液面を有する連結部(超音波伝播部)とからなり、該連結部に、上記導入管が開口している第1の開口部と、上記排出管が開口している第2の開口部が設けられ、上記処理液が上記第1の開口部から上記被ウエット処理物に向けて供給されることにより、上記連結部と上記被ウエット処理物の対向するそれぞれの面の間の空間に、上記処理液で満たされた、上記ウエット処理を行う処理領域が形成され、上記処理領域からの上記排出液が上記第2の開口部から上記排出管に導かれ、上記排出口より排出されるようにした構成としたことにより、上記導入管から処理液を被ウエット処理物表面に供給したら、その処理液を供給した部分以外の被処理物表面に処理液を接触させることなく、排出管から除去物(被処理物から除去したもの)を含んだ処理液を外部に排出できるので、充分な清浄度が得られる。また、上記第1の開口部での処理液の圧力に対して排出口からの吸引力を制御することで処理液をノズルの外部に漏らすことがなく、排出することができるので、少ない処理液で充分な清浄度が得られる。
【0018】
本発明のウエット処理装置においては、上記のウエット処理ノズルを具備することができる。
さらに、本発明のウエット処理装置は、上記の構成の本発明のウエット処理用ノズルと、被処理物の被処理面に沿って上記ウエット処理用ノズルと上記被処理物とを相対移動させることにより上記被処理物の被処理面全域を処理するためのノズル・被処理物相対移動手段とを有することもできる。
本発明のウエット処理装置では、本発明のウエット処理用ノズルと、被処理物の被処理面に沿ってウエット処理用ノズルと被処理物とを相対移動させるノズル・被処理物相対移動手段とを備えたことにより、上記本発明のウエット処理用ノズルの利点を有したまま被処理物の被処理面全域を処理することができ、また、投入電力に対する洗浄効率の高いウエット処理装置を提供できる。
【0019】
また、本発明のウエット処理装置は、超音波周波電気信号を発生する発振器と、前記超音波周波電気信号が印加される超音波振動子を内蔵するとともに、一端が前記超音波振動子の出力端に直接またはコーンを介して連結され他端が外部に突出するホーンを側壁部に支持する可搬形の箱体と、前記ホーンの他端の先端に設けられた接液面から超音波を照射する被処理物に対して処理液を吹き掛ける手段と、を備えるように可搬形に構成されることもできる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るウエット処理装置の第1実施形態を、図面に基づいて説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本実施形態におけるウエット処理装置を示す正面図であり、図2は本実施形態のウエット処理装置におけるホーンを示す平断面図、図3は図2におけるホーンの先端部分を示す拡大平断面図、図4はホーンの接液面を示す側面図である。
図において、符号100はウエット処理装置であり、本ウエット処理装置100は、ウエット処理ノズルを可搬形にしたものであり、発振器101と可搬形の箱体102と液供給排出手段101Aとを具備するものとされている。
【0021】
箱体102は、図1に示すように、例えば直方体形状のもので、内部に振動子(超音波振動子)121とこの振動子121の励振端を冷却するファン125とを配置してある。振動子121の出力端にはコーン122を介してホーン123の一端が連結されるが、コーン122を箱体102の側壁に固定してホーン123の他端を箱体102の外部に突出させてある。コーン122とホーン123とは超音波伝播部を構成しており、これらコーン122およびホーン123はTiやステンレス鋼(SUS316L)からなっている。
【0022】
振動子121は、一般に用いられているボルト締めランジュバン型超音波振動子であり、PZT等の電歪素子121Aの表裏に電極を介して発振器101が接続されるとともにこの電歪素子121Aを一対のメタル121B、121Bによって挟み、これらをボルト121Cで結合している。この振動子121は、発振器101から超音波周波電気信号を受けて超音波振動を発生する。この振動はコーン122を介してホーン123に伝達され、その先端の接液面130から放射されるが、コーン22を省略して設けないこともできる。この場合はホーン123がその中程を箱体102の側壁に固定されることになる。
また、振動子121は、約20kHz〜10MHz程度の範囲の周波数の超音波振動を出力可能なものであることがウエット処理を行う場合に実用的な超音波処理が可能である点で好ましく、特に、保持可能な処理液層の厚さの観点から0.2MHz以上の周波数が好ましいが、約20kHzにおいても処理は充分可能である。
【0023】
ホーン123の他端は、図1〜図3に示すように、円錐状に先細りになっており、その先端に被処理基板(被ウエット処理物)Wに対向するための接液面130が設けられる。ホーン123には、この接液面130にウエット処理液を供給するための液供給管(液供給排出管)131を内部に収容する管収容孔132が設けられている。
液供給管131は、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)等のプラスチックからなっている。液供給管131の管径は管収容孔132の管径よりも小さく設定されており、管収容孔132の内面と液供給管131の外面との間には、エア層133が形成されるようになっている。
【0024】
管収容孔132は接液面130に開口するとともに、ホーン123の側面に開口するように設けられる。管収容孔132の接液面130側開口において、液供給管131の接液面130側端部には、液供給管131外部の管収容孔132内部であるエア層133部分をシールするシール手段134が設けられる。これらシール手段134,液供給管131の接液面130側端部、および、接液面130は面一になるように設定される。
このシール手段134は、液供給管131と略同等の材質からなるものとされるが、液供給管131の端部を拡径して、一体とすることもできる。
管収容孔132のホーン123側面側開口においては、液供給管131がホーン123の外側まで延長されて、液供給管131は液供給手段(液供給排出手段)101Aに接続されている。
【0025】
本実施形態のウエット処理装置100においておこなわれるウエット処理としては、洗浄、剥離、現像、ウエットエッチング、メッキ、研磨等の処理をおこなうことができる。このとき、液供給手段101Aから供給する処理液としては、洗浄処理の場合は、超純水、電解イオン水、オゾン水、水素水、等が用いられ、剥離処理の場合には、希NaOH、希KOH等無機アルカリや、アミン系剥離液等が用いられ、現像処理の場合には、希NaOH、希KOH等無機アルカリや、トリメチルアンモニウムハイトライト希釈液等が用いられ、ウエットエッチングの場合には、フッ酸エッチング液等が用いられ、メッキ処理の場合には、Cu用、Ag用、Au用メッキ液等が用いられ、研磨処理の場合には、SiO2 スラリー、Al2O3スラリー、ダイヤモンドスラリー等が用いられる。
【0026】
ウエット処理装置100は、液供給手段101Aから処理液が供給されて、接液面130に処理液が当接した状態になると、発振器101から超音波周波電気信号が発振されこれを受けて振動子121が超音波振動を発生し、この振動が、コーン122を介してホーン123に伝達されて、その先端の接液面130から放射される。
図4に示すように、被ウエット処理物Wが半導体、液晶表示パネル等の基板とされた場合、ホーン123先端の接液面130と被処理基板Wの表面とを対向する状態とし、液供給手段101Aから処理液を供給して、接液面130から被処理基板Wに向けて超音波を照射すると、ホーン23先端の接液面130と被処理基板W表面との間に処理液2の液溜り(処理領域)ができ、この処理領域内において超音波振動により被処理物W表面をウエット処理することができる。
ウエット処理用ノズルとしての接液面130と、被処理基板Wとの間の距離Hは、8mm以下で被処理基板Wと接触しない範囲がよく、好ましくは6mm以下で基板Wと接触しない範囲、より好ましくは3mm以下で基板Wと接触しない範囲とするのがよい。これは、8mmを越えると、基板Wとウエット処理用ノズルとの間に所望の処理液を満たすことが困難となり、洗浄等のウエット処理が難しくなるからである。
【0027】
このとき、図2に示すように、処理液2が液供給管131に位置して、この処理液2が管収容孔132の内表面である超音波伝播部(ホーン)123に直接接触しないため、超音波伝播部123内部の管収容孔131内表面において、ウエット処理がおこなわれることを防止できる。
このため、処理液2が汚染されることが防止でき、この処理液2により被処理基板Wが汚染することを防止できる。
また、管収容孔132の内面と液供給管131の外面との間には、エア層133が形成されているため、超音波伝播部(ホーン)123から管収容孔132内部の処理液2に超音波が伝播されることがなく、接液面130から照射されるべき超音波エネルギーをロスすることがない。このため、投入電力に対する処理効率を向上することができ、処理に充分な振動エネルギーを得るため過剰の電力を投入する必要がない。
【0028】
本実施形態において、液供給管131の接液面130側端部には該液供給管131外部の管収容孔132内部をシールするシール手段134が設けられてなることにより、接液面130付近にある処理液2が管収容孔132内部のエア層133に進入してしまうことを防止できるので、超音波伝播部(ホーン)123の管収容孔132内表面に処理液2が接触することがない。このため、管収容孔132内部がウエット処理されることを防止でき、超音波伝播部123の寿命が短くなることを防止できる。同時に、ウエット処理された超音波伝播部123の成分が管収容孔132内表面から処理液2中に混合して被処理基板W表面を汚染してしまうことを防止することができる。
【0029】
以下、本発明に係るウエット処理装置の第2実施形態を、図面に基づいて説明する。
[第2の実施形態]
図5は、本実施形態におけるホーンを示す平断面図である。図において、液供給管131、シール手段134は省略してある。
本実施形態において、図1〜図4に示す第1実施形態と異なるのはホーン123先端部の構成に関する点であり、これ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【0030】
本実施形態においては、図5に示すように、ホーン(超音波伝播部)123の先端部分が接液面部分123Aとしてホーン123本体から着脱自在な構成とされている。
この接液面部分123Aは、その接液面130から直交する方向への厚み寸法が、ほぼ一定に設定されているが、管収容孔132周辺部分のみを大きく設定して着脱部分136とされている。
この着脱部分136の周囲、および、対応するホーン123先端側の管収容孔132におけるいわば拡径部分には螺設部分137が形成されている。この螺設部分137によって螺接することにより、ホーン(超音波伝播部)本体123と接液面部分123Aとが螺合可能なようになっている。
【0031】
接液面部分123Aには、ウエット処理中に接液面130を保護するコーティング等の保護部135が設けられている。
この保護部135は、石英や、PFA等のフッ素樹脂からなることや、用いる処理液によっては、接液面部分123Aが、保護部135としての最表面がクロム酸化物のみからなる不動態膜面のステンレスからなることができる。また、接液面部分123Aが、酸化アルミニウムとクロム酸化物の混合膜を保護部135として表面に備えたステンレスとされることや、処理水2がオゾン水とされた場合には保護部135としての電解研磨表面を備えたチタン等とされることができる。このほかにも、保護部135としては、4フッ化エチレン等のフッ素樹脂や、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)を適用することが可能である。
【0032】
本実施形態においては、第1実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、接液面部分123Aがホーン(超音波伝播部)123本体から着脱自在とされてなることにより、処理液2が当接している状態で超音波振動が伝播して、接液面130表面や管収容孔132の内表面が劣化した場合でも、ホーン123全体を交換する必要がなく、劣化した接液面130付近のみを接液面部分123Aとして交換すればよいため、ホーン123全体を交換する場合に比べてコストを低減することができ、ウエット処理用ノズル(ウエット処理装置)100におけるランニングコストを低減することが可能となる。
【0033】
また、着脱部分136が設けられることにより、接液面部分123Aにおける管収容孔132の長さを接液面部分123Aの厚み寸法よりも大きく設定することができるため、接液面130側の管収容孔132内部のエア層133部分に処理液2が進入した場合でも、ホーン123本体における管収容孔132内部に処理液2が接触することを、より一層防止することが可能となり、劣化した接液面130付近のみを接液面部分123Aとして交換すればよいため、ホーン123全体を交換する場合に比べてコストを低減することができる。
【0034】
なお、接液面部分123Aと液供給管131とを一体として例えばPEEK等によって形成することも可能であり、この場合、シール手段134が必要ないだけでなく、接液面130に開口した液供給管132部分からはホーン123における管収容孔132内部のエア層133部分に処理液が侵入することがない。
【0035】
本実施形態においては、保護部135を設けることにより、接液面130部分において超音波伝播部としての接液面部分123Aが直接ウエット処理されてしまうことがないため、接液面130部分が処理液2および超音波振動により劣化してしまうことを低減し、ホーン123の寿命が短くなることを防止できる。さらに、超音波伝播部としての接液面部分123Aの成分が処理液中に混合して被処理基板W表面を汚染することを防止することができる。
【0036】
また、この保護部135は、図5に示す接液面部分123Aの側面130aに設けることも可能である。さらに、ホーン123の側面130bに設けることもできる。
なお、図1〜図4に示した第1実施形態において、接液面130および、ホーン123先端側の側面にこの保護部135を設けることもできる。
これにより、接液面130のみならず、接液面部分123Aおよび/またはホーン123側面においてウエット処理がおこなわれることがないため、接液面部123Aおよびホーン123表面が処理液2と超音波振動との協動により劣化してしまうことを低減し、接液面部分123Aおよび/またはホーン123の寿命が短くなることを防止でき、さらに、超音波伝播部の成分が処理液中に混合して被処理基板W表面を汚染することを防止することができる。
【0037】
以下、本発明に係るウエット処理装置の第3実施形態を、図面に基づいて説明する。
[第3の実施形態]
図6は、本実施形態におけるホーンの先端部分を示す拡大平断面図、図7は図6のホーンの接液面を示す側面図である。
本実施形態において、図1〜図4に示す第1実施形態と異なるのは液排出管141に関する点であり、これ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【0038】
本実施形態においては、ホーン123の接液面130付近に液排出管(液供給排出管)141,141とこれに関連して液排出口(液供給排出口)142とが設けられる。
液排出口142は、接液面130と面一に開口して接液面130の周囲を囲むように設けられ、この液排出口142には、液排出管141,141がホーン213の両側にそれぞれ1本ずつ接続される。液排出口142および液排出管141は、液供給管131と同等の材質から形成されている。
また、液排出管141は、それぞれ液供給排出手段101Aに接続されており、接液面130と被処理基板Wとの間の処理領域からの排出液を、液排出口142を介して排出する構成とされている。
【0039】
これにより、本実施形態においては、第1実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、液供給管(液供給排出管)131から処理液2を被処理基板W表面に供給し、その処理液を供給した部分以外の被処理基板W表面に処理液を接触させることなく、液排出口142を介して液排出管141から除去物(被処理物から除去したもの)等を含んだ処理液を外部に排出できるので、充分な清浄度を得ることができる。また、液供給排出手段101Aによって、液供給管131での処理液2の圧力に対して液排出管141からの吸引力を制御することで処理液をウエット処理用ノズルの外部に漏らすことがなく、排出することができるので、少ない処理液で充分な清浄度を得ることができる。
【0040】
なお、ホーン123中央に位置する液供給排出管131から処理領域の排出液を排出し、接液面130周囲に位置する液供給排出口142を介して液供給排出管141から処理液2を供給するように構成することも可能である。
【0041】
なお、上記の各実施形態においてホーン123の先端における接液面130は、図2に示すようにホーン123の長さ方向軸線に対して垂直な平坦面でもよいが、曲面あるいは段付きの形状でもよく、また図8に示すように、傾斜面としてもよい。
また、図8に示すように、管収容孔を枝分かれして接液面130に複数開口するように設け、その内部にそれぞれ液供給排出管131を設けることも可能である。
【0042】
以下、本発明に係るウエット処理用ノズルの第4実施形態を、図面に基づいて説明する。
[第4の実施形態]
図9は、本実施の形態の超音波振動子が備えられたウェット処理用ノズル(洗浄用ノズル)の下面図、図10は図9のX−X線に沿う断面図である。
【0043】
本実施形態の洗浄用ノズル1は、図9,図10に示すように、一端に洗浄液(処理液)2を導入するための導入口21aを有する導入管(液供給管)21と一端に洗浄後の洗浄液(ウエット処理後の処理液の排出液)を外部へ排出するための排出口22aを有する排出管(液排出管)22とが設けられ、これら導入管21と排出管22のそれぞれの他端が連結され、被処理基板(被ウエット処理物)Wに対向する連結部23を形成している。ここで、導入管21および排出管22は液供給排出管とされている。
【0044】
この連結部23の両側においては、導入管21の他端が分岐して複数開口しており、これらが第1の開口部21b,21bを形成しているとともに、排出管22の他端が分岐して複数開口しており、これらが第2の開口部22b,22bを形成している。
このような洗浄用ノズルは、プッシュ・プル型ノズル(省流量型ノズル)と呼ばれるものである。
第1と第2の開口部21b,22bは、被処理基板Wに向けて開口することになる。連結部23と被処理基板Wとの間の空間には、ウエット処理を行う処理領域35が形成されている。
【0045】
連結部23には、被処理基板Wを洗浄する際に、処理領域35内の洗浄液2に超音波振動を付与するための超音波振動子40が設けられている。この超音波振動子40は、振動板(超音波伝播部)46と、振動板46の主面の周縁部から立ち上がる側板(超音波伝播部)47と、側板47の内側の振動板46の主面上に設けられ、振動板46に超音波振動を付与する超音波振動子本体48とが備えられてなるものである。側板47は振動板46と一体に形成されている。超音波振動子本体48は、発振器(電源)に接続されている。
振動板46と側板47を構成する材料としては、高純度ガラス状カーボン、ステンレス鋼、石英、サファイア、アルミナ等のセラミックスなどのうちから選択されて用いられる。通常の洗浄処理に用いるウエット処理用ノズルに備えられる場合は、振動板と側板の材料としてはステンレス鋼で十分であるが、洗浄液が比較的強い酸やフッ酸である場合は、高純度ガラス状カーボン、サファイア又はアルミナ等のセラミックスから構成することが好ましいが、これは、ウエット処理をおこなう際に、ウエット処理液に対する耐性が優れ、劣化を防止できるためである。
【0046】
振動板46の厚みは、超音波振動子本体48から発せられた超音波振動の振動板46内での波長をλとしたときに、λ/2±0.3mmの範囲内の厚さとされていることが好ましく、より好ましくはλ/2±0.1mmの範囲内である。振動板の厚みをλ/2±0.3mmの範囲内とすることにより、超音波振動子本体48からの超音波振動を有効に伝播させることができ、超音波振動子40が備えられた洗浄用ノズル1を用いてウエット処理を行うと、超音波振動(超音波エネルギー)が洗浄液2に十分付与でき、効率良くウエット処理をおこなうことができる。
【0047】
側板47には、導入管21および排出管22を収容するための管収容孔21c,22cが設けられ、この管収容孔21c,22cはそれぞれ、側板47の外側側面に開口するとともに、それぞれが、被処理基板Wに対向する接液面側に複数の開口を有する構造とされている。
この管収容孔21c,22cは、側板47の振動板46側に位置する接液面において、それぞれ、第1と第2の開口部21b,22bとの間がシール手段21d,22dによってシールされている。
導入管21および排出管22の管外径は管収容孔21c,22cの内径よりも小さく設定されており、管収容孔21c,22cの内面と導入管21,排出管22の外面との間には、エア層が形成されるようになっている。
【0048】
超音波振動子本体48は、約20kHzないし10MHzの範囲の周波数の超音波振動を出力可能なものであることが、ウエット洗浄処理を行う場合に実用的な超音波洗浄を可能とする点で好ましく、特に、保持可能な処理液層の厚さの観点から0.2MHz以上の周波数が好ましい。
この超音波振動子本体48から発せられた超音波振動の振動板46内での波長λの長さは、振動板がステンレス(SUS316L)製の場合、約0.6mm乃至約300mmの範囲となるよう設定される。
【0049】
また、排出管22側には、被処理基板Wに接触した洗浄液2が洗浄後に排出管22に流れるように、第1の開口部21bの大気と接触している洗浄液の圧力(洗浄液の表面張力と被処理基板の被洗浄面の表面張力も含む)と大気圧との均衡がとれるように圧力制御部(液供給排出手段)が接続されている。
上記圧力制御部は排出口22a側に設けられた減圧ポンプにより構成されている。したがって、排出管22側の圧力制御部に減圧ポンプを用いて、この減圧ポンプで連結部23の洗浄液を吸引する力を制御して、第1の開口部21bの大気と接触している洗浄液の圧力(洗浄液の表面張力と被処理基板Wの被洗浄面の表面張力も含む)と大気圧との均衡をとるようになっている。つまり、第1の開口部21bの大気と接触している洗浄液の圧力Pw (洗浄液の表面張力と基板Wの被洗浄面の表面張力も含む)と大気圧Pa との関係をPw≒Paとすることにより、第1の開口部21bを通じて被処理基板Wに供給され、被処理基板Wに接触した洗浄液は、洗浄用ノズルの外部に漏れることなく、排出管22に排出される。すなわち、洗浄用ノズルから被処理基板W上に供給した洗浄液は、被処理基板W上の洗浄液を供給した部分(第1と第2の開口部21b,22b)以外の部分に接触することなく、基板W上から除去される。
【0050】
ここでの被処理基板Wの洗浄の際、処理領域35に洗浄液2を供給した状態で上記超音波振動子本体48により超音波振動を付与し、洗浄液2と共働して被処理基板Wを洗浄できる。
【0051】
洗浄用ノズル1の各開口部21b,22bと、被処理基板Wとの間の距離Hは、8mm以下で被処理基板Wと接触しない範囲がよく、好ましくは6mm以下で基板Wと接触しない範囲、より好ましくは3mm以下で基板Wと接触しない範囲とするのがよい。8mmを越えると、基板Wと洗浄用ノズルとの間に所望の洗浄液を満たすことが困難となり、洗浄が難しくなるからである。
洗浄用ノズル1の接液面は、保護部として、PFA等のフッ素樹脂や、用いる洗浄液によっては最表面がクロム酸化物のみからなる不動態膜面のステンレス、あるいは酸化アルミニウムとクロム酸化物の混合膜を表面に備えたステンレス、オゾン水に対しては電解研磨表面を備えたチタン等とすることが、洗浄液への不純物の溶出がないことから好ましい。接液面を石英により構成すれば、フッ酸を除く全ての洗浄液の供給に好ましい。
本実施の形態における洗浄用ノズルの構成においては、処理領域35に供給される洗浄液2が水素水である場合は、水素水超音波洗浄用ノズルとして用いることができ、洗浄液がオゾン水である場合は、オゾン水超音波洗浄用ノズルとして用いることができ、洗浄液が純水である場合は、純水リンス超音波洗浄用ノズルとして用いることができる。
【0052】
本実施形態のウエット処理用ノズル1では、連結部23に処理領域35内の洗浄液2に超音波振動を付与するための上記の構成の超音波振動子40が設けられたことにより、超音波振動子本体48から伝播された超音波振動が振動板46の主面と反対側の面(超音波振動子本体48が設けられた面と反対側の面)から処理領域35内の洗浄液2に効率良く放射され、洗浄液2と超音波振動が十分に共働して、充分なウエット処理を行うことができる。
【0053】
本実施形態の洗浄用ノズル1では、処理液2が管収容孔21c,22cの内表面である側板(超音波伝播部)47に直接接触しないため、超音波伝播部内部の管収容孔21c,22cの内表面において、超音波振動と処理液2とが協働して洗浄処理がおこなわれて不純物が処理液に溶出することがない。また、管収容孔21c,22c内部が洗浄処理等されてしまうことがないため、超音波伝播部としての側板47と振動板46とが一体となった超音波振動子40の寿命が短くなることを防止できる。さらに、超音波伝播部47の成分が処理液中に混合して被処理基板W表面を汚染することを防止することができる。
【0054】
また、超音波伝播部においては、管収容孔21c,22c内部に液供給排出管21,22が設けられていることにより、この液供給排出管21,22の内部に処理液2を流通した状態で洗浄等の処理をおこなった場合に、管収容孔21c,22c内部の処理液2に超音波が伝播することを防止でき、接液面から照射されるべき超音波エネルギーをロスすることがないため、投入電力に対する処理効率を向上することができ、処理に充分な振動エネルギーを得るため過剰の電力を投入する必要がない。
【0055】
さらに、本実施形態の洗浄用ノズル1では、導入口21aを有する導入管21と、排出口22aを有する排出管22と、導入管21と排出管22のそれぞれの他端を連結し、被処理基板Wに対面する連結部23とからなり、この連結部23に、導入管21が開口している第1の開口部21bと、排出管22が開口している第2の開口部22bが設けられ、洗浄液2が第1の開口部21bから被処理基板Wに向けて供給されることにより、連結部23と被処理基板Wの対向するそれぞれの面の間の空間に、洗浄液2で満たされた処理領域35が形成され、処理領域35からの排出液が第2の開口部22bから排出管22に導かれ、排出口22aより排出されるようにした構成としたことにより、導入管21から洗浄液2を被処理基板表面に供給したら、その洗浄液2を供給した部分以外の被処理基板表面に洗浄液2を接触させることなく、排出管22から除去物(被処理基板から除去したもの)を含んだ洗浄液を排出液として外部に排出できるので、充分な清浄度が得られる。また、第1の開口部21bでの洗浄液2の圧力に対して排出口22bからの吸引力を制御することで洗浄液2をノズルの外部に漏らすことがなく、排出することができるので、少ない洗浄液で充分な清浄度が得られる。
【0056】
また、本実施形態では、洗浄用ノズル1を被処理基板Wの上面側(一方の被処理面側)に設けた場合について説明したが、図11に示すように被処理基板Wの下面側にも洗浄用ノズルを設けてもよい。この洗浄用ノズルは、先に述べた洗浄用ノズル1と同様の構成とすることができる。
【0057】
以下、本発明に係るウエット処理装置の第5実施形態を、図面に基づいて説明する。
[第5の実施形態]
本実施の形態は上記の第4実施形態のウエット処理用ノズルを具備した洗浄装置(ウェット処理装置)の一例である。
図12は、本実施の形態の洗浄装置51の概略構成を示す図であって、例えば被処理基板として数百mm角程度の大型のガラス基板(以下、単に基板という)を枚葉洗浄するための装置である。
【0058】
図中符号52は洗浄部、53はステージ(基板保持手段)、54、55、56、89は洗浄用ノズル、57は基板搬送ロボット、58はローダカセット、59はアンローダカセット、60は水素水・オゾン水生成部、61は洗浄液再生部、Wはガラス基板(被処理基板)である。
【0059】
図12に示すように、装置上面中央が洗浄部52となっており、基板Wを保持するステージ53が設けられている。ステージ53には、基板Wの形状に合致した矩形の段部が設けられ、この段部上に基板Wが嵌め込まれて、基板Wの表面とステージ53の表面が面一状態でステージ53に保持されるようになっている。また、段部の下方には空間部が形成され、空間部にはステージ53の下方から基板昇降用シャフト(図示略)が突出している。基板昇降用シャフトの下端にはシリンダ等のシャフト駆動源(図示略)が設けられ、基板搬送ロボット57による基板Wの受け渡しの際にシリンダの作動により上記基板昇降用シャフトが上下動し、シャフトの上下動に伴って基板Wが上昇または下降するようになっている。
【0060】
ステージ53を挟んで対向する位置に一対のラックベース62が設けられ、これらラックベース62間に洗浄用ノズル54,55,56,89が架設されている。洗浄用ノズルは並列配置された4本のノズルからなり、各洗浄用ノズル54,55,56,89が異なる洗浄方法により洗浄を行うものとなっている。本実施の形態の場合、これら4本のノズルは、基板にオゾンを供給するとともに紫外線ランプ63から紫外線を照射することによって主に有機物を分解除去する紫外線洗浄用ノズル54、オゾン水を供給しつつ超音波振動子本体48により超音波振動を付与して洗浄するオゾン水超音波洗浄用ノズル55、水素水を供給しつつ超音波振動子本体48により超音波振動を付与して洗浄する水素水超音波洗浄用ノズル56、純水を供給してリンス洗浄を行う純水リンス洗浄用ノズル89、である。
【0061】
各洗浄用ノズル54,55,56,89は、プッシュ・プル型ノズル(省液型ノズル)と呼ばれるものである。また、これら4本のノズルのうちオゾン水超音波洗浄用ノズル55と、水素水超音波洗浄用ノズル56は、図9〜図11を用いて説明した第4実施形態の洗浄用ノズルと同様の構成のもの、あるいは1本の洗浄用ノズルにつき図9〜図11を用いて説明した第4実施形態の洗浄用ノズルが複数設けられたもの(図12では、1本の洗浄用ノズルにつき、導入管21と排出管22との連結部23およびこの連結部23に設けられた超音波振動子40(又は超音波振動子40a)および第1、第2の開口部21b,22bはそれぞれ3組づつ設けられており、第1と第2の開口部21b,22bはそれぞれ3組合わせて基板Wの幅以上の長さに延びている。)である。ただし、ここでは図示の都合上、超音波振動子本体48のみを図示し、洗浄液導入部、洗浄液排出部等に区分した図示は省略する。
【0062】
また、洗浄用ノズル54は、超音波振動子本体48に代えて紫外線ランプ63が設けられた以外は上記実施形態の洗浄用ノズルと略同様の構成であり、洗浄用ノズル89は、超音波振動子本体48が設けられていない以外は、上記実施形態の洗浄用ノズルと略同様の構成である。ただし、ここでは図示の都合上、洗浄液導入部、洗浄液排出部等に区分した図示は省略する。
この洗浄装置51では、上記4本の洗浄ノズルが基板Wの上方で基板Wとの間隔を一定に保ちながらラックベース62に沿って順次移動することにより、基板Wの被洗浄面全域(被処理面全域)が4種類の洗浄方法により洗浄される構成となっている。
【0063】
各洗浄用ノズルの移動手段(ノズル・被処理物相対移動手段)としては、各ラックベース62上のリニアガイドに沿って水平移動可能とされたスライダがそれぞれ設けられ、各スライダの上面に支柱がそれぞれ立設され、これら支柱に各洗浄用ノズル54,55,56,89の両端部が固定されている。各スライダ上にはモータ等の駆動源が設置されており、各スライダがラックベース62上を自走する構成となっている。そして、装置の制御部(図示略)から供給される制御信号により各スライダ上のモータがそれぞれ作動することによって、各洗浄用ノズル54,55,56,89が個別に水平移動する構成となっている。また、上記支柱にはシリンダ(図示略)等の駆動源が設けられ、支柱が上下動することにより各洗浄用ノズル54,55,56,89の高さ、すなわち各洗浄用ノズル54,55,56,89と基板Wとの間隔がそれぞれ調整可能となっている。
【0064】
洗浄部52の側方に、液供給排出手段として、水素水・オゾン水生成部60と洗浄液再生部61とが設けられている。水素水・オゾン水生成部60には、水素水製造装置64とオゾン水製造装置65とが組み込まれている。いずれの洗浄液も、純水中に水素ガスやオゾンガスを溶解させることによって生成することができる。そして、水素水製造装置64で生成された水素水が、水素水供給配管66の途中に設けられた送液ポンプ67により水素水超音波洗浄用ノズル56に供給されるようになっている。同様に、オゾン水製造装置65で生成されたオゾン水が、オゾン水供給配管68の途中に設けられた送液ポンプ69によりオゾン水超音波洗浄用ノズル55に供給されるようになっている。なお、純水リンス洗浄用ノズル89には製造ライン内の純水供給用配管(図示略)から純水が供給されるようになっている。
【0065】
また、洗浄液再生部61には、使用後の洗浄液中に含まれたパーティクルや異物を除去するためのフィルタ70、71が設けられている。水素水中のパーティクルを除去するための水素水用フィルタ70と、オゾン水中のパーティクルを除去するためのオゾン水用フィルタ71が別系統に設けられている。すなわち、水素水超音波洗浄用ノズル56の排出口から排出された使用後の水素水(排出液)は、水素水回収配管72の途中に設けられた送液ポンプ73により水素水用フィルタ70に回収されるようになっている。同様に、オゾン水超音波洗浄用ノズル55の排出口から排出された使用後のオゾン水(排出液)は、オゾン水回収配管74の途中に設けられた送液ポンプ75によりオゾン水用フィルタ71に回収されるようになっている。
【0066】
そして、水素水用フィルタ70を通した後の水素水は、再生水素水供給配管76の途中に設けられた送液ポンプ77により水素水超音波洗浄用ノズル56に供給されるようになっている。同様に、オゾン水用フィルタ71を通した後のオゾン水は、再生オゾン水供給配管78の途中に設けられた送液ポンプ79によりオゾン水超音波洗浄用ノズル55に供給されるようになっている。また、水素水供給配管66と再生水素水供給配管76は水素水超音波洗浄用ノズル56の手前で接続され、弁80によって水素水超音波洗浄用ノズル56に新しい水素水を導入するか、再生水素水を導入するかを切り換え可能となっている。同様に、オゾン水供給配管68と再生オゾン水供給配管78はオゾン水超音波洗浄用ノズル55の手前で接続され、弁81によってオゾン水超音波洗浄用ノズル55に新しいオゾン水を導入するか、再生オゾン水を導入するかを切り換え可能となっている。なお、各フィルタ70,71を通した後の水素水やオゾン水は、パーティクルが除去されてはいるものの、液中気体含有濃度が低下しているため、配管を通じて再度水素水製造装置64やオゾン水製造装置65に戻し、水素ガスやオゾンガスを補充するようにしてもよい。
【0067】
洗浄部52の側方に、ローダカセット58、アンローダカセット59が着脱可能に設けられている。これら2つのカセット58、59は、複数枚の基板Wが収容可能な同一の形状のものであり、ローダカセット58に洗浄前(ウエット処理前)の基板Wを収容し、アンローダカセット59には洗浄済(ウエット処理後)の基板Wが収容される。そして、洗浄部52とローダカセット58、アンローダカセット59の中間の位置に基板搬送ロボット57が設置されている。基板搬送ロボット57はその上部に伸縮自在なリンク機構を有するアーム82を有し、アーム82は回転可能かつ昇降可能となっており、アーム82の先端部で基板Wを支持、搬送するようになっている。
【0068】
上記構成の洗浄装置51は、例えば洗浄用ノズル54,55,56,89と基板Wとの間隔、洗浄用ノズルの移動速度、洗浄液の流量等、種々の洗浄条件をオペレータが設定する他は、各部の動作が制御部により制御されており、自動運転する構成になっている。したがって、この洗浄装置51を使用する際には、洗浄前の基板Wをローダカセット58にセットし、オペレータがスタートスイッチを操作すれば、基板搬送ロボット57によりローダカセット58からステージ53上に基板Wが搬送され、ステージ53上で各洗浄用ノズル54,55,56,89により紫外線洗浄、オゾン水超音波洗浄、水素水超音波洗浄、リンス洗浄が順次自動的に行われ、洗浄後、基板搬送ロボット57によりアンローダカセット59に収容される。
【0069】
本実施形態の洗浄装置51においては、本発明の実施形態の洗浄用ノズル55,56と、上記のノズル・被処理物相対移動手段とを備えたことにより、上記本実施形態の洗浄用ノズルの利点を有したまま基板Wの被洗浄面全域を洗浄することができる。
また、本実施形態の洗浄装置51は、4本の洗浄用ノズル54,55,56,89の各々が、紫外線洗浄、オゾン水超音波洗浄、水素水超音波洗浄、リンス洗浄といった異なる洗浄方法により洗浄処理する構成であるため、本装置1台で種々の洗浄方法を実施することができる。したがって、例えば、水素水超音波洗浄、オゾン水超音波洗浄により微細な粒径のパーティクルを除去し、さらにリンス洗浄で基板表面に付着した洗浄液も洗い流しながら仕上げの洗浄を行う、というように種々の被除去物を充分に洗浄除去することができる。また、本実施の形態の洗浄装置51の場合、上記の省液型の洗浄用ノズルが備えられているため、洗浄液の使用量を低減することができ、しかも、ノズルの下方に液溜まりが生じないため、高効率、高清浄度の基板洗浄を実施することができる。したがって、半導体デバイス、液晶表示パネル等をはじめとする各種電子機器の製造ラインに好適な洗浄装置を実現することができる。
【0070】
以下、本発明に係るウエット処理装置の第6実施形態を、図面に基づいて説明する。
[第6の実施形態]
図13は、本実施形態のウエット処理装置におけるウエット処理ノズルの断面図である。
図において、符号200はウエット処理装置のウエット処理ノズルであり、本ウエット処理ノズル200は、図示略の発振器と、可搬形の箱体201と、図示略の液供給排出手段とを具備するものとされている。
【0071】
箱体201は、図13に示すように、例えば中空円筒状のもので、内部に振動子(超音波振動子)221が収納されている。また箱体201の下側には、振動子221の出力端221aに接するホーン202が配置されている。ホーン202は超音波伝播部を構成しており、このホーン220はTiやステンレス鋼(SUS316L)からなっている。
【0072】
また、箱体201の下部には別の雄ネジ部201aが形成され、この雄ネジ部201aがホーン202に設けられた雌ねじ部202dにねじ込まれている。そして、箱体201とホーン202の間には、別のOリング201bが挟み込まれている。このようにして箱体201とホーン202とが結合される。
【0073】
振動子221は、いわゆるボルト締めランジュバン型超音波振動子であり、PZT等の電歪素子222の表裏に電極223,224を介して図示略の発振器が接続されるとともにこの電歪素子222を下部メタル部材225及び上部メタル部材226によって挟み、これらをボルト227で結合している。この振動子221は、図示略の発振器から超音波周波電気信号を受けて超音波振動を発生する。発生した振動は振動子221の出力端221aからホーン202に伝達され、その底面の接液面202aから放射される。
また、振動子221は、約20kHz〜10MHz程度の範囲の周波数の超音波振動を出力可能なものであることがウエット処理を行う場合に実用的な超音波処理が可能である点で好ましく、特に、保持可能な処理液層の厚さの観点から0.2MHz以上の周波数が好ましいが、約20kHzにおいても処理は充分可能である。
【0074】
振動子221について更に詳細に説明すると、この振動子221において、ボルト227の雄ネジ部227aが、上部メタル部材226、電極223、224及び電歪素子222をそれぞれ貫通するとともに、下部メタル部材225の一部にまでねじ込まれている。そして、このボルト227には、ボルト227を長手方向に向けて貫通する管収納孔227bが形成されている。また、下部メタル部材225において、ボルト227の雄ネジ部227aの下側には、管収納孔227bに連通するボス収納孔225a(管収納孔)が設けられている。
【0075】
ホーン202は、図13に示すように略円板状とされ、振動子221と対向する面の反対側の面が、被処理基板(被ウエット処理物)Wに対向する接液面202aとされている。
また、ホーン202の振動子221側の面のほぼ中央には、ボス収納孔225aに収納されるボス部202bが振動子221側に突設されており、このボス部202bにはノズル孔202cが設けられるとともにこのノズル孔202cの一部が雌ねじ部202dとされている。
【0076】
そして、ボルト227の管収納孔227b及び下部メタル部材225のボス収納孔225aには、液供給管231が装入されている。液供給管231の先端には雄ネジ部231aが形成され、この雄ネジ部231aがボス部202bの雌ねじ部202dにねじ込まれている。また、液供給管231の雄ネジ部231a先端とボス部202bの間にはOリング231bが挟み込まれている。
このようにして、本実施形態においては、管収容孔227b及びボス収納孔225aが、ホーン202(超音波伝播部)及び振動子221(超音波振動子)を貫通して設けられ、この管収容孔227b及びボス収納孔225a内に液供給管231(液供給排出管)が収納されている。
これによりウエット処理液は、液供給管231を介してノズル孔202cに供給できるようになっている。
【0077】
液供給管231は、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)等のプラスチックからなっている。液供給管231の管径は管収容孔227bの管径よりも小さく設定されており、管収容孔227bの内面と液供給管231の外面との間には、エア層233が形成されるようになっている。
【0078】
本実施形態のウエット処理装置200において行われるウエット処理としては、洗浄、剥離、現像、ウエットエッチング、メッキ、研磨等の処理をおこなうことができる。このとき、図示略の液供給手段から供給する処理液としては、洗浄処理の場合は、超純水、電解イオン水、オゾン水、水素水、等が用いられ、剥離処理の場合には、希NaOH、希KOH等無機アルカリや、アミン系剥離液等が用いられ、現像処理の場合には、希NaOH、希KOH等無機アルカリや、トリメチルアンモニウムハイトライト希釈液等が用いられ、ウエットエッチングの場合には、フッ酸エッチング液等が用いられ、メッキ処理の場合には、Cu用、Ag用、Au用メッキ液等が用いられ、研磨処理の場合には、SiO2 スラリー、Al2O3スラリー、ダイヤモンドスラリー等が用いられる。
【0079】
ウエット処理装置200は、液供給手段から処理液が供給されて、接液面202aに処理液が当接した状態になると、図示略の発振器から超音波周波電気信号が発振されこれを受けて振動子221が超音波振動を発生し、この振動が、ホーン202に伝達されて、接液面202aから放射される。
図13に示すように、被ウエット処理物Wが半導体、液晶表示パネル等の基板とされた場合、ホーン202の接液面202aと被処理基板Wの表面とを対向する状態とし、液供給手段から処理液を供給して、接液面202aから被処理基板Wに向けて超音波を照射すると、ホーン202先端の接液面202aと被処理基板W表面との間に処理液2の液溜り(処理領域)ができ、この処理領域内において超音波振動により被処理物W表面をウエット処理することができる。
ウエット処理用ノズルとしての接液面202aと、被処理基板Wとの間の距離は、8mm以下で被処理基板Wと接触しない範囲がよく、好ましくは6mm以下で基板Wと接触しない範囲、より好ましくは3mm以下で基板Wと接触しない範囲とするのがよい。これは、8mmを越えると、基板Wとウエット処理用ノズルとの間に所望の処理液を満たすことが困難となり、洗浄等のウエット処理が難しくなるからである。
【0080】
このとき、図13に示すように、処理液2が液供給管231に位置して、この処理液2が管収容孔227bの内表面である振動子221自体に直接接触しないため、振動子221内部の管収容孔231内表面において、ウエット処理がおこなわれることを防止できる。
このため、処理液2が汚染されることが防止でき、この処理液2により被処理基板Wが汚染することを防止できる。
また、管収容孔227bの内面と液供給管231の外面との間には、エア層233が形成されているため、振動子221から液供給管231内部の処理液2に超音波が伝播されることがなく、接液面202aから照射されるべき超音波エネルギーをロスすることがない。このため、投入電力に対する処理効率を向上することができ、処理に充分な振動エネルギーを得るため過剰の電力を投入する必要がない。
【0081】
本実施形態において、ホーン202の接液面202aには該液供給管231外部の収納孔225a内部をシールするシール手段たるOリング231bが設けられてなることにより、接液面202a付近にある処理液2が管収容孔132及び収納孔225a内部のエア層233に進入してしまうことを防止できるので、振動子221の管収容孔227b内表面に処理液2が接触することがない。このため、管収容孔227b内部がウエット処理されることを防止でき、ホーン202(超音波伝播部)及び振動子221の寿命が短くなることを防止できる。
【0082】
また、本発明においては、管収容孔227bが、ホーン202及び振動子221を貫通して設けられ、管収容孔227b内に液供給排出管231が収納されることにより、振動子221の内部に処理液を流通させるので、超音波伝播部(ホーン)を小型にすることができ、これにより超音波エネルギーを振動子221から接液面202aに対して伝搬させる際のエネルギーロスを少なくすることができ、投入電力に対する処理効率をより向上できる。また、ホーン202を小型化にできることで、処理効率の上では好ましい一方で伝搬部が大きいとエネルギーロスが増すという理由からあまり使われていなかった20kHz〜200kHzの周波数帯域の超音波の使用が可能となり、これによりウエット処理の処理効率が向上し、これに伴って処理液の消費量も低減できる。
【0083】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、ウエット処理用ノズルの形状や寸法、ウエット処理用ノズルの導入管や排出管の数や設置位置等の具体的な構成等に関しては、適宜設計変更が可能なことは勿論である。
さらに、上記実施の形態においては、本発明のノズルを洗浄用ノズルに適用した例を示したが、洗浄以外のウェット処理、例えばエッチング、レジスト除去、研磨等、他のウエット処理に本発明のノズルを適用することも可能である。
【0084】
【発明の効果】
本発明のウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置によれば、接液面にウエット処理液を供給排出するための液供給排出管が内部に収容される管収容孔を有する超音波伝播部を具備する構成とすることで、処理液が供給排出管の内部を流通することにより、処理液が管収容孔の内表面である超音波伝播部に直接接触しないため、超音波伝播部内部の管収容孔の内表面において、洗浄、研磨、剥離、エッチング、メッキがおこなわれることがなく、また、前記管収容孔内部が研磨等されてしまうことがないため、超音波伝播部の寿命が短くなることを防止でき、超音波伝播部の成分が処理液中に混合して被処理物表面を汚染することを防止することができ、さらに、液供給排出管の内部に処理液を流通した状態でウエット処理をおこなった場合でも、管収容孔内部の処理液に超音波が伝播することを防止でき、接液面から照射されるべき超音波エネルギーをロスすることがないため、投入電力に対する処理効率を向上することができ、処理に充分な振動エネルギーを得るため過剰の電力を投入する必要がないという効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るウエット処理装置の第1実施形態を示す正面図である。
【図2】 図1のウエット処理装置におけるホーンを示す平断面図である。
【図3】 図2のホーンの先端部分を示す拡大平断面図である。
【図4】 図1のホーンの接液面を示す側面図である。
【図5】 本発明に係るウエット処理装置の第2実施形態におけるホーンを示す平断面図である。
【図6】 本発明に係るウエット処理装置の第3実施形態におけるホーンの先端部分を示す拡大平段面図である。
【図7】 図6のホーンの接液面を示す側面図である。
【図8】 本発明に係るウエット処理装置におけるホーンの他の実施形態を示す斜視図である。
【図9】 本発明に係るウエット処理用ノズルの第4実施形態を示す下面図である。
【図10】 図9のX−X線に沿う断面図である。
【図11】 本発明に係るウエット処理用ノズルの他の実施形態を示す断面図である。
【図12】 本発明のウエット処理装置における第5実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図13】 本発明のウエット処理装置における第6実施形態の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・洗浄用ノズル(ウエット処理用ノズル)
2・・・洗浄液(処理液)
21・・・導入管(導入管)
21a・・・導入口
21b・・・第1の開口部
22・・・排出管(排出管)
22a・・・排出口
22b・・・第2の開口部
23・・・連結部
35・・・処理領域
40・・・超音波振動子
46・・・振動板(振動部)
47・・・側板(側壁部)
48・・・超音波振動子本体
51・・・洗浄装置(ウエット処理装置)
55,56・・・洗浄用ノズル(ウエット処理用ノズル)
W・・・被処理基板(被処理物)、
100・・・ウエット処理装置
101・・・発振器
101A・・・液供給排出手段
102・・・箱体
121・・・振動子(超音波振動子)
122・・・コーン(超音波伝播部)
123・・・ホーン(超音波伝播部)
123A・・・接液面部分
130・・・接液面
131・・・液供給管(液供給排出管)
132・・・管収容孔
133・・・エア層
134・・・シール手段
135・・・保護部
136・・・着脱部分
137・・・螺設部分
141・・・液排出管(液供給排出管)
142・・・液排出口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a nozzle for wet processing.as well asThe present invention relates to a wet processing apparatus, and more particularly to a technique suitable for use in a cleaning process, a plating process, a polishing process and the like in a manufacturing process of a semiconductor device, a liquid crystal display panel, and the like, and a portable ultrasonic wet processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
In the field of electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal display panels, a step of cleaning a semiconductor substrate or glass substrate, which is a substrate to be processed (object to be processed), during the manufacturing process is essential. Such a cleaning process requires a step of removing organic substances adhering to the substrate surface. In that case, for example, it was possible to select a cleaning process such as a wet cleaning process in which various processing liquids are brought into contact with the substrate and ultrasonic vibrations are propagated, or a dry cleaning process in which ultraviolet (UV) radiation is emitted.
In addition to the cleaning process, the wet process for applying ultrasonic vibration using the processing liquid can include processes such as peeling, development, wet etching, plating, and polishing.
[0003]
In such a wet process, as a cleaning process for removing various substances to be removed during the manufacturing process, the process is performed using ultrapure water, electrolytic ion water, ozone water, hydrogen water, and the like. Development, wet etching, plating, and polishing processes include various highly reactive processes such as NaOH, KOH, amine-based stripping solution, sulfuric acid hydrogen peroxide, dilute hydrofluoric acid, and CMP (chemical mechanical polishing) slurry. Each process is performed using a liquid.
These processing liquids are supplied onto a substrate to be processed from a wet processing nozzle of a wet processing apparatus, and ultrasonic vibration is applied from an ultrasonic vibrating body (ultrasonic propagation unit) having a liquid contact surface in contact with the processing liquid. It propagates to the processing liquid and the substrate surface to be processed.
[0004]
Conventionally, as a portable device used when performing ultrasonic treatment, for example, an ultrasonic transducer and one end is connected to the output end of the ultrasonic transducer directly or via a cone. And a portable box that supports the horn type ultrasonic wave propagation part (horn) whose end protrudes to the outside on the side wall part, and the processing liquid flows out from the liquid contact surface of the tip which is the other end to the horn. In such an apparatus, the wetted surface is in contact with the processing liquid during the processing operation, and the ultrasonic vibration is propagated from the wetted surface to the surface of the object to be processed. Was.
[0005]
In these apparatuses, since the liquid contact surface is covered with the treatment liquid and it is necessary for ultrasonic vibration to be propagated in that state, the nozzles should be opened so as to open to the liquid contact surface. An introduction hole (hole) for supplying the treatment liquid through the inside of the ultrasonic vibrator (ultrasonic propagation part) or the horn (ultrasonic propagation part) was provided.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the hole penetrating the inside of the ultrasonic wave propagation part, the sound wave propagates from the ultrasonic wave propagation part to the treatment liquid, and the ultrasonic vibration propagates from the inner surface to the treatment liquid inside the hole in the ultrasonic wave propagation part. As a result, there is a problem that the wet treatment is performed on the inner surface of the hole.
In particular, when the treatment liquid is for polishing treatment, the inside of the hole is polished, the life of the ultrasonic wave propagation part is shortened, and the components such as the polished ultrasonic wave propagation part are shortened. However, there is a problem that the surface of the object to be processed may be contaminated.
[0007]
In addition, a hole is provided inside the ultrasonic wave propagation unit, and when processing such as cleaning and polishing is performed with the treatment liquid flowing in the hole, the ultrasonic wave propagates to the treatment liquid inside the hole. Therefore, the ultrasonic energy to be irradiated from the wetted surface is lost, so that the processing efficiency with respect to the input power is deteriorated, and excessive power must be input to obtain sufficient vibration energy for the processing. was there.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and intends to achieve the following object.
(1) To reduce the ultrasonic wave propagating to the treatment liquid in the hole inside the ultrasonic wave propagation part.
(2) To prevent contamination from occurring in the processing solution.
(3) To prevent loss of ultrasonic vibration applied from the ultrasonic transducer to the ultrasonic wave propagation section.
(4) To improve the radiation efficiency of ultrasonic vibration to the treatment liquid on the wetted surface of the ultrasonic wave propagation section.
(5) To provide a nozzle for wet processing as described above.
(6) To provide a wet processing apparatus with high cleaning efficiency as described above.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The wet processing nozzle of the present invention includes an oscillator for generating an ultrasonic frequency electric signal, an ultrasonic vibrator to which the ultrasonic frequency electric signal is applied, one of which is connected to an output end of the ultrasonic vibrator. On the other hand, a liquid contact surface for performing wet processing by ultrasonic vibration is provided opposite to the object to be processed, and a liquid supply / discharge pipe for supplying and discharging the wet processing liquid to the liquid contact surface is accommodated inside. An ultrasonic wave propagation portion having a pipe accommodation hole, and the tube accommodation hole extends in a direction in which ultrasonic vibration is propagated, the tube accommodation hole of the ultrasonic wave propagation portion, and the liquid An air layer for preventing ultrasonic vibration from propagating to the liquid in the liquid supply / discharge pipe between the supply / discharge pipe andSealing means for sealing the inside of the pipe housing hole outside the liquid supply / discharge pipe is provided on the liquid contact surface of the pipe housing hole,The air layer isSealed by the sealing meansThe above-mentioned problem was solved by not having an opening on the liquid contact surface.
In the present invention, it is preferable that the tube accommodation hole is provided so as to penetrate the ultrasonic wave propagation portion and the ultrasonic transducer, and the liquid supply / discharge tube is accommodated in the tube accommodation hole.
In the present invention, the ultrasonic wave propagation section and the ultrasonic vibrator constitute a bolt-clamped Langevin type vibrator, and the liquid supply / discharge pipe is provided so as to penetrate the bolt. preferable.
Furthermore, in the present invention, the ultrasonic wave propagation partLiquid contact surfaceHowever, it is preferable that it is formed smaller than the connecting surface with the ultrasonic transducer.
The wet processing nozzle of the present invention includes an oscillator that generates an ultrasonic frequency electrical signal, an ultrasonic transducer to which the ultrasonic frequency electrical signal is applied, one of which is connected to an output end of the ultrasonic transducer. And an ultrasonic wave propagation part provided with a wetted surface for performing wet treatment by ultrasonic vibration on the other side of the object to be treated, and a bolt for fixing the ultrasonic wave propagation part and the ultrasonic vibrator And a tube housing hole in which a liquid supply / discharge tube for supplying and discharging the wet processing liquid is stored in the wetted surface is formed through at least the bolt and the ultrasonic wave propagation portion. The tube housing hole extends in a direction in which ultrasonic vibration is propagated, and the liquid in the liquid supply / discharge tube is disposed between the tube housing hole of the ultrasonic wave propagation portion and the liquid supply / discharge tube. To prevent the propagation of ultrasonic vibration It has an air layer,Sealing means for sealing the inside of the pipe housing hole outside the liquid supply / discharge pipe is provided on the liquid contact surface of the pipe housing hole,The air layer isSealed by the sealing meansThe above-mentioned problem was solved by not having an opening on the liquid contact surface.
In the present invention, the wetted surface portion may be detachable from the ultrasonic wave propagation unit main body.
In the present invention, it is also possible to employ means comprising liquid supply / discharge means for supplying and discharging the wet processing liquid to a portion other than the tube housing hole on the liquid contact surface.
In addition, the liquid contact surface may be provided with a protection unit that protects the liquid contact surface during the wet process.
In the wet processing apparatus of the present invention, the above-described problems have been solved by providing the wet processing nozzle.
[0010]
One of the wet processing nozzles of the present invention is connected to the output end of the ultrasonic transducer directly or via a cone or the like, and the other is provided with a liquid contact surface for facing the object to be processed. The liquid supply / discharge pipe for supplying and discharging the wet processing liquid is provided on the wetted surface with an ultrasonic wave propagation part having a pipe housing hole, so that the processing liquid flows through the supply / discharge pipe. Since the processing liquid does not directly contact the ultrasonic wave propagation part which is the inner surface of the tube accommodation hole, the wet treatment such as cleaning, polishing, peeling, etching, plating, etc. is performed on the inner surface of the tube accommodation hole of the ultrasonic wave propagation part. Is never done. Thus, since the inside of the tube housing hole is not polished, it is possible to prevent the life of the ultrasonic wave propagation portion from being shortened. Furthermore, it can prevent that the component of an ultrasonic propagation part mixes in a process liquid, and the to-be-processed object surface is contaminated.
[0011]
Furthermore, since the liquid supply / discharge pipe is provided inside the pipe accommodation hole of the ultrasonic wave propagation section, even when processing such as cleaning and polishing is performed in a state where the processing liquid is circulated inside the liquid supply / discharge pipe, The ultrasonic wave can be prevented from propagating to the processing liquid inside the tube housing hole, and the ultrasonic energy to be irradiated from the liquid contact surface is not lost, so that the processing efficiency for the input power can be improved. It is not necessary to supply excess power to obtain sufficient vibration energy for processing.
Here, the liquid supply / discharge pipe is a liquid supply pipe that supplies the treatment liquid to the vicinity of the liquid contact surface, and a liquid discharge pipe that sucks and discharges the discharge liquid (processed liquid) near the liquid contact surface. Can be adapted to both cases.
[0012]
Further, in the present invention, the tube accommodation hole is provided through the ultrasonic wave propagation part and the ultrasonic transducer, and the liquid supply / discharge tube is accommodated in the tube accommodation hole. Since the treatment liquid is circulated inside the vibrator, the ultrasonic wave propagation part can be reduced in size, thereby reducing energy loss when propagating ultrasonic energy from the ultrasonic vibrator to the liquid contact surface. Therefore, the processing efficiency with respect to the input power can be further improved. In addition, since the ultrasonic wave propagation part can be reduced in size, it is preferable in terms of processing efficiency, but the use of ultrasonic waves in the frequency band of 20 kHz to 200 kHz, which has not been used much because a large propagation part increases energy loss. As a result, the processing efficiency of the wet processing is improved, and the consumption of the processing liquid can be reduced accordingly.
[0013]
In the present invention, the liquid supply / discharge pipe is provided with a sealing means for sealing the inside of the pipe housing hole outside the liquid supply / discharge pipe at the end of the liquid supply / discharge pipe. Since it is possible to prevent the processing liquid (exhaust liquid) in the vicinity from entering the inside of the tube accommodation hole from the liquid contact surface side, the treatment liquid comes into direct contact with the inner surface of the tube accommodation hole inside the ultrasonic wave propagation section. The inner surface of the tube receiving hole is not subjected to wet treatment such as cleaning, polishing, peeling, etching, plating, or the like. For this reason, it can prevent that the lifetime of an ultrasonic propagation part becomes short, Furthermore, it can prevent that the component of an ultrasonic propagation part mixes in a process liquid, and contaminates the to-be-processed object surface.
[0014]
According to the present invention, since the wetted surface portion is made detachable from the ultrasonic wave propagation unit body, ultrasonic vibration propagates in contact with the treatment liquid by performing wet treatment. Even if the liquid level deteriorates, it is not necessary to replace the entire ultrasonic wave propagation part, and it is possible to remove and replace only the vicinity of the liquid contact surface as the liquid contact surface part from the main body of the ultrasonic wave propagation part. The cost can be reduced as compared with the case where the entire part is replaced, and as a result, the running cost of the wet processing nozzle can be reduced.
Here, as an example of means for making the wetted surface part detachable from the ultrasonic wave propagation unit main body, the thickness dimension as the detachable wetted surface part--this is a direction perpendicular to the wetted surface. Although the thickness dimension is set to be large only in the vicinity of the liquid contact surface side of the tube housing hole, and is screwed around the large thickness portion, the ultrasonic wave propagation unit main body and the liquid contact surface portion And can be screwed together. In this case, since the length dimension of the replaceable tube receiving hole is larger than the thickness dimension of the wetted surface part, even if some processing liquid enters the inside of the pipe receiving hole, Only by exchanging the tube, it is possible to exchange the tube accommodation hole at the place where the treatment liquid comes into contact, so that it is not necessary to exchange the entire ultrasonic propagation section.
[0015]
In the present invention, the liquid supply pipe (liquid supply / discharge pipe) is provided with liquid supply / discharge means for supplying the wet processing liquid to a portion other than the pipe housing hole on the liquid contact surface. When the processing liquid is supplied toward the wet processing object, a processing region that is filled with the processing liquid and performs the wet processing is formed in the space between each surface of the wetted surface and the wet processing object facing each other. Thus, a sufficient cleanliness can be obtained on the surface of the workpiece to which the processing liquid is supplied from the liquid supply pipe. Furthermore, liquid supply / discharge means for supplying and discharging the wet processing liquid to and from the portion of the liquid contact surface other than the inside of the tube storage hole, that is, the liquid contact surface outside the tube storage hole is provided. By supplying the processing liquid from the supply pipe (liquid supply / discharge pipe) toward the wet process object, the space between the wetted surface and each of the opposing surfaces of the wet process object is filled with the process liquid. In this case, a treatment area for performing wet treatment is formed, and the liquid discharged from the treatment area is discharged from the liquid discharge pipe (liquid supply / discharge pipe), so that the processing liquid is supplied from the liquid supply pipe (liquid supply / discharge pipe). Is supplied to the surface of the object to be treated, and the removed liquid (removed from the object to be treated) is contained in the liquid discharge pipe without bringing the treatment liquid into contact with the surface of the object to be treated other than the portion to which the treatment liquid is supplied. Can be discharged to the outside , Adequate cleanliness can be obtained. In addition, since the processing liquid can be discharged without leaking outside the nozzle by controlling the suction force from the discharge pipe with respect to the pressure of the processing liquid in the liquid supply pipe, a small amount of processing liquid is sufficient. Cleanliness can be obtained.
[0016]
Further, the wetted surface is provided with a protective part such as a coating that protects the wetted surface during the wet treatment, so that the surface of the ultrasonic wave propagation part can be cleaned, polished, peeled off, etched, plated, etc. The wetted surface, which is the surface of the ultrasonic wave propagation portion, is not wet-processed, so that the wetted surface is prevented from being deteriorated by the processing liquid and ultrasonic vibration. The life of the propagation part can be extended, and further, the components of the ultrasonic propagation part can be prevented from being mixed in the treatment liquid and contaminating the surface of the object to be treated.
[0017]
Further, in the wet processing nozzle of the present invention, an inlet pipe (liquid supply / discharge pipe) having an inlet for introducing the processing liquid at one end, and an outlet for discharging the discharged liquid to the outside at one end. A discharge pipe (liquid supply / discharge pipe) having a connection part (ultrasonic propagation part) having a liquid contact surface connecting the other ends of the introduction pipe and the discharge pipe and facing the object to be processed. The connecting portion is provided with a first opening in which the introduction pipe is opened and a second opening in which the discharge pipe is opened, and the treatment liquid is supplied from the first opening to the connection portion. By being supplied toward the wet process object, a processing region for performing the wet process filled with the process liquid is filled in the space between the coupling part and the respective opposing surfaces of the wet process object. Formed and the drained liquid from the treatment area is the second When the treatment liquid is supplied from the inlet pipe to the surface of the wet workpiece by being guided to the discharge pipe from the mouth and discharged from the discharge outlet, the part other than the part to which the treatment liquid is supplied Since the treatment liquid containing the removed material (removed from the treatment object) can be discharged from the discharge pipe without bringing the treatment liquid into contact with the surface of the treatment object, sufficient cleanliness can be obtained. Further, since the processing liquid can be discharged without leaking outside the nozzle by controlling the suction force from the discharge port with respect to the pressure of the processing liquid at the first opening, the amount of the processing liquid is small. Sufficient cleanliness.
[0018]
In the wet processing apparatus of the present invention, the above-described wet processing nozzle can be provided.
Furthermore, the wet processing apparatus of the present invention is configured by relatively moving the wet processing nozzle and the object to be processed along the surface to be processed of the object to be processed of the present invention having the above structure. It can also have a nozzle and to-be-processed object relative movement means for processing the whole to-be-processed surface of the to-be-processed object.
In the wet processing apparatus of the present invention, the wet processing nozzle of the present invention, and a nozzle / processing object relative moving means for moving the wet processing nozzle and the processing object relative to each other along the processing surface of the processing object. By providing, the entire surface to be processed of the object to be processed can be processed while having the advantages of the above-described wet processing nozzle of the present invention, and a wet processing apparatus having high cleaning efficiency with respect to input power can be provided.
[0019]
The wet processing apparatus of the present invention includes an oscillator that generates an ultrasonic frequency electrical signal and an ultrasonic transducer to which the ultrasonic frequency electrical signal is applied, and one end of which is an output end of the ultrasonic transducer. Directly or via a cone, a portable box that supports a horn whose other end protrudes to the outside is supported on the side wall, and an ultrasonic wave is irradiated from a wetted surface provided at the tip of the other end of the horn. And a means for spraying the processing liquid on the object to be processed.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of a wet processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a front view showing a wet processing apparatus according to the present embodiment, FIG. 2 is a plan sectional view showing a horn in the wet processing apparatus of the present embodiment, and FIG. 3 is an enlarged plan view showing a tip portion of the horn in FIG. FIG. 4 is a side view showing a liquid contact surface of the horn.
In the figure,
[0021]
As shown in FIG. 1, the
[0022]
The vibrator 121 is a generally used bolted Langevin type ultrasonic vibrator. The
The vibrator 121 is preferably capable of outputting ultrasonic vibrations having a frequency in the range of about 20 kHz to 10 MHz in terms of practical ultrasonic processing when performing wet processing. From the viewpoint of the thickness of the treatment liquid layer that can be maintained, a frequency of 0.2 MHz or more is preferable, but the treatment is sufficiently possible even at about 20 kHz.
[0023]
The other end of the
The
[0024]
The
The sealing means 134 is made of substantially the same material as the
At the
[0025]
As the wet process performed in the
[0026]
In the
As shown in FIG. 4, when the workpiece W is a substrate such as a semiconductor or a liquid crystal display panel, the
The distance H between the wetted
[0027]
At this time, as shown in FIG. 2, the
Therefore, the
In addition, since an air layer 133 is formed between the inner surface of the
[0028]
In the present embodiment, the
[0029]
Hereinafter, a second embodiment of a wet processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a plan sectional view showing the horn in the present embodiment. In the figure, the
In the present embodiment, what is different from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 is the point related to the configuration of the tip of the
[0030]
In this embodiment, as shown in FIG. 5, the horn (ultrasonic wave propagation part) 123 is configured such that the tip part of the
The wetted surface portion 123A is set to have a substantially constant thickness dimension in a direction orthogonal to the wetted
A threaded portion 137 is formed around the detachable portion 136 and a so-called enlarged diameter portion in the
[0031]
The wetted surface portion 123A is provided with a protective part 135 such as a coating for protecting the wetted
The protective part 135 is made of a fluororesin such as quartz or PFA, or depending on the processing liquid used, the liquid contact surface portion 123A may be a passive film surface whose outermost surface as the protective part 135 is made only of chromium oxide. Can be made of stainless steel. Further, the liquid contact surface portion 123A is made of stainless steel provided with a mixed film of aluminum oxide and chromium oxide as a protective portion 135 on the surface, or as the protective portion 135 when the treated
[0032]
In the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the liquid contact surface portion 123A is made detachable from the horn (ultrasonic wave propagation portion) 123 main body, whereby the
[0033]
In addition, since the detachable portion 136 is provided, the length of the
[0034]
The liquid contact surface portion 123A and the
[0035]
In the present embodiment, by providing the protection unit 135, the wetted surface portion 123A as the ultrasonic wave propagation portion is not directly wet-treated at the wetted
[0036]
Further, the protection part 135 can be provided on the side surface 130a of the liquid contact surface portion 123A shown in FIG. Further, it can be provided on the side surface 130 b of the
In addition, in 1st Embodiment shown in FIGS. 1-4, this protection part 135 can also be provided in the liquid-
As a result, wet processing is not performed not only on the
[0037]
Hereinafter, a third embodiment of the wet processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Third Embodiment]
FIG. 6 is an enlarged plan sectional view showing a tip portion of the horn in the present embodiment, and FIG. 7 is a side view showing a liquid contact surface of the horn of FIG.
In this embodiment, what is different from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 is the point related to the liquid discharge pipe 141, and the corresponding components other than this are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. .
[0038]
In this embodiment, liquid discharge pipes (liquid supply / discharge pipes) 141 and 141 and a liquid discharge port (liquid supply / discharge port) 142 are provided in the vicinity of the
The
The liquid discharge pipes 141 are respectively connected to the liquid supply / discharge means 101A, and discharge liquid discharged from the processing region between the
[0039]
Thus, in the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the
[0040]
The liquid discharged from the treatment area is discharged from the liquid supply /
[0041]
In each of the above embodiments, the
In addition, as shown in FIG. 8, it is also possible to provide a plurality of pipe housing holes so as to branch into a plurality of liquid contact surfaces 130 and provide liquid supply /
[0042]
Hereinafter, a fourth embodiment of a wet processing nozzle according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Fourth Embodiment]
FIG. 9 is a bottom view of a wet processing nozzle (cleaning nozzle) provided with the ultrasonic transducer of this embodiment, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
[0043]
As shown in FIGS. 9 and 10, the cleaning
[0044]
On both sides of the connecting
Such a cleaning nozzle is called a push-pull type nozzle (flow saving type nozzle).
The first and second openings 21b and 22b are opened toward the substrate W to be processed. In the space between the connecting
[0045]
The
The material constituting the
[0046]
The thickness of the
[0047]
The side plate 47 is provided with tube receiving holes 21c and 22c for receiving the
The tube receiving holes 21c and 22c are sealed by sealing means 21d and 22d between the first and second openings 21b and 22b, respectively, on the liquid contact surface located on the
The pipe outer diameters of the
[0048]
The
When the diaphragm is made of stainless steel (SUS316L), the length of the wavelength λ in the
[0049]
Further, on the
The pressure control unit is constituted by a decompression pump provided on the discharge port 22a side. Therefore, a pressure reducing unit is used for the pressure control unit on the
[0050]
At the time of cleaning the substrate W to be processed, ultrasonic vibration is applied by the
[0051]
The distance H between the openings 21b and 22b of the cleaning
The wetted surface of the cleaning
In the configuration of the cleaning nozzle in the present embodiment, when the cleaning
[0052]
In the
[0053]
In the
[0054]
Further, in the ultrasonic wave propagation part, the liquid supply /
[0055]
Further, in the
[0056]
In the present embodiment, the case where the cleaning
[0057]
Hereinafter, a fifth embodiment of a wet processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Fifth Embodiment]
The present embodiment is an example of a cleaning apparatus (wet processing apparatus) provided with the wet processing nozzle of the fourth embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of the cleaning apparatus 51 of the present embodiment. For example, a large glass substrate (hereinafter simply referred to as a substrate) of about several hundred mm square is processed as a substrate to be processed. It is a device.
[0058]
In the figure, 52 is a cleaning section, 53 is a stage (substrate holding means), 54, 55, 56 and 89 are cleaning nozzles, 57 is a substrate transfer robot, 58 is a loader cassette, 59 is an unloader cassette, 60 is hydrogen water An ozone water generation unit, 61 is a cleaning liquid regeneration unit, and W is a glass substrate (substrate to be processed).
[0059]
As shown in FIG. 12, the center of the upper surface of the apparatus is a cleaning unit 52, and a stage 53 for holding the substrate W is provided. The stage 53 is provided with a rectangular step portion that matches the shape of the substrate W, and the substrate W is fitted on the step portion, and the surface of the substrate W and the surface of the stage 53 are held on the stage 53 in a flush state. It has come to be. A space is formed below the step, and a substrate lifting shaft (not shown) protrudes from below the stage 53 in the space. A shaft driving source (not shown) such as a cylinder is provided at the lower end of the substrate elevating shaft, and the substrate elevating shaft moves up and down by the operation of the cylinder when the substrate transfer robot 57 delivers the substrate W. The substrate W is raised or lowered along with the vertical movement.
[0060]
A pair of rack bases 62 are provided at positions facing each other across the stage 53, and cleaning
[0061]
Each of the
[0062]
The cleaning nozzle 54 has substantially the same configuration as the cleaning nozzle of the above embodiment except that an ultraviolet lamp 63 is provided instead of the
In the cleaning apparatus 51, the four cleaning nozzles sequentially move along the rack base 62 while maintaining a constant distance from the substrate W above the substrate W, so that the entire surface of the substrate W to be cleaned (processed) The entire surface) is cleaned by four types of cleaning methods.
[0063]
Each cleaning nozzle moving means (nozzle / workpiece relative moving means) is provided with a slider that can be moved horizontally along a linear guide on each rack base 62, and a column is provided on the upper surface of each slider. Each of the
[0064]
A hydrogen water / ozone
[0065]
In addition, the cleaning liquid regenerating unit 61 is provided with
[0066]
The hydrogen water after passing through the
[0067]
A loader cassette 58 and an
[0068]
The cleaning device 51 having the above-described configuration is configured in such a manner that the operator sets various cleaning conditions such as the distance between the cleaning
[0069]
In the cleaning apparatus 51 of the present embodiment, the cleaning nozzles 55 and 56 of the embodiment of the present invention and the nozzle / workpiece relative movement means described above are provided. The entire surface to be cleaned of the substrate W can be cleaned while having the advantage.
In the cleaning apparatus 51 of the present embodiment, each of the four
[0070]
Hereinafter, a sixth embodiment of a wet processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Sixth Embodiment]
FIG. 13 is a cross-sectional view of a wet processing nozzle in the wet processing apparatus of this embodiment.
In the figure,
[0071]
As shown in FIG. 13, the
[0072]
Further, another
[0073]
The
In addition, the
[0074]
The
[0075]
The
Further, a
[0076]
The
Thus, in the present embodiment, the
Thus, the wet processing liquid can be supplied to the
[0077]
The
[0078]
As the wet process performed in the
[0079]
When the processing liquid is supplied from the liquid supply means and the processing liquid comes into contact with the
As shown in FIG. 13, when the workpiece W is a substrate such as a semiconductor or a liquid crystal display panel, the liquid contact means 202a of the
The distance between the
[0080]
At this time, as shown in FIG. 13, since the
Therefore, the
In addition, since an
[0081]
In the present embodiment, the
[0082]
In the present invention, the
[0083]
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, it is a matter of course that the design can be appropriately changed with respect to the specific configuration such as the shape and size of the wet processing nozzle, the number of introduction pipes and discharge pipes of the wet processing nozzle, and the installation position.
Furthermore, in the above embodiment, the example in which the nozzle of the present invention is applied to the cleaning nozzle has been shown. However, the nozzle of the present invention is applied to other wet processes such as etching, resist removal, polishing, etc. other than cleaning. It is also possible to apply.
[0084]
【The invention's effect】
According to the wet processing nozzle and the wet processing apparatus of the present invention, the liquid supply / discharge tube for supplying / discharging the wet processing liquid is provided on the wetted surface, and the ultrasonic wave propagation section having the tube accommodating hole is accommodated therein. By adopting the configuration, the processing liquid circulates inside the supply / discharge pipe, so that the processing liquid does not directly contact the ultrasonic propagation part which is the inner surface of the pipe accommodation hole. No cleaning, polishing, peeling, etching, plating is performed on the inner surface of the tube, and the inside of the tube receiving hole is not polished, so that the life of the ultrasonic wave propagation portion is shortened. It is possible to prevent the components of the ultrasonic wave propagation part from being mixed in the processing liquid and contaminating the surface of the object to be processed. In addition, the wet processing is performed with the processing liquid circulating in the liquid supply / discharge pipe. Performed Even if it is, the ultrasonic wave can be prevented from propagating to the processing liquid inside the tube housing hole, and the ultrasonic energy to be irradiated from the liquid contact surface is not lost, so that the processing efficiency for the input power can be improved. It is possible to obtain an effect that it is not necessary to supply excessive power in order to obtain sufficient vibration energy for processing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a first embodiment of a wet processing apparatus according to the present invention.
2 is a cross-sectional plan view showing a horn in the wet processing apparatus of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is an enlarged plan sectional view showing a tip portion of the horn of FIG. 2;
FIG. 4 is a side view showing a liquid contact surface of the horn of FIG.
FIG. 5 is a plan sectional view showing a horn in a second embodiment of the wet processing apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is an enlarged plan view showing a tip portion of a horn in a third embodiment of the wet processing apparatus according to the present invention.
7 is a side view showing a liquid contact surface of the horn of FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a perspective view showing another embodiment of the horn in the wet processing apparatus according to the present invention.
FIG. 9 is a bottom view showing a fourth embodiment of a wet processing nozzle according to the present invention.
10 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another embodiment of a wet processing nozzle according to the present invention.
FIG. 12 is a plan view showing a schematic configuration of a fifth embodiment of the wet processing apparatus of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a sixth embodiment of the wet processing apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Cleaning nozzle (wet processing nozzle)
2 ... Cleaning solution (treatment solution)
21 ... Introducing pipe (introducing pipe)
21a ... Inlet
21b ... 1st opening part
22 ... discharge pipe (discharge pipe)
22a ... outlet
22b ... second opening
23 ... Connecting part
35 ... Processing area
40 ... Ultrasonic transducer
46 ... Diaphragm (vibrating part)
47 ... side plate (side wall)
48 ... Ultrasonic vibrator body
51 ... Cleaning device (wet processing device)
55, 56 ... Cleaning nozzle (wet processing nozzle)
W: Substrate to be processed (object to be processed)
100 ... Wet processing device
101 ... Oscillator
101A ... Liquid supply / discharge means
102 ... Box
121 ... vibrator (ultrasonic vibrator)
122 ... cone (ultrasonic wave propagation part)
123 ... Horn (ultrasonic wave propagation part)
123A ... Wetted surface part
130 ... Wetted surface
131 ... Liquid supply pipe (liquid supply / discharge pipe)
132 ... Tube receiving hole
133 Air layer
134: Sealing means
135 ... Protection part
136 ... Detachable part
137 ... Screwed portion
141... Liquid discharge pipe (liquid supply / discharge pipe)
142 ... Liquid discharge port
Claims (9)
前記超音波周波電気信号が印加される超音波振動子と、
一方が前記超音波振動子の出力端に連結されるとともに他方に被ウエット処理物に対向して超音波振動によりウエット処理を行うための接液面が設けられて、該接液面にウエット処理液を供給排出するための液供給排出管が内部に収容される管収容孔を有する超音波伝播部とを具備し、
前記管収容孔が、超音波振動を伝播する方向に延在しており、前記超音波伝播部の前記管収容孔と、前記液供給排出管との間に該液供給排出管内の液に超音波振動を伝播させないようにするためのエア層を有し、
前記管収容孔の前記接液面には、前記液供給排出管外部の当該管収容孔内部をシールするシール手段が設けられ、
前記エア層は、前記シール手段によりシールされて前記接液面に開口を有さないことを特徴とするウエット処理ノズル。An oscillator for generating an ultrasonic frequency electrical signal;
An ultrasonic transducer to which the ultrasonic frequency electrical signal is applied;
One is connected to the output end of the ultrasonic vibrator, and the other is provided with a wetted surface facing the wet object to be wet processed by ultrasonic vibration, and the wetted surface is wet-treated. A liquid supply / discharge pipe for supplying and discharging liquid, and an ultrasonic wave propagation section having a tube housing hole accommodated therein,
The tube accommodation hole extends in a direction in which ultrasonic vibration is propagated, and the liquid in the liquid supply / discharge tube is superb between the tube accommodation hole of the ultrasonic wave propagation portion and the liquid supply / discharge tube. Has an air layer to prevent the propagation of sonic vibrations,
Sealing means for sealing the inside of the pipe housing hole outside the liquid supply / discharge pipe is provided on the liquid contact surface of the pipe housing hole,
The wet processing nozzle , wherein the air layer is sealed by the sealing means and does not have an opening on the liquid contact surface.
前記超音波周波電気信号が印加される超音波振動子と、
一方が前記超音波振動子の出力端に連結されるとともに他方に被ウエット処理物に対向して超音波振動によりウエット処理を行うための接液面が設けられた超音波伝播部と、
前記超音波伝播部と前記超音波振動子を固定するボルトとを具備し、
接液面にウエット処理液を供給排出するための液供給排出管が内部に収容される管収容孔が、少なくとも前記ボルト及び前記超音波伝播部を貫通して形成されており、
前記管収容孔が、超音波振動を伝播する方向に延在しており、前記超音波伝播部の前記管収容孔と、前記液供給排出管との間に該液供給排出管内の液に超音波振動を伝播させないようにするためのエア層を有し、
前記管収容孔の前記接液面には、前記液供給排出管外部の当該管収容孔内部をシールするシール手段が設けられ、
前記エア層は、前記シール手段によりシールされて前記接液面に開口を有さないことを特徴とするウエット処理ノズル。An oscillator for generating an ultrasonic frequency electrical signal;
An ultrasonic transducer to which the ultrasonic frequency electrical signal is applied;
An ultrasonic wave propagation part provided with a wetted surface for performing wet processing by ultrasonic vibration, one side being connected to the output end of the ultrasonic transducer and the other facing the object to be wet;
Comprising the ultrasonic wave propagation part and a bolt for fixing the ultrasonic vibrator;
A tube housing hole in which a liquid supply / discharge tube for supplying / discharging the wet processing liquid to / from the wetted surface is housed is formed through at least the bolt and the ultrasonic wave propagation portion;
The tube accommodation hole extends in a direction in which ultrasonic vibration is propagated, and the liquid in the liquid supply / discharge tube is superb between the tube accommodation hole of the ultrasonic wave propagation portion and the liquid supply / discharge tube. Has an air layer to prevent the propagation of sonic vibrations,
Sealing means for sealing the inside of the pipe housing hole outside the liquid supply / discharge pipe is provided on the liquid contact surface of the pipe housing hole,
The wet processing nozzle , wherein the air layer is sealed by the sealing means and does not have an opening on the liquid contact surface.
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