JP4723398B2 - スピン洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、スピン洗浄装置に関し、特に、複数の裏面用ノズルと、裏面用ノズルに処理液を供給する三方弁を備え、基板のサイズに応じて、所定の裏面用ノズルより処理液を基板の裏面に吹き付けることができるスピン洗浄装置に関する。

ＬＳＩ用フォトマスクやＬＣＤ用大型フォトマスク等のフォトマスクは、製造プロセス中にさまざまな汚染にさらされるため、製造プロセス中又は最終製品において洗浄される。この洗浄方法としては、一般的に、ディップ式の洗浄方法が用いられていた。
ディップ式の洗浄方法は、並列に配置された洗浄液槽，リンス槽及び乾燥槽に、垂直方向に支持されたフォトマスク基板を順次浸漬させる方法である。なお、これらの槽において使用する薬液の種類やリンス、乾燥方法は、様々な組合せが用いられる。

上記ディップ式の洗浄方法は、例えばＬＳＩ用フォトマスク等のマスクサイズが小さい基板に対しては、一度に複数枚の基板を処理することができるため、スループットも高く適しているが、ＬＣＤ用大型フォトマスク等の大型基板に対しては、各槽が大型化し、薬液も大量に必要となるなどの問題があった。ましてや、近年、液晶表示パネル等の表示パネルやそれらを製造するためのフォトマスクの基板サイズは、さらに大型化する傾向にある。すなわち、例えば、液晶パネルの製造においては、多面取りや大画面化の傾向にあることから液晶パネル基板が大型化し、それにともない、液晶パネルを製造するためのフォトマスクも大型化している。このように基板が大型化し、また高精度化する傾向にあるなか、大型の薬液槽において清浄な洗浄液で洗浄しようとすると、多大な量の薬液が必要となるため、ディップ方式の洗浄を行うのが困難となってきたのが実状である。

上記実情を解決する技術として、枚葉式スピン洗浄法が注目され開発されている。この枚葉式スピン洗浄法は、回転する基板保持部材にフォトマスク基板等を保持し、回転させながら、洗浄、リンス、乾燥を連続的に行う方法である。すなわち、まず処理室内において水平に保持した基板を回転させながら、該基板に対し、処理液として洗浄液を噴出するなどして洗浄する薬液洗浄、ブラシ等によるスクラブ洗浄（接触洗浄）、供給する処理液や超純水に超音波を与える超音波洗浄等の洗浄を行った後、超純水等でリンスを行い、次いで、基板を所定時間だけ高速回転させることにより乾燥を行う。この方法によれば、上記のディップ方式に比べ、同じ処理室内で一連の処理が可能となるため装置が小型化でき、洗浄液が少なくてすみ、かつ洗浄時間も短くてすむという利点がある（例えば、特許文献１参照）。

また、一般的に、スピン洗浄においては、基板の表面に洗浄やリンスを行っている間、基板の裏面に処理液（超純水など）を吹き付けている。このため、従来のスピン洗浄装置は、基板の裏面側に裏面用の処理液ノズルを配置する場合、カップ内にノズルヘッドを設け、このノズルヘッドに裏面用の処理液ノズルや基板の裏面を洗浄処理した後に乾燥処理するための気体を噴射する気体ノズル等を設けるようにしていた（例えば、特許文献２の［従来の技術］参照）。
特開２００４−２９０９３４号公報 特開２００１−８７７２０号公報

しかしながら、上記特許文献２の［従来の技術］に記載されたスピン洗浄装置は、図５に示すように、基板８００のサイズが異なる場合（たとえば、液晶パネル用大型フォトマスクにおいては、基板サイズが複数種類存在する。）、大きい基板サイズに合わせて裏面用ノズル７００を配設すると、基板サイズの小さい基板８００を洗浄する際に、基板８００にかからずに捨てられる処理液が多くなるといった問題があった。
また、基板サイズの小さい基板８００を洗浄する際、裏面用ノズル７００から噴出する処理液の圧力が高いと、基板８００にかからずに処理液が勢いよく飛び出したり、さらに、その飛び出した処理液が基板表面にかかり、基板表面の処理に悪影響（たとえば、薬液洗浄の場合、裏面用ノズル７００からの処理液によって薬液が薄まり、薬液洗浄の効果が低減してしまうといった悪影響など）をおよぼす可能性があるといった問題があった。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであり、異なるサイズの基板に所望の処理を施すためのスピン洗浄装置において、基板裏面に対する処理液の無駄をはぶき、かつ、基板表面の処理に悪影響をおよぼす恐れを低減するスピン洗浄装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のスピン洗浄装置は、異なる複数サイズのフォトマスク基板を洗浄するスピン洗浄装置において、前記基板を回転させる回転部材と、前記基板の裏面に処理液を吹き付ける裏面シャワー手段とを具備し、前記裏面シャワー手段が、前記基板の回転中心から異なる距離だけ離れた位置に設置され、かつ、設置された位置の上方及び前記基板の回転中心側の斜め上方に向けて、処理液を噴出する複数の裏面用ノズルと、前記複数の裏面用ノズルに前記処理液を供給する処理液供給手段と、前記複数の裏面用ノズルのうち、前記基板のサイズに応じた位置に設けられた前記裏面用ノズルを選択し、当該選択された裏面用ノズルに前記処理液を供給する裏面シャワー制御手段とを備えた構成としてある。
このようにすると、裏面用ノズルから噴出される処理液が基板の表面にかからないので、基板の表面に対する洗浄に、悪影響（たとえば、薬液洗浄の場合、裏面用ノズル７００からの処理液によって薬液が薄まり、薬液洗浄の効果が低減してしまうといった悪影響など）をおよぼすといった不具合を回避することができる。また、高価な処理液を有効的に使用することができ、洗浄費用を低減することができる。

また、本発明のスピン洗浄装置は、前記裏面シャワー制御手段が、前記処理液供給手段と前記裏面用ノズルとの間に設けられた三方弁を有し、前記三方弁が、供給管を介して前記処理液供給手段と接続され、噴出管を介して前記裏面用ノズルと接続され、さらに、回収管を介して、未使用の前記処理液を回収するための回収手段と接続された構成としてある。
このようにすると、処理液を噴出させる裏面用ノズルの数が変動した場合であっても、裏面用ノズルから噴出される処理液の流量を安定化させることができる。また、未使用の処理液を回収することにより、高価な処理液を再利用することができる。

また、本発明のスピン洗浄装置は、前記基板が、該基板のサイズに応じて用意された基板保持部材を介して、前記回転部材によって回転され、前記裏面シャワー制御手段が、前記基板保持部材に付された識別マークにもとづいて、前記処理液を噴出する裏面用ノズルを選択する構成としてある。
このようにすると、オペレータが処理液を噴出する裏面用ノズルを選択し直接的に制御しなくてもすむので、人為的ミスを防止するとともに、洗浄作業の作業性を向上させることができる。

また、本発明のスピン洗浄装置は、前記基板が、表示パネル用のフォトマスク基板である。
このようにすると、大型化された表示パネル用のフォトマスク基板に対して、高品質かつ経済性に優れた洗浄を行うことができる。
なお、フォトマスク基板とは、フォトマスク用ガラス基板，フォトマスクブランク及びフォトマスクを含むものとする。

本発明のスピン洗浄装置によれば、異なる複数のサイズの基板を洗浄する場合であっても、基板裏面に対する処理液の無駄をはぶき、かつ、基板表面の処理に悪影響をおよぼす恐れを低減し高品質な洗浄を行うことができる。また、処理液を噴出させる裏面用ノズルの数が変動した場合であっても、裏面用ノズルから噴出される処理液の流量を安定化させることができる。

［スピン洗浄装置］
図１は、本発明の一実施形態にかかるスピン洗浄装置の概略平面図を示している。
また、図２は、図１におけるＡ−Ａ概略断面図を示している。
図１，２において、スピン洗浄装置１は、処理カップ２，回転板３，シャワーパイプ５，コントローラ（図示せず）及び裏面シャワー手段７を備えた直方体状の筐体構造としてある。
なお、スピン洗浄装置１は、投入回収手段（図示せず）を備えており、投入回収手段が、洗浄前のフォトマスク基板８をスピン洗浄装置１に投入し、洗浄後のフォトマスク基板８を回収する。
また、フォトマスク基板８は、一般的に、矩形状としてあるが、この形状に限定されるものではない。

（処理カップ）
処理カップ２は、円筒状の容器としてあり、スピン洗浄装置１のほぼ中央部に設置されている。この処理カップ２は、フォトマスク基板８が収容される処理室を形成している。
なお、本実施形態の処理カップ２は、対角長（対角線の長さ）の１／２がＲ以内のフォトマスク基板８を収納する。

（回転板）
回転板３は、処理カップ２の中央部に、回転自在に突設されている。この回転板３は、一対の位置決めピン（図示せず）などの保持手段が設けられた円板としてあり、フォトマスク基板８が水平に保持された基板保持部材８１を保持する。スピン洗浄装置１は、回転板３を回転させるための駆動手段（図示せず）を備えており、この駆動手段は、コントローラによって回転方向，回転速度及び回転時間などが制御され、洗浄工程の諸条件に応じて、回転板３を回転させる。

（裏面シャワー手段）
図３は、本発明の一実施形態にかかるスピン洗浄装置の、裏面シャワー手段の構成を説明するための概略ブロック図を示している。
同図において、裏面シャワー手段７は、裏面用ノズル群７１０（図１参照），一次超純水タンク７４，ポンプ７５及び超超純水製造装置７６を備えている。

裏面用ノズル群７１０は、四個の裏面用ノズル（第一列裏面用ノズル７１１，第二列裏面用ノズル７１２，第三列裏面用ノズル７１３，第四列裏面用ノズル７１４）が、処理カップ２の底面から突設してある。また、各裏面用ノズル（７１１，７１２，７１３，７１４）は、突設された位置の内側かつフォトマスク基板８の裏面方向に処理液（本実施形態では、超純水を使用する。）を噴出する。

上記裏面用ノズル（合計４個のノズル）は、処理カップ２の中心（すなわち、フォトマスク基板８の回転中心）から任意の一つの半径方向に、順に配設されている。たとえば、第一列裏面用ノズル７１１は処理カップ２の中心からｒ１だけ離れた位置に、第二列裏面用ノズル７１２は同じくｒ２だけ離れた位置に、第三列裏面用ノズル７１３は同じくｒ３だけ離れた位置に、第四列裏面用ノズル７１４は同じくｒ４（本実施形態では、ｒ４>ｒ３>ｒ２>ｒ１）だけ離れた位置に配設されている。さらに、上記裏面用ノズルは、設置された位置の上方及び処理カップ２の中心側の斜め上方に向けて、処理液を噴出する。
なお、本発明の裏面用ノズルの配設位置は、上記構成に限定されるものではない。たとえば、本実施形態では、半径ｒ１以内に、一つの裏面用ノズルを配設してあるが、半径ｒ１以内に、中央部用裏面用ノズル（図示せず）をさらに設けてもよい。また、裏面用ノズル群７１０は、処理カップ２の中心から任意の一つの半径方向に、配設されているが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、処理カップ２の中心から等間隔となる二つ以上の半径方向に、裏面用ノズル群７１０を設けてもよい。

また、裏面シャワー手段７は、各裏面用ノズルに超純水を供給する処理液供給手段として、一次純水タンク７４，ポンプ７５及び超純水製造装置７６を備えている。一次純水タンク７４は、各回収管７３３から未使用の超純水を回収するとともに、不足分として水が供給され、これらの水を貯蔵する。ポンプ７５は、一次純水タンク７４からの水を超純水製造装置７６に供給するとともに、各裏面用ノズルからシャワー状に超純水を噴出されるための水圧を加圧する。なお、本実施形態では、一つのポンプ７５を使用しているが、これに限定されるものではなく、たとえば、超純水製造装置７６の下流にブースターポンプ（図示せず）を設けてもよい。

また、裏面シャワー手段７は、フォトマスク基板８のサイズに応じて、回転中のフォトマスク基板８の裏面に処理液を吹き付ける位置に設けられた裏面用ノズル（７１１，７１２，７１３，７１４など）に、処理液を供給する裏面シャワー制御手段を備えている。本実施形態の裏面シャワー制御手段は、超純水製造装置７６と裏面用ノズルとの間に設けられた複数の三方弁７３を有している。この三方弁７３は、供給管７３１を介して超純水製造装置７６と接続され、噴出管７３２を介して裏面用ノズルと接続され、さらに、回収管７３２を介して、未使用の処理液を回収するための一次純水タンク７４と接続されている。すなわち、各三方弁７３は、供給管７３１を介して超純水製造装置７６と接続されており、超純水製造装置７６から超純水が供給される。そして、たとえば、第一列裏面用ノズル７１１の三方弁７３が開かれた場合、噴出管７３２及びバルブ７２を介して超純水が第一列裏面用ノズル７１１に供給され、第一列裏面用ノズル７１１は、超純水をシャワー状に噴出し、フォトマスク基板８の裏面に吹き付ける。また、三方弁７３が閉じられた場合、回収管７３３を介して超純水が一次純水タンク７４に回収される。

上記裏面シャワー制御手段によって、たとえば、短辺の長さが２×ｒ４を超えかつ対角線の長さが２×Ｒ以内のフォトマスク基板８に対しては、半径ｒ４以内の４個の裏面用ノズルから超純水を噴出させる。この際、各裏面用ノズルは、設置された位置の上方及びフォトマスク基板８の回転中心側の斜め上方に向けて、超純水を噴出するので、超純水がフォトマスク基板８の表面に裏面用ノズルからの超純水が飛び散るといった不具合や悪影響（たとえば、薬液洗浄の場合、裏面用ノズルからの処理液によって薬液が薄まり、薬液洗浄の効果が低減してしまうといった悪影響など）を防止することができる。
なお、フォトマスク基板８の半径ｒ４を超える裏面には、裏面用ノズルから直接的に超純水が吹き付けられないものの、吹き付けられた超純水が遠心力によって外周方向に流れるので、良好に洗浄される。

また、短辺の長さが２×ｒ３を超えかつ２×ｒ４以下であり、さらに、対角線の長さが２×Ｒ以内のフォトマスク基板８に対しては、半径ｒ３以内の３個の裏面用ノズルから超純水を噴出させる。さらに、短辺の長さが２×ｒ２を超えかつ２×ｒ３以下であり、さらに、対角線の長さが２×Ｒ以内のフォトマスク基板８に対しては、半径ｒ２以内の２個の裏面用ノズルから超純水を噴出させる。また、短辺の長さが２×ｒ１を超えかつ２×ｒ２以下であり、さらに、対角線の長さが２×Ｒ以内のフォトマスク基板８に対しては、半径ｒ１以内の１個の裏面用ノズルから超純水を噴出させる。このようにすると、超純水がフォトマスク基板８の表面に裏面用ノズルからの超純水が飛び散るといった不具合や裏面用ノズルからの処理液によって薬液が薄まり、薬液洗浄の効果が低減してしまうといった悪影響などを防止することができ、洗浄品質を向上させることができる。さらに、裏面用ノズルが超純水を噴出しない場合、その分の超純水が一次純水タンク７４に回収されるので、無駄な超純水の使用量を低減でき、洗浄費用を低減することができる。

また、本実施形態の裏面シャワー手段７は、三方弁７３を設けることにより、たとえば、半径ｒ４以内の１２個の裏面用ノズルが超純水を吹き付けている状態から、半径ｒ１以内の一つの裏面用ノズルだけが超純水を吹き付ける状態に切り替えても、第一列裏面用ノズル７１１から吹き付けられる超純水の流量を同じにすることができる。
なお、裏面シャワー制御手段は、上記三方弁７３を使用した構成に限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、複数の三方弁７３の代わりに、バルブ７２の上流側に流量調節バルブを設ける構成としてもよい。このようにすると、バルブ７２をオンオフ制御することにより、安定した流量の超純水を各裏面用ノズルから噴出させることができる。

また、好ましくは、フォトマスク基板８基板が、フォトマスク基板８のサイズに応じて用意された基板保持部材８１を介して、回転板３によって回転され、さらに、裏面シャワー制御手段が、基板保持部材８１に付された識別マーク（たとえば、バーコードラベルなど）にもとづいて、超純水を噴出する裏面用ノズルを自動的に選択する構成としてもよい。すなわち、裏面シャワー制御手段が、識別マーク読取り手段（たとえば、バーコードリーダなど）からの情報にもとづいて、あらかじめ設定された裏面用ノズルの三方弁７３に制御信号を出力し、超純水をフォトマスク基板８の裏面に吹き付ける。このようにすると、オペレータが超純水を噴出する裏面用ノズルを選択し直接的に制御（オンオフスイッチの操作など）を行わなくてもすむので、人為的ミスを防止するとともに、洗浄作業の作業性を向上させることができる。

（基板表面の洗浄手段）
スピン洗浄装置１は、基板表面の洗浄手段として、シャワーパイプ５が平行移動自在に設けられている。シャワーパイプ５は、各種薬液や超純水が供給され、洗浄条件に応じた洗浄（各種の薬液による洗浄，リンスなど）を行う。
なお、スピン洗浄装置１は、正面右端にコントローラ（図示せず）が設けてある。このコントローラは、シーケンサやコンピュータなどの情報処理装置であり、スピン洗浄装置１の洗浄等に関する制御を行う。すなわち、スピン洗浄装置１は、複数の洗浄工程（たとえば、薬液洗浄，リンス，乾燥など）を実施する。

次に、上記構成のスピン洗浄装置１における裏面シャワー手段７の動作について、図面を参照して説明する。
図４は、本発明の一実施形態にかかるスピン洗浄装置の、裏面シャワー手段の動作を説明するための概略側面図を示している。
同図において、スピン洗浄装置１は、フォトマスク基板８の大きさに応じて、第一列裏面用ノズル７１１，第二列裏面用ノズル７１２及び第三列裏面用ノズル７１３から、超純水をシャワー状に噴出し、フォトマスク基板８の裏面に吹き付ける。また、第四列裏面用ノズル７１４の三方弁７３は、閉じられており、回収管７３３を介して超純水が一次純水タンク７４に回収される。すなわち、短辺の長さが２×ｒ３を超えかつ２×ｒ４以下であり、さらに、対角線の長さが２×Ｒ以内のフォトマスク基板８に対しては、半径ｒ３以内の合計３個の裏面用ノズルから超純水を噴出させることができ、超純水がフォトマスク基板８の表面に裏面用ノズルからの超純水が飛び散るといった不具合や裏面用ノズルからの処理液によって薬液が薄まり、薬液洗浄の効果が低減してしまうといった悪影響などを防止することができ、洗浄品質を向上させることができる。さらに、この場合、半径ｒ４の一個の裏面用ノズルが超純水を噴出せず、その分の超純水が一次純水タンク７４に回収されるので、無駄な超純水の使用量を低減でき、洗浄費用を低減することができる。

このように、本実施形態のスピン洗浄装置１によれば、裏面用ノズルから噴出される超純水がフォトマスク基板８の表面にかからないので、フォトマスク基板８の表面に対する洗浄（たとえば、薬液洗浄など）に、悪影響をおよぼすといった不具合を回避することができる。また、高価な超純水を有効的に使用することができ、洗浄費用を低減することができる。さらに、三方弁７３を設けることにより、超純水を噴出させる裏面用ノズルの数が変動した場合であっても、裏面用ノズルから噴出される処理液の流量を安定化させることができる。また、未使用の超純水を一次純水タンク７４に回収することにより、高価な処理液を再利用することができる。
さらに、スピン洗浄装置１は、基板がフォトマスク基板８としてあるので、大型化された表示パネル用のフォトマスク基板８などに対して、高品質かつ経済性に優れた洗浄を行うことができる。

以上、本発明のスピン洗浄装置について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係るスピン洗浄装置は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
たとえば、スピン洗浄装置１は、裏面用ノズルから超純水を吹き付ける構成としてあるが、吹き付ける液体は、超純水に限定されるものではなく、たとえば、用途に応じて、様々な液体を用いることができる。

本発明のスピン洗浄装置は、フォトマスク基板を洗浄する構成に限定されるものではなく、セラミック板や、金属板などの洗浄装置及び洗浄方法に利用することができる。

本発明の一実施形態にかかるスピン洗浄装置の概略平面図を示している。 図１におけるＡ−Ａ概略断面図を示している。 本発明の一実施形態にかかるスピン洗浄装置の、裏面シャワー手段の構成を説明するための概略ブロック図を示している。 本発明の一実施形態にかかるスピン洗浄装置の、裏面シャワー手段の動作を説明するための概略側面図を示している。 従来のスピン洗浄装置における問題を説明するための概略図を示している。

符号の説明

１ スピン洗浄装置
２ 処理カップ
３ 回転板
５ シャワーパイプ
７ 裏面シャワー手段
８ フォトマスク基板
８１ 基板保持部材
７２ バルブ
７３ 三方弁
７４ 一次純水タンク
７５ ポンプ
７６ 超純水製造装置
７００ 裏面用ノズル
７１０ 第一裏面用ノズル群
７１１ 第一列裏面用ノズル
７１２ 第二列裏面用ノズル
７１３ 第三列裏面用ノズル
７１４ 第四列裏面用ノズル
８００ 基板

Claims (4)

1. 異なる複数サイズのフォトマスク基板を洗浄するスピン洗浄装置において、
   前記基板を回転させる回転部材と、
   前記基板の裏面に処理液を吹き付ける裏面シャワー手段と
   を具備し、
   前記裏面シャワー手段が、
   前記基板の回転中心から異なる距離だけ離れた位置に設置され、かつ、設置された位置の上方及び前記基板の回転中心側の斜め上方に向けて、処理液を噴出する複数の裏面用ノズルと、
   前記複数の裏面用ノズルに前記処理液を供給する処理液供給手段と、
   前記複数の裏面用ノズルのうち、前記基板のサイズに応じた位置に設けられた前記裏面用ノズルを選択し、当該選択された裏面用ノズルに前記処理液を供給する裏面シャワー制御手段と
   を備えたことを特徴とするスピン洗浄装置。
2. 前記裏面シャワー制御手段が、前記処理液供給手段と前記裏面用ノズルとの間に設けられた三方弁を有し、前記三方弁が、供給管を介して前記処理液供給手段と接続され、噴出管を介して前記裏面用ノズルと接続され、さらに、回収管を介して、未使用の前記処理液を回収するための回収手段と接続されたことを特徴とする請求項１記載のスピン洗浄装置。
3. 前記基板が、該基板のサイズに応じて用意された基板保持部材を介して、前記回転部材によって回転され、前記裏面シャワー制御手段が、前記基板保持部材に付された識別マークにもとづいて、前記処理液を噴出する裏面用ノズルを選択することを特徴とする請求項１又は２記載のスピン洗浄装置。
4. 前記基板が、表示パネル用のフォトマスク基板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスピン洗浄装置。

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