JPH11126767A - 基板浸漬処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板を経済的かつ効率よく超音波洗浄できる
急速排出機能を有する基板浸漬処理装置を提供する。 【解決手段】 処理槽１１内にて基板９を洗浄液に浸漬
し、基板９に超音波洗浄を施す基板浸漬処理装置１に、
外槽６１を設けてこの外槽６１に振動源２１を取り付け
る。そして、処理槽１１と外槽６１との間に伝播液６３
を満たす。さらに、処理槽１１の排出口１１ａからの使
用済みの洗浄液を十分に受け入れるタンク３１を設け
る。これにより、振動源２１からの超音波振動を伝播液
６３、処理槽１１および洗浄液を介して基板９に効率よ
く付与することが可能となる。また、処理槽１１からの
使用済みの洗浄液の排出を速やかに行うことができる。
その結果、基板９を経済的かつ効率よく超音波洗浄でき
るとともに急速排出による基板９の品質の維持向上およ
びスループットの向上を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、貯留された処理
液に半導体基板やガラス基板等（以下、「基板」とい
う。）を浸漬させて基板に処理を施す基板浸漬処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】基板
の製造においては洗浄、エッチング、レジスト剥離等の
様々な種類の処理が行われる。これらの処理の工程間あ
るいは工程途上においては処理槽内の処理液に基板を浸
漬した状態で基板に超音波振動を与え、基板に付着した
不要物質や汚染物質等を除去する手法がしばしば用いら
れる。また、このような基板浸漬処理装置では、除去し
た汚染物質等の再付着の防止、基板全面の処理状態の均
一化、処理の迅速化等を目的として処理槽から処理液を
急速に排出するようになっている。

【０００３】図７は流水洗浄および超音波洗浄を行う従
来の洗浄装置の一例を示す図である。この洗浄装置１０
０ａでは石英で形成された処理槽１１１内に多数の開口
が基板１０９に向けて形成されている噴出管１１２が設
けられており、さらに、処理槽１１１の下部外壁には振
動源１２１が取り付けられている。また、処理槽１１１
の下部の排出口１１３には排出口１１３を開閉するため
の弁体１１４が設けられている。

【０００４】噴出管１１２から洗浄液としての純水が基
板１０９に向けて吐出された状態で、振動源１２１から
基板１０９に向けて超音波振動を発することにより基板
１０９の超音波洗浄が行われるようになっている。

【０００５】基板１０９の洗浄が完了すると排出口１１
３を開放し、使用済みの洗浄液が急速に排出される。

【０００６】ところで、この洗浄装置１００ａでは処理
槽１１１に直接振動源１２１を取り付けるようにしてい
るが、このような取付を行う場合には振動源１２１の上
面である振動板と処理槽１１１の下面とを隙間なく接触
するように取り付けなければ超音波振動が効率よく処理
槽１１１内部まで伝播しない。したがって、処理槽１１
１の下面に高精度の鏡面加工を施すことが必要となる。

【０００７】しかし、洗浄装置を含む基板浸漬処理装置
では一般に処理槽は石英で形成されており、石英に対し
てこのような高精度の鏡面加工を施すことは通常の加工
技術では困難である。また、振動源１２１を処理槽１１
１に取り付けるためには処理槽１１１にネジ止め用の加
工等を施す上に処理槽１１１自体に振動源１２１を支え
るだけの強度も要求されるが、石英にかかる強度をもた
せることも困難である。

【０００８】そこで、図８に示すように振動源１２１を
処理槽１１１の内部に投入する方式の洗浄装置１００ｂ
が開発されている。この方式は基板１０９に超音波振動
を付与する効率では優れているが、処理槽１１１内部に
振動源１２１を設置するだけの空間が必要となるので処
理槽１１１が大きくなってしまう。その結果、洗浄液の
消費量が増大し、装置のランニングコストも不必要に増
大してしまう。さらに、振動源１２１の周囲は洗浄液が
存在する環境であるため、汚染物質等を含む使用済みの
洗浄液が淀んだり、使用済みの洗浄液を十分に洗い流し
て排出すことが困難となる問題が生じる。その結果、基
板１０９の品質の低下を招くこととなってしまう。

【０００９】そこで、この発明は上記課題に鑑みなされ
たものであり、処理槽内の基板への超音波振動付与機能
および処理槽内の処理液の急速排出機能を有する基板浸
漬処理装置であって、装置価格、ランニングコスト、基
板の品質等について上記いずれの問題も有しない基板浸
漬処理装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、貯留
された処理液に基板を浸漬させて前記基板に浸漬処理を
施す基板浸漬処理装置であって、前記処理液の貯留およ
び排出口からの排出が可能な処理槽と、前記処理槽に貯
留された前記処理液を介して前記基板に付与される超音
波振動を発する振動源と、前記処理槽の外壁と前記振動
源との間に伝播液を介在させる伝播液用容器と、前記排
出口からの使用済処理液を受け入れるとともに受け入れ
た前記使用済処理液を外部排出路へと排出する補助容器
とを備える。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１記載の基板浸
漬処理装置であって、前記補助容器が前記処理槽の下方
に配置されており、前記排出口を開けることにより前記
処理槽内の前記使用済処理液が前記補助容器内に流れ込
む。

【００１２】請求項３の発明は、請求項２記載の基板浸
漬処理装置であって、前記排出口から前記補助容器に至
る経路が前記外部排出路よりも広い。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１ないし３のい
ずれかに記載の基板浸漬処理装置であって、前記補助容
器がエア抜き路を接続した密閉容器である。

【００１４】請求項５の発明は、請求項４記載の基板浸
漬処理装置であって、前記エア抜き路のエア放出端が、
前記排出口から前記補助容器に至る経路に開放されてい
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１および図２はこの発明の一の
実施の形態である基板浸漬処理装置１を示す縦断面図で
ある。なお、図２は図１に示す基板浸漬処理装置１を矢
印Ａ−Ａ方向から見た時の様子を示している。

【００１６】この基板浸漬処理装置１は半導体基板であ
る基板９に対して超音波洗浄を行う装置であり、処理液
として純水が用いられる。また、基板浸漬処理装置１の
主な構成として、基板９の洗浄が行われる処理槽１１、
処理槽１１の外部を覆う外槽６１、外槽６１の下部に取
り付けられている振動源２１、外槽６１の下方に位置す
るタンク３１を備えている。

【００１７】処理槽１１には基板９がキャリア９１ごと
搬入されるようになっており、１つのキャリア９１には
複数枚の基板９が収容される。なお、基板９の搬入はキ
ャリア９１を搬送する搬送ロボットの搬送アーム８１に
より行われる。処理槽１１の上方と処理槽１１内部には
洗浄液としての純水を基板９に向けて噴出するノズルが
複数形成された噴出管４１が設けられており、純水供給
源４２の動作により純水が基板９に勢いよく噴出される
ようになっている。また、処理槽１１には洗浄液を排出
するための排出口１１ａが下部に形成されており、この
排出口１１ａはシリンダ５２の動作により移動する弁体
５１により開閉自在となっている。

【００１８】処理槽１１の外部を覆う外槽６１には処理
槽１１と外槽６１との間に隔離壁６２が設けられてお
り、この隔離壁６２が外槽６１内部の空間を排出口１１
ａ側の領域（以下、「排出領域」という。）６２ａと基
板９の下方領域とに隔離している。基板９の下方側の領
域には超音波振動を伝播させるための伝播液６３として
の水が処理槽１１の下面に触れるように十分に満たされ
ている。すなわち、外槽６１および隔離壁６２は伝播液
６３を処理槽１１と後述する振動源２１との間に介在さ
せる容器としての役割を果たしている。

【００１９】振動源２１は複数の振動子を振動させるこ
とにより振動源２１の上面である振動板２１ａを超音波
振動させる機能を有している。また、この振動源２１が
外槽６１下部の開口に挿入されるようにして取り付けら
れており、振動板２１ａが伝播液６３に直接触れるよう
になっている。これにより、振動板２１ａと処理槽１１
の下面とは伝播液６３が隙間なく介在することとなり、
振動源２１により発生する超音波振動が伝播液６３を介
して処理槽１１まで効率よく伝達することが可能とされ
ている。すなわち、処理槽１１内にて基板９を洗浄液に
浸漬した状態で振動板２１ａを振動させることにより、
超音波振動が伝播液６３、処理槽１１の底部および洗浄
液を順に経由して基板９に与えられ、基板９の超音波洗
浄が行われるようになっている。

【００２０】外槽６１の下方にはタンク３１が設けられ
ており、このタンク３１は外槽６１の排出領域６２ａと
連絡口３１ａにて接続されている。これにより使用済み
の洗浄液が排出口１１ａから排出領域６２ａに排出され
ると当該洗浄液は連絡口３１ａからタンク３１へと落下
するようにして流れ込む。すなわち、タンク３１を外槽
６１の下方に設けることにより、ポンプ等を用いること
なく使用済みの洗浄液がタンク３１に受け入れられるよ
うになっている。

【００２１】また、連絡口３１ａの広さは排出口１１ａ
からの使用済みの洗浄液を受け入れるのに十分な広さと
なっており、使用済みの洗浄液が排出領域６２ａに留ま
ることなく速やかにタンク３１へと流入するようになっ
ている。これにより、排出された使用済みの洗浄液の逆
流を防止するとともに使用済みの洗浄液の液面を急速に
下降させることができる。その結果、基板９から除去さ
れた不要物質や汚染物質等が基板９に再付着することを
防止するとともに処理の迅速化が図られる。

【００２２】タンク３１には外部排出路３３が接続され
ており、この外部排出路３３は設置工場に設けられた排
水施設へと連絡している。したがって、外部排出路３３
の広さすなわち径の大きさは排水施設に影響を与えない
大きさ以下に制限されたものとなっている。これに対
し、排出口１１ａや連絡口３１ａ等により定まる排出口
１１ａからタンク３１に至る経路の広さは外部排出路３
３の広さに比べて十分に広いものとされている。これに
より、排出口１１ａからの使用済みの洗浄液が一時的に
タンク３１に蓄えられ、その後タンク３１に蓄えられた
使用済みの洗浄液が徐々に外部排出路３３から装置外部
へと排出されることとなる。

【００２３】タンク３１はさらに、タンク３１内のエア
を抜くためのエア抜き路３２の一端を接続して有し、エ
ア抜き路３２の他端であるエア放出端３２ａは排出口１
１ａよりも高い位置で外槽６１に接続されている。エア
抜き路３２が設けられている理由は、タンク３１が連絡
口３１ａや外部排出路３３を除いて密閉した容器である
ことから、使用済みの洗浄液が連絡口３１ａへ進入する
際にタンク３１内のエアが妨げとならないようにするた
めである。なお、タンク３１を密閉容器としているの
は、使用済みの洗浄液が連絡口３１ａから落下する際に
液滴がタンク３１外に飛散することを防止して電気系等
の他の構成を保護するためである。

【００２４】また、エア抜き路３２のエア放出端３２ａ
が外槽６１の排出領域６２ａに接続されているのは次の
理由による。使用済みの洗浄液がタンク３１に流入する
際にはタンク３１内のエアがエア抜き路３２内を勢いよ
く流れる。また、このときタンク３１内の使用済みの洗
浄液は大きく波打っており、使用済みの洗浄液がエア抜
き路３２に流入するおそれがある。使用済みの洗浄液が
エア抜き路３２に流入してしまった場合には、流入した
液体はエアの流れに押されてエア抜き路３２内を遡って
いくこととなる。したがって、エア抜き路３２のエアが
放出されるエア放出端３２の端からはエア抜き路３２を
通り抜けた液体が吐出されることとなり、この液体が装
置内部の電気系や他の機器に付着した場合には予期せぬ
トラブルを生じるおそれがある。そこで、エア抜き路３
２のエア放出端３２ａを外槽６１の排出領域６２ａ側に
接続することで、エア抜き路３２に流入した液体を再び
連絡口３１ａへと導くようにしている。

【００２５】なお、エア抜き路３２のエア放出端３２ａ
が排出口１１ａよりも高い位置にて外槽６１に接続され
ているのは排出口１１ａから排出される使用済みの洗浄
液が排出領域６２ａ側からエア抜き路３２に進入するの
を防止するためである。

【００２６】以上、基板浸漬処理装置１の構成および各
構成の機能について説明したが、次にこの基板浸漬処理
装置１による洗浄動作について図１ないし図６を参照し
ながら説明する。なお、図３ないし図６では基板浸漬処
理装置１の様子を図１と同様の方向から簡略して示して
いる。

【００２７】まず、洗浄処理に先だって図３に示すよう
にシリンダ５２の作用で弁体５１が処理槽１１の排出口
１１ａを閉じるとともに純水供給源４２（図１参照）か
らの純水が洗浄液として噴出管４１から供給することに
より、洗浄液を貯留しておいてから、図１および図２に
示すように、洗浄の対象となる基板９を複数枚収容した
キャリア９１が基板浸漬処理装置１外部の搬送ロボット
の搬送アーム８１に保持されて処理槽１１内部に搬入す
る。この状態で基板９は完全に洗浄液に浸漬した状態と
なる。なお、上記洗浄にて排出口１１ａを一定時間開け
ておいて洗浄液を排出し、その後排出口１１ａを閉じて
処理槽１１に洗浄液を貯留するようにしてもよい。

【００２８】洗浄液への基板９の浸漬が完了すると、次
に図４に示すように振動源２１を駆動して基板９に超音
波洗浄を施す。すなわち、振動板２１ａから超音波振動
２１ｗを発し、この超音波振動２１ｗが伝播液６３、処
理槽１１の底面および洗浄液１２を介して基板９に与え
られる。

【００２９】超音波洗浄が完了すると図５に示すように
シリンダ５２の作用により弁体５１が排出口１１ａから
離れ、処理槽１１内の使用済みの洗浄液が矢印１２Ｆに
て示すように連絡口３１ａを経由して速やかにタンク３
１に流れ込む。これにより、基板９から除去された不要
物質や汚染物質等が基板９に再付着することが防止され
る。

【００３０】既述のように、外部排出路３３の流路の広
さは排出口１１ａからタンク３１に至る経路の広さに比
べて狭いため、排出口１１ａからの使用済みの洗浄液１
３はタンク３１に一時的に蓄えられる。その後、図６中
矢印１３Ｆにて示すようにタンク３１内の使用済みの洗
浄液１３は外部排出路３３から徐々に基板浸漬処理装置
１外部へと排出される。

【００３１】上記洗浄液の貯留と排出および超音波洗浄
を必要に応じて繰り返し行うことにより基板９の洗浄処
理が完了し、その後、キャリア９１の処理槽１１への搬
入と逆の動作により搬送ロボットの搬送アーム８１がキ
ャリア９１を処理槽１１外部へと搬出し、一連の処理動
作が完了する。

【００３２】以上、基板浸漬処理装置１の構成および動
作について説明してきたが、この基板浸漬処理装置１で
は処理槽１１の外部を覆うようにして外槽６１を設け、
この外槽６１に振動源２１を取り付けているので、図７
に示す従来の装置ように振動源１２１を処理槽１１１に
直接固定する場合に要求される処理槽１１１底面の高度
な加工や振動源１２１を支えるための処理槽１１１の強
度を考慮する必要がない。すなわち、この発明に係る基
板浸漬処理装置１の外槽６１を樹脂や金属にて形成する
ことにより、振動源２１を取り付けるための外槽６１の
ネジ止め用の加工が容易となるとともに外槽６１に十分
な強度をもたせることができる。また、振動源２１の振
動板２１ａと処理槽１１との間の空間に伝播液６３が隙
間なく満たされているので、処理槽１１に十分な超音波
振動を与えることができる。その結果、石英にて形成さ
れている処理槽１１の形状や加工に対する特別の配慮が
不要となり、基板浸漬処理装置１自体の価格を低く抑え
ることができる。

【００３３】また、振動源２１は洗浄液に触れることが
ないため、図８に示す従来の装置のように振動源１２１
を処理槽１１１内部に配置する場合に、処理槽１１１の
容量が大きくなって洗浄液の消費量増大からランニング
コストが高くついたり、洗浄液の排出が不十分となって
基板の品質が低下してしまうという問題も生じない。し
たがって、少ない槽容量で超音波振動による基板９の洗
浄を十分に行うことができ、かつ、装置の大型化、ラン
ニングコストの増大を防止することができる。

【００３４】さらに、基板浸漬処理装置１外部へと使用
済みの洗浄液を排出する外部排出路３３の径の大きさに
は一定の制限が必要であるが、この基板浸漬処理装置１
ではバッファとなるタンク３１を有しているので、排出
口１１ａからの使用済みの洗浄液を外槽６１に留めるこ
となく速やかに処理槽１１から排出することができる。
これにより、基板９から除去した不要物質や汚染物質等
が基板９に再付着することを防止するとともに処理の迅
速化を図ることができ、基板９の洗浄を円滑に行いつつ
スループットの向上が実現される。

【００３５】以上、この発明に係る一の実施の形態であ
る基板浸漬処理装置１について説明してきたがこの発明
は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な設
計上の変更、あるいは処理内容に合わせた変更が可能で
ある。

【００３６】例えば、上記基板浸漬処理装置１は基板９
を洗浄する装置であるが、基板を浸漬して処理する装置
であればどのようなものであっても利用することができ
る。具体例としては、エッチング装置、レジスト剥離装
置等であっても基板に超音波振動を与える機能を付加し
た装置として利用することが可能である。

【００３７】また、上記基板浸漬処理装置１では伝播液
６３として通常の水を利用しているが、液体であればど
のようなものであってもよい。すなわち、振動板２１ａ
と処理槽１１との間に隙間なく介在することのできる物
質であればよい。さらに、伝播液６３を振動板２１ａと
処理槽１１の外壁との間に介在させることができるので
あるならば外槽６１はどのような形状であってもよい。
例えば、外槽６１を十分に大きなものとして、外槽６１
内に振動源２１を投入して配置するようにしてもよい。

【００３８】また、上記基板浸漬処理装置１では洗浄液
として純水を用いているが、他の洗浄液であってもよい
し、エッチング装置であれば処理液はエッチング液とな
る。

【００３９】また、上記基板浸漬処理装置１ではタンク
３１は密閉容器となっているが、タンク３１に流入する
液体が飛散するおそれがないのであれば密閉容器である
必要はなく、カップ状、トレイ状等であってもよい。

【００４０】また、上記基板浸漬処理装置１ではタンク
３１が外槽６１の下方に配置されているが、処理槽１１
の配置位置の都合上どうしてもタンク３１が処理槽１１
の下方に配置することができない場合は、タンク３１を
処理槽１１の側方や上方に設けた上でポンプ等によって
処理槽１１内の使用済みの洗浄液を強制的にかつ速やか
にタンク３１へと移動させるようにしてもよい。

【００４１】さらに、上記基板浸漬処理装置１ではエア
抜き路３２の上述エア放出端３２ａが外槽６１に接続さ
れているが外槽６１とエア抜き路３２とは必ずしも接続
されている必要はなく、当該エア放出端３２ａを外槽６
１の上方から排出領域６２ａに向けるだけでもよい。す
なわち、エア抜き路３２に流入した液体が排出口１１ａ
からタンク３１に至る経路に向かって開放されているな
らばエア抜き路３２の形状や配置はどのようなものであ
ってもよい。なお、エア抜き路３２に液体が流入するお
それがなければ、エア抜き路３２のエア放出端３２ａが
タンク３１の上方に存在しさえすればエア抜きの目的は
達成される。

【００４２】

【発明の効果】請求項１ないし５記載の発明は、処理槽
と振動源との間に伝播液を介在させるので、振動源から
の超音波振動を十分に処理槽に伝えることができる。こ
れにより、処理液を介して超音波振動を基板へ効率よく
付与することができる。また、処理槽を容易に形成する
ことができ、基板浸漬処理装置の価格を低く抑えること
ができる。また、処理槽の大型化も伴わないので、基板
浸漬処理装置のランニングコストも増大しない。さら
に、処理槽からの処理液を受け入れる補助容器を有する
ので、処理槽からの処理液の急速排出が可能であり、ス
ループットの向上および基板の品質の維持向上を図るこ
とができる。

【００４３】また、請求項２および３記載の発明では、
排出口を開けることで処理槽からの処理液の排出を重力
の作用のみを利用して行うことができるので、処理槽か
らの処理液の急速排出を簡易な構成にて実現することが
できる。

【００４４】また、請求項４および５記載の発明では、
補助容器が密閉容器となっているので、補助容器からの
処理液の飛散を防止することができる。

【００４５】さらに、請求項５記載の発明では、エア抜
き路に液体が流入した場合であっても当該液体はエア放
出端３２ａから補助容器へと戻るので基板浸漬処理装置
に悪影響を与えることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る一の実施の形態である基板浸漬
処理装置の構成を示す断面図である。

【図２】図１に示す基板浸漬処理装置の他の方向からの
断面図である。

【図３】図１に示す基板浸漬処理装置の動作を示す断面
図である。

【図４】図１に示す基板浸漬処理装置の動作を示す断面
図である。

【図５】図１に示す基板浸漬処理装置の動作を示す断面
図である。

【図６】図１に示す基板浸漬処理装置の動作を示す断面
図である。

【図７】従来の基板浸漬処理装置の一形態を示す断面図
である。

【図８】従来の基板浸漬処理装置の他の形態を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 基板浸漬処理装置 ９ 基板 １１ 処理槽 １１ａ 排出口 １２、１３ 洗浄液 ２１ 振動源 ２１ｗ 超音波振動 ３１ タンク ３２ エア抜き路 ３２ａ エア放出端 ３３ 外部排出路 ６１ 外槽 ６２ 隔離壁 ６３ 伝播液

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯留された処理液に基板を浸漬させて前
   記基板に浸漬処理を施す基板浸漬処理装置であって、 前記処理液の貯留および排出口からの排出が可能な処理
   槽と、 前記処理槽に貯留された前記処理液を介して前記基板に
   付与される超音波振動を発する振動源と、 前記処理槽の外壁と前記振動源との間に伝播液を介在さ
   せる伝播液用容器と、 前記排出口からの使用済処理液を受け入れるとともに受
   け入れた前記使用済処理液を外部排出路へと排出する補
   助容器と、を備えることを特徴とする基板浸漬処理装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の基板浸漬処理装置であっ
   て、 前記補助容器が前記処理槽の下方に配置されており、前
   記排出口を開けることにより前記処理槽内の前記使用済
   処理液が前記補助容器内に流れ込むことを特徴とする基
   板浸漬処理装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の基板浸漬処理装置であっ
   て、 前記排出口から前記補助容器に至る経路が前記外部排出
   路よりも広いことを特徴とする基板浸漬処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の基
   板浸漬処理装置であって、 前記補助容器がエア抜き路を接続した密閉容器であるこ
   とを特徴とする基板浸漬処理装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の基板浸漬処理装置であっ
   て、 前記エア抜き路のエア放出端が、前記排出口から前記補
   助容器に至る経路に開放されていることを特徴とする基
   板浸漬処理装置。