KR20060087393A - 아이스 슬러리의 제조 장치 및 기판 처리 장치 - Google Patents

Abstract

과냉각 액체로부터 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 제조하는 경우에, 오염 물질이 혼입될 걱정이 없고 생성된 얼음의 미립자가 용해되지도 않는 장치를 제공한다.

하부에 액체 도입구(18) 및 기체 분출구(24)를 갖고 상부에 얼음의 미립자를 포함하는 처리액의 유출구(28)를 갖는 본체부(10)를 구비하며, 액체 도입구(18)를 통하여 본체부 내(10)에 도입된 과냉각 액체 속에 기체 분출구(24)로부터 기체를 분출하여 과냉각 상태를 해제하고, 생성된 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 본체부(10) 내로부터 유출구(28)를 통하여 유출시킨다.

Description

아이스 슬러리의 제조 장치 및 기판 처리 장치{ICE SLURRY MANUFACTURING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시형태의 1예를 도시하고, 아이스 슬러리의 제조 장치의 본체부를 세로 방향으로 절단한 상태를 도시하는 사시도이다. 도 3은 그 본체부의 외관 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시한 아이스 슬러리의 제조 장치의 본체부를 세로 방향으로 절단한 상태에서의 일부를 확대한 사시도이다.

도 3은 도 1에 도시한 아이스 슬러리의 제조 장치의 본체부의 외관 사시도이다.

도 4는 도 1에 도시한 아이스 슬러리의 제조 장치의 블록 구성도이다.

도 5는 도 1 내지 도 4에 도시한 아이스 슬러리의 제조 장치에 의해서 제조된 아이스 슬러리를 이용하여 기판의 세정을 행하는 장치 구성의 1예를 도시하는 도면으로서, 기판 세정 장치의 요부를 도시하는 개략 사시도이다.

도 6은 도 5에 도시한 기판 세정 장치의 요부 정면도이다.

도 7은 도 5에 도시한 기판 세정 장치의 요부 측면도이다.

도 8은 도 1 내지 도 4에 도시한 아이스 슬러리의 제조 장치에 의해서 제조된 아이스 슬러리를 이용하여 기판의 세정을 행하는 장치의 별도의 구성예를 도시 하고, 기판 회전식 세정 장치의 요부의 구성을 도시하는 개략 정면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 아이스 슬러리 제조 장치의 본체부

12 : 직관

14 : 저벽부

16 : 액체 도입관부

18 : 액체 도입구

20 : 격벽부

22 : 기체 도입실

24 : 기체 분출구

26 : 기체 도입관부

28 : 아이스 슬러리의 유출구

20 : 과냉각수 공급용 액체 공급관

32 : 기체 공급관

34 : 열교환기

36 : 순수 공급관

38 : 칠러

30, 42 : 순환용 배관

44 : 아이스 슬러리 송액용 배관

46 : 기판 세정 장치

48 : 반송 롤러

50 : 노즐

52 : 평면 브러시

56 : 기판 회전식 세정 장치

58 : 스핀 척

60 : 회전 지지축

62 : 토출 노즐

W : 기판

본 발명은 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치(LCD)용 글래스 기판, 플라즈마 디스플레이(PDP)용 글래스 기판, 프린트 기판, 세라믹스 기판, 전자 디바이스 기판 등의 기판의 세정 처리 등에 이용되는 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 제조하는 아이스 슬러리의 제조 장치 및 그 아이스 슬러리의 제조 장치에 의해서 제조된 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 이용하여 기판의 세정 등의 처리를 행하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

예컨대, LCD, PDP 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)의 제조 장치에서의 기판의 세정은 엑시머 레이저의 UV 조사(照射)에 의한 유기물 오염의 제거→롤 브러시를 사용한 스크럽 세정에 의한 1㎛ 이상의 오염 물질의 제거→치환 세정에 의한 약 액 세정 후의 약액의 제거→2유체 세정에 의한 정밀 세정→최종 수세에 의한 마무리 세정이라는 일련의 공정으로 행해진다. 또한, 최근에는 롤 브러시 세정 대신에 액체 속에 얼음의 미립자가 분산하여 셔벗 형상의 현탁액이 된 상태의 아이스 슬러리를 조제하고, 노즐로부터 아이스 슬러리를 기판의 표면에 분사하여 얼음의 미립자를 기판에 충돌시켜 기판을 세정한다는 세정 방법도 예컨대 일본 특허 제3380021호 공보에 제안되어 실시되고 있다.

상기한 바와 같이 기판의 세정 처리에 이용되는 아이스 슬러리를 과냉각수로부터 제조하는 경우에 있어서, 과냉각수의 과냉각 상태를 해제하는 방법으로서는 종래, 금속편을 여자(勵磁)하여 부저와 같이 진동시켜 과냉각수에 접촉시키거나, 과냉각수를 금속이나 플라스틱의 평판에 충돌시키거나 하는 방법이 채용되고 있었다.

종래와 같이, 진동하는 금속편을 과냉각수에 접촉시키거나 과냉각수를 금속의 평판에 충돌시키거나 하여 과냉각수의 과냉각 상태를 해제함으로써, 순수 속에서 얼음의 미립자가 생성되도록 하는 방법으로는, 금속 이온이 순수 속에 혼입하여 금속 이온이 혼입된 아이스 슬러리가 제조된다. 이러한 아이스 슬러리를 이용하여 기판을 세정했을 때에는 기판을 금속 오염시킨다는 문제가 생긴다. 또한, 과냉각수를 플라스틱의 평판에 충돌시켜 과냉각수의 과냉각 상태를 해제하는 방법에 있어서도, 순수 속으로의 수지 성분의 혼입이 걱정된다. 또한, 과냉각수를 금속이나 플라스틱의 평판에 충돌시키는 방법으로는 아이스 슬러리가 평판 상에서 확산되었 을 때에 평판으로부터 열을 흡수하여 생성된 얼음의 미립자가 용해된다는 문제점이 있다.

본 발명은 이상과 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 과냉각 액체로부터 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 제조하는 경우에 있어서, 오염 물질이 혼입할 걱정이 없고, 생성된 얼음의 미립자가 용해되지도 않는 아이스 슬러리의 제조 장치를 제공하는 것 및 그 아이스 슬러리의 제조 장치에 의해서 제조된 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 이용하여 기판의 세정 등의 처리를 적합하게 행할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1에 따른 발명은, 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 제조하는 아이스 슬러리의 제조 장치에 있어서, 하부에 액체 도입구 및 기체 분출구를 갖고, 상부에 얼음의 미립자를 포함하는 처리액의 유출구를 갖는 본체부와, 이 본체부의 액체 도입구에 연통한 액체 공급관을 통해서 본체부 내에 과냉각 액체를 공급하는 과냉각 액체 공급 수단과, 상기 본체부의 기체 분출구에 연통한 기체 공급관을 통해서 본체부 내에 과냉각 해제용 기체를 공급하는 기체 공급 수단을 구비하고, 상기 액체 도입구를 통하여 상기 본체부 내에 도입된 과냉각 액체 속에 상기 기체 분출구로부터 과냉각 해제용 기체를 분출하여 과냉각 액체의 과냉각 상태를 해제하며, 생성된 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 본체부 내로부터 상기 유출구를 통하여 유출시키는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 따른 발명은, 청구항 1에 기재된 아이스 슬러리의 제조 장치에 있어서, 상기 본체부가 하단면이 저벽부에 의해서 폐색되고, 하단부로부터 상단부를 향해서 내경이 점차 작아지도록 형성된 직관(直管)과, 이 직관의 저벽부를 관통하여 직관 내부에 삽입 관통되고, 선단구(先端口)가 상기 액체 도입구가 되며, 상기 과냉각 액체 공급 수단의 액체 공급관과 접속되는 액체 도입관부와, 상기 직관의 내부를 칸막이해서 상기 저벽부와의 사이에 기체 도입실이 형성되도록 저벽부와 간격을 두어 배치되고, 상기 기체 분출구가 되는 다수의 관통 세공(細孔)이 형성된 격벽부와, 상기 기체 도입실에 연통하여 상기 기체 공급 수단의 기체 공급관과 접속되는 기체 도입관부를 구비하여 구성되고, 상기 직관의 상단구(上端口)가 상기 유출구가 되는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 따른 발명은, 청구항 2에 기재된 아이스 슬러리의 제조 장치에 있어서, 상기 직관이 연직 자세로 유지된 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 따른 발명은, 청구항 3에 기재된 아이스 슬러리의 제조 장치에 있어서, 과냉각 해제용 기체가 이산화탄소로서, 이산화탄소가 용해하여 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 제조하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 따른 발명은, 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 기재된 아이스 슬러리의 제조 장치와, 기판을 지지하는 기판 지지 수단과, 이 기판 지지 수단에 의해서 지지된 기판의 주면에 상기 아이스 슬러리의 제조 장치에 의해서 제조된 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 공급하는 처리액 공급 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 따른 발명은, 청구항 5에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기기판 지지 수단이 기판을 지지하여 수평 방향으로 반송하는 기판 반송 수단이며, 상기 처리액 공급 수단에 의해, 상기 기판 반송 수단에 의해서 반송되는 기판의 주면에 얼음의 미립자를 포함하는 처리액이 공급되며, 기판의 주면 상에서 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 뒤섞는 뒤섞음 부재를 더욱 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 따른 발명은, 청구항 6에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기기판 반송 수단이, 기판의 반송 방향과 직교하는 방향에서 기판을 경사시켜 지지하면서 수평 방향으로 반송하는 것을 특징으로 한다.

청구항 8에 따른 발명은, 청구항 5에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리액 공급 수단이, 상기 기판 지지 수단에 의해서 지지된 기판의 주면에 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 고압으로 분출시키는 노즐을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 9에 따른 발명은, 청구항 5에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 기판의 처리가 세정 처리인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 최선의 실시형태에 관해서 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1 내지 도 3은, 본 발명의 실시형태의 1예를 도시하고, 도 1은 아이스 슬러리의 제조 장치의 본체부를 세로 방향으로 절단한 상태를 도시하는 사시도이다. 도 2는 그 본체부를 세로 방향으로 절단한 상태에서의 일부를 확대한 사시도이다. 도 3은 그 본체부의 외관 사시도이다.

이 아이스 슬러리 제조 장치는 이산화탄소가 용해되고, 또한 얼음의 미립자 를 포함하는 처리액(이하, 「아이스 슬러리」라 함)을 제조하는 것으로, 그 본체부(10)가 가늘고 긴 원관형상으로 형성되어 있다. 즉, 본체부(10)는 하단부로부터 상단부를 향해서 내경이 점차 작아지도록 형성된 직관(12)을 구비하고 있고, 직관(12)의 하단면은 저벽부(14)에 의해서 폐색되어 있다. 직관(12)은 세로 방향으로 배치되고 바람직하게는 연직 자세로 유지된다. 이 직관(12)의 저벽부(14)에는 액체 도입관부(16)가 저벽부(14)를 관통하도록 고착되어 있고, 액체 도입관부(16)의 선단구는 직관(12)의 내부까지 삽입 관통되어 액체 도입구(18)로 되어 있다. 또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 직관(12)의 안쪽에는 저벽부(14)와 약간의 간격을 두고 격벽부(20)가 형성되고, 격벽부(20)에 의해 직관(12)의 내부가 칸이 막혀서 저벽부(14)와의 사이에 기체 도입실(22)이 형성되어 있다. 격벽부(20)에는 기체 분출구(24)가 되는 다수의 관통 세공이 형성되어 있다. 그리고, 도 3에 도시하는 바와 같이 저벽부(14)에 기체 도입관부(26)가 배치되고, 기체 도입관부(26)는 기체 도입실(22)에 연통하고 있다. 또한, 직관(12)의 상단은 개구되고, 그 상단구가 아이스 슬러리의 유출구(28)가 된다.

본체부(10)의 액체 도입관부(16)에는 도 4에 아이스 슬러리 제조 장치의 블록 구성도를 도시하는 바와 같이 과냉각수 공급용 액체 공급관(30)이 접속된다. 또한, 기체 도입관부(26)에는 봄베 등의 탄산 가스 공급원에 유로(流路) 접속된 기체 공급관(32)이 접속된다. 액체 공급관(30)은 열교환기(34)에 유로 접속되고, 열교환기(34)의 내부 유로를 통하여 순수 공급원에 유로 접속된 순수 공급관(36)에 연통하고 있다. 또한, 열교환기(34)에는 칠러(냉각 장치 : 38)가 병설되어 있고, 열교환기(34)의 내부 통로와 칠러(38) 사이에서 부동액(냉매)이 순환용 배관(40, 42)을 통해서 순환되고 있다. 그리고, 순수 공급관(36)을 통해서 공급되는 순수가 칠러(38)에 의해서 열교환기(34)를 사이에 두고 빙점 이하의 온도로 냉각됨으로써 과냉각수가 되고, 그 과냉각수가 액체 공급관(30)을 통해서 본체부(10)의 액체 도입관부(16)에 공급되도록 구성되어 있다. 또한, 아이스 슬러리 제조 장치의 본체부(10)의 유출구(28)에는 아이스 슬러리 송액용(送液用) 배관(44)이 접속되고, 그 배관(44)을 통해서 후술하는 기판 세정 장치(46)에 아이스 슬러리가 공급된다.

도 1 내지 도 3에 도시한 구성을 구비한 아이스 슬러리 제조 장치의 본체부(10)에 있어서는, 액체 도입관부(16)를 통과하고 액체 도입구(18)를 통하여 직관(12) 내에 과냉각수가 도입되고, 또한, 기체 도입관부(26)를 통하여 기체 도입실(22) 내에 탄산 가스가 도입되며, 기체 도입실(22) 내로부터 격벽부(20)의 다수의 기체 분출구(24)를 통하여 직관(12) 내의 과냉각수 속에 탄산 가스가 분출된다. 그리고, 과냉각수와 탄산 가스의 거품은 직관(12)의 하부로부터 상부의 유출구(28)를 향해서 상승한다. 이 거품이 상승하는 과정에서 거품에 의한 진동이 과냉각수에 부여되고, 이 진동에 의해서 과냉각수의 과냉각 상태가 해제되며, 또한, 거품의 상승 과정에서 거품이 터짐으로써 발생하는 에너지에 의해 과냉각수의 과냉각 상태가 해제된다. 이에 따라, 빙핵이 형성되고 얼음의 미립자가 생성된다. 이 때, 과냉각수와 탄산 가스의 거품은 모두 직관(12) 내의 가늘고 긴 유로를 통과하여 하부로부터 소경(小徑)의 유출구(28)를 향해서 상승하기 때문에, 직관(12)의 유출구(28)에 도달하기까지의 사이에 거품에 의한 과냉각 상태의 해제가 효율적으로 행해 지고, 많은 얼음의 미립자가 생성된다. 또한, 탄산 가스는 격벽부(20)의 다수의 관통 세공으로 이루어지는 기체 분출구(24)에서 과냉각수 속에 분출되기 때문에, 많은 미세한 거품이 되어 그 총표면적이 커지고, 또한, 형성된 거품은 직관(12)의 하부에 고여 거품끼리가 달라붙거나 하지 않고 신속하게 상부의 유출구(28)를 향해서 부상한다. 이 때문에, 보다 많은 빙핵이 형성되고, 보다 많은 보다 미소한 얼음의 미립자를 포함하는 아이스 슬러리가 제조된다.

또한, 직관(12)은 하단부로부터 상단부를 향해서 내경이 점차 작아지도록 형성되어 있기 때문에, 생성된 얼음의 미립자를 포함하는 아이스 슬러리는 직관(12) 내를 양호하게 유동한다. 또한, 직관(12)의 유출구(28)의 내경이 작아지고 있고, 그 유출구(28)에 아이스 슬러리 송액용 배관(44)이 접속되기 때문에, 아이스 슬러리는 체류하거나 하지 않고 직관(12) 내로부터 유출구(28)를 통하여 유출되어 배관(44) 내에 유입된다. 또한, 저온의 과냉각수 속에 탄산 가스가 분출되기 때문에, 이산화탄소의 용해량이 많아져 비교적 많은 이산화탄소가 용해된 아이스 슬러리가 얻어진다. 이 이산화탄소가 용해된 아이스 슬러리에 포함되는 얼음의 미립자는, 과냉각수의 과냉각 상태를 통상 방법으로 해제하여 생성되는 얼음의 미립자에 비교해서 부드럽다. 또한, 아이스 슬러리 속에 이산화탄소가 용해하고 있음으로써 아이스 슬러리의 비저항값이 비교적 작다.

한편, 상기한 실시형태에서는 과냉각수 속에 탄산 가스를 분출시켜 아이스 슬러리를 제조하는 장치에 관해서 설명하였지만, 순수 이외의 과냉각 액체 속에 탄산 가스 이외의 기체, 예컨대 질소 가스 등의 불활성 가스나 공기 등을 분출시켜 과냉각 액체의 과냉각 상태를 해제하여 아이스 슬러리를 제조하도록 해도 좋다. 또한, 본체부의 형상은 상기 실시형태에서 나타내는 바와 같은 가늘고 긴 원관 형상이 아니라, 예컨대 원통형 등이어도 좋다.

다음에, 도 5 내지 도 7은 상기한 아이스 슬러리 제조 장치에 의해서 제조된 아이스 슬러리를 이용하여 기판의 처리, 이 예에서는 기판의 세정을 행하는 기판 세정 장치(46)의 구성의 1예를 도시하고, 도 5는 기판 세정 장치(46)의 요부를 도시하는 개략 사시도이며, 도 6은 그 정면도이고, 도 7은 그 측면도이다.

이 기판 세정 장치(46)는 서로 평행하게 병설된 복수의 반송 롤러(48)로 구성되고 기판(W)을 경사 자세로 지지하여 그 경사 방향과 직교하는 방향에서 또한 수평 방향으로 기판(W)을 반송하는 롤러 컨베이어와(도 5 및 도 7에는 도시를 생략), 이 롤러 컨베이어에 의해 반송되는 기판(W)의 주면에 이산화탄소가 용해된 아이스 슬러리를 공급하는 노즐(50)과, 기판(W)의 주면 상에서 아이스 슬러리를 뒤섞는 평면 브러시(52)를 구비하여 구성되어 있다. 노즐(50)은 기판(W)의 그 반송 방향과 직교하는 폭방향의 치수와 거의 동등한 길이를 갖고, 기판(W)의 직상(直上) 위치에 기판 반송 방향과 교차하도록 또한 기판(W)의 경사를 따르도록 배치되어 있다. 노즐(50)의 하단면에는 그 길이 방향으로 슬릿 형상 유출구가 설치되어 있고, 그 슬릿 형상 유출구로부터 아이스 슬러리가 거의 가압되어 있지 않은 상태로 유출되도록 되어 있다. 이 노즐(50)에는 그 내부에 형성된 유로에 연통하도록 배관(44)이 접속되어 있다. 노즐(50)은 그 배관(44)을 통해서 전술한 아이스 슬러리 제조 장치의 본체부(10)에 유로 접속되어 있다.

평면 브러시(52)는 노즐(50)의 설치 위치보다 기판 반송 방향에서의 전방측에 또한 노즐(50)의 가까이에 설치되어 있고, 그 하면에 모헤어, 나일론 등의 털(54)이 평면형상으로 식설되어 있다. 이 평면 브러시(52)는 기판(W)의 폭방향의 치수와 거의 동등한 길이를 갖고, 기판(W)의 직상 위치에 기판 반송 방향과 교차하도록 또한 기판(W)의 경사를 따르도록 배치되어 있다. 또한, 도시를 생략하고 있지만, 평면 브러시(52)는 털(54)의 선단이 기판(W)의 주면에 접촉 또는 근접하도록 지지 이동 기구에 지지되어 있고, 그 지지 이동 기구에 의해서 길이 방향으로 기판(W)의 전체폭에 걸쳐 왕복 이동시키도록 되어 있다.

상기한 구성을 갖는 기판 세정 장치(46)에 있어서는, 아이스 슬러리 제조 장치의 본체부(10)로부터 배관(44)을 통해서 노즐(50)로 보내진 아이스 슬러리는, 특별히 가압되지 않고 노즐(50)의 슬릿 형상 유출구로부터 유출되어 롤러 컨베이어에 의해서 경사 자세로 수평 방향으로 반송되는 기판(W)의 주면에 공급된다. 기판(W)의 주면에 공급된 아이스 슬러리는 기판(W)의 경사를 따라 흘러내리면서 기판 반송 방향과 교차하는 방향으로 왕복 이동하는 평면 브러시(52)에 의해 기판(W)의 주면 상에서 뒤섞이고, 기판(W)의 낮은 위치측의 끝가장자리로부터 자연스럽게 유출된다. 이 때, 아이스 슬러리가 평면 브러시(52)에 의해서 기판(W)의 주면 상에서 뒤섞임으로써 기판(W)의 표면의 오목부 등에 존재하는 파티클 등의 오염 물질이 아이스 슬러리 속의 얼음의 미립자에 의해 긁어내지고, 오염 물질이 아이스 슬러리 및 그 융해수과 함께 기판(W)의 주면 상으로부터 유출되어 제거된다. 또한, 아이스 슬러리 속에는 이산화탄소가 용해되어 있기 때문에, 아이스 슬러리 속의 얼음의 미 립자가 비교적 부드럽고, 이 때문에 평면 브러시(52)의 요동 속도(평면 브러시(52) 대신에 롤 브러시를 이용하는 경우에는 회전 속도)를 보다 크게 할 수 있으며, 평면 브러시(52)에 의한 세정 성능을 보다 높일 수 있다. 또한, 아이스 슬러리 속에는 이산화탄소가 용해되어 있기 때문에, 아이스 슬러리의 비저항값이 비교적 작다. 이 때문에, 아이스 슬러리가 배관(44) 내를 흘러 노즐(50)에 송급될 때에 정전기가 발생하기 어렵고, 아이스 슬러리가 기판(W)의 주면에 공급되었을 때에 기판(W) 상의 미세한 패턴이나 디바이스가 정전기에 의해서 파괴된다는 걱정이 없다. 그리고, 아이스 슬러리는 저온이기 때문에, 이산화탄소는 액 속에 오랫동안 용존한 그대로의 상태로 유지된다.

한편, 이 기판 세정 장치(46)에서는 상기한 바와 같이 아이스 슬러리를 가압하지 않고 노즐(50)로부터 기판(W)의 주면에 공급하고 있지만, 아이스 슬러리를 가압하여 노즐(50)로부터 기판(W)의 주면에 토출하도록 해도 좋다. 아이스 슬러리 속에는 이산화탄소가 용해되어 있기 때문에 아이스 슬러리 속의 얼음의 미립자는 비교적 부드럽고, 기판(W)의 주면에 토출된 아이스 슬러리 속의 얼음의 미립자에 의해서, 예컨대 액정 패턴용 금속막, 예컨대 Al+Mo 등의 부드러운 금속 재료로 형성된 피막이 부분적으로 손상을 받는다는 걱정이 없다.

상기한 실시형태에서는, 노즐(50)을 기판 반송 방향과 교차하도록 또한 기판(W)의 경사를 따르도록 배치하였지만, 노즐을 경사진 기판의 높은 위치측의 끝가장자리부의 직상 위치에 기판 반송 방향을 따라서 배치하도록 해도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는, 기판(W)을 경사 자세로 지지하여 수평 방향으로 반송하면서, 노즐(50)로부터 기판(W)의 주면에 아이스 슬러리를 공급하고, 평면 브러시(52)에 의해서 기판(W)의 주면 상에서 아이스 슬러리를 뒤섞도록 하였지만, 기판(W)의 사이즈가 그 정도로 크지 않을 때에는, 기판(W)을 수평 자세로 지지하여 수평 방향으로 반송하면서 노즐(50)로부터 기판(W)의 주면에 아이스 슬러리를 공급하여 평면 브러시(52)로 아이스 슬러리를 뒤섞도록 하고, 그 후에, 기판(W)을 경사시켜 수세 처리하도록 해도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는 평면 브러시(52)에 의해서 기판(W)의 주면 상에서 아이스 슬러리를 뒤섞도록 하였지만, 평면 브러시(52) 대신에 롤 브러시 등을 이용하도록 해도 좋다.

도 8은 상기한 아이스 슬러리 제조 장치에 의해서 제조된 아이스 슬러리를 이용하여 기판의 세정을 행하는 기판 세정 장치의 별도의 구성예를 도시하고, 기판 회전식 세정 장치(스핀 스크러버)의 요부의 구성을 도시하는 개략 정면도이다. 이 기판 회전식 세정 장치(56)는, 기판(W)을 수평 자세로 유지하는 스핀 척(58)을 구비하고 있다. 스핀 척(58)은 회전 지지축(60)에 의해 연직축 주위로 회전 가능하게 지지되어 있고, 회전 지지축(60)에 연결된 모터(도시하지 않음)에 의해서 연직축 주위로 회전된다. 도시를 생략하고 있지만, 스핀 척(58)에 유지된 기판(W)의 주위에는 기판(W) 상에서 주위로 비산하는 아이스 슬러리를 포집하기 위한 컵이 기판(W)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 또한, 스핀 척(58)에 유지된 기판(W)의 위쪽에는 이산화탄소가 용해된 아이스 슬러리를 기판(W)의 표면에 토출하는 토출 노즐(62)이 배치되어 있다. 토출 노즐(62)에는 아이스 슬러리 송액용 배관(44)이 접속되어 있고, 토출 노즐(62)은 그 배관(44)을 통해서 전술한 아이스 슬러리 제조 장 치의 본체부(10)에 유로 접속하고 있다.

도 8에 도시한 장치에 있어서는, 스핀 척(58)에 의해 유지되어 회전하는 기판(W)의 표면에 이산화탄소가 용해된 아이스 슬러리가 가압되어 토출 노즐(62)로부터 토출된다. 이에 따라, 기판(W)의 표면의 오목부 등에 존재하는 파티클 등의 오염 물질이 얼음의 미립자에 의해서 긁어내어져서 아이스 슬러리와 함께 기판(W)의 표면 상으로부터 유출되어 제거된다. 이 경우에 있어서, 토출 노즐(62)로부터 기판(W)의 표면에 토출되는 아이스 슬러리 속에는 이산화탄소가 용해되어 있기 때문에, 아이스 슬러리 속의 얼음의 미립자는 과냉각수의 과냉각 상태를 종래 방법으로 해제하여 생성되는 얼음의 미립자에 비교해서 비교적 부드럽다. 이 때문에, 기판(W)의 표면 상에서 토출 노즐(62)로부터 토출되는 아이스 슬러리 속의 얼음의 미립자가 기판(W)의 표면에 충돌할 때의 에너지에 다소의 불균일이 있더라도, 기판(W)의 표면에 형성된 패턴 형상의 금속막 등이 부분적으로 손상을 받는다는 것이 방지된다. 또한, 아이스 슬러리는 그 아이스 슬러리 속에 이산화탄소가 용해되고 있음으로써 비저항값이 비교적 작다. 이 때문에, 아이스 슬러리가 배관(44) 내를 흘러 토출 노즐(62)에 송급되는 과정에서 정전기가 발생하기 어렵고, 토출 노즐(62)로부터 아이스 슬러리가 기판(W)의 주면에 공급되었을 때에 기판(W) 상의 미세한 패턴이나 디바이스가 정전기에 의해서 파괴된다는 것이 방지된다.

한편, 상기한 각 실시형태에서는 기판을 세정하는 기판 세정 장치에 관해서 설명하였지만, 본 발명은 세정 이외의 기판의 처리를 행하는 기판 처리 장치에 관해서도 적용할 수 있는 것이다.

청구항 1에 따른 발명의 아이스 슬러리의 제조 장치에 있어서는, 과냉각 액체 공급 수단에 의해 본체부 내에 하부의 액체 도입구를 통하여 과냉각 액체가 공급되고, 본체부 내에 도입된 과냉각 액체 속에 기체 공급 수단에 의해서 공급된 과냉각 해제용 기체가 본체부 하부의 기체 분출구로부터 분출된다. 그리고, 과냉각 액체와 과냉각 해제용 기체의 거품은 본체부 하부로부터 상부의 유출구를 향해서 상승하고, 그 과정에서 거품에 의해서 과냉각 액체의 과냉각 상태가 해제되고 많은 빙핵이 형성되어 얼음의 미립자가 생성된다. 생성된 얼음의 미립자를 포함하는 처리액은 본체부 내로부터 상부의 유출구를 통하여 유출된다. 이와 같이, 과냉각 해제용 기체의 거품에 의해 과냉각 액체의 과냉각 상태가 해제되고, 거품이 된 과냉각 해제용 기체는 처리액 속에 용해되며, 또한 본체부 내로부터 상부의 유출구를 통하여 배출된다.

따라서, 청구항 1에 따른 발명의 아이스 슬러리의 제조 장치를 사용하면, 과냉각 액체로부터 얼음의 미립자를 포함하는 처리액이 제조되는 과정에서 오염 물질이 혼입될 걱정이 없고, 생성된 얼음의 미립자가 용해되지도 않는다.

청구항 2에 따른 발명의 아이스 슬러리의 제조 장치에서는, 과냉각 액체가 직관의 저벽부를 관통하여 직관 내부에 삽입 관통된 액체 도입관부를 통해서 본체부 내에 도입되며, 과냉각 해제용 기체가 기체 도입관부를 통과하고 저벽부와 격벽부 사이에 형성된 기체 도입실을 통하여 격벽부의 다수의 관통 세공으로부터 직관 내의 과냉각 액체 속에 분출된다. 그리고, 과냉각 액체와 과냉각 해제용 기체의 거품은 모두 직관 내의 가늘고 긴 유로를 통하여 하부로부터 상부의 유출구를 향해서 상승하기 때문에, 직관 상부의 유출구에 도달하기까지의 사이에 거품에 의한 과냉각 상태의 해제가 효율적으로 행해져 많은 얼음의 미립자가 생성된다. 또한, 과냉각 해제용 기체는 격벽부의 다수의 관통 세공으로부터 과냉각 액체 속에 분출되기 때문에, 많은 미세한 거품이 되어 그 총표면적이 커지고, 또한 형성된 거품은 직관의 하부에 고여 거품끼리 달라붙거나 하지 않고 신속하게 직관 상부의 유출구를 향해서 부상한다. 이 때문에, 보다 많은 빙핵이 형성되고, 보다 작은 얼음의 미립자가 다수 생성된다. 또한, 직관은 하단부에서 상단부를 향해서 내경이 점차 작아지도록 형성되어 있기 때문에, 생성된 얼음의 미립자를 포함하는 처리액은 직관 내를 양호하게 유동하여 상부의 유출구로부터 유출하고, 또한, 직관의 상단구의 내경이 작아지고 있어 그 유출구에 배관이 연통 접속되기 때문에, 얼음의 미립자를 포함하는 처리액은 체류하거나 하지 않고 유출구로부터 유출되어 배관 내에 유입된다.

따라서, 이 아이스 슬러리의 제조 장치에서는 보다 많은 보다 미소한 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 제조할 수 있고, 그 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 원활하게 배관 내로 송출할 수 있다.

청구항 3에 따른 발명의 아이스 슬러리의 제조 장치에서는, 청구항 2에 따른 발명의 상기 작용 효과가 최적으로 나타난다.

청구항 4에 따른 발명의 아이스 슬러리의 제조 장치에서는, 이산화탄소가 용해되고 얼음의 미립자를 포함하는 처리액이 제조된다. 여기서, 이산화탄소가 용해 된 처리액에 포함되는 얼음의 미립자는, 과냉각 액체의 과냉각 상태를 통상의 방법으로 해제하여 생성되는 얼음의 미립자에 비교하여 부드럽다. 이 때문에, 이산화탄소가 용해되고 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을, 예컨대 기판의 세정 처리 등에 이용하여 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 가압하여 노즐로부터 분출시켰을 때에, 기판의 표면 상의 위치에 의해서 얼음의 미립자가 기판의 표면에 충돌할 때의 에너지에 다소의 불균일이 있더라도, 예컨대 액정 패턴용 금속막, 예컨대 알루미늄(Al)+몰리브덴(Mo) 등과 같이 물리적으로 부드러운 금속 재료로 형성된 피막이 부분적으로 손상을 받는다는 것이 방지된다. 또한, 이산화탄소가 용해된 처리액에 포함되는 얼음의 미립자는 비교적 부드럽기 때문에, 예컨대 기판의 주면에 아이스 슬러리를 공급하면서 기판의 주면을 브러시로 세정하는 경우에, 롤 브러시의 회전 속도나 평면 브러시의 요동 속도를 보다 크게 할 수 있고, 세정 성능을 보다 높일 수 있다. 또한, 얼음의 미립자를 포함하는 처리액 속에는 이산화탄소가 용해되어 있기 때문에, 순수에 비해서 처리액의 비저항값이 작다. 이 때문에, 이산화탄소가 용해되고 얼음의 미립자를 포함하는 처리액은 배관 내를 흘러 노즐 등에 송급될 때에 정전기가 발생하기 어렵고, 예컨대, 기판의 표면에 공급되었을 때에 기판 상의 미세한 패턴이나 디바이스가 정전기에 의해서 파괴된다는 걱정이 없다.

따라서, 청구항 4에 따른 발명의 아이스 슬러리의 제조 장치를 사용하면, 예컨대 기판의 세정 처리 등에 있어서 기판 상에 형성된 금속막 등의 피막에 손상을 주지 않고, 또한, 세정 성능을 보다 높이는 것이 가능하며, 또한 정전기에 의해서 기판 상의 미세한 패턴이나 디바이스를 파괴하지도 않는 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 제조할 수 있다.

청구항 5에 따른 발명의 기판 처리 장치에 있어서는, 처리액 공급 수단에 의해, 아이스 슬러리의 제조 장치에 의해서 제조된 얼음의 미립자를 포함하는 처리액이 기판의 주면에 공급됨으로써, 예컨대 기판의 세정 처리에서는 기판 표면의 오목부 등에 존재하는 파티클 등의 오염 물질이 얼음의 미립자에 의해 긁어내지고, 오염 물질이 처리액과 함께 기판의 주면 상으로부터 유출되어 제거된다. 이 경우에 있어서, 청구항 4에 따른 발명의 아이스 슬러리의 제조 장치에 의해서 제조된 얼음의 미립자를 포함하는 처리액이 이용될 때에는 이산화탄소가 용해된 처리액에 포함되는 얼음의 미립자는, 과냉각 액체의 과냉각 상태를 통상 방법으로 해제하여 생성되는 얼음의 미립자에 비교하여 부드럽기 때문에, 예컨대 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 가압하여 노즐로부터 분출시켰을 때에, 기판의 표면 상의 위치에 의해서 얼음의 미립자가 기판의 표면에 충돌할 때의 에너지에 다소의 불균일이 있더라도 예컨대 액정 패턴용 금속막, 예컨대 Al+ Mo 등의 부드러운 금속 재료로 형성된 피막이 부분적으로 손상을 받는다는 것이 방지된다. 또한, 이산화탄소가 용해된 처리액에 포함되는 얼음의 미립자는 비교적 부드럽기 때문에, 예컨대 기판의 주면에 아이스 슬러리를 공급하면서 기판의 주면을 브러시로 세정하는 경우에, 롤 브러시의 회전 속도나 평면 브러시의 요동 속도를 보다 크게 할 수 있고, 세정 성능을 보다 높일 수 있다. 또한, 얼음의 미립자를 포함하는 처리액 속에는 이산화탄소가 용해되어 있어서, 순수에 비해서 처리액의 비저항값이 작기 때문에, 기판의 주면에 공급되는 얼음의 미립자를 포함하는 처리액은 배관 내를 흘러 노즐에 송급될 때에 정전기가 발생하기 어렵고, 기판의 주면에 공급되었을 때에 기판 상의 미세한 패턴이나 디바이스가 정전기에 의해서 파괴된다는 걱정이 없다.

따라서, 청구항 5에 따른 발명의 기판 처리 장치를, 예컨대 기판의 세정 처리에 사용할 때에는 기판 표면의 오목부 등에 존재하는 파티클 등의 오염 물질을 양호하게 제거할 수 있다. 그리고, 청구항 4에 따른 발명의 아이스 슬러리의 제조 장치에 의해서 제조된 얼음의 미립자를 포함하는 처리액이 이용될 때에는, 기판 상에 형성된 금속막 등의 피막에 손상을 주지 않고, 또한, 세정 성능을 보다 높이는 것이 가능하며, 나아가 정전기에 의해서 기판 상의 미세한 패턴이나 디바이스를 파괴하지도 않는다.

청구항 6에 따른 발명의 기판 처리 장치에서는, 처리액 공급 수단에 의해, 기판 반송 수단에 의해서 수평 방향으로 반송되는 기판의 주면에 얼음의 미립자를 포함하는 처리액이 공급되고, 뒤섞임 부재가 기판의 주면 상에서 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 뒤섞음으로써, 예컨대 기판의 세정 처리에서는 기판 표면의 오목부 등에 존재하는 파티클 등의 오염 물질이 얼음의 미립자에 의해 긁어내지고, 오염 물질이 처리액과 함께 기판의 주면 상으로부터 유출되어 제거된다. 이와 같이, 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 기판의 주면 상에서 뒤섞음으로써 오염 물질이 기판 상으로부터 제거되기 때문에, 처리액 공급 수단에 의해 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 가압하여 기판의 주면에 분출시킬 필요가 없다.

따라서, 청구항 6에 따른 발명의 기판 처리 장치를 사용하면, 처리 불균일을 일으키지 않고 균일한 기판 처리를 행할 수 있고, 또한, 기판 상에 형성된 금속막 등의 피막에 손상을 주지도 않는다.

청구항 7에 따른 발명의 기판 처리 장치에서는, 기판 반송 수단에 의해 기판이 경사 자세로 지지되어 반송되기 때문에, 처리액 공급 수단에 의해 기판의 주면에 공급된 얼음의 미립자를 포함하는 처리액은 기판의 경사를 따라 흘러내리면서 뒤섞임 부재에 의해 기판의 주면 상에서 뒤섞여 기판의 낮은 위치측의 끝가장자리로부터 자연스럽게 유출된다.

청구항 8에 따른 발명의 기판 처리 장치에서는, 얼음의 미립자를 포함하는 처리액이 노즐로부터 고압으로 기판의 주면에 분출됨으로써, 예컨대 기판의 세정 처리에서는, 기판 표면의 오목부 등에 존재하는 파티클 등의 오염 물질이 얼음의 미립자에 의해서 긁어내지고, 처리액과 함께 기판의 주면 상으로부터 유출되어 제거된다.

청구항 9에 따른 발명의 기판 처리 장치에서는, 기판 표면의 오목부 등에 존재하는 파티클 등의 오염 물질이 기판의 주면 상으로부터 제거되어 기판이 청정화된다.

Claims (9)

1. 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 제조하는 아이스 슬러리의 제조 장치에 있어서,

   하부에 액체 도입구 및 기체 분출구를 갖고, 상부에 얼음의 미립자를 포함하는 처리액의 유출구를 갖는 본체부와,

   이 본체부의 액체 도입구에 연통한 액체 공급관을 통해서 본체부 내에 과냉각 액체를 공급하는 과냉각 액체 공급 수단과,

   상기 본체부의 기체 분출구에 연통한 기체 공급관을 통해서 본체부 내에 과냉각 해제용 기체를 공급하는 기체 공급 수단을 구비하고,

   상기 액체 도입구를 통하여 상기 본체부 내에 도입된 과냉각 액체 속에 상기기체 분출구로부터 과냉각 해제용 기체를 분출하여 과냉각 액체의 과냉각 상태를 해제하며, 생성된 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 본체부 내로부터 상기 유출구를 통하여 유출시키는 것을 특징으로 하는 아이스 슬러리의 제조 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 본체부가,

   하단면이 저벽부에 의해서 폐색되고, 하단부로부터 상단부를 향해서 내경이 점차 작아지도록 형성된 직관과,

   이 직관의 저벽부를 관통하여 직관 내부에 삽입 관통되고, 선단구가 상기 액체 도입구가 되며, 상기 과냉각 액체 공급 수단의 액체 공급관과 접속되는 액체 도 입관부와,

   상기 직관의 내부를 칸막이하여 상기 저벽부와의 사이에 기체 도입실이 형성되 도록 상기 저벽부와 간격을 두어 배치되고, 상기 기체 분출구가 되는 다수의 관통 세공이 형성된 격벽부와,

   상기 기체 도입실에 연통하고, 상기 기체 공급 수단의 기체 공급관과 접속되는 기체 도입관부를 구비하여 구성되고,

   상기 직관의 상단구가 상기 유출구가 되는 것을 특징으로 하는 아이스 슬러리의 제조 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 직관이 연직 자세로 유지된 것을 특징으로 하는 아이스 슬러리의 제조 장치.
4. 제3항에 있어서, 과냉각 해제용 기체가 이산화탄소로서, 이산화탄소가 용해하고 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 제조하는 것을 특징으로 하는 아이스 슬러리의 제조 장치.
5. 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서,

   제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 아이스 슬러리의 제조 장치와,

   기판을 지지하는 기판 지지 수단과,

   이 기판 지지 수단에 의해서 지지된 기판의 주면에, 상기 아이스 슬러리의 제조 장치에 의해서 제조된 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 공급하는 처리액 공급 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 기판 지지 수단이, 기판을 지지하여 수평 방향으로 반송하는 기판 반송 수단이며,

   상기 처리액 공급 수단에 의해, 상기 기판 반송 수단에 의해서 반송되는 기판의 주면에 얼음의 미립자를 포함하는 처리액이 공급되며,

   기판의 주면 상에서 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 뒤섞는 뒤섞음 부재를 더욱 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 기판 반송 수단이, 기판의 반송 방향과 직교하는 방향에 있어서 기판을 경사시켜 지지하면서 수평 방향으로 반송하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
8. 제5항에 있어서, 상기 처리액 공급 수단이, 상기 기판 지지 수단에 의해서 지지된 기판의 주면에 얼음의 미립자를 포함하는 처리액을 고압으로 분출시키는 노즐을 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
9. 제5항에 있어서, 기판의 처리가 세정 처리인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.

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