WO2011052111A1 - 基板洗浄装置及び基板洗浄方法 - Google Patents

基板洗浄装置及び基板洗浄方法 Download PDF

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ozone
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田中潤一
河野昭彦
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シャープ株式会社
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    • B08B3/02Cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B3/022Cleaning travelling work
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1259Multistep manufacturing methods

Definitions

  • the present invention relates to a substrate cleaning apparatus and a substrate cleaning method.
  • a photolithography process is an essential process. For example, a resist is applied on the semiconductor layer, and a resist pattern is formed by a normal photo process. Next, the semiconductor layer exposed from the resist pattern is removed by etching, and then the unnecessary resist is removed to form a predetermined pattern. In this manner, circuits and wirings are formed on the substrate by repeatedly performing a cycle of resist application, resist pattern formation, etching, and resist removal.
  • Ozone water exerts excellent effects on sterilization, deodorization, bleaching, etc. due to the strong oxidizing power of ozone.
  • ozone gas is attracting attention as an environmentally friendly chemical because it is self-decomposed into harmless oxygen (gas) over time and has low persistence.
  • resist stripping with ozone water was not practical due to the slow reaction rate of ozone water.
  • a method for more efficiently removing the resist using ozone water a method is known that accelerates the decomposition rate of the resist by supplying ozone water to the resist and irradiating with ultraviolet rays.
  • an oxidizing radical such as an OH radical having an oxidation potential equal to or higher than the C—C bond energy (2.4 V). Therefore, the decomposition of the resist is promoted by irradiating ozone water with ultraviolet rays to generate oxidizing radicals.
  • the cleaning device described in Patent Document 1 includes a plurality of injection nozzles 102 that are formed in the main body 101 and inject ozone water, and between the injection nozzles. And an ultraviolet irradiation means 103 disposed on the surface.
  • An ozone water production apparatus 104 that produces ozone water is connected to the main body 101. Then, the ozone water supplied from the ozone water production apparatus 104 to the main body 101 is supplied from each spray nozzle 102 to the substrate to be processed 105, and ultraviolet rays are emitted by the ultraviolet irradiation means 103 toward the substrate to be processed 105. It comes to irradiate.
  • the ozone water injection nozzle is disposed relatively far away from the surface of the substrate to be processed.
  • the present invention has been made in view of such various points, and the object of the present invention is to sufficiently supply an oxidizing radical to a substrate to be processed while suitably arranging an injection nozzle, This is to efficiently clean the substrate to be processed.
  • ozone micro / nano bubble water is sprayed on the substrate to be processed for cleaning.
  • the present invention is provided with a generating unit that generates ozone micro-nano bubble water, which is a liquid containing ozone micro-nano bubbles, and a plurality of injection nozzles that inject ozone micro-nano bubble water supplied from the generating unit.
  • the present invention is directed to a substrate cleaning apparatus including a nozzle header portion and a substrate support portion that supports a substrate to be processed so as to face the nozzle header portion. And it is comprised so that the surface of the said to-be-processed substrate may be wash
  • a substrate cleaning apparatus including a nozzle header portion and a substrate support portion that supports a substrate to be processed so as to face the nozzle header portion. And it is comprised so that the surface of the said to-be-processed substrate may be wash
  • the present invention is also directed to a substrate cleaning method. And the surface of the said to-be-processed substrate is wash
  • ozone micro / nano bubble water is first generated by the generation unit.
  • the ozone micro / nano bubble water supplied from the generation unit is supplied to the nozzle header unit and is jetted from a plurality of jet nozzles in the nozzle header unit.
  • the substrate to be processed is supported by the substrate support portion so as to face the nozzle header portion.
  • the ozone micro / nano bubble water sprayed from the plurality of spray nozzles is supplied to the surface of the substrate to be processed.
  • oxidative radicals such as OH radicals already exist in the ozone micro / nano bubble water
  • the surface of the substrate to be processed can be easily and efficiently simply by spraying the ozone micro / nano bubble water onto the surface of the substrate to be processed. Can be cleaned.
  • the configuration of the substrate cleaning apparatus is simplified, and the arrangement layout of the injection nozzles The degree of freedom increases. Therefore, it is possible to make the arrangement of the injection nozzles more suitable for cleaning.
  • the surface of the substrate to be processed can be easily and efficiently simply by spraying ozone micro / nano bubble water onto the surface of the substrate to be processed. It becomes possible to wash.
  • the ozone micro-nano bubble water can be sufficiently supplied to the substrate to be processed by spraying ozone micro-nano bubble water on the substrate to be processed, so that the ozone micro-nano bubble water is applied to the surface of the substrate to be processed.
  • the surface of the substrate to be processed can be easily and efficiently cleaned.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing a schematic configuration of the substrate cleaning apparatus in Embodiment 1 as a partial cross section.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the generation unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing a schematic configuration of the substrate cleaning apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the nozzle header portion in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the substrate cleaning method according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the binding energy of molecules and the oxidation potential of oxidation radicals.
  • FIG. 7 is a plan view showing a schematic configuration of the substrate cleaning apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing a schematic configuration of the substrate cleaning apparatus in Embodiment 1 as a partial cross section.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the generation unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the nozzle header portion in the second embodiment.
  • FIG. 9 is a plan view showing a schematic configuration of the substrate cleaning apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is an enlarged sectional view showing the nozzle header portion in the third embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory view showing a schematic configuration of the substrate cleaning apparatus in Embodiment 4 as a partial cross section.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a conventional substrate cleaning apparatus as a partial cross-section.
  • Embodiment 1 of the Invention 1 to 6 show Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic cross section of the substrate cleaning apparatus 1 according to the first embodiment as a partial cross section.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the generation unit 11 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view illustrating a schematic configuration of the substrate cleaning apparatus 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating the nozzle header portion 14 according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the substrate cleaning method according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the binding energy of molecules and the oxidation potential of oxidation radicals.
  • the substrate cleaning apparatus 1 includes a generation unit 11 that generates ozone micro-nano bubble water and a nozzle header unit that includes a plurality of injection nozzles 13 that inject ozone micro-nano bubble water 12 supplied from the generation unit 11. 14 and a substrate support portion 16 that supports the substrate 15 to be processed so as to face the nozzle header portion 14.
  • the micro / nano bubble refers to a bubble having a diameter of 0.01 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the ozone micro-nano bubbles are micro-nano bubbles in which the gas in the bubbles is ozone.
  • the ozone micro / nano bubble water is a liquid such as pure water containing ozone micro / nano bubbles.
  • the density of ozone micro / nano bubbles in ozone micro / nano bubble water is 1000 or more and 100000 or less per ml.
  • the generation unit 11 includes a storage tank 21 that stores ozone micro-nano bubble water, an ozone generator 22, an ozone supply pump 23, a circulation pipe unit 24, and a pressure dissolution unit 27. is doing.
  • the ozone supply pump 23 is connected to the ozone generator 22.
  • the ozone supply pump 23 is connected to a pressure dissolution unit 27 provided in the storage tank 21 via a pipe 28 provided with an on-off valve 25.
  • One end of the circulation piping part 24 is connected to the bottom side surface of the storage tank 21, and the other end is disposed in the upper opening of the storage tank 21.
  • the circulation pipe 24 is provided with a pump 26 and an opening / closing valve 30 for supplying ozone micro-nano bubble water at the bottom of the storage tank 21 to the circulation pipe 24 and supplying it to the upper opening side of the storage tank 21. It has been.
  • generation part 11 is comprised so that ozone micro nano bubble water may be produced
  • a gas is dissolved in a liquid under pressure, and then bubbles are generated by opening under reduced pressure. That is, the ozone generated by the ozone generator 22 is supplied to the pressure dissolving unit 27 by the ozone supply pump 23 with the open / close valve 25 being opened.
  • the pressure dissolution unit 27 ozone is pressurized and dissolved in pure water in the storage tank 21 to generate ozone micro-nano bubbles.
  • the ozone micro / nano bubble water in the storage tank 21 is appropriately circulated by the circulation piping unit 24 and the pump 26 with the open / close valve 30 open.
  • the pressure dissolution method is used as a means for generating the micro / nano bubbles.
  • an ultra-high speed swirl method, a gas-liquid mixed shear method, a pore method, an ultrasonic method, etc. are adopted.
  • the present invention is not limited to this.
  • the to-be-processed substrate 15 is a base material of a glass substrate that constitutes a liquid crystal display panel, for example, and has a size of, for example, 2200 mm ⁇ 2400 mm.
  • a patterned resist 29 is provided on the surface of the substrate 15 to be processed on the nozzle header portion 14 side.
  • the resist 29 becomes a mask resist for forming TFTs (thin film transistors), wirings, and the like of a substrate constituting a liquid crystal display panel, for example, by exposure and development.
  • the substrate support portion 16 is configured by a belt conveyor as shown in FIGS.
  • the substrate support unit 16 includes a belt unit 31 on which the substrate 15 to be processed is placed and a plurality of rollers 32 that convey the belt unit 31. Then, the substrate support unit 16 moves the substrate to be processed 15 in a predetermined direction (leftward in FIGS. 3 and 4) while keeping the distance between the substrate to be processed 15 and the nozzle header portion 14 constant. It is configured as follows.
  • the conveyance speed of the to-be-processed substrate 15 is 1000 mm / min or more and 10000 mm / min or less.
  • the nozzle header portion 14 is fixedly disposed above the substrate support portion 16 and includes a header main body 34 and a plurality of injection nozzles 13 provided below the header main body 34.
  • the header main body 34 is supplied with ozone micro / nano bubble water generated by the generating unit 11 through the pipe 35.
  • the pipe 35 is provided with a pump 36 as shown in FIG.
  • the plurality of injection nozzles 13 are arranged in a line as shown in FIGS. 1 and 3.
  • the arrangement direction of the ejection nozzles 13 is a direction orthogonal to the moving direction of the substrate 15 to be processed (that is, the width direction of the substrate 15 to be processed).
  • the spray nozzle 13 sprays the ozone micro / nano bubble water 12 in a direction perpendicular to the surface of the substrate 15 to be processed.
  • the nozzle inner diameter of the injection nozzle 13 is defined as 0.05 mm or more and 0.5 mm or less. Accordingly, it is possible to obtain a flow rate of ozone micro / nano bubble water suitable for cleaning the substrate to be processed 15 while preventing the injection nozzle 13 from being clogged. Moreover, the amount of ozone micro / nano bubble water sprayed from the spray nozzle 13 is 0.5 ml / cm 2 ⁇ sec or more and 100 ml / cm 2 ⁇ sec or less.
  • the substrate cleaning apparatus 1 sprays ozone micro-nano bubble water from the plurality of spray nozzles 13 in the nozzle header unit 14 onto the substrate to be processed 15 supported by the substrate support unit 16, thereby It is configured to clean the surface.
  • the resist 29 currently formed in the to-be-processed substrate 15 will be peel-processed by the ozone micro nano bubble water sprayed from each spray nozzle 13.
  • a resist stripping process which is a cleaning method of the substrate 15 to be processed by the substrate cleaning apparatus 1, will be described together with a photo process and an etching process, which are the previous processes.
  • a photo process for patterning a resist 29 on the surface of the constituent material formed on the substrate 15 to be processed which is a large glass substrate, and an etching process for etching the constituent material exposed from the resist 29.
  • a resist stripping step of stripping and removing the resist 29 that has finished its role from the substrate 15 to be processed is a photo process for patterning a resist 29 on the surface of the constituent material formed on the substrate 15 to be processed, which is a large glass substrate, and an etching process for etching the constituent material exposed from the resist 29.
  • steps S1 to S4 in FIG. 5 are performed.
  • a resist layer (not shown) is formed on the surface of a constituent material (for example, a metal material or a semiconductor material) formed on the substrate 15 to be processed.
  • the resist layer is exposed.
  • the exposed resist layer is developed.
  • the shower rinse process by a pure water is performed at step S4.
  • the resist 29 is formed by patterning the resist layer.
  • steps S5 to S6 in FIG. 5 are performed in the etching process.
  • step S5 the constituent material exposed from the patterned resist 29 is etched.
  • step S6 a shower rinsing process with pure water is performed.
  • the constituent material is formed in a predetermined pattern.
  • the substrate to be processed 15 is placed on the substrate support 16 in step S7 of FIG. Then, by a so-called single wafer method, the plurality of substrates to be processed 15 are cleaned while being sequentially conveyed.
  • ozone micro / nano bubble water is sprayed from the plurality of spray nozzles 13 arranged in a line in a direction perpendicular to the movement direction to the substrate 15 that has moved below the nozzle header portion 14. Supply. Thereby, the surface of the substrate 15 to be processed is cleaned.
  • the ozone micro / nano bubble water is generated by the generation unit 11 and supplied to the header body 34 of the nozzle header unit 14 via the pipe 35.
  • the temperature of ozone micro nano bubble water shall be room temperature or more and 60 degrees C or less.
  • the substrate 15 is moved while ozone micro / nano bubble water is jetted, so that the entire surface is scanned with the ozone micro / nano bubble water.
  • the patterned resist 29 provided on the surface of the substrate 15 to be processed is decomposed by oxidizing radicals (OH radicals or the like) of ozone micro / nano bubble water. Then, the resist 29 is stripped, and all the resist 29 on the substrate to be processed 15 is removed.
  • step S9 the substrate to be processed 15 is rinsed with pure water. As a result, the ozone micro / nano bubble water remaining on the substrate 15 is replaced with clean pure water.
  • step S10 the surface of the substrate to be processed 15 is scanned with compressed air blown from an air knife (not shown), and water droplets remaining on the substrate 15 to be processed are blown off and removed.
  • step S11 the substrate to be processed 15 is carried into an oven (not shown), the surface of the substrate to be processed 15 is scanned with hot air, and the substrate to be processed 15 is heated and dried at high speed. Substrate cleaning is completed through the above steps.
  • an oxidizing radical such as an OH radical having an oxidation potential of C—C bond energy (2.4 V) or more is used. It is effective.
  • the oxidation potentials of OH radical, O radical, O 3 radical and Cl radical are 2.81V, 2.42V, 2.07V and 1.36V, respectively.
  • the ozone micro / nano bubble water 12 containing oxidizing radicals such as OH radicals is sprayed on the substrate to be processed 15 for cleaning, the oxidizing radicals can be sufficiently removed. 15 can be supplied.
  • the resist 29 can be efficiently decomposed simply by spraying the ozone micro / nano bubble water 12 onto the surface of the substrate to be processed 15, so that the surface of the substrate to be processed 15 can be easily and efficiently cleaned.
  • the injection nozzles 13 can be arranged more densely, for example, more suitably for cleaning.
  • Embodiment 2 of the Invention >> 7 and 8 show Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view showing a schematic configuration of the substrate cleaning apparatus 1 according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the nozzle header portion 14 in the second embodiment.
  • the same portions as those in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the arrangement configuration of the injection nozzles 13 in the nozzle header portion 14 is different.
  • the plurality of spray nozzles 13 are arranged in two rows and in a staggered manner in the nozzle header portion 14 in a direction orthogonal to the moving direction of the substrate 15 to be processed. ing.
  • the plurality of spray nozzles 13 can be arranged with high density in the moving direction of the substrate to be processed 15 and in the direction orthogonal to the direction, so that the ozone per unit area of the substrate to be processed 15 is The flow rate of the micro / nano bubble water 12 can be increased. Therefore, the surface of the substrate to be processed 15 can be cleaned more easily and efficiently.
  • Embodiment 3 of the Invention >> 9 and 10 show Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view showing a schematic configuration of the substrate cleaning apparatus 1 according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the nozzle header portion 14 according to the third embodiment.
  • the spray nozzle 13 in the first embodiment is configured to spray the ozone micro / nano bubble water 12 in a direction perpendicular to the surface of the substrate 15 to be processed, whereas the spray nozzle 13 in the third embodiment is to be processed.
  • the ozone micro / nano bubble water 12 is jetted in an oblique direction with respect to the surface of the substrate 15.
  • the spray nozzle 13 according to the third embodiment is opposite to the surface of the substrate 15 to be processed (the left direction in FIG. 9). That is, the ozone micro / nano bubble water 12 is jetted in an oblique direction inclined to the right).
  • the spray nozzles 13 that spray the ozone micro-nano bubble water 12 in an oblique direction are arranged in a line in a direction orthogonal to the moving direction of the substrate to be processed 15 .
  • the spray nozzles 13 may be arranged in a plurality of rows, or may be arranged in a staggered manner as in the second embodiment.
  • the substrate to be processed 15 is moved in a predetermined direction (for example, left in FIG.
  • the ozone micro / nano bubble water 12 is sprayed from a plurality of spray nozzles 13 in an oblique direction inclined to the opposite side to the moving direction of the substrate to be processed 15 with respect to the surface of the substrate to be processed 15.
  • the separation waste (referred to as foreign matter) of the resist 29 on the substrate to be processed 15 that has been peeled off by the ozone micro-nano bubble water 12 jetted obliquely from the spray nozzle 13 is the substrate to be processed 15. It flows on the opposite side of the moving direction. Thereafter, the foreign matter is further flowed to the opposite side to the moving direction of the substrate to be processed 15 by the ozone micro-nano bubble water 12 jetted in an oblique direction. In this way, the foreign matter continues to flow in the direction opposite to the substrate moving direction, so that the foreign matter removed from the substrate to be processed 15 can be prevented from reattaching to the substrate to be processed 15.
  • FIG. 11 shows Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 11 is an explanatory view showing a schematic configuration of the substrate cleaning apparatus 1 according to the fourth embodiment as a partial cross-section.
  • the substrate 15 is irradiated with ultraviolet rays in advance.
  • the substrate cleaning apparatus 1 includes an ultraviolet irradiation unit 40 that irradiates the substrate 15 with ultraviolet rays 41 as shown in FIG.
  • the substrate 15 to be processed is installed on a belt conveyor as the substrate support 16. And when the to-be-processed substrate 15 moves to the position which opposes the ultraviolet irradiation part 40, the ultraviolet-ray 41 is irradiated by the ultraviolet irradiation part 40.
  • FIG. 1 illustrates the ultraviolet irradiation unit 40 that irradiates the substrate 15 with ultraviolet rays 41 as shown in FIG.
  • the nozzle header part 14 will inject the ozone micro nano bubble water 12 with respect to the to-be-processed substrate 15 with which the said ultraviolet-ray 41 was irradiated. It has become.
  • the resist 29 of the substrate 15 to be processed is accelerated by being irradiated with the ultraviolet rays 41. Therefore, the substrate to be processed 15 provided with the resist 29 can be cleaned in a shorter time.
  • the substrate 15 to be processed is a glass substrate.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can be similarly applied to other substrates.
  • this invention can be applied similarly also to washing
  • the present invention is useful for a substrate cleaning apparatus and a substrate cleaning method.
  • Substrate cleaning device 11
  • Generator 12
  • Ozone micro nano bubble water 13
  • Injection nozzle (nozzle header) 14
  • Nozzle header 15
  • Substrate 16 Substrate support 29 resist
  • Belt part (board support part) 32
  • Roller (substrate support part) 34
  • Header body (nozzle header) 40
  • UV irradiation part 41 UV

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Abstract

 基板洗浄装置は、オゾンマイクロナノバブル水を生成する生成部と、オゾンマイクロナノバブル水を噴射する複数の噴射ノズルが設けられたノズルヘッダ部と、被処理基板を支持する基板支持部とを備えている。そして、基板支持部に支持された被処理基板に対し、複数の噴射ノズルからオゾンマイクロナノバブル水を噴射することにより、被処理基板の表面を洗浄する。

Description

基板洗浄装置及び基板洗浄方法
 本発明は、基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関するものである。
 例えば液晶表示パネルを構成する基板に、TFT(薄膜トランジスタ)等の素子や、カラーフィルタの着色層を所定のパターンに形成する場合には、フォトリソグラフィー工程が必須の工程になっている。例えば、半導体層上にレジストを塗布し、通常のフォトプロセスによりレジストパターンを形成する。次に、レジストパターンから露出している半導体層をエッチングにより除去した後、不要となったレジストを除去して所定のパターンを形成する。このように、レジストの塗布、レジストパターンの形成、エッチング、レジストの除去というサイクルを繰り返し行うことにより、基板上に回路や配線を形成する。
 レジストを除去するレジスト剥離工程では、例えば、硫酸と過酸化水素との混合液や、アミン系の有機溶剤等が用いられている。しかし、これらの薬液は、レジストに覆われている下地膜にダメージを与えてしまう問題があると共に、廃液処理に多大のエネルギーを要することから、環境負荷及びコストの低減の観点においても大きな問題がある。
 そこで、オゾン水を用いてレジスト剥離工程を行うことが検討されている。オゾン水は、オゾンの強い酸化力により殺菌・脱臭・漂白等に優れた効果を発揮する。しかも、オゾンガスは時間とともに無害な酸素(気体)に自己分解して残留性が低いことから、環境にやさしい薬液として注目されている。
 ところが、オゾン水によるレジスト剥離は、オゾン水の反応速度が遅いために実用的でなかった。これに対し、オゾン水を用いてレジストをより効率よく剥離する方法として、レジストにオゾン水を供給すると共に紫外線を照射することで、レジストの分解速度を促進させる方法が知られている。
 すなわち、レジスト等の有機物を効率良く分解するためには、C-Cの結合エネルギー(2.4V)以上の酸化ポテンシャルを有するOHラジカル等の酸化性ラジカルを用いることが有効である。そこで、オゾン水に紫外線を照射して、酸化性ラジカルを発生させることにより、レジストの分解を促進させるようにしている。
 ここで、特許文献1に記載されている洗浄装置は、断面図である図12に示すように、本体部101に形成されてオゾン水を噴射する複数の噴射ノズル102と、噴射ノズル同士の間に配置された紫外線照射手段103とを備えている。本体部101には、オゾン水を製造するオゾン水製造装置104が接続されている。そうして、オゾン水製造装置104から本体部101に供給されたオゾン水を、各噴射ノズル102から被処理基板105へ供給すると共に、当該被処理基板105へ向けて紫外線照射手段103により紫外線を照射するようになっている。
特開2005-150165号公報
 ところで、紫外線照射によって酸化性ラジカルを十分に発生させるためには、被処理基板と紫外線照射手段との間隔を、例えば5mm以下程度に小さくする必要がある。一方、オゾン水を被処理基板に均一に供給するためには、オゾン水の噴射ノズルは、被処理基板の表面から比較的大きく離して配置させることが好ましい。
 しかしながら、上記特許文献1の装置では、噴射ノズル102及び紫外線照射手段103が、本体部101に隣接して配置されているため、噴射ノズル102及び紫外線照射手段103の双方をそれぞれ好適な位置に配置させることが難しい。その結果、本体部101における噴射ノズル102の配置(レイアウト)が制限されるという問題がある。
 本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、噴射ノズルを好適に配置しながらも、酸化性ラジカルを十分に被処理基板へ供給し得るようにして、効率良く被処理基板を洗浄しようとすることにある。
 上記の目的を達成するために、この発明では、被処理基板に対し、オゾンマイクロナノバブル水を噴射して洗浄するようにした。
 具体的に、本発明は、オゾンのマイクロナノバブルを含有する液体であるオゾンマイクロナノバブル水を生成する生成部と、上記生成部から供給されたオゾンマイクロナノバブル水を噴射する複数の噴射ノズルが設けられたノズルヘッダ部と、上記ノズルヘッダ部に対向するように被処理基板を支持する基板支持部とを備えた基板洗浄装置を対象としている。そして、上記基板支持部に支持された被処理基板に対し、上記ノズルヘッダ部における上記複数の噴射ノズルから上記オゾンマイクロナノバブル水を噴射することにより、当該被処理基板の表面を洗浄するように構成されている。
 また、本発明は、基板洗浄方法を対象としている。そして、ノズルヘッダ部に設けられた複数の噴射ノズルから、オゾンのマイクロナノバブルを含有する液体であるオゾンマイクロナノバブル水を被処理基板に噴射することによって、当該被処理基板の表面を洗浄する。
   -作用-
 次に、本発明の作用について説明する。
 本発明に係る基板洗浄装置では、まず、生成部によって、オゾンマイクロナノバブル水が生成される。生成部から供給されたオゾンマイクロナノバブル水は、ノズルヘッダ部に供給され、当該ノズルヘッダ部における複数の噴射ノズルから噴射される。一方、基板支持部には、ノズルヘッダ部に対向するように被処理基板が支持されている。上記複数の噴射ノズルから噴射されたオゾンマイクロナノバブル水は、被処理基板の表面に供給される。
 ここで、オゾンマイクロナノバブル水には、既にOHラジカル等の酸化性ラジカルが存在するため、このオゾンマイクロナノバブル水を被処理基板の表面に噴射するだけで、被処理基板の表面を容易且つ効率的に洗浄することが可能になる。
 しかも、従来のように、噴射したオゾン水に紫外線を照射するための紫外線照射手段をノズルヘッダ部に設ける必要がないので、基板洗浄装置の構成が簡単になることに加え、噴射ノズルの配置レイアウトの自由度が高くなる。よって、噴射ノズルの配置を、より洗浄に好適な配置とすることができる。
 また、本発明に係る基板洗浄方法では、上記本発明に係る基板洗浄装置と同様に、オゾンマイクロナノバブル水を被処理基板の表面に噴射するだけで、被処理基板の表面を容易且つ効率的に洗浄することが可能になる。
 本発明によれば、被処理基板に対し、オゾンマイクロナノバブル水を噴射して洗浄することにより、酸化性ラジカルを十分に被処理基板へ供給できるため、オゾンマイクロナノバブル水を被処理基板の表面に噴射するだけで、被処理基板の表面を容易且つ効率的に洗浄することができる。しかも、基板洗浄装置の構成を簡単にしつつ、噴射ノズルの配置レイアウトの自由度を高めることができる。よって、噴射ノズルの配置を、より洗浄に好適な配置とすることができる。
図1は、本実施形態1における基板洗浄装置の概略構成を一部断面として示す説明図である。 図2は、本実施形態1における生成部の構成を示す説明図である。 図3は、本実施形態1における基板洗浄装置の概略構成を示す平面図である。 図4は、本実施形態1におけるノズルヘッダ部を拡大して示す断面図である。 図5は、本実施形態1における基板洗浄方法を示すフローチャートである。 図6は、分子の結合エネルギーと、酸化ラジカルの酸化ポテンシャルとを示す説明図である。 図7は、本実施形態2における基板洗浄装置の概略構成を示す平面図である。 図8は、本実施形態2におけるノズルヘッダ部を拡大して示す断面図である。 図9は、本実施形態3における基板洗浄装置の概略構成を示す平面図である。 図10は、本実施形態3におけるノズルヘッダ部を拡大して示す断面図である。 図11は、本実施形態4における基板洗浄装置の概略構成を一部断面として示す説明図である。 図12は、従来の基板洗浄装置の概略構成を一部断面として示す説明図である。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
 《発明の実施形態1》
 図1~図6は、本発明の実施形態1を示している。
 図1は、本実施形態1における基板洗浄装置1の概略構成を一部断面として示す説明図である。図2は、本実施形態1における生成部11の構成を示す説明図である。図3は、本実施形態1における基板洗浄装置1の概略構成を示す平面図である。図4は、本実施形態1におけるノズルヘッダ部14を拡大して示す断面図である。
 また、図5は、本実施形態1における基板洗浄方法を示すフローチャートである。図6は、分子の結合エネルギーと、酸化ラジカルの酸化ポテンシャルとを示す説明図である。
 本実施形態1の基板洗浄装置1は、オゾンマイクロナノバブル水を生成する生成部11と、生成部11から供給されたオゾンマイクロナノバブル水12を噴射する複数の噴射ノズル13が設けられたノズルヘッダ部14と、ノズルヘッダ部14に対向するように被処理基板15を支持する基板支持部16とを備えている。
 ここで、マイクロナノバブルとは、直径が0.01μm以上100μm以下である気泡をいう。また、オゾンのマイクロナノバブルとは、気泡内の気体がオゾンであるマイクロナノバブルである。
 そして、オゾンマイクロナノバブル水とは、オゾンのマイクロナノバブルを含有する例えば純水等の液体である。オゾンマイクロナノバブル水におけるオゾンのマイクロナノバブルの密度は、1mlあたり1000個以上100000個以下である。
 生成部11は、図2に示すように、オゾンマイクロナノバブル水を貯留する貯留槽21と、オゾン発生器22と、オゾン供給ポンプ23と、循環配管部24と、加圧溶解部27とを有している。
 オゾン発生器22には、オゾン供給ポンプ23が接続されている。オゾン供給ポンプ23は、貯留槽21内に設けられた加圧溶解部27に開閉弁25が設けられた配管28を介して接続されている。また。循環配管部24の一端は、貯留槽21の底部側面に接続される一方、その他端は、貯留槽21の上部開口に配置されている。この循環配管部24には、貯留槽21底部のオゾンマイクロナノバブル水を、循環配管部24に流通させて、貯留槽21の上部開口側へ供給するためのポンプ26と、開閉弁30とが設けられている。
 そうして、生成部11は、いわゆる加圧溶解法によって、オゾンマイクロナノバブル水を生成するように構成されている。
 加圧溶解法では、ヘンリーの法則を利用して、加圧下で液体に気体を溶解させ、その後、減圧開放させることによって気泡を発生させる。すなわち、オゾン発生器22で発生したオゾンは、開閉弁25の開放状態で、オゾン供給ポンプ23により加圧溶解部27へ供給される。加圧溶解部27では、貯留槽21内の純水にオゾンを加圧溶解させて、オゾンのマイクロナノバブルを発生させる。貯留槽21内のオゾンマイクロナノバブル水は、適宜、開閉弁30の開放状態で、循環配管部24及びポンプ26によって循環される。
 尚、マイクロナノバブルを発生させる手段として本実施形態では、加圧溶解法を採用しているが、その他にも例えば超高速旋回方式、気液混合せん断方式、細孔方式及び超音波方式等を採用することも可能であり、これに限定されるものではない。
 被処理基板15は、例えば液晶表示パネルを構成するガラス基板の母材であって、例えば2200mm×2400mmの大きさに形成されている。図4に示すように、被処理基板15のノズルヘッダ部14側の表面には、パターン化されたレジスト29が設けられている。レジスト29は、露光及び現像されることによって、例えば液晶表示パネルを構成する基板のTFT(薄膜トランジスタ)や配線等を形成するためのマスクレジストとなる。
 基板支持部16は、図1及び図4に示すように、ベルトコンベアによって構成されている。すなわち、基板支持部16は、被処理基板15が載置されるベルト部31と、ベルト部31を搬送する複数のローラ32とを有している。そうして、基板支持部16は、被処理基板15とノズルヘッダ部14との間隔を一定に維持しながら、当該被処理基板15を所定方向(図3及び図4で左方向)に移動させるように構成されている。被処理基板15の搬送速度は、1000mm/min以上10000mm/min以下である。
 ノズルヘッダ部14は、基板支持部16の上方に固定配置され、ヘッダ本体34と、ヘッダ本体34の下部に設けられた複数の噴射ノズル13とを有している。ヘッダ本体34には、配管35を介して上記生成部11で生成されたオゾンマイクロナノバブル水が供給される。配管35には、図2に示すように、ポンプ36が設けられている。
 複数の噴射ノズル13は、図1及び図3に示すように、一列に並んで配置されている。噴射ノズル13の配列方向は、被処理基板15の移動方向に直交する方向(すなわち、被処理基板15の幅方向)である。そして、噴射ノズル13は、被処理基板15の表面に垂直な方向に、オゾンマイクロナノバブル水12を噴射するようになっている。
 噴射ノズル13のノズル内径は、0.05mm以上0.5mm以下に規定されている。このことにより、噴射ノズル13の目詰まりを防止しつつ、被処理基板15の洗浄に好適なオゾンマイクロナノバブル水の流速を得ることができる。また、噴射ノズル13におけるオゾンマイクロナノバブル水の噴射量は、0.5ml/cm・sec以上100ml/cm・sec以下である。
 こうして、基板洗浄装置1は、基板支持部16に支持された被処理基板15に対し、ノズルヘッダ部14における複数の噴射ノズル13からオゾンマイクロナノバブル水を噴射することにより、当該被処理基板15の表面を洗浄するように構成されている。そして、被処理基板15に形成されているレジスト29は、各噴射ノズル13から噴射されたオゾンマイクロナノバブル水によって、剥離処理されることとなる。
  -洗浄方法-
 次に、上記基板洗浄装置1による被処理基板15の洗浄方法であるレジスト剥離工程について、その前工程であるフォト工程及びエッチング工程と併せて説明する。
 本実施形態では、大判のガラス基板である被処理基板15に形成された構成材料の表面に、レジスト29をパターン形成するフォト工程と、レジスト29から露出している上記構成材料をエッチングするエッチング工程と、役割を終えたレジスト29を被処理基板15から剥離除去するレジスト剥離工程とを行う。
 フォト工程では、図5のステップS1~S4を行う。まず、ステップS1では、被処理基板15に形成されている構成材料(例えば金属材料や半導体材料等)の表面にレジスト層(不図示)を塗布して形成する。次に、ステップS2では、上記レジスト層を露光する。その後、ステップS3において、露光されたレジスト層を現像する。次に、ステップS4で純水によるシャワーリンス処理を行う。こうして、レジスト層をパターン化処理することにより、レジスト29を形成する。
 その後、エッチング工程では、図5のステップS5~S6を行う。まず、ステップS5では、パターン化されたレジスト29から露出している構成材料をエッチングする。次に、ステップS6において、純水によるシャワーリンス処理を行う。こうして、構成材料を所定のパターンに形成する。
 次に行うレジスト剥離工程では、まず、図5のステップS7において、被処理基板15を、基板支持部16上に設置する。そして、いわゆる枚葉方式により、複数の被処理基板15を、順次搬送しながら洗浄する。
 すなわち、続くステップS8において、ノズルヘッダ部14の下方に移動してきた被処理基板15に対し、その移動方向に直行する方向に一列に並んだ複数の噴射ノズル13から、オゾンマイクロナノバブル水を噴射して供給する。そのことによって、被処理基板15の表面を洗浄する。ここで、オゾンマイクロナノバブル水は、生成部11で生成され、配管35を介してノズルヘッダ部14のヘッダ本体34に供給される。ここで、オゾンマイクロナノバブル水の温度は、室温以上60℃以下とする。
 そうして、被処理基板15は、オゾンマイクロナノバブル水が噴射されながら移動することにより、その表面全体がオゾンマイクロナノバブル水によって走査される。その結果、被処理基板15の表面に設けられてパターン化されているレジスト29は、オゾンマイクロナノバブル水の酸化性ラジカル(OHラジカル等)によって分解される。そうして、レジスト29は剥離処理され、被処理基板15上のレジスト29は全て除去される。
 次に、ステップS9において、被処理基板15を純水によりシャワーリンスする。そのことにより、被処理基板15上に残留しているオゾンマイクロナノバブル水を清浄な純水に置き換える。
 その後、ステップS10において、エアナイフ(不図示)から吹き出される圧縮空気によって被処理基板15の表面を走査し、被処理基板15上に残留している水滴を吹き飛ばして除去する。次に、ステップS11において、被処理基板15をオーブン(不図示)に搬入し、熱風によって被処理基板15の表面を走査して、この被処理基板15を加熱して高速乾燥させる。以上の各工程によって、基板洗浄を完了する。
  -実施形態1の効果-
 ここで、図6に示すように、レジスト29等の有機物を効率良く分解するためには、C-Cの結合エネルギー(2.4V)以上の酸化ポテンシャルを有するOHラジカル等の酸化性ラジカルを用いることが有効である。
 尚、図6に示すように、C=O、C=C及びC-Hの結合エネルギーは、それぞれ、2V、1.5V、1Vである。また、OHラジカル、Oラジカル、Oラジカル及びClラジカルの酸化ポテンシャルは、それぞれ、2.81V、2.42V、2.07V、1.36Vである。
 そこで、本実施形態1では、被処理基板15に対し、OHラジカル等の酸化性ラジカルを含んだオゾンマイクロナノバブル水12を噴射して洗浄するようにしたので、酸化性ラジカルを十分に被処理基板15へ供給することができる。その結果、オゾンマイクロナノバブル水12を被処理基板15の表面に噴射するだけで、レジスト29を効率良く分解できるため、被処理基板15の表面を容易且つ効率的に洗浄することができる。
 しかも、基板洗浄装置1の構成を簡単にしつつ、噴射ノズル13の配置レイアウトの自由度を高めることができる。よって、噴射ノズル13を、例えば高密度に配置して、より洗浄に好適に配置することができる。
 《発明の実施形態2》
 図7及び図8は、本発明の実施形態2を示している。
 図7は、本実施形態2における基板洗浄装置1の概略構成を示す平面図である。図8は、本実施形態2におけるノズルヘッダ部14を拡大して示す断面図である。尚、以降の各実施形態では、図1~図6と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
 本実施形態2の基板洗浄装置は、ノズルヘッダ部14における噴射ノズル13の配置構成が異なっている。
 すなわち、図7及び図8に示すように、複数の噴射ノズル13は、ノズルヘッダ部14において、被処理基板15の移動方向に直交する方向に、2列に並ぶと共に千鳥状に並んで配置されている。
 したがって、この実施形態2によると、複数の噴射ノズル13を、被処理基板15の移動方向、及びその方向に直交する方向にそれぞれ高密度に配置できるため、被処理基板15の単位面積当たりのオゾンマイクロナノバブル水12の流量を増加させることができる。よって、被処理基板15の表面を、より容易且つ効率的に洗浄できることとなる。
 《発明の実施形態3》
 図9及び図10は、本発明の実施形態3を示している。
 図9は、本実施形態3における基板洗浄装置1の概略構成を示す平面図である。図10は、本実施形態3におけるノズルヘッダ部14を拡大して示す断面図である。
 上記実施形態1における噴射ノズル13は、被処理基板15の表面に垂直な方向に、オゾンマイクロナノバブル水12を噴射する構成であったのに対し、本実施形態3における噴射ノズル13は、被処理基板15の表面に対して斜め方向にオゾンマイクロナノバブル水12を噴射するように構成されている。
 すなわち、本実施形態3における噴射ノズル13は、図9及び図10に示すように、被処理基板15の表面に対し、この被処理基板15の移動方向(図9で左方向)と反対側(つまり右側)へ傾いた斜め方向に、オゾンマイクロナノバブル水12を噴射するようになっている。
 尚、本実施形態3では、斜め方向にオゾンマイクロナノバブル水12を噴射する噴射ノズル13が、被処理基板15の移動方向に直交する方向に一列に並んだ構成について説明したが、これに限らず、複数列に噴射ノズル13を配置してもよく、上記実施形態2のように千鳥状に配置してもよい。
 この基板洗浄装置1によって被処理基板15を洗浄する場合には、被処理基板15とノズルヘッダ部14との間隔を一定に維持しながら、当該被処理基板15を所定方向(例えば図9で左方向)に移動させると共に、複数の噴射ノズル13から、被処理基板15の表面に対し、この被処理基板15の移動方向と反対側へ傾いた斜め方向に、オゾンマイクロナノバブル水12を噴射させる。
 したがって、本実施形態3によると、噴射ノズル13から斜め方向に噴射されたオゾンマイクロナノバブル水12によって剥離された被処理基板15上のレジスト29の剥離屑(異物と称する)は、被処理基板15の移動方向と反対側に流される。この異物は、その後、斜め方向に噴射されたオゾンマイクロナノバブル水12によって、さらに、被処理基板15の移動方向と反対側に流される。こうして、異物が基板移動方向と反対側に流され続けるため、被処理基板15から除去された異物の被処理基板15への再付着を防止することができる。
 《発明の実施形態4》
 図11は、本発明の実施形態4を示している。
 図11は、本実施形態4における基板洗浄装置1の概略構成を一部断面として示す説明図である。
 本実施形態3は、上記実施形態1において、被処理基板15に対してオゾンマイクロナノバブル水12を噴射する前に、予め当該被処理基板15に紫外線を照射するようにしたものである。
 すなわち、本実施形態3における基板洗浄装置1は、図11に示すように、被処理基板15に紫外線41を照射する紫外線照射部40を備えている。
一方、被処理基板15は基板支持部16としてのベルトコンベアに設置される。そして、被処理基板15は、紫外線照射部40に対向する位置に移動したときに、その紫外線照射部40により紫外線41が照射される。その後、被処理基板15がノズルヘッダ部14に対向する位置に移動したときに、ノズルヘッダ部14は、上記紫外線41が照射された被処理基板15に対し、オゾンマイクロナノバブル水12を噴射するようになっている。
 したがって、本実施形態4によると、被処理基板15のレジスト29は、紫外線41が照射されることによって、その分解が促進される。よって、レジスト29が設けられた被処理基板15を、より短時間で洗浄することが可能になる。
 《その他の実施形態》
 上記各実施形態では、被処理基板15がガラス基板である例について説明したが、これに限らず、他の基板についても同様に本発明を適用することが可能である。また、被処理基板15上のパターン化されたレジストを剥離する場合について説明したが、有機物等の他の異物が付着した被処理基板15の洗浄についても、本発明を同様に適用することができる。
 以上説明したように、本発明は、基板洗浄装置及び基板洗浄方法について有用である。
      1   基板洗浄装置 
     11   生成部 
     12   オゾンマイクロナノバブル水 
     13   噴射ノズル(ノズルヘッダ部)
     14   ノズルヘッダ部 
     15   被処理基板 
     16   基板支持部 
     29   レジスト 
     31   ベルト部(基板支持部)
     32   ローラ(基板支持部)
     34   ヘッダ本体(ノズルヘッダ部)
     40   紫外線照射部 
     41   紫外線

Claims (10)

  1.  オゾンのマイクロナノバブルを含有する液体であるオゾンマイクロナノバブル水を生成する生成部と、
     上記生成部から供給されたオゾンマイクロナノバブル水を噴射する複数の噴射ノズルが設けられたノズルヘッダ部と、
     上記ノズルヘッダ部に対向するように被処理基板を支持する基板支持部とを備え、
     上記基板支持部に支持された被処理基板に対し、上記ノズルヘッダ部における上記複数の噴射ノズルから上記オゾンマイクロナノバブル水を噴射することにより、当該被処理基板の表面を洗浄するように構成されている
    ことを特徴とする基板洗浄装置。
  2.  請求項1に記載された基板洗浄装置において、
     上記複数の噴射ノズルは、上記ノズルヘッダ部において千鳥状に並んで配置されている
    ことを特徴とする基板洗浄装置。
  3.  請求項1又は2に記載された基板洗浄装置において、
     上記基板支持部は、上記被処理基板と上記ノズルヘッダ部との間隔を一定に維持しながら、当該被処理基板を所定方向に移動させるように構成されている
    ことを特徴とする基板洗浄装置。
  4.  請求項3に記載された基板洗浄装置において、
     上記複数の噴射ノズルは、上記被処理基板の表面に対し、該被処理基板の移動方向と反対側へ傾いた斜め方向に、上記オゾンマイクロナノバブル水を噴射するように構成さている
    ことを特徴とする基板洗浄装置。
  5.  請求項1乃至4の何れか1つに記載された基板洗浄装置において、
     上記被処理基板に紫外線を照射する紫外線照射部を備え、
     上記ノズルヘッダ部は、上記紫外線照射部によって紫外線が照射された被処理基板に対し、上記オゾンマイクロナノバブル水を噴射するように構成されている
    ことを特徴とする基板洗浄装置。
  6.  請求項1乃至5の何れか1つに記載された基板洗浄装置において、
     上記被処理基板における上記ノズルヘッダ部側の表面には、パターン化されたレジストが設けられ、
     上記複数の噴射ノズルから噴射された上記オゾンマイクロナノバブル水によって、上記レジストを剥離処理するように構成されている
    ことを特徴とする基板洗浄装置。
  7.  ノズルヘッダ部に設けられた複数の噴射ノズルから、オゾンのマイクロナノバブルを含有する液体であるオゾンマイクロナノバブル水を被処理基板に噴射することによって、当該被処理基板の表面を洗浄する
    ことを特徴とする基板洗浄方法。
  8.  請求項7に記載された基板洗浄方法において、
     上記被処理基板と上記ノズルヘッダ部との間隔を一定に維持しながら、当該被処理基板を所定方向に移動させると共に、上記複数の噴射ノズルから、上記被処理基板の表面に対し、該被処理基板の移動方向と反対側へ傾いた斜め方向に、上記オゾンマイクロナノバブル水を噴射させる
    ことを特徴とする基板洗浄方法。
  9.  請求項7又は8に記載された基板洗浄方法において、
     紫外線を照射した被処理基板に対し、上記複数の噴射ノズルから上記オゾンマイクロナノバブル水を噴射させる
    ことを特徴とする基板洗浄方法。
  10.  請求項7乃至9の何れか1つに記載された基板洗浄方法において、
     上記複数の噴射ノズルから噴射した上記オゾンマイクロナノバブル水によって、上記被処理基板の表面に設けられてパターン化されているレジストを剥離処理する
    ことを特徴とする基板洗浄方法。
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