JP2575268Y2 - 浸漬型基板処理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、半導体基板や液晶用
ガラス基板等の薄板状の被処理基板（以下単に基板と称
する）を表面処理するのに用いられる浸漬型の基板処理
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置としては、従来より例えば
図６に示すもの(以下従来例１という)、あるいは特公平
２−１３４５９号公報に開示され、図７に示すもの（以
下従来例２という）が知られている。従来例１は図６に
示すように、処理液１５２中に基板Ｗを浸漬して基板Ｗ
の表面処理をなす基板処理槽１５１と、基板処理槽１５
１へ純水Ｄ_W、及び複数種の処理液Ｑ_A・Ｑ_Bを供給する複
数の処理液貯溜容器１５６_A・１５６_B、各給液管１５
３、１５７_A、１５７_B及び開閉弁１５５、１５８_A、１
５８_Bとから成り、各開閉弁１５５、１５８_A、１５８_B
を選択的に開閉制御して、所定量の純水Ｄ_W及び処理液
Ｑ_A、Ｑ_Bを基板処理槽１５１内に供給して基板処理槽１
５１内で所定濃度の処理液１５２を調合するように構成
されている。なお、図６中の符号Ｃは多数の基板Ｗを収
容する基板収容カセット、１５９は液面レベルを検出す
るレベルセンサ、１６０はレベル表示器、１６１は排液
用ドレンである。

【０００３】従来例２は図７に示すように、処理液１０
２中に基板Ｗを浸漬して基板Ｗの表面処理をなす基板処
理槽１０１と、処理液１０２を基板処理槽１０１内へ供
給する処理液供給部１０４とから成り、処理液供給部１
０４は、基板処理槽１０１の上流側でそれぞれ処理液導
入管１０７_Ａ〜１０７_Ｄ及び処理液導入弁１０８_Ａ〜１
０８_Ｄを介して処理液供給管１０３に連通した複数種の
処理液貯溜容器１０６_Ａ〜１０６_Dとを具備して成り、
各処理液導入弁１０８_A〜１０８_Dを選択的に開閉制御し
て、所定の処理液Ｑ_A〜Ｑ_Dを処理液給液管へ導入するよ
うに構成されている。これら処理液貯溜容器１０６_A〜
１０６_Dの中、例えば処理液貯溜容器１０６_Aには高温の
硫酸、１０６_Bにはフッ化水素酸のようなエッチング
剤、１０６_Cには超純水などが貯溜されている。そし
て、この基板処理槽１０１は複数種の表面処理毎に処理
液１０２の置換が可能な密閉型の処理槽として構成され
ている。なお符号１１１は排液用ドレンである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】上記従来例１は、所定
量の純水Ｄ_W及び処理液Ｑ_A〜Ｑ_Bを基板処理槽１５１内
に供給して基板処理槽５１内で所定濃度の処理液１５２
を調合するように構成されているため、次のような難点
がある。 複数種の表面処理毎に処理槽１５１内の処理液１５
２を置換する場合に、均一な混合処理液となるのに一定
の時間を必要とするため、迅速な表面処理をすることは
出来ない。また、その間処理槽１５１内の基板Ｗに不均
一な処理液１５２が触れることになるため、均一な表面
処理を行うことができない。 基板処理槽１５１内の処理液１５２の置換に際し
て、基板処理槽１５１内の処理液を全部排出することに
なるため、例えばフッ酸処理した基板Ｗが空気に触れる
と、その表面に酸化皮膜が形成される等の不都合が生じ
る。 別に乾燥装置を設ける必要があるため、占有床面積
が大きくなる。 基板処理槽から乾燥装置まで基板を搬送する必要が
あるため、処理に時間がかかる。 基板処理槽から乾燥装置まで基板を搬送する必要が
あるため、搬送中に基板に付着した液滴に空気中の不純
物が溶解する。

【０００５】これに対して従来例２は、基板処理槽１０
１が複数種の表面処理毎に処理液１０２の置換が可能な
密閉型の処理槽として構成され、その密閉型基板処理槽
１０１内へ処理液を供給して、密閉したまま基板Ｗを表
面処理するので上記のような問題はない。また、密
閉型基板処理槽１０１内にメタノール等の高温有機溶剤
蒸気を導入することにより、基板処理槽１０１内で基板
の乾燥を行うことも可能となる。

【０００６】しかしながら、この従来例２においても、
次のような難点がある。 密閉型の基板処理槽１０１内へ基板Ｗを装填し及び
取り出す際に、一旦処理槽１０１内の処理液１０２を全
部排出し、基板取出し口を自動開閉する等の操作機構が
不可欠となる。従って、表面処理の迅速性に欠ける。 基板を乾燥するためには、基板処理槽１０１内に基
板を保持したまま基板処理槽１０１内の処理液１０２を
排出する必要があるが、このとき処理液１０２の液面付
近に浮遊するパーティクル等が基板に再付着し、基板が
汚染する。 基板を乾燥するためには、メタノール等の有機溶剤
蒸気やその他の蒸気を供給するための蒸気供給手段が必
要となり、装置が複雑化する。本考案はこのような事情
を考慮してなされたもので、上記〜の難点を解消す
ることを技術課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の考案
は、前記難点を解決するものとして、以下のように構成
される。即ち、下部に接続した処理液供給管より処理液
を供給してその上部よりオーバーフローさせるように構
成した基板処理槽と、前記処理液供給管に開閉弁を介し
て接続された複数種の処理液貯溜容器と、前記開閉弁を
選択的に開閉制御して複数種の処理液を各処理液貯溜容
器より順次処理槽に供給する処理液供給手段とを備えて
成る処理液供給部と、処理の終了した基板を乾燥させる
ため処理液がオーバーフローしている基板処理槽から当
該基板を所定速度で引き上げる基板搬送装置と、を具備
して成る浸漬型基板処理装置である。

【０００８】また、請求項２に記載の考案は、以下のよ
うに構成される。即ち、請求項１に記載の浸漬型基板処
理装置において、前記基板処理槽の上部を密閉可能に構
成したチャンバーと、前記基板搬送装置で基板を引き上
げた後、前記チャンバー内を減圧する減圧手段とを具備
したものである。

【０００９】

【作用】請求項１の考案では、所定の基板処理を実行す
るために、前記開閉弁を選択的に開閉制御することによ
り、複数の処理液貯溜容器より各処理液が順次導出され
る。これらの処理液は、基板処理槽の下部に接続した処
理液供給管より基板処理槽内に供給され、その上部より
オーバーフローする。その間に基板の表面処理がなされ
る。基板搬送装置は、処理を終えた基板を乾燥させるた
め処理液がオーバーフローしている基板処理槽から当該
基板を所定速度で引き上げる。このとき、処理液の表面
張力により、その表面に処理液の液滴がほとんど付着す
ることなく基板を取り出すことができる。なお、基板の
表面に部分的に液滴が残ると、その部分だけ不必要な処
理が進行し、その結果処理が不均一になるが、本考案に
よれば基板の表面に処理液の液滴がほとんど付着しない
ので、基板の処理が不必要に進行するのを防止する。 ま
た、基板の引き上げ時には基板処理槽内の処理液はオー
バーフローしているので、処理液面と引き上げられてい
る基板とが接している部分においては処理液は基板と離
れる方向に流動しているため、処理液上に浮遊している
パーティクルは基板と離れる方向に移動する。これによ
り、基板の引き上げ時にパーティクルが基板に付着しに
くくなる。

【００１０】これにより、基板処理槽から乾燥装置まで
基板を搬送する必要はなくなり、基板の処理時間が短縮
できる。また、基板処理槽から乾燥装置まで基板を搬送
する必要がなくなり、搬送中に基板に付着した液滴に空
気中の不純物が溶解することもなくなる。また、基板処
理槽内の処理液をオーバーフローさせることにより、基
板処理槽内の処理液を全部排出しなくとも複数種の表面
処理毎に処理液の置換が可能であり、一連の表面処理が
完了するまで基板が空気に触れることはない。従って、
基板表面に酸化皮膜が形成されたり、空気中の不純物が
付着したりするおそれはない。さらには、基板処理槽内
の処理液を全部排出しなくても基板の装填や取り出しが
できる。

【００１１】また、請求項２の考案では、基板処理槽の
上部が密閉可能に構成したチャンバーで覆われており、
基板搬送装置で基板を引き上げた後、このチャンバー内
を減圧手段で減圧することにより、基板の表面にわずか
に付着していた液滴が蒸発して、液切り乾燥を促進し、
短時間で基板の乾燥が完了する。つまり、基板の処理と
引き上げによる乾燥と減圧による乾燥とを一連に行うこ
とにより、全体としてスループットが向上する。

【００１２】

【実 施 例】図１は本考案の実施例を示す概要図であ
る。この浸漬型基板処理装置は、処理液２中に基板Ｗを
浸漬して基板Ｗの表面処理をなす基板処理槽１と、処理
液供給管３ａを介して処理液２を基板処理槽１内へ供給
する処理液供給部４と、処理液排出部４０とから成る。

【００１３】基板処理槽１は、石英ガラス製の側面視略
Ｖ字状（２０度以下の広がり形状）に、平面視略矩形状
に形成され、その下部に処理液を供給する処理液供給管
３ａを連結して成り、基板処理槽１内に処理液２の均一
な上昇流を形成して基板Ｗの表面処理をするとともに、
処理液２を複数種の表面処理毎に、迅速に置換し得るオ
ーバーフロー槽として構成されている。そして、上記基
板処理槽１は処理液排出部４０を構成する排液槽４１内
に設けられ、オーバーフローした処理液２は排液管４２
を介して排液ドレン４３へ流下するように構成されてい
る。基板処理槽１内の基板Ｗは、仮想線で示す基板搬送
装置６６により挟持搬送される。なお、上記基板処理槽
１は石英ガラス製に限らず、例えば、処理液として石英
ガラスを腐食させてしまうフッ酸等を用いる場合には、
これに耐食性を有する四フッ化エチレン樹脂等の樹脂製
材料で形成したものでも良い。

【００１４】上記処理液供給管３ａは、純水給液管３の
下流部分を構成し、純水と処理液の供給路を兼ねる。こ
の処理液供給管３ａには、給排液切換弁１３、スタティ
ックミキサー１４、及び複数の開閉弁８Ａ〜８Ｅを具備
する開閉弁連結管１６が接続されている。また、純水給
液管３には、上流側に向けて純水フィルタ２５、純水圧
力測定器２６、開閉弁２７、純水加熱部２８が付設配置
され、所定温度に加熱した純水Ｄ_Wを供給する純水の通
路として構成されている。なお、純水Ｄ_Wは基板の表面
酸化を防ぐうえで、脱酸素処理を施したものを用いる方
がより好ましい。上記給排液切換弁１３は純水Ｄ_Wや処理
液２を基板処理槽１へ供給し、必要に応じて基板処理槽
１内の処理液２を排液管４２を介して排液ドレン４３へ
排出するように構成されている。

【００１５】スタティックミキサー１４は、例えば図２
に示すように、ミキサー管路１４ａ内に孔あきねじり板
１４ｂを固定し、純水Ｄ_Wと処理液Ｑ_A〜Ｑ_Eとを均一に
混合するように構成されている。なお、このスタティッ
クミキサーに代えて他の混合器を用いても良く、管路が
十分に長ければかかる混合器を省くことも出来る。上記
開閉弁連結管１６は処理液供給部４の複数の開閉弁８_A
〜８_Eを連結したものであり、詳細については後述す
る。

【００１６】前記処理液供給部４は、複数種の処理液Ｑ
_A〜Ｑ_Eを貯溜した処理液貯溜容器６_A〜６_Eと、基板処理
槽１の上流側で処理液供給管３ａにそれぞれ処理液貯溜
容器６_A〜６_Eを連通する処理液導入管７_A〜７_Eと、各処
理液導入管７_A〜７_Eを開閉する開閉弁８_A〜８_Eと、処理
液Ｑ_A〜Ｑ_Eを圧送する圧送ポンプ１５_A〜１５_E等から成
る処理液供給手段とから成り、圧送ポンプ１５_A〜１５_E
及び開閉弁８_A〜８_Eを適宜選択的に制御して、所定の処
理液Ｑ_A〜Ｑ_Eを処理液供給管３ａへ圧送するように構成
されている。

【００１７】上記開閉弁８_A〜８_Eは、図１〜図３で示す
ように、スタティックミキサー１４の上流側に配置した
開閉弁連結管１６に固定され、この開閉弁連結管１６を
介して処理液供給管３ａと連通連結されている。なお図
２は開閉弁８_A〜８_Eと開閉弁連結管１６との連結状態を
示す要部の背面図、図３は図２のIII−III線矢視断面図
である。

【００１８】この開閉弁８_Aは、図３で示すように、弁
本体８０内に処理液導入室８１と弁駆動室８２を区画形
成し、処理液導入室８１と弁駆動室８２に亙り弁軸８３
を貫通し、処理液導入室８１に処理液導入管７_Aを接続
するとともに、処理液導入室８１内では弁軸８３の先端
部に弁体８４ａを固定して、弁体８４ａを導入弁連結管
１６に形成した弁座８４ｂで受け止め、弁駆動室８２内
では弁軸８３にエアピストン８５を固定して圧縮バネ８
６でエアピストン８５を閉弁側に付勢するとともに、圧
縮エアＡでエアピストン８５を開弁操作し、処理液Ｑ_A
を所定量だけ純水給液管路３ａ内へ圧送するように構成
されている。

【００１９】この実施例では、弁体８４ａを開閉弁連結
管１６に形成した弁座８４ｂで受け止めるように構成し
たので、弁体８４ａと純水給液管路３ａとの間の空間が
なくなるため、各開閉弁８_A・８_Bを閉じた場合、処理液
Ｑ_Aの液切れが良くなり、処理液供給管３ａに不要な処
理液が長時間混入することはなくなり、純水Ｄ_Wの供給
量に対する処理液Ｑ_Aの供給量を正確に制御して所定の
処理液濃度に調合することができる。しかも、純水が停
留してバクテリヤが発生することもなくなる。なお、第
３図中の符号８２ａは圧縮エアＡの出入り口、８２ｂは
エアピストン８５の作動に伴い弁駆動室８２内へエアを
出入りさせるための連通口、８７は処理液封止用ベロー
ズ管である。これらの開閉弁８_A〜８_Eは圧縮エアＡで作
動するものとして例示したが、適宜電磁開閉弁等を用い
ることもできる。

【００２０】前記圧送ポンプ１５_A〜１５_E等から成る処
理液供給手段は、複数種の表面処理毎の処理液供給量を
設定入力する図示しない設定入力部を具備して成り、あ
らかじめ入力された表面処理プログラム、及び設定入力
された処理液供給量に基づいて開閉弁８_A〜８_Eを図示し
ない弁駆動回路を介して開閉制御するとともに、後述す
るポンプ制御手段２３を介して圧送ポンプ１５_A〜１５_E
を駆動制御するように構成されている。

【００２１】図４は一種類の処理液Ｑ_Aの供給部を示す
概要図であり、各処理液導入管７ａには上流側へ向かっ
て順次、三方弁１７_A、処理液フィルタ１８_A及びポンプ
吸液手段３０、マグネット式圧送ポンプ１５_A、処理液
Ｑ_Aの流通の有無を検出する流通検出器１９が付設配置
されている。ポンプ制御手段２３は、図４の各処理液導
入管７_Aに付設された処理液供給量測定器２０_Aの処理液
供給圧信号Ｖを受けて、表面処理毎にあらかじめ設定さ
れた処理液供給量に対応して圧送ポンプ１５_Aの圧送力
を変調するように構成されており、各表面処理に応じて
純水Ｄ_W中の処理液Ｑ_A〜Ｑ_Eを所定濃度に調合すること
ができる。

【００２２】この処理液供給量測定器２０_Aは、三方弁
１７_Aに付設した圧力トランスデューサ２１ａと、圧力
トランスデューサ２１ａの検出信号を受けてアナログの
処理液供給圧信号Ｖに変換するとともに、このときの処
理液供給圧を表示する圧力計２１ｂとから成り、ポンプ
制御手段２３は制御信号Ｊに基づき処理液供給圧信号Ｖ
を変調する調節器２４ａと、調節器２４ａからの信号を
受けてポンプ制御信号を出力するポンプ駆動回路２４ｂ
とから成り、マグネット式圧送ポンプ１５_A を正確に駆
動制御して、あらかじめ設定した処理液供給量Ｑを供給
するように構成されている。

【００２３】ちなみに、本実施例では基板の拡散処理の
前段の洗浄処理として、次のようなプログラムに基づい
て一連の表面処理を実行することができる。 ステップ１：純水＋Ｑ_A＋Ｑ_E ステップ２：純水 ステップ３：純水＋Ｑ_B ステップ４：純水 ステップ５：純水５＋Ｑ_C＋Ｑ_E ステップ６：純水（終了）

【００２４】本実施例では、マグネット式圧送ポンプ１
５_Ａが自吸式でないために、ポンプ吸液手段３０が付設
されいてる。このポンプ吸液手段３０は、図４で示すよ
うに、吸液管３１の一端をポンプ吐出側の微粒子除去用
の処理液フィルタ１８_Ａに接続するとともに、他端をア
スピレータ３４に接続し、アスピレータ３４に上水Ｃ_Wを
流通させることにより、吸液管３１内を負圧にして、圧
送ポンプ１５_Ａに処理液Ｑ_Ａを導入するように構成され
ている。なお、このとき三方弁１７_Ａは完全に閉とす
る。

【００２５】上記圧送ポンプ１５_Aに処理液Ｑ_Aが導入さ
れたか否かは、それぞれ処理液供給管７_A及び吸液管３
１に付設された流通検出器１９及び３２によって自動的
に検出され、吸液完了とともに開閉弁３３、３５が閉じ
られる。その後圧送ポンプ１５_Aをあらかじめ始動して
三方弁１７_Aを戻り管６ａ側に開とし、三方弁１７_A及び
戻り管６ａを介して処理液フィルタ１８Ａから三方弁１
７_Aに至るまでの処理液供給管７_A内のエア抜きをしてお
く。なお、圧送ポンプ１５_Aが自吸式の場合には、上記
のようなポンプ吸液手段３０は不要である。また、圧送
ポンプ１５_A〜１５_Eはマグネットポンプに限らず、適宜
流量調節可能なポンプであれば良い。

【００２６】図５は本考案に係る基板処理槽１の周辺の
要部縦断面図である。この実施例では、単一の基板処理
槽１内で複数種の一連の表面処理を行うとともに、表面
処理を終えた基板Ｗを処理槽１より所定速度で引き上げ
ることにより、処理槽１の上部で基板Ｗの乾燥を行うこ
とを意図したものである。この実施例は、排液槽４１の
上方を密閉可能なチャンバー９０で覆い、排液管４２に
減圧手段４７と連通する排気管４５を接続するととも
に、排液管４２に開閉弁４６を設けて成り、チャンバー
９０内を減圧手段４７で減圧して、基板の乾燥を促進す
るように構成されている。

【００２７】この装置で基板の乾燥を行うには、次のよ
うにする。先ず、基板搬送装置を構成する基板保持具６
６により、処理を終えた基板Ｗを所定速度（約１０mm/s
ec）で引き上げることにより、処理液２がオーバフロー
する処理槽１内から基板Ｗを取り出す。このとき、処理
液２の表面張力により、その表面に処理液２の液滴がほ
とんど付着することなく、基板Ｗを取り出すことができ
る。次に三方弁１３を操作して、処理液２を基板処理槽
１から排液管４２を介して排出し、その後各弁１３及び
４６を閉じて、排気管４５を介して減圧手段４７でチャ
ンバー９０内を約７５０〜７７０mmＨｇ程度まで減圧す
る。これにより、基板Ｗの表面に僅かに付着していた液
滴を蒸発させて、液切り乾燥をさらに促進することがで
きる。

【００２８】なお、上記実施例においては、基板Ｗを基
板保持具６６により直接保持してその処理を行うカセッ
トレスタイプの基板処理槽１を採用した処理装置につい
て説明したが、基板をカセットに収容した状態で搬送し
てその処理を行うカセットタイプの処理装置について
も、本考案を適用することができる。

【００２９】

【考案の効果】請求項１の考案では、基板処理槽の下部
に接続した処理液供給管より処理液を供給してその上部
よりオーバーフローさせ、開閉弁を選択的に開閉制御し
て複数種の処理液を各処理液貯溜容器より順次処理槽に
供給し、処理の終了した基板を乾燥させるため処理液が
オーバーフローしている基板処理槽から当該基板を所定
速度で引き上げるようにしたので、次の効果を奏する。 処理液がオーバーフローしている基板処理槽から基
板を所定速度で引き上げるとき、処理液の表面張力によ
り、その表面に処理液の液滴がほとんど付着することな
く基板を取り出すことができる。その結果基板の処理が
不必要に進行するのを防止することができる。 また、基板の引き上げ時には基板処理槽内の処理液
はオーバーフローしているので、処理液面と引き上げら
れている基板とが接している部分においては処理液は基
板と離れる方向に流動しているため、処理液上に浮遊し
ているパーティクルは基板と離れる方向に移動する。こ
れにより、基板の引き上げ時にパーティクルが基板に付
着しにくくなる。

【００３０】請求項２の考案では、請求項１に記載の浸
漬型基板処理装置において、基板処理槽の上部をチャン
バーで密閉可能に構成し、基板搬送装置で基板を引き上
げた後、前記チャンバー内を減圧手段で減圧して基板を
液切り乾燥するので、上記効果の他に次の効果を奏
する。 基板の表面にわずかに付着していた液滴が減圧によ
り蒸発して、液切り乾燥を一層促進し、短時間で基板の
乾燥を完了することができる。つまり、基板の処理と引
き上げによる乾燥と減圧による乾燥とを一連に行うこと
により、全体としてスループットを向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係る浸漬型基板処理装置の概
要図である。

【図２】開閉弁と開閉弁連結管との連結状態を示す要部
の背面図である。

【図３】図２のIII−III線矢視断面図である。

【図４】一種類の処理液Ｑ_Aの供給部を示す概要図であ
る。

【図５】本考案の実施例に係る浸漬型基板処理装置の要
部の縦断面図である。

【図６】従来例１の第１図相当図である。

【図７】従来例２の第１図相当図である。

【符号の説明】

１…基板処理槽、２…処理液、３ａ…処理液供給管、４
…処理液供給部、Ｄ_W…純水、Ｑ_A〜Ｑ_E…処理液、Ｗ…
基板、６_A〜６_E…処理液貯溜容器、７_A〜７_E…処理液導
入管、８_A〜８_E…開閉弁、１５_A〜１５_E・２０_A・２３…
処理液供給手段、４７…減圧手段、６６…基板搬送装
置、９０…チャンバー。

フロントページの続き (72)考案者 荒木 浩之 滋賀県彦根市高宮町480番地の１ 大日 本スクリーン製造株式会社 彦根地区事 業所内 (56)参考文献 特開 昭63−314835（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−154130（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−139030（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−13459（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/304

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部に接続した処理液供給管より処理液
   を供給してその上部よりオーバーフローさせるように構
   成した基板処理槽と、 前記処理液供給管に開閉弁を介して接続された複数種の
   処理液貯溜容器と、前記開閉弁を選択的に開閉制御して
   複数種の処理液を各処理液貯溜容器より順次処理槽に供
   給する処理液供給手段とを備えて成る処理液供給部と、 処理の終了した基板を乾燥させるため処理液がオーバー
   フローしている基板処理槽から当該基板を所定速度で引
   き上げる基板搬送装置と、 を具備して成る浸漬型基板処理装置。
2. 【請求項２】 前記基板処理槽の上部を密閉可能に構成
   したチャンバーと、前記基板搬送装置で基板を引き上げ
   た後、前記チャンバー内を減圧する減圧手段とを具備し
   て成る請求項１に記載の浸漬型基板処理装置。