(57)【要約】【課題】  氷の微粒子を含む処理液を基板の表面へ供給して基板の処理を行う場合に、処理むらを生じることなく均一な処理が可能であり、基板上に形成された被膜にダメージを与えることもない装置を提供する。【解決手段】  基板Ｗを傾斜姿勢に支持して水平方向へ搬送するローラコンベアと、基板の主面へ氷の微粒子を含む処理液を供給するノズル１２と、基板の主面に接触もしくは近接し往復移動して基板の主面上で氷の微粒子を含む処理液を掻き混ぜる平面ブラシ１４とを備えて装置を構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を支持して水平方向へ搬送しつつ、基板の主面へ処理液を供給して基板を処理する基板処理方法において、
氷の微粒子を含む処理液を基板の主面へ供給し、掻き混ぜ部材を基板の主面に接触もしくは近接させて基板の主面上で氷の微粒子を含む処理液を掻き混ぜることを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
基板が傾斜姿勢に支持されてその傾斜方向と直交する方向でかつ水平方向へ搬送され、基板の主面へ供給された氷の微粒子を含む処理液が基板の傾斜に沿って流下しながら、前記掻き混ぜ部材により基板の主面上で氷の微粒子を含む処理液が掻き混ぜられる請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記掻き混ぜ部材が平面ブラシであり、その平面ブラシを基板の主面に沿って基板搬送方向と交叉する方向へ基板の全幅にわたり往復移動させる請求項１または請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
基板の処理が洗浄処理である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理方法。
【請求項５】
基板を支持して水平方向へ搬送する基板搬送手段と、
この基板搬送手段によって搬送される基板の主面へ処理液を供給する処理液供給手段とを備えた基板処理装置において、
前記処理液供給手段が、氷の微粒子を含む処理液を基板の主面へ供給するものであって、基板の主面に接触もしくは近接して基板の主面上で氷の微粒子を含む処理液を掻き混ぜる掻き混ぜ部材をさらに備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
前記基板搬送手段が、基板を傾斜姿勢に支持してその傾斜方向と直交する方向でかつ水平方向へ基板を搬送するものであり、前記処理液供給手段によって基板の主面に供給された氷の微粒子を含む処理液が基板の傾斜に沿って流下するようにした請求項５記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記掻き混ぜ部材が平面ブラシであり、その平面ブラシを、前記処理液供給手段による処理液の供給位置より基板搬送方向における前方側に配設し、前記平面ブラシを基板の主面に沿って基板搬送方向と交叉する方向へ基板の全幅にわたり往復移動させる移動手段を備えた請求項５または請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記処理液供給手段が、
氷の微粒子を含む処理液を流出させるスリット状流出口を有するノズルと、
氷の微粒子を含む処理液を調製して前記ノズルへ送る製氷・送液手段とを備えて構成された請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記製氷・送液手段が、
円筒状の内周壁面を有し供給口および排出口が形設された容器と、
この容器の壁面を冷却する冷却手段と、
前記容器の内周壁面に析出し成長した氷結晶を掻き取って純水中に拡散させる掻き取り手段と、
前記容器内へ供給口を通して純水を供給する純水供給手段と、
前記容器内から排出口を通して排出された氷の微粒子を含む純水を前記ノズルへ送るための配管とを備えて構成された請求項８記載の基板処理装置。
【請求項１０】
基板の処理が洗浄処理である請求項５ないし請求項９のいずれかに記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置（ＬＣＤ）用ガラス基板、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）用ガラス基板、プリント基板、電子デバイス基板等の基板を水平方向へ搬送しつつ、基板の主面へ氷の微粒子を含む処理液を供給して、基板の洗浄等の処理を行う基板処理方法、および、その方法を実施するために使用される基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＬＣＤ、ＰＤＰ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造装置における基板の洗浄は、エキシマレーザのＵＶ照射による有機物汚染の除去→ロールブラシを使用したスクラブ洗浄による１μｍ以上の汚染物質の除去→置換洗浄による薬液洗浄後の薬液の除去→２流体洗浄による精密洗浄→最終水洗による仕上げ洗浄といったような一連の工程で行われる。また、近年では、ロールブラシ洗浄に代えて、液体中に氷の微粒子が分散してシャーベット状の懸濁液となった状態の氷スラリーを調製し、ノズルから氷スラリーを基板の表面へ噴射し氷の微粒子を基板に衝突させて基板を洗浄する、といった洗浄方法も提案され実施されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第３３８００２１号公報（第３頁、図１および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の氷スラリーを用いた洗浄方法は、ノズルから氷スラリーを基板の表面へ噴射し氷の微粒子を基板に衝突させて氷の微粒子で基板の表面を擦るものであり、洗浄効果を高めるためには、氷スラリーを加圧してノズルから或る程度の圧力で氷スラリーを噴出させる必要がある。ところが、微小な氷粒とは言え固形物を含んだ液体を基板表面の広範囲にわたって均一に分散させることは極めて困難であり、このため、氷スラリーを加圧してノズルから噴出させた際に、基板の表面上の位置によって氷スラリーが基板の表面に衝突するときのエネルギにむらを生じる。特に、近年におけるように基板が大型化すると、基板表面のより広範囲にわたって氷スラリーを拡散させるためには、ノズルからの氷スラリーの吐出圧力を高める必要があるため、氷スラリーをノズルから吐出して基板表面へ均一に分散させることは益々困難となり、氷スラリーが基板の表面に衝突するときのエネルギむらが大きくなる。この結果、洗浄むら等の処理むらを生じる、といった問題点がある。
【０００４】
また、例えばＬＣＤの製造では、液晶パターン用の金属膜は、アルミニウム（Ａｌ）＋モリブデン（Ｍｏ）などのように物理的に軟らかい金属材料で形成されており、氷の微粒子と基板表面との衝突エネルギのむらにより、金属膜が部分的にダメージを受ける、といった問題点がある。
【０００５】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、氷の微粒子を含む処理液を基板の表面へ供給して基板の洗浄等の処理を行う場合において、処理むらを生じることなく均一な基板処理が可能であり、基板上に形成された金属膜等の被膜にダメージを与えることもない基板処理方法、および、その方法を好適に実施することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、基板を支持して水平方向へ搬送しつつ、基板の主面へ処理液を供給して基板を処理する基板処理方法において、氷の微粒子を含む処理液を基板の主面へ供給し、掻き混ぜ部材を基板の主面に接触もしくは近接させて基板の主面上で氷の微粒子を含む処理液を掻き混ぜることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の基板処理方法において、基板を傾斜姿勢に支持してその傾斜方向と直交する方向でかつ水平方向へ搬送し、基板の主面へ供給された氷の微粒子を含む処理液を基板の傾斜に沿って流下させながら、前記掻き混ぜ部材により基板の主面上で氷の微粒子を含む処理液を掻き混ぜることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の基板処理方法において、前記掻き混ぜ部材が平面ブラシであり、その平面ブラシを基板の主面に沿って基板搬送方向と交叉する方向へ基板の全幅にわたり往復移動させることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板処理方法において、基板の処理が洗浄処理であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、基板を支持して水平方向へ搬送する基板搬送手段と、この基板搬送手段によって搬送される基板の主面へ処理液を供給する処理液供給手段とを備えた基板処理装置において、前記処理液供給手段が、氷の微粒子を含む処理液を基板の主面へ供給するものであって、基板の主面に接触もしくは近接して基板の主面上で氷の微粒子を含む処理液を掻き混ぜる掻き混ぜ部材をさらに備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項５記載の基板処理装置において、前記基板搬送手段が、基板を傾斜姿勢に支持してその傾斜方向と直交する方向でかつ水平方向へ基板を搬送するものであり、前記処理液供給手段によって基板の主面に供給された氷の微粒子を含む処理液が基板の傾斜に沿って流下するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項７に係る発明は、請求項５または請求項６に記載の基板処理装置において、前記掻き混ぜ部材が平面ブラシであり、その平面ブラシを、前記処理液供給手段による処理液の供給位置より基板搬送方向における前方側に配設し、前記平面ブラシを基板の主面に沿って基板搬送方向と交叉する方向へ基板の全幅にわたり往復移動させる移動手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項８に係る発明は、請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の基板処理装置において、前記処理液供給手段を、氷の微粒子を含む処理液を流出させるスリット状流出口を有するノズルと、氷の微粒子を含む処理液を調製して前記ノズルへ送る製氷・送液手段とを備えて構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項９に係る発明は、請求項８記載の基板処理装置において、前記製氷・送液手段を、円筒状の内周壁面を有し供給口および排出口が形設された容器と、この容器の壁面を冷却する冷却手段と、前記容器の内周壁面に析出し成長した氷結晶を掻き取って純水中に拡散させる掻き取り手段と、前記容器内へ供給口を通して純水を供給する純水供給手段と、前記容器内から排出口を通して排出された氷の微粒子を含む純水を前記ノズルへ送るための配管とを備えて構成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に係る発明は、請求項５ないし請求項９のいずれかに記載の基板処理装置において、基板の処理が洗浄処理であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明の基板処理方法においては、氷の微粒子を含む処理液が基板の主面へ供給され、その氷の微粒子を含む処理液が基板の主面上で掻き混ぜ部材によって掻き混ぜられることにより、例えば洗浄処理では、基板表面の凹部などに存在するパーティクル等の汚染物質が氷の微粒子によって掻き出され、汚染物質が処理液と共に基板の主面上から流出して除去される。このように、氷の微粒子が基板の主面に衝突する力によって汚染物質が基板上から除去されるのではなく、氷の微粒子を含む処理液が基板の主面上で掻き混ぜられることにより汚染物質が基板上から除去されるので、氷の微粒子を含む処理液を加圧してノズルから噴出させる必要が無い。
したがって、請求項１に係る発明の基板処理方法によると、処理むらを生じることがなく均一な基板処理を行うことができ、また、基板上に形成された金属膜等の被膜にダメージを与えることもない。
【００１７】
請求項２に係る発明の基板処理方法では、基板が傾斜姿勢に支持されて搬送されるので、基板の主面へ供給された氷の微粒子を含む処理液は、基板の傾斜に沿って流下しながら掻き混ぜ部材により基板の主面上で掻き混ぜられて、基板の低位置側の端縁から自然に流出する。
【００１８】
請求項３に係る発明の基板処理方法では、平面ブラシが基板の主面に沿って基板搬送方向と交叉する方向へ基板の全幅にわたり往復移動することにより、基板の主面へ供給された氷の微粒子を含む処理液が基板の主面上で効率良く掻き混ぜられる。
【００１９】
請求項４に係る発明の基板処理方法では、氷の微粒子を含む処理液が基板の主面上で掻き混ぜられることにより、基板表面の凹部などに存在するパーティクル等の汚染物質が基板の主面上から除去される。
【００２０】
請求項５に係る発明の基板処理装置においては、処理液供給手段により氷の微粒子を含む処理液が基板の主面へ供給され、掻き混ぜ部材が基板の主面に接触もしくは近接して基板の主面上で氷の微粒子を含む処理液を掻き混ぜることにより、例えば洗浄処理では、基板表面の凹部などに存在するパーティクル等の汚染物質が氷の微粒子によって掻き出され、汚染物質が処理液と共に基板の主面上から流出して除去される。このように、氷の微粒子を基板の主面に衝突させる力によって汚染物質を基板上から除去するのではなく、氷の微粒子を含む処理液を基板の主面上で掻き混ぜることにより汚染物質を基板上から除去するので、処理液供給手段により微粒子を含む処理液を加圧して基板の主面へ噴出させる必要が無い。
したがって、請求項５に係る発明の基板処理装置を使用すると、処理むらを生じることがなく均一な基板処理を行うことができ、また、基板上に形成された金属膜等の被膜にダメージを与えることもない。
【００２１】
請求項６に係る発明の基板処理装置では、基板搬送手段により基板が傾斜姿勢に支持されて搬送されるので、処理液供給主段により基板の主面へ供給された氷の微粒子を含む処理液は、基板の傾斜に沿って流下しながら掻き混ぜ部材により基板の主面上で掻き混ぜられて、基板の低位置側の端縁から自然に流出する。
【００２２】
請求項７に係る発明の基板処理装置では、移動手段により平面ブラシが基板の主面に沿って基板搬送方向と交叉する方向へ基板の全幅にわたり往復移動させられることにより、処理液供給主段位より基板の主面へ供給された氷の微粒子を含む処理液を基板の主面上で効率良く掻き混ぜることができる。
【００２３】
請求項８に係る発明の基板処理装置では、製氷・送液手段により氷の微粒子を含む処理液が調製されてノズルへ送られ、氷の微粒子を含む処理液は、特に加圧されることなくノズルのスリット状流出口から流出して基板の主面へ供給される。
【００２４】
請求項９に係る発明の基板処理装置では、冷却手段により容器の壁面が冷却され、純水供給手段により容器内へ供給口を通して供給された純水の一部が、冷却された容器の壁面で冷却されて氷結し、容器の内周壁面に析出し成長した氷結晶が掻き取り手段により掻き取られて純水中に拡散し、氷の微粒子を含む純水が調製される。そして、氷の微粒子を含む純水は、容器内から排出口を通して排出され配管を通ってノズルへ送られる。
【００２５】
請求項１０に係る発明の基板処理装置では、掻き混ぜ手段によって氷の微粒子を含む処理液が基板の主面上で掻き混ぜられることにより、基板表面の凹部などに存在するパーティクル等の汚染物質が基板の主面上から除去される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明の最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１ないし図４は、この発明の実施形態の１例を示し、図１は、基板処理装置、この例では基板洗浄装置の概略構成を示す要部斜視図であり、図２は、その正面図であり、図３は、その側面図であり、図４は、この基板洗浄装置の構成要素の１つである製氷・送液部の構成を示す概略断面図である。
【００２７】
この基板洗浄装置は、互いに平行に並設された複数の搬送ローラ１０から構成され基板Ｗを傾斜姿勢に支持してその傾斜方向と直交する方向でかつ水平方向へ基板Ｗを搬送するローラコンベア（図１および図３には図示を省略）、このローラコンベアによって搬送される基板Ｗの主面へ、氷の微粒子を含む純水（以下、「氷スラリー」という）を供給するノズル１２、および、基板Ｗの主面上で氷スラリーを掻き混ぜる平面ブラシ１４を備えて構成されている。ノズル１２は、基板Ｗの、その搬送方向と直交する幅方向の寸法とほぼ同等の長さを有し、基板Ｗの直上位置に、基板搬送方向と交叉するようにかつ基板Ｗの傾斜に沿うように配設されている。ノズル１２の下端面には、その長手方向にスリット状流出口が形設されており、そのスリット状流出口から氷スラリーがほとんど加圧されていない状態で流出するようになっている。このノズル１２には、その内部に形成された流路に連通するように配管１６が接続されており、ノズル１２は、その配管１６を通して後述する製氷・送液部２０（図４参照）に流路接続されている。
【００２８】
平面ブラシ１４は、ノズル１２の設置位置より基板搬送方向における前方側にかつノズル１２の近くに設置されており、その下面にモヘア、ナイロンなどの毛１８が平面状に植設されている。この平面ブラシ１４は、基板Ｗの幅方向の寸法とほぼ同等の長さを有し、基板Ｗの直上位置に、基板搬送方向と交叉するようにかつ基板Ｗの傾斜に沿うように配設されている。また、図示を省略しているが、平面ブラシ１４は、毛１８の先端が基板Ｗの主面に接触もしくは近接するように支持・移動機構に支持され、支持・移動機構によって長手方向へ基板Ｗの全幅にわたり往復移動させられるようになっている。
【００２９】
氷スラリーを調製してノズル１２へ送る製氷・送液部２０は、図４に示すように、二重壁構造に形成されて円筒状の内周壁面を有し純水供給口２４および氷スラリー排出口２６が形設された容器２２を備えている。容器２２の純水供給口２４は、純水供給源に流路接続された純水供給用配管２８に連通して接続されており、氷スラリー排出口２６は、ノズル１２に流路接続された氷スラリー送液用の配管１６に連通して接続されている。容器２２の内壁と外壁との間の空間には、不凍液３０が充填されている。不凍液３０は、容器２２の二重壁内とチラー（冷却装置）３２との間で循環させられており、チラー３２によって氷点以下の温度に冷却され、容器２２の内周壁面が氷点以下の温度に冷却保持されている。容器２２の内部には、その軸心位置に回転支軸３４が挿通されており、回転支軸３４にスクリュー刃３６が固着されている。回転支軸３４は、容器２２の外部に延設された端部がモータ３８の回転軸に連結されている。スクリュー刃３６は、容器２２の内周壁面に近接する外周刃先を有している。そして、モータ３８によって回転支軸３４が回転させられることにより、スクリュー刃３６は、外周刃先を容器２２の内周壁面に近接させながら回転するようになっている。
【００３０】
この製氷・送液部２０においては、純水供給源から容器２２内へ純水供給口２４を通して純水が供給されると、その純水の一部が容器２２の内周壁面で冷却されて氷結し、容器２２の内周壁面に析出し成長した氷結晶が、スクリュー刃の外周刃先によって掻き取られる。そして、容器２２の内周壁面から掻き取られた氷結晶は、純水中に拡散して、氷スラリーが調製される。このとき製造される氷スラリー中の氷の微粒子は、例えば１μｍ〜２００μｍ程度の粒径であり、洗浄しようとする基板Ｗの表面に形成されたパターンの線幅や溝幅に応じて、容器２２の内周壁面における冷却温度、スクリュー刃３６の回転速度、容器２２内への純水の供給流量等の条件を適宜設定することにより、氷の微粒子の粒径を調節するようにすればよい。容器２２の内部で調製された氷スラリーは、スクリュー刃３６の螺旋的回転運動による推進力を得て、容器２２内から氷スラリー排出口２６を通して排出され、配管１６を通ってノズル１２へ送られる。そして、この製氷・送液部２０によると、脈動の無い静かな氷スラリーの移送が可能となる。また、この製氷・送液部２０は、それほど設置スペースを必要とせず、ノズル１２の近傍に設置することが可能であり、その分、配管１６の長さも短くすることができる。
【００３１】
上記した構成を有する基板洗浄装置においては、製氷・送液部２０で調製されてノズル１２へ送られた氷スラリーは、特に加圧されることなくノズル１２のスリット状流出口から流出して、ローラコンベアによって傾斜姿勢で水平方向へ搬送される基板Ｗの主面へ供給される。基板Ｗの主面へ供給された氷スラリーは、基板Ｗの傾斜に沿って流下しながら、基板搬送方向と交叉する方向へ往復移動する平面ブラシ１４によって基板Ｗの主面上で掻き混ぜられ、基板Ｗの低位置側の端縁から自然に流出する。この際、氷スラリーが平面ブラシ１４によって基板Ｗの主面上で掻き混ぜられることにより、基板Ｗの表面の凹部などに存在するパーティクル等の汚染物質が氷スラリー中の氷の微粒子によって掻き出され、汚染物質が氷スラリーおよびその融解水と共に基板Ｗの主面上から流出して除去される。
【００３２】
上記した実施形態では、基板を洗浄する処理について説明したが、この発明は、洗浄以外の基板の処理についても適用し得るものである。例えば、上記した構成の装置を、基板のエッチング処理装置の置換水洗部において使用するときは、平面ブラシ１４によってエッチング液と氷スラリーとを掻き混ぜることにより、高粘度のエッチング液を純水で薄める処理が促進されること、および、基板への氷スラリーの供給により基板およびエッチング液が低温化することで、エッチング反応を高速で停止させることができ、また、純水によるエッチング液の置換効率が向上することとなる。また、処理液の種類は、純水に限らず、薬液であってもよい。
【００３３】
また、上記した実施形態では、ノズル１２を基板搬送方向と交叉するようにかつ基板Ｗの傾斜に沿うように配設したが、ノズルを、傾斜した基板の高位置側の端縁部の直上位置に基板搬送方向に沿って配設するようにしてもよい。また、上記実施形態では、基板Ｗを傾斜姿勢に支持して水平方向へ搬送しながら、ノズル１２から基板Ｗの主面へ氷スラリーを供給し、平面ブラシ１４によって基板Ｗの主面上で氷スラリーを掻き混ぜるようにしたが、基板Ｗのサイズがそれほど大きくないときには、基板Ｗを水平姿勢に支持して水平方向へ搬送しながら、ノズル１２から基板Ｗの主面へ氷スラリーを供給して平面ブラシ１４で氷スラリーを掻き混ぜるようにし、その後に、基板Ｗを傾斜させて水洗処理するようにしてもよい。
【００３４】
また、製氷・送液部２０の構成は、上記実施形態で説明したものに限らず、例えば、製氷部で調製された氷スラリーをバッファタンク内に貯留し、バッファタンク内で氷スラリーを静かに攪拌しながら、バッファタンク内からノズル１２へポンプで氷スラリーを送液するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施形態の１例を示し、基板洗浄装置の概略構成を示す要部斜視図である。
【図２】図１に示した基板洗浄装置の要部正面図である。
【図３】図１に示した基板洗浄装置の要部側面図である。
【図４】図１に示した基板洗浄装置の構成要素の１つである製氷・送液部の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  搬送ローラ
１２  ノズル
１４  平面ブラシ
１６  配管
２０  製氷・送液部
２２  容器
２４  純水供給口
２６  氷スラリー排出口
２８  純水供給用配管
３０  不凍液
３２  チラー（冷却装置）
３４  回転支軸
３６  スクリュー刃
３８  モータ
Ｗ  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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