(57)【特許請求の範囲】
【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、
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、
前記処理槽の外部を覆い、前記処理槽の外壁との間で伝播液を貯留する外槽と、
前記外槽に設けられ、前記外槽に貯留された伝搬液および前記処理槽に貯留された処理液を介して前記処理槽内の基板に付与される超音波振動を発する振動源と、
前記外槽の下方に設けられた密閉容器であり、前記排出口から連絡路を介して使用済処理液を受け入れて使用済処理液を貯留す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、
一端が前記補助容器に接続され、かつ他端であるエア抜き端が前記処理槽の排出口よりも高い位置で前記外槽に接続されたエア抜き路と、
を備えることを特徴とする基板浸漬処理装置。
【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。
【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。
【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１００ａ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１１３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１１１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１１１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、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、前記処理槽の外部を覆い、前記処理槽の外壁との間で伝播液を貯留する外槽と、前記外槽に設けられ、前記外槽に貯留された伝搬液および前記処理槽に貯留された処理液を介して前記処理槽内の基板に付与される超音波振動を発する振動源と、前記外槽の下方に設けられた密閉容器であり、前記排出口から連絡路を介して使用済処理液を受け入れて使用済処理液を貯留す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、一端が前記補助容器に接続され、かつ他端であるエア抜き端が前記処理槽の排出口よりも高い位置で前記外槽に接続されたエア抜き路とを備える。
【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。
【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１１ａ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３３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１１ａ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３２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３１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１３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６１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３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１ないし３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１ないし３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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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