(57)【要約】【課題】この発明は基板のデバイス面を確実に洗浄処理することができるようにした処理装置を提供することにある。【解決手段】上面に基板が保持されるテーブル４と、テーブルに保持された基板にその板面と直交する上下方向に超音波振動を付与する振動子３と、テーブルに保持され振動子によって超音波振動する基板の上面に処理液を供給するノズル体を具備する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理液によって洗浄処理する処理装置であって、
上面に上記基板が保持されるテーブルと、
このテーブルに保持された上記基板にその板面と直交する上下方向に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、
上記テーブルに保持され上記超音波振動付与手段によって超音波振動する上記基板の上面に上記処理液を供給する処理液供給手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置。
【請求項２】
上記超音波振動付与手段は超音波振動する振動子であって、
上記テーブルは、ベース上に振動方向を上下方向に向けて設けられた上記振動子によって支持されていることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項３】
上記処理液供給手段は、上記基板の上方で水平方向に揺動可能に設けられたアーム体と、このアーム体の先端部に設けられ上記基板の上面に上記処理液を供給するノズル体を備えていることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項４】
上記処理液はナノバブル水であることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項５】
基板を処理液によって洗浄処理する処理方法であって、
テーブルの上面に上記基板を供給する工程と、
このテーブルに供給された上記基板をその板面と直交する上下方向に超音波振動させる工程と、
超音波振動する上記基板の上面に上記処理液を供給する工程と
を具備したことを特徴とする基板の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体ウエハやガラスパネルなどの基板を超音波振動を利用して洗浄処理する基板の処理装置及び処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、ガラスパネルや半導体ウエハなどの基板の回路パターンが形成された面、つまりデバイス面を高い清浄度で洗浄処理することが要求される工程がある。
【０００３】
上記基板のデバイス面を洗浄処理する方式としては、洗浄液中に複数枚の基板を浸漬するデイップ方式や基板に向けて洗浄液を噴射して一枚ずつ洗浄する枚葉方式があり、最近では高い清浄度が得られる枚葉方式が採用されることが多くなってきている。
【０００４】
枚葉方式の１つとしてスピン処理装置の回転テーブルに基板を、そのデバイス面を上に向けて保持し、この回転テーブルとともに基板を回転させる一方、基板の上方に超音波振動子によって超音波振動されるノズル体を配設し、このノズル体から基板に向けて超音波振動が付与された処理液を噴射し、処理液の洗浄作用と超音波振動による振動作用によって上記基板から微粒子などの汚れを効率よく除去する洗浄方式が実用化されている。  
特許文献１の図１１乃至図１４には上述したスピン処理装置によって基板を洗浄することが示されている。
【特許文献１】特開２００６−１７９７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、最近では基板のデバイス面に形成される回路パターンの高密度化によって回路パターンが微細化し、そのアスペクト比が大きくなる傾向にある。アスペクト比が大きくなると、回路パターンは幅寸法が小さくなり、高さ寸法が高くなる。
【０００６】
一方、回転テーブルに保持された基板の上方に配置されたノズル体から超音波振動が付与された洗浄液を上記基板のデバイス面に向けて噴射すると、ノズル体から噴射された洗浄液が基板に衝突したとき、洗浄液に付与された超音波振動の振動方向が基板の板面に対して一定とならない。
【０００７】
つまり、洗浄液に付与された超音波振動は、基板のデバイス面に対して回路パターンの高さ方向に沿う垂直方向だけでなく、斜め方向や横方向からも作用することになる。回路パターンに対して超音波振動が斜め方向や横方向から作用すると、回路パターンに倒れが発生し、絶縁不良などの製品不良を招く虞がある。
【０００８】
この発明は、超音波振動が基板の板面に対して直交する上下方向にして作用するようにし、基板のデバイス面に形成された回路パターンが超音波振動によって倒れることがないようにした基板の処理装置及び処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、基板を処理液によって洗浄処理する処理装置であって、
上面に上記基板が保持されるテーブルと、
このテーブルに保持された上記基板にその板面と直交する上下方向に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、
上記テーブルに保持され上記超音波振動付与手段によって超音波振動する上記基板の上面に上記処理液を供給する処理液供給手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置にある。
【００１０】
上記超音波振動付与手段は超音波振動する振動子であって、
上記テーブルは、ベース上に振動方向を上下方向に向けて設けられた上記振動子によって支持されていることが好ましい。
【００１１】
上記処理液供給手段は、上記基板の上方で水平方向に揺動可能に設けられたアーム体と、このアーム体の先端部に設けられ上記基板の上面に上記処理液を供給するノズル体を備えていることが好ましい。
【００１２】
上記処理液はナノバブル水であることが好ましい。
【００１３】
この発明は、基板を処理液によって洗浄処理する処理方法であって、
テーブルの上面に上記基板を供給する工程と、
このテーブルに供給された上記基板をその板面と直交する上下方向に超音波振動させる工程と、
超音波振動する上記基板の上面に上記処理液を供給する工程と
を具備したことを特徴とする基板の処理方法にある。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、基板をその板面と直交する上下方向に振動させ、その上面に処理液を供給して洗浄処理するようにした。そのため、超音波振動は基板の板面に対して上下方向に作用し、斜め方向や横方向に作用することがほとんどないから、基板の板面に設けられた回路パターンが倒れて製品不良の発生を招くのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１はこの発明の処理装置の概略的構成を示し、この処理装置は上面が開口した処理槽１を備えている。この処理槽１の内底部にはベース２が設けられている。このベース２の上面には、図２に示すようにたとえば円盤状の複数の圧電素子を積層して円柱状に形成された、超音波付与手段としての複数の振動子３が圧電素子の積層方向を上下方向にして所定の配置状態で立設されている。
【００１７】
複数の振動子３の上端面にはテーブル４が下面を連結して設けられている。このテーブル４と上記ベース２はほぼ同じ大きさの円盤状に形成されていて、これらの周辺部にはゴムなどの弾性材料によってリング状に形成された環状部材５が上下端面を上記ベース２の上面とテーブル４の下面にそれぞれ気密に接続させて設けられている。
【００１８】
上記テーブル４には厚さ方向に貫通した複数の吸引孔６が形成されている。ベース２とテーブル４との間の空間部７には上記ベース２に厚さ方向に貫通して設けられた接続孔２ａに、吸引ポンプ８が配管９によって接続されている。したがって、上記吸引ポンプ８が作動すれば、上記空間部７を介して上記吸引孔６に吸引力が発生させることができるようになっている。
【００１９】
上記テーブル４の上面にはガラスパネルや半導体ウエハなどの基板Ｗが図３に示す回路パターンＰが形成されたデバイス面を上にして図示しないロボットなどによって供給載置される。それによって、上記基板Ｗは上記吸引孔６に発生する吸引力によって上記テーブル４の上面に吸着保持されるようになっている。  
なお、テーブル４には基板Ｗが周辺部をロボットによって保持されて供給される。そのため、テーブル４の外形寸法は基板Ｗの外形寸法よりも小さいことが好ましい。
【００２０】
上記ベース２と上記テーブル４との間に設けられた複数の振動子３には超音波発振器１１によって発生する、たとえば３０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の、所定の範囲の周波数帯域の高周波の駆動信号が印加される。それによって、複数の振動子３は所定の範囲の周波数帯域の周波数に応じた発振周波数で超音波振動するようになっている。
【００２１】
複数の振動子３をそれぞれ固有の発振周波数で超音波振動するように構成してもよい。そうすれば、各振動子３は異なる周波数で超音波振動することになる。
【００２２】
振動子３が超音波振動すれば、この振動子３に連結されたテーブル４及びこのテーブル４の上面に保持される基板Ｗも超音波振動する。そのとき、ベース２とテーブル４の周辺部を気密に連結した環状部材５はテーブル４の超音波振動に応じて弾性変形するから、上記テーブル４が超音波振動するのを阻害することはない。
【００２３】
上記処理槽１の側方には駆動源１３によって回転方向及び水平方向に駆動される駆動軸１４が軸線を垂直にして立設されている。この駆動軸１４の上端部にはアーム体１５が基端を連結して水平に設けられている。このアーム体１５は上記処理槽１の上方に位置し、先端部にはノズル体１６が設けられている。
【００２４】
上記ノズル体１６にはナノバブル発生器１７から処理液Ｌとなるナノバブル水が供給されるようになっている。上記ナノバブル発生器１７には気体供給ポンプ１８と液体供給ポンプ１９がそれぞれ配管接続されている。
【００２５】
上記気体供給ポンプ１８は上記ナノバブル発生器１７に窒素ガスや二酸化炭素ガスなどの気体を所定の圧力で供給し、上記液体供給ポンプ１９は上記ナノバブル発生器１７にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）や純水などの液体を供給する。
【００２６】
上記ナノバブル発生器１７に供給された気体は旋回流となり、上記液体は気体よりも旋回速度の速い旋回流となって気体の周囲に沿って流れる。それによって、気体が液体によって剪断されることで微細径のバブル、つまりナノバブルが発生し、そのナノバブルが液体に混入して処理液Ｌとしてのナノバブル水となる。
【００２７】
上記液体に含まれるバブルの粒径は上記気体と液体との旋回速度によって設定することができ、この実施の形態では液体に剪断された気体によって直径が１μｍ以下のナノバブルが発生するよう、上記ナノバブル発生器１７に供給される気体と液体との旋回速度が設定される。
【００２８】
上記ナノバブル発生器１７で作られたナノバブル水からなる処理液Ｌは貯液槽２１に供給される。この貯液槽２１と上記ノズル体１６は可撓性の配管２２によって接続されている。この配管２２の中途部には貯液槽２１に貯えられた処理液Ｌを上記ノズル体１６に供給する液体供給ポンプ２３及びフィルタ２４が設けられている。
【００２９】
上記ノズル体１６に供給された処理液Ｌは上記テーブル４の上面に保持された基板Ｗの回路パターンＰが形成されたデバイス面に向けて噴射される。そのとき、駆動源１３によって上記駆動軸１４を回転方向及び水平方向に駆動すれば、アーム体１５の先端に設けられた上記ノズル体１６から噴射された処理液を基板Ｗの板面全体に均一に供給することができる。  
基板Ｗの上面に供給された処理液Ｌは上記処理槽１に接続された回収管２４を通じて回収されて廃棄されたり、再使用されるようになっている。
【００３０】
なお、基板Ｗを保持したテーブル４を回転させるようにすれば、基板Ｗに対する処理液Ｌの供給をより一層、均一に行なうことができる。その場合、ノズル体１６は基板Ｗの上方で水平方向に駆動せず、この基板Ｗの中心を通って径方向に揺動させるだけであってもよい。
【００３１】
つぎに、上記構成の処理装置によって基板Ｗを洗浄処理する場合について説明する。まず、図示しないロボットなどによって未処理の基板Ｗを回路パターンＰが形成されたデバイス面を上にしてテーブル４の上面に供給する。基板Ｗをテーブル４に供給したならば、吸引ポンプ８を作動させて基板Ｗをテーブル４の上面に吸着保持する。
【００３２】
基板Ｗがテーブル４に保持されたならば、液体供給ポンプ２３を作動させて貯液槽２１に貯えられたナノバブル水からなる処理液Ｌをノズル体１６に供給し、このノズル体１６を駆動源１３によって回転方向及び水平方向に駆動しながら、上記処理液Ｌを基板Ｗの上面全体にわたって均一に供給する。
【００３３】
処理液Ｌの供給と同時に、超音波発振器１１を作動させて複数の振動子３に高周波電圧を印加して上記振動子３を超音波振動させる。振動子３が超音波振動させられると、この振動子３に支持されたテーブル４及びテーブル４の上面に保持された基板Ｗが振動子３とともに超音波振動する。
【００３４】
それによって、超音波振動する基板Ｗの回路パターンＰが形成された上面は、この上面に供給された処理液Ｌによって超音波洗浄されることになる。しかも、処理液Ｌにはナノバブルを含むナノバブル水が用いられている。そのため、基板Ｗが超音波振動すると、その超音波振動によって処理液Ｌに含まれるナノバブルが圧壊され、そのときの衝撃が基板Ｗの回路パターンＰに作用するから、ナノバブルの圧壊時の衝撃によっても回路パターンＰが洗浄処理されることになる。
【００３５】
ナノバブルは直径が１μｍ以下であるが、その大きさにはばらつきがある。そのため、ナノバブルの直径によって効率よく圧壊される超音波振動の周波数が異なる。したがって、複数の振動子３を異なる周波数で超音波振動するようにすれば、大きさにばらつきのあるナノバブルを各振動子１４の超音波振動によって効率よく確実に圧壊することができる。
【００３６】
上記振動子３は振動方向を上下方向に向けて上記ベース２に設けられている。そのため、テーブル４及びこのテーブル４に保持された基板Ｗも上下方向、つまり基板Ｗの板面に対して直交する垂直方向に超音波振動することになる。
【００３７】
このような基板Ｗの振動方向は、その基板Ｗのデバイス面に形成された回路パターンＰの高さ方向に一致する。そのため、回路パターンＰに対して超音波振動が高さ方向と交差する斜め方向や横方向に作用するということがほとんどないから、基板Ｗを処理液Ｌによって処理するときに超音波振動によって上記回路パターンＰに倒れが生じて絶縁不良の発生を招くのを防止することができる。
【００３８】
純水やイソプロピルアルコールなどの液体によってたとえば９０ｎｍ以下の微細な回路パターンを洗浄すると、その表面張力によって液体が回路パターンＰ間の隙間ｃ（図３に示す）に十分に入り込まずに洗浄不足が生じたり、わずかに入り込んだ液体の表面張力によって回路パターンに倒れが生じる虞がある。
【００３９】
しかしながら、窒素ガスや二酸化炭素ガスの気体のナノバブルを含む純水やイソプロピルアルコールなどの液体を処理液Ｌとして使用して洗浄すれば、その処理液Ｌの表面張力が低下して界面活性効果が向上し、その処理液Ｌが回路パターンＰ間の隙間ｃに確実に入り込む。そのため、洗浄不足を招くことがないばかりか、表面張力によって回路パターンＰが倒れるのを防止することができる。
【００４０】
とくに、処理液Ｌが回路パターンＰ間の隙間ｃに十分に入り込むことで、処理液Ｌによって回路パターンＰが強固に保持されるから、処理液Ｌに含まれるナノバブルが超音波振動によって圧壊されたときに生じる衝撃で回路パターンＰが倒れるのを確実に防止することができる。
【００４１】
つまり、純水はナノバブルを含むことで表面張力が低下し、イソプロピルアルコールはもともと表面張力が純水よりも低いが、ナノバブルを含むことで、さらに表面張力が低下するから、ナノバブルを含む処理液Ｌを用いることで、洗浄効果の向上を図ることができ、しかも表面張力やナノバブルの圧壊時に生じる衝撃で回路パターンＰに倒れが発生するのを防止することができる。
【００４２】
なお、上記一実施の形態で、テーブルを回転駆動可能な構成とすれば、基板を洗浄処理した後でテーブルを回転させれば、基板を乾燥処理することができる。つまり、洗浄処理に連続して乾燥処理を行なうことができる。  
また、処理液としてナノバブル水を用いる場合について説明したが、ナノバブルを含まない処理液を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の一実施の形態を示す処理装置の概略的構成図。
【図２】ベース上に振動子によって保持されたテーブルを示す拡大図。
【図３】基板のデバイス面を拡大して示す説明図。
【符号の説明】
【００４４】
１…処理槽、３…振動子（超音波振動付与手段）、４…テーブル、１１…超音波発振器、１６…ノズル体（処理液供給手段）、１７…ナノバブル発生器。
【図１】
2009170709.tif 000003
【図２】
2009170709.tif 000004
【図３】
2009170709.tif 000005