(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に気体溶存液を用いた処理を行う基板処理装置であって、
基板を支持する支持手段と、
開口端を有しかつ気体を透過させる特性を有する複数の多孔性管の集合体および前記複数の多孔性管の開口端が露出するように前記集合体の周囲を包囲する包囲部材を備える溶解モジュールと、
前記溶解モジュールの前記複数の多孔性管の内部に液体を供給する液体供給手段と、
前記溶解モジュールの前記包囲部材内で前記複数の多孔性管の外部に気体を供給する気体供給手段とを備え、
前記溶解モジュールは、前記複数の多孔性管の開口端が前記支持手段に支持された基板の表面に対向するように配置され、前記複数の多孔性管の開口端から前記基板の表面に気体溶存液を供給することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記集合体の前記開口端が前記支持手段に支持された基板の表面のほぼ全域に対向することを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記溶解モジュールの前記複数の多孔性管の開口端と前記支持手段に支持された基板の表面とがほぼ平行であることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記溶解モジュールの前記複数の多孔性管の開口端と前記支持手段に支持された基板の表面との距離が１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記溶解モジュールの前記包囲部材内の気体を外部に排出する排気手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記支持手段に支持された基板を回転させる回転駆動手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に処理を行う基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板などの基板に処理を行う基板処理工程においては、液体に気体を溶解させた気体溶存液を用いることがあり、その一つとして基板表面に付着した不純物の個体微粒子（パーティクル）の除去を行う洗浄工程がある。この洗浄工程では、通常基板洗浄処理装置が用いられる。
【０００３】
ここで、洗浄工程とは、基板表面にある粒子、有機物および金属表面の不純物などの汚れに対して、液体（洗浄液）に気体（ガス）を溶解させたガス溶解洗浄液の化学作用と各種物理エネルギーとを用いて除去することであり、ガス溶解洗浄液とは、例えば、オゾン水溶液（Ｏ3 ＋Ｈ2 Ｏ）であり、各種物理エネルギーとは、回転運動および往復運動等を含む。
【０００４】
図４は従来の基板洗浄処理装置の構造を示す模式図である。
従来の基板洗浄処理装置は、保持台１０１、吐出ノズル１０２、ガスタンク１０３、洗浄液タンク１０４、溶解モジュール１０５、供給配管１０６、ガス開閉弁１０７、排気開閉弁１１０およびモータ１１１を備えている。
【０００５】
図４に示す洗浄されるべき基板１００は、保持台１０１に水平姿勢で保持され、保持台１０１は、モータ１１１により回転駆動される。
【０００６】
また、基板１００の上方に吐出ノズル１０２が配設されている。一方、ガスタンク１０３は、ガス開閉弁１０７を介して溶解モジュール１０５に接続されており、洗浄液タンク１０４は、溶解モジュール１０５に接続されている。さらに、溶解モジュール１０５は、供給配管１０６を介して吐出ノズル１０２に接続されている。また、溶解モジュール１０５には、排気開閉弁１１０が設けられている。
【０００７】
この溶解モジュール１０５の内部には、１つの空間を２つに区切るように半透膜が配設されており（図示せず）、この半透膜に区切られた２つの空間の一方にガス開閉弁１０７を開放することによりガスタンク１０３から与えられたガスが注入され、半透膜に区切られた２つの空間の他方に洗浄液タンク１０４から与えられた洗浄液が注入される。
【０００８】
ここで、溶解モジュール１０５が有する半透膜とは、分子構造の大きな洗浄液（液体）は透過させないが、分子構造の小さいガス（気体）は透過させる特性を持つものである。また、ガスタンク１０３から与えられたガスとは、例えばオゾン（Ｏ3 ）であり、洗浄液タンク１０４から与えられた洗浄液とは、例えば純水（Ｈ2 Ｏ）である。
【０００９】
図４に示す溶解モジュール１０５は、この半透膜の特性を用いて、洗浄液タンク１０４から与えられた洗浄液にガスタンク１０３から与えられたガスを溶解させガス溶解洗浄液を生成する。そして、溶解モジュール１０５により、生成されたガス溶解洗浄液は、供給配管１０６を介して吐出ノズル１０２から吐出され、基板１００に供給される。
【００１０】
基板１００がモータ１１１により所定の回転数で回転されつつ、生成されたガス溶解洗浄液が吐出ノズル１０２から吐出されることにより、基板１００の表面の洗浄処理が行われる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示す従来の基板洗浄処理装置においては、溶解モジュール１０５から吐出ノズル１０２に到達するまでの供給配管１０６の距離が長いため、ガス溶解洗浄液が供給配管１０６内を吐出ノズル１０２まで流れる間に液体中に溶解されているガスが徐々に抜け出し、ガス溶解洗浄液自体の濃度が低くなる。ここで、ガス溶解洗浄液自体の濃度とは、ガス溶解洗浄液に含まれるガスの濃度をいい、濃度が低下するに伴い基板に対する洗浄処理の効果も低下する。
【００１２】
例えば、ガス溶解洗浄液としてオゾン水溶液を用いる場合には、溶解モジュール１０５から吐出ノズル１０２に到達するまでの供給配管１０６において、洗浄効果を持つオゾン成分が酸素に置換されることにより、ガス溶解洗浄液に含まれるオゾン成分の濃度が低下し、それに伴い基板１００の表面に対する洗浄処理の効果も低下する。
【００１３】
本発明の目的は、気体溶存液の濃度を維持しつつ基板に供給し、基板の処理を効率よく行うことが可能な基板処理装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係る基板処理装置は、基板に気体溶存液を用いた処理を行う基板処理装置であって、基板を支持する支持手段と、開口端を有しかつ気体を透過させる特性を有する複数の多孔性管の集合体および複数の多孔性管の開口端が露出するように集合体の周囲を包囲する包囲部材を備える溶解モジュールと、溶解モジュールの複数の多孔性管の内部に液体を供給する液体供給手段と、溶解モジュールの包囲部材内で複数の多孔性管の外部に気体を供給する気体供給手段とを備え、溶解モジュールは、複数の多孔性管の開口端が支持手段に支持された基板の表面に対向するように配置され、複数の多孔性管の開口端から基板の表面に気体溶存液を供給するものである。
【００１５】
第１の発明に係る基板処理装置においては、基板が支持手段により支持される。また、溶解モジュールが、複数の多孔性管の開口端が支持手段に支持された基板の表面に対向するように配置される。その溶解モジュールの複数の多孔性管の内部に液体供給手段により液体が供給され、さらに溶解モジュールの包囲部材内で複数の多孔性管の外部に気体供給手段により気体が供給される。それにより、液体中に気体が溶解し、複数の多孔性管の開口端から基板の表面に気体溶存液が供給される。
【００１６】
このように、溶解モジュール内で生成された気体溶存液が長い配管を経由することなく、複数の多孔性管の開口端から基板の表面に直接供給されるので、液体中の気体が抜け出ることが防止される。したがって、気体溶存液の濃度を維持しつつ基板に供給し、基板の処理を効率よく行うことができる。
【００１７】
さらに、複数の多孔性管を用いることにより、液体に気体を溶解させるために液体と気体との接触面積が増加することから、濃度の高い気体溶存液を容易に生成することができる。
【００１８】
第２の発明に係る基板処理装置は、第１の発明に係る基板処理装置の構成において、集合体の開口端が支持手段に支持された基板の表面のほぼ全域に対向するものである。
【００１９】
これにより、基板の表面のほぼ全域に気体溶存液を均一かつ短時間に供給することができる。したがって、基板の均一かつ短時間の処理が可能となる。
【００２０】
第３の発明に係る基板処理装置は、第１または第２の発明に係る基板処理装置の構成において、溶解モジュールの複数の多孔性管の開口端と支持手段に支持された基板の表面とがほぼ平行であるものである。
【００２１】
これにより、基板の表面に均一な濃度の気体溶存液を供給することができるので、基板の均一な処理が可能となる。
【００２２】
第４の発明に係る基板処理装置は、第１〜第３のいずれかの発明に係る基板処理装置の構成において、溶解モジュールの複数の多孔性管の開口端と支持手段に支持された基板の表面との距離が１５ｍｍ以下であるものである。
【００２３】
この場合、複数の多孔性管の開口端と基板の表面との距離が短く、複数の多孔性管の開口端と基板の表面との間に連続する気体溶存液の層を形成することが可能となる。それにより、気体溶存液の濃度の低下を十分に防止することができる。したがって、気体溶存液の濃度を維持しつつ基板に供給し、基板の処理をさらに効率よく均一に行うことができる。
【００２４】
第５の発明に係る基板処理装置は、第１〜第４のいずれかの発明に係る基板処理装置の構成において、溶解モジュールの包囲部材内の気体を外部に排出する排気手段をさらに備えたものである。
【００２５】
これにより、液体中に溶解しないで残った余分な気体を溶解モジュールの外部に排出し、溶解モジュールの内圧の上昇を防止することができる。
【００２６】
第６の発明に係る基板処理装置は、第１〜第５のいずれかの発明に係る基板処理装置の構成において、支持手段に支持された基板を回転させる回転駆動手段をさらに備えたものである。
【００２７】
この場合、気体溶存液の濃度を維持しつつ、物理エネルギーの効果を加えることにより、さらに効率よく基板の処理を行うことができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る基板処理装置の一例として基板洗浄処理装置について説明する。図１は本発明の実施の形態における基板洗浄処理装置の構成を示す模式図である。
【００２９】
本発明に係る基板洗浄処理装置は、溶解モジュール１、保持台１０１、ガスタンク１０３、洗浄液タンク１０４、ガス開閉弁１０７、洗浄開閉弁１０８、パージ開閉弁１０９、排気開閉弁１１０およびモータ１１１を備えている。
【００３０】
図１に示すように、半導体ウエハ等の基板１００は水平姿勢で保持台１０１に保持され、保持台１０１はモータ１１１により回転駆動される。そして、ガスタンク１０３は、ガス開閉弁１０７を介して溶解モジュール１に接続されており、洗浄液タンク１０４は、洗浄開閉弁１０８を介して溶解モジュール１に接続されている。また、溶解モジュール１には、パージ開閉弁１０９および排気開閉弁１１０が設けられている。
【００３１】
図２は図１の基板洗浄処理装置に用いられる溶解モジュール１の主要部の構造を示す斜視図である。また、図３は図１の基板洗浄処理装置に用いられる溶解モジュール１の構造の一部を示す断面模式図である。
【００３２】
図２に示すように、溶解モジュール１は、複数の多孔性チューブ１ａ、筒状のハウジング１ｂおよび蓋部材１ｃを備えている。複数の多孔性チューブ１ａの集合体が筒状のハウジング１ｂ内に収容されている。複数の多孔性チューブ１ａの両端は開口している。
【００３３】
また、図３に示すように、複数の多孔性チューブ１ａ間の空間の両端部は、封止材１ｄ，１ｅにより封止されている。筒状のハウジング１ｂには、図１のガスタンク１０３に接続されるガス注入口１０３ａおよび排気開閉弁１１０に接続される排気口１１０ａが設けられている。ガス注入口１０３ａにはパージ開閉弁１０９も接続されている。また、蓋部材１ｃには、洗浄液タンク１０４に接続される洗浄液注入口１０４ａが設けられている。ガス注入口１０３ａおよび排気口１１０ａは、筒状のハウジング１ｂ内で、複数の多孔性チューブ１ａ間の空間に連通しており、洗浄液注入口１０４ａは、複数の多孔性チューブ１ａの内部の空間に連通している。
【００３４】
ここで、図２の複数の多孔性チューブ１ａは、例えばＰＦＡ（四フッ化エチレン樹脂）等のフッ素樹脂からなる。また、この複数の多孔性チューブ１ａは、分子構造の大きな洗浄液（液体）は透過させないが、分子構造の小さいガス（気体）は透過させる特性を持つものである。
【００３５】
ガスタンク１０３からは、例えばオゾン（Ｏ3 ）、水素（Ｈ2 ）、アンモニア（ＮＨ3 ）、フッ素（ＨＦ）、塩酸（ＨＣｌ）、または二酸化炭素（ＣＯ2 ）等のガスが供給される。洗浄液タンク１０４からは、例えば純水（Ｈ2 Ｏ）、アンモニア水（ＮＨ3 ＋Ｈ2 Ｏ）、塩酸水溶液（ＨＣｌ＋Ｈ2 Ｏ）、またはフッ酸水溶液（ＨＦ＋Ｈ2 Ｏ）等の洗浄液が供給される。
【００３６】
また、溶解モジュール１の開口端側の面積は、基板１００の表面の面積とほぼ同等である。さらに、溶解モジュール１の複数の多孔性チューブ１ａの開口端と基板１００とが平行にかつ溶解モジュール１の複数の多孔性チューブ１ａの開口端と基板１００との距離Ｌ（図１参照）が１５ｍｍ以下となるように設けられる。
【００３７】
本実施の形態では、複数の多孔性チューブ１ａが複数の多孔性管に相当し、ハウジング１ｂが包囲部材に相当し、保持台１０１が支持手段に相当し、ガス注入口１０３ａが気体供給手段に相当し、洗浄液注入口１０４ａが液体供給手段に相当し、排気開閉弁１１０が排気手段に相当し、モータ１１１が回転駆動手段に相当する。
【００３８】
次に、図１、図２および図３に示す基板洗浄処理装置の動作を説明する。本例では、洗浄液を純水とし、ガスをオゾンガスとする。
【００３９】
図１に示すように、基板１００が、保持台１０１に水平姿勢で保持され、水平面において鉛直軸の周りにモータ１１１により回転駆動される。一方、ガス開閉弁１０７を開放することにより、ガスタンク１０３からオゾンガスが溶解モジュール１に与えられる。また、洗浄開閉弁１０８を開放することにより、洗浄液タンク１０４から純水が溶解モジュール１に与えられる。
【００４０】
図３に示すように、ガスタンク１０３から与えられたオゾンガスは、ガス注入口１０３ａを介してハウジング１ｂ内で複数の多孔性チューブ１ａの外側に注入される。一方、洗浄液タンク１０４から与えられた純水は、洗浄液注入口１０４ａを介して、複数の多孔性チューブ１ａの各々の内部に注入される。
【００４１】
ここで、複数の多孔性チューブ１ａの外側に注入されたオゾンガスは、複数の多孔性チューブ１ａを透過し内部を流れる純水に溶解される。また、溶解されずに残ったオゾンガスは、図２に示す排気口１１０ａおよび排気開閉弁１１０を介して排出される。
【００４２】
このようにして、溶解モジュール１では、純水にオゾンガスが溶解されたオゾン水溶液が生成される。そして、溶解モジュール１により生成されたオゾン水溶液は、所定の回転数で回転する基板１００上に供給され、基板１００の表面の洗浄処理が行われる。
【００４３】
基板１００の表面の洗浄処理後、ガス開閉弁１０７を閉じることによりオゾンガスの注入を停止させる。そして、溶解モジュール１内に残存しているオゾンガスを排出するため、パージ開閉弁１０９から窒素（Ｎ2 ）を供給する。次に、洗浄液タンク１０４から純水のみを溶解モジュール１に与えて基板１００の表面の後処理を行う。
【００４４】
基板１００の後処理後、洗浄開閉弁１０８を閉じることにより純水の注入を停止させて基板１００の乾燥を行う。基板１００の乾燥は、モータ１１１により基板１００および保持台１０１を所定の回転数で回転させて行う。基板１００の表面の乾燥が終了した後、基板１００が取り出される。
【００４５】
以上のことから、溶解モジュール１内で生成されたオゾン水溶液が長い供給配管を経由することなく複数の多孔性チューブ１ａの開口端から基板１００の表面に直接供給されるので、オゾン水溶液のオゾンガスが抜け出ることが防止され、オゾン水溶液の濃度を維持しつつ基板１００に供給でき、基板１００の洗浄処理を効率よく行うことができる。
【００４６】
さらに、複数の多孔性チューブ１ａを用いることにより、純水とオゾンガスとの接触面積が増加することから、濃度の高いオゾン水溶液を容易に生成することができる。
【００４７】
また、複数の多孔性チューブ１ａの開口端と基板１００の表面との面積がほぼ同等になっていることから、基板１００の表面のほぼ全域にオゾン水溶液を均一かつ短時間に供給することができる。したがって、基板１００の均一かつ短時間の処理が可能となる。
【００４８】
さらに、複数の多孔性チューブ１ａの開口端と基板１００との表面が平行になっているので、基板１００の表面に均一な濃度のオゾン水溶液を供給することができ、基板１００の均一な処理が可能となる。
【００４９】
そして、複数の多孔性チューブ１ａの開口端と基板１００の表面との距離Ｌが１５ｍｍ以下に設定されているので、複数の多孔性チューブ１ａの開口端と基板１００の表面との間に連続するオゾン水溶液の層を形成することが可能となり、オゾン水溶液の濃度の低下を十分に防止することができる。
【００５０】
なお、溶解モジュール１にモータを取り付け、溶解モジュール１自体を回転させることにより溶解モジュール１の乾燥を行うこともできる。
【００５１】
また、上記実施の形態では、基板処理装置の一例として基板洗浄処理装置について説明したが、これに限らず、本発明は、液体に気体を溶解させた気体溶存液を用いて基板処理を行う他の基板処理装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における基板洗浄処理装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１の基板洗浄処理装置に用いられる溶解モジュールの主要部の構造を示す斜視図である。
【図３】図１の基板洗浄処理装置に用いられる溶解モジュールの構造の一部を示す断面模式図である。
【図４】従来の基板洗浄処理装置の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１  溶解モジュール
１ａ  複数の多孔性チューブ
１ｂ  ハウジング
１００  基板
１０１  保持台
１０２  吐出ノズル
１０３  ガスタンク
１０３ａ  ガス注入口
１０４  洗浄液タンク
１０４ａ  洗浄液注入口
１０５  溶解モジュール
１０６  供給配管
１０７  ガス開閉弁
１０８  洗浄開閉弁
１０９  パージ開閉弁
１１０  排気開閉弁
１１０ａ  排気口
１１１  モータ
【図１】
0003810278.tif 000002
【図２】
0003810278.tif 000003
【図３】
0003810278.tif 000004
【図４】
0003810278.tif 000005