JP2006351595A - 基板処理装置、基板処理方法、及び基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の薬液処理をむらなく均一に行う。
【解決手段】薬液処理室２０ａ，２０ｂにおいて、薬液ノズル３から供給された薬液により、基板１の薬液処理が行われる。薬液処理後、基板１は、ローラ２により、水置換／冷却室３０へ送られる。水置換／冷却室３０において、アクアナイフ６から吹き付けられた純水により、基板１の表面の薬液が、洗い流されて、純水と置換される。そして、冷却液ノズル７から供給された冷却液により、基板１の表面に残存する薬液が常温より低い温度に冷却される。従来に比べて、迅速かつ均一に薬液処理の進行が押さえられるので、処理時間が均一化され、処理がむらなく均一に行われる。冷却液として、例えば、ドライアイスを混ぜた純水を用い、基板上の液体を凍結させる。この場合、基板上の液体は、凍結により体積が膨張するので、基板の表面から浮いて剥がれ易くなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板に現像、エッチング、剥離等の薬液処理を行う基板処理装置、基板処理方法、及びそれらを用いた基板の製造方法に係り、特に薬液処理後に基板の洗浄を行う基板処理装置、基板処理方法、及びそれらを用いた基板の製造方法に関する。

液晶ディスプレイ装置等のフラットパネルディスプレイ装置や半導体装置の製造工程では、パネル基板や半導体ウェーハ等の基板上にカラーフィルタや回路パターン等を形成するため、現像、エッチング、剥離等の薬液処理が行われる。そして、薬液処理の後には、薬液処理を止め、薬液を基板から除去するために、基板の洗浄が行われる。基板の薬液処理及び洗浄を含む一連の処理は、ローラコンベア等の基板搬送機構を用いて、基板を移動しながら行われることが多い。

一般に、基板を移動しながらの薬液処理は、現像液、エッチング液、剥離液等の薬液を、スプレー等から基板の表面へ供給して行われる。また、基板を移動しながらの洗浄も、純水等の洗浄液を、スプレー等から基板の表面へ供給して行われる。薬液処理後、洗浄液を基板へ供給することにより、基板の表面の薬液が、洗浄液で洗い流されて除去され、洗浄液と置換されて薬液処理が止まる。基板を移動しながら基板の薬液処理及び洗浄を行う基板処理装置として、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載のものがある。
特開２００３−１０７９４号公報 特開２００５−５５８７号公報

基板を移動しながら洗浄液をスプレー等で基板の表面へ供給する場合、基板の表面全体で洗浄液の流れを全く均一にすることは困難であり、薬液が洗浄液と置換されて薬液処理が止まる時間は、基板の表面全体で均一とは限らない。このため、従来の基板処理装置では、処理時間が均一にならず、処理のむらが発生して、処理が均一に行われないという問題があった。特に、粘度が高い薬液の場合、基板の表面に形成されたパターン間等の凹部に入り込んだ薬液が洗い流されずに残り、処理が進行してしまうという問題があった。

また、エッチングや剥離等の薬液処理の後の洗浄では、エッチングや剥離等で基板から出た屑等の異物が、洗浄液で十分に除去されず、基板の表面に残渣として残るという問題があった。

そして、これらの問題を少なくするためには、基板の洗浄で大量の洗浄液を使用しなければならなかった。

本発明の課題は、基板の薬液処理をむらなく均一に行うことである。また、本発明の課題は、薬液処理後の異物の除去を効果的に行い、基板の表面の残渣を少なくすることである。さらに、本発明の課題は、品質の高い基板を製造することである。

本発明の基板処理装置は、基板を移動する基板移動手段と、薬液を基板移動手段により移動される基板へ供給する薬液供給手段と、薬液を常温より低い温度に冷却する冷却液を基板移動手段により移動される基板へ供給する冷却液供給手段と、薬液又は冷却液を基板移動手段により移動される基板から除去する除去手段とを備えたものである。

また、本発明の基板処理方法は、基板を移動しながら、薬液を基板へ供給して基板の薬液処理を行った後、冷却液を基板へ供給して基板上の薬液を常温より低い温度に冷却し、薬液及び冷却液を基板から除去するものである。

薬液処理後、冷却液を基板へ供給して、基板上の薬液を常温より低い温度に冷却する。これにより、薬液による化学反応の進行速度が遅くなり、薬液処理の進行が抑えられる。従来に比べて、迅速かつ均一に薬液処理の進行が押さえられるので、処理時間が均一化され、処理がむらなく均一に行われる。特に、薬液が混合物の場合、薬液の種類によっては、冷却により薬液が分離し、化学反応を完全に止めることも可能である。

さらに、本発明の基板処理装置は、冷却液供給手段が、基板上の液体を凍結させる冷却液を基板へ供給するものである。また、本発明の基板処理方法は、冷却液により、基板上の液体を凍結させるものである。基板上の液体（残存する薬液又は供給された冷却液）は、凍結により体積が膨張するので、基板の表面又は裏面から浮いて剥がれ易くなる。特に、基板の表面に形成されたパターン間等の凹部に入り込んだ薬液が効果的に除去される。また、基板上の液体が凍結する際に基板上の異物が一緒に固まるので、凍結した液体を除去する際に異物が一緒に除去され、基板の表面又は裏面の残渣が少なくなる。

さらに、本発明の基板処理装置は、冷却液供給手段が、ドライアイスを混ぜた液体を基板へ供給するものである。また、本発明の基板処理方法は、冷却液として、ドライアイスを混ぜた液体を用いるものである。ドライアイスが気化する際、基板上の液体は急速に熱を奪われて冷却される。ドライアイスは、冷却効果が高く、取り扱いが比較的容易である。また、ドライアイスから気化した炭酸ガスにより、基板の表面又は裏面の帯電が防止される。

さらに、本発明の基板処理装置は、除去手段が、純水又はエアを基板へ吹き付けるものである。また、本発明の基板処理方法は、純水又はエアを基板へ吹き付けることによって、薬液又は冷却液を基板から除去するものである。複雑な機構を用いることなく、移動される基板から薬液及び冷却液が簡単に除去される。なお、薬液の除去は、冷却液を基板へ供給しながら行ってもよい。この場合、除去されずに残った冷却された薬液及び冷却液を、冷却後に除去する。

本発明の基板の製造方法は、上記のいずれかの基板処理装置又は基板処理方法を用いて、基板の薬液処理及び洗浄を行うものである。基板の薬液処理がむらなく均一に行われ、品質の高い基板が製造される。

本発明の基板処理装置及び基板処理方法によれば、薬液処理後、冷却液を基板へ供給して基板上の薬液を常温より低い温度に冷却することにより、基板の薬液処理をむらなく均一に行うことができる。これにより、基板の洗浄に必要な洗浄液の量を低減することもできる。

さらに、本発明の基板処理装置及び基板処理方法によれば、冷却液で基板上の液体（残存する薬液又は供給された冷却液）を凍結させることにより、基板上の液体を効果的に除去することができる。特に、基板の表面に形成されたパターン間等の凹部に入り込んだ薬液を効果的に除去することができる。また、薬液処理後の異物の除去を効果的に行い、基板の表面又は裏面の残渣を少なくすることができる。

さらに、本発明の基板処理装置及び基板処理方法によれば、冷却液としてドライアイスを混ぜた液体を用いることにより、冷却液の冷却効果を高め、取り扱いを容易にすることができる。また、ドライアイスから気化した炭酸ガスにより、基板の表面又は裏面の帯電を防止することができる。

さらに、本発明の基板処理装置及び基板処理方法によれば、純水又はエアを基板へ吹き付けることによって、複雑な機構を用いることなく、移動される基板から薬液及び冷却液を簡単に除去することができる。

本発明の基板の製造方法によれば、基板の薬液処理がむらなく均一に行われるので、品質の高い基板を製造することができる。

図１は、本発明の一実施の形態による基板処理装置の概略構成を示す図である。基板処理装置は、薬液処理室２０ａ，２０ｂ、水置換／冷却室３０、高圧ジェット室４０、洗浄室５０、及び乾燥室６０を含んで構成されている。本実施の形態では、薬液処理室２０ａ，２０ｂの２つの薬液処理室において、基板１の薬液処理が行われる。薬液処理後、水置換／冷却室３０において薬液の水置換及び冷却が行われ、高圧ジェット室４０において残存する薬液及び冷却液の除去が行われ、洗浄室５０において基板の洗浄が行われ、乾燥室６０において基板の乾燥が行われる。

基板１は、複数のローラ２上に搭載され、ローラ２の回転により矢印で示す基板移動方向へ移動される。各ローラ２は、基板移動方向に所定の間隔で設置されており、図示しない駆動手段により所定の速度で回転する。なお、基板１の移動は、図１に示したように基板１を水平姿勢で移動させる場合に限らず、基板１を基板移動方向に直交する方向に傾斜した姿勢で移動させながら、処理を行ってもよい。

基板１は、まず、ローラ２により、薬液処理室２０ａへ搬入され、次いで薬液処理室２０ａから薬液処理室２０ｂへ送られる。薬液処理室２０ａ，２０ｂには、ローラ２に搭載された基板１の上方及び下方に、複数の薬液ノズル３が設置されている。薬液ノズル３は、そのノズル口から現像液、エッチング液、剥離液等の薬液を吐出する。薬液ノズル３のノズル口から吐出された薬液は、ローラ２により移動される基板１の表面及び裏面へ供給される。基板１の表面及び裏面へ供給された薬液により、基板１が薬液処理室２０ａ，２０ｂを通過する間に、基板１の薬液処理が行われる。

なお、基板１の下方に配置された薬液ノズル３は、薬液処理室２０ａ，２０ｂにおいて、基板１の表面で処理された膜の残渣、カス等が基板１の裏面へ回り込み、薬液処理後にその残渣等が基板１の裏面に固着するのを防止するためのものである。基板１の下方に配置された薬液ノズル３の数は、基板１の上方と同等でもよいが、このような目的を達成できれば、基板１の上方より少ない数でもよい。

図２は、図１に示した基板処理装置の薬液処理室の一部及び水置換／冷却室の概略構成を示す図である。薬液処理室２０ｂの出口付近には、ローラ２に搭載された基板１の上方及び下方に、エアナイフ４が設置されている。エアナイフ４は、基板１の表面及び裏面へエアを吹き付けて、薬液を基板１から基板移動方向と逆方向へ吹き飛ばす。これによりエアナイフ４は、薬液が次工程へ運ばれるのを抑制する液切りカーテンの役割を果たしている。

薬液処理後、基板１は、ローラ２により、水置換／冷却室３０へ送られる。水置換／冷却室３０には、ローラ２に搭載された基板１の上方にエアナイフ５及びアクアナイフ６が設置され、基板１の上方及び下方に複数の冷却液ノズル７が設置されている。アクアナイフ６は、基板１の表面へ純水を吹き付ける。基板１の表面へ吹き付けられた純水により、基板１の表面の薬液が、洗い流されて、純水と置換される。

エアナイフ５は、基板１の表面へエアを吹き付けて、基板１から洗い流された薬液、あるいは余剰の純水又は後述する冷却液を基板１から基板移動方向へ吹き飛ばす。これによりエアナイフ５は、これらの液体が前工程に流出するのを防止する液流出防止カーテンの役割を果たしている。

冷却液ノズル７は、そのノズル口から冷却液を吐出する。冷却液ノズル７のノズル口から吐出された冷却液は、ローラ２により移動される基板１の表面及び裏面へ供給される。基板１の表面及び裏面へ供給された冷却液により、基板１の表面及び裏面に残存する薬液が常温より低い温度に冷却される。

図３は、冷却液ノズルの一例の断面図である。これは、冷却液として、ドライアイスを混ぜた純水を基板１へ吹き付ける冷却液ノズルの例を示している。冷却液ノズル７には、純水供給路７ａから純水が供給され、またドライアイス供給路７ｂから粉状態のドライアイスが供給される。これらの純水及びドライアイスは、冷却液ノズル７の内部で混合され、ノズル口７ｃからドライアイスを混ぜた純水が基板１の表面へ吹き付けられる。

基板１の表面及び裏面に吹き付けられた冷却液中のドライアイスは、基板１の表面及び裏面で気化し、炭酸ガスが発生する。ドライアイスが気化する際、基板１の表面及び裏面の液体（残存する薬液、アクアナイフ６から吹き付けられた純水、及び冷却液中の純水）は、急速に熱を奪われて冷却され、凍結する。このとき、基板１の表面及び裏面の液体は、凍結により体積が膨張するので、基板１の表面及び裏面から浮いて剥がれ易くなる。また、基板１の表面及び裏面の液体が凍結する際に、基板１の表面及び裏面にあるエッチングや剥離等で基板１から出た屑等の異物が一緒に固まる。

なお、冷却液を冷却液ノズル７からではなくアクアナイフ６から吐出し、冷却液ノズル７からは純水のみを吐出するようにしてもよい。ただし、この場合には、基板１の下方にも冷却液を吐出するアクアナイフ６を設け、基板１の表面及び裏面の冷却を行う。

図１において、基板１は、次いで、ローラ２により、高圧ジェット室４０へ送られる。高圧ジェット室４０には、ローラ２に搭載された基板１の上方及び下方に、高圧ジェットノズル８が設置されている。高圧ジェットノズル８は、純水を混ぜたエアを基板１の表面及び裏面へ高圧で吹き付ける。高圧ジェットノズル８から吹き付けられた純水を混ぜたエアにより、凍結した基板１の表面及び裏面の液体（残存する薬液、アクアナイフ６から吹き付けられた純水、及び冷却液中の純水）が基板１の表面及び裏面から吹き飛ばされて除去される。

基板１は、次いで、ローラ２により、洗浄室５０へ送られる。洗浄室５０には、ローラ２に搭載された基板１の上方及び下方に、複数の洗浄液ノズル９が設置されている。洗浄液ノズル９は、そのノズル口から純水等の洗浄液を吐出する。洗浄液ノズル９のノズル口から吐出された洗浄液は、ローラ２により移動される基板１の表面及び裏面へ供給される。基板１の表面及び裏面へ供給された洗浄液により、基板１の洗浄が行われる。

基板１は、次いで、ローラ２により、乾燥室６０へ送られる。乾燥室６０の出口付近には、ローラ２に搭載された基板１の上方及び下方に、エアナイフ１０が設置されている。エアナイフ１０は、基板１の表面及び裏面へエアを吹き付けて、洗浄液を基板１から基板移動方向と逆方向へ吹き飛ばす。これによりエアナイフ１０は、基板１を乾燥させる。乾燥が終了すると、基板１は、ローラ２により、乾燥室６０から搬出される。

以上説明した実施の形態によれば、薬液処理後、冷却液を基板へ供給して基板上の薬液を常温より低い温度に冷却することにより、従来に比べて、迅速かつ均一に薬液処理の進行を押さえ、処理時間を均一にすることができる。従って、基板の薬液処理をむらなく均一に行うことができる。これにより、基板の洗浄に必要な洗浄液の量を低減することもできる。

さらに、以上説明した実施の形態によれば、冷却液で基板上の液体（残存する薬液、水置換に用いられた純水、及び冷却液中の純水）を凍結させることにより、基板上の液体を効果的に除去することができる。特に、基板の表面に形成されたパターン間等の凹部に入り込んだ薬液を効果的に除去することができる。また、薬液処理後の異物の除去を効果的に行い、基板の表面及び裏面の残渣を少なくすることができる。

さらに、以上説明した実施の形態によれば、冷却液としてドライアイスを混ぜた純水を用いることにより、冷却液の冷却効果を高め、取り扱いを容易にすることができる。また、ドライアイスから気化した炭酸ガスにより、基板の表面及び裏面の帯電を防止することができる。

さらに、以上説明した実施の形態によれば、残存する薬液及び冷却液を高圧ジェットノズルからのエアで基板から吹き飛ばすことにより、複雑な機構を用いることなく、移動される基板から薬液及び冷却液を簡単に除去することができる。

以上説明した実施の形態では、冷却液としてドライアイスを混ぜた純水を用いていたが、冷却液はこれに限らず、薬液を常温より低い温度に冷却できるものであればよい。

本発明の基板処理装置又は基板処理方法を用いて、基板の薬液処理及び洗浄を行うことにより、基板の薬液処理がむらなく均一に行われる。従って、品質の高い基板を製造することができる。

本発明の一実施の形態による基板処理装置の概略構成を示す図である。 図１に示した基板処理装置の薬液処理室の一部及び水置換／冷却室の概略構成を示す図である。 冷却液ノズルの一例の断面図である。

符号の説明

１ 基板
２ ローラ
３ 薬液ノズル
４，５，１０ エアナイフ
６ アクアナイフ
７ 冷却液ノズル
７ａ 純水供給路
７ｂ ドライアイス供給路
７ｃ ノズル口
８ 高圧ジェットノズル
９ 洗浄液ノズル
２０ａ，２０ｂ 薬液処理室
３０ 水置換／冷却室
４０ 高圧ジェット室
５０ 洗浄室
６０ 乾燥室

Claims (10)

1. 基板を移動する基板移動手段と、
   薬液を前記基板移動手段により移動される基板へ供給する薬液供給手段と、
   薬液を常温より低い温度に冷却する冷却液を前記基板移動手段により移動される基板へ供給する冷却液供給手段と、
   薬液又は冷却液を前記基板移動手段により移動される基板から除去する除去手段とを備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記冷却液供給手段は、基板上の液体を凍結させる冷却液を基板へ供給することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記冷却液供給手段は、ドライアイスを混ぜた液体を基板へ供給することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記除去手段は、純水又はエアを基板へ吹き付けることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 基板を移動しながら、
   薬液を基板へ供給して基板の薬液処理を行った後、
   冷却液を基板へ供給して基板上の薬液を常温より低い温度に冷却し、
   薬液及び冷却液を基板から除去することを特徴とする基板処理方法。
6. 冷却液により、基板上の液体を凍結させることを特徴とする請求項５に記載の基板処理方法。
7. 冷却液として、ドライアイスを混ぜた液体を用いることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の基板処理方法。
8. 純水又はエアを基板へ吹き付けることによって、薬液又は冷却液を基板から除去することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
9. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の基板処理装置を用いて、基板の薬液処理及び洗浄を行うことを特徴とする基板の製造方法。
10. 請求項５乃至請求項８のいずれか一項に記載の基板処理方法を用いて、基板の薬液処理及び洗浄を行うことを特徴とする基板の製造方法。

Images