JP2006210598A - 基板の処理装置及び処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は基板に付着する有機物を良好に洗浄除去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】基板を洗浄処理する処理装置であって、
基板を過熱水蒸気で処理して基板上の有機物を剥離除去する蒸気処理部１と、蒸気処理部で処理された基板を処理液によって処理して基板上の有機物を溶解除去する薬液処理部２１と、薬液処理部で処理された基板をリンス処理するリンス処理部３１とを具備する。
【選択図】 図１

Description

この発明は基板に付着した有機物を洗浄除去するために有効な基板の処理装置及び処理方法に関する。

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、これらの対象物であるガラス基板や半導体ウエハなどの基板にレジストを塗布し、現像処理してからエッチング処理をすることで、基板の表面に回路パターンを精密に形成する。基板に回路パターンを形成したならば、その基板の表面に付着しているレジスト膜やレジスト残渣などの有機物を除去する洗浄処理が行われる。

レジスト膜を洗浄除去する場合、アミン系の剥離液が用いられる。しかしながら、剥離液は高価である。しかも、最近では液晶用のガラス基板は大型化している。そのため、基板を洗浄処理するために大量の剥離液を使用量することになるから、コスト高を招くということがある。

上記レジスト膜は、上記エッチング処理時に変質する。変質したレジスト膜を除去するためには、前工程として酸素プラズマやオゾンプラズマなどによるプラズマアッシング工程が必要となる。

レジスト膜を剥離液によって除去する前に、プラズマアッシングを行うようにすると、そのアッシング装置には高価な真空チャンバが必要となるから、設備費が大幅にアップするということになる。
そこで、このような問題を解決するため、特許文献１に示されているように過熱水蒸気（ドライスチーム）を用いてレジスト膜を除去するということが提案されている。
特開２００３−３３２２８８号公報

特許文献１においては、スチーム供給ユニットと水供給ユニットを有し、過熱水蒸気と水とを適宜組み合わせて供給することで、レジスト膜の除去を、剥離液を用いる場合に比べて安価に効率よく行うことができるというものである。

過熱水蒸気はレジスト膜などの有機物に浸透するため、そのレジスト膜を基板の面から剥離することが可能である。しかしながら、レジスト膜を単に過熱水蒸気或いは水が混合された過熱水蒸気によって１回の工程で洗浄するだけでは、基板の表面に微細な粒子状のレジストが残渣として強固に付着して残るということがあるから、基板の洗浄を確実に行うことができないということがある。

この発明は、基板に有機物が残るようなことなく、この基板を洗浄処理することができる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。

この発明は、基板を洗浄処理する処理装置であって、
上記基板を過熱水蒸気で処理して基板上の有機物を剥離除去する蒸気処理部と、
この蒸気処理部で処理された上記基板を処理液によって処理して基板上の有機物を溶解除去する薬液処理部と、
この薬液処理部で処理された基板をリンス処理するリンス処理部と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置にある。

この発明は、基板を洗浄処理する処理装置であって、
上記基板を処理液によって処理して基板上の有機物を溶解除去する薬液処理部と、
この薬液処理部で処理された上記基板を過熱水蒸気で処理して基板上の有機物を剥離除去する蒸気処理部と、
この蒸気処理部で処理された基板をリンス処理するリンス処理部と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置にある。

この発明は、基板を洗浄処理する処理装置であって、
上記基板を過熱水蒸気で処理して基板上の有機物を剥離除去する第１の蒸気処理部と、
この蒸気処理部で処理された上記基板を処理液によって処理して基板上の有機物を溶解除去する薬液処理部と、
この薬液処理部で処理された上記基板を過熱水蒸気で処理して基板上の有機物を剥離除去する第２の蒸気処理部と、
この第２の蒸気処理部で処理された基板を洗浄処理する洗浄処理部と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置にある。

上記蒸気処理部は水から過熱水蒸気を作る過熱水蒸気発生機構を有し、
上記過熱水蒸気発生機構は、
上記水の給水管と、
この給水管に設けられ上記水を加熱して水蒸気にする第１の加熱手段と、
上記給水管の上記第１の加熱手段の下流側に設けられこの第１の加熱手段によって作られた水蒸気をさらに加熱して過熱水蒸気にする第２の加熱手段と
を具備したことが好ましい。

この発明は、基板を洗浄処理する処理方法であって、
上記基板を加熱水蒸気で処理して基板上の有機物を剥離除去する工程と、
上記基板を処理液で処理して基板上の有機物を溶解除去する工程と、
上記過熱水蒸気と処理液とによって処理された基板をリンス液で処理する工程と
を具備したことを特徴とする基板の処理方法にある。

この発明は、水から過熱水蒸気を作り、この過熱水蒸気によって基板を処理する処理装置であって、
上記水の給水管と、
この給水管に設けられ上記水を加熱して水蒸気にする第１の加熱手段と、
上記給水管の上記第１の加熱手段の下流側に設けられこの第１の加熱手段によって作られた水蒸気をさらに加熱して過熱水蒸気にする第２の加熱手段と、
この第２の加熱手段によって作られた過熱水蒸気を上記基板に噴射してこの基板を処理する噴射手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置にある。

上記給水管には上記水に薬液を混合するための薬液供給管が接続されていることが好ましい。

この発明によれば、基板を過熱水蒸気と処理液とによって処理するため、基板に膜状の有機物は勿論のこと、微細な有機物も残すことなく、その基板の洗浄処理を能率よく確実に行うことが可能となる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図５はこの発明の第１の実施の形態を示す。図１は処理装置の概略的構成の説明図であって、この処理装置は蒸気処理部１を備えている。この蒸気処理部１は図２に示すように第１のチャンバ２を有する。この第１のチャンバ２の一端には搬入口３、他端には搬出口４が形成されている。

上記第１のチャンバ２内及びこの第１のチャンバ２の前後には搬送手段を構成する複数の搬送ローラ５が軸線を平行にして所定間隔で配設されている。搬送ローラ５は図示しない駆動源によって所定方向に回転駆動されるようになっている。搬送ローラ５は、洗浄処理される液晶表示装置用のガラス基板などの基板Ｗを上記搬入口３から第１のチャンバ２内に搬送し、搬出口から搬出するようになっている。

上記第１のチャンバ２に搬送される基板Ｗは、たとえば前工程でエッチング処理されたものであって、図５（ａ）に示すようにその板面に付着残留するレジスト膜ｆが上記第１のチャンバ２で後述するように洗浄除去される。

上記第１のチャンバ２内には上記基板Ｗの搬送方向に沿って複数の噴射ノズル７が所定間隔で配置されている。噴射ノズル７は基板Ｗの搬送方向と交差する幅方向全長にわたるスリット８を有し、後述するごとく供給された過熱水蒸気（ドライスチーム）を上記スリット８から基板Ｗの上面に向けて噴射するようになっている。

上記過熱水蒸気はインライン方式の過熱水蒸気発生機構１１によって作られて上記噴射ノズル７に供給される。過熱水蒸気発生機構１１はたとえば純水などの水を供給する給水管１２を有する。この給水管１２には水をガスや電気などの熱源を利用して加熱し、１００℃の水蒸気（ウエットスチーム）を作る第１の加熱手段１３が設けられている。

上記給水管１２には、上記第１の加熱手段１３の下流側に第２の加熱手段１４が設けられている。この第２の加熱手段１４は第１の加熱手段１３によって作られた水蒸気をさらに加熱してミストを含まない蒸気、つまり過熱水蒸気（ドライスチーム）を作る。

第２の加熱手段１４は、１００℃の水蒸気をそれ以上の温度、たとえば１４０〜１６０℃に加熱して加熱水蒸気を作るようになっている。そして、第２の加熱手段１４によって作られた過熱水蒸気は上記噴射ノズル７から基板Ｗに向けて噴射されることになる。

上記第２の加熱手段１４としては、たとえば１００℃に加熱された水蒸気をそれ以上の温度に加熱されたラジエータと熱交換させて加熱する構造など、水蒸気を１００℃以上に加熱するための周知の技術が使用される。

上記給水管１２には上記第１の加熱手段１３よりも上流側の箇所に第１の流量調整弁１６が設けられている。この第１の流量調整弁１６によって上記給水管１２から上記第１の加熱手段１３に供給される水量の調整が可能となっている。

上記給水管１２には、上記第１の流量調整弁１６と第１の加熱手段１３との間に薬液供給管１７の一端が接続されている。この薬液供給管１７には第２の流量調整弁１８と給液ポンプ１９が設けられているとともに、他端は第１の薬液供給タンク２０に接続されている。

上記第２の流量調整弁１８の開度を調整することで、上記給水管１２を流れる水に対して所定量の薬液を混合することができるようになっている。この実施の形態では薬液として基板Ｗのレジスト膜を除去するのに有効な剥離液が供給される。

なお、過熱水蒸気発生機構１１を構成する部分である、給水管１２、第１、第２の過熱手段１３，１４、薬液供給管１７、さらには噴射ノズル７などの剥離液や純水に接触する接液部分は耐熱性及び耐薬品性を備えた材料、たとえばステンレス鋼、テフロン（登録商標）系樹脂或いは石英などの材料によって形成することが好ましい。

上記蒸気処理部１で処理された基板Ｗは薬液処理部２１に搬送される。この薬液処理部２１は図３に示すように第２のチャンバ２２を有する。この第２チャンバ２２の一端には搬入口２３、他端には搬出口２４が形成されていて、搬送手段を構成する搬送ローラ５によって上記蒸気処理部２で処理された基板Ｗが搬入される。

上記第２のチャンバ２２内には、このチャンバ２２内を搬送される基板Ｗの上面に薬液としての剥離液を噴射する複数の噴射ノズル２５が基板Ｗの搬送方向に沿って所定間隔で配置されている。

各噴射ノズル２５は給液管２６の一端に接続されている。この給液管２６の中途部には流量調整弁２７とポンプ２８とが順次設けられ、他端は第２の薬液供給タンク２９に接続されている。この第２の薬液供給タンク２９には薬液としての剥離液が収容されている。したがって、上記第２のチャンバ２２内を搬送される基板Ｗの上面に上記噴射ノズル２５から剥離液を噴射することができるようになっている。

上記薬液処理部２１から搬出された基板Ｗはリンス処理部３１に搬入される。このリンス処理部３１は図４に示すように第３のチャンバ３２を有し、この第３のチャンバ３２内には複数の噴射ノズル３３が基板Ｗの搬送方向に沿って所定間隔で配置されている。

上記噴射ノズル３３には給液管３４の一端が接続されている。この給液管３４の中途部には流量制御弁３５とポンプ３６とが設けられ、他端は純水の供給タンク３７に接続されている。

上記チャンバ３２の一端には搬入口３８が形成され、他端には搬出口３９が形成され手いる。上記薬液処理部２１で洗浄処理された基板Ｗは搬送ローラ５によって上記チャンバ３２内に搬送される。チャンバ３２内に搬送された基板Ｗには上記噴射ノズル３３からリンス液となる純水が噴射されるようになっている。

上記リンス処理部３１には、噴射ノズル３３によってリンス処理された基板Ｗに乾燥用の圧縮空気を噴射するエアーナイフ４１が基板Ｗの搬送方向上流側に向かって所定の角度で傾斜して設けられている。それによって、純水によってリンス処理された基板Ｗはその後で圧縮空気によって板面に付着残留するリンス液が乾燥除去される。

つぎに、上記構成の洗浄処理装置によって前工程でエッチング処理された基板Ｗを洗浄処理する場合について説明する。
図５（ａ）に示すようにレジスト膜ｆが付着残留する基板Ｗが蒸気処理部１の第１のチャンバ２内に搬入されると、過熱水蒸気発生機構１１によって作られた１４０〜１６０℃の温度の過熱水蒸気が噴射ノズル７から基板Ｗに向かって噴射される。

過熱水蒸気は有機物であるレジスト膜ｆを浸透して基板Ｗとレジスト膜ｆとの接合面に到達する。それによって、レジスト膜ｆは膜状態のまま基板Ｗの板面から剥離除去されることになる。

過熱水蒸気によってレジスト膜ｆが剥離除去された基板Ｗの板面には、膜状のレジストが残留することはないものの、図５（ｂ）に示すように微細な粒子状のレジストｐが付着残量していることがある。つまり、基板Ｗに過熱水蒸気を噴射するだけでは、その基板Ｗの板面を高い清浄度で洗浄することが難しい。

しかしながら、蒸気処理部１で処理された基板Ｗは、つぎに薬液処理部２１で処理される。この薬液処理部２１は基板Ｗの板面に薬液としての剥離液を噴射する。剥離液はレジストを溶解除去する。そのため、基板Ｗの板面に付着残留した粒子状のレジストｐは剥離液によって溶解除去される。

薬液処理部２１で剥離液によって処理された基板Ｗはリンス処理部３１に搬入される。このリンス処理部３１では、基板Ｗの板面にリンス液である純水が噴射される。それによって、基板Ｗの板面からは薬液処理部２１で薬液によって溶解されたレジストを含む剥離液が洗浄除去される。その結果、基板Ｗの板面は高い清浄度で洗浄されることになる。

このように、基板Ｗに付着残留したレジスト膜ｆを過熱水蒸気によって剥離除去し、その後に基板Ｗの板面に付着残留した粒子状のレジストｐを剥離液で溶解除去するようにした。そのため、レジスト膜ｆを剥離液だけによって除去する場合に比べて高価な剥離液の使用量を大幅に低減することができるから、洗浄処理作業に要するコストも大幅に低減することができる。

過熱水蒸気はレジスト膜ｆを基板Ｗの板面から剥離して除去する。そのため、剥離液によって溶解除去する場合に比べてその除去を格段に速く行うことができるから、洗浄処理作業の能率向上を図ることができる。

過熱水蒸気発生機構１１はインライン方式によって蒸気処理部２に過熱水蒸気を供給するようにしている。つまり、給水管１２に第１の過熱手段１３と第２の過熱手段１４を設け、この給水管１２を流れる水を加熱して過熱水蒸気を作って蒸気処理部１の噴射ノズル７に供給するようにしている。

そのため、給水管１２には過熱水蒸気を作るための水を連続して流すことができるから、第２の加熱手段１４によって過熱水蒸気を連続して作ることができる。つまり、多数の基板Ｗを連続して洗浄処理するような場合であっても、途中で水がなくなって加熱水蒸気を作ることができなくなるということがないから、多量の過熱水蒸気を連続して使用する場合に好適する。

すなわち、従来はタンクに水を蓄え、その水を加熱手段に供給して過熱水蒸気を作るということが行われていた。そのため、洗浄作業を連続して行うと、タンク内の水が所定時間でなくなるから、給水のために基板Ｗの処理を中断しなければならないということがあった。しかしながら、インライン方式によれば、過熱水蒸気を作るための水を連続供給できるから、過熱水蒸気の使用量に制限されることなく、洗浄処理作業を連続して行うことが可能となる。

上記過熱水蒸気発生機構１１の給水管１２に所定の割合で剥離液を供給することができる薬液供給管１７を接続したから、第２の加熱手段１４で作られる加熱水蒸気に剥離液を含ませることが可能となる。

基板Ｗに噴射される過熱水蒸気に剥離液が含まれていれば、加熱水蒸気はレジスト膜ｆに浸透して基板Ｗに付着したレジスト膜ｆをこの基板Ｗの板面から剥離するだけでなく、基板Ｗの板面に付着残留する粒子状のレジストｐを溶解する作用を呈する。したがって、単に過熱水蒸気を噴射する場合に比べて洗浄効果を高めることができる。

しかも、第１の薬液供給タンク２０から給水管１２に供給される剥離液の量は、薬液供給管１７に設けられた第２の流量調整弁１８によって調整できるから、その調整によって基板Ｗに残留する粒子状のレジストｐの量を低減させることができる。

図６はこの発明の第２の実施の形態を示す。この第２の実施の形態は、最初に基板Ｗを薬液処理部２１で剥離液によって洗浄処理する。ついで、蒸気処理部１に搬入して過熱水蒸気によって洗浄処理してから、リンス処理部３１に搬入し、純水によってリンス処理するという工程で行われる。

このような洗浄工程によれば、薬液処理部２１によって基板Ｗに付着したレジスト膜ｆの大半を溶解除去できるものの、レジスト膜ｆの、たとえば前工程のエッチング処理時に変質した部分などは溶解され難いために基板Ｗ上に残ってしまうということがある。

そのような場合、基板Ｗを薬液処理部２１で洗浄処理した後、蒸気処理部１で処理することで、過熱水蒸気が基板Ｗに残るレジスト膜ｆに浸透し、そのレジスト膜ｆを剥離除去することが可能となる。

図７はこの発明の第３の実施の形態を示す。この第３の実施の形態は、最初に基板Ｗを第１の蒸気処理部１Ａで過熱水蒸気によって処理する。ついで、薬液処理部２１で剥離液によって処理した後、第２の蒸気処理部１Ｂで再び過熱水蒸気によって処理してからリンス処理部３１でリンス処理する。

このような洗浄工程によれば、第１の実施の形態と同様、第１の蒸気処理部１Ａで基板Ｗに付着したレジスト膜ｆのほとんどを剥離除去することができ、ついで薬液処理部２１によって基板Ｗに付着残留する粒子状のレジストｐを溶解除去することができる。

洗浄工程の前工程のエッチング処理時にレジスト膜ｆの一部が変質していたりすると、基板Ｗには第１の蒸気処理部１Ａや薬液処理部２１で除去されずにレジスト膜ｆが残ってしまうことがある。そのため、薬液処理部２１で処理された基板Ｗを第２の蒸気処理部１Ｂによって過熱水蒸気で処理することで、基板Ｗに残留するレジスト膜ｆを剥離除去することが可能となる。

なお、第２、第３の実施の形態において、第１の実施の形態と同一部分には同一記号を付して説明を省略する。また、第３の実施の形態において、第１、第２の蒸気処理部は第１の実施の形態の蒸気処理部と同じ構成であるので、詳細な説明は省略する。

この発明は上記各実施の形態に限定されず、種々変形可能である。たとえば、上記各実施の形態では洗浄対象物の有機物として基板からレジスト膜を剥離する場合について説明したが、洗浄対象物はレジスト膜に限られず、ポリイミド膜などであってもよく、要は基板に膜状に設けられる有機物であれば洗浄除去の対象となる。

この発明の第１の実施の形態を示す処理装置の概略的構成図。 蒸気処理部の構成図。 薬液処理部の構成図。 リンス処理部の構成図。 基板の一部を拡大して示す説明図。 この発明の第２の実施の形態を示す処理装置の概略的構成図。 この発明の第３の実施の形態を示す処理装置の概略的構成図。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ…蒸気処理部、１１…過熱水蒸気発生機構、１２…給水管、１３…第１の加熱手段、１４…第２の加熱手段、１７…薬液供給管、２１…薬液処理部、３１…リンス処理部。

Claims (7)

1. 基板を洗浄処理する処理装置であって、
   上記基板を過熱水蒸気で処理して基板上の有機物を剥離除去する蒸気処理部と、
   この蒸気処理部で処理された上記基板を処理液によって処理して基板上の有機物を溶解除去する薬液処理部と、
   この薬液処理部で処理された基板をリンス処理するリンス処理部と
   を具備したことを特徴とする基板の処理装置。
2. 基板を洗浄処理する処理装置であって、
   上記基板を処理液によって処理して基板上の有機物を溶解除去する薬液処理部と、
   この薬液処理部で処理された上記基板を過熱水蒸気で処理して基板上の有機物を剥離除去する蒸気処理部と、
   この蒸気処理部で処理された基板をリンス処理するリンス処理部と
   を具備したことを特徴とする基板の処理装置。
3. 基板を洗浄処理する処理装置であって、
   上記基板を過熱水蒸気で処理して基板上の有機物を剥離除去する第１の蒸気処理部と、
   この蒸気処理部で処理された上記基板を処理液によって処理して基板上の有機物を溶解除去する薬液処理部と、
   この薬液処理部で処理された上記基板を過熱水蒸気で処理して基板上の有機物を剥離除去する第２の蒸気処理部と、
   この第２の蒸気処理部で処理された基板を洗浄処理する洗浄処理部と
   を具備したことを特徴とする基板の処理装置。
4. 上記蒸気処理部は水から過熱水蒸気を作る過熱水蒸気発生機構を有し、
   上記過熱水蒸気発生機構は、
   上記水の給水管と、
   この給水管に設けられ上記水を加熱して水蒸気にする第１の加熱手段と、
   上記給水管の上記第１の加熱手段の下流側に設けられこの第１の加熱手段によって作られた水蒸気をさらに加熱して過熱水蒸気にする第２の加熱手段と
   を具備したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板の処理装置。
5. 基板を洗浄処理する処理方法であって、
   上記基板を加熱水蒸気で処理して基板上の有機物を剥離除去する工程と、
   上記基板を処理液で処理して基板上の有機物を溶解除去する工程と、
   上記過熱水蒸気と処理液とによって処理された基板をリンス液で処理する工程と
   を具備したことを特徴とする基板の処理方法。
6. 水から過熱水蒸気を作り、この過熱水蒸気によって基板を処理する処理装置であって、
   上記水の給水管と、
   この給水管に設けられ上記水を加熱して水蒸気にする第１の加熱手段と、
   上記給水管の上記第１の加熱手段の下流側に設けられこの第１の加熱手段によって作られた水蒸気をさらに加熱して過熱水蒸気にする第２の加熱手段と、
   この第２の加熱手段によって作られた過熱水蒸気を上記基板に噴射してこの基板を処理する噴射手段と
   を具備したことを特徴とする基板の処理装置。
7. 上記給水管には上記水に薬液を混合するための薬液供給管が接続されていることを特徴とする請求項６記載の基板の処理装置。

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