枚葉式ウェット処理装置 | メーカー（販売企業）・製品一覧及び選び方

枚葉式ウェット処理装置とは

枚葉式ウェット処理装置は、半導体ウェハなどの基板を1枚ずつ保持し、薬液や純水を当てて表面を処理する装置です。枚葉式（まいようしき）は基板を1枚ずつ扱う方式、ウェット処理は液体を使う湿式の処理を指します。

代表的な構造は、基板を水平に保持して回転させ、上のノズルから薬液と純水を吹き付けるものです。薬液で汚れや膜を落とし、純水でリンス（すすぎ）し、乾燥させる流れが基本になります。1枚ずつ扱うため、基板ごとに薬液の種類や処理時間を変えられます。

対になる方式が、複数枚をまとめて薬液の槽に浸すバッチ式です。バッチ式は25枚や50枚を一度に処理して生産性を得るのに対し、枚葉式は処理の均一性を保ちやすく、薬液の使用量と設置面積を抑えやすい点が異なります。

枚葉式ウェット処理装置の種類

枚葉式ウェット処理装置は、基板への薬液の当て方と、処理室（チャンバー）の構成で分かれます。同じ処理を行う装置でも、この2点で装置の大きさと処理能力が変わります。

スピン式（回転スプレー方式）

基板を水平に回転させ、ノズルから薬液や純水を吹き付ける方式です。ろ過した液を当てて遠心力で外へ流すため、落とした異物が基板へ戻りにくく、薬液の使用量も抑えられます。枚葉式の基本となる方式で、洗浄からエッチング、剥離まで幅広く使われます。

スクラブ洗浄を組み合わせた方式

回転させながら、ブラシや細かい液滴を含む気流を当てて、薬液だけでは落ちにくい粒子を物理的に取り除く方式です。例えば、研削や切断の後のように削りかすが多く残る工程の後に向きます。表面に力が加わるため、パターンへの影響を確認したうえで使います。

1室で薬液を切り替える構成

1つの処理室の中で薬液を順に切り替え、洗浄からリンス、乾燥までを終える構成です。装置が小さく収まり、少ない台数で複数の処理を賄えます。扱う品種や処理条件の切り替えが多い現場に向きます。

複数の処理室を並べる構成

処理室を複数持ち、搬送機構で基板を振り分けて並行して処理する構成です。1枚あたりの処理時間が同じでも、同時に動かす室の数だけ時間あたりの処理枚数が増えます。量産ラインでは、この構成で枚葉式の処理能力を確保します。

枚葉式ウェット処理装置の用途

枚葉式ウェット処理装置は、電子デバイスの製造で、膜や汚れを液体で取り除く場面に使われます。研究開発の試作から量産まで、工程の前後を問わず登場します。

成膜や露光の前後で行う基板の洗浄

膜をつける成膜や、パターンを転写する露光の前後で、微粒子、金属、有機物、表面にできた薄い酸化膜などを取り除く用途です。汚れが残ったまま次の工程へ進むと、膜の密着不良や電気特性の不良につながるため、工程の節目ごとに洗浄します。

薬液で膜を削るウェットエッチング

薬液で膜を溶かし、不要な部分を取り除く用途です。1枚ごとに薬液の温度と処理時間を制御できるため、削る量のばらつきを抑えやすくなります。

レジストの剥離とエッチング残渣の除去

露光で使ったレジスト（感光性の膜）を薬液で溶かして取り除く用途です。ガスを使うドライエッチングの後は、レジストが変質した残りかすが付着することがあり、これも薬液で洗い流します。残ったまま次の工程へ進むと、欠陥の原因になります。

リフトオフによる金属パターンの形成

基板にレジストのパターンを作ってから金属膜を付け、レジストごと不要な金属を剥がしてパターンを残す方法です。薬液を当ててレジストを溶かす工程にウェット処理装置を使います。薬液で削りにくい金属のパターンを作る場面に向きます。

化合物半導体や微細な立体構造部品の製造

シリコン以外の基板や、微細な立体構造を持つ部品の製造でも使われます。炭化ケイ素、窒化ガリウム、サファイア、ガラスなど、基板の材質は製品によって異なります。品種ごとに条件が違うため、1枚ずつ条件を変えられる枚葉式が合います。

枚葉式ウェット処理装置の選び方

枚葉式ウェット処理装置は、扱う基板と行う処理が決まると候補が絞られます。問い合わせの前に、次の点を整理しておくと比較がしやすくなります。

基板の種類とサイズ

対応する口径は機種ごとに決まっており、4インチから12インチまでのどこを扱うかで候補が変わります。角型の基板や、薄く割れやすい基板、反りのある基板を扱う場合は、保持機構が対応しているかを確認します。

行う処理と使用する薬液

洗浄、エッチング、剥離のどれを行うかで、必要な薬液と温度が決まります。フッ酸や硫酸のような薬液を使うため、薬液に触れる部分にはフッ素樹脂のような耐薬品性のある材質が使われます。扱う薬液と温度の組み合わせを伝えて、対応範囲を確認します。

必要な処理能力と装置構成

1時間あたりに処理したい枚数から、処理室の数と搬送の方式を選びます。処理枚数が少なければ1室の装置で足り、量産では複数室の構成が必要になります。処理時間は薬液と工程で決まるため、枚数の要件は工程ごとに出します。

自動化と搬送の範囲

基板を人が1枚ずつ載せる機種から、カセット（基板をまとめて収める容器）単位で自動搬送する機種まであります。自動化の範囲が広いほど作業者の負担と取り扱いによるばらつきが減り、装置の規模と設置面積は大きくなります。前後の工程の搬送方式に合わせて選びます。

設置に必要な付帯設備

純水、薬液の供給と回収、排気、排水、電源の条件を確認します。薬液を使う装置は局所排気と排水処理が前提になり、これらが不足すると装置を据え付けても稼働できません。クリーンルームの設置面積と搬入経路も合わせて確認します。

枚葉式ウェット処理装置の注意点

導入では、装置本体だけでなく、薬液と付帯設備を含めて計画します。運用が始まってから追加の工事が必要になる事態を避けられます。

薬液の取り扱いと安全対策

強い酸やアルカリを扱うため、保管場所、供給経路、排気、保護具の運用を決めておきます。取り扱いが法令で定められている薬液もあり、購入や保管の条件を事前に確認します。

排気と排水の処理

薬液から出る蒸気は局所排気で捕集し、使用後の薬液と洗浄水は成分に応じて処理します。フッ素を含む排水のように、専用の処理が必要になる成分もあります。工場の既設設備で受けられるかを、薬液の種類と使用量から確認します。

乾燥の条件と表面の仕上がり

リンス後の乾燥が不十分だと、水滴の跡（ウォーターマーク）や汚れの残りにつながります。回転による乾燥のほか、イソプロピルアルコールの蒸気を使う方法や表面張力を利用する方法があり、基板と工程に合う方式を選びます。回転式では静電気が生じることがあるため、対策の有無を確認します。

消耗部品と定期的な保守

薬液に触れるノズル、配管、フィルター、基板を保持する部品は消耗します。交換の周期と部品の入手性は、稼働率と維持費に直結するため、導入前に確認します。薬液を循環して再利用する装置では、液の管理方法も合わせて確認します。

よくある質問

枚葉式とバッチ式はどちらを選べばよいですか

同じ品種を大量に流すなら、一度に多くの基板を処理できるバッチ式が有利です。品種や条件の切り替えが多い場合や、1枚ごとの仕上がりのばらつきを抑えたい場合は枚葉式が向きます。

1枚ずつ処理すると生産量が足りなくなりませんか

処理室を複数持つ構成にすると、同時に処理する枚数を増やせます。必要な時間あたりの枚数を先に決め、処理室の数と搬送方式で満たせるかを確認します。

洗浄以外の工程にも使えますか

薬液を替えることで、ウェットエッチング、レジストの剥離、リフトオフにも使えます。ただし薬液ごとに必要な材質や温度が異なるため、1台で兼ねられる範囲はメーカーに確認します。

シリコン以外の基板でも処理できますか

炭化ケイ素や窒化ガリウム、サファイア、ガラスなどの基板を扱う機種があります。基板の材質と薬液の組み合わせで表面への影響が変わるため、実際の基板で確認します。

研究開発や試作の用途でも導入できますか

処理室が1つの小型機や、人が基板を投入する機種があり、少ない台数から始められます。量産へ移る際は、同じ処理条件のまま自動搬送の機種へ広げられるかを確認します。

まとめ

• 枚葉式ウェット処理装置は、基板を1枚ずつ薬液と純水で処理する装置である
• 薬液の当て方と処理室の構成で種類が分かれ、装置の大きさと処理能力が変わる
• 洗浄、ウェットエッチング、レジストの剥離、リフトオフが主な用途である
• 基板の種類とサイズ、使用する薬液、処理枚数、自動化の範囲、付帯設備が選定の軸となる
• 薬液の取り扱い、排気と排水、乾燥の条件、消耗部品の保守を導入前に確認する