JP2005353739A - 基板洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体と気体とを混合して生成した液滴を基板に供給して洗浄処理を施す基板洗浄装置において、基板表面を均一に短時間で洗浄する。
【解決手段】 二流体ノズル３は、ノズル本体３１内に薬液と窒素ガスとを混合させて薬液の液滴を生成する液滴生成部３４を複数個有しており、これら液滴生成部が第１方向Ｒ１に列状に配置されることで、帯状の液滴群（帯状液滴群）が生成される。また、ノズル先端部には帯状液滴群を両側から挟み込むように遮断部３５が形成されており、複数の液滴生成部３４の各々から第１方向Ｒ１と異なる方向に向けて飛散する液滴は、遮断部３５によって遮断される。このため、帯状液滴群は液滴生成部３４の配列方向と略直交する方向Ｒ２（第２方向）における幅が規制されて基板Ｗに供給される。
【選択図】 図２

Description

この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）用基板、あるいは磁気ディスク用のガラス基板やセラミックなどの各種基板（以下、単に「基板」という）の洗浄装置に関するものである。

半導体装置や液晶表示装置などの電子部品の製造工程では、基板の表面に成膜やエッチングなどの処理を繰り返し施して微細パターンを形成していく工程が含まれる。ここで、微細加工を良好に行うためには基板表面を清浄な状態に保つ必要があり、必要に応じて基板の洗浄処理が行われる。

上述のような基板の洗浄を行う基板洗浄装置としては、基板表面に付着している汚染物を強力に除去する二流体ノズルを用いた液滴噴射の基板洗浄装置が提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載の発明では、ノズル内にエッチング液を放射することにより導入して、ミスト発生部（混合部）においてガスと混合させることでエッチング液をミスト状としている。そして、ミスト状のエッチング液（エッチング液の液滴）をノズル先端より放射させることにより、微細パターンのエッチングを実現するとともに微小な異物（フォトレジストの破片等）の除去を容易にしている。また、必要に応じてノズルの先端を狭く変形させたり、若しくはへん平口（ライン状の吐出口）とすることでエッチング液を帯状に吐出させることを可能としている。このように、エッチング液を帯状に吐出させることで洗浄等の処理を短時間で行うことが期待できる。

特開平４−１３２２４６号公報（４頁、図４）

しかしながら、エッチング液を帯状に吐出させることで装置のスループットの向上が期待されるものの、エッチング液とガスとを１つの混合部で混合させてミスト状のエッチング液（エッチング液の液滴）を生成しているので、以下の問題が生じていた。すなわち、生成したエッチング液の液滴をノズル先端のライン状の吐出口より吐出させる場合には、エッチング液の液滴の吐出勢いがライン状の吐出口の中央部と端部とでは異なり、パーティクル等の汚染物をノズルのライン方向にわたって均一に除去することができなかった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、液体と気体とを混合して生成した液滴を基板に供給して洗浄処理を施す基板洗浄装置において、基板表面を均一に短時間で洗浄することができる基板洗浄装置を提供することを目的とする。

この発明にかかる基板洗浄装置は、液体と気体とを混合させて生成した液体の液滴を基板の表面に供給することで、基板に対して洗浄処理を施す基板洗浄装置であって、上記目的を達成するため、液体と気体とを混合させて液滴を生成する液滴生成部を複数個有し、該複数の液滴生成部を第１方向に列状に配置させることで帯状の液滴群を生成するとともに、該帯状液滴群を基板に供給する二流体ノズルと、複数の液滴生成部に液体を供給する液体供給手段と、複数の液滴生成部に気体を供給する気体供給手段とを備えている。

このように構成された発明では、複数の液滴生成部が列状に配置されているので、各液滴生成部で生成された液滴が帯状に連なって帯状液滴群を構成して基板に供給される。このため、洗浄範囲が広く、短時間で基板を洗浄することが可能である。その結果、装置のスループットを向上させることができる。しかも、二流体ノズルは複数の液滴生成部を有しているので各液滴生成部でそれぞれに液滴を生成して吐出させることが可能である。このため、複数の液滴生成部を列状に配置することで、液滴生成部の配列方向（第１方向）における液滴の吐出勢いを均一化することができる。具体的には、単一の液滴生成部から第１方向に広げてライン状に液滴を吐出させる場合には、ライン状吐出口の端部と中央部とでは、液滴生成部からライン状吐出口の端部までの距離が液滴生成部からライン状吐出口の中央部までの距離に比べて必然的に大きくなり、第１方向における液滴の吐出勢いが不均一となってしまう。これに対し、本発明によれば、複数の液滴生成部を列状に配置することで各液滴生成部で生成される液滴を繋ぎ合わせて第１方向に所定の幅を有する帯状液滴群を生成しているので、液滴生成部から液滴が吐出されるまでの距離をライン方向（第１方向）の端部と中央部とで均一化することができる。これにより、第１方向における液滴の吐出勢いを均一化することができ、帯状液滴群は第１方向において均一に基板に供給される。その結果、基板表面を均一に短時間で洗浄することができる。

ここで、基板と二流体ノズルとを第１方向と異なる第２方向に相対移動させる相対移動手段をさらに備え、二流体ノズルは第２方向における帯状液滴群の幅を規制する規制手段をさらに有するようにすると、基板は液滴生成部の配列方向（第１方向）とは異なる方向（第２方向）に相対移動されるとともに、第２方向における幅が規制された状態で帯状液滴群が基板に供給されて基板が洗浄される。このため、基板の相対移動方向（第２方向）、すなわち基板の洗浄方向における帯状液滴群の基板への放射範囲を限定することができるとともに、該放射範囲で帯状液滴群を安定して基板に供給することができる。その結果、帯状液滴群の基板に対する放射範囲が不必要に広がることによるゴミやスラリー等のパーティクルの基板への再付着を抑制しながら、基板表面を確実に洗浄することができる。

具体的には、基板に供給された液滴は基板表面から跳ね返り、パーティクルをトラップしている液滴が基板外に排出されずに、その一部がミストとなって浮遊する。そして、このミストが基板の相対移動方向（第２方向）の下流側（洗浄後の基板）に再付着する場合があるが、規制手段が帯状液滴群の基板への放射範囲を第２方向において規制することにより、基板表面上を広範囲に液滴が飛散するのを低減することができる。さらに、規制手段が帯状液滴群の幅を第２方向において規制することで帯状液滴群は第２方向に収束させられる。このため、液滴を安定して基板に供給することができる。その結果、基板Ｗの洗浄に必要な洗浄幅（第１方向における帯状液滴群の幅）を確保しつつ、基板表面を均一かつ確実に洗浄することができる。ここで規制手段としては、例えば、複数の液滴生成部の各々から第１方向と異なる方向に飛散する液滴を第２方向において遮断して第２方向における帯状液滴群の幅を規制するものであればよい。

また、二流体ノズルに取り付けられるとともに、基板に対向させながら基板から離間配置された雰囲気遮断手段を設けてもよい。このような構成を採用することで、二流体ノズルによる基板の均一な洗浄を可能としながらも、基板と周囲雰囲気とを遮断することができるため、基板に対する周囲雰囲気の影響を防止することができる。このため、基板への新たな汚染をさらに効果的に防止することができる。また、この構成によれば、洗浄処理のみならず、その後のリンス処理、乾燥処理における基板の周囲雰囲気の管理が容易となる。

また、基板を回転させる回転手段を設けて、第１方向における前記帯状液滴群の幅を少なくとも基板の回転中心から基板の端縁までの距離よりも大きくなるようにすると、基板を回転させることで効率良く基板表面全体を洗浄することが可能である。しかも、基板の径方向全体にわたって帯状液滴群を供給する必要がないので、二流体ノズルをコンパクトに構成することができる。例えば、基板が円盤状である場合には、第１方向における帯状液滴群の幅は少なくとも基板の半径以上であればよい。さらに、二流体ノズルを基板表面上で揺動等させる必要がなく固定させて洗浄することができるため、装置の駆動機構、制御機構を簡素化することができる。

また、二流体ノズルを各液滴生成部ごとに液滴の生成条件が変更可能に構成するようにしてもよい。この場合、洗浄時の条件に応じて各液滴生成部における液体または気体の流量や流速を適宜、制御することで所望の液滴径、液滴の噴出速度を得ることができ、効率的に洗浄を行うことができる。例えば、基板を回転させて洗浄を行う場合には、パーティクルの除去率は周速が早い基板の外周部ほど小さくなるため、除去率を基板中心部と同程度にするには洗浄時間を長くする必要がある。この場合、基板の外周部に対応する液滴生成部における生成条件を変更して洗浄力を上げることで、基板の径方向の除去率の均一化を図ることができる。その結果、洗浄時間を長くすることなく、効率的に洗浄を行うことができる。

ここで、帯状液滴群を生成する態様としては、ノズル本体の内部に複数の液滴生成部を配置して、ノズル本体の先端部に設けられた開口に向けて各液滴生成部において生成された液滴を導くことで帯状液滴群を生成してもよいし、複数の液滴生成部の各々がノズル本体の内部に液体吐出手段と、該液体吐出手段に近接する気体吐出手段とを有するように構成して、液体吐出手段からノズル本体の先端部に設けられた開口に向けて吐出される液体と、気体吐出手段から吐出される気体とを混合させて液滴を生成することで帯状液滴群を生成してもよい。また、いずれの態様においても規制手段を複数の液滴生成部と開口との間に配置することで、生成された帯状液滴群は開口から吐出されるまでの間に第２方向における帯状液滴群の幅を規制して基板に供給することができる。

この発明によれば、複数の液適生成部を列状に配置することで帯状の液滴群（帯状液滴群）が生成されて基板に供給される。このため、洗浄範囲が広く、短時間で基板を洗浄することができる。しかも、複数の液滴生成部がそれぞれに液滴を生成するとともに、第１方向に列状に配置されることで、液滴は液滴生成部の配列方向（第１方向）において均一に基板に供給される。その結果、基板表面を均一に短時間で洗浄することができる。

また、基板と二流体ノズルとを第１方向と異なる第２方向に相対移動させながら第２方向において帯状液滴群の幅を規制しているので、帯状液滴群の基板への第２方向における放射範囲を限定することができる。このため、帯状液滴群の基板への放射範囲が第２方向において不必要に広がることによるパーティクルの基板への再付着を抑制することができる。さらに、帯状液滴群の幅を第２方向に規制することで帯状液滴群を第２方向に収束させているので、液滴を安定して基板に供給することができる。その結果、第１方向において必要な洗浄幅を確保しつつ、基板表面を均一かつ確実に洗浄することができる。

＜第１実施形態＞
図１は本発明にかかる基板洗浄装置の第１実施形態を示す概略図である。この基板洗浄装置１は、半導体ウエハなどの基板Ｗの表面を洗浄するためのものであり、基板Ｗをほぼ水平に保持して回転するスピンチャック１０と、本発明の「液体」に相当する薬液（例えば、フッ酸、硫酸、塩酸、燐酸、酢酸、アンモニアまたはこれらの過酸化水素水溶液など）と、本発明の「気体」に相当する窒素ガスとを混合させて薬液の液滴を生成し、該液滴をスピンチャック１０に保持された基板Ｗに向けて供給する二流体ノズル３と、スピンチャック１０を取り囲むように配置されたスプラッシュガード（図示せず）とを備えている。また、使用される液体は薬液に限らず、純水もしくは超純水などであってもよい。また、使用される気体についても窒素ガスに限らず、圧縮空気などであってもよい。

スピンチャック１０は、鉛直方向に沿って配置された回転軸１１と、その回転軸１１の上端に取り付けられた円板状のスピンベース１２とを備えている。また、このスピンベース１２の上面端縁部には、スピンベース１２の周方向に適当な間隔をあけて、複数本（例えば、６本）のチャックピン１３が立設されている。そして、これらのチャックピン１３が基板Ｗの下面端縁部を支持しつつ、基板Ｗの端面（周面）に当接することで、基板Ｗをスピンベース１２から上方に離間させた状態で保持可能となっている。なお、この実施形態では、チャックピン１３によって基板Ｗを機械的に保持しているが、基板Ｗの保持方式はこれに限定されるものではなく、例えば基板Ｗを吸着保持するようにしてもよい。

また、スピンチャック１０の回転軸１１は回転駆動機構１４のモータ（図示省略）と連結されており、装置全体を制御するコントローラ２０によるモータ駆動に応じて回転駆動機構１４が作動するのに伴って回転する。これによって、スピンベース１２の上方でチャックピン１３により保持されている基板Ｗはスピンベース１２とともに回転軸心Ｐa回りに回転する。このように、この実施形態では、回転駆動機構１４が本発明の「回転手段」に相当している。

こうして回転駆動される基板Ｗの表面に対して薬液の液滴を帯状に供給すべく、二流体ノズル３がスピンベース１２の上方位置に配置されている。より具体的には、二流体ノズル３は、その長尺方向（本発明の「第１方向」に相当）を基板Ｗの径方向と略平行にして離間して配置されるとともに、二流体ノズル３から基板Ｗに向けて供給される薬液が基板Ｗの法線方向（図１の上下方向）とほぼ平行となる配置姿勢で、１本のアーム２１の先端側に固着されている。一方、アーム２１の基端部には、ノズル移動機構２３が連結されている。そして、コントローラ２０からの制御指令に応じてノズル移動機構２３が作動することでアーム２１を揺動駆動させることが可能である。これにより、二流体ノズル３は、基板Ｗに対向して基板Ｗの洗浄を実行する対向位置（図１に示す状態）と、対向位置から側方に退避した退避位置との間を移動することができる。

二流体ノズル３は図１に示すように薬液配管２４を介して薬液供給源と接続されており、薬液供給源から薬液の供給を受けている。この薬液配管２４には、開度調整が可能なバルブ２４Ｖが介装されており、コントローラ２０からの指令に応じて、二流体ノズル３に供給される薬液の流路の開閉、および薬液の流量・流速の調節を行うことができるようになっている。また、薬液配管２４において、バルブ２４Ｖより下流側（バルブ２４Ｖと二流体ノズル３との間）には、流量計２４Ｆが介装されており、この流量計２４Ｆにより二流体ノズル３に導入される薬液の流量を測定可能となっている。

また、二流体ノズル３は、窒素ガス配管２５を介して窒素ガス供給源から高圧の窒素ガスの供給を受けている。この窒素ガス配管２５には開度調整が可能なバルブ２５Ｖが介装されており、コントローラ２０からの指令に応じて、二流体ノズル３に供給される窒素ガスの流路の開閉、および窒素ガスの流量・流速の調節を行うことができるようになっている。なお、窒素ガス配管２５において、バルブ２５Ｖより下流側（バルブ２５Ｖと二流体ノズル３との間）には、圧力計２５Ｐおよび流量計２５Ｆが介装されており、二流体ノズル３に導入される窒素ガスの圧力および流量、流速を測定できるようになっている。

このように、コントローラ２０がバルブ２４Ｖ、２５Ｖを制御することで二流体ノズル３に供給される薬液および窒素ガスの流量・流速を調整可能となっている。そして、二流体ノズル３は流量調整された薬液および窒素ガスの供給を受けて薬液の液滴を生成し、該液滴を基板Ｗに向けて供給可能となっている。このように、この実施形態では、薬液配管２４が本発明の「液体供給手段」に、窒素ガス配管２５が本発明の「気体供給手段」に相当している。

図２は図１の基板洗浄装置で用いられる二流体ノズルの構成を示す断面斜視図である。この二流体ノズル３は、その先端部に開口３１１を有するノズル本体３１を備え、そのノズル本体３１の内部で薬液と窒素ガスとを混合させて薬液の液滴を生成するとともに開口３１１から基板Ｗに向けて吐出する二流体ノズルである。ノズル本体３１は、その内部に該ノズル本体３１の長尺方向Ｒ１（第１方向）に沿って、薬液を供給する薬液供給配管３２と、窒素ガスを供給するガス供給配管３３とを備えている。この薬液供給配管３２とガス供給配管３３はそれぞれ、薬液配管２４および窒素ガス配管２５と接続され、薬液供給源および窒素ガス供給源から薬液、窒素ガスの供給を受けている。

ガス供給配管３３の側壁には、その長手方向にガス供給配管３３から窒素ガスを分配する複数のガス分岐配管３３ａが列状に設けられている。各ガス分岐配管３３ａはノズル先端部に向けて伸びており、後述する液滴生成部３４と連結されている。一方、薬液供給配管３２の側壁には、その長手方向に各ガス分岐配管３３ａに対応して、薬液供給配管３２から薬液を分配する複数の薬液分岐配管３２ａが列状に設けられ、その端部がそれぞれに複数のガス分岐配管３３ａの中に入り込んで該配管３３ａと同軸の方向に伸びている。すなわち、薬液分岐配管３２ａとガス分岐配管３３ａとは、中心軸Ｑを共有する同軸状に配置されている。

薬液分岐配管３２ａとガス分岐配管３３ａとは、薬液分岐配管３２ａの外側を、ガス分岐配管３３ａが取り囲む構造、つまりガス分岐配管３３ａの中に薬液分岐配管３２ａが挿入されている二重管構造となっており、ノズル本体３１は、該二重管構造を列状に複数個配置した構成を備えている。したがって、各薬液分岐配管３２ａは、配管２４、３２を介して薬液供給源から薬液の供給を受けることで薬液を吐出する一方で、各ガス分岐配管３３ａは、配管２５、３３を介して窒素ガス供給源から窒素ガスの供給を受けることで窒素ガスを吐出する。そして、ガス分岐配管３３ａ内の薬液分岐配管３２ａの端部より下流側では薬液と窒素ガスとが混合されて薬液の液滴が生成される。このように、ガス分岐配管３３ａ内の薬液分岐配管３２ａの端部より下流側は各々、薬液の液滴を生成する液滴生成部３４となっており、これら複数の液滴生成部３４が一列に配置されることで帯状に液滴が連なった液滴群（帯状液滴群）を生成可能となっている。ここで、液滴生成部３４の配列方向Ｒ１（第１方向）における帯状液滴群の幅Ｌ（図１）は少なくとも基板Ｗの半径よりも大きくなるように、帯状液滴群が複数の液滴生成部３４により生成される。

また、各液滴生成部３４の他端はそれぞれ、液滴吐出口３６を介してノズル先端部に設けられた遮断部３５に接続されている。遮断部３５は、液滴生成部３４の配列方向Ｒ１に沿って該帯状液滴群を両側から挟み込むようにノズル先端部に長尺な板体により形成されている。また、遮断部３５の垂直に延設された他端、すなわちノズル先端に設けられた開口３１１は基板Ｗに向けてスリット状に開口している。このため、複数の液滴生成部３４の各々から液滴生成部３４の配列方向Ｒ１と異なる方向に向けて飛散する液滴は、遮断部３５によって遮断される。その結果、液滴生成部３４の配列方向と略直交する方向Ｒ２（本発明の「第２方向」に相当）において帯状液滴群の幅が規制される。なお、軸方向Ｑにおける遮断部３５の長さ、つまり液滴吐出口３６から開口３１１までの距離は、第２方向における帯状液滴群の幅を確実に規制するために十分な長さがとられている。また、遮断部３５は第１方向（長尺方向Ｒ１）に連設されており、これによって第１方向の液滴群がより均一化される。このように、この実施形態では、遮断部３５が本発明の「規制手段」に相当している。

図３は、図１の基板洗浄装置で用いられる二流体ノズルを側方から見た図である。図２、図３を参照して、二流体ノズル３では、薬液供給配管３２から薬液分岐配管３２ａに薬液が供給され、ガス供給配管３３からガス分岐配管３３ａに加圧された窒素ガスが供給されると、各液滴生成部３４で薬液と窒素ガスが混合されて薬液の液滴が生成される。そして、各液滴生成部３４で生成された液滴が液滴吐出口３６より吐出されることで帯状液滴群が生成される。生成された帯状液滴群は、ノズル先端部に設けられた遮断部３５において、複数の液滴生成部３４の各々から液滴生成部３４の配列方向Ｒ１（図３では紙面に垂直な方向）と異なる方向に飛散する液滴が遮断されることで、液滴生成部３４の配列方向Ｒ１と略直交する方向Ｒ２において帯状液滴群の幅が規制されて基板Ｗの表面に供給される。

ここで、二流体ノズル３の長尺方向Ｒ１を基板Ｗの径方向と略一致させた状態で、基板Ｗを回転させているので、基板Ｗは二流体ノズル３の長尺方向Ｒ１に対して略直交する方向に相対移動される。つまり、基板Ｗの回転移動方向、すなわち基板Ｗの洗浄方向と、帯状液滴群の幅の規制方向Ｒ２とは等しくなっている。したがって、帯状液滴群は基板Ｗの洗浄方向における洗浄幅Ｄ（図３）が限定されて基板Ｗに供給されることとなる。したがって、帯状液滴群の基板Ｗへの放射範囲が基板Ｗの洗浄方向において不必要に広がることなく、基板Ｗの表面上を広範囲に液滴が飛散することが防止される。

図１を参照してさらに説明を続ける。この装置において、基板Ｗの表面を洗浄するときは、回転駆動機構１４によりスピンチャック１０に保持された基板Ｗを回転させ、二流体ノズル３から基板Ｗの上面に向かって薬液の帯状液滴群を噴射させる。すなわち、二流体ノズル３に高圧の窒素ガスを導入することにより、基板Ｗの表面に大きな運動エネルギーを持つ薬液の液滴を帯状に衝突させることができる。このとき、液滴の運動エネルギーにより、基板Ｗの表面に付着したパーティクルが物理的に除去される。そして、除去されたパーティクルは基板Ｗの回転に伴う遠心力によって、基板Ｗの中心から端部に向かう基板Ｗ上の液滴の流れに乗って基板Ｗの外に排出される。加えて、除去されたパーティクルは基板Ｗの相対的移動方向の上流側に主に輸送されるから（基板Ｗの下流側のパーティクルも基板Ｗの回転によって基板Ｗの上流側に移動する）、たとえ基板Ｗの上流側でパーティクルが再付着しても進行してくる液滴で再度除去され、上記の液滴の流れに乗って同様に基板Ｗの外に排出される。

以上のように、この実施形態では、複数の液滴生成部３４を列状に配置させているので、各液滴生成部３４で生成された液滴が帯状に連なって帯状液滴群を構成して基板Ｗに供給される。このため、洗浄範囲が広く、短時間で洗浄することが可能である。より具体的には、二流体ノズル３の長尺方向、すなわち液滴生成部３４の配列方向Ｒ１（第１方向）を基板Ｗの径方向と略一致させつつ、液滴生成部３４の配列方向Ｒ１における帯状液滴群の幅Ｌを基板Ｗの少なくとも半径以上にしているので、基板Ｗを一回転させることにより基板Ｗの表面全体を洗浄することができる。その結果、二流体ノズル３をコンパクトに構成することができるとともに、装置のスループットを向上させることができる。しかも、帯状液滴群は複数の液滴生成部３４から生成されているので、液滴生成部３４の配列方向Ｒ１における基板Ｗへの液滴の供給を均一にすることができる。より具体的には、複数の液滴生成部３４を列状に配置することで各液滴生成部３４で生成された液滴を繋ぎ合わせて第１方向に所定の幅Ｌを有する帯状液滴群を生成しているので、液滴生成部３４の配列方向Ｒ１（第１方向）における液滴の吐出勢いを均一化することができる。このため、単一の液滴生成部から第１方向に広げて帯状に（ライン状に）液滴を吐出させる場合のように、ライン方向における液滴の吐出勢いが不均一となることがない。例えば、ライン方向の中央部で吐出勢いが増大し、端部で減少することによって基板への液滴の供給が不均一となることがない。さらに、二流体ノズル３を基板Ｗの表面上で揺動等させて基板Ｗの全面をスキャンさせる必要がなく、二流体ノズル３を固定させて洗浄を行うことができるため、二流体ノズル３の駆動機構、制御機構を簡素化することができる。

また、この実施形態では、基板Ｗの洗浄方向における洗浄幅Ｄを規制しているので、帯状液滴群の基板Ｗへの放射範囲が基板Ｗの洗浄方向に不必要に広がることによるパーティクルの基板Ｗへの再付着を抑制することができる。すなわち、すでに「課題を解決するための手段」の項で説明したように、基板Ｗに供給された液滴は基板Ｗの表面から跳ね返り、パーティクルをトラップしている液滴がミストとなって浮遊する。そして、このミストは基板Ｗの回転に伴う遠心力から生じた気流によって基板Ｗの表面上を広範囲に飛散して、基板Ｗの洗浄方向の下流側（洗浄後の基板Ｗ）に再付着する。つまり、基板Ｗ上では、液滴が供給されている箇所においてパーティクルが除去される傍らで、基板Ｗの洗浄方向の下流側でパーティクルの再付着が発生していた。その結果、基板Ｗにパーティクルが残留することとなる。

これに対し、この実施形態では、帯状液滴群の基板Ｗへの放射範囲を基板Ｗの洗浄方向において規制しているので、基板Ｗの洗浄方向における洗浄幅Ｄが不必要に広がることなく限定される。このため、基板Ｗの表面上を広範囲に液滴が飛散するのを低減することができる。さらに、帯状液滴群の幅を基板Ｗの洗浄方向に規制することで帯状液滴群は該方向に収束させられる。このため、基板Ｗの径方向において洗浄に必要な洗浄幅Ｌを確保しつつ、帯状液滴群を安定して基板Ｗに供給することができる。その結果、パーティクルの基板Ｗへの再付着を防止しつつ、基板Ｗの表面の均一かつ確実な洗浄を達成することができる。加えて、除去されたパーティクルは基板Ｗの相対的移動方向の上流側に主に輸送され、進行してくる帯状液滴群によりライン状に排出されるため、さらに基板Ｗの下流側でのパーティクルの再付着を防止することができ、確実な洗浄を達成することができる。

＜第２実施形態＞
図４は、本発明にかかる基板洗浄装置の第２実施形態の構成を示す図である。同図（ａ）は側面図であり、同図（ｂ）は部分平面図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、スピンチャック１０に保持された基板Ｗの上方に円盤状の雰囲気遮断板４を追加的に設けている点である。この雰囲気遮断板４は基板Ｗの径よりも若干大きく、二流体ノズル３の側方に一体的に取り付けられている。具体的には、雰囲気遮断板４には、中心部から端部にかけて径方向に二流体ノズル３が取り付けられるように、しかも雰囲気遮断板４の厚み方向に二流体ノズル３が貫通できるように二流体ノズル３の形状に合わせて溝４１が形成されている。このため、溝４１に二流体ノズル３を配設することによって、雰囲気遮断板４の下面から基板Ｗの表面に向けて帯状液滴群が吐出可能となっている。このように、この実施形態では、雰囲気遮断板４が本発明の「雰囲気遮断手段」に相当している。

第１実施形態と同様にして帯状液滴群を基板Ｗに供給すると、基板Ｗの回転に伴う遠心力によって、基板Ｗの中心から端部に向かう基板Ｗ上の液滴の流れに乗ってパーティクルが基板Ｗの外に排出される。そして、基板Ｗから排出される薬液は基板Ｗの周囲に基板Ｗを取り囲むように配設されたスプラッシュガード１５によって受け止められて排液槽（図示省略）に流し込まれる。ここで、基板Ｗの回転に伴う気流によりスプラッシュガード１５に衝突して跳ね返った液滴が基板Ｗ上に到達し、再付着することがあるが、雰囲気遮断板４により該液滴の基板Ｗへの再付着が防止される。

以上のように、この実施形態では、雰囲気遮断板４を設けることで、基板Ｗの洗浄時およびその後のリンス処理、乾燥処理における基板Ｗの周囲雰囲気の管理が可能になるほか、基板Ｗへのパーティクルの再付着を確実に防止することができる。特に、本発明に用いられる二流体ノズル３は基板Ｗ上を揺動させて基板Ｗの表面全体をスキャンする必要がないため、雰囲気遮断板４との物理的な干渉がなく、雰囲気遮断板４との共存が可能となっている。すなわち、本発明にかかる二流体ノズル３は基板Ｗを回転させることで基板Ｗの表面全体を洗浄することが可能であるため、雰囲気遮断板４との併用により基板Ｗの周囲雰囲気の厳密な管理を可能とし、パーティクルの再付着等の新たな汚染を確実に防止することができる。

さらに、基板Ｗへのパーティクルの再付着を確実に防止するため、雰囲気遮断板４と基板Ｗとの間に形成される空間に窒素ガス等の不活性ガスを供給するようにしてもよい。これにより、雰囲気遮断板４と基板Ｗとの間に形成される空間が負圧になることによる液滴の侵入が効果的に防止される。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、複数の液滴生成部３４の各々において生成された液滴をノズル開口に向けて導くことで帯状液滴群を生成しているが、例えば、図５に示すように、ノズル開口に向けて吐出される薬液に窒素ガスを衝突させることで混合させて液滴を生成することで帯状液滴群を生成するようにしてもよい。

図５は、本発明にかかる基板洗浄装置の他の二流体ノズルの構成を示す図である。この二流体ノズル５は、先の実施形態で採用された二流体ノズル３の代わりに使用されたものである。この実施形態では、二流体ノズル５は、その先端部に設けられた開口５１１に向けて吐出される薬液に窒素ガスを衝突させて薬液の液滴を生成可能となっている。二流体ノズル５は、ノズル本体５１内にその長尺方向Ｒ１（第１方向）に沿って、薬液を供給する薬液供給配管５２と、窒素ガスを供給するガス供給配管５３とを備えている。薬液供給配管５２には、その長手方向に複数の薬液分岐配管５２ａが列状に設けられるとともに、各薬液分岐配管５２ａはその先端に薬液吐出口５２１を有する薬液吐出ノズル５２２を構成している。このため、薬液が薬液供給配管５２から各薬液分岐配管５２ａに供給されると、薬液が各薬液吐出口５２１から基板Ｗに向けて吐出される。

また、ガス供給配管５３には、その長手方向に各薬液分岐配管５２ａに対応して複数のガス分岐配管５３ａが列状に設けられるとともに、各ガス分岐配管５３ａはガス吐出ノズル５３２に連通されている。ガス吐出ノズル５３２は、薬液吐出ノズル５２２を囲んだリング状のガス通路を規定する。各ガス吐出ノズル５３２の先端部は先細にテーパ状とされており、このノズル開口は基板Ｗの表面に対向している。このため、窒素ガスがガス供給配管５３から各ガス分岐配管５３ａに供給されると、窒素ガスが各ガス吐出ノズル５３２のガス吐出口５３１から基板Ｗに向けて吐出される。なお、その窒素ガスの吐出軌跡は、対応する薬液吐出口５２１からの薬液の吐出軌跡に交わっている。すなわち、各薬液吐出ノズル５２２から吐出される液体（薬液）流は、薬液吐出ノズル５２２に対応して該薬液吐出ノズル５２２を囲むように設けられたガス吐出ノズル５３２から吐出される気体（窒素ガス）流と、衝突部位Ｇにおいて衝突する。各ガス吐出口５３１からの気体流は混合領域内の対応する衝突部位Ｇに収束するように吐出される。この混合領域は、ノズル本体５１の先端部の内部空間である。このため、各薬液吐出口５２１からの薬液の吐出方向の直近において薬液はそれに衝突する各ガス吐出口５３１からの窒素ガスによって速やかに液滴化される。このように、各薬液吐出ノズル５２２と各ガス吐出ノズル５３２の吐出方向の下流側にある混合領域が液滴を生成する液滴生成部５４となっており、薬液吐出ノズル５２２ならびに該ノズル５２２に対応してガス吐出ノズル５３２が列状に配置されることで、複数の液滴生成部５４が一列に形成されている。このため、各薬液吐出ノズル５２２および各ガス吐出ノズル５３２から薬液、窒素ガスが吐出されることで、帯状液滴群を生成可能となっている。このように、この実施形態では、薬液吐出ノズル５２２が本発明の「液体吐出手段」に、ガス吐出ノズル５３２が本発明の「気体吐出手段」に相当している。

また、ノズル先端部には、液滴生成部５４の配列方向Ｒ１に沿って該帯状液滴群を両側から挟み込むように本発明の「規制手段」に相当する遮断部５５が設けられている。また、遮断部５５の垂直に延設された他端、すなわちノズル先端に設けられた開口５１１は基板Ｗに向けてスリット状に開口している。このため、複数の液滴生成部５４の各々から液滴生成部５４の配列方向Ｒ１と異なる方向に向けて飛散する液滴は、遮断部５５によって遮断される。このため、液滴生成部３４の配列方向Ｄ１と略直交する方向Ｒ２（第２方向）において帯状液滴群の幅が規制され、均一化される。なお、この実施形態においても、方向Ｒ１ならび方向Ｒ２に直交する方向、すなわち薬液吐出ノズル５２２の軸方向における遮断部５５の長さは、第２方向における帯状液滴群の幅を確実に規制するために十分な長さがとられて、しかも列方向に連設されている。したがって、このような構成の二流体ノズルを採用しても、先の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、規制手段として遮断部３５、５５をそれぞれ、ノズル本体３１、５１の一構成要素としてノズル先端部に設けているが、これに限定されない。例えば、遮断部３５、５５をノズル本体３１、５１と別個に構成して追加的にノズル先端部に取り付けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、基板Ｗを回転させることで基板Ｗと二流体ノズル３、（５）とを液滴生成部３４、５４の配列方向Ｒ１（第１方向）と異なる第２方向に相対移動させているが、これに限定されない。例えば、図６に示すように、基板Ｗと二流体ノズル３、（５）とを所定の一方向に相対移動させて基板Ｗを洗浄するようにしてもよい。図６では、二流体ノズル３、（５）を固定させて、二流体ノズル３、（５）の長尺方向、すなわち液滴生成部３４、５４の配列方向Ｒ１と略直交する方向Ｒ２に基板Ｗを移動させている。このため、二流体ノズル３、（５）から吐出される帯状液滴群の幅は第２方向において規制されて基板Ｗに供給される。したがって、基板Ｗの移動方向、すなわち基板Ｗの洗浄方向における帯状液滴群の基板Ｗへの放射範囲が不必要に広がることがなく、液滴が広範囲に飛散することによるパーティクルの基板Ｗへの再付着を防止することができる。

また、上記実施形態では、液滴生成部３４、５４の配列方向Ｒ１（第１方向）と略直交する方向Ｒ２に基板Ｗと二流体ノズル３、５とを相対移動させているが、これに限定されず、相対移動方向（第２方向）は第１方向と異なる方向であればよい。

また、上記実施形態では、複数の液滴生成部３４、５４は一列にノズル本体３１、５１に配置されているが、これに限定されず、複数の液滴生成部３４、５４は液滴が帯状に連なって基板Ｗに供給可能に配置されていればよい。

また、上記実施形態では、基板Ｗの上面に二流体ノズル３，５を配置して基板Ｗの上面に向けて帯状液滴群を供給して基板Ｗの洗浄を実行しているが、これに限定されない。例えば、基板Ｗの下面に対向して二流体ノズル３，５を配置して基板Ｗの下面に向けて帯状液滴群を供給することで基板Ｗの下面を洗浄するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、各液滴生成部３４、５４は、薬液供給配管３２、５２ならびにガス供給配管３３、５３からそれぞれ、薬液ならびに窒素ガスの供給を受けて同一の生成条件で液滴を生成しているが、これに限らない。例えば、各液滴生成部３４、５４ごとに薬液の流量ならびに窒素ガスの流量・流速を、またはそれらの一部を調節可能に構成するようにしてもよい。これにより、所望の液滴径、液滴の噴出速度を得ることができ、洗浄の態様に応じて最適な洗浄効果を得られる。例えば、基板Ｗを回転させて洗浄を行う場合には、パーティクルの除去率は周速が早い基板Ｗの外周部ほど小さくなるため、除去率を基板Ｗの中心部と同程度にするには洗浄時間を長くする必要がある。この場合、基板Ｗの外周部に対応する液滴生成部３４、５４における液滴の生成条件を変更して洗浄力を上げることで、基板Ｗの径方向における除去率の均一化を図ることができる。

また、上記実施形態では、例えば、図３に示すように二流体ノズル３は、基板Ｗに向けて供給される薬液（帯状液滴群）が基板Ｗの法線方向とほぼ平行となる配置姿勢で固着されているが、図７に示すように基板Ｗの相対的移動方向の上流側に傾けるように配置してもよい。

また、図６に示す実施形態において、基板Ｗを固定させて二流体ノズル３を方向Ｒ２に移動させる場合には、二流体ノズル３を移動方向の下流側に、換言すれば基板Ｗの未処理領域である上流側に傾けるように配置させてもよい。すなわち、薬液（帯状液滴群）が基板Ｗの法線方向に対して基板Ｗの上流側に吐出されることにより、除去されたパーティクルは基板Ｗの上流側に主に輸送されるから、さらに基板Ｗの下流側へのパーティクルの再付着を低減することができるとともに、基板Ｗの上流側に存在するパーティクルも進行してくる液滴で再度除去される。

この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）用基板、あるいは磁気ディスク用のガラス基板やセラミック基板などを含む基板全般の表面を洗浄する装置に適用することができる。

本発明にかかる基板洗浄装置の第１実施形態を示す概略図である。 図１の基板洗浄装置で用いられる二流体ノズルの構成を示す断面斜視図である。 図１の基板洗浄装置で用いられる二流体ノズルを側方から見た図である。 本発明にかかる基板洗浄装置の第２実施形態の構成を示す図である。 本発明にかかる基板洗浄装置の他の二流体ノズルの構成を示す図である。 本発明にかかる基板洗浄装置の他の実施形態を示す図である。 図１の基板洗浄装置で用いられる二流体ノズルの変形例を示す図である。

符号の説明

３、５…二流体ノズル
４…雰囲気遮断板（雰囲気遮断手段）
１４…回転駆動機構（回転手段、相対移動手段）
２４…薬液配管（液体供給手段）
２５…窒素ガス配管（気体供給手段）
３４、５４…液滴生成部
３５、５５…遮断部（規制手段）
５２２…薬液吐出ノズル（薬液吐出手段）
５３２…ガス吐出ノズル（気体吐出手段）
Ｐａ…回転軸心（回転中心）
Ｒ１…第１方向
Ｒ２…第２方向
Ｗ…基板

Claims (9)

1. 液体と気体とを混合させて生成した前記液体の液滴を基板の表面に供給することで、前記基板に対して洗浄処理を施す基板洗浄装置において、
   液体と気体とを混合させて前記液滴を生成する液滴生成部を複数個有し、該複数の液滴生成部を第１方向に列状に配置させることで帯状の前記液滴群を生成するとともに、該帯状液滴群を前記基板に供給する二流体ノズルと、
   前記複数の液滴生成部に前記液体を供給する液体供給手段と、
   前記複数の液滴生成部に前記気体を供給する気体供給手段と
   を備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記基板と前記二流体ノズルとを前記第１方向と異なる第２方向に相対移動させる相対移動手段をさらに備えるとともに、
   前記二流体ノズルは前記第２方向における前記帯状液滴群の幅を規制する規制手段をさらに有する請求項１記載の基板洗浄装置。
3. 前記規制手段は、前記複数の液滴生成部の各々から前記第１方向と異なる方向に飛散する液滴を前記第２方向において遮断して前記第２方向における前記帯状液滴群の幅を規制する請求項２記載の基板洗浄装置。
4. 前記二流体ノズルに取り付けられるとともに、前記基板に対向させながら前記基板から離間配置された雰囲気遮断手段をさらに備える請求項１ないし３のいずれかに記載の基板洗浄装置。
5. 前記相対移動手段は、前記基板を回転させる回転手段を備え、
   前記第１方向における前記帯状液滴群の幅は少なくとも前記基板の回転中心から前記基板の端縁までの距離よりも大きい請求項２ないし４のいずれかに記載の基板洗浄装置。
6. 前記二流体ノズルは、各液滴生成部ごとに前記液滴の生成条件が変更可能に構成される請求項１ないし５のいずれかに記載の基板洗浄装置。
7. 前記二流体ノズルは、その先端部に開口を有するノズル本体を備え、
   前記複数の液滴生成部の各々は前記ノズル本体の内部に配置され、前記開口に向けて各液滴生成部において生成された液滴を導くことで前記帯状液滴群を生成する請求項１ないし６のいずれかに記載の基板洗浄装置。
8. 前記二流体ノズルは、その先端部に開口を有するノズル本体を備え、
   前記複数の液滴生成部の各々は前記ノズル本体の内部に液体を吐出する液体吐出手段と、前記液体吐出手段に近接して気体を吐出する気体吐出手段とを有し、前記液体吐出手段から前記開口に向けて吐出される前記液体と、前記気体吐出手段より吐出される前記気体とを混合させて液滴を生成することで前記帯状液滴群を生成する請求項１ないし６のいずれかに記載の基板洗浄装置。
9. 前記規制手段は、前記複数の液滴生成部と前記開口との間に配置されて、生成された前記帯状液滴群が前記開口から吐出されるまでの間に前記第２方向における該帯状液滴群の幅を規制して前記基板に供給する請求項７または８記載の基板洗浄装置。
   

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