CN102057468B - 基板清洗方法及基板清洗装置 - Google Patents

Abstract

一边向清洗喷嘴(60)的筒状体(61)内部供给清洗液一边关闭阀(76)，由压电元件(62)对清洗液赋予振动，从而从多个喷出孔(64)生成并喷出清洗液的液滴。所喷出的液滴的液滴直径为15μm以上且200μm以下，其分布以3σ表示处于平均液滴直径的10％以下。另外，液滴速度为每秒20米以上且每秒100米以下，其分布以3σ表示处于平均液滴速度的10％以下。并且，液滴流量为每分钟10毫升以上。如果一边满足这些喷出条件一边从清洗喷嘴60向基板喷出清洗液的液滴，则能够在不对基板造成损伤的情况下提高清洗效率。

Description

基板清洗方法及基板清洗装置

技术领域

本发明涉及一种向半导体基板、液晶显示装置用玻璃基板、光掩模用玻璃基板、光盘用基板、陶瓷板等(以下仅称为“基板”)喷出清洗液液滴进行清洗的基板清洗方法及基板清洗装置。 

背景技术

一直以来，在半导体基板等的制造工艺中，除去附着在基板上的颗粒的清洗工序是不可或缺的。实施清洗工序的单张式清洗装置采用向基板喷射纯水等清洗液的微小液滴来清洗基板的技术。 

在这样的清洗装置中，如专利文献1所公开那样，广泛使用双流体喷嘴，所述双流体喷嘴混合清洗液与加压后的气体来生成液滴，并向基板喷射所述液滴与气体的混合流体。附着在基板上的颗粒等异物通过清洗液的液滴的动能被物理除去。另外，专利文献2公开了一种清洗装置，该清洗装置以超声波频带的频率反复使压电元件膨胀收缩，从而使单方向加速后的清洗液的雾滴从喷出口向基板高速喷出。 

另一方面，作为喷出液滴的技术，专利文献3公开了一种液滴喷射装置，该液滴喷射装置使形成有倒锥形的喷出口的薄膜振动来生成液滴。另外，专利文献4公开了一种喷墨打印机的喷嘴头，该喷墨打印机的喷嘴头通过向形成缺口部的圆环状管内填充油墨，在管的除缺口部之外的外周壁面上覆盖振子而使油墨振动，从而喷出油墨的液滴。 

专利文献1：日本特开2007-227878号公报； 

专利文献2：日本特开2000-533号公报； 

专利文献3：日本专利第3659593号公报； 

专利文献4：日本实公平7-7164号公报。 

发明内容

发明要解决的问题 

但是，使用专利文献1所公开的双流体喷嘴时，所生成的液滴的速度和大小(液滴的直径)的分布范围广。在半导体基板的清洗工艺中，需要在不破坏基板上的器件的状态下可靠地除去颗粒，如果液滴的速度和大小的分布范围广，则一方面会存在无助于颗粒除去的无用液滴，另一方面还会存在对器件造成损伤的有害液滴。其结果，存在如下问题，即，清洗效率的提高受到抑制的同时，产生破坏器件的可能性。这样的问题在其他基板的清洗中也是相同的，成为不均匀清洗结果的原因。 

本发明是鉴于这样的情况而提出的，其目的在于提供一种能够提高基板清洗效率的基板清洗方法及基板清洗装置。 

用于解决问题的手段 

为解决上述问题，本发明的第1技术方案为一种基板清洗方法，向基板喷出清洗液的液滴来进行清洗，生成如下的清洗液的液滴并向基板喷出，即，所述清洗液的液滴的平均液滴直径为15μm以上且200μm以下，液滴直径的分布以3σ(σ为标准偏差)表示处于所述平均液滴直径的10％以下。 

另外，第2技术方案是在第1技术方案的基板清洗方法的基础上，向基板喷出如下液滴，即，所述液滴的平均液滴速度为每秒20米以上且每秒100米以下，液滴速度的分布以3σ(σ为标准偏差)表示处于所述平均液滴速度的10％以下。 

另外，第3技术方案是在第1或第2技术方案的基板清洗方法的基础上，以每分钟10毫升以上的液滴流量向基板喷出所述液滴。 

另外，第4技术方案是一种基板清洗方法，向半导体基板喷出清洗液的液滴来进行清洗，生成如下的清洗液的液滴并向半导体基板喷出，即，该液滴的平均液滴直径为15μm以上且30μm以下，液滴直径的分布以3σ(σ为标准偏差)表示处于2μm以下。 

另外，第5技术方案是在第4技术方案的基板清洗方法的技术上，向半导体基板喷出如下的液滴，即，该液滴的平均液滴速度为每秒20米以上且每秒60米以下，液滴速度的分布以3σ(σ为标准偏差)表示处于每秒5米以下。 

另外，第6技术方案是在第4或第5技术方案的基板清洗方法的基础上，以每分钟10毫升以上的液滴流量向半导体基板喷出所述液滴。 

另外，第7技术方案是一种基板清洗方法，向基板喷出清洗液的液滴来进 行清洗，向在壁面上穿设有多个喷出孔的筒状体以高压填充清洗液，并且，在所述壁面上贴设的压电元件反复膨胀收缩，对所述筒状体内部的清洗液赋予规定频率的振动，从而从所述多个喷出孔向基板喷出如下的清洗液的液滴，即，所述清洗液的液滴的平均液滴直径为15μm以上且200μm以下，液滴直径的分布以3σ(σ为标准偏差)表示处于所述平均液滴直径的10％以下。 

另外，第8技术方案是在第7技术方案的基板清洗方法的基础上，从所述多个喷出孔向基板喷出如下的液滴，即，该液滴的平均液滴速度为每秒20米以上且每秒100米以下，液滴速度的分布以3σ(σ为标准偏差)表示处于所述平均液滴速度的10％以下。 

另外，第9技术方案是在第7或第8技术方案的基板清洗方法的基础上，以每分钟10毫升以上的液滴流量从所述多个喷出孔向基板喷出清洗液的液滴。 

另外，第10技术方案是一种基板清洗方法，向半导体基板喷出清洗液的液滴来进行清洗，向在壁面上穿设有多个喷出孔的筒状体以高压填充清洗液，并且，在所述壁面上贴设的压电元件反复膨胀收缩，对所述筒状体内部的清洗液赋予规定频率的振动，从而从所述多个喷出孔向半导体基板喷出如下的清洗液的液滴，即，所述清洗液的液滴的平均液滴直径为15μm以上且30μm以下，液滴直径的分布以3σ(σ为标准偏差)表示处于2μm以下。 

另外，第11技术方案是在第10技术方案的基板清洗方法的基础上，从所述多个喷出孔向半导体基板喷出如下的液滴，该液滴的平均液滴速度为每秒20米以上且每秒60米以下，液滴速度的分布以3σ(σ为标准偏差)表示处于每秒5米以下。 

另外，第12技术方案是在第10或者第11技术方案的基板清洗方法的基础上，以每分钟10毫升以上的液滴流量从所述多个喷出孔向半导体基板喷出清洗液的液滴。 

另外，第13技术方案为一种基板清洗装置，向基板喷出清洗液的液滴来进行清洗，该基板清洗装置具有清洗喷嘴，所述清洗喷嘴具有筒状体，其在壁面上穿设有多个喷出孔；以及压电元件，其贴设在所述壁面上，压电元件反复膨胀收缩来对以高压填充至所述筒状体的清洗液赋予规定频率的振动，从而从所述多个喷出孔向基板喷出如下的清洗液的液滴，所述清洗液液滴的平均液滴直径为15μm以上且200μm以下，液滴直径的分布以3σ(σ 为标准偏差)表示处于所述平均液滴直径的10％以下。 

另外，第14技术方案是在第13技术方案的基板清洗装置的基础上，所述清洗喷嘴从所述多个喷出孔向基板喷出如下的液滴，所述液滴的平均液滴速度为每秒20米以上且每秒100米以下，液滴速度的分布以3σ(σ为标准偏差)表示处于所述平均液滴速度的10％以下。 

另外，第15技术方案是在第13或第14技术方案的基板清洗装置的基础上，所述清洗喷嘴以每分钟10毫升以上的液滴流量从所述多个喷出孔向基板喷出清洗液的液滴。 

另外，第16技术方案为一种基板清洗装置，向半导体基板喷出清洗液的液滴来进行清洗，该基板清洗装置具有清洗喷嘴，所述清洗喷嘴具有：筒状体，其在壁面上穿设有多个喷出孔；以及压电元件，其贴设在所述壁面上，所述压电元件反复膨胀收缩来对以高压填充至所述筒状体的清洗液赋予规定频率的振动，从而从所述多个喷出孔向半导体基板喷出如下的清洗液的液滴，所述清洗液液滴的平均液滴直径为15μm以上且30μm以下，液滴直径的分布以3σ(σ为标准偏差)表示处于2μm以下。 

另外，第17技术方案是在第16技术方案的基板清洗装置的基础上，所述清洗喷嘴从所述多个喷出孔向半导体基板喷出如下的液滴，即，所述液滴的平均液滴速度为每秒20米以上且每秒60米以下，液滴速度的分布以3σ(σ为标准偏差)表示处于每秒5米以下。 

另外，第18技术方案是在第16或第17技术方案的基板清洗装置的基础上，所述清洗喷嘴以每分钟10毫升以上的液滴流量，从所述多个喷出孔向半导体基板喷出清洗液的液滴。 

另外，第19技术方案是在第13～第18中任一个技术方案的基板清洗装置的基础上，所述筒状体为圆筒。 

另外，第20技术方案是第13～第19中任一个技术方案的基板清洗装置的基础上，还具有从所述筒状体的一端侧开口输送清洗液的压力泵，以及关闭所述筒状体的另一端侧开口的阀。 

发明的效果 

根据第1～第3、第7～第9、第13～第15技术方案，由于向基板喷出平均液滴直径在15μm以上200μm以下并且液滴直径的分布以3σ表示处于平均液滴直径的10％以下的清洗液液滴，所以无助于清洗的无用液滴少，能够提高基板的清洗效率。 

特别是，根据第2、8、14技术方案，由于向基板喷出平均液滴速度为每秒20米以上且每秒100米以下并且液滴速度的分布以3σ表示处于平均液滴速度的10％以下的液滴，所以能够得到足够的清洗效率。 

特别是，根据第3、9、15技术方案，由于以每分钟10毫升以上的液滴流量向基板喷出液滴，所以能够在短时间内进行充分的清洗。 

另外，根据本发明的第4～第6、第10～第12、第16～第18技术方案，由于向半导体基板喷出平均液滴直径为15μm以上30μm以下并且液滴直径的分布以3σ表示处于2μm以下的清洗液的液滴，所以无助于清洗的无用液滴及对半导体基板造成损伤的液滴少，能够提高基板的清洗效率。 

特别是根据第5、第11、第17技术方案，由于向半导体基板喷出平均液滴速度为每秒20米以上每秒60米以下并且液滴速度的分布以3σ表示处于每秒5米以下的液滴，所以能够得到足够的清洗效率。 

特别是根据第6、第12、第18技术方案，由于以每分钟10毫升以上的液滴流量向半导体基板喷出液滴，所以能够在短时间内进行充分的清洗。 

附图说明

图1是表示适用于清洗半导体基板的基板清洗装置的一个例子的图。 

图2是表示清洗喷嘴的概略构成的图。 

图3是清洗喷嘴的立体图。 

图4是表示清洗液的液滴直径的分布的图。 

图5是表示清洗液的液滴速度的分布的图。 

图6是表示所喷出的液滴的液滴直径与对基板的损伤之间的相互关系的图。 

图7是表示所喷出的液滴的液滴速度与污染物质的除去率之间的相互关系的图。 

图8是表示由所喷出的液滴的液滴流量的不同所引起的污染物质的除去率的差异的图。 

图9是表示对包括其他种类在内的基板进行清洗处理的基板清洗装置的 图。 

图10是表示适于清洗包括其他种类在内的基板的清洗液的液滴直径的分布的图。 

图11是表示适于清洗包括其他种类在内的基板的清洗液的液滴速度的分布的图。 

图12是表示清洗喷嘴的其他例子的图。 

图13是表示清洗喷嘴的其他例子的图。 

图14是表示清洗喷嘴的其他例子的图。 

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。 

图1是表示适用于清洗半导体基板的基板清洗装置的一个例子的图。该基板清洗装置1是一种逐张清洗半导体基板W的单张式清洗装置，通过除去附着在圆形的硅基板W上的颗粒等污染物质来进行清洗。基板清洗装置1的主要包括旋转保持部10、处理杯20、防溅罩30、喷嘴驱动部50、清洗喷嘴60和控制部90。 

旋转保持部10具有旋转基座11、旋转轴13及马达14。旋转基座11为具有比基板W的直径大一些的直径的圆板状部件。在旋转基座11的上表面周缘部上，沿同一圆周上竖立设置有多个(本实施方式中为6个)支撑销12。各支撑销12包括从下方支撑基板W下表面周缘部的圆筒状支撑部和突出设置在该支撑部上表面上并接触按压在基板W的端缘部上的销部。6个支撑销12中的3个为固定设置在旋转基座11上的固定支撑销。对于固定支撑销，在圆筒状支撑部的轴心上突出设置有销部。另一方面，6个支撑销12中的剩余3个为设置在旋转基座11上的可动支撑销，该可动支撑销能够自由旋转(自转)。对于可动支撑销，从圆筒状支撑部轴心偏离一些地突出设置有销部。3个可动支撑销被省略图示的连杆(link)机构及驱动机构驱动而连动地转动。通过可动支撑销的转动，能够实现用6个销部把持基板W的端缘部和解除对基板W的把持。通过利用6个支撑销12把持基板W的端缘部，旋转基座11能够在不与基板W的下表面中心部接触的情况下将基板W保持为水平姿势。 

旋转轴13垂设在旋转基座11的下表面侧中心部。旋转轴13通过驱动带15与马达14的驱动轮16连动并连接。当马达14对驱动轮16进行驱动使其旋转时，驱动带15进行传动，而使旋转轴13旋转。由此，保持在旋转基座11上的基板W与旋转基座11及旋转轴13一起，在水平面内围绕沿着铅垂方向的中心轴RX旋转。 

另外，旋转轴13的内侧为中空，在其中空部分沿铅垂方向插设有处理液喷嘴18。处理液喷嘴18与省略图示的处理液供给源连通并连接。处理液喷嘴18的前端朝向保持在旋转基座11上的基板W的下表面中心部开口。因此，能够从处理液喷嘴18的前端向基板W下表面中心部供给处理液。 

另外，旋转轴13的内壁面与处理液喷嘴18的外壁面之间的间隙为气体供给流路，与省略图示的气体供给源连通并连接。能够从该间隙的上端向保持在旋转基座11上的基板W下表面供给气体。 

以包围旋转保持部10的方式设置有处理杯20。在处理杯20的内侧，设置有圆筒状的分隔壁21。另外，以包围旋转保持部10的周围的状态，在分隔壁21的内侧形成有用于排出在基板W的清洗处理中所使用的清洗液的排液空间22。进而，以包围排液空间22的方式，在处理杯20的外壁与分隔壁21之间，形成有用于回收在基板W的清洗处理中所使用的清洗液的回收空间23。 

在排液空间22连接有用来向排液处理装置(省略图示)引导清洗液的排液管27，在回收空间23连接有用来向回收处理装置(省略图示)引导清洗液的回收管28。 

在处理杯20的上方，设置有用来防止来自基板W的清洗液向外飞散的防溅罩30。该防溅罩30被设置为相对中心轴RX旋转对称的形状。在防溅罩30的上端部的内表面，呈环状地形成有剖面为V字形状的排液引导槽31。另外，在防溅罩30的下端部内表面，形成有由向外侧下方倾斜的倾斜面形成的回收液引导部32。在回收液引导部32的上端附近，形成有用来收纳处理杯20的分隔壁21的分隔壁收纳槽33。 

该防溅罩30被由滚珠螺杆机构等构成的防溅罩升降驱动机构35驱动而沿铅垂方向升降。防溅罩升降驱动机构35使防溅罩30在回收位置与排液位置之间升降，所述回收位置是回收液引导部32包围保持在旋转基座11上的 基板W的端缘部的位置，所述排液位置是排液引导槽31包围保持在旋转基座11上的基板W的端缘部的位置。在防溅罩30位于回收位置(图1所示的位置)时，从基板W的端缘部飞散出的清洗液被回收液引导部32引导至回收空间23，通过回收管28被回收。另一方面，在防溅罩30位于排液位置时，从基板W的端缘部飞散出的清洗液被排液引导槽31引导至排液空间22，通过排液管27被排出。这样一来，能够在清洗液的排出及回收之间进行切换。另外，相对于旋转基座11交接基板W时，防溅罩升降驱动机构35使防溅罩30下降至旋转基座11比防溅罩30上端更突出的高度位置。 

喷嘴驱动部50具有升降马达51，回转马达(Swing Motor)53及喷嘴臂58。在喷嘴臂58的前端安装有清洗喷嘴60。喷嘴臂58的基端侧连接在回转马达53的马达轴53a上。回转马达53使清洗喷嘴60以马达轴53a为中心在水平面内转动。 

回转马达53安装在升降基座54上。升降基座54与直接连接在被固定设置的升降马达51的马达轴上的滚珠丝杠52螺合，并且该升降基座54安装在引导部件55上并能够自由滑动。当升降马达51使滚珠丝杠52旋转时，清洗喷嘴60与升降基座54一起升降。 

通过喷嘴驱动部50的升降马达51及回转马达53，清洗喷嘴60在位于防溅罩30的外方的等待位置和位于旋转基座11上方的清洗位置之间移动。另外，在旋转基座11上方，通过回转马达53在基板W中心部上方与端缘部上方之间使清洗喷嘴60摆动。 

另外，控制部90对设置在基板清洗装置1上的各种动作机构进行控制。作为控制部90的硬件的构成与通常的计算机相同。即，控制部90具有进行各种运算处理的CPU、存储基本程序的只读存储器ROM、存储各种信息的可自由读写的存储器RAM及存储控制用软件及数据等的磁盘。 

图2是表示清洗喷嘴60的概略构成的图。另外，图3是清洗喷嘴60的立体图。作为清洗头的清洗喷嘴60是在圆筒形的筒状体61上贴设压电元件62而构成的。清洗喷嘴60通过树脂制的保持架63安装在喷嘴臂58的前端。此外，在图3中省略了保持架63。 

在圆筒形的筒状体61内侧形成有中空空间，其两端开口。在本实施方式中，筒状体61由石英形成，其长度方向的长度为50mm。此外，筒状体 61也可以由氧化锆(ZrO₂)等陶瓷形成。 

在筒状体61的壁面上穿设有多个(本实施方式中为20个)喷出孔64。20个喷出孔64沿着筒状体61的长度方向排成一列。各喷出孔64为贯通筒状体61的侧壁的大致圆筒形状。20个喷出孔64的直径均匀，处在7μm以上且12μm以下的范围。20个喷出孔64的排列间距(相邻喷出孔64之间的距离)为1mm。 

另外，在筒状体61的壁面中的与多个喷出孔64相对的部位的外壁面上贴设有压电元件62。压电元件62与具有高频发生器的电源65电连接。电源65向压电元件62施加规定频率的交流电压。 

筒状体61内侧空间的一端侧开口通过供给配管70与清洗液供给源71连通并连接。在供给配管70的路径途中，安装有压力泵72及过滤器73。压力泵72从清洗液供给源71向清洗喷嘴60压送清洗液(本实施方式中为纯水)。过滤器73除去由清洗液供给源71输送来的清洗液中所包含的异物。 

另一方面，筒状体61的内侧空间的另一端侧开口与排出配管75连通并连接。在排出配管75的路径途中安装有阀76。当从供给配管70向筒状体61的内侧空间供给清洗液并打开阀76时，从排出配管75向装置外部排出清洗液。 

下面，对具有上述结构的基板清洗装置1的处理动作进行说明。控制部90执行规定的清洗处理用软件，来控制基板清洗装置1的各机构，从而进行以下所说明的处理动作。 

首先，在防溅罩30下降并且旋转基座11露出到防溅罩30的上方的状态下，向旋转基座11交给基板W。接着，防溅罩30上升到上述排液位置，并且喷嘴驱动部50使清洗喷嘴60移动至旋转基座11所保持的基板W上方的清洗位置。在清洗位置，将清洗喷嘴60的多个喷出孔64与基板W之间的间隔设置为5mm以上且25mm以下。 

在不进行清洗处理时也总是持续地由压力泵72向清洗喷嘴60输送清洗液。在不进行清洗处理时打开阀76，将输送至筒状体61内部的清洗液直接从排出配管75持续向装置外部排出。即，在清洗喷嘴60位于防溅罩30的外方的等待位置进行待机时以及清洗喷嘴60从等待位置向基板W上方的清洗位置移动时，均向清洗喷嘴60持续供给清洗液，并将该清洗液持续向装 置外部排出。 

然后，通过旋转保持部10开始旋转基板W，并且从清洗喷嘴60向基板W的上表面喷出清洗液的液滴。此时，也可以从处理液喷嘴18向基板W下表面喷出清洗液。另外，通过喷嘴驱动部50在基板W的中心部上方和端缘部上方之间摆动清洗喷嘴60进行清洗处理。在进行清洗处理时，向清洗喷嘴60输送清洗液并关闭阀76。因此，筒状体61内部的清洗液的液压上升，从而从20个喷出孔64喷出清洗液。在本实施方式中，将筒状体61内部的清洗液的液压设置为10MPa以下。 

另外，在进行清洗处理时，电源65对压电元件62施加规定频率的交流电压。由此，压电元件62反复膨胀收缩，对筒状体61内部的清洗液施加规定频率的振动。当提高筒状体61内部的清洗液的液压并对该清洗液赋予振动时，从20个喷出孔64借助液压而流出的清洗液因振动被分散、裂开，生成清洗液的液滴而被喷出。在此，从喷出孔64流出的液流裂开而生成液滴的过程如下。向筒状体61内供给清洗液并维持在恒定压力或者具有窄范围的压力(D.C.pressure：直流压力)。通过该压力，清洗液以在20个喷出孔64中实际上相同的排出率从喷出孔64流出。在该状态下，若向压电元件62施加固定的规定频率交流电压，则液流被所产生的振动分散、裂开而形成液滴。在此的由压力泵72所产生的清洗液的供给压力与施加至压电元件62上的交流频率，是如现有技术所记载那样的连续喷墨(continuous inkjet)装置的通常操作范围以外的值。附着在基板W上的颗粒等污染物质通过从清洗喷嘴60喷出的液滴的动能被物理除去。 

在此，控制部90控制压力泵72来调整筒状体61内部的清洗液的液压，并控制电源65来调整施加给清洗液的振动，从而能够规定从20个喷出孔64喷出的液滴的喷出条件(参数)。除此之外，喷出孔64的直径及个数也影响液滴的喷出条件。 

在本实施方式中，从20个喷出孔64向基板W喷出的清洗液的液滴的平均液滴直径设置为15μm以上且30μm以下。在此，重要的一点是，从清洗喷嘴60喷出的液滴的液滴直径并不是广泛分布在15μm到30μm的范围内，而是偏差极小。具体来说，液滴直径的分布以3σ(σ为标准偏差)表示处于2μm以下。 

图4是表示清洗液的液滴直径的分布的图。在该图中，实线表示从本实施方式的清洗喷嘴60喷出的液滴的液滴直径分布，虚线表示从以往的双流体喷嘴喷出的液滴的液滴直径的分布。从以往的双流体喷嘴喷出的液滴的液滴直径分布广，包括液滴直径为15μm到30μm的液滴，还包括很多液滴直径在该范围之外的液滴。与此相比，从本实施方式的清洗喷嘴60喷出的液滴的液滴直径的分布极窄，几乎没有偏差。 

另外，在本实施方式中，从20个喷出孔64向基板W喷出的清洗液的液滴的平均液滴速度设置为每秒20米以上且每秒60米以下。与液滴直径的情况相同，从清洗喷嘴60喷出的液滴的液滴速度并不是广泛分布在每秒20米到每秒60米的范围内，而是偏差极小。具体来说，液滴速度的分布以3σ表示处于每秒5米以下。 

图5是表示清洗液的液滴速度的分布的图。在该图中，也是实线表示从本实施方式的清洗喷嘴60喷出的液滴的液滴速度分布，虚线表示从以往的双流体喷嘴喷出的液滴的液滴速度分布。从以往的双流体喷嘴喷出的液滴的液滴速度的分布范围非常广，与此相比，从本实施方式的清洗喷嘴60喷出的液滴的液滴速度的分布范围极窄。 

这样，之所以能够使从本实施方式的清洗喷嘴60喷出的液滴的液滴直径及液滴速度的偏差处于小范围内，是因为从压电元件62向以高压填充在筒状体61内部的清洗液赋予振动并从多个喷出孔64喷出。即，由于在以往的双流体喷嘴中，使加压后的气体与液体产生冲突来生成液滴，所以液滴作为与气体的混相流被喷出而难以进行控制，导致液滴的液滴直径及液滴速度分布范围广并且偏差大。与此相对，由于本实施方式的清洗喷嘴60一边对加压后的液体赋予振动，一边从多个喷出孔64喷出，所以仅喷出液滴，而能够使液滴的液滴直径及液滴速度的分布范围窄并且偏差小。 

图6是表示所喷出液滴的液滴直径和对基板W的损伤之间的相互关系的图。如该图所示，当液滴直径超过30μm时就会对基板W造成损伤，液滴直径越大对基板造成的损伤越大。由于从清洗喷嘴60喷出的清洗液的液滴的平均液滴直径为15μm以上且30μm以下，所以在清洗处理中能够防止对基板W造成损伤。另外，由于液滴直径的偏差极小且以3σ表示处于2μm以下，所以无助于清洗的无用液滴及对基板W造成损伤的有害液滴均不存在。 因此，能够在不对基板W造成损伤的情况下提高清洗效率。 

另外，图7是表示所喷出的液滴的液滴速度与污染物质的除去率之间的相互关系的图。如该图所示，所喷出的液滴的液滴速度越大，污染物质的除去率越高。从本实施方式的清洗喷嘴60喷出的清洗液液滴的平均液滴速度为每秒20米以上且每秒60米以下，所以能够得到所需要的除去性能。而且，由于液滴速度的偏差极小，且以3σ表示处于每秒5米以下，所以几乎不存在无助于清洗的无用液滴。 

另外，清洗喷嘴60上设置有20个喷出孔64。在本实施方式中，从20个喷出孔64向基板W喷出的清洗液的液滴的总流量为每分钟10毫升以上。图8是表示由所喷出的液滴的液滴流量的不同引起的污染物质除去率的差异的图。在该图中，虚线表示以每分钟1毫升的液滴流量喷出清洗液的液滴时的污染物质的除去率，实线表示以每分钟10毫升的液滴流量喷出清洗液的液滴时的污染物质的除去率。液滴流量大的一方清洗效率高，以每分钟1毫升的液滴流量喷出清洗液的液滴时，要得到充分的除去率需要300秒，但是若以每分钟10毫升的液滴流量喷出液滴，则用30秒就能达到相同的除去率。在单张式基板清洗装置1中，1张基板W的清洗处理所需要的时间为30秒大体上是妥当的。 

如上所述，在进行清洗处理时，从清洗喷嘴60向基板W喷出清洗液的液滴。从清洗喷嘴60喷出的液滴的平均液滴直径为15μm以上且30μm以下，其分布以3σ表示处于2μm以下。另外，所喷出的液滴的平均液滴速度为每秒20米以上且每秒60米以下，该分布以3σ表示处于每秒5米以下。进而，所喷出的液滴的液滴流量为每分钟10毫升以上。若一边满足这些喷出条件，一边从清洗喷嘴60向基板W喷出清洗液的液滴，则能够在不对基板W造成损伤的情况下提高清洗效率，并能够在短时间内达到充分的污染物质除去率。 

另外，在清洗处理中，清洗喷嘴60在基板W的中心部上方与端缘部上方之间反复摆动，对基板W的整个面均匀地进行清洗处理。并且，借助离心力而从旋转的基板W飞散出的液体被排液引导槽31引导至排液空间22，并从排液管27排出。 

经过规定的清洗处理时间后，打开阀76，并停止从清洗喷嘴60喷出液 滴，通过喷嘴驱动部50使清洗喷嘴60移动至等待位置。接下来，使基板W的转速上升，对基板W进行干燥处理。在干燥处理结束后，停止旋转基板W并使防溅罩30下降，从旋转基座11搬出处理后的基板W。至此，基板清洗装置1中的一系列处理动作结束。并且，清洗及干燥处理中的防溅罩30位置，优选根据清洗液的回收或者排出的需要进行适当变更。 

以上对本发明的实施方式进行了说明，但该发明也可以在不脱离该主旨的条件下进行上述情况之外的各种变更。例如，虽然在上述实施方式的基板清洗装置1中，将筒状体61内部的清洗液的液压设为10MPa以下，但是液压并不局限于此。例如，当将喷出孔64的直径设置为小于上述实施方式的直径时，需要液压为更高的压力。 

另外，在上述实施方式的基板清洗装置1中，不进行清洗处理时也向清洗喷嘴60供给清洗液，虽然该清洗液排出至装置外部，但也可以将其构成为循环系统。即，也可以将阀76下游侧的配管通过过滤器与清洗液供给源71相连接，而将来自清洗喷嘴60的清洗液回流至供给源71。 

另外，虽然上述实施方式的基板清洗装置1适于清洗作为基板W的半导体基板，但本发明的清洗技术也能够适用于清洗其他种类的基板W。作为其他种类的基板W，可以列举出液晶显示装置用玻璃基板、盘等陶瓷板。 

图9是表示对包括其他种类在内的基板W进行清洗处理的基板清洗装置的图。基板W由支撑台111保持。作为清洗头的清洗喷嘴60相对于保持在支撑台111上的基板W相对移动。既可以通过省略图示的滑动移动机构使清洗喷嘴60在基板W的上方移动，又可以在固定清洗喷嘴60的状态下驱动支撑台111。另外，还可以通过手动来移动清洗喷嘴60。 

清洗喷嘴60的结构与上述实施方式中已说明的图2、3所示结构相同。即，一边向清洗喷嘴60输送清洗液一边关闭阀76，使筒状体61内部的清洗液的液压升高，并且，当通过压电元件62对筒状体61内部的清洗液赋予振动时，从20个喷出孔64生成并喷出清洗液的液滴。附着在基板W上的污染物质被从清洗喷嘴60喷出的液滴物理除去。 

在清洗包括其他种类在内的基板W时，控制部90控制压力泵72来调整筒状体61内部清洗液的液压，并且，控制电源65来调整施加于清洗液的振动，从而规定从20个喷出孔64喷出的液滴的喷出条件。关于液滴直径， 将从20个喷出孔64向基板W喷出的清洗液的液滴的平均液滴直径设置为15μm以上且200μm以下。与上述实施方式相同，从清洗喷嘴60喷出的液滴的液滴直径并不是广泛分布在15μm到200μm的范围内，而是偏差极小。具体来说，液滴直径的分布以3σ(σ为标准偏差)表示处于平均液滴直径的10％以下。 

图10是表示清洗液的液滴直径的分布的图。分布DA的液滴的平均液滴直径较小，适于半导体基板的清洗。另一方面，分布DB的液滴的平均液滴直径较大，适于陶瓷板的清洗。不管平均液滴直径如何，从清洗喷嘴60喷出的液滴的液滴直径的分布以3σ表示极窄至平均液滴直径的10％以下，几乎不存在偏差。因此，无助于清洗的无用液滴及对基板W造成损伤的有害液滴均不存在。所以，能够不对基板W造成损伤的情况下提高清洗效率。话虽如此，随着平均液滴直径的增大，偏差也逐渐变大，当超过200μm时，难以将液滴直径的分布以3σ表示处于平均液滴直径的10％以下。另外，在清洗喷嘴60的制造中，当平均液滴直径超过200μm时难以抑制偏差，并不实用。 

另外，关于液滴速度，从20个喷出孔64向基板W喷出的清洗液的液滴的平均液滴速度为每秒20米以上且每秒100米以下。与液滴直径的情况相同，从清洗喷嘴60喷出的液滴的液滴速度并不是广泛分布在每秒20米到每秒100米的范围内，而是偏差极小。具体来说，液滴速度的分布以3σ(σ为标准偏差)表示处于平均液滴速度的10％以下。并且，向清洗喷嘴60供给的清洗液的液压并不限定在10MPa以下，根据喷出孔64的直径等条件有时需要高压供给。 

图11是表示清洗液的液滴速度的分布的图。根据成为清洗对象的基板W的种类，可以如分布DC那样使用平均液滴速度较小的液滴，也可以如分布DD那样使用平均液滴速度较大的液滴。不管平均液滴速度如何，从清洗喷嘴60喷出的液滴的液滴速度的分布以3σ表示极窄至平均液滴速度的10％以下，几乎不存在偏差。由此，无助于清洗的无用液滴几乎不存在。话虽如此，随着平均液滴速度的增大偏差也逐渐增大，当超过每秒100米时，难以将液滴速度的分布以3σ表示处于平均液滴速度的10％以下。 

另外，关于液滴流量，将从20个喷出孔64向基板W喷出的清洗液的 液滴的总流量设为每分钟10毫升以上。如果根据基板W的种类，一边满足这些喷出条件一边从清洗喷嘴60向基板W吐出清洗液的液滴，则无助于清洗的无用液滴及对基板W造成损伤的有害液滴均不存在，能够在不对基板W造成损伤的情况下提高清洗效率，能够在短时间内达到充分的污染物质除去率。 

另外，虽然在上述实施方式中，以上述喷出条件从圆筒状的清洗喷嘴60喷出清洗液的液滴，但是清洗喷嘴60的形式并不局限于此。图12是表示清洗喷嘴的其他例子的图。 

图12中的清洗喷嘴160是在四棱柱形的筒状体161上贴设压电元件162而形成的。筒状体161具有四棱柱形的外形，其内侧形成有四棱柱形的中空空间。筒状体161的中空空间的两端开口，与上述实施方式相同，其一端与供给配管70连接，并且另一端与排出配管75连接(参考图2)。筒状体161可以由石英或者氧化锆等陶瓷形成。 

筒状体161的一侧壁面上穿设有多个(例如20个)喷出孔164。20个喷出孔164沿筒状体161的长度方向排成一列。多个喷出孔164的大小及排列间距与上述实施方式的多个喷出孔64相同。设置有多个喷出孔164的侧壁面的宽度为10mm。另外，在筒状体161的另一侧壁(与设置有多个喷出孔164的侧壁相对的侧壁)的外壁面上，贴设有压电元件162。压电元件162与电源65电连接。电源65向压电元件162施加规定频率的交流电压。 

具有清洗喷嘴160的基板清洗装置的整体结构及清洗喷嘴160周边的构成与上述实施方式相同。持续向清洗喷嘴160供给清洗液，在进行清洗处理时关闭阀76，从而清洗液从多个喷出孔164喷出。另外，进行清洗处理时，通过压电元件162对筒状体161内部的清洗液赋予振动。由此，与上述实施方式同样地，从多个喷出孔164生成并喷出清洗液的液滴。 

另外，清洗喷嘴也可以是如图13那样的喷嘴。图13中的清洗喷嘴260具有多棱柱形的筒状体261。筒状体261具有多棱柱形的外形，其内侧形成有多棱柱形的中空空间。筒状体261的中空空间的两端开口，与上述实施方式相同，其一端与供给配管70相连接，另一端与排出配管75相连接(参考图2)。筒状体261也可以由石英或者氧化锆等陶瓷形成。 

筒状体261的一侧壁面上呈一列地穿设有多个(例如20个)喷出孔264。 多个喷出孔264的大小及排列间距与上述实施方式的多个喷出孔64的情况相同。另外，在与设有多个喷出孔264的侧壁相对的侧壁的外壁面上，贴设有压电元件262。压电元件262与电源65电连接。 

具有清洗喷嘴260的基板清洗装置的整体结构及清洗喷嘴260周边的构成与上述实施方式相同。持续向清洗喷嘴260供给清洗液，在进行清洗处理时关闭阀76，从而清洗液从多个喷出孔264喷出。另外，在进行清洗处理时，通过压电元件262对筒状体261内部的清洗液赋予振动。由此，与上述实施方式同样地从多个喷出孔264生成并喷出清洗液的液滴。 

另外，清洗喷嘴可以是如图14所示那样的喷嘴。图14的(a)是清洗喷嘴360的纵向剖视图，图14的(b)是清洗喷嘴360的横向剖视图。图14中的清洗喷嘴360具有长方体形的筒状体361。筒状体361的内侧空间被多个分隔板365划分成多个区。并且，分隔板365并不是完全分隔多个区，多个区相互连通。 

在筒状体361上形成有导入口366及排出口367。导入口366及排出口367与筒状体361内部空间连通。导入口366与供给配管70连接，并且排出口367与排出配管75连接。筒状体361也可以由石英或者氧化锆等陶瓷形成。 

被多个分隔板365划分出的多个区分别穿设有喷出孔364。在清洗喷嘴360中，多个喷出孔364也穿设成一列，各喷出孔364的大小及排列间距与上述实施方式中的多个喷出孔64的情况相同。另外，筒状体361的两侧壁的外表面上贴设有压电元件362。压电元件362与电源65电连接。 

具有清洗喷嘴360的基板清洗装置的整体结构及清洗喷嘴360周边的构成与上述实施方式相同。持续向清洗喷嘴360供给清洗液，在进行清洗处理时关闭阀76，从而从多个喷出孔364喷出清洗液。另外，在进行清洗处理时，通过压电元件362对筒状体361内部的清洗液赋予振动。由此，与上述实施方式同样地从多个喷出孔364生成并喷出清洗液的液滴。 

在使用图12所示清洗喷嘴160、图13所示清洗喷嘴260或者图14所示清洗喷嘴360向基板W喷出清洗液的液滴时，液滴的喷出条件也与上述条件相同。如果一边满足上述喷出条件一边向基板W喷出清洗液的液滴，则与上述实施方式相同，无助于清洗的无用液滴及对基板W造成损伤的有害 液滴均不存在，能够不对基板W造成损伤的情况下提高清洗效率，并能够在短时间内达到充分的污染物质除去率。 

另外，如果是能够以上述喷出条件喷出清洗液的液滴的清洗喷嘴，则也可以使用除图2、图3、图12～图14所示之外的形式的清洗喷嘴向基板W喷出清洗液的液滴。 

另外，清洗液并不限于纯水，也可以是清洗用药液的水溶液。 

另外，基板清洗装置1的整体结构并不限于图1的形式，例如也可以设置向清洗处理后的基板W喷出氮气来干燥基板W的气体喷嘴。 

附图标记说明如下： 

1 基板清洗装置 

10 旋转保持部 

11 旋转基座 

20 处理杯 

30 防溅罩 

50 喷嘴驱动部 

60、160、260、360 清洗喷嘴 

61、161、261、361 筒状体 

62、162、262、362 压电元件 

64、164，264、364 喷出孔 

65 电源 

70 供给配管 

75 排出配管 

76 阀 

90 控制部 

111 支撑台 

W 基板 

Claims (12)

1.一种基板清洗方法，向基板(W)喷出清洗液的液滴来进行清洗，其特征在于，

向在壁面上穿设有多个喷出孔(64、164、264、364)的筒状体(61、161、261、361)以高压填充清洗液，并且，在所述壁面上贴设的压电元件反复膨胀收缩，对所述筒状体内部的清洗液赋予规定频率的振动，从而从所述多个喷出孔向基板喷出清洗液的液滴，所述清洗液的液滴的平均液滴直径为15μm以上且200μm以下，液滴直径的分布以3σ表示处于所述平均液滴直径的10％以下，并且，平均液滴速度为每秒20米以上且每秒100米以下，液滴速度的分布以3σ表示处于所述平均液滴速度的10％以下，其中，σ为标准偏差。

2.如权利要求1所述的基板清洗方法，其特征在于，

以每分钟10毫升以上的液滴流量从所述多个喷出孔向基板喷出清洗液的液滴。

3.一种基板清洗方法，向半导体基板(W)喷出清洗液的液滴来进行清洗，其特征在于，

向在壁面上穿设有多个喷出孔(64、164、264、364)的筒状体(61、161、261、361)以高压填充清洗液，并且，在所述壁面上贴设的压电元件反复膨胀收缩，对所述筒状体内部的清洗液赋予规定频率的振动，从而从所述多个喷出孔向半导体基板喷出清洗液的液滴，所述清洗液的液滴的平均液滴直径为15μm以上且30μm以下，液滴直径的分布以3σ表示处于2μm以下，并且，平均液滴速度为每秒20米以上且每秒60米以下，液滴速度的分布以3σ表示处于每秒5米以下，其中，σ为标准偏差。

4.如权利要求3所述的基板清洗方法，其特征在于，

以每分钟10毫升以上的液滴流量从所述多个喷出孔向半导体基板喷出清洗液的液滴。

5.一种基板清洗装置，向基板(W)喷出清洗液的液滴来进行清洗，其特征在于，

该基板清洗装置具有清洗喷嘴(60、160、260、360)，

所述清洗喷嘴(60、160、260、360)具有：筒状体(61、161、261、361)，其在壁面上穿设有多个喷出孔(64、164、264、364)；压电元件(62、162、262、362)，其贴设在所述壁面上，

所述压电元件反复膨胀收缩来对以高压填充至所述筒状体的清洗液赋予规定频率的振动，从而从所述多个喷出孔向基板喷出清洗液的液滴，所述清洗液的液滴的平均液滴直径为15μm以上且200μm以下，液滴直径的分布以3σ表示处于所述平均液滴直径的10％以下，并且，平均液滴速度为每秒20米以上且每秒100米以下，液滴速度的分布以3σ表示处于所述平均液滴速度的10％以下，其中，σ为标准偏差。

6.如权利要求5所述的基板清洗装置，其特征在于，

所述清洗喷嘴以每分钟10毫升以上的液滴流量从所述多个喷出孔向基板喷出清洗液的液滴。

7.如权利要求5或6所述的基板清洗装置，其特征在于，

所述筒状体为圆筒。

8.如权利要求5或6所述的基板清洗装置，其特征在于，该基板清洗装置还具有：

压力泵(72)，其从所述筒状体的一端侧开口输送清洗液；

阀(76)，其关闭所述筒状体的另一端侧开口。

9.一种基板清洗装置，向半导体基板(W)喷出清洗液的液滴来进行清洗，其特征在于，

该基板清洗装置具有清洗喷嘴(60、160、260、360)，

所述清洗喷嘴(60、160、260、360)具有：筒状体(61、161、261、361)，其在壁面上穿设有多个喷出孔(64、164、264、364)；压电元件(62、162、262、362)，其贴设在所述壁面上，

所述压电元件反复膨胀收缩来对以高压填充至所述筒状体的清洗液赋予规定频率的振动，从而从所述多个喷出孔向基板喷出清洗液的液滴，所述清洗液的液滴的平均液滴直径为15μm以上且30μm以下，液滴直径的分布以3σ表示处于2μm以下，并且，平均液滴速度为每秒20米以上且每秒60米以下，液滴速度的分布以3σ表示处于每秒5米以下，其中，σ为标准偏差。

10.如权利要求9所述的基板清洗装置，其特征在于，

所述清洗喷嘴以每分钟10毫升以上的液滴流量，从所述多个喷出孔向半导体基板喷出清洗液的液滴。

11.如权利要求9或10所述的基板清洗装置，其特征在于，

所述筒状体为圆筒。

12.如权利要求9或10所述的基板清洗装置，其特征在于，该基板清洗装置还具有：

压力泵(72)，其从所述筒状体的一端侧开口输送清洗液；

阀(76)，其关闭所述筒状体的另一端侧开口。

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