JP2000133626A

JP2000133626A - 基板洗浄装置

Info

Publication number: JP2000133626A
Application number: JP10303704A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kinoshita; 英雄木下; Yasuki Sakata; 泰樹坂田; Akihiro Onishi; 紹弘大西; Akihiro Tomosawa; 明弘友澤; Nobuyasu Hiraoka; 伸康平岡; Koji Nishi; 幸治西
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi ULSI Systems Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd; Hitachi Solutions Technology Ltd
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 2000-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】超音波を付与した洗浄液を供給して基板裏面
を洗浄する際に、基板表面へのパーティクルの再付着を
防止するとともに、超音波によって基板表面が損傷しな
いようにする。【解決手段】基板Ｗの表面を下方に向けた状態でメカ
式スピンチャック１０を介して基板Ｗを回転させ、基板
Ｗの裏面に向けて第１の洗浄液供給ノズル１７から超音
波を付与しながら洗浄液を供給して基板Ｗの裏面を洗浄
する基板洗浄装置において、基板Ｗの下方からその表面
に向けて、第２の洗浄液供給ノズル２０から放射状に洗
浄液を供給する。洗浄液は基板Ｗの表面に薄く拡がりる
ので基板表面へパーティクルが再付着することがなく、
しかも、基板表面で洗浄液が局部的に厚くなる個所がな
いので、基板Ｗの裏面側から基板表面に超音波が伝達し
ても、その超音波によって基板表面が損傷することがな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、フ
ォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基
板、光ディスク用の基板など（以下、単に基板と称す
る）を洗浄する基板洗浄装置に係り、特に、基板の表面
を下方に向けた状態で基板を回転させつつ、基板の裏面
に向けて超音波を付与した洗浄液を供給することにより
基板に洗浄処理を施す基板洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板に処理を施すにあたってパーティク
ルが付着していると、その基板自身に悪影響を及ぼした
り、他の基板へそのパーティクルが付着して相互汚染を
生じる原因となるので、通常、基板の洗浄を行って付着
しているパーティクルを除去することが行われている。
特に、基板を搬送する際には基板裏面を当接支持し、ま
た、基板表面に所定の処理を施す場合には基板裏面を吸
着支持することが多い関係上、基板間の相互汚染を防止
するために基板裏面の洗浄処理は重要である。

【０００３】このように基板を洗浄する基板洗浄装置の
一例を図６に示す。この基板洗浄装置は、基板Ｗの表面
を下方に向けた状態で基板Ｗを支持して回転させる回転
支持機構１を備えている。この回転支持機構１の上方に
第１の洗浄液供給ノズル２が配備されている。この第１
の洗浄液供給ノズル２には超音波振動子３が内蔵されて
いて、ノズル２から吐出される洗浄液に超音波が付与さ
れるようになっている。基板Ｗを回転させながら、超音
波が付与された洗浄液を基板Ｗの裏面に供給することに
より、基板Ｗの裏面に付着しているパーティクルを洗浄
除去する。

【０００４】一方、上述した洗浄処理によって基板Ｗの
裏面を清浄な状態とすることができるが、基板Ｗの裏面
から除去されたパーティクルが洗浄液とともに飛散して
その表面に回り込み、基板Ｗの表面に再付着して汚染す
るという恐れがある。そこで、このようなパーティクル
の再付着を防止するために下方から基板Ｗの表面に向け
て洗浄液を供給する第２の洗浄液供給ノズル４が配設さ
れている。基板Ｗの裏面の洗浄が行われている間、この
第２の洗浄液供給ノズル４から基板Ｗの表面に洗浄液を
供給して表面全体を洗浄液で覆うことにより、基板Ｗの
表面にパーティクルが付着しないようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、第１の洗浄液供給ノズル２から吐出さ
れた洗浄液に付与された超音波の一部が基板Ｗの表面側
に伝達される。この超音波が第２の洗浄液供給ノズル４
から供給された洗浄液を介して基板Ｗの表面に伝わり、
基板Ｗの表面に形成されたフォトレジストパターンなど
に損傷を与えることがある。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、超音波を付与した洗浄液を供給して基
板裏面を洗浄する際に、基板表面へのパーティクルの再
付着を防止するとともに、基板裏面から伝達した超音波
によって基板表面が損傷されないようにした基板洗浄装
置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明者らが鋭意検討した結果、次のようなこと
が明らかになった。つまり、基板裏面から伝達した超音
波によって基板表面の全体に損傷が発生するのではな
く、基板表面のうち、第２の洗浄液供給ノズル４と対向
している個所に損傷が集中するという事実である。ま
た、第２の洗浄液供給ノズル４から洗浄液を吐出しない
で基板裏面の洗浄を行うと、基板表面への損傷は全く発
生しないことも判った。そこで、基板裏面の洗浄中にお
ける基板表面への洗浄液の供給状態を観察すると、第２
の洗浄液供給ノズル４と対向している個所、すなわち基
板表面の中心部は、第２の洗浄液供給ノズル４から噴出
した洗浄液が基板表面に垂直に当たって、その部分の洗
浄液の厚みが厚くなっている。一方、基板表面の中心部
から外れるに従って、基板の回転によって洗浄液が分散
して基板表面全体に薄く拡がった状態になっている。こ
のような事実に鑑み、本発明者らは、基板表面で洗浄液
が薄くなった所では、超音波のエネルギーを得た洗浄液
は基板表面から発散して、超音波のエネルギーが基板表
面に蓄積しない一方、洗浄液が厚くなった所では、超音
波のエネルギーを得た洗浄液は基板表面から発散されに
くく、超音波のエネルギーが集中し、基板表面に損傷を
与えていることを突き止めた。つまり、超音波による基
板表面の損傷を避けるには、基板表面に供給する洗浄液
をできるだけ薄くすればよい、ということに想到した。

【０００８】本発明は、このような知見に基づいてなさ
れたものであって、次のような構成をとる。すなわち、
請求項１に記載の発明は、基板の表面を下方に向けた状
態で支持して基板を回転させる回転支持手段と、前記回
転支持手段の上方から前記基板の裏面に向けて超音波を
付与した洗浄液を供給する第１の洗浄液供給手段と、前
記基板の表面に向けて洗浄液を供給する第２の洗浄液供
給手段とを備えた基板洗浄装置において、前記第２の洗
浄液供給手段は、複数個の吐出孔から洗浄液を放射状に
供給することを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、基板の表面を下
方に向けた状態で支持して基板を回転させる回転支持手
段と、前記回転支持手段の上方から前記基板の裏面に向
けて超音波を付与した洗浄液を供給する第１の洗浄液供
給手段と、前記基板の表面に向けて洗浄液を供給する第
２の洗浄液供給手段とを備えた基板洗浄装置において、
前記第２の洗浄液供給手段は、洗浄液を霧状に供給する
ことを特徴とする。

【００１０】請求項３に記載の発明は、基板の表面を下
方に向けた状態で支持して基板を回転させる回転支持手
段と、前記回転支持手段の上方から前記基板の裏面に向
けて超音波を付与した洗浄液を供給する第１の洗浄液供
給手段と、前記基板の表面に向けて洗浄液を供給する第
２の洗浄液供給手段とを備えた基板洗浄装置において、
前記第２の洗浄液供給手段は、基板表面に対して斜め方
向から洗浄液を供給することを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の作用は次のとおりである。請求項１に
記載の発明によれば、基板を回転させながら基板の裏面
を洗浄してる間、第２の洗浄液供給手段は基板表面に向
けて複数個の吐出孔から洗浄液を放射状に供給する。放
射状に供給された洗浄液は、基板の回転に伴って基板表
面に全体に薄く拡がるので、基板裏面から離脱したパー
ティクルが基板表面に再付着することがない。また、基
板表面で洗浄液が局部的に厚くなることがないので、基
板裏面から伝達した超音波のエネルギーが、洗浄液の局
部的に厚くなった個所において集中するという事態を避
けることができ、もって超音波による基板表面の損傷を
回避することができる。

【００１２】請求項２に記載の発明によれば、第２の洗
浄液供給手段が基板表面に向けて洗浄液を霧状に供給す
るので、基板表面全体に洗浄液が薄く拡がる。したがっ
て、基板表面へのパーティクルの再付着を防止すること
ができるとともに、基板裏面から伝達された超音波によ
る基板表面の損傷を回避することができる。

【００１３】請求項３に記載の発明によれば、第２の洗
浄液供給手段が基板表面に対して斜め方向から洗浄液を
供給するので、基板表面に対して洗浄液が薄く拡がりや
すい。したがって、基板表面へのパーティクルの再付着
を防止することができるとともに、基板裏面から伝達さ
れた超音波による基板表面の損傷を回避することができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施例を説明する。図１および図２を参照して、実施例
に係る基板洗浄装置について説明する。なお、図１は基
板洗浄装置の概略構成を示した縦断面図であり、図２は
第２の洗浄液供給ノズル周辺の拡大図である。

【００１５】図中、符号１０は、基板Ｗを当接支持する
メカ式スピンチャックである。このメカ式スピンチャッ
ク１０は、基板Ｗよりもやや大径の回転板１１の上面周
縁部に複数個の支持ピン１２を立設されてなる。複数個
の支持ピン１２は、基板Ｗの端縁に当接して水平方向の
位置決めを行うとともに、基板Ｗの下面周縁部に当接し
て高さ方向の位置決めを行うことによって基板Ｗを保持
するようになっている。この装置は、基板Ｗの裏面に付
着したパーティクルを洗浄除去するために、表面を下方
に向けた基板Ｗを支持ピン１２により支持するようにな
っている。メカ式スピンチャック１０は、その下面中央
部から下方に突出形成された連結部１３が中空回転軸１
４の上端に嵌め付けられており、モータ１５を回転する
ことにより中空回転軸１４とともに回転するようなって
いる。なお、メカ式スピンチャック１０と、モータ１５
と、中空回転軸１４とが本発明の回転支持手段に相当す
る。

【００１６】メカ式スピンチャック１０の周囲には、洗
浄液が周囲に飛散するのを防止するための飛散防止カッ
プ１６が配備されている。この飛散防止カップ１６は、
上部に開口を有し、側面に傾斜面を有する上カップ１６
ａと、上カップ１６ａの下端外周部を嵌め込まれている
下カップ１６ｂとから構成されている。下カップ１６ｂ
は、その底部に環状の排液ゾーン１６ｃが形成されてお
り、基板Ｗに供給されて飛散し、上カップ１６ａの傾斜
面により下方に案内された洗浄液を貯留する。排液ゾー
ン１６ｃに貯留している洗浄液は、ドレイン１６ｄを介
して排出されて回収されるようになっている。また、飛
散防止カップ１６とモータ１５とを相対昇降する昇降機
構（図示省略）が配備されており、これらを昇降機構に
よって相対昇降することによりメカ式スピンチャック１
０が飛散防止カップ１６に対して出退するようになって
いる。図示しない基板搬送機構とメカ式スピンチャック
１０との間で基板Ｗを受け渡しする際には、昇降機構が
動作するようになっている。

【００１７】メカ式スピンチャック１０の上方に、基板
Ｗの裏面に洗浄液を供給するための第１の洗浄液供給ノ
ズル１７が配備されている。この第１の洗浄液供給ノズ
ル１７は、基板Ｗの受け渡しの際には、飛散防止カップ
１６から側方に離れた側方待機位置に移動し、基板Ｗに
対して洗浄処理を行う際には、図に示す上方待機位置を
経て図中に二点鎖線で示した洗浄位置にまで下降するよ
うに構成されている。また洗浄処理の際には、図示しな
い揺動機構によって第１の洗浄液供給ノズル１７が基板
Ｗの直径方向に揺動駆動されるようになっている。第１
の洗浄液供給ノズル１７は、洗浄液供給部１８から供給
される洗浄液に対して超音波振動子１９により超音波振
動を印加して、下方に向けて洗浄液を供給するものであ
る。洗浄液としては、純水やアルコールなどが用いられ
る。超音波振動子１９は、圧電効果や電気ひずみ効果を
有す材料を、所望の機械共振周波数（例えば、１．５Ｍ
Ｈｚ程度の超音波と呼ばれる周波数）を得られるような
形状に成形した振動板を含み、機械共振周波数にほぼ等
しい周波数の高周波電圧を印加して励振するようになっ
ている。なお、第１の洗浄液供給ノズル１７は本発明に
おける第１の洗浄液供給手段に相当する。

【００１８】上述した中空回転軸１４の中空部には、モ
ータ１５を貫通して先端部が回転板１１の上面よりやや
上方に突出するように第２の洗浄液供給ノズル２０が配
設されている。第２の洗浄液供給ノズル２０には、図示
しない洗浄液供給部から洗浄液が供給されるようになっ
ている。この洗浄液としても上記と同様に純水やアルコ
ールが用いられる。図２に示すように、第２の洗浄液供
給ノズル２０の先端部２１は半球状になっており、その
表面に多数の吐出孔２１ａが形成されている。これらの
吐出孔２１を介して、洗浄液が基板Ｗの表面に向かって
放射状に噴出するようになっている。なお、第２の洗浄
液供給ノズル２０は、本発明における第２の洗浄液供給
手段に相当する。

【００１９】以上のように構成された実施例装置を用い
た基板洗浄処理について説明する。まず、図示しない昇
降機構が駆動して、メカ式スピンチャック１０が飛散防
止カップ１６に対して上方に突出する。この状態で、洗
浄処理の対象である基板Ｗを図示しない基板搬送機構か
らメカ式スピンチャック１０に受け取った後に、メカ式
スピンチャック１０が飛散防止カップ１６内に没入す
る。そして、側方待機位置にある洗浄液供給ノズル１７
が、上方待機位置を経て洗浄位置にまで移動する。

【００２０】次いで、モータ１５がメカ式スピンチャッ
ク１０を駆動することにより基板Ｗを回転させる。この
基板Ｗに対して第１の洗浄液供給ノズル１７から超音波
を付与した洗浄液を供給して、基板Ｗの裏面側のパーテ
ィクルを除去する。第１の洗浄液供給ノズル１７からの
洗浄液の供給と同時、あるいはそれよりも前に、第２の
洗浄液供給ノズル２０から基板Ｗの表面に向けて洗浄液
を噴出する。この洗浄液は多数の吐出孔２１ａを介して
放射状に噴出するので、基板Ｗの表面に洗浄液が薄く拡
がる。このように基板Ｗの表面が洗浄液に覆われるの
で、基板Ｗの裏面側から離脱したパーティクルが基板表
面に再付着することがない。また、洗浄液を放射状に供
給することにより、基板Ｗの表面側に洗浄液が厚く堆積
することがないようにしているので、基板Ｗの裏面側か
ら表面側へ超音波が伝達されたとしても、その超音波が
洗浄液を介して基板Ｗの表面に損傷を与えることがな
い。

【００２１】洗浄液供給ノズル１７および２０から基板
Ｗの裏面および表面にそれぞれ洗浄液を供給開始して一
定時間が経過した後、その供給を停止する。洗浄が行わ
れた基板Ｗは、モータ１５を高速回転することにより液
切り乾燥されて洗浄処理を終える。

【００２２】本発明は上記の実施例に限らず、次のよう
に変形実施することもできる。（１）図３に示した変形例は、第２の洗浄液供給ノズル
２０の先端部２２が偏平な中空円板状に形成され、この
先端部２２の上面に複数個の吐出孔２２ａが設けられて
いる。このような例によっても、上述した実施例と同様
に、基板Ｗの表面に向けて洗浄液が放射状に噴出されて
薄く拡がるので、基板表面へのパーティクルの再付着を
防止できるとともに、超音波による基板表面の損傷を回
避することができる。

【００２３】（２）図４に示した変形例は、第２の洗浄
液供給ノズル２０から基板Ｗの表面に向けて洗浄液を霧
状に噴出するものである。第２の洗浄液供給ノズル２０
の基端側には、高速気流で洗浄液を霧状化する図示しな
い気液混合器が設けられている。この例によれば、霧状
化した洗浄液によって基板Ｗの表面を薄く覆うことがで
きるので、上記の各実施例と同様に、基板表面へのパー
ティクルの再付着を防止できるとともに、超音波による
基板表面の損傷を回避することができる。

【００２４】（３）図５に示した変形例は、第２の洗浄
液供給ノズル２０が基板表面に対して斜め方向から洗浄
液を供給するように構成されている。この例によれば、
基板表面に対して垂直方向から洗浄液を供給する場合に
比べて、基板表面に洗浄液が薄く拡がりやすいので、上
記の各実施例と同様に、基板表面へのパーティクルの再
付着を防止できるとともに、超音波による基板表面の損
傷を回避することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次のような効果を奏する。請求項１に記載の発
明によれば、第２の洗浄液供給手段は、複数個の吐出孔
から洗浄液を基板表面に向けて放射状に供給することに
より、基板表面に洗浄液を薄く拡げているので、基板裏
面から伝達した超音波のエネルギーが局部的に集中して
基板表面に損傷を与えるということがない。

【００２６】請求項２に記載の発明によれば、第２の洗
浄液供給手段が洗浄液を霧状にして基板表面に供給して
いるので、基板表面に洗浄液が薄く拡がり、もって超音
波による基板表面の損傷を避けることができる。

【００２７】請求項３に記載の発明によれば、第２の洗
浄液供給手段が基板表面に対して斜め方向から洗浄液を
供給しているので、基板表面に対して垂直に洗浄液を噴
出する場合に比較して、洗浄液が薄く拡がりやすく、も
って超音波による基板表面の損傷を避けることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板洗浄装置の一実施例を示す縦
断面図である。

【図２】図１に示した実施例装置の第２の洗浄液供給ノ
ズル周辺の拡大図である。

【図３】別実施例の第２の洗浄液供給ノズル周辺の拡大
図である。

【図４】さらに別の実施例の第２の洗浄液供給ノズル周
辺の拡大図である。

【図５】さらに別の実施例の第２の洗浄液供給ノズル周
辺の拡大図である。

【図６】従来装置の説明図である。

【符号の説明】

１０…メカ式スピンチャック１１…回転板１２…支持ピン１４…中空回転軸１５…モータ１７…第１の洗浄液供給ノズル１９…超音波振動子２０…第２の洗浄液供給ノズルＷ…基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木下英雄東京都小平市上水本町５丁目22番１号株式会社日立超エル・エス・アイ・システムズ内 (72)発明者坂田泰樹東京都小平市上水本町５丁目22番１号株式会社日立超エル・エス・アイ・システムズ内 (72)発明者大西紹弘東京都小平市上水本町５丁目22番１号株式会社日立超エル・エス・アイ・システムズ内 (72)発明者友澤明弘東京都小平市上水本町５丁目22番１号株式会社日立超エル・エス・アイ・システムズ内 (72)発明者平岡伸康京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内 (72)発明者西幸治京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内Ｆターム(参考） 3B201 AA03 AB34 AB42 AB47 BB21 BB24 BB34 BB45 BB83 BB88 BB93 BB95 CB11 CC13 CD22 CD33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の表面を下方に向けた状態で支持し
て基板を回転させる回転支持手段と、前記回転支持手段
の上方から前記基板の裏面に向けて超音波を付与した洗
浄液を供給する第１の洗浄液供給手段と、前記基板の表
面に向けて洗浄液を供給する第２の洗浄液供給手段とを
備えた基板洗浄装置において、前記第２の洗浄液供給手段は、複数個の吐出孔から洗浄
液を放射状に供給することを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】基板の表面を下方に向けた状態で支持し
て基板を回転させる回転支持手段と、前記回転支持手段
の上方から前記基板の裏面に向けて超音波を付与した洗
浄液を供給する第１の洗浄液供給手段と、前記基板の表
面に向けて洗浄液を供給する第２の洗浄液供給手段とを
備えた基板洗浄装置において、前記第２の洗浄液供給手段は、洗浄液を霧状に供給する
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項３】基板の表面を下方に向けた状態で支持し
て基板を回転させる回転支持手段と、前記回転支持手段
の上方から前記基板の裏面に向けて超音波を付与した洗
浄液を供給する第１の洗浄液供給手段と、前記基板の表
面に向けて洗浄液を供給する第２の洗浄液供給手段とを
備えた基板洗浄装置において、前記第２の洗浄液供給手段は、基板表面に対して斜め方
向から洗浄液を供給することを特徴とする基板洗浄装
置。