JP2005340462A

JP2005340462A - 基板洗浄装置

Info

Publication number: JP2005340462A
Application number: JP2004156384A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yoshida; 征弘吉田; Takeshi Okumura; 剛奥村; Takeya Morinishi; 健也森西; Masanobu Sato; 雅伸佐藤
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】基板の上面の全域に対する均一な洗浄を容易に実現可能で、かつスループットを向上させることができる基板洗浄装置を提供する。
【解決手段】二流体ノズル３０は供給管路５１ｂ，５２ｂにより供給されるＮ₂ガスおよび純水を混合し、その混合流体Ｍを基板Ｗへ吐出する。二流体ノズル３０から吐出される混合流体Ｍは所定の広がり角θを有する。所定の広がり角θは二流体ノズル３０の内部構造、供給管路５１ｂ，５２ｂから供給される混合流体Ｍの流量および混合流体Ｍの純水とＮ₂ガスの割合により調整される。基板Ｗ上での混合流体Ｍの供給領域ＦＬは、二流体ノズル３０の下端から基板Ｗ表面までの高さＨにより調整される。これにより、混合流体Ｍは基板Ｗ表面の上面の全域を覆うように二流体ノズル３０から吐出される。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板を洗浄する基板洗浄装置に関する。

基板の清浄度を保つために、基板に付着した微粒子（パーティクル）をブラシにより除去するスクラブ洗浄がある。スクラブ洗浄においては、ブラシが直接基板に接触するため、ブラシ自体にパーティクルが付着および蓄積し、洗浄後の基板の清浄度が悪化するという問題が指摘されてきた。

これに対して、基板の洗浄時に基板を洗浄するとともに基板の洗浄用のブラシをさらに他のブラシで洗浄するスクラブ洗浄装置がある（例えば、特許文献１参照）。このスクラブ洗浄装置によれば、洗浄用のブラシへのパーティクルの付着および蓄積が防止され、基板の清浄度が向上する。

しかしながら、上述のようなスクラブ洗浄装置では、ブラシが洗浄対象となる基板に直接接触する。したがって、基板に対するブラシの押圧力を強くすると基板の損傷が発生する場合がある。また、ブラシと基板との接触面において圧力分布のムラが発生する場合がある。この場合、基板全面を均一に洗浄することが困難である。

近年、上記のスクラブ洗浄に対して二流体ノズルを用いた洗浄方法が開発されている。二流体ノズルとは、洗浄水等の液体と窒素（Ｎ₂）ガス等の不活性ガスとを混合しつつ基板に吐出することが可能なノズルである。

この二流体ノズルによる洗浄方法によれば、非接触で基板の洗浄が行われるため、スクラブ洗浄のように基板に対するブラシの押圧力に起因する洗浄ムラが発生しない。また、スクラブ洗浄時に発生する蓄積汚染が生じないので、高い清浄度を得ることができる。

さらに、気体と液体との混合流体が基板に吹き付けられることにより基板が洗浄されるので、洗浄時における基板の損傷が低減される。また、混合流体の吐出圧および混合流体における気体と液体との比率を制御することにより基板の洗浄条件を容易に制御することも可能である。
特開平８−２６７０２４号公報

二流体ノズルによる基板の洗浄は、二流体ノズルが回転する基板上を走査されることにより行われる。これにより、基板の全面が洗浄される。

しかしながら、二流体ノズルによる基板の洗浄であっても、単位面積あたりの洗浄時間が長くなると過洗浄による損傷が発生し、洗浄時間が短すぎると洗浄不良が発生する。

例えば、基板全体を洗浄する場合、二流体ノズルの走査速度が一定であれば、基板の回転中心近傍と基板の外周縁部近傍とで洗浄時間が異なる。

具体的には、基板の回転中心近傍では洗浄時間が長く、基板の外周縁部近傍では洗浄時間が短くなる。さらに、二流体ノズルから吐出される混合流体の条件（例えば、液体と気体との比率等）が一定であれば、基板上の回転中心近傍で洗浄効果が高くなり、損傷が生じる場合がある。また、基板の外周縁部近傍で洗浄効果が低下する場合がある。

このような問題を解決すべく、基板全面の洗浄状態の均一化を目的として、二流体ノズルの走査速度または二流体ノズルによる洗浄条件を制御する方法が提案されている。

例えば、基板の回転中心近傍では二流体ノズルの走査速度を速くし、基板の外周縁部近傍では二流体ノズルの走査速度を遅くする方法がある。この場合、基板全面における単位面積あたりの洗浄時間が均一化される。それにより、基板全面における洗浄状態の均一化を図ることができる。

その他、基板の回転中心近傍では二流体ノズルから吐出される混合流体の流量を少なくし、基板の外周縁部近傍では二流体ノズルから吐出される混合流体の流量を多くする方法がある。この場合、単位面積あたりの洗浄時間は異なるが、回転中心近傍と外周縁部近傍とで洗浄条件が制御されるので、基板全面における洗浄状態の均一化を図ることができる。

しかしながら、上記のように二流体ノズルの走査速度を制御したり、二流体ノズルからの混合流体の流量を制御する方法は複雑である。そのため、制御の安定性の低下または、基板自体の製造コストの上昇等の新たな課題が指摘されている。また、二流体ノズルの走査速度を制御する場合、基板の外周縁部近傍で二流体ノズルの走査速度を遅くするため、スループットが低下する。

本発明の目的は、基板の上面の全域に対する均一な洗浄を容易に実現可能で、かつスループットを向上させることができる基板洗浄装置を提供することである。

本発明に係る基板洗浄装置は、基板を洗浄する基板洗浄装置であって、基板を水平に保持しつつ回転させる基板回転手段と、洗浄液および気体を混合させて混合流体を生成し、基板回転手段により保持された基板の上面の全域に混合流体を所定の広がり角で供給する混合流体供給手段とを備えたものである。

本発明に係る基板洗浄装置においては、基板回転手段により、基板が水平に保持されつつ回転される。また、混合流体供給手段により、洗浄液および気体を混合させて生成された混合流体が基板回転手段により保持された基板の上面の全域に所定の広がり角で供給される。

これにより、混合流体供給手段を基板上で走査させることなく、基板の上面の全域に対する均一な洗浄を容易に行うことが可能となる。

また、このように、混合流体供給手段の走査手段を設ける必要がないので構成が簡単となる。さらに、混合流体が一度に基板の上面の全域へ供給されるので、スループットが向上する。

混合流体供給手段は、基板の上面の全域に混合流体を所定の広がり角で吐出する単一の二流体ノズルを含んでもよい。この場合、単一の二流体ノズルから所定の広がり角で吐出される混合流体が、基板の上面の全域に吐出される。これにより、混合流体の基板への供給が単一の二流体ノズルにより実現されるので、混合流体供給手段の構成が簡単となる。

混合流体供給手段は、混合流体をそれぞれ所定の広がり角で吐出する複数の二流体ノズルを含み、複数の二流体ノズルにより吐出される混合流体が基板の上面全域に分散的に供給されてもよい。この場合、複数の二流体ノズルのそれぞれから所定の広がり角で吐出される混合流体が、基板の上面の全域に分散的に供給される。それにより、混合流体供給手段を基板上で走査させることなく、基板の上面の全域に対する均一な洗浄をより容易に行うことが可能となる。

二流体ノズルは、洗浄液が流通する洗浄液流路と、気体が流通する気体流路と、洗浄液流路に連通して開口する洗浄液吐出口と、この洗浄液吐出口の近傍に設けられるとともに気体流路に連通して開口する気体吐出口とを有する外部混合型二流体ノズルであってもよい。

この場合、洗浄液が洗浄液流路を流通して洗浄液吐出口から吐出されるとともに、気体が気体流路を流通して気体吐出口から吐出され、ノズルの外部において洗浄液と気体とが混合される。それにより、洗浄液の微細な液滴を含む霧状の混合流体が生成される。霧状の混合流体が基板の上面の全域に供給されることにより、基板の洗浄が効果的に行われる。

二流体ノズルは、洗浄液が流通する洗浄液流路と、気体が流通する気体流路と、洗浄液流路および気体流路に連通して混合流体を生成する混合室と、混合室に連通して開口し混合流体が吐出される混合流体吐出口とを有する内部混合型二流体ノズルであってもよい。

この場合、洗浄液が洗浄液流路を流通するとともに、気体が気体流路を流通し、ノズル内部の混合室で混合される。この混合流体が、混合室に連通する混合流体吐出口から吐出されることにより、洗浄液の微細な液滴を含む霧状の混合流体が生成され、基板の上面の全域に供給されることにより、基板の洗浄が効果的に行われる。

混合流体供給手段は、基板回転手段により保持された基板の上方で上下方向へ移動可能に二流体ノズルを保持するノズル保持手段をさらに備えてもよい。

この場合、ノズル保持手段により、混合流体供給手段の二流体ノズルが基板の大きさに応じて上下方向へ移動することができるので、混合流体供給手段を基板上で走査させることなく、基板の上面の全域に対する均一な洗浄を容易に行うことが可能となる。

洗浄液は、純水よりなってもよい。この場合、基板の洗浄を低コストで行うことができる。また、耐薬液性を有さない基板を洗浄することができる。

本発明に係る基板洗浄装置の一実施の形態を図１〜図７に基づき説明する。以下の説明において、基板とは、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）用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等をいう。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る基板洗浄装置の一例を示す模式図である。

第１の実施の形態に係る基板洗浄装置１００は、基板回転装置１０、ノズル昇降装置２０、二流体ノズル３０、コントローラ４０、コントロールバルブ５１，５２および供給管路５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂを備える。

基板回転装置１０は、吸着式のスピンチャック１１、回転軸１２、回転駆動モータ１３およびカップ１４を備える。

基板回転装置１０において、回転駆動モータ１３より突出した回転軸１２がスピンチャック１１を支持している。回転軸１２が垂直となるように回転駆動モータ１３が設けられている。スピンチャック１１は、回転軸１２に対して水平となるように回転軸１２の先端に取り付けられている。スピンチャック１１の周辺を取り囲むようにカップ１４が設けられている。

スピンチャック１１上には、図示しない搬送装置により基板Ｗが載置される。基板Ｗが載置されると、スピンチャック１１は基板Ｗを真空吸着により水平な状態で保持する。

ここで、スピンチャック１１上への基板Ｗの載置時において、カップ１４は上下動作する。これにより、搬送装置による基板Ｗのスピンチャック１１上への載置動作が円滑に行われる。

回転駆動モータ１３はコントローラ４０からの信号に応じて回転軸１２を回転させる（矢印Ｒ１の方向）。回転軸１２が回転されることにより、スピンチャック１１に保持された基板Ｗが回転される。

基板Ｗの回転時において、基板Ｗ上には後述の二流体ノズル３０から混合流体Ｍが吐出される。カップ１４は混合流体Ｍの飛散を防止し、混合流体Ｍのうちの液体を回収する。

ノズル昇降装置２０は、ノズル支持片２２、支持部材２３、連結部材２４，２５、ガイド軸２６、ボールネジ２７および昇降駆動モータ２８を備える。

図１に示すように、ノズル昇降装置２０においては、昇降駆動モータ２８の上端からボールネジ２７が突出している。

連結部材２５は、水平方向に延びる板状の連結片２５ａを有する。連結片２５ａの下面にはボールネジ接続部２７５およびガイド軸接続部２６５が形成されている。

連結部材２４は、長手方向が略垂直となるように支持部材２３を保持する保持片２４ｈと、保持片２４ｈの一部から水平方向に延びるように形成されたスライド板２４Ｇとを有する。スライド板２４Ｇには連結孔２４ａおよびガイド孔２４ｂが設けられている。連結孔２４ａの内周面はボールネジ２７と螺合可能にねじ切りされている。

昇降駆動モータ２８から突出するボールネジ２７は、連結部材２４の連結孔２４ａに螺合されるとともに、その上端が連結部材２５のボールネジ接続部２７５に接続されている。また、連結部材２５のガイド軸接続部２６５にはガイド軸２６の上端が接続されている。さらに、ガイド軸２６は、連結部材２４のガイド孔２４Ｂに挿入されている。

連結部材２４により保持された支持部材２３の上端には長手形状を有するノズル支持片２２の一端が接続されている。ノズル支持片２２の他端は、二流体ノズル３０を基板回転装置１０の上方（スピンチャック１１の回転中心の真上）で保持する。

昇降駆動モータ２８は、コントローラ４０からの信号に応じてボールネジ２７を回転させる（矢印Ｒ２の方向）。これにより、連結部材２４が上下動作する。それにより、二流体ノズル３０の基板回転装置１０からの高さを調整することができる。

上述のように、二流体ノズル３０はノズル支持片２２により基板回転装置１０の上方に保持されている。ここで、二流体ノズル３０には供給管路５１ｂ，５２ｂの一端が接続されている。供給管路５１ｂ，５２ｂの他端は、コントロールバルブ５１，５２にそれぞれ接続されている。また、コントロールバルブ５１，５２はそれぞれ供給管路５１ａ，５２ａに接続されている。

供給管路５１ａには図示しない工場の窒素（Ｎ₂）ガス供給設備を通じて、Ｎ₂ガスが供給される。供給管路５１ｂには図示しない工場の純水供給設備を通じて、純水が供給される。

コントロールバルブ５１がコントローラ４０で制御されることにより、供給管路５１ａ、コントロールバルブ５１および供給管路５１ｂを通じて二流体ノズル３０に所定量のＮ₂ガスが供給される。

コントロールバルブ５２がコントローラ４０で制御されることにより、供給管路５２ａ、コントロールバルブ５２および供給管路５２ｂを通じて二流体ノズル３０に所定量の純水が供給される。

それにより、二流体ノズル３０は、供給された所定量のＮ₂ガスおよび純水を混合することにより混合流体Ｍを生成する。そして、二流体ノズル３０は混合流体Ｍをスピンチャック１１に吸着保持された基板Ｗへ吐出する。

コントローラ４０は、マイクロコンピュータを備え、上述のように、基板回転装置１０、ノズル昇降装置２０およびコントロールバルブ５１，５２の動作を制御する。

上記の基板洗浄装置１００において、供給管路５１ａにＮ₂ガスの代わりにアルゴンガスまたはヘリウムガス等の他の不活性ガスを供給してもよく、供給管路５２ａに純水の代わりに、基板Ｗの洗浄を目的とする薬液等の他の洗浄液を供給してもよい。

スピンチャック１１は、基板Ｗを吸着保持するとしているが、基板Ｗを水平に保持できるものであれば、複数のピンにより基板Ｗを保持するものであってもよい。

図２は、二流体ノズル３０から基板Ｗへの混合流体Ｍの吐出状況の一例を示す模式図である。

上述のように、二流体ノズル３０は供給管路５１ｂ，５２ｂにより供給されるＮ₂ガスおよび純水を混合し、その混合流体Ｍを基板Ｗへ吐出する。この場合、二流体ノズル３０から吐出される混合流体Ｍは所定の広がり角θを有する。所定の広がり角θは二流体ノズル３０の内部構造、供給管路５１ｂ，５２ｂから供給される混合流体Ｍの流量、および混合流体Ｍの純水とＮ₂ガスの割合により調整される。この調整は、コントローラ４０の制御により行われる。

また、基板Ｗ上での混合流体Ｍの供給領域ＦＬは、二流体ノズル３０の下端から基板Ｗ表面までの高さＨにより調整される。この高さＨは、上述のように図１のノズル昇降装置２０の連結部材２４が矢印Ｚ２の方向に上下動作することにより調整される。この調整は、コントローラ４０の制御により行われる。

このように、二流体ノズル３０から吐出される混合流体Ｍの広がり角θおよび供給領域ＦＬが調整されることにより、本実施の形態では、混合流体Ｍは基板Ｗ表面の上面の全域を覆うように二流体ノズル３０から吐出される。

二流体ノズル３０の内部構造について説明する。図３〜図５は、本実施の形態において用いられる二流体ノズルの内部構造の一例を示す縦断面図である。

図３に示される二流体ノズル３０Ａは外部混合型と呼ばれ、図４および図５の二流体ノズル３０Ｂ，３０Ｃは内部混合型と呼ばれる。これら２つのノズル形態の大きな相違点は二流体の混合すなわち混合流体Ｍの生成が、ノズル本体の内部でされるか外部でされるかという点である。

図３に示す外部混合型の二流体ノズル３０Ａは、内部本体部３１および外部本体部３２により構成される。内部本体部３１は、例えば石英等からなり、外部本体部３２は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂からなる。

内部本体部３１の中心軸に沿って純水導入部３１ｂが形成されている。純水導入部３１ｂには図１の供給管路５２ｂが取り付けられている。これにより、供給管路５２ｂから供給される純水が純水導入部３１ｂに導入される。

内部本体部３１の下端には、純水導入部３１ｂに連通する純水吐出口３１ａが形成されている。内部本体部３１は、外部本体部３２内に挿入されている。なお、内部本体部３１および外部本体部３２の上端部は互いに接合されており、下端は接合されていない。

内部本体部３１と外部本体部３２との間には、円筒状の気体通過部３２ｂが形成されている。外部本体部３２の下端には、気体通過部３２ｂに連通する気体吐出口３２ａが形成されている。外部本体部３２の周壁には、気体通過部３２ｂに連通するように図１の供給管路５１ｂが取り付けられている。これにより、供給管路５１ｂから供給されるＮ₂ガスが気体通過部３２ｂに導入される。

気体通過部３２ｂは、気体吐出口３２ａ近傍において、下方に向かうにつれて径小となっている。その結果、Ｎ₂ガスの流速が加速され、気体吐出口３２ａより吐出される。

図３の二流体ノズル３０Ａでは、純水吐出口３１ａから吐出された純水と気体吐出口３２ａから吐出されたＮ₂ガスとが二流体ノズル３０Ａの下端付近の外部で混合され、純水の微細な液滴を含む霧状の混合流体Ｍが生成される。霧状の混合流体Ｍが基板Ｗの上に吐出されることにより、基板Ｗ表面の洗浄が行われる。

この場合、霧状の混合流体Ｍは、純水吐出口３１ａおよび気体吐出口３２ａから吐出された後に生成されるため、純水およびＮ₂ガスの流量および流速は、それぞれ純水吐出口３１ａ内および気体吐出口３２ａ内で互いに独立した状態を維持する。上述のように、コントローラ４０が純水およびＮ₂ガスの流量および流速を制御することにより、所望の混合流体Ｍを得ることができる。例えば、Ｎ₂ガスの流量を調整することにより、混合流体Ｍによる基板Ｗへの衝撃を緩和することができる。また、図２の広がり角θを調整することができる。

上記の二流体ノズル３０Ａは、内部構成の寸法を変更することにより、図２の広がり角θを調整することも可能である。例えば、純水吐出口３１ａおよび気体吐出口３２ａの穴径を変更したり、内部本体部３１の先端近傍の形状を変更することにより、広がり角θを調整することができる。

図４に示される内部混合型の二流体ノズル３０Ｂは、気体導入管３３および本体部３４により構成される。本体部３４は、例えば、石英からなり、気体導入管３３は、例えば、ＰＴＦＥからなる。

気体導入管３３には、上端から下端まで連通する気体導入部３３ａが形成されている。また、気体導入管３３の上端には、供給管路５１ｂが取り付けられている。これにより、供給管路５１ｂから供給されるＮ₂ガスが気体導入部３３ａに導入される。本体部３４は、径大な上部筒３４ａ、テーパ部３４ｂおよび径小な下部筒３４ｃからなる。

上部筒３４ａのテーパ部３４ｂ内に混合室３４ｄが形成され、下部筒３４ｃ内に直流部３４ｅが形成されている。下部筒３４ｃの下端には、直流部３４ｅに連通する混合流体吐出口３４ｆが形成されている。

本体部３４の上部筒３４ａには、混合室３４ｄに連通するように供給管路５２ｂが取り付けられている。これにより、供給管路５２ｂから供給される純水が混合室３４ｄに導入される。気体導入管３３の下端部は、本体部３４の上部筒３４ａの混合室３４ｄ内に挿入されている。

図４の内部混合型の二流体ノズル３０Ｂでは、気体導入部３３ａから加圧されたＮ₂ガスが供給され、供給管路５２ｂから純水が供給されると、混合室３４ｄでＮ₂ガスと純水とが混合され、純水の微細な液滴を含む霧状の混合流体Ｍが生成される。

混合室３４ｄで生成された混合流体Ｍは、テーパ部３４ｂに沿って直流部３４ｅを通過することにより加速される。加速された混合流体Ｍは、混合流体吐出口３４ｆから基板Ｗの上に吐出される。それにより、基板Ｗ表面の洗浄が行われる。

図４の二流体ノズル３０Ｂにおいても、コントローラ４０が純水およびＮ₂ガスの流量および流速を制御することにより、所望の混合流体Ｍを得ることができる。例えば、Ｎ₂ガスの流量を調整することにより、混合流体Ｍによる基板Ｗへの衝撃を緩和することができる。また、図２の広がり角θを調整することができる。

図４の二流体ノズル３０Ｂは、内部構成の寸法を変更することにより、図２の広がり角θを調整することも可能である。

図４の内部混合型の二流体ノズル３０Ｂの内部構成の寸法を変更した場合の一例が図５に示されている。

図５の内部混合型の二流体ノズル３０Ｃは、図４の二流体ノズル３０Ｂと比較して、混合室３４ｄが大きく、下部筒３４ｃの長さが短い。この場合、例えば、直流部３４ｅを通じて混合流体吐出口３４ｆから吐出する混合流体Ｍの広がり角θは、図４の二流体ノズル３０Ｂを用いたときの混合流体Ｍの広がり角θに比べて大きくなったり、小さくなったりする。

さらに、例えば、直流部３４ｅの形状を上端から下端にかけて漸次径小としたり、漸次径大とすることにより、混合流体Ｍの様々な吐出形態を得ることができる。

コントローラ４０は、適用される二流体ノズル３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃにより実現される混合流体Ｍの広がり角θに基づいて、図２の混合流体Ｍの供給領域ＦＬが常に基板Ｗの上面の全域を覆うようにノズル昇降装置２０の動作を制御する。

以上、本実施の形態に係る基板洗浄装置１００においては、基板回転装置１０により、基板Ｗが水平に保持されつつ回転される。また、二流体ノズル３０により、純水およびＮ₂ガスを混合させて生成された混合流体Ｍが基板回転装置１０により保持された基板Ｗの上面の全域に所定の広がり角θで供給される。

これにより、二流体ノズル３０を基板Ｗ上で走査させることなく、基板Ｗの上面の全域に対する均一な洗浄を容易に行うことが可能となる。また、基板Ｗの上面の局部的な過洗浄による損傷および洗浄不足が防止される。

また、このように、二流体ノズル３０の走査手段を設ける必要がないので構成が簡単となる。さらに、混合流体Ｍが一度に基板Ｗの上面の全域へ供給されるので、スループットが向上する。

本実施の形態では、単一の二流体ノズル３０から所定の広がり角θで吐出される混合流体Ｍが、基板Ｗの上面の全域に吐出される。これにより、混合流体Ｍの基板Ｗへの供給が単一の二流体ノズル３０により実現されるので、基板洗浄装置１００の構成が簡単となる。

図３に示すように、本実施の形態において用いられる二流体ノズル３０は、外部混合型の二流体ノズル３０Ａであってもよい。この場合、純水の微細な液滴を含む霧状の混合流体Ｍが生成される。霧状の混合流体Ｍが基板Ｗの上面の全域に供給されることにより、基板Ｗの洗浄が効果的に行われる。

また、図４および図５に示すように、本実施の形態において用いられる二流体ノズル３０は、内部混合型の二流体ノズル３０Ｂ，３０Ｃであってもよい。この場合、純水の微細な液滴を含む霧状の混合流体Ｍが生成され、基板Ｗの上面の全域に供給されることにより、基板Ｗの洗浄が効果的に行われる。

本実施の形態において、ノズル昇降装置２０は基板Ｗの大きさに応じて、二流体ノズル３０を基板Ｗの上方で上下方向へ移動させることができる。これにより、二流体ノズル３０を基板Ｗ上で走査させることなく、基板Ｗの上面の全域に対する均一な洗浄を容易に行うことが可能となる。

本実施の形態では、混合流体Ｍを生成するための洗浄液として純水を用いている。これにより、基板Ｗの洗浄が低コストで行われる。また、耐薬液性を有さない基板Ｗを洗浄することができる。

（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態に係る基板洗浄装置の一例を示す模式図である。本実施の形態に係る基板洗浄装置２００は、以下の点を除き第１の実施の形態に係る基板洗浄装置１００と同様の構成および動作を有する。

本実施の形態に係る基板洗浄装置２００は、第１の実施の形態に係る二流体ノズル３０に代えて、二流体吐出機構６０を備える。図６に示すように、二流体吐出機構６０はケーシング６１を有する。ケーシング６１内には複数の二流体ノズル３０が設けられている。供給管路５１ｂ，５２ｂは複数の二流体ノズル３０の各々に接続するように、その一端側が多岐管構造となっている。

二流体吐出機構６０の複数の二流体ノズル３０の各々から、基板Ｗへ混合流体Ｍが吐出される。ここで、二流体吐出機構６０の詳細について説明する。

図７は第２の実施の形態に係る二流体吐出機構６０の詳細を説明するための図である。

図７（ａ）に、二流体吐出機構６０から基板Ｗへの混合流体Ｍの吐出状況の一例が示されている。図７（ａ）に示すように、ケーシング６１内の複数の二流体ノズル３０は、その下端の吐出口が水平方向の同一面上に位置するように互いに連結されている。

二流体吐出機構６０の複数の二流体ノズル３０は、第１の実施の形態と同様にそれぞれ供給管路５１ｂ，５２ｂにより供給されるＮ₂ガスおよび純水を混合し混合流体Ｍを生成する。複数の二流体ノズル３０の各々は混合流体Ｍを基板Ｗへ吐出する。第１の実施の形態と同様に、各二流体ノズル３０から吐出される混合流体Ｍは所定の広がり角θを有する。この所定の広がり角θの調整は第１の実施の形態と同様に行われる。

また、複数の二流体ノズル３０の各々による基板Ｗ上での混合流体Ｍの供給領域ＦＰは、二流体ノズル３０の下端から基板Ｗまでの高さＨにより調整される。

図７（ｂ）に、基板Ｗ上に二流体吐出機構６０の複数の二流体ノズル３０から混合流体Ｍが吐出された場合の複数の供給領域ＦＰが示されている。

図７（ｂ）に示すように、本実施の形態において、二流体吐出機構６０の複数の二流体ノズル３０から混合流体Ｍが基板Ｗへ吐出されると、基板Ｗ上に各二流体ノズル３０に応じて複数の供給領域ＦＰが形成される。ここで、複数の供給領域ＦＰは、基板Ｗ上で互いに分散している。

この状態で、基板Ｗが基板回転装置１０により回転されることにより、混合流体Ｍが均一に基板Ｗの上面の全域に供給される。それにより、混合流体Ｍによる基板Ｗの上面の全域の均一な洗浄が実現される。

図７（ａ）においては、複数の二流体ノズル３０の各々により形成される複数の供給領域ＦＰが、基板Ｗ上で互いに隣接または離間して分散されているが、複数の供給領域ＦＰは、部分的に互いに重なりあっていてもよい。

なお、上記の二流体ノズル３０は、第１の実施の形態と同様、外部混合型の二流体ノズル３０Ａ（図３参照。）であってもよいし、内部混合型の二流体ノズル３０Ｂ，３０Ｃ（図４および図５参照。）であってもよい。また、外部混合型の二流体ノズル３０Ａおよび内部混合型の二流体ノズル３０Ｂ，３０Ｃがともに混在して用いられてもよい。

以上、本実施の形態に係る基板洗浄装置１００は、混合流体Ｍをそれぞれ所定の広がり角θで吐出する複数の二流体ノズル３０を含み、複数の二流体ノズル３０により吐出される混合流体Ｍが基板Ｗの上面の全域に分散的に供給されてもよい。この場合、複数の二流体ノズル３０のそれぞれから所定の広がり角θで吐出される混合流体Ｍが、基板Ｗの上面の全域に分散的に供給される。それにより、二流体ノズル３０を基板Ｗ上で走査させることなく、基板Ｗの上面の全域に対する均一な洗浄をより容易に行うことが可能となる。

本実施の形態において、複数の二流体ノズル３０はそれぞれ異なる広がり角θを有してもよい。また、複数の二流体ノズル３０から吐出される混合流体Ｍの吐出量、吐出圧およびＮ₂ガスと純水との混合比はそれぞれ異なってもよい。

例えば、基板Ｗの外周縁部近傍に対して、局部的に強い洗浄力を得たい場合がある。この場合、高い吐出量および高い吐出圧で混合流体Ｍを吐出する二流体ノズル３０を、基板Ｗの上方で基板Ｗの外周縁部近傍に位置するようにケーシング６１内に設ける。これにより、基板Ｗの外周縁部近傍の洗浄力が向上される。

また、本実施の形態において、基板洗浄装置２００は複数の二流体吐出機構６０を備えてもよい。この場合、例えば、図７の二流体吐出機構６０の外周面に沿うように、同心円状に形成された新たな二流体吐出機構を設け、新たな二流体吐出機構に対応する純水供給系（供給管路５２ａ，５２ｂおよびコントロールバルブ５２）およびＮ₂ガス供給系（供給配管５１ａ，５１ｂおよびコントロールバルブ５１）を設ける。

これにより、基板回転装置１０に保持される基板Ｗの大きさに応じて、１つの二流体吐出機構６０を用いたり、円盤状の二流体吐出機構６０および同心円状の二流体吐出機構をともに用いたりすることができる。それにより、基板Ｗの大きさに応じて必要な量の混合流体Ｍの生成を行うことができるので、基板Ｗの大きさに応じて必要な量の純水およびＮ₂ガスのみを使用することができる。その結果、低コスト化が実現される。

さらに、本実施の形態において、互いに供給量の異なる複数の純水供給系および複数のＮ₂ガス供給系を設けてもよい。例えば、互いに供給量の異なる複数の純水供給系および複数のＮ₂ガス供給系の各々を複数の二流体ノズル３０に接続する。

この場合、複数の二流体ノズル３０の各々においては、接続される純水供給系およびＮ₂ガス供給系からの純水およびＮ₂ガスの供給量に応じて、混合流体Ｍの吐出量、吐出圧および純水およびＮ₂ガスの混合比が決定される。その結果、基板Ｗの上面に対する洗浄力を局部的に変化させることが可能となる。

以上、第１および第２の実施の形態において、基板洗浄装置１００，２００は基板洗浄装置に相当し、基板回転装置１０は基板回転手段に相当し、純水は洗浄液に相当し、Ｎ₂ガスは気体に相当し、混合流体Ｍは混合流体に相当し、ノズル昇降装置２０、二流体ノズル３０、コントロールバルブ５１，５２および供給管路５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂおよび二流体吐出機構６０から構成される装置は混合流体供給手段に相当する。

また、二流体ノズル３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは二流体ノズルに相当し、純水導入部３１ｂおよび供給管路５２ｂは洗浄液流路に相当し、気体通過部３２ｂおよび気体導入部３３ａは気体流路に相当し、純水吐出口３１ａは洗浄液吐出口に相当し、気体吐出口３２ａは気体吐出口に相当し、二流体ノズル３０Ａは外部混合型二流体ノズルに相当する。

さらに、混合室３４ｄは混合室に相当し、混合流体吐出口３４ｆは混合流体吐出口に相当し、二流体ノズル３０Ｂ，３０Ｃは内部混合型二流体ノズルに相当し、ノズル昇降装置２０はノズル保持手段に相当する。

本発明は、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）用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の種々の基板の洗浄に有効に利用できる。

第１の実施の形態に係る基板洗浄装置の一例を示す模式図である。二流体ノズルから基板への混合流体の吐出状況の一例を示す模式図である。本実施の形態において用いられる二流体ノズルの内部構造の一例を示す縦断面図である。本実施の形態において用いられる二流体ノズルの内部構造の一例を示す縦断面図である。本実施の形態において用いられる二流体ノズルの内部構造の一例を示す縦断面図である。第２の実施の形態に係る基板洗浄装置の一例を示す模式図である。第２の実施の形態に係る二流体吐出機構の詳細を説明するための図である。

符号の説明

１０基板回転装置
２０ノズル昇降装置
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ二流体ノズル
３１ａ純水吐出口
３１ｂ純水導入部
３２ａ気体吐出口
３２ｂ気体通過部
３３ａ気体導入部
３４ｄ混合室
３４ｆ混合流体吐出口
５１，５２コントロールバルブ
５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ供給管路
６０二流体吐出機構
１００，２００基板洗浄装置
Ｍ混合流体

Claims

基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
基板を水平に保持しつつ回転させる基板回転手段と、
洗浄液および気体を混合させて混合流体を生成し、前記基板回転手段により保持された前記基板の上面の全域に前記混合流体を所定の広がり角で供給する混合流体供給手段とを備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
前記混合流体供給手段は、前記基板の上面の全域に前記混合流体を所定の広がり角で吐出する単一の二流体ノズルを含むことを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
前記混合流体供給手段は、前記混合流体をそれぞれ所定の広がり角で吐出する複数の二流体ノズルを含み、
前記複数の二流体ノズルにより吐出される前記混合流体が前記基板の上面の全域に分散的に供給されることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
前記二流体ノズルは、前記洗浄液が流通する洗浄液流路と、前記気体が流通する気体流路と、前記洗浄液流路に連通して開口する洗浄液吐出口と、この洗浄液吐出口の近傍に設けられるとともに前記気体流路に連通して開口する気体吐出口とを有する外部混合型二流体ノズルであることを特徴とする請求項２または３記載の基板洗浄装置。
前記二流体ノズルは、前記洗浄液が流通する洗浄液流路と、前記気体が流通する気体流路と、前記洗浄液流路および前記気体流路に連通して前記混合流体を生成する混合室と、前記混合室に連通して開口し前記混合流体が吐出される混合流体吐出口とを有する内部混合型二流体ノズルであることを特徴とする請求項２または３記載の基板洗浄装置。
前記混合流体供給手段は、前記基板回転手段により保持された前記基板の上方で上下方向へ移動可能に前記二流体ノズルを保持するノズル保持手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の基板洗浄装置。
前記洗浄液は、純水よりなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の基板洗浄装置。