JP2006015223A - Nozzle for cleaning substrate - Google Patents
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本発明は、洗浄装置により基板を洗浄する際、洗浄装置から噴出される高圧液の噴出口をもつ基板洗浄用ノズルに関する。 The present invention relates to a nozzle for cleaning a substrate having a jet port for high-pressure liquid ejected from the cleaning device when the substrate is cleaned by the cleaning device.
従来のノズルの先端開口の形状は猫目状であり、そこから洗浄液を扇状に噴出するものであった。 The shape of the opening of the tip of the conventional nozzle is a cat-like shape, and the cleaning liquid is ejected from the fan shape.
従来のノズルによると、洗浄対象となる基板を、むら無く効率よく洗浄することは困難である。なぜなら、ノズルの先端開口から扇状に噴出される洗浄液(以下、適宜「液滴」と称する)により基板を洗浄する際、液滴の衝突する基板表面(以下、適宜「衝突面」と称する)の両端部分は、衝突面の中央部分と比べて十分に洗浄されないからである。なお、ここでは、衝突面から両端部分を除いた部分、すなわち基板表面のノズル先端開口近傍を「中央部分」と定義する。 According to the conventional nozzle, it is difficult to efficiently and uniformly clean the substrate to be cleaned. This is because, when a substrate is cleaned with a cleaning liquid (hereinafter referred to as “droplet” as appropriate) ejected in a fan shape from the opening at the tip of the nozzle, the surface of the substrate (hereinafter referred to as “impact surface” as appropriate) on which the droplet collides. This is because both end portions are not sufficiently cleaned as compared with the central portion of the collision surface. Here, the portion excluding both end portions from the collision surface, that is, the vicinity of the nozzle tip opening on the substrate surface is defined as the “center portion”.
そこで、従来のノズルを用いて基板表面をむら無く洗浄するためには、ノズルの位置もしくは基板の位置を変えながら複数回洗浄する必要が生じる。これは、作業効率の低減を意味し、早急に解決すべき課題となっている。 Therefore, in order to clean the substrate surface uniformly using the conventional nozzle, it is necessary to clean the substrate surface a plurality of times while changing the position of the nozzle or the position of the substrate. This means a reduction in work efficiency and has become an issue to be solved immediately.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、基板をむら無く効率よく洗浄することができる基板洗浄用ノズルを提供すること、である。 The present invention has been made in view of the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a substrate cleaning nozzle that can efficiently clean a substrate without unevenness.
本発明の基板洗浄用ノズルは、先端開口が略長方形状であり、洗浄液を液滴として幅方向に広がる扇状に噴出させて少なくとも幅方向が400mmの基板表面に衝突させることにより該基板表面を洗浄する洗浄用ノズルであって、該基板表面に衝突する該液滴の運動エネルギー分布が幅方向の両端部分を除いて均一となる台形状の運動エネルギー分布を得る先端開口の形状を持つことを特徴とする。 The nozzle for cleaning a substrate of the present invention has a substantially rectangular opening at the tip, and the cleaning liquid is ejected in the form of a fan that spreads in the width direction as droplets, and the substrate surface is cleaned by colliding with the substrate surface at least in the width direction of 400 mm. A cleaning nozzle that has a shape of a tip opening that obtains a trapezoidal kinetic energy distribution in which the kinetic energy distribution of the liquid droplets colliding with the substrate surface is uniform except for both end portions in the width direction. And
従来のノズルによると、ノズルの先端開口から噴出された時点において、洗浄液は扇状の水膜である。水膜は両端部分に近づくほど薄くなる。そのため、中央部分に衝突する洗浄液の流量と比べて、両端部分に衝突する洗浄液の流量は少ない。また水膜は薄いほど、空気との衝突により水膜の微粒子化が促進されるため水膜は液滴になり易くなる。なお、液滴となった水膜の失速は大きい。そのため、中央部分に衝突する液滴の粒子速度と比べて、両端部分に衝突する液滴の粒子速度は小さい。すなわち、中央部分に衝突する液滴の運動エネルギーと比べて、両端部分に衝突する液滴の運動エネルギーは小さい。したがって、中央部分と比べて両端部分は十分に洗浄されない。 According to the conventional nozzle, the cleaning liquid is a fan-shaped water film at the time when it is ejected from the tip opening of the nozzle. The water film becomes thinner as it gets closer to both ends. For this reason, the flow rate of the cleaning liquid that collides with both end portions is smaller than the flow rate of the cleaning liquid that collides with the central portion. Also, the thinner the water film, the more easily the water film becomes droplets by collision with air, so the water film tends to become droplets. In addition, the stall of the water film which became the droplet is large. For this reason, the particle velocity of the droplet that collides with both end portions is smaller than the particle velocity of the droplet that collides with the central portion. That is, the kinetic energy of the droplet that collides with both end portions is smaller than the kinetic energy of the droplet that collides with the central portion. Therefore, both end portions are not sufficiently cleaned as compared with the central portion.
基板をむら無く効率よく洗浄するためには、基板表面の両端部分に衝突する液滴の運動エネルギーを中央部分に衝突する液滴の運動エネルギーと同程度にする必要がある。 In order to efficiently clean the substrate uniformly, it is necessary to make the kinetic energy of the liquid droplets colliding with both end portions of the surface of the substrate equal to the kinetic energy of the liquid droplet colliding with the central portion.
本発明の基板洗浄用ノズルの先端開口の形状は略長方形である。そのため、中央部分に衝突する洗浄液の流量より両端部分に衝突する洗浄液の流量を増やすことができる。これにより、両端部分に衝突する液滴の運動エネルギーを中央部分に衝突する液滴の運動エネルギーと同程度にすることができる。 The shape of the tip opening of the substrate cleaning nozzle of the present invention is substantially rectangular. Therefore, the flow rate of the cleaning liquid that collides with both end portions can be increased from the flow rate of the cleaning liquid that collides with the central portion. Thereby, the kinetic energy of the droplet colliding with both end portions can be made the same level as the kinetic energy of the droplet colliding with the central portion.
本発明の基板洗浄用ノズルを用いることにより、基板をむら無く効率よく洗浄することができる。 By using the substrate cleaning nozzle of the present invention, the substrate can be efficiently cleaned without unevenness.
以下、本発明の基板洗浄用ノズルの実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the substrate cleaning nozzle of the present invention will be described.
(ノズルの先端開口)
はじめに、本発明の基板洗浄用ノズルの先端開口について説明する。
(Nozzle tip opening)
First, the tip opening of the substrate cleaning nozzle of the present invention will be described.
本発明の基板洗浄用ノズルの先端開口は略長方形状である。先端開口が略長方形状であることにより、先端開口から噴出される液滴は先端開口の略長方形の長辺方向に広がる扇状に噴出される。 The tip opening of the substrate cleaning nozzle of the present invention has a substantially rectangular shape. Since the tip opening has a substantially rectangular shape, the liquid droplets ejected from the tip opening are ejected in a fan shape spreading in the long side direction of the substantially rectangular shape of the tip opening.
先端開口の形状は、一方向に伸びる溝の中央部の底面とその両壁面に跨り開口する形状が好ましい。なぜなら、先端開口の形状が一方向に伸びる溝の中央部の底面とその両壁面に跨り開口する形状であることにより、先端開口の中央部から噴出する洗浄液を溝の両壁面で規制し、洗浄液を先端開口の両端部に押し広げる作用をなすからである。 The shape of the tip opening is preferably a shape that opens across the bottom surface of the center of the groove extending in one direction and both wall surfaces thereof. Because the shape of the tip opening is a shape that extends across the bottom surface of the groove extending in one direction and both wall surfaces thereof, the cleaning liquid ejected from the center part of the tip opening is regulated by both wall surfaces of the groove, and the cleaning liquid This is because it has the effect of pushing the both ends of the tip opening.
ところで、先端開口の形状である略長方形の互いに背向する短辺は外側に膨れていてもよい。先端開口が略長方形状であることにより、基板を洗浄する際、基板の両端部分に衝突する液滴の流量を、基板の中央部分に衝突する液滴の流量より増やすことが可能である。これにより、両端部分に衝突する液滴の運動エネルギーを中央部分に衝突する液滴の運動エネルギーと同程度にすることができる。すなわち、中央部分と比べて洗浄されにくい両端部分の洗浄効果を高めることができ、むらの無い基板を仕上げることができる。 By the way, the short sides of the substantially rectangular shape, which is the shape of the tip opening, facing each other may swell outward. Since the tip opening has a substantially rectangular shape, when the substrate is cleaned, it is possible to increase the flow rate of droplets that collide with both end portions of the substrate, compared to the flow rate of droplets that collide with the central portion of the substrate. Thereby, the kinetic energy of the droplet colliding with both end portions can be made the same level as the kinetic energy of the droplet colliding with the central portion. That is, it is possible to enhance the cleaning effect of both end portions that are difficult to be cleaned as compared with the central portion, and it is possible to finish the substrate without unevenness.
(液滴)
つぎに、本発明の基板洗浄用ノズルの先端開口から噴出され、基板に衝突する液滴について説明する。
(Droplet)
Next, the liquid droplets ejected from the tip opening of the substrate cleaning nozzle of the present invention and colliding with the substrate will be described.
液滴の洗浄能力は、基板に衝突する液滴の粒子径、粒子速度および流量に起因する。そこで、好ましい液滴の粒子径は1〜100μmである。また、好ましい粒子速度は10〜100m/sである。液滴の粒子径が1μmより小さい、もしくは液滴の粒子速度が10m/sより小さいと、液滴の運動エネルギーは過小となり基板が十分に洗浄されないためである。一方、液滴の粒子径が100μmより大きい、もしくは液滴の粒子速度が100m/sより大きいと、液滴の運動エネルギーは過大となり基板を傷つける可能性が生じるためである。 The cleaning ability of the droplet is caused by the particle size, particle velocity, and flow rate of the droplet that collides with the substrate. Therefore, a preferable particle diameter of the droplet is 1 to 100 μm. The preferred particle speed is 10 to 100 m / s. This is because if the particle diameter of the droplet is smaller than 1 μm or the particle velocity of the droplet is smaller than 10 m / s, the kinetic energy of the droplet is too small to clean the substrate sufficiently. On the other hand, if the particle diameter of the droplet is larger than 100 μm or the particle velocity of the droplet is larger than 100 m / s, the kinetic energy of the droplet becomes excessive, and the substrate may be damaged.
さらに好ましい液滴の粒子径は10〜50μmである。また、さらに好ましい液滴の粒子速度は10〜70m/sである。なぜなら、10〜50μmの粒子径であり、かつ10〜70m/sの粒子速度である液滴は、基板の洗浄効果に大きく寄与するからである。なお、このことは後述する性能測定より明らかになったことである。 A more preferable droplet diameter is 10 to 50 μm. Further, the particle speed of the droplet is more preferably 10 to 70 m / s. This is because droplets having a particle diameter of 10 to 50 μm and a particle velocity of 10 to 70 m / s greatly contribute to the substrate cleaning effect. This is clarified from the performance measurement described later.
(基板)
さらに、本発明の基板洗浄用ノズルの先端開口から噴出される液滴により、洗浄される基板について説明する。特に基板の材料、材質は制限を受けるものではない。しかし、洗浄される基板の幅は400mm以上とする。なぜなら、本発明の基板洗浄用ノズルから噴出される液滴は扇状で幅方向に大きく広がるため、幅広の基板、特に幅400mm以上の基板、に対して洗浄効果を奏するからである。
(substrate)
Further, the substrate to be cleaned by the droplets ejected from the tip opening of the substrate cleaning nozzle of the present invention will be described. In particular, the material and the material of the substrate are not limited. However, the width of the substrate to be cleaned is 400 mm or more. This is because the droplets ejected from the substrate cleaning nozzle of the present invention are fan-shaped and greatly spread in the width direction, so that a cleaning effect is exerted on a wide substrate, particularly a substrate having a width of 400 mm or more.
なお、ノズルは複数個まとめて使用することもできる。この場合、各ノズルから噴出される洗浄液が重ならないようにノズルを斜めに設置することが好ましい。 A plurality of nozzles can be used together. In this case, it is preferable to install the nozzles obliquely so that the cleaning liquid ejected from each nozzle does not overlap.
以下の性能測定において、本発明の基板洗浄用ノズルを具体化した実施例のノズル1と、従来のノズルである比較例のノズル6とを対比する。
In the following performance measurement, the nozzle 1 of the embodiment embodying the nozzle for cleaning a substrate of the present invention is compared with the
(性能測定準備)
まず、図1に示すように、実施例のノズル1を用意した。この実施例のノズル1の先端には、中央部の底面4と両壁面5からなる断面U字状の溝3が深く凹設されている。なお、両壁面5は互いに平行である。略長方形状の先端開口2は、断面U字状の溝3の中央部の底面4と両壁面5に跨り開口している。先端開口2の略長方形の互いに背向する短辺は外側に膨れている。
(Preparation for performance measurement)
First, as shown in FIG. 1, the nozzle 1 of the Example was prepared. At the tip of the nozzle 1 of this embodiment, a
この実施例のノズル1に対し、図2に示すように、比較例のノズル6を用意した。この比較例のノズル6の先端には、断面V字状の溝10が凹設されている。猫目状の先端開口9は、断面V字状の溝10の両壁面11に跨り開口している。
For the nozzle 1 of this example, a
(性能測定1)
以下の性能測定1では、実施例のノズル1から噴出される液滴8の流量および比較例のノズル6から噴出される液滴12の流量を測定した。
(Performance measurement 1)
In the following performance measurement 1, the flow rate of the
まず、性能測定準備で用意した実施例のノズル1を所定の高さに設置した。実施例のノズル1の先端開口2の真下方向100mm位置(以下、「パターン中心部7」と称する)に液滴8を受けるためのセルを配置した。同様のセルをパターン中心部7から左右の幅方向に10mm間隔で左右各100mmまで全21個配置した。そして、噴出圧力10MPaで、実施例のノズル1から下方向へ液滴8を噴出させた。一定時間後の各セル内に溜まった液滴の容積を測ることにより、流量を測定した。実施例のノズル1から噴出される液滴8の流量を図3中、実施例のノズルとして示す。
First, the nozzle 1 of the example prepared in the performance measurement preparation was installed at a predetermined height. A cell for receiving the
つぎに、実施例のノズル1に替え、比較例のノズル6を設置した。そして、比較例のノズル6から噴出される液滴12の流量を、実施例のノズル1と同様の手順で測定した。噴出圧力、セルの位置、およびセルの数などの測定条件は上記実施例のノズル1による流量測定と同様である。比較例のノズル6から噴出される液滴12の流量を図3中、比較例のノズルとして示す。
Next, the
(性能測定2)
以下の性能測定2では、実施例のノズル1から噴出される液滴8の平均粒子速度、平均粒子径、および比較例のノズル6から噴出される液滴12の平均粒子速度、平均粒子径を測定した。
(Performance measurement 2)
In the following
まず、性能測定準備で用意した実施例のノズル1を所定の高さに設置した。そして、噴出圧力10MPaで、実施例のノズル1から下方向へ液滴8を噴出させた。各測定点における液滴8の平均粒子速度および液滴8の平均粒子径をSDPA(Shadow Doppler Particle Analyzer)〈メーカ:日本カノマックス株式会社〉により測定した。なお、測定点はパターン中心部7から左右の幅方向に10mm間隔で左右各80mmまで全17点とした。
First, the nozzle 1 of the example prepared in the performance measurement preparation was installed at a predetermined height. The
実施例のノズル1から噴出される液滴8の平均粒子速度を図4中、実施例のノズルとして示す。また、実施例のノズル1から噴出される液滴8の平均粒子径を図5中、実施例のノズルとして示す。
The average particle velocity of the
つぎに、実施例のノズル1に替え、比較例のノズル6を設置した。そして、比較例のノズル6から噴出される液滴12の平均粒子速度および液滴12の平均粒子径を測定した。測定機器、噴出圧力、および測定位置などの測定条件は上記実施例のノズル1による液滴の粒子速度および液滴の粒子径測定と同様である。
Next, the
比較例のノズル6から噴出される液滴12の平均粒子速度を図4中、比較例のノズルとして示す。また、比較例のノズル6から噴出される液滴12の平均粒子径を図5中、比較例のノズルとして示す。
The average particle velocity of the droplets 12 ejected from the
(考察)
以下、性能測定1、2から得られた結果を考察する。
(Discussion)
Hereinafter, the results obtained from the
数1を用いて、性能測定1、2の測定値から実施例のノズル1から噴出される液滴8の運動エネルギーを算出した。同様に、比較例のノズル6から噴出される液滴12の運動エネルギーを算出した。これらの結果を図6に示す。
Using Equation 1, the kinetic energy of the
Q(m3/(cm・s)):各測定点の幅方向1cm当たりの液滴の流量
D(m):各液滴の粒子径
v(m/s):各液滴の粒子速度
図6に示されるように、比較例のノズル6から噴出される液滴12の運動エネルギー分布は山形状になった。なぜなら、ノズルの先端開口9は猫目状であることにより、パターン中心部7から離れた両端部分の液滴12の流量は、パターン中心部7に衝突する液滴12の流量に比べて著しく少なかったからである。さらに、パターン中心部7に衝突する液滴12の粒子速度と比べて、両端部分に衝突する液滴12の粒子速度は小さかったからである。
As shown in FIG. 6, the kinetic energy distribution of the droplets 12 ejected from the
これに対し、実施例のノズル1から噴出される液滴8の運動エネルギー分布は台形状となった。なぜなら、パターン中心部7から幅方向に左右各70mm離れた両端部分へ衝突する液滴8の流量が増加されたことにより(図3参照)、両端部分へ衝突する液滴8の運動エネルギーの減少を抑制できたからである。なお、両端部分へ衝突する液滴8の流量増加は、実施例のノズル1の先端開口の形状に起因するものである。
On the other hand, the kinetic energy distribution of the
パターン中心部7における、液滴の粒子径に対する液滴の粒子速度の分布を図7に示す。また、パターン中心部7から左右の幅方向に40mm離れた位置における、液滴の粒子径に対する液滴の粒子速度の分布を図8に示す。
FIG. 7 shows the distribution of the particle velocity of the droplet with respect to the particle diameter of the droplet in the pattern
この図7、8より、10〜50μmの粒子径であり、かつ10〜70m/sの粒子速度である液滴8は、基板の洗浄効果に大きく寄与したことが判る。
7 and 8, it can be seen that the
1:実施例のノズル 2:先端開口
3:溝 4:底面 5:壁面 6:比較例のノズル
7:パターン中心部 8:液滴 9:先端開口
10:溝 11:壁面 12:液滴
1: Nozzle of Example 2: Opening of tip 3: Groove 4: Bottom surface 5: Wall surface 6: Nozzle of comparative example 7: Pattern center 8: Droplet 9: Opening of tip 10: Groove 11: Wall surface 12: Droplet
Claims (6)
該基板表面に衝突する該液滴の運動エネルギー分布が幅方向の両端部分を除いて均一となる台形状の運動エネルギー分布を得る先端開口の形状を持つことを特徴とする基板洗浄用ノズル。 A cleaning nozzle that cleans the surface of the substrate by causing the tip opening to have a substantially rectangular shape, ejecting the cleaning liquid into a fan-shaped fan that spreads in the width direction and colliding with the substrate surface having a width direction of at least 400 mm,
A nozzle for cleaning a substrate, characterized by having a shape of a tip opening that obtains a trapezoidal kinetic energy distribution in which the kinetic energy distribution of the droplets impinging on the substrate surface is uniform except for both end portions in the width direction.
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- 2004-06-30 JP JP2004194588A patent/JP4711325B2/en active Active
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