JP2006086415A - 基板洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄処理時のウォーターマーク発生をより確実に防止することができる基板洗浄装置を提供する。
【解決手段】洗浄処理ユニットＳＳには、二つのリンスノズル４１，５１が設けられており、それぞれ独自に別駆動される。洗浄用の混合流体を吐出する洗浄リンスノズル４１は、窒素ガスと純水とを混合して純水液滴を含む混合流体を生成吐出する二流体ノズルである。液膜形成のためのカバーリンスノズル５１も純水液滴を含む混合流体を生成吐出する二流体ノズルである。基板Ｗの直接の洗浄処理を担当する洗浄リンスノズル４１だけでなく、カバーリンスノズル５１をも混合流体を吐出する二流体ノズルとしているため、基板Ｗが疎水性基板であっても、その上面に均一な薄い純水水膜が形成され、洗浄処理時のウォーターマーク発生をより確実に防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、純水等の洗浄液を半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等（以下、単に「基板」と称する）に供給して洗浄する基板洗浄装置に関し、特に疎水性基板を洗浄するのに好適な基板洗浄装置に関する。

半導体基板等の製造工程においては表面の洗浄工程が必須であり、従来からの物理洗浄技術としては接触式のブラシ洗浄、非接触式の高圧ジェット洗浄、超音波洗浄、スプレー洗浄（二流体洗浄）等がある。これらのうちブラシ洗浄は、ブラシを直接基板表面に接触させるため強い洗浄能力を有するものの、疎水性基板の洗浄に適したものではない。その理由は、ブラシ洗浄においては基板表面とブラシとの間に常に薄い水膜が形成されている必要があるが、疎水性基板の場合その表面に均一に水膜が形成されないため、水膜の存在しない領域ではブラシが基板表面を傷付けて逆にパーティクルを増やしてしまうためである。疎水性基板の洗浄にブラシ洗浄を適用するのであれば、基板全面を覆う程度の大量の純水を必要とするため純水消費量の著しい増大を招くこととなる。

従って、疎水性基板の洗浄には高圧ジェット洗浄、超音波洗浄、スプレー洗浄といった非接触式の洗浄技術が有効である。通常このような非接触式の洗浄を行う場合、洗浄液或いは洗浄液とガスの混合流体を吐出する洗浄ノズルを基板の上方でスキャンさせる。ところが、疎水性基板の洗浄においては、洗浄ノズルを基板のエッジ付近に移動させているときに基板中央部が乾燥してしまい、洗浄ノズルから吐出した洗浄液の跳ね返りやミストが乾燥した該中央部に付着すると乾燥シミ（ウォーターマーク）を生じさせる。

このような中央部のウォーターマーク発生を防止するために、カップ等に純水ノズルを設けて洗浄中の基板表面に純水を供給する方法があるが、少量の純水を疎水性基板に供給しても基板全面に広がらず、純水のない領域を水滴が移動するとその軌跡上に水分が残留して新たなウォーターマーク発生の原因となる。一方、基板中央部の乾燥を防止するために大量の純水を供給したのでは、純水の消費量が増大するのみならず、洗浄ノズルによる洗浄を阻害する要因ともなる。

上記のような問題を解決するために、一本のアームに洗浄ノズルと純水ノズルとを所定間隔を隔てて固設し、それらを同期させて移動させることにより純水使用量を低減させる技術が特許文献１に開示されている。

特開２００３−２０９０８７号公報

しかしながら、洗浄ノズルと純水ノズルとを同期させて移動させたとしても、洗浄ノズルが基板のエッジ近傍に移動したときには純水ノズルもエッジ近傍に来ているため、基板中央部の乾燥を完全に防止することができず、その結果、ウォーターマークを生じさせることとなっていた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、洗浄処理時のウォーターマーク発生をより確実に防止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。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、洗浄液を基板に供給して洗浄する基板洗浄装置において、基板を略水平面内にて回転可能に保持する保持手段と、前記保持手段に保持された基板の上面に洗浄液の液滴を生成して吐出する液滴生成手段と、前記液滴生成手段から洗浄液の液滴が吐出される基板の上面に所定の液体の液滴を供給して該上面に液膜を形成する液膜形成手段と、を備える。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板洗浄装置において、前記液滴生成手段を前記保持手段に保持された基板の上面と平行に移動させる第１駆動手段と、前記液膜形成手段を前記保持手段に保持された基板の上面と平行に移動させる第２駆動手段と、前記液滴生成手段が前記基板の回転中心近傍上方以外に位置しているときには前記液膜形成手段を当該回転中心近傍上方に位置させるとともに、前記液滴生成手段が前記回転中心近傍上方に位置しているときには前記液膜形成手段を前記回転中心近傍上方から待避させるように前記第１駆動手段および前記第２駆動手段を制御する駆動制御手段と、をさらに備える。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る基板洗浄装置において、a)前記液滴生成手段から吐出される液量が前記液膜形成手段から吐出される液量よりも少ない、b)前記液滴生成手段から吐出される気体量が前記液膜形成手段から吐出される気体量よりも多い、c)前記保持手段に保持された基板と前記液膜形成手段との間の距離が当該基板と前記液滴生成手段との間の距離以上である、の三つの条件のうちの少なくとも一つを満たす。

また、請求項４の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る基板洗浄装置において、前記液滴生成手段を、ノズルの内部にて気体と液体とを混合して液滴を生成して該ノズルから吐出する内部混合型の二流体ノズルとし、前記液膜形成手段を、ノズルの外部にて気体と液体とを混合して液滴を生成して供給する外部混合型の二流体ノズルとしている。

また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明に係る基板洗浄装置において、前記液滴生成手段に純水の液滴を生成して吐出させ、前記液膜形成手段に基板上に純水膜を形成させる。

請求項１の発明によれば、基板の上面に洗浄液の液滴を生成して吐出する液滴生成手段と、その基板の上面に所定の液体の液滴を供給して該上面に液膜を形成する液膜形成手段と、を備えるため、該基板が疎水性基板であったとしてもその上面に均一な薄い液膜が形成され、洗浄処理時のウォーターマーク発生をより確実に防止することができる。

また、請求項２の発明によれば、液滴生成手段が基板の回転中心近傍上方以外に位置しているときには液膜形成手段を当該回転中心近傍上方に位置させるとともに、液滴生成手段が回転中心近傍上方に位置しているときには液膜形成手段を回転中心近傍上方から待避させるため、液膜形成手段および液滴生成手段の双方が相互に干渉するおそれはなく、しかも乾燥によるウォーターマークが発生しやすい基板の中央部近傍が常に液膜に覆われることとなるため、洗浄処理時のウォーターマーク発生をより確実に防止することができる。

また、請求項３の発明によれば、a)液滴生成手段から吐出される液量が液膜形成手段から吐出される液量よりも少ない、b)液滴生成手段から吐出される気体量が液膜形成手段から吐出される気体量よりも多い、c)保持手段に保持された基板と液膜形成手段との間の距離が当該基板と液滴生成手段との間の距離以上である、の三つの条件のうちの少なくとも一つを満たすようにしているため、液滴生成手段からは洗浄能力の高い混合流体を生成吐出することができるとともに、液膜形成手段からは液膜を形成し易い混合流体を生成吐出することができる。

また、請求項４の発明によれば、液滴生成手段を、ノズルの内部にて気体と液体とを混合して液滴を生成して該ノズルから吐出する内部混合型の二流体ノズルとし、液膜形成手段を、ノズルの外部にて気体と液体とを混合して液滴を生成して供給する外部混合型の二流体ノズルとしているため、液滴生成手段からは洗浄能力の高い混合流体を吐出することができるとともに、液膜形成手段からは液膜を形成し易い混合流体を吐出することができる。

また、請求項５の発明によれば、液滴生成手段が純水の液滴を生成して吐出し、液膜形成手段が基板上に純水膜を形成するため、基板が疎水性基板であったとしてもその上面に均一な薄い純水水膜が形成され、洗浄処理時のウォーターマーク発生をより確実に防止することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る基板洗浄装置の配置構成を模式的に示す図である。この基板洗浄装置１は、加圧されたガス中に純水を混合して生成される混合流体を基板表面に吹き付けて洗浄（スプレー洗浄）する装置であり、主として、搬入搬出部ＩＤおよびユニット配置部ＰＭから構成されている。

搬入搬出部ＩＤは、未処理の基板Ｗを複数収容したキャリア（カセット）Ｃが載置される搬入部１１と、処理済みの基板Ｗを複数収容したキャリアＣが載置される搬出部１２と、受渡し部１３とを有している。

搬入部１１はテーブル状の載置台を有し、装置外の例えばＡＧＶ(Automatic Guided Vehicle)等の搬送機構によって未処理の基板Ｗを収容したキャリアＣが当該載置台上に搬入される。キャリアＣは、例えば２５枚の基板Ｗを水平姿勢にて互いに間隔を隔てて鉛直方向に積層配置した状態で保持する。搬出部１２もテーブル状の載置台を有し、該載置台に処理済みの基板Ｗを収容した２個のキャリアＣが載置され、該キャリアＣは装置外の搬送機構によって搬出される。

受渡し部１３は、搬入部１１、搬出部１２に載置されたキャリアＣの配列方向に沿って移動し、かつキャリアＣに対して基板Ｗを搬入・搬出する搬入搬出機構１４と、受渡し台１５とを有する。搬入搬出機構１４は、図示を省略する搬入搬出用アームを備え、水平方向に沿った移動の他に鉛直方向を軸とする回転動作や鉛直方向に沿った昇降動作や該搬入搬出用アームの進退動作を行うことができる。これにより、搬入搬出機構１４はキャリアＣに対して基板Ｗの搬出入を行うとともに、受渡し台１５に対して基板Ｗを授受する。

ユニット配置部ＰＭは、搬入搬出部ＩＤに隣接して設けられ、基板Ｗを収容して洗浄処理を行う４つの枚葉式の洗浄処理ユニットＳＳと、受渡し台１５に対して基板Ｗを授受するとともに４つの洗浄処理ユニットＳＳに対して基板Ｗを授受する搬送ロボットＴＲ１を有している。

洗浄処理ユニットＳＳは搬入搬出部ＩＤのキャリアＣの配列方向と直交する方向に沿って２つ並ぶことで洗浄処理ユニットＳＳの列を形成し、この洗浄処理ユニットＳＳの列が間隔を開けて合計２列、キャリアＣの並び方向に沿って並んでいる。そして、前記洗浄処理ユニットＳＳの列と列との間に挟み込まれた搬送路ＴＰ１に搬送ロボットＴＲ１が配置されている。なお、４つの洗浄処理ユニットＳＳは、相互に同一の構成を備えている。

搬送ロボットＴＲ１は、搬送路ＴＰ１の長手方向（上述した洗浄処理ユニットＳＳの列の形成方向）に沿って走行し、４つの洗浄処理ユニットＳＳのそれぞれに対して基板Ｗを授受するとともに、受渡し台１５に対して基板Ｗを授受する。搬送ロボットＴＲ１が洗浄処理ユニットＳＳに対して基板Ｗを授受するときには、各洗浄処理ユニットＳＳに備えられたシャッタ２１が開放される。

図２は、洗浄処理ユニットＳＳの構成を示す図である。洗浄処理ユニットＳＳは、主に保持回転機構３０、洗浄リンス機構４０、カバーリンス機構５０およびユニットコントローラ６０を備えている。

保持回転機構３０は、基板Ｗを保持するスピンベース３１と、スピンベース３１上に設けられた複数のチャックピン３３と、スピンベース３１を回転させる回転モータ３２と、を備える。スピンベース３１は、その上に基板Ｗを略水平面内にて保持する。スピンベース３１は円盤状の部材であって、その上面にはそれぞれが円形の基板Ｗの周縁部を把持する複数のチャックピン３３が立設されている。チャックピン３３は円形の基板Ｗを確実に保持するために３個以上設けてあれば良い。なお、図２では図示の便宜上、２個のチャックピン３３のみを示している。

チャックピン３３のそれぞれは、基板Ｗの周縁部を下方から支持する基板支持部３３ａと基板支持部３３ａに支持された基板Ｗの外周端面を押圧して基板Ｗを保持する基板保持部３３ｂとを備えている。各チャックピン３３は、基板保持部３３ｂが基板Ｗの外周端面を押圧する押圧状態と、基板保持部３３ｂが基板Ｗの外周端面から離れる開放状態との間で切り換え可能に構成されている。複数のチャックピン３３の押圧状態と開放状態との切り換えは、種々の公知の機構によって実現することが可能であり、例えば特公平３−９６０７号公報に開示されたリンク機構等を用いれば良い。

スピンベース３１に基板Ｗを渡すときおよびスピンベース３１から基板Ｗを受け取るときには、チャックピン３３を開放状態にする。一方、基板Ｗに対して後述の諸処理を行うときには、チャックピン３３を押圧状態とする。押圧状態とすることによって、複数のチャックピン３３は基板Ｗの周縁部を把持してその基板Ｗをスピンベース３１から所定間隔を隔てた水平姿勢にて保持する。基板Ｗは、その表面を上面側に向け、裏面を下面側に向けた状態にて保持される。チャックピン３３を押圧状態として基板Ｗを保持したときには、基板支持部３３ａの上端部が基板Ｗの上面より突き出る。これは処理時にチャックピン３３から基板Ｗが脱落しないように、基板Ｗを確実に保持するためである。

スピンベース３１の中心部下面側には回転軸３４が垂設されている。回転軸３４は、回転モータ３２のモータ軸と連結されている。回転モータ３２が回転駆動すると、その駆動力は回転軸３４に伝達され、回転軸３４、スピンベース３１とともにそれに保持された基板Ｗが水平面内にて鉛直方向に沿った軸を中心として回転される。

洗浄処理ユニットＳＳには、スピンベース３１およびそれに保持された基板Ｗを囲繞するようにカップ２２が配置されている。カップ２２は、図示を省略する昇降機構によって昇降自在に構成されている。搬送ロボットＴＲ１が洗浄処理ユニットＳＳに対して基板Ｗを受け渡す際にはカップ２２がスピンベース３１よりも下方に下降し、後述する基板Ｗの洗浄処理を行う際にはスピンベース３１およびそれに保持された基板Ｗの側方を取り囲む位置に（図２に示す位置に）上昇する。カップ２２が上昇した状態にて洗浄処理を行うと、回転するスピンベース３１およびそれに保持された基板Ｗから飛散する洗浄液がカップ２２の内壁面によって受け止められるため、洗浄液の飛沫等がカップ２２の外部に拡散することを防止できる。

洗浄リンス機構４０は、純水と窒素ガスとを混合してミスト状の純水の液滴を生成して吐出する洗浄リンスノズル４１と、洗浄リンスノズル４１を保持するアーム４２と、アーム４２を回動させる回動モータ４３とを備えている。アーム４２の先端部近傍には洗浄リンスノズル４１が固設され、基端部には回動軸４４が垂設される。この回動軸４４の下部には回動モータ４３が連結されている。アーム４２はその長手方向が水平方向に沿うように基板Ｗの表面上方に配置されており、回動モータ４３が駆動すると、その駆動力は回動軸４４を介してアーム４２に伝達され、アーム４２が水平面内にて回動軸４４を中心として回動される。このアーム４２の回動動作により、洗浄リンスノズル４１も基板Ｗの表面上方を水平面内にて回動軸４４を中心として回動される。

カバーリンス機構５０も、純水と窒素ガスとを混合してミスト状の純水の液滴を生成して吐出するカバーリンスノズル５１と、カバーリンスノズル５１を保持するアーム５２と、アーム５２を回動させる回動モータ５３とを備えている。アーム５２の先端部近傍にはカバーリンスノズル５１が固設され、基端部には回動軸５４が垂設される。この回動軸５４の下部には回動モータ５３が連結されている。アーム５２はその長手方向が水平方向に沿うように基板Ｗの表面上方に配置されており、回動モータ５３が駆動すると、その駆動力は回動軸５４を介してアーム５２に伝達され、アーム５２が水平面内にて回動軸５４を中心として回動される。このアーム５２の回動動作により、カバーリンスノズル５１も基板Ｗの表面上方を水平面内にて回動軸５４を中心として回動される。

図３は、洗浄リンスノズル４１およびカバーリンスノズル５１の移動態様を示す図であり、洗浄処理ユニットＳＳを上方から見たものである。洗浄リンスノズル４１は、回動モータ４３によって、スピンベース３１に保持された基板Ｗの上面と平行に、基板Ｗの回転中心上方位置と基板Ｗの周縁部上方位置との間を円弧状の軌跡Ｒ１に沿って移動する。一方、カバーリンスノズル５１は、回動モータ５３によって、スピンベース３１に保持された基板Ｗの上面と平行に、基板Ｗの回転中心上方位置と基板Ｗの周縁部上方位置との間を円弧状の軌跡Ｒ２に沿って移動する。図３に示すように、スピンベース３１に保持された基板Ｗを挟んで回動モータ４３と回動モータ５３とを対向配置しているため、洗浄リンスノズル４１とカバーリンスノズル５１との双方が基板Ｗの回転中心近傍の上方以外で相互に干渉するおそれはない。また、搬送ロボットＴＲ１によって洗浄処理ユニットＳＳに対して基板Ｗを授受するときには、搬送ロボットＴＲ１と干渉しないように洗浄リンスノズル４１およびカバーリンスノズル５１が基板Ｗの上方から離間した位置にまで待避する。

洗浄リンスノズル４１およびカバーリンスノズル５１には、純水供給源７０から純水が送給されるとともに、窒素ガス供給源８０から窒素ガスが送給される。純水供給源７０には、純水配管７１が連通接続されている。なお、純水供給源７０としては基板洗浄装置１が設置される工場のユーティリティを直接利用しても良いし、基板洗浄装置１の内部に純水貯留槽等を設けるようにしても良い。純水配管７１は、二股に分岐されており、一方の分岐配管７１ａには洗浄リンスノズル４１が連通接続され、他方の分岐配管７１ｂにはカバーリンスノズル５１が連通接続されている。分岐配管７１ａには、開閉弁７２ａおよび流量調整弁７３ａが介設されている。開閉弁７２ａを開くことによって純水供給源７０から洗浄リンスノズル４１に純水が送給され、その流量は流量調整弁７３ａによって調整される。また、分岐配管７１ｂには、開閉弁７２ｂおよび流量調整弁７３ｂが介設されている。開閉弁７２ｂを開くことによって純水供給源７０からカバーリンスノズル５１に純水が送給され、その流量は流量調整弁７３ｂによって調整される。

一方、窒素ガス供給源８０には、ガス配管８１が連通接続されている。なお、窒素ガス供給源８０としては工場配管等を利用すれば良い。ガス配管８１は、二股に分岐されており、一方の分岐配管８１ａには洗浄リンスノズル４１が連通接続され、他方の分岐配管８１ｂにはカバーリンスノズル５１が連通接続されている。分岐配管８１ａには、開閉弁８２ａおよび流量調整弁８３ａが介設されている。開閉弁８２ａを開くことによって窒素ガス供給源８０から洗浄リンスノズル４１に窒素ガス（Ｎ₂）が送給され、その流量は流量調整弁８３ａによって調整される。また、分岐配管８１ｂには、開閉弁８２ｂおよび流量調整弁８３ｂが介設されている。開閉弁８２ｂを開くことによって窒素ガス供給源８０からカバーリンスノズル５１に窒素ガスが送給され、その流量は流量調整弁８３ｂによって調整される。

図４は、洗浄リンスノズル４１の構造を示す概略断面図である。洗浄リンスノズル４１は、窒素ガス供給源８０および純水供給源７０からそれぞれ供給される窒素ガスおよび純水をノズル内部にて混合することによりミスト状の純水の液滴を生成して基板Ｗに対して吐出するいわゆる内部混合型の二流体ノズルである。図４に示すように、洗浄リンスノズル４１は純水が供給される洗浄液導入管４５内に、窒素ガスが供給されるガス導入管４６が挿入された二重管構造となっている。また、洗浄液導入管４５内のガス導入管４６端部より下流側は、窒素ガスと純水とが混合される混合部４７となっている。

加圧された窒素ガスと純水とが混合部４７において混合されることによりミスト状の純水液滴を含む混合流体が形成される。形成された混合流体は、混合部４７の下流側の加速管４８によって加速され、吐出孔４９から吐出される。なお、洗浄リンスノズル４１は、混合流体の吐出方向が鉛直方向直下を向くようにアーム４２に取り付けられている。

図５は、カバーリンスノズル５１の構造を示す概略断面図である。カバーリンスノズル５１は、窒素ガス供給源８０および純水供給源７０からそれぞれ供給される窒素ガスおよび純水をノズル外部の開放空間にて衝突させて混合することによりミスト状の純水の液滴を生成して基板Ｗに対して吐出するいわゆる外部混合型の二流体ノズルである。カバーリンスノズル５１は、内管５５とそのまわりに配置されてケーシングを構成する外管５６とを備えて構成され、ほぼ円柱状の外形を有している。内管５５と外管５６とは、共通の中心軸Ｑを有して同軸状に配置されている。内管５５の内部は、液体供給孔５５ｂとなっている。内管５５と外管５６との間には、中心軸Ｑを有する環状隙間である気体供給孔５６ｂが形成されている。

気体供給孔５６ｂは、カバーリンスノズル５１の一方の端部では、環状の気体吐出口５６ａとして開口しており、カバーリンスノズル５１の他方の端部では、内管５５と外管５６とが密着封止しており開口は形成されていない。気体供給孔５６ｂは、カバーリンスノズル５１の軸方向中央部では径がほぼ一定であるが、気体吐出口５６ａ近傍では、吐出流体が気体吐出口５６ａから一定距離離れた点に収束するように、端部に向かって径が徐々に小さくなっている。

一方、液体供給孔５５ｂは、気体吐出口５６ａの中心部近傍に液体吐出口５５ａとして開口している。洗浄処理ユニットＳＳにおいて、カバーリンスノズル５１は、液体吐出口５５ａおよび気体吐出口５６ａが下方を向くように取り付けられている。カバーリンスノズル５１の液体吐出口５５ａ側とは反対側の端部には、純水を送給する分岐配管７１ｂが連通接続されており、液体供給孔５５ｂに純水を導入できるようになっている。また、カバーリンスノズル５１の側面で中心軸Ｑ方向のほぼ中間部には、窒素ガスを送給する分岐配管８１ｂが連通接続されており、気体供給孔５６ｂに窒素ガスを導入できるようになっている。

分岐配管７１ｂからカバーリンスノズル５１に純水を供給すると、その純水は液体供給孔５５ｂを通って液体吐出口５５ａから吐出される。分岐配管８１ｂからカバーリンスノズル５１に窒素ガスを供給すると、その窒素ガスは気体供給孔５６ｂを通って気体吐出口５６ａから吐出される。液体吐出口５５ａから吐出された純水はほぼ直進するが、環状に吐出された窒素ガスはケーシング（外管５６）外の収束点に向かって収束するように進む。このため、純水と窒素ガスとが同時に供給されると、窒素ガスと純水とが該収束点で衝突して混合されることによりミスト状の純水液滴を含む混合流体が形成される。形成された混合流体は、鉛直方向直下に向かう噴流として進行する。

また、洗浄処理ユニットＳＳは、ユニット内の各駆動機構の動作を制御するユニットコントローラ６０を備えている。ユニットコントローラ６０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様であり、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスク等を備えている。ユニットコントローラ６０が行う動作制御には、回転モータ３２の回転制御、回動モータ４３，５３の回動制御、開閉弁７２ａ，７２ｂ，８２ａ，８２ｂの開閉制御および流量調整弁７３ａ，７３ｂ，８３ａ，８３ｂの流量調整制御等が含まれる。また、洗浄処理ユニットＳＳは、上述の構成以外にもユニット全体に清浄気体のダウンフローを供給する機構やユニットから気体を排出する排気機構を備える。さらに、洗浄処理ユニットＳＳは、例えばフッ酸（ＨＦ）、塩酸（ＨＣｌ）、ＳＣ２（塩酸と過酸化水素水と水との混合液）等の薬液を基板Ｗに供給する機構を備えても良い。

次に、上記構成を有する基板洗浄装置１における洗浄処理内容について説明する。まず、未処理の基板Ｗを収容したキャリアＣが装置外部から搬送されて搬入部１１に載置される。そのキャリアＣから搬入搬出機構１４によって一枚の基板Ｗが取り出され、受渡し台１５に渡される。受渡し台１５に渡された基板Ｗは、搬送ロボットＴＲ１によって受け取られ、４つの洗浄処理ユニットＳＳのうちのいずれか一つに搬送される。搬送ロボットＴＲ１が洗浄処理ユニットＳＳに基板Ｗを搬入するときには、シャッタ２１が開放されるとともに、カップ２２が下降し、さらに洗浄リンスノズル４１およびカバーリンスノズル５１が所定の待避位置にまで待避した状態にてスピンベース３１に基板Ｗが渡される。

スピンベース３１に渡された基板Ｗはチャックピン３３が押圧状態に切り換わることによって確実に保持される。また、スピンベース３１に基板Ｗが保持された後、シャッタ２１が閉鎖されるとともに、基板Ｗの側方を取り囲む位置にまでカップ２２が上昇する。続いて、回動モータ４３が洗浄リンスノズル４１を回動させて基板Ｗの周縁部上方位置にまで移動させるとともに、回動モータ５３がカバーリンスノズル５１を回動させて基板Ｗの回転中心上方位置にまで移動させる。そして、この状態にて回転モータ３２による基板Ｗの回転を開始するとともに、図６に示すように、窒素ガスと純水とを混合して形成されるミスト状の純水液滴を含む混合流体のカバーリンスノズル５１からの吐出を開始すると同時に、洗浄リンスノズル４１からも窒素ガスと純水とを混合して形成されるミスト状の純水液滴を含む混合流体の吐出を開始する。なお、カバーリンスノズル５１からの吐出を開始した後に、洗浄リンスノズル４１からの吐出を開始するようにしても良い。また、洗浄処理ユニットＳＳにおける各処理動作はユニットコントローラ６０の制御下にて行われるものである。また、洗浄リンスノズル４１およびカバーリンスノズル５１からの吐出を開始する前に、基板Ｗ全体に広がる大きなゴミの除去を目的として、プレリンス処理を行っても良い。その際、カバーリンスノズル５１に窒素ガスを供給せずに純水のみを供給して吐出するようにしてもよいし、専用の別ノズルを使用するようにしても良い。

ところで、本実施形態においては、洗浄リンスノズル４１が内部混合型の二流体ノズルであるのに対して、カバーリンスノズル５１が外部混合型の二流体ノズルである。内部混合型の二流体ノズルは、加圧された窒素ガスと純水とをノズル管内部にて混合するため、高圧で洗浄能力の高い混合流体を生成することができる。一方、外部混合型の二流体ノズルは、内部混合型よりも低圧ではあるが微細な純水液滴を含む混合流体を生成することができる。従って、カバーリンスノズル５１から基板Ｗに混合流体を吐出すると、疎水性の基板Ｗであっても極微細な純水液滴が次々と基板上面に付着することにより該上面に純水の水膜が形成される。また、洗浄リンスノズル４１から基板Ｗに混合流体を吐出することにより、高い洗浄能力を有する混合流体が基板Ｗの上面に吹き付けられることとなり、該上面が効果的に洗浄されることとなる。

このように、スピンベース３１に保持された基板Ｗの上面に洗浄リンスノズル４１から純水液滴を含む混合流体を吐出して洗浄を行いつつ、当該基板Ｗの上面にカバーリンスノズル５１から純水液滴を供給することによって純水の水膜を形成している。そして、カバーリンスノズル５１を基板Ｗの回転中心上方位置に停止させつつ、洗浄リンスノズル４１を図６の矢印ＡＲ６にて示すように基板Ｗの周縁部上方位置から回転中心上方位置に向けて回動移動させる。その結果、図７に示すように、少なくとも基板Ｗの回転中心近傍にはカバーリンスノズル５１によって純水の水膜Ｌが形成された状態にて洗浄リンスノズル４１から純水液滴を含む混合流体を吐出して基板Ｗの洗浄を行うこととなる。このときに、水膜Ｌは基板Ｗの回転に伴う遠心力によって拡がり、洗浄リンスノズル４１によって洗浄される部位を除いて基板Ｗの上面は純水水膜Ｌで覆われる。従って、混合流体による洗浄中に基板Ｗの中央部が乾燥することはなく、洗浄リンスノズル４１から吐出した混合流体の跳ね返りやミストが基板Ｗの中央部に付着してウォーターマークの発生原因となることを防止することができる。

カバーリンスノズル５１によって基板Ｗの回転中心近傍に純水水膜を形成しつつ、洗浄能力の高い混合流体を吐出する洗浄リンスノズル４１を基板Ｗの周縁部上方位置から回転中心上方位置に向けてスキャンさせることにより基板Ｗの洗浄処理が進行する。やがて、洗浄リンスノズル４１が基板Ｗの回転中心近傍の上方に近づいてくると、カバーリンスノズル５１が若干移動して当該回転中心近傍上方から待避する。そして、図８に示すように、洗浄リンスノズル４１が基板Ｗの回転中心近傍上方位置に到達し、基板Ｗの中央部が洗浄リンスノズル４１から吐出された混合流体によって洗浄されることとなる。このときには、カバーリンスノズル５１が基板Ｗの回転中心近傍上方から待避しているため、洗浄リンスノズル４１とカバーリンスノズル５１とが相互に干渉するおそれはない。また、基板Ｗの回転中心近傍には洗浄リンスノズル４１から純水液滴を含む混合流体が直接吹き付けられるため、基板Ｗの中央部が乾燥することはなく、混合流体の跳ね返りやミストが該中央部に付着してウォーターマークの発生原因となることを防止することができる。

洗浄リンスノズル４１が基板Ｗの回転中心近傍上方位置に到達すると、図８の矢印ＡＲ８にて示すように移動方向を反転し、基板Ｗの回転中心上方位置から周縁部上方位置に向けて回動移動する。そして、洗浄リンスノズル４１が基板Ｗの回転中心近傍上方から離間した後に、カバーリンスノズル５１が再び基板Ｗの回転中心上方位置に戻る。この間もカバーリンスノズル５１は純水水膜を形成しているので、洗浄リンスノズル４１によって洗浄される部位を除いて基板Ｗの上面は遠心力で拡がった純水水膜で覆われることとなる。

その後、純水水膜を形成するカバーリンスノズル５１を基板Ｗの回転中心上方位置に停止させつつ、洗浄能力の高い混合流体を吐出する洗浄リンスノズル４１を基板Ｗの周縁部上方位置に向けて回動移動させる。その結果、図９に示すように、少なくとも基板Ｗの回転中心近傍にはカバーリンスノズル５１によって純水の水膜Ｌが形成された状態にて洗浄リンスノズル４１から純水液滴を含む混合流体が吐出されて基板Ｗの洗浄が行われることとなる。やがて、洗浄リンスノズル４１が基板Ｗの周縁部上方位置にまで戻った後、再び該周縁部上方位置から回転中心上方位置に向けた回動移動を開始し、上記動作を繰り返す。すなわち、洗浄用の混合流体を吐出する洗浄リンスノズル４１が基板Ｗの回転中心上方位置と周縁部上方位置との間で往復移動を繰り返し、洗浄リンスノズル４１が回転中心近傍の上方に来たときのみ純水水膜を形成するカバーリンスノズル５１が当該回転中心近傍上方から待避し、それ以外のときはカバーリンスノズル５１が当該回転中心近傍上方にて混合流体を吐出して基板Ｗの中央部に純水水膜を形成する。

所定時間の上記洗浄処理動作が終了した後、洗浄リンスノズル４１およびカバーリンスノズル５１からの混合流体吐出を停止し、それら両ノズル４１，５１を所定の待避位置にまで待避させる。そして、基板Ｗの回転数を増大させて遠心力により基板Ｗに付着した水滴を取り除くいわゆる振り切り乾燥処理を実行する。基板Ｗの乾燥処理が完了すると、基板Ｗの回転を停止し、チャックピン３３を開放状態に切り換える。その後、カップ２２が下降するとともに、シャッタ２１が開放される。次に、搬送ロボットＴＲ１によってスピンベース３１から基板Ｗが取り出され、受渡し台１５に渡される。受渡し台１５に渡された基板Ｗは、搬入搬出機構１４によって受け取られ、搬出部１２に載置されたキャリアＣに収容される。以上のようにして、基板洗浄装置１における一連の洗浄処理が完了する。

本実施形態においては、基板Ｗの直接の洗浄処理を担当する洗浄リンスノズル４１だけでなく、ウォーターマーク防止のための水膜を形成するカバーリンスノズル５１をも混合流体を吐出する二流体ノズルとしている。このため、基板Ｗが疎水性基板であっても、その上面に均一な薄い純水水膜が形成され、洗浄処理時のウォーターマーク発生をより確実に防止することができる。また、洗浄能力を低下させることなく、洗浄処理ユニットＳＳ全体としての純水使用量を低減することができる。さらに、カバーリンスノズル５１からも純水液滴を含む混合流体を吐出するため、カバーリンスノズル５１自体による洗浄補助効果も得ることができる。

また、洗浄用の混合流体を吐出する洗浄リンスノズル４１が基板Ｗの回転中心近傍の上方以外に位置しているときには純水水膜を形成するカバーリンスノズル５１を当該回転中心近傍の上方に位置させるとともに、洗浄リンスノズル４１が回転中心近傍の上方に位置しているときにはカバーリンスノズル５１を回転中心近傍の上方から待避させるようにしている。このため、洗浄リンスノズル４１およびカバーリンスノズル５１の双方が相互に干渉するおそれはなく、しかも乾燥によるウォーターマークが発生しやすい基板Ｗの中央部近傍が常に水膜に覆われることとなるため、洗浄処理時のウォーターマーク発生をより確実に防止することができる。また、基板Ｗの上面において、洗浄リンスノズル４１により洗浄されている部位以外は常時水膜にて覆われることとなる。

また、本実施形態においては、洗浄用の混合流体を吐出する洗浄リンスノズル４１を窒素ガスと純水とをノズル内部にて混合する内部混合型の二流体ノズルにて構成するともに、純水水膜を形成するカバーリンスノズル５１を外部混合型の二流体ノズルにて構成している。上述したように、外部混合型の二流体ノズルは内部混合型のものよりも低圧ではあるが微細な純水液滴を含む混合流体を生成することができ、ウォーターマーク防止のための水膜を形成するカバーリンスノズル５１として好適である。一方、内部混合型の二流体ノズルは高圧の混合流体を生成することができるため洗浄能力が高く、直接の洗浄処理を担当する洗浄リンスノズル４１として好適である。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記の例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、洗浄用の混合流体を吐出する洗浄リンスノズル４１を基板Ｗの回転中心上方位置と周縁部上方位置との間で往復移動させるようにしていたが、これに限定されるものではなく、洗浄リンスノズル４１を基板Ｗの回転中心上方位置から周縁部上方位置に向けて一方向のみに繰り返しスキャンさせるようにしても良い。また、洗浄リンスノズル４１を基板Ｗの周縁部上方位置から回転中心上方位置を通って反対側の周縁部上方位置までフルスキャンさせるようにしてもよい。いずれの場合であっても、洗浄リンスノズル４１が回転中心近傍の上方に来たときのみ純水水膜を形成するカバーリンスノズル５１が当該回転中心近傍上方から待避し、それ以外のときはカバーリンスノズル５１が当該回転中心近傍上方にて混合流体を吐出して基板Ｗの上面に純水水膜を形成する。

また、上記実施形態においては、洗浄用の混合流体を吐出する洗浄リンスノズル４１を内部混合型の二流体ノズルとし、純水水膜を形成するカバーリンスノズル５１を外部混合型の二流体ノズルとしていたが、洗浄リンスノズル４１およびカバーリンスノズル５１の双方をともに内部混合型の二流体ノズルとしても良いし、双方をともに外部混合型の二流体ノズルとしても良い。

洗浄リンスノズル４１およびカバーリンスノズル５１の双方を同タイプの二流体ノズルとしたときには、洗浄リンスノズル４１からは洗浄能力の高い混合流体を生成吐出するようにするとともに、カバーリンスノズル５１からは純水水膜を形成し易い混合流体を生成吐出するように条件設定することが好ましい。具体的には、洗浄リンスノズル４１に送給する純水流量をカバーリンスノズル５１に送給する純水流量よりも少なくする。このようにすると、洗浄リンスノズル４１から吐出される混合流体に含まれる水量がカバーリンスノズル５１から吐出される混合流体に含まれる水量よりも少なくなるため、カバーリンスノズル５１から純水水膜形成に適した混合流体が吐出されることとなる。また、洗浄リンスノズル４１に送給する窒素ガス流量をカバーリンスノズル５１に送給する窒素ガス流量よりも多くする。このようにすると、洗浄リンスノズル４１から吐出される混合流体の圧力がカバーリンスノズル５１から吐出される混合流体の圧力よりも高くなるため、洗浄リンスノズル４１から洗浄能力の高い混合流体が吐出されるとともに、カバーリンスノズル５１から水膜形成に適した混合流体が吐出されることとなる。さらに、スピンベース３１に保持された基板Ｗとカバーリンスノズル５１との間の距離が当該基板Ｗと洗浄リンスノズル４１との間の距離以上となるように設定する。このようにすると、カバーリンスノズル５１から吐出された混合流体が基板Ｗに吹き付けられる圧力は洗浄リンスノズル４１よりも比較的弱いものとなり、しかもカバーリンスノズル５１から吐出された混合流体は基板Ｗ上面の広い範囲に吹き付けられることとなるため、カバーリンスノズル５１から純水水膜形成に適した混合流体が吐出されることとなる。なお、上記の三つの条件を全て満たすことが最も好ましいが、少なくとも一つは満たしていれば良い。

また、上記実施形態においては、カバーリンスノズル５１を、図５に示す如き二重管構造の外部混合型二流体ノズルとしていたが、これを例えば特開２００２−２７０５６４号公報に開示されているような気体吐出ノズルと液体吐出ノズルとを別体としてそれらから吐出されるガスと純水とを衝突させて混合流体を生成する形態としても良い。

また、上記実施形態においては、洗浄リンスノズル４１およびカバーリンスノズル５１の双方から純水液滴を含む混合流体を吐出するようにしていたが、洗浄リンスノズル４１からは洗浄液としての純水または薬液のいずれかの液滴を含む混合流体を吐出するようにすれば良く、カバーリンスノズル５１からも洗浄液としての純水または薬液のいずれかの液滴を含む混合流体を吐出するようにすれば良い。そして、洗浄リンスノズル４１およびカバーリンスノズル５１から吐出する混合流体に含まれる液滴の洗浄液種の組み合わせについては任意の組み合わせとすることができる。なお、薬液としてはフッ酸（ＨＦ）、塩酸（ＨＣｌ）、ＳＣ２（塩酸と過酸化水素水と水との混合液）等を使用することができる。また、純水に代えて、純水中に二酸化炭素や窒素ガス等のガスが溶解した水溶液や微量の薬液（アンモニア水や塩酸等）が混合した溶液を使用することができる。

また、上記実施形態においては、洗浄リンスノズル４１として二流体ノズルを使用していたが、これに代えて、高圧ジェット洗浄ノズルや超音波洗浄ノズル等、他の非接触式の洗浄ツールを採用するようにしてもよい。

本発明に係る基板洗浄装置の配置構成を模式的に示す図である。 洗浄処理ユニットの構成を示す図である。 洗浄リンスノズルおよびカバーリンスノズルの移動態様を示す図である。 洗浄リンスノズルの構造を示す概略断面図である。 カバーリンスノズルの構造を示す概略断面図である。 図１の基板洗浄装置における基板洗浄の様子を示す図である。 図１の基板洗浄装置における基板洗浄の様子を示す図である。 図１の基板洗浄装置における基板洗浄の様子を示す図である。 図１の基板洗浄装置における基板洗浄の様子を示す図である。

符号の説明

１ 基板洗浄装置
３０ 保持回転機構
３１ スピンベース
３２ 回転モータ
４０ 洗浄リンス機構
４１ 洗浄リンスノズル
４３，５３ 回動モータ
５０ カバーリンス機構
５１ カバーリンスノズル
６０ ユニットコントローラ
ＳＳ 洗浄処理ユニット
Ｗ 基板

Claims (5)

1. 洗浄液を基板に供給して洗浄する基板洗浄装置であって、
   基板を略水平面内にて回転可能に保持する保持手段と、
   前記保持手段に保持された基板の上面に洗浄液の液滴を生成して吐出する液滴生成手段と、
   前記液滴生成手段から洗浄液の液滴が吐出される基板の上面に所定の液体の液滴を供給して該上面に液膜を形成する液膜形成手段と、
   を備えることを特徴とする基板洗浄装置。
2. 請求項１記載の基板洗浄装置において、
   前記液滴生成手段を前記保持手段に保持された基板の上面と平行に移動させる第１駆動手段と、
   前記液膜形成手段を前記保持手段に保持された基板の上面と平行に移動させる第２駆動手段と、
   前記液滴生成手段が前記基板の回転中心近傍上方以外に位置しているときには前記液膜形成手段を当該回転中心近傍上方に位置させるとともに、前記液滴生成手段が前記回転中心近傍上方に位置しているときには前記液膜形成手段を前記回転中心近傍上方から待避させるように前記第１駆動手段および前記第２駆動手段を制御する駆動制御手段と、
   をさらに備えることを特徴とする基板洗浄装置。
3. 請求項１または請求項２記載の基板洗浄装置において、
   a)前記液滴生成手段から吐出される液量が前記液膜形成手段から吐出される液量よりも少ない、
   b)前記液滴生成手段から吐出される気体量が前記液膜形成手段から吐出される気体量よりも多い、
   c)前記保持手段に保持された基板と前記液膜形成手段との間の距離が当該基板と前記液滴生成手段との間の距離以上である、
   の三つの条件のうちの少なくとも一つを満たすことを特徴とする基板洗浄装置。
4. 請求項１または請求項２記載の基板洗浄装置において、
   前記液滴生成手段は、ノズルの内部にて気体と液体とを混合して液滴を生成して該ノズルから吐出する内部混合型の二流体ノズルであり、
   前記液膜形成手段は、ノズルの外部にて気体と液体とを混合して液滴を生成して供給する外部混合型の二流体ノズルであることを特徴とする基板洗浄装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の基板洗浄装置において、
   前記液滴生成手段は、純水の液滴を生成して吐出し、
   前記液膜形成手段は、基板上に純水膜を形成することを特徴とする基板洗浄装置。

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