JP2006278956A - Apparatus and method for substrate processing - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、基板の表面をスクラブブラシでスクラブすることによって当該基板表面から異物を取り除くための基板処理装置および基板処理方法に関する。処理の対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。 The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method for removing foreign substances from a surface of a substrate by scrubbing the surface of the substrate with a scrub brush. Substrates to be processed include, for example, semiconductor wafers, glass substrates for liquid crystal display devices, glass substrates for plasma displays, optical disk substrates, magnetic disk substrates, magneto-optical disk substrates, photomask substrates, and the like. .
半導体装置の製造工程では、工程間における基板(半導体ウエハ)の洗浄処理が不可欠である。基板を1枚ずつ洗浄する枚葉型の基板処理装置は、たとえば、基板をほぼ水平に保持して回転させる基板保持回転機構と、この基板保持回転機構によって保持されて回転されている基板の表面をスクラブするスポンジ状のスクラブブラシと、前記基板保持回転機構によって保持されて回転されている基板に洗浄薬液(アンモニア水またはアンモニア過酸化水素水混合液)を供給する処理液ノズルとを備えている。 In a semiconductor device manufacturing process, it is indispensable to clean the substrate (semiconductor wafer) between the processes. A single-wafer type substrate processing apparatus that cleans substrates one by one includes, for example, a substrate holding and rotating mechanism that holds and rotates a substrate substantially horizontally, and the surface of the substrate that is held and rotated by the substrate holding and rotating mechanism. A scrubbing-like scrubbing brush and a treatment liquid nozzle for supplying a cleaning chemical (ammonia water or ammonia hydrogen peroxide solution mixed solution) to the substrate held and rotated by the substrate holding and rotating mechanism. .
スクラブブラシは、たとえば、基板の回転領域外に配置された回転軸まわりに水平揺動する揺動アームの先端に取り付けられている。回転中の基板表面にスクラブブラシが押し付けられた状態で揺動アームが駆動されると、スクラブブラシは基板表面をスキャンしながらスクラブすることになる。これにより、基板表面全域の異物を除去することができる。 The scrub brush is attached to, for example, the tip of a swing arm that swings horizontally around a rotation axis arranged outside the rotation region of the substrate. When the swing arm is driven with the scrub brush pressed against the rotating substrate surface, the scrub brush scrubs while scanning the substrate surface. Thereby, the foreign material of the whole substrate surface can be removed.
このようなスクラブ洗浄処理を多数枚の基板に対して行ううちに、スクラブブラシには、基板上の異物が転写して蓄積されていく。これを抑制するために、比較的長時間に渡って処理対象の基板が供給されない待機期間が生じると、スクラブブラシの水洗処理が行われる。具体的には、基板の回転領域外にスクラブブラシの待機位置が設定されていて、この待機位置に、洗浄ポットが設けられている。洗浄ポットは、スクラブブラシを収容することができる筒状容器であり、内部に、スクラブブラシに純水を供給する純水ノズルが配置されており、底面には排水管が接続されている。この構成により、待機期間中に、純水ノズルからスクラブブラシに純水を供給して、このスクラブブラシに付着した異物を洗い落とすことができる。
しかし、本願発明者の研究によると、意外にも、待機期間中に水洗処理を経たスクラブブラシによって最初に処理を受けた基板(1枚目の基板)には、その後に処理を受けた基板(2枚目以降の基板)に比較して、明らかに多くの異物(パーティクル)が残留する現象が確認されている。
本願発明者は、前記の現象を、スクラブブラシに付着した異物のゼータ電位の変動に起因するものと予想した。
However, according to the research of the present inventor, surprisingly, the substrate (first substrate) that was first processed by the scrub brush that had been subjected to the water washing process during the standby period was the substrate ( Compared to the second and subsequent substrates, a phenomenon in which a large number of foreign matters (particles) remain is clearly confirmed.
The inventor of the present application predicted that the above phenomenon was caused by a change in the zeta potential of the foreign matter adhering to the scrub brush.
基板(半導体ウエハ)のゼータ電位は一般に負である。したがって、基板から異物を剥離しやすくするためには、異物のゼータ電位を負に制御することが効果的である。この目的で、スクラブ洗浄工程では、アンモニア水またはアンモニア過酸化水素水混合液が洗浄薬液として基板表面に供給されるのである。
ところが、洗浄ポットで純水の供給を受けたスクラブブラシは、pHが低くなってしまう。このような状態のスクラブブラシを基板表面に押し付けると、これに接した異物のゼータ電位が正となり、このような異物の基板表面からの除去が困難な状況に立ち至ると考えられる。その後、アルカリ性の洗浄薬液を供給しながらスクラブ洗浄処理を繰り返すうちに、スクラブブラシはアルカリ性洗浄薬液を豊富に含んだ状態となるため、前述のような状況が解消される。
The zeta potential of the substrate (semiconductor wafer) is generally negative. Therefore, in order to make it easy to peel off the foreign substance from the substrate, it is effective to control the zeta potential of the foreign substance to be negative. For this purpose, in the scrub cleaning process, ammonia water or ammonia hydrogen peroxide solution mixed solution is supplied to the substrate surface as a cleaning chemical solution.
However, the scrub brush that has been supplied with pure water in the washing pot has a low pH. When the scrub brush in such a state is pressed against the substrate surface, the zeta potential of the foreign matter in contact therewith becomes positive, and it is considered that such a foreign matter is difficult to remove from the substrate surface. Thereafter, as the scrub cleaning process is repeated while supplying the alkaline cleaning chemical solution, the scrub brush becomes rich in the alkaline cleaning chemical solution, thereby eliminating the above-described situation.
このようなメカニズムで、待機期間終了後の1枚目の基板に明らかな洗浄不良が見られたものと推測される。
この発明の目的は、基板表面の異物をより確実に除去することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
With such a mechanism, it is presumed that an apparent cleaning defect was observed on the first substrate after the end of the standby period.
An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method that can more reliably remove foreign substances on the substrate surface.
上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、基板(W)を保持する基板保持機構(1)と、この基板保持機構に保持された基板の表面をスクラブして基板表面の異物を除去するためのスクラブブラシ(3)と、前記スクラブブラシで基板をスクラブしていない待機時において、前記スクラブブラシの表面にアルカリ性気体を供給するアルカリ性気体供給機構(5,22,24,32,45)とを含むことを特徴とする基板処理装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
In order to achieve the above object, the invention according to
この構成によれば、待機時には、スクラブブラシの表面にアルカリ性気体が供給されることにより、このスクラブブラシの表面および当該表面に付着している異物のゼータ電位が負に制御される。そのため、待機期間終了後にスクラブブラシが基板に接触したときに、基板(一般的にゼータ電位は負)上の異物のゼータ電位が正になってしまうことを回避でき、基板上の異物の剥離が困難となったりすることがない。また、スクラブブラシ表面の異物だけでなく、スクラブブラシ自身のゼータ電位も負に制御されることになるから、スクラブブラシに異物が強固に付着してしまうこともなく、基板のスクラブ時には、スクラブブラシの表面への異物の蓄積を抑制できる。 According to this configuration, during standby, by supplying alkaline gas to the surface of the scrub brush, the surface of the scrub brush and the zeta potential of the foreign matter attached to the surface are controlled to be negative. Therefore, when the scrubbing brush comes into contact with the substrate after the end of the waiting period, it can be avoided that the zeta potential of the foreign matter on the substrate (generally the zeta potential is negative) becomes positive, and the foreign matter on the substrate is peeled off. It will not be difficult. Further, since not only the foreign matter on the surface of the scrub brush but also the zeta potential of the scrub brush itself is controlled negatively, the foreign matter does not adhere firmly to the scrub brush, and when scrubbing the substrate, the scrub brush Accumulation of foreign matter on the surface of the can be suppressed.
前記アルカリ性気体とは、スクラブブラシおよびその表面に付着している異物のゼータ電位を負に制御することができる気体のことであり、より具体的には、スクラブブラシの表面のpHを9以上に制御できる気体を意味する。このようなアルカリ性気体の例は、アンモニアである。アンモニア水は、揮発によってアンモニア気体を発生する揮発性水溶液であるから、適切な濃度のアンモニア水(たとえばpH10以上のもの)からの揮発によって生成したアンモニア気体をアルカリ性気体としてスクラブブラシに供給することとしてもよい。また、アンモニア水に限らず、NH4+、RNH3+、R2NH2+、R3NH+、R4N+ のイオンを少なくとも1つ含む水溶液であってもよい。なお、「R」はアルキル基を表す。
The alkaline gas is a gas capable of negatively controlling the zeta potential of the scrub brush and the foreign matter adhering to the surface thereof. More specifically, the pH of the surface of the scrub brush is set to 9 or more. A gas that can be controlled. An example of such an alkaline gas is ammonia. Since ammonia water is a volatile aqueous solution that generates ammonia gas by volatilization, ammonia gas generated by volatilization from ammonia water of an appropriate concentration (for example,
前記基板保持機構は、基板を保持して回転させる基板保持回転機構であってもよい。
請求項2記載の発明は、前記スクラブブラシで基板をスクラブしているときに、当該基板の表面に処理液を供給する処理液供給機構(2)をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の基板処理装置である。
この構成によれば、スクラブブラシによって基板表面から除去された異物を、処理液によって、基板外へと洗い流すことができる。また、処理液によって湿潤な状態となったスクラブブラシに対して、待機時にアルカリ性気体を供給すると、スクラブブラシの表面付近はアルカリ性液体による湿潤な状態に保持される。これにより、待機期間終了後のスクラブ洗浄処理を効率的に行える。
The substrate holding mechanism may be a substrate holding and rotating mechanism that holds and rotates a substrate.
The invention described in
According to this configuration, the foreign matter removed from the substrate surface by the scrub brush can be washed out of the substrate by the processing liquid. Further, when an alkaline gas is supplied to the scrub brush that has been wetted by the treatment liquid during standby, the vicinity of the surface of the scrub brush is kept wet by the alkaline liquid. Thereby, the scrub cleaning process after the end of the standby period can be performed efficiently.
前記処理液としては、アルカリ性液体が好ましく、具体的には、アンモニア水またはアンモニア過酸化水素水混合液が好ましい。このような処理液を用いることにより、基板上の異物のゼータ電位を負に制御することができるので、基板表面から効率的に異物を除去することができる。その他、処理液としては、アンモニア水またはアンモニア過酸化水素水混合液に限らず、NH4+、RNH3+、R2NH2+、R3NH+、R4N+ のイオンを少なくとも1つ含む水溶液であってもよい。 As the treatment liquid, an alkaline liquid is preferable, and specifically, ammonia water or ammonia hydrogen peroxide solution mixed liquid is preferable. By using such a treatment liquid, the zeta potential of the foreign matter on the substrate can be negatively controlled, so that the foreign matter can be efficiently removed from the substrate surface. In addition, the treatment solution is not limited to ammonia water or ammonia hydrogen peroxide solution mixture, and is an aqueous solution containing at least one ion of NH 4 +, RNH 3 +, R 2 NH 2 +, R 3 NH +, and R 4 N +. It may be.
請求項3記載の発明は、前記基板表面をスクラブする処理位置と、この処理位置から退避した待機位置との間で、前記スクラブブラシを移動させるブラシ移動機構(4)をさらに含み、前記アルカリ性気体供給機構は、前記待機位置にある前記スクラブブラシにアルカリ性気体を供給するものであることを特徴とする請求項1または2記載の基板処理装置である。
The invention according to
この構成によれば、ブラシ移動機構によってスクラブブラシを処理位置と待機位置との間で移動する構成であるので、簡単な構成で、待機位置にあるスクラブブラシにアルカリ性気体を供給できる。
請求項4記載の発明は、前記待機位置にある前記スクラブブラシに洗浄液を供給する洗浄液供給機構(21,23,38)をさらに含むことを特徴とする請求項3記載の基板処理装置である。
According to this configuration, since the scrub brush is moved between the processing position and the standby position by the brush moving mechanism, an alkaline gas can be supplied to the scrub brush at the standby position with a simple configuration.
A fourth aspect of the present invention is the substrate processing apparatus according to the third aspect, further comprising a cleaning liquid supply mechanism (21, 23, 38) for supplying a cleaning liquid to the scrub brush at the standby position.
この構成によれば、スクラブブラシを待機位置において洗浄することができるので、スクラブブラシに付着した異物を除去することができる。それとともに、待機位置において、スクラブブラシにアルカリ性気体が供給されるから、スクラブ部材およびその表面にわずかに残留した異物のゼータ電位を負に制御できる。これにより、より効率的に基板を洗浄できる。 According to this configuration, the scrub brush can be cleaned at the standby position, so that foreign matter adhering to the scrub brush can be removed. At the same time, since the alkaline gas is supplied to the scrub brush at the standby position, the zeta potential of the foreign matter slightly remaining on the scrub member and its surface can be controlled negatively. Thereby, the substrate can be cleaned more efficiently.
また、洗浄液によってスクラブ部材を湿潤な状態に保持することができ、かつ、その状態のスクラブ部材にアルカリ性気体が供給されることによって、スクラブ部材はアルカリ性液体で湿潤な状態に保持されることになる。これにより、待機期間終了直後から、基板の効率的なスクラブ洗浄が可能になる。
なお、前記洗浄液としては、純水、還元水(水素水)、電解イオン水(特にアルカリイオン水)のうちの少なくともいずれか1つを用いることができる。ここで、特に還元水(水素水)やアルカリイオン水を洗浄液として用いた場合には、スクラブ部材およびその表面にわずかに残留した異物のゼータ電位をより確実に負に制御することができる。
Further, the scrub member can be kept wet by the cleaning liquid, and the scrub member is kept wet by the alkaline liquid by supplying an alkaline gas to the scrub member in that state. . This enables efficient scrub cleaning of the substrate immediately after the end of the standby period.
As the cleaning liquid, at least one of pure water, reduced water (hydrogen water), and electrolytic ion water (particularly alkaline ion water) can be used. Here, particularly when reduced water (hydrogen water) or alkaline ionized water is used as the cleaning liquid, the zeta potential of the scrub member and the foreign matter slightly remaining on the surface thereof can be more reliably controlled to be negative.
請求項5記載の発明は、前記アルカリ性気体供給機構は、揮発してアルカリ性気体を発生する揮発性アルカリ性液体を前記待機位置の下方において貯留するアルカリ性液体貯留部(32,45)を含むことを特徴とする請求項3または4記載の基板処理装置である。
この構成によれば、アルカリ性液体貯留部にアルカリ性液体を貯留しておき、このアルカリ性液体の揮発によって生じるアルカリ性気体がスクラブブラシに供給される。このような構成では、アルカリ性液体をスクラブブラシに直接供給する場合に比較して、アルカリ性液体の消費量が著しく少なくなるので、ランニングコストを低く抑えることができる。
The invention according to
According to this configuration, the alkaline liquid is stored in the alkaline liquid storage section, and the alkaline gas generated by the volatilization of the alkaline liquid is supplied to the scrub brush. In such a configuration, the consumption of the alkaline liquid is remarkably reduced as compared with the case where the alkaline liquid is directly supplied to the scrub brush, so that the running cost can be kept low.
「揮発性アルカリ性液体」は、アンモニア水のように、室温(たとえば、23℃)で揮発性を有するものであってもよいし、室温よりも高温に加熱することによってアルカリ性気体を揮発する液体であってもよい。揮発のために加熱を要する場合には、アルカリ性液体貯留部を加熱する加熱機構を設けたり、アルカリ性液体貯留部外で予め加熱した高温のアルカリ性液体をアルカリ性液体貯留部に供給するようにしたりすればよい。 The “volatile alkaline liquid” may be volatile at room temperature (for example, 23 ° C.) like ammonia water, or a liquid that volatilizes alkaline gas by heating to a temperature higher than room temperature. There may be. If heating is required for volatilization, a heating mechanism for heating the alkaline liquid reservoir may be provided, or a high-temperature alkaline liquid preheated outside the alkaline liquid reservoir may be supplied to the alkaline liquid reservoir. Good.
アルカリ性液体の濃度は揮発によって徐々に低下していくから、アルカリ性液体貯留部に必要に応じてアルカリ性液体を供給するアルカリ性液体供給機構(22,24,40)がさらに備えられていることが好ましい。
請求項6記載の発明は、前記アルカリ性液体貯留部の上方に配置され、このアルカリ性液体貯留部への他液の混入を抑制または阻止する液受け部材(48)をさらに含むことを特徴とする請求項5記載の基板処理装置である。
Since the concentration of the alkaline liquid gradually decreases due to volatilization, it is preferable to further include an alkaline liquid supply mechanism (22, 24, 40) that supplies the alkaline liquid to the alkaline liquid reservoir as required.
The invention described in
この構成によれば、アルカリ性液体貯留部への他液(アルカリ性液体以外の液体)の混入を防ぐ液受け部材が設けられているので、アルカリ性液体貯留部内のアルカリ性液体が不用意に希釈されることがない。これにより、スクラブブラシに確実に必要量のアルカリ性気体を供給できる。
とくに、スクラブブラシに洗浄液を供給する洗浄液供給機構が備えられている場合に、この構成を採用することが好ましい。これにより、洗浄液によるアルカリ性液体の希釈を抑制または防止できる。
According to this configuration, since the liquid receiving member that prevents the mixture of other liquids (liquids other than the alkaline liquid) into the alkaline liquid storage part is provided, the alkaline liquid in the alkaline liquid storage part is inadvertently diluted. There is no. Thereby, a required amount of alkaline gas can be reliably supplied to the scrub brush.
In particular, this configuration is preferably employed when a cleaning liquid supply mechanism for supplying a cleaning liquid to the scrub brush is provided. Thereby, dilution of the alkaline liquid by the cleaning liquid can be suppressed or prevented.
請求項7記載の発明は、基板の表面をスクラブブラシでスクラブし、前記基板表面の異物を除去するスクラブ工程と、前記スクラブブラシで基板をスクラブしていない待機時において、前記スクラブブラシの表面にアルカリ性気体を供給し、前記スクラブブラシおよびこのスクラブブラシに付着した異物のゼータ電位を負に制御するアルカリ性気体供給工程とを含むことを特徴とする基板処理方法である。 According to a seventh aspect of the present invention, a scrubbing step of scrubbing the surface of the substrate with a scrubbing brush to remove foreign matter on the surface of the substrate, and a surface of the scrubbing brush during standby when the substrate is not scrubbed with the scrubbing brush. An alkaline gas supply step of supplying an alkaline gas and negatively controlling a zeta potential of the scrub brush and the foreign matter adhering to the scrub brush.
この方法により、請求項1の発明と同様な効果が得られる。
請求項8記載の発明は、前記スクラブ工程と並行して前記基板の表面に処理液を供給する処理液供給工程をさらに含むことを特徴とする請求項7記載の基板処理方法である。
この方法により、請求項2の発明と同様な効果が得られる。
請求項9記載の発明は、前記待機時に、前記スクラブブラシに洗浄液を供給する洗浄液供給工程をさらに含むことを特徴とする請求項7または8記載の基板処理方法である。
By this method, the same effect as that of the invention of
The invention according to
By this method, the same effect as that of the invention of
A ninth aspect of the present invention is the substrate processing method according to the seventh or eighth aspect, further comprising a cleaning liquid supplying step of supplying a cleaning liquid to the scrub brush during the standby.
この方法により、請求項4の発明と同様な効果が得られる。
By this method, an effect similar to that of the invention of
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の基本的な構成を説明するための図解的な斜視図である。この基板処理装置は、基板の一例である半導体ウエハW(以下「ウエハW」という。)をほぼ水平に保持して回転させる基板保持回転機構としてのスピンチャック1と、このスピンチャック1に保持されたウエハWのほぼ回転中心に向けて処理液を供給する処理液ノズル2と、ウエハWの表面をスクラブするスクラブブラシ3と、このスクラブブラシ3を移動させるためのブラシ移動機構4と、スクラブブラシ3を待機させておくための待機ポット5とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an illustrative perspective view for explaining a basic configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The substrate processing apparatus includes a
スピンチャック1は、円盤状の回転ベース6と、この回転ベース6をほぼ水平に支持するとともに鉛直軸線まわりに回転自在な回転軸7と、この回転軸7に回転力を与えるチャック回転駆動機構8とを備えている。回転ベース6の上面には、ウエハWの端面に接触して当該ウエハWを握持する複数のチャックピン9が立設されている。この構成により、ウエハWをほぼ水平な状態に保持して回転させることができる。
The
処理液ノズル2には、薬液供給源からの薬液が薬液バルブ11を介して供給されているとともに、純水供給源からの純水(脱イオン水)が純水バルブ12を介して供給されている。すなわち、薬液バルブ11を開くことにより、処理液ノズル2からウエハWに薬液を供給することができ、純水バルブ12を開くことにより、処理液ノズル2からウエハWに純水を供給することができる。スピンチャック1を回転状態として処理液(薬液または純水)をウエハWのほぼ回転中心に供給すると、この処理液は遠心力を受けてウエハWの上面のほぼ全域に広がり、ウエハWの周端縁から外方へと流下していくことになる。
A chemical liquid from a chemical liquid supply source is supplied to the processing
薬液供給源から供給される薬液は、この実施形態では、アルカリ性液体である。より具体的には、アンモニア水またはアンモニア過酸化水素水混合液である。ウエハWに悪影響のない限りにおいて、その他のアルカリ性液体を用いてもよいが、半導体製造工場において一般的に利用可能なアンモニア水またはアンモニア過酸化水素水の使用が最も適切である。 In this embodiment, the chemical liquid supplied from the chemical liquid supply source is an alkaline liquid. More specifically, it is ammonia water or ammonia hydrogen peroxide solution mixture. Other alkaline liquids may be used as long as the wafer W is not adversely affected. However, it is most appropriate to use ammonia water or ammonia hydrogen peroxide solution generally available in a semiconductor manufacturing factory.
スクラブブラシ3は、たとえば、PVA(ポリビニルアルコール)からなるスポンジ状のスクラブ部材である。スクラブブラシ3を移動させるためのブラシ移動機構4は、先端にスクラブブラシ3を下向きに保持する揺動アーム15と、この揺動アーム15をほぼ水平に支持する支持軸16と、この支持軸16を鉛直軸線まわりに回動させる揺動駆動機構17と、支持軸16を上下動させる昇降駆動機構18とを備えている。この構成により、スクラブブラシ3は、ウエハWの上方で水平方向に移動することができるとともに、上下動してウエハWに接離することができる。ウエハWの回転中に、スクラブブラシ3をウエハWの表面に接触させた状態で揺動アーム15を揺動させると、スクラブブラシ3はウエハWの回転中心から周縁部まで移動し、これにより、ウエハWの表面の全域をスキャンしながらスクラブしていく。
The
揺動アーム15には、スクラブブラシ3を鉛直軸線まわりに自転させるためのブラシ回転駆動機構20が内蔵されている。
待機ポット5は、スクラブブラシ3を受け入れることができる筒状容器体であり、スクラブブラシ3を洗浄するための洗浄液としての純水が洗浄液供給管21から供給され、スクラブブラシ3のゼータ電位を制御するためのアルカリ性液体としてのアンモニア水がアルカリ性液体供給管22から供給されるようになっている。洗浄液供給管21は、洗浄液バルブ23を介して洗浄液供給源(純水供給源)に接続されている。また、アルカリ性液体供給管22は、アルカリ性液体バルブ24を介してアルカリ性液体供給源(アンモニア水供給源)に接続されている。また、待機ポット5の底面には、排液管25が接続されている。
The
The
前述のチャック回転駆動機構8、揺動駆動機構17、昇降駆動機構18およびブラシ回転駆動機構20の動作、ならびに薬液バルブ11、純水バルブ12、洗浄液バルブ23およびアルカリ性液体バルブ24の開閉は、制御装置30によって制御されるようになっている。
図2は、待機ポット5の構成例を示す図解的な断面図である。待機ポット5は、ポット本体31と、このポット本体31内に設けられたアルカリ性液体貯留部32とを備えている。ポット本体31は、有底筒状(この構成例では円筒状)容器からなり、その上面は開放されていて、スクラブブラシ3を受け入れるブラシ入口33が形成されている。アルカリ性液体貯留部32は、ポット本体31内にほぼ水平に配置された板状体で構成されており、ポット本体31の高さ方向中間位置に取り付けられている。アルカリ性液体貯留部32よりも上方のポット本体内空間は、スクラブブラシ3の全体を収容することができるスクラブブラシ収容空間34を形成しており、アルカリ性液体貯留部32よりも下方のポット本体内空間は、排液部35を形成している。
The operations of the chuck
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the
アルカリ性液体貯留部32の中央部には、スクラブブラシ3の下面に対向する位置に開口36が形成されている。すなわち、アルカリ性液体貯留部32は、環状の板状体で構成されている。そして、開口36を介して、アルカリ性液体貯留部32の上下に位置するスクラブブラシ収容空間34および排液部35が連通している。
ポット本体31の側壁37においてアルカリ性液体貯留部32よりも上方の位置には、洗浄液供給管21が接続される洗浄液ポート38が設けられている。この洗浄液ポート38の液吐出口39は、ポット本体31内に収容された位置(待機位置)にあるスクラブブラシ3に対向しており、このスクラブブラシ3に対して洗浄液としての純水を吐出する洗浄液ノズルを形成している。
An
A cleaning
ポット本体31の側壁37においてアルカリ性液体貯留部32よりも上方の位置には、さらに、アルカリ性液体供給管22が接続されるアルカリ性液体ポート40が設けられている。このアルカリ性液体ポート40からは少流量でアルカリ性液体としてのアンモニア水が導入(いわゆる、スローリーク)される。この導入されたアンモニア水は、ポット本体31の内壁面を伝って流下してアルカリ性液体貯留部32に達し、その上面に、表面張力によって、アルカリ性液体の液膜(アルカリ性液膜。アンモニア水膜)41を形成する。このアルカリ性液膜41は、たとえば厚さ2mm程度の液膜であり、アルカリ性液体貯留部32上に、たとえば、表面張力によって保持される3〜4cc程度の液量のアルカリ性液溜まりを形成する。このアルカリ性液膜41の揮発によって、液中のアルカリ性気体(アンモニアガス)が放出され、このアルカリ性気体(蒸気)は、スクラブブラシ3へと供給されることになる。なお、このようにアルカリ性の蒸気のみがスクラブブラシ3に供給される場合には、アルカリ性液体が供給される場合に比べて、含まれる金属不純物の量が少ないため、スクラブブラシ3の金属汚染が抑制されるという効果がある。ここで、揮発によって希釈されたアルカリ性液体は、アルカリ性液体ポート40から供給される新液と置換されるので、アルカリ性液膜41の濃度は所定の値に保持される。
An alkaline
洗浄液ポート38の液吐出口39からスクラブブラシ3に洗浄液としての純水が吐出されるとき、飛散した洗浄液によってアルカリ性液膜41が希釈される場合がある。しかしこのような場合であっても、アルカリ性液体ポート40からのスローリークによってアルカリ性液膜41に新液が供給されることにより、このアルカリ性液膜41の濃度は希釈前の値に回復する。これにより、スクラブブラシ3に対してアンモニア気体を確実に供給できる。
When pure water as the cleaning liquid is discharged from the
なおここで、開口36の大きさはスクラブブラシ3の下面の面積よりも大きくしておくほうが好ましい。このようにすれば、洗浄液ポート38の液吐出口39から吐出されてスクラブブラシ3に当たって飛散した純水が、アルカリ性液体貯留部32上のアンモニア水膜41に混入することがさらに抑えられ、アンモニア水が希釈されるのを抑制することができる。
Here, the size of the
ポット本体31の底板42には、排液管25に接続された排液ポート43が設けられている。この排液ポート43は、排液部35に導かれた液体を排液管25へと導く。排液部35には、洗浄液ポート38から吐出された洗浄液、およびアルカリ性液膜41を構成するアルカリ性液体(アンモニア水)が、開口36を通って流下してくる。これらの液体が、排液ポート43から排液管25へと排出されていくことになる。
A
次に、図1および図2を参照して、この基板処理装置の動作を説明する。
未処理のウエハWは、基板搬送ロボット(図示せず)によってスピンチャック1に受け渡される。スピンチャック1にウエハWが保持されると、制御装置30は、チャック回転駆動機構8を制御してスピンチャック1を回転させる。これにより、ウエハWは、ほぼ水平姿勢に保持された状態で鉛直軸線まわりに回転された回転状態となる。
Next, the operation of the substrate processing apparatus will be described with reference to FIGS.
The unprocessed wafer W is delivered to the
この状態で、制御装置30は、薬液バルブ11を開き、処理液ノズル2からウエハWの回転中心に向けて処理液を供給させる。この処理液は、ウエハW上で遠心力を受けて、ウエハWの回転中心から外方へと向かう処理液流を形成する。
制御装置30は、さらに、揺動駆動機構17および昇降駆動機構18を制御することにより、スクラブブラシ3をウエハWの回転中心付近の上方へと導く。その後、制御装置30は、昇降駆動機構18を制御することにより、スクラブブラシ3を下降させ、ウエハWの表面に接触させる。この状態で、制御装置30は、さらに、揺動駆動機構17を制御し、スクラブブラシ3をウエハWの回転中心からその周縁部へと移動させる。これにより、ウエハWの表面のほぼ全域がスキャンされつつスクラブ洗浄されることになる。
In this state, the
The
スクラブブラシ3がウエハWの周縁部に達すると、制御装置30は、昇降駆動機構18を制御してスクラブブラシ3を上昇させて、ウエハWの表面から離間させる。この状態で、制御装置30は、さらに、揺動駆動機構17を制御して、スクラブブラシ3をウエハWの回転中心付近へと導く。
以後、同様の動作が所定回数だけ繰り返されることにより、ウエハWのスクラブ洗浄が行われることになる。スクラブブラシ3によるスクラブによってウエハWの表面から剥離した異物は、ウエハW上の処理液流によってウエハWの外方へと排除され、処理液とともに流下する。
When the
Thereafter, scrub cleaning of the wafer W is performed by repeating the same operation a predetermined number of times. The foreign matter separated from the surface of the wafer W by scrubbing with the
このようなスクラブ洗浄処理が行われているときのスクラブブラシ3の位置(ウエハWの回転中心からその周縁部の間の位置)が、スクラブブラシ3の処理位置である。
スクラブ洗浄工程が終了すると、制御装置30は、揺動駆動機構17および昇降駆動機構18を制御することにより、スクラブブラシ3を待機ポット5内に収容する。この待機ポット5に収容されたときのスクラブブラシ3の位置が待機位置である。
The position of the
When the scrub cleaning process is completed, the
その後、制御装置30は、薬液バルブ11を閉じ、代わって、純水バルブ12を開く。これにより、回転状態のウエハWの回転中心に向けて、処理液ノズル2から純水が供給されることになる。こうして、ウエハWの純水リンス処理が行われる。
所定時間の純水リンス処理の後には、制御装置30は、純水バルブ12を閉じて純水の供給を停止するとともに、チャック回転駆動機構8を制御してスピンチャックの回転速度を所定の乾燥速度まで上昇させる。これにより、ウエハWの表面の水分を遠心力によって振り切る乾燥工程が行われる。
Thereafter, the
After the pure water rinsing process for a predetermined time, the
所定時間の乾燥工程の後には、制御装置30は、チャック回転駆動機構8を制御してスピンチャック1の回転を停止するとともに、チャックピン9によるウエハWの握持を解除する。この状態で基板搬送ロボットによって、処理済みのウエハWが払い出されることになる。
同様な処理が複数枚のウエハWに対して繰り返し実行される。
After the drying process for a predetermined time, the
Similar processing is repeatedly performed on a plurality of wafers W.
制御装置30は、当該基板処理装置の運転期間中、アルカリ性液体バルブ24を常時開成している。これにより、待機ポット5では、アルカリ性液体貯留部32にアルカリ性液膜41が形成された状態が終始保たれ、このアルカリ性液膜41からのアルカリ性ガス(この実施形態ではアンモニアガス)の揮発によって、ポット本体31内はアルカリ性ガスが充満した状態に保持される。これにより、待機位置(待機ポット5内)に配置されたスクラブブラシ3は、その表面付近のpHが9以上に保持され、当該スクラブブラシ3の表面およびこの表面に付着した異物のゼータ電位が負に保持されることになる。
The
処理対象の複数枚のウエハWは、間断なく当該基板処理装置に搬入されるとは限らず、バッチ間などでは、比較的長い待機期間(たとえば2〜3時間)が生じる場合がある。このような待機期間中には、スクラブブラシ3は待機位置(待機ポット5内)に保持されることになる。
所定時間以上(たとえば、30分以上)に渡って、未処理のウエハWが当該基板処理装置に搬入されないとき、制御装置30は、洗浄液バルブ23を所定時間だけ開く。これにより、洗浄液ポート38の液吐出口39から、ポット本体31に収容されたスクラブブラシ3に向けて洗浄液としての純水が吐出されることになる。これにより、スクラブブラシ3に付着した異物が洗い流され、開口36から排液部35へと流下した後、排液ポート43を介して排液管25へと導かれる。こうして、待機期間中には、スクラブブラシ3の水洗処理が行われる。
A plurality of wafers W to be processed are not necessarily loaded into the substrate processing apparatus without interruption, and a relatively long standby period (for example, 2 to 3 hours) may occur between batches. During such a standby period, the
When an unprocessed wafer W is not loaded into the substrate processing apparatus for a predetermined time or longer (for example, 30 minutes or longer), the
スクラブブラシ3の水洗処理時には、制御装置30は、ブラシ回転駆動機構20を制御して、スクラブブラシ3を自転させてもよい。これにより、スクラブブラシ3に付着した異物をより効率的に除去できる。
スクラブブラシ3の水洗によって、このスクラブブラシ3は純水で膨潤した状態となる。この状態のスクラブブラシ3がポット本体31内に保持されると、アルカリ性液膜41からのアルカリ性ガス(この実施形態ではアンモニアガス)の供給を受けて、スクラブブラシ3の表面付近は速やかにアルカリ水溶液(この実施形態ではアンモニア水)で膨潤した状態に至る。すなわち、アルカリ性ガスとスクラブブラシ3内の純水とが結びつき、スクラブブラシ3の表面付近のpHが速やかに上昇する。これにより、スクラブブラシ3の表面およびそこに残留している異物のゼータ電位が、いずれも負に制御されることになる。
When the
By washing the
本願発明者によるリトマス試験紙を用いた実験では、水洗直後のスクラブブラシ3の表面のpHは7程度であったが、同表面のpHは、約10秒で11程度にまで上昇した。よって、前述のように長時間(たとえば30分以上)に渡って未処理ウエハWが搬入されなかった場合だけでなく、連続して未処理ウエハWが供給されている場合であってもスクラブブラシ3が待機位置で少なくとも約10秒待機すれば、スクラブブラシ3の表面のpHが十分に上昇する効果が得られることとなる。
In the experiment using the litmus paper by the inventor of the present application, the pH of the surface of the
待機期間後に未処理のウエハWの処理を行うとき、このウエハWの表面、スクラブブラシ3の表面およびそこに付着した異物の表面電位はいずれも負である。また、ウエハWの表面には、アルカリ性の液体であるアンモニア水またはアンモニア過酸化水素水混合液が薬液として供給されるので、ウエハW表面の異物のゼータ電位も負となる。このような状況でスクラブ洗浄を行うと、ウエハWの表面の異物が剥離しやすく、剥離した異物はウエハWおよびスクラブブラシ3のいずれにも再付着しにくくなる。また、スクラブブラシ3の表面の残留異物がスクラブブラシ3から剥離しても、このような異物のウエハWまたはスクラブブラシ3への再付着も生じにくい。むろん、スクラブブラシ3への異物の蓄積も抑制される。そして、ウエハWおよびスクラブブラシ3から剥離した異物は処理液(アンモニア水またはアンモニア過酸化水素水混合液)によって洗い流されてウエハW外へと排出される。このようにして、待機期間直後のウエハWに対する洗浄処理を良好に行うことができ、いずれのウエハWに対しても良好なスクラブ洗浄処理を施すことができるようになる。
When an unprocessed wafer W is processed after the standby period, the surface potential of the surface of the wafer W, the surface of the
また、アルカリ性液体をスクラブブラシ3に供給するのではなく、アルカリ性液体から揮発させたアルカリ性気体をスクラブブラシ3に供給する構成であるから、アルカリ性液体の消費量が少ない。これにより、ランニングコストをさほど増加させることなく、スクラブ洗浄の品質を向上することができる。
図3は、半導体プロセスにおいて存在し得る種々の物質について、pHとゼータ電位との関係を調べた結果を示す図である。この図から、一般的に、pH9以上であれば、ゼータ電位を確実に負とすることができ、典型的な半導体ウエハであるシリコンウエハとその表面の異物とを反発させることができると考えられる。
In addition, since the alkaline liquid is not supplied to the
FIG. 3 is a diagram showing the results of examining the relationship between pH and zeta potential for various substances that may exist in a semiconductor process. From this figure, it is generally considered that when the pH is 9 or more, the zeta potential can be surely negative, and a silicon wafer, which is a typical semiconductor wafer, and foreign matter on its surface can be repelled. .
図4は、アルカリ性液体の一例としてのアンモニア水の濃度とそのpHとの関係を示す図である。この図から、アンモニア:水=1:1000のアンモニア水でもpHは約10であり、スクラブブラシおよびその表面の異物のゼータ電位の制御に十分な効果が得られることが判る。
図5は、待機ポット5の他の構成例を示す図解的な断面図である。この図5において、前述の図2に示された各部に対応する部分には、図2の場合と同一の参照符号を付して示す。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the concentration of aqueous ammonia as an example of the alkaline liquid and its pH. From this figure, it can be seen that even ammonia water with ammonia: water = 1: 1000 has a pH of about 10, and a sufficient effect can be obtained in controlling the zeta potential of the scrub brush and the foreign matter on its surface.
FIG. 5 is an illustrative sectional view showing another configuration example of the
この構成例では、底板42の内方に排液ポート43を取り囲む筒状(たとえば円筒状)の堰部材44が立設されている。この堰部材44の外方にはポット本体31の側壁37の内面との間に、アルカリ性液体を貯留するアルカリ性液体貯留部45が形成されている。すなわち、このアルカリ性液体貯留部45は、排液ポート43を取り囲む環状に形成されている。側壁37には、アルカリ性液体貯留部45にアルカリ性液体を供給するためのアルカリ性液体ポート40が設けられており、このアルカリ性液体ポート40にアルカリ性液体供給管22が結合されている。
In this configuration example, a cylindrical (for example, cylindrical)
アルカリ性液体貯留部45の上方には、液受け部材48が配置されている。液受け部材48は、待機位置にあるスクラブブラシ3の下面に対向する中央部に開口49を有する環状の板状体である。この液受け部材48は、アルカリ性液体貯留部45と待機位置のスクラブブラシ3との間において、洗浄液ポート38よりも下方にほぼ水平に配置されている。
A
液受け部材48は、平面視において、アルカリ性液体貯留部45の上面のほぼ全域を覆っている。これにより、洗浄液ポート38の液吐出口39から洗浄液としての純水がスクラブブラシ3に向けて吐出されたときに、この純水がアルカリ性液体貯留部45に入り込むことを抑制または防止している。これにより、アルカリ性液体貯留部45に貯留されたアルカリ性液体が希釈されることを抑制または防止できる。
The
スクラブブラシ3に供給された後に流下する洗浄液は、液受け部材48に形成された開口49を通って、その直下に配置された排液ポート43へと導かれて排出される。
一方、アルカリ性液体貯留部45に貯留されたアルカリ性液体から揮発したアルカリ性気体は、開口49を通ってその上方のスクラブブラシ収容空間34に至り、待機位置のスクラブブラシ3へと供給される。
The cleaning liquid that flows down after being supplied to the
On the other hand, the alkaline gas volatilized from the alkaline liquid stored in the alkaline
アルカリ性液体ポート40は、高さ方向において液受け部材48とアルカリ性液体貯留部45との間に設けられている。このアルカリ性液体ポート40に接続されたアルカリ性液体供給管22に介装されたアルカリ性液体バルブ24は、制御装置30(図1参照)によって、当該基板処理装置の運転期間中常時開成状態に保持される。これにより、アルカリ性液体ポート40からアルカリ性液体貯留部45に対して、少流量でのアルカリ性液体供給が常時行われる(いわゆるスローリーク)。したがって、アルカリ性液体貯留部45に貯留されたアルカリ性液体は、堰部材44を乗り越えてオーバーフローし、排液ポート43へと排出されることになる。こうして、アルカリ性液体貯留部45内のアルカリ性液体を新液に置換することができるので、アルカリ性ガスの揮発による濃度の希釈を抑制して、アルカリ性ガスを常時発生させることができる。
The alkaline
アルカリ性液体供給管22には、純水供給源からの純水を導く純水供給管46が分岐接続されており、この純水供給管46には、制御装置30によって開閉制御される純水バルブ47が介装されている。この純水バルブ47は、メンテナンス時等、アルカリ性液体貯留部45に貯留されたアンモニア水を純水に置換する目的で開かれる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、アルカリ性液体貯留部には、基板処理装置の運転期間中、常時、アルカリ性液体のスローリークを行うこととしているが、所定時間以上の待機期間が生じた場合にのみアルカリ性液体貯留部へのアルカリ性液体の供給を行うこととしてもよい。
A pure
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, in the above-described embodiment, the alkaline liquid storage unit is always subjected to a slow leak of the alkaline liquid during the operation period of the substrate processing apparatus. However, the alkaline liquid storage unit is alkaline only when a standby period of a predetermined time or more occurs. It is good also as supplying the alkaline liquid to a liquid storage part.
また、上記の実施形態では、待機ポット5において、スクラブブラシ3の水洗処理を行うようにしているが、この水洗処理は必ずしも必要ではない。ただし、スクラブブラシ3の表面の異物を可能な限り減少させるとともに、待機期間中におけるスクラブブラシ3の乾燥を防ぐために、水洗処理を行うことが好ましい。
また、前述の実施形態では、アルカリ性液体からの揮発によってアルカリ性気体を生成させているが、アルカリ性ガス供給源(ガスタンク等)からのアルカリ性ガスを待機位置のスクラブブラシ3に供給するようにしてもよい。
In the above embodiment, the
In the above-described embodiment, the alkaline gas is generated by volatilization from the alkaline liquid. However, the alkaline gas from the alkaline gas supply source (gas tank or the like) may be supplied to the
また、アンモニア水のように十分な揮発性を有するアルカリ性液体を用いる場合は問題がないが、揮発性が不十分なアルカリ性液体を用いる場合には、スクラブブラシ等のゼータ電位を制御する効果が十分に得られないことも考えられる。このような場合には、たとえば、待機ポット5に、アルカリ性液体貯留部のアルカリ性液体を加熱する加熱機構(ヒータ等)を設け、アルカリ性液体の気化を促進させるようにしてもよい。
Also, there is no problem when using an alkaline liquid having sufficient volatility such as ammonia water, but when using an alkaline liquid with insufficient volatility, the effect of controlling the zeta potential of a scrub brush or the like is sufficient. It is conceivable that it cannot be obtained. In such a case, for example, the
また、前述の実施形態では、アルカリ性液体ポート40から導入されるアルカリ性液体として、アンモニア水が用られているが、これに限らず、NH4+、RNH3+、R2NH2+、R3NH+、R4N+ のイオンを少なくとも1つ含む水溶液であってもよい。
また、前述の実施形態では、液吐出口39から吐出される洗浄液として純水が用いられているが、これに限らず、還元水(水素水)、電解イオン水(特にアルカリイオン水)のうちの少なくともいずれか1つを用いることができる。特に、還元水(水素水)やアルカリイオン水を洗浄液として用いた場合には、さらにスクラブブラシ3の表面のpHを大きくすることができ、スクラブブラシ3およびその表面にわずかに残留した異物のゼータ電位をより確実に負に制御することができる。
In the above-described embodiment, ammonia water is used as the alkaline liquid introduced from the alkaline
In the above-described embodiment, pure water is used as the cleaning liquid discharged from the
また、前述の実施形態では、処理液ノズル2からウエハWに供給される処理液として、アンモニア水またはアンモニア過酸化水素水混合液が用いられているが、これに限らず、NH4+、RNH3+、R2NH2+、R3NH+、R4N+ のイオンを少なくとも1つ含む水溶液であってもよい。
また、上記の実施形態では、ウエハWを保持して回転させながらスクラブブラシ3でスクラブする基板処理装置を例にとったが、ウエハを非回転状態で保持しつつ、スクラブブラシ(たとえば、ロール状のもの)でスクラブする構成の基板処理装置に対しても、この発明を適用することができる。
Further, in the above-described embodiment, ammonia water or a mixed solution of ammonia hydrogen peroxide solution is used as the processing liquid supplied from the processing
In the above-described embodiment, the substrate processing apparatus that scrubs with the
さらに、上記の実施形態では、半導体ウエハの処理を行う装置を例にとったが、この発明は、液晶表示装置用ガラス基板等の他の種類の基板の処理のための装置にも同様に適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
Furthermore, in the above embodiment, an apparatus for processing a semiconductor wafer is taken as an example. However, the present invention is similarly applied to an apparatus for processing other types of substrates such as a glass substrate for a liquid crystal display device. can do.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
1 スピンチャック(基板保持回転機構)
2 処理液ノズル
3 スクラブブラシ
4 ブラシ移動機構
5 待機ポット
6 回転ベース
7 回転軸
8 チャック回転駆動機構
9 チャックピン
11 薬液バルブ
12 純水バルブ
15 揺動アーム
16 支持軸
17 揺動駆動機構
18 昇降駆動機構
20 ブラシ回転駆動機構
21 洗浄液供給管
22 アルカリ性液体供給管
23 洗浄液バルブ
24 アルカリ性液体バルブ
25 排液管
30 制御装置
31 ポット本体
32 アルカリ性液体貯留部
33 ブラシ入口
34 スクラブブラシ収容空間
35 排液部
36 開口
37 側壁
38 洗浄液ポート
39 液吐出口(洗浄液ノズル)
40 アルカリ性液体ポート
41 アルカリ性液膜
42 底板
43 排液ポート
44 堰部材
45 アルカリ性液体貯留部
46 純水供給管
47 純水バルブ
48 液受け部材
49 開口
W 半導体ウエハ
1 Spin chuck (substrate holding and rotating mechanism)
2
40
Claims (9)
この基板保持機構に保持された基板の表面をスクラブして基板表面の異物を除去するためのスクラブブラシと、
前記スクラブブラシで基板をスクラブしていない待機時において、前記スクラブブラシの表面にアルカリ性気体を供給するアルカリ性気体供給機構とを含むことを特徴とする基板処理装置。 A substrate holding mechanism for holding the substrate;
A scrub brush for scrubbing the surface of the substrate held by the substrate holding mechanism to remove foreign matter on the substrate surface;
A substrate processing apparatus, comprising: an alkaline gas supply mechanism that supplies an alkaline gas to a surface of the scrub brush during standby when the scrub brush is not scrubbing the substrate.
前記アルカリ性気体供給機構は、前記待機位置にある前記スクラブブラシにアルカリ性気体を供給するものであることを特徴とする請求項1または2記載の基板処理装置。 A brush moving mechanism for moving the scrub brush between a processing position for scrubbing the substrate surface and a standby position retracted from the processing position;
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the alkaline gas supply mechanism supplies an alkaline gas to the scrub brush at the standby position.
前記スクラブブラシで基板をスクラブしていない待機時において、前記スクラブブラシの表面にアルカリ性気体を供給し、前記スクラブブラシおよびこのスクラブブラシに付着した異物のゼータ電位を負に制御するアルカリ性気体供給工程とを含むことを特徴とする基板処理方法。 A scrubbing step of scrubbing the surface of the substrate with a scrub brush to remove foreign matter on the substrate surface;
An alkaline gas supplying step of supplying an alkaline gas to the surface of the scrub brush and negatively controlling the zeta potential of the scrub brush and the foreign matter attached to the scrub brush during standby when the scrub brush is not scrubbing the substrate; A substrate processing method comprising:
The substrate processing method according to claim 7, further comprising a cleaning liquid supply step of supplying a cleaning liquid to the scrub brush during the standby.
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