JP2007103883A - 基板洗浄方法および基板洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板上に滞留する洗浄液を気体の流れを利用して洗浄領域から排除し、基板の表面における洗浄液の流れの速度を減衰させることなく、基板の表面に付着する粒子に対して作用させ、優れた洗浄効果を得ることができる基板洗浄装置を提供する。
【解決手段】 基板洗浄装置１は、基板２の被洗浄面２ａを臨んで設けられ、基板２の被洗浄面２ａに向けて洗浄液３を吐出する液流ノズル体４と、基板２の被洗浄面２ａを臨み、液流ノズル体４よりも基板搬送方向Ｓに関して上流側に設けられ、基板２の被洗浄面２ａに向けて気体５を吐出する気流ノズル体６とを含み、液流ノズル体４から被洗浄面２ａに洗浄液３が供給される位置よりも基板搬送方向Ｓの上流側で、気流ノズル体６から吐出する気体５によって洗浄液３を排除する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、基板洗浄方法および基板洗浄装置に関する。

半導体基板を用いる電子デバイスの製造、シリコンウエハを用いる太陽電池の製造などを行なう際、シリコンウエハも含めた基板の洗浄が必要不可欠とされている。基板の表面に汚染物が存在することによって、電子デバイス動作の不良、太陽電池の発電効率不良などにつながるからである。したがって、多種多様な基板の洗浄方法が開発されて実用に及んでいる。

たとえば、超音波を印加した超純水、高圧にした超純水などを洗浄液とし、様々な形状をしたノズルが形成されるノズル体から基板に向けて吐出し、基板の表面に作用する物理的な力によって基板の表面に付着している異物を除去する洗浄装置がある。この洗浄装置は、フッ酸、アンモニア水＋過酸化水素水、塩酸＋過酸化水素水、硫酸＋過酸化水素水、オゾン添加水、水素＋アンモニア添加水といった薬品または機能水と称されるガス添加超純水を洗浄液として用いる洗浄装置と、併用されることが多く、主に薬品またはガス添加超純水を用いて洗浄した後の洗浄装置として位置づけられることが多い。

また、単に、超音波を印加した超純水、高圧にした超純水などを基板の被洗浄面に向けて吐出させるだけでなく、汚染物となる微粒子を、基板の被洗浄面から確実に流出させることを目的とした種々の先行技術がある。

たとえば、先行技術の１つとして、基板に超音波振動が付与された洗浄液を噴射する第１の洗浄工程と、超音波洗浄された基板に超音波洗浄時の洗浄液よりも圧力の高い洗浄液を噴射する第２の洗浄工程とを備え、超音波振動が付与された洗浄液によって基板との結合力が低下した微粒子を、次いでさらに高圧の洗浄液で除去する基板の洗浄方法が提案されている（特許文献１参照）。

基板に対して超音波振動を付与する洗浄技術においては、超音波振動によって基板に付着している微粒子をリフトオフさせ、次に洗浄液の流れを微粒子に作用させることによって、基板の被洗浄面から微粒子を除去することを可能にしている。除去される微粒子は、おおよそ粒径が１μｍ以下であるため、基板の被洗浄面から少なくとも１μｍ上方まで、すなわち基板の被洗浄面近傍に洗浄液の流れがないと、被洗浄面に付着する微粒子を効果的に除去することが難しい。基板の被洗浄面近傍における流れは、境界層流れと称される。境界層流れの速度は、基板の被洗浄面と洗浄液の流れとの相互作用によって、洗浄液の流れの外方空間に臨む表層における速度に比べて、遅くなることが知られている。したがって、洗浄液の流れを利用して効果的に基板から微粒子を除去するには、物理的な作用という観点から見ても、洗浄液の流れの速度、特に境界層流れの速度を一層速くすることが必要である。

しかしながら、特許文献１に開示される技術においては、高圧の洗浄液の流れを用いた微粒子除去の前に、超音波ツールによって超音波振動の付与された洗浄液が供給されるので、高圧の洗浄液を噴射するべき基板の上には、基板端部において作用する洗浄液の表面張力によって、洗浄液が滞留していることになる。したがって、ノズル体から供給される高圧の洗浄液の流れ速度は、基板の表面に滞留している洗浄液によって減衰される。すなわち、基板の被洗浄面近傍を流れる洗浄液の速度はより遅くなり、結果的に微粒子除去効果の低下を招くという問題がある。

また、もう１つの先行技術として、基板の被洗浄面に洗浄液を噴射し、基板の被洗浄面の反対面である裏面に超音波を印加した液体を噴射して、基板を洗浄する洗浄装置が提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に開示の技術によれば、被洗浄面に対して噴射する洗浄液によって微粒子を回転移動させながら、裏面から付与する超音波によって微粒子を振動させて被洗浄面から浮上させることができるので、被洗浄面への微粒子の再付着を防止しながら微粒子を除去できるとする。

しかしながら、特許文献２で示した技術においても特許文献１と同様に、微粒子除去のために、基板の被洗浄面へ供給した洗浄液が、基板端部において作用する洗浄液の表面張力によって基板上で滞留し、その洗浄液の滞留が、洗浄液の流れの速度を減衰させるので、結果的に微粒子除去効果の低下を招くという問題がある。

特開平７−６９９１号公報 特開２００５−３３０９２号公報

本発明の目的は、基板上に滞留する洗浄液を気体の流れを利用して洗浄領域から排除し、基板の表面における洗浄液の流れの速度を減衰させることなく、基板の表面に付着する粒子に対して作用させ、優れた洗浄効果を得ることができる基板洗浄方法および基板洗浄装置を提供することである。

本発明は、予め定める１方向に搬送される基板の一方の面である被洗浄面を洗浄する基板洗浄方法において、
基板の被洗浄面を臨んで洗浄液を吐出する液流ノズル体を設け、
基板の被洗浄面を臨み、液流ノズル体よりも基板が搬送される方向に関して上流側に気体を吐出する気流ノズル体を設け、
基板の被洗浄面に向けて液流ノズル体から洗浄液を吐出するとともに、基板の被洗浄面に向けて気流ノズル体から気体を吐出して基板の被洗浄面を洗浄することを特徴とする基板洗浄方法である。

また本発明は、気流ノズル体は、
液流ノズル体よりも基板が搬送される方向に関して上流側で、液流ノズル体から吐出されて基板の被洗浄面に存在する洗浄液に対して気体を吐出することを特徴とする。

また本発明は、液流ノズル体は、洗浄液を吐出する吐出口を有し、吐出口がスリット状に形成され、スリット状に形成される吐出口の基板搬送方向に直交する方向である幅方向の寸法が、基板の幅方向の寸法よりも大きく、
液流ノズル体から吐出される洗浄液の幅が、基板の幅寸法よりも大きくなるようにして基板の被洗浄面を洗浄することを特徴とする。

また本発明は、液流ノズル体は、基板の搬送方向の下流側から上流側に向け、かつ洗浄液の吐出方向と基板の被洗浄面との成す角度が２０度以上９０度未満になるようにして洗浄液を吐出することを特徴とする。

また本発明は、液流ノズル体は、液流ノズル体の吐出口と基板の被洗浄面との離隔距離が、５０ｍｍ以下になるようにして洗浄液を吐出することを特徴とする。

また本発明は、気流ノズル体は、気体を吐出する吐出口を有し、吐出口がスリット状に形成され、スリット状に形成される吐出口の基板搬送方向に直交する方向である幅方向の寸法が、基板の幅方向の寸法よりも大きく、
気流ノズル体から吐出される気体の幅が、基板の幅寸法よりも大きくなるようにして基板の被洗浄面を洗浄することを特徴とする。

また本発明は、気流ノズル体は、基板の搬送方向の下流側から上流側に向け、かつ気体の吐出方向と基板の被洗浄面との成す角度が５度以上４５度以下になるようにして気体を吐出することを特徴とする。

また本発明は、気流ノズル体は、気流ノズル体の吐出口と基板の被洗浄面との離隔距離が、５０ｍｍ以下になるようにして気体を吐出することを特徴とする。

また本発明は、液流ノズル体は、洗浄液を吐出する吐出口を有し、気流ノズル体は、気体を吐出する吐出口を有し、
液流ノズル体の吐出口と、気流ノズル体の吐出口との基板搬送方向に関する離隔距離が、１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下になるようにして、液流ノズル体から基板の被洗浄面に向けて洗浄液を吐出し、気流ノズル体から基板の洗浄面に向けて気体を吐出して基板を洗浄することを特徴とする。

また本発明は、液流ノズル体から吐出される洗浄液は、比抵抗が１０ＭΩ・ｃｍ以上の純水であることを特徴とする。

また本発明は、液流ノズル体から吐出される洗浄液は、比抵抗が１０ＭΩ・ｃｍ以上の純水に二酸化炭素および／またはアンモニアを溶存させた液体であることを特徴とする。

また本発明は、基板の被洗浄面を臨み、液流ノズル体よりも基板が搬送される方向に関して下流側にもう１つの気流ノズル体をさらに設け、もう１つの気流ノズル体から基板の被洗浄面に向けて気体を吐出して基板の被洗浄面を洗浄することを特徴とする。

また本発明は、もう１つの気流ノズル体は、液流ノズル体から吐出されて基板の被洗浄面に滞留する洗浄液に対して気体を吐出することを特徴とする。

また本発明は、もう１つの気流ノズル体は、気体を吐出する吐出口を有し、吐出口がスリット状に形成され、スリット状に形成される吐出口の基板搬送方向に直交する方向である幅方向の寸法が、基板の幅方向の寸法よりも大きく、
もう１つの気流ノズル体から吐出される気体の幅が、基板の幅寸法よりも大きくなるようにして基板の被洗浄面を洗浄することを特徴とする。

また本発明は、もう１つの気流ノズル体は、基板の搬送方向の上流側から下流側に向け、かつ気体の吐出方向と基板の被洗浄面との成す角度が４５度以上８５度以下になるようにして気体を吐出することを特徴とする。

また本発明は、もう１つの気流ノズル体は、もう１つの気流ノズル体の吐出口と基板の被洗浄面との離隔距離が、５０ｍｍ以下になるようにして気体を吐出することを特徴とする。

また本発明は、もう１つの気流ノズル体は、大きさが１μｍ以上の粒子を含まない空気および／または窒素を吐出することを特徴とする。

また本発明は、予め定める１方向に搬送される基板の一方の面である被洗浄面を洗浄する基板洗浄装置であって、
基板の被洗浄面を臨んで設けられ基板の被洗浄面に向けて洗浄液を吐出する液流ノズル体と、基板の被洗浄面を臨んで設けられ基板の被洗浄面に向けて気体を吐出する気流ノズル体とを含み、
前記いずれかに記載の基板洗浄方法の実施に使用されることを特徴とする基板洗浄装置である。

本発明によれば、予め定める１方向に搬送される基板の一方の面である被洗浄面を洗浄するに際し、基板の被洗浄面を臨んで洗浄液を吐出する液流ノズル体を設け、基板の被洗浄面を臨み、液流ノズル体よりも基板が搬送される方向に関して上流側に気体を吐出する気流ノズル体を設け、基板の被洗浄面に向けて液流ノズル体から洗浄液を吐出するとともに、基板の被洗浄面に向けて気流ノズル体から気体を吐出して基板の被洗浄面を洗浄する。このことによって、液流ノズル体から基板の被洗浄面に対して吐出される洗浄液を、液流ノズル体よりも基板搬送方向上流側に設けられる気流ノズル体から吐出される気体の流れによって、被洗浄面に洗浄液が供給される位置よりも基板搬送方向上流側に形成される洗浄領域から排除することができるので、洗浄液の滞留を防止することができる。したがって、液流ノズル体から被洗浄面に対して吐出される洗浄液の基板表面における流れ（境界層流れ）の速度を減衰させることなく、基板表面に付着する粒子に対して作用させることができるので、粒子の除去を容易にし優れた洗浄効果を発現することが可能になる。

また本発明によれば、気流ノズル体は、液流ノズル体よりも基板搬送方向上流側で、液流ノズル体から吐出されて基板の被洗浄面に存在する洗浄液に対して気体を吐出するので、被洗浄面上における洗浄液の滞留を確実に防止することができる。

また本発明によれば、液流ノズル体は、洗浄液を吐出する吐出口を有し、吐出口がスリット状に形成され、スリット状吐出口の幅方向の寸法が、基板の幅方向の寸法よりも大きく形成され、基板幅寸法よりも大きい幅で吐出口から洗浄液が吐出されるので、基板の幅方向全体を確実に洗浄することができる。

また本発明によれば、液流ノズル体は、基板の搬送方向の下流側から上流側に向け、かつ洗浄液の吐出方向と基板の被洗浄面との成す角度が２０度以上９０度未満になるようにして洗浄液を吐出するので、被洗浄面から洗浄除去された粒子が、洗浄後の被洗浄面に再付着することを防止できる。

また本発明によれば、液流ノズル体は、液流ノズル体の吐出口と基板の被洗浄面との離隔距離が５０ｍｍ以下になるようにして洗浄液を吐出する。このことによって、吐出される洗浄液が吐出口から被洗浄面に達するまでの距離が短く、空気抵抗による洗浄液の吐出速度の減衰がほとんどないので、洗浄液の吐出流速を洗浄に有効利用することができる。

また本発明によれば、気流ノズル体は、気体を吐出する吐出口を有し、吐出口がスリット状に形成され、スリット状吐出口の基板搬送方向に直交する方向である幅方向の寸法が基板の幅方向の寸法よりも大きく形成され、基板幅寸法よりも大きい幅で吐出口から気体が吐出されるので、基板の幅方向全体において洗浄液を確実に排除して滞留を防止できる。

また本発明によれば、気流ノズル体は、基板の搬送方向の下流側から上流側に向け、かつ気体の吐出方向と基板の被洗浄面との成す角度が５度以上４５度以下になるようにして気体を吐出する。このことによって、気流ノズル体から吐出される気体の流れが、液流ノズル体から吐出されて基板の被洗浄面で形成する洗浄液の流れを阻害することなく、被洗浄面上に存在する洗浄液を排除する作用を充分に発揮することができる。

また本発明によれば、気流ノズル体は、気流ノズル体の吐出口と基板の被洗浄面との離隔距離が５０ｍｍ以下になるようにして気体を吐出する。このことによって、吐出される気体が吐出口から被洗浄面に達するまでの距離が短く、吐出される気体の速度がほとんど減衰しないので、その流速を洗浄液の排除に有効利用することができる。

また本発明によれば、液流ノズル体の吐出口と、気流ノズル体の吐出口との基板搬送方向に関する離隔距離が１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下になるようにして、液流ノズル体から基板の被洗浄面に向けて洗浄液を吐出し、気流ノズル体から洗浄面に向けて気体を吐出するので、液流ノズル体から被洗浄面に洗浄液が供給される位置よりも基板搬送方向上流側に形成される洗浄領域の広さを、洗浄能に合わせて好適に定めることができる。

また本発明によれば、洗浄液には、比抵抗が１０ＭΩ・ｃｍ以上の清浄な純水が用いられるので、良好な洗浄効果を発揮することができる。

また本発明によれば、洗浄液には、比抵抗が１０ＭΩ・ｃｍ以上の純水に二酸化炭素および／またはアンモニアを溶存させた液体、いわゆる機能水が用いられるので、洗浄に化学的作用も付加されて一層良好な洗浄効果を発揮することができる。

また本発明によれば、基板の被洗浄面を臨み、液流ノズル体よりも基板が搬送される方向に関して下流側にもう１つの気流ノズル体をさらに設け、もう１つの気流ノズル体から基板の被洗浄面に向けて気体を吐出するので、液流ノズル体から被洗浄面に向けて吐出され基板搬送方向下流側において被洗浄面の上に存在する洗浄液をも排除し、滞留することを防止できる。

また本発明によれば、もう１つの気流ノズル体は、液流ノズル体から吐出されて基板の被洗浄面に滞留する洗浄液に対して気体を吐出するので、被洗浄面上における洗浄液の滞留を確実に防止することができる。

また本発明によれば、もう１つの気流ノズル体は、気体を吐出する吐出口を有し、吐出口がスリット状に形成され、スリット状吐出口の基板搬送方向に直交する方向である幅方向の寸法が基板の幅方向の寸法よりも大きく形成され、基板幅寸法よりも大きい幅で吐出口から気体が吐出されるので、基板の幅方向全体において洗浄液を確実に排除して滞留を防止できる。

また本発明によれば、もう１つの気流ノズル体は、基板の搬送方向の上流側から下流側に向けて、気体の吐出方向と基板の被洗浄面との成す角度が４５度以上８５度以下になるようにして気体を吐出する。このことによって、被洗浄面上に存在する洗浄液の排除効果とともに、たとえばもう１つの気流ノズル体よりも基板搬送方向下流側に設けられる液流ノズル体から被洗浄面に向けて吐出される処理液などを遮断し、被洗浄面上に形成される洗浄領域へ処理液が侵入することを阻止できる。

また本発明によれば、もう１つの気流ノズル体は、もう１つの気流ノズル体の吐出口と基板の被洗浄面との離隔距離が、５０ｍｍ以下になるようにして気体を吐出する。このことによって、吐出される気体が吐出口から被洗浄面に達するまでの距離が短く、吐出される気体の速度がほとんど減衰しないので、その流速を洗浄液の排除に有効利用することができる。

また本発明によれば、もう１つの気流ノズル体から、大きさが１μｍ以上の粒子を含まない空気および／または窒素が吐出されるので、基板の被洗浄面および洗浄液に対する粒子汚染を防止することができる。

また本発明によれば、基板洗浄装置は、本発明に係る基板洗浄方法を用いて基板の被洗浄面を洗浄するので、液流ノズル体から基板の被洗浄面に対して吐出される洗浄液を、液流ノズル体よりもたとえば基板搬送方向上流側に設けられる気流ノズル体から吐出される気体の流れによって、洗浄領域から排除して滞留を防止することができる。このことによって、液流ノズル体から被洗浄面に対して吐出される洗浄液の境界層流れの速度を減衰させることなく、基板の表面に付着する粒子に対して作用させることができるので、粒子の除去を容易にし優れた洗浄効果を発現することのできる基板洗浄装置が提供される。

図１は本発明の実施の第１形態である基板洗浄装置１の構成を簡略化して示す上面図であり、図２は図１に示す基板洗浄装置１の側面図である。

基板洗浄装置１は、不図示の搬送手段の上に略水平に載置され、予め定める１方向（図１および図２の矢符Ｓ方向）に搬送される基板２の一方の面である被洗浄面２ａを洗浄することに用いられる装置である。基板洗浄装置１は、基板２の被洗浄面２ａを臨んで設けられ、基板２の被洗浄面２ａに向けて洗浄液３を吐出する液流ノズル体４と、基板２の被洗浄面２ａを臨み、液流ノズル体４よりも基板２が搬送される方向Ｓに関して上流側に設けられ、基板２の被洗浄面２ａに向けて気体５を吐出する気流ノズル体６とを含んで構成される。

不図示の搬送手段は、基板２の搬送方向Ｓに直交する方向である幅方向に回転軸線が延びて回転自在に設けられる複数の搬送ローラと、搬送ローラを回転駆動させる駆動手段とを含む。複数の搬送ローラは、回転頂部を連ねた仮想平面が水平面とほぼ平行になるように配置され、前記回転頂部を連ねた仮想平面が基板２のパスラインを構成する。基板２は、搬送ローラの上に載置され、搬送ローラが回転駆動されることによって、予め定める１方向である矢符Ｓで示す方向に搬送される。

基板洗浄装置１によって洗浄される基板２としては、ガラス基板、半導体基板、シリコンウエハなどが挙げられる。本実施の形態において、基板２の平面形状は、矩形であるけれども、これに限定されることなく、さらなる多角形状であってもよく、輪郭が曲線で形成されるものであってもよい。

液流ノズル体４は、幅方向に細長く延び、長手方向に垂直な断面形状が略５角形に形成されるたとえば金属製の部材である。液流ノズル体４の寸法は、少なくとも幅方向に延びる長さＬ１が、基板２の幅寸法Ｌ２よりも大きくなるように形成される。

液流ノズル体４は、内部空間を有し、その内部空間にノズルが形成され、さらにノズルの延長上に搬送される基板２を臨んで開口する液流の吐出口４ａ（この液流ノズル体４の吐出口４ａを液流吐出口４ａと呼ぶ）が形成される。液流吐出口４ａは、幅方向に延びるスリット状に形成され、その幅方向の長さが基板２の幅寸法Ｌ２よりも大きくなるように形成される。

液流ノズル体４は、図示を省く配管を介して洗浄液供給源に接続され、洗浄液供給源から圧送して供給される洗浄液３を、その液流吐出口４ａから基板２の被洗浄面２ａに向けて吐出することができる。前述のように、スリット状の液流吐出口４ａの幅方向の長さが、基板２の幅方向寸法Ｌ２よりも大きくなるように形成されるので、液流吐出口４ａから洗浄液３を基板２の幅方向全体に吐出して洗浄することが可能になり、また基板２が矢符Ｓで示される方向に搬送されることによって、基板２の被洗浄面２ａの全面を洗浄することが可能になる。

本実施形態では、液流吐出口４ａの形状は、スリット状に形成されるけれども、これに限定されることなく、他の形状であってもよい。液流吐出口４ａの形状は、たとえば複数の円孔を幅方向に配列したものであってもよい。この場合、複数の円孔を幅方向に配列する配列長さは、基板２の幅寸法Ｌ２以上の長さになるようにすることが望ましい。

液流ノズル体４の基板２に対する幾何学的配置については、気流ノズル体６の基板２に対する幾何学的配置とともに後述する。

液流ノズル体４から基板２の被洗浄面２ａに向けて吐出される洗浄液３としては、たとえば、比抵抗が１０ＭΩ・ｃｍ以上の純水、好ましく１８ＭΩ・ｃｍ以上の超純水が用いられる。また、洗浄液３としては、上記の純水、超純水に二酸化炭素および／またはアンモニアを溶存させた液体、いわゆる機能水が用いられてもよい。これらの清浄な洗浄液、または清浄でありかつ化学的作用を有する洗浄液が用いられることによって、良好な洗浄効果を発揮することが可能になる。

前述のように、気流ノズル体６が、基板２の被洗浄面２ａを臨み、液流ノズル体４よりも基板搬送方向Ｓに関して上流側であって、液流ノズル体４から吐出されて基板２の被洗浄面２ａに存在する洗浄液３に対して気体５を吐出することができる位置に設けられる。気流ノズル体６は、幅方向に細長く延び、長手方向に垂直な断面形状が略５角形に形成されるたとえば金属製の部材である。気流ノズル体６の寸法は、少なくとも幅方向に延びる長さＬ３が、基板２の幅寸法Ｌ２よりも大きくなるように形成される。

気流ノズル体６は、内部空間を有し、その内部空間にノズルが形成され、さらにノズルの延長上に搬送される基板２を臨んで開口する気体の吐出口６ａ（この気流ノズル体６の吐出口６ａを気流吐出口６ａと呼ぶ）が形成される。気流吐出口６ａは、幅方向に延びるスリット状に形成され、その幅方向の長さが基板２の幅寸法Ｌ２よりも大きくなるように形成される。なお、この気流ノズル体６の気流吐出口６ａの形状もスリット状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。

気流ノズル体６は、図示を省く配管を介して高圧ガスボンベと圧力／流量調整弁などから構成される気体供給源に接続され、気体供給源から供給される気体５を、その気流吐出口６ａから基板２の被洗浄面２ａに向けて吐出することができる。前述のように、スリット状の気流吐出口６ａの幅方向の長さが、基板２の幅方向寸法Ｌ２よりも大きくなるように形成されるので、気流吐出口６ａから気体５を基板２の幅方向全体に吐出し、液流ノズル体４から吐出されて被洗浄面２ａの上に存在する洗浄液３を、基板２の幅方向にわたって排除することができる。

気流ノズル体６から吐出される気体５として、本実施の形態では、大きさが１μｍ以上の粒子を含まない空気および／または窒素が用いられる。このような清浄な気体を使用することによって、洗浄液３および基板２の被洗浄面２ａの微粒子汚染を防ぐことが可能となる。

以下、液流ノズル体４および気流ノズル体６の基板２に対する幾何学的配置、ならびに液流ノズル体４と気流ノズル体６との配置について説明する。図３は、液流ノズル体４および気流ノズル体６の配置を示す拡大側面図である。

液流ノズル体４は、液流ノズル体４の液流吐出口４ａと基板２の被洗浄面２ａとの離隔距離Ｄ１が５０ｍｍ以下、望ましくは１０ｍｍになるように配置して設けられる。離隔距離Ｄ１を５０ｍｍ以下に設定することによって、吐出される洗浄液３が液流吐出口４ａから被洗浄面２ａに達するまでの距離が短くなり、空気抵抗による洗浄液３の吐出速度の減衰がほとんど起こらないので、洗浄液３の吐出流速を洗浄に有効利用することができる。

また、液流ノズル体４は、基板２の搬送方向Ｓの下流側から上流側に向けて洗浄液３を吐出し、洗浄液３が吐出される方向と基板２の被洗浄面２ａとの成す角度αが２０度以上９０度未満、望ましくは４５度程度になるように設けられる。

角度αが２０度未満では、吐出される洗浄液３が被洗浄面２ａに衝突して境界層流れを形成する作用が充分に発現されない。角度αが９０度以上では、液流ノズル体４から被洗浄面２ａに向けて吐出される洗浄液３の形成する流れが、洗浄液３が被洗浄面２ａに衝突する位置から基板搬送方向下流側にも強く作用するようになるので、洗浄液３によって被洗浄面２ａから一旦除去された粒子が、被洗浄面２ａに再付着するおそれがある。

気流ノズル体６は、気流ノズル体６の気流吐出口６ａと基板２の被洗浄面２ａとの離隔距離Ｄ２が５０ｍｍ以下、望ましくは１０ｍｍになるように配置して設けられる。離隔距離Ｄ２を５０ｍｍ以下に設定することによって、気流吐出口６ａから吐出される気体５が、気流吐出口６ａから被洗浄面２ａに達するまでの距離が短くなり、吐出される気体５の速度がほとんど減衰しないので、その流速を洗浄液３の排除に有効利用することができる。

また、気流ノズル体６は、基板２の搬送方向Ｓの下流側から上流側に向けて気体５を吐出し、気体５が吐出される方向と基板２の被洗浄面２ａとの成す角度βが５度以上４５以下、好ましくは１５度以上２５度以下になるように設けられる。角度βが５度未満では、被洗浄面２ａ上に存在する洗浄液３を排除する作用を充分に発揮することができない。角度βが４５度を超えると、気流ノズル体６から吐出される気体５の流れが、液流ノズル体４から吐出されて基板２の被洗浄面２ａで形成する洗浄液３の流れを阻害するおそれがある。

液流ノズル体４と気流ノズル体６とは、液流吐出口４ａと気流吐出口６ａとの基板搬送方向Ｓに関する離隔距離Ｌ４が、１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下となるように互いの配置が定められて設けられる。

離隔距離Ｌ４が１０ｍｍ未満では、液流ノズル体４から吐出された洗浄液３が被洗浄面２ａ上で形成する境界層流れが、液流ノズル体４から吐出された洗浄液３が被洗浄面２ａに対して衝突する位置の直近で、気流ノズル体６から吐出される気体５によって撹乱されるので、境界層流れの作用で被洗浄面２ａから粒子を除去することができる領域である洗浄領域Ｒを広くとることができない。

一方、離隔距離Ｌ４が３００ｍｍを超えると、液流ノズル体４と気流ノズル体６との間で被洗浄面２ａ上に存在する洗浄液３が境界層流れの速度を減衰させてしまうおそれがあり、気体５を吐出して洗浄液３を排除することの効果が充分に発揮されなくなるとともに、装置が基板搬送方向へいたずらに長くなり大型化する。したがって、離隔距離Ｌ４は、１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下に設定されるのが良い。

以下、本発明の実施の態様である基板洗浄方法について説明する。基板２は、基板洗浄装置１において、次のように洗浄される。基板２は、搬送ローラ上に略水平に載置され、搬送ローラの回転によって矢符Ｓ方向に搬送される。この基板２の被洗浄面２ａに向けて、前述のように配置される液流ノズル体４から洗浄液３を吐出するとともに、気流ノズル体６から気体５を吐出して基板２の被洗浄面２ａを洗浄する。

液流ノズル体４から被洗浄面２ａに向けて吐出される洗浄液３は、基板２の被洗浄面２ａ上を基板搬送方向下流側から上流側へ向って流れ、基板２の幅方向端部および搬送方向上流側端部から流出するとともに落下して回収容器などに回収される。しかしながら、被洗浄面２ａ上の洗浄液３には表面張力が作用するので、被洗浄面２ａ上をある程度の距離だけ流過して流れる速度が遅くなると表面張力の作用によって滞留するという現象が発生する。この被洗浄面２ａ上で滞留する洗浄液３は、液流ノズル体４から被洗浄面２ａに向けて吐出される洗浄液３の流れを妨げて流速を低下させるように作用する。

したがって、液流ノズル体４から被洗浄面２ａに向けて吐出される洗浄液３の流れ（図１中矢符７で示す）のみによって、基板２の被洗浄面２ａに付着する粒子の除去を行おうとすると、被洗浄面２ａ上で液流ノズル体４よりも基板搬送方向Ｓ上流側で滞留する洗浄液によって洗浄液３の流れの速度が低下し、充分に洗浄除去することができないという状態が生じる。

そこで本発明では、上記のように、液流ノズル体４よりも基板搬送方向Ｓの上流側に気流ノズル体６を設け、液流ノズル体４から供給される洗浄液３が被洗浄面２ａに対して衝突する位置よりも基板搬送方向上流側において滞留するおそれのある洗浄液３を排除することによって、液流ノズル体４から被洗浄面２ａに対して吐出された洗浄液３の流れの速度を低下させることなく、洗浄液３の流れによって被洗浄面２ａに付着する粒子を除去洗浄できる領域である洗浄領域Ｒを充分に広く確保する。このように充分広く確保される洗浄領域Ｒにおいては、境界層流れの速度を減衰させることなく、基板２の被洗浄面２ａに付着する粒子に対して作用させることができるので、粒子の除去を容易にし優れた洗浄効果を発揮することが可能になる。

気流ノズル体６から気体５を被洗浄面２ａに向けて吐出しても、なお、被洗浄面２ａ上の洗浄領域Ｒよりも基板搬送方向上流側に洗浄液３が滞留する液溜領域Ｑの形成されることがある。これは、気流ノズル体６から吐出される気体５の吐出圧力を過大にすると、洗浄液３の飛散等の問題があるので、吐出圧力をこれらの問題が生じない範囲に設定せざるを得ず、適当な範囲の吐出圧力の場合、被洗浄面２ａ上においてある程度の距離だけ洗浄液３の排除能を発揮すると、気体５の圧力が低下し洗浄液３の表面張力の作用の方が強くなるので、洗浄領域Ｒの基板搬送方向上流側に液溜領域Ｑが形成されるものである。液溜領域Ｑが形成される場合であっても、液流ノズル体４から被洗浄面２ａに向けて吐出される洗浄液３によって形成される洗浄領域Ｒが充分に広く、洗浄領域Ｒ内において境界層流れが妨げられることがなければ、洗浄効果の低下にはならない。

図４は本発明の実施の第２形態である基板洗浄装置１０の構成を簡略化して示す上面図であり、図５は図４に示す基板洗浄装置１０の側面図である。本実施形態の基板洗浄装置１０は、実施の第１形態の基板洗浄装置１に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。

基板洗浄装置１０において注目すべきは、基板２の被洗浄面２ａを臨み、液流ノズル体４よりも基板搬送方向Ｓに関して下流側であって、液流ノズル体４から吐出されて基板２の被洗浄面２ａに存在する洗浄液３に対して気体１１を吐出する位置に設けられ、基板２の被洗浄面２ａに向けて気体１１を吐出するもう１つの気流ノズル体１２をさらに含むことである。本実施の形態においては、液流ノズル体４よりも基板搬送方向Ｓに関して上流側に設けられる気流ノズル体６を第１気流ノズル体６と呼び、液流ノズル体４よりも基板搬送方向Ｓに関して下流側に設けられるもう１つの気流ノズル体１２を第２気流ノズル体１２と呼ぶ。

基板洗浄装置１０は、実施の第１形態で示す基板洗浄装置１における洗浄工程の後に、さらに基板のウエット処理工程を行う構成を具備したときの本発明の一例を示すものである。ただし、ここでいうウエット処理とは、純水リンス処理として説明をするが、たとえば第２の洗浄液による洗浄処理工程であってもよい。したがって、基板洗浄装置１０には、第２気流ノズル体１２のさらに基板搬送方向下流側に純水リンスツール１３が設けられる。

第２気流ノズル体１２は、幅方向に細長く延び、長手方向に垂直な断面形状が略５角形に形成されるたとえば金属製の部材である。第２気流ノズル体１２の寸法は、少なくとも幅方向に延びる長さＬ５が、基板２の幅寸法Ｌ２よりも大きくなるように形成される。

第２気流ノズル体１２は、内部空間を有し、その内部空間にノズルが形成され、さらにノズルの延長上に搬送される基板２を臨んで開口する気体の吐出口１２ａ（この第２気流ノズル体１２の吐出口１２ａを第２気流吐出口１２ａと呼ぶ）が形成される。第２気流吐出口１２ａは、幅方向に延びるスリット状に形成され、その幅方向の長さが基板２の幅寸法Ｌ２よりも大きくなるように形成される。なお、この第２気流ノズル体１２の第２気流吐出口１２ａの形状もスリット状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。

第２気流ノズル体１２は、図示を省く配管を介して高圧ガスボンベと圧力／流量調整弁などから構成される気体供給源に接続され、気体供給源から供給される気体１１を、その第２気流ノズル口１２ａから基板２の被洗浄面２ａに向けて吐出することができる。スリット状の第２気流吐出口１２ａの幅方向の長さが、基板２の幅方向寸法Ｌ２よりも大きくなるように形成されるので、第２気流吐出口１２ａから気体１１を基板２の幅方向全体に吐出することができる。

第２気流ノズル体１２から吐出される気体１１として、本実施の形態では、大きさが１μｍ以上の粒子を含まない空気および／または窒素が用いられる。このような清浄な気体を使用することによって、洗浄液３および基板２の被洗浄面２ａの微粒子汚染を防ぐことが可能となる。

純水リンスツール１３は、幅方向に基板２の幅方向寸法Ｌ２よりも長い長さを有するように細長く延びる管状の部材であり、基板２の被洗浄面２ａを臨む側に、スリット状または円孔が複数個幅方向に配列された純水吐出口１３ａが形成される。純水リンスツール１３は、不図示の配管を介して純水供給源に接続され、純水供給源から供給される純水１４を、基板２の被洗浄面２ａに向けて吐出することができる。純水リンスツール１３から吐出される純水１４としては、たとえば、比抵抗が１０ＭΩ・ｃｍ以上の純水、好ましくは１８ＭΩ・ｃｍ以上の超純水が用いられる。

以下、第２気流ノズル体１２の基板２に対する幾何学的配置について説明する。図６は、第２気流ノズル体１２の配置を示す拡大側面図である。第２気流ノズル体１２は、第２気流ノズル体１２の第２気流吐出口１２ａと基板２の被洗浄面２ａとの離隔距離Ｄ３が、５０ｍｍ以下、望ましくは１０ｍｍになるように配置して設けられる。離隔距離Ｄ３を５０ｍｍ以下に設定することによって、第２気流吐出口１２ａから吐出される気体１１が、第２気流吐出口１２ａから被洗浄面２ａに達するまでの距離が短くなり、吐出される気体１１の速度がほとんど減衰しないので、その流速を洗浄液３の排除および純水リンスツール１３から被洗浄面２ａに吐出される純水１４が洗浄領域Ｒへ流入することの阻止に有効利用することができる。

また第２気流ノズル体１２は、基板搬送方向Ｓの上流側から下流側に向け、かつ気体１１の吐出方向と基板１２の被洗浄面２ａとの成す角度γが、４５度以上８５度以下、好ましくは７０度以上８５度以下になるようにして設けられる。角度γが４５度未満では、純水リンスツール１３から被洗浄面２ａに対して供給される純水１４に対する排除作用が強くなり過ぎるので、純水１４によるリンス効果が充分に得られないおそれがある。一方、角度γが８５度を超えると、被洗浄面２ａ上の洗浄液３の排除および純水リンスツール１３から被洗浄面２ａに吐出される純水１４が洗浄領域Ｒへ流入することの阻止効果が充分得られなくなる。

以下、本発明のもう１つの実施態様である基板洗浄方法について説明する。基板洗浄装置１０においては、先の基板洗浄装置１と同様に、基板２は、搬送ローラ上に略水平に載置され、搬送ローラの回転によって矢符Ｓ方向に搬送され、この基板２の被洗浄面２ａに向けて、液流ノズル体４から洗浄液３を吐出するとともに、第１気流ノズル体６から気体５を吐出して基板２の被洗浄面２ａを洗浄する。したがって、洗浄領域Ｒにおいては、実施の第１形態の基板洗浄装置１と同様な粒子除去効果が得られる。

しかしながら、基板２の洗浄を行った後、たとえば洗浄液３によって除去された粒子が洗浄液３の中に含まれたままである場合、基板２へ粒子が再付着することが考えられる。そこで本実施形態の基板洗浄装置１０では、粒子を含んだ洗浄液３を、純水リンスツール１３から被洗浄面２ａに対して吐出される純水１４で置換することによって、粒子の再付着を防止する。

純水リンスツール１３から基板２の被洗浄面２ａに対して純水１４が供給される際、洗浄領域Ｒへ純水１４が流入すると、液流ノズル体４から被洗浄面２ａに供給され、被洗浄面２ａ上で形成される洗浄液３の流れが妨げられることになり、洗浄領域Ｒにおける粒子除去効果が低下することになる。そこで、基板洗浄装置１０では、基板搬送方向Ｓに関して、純水リンスツール１３と液流ノズル体４との間に、第２気流ノズル体１２を配置し、第２気流ノズル体１２から被洗浄面２ａに向けて吐出する気体１１によって、純水１４の洗浄領域Ｒへの流入を防止するとともに、被洗浄面２ａの上に存在する洗浄液３を排除する。このことによって、洗浄液３の流れは、純水１４の流入によって妨げられることがないので、良好な粒子除去効果を保つことができる。

さらに、第２気流ノズル体１２は、液流ノズル体４と純水リンスツール１３との間であって、望ましくは純水リンスツール１３から供給される純水１４が基板２の被洗浄面２ａに衝突する位置よりも少しだけ液流ノズル体４に寄った側の位置に、第２気流ノズル体１２から吐出された気体１１が当たるように配置されることによって、純水１４が液流ノズル体４側に流込まない効果を高くすることができる。

本発明の実施の第１形態である基板洗浄装置１の構成を簡略化して示す上面図である。 図１に示す基板洗浄装置１の側面図である。 液流ノズル体４および気流ノズル体６の配置を示す拡大側面図である。 本発明の実施の第２形態である基板洗浄装置１０の構成を簡略化して示す上面図である。 図４に示す基板洗浄装置１０の側面図である。 第２気流ノズル体１２の配置を示す拡大側面図である。

符号の説明

１，１０ 基板洗浄装置
２ 基板
３ 洗浄液
４ 液流ノズル体
５，１１ 気体
６ 気流ノズル体
１２ もう１つの気流ノズル体
１３ 純水リンスツール
１４ 純水

Claims (18)

1. 予め定める１方向に搬送される基板の一方の面である被洗浄面を洗浄する基板洗浄方法において、
   基板の被洗浄面を臨んで洗浄液を吐出する液流ノズル体を設け、
   基板の被洗浄面を臨み、液流ノズル体よりも基板が搬送される方向に関して上流側に気体を吐出する気流ノズル体を設け、
   基板の被洗浄面に向けて液流ノズル体から洗浄液を吐出するとともに、基板の被洗浄面に向けて気流ノズル体から気体を吐出して基板の被洗浄面を洗浄することを特徴とする基板洗浄方法。
2. 気流ノズル体は、
   液流ノズル体よりも基板が搬送される方向に関して上流側で、液流ノズル体から吐出されて基板の被洗浄面に存在する洗浄液に対して気体を吐出することを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法。
3. 液流ノズル体は、洗浄液を吐出する吐出口を有し、吐出口がスリット状に形成され、スリット状に形成される吐出口の基板搬送方向に直交する方向である幅方向の寸法が、基板の幅方向の寸法よりも大きく、
   液流ノズル体から吐出される洗浄液の幅が、基板の幅寸法よりも大きくなるようにして基板の被洗浄面を洗浄することを特徴とする請求項１または２記載の基板洗浄方法。
4. 液流ノズル体は、
   基板の搬送方向の下流側から上流側に向け、かつ洗浄液の吐出方向と基板の被洗浄面との成す角度が２０度以上９０度未満になるようにして洗浄液を吐出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の基板洗浄方法。
5. 液流ノズル体は、
   液流ノズル体の吐出口と基板の被洗浄面との離隔距離が、５０ｍｍ以下になるようにして洗浄液を吐出することを特徴とする請求項３または４記載の基板洗浄方法。
6. 気流ノズル体は、気体を吐出する吐出口を有し、吐出口がスリット状に形成され、スリット状に形成される吐出口の基板搬送方向に直交する方向である幅方向の寸法が、基板の幅方向の寸法よりも大きく、
   気流ノズル体から吐出される気体の幅が、基板の幅寸法よりも大きくなるようにして基板の被洗浄面を洗浄することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の基板洗浄方法。
7. 気流ノズル体は、
   基板の搬送方向の下流側から上流側に向け、かつ気体の吐出方向と基板の被洗浄面との成す角度が５度以上４５度以下になるようにして気体を吐出することを特徴とする請求項６記載の基板洗浄方法。
8. 気流ノズル体は、
   気流ノズル体の吐出口と基板の被洗浄面との離隔距離が、５０ｍｍ以下になるようにして気体を吐出することを特徴とする請求項６または７記載の基板洗浄方法。
9. 液流ノズル体は、洗浄液を吐出する吐出口を有し、
   気流ノズル体は、気体を吐出する吐出口を有し、
   液流ノズル体の吐出口と、気流ノズル体の吐出口との基板搬送方向に関する離隔距離が、１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下になるようにして、液流ノズル体から基板の被洗浄面に向けて洗浄液を吐出し、気流ノズル体から基板の洗浄面に向けて気体を吐出して基板を洗浄することを特徴とする請求項１または２記載の基板洗浄方法。
10. 液流ノズル体から吐出される洗浄液は、比抵抗が１０ＭΩ・ｃｍ以上の純水であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の基板洗浄方法。
11. 液流ノズル体から吐出される洗浄液は、比抵抗が１０ＭΩ・ｃｍ以上の純水に二酸化炭素および／またはアンモニアを溶存させた液体であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の基板洗浄方法。
12. 基板の被洗浄面を臨み、液流ノズル体よりも基板が搬送される方向に関して下流側にもう１つの気流ノズル体をさらに設け、もう１つの気流ノズル体から基板の被洗浄面に向けて気体を吐出して基板の被洗浄面を洗浄することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の基板洗浄方法。
13. もう１つの気流ノズル体は、
    液流ノズル体から吐出されて基板の被洗浄面に滞留する洗浄液に対して気体を吐出することを特徴とする請求項１２記載の基板洗浄方法。
14. もう１つの気流ノズル体は、気体を吐出する吐出口を有し、吐出口がスリット状に形成され、スリット状に形成される吐出口の基板搬送方向に直交する方向である幅方向の寸法が、基板の幅方向の寸法よりも大きく、
    もう１つの気流ノズル体から吐出される気体の幅が、基板の幅寸法よりも大きくなるようにして基板の被洗浄面を洗浄することを特徴とする請求項１２または１３に記載の基板洗浄方法。
15. もう１つの気流ノズル体は、
    基板の搬送方向の上流側から下流側に向け、かつ気体の吐出方向と基板の被洗浄面との成す角度が４５度以上８５度以下になるようにして気体を吐出することを特徴とする請求項１４記載の基板洗浄方法。
16. もう１つの気流ノズル体は、
    もう１つの気流ノズル体の吐出口と基板の被洗浄面との離隔距離が、５０ｍｍ以下になるようにして気体を吐出することを特徴とする請求項１４または１５記載の基板洗浄方法。
17. もう１つの気流ノズル体は、
    大きさが１μｍ以上の粒子を含まない空気および／または窒素を吐出することを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１つに記載の基板洗浄方法。
18. 予め定める１方向に搬送される基板の一方の面である被洗浄面を洗浄する基板洗浄装置であって、
    基板の被洗浄面を臨んで設けられ基板の被洗浄面に向けて洗浄液を吐出する液流ノズル体と、基板の被洗浄面を臨んで設けられ基板の被洗浄面に向けて気体を吐出する気流ノズル体とを含み、
    前記請求項１〜１７のいずれか１つに記載の基板洗浄方法の実施に使用されることを特徴とする基板洗浄装置。

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