JP2016181611A - Substrate cleaning device and substrate cleaning method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板を洗浄するための基板洗浄装置および基板洗浄方法に関する。 The present invention relates to a substrate cleaning apparatus and a substrate cleaning method for cleaning a substrate.
半導体ウェハ等の種々の基板の製造プロセスにおいて、基板に付着するパーティクル等の汚染物を除去するため、基板の洗浄処理が行われる。特許文献1に記載される基板洗浄装置では、基板の上方で洗浄ヘッドが移動されつつ、洗浄ヘッドの複数の吐出口からほぼ一定の径を有する洗浄液の液滴が基板の上面に連続的に吐出される。液滴が基板に衝突することにより、基板上の汚染物が物理的に除去される。
In manufacturing processes of various substrates such as semiconductor wafers, a substrate cleaning process is performed in order to remove contaminants such as particles adhering to the substrate. In the substrate cleaning apparatus described in
上記の基板洗浄装置では、基板の上面に隙間なく液滴が衝突するように、基板の回転速度および洗浄ヘッドの移動速度が設定される。この場合、基板上におけるパターンの状態等によっては、パターンが破損する等の損傷が基板に生じる可能性がある。 In the above substrate cleaning apparatus, the rotation speed of the substrate and the moving speed of the cleaning head are set so that the liquid droplets collide with the upper surface of the substrate without any gap. In this case, depending on the state of the pattern on the substrate, damage such as breakage of the pattern may occur in the substrate.
本発明の目的は、基板に損傷を与えることなく、基板に付着する汚染物を除去することが可能な基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a substrate cleaning apparatus and a substrate cleaning method capable of removing contaminants attached to a substrate without damaging the substrate.
(1)第1の発明に係る基板洗浄装置は、基板を保持して回転させる回転保持部と、回転保持部により回転される基板の一面に液滴を連続的に吐出する液滴吐出部と、液滴吐出部の移動速度を設定する移動速度設定部と、基板の一面における液滴の衝突位置が基板の半径方向に移動するように、移動速度設定部により設定された速度で液滴吐出部を移動させる駆動部とを備え、基板の一面が、基板の回転中心と共通の中心を有する円形状および円環形状の複数の洗浄単位領域に区分され、各洗浄単位領域に関して、単位面積に衝突すべき液滴数の許容値が設定され、移動速度設定部は、各洗浄単位領域の全体に液滴が衝突し、かつ各洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数が許容値以下となるように、各洗浄単位領域に液滴が吐出される際の液滴吐出部の移動速度を設定する。 (1) A substrate cleaning apparatus according to a first aspect of the present invention includes a rotation holding unit that holds and rotates a substrate, a droplet discharge unit that continuously discharges droplets onto one surface of the substrate rotated by the rotation holding unit, and Droplet movement at a speed set by the movement speed setting unit so that the collision position of the droplet on one surface of the substrate moves in the radial direction of the substrate. A surface of the substrate is divided into a plurality of circular and annular cleaning unit regions having a common center with the rotation center of the substrate, and each cleaning unit region has a unit area. An allowable value for the number of droplets to be collided is set, and the moving speed setting unit sets the number of droplets that collide with the entire cleaning unit area and the unit area of each cleaning unit area to be less than the allowable value. When droplets are ejected to each cleaning unit area Setting the moving speed of the droplet discharge unit.
この基板洗浄装置においては、回転保持部により基板が回転されつつ液滴吐出部から基板の一面に液滴が連続的に吐出される。駆動部によって液滴吐出部が移動されることにより、基板の一面における液滴の衝突位置が基板の半径方向に移動する。各洗浄単位領域に液滴が吐出される際の液滴吐出部の移動速度は、各洗浄単位領域の全体に液滴が衝突し、かつ各洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数が許容値以下となるように設定される。それにより、各洗浄単位領域に対する洗浄力を確保しつつ、各洗浄単位領域に過剰に液滴が衝突することが防止される。したがって、基板に損傷を与えることなく、基板に付着する汚染物を除去することができる。 In this substrate cleaning apparatus, droplets are continuously discharged from the droplet discharge unit to one surface of the substrate while the substrate is rotated by the rotation holding unit. When the droplet discharge unit is moved by the driving unit, the collision position of the droplet on one surface of the substrate moves in the radial direction of the substrate. The moving speed of the droplet discharge unit when droplets are discharged to each cleaning unit region is the number of droplets that collide with the entire cleaning unit region and the unit area of each cleaning unit region. It is set to be below the allowable value. Thereby, it is possible to prevent the liquid droplets from colliding excessively with each cleaning unit region while securing the cleaning power for each cleaning unit region. Therefore, contaminants attached to the substrate can be removed without damaging the substrate.
(2)移動速度設定部は、各洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数が許容値以下となるように、各洗浄単位領域に対して液滴吐出部の移動速度の下限値を算出し、各洗浄単位領域に液滴が吐出される際の液滴吐出部の移動速度を当該洗浄単位領域に対して算出された下限値以上の値に設定してもよい。 (2) The moving speed setting unit calculates the lower limit value of the moving speed of the droplet discharge unit for each cleaning unit region so that the number of droplets that collide with the unit area of each cleaning unit region is less than the allowable value. Then, the moving speed of the droplet discharge unit when droplets are discharged to each cleaning unit region may be set to a value equal to or higher than the lower limit value calculated for the cleaning unit region.
この場合、各洗浄単位領域に過剰に液滴が衝突することが防止される。それにより、基板の損傷が防止される。 In this case, it is possible to prevent the droplets from colliding excessively with each cleaning unit region. Thereby, damage to the substrate is prevented.
(3)移動速度設定部は、各洗浄単位領域の全体に液滴が衝突するように、各洗浄単位領域に対して液滴吐出部の移動速度の上限値を設定し、各洗浄単位領域に液滴が吐出される際の液滴吐出部の移動速度を当該洗浄単位領域に対して算出された上限値以下の値に設定してもよい。 (3) The moving speed setting unit sets an upper limit value of the moving speed of the droplet discharge unit for each cleaning unit region so that the droplets collide with the entire cleaning unit region. You may set the moving speed of the droplet discharge part at the time of a droplet discharge to the value below the upper limit calculated with respect to the said washing | cleaning unit area | region.
この場合、各洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数が過少になることが防止される。それにより、基板に付着する汚染物が適切に除去される。 In this case, it is possible to prevent the number of droplets that collide with the unit area of each cleaning unit region from becoming too small. Thereby, the contaminant adhering to a board | substrate is removed appropriately.
(4)移動速度設定部は、液滴の衝突位置が基板の中心から遠ざかるにつれて段階的または連続的に液滴吐出部の移動速度が低くなるように、液滴吐出部の移動速度を設定してもよい。 (4) The moving speed setting unit sets the moving speed of the droplet discharge section so that the moving speed of the droplet discharging section decreases stepwise or continuously as the droplet collision position moves away from the center of the substrate. May be.
基板の回転速度の変化が小さい場合、液滴の衝突位置が基板の中心から遠ざかるにつれて液滴の衝突位置での基板の周方向の速度が高くなる。上記の構成により、そのような基板の周方向の速度の違いによる液滴の衝突間隔のばらつきを小さくすることができる。それにより、基板の一面における洗浄力のばらつきを小さくすることができる。 When the change in the rotation speed of the substrate is small, the circumferential velocity of the substrate at the droplet collision position increases as the droplet collision position moves away from the center of the substrate. With the above configuration, it is possible to reduce variations in the collision interval of droplets due to the difference in the circumferential speed of the substrate. Thereby, the dispersion | variation in the cleaning power in the one surface of a board | substrate can be made small.
(5)基板処理装置は、各洗浄単位領域の全体に液滴が衝突するように、液滴吐出部から各洗浄単位領域に液滴が吐出される際の基板の回転速度を設定する回転速度設定部をさらに備え、回転保持部は、回転速度設定部により設定された回転速度で基板を回転させてもよい。 (5) The substrate processing apparatus sets a rotation speed for setting the rotation speed of the substrate when droplets are discharged from the droplet discharge unit to each cleaning unit region so that the droplets collide with the entire cleaning unit region. The rotation holding unit may further rotate the substrate at a rotation speed set by the rotation speed setting unit.
この場合、各洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数を精度良く調整することができる。 In this case, the number of droplets that collide with the unit area of each cleaning unit region can be accurately adjusted.
(6)第2の発明に係る基板洗浄方法は、液滴吐出部の移動速度を設定するステップと、回転保持部により基板を保持して回転させるステップと、回転保持部により回転される基板の一面に液滴吐出部により液滴を連続的に吐出するステップと、基板の一面における液滴の衝突位置が基板の半径方向に移動するように、設定された速度で液滴吐出部を駆動部によって移動させるステップとを備え、基板の一面が、基板の回転中心と共通の中心を有する円形状および円環形状の複数の洗浄単位領域に区分され、各洗浄単位領域に関して、単位面積に衝突すべき液滴数の許容値が設定され、移動速度を設定するステップは、各洗浄単位領域の全体に液滴が衝突し、かつ各洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数が許容値以下となるように、各洗浄単位領域に液滴が吐出される際の液滴吐出部の移動速度を設定することを含む。 (6) A substrate cleaning method according to a second aspect of the present invention includes a step of setting a moving speed of the droplet discharge unit, a step of holding and rotating the substrate by the rotation holding unit, and a step of rotating the substrate rotated by the rotation holding unit. The step of continuously discharging droplets by the droplet discharge unit on one surface and the droplet discharge unit driving unit at a set speed so that the collision position of the droplet on one surface of the substrate moves in the radial direction of the substrate The substrate is divided into a plurality of circular and annular cleaning unit regions having a common center with the center of rotation of the substrate, and each cleaning unit region collides with the unit area. The allowable value of the number of droplets to be set is set, and the step of setting the moving speed includes the step of droplets colliding with the entire cleaning unit region and the number of droplets colliding with the unit area of each cleaning unit region being less than the allowable value. Each wash It includes setting the movement speed of the droplet ejecting section when the droplets are ejected to the unit area.
この基板洗浄方法によれば、回転保持部により基板が回転されつつ液滴吐出部から基板の一面に液滴が連続的に吐出される。駆動部によって液滴吐出部が移動されることにより、基板の一面における液滴の衝突位置が基板の半径方向に移動する。各洗浄単位領域に液滴が吐出される際の液滴吐出部の移動速度は、各洗浄単位領域の全体に液滴が衝突し、かつ各洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数が許容値以下となるように設定される。それにより、各洗浄単位領域に対する洗浄力を確保しつつ、各洗浄単位領域に過剰に液滴が衝突することが防止される。したがって、基板に損傷を与えることなく、基板に付着する汚染物を除去することができる。 According to this substrate cleaning method, droplets are continuously discharged from the droplet discharge unit to one surface of the substrate while the substrate is rotated by the rotation holding unit. When the droplet discharge unit is moved by the driving unit, the collision position of the droplet on one surface of the substrate moves in the radial direction of the substrate. The moving speed of the droplet discharge unit when droplets are discharged to each cleaning unit region is the number of droplets that collide with the entire cleaning unit region and the unit area of each cleaning unit region. It is set to be below the allowable value. Thereby, it is possible to prevent the liquid droplets from colliding excessively with each cleaning unit region while securing the cleaning power for each cleaning unit region. Therefore, contaminants attached to the substrate can be removed without damaging the substrate.
本発明によれば、基板に損傷を与えることなく、基板に付着する汚染物を除去することができる。 According to the present invention, contaminants attached to the substrate can be removed without damaging the substrate.
以下、本発明の実施の形態に係る基板洗浄装置について図面を参照しながら説明する。以下の説明において、基板とは、半導体ウェハ、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または光ディスク用基板等をいう。また、処理液とは、基板に供給される液体の総称であり、洗浄液およびリンス液を含む。 Hereinafter, a substrate cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the substrate refers to a semiconductor wafer, a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a PDP (plasma display panel), a glass substrate for a photomask, an optical disk substrate, or the like. The processing liquid is a general term for liquids supplied to the substrate and includes a cleaning liquid and a rinsing liquid.
(1)全体構成
図1は、本実施の形態に係る基板洗浄装置の構成を示す図である。図1の基板洗浄装置100は、基板Wに洗浄処理を行う。基板洗浄装置100は、回転保持部10、処理カップ20、スプラッシュガード30、洗浄ヘッド40、ヘッド駆動部60、リンスノズル70および制御部80を備える。
(1) Overall Configuration FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a substrate cleaning apparatus according to the present embodiment. The
回転保持部10は、スピンベース11、回転軸12および回転駆動部13を含む。スピンベース11は円板形状を有し、回転軸12の上端に固定される。スピンベース11上に、複数の保持ピン11aが設けられる。複数の保持ピン11aが基板Wの外周部に当接することにより、基板Wが水平に保持される。回転駆動部13によって回転軸12が回転されることにより、スピンベース11上に保持される基板Wが鉛直な回転中心線の周りで回転される。回転軸12は中空状に設けられ、回転軸12の内部に洗浄液供給管15が挿入される。洗浄液供給管15の上端に洗浄液ノズル16が設けられる。洗浄液供給管15は、図示しない洗浄液供給系に接続される。
The
処理カップ20は、回転軸12を取り囲むように設けられる。処理カップ20は、円環状の排液溝21およびその外側に設けられる円環状の回収溝22を有する。排液溝21に導かれた処理液は、排液管21aを通して排出され、回収溝22に導かれた処理液は、回収溝22を通して回収される。スプラッシュガード30は、処理カップ20の上方に上下動可能に設けられる。スプラッシュガード30は、基板Wから飛散する処理液を受け止め、その処理液を処理カップ20の排液溝21および回収溝22に選択的に導く。
The
洗浄ヘッド40は、回転保持部10により保持される基板Wの上面に洗浄液を吐出する。洗浄ヘッド40の詳細については後述する。ヘッド駆動部60は、ヘッドアーム60aにより洗浄ヘッド40を保持し、洗浄ヘッド40を上下方向に移動させるとともに、ヘッドアーム60aを揺動させることによって基板Wの上方で洗浄ヘッド40を基板Wの半径方向に移動させる。
The cleaning
リンスノズル70は、リンス液供給源D1に接続され、回転保持部10により保持される基板Wの上面に、リンス液供給源D1から供給されるリンス液(本例では、純水)を吐出する。制御部80は、CPU(中央演算処理装置)を含むコンピュータ等からなり、基板洗浄装置100の各構成要素の動作を制御する。制御部80には、入力部81および表示部82が接続される。入力部81は、ユーザによる操作に基づいて、制御部80に種々の情報を入力する。表示部82は、基板Wの洗浄処理に関する種々の情報を表示する。
The rinsing
洗浄ヘッド40の詳細について説明する。図2は、洗浄ヘッド40の構成を示す一部切り欠き断面図であり、図3は、洗浄ヘッド40の下面を示す図である。図2に示すように、洗浄ヘッド40は、中空状の本体部41および圧電素子(ピエゾ素子)42を含む。本体部41には、供給配管43および排出配管44が接続される。供給配管43は洗浄液供給源D2と接続され、排出配管44は基板洗浄装置100の外部に延びる。供給配管43には、圧送ポンプ45およびフィルタ46が設けられる。圧送ポンプ45は、洗浄液供給源D2から供給配管43を通して本体部41に洗浄液(本例では、純水)を圧送する。フィルタ47は、供給配管43を通る洗浄液から異物を除去する。排出配管44には、バルブ49が設けられる。バルブ49が開かれることにより、本体部41内の洗浄液が排出配管44を通して排出される。
Details of the cleaning
本体部41の底部には、複数の吐出口DHが設けられる。図3に示すように、複数の吐出口DHは、互いに平行な複数の列NRをなす。各列NRの複数の吐出口DHは、等間隔にかつ直線上に並ぶように配置される。吐出口DHの数は、60個以上300個以下であることが好ましい。本例では、4つの列NRがそれぞれ20個の吐出口DHを含み、吐出口DHの総数は80個である。
A plurality of discharge ports DH are provided at the bottom of the
図2の圧電素子42は、本体部41の上面に固定され、電源42aと接続される。電源42aは、設定された周波数の交流電圧を圧電素子42に印加する。それにより、本体部41内の洗浄液に上記周波数の振動が与えられる。それにより、複数の吐出口DHから洗浄液の液滴が連続的に吐出される。吐出される液滴は、吐出口DHの径に依存したほぼ一定の径(例えば約20μm)を有する。吐出される液滴の速度は、圧送ポンプ45による洗浄液の供給圧に依存する。例えば、ユーザが入力部81を操作することによって液滴の速度が入力されると、入力された速度で液滴が吐出されるように、圧送ポンプ45による洗浄液の供給圧が調整される。
The
基板洗浄装置100における基板Wの洗浄処理について説明する。図4は、基板Wの洗浄処理の概要について説明するための図である。まず、図1の回転保持部10により基板Wが保持されつつ回転され、その基板Wの上面にリンスノズル70からリンス液が供給される。これにより、基板Wの上面を覆うようにリンス液の膜(以下、カバーリンスと呼ぶ。)が形成される。リンス液の供給が継続された状態で、図4に点線で示すように、洗浄ヘッド40が基板Wの中心部の上方から基板Wの周縁部の上方に移動されつつ、洗浄ヘッド40から洗浄液の液滴が吐出される。これにより、基板Wの上面に洗浄液の液滴を衝突させることができる。この場合、液滴の運動エネルギーにより、基板Wの上面に付着する汚染物が物理的に除去される。カバーリンスは、液滴の衝撃を緩和するように作用する。洗浄処理時において、図1の洗浄液ノズル16から基板Wに下面に洗浄液(例えば、純水)が吐出されてもよい。
The cleaning process of the substrate W in the
(2)洗浄ヘッドの移動速度
上記のように、洗浄ヘッド40が基板Wの中心部の上方から基板Wの周縁部の上方に移動することにより、基板W上における液滴の衝突位置が基板Wの中心部から周縁部に移動する。本実施の形態では、基板Wに対する洗浄ヘッド40の相対位置によって洗浄ヘッド40の移動速度が変化され、かつ基板Wに対する洗浄ヘッド40の相対位置によって基板Wの回転速度が変化される。
(2) Movement speed of the cleaning head As described above, the cleaning
図5は、洗浄ヘッド40の移動速度および基板Wの回転速度について説明するための図である。図5(a)には、基板Wの上面が示され、図5(b)には、基板Wの側面が示される。本例では、基板Wの上面が複数の洗浄単位領域に区分される。各洗浄単位領域は、基板Wの中心Cに関して回転対称でかつ基板Wの周方向において一定の幅を有する。図5(a)および図5(b)の例では、基板Wの上面が円形状の洗浄単位領域R1および円環形状の洗浄単位領域R2,R3に区分される。洗浄単位領域R1,R2,R3は、基板Wの中心Cから基板Wの周縁部にかけて基板Wの半径方向に並び、洗浄単位領域R1,R2,R3の各々の中心は基板Wの中心Cと一致する。
FIG. 5 is a diagram for explaining the moving speed of the cleaning
図5(a)および図5(b)の例において、洗浄ヘッド40は、洗浄単位領域R1の上方を速度V1で移動し、洗浄単位領域R2の上方を速度V2で移動し、洗浄単位領域R3の上方を速度V3で移動する。例えば、速度V2は速度V1より低く、速度V3は速度V2より低い。この場合、基板Wの中心部上方から周縁部上方にかけて洗浄ヘッド40の移動速度が段階的に低下する。
In the example of FIGS. 5A and 5B, the cleaning
洗浄ヘッド40が洗浄単位領域R1の上方を移動するときに、洗浄ヘッド40から洗浄単位領域R1に液滴が吐出され、洗浄ヘッド40が洗浄単位領域R2の上方を移動するときに、洗浄ヘッド40から洗浄単位領域R2に液滴が吐出され、洗浄ヘッド40が洗浄単位領域R3の上方を移動するときに、洗浄ヘッド40から洗浄単位領域R3に液滴が吐出される。
When the cleaning
また、図5(a)および図5(b)の例では、洗浄単位領域R1に液滴が吐出されるときに、基板Wの回転速度がr1に調整され、洗浄単位領域R2に液滴が吐出されるときに、基板Wの回転速度がr2に調整され、洗浄単位領域R3に液滴が吐出されるときに、基板Wの回転速度がr3に調整される。例えば、速度r2は速度r1より低く、速度r3は速度r2より低い。 In the example of FIGS. 5A and 5B, when a droplet is ejected to the cleaning unit region R1, the rotation speed of the substrate W is adjusted to r1, and the droplet is ejected to the cleaning unit region R2. When discharged, the rotation speed of the substrate W is adjusted to r2, and when the droplet is discharged to the cleaning unit region R3, the rotation speed of the substrate W is adjusted to r3. For example, speed r2 is lower than speed r1, and speed r3 is lower than speed r2.
速度V1〜V3,r1〜r3は、基板Wの上面を十分に洗浄するための洗浄条件、および基板Wに損傷が加わることを防止するための損傷防止条件の両方を満たすように設定される。ここで、基板Wの損傷とは、基板Wの上面に形成されたパターンの変形または破損等を意味する。 The speeds V1 to V3 and r1 to r3 are set so as to satisfy both the cleaning conditions for sufficiently cleaning the upper surface of the substrate W and the damage prevention conditions for preventing the substrate W from being damaged. Here, the damage of the substrate W means deformation or breakage of a pattern formed on the upper surface of the substrate W.
洗浄条件は、各洗浄単位領域の全体に隙間なく液滴を衝突させることが可能であることである。図6は、基板Wの上面における液滴の衝突について説明するための図である。図6においては、理解を容易にするため、基板Wの円周方向を横軸で表し、基板Wの半径方向を縦軸で表す。図6に示すように、基板Wの上面において、一の液滴は、その液滴と等しい径Tsを有する円形の領域(以下、液滴衝突領域と呼ぶ。)RGに衝突するとみなすことができる。上記のように、洗浄ヘッド40から吐出される液滴の径はほぼ一定である。そこで、本例では、液滴衝突領域RGの径Tsは一定とみなされる。基板Wの上面の全体に隙間なく液滴を衝突させるためには、基板Wの半径方向において隣り合う液滴衝突領域RGの中心部間の距離T1、および基板Wの円周方向において隣り合う液滴衝突領域RGの中心部間の距離T2がそれぞれ径Tsの2分の1以下であることが好ましい。図6の例では、距離T1,T2がそれぞれ径Tsの2分の1である。
The cleaning condition is that droplets can collide with each cleaning unit region without any gap. FIG. 6 is a diagram for explaining the collision of droplets on the upper surface of the substrate W. FIG. In FIG. 6, in order to facilitate understanding, the circumferential direction of the substrate W is represented by a horizontal axis, and the radial direction of the substrate W is represented by a vertical axis. As shown in FIG. 6, on the upper surface of the substrate W, one droplet can be regarded as colliding with a circular region (hereinafter referred to as a droplet collision region) RG having the same diameter Ts as the droplet. . As described above, the diameter of the droplets ejected from the cleaning
距離T1は、基板Wの半径方向における洗浄ヘッド40の移動速度に依存し、洗浄ヘッド40の移動速度が高いほど、距離T1は大きい。距離T2は、基板Wの回転速度に依存し、基板Wの回転速度が高いほど、距離T2は大きい。本実施の形態では、距離T1が径Tsの2分の1以下になるように、洗浄ヘッド40の移動速度の上限値が設定され、距離T2が径Tsの2分の1以下にとなるように、基板Wの回転速度が決定される。洗浄ヘッド40の吐出口DH(図3)の数が多いほど、衝突領域RGの密度が高くなる。そのため、基板Wの回転速度および洗浄ヘッド40の移動速度を高く設定することができる。
The distance T1 depends on the moving speed of the cleaning
損傷防止条件は、各洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数が、予め設定されたしきい値(以下、損傷しきい値と呼ぶ。)以下であることである。一の洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数が多くなるにつれて、その洗浄単位領域に損傷が生じる可能性が高くなる。損傷しきい値は、各洗浄単位領域に形成されるパターンの形状、位置、線幅および種類等によって異なる。損傷しきい値は、例えば実験またはシミュレーション等によって得られる。 The damage prevention condition is that the number of droplets that collide with the unit area of each cleaning unit region is equal to or less than a preset threshold value (hereinafter referred to as a damage threshold value). As the number of droplets that collide with the unit area of one cleaning unit region increases, the possibility that the cleaning unit region will be damaged increases. The damage threshold varies depending on the shape, position, line width, type, and the like of the pattern formed in each cleaning unit region. The damage threshold is obtained by, for example, experiments or simulations.
下式(1)で表されるように、各洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数Npは、各洗浄単位領域に吐出された液滴数Ntおよび各洗浄単位領域の面積ARから求められる。
Np=Nt/AR ・・・(1)
As represented by the following formula (1), the number Np of droplets that collide with the unit area of each cleaning unit region is obtained from the number Nt of droplets discharged to each cleaning unit region and the area AR of each cleaning unit region. It is done.
Np = Nt / AR (1)
式(1)の面積ARは、洗浄単位領域の区分に基づいて一義的に求めることができる。式(1)の液滴数Ntは、下式(2)で表されるように、図2の圧送ポンプ45により圧送される洗浄液の流量Fr、洗浄ヘッド40が各洗浄単位領域の上方を通過する時間(各洗浄単位領域に液滴が吐出される時間)Tt、および一の液滴の体積Vmから求められる。
Nt=Fr・Tt/Vm ・・・(2)
The area AR of Expression (1) can be uniquely determined based on the division of the cleaning unit region. The number of droplets Nt in the formula (1) is expressed by the following formula (2). The flow rate Fr of the cleaning liquid pumped by the pumping
Nt = Fr · Tt / Vm (2)
式(2)の流量Frは、図示しない流量計によって検出することができる。上記のように、液滴の径は、洗浄ヘッド40の吐出口DH(図2)の径に依存するので、吐出口DHの径に基づいて式(2)の体積Vmの近似値を求めることができる。式(2)の時間Ttは、下式(3)で表されるように、各洗浄単位領域の上方を通過する洗浄ヘッド40の移動速度Vtおよび基板Wの半径方向における各洗浄単位領域の幅Lrから求められる。
Tt=Lr/Vt ・・・(3)
The flow rate Fr in equation (2) can be detected by a flow meter (not shown). As described above, since the diameter of the droplet depends on the diameter of the discharge port DH (FIG. 2) of the cleaning
Tt = Lr / Vt (3)
式(3)の幅Lrは、洗浄単位領域の区分に基づいて一義的に求めることができる。式(1)〜(3)から、下式(4)で表されるように、各洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数Npと、各洗浄単位領域に対応する洗浄ヘッド40の移動速度Vtとの関係が得られる。
Np=(Fr・Lr・AR)/(Vm・Vt) ・・・(4)
The width Lr in Expression (3) can be uniquely determined based on the division of the cleaning unit region. From the expressions (1) to (3), as represented by the following expression (4), the number Np of droplets that collide with the unit area of each cleaning unit area and the movement of the cleaning
Np = (Fr · Lr · AR) / (Vm · Vt) (4)
式(4)で表されるように、移動速度Vtが低いほど、液滴数Npが多い。損傷防止条件が満たされるためには、式(4)の液滴数Npが損傷しきい値以下となる必要がある。したがって、式(4)の液滴数Npが損傷しきい値である場合の移動速度Vtが、洗浄ヘッド40の移動速度の下限値となる。
As represented by Expression (4), the lower the moving speed Vt, the greater the number of droplets Np. In order to satisfy the damage prevention condition, the number of droplets Np in Expression (4) needs to be equal to or less than the damage threshold. Therefore, the moving speed Vt when the number of droplets Np in Expression (4) is the damage threshold value is the lower limit value of the moving speed of the cleaning
このように、洗浄条件が満たされるように、各洗浄単位領域に対応する洗浄ヘッド40の移動速度の上限値が求められ、損傷防止条件が満たされるように、各洗浄単位領域に対応する洗浄ヘッド40の移動速度の下限値が求められる。図7は、洗浄ヘッド40の移動速度の上限値および下限値の一例を示す図である。図7において、横軸は、基板Wの中心部上方からの洗浄ヘッド40の移動距離を示し、縦軸は、洗浄ヘッド40の移動速度を示す。図7の例は図5の例に対応し、距離d1,d2,d3は、基板Wの中心C(図5)から洗浄単位領域R1,R2,R3の外周までの距離をそれぞれ表す。
Thus, the upper limit value of the moving speed of the cleaning
図7の例においては、洗浄単位領域R1,R2,R3に対応する洗浄ヘッド40の移動速度の上限値がそれぞれ値V1a,V2a,V3aであり、洗浄単位領域R1,R2,R3に対応する洗浄ヘッド40の移動速度の下限値がそれぞれ値V1b,V2b,V3bである。これらの上限値と下限値との間の範囲内で洗浄ヘッド40の移動速度V1,V2,V3がそれぞれ設定される。
In the example of FIG. 7, the upper limit values of the moving speed of the cleaning
(3)移動速度設定処理
図1の制御部80は、洗浄ヘッド40の移動速度を設定するための移動速度設定処理を行う。図8は、移動速度設定処理の一例について説明するためのフローチャートである。図8の例では、まず、ユーザが、洗浄ヘッド40から吐出される液滴の速度(以下、液滴速度と呼ぶ。)を決定し、その値が入力されるように、入力部81を操作する。これにより、制御部80は、液滴速度を取得する(ステップS1)。液滴速度が高いほど、各液滴の運動エネルギーが大きい。そのため、液滴速度が高いほど、液滴による洗浄力が高い。
(3) Moving Speed Setting Process The
次に、ユーザが、洗浄処理の対象となる基板Wの特性に基づいて、基板Wの上面を複数の洗浄単位領域に区分し、その複数の洗浄単位領域を特定するための領域特定情報が入力されるように、入力部81を操作する。これにより、制御部80は、領域特定情報を取得する(ステップS2)。基板Wの特性とは、基板W上に形成されるパターンの形状、位置、線幅および種類等である。領域特定情報は、例えば、基板の中心Cから各洗浄単位領域の外周までの距離(例えば、図7の距離d1〜d3)を表す。
Next, the user divides the upper surface of the substrate W into a plurality of cleaning unit regions based on the characteristics of the substrate W to be cleaned, and inputs region specifying information for specifying the plurality of cleaning unit regions. The
次に、制御部80は、取得された領域特定情報に基づいて、複数の洗浄単位領域の各々を基板洗浄装置100に固有の座標系で表す領域情報を生成する(ステップS3)。次に、制御部80は、ステップS1で取得された液滴の速度、およびステップS3で生成された領域情報に基づいて、洗浄条件が満たされるように、各洗浄単位領域に対応する洗浄ヘッド40の移動速度の上限値を算出するとともに(ステップS4)、各洗浄単位領域に対応する基板Wの回転速度を算出する(ステップS5)。
Next, the
次に、ユーザは、各洗浄単位領域の損傷しきい値が入力されるように、入力部81を操作する。損傷しきい値は、上記の液滴速度に対応するように定められる。これにより、制御部80は、各洗浄単位領域の損傷しきい値を取得する(ステップS6)。次に、制御部80は、ステップS3で生成された領域情報およびステップS6で取得された各洗浄単位領域の損傷しきい値に基づいて、損傷防止条件が満たされるように、各洗浄単位領域に対応する洗浄ヘッド40の移動速度の下限値を算出する(ステップS7)。次に、制御部80は、洗浄ヘッド40の移動速度を設定するための移動速度設定画面を図1の表示部81上に表示する(ステップS8)。移動速度設定画面には、ステップS4で算出された移動速度の上限値およびステップS6で算出された移動速度の下限値が示される。
Next, the user operates the
ユーザは、表示された移動速度設定画面を参照して、上限値と下限値との間の範囲内で各洗浄単位領域に対応する洗浄ヘッド40の移動速度を決定し、その値が入力されるように入力部81を操作する。これにより、制御部80は、洗浄ヘッド40の移動速度を取得し(ステップS9)、移動速度設定処理を終了する。基板Wの洗浄処理時に、制御部80は、移動速度設定処理において設定された移動速度で洗浄ヘッド40が移動されるように、ヘッド駆動部60を制御する。
The user refers to the displayed moving speed setting screen, determines the moving speed of the cleaning
(4)効果
本実施の形態に係る基板洗浄装置100においては、各洗浄単位領域の全体に隙間なく液滴を衝突させることが可能であり、かつ各洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数が損傷しきい値以下となるように、洗浄ヘッド40の移動速度が設定される。それにより、各洗浄単位領域に対する洗浄力を確保しつつ、各洗浄単位領域に過剰に液滴が衝突することが防止される。したがって、基板Wに損傷を与えることなく、基板Wに付着する汚染物を除去することができる。
(4) Effects In the
また、本実施の形態では、各洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数が損傷しきい値以下となるように、各洗浄単位領域に対応する洗浄ヘッド40の移動速度の下限値が算出され、各洗浄単位領域に液滴が吐出される際の洗浄ヘッド40の移動速度が当該洗浄単位領域に対して算出された下限値以上の値に設定される。これにより、各洗浄単位領域に過剰に液滴が衝突することが防止されるので、基板Wの損傷が防止される。
In the present embodiment, the lower limit value of the moving speed of the cleaning
また、本実施の形態では、各洗浄単位領域の全体に隙間なく液滴が衝突するように、各洗浄単位領域に対応する洗浄ヘッド40の移動速度の上限値が設定され、各洗浄単位領域に液滴が吐出される際の洗浄ヘッド40の移動速度が当該洗浄単位領域に対して算出された上限値以下の値に設定される。それにより、各洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数が過少になることが防止される。それにより、基板Wに付着する汚染物が適切に除去される。
Further, in the present embodiment, an upper limit value of the moving speed of the cleaning
また、本実施の形態では、液滴の衝突位置が基板Wの中心から遠ざかるにつれて段階的または連続的に洗浄ヘッド40の移動速度が低くなるように、洗浄ヘッド40の移動速度が設定される。それにより、基板Wの一面における洗浄力のばらつきを小さくすることができる。
In the present embodiment, the moving speed of the cleaning
また、本実施の形態では、各洗浄単位領域の全体に液滴が衝突するように、洗浄ヘッド40から各洗浄単位領域に液滴が吐出される際の基板Wの回転速度が設定される。それにより、各洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数を精度良く調整することができる。
In the present embodiment, the rotation speed of the substrate W when the droplet is ejected from the cleaning
(5)他の実施の形態
(5−1)
上記実施の形態では、洗浄単位領域毎に基板Wの回転速度が設定されるが、全ての洗浄単位領域に共通の基板Wの回転速度が設定されてもよい。基板Wの中心に近い領域の周方向の速度は、基板Wの中心から遠い領域の周方向の速度よりも低い。そのため、基板Wの周縁部付近の領域では、単位面積当たりに衝突する液滴数が少なくなりやすい。そこで、最も外側の洗浄単位領域(図5の例では、洗浄単位領域R3)に関して洗浄条件が満たされる回転速度が、共通の回転速度として設定されてもよい。
(5) Other embodiments (5-1)
In the above embodiment, the rotation speed of the substrate W is set for each cleaning unit area, but the rotation speed of the substrate W common to all the cleaning unit areas may be set. The circumferential speed of the region near the center of the substrate W is lower than the circumferential speed of the region far from the center of the substrate W. Therefore, in the region near the peripheral edge of the substrate W, the number of droplets that collide per unit area tends to decrease. Therefore, a rotation speed that satisfies the cleaning condition for the outermost cleaning unit area (in the example of FIG. 5, the cleaning unit area R3) may be set as a common rotation speed.
(5−2)
上記実施の形態では、洗浄ヘッド40が基板Wの中心部の上方から基板Wの周縁部の上方に移動するが、洗浄ヘッド40の移動方向はこれに限らない。洗浄ヘッド40が基板Wの周縁部の上方から基板Wの中心部の上方に移動してもよい。この場合も、上記の洗浄条件および損傷防止条件が満たされるように、洗浄ヘッド40の移動速度が設定される。
(5-2)
In the above embodiment, the cleaning
(5−3)
上記実施の形態では、複数の洗浄単位領域に対応する洗浄ヘッド40の移動速度が互いに異なるが、本発明はこれに限らない。図9は、洗浄ヘッド40の移動速度の他の設定例について説明するための図である。図9(a)の例および図9(b)の例において、洗浄単位領域の区分ならびに洗浄ヘッド40の移動速度の上限値および下限値は、図7の例と同じである。図9(a)の例のように、上限値V1a,V2a,V3aと下限値V1b,V2b,V3bとの間で、洗浄ヘッド40の移動速度が一定の値Vxに設定されてもよい。また、図9(b)の例のように、上限値V1a,V2a,V3aと下限値V1b,V2b,V3bとの間で、洗浄ヘッド40の移動速度が漸次低下するように設定されてもよい。
(5-3)
In the above embodiment, the moving speeds of the cleaning heads 40 corresponding to the plurality of cleaning unit regions are different from each other, but the present invention is not limited to this. FIG. 9 is a diagram for explaining another setting example of the moving speed of the cleaning
(5−4)
上記実施の形態では、液滴速度、洗浄単位領域の区分、および損傷しきい値が、それぞれユーザによって決定されるが、本発明はこれに限らない。例えば、複数の洗浄条件がユーザに提示され、そのうちの1つがユーザにより選択される。各洗浄条件に対応するように、液滴速度、洗浄単位領域の区分、および損傷しきい値が予め記憶される。ユーザにより洗浄条件が選択されると、その洗浄条件に対応する液滴速度、洗浄単位領域の区分、および損傷しきい値に基づいて、洗浄ヘッド40の移動速度の上限値および下限値が算出される。あるいは、一定の条件で洗浄処理が行われる場合には、液滴速度、洗浄単位領域の区分、および損傷しきい値として、固定の設定が用いられてもよい。
(5-4)
In the above embodiment, the droplet velocity, the cleaning unit area division, and the damage threshold are determined by the user, but the present invention is not limited to this. For example, a plurality of cleaning conditions are presented to the user, and one of them is selected by the user. In order to correspond to each cleaning condition, the droplet speed, the classification of the cleaning unit area, and the damage threshold value are stored in advance. When the user selects the cleaning condition, the upper limit value and the lower limit value of the moving speed of the cleaning
(5−5)
上記実施の形態では、洗浄ヘッド40の移動速度が最終的にユーザによって決定されるが、本発明はこれに限らない。洗浄条件および損傷防止条件が満たされるように、各洗浄単位領域に対応する洗浄ヘッド40の移動速度が自動的に決定されてもよい。
(5-5)
In the above embodiment, the moving speed of the cleaning
(5−6)
上記実施の形態では、洗浄液として純水が用いられるが、本発明はこれに限らない。例えば、洗浄用の薬液が洗浄液としても用いられてもよい。
(5-6)
In the above embodiment, pure water is used as the cleaning liquid, but the present invention is not limited to this. For example, a cleaning chemical may be used as the cleaning liquid.
(6)請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各構成要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
(6) Correspondence between each constituent element of claims and each part of the embodiment Hereinafter, an example of correspondence between each constituent element of the claim and each constituent element of the embodiment will be described. It is not limited to examples.
上記実施の形態においては、基板洗浄装置100が基板洗浄装置の例であり、回転保持部10が回転保持部の例であり、洗浄ヘッド40が液滴吐出部の例であり、制御部80が移動速度設定部および回転速度設定部の例であり、ヘッド駆動部60が駆動部の例である。
In the above embodiment, the
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の構成要素を用いることもできる。 As each constituent element in the claims, various other constituent elements having configurations or functions described in the claims can be used.
本発明は、種々の基板洗浄装置に有効に利用可能である。 The present invention can be effectively used for various substrate cleaning apparatuses.
10 回転保持部
20 処理カップ
30 スプラッシュガード
40 洗浄ヘッド
41 本体部
42 圧電素子
60 ヘッド駆動部
70 リンスノズル
80 制御部
81 入力部
82 表示部
100 基板洗浄装置
DH 吐出口
R1,R2,R3 洗浄単位領域
W 基板
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記回転保持部により回転される基板の一面に液滴を連続的に吐出する液滴吐出部と、
前記液滴吐出部の移動速度を設定する移動速度設定部と、
基板の前記一面における液滴の衝突位置が基板の半径方向に移動するように、前記移動速度設定部により設定された速度で前記液滴吐出部を移動させる駆動部とを備え、
基板の前記一面が、基板の回転中心と共通の中心を有する円形状および円環形状の複数の洗浄単位領域に区分され、
各洗浄単位領域に関して、単位面積に衝突すべき液滴数の許容値が設定され、
前記移動速度設定部は、各洗浄単位領域の全体に液滴が衝突し、かつ各洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数が前記許容値以下となるように、各洗浄単位領域に液滴が吐出される際の前記液滴吐出部の移動速度を設定する、基板洗浄装置。 A rotation holding unit for holding and rotating the substrate;
A droplet discharge unit that continuously discharges droplets on one surface of the substrate rotated by the rotation holding unit;
A moving speed setting unit for setting a moving speed of the droplet discharge unit;
A drive unit that moves the droplet discharge unit at a speed set by the moving speed setting unit so that a droplet collision position on the one surface of the substrate moves in a radial direction of the substrate;
The one surface of the substrate is divided into a plurality of circular and annular cleaning unit regions having a common center with the rotation center of the substrate,
For each cleaning unit area, an allowable number of droplets that should collide with the unit area is set,
The moving speed setting unit applies liquid to each cleaning unit region so that the droplets collide with the entire cleaning unit region and the number of droplets colliding with the unit area of each cleaning unit region is equal to or less than the allowable value. A substrate cleaning apparatus for setting a moving speed of the droplet discharge unit when a droplet is discharged.
前記回転保持部は、前記回転速度設定部により設定された回転速度で基板を回転させる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。 A rotation speed setting unit that sets a rotation speed of the substrate when droplets are discharged from the droplet discharge unit to each cleaning unit region so that the droplets collide with the entire cleaning unit region;
The substrate cleaning apparatus according to claim 1, wherein the rotation holding unit rotates the substrate at a rotation speed set by the rotation speed setting unit.
回転保持部により基板を保持して回転させるステップと、
前記回転保持部により回転される基板の一面に前記液滴吐出部により液滴を連続的に吐出するステップと、
基板の前記一面における液滴の衝突位置が基板の半径方向に移動するように、設定された速度で前記液滴吐出部を駆動部によって移動させるステップとを備え、
基板の前記一面が、基板の回転中心と共通の中心を有する円形状および円環形状の複数の洗浄単位領域に区分され、
各洗浄単位領域に関して、単位面積に衝突すべき液滴数の許容値が設定され、
前記移動速度を設定するステップは、各洗浄単位領域の全体に液滴が衝突し、かつ各洗浄単位領域の単位面積に衝突する液滴数が前記許容値以下となるように、各洗浄単位領域に液滴が吐出される際の前記液滴吐出部の移動速度を設定することを含む、基板洗浄方法。 Setting a moving speed of the droplet discharge unit;
Holding and rotating the substrate by the rotation holding unit;
Continuously discharging droplets by the droplet discharge unit onto one surface of the substrate rotated by the rotation holding unit;
Moving the droplet discharger by a driving unit at a set speed so that the collision position of the droplet on the one surface of the substrate moves in the radial direction of the substrate,
The one surface of the substrate is divided into a plurality of circular and annular cleaning unit regions having a common center with the rotation center of the substrate,
For each cleaning unit area, an allowable number of droplets that should collide with the unit area is set,
The step of setting the moving speed includes the step of setting each cleaning unit region so that the droplets collide with the entire cleaning unit region and the number of droplets colliding with the unit area of each cleaning unit region is equal to or less than the allowable value. A substrate cleaning method comprising: setting a moving speed of the droplet discharge unit when droplets are discharged to the substrate.
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