JP5156488B2 - Substrate cleaning apparatus and substrate cleaning method - Google Patents

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Description

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、FED(電界放出ディスプレイ:Field Emission Display)用基板、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等を超音波洗浄する基板洗浄装置および基板洗浄方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor wafer, a glass substrate for photomask, a glass substrate for liquid crystal display, a glass substrate for plasma display, a substrate for FED (Field Emission Display), a substrate for optical disk, a substrate for magnetic disk, and a magneto-optical disk. The present invention relates to a substrate cleaning apparatus and a substrate cleaning method for ultrasonically cleaning a substrate for use.

半導体装置や液晶表示装置などの電子部品の製造工程では、基板の表面に成膜やエッチングなどの処理を繰り返し施して微細パターンを形成するプロセス工程が含まれている。ここで、微細加工を良好に行うためには基板表面を清浄な状態に保つ必要があり、必要に応じて基板表面に対して洗浄処理が行われる。そこで、従来、基板上に付着したパーティクルを除去するために、基板に洗浄液を供給するとともに該洗浄液に超音波振動を付与することが行われている。これにより、洗浄液が有する超音波振動エネルギーによって、基板上からパーティクルが効果的に離脱して除去される。   The manufacturing process of electronic components such as semiconductor devices and liquid crystal display devices includes a process step of forming a fine pattern by repeatedly performing processes such as film formation and etching on the surface of a substrate. Here, in order to perform fine processing satisfactorily, it is necessary to keep the substrate surface clean, and a cleaning process is performed on the substrate surface as necessary. Therefore, conventionally, in order to remove particles adhering to the substrate, a cleaning liquid is supplied to the substrate and ultrasonic vibration is applied to the cleaning liquid. Thereby, the particles are effectively detached from the substrate and removed by the ultrasonic vibration energy of the cleaning liquid.

このような基板洗浄装置としては次のような方式が提案されている。例えば特許文献1に記載の装置は超音波振動を与えた洗浄液をノズルから基板表面に向けて噴射して基板表面を洗浄している。また、特許文献2、3に記載の装置は基板表面に洗浄液の液膜を形成するとともに該液膜に超音波振動を付与して基板表面を洗浄している。さらに、特許文献4に記載の装置は基板表面に対して超音波振動子を対向配置するとともに両者の間に洗浄液を流入して基板表面を洗浄している。   The following method has been proposed as such a substrate cleaning apparatus. For example, the apparatus described in Patent Document 1 cleans the substrate surface by spraying a cleaning liquid to which ultrasonic vibration is applied from the nozzle toward the substrate surface. In addition, the apparatuses described in Patent Documents 2 and 3 clean the substrate surface by forming a liquid film of a cleaning liquid on the surface of the substrate and applying ultrasonic vibration to the liquid film. Further, in the apparatus described in Patent Document 4, an ultrasonic transducer is disposed opposite to the substrate surface, and a cleaning liquid is introduced between the two to clean the substrate surface.

特開平11−244796号公報(第6頁)Japanese Patent Laid-Open No. 11-244796 (page 6) 特許第3493492号公報(第6図、第7図)Japanese Patent No. 3493492 (FIGS. 6 and 7) 特開2001−87725号公報(図2)Japanese Patent Laying-Open No. 2001-87725 (FIG. 2) 特開2006−326486号公報(図3、図4)Japanese Patent Laying-Open No. 2006-326486 (FIGS. 3 and 4)

上記した洗浄方式では、超音波振動を付与する超音波付与手段(棒状ホーン、プローブ、超音波付与ヘッド)が基板表面に対して対向配置されて当該対向位置で超音波振動によるパーティクル除去を行っている。このため、パーティクル除去率を高めるためには、超音波振動の出力増大や周波数の低下が効果的である。しかしながら、出力増大などに伴って、対向位置に形成されている基板上のパターンなどにダメージを与える可能性が高くなっている。しかも、上記洗浄方式では、基板表面全体を洗浄するために超音波付与手段が基板表面に対して相対的に移動される。したがって、上記ダメージが基板表面全体に及ぶこととなる。逆に、超音波振動の出力を低下させたり、周波数を増大させると、ダメージを抑えることができるものの、パーティクル除去率が大幅に低下してしまう。このように、従来の洗浄方式は超音波振動のみを利用してパーティクル除去を図っているため、基板ダメージの抑制とパーティクル除去とを同時に達成することが困難であった。   In the above-described cleaning method, ultrasonic wave application means (bar-shaped horn, probe, ultrasonic wave application head) for applying ultrasonic vibrations are arranged to face the substrate surface, and particles are removed by ultrasonic vibration at the opposite positions. Yes. For this reason, in order to increase the particle removal rate, it is effective to increase the output of ultrasonic vibration and decrease the frequency. However, as the output increases, the possibility of damaging the pattern on the substrate formed at the opposite position has increased. In addition, in the above cleaning method, the ultrasonic wave applying means is moved relative to the substrate surface in order to clean the entire substrate surface. Therefore, the damage is applied to the entire substrate surface. Conversely, if the output of ultrasonic vibration is reduced or the frequency is increased, damage can be suppressed, but the particle removal rate is greatly reduced. As described above, since the conventional cleaning method uses only ultrasonic vibration to remove particles, it has been difficult to simultaneously suppress substrate damage and remove particles.

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板へのダメージを抑制しながら基板表面上のパーティクルを効率的に除去することができる基板洗浄装置および方法を提供することを第1の目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and has as its first object to provide a substrate cleaning apparatus and method capable of efficiently removing particles on the substrate surface while suppressing damage to the substrate. To do.

また、この発明は、さらに基板表面上のパーティクルを均一に除去することを第2の目的とする。   A second object of the present invention is to uniformly remove particles on the substrate surface.

この発明にかかる基板洗浄装置は、上記目的を達成するため、基板表面を覆う第1洗浄液の液膜に対して超音波振動を付与する超音波付与手段と、超音波振動が液膜中を基板表面に向かって伝播する経路上で、かつ超音波振動が付与される第1位置と異なる第2位置で液膜に対して第2洗浄液を供給する供給手段と、超音波付与手段を作動させて液膜に超音波振動を付与しながら、供給手段により液膜に第2洗浄液を供給して超音波振動と異なる付加振動を液膜に与える制御手段とを備え、供給手段は第2洗浄液を吐出するノズルを有し、ノズルから吐出された第2洗浄液を液滴状態で液膜に着液させて付加振動を与えることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the substrate cleaning apparatus according to the present invention provides ultrasonic applying means for applying ultrasonic vibration to the liquid film of the first cleaning liquid covering the surface of the substrate, and the ultrasonic vibration passes through the liquid film in the substrate. The supply means for supplying the second cleaning liquid to the liquid film at a second position different from the first position where the ultrasonic vibration is applied on the path propagating toward the surface, and the ultrasonic application means are operated. Control means for supplying the liquid film with an additional vibration different from the ultrasonic vibration by supplying the second cleaning liquid to the liquid film by the supply means while applying ultrasonic vibration to the liquid film, and the supply means discharges the second cleaning liquid The second cleaning liquid ejected from the nozzle is applied to the liquid film in the form of liquid droplets to give additional vibration .

また、この発明にかかる基板洗浄方法は、上記目的を達成するため、基板表面を覆う第1洗浄液の液膜に対して超音波振動子を第1位置で接触させる第1工程と、超音波振動子を作動させて液膜に超音波振動を付与しながら、第1位置と異なる第2位置で液膜に第2洗浄液を供給して超音波振動と異なる付加振動を液膜に与える第2工程とを備え、第2工程は、第2洗浄液の液滴を液膜に滴下することを特徴としている。
In addition, in order to achieve the above object, the substrate cleaning method according to the present invention includes a first step of bringing an ultrasonic transducer into contact with the liquid film of the first cleaning liquid covering the substrate surface at a first position, and ultrasonic vibration. A second step of applying an additional vibration different from the ultrasonic vibration to the liquid film by supplying the second cleaning liquid to the liquid film at a second position different from the first position while operating the child to apply the ultrasonic vibration to the liquid film. The second step is characterized in that a droplet of the second cleaning liquid is dropped onto the liquid film .

このように構成された発明では、基板表面を覆う第1洗浄液の液膜に対して超音波振動が第1位置で与えられるとともに、その第1位置と異なる第2位置で第2洗浄液が液膜に供給されて超音波振動と異なる付加振動が液膜に与えられる。つまり、液膜への第2洗浄液の供給により液膜の表面が波立って液膜に振動を与える。この波立振動が本発明の「付加振動」として液膜に付加される。このように波立振動を加えることは、後で詳述する実験結果が示すように、パーティクル除去率の向上に大きく寄与する。   In the invention thus configured, ultrasonic vibration is applied to the liquid film of the first cleaning liquid covering the substrate surface at the first position, and the second cleaning liquid is applied to the liquid film at a second position different from the first position. And an additional vibration different from the ultrasonic vibration is applied to the liquid film. That is, when the second cleaning liquid is supplied to the liquid film, the surface of the liquid film undulates and vibrates the liquid film. This wave vibration is added to the liquid film as the “additional vibration” of the present invention. Applying wave vibration in this way greatly contributes to the improvement of the particle removal rate, as shown in the experimental results described in detail later.

ここで、「基板表面を覆う第1洗浄液の液膜」には、(a)基板表面への第1洗浄液の供給により基板表面上に形成された基板側液膜領域のみからなる液膜と、(b)基板表面への第1洗浄液の供給により基板表面上に形成された基板側液膜領域と、基板表面からプレートの表面に第1洗浄液が流れ込むことによりプレート表面上に形成された外方液膜領域とを有する液膜とが含まれる。   Here, the “liquid film of the first cleaning liquid covering the substrate surface” includes (a) a liquid film consisting only of the substrate-side liquid film region formed on the substrate surface by supplying the first cleaning liquid to the substrate surface; (b) The substrate-side liquid film region formed on the substrate surface by supplying the first cleaning liquid to the substrate surface, and the outer side formed on the plate surface by the first cleaning liquid flowing from the substrate surface to the plate surface. And a liquid film having a liquid film region.

これらのうち液膜(a)が形成された基板に対しては、第1位置および第2位置をともに基板側液膜領域に設定することができる。この場合、後で詳述するように、波立振動の付加によるパーティクル除去率の向上を図ることができる領域(以下「除去良好領域」という)は基板表面全面に広がっておらず偏っている。そこで、基板を回転させる基板回転手段をさらに設け、基板が少なくとも1回転以上回転している間に、超音波振動と波立振動とを液膜に与えると、次の作用効果が得られる。すなわち、このような構成を採用することで、基板表面に対する第1位置および第2位置の相対関係が時間的に変化する。そのため、除去良好領域が広がりパーティクル除去の均一性を高めることができる。また、後で詳述する実験結果によれば、除去良好領域は、第2位置の基板表面領域と、第2位置に対して第1位置の反対側の基板表面領域となっている。したがって、基板を回転させる場合には、パーティクル除去の均一性を高める観点から、(1)第2位置を第1位置に対して基板の回転中心側に位置させたり、(2)第2位置を基板の回転中心に設定するのが好適である。また、超音波付与手段を固定配置することによって装置構成を簡素化することができる。また、第1位置については任意に設定することができ、例えば基板表面のうちパーティクル除去を良好に行うべき領域を外して第1位置を設定するのが望ましい。というのも、通常、基板の表面周縁部はパターンなどを形成しない部位であるため、かかる表面周縁部に超音波付与手段を配置することでパターンダメージを防止することができる。   Among these, for the substrate on which the liquid film (a) is formed, both the first position and the second position can be set in the substrate-side liquid film region. In this case, as will be described in detail later, a region where the particle removal rate can be improved by the addition of wave vibration (hereinafter referred to as “good removal region”) is not spread over the entire surface of the substrate but is biased. Therefore, if the substrate rotating means for rotating the substrate is further provided and the ultrasonic vibration and the wave vibration are applied to the liquid film while the substrate is rotating at least once or more, the following effects can be obtained. That is, by adopting such a configuration, the relative relationship between the first position and the second position with respect to the substrate surface changes with time. Therefore, a good removal area can be expanded and the uniformity of particle removal can be improved. Also, according to the experimental results described in detail later, the good removal region is the substrate surface region at the second position and the substrate surface region opposite to the first position with respect to the second position. Therefore, when rotating the substrate, from the viewpoint of improving the uniformity of particle removal, (1) the second position is positioned closer to the rotation center of the substrate than the first position, or (2) the second position is It is preferable to set the rotation center of the substrate. In addition, the apparatus configuration can be simplified by fixedly arranging the ultrasonic wave applying means. Further, the first position can be arbitrarily set. For example, it is desirable to set the first position by removing the region where the particle removal should be satisfactorily performed on the substrate surface. This is because the surface peripheral portion of the substrate is usually a portion where a pattern or the like is not formed, and thus pattern damage can be prevented by arranging the ultrasonic wave imparting means on the surface peripheral portion.

一方、液膜(b)が形成された基板に対しては、第1位置を外方液膜領域に設定することができる。この外方液膜領域は基板表面の外方に位置しているため、超音波付与手段から出力される超音波振動は外方液膜領域を介して基板側液膜領域に伝播していくため、基板表面にダメージが及ぶのを効果的に防止することができる。また、基板側液膜領域および基板表面に向けて超音波振動が伝播している外方液膜領域に対して波立振動を付加することで上記した作用効果が得られる。この場合、基板表面全体が除去良好領域となる。なお、外方液膜領域に波立振動を付加するのに代えて、基板側液膜領域に波立振動を付加してもよい。   On the other hand, for the substrate on which the liquid film (b) is formed, the first position can be set to the outer liquid film region. Since this outer liquid film region is located outside the substrate surface, the ultrasonic vibration output from the ultrasonic wave application means propagates to the substrate side liquid film region through the outer liquid film region. It is possible to effectively prevent the substrate surface from being damaged. Further, the above-described effects can be obtained by adding wave vibration to the substrate-side liquid film region and the outer liquid film region in which ultrasonic vibration propagates toward the substrate surface. In this case, the entire substrate surface is a good removal region. Instead of adding the ripple vibration to the outer liquid film region, the ripple vibration may be added to the substrate side liquid film region.

また、このように第1位置を外方液膜領域に設定した場合には、基板の回転中心、第2位置および第1位置をこの順序で一直線上に配置するのが望ましく、この配置構成を採用することでパーティクル除去の均一性を高めることができる。   In addition, when the first position is set in the outer liquid film region in this way, it is desirable to arrange the rotation center of the substrate, the second position, and the first position in a straight line in this order. By adopting, the uniformity of particle removal can be improved.

なお、液膜に対して波立振動を確実に付与するためには、第2洗浄液を液滴状態で液膜に着液させて付加振動を与えるように構成するのが望ましい。また、このノズルから第1洗浄液を基板表面に供給して液膜を形成するように構成してもよい。このように供給手段が液膜形成動作と液滴供給動作とを実行することになり、少ない構成要素で液膜形成から洗浄までを効率的に行うことができる。逆に、このノズルと異なるノズルから第1洗浄液を基板表面に供給して液膜を形成するように構成してもよい。また、基板表面を覆う第1洗浄液の液膜に対して超音波振動子を第1位置で接触させる際に、基板を回転してもよく、これによりパーティクルを効率的に、かつ均一に除去することができる。さらに、第1および第2洗浄液として同種の処理液を用いてもよい。   Note that, in order to reliably apply the wave vibration to the liquid film, it is desirable that the second cleaning liquid is applied to the liquid film in a droplet state to apply additional vibration. Further, the first cleaning liquid may be supplied from the nozzle to the substrate surface to form a liquid film. In this way, the supply means executes the liquid film forming operation and the droplet supplying operation, and the liquid film formation to the cleaning can be efficiently performed with a small number of components. Conversely, the first cleaning liquid may be supplied to the substrate surface from a nozzle different from this nozzle to form a liquid film. Further, when the ultrasonic vibrator is brought into contact with the liquid film of the first cleaning liquid covering the substrate surface at the first position, the substrate may be rotated, whereby particles are efficiently and uniformly removed. be able to. Furthermore, the same kind of treatment liquid may be used as the first and second cleaning liquids.

上記発明によれば、基板表面を覆う第1洗浄液の液膜に対して超音波振動を与えるとともに、その超音波振動を付与している第1位置と異なる第2位置で超音波振動と異なる付加振動を液膜に与えているため、基板にダメージを与えない程度に超音波振動の出力や周波数などを設定したとしても、波立振動の付加によりパーティクル除去率を向上させることができる。つまり、基板ダメージの抑制とパーティクル除去の向上とを両立させることができる。   According to the invention, the ultrasonic vibration is applied to the liquid film of the first cleaning liquid covering the substrate surface, and the addition is different from the ultrasonic vibration at the second position different from the first position where the ultrasonic vibration is applied. Since vibration is applied to the liquid film, even if the ultrasonic vibration output and frequency are set to such an extent that the substrate is not damaged, the particle removal rate can be improved by adding the wave vibration. That is, it is possible to achieve both suppression of substrate damage and improvement of particle removal.

従来装置では、基板表面上に形成された洗浄液の液膜に超音波振動を加えて基板表面上からパーティクルを離脱させて除去していたが、本発明者は超音波洗浄技術の改良を図るべく、超音波振動が付与された液膜に対して種々の条件で洗浄液を供給し、供給条件の違いによるパーティクル除去率の変化を検証した。そして、その検証結果から、超音波振動が付与されている液膜に対して洗浄液を供給して液膜に波立振動を付加することによって、パーティクル除去率が向上するという知見を得た。そこで、本発明者はかかる知見に基づき超音波振動と波立振動を組み合わせた基板洗浄装置および方法を創作した。以下、本発明者の知見内容、つまり「振動付加によるパーティクル除去率の向上」について説明した後で、当該知見に利用した実施形態について詳述する。   In the conventional apparatus, ultrasonic vibration is applied to the liquid film of the cleaning liquid formed on the substrate surface to remove particles from the substrate surface, and the present inventor intends to improve the ultrasonic cleaning technology. Then, the cleaning liquid was supplied under various conditions to the liquid film to which the ultrasonic vibration was applied, and the change in the particle removal rate due to the difference in the supply conditions was verified. As a result of the verification, it was found that the particle removal rate is improved by supplying the cleaning liquid to the liquid film to which the ultrasonic vibration is applied and applying the ripple vibration to the liquid film. Accordingly, the present inventor has created a substrate cleaning apparatus and method combining ultrasonic vibration and wave vibration based on such knowledge. Hereinafter, after describing the contents of knowledge of the present inventor, that is, “improvement of particle removal rate by vibration addition”, embodiments used for the knowledge will be described in detail.

<振動付加によるパーティクル除去率の向上>
本発明者は次の実験を行った。シリコンウエハ(ウエハ径:200mm)を9枚用意し、枚葉式の基板処理装置(大日本スクリーン製造社製、スピンプロセッサSS―3000)を用いてウエハ(基板)W1〜W9を強制的に汚染させる。具体的には、ウエハを回転させながらウエハ表面にパーティクル(Si屑)を分散させた分散液をウエハに供給する。ここでは、ウエハ表面に付着するパーティクルの数が約10000個となるように、分散液の液量、ウエハ回転数および処理時間を適宜調整する。そして、ウエハ表面に付着しているパーティクル(粒径;0.08μm以上)の数(初期値)を測定する。なお、パーティクル数の測定はKLA−Tencor社製のパーティクル評価装置SP1−TBIを用いて評価を行っている。
<Improvement of particle removal rate by vibration addition>
The inventor conducted the following experiment. Nine silicon wafers (wafer diameter: 200 mm) are prepared, and wafers (substrates) W1 to W9 are forcibly contaminated using a single wafer processing apparatus (Dainippon Screen Manufacturing Co., Ltd., Spin Processor SS-3000). Let Specifically, a dispersion liquid in which particles (Si scraps) are dispersed on the wafer surface is supplied to the wafer while rotating the wafer. Here, the liquid amount of the dispersion, the wafer rotation speed, and the processing time are appropriately adjusted so that the number of particles adhering to the wafer surface is about 10,000. Then, the number (initial value) of particles (particle size: 0.08 μm or more) adhering to the wafer surface is measured. The number of particles is evaluated using a particle evaluation apparatus SP1-TBI manufactured by KLA-Tencor.

次に、図1(a)に概略構成を示す装置を用いてウエハWの表面Wf上にDIW(deionized water:脱イオン水)の液膜を形成する。すなわち、表面Wfが上方を向いた水平姿勢でウエハW1〜W9を100rpmで回転させながらウエハ表面Wfから上方にノズル高さHだけ離れた位置に配置したノズル41から300(mL/min)の流量でウエハ表面WfにDIWを供給する。これによって、ウエハ表面Wfに2〜3mmのDIW膜を形成する。そして、同図(b)に示すように、ウエハ表面周縁部の振動付与位置P1に超音波付与ヘッド71を位置決めして超音波振動を付与するとともに、ウエハW1〜W9ごとに供給条件(DIW流量およびノズル高さH)を相違させながらウエハ回転中心(位置P2)にDIWを供給してウエハ表面Wfの洗浄を行う。具体的には、超音波付与ヘッド71を振動付与位置P1に固定配置したまま超音波振動の発振出力を5Wに、また発振周波数を3MHzに設定する一方、ウエハW1〜W9のそれぞれに対する供給条件を図2に示すように設定する。なお、各供給条件でノズル41から吐出されたDIWが液膜に着液する際の供給状態を観察するために液膜に供給されるDIWをデジタルカメラなどの撮像装置により撮像した。   Next, a liquid film of DIW (deionized water) is formed on the surface Wf of the wafer W using an apparatus having a schematic configuration shown in FIG. That is, a flow rate of 300 (mL / min) from the nozzle 41 arranged at a position separated from the wafer surface Wf by the nozzle height H while rotating the wafers W1 to W9 at 100 rpm in a horizontal posture with the surface Wf facing upward. Then, DIW is supplied to the wafer surface Wf. As a result, a DIW film of 2 to 3 mm is formed on the wafer surface Wf. Then, as shown in FIG. 4B, the ultrasonic wave application head 71 is positioned at the vibration application position P1 on the peripheral edge of the wafer to apply ultrasonic vibrations, and supply conditions (DIW flow rate) are set for each of the wafers W1 to W9. The wafer surface Wf is cleaned by supplying DIW to the wafer rotation center (position P2) while making the nozzle height H) different. Specifically, while the ultrasonic wave application head 71 is fixedly disposed at the vibration application position P1, the ultrasonic vibration oscillation output is set to 5 W and the oscillation frequency is set to 3 MHz, while the supply conditions for each of the wafers W1 to W9 are set. Settings are made as shown in FIG. Note that DIW supplied to the liquid film was imaged by an imaging device such as a digital camera in order to observe the supply state when DIW discharged from the nozzles 41 reached the liquid film under each supply condition.

ウエハ洗浄処理後にスピン乾燥を行い、さらにウエハ表面に付着しているパーティクル数を上記したパーティクル評価装置を用いて測定する。そして、洗浄処理後のパーティクル数と洗浄処理前のパーティクル数(初期値)とを対比することでパーティクル除去率をウエハ表面全体と、評価対象領域(図1(c)の斜線部分)とについて算出する。   Spin drying is performed after the wafer cleaning process, and the number of particles adhering to the wafer surface is measured using the above-described particle evaluation apparatus. Then, by comparing the number of particles after the cleaning process with the number of particles before the cleaning process (initial value), the particle removal rate is calculated for the entire wafer surface and the evaluation target region (shaded area in FIG. 1C). To do.

上記実験ではDIWの供給条件を相違させているが、供給条件によってDIWの供給状態が棒状(液柱状態)となる場合と、液滴状態となる場合とがあった。つまり、ウエハW1〜W9のうちウエハW2、W3、W6に対する供給条件では、図3(a)に示すように、ノズル41から液膜に供給されるDIWは連続的な流れである棒状となっており、液膜の表面が波立つことなく、ほぼ静止した状態のままDIWがウエハの回転中心(位置P2)に供給されている。一方、ウエハW1、W2、W4、W5、W7〜W9に対する供給条件では、図3(b)に示すように、ノズル41から液膜に供給されるDIWは断続的な分離した流れである液滴状態となっており、液滴状のDIWにより液膜の表面が波立っている。 In the above experiment, the DIW supply conditions are different, but depending on the supply conditions, the DIW supply state may be a rod shape (liquid column state) or a droplet state. That is, under the supply conditions for the wafers W2, W3, and W6 among the wafers W1 to W9, as shown in FIG. 3A, DIW supplied from the nozzle 41 to the liquid film has a rod shape that is a continuous flow. Thus, the DIW is supplied to the rotation center (position P2) of the wafer while the surface of the liquid film does not swell and remains almost stationary. On the other hand, under the supply conditions for the wafers W1, W2, W4, W5, and W7 to W9, as shown in FIG. 3B, DIW supplied from the nozzle 41 to the liquid film is a liquid droplet that is an intermittent separated flow. In this state, the surface of the liquid film is rippled by the liquid DIW.

図4は各供給条件で洗浄処理されたウエハW1〜W9についてのパーティクル除去状態を示している。同図における黒ドットはパーティクル除去された位置を示している。したがって、黒ドットの数によりパーティクル除去率を求めることができる一方、黒ドットの分布から洗浄効果の偏りを求めることができる。ここでは、パーティクル除去率をウエハ全面と評価対象領域との2つに分けて算出している。同図中の「全体○○%」はウエハ全面でのパーティクル除去率であり、半円状の破線囲み部に対する数字は評価対象領域でのパーティクル除去率である。なお、この評価対象領域は、図1(c)および図4に示すようにウエハ表面のうち液滴滴下位置P2に対して振動付与位置P1の反対側に位置する領域を意味している。   FIG. 4 shows the particle removal state for the wafers W1 to W9 cleaned under each supply condition. The black dots in the figure indicate the positions where the particles have been removed. Accordingly, the particle removal rate can be obtained from the number of black dots, while the bias of the cleaning effect can be obtained from the distribution of black dots. Here, the particle removal rate is calculated separately for the entire wafer surface and the evaluation target region. “Overall XX%” in the figure is the particle removal rate on the entire surface of the wafer, and the numbers for the semicircular broken line encircled portion are the particle removal rate in the evaluation target region. This evaluation target area means an area located on the opposite side of the vibration applying position P1 with respect to the droplet dropping position P2 on the wafer surface as shown in FIG. 1 (c) and FIG.

上記した実験結果から、超音波振動が付与されている液膜に対して液滴状態の洗浄液(DIW)をさらに付与することはパーティクル除去率を向上させる上で非常に有益な手段であるということがわかる。これは液滴供給により液膜の液面に波立振動を加えることに密接に関連している。また、パーティクル除去の分布状態から洗浄効果に偏りが生じていることもわかる。波立振動の付加によるパーティクル除去率の向上を図ることができる領域、つまり除去良好領域はウエハ表面全面に広がっておらず偏っており、振動付与位置P1と液滴滴下位置P2との相対位置関係に応じて除去良好領域が相違している。すなわち、振動付与位置P1で液膜に与えられた超音波振動は液膜中をウエハ表面Wfに向かって伝播していく、例えば上記実験では、振動付与位置P1は図1に示すようにウエハ表面Wfの左端周縁部となっているため、超音波振動はウエハWの左端周縁部側から右端側に伝播していく。そして、その伝播経路上で波立振動が付加されるが、その波立振動が加えられる液滴滴下位置P2に対して振動付与位置P1の反対側となるウエハ表面領域が除去良好領域となっている。したがって、この相対位置関係を調整することによって除去良好領域をコントロールすることができる。特に、液滴滴下位置P2をウエハWの回転中心に設定するとともに洗浄処理中にウエハWを回転させると、ウエハ回転に伴い除去良好領域が移動する。したがって、ウエハWを1回転以上させると、ウエハ全面からパーティクルを均一に、しかも良好に除去することができる。上記のように振動付与位置P1が本発明の「第1位置」に相当し、液滴滴下位置P2が本発明の「第2位置」に相当している。   From the above experimental results, it can be said that further application of cleaning liquid (DIW) in a droplet state to the liquid film to which ultrasonic vibration is applied is a very useful means for improving the particle removal rate. I understand. This is closely related to applying ripple vibration to the liquid surface of the liquid film by supplying droplets. It can also be seen that the cleaning effect is biased from the particle removal distribution. The region where the particle removal rate can be improved by the addition of the ripple vibration, that is, the good removal region is not spread over the entire surface of the wafer but is biased, and the relative positional relationship between the vibration applying position P1 and the droplet dropping position P2 is Accordingly, the good removal area is different. That is, the ultrasonic vibration applied to the liquid film at the vibration applying position P1 propagates through the liquid film toward the wafer surface Wf. For example, in the above experiment, the vibration applying position P1 is the wafer surface as shown in FIG. Since it is the left end peripheral portion of Wf, the ultrasonic vibration propagates from the left end peripheral portion side of the wafer W to the right end side. Then, although the ripple vibration is added on the propagation path, the wafer surface area opposite to the vibration applying position P1 with respect to the droplet dropping position P2 to which the ripple vibration is applied is a good removal area. Therefore, the good removal area can be controlled by adjusting the relative positional relationship. In particular, when the droplet dropping position P2 is set at the rotation center of the wafer W and the wafer W is rotated during the cleaning process, the good removal region moves as the wafer rotates. Therefore, if the wafer W is rotated once or more, particles can be uniformly and satisfactorily removed from the entire wafer surface. As described above, the vibration applying position P1 corresponds to the “first position” of the present invention, and the droplet dropping position P2 corresponds to the “second position” of the present invention.

また上記実験では、ウエハ表面Wf上に形成された液膜(本発明の「基板側液膜領域」に相当)に対して超音波振動と波立振動を加えているが、後で詳述する第2実施形態や第3実施形態で説明するように、超音波振動および波立振動を与える位置を変更しても上記と同様の実験結果が得られる。例えば第2実施形態や第3実施形態にかかる装置を用いる場合には、図5や図6に示すようにウエハ表面Wf上に形成される基板側液膜領域LF1とウエハ表面周縁から外方にはみ出て形成された外方液膜領域(本発明の「外方液膜領域」に相当)LF2を有する液膜LFを形成することができる。このように基板側液膜領域LF1と外方液膜領域LF2を有する液膜LFによってウエハ表面Wfを上方から覆っている場合には、外方液膜領域LF2に超音波振動を与えることができ、この超音波振動の大部分はウエハ表面Wfに向かって伝播していく。そして、その伝播経路上に波立振動を加えることで上記実験結果と同様に、波立振動が加えられる液滴滴下位置P2に対して振動付与位置P1の反対側となるウエハ表面領域に付着するパーティクルを良好に除去することができた。例えば図5に示すように、外方液膜領域LF2において振動付与位置P1が液滴滴下位置P2に対して基板側液膜領域LF1の反対側(同図の左側)となるように波立振動を外方液膜領域LF2に与えると、ウエハ表面Wf全体が液滴滴下位置P2に対して振動付与位置P1の反対側となり、除去良好領域となる。また、例えば図6に示すように、外方液膜領域LF2に超音波振動を与えることで超音波振動はウエハ表面Wfの左端部からウエハ表面Wf全体に伝播しており、この状態で基板側液膜領域LF1の任意の位置に波立振動を付加すると、その波立振動が加えられる液滴滴下位置P2に対して振動付与位置P1の反対側となるウエハ表面領域が除去良好領域となる。   In the above experiment, ultrasonic vibration and wave vibration are applied to the liquid film (corresponding to the “substrate-side liquid film region” of the present invention) formed on the wafer surface Wf. As will be described in the second embodiment and the third embodiment, the same experimental results as described above can be obtained even if the position for applying ultrasonic vibration and wave vibration is changed. For example, when using the apparatus according to the second or third embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the substrate-side liquid film region LF1 formed on the wafer surface Wf and the wafer surface periphery are outward. A liquid film LF having an outer liquid film region (corresponding to the “outer liquid film region” of the present invention) LF2 formed so as to protrude can be formed. As described above, when the wafer surface Wf is covered from above by the liquid film LF having the substrate side liquid film region LF1 and the outer liquid film region LF2, ultrasonic vibration can be applied to the outer liquid film region LF2. Most of the ultrasonic vibration propagates toward the wafer surface Wf. Then, by applying ripple vibration on the propagation path, particles adhering to the wafer surface region on the opposite side of the vibration application position P1 with respect to the droplet dropping position P2 to which the ripple vibration is applied are applied in the same manner as the above experimental result. It was successfully removed. For example, as shown in FIG. 5, in the outer liquid film region LF2, the vibration is applied so that the vibration application position P1 is opposite to the substrate-side liquid film region LF1 (left side in the figure) with respect to the droplet dropping position P2. When applied to the outer liquid film region LF2, the entire wafer surface Wf is on the side opposite to the vibration applying position P1 with respect to the droplet dropping position P2, and becomes a good removal region. For example, as shown in FIG. 6, by applying ultrasonic vibration to the outer liquid film region LF2, the ultrasonic vibration propagates from the left end portion of the wafer surface Wf to the entire wafer surface Wf. In this state, the substrate side When ripple vibration is added to an arbitrary position in the liquid film area LF1, the wafer surface area opposite to the vibration application position P1 with respect to the droplet dropping position P2 to which the ripple vibration is applied becomes a good removal area.

<第1実施形態>
図7はこの発明にかかる基板洗浄装置の第1実施形態を示す図である。また、図8は図7の基板洗浄装置で用いられる超音波付与ヘッドの構成を示す断面図である。さらに、図9は図7に示す基板洗浄装置の電気的構成を示すブロック図である。この基板洗浄装置は、半導体ウエハ等の基板Wの表面Wfに付着したパーティクルなどの汚染物質を除去するための洗浄処理に用いられる枚葉式の基板洗浄装置である。より具体的には、デバイスパターンが形成された基板表面Wfに対して洗浄液としてDIWなどの処理液を供給して洗浄液の液膜を形成した後に、液膜に対して超音波振動および波立振動を付与して基板Wを洗浄する装置である。なお、本実施形態では、第1洗浄液と第2洗浄液はともに同種の処理液を用いている。
<First Embodiment>
FIG. 7 is a diagram showing a first embodiment of a substrate cleaning apparatus according to the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of an ultrasonic wave application head used in the substrate cleaning apparatus of FIG. Further, FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of the substrate cleaning apparatus shown in FIG. This substrate cleaning apparatus is a single wafer type substrate cleaning apparatus used for a cleaning process for removing contaminants such as particles adhering to the surface Wf of a substrate W such as a semiconductor wafer. More specifically, after a treatment liquid such as DIW is supplied as a cleaning liquid to the substrate surface Wf on which the device pattern is formed to form a liquid film of the cleaning liquid, ultrasonic vibration and wave vibration are applied to the liquid film. An apparatus for applying and cleaning the substrate W. In the present embodiment, both the first cleaning liquid and the second cleaning liquid use the same type of processing liquid.

この基板処理装置は、基板Wよりも若干大きな平面サイズを有するスピンベース11を有している。このスピンベース11の上面周縁には、複数の支持ピン12が配置されている。そして、各支持ピン12が基板Wの端部と当接することによって、基板Wの基板表面Wfを上方に向けた状態で、かつ略水平状態で基板Wは支持される。なお、基板を保持するための構成はこれに限定されるものではなく、例えば基板Wをスピンチャックなどの吸着方式により保持するようにしてもよい。   The substrate processing apparatus includes a spin base 11 having a slightly larger planar size than the substrate W. A plurality of support pins 12 are arranged on the periphery of the upper surface of the spin base 11. Each support pin 12 comes into contact with the end of the substrate W, so that the substrate W is supported in a substantially horizontal state with the substrate surface Wf of the substrate W facing upward. Note that the configuration for holding the substrate is not limited to this, and for example, the substrate W may be held by an adsorption method such as a spin chuck.

スピンベース11には、図7に示すように、回転軸31が連結されている。この回転軸31はベルト32を介してモータ33の出力回転軸34と連結されている。そして、制御ユニット2からの制御信号に基づきモータ33が作動すると、そのモータ駆動に伴って回転軸31が回転する。これによって、スピンベース11の上方で支持ピン12により保持されている基板Wはスピンベース11とともに回転軸心Pa回りに回転する。このように、本実施形態では、回転軸31、ベルト32およびモータ33により本発明の「基板回転手段」が構成されており、基板Wを回転駆動可能となっている。   As shown in FIG. 7, a rotation shaft 31 is connected to the spin base 11. The rotating shaft 31 is connected to an output rotating shaft 34 of a motor 33 via a belt 32. And if the motor 33 act | operates based on the control signal from the control unit 2, the rotating shaft 31 will rotate with the motor drive. As a result, the substrate W held by the support pins 12 above the spin base 11 rotates around the rotation axis Pa together with the spin base 11. Thus, in the present embodiment, the “substrate rotating means” of the present invention is configured by the rotating shaft 31, the belt 32, and the motor 33, and the substrate W can be rotationally driven.

こうして回転駆動される基板Wの表面Wfに対して洗浄液を供給すべく供給ユニット4が設けられている。この供給ユニット4では、ノズル41が回転軸心Pa上で、かつスピンベース11の上方位置に配置されている。このノズル41には、流量調整部42を介して洗浄液供給部43が接続されており、基板表面Wfの回転中心位置に洗浄液を供給可能となっている。このように、本実施形態では、基板表面Wfの回転中心位置と液滴滴下位置(第2位置)P2とが一致している。そして、洗浄液供給部43を作動させた状態で制御ユニット2からの制御信号に応じて流量調整部42が作動して洗浄液供給部43からノズル41への洗浄液の供給を調整する。より具体的には、流量調整部42はノズル41への洗浄液供給および停止と洗浄液供給時の流量を調整する機能を有している。なお、洗浄液の流量調整を行う主たる目的のひとつは後で詳述するように単一のノズル41により液膜形成動作と液滴滴下動作とを選択的に実行する点にある。もちろん、後で説明する第2実施形態や第3実施形態のように2種類のノズルを設け、一方の液膜形成用ノズルから第1洗浄液を吐出して液膜を形成し、他方の液滴用ノズルから第2洗浄液を吐出して液膜に波立振動を加えるように構成してもよい。   A supply unit 4 is provided to supply the cleaning liquid to the surface Wf of the substrate W thus rotationally driven. In the supply unit 4, the nozzle 41 is disposed on the rotation axis Pa and above the spin base 11. A cleaning liquid supply unit 43 is connected to the nozzle 41 via a flow rate adjustment unit 42 so that the cleaning liquid can be supplied to the rotational center position of the substrate surface Wf. Thus, in the present embodiment, the rotation center position of the substrate surface Wf and the droplet dropping position (second position) P2 coincide. Then, in a state where the cleaning liquid supply unit 43 is operated, the flow rate adjustment unit 42 is operated according to the control signal from the control unit 2 to adjust the supply of the cleaning liquid from the cleaning liquid supply unit 43 to the nozzle 41. More specifically, the flow rate adjusting unit 42 has a function of supplying and stopping the cleaning liquid to the nozzle 41 and adjusting the flow rate when supplying the cleaning liquid. One of the main purposes of adjusting the flow rate of the cleaning liquid is to selectively execute a liquid film forming operation and a droplet dropping operation by a single nozzle 41, as will be described in detail later. Of course, as in the second and third embodiments described later, two types of nozzles are provided, a liquid film is formed by ejecting the first cleaning liquid from one liquid film forming nozzle, and the other droplet. Alternatively, the second cleaning liquid may be discharged from the nozzle for applying a ripple vibration to the liquid film.

ノズル41の上端は水平ビーム51によってノズル昇降駆動機構52と連結されている。そして、制御ユニット2からの制御信号に応じてノズル昇降駆動機構52が作動することでノズル41が水平ビーム51とともに一体的に昇降移動される。したがって、基板表面Wfからのノズル41の高さ位置に関連する高さ位置指令が制御ユニット2からノズル昇降駆動機構52に与えられると、ノズル41が昇降移動して該高さ位置指令に応じた高さ位置に位置決めされる。このため、基板表面Wfからノズル41の先端(吐出口)までの高さHを調整することにより、ノズル41から吐出される洗浄液の液膜への着液状態を液柱状態や液滴状態にコントロールすることができる。   The upper end of the nozzle 41 is connected to the nozzle lifting / lowering drive mechanism 52 by a horizontal beam 51. Then, the nozzle 41 is moved up and down together with the horizontal beam 51 by operating the nozzle lifting drive mechanism 52 according to the control signal from the control unit 2. Therefore, when a height position command related to the height position of the nozzle 41 from the substrate surface Wf is given from the control unit 2 to the nozzle lifting drive mechanism 52, the nozzle 41 moves up and down in accordance with the height position command. Positioned at the height position. Therefore, by adjusting the height H from the substrate surface Wf to the tip (discharge port) of the nozzle 41, the liquid landing state of the cleaning liquid discharged from the nozzle 41 is changed to a liquid column state or a droplet state. Can be controlled.

また、ノズル41から吐出された洗浄液が飛散するのを防止するために、スピンベース11の周囲に飛散防止カップ61が配備されている。すなわち、制御ユニット2からの制御信号に応じてカップ昇降駆動機構62がカップ61を上昇させると、図7に示すようにカップ61はスピンベース11および支持ピン12で保持された基板Wを側方位置から取り囲み、スピンベース11および基板Wから飛散する洗浄液を捕集可能となっている。一方、図示していない搬送ユニットが未処理の基板Wをスピンベース11上の支持ピン12に載置したり、処理済の基板Wを支持ピン12から受け取ったり、次に説明する超音波付与ユニット77のヘッド71を振動付与位置と退避位置の間を移動させる際には、制御ユニット2からの制御信号に応じてカップ昇降駆動機構62がカップ61を下方に駆動する。   In addition, in order to prevent the cleaning liquid discharged from the nozzle 41 from scattering, a splash prevention cup 61 is provided around the spin base 11. That is, when the cup raising / lowering drive mechanism 62 raises the cup 61 according to the control signal from the control unit 2, the cup 61 moves the substrate W held by the spin base 11 and the support pins 12 to the side as shown in FIG. The cleaning liquid that surrounds the position and scatters from the spin base 11 and the substrate W can be collected. On the other hand, a transfer unit (not shown) places an unprocessed substrate W on the support pins 12 on the spin base 11, receives a processed substrate W from the support pins 12, and an ultrasonic wave application unit to be described next When the head 71 of 77 is moved between the vibration applying position and the retracted position, the cup raising / lowering driving mechanism 62 drives the cup 61 downward in accordance with a control signal from the control unit 2.

図8は超音波付与ヘッドの構成を示す断面図である。この超音波付与ユニット77は、超音波付与ヘッド71と、超音波付与ヘッド71を保持するアーム部材72と、超音波付与ヘッド71を移動させるヘッド駆動機構73とを有している。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the ultrasonic wave application head. The ultrasonic wave application unit 77 includes an ultrasonic wave application head 71, an arm member 72 that holds the ultrasonic wave application head 71, and a head drive mechanism 73 that moves the ultrasonic wave application head 71.

超音波付与ヘッド71では、例えば4ふっ化テフロン(登録商標)(poly tetra fluoro ethylene)などのフッ素樹脂からなる本体部711の底面側開口に振動板712が取り付けられている。この振動板712は平面視で円盤形状を有しており、その底面が振動面VFとなっている。また、振動板712の上面には、振動子713が貼り付けられている。そして、制御ユニット2からの制御信号に基づき超音波発振器714からパルス信号が振動子713に出力されると、振動子713が超音波振動する。   In the ultrasonic wave imparting head 71, a vibration plate 712 is attached to a bottom side opening of a main body portion 711 made of a fluororesin such as Teflon tetrafluoride (registered trademark). The diaphragm 712 has a disk shape in plan view, and the bottom surface thereof is a vibration surface VF. A vibrator 713 is attached to the upper surface of the diaphragm 712. Then, when a pulse signal is output from the ultrasonic oscillator 714 to the vibrator 713 based on the control signal from the control unit 2, the vibrator 713 vibrates ultrasonically.

超音波付与ヘッド71はアーム部材72の一方端で保持されている。また、このアーム部材72の他方端にはヘッド駆動機構73が連結されている。このヘッド駆動機構73は回転モータ731を有している。そして、回転モータ731の回転軸732がアーム部材72の他方端に連結されており、制御ユニット2からの制御信号に応じて回転モータ731が作動すると、図1(b)に示すように回転中心Pbの周りにアーム部材72が揺動して超音波付与ヘッド71を振動付与位置P1と退避位置P0との間で往復移動させる。ここで、振動付与位置P1の設定については任意であるが、この実施形態では超音波振動によるダメージを抑制するために基板Wの表面周縁部に設定している。そして、洗浄処理を行っている間、超音波付与ヘッド71は振動付与位置P1に固定配置される。   The ultrasonic wave application head 71 is held at one end of the arm member 72. A head driving mechanism 73 is connected to the other end of the arm member 72. The head drive mechanism 73 has a rotary motor 731. Then, the rotation shaft 732 of the rotation motor 731 is connected to the other end of the arm member 72, and when the rotation motor 731 is actuated according to the control signal from the control unit 2, the rotation center as shown in FIG. The arm member 72 swings around Pb, and the ultrasonic wave application head 71 is reciprocated between the vibration application position P1 and the retreat position P0. Here, the setting of the vibration applying position P1 is arbitrary, but in this embodiment, the vibration applying position P1 is set to the peripheral edge of the surface of the substrate W in order to suppress damage due to ultrasonic vibration. During the cleaning process, the ultrasonic wave application head 71 is fixedly disposed at the vibration application position P1.

回転モータ731を搭載している昇降ベース734は、立設されたガイド735に摺動自在に嵌め付けられているとともに、ガイド735に並設されているボールネジ736に螺合されている。このボールネジ736は、昇降モータ737の回転軸に連動連結されている。また、この昇降モータ737は制御ユニット2からの制御信号に応じて作動してボールネジ736を回転させてノズル41を上下方向に昇降させる。このように、ヘッド駆動機構73は超音波付与ヘッド71を昇降および往復移動させて振動付与位置P1に位置決めする機構である。   The elevating base 734 on which the rotation motor 731 is mounted is slidably fitted to an upright guide 735 and is screwed to a ball screw 736 provided side by side with the guide 735. The ball screw 736 is linked to the rotating shaft of the lifting motor 737. The lifting motor 737 operates in response to a control signal from the control unit 2 and rotates the ball screw 736 to move the nozzle 41 up and down. Thus, the head drive mechanism 73 is a mechanism that moves the ultrasonic wave application head 71 up and down and reciprocates to position it at the vibration application position P1.

また、ヘッド駆動機構73により超音波付与ヘッド71が振動付与位置P1に位置決めされたとき、振動面VFと基板表面Wfとの間隔、つまり基板対向間隔Dは昇降モータ737の駆動制御によって高精度に行われる。すなわち、基板対向間隔Dは、図8に示すように、洗浄液の液膜LFの膜厚以下となっており、振動面VFと基板表面Wfとに挟まれた空間(間隙空間K)が洗浄液で満たされる間隔となっている。そして、この接液状態で制御ユニット2が超音波付与ヘッド71を作動させると、液膜LFおよび基板Wに超音波振動が付与される。   Further, when the ultrasonic wave application head 71 is positioned at the vibration application position P 1 by the head drive mechanism 73, the distance between the vibration surface VF and the substrate surface Wf, that is, the substrate facing distance D is accurately controlled by driving control of the lifting motor 737. Done. That is, as shown in FIG. 8, the substrate facing distance D is equal to or less than the film thickness of the liquid film LF of the cleaning liquid, and the space (gap space K) sandwiched between the vibration surface VF and the substrate surface Wf is the cleaning liquid. The interval is filled. When the control unit 2 operates the ultrasonic wave application head 71 in the liquid contact state, ultrasonic vibration is applied to the liquid film LF and the substrate W.

なお、装置全体を制御する制御ユニット2は、主として、CPU(Central Processing Unit)21と、RAM(Random Access Memory)22と、ROM(Read Only Memory)23と、駆動制御部24とを有している。これらのうちROM23は、いわゆる不揮発性の記憶部であり、装置各部を制御するためのプログラムを格納している。そして、CPU21がROM23に格納されているプログラムに従って装置各部を制御することによって装置は次に説明する基板洗浄動作を実行する。   The control unit 2 that controls the entire apparatus mainly includes a CPU (Central Processing Unit) 21, a RAM (Random Access Memory) 22, a ROM (Read Only Memory) 23, and a drive control unit 24. Yes. Among these, the ROM 23 is a so-called nonvolatile storage unit, and stores a program for controlling each unit of the apparatus. Then, when the CPU 21 controls each part of the apparatus according to the program stored in the ROM 23, the apparatus executes a substrate cleaning operation described below.

次に、上記のように構成された基板洗浄装置の動作について説明する。この基板洗浄装置では、図示を省略する搬送ユニットにより支持ピン12上に未処理の基板Wが搬送されて支持ピン12に保持される。そして、搬送ユニットが基板洗浄装置から退避した後、制御ユニット2のCPU21が装置各部を制御して洗浄処理を実行する。なお、この時点では超音波付与ヘッド71は退避位置P0に位置決めされている。   Next, the operation of the substrate cleaning apparatus configured as described above will be described. In this substrate cleaning apparatus, an unprocessed substrate W is transported onto the support pins 12 by a transport unit (not shown) and held on the support pins 12. Then, after the transfer unit is retracted from the substrate cleaning apparatus, the CPU 21 of the control unit 2 controls each part of the apparatus and executes a cleaning process. At this time, the ultrasonic wave application head 71 is positioned at the retracted position P0.

先ず、基板Wの回転が開始される。続いて、ノズル41から洗浄液が液柱状で吐出して基板表面Wfに供給される。これによって、基板表面Wf上に洗浄液の液膜LFが形成される(液膜形成動作)。このとき、基板Wの回転速度を調整することによって液膜LFの膜厚が高精度に調整される。例えば基板Wの回転速度を100rpmに設定するとともに、ノズル41から300(mL/min)の流量で基板表面WfにDIWを洗浄液として供給すると、基板表面Wfに2〜3mmの洗浄液の液膜LFを形成することができる。なお、この第1実施形態では、基板表面Wf上に液膜領域LF1のみにより液膜LFが形成されており、当該液膜LFによって基板表面Wfが上方から覆われている。   First, the rotation of the substrate W is started. Subsequently, the cleaning liquid is discharged from the nozzle 41 in the form of a liquid column and supplied to the substrate surface Wf. As a result, a liquid film LF of the cleaning liquid is formed on the substrate surface Wf (liquid film forming operation). At this time, the film thickness of the liquid film LF is adjusted with high accuracy by adjusting the rotation speed of the substrate W. For example, when the rotation speed of the substrate W is set to 100 rpm and DIW is supplied as a cleaning liquid from the nozzle 41 to the substrate surface Wf at a flow rate of 300 (mL / min), a liquid film LF of a cleaning liquid of 2 to 3 mm is formed on the substrate surface Wf. Can be formed. In the first embodiment, the liquid film LF is formed on the substrate surface Wf only by the liquid film region LF1, and the substrate surface Wf is covered from above by the liquid film LF.

液膜形成後、超音波付与ヘッド71が退避位置P0から振動付与位置P1に移動されて位置決めされる。これにより振動面VFが液膜LFと接液する。それに続いて、超音波発振器714からパルス信号が振動子713に出力されて振動子713が超音波振動する。これにより振動付与位置(基板Wの表面周縁部)P1で液膜LFに対して超音波振動が付与される。なお、この実施形態では、続いて説明する波立振動を付与している間、振動付与位置P1に固定配置されており、その際、超音波振動の発振出力は5Wに、また発振周波数は3MHzに設定されている。   After the liquid film is formed, the ultrasonic wave application head 71 is moved from the retracted position P0 to the vibration application position P1 and positioned. As a result, the vibration surface VF comes into contact with the liquid film LF. Subsequently, a pulse signal is output from the ultrasonic oscillator 714 to the vibrator 713, and the vibrator 713 vibrates ultrasonically. Accordingly, ultrasonic vibration is applied to the liquid film LF at the vibration applying position (surface peripheral edge portion of the substrate W) P1. In this embodiment, while applying the vibration described below, it is fixedly arranged at the vibration applying position P1, and at that time, the oscillation output of the ultrasonic vibration is 5 W and the oscillation frequency is 3 MHz. Is set.

また、この実施形態では、上記超音波振動に加えてノズル41から洗浄液を液滴状態で滴下して液膜LFに波立振動を付与している。すなわち制御ユニット2は、流量調整部42を制御してノズル41からの洗浄液流量を調整するとともに、ノズル昇降駆動機構52を制御してノズル41の高さ位置を調整しており、2つの制御因子(洗浄液流量およびノズル高さH)の調整によって液膜LFに洗浄液の液滴を基板Wの回転中心に供給している(液滴滴下動作)。   In this embodiment, in addition to the above ultrasonic vibration, the cleaning liquid is dropped from the nozzle 41 in the form of droplets to give the vibration vibration to the liquid film LF. That is, the control unit 2 controls the flow rate adjusting unit 42 to adjust the flow rate of the cleaning liquid from the nozzle 41, and also controls the nozzle lifting / lowering drive mechanism 52 to adjust the height position of the nozzle 41. By adjusting the (cleaning liquid flow rate and nozzle height H), a droplet of the cleaning liquid is supplied to the rotation center of the substrate W on the liquid film LF (droplet dropping operation).

このように基板表面Wf上の液膜LFに対して振動付与位置P1で超音波振動を与えるとともに、その振動付与位置P1と異なる液滴滴下位置P2で洗浄液の液滴が液膜LFに供給されて超音波振動と異なる波立振動が液膜LFに与えられる。これによって、基板表面Wfに付着していたパーティクルが単に超音波振動を加えた場合に比べて格段に向上する。この作用効果は上記実験結果に示す通りであり、この作用効果を利用することによって基板Wにダメージを与えない程度に超音波振動の出力や周波数などを設定したとしても、波立振動によりパーティクルを効果的に除去して基板表面Wfを良好に洗浄することができる。   In this way, ultrasonic vibration is applied to the liquid film LF on the substrate surface Wf at the vibration applying position P1, and a droplet of the cleaning liquid is supplied to the liquid film LF at a droplet dropping position P2 different from the vibration applying position P1. Thus, a wave vibration different from the ultrasonic vibration is applied to the liquid film LF. Thereby, the particles adhering to the substrate surface Wf are remarkably improved as compared with the case where the ultrasonic vibration is simply applied. This effect is as shown in the above experimental results, and even if the ultrasonic vibration output and frequency are set to such an extent that the substrate W is not damaged by using this effect, the effect of the particles by the ripple vibration is effective. Thus, the substrate surface Wf can be satisfactorily cleaned.

上記のようにして基板表面Wfに対する洗浄処理が完了すると、ノズル41への洗浄液の供給を停止するとともに、超音波振動を停止する。また、基板Wの回転速度を増大させて基板W上に残っている洗浄液に遠心力を作用させて基板Wから洗浄液を除去し、乾燥させる(スピン乾燥)。そして、一連の処理が完了すると、搬送ユニットにより処理済みの基板Wを基板洗浄装置から搬出する。   When the cleaning process for the substrate surface Wf is completed as described above, the supply of the cleaning liquid to the nozzle 41 is stopped and the ultrasonic vibration is stopped. Further, the rotational speed of the substrate W is increased to apply a centrifugal force to the cleaning liquid remaining on the substrate W to remove the cleaning liquid from the substrate W and dry it (spin drying). When the series of processing is completed, the substrate W processed by the transport unit is unloaded from the substrate cleaning apparatus.

以上のように、波立振動を付加した本実施形態によれば、シリコンウエハなどの基板W上の液膜LFに対して超音波振動を付加するのみならず、波立振動を付加しているので、パーティクル除去率を向上させることができる。したがって、上記したような発振出力や周波数で超音波振動を付加したのみではダメージを抑制することができるもののパーティクルを良好に除去することができないが、波立振動の付加によりパーティクル除去率を向上させることができる。つまり、基板ダメージの抑制とパーティクル除去の向上とを両立させることができる。   As described above, according to the present embodiment to which the wave vibration is added, not only the ultrasonic vibration is added to the liquid film LF on the substrate W such as a silicon wafer, but also the wave vibration is added. The particle removal rate can be improved. Therefore, it is possible to suppress damage only by adding ultrasonic vibration at the oscillation output and frequency as described above, but particles cannot be removed well, but the addition of wave vibration improves the particle removal rate. Can do. That is, it is possible to achieve both suppression of substrate damage and improvement of particle removal.

また、上記実施形態では、振動付与位置P1を基板Wの表面周縁部に設けている。この表面周縁部は通常、パターンなどを形成しない部位であるため、液膜LFを伝播して基板Wに伝達される超音波振動の大部分は非パターン部位に集中する。その結果、超音波振動によりパターンのダメージを効果的に防止することができる。   Further, in the above-described embodiment, the vibration applying position P <b> 1 is provided on the peripheral edge portion of the surface of the substrate W. Since this surface peripheral part is a site | part which does not form a pattern etc. normally, most ultrasonic vibrations which propagate the liquid film LF and are transmitted to the board | substrate W concentrate on a non-pattern site | part. As a result, pattern damage can be effectively prevented by ultrasonic vibration.

さらに、波立振動を付加した際には除去良好領域に偏りが生じるが、本実施形態では液滴滴下位置P2を基板Wの回転中心に設定するとともに、基板Wを1回転以上回転しながら洗浄処理を行っているため、基板表面Wf全体を均一に、しかも良好にパーティクルを除去することができる。   Furthermore, when the ripple vibration is applied, a bias is generated in the good removal region. In this embodiment, the droplet dropping position P2 is set at the rotation center of the substrate W, and the cleaning process is performed while rotating the substrate W one or more times. Therefore, particles can be removed uniformly and satisfactorily over the entire substrate surface Wf.

なお、上記第1実施形態では、液滴滴下位置P2を基板Wの回転中心に設定しているが、液滴滴下位置P2はこれに限定されるものではなく、振動付与位置P1と異なる位置に設定して波立振動を液膜LFに付与して基板Wへのダメージを抑制しながら基板表面Wf上のパーティクルを効率的に除去することができる。また、液滴滴下位置P2を振動付与位置P1に対して基板Wの回転中心側に位置させると、基板表面Wf全体から均一にパーティクルを除去することができる。   In the first embodiment, the droplet dropping position P2 is set as the rotation center of the substrate W. However, the droplet dropping position P2 is not limited to this, and is different from the vibration applying position P1. It is possible to efficiently remove particles on the substrate surface Wf while suppressing the damage to the substrate W by setting the wave vibration to the liquid film LF. Further, if the droplet dropping position P2 is positioned on the rotation center side of the substrate W with respect to the vibration applying position P1, particles can be uniformly removed from the entire substrate surface Wf.

<第2実施形態>
ところで、上記第1実施形態にかかる基板洗浄装置では、基板表面Wf上に形成された液膜領域(以下「基板側液膜領域」という)LF1の振動付与位置P1に超音波付与ヘッド71を位置決めして超音波振動を付与しているが、次に説明するように、基板Wの周縁外方に液膜領域を形成し、当該外方液膜領域に超音波振動を付与してもよい。以下、本発明の第2実施形態について、図5、図10および図11を参照しつつ詳述する。
Second Embodiment
By the way, in the substrate cleaning apparatus according to the first embodiment, the ultrasonic wave application head 71 is positioned at the vibration application position P1 of the liquid film region (hereinafter referred to as “substrate-side liquid film region”) LF1 formed on the substrate surface Wf. However, as described below, a liquid film region may be formed outside the periphery of the substrate W, and the ultrasonic vibration may be applied to the outer liquid film region. Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5, FIG. 10, and FIG.

図10はこの発明にかかる基板洗浄装置の第2実施形態を示す図である。また、図11は図10に示す基板洗浄装置の電気的構成を示すブロック図である。この第2実施形態が第1実施形態と大きく相違する点は、外方液膜領域を形成するための導入部8が設けられている点と、第1洗浄液および第2洗浄液が互いに異なるノズル41a、41bから吐出される点と、振動付与位置P1および液滴滴下位置P2が外方液膜領域内にある点であり、その他の構成および動作を基本的に第1実施形態と同一である。したがって、以下のおいては、相違点を中心に説明し、第1実施形態と同一構成については同一または相当符号を付して説明を省略する。   FIG. 10 is a view showing a second embodiment of the substrate cleaning apparatus according to the present invention. FIG. 11 is a block diagram showing an electrical configuration of the substrate cleaning apparatus shown in FIG. The second embodiment is greatly different from the first embodiment in that the introduction portion 8 for forming the outer liquid film region is provided and the nozzle 41a in which the first cleaning liquid and the second cleaning liquid are different from each other. , 41b, and the vibration applying position P1 and the droplet dropping position P2 are in the outer liquid film region, and other configurations and operations are basically the same as those in the first embodiment. Therefore, in the following description, differences will be mainly described, and the same components as those in the first embodiment will be denoted by the same or corresponding reference numerals, and description thereof will be omitted.

第2実施形態では、供給ユニット4は2種類のノズル41a、41bを有している。このノズル41aは第1実施形態と同様に回転軸心Pa上で、かつスピンベース11の上方位置に配置されている。このノズル41aには、第1流量調整部42aを介して第1洗浄液供給部43aが接続されており、基板表面Wfの回転中心位置に第1洗浄液を供給可能となっている。そして、制御ユニット2からの指令に応じて第1洗浄液供給部43aおよび第1流量調整部42aが作動することで第1ノズル41aから第1洗浄液が基板表面Wfに中央部に供給される。このとき、基板Wの回転速度を調整することによって液膜LFの膜厚が高精度に調整される。なお、この第2実施形態では、次に説明するように、導入部8のプレート81を基板Wの周縁部付近にて基板表面Wfと略平行に配置可能となっており、基板表面Wfから導入部8のプレート81の表面に第1洗浄液が流れ込んでプレート81上に外方液膜領域LF2を形成可能となっている。   In the second embodiment, the supply unit 4 has two types of nozzles 41a and 41b. The nozzle 41a is disposed on the rotational axis Pa and above the spin base 11 as in the first embodiment. A first cleaning liquid supply unit 43a is connected to the nozzle 41a via a first flow rate adjustment unit 42a, and the first cleaning liquid can be supplied to the rotational center position of the substrate surface Wf. Then, the first cleaning liquid supply unit 43a and the first flow rate adjustment unit 42a are operated in accordance with a command from the control unit 2, whereby the first cleaning liquid is supplied from the first nozzle 41a to the central portion of the substrate surface Wf. At this time, the film thickness of the liquid film LF is adjusted with high accuracy by adjusting the rotation speed of the substrate W. In the second embodiment, as will be described below, the plate 81 of the introducing portion 8 can be arranged in the vicinity of the peripheral portion of the substrate W and substantially parallel to the substrate surface Wf, and is introduced from the substrate surface Wf. The first cleaning liquid flows into the surface of the plate 81 of the section 8 so that the outer liquid film region LF2 can be formed on the plate 81.

この導入部8は、図5および図10に示すように、基板Wの周縁部付近において基板Wの主面と略平行に配置可能なプレート81と、当該プレート81を超音波付与ヘッド71に固定する側板82とを有している。すなわち、この実施形態では、プレート81の一方側(図5の左手側)が側板82によって超音波付与ヘッド71に接続されて、いわゆる片持ち状態で取り付けられている。このため、プレート81の他方側(同図の右手側)は遊端側となっており、基板側に延びている。そして、制御ユニット2からの動作指令に応じてヘッド駆動機構73が作動して超音波付与ヘッド71が所定の振動付与位置P1に移動すると、プレート81は基板Wの周縁部付近に移動して位置決めされる。このプレート81は、洗浄対象となる基板Wの表面Wfと比較して高い親水性を有する材料(例えば、石英)にて形成されている。そして、ヘッド駆動機構73によりプレート81が基板Wの周縁部付近に配置されると、図5に示すように、上方から見て基板表面Wfの周縁部とプレート81の遊端部が部分的に重なり、ノズル41aから基板表面Wfに供給された第1洗浄液が表面張力の差により基板W側からプレート81側に導入される。その結果、プレート81上には、基板側液膜領域LF1と連続する外方液膜領域LF2が形成され、これら基板側液膜領域LF1および外方液膜領域LF2からなる液膜LFによって基板表面Wfが上方から覆われる。   As shown in FIGS. 5 and 10, the introduction portion 8 includes a plate 81 that can be disposed substantially parallel to the main surface of the substrate W in the vicinity of the peripheral portion of the substrate W, and fixes the plate 81 to the ultrasonic wave application head 71. And a side plate 82 to be used. That is, in this embodiment, one side (left hand side in FIG. 5) of the plate 81 is connected to the ultrasonic wave applying head 71 by the side plate 82 and attached in a so-called cantilever state. For this reason, the other side (the right-hand side in the figure) of the plate 81 is the free end side and extends to the substrate side. Then, when the head driving mechanism 73 is actuated in accordance with an operation command from the control unit 2 and the ultrasonic wave application head 71 moves to a predetermined vibration application position P1, the plate 81 moves to the vicinity of the peripheral edge of the substrate W and is positioned. Is done. The plate 81 is formed of a material (for example, quartz) having a higher hydrophilicity than the surface Wf of the substrate W to be cleaned. When the plate 81 is arranged near the peripheral edge of the substrate W by the head driving mechanism 73, the peripheral edge of the substrate surface Wf and the free end of the plate 81 are partially viewed from above as shown in FIG. The first cleaning liquid supplied from the nozzle 41a to the substrate surface Wf is introduced from the substrate W side to the plate 81 side due to the difference in surface tension. As a result, an outer liquid film region LF2 continuous with the substrate side liquid film region LF1 is formed on the plate 81, and the substrate surface is formed by the liquid film LF composed of the substrate side liquid film region LF1 and the outer liquid film region LF2. Wf is covered from above.

なお、本実施の形態において、プレート81が洗浄処理位置(基板Wの周縁部付近)に配置されているとき、プレート81は、基板側液膜領域LF1と外方液膜領域LF2とが連続可能な程度に基板Wの周縁端部と下面に近接配置されている。そのため、もう一方のノズル41bから第2洗浄液を液膜LFに供給して波立振動を付与する場合において、プレート81と基板Wとが接触して基板Wが損傷を受けることを防止できる。   In the present embodiment, when the plate 81 is disposed at the cleaning processing position (near the peripheral edge of the substrate W), the plate 81 can continuously have the substrate-side liquid film region LF1 and the outer liquid film region LF2. It is arranged close to the peripheral edge and the lower surface of the substrate W to such an extent. Therefore, when the second cleaning liquid is supplied from the other nozzle 41b to the liquid film LF to give the ripple vibration, the plate 81 and the substrate W can be prevented from coming into contact with each other and being damaged.

この第2ノズル41bには、第2流量調整部42bを介して第2洗浄液供給部43bが接続されており、外方液膜領域LF2に第2洗浄液を供給可能となっている。なお、第2実施形態では、振動付与位置P1が液滴滴下位置P2に対して基板側液膜領域LF1の反対側で、しかも基板Wの回転中心、液滴滴下位置P2および振動付与位置P1が一直線(図5(b)中の1点鎖線)上となるように、液滴滴下位置P2が設定されている。そして、第2洗浄液供給部43bを作動させた状態で制御ユニット2からの制御信号に応じて第2流量調整部42bが作動して第2洗浄液供給部43bからノズル41bへの第2洗浄液の供給を調整する。   A second cleaning liquid supply unit 43b is connected to the second nozzle 41b via a second flow rate adjustment unit 42b, and the second cleaning liquid can be supplied to the outer liquid film region LF2. In the second embodiment, the vibration applying position P1 is on the opposite side of the substrate-side liquid film region LF1 with respect to the droplet dropping position P2, and the rotation center of the substrate W, the droplet dropping position P2, and the vibration applying position P1 are the same. The droplet dropping position P2 is set so as to be on a straight line (one-dot chain line in FIG. 5B). Then, in a state where the second cleaning liquid supply unit 43b is operated, the second flow rate adjusting unit 42b is operated according to the control signal from the control unit 2, and the second cleaning liquid is supplied from the second cleaning liquid supply unit 43b to the nozzle 41b. Adjust.

この第2ノズル41bの上端は水平ビーム51bによって第2ノズル昇降駆動機構52bと連結されている。そして、制御ユニット2からの制御信号に応じて第2ノズル昇降駆動機構52bが作動することでノズル41bが水平ビーム51bとともに一体的に昇降移動される。したがって、基板表面Wfからのノズル41bの高さ位置に関連する高さ位置指令が制御ユニット2から第2ノズル昇降駆動機構52に与えられると、ノズル41bが昇降移動して該高さ位置指令に応じた高さ位置に位置決めされる。このため、基板表面Wfからノズル41bの先端(吐出口)までの高さHを調整することにより、ノズル41bから吐出される第2洗浄液の外方液膜領域LF2への着液状態を液柱状態や液滴状態にコントロールすることができる。   The upper end of the second nozzle 41b is connected to the second nozzle lifting / lowering drive mechanism 52b by a horizontal beam 51b. Then, the nozzle 41b is moved up and down together with the horizontal beam 51b by the operation of the second nozzle lifting drive mechanism 52b according to the control signal from the control unit 2. Therefore, when a height position command related to the height position of the nozzle 41b from the substrate surface Wf is given from the control unit 2 to the second nozzle lifting / lowering drive mechanism 52, the nozzle 41b moves up and down to the height position command. It is positioned at the corresponding height position. Therefore, by adjusting the height H from the substrate surface Wf to the tip (discharge port) of the nozzle 41b, the liquid deposition state of the second cleaning liquid discharged from the nozzle 41b on the outer liquid film region LF2 is changed to the liquid column. The state and the droplet state can be controlled.

次に、上記のように構成された第2実施形態にかかる基板洗浄装置の動作について説明する。この基板洗浄装置では、図示を省略する搬送ユニットにより支持ピン12上に未処理の基板Wが搬送されて支持ピン12に保持される。そして、搬送ユニットが基板洗浄装置から退避した後、制御ユニット2のCPU21が装置各部を制御して洗浄処理を実行する。なお、この時点では超音波付与ヘッド71は退避位置P0に位置決めされている。   Next, the operation of the substrate cleaning apparatus according to the second embodiment configured as described above will be described. In this substrate cleaning apparatus, an unprocessed substrate W is transported onto the support pins 12 by a transport unit (not shown) and held on the support pins 12. Then, after the transfer unit is retracted from the substrate cleaning apparatus, the CPU 21 of the control unit 2 controls each part of the apparatus and executes a cleaning process. At this time, the ultrasonic wave application head 71 is positioned at the retracted position P0.

先ず、基板Wの回転が開始される。続いて、ノズル41aから第1洗浄液が液柱状で吐出して基板表面Wfに供給される。これによって、基板表面Wf上に洗浄液の液膜LFが形成される(液膜形成動作)。このとき、第1実施形態と同様に、基板Wの回転速度を調整することによって液膜LFの膜厚が高精度に調整される。   First, the rotation of the substrate W is started. Subsequently, the first cleaning liquid is ejected in a liquid column shape from the nozzle 41a and supplied to the substrate surface Wf. As a result, a liquid film LF of the cleaning liquid is formed on the substrate surface Wf (liquid film forming operation). At this time, as in the first embodiment, the film thickness of the liquid film LF is adjusted with high accuracy by adjusting the rotation speed of the substrate W.

液膜形成後、基板Wの回転が停止される。そして、飛散防止カップ61の高さ位置が下降位置に設定され、プレート81および超音波付与ヘッド71が、退避位置P0から振動付与位置P1(図5および図10に示す位置)に向けて揺動させられ、基板Wの外縁部付近に配置される。このとき、プレート81は、超音波付与ヘッド71への側板82の接続側とは反対側の遊端側(図5の右手側)が基板Wの下面側に進入される。そして、プレート81遊端側の端部上面が基板Wの周縁部下面に対向近接して配置される。これにより、プレート81の上面の大部分は、基板Wの周縁端部から径方向AR1に並列配置され、基板Wにより覆われていない状態となる。   After the liquid film is formed, the rotation of the substrate W is stopped. Then, the height position of the anti-scattering cup 61 is set to the lowered position, and the plate 81 and the ultrasonic wave applying head 71 swing from the retracted position P0 toward the vibration applying position P1 (position shown in FIGS. 5 and 10). And is arranged near the outer edge of the substrate W. At this time, the free end side (the right hand side in FIG. 5) of the plate 81 opposite to the connection side of the side plate 82 to the ultrasonic wave application head 71 enters the lower surface side of the substrate W. Then, the upper surface of the end portion on the free end side of the plate 81 is disposed so as to face and close to the lower surface of the peripheral edge of the substrate W. Thereby, most of the upper surface of the plate 81 is arranged in parallel in the radial direction AR1 from the peripheral edge of the substrate W and is not covered by the substrate W.

これにより、基板W上に液盛りされた第1洗浄液の一部が、表面張力により基板W上からプレート81上に導入される。その結果、プレート81に外方液膜領域LF2が形成される。このように、この第2実施形態では、基板表面Wfに供給された第1洗浄液によって、基板表面Wf上に液膜領域LF1が形成されるのみならず、基板W側からプレート81側に導入されて基板側液膜領域LF1と連続する外方液膜領域LF2が形成される。こうして基板側液膜領域LF1および外方液膜領域LF2からなる液膜LFによって基板表面Wfが覆われるとともに、振動板712の振動面VFが外方液膜領域LF2と接液する。   Thereby, a part of the first cleaning liquid accumulated on the substrate W is introduced from the substrate W onto the plate 81 by surface tension. As a result, an outer liquid film region LF2 is formed on the plate 81. Thus, in the second embodiment, not only the liquid film region LF1 is formed on the substrate surface Wf but also introduced from the substrate W side to the plate 81 side by the first cleaning liquid supplied to the substrate surface Wf. Thus, an outer liquid film region LF2 continuous with the substrate side liquid film region LF1 is formed. Thus, the substrate surface Wf is covered with the liquid film LF composed of the substrate side liquid film region LF1 and the outer liquid film region LF2, and the vibration surface VF of the diaphragm 712 is in contact with the outer liquid film region LF2.

また、プレート81および超音波付与ヘッド71の揺動動作と並列的に、ノズル41bがノズル昇降駆動機構52bの駆動により退避位置から液滴滴下位置(第2位置)P2に向かって揺動する。ただし、ノズル41bの揺動動作はこのタイミングに限定されるものでなく、導入用プレート81および超音波付与ヘッド71の揺動動作が完了した後に、ノズル41bの揺動動作が開始されてもよい。また、ノズル41bの揺動動作が完了した後に、プレート81および超音波付与ヘッド71の揺動動作が開始されてもよい。ノズル41bの揺動タイミングに関しては、後で説明する第3実施形態においても同様である。   Further, in parallel with the swinging operation of the plate 81 and the ultrasonic wave applying head 71, the nozzle 41b swings from the retracted position toward the droplet dropping position (second position) P2 by driving the nozzle lifting / lowering driving mechanism 52b. However, the swinging operation of the nozzle 41b is not limited to this timing, and the swinging operation of the nozzle 41b may be started after the swinging operation of the introduction plate 81 and the ultrasonic wave application head 71 is completed. . Further, the swinging operation of the plate 81 and the ultrasonic wave application head 71 may be started after the swinging operation of the nozzle 41b is completed. The same applies to the swing timing of the nozzle 41b in the third embodiment described later.

ここで、図5および図10に示すように、プレート81および超音波付与ヘッド71が基板Wの周縁部付近に配置される場合において、超音波付与ヘッド71の振動板712は、ノズル41bから見て基板Wの径方向AR1の遠方側に配置される。   Here, as shown in FIGS. 5 and 10, when the plate 81 and the ultrasonic wave application head 71 are arranged near the peripheral edge of the substrate W, the vibration plate 712 of the ultrasonic wave application head 71 is viewed from the nozzle 41b. Are disposed on the far side of the substrate W in the radial direction AR1.

次に、制御ユニット2は、超音波振動が外方液膜領域LF2の振動付与位置P1に付与されるように超音波付与部70を動作させつつ、超音波振動とは異なる振動(波立振動)が外方液膜領域LF2の液滴滴下位置P2に付与されるように第2洗浄液供給部43bから外方液膜領域LF2に第2洗浄液を供給させる。より具体的には、流量調整弁42bが開放され、外方液膜領域LF2の液滴滴下位置P2に第2洗浄液が供給される。また、第2洗浄液の供給と並行して、超音波発振器714から振動子713に向けてパルス信号が出力され、外方液膜領域LF2の振動付与位置P1に超音波振動が付与される。この振動付与位置P1は、第2洗浄液供給部43bから供給される第2洗浄液の液滴滴下位置P2から見て基板W遠方側である。しかも、基板Wの回転中心、液滴滴下位置P2および振動付与位置P1が一直線(図5(b)中の1点鎖線)上に配置されている。   Next, the control unit 2 operates the ultrasonic wave application unit 70 so that the ultrasonic vibration is applied to the vibration application position P1 of the outer liquid film region LF2, and vibrations different from the ultrasonic vibrations (wave vibrations). The second cleaning liquid is supplied from the second cleaning liquid supply unit 43b to the outer liquid film area LF2 so as to be applied to the droplet dropping position P2 of the outer liquid film area LF2. More specifically, the flow rate adjustment valve 42b is opened, and the second cleaning liquid is supplied to the droplet dropping position P2 in the outer liquid film region LF2. In parallel with the supply of the second cleaning liquid, a pulse signal is output from the ultrasonic oscillator 714 to the vibrator 713, and ultrasonic vibration is applied to the vibration applying position P1 of the outer liquid film region LF2. The vibration applying position P1 is on the far side of the substrate W as viewed from the droplet dropping position P2 of the second cleaning liquid supplied from the second cleaning liquid supply unit 43b. In addition, the center of rotation of the substrate W, the droplet dropping position P2, and the vibration applying position P1 are arranged on a straight line (one-dot chain line in FIG. 5B).

このように、第2実施形態では、外方液膜領域LF2に対して液滴状の第2洗浄液を滴下して波立振動を良好に付与することができる。また、洗浄処理においては、超音波振動付与および第2洗浄液の供給を外方液膜領域LF2に対して行っているので、それらに起因した基板Wへのダメージを低減させつつ、基板Wに付着するパーティクルの除去率を各段に向上させることができる。   As described above, in the second embodiment, the droplet-shaped second cleaning liquid can be dropped onto the outer liquid film region LF2 so as to satisfactorily impart the ripple vibration. In the cleaning process, since the ultrasonic vibration is applied and the second cleaning liquid is supplied to the outer liquid film region LF2, the damage to the substrate W caused by them is reduced and the substrate W adheres to the substrate W. The removal rate of particles to be improved can be improved in each stage.

また、超音波振動の付与だけでは基板Wにダメージを与えないが、他方、基板W上のパーティクルを良好に除去できない超音波振動の出力範囲内および発振周波数の範囲内においても、超音波振動と波立振動とを併用することにより、基板Wから良好にパーティクルを除去することができる。そのため、外方液膜領域LF2に超音波振動のみを付与して洗浄する場合と比較して、基板Wに付着するパーティクルの除去率を向上させつつ、基板W上に形成された配線パターンへのダメージを低減させることができる。   In addition, the application of the ultrasonic vibration alone does not damage the substrate W. On the other hand, the ultrasonic vibration can be detected within the ultrasonic vibration output range and the oscillation frequency range in which particles on the substrate W cannot be removed well. By using in combination with the wave vibration, the particles can be favorably removed from the substrate W. Therefore, compared with the case where only the ultrasonic vibration is applied to the outer liquid film region LF2 for cleaning, the removal rate of particles adhering to the substrate W is improved, and the wiring pattern formed on the substrate W is improved. Damage can be reduced.

さらに、図5および図10に示すように、第2洗浄液供給部43bは、基板W外の位置で、かつ、1つのノズル41bから外方液膜領域LF2に向けて第2洗浄液を供給可能とされている。これにより、ノズル41bから吐出される第2の洗浄液が外方液膜領域LF2と衝突する範囲を最小限とすることができる。そのため、基板ダメージの影響を低減させることができる。   Further, as shown in FIGS. 5 and 10, the second cleaning liquid supply unit 43b can supply the second cleaning liquid at a position outside the substrate W and from one nozzle 41b toward the outer liquid film region LF2. Has been. Thereby, the range in which the second cleaning liquid discharged from the nozzle 41b collides with the outer liquid film region LF2 can be minimized. Therefore, the influence of substrate damage can be reduced.

なお、本実施の形態において、超音波付与ヘッド71による超音波振動の発振出力は1W以上10W以下(好ましくは、3W以上6W以下)に、発振周波数は1MHz以上6MHz以下(好ましくは、2MHz以上3MHz以下)に、それぞれ設定されている。これにより、基板Wおよび基板W上に形成された配線パターン等が、超音波振動に起因したダメージを受けることを防止できる。   In this embodiment, the oscillation output of ultrasonic vibration by the ultrasonic wave application head 71 is 1 W or more and 10 W or less (preferably 3 W or more and 6 W or less), and the oscillation frequency is 1 MHz or more and 6 MHz or less (preferably 2 MHz or more and 3 MHz). The following are set: Thereby, it can prevent that the wiring pattern etc. which were formed on the board | substrate W and the board | substrate W receive the damage resulting from an ultrasonic vibration.

上記のようにしてパーティクルの除去が完了すると、流量調整弁42bが閉鎖されて第2洗浄液の液滴滴下が停止されるとともに、超音波付与ヘッド71による超音波の付与が停止される。そして、超音波付与ヘッド71が退避させられて、基板Wが高速に回転させられる。これにより、基板Wに付着した第1および第2洗浄液は回転の遠心力により振り切られ、基板乾燥(スピン乾燥)がなされて、洗浄処理が完了する。そして、一連の処理が完了すると、搬送ユニットにより処理済みの基板Wを基板洗浄装置から搬出する。   When the removal of particles is completed as described above, the flow rate adjustment valve 42b is closed to stop the dropping of the second cleaning liquid droplets, and the application of ultrasonic waves by the ultrasonic application head 71 is stopped. Then, the ultrasonic wave application head 71 is retracted, and the substrate W is rotated at a high speed. Thereby, the first and second cleaning liquids adhering to the substrate W are shaken off by the rotational centrifugal force, the substrate is dried (spin drying), and the cleaning process is completed. When the series of processing is completed, the substrate W processed by the transport unit is unloaded from the substrate cleaning apparatus.

以上のように、第2実施形態によれば、シリコンウエハなどの基板W上の液膜LFに対して超音波振動を付加するのみならず、波立振動を付加しているので、第1実施形態と同様に、パーティクル除去率を向上させることができる。また、第2実施形態では、振動付与位置P1を外方液膜領域LF2に設定しているので、超音波付与ヘッド71から出力される超音波振動は外方液膜領域LF2を介して基板側液膜領域LF1に伝播していくため、基板表面Wfに超音波振動に起因するダメージが及ぶのを効果的に防止することができる。また、第2実施形態では、外方液膜領域LF2において振動付与位置P1から基板側液膜領域LF1および基板表面Wfに向けて超音波振動が伝播している位置P2で波立振動を付加しているので、基板表面Wf全体について優れた除去率でパーティクルを除去することができる。つまり、基板Wへのダメージを抑制しながら基板表面Wf上のパーティクルをさらに効率的に除去することができる。   As described above, according to the second embodiment, not only ultrasonic vibration is added to the liquid film LF on the substrate W such as a silicon wafer, but also ripple vibration is added, so the first embodiment As with, the particle removal rate can be improved. In the second embodiment, since the vibration application position P1 is set in the outer liquid film region LF2, the ultrasonic vibration output from the ultrasonic wave application head 71 is transmitted to the substrate side via the outer liquid film region LF2. Since it propagates to the liquid film region LF1, it is possible to effectively prevent the substrate surface Wf from being damaged due to ultrasonic vibration. Further, in the second embodiment, in the outer liquid film region LF2, the ripple vibration is added at the position P2 where the ultrasonic vibration propagates from the vibration applying position P1 toward the substrate side liquid film region LF1 and the substrate surface Wf. Therefore, particles can be removed with an excellent removal rate for the entire substrate surface Wf. That is, particles on the substrate surface Wf can be more efficiently removed while suppressing damage to the substrate W.

<第3実施形態>
上記第2実施形態にかかる基板洗浄装置では、超音波振動および波立振動をともに外方液膜領域LF2に与えているが、例えば図6に示すように波立振動を基板側液膜領域LF1に与えるように構成してもよい。以下、図6を参照しつつ本発明の第3実施形態について説明する。なお、装置の基本構成は第2実施形態のそれと同一であるため、構成説明については省略する。
<Third Embodiment>
In the substrate cleaning apparatus according to the second embodiment, both the ultrasonic vibration and the wave vibration are applied to the outer liquid film region LF2. For example, as illustrated in FIG. 6, the wave vibration is applied to the substrate side liquid film region LF1. You may comprise as follows. Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since the basic configuration of the apparatus is the same as that of the second embodiment, description of the configuration is omitted.

この第3実施形態では、第2実施形態と同様に、ノズル41aからの第1洗浄液を基板表面Wfに供給して基板側液膜領域LF1および外方液膜領域LF2からなる液膜LFを形成する。そして、プレート81および超音波付与ヘッド71の揺動動作と並列的に、ノズル41bがノズル昇降駆動機構52bの駆動により退避位置から基板側液膜領域LF1の液滴滴下位置(第2位置)P2に向かって揺動する。こうして位置決めされたノズル41bは、超音波付与ヘッド71の振動板712に対して基板側(図6の右手側)に位置する。   In the third embodiment, similarly to the second embodiment, the first cleaning liquid from the nozzle 41a is supplied to the substrate surface Wf to form the liquid film LF composed of the substrate side liquid film region LF1 and the outer liquid film region LF2. To do. In parallel with the swinging operation of the plate 81 and the ultrasonic wave application head 71, the nozzle 41b is driven by the nozzle lifting / lowering drive mechanism 52b from the retracted position to the droplet dropping position (second position) P2 of the substrate side liquid film region LF1. Swing toward The nozzle 41b thus positioned is positioned on the substrate side (right hand side in FIG. 6) with respect to the diaphragm 712 of the ultrasonic wave application head 71.

次に、制御ユニット2は、超音波振動が外方液膜領域LF2の振動付与位置P1に付与されるように超音波付与部70を動作させつつ、超音波振動とは異なる振動(波立振動)が基板側液膜領域LF1の液滴滴下位置P2に付与されるように第2洗浄液供給部43bから基板側液膜領域LF1に第2洗浄液を供給させる。また、第2洗浄液の供給と並行して、超音波発振器714から振動子713に向けてパルス信号が出力され、外方液膜領域LF2の振動付与位置P1に超音波振動が付与される。これら振動付与位置P1および液滴滴下位置P2の相対関係は、第2実施形態と同様に、振動付与位置P1が第2洗浄液供給部43bから供給される第2洗浄液の液滴滴下位置P2から見て基板W遠方側に位置した関係となっている。しかも、基板Wの回転中心、液滴滴下位置P2および振動付与位置P1がこの順序で一直線(図6(b)中の1点鎖線)上に配置されている。   Next, the control unit 2 operates the ultrasonic wave application unit 70 so that the ultrasonic vibration is applied to the vibration application position P1 of the outer liquid film region LF2, and vibrations different from the ultrasonic vibrations (wave vibrations). The second cleaning liquid is supplied from the second cleaning liquid supply unit 43b to the substrate side liquid film area LF1 so that is applied to the droplet dropping position P2 of the substrate side liquid film area LF1. In parallel with the supply of the second cleaning liquid, a pulse signal is output from the ultrasonic oscillator 714 to the vibrator 713, and ultrasonic vibration is applied to the vibration applying position P1 of the outer liquid film region LF2. The relative relationship between the vibration applying position P1 and the droplet dropping position P2 is the same as in the second embodiment when the vibration applying position P1 is viewed from the droplet dropping position P2 of the second cleaning liquid supplied from the second cleaning liquid supply unit 43b. Thus, the relationship is located on the far side of the substrate W. In addition, the rotation center of the substrate W, the droplet dropping position P2, and the vibration applying position P1 are arranged in this order on a straight line (one-dot chain line in FIG. 6B).

以上のように、第3実施形態においても、第2実施形態と同様に、超音波振動を外方液膜領域LF2に付与しているため、洗浄処理において、超音波振動付与に起因した基板Wへのダメージを低減させることができる。また、基板側液膜領域LF1に対して液滴状の第2洗浄液を滴下することによって基板側液膜領域LF1では超音波振動と波立振動が加えられ、その結果、上記実験結果が示すように、基板Wに付着するパーティクルの除去率を各段に向上させることができる。   As described above, also in the third embodiment, as in the second embodiment, since the ultrasonic vibration is applied to the outer liquid film region LF2, in the cleaning process, the substrate W resulting from the application of the ultrasonic vibration. Damage to the can be reduced. Further, by dropping the second cleaning liquid in the form of liquid droplets onto the substrate-side liquid film region LF1, ultrasonic vibration and wave vibration are applied to the substrate-side liquid film region LF1, and as a result, as shown in the above experimental results In addition, the removal rate of particles adhering to the substrate W can be improved in each stage.

また、第3実施形態では、図6に示すように、基板側液膜領域LF1のうち基板表面Wfの周縁部に対応する位置に第2洗浄液を供給して波立振動を与えている。つまり、液滴滴下位置P2を基板Wの表面周縁部に設けている。この表面周縁部は通常、パターンなどを形成しない部位であるため、第2洗浄液を液膜LFに供給した際に発生する波立振動の大部分は非パターン部位に集中する。その結果、波立振動によりパターンのダメージを効果的に防止することができる。また、同図から明らかなように、基板側液膜領域LF1のうち最も振動付与位置P1に近い位置に液滴滴下位置P2が設定されているため、除去良好領域は非パターン部位を除く基板表面Wf全面に広がり、基板表面Wf全体から均一にパーティクルを除去することができる。   In the third embodiment, as shown in FIG. 6, the second cleaning liquid is supplied to the position corresponding to the peripheral portion of the substrate surface Wf in the substrate-side liquid film region LF1 to give the ripple vibration. That is, the droplet dropping position P2 is provided on the peripheral edge of the surface of the substrate W. Since the peripheral portion of the surface is usually a portion that does not form a pattern or the like, most of the vibration vibration generated when the second cleaning liquid is supplied to the liquid film LF is concentrated on the non-pattern portion. As a result, damage to the pattern can be effectively prevented by wave vibration. Further, as is clear from the figure, since the droplet dropping position P2 is set at a position closest to the vibration applying position P1 in the substrate-side liquid film region LF1, the removal excellent region is the substrate surface excluding the non-pattern portion. It spreads over the entire surface of Wf, and particles can be uniformly removed from the entire substrate surface Wf.

<その他>
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記第2実施形態および第3実施形態では、基板Wの回転中心、液滴滴下位置P2および振動付与位置P1が一直線(図5(b)および図6(b)中の1点鎖線)上となるように、振動付与位置P1および液滴滴下位置P2が設定されているが、振動付与位置P1および液滴滴下位置P2の相対関係はこれに限定されるものではない。すなわち、超音波振動が液膜LF中を基板表面Wfに向かって伝播する経路上で、かつ超音波振動が付与される振動付与位置(第1位置)P1と異なる位置を液滴滴下位置(第2位置)P2とすることができる。例えば図12や図13に示すように液滴滴下位置P2が基板Wの回転中心と振動付与位置P1を結ぶ直線から離れた位置に配置されてもよい。
<Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the second embodiment and the third embodiment, the rotation center of the substrate W, the droplet dropping position P2, and the vibration applying position P1 are on a straight line (the chain line in FIGS. 5B and 6B). The vibration applying position P1 and the droplet dropping position P2 are set so that the vibration applying position P1 and the droplet dropping position P2 are not limited to this. That is, a position different from the vibration application position (first position) P1 to which the ultrasonic vibration is applied is on a path through which the ultrasonic vibration propagates in the liquid film LF toward the substrate surface Wf. 2 position) P2. For example, as shown in FIGS. 12 and 13, the droplet dropping position P2 may be arranged at a position away from a straight line connecting the rotation center of the substrate W and the vibration applying position P1.

また、第2実施形態および第3実施形態において、ノズル41aからの第1洗浄液は、基板表面Wf上の液膜形成用に基板表面Wf上に供給され、ノズル41bからの第2洗浄液は波立振動付与のために導入用プレート81上に供給されるものとして説明したが、第1および第2洗浄液の供給手法はこれに限定されるものでない。例えば、第1および第2洗浄液が同種の処理液である場合、洗浄液は、1つのノズルから供給されてもよい。この場合において、基板側液膜領域LF1が形成されるときには、ノズルは基板Wの回転中心上方に移動させられ、波立振動が付与されるときには、ノズルは液滴滴下位置P2の上方に移動される。   In the second and third embodiments, the first cleaning liquid from the nozzle 41a is supplied onto the substrate surface Wf for forming a liquid film on the substrate surface Wf, and the second cleaning liquid from the nozzle 41b Although explained as what is supplied on plate 81 for introduction for grant, the supply method of the 1st and 2nd cleaning fluid is not limited to this. For example, when the first and second cleaning liquids are the same type of processing liquid, the cleaning liquid may be supplied from one nozzle. In this case, when the substrate-side liquid film region LF1 is formed, the nozzle is moved above the rotation center of the substrate W, and when the ripple vibration is applied, the nozzle is moved above the droplet dropping position P2. .

また、第2実施形態および第3実施形態において、導入用プレート81はヘッド駆動機構73により駆動され、第2洗浄液を吐出可能なノズル41bはノズル昇降駆動機構52bにより揺動および昇降可能であるものとして説明したが、導入用プレート81およびノズル41bの揺動および昇降手法はこれに限定されるものでない。例えば、ノズル41bは導入用プレート81と同様に超音波付与ヘッド71に取り付けられてもよい。この場合、揺動および昇降機構を共通化することができる。そのため、部品点数を減少させるとともに、基板洗浄装置のフットプリントを低減させることができる。   In the second and third embodiments, the introduction plate 81 is driven by the head drive mechanism 73, and the nozzle 41b capable of discharging the second cleaning liquid can be swung and lifted by the nozzle lift drive mechanism 52b. However, the method of swinging and raising / lowering the introduction plate 81 and the nozzle 41b is not limited to this. For example, the nozzle 41 b may be attached to the ultrasonic wave application head 71 similarly to the introduction plate 81. In this case, the swinging and lifting mechanism can be shared. Therefore, the number of parts can be reduced and the footprint of the substrate cleaning apparatus can be reduced.

また、第2実施形態および第3実施形態において、超音波付与ヘッド71と導入用プレート81を一体的に移動可能に構成しているが、それぞれを独立して移動可能に構成してもよい。この場合、導入用プレート81の高さ位置と、超音波付与ヘッド71の振動板712の高さ位置とを独立して位置決めすることが可能となり、各部の位置精度を高めることができ、また種々のレシピに対応することが可能となり汎用性を高めることができる。   In the second embodiment and the third embodiment, the ultrasonic wave application head 71 and the introduction plate 81 are configured to be movable integrally. However, they may be configured to be independently movable. In this case, the height position of the introduction plate 81 and the height position of the vibration plate 712 of the ultrasonic wave application head 71 can be independently positioned, and the position accuracy of each part can be improved. This makes it possible to deal with the recipes and enhance versatility.

また、第2実施形態および第3実施形態において、基板Wは支持ピン12によりスピンベース11に保持されるものとして説明したが、これに限定されるものでなく、例えば基板Wより小さい吸着チャックにより基板Wが吸着され保持されるようにしてもよい。この場合、基板Wを洗浄する間に導入用プレート81を配置した状態で吸着チャックを回転することで、基板Wを回転するようにしても良い。具体的には、洗浄処理時間が60秒であれば、この間に少なくとも1回転(1rpm)すればよい。これにより、基板Wの全面における洗浄効果の均一性を良好にすることができる。また、第2実施形態および第3実施形態のように、支持ピン12により基板Wを保持する形態においても、スピンベース11の洗浄処理中の回転に伴い、導入用プレート81が支持ピン12と当接する位置において退避し、支持ピン12が行き過ぎると進入するように制御しながら基板Wを回転するようにしてもよい。   In the second and third embodiments, the substrate W has been described as being held on the spin base 11 by the support pins 12. However, the present invention is not limited to this. For example, a suction chuck smaller than the substrate W is used. The substrate W may be attracted and held. In this case, the substrate W may be rotated by rotating the suction chuck while the introduction plate 81 is disposed while the substrate W is being cleaned. Specifically, if the cleaning time is 60 seconds, at least one rotation (1 rpm) may be performed during this time. Thereby, the uniformity of the cleaning effect on the entire surface of the substrate W can be improved. Further, in the embodiment in which the substrate W is held by the support pins 12 as in the second embodiment and the third embodiment, the introduction plate 81 contacts the support pins 12 as the spin base 11 rotates during the cleaning process. The substrate W may be rotated while being retracted at the contact position and controlled to enter when the support pin 12 goes too far.

また、第2実施形態および第3実施形態においては、1個の超音波付与ヘッド71を配置する構成としたが、例えば図14に示すように基板Wの外縁部付近に超音波付与ヘッド71を複数個配置するようにしても良い。この実施形態では、3個の支持ピン12により保持された基板Wに対して洗浄処理を行う装置において、3個の導入用プレート81および超音波付与ヘッド71が基板Wの周方向から見て隣接する支持ピン12の間となるように配置されている。また、各超音波付与ヘッド71は基板Wの周方向に沿って略等間隔(角度R1間隔:約120°間隔)となるように配置されている。これにより、基板Wの全面における洗浄効果の均一性を良好にすることができる。   In the second embodiment and the third embodiment, one ultrasonic wave application head 71 is arranged. However, as shown in FIG. 14, for example, the ultrasonic wave application head 71 is provided near the outer edge of the substrate W. A plurality of them may be arranged. In this embodiment, in the apparatus for performing the cleaning process on the substrate W held by the three support pins 12, the three introduction plates 81 and the ultrasonic wave application head 71 are adjacent to each other when viewed from the circumferential direction of the substrate W. It arrange | positions so that it may become between the support pins 12 to perform. Further, the respective ultrasonic wave applying heads 71 are arranged at substantially equal intervals (angle R1 interval: approximately 120 ° interval) along the circumferential direction of the substrate W. Thereby, the uniformity of the cleaning effect on the entire surface of the substrate W can be improved.

さらに、上記第1ないし第3実施形態においては、第1洗浄液および第2洗浄液は、いずれもDIW(同種の処理液)であるものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、第1および第2洗浄液は、SC1溶液(アンモニア水と過酸化水素水との混合水溶液)などのウエハ洗浄に用いられる薬液であってもよい。また、第1および第2洗浄液は、異なる処理液であってもよい。   Furthermore, in the first to third embodiments, the first cleaning liquid and the second cleaning liquid have been described as being DIW (same type of processing liquid), but the present invention is not limited to this. For example, the first and second cleaning liquids may be chemical liquids used for wafer cleaning such as SC1 solution (mixed aqueous solution of ammonia water and hydrogen peroxide water). Further, the first and second cleaning liquids may be different processing liquids.

この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、FED(Field Emission Display)用基板、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などを含む基板全般に対して超音波振動を利用して洗浄処理を施す基板洗浄装置および基板洗浄方法に適用することができる。   The present invention relates to a semiconductor wafer, a glass substrate for photomask, a glass substrate for liquid crystal display, a glass substrate for plasma display, a substrate for FED (Field Emission Display), a substrate for optical disk, a substrate for magnetic disk, a substrate for magneto-optical disk, etc. The present invention can be applied to a substrate cleaning apparatus and a substrate cleaning method for performing a cleaning process on an entire substrate including ultrasonic vibrations.

振動付加によるパーティクル除去に関する実験内容を示す図である。It is a figure which shows the experimental content regarding the particle removal by vibration addition. 実験で設定した供給条件を示す図である。It is a figure which shows the supply conditions set by experiment. 洗浄処理中にノズルから液膜に供給される洗浄液の供給状態を示す図である。It is a figure which shows the supply state of the cleaning liquid supplied to a liquid film from a nozzle during a washing process. 洗浄処理後のパーティクル除去状態を示す図である。It is a figure which shows the particle removal state after a washing process. 第2実施形態における振動付与位置と液滴滴下位置の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the vibration provision position in 2nd Embodiment, and a droplet dripping position. 第3実施形態における振動付与位置と液滴滴下位置の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the vibration provision position in 3rd Embodiment, and a droplet dripping position. この発明にかかる基板洗浄装置の第1実施形態を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows 1st Embodiment of the board | substrate cleaning apparatus concerning this invention. 図7の基板洗浄装置で用いられる超音波付与ヘッドの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the ultrasonic provision head used with the board | substrate cleaning apparatus of FIG. 図7に示す基板洗浄装置の電気的構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing an electrical configuration of the substrate cleaning apparatus shown in FIG. 7. この発明にかかる基板洗浄装置の第2実施形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the board | substrate cleaning apparatus concerning this invention. 図10に示す基板洗浄装置の電気的構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing an electrical configuration of the substrate cleaning apparatus shown in FIG. 10. 第4実施形態における振動付与位置と液滴滴下位置の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the vibration provision position in 4th Embodiment, and a droplet dripping position. 第5実施形態における振動付与位置と液滴滴下位置の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the vibration provision position in 5th Embodiment, and a droplet dripping position. この発明にかかる基板洗浄装置の第6実施形態を示す図である。It is a figure which shows 6th Embodiment of the board | substrate cleaning apparatus concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2…制御ユニット(制御手段)
4…供給ユニット(供給手段)
7…超音波付与ユニット
31…回転軸(基板回転手段)
32…ベルト(基板回転手段)
33…モータ(基板回転手段)
41、41a、41b…ノズル
71…超音波付与ヘッド
81…導入用プレート
LF…(洗浄液の)液膜
LF1…基板側液膜領域
LF2…外方液膜領域
P1…振動付与位置(第1位置)
P2…液滴滴下位置(第2位置)
W…基板
Wf…基板表面
2 ... Control unit (control means)
4 ... Supply unit (supply means)
7: Ultrasonic wave applying unit 31: Rotating shaft (substrate rotating means)
32 ... Belt (substrate rotation means)
33 ... Motor (substrate rotating means)
41, 41a, 41b ... nozzle 71 ... ultrasonic wave application head 81 ... introduction plate LF ... (cleaning liquid) liquid film LF1 ... substrate side liquid film area LF2 ... outer liquid film area P1 ... vibration application position (first position)
P2: Droplet dropping position (second position)
W ... Substrate Wf ... Substrate surface

Claims (17)

基板表面を覆う第1洗浄液の液膜に対して超音波振動を付与する超音波付与手段と、
前記超音波振動が前記液膜中を前記基板表面に向かって伝播する経路上で、かつ前記超音波振動が付与される第1位置と異なる第2位置で前記液膜に対して第2洗浄液を供給する供給手段と、
前記超音波付与手段を作動させて前記液膜に超音波振動を付与しながら、前記供給手段により前記液膜に第2洗浄液を供給して前記超音波振動と異なる付加振動を前記液膜に与える制御手段と
を備え
前記供給手段は前記第2洗浄液を吐出するノズルを有し、前記ノズルから吐出された前記第2洗浄液を液滴状態で前記液膜に着液させて付加振動を与えることを特徴とする基板洗浄装置。
Ultrasonic application means for applying ultrasonic vibration to the liquid film of the first cleaning liquid covering the substrate surface;
A second cleaning liquid is applied to the liquid film on a path where the ultrasonic vibration propagates in the liquid film toward the substrate surface and at a second position different from the first position to which the ultrasonic vibration is applied. Supply means for supplying;
While supplying the ultrasonic vibration to the liquid film by operating the ultrasonic wave applying means, the second cleaning liquid is supplied to the liquid film by the supplying means to give an additional vibration different from the ultrasonic vibration to the liquid film. Control means ,
Substrate cleaning characterized in that the supply means has a nozzle for discharging the second cleaning liquid, and the second cleaning liquid discharged from the nozzle is applied to the liquid film in a droplet state to give additional vibration. apparatus.
前記液膜は前記基板表面への前記第1洗浄液の供給により前記基板表面上に形成された基板側液膜領域を有しており、
前記第1位置および前記第2位置はともに前記基板側液膜領域内にある請求項1記載の基板洗浄装置。
The liquid film has a substrate-side liquid film region formed on the substrate surface by supplying the first cleaning liquid to the substrate surface;
The substrate cleaning apparatus according to claim 1, wherein both the first position and the second position are in the substrate-side liquid film region.
前記基板を回転させる基板回転手段を備え、
前記制御手段は、前記基板が少なくとも1回転以上回転している間に、前記超音波振動と前記付加振動とを前記液膜に与える請求項1または2記載の基板洗浄装置。
Comprising substrate rotating means for rotating the substrate;
3. The substrate cleaning apparatus according to claim 1, wherein the control unit applies the ultrasonic vibration and the additional vibration to the liquid film while the substrate is rotated at least once or more. 4.
前記第2位置は前記第1位置に対して前記基板の回転中心側に位置している請求項3記載の基板洗浄装置。   The substrate cleaning apparatus according to claim 3, wherein the second position is located on a rotation center side of the substrate with respect to the first position. 前記第2位置は前記基板の回転中心である請求項4記載の基板洗浄装置。   The substrate cleaning apparatus according to claim 4, wherein the second position is a rotation center of the substrate. 前記超音波付与手段は固定配置される請求項2ないし5のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。   The substrate cleaning apparatus according to claim 2, wherein the ultrasonic wave applying unit is fixedly disposed. 前記超音波付与手段は前記基板の表面周縁部に対向して配置される請求項6記載の基板洗浄装置。   The substrate cleaning apparatus according to claim 6, wherein the ultrasonic wave applying unit is disposed to face a peripheral edge portion of the surface of the substrate. 前記基板の周縁部付近にて前記基板表面と略平行に配置可能なプレートをさらに備え、
前記液膜は、前記基板表面への前記第1洗浄液の供給により前記基板表面上に形成された基板側液膜領域と、前記基板表面から前記プレートの表面に前記第1洗浄液が流れ込むことにより前記プレート表面上に形成された外方液膜領域とを有しており、
前記第1位置と、前記第2位置はともに前記外方液膜領域内にあり、
前記第1位置は前記2位置に対して前記基板側液膜領域の反対側にある請求項1記載の基板洗浄装置。
Further comprising a plate that can be disposed substantially parallel to the substrate surface near the periphery of the substrate;
The liquid film includes a substrate-side liquid film region formed on the substrate surface by supplying the first cleaning liquid to the substrate surface, and the first cleaning liquid flows from the substrate surface to the surface of the plate. An outer liquid film region formed on the plate surface,
The first position and the second position are both in the outer liquid film region,
The substrate cleaning apparatus according to claim 1, wherein the first position is opposite to the substrate-side liquid film region with respect to the second position.
前記基板の周縁部付近にて前記基板表面と略平行に配置可能なプレートを備え、
前記液膜は、前記基板表面への前記第1洗浄液の供給により前記基板表面上に形成された基板側液膜領域と、前記基板表面から前記プレートの表面に前記第1洗浄液が流れ込むことにより前記プレート表面上に形成された外方液膜領域とを有しており、
前記第1位置は前記外方液膜領域内にあるのに対し、前記第2位置は前記基板側液膜領域内にある請求項1記載の基板洗浄装置。
Comprising a plate that can be arranged substantially parallel to the substrate surface near the periphery of the substrate;
The liquid film includes a substrate-side liquid film region formed on the substrate surface by supplying the first cleaning liquid to the substrate surface, and the first cleaning liquid flows from the substrate surface to the surface of the plate. An outer liquid film region formed on the plate surface,
The substrate cleaning apparatus according to claim 1, wherein the first position is in the outer liquid film region, while the second position is in the substrate side liquid film region.
前記超音波付与手段は前記プレートに固定配置される請求項8または9記載の基板洗浄装置。   The substrate cleaning apparatus according to claim 8, wherein the ultrasonic wave applying unit is fixedly disposed on the plate. 前記基板を回転させる基板回転手段をさらに備え、
前記基板の回転中心、前記第2位置および前記第1位置の順序で、前記基板の回転中心、前記第2位置および前記第1位置が一直線上に配置される請求項8ないし10のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
Further comprising a substrate rotating means for rotating the substrate,
The rotation center of the substrate, the second position, and the first position are arranged in the order of the rotation center of the substrate, the second position, and the first position. The substrate cleaning apparatus according to the item.
前記供給手段は前記ノズルから前記第1洗浄液を前記基板表面に供給して前記液膜を形成する請求項1ないし11のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。 It said supply means substrate cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 11 to form the liquid film by supplying the first cleaning liquid to the substrate surface from the nozzle. 前記供給手段は前記ノズルと異なるノズルから前記第1洗浄液を前記基板表面に供給して前記液膜を形成する請求項1ないし11のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。 It said supply means substrate cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 11 to form the liquid film by supplying the first cleaning liquid from a nozzle different from the nozzle to the substrate surface. 前記第1洗浄液と前記第2洗浄液は、同種の処理液である請求項1ないし13のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。 Wherein the first cleaning liquid and the second cleaning liquid, a substrate cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 13 is a processing liquid of the same kind. 基板表面を覆う第1洗浄液の液膜に対して超音波振動子を第1位置で接触させる第1工程と、
前記超音波振動子を作動させて前記液膜に超音波振動を付与しながら、前記第1位置と異なる第2位置で前記液膜に第2洗浄液を供給して前記超音波振動と異なる付加振動を前記液膜に与える第2工程と
を備え
前記第2工程は、前記第2洗浄液の液滴を前記液膜に滴下することを特徴とする基板洗浄方法。
A first step of bringing the ultrasonic vibrator into contact with the liquid film of the first cleaning liquid covering the substrate surface at a first position;
While applying the ultrasonic vibration to the liquid film by operating the ultrasonic vibrator, the second cleaning liquid is supplied to the liquid film at a second position different from the first position to add vibration different from the ultrasonic vibration. the a second step of providing the liquid film,
In the second step, the second cleaning liquid droplet is dropped onto the liquid film .
前記第1工程は、前記基板を回転しながら行うことを特徴とする請求項15記載の基板洗浄方法。 The substrate cleaning method according to claim 15 , wherein the first step is performed while rotating the substrate. 前記第1および第2洗浄液は同種の処理液であることを特徴とする請求項15または16記載の基板洗浄方法。 17. The substrate cleaning method according to claim 15 or 16, wherein the first and second cleaning liquids are the same kind of processing liquid.
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