JPH09171985A

JPH09171985A - 基板洗浄装置および基板洗浄方法

Info

Publication number: JPH09171985A
Application number: JP33312095A
Authority: JP
Inventors: Satoru Tanaka; 悟田中; Takeya Morinishi; 健也森西; Masahiro Miyagi; 雅宏宮城; Naoji Itami; 直滋伊丹; Kazuhiro Watanabe; 和廣渡邉
Original assignee: Fujitsu Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1995-12-21
Publication date: 1997-06-30
Anticipated expiration: 2015-12-21
Also published as: JP3323384B2

Abstract

(57)【要約】【課題】非接触で洗浄能力が高い基板洗浄装置を提供
すること。【解決手段】超音波洗浄ノズル１０と高圧洗浄ノズル
２０とがひとつの洗浄装置内に併設されている。超音波
洗浄ノズル１０は、スリット１３から超音波洗浄液Ｆを
カーテン状に吐出し、高圧洗浄ノズル２０は基板１に吐
出された超音波洗浄液Ｆに向けて高圧洗浄ジェットＪを
噴出する。超音波洗浄で除去された異物だけでなく、高
圧洗浄ジェットＪによって除去された異物も超音波洗浄
液Ｆの流れによって基板１の回転Ｒの下流側に排出され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は基板洗浄技術の改
良に関するもので、特に、基板の被洗浄面に付着した異
物の除去能力と、除去された異物を基板から外部に排出
する排出能力とを両立させるための技術に関する。

【０００２】

【発明の背景】周知のように、液晶表示装置用のガラス
基板や半導体ウエハなどの基板に対しては、種々の処理
液による表面処理が行われる。そして、それらの処理の
後には残留処理液を基板から除去する必要がある。ま
た、基板に付着したパーティクルを除去することも重要
である。このような異物の除去のために基板の洗浄処理
が行われるが、そのための洗浄方式は化学的洗浄と物理
的洗浄とに大別される。

【０００３】このうち化学的洗浄は、純水を用いるもの
のほか、中性またはアルカリ性の洗浄液を用いるもの、
それに洗浄液中にオゾンを溶在させたオゾン水を用いる
ものなどがある。このような化学的洗浄は化学的溶融を
その原理としているために、比較的細かな異物や基板に
化学結合した異物を除去するためには有効であるが、比
較的大きな異物の除去には効果が小さい。このため、化
学的洗浄のほかに物理的洗浄を使用する場合が多い。

【０００４】一方で、物理的洗浄にも種々の方式があ
り、それらは一長一短であるために、ひとつの方式だけ
では充分な物理的洗浄が困難である。このため、実際に
は複数の物理的洗浄方式を組み合わせる場合が多い。

【０００５】

【従来の技術】そこで、単一の装置内で複数の物理的洗
浄方式を並行して行うことが提案されており、たとえば
特開平７−８６２１８号では、回転するブラシで洗浄す
るブラシ洗浄方式と、超音波振動させた液体で洗浄する
超音波洗浄方式とを同時に行う装置が開示されている。

【０００６】この技術のように複数の洗浄方式をひとつ
の装置内で行うのは、洗浄所要時間と関係している。す
なわち、近年の基板の大型化に伴って洗浄処理の所要時
間を短縮する要求が強まっており、異なる方式の洗浄装
置を直列的に配列して順次に洗浄処理を行うと、それぞ
れの洗浄のための時間が短くなり、洗浄能力が維持され
ないという問題が生じるためである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
７−８６２１８号のようにブラシ洗浄方式を含んだ装置
にすると別の問題が生じる。すなわち、ブラシ洗浄方式
は異物の除去能力には優れるが、接触型の物理洗浄であ
るために基板表面に傷などのダメージを与えてしまうと
いう問題がある。

【０００８】この発明は上記のような従来技術の問題を
克服するためになされたものであり、基板にダメージを
与えずに優れた洗浄能力を発揮できるとともに、洗浄処
理の時間的効率も高い基板洗浄技術を提供することを目
的とする。

【０００９】特に、この発明では、基板の被洗浄面に付
着した異物の除去能力と、除去された異物を基板から外
部に排出する排出能力とを両立させることを主眼として
いる。

【００１０】なお、この明細書における「異物」とは、
洗浄の前工程で塗布されて残留している処理液のほか、
パーティクルなどのように洗浄によって除去すべき対象
物の総称である。

【００１１】

【課題を解決するための原理的指針】上記のような目的
を達成するため、この発明では超音波洗浄方式と高圧洗
浄方式との複合洗浄を行うように構成する。その利点を
説明する前に、これらの洗浄方式の個々の利害得失につ
いて検討すると以下のようになる。

【００１２】＜超音波洗浄単独の利害得失＞まず、超音
波洗浄方式では、比較的大量の液体を供給しつつ洗浄を
行うために、基板上に新たな洗浄液を速やかに供給する
ことによって異物を洗浄液とともに基板表面から外部に
排出する作用（液置換性）に富んでいるという性質があ
る。ところが、超音波による異物除去作用はあまり強力
ではないため、超音波洗浄単独では、基板表面に強固に
付着している異物の除去は困難である。

【００１３】＜高圧洗浄単独の利害得失＞一方、高圧洗
浄方式は高圧洗浄ジェットの力学的作用によって異物を
除去する方式であって、異物の除去作用に優れるという
利点がある。しかしながら、この方式は比較的少量の液
を噴出するだけであるために、高圧洗浄方式単独では液
置換性に乏しく、この方式では異物の再付着という問題
が残る。

【００１４】高圧洗浄ジェットの噴出圧力を高めればこ
のような再付着の問題はある程度は解決するが、噴出圧
力を高めると基板表面にダメージを与え易くなり、基板
表面に形成された回路パターンに傷が発生したり、洗浄
ムラが残るなどの新たな問題が生じる。

【００１５】＜超音波洗浄と高圧洗浄との複合洗浄の利
点＞そこで、この発明ではこれらの超音波洗浄方式と高
圧洗浄方式との複合洗浄を行うように構成する。このよ
うな構成を採用すると、超音波洗浄において供給される
比較的大量の液体の流れによって、超音波洗浄によって
除去された異物だけでなく、高圧洗浄によって除去され
た異物までも速やかに基板上から外部へと排出される。
したがって、高圧洗浄による強力な洗浄能力を利用しつ
つも、除去された異物が基板表面に再付着することを防
止できるのであり、これは高圧洗浄を超音波洗浄と組み
合わせることによって生じる新たな特有の作用である。

【００１６】また、高圧洗浄を超音波洗浄と組み合わせ
ることによって、全体としての異物除去能力が高まるた
め、高圧洗浄における高圧洗浄ジェットの圧力をあまり
高める必要はなく、高圧洗浄ジェットによる基板へのダ
メージや洗浄ムラの発生も生じない。

【００１７】すなわち、この発明では高圧洗浄における
異物除去能力と超音波洗浄における異物排出能力とが相
乗的に作用することによって、これら個々の作用の和以
上の効果が生じることになる。

【００１８】

【課題を解決するための手段】このような原理に従っ
て、この発明では具体的に以下のような手段構成とす
る。

【００１９】＜第１の発明＞第１の発明では、基板の洗
浄を行う装置において、(a)基板に向けて液体を吐出し
つつ前記液体に超音波を発射して前記基板の超音波洗浄
を行う超音波洗浄手段と、(b)前記超音波洗浄手段とは
異なる位置に設けられ、高圧液体を前記基板に向けて噴
出して前記基板の高圧洗浄を行う高圧洗浄手段とを備
え、前記基板に対して前記超音波洗浄と前記高圧洗浄と
の複合洗浄を行う基板洗浄装置として構成される。

【００２０】＜第２の発明＞この発明では、第１の発明
の基板洗浄装置において、(c)前記基板を所定の方向に
回転する基板回転手段をさらに備え、前記基板の回転を
行いつつ前記複合洗浄を行う。これはいわゆるスピンス
クラバなどへの応用形態である。

【００２１】＜第３の発明＞この構成では、第２の発明
の基板洗浄装置において、前記超音波洗浄手段は、(a-
1)前記基板の被洗浄面上に規定された超音波洗浄ライン
に向かって、超音波が発射された前記液体をスリットか
ら吐出する超音波洗浄ノズル備えるとともに、前記高圧
洗浄手段は、(b-1)前記基板の被洗浄面上に規定された
高圧洗浄スポットに向かって、前記高圧液体を噴出する
高圧洗浄ノズルを備える。

【００２２】高圧洗浄においても超音波洗浄と同様にス
リットを使用した噴出であってもよいが、比較的低いジ
ェット液圧で有効な洗浄を行わせるとともに、洗浄液の
超音波振動を最大限に維持させるためには、この構成の
ようにスポット噴射の方が好ましい。

【００２３】＜第４の発明＞この構成では、第３の発明
の基板洗浄装置において、(d)前記基板の回転中心の上
方を通り、かつ前記基板の面に実質的に平行な軌跡に沿
って前記高圧洗浄ノズルを揺動させる高圧洗浄ノズル揺
動手段をさらに備える。

【００２４】このようにして高圧洗浄ノズルを揺動させ
ることによって、基板表面に供給された洗浄液の内部で
バブリングによるキャビテーション効果を生じさせるこ
とになり、さらに洗浄能力が高まる。

【００２５】＜第５の発明＞この構成では、第４の発明
の基板洗浄装置において、前記高圧洗浄スポットが、前
記超音波洗浄ラインの近傍で、かつ前記基板の回転にお
いて前記超音波洗浄ラインよりも先に前記基板を走査す
る位置に設定されている。

【００２６】この請求項５の構成による利点について
は、下記の実施形態の説明の中で詳述する。

【００２７】＜第６の発明＞この構成では、第５の発明
の基板洗浄装置において、前記高圧液体洗浄スポット
が、前記超音波洗浄ラインの両端点のうち前記基板の回
転中心から遠い方の端点の側に偏って設定されているこ
とを特徴とする。

【００２８】この請求項６の構成による利点について
も、実施形態の説明の中で詳述する。

【００２９】＜第７〜第１２の発明＞これらの発明は、
それぞれ上記第１〜第６の装置発明に対応する方法発明
であり、その構成および作用は上記の装置発明の構成の
説明および以下の実施形態の説明から理解できるため、
ここでの重複説明は省略する。

【００３０】

【発明の実施の形態】

＜全体機構と動作との概略＞図１は第１〜第１２の発明
に共通の実施形態である基板処理装置１００の要部斜視
図である。この基板処理装置１００は液晶表示装置用ガ
ラス基板１の表面について、超音波洗浄と高圧洗浄との
複合洗浄を時間的に並行して行うように構成されてい
る。この基板洗浄装置１００は、いわゆるスピンスクラ
バに分類されるものである。

【００３１】図１において、基板１を保持するチャック
は十字型のアーム２を備えており、このアーム２の先端
に立設されている複数のピン３に基板１の４隅を係合さ
せて、図のθ1方向に基板１を水平面内で回転させる。
この回転のための駆動源がモータＭ1であるが、図示の
便宜上、このモータＭ1と上記チャックとの連結関係は
図１では図示されていない。

【００３２】この基板１の洗浄のために超音波洗浄と高
圧洗浄との複合洗浄機構５０が設けられている。この複
合洗浄機構５０では、コラム５１にアーム５２が連結さ
れており、コラム５１とアーム５２とはモータＭ2（連
結関係図示省略）によってθ2方向に旋回可能である。
アーム５２の先端には超音波洗浄ノズル１０が固定され
ている。この超音波洗浄ノズル１０は後述する内部構成
を有しており、超音波が発射された洗浄液をスリットか
らカーテン状に基板１の表面に吐出する。

【００３３】図２(a)は超音波洗浄ノズル１０の概念的
な正面透視図であり、図２(b)はこの超音波洗浄ノズル
１０の概念的な平面透視図（部分）である。超音波洗浄
ノズル１０は、洗浄液導入口１２から導入された洗浄液
Ｆに対して超音波振動子１１から超音波を発射し、その
洗浄液Ｆを下方のスリット１３から吐出する。このスリ
ット１３の長さはたとえば８０ｍｍであり、その幅はた
とえば２ｍｍである。

【００３４】超音波振動子１１には高周波振動電圧が供
給されるが、その周波数として好ましい範囲は、０．８
ＭＨｚ〜２．０ＭＨｚであり、さらに好ましくは、１．
２ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚである。

【００３５】洗浄液導入口１２は樹脂チューブ１５に連
結されており、このチューブ１５はアーム５２（図１参
照）およびコラム５１の内部を通り、スパイラルチュー
ブ６０を介して洗浄液供給部に連結されている。

【００３６】超音波洗浄液Ｆの供給量として望ましい範
囲は、７〜１０リットル／ｍｉｎである。

【００３７】一方、図１の超音波洗浄ノズル１０からは
連結アーム５３が伸びており、その先端には中継部材５
４を介して高圧洗浄ノズル２０が取り付けられている。
高圧洗浄ノズル２０の先端には断面円形の小孔（たとえ
ば直径０．２ｍｍ）が穿設されており、樹脂チューブ２
５を介して供給される高圧洗浄ジェットＪをビーム状に
近い形で噴出する。このチューブ２５もまたアーム５２
およびコラム５１の内部を通り、スパイラルチューブ６
０を介して高圧洗浄液供給部に連結されている。

【００３８】高圧洗浄ノズル２０に与えられる高圧洗浄
液の圧力は、好ましくは、５ｋｇ／ｃｍ²〜１５ｋｇ／
ｃｍ²であり、さらに好ましくは、８ｋｇ／ｃｍ²〜１０
ｋｇ／ｃｍ²である。また、高圧洗浄液の供給量として
望ましい値の例としては、０．０５リットル／ｍｉｎで
ある。

【００３９】中継部材５４は連結アーム５３に対してφ
1方向に旋回可能とされており、また高圧洗浄ノズル２
０は中継部材５４に対してφ2方向に回動可能である。
したがって、高圧洗浄ノズル２０の向きは任意に手動調
整可能である。なお、この調整は実際に洗浄を行う前の
準備段階で行うものであり、複合洗浄機構５０による洗
浄を行っている間は、この高圧洗浄ノズル２０の向きは
調整済の向きに固定されている。

【００４０】超音波洗浄と高圧洗浄との位置関係の詳細
や、それによる作用については後に詳述することとし、
ここではこの装置１００の機構的動作の概略について述
べておく。

【００４１】基板１をこの基板洗浄装置１００に搬入す
る前には、アーム５２およびそれに固定された各部材は
図１の仮想線の方向に待避している。基板１が搬送ロボ
ットによってチャックの十字アーム２上に載置されると
アーム５２およびそれに固定された各部材はθ2方向の
旋回によって図１の実線位置に移動する。そして、基板
１の高速回転開始とともに超音波洗浄ノズル１０からの
超音波洗浄液の吐出と高圧洗浄ノズル２０からの高圧洗
浄ジェットＪの噴出とが行われるとともに、アーム５
２がθ2方向まわりに往復揺動し、それによって超音波
洗浄ノズル１０と高圧洗浄ノズル２０とが基板１の上方
の水平面内での円弧軌跡に沿って揺動する。これによっ
て基板１の上面の各部分は超音波洗浄と高圧洗浄との複
合洗浄で走査される。

【００４２】洗浄終了後には、各ノズル１０，２０がア
ーム５２とともに待避し、基板１上に残留した洗浄液の
回転振り切り（スピンドライ）を行った後に基板１の回
転が停止する。そして、基板搬入時とは逆のプロセスで
基板１の搬出が行われる。

【００４３】なお、図１には図示されていないが、基板
１から排出された洗浄液はカップによって収集されて排
出される。

【００４４】＜超音波洗浄と高圧洗浄との位置関係＞図
３は超音波洗浄ノズル１０の長手方向に直交する方向か
ら見た拡大図であり、図４は基板の上方から透視的に見
た位置関係図である。

【００４５】まず図４を参照する。超音波洗浄ノズル１
０からの超音波洗浄液は基板１の上面に略垂直にカーテ
ン状に吐出されるが、このカーテン状の洗浄液が基板１
の表面に衝突する位置は仮想的なライン（超音波洗浄ラ
イン）Ｌを規定する。基板１が図１のθ1方向に回転す
ることによって、ノズル１０，２０の直下付近では基板
１は図４のＲ方向に相対的に移動しているが、超音波洗
浄ラインＬはこの基板１の回転方向Ｒと交差する方向に
伸びている。

【００４６】そして、図３に示すように超音波洗浄ノズ
ル１０のスリット１３から吐出される洗浄液Ｆは、ある
程度の広がりを経た後にこの回転に乗って主として下流
側（図３では左側）に流れる。

【００４７】一方、図３および図４に示されているよう
に、高圧洗浄ジェットＪの噴出目標点である仮想的な高
圧洗浄スポットＰは、超音波洗浄ラインＬの近傍でかつ
基板１の回転Ｒ（図１ではθ1）においてこの超音波洗
浄ラインＬよりも先に基板１を走査する位置に設定され
ている。これらの間隔Ｄ（図３）はたとえば３ｍｍ〜１
０ｍｍであって、高圧洗浄スポットＰは、超音波洗浄ノ
ズル１０のスリット１３から吐出される洗浄液Ｆが存在
する範囲内に設定される。このような方向調整は、中継
部材５４を介した高圧洗浄ノズル２０の角度調整で実現
される。

【００４８】また、高圧洗浄スポットＰは、超音波洗浄
ラインＬの両端点Ｅ1，Ｅ2のうち一方Ｅ1の側に偏って
設定されている。この端点Ｅ1は、複合洗浄機構５０の
揺動関係を概念的に示した図５に示されているように、
超音波洗浄ラインＬの両端点Ｅ1，Ｅ2のうち基板１の回
転中心ＣＰから遠い方の端点である。より具体的には、
この実施形態における高圧洗浄スポットＰは端点Ｅ1の
近傍に設定されているが、このような偏りを持たせる理
由については後述する。

【００４９】＜複合洗浄の基本的作用＞この実施形態に
おける超音波洗浄と高圧洗浄との複合洗浄の基本的作用
は以下の通りである（揺動走査に関係する部分は後
述）。

【００５０】図３に示すように、基板１上の任意の部分
は基板回転に伴ってＲ方向に移動し、超音波洗浄ノズル
１０の下付近に到達する。したがって、まず高圧洗浄ジ
ェットＪによる洗浄を受けるが、この高圧洗浄ジェット
Ｊの到達点付近には超音波洗浄ノズル１０からの超音波
洗浄液Ｆが存在する。このため、高圧洗浄ジェットＪに
よって除去された異物は超音波洗浄液Ｆの流れに乗って
下流側（図３の左側）に流され、基板１の表面から外部
に排出される。

【００５１】このような高圧洗浄を受けた部位は、基板
１の回転によって次に超音波洗浄ノズル１０のスリット
１３の直下に移動し、この位置で超音波洗浄を受け、高
圧洗浄では除去できなかった異物が超音波洗浄によって
除去される。この異物もまた、超音波洗浄液の流れに乗
って下流側に流され、基板１の表面から外部に排出され
る。

【００５２】このため、基板１は高圧洗浄と超音波洗浄
とのそれぞれの洗浄作用を受けるだけでなく、高圧洗浄
によって除去された異物は超音波洗浄で除去された異物
とともに速やかに基板１の外部に流されることになり、
除去された異物が基板１に再付着することがない。その
結果、双方の洗浄能力の和以上の洗浄効果が得られる。

【００５３】ところで、この実施形態では高圧洗浄スポ
ットＰを超音波洗浄ラインＬ上に設定しておらず、これ
からわずかに間隔Ｄを隔て上流側（図３の右側）に設定
している。これは、超音波洗浄ラインＬよりも上流側で
は超音波洗浄液の流量が適量であり、超音波洗浄液Ｆの
層を介して高圧洗浄ジェットＪが基板１の表面に確実に
到達して、高圧洗浄の効率が向上するためである。

【００５４】また、この実施形態では超音波洗浄ノズル
１０からの超音波洗浄液Ｆの吐出は基板１の表面（被洗
浄面）に対して略直角に行っている。これは回転型の基
板洗浄では通常、基板回転速度が高速であることや洗浄
機構の揺動を行っていることに関係する。すなわち、一
般には超音波洗浄液を被洗浄面に対して略直角に吐出す
ると、被洗浄面での超音波洗浄液の跳ね返りが超音波洗
浄ノズルに戻り、超音波振動子を損傷する場合がある。
このため、超音波洗浄ノズルは被洗浄面に対して傾けて
使用することが多い。ところが、この実施形態のように
高速回転する基板の場合には被洗浄面での超音波洗浄液
の跳ね返りは下流側に飛ばされてしまうため、超音波洗
浄ノズルに戻ることが少ない。また、洗浄機構の揺動に
よって超音波洗浄液の跳ね返りがそれてしまうという作
用もある。このような事情によって、この実施形態では
超音波洗浄ノズル１０からの超音波洗浄液Ｆの吐出は基
板１の表面に対して略直角に行い、それによって最大の
超音波洗浄能力を発揮させている。なお、基板１の回転
速度はたとえば５００ｒｐｍであり、洗浄機構の揺動速
度はノズル付近の位置で２００ｍｍ／ｓｅｃである。

【００５５】また、高圧洗浄ノズル２０については図３
のように超音波洗浄液の下流側に向けて斜め方向に高圧
洗浄ジェットを噴出しているが、これによって高圧洗浄
で除去された異物が下流側に流れやすいという利点もあ
る。

【００５６】さらに、この実施形態の装置では超音波洗
浄と高圧洗浄との複合洗浄をひとつの装置内で時間的に
並行して行っているために洗浄時間が短くて済み、非接
触型の洗浄方式の組合せであるために基板１にダメージ
を与えることもない。

【００５７】さらに、超音波洗浄と高圧洗浄との組合せ
によって充分な洗浄が可能となるため、高圧洗浄のジェ
ット圧力をあまり高める必要がなく、高圧洗浄ジェット
Ｊによって基板にダメージを与えることもない。

【００５８】＜揺動走査＞次に図５を参照して揺動走査
による洗浄について説明する。この実施形態では高圧洗
浄はスポット状に行われるとともに、超音波洗浄ライン
Ｌも基板１の差し渡し幅よりは狭く設定されている。し
たがって、基板１の全面を洗浄するために、これらの洗
浄のためのノズル１０，２０を基板１の上の水平軌跡に
沿って揺動させつつ基板１の水平面内の回転を行う。こ
の揺動は図５においては記号Ｂで示されており、基板１
の回転によって基板１の４隅が描く軌跡ＰＴと、回転中
心ＣＰの付近との間でこの揺動Ｂが実行される。図５に
は３つの揺動軌跡Ｃ，Ｃ1，Ｃ2のそれぞれの一部が示さ
れているが、中央の揺動軌跡Ｃは高圧洗浄スポットＰが
揺動によって描く軌跡である。また、他の揺動軌跡Ｃ
1，Ｃ2はそれぞれ、超音波洗浄ラインＬの両端Ｅ1，Ｅ2
が描く軌跡である。高圧洗浄スポットＰおよび超音波洗
浄ラインＬの両端Ｅ1，Ｅ2はアーム５２の旋回中心（図
１のコラム５１）に対する距離が互いに異なるため、こ
れらの３つの揺動軌跡Ｃ，Ｃ1，Ｃ2は異なる半径を有す
る。そして、この実施形態では高圧洗浄スポットＰの揺
動軌跡Ｃが、基板１の回転中心ＣＰの直上を通るように
設定する。このようにすることによって、基板１の表面
のすべての部分が高圧洗浄を受けることになる。

【００５９】一方、超音波洗浄ラインＬの両端Ｅ1，Ｅ2
は回転中心ＣＰの直上を通らないが、これによる問題は
ない。それは、超音波洗浄はライン状に行われることか
ら、２つの揺動軌跡Ｃ1，Ｃ2の間の区間は超音波洗浄ラ
インＬの走査を受けることになり、これら２つの揺動軌
跡Ｃ1，Ｃ2の間に回転中心ＣＰが入るようにしておけ
ば、基板１の各部分が超音波洗浄を受けることが保証さ
れるためである。

【００６０】＜揺動走査と複合洗浄との関係＞このよう
な位置関係や揺動走査を設定し、基板１に対して超音波
洗浄と高圧洗浄との複合洗浄を行うことによって、以下
のような走査洗浄が行われる。

【００６１】まず、図６に示すように基板１の表面の任
意の位置をＡとする。各洗浄ノズル１０，２０は図６の
実線の位置にあるときにはこの位置Ａは実質的な洗浄作
用を受けない。

【００６２】各洗浄ノズル１０，２０が揺動軌跡Ｂに沿
って揺動してくると、まず位置Ａは基板１の回転に伴っ
て回転しつつ、超音波洗浄ラインＬを横切るようにな
る。したがって、この時点では位置Ａは超音波洗浄のみ
を受ける。

【００６３】さらに各洗浄ノズル１０，２０が揺動して
図６に仮想線で示す位置まで移動すると、基板１上の位
置Ａは高圧洗浄スポットＰを横切り、その直後に超音波
洗浄ラインＬを横切る。このとき位置Ａにつき高圧洗浄
と超音波洗浄との複合洗浄がなされる。

【００６４】その後にさらに各洗浄ノズル１０，２０が
揺動すると、位置Ａは洗浄スポットＰおよび超音波洗浄
ラインＬの双方をはずれる。各洗浄ノズル１０，２０の
揺動が片側方向１回のみとしてもよいが、この実施形態
では往復揺動の繰返しとしており、この場合には帰りの
揺動およびそれ以後の揺動において繰り返して複合洗浄
と超音波洗浄とを受けることになる。

【００６５】このようにして基板１の表面の全域が複合
洗浄を受けることになる。この実施形態において、任意
の位置Ａに着目したときには、複合洗浄だけでなく超音
波洗浄だけの洗浄を受ける期間もあるが、これによる問
題はない。すなわち、超音波洗浄は液置換性に優れてい
るため、それを単独に行う期間があっても、除去した異
物の再付着などの問題は生じないためである。むしろ、
超音波洗浄だけで除去可能な異物は超音波洗浄だけで除
去しておいた方が、高圧洗浄の必要性が高い異物のみを
集中的に高圧洗浄ジェットＪに曝すことが可能となり、
洗浄効果は一層高まる。

【００６６】また、以上のような揺動走査を行うと、高
圧洗浄ジェットＪは吐出された後の超音波洗浄液中で移
動することになり、基板表面に供給された洗浄液の内部
でバブリングによるキャビテーション効果を生じて、さ
らに洗浄能力が高まる。

【００６７】＜高圧洗浄スポット遍在の利点＞次に、図
４において、高圧洗浄スポットＰを超音波洗浄ラインＬ
の両端点Ｅ1，Ｅ2のうち基板１の回転中心ＣＰから遠い
方の端点Ｅ1の側に偏って設定している理由について説
明する。図７は図３の構成の場合の揺動走査の概念図で
あり、図８は逆に、高圧洗浄スポットＰを超音波洗浄ラ
インＬの両端点Ｅ1，Ｅ2のうち基板１の回転中心ＣＰに
近い方の端点Ｅ2の側に偏って設定した場合の概念図で
ある。いずれの場合にも、基板１の回転によって基板１
の４隅が描く軌跡ＰＴと、回転中心ＣＰの付近との間で
高圧洗浄スポットＰを揺動させる。

【００６８】図７の場合には、高圧洗浄スポットＰが軌
跡ＰＴに一致した状態(a)で、超音波洗浄ノズル１０は
基板表面に向けて超音波洗浄液を吐出している。また、
高圧洗浄スポットＰが回転中心ＣＰに一致した状態(b)
でも、超音波洗浄ノズル１０は基板表面に向けて超音波
洗浄液を吐出している。したがって、揺動振幅θBの全
範囲において超音波洗浄液は無駄に消費されることはな
い。

【００６９】一方、図８の場合は、高圧洗浄スポットＰ
が軌跡ＰＴに一致した状態(a)において、超音波洗浄ノ
ズル１０から吐出される洗浄液のほとんどが軌跡ＰＴの
外部に放出されるだけであり、超音波洗浄液が無駄に消
費されていることになる。

【００７０】このように図３の実施形態による配置は洗
浄液の無駄がないという利点を有する。逆に言えば、同
じ量の洗浄液を使用したときに洗浄効果が高まるという
ことになる。

【００７１】＜他の実施形態＞この発明の上記の実施形
態に限らず、以下の例を含めて種々の形態で実施可能で
ある。

【００７２】図９は２つの高圧洗浄ノズル２０Ａ，２０
Ｂを併設した実施形態である。この場合、一方の高圧洗
浄ノズル２０Ａはその洗浄スポットＰAが超音波洗浄ラ
インＬの端点Ｅ1の近傍になるように設定し、他方の高
圧洗浄ノズル２０Ｂはその洗浄スポットＰBが超音波超
音波洗浄ラインＬの中央付近になるように設定する。こ
の場合には、揺動角度θBCを洗浄スポットＰBが回転中
心ＣＰに到達するまでの範囲で設定すれば足りるが、さ
らに揺動角度を広げることによって、基板の全域に渡っ
て１回の揺動（片道）で高圧洗浄を２回受けるようにす
ることもできる。

【００７３】図１０は超音波洗浄ノズルと高圧洗浄ノズ
ルとを分離した構成例である。このうち超音波洗浄ノズ
ル１０は、基板１の対角幅の半分またはそれ以上の長さ
を有しており、揺動は行わない。超音波洗浄ノズル１０
を支持したアーム７１は仮想線のように待避可能である
が、これは基板１の搬出入のための待避である。一方、
高圧洗浄ノズル２０はアーム７２によって支持されると
ともに、このアーム７２は並進走査機構７３によってＴ
方向に並進可能である。この装置では基板１を回転させ
つつ超音波洗浄液の吐出をカーテン状に行うとともに、
高圧洗浄ノズル２０が直線的に移動することによって基
板１の表面を洗浄走査する。図１のように超音波洗浄ノ
ズル１０と高圧洗浄ノズル２０とを一体化することによ
ってスペース利用性が高まるが、この図１０のように分
離型であってもこの発明は実施可能である。

【００７４】図１１は、多数の高圧洗浄液噴出孔ＪＨを
１次元配列した高圧洗浄ノズル２０ａを使用した例であ
る。この図１１では高圧洗浄スポットの位置は示されて
いないが、超音波洗浄ラインＬの近傍で基板回転に対し
て先に走査される側に設定されることは、図１の実施形
態と同様である。この場合、多数の高圧洗浄液噴出孔Ｊ
Ｈのそれぞれの高圧洗浄スポットのうち、ひとつは回転
中心ＣＰに一致させることが好ましい。この配置の場合
には、噴出孔ＪＨの間隔を密にすることによって、高圧
洗浄ノズル１０ａの揺動幅をごく少ないものにするか、
あるいは揺動を省略することも可能である。各ノズルの
待避は記号θ11で示すような旋回によって行うことがで
きる。

【００７５】また図１２は、超音波洗浄ノズル１０を基
板全域を覆う長さとし、高圧洗浄ノズル配列２０ａ，２
０ｂをこの超音波洗浄ノズル１０の両側に配置した例で
ある。この場合も、基板の回転において先に走査を受け
る側に高圧洗浄ノズル配列２０ａ，２０ｂを設け、これ
らを構成する噴出孔ＪＨのうちのひとつの高圧洗浄スポ
ットが回転中心ＣＰに一致するように配置することが好
ましい。なお、この配置の場合のノズルの待避は、記号
Ｔ12で示すような並進によって行うことができる。

【００７６】＜変形例＞高圧洗浄は上記各実施形態のよ
うにビーム状で行うことが好ましいが、スリットを使用
してカーテン状に行うことも可能である。

【００７７】この発明は液晶表示装置用ガラス基板のほ
か、半導体ウエハなど、電子装置用の基板を中心として
種々の基板洗浄に利用可能である。

【００７８】

【実施例】図１の実施形態の装置において洗浄効果を確
認した結果を表１に示す。この表１では、高圧ジェッ
ト洗浄のみの場合、超音波洗浄のみの場合、の２つの
場合を比較対象として合わせて示してある。実験条件は
以下の通りである。

【００７９】基板１の種類…クロム膜が表面に形成され
た液晶表示装置用ガラス基板；基板１の平面サイズ…３６０mm×４６５mm；基板１の回転数…５００rpm；高圧洗浄ノズル２０のジェット吐出孔サイズ…０．１mm
φ；高圧洗浄ノズル２０への供給ジェット圧…１５kgf/c
m²；超音波洗浄ノズル１０における超音波パワー…１１０
Ｗ；洗浄時間…１０秒；測定方法…１μｍ以上のサイズを有するパーティクルの
数を洗浄前後で計数

【００８０】

【表１】

【００８１】この表１からわかるように、この発明の実
施形態における高圧ジェットと超音波との併用により、
これらそれぞれの単独の場合と比較してパーティクルの
除去効果が向上していることがわかる。

【００８２】その相違は、除去率として０．２％〜１．
２％程度であるが、液晶表示装置用ガラス基板などでは
残留パーティクル数にわずかな相違があるだけでも、洗
浄後の基板の歩留まりに大きく影響する。このため、こ
の発明の実施形態では各洗浄方式単独と比較して優れた
結果を与えることがわかる。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、第１〜第１２の発
明によれば、超音波洗浄と高圧洗浄との複合洗浄を行う
ことによって、それぞれの洗浄方式の利点である異物除
去能力と異物排出能力とが相乗的に作用し、基板の洗浄
能力が向上する。

【００８４】特に、高圧洗浄で除去した異物が豊富な超
音波洗浄液で速やかに排出されるため、別の装置で個々
にこれらの洗浄方式を実行する場合と比較しても洗浄能
力が一層高まる。

【００８５】また、この発明の複合洗浄では非接触型の
洗浄方式を組み合わせているとともに、それらの相乗効
果によって充分な洗浄能力が実現されるため、高圧洗浄
の圧力を過剰に高める必要がない。したがって、基板に
傷などのダメージを与えることもなく、洗浄ムラも生じ
ない。

【００８６】特に、第４および第１０の発明のように高
圧洗浄の揺動を行うことによって、基板表面に供給され
た洗浄液の内部でバブリングによるキャビテーション効
果を生じさせ、さらに洗浄能力が高めることができる。

【００８７】また、第５および第１１の発明のように、
基板の回転洗浄において高圧洗浄スポットが超音波洗浄
ラインの前に規定されるように配置することにより、高
圧洗浄位置における超音波洗浄液の量を適切にすること
が可能であり、超音波洗浄液の層を介して高圧洗浄が効
率よく行われる。

【００８８】さらに、第６および第１２の発明のよう
に、高圧液体洗浄スポットが、超音波洗浄ラインの両端
点のうち基板の回転中心から遠い方の端点の側に偏って
設定されていることにより、洗浄液を無駄にすることな
く洗浄が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態である基板洗浄装置の要部
斜視図である。

【図２】超音波洗浄ノズル１０の詳細を示す図である。

【図３】各ノズル１０，２０の位置関係を超音波洗浄ノ
ズル１０の長手方向に直交する方向から見た拡大図であ
る。

【図４】各ノズル１０，２０の位置関係を上方から透視
的に見た位置関係図である。

【図５】実施形態における揺動走査の説明図である。

【図６】実施形態における揺動走査の説明図である。

【図７】実施形態における揺動走査の説明図である。

【図８】比較例における揺動走査の説明図である。

【図９】高圧洗浄ノズルを複数設けた例を示す図であ
る。

【図１０】超音波洗浄ノズルと高圧洗浄ノズルとを個別
に設けた例を示す図である。

【図１１】多孔配列の高圧洗浄ノズルを使用した例を示
す図である。

【図１２】多孔配列の高圧洗浄ノズルを使用した他の例
を示す図である。

【符号の説明】

１基板１０超音波洗浄ノズル２０高圧洗浄ノズル５０複合洗浄機構１００基板洗浄装置Ｌ超音波洗浄ラインＰ高圧洗浄スポットＣＰ基板回転中心ＣＴ基板の隅の回転軌跡Ｆ超音波洗浄液Ｊ高圧洗浄ジェット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森西健也滋賀県彦根市高宮町480番地の１大日本スクリーン製造株式会社彦根地区事業所内 (72)発明者宮城雅宏滋賀県彦根市高宮町480番地の１大日本スクリーン製造株式会社彦根地区事業所内 (72)発明者伊丹直滋神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者渡邉和廣神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の洗浄を行う装置であって、 (a) 基板に向けて液体を吐出しつつ前記液体に超音波
を発射して前記基板の超音波洗浄を行う超音波洗浄手段
と、 (b) 前記超音波洗浄手段とは異なる位置に設けられ、
高圧液体を前記基板に向けて噴出して前記基板の高圧洗
浄を行う高圧洗浄手段と、を備え、前記基板に対して前記超音波洗浄と前記高圧洗浄との複
合洗浄を行うことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】請求項１の基板洗浄装置において、 (c) 前記基板を所定の方向に回転する基板回転手段、
をさらに備え、前記基板の回転を行いつつ前記複合洗浄を行うことを特
徴とする基板洗浄装置。
【請求項３】請求項２の基板洗浄装置において、前記超音波洗浄手段は、 (a-1) 前記基板の被洗浄面上に規定された超音波洗浄
ラインに向かって、超音波が発射された前記液体をスリ
ットから吐出する超音波洗浄ノズルを備えるとともに、前記高圧洗浄手段は、 (b-1) 前記基板の被洗浄面上に規定された高圧洗浄ス
ポットに向かって、前記高圧液体を噴出する高圧洗浄ノ
ズルを備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項４】請求項３の基板洗浄装置であって、 (d) 前記基板の回転中心の上方を通り、かつ前記基板
の面に実質的に平行な軌跡に沿って前記高圧洗浄ノズル
を揺動させる高圧洗浄ノズル揺動手段、をさらに備える
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項５】請求項４の基板洗浄装置であって、前記高圧洗浄スポットが、前記超音波洗浄ラインの近傍
で、かつ前記基板の回転において前記超音波洗浄ライン
よりも先に前記基板を走査する位置に設定されているこ
とを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項６】請求項５の基板洗浄装置であって、前記高圧液体洗浄スポットが、前記超音波洗浄ラインの
両端点のうち前記基板の回転中心から遠い方の端点の側
に偏って設定されていることを特徴とする基板洗浄装
置。
【請求項７】基板の洗浄を行うにあたって、超音波が発射された液体を前記基板に向けて吐出する超
音波洗浄と、高圧液体を前記基板に向けて噴出する高圧洗浄とを、時
間的に並行して同一装置内で行うことを特徴とする基板
洗浄方法。
【請求項８】請求項７の基板洗浄方法において、前記基板を所定の方向に回転しつつ、前記超音波洗浄と
前記高圧洗浄との複合洗浄の走査を前記基板に対して行
うことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項９】請求項８の基板洗浄方法において、前記超音波洗浄は、前記基板の被洗浄面上に規定された超音波洗浄ラインに
向かって、超音波が発射された前記液体を超音波洗浄ノ
ズルから吐出することによって行われ、前記高圧洗浄は、前記基板の被洗浄面上に規定された高圧洗浄スポットに
向かって、前記高圧液体を高圧洗浄ノズルから噴出する
ことによって行われることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項１０】請求項９の基板洗浄方法であって、前記基板の回転中心の上方を通り、かつ前記基板の面に
実質的に平行な軌跡に沿って前記高圧洗浄ノズルを揺動
させつつ前記高圧洗浄を行うことを特徴とする基板洗浄
方法。
【請求項１１】請求項１０の基板洗浄方法であって、前記高圧洗浄スポットが、前記超音波洗浄ラインの近傍
で、かつ前記基板の回転において前記超音波洗浄ライン
よりも先に前記基板を走査する位置に設定されているこ
とを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項１２】請求項１１の基板洗浄方法であって、前記高圧液体洗浄スポットが、前記超音波洗浄ラインの
両端点のうち前記基板の回転中心から遠い方の端点の側
に偏って設定されていることを特徴とする基板洗浄方
法。