JP2001334181A - 洗浄ノズル及び基板洗浄装置 - Google Patents
洗浄ノズル及び基板洗浄装置Info
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Abstract
することができる洗浄ノズル及び基板洗浄装置を提供す
る。 【解決手段】 洗浄ノズル7の混合部29の内壁部は平
滑化処理が施された石英等で構成されて、その結果、混
合部29の内壁部が滑らかな表面を有しているので、混
合部29における内壁部の削れを抑制することができる
とともに、洗浄ノズル7からのパーティクルの発塵をも
抑制することができる。さらに洗浄ノズル7は、ガス導
入管15bの外側を、供給管15aが取り囲む構造で構
成されているので、混合部29で気体Gと洗浄ノズル7
の内壁面との接触部分が低減されて、パーティクルの発
塵の抑制をより一層図ることができる。
Description
表示器のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板、光
ディスク用の基板等(以下、単に基板と称する)に洗浄
液を供給して洗浄処理を施したり、塗布被膜が形成され
た基板に処理液を供給して被膜除去処理を施す洗浄ノズ
ル及び基板洗浄装置に係り、特に、加圧された気体と、
洗浄液とを混合してミスト化した洗浄液を基板に供給し
て行う洗浄処理や被膜除去処理に関する。
(Scrub)洗浄について、薬液を使用することなく基板面
に付着している粒子(パーティクル)等を除去する物理
的洗浄と、薬液やガス等を使用して基板面に付着してい
る粒子(パーティクル)等を除去する化学的洗浄とがあ
る。
転している基板面にブラシを直接的に接触させて文字通
りスクラブする(ごしごしと洗う)接触型の『ブラシス
クラブ方式』と、超音波を付与した超純水を基板面に供
給して超音波振動を基板に付与する『超音波スクラブ方
式』とがある。また、代表的な化学的洗浄方式として
は、微小な氷粒子を基板に向けて吐出して行う『アイス
スクラブ方式』〔T.Ohmori,et al.:Ultra Clean Techno
logy 1,35(1990) 参照〕と、ドライアイスによって洗浄
を行う『ドライアイススクラブ方式』〔S.A.Hoening:SE
MI Tech. Symp. Proc.,Tokyo,p.G-I-I(1985)参照〕と、
アルゴンガスによって洗浄を行う『固体アルゴンスクラ
ブ方式』[W.McDormotto,et al.:Microcontamination 9,
33(1991)参照] と、加圧された気体と、洗浄液とを混合
してミスト化した洗浄液を加圧型の2流体式洗浄ノズル
から基板に向けて吐出して行う『ミストジェットスクラ
ブ方式』とがある。さらにこれら物理的洗浄方式と化学
的洗浄方式とを組み合わせた『複合方式』とがある。
基板の集積回路(LSI[Large Scale Integrated Circ
uit])の製造工程を例に採ると、半導体の高集積化に伴
い基板に作り込まれたパターンの微細化に従って、パタ
ーンの物理的な損傷が大きくなる等の弊害がある。
ェットスクラブ方式』の場合には、ミスト化した洗浄液
の吐出速度を音速程度にまで速めることができるので、
酸やアルカリ等を洗浄液として使用せずとも、超純水の
みを洗浄液として使用するだけで、十分の洗浄効果が得
られる。勿論、酸やアルカリ等を洗浄液として使用する
ことも可能である。また、基板に直接的に接触すること
なく洗浄するので、パターン等の物理的な損傷はない。
うな従来の『ミストジェットスクラブ方式』にも、次の
ような問題がある。即ち、主たる課題として、洗浄前に
基板面に付着しているパーティクルは除去されるが、洗
浄時に新たに発生するパーティクルについては除去され
ることなく、洗浄後も基板面に付着したままであること
が挙げられる。洗浄時に新たに発生するパーティクルの
多くは、洗浄ノズルから発塵するパーティクルである。
しかしながら、洗浄ノズルから発塵するパーティクルを
抑える方法については、これまでほとんど着眼されてい
なかった。
たものであって、洗浄ノズルからのパーティクルの発塵
を抑制することができる洗浄ノズル及び基板洗浄装置を
提供することを課題とする。
成するために、次のような構成をとる。即ち、請求項1
に記載の発明は、洗浄液と加圧された気体とを混合して
ミストを形成する混合部と、前記混合部によって形成さ
れた前記ミストを吐出するノズルとを備えた洗浄ノズル
において、前記洗浄ノズルの少なくとも混合部の内壁面
が滑らかな表面を有することを特徴とする。
に記載の洗浄ノズルにおいて、前記洗浄ノズルの少なく
とも混合部の内壁面は、平滑度として表面の凹凸が0.
3μm以下の範囲である滑らかな表面を有することを特
徴とする。
に記載の洗浄ノズルにおいて、前記洗浄ノズルの少なく
とも混合部の内壁面は、平滑度として表面の凹凸が0.
1μm以下の範囲である滑らかな表面を有することを特
徴とする。
から請求項3のいずれかに記載の洗浄ノズルにおいて、
前記混合部は、気体を導入するガス導入管の外側を、洗
浄液を供給する供給管が取り囲む構造で構成されている
ことを特徴とする。
した洗浄液を基板に供給して洗浄処理を施す基板洗浄装
置において、請求項1から請求項4のいずれかに記載の
洗浄ノズルを備えることを特徴とする。
る。上述したように、これまで、洗浄ノズルから発塵す
るパーティクルを抑える方法については、ほとんど着眼
されていなかった。
パーティクルの発塵は洗浄ノズルの内壁面の削れに起因
するとの仮定の下で、洗浄ノズル内の様々な箇所で実験
を行った。
面fは、内壁面fでも粗面である。その結果、洗浄ノズ
ル51内の気体G自身は加圧されて圧搾されているの
で、気体Gによって内壁面fでも削れが見られることが
わかった。特に、洗浄ノズル51の混合部53は、気体
Gと洗浄液Sとが混合されてミストMを形成するので、
気体Gと洗浄液Sとの混合による洗浄ノズルの内壁面の
削れがさらに顕著に見られることがわかった。これは、
洗浄ノズルの加工時につくキズ等による表面の凹凸に起
因するもので、この凹凸が削れてパーティクルとして発
塵していた。
パーティクルの発塵の多くは、洗浄ノズルの混合部の内
壁面の削れに起因すると想到した。そして、洗浄ノズル
の混合部の内壁面を発塵しにくくすることによって、洗
浄ノズルからのパーティクルの発塵を抑制する洗浄ノズ
ルを発明するに至った。
壁面を滑らかな表面に構成すると、加圧された気体や加
圧されてミスト化した洗浄液等が洗浄ノズルの混合部に
衝突しても、洗浄ノズルの混合部の内壁面は粗面でない
ので、内壁面の削れは抑制される。洗浄ノズルからのパ
ーティクルの発塵の多くは、洗浄ノズルの混合部の内壁
面の削れに起因することから、洗浄ノズルからのパーテ
ィクルの発塵も抑制される。
ルの少なくとも混合部の内壁面は、平滑度として表面の
凹凸が0.3μm以下の範囲であるので、請求項1に記
載の発明よりも洗浄ノズルの混合部の内壁面の削れは抑
制されて、その結果、洗浄ノズルからのパーティクルの
発塵も一層抑制される。また、実情有害とされる0.3
μm程度の大きさのパーティクルの発生も抑制される。
ルの少なくとも混合部の内壁面は、平滑度として表面の
凹凸が0.1μm以下の範囲であるので、請求項1また
は請求項2に記載の発明よりも洗浄ノズルの混合部の内
壁面の削れはより一層抑制される。
ル内の混合部は、気体を導入するガス導入管の外側を、
洗浄液を供給する供給管が取り囲む構造で構成されてい
る。上記構成を有することによって、ガス導入管内の気
体は、ガス導入管の外側から供給された洗浄液と混合部
にて混合されて、ミスト化して洗浄ノズルの先端にその
まま向かって、ノズル先端部から吐出される。また、気
体の外側から洗浄液が供給されるので、混合部にて気体
と洗浄ノズルの内壁面と直接接触する部分が低減され
る。以上より、洗浄ノズルの内壁面の削れはさらに抑制
されて、それに伴い洗浄ノズルからのパーティクルの発
塵もさらに抑制される。
係る洗浄ノズルによって洗浄ノズルからのパーティクル
の発塵が抑制されるのに従って、洗浄時に新たに発生す
るパーティクルも抑制される。その結果、洗浄後も基板
面に付着しているパーティクルも抑制される。
実施例を説明する。図1は、実施例に係る基板洗浄装置
の概略構成を示すブロック図であり、図2は、実施例に
係る洗浄ノズルの構成を示す縦断面図である。
aが立設された円板状のスピンチャック1は、図1に示
すように、底面に連結された回転軸3を介して電動モー
タ5で回転駆動されるようになっている。なお、図1で
は、図面が煩雑になるのを避けるために支持ピン1aは
2個のみ図示している。この回転駆動により、支持ピン
1aで周縁部を当接支持された基板Wが回転中心P周り
に水平面内で回転される。スピンチャック1の周囲に
は、加圧された気体Gと、洗浄液Sとを混合してミスト
Mを形成する2流体式の洗浄ノズル7から吐出されたミ
ストMが飛散することを防止するための飛散防止カップ
9が配備されている。この飛散防止カップ9は、未洗浄
の基板Wをスピンチャック1に載置したり、図示してい
ない搬送手段が洗浄済の基板Wをスピンチャック1から
受け取る際に図中に矢印で示すようにスピンチャック1
に対して昇降するように構成されている。
アーム11によって吐出孔を回転中心Pに向けた傾斜姿
勢で支持されており、図中に矢印で示すように駆動機構
13によって支持アーム11ごと昇降/揺動されるよう
になっている。揺動される位置は、基板Wの上方に位置
する洗浄位置と、基板W及び飛散防止カップ9の側方に
離れた待機位置とである。その洗浄ノズル7の胴部に
は、洗浄液Sを供給する供給管15aと、加圧圧搾され
た気体Gを導入するガス導入管15bとが連結されてい
る。供給管15aには、コントローラ17によって開閉
制御される制御弁19を介して接続された超純水供給装
置21から、超純水が洗浄液Sとして供給されるように
構成されている。またガス導入管15bには、コントロ
ーラ17によって開閉制御される制御弁23と、同じく
コントローラ17によって気体Gの加圧や減圧等の圧力
調整を行う圧力調整器25とを介して接続された気体供
給装置27から、気体Gが供給されるように構成されて
いる。
水を使用しているが、酸、アルカリ、及びオゾンを純水
に溶解したオゾン水等に例示されるように、通常の基板
洗浄で用いられる洗浄液ならば、特に限定されない。ま
た気体Gに用いられるガスとしては、空気等に例示され
るように、通常の2流体式ノズルで用いられるガスなら
ば、特に限定されない。
13と、制御弁19,23と、超純水供給装置21と、
圧力調整器25と、気体供給装置27とは、コントロー
ラ17によって統括的に制御されるようになっている。
浄ノズル7について、図2を参照しながら詳述する。洗
浄ノズル7内の混合部29は、支持部31を介して、ガ
ス導入管15bの外側を、供給管15aが取り囲む構
造、つまり供給管15aの中をガス導入管15bが挿入
されている2重管の構造で構成されている。また洗浄ノ
ズル7の先端部33は、オリフィス状の管と、ミストM
を加速させる直状円筒管である加速管とで連接されて構
成されている。
μm以下、好ましくは0.1μm以下の範囲の石英で形
成されている。なお、気体GやミストMと、ガス導入管
15bや洗浄ノズル7の内壁部とが衝突してパーティク
ルが発生する恐れがあるので、衝突部分を低減すべくガ
ス導入管15bや洗浄ノズル7本体は円筒形の形状であ
り、ガス導入管15bは混合部29まで直線状に延びて
いる方が望ましい。
a、ガス導入管15b、支持部31、及び先端部33は
フッ素樹脂で形成されている。なお、上述した石英は、
一旦石英を溶かした後、フッ化水素酸溶液等によってエ
ッチング処理を行うといった表面処理を施して表面が平
滑化されたものである。また上記処理によって、表面の
凹凸は0.1μm以下の範囲で平滑化されている。
ズル及び基板洗浄装置の作用について説明する。先ず、
飛散防止カップ9をスピンチャック1に対して下降さ
せ、基板Wをスピンチャック1に載置する。そして、飛
散防止カップ9を上昇させるとともに、洗浄ノズル7を
洗浄位置に移動させる。次に、基板Wを一定速度で低速
回転させつつ、洗浄ノズル7からミストMを基板Wに対
して供給し、ミストMを基板Wにたたきつける。上述の
ような状態で一定時間保持する洗浄処理を施した後、ミ
ストMの吐出を停止して洗浄ノズル7を待機位置に移動
させる。同時に、基板Wを高速回転させてたたきつけら
れた洗浄液Sを周囲に飛散させ、基板Wの振り切り乾燥
処理を行って一連の洗浄処理が終了するようになってい
る。
して、ミストM内の洗浄液Sを基板Wに供給するまでの
手順・作用について説明する。先ず、コントローラ17
から圧力調整器25を操作して、気体供給装置27から
供給される気体Gの圧力を調整する。通常は、上述した
ように吐出速度が先端部33の加速管で音速程度にまで
なるように、気体Gを加圧する。気体Gの圧力を調整し
た後、供給管15a側の制御弁19とガス導入管15b
側の制御弁23とをそれぞれ操作して、制御弁19と制
御弁23とを開く。制御弁19,23の開放に伴って、
図2に示すように、超純水供給装置21から洗浄液Sが
供給管15aを経由して洗浄ノズル7の混合部29に、
気体供給装置27から気体Gがガス導入管15bを経由
して洗浄ノズル7の混合部29に、それぞれ供給され
る。
管15bの外側から供給された洗浄液Sと混合部29に
て混合されて、ミストMとなって先端部33にそのまま
向かって、先端部33から基板Wに向けてミストMが吐
出される。また、洗浄ノズル7の先端部33の加速管に
よって、ミストMの吐出時には吐出速度は音速程度にま
で速められる。上述のミストMの吐出によって、一連の
ミストM内の洗浄液Sの供給が行われるようになってい
る。
ら圧力調整器25を操作して減圧して気体Gの圧力を0
にするとともに、制御弁19と制御弁23とを閉じて気
体Gと洗浄液Sとの供給を停止することによって、ミス
トMの吐出停止が行われる。
効果を奏する。即ち、混合部29を表面の凹凸が0.3
μm以下、好ましくは0.1μm以下の範囲の石英で形
成するだけで、混合部29の内壁部が滑らかな面を有す
ることになるので、混合部29での内壁部の削れを抑制
することになる。洗浄ノズル7からのパーティクルの発
塵の多くは、洗浄ノズル7の混合部29の内壁面の削れ
に起因することから、洗浄ノズル7からのパーティクル
の発塵も抑制することになる。
な構成を示しているので、気体Gの外側から洗浄液Sが
供給されて、混合部29の内壁部での、気体Gと洗浄ノ
ズル7の内壁面との接触部分が低減される。その結果、
混合部29の内壁部において気体GまたはミストMが衝
突することが少なくなり、洗浄ノズル7からのパーティ
クルの発塵もより抑制することになる。
発塵の抑制に伴って、洗浄時に新たに発生するパーティ
クルを抑制することができる。従って、洗浄時には発塵
を抑制したまま洗浄液Sが基板Wにたたきつけられて、
その結果、洗浄後も基板Wの面に付着しているパーティ
クルも抑制することができる。
なく、下記のように変形実施することができる。 (1)上述した本実施例では洗浄ノズル7内の混合部2
9は石英で形成されていたが、セラミックスやサファイ
ア等に例示されるように、混合部29の内壁部が滑らか
な表面に構成できるならば、材料は特に限定されない。
また、洗浄ノズル7からのパーティクルの発塵を抑制す
べく洗浄ノズル7の内壁面の削れを防止する上で、石英
等のように硬い材料で形成されている方がより好まし
い。
7の混合部29のみを滑らかな表面に構成して、混合部
29以外の部分をフッ素樹脂で形成していたが、洗浄ノ
ズル7本体を滑らかな表面を有するように一体構成して
もよい。上記構成を有する場合、混合部29だけでなく
洗浄ノズル7全体の内壁部において気体Gまたはミスト
Mが衝突しても、洗浄ノズル7全体の内壁部の削れが抑
制される。従って、本実施例と比べても、洗浄ノズル7
からのパーティクルの発塵をより一層抑制することがで
きる。また、先端部33においてもミストMが衝突する
ので、先端部33の内壁部を同様に滑らかな表面に構成
してもよい。
7の混合部29全体を滑らかな表面に構成していたが、
図3の変形例に示すように、混合部29の内壁部だけを
滑らかな表面を有するように構成して、外壁部を内壁部
とは別の物質で形成してもよい。外壁部は気体Gやミス
トM等が接触することがないので、必ずしも滑らかな表
面を有するように外壁部を構成することはなく、粗面を
有する金属やフッ素樹脂等で形成しても構わない。もち
ろん、洗浄ノズル7の内壁部全体を滑らかな表面を有す
るように構成してもよい。
7の場合、図2に示すような形状を有する構成であった
が、混合部29を石英で形成するだけでもパーティクル
の発塵を抑えられるので、図4に示すような形状を有す
る構成等に例示されるように、洗浄ノズル7の形状や構
成については特に限定されない。
置の場合には、洗浄液を供給して洗浄処理を施すことを
目的にしていたが、塗布被膜が形成された基板に処理液
を供給して被膜除去処理を施すことを目的にするような
基板洗浄装置であっても構わない。
に係る洗浄ノズルによれば、洗浄ノズルの少なくとも混
合部の内壁面を滑らかな表面に構成することによって、
洗浄ノズルの混合部の内壁面は平滑な面になる。従っ
て、洗浄ノズルの混合部の内壁面の削れを抑制して、そ
れに伴い洗浄ノズルからのパーティクルの発塵をも抑制
することができる。
よれば、洗浄ノズルの少なくとも混合部の内壁面は、平
滑度として表面の凹凸が0.3μm以下の範囲であるの
で、請求項1に記載の発明よりも洗浄ノズルの混合部の
内壁面の削れを抑制することができて、その結果、洗浄
ノズルからのパーティクルの発塵をも一層抑制すること
ができる。また、実情有害とされる0.3μm程度の大
きさのパーティクルの発生も抑制することができる。
よれば、洗浄ノズルの少なくとも混合部の内壁面は、平
滑度として表面の凹凸が0.1μm以下の範囲であるの
で、請求項1または請求項2に記載の発明よりも洗浄ノ
ズルの混合部の内壁面の削れをより一層抑制することが
できる。
よれば、洗浄ノズル内の混合部は、気体を導入するガス
導入管の外側を、洗浄液を供給する供給管が取り囲む構
造で構成されているので、混合部にて気体と洗浄ノズル
の内壁面と直接接触する部分を低減することができる。
接触部分の低減に伴って、洗浄ノズルの内壁面の削れを
さらに抑制することができて、その結果、洗浄ノズルか
らのパーティクルの発塵をもさらに抑制することができ
る。
によれば、本発明に係る洗浄ノズルによって洗浄ノズル
からのパーティクルの発塵が抑制されるので、洗浄時に
新たに発生するパーティクルを抑制することができて、
その結果、洗浄後も基板面に付着しているパーティクル
をも抑制することができる。
ロック図である。
である。
ある。
の洗浄ノズルの構成を示す縦断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 洗浄液と加圧された気体とを混合してミ
ストを形成する混合部と、前記混合部によって形成され
た前記ミストを吐出するノズルとを備えた洗浄ノズルに
おいて、 前記洗浄ノズルの少なくとも混合部の内壁面が滑らかな
表面を有することを特徴とする洗浄ノズル。 - 【請求項2】 請求項1に記載の洗浄ノズルにおいて、 前記洗浄ノズルの少なくとも混合部の内壁面は、平滑度
として表面の凹凸が0.3μm以下の範囲である滑らか
な表面を有することを特徴とする洗浄ノズル。 - 【請求項3】 請求項1に記載の洗浄ノズルにおいて、 前記洗浄ノズルの少なくとも混合部の内壁面は、平滑度
として表面の凹凸が0.1μm以下の範囲である滑らか
な表面を有することを特徴とする洗浄ノズル。 - 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれかに記載
の洗浄ノズルにおいて、 前記混合部は、気体を導入するガス導入管の外側を、洗
浄液を供給する供給管が取り囲む構造で構成されている
ことを特徴とする洗浄ノズル。 - 【請求項5】 ミスト化した洗浄液を基板に供給して洗
浄処理を施す基板洗浄装置において、 請求項1から請求項4のいずれかに記載の洗浄ノズルを
備えることを特徴とする基板洗浄装置。
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