基板処理装置および基板処理方法
【課題】基板の全面を十分に洗浄することができる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】基板処理装置１は、基板を保持して回転させるスピンチャック２と、スピンチャック２に保持された基板Ｗに向けて処理液の液滴を吐出するノズル４とを含む。ノズル４には、処理液の液滴を吐出する複数の吐出口３３が一列に並べられた列Ｌ１が複数列配置されている。ノズル４はノズルアーム１８に保持されて、スピンチャック２に保持された基板Ｗの主面に垂直な垂直方向Ｄ１から見たときに基板Ｗの主面の回転中心Ｃ１を通る軌跡Ｘ１に沿って移動する。ノズル４は、垂直方向Ｄ１から見たときに複数の列Ｌ１と軌跡Ｘ１とが交差するようにノズルアーム１８に保持される。
【解決手段】基板処理装置１は、基板を保持して回転させるスピンチャック２と、スピンチャック２に保持された基板Ｗに向けて処理液の液滴を吐出するノズル４とを含む。ノズル４には、処理液の液滴を吐出する複数の吐出口３３が一列に並べられた列Ｌ１が複数列配置されている。ノズル４はノズルアーム１８に保持されて、スピンチャック２に保持された基板Ｗの主面に垂直な垂直方向Ｄ１から見たときに基板Ｗの主面の回転中心Ｃ１を通る軌跡Ｘ１に沿って移動する。ノズル４は、垂直方向Ｄ１から見たときに複数の列Ｌ１と軌跡Ｘ１とが交差するようにノズルアーム１８に保持される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板を処理する処理液の液滴を吐出するノズルを備えた基板処理装置、およびこのノズルを用いた基板処理方法に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、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、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板からパーティクルなどの異物を除去する洗浄処理が行われる。たとえば特許文献１には、処理液の液滴を基板に衝突させて基板を洗浄する枚葉式の基板処理装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１記載の基板処理装置は、処理液に振動を付与することにより、処理液の液滴を生成する洗浄ヘッドを備えている。洗浄ヘッドは、複数の吐出孔を一列に並べた孔列が複数列設けられた筒状体と、筒状体に取り付けられた圧電素子とを含む。筒状体の内部には、処理液が供給される。交流電圧が圧電素子に印加されると、筒状体内の処理液に振動が付与され、複数の吐出孔から処理液の液滴が噴射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２９３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の基板処理装置において、基板の洗浄処理が行われる際には、基板を回転させつつ、洗浄ヘッドを基板の中心部上方と端縁部上方との間でスキャンさせる。この際、洗浄ヘッドが洗浄ヘッドに設けられた吐出孔の孔列の配列方向と同じ方向にスキャンされると、基板の中心部においては、洗浄ヘッドに設けられた複数の孔列のうち、一部の孔列から吐出される処理液の液滴しか基板の中心部に供給されないため、基板の中心部が十分に洗浄されないことがあった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、基板の全面を十分に洗浄することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板を保持して回転させる基板保持回転手段（２）と、処理液の液滴を吐出する複数の吐出口が一列に並べられた列（Ｌ１）が複数列配置され、前記基板保持回転手段に保持された基板に向けて処理液の液滴を吐出するノズル（４）と、前記基板保持回転手段に保持された基板の主面に垂直な垂直方向（Ｄ１）から見たときに前記主面の回転中心（Ｃ１）を通る軌跡（Ｘ１）に沿って前記ノズルを移動させるとともに、前記垂直方向から見たときに複数の前記列と前記軌跡とが交差するように前記ノズルを保持するノズル保持移動手段（１７）と、を備える基板処理装置（１）である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【０００８】
本発明によれば、ノズル保持移動手段が、基板の主面に垂直な方向から見たときに前記主面の中心を通る軌跡に沿ってノズルを移動させる。さらに、ノズル保持移動手段は、基板の主面に垂直な方向から見たときに複数の吐出口により構成された複数の列と軌跡とが交差するようにノズルを保持している。すなわち、基板の主面に垂直な方向から見たときに、全ての列と軌跡とが交差している。したがって、ノズルから処理液の液滴を噴射させながら、前記軌跡に沿ってノズルを移動させることにより、全ての列から噴射された処理液の液滴を基板の主面中央部に順次衝突させることができる。これにより、基板の主面中央部を良好に洗浄することができる。
【０００９】
前記垂直方向から見たときに前記ノズルが前記主面の回転中心に重なる中心位置（Ｐｃ１）と、前記垂直方向から見たときに前記ノズルが前記主面の周縁に重なる周縁位置（Ｐｅ１）との間で、前記垂直方向から見たときに複数の前記列が前記主面の回転中心に順次重なるように前記軌跡に沿って前記ノズルを移動させるように前記ノズル保持移動手段を制御する制御手段（７）をさらに備えていてもよい。（請求項２）
【００１０】
この発明によれば、全ての列から噴射された処理液の液滴を基板の主面中央部に順次衝突させることができる。これにより、基板の主面中央部を良好に洗浄することができる。また、中央位置と周縁位置との間でノズルを移動させる場合には、第１周縁位置と第１周縁位置とは異なる第２周縁位置との間でノズルを移動させる場合に比べて、ノズルの移動範囲が狭い。したがって、中心位置と周縁位置との間でノズルを移動させることにより、基板処理装置内のスペースを有効に利用できる。
【００１１】
前記ノズルは、前記列に沿って処理液が流通し、前記吐出口に接続している処理液流路（３６）が複数の前記列のそれぞれに対応して設けられている本体（２６）と、前記処理液流路を流通する処理液に振動を付与する圧電素子（１４）とを含み、前記圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段（１６）をさらに備えていてもよい。（請求項３）
【００１２】
この発明によれば、処理液流路に処理液を流通させると共に、電圧印加手段によって圧電素子に電圧を印加することにより、複数の処理液の液滴をノズルから噴射させることができる。これにより、基板保持手段に保持された基板に処理液の液滴を衝突させて、基板に付着している異物を、液滴の運動エネルギーによって物理的に除去することができる。さらに、たとえば、ノズルに供給される処理液の圧力および圧電素子の振動を制御することにより、液滴の大きさおよび速度のばらつきを抑制することができる。したがって、良好な洗浄を行うことができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、基板を保持して回転させる基板保持回転工程と、処理液の液滴を吐出する複数の吐出口が一列に並べられた列が複数列配置された、基板に向けて処理液の液滴を吐出するノズルを、基板の主面に垂直な垂直方向から見たときに前記主面の回転中心を通る軌跡に沿って移動させるノズル移動工程と、を含み、
前記ノズル移動工程において、前記垂直方向から見たときに複数の前記列と前記軌跡とが交差するように前記ノズルは保持される、基板処理方法である。
【００１４】
この発明によれば、請求項１記載の基板処理装置の発明に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
【００１５】
前記ノズル移動工程は、前記垂直方向から見たときに前記ノズルが前記主面の回転中心に重なる中心位置と、前記垂直方向から見たときに前記ノズルが前記主面の周縁に重なる周縁位置との間で、前記垂直方向から見たときに複数の前記列が前記主面の回転中心に順次重なるように前記軌跡に沿って前記ノズルを移動させてもよい。（請求項５）
【００１６】
この発明によれば、請求項２記載の基板処理装置の発明に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る噴射ノズルおよびこれに関連する構成の平面図である。
【図３】この発明の一実施形態に係る噴射ノズルの模式的な側面図である。
【図４】この発明の一実施形態に係る噴射ノズルの模式的な分解斜視図である。
【図５】この発明の一実施形態に係る噴射ノズルに備えられた本体の構成について説明するための平面図である。
【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿う本体の断面図である。
【図７】図５におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う本体の断面図である。
【図８】図６の一部を拡大した図である。
【図９】この発明の一実施形態に係る基板処理装置によって行われる基板の処理例について説明するための図である。
【図１０】噴射ノズルが中心位置に達する直前の状態を示す平面図である。
【図１１】噴射ノズルが中心位置に位置する状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置１の概略構成を示す模式図である。図２は、この発明の一実施形態に係る噴射ノズル４およびこれに関連する構成の平面図である。
【００１９】
この基板処理装置１は、半導体ウエハなどの円形の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置である。基板処理装置１は、基板Ｗを水平に保持して回転させるスピンチャック２（基板保持回転手段）と、スピンチャック２を取り囲む筒状のカップ３と、スピンチャック２に保持された基板Ｗに処理液の液滴を供給する噴射ノズル４と、スピンチャック２に保持された基板Ｗにリンス液を供給する第１リンス液ノズル５および第２リンス液ノズル６と、スピンチャック２などの基板処理装置１に備えられた装置の動作やバルブの開閉を制御する制御装置７（制御手段）とを備えている。噴射ノズル４は、この発明のノズルの一例である。
【００２０】
スピンチャック２は、基板Ｗを水平に保持して当該基板Ｗの中心を通る鉛直軸線まわりに回転可能なスピンベース８と、このスピンベース８を鉛直軸線まわりに回転させるスピンモータ９とを含む。スピンチャック２は、基板Ｗを水平方向に挟んで当該基板Ｗを水平に保持する挟持式のチャックであってもよいし、非デバイス形成面である基板Ｗの裏面（下面）を吸着することにより当該基板Ｗを水平に保持するバキューム式のチャックであってもよい。本実施形態では、スピンチャック２は、挟持式のチャックである。スピンモータ９は、制御装置７によって制御される。
【００２１】
噴射ノズル４は、多数の処理液の液滴を下方に噴射するように構成されている。噴射ノズル４は、処理液供給管１０を介して処理液供給機構１１に接続されている。さらに、噴射ノズル４は、排出バルブ１２が介装された処理液排出管１３に接続されている。処理液供給機構１１は、たとえば、ポンプを含む機構である。処理液供給機構１１は、常時、所定圧力（たとえば、１０ＭＰａ以下）で処理液を噴射ノズル４に供給している。処理液供給機構１１から噴射ノズル４に供給される処理液としては、たとえば、純水（脱イオン水）や、炭酸水や、アンモニア水と過酸化水素水の混合液などが挙げられる。制御装置７は、処理液供給機構１１を制御することにより、噴射ノズル４に供給される処理液の圧力を任意の圧力に変更することができる。
【００２２】
また、図１に示すように、噴射ノズル４は、噴射ノズル４の内部に配置された圧電素子１４（piezo element）を含む。圧電素子１４は、配線１５を介して電圧印加機構１６（電圧印加手段）に接続されている。電圧印加機構１６は、たとえば、インバータを含む機構である。電圧印加機構１６は、交流電圧を圧電素子１４に印加する。交流電圧が圧電素子１４に印加されると、印加された交流電圧の周波数に対応する周波数で圧電素子１４が振動する。制御装置７は、電圧印加機構１６を制御することにより、圧電素子１４に印加される交流電圧の周波数を任意の周波数（たとえば、数百ＫＨｚ〜数ＭＨｚ）に変更することができる。したがって、圧電素子１４の振動の周波数は、制御装置７によって制御される。
【００２３】
基板処理装置１は、噴射ノズル４を移動させるノズル移動機構１７（ノズル保持移動手段）をさらに含む。ノズル移動機構１７は、噴射ノズル４を保持するノズルアーム１８と、ノズルアーム１８に接続された回動機構１９と、回動機構１９に接続された昇降機構２０とを含む。回動機構１９は、たとえば、モータを含む機構である。昇降機構２０は、ボールねじ機構と、このボールねじ機構を駆動するモータとを含む機構である。回動機構１９は、スピンチャック２の周囲に設けられた鉛直な回転軸線Ａ１まわりにノズルアーム１８を回動させる。噴射ノズル４は、ノズルアーム１８と共に回転軸線Ａ１まわりに回動する。これにより、噴射ノズル４が水平方向に移動する。一方、昇降機構２０は、回動機構１９を鉛直方向Ｄ１に昇降させる。噴射ノズル４およびノズルアーム１８は、回動機構１９と共に鉛直方向Ｄ１に昇降する。これにより、噴射ノズル４が鉛直方向Ｄ１に移動する。
【００２４】
回動機構１９は、スピンチャック２の上方とこの上方から離れた位置を含む水平面内で噴射ノズル４を水平に移動させる。さらに、図２に示すように、回動機構１９は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの上面に沿って延びる円弧状の軌跡Ｘ１に沿って噴射ノズル４を水平に移動させる。この軌跡Ｘ１は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの上面に垂直な垂直方向（本実施形態では、鉛直方向Ｄ１）から見たときに基板Ｗの上面に重ならない２つの位置を結び、鉛直方向Ｄ１から見たときに基板Ｗの上面の中心Ｃ１を通る曲線である。噴射ノズル４がスピンチャック２に保持された基板Ｗの上方に位置する状態で、昇降機構２０が噴射ノズル４を降下させると、噴射ノズル４が基板Ｗの上面に近接する。噴射ノズル４から噴射された処理液の液滴を基板Ｗに供給するときは、噴射ノズル４が基板Ｗの上面に近接している状態で、制御装置７が、回動機構１９を制御することにより、軌跡Ｘ１に沿って噴射ノズル４を水平に移動させる。
【００２５】
図１に示すように、第１リンス液ノズル５は、第１リンス液バルブ２１が介装された第１リンス液供給管２２に接続されている。第１リンス液ノズル５へのリンス液の供給は、第１リンス液バルブ２１の開閉により制御される。第１リンス液ノズル５に供給されたリンス液は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの上面中央部に向けて吐出される。一方、第２リンス液ノズル６は、第２リンス液バルブ２３が介装された第２リンス液供給管２４に接続されている。第２リンス液ノズル６へのリンス液の供給は、第２リンス液バルブ２３の開閉により制御される。第２リンス液ノズル６に供給されたリンス液は、第２リンス液ノズル６から下方に吐出される。第１リンス液ノズル５および第２リンス液ノズル６に供給されるリンス液としては、純水、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水や、希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水などを例示することができる。
【００２６】
第２リンス液ノズル６は、ステー２５によって噴射ノズル４に固定されている。第２リンス液ノズル６は、噴射ノズル４と共に水平方向および鉛直方向Ｄ１に移動する。したがって、第２リンス液ノズル６は、噴射ノズル４と共に、軌跡Ｘ１に沿って水平に移動する。図２に示すように、噴射ノズル４および第２リンス液ノズル６は、スピンチャック２による基板Ｗの回転方向Ｄ２に並んでいる。第２リンス液ノズル６に供給されたリンス液は、噴射ノズル４の下方に向けて吐出されてもよいし、噴射ノズル４から基板Ｗの上面に処理液の液滴が供給される供給位置よりも基板Ｗの回転方向Ｄ２に関して上流側であって、当該供給位置の近傍の位置に供給されてもよい。
【００２７】
図３は、この発明の一実施形態に係る噴射ノズル４の模式的な側面図である。図４は、この発明の一実施形態に係る噴射ノズル４の模式的な分解斜視図である。
【００２８】
噴射ノズル４は、処理液の液滴を吐出する本体２６と、本体２６に取り付けられたカバー２７と、カバー２７によって覆われた圧電素子１４と、本体２６とカバー２７との間に介在するシール２８とを含む。本体２６およびカバー２７は、いずれも耐薬性を有する材料によって形成されている。本実施形態では、本体２６は、たとえば、石英によって形成されている。カバー２７は、たとえば、フッ素系の樹脂によって形成されている。シール２８は、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）などの弾力を有した材料などの樹脂によって形成されている。本体２６は、高圧に耐えうる強度を有している。本体２６の一部と圧電素子１４とは、カバー２７の内部に収容されている。配線１５の端部は、たとえば半田（solder）によって、カバー２７の内部で圧電素子１４に接続されている。カバー２７の内部は、シール２８によって密閉されている。
【００２９】
図５は、この発明の一実施形態に係る噴射ノズル４に備えられた本体２６の構成について説明するための平面図である。図６は、図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿う本体２６の断面図である。図７は、図５におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う本体２６の断面図である。図８は、図６の一部を拡大した図である。以下では、図５および図６を参照する。また、以下の説明において、図１、図２、図４、図７および図８を適宜参照する。
【００３０】
本体２６は、処理液が供給される供給口２９と、供給口２９に供給された処理液を排出する排出口３０と、供給口２９と排出口３０とを接続する処理液流通路３１と、処理液流通路３１に接続された複数の接続路３２と、複数の接続路３２にそれぞれ接続された複数の吐出口３３とを含む。処理液流通路３１および接続路３２は、本体２６の内部に設けられている。供給口２９、排出口３０、および吐出口３３は、本体２６の表面で開口している。供給口２９および排出口３０は、吐出口３３よりも上方に位置している。本体２６の下面は、たとえば、平坦面であり、吐出口３３は、本体２６の下面で開口している。処理液供給管１０および処理液排出管１３は、それぞれ、供給口２９および排出口３０に接続されている。処理液供給管１０を流れる処理液は、供給口２９に供給される。また、排出口３０から吐出された処理液は、処理液排出管１３に排出される。
【００３１】
処理液流通路３１は、供給口２９に接続された上流側集合流路３４と、排出口３０に接続された下流側集合流路３５と、上流側集合流路３４および下流側集合流路３５に接続された２つの分岐流路３６（処理液流路）とを含む。上流側集合流路３４および下流側集合流路３５は、それぞれ、供給口２９および排出口３０から下方に向かって鉛直に延びている。各分岐流路３６の一端は、上流側集合流路３４の下端に接続されており、各分岐流路３６の他端は、下流側集合流路３５の下端に接続されている。上流側集合流路３４の下端は、分岐位置であり、下流側集合流路３５の下端は、集合位置である。２つの分岐流路３６は、分岐位置から集合位置に向かって水平に延びている。図５に示すように、２つの分岐流路３６は、外側に凸の円弧状の４つの角部を有する平面視長方形状である。２つの分岐流路３６は、上流側集合流路３４および下流側集合流路３５に直交している。後述の中流部３９を除く処理液流通路３１の断面形状は、たとえば、直径が数ｍｍ以下の円形である。
【００３２】
各分岐流路３６は、上流側集合流路３４の下端に接続された上流部３７と、下流側集合流路３５の下端に接続された下流部３８と、上流部３７および下流部３８に接続された中流部３９とを含む。図５に示すように、２つの上流部３７は、上流側集合流路３４の下端から互いに反対側に延びている。同様に、２つの下流部３８は、下流側集合流路３５の下端から互いに反対側に延びている。中流部３９は、上流部３７から下流部３８に向かって直線状に延びている。２つの中流部３９は、平行である。各中流部３９は、直線状に限らず、曲線状に延びていてもよい。各中流部３９の少なくとも一部は、圧電素子１４の下方に位置している。圧電素子１４からの振動は、各中流部３９を流れる処理液に付与される。また、中流部３９の流路面積は、上流部３７および下流部３８の流路面積よりも大きい。上流部３７および下流部３８と、中流部３９とは、流路面積が連続的に変化するように接続されている。図７に示すように、各中流部３９は、水平方向に長い楕円状の断面形状（中流部３９に直交する断面の形状）を有している。各中流部３９は、複数の接続路３２に接続されている。
【００３３】
図６に示すように、各接続路３２は、中流部３９の下部から下方に向かって鉛直に延びている。接続路３２は、中流部３９に直交している。各吐出口３３は、接続路３２を介していずれかの分岐流路３６に接続されている。接続路３２の断面形状は、たとえば、直径が数ｍｍ以下の円形である。吐出口３３は、数μｍ〜数十μｍの直径を有する微細孔である。接続路３２の流路面積は、分岐流路３６の流路面積よりも小さい。吐出口３３の流路面積は、接続路３２の流路面積よりも小さい。図７に示すように、接続路３２は、吐出口３３に近づくにしたがって流路面積が連続的に減少する円錐状の減少部４０を含む。吐出口３３は、接続路３２の下端に相当する減少部４０の下端に接続されている。対応する接続路３２と吐出口３３とは、同軸である。図５に示すように、同一の分岐流路３６に接続された複数の吐出口３３は、２つの列Ｌ１を構成している。したがって、本実施形態では、複数の吐出口３３が４つの列Ｌ１を構成している。
【００３４】
各列Ｌ１は、多数（たとえば、十個以上）の吐出口３３によって構成されている。各列Ｌ１は、対応する分岐流路３６に沿って直線状に延びている。各列Ｌ１は、直線状に限らず、曲線状に延びていてもよい。４つの列Ｌ１は、平行である。同一の分岐流路３６に対応する２つの列Ｌ１は、隣接している。この２つの列Ｌ１の間隔は、たとえば、数ｍｍ以下である。同一の列Ｌ１を構成する複数の吐出口３３は、等間隔で配列されている。同一の列Ｌ１において隣接する２つの吐出口３３の間隔は、たとえば数ｍｍ以下であり、いずれの列Ｌ１においても一定である。図８に示すように、同一の分岐流路３６に対応する２つの列Ｌ１において、一方の列Ｌ１を構成する複数の吐出口３３（図８の吐出口３３ａ）と、他方の列Ｌ１を構成する複数の吐出口３３（図８の吐出口３３ｂ）とは、２つの列Ｌ１に直交する水平な方向から見たときに、交互に並ぶように配置されている。したがって、図５に示すように、同一の分岐流路３６に対応する２つの列Ｌ１は、分岐流路３６の長手方向にずれている。
【００３５】
図２に示すように、ノズル移動機構１７は、円弧状の軌跡Ｘ１に沿って噴射ノズル４を水平に移動させる。ノズルアーム１８は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの上面に垂直な垂直方向（本実施形態では、鉛直方向Ｄ１）から見たときに４つの列Ｌ１が軌跡Ｘ１に交差するように噴射ノズル４を保持している。第２リンス液ノズル６は、ステー２５によって噴射ノズル４に固定されている。噴射ノズル４および第２リンス液ノズル６は、スピンチャック２による基板Ｗの回転方向Ｄ２に並んでいる。
【００３６】
また、図４に示すように、本体２６は、上側分割体４１（分割体）と、下側分割体４２（分割体）とを含む。上側分割体４１および下側分割体４２は、いずれも石英によって形成されている。上側分割体４１は、下側分割体４２の上方に配置されている。上側分割体４１および下側分割体４２は、たとえば、溶着によって結合されている。複数の分岐流路３６は、上側分割体４１と下側分割体４２との間に設けられている。すなわち、図６に示すように、下側分割体４２の上面には、下側分割体４２の上面から下方に凹む下側凹部４３が形成されており、上側分割体４１の下面には、上側分割体４１の下面から上方に凹む上側凹部４４が形成されている。上側分割体４１および下側分割体４２は、上側凹部４４と下側凹部４３とが上下に重なり合った状態で結合されている。処理液流通路３１および接続路３２は、上側凹部４４と下側凹部４３とによって構成されている。
【００３７】
処理液供給機構１１（図１参照）は、常時、高圧で処理液を噴射ノズル４に供給している。処理液供給管１０を介して処理液供給機構１１から供給口２９に供給された処理液は、処理液流通路３１に供給される。排出バルブ１２（図１参照）が閉じられている状態では、処理液流通路３１での処理液の圧力（液圧）が十分に高まる。そのため、排出バルブ１２が閉じられている状態では、液圧によって各吐出口３３から処理液が噴射される。さらに、排出バルブ１２が閉じられている状態で、交流電圧が圧電素子１４に印加されると、分岐流路３６を流れる処理液に圧電素子１４の振動が付与され、各吐出口３３から噴射される処理液が、この振動によって分断される。そのため、排出バルブ１２が閉じられている状態で、交流電圧が圧電素子１４に印加されると、処理液の液滴が各吐出口３３から噴射される。これにより、粒径が均一な多数の処理液の液滴が均一な速度で同時に噴射される。
【００３８】
一方、排出バルブ１２が開かれている状態では、処理液流通路３１に供給された処理液が、排出口３０から処理液排出管１３に排出される。また、吐出口３３の直径が非常に小さいから、接続路３２と吐出口３３との接続部での圧力損失が大きい。排出バルブ１２が開かれている状態では、処理液流通路３１での液圧が、十分に上昇しない。そのため、排出バルブ１２が開かれている状態では、処理液流通路３１に供給された処理液が、排出口３０から処理液排出管１３に排出され、複数の吐出口３３から処理液が吐出されない。したがって、吐出口３３からの処理液の吐出は、排出バルブ１２の開閉により制御される。制御装置７は、噴射ノズル４を基板Ｗの処理に使用しない間（噴射ノズル４の待機中）は、排出バルブ１２を開いている。そのため、噴射ノズル４の待機中であっても、噴射ノズル４の内部で処理液が流通している状態が維持される。
【００３９】
図９は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置１によって行われる基板Ｗの処理例について説明するための図である。図１０は、噴射ノズル４が中心位置Ｐｃ１に達する直前の状態を示す平面図である。図１１は、噴射ノズル４が中心位置Ｐｃ１に位置する状態を示す平面図である。以下では、図１および図９を参照する。また、以下の説明において、図２、図１０および図１１を適宜参照する。
【００４０】
未処理の基板Ｗは、図示しない搬送ロボットによって搬送され、デバイス形成面である表面をたとえば上に向けてスピンチャック２上に載置される。そして、制御装置７は、スピンチャック２を制御することにより、スピンチャック２によって基板Ｗを保持させる。その後、制御装置７は、スピンモータ９を制御して、スピンチャック２に保持された基板Ｗを回転させる。基板Ｗがスピンチャック２上に搬送されるとき、制御装置７は、噴射ノズル４等をスピンチャック２の上方から退避させている。
【００４１】
次に、リンス液の一例である純水を第１リンス液ノズル５から基板Ｗに供給して、基板Ｗの上面を純水で覆う第１カバーリンス処理が行われる。具体的には、制御装置７は、スピンチャック２によって基板Ｗを回転させながら、第１リンス液バルブ２１を開いて、図９（ａ）に示すように、第１リンス液ノズル５からスピンチャック２に保持された基板Ｗの上面中央部に向けて純水を吐出させる。第１リンス液ノズル５から吐出された純水は、基板Ｗの上面中央部に供給され、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの上面に沿って外方に広がる。これにより、基板Ｗの上面全域に純水が供給され、基板Ｗの上面全域が純水によって覆われる。そして、第１リンス液バルブ２１が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置７は、第１リンス液バルブ２１を閉じて第１リンス液ノズル５からの純水の吐出を停止させる。
【００４２】
次に、処理液の一例である純水の液滴を噴射ノズル４から基板Ｗに供給して基板Ｗを洗浄する洗浄処理と、リンス液の一例である純水を第２リンス液ノズル６から基板Ｗに供給して基板Ｗの上面を純水で覆う第２カバーリンス処理とが並行して行われる。具体的には、制御装置７は、ノズル移動機構１７を制御することにより、噴射ノズル４をスピンチャック２の上方に移動させると共に、噴射ノズル４を基板Ｗの上面に近接させる。その後、制御装置７は、スピンチャック２によって基板Ｗを回転させながら、第２リンス液バルブ２３を開いて、図９（ｂ）に示すように、第２リンス液ノズル６から噴射ノズル４の下方に向けて純水を吐出させる。この状態で、制御装置７は、排出バルブ１２を閉じるとともに、電圧印加機構１６を制御して、所定の周波数の交流電圧を噴射ノズル４の圧電素子１４に印加させる。
【００４３】
制御装置７は、ノズル移動機構１７を制御することにより、排出バルブ１２を閉じ、所定の周波数の交流電圧を圧電素子１４に印加した状態で、軌跡Ｘ１に沿って噴射ノズル４を水平に移動させる。具体的には、図２および図９（ｂ）に示すように、制御装置７は、中心位置Ｐｃ１と周縁位置Ｐｅ１との間で噴射ノズル４を複数回往復させる。中心位置Ｐｃ１は、鉛直方向Ｄ１から見たときに噴射ノズル４と基板Ｗの上面の中心Ｃ１とが重なる位置であり、周縁位置Ｐｅ１は、鉛直方向Ｄ１から見たときに噴射ノズル４と基板Ｗの周縁とが重なる位置である。図１１に示すように、中心位置Ｐｃ１は、鉛直方向Ｄ１から見たときに周縁位置Ｐｅ１側に位置する中流部３９が基板Ｗの上面の中心Ｃ１に重なる位置である。噴射ノズル４が中心位置Ｐｃ１に位置する状態では、周縁位置Ｐｅ１側に位置する中流部３９に対応する２つの列Ｌ１が、基板Ｗの半径Ｒ１に直交している。さらに、図２に示すように、噴射ノズル４が中心位置Ｐｃ１と周縁位置Ｐｅ１との間に位置する状態では、基板Ｗの回転方向Ｄ２に関して第２リンス液ノズル６が噴射ノズル４の上流側に位置している。したがって、制御装置７は、基板Ｗの回転方向Ｄ２に関して第２リンス液ノズル６が噴射ノズル４の上流側に位置する範囲で噴射ノズル４を移動させる。
【００４４】
また、図１０に示すように、噴射ノズル４が中心位置Ｐｃ１に達する直前では、周縁位置Ｐｅ１と反対側に位置する中流部３９が、鉛直方向Ｄ１から見たときに基板Ｗの上面の中心Ｃ１に重なっている。また、図１１に示すように、噴射ノズル４が中心位置Ｐｃ１に位置する状態では、周縁位置Ｐｅ１側に位置する中流部３９が、鉛直方向Ｄ１から見たときに基板Ｗの上面の中心Ｃ１に重なっている。したがって、制御装置７は、中心位置Ｐｃ１と周縁位置Ｐｅ１との間で、鉛直方向Ｄ１から見たときに全ての列Ｌ１が基板Ｗの上面の中心Ｃ１に順次重なるように軌跡Ｘ１に沿って噴射ノズル４を移動させる。
【００４５】
前述のように、排出バルブ１２が閉じられている状態で、交流電圧が圧電素子１４に印加されると、多数の純水の液滴が噴射ノズル４から下方に噴射される。これにより、純水によって覆われた基板Ｗの上面に多数の純水の液滴が供給される。したがって、ノズル移動機構１７が、中心位置Ｐｃ１と周縁位置Ｐｅ１との間で噴射ノズル４を移動させることにより、噴射ノズル４から噴射された多数の液滴が、基板Ｗの上面全域に供給される。また、第２リンス液ノズル６に供給された純水は、噴射ノズル４の下方に向けて吐出される。したがって、噴射ノズル４から噴射された純水の液滴は、第２リンス液ノズル６から吐出された純水によって覆われた基板Ｗの上面の一部に吹き付けられる。そのため、噴射ノズル４から噴射された多数の液滴は、純水によって覆われた基板Ｗの上面に衝突する。
【００４６】
基板Ｗの上面に付着しているパーティクルなどの異物は、基板Ｗの上面に吹き付けられる液滴の運動エネルギーによって物理的に除去される。これにより、基板Ｗの上面が洗浄される。さらに、純水によって覆われた基板Ｗの上面に純水の液滴が吹き付けられるので、基板Ｗの上面にダメージが加わることが抑制または防止される。さらにまた、純水によって覆われた基板Ｗの上面に純水の液滴が吹き付けられるので、液滴の衝突によって基板Ｗの上面から剥がれた異物が、再び基板Ｗの上面に付着することを抑制または防止できる。洗浄処理および第２カバーリンス処理が所定時間に亘って行われると、制御装置７は、排出バルブ１２を開くと共に第２リンス液バルブ２３を閉じ、噴射ノズル４および第２リンス液ノズル６からの純水の吐出を停止させる。
【００４７】
次に、リンス液の一例である純水を第１リンス液ノズル５から基板Ｗに供給して、基板Ｗに付着している純水、または第２リンス液ノズル６からリンス液として薬液が吐出される場合はその薬液を洗い流すリンス処理が行われる。具体的には、制御装置７は、スピンチャック２によって基板Ｗを回転させながら、第１リンス液バルブ２１を開いて、図９（ｃ）に示すように、第１リンス液ノズル５からスピンチャック２に保持された基板Ｗの上面中央部に向けて純水を吐出させる。第１リンス液ノズル５から吐出された純水は、基板Ｗの上面中央部に供給され、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの上面に沿って外方に広がる。これにより、基板Ｗの上面全域に純水が供給され、噴射ノズル４および第２リンス液ノズル６から基板Ｗに供給された純水または薬液が洗い流される。そして、第１リンス液バルブ２１が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置７は、第１リンス液バルブ２１を閉じて第１リンス液ノズル５からの純水の吐出を停止させる。
【００４８】
次に、基板Ｗを乾燥させる乾燥処理（スピンドライ）が行われる。具体的には、制御装置７は、スピンモータ９を制御して、基板Ｗを高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で回転させる。これにより、基板Ｗに付着している純水に大きな遠心力が作用し、図９（ｄ）に示すように、基板Ｗに付着している純水が基板Ｗの周囲に振り切られる。このようにして、基板Ｗから純水が除去され、基板Ｗが乾燥する。そして、乾燥処理が所定時間にわたって行われた後は、制御装置７は、スピンモータ９を制御して、スピンチャック２による基板Ｗの回転を停止させる。その後、処理済みの基板Ｗが搬送ロボットによってスピンチャック２から搬出される。
【００４９】
以上のように本実施形態では、処理液供給機構１１から噴射ノズル４に処理液を供給すると共に、電圧印加機構１６によって圧電素子１４に電圧を印加することにより、複数の処理液の液滴を噴射ノズル４から噴射させることができる。これにより、スピンチャック２に保持された基板Ｗに処理液の液滴を衝突させて、基板Ｗに付着している異物を、液滴の運動エネルギーによって物理的に除去することができる。さらに、噴射ノズル４に供給される処理液の圧力および圧電素子１４の振動を制御することにより、液滴の大きさおよび速度のばらつきを抑制することができる。したがって、良好な洗浄を行うことができる。
【００５０】
また、本実施形態では、ノズル移動機構１７は、鉛直方向Ｄ１から見たときに複数の吐出口３３により構成された複数の列Ｌ１と軌跡Ｘ１とが交差するように噴射ノズル４を保持している。すなわち、鉛直方向Ｄ１から見たときに、全ての列Ｌ１と軌跡Ｘ１とが交差している。したがって、噴射ノズル４から処理液の液滴を噴射させながら、軌跡Ｘ１に沿って噴射ノズル４を移動させることにより、全ての列Ｌ１から噴射された処理液の液滴を基板Ｗの上面中央部に順次衝突させることができる。一方、全ての列Ｌ１と軌跡Ｘ１とが交差していない場合には、一部の列Ｌ１から噴射された処理液の液滴しか基板Ｗの上面中央部に供給されない。したがって、全ての列Ｌ１と軌跡Ｘ１とを交差させることにより、基板Ｗの上面中央部に対する液滴の衝突回数を増加させることができる。これにより、基板Ｗの上面中央部を良好に洗浄することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、制御装置７が、中心位置Ｐｃ１と周縁位置Ｐｅ１との間で噴射ノズル４を移動させる。したがって、鉛直方向Ｄ１から見たときに噴射ノズル４が基板Ｗの上面周縁に重なる２つの位置（第１周縁位置および第２周縁位置）の間で噴射ノズル４を移動させる場合に比べて、噴射ノズル４の移動範囲が狭い。さらに、制御装置７が、中心位置Ｐｃ１と周縁位置Ｐｅ１との間で噴射ノズル４を移動させるので、第２リンス液ノズル６を常に基板Ｗの回転方向Ｄ２に関して噴射ノズル４の上流側に位置させることができる。したがって、処理液の液滴が吹き付けられる基板Ｗの上面の一部に、第２リンス液ノズル６から吐出されたリンス液を予め供給することができる。これにより、処理液の液滴が吹きつけられる基板Ｗの上面の一部をリンス液によって確実に保護することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、噴射ノズル４の本体２６に設けられた処理液流通路３１が、複数の分岐流路３６を含む。処理液流通路３１を分岐させることにより、処理液流通路３１の全長を増加させることができる。したがって、より多くの吐出口３３を処理液流通路３１に個別に接続することができる。これにより、より多くの液滴を噴射ノズル４から同時に噴射させることができる。さらに、最大流路面積の増加を抑制または防止できるから、噴射ノズル４の大型化を抑制できる。さらにまた、複数の吐出口３３が対応する分岐流路３６に沿って配列されているから、最大流路面積の増加を抑制できる。これにより、噴射ノズル４の大型化を抑制できる。
【００５３】
また、本実施形態では、噴射ノズル４の本体２６が、石英によって形成されている。石英は、たとえば樹脂よりも強度が高い。したがって、石英によって本体２６を形成することにより、噴射ノズル４の強度を確保しつつ、噴射ノズル４の大型化を抑制できる。さらに、石英は、耐薬性を有している。したがって、石英によって本体２６を形成することにより、噴射ノズル４の腐食を抑制または防止できる。
【００５４】
また、本実施形態では、圧電素子１４に電圧を印加するための配線１５が、カバー２７内で圧電素子１４に接続されている。したがって、圧電素子１４および配線１５がカバー２７によって保護されている。そのため、噴射ノズル４が薬液雰囲気で使用される場合であっても、圧電素子１４および配線１５が薬液雰囲気に晒されることを抑制または防止できる。これにより、薬液との接触によって圧電素子１４および配線１５が腐食することを抑制または防止できる。
【００５５】
また、本実施形態では、分岐流路３６と吐出口３３とを接続する接続路３２が、噴射ノズル４の本体２６に設けられている。分岐流路３６を流れる処理液は、接続路３２を通って吐出口３３から吐出される。接続路３２は、吐出口３３に近づくにしたがって流路面積が減少する減少部４０を含む。減少部４０の流路面積は、吐出口３３に近づくにしたがって連続的に減少している。したがって、接続路３２での処理液の圧力の低下を低減できる。すなわち、接続路３２での圧力損失を低減できる。さらに、減少部４０の流路面積が連続的に減少しているので、接続路３２での応力集中を抑制または防止できる。
【００５６】
また、本実施形態では、上側分割体４１および下側分割体４２が結合されることにより、本体２６が形成されている。上側分割体４１および下側分割体４２は、互いに結合される前に個別に成形されている。すなわち、上側分割体４１および下側分割体４２が互いに結合される前に、処理液流通路３１および接続路３２を構成する上側凹部４４および下側凹部４３が、それぞれ、上側分割体４１および下側分割体４２に形成されている。接続路３２に設けられた減少部４０の流路面積が、吐出口３３に近づくにしたがって減少しているので、吐出口３３側から減少部４０を形成することは困難である。一方、上側分割体４１および下側分割体４２が結合される前であれば、分岐流路３６側から減少部４０を形成することができる。したがって、減少部４０を容易に形成することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、噴射ノズル４の排出口３０に処理液排出管１３が接続されており、この処理液排出管１３に排出バルブ１２が介装されている。排出バルブ１２が閉じられている状態では、噴射ノズル４の供給口２９に供給された処理液が、処理液流通路３１を通って、複数の吐出口３３から吐出される。また、排出バルブ１２が開かれている状態では、噴射ノズル４の供給口２９に供給された処理液が、処理液流通路３１を通って、排出口３０から排出される。したがって、排出バルブ１２が閉じられている状態、および排出バルブ１２が開かれている状態のいずれの状態であっても、処理液流通路３１で処理液が留まることが防止される。これにより、処理液の滞留によって噴射ノズル４内でバクテリアが発生することを抑制または防止することができる。したがって、バクテリアを含む処理液の液滴が基板Ｗに供給され、基板Ｗが汚染されることを抑制または防止できる。
【００５８】
また、本実施形態では、同一の分岐流路３６に対応する２つの列Ｌ１において、一方の列Ｌ１を構成する複数の吐出口３３と、他方の列Ｌ１を構成する複数の吐出口３３とが、２つの列Ｌ１に直交する水平な方向から見たときに、交互に並ぶように配置されている。すなわち、異なる２つの列Ｌ１において、一方の列Ｌ１は、当該２つの列Ｌ１に直交するいずれの方向から見たときでも他方の列Ｌ１を構成する吐出口３３とは重ならないように配置された吐出口３３を含む。したがって、複数の処理液の液滴を噴射ノズル４から基板Ｗの上面に供給しながら噴射ノズル４を移動させたときに、基板Ｗの上面において処理液の液滴が衝突する範囲が広がると共に、基板Ｗの上面に処理液の液滴が均一に供給される。そのため、基板Ｗの洗浄に要する時間を短縮できると共に、洗浄の均一性を高めることができる。
【００５９】
この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、前述の実施形態では、噴射ノズル４が中心位置Ｐｃ１に位置する状態では、周縁位置Ｐｅ１側に位置する中流部３９に対応する２つの列Ｌ１が、基板Ｗの半径Ｒ１に直交するように、噴射ノズル４はノズルアーム１８に保持されているが、４つの列Ｌ１が軌跡Ｘ１に交差するように噴射ノズル４を保持されていればよく、たとえば、基板Ｗの半径Ｒ１に対して２つの列Ｌ１が斜めになるように噴射ノズル４がノズルアーム１８に保持されていてもよい。
【００６０】
たとえば、前述の実施形態では、処理液流通路３１が、２つの分岐流路３６を含む場合について説明したが、処理液流通路３１は、３つ以上の分岐流路３６を含んでいてもよい。また、前述の実施形態では、一つの分岐流路３６に２つの列Ｌ１が設けられている場合について説明したが、一つの分岐流路３６に設けられる列Ｌ１の数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
【００６１】
また、前述の実施形態では、２つの分岐流路３６に２つずつ列Ｌ１が設けられている場合について説明したが、各分岐流路３６に設けられる列Ｌ１の数は、異なっていてもよい。また、前述の実施形態では、複数の分岐流路３６が、分岐位置である上流側集合流路３４の下端で分岐し、集合位置である下流側集合流路３５の下端で集合している場合について説明したが、分岐位置と集合位置との間に分岐・集合位置が設けられていてもよい。すなわち、分岐位置で分岐した複数の分岐流路３６が、分岐・集合位置で集合する共に再び分岐し、集合位置で再び集合していてもよい。
【００６２】
また、前述の実施形態では、同一の列Ｌ１において隣接する２つの吐出口３３の間隔は、いずれの列Ｌ１においても一定である場合について説明したが、他の列Ｌ１とは異なる間隔で配列された２つの吐出口３３を含む列Ｌ１が設けられていてもよい。また、前述の実施形態では、同一の列Ｌ１を構成する複数の吐出口３３が、等間隔で配列されている場合について説明したが、同一の列Ｌ１を構成する複数の吐出口３３は、等間隔で配列されていなくてもよい。
【００６３】
また、前述の実施形態では、１つの圧電素子１４が、本体２６の上面に取り付けられている場合について説明したが、複数の圧電素子１４が本体２６に取り付けられていてもよい。この場合、圧電素子１４の振動の位相が一致するように複数の圧電素子１４に交流電圧が印加されることが好ましい。また、本体２６に対する圧電素子１４の取付位置は、本体２６の上面に限らず、本体２６の側面などの上面以外の位置であってもよい。具体的には、全ての圧電素子１４が本体２６の側面に取り付けられていてもよい。また、複数の圧電素子１４が本体２６に取り付けられる場合には、本体２６の上面および側面に圧電素子１４が取り付けられてもよい。
【００６４】
また、前述の実施形態では、軌跡Ｘ１が曲線である場合について説明したが、軌跡Ｘ１は、直線であってもよい。すなわち、軌跡Ｘ１は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの上面に沿って延びており、基板Ｗの上面に垂直な垂直方向から見たときに基板Ｗの上面の中心Ｃ１を通る直線であってもよい。
【００６５】
また、前述の実施形態では、基板処理装置１が、半導体ウエハなどの円形の基板を処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置１は、液晶表示装置用ガラス基板などの多角形の基板を処理する装置であってもよい。
【００６６】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 基板処理装置
２ スピンチャック（基板保持回転手段）
４ 噴射ノズル（ノズル）
７ 制御装置（制御手段）
１１ 処理液供給機構
１４ 圧電素子
１５ 配線
１６ 電圧印加機構（電圧印加手段）
１７ ノズル移動機構（ノズル保持移動手段）
２６ 本体
２７ カバー
２９ 供給口
３０ 排出口
３１ 処理液流通路
３２ 接続路
３３ 吐出口
３６ 分岐流路（処理液流路）
４０ 減少部
４１ 上側分割体
４２ 下側分割体
Ｃ１ 中心
Ｄ１ 鉛直方向（垂直方向）
Ｌ１ 列
Ｐｃ１ 中心位置
Ｐｅ１ 周縁位置
Ｘ１ 軌跡
Ｗ 基板
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板を処理する処理液の液滴を吐出するノズルを備えた基板処理装置、およびこのノズルを用いた基板処理方法に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、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、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、半導体ウエハや液晶表示装置用ガラス基板などの基板からパーティクルなどの異物を除去する洗浄処理が行われる。たとえば特許文献１には、処理液の液滴を基板に衝突させて基板を洗浄する枚葉式の基板処理装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１記載の基板処理装置は、処理液に振動を付与することにより、処理液の液滴を生成する洗浄ヘッドを備えている。洗浄ヘッドは、複数の吐出孔を一列に並べた孔列が複数列設けられた筒状体と、筒状体に取り付けられた圧電素子とを含む。筒状体の内部には、処理液が供給される。交流電圧が圧電素子に印加されると、筒状体内の処理液に振動が付与され、複数の吐出孔から処理液の液滴が噴射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２９３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の基板処理装置において、基板の洗浄処理が行われる際には、基板を回転させつつ、洗浄ヘッドを基板の中心部上方と端縁部上方との間でスキャンさせる。この際、洗浄ヘッドが洗浄ヘッドに設けられた吐出孔の孔列の配列方向と同じ方向にスキャンされると、基板の中心部においては、洗浄ヘッドに設けられた複数の孔列のうち、一部の孔列から吐出される処理液の液滴しか基板の中心部に供給されないため、基板の中心部が十分に洗浄されないことがあった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、基板の全面を十分に洗浄することができる基板処理装置および基板処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板を保持して回転させる基板保持回転手段（２）と、処理液の液滴を吐出する複数の吐出口が一列に並べられた列（Ｌ１）が複数列配置され、前記基板保持回転手段に保持された基板に向けて処理液の液滴を吐出するノズル（４）と、前記基板保持回転手段に保持された基板の主面に垂直な垂直方向（Ｄ１）から見たときに前記主面の回転中心（Ｃ１）を通る軌跡（Ｘ１）に沿って前記ノズルを移動させるとともに、前記垂直方向から見たときに複数の前記列と前記軌跡とが交差するように前記ノズルを保持するノズル保持移動手段（１７）と、を備える基板処理装置（１）である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【０００８】
本発明によれば、ノズル保持移動手段が、基板の主面に垂直な方向から見たときに前記主面の中心を通る軌跡に沿ってノズルを移動させる。さらに、ノズル保持移動手段は、基板の主面に垂直な方向から見たときに複数の吐出口により構成された複数の列と軌跡とが交差するようにノズルを保持している。すなわち、基板の主面に垂直な方向から見たときに、全ての列と軌跡とが交差している。したがって、ノズルから処理液の液滴を噴射させながら、前記軌跡に沿ってノズルを移動させることにより、全ての列から噴射された処理液の液滴を基板の主面中央部に順次衝突させることができる。これにより、基板の主面中央部を良好に洗浄することができる。
【０００９】
前記垂直方向から見たときに前記ノズルが前記主面の回転中心に重なる中心位置（Ｐｃ１）と、前記垂直方向から見たときに前記ノズルが前記主面の周縁に重なる周縁位置（Ｐｅ１）との間で、前記垂直方向から見たときに複数の前記列が前記主面の回転中心に順次重なるように前記軌跡に沿って前記ノズルを移動させるように前記ノズル保持移動手段を制御する制御手段（７）をさらに備えていてもよい。（請求項２）
【００１０】
この発明によれば、全ての列から噴射された処理液の液滴を基板の主面中央部に順次衝突させることができる。これにより、基板の主面中央部を良好に洗浄することができる。また、中央位置と周縁位置との間でノズルを移動させる場合には、第１周縁位置と第１周縁位置とは異なる第２周縁位置との間でノズルを移動させる場合に比べて、ノズルの移動範囲が狭い。したがって、中心位置と周縁位置との間でノズルを移動させることにより、基板処理装置内のスペースを有効に利用できる。
【００１１】
前記ノズルは、前記列に沿って処理液が流通し、前記吐出口に接続している処理液流路（３６）が複数の前記列のそれぞれに対応して設けられている本体（２６）と、前記処理液流路を流通する処理液に振動を付与する圧電素子（１４）とを含み、前記圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段（１６）をさらに備えていてもよい。（請求項３）
【００１２】
この発明によれば、処理液流路に処理液を流通させると共に、電圧印加手段によって圧電素子に電圧を印加することにより、複数の処理液の液滴をノズルから噴射させることができる。これにより、基板保持手段に保持された基板に処理液の液滴を衝突させて、基板に付着している異物を、液滴の運動エネルギーによって物理的に除去することができる。さらに、たとえば、ノズルに供給される処理液の圧力および圧電素子の振動を制御することにより、液滴の大きさおよび速度のばらつきを抑制することができる。したがって、良好な洗浄を行うことができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、基板を保持して回転させる基板保持回転工程と、処理液の液滴を吐出する複数の吐出口が一列に並べられた列が複数列配置された、基板に向けて処理液の液滴を吐出するノズルを、基板の主面に垂直な垂直方向から見たときに前記主面の回転中心を通る軌跡に沿って移動させるノズル移動工程と、を含み、
前記ノズル移動工程において、前記垂直方向から見たときに複数の前記列と前記軌跡とが交差するように前記ノズルは保持される、基板処理方法である。
【００１４】
この発明によれば、請求項１記載の基板処理装置の発明に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
【００１５】
前記ノズル移動工程は、前記垂直方向から見たときに前記ノズルが前記主面の回転中心に重なる中心位置と、前記垂直方向から見たときに前記ノズルが前記主面の周縁に重なる周縁位置との間で、前記垂直方向から見たときに複数の前記列が前記主面の回転中心に順次重なるように前記軌跡に沿って前記ノズルを移動させてもよい。（請求項５）
【００１６】
この発明によれば、請求項２記載の基板処理装置の発明に関して述べた効果と同様な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る噴射ノズルおよびこれに関連する構成の平面図である。
【図３】この発明の一実施形態に係る噴射ノズルの模式的な側面図である。
【図４】この発明の一実施形態に係る噴射ノズルの模式的な分解斜視図である。
【図５】この発明の一実施形態に係る噴射ノズルに備えられた本体の構成について説明するための平面図である。
【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿う本体の断面図である。
【図７】図５におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う本体の断面図である。
【図８】図６の一部を拡大した図である。
【図９】この発明の一実施形態に係る基板処理装置によって行われる基板の処理例について説明するための図である。
【図１０】噴射ノズルが中心位置に達する直前の状態を示す平面図である。
【図１１】噴射ノズルが中心位置に位置する状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置１の概略構成を示す模式図である。図２は、この発明の一実施形態に係る噴射ノズル４およびこれに関連する構成の平面図である。
【００１９】
この基板処理装置１は、半導体ウエハなどの円形の基板Ｗを１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置である。基板処理装置１は、基板Ｗを水平に保持して回転させるスピンチャック２（基板保持回転手段）と、スピンチャック２を取り囲む筒状のカップ３と、スピンチャック２に保持された基板Ｗに処理液の液滴を供給する噴射ノズル４と、スピンチャック２に保持された基板Ｗにリンス液を供給する第１リンス液ノズル５および第２リンス液ノズル６と、スピンチャック２などの基板処理装置１に備えられた装置の動作やバルブの開閉を制御する制御装置７（制御手段）とを備えている。噴射ノズル４は、この発明のノズルの一例である。
【００２０】
スピンチャック２は、基板Ｗを水平に保持して当該基板Ｗの中心を通る鉛直軸線まわりに回転可能なスピンベース８と、このスピンベース８を鉛直軸線まわりに回転させるスピンモータ９とを含む。スピンチャック２は、基板Ｗを水平方向に挟んで当該基板Ｗを水平に保持する挟持式のチャックであってもよいし、非デバイス形成面である基板Ｗの裏面（下面）を吸着することにより当該基板Ｗを水平に保持するバキューム式のチャックであってもよい。本実施形態では、スピンチャック２は、挟持式のチャックである。スピンモータ９は、制御装置７によって制御される。
【００２１】
噴射ノズル４は、多数の処理液の液滴を下方に噴射するように構成されている。噴射ノズル４は、処理液供給管１０を介して処理液供給機構１１に接続されている。さらに、噴射ノズル４は、排出バルブ１２が介装された処理液排出管１３に接続されている。処理液供給機構１１は、たとえば、ポンプを含む機構である。処理液供給機構１１は、常時、所定圧力（たとえば、１０ＭＰａ以下）で処理液を噴射ノズル４に供給している。処理液供給機構１１から噴射ノズル４に供給される処理液としては、たとえば、純水（脱イオン水）や、炭酸水や、アンモニア水と過酸化水素水の混合液などが挙げられる。制御装置７は、処理液供給機構１１を制御することにより、噴射ノズル４に供給される処理液の圧力を任意の圧力に変更することができる。
【００２２】
また、図１に示すように、噴射ノズル４は、噴射ノズル４の内部に配置された圧電素子１４（piezo element）を含む。圧電素子１４は、配線１５を介して電圧印加機構１６（電圧印加手段）に接続されている。電圧印加機構１６は、たとえば、インバータを含む機構である。電圧印加機構１６は、交流電圧を圧電素子１４に印加する。交流電圧が圧電素子１４に印加されると、印加された交流電圧の周波数に対応する周波数で圧電素子１４が振動する。制御装置７は、電圧印加機構１６を制御することにより、圧電素子１４に印加される交流電圧の周波数を任意の周波数（たとえば、数百ＫＨｚ〜数ＭＨｚ）に変更することができる。したがって、圧電素子１４の振動の周波数は、制御装置７によって制御される。
【００２３】
基板処理装置１は、噴射ノズル４を移動させるノズル移動機構１７（ノズル保持移動手段）をさらに含む。ノズル移動機構１７は、噴射ノズル４を保持するノズルアーム１８と、ノズルアーム１８に接続された回動機構１９と、回動機構１９に接続された昇降機構２０とを含む。回動機構１９は、たとえば、モータを含む機構である。昇降機構２０は、ボールねじ機構と、このボールねじ機構を駆動するモータとを含む機構である。回動機構１９は、スピンチャック２の周囲に設けられた鉛直な回転軸線Ａ１まわりにノズルアーム１８を回動させる。噴射ノズル４は、ノズルアーム１８と共に回転軸線Ａ１まわりに回動する。これにより、噴射ノズル４が水平方向に移動する。一方、昇降機構２０は、回動機構１９を鉛直方向Ｄ１に昇降させる。噴射ノズル４およびノズルアーム１８は、回動機構１９と共に鉛直方向Ｄ１に昇降する。これにより、噴射ノズル４が鉛直方向Ｄ１に移動する。
【００２４】
回動機構１９は、スピンチャック２の上方とこの上方から離れた位置を含む水平面内で噴射ノズル４を水平に移動させる。さらに、図２に示すように、回動機構１９は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの上面に沿って延びる円弧状の軌跡Ｘ１に沿って噴射ノズル４を水平に移動させる。この軌跡Ｘ１は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの上面に垂直な垂直方向（本実施形態では、鉛直方向Ｄ１）から見たときに基板Ｗの上面に重ならない２つの位置を結び、鉛直方向Ｄ１から見たときに基板Ｗの上面の中心Ｃ１を通る曲線である。噴射ノズル４がスピンチャック２に保持された基板Ｗの上方に位置する状態で、昇降機構２０が噴射ノズル４を降下させると、噴射ノズル４が基板Ｗの上面に近接する。噴射ノズル４から噴射された処理液の液滴を基板Ｗに供給するときは、噴射ノズル４が基板Ｗの上面に近接している状態で、制御装置７が、回動機構１９を制御することにより、軌跡Ｘ１に沿って噴射ノズル４を水平に移動させる。
【００２５】
図１に示すように、第１リンス液ノズル５は、第１リンス液バルブ２１が介装された第１リンス液供給管２２に接続されている。第１リンス液ノズル５へのリンス液の供給は、第１リンス液バルブ２１の開閉により制御される。第１リンス液ノズル５に供給されたリンス液は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの上面中央部に向けて吐出される。一方、第２リンス液ノズル６は、第２リンス液バルブ２３が介装された第２リンス液供給管２４に接続されている。第２リンス液ノズル６へのリンス液の供給は、第２リンス液バルブ２３の開閉により制御される。第２リンス液ノズル６に供給されたリンス液は、第２リンス液ノズル６から下方に吐出される。第１リンス液ノズル５および第２リンス液ノズル６に供給されるリンス液としては、純水、炭酸水、電解イオン水、水素水、オゾン水や、希釈濃度（たとえば、１０〜１００ｐｐｍ程度）の塩酸水などを例示することができる。
【００２６】
第２リンス液ノズル６は、ステー２５によって噴射ノズル４に固定されている。第２リンス液ノズル６は、噴射ノズル４と共に水平方向および鉛直方向Ｄ１に移動する。したがって、第２リンス液ノズル６は、噴射ノズル４と共に、軌跡Ｘ１に沿って水平に移動する。図２に示すように、噴射ノズル４および第２リンス液ノズル６は、スピンチャック２による基板Ｗの回転方向Ｄ２に並んでいる。第２リンス液ノズル６に供給されたリンス液は、噴射ノズル４の下方に向けて吐出されてもよいし、噴射ノズル４から基板Ｗの上面に処理液の液滴が供給される供給位置よりも基板Ｗの回転方向Ｄ２に関して上流側であって、当該供給位置の近傍の位置に供給されてもよい。
【００２７】
図３は、この発明の一実施形態に係る噴射ノズル４の模式的な側面図である。図４は、この発明の一実施形態に係る噴射ノズル４の模式的な分解斜視図である。
【００２８】
噴射ノズル４は、処理液の液滴を吐出する本体２６と、本体２６に取り付けられたカバー２７と、カバー２７によって覆われた圧電素子１４と、本体２６とカバー２７との間に介在するシール２８とを含む。本体２６およびカバー２７は、いずれも耐薬性を有する材料によって形成されている。本実施形態では、本体２６は、たとえば、石英によって形成されている。カバー２７は、たとえば、フッ素系の樹脂によって形成されている。シール２８は、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）などの弾力を有した材料などの樹脂によって形成されている。本体２６は、高圧に耐えうる強度を有している。本体２６の一部と圧電素子１４とは、カバー２７の内部に収容されている。配線１５の端部は、たとえば半田（solder）によって、カバー２７の内部で圧電素子１４に接続されている。カバー２７の内部は、シール２８によって密閉されている。
【００２９】
図５は、この発明の一実施形態に係る噴射ノズル４に備えられた本体２６の構成について説明するための平面図である。図６は、図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿う本体２６の断面図である。図７は、図５におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う本体２６の断面図である。図８は、図６の一部を拡大した図である。以下では、図５および図６を参照する。また、以下の説明において、図１、図２、図４、図７および図８を適宜参照する。
【００３０】
本体２６は、処理液が供給される供給口２９と、供給口２９に供給された処理液を排出する排出口３０と、供給口２９と排出口３０とを接続する処理液流通路３１と、処理液流通路３１に接続された複数の接続路３２と、複数の接続路３２にそれぞれ接続された複数の吐出口３３とを含む。処理液流通路３１および接続路３２は、本体２６の内部に設けられている。供給口２９、排出口３０、および吐出口３３は、本体２６の表面で開口している。供給口２９および排出口３０は、吐出口３３よりも上方に位置している。本体２６の下面は、たとえば、平坦面であり、吐出口３３は、本体２６の下面で開口している。処理液供給管１０および処理液排出管１３は、それぞれ、供給口２９および排出口３０に接続されている。処理液供給管１０を流れる処理液は、供給口２９に供給される。また、排出口３０から吐出された処理液は、処理液排出管１３に排出される。
【００３１】
処理液流通路３１は、供給口２９に接続された上流側集合流路３４と、排出口３０に接続された下流側集合流路３５と、上流側集合流路３４および下流側集合流路３５に接続された２つの分岐流路３６（処理液流路）とを含む。上流側集合流路３４および下流側集合流路３５は、それぞれ、供給口２９および排出口３０から下方に向かって鉛直に延びている。各分岐流路３６の一端は、上流側集合流路３４の下端に接続されており、各分岐流路３６の他端は、下流側集合流路３５の下端に接続されている。上流側集合流路３４の下端は、分岐位置であり、下流側集合流路３５の下端は、集合位置である。２つの分岐流路３６は、分岐位置から集合位置に向かって水平に延びている。図５に示すように、２つの分岐流路３６は、外側に凸の円弧状の４つの角部を有する平面視長方形状である。２つの分岐流路３６は、上流側集合流路３４および下流側集合流路３５に直交している。後述の中流部３９を除く処理液流通路３１の断面形状は、たとえば、直径が数ｍｍ以下の円形である。
【００３２】
各分岐流路３６は、上流側集合流路３４の下端に接続された上流部３７と、下流側集合流路３５の下端に接続された下流部３８と、上流部３７および下流部３８に接続された中流部３９とを含む。図５に示すように、２つの上流部３７は、上流側集合流路３４の下端から互いに反対側に延びている。同様に、２つの下流部３８は、下流側集合流路３５の下端から互いに反対側に延びている。中流部３９は、上流部３７から下流部３８に向かって直線状に延びている。２つの中流部３９は、平行である。各中流部３９は、直線状に限らず、曲線状に延びていてもよい。各中流部３９の少なくとも一部は、圧電素子１４の下方に位置している。圧電素子１４からの振動は、各中流部３９を流れる処理液に付与される。また、中流部３９の流路面積は、上流部３７および下流部３８の流路面積よりも大きい。上流部３７および下流部３８と、中流部３９とは、流路面積が連続的に変化するように接続されている。図７に示すように、各中流部３９は、水平方向に長い楕円状の断面形状（中流部３９に直交する断面の形状）を有している。各中流部３９は、複数の接続路３２に接続されている。
【００３３】
図６に示すように、各接続路３２は、中流部３９の下部から下方に向かって鉛直に延びている。接続路３２は、中流部３９に直交している。各吐出口３３は、接続路３２を介していずれかの分岐流路３６に接続されている。接続路３２の断面形状は、たとえば、直径が数ｍｍ以下の円形である。吐出口３３は、数μｍ〜数十μｍの直径を有する微細孔である。接続路３２の流路面積は、分岐流路３６の流路面積よりも小さい。吐出口３３の流路面積は、接続路３２の流路面積よりも小さい。図７に示すように、接続路３２は、吐出口３３に近づくにしたがって流路面積が連続的に減少する円錐状の減少部４０を含む。吐出口３３は、接続路３２の下端に相当する減少部４０の下端に接続されている。対応する接続路３２と吐出口３３とは、同軸である。図５に示すように、同一の分岐流路３６に接続された複数の吐出口３３は、２つの列Ｌ１を構成している。したがって、本実施形態では、複数の吐出口３３が４つの列Ｌ１を構成している。
【００３４】
各列Ｌ１は、多数（たとえば、十個以上）の吐出口３３によって構成されている。各列Ｌ１は、対応する分岐流路３６に沿って直線状に延びている。各列Ｌ１は、直線状に限らず、曲線状に延びていてもよい。４つの列Ｌ１は、平行である。同一の分岐流路３６に対応する２つの列Ｌ１は、隣接している。この２つの列Ｌ１の間隔は、たとえば、数ｍｍ以下である。同一の列Ｌ１を構成する複数の吐出口３３は、等間隔で配列されている。同一の列Ｌ１において隣接する２つの吐出口３３の間隔は、たとえば数ｍｍ以下であり、いずれの列Ｌ１においても一定である。図８に示すように、同一の分岐流路３６に対応する２つの列Ｌ１において、一方の列Ｌ１を構成する複数の吐出口３３（図８の吐出口３３ａ）と、他方の列Ｌ１を構成する複数の吐出口３３（図８の吐出口３３ｂ）とは、２つの列Ｌ１に直交する水平な方向から見たときに、交互に並ぶように配置されている。したがって、図５に示すように、同一の分岐流路３６に対応する２つの列Ｌ１は、分岐流路３６の長手方向にずれている。
【００３５】
図２に示すように、ノズル移動機構１７は、円弧状の軌跡Ｘ１に沿って噴射ノズル４を水平に移動させる。ノズルアーム１８は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの上面に垂直な垂直方向（本実施形態では、鉛直方向Ｄ１）から見たときに４つの列Ｌ１が軌跡Ｘ１に交差するように噴射ノズル４を保持している。第２リンス液ノズル６は、ステー２５によって噴射ノズル４に固定されている。噴射ノズル４および第２リンス液ノズル６は、スピンチャック２による基板Ｗの回転方向Ｄ２に並んでいる。
【００３６】
また、図４に示すように、本体２６は、上側分割体４１（分割体）と、下側分割体４２（分割体）とを含む。上側分割体４１および下側分割体４２は、いずれも石英によって形成されている。上側分割体４１は、下側分割体４２の上方に配置されている。上側分割体４１および下側分割体４２は、たとえば、溶着によって結合されている。複数の分岐流路３６は、上側分割体４１と下側分割体４２との間に設けられている。すなわち、図６に示すように、下側分割体４２の上面には、下側分割体４２の上面から下方に凹む下側凹部４３が形成されており、上側分割体４１の下面には、上側分割体４１の下面から上方に凹む上側凹部４４が形成されている。上側分割体４１および下側分割体４２は、上側凹部４４と下側凹部４３とが上下に重なり合った状態で結合されている。処理液流通路３１および接続路３２は、上側凹部４４と下側凹部４３とによって構成されている。
【００３７】
処理液供給機構１１（図１参照）は、常時、高圧で処理液を噴射ノズル４に供給している。処理液供給管１０を介して処理液供給機構１１から供給口２９に供給された処理液は、処理液流通路３１に供給される。排出バルブ１２（図１参照）が閉じられている状態では、処理液流通路３１での処理液の圧力（液圧）が十分に高まる。そのため、排出バルブ１２が閉じられている状態では、液圧によって各吐出口３３から処理液が噴射される。さらに、排出バルブ１２が閉じられている状態で、交流電圧が圧電素子１４に印加されると、分岐流路３６を流れる処理液に圧電素子１４の振動が付与され、各吐出口３３から噴射される処理液が、この振動によって分断される。そのため、排出バルブ１２が閉じられている状態で、交流電圧が圧電素子１４に印加されると、処理液の液滴が各吐出口３３から噴射される。これにより、粒径が均一な多数の処理液の液滴が均一な速度で同時に噴射される。
【００３８】
一方、排出バルブ１２が開かれている状態では、処理液流通路３１に供給された処理液が、排出口３０から処理液排出管１３に排出される。また、吐出口３３の直径が非常に小さいから、接続路３２と吐出口３３との接続部での圧力損失が大きい。排出バルブ１２が開かれている状態では、処理液流通路３１での液圧が、十分に上昇しない。そのため、排出バルブ１２が開かれている状態では、処理液流通路３１に供給された処理液が、排出口３０から処理液排出管１３に排出され、複数の吐出口３３から処理液が吐出されない。したがって、吐出口３３からの処理液の吐出は、排出バルブ１２の開閉により制御される。制御装置７は、噴射ノズル４を基板Ｗの処理に使用しない間（噴射ノズル４の待機中）は、排出バルブ１２を開いている。そのため、噴射ノズル４の待機中であっても、噴射ノズル４の内部で処理液が流通している状態が維持される。
【００３９】
図９は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置１によって行われる基板Ｗの処理例について説明するための図である。図１０は、噴射ノズル４が中心位置Ｐｃ１に達する直前の状態を示す平面図である。図１１は、噴射ノズル４が中心位置Ｐｃ１に位置する状態を示す平面図である。以下では、図１および図９を参照する。また、以下の説明において、図２、図１０および図１１を適宜参照する。
【００４０】
未処理の基板Ｗは、図示しない搬送ロボットによって搬送され、デバイス形成面である表面をたとえば上に向けてスピンチャック２上に載置される。そして、制御装置７は、スピンチャック２を制御することにより、スピンチャック２によって基板Ｗを保持させる。その後、制御装置７は、スピンモータ９を制御して、スピンチャック２に保持された基板Ｗを回転させる。基板Ｗがスピンチャック２上に搬送されるとき、制御装置７は、噴射ノズル４等をスピンチャック２の上方から退避させている。
【００４１】
次に、リンス液の一例である純水を第１リンス液ノズル５から基板Ｗに供給して、基板Ｗの上面を純水で覆う第１カバーリンス処理が行われる。具体的には、制御装置７は、スピンチャック２によって基板Ｗを回転させながら、第１リンス液バルブ２１を開いて、図９（ａ）に示すように、第１リンス液ノズル５からスピンチャック２に保持された基板Ｗの上面中央部に向けて純水を吐出させる。第１リンス液ノズル５から吐出された純水は、基板Ｗの上面中央部に供給され、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの上面に沿って外方に広がる。これにより、基板Ｗの上面全域に純水が供給され、基板Ｗの上面全域が純水によって覆われる。そして、第１リンス液バルブ２１が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置７は、第１リンス液バルブ２１を閉じて第１リンス液ノズル５からの純水の吐出を停止させる。
【００４２】
次に、処理液の一例である純水の液滴を噴射ノズル４から基板Ｗに供給して基板Ｗを洗浄する洗浄処理と、リンス液の一例である純水を第２リンス液ノズル６から基板Ｗに供給して基板Ｗの上面を純水で覆う第２カバーリンス処理とが並行して行われる。具体的には、制御装置７は、ノズル移動機構１７を制御することにより、噴射ノズル４をスピンチャック２の上方に移動させると共に、噴射ノズル４を基板Ｗの上面に近接させる。その後、制御装置７は、スピンチャック２によって基板Ｗを回転させながら、第２リンス液バルブ２３を開いて、図９（ｂ）に示すように、第２リンス液ノズル６から噴射ノズル４の下方に向けて純水を吐出させる。この状態で、制御装置７は、排出バルブ１２を閉じるとともに、電圧印加機構１６を制御して、所定の周波数の交流電圧を噴射ノズル４の圧電素子１４に印加させる。
【００４３】
制御装置７は、ノズル移動機構１７を制御することにより、排出バルブ１２を閉じ、所定の周波数の交流電圧を圧電素子１４に印加した状態で、軌跡Ｘ１に沿って噴射ノズル４を水平に移動させる。具体的には、図２および図９（ｂ）に示すように、制御装置７は、中心位置Ｐｃ１と周縁位置Ｐｅ１との間で噴射ノズル４を複数回往復させる。中心位置Ｐｃ１は、鉛直方向Ｄ１から見たときに噴射ノズル４と基板Ｗの上面の中心Ｃ１とが重なる位置であり、周縁位置Ｐｅ１は、鉛直方向Ｄ１から見たときに噴射ノズル４と基板Ｗの周縁とが重なる位置である。図１１に示すように、中心位置Ｐｃ１は、鉛直方向Ｄ１から見たときに周縁位置Ｐｅ１側に位置する中流部３９が基板Ｗの上面の中心Ｃ１に重なる位置である。噴射ノズル４が中心位置Ｐｃ１に位置する状態では、周縁位置Ｐｅ１側に位置する中流部３９に対応する２つの列Ｌ１が、基板Ｗの半径Ｒ１に直交している。さらに、図２に示すように、噴射ノズル４が中心位置Ｐｃ１と周縁位置Ｐｅ１との間に位置する状態では、基板Ｗの回転方向Ｄ２に関して第２リンス液ノズル６が噴射ノズル４の上流側に位置している。したがって、制御装置７は、基板Ｗの回転方向Ｄ２に関して第２リンス液ノズル６が噴射ノズル４の上流側に位置する範囲で噴射ノズル４を移動させる。
【００４４】
また、図１０に示すように、噴射ノズル４が中心位置Ｐｃ１に達する直前では、周縁位置Ｐｅ１と反対側に位置する中流部３９が、鉛直方向Ｄ１から見たときに基板Ｗの上面の中心Ｃ１に重なっている。また、図１１に示すように、噴射ノズル４が中心位置Ｐｃ１に位置する状態では、周縁位置Ｐｅ１側に位置する中流部３９が、鉛直方向Ｄ１から見たときに基板Ｗの上面の中心Ｃ１に重なっている。したがって、制御装置７は、中心位置Ｐｃ１と周縁位置Ｐｅ１との間で、鉛直方向Ｄ１から見たときに全ての列Ｌ１が基板Ｗの上面の中心Ｃ１に順次重なるように軌跡Ｘ１に沿って噴射ノズル４を移動させる。
【００４５】
前述のように、排出バルブ１２が閉じられている状態で、交流電圧が圧電素子１４に印加されると、多数の純水の液滴が噴射ノズル４から下方に噴射される。これにより、純水によって覆われた基板Ｗの上面に多数の純水の液滴が供給される。したがって、ノズル移動機構１７が、中心位置Ｐｃ１と周縁位置Ｐｅ１との間で噴射ノズル４を移動させることにより、噴射ノズル４から噴射された多数の液滴が、基板Ｗの上面全域に供給される。また、第２リンス液ノズル６に供給された純水は、噴射ノズル４の下方に向けて吐出される。したがって、噴射ノズル４から噴射された純水の液滴は、第２リンス液ノズル６から吐出された純水によって覆われた基板Ｗの上面の一部に吹き付けられる。そのため、噴射ノズル４から噴射された多数の液滴は、純水によって覆われた基板Ｗの上面に衝突する。
【００４６】
基板Ｗの上面に付着しているパーティクルなどの異物は、基板Ｗの上面に吹き付けられる液滴の運動エネルギーによって物理的に除去される。これにより、基板Ｗの上面が洗浄される。さらに、純水によって覆われた基板Ｗの上面に純水の液滴が吹き付けられるので、基板Ｗの上面にダメージが加わることが抑制または防止される。さらにまた、純水によって覆われた基板Ｗの上面に純水の液滴が吹き付けられるので、液滴の衝突によって基板Ｗの上面から剥がれた異物が、再び基板Ｗの上面に付着することを抑制または防止できる。洗浄処理および第２カバーリンス処理が所定時間に亘って行われると、制御装置７は、排出バルブ１２を開くと共に第２リンス液バルブ２３を閉じ、噴射ノズル４および第２リンス液ノズル６からの純水の吐出を停止させる。
【００４７】
次に、リンス液の一例である純水を第１リンス液ノズル５から基板Ｗに供給して、基板Ｗに付着している純水、または第２リンス液ノズル６からリンス液として薬液が吐出される場合はその薬液を洗い流すリンス処理が行われる。具体的には、制御装置７は、スピンチャック２によって基板Ｗを回転させながら、第１リンス液バルブ２１を開いて、図９（ｃ）に示すように、第１リンス液ノズル５からスピンチャック２に保持された基板Ｗの上面中央部に向けて純水を吐出させる。第１リンス液ノズル５から吐出された純水は、基板Ｗの上面中央部に供給され、基板Ｗの回転による遠心力を受けて基板Ｗの上面に沿って外方に広がる。これにより、基板Ｗの上面全域に純水が供給され、噴射ノズル４および第２リンス液ノズル６から基板Ｗに供給された純水または薬液が洗い流される。そして、第１リンス液バルブ２１が開かれてから所定時間が経過すると、制御装置７は、第１リンス液バルブ２１を閉じて第１リンス液ノズル５からの純水の吐出を停止させる。
【００４８】
次に、基板Ｗを乾燥させる乾燥処理（スピンドライ）が行われる。具体的には、制御装置７は、スピンモータ９を制御して、基板Ｗを高回転速度（たとえば数千ｒｐｍ）で回転させる。これにより、基板Ｗに付着している純水に大きな遠心力が作用し、図９（ｄ）に示すように、基板Ｗに付着している純水が基板Ｗの周囲に振り切られる。このようにして、基板Ｗから純水が除去され、基板Ｗが乾燥する。そして、乾燥処理が所定時間にわたって行われた後は、制御装置７は、スピンモータ９を制御して、スピンチャック２による基板Ｗの回転を停止させる。その後、処理済みの基板Ｗが搬送ロボットによってスピンチャック２から搬出される。
【００４９】
以上のように本実施形態では、処理液供給機構１１から噴射ノズル４に処理液を供給すると共に、電圧印加機構１６によって圧電素子１４に電圧を印加することにより、複数の処理液の液滴を噴射ノズル４から噴射させることができる。これにより、スピンチャック２に保持された基板Ｗに処理液の液滴を衝突させて、基板Ｗに付着している異物を、液滴の運動エネルギーによって物理的に除去することができる。さらに、噴射ノズル４に供給される処理液の圧力および圧電素子１４の振動を制御することにより、液滴の大きさおよび速度のばらつきを抑制することができる。したがって、良好な洗浄を行うことができる。
【００５０】
また、本実施形態では、ノズル移動機構１７は、鉛直方向Ｄ１から見たときに複数の吐出口３３により構成された複数の列Ｌ１と軌跡Ｘ１とが交差するように噴射ノズル４を保持している。すなわち、鉛直方向Ｄ１から見たときに、全ての列Ｌ１と軌跡Ｘ１とが交差している。したがって、噴射ノズル４から処理液の液滴を噴射させながら、軌跡Ｘ１に沿って噴射ノズル４を移動させることにより、全ての列Ｌ１から噴射された処理液の液滴を基板Ｗの上面中央部に順次衝突させることができる。一方、全ての列Ｌ１と軌跡Ｘ１とが交差していない場合には、一部の列Ｌ１から噴射された処理液の液滴しか基板Ｗの上面中央部に供給されない。したがって、全ての列Ｌ１と軌跡Ｘ１とを交差させることにより、基板Ｗの上面中央部に対する液滴の衝突回数を増加させることができる。これにより、基板Ｗの上面中央部を良好に洗浄することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、制御装置７が、中心位置Ｐｃ１と周縁位置Ｐｅ１との間で噴射ノズル４を移動させる。したがって、鉛直方向Ｄ１から見たときに噴射ノズル４が基板Ｗの上面周縁に重なる２つの位置（第１周縁位置および第２周縁位置）の間で噴射ノズル４を移動させる場合に比べて、噴射ノズル４の移動範囲が狭い。さらに、制御装置７が、中心位置Ｐｃ１と周縁位置Ｐｅ１との間で噴射ノズル４を移動させるので、第２リンス液ノズル６を常に基板Ｗの回転方向Ｄ２に関して噴射ノズル４の上流側に位置させることができる。したがって、処理液の液滴が吹き付けられる基板Ｗの上面の一部に、第２リンス液ノズル６から吐出されたリンス液を予め供給することができる。これにより、処理液の液滴が吹きつけられる基板Ｗの上面の一部をリンス液によって確実に保護することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、噴射ノズル４の本体２６に設けられた処理液流通路３１が、複数の分岐流路３６を含む。処理液流通路３１を分岐させることにより、処理液流通路３１の全長を増加させることができる。したがって、より多くの吐出口３３を処理液流通路３１に個別に接続することができる。これにより、より多くの液滴を噴射ノズル４から同時に噴射させることができる。さらに、最大流路面積の増加を抑制または防止できるから、噴射ノズル４の大型化を抑制できる。さらにまた、複数の吐出口３３が対応する分岐流路３６に沿って配列されているから、最大流路面積の増加を抑制できる。これにより、噴射ノズル４の大型化を抑制できる。
【００５３】
また、本実施形態では、噴射ノズル４の本体２６が、石英によって形成されている。石英は、たとえば樹脂よりも強度が高い。したがって、石英によって本体２６を形成することにより、噴射ノズル４の強度を確保しつつ、噴射ノズル４の大型化を抑制できる。さらに、石英は、耐薬性を有している。したがって、石英によって本体２６を形成することにより、噴射ノズル４の腐食を抑制または防止できる。
【００５４】
また、本実施形態では、圧電素子１４に電圧を印加するための配線１５が、カバー２７内で圧電素子１４に接続されている。したがって、圧電素子１４および配線１５がカバー２７によって保護されている。そのため、噴射ノズル４が薬液雰囲気で使用される場合であっても、圧電素子１４および配線１５が薬液雰囲気に晒されることを抑制または防止できる。これにより、薬液との接触によって圧電素子１４および配線１５が腐食することを抑制または防止できる。
【００５５】
また、本実施形態では、分岐流路３６と吐出口３３とを接続する接続路３２が、噴射ノズル４の本体２６に設けられている。分岐流路３６を流れる処理液は、接続路３２を通って吐出口３３から吐出される。接続路３２は、吐出口３３に近づくにしたがって流路面積が減少する減少部４０を含む。減少部４０の流路面積は、吐出口３３に近づくにしたがって連続的に減少している。したがって、接続路３２での処理液の圧力の低下を低減できる。すなわち、接続路３２での圧力損失を低減できる。さらに、減少部４０の流路面積が連続的に減少しているので、接続路３２での応力集中を抑制または防止できる。
【００５６】
また、本実施形態では、上側分割体４１および下側分割体４２が結合されることにより、本体２６が形成されている。上側分割体４１および下側分割体４２は、互いに結合される前に個別に成形されている。すなわち、上側分割体４１および下側分割体４２が互いに結合される前に、処理液流通路３１および接続路３２を構成する上側凹部４４および下側凹部４３が、それぞれ、上側分割体４１および下側分割体４２に形成されている。接続路３２に設けられた減少部４０の流路面積が、吐出口３３に近づくにしたがって減少しているので、吐出口３３側から減少部４０を形成することは困難である。一方、上側分割体４１および下側分割体４２が結合される前であれば、分岐流路３６側から減少部４０を形成することができる。したがって、減少部４０を容易に形成することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、噴射ノズル４の排出口３０に処理液排出管１３が接続されており、この処理液排出管１３に排出バルブ１２が介装されている。排出バルブ１２が閉じられている状態では、噴射ノズル４の供給口２９に供給された処理液が、処理液流通路３１を通って、複数の吐出口３３から吐出される。また、排出バルブ１２が開かれている状態では、噴射ノズル４の供給口２９に供給された処理液が、処理液流通路３１を通って、排出口３０から排出される。したがって、排出バルブ１２が閉じられている状態、および排出バルブ１２が開かれている状態のいずれの状態であっても、処理液流通路３１で処理液が留まることが防止される。これにより、処理液の滞留によって噴射ノズル４内でバクテリアが発生することを抑制または防止することができる。したがって、バクテリアを含む処理液の液滴が基板Ｗに供給され、基板Ｗが汚染されることを抑制または防止できる。
【００５８】
また、本実施形態では、同一の分岐流路３６に対応する２つの列Ｌ１において、一方の列Ｌ１を構成する複数の吐出口３３と、他方の列Ｌ１を構成する複数の吐出口３３とが、２つの列Ｌ１に直交する水平な方向から見たときに、交互に並ぶように配置されている。すなわち、異なる２つの列Ｌ１において、一方の列Ｌ１は、当該２つの列Ｌ１に直交するいずれの方向から見たときでも他方の列Ｌ１を構成する吐出口３３とは重ならないように配置された吐出口３３を含む。したがって、複数の処理液の液滴を噴射ノズル４から基板Ｗの上面に供給しながら噴射ノズル４を移動させたときに、基板Ｗの上面において処理液の液滴が衝突する範囲が広がると共に、基板Ｗの上面に処理液の液滴が均一に供給される。そのため、基板Ｗの洗浄に要する時間を短縮できると共に、洗浄の均一性を高めることができる。
【００５９】
この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、前述の実施形態では、噴射ノズル４が中心位置Ｐｃ１に位置する状態では、周縁位置Ｐｅ１側に位置する中流部３９に対応する２つの列Ｌ１が、基板Ｗの半径Ｒ１に直交するように、噴射ノズル４はノズルアーム１８に保持されているが、４つの列Ｌ１が軌跡Ｘ１に交差するように噴射ノズル４を保持されていればよく、たとえば、基板Ｗの半径Ｒ１に対して２つの列Ｌ１が斜めになるように噴射ノズル４がノズルアーム１８に保持されていてもよい。
【００６０】
たとえば、前述の実施形態では、処理液流通路３１が、２つの分岐流路３６を含む場合について説明したが、処理液流通路３１は、３つ以上の分岐流路３６を含んでいてもよい。また、前述の実施形態では、一つの分岐流路３６に２つの列Ｌ１が設けられている場合について説明したが、一つの分岐流路３６に設けられる列Ｌ１の数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
【００６１】
また、前述の実施形態では、２つの分岐流路３６に２つずつ列Ｌ１が設けられている場合について説明したが、各分岐流路３６に設けられる列Ｌ１の数は、異なっていてもよい。また、前述の実施形態では、複数の分岐流路３６が、分岐位置である上流側集合流路３４の下端で分岐し、集合位置である下流側集合流路３５の下端で集合している場合について説明したが、分岐位置と集合位置との間に分岐・集合位置が設けられていてもよい。すなわち、分岐位置で分岐した複数の分岐流路３６が、分岐・集合位置で集合する共に再び分岐し、集合位置で再び集合していてもよい。
【００６２】
また、前述の実施形態では、同一の列Ｌ１において隣接する２つの吐出口３３の間隔は、いずれの列Ｌ１においても一定である場合について説明したが、他の列Ｌ１とは異なる間隔で配列された２つの吐出口３３を含む列Ｌ１が設けられていてもよい。また、前述の実施形態では、同一の列Ｌ１を構成する複数の吐出口３３が、等間隔で配列されている場合について説明したが、同一の列Ｌ１を構成する複数の吐出口３３は、等間隔で配列されていなくてもよい。
【００６３】
また、前述の実施形態では、１つの圧電素子１４が、本体２６の上面に取り付けられている場合について説明したが、複数の圧電素子１４が本体２６に取り付けられていてもよい。この場合、圧電素子１４の振動の位相が一致するように複数の圧電素子１４に交流電圧が印加されることが好ましい。また、本体２６に対する圧電素子１４の取付位置は、本体２６の上面に限らず、本体２６の側面などの上面以外の位置であってもよい。具体的には、全ての圧電素子１４が本体２６の側面に取り付けられていてもよい。また、複数の圧電素子１４が本体２６に取り付けられる場合には、本体２６の上面および側面に圧電素子１４が取り付けられてもよい。
【００６４】
また、前述の実施形態では、軌跡Ｘ１が曲線である場合について説明したが、軌跡Ｘ１は、直線であってもよい。すなわち、軌跡Ｘ１は、スピンチャック２に保持された基板Ｗの上面に沿って延びており、基板Ｗの上面に垂直な垂直方向から見たときに基板Ｗの上面の中心Ｃ１を通る直線であってもよい。
【００６５】
また、前述の実施形態では、基板処理装置１が、半導体ウエハなどの円形の基板を処理する装置である場合について説明したが、基板処理装置１は、液晶表示装置用ガラス基板などの多角形の基板を処理する装置であってもよい。
【００６６】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 基板処理装置
２ スピンチャック（基板保持回転手段）
４ 噴射ノズル（ノズル）
７ 制御装置（制御手段）
１１ 処理液供給機構
１４ 圧電素子
１５ 配線
１６ 電圧印加機構（電圧印加手段）
１７ ノズル移動機構（ノズル保持移動手段）
２６ 本体
２７ カバー
２９ 供給口
３０ 排出口
３１ 処理液流通路
３２ 接続路
３３ 吐出口
３６ 分岐流路（処理液流路）
４０ 減少部
４１ 上側分割体
４２ 下側分割体
Ｃ１ 中心
Ｄ１ 鉛直方向（垂直方向）
Ｌ１ 列
Ｐｃ１ 中心位置
Ｐｅ１ 周縁位置
Ｘ１ 軌跡
Ｗ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持して回転させる基板保持回転手段と、
処理液の液滴を吐出する複数の吐出口が一列に並べられた列が複数列配置され、前記基板保持回転手段に保持された基板に向けて処理液の液滴を吐出するノズルと、
前記基板保持回転手段に保持された基板の主面に垂直な垂直方向から見たときに前記主面の回転中心を通る軌跡に沿って前記ノズルを移動させるとともに、前記垂直方向から見たときに複数の前記列と前記軌跡とが交差するように前記ノズルを保持するノズル保持移動手段と、を備えた基板処理装置。
【請求項２】
前記垂直方向から見たときに前記ノズルが前記主面の回転中心に重なる中心位置と、前記垂直方向から見たときに前記ノズルが前記主面の周縁に重なる周縁位置との間で、前記垂直方向から見たときに複数の前記列が前記主面の回転中心に順次重なるように前記軌跡に沿って前記ノズルを移動させるように前記ノズル保持移動手段を制御する制御手段をさらに備える、請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記ノズルは、前記列に沿って処理液が流通し、前記吐出口に接続している処理液流路が複数の前記列のそれぞれに対応して設けられている本体と、
前記処理液流路を流通する処理液に振動を付与する圧電素子とを含み、
前記圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段をさらに備える、請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項４】
基板を保持して回転させる基板保持回転工程と、
処理液の液滴を吐出する複数の吐出口が一列に並べられた列が複数列配置された、基板に向けて処理液の液滴を吐出するノズルを、基板の主面に垂直な垂直方向から見たときに前記主面の回転中心を通る軌跡に沿って移動させるノズル移動工程と、を含み、
前記ノズル移動工程において、前記垂直方向から見たときに複数の前記列と前記軌跡とが交差するように前記ノズルは保持される、基板処理方法。
【請求項５】
前記ノズル移動工程は、前記垂直方向から見たときに前記ノズルが前記主面の回転中心に重なる中心位置と、前記垂直方向から見たときに前記ノズルが前記主面の周縁に重なる周縁位置との間で、前記垂直方向から見たときに複数の前記列が前記主面の回転中心に順次重なるように前記軌跡に沿って前記ノズルを移動させる、請求項４記載の基板処理方法。
【請求項１】
基板を保持して回転させる基板保持回転手段と、
処理液の液滴を吐出する複数の吐出口が一列に並べられた列が複数列配置され、前記基板保持回転手段に保持された基板に向けて処理液の液滴を吐出するノズルと、
前記基板保持回転手段に保持された基板の主面に垂直な垂直方向から見たときに前記主面の回転中心を通る軌跡に沿って前記ノズルを移動させるとともに、前記垂直方向から見たときに複数の前記列と前記軌跡とが交差するように前記ノズルを保持するノズル保持移動手段と、を備えた基板処理装置。
【請求項２】
前記垂直方向から見たときに前記ノズルが前記主面の回転中心に重なる中心位置と、前記垂直方向から見たときに前記ノズルが前記主面の周縁に重なる周縁位置との間で、前記垂直方向から見たときに複数の前記列が前記主面の回転中心に順次重なるように前記軌跡に沿って前記ノズルを移動させるように前記ノズル保持移動手段を制御する制御手段をさらに備える、請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記ノズルは、前記列に沿って処理液が流通し、前記吐出口に接続している処理液流路が複数の前記列のそれぞれに対応して設けられている本体と、
前記処理液流路を流通する処理液に振動を付与する圧電素子とを含み、
前記圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段をさらに備える、請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項４】
基板を保持して回転させる基板保持回転工程と、
処理液の液滴を吐出する複数の吐出口が一列に並べられた列が複数列配置された、基板に向けて処理液の液滴を吐出するノズルを、基板の主面に垂直な垂直方向から見たときに前記主面の回転中心を通る軌跡に沿って移動させるノズル移動工程と、を含み、
前記ノズル移動工程において、前記垂直方向から見たときに複数の前記列と前記軌跡とが交差するように前記ノズルは保持される、基板処理方法。
【請求項５】
前記ノズル移動工程は、前記垂直方向から見たときに前記ノズルが前記主面の回転中心に重なる中心位置と、前記垂直方向から見たときに前記ノズルが前記主面の周縁に重なる周縁位置との間で、前記垂直方向から見たときに複数の前記列が前記主面の回転中心に順次重なるように前記軌跡に沿って前記ノズルを移動させる、請求項４記載の基板処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２０９５１３（Ｐ２０１２−２０９５１３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７５６６０（Ｐ２０１１−７５６６０）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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