基板洗浄装置および基板洗浄方法
【課題】機械的な裁断や研磨処理などを行った後のガラス基板の端面などに付着した異物を効果的に除去する。
【解決手段】液体と気体とをスプレーノズルに供給し、上記スプレーノズルで上記液体と上記気体とを混合した流体を基板に噴射することにより上記基板を洗浄する基板洗浄装置において、スプレーノズルに供給する液体を加熱して上記液体の温度を制御する液体加熱手段を有し、上記スプレーノズル入口における上記液体の温度を４０〜１００℃に制御するようにした。
【解決手段】液体と気体とをスプレーノズルに供給し、上記スプレーノズルで上記液体と上記気体とを混合した流体を基板に噴射することにより上記基板を洗浄する基板洗浄装置において、スプレーノズルに供給する液体を加熱して上記液体の温度を制御する液体加熱手段を有し、上記スプレーノズル入口における上記液体の温度を４０〜１００℃に制御するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板洗浄装置および基板洗浄方法に関し、さらに詳細には、液晶表示器のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板あるいは光ディスク用の基板などの各種の基板（本明細書においては、液晶表示器のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板あるいは光ディスク用の基板などの各種のガラス基板を総称して単に「基板」と称する。）に洗浄液を供給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関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の基板の洗浄装置として、例えば、半導体ウエハの周縁部に沿って複数の噴射ノズルを均等な間隔で配置し、当該周縁部に流速２５０ｍ／ｓ以上の水滴流を当該複数の噴射ノズルから吹き付けて基板を洗浄する洗浄装置が知られている（例えば、特許文献１を参照する。）。
【０００３】
ここで、上記したような洗浄装置においては、流速２５０ｍ／ｓ以上の水滴流を噴射させるために、噴射ノズルに洗浄水およびガスを混合して高圧で供給する供給源が設けられている。
【０００４】
そして、こうした供給源の作動により流速２５０ｍ／ｓ以上の超高速の水滴流を半導体ウエハの周縁部に噴射させることより、単に洗浄水に浸漬しただけでは除去できない半導体ウエハの周縁部の付着した研磨くずを、超高速の水滴流による衝突で半導体ウエハを傷つけることなく除去することができる。
【０００５】
しかしながら、例えば、ガラス基板などの製造過程において、機械的な裁断もしくは研磨処理を行った後の基板の端面を洗浄する場合に、上記したような従来の洗浄装置における噴射ノズルでは、基板の端面に付着した異物を充分に除去することができないという問題点があった。
【特許文献１】特開２００３−７６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記したような従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、機械的な裁断や研磨処理などを行った後の基板の端面などに付着した異物を効果的に除去することができるようにした基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明による基板洗浄装置および基板洗浄方法は、液体加熱手段により噴射ノズルに流入する液体の温度を調節し、こうして温度調節された液体を気体と混合させて基板に噴射するようにしたものである。本明細書に記載した気体は、狭義には空気もしくはアルゴン、窒素などの不活性ガスを指す。
【０００８】
また、本発明による基板洗浄装置および基板洗浄方法は、蒸気と、その同一成分からなる液体を混合させて基板に噴射するようにしたものである。本明細書に記載した蒸気は、狭義には水、純水、超純水のいずれか１つからなる水蒸気を指す。
【０００９】
従って、本発明によれば、上記のようにして温度調節された液体と気体とを混合させた流体もしくは蒸気とその液体を、基板、例えば、機械的な裁断や研磨処理などを行った後の基板の端面に噴射することにより、機械的な裁断や研磨処理などを行った後の基板の端面などを効果的に洗浄することができるようになる。
【００１０】
［請求項の詳細説明］
即ち、本発明のうち請求項１に記載の発明は、液体と気体とをスプレーノズルに供給し、上記スプレーノズルで上記液体と上記気体とを混合した流体をガラス基板の端面に噴射することにより上記基板を洗浄する基板洗浄装置において、スプレーノズルに供給する液体を加熱して上記液体の温度を制御する液体加熱手段を有し、上記スプレーノズル入口における上記液体の温度を４０〜１００℃に制御するようにしたものである。
【００１１】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、本発明のうち請求項１に記載の発明において、上記液体加熱手段は、上記液体を上記スプレーノズルに導入する経路における上記スプレーノズルの近傍に配設されるようにしたものである。
【００１２】
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、スプレーノズルから噴射される流体により基板を洗浄する基板洗浄装置において、基板の近傍に配設されたスプレーノズルと、蒸気を発生して上記スプレーノズルに供給する蒸気発生手段とを有し、上記スプレーノズルは、上記蒸気発生手段から供給された蒸気と、その同一成分からなる液体を混合させて基板に噴射するようにしたものである。
【００１３】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、本発明のうち請求項１、２または３のいずれか１項に記載の発明において、上記スプレーノズルの噴射口の形状を線状にしたものである。
【００１４】
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、本発明のうち請求項３または４のいずれか１項に記載の発明において、上記スプレーノズルから噴射される混合流を、沸点４０℃以上の液体の蒸気と、その同一成分からなる液体の混合流としたものである。
【００１５】
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、液体と気体とをスプレーノズルに供給し、上記スプレーノズルで上記液体と上記気体とを混合した流体を基板に噴射することにより上記基板を洗浄する基板洗浄方法において、スプレーノズルに供給する液体を加熱して上記液体の温度を４０〜１００℃に制御するようにしたものである。
【００１６】
また、本発明のうち請求項７に記載の発明は、スプレーノズルからの噴射される流体により基板を洗浄する基板洗浄方法において、スプレーノズルに蒸気と、その同一成分からなる液体を供給し、上記スプレーノズルから該供給された蒸気と、その同一成分からなる液体の混合流を基板に噴射するようにしたものである。
【００１７】
また、本発明のうち請求項８に記載の発明は、請求項３または４のいずれか１項に記載の発明において、上記スプレーノズルから噴射される蒸気は、水、純水、超純水のいずれか１つからなる水蒸気であるようにしたものである。
【００１８】
また、本発明のうち請求項９に記載の発明は、請求項１、２または３のいずれか１項に記載の発明において、上記スプレーノズルから噴射された流体によって、基板端面の温度を４０〜１００℃に昇温させることを特徴とする基板洗浄装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、以上説明したように４０〜１００℃に制御された液滴を噴射することができ、機械的な裁断や研磨処理などを行った後の基板の端面などに付着した異物を、上記端面からリフトオフさせるとともに、瞬時に、噴流による高い運動エネルギーを与え、上記端面上から吹き飛ばすことができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付の図面に基づいて、本発明による基板洗浄装置および基板洗浄方法の実施の形態の一例について説明する。
【００２１】
半導体ウエハの端面の凹凸は１〜１０μｍ以下と比較的平坦であり、付着した異物もそのほとんどが１μｍ以下であるのに対して、ガラス基板の端面には０．１〜５００μｍ程度の凹凸が存在し、その凹凸の内部および表面に１〜１００μｍ程度のガラスもしくは研磨剤に起因する異物が付着しているためその除去が困難なものであった。
【００２２】
本発明による基板洗浄装置１０により高い洗浄効果が得られる理由は、図７に示すように、１〜１００μｍの大きさの異物とガラス基板１４の端面１４ｂとの間に存在する空間が大きく、空間内の空気が体積膨張することによって起こる当該異物のガラス基板端面１４ｂからのリフトオフに起因すると考えている。１μｍ以下の異物に比べ、１〜１００μｍ程度の大きさをもつ異物と０．１〜５００μｍ程度の凹凸を有するガラス基板端面１４ｂとの間には、より大きな体積空間が存在し、リフトオフ効果を促進したと考えられる。一般に、空気の体積膨張係数は３．７×１０−３Ｋ−１であり固体に比べて２桁以上大きい値を示すことから、該空間体積の増大によるリフトオフ効果の促進は著しい。
【００２３】
従って、本発明による基板洗浄装置１０により得られた高い洗浄効果は、スプレーノズル１８から噴出される液体と気体との混合流によって、液滴の与える運動エネルギーと該異物とガラス基板１４の端面１４ｂとの間に存在する空気の体積膨張の双方を瞬時に引き起こすことによって得られる相乗効果であり、新しい異物除去の手法といえる。
【００２４】
［実施例１］
（基本構成）
図１には、本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置の概略的な構成説明図が示されている。なお、本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置においては、基板としてガラス基板を洗浄するものとする。
【００２５】
この図１に示す基板洗浄装置１０は、筐体１２を備えており、この筐体１２内には、ガラス基板１４を水平に載置して、当該ガラス基板１４を図１の紙面に対して垂直方向に搬送するローラーコンベア１６が配設されている。
【００２６】
また、筐体１２内におけるガラス基板１４の周縁部１４ａのそれぞれの近傍には、噴射口１８ａをガラス基板１４の端面１４ｂに向けて配置されたスプレーノズル１８が（１個）配設されている。
【００２７】
そして、このスプレーノズル１８には、ガスタンクなどの外部の気体供給源（図示せず。）に接続された気体供給パイプ２０が接続されており、この気体供給パイプ２０を介して当該気体供給源からスプレーノズル１８に気体が供給される。
【００２８】
また、基板洗浄装置１０には、液体を加熱するための液体加熱装置２２が配設されている。そして、この液体加熱装置２２には、液体タンクなどの外部の液体供給源（図示せず。）に接続された第１液体供給パイプ２４が接続されており、この第１液体供給パイプ２４を介して当該液体供給源から液体加熱装置２２に液体が供給される。液体加熱装置２２は、第１液体供給パイプ２４を介して液体供給源から供給された液体を加熱する。
【００２９】
さらに、スプレーノズル１８と液体加熱装置２２との間には第２液体供給パイプ２６が配設されており、この第２液体供給パイプ２６を介して液体加熱装置２２からスプレーノズル１８に加熱された液体が供給される。
【００３０】
また、筐体１２の底面には排水口（図示せず。）が設けられており、当該排水口には廃水槽（図示せず。）に接続された排水パイプ２８が取り付けられていて、当該排水口から排水パイプ２８を介して排水が当該廃水槽へ送られる。
【００３１】
（構成の詳細説明）
次に、上記した各構成をさらに詳細に説明すると、まず、液体加熱装置２２は、例えば、液体供給源から供給された液体を貯留する液体貯留槽、液体貯留槽に貯留された液体の水位を測定するための液体の水位センサー、液体貯留槽に貯留された液体を加熱する加熱ヒーター、加熱ヒーターにより加熱された液体の温度を測定する液体温度センサー、加熱ヒーターにより加熱される液体の加熱温度を制御するために当該加熱ヒーターへの投入電力を制御する電力制御機構、加熱ヒーターにより加熱された液体を第２液体供給パイプ２６を介してスプレーノズル１８に供給するための液体供給ポンプならびに廃液の排出口などを備えている。
【００３２】
また、スプレーノズル１８は、気体供給パイプ２０を介して供給される１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２に保持した高圧ガスの流入口を備えるとともに、第２液体供給パイプ２６を介して供給される１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２に保持した液体の流入口を備え、内径０．１〜５０ｍｍの配管内でこれら高圧ガスと液体とを混合させ、噴射口１８ａと連通した内径０．１〜５０ｍｍの１本の配管からガスと液体との混合流を排出する構造を備えている。
【００３３】
なお、スプレーノズル１８へ供給する液体としては、例えば、純水や超純水を用いることができる。
【００３４】
さらに、スプレーノズル１８へ供給する液体としては、純水や超純水に代えて、例えば、フッ化水素酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、フッ化アンモニウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化カルシウムまたはリン酸トリエチルのうち少なくとも一成分を含む液体を用いるようにしてもよい。
【００３５】
即ち、異物とガラス基板１４との密着性が比較的小さい場合には、スプレーノズル１８へ供給する液体としては純水や超純水を用いればよいが、異物とガラス基板１４とが固着している場合（例えば、異物およびガラス基板１４以外の固体を介して異物とガラス基板１４とが密着している場合である。）には、フッ素イオン、リン酸イオンあるいは有機カルボン酸イオンなどを生成する上記したフッ化水素酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、フッ化アンモニウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化カルシウムまたはリン酸トリエチルなどの物質を、０．０１〜５０％の範囲で純水や超純水に添加した流体を用いることが好ましい。また、水溶性を示すテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、有機アミン、水酸化カリウム、Ｎ−メチルピロリドン、イソプロピルアルコール、酢酸エチルなどの物質を、０．０１〜５０％の範囲で純水や超純水に添加した流体を用いることも好ましい。その理由は、これらのイオンもしくは溶剤が異物とガラス基板１４との界面に存在する固体の一部を溶解することで、異物とガラス基板１４との間の付着力を弱めることができるからである。
【００３６】
（手段）
以上の構成において、液体加熱装置２２により液体を加熱して、この加熱した液体を気体と混合してスプレーノズル１８の噴射口１８ａから噴射することにより、ガラス基板１４の端面１４ｂに４０〜１００℃に温度制御された液滴を高速で吹きつける。これにより、ガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄する。
【００３７】
即ち、スプレーノズル１８の噴射口１８ａからガラス基板１４の端面１４ｂに対して噴射される液滴の温度を４０〜１００℃に制御することにより、ガラス基板１４の端面１４ｂに付着した異物をガラス基板１４の端面１４ｂからリフトオフすることができるとともに、瞬時に、スプレーノズル１８の噴射口１８ａからガラス基板１４の端面１４ｂに対して噴射される液滴の噴流によって異物に高い運動エネルギーを与えることができるので、機械的な裁断や研磨処理を行った後のガラス基板１４の端面１４ｂに付着した異物を効果的に除去して、ガラス基板１４の端面１４ｂを効率的に洗浄することができる。
【００３８】
（方法）
次に、本願発明者が基板洗浄装置１０を用いて行った実験の結果について説明するが、この実験においては、液体加熱装置２２を用いて４０〜１００℃に液温調整された純水を、液体加熱装置２２から第２液体供給パイプ２６を介してスプレーノズル１８へ約０．５Ｌ／ｍｉｎの流量で導入する。それとともに、気体供給源から気体供給パイプ２０を介してスプレーノズル１８へ約１５０Ｌ／ｍｉｎの流量で窒素を導入し、スプレーノズル１８において４０〜１００℃に液温調整された純水と窒素とを混合した流体を生成し、この生成した流体を噴射口１８ａからガラス基板１４の端面１４ｂに対して噴射することにより、ガラス基板１４の端面１４ｂに付着した１〜１００μｍの異物を除去した。
【００３９】
ここで、この流体をスプレーノズル１８の噴射口１８ａから噴射する際には、ガラス基板１４の水平面に対して流体の噴射角度が０〜３０度になるようにスプレーノズル１８の角度を調整した。
【００４０】
なお、液体の温度については、より詳細には、液体の流入口における液温が４０〜１００℃になるように液体加熱装置２２を用いて制御した。また、ローラーコンベア１６を移動するガラス基板１４の速度は８ｍ／ｍｉｎであり、実質的にガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄する時間は約１秒であった。
【００４１】
なお、この実験においては、ガラス基板１４の端面１４ｂに付着している異物の量を顕微鏡写真から求めることにより、異物除去効果を評価した。
【００４２】
（効果）
図２には、上記した条件により行われた異物除去効果の実験結果が示されている。より詳細には、本発明による基板洗浄装置１０を用いて液体たる純水の温度（液温）を６０℃に設定してガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄した場合における当該ガラス基板１４の端面１４ｂに残存する異物の量と、液体たる純水を加熱しない従来の基板洗浄装置を用いてガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄した場合における当該ガラス基板１４の端面１４ｂに残存する異物の量とを比較して示している。
【００４３】
この図２に示す実験結果によれば、本発明による基板洗浄装置１０により洗浄を行った後のガラス基板１４の端面１４ｂの異物量は、液体を加熱する手段を備えていない従来の基板洗浄装置により洗浄を行った後のガラス基板１４の端面１４ｂの異物量と比較すると、その量は約１／３以下まで減少しており、本発明による基板洗浄装置１０によれば高い洗浄効果が得られることが判明した。
【００４４】
また、本発明による基板洗浄装置１０を用いて液体たる純水の温度（液温）を１０〜１００℃に変えた場合、実験結果は図６のようになり、純水の温度を４０〜１００℃とした場合においても、上記した図２に示す実験結果と同様に、液体を加熱する手段を備えていない従来の基板洗浄装置と比較すると高い洗浄効果が得られた。このとき、基板端面の温度は液滴の衝突によって、４０〜１００℃に上昇した。
【００４５】
（作用）
なお、本発明による基板洗浄装置１０による高い洗浄効果は、異物の大きさが１〜１００μｍの場合に顕著であったが、１μｍ以下の異物の場合には液体の加熱による顕著な異物除去効果は見られなかった。
【００４６】
本発明による基板洗浄装置１０により高い洗浄効果が得られる理由は、図７に示すように、１〜１００μｍの大きさの異物とガラス基板１４の端面１４ｂとの間に存在する空間が大きく、空間内の空気が体積膨張することによって起こる当該異物のガラス基板端面１４ｂからのリフトオフに起因すると考えている。１μｍ以下の異物に比べ、１〜１００μｍ程度の大きさをもつ異物と０．１〜５００μｍ程度の凹凸を有するガラス基板端面１４ｂとの間には、より大きな体積空間が存在し、リフトオフ効果を促進したと考えられる。一般に、空気の体積膨張係数は３．７×１０−３Ｋ−１であり固体に比べて２桁以上大きい値を示すことから、該空間体積の増大によるリフトオフ効果の促進は著しい。
【００４７】
一方、ガラス基板１４を６０℃の温水に浸漬したところ、異物除去効果は全く見られなかった。即ち、異物が体積膨張するだけでは、異物がガラス基板１４から離れることはなく、そのままガラス基板１４の端面１４ｂにとどまっていた。
【００４８】
従って、本発明による基板洗浄装置１０により得られた高い洗浄効果は、スプレーノズル１８から噴出される液体と気体との混合流によって、液滴の与える運動エネルギーと該異物とガラス基板１４の端面１４ｂとの間に存在する空気の体積膨張の双方を瞬時に引き起こすことによって得られる相乗効果であり、新しい異物除去の手法といえる。
【００４９】
なお、本発明による基板洗浄装置１０においてスプレーノズル１８に設けた液体の流入口における純水の液温が４０℃未満の場合には、液体として常温の純水を用いた従来の基板洗浄装置により得られる洗浄効果と大差ない洗浄効果が得られるのみであり、純水の液温上昇による相乗効果は得られなかった。
【００５０】
これは、純水の温度が４０℃未満の場合には、該異物とガラス基板１４の端面１４ｂとの間に存在する空気の体積膨張が小さく、リフトオフ効果が起こらなかったためと考えられる。
【００５１】
一方、本発明による基板洗浄装置１０においてスプレーノズル１８に設けた液体の流入口における純水の液温が沸点である１００℃付近に近づくにつれて、スプレーノズル１８の噴射口１８ａから純水と気体とを混合した流体を噴射する際に、液滴の粒子径が大きくなってガラス基板１４の端面１４ｂに均一に運動エネルギーを与えることができなかったためと考えられる。
【００５２】
また、液体の温度としては、４０〜１００℃の範囲の中で、特に４５〜９０℃の場合が比較的高い洗浄力を示した。また、さらに高い洗浄力が必要な場合には、スプレーノズル１８に設けた液体の流入口に流入される液体の温度を５０〜８０℃に制御することが好ましい。
【００５３】
（補足例１）
さらに、液体として、フッ素イオン、リン酸イオン、有機カルボン酸イオンなどを生成するフッ化水素酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、フッ化アンモニウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化カルシウムまたはリン酸トリエチル、もしくは、水溶性を示すテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、有機アミン、水酸化カリウム、Ｎ−メチルピロリドン、イソプロピルアルコール、酢酸エチルなどの物質を０．０１〜５０％の範囲で添加した純水を用いた場合には、純水単体の場合と比較すると比較的高い洗浄能力が得られた。
【００５４】
この理由は、これらのイオンや溶剤が異物とガラス基板１４との界面に存在する固体の一部を溶解することで、異物とガラス基板１４との間の付着力を弱めることができるからと考えられる。この場合でも、液体の温度としては、４０〜１００℃の範囲の中で４５〜９０℃の場合が特に高い洗浄力を持っていた。また、スプレーノズル１８に設けた液体の流入口に流入される液体の温度を５０〜８０℃に制御した場合には、さらに高い洗浄力が示された。
【００５５】
（補足例２）
また、本発明による基板洗浄装置１０においては、わずか１秒程度の洗浄時間でガラス基板１４の端面１４ｂの洗浄を行うことができることから、例えば、ローラーコンベア１６の支軸の間にスプレーノズル１８を設置するという簡単な構成によって高い洗浄能力が得られることになり、その実用上の価値は極めて高いものがある。
【００５６】
即ち、本発明による基板洗浄装置１０においては、わずか１秒程度の洗浄時間でガラス基板１４の端面１４ｂの洗浄を行うことができることから、ローラーコンベア１６によるガラス基板１４の搬送の間に、当該ガラス基板１４の両側の端面１４ｂの洗浄を行うことが可能となる。
【００５７】
また、スプレーノズル１８の設置角度を変えたときの実験結果を図８に示す。本発明によるスプレーノズル１８の設置箇所は、図８に示すように流体の噴射角度が基板と垂直方向に０〜３０゜の範囲内にあればよく、スプレーノズル１８とガラス基板１４とが接触しない範囲であれば、水平方向には制限されない。これは、ガラス基板１４の端面１４ｂに存在する凹凸の形状に異方性があり、垂直方向に角度を変えた場合に、上記凸部分が障壁となり、液滴が該異物に衝突することが困難になるためであると考えられる。即ち、上記範囲内において、ガラス基板１４の洗浄中にスプレーノズル１８の角度を自由に操作しても、設置角度の異なる複数のスプレーノズル１８を配置して基板洗浄を行っても同様の効果がえられることを示す。
【００５８】
なお、垂直方向の角度とは、スプレーノズル１８の中心線とガラス基板１４の面との角度を指している。また、水平方向の角度とは、ガラス基板１４の面と同一平面内にあり、ガラス基板１４の端面１４ｂを形成する直線に直交する直線に対して、スプレーノズル１８の中心線がなす角度である。
【００５９】
また、液滴の噴射速度を変えたときの実験結果を図９に示す。本発明による効果を得るためには、５０ｍ／ｓ以上の噴射速度を必要とする。即ち、ガラス基板１４とスプレーノズル１８の噴射口１８ａとの間の距離および純水や気体の流量・圧力を任意に設定し、５０ｍ／ｓ以上の流速を得ることによって本発明の効果が得られることを示す。なお、本発明による洗浄方法において、噴射距離を１〜１００ｍｍに変えた場合、いずれの条件においても５０ｍ／ｓ以上の流速を得ることが可能であり、本発明による高い洗浄効果が得られた。
【００６０】
（補足例３）
なお、図１に示す基板洗浄装置１０においては、図１の紙面に対して垂直方向に搬送されるガラス基板１４の搬送方向の前方端面１４ｃおよび後方端面は、スプレーノズル１８が設置されていないため洗浄することができない。
【００６１】
これらガラス基板１４の搬送方向の前方端面１４ｃおよび後方端面を洗浄するには、例えば、スプレーノズル１８を配置するに際にして、スプレーノズル１８がローラーコンベア１６の周囲を移動自在となるように配設すればよい。
【００６２】
上記のようにスプレーノズル１８を設置することにより、ガラス基板１４の端面１４ｂ、前方端面１４ｃおよび後方端面を洗浄する際には、ガラス基板１４を搬送するローラーコンベア１６の上で当該ガラス基板１４の移動を一旦停止させ、その後にスプレーノズル１８をローラーコンベア１６の周囲をまわるように移動させながら、噴射口１８ａから基板１４に対して液滴を噴射させればよい。これにより、ガラス基板１４の端面１４ｂ、前方端面１４ｃおよび後方端面に液滴を噴射することが可能になり、ガラス基板１４の全ての端面を洗浄することが可能となる。
【００６３】
また、ガラス基板１４の搬送方向の前方端面１４ｃおよび後方端面を洗浄するには、以下のような手法を採用してもよい。
【００６４】
即ち、スプレーノズル１８の噴射口１８ａの先端形状を長方形状もしくは楕円形状に加工することにより、噴射口１８ａから噴射される液体と気体との混合流として、その形状の縦横の比率が２：１〜５０：１に変形した混合流が得られることになる。ここで、ローラーコンベア１６に載置されたガラス基板１４の周囲を取り囲むようにして、噴射口１８ａの先端形状を長方形状もしくは楕円形状に加工されたスプレーノズル１８を２〜２０個配置する。この際に、噴射口１８ａから噴射される混合流の長辺側がガラス基板１４の平面方向に沿うように各スプレーノズル１８を配置し、各スプレーノズル１８から噴射される混合流によってガラス基板１４の全ての端面たる端面１４ｂ、前方端面１４ｃおよび後方端面が覆われるようにする。このようにすると、スプレーノズル１８を固定した状態において、ガラス基板１４の全ての端面たる端面１４ｂ、前方端面１４ｃおよび後方端面に一度に混合流を噴射することができる。つまり、ローラーコンベア１６に載置したガラス基板１４をローラーコンベア１６上で数秒停止させ、その停止中にスプレーノズル１８から混合流を噴射することより、ガラス基板１４の全ての端面たる端面１４ｂ、前方端面１４ｃおよび後方端面に一度に洗浄することが可能となる。
【００６５】
（補足例４）
また、ガラス基板１４の搬送方向の前方端１４ｃおよび後方端面を洗浄するには、以下のような手法を採用してもよい。図１１に示すように、洗浄装置の搬送経路をＬ字型にして、Ｌ字カーブの前後にそれぞれ、スプレーノズルを配設し、カーブの手前でガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄し、カーブの後にガラス基板の前方端面１４ｃおよび後方端面を洗浄してもよい。
【００６６】
また、ガラス基板１４の搬送方向の前方端１４ｃおよび後方端面を洗浄するには、以下のような手法を採用してもよい。図１２に示すように、洗浄装置の搬送経路の途中に、ガラス基板を９０度回転する機構を設け、回転機構の前後にそれぞれ、スプレーノズルを配設し、回転機構の手前でガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄し、回転機構の後にガラス基板の前方端面１４ｃおよび後方端面を洗浄してもよい。また、回転機構部分にもスプレーノズルを配設してよい。
【００６７】
上述したガラス基板１４の端面１４ｂ、前方端面１４ｃおよび後方端面を洗浄する手法は、特に、厚さ５ｍｍ以下、幅×奥行き９００×７００ｍｍ以上の大きさのガラス基板１４において有効である。
【００６８】
（補助構成）
また、本発明による効果を得る方法は、流速５０ｍ／ｓ以上の液滴を噴射する手段と、基板温度を４０℃以上に加熱する手段を備えることが必要である。ガラス基板１４の温度を加熱する手段には、ハロゲン、ＵＶ、ＩＲなどのランプヒーターを用いて加熱する方法および上記ランプヒーターもしくは電熱線などを内蔵する送風機により、温風を吹き付け加熱する方法などを用いても、本発明におけるリフトオフ効果を得ることができる。なお、上記手段によってガラス基板１４を加熱した場合、液滴噴射手段によって噴射される液滴の温度に特に制限はなく、流速５０ｍ／ｓ以上であれば、上記リフトオフ効果によってガラス基板１４から離れた該異物を吹き飛ばすことが可能である。
【００６９】
［実施例２］
（構成と手段）
次に、図３には、本発明の第２の実施の形態による基板洗浄装置の概略的な構成説明図が示されている。なお、以下の本発明の第２の実施の形態による基板洗浄装置の説明においては、図１に示す本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置と同一または相当する構成については、図１と同一の符号を付して示すことにより、それらの詳細な構成ならびに作用の説明は適宜に省略する。
【００７０】
この本発明の第２の実施の形態による基板洗浄装置３０は、液体加熱装置２２に代えて蒸気発生装置３２を備えている点においてのみ、図１に示す本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置１０と異なる。
【００７１】
ここで、蒸気発生装置３２は、液体供給源から供給された液体を貯留する液体貯留槽、液体貯留槽に貯留された液体を加熱して気化することにより蒸気を発生するスチーマー、液体貯留槽からスチーマーへ液体を供給するための供給ポンプ、液体貯留槽からスチーマーへ供給する液体の流量を測定する流量計、スチーマーにより発生された蒸気圧を測定する圧力計、液体貯留槽からスチーマーへ供給する液体中の異物を除去するフィルター、スチーマーに発生された蒸気を第２液体供給パイプ２６を介してスプレーノズル１８に供給するためのポンプなどを備えている。なお、スチーマーは、例えば、約３ｋＷのヒーターであり、当該ヒーターの出力を調節することによりスプレーノズル１８から４０〜１００℃の液滴を含む水蒸気を発生することができる。
【００７２】
（方法）
ここで、本願発明者が基板洗浄装置３０を用いて行った実験の結果について説明するが、この実験においては、蒸気発生装置３２により発生された純水の蒸気を、蒸気発生装置３２から第２液体供給パイプ２６を介してスプレーノズル１８へ約０．１３Ｌ／ｍｉｎの流量で導入し、スプレーノズル１８において生成した蒸気と、その同一成分からなる液体の混合流を噴射口１８ａからガラス基板１４の端面１４ｂに対して噴射することにより、高速で噴射される液滴によりガラス基板１４の端面１４ｂに付着した１〜１００μｍの異物を除去した。
【００７３】
ここで、この蒸気と、その同一成分からなる液体の混合流をスプレーノズル１８の噴射口１８ａから噴射する際には、ガラス基板１４の水平面に対して混合流の噴射角度が０〜３０度になるようにスプレーノズル１８の角度を調整するとともに、ガラス基板１４の端面１４ｂへ０．２〜０．５ＭＰａの衝撃圧が加わるようにガラス基板１４の端面１４ｂへ噴射した。
【００７４】
なお、この実験においては、ガラス基板１４の端面１４ｂに付着している異物の量を顕微鏡写真から求めることにより、異物除去効果を評価した。
【００７５】
（効果）
図４には、上記した条件により行われた異物除去効果の実験結果が示されている。より詳細には、本発明による基板洗浄装置３０を用いて純水の蒸気、その同一成分からなる液体の混合流の温度（蒸気温度）を６０℃に設定してガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄した場合における当該ガラス基板１４の端面１４ｂに残存する異物の量と、液体たる純水を加熱しない従来の基板洗浄装置を用いてガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄した場合における当該ガラス基板１４の端面１４ｂに残存する異物の量とを比較して示している。
【００７６】
この図４に示す実験結果によれば、本発明による基板洗浄装置３０により洗浄を行った後のガラス基板１４の端面１４ｂの異物量は、液体を加熱する手段を備えていない従来の基板洗浄装置により洗浄を行った後のガラス基板１４の端面１４ｂの異物量と比較すると、その量は約１／５以下まで減少しており、本発明による基板洗浄装置３０によれば高い洗浄効果が得られることが判明した。また、本発明による基板洗浄装置３０においては、混合流の温度が４０〜１００℃の場合に特に高い洗浄効果が得られた。このとき、基板端面の温度は液滴の衝突によって、４０〜１００℃に上昇した。
【００７７】
（作用）
なお、本発明による基板洗浄装置３０による高い洗浄効果は、本発明による基板洗浄装置１０の場合と同様に、異物の大きさが１〜１００μｍの場合に顕著であったが、１μｍ以下の異物の場合には液体の加熱による顕著な異物除去効果は見られなかった。
【００７８】
本発明による基板洗浄装置３０により高い洗浄効果が得られる理由は、１〜１００μｍの大きさの異物とガラス基板１４の端面１４ｂとの間に存在する空間が大きいために、空間内の空気が体積膨張することによって起こる当該異物のガラス基板１４の端面１４ｂからのリフトオフ効果と、０．２〜０．５ＭＰａの衝撃圧による運動エネルギーを瞬時に異物に与えられるという両者の相乗効果があったためと考えられる。
【００７９】
さらに、本発明による基板洗浄装置３０によれば、実施例１による基板洗浄装置１０よりも高い洗浄効果が得られたが、その理由は、蒸気発生装置３２を用いたために平均粒径の小さい液滴をより均一に形成できるようになり、ガラス基板１４の端面１４ｂに均一な運動エネルギーを与えることができるとともに、スプレーノズルから大気中に噴射された蒸気が凝縮されて、温度上昇した液滴を形成できるためにリフトオフ効果が促進されたと考えられる。
【００８０】
（補足例１）
さらに、蒸気として、フッ素イオン、リン酸イオン、有機カルボン酸イオンなどを生成するフッ化水素酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、フッ化アンモニウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化カルシウムまたはリン酸トリエチル、もしくは、水溶性を示すテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、有機アミン、水酸化カリウム、Ｎ−メチルピロリドン、イソプロピルアルコール、酢酸エチルなどの物質を０．０１〜５０％の範囲で添加した純水の蒸気を用いた場合には、純水単体の場合と比較すると比較的高い洗浄能力が得られた。
【００８１】
この理由は、これらのイオンや溶剤が異物とガラス基板１４との界面に存在する固体の一部を溶解することで、異物とガラス基板１４との間の付着力を弱めることができるからと考えられる。
【００８２】
［実施例３］
（構成と手段）
次に、図５には、本発明の第３の実施の形態による基板洗浄装置の概略的な構成説明図が示されている。なお、以下の本発明の第３の実施の形態による基板洗浄装置の説明においては、図１に示す本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置と同一または相当する構成については、図１と同一の符号を付して示すことにより、それらの詳細な構成ならびに作用の説明は適宜に省略する。
【００８３】
この本発明の第３の実施の形態による基板洗浄装置４０は、第２液体供給パイプ２６の経路中において、スプレーノズル１８に隣接して第２液体加熱装置４２を備えている点においてのみ、図１に示す本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置１０と異なる。
【００８４】
この基板洗浄装置４０においては、液体加熱装置２２により液体を加熱して、この加熱した液体を第２液体供給パイプ２６を介してスプレーノズル１８へ供給することになるが、第２液体供給パイプ２６を介してスプレーノズル１８へ供給される液体は、スプレーノズル１８に隣接して配置された第２液体加熱装置４２により再度加熱された後にスプレーノズル１８に供給される。この再度加熱した液体を気体と混合してスプレーノズル１８の噴射口１８ａから噴射することにより、ガラス基板１４の端面１４ｂに４０〜１００℃に温度制御された液滴を高速で吹きつける。これにより、ガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄する。
【００８５】
このように、基板洗浄装置４０によれば、第２液体加熱装置４２により第２液体供給パイプ２６を通過してきた液体を再度加熱することができるので、液体が第２液体供給パイプ２６を通過することによる液温低下を補償して、液体の温度を所望の温度に維持することができる。
【００８６】
（方法と効果）
次に、本願発明者が基板洗浄装置４０を用いて行った実験の結果について説明するが、この実験においては、液体加熱装置２２から第２液体供給パイプ２６および第２液体加熱装置４２を介してスプレーノズル１８へ約０．５Ｌ／ｍｉｎの流量で導入する。それとともに、気体供給源から気体供給パイプ２０を介してスプレーノズル１８へ約１５０Ｌ／ｍｉｎの流量で窒素を導入し、スプレーノズル１８において純水と窒素とを混合した流体を生成し、この生成した流体を噴射口１８ａからガラス基板１４の端面１４ｂに対して噴射することにより、ガラス基板１４の端面１４ｂに付着した１〜１００μｍの異物を除去した。
【００８７】
ここで、この流体をスプレーノズル１８の噴射口１８ａから噴射する際には、ガラス基板１４の水平面に対して流体の噴射角度が０〜３０度になるようにスプレーノズル１８の角度を調整した。
【００８８】
また、液体の温度については、液体の流入口における液温が４０〜１００℃になるように液体加熱装置２２および第２液体加熱装置４２を用いて制御した。
【００８９】
こうした本願発明者の実験結果によれば、本発明による基板洗浄装置４０により洗浄を行った後のガラス基板１４の端面１４ｂの異物量は、液体を加熱する手段を備えていない従来の基板洗浄装置により洗浄を行った後のガラス基板１４の端面１４ｂの異物量と比較すると、その量は約１／３以下まで減少しており、本発明による基板洗浄装置４０によれば高い洗浄効果が得られることが判明した。また、本発明による基板洗浄装置４０においては、純水の温度が４０〜１００℃の場合に特に高い洗浄効果が得られた。このとき、基板端面の温度は液滴の衝突によって、４０〜１００℃に上昇した。
【００９０】
（作用）
なお、本発明による基板洗浄装置４０による高い洗浄効果は、本発明による基板洗浄装置１０の場合と同様に、異物の大きさが１〜１００μｍの場合に顕著であったが、１μｍ以下の異物の場合には液体の加熱による顕著な異物除去効果は見られなかった。
【００９１】
本発明による基板洗浄装置４０により高い洗浄効果が得られる理由は、１〜１００μｍの大きさの異物とガラス基板１４の端面１４ｂとの間に存在する空間が大きく、空間内の空気が体積膨張することによって起こる当該異物のガラス基板１４の端面１４ｂからのリフトオフ効果があったためと考えている。
【００９２】
また、本発明による基板洗浄装置４０では、気温などの外的要因に影響を受けることなく、より安定した高い洗浄効果を得ることができた。
【００９３】
［構成の補足説明］
なお、以上において説明した上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（７）に説明するように変形してもよい。
【００９４】
（１）上記した実施の形態においては、スプレーノズル１８には特に温度センサーを設けるようにしなかったが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、スプレーノズル１８へ液体を供給する第２液体供給パイプ２６におけるスプレーノズル１８に隣接した箇所に液体温度センサーを設置して、当該液体温度センサーが検出した温度に応じて液体加熱装置２２の電力制御機構を制御することによりヒーターに投入される電力を調整し、スプレーノズル１８へ供給される直前の液体の温度を２０〜１００℃の範囲で自由に設定するようにしてもよい。
【００９５】
（２）上記した実施の形態においては、液体をスプレーノズル１８に導入する経路に単数の液体加熱手段として液体加熱装置２２を備えた本発明の第１の実施の形態たる基板洗浄装置１０と、液体をスプレーノズル１８に導入する経路に複数の液体加熱手段として液体加熱装置２２および第２液体加熱装置４２を備えた本発明の第２の実施の形態たる基板洗浄装置３０とを示したが、液体加熱手段の設置数は上記に限られものではなく、液体をスプレーノズル１８に導入する経路の長さなどに応じて適宜の数を設置すればよいが、複数の液体加熱手段を設置する際には少なくともスプレーノズル１８の近傍には設置することにより、スプレーノズル１８に導入する経路を液体が通過することによる液温低下を補償して、液体の温度を所望の温度に維持するように構成することが好ましい。
【００９６】
また、液体をスプレーノズル１８に導入する経路に単数あるいは複数の液体加熱手段を設定する際には、スプレーノズル１８の近傍にのみ配置するようにしてもよい。即ち、本発明の第２の実施の形態たる基板洗浄装置３０において、液体加熱装置２２を除去し、第２液体加熱装置４２のみを配設するようにしてもよい。
【００９７】
（３）上記した実施の形態においては、蒸気発生装置３２はスチーマーから液体貯留槽への液体の逆流を防止するために逆止弁を特に設けるようにしなかったが、これに限られるものではないことは勿論であり、スチーマーから液体貯留槽への液体の逆流を防止するために逆止弁を設けるようにしてもよい。
【００９８】
（４）上記した実施の形態においては、蒸気発生装置３２は供給ポンプにより液体貯留槽からスチーマーへ液体を供給するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、供給ポンプを使用することなしに、加圧した窒素を液体貯留槽に供給して液体を圧力でスチーマーへ押し出すようにしてもよい。
【００９９】
（５）上記した実施の形態においては、スプレーノズル１８の噴射口１８ａの形状については詳細な説明を省略したが、スプレーノズル１８の噴射口１８ａは、図１０（ａ）に示すような線状形状、即ち、スリット状の長方形状に形成してもよい。本発明の第２の実施の形態たる基板洗浄装置３０のスプレーノズル１８として、図１０（ａ）に示すような線状形状、即ち、スリット状の長方形状の噴射口１８ａを備えたものを用いると、図１０（ｂ）に示すように蒸気のスプレーパターンＳが広角に広がるようになり、一度に広い面積を洗浄することができるようになる。
【０１００】
（６）上記した実施の形態においては、スプレーノズル１８の噴射口１８ａから噴射する蒸気についての詳細な説明は省略したが、沸点４０℃以上の液体の蒸気を用いると効率よく洗浄することができる。
【０１０１】
（７）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（６）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、液晶表示器のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板あるいは光ディスク用の基板などの各種のガラス基板を洗浄する際に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置の概略的な構成説明図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置を用いて行った実験の結果を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態による基板洗浄装置の概略的な構成説明図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態による基板洗浄装置を用いて行った実験の結果を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の第３の実施の形態による基板洗浄装置の概略的な構成説明図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置を用いて行なった実験の結果を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置を用いて行なった実験の結果を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の効果を説明する概略的な説明図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置を用いて行なった実験の結果を示すグラフである。
【図１０】図１０（ａ）は、スプレーノズルの噴射口の形状を示す概念斜視説明図であり、また、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の噴射口から蒸気を噴射した状態を示す概念斜視説明図である。
【図１１】図１１は、本発明による基板洗浄装置の変形例を示す説明図である。
【図１２】図１２は、本発明による基板洗浄装置の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０ 基板洗浄装置
１２ 筐体
１４ ガラス基板
１４ａ 周縁部
１４ｂ 端面
１６ ローラーコンベア
１８ スプレーノズル
１８ａ 噴射口
２０ 気体供給パイプ
２２ 液体加熱装置
２４ 第１液体供給パイプ
２６ 第２液体供給パイプ
２８ 排水パイプ
３０ 基板洗浄装置
３２ 蒸気発生装置
４０ 基板洗浄装置
４２ 第２液体加熱装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板洗浄装置および基板洗浄方法に関し、さらに詳細には、液晶表示器のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板あるいは光ディスク用の基板などの各種の基板（本明細書においては、液晶表示器のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板あるいは光ディスク用の基板などの各種のガラス基板を総称して単に「基板」と称する。）に洗浄液を供給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関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の基板の洗浄装置として、例えば、半導体ウエハの周縁部に沿って複数の噴射ノズルを均等な間隔で配置し、当該周縁部に流速２５０ｍ／ｓ以上の水滴流を当該複数の噴射ノズルから吹き付けて基板を洗浄する洗浄装置が知られている（例えば、特許文献１を参照する。）。
【０００３】
ここで、上記したような洗浄装置においては、流速２５０ｍ／ｓ以上の水滴流を噴射させるために、噴射ノズルに洗浄水およびガスを混合して高圧で供給する供給源が設けられている。
【０００４】
そして、こうした供給源の作動により流速２５０ｍ／ｓ以上の超高速の水滴流を半導体ウエハの周縁部に噴射させることより、単に洗浄水に浸漬しただけでは除去できない半導体ウエハの周縁部の付着した研磨くずを、超高速の水滴流による衝突で半導体ウエハを傷つけることなく除去することができる。
【０００５】
しかしながら、例えば、ガラス基板などの製造過程において、機械的な裁断もしくは研磨処理を行った後の基板の端面を洗浄する場合に、上記したような従来の洗浄装置における噴射ノズルでは、基板の端面に付着した異物を充分に除去することができないという問題点があった。
【特許文献１】特開２００３−７６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記したような従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、機械的な裁断や研磨処理などを行った後の基板の端面などに付着した異物を効果的に除去することができるようにした基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明による基板洗浄装置および基板洗浄方法は、液体加熱手段により噴射ノズルに流入する液体の温度を調節し、こうして温度調節された液体を気体と混合させて基板に噴射するようにしたものである。本明細書に記載した気体は、狭義には空気もしくはアルゴン、窒素などの不活性ガスを指す。
【０００８】
また、本発明による基板洗浄装置および基板洗浄方法は、蒸気と、その同一成分からなる液体を混合させて基板に噴射するようにしたものである。本明細書に記載した蒸気は、狭義には水、純水、超純水のいずれか１つからなる水蒸気を指す。
【０００９】
従って、本発明によれば、上記のようにして温度調節された液体と気体とを混合させた流体もしくは蒸気とその液体を、基板、例えば、機械的な裁断や研磨処理などを行った後の基板の端面に噴射することにより、機械的な裁断や研磨処理などを行った後の基板の端面などを効果的に洗浄することができるようになる。
【００１０】
［請求項の詳細説明］
即ち、本発明のうち請求項１に記載の発明は、液体と気体とをスプレーノズルに供給し、上記スプレーノズルで上記液体と上記気体とを混合した流体をガラス基板の端面に噴射することにより上記基板を洗浄する基板洗浄装置において、スプレーノズルに供給する液体を加熱して上記液体の温度を制御する液体加熱手段を有し、上記スプレーノズル入口における上記液体の温度を４０〜１００℃に制御するようにしたものである。
【００１１】
また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、本発明のうち請求項１に記載の発明において、上記液体加熱手段は、上記液体を上記スプレーノズルに導入する経路における上記スプレーノズルの近傍に配設されるようにしたものである。
【００１２】
また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、スプレーノズルから噴射される流体により基板を洗浄する基板洗浄装置において、基板の近傍に配設されたスプレーノズルと、蒸気を発生して上記スプレーノズルに供給する蒸気発生手段とを有し、上記スプレーノズルは、上記蒸気発生手段から供給された蒸気と、その同一成分からなる液体を混合させて基板に噴射するようにしたものである。
【００１３】
また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、本発明のうち請求項１、２または３のいずれか１項に記載の発明において、上記スプレーノズルの噴射口の形状を線状にしたものである。
【００１４】
また、本発明のうち請求項５に記載の発明は、本発明のうち請求項３または４のいずれか１項に記載の発明において、上記スプレーノズルから噴射される混合流を、沸点４０℃以上の液体の蒸気と、その同一成分からなる液体の混合流としたものである。
【００１５】
また、本発明のうち請求項６に記載の発明は、液体と気体とをスプレーノズルに供給し、上記スプレーノズルで上記液体と上記気体とを混合した流体を基板に噴射することにより上記基板を洗浄する基板洗浄方法において、スプレーノズルに供給する液体を加熱して上記液体の温度を４０〜１００℃に制御するようにしたものである。
【００１６】
また、本発明のうち請求項７に記載の発明は、スプレーノズルからの噴射される流体により基板を洗浄する基板洗浄方法において、スプレーノズルに蒸気と、その同一成分からなる液体を供給し、上記スプレーノズルから該供給された蒸気と、その同一成分からなる液体の混合流を基板に噴射するようにしたものである。
【００１７】
また、本発明のうち請求項８に記載の発明は、請求項３または４のいずれか１項に記載の発明において、上記スプレーノズルから噴射される蒸気は、水、純水、超純水のいずれか１つからなる水蒸気であるようにしたものである。
【００１８】
また、本発明のうち請求項９に記載の発明は、請求項１、２または３のいずれか１項に記載の発明において、上記スプレーノズルから噴射された流体によって、基板端面の温度を４０〜１００℃に昇温させることを特徴とする基板洗浄装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、以上説明したように４０〜１００℃に制御された液滴を噴射することができ、機械的な裁断や研磨処理などを行った後の基板の端面などに付着した異物を、上記端面からリフトオフさせるとともに、瞬時に、噴流による高い運動エネルギーを与え、上記端面上から吹き飛ばすことができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付の図面に基づいて、本発明による基板洗浄装置および基板洗浄方法の実施の形態の一例について説明する。
【００２１】
半導体ウエハの端面の凹凸は１〜１０μｍ以下と比較的平坦であり、付着した異物もそのほとんどが１μｍ以下であるのに対して、ガラス基板の端面には０．１〜５００μｍ程度の凹凸が存在し、その凹凸の内部および表面に１〜１００μｍ程度のガラスもしくは研磨剤に起因する異物が付着しているためその除去が困難なものであった。
【００２２】
本発明による基板洗浄装置１０により高い洗浄効果が得られる理由は、図７に示すように、１〜１００μｍの大きさの異物とガラス基板１４の端面１４ｂとの間に存在する空間が大きく、空間内の空気が体積膨張することによって起こる当該異物のガラス基板端面１４ｂからのリフトオフに起因すると考えている。１μｍ以下の異物に比べ、１〜１００μｍ程度の大きさをもつ異物と０．１〜５００μｍ程度の凹凸を有するガラス基板端面１４ｂとの間には、より大きな体積空間が存在し、リフトオフ効果を促進したと考えられる。一般に、空気の体積膨張係数は３．７×１０−３Ｋ−１であり固体に比べて２桁以上大きい値を示すことから、該空間体積の増大によるリフトオフ効果の促進は著しい。
【００２３】
従って、本発明による基板洗浄装置１０により得られた高い洗浄効果は、スプレーノズル１８から噴出される液体と気体との混合流によって、液滴の与える運動エネルギーと該異物とガラス基板１４の端面１４ｂとの間に存在する空気の体積膨張の双方を瞬時に引き起こすことによって得られる相乗効果であり、新しい異物除去の手法といえる。
【００２４】
［実施例１］
（基本構成）
図１には、本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置の概略的な構成説明図が示されている。なお、本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置においては、基板としてガラス基板を洗浄するものとする。
【００２５】
この図１に示す基板洗浄装置１０は、筐体１２を備えており、この筐体１２内には、ガラス基板１４を水平に載置して、当該ガラス基板１４を図１の紙面に対して垂直方向に搬送するローラーコンベア１６が配設されている。
【００２６】
また、筐体１２内におけるガラス基板１４の周縁部１４ａのそれぞれの近傍には、噴射口１８ａをガラス基板１４の端面１４ｂに向けて配置されたスプレーノズル１８が（１個）配設されている。
【００２７】
そして、このスプレーノズル１８には、ガスタンクなどの外部の気体供給源（図示せず。）に接続された気体供給パイプ２０が接続されており、この気体供給パイプ２０を介して当該気体供給源からスプレーノズル１８に気体が供給される。
【００２８】
また、基板洗浄装置１０には、液体を加熱するための液体加熱装置２２が配設されている。そして、この液体加熱装置２２には、液体タンクなどの外部の液体供給源（図示せず。）に接続された第１液体供給パイプ２４が接続されており、この第１液体供給パイプ２４を介して当該液体供給源から液体加熱装置２２に液体が供給される。液体加熱装置２２は、第１液体供給パイプ２４を介して液体供給源から供給された液体を加熱する。
【００２９】
さらに、スプレーノズル１８と液体加熱装置２２との間には第２液体供給パイプ２６が配設されており、この第２液体供給パイプ２６を介して液体加熱装置２２からスプレーノズル１８に加熱された液体が供給される。
【００３０】
また、筐体１２の底面には排水口（図示せず。）が設けられており、当該排水口には廃水槽（図示せず。）に接続された排水パイプ２８が取り付けられていて、当該排水口から排水パイプ２８を介して排水が当該廃水槽へ送られる。
【００３１】
（構成の詳細説明）
次に、上記した各構成をさらに詳細に説明すると、まず、液体加熱装置２２は、例えば、液体供給源から供給された液体を貯留する液体貯留槽、液体貯留槽に貯留された液体の水位を測定するための液体の水位センサー、液体貯留槽に貯留された液体を加熱する加熱ヒーター、加熱ヒーターにより加熱された液体の温度を測定する液体温度センサー、加熱ヒーターにより加熱される液体の加熱温度を制御するために当該加熱ヒーターへの投入電力を制御する電力制御機構、加熱ヒーターにより加熱された液体を第２液体供給パイプ２６を介してスプレーノズル１８に供給するための液体供給ポンプならびに廃液の排出口などを備えている。
【００３２】
また、スプレーノズル１８は、気体供給パイプ２０を介して供給される１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２に保持した高圧ガスの流入口を備えるとともに、第２液体供給パイプ２６を介して供給される１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２に保持した液体の流入口を備え、内径０．１〜５０ｍｍの配管内でこれら高圧ガスと液体とを混合させ、噴射口１８ａと連通した内径０．１〜５０ｍｍの１本の配管からガスと液体との混合流を排出する構造を備えている。
【００３３】
なお、スプレーノズル１８へ供給する液体としては、例えば、純水や超純水を用いることができる。
【００３４】
さらに、スプレーノズル１８へ供給する液体としては、純水や超純水に代えて、例えば、フッ化水素酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、フッ化アンモニウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化カルシウムまたはリン酸トリエチルのうち少なくとも一成分を含む液体を用いるようにしてもよい。
【００３５】
即ち、異物とガラス基板１４との密着性が比較的小さい場合には、スプレーノズル１８へ供給する液体としては純水や超純水を用いればよいが、異物とガラス基板１４とが固着している場合（例えば、異物およびガラス基板１４以外の固体を介して異物とガラス基板１４とが密着している場合である。）には、フッ素イオン、リン酸イオンあるいは有機カルボン酸イオンなどを生成する上記したフッ化水素酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、フッ化アンモニウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化カルシウムまたはリン酸トリエチルなどの物質を、０．０１〜５０％の範囲で純水や超純水に添加した流体を用いることが好ましい。また、水溶性を示すテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、有機アミン、水酸化カリウム、Ｎ−メチルピロリドン、イソプロピルアルコール、酢酸エチルなどの物質を、０．０１〜５０％の範囲で純水や超純水に添加した流体を用いることも好ましい。その理由は、これらのイオンもしくは溶剤が異物とガラス基板１４との界面に存在する固体の一部を溶解することで、異物とガラス基板１４との間の付着力を弱めることができるからである。
【００３６】
（手段）
以上の構成において、液体加熱装置２２により液体を加熱して、この加熱した液体を気体と混合してスプレーノズル１８の噴射口１８ａから噴射することにより、ガラス基板１４の端面１４ｂに４０〜１００℃に温度制御された液滴を高速で吹きつける。これにより、ガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄する。
【００３７】
即ち、スプレーノズル１８の噴射口１８ａからガラス基板１４の端面１４ｂに対して噴射される液滴の温度を４０〜１００℃に制御することにより、ガラス基板１４の端面１４ｂに付着した異物をガラス基板１４の端面１４ｂからリフトオフすることができるとともに、瞬時に、スプレーノズル１８の噴射口１８ａからガラス基板１４の端面１４ｂに対して噴射される液滴の噴流によって異物に高い運動エネルギーを与えることができるので、機械的な裁断や研磨処理を行った後のガラス基板１４の端面１４ｂに付着した異物を効果的に除去して、ガラス基板１４の端面１４ｂを効率的に洗浄することができる。
【００３８】
（方法）
次に、本願発明者が基板洗浄装置１０を用いて行った実験の結果について説明するが、この実験においては、液体加熱装置２２を用いて４０〜１００℃に液温調整された純水を、液体加熱装置２２から第２液体供給パイプ２６を介してスプレーノズル１８へ約０．５Ｌ／ｍｉｎの流量で導入する。それとともに、気体供給源から気体供給パイプ２０を介してスプレーノズル１８へ約１５０Ｌ／ｍｉｎの流量で窒素を導入し、スプレーノズル１８において４０〜１００℃に液温調整された純水と窒素とを混合した流体を生成し、この生成した流体を噴射口１８ａからガラス基板１４の端面１４ｂに対して噴射することにより、ガラス基板１４の端面１４ｂに付着した１〜１００μｍの異物を除去した。
【００３９】
ここで、この流体をスプレーノズル１８の噴射口１８ａから噴射する際には、ガラス基板１４の水平面に対して流体の噴射角度が０〜３０度になるようにスプレーノズル１８の角度を調整した。
【００４０】
なお、液体の温度については、より詳細には、液体の流入口における液温が４０〜１００℃になるように液体加熱装置２２を用いて制御した。また、ローラーコンベア１６を移動するガラス基板１４の速度は８ｍ／ｍｉｎであり、実質的にガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄する時間は約１秒であった。
【００４１】
なお、この実験においては、ガラス基板１４の端面１４ｂに付着している異物の量を顕微鏡写真から求めることにより、異物除去効果を評価した。
【００４２】
（効果）
図２には、上記した条件により行われた異物除去効果の実験結果が示されている。より詳細には、本発明による基板洗浄装置１０を用いて液体たる純水の温度（液温）を６０℃に設定してガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄した場合における当該ガラス基板１４の端面１４ｂに残存する異物の量と、液体たる純水を加熱しない従来の基板洗浄装置を用いてガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄した場合における当該ガラス基板１４の端面１４ｂに残存する異物の量とを比較して示している。
【００４３】
この図２に示す実験結果によれば、本発明による基板洗浄装置１０により洗浄を行った後のガラス基板１４の端面１４ｂの異物量は、液体を加熱する手段を備えていない従来の基板洗浄装置により洗浄を行った後のガラス基板１４の端面１４ｂの異物量と比較すると、その量は約１／３以下まで減少しており、本発明による基板洗浄装置１０によれば高い洗浄効果が得られることが判明した。
【００４４】
また、本発明による基板洗浄装置１０を用いて液体たる純水の温度（液温）を１０〜１００℃に変えた場合、実験結果は図６のようになり、純水の温度を４０〜１００℃とした場合においても、上記した図２に示す実験結果と同様に、液体を加熱する手段を備えていない従来の基板洗浄装置と比較すると高い洗浄効果が得られた。このとき、基板端面の温度は液滴の衝突によって、４０〜１００℃に上昇した。
【００４５】
（作用）
なお、本発明による基板洗浄装置１０による高い洗浄効果は、異物の大きさが１〜１００μｍの場合に顕著であったが、１μｍ以下の異物の場合には液体の加熱による顕著な異物除去効果は見られなかった。
【００４６】
本発明による基板洗浄装置１０により高い洗浄効果が得られる理由は、図７に示すように、１〜１００μｍの大きさの異物とガラス基板１４の端面１４ｂとの間に存在する空間が大きく、空間内の空気が体積膨張することによって起こる当該異物のガラス基板端面１４ｂからのリフトオフに起因すると考えている。１μｍ以下の異物に比べ、１〜１００μｍ程度の大きさをもつ異物と０．１〜５００μｍ程度の凹凸を有するガラス基板端面１４ｂとの間には、より大きな体積空間が存在し、リフトオフ効果を促進したと考えられる。一般に、空気の体積膨張係数は３．７×１０−３Ｋ−１であり固体に比べて２桁以上大きい値を示すことから、該空間体積の増大によるリフトオフ効果の促進は著しい。
【００４７】
一方、ガラス基板１４を６０℃の温水に浸漬したところ、異物除去効果は全く見られなかった。即ち、異物が体積膨張するだけでは、異物がガラス基板１４から離れることはなく、そのままガラス基板１４の端面１４ｂにとどまっていた。
【００４８】
従って、本発明による基板洗浄装置１０により得られた高い洗浄効果は、スプレーノズル１８から噴出される液体と気体との混合流によって、液滴の与える運動エネルギーと該異物とガラス基板１４の端面１４ｂとの間に存在する空気の体積膨張の双方を瞬時に引き起こすことによって得られる相乗効果であり、新しい異物除去の手法といえる。
【００４９】
なお、本発明による基板洗浄装置１０においてスプレーノズル１８に設けた液体の流入口における純水の液温が４０℃未満の場合には、液体として常温の純水を用いた従来の基板洗浄装置により得られる洗浄効果と大差ない洗浄効果が得られるのみであり、純水の液温上昇による相乗効果は得られなかった。
【００５０】
これは、純水の温度が４０℃未満の場合には、該異物とガラス基板１４の端面１４ｂとの間に存在する空気の体積膨張が小さく、リフトオフ効果が起こらなかったためと考えられる。
【００５１】
一方、本発明による基板洗浄装置１０においてスプレーノズル１８に設けた液体の流入口における純水の液温が沸点である１００℃付近に近づくにつれて、スプレーノズル１８の噴射口１８ａから純水と気体とを混合した流体を噴射する際に、液滴の粒子径が大きくなってガラス基板１４の端面１４ｂに均一に運動エネルギーを与えることができなかったためと考えられる。
【００５２】
また、液体の温度としては、４０〜１００℃の範囲の中で、特に４５〜９０℃の場合が比較的高い洗浄力を示した。また、さらに高い洗浄力が必要な場合には、スプレーノズル１８に設けた液体の流入口に流入される液体の温度を５０〜８０℃に制御することが好ましい。
【００５３】
（補足例１）
さらに、液体として、フッ素イオン、リン酸イオン、有機カルボン酸イオンなどを生成するフッ化水素酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、フッ化アンモニウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化カルシウムまたはリン酸トリエチル、もしくは、水溶性を示すテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、有機アミン、水酸化カリウム、Ｎ−メチルピロリドン、イソプロピルアルコール、酢酸エチルなどの物質を０．０１〜５０％の範囲で添加した純水を用いた場合には、純水単体の場合と比較すると比較的高い洗浄能力が得られた。
【００５４】
この理由は、これらのイオンや溶剤が異物とガラス基板１４との界面に存在する固体の一部を溶解することで、異物とガラス基板１４との間の付着力を弱めることができるからと考えられる。この場合でも、液体の温度としては、４０〜１００℃の範囲の中で４５〜９０℃の場合が特に高い洗浄力を持っていた。また、スプレーノズル１８に設けた液体の流入口に流入される液体の温度を５０〜８０℃に制御した場合には、さらに高い洗浄力が示された。
【００５５】
（補足例２）
また、本発明による基板洗浄装置１０においては、わずか１秒程度の洗浄時間でガラス基板１４の端面１４ｂの洗浄を行うことができることから、例えば、ローラーコンベア１６の支軸の間にスプレーノズル１８を設置するという簡単な構成によって高い洗浄能力が得られることになり、その実用上の価値は極めて高いものがある。
【００５６】
即ち、本発明による基板洗浄装置１０においては、わずか１秒程度の洗浄時間でガラス基板１４の端面１４ｂの洗浄を行うことができることから、ローラーコンベア１６によるガラス基板１４の搬送の間に、当該ガラス基板１４の両側の端面１４ｂの洗浄を行うことが可能となる。
【００５７】
また、スプレーノズル１８の設置角度を変えたときの実験結果を図８に示す。本発明によるスプレーノズル１８の設置箇所は、図８に示すように流体の噴射角度が基板と垂直方向に０〜３０゜の範囲内にあればよく、スプレーノズル１８とガラス基板１４とが接触しない範囲であれば、水平方向には制限されない。これは、ガラス基板１４の端面１４ｂに存在する凹凸の形状に異方性があり、垂直方向に角度を変えた場合に、上記凸部分が障壁となり、液滴が該異物に衝突することが困難になるためであると考えられる。即ち、上記範囲内において、ガラス基板１４の洗浄中にスプレーノズル１８の角度を自由に操作しても、設置角度の異なる複数のスプレーノズル１８を配置して基板洗浄を行っても同様の効果がえられることを示す。
【００５８】
なお、垂直方向の角度とは、スプレーノズル１８の中心線とガラス基板１４の面との角度を指している。また、水平方向の角度とは、ガラス基板１４の面と同一平面内にあり、ガラス基板１４の端面１４ｂを形成する直線に直交する直線に対して、スプレーノズル１８の中心線がなす角度である。
【００５９】
また、液滴の噴射速度を変えたときの実験結果を図９に示す。本発明による効果を得るためには、５０ｍ／ｓ以上の噴射速度を必要とする。即ち、ガラス基板１４とスプレーノズル１８の噴射口１８ａとの間の距離および純水や気体の流量・圧力を任意に設定し、５０ｍ／ｓ以上の流速を得ることによって本発明の効果が得られることを示す。なお、本発明による洗浄方法において、噴射距離を１〜１００ｍｍに変えた場合、いずれの条件においても５０ｍ／ｓ以上の流速を得ることが可能であり、本発明による高い洗浄効果が得られた。
【００６０】
（補足例３）
なお、図１に示す基板洗浄装置１０においては、図１の紙面に対して垂直方向に搬送されるガラス基板１４の搬送方向の前方端面１４ｃおよび後方端面は、スプレーノズル１８が設置されていないため洗浄することができない。
【００６１】
これらガラス基板１４の搬送方向の前方端面１４ｃおよび後方端面を洗浄するには、例えば、スプレーノズル１８を配置するに際にして、スプレーノズル１８がローラーコンベア１６の周囲を移動自在となるように配設すればよい。
【００６２】
上記のようにスプレーノズル１８を設置することにより、ガラス基板１４の端面１４ｂ、前方端面１４ｃおよび後方端面を洗浄する際には、ガラス基板１４を搬送するローラーコンベア１６の上で当該ガラス基板１４の移動を一旦停止させ、その後にスプレーノズル１８をローラーコンベア１６の周囲をまわるように移動させながら、噴射口１８ａから基板１４に対して液滴を噴射させればよい。これにより、ガラス基板１４の端面１４ｂ、前方端面１４ｃおよび後方端面に液滴を噴射することが可能になり、ガラス基板１４の全ての端面を洗浄することが可能となる。
【００６３】
また、ガラス基板１４の搬送方向の前方端面１４ｃおよび後方端面を洗浄するには、以下のような手法を採用してもよい。
【００６４】
即ち、スプレーノズル１８の噴射口１８ａの先端形状を長方形状もしくは楕円形状に加工することにより、噴射口１８ａから噴射される液体と気体との混合流として、その形状の縦横の比率が２：１〜５０：１に変形した混合流が得られることになる。ここで、ローラーコンベア１６に載置されたガラス基板１４の周囲を取り囲むようにして、噴射口１８ａの先端形状を長方形状もしくは楕円形状に加工されたスプレーノズル１８を２〜２０個配置する。この際に、噴射口１８ａから噴射される混合流の長辺側がガラス基板１４の平面方向に沿うように各スプレーノズル１８を配置し、各スプレーノズル１８から噴射される混合流によってガラス基板１４の全ての端面たる端面１４ｂ、前方端面１４ｃおよび後方端面が覆われるようにする。このようにすると、スプレーノズル１８を固定した状態において、ガラス基板１４の全ての端面たる端面１４ｂ、前方端面１４ｃおよび後方端面に一度に混合流を噴射することができる。つまり、ローラーコンベア１６に載置したガラス基板１４をローラーコンベア１６上で数秒停止させ、その停止中にスプレーノズル１８から混合流を噴射することより、ガラス基板１４の全ての端面たる端面１４ｂ、前方端面１４ｃおよび後方端面に一度に洗浄することが可能となる。
【００６５】
（補足例４）
また、ガラス基板１４の搬送方向の前方端１４ｃおよび後方端面を洗浄するには、以下のような手法を採用してもよい。図１１に示すように、洗浄装置の搬送経路をＬ字型にして、Ｌ字カーブの前後にそれぞれ、スプレーノズルを配設し、カーブの手前でガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄し、カーブの後にガラス基板の前方端面１４ｃおよび後方端面を洗浄してもよい。
【００６６】
また、ガラス基板１４の搬送方向の前方端１４ｃおよび後方端面を洗浄するには、以下のような手法を採用してもよい。図１２に示すように、洗浄装置の搬送経路の途中に、ガラス基板を９０度回転する機構を設け、回転機構の前後にそれぞれ、スプレーノズルを配設し、回転機構の手前でガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄し、回転機構の後にガラス基板の前方端面１４ｃおよび後方端面を洗浄してもよい。また、回転機構部分にもスプレーノズルを配設してよい。
【００６７】
上述したガラス基板１４の端面１４ｂ、前方端面１４ｃおよび後方端面を洗浄する手法は、特に、厚さ５ｍｍ以下、幅×奥行き９００×７００ｍｍ以上の大きさのガラス基板１４において有効である。
【００６８】
（補助構成）
また、本発明による効果を得る方法は、流速５０ｍ／ｓ以上の液滴を噴射する手段と、基板温度を４０℃以上に加熱する手段を備えることが必要である。ガラス基板１４の温度を加熱する手段には、ハロゲン、ＵＶ、ＩＲなどのランプヒーターを用いて加熱する方法および上記ランプヒーターもしくは電熱線などを内蔵する送風機により、温風を吹き付け加熱する方法などを用いても、本発明におけるリフトオフ効果を得ることができる。なお、上記手段によってガラス基板１４を加熱した場合、液滴噴射手段によって噴射される液滴の温度に特に制限はなく、流速５０ｍ／ｓ以上であれば、上記リフトオフ効果によってガラス基板１４から離れた該異物を吹き飛ばすことが可能である。
【００６９】
［実施例２］
（構成と手段）
次に、図３には、本発明の第２の実施の形態による基板洗浄装置の概略的な構成説明図が示されている。なお、以下の本発明の第２の実施の形態による基板洗浄装置の説明においては、図１に示す本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置と同一または相当する構成については、図１と同一の符号を付して示すことにより、それらの詳細な構成ならびに作用の説明は適宜に省略する。
【００７０】
この本発明の第２の実施の形態による基板洗浄装置３０は、液体加熱装置２２に代えて蒸気発生装置３２を備えている点においてのみ、図１に示す本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置１０と異なる。
【００７１】
ここで、蒸気発生装置３２は、液体供給源から供給された液体を貯留する液体貯留槽、液体貯留槽に貯留された液体を加熱して気化することにより蒸気を発生するスチーマー、液体貯留槽からスチーマーへ液体を供給するための供給ポンプ、液体貯留槽からスチーマーへ供給する液体の流量を測定する流量計、スチーマーにより発生された蒸気圧を測定する圧力計、液体貯留槽からスチーマーへ供給する液体中の異物を除去するフィルター、スチーマーに発生された蒸気を第２液体供給パイプ２６を介してスプレーノズル１８に供給するためのポンプなどを備えている。なお、スチーマーは、例えば、約３ｋＷのヒーターであり、当該ヒーターの出力を調節することによりスプレーノズル１８から４０〜１００℃の液滴を含む水蒸気を発生することができる。
【００７２】
（方法）
ここで、本願発明者が基板洗浄装置３０を用いて行った実験の結果について説明するが、この実験においては、蒸気発生装置３２により発生された純水の蒸気を、蒸気発生装置３２から第２液体供給パイプ２６を介してスプレーノズル１８へ約０．１３Ｌ／ｍｉｎの流量で導入し、スプレーノズル１８において生成した蒸気と、その同一成分からなる液体の混合流を噴射口１８ａからガラス基板１４の端面１４ｂに対して噴射することにより、高速で噴射される液滴によりガラス基板１４の端面１４ｂに付着した１〜１００μｍの異物を除去した。
【００７３】
ここで、この蒸気と、その同一成分からなる液体の混合流をスプレーノズル１８の噴射口１８ａから噴射する際には、ガラス基板１４の水平面に対して混合流の噴射角度が０〜３０度になるようにスプレーノズル１８の角度を調整するとともに、ガラス基板１４の端面１４ｂへ０．２〜０．５ＭＰａの衝撃圧が加わるようにガラス基板１４の端面１４ｂへ噴射した。
【００７４】
なお、この実験においては、ガラス基板１４の端面１４ｂに付着している異物の量を顕微鏡写真から求めることにより、異物除去効果を評価した。
【００７５】
（効果）
図４には、上記した条件により行われた異物除去効果の実験結果が示されている。より詳細には、本発明による基板洗浄装置３０を用いて純水の蒸気、その同一成分からなる液体の混合流の温度（蒸気温度）を６０℃に設定してガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄した場合における当該ガラス基板１４の端面１４ｂに残存する異物の量と、液体たる純水を加熱しない従来の基板洗浄装置を用いてガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄した場合における当該ガラス基板１４の端面１４ｂに残存する異物の量とを比較して示している。
【００７６】
この図４に示す実験結果によれば、本発明による基板洗浄装置３０により洗浄を行った後のガラス基板１４の端面１４ｂの異物量は、液体を加熱する手段を備えていない従来の基板洗浄装置により洗浄を行った後のガラス基板１４の端面１４ｂの異物量と比較すると、その量は約１／５以下まで減少しており、本発明による基板洗浄装置３０によれば高い洗浄効果が得られることが判明した。また、本発明による基板洗浄装置３０においては、混合流の温度が４０〜１００℃の場合に特に高い洗浄効果が得られた。このとき、基板端面の温度は液滴の衝突によって、４０〜１００℃に上昇した。
【００７７】
（作用）
なお、本発明による基板洗浄装置３０による高い洗浄効果は、本発明による基板洗浄装置１０の場合と同様に、異物の大きさが１〜１００μｍの場合に顕著であったが、１μｍ以下の異物の場合には液体の加熱による顕著な異物除去効果は見られなかった。
【００７８】
本発明による基板洗浄装置３０により高い洗浄効果が得られる理由は、１〜１００μｍの大きさの異物とガラス基板１４の端面１４ｂとの間に存在する空間が大きいために、空間内の空気が体積膨張することによって起こる当該異物のガラス基板１４の端面１４ｂからのリフトオフ効果と、０．２〜０．５ＭＰａの衝撃圧による運動エネルギーを瞬時に異物に与えられるという両者の相乗効果があったためと考えられる。
【００７９】
さらに、本発明による基板洗浄装置３０によれば、実施例１による基板洗浄装置１０よりも高い洗浄効果が得られたが、その理由は、蒸気発生装置３２を用いたために平均粒径の小さい液滴をより均一に形成できるようになり、ガラス基板１４の端面１４ｂに均一な運動エネルギーを与えることができるとともに、スプレーノズルから大気中に噴射された蒸気が凝縮されて、温度上昇した液滴を形成できるためにリフトオフ効果が促進されたと考えられる。
【００８０】
（補足例１）
さらに、蒸気として、フッ素イオン、リン酸イオン、有機カルボン酸イオンなどを生成するフッ化水素酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、フッ化アンモニウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、フッ化カルシウムまたはリン酸トリエチル、もしくは、水溶性を示すテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、有機アミン、水酸化カリウム、Ｎ−メチルピロリドン、イソプロピルアルコール、酢酸エチルなどの物質を０．０１〜５０％の範囲で添加した純水の蒸気を用いた場合には、純水単体の場合と比較すると比較的高い洗浄能力が得られた。
【００８１】
この理由は、これらのイオンや溶剤が異物とガラス基板１４との界面に存在する固体の一部を溶解することで、異物とガラス基板１４との間の付着力を弱めることができるからと考えられる。
【００８２】
［実施例３］
（構成と手段）
次に、図５には、本発明の第３の実施の形態による基板洗浄装置の概略的な構成説明図が示されている。なお、以下の本発明の第３の実施の形態による基板洗浄装置の説明においては、図１に示す本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置と同一または相当する構成については、図１と同一の符号を付して示すことにより、それらの詳細な構成ならびに作用の説明は適宜に省略する。
【００８３】
この本発明の第３の実施の形態による基板洗浄装置４０は、第２液体供給パイプ２６の経路中において、スプレーノズル１８に隣接して第２液体加熱装置４２を備えている点においてのみ、図１に示す本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置１０と異なる。
【００８４】
この基板洗浄装置４０においては、液体加熱装置２２により液体を加熱して、この加熱した液体を第２液体供給パイプ２６を介してスプレーノズル１８へ供給することになるが、第２液体供給パイプ２６を介してスプレーノズル１８へ供給される液体は、スプレーノズル１８に隣接して配置された第２液体加熱装置４２により再度加熱された後にスプレーノズル１８に供給される。この再度加熱した液体を気体と混合してスプレーノズル１８の噴射口１８ａから噴射することにより、ガラス基板１４の端面１４ｂに４０〜１００℃に温度制御された液滴を高速で吹きつける。これにより、ガラス基板１４の端面１４ｂを洗浄する。
【００８５】
このように、基板洗浄装置４０によれば、第２液体加熱装置４２により第２液体供給パイプ２６を通過してきた液体を再度加熱することができるので、液体が第２液体供給パイプ２６を通過することによる液温低下を補償して、液体の温度を所望の温度に維持することができる。
【００８６】
（方法と効果）
次に、本願発明者が基板洗浄装置４０を用いて行った実験の結果について説明するが、この実験においては、液体加熱装置２２から第２液体供給パイプ２６および第２液体加熱装置４２を介してスプレーノズル１８へ約０．５Ｌ／ｍｉｎの流量で導入する。それとともに、気体供給源から気体供給パイプ２０を介してスプレーノズル１８へ約１５０Ｌ／ｍｉｎの流量で窒素を導入し、スプレーノズル１８において純水と窒素とを混合した流体を生成し、この生成した流体を噴射口１８ａからガラス基板１４の端面１４ｂに対して噴射することにより、ガラス基板１４の端面１４ｂに付着した１〜１００μｍの異物を除去した。
【００８７】
ここで、この流体をスプレーノズル１８の噴射口１８ａから噴射する際には、ガラス基板１４の水平面に対して流体の噴射角度が０〜３０度になるようにスプレーノズル１８の角度を調整した。
【００８８】
また、液体の温度については、液体の流入口における液温が４０〜１００℃になるように液体加熱装置２２および第２液体加熱装置４２を用いて制御した。
【００８９】
こうした本願発明者の実験結果によれば、本発明による基板洗浄装置４０により洗浄を行った後のガラス基板１４の端面１４ｂの異物量は、液体を加熱する手段を備えていない従来の基板洗浄装置により洗浄を行った後のガラス基板１４の端面１４ｂの異物量と比較すると、その量は約１／３以下まで減少しており、本発明による基板洗浄装置４０によれば高い洗浄効果が得られることが判明した。また、本発明による基板洗浄装置４０においては、純水の温度が４０〜１００℃の場合に特に高い洗浄効果が得られた。このとき、基板端面の温度は液滴の衝突によって、４０〜１００℃に上昇した。
【００９０】
（作用）
なお、本発明による基板洗浄装置４０による高い洗浄効果は、本発明による基板洗浄装置１０の場合と同様に、異物の大きさが１〜１００μｍの場合に顕著であったが、１μｍ以下の異物の場合には液体の加熱による顕著な異物除去効果は見られなかった。
【００９１】
本発明による基板洗浄装置４０により高い洗浄効果が得られる理由は、１〜１００μｍの大きさの異物とガラス基板１４の端面１４ｂとの間に存在する空間が大きく、空間内の空気が体積膨張することによって起こる当該異物のガラス基板１４の端面１４ｂからのリフトオフ効果があったためと考えている。
【００９２】
また、本発明による基板洗浄装置４０では、気温などの外的要因に影響を受けることなく、より安定した高い洗浄効果を得ることができた。
【００９３】
［構成の補足説明］
なお、以上において説明した上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（７）に説明するように変形してもよい。
【００９４】
（１）上記した実施の形態においては、スプレーノズル１８には特に温度センサーを設けるようにしなかったが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、スプレーノズル１８へ液体を供給する第２液体供給パイプ２６におけるスプレーノズル１８に隣接した箇所に液体温度センサーを設置して、当該液体温度センサーが検出した温度に応じて液体加熱装置２２の電力制御機構を制御することによりヒーターに投入される電力を調整し、スプレーノズル１８へ供給される直前の液体の温度を２０〜１００℃の範囲で自由に設定するようにしてもよい。
【００９５】
（２）上記した実施の形態においては、液体をスプレーノズル１８に導入する経路に単数の液体加熱手段として液体加熱装置２２を備えた本発明の第１の実施の形態たる基板洗浄装置１０と、液体をスプレーノズル１８に導入する経路に複数の液体加熱手段として液体加熱装置２２および第２液体加熱装置４２を備えた本発明の第２の実施の形態たる基板洗浄装置３０とを示したが、液体加熱手段の設置数は上記に限られものではなく、液体をスプレーノズル１８に導入する経路の長さなどに応じて適宜の数を設置すればよいが、複数の液体加熱手段を設置する際には少なくともスプレーノズル１８の近傍には設置することにより、スプレーノズル１８に導入する経路を液体が通過することによる液温低下を補償して、液体の温度を所望の温度に維持するように構成することが好ましい。
【００９６】
また、液体をスプレーノズル１８に導入する経路に単数あるいは複数の液体加熱手段を設定する際には、スプレーノズル１８の近傍にのみ配置するようにしてもよい。即ち、本発明の第２の実施の形態たる基板洗浄装置３０において、液体加熱装置２２を除去し、第２液体加熱装置４２のみを配設するようにしてもよい。
【００９７】
（３）上記した実施の形態においては、蒸気発生装置３２はスチーマーから液体貯留槽への液体の逆流を防止するために逆止弁を特に設けるようにしなかったが、これに限られるものではないことは勿論であり、スチーマーから液体貯留槽への液体の逆流を防止するために逆止弁を設けるようにしてもよい。
【００９８】
（４）上記した実施の形態においては、蒸気発生装置３２は供給ポンプにより液体貯留槽からスチーマーへ液体を供給するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、供給ポンプを使用することなしに、加圧した窒素を液体貯留槽に供給して液体を圧力でスチーマーへ押し出すようにしてもよい。
【００９９】
（５）上記した実施の形態においては、スプレーノズル１８の噴射口１８ａの形状については詳細な説明を省略したが、スプレーノズル１８の噴射口１８ａは、図１０（ａ）に示すような線状形状、即ち、スリット状の長方形状に形成してもよい。本発明の第２の実施の形態たる基板洗浄装置３０のスプレーノズル１８として、図１０（ａ）に示すような線状形状、即ち、スリット状の長方形状の噴射口１８ａを備えたものを用いると、図１０（ｂ）に示すように蒸気のスプレーパターンＳが広角に広がるようになり、一度に広い面積を洗浄することができるようになる。
【０１００】
（６）上記した実施の形態においては、スプレーノズル１８の噴射口１８ａから噴射する蒸気についての詳細な説明は省略したが、沸点４０℃以上の液体の蒸気を用いると効率よく洗浄することができる。
【０１０１】
（７）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（６）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、液晶表示器のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板あるいは光ディスク用の基板などの各種のガラス基板を洗浄する際に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置の概略的な構成説明図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置を用いて行った実験の結果を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態による基板洗浄装置の概略的な構成説明図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態による基板洗浄装置を用いて行った実験の結果を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の第３の実施の形態による基板洗浄装置の概略的な構成説明図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置を用いて行なった実験の結果を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置を用いて行なった実験の結果を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の効果を説明する概略的な説明図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施の形態による基板洗浄装置を用いて行なった実験の結果を示すグラフである。
【図１０】図１０（ａ）は、スプレーノズルの噴射口の形状を示す概念斜視説明図であり、また、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の噴射口から蒸気を噴射した状態を示す概念斜視説明図である。
【図１１】図１１は、本発明による基板洗浄装置の変形例を示す説明図である。
【図１２】図１２は、本発明による基板洗浄装置の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０ 基板洗浄装置
１２ 筐体
１４ ガラス基板
１４ａ 周縁部
１４ｂ 端面
１６ ローラーコンベア
１８ スプレーノズル
１８ａ 噴射口
２０ 気体供給パイプ
２２ 液体加熱装置
２４ 第１液体供給パイプ
２６ 第２液体供給パイプ
２８ 排水パイプ
３０ 基板洗浄装置
３２ 蒸気発生装置
４０ 基板洗浄装置
４２ 第２液体加熱装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体と気体とをスプレーノズルに供給し、前記スプレーノズルで前記液体と前記気体とを混合した流体をガラス基板の端面に噴射することにより前記基板を洗浄する基板洗浄装置において、
スプレーノズルに供給する液体を加熱して前記液体の温度を制御する液体加熱手段を有し、前記スプレーノズル入口における前記液体の温度を４０〜１００℃に制御する
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板洗浄装置において、
前記液体加熱手段は、前記液体を前記スプレーノズルに導入する経路における前記スプレーノズルの近傍に配設された
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項３】
スプレーノズルから噴射される流体により基板を洗浄する基板洗浄装置において、
基板の近傍に配設されたスプレーノズルと、
蒸気を発生して前記スプレーノズルに供給する蒸気発生手段と
を有し、
前記スプレーノズルは、前記蒸気発生手段から供給された蒸気を基板に噴射する
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項４】
請求項１、２または３のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、
前記スプレーノズルの蒸気を噴射する噴射口の形状が線状である
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項５】
請求項３または４のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、
前記スプレーノズルから噴射される蒸気は、沸点４０℃以上の液体の蒸気である
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項６】
液体と気体とをスプレーノズルに供給し、前記スプレーノズルで前記液体と前記気体とを混合した流体を基板に噴射することにより前記基板を洗浄する基板洗浄方法において、
スプレーノズルに供給する液体を加熱して前記液体の温度を４０〜１００℃に制御する
ことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項７】
スプレーノズルから噴射される流体により基板を洗浄する基板洗浄方法において、
スプレーノズルに蒸気を供給し、前記スプレーノズルから該供給された蒸気を基板に噴射する
ことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項８】
請求項３または４のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、
前記スプレーノズルから噴射される蒸気は、水、純水、超純水のいずれか１つからなる水蒸気である
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項９】
請求項１、２または３のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、
前記スプレーノズルから噴射された流体によって、基板端面の温度を４０〜１００℃に昇温させることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項１】
液体と気体とをスプレーノズルに供給し、前記スプレーノズルで前記液体と前記気体とを混合した流体をガラス基板の端面に噴射することにより前記基板を洗浄する基板洗浄装置において、
スプレーノズルに供給する液体を加熱して前記液体の温度を制御する液体加熱手段を有し、前記スプレーノズル入口における前記液体の温度を４０〜１００℃に制御する
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板洗浄装置において、
前記液体加熱手段は、前記液体を前記スプレーノズルに導入する経路における前記スプレーノズルの近傍に配設された
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項３】
スプレーノズルから噴射される流体により基板を洗浄する基板洗浄装置において、
基板の近傍に配設されたスプレーノズルと、
蒸気を発生して前記スプレーノズルに供給する蒸気発生手段と
を有し、
前記スプレーノズルは、前記蒸気発生手段から供給された蒸気を基板に噴射する
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項４】
請求項１、２または３のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、
前記スプレーノズルの蒸気を噴射する噴射口の形状が線状である
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項５】
請求項３または４のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、
前記スプレーノズルから噴射される蒸気は、沸点４０℃以上の液体の蒸気である
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項６】
液体と気体とをスプレーノズルに供給し、前記スプレーノズルで前記液体と前記気体とを混合した流体を基板に噴射することにより前記基板を洗浄する基板洗浄方法において、
スプレーノズルに供給する液体を加熱して前記液体の温度を４０〜１００℃に制御する
ことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項７】
スプレーノズルから噴射される流体により基板を洗浄する基板洗浄方法において、
スプレーノズルに蒸気を供給し、前記スプレーノズルから該供給された蒸気を基板に噴射する
ことを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項８】
請求項３または４のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、
前記スプレーノズルから噴射される蒸気は、水、純水、超純水のいずれか１つからなる水蒸気である
ことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項９】
請求項１、２または３のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、
前記スプレーノズルから噴射された流体によって、基板端面の温度を４０〜１００℃に昇温させることを特徴とする基板洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−３８２０９（Ｐ２００７−３８２０９Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４４６９０（Ｐ２００６−１４４６９０）
【出願日】平成１８年５月２４日（２００６．５．２４）
【出願人】（０００２１９００４）島田理化工業株式会社 (205)
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２４日（２００６．５．２４）
【出願人】（０００２１９００４）島田理化工業株式会社 (205)
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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