基板洗浄装置
【課題】一方の主面がウェット洗浄に向かない基板の両側の主面を同時に洗浄する。
【解決手段】基板洗浄装置１は、基板９の外縁部を保持する円環状の基板保持部２、基板９の下面にドライ物理洗浄を行う第１洗浄機構３、および、基板９の上面に液体を用いるウェット洗浄を行う第２洗浄機構４を備える。第１洗浄機構３は、基板９の下面に向けて固形の二酸化炭素の微粒子を噴出する外部混合型の２流体ノズルである噴射ノズル３１を備える。第２洗浄機構４は、基板９の上面に洗浄液を供給する洗浄液供給部４２、洗浄液が供給された基板９の上面を洗浄する洗浄ブラシ４１を備える。基板洗浄装置１では、基板保持部２に保持された基板９の下面に対して第１洗浄機構３によりドライ物理洗浄が行われ、上面に対して第２洗浄機構４によりウェット洗浄が行われることにより、一方の主面がウェット洗浄に向かない基板の両側の主面を同時に洗浄することができる。
【解決手段】基板洗浄装置１は、基板９の外縁部を保持する円環状の基板保持部２、基板９の下面にドライ物理洗浄を行う第１洗浄機構３、および、基板９の上面に液体を用いるウェット洗浄を行う第２洗浄機構４を備える。第１洗浄機構３は、基板９の下面に向けて固形の二酸化炭素の微粒子を噴出する外部混合型の２流体ノズルである噴射ノズル３１を備える。第２洗浄機構４は、基板９の上面に洗浄液を供給する洗浄液供給部４２、洗浄液が供給された基板９の上面を洗浄する洗浄ブラシ４１を備える。基板洗浄装置１では、基板保持部２に保持された基板９の下面に対して第１洗浄機構３によりドライ物理洗浄が行われ、上面に対して第２洗浄機構４によりウェット洗浄が行われることにより、一方の主面がウェット洗浄に向かない基板の両側の主面を同時に洗浄することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を洗浄する基板洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程において、基板の表面に付着したパーティクル等の異物を除去する洗浄装置では、基板を外縁部から保持して基板の両側の主面を同時に洗浄する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、外縁部をツメにより固定した半導体ウエハ（基板）の上方および下方から半導体ウエハに向けて窒素（Ｎ２）ガスを噴射しつつ半導体ウエハの周囲から吸引することにより、半導体ウエハの両面を同時にドライ洗浄して１００μｍ以上の大きさのダスト（ここでは、パーティクルに比べて大きい異物を意味する。）を予め除去し、その後、他の洗浄液に浸漬する等してパーティクルを除去する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、ウエハ（基板）を外縁部から保持して回転し、各種洗浄液をウエハに供給しつつブラシにより両面をウェット洗浄する技術が開示されている。また、特許文献３では、中空部を有する誘導回転モータにより基板を外縁部から保持して回転し、両面に処理液を供給して基板の両面を処理（洗浄）する基板処理装置が開示されている。
【０００５】
特許文献４では、ウエハ（基板）が保持される処理室内において、基板の表側の面および裏側の面の周囲の雰囲気が混じらないように気密に隔離した状態で、基板の表側の面および裏側の面に異なる処理流体を供給することにより、基板の両面に異なる処理を同時に行う基板処理装置が開示されている。特許文献４の基板洗浄装置では、例えば、基板の表側の面にはフッ酸のベーパ（気体）によるエッチングが行われ、裏側の面にはＳＣ１（ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）（液体）によるウェット洗浄が行われる。
【特許文献１】特開平７−２９７１６１号公報
【特許文献２】特開平６−２６７９１８号公報
【特許文献３】特開２０００−１８３００９号公報
【特許文献４】特開２００４−５６００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、表面が疎水性の基板や多孔性の低誘電率膜（Ｌｏｗ−Ｋ膜）を有する基板等、ウェット洗浄に向かない基板の洗浄を行うために、液体を利用しない洗浄方法（すなわち、ドライ洗浄）が求められているが、特許文献１〜３の洗浄方法は、このようなウェット洗浄に向かない基板の洗浄には不適当である。特許文献４の基板処理装置では、基板表面に処理ガスを供給することにより、化学反応を利用したドライ洗浄を行うことが可能である。しかしながら、特許文献４の基板洗浄装置では、処理ガスが供給される基板の周囲を密閉する必要があるため、装置構成が複雑化してしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、一方の主面がウェット洗浄に向かない基板の両側の主面を同時に洗浄することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、基板を洗浄する基板洗浄装置であって、基板の外縁部を保持する基板保持部と、前記基板の一方の主面にドライ物理洗浄を行う第１洗浄機構と、前記基板の他方の主面に液体を用いるウェット洗浄を行う第２洗浄機構とを備える。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板洗浄装置であって、前記第１洗浄機構が、キャリアガスにて運ばれる固形の二酸化炭素の微粒子を前記基板の前記一方の主面に向けて噴出する微粒子噴出機構を備える。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板洗浄装置であって、前記第２洗浄機構が、前記基板の前記他方の主面との間に介在する液体に超音波振動を付与する超音波振動子を備える。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板洗浄装置であって、前記基板保持部を回転することにより前記基板を前記一方の主面に平行な面内にて回転する基板回転機構をさらに備える。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の基板洗浄装置であって、前記基板回転機構が、前記基板保持部が取り付けられ、前記基板の前記外縁部に沿う環状の回転部と、前記回転部に組み合わされて前記回転部との間でトルクを発生する環状の固定部とを備える。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の基板洗浄装置であって、前記基板回転機構が、前記基板の前記他方の主面の外側において放射状に伸び、前記基板保持部と共に回転する複数のフィンを備える。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の基板洗浄装置であって、前記基板の前記他方の主面が上方を向き、前記基板洗浄装置が、前記基板保持部、前記第１洗浄機構および前記第２洗浄機構を内部に収納するチャンバと、前記ウェット洗浄における使用済みの前記液体を前記基板の外周から回収する廃液回収部とをさらに備える。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の基板洗浄装置であって、前記廃液回収部が、開口を前記基板側に向ける凹部を前記基板の前記他方の主面の外周に沿って有する環状の容器である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、一方の主面がウェット洗浄に向かない基板の両側の主面を同時に洗浄することができる。請求項２の発明では、効率のよいドライ物理洗浄を行うことができる。
【００１７】
請求項３の発明では、ドライ物理洗浄が行われる一方の主面に超音波が透過することを防止しつつ、他方の主面を強力な超音波により洗浄することができる。
【００１８】
請求項４の発明では、基板を回転させながら洗浄することができる。請求項５の発明では、装置を小型化することができる。
【００１９】
請求項６の発明では、ウェット洗浄後の基板の表面から洗浄液を迅速に除去することができる。請求項７の発明では、チャンバの底部に洗浄廃液が溜まることを防止し、洗浄廃液からのミストの発生を防止することができる。請求項８の発明では、簡単な構造で洗浄廃液を確実に回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板洗浄装置１の構成を示す図である。基板洗浄装置１は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）の両主面を洗浄し、基板９に付着したパーティクル等の異物を除去する装置である。
【００２１】
図１に示すように、基板洗浄装置１は、円板状の基板９の外縁部を保持する基板保持部２、基板保持部２に保持される基板９の一方の主面である下面側に配置され、基板９の下面にドライ物理洗浄を行う第１洗浄機構３、および、基板９を挟んで第１洗浄機構３とは反対側に配置され、基板９の他方の主面である上面に液体を用いるウェット洗浄を行う第２洗浄機構４を備える。ここで、ドライ物理洗浄とは、基板９上に液体（以下、「洗浄液」という。）を供給することなく洗浄するドライ洗浄のうち、化学反応を利用しないものを意味する。基板保持部２は、基板２の外縁部に下から当接する円環状の載置リング２１と、載置リング２１上にて基板９の側面に向けて僅かに進退可能な保持ピン２２とを有する。
【００２２】
基板洗浄装置１では、基板保持部２を回転することにより基板９を下面および上面に平行な面内にて回転する略円環状の基板回転機構５が基板保持部２の下側に取り付けられる。基板回転機構５の外周には、第２洗浄機構４によるウェット洗浄における使用済みの洗浄液（基板９の上面の洗浄に使用された後の洗浄液であり、以下、「洗浄廃液」という。）を基板９の外周から回収する廃液回収部６が設けられる。図１中に矩形の線にて簡略化して示すように、基板洗浄装置１は、基板保持部２、第１洗浄機構３、第２洗浄機構４、基板回転機構５および廃液回収部６を内部に収納するチャンバ１１を備える。なお、チャンバ１１は気密構造とされる必要はない。
【００２３】
本実施の形態では、基板９は、微細なパターンが形成された表側の面を下方に向け、裏側の面を上方に向けて保持される。すなわち、以下の説明では、基板９の上面とは基板９の裏側の面を指し、下面とは基板９の表側の面を指す。基板保持部２の基板９と当接する部位にはＯリング等が設けられ、基板９と基板保持部２との当接部位は密閉される。第２洗浄機構４は、基板９の上面に洗浄液を供給する洗浄液供給部４２、洗浄液が供給された基板９の上面に当接し、これをブラシ洗浄する洗浄ブラシ４１を備える。基板洗浄装置１では、基板保持部２により基板９の上面が下面側から隔離されて保持されるため、基板９の上面に供給された洗浄液が基板９の下面に回り込むことが防止される。
【００２４】
第１洗浄機構３は、基板９の下面に向けて微粒子を噴出する微粒子噴出機構である噴射ノズル３１、並びに、窒素（Ｎ２）ガスおよび液体の二酸化炭素（ＣＯ２）を個別に噴射ノズル３１に供給する窒素ガス供給管３２，二酸化炭素供給管３３を備える。
【００２５】
図２は、噴射ノズル３１の構造を示す断面図である。噴射ノズル３１は、内筒３１１に外筒３１２が組み合わされた構造を有しており、内筒３１１の下部（すなわち、噴射ノズル３１の基板９側の先端とは反対側）は、二酸化炭素供給管３３（図１参照）を介して図示省略の二酸化炭素供給源に接続され、外筒３１２の側面は、窒素ガス供給管３２（図１参照）を介して窒素ガス供給源に接続される。内筒３１１は管状となっており、内部が液体二酸化炭素の流路３１３とされ、先端が液体二酸化炭素の吐出口３１４となる。外筒３１２の内側面は下部で内筒３１１の外側面と密着し、噴射ノズル３１の中部から先端に向かって内筒３１１の内側面との間に窒素ガスの流路３１５となる間隙が設けられる。外筒３１２の先端は内側に向かって屈曲しつつ内筒３１１の先端近傍まで伸びており、内筒３１１との間で、窒素ガスが流路３１５を経由して噴射される環状の噴射口３１６が形成される。
【００２６】
噴射ノズル３１に液体二酸化炭素および窒素ガスが供給されると、吐出口３１４から液体二酸化炭素が吐出され、吐出口３１４の周囲の噴射口３１６から窒素ガスが勢いよく噴射される。そして、吐出時の断熱膨張により凍結した二酸化炭素の微粒子が、キャリアガスである窒素ガスの気流と混合して加速される。このように噴射ノズル３１はいわゆる外部混合型の２流体ノズルとなっている。キャリアガスにて運ばれる固形の二酸化炭素の微粒子は、図２中に破線９１にて示すように広がりながら基板９に衝突し、その結果、基板９の下面から有機物等の微小なパーティクルが効率良く除去される。噴射ノズル３１では、液体二酸化炭素および窒素ガスがそれぞれの流路に沿って上方に導かれるため、二酸化炭素の微粒子の噴射ノズル３１からの噴射の指向性が高められ、微粒子が基板９に効率良く導かれる。
【００２７】
図１に示す基板回転機構５は、内側に中空部を有する中空モータであり、鉛直方向を向く中心軸５０を中心として回転する略円環状の回転部５１、および、回転部５１に組み合わされて回転部５１との間でトルクを発生する略円環状の固定部５２を備える。図１に示すように、回転部５１の上部には基板保持部２が取り付けられ、回転部５１は基板保持部２に保持される基板９の外縁部に沿って設けられる。円板状の基板９は、基板９の上面および下面に垂直な中心軸が基板回転機構５の中心軸５０と一致するように基板保持部２により保持される。
【００２８】
回転部５１は、固定部５２の内側面（すなわち、中心軸５０側の側面）、上面および下面を覆うように固定部５２に組み合わされており、固定部５２の上面および下面における外側の部位と上下に対向する２つの環状の導電板５１１を備える。固定部５２は、中心軸５０を中心として略円環状に所定の間隙を設けて多数配置される磁気コア５２１、および、磁気コア５２１の複数の部位にそれぞれ設けられるコイル５２２を備える。磁気コア５２１およびコイル５２２は、導電板５１１と対向して配置されて電機子５２０を構成する。磁気コア５２１は、板状の珪素鋼板チップを多数重ねて形成され、コイル５２２は、エナメル線を磁気コア５２１に巻き付けて形成される。
【００２９】
固定部５２の内部には、ガス（本実施の形態では、窒素ガス）が流れる円環状のガス流路５２３、および、冷却水が流れる円環状の冷却水流路５２４が形成されている。ガス流路５２３には、固定部５２の内側面と回転部５１との間の微小な間隙に向けてガスを供給するための多数の微小な開口５２３ａが形成されており、外部のガス供給装置からガス流路５２３に供給されたガスが開口５２３ａから噴射されることにより、固定部５２と回転部５１とが互いに離れるように力が作用する。すなわち、回転部５１はガスを介して固定部５２に支持されて静圧気体軸受機構を構成する。
【００３０】
基板回転機構５では、複数のコイル５２２に多相交流（例えば、２相交流や３相交流）が順に与えられ、電機子５２０に沿って固定部５２の上面側および下面側に進行磁界が発生する。その結果、電機子５２０の上下に設けられた回転部５１の導電板５１１に渦電流が発生し、リニアモータと同様の原理により回転部５１にトルクが与えられる。基板回転機構５では、上述のように、回転部５１がガスを介して固定部５２に支持されるため、回転部５１が基板保持部２および基板９と共に固定部５２に沿って滑らかに回転する。固定部５２では、外部の冷却水供給装置から冷却水流路５２４に冷却水が供給されることにより、複数のコイル５２２にて発生した熱の除去が行われる。
【００３１】
図１に示すように、基板回転機構５は、回転部５１の上面に略直角三角形の断面を有する複数のフィン５３を備える。図３は、回転部５１および基板保持部２を示す平面図であり、理解を容易にするために各フィン５３については頂部（すなわち、図１中に示す各フィン５３の上側の先端）のみを線にて描いている。図３に示すように、基板保持部２の外側に設けられた複数のフィン５３は、基板９の上面の外側において放射状かつ渦巻き状に伸び、回転部５１が回転することにより、基板９および基板保持部２と共に中心軸５０を中心として図３中における反時計回りに回転する。なお、フィン５３の断面形状は直線状であってもよく、さらに、細かな多数のフィンが回転部５１の上面に放射状に設けられてもよい。
【００３２】
図１に示す廃液回収部６は、基板回転機構５の上面および外側面の一部を覆うように設けられた略円環状の容器であり、開口６２を基板９側に向ける凹部６１を、基板９の上面の外周に沿って有する。廃液回収部６では、開口６２を介して回収した洗浄廃液が、凹部６１の基板回転機構５の外周側の部位である廃液貯溜部６３に貯溜され、廃液貯溜部６３に接続されている外部の回収装置により回収される。また、この回収装置により、凹部６１の内部の排気が洗浄廃液の回収と同時に行われる。廃液回収部６の外周には、チャンバ１１の内壁と廃液回収部６とを接続する円環状の仕切り板１１１が設けられており、基板保持部２に基板９が保持された状態では、基板９、基板保持部２、基板回転機構５、廃液回収部６および仕切り板１１１により、チャンバ１１の内部空間が基板９の上面側と下面側とに分割される。
【００３３】
基板洗浄装置１により基板９が洗浄される際には、まず、基板９がチャンバ１１内に搬入されて基板保持部２に保持され、基板回転機構５により基板９の回転が開始される。続いて、第１洗浄機構３において、基板９の下面に対する二酸化炭素の微粒子の噴射、および、噴射ノズル３１の移動が開始される。第１洗浄機構３では、噴射ノズル３１が微粒子の噴射を継続しつつ基板９の下方にて中心と外周との間で往復移動を繰り返すことにより、基板９の下面（すなわち、基板９の表側の面）に対するドライ物理洗浄が行われる。
【００３４】
また、第２洗浄機構４では、第１洗浄機構３による基板９の下面の洗浄開始と同時に、洗浄液供給部４２による基板９の上面への洗浄液の供給、および、洗浄ブラシ４１による上面の摩擦が開始される。そして、第１洗浄機構３による基板９の下面の洗浄と並行して、洗浄ブラシ４１が基板９の上面のブラシ洗浄を継続しつつ基板９の上方で基板９の中心と外周との間で往復移動を繰り返すことにより、基板９の上面（すなわち、基板９の裏側の面）に対するウェット洗浄が行われる。
【００３５】
このように、基板洗浄装置１では、基板保持部２により基板９の外縁部を保持することにより、基板９の上面および下面の洗浄を同時に行うことができる。そして、噴射ノズル３１からの微粒子を基板９の下面に衝突させることにより、基板９の下面に形成された微細なパターンを破壊することなく、付着したパーティクルを効率良く除去することができる。また、基板９の下面のドライ物理洗浄と並行して、洗浄ブラシ４１の摩擦による強力なウェット洗浄を基板９の上面に対して行い、上面に強固に付着した異物を効率良く除去することができる。
【００３６】
基板９の上面および下面の洗浄が終了すると、噴射ノズル３１による微粒子の噴射、洗浄液供給部４２による洗浄液の供給、および、洗浄ブラシ４１による基板９の摩擦が停止されるとともに、噴射ノズル３１および洗浄ブラシ４１が基板９の外側へと退避する。
【００３７】
その後、基板回転機構５により継続されている基板９の回転により、基板９の上面から洗浄廃液の除去が行われる。このとき、基板９は洗浄時よりも高速にて回転され、基板９の上面上の洗浄廃液が遠心力により基板９の外周へと移動し、廃液回収部６の開口６２を介して凹部６１に回収される。凹部６１に回収された洗浄廃液は、回転する複数のフィン５３に案内されることにより、さらに外周方向（すなわち、中心軸５０から離れる方向）へと迅速に移動し、廃液貯溜部６３から回収される。
【００３８】
基板洗浄装置１では、基板９上の洗浄廃液が回収された後も基板９の回転が継続され、基板９の上面近傍の空気がフィン５３の回転により基板９の外側へと吸引されて廃液回収部６から基板洗浄装置１の外部へと排気される。その結果、基板９の上方において、基板９の中心へと吹き下ろした後に基板９の上面に沿って外周へと流れるダウンフローが形成され、基板９の上面の迅速な乾燥が実現される。なお、このダウンフローは、上述の洗浄廃液の除去時にも形成されており、洗浄廃液の迅速な除去にも寄与している。基板洗浄装置１では、チャンバ１１に設けられたフィルタを介してチャンバ１１内部に清浄な空気が供給されているため、洗浄後の基板９への異物の再付着が防止される。
【００３９】
以上に説明したように、基板洗浄装置１では、基板保持部２により外縁部を保持された基板９の下面に対して第１洗浄機構３によりドライ物理洗浄が行われ、上面に対して第２洗浄機構４によりウェット洗浄が行われることにより、一方の主面がウェット洗浄に向かない基板（例えば、表側の面が疎水性の基板や多孔性の低誘電率膜（Ｌｏｗ−Ｋ膜）を有する基板）の両側の主面を同時に洗浄することができる。また、第１洗浄機構３において、噴射ノズル３１から二酸化炭素の微粒子を噴射することにより、基板９の下面に対する効率の良いドライ物理洗浄を行うことができる。
【００４０】
基板洗浄装置１では、廃液回収部６を基板９の上面側にのみ設ければよいため、基板９の両側の主面に対してウェット洗浄を行う場合に比べて、洗浄液の回収機構を簡素化することができる。また、洗浄液の使用量も削減することができる。さらには、化学反応を利用するドライ洗浄を行う場合に比べて、基板９の周囲を密閉する必要がなく、装置構成を簡素化することができる。
【００４１】
基板洗浄装置１では、基板保持部２を回転する基板回転機構５が設けられるため、基板９を回転させながら洗浄することができる。その結果、基板９の洗浄時における噴射ノズル３１および洗浄ブラシ４１の移動を簡素化しつつ基板９の両側の主面全体を洗浄することができる。また、基板回転機構５が内側の中空部（の上方）に基板９を保持する略円環状の中空モータであるため、基板洗浄装置１を小型化することができる。さらには、基板回転機構５が基板９の上面の外側において基板保持部２と共に回転する複数のフィン５３を備えることにより、ウェット洗浄後の基板９の上面から洗浄廃液を迅速に除去することができ、その上、基板９の上面を迅速に乾燥させることもできる。
【００４２】
基板洗浄装置１では、基板９の下面に対して液体を用いないドライ物理洗浄が行われ、基板９の上面の外周に洗浄廃液を回収する廃液回収部６が設けられることにより、チャンバ１１の底部に洗浄廃液が溜まることを防止し、洗浄廃液からのミストの発生を防止することができる。その結果、例えば、乾燥時における基板９への洗浄廃液のミストの付着や異物の再付着を防止し、基板９を清浄な状態に維持したまま乾燥することができる。また、廃液回収部６が、開口６２を基板９側に向けて基板９の上面の外周に沿って配置される略円環状の容器であるため、簡単な構造で洗浄廃液を確実に回収することができる。
【００４３】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る基板洗浄装置１ａの構成を示す図である。図４に示す基板洗浄装置１ａでは、上面に対してドライ物理洗浄が行われ、下面に対してウェット洗浄が行われ、上面側には第１の実施の形態と同様の第１洗浄機構３が設けられ、下面側には超音波振動子を有する超音波ステージ４３が第２洗浄機構４として備えられる。その他の構成は、配置される位置が上下反対になっていることを除いて図１とほぼ同様であり、以下の説明において同符号を付す。
【００４４】
図４に示すように、基板洗浄装置１ａでは、基板９の外縁部を保持する基板保持部２が基板回転機構５の回転部５１の内側面（すなわち、中心軸５０側の側面）に設けられており、基板９は、微細なパターンが形成された表側の面を上方に向け、裏側の面を下方に向けて保持される。基板９の下方に設けられた略円板状の超音波ステージ４３は上下方向に移動可能とされ、基板９の洗浄時には、外縁部において廃液回収部６と当接する。このとき、基板９と超音波ステージ４３との間に形成される間隙９２の高さ（すなわち、基板９の下面と超音波ステージ４３の上面との間の中心軸５０に沿う方向の距離）は約２〜３ｍｍとされる。図５は、超音波ステージ４３を示す平面図である。図５に示すように、超音波ステージ４３は、中心軸５０を中心として等角度間隔に配置される４つの扇形の超音波振動子４３１を上面に備え、中央に、基板９の下面の洗浄に用いられる液体（以下、「洗浄液」という。）を吐出する吐出口４３２を有する。
【００４５】
図４に示す基板洗浄装置１ａにより基板９が洗浄される際には、まず、超音波ステージ４３が上昇して廃液回収部６に当接し、基板９と超音波ステージ４３との間に吐出口４３２から洗浄液が供給されて間隙９２に充填される。続いて、第１の実施の形態と同様に、基板９の回転が開始され、第１洗浄機構３においては、基板９の上面に対する二酸化炭素の微粒子の噴射、および、噴射ノズル３１の移動が開始され、基板９の上面に対するドライ物理洗浄が行われる。
【００４６】
また、第２洗浄機構４では、第１洗浄機構３による基板９の上面の洗浄開始と同時に、超音波ステージ４３の上面に設けられた超音波振動子４３１（図５参照）により、基板９と超音波ステージ４３との間に介在する洗浄液に超音波振動の付与が開始される。そして、第１洗浄機構３による基板９の上面の洗浄と並行して、洗浄液に対する超音波振動の付与を継続することにより、基板９の下面に対するウェット洗浄が行われる。
【００４７】
このように、基板洗浄装置１ａでは、第１の実施の形態と同様に、基板９の表側の面に形成された微細なパターンを破壊することなく、第１洗浄機構３によるドライ物理洗浄により、付着したパーティクルを効率良く除去することができる。また、基板９の表側の面のドライ物理洗浄と並行して、超音波振動の付与による強力なウェット洗浄を基板９の裏側の面に対して行うことができる。基板９の上面および下面の洗浄が終了すると、噴射ノズル３１による微粒子の噴射、および、超音波振動子４３１による超音波振動の付与が停止されるとともに、噴射ノズル３１が退避する。そして、吐出口４３２から空気が間隙９２に供給され、廃液貯溜部６３に接続されている回収装置により、間隙９２および廃液回収部６の凹部６１に充填された洗浄液が排出される。
【００４８】
洗浄液の排出が完了すると、基板回転機構５による継続的な基板９の回転により、ウェット洗浄が施された基板９の下面から洗浄廃液の除去が行われる。基板９は、第１の実施の形態と同様に、洗浄時よりも高速にて回転するため、基板９の下面に付着している洗浄廃液が遠心力により基板９の外周へと移動し、廃液回収部６の開口６２を介して凹部６１に回収され、回転する複数のフィン５３に案内されることにより、さらに外周方向へと迅速に移動して廃液貯溜部６３から回収される。
【００４９】
その後、超音波ステージ４３が下方へと移動し、基板９の下方が開放された状態で基板９の回転が継続され、基板９の下面近傍の空気がフィン５３の回転により基板９の外周へと吸引されて基板洗浄装置１ａの外部へと排気されることにより、基板９の下面の迅速な乾燥が実現される。なお、基板洗浄装置１ａでも基板洗浄装置１と同様に、チャンバ１１に設けられたフィルタを介してチャンバ１１内部に清浄な空気が供給されているため、洗浄後の基板９への異物の再付着が防止される。
【００５０】
以上に説明したように、基板洗浄装置１ａでは、基板９の上面に対して液体を用いないドライ物理洗浄が行われるため、基板９の上面（すなわち、表側の面）には液体が付着しない。これにより、基板９の下面に対して洗浄液を介して超音波振動を付与するウェット洗浄が並行して行われる際に、ドライ物理洗浄が行われる基板９の上面に超音波が透過することを防止しつつ、基板９の下面を強力な超音波により洗浄することができる。その結果、基板９の上面に形成された微細なパターンを下面からの超音波振動により破壊することなく、下面に強固に付着した異物を効率良く除去することができる。
【００５１】
基板洗浄装置１ａでは、第１の実施の形態と同様に、一方の主面がウェット洗浄に向かない基板の両側の主面を同時に洗浄することができるとともに、二酸化炭素の微粒子の噴射により基板９の上面に対する効率の良いドライ物理洗浄を行うことができる。また、基板回転機構５により基板９を回転させながら洗浄することができ、噴射ノズル３１の移動を簡素化することができる。さらには、基板回転機構５として中空モータを利用することにより基板洗浄装置１を小型化することができる。また、基板回転機構５に複数のフィン５３を設けることによりウェット洗浄後の基板９の下面から洗浄廃液を迅速に除去することができ、さらに、基板９の下面を迅速に乾燥させることもできる。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００５３】
例えば、第１洗浄機構３では、二酸化炭素以外の他の固形微粒子が噴射ノズル３１から噴射されることにより、基板９の表側の面に対するドライ物理洗浄が行われてもよい。また、外部混合型の２流体ノズルに代えて内部混合型の２流体ノズルが噴射ノズル３１として用いられてもよい。さらには、基板９に対する微粒子の噴射は２流体ノズル以外の他の方法により行われてもよい。
【００５４】
第１洗浄機構３により行われるドライ物理洗浄は、基板９への微粒子の噴射には限定されず、例えば、短パルスレーザの照射によるアブレーション（融解・蒸発）を利用したレーザ洗浄であってもよく、また、いわゆる超音波笛により液体を介在させることなく基板の主面に超音波振動を付与する超音波洗浄であってもよい。第２洗浄機構４により行われるウェット洗浄は、洗浄ブラシ４１による摩擦や洗浄液を介しての超音波振動の付与には限定されず、例えば、洗浄液の水流（または、洗浄液の液滴）を高速にて基板９に噴射することにより行われてもよい。第２の実施の形態における超音波振動子４３１の個数、形状および配置は、図５に示すものには限定されず、様々に変更されてよい。
【００５５】
基板回転機構５は、基板洗浄装置の小型化という観点からは中空モータであることが好ましいが、それ以外の他の構成とされてもよい。例えば、回転部５１の外周にギアを介して接続される通常のモータが基板回転機構５の駆動源とされてもよい。
【００５６】
基板洗浄装置１は、プリント配線基板やフラットパネル表示装置に使用されるガラス基板等、半導体基板以外の様々な基板の洗浄に利用されてよい。なお、基板の種類や大きさ等に合わせて、洗浄時および洗浄後における基板の回転は省略されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１の実施の形態に係る基板洗浄装置の構成を示す図である。
【図２】噴射ノズルの構造を示す断面図である。
【図３】回転部および基板保持部を示す平面図である。
【図４】第２の実施の形態に係る基板洗浄装置の構成を示す図である。
【図５】超音波ステージを示す平面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１，１ａ 基板洗浄装置
２ 基板保持部
３ 第１洗浄機構
４ 第２洗浄機構
５ 基板回転機構
６ 廃液回収部
９ 基板
１１ チャンバ
３１ 噴射ノズル
５１ 回転部
５２ 固定部
５３ フィン
６１ 凹部
６２ 開口
４３１ 超音波振動子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を洗浄する基板洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体基板（以下、単に「基板」という。）の製造工程において、基板の表面に付着したパーティクル等の異物を除去する洗浄装置では、基板を外縁部から保持して基板の両側の主面を同時に洗浄する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、外縁部をツメにより固定した半導体ウエハ（基板）の上方および下方から半導体ウエハに向けて窒素（Ｎ２）ガスを噴射しつつ半導体ウエハの周囲から吸引することにより、半導体ウエハの両面を同時にドライ洗浄して１００μｍ以上の大きさのダスト（ここでは、パーティクルに比べて大きい異物を意味する。）を予め除去し、その後、他の洗浄液に浸漬する等してパーティクルを除去する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、ウエハ（基板）を外縁部から保持して回転し、各種洗浄液をウエハに供給しつつブラシにより両面をウェット洗浄する技術が開示されている。また、特許文献３では、中空部を有する誘導回転モータにより基板を外縁部から保持して回転し、両面に処理液を供給して基板の両面を処理（洗浄）する基板処理装置が開示されている。
【０００５】
特許文献４では、ウエハ（基板）が保持される処理室内において、基板の表側の面および裏側の面の周囲の雰囲気が混じらないように気密に隔離した状態で、基板の表側の面および裏側の面に異なる処理流体を供給することにより、基板の両面に異なる処理を同時に行う基板処理装置が開示されている。特許文献４の基板洗浄装置では、例えば、基板の表側の面にはフッ酸のベーパ（気体）によるエッチングが行われ、裏側の面にはＳＣ１（ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）（液体）によるウェット洗浄が行われる。
【特許文献１】特開平７−２９７１６１号公報
【特許文献２】特開平６−２６７９１８号公報
【特許文献３】特開２０００−１８３００９号公報
【特許文献４】特開２００４−５６００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、表面が疎水性の基板や多孔性の低誘電率膜（Ｌｏｗ−Ｋ膜）を有する基板等、ウェット洗浄に向かない基板の洗浄を行うために、液体を利用しない洗浄方法（すなわち、ドライ洗浄）が求められているが、特許文献１〜３の洗浄方法は、このようなウェット洗浄に向かない基板の洗浄には不適当である。特許文献４の基板処理装置では、基板表面に処理ガスを供給することにより、化学反応を利用したドライ洗浄を行うことが可能である。しかしながら、特許文献４の基板洗浄装置では、処理ガスが供給される基板の周囲を密閉する必要があるため、装置構成が複雑化してしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、一方の主面がウェット洗浄に向かない基板の両側の主面を同時に洗浄することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、基板を洗浄する基板洗浄装置であって、基板の外縁部を保持する基板保持部と、前記基板の一方の主面にドライ物理洗浄を行う第１洗浄機構と、前記基板の他方の主面に液体を用いるウェット洗浄を行う第２洗浄機構とを備える。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板洗浄装置であって、前記第１洗浄機構が、キャリアガスにて運ばれる固形の二酸化炭素の微粒子を前記基板の前記一方の主面に向けて噴出する微粒子噴出機構を備える。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の基板洗浄装置であって、前記第２洗浄機構が、前記基板の前記他方の主面との間に介在する液体に超音波振動を付与する超音波振動子を備える。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板洗浄装置であって、前記基板保持部を回転することにより前記基板を前記一方の主面に平行な面内にて回転する基板回転機構をさらに備える。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の基板洗浄装置であって、前記基板回転機構が、前記基板保持部が取り付けられ、前記基板の前記外縁部に沿う環状の回転部と、前記回転部に組み合わされて前記回転部との間でトルクを発生する環状の固定部とを備える。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の基板洗浄装置であって、前記基板回転機構が、前記基板の前記他方の主面の外側において放射状に伸び、前記基板保持部と共に回転する複数のフィンを備える。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の基板洗浄装置であって、前記基板の前記他方の主面が上方を向き、前記基板洗浄装置が、前記基板保持部、前記第１洗浄機構および前記第２洗浄機構を内部に収納するチャンバと、前記ウェット洗浄における使用済みの前記液体を前記基板の外周から回収する廃液回収部とをさらに備える。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の基板洗浄装置であって、前記廃液回収部が、開口を前記基板側に向ける凹部を前記基板の前記他方の主面の外周に沿って有する環状の容器である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、一方の主面がウェット洗浄に向かない基板の両側の主面を同時に洗浄することができる。請求項２の発明では、効率のよいドライ物理洗浄を行うことができる。
【００１７】
請求項３の発明では、ドライ物理洗浄が行われる一方の主面に超音波が透過することを防止しつつ、他方の主面を強力な超音波により洗浄することができる。
【００１８】
請求項４の発明では、基板を回転させながら洗浄することができる。請求項５の発明では、装置を小型化することができる。
【００１９】
請求項６の発明では、ウェット洗浄後の基板の表面から洗浄液を迅速に除去することができる。請求項７の発明では、チャンバの底部に洗浄廃液が溜まることを防止し、洗浄廃液からのミストの発生を防止することができる。請求項８の発明では、簡単な構造で洗浄廃液を確実に回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板洗浄装置１の構成を示す図である。基板洗浄装置１は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）の両主面を洗浄し、基板９に付着したパーティクル等の異物を除去する装置である。
【００２１】
図１に示すように、基板洗浄装置１は、円板状の基板９の外縁部を保持する基板保持部２、基板保持部２に保持される基板９の一方の主面である下面側に配置され、基板９の下面にドライ物理洗浄を行う第１洗浄機構３、および、基板９を挟んで第１洗浄機構３とは反対側に配置され、基板９の他方の主面である上面に液体を用いるウェット洗浄を行う第２洗浄機構４を備える。ここで、ドライ物理洗浄とは、基板９上に液体（以下、「洗浄液」という。）を供給することなく洗浄するドライ洗浄のうち、化学反応を利用しないものを意味する。基板保持部２は、基板２の外縁部に下から当接する円環状の載置リング２１と、載置リング２１上にて基板９の側面に向けて僅かに進退可能な保持ピン２２とを有する。
【００２２】
基板洗浄装置１では、基板保持部２を回転することにより基板９を下面および上面に平行な面内にて回転する略円環状の基板回転機構５が基板保持部２の下側に取り付けられる。基板回転機構５の外周には、第２洗浄機構４によるウェット洗浄における使用済みの洗浄液（基板９の上面の洗浄に使用された後の洗浄液であり、以下、「洗浄廃液」という。）を基板９の外周から回収する廃液回収部６が設けられる。図１中に矩形の線にて簡略化して示すように、基板洗浄装置１は、基板保持部２、第１洗浄機構３、第２洗浄機構４、基板回転機構５および廃液回収部６を内部に収納するチャンバ１１を備える。なお、チャンバ１１は気密構造とされる必要はない。
【００２３】
本実施の形態では、基板９は、微細なパターンが形成された表側の面を下方に向け、裏側の面を上方に向けて保持される。すなわち、以下の説明では、基板９の上面とは基板９の裏側の面を指し、下面とは基板９の表側の面を指す。基板保持部２の基板９と当接する部位にはＯリング等が設けられ、基板９と基板保持部２との当接部位は密閉される。第２洗浄機構４は、基板９の上面に洗浄液を供給する洗浄液供給部４２、洗浄液が供給された基板９の上面に当接し、これをブラシ洗浄する洗浄ブラシ４１を備える。基板洗浄装置１では、基板保持部２により基板９の上面が下面側から隔離されて保持されるため、基板９の上面に供給された洗浄液が基板９の下面に回り込むことが防止される。
【００２４】
第１洗浄機構３は、基板９の下面に向けて微粒子を噴出する微粒子噴出機構である噴射ノズル３１、並びに、窒素（Ｎ２）ガスおよび液体の二酸化炭素（ＣＯ２）を個別に噴射ノズル３１に供給する窒素ガス供給管３２，二酸化炭素供給管３３を備える。
【００２５】
図２は、噴射ノズル３１の構造を示す断面図である。噴射ノズル３１は、内筒３１１に外筒３１２が組み合わされた構造を有しており、内筒３１１の下部（すなわち、噴射ノズル３１の基板９側の先端とは反対側）は、二酸化炭素供給管３３（図１参照）を介して図示省略の二酸化炭素供給源に接続され、外筒３１２の側面は、窒素ガス供給管３２（図１参照）を介して窒素ガス供給源に接続される。内筒３１１は管状となっており、内部が液体二酸化炭素の流路３１３とされ、先端が液体二酸化炭素の吐出口３１４となる。外筒３１２の内側面は下部で内筒３１１の外側面と密着し、噴射ノズル３１の中部から先端に向かって内筒３１１の内側面との間に窒素ガスの流路３１５となる間隙が設けられる。外筒３１２の先端は内側に向かって屈曲しつつ内筒３１１の先端近傍まで伸びており、内筒３１１との間で、窒素ガスが流路３１５を経由して噴射される環状の噴射口３１６が形成される。
【００２６】
噴射ノズル３１に液体二酸化炭素および窒素ガスが供給されると、吐出口３１４から液体二酸化炭素が吐出され、吐出口３１４の周囲の噴射口３１６から窒素ガスが勢いよく噴射される。そして、吐出時の断熱膨張により凍結した二酸化炭素の微粒子が、キャリアガスである窒素ガスの気流と混合して加速される。このように噴射ノズル３１はいわゆる外部混合型の２流体ノズルとなっている。キャリアガスにて運ばれる固形の二酸化炭素の微粒子は、図２中に破線９１にて示すように広がりながら基板９に衝突し、その結果、基板９の下面から有機物等の微小なパーティクルが効率良く除去される。噴射ノズル３１では、液体二酸化炭素および窒素ガスがそれぞれの流路に沿って上方に導かれるため、二酸化炭素の微粒子の噴射ノズル３１からの噴射の指向性が高められ、微粒子が基板９に効率良く導かれる。
【００２７】
図１に示す基板回転機構５は、内側に中空部を有する中空モータであり、鉛直方向を向く中心軸５０を中心として回転する略円環状の回転部５１、および、回転部５１に組み合わされて回転部５１との間でトルクを発生する略円環状の固定部５２を備える。図１に示すように、回転部５１の上部には基板保持部２が取り付けられ、回転部５１は基板保持部２に保持される基板９の外縁部に沿って設けられる。円板状の基板９は、基板９の上面および下面に垂直な中心軸が基板回転機構５の中心軸５０と一致するように基板保持部２により保持される。
【００２８】
回転部５１は、固定部５２の内側面（すなわち、中心軸５０側の側面）、上面および下面を覆うように固定部５２に組み合わされており、固定部５２の上面および下面における外側の部位と上下に対向する２つの環状の導電板５１１を備える。固定部５２は、中心軸５０を中心として略円環状に所定の間隙を設けて多数配置される磁気コア５２１、および、磁気コア５２１の複数の部位にそれぞれ設けられるコイル５２２を備える。磁気コア５２１およびコイル５２２は、導電板５１１と対向して配置されて電機子５２０を構成する。磁気コア５２１は、板状の珪素鋼板チップを多数重ねて形成され、コイル５２２は、エナメル線を磁気コア５２１に巻き付けて形成される。
【００２９】
固定部５２の内部には、ガス（本実施の形態では、窒素ガス）が流れる円環状のガス流路５２３、および、冷却水が流れる円環状の冷却水流路５２４が形成されている。ガス流路５２３には、固定部５２の内側面と回転部５１との間の微小な間隙に向けてガスを供給するための多数の微小な開口５２３ａが形成されており、外部のガス供給装置からガス流路５２３に供給されたガスが開口５２３ａから噴射されることにより、固定部５２と回転部５１とが互いに離れるように力が作用する。すなわち、回転部５１はガスを介して固定部５２に支持されて静圧気体軸受機構を構成する。
【００３０】
基板回転機構５では、複数のコイル５２２に多相交流（例えば、２相交流や３相交流）が順に与えられ、電機子５２０に沿って固定部５２の上面側および下面側に進行磁界が発生する。その結果、電機子５２０の上下に設けられた回転部５１の導電板５１１に渦電流が発生し、リニアモータと同様の原理により回転部５１にトルクが与えられる。基板回転機構５では、上述のように、回転部５１がガスを介して固定部５２に支持されるため、回転部５１が基板保持部２および基板９と共に固定部５２に沿って滑らかに回転する。固定部５２では、外部の冷却水供給装置から冷却水流路５２４に冷却水が供給されることにより、複数のコイル５２２にて発生した熱の除去が行われる。
【００３１】
図１に示すように、基板回転機構５は、回転部５１の上面に略直角三角形の断面を有する複数のフィン５３を備える。図３は、回転部５１および基板保持部２を示す平面図であり、理解を容易にするために各フィン５３については頂部（すなわち、図１中に示す各フィン５３の上側の先端）のみを線にて描いている。図３に示すように、基板保持部２の外側に設けられた複数のフィン５３は、基板９の上面の外側において放射状かつ渦巻き状に伸び、回転部５１が回転することにより、基板９および基板保持部２と共に中心軸５０を中心として図３中における反時計回りに回転する。なお、フィン５３の断面形状は直線状であってもよく、さらに、細かな多数のフィンが回転部５１の上面に放射状に設けられてもよい。
【００３２】
図１に示す廃液回収部６は、基板回転機構５の上面および外側面の一部を覆うように設けられた略円環状の容器であり、開口６２を基板９側に向ける凹部６１を、基板９の上面の外周に沿って有する。廃液回収部６では、開口６２を介して回収した洗浄廃液が、凹部６１の基板回転機構５の外周側の部位である廃液貯溜部６３に貯溜され、廃液貯溜部６３に接続されている外部の回収装置により回収される。また、この回収装置により、凹部６１の内部の排気が洗浄廃液の回収と同時に行われる。廃液回収部６の外周には、チャンバ１１の内壁と廃液回収部６とを接続する円環状の仕切り板１１１が設けられており、基板保持部２に基板９が保持された状態では、基板９、基板保持部２、基板回転機構５、廃液回収部６および仕切り板１１１により、チャンバ１１の内部空間が基板９の上面側と下面側とに分割される。
【００３３】
基板洗浄装置１により基板９が洗浄される際には、まず、基板９がチャンバ１１内に搬入されて基板保持部２に保持され、基板回転機構５により基板９の回転が開始される。続いて、第１洗浄機構３において、基板９の下面に対する二酸化炭素の微粒子の噴射、および、噴射ノズル３１の移動が開始される。第１洗浄機構３では、噴射ノズル３１が微粒子の噴射を継続しつつ基板９の下方にて中心と外周との間で往復移動を繰り返すことにより、基板９の下面（すなわち、基板９の表側の面）に対するドライ物理洗浄が行われる。
【００３４】
また、第２洗浄機構４では、第１洗浄機構３による基板９の下面の洗浄開始と同時に、洗浄液供給部４２による基板９の上面への洗浄液の供給、および、洗浄ブラシ４１による上面の摩擦が開始される。そして、第１洗浄機構３による基板９の下面の洗浄と並行して、洗浄ブラシ４１が基板９の上面のブラシ洗浄を継続しつつ基板９の上方で基板９の中心と外周との間で往復移動を繰り返すことにより、基板９の上面（すなわち、基板９の裏側の面）に対するウェット洗浄が行われる。
【００３５】
このように、基板洗浄装置１では、基板保持部２により基板９の外縁部を保持することにより、基板９の上面および下面の洗浄を同時に行うことができる。そして、噴射ノズル３１からの微粒子を基板９の下面に衝突させることにより、基板９の下面に形成された微細なパターンを破壊することなく、付着したパーティクルを効率良く除去することができる。また、基板９の下面のドライ物理洗浄と並行して、洗浄ブラシ４１の摩擦による強力なウェット洗浄を基板９の上面に対して行い、上面に強固に付着した異物を効率良く除去することができる。
【００３６】
基板９の上面および下面の洗浄が終了すると、噴射ノズル３１による微粒子の噴射、洗浄液供給部４２による洗浄液の供給、および、洗浄ブラシ４１による基板９の摩擦が停止されるとともに、噴射ノズル３１および洗浄ブラシ４１が基板９の外側へと退避する。
【００３７】
その後、基板回転機構５により継続されている基板９の回転により、基板９の上面から洗浄廃液の除去が行われる。このとき、基板９は洗浄時よりも高速にて回転され、基板９の上面上の洗浄廃液が遠心力により基板９の外周へと移動し、廃液回収部６の開口６２を介して凹部６１に回収される。凹部６１に回収された洗浄廃液は、回転する複数のフィン５３に案内されることにより、さらに外周方向（すなわち、中心軸５０から離れる方向）へと迅速に移動し、廃液貯溜部６３から回収される。
【００３８】
基板洗浄装置１では、基板９上の洗浄廃液が回収された後も基板９の回転が継続され、基板９の上面近傍の空気がフィン５３の回転により基板９の外側へと吸引されて廃液回収部６から基板洗浄装置１の外部へと排気される。その結果、基板９の上方において、基板９の中心へと吹き下ろした後に基板９の上面に沿って外周へと流れるダウンフローが形成され、基板９の上面の迅速な乾燥が実現される。なお、このダウンフローは、上述の洗浄廃液の除去時にも形成されており、洗浄廃液の迅速な除去にも寄与している。基板洗浄装置１では、チャンバ１１に設けられたフィルタを介してチャンバ１１内部に清浄な空気が供給されているため、洗浄後の基板９への異物の再付着が防止される。
【００３９】
以上に説明したように、基板洗浄装置１では、基板保持部２により外縁部を保持された基板９の下面に対して第１洗浄機構３によりドライ物理洗浄が行われ、上面に対して第２洗浄機構４によりウェット洗浄が行われることにより、一方の主面がウェット洗浄に向かない基板（例えば、表側の面が疎水性の基板や多孔性の低誘電率膜（Ｌｏｗ−Ｋ膜）を有する基板）の両側の主面を同時に洗浄することができる。また、第１洗浄機構３において、噴射ノズル３１から二酸化炭素の微粒子を噴射することにより、基板９の下面に対する効率の良いドライ物理洗浄を行うことができる。
【００４０】
基板洗浄装置１では、廃液回収部６を基板９の上面側にのみ設ければよいため、基板９の両側の主面に対してウェット洗浄を行う場合に比べて、洗浄液の回収機構を簡素化することができる。また、洗浄液の使用量も削減することができる。さらには、化学反応を利用するドライ洗浄を行う場合に比べて、基板９の周囲を密閉する必要がなく、装置構成を簡素化することができる。
【００４１】
基板洗浄装置１では、基板保持部２を回転する基板回転機構５が設けられるため、基板９を回転させながら洗浄することができる。その結果、基板９の洗浄時における噴射ノズル３１および洗浄ブラシ４１の移動を簡素化しつつ基板９の両側の主面全体を洗浄することができる。また、基板回転機構５が内側の中空部（の上方）に基板９を保持する略円環状の中空モータであるため、基板洗浄装置１を小型化することができる。さらには、基板回転機構５が基板９の上面の外側において基板保持部２と共に回転する複数のフィン５３を備えることにより、ウェット洗浄後の基板９の上面から洗浄廃液を迅速に除去することができ、その上、基板９の上面を迅速に乾燥させることもできる。
【００４２】
基板洗浄装置１では、基板９の下面に対して液体を用いないドライ物理洗浄が行われ、基板９の上面の外周に洗浄廃液を回収する廃液回収部６が設けられることにより、チャンバ１１の底部に洗浄廃液が溜まることを防止し、洗浄廃液からのミストの発生を防止することができる。その結果、例えば、乾燥時における基板９への洗浄廃液のミストの付着や異物の再付着を防止し、基板９を清浄な状態に維持したまま乾燥することができる。また、廃液回収部６が、開口６２を基板９側に向けて基板９の上面の外周に沿って配置される略円環状の容器であるため、簡単な構造で洗浄廃液を確実に回収することができる。
【００４３】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る基板洗浄装置１ａの構成を示す図である。図４に示す基板洗浄装置１ａでは、上面に対してドライ物理洗浄が行われ、下面に対してウェット洗浄が行われ、上面側には第１の実施の形態と同様の第１洗浄機構３が設けられ、下面側には超音波振動子を有する超音波ステージ４３が第２洗浄機構４として備えられる。その他の構成は、配置される位置が上下反対になっていることを除いて図１とほぼ同様であり、以下の説明において同符号を付す。
【００４４】
図４に示すように、基板洗浄装置１ａでは、基板９の外縁部を保持する基板保持部２が基板回転機構５の回転部５１の内側面（すなわち、中心軸５０側の側面）に設けられており、基板９は、微細なパターンが形成された表側の面を上方に向け、裏側の面を下方に向けて保持される。基板９の下方に設けられた略円板状の超音波ステージ４３は上下方向に移動可能とされ、基板９の洗浄時には、外縁部において廃液回収部６と当接する。このとき、基板９と超音波ステージ４３との間に形成される間隙９２の高さ（すなわち、基板９の下面と超音波ステージ４３の上面との間の中心軸５０に沿う方向の距離）は約２〜３ｍｍとされる。図５は、超音波ステージ４３を示す平面図である。図５に示すように、超音波ステージ４３は、中心軸５０を中心として等角度間隔に配置される４つの扇形の超音波振動子４３１を上面に備え、中央に、基板９の下面の洗浄に用いられる液体（以下、「洗浄液」という。）を吐出する吐出口４３２を有する。
【００４５】
図４に示す基板洗浄装置１ａにより基板９が洗浄される際には、まず、超音波ステージ４３が上昇して廃液回収部６に当接し、基板９と超音波ステージ４３との間に吐出口４３２から洗浄液が供給されて間隙９２に充填される。続いて、第１の実施の形態と同様に、基板９の回転が開始され、第１洗浄機構３においては、基板９の上面に対する二酸化炭素の微粒子の噴射、および、噴射ノズル３１の移動が開始され、基板９の上面に対するドライ物理洗浄が行われる。
【００４６】
また、第２洗浄機構４では、第１洗浄機構３による基板９の上面の洗浄開始と同時に、超音波ステージ４３の上面に設けられた超音波振動子４３１（図５参照）により、基板９と超音波ステージ４３との間に介在する洗浄液に超音波振動の付与が開始される。そして、第１洗浄機構３による基板９の上面の洗浄と並行して、洗浄液に対する超音波振動の付与を継続することにより、基板９の下面に対するウェット洗浄が行われる。
【００４７】
このように、基板洗浄装置１ａでは、第１の実施の形態と同様に、基板９の表側の面に形成された微細なパターンを破壊することなく、第１洗浄機構３によるドライ物理洗浄により、付着したパーティクルを効率良く除去することができる。また、基板９の表側の面のドライ物理洗浄と並行して、超音波振動の付与による強力なウェット洗浄を基板９の裏側の面に対して行うことができる。基板９の上面および下面の洗浄が終了すると、噴射ノズル３１による微粒子の噴射、および、超音波振動子４３１による超音波振動の付与が停止されるとともに、噴射ノズル３１が退避する。そして、吐出口４３２から空気が間隙９２に供給され、廃液貯溜部６３に接続されている回収装置により、間隙９２および廃液回収部６の凹部６１に充填された洗浄液が排出される。
【００４８】
洗浄液の排出が完了すると、基板回転機構５による継続的な基板９の回転により、ウェット洗浄が施された基板９の下面から洗浄廃液の除去が行われる。基板９は、第１の実施の形態と同様に、洗浄時よりも高速にて回転するため、基板９の下面に付着している洗浄廃液が遠心力により基板９の外周へと移動し、廃液回収部６の開口６２を介して凹部６１に回収され、回転する複数のフィン５３に案内されることにより、さらに外周方向へと迅速に移動して廃液貯溜部６３から回収される。
【００４９】
その後、超音波ステージ４３が下方へと移動し、基板９の下方が開放された状態で基板９の回転が継続され、基板９の下面近傍の空気がフィン５３の回転により基板９の外周へと吸引されて基板洗浄装置１ａの外部へと排気されることにより、基板９の下面の迅速な乾燥が実現される。なお、基板洗浄装置１ａでも基板洗浄装置１と同様に、チャンバ１１に設けられたフィルタを介してチャンバ１１内部に清浄な空気が供給されているため、洗浄後の基板９への異物の再付着が防止される。
【００５０】
以上に説明したように、基板洗浄装置１ａでは、基板９の上面に対して液体を用いないドライ物理洗浄が行われるため、基板９の上面（すなわち、表側の面）には液体が付着しない。これにより、基板９の下面に対して洗浄液を介して超音波振動を付与するウェット洗浄が並行して行われる際に、ドライ物理洗浄が行われる基板９の上面に超音波が透過することを防止しつつ、基板９の下面を強力な超音波により洗浄することができる。その結果、基板９の上面に形成された微細なパターンを下面からの超音波振動により破壊することなく、下面に強固に付着した異物を効率良く除去することができる。
【００５１】
基板洗浄装置１ａでは、第１の実施の形態と同様に、一方の主面がウェット洗浄に向かない基板の両側の主面を同時に洗浄することができるとともに、二酸化炭素の微粒子の噴射により基板９の上面に対する効率の良いドライ物理洗浄を行うことができる。また、基板回転機構５により基板９を回転させながら洗浄することができ、噴射ノズル３１の移動を簡素化することができる。さらには、基板回転機構５として中空モータを利用することにより基板洗浄装置１を小型化することができる。また、基板回転機構５に複数のフィン５３を設けることによりウェット洗浄後の基板９の下面から洗浄廃液を迅速に除去することができ、さらに、基板９の下面を迅速に乾燥させることもできる。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００５３】
例えば、第１洗浄機構３では、二酸化炭素以外の他の固形微粒子が噴射ノズル３１から噴射されることにより、基板９の表側の面に対するドライ物理洗浄が行われてもよい。また、外部混合型の２流体ノズルに代えて内部混合型の２流体ノズルが噴射ノズル３１として用いられてもよい。さらには、基板９に対する微粒子の噴射は２流体ノズル以外の他の方法により行われてもよい。
【００５４】
第１洗浄機構３により行われるドライ物理洗浄は、基板９への微粒子の噴射には限定されず、例えば、短パルスレーザの照射によるアブレーション（融解・蒸発）を利用したレーザ洗浄であってもよく、また、いわゆる超音波笛により液体を介在させることなく基板の主面に超音波振動を付与する超音波洗浄であってもよい。第２洗浄機構４により行われるウェット洗浄は、洗浄ブラシ４１による摩擦や洗浄液を介しての超音波振動の付与には限定されず、例えば、洗浄液の水流（または、洗浄液の液滴）を高速にて基板９に噴射することにより行われてもよい。第２の実施の形態における超音波振動子４３１の個数、形状および配置は、図５に示すものには限定されず、様々に変更されてよい。
【００５５】
基板回転機構５は、基板洗浄装置の小型化という観点からは中空モータであることが好ましいが、それ以外の他の構成とされてもよい。例えば、回転部５１の外周にギアを介して接続される通常のモータが基板回転機構５の駆動源とされてもよい。
【００５６】
基板洗浄装置１は、プリント配線基板やフラットパネル表示装置に使用されるガラス基板等、半導体基板以外の様々な基板の洗浄に利用されてよい。なお、基板の種類や大きさ等に合わせて、洗浄時および洗浄後における基板の回転は省略されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１の実施の形態に係る基板洗浄装置の構成を示す図である。
【図２】噴射ノズルの構造を示す断面図である。
【図３】回転部および基板保持部を示す平面図である。
【図４】第２の実施の形態に係る基板洗浄装置の構成を示す図である。
【図５】超音波ステージを示す平面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１，１ａ 基板洗浄装置
２ 基板保持部
３ 第１洗浄機構
４ 第２洗浄機構
５ 基板回転機構
６ 廃液回収部
９ 基板
１１ チャンバ
３１ 噴射ノズル
５１ 回転部
５２ 固定部
５３ フィン
６１ 凹部
６２ 開口
４３１ 超音波振動子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
基板の外縁部を保持する基板保持部と、
前記基板の一方の主面にドライ物理洗浄を行う第１洗浄機構と、
前記基板の他方の主面に液体を用いるウェット洗浄を行う第２洗浄機構と、
を備え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であって、
前記第１洗浄機構が、キャリアガスにて運ばれる固形の二酸化炭素の微粒子を前記基板の前記一方の主面に向けて噴出する微粒子噴出機構を備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板洗浄装置であって、
前記第２洗浄機構が、前記基板の前記他方の主面との間に介在する液体に超音波振動を付与する超音波振動子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１ないし３のいずれかに記載の基板洗浄装置であって、
前記基板保持部を回転することにより前記基板を前記一方の主面に平行な面内にて回転する基板回転機構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に記載の基板洗浄装置であって、
前記基板回転機構が、
前記基板保持部が取り付けられ、前記基板の前記外縁部に沿う環状の回転部と、
前記回転部に組み合わされて前記回転部との間でトルクを発生する環状の固定部と、
を備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の基板洗浄装置であって、
前記基板回転機構が、前記基板の前記他方の主面の外側において放射状に伸び、前記基板保持部と共に回転する複数のフィンを備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の基板洗浄装置であって、前記基板の前記他方の主面が上方を向き、
前記基板洗浄装置が、
前記基板保持部、前記第１洗浄機構および前記第２洗浄機構を内部に収納するチャンバと、
前記ウェット洗浄における使用済みの前記液体を前記基板の外周から回収する廃液回収部と、
をさらに備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項８】
請求項７に記載の基板洗浄装置であって、
前記廃液回収部が、開口を前記基板側に向ける凹部を前記基板の前記他方の主面の外周に沿って有する環状の容器であることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項１】
基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
基板の外縁部を保持する基板保持部と、
前記基板の一方の主面にドライ物理洗浄を行う第１洗浄機構と、
前記基板の他方の主面に液体を用いるウェット洗浄を行う第２洗浄機構と、
を備え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であって、
前記第１洗浄機構が、キャリアガスにて運ばれる固形の二酸化炭素の微粒子を前記基板の前記一方の主面に向けて噴出する微粒子噴出機構を備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板洗浄装置であって、
前記第２洗浄機構が、前記基板の前記他方の主面との間に介在する液体に超音波振動を付与する超音波振動子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１ないし３のいずれかに記載の基板洗浄装置であって、
前記基板保持部を回転することにより前記基板を前記一方の主面に平行な面内にて回転する基板回転機構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に記載の基板洗浄装置であって、
前記基板回転機構が、
前記基板保持部が取り付けられ、前記基板の前記外縁部に沿う環状の回転部と、
前記回転部に組み合わされて前記回転部との間でトルクを発生する環状の固定部と、
を備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の基板洗浄装置であって、
前記基板回転機構が、前記基板の前記他方の主面の外側において放射状に伸び、前記基板保持部と共に回転する複数のフィンを備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の基板洗浄装置であって、前記基板の前記他方の主面が上方を向き、
前記基板洗浄装置が、
前記基板保持部、前記第１洗浄機構および前記第２洗浄機構を内部に収納するチャンバと、
前記ウェット洗浄における使用済みの前記液体を前記基板の外周から回収する廃液回収部と、
をさらに備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項８】
請求項７に記載の基板洗浄装置であって、
前記廃液回収部が、開口を前記基板側に向ける凹部を前記基板の前記他方の主面の外周に沿って有する環状の容器であ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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１４０２０１（Ｐ２００６−１４０２０１Ａ）
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３２６３４６（Ｐ２００４−３２６３４６）
【出願日】平成１６年１１月１０日（２００４．１１．１０）
【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１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１０日（２００４．１１．１０）
【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）】
[ Back to top ]