基板洗浄装置
【課題】比較的長期間使用することができるとともに、超音波照射器が洗浄液に超音波を照射した際に一時的に低下したガスの溶存濃度を早急に超音波照射前のガスの溶存濃度まで回復させることができ、洗浄液に浸漬された被処理基板を安定して洗浄することができる基板洗浄装置を提供する。
【解決手段】基板洗浄装置１０は、洗浄液を貯留する洗浄槽１２と、洗浄槽１２内に貯留された洗浄液に超音波を照射する超音波照射器３０と、を備えている。また、洗浄槽１２内には、当該洗浄槽１２内に貯留された洗浄液にガスを供給することによりこの洗浄液に気泡を発生させる気泡発生器６１が設けられている。気泡発生器６１は、表面が親水化処理された樹脂部材から構成されている。
【解決手段】基板洗浄装置１０は、洗浄液を貯留する洗浄槽１２と、洗浄槽１２内に貯留された洗浄液に超音波を照射する超音波照射器３０と、を備えている。また、洗浄槽１２内には、当該洗浄槽１２内に貯留された洗浄液にガスを供給することによりこの洗浄液に気泡を発生させる気泡発生器６１が設けられている。気泡発生器６１は、表面が親水化処理された樹脂部材から構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板を洗浄液に浸漬するとともにこの洗浄液に超音波を照射して、被処理基板に付着したパーティクル等の不純物を除去する基板洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等の被処理基板を、純水や薬液等の洗浄液に浸漬するとともにこの洗浄液に超音波を照射することにより、被処理基板に付着したパーティクル等の不純物を除去する超音波洗浄方法（メガソニック処理方法を含む）が従来より知られている（例えば、特許文献１、２等参照）。
【０００３】
特許文献１には、洗浄槽内に洗浄液やガスを供給する手段をそれぞれ当該洗浄槽の側壁下部に配設し、洗浄槽内に洗浄液を供給するとともにガスを供給することにより洗浄液内に気泡を発生させる方法が開示されている。このような、洗浄液にガスを溶解させ、洗浄液に対するガスの溶存濃度を飽和濃度としながらこの洗浄液に被処理基板を浸漬する方法によれば、被処理基板の洗浄時にこの被処理基板の表面近傍にキャビテーションを発生させることができ、被処理基板に対する洗浄効果を高めることができるようになる。
【０００４】
また、特許文献２には、多孔質部材からなる中空の棒状部材の気泡発生器を、洗浄槽の内部に設けた基板洗浄装置が開示されている。このような基板洗浄装置によれば、洗浄槽内に洗浄液を供給するとともに気泡発生器により発生した気泡を洗浄液に送ることにより、洗浄液に浸漬された被処理基板に気泡を触れさせ、キャビテーション効果により被処理基板に対する洗浄効果を高めることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９６８６８号公報
【特許文献２】特開２００５−２１１７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、多孔質部材からなる中空の棒状部材の気泡発生器を洗浄槽の内部に設置し、洗浄槽内に貯留された洗浄液に対してこの気泡発生器によりガスを供給し、洗浄液に気泡を発生させるような方法においては、棒状部材として例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂等が用いられることが好ましい。なぜならば、例えば特許文献２に示すような基板洗浄装置においては気泡発生器（バブラー）の材料としてシリカ多孔体（ＳｉＣ）や石英ガラス等が挙げられているが、このようなシリカ多孔体（ＳｉＣ）や石英ガラス等の材料は耐薬品性が低く、洗浄液として薬液を用いた場合には、気泡発生器が短時間（例えば、２、３ヶ月程度）で腐食、損傷等してしまうおそれがあるからである。
【０００７】
これに対して、洗浄液の内部に気泡発生器を設置する際に、この気泡発生器を構成する部材として、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂等を用いた場合には、このようなフッ素樹脂は耐薬品性が高いので、気泡発生器を長期間使用することが可能である。しかしながら、このようなフッ素樹脂は表面が疎水性となっているのが一般的であり、多孔質部材からなる棒状部材から外部に放出される気泡は、この棒状部材の外周面が疎水性であることにより比較的大きなものとなってしまう。
【０００８】
ここで、洗浄液に対するガスの溶存濃度は、超音波照射器が洗浄液に超音波を照射した際に飽和濃度から一時的に低下し、その後、超音波照射前のガスの溶存濃度（すなわち、飽和濃度）までゆっくりと回復するが、洗浄液に供給される気泡が比較的大きなものである場合には、洗浄液に対するガスの溶解濃度が小さくなり、結果としてガスの溶存濃度の回復が遅くなってしまう。このように、ガスの溶存濃度の回復が遅くこのガスの溶存濃度の経時的変化が大きくなってしまう場合には、洗浄液に浸漬された被処理基板を安定して洗浄することができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、比較的長期間使用することができるとともに、超音波照射器が洗浄液に超音波を照射した際に一時的に低下したガスの溶存濃度を早急に超音波照射前のガスの溶存濃度まで回復させることができ、洗浄液に浸漬された被処理基板を安定して洗浄することができる基板洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の基板洗浄装置は、洗浄液を貯留する洗浄槽と、前記洗浄槽内に貯留された洗浄液に超音波を照射する超音波照射器と、前記洗浄槽内に設置され、表面が親水化処理された樹脂部材を有し、前記洗浄槽内に貯留された洗浄液に前記樹脂部材からガスを供給することによりこの洗浄液に気泡を発生させる気泡発生器と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このような基板洗浄装置によれば、洗浄槽内に設置された気泡発生器が樹脂部材を有することにより、洗浄槽内に貯留される洗浄液（例えば、薬液）により気泡発生器が腐食、損傷等させられることが抑制されるようになり、このため基板洗浄装置を比較的長期間使用することができるようになる。また、この樹脂部材は表面が親水化処理されたものであるので、気泡発生器によって洗浄槽内の洗浄液に発生する気泡をきめ細かなものとすることができ、洗浄液に対するガスの溶解速度を大きくすることができる。このため、超音波照射器が洗浄液に超音波を照射し、洗浄液に対するガスの溶存濃度が一時的に低下した場合であっても、このガスの溶存濃度を早急に超音波照射前のガスの溶存濃度まで回復させることができ、このことにより洗浄液に浸漬された被処理基板を安定して洗浄することができる。
【００１２】
本発明の基板洗浄装置においては、前記樹脂部材は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、およびポリプロピレン（ＰＰ）からなる群から選択された少なくとも１つのものであることが好ましい。また、前記気泡発生器の樹脂部材には中空部分が設けられているとともに当該樹脂部材の表面には前記中空部分に連通する複数の貫通孔が設けられており、この中空部分から樹脂部材の外方に貫通孔を介してガスが送られるようになっていることが好ましい。
【００１３】
本発明の基板洗浄装置においては、前記気泡発生器の樹脂部材は、前記洗浄槽内において当該洗浄槽の底面近傍に設置されていることが好ましい。このことにより、洗浄液に対する気泡の接触時間を長くすることができ、このため洗浄液に対するガスの溶解速度を大きくすることができる。
【００１４】
本発明の基板洗浄装置においては、前記気泡発生器の樹脂部材は、その表面に薬品処理を行うことにより親水化処理されたものであることが好ましい。あるいは、前記気泡発生器の樹脂部材は、その表面にコーティング処理を行うことにより親水化処理されたものであることが好ましい。
【００１５】
本発明の基板洗浄装置においては、前記洗浄槽内において、当該洗浄槽内に洗浄液を供給するための洗浄液供給部（例えば、ノズル等）が前記気泡発生器よりも上方に設置されていることが好ましい。このような基板洗浄装置によれば、気泡発生器により洗浄液内に発生した気泡は、洗浄液内を上昇する間に洗浄液供給部から供給された洗浄液の水流により拡散されるので、洗浄液に対するガスの溶解速度をより大きくすることができる。とりわけ、前記洗浄液供給部は、前記洗浄槽内に洗浄液を供給する際に洗浄液を斜め下方に向けて噴射するようになっていることが好ましい。この場合、気泡が洗浄液内を上昇する際に、洗浄液が斜め下方に向けて噴射されているのでこの気泡をより拡散させることができる。
【００１６】
本発明の基板洗浄装置においては、前記気泡発生器の樹脂部材は、前記洗浄槽内において前記超音波照射器から照射される超音波が当たらないような位置に設置されていることが好ましい。このような基板洗浄装置によれば、超音波照射器から照射される超音波により気泡発生器の樹脂部材が損傷してしまうことを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の基板洗浄装置によれば、当該基板洗浄装置を比較的長期間使用することができるとともに、超音波照射器が洗浄液に超音波を照射した際に一時的に低下したガスの溶存濃度を早急に超音波照射前のガスの溶存濃度まで回復させることができ、洗浄液に浸漬された被処理基板を安定して洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の一の実施の形態について説明する。図１乃至図４は、本発明による基板洗浄装置の一の実施の形態を示す図である。
このうち、図１は、本発明の一の実施の形態における基板洗浄装置の構成の概略を示す図であり、図２（ａ）は、表面が親水化処理されたガス供給用ノズルパイプによって洗浄液に生成された気泡を示す図であり、図２（ｂ）は、表面が疎水性であるガス供給用ノズルパイプによって洗浄液に生成された気泡を示す図である。また、図３は、ガス供給用ノズルパイプに対する気泡の接触角を説明するための図であり、図４は、超音波照射機構により超音波が洗浄液に照射された際における、洗浄液に対するガスの溶存濃度の経時変化を示すグラフである。
なお、以下の実施の形態においては、本発明による基板洗浄装置を半導体ウエハ（単にウエハともいう）の洗浄装置に適用した例を説明する。ただし、本発明による基板洗浄装置は、半導体ウエハの洗浄への適用に限られるものではなく、広く基板の洗浄に適用することができる。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態における基板洗浄装置１０は、洗浄槽（ＤＩＰ槽）１２と、洗浄槽１２に接続され当該洗浄槽１２内に洗浄液を供給する洗浄液供給機構４０と、洗浄槽１２内の洗浄液に超音波を発生させる超音波発生機構３０と、洗浄槽１２に接続され当該洗浄槽１２内に貯留された洗浄液にガスを供給するガス供給機構６０とを備えている。このような基板洗浄装置１０は、洗浄槽１２内に貯留された洗浄液にウエハＷを浸漬した状態で洗浄液に超音波を発生させることにより、ウエハＷを超音波洗浄する装置である。
【００２０】
まず、洗浄槽１２について説明する。洗浄槽１２は、図１に示すように略直方体の輪郭を有しており、ウエハＷの出し入れを行うための上部開口が形成されている。また、洗浄槽１２の底面には、当該洗浄槽１２に貯留された洗浄液を排出するための排出管１３が設けられており、この排出管１３は洗浄槽１２から洗浄液を選択的に排出するようになっている。また、図１に示すように、洗浄槽１２の下部は、後述するガス供給用ノズルパイプ６１を収容する収容スペースを形成するために外方に膨らむようになっている。
【００２１】
また、図１に示すように、洗浄槽１２の上方開口を取り囲むようにして外槽１５が設けられている。この外槽１５は、洗浄槽１２の上方開口からあふれ出した洗浄液を回収するようになっている。洗浄槽１２と同様に、外槽１５にも当該外槽１５に貯留された洗浄液を排出するための排出管１６が設けられており、この排出管１６は外槽１５から洗浄液を選択的に排出するようになっている。
【００２２】
次に、ウエハＷを保持する保持機構２０について説明する。図１に示すように、保持機構２０は、図１の紙面に対して垂直方向に（すなわち、略水平方向に）延びる４本の棒状部材２２と、４本の棒状部材２２を片側から片持支持する基部２４とを有している。棒状部材２２は、一度に洗浄処理される複数のウエハＷ、例えば５０枚のウエハＷを下方から支持するようになっている。このため、各棒状部材２２には、その長手方向に沿って一定間隔を空けて配列された溝が形成されている。ウエハＷは、この溝に係合し、各ウエハＷの板面が棒状部材の延びる方向と略直交するようにして、すなわち、各ウエハＷの板面が鉛直面に沿うようにして、棒状部材２２によって保持されるようになっている（図１参照）。
【００２３】
保持機構２０の基部２４は、図示しない昇降機構に連結されている。この昇降機構によって、ウエハＷを保持した棒状部材２２を降下させることにより、洗浄槽１２内に貯留された洗浄液中にウエハＷを浸漬することができる。
【００２４】
次に、洗浄槽１２内に純水や薬液等の洗浄液を供給する洗浄液供給機構４０について詳述する。図１に示すように、洗浄液供給機構４０は、洗浄槽１２に接続された洗浄液供給管４１を有している。この洗浄液供給管４１の上流側端部には当該洗浄液供給管４１に純水や薬液等の洗浄液を供給する洗浄液供給源４９が設けられている。また、洗浄液供給管４１には洗浄液搬送ポンプ４５が介設されている。洗浄液搬送ポンプ４５は、洗浄液供給源４９から洗浄液を洗浄槽１２内に供給するようになっている。このような洗浄液搬送ポンプ４５としては、例えば、エア圧力を調節することによって吐出量を調整し得るエア駆動式のベローズポンプを用いることができる。
【００２５】
また、外槽１５には戻り管４４が接続されており、この戻り管４４は洗浄液供給管４１の途中部分に接続されている。この戻り管４４は洗浄槽１２から外槽１５にあふれ出た洗浄液を回収するようになっている。このようにして、洗浄液供給管４１、戻り管４４および洗浄液搬送ポンプ４５によって洗浄槽１２に対する洗浄液の循環路が形成されている。
【００２６】
また、図１に示すように、洗浄液供給管４１には、当該洗浄液供給管４１内を流れる洗浄液の温度を調節するヒータ４６と、洗浄液供給管４１内を流れる洗浄液からパーティクル等の不純物を除去して洗浄液を清浄化するフィルタ４７と、がそれぞれ介設されている。
【００２７】
図１に示すように、洗浄液供給管４１の洗浄槽１２側（下流側）の端部には２つの洗浄液供給用ノズルパイプ４２が設けられている。各洗浄液供給用ノズルパイプ４２は、洗浄槽１２の対向する壁面に沿って設けられている。具体的には、洗浄液供給用ノズルパイプ４２は、洗浄槽１２の壁面に沿って細長状に延びる筒状の部材から構成されており、この筒状部材には、その長手方向に沿って一定の間隔を空けて複数のノズル孔が設けられている。このノズル孔から洗浄槽１２内に洗浄液を供給する際に洗浄液を斜め下方に向けて噴射するよう、洗浄液供給用ノズルパイプ４２におけるノズル孔の向きが設定されている。
【００２８】
次に、超音波発生機構３０について説明する。図１に示すように、超音波発生機構３０は、洗浄槽１２の底部外面に取り付けられた振動子３８と、振動子３８を駆動するための高周波駆動電源３２と、高周波駆動電源３２に接続された超音波発振器３４と、を有している。本実施の形態においては、複数の振動子３８が設けられており、各振動子３８が洗浄槽１２の底部外面を部分的に占めるよう配列されている。また、図１に示すように、超音波発生機構３０は、超音波発振器３４および各振動子３８の間に設けられた駆動切換部３６を更に有している。この駆動切換部３６によって、複数の振動子３８を全体駆動させることと、一または二以上の振動子３８を個別に駆動することと、のいずれもが実行可能となっている。
【００２９】
振動子３８が駆動されて振動すると、洗浄槽１２の底部を介し、洗浄槽１２内に貯留された洗浄液に超音波が伝播する。このことにより、洗浄槽１２内の洗浄液に超音波が照射させられる。
【００３０】
次に、洗浄槽１２内に貯留された洗浄液にガスを供給するガス供給機構６０について説明する。図１に示すように、ガス供給機構６０は、洗浄槽１２に接続されたガス供給管６２を有している。また、ガス供給機構６０は、第１のガスを供給する第１ガス供給原６９ａと、第１のガスとは異なる種類の第２のガスを供給する第２ガス供給源６９ｂとを有している。洗浄槽１２に接続されたガス供給管６２は、その上流側において第１ガス供給管６２ａおよび第２ガス供給管６２ｂに分岐し、第１ガス供給管６２ａの上流側端部は第１ガス供給源６９ａに接続されるとともに第２ガス供給管６２ｂの上流側端部は第２ガス供給源６９ｂに接続されるようになっている。本実施の形態において、第１ガス供給源６９ａは窒素を供給し、第２ガス供給源６９ｂは酸素を供給するようになっている。
【００３１】
第１ガス供給管６２ａには、上流側から下流側に向けて、第１ガス供給管６２ａ内の圧力を調整するレギュレータ６７ａ、第１ガス供給管６２ａ内を流れるガスの流量を計測するマスフローメータ（ＭＦＭ）６６ａ、第１ガス供給管６２ａ内を流れるガスを清浄化するためのフィルタ６５ａ、および第１ガス供給管６２ａを開閉する開閉弁６４ａが介設されている。また、第２ガス供給管６２ｂにも、第１ガス供給管６２ａと同様に、レギュレータ６７ｂ、マスフローメータ６６ｂ、フィルタ６５ｂおよび開閉弁６４ｂが介設されている。
【００３２】
図１に示すように、ガス供給管６２の洗浄槽１２側（下流側）の端部には２つのガス供給用ノズルパイプ６１が設けられている。具体的には、各ガス供給用ノズルパイプ６１は、洗浄槽１２内において当該洗浄槽１２の底面近傍に設置されている。ここで、図１に示すように、各ガス供給用ノズルパイプ６１は、洗浄槽１２の対向する壁面の内面に沿って、この洗浄槽１２の下部における外方に膨らんだスペース内に設置されている。このため、各ガス供給用ノズルパイプ６１には、洗浄槽１２内において超音波発生機構３０により洗浄液に照射される超音波が当たらないようになっている。
【００３３】
各ガス供給用ノズルパイプ６１は、洗浄槽１２の壁面に沿って細長状に延びる筒状の部材から構成されており、この筒状部材には、その長手方向に沿って一定の間隔を空けて複数のノズル孔（貫通孔）が設けられている。このようなガス供給用ノズルパイプ６１においては、筒状部材の中空部分から当該筒状部材の外方にノズル孔を介してガスが送られるようになっている。なお、図１に示すように、各ガス供給用ノズルパイプ６１は洗浄液供給用ノズルパイプ４２よりも下方に位置するようになっている。
【００３４】
ここで、各ガス供給用ノズルパイプ６１は樹脂部材から構成されており、より具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、およびポリプロピレン（ＰＰ）からなる群から選択された少なくとも１つのものから構成されている。このため、洗浄槽１２内に貯留される洗浄液（例えば、薬液）によりガス供給用ノズルパイプ６１が腐食、損傷等させられることが抑制されるようになり、このためガス供給用ノズルパイプ６１を比較的長期間使用することができるようになる。
【００３５】
また、各ガス供給用ノズルパイプ６１の表面は親水化処理されている。具体的には、各ガス供給用ノズルパイプ６１の表面は、薬品処理を行うことにより親水化処理されたものとなっている。しかしながら、親水化処理方法としては、上述のような薬品処理に限定されることはなく、例えば親水性ポリマー等をガス供給用ノズルパイプ６１の表面にコーティングするコーティング処理方法等、他の方法を用いることもできる。ここで、各ガス供給用ノズルパイプ６１の表面は、洗浄液中におけるガス供給用ノズルパイプ６１の表面に対する気泡の接触角が９０°以上となるよう、親水化処理されることが好ましい。なお、洗浄液中におけるガス供給用ノズルパイプ６１の表面に対する気泡の接触角とは、図３に示すように、洗浄液中にガス供給用ノズルパイプ６１が浸された状態で気泡がこのガス供給用ノズルパイプ６１の表面に付着したときの、図３における角度ａのことをいう。
【００３６】
次に、このような構成からなる基板洗浄装置１０の動作について説明する。
【００３７】
まず、洗浄液が洗浄槽１２に貯留される。具体的には、洗浄液供給源４９から洗浄液供給管４１に洗浄液が送られ、この洗浄液は洗浄槽１２内において洗浄液供給用ノズルパイプ４２から斜め下方に向かって噴射される。洗浄槽１２に貯留された洗浄液は、その一部が外槽１５にあふれ出すが、外槽１５にあふれ出た洗浄液は戻り管４４により再び洗浄液供給管４１に戻される。このようにして、洗浄液は、洗浄槽１２、戻り管４４および洗浄液供給管４１によって形成される循環路内を循環するようになる。
【００３８】
次に、洗浄槽１２内の洗浄液にガスを飽和するまで溶解させる。すなわち、洗浄槽１２内の洗浄液に対するガスの溶存濃度を飽和濃度まで上昇させる。より具体的には、超音波発生機構３０からの超音波の照射を行わないような状態で、ガス供給機構６０から洗浄槽１２内に窒素や酸素からなるガスを供給し、洗浄槽１２内の洗浄液に溶解したガスの溶存濃度を飽和濃度まで上昇させる。
【００３９】
本実施の形態においては、ガス供給機構６０の第１ガス供給源６９ａから窒素が、ガス供給管６２およびガス供給用ノズルパイプ６１を介して、微細な気泡として洗浄槽１２内の洗浄液に供給される。同様に、ガス供給機構６０の第２ガス供給源６９ｂから酸素が、ガス供給管６２およびガス供給用ノズルパイプ６１を介して、微細な気泡として洗浄槽１２内の洗浄液に供給される。この間、洗浄液は、洗浄槽１２、戻り管４４および洗浄液供給管４１によって形成される循環路内を循環し続けている。
【００４０】
ここで、ガス供給用ノズルパイプ６１によって洗浄液に生成される気泡について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、本実施の形態における、表面が親水化処理されたガス供給用ノズルパイプ６１によって洗浄液に生成された気泡を示す図である。一方、図２（ｂ）は、表面が疎水性であるような比較用の従来のガス供給用ノズルパイプ６１ａによって洗浄液に生成された気泡を示す図である。このように、表面が疎水性であるような従来のガス供給用ノズルパイプ６１ａと比較して、表面が親水化処理されたガス供給用ノズルパイプ６１によって洗浄液に生成された気泡は、よりきめ細かなものとなる。本実施の形態においては、このようなきめ細かな気泡が洗浄液に生成されることにより、洗浄液に対するガスの溶解速度を大きくすることができる。このように、ガス供給機構６０からガスを洗浄槽１２内の洗浄液に供給することにより、洗浄液に対するガスの溶存濃度を飽和濃度とする。
【００４１】
次に、ガス供給機構６０から洗浄槽１２内の洗浄液へのガスの供給を停止し、この洗浄槽１２内にウエハＷを浸漬させる。そして、超音波発生機構３０により洗浄槽１２内の洗浄液に超音波を照射させる。このことにより、ウエハＷに対して超音波洗浄（メガソニック処理）が行われるので、ウエハＷに付着したパーティクル等の不純物を除去することができる。なお、洗浄槽１２内の洗浄液に超音波が照射されると、洗浄液中に溶存していたガスが気泡となり、洗浄液面に浮上する。その結果、洗浄槽１２内の洗浄液に対するガスの溶存濃度が低下する。
【００４２】
図４は、超音波発生機構３０により超音波が洗浄液に照射された際における、洗浄液に対するガスの溶存濃度の経時変化を示すグラフである。図４の時刻Ａにおいて洗浄液に対する超音波の照射が開始され、時刻Ｂにおいて洗浄液に対する超音波の照射が終了するようになっている。図４のグラフに示すように、洗浄液に対して超音波が照射される前は洗浄液に対するガスの溶存濃度は飽和濃度であったが、洗浄液に対して超音波が照射されることにより洗浄液に対するガスの溶存濃度が減少する。
【００４３】
洗浄液に対する超音波の照射が終了した後、再びガス供給機構６０により洗浄槽１２内の洗浄液へガスを供給する。このことにより、洗浄液に対するガスの溶存濃度が徐々に増加し、最終的にはガスの溶存濃度は飽和濃度まで回復する。ここで、図４のグラフにおける実線は、本実施の形態における、表面が親水化処理されたガス供給用ノズルパイプ６１によって洗浄液にきめ細かな気泡を生成した場合（図２（ａ）参照）における、ガスの溶存濃度の経時的変化を示している。一方、図４のグラフにおける二点鎖線は、表面が疎水性であるような従来のガス供給用ノズルパイプ６１ａによって洗浄液に比較的大きな気泡を生成した場合（図２（ｂ）参照）における、ガスの溶存濃度の経時的変化を示している。
【００４４】
図４のグラフに示すように、表面が親水化処理されたガス供給用ノズルパイプ６１を使用することにより、洗浄液にきめ細かな気泡が生成されることになるので、洗浄液に対するガスの溶解速度を大きくすることができ、その結果、ガスの溶存濃度を短時間で飽和濃度まで回復させることができる。すなわち、表面が疎水性であるような従来のガス供給用ノズルパイプ６１ａによって洗浄液に比較的大きな気泡を生成した場合には、洗浄液に対するガスの溶存濃度が飽和濃度まで回復する時刻は図４のＤとなるが、表面が親水化処理されたガス供給用ノズルパイプ６１によって洗浄液にきめ細かな気泡を生成した場合には、洗浄液に対するガスの溶存濃度が飽和濃度まで回復する時刻は図４のＣとなり、ガスの溶存濃度がより短時間で飽和濃度まで回復することとなる。
【００４５】
以上のように本実施の形態の基板洗浄装置１０によれば、洗浄槽１２内に設置されるガス供給用ノズルパイプ６１は、表面が親水化処理された樹脂部材からなり、洗浄槽１２内に貯留された洗浄液に当該ガス供給用ノズルパイプ６１からガスを供給することによりこの洗浄液に気泡を発生させるようになっている。このような基板洗浄装置１０によれば、洗浄槽１２内に設置されたガス供給用ノズルパイプ６１が樹脂部材からなることにより、洗浄槽１２内に貯留される洗浄液（例えば、薬液）によりガス供給用ノズルパイプ６１が腐食、損傷等させられることが抑制されるようになり、このため基板洗浄装置１０を比較的長期間使用することができるようになる。
【００４６】
また、このガス供給用ノズルパイプ６１は表面が親水化処理されたものであるので、ガス供給機構６０のガス供給用ノズルパイプ６１によって洗浄槽１２内の洗浄液に発生する気泡をきめ細かなものとすることができ、洗浄液に対するガスの溶解速度を大きくすることができる。このため、超音波発生機構３０が洗浄液に超音波を照射し、洗浄液に対するガスの溶存濃度が一時的に低下した場合であっても、このガスの溶存濃度を早急に超音波照射前のガスの溶存濃度まで回復させることができ、このことにより洗浄液に浸漬されたウエハＷを安定して洗浄することができる。
【００４７】
また、ガス供給用ノズルパイプ６１は、洗浄槽１２内において当該洗浄槽１２の底面近傍に設置されている。このことにより、洗浄液に対する気泡の接触時間を長くすることができ、このため洗浄液に対するガスの溶解速度を大きくすることができる。
【００４８】
また、洗浄槽１２内において、当該洗浄槽１２内に洗浄液を供給するための洗浄液供給用ノズルパイプ４２がガス供給用ノズルパイプ６１よりも上方に設置されている。このため、ガス供給用ノズルパイプ６１により洗浄液内に発生した気泡は、洗浄液内を上昇する間に洗浄液供給用ノズルパイプ４２から供給された洗浄液の水流により拡散されるので、洗浄液に対するガスの溶解速度をより大きくすることができる。とりわけ、洗浄液供給用ノズルパイプ４２は、洗浄槽１２内に洗浄液を供給する際に洗浄液を斜め下方に向けて噴射するようになっていることが好ましい。この場合、気泡が洗浄液内を上昇する際に、洗浄液が斜め下方に向けて噴射されているのでこの気泡をより拡散させることができる。
【００４９】
また、ガス供給用ノズルパイプ６１は、洗浄槽１２内において超音波発生機構３０から照射される超音波が当たらないような位置に設置されていることが好ましい。このような基板洗浄装置１０によれば、超音波発生機構３０から照射される超音波によりガス供給用ノズルパイプ６１が損傷してしまうことを抑制することができる。
【００５０】
なお、本発明による基板洗浄装置は、上記の態様に限定されるものではなく、様々の変更を加えることができる。例えば、上記の態様では、本発明による基板洗浄装置１０を半導体ウエハの洗浄に適用した場合について説明したが、半導体ウエハ以外のＬＣＤ用ガラス基板やＣＤ基板等にも適用することができる。
【００５１】
また、洗浄槽１２内の洗浄液に超音波を照射する際に、この洗浄槽１２内の洗浄液に対するガスの溶存濃度を必ずしも飽和濃度としておく必要はない。
【００５２】
また、ガス供給機構６０は、窒素や酸素以外のガスを洗浄槽１２内の洗浄液に供給し、当該洗浄液に窒素や酸素以外のガスの気泡を発生させるようになっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一の実施の形態における基板洗浄装置の構成の概略を示す図である。
【図２】（ａ）は、表面が親水化処理されたガス供給用ノズルパイプによって洗浄液に生成された気泡を示す図であり、（ｂ）は、表面が疎水性である比較用のガス供給用ノズルパイプによって洗浄液に生成された気泡を示す図である。
【図３】ガス供給用ノズルパイプに対する気泡の接触角を説明するための図である。
【図４】超音波照射機構により超音波が洗浄液に照射された際における、洗浄液に対するガスの溶存濃度の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 基板洗浄装置
１２ 洗浄槽
１３ 排出管
１５ 外槽
１６ 排出管
２０ 保持機構
２２ 棒状部材
２４ 基部
３０ 超音波発生機構
３２ 高周波駆動電源
３４ 超音波発振器
３６ 駆動切換部
３８ 振動子
４０ 洗浄液供給機構
４１ 洗浄液供給管
４２ 洗浄液供給用ノズルパイプ
４４ 戻り管
４５ 洗浄液搬送ポンプ
４６ ヒータ
４７ フィルタ
４９ 洗浄液供給源
６０ ガス供給機構
６１ ガス供給用ノズルパイプ
６１ａ 比較用の従来のガス供給用ノズルパイプ
６２ ガス供給管
６２ａ 第１ガス供給管
６２ｂ 第２ガス供給管
６４ａ、６４ｂ 開閉弁
６５ａ、６５ｂ フィルタ
６６ａ、６６ｂ マスフローメータ
６７ａ、６７ｂ レギュレータ
６９ａ 第１ガス供給源
６９ｂ 第２ガス供給源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板を洗浄液に浸漬するとともにこの洗浄液に超音波を照射して、被処理基板に付着したパーティクル等の不純物を除去する基板洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等の被処理基板を、純水や薬液等の洗浄液に浸漬するとともにこの洗浄液に超音波を照射することにより、被処理基板に付着したパーティクル等の不純物を除去する超音波洗浄方法（メガソニック処理方法を含む）が従来より知られている（例えば、特許文献１、２等参照）。
【０００３】
特許文献１には、洗浄槽内に洗浄液やガスを供給する手段をそれぞれ当該洗浄槽の側壁下部に配設し、洗浄槽内に洗浄液を供給するとともにガスを供給することにより洗浄液内に気泡を発生させる方法が開示されている。このような、洗浄液にガスを溶解させ、洗浄液に対するガスの溶存濃度を飽和濃度としながらこの洗浄液に被処理基板を浸漬する方法によれば、被処理基板の洗浄時にこの被処理基板の表面近傍にキャビテーションを発生させることができ、被処理基板に対する洗浄効果を高めることができるようになる。
【０００４】
また、特許文献２には、多孔質部材からなる中空の棒状部材の気泡発生器を、洗浄槽の内部に設けた基板洗浄装置が開示されている。このような基板洗浄装置によれば、洗浄槽内に洗浄液を供給するとともに気泡発生器により発生した気泡を洗浄液に送ることにより、洗浄液に浸漬された被処理基板に気泡を触れさせ、キャビテーション効果により被処理基板に対する洗浄効果を高めることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９６８６８号公報
【特許文献２】特開２００５−２１１７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、多孔質部材からなる中空の棒状部材の気泡発生器を洗浄槽の内部に設置し、洗浄槽内に貯留された洗浄液に対してこの気泡発生器によりガスを供給し、洗浄液に気泡を発生させるような方法においては、棒状部材として例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂等が用いられることが好ましい。なぜならば、例えば特許文献２に示すような基板洗浄装置においては気泡発生器（バブラー）の材料としてシリカ多孔体（ＳｉＣ）や石英ガラス等が挙げられているが、このようなシリカ多孔体（ＳｉＣ）や石英ガラス等の材料は耐薬品性が低く、洗浄液として薬液を用いた場合には、気泡発生器が短時間（例えば、２、３ヶ月程度）で腐食、損傷等してしまうおそれがあるからである。
【０００７】
これに対して、洗浄液の内部に気泡発生器を設置する際に、この気泡発生器を構成する部材として、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂等を用いた場合には、このようなフッ素樹脂は耐薬品性が高いので、気泡発生器を長期間使用することが可能である。しかしながら、このようなフッ素樹脂は表面が疎水性となっているのが一般的であり、多孔質部材からなる棒状部材から外部に放出される気泡は、この棒状部材の外周面が疎水性であることにより比較的大きなものとなってしまう。
【０００８】
ここで、洗浄液に対するガスの溶存濃度は、超音波照射器が洗浄液に超音波を照射した際に飽和濃度から一時的に低下し、その後、超音波照射前のガスの溶存濃度（すなわち、飽和濃度）までゆっくりと回復するが、洗浄液に供給される気泡が比較的大きなものである場合には、洗浄液に対するガスの溶解濃度が小さくなり、結果としてガスの溶存濃度の回復が遅くなってしまう。このように、ガスの溶存濃度の回復が遅くこのガスの溶存濃度の経時的変化が大きくなってしまう場合には、洗浄液に浸漬された被処理基板を安定して洗浄することができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、比較的長期間使用することができるとともに、超音波照射器が洗浄液に超音波を照射した際に一時的に低下したガスの溶存濃度を早急に超音波照射前のガスの溶存濃度まで回復させることができ、洗浄液に浸漬された被処理基板を安定して洗浄することができる基板洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の基板洗浄装置は、洗浄液を貯留する洗浄槽と、前記洗浄槽内に貯留された洗浄液に超音波を照射する超音波照射器と、前記洗浄槽内に設置され、表面が親水化処理された樹脂部材を有し、前記洗浄槽内に貯留された洗浄液に前記樹脂部材からガスを供給することによりこの洗浄液に気泡を発生させる気泡発生器と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このような基板洗浄装置によれば、洗浄槽内に設置された気泡発生器が樹脂部材を有することにより、洗浄槽内に貯留される洗浄液（例えば、薬液）により気泡発生器が腐食、損傷等させられることが抑制されるようになり、このため基板洗浄装置を比較的長期間使用することができるようになる。また、この樹脂部材は表面が親水化処理されたものであるので、気泡発生器によって洗浄槽内の洗浄液に発生する気泡をきめ細かなものとすることができ、洗浄液に対するガスの溶解速度を大きくすることができる。このため、超音波照射器が洗浄液に超音波を照射し、洗浄液に対するガスの溶存濃度が一時的に低下した場合であっても、このガスの溶存濃度を早急に超音波照射前のガスの溶存濃度まで回復させることができ、このことにより洗浄液に浸漬された被処理基板を安定して洗浄することができる。
【００１２】
本発明の基板洗浄装置においては、前記樹脂部材は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、およびポリプロピレン（ＰＰ）からなる群から選択された少なくとも１つのものであることが好ましい。また、前記気泡発生器の樹脂部材には中空部分が設けられているとともに当該樹脂部材の表面には前記中空部分に連通する複数の貫通孔が設けられており、この中空部分から樹脂部材の外方に貫通孔を介してガスが送られるようになっていることが好ましい。
【００１３】
本発明の基板洗浄装置においては、前記気泡発生器の樹脂部材は、前記洗浄槽内において当該洗浄槽の底面近傍に設置されていることが好ましい。このことにより、洗浄液に対する気泡の接触時間を長くすることができ、このため洗浄液に対するガスの溶解速度を大きくすることができる。
【００１４】
本発明の基板洗浄装置においては、前記気泡発生器の樹脂部材は、その表面に薬品処理を行うことにより親水化処理されたものであることが好ましい。あるいは、前記気泡発生器の樹脂部材は、その表面にコーティング処理を行うことにより親水化処理されたものであることが好ましい。
【００１５】
本発明の基板洗浄装置においては、前記洗浄槽内において、当該洗浄槽内に洗浄液を供給するための洗浄液供給部（例えば、ノズル等）が前記気泡発生器よりも上方に設置されていることが好ましい。このような基板洗浄装置によれば、気泡発生器により洗浄液内に発生した気泡は、洗浄液内を上昇する間に洗浄液供給部から供給された洗浄液の水流により拡散されるので、洗浄液に対するガスの溶解速度をより大きくすることができる。とりわけ、前記洗浄液供給部は、前記洗浄槽内に洗浄液を供給する際に洗浄液を斜め下方に向けて噴射するようになっていることが好ましい。この場合、気泡が洗浄液内を上昇する際に、洗浄液が斜め下方に向けて噴射されているのでこの気泡をより拡散させることができる。
【００１６】
本発明の基板洗浄装置においては、前記気泡発生器の樹脂部材は、前記洗浄槽内において前記超音波照射器から照射される超音波が当たらないような位置に設置されていることが好ましい。このような基板洗浄装置によれば、超音波照射器から照射される超音波により気泡発生器の樹脂部材が損傷してしまうことを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の基板洗浄装置によれば、当該基板洗浄装置を比較的長期間使用することができるとともに、超音波照射器が洗浄液に超音波を照射した際に一時的に低下したガスの溶存濃度を早急に超音波照射前のガスの溶存濃度まで回復させることができ、洗浄液に浸漬された被処理基板を安定して洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の一の実施の形態について説明する。図１乃至図４は、本発明による基板洗浄装置の一の実施の形態を示す図である。
このうち、図１は、本発明の一の実施の形態における基板洗浄装置の構成の概略を示す図であり、図２（ａ）は、表面が親水化処理されたガス供給用ノズルパイプによって洗浄液に生成された気泡を示す図であり、図２（ｂ）は、表面が疎水性であるガス供給用ノズルパイプによって洗浄液に生成された気泡を示す図である。また、図３は、ガス供給用ノズルパイプに対する気泡の接触角を説明するための図であり、図４は、超音波照射機構により超音波が洗浄液に照射された際における、洗浄液に対するガスの溶存濃度の経時変化を示すグラフである。
なお、以下の実施の形態においては、本発明による基板洗浄装置を半導体ウエハ（単にウエハともいう）の洗浄装置に適用した例を説明する。ただし、本発明による基板洗浄装置は、半導体ウエハの洗浄への適用に限られるものではなく、広く基板の洗浄に適用することができる。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態における基板洗浄装置１０は、洗浄槽（ＤＩＰ槽）１２と、洗浄槽１２に接続され当該洗浄槽１２内に洗浄液を供給する洗浄液供給機構４０と、洗浄槽１２内の洗浄液に超音波を発生させる超音波発生機構３０と、洗浄槽１２に接続され当該洗浄槽１２内に貯留された洗浄液にガスを供給するガス供給機構６０とを備えている。このような基板洗浄装置１０は、洗浄槽１２内に貯留された洗浄液にウエハＷを浸漬した状態で洗浄液に超音波を発生させることにより、ウエハＷを超音波洗浄する装置である。
【００２０】
まず、洗浄槽１２について説明する。洗浄槽１２は、図１に示すように略直方体の輪郭を有しており、ウエハＷの出し入れを行うための上部開口が形成されている。また、洗浄槽１２の底面には、当該洗浄槽１２に貯留された洗浄液を排出するための排出管１３が設けられており、この排出管１３は洗浄槽１２から洗浄液を選択的に排出するようになっている。また、図１に示すように、洗浄槽１２の下部は、後述するガス供給用ノズルパイプ６１を収容する収容スペースを形成するために外方に膨らむようになっている。
【００２１】
また、図１に示すように、洗浄槽１２の上方開口を取り囲むようにして外槽１５が設けられている。この外槽１５は、洗浄槽１２の上方開口からあふれ出した洗浄液を回収するようになっている。洗浄槽１２と同様に、外槽１５にも当該外槽１５に貯留された洗浄液を排出するための排出管１６が設けられており、この排出管１６は外槽１５から洗浄液を選択的に排出するようになっている。
【００２２】
次に、ウエハＷを保持する保持機構２０について説明する。図１に示すように、保持機構２０は、図１の紙面に対して垂直方向に（すなわち、略水平方向に）延びる４本の棒状部材２２と、４本の棒状部材２２を片側から片持支持する基部２４とを有している。棒状部材２２は、一度に洗浄処理される複数のウエハＷ、例えば５０枚のウエハＷを下方から支持するようになっている。このため、各棒状部材２２には、その長手方向に沿って一定間隔を空けて配列された溝が形成されている。ウエハＷは、この溝に係合し、各ウエハＷの板面が棒状部材の延びる方向と略直交するようにして、すなわち、各ウエハＷの板面が鉛直面に沿うようにして、棒状部材２２によって保持されるようになっている（図１参照）。
【００２３】
保持機構２０の基部２４は、図示しない昇降機構に連結されている。この昇降機構によって、ウエハＷを保持した棒状部材２２を降下させることにより、洗浄槽１２内に貯留された洗浄液中にウエハＷを浸漬することができる。
【００２４】
次に、洗浄槽１２内に純水や薬液等の洗浄液を供給する洗浄液供給機構４０について詳述する。図１に示すように、洗浄液供給機構４０は、洗浄槽１２に接続された洗浄液供給管４１を有している。この洗浄液供給管４１の上流側端部には当該洗浄液供給管４１に純水や薬液等の洗浄液を供給する洗浄液供給源４９が設けられている。また、洗浄液供給管４１には洗浄液搬送ポンプ４５が介設されている。洗浄液搬送ポンプ４５は、洗浄液供給源４９から洗浄液を洗浄槽１２内に供給するようになっている。このような洗浄液搬送ポンプ４５としては、例えば、エア圧力を調節することによって吐出量を調整し得るエア駆動式のベローズポンプを用いることができる。
【００２５】
また、外槽１５には戻り管４４が接続されており、この戻り管４４は洗浄液供給管４１の途中部分に接続されている。この戻り管４４は洗浄槽１２から外槽１５にあふれ出た洗浄液を回収するようになっている。このようにして、洗浄液供給管４１、戻り管４４および洗浄液搬送ポンプ４５によって洗浄槽１２に対する洗浄液の循環路が形成されている。
【００２６】
また、図１に示すように、洗浄液供給管４１には、当該洗浄液供給管４１内を流れる洗浄液の温度を調節するヒータ４６と、洗浄液供給管４１内を流れる洗浄液からパーティクル等の不純物を除去して洗浄液を清浄化するフィルタ４７と、がそれぞれ介設されている。
【００２７】
図１に示すように、洗浄液供給管４１の洗浄槽１２側（下流側）の端部には２つの洗浄液供給用ノズルパイプ４２が設けられている。各洗浄液供給用ノズルパイプ４２は、洗浄槽１２の対向する壁面に沿って設けられている。具体的には、洗浄液供給用ノズルパイプ４２は、洗浄槽１２の壁面に沿って細長状に延びる筒状の部材から構成されており、この筒状部材には、その長手方向に沿って一定の間隔を空けて複数のノズル孔が設けられている。このノズル孔から洗浄槽１２内に洗浄液を供給する際に洗浄液を斜め下方に向けて噴射するよう、洗浄液供給用ノズルパイプ４２におけるノズル孔の向きが設定されている。
【００２８】
次に、超音波発生機構３０について説明する。図１に示すように、超音波発生機構３０は、洗浄槽１２の底部外面に取り付けられた振動子３８と、振動子３８を駆動するための高周波駆動電源３２と、高周波駆動電源３２に接続された超音波発振器３４と、を有している。本実施の形態においては、複数の振動子３８が設けられており、各振動子３８が洗浄槽１２の底部外面を部分的に占めるよう配列されている。また、図１に示すように、超音波発生機構３０は、超音波発振器３４および各振動子３８の間に設けられた駆動切換部３６を更に有している。この駆動切換部３６によって、複数の振動子３８を全体駆動させることと、一または二以上の振動子３８を個別に駆動することと、のいずれもが実行可能となっている。
【００２９】
振動子３８が駆動されて振動すると、洗浄槽１２の底部を介し、洗浄槽１２内に貯留された洗浄液に超音波が伝播する。このことにより、洗浄槽１２内の洗浄液に超音波が照射させられる。
【００３０】
次に、洗浄槽１２内に貯留された洗浄液にガスを供給するガス供給機構６０について説明する。図１に示すように、ガス供給機構６０は、洗浄槽１２に接続されたガス供給管６２を有している。また、ガス供給機構６０は、第１のガスを供給する第１ガス供給原６９ａと、第１のガスとは異なる種類の第２のガスを供給する第２ガス供給源６９ｂとを有している。洗浄槽１２に接続されたガス供給管６２は、その上流側において第１ガス供給管６２ａおよび第２ガス供給管６２ｂに分岐し、第１ガス供給管６２ａの上流側端部は第１ガス供給源６９ａに接続されるとともに第２ガス供給管６２ｂの上流側端部は第２ガス供給源６９ｂに接続されるようになっている。本実施の形態において、第１ガス供給源６９ａは窒素を供給し、第２ガス供給源６９ｂは酸素を供給するようになっている。
【００３１】
第１ガス供給管６２ａには、上流側から下流側に向けて、第１ガス供給管６２ａ内の圧力を調整するレギュレータ６７ａ、第１ガス供給管６２ａ内を流れるガスの流量を計測するマスフローメータ（ＭＦＭ）６６ａ、第１ガス供給管６２ａ内を流れるガスを清浄化するためのフィルタ６５ａ、および第１ガス供給管６２ａを開閉する開閉弁６４ａが介設されている。また、第２ガス供給管６２ｂにも、第１ガス供給管６２ａと同様に、レギュレータ６７ｂ、マスフローメータ６６ｂ、フィルタ６５ｂおよび開閉弁６４ｂが介設されている。
【００３２】
図１に示すように、ガス供給管６２の洗浄槽１２側（下流側）の端部には２つのガス供給用ノズルパイプ６１が設けられている。具体的には、各ガス供給用ノズルパイプ６１は、洗浄槽１２内において当該洗浄槽１２の底面近傍に設置されている。ここで、図１に示すように、各ガス供給用ノズルパイプ６１は、洗浄槽１２の対向する壁面の内面に沿って、この洗浄槽１２の下部における外方に膨らんだスペース内に設置されている。このため、各ガス供給用ノズルパイプ６１には、洗浄槽１２内において超音波発生機構３０により洗浄液に照射される超音波が当たらないようになっている。
【００３３】
各ガス供給用ノズルパイプ６１は、洗浄槽１２の壁面に沿って細長状に延びる筒状の部材から構成されており、この筒状部材には、その長手方向に沿って一定の間隔を空けて複数のノズル孔（貫通孔）が設けられている。このようなガス供給用ノズルパイプ６１においては、筒状部材の中空部分から当該筒状部材の外方にノズル孔を介してガスが送られるようになっている。なお、図１に示すように、各ガス供給用ノズルパイプ６１は洗浄液供給用ノズルパイプ４２よりも下方に位置するようになっている。
【００３４】
ここで、各ガス供給用ノズルパイプ６１は樹脂部材から構成されており、より具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、およびポリプロピレン（ＰＰ）からなる群から選択された少なくとも１つのものから構成されている。このため、洗浄槽１２内に貯留される洗浄液（例えば、薬液）によりガス供給用ノズルパイプ６１が腐食、損傷等させられることが抑制されるようになり、このためガス供給用ノズルパイプ６１を比較的長期間使用することができるようになる。
【００３５】
また、各ガス供給用ノズルパイプ６１の表面は親水化処理されている。具体的には、各ガス供給用ノズルパイプ６１の表面は、薬品処理を行うことにより親水化処理されたものとなっている。しかしながら、親水化処理方法としては、上述のような薬品処理に限定されることはなく、例えば親水性ポリマー等をガス供給用ノズルパイプ６１の表面にコーティングするコーティング処理方法等、他の方法を用いることもできる。ここで、各ガス供給用ノズルパイプ６１の表面は、洗浄液中におけるガス供給用ノズルパイプ６１の表面に対する気泡の接触角が９０°以上となるよう、親水化処理されることが好ましい。なお、洗浄液中におけるガス供給用ノズルパイプ６１の表面に対する気泡の接触角とは、図３に示すように、洗浄液中にガス供給用ノズルパイプ６１が浸された状態で気泡がこのガス供給用ノズルパイプ６１の表面に付着したときの、図３における角度ａのことをいう。
【００３６】
次に、このような構成からなる基板洗浄装置１０の動作について説明する。
【００３７】
まず、洗浄液が洗浄槽１２に貯留される。具体的には、洗浄液供給源４９から洗浄液供給管４１に洗浄液が送られ、この洗浄液は洗浄槽１２内において洗浄液供給用ノズルパイプ４２から斜め下方に向かって噴射される。洗浄槽１２に貯留された洗浄液は、その一部が外槽１５にあふれ出すが、外槽１５にあふれ出た洗浄液は戻り管４４により再び洗浄液供給管４１に戻される。このようにして、洗浄液は、洗浄槽１２、戻り管４４および洗浄液供給管４１によって形成される循環路内を循環するようになる。
【００３８】
次に、洗浄槽１２内の洗浄液にガスを飽和するまで溶解させる。すなわち、洗浄槽１２内の洗浄液に対するガスの溶存濃度を飽和濃度まで上昇させる。より具体的には、超音波発生機構３０からの超音波の照射を行わないような状態で、ガス供給機構６０から洗浄槽１２内に窒素や酸素からなるガスを供給し、洗浄槽１２内の洗浄液に溶解したガスの溶存濃度を飽和濃度まで上昇させる。
【００３９】
本実施の形態においては、ガス供給機構６０の第１ガス供給源６９ａから窒素が、ガス供給管６２およびガス供給用ノズルパイプ６１を介して、微細な気泡として洗浄槽１２内の洗浄液に供給される。同様に、ガス供給機構６０の第２ガス供給源６９ｂから酸素が、ガス供給管６２およびガス供給用ノズルパイプ６１を介して、微細な気泡として洗浄槽１２内の洗浄液に供給される。この間、洗浄液は、洗浄槽１２、戻り管４４および洗浄液供給管４１によって形成される循環路内を循環し続けている。
【００４０】
ここで、ガス供給用ノズルパイプ６１によって洗浄液に生成される気泡について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、本実施の形態における、表面が親水化処理されたガス供給用ノズルパイプ６１によって洗浄液に生成された気泡を示す図である。一方、図２（ｂ）は、表面が疎水性であるような比較用の従来のガス供給用ノズルパイプ６１ａによって洗浄液に生成された気泡を示す図である。このように、表面が疎水性であるような従来のガス供給用ノズルパイプ６１ａと比較して、表面が親水化処理されたガス供給用ノズルパイプ６１によって洗浄液に生成された気泡は、よりきめ細かなものとなる。本実施の形態においては、このようなきめ細かな気泡が洗浄液に生成されることにより、洗浄液に対するガスの溶解速度を大きくすることができる。このように、ガス供給機構６０からガスを洗浄槽１２内の洗浄液に供給することにより、洗浄液に対するガスの溶存濃度を飽和濃度とする。
【００４１】
次に、ガス供給機構６０から洗浄槽１２内の洗浄液へのガスの供給を停止し、この洗浄槽１２内にウエハＷを浸漬させる。そして、超音波発生機構３０により洗浄槽１２内の洗浄液に超音波を照射させる。このことにより、ウエハＷに対して超音波洗浄（メガソニック処理）が行われるので、ウエハＷに付着したパーティクル等の不純物を除去することができる。なお、洗浄槽１２内の洗浄液に超音波が照射されると、洗浄液中に溶存していたガスが気泡となり、洗浄液面に浮上する。その結果、洗浄槽１２内の洗浄液に対するガスの溶存濃度が低下する。
【００４２】
図４は、超音波発生機構３０により超音波が洗浄液に照射された際における、洗浄液に対するガスの溶存濃度の経時変化を示すグラフである。図４の時刻Ａにおいて洗浄液に対する超音波の照射が開始され、時刻Ｂにおいて洗浄液に対する超音波の照射が終了するようになっている。図４のグラフに示すように、洗浄液に対して超音波が照射される前は洗浄液に対するガスの溶存濃度は飽和濃度であったが、洗浄液に対して超音波が照射されることにより洗浄液に対するガスの溶存濃度が減少する。
【００４３】
洗浄液に対する超音波の照射が終了した後、再びガス供給機構６０により洗浄槽１２内の洗浄液へガスを供給する。このことにより、洗浄液に対するガスの溶存濃度が徐々に増加し、最終的にはガスの溶存濃度は飽和濃度まで回復する。ここで、図４のグラフにおける実線は、本実施の形態における、表面が親水化処理されたガス供給用ノズルパイプ６１によって洗浄液にきめ細かな気泡を生成した場合（図２（ａ）参照）における、ガスの溶存濃度の経時的変化を示している。一方、図４のグラフにおける二点鎖線は、表面が疎水性であるような従来のガス供給用ノズルパイプ６１ａによって洗浄液に比較的大きな気泡を生成した場合（図２（ｂ）参照）における、ガスの溶存濃度の経時的変化を示している。
【００４４】
図４のグラフに示すように、表面が親水化処理されたガス供給用ノズルパイプ６１を使用することにより、洗浄液にきめ細かな気泡が生成されることになるので、洗浄液に対するガスの溶解速度を大きくすることができ、その結果、ガスの溶存濃度を短時間で飽和濃度まで回復させることができる。すなわち、表面が疎水性であるような従来のガス供給用ノズルパイプ６１ａによって洗浄液に比較的大きな気泡を生成した場合には、洗浄液に対するガスの溶存濃度が飽和濃度まで回復する時刻は図４のＤとなるが、表面が親水化処理されたガス供給用ノズルパイプ６１によって洗浄液にきめ細かな気泡を生成した場合には、洗浄液に対するガスの溶存濃度が飽和濃度まで回復する時刻は図４のＣとなり、ガスの溶存濃度がより短時間で飽和濃度まで回復することとなる。
【００４５】
以上のように本実施の形態の基板洗浄装置１０によれば、洗浄槽１２内に設置されるガス供給用ノズルパイプ６１は、表面が親水化処理された樹脂部材からなり、洗浄槽１２内に貯留された洗浄液に当該ガス供給用ノズルパイプ６１からガスを供給することによりこの洗浄液に気泡を発生させるようになっている。このような基板洗浄装置１０によれば、洗浄槽１２内に設置されたガス供給用ノズルパイプ６１が樹脂部材からなることにより、洗浄槽１２内に貯留される洗浄液（例えば、薬液）によりガス供給用ノズルパイプ６１が腐食、損傷等させられることが抑制されるようになり、このため基板洗浄装置１０を比較的長期間使用することができるようになる。
【００４６】
また、このガス供給用ノズルパイプ６１は表面が親水化処理されたものであるので、ガス供給機構６０のガス供給用ノズルパイプ６１によって洗浄槽１２内の洗浄液に発生する気泡をきめ細かなものとすることができ、洗浄液に対するガスの溶解速度を大きくすることができる。このため、超音波発生機構３０が洗浄液に超音波を照射し、洗浄液に対するガスの溶存濃度が一時的に低下した場合であっても、このガスの溶存濃度を早急に超音波照射前のガスの溶存濃度まで回復させることができ、このことにより洗浄液に浸漬されたウエハＷを安定して洗浄することができる。
【００４７】
また、ガス供給用ノズルパイプ６１は、洗浄槽１２内において当該洗浄槽１２の底面近傍に設置されている。このことにより、洗浄液に対する気泡の接触時間を長くすることができ、このため洗浄液に対するガスの溶解速度を大きくすることができる。
【００４８】
また、洗浄槽１２内において、当該洗浄槽１２内に洗浄液を供給するための洗浄液供給用ノズルパイプ４２がガス供給用ノズルパイプ６１よりも上方に設置されている。このため、ガス供給用ノズルパイプ６１により洗浄液内に発生した気泡は、洗浄液内を上昇する間に洗浄液供給用ノズルパイプ４２から供給された洗浄液の水流により拡散されるので、洗浄液に対するガスの溶解速度をより大きくすることができる。とりわけ、洗浄液供給用ノズルパイプ４２は、洗浄槽１２内に洗浄液を供給する際に洗浄液を斜め下方に向けて噴射するようになっていることが好ましい。この場合、気泡が洗浄液内を上昇する際に、洗浄液が斜め下方に向けて噴射されているのでこの気泡をより拡散させることができる。
【００４９】
また、ガス供給用ノズルパイプ６１は、洗浄槽１２内において超音波発生機構３０から照射される超音波が当たらないような位置に設置されていることが好ましい。このような基板洗浄装置１０によれば、超音波発生機構３０から照射される超音波によりガス供給用ノズルパイプ６１が損傷してしまうことを抑制することができる。
【００５０】
なお、本発明による基板洗浄装置は、上記の態様に限定されるものではなく、様々の変更を加えることができる。例えば、上記の態様では、本発明による基板洗浄装置１０を半導体ウエハの洗浄に適用した場合について説明したが、半導体ウエハ以外のＬＣＤ用ガラス基板やＣＤ基板等にも適用することができる。
【００５１】
また、洗浄槽１２内の洗浄液に超音波を照射する際に、この洗浄槽１２内の洗浄液に対するガスの溶存濃度を必ずしも飽和濃度としておく必要はない。
【００５２】
また、ガス供給機構６０は、窒素や酸素以外のガスを洗浄槽１２内の洗浄液に供給し、当該洗浄液に窒素や酸素以外のガスの気泡を発生させるようになっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一の実施の形態における基板洗浄装置の構成の概略を示す図である。
【図２】（ａ）は、表面が親水化処理されたガス供給用ノズルパイプによって洗浄液に生成された気泡を示す図であり、（ｂ）は、表面が疎水性である比較用のガス供給用ノズルパイプによって洗浄液に生成された気泡を示す図である。
【図３】ガス供給用ノズルパイプに対する気泡の接触角を説明するための図である。
【図４】超音波照射機構により超音波が洗浄液に照射された際における、洗浄液に対するガスの溶存濃度の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
１０ 基板洗浄装置
１２ 洗浄槽
１３ 排出管
１５ 外槽
１６ 排出管
２０ 保持機構
２２ 棒状部材
２４ 基部
３０ 超音波発生機構
３２ 高周波駆動電源
３４ 超音波発振器
３６ 駆動切換部
３８ 振動子
４０ 洗浄液供給機構
４１ 洗浄液供給管
４２ 洗浄液供給用ノズルパイプ
４４ 戻り管
４５ 洗浄液搬送ポンプ
４６ ヒータ
４７ フィルタ
４９ 洗浄液供給源
６０ ガス供給機構
６１ ガス供給用ノズルパイプ
６１ａ 比較用の従来のガス供給用ノズルパイプ
６２ ガス供給管
６２ａ 第１ガス供給管
６２ｂ 第２ガス供給管
６４ａ、６４ｂ 開閉弁
６５ａ、６５ｂ フィルタ
６６ａ、６６ｂ マスフローメータ
６７ａ、６７ｂ レギュレータ
６９ａ 第１ガス供給源
６９ｂ 第２ガス供給源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄液を貯留する洗浄槽と、
前記洗浄槽内に貯留された洗浄液に超音波を照射する超音波照射器と、
前記洗浄槽内に設置され、表面が親水化処理された樹脂部材を有し、前記洗浄槽内に貯留された洗浄液に前記樹脂部材からガスを供給することによりこの洗浄液に気泡を発生させる気泡発生器と、
を備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
前記樹脂部材は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、およびポリプロピレンからなる群から選択された少なくとも１つのものであることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記気泡発生器の樹脂部材には中空部分が設けられているとともに当該樹脂部材の表面には前記中空部分に連通する複数の貫通孔が設けられており、この中空部分から樹脂部材の外方に貫通孔を介してガスが送られるようになっていることを特徴とする請求項１または２記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
前記気泡発生器の樹脂部材は、前記洗浄槽内において当該洗浄槽の底面近傍に設置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記気泡発生器の樹脂部材は、その表面に薬品処理を行うことにより親水化処理されたものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記気泡発生器の樹脂部材は、その表面にコーティング処理を行うことにより親水化処理されたものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
前記洗浄槽内において、当該洗浄槽内に洗浄液を供給するための洗浄液供給部が前記気泡発生器よりも上方に設置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項８】
前記洗浄液供給部は、前記洗浄槽内に洗浄液を供給する際に洗浄液を斜め下方に向けて噴射するようになっていることを特徴とする請求項７記載の基板洗浄装置。
【請求項９】
前記気泡発生器の樹脂部材は、前記洗浄槽内において前記超音波照射器から照射される超音波が当たらないような位置に設置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項１】
洗浄液を貯留する洗浄槽と、
前記洗浄槽内に貯留された洗浄液に超音波を照射する超音波照射器と、
前記洗浄槽内に設置され、表面が親水化処理された樹脂部材を有し、前記洗浄槽内に貯留された洗浄液に前記樹脂部材からガスを供給することによりこの洗浄液に気泡を発生させる気泡発生器と、
を備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
前記樹脂部材は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、およびポリプロピレンからなる群から選択された少なくとも１つのものであることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記気泡発生器の樹脂部材には中空部分が設けられているとともに当該樹脂部材の表面には前記中空部分に連通する複数の貫通孔が設けられており、この中空部分から樹脂部材の外方に貫通孔を介してガスが送られるようになっていることを特徴とする請求項１または２記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
前記気泡発生器の樹脂部材は、前記洗浄槽内において当該洗浄槽の底面近傍に設置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記気泡発生器の樹脂部材は、その表面に薬品処理を行うことにより親水化処理されたものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記気泡発生器の樹脂部材は、その表面にコーティング処理を行うことにより親水化処理されたものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
前記洗浄槽内において、当該洗浄槽内に洗浄液を供給するための洗浄液供給部が前記気泡発生器よりも上方に設置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項８】
前記洗浄液供給部は、前記洗浄槽内に洗浄液を供給する際に洗浄液を斜め下方に向けて噴射するようになっていることを特徴とする請求項７記載の基板洗浄装置。
【請求項９】
前記気泡発生器の樹脂部材は、前記洗浄槽内において前記超音波照射器から照射される超音波が当たらないような位置に設置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−９８２７０（Ｐ２００９−９８２７０Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６７８９６（Ｐ２００７−２６７８９６）
【出願日】平成１９年１０月１５日（２００７．１０．１５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１５日（２００７．１０．１５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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