(57)【要約】【課題】より洗浄力が高い基板処理装置および基板洗浄方法を提供する。【解決手段】スキン層が設けられた接触面で基板を洗浄する第１洗浄部材と、スキン層が設けられていない接触面で、前記第１洗浄部材によって洗浄された後の前記基板を洗浄する第２洗浄部材と、を備える基板処理装置が提供される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキン層が設けられた接触面で基板を洗浄する第１洗浄部材と、
スキン層が設けられていない接触面で、前記第１洗浄部材によって洗浄された後の前記基板を洗浄する第２洗浄部材と、を備える基板処理装置。
【請求項２】
気体が溶存した洗浄液を前記第２洗浄部材の内部に供給する洗浄液供給ユニットを備え、
前記第２洗浄部材の内部に供給された洗浄液は、前記第２洗浄部材の表面から前記基板上に到達する、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記洗浄液供給ユニットは、
前記第２洗浄部材の内部に連通する供給ラインと、
前記洗浄液に気体を溶解させる気体溶解部と、
前記供給ラインにおいて、前記気体溶解部と前記第２洗浄部材との間に設けられたフィルタと、を有する、請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記洗浄液供給ユニットは、
前記第２洗浄部材の内部に連通する供給ラインと、
前記供給ラインに接続され、バブルを含む洗浄液を生成するバブル含有洗浄液生成部と、
前記供給ラインにおいて、前記バブル含有洗浄液生成部と前記第２洗浄部材との間に設けられたフィルタと、を有する、請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記基板に到達する洗浄液は、バブルを含む、請求項２乃至４のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記基板に到達する洗浄液は、直径が１００ｎｍ未満のバブルを含む、請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記基板に到達する洗浄液は、直径が１００ｎｍ以上のバブルを含まない、請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
第１洗浄部材におけるスキン層が設けられた接触面で基板を洗浄する第１洗浄工程と、
その後、第２洗浄部材におけるスキン層が設けられていない接触面で前記基板を洗浄する第２洗浄工程と、を備える基板洗浄方法。
【請求項９】
前記第２洗浄工程では、前記第２洗浄部材の内部に直径が１００ｎｍ未満のバブルを含む洗浄液を供給し、前記第２洗浄部材の表面から前記基板上に到達させつつ、前記第２洗浄部材による洗浄を行う、請求項８に記載の基板洗浄方法。
【請求項１０】
前記第２洗浄部材を初めて用いる前に、前記第２洗浄部材の内部に直径が１００ｎｍ未満のバブルを含む洗浄液を供給し、前記第２洗浄部材の表面から排出させる工程を備える、請求項８または９に記載の基板洗浄方法。
【請求項１１】
ある基板の洗浄を終え、別の基板の洗浄を始める前に、前記第２洗浄部材の内部に直径が１００ｎｍ未満のバブルを含む洗浄液を供給し、前記第２洗浄部材の表面から排出させる工程を備える、請求項８乃至１０のいずれかに記載の基板洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄部材で基板を洗浄する基板処理装置および基板洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、基板との接触面にスキン層を有する洗浄部材と、有しない洗浄部材とが開示されている。しかし、これらをどのように使い分ければ効果的に基板洗浄を行えるのか、特許文献１からは不明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−５６３８５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／６７５６３号明細書
【特許文献３】特開２０１７−１９１８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、より洗浄力が高い基板処理装置および基板洗浄方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、スキン層が設けられた接触面で基板を洗浄する第１洗浄部材と、スキン層が設けられていない接触面で、前記第１洗浄部材によって洗浄された後の前記基板を洗浄する第２洗浄部材と、を備える基板処理装置が提供される。
【０００６】
気体が溶存した洗浄液を前記第２洗浄部材の内部に供給する洗浄液供給ユニットを備え、前記第２洗浄部材の内部に供給された洗浄液は、前記第２洗浄部材の表面から前記基板上に到達するようにしてもよい。
【０００７】
前記洗浄液供給ユニットは、前記第２洗浄部材の内部に連通する供給ラインと、前記洗浄液に気体を溶解させる気体溶解部と、前記供給ラインにおいて、前記気体溶解部と前記第２洗浄部材との間に設けられたフィルタと、を有するようにしてもよい。
【０００８】
前記洗浄液供給ユニットは、前記第２洗浄部材の内部に連通する供給ラインと、前記供給ラインに接続され、バブルを含む洗浄液を生成するバブル含有洗浄液生成部と、前記供給ラインにおいて、前記バブル含有洗浄液生成部と前記第２洗浄部材との間に設けられたフィルタと、を有するようにしてもよい。
【０００９】
前記基板に到達する洗浄液は、バブルを含むのが望ましい。
前記基板に到達する洗浄液は、直径が１００ｎｍ未満のバブルを含むのが望ましい。
前記基板に到達する洗浄液は、直径が１００ｎｍ以上のバブルを含まないのが望ましい。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、第１洗浄部材におけるスキン層が設けられた接触面で基板を洗浄する第１洗浄工程と、その後、第２洗浄部材におけるスキン層が設けられていない接触面で前記基板を洗浄する第２洗浄工程と、を備える基板洗浄方法が提供される。
【００１１】
前記第２洗浄工程では、前記第２洗浄部材の内部に直径が１００ｎｍ未満のバブルを含む洗浄液を供給し、前記第２洗浄部材の表面から前記基板上に到達させつつ、前記第２洗浄部材による洗浄を行うのが望ましい。
【００１２】
基板洗浄方法は、前記第２洗浄部材を初めて用いる前に、前記第２洗浄部材の内部に直径が１００ｎｍ未満のバブルを含む洗浄液を供給し、前記第２洗浄部材の表面から排出させる工程を備えるのが望ましい。
【００１３】
基板洗浄方法は、ある基板の洗浄を終え、別の基板の洗浄を始める前に、前記第２洗浄部材の内部に直径が１００ｎｍ未満のバブルを含む洗浄液を供給し、前記第２洗浄部材の表面から排出させる工程を備えるのが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
基板洗浄力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係る基板処理装置の概略上面図。
【図２】基板洗浄装置４ａの概略構成を示す斜視図。
【図３Ａ】洗浄部材１２ａの長手方向の側面図。
【図３Ｂ】洗浄部材１２ａ，１３ａの変形例。
【図３Ｃ】洗浄部材１２ａ，１３ａの別の変形例。
【図４】洗浄部材１２ｂの長手方向の側面図。
【図５】基板処理装置における処理動作の一例を示す工程図。
【図６Ａ】実験に用いた洗浄液Ａ〜Ｃを説明する図。
【図６Ｂ】洗浄液Ａ〜Ｃの純水および薬液を用いて洗浄実験を行った結果を示す図。
【図７】洗浄部材１２ｂの内部に洗浄液を供給する洗浄液供給ユニット３０の概略構成を示す図。
【図８Ａ】ナノバブルを含む洗浄液が基板Ｓ上に到達する様子を示す図。
【図８Ｂ】ナノバブルを含む洗浄液が基板Ｓ上に到達する様子を示す図。
【図９】図７の変形例である洗浄液供給ユニット３０’の概略構成を示す図。
【図１０】別の基板洗浄装置４Ａの概略構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、一実施形態に係る基板処理装置の概略上面図である。本基板処理装置は、直径３００ｍｍあるいは４５０ｍｍの半導体ウエハ、フラットパネル、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）などのイメージセンサ、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）における磁性膜の製造工程において、種々の基板を処理するものである。また、基板の形状は円形に限られず、矩形形状（角形状）や、多角形形状のものであってもよい。
【００１８】
基板処理装置は、略矩形状のハウジング１と、多数の基板をストックする基板カセットが載置されるロードポート２と、１または複数（図１に示す態様では４つ）の基板研磨装置３と、複数（図１に示す態様では２つ）の基板洗浄装置４ａ，４ｂと、基板乾燥装置５と、搬送機構６ａ〜６ｄと、制御部７とを備えている。
【００１９】
ロードポート２は、ハウジング１に隣接して配置されている。ロードポート２には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Interface）ポッド、又はＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができる。ＳＭＩＦポッド、ＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
【００２０】
基板を研磨する基板研磨装置３、研磨後の基板を洗浄する基板洗浄装置４ａ、基板洗浄装置４ａで洗浄された基板をさらに洗浄する基板洗浄装置４ｂ、洗浄後の基板を乾燥させる基板乾燥装置５が、ハウジング１内に収容されている。基板研磨装置３は、基板処理装置の長手方向に沿って配列され、基板洗浄装置４ａ，４ｂおよび基板乾燥装置５も基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。
【００２１】
また、基板洗浄装置４ａ，４ｂおよび基板乾燥装置５は、それぞれ、図示しない略矩形状の筐体であって、シャッター機構により開閉自在とされ筐体部に設けられた開閉部から被処理対象の基板を出し入れするように構成されていてもよい。あるいは、変形実施例としては、基板洗浄装置４ａ，４ｂおよび基板乾燥装置５を一体化し、基板洗浄処理と基板乾燥処理とを連続的に１つのユニット内で行うようにしてもよい。
【００２２】
ロードポート２、ロードポート２側に位置する基板研磨装置３および基板乾燥装置５に囲まれた領域には、搬送機構６ａが配置されている。また、基板研磨装置３ならびに基板洗浄装置４ａ，４ｂおよび基板乾燥装置５と平行に、搬送機構６ｂが配置されている。搬送機構６ａは、研磨前の基板をロードポート２から受け取って搬送機構６ｂに受け渡したり、基板乾燥装置５から取り出された乾燥後の基板を搬送機構６ｂから受け取ったりする。
【００２３】
２つの基板洗浄装置４ａ，４ｂ間に、これら基板洗浄装置４ａ，４ｂ間で基板の受け渡しを行う搬送機構６ｃが配置される。基板洗浄装置４ｂと基板乾燥装置５との間に、これら基板洗浄装置４ｂと基板乾燥装置５間で基板の受け渡しを行う搬送機構６ｄが配置されている。
【００２４】
さらに、ハウジング１の内部には、基板処理装置の各機器の動きを制御する制御部７が配置されている。本実施形態では、ハウジング１の内部に制御部７が配置されている態様を用いて説明するが、これに限られることはなく、ハウジング１の外部に制御部７が配置されてもよい。例えば、この制御部７により、後述する実施形態のように、基板の保持および回転を行うスピンドル１１の動作や、基板に向かって洗浄液を噴射するノズルの吐出開始および終了タイミング、あるいは、ノズルの上下動および垂直面水平面内での旋回動を制御するように構成することもできる。なお、制御部７は、所定のプログラムを格納したメモリと、メモリのプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵがプログラムを実行することで実現される制御モジュールとを有してもよい。また、制御部７は、基板処理装置およびその他の関連装置を統括制御する図示しない上位コントローラと通信可能に構成され、上位コントローラが有するデータベースとの間でデータのやり取りをすることができる。ここで、メモリを構成する記憶媒体は、各種の設定データや処理プログラム等の各種のプログラムを格納している。記憶媒体としては、コンピュータで読み取り可能なＲＯＭやＲＡＭなどのメモリや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスクなどのディスク状記憶媒体などの公知のものが使用され得る。
【００２５】
本実施形態では、基板処理装置が２種類の基板洗浄装置４ａ，４ｂを備えている。まずは、基板洗浄装置４ａについて説明する。
【００２６】
図２は、基板洗浄装置４ａの概略構成を示す斜視図である。基板洗浄装置４ａは、水平方向に移動自在であり、基板Ｓの周縁部を支持して基板Ｓを水平回転させる複数本（図２では４本）のスピンドル１１（基板保持回転機構）と、基板Ｓの上面を洗浄する洗浄部材１２ａと、基板Ｓの下面を洗浄するロール型の洗浄部材１３ａとを備えている。  
【００２７】
スピンドル１１は基板Ｓの周縁部を支持して水平面内で回転させる。より具体的には、スピンドル１１の上部に設けたコマ１１ａの外周側面に形成した把持溝内に基板Ｓの周縁部を位置させて内方に押し付け、少なくとも１つのコマ１１ａを回転（自転）させることにより基板Ｓが回転する。ここで、「コマ」は基板を把持するための「把持部」と言い換えられる。また、「スピンドル」は「ローラー」と言い換えられる。
【００２８】
洗浄部材１２ａ，１３ａはスポンジ状あるいは綿状態の多孔質部材である。その材質は、代表的にはＰＶＡ（Polyvinyl Alcohol）であり、テフロン材料、ポリウレタン材料、ＰＰ（Polypropylene）などであってもよい。洗浄部材１２ａ，１３ａは長尺状に延びる円柱形状を有する。そして、洗浄部材１２ａ，１３ａは図示しないロールホルダに回転自在に支承され、基板Ｓの表面および裏面に対してそれぞれ昇降自在である。洗浄部材１２ａ，１３ａは、図示しない駆動機構（回転駆動手段）によって、それぞれ矢印Ｆ１，Ｆ２に示すように回転する。洗浄部材１２ａ，１３ａの構造は図３Ａおよび図３Ｂを用いて後述する。
【００２９】
洗浄部材１２ａ，１３ａの長さは、いずれも基板Ｓの直径より僅かに長く設定されている。洗浄部材１２ａ，１３ａは、その中心軸（回転軸）Ｏ１，Ｏ２が、基板Ｓの中心軸（すなわち回転中心）ＯＳとほぼ直交し（基板Ｓの表面と平行であり）、かつ、基板Ｓの直径の全長に亘って延びるように配置される。これによって、基板Ｓの表裏の全面が同時に洗浄される。なお、図２では、洗浄部材１２ａ，１３ａは基板Ｓを挟んで平行であるが、非平行であってもよい。
【００３０】
２つの洗浄液供給ノズル１４，１５は、スピンドル１１で支持して回転させる基板Ｓの上方に配置され、基板Ｓの表面に洗浄液を供給する。洗浄液供給ノズル１４は基板Ｓの表面にリンス液（例えば、超純水）を供給し、洗浄液供給ノズル１５は基板Ｓの表面に薬液を供給する。
【００３１】
基板洗浄装置４ａは以下のように動作する。スピンドル１１の上部に設けたコマ１１ａの外周側部に形成した嵌合溝内に基板Ｓの周縁部を位置させて内方に押し付けてコマ１１ａを回転（自転）させることにより、基板Ｓを水平に回転させる。この例では、４個のコマ１１ａのうち２個のコマ１１ａが基板Ｓに回転力を与え、他の２個のコマ１１ａは、基板Ｓの回転を受けるベアリングの働きをしている。なお、全てのコマ１１ａを駆動機構に連結して、基板Ｓに回転力を付与するようにしてもよい。
【００３２】
このように基板Ｓを水平に回転させた状態で、洗浄液供給ノズル１４，１５から基板Ｓの表面にリンス液および薬液をそれぞれを供給しつつ、洗浄部材１２ａを回転させながら図示しない上下駆動機構によって下降させて回転中の基板Ｓの表面に接触させ、洗浄部材１３ａを回転させながら図示しない上下駆動機構によって上昇させて回転中の基板Ｓの裏面に接触させる。
【００３３】
これによって、洗浄液（リンス液および薬液）の存在下で、基板Ｓの表面および裏面を洗浄部材１２ａ，１３ａでそれぞれスクラブ洗浄する。なお、洗浄部材１２ａ，１３ａの各々の上下駆動機構は、洗浄部材１２ａ，１３ａを基板Ｓの表面に垂直な方向に上下動させてもよいし、基板Ｓの表面に対して斜め方向に上下動させてもよいし、ある点を起点としてピボット動作させてもよいし、それらの動作を組み合わせた動作をさせてもよい。
【００３４】
図３Ａは、洗浄部材１２ａの長手方向の側面図である。洗浄部材１２ａは、円筒状のロール本体２１ａと、その外周面から外側に円柱状に突出した複数のノジュール部２２ａとを有する。基板洗浄装置４ａが有する洗浄部材１２ａは、少なくともノジュール部２２ａの先端、言い換えると、洗浄時に基板Ｓと接触する面にスキン層が設けられている。その他の表面は、スキン層が設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。
【００３５】
なお、図３Ａでは、黒塗りの部分がスキン層であることを示している。スポットを付した部分はスキン層が設けられてもよいし、設けられていなくてもよいことを示している。後述の図３Ｂおよび図３Ｃも同様である。洗浄部材１３ａも洗浄部材１２ａと同様の構造となっている。
【００３６】
スキン層について補足する。ＰＶＡなどの樹脂を成型して洗浄部材１２ａ，１３ａを製造する際、成型時に型と接している表層部と、その内部の下層部とが形成される。その表層部がスキン層である。スキン層は、厚さが１〜１０μｍ程度で一様に被覆された状態で面上を覆っており、部分的に数μｍ〜数十μｍの穴が開いている状態である場合もある。故に、スポンジ構造の表面と比較するとスキン層は構造的に硬い層である。一方、下層部は気孔径が１０μｍ〜数百μｍと大きいスポンジ構造であり、柔らかい層である。
【００３７】
発明者らは、スキン層の有無でパーティクル除去性能を比較したところ、スキン層ありの場合、比較的大きなパーティクルや粘着性の強いパーティクルに効果的であり、スキン層なしの場合、比較的小さなパーティクルの除去に効果的であることを実験により見出した。すなわち、大きなパーティクルや粘着性のパーティクルには、硬いスキン層により大きな物理力を与えることが効果的、小さいパーティクルには下層部におけるスポンジ構造の無数の細かい凹凸が繰り返しの物理力を与えることが効果的と考えられる。したがって、大きなパーティクルの下や大きなパーティクルの間にある小さいパーティクルを除去するには、まず大きなパーティクルを除去したほうが効率が良い。
【００３８】
基板洗浄装置４ａの洗浄部材１２ａ，１３ａには、基板Ｓとの接触面であるノジュール部２２ａに硬いスキン層が設けられている。そのため、洗浄部材１２ａ，１３ａは基板Ｓに付着した比較的大きなパーティクルや、基板Ｓに粘着したパーティクルを効率よく除去できる。
【００３９】
なお、洗浄部材１２ａ，１３ａには、基板Ｓとの接触面の少なくとも一部にスキン層が形成されていればよい。図３Ｂおよび図３Ｃにノジュール部２２ａの形状を例示しており、太線部分がスキン層である。図３Ｂに側面図を示すように、ノジュール部２２ａは先端面が平坦な円柱形状であり、先端面と側面の一部（先端面側）がスキン層であってもよい。あるいは、図３Ｃに側面図を示すように、ノジュール部２２ａは先端面に溝が形成された概略円柱形状であり、先端面、溝の表面および側面の一部（先端面側）がスキン層であってもよい。図３Ｃの態様によれば、溝のエッジによって洗浄効果が向上する。
【００４０】
続いて、基板洗浄装置４ｂについて説明する。基板洗浄装置４ａと基板洗浄装置４ｂとを比較すると、基板洗浄装置４ｂが有する洗浄部材１２ｂ，１３ｂは、基板洗浄装置４ａが有する洗浄部材１２ａ，１３ａと異なっており、その他は同じ構成となっている。したがって、洗浄部材１２ｂ，１３ｂについてのみ説明する。
【００４１】
図４は、洗浄部材１２ｂの長手方向の側面図である。洗浄部材１２ｂは、円筒状のロール本体２１ｂと、その外周面から外側に円柱状に突出した複数のノジュール部２２ｂとを有する。基板洗浄装置４ｂが有する洗浄部材１２ｂは、少なくともノジュール部２２ｂの先端、言い換えると、洗浄時に基板Ｓと接触する面にはスキン層が設けられておらず（除去されている）、下層部が露出している。その他の表面は、スキン層が設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。なお、図４では、白抜きの部分はスキン層で設けられていないことを示している。スポットを付した部分はスキン層が設けられてもよいし、設けられていなくてもよいことを示している。洗浄部材１３ｂも洗浄部材１２ｂと同様の構造となっている。
【００４２】
基板洗浄装置４ｂの洗浄部材１２ｂ，１３ｂには、基板Ｓとの接触面に硬いスキン層が設けられていない。そのため、洗浄部材１２ｂ，１３ｂは、網目を構成する微小接触辺や角で基板Ｓを擦るによって、基板Ｓに付着した比較的小さなパーティクルを効率よく除去できる。
【００４３】
本願発明者は以上述べたようなスキン層の有無による洗浄特性の違いを見出し、これらを次のように使い分けるようにした。
【００４４】
図５は、基板処理装置における処理動作の一例を示す工程図である。まず、図１の基板処理装置に投入された基板Ｓは搬送機構６ａ，６ｂによって基板研磨装置３に搬入され、研磨される（ステップＳ１）。研磨後の基板Ｓの表面には、大小様々な研磨屑（パーティクル）が付着している。また、基板研磨装置３で用いられたスラリと薬液とが混ざって凝集した大小様々なスラリコンプレックスが基板Ｓ上に粘着している。
【００４５】
研磨された基板Ｓは図１の搬送機構６ｂによって基板洗浄装置４ａに搬入される。そして、基板洗浄装置４ａの洗浄部材１２ａ，１３ａによって基板Ｓが洗浄される（図５のステップＳ２）。洗浄部材１２ａ，１３ａの基板Ｓとの接触面にはスキン層が形成されているため、基板Ｓに付着した大きなパーティクルが主に除去される。一方で、基板Ｓに付着した小さなパーティクルは除去されずに残存することもある。
【００４６】
続いて、基板洗浄装置４ａによって洗浄された基板Ｓは図１の搬送機構６ｃによって基板洗浄装置４ｂに搬入される。そして、基板洗浄装置４ｂの洗浄部材１２ｂ，１３ｂによって基板Ｓが洗浄される（図５のステップＳ３）。洗浄部材１２ｂ，１３ｂの基板Ｓとの接触面にはスキン層が形成されていないため、基板洗浄装置４ａで除去しきれなかった小さなパーティクルも除去される。
【００４７】
なお、基板洗浄装置４ｂで洗浄された基板Ｓを、その後に基板洗浄装置４ａで洗浄しないのが望ましい。
【００４８】
その後、基板洗浄装置４ｂによって洗浄された基板Ｓは図１の搬送機構６ｄによって基板乾燥装置５に搬入され、乾燥される（ステップＳ４）。その後、基板Ｓは基板処理装置から搬出される。
【００４９】
このように、第１の実施形態では、まず基板Ｓとの接触面にスキン層を有する洗浄部材１２ａ，１３ａで基板Ｓを洗浄することで、主に大きなパーティクルや基板Ｓに付着したパーティクルを除去する（粗洗浄）。その後、基板Ｓとの接触面にスキン層を有しない洗浄部材１２ｂ，１２ｂで基板Ｓを洗浄することで、主に小さなパーティクルを除去する（仕上げ洗浄）。このような２段階洗浄を行うため、大きなパーティクルも小さなパーティクルも効率よく除去できる。
【００５０】
なお、本実施形態では、基板処理装置が２つの基板洗浄装置４ａ，４ｂを備え、前者が基板Ｓとの接触面にスキン層が形成された洗浄部材１２ａ，１３ａを、後者が基板Ｓとの接触面にスキン層が形成されていない洗浄部材１２ｂ，１３ｂを有するものとした。しかし、１つの基板洗浄装置が、接触面にスキン層を有する洗浄部材と、基板Ｓとの接触面にスキン層を有しない洗浄部材とを有してもよい。この場合も、まずはスキン層を有する洗浄部材で洗浄を行い、その後にスキン層を有しない洗浄部材で洗浄を行うようにすればよい。
【００５１】
（第２の実施形態）
小さなパーティクルを除去するには、小さなバブル（概ね直径が１００ｎｍ以下のバブル、以下「ナノバブル」という）を含む洗浄液で洗浄を行うのが有効である。洗浄部材と除去すべきパーティクルとの間にナノバブルを介在させることで、ナノバブルがエアスラリとして機能し、洗浄力が向上するためである。また、除去したパーティクルにナノバブルが吸着することで、パーティクルが基板に再付着したり洗浄部材に付着したりすることも抑えられる。このことを以下の実験で示す。
【００５２】
図６Ａに実験に用いた洗浄液Ａ〜Ｃを示す。洗浄液Ａとして、ほとんど気体が溶存していない純水および薬液を準備した。洗浄液Ｂとして、溶存気体（窒素）の濃度が半導体工場で供給される洗浄液と同程度の１２ｐｐｍ（飽和未満）の純水および薬液を準備した。洗浄液Ｂには、直径が５０〜１００ｎｍのバブルが洗浄液Ａの２．２倍程度存在する。洗浄液Ｃとして、溶存気体（窒素）の濃度が３０ｐｐｍ（過飽和）の純水および薬液を準備した。洗浄液Ｃには、直径が５０〜１００ｎｍのバブルが洗浄液Ａの７４．５倍程度存在する。
【００５３】
図６Ｂに洗浄液Ａ〜Ｃの純水および薬液を用いて洗浄実験を行った結果を示しており、縦軸は残存するパーティクルの相対的な量である。純水の場合、洗浄液Ａ，Ｂを用いた場合に比べ、洗浄液Ｃを用いることでパーティクルの残存量は５割程度まで減る。薬液の場合、洗浄液Ａを用いた場合に比べ、洗浄液Ｂを用いることでパーティクルの残存量は６割程度まで減り、洗浄液Ｃを用いることで２割程度まで減る。
【００５４】
このように、ナノバブルを多く含む洗浄液を用いることで、パーティクルを効率よく除去できる。前述の第１の実施形態において、洗浄液供給ノズル１４および／または洗浄液供給ノズル１５からナノバブルを含む洗浄液を基板Ｓの表面に供給しながら、基板Ｓの表面を洗浄するようにしてもよい。さらに、次に説明する第２の実施形態は、洗浄部材の内部からナノバブルを含む洗浄液を供給しながら基板洗浄を行うものである。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第１の実施形態で述べたように、基板Ｓとの接触面にスキン層が形成されていない洗浄部材１２ｂ，１３ｂで小さなパーティクルを効率的に除去できる。そのため、本実施形態でも、図５のステップＳ３において、洗浄部材１２ｂ，１３ｂでの洗浄時にナノバブルを含む洗浄液を利用することを主に想定している。
【００５５】
図７は、洗浄部材１２ｂの内部に洗浄液を供給する洗浄液供給ユニット３０の概略構成を示す図である。洗浄液供給ユニット３０は、洗浄液供給源３１と、気体溶解部３２と、フィルタ３３と、供給ライン３４とを有する。
【００５６】
洗浄液供給源３１は供給ライン３４に接続され、脱気された洗浄液を供給ライン３４に供給する。洗浄液は純水でもよいし薬液でもよい。
【００５７】
気体溶解部３２は供給ライン３４を流れる洗浄液に気体を溶解させる。具体例として、気体溶解部３２はメンブレンを介して洗浄液に対して気体を加圧することで、洗浄液に気体を溶解させる。有効なナノバブルを大量に含ませるようにするためには、過飽和状態まで洗浄液に気体を含ませるようにすることが望ましい。圧力や洗浄液の流速に応じて溶解させる気体の量を調整可能である。気体は窒素ガス、炭酸ガス、水素ガスなどであってよいが、小さなバブルを生じさせるには窒素ガスが特に有効である。
【００５８】
なお、気体溶解部３２は洗浄液中に大きなバブルが生じないよう、気体を溶解させるのが望ましい。後述するように、基板Ｓに供給される洗浄液に大きなバブルが含まれていると、ナノバブルによる洗浄力向上の効果が低下することがあるためである。しかし、バブルが全く生じないようにするのは困難であるし、供給ライン３４が屈曲していると、屈曲した箇所でバブルが生じることもある。そこで、フィルタ３３を設けるのが望ましい。
【００５９】
フィルタ３３は気体溶解部３２より下流側において、望ましくは洗浄部材１２ｂのできるだけ近傍において、供給ライン３４に設けられる。フィルタ３３は網目構造を有しており、洗浄液に生じた大きなバブルを除去する。フィルタ３３を設けることで、所定の大きさ以上のバブルを含まない洗浄液が洗浄部材１２ｂ，１３ｂに供給される。
【００６０】
供給ライン３４は１または複数の配管から構成され、先端（洗浄液供給源３１の反対側）に洗浄部材１２ｂが取り付けられる。具体的には、洗浄部材１２ｂの中心は空洞になっており、その空洞に供給ライン３４が嵌められて連通している。そして、供給ライン３４の先端近傍には複数の孔が形成されており、供給ライン３４内の洗浄液が洗浄部材１２ｂの内部に流出できるようになっている。より正確には、洗浄部材１２ｂの空洞には、芯材が挿入され、芯材の内部もまた空洞になっていて、供給ライン３４は芯材に接続される。芯材には内部の空洞と外表面を連通する孔が形成されている。芯材は洗浄部材１２ｂの形状を保つ役割も持つ。
【００６１】
なお、図６では洗浄部材１２ｂのみを描いているが、供給ライン３４が分岐して洗浄部材１２ｂ，１３ｂの両方に洗浄液を供給するようにしてもよい。あるいは、洗浄部材１２ｂ，１３ｂのそれぞれに対して、洗浄液供給ユニット３０を設けてもよい。
【００６２】
以上のような洗浄液供給ユニット３０において、洗浄液供給源３１から洗浄液が供給されて供給ライン３４には洗浄液が満たされている。特に、フィルタ３３より下流側では、気体が溶存し、かつ、大きなバブルがない状態となっている。このような洗浄液が供給ライン３４の先端の孔から洗浄部材１２ｂの内部に放出される。供給ライン３４には洗浄液が満たされているのに対し、洗浄部材１２ｂの内部はスポンジなどの多孔質である。そのため、供給ライン３４から流出することで洗浄液に加わる圧力が低下し、溶存していた気体が小さなバブルとなる。そのような小さなバブルを含む洗浄液が基板Ｓ上に到達する。
【００６３】
図８Ａおよび図８Ｂは、洗浄液が洗浄部材１２ｂから基板Ｓ上に到達する様子を模式的に示す図である。
図８Ａは、ノジュール部２２ｂの先端面のみならず、ノジュール部２２ｂの側面やロール本体２１ｂの表面にもスキン層が設けられていない。この場合、洗浄液は主としてノジュール部２２ｂの先端面から洗浄液が吐出されるが、ノジュール部２２ｂの側面やロール本体２１ｂの表面からも洗浄液が吐出される。
【００６４】
一方、図８Ｂは、ノジュール部２２ｂの先端面にはスキン層がないが、ノジュール部２２ｂの側面やロール本体２１ｂの表面にはスキン層が設けられている。この場合、洗浄液は、ノジュール部２２ｂの側面やロール本体２１ｂの表面のスキン層を比較的透過しにくく、ノジュール部２２ｂの先端面（すなわち、基板Ｓとの接触面）に優先的に基板Ｓの表面に供給される。したがって、本実施形態においては、図８Ｂに示すように、ノジュール部２２ｂの先端面にのみスキン層がないようにするのが望ましい。
【００６５】
基板Ｓに付着した小さなパーティクルを除去するためには、洗浄液に含まれるバブルの直径は１００ｎｍ未満であるのが望ましく、それ以上の大きさのバブルが洗浄液に含まれないのが望ましい。大きなバブルがあると、小さなバブルが基板Ｓに接するのを阻害し、ナノバブルによる洗浄力向上の効果が低下しかねないためである。基板Ｓに到達する洗浄液に１００ｎｍ以上のバブルが含まれないよう、気体溶解部３２で溶解する気体の量を調整したり、フィルタ３３の網目の大きさを適宜調整したりすればよい。
【００６６】
このように、ナノバブルを含む洗浄液を基板Ｓ上に供給しつつ洗浄部材１２ｂ，１３ｂで洗浄を行うことで、小さなパーティクルをより効果的に除去できる。さらに、洗浄液供給ユニット３０からの洗浄液を設けることで、洗浄部材１２ｂ，１３ｂのインナーリンスとして用いることもできる。
【００６７】
例えば、洗浄部材１２ｂ，１３ｂを初めて使用する際の立ち上げ時に、洗浄液供給ユニット３０からの洗浄液をインナーリンスとして利用できる。洗浄部材１２ｂ，１３ｂがＰＶＡなどの樹脂製である場合、原材料を反応させて樹脂を生成する際に、反応が不十分で原材料が残ることがある。そのため、洗浄部材１２ｂ，１３ｂの立ち上げ時には残った原材料を除去する必要がある。本実施形態では、洗浄液供給ユニット３０からナノバブルを含む洗浄液を洗浄部材１２ｂ，１３ｂの内部に供給することで、残った原材料を洗浄部材１２ｂ，１３から効率よく短時間で除去できる。洗浄部材１２ｂ，１３ｂの立ち上げは、新品の洗浄部材１２ｂ，１３ｂを基板洗浄装置に取り付けて例えばダミー基板を通常の基板と同様に洗浄することにより行ってもよい（インナーリンスとして供給しながら）。あるいは、ダミー基板を用いずに、石英等の板材に新品の洗浄部材１２ｂ，１３ｂを押し付けるようにしてもよい。あるいは、洗浄部材１２ｂ，１３ｂを物体に押し付けることなく、洗浄液供給ユニット３０からの洗浄液を洗浄部材１２ｂ，１３ｂの内部に供給することによって、洗浄部材１２ｂ，１３ｂを立ち上げるようにしてもよい。
【００６８】
別の例として、洗浄部材１２ｂ，１３ｂのセルフクリーニングに、洗浄液供給ユニット３０からの洗浄液をインナーリンスとして利用できる。洗浄部材１２ｂ，１３ｂで基板Ｓを洗浄する際に、基板Ｓから除去されたパーティクルが洗浄部材１２ｂ，１３ｂの表面や内部に入り込むことがある。そのため、何枚かの基板洗浄を終え、別の基板洗浄を始める前に、入り込んだパーティクルを除去する工程（洗浄部材１２ｂ，１３ｂのセルフクリーニング）が必要である。本実施形態では、洗浄液供給ユニット３０からナノバブルを含む洗浄液を洗浄部材１２ｂ，１３ｂの内部に供給し、表面から排出させることで、洗浄部材１２ｂ，１３ｂの内部に入り込んだパーティクルを効率よく除去できる。特に、洗浄部材１２ｂ，１３ｂの内部に供給した洗浄液がノジュール部２２ｂから外部に排出されるため、基板Ｓと接触するノジュール部２２ｂも洗浄できる。洗浄部材１２ｂ，１３ｂのセルフクリーニングは、インナーリンスとして供給しながら石英等の板材に洗浄部材１２ｂ，１３ｂを押し付けることにより行ってもよく、洗浄部材１２ｂ，１３ｂを物体に押し付けることなく、洗浄液供給ユニット３０からの洗浄液を洗浄部材１２ｂ，１３ｂの内部に供給することによって行ってもよい。通常、汚染された洗浄部材１２ｂ，１３ｂを板材等に押し付けてセルフクリーニングを行う場合は、板材が汚染されてしまうおそれがあるが、本方法では板材自体の洗浄も行うことができ、極めて有効である。
【００６９】
図９は、図７の変形例である洗浄液供給ユニット３０’の概略構成を示す図である。図７の洗浄液供給ユニット３０と異なり、図９の洗浄液供給ユニット３０’はバブル含有洗浄液生成部３５を有する。バブル含有洗浄液生成部３５はバブルを含有する洗浄液を生成し、供給ライン３４に供給する。このような構成でも、ナノバブルを含む洗浄液で基板Ｓを洗浄できる。
【００７０】
このように、第２の実施形態では、気体を溶存させた洗浄液を洗浄部材１２ｂ，１３ｂに供給し、ナノバブルを含む洗浄液を用いて基板Ｓの洗浄を行う。そのため、洗浄力が向上する。また、洗浄液を洗浄部材１２ｂ，１３ｂへのインナーリンスとして用いることで、立ち上げ時の時間短縮や、洗浄部材１２ｂ，１３ｂの洗浄も可能となる。
【００７１】
なお、このような洗浄液供給ユニット３０を洗浄部材１２ｂ，１３ｂの一方にのみ設けてもよいし、洗浄部材１２ａおよび／または洗浄部材１３ａに設けてもよい。
【００７２】
以上説明した洗浄手法は、種々の基板洗浄装置にも適用可能である。以下、基板洗浄装置の変形例をいくつか説明する（図２と共通する説明は適宜省略する）。
【００７３】
図１０は、別の基板洗浄装置４Ａの概略構成を示す斜視図である。この基板洗浄装置４Ａは、スピンドル１１と、洗浄機構４２と、１または複数のノズル４３とを備えている。
洗浄機構４２は、洗浄部材６１、回転軸６２、揺動アーム６３および揺動軸６４などから構成される。
【００７４】
洗浄部材６１は、例えばＰＶＡ製のペンシル型洗浄具であり、その下面が洗浄面であり、上面は回転軸６２の下端に固定される。図１０の基板洗浄装置４Ａを図２に示す基板洗浄装置４ａの代用とする場合、洗浄部材６１の基板との接触面には、スキン層が形成されている。一方、図１０の基板洗浄装置４Ａを基板洗浄装置４ｂの代用とする場合、洗浄部材６１の基板との接触面には、スキン層が形成されていない。
【００７５】
回転軸６２は基板Ｓの面に対して垂直（すなわち鉛直）に延びており、回転軸６２の回転により洗浄部材６１を水平面内で回転させる。
【００７６】
揺動アーム６３は水平方向に延びており、一端側に回転軸６２の上端が接続され、他端側に揺動軸６４が接続される。揺動軸６４には、図示しないモータが取り付けられている。
【００７７】
揺動軸６４は基板Ｓの面に対して垂直（すなわち鉛直）に延びており、昇降可能である。揺動軸６４が下降することで洗浄部材６１の下面が基板Ｓの表面に接触し、揺動軸６４が上昇することで洗浄部材６１の下面が基板Ｓの表面から離間する。また、揺動軸６４の回転により揺動アーム６３を水平面内で揺動させる。
【００７８】
なお、洗浄部材６１を揺動軸６４を中心に円弧状に移動させるのではなく、洗浄部材６１を直線状に移動させてもよい。また、図示していないが、第２の実施形態で説明したように、洗浄部材６１の内部に気体が溶存した洗浄液を供給してもよい。
【００７９】
これまで、基板を水平姿勢で回転させながら洗浄する形態を記載したが、基板を鉛直あるいは斜めの姿勢にした形態においても本発明は適用できる。また、基板は回転させなくてもよい。
【００８０】
その他、洗浄部材６１として、ハードパッドやソフトパッドといったより物理力の強い接触洗浄を行うバフ洗浄にも本発明を適用可能である。
【００８１】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
【符号の説明】
【００８２】
４ａ，４ｂ  基板洗浄装置
１１  スピンドル
１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ  洗浄部材
１４，１５  洗浄液供給ノズル
２１ａ，２１ｂ  ロール本体
２２ａ，２２ｂ  ノジュール部
３０  洗浄液供給ユニット
３１  洗浄液供給源
３２  気体溶解部
３３  フィルタ
３４  供給ライン
３５  バブル含有洗浄液生成部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
2020174081.tif 000009
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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