(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄液をノズルから基板面に供給して洗浄処理を施す基板洗浄装置であって、
前記ノズルに液体を供給する液体供給手段と、
前記ノズルにオゾンガス（Ｏ3 ）を供給する気体供給手段とを備え、
かつ、前記液体供給手段から供給された液体をミスト化し、このミスト化された液体に前記気体供給手段から供給されたオゾンガス（Ｏ3 ）を溶解させて洗浄液を生成する洗浄液生成手段をノズル内に備えた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、
前記液体は純水であることを特徴とする基板洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基板、光ディスク用の基板（以下、適宜「基板」とする）に対して、基板洗浄用の洗浄液をノズルから吐出して基板を洗浄する基板洗浄装置に係り、特に、洗浄度合いに寄与する気体を液体に溶解させた洗浄液を用いて基板の表面に洗浄処理を施す技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の基板洗浄装置として、例えば、純水にオゾンガス（Ｏ3 ）を溶解させた洗浄液が用いられている。しかし、オゾンガスは純水に対して溶解しづらいといった特性を有するため、基板洗浄装置とは別にオゾン水製造装置を設置する必要があった。このオゾン水製造装置は、オゾンガスを発生させるオゾンガス発生装置と、発生させたオゾンガスを純水に溶解させるためのオゾンガス溶解装置とから構成されている。そして、製造されたオゾン水は、配管を搬送されて基板洗浄装置に送り込まれる構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来装置の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の基板洗浄装置では、純水にオゾンガスを溶解させるためにおおがかりなオゾン水製造装置を設置するための設置場所を確保する必要があった。そして、オゾン水製造装置で製造されたオゾン水は、オゾン水製造装置から基板洗浄装置までの距離を配管により搬送されなければならない。そのため、配管を搬送される最中にオゾン水中のオゾンが分解されてしまい、基板洗浄装置のノズルに到達したときには、オゾン水の濃度低下による洗浄効率の低下を招くといった問題がある。
しかしながら、基板に供給される時点の洗浄液中のオゾン濃度の低下を抑制する方法については、これまでほとんど着眼されていなかった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、洗浄度合いに寄与する気体が液体に溶解された高濃度な洗浄液を供給することができる基板洗浄装置を提供することを主たる目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の基板洗浄装置は、洗浄液をノズルから基板面に供給して洗浄処理を施す基板洗浄装置であって、前記ノズルに液体を供給する液体供給手段と、前記ノズルにオゾンガス（Ｏ3 ）を供給する気体供給手段とを備え、かつ、前記液体供給手段から供給された液体をミスト化し、このミスト化された液体に前記気体供給手段から供給されたオゾンガス（Ｏ3 ）を溶解させて洗浄液を生成する洗浄液生成手段をノズル内に備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、請求項２に記載の基板洗浄装置は、請求項１に記載の基板洗浄装置において、前記液体は純水であることを特徴とするものである。
【０００７】
（削除）
【０００８】
（削除）
【０００９】
【作用】
本発明の作用は次のとおりである。
請求項１に記載の発明によれば、液体供給手段からの液体と、気体供給手段からのオゾンガス（Ｏ3 ）がノズル内の洗浄液生成手段に供給される。そして、洗浄液生成手段では、液体がミスト化され、そのミスト状の液体にオゾンガス（Ｏ3 ）が溶解されて洗浄液が生成されるとともに、生成された洗浄液はそのまま基板面に直接供給される。つまり、製造された洗浄液が余計な経路を搬送されないので、洗浄液中に溶解したオゾンガス（Ｏ3 ）の成分が分解されて濃度低下を起こすことがない。その結果、洗浄作用の高い高濃度なオゾン液が基板面に供給される。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、ノズル内で純水にオゾンガスが溶解される。つまり、高濃度なオゾン水が製造される。
【００１１】
（削除）
【００１２】
（削除）
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
〈第１実施例〉
図１は、実施例に係る基板洗浄装置の概略構成を示すブロック図であり、図２は、その平面図である。
【００１４】
図中、符号１は円板状のスピンチャックであり、このスピンチャック１に６個の支持ピン１ａが立設されている。図１に示すように、スピンチャック１は、その底面に連結された回転軸３を介して電動モータ５で回転されるようになっている。この回転駆動により、支持ピン１ａで周縁部を当接支持された基板Ｗが回転中心Ｐ周りに水平面内で回転される。スピンチャック１の周囲には、２流体式の洗浄ノズル７から吐出された洗浄液Ｍが飛散するのを防止するための飛散防止カップ９が配備されている。この飛散防止カップ９は、未洗浄の基板Ｗをスピンチャック１に載置したり、図示していない搬送手段が洗浄済の基板Ｗをスピンチャック１から受け取る際に図中に矢印で示すようにスピンチャック１に対して昇降するように構成されている。
【００１５】
洗浄ノズル７は、図１に示すように、胴部７ｂに支持アーム８の先端が連接されて吐出孔７ａが回転中心Ｐに向かう傾斜姿勢で支持されている。一方、支持アーム８の基端部は、昇降・移動機構１１に連接されている。この昇降・移動機構１１によって、図２に示すように、基板Ｗ面内の洗浄液Ｍの供給開始位置Ｋから回転中心Ｐを通って供給終了位置Ｆに向かうように構成されている。さらに、支持アーム８には、回転モータ１１ａの回転軸１１ｂに連結されている。回転モータ１１ａは回転中心Ｐｂの周りにノズル７を基板Ｗ上で揺動させるためのものである。
【００１６】
また、ノズル７は、その胴部７ｂに圧縮空気とオゾンガスの混合気体を導入する配管１５ａと、純水を導入する配管１５ｄとが連通接続された２流体ノズルを構成している。
配管１５ａは、その上手で配管１５ｂと配管１５ｃの２つに分岐しており、配管１５ｂは圧縮空気供給部２１に、配管１５ｃは本発明の気体供給手段に相当するオゾンガス発生装置２３にそれぞれ接続されている。配管１５ｂには、流通する空気の圧力をコントラーラ２０から入力された制御信号に対応する圧力に調整する電空レギュレータ１７ｂと、空気の圧力を検出する圧力センサ１８ｂと、流量を検出する流量センサ１９ｂとがそれぞれ備えられている。同様に配管１５ｃには、流通するオゾンガスの圧力をコントラーラ２０から入力された制御信号に対応する圧力に調整する電空レギュレータ１７ｃと、空気の圧力を検出する圧力センサ１８ｃと、流量を検出する流量センサ１９ｃとがそれぞれ備えられている。
【００１７】
また、配管１５ｄには、流通する純水の圧力をコントラーラ２０から入力された制御信号に対応する圧力に調整する電空レギュレータ１７ｄと、空気の圧力を検出する圧力センサ１８ｄと、流量を検出する流量センサ１９ｄとがそれぞれ備えられている。なお、使用される液体は純水に限られず、超純水などであってもよい。
【００１８】
電空レギュレータ１７ｂ、１７ｃおよび１７ｄのそれぞれには、コントローラ２０から制御信号が入力され、この制御信号に応じて配管１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを流通する各気体と純水の圧力がそれぞれ調整されている。
一方、圧力センサ１８ｂ、１８ｃおよび１８ｄと流量センサ１９ｂ、１９ｃおよび１９ｄのそれぞれから逐次検出された検出結果がコントローラ２０にフィードバックされる。
【００１９】
コントローラ２０には、電動モータ５と、昇降・移動機構１１と、電空レギュレータ１７ｂ、１７ｃ、１７ｄと、圧力センサ１８ｂ、１８ｃ、１８ｄと、流量センサ１９ｂ、１９ｃ、１９ｄのそれぞれが接続されている。そして、基板Ｗに応じた洗浄条件が、洗浄プログラム（レシピーとも呼ばれる）として予めコントローラ２０に格納されており、各基板Ｗごとの洗浄プログラムに準じて前記各部が制御されている。
【００２０】
なお、コントローラ２０には、さらに洗浄プログラムの作成・変更や、複数の洗浄プグラムの中から所望のものを選択するために用いる指示部３０が接続されている。
【００２１】
次に、本実施例の特徴的な構成を備えている洗浄ノズル７の内部構造について、図３を参照しながら詳述する。
洗浄ノズル７内の混合部２７には、配管１５ａが支持部２９を介して、吐出孔７ａとは逆方向（図中上方向）から胴部７ｂを貫くように挿入されている。一方の配管１５ｄは胴部７ｂの側面から支持部２９を介して連通接続されている。つまり、配管１５ｄに連通する胴部７ｂの中を配管１５ａが挿入されている２重管の構造で構成されている。なお、混合部２７は、本発明の洗浄液生成手段に相当する。
【００２２】
すなわち、配管１５ｄから供給された純水Ｓは、混合部２７の内壁に衝突するとともに、加圧された混合気体Ｇと混合されてミスト化（粒子化）される。ミスト化された純水Ｓは、その表面積が拡大されるので、混合部２７中を対流している間に混合気体Ｇ中のオゾンガスが効率よく溶解されるようになっている。つまり、高濃度なオゾン水が製造されたことになる。高濃度なオゾン水は、有機物除去効果、金属イオン除去効果を持ち、ノズルによってミスト化されて高速で基板Ｗ面に衝突させられることによって、さらに除去能力が高まる。その上、オゾン水は、基板Ｗ面に発生する静電気を抑止する特性を有するので、余計なパーティクル（微粉塵）を基板Ｗ面に引き寄せることがない。すなわち、洗浄効率を上げることができる。
【００２３】
また、洗浄ノズル７の先端部３１は絞り込まれて、ミスト化されたオゾン水を加速させて基板Ｗ面に噴出するようになっている。
【００２４】
次に、上記のように構成されている基板洗浄装置の動作について説明する。
先ず、所定の基板Ｗに応じた洗浄プログラムを指示部３０から選択して実行する。そうすると、飛散防止カップ９をスピンチャック１に対して下降させ、基板Ｗがスピンチャック１に載置される。そして、飛散防止カップ９を上昇させるとともに、洗浄ノズル７が洗浄開始位置に移動する。次に、基板Ｗを一定速度で低速回転させつつ、洗浄ノズル７からミストＭを基板Ｗに対して供給する。つまり、洗浄ノズル７は、図２に示すように、ミストＭの供給開始位置Ｋから中心回転Ｐを通り、供給終了位置Ｆまで移動する。
【００２５】
このとき、コントラーラ２０から各電空レギュレータ１７ｂ、１７ｃおよび１７ｄのそれぞれに制御信号が送られ、混合部２７内で純水Ｓがミスト化し、オゾンガスが溶解し易い状態になるとともに、オゾン水の濃度が常に一定となるようにオゾンガスと純水Ｓの圧力が適切に調整される。また、同時に、各圧力センサ１８ｂ、１８ｃ、１８ｄと流量センサ１９ｂ、１９ｃ、１９ｄから検出された結果が、逐次コントローラ２０にフィードバックされる。つまり、圧縮空気供給部２１から供給された空気が配管１５ｂから、オゾンガス発生装置２３から供給されたオゾンガスが配管１５ｃからそれぞれ搬送され、途中、配管１５ａで合流して混合気体Ｇとなり混合部２７に供給される。同時に純水供給部２５から純水Ｓが混合部２７に供給される。
【００２６】
混合部２７に供給された純水Ｓはミスト化されると同時に、供給された混合気体Ｇと混合される。そして、ミスト化された純水Ｓに混合気体Ｇ中のオゾンガスが溶解する。
【００２７】
このミスト化されたオゾン水は先端部３１にそのまま向かい、基板Ｗに向けて直接供給される。また、洗浄ノズル７の先端部３１の加速によって、ミストＭの供給時には噴出速度は音速程度にまで速められる。上述のミストＭの供給によって、一連の洗浄液の供給が行われるようになっている。
【００２８】
そして、ノズル７が供給終了位置Ｆに到達すると、コントローラ２０からの制御信号が電空レギュレータ１７ｂ、１７ｃおよび１７ｄに送られて各供給物の供給が停止され、ノズル７は待機位置１３に移送される。そして、基板Ｗを高速回転させて基板Ｗ面に付着している洗浄液を飛散し、基板Ｗ面の振り切り乾燥処理を行って一連の動作が終了する。
【００２９】
〈第２実施例〉
本実施例では、洗浄度合いに寄与する気体に二酸化炭素（ＣＯ2 ）を用いている。つまり、混合部２７で純水Ｓをミスト化し、二酸化炭素を混合して溶解させて高濃度な炭酸水を生成し、基板Ｗ面に直接供給している。
【００３０】
その結果、炭酸水は、先の第１実施例と同様に、静電気を抑止する特性を有するので、余計なパーティクルを引き寄せない。つまり、洗浄効率を上げることができる。なお、他の構成については、先の第１実施例と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００３１】
〈第３実施例〉
本実施例では、洗浄度合いに寄与する気体に水素（Ｈ2 ）を用いている。つまり、混合部２７で純水Ｓをミスト化し、水素を混合して溶解させて高濃度な水素水を生成し、基板Ｗ面に直接供給している。
【００３２】
つまり、純水Ｓに水素を溶解させることにより、純水Ｓの酸化還元電位を制御することができ、その結果、洗浄液中のゼータ電位が制御され、洗浄液中に含まれるパーティクルが基板Ｗ面に付着することを抑制することができる。なお、他の構成については、先の第１実施例と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００３３】
以上のように、本実施例では、空気と洗浄度合いに寄与する気体の混合気体Ｇと、純水Ｓとがノズル７内の混合部２７に送り込まれ、気体が溶解し易いように純水Ｓがミスト化される。そして、ミスト化した純水Ｓに気体が溶解される。つまり、基板Ｗ面の洗浄を行う直前のノズル７の内部でオゾン水が製造されるので、配管を経由する必要がない。その結果、洗浄液中の洗浄度合いに寄与する気体の成分が分解されないので、高濃度な洗浄液を基板Ｗ面内に供給することとなり、洗浄効率を上げることができる。
【００３４】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
（１）上述した本実施例では、配管１５ａから混合気体Ｇを供給し、配管１５ｄから純水Ｓを供給しているが、配管１５ａから純水Ｓを供給し、配管１５ｄから混合気体Ｇを供給するようにしてもよい。
【００３５】
（２）上述した本実施例では、配管１５ａから供給される気体が空気と洗浄度合いに寄与する気体の混合気体Ｇであるが、単に洗浄度合いに寄与する気体のみを供給するようにしてもよい。
【００３６】
（３）上述した本実施例では、ノズル７から洗浄液を供給するソフトタイプの基板洗浄装置であるが、ノズルとハードタイプのブラシを併用してもよい。
【００３７】
（４）上述した本実施例では、洗浄液を供給する基板Ｗ面内をノズル７が一方向に１回しか揺動していないが、基板Ｗ面内を複数回揺動するようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、液体供給手段から供給された液体が洗浄液生成手段でミスト化されるので、他方気体供給手段から供給されたオゾンガス（Ｏ3 ）を効率よく液体に溶解することができる。さらに、基板面に洗浄液を供給する直前のノズル内で洗浄液が生成されるので、余計な配管などを経由する必要がない。すなわち、高濃度なオゾン液を基板面に供給することができるので、基板面の洗浄効率を上げることができる。
【００３９】
また、請求項２に記載の発明によれば、高濃度なオゾン水を基板面に供給することができる。つまり、高濃度なオゾン水を基板面に供給することにより、有機物除去、金属イオン除去の効果を高め、さらに、基板面で発生する静電気が抑止され、余計なパーティクルを引き寄せない。すなわち、基板の洗浄効率を上げることができる。
【００４０】
（削除）
【００４１】
（削除）
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例に係る基板洗浄装置の概略構成を示す図である。
【図２】  実施例に係る基板洗浄装置の平面図である。
【図３】  実施例に係る洗浄ノズルの構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
Ｗ  …  ウエハ
Ｍ  …  ミスト（洗浄液）
Ｇ  …  混合気体
Ｓ  …  純水
１  …  スピンチャック
３  …  回転軸
５  …  電動モータ
７  …  ノズル
９  …  飛散防止カップ
１１  …  昇降・移動機構
１５ａ〜１５ｄ…  配管（空気とオゾンガスの混合用）
１７ｂ…  電空レギュレータ（空気用）
１７ｃ…  電空レギュレータ（オゾンガス用）
１７ｄ…  電空レギュレータ（純水用）
１８ｂ…  圧力センサ（空気用）
１８ｃ…  圧力センサ（オゾンガス用）
１８ｄ…  圧力センサ（純水用）
１９ｂ…  流量センサ（空気用）
１９ｃ…  流量センサ（オゾンガス用）
１９ｄ…  流量センサ（純水用）
２０  …  コントローラ
２１  …  圧縮空気供給部
２３  …  オゾンガス発生装置
２５  …  純水供給部
２７  …  混合部
【図１】
0003638511.tif 000002
【図２】
0003638511.tif 000003
【図３】
0003638511.tif 000004