(57)【要約】【課題】基板に噴射される微細液滴の粒径の均一性を向上するとともに微細液滴を所望の速度で基板に衝突させる。【解決手段】基板洗浄装置１は、洗浄液液滴を生成し、所定の粒径以下の微細液滴を選別する液滴生成部３、液滴生成部３から供給される微細液滴を加速ガスと共に基板９に向けて噴射する噴射ノズル４を備える。液滴生成部３は、液滴を生成する液滴生成用ノズル３１、および、微細液滴を選別する液滴選別室３２を備える。液滴選別室３２では、液滴がキャリアガス中にて浮遊した状態で移動し、液滴選別室３２内での移動距離が長い液滴が微細液滴として噴射ノズル４に供給される。その結果、基板９に噴射される微細液滴の粒径の均一性を向上することができる。また、微細液滴を適切な噴射速度で基板９に向けて噴射することにより微細液滴を所望の速度で基板に衝突させることができる。【選択図】図１
2006140306.tif 000002
【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、
基板を保持する基板保持部と、
洗浄用の液滴を生成し、所定の粒径以下の微細液滴を選別する液滴生成部と、
前記液滴生成部からキャリアガスと共に供給される前記微細液滴を前記キャリアガスよりも高速にて噴射される加速ガスと共に前記基板に向けて噴射する２流体ノズルと、
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、
前記液滴生成部が、生成された前記液滴を前記キャリアガス中にて浮遊させつつ前記キャリアガスと共に移動させる選別室を備え、
前記液滴のうち前記選別室内での移動距離が長い液滴が、前記微細液滴として前記選別室から取り出され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、
前記液滴生成部が、液体と気体とを混合して前記液滴を生成するもう１つの２流体ノズル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または２に記載の基板洗浄装置であって、
前記液滴生成部が、
液体を貯溜する貯溜槽と、
前記液体に超音波振動を付与して前記液滴を生成する超音波振動子と、
を備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項５】
基板を洗浄する基板洗浄方法であって、
洗浄用の液滴を生成する工程と、
前記液滴から所定の粒径以下の微細液滴を選別する工程と、
キャリアガスと共に供給される前記微細液滴を、前記キャリアガスよりも高速にて噴射される加速ガスと共に２流体ノズルから基板に向けて噴射する工程と、
を備えることを特徴とする基板洗浄方法。
【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および基板洗浄方法に関する。
【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を除去する枚葉式の洗浄装置では、洗浄液の微小な液滴を基板に向けて噴射することにより基板を洗浄する技術が利用されている。
【０００３】
このような洗浄装置では、基板表面に設けられたパターンに損傷を与えることなくパーティクルを除去するために、噴射される液滴のエネルギーを均一かつ適切な値とすることが好ましいが、実際の液滴の粒径は１μｍ〜１００μｍ程度の広い範囲に亘っており、噴射速度のばらつきも大きい。例えば、液体と気体とを混合して生成した液滴を噴射する２流体ノズルを利用する場合、一般的に気体の流量を大きくすれば生成される液滴の粒径のばらつきを小さくすることができるが、気体流量（すなわち、液滴の噴射速度）を制御することができる範囲が限定されるため、洗浄条件の柔軟性が低下してしまう。
【０００４】
そこで、予め生成した液滴を加速用ガスと混合して噴射する技術が提案されている。例えば、特許文献１では、液滴生成室内に貯溜される液体を振動させて液滴を生成し、これを混合器内に搬送して加速用ガスと混合して噴出する液滴噴射装置が開示されている。
【０００５】
一方、液体の微粒子を発生する装置として、例えば、特許文献２では、２流体ノズルにより生成されて整流コーンにより微粒子分別容器の下部へと導かれた微粒子のうち、粒径が大きい微粒子の浮上を微粒子通過孔が多数設けられた微粒子選別プレートにより抑制し、粒径が小さい超微粒子のみを浮上させることにより選別して吐出する超微粒子発生装置が開示されている。また、特許文献３では、特許文献２の超微粒子発生装置において、吐出される超微粒子の粒径の分布を検出し、検出結果に基づいて微粒子を生成する２流体ノズル等を制御することにより、選別されて吐出される超微粒子の粒径を制御する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２２３３７８号公報
【特許文献２】特開２００３−１０７４１号公報
【特許文献３】特開２００３−８０１２５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、基板上のパターンの高精細化に伴い、液滴の更なる微細化および粒径の均一化、並びに、基板上における液滴の被噴射範囲の高精度化が求められている。しかしながら、特許文献１の液滴噴射装置では、液滴生成室内において生成された液滴をそのまま混合室へと搬送して噴射しているため、液滴の粒径の均一性向上に限界があり、所望の粒径以上の大きさの液滴が基板に噴射されることにより基板に過度の衝撃を与える恐れがある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板に噴射される微細液滴の粒径の均一性を向上するとともに微細液滴を所望の速度で基板に衝突させ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、基板を保持する基板保持部と、洗浄用の液滴を生成し、所定の粒径以下の微細液滴を選別する液滴生成部と、前記液滴生成部からキャリアガスと共に供給される前記微細液滴を前記キャリアガスよりも高速にて噴射される加速ガスと共に前記基板に向けて噴射する２流体ノズルとを備える。
【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、前記液滴生成部が、生成された前記液滴を前記キャリアガス中にて浮遊させつつ前記キャリアガスと共に移動させる選別室を備え、前記液滴のうち前記選別室内での移動距離が長い液滴が、前記微細液滴として前記選別室から取り出される。
【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、前記液滴生成部が、液体と気体とを混合して前記液滴を生成するもう１つの２流体ノズルを備える。
【００１１】
請求項４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、前記液滴生成部が、液体を貯溜する貯溜槽と、前記液体に超音波振動を付与して前記液滴を生成する超音波振動子とを備える。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、基板を洗浄する基板洗浄方法であって、洗浄用の液滴を生成する工程と、前記液滴から所定の粒径以下の微細液滴を選別する工程と、キャリアガスと共に供給される前記微細液滴を、前記キャリアガスよりも高速にて噴射される加速ガスと共に２流体ノズルから基板に向けて噴射する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、基板に噴射される微細液滴の粒径の均一性を向上することができる。また、微細液滴を所望の速度で基板に衝突させることができる。
【００１４】
請求項２の発明では、微細液滴の選別に係る構成を簡素化することができる。請求項３の発明では、液滴の生成に係る構成を簡素化することができる。請求項４の発明では、液滴の生成に係る構成を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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の構成を示す正面図である。基板洗浄装置１は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）の表面を洗浄し、基板９の表面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。
【００１６】
図１に示すように、基板洗浄装置１は、円板状の基板９を保持する基板保持部２、基板９の洗浄用の微粒子として洗浄液（本実施の形態では、脱イオン水）の液滴を生成し、所定の粒径以下の液滴（以下、「微細液滴」という。）を選別する液滴生成部３、液滴生成部３から供給される微細液滴を基板９に向けて噴射する噴射ノズル４、および、これらの機構を制御する制御部５を備える。
【００１７】
基板保持部２は、基板９を下側から保持する略円板状のチャック２１を備え、チャック２１の外周上には、基板９を把持する複数のチャックピン２１１が設けられる。チャック２１の下面にはシャフト２２が設けられ、シャフト２２はモータ２３に接続される。基板９は、基板９の中心がシャフト２２の中心軸上に位置するようにチャック２１に保持される。基板保持部２では、制御部５の制御によりモータ２３が駆動されることによりシャフト２２が回転し、基板９がチャック２１およびシャフト２２と共にシャフト２２の中心軸を中心として回転する。
【００１８】
液滴生成部３は、洗浄液の液滴を生成する液滴生成用ノズル３１、および、液滴生成用ノズル３１からの液滴を選別する液滴選別室３２を備え、液滴生成用ノズル３１は、液滴を噴射する先端部を液滴選別室３２の内部に向けて液滴選別室３２の上部に取り付けられる。液滴生成用ノズル３１は、液体と気体とを液滴生成用ノズル３１の外部において混合して噴射することにより液滴を生成する外部混合型の２流体ノズルであり、配管３１１，３１２およびバルブ３１３，３１４を介して洗浄液供給部３１５およびキャリアガス供給部３１６に接続されている。
【００１９】
液滴生成用ノズル３１の内部には、キャリアガス（本実施の形態では、窒素（Ｎ２）ガス）が流れる略円筒状の外側流路３１７、および、外側流路３１７の内側に同軸状に配置されて洗浄液が流れる略円筒状の内側流路３１８が設けられる。外側流路３１７はキャリアガス供給部３１６に接続され、内側流路３１８は洗浄液供給部３１５に接続される。液滴生成部３では、液滴生成用ノズル３１の内側流路３１８の先端から吐出された洗浄液と、外側流路３１７の先端から噴射されたキャリアガスとが混合されて洗浄液の液滴が生成され、キャリアガスと共に液滴選別室３２内に供給される。
【００２０】
液滴選別室３２の上部には、液滴生成用ノズル３１からの液滴の中から選別された微細液滴が送出される微細液滴送出口３２１、および、微細液滴送出口３２１と液滴生成用ノズル３１との間に配置される仕切板３２２が設けられる。仕切板３２２の上端および両側端部（紙面に垂直な方向の端部）は液滴選別室３２の上部内面および側部内面に取り付けられており、下端は液滴選別室３２の底部から上方に離れている。このため、液滴選別室３２の内部空間は、仕切板３２２が配置された上部において、液滴生成用ノズル３１側の空間（以下、「第１上部空間」という。）３０１と微細液滴送出口３２１側の空間（以下、「第２上部空間」という。）３０３とに分割されており、第１上部空間３０１および第２上部空間３０３は、仕切板３２２の下方の空間（以下、「下部空間」という。）３０２を介して連通する。
【００２１】
液滴選別室３２では、液滴生成用ノズル３１により生成されて第１上部空間３０１に供給された液滴が、キャリアガス中にて浮遊しつつキャリアガスと共に下部空間３０２へと移動する。下部空間３０２では、粒径が大きく重い液滴は重力により液滴選別室３２の底部に落下し、粒径が小さい液滴はキャリアガスと共に上昇して第２上部空間３０３へと移動する。そして、第２上部空間３０３に移動した液滴のうち、粒径が小さい一部の液滴がキャリアガスと共に上昇し続け、微細液滴送出口３２１に到達した液滴、すなわち、液滴選別室３２内での移動距離である浮遊距離が長い液滴が、所定の粒径以下の微細液滴として微細液滴送出口３２１から送出されて液滴選別室３２から取り出される。なお、底部に落下した洗浄液は、図示省略の排出機構により液滴選別室３２から排出される。排出された洗浄液は、異物を除去するためのフィルタを介する等して洗浄液供給部３１５へと戻されて再利用されてもよい。
【００２２】
液滴選別室３２は、液滴供給管３３およびバルブ３３１を介して噴射ノズル４に接続されており、バルブ３３１が開放されることにより、液滴選別室３２から取り出された洗浄液の微細液滴がキャリアガスと共に噴射ノズル４へと供給される。基板洗浄装置１では、制御部５によりバルブ３１３，３１４の開度が変更され、液滴生成用ノズル３１に供給される洗浄液およびキャリアガスの流量が制御されることにより、液滴選別室３２から取り出されて噴射ノズル４へと供給される微細液滴の粒径および供給量が制御される。
【００２３】
噴射ノズル４は、加速ガス供給管４１およびバルブ４２を介して加速ガス供給部４３に接続されており、バルブ４２が開放されることにより、噴射ノズル４から噴射される微細液滴を加速するガス（本実施の形態では、窒素ガスであり、以下、「加速ガス」という。）が噴射ノズル４に供給される。噴射ノズル４に対する加速ガスの供給量は、制御部５によりバルブ４２の開度が変更されることにより制御される。また、噴射ノズル４は、アーム４４を介して図示省略のノズル移動機構に接続されており、基板９の上方においてアーム４４と共に移動可能とされる。
【００２４】
図２は、噴射ノズル４近傍を示す断面図である。噴射ノズル４は、液滴生成部３（図１参照）からキャリアガスと共に供給された微細液滴と、加速ガス供給部４３（図１参照）から供給された加速ガスとを、噴射ノズル４の外部において混合する外部混合型の２流体ノズルである。図２に示すように、噴射ノズル４は、略円筒状の外筒４５、および、外筒４５の内部に嵌め込まれた略円筒状の内筒４６を備え、外筒４５および内筒４６は、中心軸Ｊ１を共有する同軸状に配置されている。
【００２５】
内筒４６の内部空間は、直線状の液滴搬送路４６１となっており、液滴搬送路４６１の基板９とは反対側の端部は、液滴供給管３３（図１参照）に接続される液滴導入口４６２として開口している。基板洗浄装置１では、液滴生成部３により生成、選別されてキャリアガスにより運ばれる洗浄液の微細液滴が、液滴供給管３３から液滴導入口４６２を介して液滴搬送路４６１内に導入される。液滴搬送路４６１の基板９側の端部は、液滴搬送路４６１に導入された洗浄液の微細液滴をキャリアガスと共に基板９に向けて噴出する液滴噴出口４６３として開口している。噴射ノズル４では、内筒４６により、洗浄液の微細液滴の搬送方向が中心軸Ｊ１に沿う直線状に規制され、液滴噴出口４６３から中心軸Ｊ１に沿う方向（以下、「垂直方向」という。）に微細液滴が噴出される。基板９の洗浄時には、噴射ノズル４は、中心軸Ｊ１が基板９の上面に垂直になるように配置される。
【００２６】
噴射ノズル４では、外筒４５はほぼ一定の内径を有する。一方、内筒４６は、垂直方向の各部で外径が変化し、内筒４６の垂直方向における中間部４６ａは、外筒４５の内径よりも小さな外径を有する。内筒４６の液滴噴出口４６３側および液滴導入口４６２側の端部近傍には、内筒４６の外周面から張り出すように、内筒４６と一体的に形成されたフランジ４６ｂ，４６ｃがそれぞれ設けられている。フランジ４６ｂ，４６ｃは外筒４５の内径にほぼ等しい外径を有しているため、外筒４５の内部に嵌め込まれた内筒４６は、フランジ４６ｂ，４６ｃの外周面にて外筒４５の内周面に密接する。そして、内筒４６の中間部４６ａと外筒４５の内周面との間に、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状の間隙である円筒流路４７１が形成される。外筒４５の垂直方向における中間近傍には、加速ガス供給管４１（図１参照）に接続される加速ガス導入口４５１が形成されており、加速ガスが加速ガス導入口４５１を介して円筒流路４７１に導入される。
【００２７】
図３および図４は、内筒４６のフランジ４６ｂ近傍を拡大して示す正面図および底面図である。図３および図４に示すように、フランジ４６ｂは、円筒状の部位の下側に中空の円錐台が設けられた形状を有しており、中心軸Ｊ１に対して略垂直に突出している。フランジ４６ｂには、垂直方向にフランジ４６ｂを貫通する６つのスリット４６４が形成されている。各スリット４６４は、フランジ４６ｂの外周面からフランジ４６ｂの内側に向かって、中心軸Ｊ１に略平行、かつ、中心軸Ｊ１を含まない平面に沿うように、互いにほぼ等角度間隔で形成されている。各スリット４６４は、垂直方向に見て、フランジ４６ｂの外周面における開口（以下、「側面開口」という。）４６５と中心軸Ｊ１とを結ぶ径方向に対して所定の角度にて斜交しており、また、フランジ４６ｂから下方に突出して設けられた円筒状の内筒先端部４６ｄの外周面にほぼ接する。
【００２８】
図２に示すように、外筒４５は基板９側の先端に外筒先端部４５ａを備える。外筒先端部４５ａは、液滴噴出口４６３側の先端に向かうに従って内径が漸次小さくなるテーパ状の内周面、および、テーパ状の内周面の下方に設けられる中心軸Ｊ１に平行な内周面を有する。噴射ノズル４では、各スリット４６４の側面開口４６５（図４参照）が外筒４５の内周面により閉塞され、側面開口４６５の下部が外筒先端部４５ａのテーパ状の内周面により閉塞されることにより、円筒流路４７１と連通するとともに円筒流路４７１からの加速ガスの流れの方向を変更する方向変更部４７２が形成される。
【００２９】
また、外筒先端部４５ａの内径は内筒先端部４６ｄの外径よりも大きいため、外筒先端部４５ａと内筒先端部４６ｄとの間に中心軸Ｊ１の周囲を囲む略円筒状の間隙であって、方向変更部４７２からの加速ガスが導かれて旋回流を形成する旋回流形成部４７３が形成される。旋回流形成部４７３の基板９側の先端は、液滴噴出口４６３の周囲を囲む円環状の加速ガス噴射口４７４として、液滴噴出口４６３に近接して開口している。上述のように、スリット４６４は内筒先端部４６ｄの外周面にほぼ接するように形成されているため（図４参照）、噴射ノズル４を基板９側から見た場合、方向変更部４７２の中心軸Ｊ１側の部位は、加速ガス噴射口４７４と重なっている。
【００３０】
噴射ノズル４では、周囲にスリット４６４が形成された内筒４６を外筒４５の内部に嵌め込むことにより、加速ガスが流れる円筒流路４７１、方向変更部４７２および旋回流形成部４７３（以下、これらをまとめて、「加速ガス流路４７」という。）が容易に形成される。
【００３１】
図５は、洗浄動作時に基板洗浄装置１において行われる処理の流れを示す図である。ただし、実際には図５に示す各ステップは並行して行われる。基板９が洗浄される際には、まず、図１に示す基板保持部２においてモータ２３が制御部５により駆動され、基板９の回転が開始される。続いて、液滴生成部３において、制御部５の制御によりバルブ３１３，３１４，３３１，４２が開放され、図５に示す処理が継続的に行われる。基板洗浄装置１では、バルブ３１３，３１４が開放されることにより、液滴生成用ノズル３１に洗浄液とキャリアガスとが供給される。そして、洗浄液とキャリアガスとが液滴生成用ノズル３１の外部において混合されて洗浄液の液滴が生成され、液滴選別室３２内にキャリアガスと共に噴射される（ステップＳ１１）。
【００３２】
液滴選別室３２内に噴射された液滴は、キャリアガス中にて浮遊しつつ液滴生成用ノズル３１から微細液滴送出口３２１へとキャリアガスと共に液滴選別室３２内を移動し、液滴生成用ノズル３１により生成された液滴の中から所定の粒径以下の微細液滴が微細液滴送出口３２１に到達することにより選別される（ステップＳ１２）。基板洗浄装置１では、選別された微細液滴の粒径は１μｍ〜１０μｍ程度とされる。
【００３３】
選別された微細液滴はキャリアガスにより運ばれ、液滴供給管３３を介してキャリアガスと共に噴射ノズル４に供給される。そして、微細液滴の供給と並行して、バルブ４２を介して加速ガスが加速ガス供給部４３から噴射ノズル４に供給される（ステップＳ１３）。
【００３４】
噴射ノズル４に加速ガスが供給されると、加速ガスは、図２に示す円筒流路４７１内を加速ガス流路４７の母線方向（すなわち、垂直方向）に沿って下方に流れ、方向変更部４７２へと導かれる。方向変更部４７２では、各スリット４６４（図４参照）の外周側において下方へと流れる加速ガスが、外筒先端部４５ａのテーパ状の内周面に沿って図４中の矢印Ｋにて示すフランジ４６ｂの中心軸Ｊ１側に向かって流れつつ図２に示す旋回流形成部４７３へと導かれる。このように、方向変更部４７２では、加速ガスの向き（すなわち、加速ガスが流れる方向）が垂直方向から、中心軸Ｊ１を中心とする円周方向に沿う成分を有する方向へと変換される。
【００３５】
方向変更部４７２の６つのスリット４６４を通過した加速ガスは、旋回流形成部４７３において中心軸Ｊ１を中心とする円周方向に沿って、図４中における反時計回りに旋回しつつ下方へと流れる。加速ガスは、中心軸Ｊ１を中心とする円周上において互いにほぼ等角度間隔に配列された６つのスリット４６４から旋回流形成部４７３へと導かれるため、円周方向（すなわち、旋回方向）に関して均一な旋回流となる。
【００３６】
図２に示す旋回流形成部４７３を通過した加速ガスは、加速ガス噴射口４７４を介して液滴噴出口４６３の周囲全周から旋回流として噴射される。液滴噴出口４６３の周囲の各方向から噴射された加速ガスは、液滴噴出口４６３からキャリアガスと共に噴出される洗浄液の微細液滴の移動経路上において互いに衝突しつつキャリアガスおよび微細液滴と混合される。加速ガスはキャリアガスよりも高速にて噴射され、キャリアガスに運ばれる微細液滴は、加速ガスにより加速されつつ噴射ノズル４から基板９に向けて加速ガスと共に噴射される（ステップＳ１４）。
【００３７】
基板９への微細液滴の噴射が開始されると、図１に示す基板保持部２により回転する基板９の上方において、ノズル移動機構により噴射ノズル４が移動を開始し、基板９の中心と外周上の１点との間の上方にて、すなわち、図１中に実線にて示す位置と二点鎖線にて示す位置との間にて、往復移動を繰り返して基板９の上面全体（あるいは、所定の範囲）の洗浄が行われる。そして、基板９の洗浄が終了すると、液滴生成部３における液滴の生成および微細液滴の選別、並びに、噴射ノズル４に対する微細液滴および加速ガスの供給が停止され、噴射ノズル４の移動および基板９の回転も停止される。
【００３８】
図６は、噴射ノズル４の加速ガス噴射口４７４から噴射される加速ガスの進行方向を示す斜視図である。図６中の矢印Ｎは、加速ガスの進行方向を示す。噴射ノズル４では、旋回流形成部４７３（図２参照）において加速ガスが液滴搬送路４６１（図２参照）の周囲を均一に旋回しつつ流れることにより、加速ガス噴射口４７４から噴射される加速ガスが、加速ガス噴射口４７４近傍にて旋回方向に均一な渦巻き気流となり、液滴噴出口４６３から中心軸Ｊ１（図２参照）に沿って噴出されるキャリアガスおよび洗浄液の微細液滴の周囲を囲みつつキャリアガスおよび微細液滴と混合される。
【００３９】
図４に示すように、噴射ノズル４では、スリット４６４が内筒先端部４６ｄの外周面（すなわち、図２に示す加速ガス噴射口４７４の内周）にほぼ接するように形成されているため、加速ガスが加速ガス噴射口４７４の接線方向の成分を有する方向に向けて噴射される。その結果、図６に示すように、液滴噴出口４６３から噴出された洗浄液の微細液滴、および加速ガス噴射口４７４から噴射された加速ガスの移動経路の輪郭（図６中において二点鎖線にて示す。）は、液滴噴出口４６３の近傍に形成される絞り部Ｌ１と、絞り部Ｌ１から基板９の表面に向かうに従って側方に広がる拡散部Ｍ１とを有する形状となる。
【００４０】
絞り部Ｌ１は、微細液滴の噴射方向（すなわち、垂直方向）に直交する略円形断面の径が、垂直方向に沿う各部で基板９に近づくに従って漸次減少する略逆円錐台形状を有している。拡散部Ｍ１は、絞り部Ｌ１の基板９側において、垂直方向に直交する略円形断面の径が基板９に近づくに従って漸次増大する略円錐台形状を有している。換言すれば、絞り部Ｌ１と拡散部Ｍ１とにより、いわゆる鼓型の形状が形成される。基板洗浄装置１では、加速ガスにより加速された微細液滴が、基板９上の略円状の被噴射範囲Ｎ１に衝突する。そして、噴射ノズル４から噴射された微細液滴が衝突する範囲である被噴射範囲Ｎ１において、基板９に付着しているパーティクル等の異物が除去される（すなわち、基板９の被噴射範囲Ｎ１が洗浄される）。
【００４１】
図７は、噴射ノズル４により基板９に噴射される微細液滴の粒径の分布を示す図である。図７中の実線８１は、噴射ノズル４から噴射される全微細液滴の合計体積に占める粒径毎の微細液滴の合計体積の割合を示し、粒径１μｍ毎に体積割合を計測してプロットしたものである。破線８２は、通常の使用方法による外部混合型の２流体ノズル（すなわち、液滴化されていない洗浄液をノズルから吐出し、ノズルの外部においてガスと混合して液滴を生成および噴射する２流体ノズル）から噴射される液滴の粒径分布を比較例として示したものである。破線８２では、粒径１０μｍ以下の範囲においては、実線８１と同様に１μｍ毎に体積割合を計測しており、また、粒径１０μｍ〜１００μｍの範囲においては、５μｍ毎に体積割合を計測してプロットしている。
【００４２】
図７に示すように、基板洗浄装置１では、噴射ノズル４により基板９に噴射される微細液滴のほとんどの粒径が１μｍ〜１０μｍとなり、通常の使用方法による外部混合型の２流体ノズルに比べて粒径の均一性を向上することができる。
【００４３】
図８中の実線８３は、噴射ノズル４に供給される加速ガスの流量と噴射ノズル４から噴射される微細液滴の平均粒径との関係を示す図である。破線８４および一点鎖線８５は、通常の使用方法による外部混合型の２流体ノズル、および、通常の使用方法による内部混合型の２流体ノズル（すなわち、液滴化されていない洗浄液とガスとをノズルの内部において混合し、液滴を生成および噴射する２流体ノズル）から噴射される液滴の平均粒径の例を比較例として示したものである。
【００４４】
通常の使用方法による２流体ノズルでは、液滴化されていない洗浄液に混合されるガスの流量により液滴の粒径が決定され、また、液滴の噴射速度が決定される。一方、図１に示す基板洗浄装置１では、基板９に噴射される微細液滴の粒径は、微細液滴を生成および選別して噴射ノズル４に供給する液滴生成部３によりほぼ決定され、微細液滴の噴射速度の制御は、制御部５によりバルブ４２が制御されて噴射ノズル４に対する加速ガスの供給量が変更されることにより行われる。その結果、図８に示すように、通常の使用方法による２流体ノズルでは、ガスの流量が小さくなり、液滴の噴射速度が遅くなるに従って、液滴の平均粒径が大きくなっていくが、噴射ノズル４では、微細液滴の平均粒径が加速ガスの流量にほとんど依存せず、噴射速度を変更しても粒径をほぼ一定の大きさに維持することができる。
【００４５】
以上に説明したように、基板洗浄装置１では、液滴生成用ノズル３１により生成された洗浄液の液滴から液滴選別室３２において所定の粒径以下の微細液滴を選別し、選別された微細液滴を２流体ノズルである噴射ノズル４に供給して加速ガスと共に噴射することにより、基板９に噴射される微細液滴の粒径の均一性を向上することができる。また、微細液滴の平均粒径をほぼ一定に維持したまま噴射速度を正確に制御することができるため、粒径の均一性が高い微細液滴を所望の速度で基板９に衝突させることが可能とされる。その結果、洗浄に使用される微細液滴が基板９に与える衝撃が不必要に上昇してしまうことが防止され、基板９上のパターンの破壊を適切に防止することができる。
【００４６】
基板洗浄装置１では、液滴生成部３における液滴の生成に、２流体ノズルである液滴生成用ノズル３１を利用することにより、液滴の生成、および、液滴を液滴選別室３２内にて移動させて選別するためのキャリアガスの供給を同時に行うことができるため、液滴の生成に係る構成を簡素化することができる。また、液滴選別室３２内を仕切板３２２にて仕切り、液滴選別室３２内での移動距離が長い液滴を微細液滴として液滴選別室３２から取り出すことにより、微細液滴の選別に係る構成を簡素化することができる。
【００４７】
基板洗浄装置１の噴射ノズル４では、液滴噴出口４６３の周囲全周から加速ガスを噴射してキャリアガスの周囲を囲みつつ加速ガスとキャリアガスとを混合することにより、微細液滴の移動経路が側方に広がって微細液滴の密度が低下してしまったり、微細液滴がガスの流れの外に飛び出してしまうことが抑制され、さらに、微細液滴の被噴射範囲を精度良く制御しつつ基板９に衝突させることができる。その結果、基板洗浄装置１では、微細液滴の消費量を抑えるとともに微細液滴の被噴射範囲を正確に制御することができ、基板９の洗浄を効率良く行うことができる。
【００４８】
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る基板洗浄装置の液滴生成部３ａの構成を示す正面図である。第２の実施の形態に係る基板洗浄装置では、図１の液滴生成部３に代えて液滴生成部３ａが設けられる。その他の構成は図１と同様であり、以下の説明において同符号を付す。
【００４９】
図９に示すように、液滴生成部３ａは、洗浄液の液体を貯溜する貯溜槽３４１、貯溜槽３４１の下部に取り付けられる超音波振動子３４２、および、超音波振動子３４２に接続される発振器３４３を備える。貯溜槽３４１の側壁には、配管３１２およびバルブ３１４を介してキャリアガス供給部３１６に接続される開口３４４が形成される。開口３４４は貯溜槽３４１内の洗浄液の液面よりも上方であって液面の近傍に設けられる。貯溜槽３４１の側壁上部には、貯溜槽３４１内の洗浄液の液面よりも上方の空間と液滴選別室３２の第１上部空間３０１とを連通する連通部３４５が設けられる。
【００５０】
基板９の洗浄動作時に第２の実施の形態に係る基板洗浄装置において行われる処理の流れは図５と同様であり、以下、図５に沿って説明する。基板９が洗浄される際には、まず、図１に示す基板保持部２において基板９の回転が開始され、続いて、図５に示す処理が継続的に行われる。第２の実施の形態に係る基板洗浄装置では、液滴生成部３ａにおいて、制御部５（図１参照）の制御により発振器３４３が駆動されて超音波振動子３４２が振動することにより、貯溜槽３４１内の洗浄液に超音波振動が付与されて洗浄液の液滴が生成される（ステップＳ１１）。生成された液滴は洗浄液の液面の上方の空間にて浮遊し、この空間にキャリアガス供給部３１６から開口３４４を介してキャリアガス（本実施の形態では、窒素ガス）が供給されることにより、液滴がキャリアガスにより運ばれ、連通部３４５を介して液滴選別室３２の第１上部空間３０１へと供給される。
【００５１】
第１上部空間３０１に供給された液滴は、キャリアガス中にて浮遊しつつ液滴選別室３２内をキャリアガスと共に移動し、貯溜槽３４１にて生成された液滴の中から所定の粒径以下の微細液滴が、第１上部空間３０１、下部空間３０２および第２上部空間３０３を経由して微細液滴送出口３２１に到達することにより選別される（ステップＳ１２）。選別された微細液滴の粒径は１μｍ〜１０μｍ程度とされる。
【００５２】
選別された微細液滴は、第１の実施の形態と同様に、液滴供給管３３を介してキャリアガスと共に図１に示す噴射ノズル４に供給され、同時に、加速ガスが噴射ノズル４に供給され（ステップＳ１３）、噴射ノズル４では、液滴噴出口４６３（図２参照）からの洗浄液の微細液滴が加速ガス噴射口４７４（図２参照）からの加速ガスにより加速されつつ基板９に向けて噴射される（ステップＳ１４）。
【００５３】
基板９への微細液滴の噴射が開始されると、回転する基板９の上方において噴射ノズル４が往復移動を繰り返して基板９の上面の洗浄が行われる。基板９の洗浄が終了すると、液滴生成部３ａ（図９参照）における液滴の生成および微細液滴の選別、並びに、噴射ノズル４に対する微細液滴および加速ガスの供給が停止され、噴射ノズル４の移動および基板９の回転も停止される。
【００５４】
以上に説明したように、第２の実施の形態に係る基板洗浄装置では、超音波振動子３４２により貯溜槽３４１内の洗浄液に超音波振動を付与することにより液滴を生成することにより、ノズルからの液体の噴出により液滴を生成する場合に比べて第１上部空間３０１を大幅に小型化することができるため、全体として液滴の生成に係る構成を小型化することができる。
【００５５】
第２の実施の形態に係る基板洗浄装置では、第１の実施の形態と同様に、生成された洗浄液の液滴から所定の粒径以下の微細液滴を選別して噴射ノズル４から加速ガスと共に噴射することにより、基板９に噴射される微細液滴の粒径の均一性を向上することができる。また、微細液滴の平均粒径をほぼ一定に維持したまま噴射速度を制御することにより、微細液滴を所望の適切な噴射速度で基板９に向けて噴射することができるため、微細液滴を所望の速度で基板９に衝突させることができる。さらには、液滴選別室３２内での移動距離が長い液滴を微細液滴として取り出すことにより、微細液滴の選別に係る構成を簡素化することができる。
【００５６】
また、第１の実施の形態と同様に、噴射ノズル４により、微細液滴の移動経路が側方に広がって微細液滴の密度が低下してしまったり、微細液滴がガスの流れの外に飛び出してしまうことが抑制され、さらに、微細液滴の被噴射範囲を精度良く制御しつつ基板９に衝突させることができる。その結果、微細液滴の粒径の均一性を向上しつつ、微細液滴の消費量を抑えるとともに微細液滴の被噴射範囲を正確に制御することができ、基板９の洗浄を効率良く行うことができる。
【００５７】
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。
【００５８】
例えば、上記実施の形態に係る基板洗浄装置の液滴生成部では、微細液滴の選別の基準とされる液滴選別室３２内での液滴の移動距離として、主に垂直方向における上向きの移動距離（すなわち、第２上部空間３０３における上昇距離）が用いられるが、他の方向における移動距離を基準として微細液滴を選別する液滴選別室３２が液滴生成部に設けられてもよい。
【００５９】
図１０は、液滴選別室の他の例を示す正面図である。図１０に示す液滴選別室３２ａは、水平方向に長い形状を有し、図１と同様の構造を有する液滴生成用ノズル３１が一方の側壁に設けられ、液滴生成用ノズル３１とは反対側の側壁に微細液滴送出口３２１が設けられる。液滴選別室３２ａでは、液滴生成用ノズル３１から噴射された液滴が液滴選別室３２ａ内を水平方向に移動し、途中で落下せずに微細液滴送出口３２１に到達した液滴が、微細液滴として液滴選別室３２ａから取り出される。すなわち、図１０に示す例では、液滴選別室３２ａ内における液滴の水平方向の移動距離の長さが、微細液滴の選別の基準とされる。
【００６０】
図１１は、液滴選別室のさらに他の例を示す平面図である。図１１に示す液滴選別室３２ｂも図１０と同様に水平方向に長い形状を有し、液滴選別室３２ｂ内における液滴の水平方向の移動距離の長さが、微細液滴の選別の基準とされる。液滴選別室３２ｂは、対向する側壁に液滴生成用ノズル３１および微細液滴送出口３２１を備え、さらに、液滴生成用ノズル３１と微細液滴送出口３２１との間の側壁に複数の仕切板３２２ａを備える。複数の仕切板３２２ａは、液滴選別室３２ｂの長手方向に沿って中心線を挟んで交互に配置され、各仕切板３２２ａは、液滴生成用ノズル３１側から微細液滴送出口３２１側へと傾斜しつつ液滴選別室３２ｂの内部に向かって突出し、中心線を越えるように伸びる。また、仕切板３２２ａの上下端は液滴選別室３２ｂの上部および下部の内面に取り付けられる。液滴選別室３２ｂでは、複数の仕切板３２２ａにより、液滴生成用ノズル３１から微細液滴送出口３２１に至る経路が、液滴選別室３２ｂの長手方向の長さよりも長くされるため、液滴選別室３２ｂの小型化が実現される。
【００６１】
基板洗浄装置では、噴射ノズル４として内部混合型の２流体ノズルが利用されてもよい。また、第１の実施の形態に係る基板洗浄装置１では、液滴生成用ノズル３１として内部混合型の２流体ノズルが利用されてもよい。
【００６２】
基板洗浄装置では、噴射ノズル４により噴射される液滴の粒径は１μｍ〜１０μｍに限定される必要はなく、洗浄する基板９の種類等に合わせて様々に変更されてよい。また、洗浄液として、蒸留水等のイオン交換以外の方法により得られた純水が脱イオン水の代わりに用いられてもよく、目的に合わせて他の様々な液体が用いられてもよい。
【００６３】
基板洗浄装置は、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、基板の洗浄時における回転は省略されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【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正面図である。
【図２】噴射ノズル近傍を示す断面図である。
【図３】フランジ近傍を示す正面図である。
【図４】フランジ近傍を示す底面図である。
【図５】基板の洗浄時の処理の流れを示す図である。
【図６】加速ガスの進行方向を示す斜視図である。
【図７】微細液滴の粒径の分布を示す図である。
【図８】加速ガスの流量と微細液滴の粒径との関係を示す図である。
【図９】第２の実施の形態に係る基板洗浄装置の液滴生成部の構成を示す正面図である。
【図１０】液滴選別室の他の例を示す正面図である。
【図１１】液滴選別室の他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    基板洗浄装置
２    基板保持部
３，３ａ    液滴生成部
４    噴射ノズル
９    基板
３１    液滴生成用ノズル
３２，３２ａ，３２ｂ    液滴選別室
３４１    貯溜槽
３４２    超音波振動子
Ｓ１１〜Ｓ１４    ステップ
【図１】
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【図２】
2006140306.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006140306.tif 000008
【図７】
2006140306.tif 000009
【図８】
2006140306.tif 000010
【図９】
2006140306.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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