JP7470785B2 - 洗浄装置および洗浄方法 - Google Patents
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Description
微細化の進展に伴い、基板に付着する微小パーティクル汚染の除去品質に向けられる要求はますます高まっている。枚葉式で基板を洗浄する際になされる一連の洗浄プロセスにおいて、例えば比較的粒径が大きいパーティクル汚染を除去するスクラブ洗浄を行った直後に、比較的粒径が小さいパーティクル汚染を除去する非接触洗浄を行うといった一連の洗浄工程からなるプロセスを実施することがあるが、その際、異なる種類の洗浄プロセス(異なる種類の洗浄工程)を連続的に実施することになるため、トータルでみたときに洗浄時間を要していた。しかし、スループットを向上させるために単純に処理時間を短縮させると、かえってパーティクル汚染の除去率を低下させる懸念もあった。
また、例えば、セリアなどの微細な研磨スラリーを使用して研磨工程を実施した後の基板上には、比較的除去しにくい微細な研磨屑などの異物が残留しており、また、処理対象の基板自体の表面も必ずしも一様な性状のものが使用されるとは限らなくなってきたため、基板研磨後の洗浄技術にも、従来よりも高度な洗浄技術の適用が求められてきている。
しかも、洗浄工程全体の処理工程が複雑化する中で、所定の洗浄品質を達成するためにトータルで要する洗浄処理の時間は長くなることが懸念されるが、これは、スループットの観点からは好ましくない。
基板を保持して前記基板の中心軸を回転軸として前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記基板回転機構に保持された前記基板の上面に向けて第1の洗浄液を吐出する第1の単管ノズルと、
前記第1の単管ノズルとは別に前記基板回転機構に保持された前記基板の上面に向けて第2の洗浄液を吐出する第2の単管ノズルと、
を備え、
前記第2の単管ノズルは前記第1の洗浄液の着水位置より前記基板の中心から離れた位置において前記基板の回転方向の順方向に向けて前記第2の洗浄液を吐出して、前記第1の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流と前記第2の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、前記第1の単管ノズルおよび前記第2の単管ノズルとは互いに配置されている。
基板の中心軸を回転軸として前記基板を回転させるステップと、
前記基板の上面に向けて第1の単管ノズルから第1の洗浄液を吐出するステップと、
前記基板の上面に向けて前記第1の単管ノズルとは別に第2の単管ノズルから第2の洗浄液を吐出するステップと、
を含み、
前記第2の洗浄液を吐出するステップでは、前記第2の単管ノズルは、前記第1の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流と前記第2の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、前記第1の洗浄液の着水位置より前記基板の中心から離れた位置において前記基板の回転方向の順方向に向けて前記第2の洗浄液を吐出する。
基板を保持して前記基板の中心軸を回転軸として前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記基板回転機構に保持された前記基板の上面に向けて第1の洗浄液を吐出する第1の単管ノズルと、
前記第1の単管ノズルとは別に前記基板回転機構に保持された前記基板の上面に向けて第2の洗浄液を吐出する第2の単管ノズルと、
を備え、
前記第2の単管ノズルは前記第1の洗浄液の着水位置より前記基板の中心から離れた位置において前記基板の回転方向の順方向に向けて前記第2の洗浄液を吐出して、前記第1の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流と前記第2の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、前記第1の単管ノズルおよび前記第2の単管ノズルとは互いに配置されている。
前記第1の単管ノズルから吐出される前記第1の洗浄液の流量は、前記第2の単管ノズルから吐出される前記第2の洗浄液の流量より大きい。
前記第1の単管ノズルの直径は、前記第2の単管ノズルの直径より大きい。
前記第1の単管ノズルによる前記第1の洗浄液の吐出と前記第2の単管ノズルによる前記第2の洗浄液の吐出とを同時に行う。
前記第1の洗浄液および前記第2の洗浄液は、水または薬液である。
前記第1の単管ノズルは、前記第1の洗浄液が前記基板の中心より手前に着水して、着水後の前記第1の洗浄液の前記基板の上面における液流が前記基板の中心を通過するように前記第1の洗浄液を吐出する。
前記基板の中心から前記第2の洗浄液の着水位置までの距離は、前記基板の半径の4分の1より長い。
前記基板の中心から前記第2の洗浄液の着水位置までの距離は、前記基板の半径の3分の1より長い。
前記第1の単管ノズルから吐出されて前記基板の上面に着水するまでの液流と前記基板の上面との間の角度は、15°~75°である。
前記第2の単管ノズルから吐出されて前記基板の上面に着水するまでの液流と前記基板の上面との間の角度は、15°~75°である。
前記第2の単管ノズルの数は2以上である。
基板の中心軸を回転軸として前記基板を回転させるステップと、
前記基板の上面に向けて第1の単管ノズルから第1の洗浄液を吐出するステップと、
前記基板の上面に向けて前記第1の単管ノズルとは別に第2の単管ノズルから第2の洗浄液を吐出するステップと、
を含み、
前記第2の洗浄液を吐出するステップでは、前記第2の単管ノズルは、前記第1の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流と前記第2の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、前記第1の洗浄液の着水位置より前記基板の中心から離れた位置において前記基板の回転方向の順方向に向けて前記第2の洗浄液を吐出する。
本実施の形態に係る実施例1として、まず、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光(すなわち基板の上面の輝度値分布)のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように第1の単管ノズル(Φ1.0mm)から純水(DIW)を吐出するとともに、基板の上面の中心から基板の半径の2分の1だけ離れた位置に着水するように基板の回転方向の順方向に向けて第1の単管ノズルとは別に第2の単管ノズル(Φ1.0mm)からも純水(DIW)を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水(DIW)により洗い流して除去した。ここで、第1の単管ノズルおよび第2の単管ノズルから吐出される純水(DIW)の合計流量は1000ml/minであり、第1の単管ノズルと第2の単管ノズルの流量比は1:1であった。そして、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水(DIW)による置換効率を算出した。具体的には、基板の上面の輝度値分布から輝度値が25未満の領域の面積S1を計算し、基板の面積S0に対する、輝度値が25未満の領域の面積S1の割合を、置換効率として算出した(置換効率=S1/S0×100)。
比較例1として、まず、実施例1と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光(すなわち基板の上面の輝度値分布)のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面に2つのコーンノズル(円形状の吐出口から円錐状に液体を噴霧するノズル)から純水(DIW)を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水(DIW)により洗い流して除去した。ここで、2つのコーンノズルから吐出される純水(DIW)の合計流量は1000ml/minであった。そして、実施例1と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水(DIW)による置換効率を算出した。すなわち、比較例1は、2つのコーンノズルから純水(DIW)を吐出する点が、実施例1と異なっている。
比較例2として、まず、実施例1と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光(すなわち基板の上面の輝度値分布)のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように1つの単管ノズル(Φ3.0mm)から純水(DIW)を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水(DIW)により洗い流して除去した。ここで、1つの単管ノズルから吐出される純水(DIW)の流量は1000ml/minであった。そして、実施例1と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水(DIW)による置換効率を算出した。すなわち、比較例2は、1つの単管ノズルから純水(DIW)を吐出する点が、実施例1と異なっている。
比較例3として、まず、実施例1と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光(すなわち基板の上面の輝度値分布)のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように1つの単管ノズル(Φ1.0mm)から純水(DIW)を吐出するとともに、基板の上面の中心から外周に亘って着水するように基板の回転方向の順方向に向けて1つのフラットノズル(スリット状の吐出口から扇状に液体を噴霧するノズル)からも純水(DIW)を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水(DIW)により洗い流して除去した。ここで、1つの単管ノズルおよび1つのフラットノズルから吐出される純水(DIW)の合計流量は1000ml/minであった。そして、実施例1と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水(DIW)による置換効率を算出した。すなわち、比較例2は、1つの単管ノズルと1つのフラットノズルから純水(DIW)を吐出する点が、実施例1と異なっている。
本実施の形態に係る実施例2として、まず、実施例1と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光(すなわち基板の上面の輝度値分布)のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように第1の単管ノズル(Φ1.9mm)から純水(DIW)を吐出するとともに、基板の上面の中心から基板の半径の2分の1だけ離れた位置に着水するように基板の回転方向の順方向に向けて第1の単管ノズルとは別に第2の単管ノズル(Φ1.0mm)からも純水(DIW)を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水(DIW)により洗い流して除去した。ここで、第1の単管ノズルおよび第2の単管ノズルから吐出される純水(DIW)の合計流量は1000ml/minであり、第1の単管ノズルと第2の単管ノズルの流量比は約8:2であった。そして、実施例1と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水(DIW)による置換効率を算出した。すなわち、実施例2は、第1の単管ノズルの流量が第2の単管ノズルの流量より大きい点が、実施例1と異なっている。
比較例4として、まず、実施例1と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光(すなわち基板の上面の輝度値分布)のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように第1の単管ノズル(Φ1.0mm)および第2の単管ノズル(Φ1.0mm)から純水(DIW)を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水(DIW)により洗い流して除去した。ここで、第1の単管ノズルおよび第2の単管ノズルから吐出される純水(DIW)の合計流量は1000ml/minであり、第1の単管ノズルと第2の単管ノズルの流量比は1:1であった。そして、実施例1と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水(DIW)による置換効率を算出した。すなわち、比較例4は、第2の単管ノズルも第1の単管ノズルと同様に基板の中心に向けて純水(DIW)を吐出する点が、実施例1と異なっている。
比較例5として、まず、実施例1と同様に、基板の中心軸を回転軸として基板を回転させながら、基板の上面を蛍光塗料で満たしたのち、基板の上面に光を照射し、その反射光(すなわち基板の上面の輝度値分布)のハイスピードカメラによる撮影を開始した。次いで、基板の上面の中心の手前に着水するように第1の単管ノズル(Φ1.0mm)から純水(DIW)を吐出するとともに、基板の上面の中心から基板の半径の2分の1だけ離れた位置に着水するように基板の回転方向の逆方向に向けて第1の単管ノズルとは別に第2の単管ノズル(Φ1.0mm)からも純水(DIW)を吐出し、基板の上面の蛍光塗料を純水(DIW)により洗い流して除去した。ここで、第1の単管ノズルおよび第2の単管ノズルから吐出される純水(DIW)の合計流量は1000ml/minであり、第1の単管ノズルと第2の単管ノズルの流量比は1:1であった。そして、実施例1と同様に、基板の上面の輝度値分布の時間変化に基づいて、基板上の蛍光塗料の純水(DIW)による置換効率を算出した。すなわち、比較例5は、第2の単管ノズルが基板の回転方向の逆方向に向けて純水(DIW)を吐出する点が、実施例1と異なっている。
Claims (11)
- 基板を保持して前記基板の中心軸を回転軸として前記基板を回転させる基板回転機構と、
前記基板回転機構に保持された前記基板の上面に向けて第1の洗浄液を吐出する第1の単管ノズルと、
前記第1の単管ノズルとは別に前記基板回転機構に保持された前記基板の上面に向けて第2の洗浄液を吐出する第2の単管ノズルと、
を備え、
前記第1の単管ノズルは、前記第1の洗浄液が前記基板の中心より手前に着水して、着水後の前記第1の洗浄液の前記基板の上面における液流が前記基板の中心を通過するように前記第1の洗浄液を吐出し、
前記第2の単管ノズルは前記第1の洗浄液の着水位置より前記基板の中心から離れた位置において前記基板の回転方向の順方向に向けて前記第2の洗浄液を吐出して、前記第1の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流と前記第2の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、前記第1の単管ノズルおよび前記第2の単管ノズルとは互いに配置され、
前記第1の単管ノズルの供給方向と、前記基板の中心を通って前記第1の単管ノズルの供給方向に対して直交する方向とで前記基板の平面図上に座標系を作ったときに、前記第2の単管ノズルから吐出される前記第2の洗浄液の着水位置は、前記第1の単管ノズルの供給方向の前記基板の中心からの延長線に対して、前記基板の回転方向の上流側90°の領域内である
ことを特徴とする洗浄装置。 - 前記第1の単管ノズルから吐出される前記第1の洗浄液の流量は、前記第2の単管ノズルから吐出される前記第2の洗浄液の流量より大きい
ことを特徴とする請求項1に記載の洗浄装置。 - 前記第1の単管ノズルの直径は、前記第2の単管ノズルの直径より大きい
ことを特徴とする請求項2に記載の洗浄装置。 - 前記第1の単管ノズルによる前記第1の洗浄液の吐出と前記第2の単管ノズルによる前記第2の洗浄液の吐出とを同時に行う
ことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の洗浄装置。 - 前記第1の洗浄液および前記第2の洗浄液は、水または薬液である
ことを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の洗浄装置。 - 前記基板の中心から前記第2の洗浄液の着水位置までの距離は、前記基板の半径の4分の1より長い
ことを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の洗浄装置。 - 前記基板の中心から前記第2の洗浄液の着水位置までの距離は、前記基板の半径の3分の1より長い
ことを特徴とする請求項6に記載の洗浄装置。 - 前記第1の単管ノズルから吐出されて前記基板の上面に着水するまでの液流と前記基板の上面との間の角度は、15°~75°である
ことを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の洗浄装置。 - 前記第2の単管ノズルから吐出されて前記基板の上面に着水するまでの液流と前記基板の上面との間の角度は、15°~75°である
ことを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載の洗浄装置。 - 前記第2の単管ノズルの数は2以上である
ことを特徴とする請求項1~9のいずれかに記載の洗浄装置。 - 基板の中心軸を回転軸として前記基板を回転させるステップと、
前記基板の上面に向けて第1の単管ノズルから第1の洗浄液を吐出するステップと、
前記基板の上面に向けて前記第1の単管ノズルとは別に第2の単管ノズルから第2の洗浄液を吐出するステップと、
を含み、
前記第1の洗浄液を吐出するステップでは、前記第1の単管ノズルは、前記第1の洗浄液が前記基板の中心より手前に着水して、着水後の前記第1の洗浄液の前記基板の上面における液流が前記基板の中心を通過するように前記第1の洗浄液を吐出し、
前記第2の洗浄液を吐出するステップでは、前記第2の単管ノズルは、前記第1の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流と前記第2の洗浄液の着水後の前記基板の上面における液流とが合わさる部分が生じるように、前記第1の洗浄液の着水位置より前記基板の中心から離れた位置において前記基板の回転方向の順方向に向けて前記第2の洗浄液を吐出し、前記第1の単管ノズルの供給方向と、前記基板の中心を通って前記第1の単管ノズルの供給方向に対して直交する方向とで前記基板の平面図上に座標系を作ったときに、前記第2の単管ノズルから吐出される前記第2の洗浄液の着水位置は、前記第1の単管ノズルの供給方向の前記基板の中心からの延長線に対して、前記基板の回転方向の上流側90°の領域内である
ことを特徴とする洗浄方法。
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