清洗装置及清洗方法_3

文档序号:9255023阅读:来源:国知局
置沿衬底W的旋转方向的反向/正向旋转180度之前的位置,在图3的例子的情况下,由于作为基准位置的冲洗液LI的着落位置位于衬底W的中心O之右,所以图3的(a)的衬底W的上半部分是从作为基准位置的冲洗液LI的着落位置来看的上游,图3的(a)的衬底W的下半部分是从作为基准位置的冲洗液LI的着落位置来看的下游。
[0103]如图3的(a)所示,喷雾式喷嘴42的喷雾方向(从喷雾式喷嘴42喷雾并着落于衬底W之前的圆锥状的冲洗液La2的中心线的方向)121在俯视下大致朝向衬底W的中心O。如图3的(b)所示,该喷雾方向121在主视下与衬底W的表面所成的角度(入射角)β比单管喷嘴41的入射角α大,约为45度。由于被喷雾的冲洗液La2的颗粒微小且较轻,所以当入射角相对于高速旋转的衬底W的表面较低时,冲洗液La2在衬底W的表面或表面附近被弹开,导致着落率降低且提供效率下降,所以优选喷雾方向121较大,也可以是90度。
[0104]如本实施方式那样,从实验得以明确的是,在清洗装置的冲洗清洗中,当同时进行基于单管喷嘴41的冲洗液LI的提供和基于喷雾式喷嘴42的冲洗液L2的提供时,清洗度提高。即,关于衬底W的中心部通过在第I实施方式中说明的基于单管喷嘴41的冲洗液LI的作用,关于与衬底W的中心部相比靠外侧的周边部通过基于喷雾式喷嘴42的冲洗液L2的作用,在衬底W的表面的中心部及周边部均促进冲洗液的流动,从而提高清洗度。因此,喷雾式喷嘴42的着落区域La2不必到达至衬底W的中心O。此外,喷雾式喷嘴42不限于圆锥状地喷雾冲洗液,也可以是扇状地喷雾冲洗液。
[0105](第3实施方式)
[0106]图4的(a)是表示第3实施方式的清洗装置中的衬底与两个单管喷嘴的位置关系的俯视图,图4的(b)是图4的(a)的主视图。图4的(a)及(b)表示基于两个单管喷嘴的向平置衬底表面的清洗液提供。第I单管喷嘴41与第I实施方式相同地构成。在本实施方式中,相对于第I实施方式还追加有第2单管喷嘴43。基于单管喷嘴41的冲洗液LI的排出与基于单管喷嘴43的冲洗液L3的排出同时进行。如图4的(b)所示,单管喷嘴43在衬底W的上方,从衬底W的上部空间的外侧朝向衬底W的表面(上表面)排出冲洗液L3。即,单管喷嘴43从斜上方向衬底W的表面提供冲洗液L3。
[0107]单管喷嘴43的位置、排出方向、口径、及流速以从单管喷嘴43排出的冲洗液L3满足以下条件的方式设计。如图4的(a)所示,单管喷嘴43在俯视下,相对于单管喷嘴41设于衬底W的中心的相反侧。从单管喷嘴43排出的冲洗液向衬底W的表面的着落位置B设定在单管喷嘴41的着落位置A的下游。由此,如图4的(a)所示,从单管喷嘴43排出的冲洗液L3着落于衬底W的表面后,不与单管喷嘴41的冲洗液LI混合,而在着落位置A的下游侧作为液流Lb3在衬底W的表面朝向外周漫延地流动。
[0108]图5是图4的(a)中的衬底W的中心O的附近的放大图。如图4的(a)及图5所示,着落位置B从单管喷嘴43来看,位于超过了衬底W的中心O的位置,为从衬底W的中心O仅离开距离Rb的位置。着落位置B (的中心)距衬底W的中心O的距离Rb设定得比着落位置A(的中心)距衬底W的中心O的距离Ra长。但是,当距离Rb变长时,能够通过来自单管喷嘴43的冲洗液L3清洗的范围变窄,所以距离Rb设为衬底W的半径R的四分之一以下。
[0109]此外,关于从单管喷嘴43排出的冲洗液L3,不需要在着落后在衬底W的表面直线状地流动。因此,关于从单管喷嘴43排出的冲洗液L3,以在着落之后紧接着通过离心力朝向外周流动的方式设定其口径、流速等条件即可。但是,关于当入射角较大时衬底W的表面受到损伤的点,与单管喷嘴41的情况相同,所以关于单管喷嘴43,也希望其入射角较小。在图4的例子中,单管喷嘴43的入射角也与单管喷嘴41相同地设为大约30度。
[0110]如本实施方式那样,从实验得以明确的是,在清洗装置的冲洗清洗中,当同时进行基于两个单管喷嘴41、单管喷嘴43的冲洗液L1、L3的提供时,清洗度提高。即,关于衬底W的中心部通过在第I实施方式中说明的基于单管喷嘴41的冲洗液LI的作用,关于与衬底W的中心部相比靠外侧的周边部通过基于单管喷嘴43的冲洗液L3的作用,在衬底W的表面的中心部及周边部均促进冲洗液的流动,从而清洗度提高。
[0111](第4实施方式)
[0112]图6的(a)是表示第4实施方式的清洗装置中的衬底与喷雾式喷嘴的位置关系的俯视图,图6的(b)是图6的(a)的主视图。图6的(a)及(b)表示基于喷雾式喷嘴的向平置衬底表面的清洗液提供。如图6的(a)及(b)所示那样,喷雾式喷嘴44在衬底W的上方,从衬底W的上部空间的外侧朝向衬底W的表面(上表面)喷雾冲洗液L4。S卩,喷雾式喷嘴44相对于衬底W的表面从斜上方提供冲洗液L4。冲洗液La4从本实施方式的喷雾式喷嘴44呈扇状扩开地被喷雾,喷雾式喷嘴44是不对称扇状喷雾式喷嘴,该被喷雾的冲洗液La4中流量(喷雾量)成为最大的方向从被喷雾的冲洗液La4的中心偏移。
[0113]图7是表示喷雾式喷嘴44中的扇状地扩开的冲洗液La4的位置与流量的关系的图。通常的喷雾式喷嘴44为在扇状地扩开的冲洗液的中心位置流量最多,越向两缘流量越少的左右对称的分布,但从本实施方式的喷雾式喷嘴44喷雾的冲洗液L4如图7所示,在扇状地扩开的冲洗液La4的边缘侧流量为最大,越向相反侧的边缘流量越少的不均衡的扇分布。
[0114]在本实施方式中,流量为最大的方向(喷雾量最大的方向)141在俯视下靠近衬底W的中心O的方向,并且以着落区域Lb4从衬底W的中心直到外周的方式设定喷雾式喷嘴44的位置及角度。具体地说,喷雾量最大的方向141在俯视下朝向衬底W的中心O。另外,如图6的(a)所示,在着落区域Lb4中包含有衬底W的中心O。其结果是,在着落区域Lb4,衬底W的中心O流量(着落量)最多,越向衬底W的边缘流量(着落量)越少。此外,关于在图6的(a)及(b)中着落于衬底W的表面后的冲洗液L4省略图不。
[0115]若假设喷雾量最大的方向141在俯视下朝向衬底W的中心O但着落区域Lb4距衬底W的中心O过远,则如在上述的【背景技术】中说明那样,在着落后要通过惯性力朝向衬底W的中心O流动的冲洗液L4与从衬底W的中心O附近要通过离心力向外周流动的冲洗液L4碰撞,在该部分冲洗液L4的流动性变低。与此相对的,关于本实施方式的喷雾式喷嘴44,不仅将喷雾量最大的方向141在俯视下朝向衬底W的中心0,而且如上述那样,相对于衬底W的表面从斜上方以着落区域Lb4中包含衬底W的中心O的方式喷射,所以在衬底W的中心O附近着落的冲洗液L4直接通过惯性力向从中心O离开的方向流动,在从中心O离开后通过离心力朝向外周流动,从而不会产生上述那样的冲洗液L4的碰撞,流动性也不降低。
[0116]图8是表示第4实施方式的变形例的清洗装置中的衬底与喷雾式喷嘴的位置关系的俯视图。在该例中,设置有两个上述那样的不对称扇状喷雾式喷嘴。即,清洗装置除了上述的喷雾式喷嘴44以外,还具有相同结构的喷雾式喷嘴45,同时利用这两个喷雾式喷嘴44、45。两个喷雾式喷嘴44、45设定为喷雾量最大的方向141、151在俯视下呈大约90度。通过该变形例,各个喷雾式喷嘴44、45与图6的喷雾式喷嘴44相同地发挥作用,能够得到与上述相同的效果。此外,喷雾式喷嘴44、45的喷雾量最大的方向141、151之间的角度不限定于90度。
[0117]此外,在上述第I?4实施方式中,将在冲洗清洗中提供冲洗液的情况作为例子说明了本发明的实施方式,关于第I实施方式、第2实施方式、第4实施方式及其变形例,也能够将这样的清洗液的提供用于滚动清洗和笔形清洗等药液清洗。即,至少向衬底提供药液并且(也有同时提供冲洗液的情况)在使用滚动清洗部件和/或笔形清洗部件擦刷清洗衬底的情况下,如在第I实施方式、第2实施方式、第4实施方式及其变形例中说明的那样,也提供药液(及冲洗液)。
[0118]以下,作为第5?第7实施方式,说明在滚动清洗装置中适用本发明的例子,在各实施方式的说明之前,说明滚动清洗装置的一般的结构。
[0119]图9是表示本发明的实施方式中的滚动清洗装置的概要的立体图。如图9所示,滚动清洗装置50具有:作为衬底旋转机构的多根(在图9中是4根)旋转轴51,其能够沿水平方向移动自如,并以使衬底的表面作为上的方式支承衬底W的周缘部而使衬底W水平旋转;以能够旋转自如的方式被支承于未图示的滚动支架上的上部滚动清洗部件(滚动海绵)52 ;以能够旋转自如的方式被支承于未图示的滚动支架上的下部滚动清洗部件(滚动海绵)53。上部滚动清洗部件52及下部滚动清洗部件53为圆柱状且长条状地延伸,由例如PVA构成。此外,上部滚动清洗部件52通过该滚动支架相对于衬底W的表面升降自如,下部滚动清洗部件53通过该滚动支架相对于衬底W的背面升降自如。
[0120]上部滚动清洗部件52通过未图示的驱动机构,如箭头Fl所示那样旋转,下部滚动清洗部件53通过未图示的驱动机构,如箭头F2所示那样旋转。配置有两个清洗液提供喷嘴54、55,其位于通过旋转轴51支承而旋转的衬底W的上方,向衬底W的表面提供清洗液。清洗液提供喷嘴54是向衬底W的表面提供冲洗液(例如,超纯水)的喷嘴,清洗液提供喷嘴55是向衬底W的表面提供药液的喷嘴。
[0121]滚动清洗装置50使衬底W的周缘部位于在设于主轴51的上部的挡块51a的外周侧面形成的嵌合槽内并向内侧推压而使挡块51a旋转(自转),从而使衬底W水平地旋转。在该例中,四个挡块51a中的两个挡块51a对衬底W赋予旋转力,其他两个挡块51a进行承受衬底W的旋转的轴承的动作。此外,也可以将所有挡块51a与驱动机构连结而对衬底W赋予旋转力。
[0122]在像这样使衬底W水平地旋转的状态下,从清洗液提供喷嘴54向衬底W的表面提供冲洗液,并且从清洗液提供喷嘴55向衬底W的表面提供药液,同时使上部滚动清洗部件52 一边旋转一边下降而与旋转中的衬底W的表面接触,由此,在存在清洗液(冲洗液及药液)的情况下,用上部滚动清洗部件52擦刷清洗衬底W的表面。上部滚动清洗部件52的长度设定得比衬底W的直径稍长。然后,上部滚动清洗部件52配置为,其中心轴(旋转轴)Ok与衬底W的中心轴(即旋转中心)0?大致正交,并且在衬底W的直径的全长范围内延伸。由此,同时地清洗衬底W的整个表面。
[0123]以下,说明第5?第7的实施方式,这些实施方式与上述清洗液提供喷嘴的结构各不相同。
[0124](第5实施方式)
[0125]图10是本发明的第5实施方式的清洗装置的俯视图。在图10中,主轴省略了图示。在清洗装置中,具有排出作为清洗液的冲洗液的单管喷嘴61和排出作为清洗液的药液的单管喷嘴63。单管喷嘴61、63在衬底W的上方,从衬底W的上部空间的外侧朝向衬底W的表面(上表面)排出清洗液。即,单管喷嘴61、63从斜上方对衬底W的表面提供清洗液。冲洗液可以是超纯水(DIW),也可以是氢水等功能水。在药液中使用除了电解液(pH7附近的溶液)以外的溶液(酸性药液或弱碱性药液)。作为酸性药液,使用例如柠檬酸或草酸等有机酸,作为弱碱性药液,使用例如有机碱。
[0126]单管喷嘴61、63以分别与关于第I实施方式的单管喷嘴41说明的条件相同的条件设定其位置、排出方向、口径、及流速。此外,清洗液以着落于上部滚动清洗部件52与衬底W相接触的清洗区域(擦刷区域)521的近前的方式从单管喷嘴61、63排出。单管喷嘴61、63均向后述的衬底W的滚动卷入侧区域(如图10所示的衬底W的右半部分的区域)提供清洗液。单管喷嘴61、63的排出方向611、631之间的角度γ在俯视下设为大约90度,该角度γ不限定于90度。
[0127]在清洗装置中,还设有喷雾作为清洗液的冲洗液的喷雾式喷嘴62和喷雾作为清洗液的药液的喷雾式喷嘴64。这两个喷雾式喷嘴62、64也向衬底W的滚动卷入侧区域提供清洗液。喷雾式喷嘴62、64在俯视下各自位于与单管喷嘴61、63大致相同的位置,但与如图3的(b)所示相同地,喷雾式喷嘴62、64的入射角比单管喷嘴61、63的入射角大,喷雾式喷嘴62、64从更上方喷雾清洗液。
[0128]这两个喷雾式喷嘴62、64均为在第4实施方式中说明的不对称扇状喷雾式喷嘴,其位置、喷射方向等与在第4实施方式的变形例(图8)中说明的喷雾式喷嘴44、45相同。即,其喷雾量最大的方向621、641在俯视下朝向衬底W的中心O。该喷雾量最大的方向621、641之间的角度也设为约90度,但并不限定于此。喷雾式喷嘴62、64的着落区域是从衬底W的中心O附近的清洗区域521到衬底W的外周的范围。
[0129]提供冲洗液的单管喷嘴61及喷雾式喷嘴62与提供药液的单管喷嘴63及喷雾式喷嘴64相比向衬底W的旋转方向的上游侧提供清洗液。该冲洗液与药液均被提供至衬底W的滚动卷入侧区域,从而在移动到清洗区域521的下半部分的区域的衬底W的表面上,成为药液与冲洗液混合的状态。
[0130](第6实施方式)
[0131]在说明第6实施方式之前,说明用第6实施方式的清洗装置解决的现有技术的问题。图11是用于说明衬底上的各区域的俯视图。如图11所示,将通过衬底W的旋转中心Ow并与上部滚动清洗部件52的旋转轴(\正交的直线设为X轴,将沿着上部滚动清洗部件52的旋转轴Ok的直线设为Y轴。上部滚动清洗部件52在主视下沿顺时针方向旋转(自转),衬底W在俯视下沿顺时针方向旋转。
[0132]夹着上部滚动清洗部件52,即夹着Y轴而将衬底W的表面向左右分为两个区域Rp%。在上部滚动清洗部件52顺时针地旋转的图11中,将右侧的单侧区域定义为滚动卷入侧区域R1,将左侧的单侧区域定义为滚动推出侧区域%。即,滚动卷入侧区域&是通过上部滚动清洗部件52的旋转而将清洗液卷入的单侧区域(图11中是右侧),滚动推出侧区域Rq是通过上部滚动清洗部件52的旋转而将清洗液推出的单侧区域(在图11中是左侧)。
[0133]而且,将滚动卷入侧区域R1与
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