JP2002153826A - 気液混合洗浄装置及び気液混合洗浄方法 - Google Patents

気液混合洗浄装置及び気液混合洗浄方法

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JP2002153826A JP2001275554A JP2001275554A JP2002153826A JP 2002153826 A JP2002153826 A JP 2002153826A JP 2001275554 A JP2001275554 A JP 2001275554A JP 2001275554 A JP2001275554 A JP 2001275554A JP 2002153826 A JP2002153826 A JP 2002153826A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小な外力等により極めて影響の受け易い超
微細な電子部品等が洗浄対象である場合でも、製品の性
能劣化を起こすことなく、短時間に効率良く洗浄するこ
とを可能とする。 【解決手段】 液体流入口２から導入された液体が液体
供給配管５を通って整流板４に到達するとともに、気体
流入口３からノズル筐体１の内部に導入された気体が整
流板４に到達し、液体と気体が混合されて気液混合流体
を構成し、この気液混合流体を整流板４を介して、毛細
管現象により当該整流板４の表面からその全域にわたっ
て均一に噴霧し、ある面積の被洗浄部に高圧をかけるこ
となく緩やかに気液混合流体を均一に照射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は洗浄装置に適用され
る気液混合洗浄装置に係わり、より詳細にはある面積の
被洗浄物に均一に気体と液体を混合した霧状の気液混合
流体を均一に照射することを特徴とする気液混合洗浄装
置及び気液混合洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】気体と液体を混合した洗浄ノズルはスポ
ット形状をしており、その混合方式には一流体混合方式
と二流体混合方式がある。従来のスポット形状の気液混
合洗浄ノズルは、照射面積が限られており、特に大面積
の被洗浄物を洗浄する場合、短時間で効率良く洗浄する
ことができない。この問題に対処するため、被洗浄物を
回転させ被洗浄物を洗浄する枚葉式洗浄装置やいくつか
のスポット形状の気液混合洗浄ノズルを組み合わせたノ
ズルを用い被洗浄物を移動させながら当該被洗浄物を洗
浄する洗浄装置が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように改善した洗浄装置を用いて超微細な電子部品のよ
うな被洗浄物を洗浄した場合、その照射圧力や被洗浄物
に発生する静電気により超微細な電子部品を破壊してし
まい、製品の歩留まりに深刻な影響を与えるという問題
がある。
【０００４】そこで本発明は、前記課題に鑑みてなされ
たものであり、ある面積の被洗浄部に気体と液体が混合
した気液混合流体を均一照射し、微小な外力等により極
めて影響の受け易い超微細な電子部品等が洗浄対象であ
る場合でも、製品の性能劣化を起こすことなく、短時間
に効率良く洗浄することを可能とする気液混合洗浄装置
及び気液混合洗浄方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討の
結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【０００６】本発明の気液混合洗浄装置は、面状の噴霧
部を有し、気体と液体を混合した気液混合流体を前記噴
霧部から当該噴霧部の全域にわたって均一に噴霧し、あ
る面積の被洗浄部を均一に照射する気液混合洗浄ノズル
を備えたことを特徴とする。
【０００７】本発明の気液混合洗浄装置の一態様では、
前記噴霧部は液体を浸した整流板を有しており、前記整
流板を介して、ある面積の被洗浄部に気体と液体を混合
した霧状の気液混合流体を均一に照射する。
【０００８】本発明の気液混合洗浄装置の一態様では、
前記整流板が、液体を保有することのできる熱伝導度の
高い材料からなるものである。
【０００９】本発明の気液混合洗浄装置の一態様では、
前記整流板を加熱できる加熱装置を付帯する。
【００１０】本発明の気液混合洗浄装置の一態様では、
前記気液混合洗浄ノズルは、液体を浸した前記整流板の
一方に気体を流して気体と液体を混合した気液混合流体
をライン状に均一に噴霧し、当該ライン状にある面積の
被洗浄部を均一に照射する。
【００１１】本発明の気液混合洗浄装置の一態様では、
前記整流板が前記噴霧部の対向する２辺の一方又は双方
に設けられている。
【００１２】本発明の気液混合洗浄装置の一態様では、
流体噴出しノズルを付帯する。
【００１３】本発明の気液混合洗浄装置の一態様では、
流体吸込みノズルを付帯する。
【００１４】本発明の気液混合洗浄装置の一態様では、
前記噴霧部から照射されている前記気液混合流体の有す
る静電気を除去する除電機構を付帯する。
【００１５】本発明の気液混合洗浄方法は、気体と液体
を混合した気液混合流体を面状にその全域にわたって均
一に噴霧し、ある面積の被洗浄部を均一に照射すること
を特徴とする。
【００１６】本発明の気液混合洗浄方法の一態様では、
液体を浸した整流板を介して、ある面積の被洗浄部に気
体と液体を混合した霧状の気液混合流体を均一に照射す
る。
【００１７】本発明の気液混合洗浄方法の一態様では、
前記整流板が、液体を保有することのできる熱伝導度の
高い材料からなるものである。
【００１８】本発明の気液混合洗浄方法の一態様では、
前記整流板を所定温度に加熱する。
【００１９】本発明の気液混合洗浄方法の一態様では、
液体を浸した前記整流板の一方に気体を流して気体と液
体を混合した気液混合流体をライン状に均一に噴霧し、
当該ライン状にある面積の被洗浄部を均一に照射する。
【００２０】本発明の気液混合洗浄方法の一態様では、
前記整流板が前記気液混合流体の噴霧部の対向する２辺
の一方又は双方に設けられている。
【００２１】本発明の気液混合洗浄方法の一態様では、
流体噴出しノズルを付帯する。
【００２２】本発明の気液混合洗浄方法の一態様では、
流体吸込みノズルを付帯する。
【００２３】本発明の気液混合洗浄方法の一態様では、
噴霧部から照射されている前記気液混合流体の有する静
電気を除去する除電機構を付帯する。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した好適な実
施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】図１は、本実施形態の気液混合洗浄装置の
概略構成を示す模式図であり、図２は、気液混合洗浄装
置の主要な構成要素である気液混合洗浄ノズルを示す断
面図である。
【００２６】この気液混合洗浄装置は、プロセスチャン
バー１１内に、被洗浄物、ここでは半導体ウエーハ２１
が設置されるステージ１２と、設置された半導体ウエー
ハ２１に洗浄液を噴霧する気液混合洗浄ノズル１３と、
半導体ウエーハ２１の近傍に設けられた除電機構１４と
を備えて構成されている。
【００２７】気液混合洗浄ノズル１３は、ノズル筐体１
を備え、液体流入口２及び気体流入口３が設けられ、底
部に液体を浸した面状（ここでは矩形状）の整流板４が
設けられ、液体流入口２から整流板４に接続された液体
供給配管５を有して構成されている。ノズル筐体１は、
所定温度に耐え得るものであれば特に制限はないが、熱
伝導性及び清浄度及び耐薬品性を考慮すると表面処理が
施された金属筐体が好ましい。また、液体供給配管５に
ついて特に制限はないが、耐薬品性を考慮すると、フッ
素樹脂系材料が好ましい。
【００２８】除電機構１４は、気液混合洗浄ノズル１３
から照射されている気液混合流体の有する静電気やプロ
セスチャンバー１１内の雰囲気の有する静電気を除去す
るためのものであり、例えば比較的長波長で透過能の低
い軟Ｘ線を照射する軟Ｘ線発生装置として構成される。
【００２９】この気液混合洗浄ノズル１３では、液体流
入口２から導入された液体が液体供給配管５を通って整
流板４に到達するとともに、気体流入口３からノズル筐
体１の内部に導入された気体が整流板４に到達し、液体
と気体が混合されて気液混合流体を構成し、この気液混
合流体を整流板４を介して、毛細管現象により当該整流
板４の表面からその全域にわたって均一に噴霧し、ある
面積の被洗浄部に高圧をかけることなく緩やかに気液混
合流体を均一に照射する。
【００３０】ここで、図３に示すように、液体供給配管
５を整流板４に密着させる必要がある。この場合、必要
であれば液体供給口を複数設けるようにしても良い。ま
た、必要であればガス供給口をノズル筐体１に複数設け
るようにしても良い。これは、毛細管現象により霧状の
気液混合流体を生成するため、両者が密着していないと
ガス圧以上の液体圧を要し、気液混合流体を均一な霧状
とすることができなくなるからである。ここで、必要で
あればガス供給口をノズル筐体１に複数設けるようにし
ても良い。この事情は、後述する変形例でも同様であ
る。
【００３１】整流板４は、液体を浸すことができ、気体
と液体を混合した霧状の気液混合流体を７５℃〜１００
℃に制御できる熱伝導度の高い材料、ここでは多孔質セ
ラミックス材料で構成されている。整流板４に浸す液体
は、整流板４の材質を破壊しないものであれば特に制限
はなく、水、有機および無機の薬品、水と前記記載の薬
品の混合物のいずれであってもよい。なお、この整流板
４は、液体を浸すことができ、所定温度に加熱できるも
のであれば特に制限はない。
【００３２】気液混合流体を７５℃〜１００℃の所定温
度に制御する必要のある場合には、整流板４に所定の加
熱装置を設置する。
【００３３】気液混合洗浄で液体と混合する気体は、被
洗浄体の洗浄において７５℃〜１００℃に制御した霧状
の気液混合流体を必要とする場合、液体と混合する気体
に水蒸気又は水分を含んだ気体を用いる。なお、水蒸気
の発生方法は特に制限はない。また、被洗浄部の洗浄に
おいて霧状の気液混合流体の温度制御を必要としない場
合、液体と混合する気体に特に制限はない。
【００３４】本実施形態の気液混合洗浄で液体として使
用する水は、整流板４の目詰まりの要因となる濁質成分
が除去されていれば特に制限はなく、例えば活性炭、凝
集、膜処理などを用いて処理することによって得ること
ができる。但し、特に超微細な電子部品のような精密部
品を洗浄する場合、水溶液中の濁質成分以外のイオン、
金属、有機物、微粒子などの不純物を取り除いた純水お
よび超純水を用いる。
【００３５】本実施形態で用いる純水の製造方法には特
に制限はなく、例えば脱イオン水、蒸留水などの一次純
水を逆浸透膜、限外ろ過膜、精密ろ過膜、イオン吸着膜
などを用いて処理することによって得ることができる。
【００３６】また、本実施形態で用いる純水は２５℃に
おける比抵抗率が１８．０ＭΩ・ｃｍ以上であること、
全有機体炭素量が１０μｇ／リットル以下であること、
銅及び鉄などの金属成分がそれぞれ０．０２μｇ／リッ
トル以下であること、０．０５μｍ以上の微粒子が１０
個／リットル以下であることが好ましい。
【００３７】なお、ノズル筐体１に、整流板４の近傍に
流体噴出しノズルや流体吸込みノズル、或いはこれら双
方を設けるようにしても良い。ここで、当該流体は、前
記気液混合流体とは異なり、所定の液体又は気体とす
る。
【００３８】以上説明したように、本実施形態の気液混
合洗浄装置によれば、ある面積の被洗浄部に気体と液体
が混合した霧状の気液混合流体を整流板４の表面から均
一照射し、微小な外力等により極めて影響の受け易い超
微細な電子部品等が洗浄対象である場合でも、製品の性
能劣化を起こすことなく、短時間に効率良く洗浄するこ
とが可能となる。
【００３９】（変形例）以下、本実施形態の諸変形例に
ついて説明する。
【００４０】−変形例１− 図４は、変形例１の気液混合洗浄ノズルの概略構成を示
す模式図である。ここでは、整流板４をライン状の長手
方向に沿って一方側に設け、整流板４の露出部位をノズ
ル筐体１でシート材６を用いて調節し、整流板４を適当
な液体供給セルを設け、液体で浸し、壁で仕切られた整
流板４のある一方に気体と液体を混合した気液混合流体
をある長さのライン状となるように均一噴霧し、被照射
部に当該ライン状に照射する。この場合でも、必要であ
ればガス供給口をノズル筐体１に複数設けるようにして
も良い。
【００４１】なお、整流板４の幅（ライン幅ではなく、
流体供給セル方向への幅）、厚みは材質を破壊しない限
度内であれば特に制限はないが、好ましくは厚みが薄く
幅の狭い整流板４が良い。
【００４２】本変形例の気液混合洗浄ノズルによれば、
ある面積の被洗浄部に噴出し圧力を制御した気体と液体
が混合した霧状の気液混合流体を整流板４の表面からラ
イン状に均一照射し、微小な外力等により極めて影響の
受け易い超微細な電子部品等が洗浄対象である場合で
も、製品の性能劣化を起こすことなく、短時間に効率良
く洗浄することが可能となる。
【００４３】−変形例２− 図５は、変形例２の気液混合洗浄ノズルの概略構成を示
す模式図である。ここでは、整流板４をライン状の長手
方向に沿って双方側に対称となるように設け、整流板４
の露出部位をノズル筐体１でシート材６を用いて調節
し、整流板４を適当な液体供給セルを設け、液体で浸
し、壁で仕切られた整流板４のある一方に気体と液体を
混合した気液混合流体をある長さのライン状となるよう
に均一噴霧し、被照射部に当該ライン状に照射する。こ
の場合でも、必要であればガス供給口をノズル筐体１に
複数設けるようにしても良い。
【００４４】なお、整流板４の幅（ライン幅ではなく、
流体供給セル方向への幅）、厚みは材質を破壊しない限
度内であれば特に制限はないが、好ましくは厚みが薄く
幅の狭い整流板４が良い。
【００４５】本変形例の気液混合洗浄ノズルによれば、
ある面積の被洗浄部に噴出し圧力を制御した気体と液体
が混合した霧状の気液混合流体を整流板４の表面からラ
イン状に均一照射し、微小な外力等により極めて影響の
受け易い超微細な電子部品等が洗浄対象である場合で
も、製品の性能劣化を起こすことなく、短時間に効率良
く洗浄することが可能となる。特に本例では、整流板４
がライン状の長手方向に沿って双方側に対称となるよう
に設けられているため、気液混合流体の噴射の更なる均
一性が確保される。
【００４６】
【実施例】ここで、本発明の気液混合洗浄ノズルと従来
のスポット状ノズルとの洗浄比較について調べた実施例
について説明する。
【００４７】（実施例１）面積２４ｃｍ2（３０ｍｍ×
８０ｍｍ）のＳｉ基板上にレジストが塗布してある被洗
浄物をスポット状および面積状気液混合洗浄ノズルを用
いて洗浄した時の除去効果を評価した。使用したスポッ
ト状洗浄ノズルの非洗浄物への照射面積はおおよそ０．
２８ｃｍ2であり、面積状気液混合洗浄ノズルの被洗浄
物への照射面積はおおよそ２４ｃｍ2である。また、整
流板の材料として多孔質セラミックスを用い、照射面積
は噴出し口１０ｍｍ下での測定、洗浄は噴出し口１０ｍ
ｍ下で行なった。
【００４８】実験の結果、以下の表１に示すように、本
発明の気液混合洗浄ノズルでは、従来のスポット状ノズ
ルに比して１／４の時間でレジスト除去が可能であり、
洗浄速度の大幅な向上が確認された。
【００４９】
【表１】
【００５０】（実施例２）面積２４ｃｍ2（３０mm×８
０mm）のＳｉ基板上にレジストが塗布してある被洗浄物
をスポット状および流体噴出しノズルを付帯した面積状
気液混合洗浄ノズルを用いて洗浄した時の除去効果を評
価した。使用したスポット状洗浄ノズルの非洗浄物への
照射面積はおおよそ０．２８ｃｍ2であり、流体噴出し
ノズルを付帯した面積状気液混合洗浄ノズルの被洗浄物
への照射面積はおおよそ２４ｃｍ2である。なお、噴き
出し流体として純水を使用した。また、整流板の材料と
して多孔質セラミックスを用い、照射面積は噴出し口１
０ｍｍ下での測定、洗浄は噴出し口１０ｍｍ下で行なっ
た。
【００５１】実験の結果、以下の表２に示すように、流
体噴出しノズルを付帯した本発明の気液混合洗浄ノズル
では、従来のスポット状ノズルに比して１／８の時間で
レジスト除去が可能であり、更なる洗浄速度の大幅な向
上が確認された。
【００５２】
【表２】
【００５３】
【発明の効果】本発明によれば、ある面積の被洗浄部に
気体と液体が混合した気液混合流体を均一照射し、微小
な外力等により極めて影響の受け易い超微細な電子部品
等が洗浄対象である場合でも、製品の性能劣化を起こす
ことなく、短時間に効率良く洗浄することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の気液混合洗浄装置の概略構成を示
す模式図である。
【図２】気液混合洗浄装置の主要な構成要素である気液
混合洗浄ノズルを示す断面図である。
【図３】液体供給配管と整流板との関係を説明するため
の模式図である。
【図４】本実施形態の変形例１におけるライン気液混合
洗浄ノズルの気体及び液体の供給方法と整流板との関係
を説明するための模式図である。
【図５】本実施形態の変形例２におけるライン気液混合
洗浄ノズルの気体及び液体の供給方法と整流板との関係
を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１ ノズル筐体 ２ 液体流入口 ３ 気体流入口 ４ 整流板 ５ 液体供給配管 ６ シート材 １１ プロセスチャンバー １２ ステージ １３ 気液混合洗浄ノズル １４ 除電機構 ２１ 半導体ウエーハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０５Ｄ 3/10 Ｂ０５Ｄ 3/10 Ｆ // Ｂ０５Ｃ 11/10 Ｂ０５Ｃ 11/10 (72)発明者 阿部 俊和 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉05 東北大 学大学院工学研究科電子工学科内 (72)発明者 白井 泰雪 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉05 東北大 学大学院工学研究科電子工学科内 (72)発明者 大見 忠弘 宮城県仙台市青葉区米ヶ袋２−１−17− 301 Ｆターム(参考） 3B201 AA03 AB01 BB33 BB36 BB72 BB82 BB87 BB88 BB92 BB93 4D075 AA01 AA71 BB16X BB65X DA06 DC21 EA05 EB01 4F033 AA04 BA01 BA03 BA04 CA05 DA01 EA01 JA03 NA01 QA09 QB02Y QB03X QB15X QB15Y QB17 QC02 QD02 QD04 QD15 QD25 QE01 QE09 QE14 QE24 QF11X QF11Y QF15Y QG00 QG38 4F042 AA06 CC04 CC09 DA01

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 面状の噴霧部を有し、 気体と液体を混合した気液混合流体を前記噴霧部から当
    該噴霧部の全域にわたって均一に噴霧し、ある面積の被
    洗浄部を均一に照射する気液混合洗浄ノズルを備えたこ
    とを特徴とする気液混合洗浄装置。
  2. 【請求項２】 前記噴霧部は液体を浸した整流板を有し
    ており、前記整流板を介して、ある面積の被洗浄部に気
    体と液体とを混合した霧状の気液混合流体を均一に照射
    することを特徴とする請求項１に記載の気液混合洗浄装
    置。
  3. 【請求項３】 前記整流板は、液体を保有することので
    きる熱伝導度の高い材料からなるものであることを特徴
    とする請求項１又は２に記載の気液混合洗浄装置。
  4. 【請求項４】 前記整流板を加熱できる加熱装置を付帯
    したことを特徴とする請求項２又は３に記載の気液混合
    洗浄装置。
  5. 【請求項５】 前記気液混合洗浄ノズルは、液体を浸し
    た前記整流板の一方に気体を流して気体と液体とを混合
    した気液混合流体をライン状に均一に噴霧し、当該ライ
    ン状にある面積の被洗浄部を均一に照射することを特徴
    とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の気液混合洗
    浄装置。
  6. 【請求項６】 前記整流板が前記噴霧部の対向する２辺
    の一方又は双方に設けられていることを特徴とする請求
    項２〜５のいずれか１項に記載の気液混合洗浄装置。
  7. 【請求項７】 流体噴出しノズルを付帯したことを特徴
    とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の気液混合洗
    浄装置。
  8. 【請求項８】 流体吸込みノズルを付帯したことを特徴
    とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の気液混合洗
    浄装置。
  9. 【請求項９】 前記噴霧部から照射されている前記気液
    混合流体の有する静電気を除去する除電機構を付帯した
    ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の
    気液混合洗浄装置。
  10. 【請求項１０】 気体と液体を混合した気液混合流体を
    面状にその全域にわたって均一に噴霧し、ある面積の被
    洗浄部を均一に照射することを特徴とする気液混合洗浄
    方法。
  11. 【請求項１１】 液体を浸した整流板を介して、ある面
    積の被洗浄部に気体と液体を混合した霧状の気液混合流
    体を均一に照射することを特徴とする請求項１０に記載
    の気液混合洗浄方法。
  12. 【請求項１２】 前記整流板は、液体を保有することの
    できる熱伝導度の高い材料からなるものであることを特
    徴とする請求項１０又は１１に記載の気液混合洗浄方
    法。
  13. 【請求項１３】 前記整流板を所定温度に加熱すること
    を特徴とする請求項１１又は１２に記載の気液混合洗浄
    方法。
  14. 【請求項１４】 液体を浸した前記整流板の一方に気体
    を流して気体と液体を混合した気液混合流体をライン状
    に均一に噴霧し、当該ライン状にある面積の被洗浄部を
    均一に照射することを特徴とする請求項１１〜１３のい
    ずれか１項に記載の気液混合洗浄方法。
  15. 【請求項１５】 前記整流板が前記気液混合流体の噴霧
    部の対向する２辺の一方又は双方に設けられていること
    を特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の
    気液混合洗浄方法。
  16. 【請求項１６】 流体噴出しノズルを付帯したことを特
    徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の気液
    混合洗浄方法。
  17. 【請求項１７】 流体吸込みノズルを付帯したことを特
    徴とする請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の気液
    混合洗浄方法。
  18. 【請求項１８】 噴霧部から照射されている前記気液混
    合流体の有する静電気を除去する除電機構を付帯したこ
    とを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか１項に記載
    の気液混合洗浄方法。
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