JP2005012238A - 基板洗浄方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い洗浄効果が得られる洗浄部材の洗浄方法及び装置を提供すること。
【解決手段】スクラブ洗浄後の汚染された洗浄部材１００を、洗浄液１７内にて当接部材２０に押し付けて駆動することで両者間を擦り合わせると同時に、洗浄部材１００の表面と当接部材２０の表面を超音波洗浄器３０によって超音波洗浄する。当接部材２０を２個設置して交互に洗浄部材１００を洗浄し、１個の当接部材２０によって洗浄部材１００を洗浄している間に、もう一方の当接部材２０を超音波洗浄することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体基板やガラス基板、液晶パネルなどの高度の清浄度が要求される基板の表面に当接してスクラブ洗浄するのに用いられる基板の洗浄方法及び装置に関し、特に該洗浄部材自体を洗浄するのに好適な基板洗浄方法及び装置に関するものである。

従来、半導体基板等の表面を洗浄する方法として、半導体基板等の表面に純水を供給しながらブラシやスポンジ等からなる洗浄部材を擦り付けることによってその洗浄を行うスクラブ洗浄方法がある。

ところでこの種のスクラブ洗浄においては、洗浄部材を直接半導体基板等に接触させて洗浄を行うため、洗浄部材自体が汚染されてしまい、その洗浄効果が低減化してしまう。そして更に汚染が進むと、半導体基板等から汚染物質を除去する一方で、洗浄部材に堆積した汚染物質が半導体基板等を逆に汚染してしまい、洗浄効果が現われなくなってしまう。

このような場合、前記洗浄部材を交換する方法もあるが、そうすると基板洗浄装置の稼働停止が必要で、装置の処理能力の低下や、洗浄部材交換に伴うランニングコストの増加などが問題になる。

そこで従来、洗浄部材が汚染されてもこれを交換せずにこの洗浄部材自体を清浄化することが考えられ、この種の装置として、例えば、洗浄水を入れた水槽内に洗浄部材を投入して超音波洗浄する方法や、洗浄部材にウェータージェットを吹きつける方法などが提案されている。

しかしながらこれら従来例の場合、その洗浄効果が十分とは言えなかった。洗浄効果が十分でないと、半導体基板等の洗浄効果が低下してしまうばかりか、洗浄部材自体の長寿命化が図れず、装置全体の処理能力の向上を阻害してしまう。
特開平６−２７３９１９号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、高い洗浄効果が得られる基板洗浄方法及び装置を提供することにある。

本願の請求項１に記載の発明は、洗浄部材を基板の表面に当接してスクラブ洗浄する基板洗浄方法において、前記スクラブ洗浄した後の洗浄部材を、洗浄液内にて当接部材に押し付けて駆動することで両者間を擦り合わせる洗浄工程を具備し、前記当接部材は２個設置され、交互に前記洗浄部材を洗浄するように構成され、前記当接部材の内の１個が前記洗浄部材を洗浄している間にもう一方の前記当接部材を超音波洗浄することを特徴とする基板洗浄方法にある。

本願の請求項２に記載の発明は、前記基板の表面の洗浄部材によるスクラブ洗浄は、基板を回転させ、且つ前記洗浄部材を前記基板の表面の回転中心部分に圧接し、次に前記基板の半径方向に移動するように揺動することで行われることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄方法にある。

本願の請求項３に記載の発明は、洗浄部材を基板の表面に当接してスクラブ洗浄する基板洗浄装置において、前記洗浄部材を押し付けて擦り合わせる２個の当接部材と、洗浄液を収納して少なくとも前記洗浄部材と当接部材の当接部分を浸漬せしめる洗浄容器と、前記１個の当接部材が前記洗浄部材を洗浄している間に、他の当接部材を超音波洗浄する超音波発生器と、を具備してなる洗浄部材の洗浄装置を設置したことを特徴とする基板洗浄装置にある。

本願の請求項４に記載の発明は、回転駆動する円柱状の洗浄部材を基板の表面に当接してスクラブ洗浄する基板洗浄方法において、前記洗浄部材を円柱状の当接部材に押し付けて前記洗浄部材を圧縮変形させた状態で回転駆動し、前記当接部材が前記洗浄部材の回転に伴って連れ回ることによって、前記洗浄部材への前記当接部材の当接面を変更しながら前記洗浄部材を洗浄すると同時に前記洗浄部材の表面と前記当接部材の表面に洗浄液を供給する洗浄工程を具備することを特徴とする基板洗浄方法にある。

本願の請求項５に記載の発明は、円柱状の洗浄部材を基板の表面に当接してスクラブ洗浄する基板洗浄装置において、前記洗浄部材を圧縮変形させた状態に押し付けると共に該洗浄部材の回転駆動に伴って連れ回ることにより前記洗浄部材を洗浄する円柱状の当接部材と、洗浄液を前記洗浄部材と前記当接部材の当接部分に供給する洗浄液ノズルと、を具備してなる洗浄部材の洗浄装置を設置したことを特徴とする基板洗浄装置にある。

本発明によれば、洗浄部材の洗浄が効果的に行えて高清浄度化が図れ、ひいては洗浄部材による基板の洗浄効果を高めることができ、また洗浄部材自体の長寿命化が図れ、装置全体の稼働能力を向上することができるという優れた効果を有する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔第一実施形態〕
図１は本発明の第一実施形態にかかる洗浄部材の洗浄装置を示す概略側断面図である。同図に示すようにこの洗浄装置は、洗浄液（純水など）１７を満たした洗浄容器１０内に平板状の当接部材２０を設置して固定すると共に、該洗浄容器１０の所定位置に超音波発生器３０を取り付けて構成されている。

ここで前記洗浄容器１０の上端外周部には、オーバーフロー用の排水溝１１が取り付けられており、該排水溝１１の所定位置には排水管１３が取り付けられている。またこの洗浄容器１０の底部には給液管１５が接続されている。

また前記当接部材２０は平板状の石英板によって構成されており、その上面は微細な格子状の凹凸等を設けること等によって粗い状態とされている。

そして図示しない半導体ウエハの表面をスクラブ洗浄してその表面が汚染された状態の円筒状の洗浄部材１００を、洗浄容器１０の洗浄液１７内に浸漬して当接部材２０の上面に押し付け、同時にこの洗浄部材１００をその中心軸を中心にして図示する矢印方向に回動する。なお洗浄部材１００の表面１００ａはロールスポンジ（例えば発泡ポリウレタン製）で構成されている。

このとき洗浄容器１０の給液管１５から洗浄液１７が給水され、洗浄容器１０の上端から洗浄液１７を溢れさせ、溢れた洗浄水１７を排水溝１１から排水管１３に排水すると同時に、超音波発生器３０を駆動して、洗浄容器１０内の洗浄液１７に超音波振動を与える。

以上のように洗浄部材１００は当接部材２０の粗い表面に押し付けられた状態で回動されて擦り付けられるので、洗浄部材１００の表面近傍に付着した汚染物質は当接部材２０表面の微細な凹凸によって掻き取られ、これによって効果的に前記汚染物質が排除され、洗浄液１７中に取り出される。また前記当接部材２０の粗い平面に、ロールスポンジからなる洗浄部材１００の表面が擦り付けられるので、洗浄部材１００の表面に新たな表面を形成できる。

洗浄液１７中に取り出された汚染物質は、排水溝１１にオーバーフローして排出され、洗浄容器１０内には常に清浄な洗浄液１７が給液管１５から供給されるので、洗浄液１７中に取り出された汚染物質によって再び洗浄部材１００等が汚染されることはない。

更に本実施形態においては超音波を洗浄液１７内に照射しているので、洗浄部材１００に付着した汚染粒子やスポンジの空洞に振動を与え、前記当接部材２０への擦り合わせによる洗浄効果との相乗効果によって洗浄部材１００の洗浄効果が高まる。

なお同時にこの超音波洗浄効果によって当接部材２０表面に付着した汚染物質の洗浄も行われる。

なお本発明においては少なくとも洗浄部材１００と当接部材２０の当接部分が洗浄液１７内に浸漬していれば良いが、本実施形態のように洗浄部材１００のほとんど全体を洗浄液１７内に浸漬することとすれば、洗浄部材１００の当接部材２０との当接部分以外の面も超音波洗浄によって洗浄され、また該洗浄部材１００の乾燥も効果的に防止され、好適である。

なお洗浄容器１０内に当接部材２０を２個設置し、汚れた方の当接部材２０を超音波洗浄している間に、もう一方の既に超音波洗浄にて洗浄された当接部材２０を用いて洗浄部材１００を洗浄し、これを交互に繰り返すように構成する。

〔第一参考例〕
図２は本発明の第一参考例にかかる洗浄部材の洗浄装置を示す概略側断面図である。この参考例において、前記第一実施形態と同一部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

この参考例において第一実施形態と相違する点は、当接部材２０−２として平板状の石英板を用いる代わりに円柱状の石英棒を用いている点のみである。この当接部材２０−２は、図２の矢印で示す方向、つまり洗浄部材１００の回転駆動方向とは逆方向に回転駆動されるように図示しない駆動装置に軸支されている。なお当接部材２０−２の表面も図１に示す当接部材２０と同様に粗く形成されている。

そしてその表面が汚染された状態の洗浄部材１００を、洗浄容器１０の洗浄液１７内に浸漬して当接部材２０−２の上面に押し付け、同時にこの洗浄部材１００をその中心軸を中心にして図示する矢印方向に回動すると同時に、当接部材２０−２も図示する矢印方向にゆっくりと回動する。

このとき洗浄容器１０の給液管１５から洗浄液１７を給水して洗浄容器１０の上端から溢れさせ、同時に超音波発生器３０を駆動して洗浄容器１０内の洗浄液１７に超音波振動を与えることは第一実施形態と同様である。

以上のように洗浄部材１００は当接部材２０−２の粗い表面に押し付けられた状態で回動されて擦り付けられるので、第一実施形態と同様に洗浄部材１００の表面近傍に付着した汚染物質が排除され、また洗浄部材１００の表面に新たな表面を形成できる。

特にこの参考例の場合、当接部材２０−２が回動することで、常に洗浄部材１００との擦り合わせ面を新しい面とすることができるので、擦り合わせによって当接部材２０−２表面に掻き取った汚染物質が再び洗浄部材１００に付着する逆汚染の恐れが少なくなる。

なお当接部材２０−２に付着した汚染物質は洗浄液１７中を回動している間に超音波によって満遍なく洗浄され、洗浄後の面が再び洗浄部材１００の表面に当接するので、その洗浄効果が更に増大する。

なお当接部材を図１に示すように平板状に構成し、且つ該当接部材を駆動装置によって面方向に揺動させるようにしても、洗浄部材１００には常に当接部材の新しい面が接触し、第一実施形態と同様の効果が生じる。

〔第二参考例〕
図３は本発明の第二参考例にかかる洗浄部材の洗浄装置を示す概略側断面図である。同図に示す洗浄装置は、空の洗浄容器１０−３内にその表面が荒く形成された円柱状の石英棒からなる当接部材２０−３を設置すると共に、該洗浄容器１０−３内に該当接部材２０−３と下記する洗浄部材１００が当接する部分に洗浄液を噴射する洗浄液ノズル５０を設置して構成されている。洗浄容器１０−３の底部には排水管５５が取り付けられている。

なお当接部材２０−３は前記第一参考例の当接部材２０−２と同一の構成であり、洗浄部材１００の回転駆動方向とは逆方向に回転駆動されるように図示しない駆動装置に軸支されている。

そして表面が汚染された状態のロールスポンジからなる洗浄部材１００が、洗浄容器１０内の当接部材２０−３の上面に押し付けられ、この洗浄部材１００を図示する矢印方向に回動すると共に当接部材２０−３を逆方向にゆっくり回動することで両者を擦り合わせ、同時に洗浄部材１００と当接部材２０−３の当接面に向けて洗浄液ノズル５０から洗浄液を吹きかける。この洗浄液はその後排水管５５から排水される。

この参考例によれば、洗浄部材１００と当接部材２０−３の当接面に常に新しい洗浄液が供給され、汚れた液は落下して排除されるので、汚染された洗浄液による逆汚染の恐れはない。

なおこの参考例の場合、超音波発生装置が取り付けられていないので洗浄効果は図２に示す第一参考例に比べて多少劣るが、逆に装置はコンパクトになり、また安価にもなる。

〔第二実施形態〕
図４は本発明の第二実施形態にかかる洗浄部材の洗浄装置を示す概略側断面図である。同図に示す洗浄装置も、第二参考例と同様に、空の洗浄容器１０−４内に円柱状の石英棒からなる当接部材２０−４と、洗浄液ノズル５０とを設置して構成されている。

この実施形態において第二参考例と相違する点は、ロールスポンジからなる洗浄部材１００を当接部材２０−４にその表面が凹むほど強く押し付けた状態でその洗浄を行うことと、当接部材２０−４の回転をフリーとすることで洗浄部材１００の回転に従って回転するように構成した点である。

このように洗浄部材１００を圧縮変形させると、スポンジ内に含まれている洗浄液と共に付着していた汚染物質が排出されるので、その洗浄効果が大きくなる。

このとき押し付け量を大きくすればするほど洗浄効果は大きいが、スポンジが当接部材２０−４に強く押し付けられることになるのでスポンジ表面が損傷する恐れがある。

そこでこの実施形態においては当接部材２０−４を円柱状とし、洗浄部材１００の回転に伴って連れ回るように構成することで、洗浄部材１００を構成するスポンジの表面が擦り合わされず、損傷を受けないように構成したのである。

〔第三実施形態〕
図５は本発明の第三実施形態にかかる洗浄部材の洗浄装置を示す概略側断面図である。同図に示す洗浄装置は、本発明をいわゆるペンシル型の洗浄部材１１０に適用した例を示している。

このペンシル型の洗浄部材１１０はスポンジ製であり、揺動自在のアーム６０の先端下面に取り付けた回転駆動軸６１の下端面に取り付けられている。

そしてこの洗浄部材１１０は図示しない半導体ウエハなどの基板の表面の回転中心部分に圧接され、次にこの洗浄部材１１０を基板の半径方向に移動するようにアーム６０を揺動し、これによって基板の表面全体を洗浄する。

そしてこの洗浄部材１１０の洗浄装置は、図５に示すように、洗浄容器６３内に円板状の石英板からなる当接部材６５を収納設置し、この洗浄容器６３内に当接部材６５の表面が浸るように洗浄液６７を入れて構成される。なお当接部材６５は図示しない回転駆動手段によって図に示す矢印方向に回転駆動される。

そして当接部材６５の表面に洗浄部材１１０を圧接すると共にこの洗浄部材１１０を回転駆動軸６１によって図示の矢印方向に回動し、同時に当接部材６５を図示の矢印方向に回動し、両者を擦り合わせる。

このように構成しても前記各実施形態及び各参考例と同様の効果が生じる。この実施形態の場合、当接部材６５を回転しているので、洗浄部材１１０との接触面が常に新しくなり、好適である。

なおこの実施形態において、図１に示す超音波発生器３０やオーバーフロー用の排水溝１１等を取り付けると更に好適であることは言うまでもない。また当接部材６５を洗浄液６７で浸す代わりに図３に示す洗浄液ノズル５０を取り付けても良い。

以上の洗浄装置により、洗浄部材が汚染されても清浄にすることができ、これを交換しなくてすむから、基板洗浄装置の稼働を一々停止しなくてすむ。即ち洗浄部材によりウエハを洗浄する基板洗浄装置の近傍に洗浄装置を設置しておけば、洗浄部材が汚染されたときのみ、一時的に洗浄部材を自動的に洗浄装置へ移動させ、洗浄を行い、それが終了したら基板洗浄装置へ洗浄部材を戻すことによりウエハの洗浄を長時間中断せずに略連続的に順次複数のウエハを洗浄できる。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、たとえば以下のような変形が可能である。
（１）各洗浄装置の構成、洗浄の方法は任意に組み合わせることができることは言うまでもない。

（２）洗浄部材はスポンジ状のものに限定されず、例えば表面にブラシ、研磨布を取り付けたもの等を用いても良い。

（３）当接部材は石英材製のものに限定されないのは当然であり他の材質のものでも良く、更に例えば表面にブラシ、ダイヤモンドペレットの粒子を付着したもの、又は研磨布等を用いても良い。

本発明の第一実施形態にかかる洗浄部材の洗浄装置を示す概略側断面図である。 本発明の第一参考例にかかる洗浄部材の洗浄装置を示す概略側断面図である。 本発明の第二参考例にかかる洗浄部材の洗浄装置を示す概略側断面図である。 本発明の第二実施形態にかかる洗浄部材の洗浄装置を示す概略側断面図である。 本発明の第三実施形態にかかる洗浄部材の洗浄装置を示す概略側断面図である。

符号の説明

１０，１０−３，１０−４，６３ 洗浄容器
１７，６７ 洗浄液
２０，２０−２，２０−３，２０−４，６５ 当接部材
３０ 超音波発生器
５０ 洗浄液ノズル
１００，１１０ 洗浄部材

Claims (6)

1. 基板の表面に当接してスクラブ洗浄する洗浄部材の洗浄方法において、
   前記スクラブ洗浄した後の洗浄部材を、洗浄液内にて当接部材に押し付けて駆動することで両者間を擦り合わせると同時に、前記洗浄部材の表面と当接部材の表面を超音波洗浄することを特徴とする洗浄部材の洗浄方法。
2. 基板の表面に当接してスクラブ洗浄する洗浄部材の洗浄装置において、
   前記洗浄部材の洗浄装置は、前記洗浄部材を押し付けて擦り合わせる当接部材と、洗浄液を収納して少なくとも前記洗浄部材と当接部材の当接部分を浸漬せしめる洗浄容器と、該洗浄容器内の洗浄液に超音波振動を与える超音波発生器とを具備してなることを特徴とする洗浄部材の洗浄装置。
3. 基板の表面に当接してスクラブ洗浄する洗浄部材の洗浄方法において、
   前記スクラブ洗浄した後の洗浄部材を、洗浄液内にて当接部材に押し付けて駆動すると同時に前記当接部材を揺動又は回転することによって、前記洗浄部材への当接部材の当接面を変更しながら洗浄部材を洗浄することを特徴とする洗浄部材の洗浄方法。
4. 基板の表面に当接してスクラブ洗浄する洗浄部材の洗浄装置において、
   前記洗浄部材の洗浄装置は、前記洗浄部材を押し付ける当接部材と、該当接部材を揺動又は回転せしめる手段と、洗浄液を収納して少なくとも前記洗浄部材と当接部材の当接部分を浸漬せしめる洗浄容器とを具備してなることを特徴とする洗浄部材の洗浄装置。
5. 基板の表面に当接してスクラブ洗浄する洗浄部材の洗浄方法において、
   前記スクラブ洗浄した後の洗浄部材を当接部材に押し付けて駆動すると共に前記当接部材を揺動又は回転し、同時に該当接する部分に洗浄液を吹き付けることによって、前記洗浄部材への当接部材の当接面を変更しながら洗浄部材を洗浄することを特徴とする洗浄部材の洗浄方法。
6. 基板の表面に当接してスクラブ洗浄する洗浄部材の洗浄装置において、
   前記洗浄部材の洗浄装置は、前記洗浄部材を押し付ける当接部材と、該当接部材を揺動又は回転せしめる手段と、当接部材と洗浄部材が当接する部分に洗浄液を吹き付ける洗浄液ノズルとを具備してなることを特徴とする洗浄部材の洗浄装置。

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