JP2005040663A

JP2005040663A - 洗浄装置及び洗浄方法

Info

Publication number: JP2005040663A
Application number: JP2003200481A
Authority: JP
Inventors: Takuya Miyagawa; 拓也宮川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】被洗浄物の被処理面の表面粗さを抑制しつつ被洗浄物を洗浄することができる洗浄装置及び洗浄方法を提供する。
【解決手段】洗浄液２６を用いて被洗浄物３３を洗浄する洗浄手段２５，２７と、純水１７に炭酸ガス１３を混入させ、ｐＨ値が３．０以上７．０未満のリンス液１９とするリンス液生成手段１１，１５と、洗浄手段２５，２７による洗浄後の被洗浄物３３をリンス液１９にさらすリンス手段２３とを備えることを特徴とする洗浄装置１００及び洗浄方法。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗浄液を用いて被洗浄物を洗浄する洗浄装置及び洗浄方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタのような液体噴射装置のインクを貯める部分（以下「インク貯め」という）は、加工面に対して垂直にエッチングして形成する必要がある。このため、結晶方向が例えば（１１０）方向の面方位を有するＳｉ単結晶をエッチングして形成されている（例えば特許文献１参照）。このエッチングの際には、Ｓｉ単結晶の被処理面には有機物が形成される。この有機物は、例えば以下のような洗浄方法を用いて除去される。
【０００３】
図４は、従来の被処理物の洗浄方法の手順の一例を示すフローチャートである。ここでは、例えばＲＣＡ洗浄について説明する。
まず、ステップＳＴ１０１では、被処理物の有機物が、例えば硫酸水（Ｈ_２ＳＯ_４／Ｈ_２Ｏ_２）の洗浄液を用いて洗浄が行われる。次にステップＳＴ１０２では、被処理物に付着した洗浄液が、例えば２５℃の超純水を用いてリンスが行われる。次にステップＳＴ１０３では、被処理物が、例えば希フッ酸（ＨＦ）の洗浄液を用いて洗浄が施され、パーティクルが除去される。次にステップＳＴ１０４では、被処理物に付着した洗浄液が、例えば超純水を用いてリンスが行われる。
【０００４】
次にステップＳＴ１０５では、被処理物が、例えばＮＨ_４ＣＨ／Ｈ_２Ｏ_２／Ｈ_２Ｏのアルカリ性の洗浄液を用いて洗浄が行われる。次にステップＳＴ１０６では、被処理物に付着した洗浄液が、例えば超純水を用いてリンスが行われる。次にステップＳＴ１０７では、被処理物が、例えば８０℃に加熱された超純水に２分程度侵漬される。次にステップＳＴ１０８では、被処理物が、例えば超純水を用いてリンスが行われる。次にステップＳＴ１０９では、被処理物が、例えば希フッ酸（ＨＦ）を用いて洗浄が施され、パーティクルが除去される。次にステップＳＴ１１０では、例えば超純水を用いてリンスが行われる。
【０００５】
このように、Ｓｉ単結晶をエッチングする際には、結晶方向に応じてエッチングレートが異なるため、例えば（１１０）面のように面方位によっては、純水によってもエッチングされる場合がある（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−１１３６５号公報
【特許文献２】
特開平１０−２５６２１５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１及び特許文献２の従来技術では、それぞれエッチングの後は被処理面が純水を用いて洗浄されるが、この際、処理面が荒れてしまう問題点があった。これは、結晶方位が例えば（１１０）面の面方位を有する被処理面は、純水を用いた洗浄により、例えば２．２１×１０^１７［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２］（２２０原子層）の単位面積当たりのＳｉ溶解量を有するためである。
【０００８】
このように単位面積当たりのＳｉ溶解量が多いことは、純水を用いた洗浄により、被処理物の被処理面が荒れることを意味している。具体的には、図５（Ａ）に示すような表面粗さのＳｉ単結晶基板は、例えば純水を用いた洗浄により、図５（Ｂ）に示すように大変大きく表面粗さが増してしまうことがわかる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消して、被洗浄物の被処理面の表面粗さを抑制しつつ被洗浄物を洗浄することができる洗浄装置及び洗浄方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、第１の発明によれば、洗浄液を用いて被洗浄物を洗浄する洗浄手段と、純水に炭酸ガスを混入させ、ｐＨ値が３．０以上７．０未満のリンス液とするリンス液生成手段と、洗浄後の前記被洗浄物を前記リンス液にさらすリンス手段とを備えることを特徴とする洗浄装置により、達成される。
上記構成によれば、被洗浄物を洗浄すると被洗浄物の表面が粗くなりそうであるが、純水に炭酸ガスを混入したリンス液でリンスを施すと、純水中の炭酸ガスの作用により純水が被洗浄物の表面を粗くすることを抑制することができる。このため、被洗浄物の被処理面の表面粗さを抑制しつつ被洗浄物を洗浄することができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記リンス手段によって前記被洗浄物を前記リンス液にさらす際に、前記被洗浄物を回転させる回転手段を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、被洗浄物が回転していることから、被洗浄物に吹き付けたリンス液が広がり、リンス液がムラなく均一に塗布され、被洗浄物に付着した洗浄液に対して効率よくリンスを施すことができる。
【００１２】
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明のいずれかの構成において、前記被洗浄物はシリコン基板の（１１０）面であり、前記リンス手段は、前記シリコン基板の（１１０）面を前記リンス液にさらす構成としたことを特徴とする。
上記構成によれば、シリコン基板の（１１０）面を洗浄すると、被洗浄物の表面が粗くなりそうであるが、純水に炭酸ガスを混入したリンス液でリンスを施すと、純水中の炭酸ガスの作用により純水がシリコン基板の（１１０）面を粗くすることを抑制することができる。このため、シリコン基板の（１１０）面の表面粗さを抑制しつつシリコン基板の（１１０）面を洗浄することができる。
【００１３】
第４の発明は、第１の発明ないし第３の発明のいずれかの構成において、前記被処理物は、液体噴射装置の液体を貯める部分であることを特徴とする。
上記構成によれば、液体噴射装置の液体を貯める部分を洗浄すると、被洗浄物の表面が粗くなりそうであるが、純水に炭酸ガスを混入したリンス液でリンスを施すと、純水中の炭酸ガスの作用により純水が、液体噴射装置の液体を貯める部分を粗くすることを抑制することができる。このため、液体噴射装置の液体を貯める部分の表面粗さを抑制しつつ液体噴射装置の液体を貯める部分を洗浄することができる。
【００１４】
第５の発明は、第１の発明ないし第４の発明のいずれかの構成において、純水に少なくともＣＯ_２を混入させ、ｐＨ値が３．０以上７．０未満の洗浄液とする洗浄液生成手段を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、被洗浄物を洗浄すると被洗浄物の表面が粗くなりそうであるが、純水に炭酸ガスを混入した洗浄液を用いて洗浄を施すと、純水中の炭酸ガスの作用により純水が被洗浄物の表面を粗くすることを抑制することができる。このため、被洗浄物の被処理面の表面粗さを抑制しつつ被洗浄物を洗浄することができる。
【００１５】
第６の発明は、第１の発明ないし第５の発明のいずれかの構成において、前記洗浄液は、純水であることを特徴とする。
第７の発明は、第１の発明ないし第５の発明のいずれかの構成において、前記洗浄液は、アルカリ性の液体であることを特徴とする。
【００１６】
上述の目的は、第８の発明によれば、洗浄液を用いて被洗浄物を洗浄する洗浄ステップと、純水に少なくともＣＯ_２を混入させ、ｐＨ値が３．０以上７．０未満のリンス液とするリンス液生成ステップと、洗浄後の前記被洗浄物を前記リンス液にさらすリンスステップとを有することを特徴とする洗浄方法により、達成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の好ましい実施形態としての洗浄装置１００の構成例を示す図である。
洗浄装置１００は、炭酸ガス供給装置１１、液体槽１５、ポンプ２１、リンス液噴射部２３、洗浄液噴射部２５及び洗浄液供給部２７を備えており、好ましくは被洗浄物回転装置２９を備えている。
【００１８】
洗浄装置１００は、洗浄液を用いて被洗浄物を洗浄し、被洗浄物に付着した洗浄液をリンスする機能を有する。被洗浄物としては、液体噴射装置の一例としてのインクジェット記録装置の記録ヘッドにおけるインク（液体）を貯める部分や、例えばＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）のような半導体装置である。以下の説明では、被洗浄物として記録ヘッドのインクを貯める部分（以下「インク貯め」という）を例示する。
【００１９】
インク貯めは、加工面に対して垂直にエッチングして面を形成する必要がある。このインク貯めは、例えばＳｉ単結晶を材質とし、このＳｉ単結晶は特定の面方位を有している。このような面方位を有する面としては、上述のように垂直にエッチングしやすい、例えば（１１０）面が採用されている。以下、このようにエッチングが行われる面を、被処理面という。このような被処理面は、インゴッドのようなＳｉ単結晶等を、例えば水酸化カリウムを用いてエッチングすることにより、加工面に対して垂直に形成されている。
【００２０】
加工面に対して垂直に形成された被処理面は、例えばＯ_３の洗浄液、Ｏ_３及び純水の混合液でなる洗浄液、ＣＯ_２の洗浄液の順で洗浄が行われる。また、この被処理面は、例えばＯ_３の洗浄液を用いた洗浄後に、被処理面に付着した有機物の溶解処理が行われる。この溶解処理では、被処理面の表面処理及び洗浄処理が行われる。被処理面には、エッチングによる加工の際に有機物が形成されている。
【００２１】
表面処理では、例えばＣＯ_２及びＨ_２Ｏ_２を用いて被処理面の処理が施され、被処理面に付着した有機物を溶解する。そして、表面処理の後、被処理面は、例えばメガソニック洗浄が行われる。メガソニック洗浄とは、洗浄液の中で制御されたキャビテーションを発生させることによって作動する超音波振動子が、高周波の超音波と制御されたキャビテーションを発生させ、それを被処理物の被処理面に送り出す洗浄方法であり、このような洗浄方法によれば、被処理面に付着するパーティクル等を除去することをいう。
【００２２】
また、溶解処理が終了した被処理面は、上述のように、例えばＯ_３及び純水の混合液でなる洗浄液、ＣＯ_２の洗浄液の順で洗浄され、本実施形態において特徴的なすすぎ（リンス）処理が行われる。このリンス処理で用いるリンス液は、例えば純水とＣＯ_２の混合液である。このリンス処理では、上述した例えばメガソニック洗浄とほぼ同様の処理が行われる。
【００２３】
次に図１に示す洗浄装置１００について具体的に説明する。
この洗浄装置１００は、ワーク３３の被処理面に対して、主として洗浄処理及びリンス処理を施す機能を有する。
まず、洗浄液供給部２７は、上述した例えばＯ_３の洗浄液、Ｏ_３及び純水の混合液でなる洗浄液、ＣＯ_２の洗浄液のいずれかを洗浄液噴射部２５に対して供給する機能を有する。洗浄液噴射部２５は、例えばテーブル３１上に配置されたワーク３３の被処理面に対して洗浄液を噴射する機能を有する。
【００２４】
ここで、この洗浄装置１００は、好ましくは被洗浄物回転装置２９を備えているのが望ましい。この被洗浄物回転装置２９は、上記テーブル３１が上面に設けられており、ワーク３３が配置されたテーブル３１をＲ方向に回転させる構成となっている。このような被洗浄物回転装置２９が設けられていると、洗浄液噴射部２５が、回転するワーク３３の被処理面に対して効率よく洗浄液等を噴射することができる。
【００２５】
また、炭酸ガス供給装置１１は、液体槽１５に接続されており、液体槽１５に対して、例えばＣＯ_２のような炭酸ガス１３を供給する機能を有する。液体槽１５は、表面処理後のワーク３３の被処理面が粗くならないように抑制するためのリンス液の基となる液体の一例としての純水１７を収容する容器である。
【００２６】
液体槽１５は、純水１７に侵漬するようにその底部に多孔質体１６が設けられている。この多孔質体１６は、例えば多くの孔が形成されており、気体を放出することで純水１７中に細かい気体の泡を形成する機能を有する。具体的には、炭酸ガス供給装置１１から供給された炭酸ガス１３は、この多孔質体１６によって泡状となり、液体槽１５の純水１７中に充満するようになる。液体槽１５は、純水１７に炭酸ガス１３を混合させ、リンス液１９を生成する機能を有する。
【００２７】
この液体槽１５にはポンプ２１が接続されており、ポンプ２１は、リンス液噴射部２３に接続されている。このポンプ２１は、液体槽１５からリンス液１９を吸い出し、所定の圧力でリンス液１９をリンス液噴射部２３に供給する機能を有する。リンス液噴射部２３は、ワーク３３をリンス液にさらす機能を有し、ここでは、例えばテーブル３１上のワーク３３に対してリンス液を噴射し、ワーク３３の被処理面に付着した洗浄液をリンスする機能を有する。尚、ワーク３３のリンス方法としては、このようにリンス液噴射部２３によってワーク３３に対してリンス液を吹き付ける代わりに、ワーク３３にリンス液を注ぎかけたり、ウェハーごとワーク３３を槽にディップするようにしても良いとはいうまでもない。
【００２８】
ここで、洗浄装置１００には、上述のように被洗浄物回転装置２９が設けられており、被洗浄物としてのワーク３３を回転させていることから、被洗浄物に吹き付けたリンス液が広がり、リンス液がムラなく均一に塗布され、ワーク３３に付着した洗浄液に対して効率よくリンスを施すことができる。
【００２９】
洗浄装置１００は以上のような構成であり、次に上記図１を参照しつつその洗浄方法の一例について説明する。
図２は、本発明の好ましい実施形態としての洗浄方法の手順の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップＳＴ１では、ワーク３３の被処理面が洗浄される。ここで用いられる洗浄液としては、上述のように例えばＯ_３が５ｍｌ／ｌ程度混入された洗浄液を用いることができる。
【００３０】
具体的には、図１に示す洗浄装置１００では、洗浄液が洗浄液供給部２７によって洗浄液噴射部２５に供給される。ワーク３３は、例えば上述のように被洗浄物回転装置２９上のテーブル３１上に配置されており、Ｒ方向に回転されている。洗浄液噴射部２５は、例えばテーブル３１と共に回転するワーク３３の被処理面に対して、例えば霧状の洗浄液を噴射する。ワーク３３の被処理面は、洗浄液が付着し、いわゆるオゾン洗浄が行われる。
次にステップＳＴ２では、ワーク３３の被処理面に対して、表面処理及び洗浄処理が行われる。この表面処理では、上述のように例えばＣＯ_２及びＨ_２Ｏ_２を用いてワーク３３の被処理面を処理し、例えば被処理面に付着した有機物を溶解する。そして、表面処理の後、被処理面は、例えばメガソニック洗浄が行われる。
【００３１】
また、溶解処理が終了したワーク３３の被処理面は、上述のように、例えばＯ_３及び純水の混合液でなる洗浄液、ＣＯ_２の洗浄液の順で洗浄され、本実施形態において特徴的なリンス（すすぎ）処理が行われる。このリンス処理で用いるリンス液は、例えば純水とＣＯ_２の混合液である。このリンス処理では、上述した例えばメガソニック洗浄とほぼ同様の処理が行われる。このように洗浄を行うと、ワーク３３の被処理面が荒れてしまうのが一般的である。
【００３２】
次にステップＳＴ３では、ワーク３３の被処理面がさらに洗浄される。このステップＳＴ３では、例えば純水にＯ_３を５ｍｌ／ｌ程度混入させた洗浄液を洗浄液噴射部２５によって霧状とし、ワーク３３の被処理面に対して噴射することで、例えばメガソニック洗浄が行われる。次にステップＳＴ４では、ワーク３３の被処理面のドライ洗浄が行われる。具体的には、このステップＳＴ４では、ワーク３３の被処理面に対して、例えばＣＯ_２及びＯ_３を用いてドライ洗浄が行われる。
【００３３】
次に本発明の好ましい実施形態において特徴的なリンス処理が、ワーク３３の被処理面に対して施される。具体的には、このリンス処理は、ステップＳＴ５〜ステップＳＴ７を含んでいる。まず、ステップＳＴ５では、リンス液の生成が行われる。尚、リンス液の生成は、この段階の前に予め準備しておいても良いことはいうまでもない。このステップＳＴ５では、純水１７に炭酸ガスを混入させ、ｐＨ値が３．０以上７．０未満のリンス液を生成する。この炭酸ガスとしては、例えばＣＯ_２を採用することができる。
【００３４】
ここで、ｐＨ値を３．０以上としたのは、純水１７に炭酸ガスをいくら混入させてもｐＨ値がこの値以下とならないためである。一方、ｐＨ値を７．０未満としたのは、ＣＯ_２を混入させると、ＣＯ_２は炭酸イオンになり、酸性に傾くので自然にｐＨは、７以下になるためである。
【００３５】
具体的には、以下のようになっている。まず、炭酸ガス供給装置１１は、液体槽１５に対して、例えばＣＯ_２のような炭酸ガス１３を供給する。液体槽１５は、純水１７に侵漬するようにその底部に多孔質体１６が設けられており、この多孔質体１６は、例えば多くの孔が形成されており、純水１７において気体を細かい泡状とする機能を有する。炭酸ガス供給装置１１から供給された炭酸ガス１３は、この多孔質体１６によって泡状となり、液体槽１５の純水１７中に充満するようになる。従って、液体槽１５は、純水１７に炭酸ガス１３を混合させ、リンス液１９を生成している。
【００３６】
次にステップＳＴ６では、リンス液をワーク３３の被処理面に対して吹き付ける。具体的には、ステップＳＴ６では、図１に示すポンプ２１が、液体槽１５からリンス液１９を吸い出し、所定の圧力としたリンス液１９をリンス液噴射部２３に供給する。このリンス液噴射部２３は、テーブル３１上のワーク３３に対してリンス液を噴射し、ワーク３３の被処理面に付着した洗浄液をリンスする。
次にステップＳＴ７では、リンス後のワーク３３の被処理面に対して、洗浄処理が行われる。ここでは、ワーク３３の被処理面は、例えばメガソニック洗浄が行われる。
【００３７】
図３は、上記洗浄方法により洗浄されたワーク３３の被処理面の断面の構成例を示す拡大断面図である。
上記洗浄方法により洗浄されたワーク３３の被処理面の断面の構成例を参照するとわかるように、ワーク３３の被処理面の表面粗さが５ｎｍ以下である。これを、図５（Ｂ）に示す従来の洗浄方法を用いて処理を行ったときと比較すると、縦軸のメモリの単位が大きく異なることを加味しても、本発明の好ましい実施形態に係る洗浄方法は、ワーク３３の被処理面の表面粗さが改善していることがわかる。
【００３８】
これは、Ｓｉ単結晶の純水１７への溶解量を参照すると、以下のようにわかる。まず、ワーク３３の被処理面の一例としての（２２０）面には、例えば９．６×１０^１４［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２］と非常に少ない純水への溶解がある。しかし、（１１０）面の場合、ワーク３３の被処理面は、純水１７には例えば２．２１×１０^１７［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２］（１１０）面の単位面積当たりのＳｉ溶解量であるのに対して、例えばＣＯ_２のような炭酸ガスを含むリンス液１９には例えば２．５２×１０^１６［ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２］（１１０）面の単位面積当たりのＳｉ溶解量である。
このようなことから、リンス液１９に炭酸ガスを含まない場合よりも、含む場合の方が、一桁溶解量が少ないことがわかる。このように溶解量が少ないことは、リンス液１９でリンス処理後は、ワーク３３の被処理面の表面粗さ生じにくいことを意味する。
【００３９】
このように本発明の好ましい実施形態によれば、ワーク３３の被処理面を洗浄すると、ワーク３３の被処理面の表面が粗くなりそうであるが、純水１７に炭酸ガスを混入したリンス液１９を吹き付けてリンスを施すと、純水１７中の炭酸ガスの作用により純水１７等がワーク３３の被処理面の表面を粗くすることを抑制することができる。このため、ワーク３３の被処理面の表面粗さを抑制しつつワーク３３の被処理面を洗浄することができる。
【００４０】
本発明は、上記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。例えば上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。
また、上記実施形態では、炭酸ガスが純水１７に混入されてなるリンス液１９が使用されていたのに対して、その代わりに或いは併せて、炭酸ガスを洗浄液にも混入させるようにしても良い。このようにすると、リンス液１９でワーク３３の被処理面に付着した洗浄液のリンス処理を施す場合に表面粗さが悪くなることを防止することができるばかりでなく、洗浄液２６でワーク３３の被処理面を洗浄する場合に表面粗さが悪くなることを防止することができる。
また、本発明の実施形態は、上記インク貯め以外にも、例えば半導体装置やＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）を用いた表示素子にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態としての洗浄装置の構成例を示す図。
【図２】洗浄方法の手順の一例を示すフローチャート。
【図３】被洗浄物の被処理面の表面粗さの一例を示す図。
【図４】従来の被処理物の洗浄方法の手順の一例を示すフローチャート。
【図５】被洗浄物の被処理面の表面粗さの一例を示す図。
【符号の説明】
１１・・・炭酸ガス供給装置（リンス液生成手段）、１３・・・炭酸ガス、１５・・・液体槽（リンス液生成手段）、１６・・・多孔質体（リンス液生成手段）、１７・・・純水、１９・・リンス液、２３・・・（リンス手段）、２５・・・洗浄液噴射部（洗浄手段）、２６・・・洗浄液、２７・・・洗浄液供給部（洗浄手段）、２９・・・被洗浄物回転装置（回転手段）、１００・・・洗浄装置

Claims

洗浄液を用いて被洗浄物を洗浄する洗浄手段と、
純水に炭酸ガスを混入させ、ｐＨ値が３．０以上７．０未満のリンス液とするリンス液生成手段と、
洗浄後の前記被洗浄物を前記リンス液にさらすリンス手段と
を備えることを特徴とする洗浄装置。
前記リンス手段によって前記被洗浄物を前記リンス液にさらす際に、前記被洗浄物を回転させる回転手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
前記被洗浄物はシリコン基板の（１１０）面であり、
前記リンス手段は、前記シリコン基板の（１１０）面を前記リンス液にさらす構成としたことを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の洗浄装置。
前記被処理物は、液体噴射装置の液体を貯める部分であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の洗浄装置。
純水に少なくともＣＯ_２を混入させ、ｐＨ値が３．０以上７．０未満の洗浄液とする洗浄液生成手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の洗浄装置。
前記洗浄液は、純水であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の洗浄装置。
前記洗浄液は、アルカリ性の液体であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の洗浄装置。
洗浄液を用いて被洗浄物を洗浄する洗浄ステップと、
純水に少なくともＣＯ_２を混入させ、ｐＨ値が３．０以上７．０未満のリンス液とするリンス液生成ステップと、
洗浄後の前記被洗浄物を前記リンス液にさらすリンスステップと
を有することを特徴とする洗浄方法。