JP2006231185A - 洗浄方法および洗浄システム - Google Patents

Abstract

【課題】 少量の洗浄液で再汚染を防止する。
【解決手段】 洗浄システム１００は、装置本体２、ワークＷが載置される基板テーブル３、汚染物質Ｐに対して洗浄液を供給する洗浄液供給ユニット１２、洗浄液に超音波を付与するホーン超音波発振器１３、洗浄液を吸引する吸引ユニット１４、位置検出ユニット１５、および制御手段１６で構成されている。ワークＷを洗浄する際には、ワークＷに存在する汚染物質Ｐに対して洗浄液供給ユニット１２から液滴を供給し、この液滴にホーン超音波発振器１３から超音波振動を付与して汚染物質Ｐを被洗浄物から脱離させる。また、吸引ユニット１４を用いてワークＷから脱離した汚染物質Ｐを液滴とともに吸引して除去する。
【選択図】 図１

Description

本発明は洗浄方法および洗浄システムに関し、特に半導体ウエハなどの被洗浄物を洗浄する洗浄方法および洗浄システムに関する。

例えば、半導体ウエハなどの被洗浄物の生産工程等において、被洗浄物の表面に付着したレジスト等の汚染物質を洗浄する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

この技術としては、被洗浄物の全体を例えば、水、純水、洗剤、有機溶剤等の洗浄液で満たされた洗浄槽中に浸漬し、超音波等を付与して洗浄を行う方法や、気中で、汚染物質に対して超音波等を付与して洗浄を行うシャワー洗浄方法等が一般的に知られている。

これらの洗浄方法の問題点として、洗浄により除去された汚染物質は、洗浄液中に分散または溶解されるため、元々汚染物質が付着していなかった部分にも行き渡り、洗浄により除去された汚染物質を含む洗浄液によって被洗浄物に再汚染が発生してしまう。

また、気中でのシャワー洗浄でも、汚染物質を含む洗浄液が、既に洗浄を完了した部分に飛散し同様に再汚染が発生してしまう点が挙げられる。
汚染物質を含む洗浄液が付着した状態で被洗浄物の乾燥を行うと、水分が蒸発した後に汚染物質が乾燥シミとして残ってしまうため、被洗浄物が本来の機能を十分に発揮できない恐れがある。

この被洗浄物の再汚染を抑制する方法として、多量の新しい洗浄液を常時供給することによって、洗浄槽内の液置換率を上げたり、洗浄槽を多段化し、上段の洗浄槽内の汚染濃度を下げたりして、洗浄液中に溶解または浮遊している汚染物質の拡散動作を抑制する方法が知られている。
特開平６−７９２４５号公報 特許第３５１１４４１号公報

しかしながら、このような洗浄方法においては、洗浄槽内に洗浄液の淀みが発生し、効率的に新しい洗浄液への置換を行うことは難しいという問題があった。
また、多量の洗浄液を必要とするという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、少量の洗浄液で再汚染を防止することができる洗浄方法および洗浄システムを提供することを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、被洗浄物を洗浄する洗浄方法において、被洗浄物に存在する汚染物質に対して液滴を供給し、前記液滴に超音波振動を付与して前記汚染物質を前記被洗浄物から脱離させることを特徴とする洗浄方法が提供される。

このような洗浄方法によれば、被洗浄物に存在する汚染物質に対して液滴を供給し、この液滴に超音波振動を付与して汚染物質を被洗浄物から脱離させる。そのため、他のエリアに洗浄液が広がることを防止することができる。また、少量の洗浄液で容易かつ確実に汚染物質を被洗浄物から脱離させることができる。

また、被洗浄物を洗浄する洗浄システムにおいて、被洗浄物を載置する載置部と、汚染物質に対して液滴を供給する供給ユニットと、前記液滴に超音波振動を付与する超音波ユニットと、前記汚染物質を含んだ液滴を吸引する吸引ユニットと、前記載置部と、前記供給ユニット、前記超音波ユニットおよび前記吸引ユニットとを相対的に移動させる移動機構と、前記汚染物質の位置の検出を行う位置検出ユニットと、前記位置検出ユニットの検出に基づいて、前記移動機構と、前記供給ユニットと、前記超音波ユニットと、前記吸引ユニットとの作動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする洗浄システムが提供される。

本発明では、被洗浄物上の汚染物質をエリア毎に洗浄するため、汚染物質のエリア外への拡散や飛散を防止することができ、再汚染を防止することができる。また、洗浄液の使用量を節減することができる。

また、汚染物質を個別に洗浄することによって、常に新しい液滴を供給し洗浄後それを吸引するため、汚染物質を確実に除去することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、第１の実施の形態の洗浄システムを示す平面図である。
なお、以下では、説明の便宜上、水平な一方向（図１中の左右方向に相当する方向）を「Ｙ軸方向」と言い、このＹ軸方向に垂直であって水平な方向（図１中の上下方向に相当する方向）を「Ｘ軸方向」と言い、Ｙ軸方向およびＸ軸方向に直交する方向（図１中の紙面に向かって手前、奥方向に相当する方向）を「Ｚ軸方向」と言う。また、Ｙ軸方向であって図１中の右方向への移動を「Ｙ軸方向に前進」、Ｙ軸方向であって図１中の左方向への移動を「Ｙ軸方向に後退」と言い、Ｘ軸方向であって図１中の下方向への移動を「Ｘ軸方向に前進」、Ｘ軸方向であって図１中の上方向への移動を「Ｘ軸方向に後退」と言い、Ｚ軸方向であって図１中紙面奥側への移動を「Ｚ軸方向に下降」、Ｚ軸方向であって図１中紙面手前側への移動を「Ｚ軸方向に上昇」と言う。

図１に示す洗浄システム（洗浄系）１００は、被洗浄物であるワークＷから、例えば、シリコンダスト、レジスト、研磨剤等の汚染物質Ｐを洗浄することにより除去するシステムである。

この洗浄システム１００は、装置本体２、ワークＷが載置される基板テーブル３、汚染物質Ｐに対して洗浄液を供給する洗浄液供給ユニット１２、洗浄液に超音波を付与するホーン超音波発振器１３、洗浄液を吸引する吸引ユニット１４、位置検出ユニット１５、および制御手段１６で構成されている。

この洗浄液としては、例えば、水、超純水（１８ＭΩ・ｃｍ程度）、洗剤、有機溶剤等が挙げられる。また、洗浄液の温度は、例えば、４０℃程度が好ましい。
洗浄システム１００が対象とするワークＷの素材は、特に限定されず、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device)、ＣＭＯＳウエハ等の半導体ウエハ、プリント基板、リードフレーム、ガラス、フィルム、金属、宝石等を対象とすることができる。

また、洗浄システム１００が対象とする汚染物質Ｐの大きさは、特に限定されないが、例えば、１μｍ〜１ｍｍを対象とすることができる。また、対象とする汚染物質Ｐの大きさに応じて、例えば吸引ユニット１４の後述する吸引ノズルの口径等を変更してもよい。

装置本体２は、床上に設置されており、洗浄液供給ユニット１２、ホーン超音波発振器１３、吸引ユニット１４を、それぞれ支持する支持部２２、２３および２４と、これら支持部２２、２３および２４を、それぞれＺ軸方向に昇降させる昇降機構（図示せず）とを有している。この昇降機構の駆動により、洗浄液供給ユニット１２、ホーン超音波発振器１３、吸引ユニット１４が、それぞれワークＷ上においてＺ軸方向に昇降する。

支持部２２には、洗浄液供給ユニット１２に通じる洗浄液供給チューブ（図示せず）が接続されている。洗浄液供給チューブの他端には、洗浄液を貯留する洗浄液タンク（図示せず）が接続されている。

洗浄液タンクから供給された洗浄液は、洗浄液供給チューブを通り、洗浄液供給ユニット１２からワークＷ上に供給される。
また、洗浄液供給チューブの途中には、ろ過フィルターが設置されており、洗浄液は、このフィルターを通過することにより、ろ過される。

このろ過フィルターのフィルター孔径は、一例として０．１μｍ程度である。
また、支持部２４には、吸引ユニット１４に通じる吸引チューブ（図示せず）が接続されており、吸引ユニット１４から吸引された洗浄液は、この吸引チューブを通り、排液タンク（図示せず）に回収される。

また、支持部２２、２３、２４の内部には、それぞれ洗浄液供給ユニット１２、ホーン超音波発振器１３、吸引ユニット１４と、制御装置１６とを電気的に接続する配線ケーブル（図示せず）等が配設されている。

洗浄液供給ユニット１２としては、特に限定されないが、例えば、定量ポンプ、マイクロシリンジポンプ、ディスペンサー等を用いることができる。
また、洗浄液供給ユニット１２が、１つの汚染物質Ｐに対して滴下する洗浄液の量は、できる限り少量であるのが好ましく、被洗浄物の構造や表面性状（濡れ性等）、存在する汚染物質Ｐの大きさ等に基づいて予め算出され設定されるため、特に限定されないが、例えば、０．５ｍＬ〜１ｍＬであるのが好ましい。

ホーン超音波発振器１３は、電圧の印加により変位（変形）する圧電素子（後述）を有し、この圧電素子の変位（変形）を利用して、超音波ホーン（後述）に連通するように形成された圧力室（図示せず）内の圧力を変化させることよって超音波振動を超音波ホーンから発生させるように構成されたものである。

ホーン超音波発振器１３としては、特に限定されず、従来公知の物を用いることができる。
このホーン超音波発振器１３から発生させる超音波の周波数は、７０ｋＨｚ〜４００ｋＨｚ程度であるのが好ましく、超音波出力は、一例として０．５Ｗ程度であり、超音波照射時間は、一例として２秒程度である。

吸引ユニット１４は、吸引ノズルを有しており、この吸引ノズルからワークＷ上の洗浄液等を吸引して除去する。
なお、後述する吸引動作時の洗浄液と吸引ノズルの先端との距離は、滴下した洗浄液等各種の条件により適宜調整されるが、例えば、１０ｍｍ以下であるのが好ましい。

また、吸引ユニット１４としては、特に限定されないが、例えば、流量調整機能やレギュレータ等を備えた真空ポンプおよびエジェクター等を用いることができる。
これら、洗浄液供給ユニット１２、ホーン超音波発振器１３、吸引ユニット１４は、それぞれ、支持部２２、２３、２４に対して着脱可能となっている。

この装置本体２の上には、基板テーブル３が設置されている。
基板テーブル３は、例えば、リニアモータ等の駆動機構（図示せず）の駆動により、それぞれＸ軸方向およびＹ軸方向に、前進・後退する。

洗浄システム１００では、基板テーブル３と同程度の大きさの比較的大型のワークＷから、基板テーブル３より小さい比較的小型のワークＷまで、様々な大きさおよび形状のワークＷを対象にすることができる。ワークＷは、基板テーブル３と中心を一致させるように位置決めした状態で洗浄動作を行ってもよいし、基板テーブル３の端に寄せた位置に位置決めして洗浄動作を行ってもよい。

位置検出ユニット１５は、支持部１７と撮像素子１８とを有している。
支持部１７は、装置本体２の左右両端に架け渡されるようにして設置されている。この支持部１７の基板テーブル３に対向する部位には、撮像素子１８が配置されている。

撮像素子１８は、ワークＷを撮影するものであり、例えばＣＣＤなどで構成されている。汚染物質Ｐの位置検出を行う際には、基板テーブル３のＸ軸方向への移動に伴って撮影を行い、制御手段１６は、その撮像を基に、汚染物質Ｐの有無および個所を検出する。

制御手段１６は、基板テーブル３の移動、昇降機構の昇降、洗浄液供給ユニット１２、ホーン超音波発振器１３および吸引ユニット１４の作動、汚染物質Ｐの位置座標の算出、位置座標に基づいて、基板テーブル３のＸ軸方向およびＹ軸方向の移動距離の算出等、各部の作動を制御する。

次に、制御手段１６の制御による洗浄システム１００の動作（作用）について図２に示すフローチャートを参照しつつ、要部を図３〜図５を用いて説明する。
図２は、洗浄システムの洗浄動作を示すフローチャートである。

まず、洗浄システム１００が備える基板位置決め装置（説明省略）の作動により、基板テーブル３上に載置（給材）されたワークＷが所定の位置に位置決めされる。
次に、基板テーブル３が、Ｘ軸方向に移動することにより、ワークＷが、撮像素子１８上を通過する。この撮影結果に基づいて、制御手段１６は、汚染物質Ｐの個数およびその各位置座標を検出する（ステップＳ１１）。

以上の動作が終了した後、制御手段１６は、ワークＷ上の未洗浄の汚染物質Ｐの個数を判断し（ステップＳ１２）、未洗浄の汚染物質Ｐが無い（全ての汚染物質Ｐを洗浄済みの）場合は（ステップＳ１２のＮｏ）、洗浄動作を終了する。

一方、未洗浄の汚染物質Ｐがある場合は（ステップＳ１２のＹｅｓ）、位置座標に基づいて、汚染物質Ｐが洗浄液供給ユニット１２の下部に位置するように基板テーブル３をＸ軸方向およびＹ軸方向に所定距離だけ移動させる（ステップＳ１３）。

図３は、洗浄液供給動作を示す側面図である。
次に、図３に示すように、洗浄液供給ユニット１２を所定距離降下させた後に、洗浄液供給ユニット１２からワークＷ上の汚染物質Ｐに対して一定量の限られた液滴状の洗浄液を供給する（ステップＳ１４）。

その後、昇降機構により、洗浄液供給ユニット１２を上昇させ、所定の待機位置に退避させる（ステップＳ１５）。
図４は、超音波洗浄動作を示す側面図である。

次に、この汚染物質Ｐをホーン超音波発振器１３の下部に移動させた後に、図４に示すように、昇降機構により、ホーン超音波発振器１３の超音波ホーン１３２が洗浄液中に浸漬または洗浄液に接触させた状態になるまで下降させる（ステップＳ１６）。

次に、圧電素子１３１を駆動することにより超音波振動５を発生させて、この振動により、ワークＷから汚染物質Ｐを脱離させて、洗浄液中に溶解または浮遊させる（ステップＳ１７）。なお、図４では浮遊させた場合を示している。

次に、昇降機構により、ホーン超音波発振器１３を上昇させ、所定の待機位置に退避させる（ステップＳ１８）。
図５は、吸引動作を示す側面図である。

その後、この汚染物質Ｐを吸引ユニット１４の下部に移動させた後に、図５に示すように、昇降機構により吸引ユニット１４を洗浄液の近傍へ下降させる（ステップＳ１９）。
そして、吸引ユニット１４の吸引ノズル１４１を洗浄液中に浸漬または洗浄液に接触させた状態で洗浄液を吸引する（ステップＳ２０）。この際、洗浄液がワークＷに残らないように、一度に全ての洗浄液を吸引する。これにより、洗浄液とともに汚染物質Ｐが吸引され、ワークＷ上から除去される。

その後、昇降機構により吸引ユニットを上昇させ、所定の待機位置に退避させる（ステップＳ２１）。
その後、ステップＳ１２に移行して、引き続き動作を行う。

このようにして、洗浄システム１００は、ワークＷ上から汚染物質Ｐを除去する。
なお、検出された全ての汚染物質Ｐの除去後にワークＷを、空気中における浮遊微小粒子、浮遊微生物が限定された清浄度レベル以下に管理された温風乾燥ユニットに投入し、ワークＷ上に微量に残る水分を乾燥させてもよい。

以上述べたように、本実施の形態の洗浄システム１００によれば、滴状の洗浄液をワークＷ上に供給することによって限られたエリア毎に洗浄を行うことにより、他の汚染物質Ｐに影響を及ぼすことが無く、かつ、エリア外の汚染（再汚染）を防止することができ、また、洗浄液の使用量を低減させることができる。

また、汚染物質Ｐを個別に洗浄することによって、各汚染物質Ｐに対して、常に新しい洗浄液が供給されるため、各汚染物質Ｐを確実に除去することができる。
また、吸引による洗浄液の除去を行うため、エアーブロー等による未洗浄エリアへの飛散による再汚染を防止することができる。

なお、ステップＳ１３〜ステップＳ２１を行う順番は、前述したものに限らず、例えば、ステップＳ１３〜ステップＳ１５の動作を、予め全ての汚染物質Ｐに対して行った後に、ステップＳ１６〜ステップＳ２１の動作を各汚染物質Ｐに対して行ってもよい。

また、本実施の形態では、位置検出ユニット１５は、撮像素子１８を用いてワークＷを撮影することにより汚染物質Ｐの有無および位置を検出したが、これに限らず、例えば、位置検出ユニット１５が、投光部および受光部を備え、被洗浄物に対して投光・受光を行って、汚染物質Ｐの有無および位置を光学的に検出するよう構成されていてもよい。

次に、洗浄システムの第２の実施の形態について説明する。
図６は、洗浄システムの第２の実施の形態を模式的に示す平面図である。
以下、第２の実施の形態の洗浄システムについて、前述した第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図６に示す第２の実施の形態の洗浄システム２００は、位置検出ユニット１５が第１の実施の形態と異なっており、オペレータが、位置検出ユニット１５を用いて手動で位置を検出する。

図６に示すように、本実施の形態の位置検出ユニット１５は、顕微鏡１９と、座標記憶部２０とで構成されている。
顕微鏡１９のレンズの中央部には、例えば、指標となる十字型の目盛りが刻まれている。

座標記憶部２０は、顕微鏡１９のレンズに映し出される測定対象の位置座標を格納し、制御手段１６に伝達する。この位置座標は、例えば、基板テーブル３の端部３ａからのＸ軸方向およびＹ軸方向の距離に対応した座標である。

本実施の形態の洗浄システム２００を用いる場合には、まず、オペレータが、基板テーブル３とは異なるステージ上に予め位置決めされたワークＷに対して、顕微鏡１９を用いてワークＷ上の汚染物質Ｐを目視検出する。

座標記憶部２０は、顕微鏡１９のレンズに映し出された汚染物質Ｐの位置座標を格納し、制御手段１６に伝達する。
その後、基板テーブル３にワークＷが設置されると、制御手段１６は、座標記憶部２０から得られた汚染物質Ｐの位置座標を用いて第１の実施の形態のステップＳ１２以降と同様の動作を行う。

このような洗浄システム２００においても第１の実施の形態の洗浄システム１００と同様の効果が得られる。
以上、本発明の好適な実施の形態について詳述したが、本発明は、その特定の実施の形態に限定されるものではない。

なお、図１に示す洗浄液供給ユニット１２、ホーン超音波発振器１３および吸引ユニット１４の配列パターンは一例であり、例えば、洗浄液供給ユニット１２、ホーン超音波発振器１３および吸引ユニット１４のうちのいずれか２つまたは３つの機能が一体に構成されていてもよい。これにより、昇降機構の簡素化によるシステムの小型化、除去作業の時間短縮による処理速度の向上を図ることができる。

また、上記各実施の形態では、洗浄システム１００の動作時に、基板テーブル３を移動させて、汚染物質Ｐを洗浄液供給ユニット１２、ホーン超音波発振器１３および吸引ユニット１４の下部に位置させたが、これに限らず、洗浄液供給ユニット１２、ホーン超音波発振器１３および吸引ユニット１４が、それぞれ移動して、汚染物質Ｐの上部に位置するよう構成されていてもよい。また、この場合、オペレータが、洗浄液供給ユニット１２、ホーン超音波発振器１３および吸引ユニット１４を手動で、汚染物質Ｐの上部に案内し、洗浄液の供給、超音波の付与、洗浄液の吸引を行ってもよい。

また、上記各実施の形態では、１つの汚染物質Ｐに対して洗浄液の供給、超音波振動の付与、洗浄液の除去をそれぞれ１回ずつ行ったが、これに限らず、例えば、汚染物質Ｐを含む洗浄液を除去した後に、この洗浄液を供給した箇所に対して再度、純水等のすすぎ液の供給・除去を行ってもよい。これにより、例えば、洗浄液として洗剤を用いた場合のワークＷ上の洗剤の残渣を、より確実に低減させることができる。

また、勿論、洗浄液を滴下、吸引可能なエリア内に存在している複数の汚染物質を上記のような方法を用いて一括して除去することも可能である。
（付記１） 被洗浄物を洗浄する洗浄方法において、
被洗浄物に存在する汚染物質に対して液滴を供給し、前記液滴に超音波振動を付与して前記汚染物質を前記被洗浄物から脱離させることを特徴とする洗浄方法。

（付記２） 前記被洗浄物から脱離した前記汚染物質を前記液滴とともに除去することを特徴とする付記１記載の洗浄方法。
（付記３） 前記液滴を吸引することにより除去することを特徴とする付記２記載の洗浄方法。

（付記４） 前記超音波振動の付与は、超音波発振ホーンを前記液滴に接触または浸漬させることにより行うことを特徴とする付記１記載の洗浄方法。
（付記５） 前記汚染物質に対して予め算出された一定量の液滴を供給することを特徴とする付記１記載の洗浄方法。

（付記６） 被洗浄物を洗浄する洗浄システムにおいて、
被洗浄物を載置する載置部と、
汚染物質に対して液滴を供給する供給ユニットと、
前記液滴に超音波振動を付与する超音波ユニットと、
前記汚染物質を含んだ液滴を吸引する吸引ユニットと、
前記載置部と、前記供給ユニット、前記超音波ユニットおよび前記吸引ユニットとを相対的に移動させる移動機構と、
前記汚染物質の位置の検出を行う位置検出ユニットと、
前記位置検出ユニットの検出に基づいて、前記移動機構と、前記供給ユニットと、前記超音波ユニットと、前記吸引ユニットとの作動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする洗浄システム。

（付記７） 前記位置検出ユニットは、オペレータが前記汚染物質の位置を目視により検出するものであることを特徴とする付記６記載の洗浄システム。

第１の実施の形態の洗浄システムを示す平面図である。 洗浄システムの洗浄動作を示すフローチャートである。 洗浄液供給動作を示す側面図である。 超音波洗浄動作を示す側面図である。 吸引動作を示す側面図である。 第２の実施の形態の洗浄システムを示す平面図である。

符号の説明

１００、２００ 洗浄システム
３ 基板テーブル
１２ 洗浄液供給ユニット
１３ ホーン超音波発振器
１４ 吸引ユニット
１５ 位置検出ユニット
１６ 制御手段
Ｐ 汚染物質
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 被洗浄物を洗浄する洗浄方法において、
   被洗浄物に存在する汚染物質に対して液滴を供給し、前記液滴に超音波振動を付与して前記汚染物質を前記被洗浄物から脱離させることを特徴とする洗浄方法。
2. 前記被洗浄物から脱離した前記汚染物質を前記液滴とともに除去することを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
3. 前記液滴を吸引することにより除去することを特徴とする請求項２記載の洗浄方法。
4. 前記超音波振動の付与は、超音波発振ホーンを前記液滴に接触または浸漬させることにより行うことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
5. 被洗浄物を洗浄する洗浄システムにおいて、
   被洗浄物を載置する載置部と、
   汚染物質に対して液滴を供給する供給ユニットと、
   前記液滴に超音波振動を付与する超音波ユニットと、
   前記汚染物質を含んだ液滴を吸引する吸引ユニットと、
   前記載置部と、前記供給ユニット、前記超音波ユニットおよび前記吸引ユニットとを相対的に移動させる移動機構と、
   前記汚染物質の位置の検出を行う位置検出ユニットと、
   前記位置検出ユニットの検出に基づいて、前記移動機構と、前記供給ユニットと、前記超音波ユニットと、前記吸引ユニットとの作動を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする洗浄システム。
   
   

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