JP2008229448A - 洗浄装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄後にパーティクルが発生する虞がなく、低コストの構成部材の洗浄方法を提供する。
【解決手段】成膜装置の処理雰囲気に設置された成膜装置の構成部材の表面から付着物を除去するための洗浄装置であって、
前記構成部材に対して加圧水を噴射する噴射部３，４を備える
【選択図】図３

Description

本発明は、洗浄装置及び方法に関するものである。

従来から、液晶装置等の製造工程では、基板等の処理対象物に対して所定材料からなる膜を形成するための成膜装置が用いられている。このような成膜装置では、チャンバ内部に材料源及び処理対象物を配置し、材料源から材料を放出させて処理対象物に付着させることによって成膜を行っている。

ところで、成膜装置では、材料源から放射状に材料が放出されるため、放出された材料が処理対象物以外の箇所にも付着する。このため、処理対象物以外の箇所にも成膜されてしまう。処理対象物以外の箇所に形成された膜は、徐々に膜厚を増し、いずれ剥離してパーティクルとなってしまう。
このため、成膜装置は、チャンバから取り外し可能な防着板をチャンバの壁部を覆うように配置し、定期的に防着板を取り外して洗浄を行うことによって、パーティクルが発生することを防止している。また、防着板にて覆えない箇所については、個別に取り外し可能とし、定期的な洗浄が可能とされている。このように、成膜装置の構成部材のうち、放出された材料が付着される構成部材は、取り外しが可能とされており、定期的に洗浄が行われている。

成膜装置の構成部材の洗浄方法としては、いわゆるブラスト方法やウェットエッチング方法、ドライエッチング方法等が用いられている。
ブラスト方法は、ガラスビーズやサンド等を砥粒として用い、該砥粒にて構成部材を研磨することによって付着物を剥離する方法である。また、ウェットエッチング方法は、薬液によって付着物を溶解させて剥離する方法である。また、ドライエッチング方法は、プラズマを用いて気相中にて構成部材の表面をエッチングすることによって付着物を除去する方法である。
特開平６−４９６２６号公報

しかしながら、従来の洗浄方法は以下のような問題を有している。
ブラスト方法は、砥粒が構成部材に残留し、成膜装置内においてパーティクルとなる虞がある。また、ウェットエッチング方法では、成膜装置にて用いられる材料に応じて薬液を使い分ける必要があるとともに、洗浄コストが高くなる。ドライエッチング方法では、完全に付着物を除去するまでの処理時間が長くなるとともに、洗浄コストが高くなる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、洗浄後にパーティクルが発生する虞がなく、低コストの構成部材の洗浄方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の洗浄装置は、成膜装置の処理雰囲気に設置された成膜装置の構成部材の表面から付着物を除去するための洗浄装置であって、前記構成部材に対して加圧水を噴射する噴射部を備えることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明の洗浄装置によれば、構成部材に対して加圧水が噴射される。これによって、構成部材に付着した付着物が剥離され、除去される。なお、本発明において加圧水とは、大気圧を超えた圧力が加えられた水を意味する。
このように本発明の洗浄装置によれば、水のみによって構成部材に付着した付着物が除去される。このため、パーティクルとなる砥粒が残存することもなく、複数の薬液を用意することもない。そして、ドライエッチングと比較して短時間で付着物を除去することもできる。
したがって、本発明の洗浄装置によれば、洗浄後にパーティクルが発生する虞がなく、かつ低コストにて洗浄を行うことが可能となる。

また、本発明の洗浄装置においては、前記噴射部は、１０〜３０ＭＰａに加圧した前記加圧水を噴射するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、付着物をより確実に除去することが可能となるとともに、構成部材の表面を損傷することを防止することができる。

また、本発明の洗浄装置においては、前記噴射部を移動させる移動部を備えるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、容易に構成部材の全体に加圧水を噴射することができる。

また、本発明の洗浄装置においては、前記構成部材は、ステンレス鋼からなるという構成を採用することができる。
また、本発明の洗浄装置においては、前記構成部材は、ステンレス鋼からなる母材と、該母材の表面に溶射されたアルミニウムが凝固したアルミニウム層とを備えるという構成を採用することもできる。

次に、本発明の洗浄方法は、成膜装置の処理雰囲気に設置された成膜装置の構成部材の表面から付着物を除去するための洗浄方法であって、前記構成部材に加圧水を噴射し、前記付着物を剥離させることによって除去することを特徴とする。

このような特徴を有する本発明の洗浄方法によれば、構成部材に対して加圧水が噴射される。これによって、構成部材に付着した付着物が剥離され、除去される。なお、本発明において加圧水とは、大気圧を超えた圧力が加えられた水を意味する。
このように本発明の洗浄装置によれば、水のみによって構成部材に付着した付着物が除去される。このため、パーティクルとなる砥粒が残存することもなく、複数の薬液を用意することもない。そして、ドライエッチングと比較して短時間で付着物を除去することもできる。
したがって、本発明の洗浄方法によれば、洗浄後にパーティクルが発生する虞がなく、かつ低コストにて洗浄を行うことが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る洗浄装置及び洗浄方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

また、本実施形態においては、成膜装置の処理雰囲気に設置された防着板（成膜装置の構成部材）を洗浄する洗浄装置について説明する。
本実施形態の洗浄装置及び方法の説明に先立ち、防着板が設置される成膜装置について説明する。

図１は、成膜装置１００の概略構成を示す断面図である。この図に示すように、成膜装置１００は、真空ポンプ１０２が接続されたチャンバ１０４を備えている。そのチャンバ１０４の内部には、基板ホルダ１１０が設けられている。この基板ホルダ１１０には、成膜処理の対象となる基板Ｐが下向きに保持されるようになっている。一方、基板ホルダ１１０と対向するように、成膜材料１２４が充填されるルツボ１２０が設けられている。そのルツボ１２０にはフィラメント１２２が敗戦され、ルツボ内の成膜材料１２４を加熱しうるようになっている。そして、ルツボ１２０から放出された材料がチャンバ１０４の内壁等に付着するのを防止するための防着板１３０が設置されている。すなわち、防着板１３０は、成膜装置の処理雰囲気に設置されている。

このような成膜装置を用いて成膜処理を行うには、まず基板ホルダ１１０に基板Ｐを装着するとともに、ルツボ１２０に成膜材料１２４を充填する。次に、チャンバ１０４に接続された真空ポンプ１０２を運転して、チャンバ１０４の内部を真空引きする。次に、ルツボ１２０に配線されたフィラメント１２２に通電し、フィラメント１２２を発熱させて、ルツボ内の成膜材料１２４を加熱する。すると、成膜材料１２４が蒸発して、基板Ｐの表面に付着する。そして、このような成膜処理の過程において、基板Ｐ以外の方向に飛散した成膜材料が、防着板１３０の表面に付着する。なお、本実施形態において、成膜材料１２４は、酸化珪素である。

この防着板１３０は、チャンバ１０４に対して脱着可能とされており、定期的に取り外され、成膜装置１００の外部にて洗浄されて再生される。図２は、防着板１３０の断面図である。この図に示すように、本実施形態においては、防着板１３０は、ステンレス鋼からなる母材１３１と、該母材１３１の表面に溶射されたアルミニウムが凝固したアルミニウム層１３２とを備えている。
そして、本実施形態の洗浄装置及び方法は、上述の防着板１３０の表面に付着した付着物である成膜材料１２４を除去するためのものである。

（洗浄装置の第１実施形態）
図３は、本第１実施形態の洗浄装置１の概略構成を模式的に示した全体図である。この図に示すように、本実施形態の洗浄装置１は、チャンバ２と、ノズルヘッド３と、加圧水供給部４と、移動部５と、防着板ホルダ６とを備えている。

チャンバ２は、防着板１３０を洗浄するための空間を囲うものであり、洗浄空間を形成している。そして、チャンバ２の内部にノズルヘッド３、加圧水供給部４、移動部５及び防着板ホルダ６が載置されている。

ノズルヘッド３は、加圧水供給部４から供給される加圧水Ｗを防着板１３０に向けて噴射するものであり、例えば複数のノズルを介して加圧水Ｗを噴射する。このノズルヘッド３は、チャンバ２によって形成された洗浄空間の上方に位置されており、下方に向けて加圧水を噴射可能とされている。

加圧水供給部４は、外部から供給される水を大気圧以上の圧力にて加圧するとともに、加圧した水を、フレキシブルチューブ７を介してノズルヘッド３に供給するものである。なお、本実施形態において、加圧水供給部４は、水を１０〜３０ＭＰａに加圧する。

そして、本発明における噴射部は、本実施形態において、フレキシブルチューブ７を介して接続されるノズルヘッド３と加圧水供給部４とによって構成されている。
すなわちフレキシブルチューブ７を介して接続されるノズルヘッド３と加圧水供給部４とによって防着板１３０に対して加圧水Ｗが噴射される。

移動部５は、ノズルヘッド３を支持するとともに、ノズルヘッド３を水平方向に移動するためのものである。この移動部５としては、図４の模式図に示すように、例えば、ノズルヘッド３を水平に縦横に移動可能とするＸＹテーブルを用いることができる。

防着板ホルダ６は、防着板１３０を支持するものであり、防着板１３０の洗浄を行う面を上方に向けた状態にて防着板１３０を支持する。

次に、このように構成された本実施形態の洗浄装置１の動作（洗浄方法）について説明する。

まず、上述の成膜装置１００から取り外された防着板１３０は、成膜材料１２４が付着した面を上方に向けて防着板ホルダ６によって支持される。
防着板ホルダ６によって防着板１３０が支持された状態にて、移動部５によってノズルヘッド３が防着板１３０の上方に移動される。なお、この際にノズルヘッド３と防着板１３０との間は、２０ｍｍ程度の隙間であることが好ましい。
続いて、加圧水供給部４から１０〜３０ＭＰａに加圧した加圧水をフレキシブルチューブ７を介してノズルヘッド３に供給し、ノズルヘッド３から防着板１３０に向けて加圧水Ｗを噴射する。
そして、ノズルヘッド３が移動部５によって、防着板１３０との距離を保ちながら水平に移動され、これによって防着板１３０の全体に加圧水Ｗが噴射される。なお、加圧水Ｗの流量は、例えば２．０〜３．０Ｌ／ｍｉｎとする。

この結果、付着物である成膜材料１２４が付着した防着板１３０の面に加圧水Ｗが噴射され、付着物である成膜材料が剥離して除去される。
このように本実施形態の洗浄装置及び方法によれば、水のみによって防着板１３０に付着した付着物（成膜材料１２４）が除去される。このため、洗浄後の防着板１３０にパーティクルとなる砥粒が残存することがない。また、防着板１３０の洗浄のために複数の薬液を用意することもない。そして、ドライエッチングと比較して短時間で付着物を除去することもできる。
したがって、本実施形態の洗浄装置及び方法によれば、洗浄後にパーティクルが発生する虞がなく、かつ低コストにて洗浄を行うことが可能となる。

なお、加圧水Ｗは、防着板１３０の表面に対して３０〜９０°の角度にて噴射されることが好ましい。このような角度で加圧水Ｗが噴射されることによって、防着板１３０の表面に対して斜め方向から加圧水Ｗが噴射される。したがって、加圧水Ｗが防着板１３０と付着物との境界面に入り込み易くなり、より付着物の剥離を短時間にて行うことが可能となる。

図５は、本実施形態の洗浄装置及び方法について実験した結果について示す表である。この図に示すように、本実験においては、１０，２０，３０，及び４０ＭＰａに加圧した加圧水Ｗを用い、防着板１３０との距離を２０ｍｍで保ちながらノズルヘッド３を１ｍ／ｍｉｎ（時間）にて防着板１３０の全面に対して１度だけ移動させた（処理回数１回）場合における、付着物の剥離状態を示すものである。なお、防着板１３０には付着物としてＳｉＯ_２膜が形成されたものを本実験で用いた。また、ノズルヘッド３としては、直径が０．２ｍｍのノズルを７個有するものを用いた。
この結果、１０ＭＰａに加圧された加圧水を用いた場合には、付着物の剥離を確認できたものの、付着物の一部が残存した。また、２０ＭＰａ及び３０ＭＰａに加圧された加圧水を用いた場合には、残存することなく付着物が剥離された。また、４０ＭＰａの加圧水を用いた場合には、残存することなく付着物が剥離されるが、防着板１３０のアルミニウム層１３２の一部も剥離してしまい、防着板１３０の損傷が確認された。
したがって、本実施形態の洗浄装置及び方法のように、１０ＭＰａ〜３０ＭＰａに加圧された加圧水を噴射することによって、防着板１３０を損傷することなく、付着物を除去することができる。

また、図６は、図５に示した実験における、圧力、時間、処理回数のパラメータを変更し、アルミニウム層１３２の損傷状態を確認する実験の結果である。ただし、図６に示す実験においては、ノズルヘッド３として直径が０．２ｍｍのノズルを６個有するものを用いた。
この結果から分かるように、２０ＭＰａの加圧水を用い、ノズルヘッド３の速度を１ｍ／ｍｉｎとし、処理回数が１回の場合（実験Ｎｏ．３）、１０ＭＰａの加圧水を用い、ノズルヘッド３の速度を１ｍ／ｍｉｎとし、処理回数が１回の場合（実験Ｎｏ．）、及び１０ＭＰａの加圧水を用い、ノズルヘッド３の速度を１ｍ／ｍｉｎとし、処理回数が１０回の場合（実験Ｎｏ．７）について良好な結果が得られた。
つまり、３０ＭＰａ以上の加圧水を用いた場合には、アルミニウム層１３２の損傷が確認される。また、１０ＭＰａの加圧水を用いた場合であっても、ノズルヘッド３を移動させない場合、及び処理回数が３０回以上の場合には、アルミニウム層１３２の損傷が確認された。

以上の実験結果から、防着板１３０に付着した付着物を除去するためには、アルミニウム層１３２の損傷を考慮しなければ、１０〜３０ＭＰａの加圧水を用いることが好ましいことが分かった。また、さらにアルミニウム層１３２の損傷を防止するためには、１０ＭＰａの加圧水を用いて処理回数を１０回程度とするか、２０ＭＰａの加圧水を用いて処理回数を１回とすることが好ましいことが分かった。

（洗浄装置の第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図７は、本実施形態の洗浄装置の概略構成を模式的に示した全体図である。この図に示すように、本実施形態の洗浄装置１０は、移動部５として、６自由度のロボットアームを備えている。

このような本実施形態の洗浄装置１０によれば、防着板１３０に対するノズルヘッド３の姿勢や距離を任意に設定することができる。このため、例えば、防着板１３０が平板形状でなく、複雑な形状であっても、効率的に加圧水Ｗを防着板１３０に対して噴射することができる。

（洗浄装置の第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、本第３実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図８は、本実施形態の洗浄装置の概略構成を模式的に示した全体図である。この図に示すように、本実施形態の洗浄装置２０は、移動部５を備えず、ノズルヘッド３がフレキシブルチューブ７にのみ接続された構成を有している。

このような本実施形態の洗浄装置２０によれば、作業者がノズルヘッド３を把持することが可能となり、防着板１３０に対するノズルヘッド３の姿勢や距離を作業者が任意に設定することが可能となる。このため、例えば、防着板１３０が平板形状でなく、複雑な形状であっても、効率的に加圧水Ｗを防着板１３０に対して噴射することができる。

（洗浄装置の第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。なお、本第４実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図９は、本実施形態の洗浄装置の概略構成を模式的に示した全体図である。この図に示すように、本実施形態の洗浄装置３０は、移動部５の替わりに、防着板ホルダ６を回転させる回転部４０を備えている。また、複数のノズルヘッド３を備えており、各ノズルヘッド３は、チャンバ２に固定されている。

このような本実施形態の洗浄装置３０によれば、回転部４０によって防着板ホルダ６を回転させることによって、防着板１３０に対して様々な方向から加圧水Ｗが噴射される。このため、例えば、防着板１３０が平板形状でなく、複雑な形状であっても、効率的に加圧水Ｗを防着板１３０に対して噴射することができる。
また、本実施形態の洗浄装置３０によれば、複数のノズルヘッド３を備えている。このため、同時に複数の方向から防着板１３０に対して加圧水Ｗを噴射することができ、より短時間にて付着物を除去することができる。

以上、本発明の一実施形態として洗浄装置及び方法を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、且つ当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。

例えば、上記実施形態においては、防着板１３０が、母材１３１とアルミニウム層１３２とによって構成されている例について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、防着板１３０がステンレス鋼の母材のみからなる構成であっても良い。このような場合には、アルミニウム層１３２の剥離を考慮せずに洗浄を行うことができる。

また、上記実施形態においては、成膜装置の構成部材の一例として防着板を挙げ、当該防着板を洗浄する方法について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、成膜装置の他の構成部材（例えば、材料の通過領域を規定するためのシャッター等）を洗浄する方法にも適用することが可能である。

本発明の一実施形態である洗浄装置及び方法にて洗浄を行う防着板を備える成膜装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態である洗浄装置及び方法にて洗浄を行う防着板の断面図である。 本発明の第１実施形態である洗浄装置の概略構成を模式的に示した全体図である。 本発明の第１実施形態であってＸＹテーブルを移動部として備える洗浄装置の模式図である。 本発明の一実施形態である洗浄装置及び方法の実験結果を示す表である。 本発明の一実施形態である洗浄装置及び方法の実験結果を示す表である。 本発明の第２実施形態である洗浄装置の概略構成を模式的に示した全体図である。 本発明の第３実施形態である洗浄装置の概略構成を模式的に示した全体図である。 本発明の第４実施形態である洗浄装置の概略構成を模式的に示した全体図である。

符号の説明

１，１０，２０，３０……洗浄装置、２……チャンバ、３……ノズルヘッド、４……加圧水供給部、５……移動部、６……防着板ホルダ、７……フレキシブルチューブ、１３０……防着板、１３１……母材、１３２……アルミニウム層、Ｗ……加圧水

Claims (6)

1. 成膜装置の処理雰囲気に設置された成膜装置の構成部材の表面から付着物を除去するための洗浄装置であって、
   前記構成部材に対して加圧水を噴射する噴射部を備えることを特徴とする洗浄装置。
2. 前記噴射部は、１０〜３０ＭＰａに加圧した前記加圧水を噴射することを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
3. 前記噴射部を移動させる移動部を備えることを特徴とする請求項１または２記載の洗浄装置。
4. 前記構成部材は、ステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の洗浄装置。
5. 前記構成部材は、ステンレス鋼からなる母材と、該母材の表面に溶射されたアルミニウムが凝固したアルミニウム層とを備えることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の洗浄装置。
6. 成膜装置の処理雰囲気に設置された成膜装置の構成部材の表面から付着物を除去するための洗浄方法であって、
   前記構成部材に加圧水を噴射し、前記付着物を剥離させることによって除去することを特徴とする洗浄方法。

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