JP2011235210A - Ｕｖオゾン洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄対象面内の清浄度およびその均一性を高めさらにメンテナンスも容易なＵＶオゾン洗浄装置を提供すること。
【解決手段】ＵＶ照射室（１０）内に２つのＵＶユニット（２０Ａ、２０Ｂ）を備えており、これらＵＶユニットは所定の間隔を有するように対向して設けられている。この間隔内には、洗浄対象物（３０）が基板搬送部（４０）により把持された状態で搬送される。オゾン発生の源となるエアーと不活性ガスの混合ガスは第１および第２のガス供給部（５０Ａ、５０Ｂ）から、ＵＶ照射室（１０）内に搬送された基板（３０）の表面に向けて供給される。ガス排出部（６０）は、装置（１００）の底部に設けられており、ＵＶ照射室（１０）内で発生したオゾン含有ガスは、装置上部に設けられた排気ユニット（７０Ａ、７０Ｂ）の作用により、ガス排気経路部（８０Ａ、８０Ｂ）を通ってガス排出部（６０）から外部へと排出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス基板等の洗浄に好適なＵＶオゾン洗浄装置に関する。

電子機器部品等の精密洗浄を行う際には、ＵＶオゾン洗浄が広く用いられている。ＵＶオゾン洗浄は湿式の洗浄法に比較して清浄度が高いことから、いわゆる仕上洗浄として使われたり、超純水でリンスを行う前に使われたりしている。

従来のＵＶオゾン洗浄法や装置に関しては、例えば特開平１１−１６９８０６号公報（特許文献１）や特開２００９−２６２０４６号公報（特許文献２）等に開示がなされている。

特開平１１−１６９８０６号公報（特許文献１）には、光学装置用部品の洗浄方法として、光学部品と保持具を有する光学装置用部品を効率的かつ確実に洗浄することを目的とした洗浄方法の発明が開示されており、光学装置用部品を密閉した処理室内の支持台上に配置し、光学装置用部品の上方に設けられたガス導入部から酸素を含む清浄なドライエアーを送り込み、下方に設けられたガス排出部から排気する処理室内の上部と下部とに適当な間隔で複数配置された低圧水銀ランプからの紫外線でオゾンを発生させることで光学装置用部品の表面に付着した有機物を分解、揮発させて洗浄するＵＶオゾン洗浄方法が開示されている。

また、特開２００９−２６２０４６号公報（特許文献２）には、被処理物の表面に到達する紫外光の強度の低下を抑制しつつ、被処理物の表面における静電気の発生を抑制することにできる紫外線照射処理装置の発明が開示されており、当該装置では、搬送チャンバー内に設けられた複数個のコンベアーローラによって被処理物が搬送され、搬送チャンバーの上方に設けられたガス供給ダクトから窒素ガスと圧縮乾燥空気を供給し、搬送機構によって被処理物が開放ハウジングの下方の紫外線照射空間に搬送されるときに被処理物の表面に紫外線が照射され、搬送チャンバーの底部に設けられた排気ダクトから搬送チャンバー内で発生したオゾンガス等の排出が行われる。

つまり、特開２００９−２６２０４６号公報（特許文献２）開示の紫外線照射処理装置においても、上述の特開平１１−１６９８０６号公報（特許文献１）に開示のものと同様に、紫外線照射領域におけるエアーは上方から下方へと流れる構成とされ、エアーは洗浄対象物の表面側から裏面側へと抜けることとなる。

特開平１１−１６９８０６号公報 特開２００９−２６２０４６号公報

本発明者らは、ガラス基板等の表面の清浄度をより高く且つ均一なものとするための洗浄方法について検討を重ね、洗浄対象物の表面にオゾン源となる混合ガスをどのような方向から供給し且つ排気するのが好ましいかとの観点からも検討を行った。その結果、従来の手法のように、混合ガスが洗浄対象物の表面側から裏面側へと抜ける構成では、洗浄対象面内で清浄度不均一が生じ易いという結論に至った。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、洗浄対象面内の清浄度およびその均一性を高めさらにメンテナンスも容易なＵＶオゾン洗浄装置を提供することにある。

かかる課題を解決するために、本発明に係るＵＶオゾン洗浄装置は、ＵＶ照射室内に所定の間隔を有するように対向して設けられた第１および第２の２つのＵＶユニットと、前記第１および第２のＵＶユニット間の所定の間隔内に被洗浄物である基板を搬送する基板搬送部と、前記第１のＵＶユニットの基板対向面とは反対側からエアーと不活性ガスの混合ガスを前記ＵＶ照射室内に搬送された基板に向けて供給する第１のガス供給部と、前記第２のＵＶユニットの基板対向面とは反対側からエアーと不活性ガスの混合ガスを前記ＵＶ照射室内に搬送された基板に向けて供給する第２のガス供給部と、前記ＵＶ照射室内に搬送された基板の一方端側に設けられたガス排出部と、前記ＵＶ照射室内で発生したオゾン含有ガスを前記基板の他方端側から排気して前記ガス排出部へと導くガス排気経路部とを備えている。

好ましくは、前記第１および第２のＵＶユニット内には、前記ＵＶ照射室内に搬送された基板の面上で均一にＵＶ光が照射されるようにＵＶランプが配置されている。

また、好ましくは、前記基板搬送部は、前記ＵＶ照射室内で基板を揺動可能である。

本発明に係るＵＶオゾン洗浄装置は、前記第１および第２のＵＶユニットは何れも垂直に設けられており、前記ガス排出部は装置の下部に設けられている態様とすることが好ましい。

この態様において、前記ＵＶオゾン洗浄装置は、前記第１のＵＶユニット側と前記第２のＵＶユニット側に切り離すことで前記ＵＶ照射室内を開放可能である構成とすることができる。

この場合、前記ＵＶオゾン洗浄装置のＵＶ照射室下部近傍に回転軸が設けられており、該回転軸を中心として前記ＵＶ照射室内の開放が可能である構成とすることができる。

本発明のＵＶオゾン洗浄装置では、排気ユニットの作用により、ＵＶ照射室内で発生したオゾン含有ガスを基板の一方端側から他方端側へと一方向に流れることとしたので、ＵＶ照射室内でのガスの対流などの乱れが生じ難いこととなる結果、洗浄対象面内の清浄度およびその均一性を高めることが可能となる。

また、ＵＶ照射室下部近傍に回転軸等を設けて第１のＵＶユニット側と第２のＵＶユニット側に切離可能としてＵＶ照射室内を開放可能としたので、ＵＶランプの交換等のメンテナンスも容易なものとなる。

本発明のＵＶ洗浄装置の一構成例を説明するための図である。 従来の洗浄装置の構成例を説明するための図である。 従来の洗浄装置の他の構成例を説明するための図である。 本発明のＵＶオゾン洗浄装置の基板表面近傍でのオゾン含有ガスの流れの様子を示した図である。 従来型のＵＶオゾン洗浄装置の基板表面近傍でのオゾン含有ガスの流れの様子を示した図である。 基板搬送部の構成例を説明するための図である。 ＵＶ照射室下部近傍に回転軸を設けてＵＶ照射室内の開放を可能とした本発明のＵＶ洗浄装置の構成例を説明するための図である。

以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態について詳細に説明する。

図１は、本発明のＵＶ洗浄装置の一構成例を説明するための図である。このＵＶ洗浄装置１００は、ＵＶ照射室１０内に、ＵＶランプ（２５ａ、２５ｂ）を有する２つのＵＶユニット２０Ａおよび２０Ｂを備えており、これらＵＶユニットは所定の間隔を有するように対向して設けられている。この間隔内には、ガラス基板などのＵＶオゾン洗浄の洗浄対象物３０が基板搬送部４０により把持された状態で搬送され、基板の両面からＵＶ光が照射されて両面の洗浄を同時に行うことができる。

図１中に示したＵＶユニット内には複数のＵＶランプが設けられており、ＵＶ照射室内に搬送された基板の面上で均一にＵＶ光が照射されるように配置されている。

第１および第２のＵＶユニット２０Ａおよび２０Ｂそれぞれには、オゾン発生の源となるエアーと不活性ガスの混合ガスを供給するための第１および第２のガス供給部５０Ａおよび５０Ｂが設けられており、混合ガスは、基板３０に対向する面とは反対側からＵＶ照射室１０内に搬送された基板３０の表面に向けて供給される。

ガス排出部６０は、装置１００の底部に設けられており、ＵＶ照射室１０内で発生したオゾン含有ガスは、装置上部に設けられた排気ユニット７０Ａおよび７０Ｂの作用により、ガス排気経路部８０Ａおよび８０Ｂを通ってガス排出部６０から外部へと排出される。つまり、ＵＶ照射室１０内に供給された混合ガスは、図中に矢印で示したように、搬送されてきた基板３０の上端部側へと排気された後に下端部側に設けられたガス排出部６０から排出される。

なお、図１に示した態様では、第１および第２のＵＶユニット２０Ａ、２０Ｂは何れも垂直に配置され、ガス排出部６０が装置１００の下部に設けられているが、ＵＶユニット２０Ａ、２０Ｂを水平に配置し、ガス排出部６０を装置１００の側面に設ける態様としてもよい。

本発明のＵＶオゾン洗浄装置では、排気ユニット７０Ａおよび７０Ｂの作用により、ＵＶ照射室１０内で発生したオゾン含有ガスは基板３０の一方端側から他方端側へと一方向に流れることとなり、ＵＶ照射室内でのガスの対流などの乱れが生じ難い。

これに対して、図２Ａおよび図２Ｂに示したような従来の洗浄装置の構成では、紫外線照射領域における混合ガスは洗浄対象物の上方から供給されて下方へと排気される構成とされているため、オゾン含有ガスの洗浄対象物表面上での流れは一方向とはならず、紫外線照射領域においてガスの対流などの乱れが生じ易い。

図３Ａおよび図３Ｂは、本発明および従来型のＵＶオゾン洗浄装置それぞれの、基板表面近傍でのオゾン含有ガスの流れの様子を示した図である。本発明のＵＶオゾン洗浄装置では、オゾン含有ガスは基板３０の表面上を一方向に流れることに加え、洗浄対象物３０の両主面で実質的に同じガスの流れが実現するため、対流などの乱れが生じ難く、両面を同じ清浄度で洗浄することができる（図３Ａ）。

一方、従来型のＵＶオゾン洗浄装置では、オゾン含有ガスは基板表面上を中心から周辺に向けて流れるため、対流などの乱れが生じ易いことに加え、洗浄対象物の表面と裏面でガスの流れの様子が異なり、その結果、両面の清浄度に差が生じてしまう（図３Ｂ）。

つまり、従来のＵＶオゾン洗浄装置では、ガスの流れの乱れによって洗浄対象物の表面に供給されるオゾン密度の面内均一性が損なわれ、例え均一なＵＶ光照射が行われたとしても、洗浄後の表面の清浄度は不均一なものとなってしまう。これに対し、本発明のＵＶ洗浄装置では、そのような清浄度の面内不均一が抑制され、さらに、洗浄対象物の両面を実質的に同じ清浄度で洗浄することが可能となる。

なお、本発明のＵＶオゾン洗浄装置では、ＵＶユニットの基板対向面とは反対の面側からエアーと不活性ガスの混合ガスをＵＶ照射室内に搬送された基板に向けて供給する構成としている。これは、ガスを基板の一方端側から（図１では下端側から）供給することとすると、基板３０の下側（ガス流の上流側）には相対的にオゾン化率の低い混合ガスが供給される一方、基板３０の上側（ガス流の下流側）には相対的にオゾン化率の高い混合ガスが供給されることとなるため、例え均一なＵＶ光照射が行われたとしても、洗浄後の表面の清浄度が不均一なものとなってしまうためである。

本発明のＵＶオゾン洗浄装置は、ＵＶ照射室１０内に搬送した基板３０を、基板搬送部４０により揺動させながらＵＶオゾン洗浄を行う構成とすることもできる。

図４は基板搬送部４０の構成例を説明するための図で、この例では、ロボットハンドにより基板３０を把持することとしている。基板３０は、基板搬送部４０の第１のハンド部４１Ａに設けられた３つの接触部４２ａ〜ｃと、第２のハンド部４１Ｂに設けられた１つの接触部４２ｄによって端面が把持され、図中の左右方向に所望の距離だけ揺動可能である。

仮にＵＶ照射室１０内でオゾン濃度やＵＶ光照射密度に不均一が生じたとしても、ＵＶ照射室１０内での基板３０の揺動により、基板３０面内での洗浄効果の均一性を高めることが可能となる。

なお、第１および第２のＵＶユニットそれぞれのＵＶランプおよびガス供給部は、対称的に配置されていることが好ましい。このような対称配置とすれば、ガスの流れの乱れが生じ難い。

また、第１のＵＶユニットと基板の間隔および第２のＵＶユニットと基板の間隔は、等しい構成とすることが好ましい。このような構成とすれば、ガスの流れの乱れが生じ難い。

さらに、２つのガス供給部（５０Ａ、５０Ｂ）から供給されるガスの導入量を等しくし、２つの排気ユニット（７０Ａ、７０Ｂ）から排出されるガス排気量を等しくすると、ガスの流れに乱れが生じ難い。ガス排気経路部についても、２つのガス排気経路部（８０Ａ、８０Ｂ）を対称に配置した構成とすると、ガスの流れに乱れが生じ難い。

ガス供給部（５０Ａ、５０Ｂ）から供給されるガスの総導入量は、４０（L/min.）以上であることが好ましい。より好ましくは８０（L/min.）以上であり、更に好ましくは１００〜１２０（L/min.）である。但し、１５０（L/min.）以上のガス供給を行うと、ＵＶ照射室１０内で発生したオゾン含有ガスが基板導入部（開口部）から漏れたり装置内部の気流を乱す恐れがあるので好ましくない。

また、ガス排出部６０から排出されるガスの排出量は上述したガスの総導入量に比例することとなるが、ガス総導入量の１．１〜３．０倍であることが好ましく、更に好ましくは１．５〜２．０倍である。排気ユニット（７０Ａ、７０Ｂ）の極近傍の開口部から基板搬送部４０が装置内に入る構成であるため、ガス排出量がガス総導入量の３．０倍を超えた場合には、上記開口部より引き込まれた外部雰囲気が装置内へと進入してしまい装置内の気流に乱れが生じることとなる。

ＵＶオゾン洗浄を行う際のオゾン発生量は紫外線照射量に比例し、洗浄効果に影響を及ぼす。適量の酸素存在下でＵＶオゾン洗浄を行う際、基板表面に十分なオゾンが行き渡るためには、基板表面への紫外線照射量は、単位面積当たり１５ｍＪ／ｃｍ^２以上であることが必要である。さらに望ましくは、単位面積当たり３０ｍＪ／ｃｍ^２以上である。

一方、紫外線照射量を過度に上げると、オゾン濃度が必要以上に高くなり、基板搬送部４０の導入口である上述の開口部よりオゾンが装置外部に漏れ出してしまい、安全上好ましくない。もちろん、紫外線照射量を必要以上に低くしてしまうと、十分な洗浄能力を確保するためのオゾン濃度が得られなくなってしまう。

このような構成の本発明のＵＶオゾン洗浄装置は、図５に例示したように、ＵＶ照射室下部近傍に回転軸９０Ａおよび９０Ｂを設けてこれらの回転軸を中心としてＵＶ照射室内の開放を可能とする等して、第１のＵＶユニット２０Ａ側と第２のＵＶユニット２０Ｂ側に切離可能としてＵＶ照射室内を開放可能として、ＵＶランプの交換等のメンテナンスを容易なものとした構成としてもよい。

以下に、実施例により、本発明の効果について具体的に説明する。

効果の確認のためには、評価試料の表面に付着したイオン量と異物（欠陥）の数を測定したが、それらの具体的な条件は、下記のとおりである。

清浄な洗浄を施した石英セルに１００ｍｌの超純水を入れ、ヒータで温めながら８０℃に保温する。この状態の超純水中に評価対象試料を浸漬し、１２０分間の浸漬の後に取り出す。そして、浸漬後の超純水を抽出液として、DEONEX製イオンクロマト分析機ICS-3000により各イオン量の測定を行った。なお陰イオン測定には、同社製IonPac AS11-HCを、陽イオン測定には、同社製IonPac CS12Aを用いた。測定されたイオン量は単位換算して、抽出液１リットル中に含まれる各イオンの重量μg（μg/L）で表した。

なお、試料表面上の異物（欠陥）の数は、レーザーテック社製のM6640によって行った。また、各条件毎に２枚の試料を作製し、イオン量の測定は各試料につき２回、欠陥数の測定は各１回行い、それぞれの測定値の平均を求めて比較を行うこととした。

［未処理試料］オゾン洗浄の効果を明らかにするため、オゾン洗浄を行わずに遮光膜を形成したガラス基板（フォトマスクブランク）の表面に付着しているイオン量および欠陥数を確認した。清浄なガラス基板の表面（主面）に、クロムを主成分とした遮光膜を膜厚７０ｎｍ成膜してフォトマスクブランクとし、これをクリーンルーム内のマスクストッカーに３０日間放置した。このマスクストッカー内は、常時、エアーフィルターを介して送風が行われることにより、内部にクリーンエアーが吹き付けられ、収納されているフォトマスクブランクが清浄に保たれるように管理される。

３０日間の放置後に、上記フォトマスクブランクの表面に付着した有機物質のイオン量と異物数を測定した。その結果を表１に示した。

［実施例１］上述の未処理基板の表面には、表１に示したような量のイオン付着と異物（欠陥）が認められる。そこで、この未処理基板を、本発明のＵＶオゾン洗浄装置で洗浄した。

先ず、図１を参照して説明したように、基板３０をＵＶ照射室１０内に搬送し、基板搬送部４０により揺動させながら３分間ＵＶオゾン洗浄を行った。なお、基板主面に照射される紫外線の量を、単位面積当たりおよそ３２ｍＷ／ｃｍ^２とし、エアーの供給量を５L/min.、不活性ガスとしての窒素の供給量を４５L/min.、供給されるガスの総導入量を５０L/min.とした。また、ガス排気量は総導入量の１．５倍とした。

荏原実業株式会社製のオゾン濃度計EG2001Bにより基板付近のオゾン濃度を測定したところ、５２７ｐｐｍであった。

上述の手法に従い表面に付着した有機物質のイオン量と異物数を測定した結果を、表１に示した。

［実施例２］実施例１と同様の洗浄方法でＵＶオゾン洗浄を行った。なお、基板主面に照射される紫外線の量を、単位面積当たりおよそ３２ｍＷ／ｃｍ^２とし、エアーの供給量を１０L/min.、不活性ガスとしての窒素の供給量を４０L/min.、供給されるガスの総導入量を５０L/min.とした。また、ガス排気量は総導入量の１．５倍とした。

荏原実業株式会社製のオゾン濃度計EG2001Bにより基板付近のオゾン濃度を測定したところ、８９０ｐｐｍであった。

上述の手法に従い表面に付着した有機物質のイオン量と異物数を測定した結果を、表１に示した。

［比較例１］上述した未処理基板を、図２Ａを参照して説明した従来型の洗浄装置で洗浄した。搬送アームにて該未処理基板を保持し、洗浄装置へと導く。この未処理基板は、洗浄装置内の回転ステージに具備された保持具に持ち替えられ、搬送装置に備わる搬送アームは装置内から退出し、ＵＶオゾン洗浄装置開口部が閉じられる。

なお、基板主面に照射される紫外線の量を、単位面積当たりおよそ３２ｍＷ／ｃｍ^２とし、エアーの供給量を１０L/min.、不活性ガスとしての窒素の供給量を６０L/min.、供給されるガスの総導入量を７０L/min.とした。基板を洗浄処理中、回転ステージは基板中心を軸として１０ｒｐｍで回転する。

荏原実業株式会社製のオゾン濃度計EG2001Bにより基板付近のオゾン濃度を測定したところ、４００ｐｐｍであった。

上述の手法に従い表面に付着した有機物質のイオン量と異物数を測定した結果を、表１に示した。

［比較例２］上述した未処理基板を、図２Ｂを参照して説明した従来型の洗浄装置で洗浄した。搬送アームにて該未処理基板を保持し、洗浄装置へと導く。この未処理基板は、洗浄装置内の回転ステージに具備された保持具に持ち替えられ、搬送装置に備わる搬送アームは装置内から退出し、ＵＶオゾン洗浄装置開口部が閉じられる。

なお、基板主面に照射される紫外線の量を、単位面積当たりおよそ２０ｍＷ／ｃｍ^２とし、図２Ｂに図示した構成の洗浄装置内の排気を行うことによって系外から供給されるエアーを用い洗浄をおこなった。基板は保持具で保持されたまま、基板の上下に設けられているランプが基板面と平行に動きながら処理が行われる。

荏原実業株式会社製のオゾン濃度計EG2001Bにより基板付近のオゾン濃度を測定したところ、１００ｐｐｍであった。

上述の手法に従い表面に付着した有機物質のイオン量と異物数を測定した結果を、表１に示した。

［表１］

これらの結果を比較すると、本発明によれば、従来の洗浄方法に比較して、有機物質のイオン量および異物数の何れにおいても、基板表面の低減が図られている。

本発明は、洗浄対象面内の清浄度およびその均一性を高めさらにメンテナンスも容易なＵＶオゾン洗浄装置を提供する。

１００ ＵＶ洗浄装置
１０ ＵＶ照射室
２５ａ、２５ｂ ＵＶランプ
２０Ａ、２０Ｂ ＵＶユニット
３０ 洗浄対象物
４０ 基板搬送部
５０Ａ、５０Ｂ ガス供給部
６０ ガス排出部
７０Ａ、７０Ｂ 排気ユニット
８０Ａ、８０Ｂ ガス排気経路部
９０Ａ、９０Ｂ 回転軸

Claims (6)

1. ＵＶ照射室内に所定の間隔を有するように対向して設けられた第１および第２の２つのＵＶユニットと、
   前記第１および第２のＵＶユニット間の所定の間隔内に被洗浄物である基板を搬送する基板搬送部と、
   前記第１のＵＶユニットの基板対向面とは反対側からエアーと不活性ガスの混合ガスを前記ＵＶ照射室内に搬送された基板に向けて供給する第１のガス供給部と、
   前記第２のＵＶユニットの基板対向面とは反対側からエアーと不活性ガスの混合ガスを前記ＵＶ照射室内に搬送された基板に向けて供給する第２のガス供給部と、
   前記ＵＶ照射室内に搬送された基板の一方端側に設けられたガス排出部と、
   前記ＵＶ照射室内で発生したオゾン含有ガスを前記基板の他方端側から排気して前記ガス排出部へと導くガス排気経路部とを備えている、ＵＶオゾン洗浄装置。
2. 前記第１および第２のＵＶユニット内には、前記ＵＶ照射室内に搬送された基板の面上で均一にＵＶ光が照射されるようにＵＶランプが配置されている請求項１に記載のＵＶオゾン洗浄装置。
3. 前記基板搬送部は、前記ＵＶ照射室内で基板を揺動可能である請求項１に記載のＵＶオゾン洗浄装置。
4. 前記第１および第２のＵＶユニットは何れも垂直に設けられており、前記ガス排出部は装置の下部に設けられている請求項１に記載のＵＶオゾン洗浄装置。
5. 前記ＵＶオゾン洗浄装置は、前記第１のＵＶユニット側と前記第２のＵＶユニット側に切り離すことで前記ＵＶ照射室内を開放可能である請求項４に記載のＵＶオゾン洗浄装置。
6. 前記ＵＶオゾン洗浄装置のＵＶ照射室下部近傍に回転軸が設けられており、該回転軸を中心として前記ＵＶ照射室内の開放が可能である請求項５に記載のＵＶオゾン洗浄装置。

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