JP2016077936A - 被洗浄体の異物除去装置およびその異物除去方法 - Google Patents

Abstract

【目的】本発明は、被洗浄体の異物除去装置およびその異物除去方法に関し、搬送系の中に組み込める程度のコンパクトな大きさに納め、かつ従来洗浄槽で行われていた洗浄が搬送途中など大気内で容易に行うことを目的とする。【構成】噴出穴と吸引穴と覆いとを有する洗浄ヘッドと、吸引穴から洗浄液を真空吸引し、洗浄液を液体噴出穴から噴出させる真空排気系と、洗浄ヘッドと被洗浄体との間の距離を一定間隔に保持する間隔調整手段とを備え、真空排気系により吸引穴から洗浄液を真空吸引したことに対応して、液体噴出穴から噴出させた洗浄液を被洗浄体に噴出して被洗浄体上の異物を洗浄して吸引穴から吸引し、被洗浄体を局部的に洗浄するようにしている。【選択図】 図１

Description

本発明は、被洗浄体上の異物を洗浄液で洗浄する被洗浄体の異物除去装置およびその異物除去方法に関するものである。

従来、半導体基板、液晶基板、プリント基板等の基板に付着した異物を簡易的に除去するための方法がいろいろ考えられ、実用化されている。

基板を洗浄槽に入れて洗浄すればほとんどの異物を除去できるが、設備が大きくなる、時間がかかる、付帯プロセスが増加する、強力すぎて被洗浄体が破壊するなど、コストが大きくなる要素をたくさん含んでいるため、出来れば、避けたいと考えられている。

そのため、例えば、基板の搬送途中の大気中において、ブラシをかける。非常に強いガスを吹き付ける。帯電を除去するためにイオナイザーから電荷中和用のイオンを吹き付ける。あるいは、単に吹き付けただけでは、小さな異物は除去しきれないので、超音波を併用するなどの方法が取られている。これらは一体化されており、搬送系の一部に組み込む形で広く利用されている。

しかしながら、大気中で使用できる上述した従来技術では、１ミクロン以上の大きさがある異物に対しては、力学的な作用が十分に伝わるため、十分な除去力があるが、サブミクロンのオーダーの異物を除去することは出来ないといった問題があった。

また、異物除去方法が、力学的な力によるので、それ以外の方法で結びついている異物は原理的に除去出来ないという問題もあった。

また、従来の大気中洗浄方法としては、大気圧プラズマ法が開発されているが、表面化学反応を使うため、ｎｍオーダーの非常に薄い層に対してのみ効果があり、一般に欠陥として問題となるサブミクロン（数１０ｎｍから数１００ｎｍオーダー）の異物除去には全く無力であるという問題もあった。

本発明は、従来のおおがかりな洗浄槽を必要とした液体洗浄方法に対して、局部的な液浸技術を用いて基板の局部的に洗浄を行うことにより、搬送系の中に組み込める程度のコンパクトな大きさに納め、かつ従来洗浄槽で行われていた洗浄が搬送途中など大気内で容易に行えることを目的としている。

そのために、本発明は、被洗浄体上の異物を洗浄液で洗浄する異物除去装置において、洗浄液を噴出する噴出穴と、噴出穴から噴出された洗浄液が被洗浄体面上を洗浄した後の洗浄液を吸引する吸引穴と、噴出穴および吸引穴が形成されたヘッドと被洗浄体とシール部で閉空間を構成する洗浄ヘッドと、洗浄ヘッドを構成する吸引穴から洗浄液を真空吸引し、洗浄液を噴出穴から噴出させる真空排気系と、洗浄ヘッドと被洗浄体との間の距離を一定間隔に保持する間隔調整手段とを備え、被洗浄体とともにアドホックな流路を形成し
真空排気系により吸引穴から洗浄液を真空吸引したことに対応して、噴出穴から噴出させた洗浄液を被洗浄体に噴出して被洗浄体上の異物を洗浄して吸引穴から吸引することにより、被洗浄体を洗浄するようにしている。また、表面張力を上手く利用することで、液切を行い、洗浄液残渣が被洗浄体に残らないようにしている。

この際、吸引穴から吸引した洗浄液中の異物を除去し、異物を除去した洗浄液を噴出穴から噴出させるフィルターを備えるようにしている。

また、間隔調整手段として、洗浄ヘッドと被洗浄体との間の距離を一定に調整するために、洗浄ヘッドを構成する覆いの外周部分から被洗浄体に向けて気体を噴出して覆いの外周部分と被洗浄体との距離をベルヌーイの原理により一定に調整するようにしている。

また、覆いの外周部分と被洗浄体との間の距離を一定に保持すると共に、併せて、噴出した気体により液切を行い被洗浄体上の洗浄液を乾燥させるようにしている。

また、被洗浄体を平板として一定速度で移動させ、平板の全体あるいは指定された範囲を洗浄するようにしている。

また、洗浄液として、水、有機溶剤、無機溶剤を溶剤とした液体の洗浄液とするようにしている。

また、噴出穴を覆いの中心部分に設け、その外側を囲むように吸引穴を設けるようにしている。その外壁部あるいは覆いは、被洗浄体とともに閉空間を作り、洗浄液が外に漏れださないように閉じ込めている。

また、噴出穴の先端部分を親水性とし、吸引穴と外部との間の部分を撥水性とするようにしている。

また、噴出穴を１つ以上、および吸引穴を噴出穴の周囲に１あるいは複数設けるようにしている。

また、噴出穴から吸引穴に向けて洗浄液が流れる部分にレーザー光線を照射あるいは超音波振動を印加し、洗浄作用を促進させるようにしている。

また、洗浄ヘッドを収納する覆いの外周部分あるいは覆に連結した部分にガス噴出口を設け、被洗浄体上の洗浄液を吹き飛ばすと共に乾燥させるようにしている。

また、被洗浄体に向けて１あるいは複数のノズルから気体を噴出してベルヌーイの原理により被洗浄体を非接触で保持して搬送するための１あるいは複数のベルヌーイチャックを備えるようにしている。

また、洗浄ヘッドを構成する覆いを半球状あるいは半円筒状とし、半球状あるいは半円筒状の部分に複数の噴出穴を設けると共に１つあるいは複数の吸引穴を設け、半球状あるいは半円筒状の部分に設けた複数の噴出穴から被洗浄体に異なる角度からそれぞれ噴出して洗浄するようにしている。

本発明を用いると、従来から利用されてきた最強の洗浄方法である液体洗浄が大気中で行える。これにより、従来の乾式洗浄技術では除去困難であった異物が容易に除去できるようになる。フットプリントも非常に小さくコンパクトな大きさでかつ大気で出来るため、設置場所も選ばず、どこにでも配置できる。製造コストも小さくなる。洗浄液量を小さくすることが可能で、かつ、常に新鮮な洗浄液を被洗浄体に対して送ることが出来るため、ランニングコストも小さく出来る。

また、本発明を用いると、被洗浄体（洗浄した基板）が乾燥された状態で、装置から出てくるので、疑似乾式洗浄となり、液体のドロップ等が無い。表面張力を上手く使って水切りを行うため、洗浄残渣も残らない。洗浄液を局所的に加熱して用いるので、大きな洗浄槽を用いる場合と比較して省エネルギーとなる。イオナイザーを用いて帯電防止できるので、一旦除去された異物が再付着することを防止できる。ベルヌーイチャック方式等の非接触搬送方式を採用したので、両面洗浄が容易であり、かつ、洗浄面に搬送装置が触れないため、洗浄面を清浄に保てる。

また、本発明を用いると、洗浄液に種々のものが利用可能で、無機物から有機物に至るまで、種々の異物を除去できる。大きな洗浄槽を利用しないので、利用する超音波発振器のパワーを小さくすることが出来る。不要な力を被洗浄体に加えることが無いので、被洗浄体の破壊を防止できるなどの効果がある。コンピュータから洗浄位置を指示すれば、必要な場所だけ洗浄することもできるため、洗浄速度を上げることもできる。

本発明は、従来のおおがかりな洗浄槽を必要とした液体洗浄方法に対して、局部的な液浸技術を用いて被洗浄体（基板など）の局部的に洗浄を行い、搬送系の中に組み込める程度のコンパクトな大きさに納め、かつ従来洗浄槽で行われていた洗浄が搬送途中など大気内で容易に行うことを実現した。

図１は、本発明の１実施例構成図を示す。

図１の（ａ）は模式的に表した側面図を示し、図１の（ｂ）は模式的に表した底面図を示す。

図１において、被洗浄体１は、洗浄液で洗浄対象となる基板であって、例えばウェハー、ガラス基板などの基板であり、表面が平坦、あるいは平坦ではあるが前工程で表面に露光・現像などされて微小なパターンが形成された後の基板であり、処理などにより表面に異物がありこれを洗浄液で洗浄する対象の基板である。

洗浄ヘッド２は、吸引穴３、噴出穴４、シール性を持つ覆い５などから構成されるヘッドであって、被洗浄体１に非接触状態で保持されるものであり（後述する）、吸引穴３から真空吸引されたことに対応して噴出穴４から洗浄液が噴出して対面して配置した被洗浄体１を洗浄するためのものである。

吸引穴３は、真空ポンプ１１で洗浄液を真空吸引するものである。

噴出穴４は、吸引穴３から真空吸引されたことに対応して、洗浄液を対面して配置した被洗浄体１に向けて噴出するものである。

覆い５は、洗浄ヘッド２を構成するものであって、吸引穴３、噴出穴４などを覆うもの、かつ、被洗浄体１との距離をベルヌーイの原理により非接触状態で一定距離に保持するためのものである（後述する）。この覆い５にはシール性があり、洗浄液が洗浄ヘッド２内に収まり外に飛び散らないようになっている。

支持手段６は、洗浄ヘッド２を空中の所定位置に保持（固定）するもの（例えば脚）である。

搬送系７は、洗浄ヘッド２を固定し、被洗浄体１を非接触で搬送するものである（後述する）。尚、逆に、被洗浄体１を固定にし、洗浄ヘッド２を被洗浄体１に非接触で搬送するようにしてもよい。

真空ポンプ１１は、吸引穴３を真空排気する真空排気系であって、液体（各種洗浄液）、気体（空気など）を真空排気するポンプである。

フィルタ１２は、真空ポンプ１１で真空排気した洗浄液中の異物を除去し、異物除去した後の洗浄液を再循環させるためのものである。これにより、洗浄液を再利用して当該洗浄液の量を必要最小限に減らすことが可能となる。

配管１３は、真空ポンプ１１、フィルタ１２などの間をつなぐ配管である。尚、図示しないが、各種バルブや流量調整弁などは必要に応じて配置する。

次に、図１の構成およびその動作について説明する。

（１）図１は、洗浄液に含まれる異物を除去するためのフィルター１２、フィルター１２を通過した洗浄液を被洗浄物表面に供給するための液体噴出穴４、洗浄液を回収するための液体噴出口周辺部に取り囲むように設けられた吸引穴３、吸引穴３から強力に洗浄液を吸い込む真空ポンプ１１で構成されており、上記各部品は被洗浄体１と一体となってアドホック流路を形成する。特に、被洗浄体１の近傍に配置される洗浄ヘッド２の全体は床等から伸びる支柱あるいは既設装置から伸びる支持手段６によって空中に支持されている。洗浄ヘッド２と被洗浄体１との間隔が最適になるように調整する手段を有する（後述するベルヌーイ原理を利用した調整手段参照））。

（２）被洗浄体１が洗浄ヘッド２の近傍に配置されてアドホック流路を形成し、真空ポンプ１１によって吸引穴３から真空吸引されることにより噴出穴４から洗浄液が噴出する。洗浄液は表面張力の作用で被洗浄体１の表面を膜状に覆いながら洗浄作用を被洗浄体１の表面にもたらした後、吸引穴３からすべて回収する。このようにすることで、大気中でありながら、液体洗浄液が洗浄を必要とする被洗浄体１の局部的な表面にだけに供給することが可能であり、かつ、洗浄後に洗浄液が被洗浄体１に残らないように出来る。

（３）洗浄液は、通常の液体洗浄で利用する純水、オゾン水、酸化還元水、機能水、過酸化水素水、アルコール、ベンゼン、トルエン、キシレン等の有機溶剤、酸、アルカリ水溶液、液体二酸化炭素などの超流動液体、あるいは二酸化炭素を溶かした水溶液、アンモニアガスを溶かしたアンモニア水、塩酸や硫酸、硝酸等の無機酸、ＴＭＡＨ等４級アンモニウム水溶液、有機酸、あるいは王水、ＲＣＡ、ピラニア洗浄液等の混酸、フッ酸、水酸化アルカリ等のアルカリなどを利用することが出来る。必要に応じて、界面活性剤やキレート剤、ｐＨ調整剤、粘度調整剤などを含ませることも出来る。洗浄液の粘度あるいは表面張力を最適化することで、洗浄液残渣を洗浄液の残渣を最小限に減少させることが出来る。

（４）水溶液（洗浄液）の中に気体を吹き込んでマイクロバブルが生じるようにバブリングしても良い。被洗浄体１上の有機物の除去のためにオゾンのマイクロバブルを利用しても良い。反応速度を所望の速度に調整するために、液体加温あるいは冷却しても良い。液体をエアロゾル状態に冷却して半固体としたものを用いても良い。水滴あるいは水蒸気を超音速で被洗浄体に照射する２流体ジェット法を用いても良い。

（５）また、洗浄液を組み合わせて洗浄を行うことも出来る。１つの洗浄ヘッド２を用いる場合には、時分割で異なる洗浄液を用いることが出来る。例えば、最初に有機洗浄を行い、続いて、純水洗浄を行うなどである。これらは、予め、洗浄液を別々の容器に準備しておき、コンピュータからの指令によって、電磁弁を用いて図示外の配管（流路）１３を切り替えることによって実現できる。

（６）別の方法としては、独立した洗浄ヘッド２を複数用意して、それぞれに異なった洗浄液が供給されるようにして置き、コンピュータから指令を与えて、その順番に処理されるようにすることで実現できる。例えば、最初の洗浄ヘッド２では有機溶剤で洗浄を行い、その後に別の洗浄ヘッド２で純水洗浄を行い、最後に乾燥させる等の方法が実現できる。用いた複数の洗浄液が混ざらないように、別々の吸入口から回収される。

（７）洗浄液は、使い捨てにしても良いし、異物あるいは洗浄液に溶け込んだ異物溶解物を除去するために適切なフィルター１２あるいは化学反応、物理反応チャンバーを含む循環経路を設けて異物あるいは溶解物を除去し、何回も繰り返し使用することもできる。もちろん、洗浄液が正常な状態にあるかどうかを検査するための汚れセンサー、ｐＨセンサー、電気伝導度センサー類を付けておくことが望ましい。センサーの出力値を正常値と比較しセンサーが異常値を示せば新しい洗浄液に交換する。

（８）機能水を作るための電解チャンバーや電磁波照射装置を流路に含めても良い。ゼータ―電位の制御機構を入れることもできる。本発明を利用すれば、大気中において従来、水槽で行われてきた次のプロセスにふさわしい表面状態を用意できるために必要な措置を講ずることが出来る。

（９）アドホック流路を形成する洗浄ヘッド２の表面は、洗浄後に被洗浄体１の表面に液体が残らないように、テフロン（登録商標）等の撥水性材料あるいは接触角が１５０度を超えるような超撥水性材料である、飽和フルオロアルキル基（特にトリフルオロメチル基 CF3-） アルキルシリル基 フルオロシリル基 長鎖アルキル基などで構成されることが望ましい。表面を昆虫の羽のように微細加工してロータス効果等の超撥水性を持たせても良い。多孔性金属錯体と呼ばれるナノ細孔がある多孔性材料を用いても良い。超撥水材料のセルフクリーニング効果により洗浄ヘッド自身を常にきれいに保つこともできる。洗浄液噴出穴４の内側を親水性にすることによって、真空ポンプの吸引力が働かない場合も洗浄ヘッド２に洗浄液を保持し、被洗浄体２が無い場合に洗浄液が下に垂れないように出来る。

（１１）被洗浄体１の有無を確認するためのセンサーを持っており、被洗浄体１が図１の装置に供せられた時に初めて、真空ポンプ１１にスイッチが入り洗浄液が噴出する。実際には、洗浄液を供給する側には、大きな圧力は加えずに、噴出穴４の周辺にある吸引穴３の側を真空に引くことによって、洗浄液を被洗浄体１に誘導する。つまり、吸引穴３、洗浄液噴出穴４および覆い５が被洗浄体１とある間隔になって、アドホック流路が確立された場合にのみ、洗浄液に対して真空吸引が働き、洗浄液が噴出穴４から噴出する。これにより、不用意な洗浄液の漏れを自動的に防いでいる。

（１２）洗浄液が被洗浄体１に供給された状態で、被洗浄体１をローラー等の搬送手段（搬送系７）により、順次移動（左右あるいは上下に移動）させることで、被洗浄体１の表面を洗浄することが出来る。搬送系移動速度は、洗浄体液の表面張力によって、洗浄ヘッド２に液体が収まり、被洗浄体１に付着したまま移動しないような速度以下で使用するのが望ましい（後述する図１１とその説明参照）。もちろん、逆に洗浄ヘッド２を移動させても良い。

（１３）搬送系７はローラーである必要は無く、汚れが搬送系７から被洗浄体１に移らないように、ベルヌーイ効果をもちいた、非接触搬送系を用いるほうが良い。洗浄ヘッド２は空間のどの向きにあっても稼働するので、搬送系７は水平だけでなく、斜めあるいは垂直等自由に配置しても良い。特に、被洗浄体を垂直に保持して洗浄を行うと、洗浄液は表面張力によって、非常にきれいに被洗浄体から取り除くことができる。

以下図２から図１４を用いて順次詳細に説明する。

図２は、本発明の詳細構成図を示す。図２は、図１の洗浄ヘッド２および被洗浄体１との間で形成されるアドホック流路の様子を分かり易く拡大したものである。図中の１、２、３、４は図１の同じ番号のものと同一であるので、説明を省略する。

図２において、ＯＵＴは、真空ポンプ１１で真空吸引する様子を示す。

ＩＮは、真空ポンプ１１でＯＵＴから真空吸引したことに対応して、洗浄液が被洗浄体１に向けて噴射する様子を示す。

洗浄液吸引穴３、洗浄液噴出穴４を含む内側を親水性処理１４した様子を模式的に示す。

洗浄液が外に漏れないように噴出穴４の周辺部を気密性が高くなるように取り囲んだ部分に撥水性１４とし、洗浄液吸引穴３、洗浄液噴出穴４は親水性とする。

このようにすると図示のように、表面張力で洗浄液が内側に留まり、外側に流出しないようにできる。

次に、図２の構成およびその動作を説明する。

（１）洗浄ヘッド２は被洗浄体１からの距離が異なる２つの水平な表面を持ち、それぞれ第１のギャップ１６、第２のギャップ１７を形成する。

（２）洗浄ヘッド２の中央の洗浄液噴出穴４の周辺に設けられた洗浄液吸入穴３から真空ポンプ１１で吸引することで洗浄液が被洗浄体１の表面に噴出（供給）されるが、洗浄液が洗浄ヘッド２の外に飛び散らないように、洗浄液が溜まる第２のギャップ１７は周辺部の第１のギャップ１６と比較して少し深くなっており、表面張力で洗浄液が中心部に引き戻されるようになって洗浄液が外にこぼれないように成っている。第２のギャップ１７の内側領域を親水性１４すると更によい。このようにすると、被洗浄体１が無くなった際に、液が垂れるのを防止できる。被洗浄体１と洗浄ヘッド２の表面との距離は数ミクロンから数ｍｍの間にあり、被洗浄体１に洗浄ヘッド２は非接触保持されている。洗浄ヘッド２と被洗浄体１との距離は洗浄液循環および洗浄効果が最適になるように自動調整されている。

図３は、本発明の詳細構成図（その２）を示す。

図３の（ａ）は側面図を示し、図３の（ｂ）は底面図を示す。図３中の１、２、３、４、ＯＵＴ，ＩＮは図１、図２の同じ番号，記号のものと同一であるので、説明を省略する。

図３において、レーザー光線１８は、洗浄液に照射するレーザー光線である。

ピエゾジェット１９は、図示外のピエゾ圧電素子を用いて洗浄液を霧状入射しつつ真空吸引によって噴射された洗浄液である。

次に、図３の構成およびその動作を説明する。

（１）図３は、洗浄液を供給するのに、ピエゾ圧電素子を用い、例えばインクジェットプリンターに利用されている非常に高速かつ、ピコリットルからマイクロリットルと超微量の洗浄液を被洗浄体１の表面に噴射して液洗浄すると共に、真空排気して当該液洗浄液を吸引して除去することが出来る。プリンターと同様に洗浄液の噴射量や付着場所をコンピュータに予め記録しておき、その情報を元にピエゾ圧電素子を駆動して洗浄液を噴出してその局所部分のみ液洗浄すると共に真空排気して洗浄液を除去することにより任意のパターンのみの液洗浄を行うことが出来る。つまり、従来の液洗浄の概念には無い、被洗浄体１上の洗浄位置を指定して、非常に小さな局所部分のみを液洗浄して真空排気により当該洗浄液の除去を実現できる。

（２）従って、検査装置などによって、汚れている場所が予め判明している場合には、その場所を指定することで、その場所だけを局所的に液洗浄して洗浄液を除去することが可能となる。これにより、洗浄液の使用量の削減、真空で液を吸い込むときの負荷を小さくすることが出来る。大量の液体中で洗浄すると表面張力で破壊されてしまうこともあるが、本方法では、液の付着量が非常に少ないため、被洗浄体１の破壊を防止できる効果もある。洗浄が必要のない場所に洗浄液が触れないので、被洗浄体１が痛むのを防止できる。

（２）同様に、洗浄液噴出原理として熱を用いたバブルジェット（登録商標）機構を用いても良い。

（３）また、局所洗浄効果を高めるために、図示したように、洗浄液が被洗浄体１と接触する場所を透明な部材にして、被洗浄体１の指定箇所のみをレーザー光線１８などで照射して所望温度に洗浄液を加熱してもよい。洗浄は化学反応なので、１０度温度が上昇するごとに洗浄速度はおおよそ２倍速くなる。洗浄反応を促進する特定の波長の光を当てても良い。あるいは、熱としてではなく、光化学反応を加速する波長の光を当てても良い。

図４は、本発明の詳細構成図（その３）を示す。

図４の（ａ）は側面図を示し、図４の（ｂ）は底面図を示す。図３中の１、２、３、４、ＯＵＴ，ＩＮは図１、図２、図３の同じ番号，記号のものと同一であるので、説明を省略する。

図４において、超音波振動子２０は、被洗浄体１に噴射した洗浄液に超音波振動を印加して洗浄力を高めるためのものであって、図では被洗浄体１の下側および上側の両側に設けたものである。尚、上側あるいは下側のみでもよい。

次に、図４の構成および動作を説明する。

（１）図４は、液浸状態で超音波洗浄を行う構成例を示す。超音波洗浄は機械式時計（ムーブメント）やメガネなどの洗浄で知られているように、強力な超音波振動を加えることで、被洗浄体１に付着した異物を洗浄液中に除去（放出）する方法である。

（２）本発明は、大気中でありながら、液体（洗浄液）が被洗浄体１に膜状に直接触れるため、超音波は容易に被洗浄体１に到達し、非常に効率の良い洗浄を行うことが出来る。超音波の振動数は洗浄目的によって最適なものを選択することが出来る。例えば、油汚れが目的であれば、キャビテーション作用が起こりやすい数十キロヘルツ（２８ＫＨｚ）の周波数を選び、ダメージが入ると困る場合には、１００ＫＨｚ以上の周波数を用いて洗浄を行う。この周波数はパターンの無い、ガラス基板やシリコン基板の洗浄に向いている。サブミクロンの異物を除去するためには１ＭＨｚ以上のメガソニック領域の超音波を用いると効率的に異物を除去できる。ガラスマスクの洗浄に向いている。

（３）本発明は、洗浄液が被洗浄体１の表面でいわば膜状なので、超音波のエネルギーが表面の異物だけに有効に効く。そのため、被洗浄物１にフォトレジスト等のアスペクト比が高い微細な加工がしてある場合でも、それを破壊することなく、洗浄を行うことが可能である。特に、局所的に洗浄液を被洗浄体１に噴射する場合には、その効果が顕著である。

（４）超音波洗浄に用いる音波の周波数は、洗浄むらを防止するため、時間経過に伴って変化させることが望ましい。周波数を変化させるともっとも洗浄効果が高い場所を移動させることが可能となり均一に洗浄が出来る。加えるパワー（例えば数１０Ｗから数百Ｗ）は、被洗浄体１の丈夫さと異物の付着力により一番良い結果が得られるように実験で求めて調整する。従来の洗浄槽による超音波洗浄とは異なり、被洗浄体１の表面近傍数ｍｍの位置に直接に超音波振動子２０を配置して超音波を加えることも出来るので、より直接的な超音波印加が可能で、省エネルギーで洗浄力アップが実現できる。

図５は、本発明の詳細構成図（その４）を示す。

図５の（ａ）は側面図を示し、図５の（ｂ）は底面図を示し、図５の（ｃ）は上面図(部分）を示す。図５中の１、２、３、４、２０、ＯＵＴ，ＩＮは図１、図２、図３、図４の同じ番号，記号のものと同一であるので、説明を省略する。

図５において、ガス噴出口２１は、イオナイザー２１２でイオン化されたガス（あるいはイオン化されていないガス）を被洗浄体１に図示のようにエアーナイフを形成するように斜めに噴射し、被洗浄体１上の洗浄液を残渣が残らないように吹き飛ばすと共に乾燥させるためのガス（気体）を噴出する口である。

ガスソース２１１は、噴射するガスを格納したボンベなどある。

イオナイザー２１２は、ガスソース２１１から取り込んだガスをイオン化するものである。

次に、図５の構成および動作を説明する。

（１）図５は、洗浄後の被洗浄体１の表面を乾燥させるために、洗浄ヘッド２の周辺部にガス噴出口２１を設けた構成例を示す。ガス噴出口２１には適当な圧力と流量あるいは温度を用い、洗浄で用いた液体（洗浄液）を完全に吹き飛ばすあるいは／および乾燥させる。これにより、被洗浄体１は完全に乾燥され、洗浄液は残らない。温風を用いても良いし、異物の再付着を防止するために、イオナイザー２１２で発生したイオンガスを吹き付けて、被洗浄体１の表面の帯電を防止しても良い。

（２）洗浄液と大気との境界線にガスが当たるように装置全体を取り囲んでエアカーテンを形成するようにガス噴出口２１を配置する。洗浄装置は、必ずしも１方向にだけ移動するとは限らず、場合によっては、左右方向、上下方向に自由に動くことがある。本発明の様にガス噴射口２１が配置されていれば、どちらに移動した場合にも、確実に洗浄液を被洗浄体１の表面から除去できる。ガス噴射口２１から噴出するガスシャワーに用いる気体は、空気でも良いし、乾燥窒素でも良い。熱をかけることで被洗浄体１に変質が起こる場合は、不活性ガスを利用することも出来る（必要に応じてガスソース２１１を準備する）。

（３）洗浄後の被洗浄体１に表面に赤外線等のハイパワーレーザー光線を当てて、被洗浄体１の表面温度を上昇させて、洗浄液を乾燥させる方法も利用できる。

図６は、本発明の詳細構成図（その５）を示す。

図６の（ａ）は側面図を示し、図６の（ｂ）は底面図を示す。図６中の１、２、３、４、２１、ＯＵＴ，ＩＮは図１、図２、図３、図４、図５の同じ番号，記号のものと同一であるので、説明を省略する。図６は、被洗浄体１の面積が広く、これに対応して洗浄ヘッド２をアレイ化した例を示す。

図６において、洗浄ヘッド２のアレイ化は、図示のように、洗浄液噴出穴４を複数設け、その外側に洗浄液噴出穴４を取り囲むように洗浄液吸入穴３を設けた例を示す。

次に、図６の構成および動作を説明する。

（１）図６は、面積の広い被洗浄体１を洗浄する構成例を示す。被洗浄体１の広い面積に対応するには、洗浄ヘッド２を千鳥足状に並列に並べる、あるいは、アレイ化することが望ましい。

（２）図６では、６は１つの洗浄ヘッド２に３つの液体噴出穴４を設けた例を示している。液体の噴出穴４と吸引穴３はペアであると考えてアレイ化を行っている。洗浄ヘッド２は、洗浄液吸入穴３から液体（洗浄液）を強烈に吸い込むことによって洗浄液噴出穴４から洗浄液が被洗浄体１に向けて噴射される仕組みになっている。洗浄体１の洗浄対象の面積が広くなっても液体の噴出力を場所に関係なく一定に保つためには、液体吸入穴３を洗浄ヘッド２の全体の周辺部に持つより、液体噴射穴４の近くに設けた方が有利である。図６では、それぞれの液体噴射穴４の周りに液体吸入穴３を設け、安定した大きな洗浄液吸入が実現できるようにしてある。

（３）被洗浄体１を乾燥させるためのガス噴射口２１は、洗浄液体１とは圧力の交換が無いようにギャップを広く取り、気流が外側に向かうようにすることで自由に設置可能なので、洗浄液領域を囲むように洗浄ヘッド２の周辺部に設けた。洗浄ヘッド２の周辺部を一周するように設けたことで、洗浄液は洗浄ヘッド２から被洗浄体１が遠ざかる際に、ガスが吹き付けられ十分に乾燥が行われる。エアカーテンの効果もあり、洗浄液はガス領域できちんと分離される。もっと一度に洗浄できる面積を増やしたい場合は、液体の噴出穴４と吸引穴３のペアを増加させることで実現出来る。もちろん、搬送方向に対して、洗浄抜けが無いように小さな洗浄ヘッド２を千鳥足状に配置することで、広い面積をカバーすればよい。

図７は、本発明の詳細構成図（その６）を示す。

図７の（ａ）は側面図を示し、図７の（ｂ）は底面図を示す。図７中の１、２、３、４、２１、ＯＵＴ，ＩＮは図１、図２、図３、図４、図５、図６の同じ番号，記号のものと同一であるので、説明を省略する。図７は、被洗浄体１を両面から同時に液洗浄する例を示す。

図７において、洗浄ヘッド２は、該図７で、上側および下側に２組を設け、被洗浄体１の上側の面および下側の面を同時にそれぞれ液洗浄するものである。

次に、図７の構成および動作を説明する。

（１）図７は、被洗浄体１を上下両面から挟んで両面を同時洗浄する例を示す。

（２）被洗浄体１は通常の半導体基板の様に片面のみ用いるものばかりでなく、マイクロマシニング用のウェハーのように両面を利用するものもある。液晶用のガラスも両面を利用するものがあるため、基板（被洗浄体１）の両面を同時にクリーニング出来ることが望ましい。図７では、図示のように上下に洗浄ヘッド２を配置して、両面同時クリーニングを実現している。

（３）被洗浄体１を上下対称に両面から挟むと、洗浄液の表面張力が被洗浄体１の両面に対して均等に加わるため、被洗浄体１は自動的に上下２つの洗浄ヘッド２の丁度中心に来る。この場合、搬送系（図示のベルヌーイ搬送ロボット２２）に対して宙に浮いているような状態になるため、搬送系は非常に小さな力で被洗浄体１を移動させることが出来る。図示のベルヌーイ搬送ロボット２２で用いたベルヌーイチャック法などでは非常に使いやすい。このようにすると被洗浄体１はどこにも接触していないため、両面が洗浄されたまま保持移動することが出来る。

（４）同様の機構を被洗浄体１の側面を洗浄するためにも利用できる。側面も同時洗浄したい場合には、上下左右の４方向から４組の洗浄ヘッド２を被洗浄体１に同時に当てることで実現できる。側面だけを洗浄したい場合は、側面のみに洗浄ヘッド２を設けることで実現できる。

図８は、本発明の詳細構成図（その７）を示す。

図８の（ａ）は側面図を示し、図８の（ｂ）は底面図を示す。図８中の１、２、３、４、２１は図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７の同じ番号，記号のものと同一であるので、説明を省略する。図８は、ベルヌーイチャック２３とリニアモーター等の並進移動装置とを設けたベルヌーイリニア搬送ロボット２４を設け、これに被洗浄体１を載せるものである。

図８において、ベルヌーイリニア搬送ロボット２４は、リニア搬送機構と、ベルヌーイチャック２３とから構成され、非接触で被洗浄体１を搬送（図８では右方向あるいは左方向に搬送）するものである。

ベルヌーイチャック２３は、図９で後述するように、ガスを被接触体１に向けて噴射してそのときのガスの噴射気流により、ガス噴射口と被接触体１とが一定距離に保持されるベルヌーイの原理を利用したチャックである（公知）。

次に、図８の構成および動作を説明する。

（１）図８は、ベルヌーイチャック２３をリニアモーター等の並進移動装置（公知）に付けて、その上に被洗浄体１を載せるようにしたものである。既述した図７のロボット２２のハンドを搬送手段として用いた場合、被洗浄体１が小さい場合、あるいは搬送距離が短い場合は、容易に搬送できる。しかしながら被洗浄体１が大きくなると、大きなストロークのロボット２２のハンドが必要となり、ハンドの機械強度を保つために、装置が非常に大掛かりになり、パワーも必要とするため効率が悪い。図８は、並進移動が可能なリニアモーター等の搬送装置の上にベルヌーイチャック２３を取り付けて、その上に被洗浄物１を置くようにしたので、非常に大きな被洗浄物１の場合でも、容易にギャップを正確に保ったまま並進搬送することが出来る。

図９は、本発明の詳細構成図（その８）を示す。図９は、非接触搬送系の例を示す。

図９において、ベルヌーイチャック２３は、図示外のノズルからガス供給２７を受けた高圧ガスを噴射し、対面して載置した被洗浄体１を非接触で保持したり、搬送したりするものである。

切換え弁２５は、ガス供給２７から供給された高圧ガスをコンピュータ２６から指示されたベルヌーイチャック２３に供給するものである。

コンピュータ２６は、被洗浄体１の搬送などを行う際に、所定の順番でガス供給２７からの高圧ガスを、切換え弁２５をＯＮあるいはＯＦＦに制御して供給し、被洗浄体１を搬送などするものである。

次に、図９の構成および動作を説明する。

（１）図９は、ベルヌーイチャックを用いた非接触搬送系の構成例を示す。図示したように、小さなベルヌーイチャック２３を同一平面内に沢山敷き詰めておき、それぞれのベルヌーイチャック２３が任意のタイミングおよび位置で動作できるようにしておく。この状態で、被洗浄体１が搬送されている方向から順番にノズルからベルヌーイ気体噴出を開始し、被洗浄体１が通過した場所はオフにするようにコンピュータ２６で切換え弁２５を制御する。このようにすると、ベルヌーイチャック２３はベルヌーイ効果で捕捉している被洗浄体１の力が最も強く働いている位置が順番にずれていき、それに伴って被洗浄体１が移動するため、非接触で被洗浄体１を搬送することが出来る。

（２）また、多孔質の穴から圧縮気体を噴き上げて、被洗浄体１の表面に流体膜を作り、平板を中空に支えて運ぶエアベアリング技術なども利用できる。これらに使用するガスはＨＥＰＡあるいはＵＬＰＡフィルターなどを通してゴミが無いようにしておくのは言うまでもない。また、これら自身が静電気を起こさないように、イオナイザー等で帯電制御を行うのは言うまでもない。前者は静的な流体膜を作る例であったが、超音波を利用して動的に被洗浄体１の表面に流体膜を作り搬送する方法もある。旋回流あるいはサイクロンを用いて、搬送を行う方式もあり、これも非接触移動手段として利用できる。

図１０は、本発明の詳細構成図（その９）を示す。

図１０の（ａ）はチャック２３の模式図を示し、図１０の（ｂ）はウェハー（被洗浄体）１とチャック２３との関係を模式的に示し、図１０の（ｃ）はチャック２３とパッド２８とウェハー（被洗浄体）１との関係を模式図に示す。

図１０に示すように、既述したベルヌーイチャック２３は、高圧エアーを図示のようにパッド２８のノズルからウェハー（被洗浄体）１に向けて噴射すると、噴射口とウェハー（被洗浄体）１との間の距離を一定に保持する、ベルヌーイの原理を利用したものであって、具体的には図示のような構成で実現できる。

次に、図１１から図１４を用い、吸入穴３から洗浄液を真空吸引したことに対応して、噴出穴４から噴出した洗浄液が被洗浄体１に噴射して洗浄した後、当該被洗浄体１上の洗浄液を除去（乾燥）するときの構成、動作について詳細に説明する。

図１１は、本発明の動作説明フローチャート（その１）を示す。

図１１において、Ｓ１は、液体の高さを測定する。これは、例えば図２の液面３１の高さを測定する。図２の例では、搬送方向が右から左の方向であるから、左側の後端の液面の高さ（図示の洗浄ヘッド２と被洗浄体１との間の液面の、洗浄ヘッド１の左先端からの高さ）を測定する。

Ｓ２は、噴出圧力あるいは被洗浄体１の移動速度を調整する。

Ｓ３は、範囲内か判別する。ＹＥＳの場合には、終了する。ＮＯの場合には、Ｓ１以降を繰り返す。

以上によって、例えば図２の被洗浄体１が右方向に搬送している場合に、洗浄ヘッド２の後端から液面３１までの高さを測定し（Ｓ１）、実験で求めた適切な高さの範囲内になる（Ｓ３のＹＥＳ）ように、噴出圧力（図５のガス噴出口２１の噴出圧力）あるいは被洗浄体１の移動速度（図２、図５の被洗浄体１の移動速度）を調整する（Ｓ２）。これにより、図２、図５などで被洗浄体１を右方向に移動させる速度（あるいはガス噴出口２１の圧力）を適切に調整し、表面張力による液面３１が適切な範囲に自動調整され、洗浄後の洗浄液を全部、吸引穴３から真空吸引し、洗浄後の洗浄液が被洗浄体１上に残る事態を防止し、乾燥ムラの発生などを防止できる。

図１２は、本発明の動作説明フローチャート（その２）を示す。

図１２において、Ｓ１１は、所定角度からブローする。

Ｓ１２は、ブロー位置を移動させて均一にブローする。

Ｓ１３は、均一にブローか判別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ１４に進む。ＮＯの場合には、Ｓ１２に戻り繰り返す。

Ｓ１４は、板（被洗浄体１）を動かす。

例えば、既述した図５の（ｃ）に示すように、ガス噴出口２１から斜め方向に被洗浄体１に向けてガスを噴射し、洗浄液を吹き飛ばすと共に乾燥させる（Ｓ１１）。そして、ガス噴出口２１を振って被洗浄体１を均一にブローし、被洗浄体１上の洗浄液を吹き飛ばすと共に乾燥することを均一に行う（Ｓ１２）。均一にブローを被洗浄体１に行ったら（Ｓ１３のＹＥＳ），被洗浄体（板）を次の位置に移動させる（Ｓ１４）。

以上によって、図５に示すように、洗浄ヘッド２から洗浄液を被洗浄体１に噴射して洗浄した後、ガス噴射口２１からガスを噴射しつつ噴射位置を移動させてブローし、洗浄液を吹き飛ばすと共に乾燥し、被洗浄体１に残さを残さす綺麗に乾燥させることが可能となる。

図１３は、本発明の動作説明フローチャート（その３）を示す。

図１３において、Ｓ２１は、モップ、ブラシで散らす。

Ｓ２２は、きれいになったか判別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ２３に進む。ＮＯの場合には、Ｓ２１に戻り繰り返す。

Ｓ２３は、被洗浄体を移動する。

以上によって、例えば図１の被洗浄体１が右方向に搬送している場合に、洗浄ヘッド２の右側の洗浄後の後端部分で、図示外のモップ、ブラシで残存の洗浄液をふき取ったり、散らしたりすると共に図示外のガスを噴射して乾燥させ、図示外の被洗浄体１上の微細粒子検出機構（例えば弱いレーザー光線を照射してそのときに表面の散乱度合を検出してこれが所定範囲内できれいになったか判別する機構など）で検出し、所定範囲内になって綺麗な状態になったと判定された場合には、板（被洗浄体１）を次の位置に搬送することにより、洗浄後の洗浄液が被洗浄体１上に残る事態を軽減し、乾燥ムラの発生などを防止できる。

図１４は、本発明の他の実施例構成図を示す。図１４は、図１から図８で既述した洗浄ヘッド２の覆い５を、半球状あるいは半円筒状にし、吸引穴３から図示外の真空ポンプ１１で真空排気したことに対応して、複数のジェットノズル（噴射穴）４から被洗浄体１に向けて異なる角度から洗浄液（洗浄液あるいは蒸気８、あるいは両者の混合）を噴射し、凹凸のある被洗浄体１の表面上の異物を確実に除去するための例を示す。蒸気には、イソプロピルアルコール等を用いることができる。

本発明の１実施例構造図である。 本発明の詳細構成図である。 本発明に詳細構成図（その２）である。 本発明に詳細構成図（その３）である。 本発明に詳細構成図（その４）である。 本発明に詳細構成図（その５）である。 本発明に詳細構成図（その６）である。 本発明に詳細構成図（その７）である。 本発明に詳細構成図（その２）である。 本発明に詳細構成図（その２）である。 本発明に動作説明フローチャート（その１）である。 本発明に動作説明フローチャート（その２）である。 本発明に動作説明フローチャート（その３）である。 本発明に他の実施例構成図である。

１：被洗浄体
２：洗浄ヘッド
３：吸引穴、洗浄液吸引穴
４：噴出穴、洗浄液噴出穴
５：覆い
６：支持手段
７：搬送系
１１：真空ポンプ
１２：フィルタ
１３：配管
１４：親水性
１５：撥水性
１６：第１のギャップ
１７：第２のギャップ
１８：レーザー光線
１９：ピエゾジェット
２０：超音波振動子
２１：ガス噴出口
２１１：ガスソース
２１２：イオナイザー
２２：ベルヌーイ搬送ロボット
２３：ベルヌーイチャック
２４：ベルヌーイリニア搬送ロボット
２５：切換え弁
２６：コンピュータ
２７：ガス供給
２８：パッド
３１：液面
３２：洗浄液あるいは蒸気

Claims (14)

1. 被洗浄体上の異物を洗浄液で洗浄する異物除去装置において、
   洗浄液を噴出する噴出穴と、前記噴出穴から噴出された洗浄液が前記被洗浄体面上を洗浄した後の当該洗浄液を吸引する吸引穴と、前記噴出穴および前記吸引穴と前記被洗浄体とで構成される閉空間を構成する覆いと、を有する洗浄ヘッドと、
   前記洗浄ヘッドを構成する前記吸引穴から洗浄液を真空吸引し、洗浄液を前記噴出穴から噴出させる真空排気系と、
   前記洗浄ヘッドと前記被洗浄体との間の距離を一定間隔に保持する間隔調整手段とを備え、
   前記真空排気系により前記吸引穴から洗浄液を真空吸引したことに対応して、前記噴出穴から噴出させた洗浄液を前記被洗浄体に噴出して当該被洗浄体上の異物を洗浄して前記吸引穴から吸引することにより、被洗浄体を洗浄することを特徴とする被洗浄体の異物除去装置。
2. 前記吸引穴から吸引した洗浄液中の異物を除去し、当該異物を除去した洗浄液を前記噴出穴から噴出させるフィルターを備えたことを特徴とする請求項１に記載の被洗浄体の異物除去装置。
3. 前記間隔調整手段として、前記洗浄ヘッドと前記被洗浄体との間の距離を一定に調整するために、前記洗浄ヘッドを構成する覆いの外周部分から前記被洗浄体に向けて気体を噴出して覆いの外周部分と被洗浄体との距離をベルヌーイの原理により一定に調整することを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の被洗浄体の異物除去装置。
4. 請求項３において、覆いの外周部分と被洗浄体との間の距離を一定に保持すると共に、併せて、噴出した気体により被洗浄体上の洗浄液を乾燥させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の被洗浄体の異物除去装置。
5. 前記被洗浄体の全体あるいは指定された範囲を洗浄することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の被洗浄体の異物除去装置。
6. 前記洗浄液として、水、有機溶剤、無機溶剤を溶剤とした液体の洗浄液としたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の被洗浄体の異物除去装置。
7. 前記噴出穴を前記覆いの中心部分に設け、その外側を取り囲むように前記吸引穴を設けたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の被洗浄体の異物除去装置。、
8. 前記噴出穴の先端部分を親水性とし、前記吸引穴と外部との間の部分を撥水性としたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の被洗浄体の異物除去装置。
9. 前記噴出穴を１つ以上、および前記吸引穴を前記噴出穴の周囲に１あるいは複数設けたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の被洗浄体の異物除去装置。
10. 前記噴出穴から前記吸引穴に向けて洗浄液が流れる部分にレーザー光線を照射あるいは超音波振動を印加し、洗浄作用を促進させたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の被洗浄体の異物除去装置。
11. 前記洗浄ヘッドを収納する覆いの外周部分あるいは覆に連結した部分にガス噴出口を設け、被洗浄体上の洗浄液を吹き飛ばすと共に乾燥させることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の被洗浄体の異物除去装置。
12. 前記被洗浄体に向けて１あるいは複数のノズルから気体を噴出してベルヌーイの原理により当該被洗浄体を非接触で保持して搬送するための１あるいは複数のベルヌーイチャックを備えたことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の被洗浄体の異物除去装置。
13. 前記洗浄ヘッドを構成する覆いを半球状あるいは半円筒状とし、当該半球状あるいは半円筒状の部分に前記複数の噴出穴を設けると共に前記１つあるいは複数の吸引穴を設け、半球状あるいは半円筒状の部分に設けた複数の噴出穴から前記被洗浄体に異なる角度からそれぞれ噴出して洗浄することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の被洗浄体の異物除去装置。
14. 被洗浄体上の異物を洗浄液で洗浄する異物除去方法において、
    洗浄液を噴出する噴出穴と、前記噴出穴から噴出された洗浄液が前記被洗浄体面上を洗浄した後の当該洗浄液を吸引する吸引穴と、前記噴出穴および前記吸引穴と前記被洗浄体とで構成される閉空間を構成する覆いと、を有する洗浄ヘッドと、
    前記洗浄ヘッドを構成する前記吸引穴から洗浄液を真空吸引し、洗浄液を前記噴出穴から噴出させる真空排気系と、
    前記洗浄ヘッドと前記被洗浄体との間の距離を一定間隔に保持する間隔調整手段とを設け、
    前記真空排気系により前記吸引穴から洗浄液を真空吸引したことに対応して、前記噴出穴から噴出させた洗浄液を前記被洗浄体に噴出して当該被洗浄体上の異物を洗浄して前記吸引穴から吸引し、被洗浄体を洗浄することを特徴とする被洗浄体の異物除去方法。