JP2016219674A - 洗浄装置及び洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄効率が良く、洗浄時間及び洗浄液の消費の増大を抑えることが可能な洗浄装置及び洗浄方法を提供する。
【解決手段】被洗浄物を浸漬して洗浄するための洗浄液で満たされる洗浄槽と、洗浄液を洗浄槽の内部に供給する供給部を具備し、洗浄槽の内部に供給部から洗浄液を供給することで、洗浄槽の上縁から洗浄液を溢れさせながら、洗浄槽内の洗浄液に浸漬された被洗浄物を洗浄する洗浄装置であって、洗浄槽が、洗浄槽の上縁より下方に配置された、洗浄液を排出するための排出部を有し、洗浄槽の上縁から洗浄液を溢れさせるとともに、排出部からも洗浄液を排出しながら被洗浄物を洗浄するものであることを特徴とする洗浄装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウェーハ等の被洗浄物を洗浄液に浸漬して洗浄する洗浄装置及び洗浄方法に関する。

従来、半導体ウェーハなどの被洗浄物を洗浄する場合、例えば、図８に示すような洗浄装置１００を使用することができる。図８に示すように、この洗浄装置１００は被洗浄物Ｗを浸漬して洗浄する洗浄液１０１を満たすための洗浄槽１０２、洗浄槽１０２内に洗浄液１０１を供給する供給部１０３を具備している。なお、図８における破線の矢印は洗浄液の流れを示している。

そして、図８のように、洗浄槽１０２に洗浄液１０１を満たした状態で、さらに、供給部１０３から洗浄槽１０２に洗浄液１０１を供給する。このようにして、洗浄液１０１を洗浄槽１０２の上縁から溢れさせながら被洗浄物Ｗの洗浄を行うことができる。

この場合、図９に示すように、供給部１０３から供給された洗浄液１０１は、まず、洗浄槽１０２の底部から、洗浄液１０１の液面に向かって上昇する。洗浄液１０１は液面に届いた後、洗浄槽１０２の側壁部に向かって水平に移動し、側壁部の上端（洗浄槽１０２の上縁）から溢れ出る。このようにして、洗浄槽１０２から洗浄液１０１が排出される。ここで、洗浄液１０１によって被洗浄物Ｗから遊離した微粒子等の汚れのうち、洗浄液１０１の液面に浮遊した汚れは、側壁部の上端から洗浄槽１０２の外に排出される。

さらに、特許文献１には、上記のように洗浄液をオーバーフローさせる際に、洗浄液の液面に沿って気体を吹きつけるためのノズルを設けた洗浄装置が開示されている。このような洗浄装置は、ノズルから液面に沿って気体を吹きつけることで、液面に浮遊した汚れを移動させ、汚れをより効率よく洗浄槽の上縁から除去することができる。

特開平５−５５１９１号公報

上述のように、図８、９に示すような従来の洗浄装置１００では、液面近傍の洗浄液１０１だけが排出される構造であった。従って、液面近傍の極めて浅い部分の洗浄液１０１が排出されるのみであった。そのため、液面より下方の洗浄液１０１は排出されることなく、洗浄槽１０２の底部方向に下降する（図９に示す破線の矢印参照）。このように、洗浄槽１０２内で洗浄液１０１は大きな循環流を形成する。

そして、このような大きな循環流のために、被洗浄物Ｗから遊離した汚れのうちの液面に浮遊しなかった汚れの殆どが洗浄槽１０２内を下降し、再び被洗浄物Ｗに戻ることとなる。これにより、洗浄効率が低下し、洗浄時間が余分に必要となるうえに、洗浄液を余分に消費するという問題があった。

本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、洗浄効率が良く、洗浄時間及び洗浄液の消費の増大を抑制することが可能な洗浄装置及び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、本発明は、被洗浄物を浸漬して洗浄するための洗浄液で満たされる洗浄槽と、前記洗浄液を前記洗浄槽の内部に供給する供給部を具備し、前記洗浄槽の内部に前記供給部から前記洗浄液を供給することで、前記洗浄槽の上縁から前記洗浄液を溢れさせながら、前記洗浄槽内の前記洗浄液に浸漬された前記被洗浄物を洗浄する洗浄装置であって、前記洗浄槽が、前記洗浄槽の上縁より下方に配置された、前記洗浄液を排出するための排出部を有し、前記洗浄槽の上縁から前記洗浄液を溢れさせるとともに、前記排出部からも前記洗浄液を排出しながら前記被洗浄物を洗浄するものであることを特徴とする洗浄装置を提供する。

本発明の洗浄装置は、洗浄槽の上縁から洗浄液をオーバーフローさせることで洗浄液を排出するとともに、洗浄槽の上縁より下方に配置された排出部からも洗浄液を排出することができる。これにより、液面近傍の洗浄液だけでなく、液面近傍より下方の洗浄液も排出することができる。その結果、液面に浮遊しなかった汚れも除去することができ、被洗浄物から遊離した汚れが再び被洗浄物に戻ることを抑制できるので洗浄効率の高い洗浄装置となる。

このとき、前記洗浄槽が前記排出部として孔を有するものであることが好ましい。

本発明の洗浄装置では、排出部として孔を好適に使用することができる。

またこのとき、前記洗浄槽が前記排出部としてスリットを有するものであることが好ましい。

本発明の洗浄装置では、排出部としてスリットを好適に使用することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明は、洗浄槽の内部に満たされた洗浄液に被洗浄物を浸漬し、供給部から前記洗浄槽の内部に前記洗浄液を供給することで、前記洗浄槽の上縁から前記洗浄液を溢れさせながら前記被洗浄物を洗浄する洗浄方法であって、前記洗浄槽として、前記洗浄槽の上縁より下方に配置された、前記洗浄液を排出するための排出部を有するものを使用し、前記洗浄液を前記供給部から前記洗浄槽に供給することで、前記洗浄槽の上縁から前記洗浄液を溢れさせるとともに前記排出部からも前記洗浄液を排出しながら前記被洗浄物を洗浄することを特徴とする洗浄方法を提供する。

本発明の洗浄方法では、洗浄槽の上縁から洗浄液をオーバーフローさせることで洗浄液を排出するとともに、洗浄槽の上縁より下方に配置された排出部からも洗浄液を排出する。これにより、液面近傍の洗浄液だけでなく、液面近傍より下方の洗浄液も排出することができる。その結果、液面に浮遊していない汚れも除去することができ、被洗浄物から遊離した汚れが再び被洗浄物に戻ることを抑制することができるので洗浄効率の高い洗浄を行うことができる。

このとき、本発明の洗浄方法では、前記排出部を孔とすることができる。

本発明の洗浄方法では、排出部として孔を好適に使用することができる。

このとき、本発明の洗浄方法では、前記排出部をスリットとすることができる。

本発明の洗浄方法では、排出部としてスリットを好適に使用することができる。

本発明の洗浄装置及び洗浄方法であれば、洗浄液の液面近傍の汚れだけでなく、液中の汚れも洗浄槽内から効率よく排出できるため、従来に比べ洗浄効率の高い洗浄を実施することができる。その結果、洗浄に要する時間、洗浄液の消費量を低減することができる。

本発明の洗浄装置の一例を示した概略図である。 本発明の洗浄装置における洗浄槽内の洗浄液の流れを示した概略図である。 本発明の洗浄装置において、被洗浄物を洗浄液に浸漬する際の概略を示す図である。 本発明の洗浄装置において、排出部を孔とした場合の一例を示す概略図である。 排出部から排出される洗浄液の排出速度の変化を示す図である。 本発明の洗浄装置において、排出部を孔とした場合の他の一例を示す概略図である。 本発明の洗浄装置において、排出部をスリットとした場合の一例を示す概略図である。 従来の洗浄装置の一例を示した図である。 従来の洗浄装置における洗浄槽内の洗浄液の流れを示した図である。

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

上記のように、従来の洗浄装置では、液面近傍の洗浄液のみが排出されるため、液面に浮遊しなかった汚れは洗浄槽内を循環し、被洗浄物に付着してしまうことがあった。そのため、洗浄効率が低下し、洗浄時間や洗浄液の消費量が増大してしまうという問題があった。

そこで、本発明者等はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、洗浄槽の上縁より下方に排出部を配置し、この排出部から液面に浮遊しなかった、洗浄液中を漂っている汚れを含む洗浄液を洗浄槽から排出することで洗浄効率を向上させることを見出し、本発明を完成させた。

まず、本発明の洗浄装置について、図１〜７を参照して説明する。図１に示すように、本発明の洗浄装置１０は、被洗浄物Ｗを浸漬して洗浄するための洗浄液１で満たされる洗浄槽２と、洗浄液１を洗浄槽２の内部に供給する供給部３を具備している。洗浄液としては、例えば、水、薬液などを使用できる。供給部３としては、側面に穴を有する管状のノズル等を使用できる。さらに、洗浄槽２内で被洗浄物Ｗを保持するための保持具４を具備していても良い。なお、図１における破線の矢印は洗浄液１の流れを示している。

そして、図１に示すように、本発明の洗浄装置１０において、洗浄槽２は、洗浄槽２の上縁２ａより下方に配置された排出部５を有している。そして、この排出部５は液面よりも下方の洗浄液１を排出することができる。なお、図１には、排出部５を洗浄槽２の側部２ｂに形成した孔とする場合を示している。洗浄槽２が上記のような排出部５を有していることにより、被洗浄物Ｗの洗浄時に、洗浄槽２の上縁２ａから洗浄液１を溢れさせ排出するとともに、排出部５からも洗浄液１を排出しながら被洗浄物Ｗを洗浄することができる。

また、排出部５の配設に関しては、予め、洗浄槽２の側部２ｂ付近の、液面に沿って水平に移動する洗浄水の深さを把握しておき、該把握した深さに相当する深さまでの側部２ｂに排出部５を設けることができる。

ここで、洗浄槽２を正面から見た場合の、洗浄槽２内の洗浄液１の流れの概略を図２に示す。なお、図２においても、洗浄液１の流れを破線の矢印で示す。図２に示すように、供給部３から供給された洗浄液１は、側部２ｂと底部２ｃから成る洗浄槽２内で液面１ａに向かって上昇する。そして、液面１ａ近傍に到達した洗浄液は、側部２ｂに向かって水平方向に移動する。そして、液面１ａの近傍の洗浄液１は洗浄槽２の上縁２ａから排出され、液面１ａ近傍よりも下方を流れる洗浄液１は排出口５から排出される。このようにして、洗浄液１の循環を妨げることで、被洗浄物Ｗから遊離した汚れが再び被洗浄物Ｗに付着することを抑制できる。

本発明の洗浄装置１０であれば、特に、洗浄液の供給量及び排出部からの排出量を調整することにより、図３に示すように、洗浄槽２内に供給されて液面に向かって上昇した洗浄液の殆どを上縁２ａ及び排出部５から排出することもできるため、汚れが付着した被洗浄物Ｗを洗浄槽２内に浸漬する際に洗浄液１の循環がほぼないようにすることができる。この場合、洗浄液１に浸漬することにより被洗浄物Ｗの表面から脱離した汚れなどが直ちに洗浄槽２の外に排出される。従って、被洗浄物Ｗ全体が洗浄槽２内に浸漬された時点で洗浄がほぼ完了するようにすることもできる。このように、本発明の洗浄装置１０は洗浄効率を向上させることができ、洗浄時間の短縮及び洗浄液の消費量の低減ができる。

また、図１、２では排出部５の具体例として、各側部２ｂにおいて孔を一段三列で配置した例を説明したが、孔の数及び位置はこれに限定されることは無い。排水部５から排出する流量に合わせて、孔の数、形、大きさ、及び位置等は調整できる。

本発明の洗浄装置１０では、洗浄の際に洗浄槽２の上縁２ａ及び排出部５の両方から洗浄液１を排出する。従って、洗浄液１の液面１ａは洗浄槽２の上縁に到達している必要が有る。そのため、排出部から排出される水量の合計が供給部３から注入される水量の合計を超えないようにするために、孔の数や大きさ、その分布等を調節する。

例えば、図４に示すような配列で、洗浄槽２に孔を配置しても良い。図４の場合は、５段５列、上縁２ａから５ｃｍの深さまで孔を等間隔（１ｃｍ）で配置した。このとき、図４のように孔を配設し、孔の直径を１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍとした場合の、各段における洗浄水の排出速度を図５に示す。

図５から分かるように、孔の直径が同じであれば、下方に位置する孔ほど排水量が増える。また、孔の直径が大きいほど排水量が増えることが分かる。従って、孔の直径や孔を配設する位置の高さによって排水部から排出する洗浄液の流量を調整することができる。例えば、図６に示すように、孔の分布を偏らせて配置しても良い。

また、図１〜４、６では、本発明の洗浄装置１０における洗浄槽２が排出部５として孔を有する場合を説明したが、これに限定されることは無い。例えば、図７に示すように、排出部５としてスリットを有する洗浄槽２とすることもできる。図７に示すようなスリットは、例えば、洗浄槽２の上縁２ａから所定の深さまで切込みを入れることで形成することができる。このようなスリットにより、洗浄槽２の上縁２ａに加え、上縁２ａより下方の位置からも洗浄液１を排出できる。

また、本発明の洗浄装置１０は、洗浄液１に超音波を伝搬し、被洗浄物Ｗに超音波を照射する超音波照射機構（不図示）を具備していても良い。このように超音波照射機構を具備していれば、洗浄効率を一層向上させることができる。

次に、本発明の洗浄方法について説明する。ここでは、上述の本発明の洗浄装置１０を使用して被洗浄物Ｗを洗浄する場合を例に説明する。

最初に、図１に示した洗浄槽２に供給部３から洗浄液１を供給し、洗浄槽２を洗浄液１で満たす。この際に、供給部３から供給する洗浄液の量が排出部５から排出される洗浄液の量より多くなるようにする。そのためには、洗浄液の供給量を増加させても良いが、洗浄液の消費量をより低減するために、排出部５の形状、位置などを上述のように調整することが好ましい。

また、本発明の洗浄方法にて使用する洗浄装置の排出部５を、具体的には、図１〜４、６に示すように孔とすることができる。さらに、図７に示すように、排出部５をスリットとすることもできる。

続いて、被洗浄物Ｗを洗浄槽２内に満たされた洗浄液１に浸漬し洗浄を開始する。洗浄の際にも、供給部３から洗浄槽２内に洗浄液１は供給され続けている。これによって、洗浄槽２の上縁２ａから洗浄液１を溢れさせるとともに、排出部５からも洗浄液１を排出しながら被洗浄物Ｗを洗浄することができる。

このような本発明の洗浄方法では、図３に示すように、汚れが付着した被洗浄物Ｗを洗浄槽２内に浸漬する際に洗浄液１の循環がほぼないため、洗浄液１に浸漬されることにより被洗浄物Ｗの表面から脱離した汚れなどが直ちに洗浄槽２の外に排出される。そのため、被洗浄物Ｗの表面から脱離した汚れが循環せず、再度被洗浄物に付着することが無いので、被洗浄物Ｗ全体が洗浄槽２内に浸漬した時点で洗浄がほぼ完了する。従って、本発明の洗浄方法であれば、洗浄効率を向上させることができ、洗浄時間の短縮及び洗浄液の消費量の低減をはかることができる。

以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例）
図１に示すような、本発明の洗浄装置を使用して、本発明の洗浄方法に従い直径２００ｍｍのシリコンウェーハを洗浄した。このとき、洗浄槽２として、図６に示すような、孔からなる排出部５を有するものを使用した。また、供給部３からの洗浄液１の供給量が１７Ｌ／ｍｉｎ、洗浄槽２の上縁２ａからの洗浄液１の排出量が７Ｌ／ｍｉｎ、排出部５からの洗浄液１の排出量が１０Ｌ／ｍｉｎであった。浸漬時間は２分、ウェーハの洗浄液への出入速度は３０ｍｍ／ｓｅｃとした。

洗浄終了後、シリコンウェーハの表面に付着しているパーティクルの個数をパーティクルカウンターで測定した。そして、洗浄後のシリコンウェーハ表面のパーティクルの個数を後述する比較例と比較した。

（比較例）
図８のような、従来の洗浄装置を用いたこと以外、基本的に実施例と同様な条件でシリコンウェーハを洗浄した。つまり、比較例では洗浄槽の上縁のみから洗浄液を排出することが可能な洗浄装置を使用した。

洗浄終了後、シリコンウェーハの表面に付着しているパーティクルの個数を実施例と同様に測定した。

実施例、比較例のパーティクルの個数を比較したところ、実施例にて測定された洗浄後のシリコンウェーハ表面のパーティクルの個数は、比較例にて測定されたパーティクルの個数の０．４倍であった。このように、洗浄液を排出する手段以外、基本的に同様な条件下で洗浄したにもかかわらず、実施例において測定されたパーティクル数は、比較例に比べて著しく少なかった。このことから、本発明の洗浄装置、洗浄方法によって、従来に比べ洗浄効率の高い洗浄を実施することができ、その結果、洗浄に要する時間、洗浄液の使用量を低減することができることが確認された。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１…洗浄液、 １ａ…液面、
２…洗浄槽、 ２ａ…上縁、 ２ｂ…側部、 ２ｃ…底部、
３…供給部、 ４…保持具、 ５…排出部、
１０…本発明の洗浄装置、
Ｗ…被洗浄物。

Claims (6)

1. 被洗浄物を浸漬して洗浄するための洗浄液で満たされる洗浄槽と、前記洗浄液を前記洗浄槽の内部に供給する供給部を具備し、前記洗浄槽の内部に前記供給部から前記洗浄液を供給することで、前記洗浄槽の上縁から前記洗浄液を溢れさせながら、前記洗浄槽内の前記洗浄液に浸漬された前記被洗浄物を洗浄する洗浄装置であって、
   前記洗浄槽が、前記洗浄槽の上縁より下方に配置された、前記洗浄液を排出するための排出部を有し、前記洗浄槽の上縁から前記洗浄液を溢れさせるとともに、前記排出部からも前記洗浄液を排出しながら前記被洗浄物を洗浄するものであることを特徴とする洗浄装置。
2. 前記洗浄槽が前記排出部として孔を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記洗浄槽が前記排出部としてスリットを有するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の洗浄装置。
4. 洗浄槽の内部に満たされた洗浄液に被洗浄物を浸漬し、供給部から前記洗浄槽の内部に前記洗浄液を供給することで、前記洗浄槽の上縁から前記洗浄液を溢れさせながら前記被洗浄物を洗浄する洗浄方法であって、
   前記洗浄槽として、前記洗浄槽の上縁より下方に配置された、前記洗浄液を排出するための排出部を有するものを使用し、
   前記洗浄液を前記供給部から前記洗浄槽に供給することで、前記洗浄槽の上縁から前記洗浄液を溢れさせるとともに前記排出部からも前記洗浄液を排出しながら前記被洗浄物を洗浄することを特徴とする洗浄方法。
5. 前記排出部を孔とすることを特徴とする請求項４に記載の洗浄方法。
6. 前記排出部をスリットとすることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の洗浄方法。

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