JP3355328B1 - 基板を洗浄するためのシャーベットの製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 基板を洗浄することができる所望性状のシャ
ーベットを製造するシャーベットの製造装置等を提供す
る。 【解決手段】 本発明による基板を洗浄するためのシャ
ーベットの製造装置(10)は、薬液と、雪氷のための純水
とを所定混合比率で混合するための混合容器(12)と、こ
の混合液を純水の凝固点より低く且つ薬液の凝固点より
高い所定温度に過冷却するための過冷却装置(26,28)
と、混合液内の混合液を均一に攪拌するための攪拌羽根
(16)とを有している。攪拌羽根(16)は、攪拌中に混合容
器(12)の内壁(22)を擦らないように攪拌羽根の回転軸線
(X)との間で攪拌半径を構成する外縁を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板を洗浄するた
めのシャーベットの製造方法及び装置に係わり、特に半
導体ウェハ、液晶ディスプレイ用基板(ＬＣＤ)、プラズ
マディスプレー用ガラス基板(ＰＤＰ)等に適用可能な、
基板を洗浄するためのシャーベットの製造方法及び装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、特開平11−151467号公報に
おいて、基板を洗浄するためのシャーベットの製造装置
を組込んだ、基板を洗浄する基板洗浄装置を提案した。
この基板洗浄装置は、被洗浄物である基板を把持するた
めの把持手段と、基板を化学洗浄するための薬液と基板
を物理洗浄するための雪氷とを基板に供給するための供
給手段と、供給された薬液及び雪氷を基板の表面に向か
って押圧するための押圧手段と、押圧される薬液及び雪
氷を基板の表面に対して相対移動させるための相対移動
手段と、所定の粒径を有する雪氷を製造する雪氷製造装
置とから概略構成されており、この雪氷製造装置は、チ
ャンバ内の純水を冷却空気とともにサイクロン回転させ
ることにより、雪氷を製造するようにしてある。

【０００３】上述のシャーベットの製造装置を組込んだ
基板洗浄装置においては、雪氷製造装置によって製造さ
れた基板を物理洗浄するための雪氷と、基板を化学洗浄
するための薬液とを、供給手段によって基板に供給する
ことによって、基板の上で、雪氷と薬液とからなるシャ
ーベットを形成する構成を有している。

【０００４】しかしながら、以下に示すように、従来の
シャーベット製造装置及び方法には、技術上の問題があ
る。

【０００５】第１に、所望性状のシャーベットを得るの
が困難な点である。例えば、基板の良好なスクラブ洗浄
を行う場合、基板の種類に応じて、雪氷の粒径を調整す
る必要がある。より詳細には、基板の表面にある極微細
な凹凸は、基板の種類によって異なるところ、基板の凹
部内に存在するパーティクルを物理的に洗浄するために
は、雪氷の粒径を凹部の大きさより小さくする必要があ
る一方、粒径が小さすぎては、パーティクルを凹部から
有効に掻き出すことができない。

【０００６】しかしながら、従来のシャーベット製造装
置によれば、前述の通り、その場(基板上で)で薬液と雪
氷とが混合されてシャーベットとして完成するので、た
とえ薬液と混合する前に雪氷製造装置によって所定粒径
の雪氷を得ることが可能であるとしても、薬液と混合し
た後の雪氷の粒径を調整することにより、粒径により決
定される所望硬さのシャーベットを得ることは、ほとん
ど困難である。

【０００７】第２に、シャーベットの製造効率が悪い点
である。従来の雪氷装置によれば、サイクロンチャンバ
内で噴霧された純水と冷却ガスの熱交換は、純水が冷却
ガスに直接接触することによって、熱伝達の形態で行わ
れる。したがって、熱交換率は、純水と冷却ガスとの接
触時間及び接触面積に大きく依存する。

【０００８】しかしながら、生成された雪氷がサイクロ
ンチャンバの内壁に付着しやすく、付着の多い個所から
氷の塊が成長し、熱交換のためのサイクロン運動を妨げ
ることがあった。このため、十分な接触時間及び接触面
積を確保することが困難なため、冷却ガスと純水との間
の熱交換率自体が不良であり、その結果雪氷自体の製造
効率が悪かった。

【０００９】加えて、この雪氷製造装置では、この装置
によって予め純水の雪氷を製造した後に、薬液及び雪氷
とを別々に基板に供給し、基板上で薬液と雪氷とを混合
することによって、その場でシャーベットを製造してい
たため、シャーベット自体のの製造効率も悪かった。

【００１０】一方、シャーベットの製造効率を上げるた
めに、純水のみを単にその凝固点以下に過冷却しても、
粒状の氷を得ることは略不可能である。特に、純水を入
れた容器を外側から冷却する場合には、容器の内壁のい
たるところから内部に向かって氷の微片がいっせいにで
き始めるため、時間経過とともにバルク状の氷の塊が作
られるに過ぎない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、洗浄すべき基板に応じて、シャーベットの製造効率
を高めつつ、所望性状のシャーベットを製造して、それ
を用いて基板を洗浄することができるシャーベットの製
造装置及び製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による基板を洗浄するためのシャーベットの
製造方法は、薬液と、雪氷のための純水とを所定混合比
率で混合する段階と、薬液と純水との混合液を攪拌しな
がら、前記純水の凝固点より低く且つ前記薬液の凝固点
より高い所定温度に均一に過冷却する段階と、純水から
なる雪氷と薬液とを含む所望性状のシャーベットを製造
する段階とを有する構成としてある。

【００１３】また、製造段階は、所定混合比率及び／又
は過冷却熱量を調節することによって、所望粒径の雪氷
を生成して、所望硬度及び所望粘度のシャーベットを製
造する段階を含むのがよい。

【００１４】さらに、所望粒径は、略２００ミクロン以
下であるのが好ましい。

【００１５】さらにまた、攪拌段階は、混合液内に渦を
発生させ、この渦を成長させ、さらに成長した渦を混合
液内で拡散させる段階を含むのがよい。

【００１６】加えて、薬液は、有機系、アルカリ系及び
酸系のいずれか、或いは任意の組み合わせからなるのが
よい。

【００１７】また、上記課題を解決するために、本発明
による基板の洗浄に用いられる、純水からなる雪氷と薬
液とを含む所望性状のシャーベットを製造するシャーベ
ットの製造装置は、薬液と、雪氷のための純水とを所定
混合比率で混合するための混合容器と、この混合液を前
記純水の凝固点より低く且つ前記薬液の凝固点より高い
所定温度に過冷却するための過冷却手段と、混合液内の
混合液を均一に攪拌するための攪拌羽根とを有し、この
攪拌羽根は、攪拌中に混合容器の内壁を擦らないように
攪拌羽根の回転軸線との間で攪拌半径を構成する外縁を
有する、ことを特徴としている。

【００１８】また、外縁は、回転軸線を介して一方の側
に、回転軸線の方向に沿って延びる第１外縁と、他方の
側に回転軸線の方向に沿って延び、凹凸状に形成された
第２外縁とを有し、さらに、攪拌羽根は、回転軸線と第
１外縁との間に、回転軸線の方向に延びる開口を有する
のが好ましい。

【００１９】加えて、攪拌羽根は、略平板からなり、開
口は、回転軸線の方向に整列した複数の開口からなり、
第２外縁は、複数の開口の各開口に相当するレベルに凸
部が、回転軸線の方向に隣合う開口の間に相当するレベ
ルに凹部が形成されるのがよい。

【００２０】またさらに、第２外縁と内壁との間隔は、
第１外縁と内壁との間隔より大きいのがよい。

【００２１】また、混合液の攪拌トルクを検出すること
により、過冷却熱量を調節して、シャーベットの所望性
状を調整するための攪拌トルク検出手段を有するのがよ
い。

【００２２】

【作用】本発明のシャーベット製造装置及び製造方法に
よれば、純水と薬液とを混合した混合液を攪拌しながら
過冷却することにより、いわゆる溶液の凝固点降下の性
質から一般に純水の凝固点の方が薬液のそれより高いこ
とを利用して、純水から先に凝固させながら、一方で薬
液を凝固させないようにして、それにより純水を過冷却
しつつバルク状の氷ができないようにすることが可能と
なる。これによって、単に純水をその凝固点で冷却する
場合に比して、純水だけの雪氷の製造効率を高めるのみ
ならず、このような雪氷と液状の薬液とから構成された
ゲル状のシャーベットの製造効率を高めることが可能と
なる。

【００２３】特に、混合比率及び過冷却熱量を調節する
ことにより、所望粒径の雪氷と未凝固の薬液とからなる
ゲル状のシャーベットを製造することが可能となり、所
望粒径の雪氷と液状の薬液とから構成された所望硬度の
シャーベットの製造効率を高めることができる。その結
果、洗浄すべき基板に応じて所望性状のシャーベットを
完成した状態で基板に供給することができる。

【００２４】また、混合比率及び過冷却熱量を調節する
ことにより、有機系薬液を含む所望粘度のシャーベット
を製造することも可能である。この利点を以下に説明す
る。基板の表面には、基板上に存在する液体（たとえば
ＣＭＰの後にあっては純水）の表面張力によってパーテ
ィクルが付着している。スクラブ洗浄においては、基板
の表面をスクラブ(擦る)力を増大させなくは、パーティ
クルを有効に除去することが困難であり、その結果、基
板の表面に傷等の悪影響を及ぼすこともある。しかしな
がら、有機系薬液を含むシャーベットを使用することに
よって、パーティクルが付着した基板の表面に有機系薬
液が作用する結果、付着力の原因となっている液体が有
機系薬液と置換され、パーティクルの付着力をなくし、
或いは低下させることができる。次いで、所定粘度のシ
ャーベットを基板の表面に対して直接押圧させることに
よって、基板の表面をスクラブする必要なしに、付着力
の低下したパーティクルをせん断除去することができ
る。即ち、事前にパーティクルと基板の表面との付着を
弱めたうえで、シャーベット全体としての粘性を利用す
ることによって、基板表面へのスクラブ力そのものに頼
ることなく、パーティクルをせん断除去することができ
る。その結果、基板の表面への悪影響を回避することが
できる。

【００２５】また、本発明のシャーベット製造装置によ
れば、基板に応じた洗浄方法に対処するために、薬液を
適当に選択して、純水との間で所望性状のシャーベット
を製造する装置を提供することができる。その際、基板
に応じた洗浄方法を変更する際、洗浄水を用いて攪拌羽
根により混合容器内で攪拌させ、さらにこの洗浄水を利
用して洗浄部も洗浄することにより、別途混合容器等を
洗浄することなく、極めて簡便かつ短時間でシャーベッ
ト製造装置自体を洗浄することができる。その結果、次
の基板の洗浄に機敏に対応することが可能である。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態によるシャー
ベット製造装置を、図１乃至図１１を参照しながら、以
下に詳細に説明する。以下で、「パーティクル」という用
語は、基板、特にその表面に付着する一般的な異物であ
って、基板の洗浄によって除去されるべきものとして広
義の意味で用いる。

【００２７】図１は、本発明の実施の形態によるシャー
ベット製造装置を含む洗浄装置の概観図である。図２
は、本発明の実施の形態によるシャーベット製造装置を
示す概略図である。図３は、図２の方向IIから見た、図
２と同様な図である。図４は、本発明によるシャーベッ
ト製造装置と共に使用される洗浄ユニットの一例を示す
概略図である。図５は、本発明の実施の形態によるシャ
ーベット製造装置の攪拌羽根の作用を示す平面図であ
り、渦Ｖの発生状態を示す。図６は、本発明の実施の形
態によるシャーベット製造装置の攪拌羽根の作用を示す
平面図であり、渦Ｖの成長状態を示す。図７は、本発明
の実施の形態によるシャーベット製造装置の攪拌羽根の
作用を示す平面図であり、渦Ｖの拡散状態を示す。図８
は、本発明の実施の形態によるシャーベット製造装置に
よって製造されたシャーベットによる洗浄作用を説明す
る概略図である。

【００２８】まず、図１を参照して、本発明の実施の形
態によるシャーベット製造装置を含む基板の洗浄装置を
説明する。

【００２９】図１に示すように、基板の洗浄装置１は、
シャーベット製造部を内蔵するシャーベット製造装置１
０と、基板の洗浄部を内蔵する洗浄ユニット１１とから
なるワンユニットとして形成され、洗浄部の上方に位置
決めされたシャーベット製造装置１０によって製造され
たシャーベットを重力自然落下を利用して供給ライン１
３を介して洗浄ユニット１１に送出し、基板の洗浄に用
いるようにしている。

【００３０】洗浄対象となる基板としては、半導体ウェ
ハ、液晶ディスプレー用ガラス基板(ＬＣＤ)、及びプラ
ズマディスプレー用ガラス基板(ＰＤＰ)等多種に及ぶ。

【００３１】次に、図２及び図３を参照して、本発明の
実施の形態によるシャーベット製造装置を説明する。

【００３２】図２及び図３に示すように、シャーベット
製造装置１０は、薬液と、雪氷のための純水とを所定混
合比率で混合するための混合容器１２と、この混合液Ａ
を純水の凝固点より低く且つ薬液の凝固点より高い所定
温度に混合容器１２の外側から過冷却するための過冷却
手段１４と、混合容器１２内の混合液Ａを均一に攪拌す
るための攪拌羽根１６とから概略構成されている。

【００３３】薬液は、有機系、アルカリ系及び及び酸系
のいずれか、或いは任意の組み合わせからなる。

【００３４】有機系薬液は、パーティクルの基板の表面
への付着原因である、水分等の液体による分子間力或い
は表面張力を減少させる化学洗浄機能を果たすために用
いられ、アルコール、特にイソプロピルアルコールが好
ましい。

【００３５】アルカリ系薬液は、ゼータポテンシャルを
調整することによって、パーティクルの再付着を防止す
る化学洗浄機能を果たすために用いられ、アンモニア水
が好ましい。たとえばＣＭＰプロセス後の基板に希ＮＨ
₄ＯＨを作用させると、酸化膜上にはＳｉＯ₂のコロイダ
ルシリカが多く含まれているので、希ＮＨ₄ＯＨは、酸
化膜及びスラリーをいずれも電気的に同極とし、それに
より生じる電気的反発力によりスラリの再付着を防止す
る機能を有する。この意味で、アルカリ系薬液は、特に
異物のうち、酸化膜上のスラリに対して有効である。

【００３６】酸系薬液は、いわゆるキレート効果によ
り、パーティクル、金属イオン等の付着を防止する化学
洗浄機能を果たすために用いられ、有機酸、特にシュウ
酸、クエン酸及び酢酸が好ましい。

【００３７】純水は、それ自体のパーティクルの含有率
が一定以下のものである必要がある。たとえば、脱イオ
ン水、或いは２５℃で１５ＭΩ・ｃｍ以上の抵抗値を有
するのが好ましい。また、超純水でもよい。

【００３８】図２に示すように、混合容器１２は、蓋１
８と底板２０とを備えた二重容器の構成であり、特に内
壁２２から混合液Ａに異物が混入しないような材質であ
る。蓋１８には、後に説明する純水及び薬液供給ライン
２６、２８と、後に説明する攪拌羽根１６に連結された
プロペラ回転軸３０が設けられている。純水及び薬液供
給ライン２６、２８はそれぞれ、流量制御装置３２、３
４、流量開閉弁３６、３８、熱交換器４０及びフィルタ
４２、４４を経て混合容器１２に接続されている。この
流量制御装置３２、３４により、純水と薬液の流量を制
御したうえで、フィルタ４２、４４によりそれぞれの液
体内に存在する異物を除去した後に、純水と薬液とを所
定の混合比率で混合容器１２内で混合させるようにして
いる。熱交換器４０は、洗浄廃液の熱を利用して、純水
及び薬液とを冷却するようにしている。より具体的に
は、シャーベット製造装置１０によって製造したシャー
ベットを用いて基板を洗浄すると、シャーベット自体は
ほとんど液体となるが、依然として低温(少なくとも零
度以下)であるので、この熱を利用するために、この廃
液と純水或いは薬液との間で熱交換するようにしてい
る。

【００３９】図３に示すように、プロペラ回転軸３０
は、サーボモータ４６に連結され、さらにこのサーボモ
ータ４６は、トルク検出を行うサーボモータドライバ及
びコントローラ４８に連結されており、サーボモータ４
６の回転により、混合容器１２内で攪拌羽根１６を回転
させ、さらにそのとき発生する攪拌トルクを検出するよ
うにしてある。即ち、サーボモータドライバ及びコント
ローラ４８は、混合液Ａの攪拌トルクを検出することに
より、過冷却熱量を調節して、シャーベットの所望の性
状、たとえば雪氷の粒径により主に決定される硬度、或
いは固相と液相との割合によって主に決定される粘度を
調整する攪拌トルク制御機能を有する。これらの制御に
当たり、所望性状のシャーベットを製造できるようにす
るために、従来からのコンピュータ制御技術を用いるの
が好ましい。

【００４０】また、図２に示すように、混合容器１２内
の混合液Ａの液面高さを検出するために、光学センサ５
０が設置されている。一方、底板２０には、混合容器１
２内の混合液Ａ或いは完成したシャーベットを下方に位
置する洗浄ユニット１１に送出するための流出バルブ５
２が設けられている。この流出バルブ５２は、供給ライ
ン１３に接続されている(図１参照)。

【００４１】次に、図２及び図３を参照して、攪拌羽根
１６を詳細に説明する。図２に明瞭に示すように、攪拌
羽根１６は、略平板からなり、図３に示すように、攪拌
中に混合容器１２の内壁２２を擦らないように攪拌羽根
１６の回転軸線Ｘとの間で攪拌半径を構成する外縁５
４、５６を有する。攪拌羽根１６の材質は、ＳＵＳ系金
属であるが、攪拌中に混合液Ａ内に異物が混入せず、且
つ必要攪拌トルクに耐える材質である限り、その他の材
質でもよい。容器内壁２２との間隔は、内壁からの氷の
成長を攪拌動作によって防止する観点から、混合容器の
内壁を擦らない限度で極力内壁２２に近接するのが好ま
しい。また、攪拌の回転数は、所望の性状のシャーベッ
トを製造する観点から適宜定められる。

【００４２】より詳細には、図３に明瞭に示すように、
外縁５４、５６は、回転軸線Ｘを介して一方の側に、回
転軸線Ｘの方向に沿って延びる第１外縁５４と、他方の
側に回転軸線Ｘの方向に沿って延び、凹凸状に形成され
た第２外縁５６とを有する。第２外縁５６と内壁２２と
の間隔である第２間隔６１は、第１外縁５４と内壁２２
との間隔である第１間隔５９より大きくしてある。第１
間隔５９は、特に０．５ｍｍないし２．０ｍｍが好まし
い。さらに、攪拌羽根１６は、回転軸線Ｘと第１外縁５
４との間に、回転軸線Ｘの方向に延びる開口５８を有す
るとともに、第１外縁５４から開口５８までの回転軸線
Ｘの方向に延びる部分５７が形成される。この開口５８
及び部分５７は、攪拌の際、開口５８が混合液Ａを攪拌
しないようにしつつ、部分５７が反対に攪拌すること
で、後に説明する渦の発生を促進する機能を果たすよう
にしている。

【００４３】特に開口は、回転軸線Ｘの方向に整列した
３つの矩形開口５８からなり、第２外縁５６は、複数の
開口５８の各開口５８に相当するレベルに凸部６０が、
回転軸線Ｘの方向に隣合う開口５８の間に相当するレベ
ルに凹部６２が形成されている。すなわち、図３から明
らかなように、開口数に合わせて凸部６０が３つ、一方
凹部６２は２つ設けられている。第２間隔６１は、凹部
６２の横幅の略二分の一に設定するのが好ましい。これ
により、第２間隔６１が、攪拌の際、後に説明する混合
液Ａ内の渦の拡散機能を良好に果たすことができる。

【００４４】次に、図３を参照して、過冷却手段１４を
詳細に説明する。図３に示すように、過冷却手段１４
は、外容器と内容器との間に冷媒、たとえばフロンを冷
媒入り口６３から流入し、冷媒出口６４から流出させる
ことにより、混合容器１２の外部から混合液Ａを冷却す
るようにしている。この手段は、混合液Ａ内の薬液及び
純水を、純水の凝固点以下であるが、薬液のそれ以上で
ある温度に冷却するに十分な冷却能力を具備する必要が
ある。さらに、製造するシャーベットを所望性状とする
ために、冷却熱量が調整可能なようにしてある。具体的
には、冷媒の流量を制御可能にしている。一方、混合液
Ａの温度をモニターするために、温度センサー６６を底
板２０に設けている(図２参照)。

【００４５】次に、図４を参照しながら、本発明による
シャーベット製造装置１０と共に使用される洗浄ユニッ
ト１１について説明する。洗浄ユニット１１は、上述の
シャーベット製造装置１０の真下に配置され、被洗浄物
である基板Ｃを把持するための把持手段８０と、基板Ｃ
を化学洗浄するための薬液と基板を物理洗浄するための
雪氷とを基板に供給するための供給手段８２と、供給さ
れた薬液及び雪氷を基板の表面に向かって押圧するため
の押圧手段８４と、押圧される薬液及び雪氷を基板の表
面に対して相対移動させるための相対移動手段とから概
略構成され、薬液及び雪氷を基板の表面に押圧すること
により、基板を洗浄するようにしている。

【００４６】把持手段は、基板を載せて、略水平に保持
するための保持板８０からなり、この保持板８０はその
外周縁部に、シャーベットをせき止める環状リム９２を
有し、この環状リム９２には、シャーベットの一部を外
部に流出させる孔９３が穿設されている。

【００４７】押圧手段８４は、洗浄の際、基板の表面に
近接するように配置されたスクリュウ手段８５を有し、
スクリュウ手段８５は、基板の略表面全体を覆う渦巻き
形状を有する。スクリュウ手段８５は、その回転数が制
御可能である。

【００４８】供給手段８２は、シャーベット製造装置１
０の流出バルブ５２に供給ライン１３を介して連通し
(図１参照)、シャーベットを調整バルブ８６及び通路８
７を介して渦巻きの略中心から供給する。さらに、保持
板８０をスクリュウ手段８５に対して略鉛直方向に遠近
移動させるための保持板移動手段(図示せず)を有し、こ
の保持板移動手段により、洗浄前には基板を保持板８０
にセットするために、保持板８０とスクリュウ手段との
間の間隔を広げ(図４(ａ)参照)、洗浄中には、この間隔
を所定間隔までに狭め(図４(ｂ)参照)、さらに洗浄後に
は基板を取り出すために再びこの間隔を広げるようにし
ている(図４(ａ)参照)。

【００４９】基板の洗浄の際、雪氷の粒径は、洗浄すべ
き基板の種類、パーティクルの付着の仕方等によって異
なるが、通常約１０乃至２００ミクロンであるのが好ま
しい。

【００５０】以下、上述の構成を有するシャーベット製
造装置及び洗浄ユニットの作用をそれぞれ、シャーベッ
トの製造工程及び基板の洗浄工程として説明する。

【００５１】まず、シャーベットの製造工程を説明す
る。

【００５２】最初に、被洗浄物である基板の種類及びパ
ーティクルの付着の程度に応じて、選択すべき洗浄方法
を選択し、そのうえでシャーベットに要求される具体的
性状、即ち目標硬度或いは目標粘度を設定する。たとえ
ば、ＣＭＰ後の基板を洗浄する場合には、パーティクル
の付着の程度が高いので、薬液としてイソプロピルアル
コールを選択するとともに、所望粘度のシャーベットを
得るために、イソプロピルアルコールと純水との混合比
率、攪拌速度及び冷却熱量を調整する。粒径は、洗浄す
べき基板の種類、パーティクルの付着の仕方等によって
異なるが、通常約２００ミクロン以下であるのが好まし
い。

【００５３】次に、イソプロピルアルコール薬液と、雪
氷のための純水とをそれぞれの供給ライン２６、２８か
ら流量制御装置３２、３４によって制御しつつ、フィル
タ４２、４４により異物を除去した後に、混合容器１２
内に充填し、所定混合比率で混合する。

【００５４】次に、プロペラ回転軸３０を駆動するサー
ボモータ４６によって、攪拌羽根１６を混合液Ａ内で回
転軸線Ｘを中心として回転させ、それによって薬液と純
水との混合液Ａを攪拌する。それと同時に、冷却手段１
４によって混合容器１２の外側から混合液Ａを冷却す
る。この際、純水の凝固点より低く且つ薬液の凝固点よ
り高い所定温度に均一に過冷却する。純水の凝固点は、
０℃であるのに対し、イソプロピルアルコール薬液の凝
固点は、−８９．５℃であるから、たとえば−５０℃に
設定する。

【００５５】攪拌の際、混合液Ａ内に渦を発生させ、こ
の渦を成長させ、さらに成長した渦を混合液Ａ内で拡散
させることにより、混合液Ａ内に乱流を生じさせる。

【００５６】この点について、図５乃至図７を参照しな
がら、さらに詳細に説明する。図５及び図６に示すよう
に、攪拌羽根１６の回転により、第１外縁５４から開口
５８までの回転軸線Ｘ方向(図３参照)に延びる部分５７
が混合容器１２内の混合液Ａを攪拌するとともに、開口
５８が混合液Ａを通過することによって、混合液Ａ内に
一定方向の旋回流が生じる結果、渦Ｖが形成され、成長
する。次いで、図７に示すように、攪拌羽根１６の第２
外縁５６側の凹凸部６２、６０が、発生した渦Ｖを拡散
させる。より具体的には、開口５８レベルに位置する凸
部６０によって、発生した渦Ｖは、凸部６０に沿って案
内されつつ、第２間隔６１および凹部６２を通って渦Ｖ
が更に成長、拡散する。これにより、混合容器１２の内
壁２２から氷の結晶が成長するのを防止しつつ、混合液
Ａ内全体に亘って均一に冷却されることが可能となり、
その結果、純水は、液相から固相へと相変化して雪氷化
する一方で、薬液は、液相を維持するので、効率的なシ
ャーベットの製造が可能となる。

【００５７】次いで、攪拌の際の攪拌トルクを、サーボ
モータドライブ４８によりモータ軸トルクとして検出す
る。攪拌トルクは、混合容器１２内の混合液Ａの量に応
じて、変化するため、シャーベットの製造のたびごと
に、光学センサー５０(図２参照)によって、混合容器１
２内の混合液Ａの量を把握して、それにより冷媒の供給
源である冷凍機の運転を調整して、過冷却熱量を制御す
ることにより、完成するシャーベットの性状を一定に保
持するようにしている。特に、所望硬度のシャーベット
を製造する場合には、過冷却総熱量とともに、時間当た
りの過冷却熱量も重要なファクターである。

【００５８】また、シャーベットの製造中においても、
薬液は液相のままである一方で、混合容器１２内の純水
は、時間経過とともに相変化して雪氷化するから、雪氷
と薬液の割合が刻々変化し、それによってシャーベット
の占める割合が増え、それに応じて攪拌トルクが時間変
化する。したがって、このようなトルクの時間変化を考
慮して、所望性状のシャーベットを調整することが重要
である。

【００５９】このような混合液Ａの攪拌により、渦Ｖに
近い開口５８まわりから純水の相変化が生じる。より詳
細には、混合容器１２の外周部では混合液Ａが液相のま
ま過冷却状態なっている一方で、開口５８、特にその回
転軸線Ｘに近い部分から、過冷却状態が解除されて、液
相から固相への相変化が生じる。その結果、容器の内壁
２２からの氷の成長によって冷却熱が潜熱として奪われ
て、冷却効率、即ちシャーベットの製造効率が低下する
のを確実に防止することが可能となる。以上の工程によ
り、所望性状のシャーベットが効率的に製造される。

【００６０】次に、上述の工程によって製造されたシャ
ーベットＤを用いた洗浄工程を説明する。

【００６１】まず、製造されたシャーベットＤを、重力
により流出バルブ５２、供給ライン１３を経て自然落下
させて、洗浄ユニット１１に送出する。なお、洗浄ユニ
ット１１には、事前に洗浄すべき基板Ｃをセットしてお
く。

【００６２】次いで、シャーベットによる基板の洗浄を
行う。洗浄方式には、例えば、スクラブ洗浄、有機系薬
液を併用した洗浄等がある。

【００６３】スクラブ洗浄による洗浄を行う場合には、
供給されたシャーベットＤは、スクリュウ手段によって
基板Ｃの表面に押圧されつつ、基板ＣとシャーベットＤ
間の相対移動を通じて、被洗浄物である基板Ｃを化学洗
浄するための薬液と、基板Ｃを物理洗浄するための雪氷
とを基板Ｃの表面に押圧することによって、基板Ｃが洗
浄される。

【００６４】次に、有機系薬液を併用した洗浄を行う場
合を、図８を参照しながら説明する。ここでは、ＩＰＡ
薬液を併用する洗浄を説明する。図８に示すように、概
略的には、シャーベットＤを基板Ｃの表面に略沿って基
板Ｃに略平行に移動させることにより、シャーベットＤ
中のＩＰＡ薬液が基板Ｃの表面に作用して、基板Ｃ上の
純水ＷがＩＰＡ薬液によって置換される。更に詳細に説
明すれば、純水を使用したＣＭＰ後には、基板Ｃの表面
には多量の純水が残存している。ここに、一般的に、純
水の表面張力は、略０．００８Kgf/ｍであり、一方ＩＰ
Ａの表面張力は、略０．００２Kgf/ｍと純水の１／３以
下であるから、このような置換により、純水の表面張力
が原因で基板Ｃ表面に付着するパーティクルＰは、その
付着力がなくなり、基板Ｃの表面から解放されるか、或
いは付着力が低下して、基板Ｃの表面から脱離しやすい
状態が形成される。このような状態で、全体として所望
粘度を有するシャーベットＤが、矢印で示すように、基
板Ｃに略平行に移動することにより、解放された、或い
は付着力が低下したパーティクルＰは、基板Ｃの表面の
低い粘性側からシャーベットＤの高い粘性側に引き込ま
れ、引き込まれたパーティクルＰは、シャーベットＤに
よってせん断除去される。このような洗浄方法によれ
ば、シャーベットＤを基板Ｃの表面に向かって押圧させ
つつ、基板Ｃの表面上を擦らせる必要なしに、基板Ｃの
付着力自体を一旦化学的に弱めたうえで、パーティクル
Ｐを除去することが可能であるので、スクラブ洗浄に比
べて、基板Ｃの表面に対する影響をより一層少なくする
ことができる。なお、基板Ｃの洗浄中に、基板Ｃを回転
及び往復運動させてもよい。

【００６５】以上の工程により、基板Ｃの洗浄が終了す
る。上記二種類の洗浄方法について、スクリュー手段に
よるシャーベットＤの押圧力に応じて、どちらの洗浄方
法が支配的であるかが定まる。即ち、押圧力が大きい場
合には、スクラブ洗浄の割合が増え、一方押圧力が小さ
い場合には、有機系薬液を併用した洗浄方法が主とな
る。

【００６６】なお、洗浄すべき基板Ｃが変更される等に
より、洗浄に用いるシャーベットＤを変更する必要があ
る場合には、洗浄用の純水を用意して、薬液及び純水ラ
インを経て混合容器内に供給し、さらに混合容器内でこ
の純水を凝固させることなしに攪拌させて、流出開口か
ら排出させて、洗浄ユニット１１に送ることにより、薬
液及び純水ライン２６、２８、混合容器１２、攪拌羽根
１６及び洗浄ユニットへの供給ライン１３等を別途手作
業で洗浄することなく、簡便かつ効率的にシャーベット
製造装置１０自体を洗浄して、新たな洗浄に備えること
が可能となる。

【００６７】本発明の実施の形態を詳細に説明したが、
請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更、
修正が可能である。例えば、本実施の形態では、一種類
の薬液を雪氷と混合させて、シャーベットを製造した
が、それに限定されることなく、基板の種類或いは汚れ
等に応じて、アルカリ系薬液と酸系薬液とを混合しない
限り、複数の薬液を適宜混合させて雪氷とシャーベット
を製造してもよい。それにより、スクラブ洗浄方法に加
えて、有機系薬液を併用した洗浄方法を複合させた洗浄
方法が実現可能である。

【００６８】また、本実施の形態では、攪拌羽根１８の
第１外縁５４側に設けた開口５８の数は、３つである
が、それに限定されることなく、適宜その数、開口面
積、開口形状、回転軸線方向の長さ等を選択すればよ
い。一方、攪拌羽根１８の第２外縁５６側に設けた凹凸
部６０の形状は、本実施の形態では矩形であるが、攪拌
羽根１８の加工しやすさ等から、混合液内に発生する渦
の拡散機能を果たす限りにおいて曲線形状のものでもよ
い。

【００６９】さらに、本実施の形態では、シャーベット
製造工程と基板の洗浄工程とをバッチ処理するものとし
て説明した。すなわち、洗浄すべき基板の枚数に応じ
て、一旦洗浄に必要なシャーベットをまとめて製造した
後に、製造されたシャーベットを用いて基板の洗浄を行
った。しかしながら、オンライン処理も可能である。つ
まり、基板ごとに必要量のシャーベットを製造しなが
ら、連続的に基板を洗浄することも可能である。

【００７０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のシ
ャーベットの製造方法及び装置によれば、洗浄すべき基
板に応じてシャーベットの製造効率を高めつつ、所望性
状のシャーベットを製造して、それを用いて基板を洗浄
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるシャーベット
製造装置を含む洗浄装置の外観図であり、図１(ａ)は、
側面図、図１(ｂ)は、正面図である。

【図２】本発明の実施の形態によるシャーベット製造装
置を示す概略図である。

【図３】図２の方向IIから見た、図２と同様な図であ
る。

【図４】本発明によるシャーベット製造装置と共に使用
される洗浄ユニットの一例を示す概略図であり、図１
(ａ)は、洗浄前後における側面図、図１(ｂ)は、洗浄中
における側面図、図１(ｃ)は、図１(ａ)の方向IV−IVか
らみた平面図である。

【図５】本発明の実施の形態によるシャーベット製造装
置の攪拌羽根の作用を示す平面図であり、渦Ｖの発生状
態を示す。

【図６】本発明の実施の形態によるシャーベット製造装
置の攪拌羽根の作用を示す平面図であり、渦Ｖの成長状
態を示す。

【図７】本発明の実施の形態によるシャーベット製造装
置の攪拌羽根の作用を示す平面図であり、渦Ｖの拡散状
態を示す。

【図８】本発明の実施の形態によるシャーベット製造装
置によって製造されたシャーベットによる洗浄作用を説
明する概略図である。

【符号の説明】

Ａ 混合液 Ｃ 基板 Ｄ シャーベット Ｐ パーティクル Ｘ 回転軸線 Ｖ 渦 １ 基板の洗浄装置 １０ シャーベットの製造装置 １１ 基板の洗浄ユニット １２ 混合容器 １４ 過冷却手段 １６ 攪拌羽根 １８ 蓋 ２０ 底板 ２２ 内壁 ２６ 純水供給ライン ２８ 薬液供給ライン ３０ プロペラ回転軸 ３２ 純水用流量制御装置 ３４ 薬液用流量制御装置 ４０ 熱交換器 ４２ 純水用フィルタ ４４ 薬液用フィルタ ４６ サーボモータ ４８ サーボモータドライバ及びコントローラ ５０ 光学センサ ５４ 第１外縁 ５６ 第２外縁 ５７ 部分 ５８ 開口 ５９ 第１間隔 ６０ 凸部 ６１ 第２間隔 ６２ 凹部 ６３ 冷媒入口 ６４ 冷媒出口 ６６ 温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４７ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４７Ａ ６４８ ６４８Ｚ (56)参考文献 特開 平７−201795（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−151467（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−275086（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B08B 1/00 B08B 3/08 C11D 7/06 C11D 7/26 H01L 21/304 644 H01L 21/304 647 H01L 21/304 648

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薬液と、雪氷のための純水とを所定混合
   比率で混合する段階と、 薬液と純水との混合液を攪拌しながら、前記純水の凝固
   点より低く且つ前記薬液の凝固点より高い所定温度に均
   一に過冷却する段階と、 純水からなる雪氷と薬液とを含む所望性状のシャーベッ
   トを製造する段階とを有することを特徴とする、基板を
   洗浄するためのシャーベットの製造方法。
2. 【請求項２】 前記製造段階は、前記所定混合比率及び
   ／又は前記過冷却熱量を調節することによって、所望粒
   径の前記雪氷を生成して、所望硬度及び所望粘度の前記
   シャーベットを製造する段階を含む請求項１に記載の製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記所望粒径は、略２００ミクロン以下
   である請求項２に記載の製造方法。
4. 【請求項４】 前記攪拌段階は、混合液内に渦を発生さ
   せ、この渦を成長させ、さらに成長した渦を混合液内で
   拡散させる段階を含む請求項１に記載の製造方法。
5. 【請求項５】 前記薬液は、有機系、アルカリ系及び酸
   系のいずれか、或いは任意の組み合わせからなる請求項
   １に記載の製造方法。
6. 【請求項６】 薬液と、雪氷のための純水とを所定混合
   比率で混合するための混合容器と、 この混合液を前記純水の凝固点より低く且つ前記薬液の
   凝固点より高い所定温度に過冷却するための過冷却手段
   と、 前記混合液内の混合液を均一に攪拌するための攪拌羽根
   とを有し、 この攪拌羽根は、攪拌中に前記混合容器の内壁を擦らな
   いように前記攪拌羽根の回転軸線との間で攪拌半径を構
   成する外縁を有する、 ことを特徴とする、基板の洗浄に用いられる、純水から
   なる雪氷と薬液とを含む所望性状のシャーベットを製造
   するためのシャーベット製造装置。
7. 【請求項７】 前記外縁は、前記回転軸線を介して一方
   の側に、前記回転軸線の方向に沿って延びる第１外縁
   と、他方の側に前記回転軸線の方向に沿って延び、凹凸
   状に形成された第２外縁とを有し、 さらに、前記攪拌羽根は、前記回転軸線と前記第１外縁
   との間に、前記回転軸線の方向に延びる開口を有する請
   求項６に記載の製造装置。
8. 【請求項８】 前記攪拌羽根は、略平板からなり、 前記開口は、前記回転軸線の方向に整列した複数の開口
   からなり、 前記第２外縁は、前記複数の開口の各開口に相当するレ
   ベルに凸部が、前記回転軸線の方向に隣合う開口の間に
   相当するレベルに凹部が形成される請求項７に記載の製
   造装置。
9. 【請求項９】 前記第２外縁と前記内壁との間隔は、前
   記第１外縁と前記内壁との間隔より大きい請求項８に記
   載の製造装置。
10. 【請求項１０】 さらに、前記混合液の攪拌トルクを検
    出することにより、前記過冷却熱量を調節して、前記シ
    ャーベットの所望性状を調整するための攪拌トルク検出
    手段を有する請求項６に記載の製造装置。