JP4796542B2 - 洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体基板やガラス基板を洗浄する工程において使用する洗浄装置に関する。

半導体デバイス、液晶表示装置等の製造工程では、シリコンウェーハ等の半導体基板（半導体ウェーハ）やガラス基板に微細なパターン形成を行うため、所望のパターンが形成されたマスク基板を用いてフォトリソグラフィーが行われる。フォトリソグラフィー工程では、半導体ウェーハやガラス基板のみならず、マスク基板にパーティクル等が付着しているとパターン形成不良を引き起こしてしまうため、清浄な状態に保つ必要がある。

そのため、基板の洗浄を行う必要があり、その洗浄工程において、図４に示すようなスポンジブラシ４１を用いた基板４０の洗浄が実施されている。この際、ブラシが清浄である場合は良好な洗浄効果を示すが、ブラシの清浄度の低下とともに洗浄効果も低下し始める。ブラシ自体の清浄度低下は、基板に付着していた汚染物をブラシが除去し、その汚染物がブラシ側に付着することによる。ブラシ側に付着した汚染物が、そのままブラシに残存し付着し続けていれば洗浄効果の低下を抑制することができるが、実際には残存し続けることはありえないため、次の基板の洗浄時にブラシからの再汚染が無視できなくなった時点でブラシを新しい物に交換している。

また、ブラシは常に水分を含んでいないと乾燥・硬化してしまうので、これを防ぐためにブラシを使用しない時は常にブラシを純水に浸す、もしくは純水をブラシ表面に掛け流す機構が設けられているのが一般的である。これらの機構を流用してブラシの自己洗浄を試みる機構も存在するが、ブラシの内部にまで入り込んでしまった汚染物を十分除去しきれてはおらず、これらの除去しきれなかった汚染物が、次の基板を洗浄するときに再汚染することがわかっている。

ブラシに付着したパーティクル等が基板に再付着することを防止する洗浄装置として、基板をロールブラシで洗浄すると同時に、そのブラシに他のロールブラシを当ててブラシ自体も洗浄する装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。しかし、この洗浄装置では、ブラシを洗浄するための他のロールブラシも徐々に汚れてしまい、ロールブラシの洗浄機構がなければ結果的に基板を十分に洗浄することができなくなるという問題がある。

また、ブラシを洗浄液中に入れて超音波を照射して洗浄を行う方法もあるが、超音波によってブラシが劣化し、ブラシ自体からパーティクルが発生してしまうという問題があり、清浄度が十分高いブラシを得ることができなかった。

特開平５−３４７２８７号公報

本発明は、ガラス基板、マスク基板、半導体ウェーハ等の基板をブラシで洗浄する際、ブラシ自体を劣化させずに清浄な状態で洗浄し、かつブラシ内部にまで入り込んだ汚染物を除去し、ブラシによる洗浄効果を安定させるとともに、ブラシの交換頻度を低減させうる機構を具備することによって、基板を清浄な状態で洗浄することができる洗浄装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では、ブラシを用いて被洗浄物を洗浄するとともに、前記ブラシ自体の洗浄機構を具備する洗浄装置であって、少なくとも、洗浄用のブラシと、前記ブラシを保持するブラシホルダーと、前記ブラシを収容して洗浄する保持カップと、前記保持カップに洗浄液を供給するための洗浄液供給路と、前記保持カップから排液する排液口と、前記ブラシを駆動させるためのブラシ駆動手段とを備え、前記保持カップは、外周部から内周方向に洗浄液が流れるように前記洗浄液供給路が形成され、底部に前記排液口が設けられたものであり、前記ブラシホルダーは、洗浄液を前記ブラシ裏面に流すための流路が設けられたものであり、前記保持カップの洗浄液供給路と前記ホルダーの流路は、前記ブラシを前記保持カップに収容すると合致して連通し、前記洗浄液供給路から供給された洗浄液は、前記ブラシホルダーの流路を通り前記ブラシ裏面に達し、前記ブラシ内部を通過して、前記排液口から排出されるように流れることで、前記ブラシ自体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（請求項１）。

このように、ブラシの裏面から被洗浄物と接触する面に向かってブラシ内部に洗浄液を流すことによって、ブラシの内部まで入り込んだ汚染物を効率よくかつ容易に除去することが可能となり、ブラシ内部に残留する汚染物の少ないブラシを得ることができる。よってブラシの清浄度を高い状態に保つことが可能となる。このことによって、被洗浄物を洗浄する際に、清浄度の高いブラシを用いることが可能となり、よって清浄度の高い被洗浄物を得ることができる。また、超音波等を用いることなく残留汚染物を少なくすることが可能であるため、劣化が少ないブラシとすることができ、ブラシの交換頻度を減らすことができる。よってコストの低減を図ることが可能となる。

また、保持カップは、ブラシをカップに収容した時にブラシホルダーとの間を密閉するためのパッキンを設けてあるものとすることが好ましい（請求項２）。
このように保持カップとブラシホルダーの間をパッキンによって密閉することで、ブラシを洗浄する際に、洗浄液の圧力を上げることができ、結果としてブラシ内部を通過する洗浄液の圧力も上げることができるので、ブラシ内部に蓄積した汚染物をより効率的に除去することができる。

また、ブラシホルダーが、パッキンと接する面が傾斜面であるものとすることが好ましい（請求項３）。
このようにパッキンと接する面が傾斜面であることによって、ブラシホルダーとパッキンの同心度が多少ずれていたとしても、ブラシホルダーの押し込み量を調整することによってブラシホルダーとパッキンとの気密性を確保することができる。

また、洗浄液を、純水とすることが好ましい（請求項４）。
純水であれば、ブラシを劣化させることもなく、基板からブラシに付着したパーティクル等を除去することができる。また、ブラシに純水が付着したまま基板の洗浄を行っても基板を汚染するおそれもない。

また、被洗浄物がガラス基板、マスク基板、半導体基板のいずれかであることが好ましい（請求項５）。
このように本発明にかかる洗浄装置を、高い清浄度を必要とするガラス基板、マスク基板、半導体基板の洗浄に用いることによって、清浄度の極めて高い基板に仕上げることができる。

本発明にかかる洗浄装置は、ブラシを保持カップに収容する際に、保持カップからブラシホルダーに向かって洗浄液を流すための流路が形成され、その流路によってブラシ裏面から被洗浄物に接触する面に向かって洗浄液を流すような機構を具備する。このことによってブラシ内部にまで入り込んだ汚染物を容易に除去することが可能となる。よってブラシの清浄度を高い状態で保つことが可能となる。よってブラシによる洗浄効果を安定させるとともに、ブラシの交換頻度を低減させうる機構を具備した洗浄装置を得ることが可能となる。

以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように、ガラス基板、マスク基板、半導体ウェーハ等の基板をブラシで洗浄する際、ブラシ自体を劣化させずに清浄な状態で洗浄し、かつブラシ内部にまで入り込んだ汚染物を除去し、ブラシによる洗浄効果を安定させるとともに、ブラシの交換頻度を低減させうる機構を具備することによって、基板を清浄な状態で洗浄することができる洗浄装置の開発につき検討した。

そこで、本発明者は、洗浄液の流し方を工夫することによってブラシを劣化させることなく内部を洗浄することによって課題を解決できないか鋭意検討を重ねた。

その結果、本発明者は、ブラシの裏面からブラシ内を被洗浄物に接触する面に向かって洗浄液を流すことによって、ブラシ内部にまで入り込んだ汚染物を除去しつつ、ブラシの劣化を避けることができることを見出し、本発明を完成させた。

以下、本発明について図面を参照しながらさらに詳細を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図３は本発明の洗浄装置の一例を示す図である。

この洗浄装置２１は、チャンバー２２内に、ブラシ洗浄機構１０、ブラシ１１、ブラシ駆動手段１９、被洗浄物洗浄液供給手段２４ａ，２４ｂ、被洗浄物保持手段３２、等を備えている。また、被洗浄物３１の洗浄の際、洗浄液の飛散を防止するためのカバー２３等も設けられている。被洗浄物保持手段３２は、被洗浄物３１を真空吸着等によって保持し、回転軸３３により回転させることができる。
ブラシ駆動手段１９は、回転軸２５によりブラシ１１を水平方向に移動させることができ、さらに、ブラシ１１を回転させたり、上下動させることもできる。
被洗浄物洗浄液供給手段２４ａ，２４ｂは被洗浄物３１を洗浄する際、各ノズルから洗浄液を吐出することで、被洗浄物保持手段３２により保持された被洗浄物３１又はブラシ１１に対して洗浄液を供給することができる。

ブラシ１１は、被洗浄物の洗浄を行わないときは、ブラシ洗浄機構１０に備え付けられている保持カップ１３に収容されている。この保持カップ１３に収容されている際にブラシ１１の洗浄を行う。ここで、ブラシ１１の材質はスポンジに限定されず、一般的な毛状のブラシとすることも可能であり、被洗浄物３１にキズを付けずにパーティクルや異物を除去することができるものであれば好適に使用することができる。また、ブラシ１１の形状も特に限定されず、円柱状又は円筒状のほか、多角形状のものでもよい。

図１は、本発明における洗浄装置のブラシ自体の洗浄機構の断面の一例を示す図である。そして図２は本発明における保持カップの一例を示す概略図である。

ブラシ洗浄機構１０は、ブラシ１１を保持するブラシホルダー１２、保持カップ１３、洗浄液供給路１４、流路１５、排液口１６、パッキン１８等から構成されている。

この場合、保持カップ１３には、洗浄液供給口１４ａや円形流路１４ｂからなる洗浄液供給路１４、排液口１６、パッキン１８等が備わっている。
ブラシホルダー１２には、洗浄液をブラシ１１の裏面に流すための流路１５が設けられている。
保持カップ１３はブラシ１１を収容することができ、ブラシ１１を収容した際に、ブラシホルダー１２に設けられた流路１５と保持カップ１３に設けられた洗浄液供給路１４が合致して連通し、ブラシ１１の裏面に洗浄液を流すことが可能となる。また、パッキン１８は、ブラシ１１を収容した時にできるブラシホルダー１２と保持カップ１３との隙間を密閉するために備えられている。また、底部には排液口１６が設けられている。また、図中に矢印で示したように、外周部から内周方向に洗浄液が流れるように洗浄液供給路１４が形成されている。

次に、本発明にかかるブラシ洗浄機構１０を用いてブラシ自体の洗浄を行う方法について説明する。
被洗浄物を洗浄する前、あるいは洗浄した後に、ブラシ１１を保持するブラシホルダー１２を、ブラシ駆動手段１９により保持カップ１３の上方に移動させた後下降させることで、ブラシ１１を保持カップ１３に収容する。この時保持カップ１３の洗浄液供給路１４とブラシホルダー１２の流路１５は合致して連通する。
洗浄液供給口１４ａから洗浄液を供給すると、保持カップ１３内の円形流路１４ｂに流れ込む。円形流路１４ｂには円形流路の中心方向に向かって流路が設けてあるので、洗浄液は図中に示される洗浄液供給路１４に沿うように外周部から内周方向に保持カップ１３の中心方向に向かって噴出する。

洗浄液供給路１４から噴出した洗浄液は、収容した際に連通した流路１５よりブラシ１１の裏面に達し、最終的にはブラシ１１の内部を通過して保持カップ１３の中に排出され、保持カップ１３の底部に設けられた排液口１６より回収される。この洗浄液がブラシ１１内部を通過する際に、ブラシ１１の内部に残留する汚染物を除去する。

このように、ブラシの裏面から被洗浄物と接触する面に向かって洗浄液を流すことによって、ブラシの内部まで入り込んだ汚染物を効率よくかつ容易に除去することが可能となり、ブラシ内部に残留する汚染物の少ないブラシとすることができる。よってブラシの清浄度を高い状態に保つことが可能となる。このことによって、被洗浄物を洗浄する際に、清浄度の高いブラシを用いることが可能となり、よって清浄度の高い被洗浄物を得ることができる。
また残留汚染物を少なくすることが可能であるため、汚染物の残留による洗浄能力の低下が少ないブラシとすることができ、ブラシの交換頻度を減らすことができる。よってコストの低減を図ることが可能となる。
そして洗浄液を裏面から流すだけで洗浄を行っているため、超音波洗浄を行うのとは異なり、ブラシ本体の劣化を招くことがなく、このためブラシの交換頻度をさらに減少させることが可能となる。
また、保持カップに収容した際つまりブラシを被洗浄物の洗浄に使用していない時に洗浄液を流してブラシの洗浄を行うことができるため、ブラシの洗浄を効率よく行うことができる。
また、底部に排液口を設けていることで、ブラシ内部を通過して汚染物を含んだ洗浄液を効率よく排出することが可能となる。

上記本発明のブラシ自体の洗浄機構においては、保持カップ１３にパッキン１８を備えることができる。パッキン１８を備えることによって、保持カップ１３にブラシ１１を収容する際に、ブラシホルダー１２はパッキン１８に押し付けられる。このように保持カップにパッキンを設けることによって、保持カップとブラシホルダーの間を密閉することが可能となり、連通させた洗浄液の流路の密閉レベルを高くすることが可能となる。そのため、ブラシを洗浄する際に、洗浄液の圧力を上げることが可能となり、結果としてブラシ内部を通過する洗浄液の圧力も上げることができるので、ブラシ内部に蓄積した汚染物をより容易に除去することが可能となる。

また、パッキン１８に接触するブラシホルダー１２の面を、傾斜面とすることができる。このような形状にすることで、ブラシホルダー１２とパッキン１８の同心度が多少ずれていても、ブラシ駆動手段１９によるブラシホルダー１２の押し込み量を調整することで、ブラシホルダー１２とパッキン１８との間の気密性をさらに高めることが可能となり、洗浄液の圧力を上げることができる。

ここで、洗浄液供給口１４ａから供給する洗浄液の圧力が高すぎた場合や、パッキン１８による気密性が低下することによって、洗浄液がカップの上側へ漏れ出ることもありうるが、このようになった場合、洗浄液は保持カップ１３の上部に設けられた排液口１７より回収することができる。

ここで、洗浄液としては、純水を用いることができる。洗浄液に純水を用いることによって、ブラシを劣化させることもなく、基板からブラシに付着したパーティクル等を除去することができる。また、ブラシに純水が付着したまま基板の洗浄を行っても、基板を汚染するおそれもない。

尚、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。

例えば、上記実施形態では、被洗浄物については記載していないが、本発明の洗浄装置で洗浄する被洗浄物は特に限定されず、ガラス基板、マスク基板、半導体ウェーハ等の高い清浄度が要求される基板を洗浄する場合に本発明を好適に適用することができる。

また、本発明のブラシ自体の洗浄機構が適用される洗浄装置としては、前記図３のようなものに限定されるものではなく、ブラシで被洗浄物を洗浄する洗浄装置では、ブラシ自体の清浄度を上げる必要があり、いずれのものであっても本発明を適用できる。

本発明における洗浄装置のブラシ自体の洗浄機構の断面の一例を示す図である。 本発明における保持カップの一例を示す概略図である。 本発明の洗浄装置の一例を示す図である。 従来の基板の洗浄方法の一例を示す概略図である。

符号の説明

１０…ブラシ洗浄機構、 １１…ブラシ、 １２…ブラシホルダー、 １３…保持カップ、 １４…洗浄液供給路、 １４ａ…洗浄液供給口、 １４ｂ…円形流路、 １５…流路、 １６…排液口、 １７…排液口、 １８…パッキン、 １９…ブラシ駆動手段、 ２１…洗浄装置、 ２２…チャンバー、 ２３…カバー、 ２４ａ，２４ｂ…被洗浄物洗浄液供給手段、 ２５…回転軸、 ２６…ブラシ部軌跡、 ３１…被洗浄物、 ３２…被洗浄物保持手段、 ３３…回転軸、 ４０…基板、 ４１…スポンジブラシ。

Claims (5)

1. ブラシを用いて被洗浄物を洗浄するとともに、前記ブラシ自体の洗浄機構を具備する洗浄装置であって、
   少なくとも、洗浄用のブラシと、前記ブラシを保持するブラシホルダーと、前記ブラシを収容して洗浄する保持カップと、前記保持カップに洗浄液を供給するための洗浄液供給路と、前記保持カップから排液する排液口と、前記ブラシを駆動させるためのブラシ駆動手段とを備え、
   前記保持カップは、外周部から内周方向に洗浄液が流れるように前記洗浄液供給路が形成され、底部に前記排液口が設けられたものであり、
   前記ブラシホルダーは、洗浄液を前記ブラシ裏面に流すための流路が設けられたものであり、
   前記保持カップの洗浄液供給路と前記ホルダーの流路は、前記ブラシを前記保持カップに収容すると合致して連通し、前記洗浄液供給路から供給された洗浄液は、前記ブラシホルダーの流路を通り前記ブラシ裏面に達し、前記ブラシ内部を通過して、前記排液口から排出されるように流れることで、前記ブラシ自体を洗浄するものであることを特徴とする洗浄装置。
2. 前記保持カップは、前記ブラシをカップに収容した時に前記ブラシホルダーとの間を密閉するためのパッキンを設けた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. 前記ブラシホルダーが、前記パッキンと接する面が傾斜面であることを特徴とする請求項２に記載の洗浄装置。
4. 前記洗浄液が、純水であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の洗浄装置。
5. 前記被洗浄物がガラス基板、マスク基板、半導体基板のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の洗浄装置。

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