JP7158114B2 - 洗浄方法、洗浄装置および半導体ウエハの保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、洗浄方法、洗浄装置および半導体ウエハの保持装置に関するものである。

例えば半導体ウエハ等の洗浄対象物にあっては、付着したパーティクルや有機物等を除去するための洗浄が行われる。特許文献１には、洗浄液としてオゾン水を用いるものが開示されている。また、特許文献２には、例えば半導体ウエハの洗浄のために、オゾンが溶解された洗浄液が通過された際にマイクロバブルを生成して、マイクロバブルを含む洗浄液を噴射する噴射ノズルが開示されている。

特開２０１０－１７７５３５公報 特開２０１７－１９１８５５号公報

ところで、洗浄対象物が薄物である場合、例えば半導体ウエハのように薄葉状である場合、その表側面と裏側面とを共に洗浄することが望まれるが、その洗浄をいかに効率的に行うかが重要となる。

また、例えば半導体ウエハのように薄葉状のものを水平状態で回転させつつ洗浄する場合、その表側面と裏側面とを洗浄するために、半導体ウエハをその側端面で保持することが望まれることになる。この一方、半導体ウエハの厚さが薄くなるにつれて、その側端面での保持力、特に径方向内方側に向かうような保持力が大きくなりすぎると、半導体ウエハを損傷（座屈）させてしまう可能性が高くなるという問題を生じる。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その第１の目的は、薄物とされた洗浄対象物の表側面と裏側面とを効率よく洗浄できるようにした洗浄方法を提供することにある。

本発明の第２の目的は、上記洗浄方法を実施するために用いて好適な洗浄装置を提供することにある。

本発明の第３の目的は、薄葉状物としての半導体ウエハをその側端面で保持させる場合に、半導体ウエハが保持力を受けて不用意に損傷してしまう事態を防止できるようにした半導体ウエハの保持装置を提供することにある。

前記第１の目的を達成するため、本発明にあっては次のような第１の解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
洗浄用ガスとしてのオゾンが純水に加圧溶解された洗浄液を通過させることにより、オゾンのマイクロバブルを含む洗浄液を噴射する第１噴射ノズル及び第２噴射ノズルと、
上下方向に伸びる回転軸線を中心として回転されると共に該回転軸線上において貫通孔を有するターンテーブルと、
前記ターンテーブルの外周縁部に設けられて、半導体ウエハの外周縁部を下方から支持することにより該半導体ウエハを該ターンテーブルの上面から上方に離間させつつ、該ターンテーブルが回転されたときには、そのときの遠心力の作用によって該半導体ウエハの側端面を押圧する複数の保持機構と、を用意し、その上で、
前記ターンテーブルを回転させることによって前記半導体ウエハを回転させつつ、前記第１噴射ノズルからオゾンのマイクロバブルを含む洗浄液を該半導体ウエハにおける上面の回転中心付近に供給すると共に、前記第２噴射ノズルからオゾンのマイクロバブルを含む洗浄液を前記ターンテーブルの貫通孔を介して該半導体ウエハの下面の回転中心付近に供給し、
その際、前記第２噴射ノズルからの噴射流を前記ターンテーブルの貫通孔よりも縮径された流れとする、
ようにしてある。上記解決手法によれば、半導体ウエハの表側面と裏側面とを同時に洗浄できるので、表側面と裏側面とを別工程で洗浄する場合に比して、洗浄効率のよいものとなる。また、マイクロバブルを含む洗浄液でもって洗浄することから、マイクロバブルを含まない洗浄液でもって洗浄する場合に比して、洗浄効果を高めて洗浄時間を短くすることができ、より一層洗浄効率を高めることができる。

また、半導体ウエハを上下方向に延びる所定の回転軸線を中心にして回転させつつ、前記第１噴射ノズルおよび前記第２噴射ノズルからのマイクロバブルを含む洗浄液をそれぞれ該洗浄対象物の回転中心付近に供給することから、この場合、洗浄対象物に供給されたマイクロバブルを含む洗浄液を、洗浄対象物の回転中心付近から外周縁部方向へと流すようにして、半導体ウエハの表側面と裏側面との広い面積範囲を均一に洗浄することができる。

さらに、前記半導体ウエハを、あらかじめ、前記回転軸線を中心として回転されるターンテーブルに設けられた複数の保持機構によって保持させ、その後、前記ターンテーブルを回転させることによって前記半導体ウエハを回転させつつ、前記第１噴射ノズルと前記第２噴射ノズルとからマイクロバブルを含む洗浄液が該半導体ウエハに供給されることから、マイクロバブルを含む洗浄液を洗浄対象物の回転中心付近へ供給するための具体的な態様が提供される。

さらにまた、前記複数の保持機構は、前記半導体ウエハの外周縁部を下方から支持しつつ、前記ターンテーブルが回転されたときの遠心力の作用によって該ターンテーブル上の半導体ウエハの側端面を押圧する、ようにしてあることから、ターンテーブルの回転によって生じる遠心力を有効に利用して、半導体ウエハの側端面に対する保持用の押圧力を適切に得ることができる。また、半導体ウエハの側端面を不用意に強く押圧してしまう事態も防止されて、半導体ウエハが損傷されるのを防止する上でも好ましいものとなる。

加えて、前記ターンテーブルの回転中心部に、貫通孔が形成され、前記第２噴射ノズルからのマイクロバブルを含む洗浄液が、前記貫通孔を通して上方へ向けて噴射されることから、下方からのマイクロバブルを含む洗浄液の具体的な供給態様を提供することができる。

加えてまた、前記洗浄液が、オゾンが溶解された純水とされていることから、オゾンをマイクロバブル化して、強力な洗浄効果を得ることができる。

前記第２の目的を達成するため、本発明にあっては次のような第２の解決手法を採択してある。すなわち、請求項２に記載のように、
上下方向に延びる回転軸線を中心に回転駆動され、該回転軸線上において貫通孔を有するターンテーブルと、
前記ターンテーブルの外周縁部にその周方向において略等間隔に３個以上設けられ、薄葉状の洗浄対象物を、該ターンテーブルの上面から上方に離間させつつ該洗浄対象物の表側面及び裏側面のいずれか一方を上方に向けた状態で保持する複数の保持機構と、
前記複数の保持機構によって保持された前記洗浄対象物の上方に配設され、該洗浄対象物の上面でかつ該洗浄対象物の回転中心付近に指向された第１噴射ノズルと、
前記複数の保持機構によって保持された前記洗浄対象物の下方に配設され、該洗浄対象物の下面でかつ該洗浄対象物の回転中心付近に前記ターンテーブルの貫通孔を介して指向された第２噴射ノズルと、
洗浄用ガスが加圧溶解された洗浄液を貯溜し、該洗浄液を前記第１噴射ノズル及び前記第２噴射ノズルに圧送する溶解タンクと、を備え、
前記第１噴射ノズルおよび前記第２噴射ノズルが、前記溶解タンクから圧送される洗浄液を通過させることによりマイクロバブルを生成して、該マイクロバブルを含む洗浄液をそれぞれ噴射する洗浄装置であって、
前記複数の各保持機構には、前記ターンテーブルに対して上下方向に延びる揺動軸線を中心に揺動可能に保持された帯状の揺動部と、該揺動部の上面に前記揺動軸線を基準として該揺動部の伸び方向一方側において設けられる第１ピン部と、該揺動部の上面に前記揺動軸線を基準として該揺動部の伸び方向他方側において設けられて重錘部をなす第２ピン部と、がそれぞれ備えられ、
前記第１、第２ピン部は、前記揺動部の上面から上方に向けて、大径部と該大径部よりも小径とされた小径部とをもってそれぞれ形成され、
前記第１、第２ピン部における前記大径部と前記小径部との段差面が、前記洗浄対象物の外周縁部を着座させる支持部とされ、
前記第１ピン部における小径部の側面が、前記揺動部の揺動に応じて前記洗浄対象物の側端面に対して接近・離間される押圧部とされている、
ようにしてある。

上記第２の解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項３～５、８に記載のとおりである。すなわち、
前記第２噴射ノズルは、該第２噴射ノズルからのマイクロバブルを含む洗浄液を前記ターンテーブルの貫通孔よりも縮径された噴射流をもって該貫通孔を介して前記洗浄対象物の下面に供給するように設定されている構成とされている（請求項３対応）。

前記ターンテーブルの回転軸が、中空状とされて、前記貫通孔と整合されており、
前記第２噴射ノズルが、前記回転軸内に配設されている、
ようにしてある（請求項４対応）。この場合、回転軸内のスペースを有効に利用して、
第２噴射ノズルを配設することができる。

前記第１噴射ノズルおよび前記第２噴射ノズルがそれぞれ、ノズル本体部と誘導ノズル部とを有し、
前記ノズル本体部が、洗浄用のガスが溶解された洗浄液が通過される過程でマイクロバブルを生成して、該マイクロバブルを含む洗浄液を前記誘導ノズル内に吐出するようにされ、
前記誘導ノズルが、前記ノズル本体部から吐出されるマイクロバブルを含む洗浄液を勢いよく噴射させる、
ようにしてある（請求項５対応）。この場合、洗浄対象物へ向けて十分な勢いでマイクロバブルを含む洗浄液を噴射することができる。また、噴射ノズルを洗浄対象物からかなり離間させた位置に配設することが可能となり、噴射ノズル配設の自由度を高める上でも好ましいものとなる。
前記洗浄用ガスがオゾンであり、
前記洗浄対象物が半導体ウエハである、ようにしてある（請求項８対応）。この場合、オゾンをマイクロバブル化して、強力な洗浄効果を得ることができる。

また、前記第２の目的を達成するため、本発明にあっては次のような第２の解決手法を採択してある。すなわち、請求項６に記載のように、
上下方向に延びる回転軸線を中心に回転駆動され、該回転軸線上において貫通孔を有するターンテーブルと、
前記ターンテーブルに設けられ、薄葉状の洗浄対象物を、該ターンテーブルの上面から上方に離間させつつ該洗浄対象物の表側面及び裏側面のいずれか一方を上方に向けた状態で保持する保持機構と、
前記保持機構によって保持された前記洗浄対象物の上方に配設され、該洗浄対象物の上面でかつ該洗浄対象物の回転中心付近に指向された第１噴射ノズルと、
前記保持機構によって保持された前記洗浄対象物の下方に配設され、該洗浄対象物の下面でかつ該洗浄対象物の回転中心付近に前記ターンテーブルの貫通孔を介して指向された第２噴射ノズルと、
洗浄用ガスが加圧溶解された洗浄液を貯溜し、該洗浄液を前記第１噴射ノズル及び前記第２噴射ノズルに圧送する溶解タンクと、を備え、
前記第１噴射ノズルおよび前記第２噴射ノズルが、前記溶解タンクから圧送される洗浄液を通過させることによりマイクロバブルを生成して、該マイクロバブルを含む洗浄液をそれぞれ噴射する洗浄装置であって、
前記第２噴射ノズルは、該第２噴射ノズルからのマイクロバブルを含む洗浄液を前記ターンテーブルの貫通孔よりも縮径された噴射流をもって該貫通孔を介して前記洗浄対象物の下面に供給するように設定されている構成とされている。
上記第２の解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項７、８に記載のとおりである。すなわち、
前記保持機構が、前記ターンテーブルの外周縁部において周方向に略等間隔に３個以上設けられ、
前記複数の保持機構はそれぞれ、前記ターンテーブルに対して上下方向に延びる揺動軸線を中心に揺動可能に保持された揺動部と、該揺動部に設けられて前記洗浄対象物の外周縁部が着座される支持部と、前記揺動部のうち前記揺動軸線と偏心した位置に設けられると共に該揺動部の揺動に応じて前記洗浄対象物の側端面に対して接近・離間される押圧部と、該揺動部のうち前記揺動軸線を挟んで前記押圧部とは反対側に設けられた重錘部と、を有し、
前記ターンテーブルが回転されたときに、前記重錘部に作用する遠心力によって前記揺動部が揺動されることにより、前記押圧部が前記洗浄対象物の側端面を押圧する、
ようにしてある（請求項７対応）。この場合、遠心力を利用して適切な押圧力を得るための具体的な構成が提供される。
前記洗浄用ガスがオゾンであり、
前記洗浄対象物が半導体ウエハである、ようにしてある（請求項８対応）。この場合、オゾンをマイクロバブル化して、強力な洗浄効果を得ることができる。

前記第３の目的を達成するため、本発明にあっては次のような第３の解決手法を採択してある。すなわち、請求項９に記載のように、
半導体ウエハを水平状態で回転可能に保持するための保持装置であって、
上下方向に延びる回転軸線を中心に回転駆動され、該回転軸線上において貫通孔を有するターンテーブルと、
前記ターンテーブルの外周縁部にその周方向において略等間隔に３個以上設けられ、前記半導体ウエハを、該ターンテーブルの上面から上方に離間させつつ該半導体ウエハの表側面及び裏側面のいずれか一方を上方に向けた状態で保持する複数の保持機構と、
を備え、
前記複数の各保持機構には、前記ターンテーブルに対して上下方向に延びる揺動軸線を中心に揺動可能に保持された帯状の揺動部と、該揺動部の上面に前記揺動軸線を基準として該揺動部の伸び方向一方側において設けられる第１ピン部と、該揺動部の上面に前記揺動軸線を基準として該揺動部の伸び方向他方側において設けられて重錘部をなす第２ピン部と、がそれぞれ備えられ、
前記第１、第２ピン部は、前記揺動部の上面から上方に向けて、大径部と該大径部よりも小径とされた小径部とをもってそれぞれ形成され、
前記第１、第２ピン部における前記大径部と前記小径部との段差面が、前記半導体ウエハの外周縁部を着座させる支持部とされ、
前記第１ピン部における小径部の側面が、前記揺動部の揺動に応じて前記半導体ウエハの側端面に対して接近・離間される押圧部とされている、
ようにしてある．上記解決手法によれば、薄葉状物としての半導体ウエハを回転保持させるための好ましい保持装置が提供される。特に、請求項１の場合と同様に、ターンテーブルの回転によって生じる遠心力を有効に利用して、半導体ウエハの側端面に対する保持用の押圧力を適切に得ることができる。また、半導体ウエハの側端面を不用意に強く押圧してしまう事態も防止されて、半導体ウエハが損傷されるのを防止する上でも好ましいものとなる。

本発明によれば、洗浄対象物を効率よく洗浄することができ、また洗浄対象物や半導体ウエハを損傷させることなく適切な押圧力でもって保持させることができる。

洗浄対象物が半導体ウエハである場合の実施形態を示す全体システム図。 図１に示す半導体ウエハを回転可能に保持するターンテーブルを示す平面図。 半導体ウエハを保持している部分を示す要部斜視図。 ターンテーブル停止時での保持部の状態を示す平面図。 ターンテーブル回転時での保持部の状態を示す平面図。 ターンテーブルの下方に配設された第２噴射ノズルの配設例を示す要部断面図。 噴射ノズルの一例を示す断面図。 洗浄対象物が薄い長尺物である場合の実施形態を示す簡略側面図。

図１において、Ｗは、薄物の洗浄対象物である。洗浄対象物Ｗは、薄葉状とされて、実施形態では円板状の半導体ウエハとされている。洗浄対象物Ｗは、水平方向に延びる姿勢状態とされて、その上面が符号１で示され、その下面が符号２で示され、その側端面が符号３で示される。

洗浄対象物Ｗの上方には、第１噴射ノズル１１が配設されている。また、洗浄対象物Ｗの下方には、第２噴射ノズル１２が配設されている。各噴射ノズル１１、１２は、洗浄対象物Ｗのうち、回転中心付近に向けて指向されている。そして、第１噴射ノズル１１、第２噴射ノズルからは、マイクロバブルを含む洗浄液が、洗浄対象物Ｗの回転中心付近に向けて噴射される。

各噴射ノズル１１、１２に対しては、洗浄用ガス（実施形態ではオゾン）が溶解された洗浄液が圧送される。洗浄液が噴射ノズル１１、１２を通過する過程で、マイクロバブルが生成される。マイクロバブルを含む洗浄液が第１噴射ノズル１１、第２噴射ノズル１２から同時に噴射されて、洗浄対象物Ｗの上面１と下面２とが同時に洗浄される。

次に、洗浄用ガス（実施形態ではオゾン）が溶解された洗浄液を生成する部分の構成について説明する。まず、２０は、密閉された混合タンクである。この混合タンク２０には、配管３９を介して、洗浄用ガスとしてのオゾンを生成するためのるオゾン生成装置２２が、接続されている。配管３９には、調整弁４０（実施形態ではエア作動弁で、オン、オフ式に開閉される）が接続されている。調整弁４０によって、混合タンク２０へ供給されるオゾン量が調整される。配管３９は、混合タンク２０内に配設されると共に下方に向けて開口されたカップ部材４１内に開口されている。

混合タンク２０には、配管２４を介して、洗浄液供給装置２５が接続されている。洗浄液は、実施形態では純水とされている。配管２４には、調整弁２６（実施形態ではエア作動弁で、オン、オフ式に開閉される）が接続されている。調整弁２６によって、混合タンクは供給される洗浄液の量が調整される。

混合タンク２０には、その外部に位置されてその上部と下部とを連通する連通管２７ａ
が接続されている。この連通管２７ａに液面センサ２７ｂが付設されている。液面センサ２７ｂは、連通管２７ａ内での液面高さ位置を検出するものである。液面センサ２７ｂで検出される液面高さ位置が、所定高さ範囲となるように、調整弁２６が制御される。なお、液面センサ２７ｂとしては、混合タンク２０内に配設されるもの等、適宜のものを用い
ることができる。

図中、３０は、密閉構造とされた溶解タンクである。この溶解タンク３０は、配管３１を介して、混合タンク２０に対して接続されている。配管３１は、混合タンク２０内においては、前述したカップ部材４１内に開口されている。配管３１には、圧送用ポンプ３２が接続されている。圧送用ポンプ３２によって、混合タンク２０内の洗浄ガスを含む洗浄液が、溶解タンク３０に圧送される。圧送用ポンプ３２は、実施形態では容積式ポンプを用いてあるが、非容積式ポンプを用いる等、適宜の形式のポンプを用いることができる。なお、容積式ポンプとしては、例えばダイヤフラムポンプ、ギアポンプ、ピストンポンプ、プランジャポンプ等を用いることができる。

溶解タンク３０内には、上下方向に延ばして、噴射パイプ３３が配設されている。上記配管３１は、噴射パイプ３３の下端に接続されている。また、噴射パイプ３３の上端は,閉塞されている。そして、噴射パイプ３３の上部には、周方向に間隔をあけて複数の噴射孔３３ａが開口されている。複数の噴射孔３３ａの少なくとも一部は、溶解タンク３０の内壁の近くに位置される。噴射パイプ３３内に圧送された洗浄液は、噴射孔３３ａから溶解タンク３０内に噴射されて、洗浄用ガス（オゾン）が、洗浄液（純水）に対して十分に溶解される。

溶解タンク３０には、その外部に位置されてその上部と下部とを連通する連通管３４ａ
が接続されている。この連通管３４ａに液面センサ３４ｂが付設されている。液面センサ３４ｂは、連通管３４ａ内での液面高さ位置を検出するものである。なお、液面センサ３４ｂとしては、溶解タンク３０内に配設されるもの等、適宜のものを用いることができる。

溶解タンク３０内の上部には、常時空間３５を有するようにされる。この空間３５によって、溶解タンク３０内における洗浄液の脈動が低減される。溶解タンク３０には、空間３５に連通させて、外部に延びる配管３６が接続されている。この配管３６には、２つの調整弁３７、調整弁３８が直列に接続されている。調整弁３７はエア作動弁とされて、オン、オフ式に開閉される。調整弁３８は、例えば電磁式とされて、その開度が微調整可能とされている。

上記液面センサ３４ｂで検出される液面高さ位置が、所定高さ範囲となるように（少なくとも空間３５が所定高さ範囲となるように）、調整弁３７、３８が制御される。また、空間３５内の圧力が０．２～０．６ＭＰａ程度に維持されるように制御される。

溶解タンク３０の底部に対して配管４２の一端部が接続されている。この配管４２の他端部は、第１噴射ノズル１１に接続されている。配管４２から分岐された分岐配管４２ａが、第２噴射ノズル１２に接続されている。これにより、溶解タンク３０内で高圧とされたオゾンを含む洗浄液が、各噴射ノズル１１、１２に供給される。

配管４２には、分岐配管４２ａよりも溶解タンク３０側において、ヒータ４５（例えば電気式ヒータ）が接続されている。これにより、噴射ノズル１１、１２に供給される洗浄液が適切な温度（例えば４０℃～６０℃）に管理される。

配管４２には、分岐配管４２ａよりも第１噴射ノズル１１側において、調整弁４６（実施形態ではエア作動弁で、オン、オフ式に開閉される）が接続されている。また、分岐配管４２ａには、調整弁４７（実施形態ではエア作動弁で、オン、オフ式に開閉される）が接続されている。各調整弁４６、４７を制御することによって、第１噴射ノズル１１と第２噴射ノズル１２の両方から洗浄液を噴射する第１噴射態様と、第１噴射ノズル１１から
のみ洗浄液を噴射させる第２噴射態様と、第２噴射ノズル１２からのみ洗浄液を噴射させる第３噴射態様と、を選択することが可能である。勿論、噴射ノズル１１と１２の両方からの洗浄液の噴射を停止した噴射停止状態も選択される。なお、本実施形態では、洗浄液を噴射する噴射態様としては、両方の噴射ノズル１１と１２の両方から同時に洗浄液を噴射する第１噴射態様を行うようになっている。

各噴射ノズル１１、１２に圧送されたオゾンを含む洗浄液は、各噴射ノズル１１、１２内を通過する過程でマイクロバブルを生成して、マイクロバブルを含む洗浄液が各噴射ノズル１１、１２から噴射されることになる。なお、各噴射ノズル１１、１２でのマイクロバブルの生成に関する事項については、後述する。

次に、洗浄対象物Ｗを回転可能に保持する保持装置５０の一例について、図２～図５を参照しつつ説明する。まず、図２に示すように、保持装置５０は、水平方向に延びるターンテーブル５１と、ターンテーブル５１に保持された保持機構６０と、を有する。ターンテーブル５１は、その下面中央に、中空状（実施形態では円筒状）の回転軸５２が固定されている（図６参照）。回転軸５２は、上下方向に延びて、回転軸５２の軸線が、ターンテーブル５１の回転軸線αとなる。

ターンテーブル５１の中央には、貫通孔５１ａが形成されている。この貫通孔５１ａは、回転軸５２と同心状とされて、回転軸５２内に連通されている（回転軸５２内に臨んでいる）。中空の回転軸５２内には、回転軸５２に対して径方向に離間させた状態で、第２噴射ノズル１２が固定配置されている（図６参照）。

回転軸５２は、図示を略すギア、ベルト等を介して、駆動モータ５３が連結されている。コントローラＵによって、モータ５３を駆動制御することにより、ターンテーブル５１（したがってターンテーブル５１に保持された洗浄対象物Ｗ）が回転駆動される。なお、コントローラＵは、前述した圧送用ポンプ３２や各調整弁２６、３７、３８、４０、４６、４７を制御する（このため、コントローラＵには、液面センサ２７ｂ、３４ｂからの信号が入力されるようになっている）。

保持機構６０は、ターンテーブル５１の外周縁部に設けられている。実施形態では、ターンテーブル５１の周方向１８０度間隔で、合計３個の保持機構６０が保持されている。

保持機構６０は、ターンテーブル５１に固定されたベース部６１を有する。ベース部６１には、連結ピン６２を介して、水平方向に揺動可能として揺動部６３が保持されている。連結ピン６２の軸線が、上下方向に延びる揺動軸線βを構成する。

揺動部６３の一端部には、上方に向けて短く延びる第１ピン部６４が固定されている。第１ピン部６４は、大小異型の円柱状とされていて、下部が大径部６４ａとされ、上部が小径部６４ｂとされている。

揺動部６３の他端部には、上方に向けて短く延びる第２ピン部６５が固定されている。第２ピン部６５は、大小異型の円柱状とされていて、下部が大径部６５ａとされ、上部が小径部６５ｂとされている。

第２ピン部６５は、連結ピン６２を挟んで第１ピン部６４とは反対側に位置されている。この第２ピン部６５は、第１ピン部６４に比して、十分に重い重錘部を構成している。

各ピン部６４、６５の大径部６４ａと６５ａとの上面が、洗浄対象物Ｗの外周縁部を下方から支持する支持部を構成する。各小径部６４ｂ、６５ｂは、大径部６４ａ、６５ａに
支持された洗浄対象物Ｗよりも、ターンテーブル５１の径方向外方側に位置される。そして、第１ピン部６４の小径部６４ｂ（の側面）が、揺動部６３の揺動に応じて、洗浄対象物Ｗの側端面３に当接、離間可能とされている。つまり、小径部６４ｂが、押圧部（圧接部）を構成している。なお、ベース部６１の端部には、揺動部６３が所定以上揺動するのを規制するストッパ部６１ａが上方に向けて突出形成されている。

図４は、ターンテーブル５１が停止状態のときである。この図４に示す状態で、洗浄対象物Ｗの外周縁部が、支持部としての大径部６４ａ、６５ａの上面に対して着座される（下方から支持される）。この状態で、ターンテーブル５１を、例えば図５矢印γで示す方向に回転駆動させると、回転に伴う遠心力によって、重錘部となる第２ピン部６５がターンテーブル５１の径方向外側に向かう外力を受けることになる。この結果、揺動部６３が、図５中時計方向に揺動されて、押圧部としての第１ピン部６４の小径部６４ｂ（の側面）が、洗浄対象物Ｗの側端面３を押圧する（圧接される）。小径部６４ｂからの押圧力は、ターンテーブル５１の回転数が大きくなるほど大きくされる。

ターンテーブル５１の回転により生じる小径部６４ｂの押圧力は、洗浄対象物Ｗの径方向内方側に向かう方向となる。この一方、洗浄対象物Ｗには、ターンテーブル５１の回転に応じて、径方向外方側に向かう力を受けることになる。したがって、小径部６４ｂからの押圧力と洗浄対象物Ｗが受ける径方向側に向かう力とが相対向されることになる。

したがって、ターンテーブル５１の回転数が大きくなって、小径部６４ｂの押圧力が大きくなっても、洗浄対象物Ｗが径方向において座屈されてしまう事態が防止される。このように、小径部６４ｂの応圧力は、ターンテーブル５１の回転数に応じて適切なものとされる。ちなみに、ターンテーブル５１を回転させることなく、小径部６４ｂの応圧力のみを大きくした場合は、洗浄対象物Ｗが座屈等によって損傷（破損）されてしまう可能性が高いものとなる。

図５の状態から図４の状態に復帰させるには、例えば、ターンテーブル５１の回転が停止する直前に、ターンテーブル５１を逆転（矢印γとは反対方向へ回転させる）させることによって行うことができる。また、例えば連結ピン６２を取り巻くリターンスプリングを利用して、図４に示す位置に復帰させることもできる。

洗浄対象物Ｗのターンテーブル５１への設置と除去とは、図４の状態で、例えば搬送ロボット等によって行うことができる。

次に、図７を参照しつつ、各噴射ノズル１１、１２の一例について説明する。なお、両噴射ノズル１１と１２とは同一構造とされているので、第１噴射ノズル１１に着目して説明する。

第１噴射ノズル１１は、大別して、ノズル本体部７０と、誘導ノズル部８０とによって構成されている。ノズル本体部７０は、特許文献２に記載のものと同様なものを用いてあるので、簡単に説明する。ノズル本体部７０における洗浄液の流路７１内には、オリフィス７４、フィルタ７５ａ～７５ｃ、分離スペーサ７６ａ～７６ｃ、および固定スペーサ７７が配置されている。その配設順は、洗浄液の流入側から順次、オリフィス７４、分離スペーサ７６ａ、フィルタ７５ａ、分離スペーサ７６ｂ、フィルタ７５ｂ、分離スペーサ７６ｃ、フィルタ７５ｃ、固定スペーサ７７の順とされている。これの部品は、ノズル本体部７０から取外して交換することも可能である。

オリフィス７４は、所定の厚みを有する円板であり、その中心には円形の孔が開けられている。オリフィス７４の厚みは、例えば３ｍｍである。オリフィス７４の中心に開けら
れた孔の直径は、例えば０．５ｍｍである。

フィルタ７５ａ～７５ｃは、複数の小孔が開けられた円板である。複数の小孔の直径は、例えば０．５ｍｍである。複数の小孔のピッチは、例えば１．５ｍｍである。フィルタ７５ａ～７５ｃの厚みは、例えば３ｍｍである。

分離スペーサ７６ａ～７６ｃは、所定の厚みを有する円板であり、その中心には円形の孔が開けられている。分離スペーサ７６ａ～７６ｃの厚みは、例えば０．４ｍｍである。分離スペーサ７６ａ～７６ｃの中心に開けられた孔の直径は、例えば８．０ｍｍである。

固定スペーサ７７は、所定の厚みを有する円板であり、その中心には円形の孔が開けられている。固定スペーサ７７の厚みは、例えば３．２ｍｍである。固定スペーサ７７の中心に開けられた孔の直径は、例えば８．０ｍｍである。

洗浄用ガスが溶解された洗浄液がノズル本体部７０を通過することにより、ノズル本体部７０からはマイクロバブルを含む洗浄液が噴射される。すなわち、洗浄用ガスが溶解された洗浄液は、オリフィス７４、フィルタ７５ａ～７５ｃ、分離スペーサ７６ａ～７６ｃおよび固定スペーサ７７を通過することにより気泡が生成される。この気泡のうち、３０～９０％がマイクロバブル（実施形態では粒径が例えば１～５０μｍ）とされる。なお、マイクロバブルの粒径は、小さいほど好ましく（粒径の下限値はなし）、１００μｍ以下とするのが好ましい。

ノズル本体部７０からの吐出圧力は、例えば約０．１ＭＰａとすることができる（大気圧よりもやや高い圧力）。ノズル本体部７０を用いることによって、オゾンを含む洗浄液中により多くのマイクロバブルを発生させることが可能であり、洗浄液の洗浄力をより高めることが可能である。

誘導ノズル部８０は、ノズル本体部７０の外周に密に嵌合されている。誘導ノズル部８０は、小容積部８１と、小容積部８１から延びる細長いノズル部８２と、を有する。ノズル本体部７０から噴射されるマイクロバブルを含む洗浄液は、小容積部８１に吐出されるが、径方向側に向けて広く拡散されるのが防止される。これにより、マイクロバブルを含む洗浄液の圧力が急激に低下されてしまうことが防止あるいは抑止される。そして、ある程度の圧力を有するマイクロバブルを含む洗浄液が、細長いノズル部８２を通ることにより、ノズル８２の先端から勢いよく噴射されることになる。

第１噴射ノズル１１と洗浄対象物Ｗとの離間距離が小さい場合や大きな噴射圧力を必要としないときは、誘導ノズル部８０を有しないものとすることができる。ただし、誘導ノズル部８０を設けることによって、噴射の勢いを高めたり、その指向性を高めることができる。

図８は、本発明の第２の実施形態を示すものである。本実施形態では、洗浄対象物ＷＢが、例えばフレキシブル半導体等の長尺の薄膜とされている。洗浄対象物ＷＢは、多数のローラ９１によって、図中左方側から右方側へと搬送される（ロール・ツー・ロール方式での搬送）。

洗浄対象物ＷＢは、搬送過程において、第１部位Ｌ１、第２部位Ｌ２、第３部位Ｌ３、第４部位Ｌ４、第５部位Ｌ５を順次通過する。洗浄対象物ＷＢは、第１部位Ｌ１では水平状態とされ、第２部位Ｌ２では斜め下方に向かう傾斜状態とされ、第３部位Ｌ３では再び水平状態とされ、第４部位Ｌ４では斜め上方に向かう傾斜状態とされ、第５部位Ｌ５では再び水平状態とされる。

上記第１部位Ｌ１において、洗浄対象物ＷＢの上方に第１噴射ノズル１１が配設されると共に、洗浄対象物ＷＢの下方に第２噴射ノズル１２が配設される。各噴射ノズル１１、１２はそれぞれ、搬送方向に直列に複数配設されると共に、洗浄対象物ＷＢの幅方向（紙面直角方向）においても並列に複数配設されている。

各噴射ノズル１１と１２とから同時にマイクロバブルを含む洗浄液が噴射されて、洗浄対象物ＷＢの上面と下面とが同時に洗浄される。噴射されたマイクロバブルを含む洗浄液は、下方に向けて傾斜された第２部位Ｌ２の位置でもって、下方に滴下される。滴下されたマイクロバブルを含む洗浄液は、各部位Ｌ１、～Ｌ４の下方に配設された回収ボックス９２内に回収される。

ここで、マイクロバブルを含む洗浄液と、マイクロバブルを含まない洗浄液との洗浄効果の相違について実験を行った。実験は、図１のような洗浄システムでもって行った。洗浄対象物Ｗとしては、半導体ウエハを用いた。洗浄効果を示す指標としては、半導体ウエハに塗布されたｉ線用フォトレジストの溶解速度を用いた。洗浄液として純水を用い、洗浄用ガスとしてオゾン（オゾン水で、濃度は５０ｍｇ／Ｌ）を用いた。

室温２０℃での実験では、ｉ線用フォトレジストの溶解速度が、マイクロバブルを含む洗浄液を使用した場合は１２０ｎｍ／ｍｉｎであり、マイクロバブルを含まない洗浄液（純水のみ）の場合は４０ｎｍ／ｍｉｎであった（マイクロバブルを含む洗浄液を使用する洗浄効果が３倍）。

室温５０℃での実験では、ｉ線用フォトレジストの溶解速度が、マイクロバブルを含む洗浄液を使用した場合は３６０ｎｍ／ｍｉｎであり、マイクロバブルを含まない洗浄液（純水のみ）の場合は８０ｎｍ／ｍｉｎであった（マイクロバブルを含む洗浄液を使用する洗浄効果が４．５倍）。

上記の実験結果から明らかなように、マイクロバブルを含む洗浄液を用いた洗浄を行うことにより、洗浄効果（洗浄効率）を飛躍的に高めることができる。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である。
（１）洗浄用ガスを含む洗浄液が通過（接触する）経路内は、例えばフッ素樹脂によって構成するか、フッ素樹脂によるコーティングを行っておくのが好ましい。特に、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）によって形成またはコーティングすることが好ましい。
（２）洗浄用ガスとしては、オゾンの他に、酸素、アルゴン、窒素、水素等適宜のものを使用することができる。
（３）洗浄液としては、純水以外に、有機溶媒、硫酸水溶液、アンモニア水溶液、スラリー等、適宜の洗浄用の液体を用いることができる。
（４）洗浄対象物Ｗとしての半導体ウエハを回転可能に保持する装置は、図２～図６に示すものに限らず、適宜のものを使用することができる。
（５）保持機構６０は、４以上であってもよい。また、ベース部６１を有しないで、揺動部６３を直接ターンテーブル５１に揺動可能に保持させるようにしてもよい。
（６）第１ピン部６４および第２ピン部６５の形状はそれぞれ、円柱以外の適宜の形状に設定することができる。もっとも、洗浄対象物Ｗの側端面３を押圧する押圧部位（小径部６４ｂ）の形状は、極力小さい面積での接触（押圧）となるように、洗浄対象物Ｗと接触する面が円柱面となるように設定するのが好ましい。
（７）ターンテーブル５１に設けられる保持機構６０によって保持される対象物は、洗浄
以外の用途でもって保持されるものであってもよい。
（８）本発明による洗浄対象物は、高度の洗浄が要求される半導体ウェハ、液晶基板、太陽電池基板、ガラス基板、マスクブランクなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、本発明は、例えば、電子産業分野における各種部品の洗浄や、医療分野（内臓洗浄等）にも適用でき、この他、各種の金属製品（例えば機械部品）や合成樹脂製品等にも適用できる。
（９）マイクロバブルを含む洗浄液は、噴射ノズル１１、１２で生成する場合に限らず、例えば溶解タンク３０内であらかじめ生成することもできる。この場合、例えば、溶解タンク３０内で洗浄液が循環される循環経路を構成して、この循環経路の吐出側端部に噴射ノズル１１（１２）に対応した噴射ノズルを接続することにより、溶解タンク３０内でマイクロバブルを含む洗浄液を生成することができる。
（１０）本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は、例えば半導体ウエハの洗浄を効率よく行う上で好ましいものとなる。

Ｗ：洗浄対象物（半導体ウエハ）
Ｕ：コントローラ
α：回転軸線
β：揺動軸線
γ：回転方向
１：上面
２：下面
３：側端面
１１：第１噴射ノズル
１２：第２噴射ノズル
２０：混合タンク
２２：オゾン生成装置
３０：溶解タンク
３２：圧送用ポンプ
５０：保持装置
５１：ターンテーブル
５１ａ：貫通孔
５２：回転軸
５３駆動モータ
６０：保持機構
６１：ベース部
６２：連結ピン（揺動中心）
６３：揺動部
６４：第１ピン部
６４ａ：大径部（支持部）
６４ｂ：小径部（圧接部）
６５：第２ピン部（重錘部）
６５ａ：大径部（支持部）
６５ｂ：小径部
７０：ノズル本体部
８０：誘導ノズル部
８１：小容積部
８２：ノズル部
ＷＢ：洗浄対象物（図８）
Ｌ１：第１部位（図８）
Ｌ２：第２部位（図８）
９１：ローラ（図８）
９２：回収ボックス（図８）

Claims (9)

1. 洗浄用ガスとしてのオゾンが純水に加圧溶解された洗浄液を通過させることにより、オゾンのマイクロバブルを含む洗浄液を噴射する第１噴射ノズル及び第２噴射ノズルと、
   上下方向に伸びる回転軸線を中心として回転されると共に該回転軸線上において貫通孔を有するターンテーブルと、
   前記ターンテーブルの外周縁部に設けられて、半導体ウエハの外周縁部を下方から支持することにより該半導体ウエハを該ターンテーブルの上面から上方に離間させつつ、該ターンテーブルが回転されたときには、そのときの遠心力の作用によって該半導体ウエハの側端面を押圧する複数の保持機構と、を用意し、その上で、
   前記ターンテーブルを回転させることによって前記半導体ウエハを回転させつつ、前記第１噴射ノズルからオゾンのマイクロバブルを含む洗浄液を該半導体ウエハにおける上面の回転中心付近に供給すると共に、前記第２噴射ノズルからオゾンのマイクロバブルを含む洗浄液を前記ターンテーブルの貫通孔を介して該半導体ウエハの下面の回転中心付近に供給し、
   その際、前記第２噴射ノズルからの噴射流を前記ターンテーブルの貫通孔よりも縮径された流れとする、
   ことを特徴とする洗浄方法。
2. 上下方向に延びる回転軸線を中心に回転駆動され、該回転軸線上において貫通孔を有するターンテーブルと、
   前記ターンテーブルの外周縁部にその周方向において略等間隔に３個以上設けられ、薄葉状の洗浄対象物を、該ターンテーブルの上面から上方に離間させつつ該洗浄対象物の表側面及び裏側面のいずれか一方を上方に向けた状態で保持する複数の保持機構と、
   前記複数の保持機構によって保持された前記洗浄対象物の上方に配設され、該洗浄対象物の上面でかつ該洗浄対象物の回転中心付近に指向された第１噴射ノズルと、
   前記複数の保持機構によって保持された前記洗浄対象物の下方に配設され、該洗浄対象物の下面でかつ該洗浄対象物の回転中心付近に前記ターンテーブルの貫通孔を介して指向された第２噴射ノズルと、
   洗浄用ガスが加圧溶解された洗浄液を貯溜し、該洗浄液を前記第１噴射ノズル及び前記第２噴射ノズルに圧送する溶解タンクと、を備え、
   前記第１噴射ノズルおよび前記第２噴射ノズルが、前記溶解タンクから圧送される洗浄液を通過させることによりマイクロバブルを生成して、該マイクロバブルを含む洗浄液をそれぞれ噴射する洗浄装置であって、
   前記複数の各保持機構には、前記ターンテーブルに対して上下方向に延びる揺動軸線を中心に揺動可能に保持された帯状の揺動部と、該揺動部の上面に前記揺動軸線を基準として該揺動部の伸び方向一方側において設けられる第１ピン部と、該揺動部の上面に前記揺動軸線を基準として該揺動部の伸び方向他方側において設けられて重錘部をなす第２ピン部と、がそれぞれ備えられ、
   前記第１、第２ピン部は、前記揺動部の上面から上方に向けて、大径部と該大径部よりも小径とされた小径部とをもってそれぞれ形成され、
   前記第１、第２ピン部における前記大径部と前記小径部との段差面が、前記洗浄対象物の外周縁部を着座させる支持部とされ、
   前記第１ピン部における小径部の側面が、前記揺動部の揺動に応じて前記洗浄対象物の側端面に対して接近・離間される押圧部とされている、
   ことを特徴とする洗浄装置。
3. 請求項２において、
   前記第２噴射ノズルは、該第２噴射ノズルからのマイクロバブルを含む洗浄液を前記ターンテーブルの貫通孔よりも縮径された噴射流をもって該貫通孔を介して前記洗浄対象物の下面に供給するように設定されている、
   ことを特徴とする洗浄装置。
4. 請求項３において、
   前記ターンテーブルの回転軸が、中空状とされて、前記貫通孔と整合されており、
   前記第２噴射ノズルが、前記回転軸内に配設されている、
   ことを特徴とする洗浄装置。
5. 請求項２ないし請求項４のいずれか１項において、
   前記第１噴射ノズルおよび前記第２噴射ノズルがそれぞれ、ノズル本体部と誘導ノズル部とを有し、
   前記ノズル本体部が、洗浄用のガスが溶解された洗浄液が通過される過程でマイクロバブルを生成して、該マイクロバブルを含む洗浄液を前記誘導ノズル内に吐出するようにされ、
   前記誘導ノズルが、前記ノズル本体部から吐出されるマイクロバブルを含む洗浄液を勢いよく噴射させる、
   ことを特徴とする洗浄装置。
   
6. 上下方向に延びる回転軸線を中心に回転駆動され、該回転軸線上において貫通孔を有するターンテーブルと、
   前記ターンテーブルに設けられ、薄葉状の洗浄対象物を、該ターンテーブルの上面から上方に離間させつつ該洗浄対象物の表側面及び裏側面のいずれか一方を上方に向けた状態で保持する保持機構と、
   前記保持機構によって保持された前記洗浄対象物の上方に配設され、該洗浄対象物の上面でかつ該洗浄対象物の回転中心付近に指向された第１噴射ノズルと、
   前記保持機構によって保持された前記洗浄対象物の下方に配設され、該洗浄対象物の下面でかつ該洗浄対象物の回転中心付近に前記ターンテーブルの貫通孔を介して指向された第２噴射ノズルと、
   洗浄用ガスが加圧溶解された洗浄液を貯溜し、該洗浄液を前記第１噴射ノズル及び前記第２噴射ノズルに圧送する溶解タンクと、を備え、
   前記第１噴射ノズルおよび前記第２噴射ノズルが、前記溶解タンクから圧送される洗浄液を通過させることによりマイクロバブルを生成して、該マイクロバブルを含む洗浄液をそれぞれ噴射する洗浄装置であって、
   前記第２噴射ノズルは、該第２噴射ノズルからのマイクロバブルを含む洗浄液を前記ターンテーブルの貫通孔よりも縮径された噴射流をもって該貫通孔を介して前記洗浄対象物の下面に供給するように設定されている、
   ことを特徴とする洗浄装置。
7. 請求項６において、
   前記保持機構が、前記ターンテーブルの外周縁部において周方向に略等間隔に３個以上設けられ、
   前記複数の保持機構はそれぞれ、前記ターンテーブルに対して上下方向に延びる揺動軸線を中心に揺動可能に保持された揺動部と、該揺動部に設けられて前記洗浄対象物の外周縁部が着座される支持部と、前記揺動部のうち前記揺動軸線と偏心した位置に設けられると共に該揺動部の揺動に応じて前記洗浄対象物の側端面に対して接近・離間される押圧部と、該揺動部のうち前記揺動軸線を挟んで前記押圧部とは反対側に設けられた重錘部と、を有し、
   前記ターンテーブルが回転されたときに、前記重錘部に作用する遠心力によって前記揺動部が揺動されることにより、前記押圧部が前記洗浄対象物の側端面を押圧する、
   ことを特徴とする洗浄装置。
8. 請求項２ないし請求項７のいずれか１項において、
   前記洗浄用ガスがオゾンであり、
   前記洗浄対象物が半導体ウエハである、
   ことを特徴とする洗浄装置。
9. 半導体ウエハを水平状態で回転可能に保持するための保持装置であって、
   上下方向に延びる回転軸線を中心に回転駆動され、該回転軸線上において貫通孔を有するターンテーブルと、
   前記ターンテーブルの外周縁部にその周方向において略等間隔に３個以上設けられ、前記半導体ウエハを、該ターンテーブルの上面から上方に離間させつつ該半導体ウエハの表側面及び裏側面のいずれか一方を上方に向けた状態で保持する複数の保持機構と、
   を備え、
   前記複数の各保持機構には、前記ターンテーブルに対して上下方向に延びる揺動軸線を中心に揺動可能に保持された帯状の揺動部と、該揺動部の上面に前記揺動軸線を基準として該揺動部の伸び方向一方側において設けられる第１ピン部と、該揺動部の上面に前記揺動軸線を基準として該揺動部の伸び方向他方側において設けられて重錘部をなす第２ピン部と、がそれぞれ備えられ、
   前記第１、第２ピン部は、前記揺動部の上面から上方に向けて、大径部と該大径部よりも小径とされた小径部とをもってそれぞれ形成され、
   前記第１、第２ピン部における前記大径部と前記小径部との段差面が、前記半導体ウエハの外周縁部を着座させる支持部とされ、
   前記第１ピン部における小径部の側面が、前記揺動部の揺動に応じて前記半導体ウエハの側端面に対して接近・離間される押圧部とされている、
   ことを特徴とする半導体ウエハの保持装置。
   
   
   

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