JPH03503975A - 表面および液体の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 表面および液体の洗浄方法 技術分野 本願は表面と液体の両方の新規な洗浄方法に関する。

特に、本発明は表面から微粒子を除去する方法および、微粒子か保持されている 液体から微粒子を除去する方法に関する。

背景技術 洗浄技術は、汚染物および洗浄される媒体と同じ位い種々ある。近年、ある種の 分野では、精密洗浄が重要になって来ており、コンピュータ・ディスクや集積回 路の製造においては、極微粒子の除去が、装置や製造方法の基本的な製造を保証 する必須の要件と成っている。例えば、集積回路産業で使用されているシリコン ・ウェーへの製造においては、２０〜３０％の割合でウェーハの表面に粒子が付 着しているというだけで不合格と成っている。

精密洗浄の分野では、様々な方法が採用されており、それらには超音波、メガソ ニック、払拭、ブラシで擦り取る方法、低圧界面活性剤の噴霧、高圧ジェットｑ 射、エツチングや遠心力利用の噴霧などがある。これらの方法を以下に簡単に説 明する。

超音波洗浄では、部品を適当な液状媒体に浸漬し、高周波　（１ｇ−１２０ｋＨ ｚ）で音波を当てるか攪拌する。この工程は通常数分性われ、その後部品をすす ぎ、乾燥する。

液状媒体に極小の気泡が発生すると、空洞が発生し、激しく腐食し、内側に破裂 が生じ、洗浄すべき部品に機械的に穴を開け、汚染物を漏洩させ、拡散させる。

超音波洗浄には利点が沢山ある。早く、効率が良く、安全に使用できる。他の洗 浄方法に比べて熱を少ししか必要とせず、適切に使用されれば、表面仕上げを損 なうこと無く精巧な部品を効果的に洗浄できる。さらに、組立品を分解する必要 がない。超音波洗浄の欠点は、複雑であることと、雑音が発生することである。

事実、超音波洗浄は２０　ｋＨｚ以下ではあまりにも雑音を発生するので、効率 は良くないが、４０　ｋ）Ｉｚの周波数の使用が勧告されている。

メガソニック洗浄は、基本的には超音波洗浄と同様の工程からなる方法である。

すなわち、浸漬、攪拌あるいは音波を当てる。擢ぎ、乾燥の工程より構成されて いる。上記超音波洗浄とメガソニック洗浄の主な相違点は、超音波周波数は１８ 〜１２０ｋＨｚであるが、メガソニック周波数は、人力電力密度が５〜ＩＯＷ／ ｃｍでは、０．８〜１　ｍＨｚである。超音波洗浄においては、洗浄作用は空洞 発生を利用しているのであるが、メガソニック洗浄では、部品の表面に存在する 汚染物を高圧波で押したり引いたりすることを利用している。メガソニック洗浄 には多数の利点がある。基板が動かされたり、機械的なストレスを受けないため 、傷、破損や割れを生じることが殆どない。投資費用が同等あるいは少ない場合 には、擦り取り洗浄あるいは化学洗浄よりも３から４倍も利益があり、ウェーハ の清潔度は優れている。従来の化学洗浄と比較すると、メガソニックは化学溶剤 の使用量は約８分の１である。さらに、メガソニック洗浄装置は保守は少なく、 自動化が容易である。メガソニック洗浄装置は、過酸化水素や水素アンモニウム などの化学的により活性のある洗浄剤を使用可能である。

メガソニック洗浄には多少欠点がある。例えば、溶剤システムを特定の汚染物一 基板接合に合わせる必要があることと、変換器マトリックスは市販されていない ことである。弗化水素酸のように強い洗浄剤を使用できないことと、メガソニッ ク・ビームへの妨害を最小にとどめるように基板容器を設計しなければならない ことである。

音波洗浄はど有効ではないが、払拭法は有効な洗浄方法の一つである。払拭は効 率的ではないが、光学表面を洗浄するのに一般に採用されている有効な微粒子除 去方法である。時間がかかるのに加えて、払拭の主な欠点は、使用中の繊維ある いは溶剤から粒子が落ちて堆積することがある。凹凸のある表面は払拭できない ことと、払拭担当者の腕前と細部に対する注意力に結果が左右されることである 。

関連の技術の他の洗浄方法は、ブラシによる擦り取りである。この方法では、親 水性を持つブラシは、洗浄すべき表面には実際に接触することはない。親水性の ブラシは、疎水性の表面から汚染物のみを除去する。親水性を持つ表面から汚染 物を洗浄するのは困難である。すなわち、液体中に存在する汚染物は親木性を持 つ表面に沈澱できるからである。ブラシによる擦り取り法が有効とはならない幾 つかの要因がある。先ず、擦り取り器と一緒に使用される液状の中性洗剤溶液は 、洗浄後薄いナイロンの膜を形成する可能性がある。化学的に活性な洗浄溶液と 共に使用されると、腐食を生ずることもある。このようなことが起こると、化学 的洗浄が更に必要と成り、これにより更に沢山の粒子が必然的に形成されること になる。ブラシに汚染粒子や表面から裂けたものや削り取られたものが付着する と、他の問題が生ずる。このようなことが発生すると、ブラシ自体が汚染と傷の 発生源となる。最後に、擦り取り器は連続的に作動し、−ケ所、多くの場合、同 時には一側面しか洗浄できないことである。

ブラシによる擦り取り法とは違って、低圧界面活性剤噴霧法は、化学的手段によ って粒子を除去している。その成功は、噴霧される洗剤の能力に左右される。噴 霧器自体の圧力（５ｐｓｉ　（３４，５ｋＰａ）から８０ｐｓｉ（５５ｋＰａ） の範囲で変化する）は、粒子を除去するのには十分ではない。従って、洗剤の汚 染物と表面に対する適合性が決定的な要因となる。洗剤は界面活性剤であり、水 の表面張力を減少させることにより機能する。洗剤は乳化作用と、水との界面に 汚染物を集中させて、汚染物を除去する。高濃度では、洗剤溶液は膠質粒子が発 生する。洗剤の炭素鎮状体が、磁極の端が水と接触すると安定化される低極性領 域を発生させると、膠質粒子が発生する。水の表面張力が低下して、洗剤が侵入 し、膠質粒子が炭素領域に油脂や油分を取り込み分解させ、洗浄作用が働く。

高圧噴射洗浄は、界面活性剤の噴霧とは非常に異なった原理に基づいて作用する ０粒子を表面に付着させる付着力より剪断力が大きいときに、高圧噴射洗浄が行 われる。この方法では、　１００−４，０００　ｐｓｉ　（６９０−２７，８５ ０ｋＰａ）の圧力で、液体を高速で表面に噴射して洗浄する。高圧噴射擦り取り 法の主たる長所は、凹みや回路の隅などの難しい表面から微粒子状の汚れを除去 で籾ることである。

エツチングは一般に用いられている洗浄方法の一つである。この方法では、表面 に存在する不用な物質を分解する０表面処理の機械的な方法としては、表面に対 しては激しいものではない。エツチングは酸による洗浄に密接に関連があり、超 小型電子装置の製作には最も重要な技術の一つである。エツチングは連続浄化工 程の一つとして実施され、ある種の金属汚染物内に残留する有機的不純物を、水 、過酸化水素とアンモニア過酸化水素の混合物のなかで酸化し分解する。過酸化 水素と塩酸の溶液は重金属の除去に使用され、結果として生ずるイオンを用いて 可溶性の合成物を生成して、溶液から取り出した物質が変位し再び付着するのを 防止する。これらの溶液は完全に揮発性があるために、選ばれている。これらは 他の考えられる洗浄用混合物よりも害が少なく、処分の問題もない。ｐＨが高い とき、過酸化水素溶液は、酸化により有機的汚染物を除去するのに効果があり、 ｐＨが低い時には、複合体化により金属的汚染物を除去するのに効果がある。本 方法は、シリコン装置のウエーノλ、石英管や、半導体処理に用いられる部品の 洗浄に特に有効である。

遠心力利用噴霧による洗浄は、化学浸液工程に代る有効な洗浄方法である。ウェ ーへの洗浄に、本方法は一般に採用されている。窒素を用いて浄化した密閉され た小室にウェーハを入れる。ウェーハは回転するに従しλ、過酸化水素、アンモ ニア水酸化物、塩酸の水溶液をおよび精製水からなる反応物溶剤の細かい噴霧を 受ける。各ウェーハがｍ続して新鮮な溶液に曝されるように、噴霧器を配置する ことにより再汚染を防止している。　２，５００ｐｓｉ　（１７，４２０ｋＰａ ）で、ウェーハを噴霧している。噴霧後、ウェーハを窒素を用いて乾燥させる。

遠心力利用噴霧は、遠心力、剪断力と溶解力に左右される。

半導体ウェーハを洗浄するための市販の装置は、ノ１ムのアメリカ特許第４，１ ８６，０３２号に開示されている。この装置では、超高温の蒸気がウェーハの表 面を通過して、凝結物が形成され、ウェーハから滴り落ちるようにし、その後小 室を１００℃以上に加熱して乾燥させる。この方法は、ばらばらに表面に存在す る異物と化学的不純物の洗浄にのみ適用されることに注目すべきである。

以下の表に、上記の洗浄方法の現状を示す。

払拭　　　剪断　　　５ミクロン　　時間がかかる。

ブラシ　　機械的と　０．５ミクロン　親水性表面では良く機能せ擦り　　　剪 断　　　　　　　　　　す。

傷の可能性有り。

上記各洗浄方法では、十分なレベルの効果を達成するために、活性を持つ機械的 構成果素、特別な化学溶液、あるいはかなりの人力の投入が必要である。さらに 、これらの方法では洗浄すべき媒体の種類が限定され、ある種の産業において厳 しい要求がなされると、それぞれの効果は均一で商業的に受は入れられるレベル に達してし）ない。

発明の開示 従って本発明の目的は、固体対象物の表面に存在する粒子あるいは、液状の？８ 液中に存在する粒子を除去することである。本発明は、半導体やコンピューター 産業に特に適用可能であり、このような分野では半導体集積回路チップ、ディス ク・ドライブや精巧な電気および機械的部品などの製造では、清潔であることが 最も重要である。

例えば、半導体ウェーへの製造においては、大量生産での現在の合格品は２０か ら３０％である。５０％の合格は十分高いものと見なされるであろう。大量生産 半導体ウェーハの合格品の割合が低い主な理由は、製造工程において、均一かつ 首尾一貫した清潔さを達成することが困難だからである。例えば、多くの半導体 装置では、回路の隣接する電流通路間の距離は１ミクロン程度であり、実験装置 の場合には０．２５ミクロン程度にまでになることも有り得る。入毛は直径７０ ミクロンであり、極小粒子でさえも集積回路内に存在することも有り、修復不可 能な損傷を引き起こすことが容易に理解できよう。

本発明は、反射鏡、レンズ、レーザーおよび他の精密光学部品の製造に適用で亡 る。これらの部品は、光の散乱と性能の低下を阻止するために清潔であることが 要求される。薬品や生物工学産業にも通用でき、これらの分野では製造工程中に 、粒子から成る物品を除去しなければならない。鉱物処理産業では、液体中に存 在している粒子をしばしば分離せねばならず、本発明が適用可能である。

本願は、表面と液体を洗浄するための新規な方法と装置を開示している。

本発明の一実施例においては、洗浄すべき表面、例えは半導体集積回路チップの 製造に用いられるシリコンあるいはガリウム砒化物半導体ウェーハ、は容器に入 っている水などの液体中に浸漬されている。二酸化炭素などのガスが容器中に注 入され、ガスの圧力が上げられる。

ガスは液体中に溶は込み、圧力の増加に伴って、溶は込むガスの量が増加する。

十分に高いレベルにまでガス圧を増加することにより、一定量のガスを液中に溶 は込ませることができる。一定時間後、この間ガスは液体の中へ溶は込むのであ るが、ガス圧力を解放するために、容器の弁が、実質上瞬間的に開かれる。ガス 圧力が突然下がることにより、液体中に溶は込んでいるガスが気泡を発生させる 。液体中でガス気泡を発生させるには、ガスが発生する核が必要となり、液体に 浸漬されている粒子が気泡発生用の核となる。終には、気泡は表面からはなれ、 液体中を上昇し、液体の表面に粒子を運び上げる。

この方法で、洗浄すべき対象物の表面から粒子は分離され、液体の上面に集まる 。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明の原理に基づき構成された表面洗浄装置の概略図、第２図は本 発明の原理に基づき構成された装置の第２の実施例を示す図；第３図は本発明の 原理に基づき、粒子の下側に形成される気泡を示す図；第４図は本発明の原理に 基づき粒子の周囲に形成される気泡を説明する図；第５図は本発明の原理に基づ き構成された液体洗浄製蓋の概略図；第６図は本発明で使用されるガスの気泡に 作用する力を示す概略図；第７図はウェーハの表面を洗浄する代案の方法と装置 を示す概略図；第８図は第７図の方法で採用されている粒子除去を示す断面図； 第９図は位相変換中の粒子と表面との粘着力を示す概略図；第１０図は第７図の 方法により車体のウェーハを洗浄するための装置の機略図；第１１図はスピンド ルを使用してウェーハを洗浄する装置の概略図；第１２図は回転するスピンドル を用いてウェーハ・カセットを洗浄する方法を示す図である。

発明を実施するための最良の形態 本発明によって使用されている関連流体力学の関係が、第３図、４と６図に判り 易く図示されている。特に、第６図を参照すると、気泡の寸法とガス圧との関係 が明らかと成ろう、ガス気泡（数字１で示す）は、矢印２で示されるように内部 が均一な圧力Ｐに保たれている。気泡１の半径はｒである。気泡１の寸法は、ｆ で表わす表面張力により制御されており、この表面張力は気泡１が存在する液体 によって均一に気泡に作用する。通常、気泡１内のガスが及ぼす圧力Ｐは、液体 が及ぼす表面弓長力ｆと均衡を保っており、気泡１は一定の半径ｒを保っている 。表面張力より圧力が高い時のみ、気泡は大きくなる。気泡が大きくなるために 必要な最小圧力ｐは、次式によって得られる。

ｐｑｒ２＝２ｐ＊ｒｆ　　　　　　　　　　　（１）ここで、ｒは気泡１の半径 、ｆは液体の表面張力を表わす。式１の項を整理すると、ｐの値は次式により得 られる。

ｐ±２　ｔ　＝　４　ｆ（２） ここで、ｄは気泡１の直径を表わす。式２は、ガス気泡１が周囲に形成される粒 子の直径の計算にも適用できる。

表１は、液体内で気泡を形成するための粒子の直径と圧力ｐの数値を示しており 、ｆは７２ダイン／ｃｍである。

表　　１ 気泡形成のための粒子直径ｄとガス圧力ｐの関係Ｌ０　　　　　　　　　８４． ０　　（５７９）０．１０　　　　　　　　８４０．０　（５，７９２）０．０ ５　　　　　　　１．６８０．０　（１１，５８０）実際に粒子が形成される機 構は、第３図４図に判り易く示されている。第３図において、−個の気泡５は左 右に丸い突出部５ａと５ｂを持っており、粒子６と表面７との間に先ず発生する のが分かる。気泡内の比較的高い圧力が、粒子６を表面７から押し離し、粒子と 表面との間の付着力の均衡を破る。圧力Ｐは矢印８で示されている。圧力８に加 えて、表面張力ｆ（矢印９で示す）があり、これは粒子６の表面に対して接線に 沿って作用し、更に表面７から粒子６を押し上げる方向に作用する。これによっ て、付着力１１を打ち負かすように作用する合力１０によって、粒子６は表面７ から離され除去される。

気泡形成の第２の機構を第４に示す。第４図では、気泡１２は先ず粒子１３の周 囲に発生する。そして粒子１３は気泡１２に付着し、表面１４から気泡１２が離 れるに伴い、粒子１３も表面１４から離れ、液体内を上昇する。何れの方法にお いても、粒子は表面（７または１４）から分離され、気泡（６または１２）によ り液体の表面（１５または１６）に運ばれる。第４図において、表面張力１７（ 合力２０を発生する）が浮遊力１８を粒子に伝えるのを助長し、表面の付着力１ ９を圧倒することにン主目すべきである。

液体内で気泡が形成される正確な様子は、液体の表面張力と、粒子の表面特性に よって左右される。疎水性の粒子表面は、親水性の粒子表面とは多分具なった気 泡形成を行うはずである。しかし、気泡が形成される方法に関係無く、十分に高 い初期ガス圧力を使用する場合には、気泡が粒子に及ぼす力は、十分強く粒子を 表面から分離させる。

ｉｔ、２．ｓ図は、表面あるいは液体を洗浄するためにこれらの関係を利用する のに適している装置を示す。特に第１図には、コンピューターに使用されてぃ゛ るウェーハ、磁気メモリ・ディスク等の物品２１の洗浄に有効な装置が示されて いる。物品２１を先ず圧力容器２２にいれる。非イオン化されろ過された水ある いは他の適当な洗浄液を、弁２３を経由して容器２２に注入し、物品２１が完全 に沈むまで注入する。二酸化炭素等の圧力をかけたガスを、所望の圧力に達する まで弁２４を開けて入れ、液体内に気泡を発生させる。十分な量のガスが液体内 に溶は込むまで上記を行う、この後、圧力解放弁２５を素早く開け、容器内の圧 力を減少させ、気泡を粒子の周に形成させ、物品２１の表面から粒子を上昇させ る。液体２７は弁２８を介して排出され、液体２７中に存在する粒子を運び去る 。物品２１を乾燥する必要がある場合には、水あるいは洗浄液が蒸発するまで、 乾燥した窒素、空気、あるいは他のガスを弁２９を開いて注入する。その後、容 器カバー３０を開け、物品２１を取り出す。

第２図の装置では、洗浄すべき物品３１を先ず容器３２に入れる。この装置では 先ず所望の圧力に達するまで、弁３３を開いて二酸化炭素等のガスを容器に完全 に充満させる。次に、非イオン化され、ろ過された水あるいは他の適当な洗浄液 を噴射ノズル３４を介して容器内に噴霧する。この場合、弁３５を開いても良い 。液体を容器内に噴霧すると、大量の小満３６が形成される。小滴３６がガス内 を落下するに伴い、ガスが溶は込む。このようにして、液体内のガスの溶は込み 量が増加する。

十分な液体が容器３２に噴霧され、洗浄すべき部品３１が、完全に液体で覆われ ると、弁３フが開かれ、容器３２内のガス圧が急激に減少し、粒子の周囲に気泡 が発生する。気泡によって粒子が持ち上げられると、液体は弁３８を開いて排出 され、乾燥した空気または窒素が弁３９を介して容器３２に注入され、物品３１ を乾燥する。

本発明は、表面からの粒子除去に使用するのに加えて、液体中の粒子の除去にも 使用可能である。液体から粒子を除去する際、液体を容器に入れ、高いガス圧を かける。次に弁を開き、ガス圧を大気と同じにまで下げる。気泡が液体中の粒子 の周囲に発生し、液面に上昇するのに伴フて、気泡は粒子を液面へ運び、粒子は 下に残っているきれいな液体から分離される。

この目的を連続工程で達成するための装置が、第５に示されている。粒子状の物 体を含む液体を矢印４０で示す。液体は加圧されたガス（矢印４２）と共に容器 ４１に進入する。液体４０とガス２０の混合物が圧力容器内を流れ、ガス４２が 液体中に溶は込む。液体４０は次に制限用開口、即ち制御オリフィス４３を経由 して膨張する。制限用間口４３を流れるに従い、液体４０間に及んでいた圧力が 急激に減らされ、液体４０中に気泡を発生させる。気泡４４は進行中の液体流４ ６の上部４５まで上昇し、汚染粒子は気泡４４に包まれて運ばれる。液体流４６ は上部流れ４７と下部流４８とに分けられ、上部流４７は、従来通りの方法で除 去され、下部流４８中の比較的きれいな液体が別途分離される。

本発明においては洗浄用液体は、水に限られることは無く、ガスとしては二酸化 炭素に限定されるものではない。他の液体、例えば炭化弗素、酸、溶剤等を使用 できる。窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム等はガスとして適当であり、状況によ ってはこれらのガスが有利である。

一般に、使用されるガスは、液体へ溶は込む特性を持つことが要求される。更に 、ガスの物質的および化学的特性は、洗浄すべき液体と表面に適合できねばなら ない。

特に、過弗化炭化水素のような適当な蒸発圧力／温度関係を持つ単体の物質の使 用が望ましい。この場合物質には先ず圧力がかけられ、表面が入れられる液体を 作る。その後、圧力を急激に減らす、液体が蒸発するに伴い、粒子の周囲に気泡 が発生し、粒子を表面から持ち上げる。場合によっては、その物質の臨界点を超 えるまで、圧力を十分に上げ、「臨界通超液体」を作り出す。

圧力が減少されるに従い、上記の如く気泡が発生し、表面から粒子を持ち上げる 。

表面から粒子を洗浄する他の方法は、粒子と表面との間の粘着力の相変換の効果 を利用している。特に、表面にある薄い水の層を凍結し、それから溶かすことに より表面から粒子を除去する工程は、実験室での実験から、非常に効果が有るこ とが分かってきた。使用された特定の装置は、ガス抜ぎ工程における水の膨張を 利用している。第９図Ａに示されているように、粒子５６は表面５７に隣接して おり、この粒子は木５８の薄膜中に浸漬されている。現在の粘着理論から、５０ ０オングストロームの半径を持つ粒子は、表面５７か６４オングストロームの距 離だけ離れていることが分かる。

しかし、第９図Ｂに示されているように、水５８が凍り、氷になり、水が占有し ていた体積が膨張し、表面５７から粒子５６を離し、粒子５６と表面５７間の距 離を非常に大きくする。特に、距離が４オングストロームから４５オングストロ ームに増加し、粒子と表面間の付着力を大幅に減らす。付着力の減少により、比 較的容易に表面から粒子を除去することができる。

表面洗浄のより一般的な様子が第８図に示されている。この場合、表面５７は複 数の粒子５６で覆われており、粒子５６は水５８の層で覆われている。水５８が 氷になるに従い、粒子５６は氷の中に閉じ込められる。表面５７を下から温める と、氷の薄板５８は矢印５９の方向に表面から滑り、閉じ込められた粒子を氷と 共に運び、表面５７から粒子を除去する。

場合によっては、使用するガスを十分に高圧にし、ガスあるいは液体の臨界圧力 を超えさせる。このような過超臨界状態にある液体とガスは、極小粒子と表面に 強力に付着している粒子の除去に特に適している。このような過超臨、５ＩｉＬ 液体を使用できる特定の条件は、これにかかわる液体、ガスと表面により変化す る。

第７図は、この別の方法を実施する為の装置を示す。

この実施例では、ウェーハ４９はウェーハ搬送器５０上に支持され、ウェーハ搬 送器５０は適当な小室５１に収容されている。洗浄工程の第１段階は、ノズル５ ３を経て小室５１に水を噴霧することである。

ウェーハ４９を水５２中に沈めても良いが、好ましくは、ウェーハを水中に沈め るよりも、ウェーハの表面を覆うのに必要なだけ水をかけ、ウェーハの表面に液 体の薄膜を形成することである。小室にガス５４を注入することにより、水の凍 結点以下にウェーハ４８の表面の温度を下げる。ガスとしては、空気あるいは窒 素を用いる。小室５２内をガス５４が循環して、ウェーハ４９の表面にある水５ ２の層を凍結させる。

水５２が凍るに従い、水が占有していた体積が大きくなり、ウェーハの表面に存 在している粒子を表面から押しやる。これが水と不要な粒子の表面との間の付着 力を減少させ、粒子の抵抗を少なくし、表面から取り去る。

ひとたび凍結工程が完了すると、ウェーハの表面は加熱され、氷の薄層は表面か ら滑り落ち、粒子を一緒に運ぶ。氷を除去する他の方法では、温水を水の表面に 噴霧するだけで、粒子は解ける氷と一緒に流し落される。例えば、′ｔ％７図に 示されているように、水５２の温度を上げ、氷を溶かし、粒子を落す。最後には 、窒素などのガスを小室に注入して水を蒸発させ、ウェーハの表面を乾燥する。

この方法を用いた実験で、９０％の洗浄効果を上げることが判明しており、これ は９０％の不要な粒子をウェーハの表面から除去できるということである。

他の多数の方法を用いて、この新規な洗浄方法の目的を達成することも可能であ る０例えば、マイクロ波のエネルギー、他の電磁気放熱、赤外線加熱、暖かい空 気、または他の暖かいガス等を用いて、ウェーハ４９を温めることもできる。加 熱しない方法では、凍結工程を単に繰り返して、ウェーへの表面から氷を分離さ せても良い。特に、薄い木の層を前記と同様に凍らせ、表面の温度を徐々に十分 に低下させ、氷と基板表面材の熱膨張係数の差により、氷を表面から分離させる 。この方法では、氷を最初に解かすこと無く、閉じ込められた粒子を除去できる 。

先に説明した好ましい実施例における位相変換洗浄方法は、水（液体相）を氷（ 固体相）へ変換し、更に水（液体相）に戻している。他の実施例では、他の物質 を使用できる。他の物質の例には、メタノール、エタノール、各種アルコール、 フッ化炭素や炭化水素などの有機化合物、および水と同様に凍結させ、溶かすこ とができるその他の物質がある。ウェーハを振り動かしたり、回転させて洗浄方 法を容易にすることもできる。

上述の方法を遂行するのに他の装置も役に立つであろう。例えば、第１０図は、 単一のシリコン・ウェーハ６０を容器６１に置く装置の概略図である。水源６２ はノズル６４から霧状の水６２を供給する。冷たい空気、窒素または他のガスを 、ウェーハ表面上の水が凍るまで、小室６１に注入する。次に、温水を表面に噴 霧し、氷を溶かす。それから、水を小室６１から排出させ、乾燥した空気、窒素 あるいは他の適当なガス６６を小室に注入し、水を蒸発させ、表面を乾燥する。

表面の水を凍らせるためのガスの冷却は、機械的な冷却、または水を凍らせるの に十分な温度に下がるまで、ガス状の窒素を小室を通過させることによって行な われる。

上記を遂行するための他の実施例を第１１図に示す。

この方法では、ウェーハ６７はスピンドル６８上に置かれ、回転（矢印６９が示 すように）させ、この間に水７０がウェーハ６７に噴霧される。このため、はん の薄い水の層がウェーハの表面にできるだけである。上記の如く、この水の層を 凍らせ、溶かし、乾燥する。

上記の方法を用いる装置のほかの実施例を、第１２図に示す。この装置では、ウ ェーハ・カセット７１は、個々のウェーハ７２を収容している。ウェーハ・カセ ット７１は、カセット貯蔵器７３内に収容されており、貯蔵器７３は小室７４内 に収容されている。水７６がウェ−ハフ２に噴露されている間、カセット貯蔵器 ７３は、矢印７５の方向に回転させられる。複数のノズル７７を適当な液体源（ ７８）に接続する。水の凍結は適当なガス７９を用いて行い、水を溶かすのに他 の適当なガス８０を小室内７４に注入することにより行うこともできる。

本発明は図示の特定の構造や部品の配置に限定されることは無く、上記の装置と 方法を本発明の範囲内で適当に変形することも可能である。

上記の方法は、半導体ウェーへの洗浄のみに限定されるものではない。コンピュ ータ・ディスク・ドライブ、プラスチック・ウェーハ搬送器、精密な機械、電気 および光学部品等に適用可能であり、これらの全ては上記の方法により容易に洗 浄できる。

上記方法に従って表面に水をかける際、水は実際に洗浄すべき表面を湿らせなけ ればならない。湿りが不充分な場合、気泡は液体と表面の間に閉じ込められ、洗 浄が不充分と成る。しかし、洗剤などの表面活性剤を少量加えて、表面の湿り具 合を良（することにより、この現象を容易に直すことができる。酸等のほかの化 学物質を加えて、表面の湿り具合を良くし、上記の工程により粒子を除去しつつ 、他の表面汚染物を除去することも可能である。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．物品表面の洗浄方法であって、 （ａ）圧力解放弁を有する圧力容器内に該物品を配置する工程と、 （ｂ）前記圧力弁中に洗浄液を該物品の表面が没するまで注入する工程と、 （ｃ）前記洗浄液中にガスを注入し、もって前記圧力容器を第１の圧力に加圧す る工程と、 （ｄ）前記圧力客器内に第１の圧力より低い第２の圧力が生成されるように前記 圧力解放弁を作動させ、もって前記表面の汚染物の周囲に気泡が発生するよう前 記圧力容器内の圧力を前記第１の圧力から前記第２の圧力へと略瞬時に低下させ 、前記汚染物を前記表面から前記気泡をして除去せしめ、前記洗浄液中に浮遊せ しめる工程と、 （ｅ）前記圧力容器から前記洗浄液を排出することによって前記圧力容器から前 記浮遊汚染物を除去し、もって前記圧力容器内に比較的清潔な表面が残るように する工程と、から成る表面洗浄方法。
2. ２．前記ガスは二酸化炭素である請求項１に記載の方法。
3. ３．前記洗浄液は非イオン化され、ろ過された水である請求項１に記載の方法。
4. ４．浮遊粒子を含む液体を洗浄する方法であって、（ａ）出口オリフィスを有す る圧力容器に液体を注入する工程と、 （ｂ）前記圧力容量にガスを注入し、もって前記圧力容器内を第１の圧力とする 工程と、 （ｃ）前記液体と前記ガスを前記圧力容器から出し、入口側および出口側を有す る制限オリフィスを通過させ、前記制限オリフィスの前記出口側が前記第１の圧 力より小さい第２の圧力となるよう圧力低下を生起せしめ、もって前記液体中の 前記制限オリフィスの前記出口側に、前記液体中の前記浮遊粒子の周囲に形成さ れ、かつ前記液体中を上昇する気泡を発生させる工程と、（ｄ）上部領域と下部 領域とに分けられた収集容器に前記液体を通す工程と、 （ｅ）前記収集容器の前記上部領域の前記液体を集め、前記浮遊粒子を包含する 前記気泡を前記収集容器から除去する工程と、 （ｆ）前記収集容器の前記下部領域から前記液体を排出し、もって前記収集容器 から比較的きれいな液体を取り除く工程と、から成る液体洗浄方法。
5. ５．前記ガスが二酸化炭素である請求項４に記載の方法。
6. ６．物品の表面を洗浄する方法であって、（ａ）前記物品を小室内に支持される よう配置する工程と、 （ｂ）液状の洗浄液を、洗浄すべき前記物品表面が被覆されるよう前記小室内に 注入し、もって洗浄すべき前記表面に薄膜を形成せしめる工程と、 （ｃ）前記液体を前記物品表面上で凍結させ、前記物品表面と不要粒子との間の 付着力を低下せしめる工程と、 （ｄ）前記物品表面を、前記凍結洗浄液が前記物品表面から除去されるよう加熱 し、もって前記洗浄液媒体を介して前記物品表面から前記粒子を除去する工程と 、から成る表面洗浄方法。
7. ７．物品の表面を洗浄する方法であって、（ａ）前記物品を小室内に支持される よう配置する工程と、 （ｂ）液状の洗浄液を、洗浄すべき前記物品表面が被覆されるよう前記小室内に 注入し、もって洗浄すべき前記表面に薄膜を形成せしめる工程と、 （ｃ）氷点温度が前記洗浄液より低いガスを前記小室に注入し、前記液体を前記 物品表面上で凍結させ、前記物品表面と不要粒子との間の付着力を低下せしめる 工程と、 （ｄ）前記物品表面を、前記凍結洗浄液が前記物品表面から除去されるよう加熱 し、もって前記洗浄液媒体を介して前記物品表面から前記粒子を除去する工程と 、から成る表面洗浄方法。