JPH0691986B2 - 基板洗浄方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、液晶用ガラス基板や半導体基板などの各種基
板の洗浄方法に関し、詳しくは、洗浄液を供給しながら
払拭部材を作用させて基板の外表面を洗浄する払拭洗浄
工程と、超音波振動を付与しながら洗浄液を作用させて
前記基板の外表面を洗浄する超音波洗浄工程とを含む基
板洗浄方法に関する。

＜従来の技術＞ 従来の基板洗浄方法としては、次のものが知られてい
る。

（Ａ）第１従来例 特開昭57−119347号公報に開示されているように、ガー
ゼあるいはナイロンブラシで洗剤を使用しながらこすり
洗いする機械的洗浄方法、フェノール系のレジスト剥離
液、アセトン、トリクロールエチレン、硝酸、硫酸など
を連続的に用いたり蒸気洗浄に用いたりして洗浄する化
学的洗浄方法、超音波を発生する容器にアセトンあるい
はフレオンなどの溶媒を入れ、超音波によって付着して
いるゴミを剥離させて洗浄する超音波洗浄方法、ノズル
により高圧の純水などを噴出して付着しているゴミを除
去するジェットスプレによる洗浄方法のうちの２つ以上
を同時に用いてフォトマスクを洗浄する。

（Ｂ）第２従来例 特開昭59−19329号公報に開示されているように、回転
している被処理物の被洗浄面に洗浄液を供給しながら超
音波振動を付与して洗浄する超音波洗浄工程と、洗浄液
を吹き付けながらブラシでこすって洗浄する払拭洗浄工
程と、洗浄液を供給しながら超音波振動を付与して洗浄
する超音波洗浄工程とにより、基板を洗浄する。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、上記第１および第２従来例のいずれの洗
浄方法においても、基板の外表面に付着した粒径が２μ
ｍ以上の粒子は良好に除去できるものの、粒径が２μｍ
未満の粒子は効果的に除去できず、洗浄処理後にあって
も基板に残存付着したままになり、例えば、フォトエッ
チングによる加工を行うときに、残存付着した微細粒子
がフォトレジスト膜に入り込んで品質低下や製品不良を
発生するとか、また、配線を形成する場合に、配線間に
短絡や断線を生じたりするといった欠点があった。

上述のような残存付着した微細粒子を洗浄除去できるも
のとして、特開昭60−92621号公報に開示されるよう
に、過酸化水素水とアンミニア水との混合液中で超音波
を照射せずに被洗浄物に対する洗浄を行い、次いで純水
中に浸漬して被洗浄物表面の過酸化水素を除去した後、
アンモニア水中で超音波照射を行いながら洗浄を行い、
続いてすすぎ及び乾燥を行うようにしたものがある。

ところが、この従来例によれば、過酸化水素を含む洗浄
液による洗浄を行うために、その後工程において、被洗
浄物の表面の過酸化水素を薄めて除去することが必要に
なり、処理工程が増えて洗浄効率が低下する欠点があっ
た。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、粒径が２μｍ未満の粒子をも効果的にかつ効率良く
洗浄除去できる方法を提供することを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、このような目的を達成するために、洗浄液を
供給しながら払拭部材を作用させて基板の外表面を洗浄
する払拭洗浄工程と、この払拭洗浄工程の後に、超音波
振動を付与しながら洗浄液を作用させて前記基板の外表
面を洗浄する超音波洗浄工程とを含む基板洗浄方法にお
いて、払拭洗浄工程または超音波洗浄工程に先立って、
オゾンを含む純水によって基板の外表面を洗浄すること
を特徴としている。

＜作用＞ 上記構成によれば、少なくとも超音波洗浄工程の前には
基板の外表面の有機物等の汚れを、オゾンを含む純水に
よって酸化分解し、粒子を基板から離脱しやすい状態に
しておくから、超音波洗浄工程において、超音波振動を
付与して基板の外表面に付着した微粒子に振動が与えら
れると、かかる微粒子は効果的に基板から剥離して洗浄
除去される。なお、払拭洗浄工程はオゾンを含む純水に
よって洗浄する前または後に行われるのであるが、その
前後どちらであろうとも、大きな粒子は払拭洗浄工程の
際に洗浄除去される。

＜実施例＞ 次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

＜第１実施例＞ 第１図は、本発明方法を実施する基板洗浄装置の第１実
施例の概略縦断面図である。

この図において、Ｌはローダであり、カセットC₁内に多
段に収容された基板としてのウエハＷを取り出して供給
するようになっている。

ULはアンローダであり、洗浄処理後のウエハＷを送り受
けて、カセットC₂内に多段に収納していくようになって
いる。

前記ローダＬとアンローダULとの間に、オゾンを含む純
水によってウエハＷの表裏両面を洗浄する第１処理ユニ
ットP1、洗浄液を供給しながら払拭部材1,2を作用させ
てウエハＷの表裏両面を払拭洗浄する第２処理ユニット
P2、および、超音波振動を付与しながら洗浄液を作用さ
せてウエハＷの表裏両面を超音波洗浄する第３処理ユニ
ットP3が直列的に設けられ、そして、ローダＬと第１処
理ユニットP1、第１処理ユニットP1と第２処理ユニット
P2、第２処理ユニットP2と第３処理ユニットP3、およ
び、第３処理ユニットP3とアンローダULそれぞれの間
に、ウエハ搬送手段T1,T2,T3,T4が設けられ、基板洗浄
装置が構成されている。

本発明方法では、上記基板洗浄装置を使用し、ウエハＷ
を搬送しながら、次の工程を順に経て、ウエハＷの表裏
両面を洗浄処理し、付着した粒子を除去するものであ
り、次に詳述する。

洗浄工程 ウエハＷの表裏両面に、オゾンを含む純水を供給し、ウ
エハＷの表裏両面の有機物等の汚れをオゾンによって酸
化分解する。必要により、純水を高圧でスプレー処理す
る工程を付加しても良い。

払拭洗浄工程 ウエハＷの表裏両面に洗浄液としての純水を供給しなが
ら、そこに、例えば、ポリビニールアルコール樹脂から
なる多孔質材料等からなる払拭部材1,2を作用させてウ
エハＷの表裏両面を払拭洗浄し、主として大きな粒子を
洗浄除去する。この工程において、純水に代えて前述し
たアンモニア過酸化水素溶液またはオゾンを含む純水を
洗浄液として用いても良い。

超音波洗浄工程 超音波振動を付与しながら、洗浄液としての純水または
オゾンを含む純水、あるいはアンモニア過酸化水素溶液
をウエハＷの表裏両面に供給して超音波洗浄し、微粒子
をも洗浄除去する。

この後、純水供給によりウエハＷの表裏両面を洗浄し、
更に、純水供給を停止した状態でウエハＷを高速回転し
て液切り乾燥を行い、その乾燥処理後においてウエハＷ
を取り出し、アンローダULのカセットC₂内に収納する。

上記処理において、乾燥処理後に、再度、洗浄工程に戻
し、一連の洗浄処理を２回以上繰り返して洗浄効果をよ
り一層高めることができるようにしても良い。

次に、基板洗浄装置を構成する各部について説明する。

前記ローダＬには、図示しないが、カセットC₁を上下動
するエレベータが配設され、光センサーなどにより、カ
セットC₁の高さを検出し、カセットC₁の所定箇所を搬送
高さに位置させ、カセットC₁内に収容された最下位のウ
エハＷから取り出していくように構成されている。

また、アンローダULにおいても、図示しないが、カセッ
トC₂を上下動するエレベータが配設され、光センサーな
どにより、カセットC₂の高さを検出し、カセットC₂の所
定箇所を搬送高さに位置させ、洗浄処理後のウエハＷ
を、カセットC₂内の最上位から収容していくように構成
されている。

前記ウエハ搬送手段T1,T2,T3,T4それぞれとしては、電
動モータなどの回転駆動手段により鉛直軸芯周りで駆動
回転自在に第１アームを設けるとともに、その第１アー
ムの先端に第２の鉛直軸芯周りで回転自在に連結し、第
１アームの回転運動を回転伝達機構によって第２アーム
に伝達し、第２アームの先端にウエハＷを載置して吸着
し、水平方向に変位してウエハＷを搬送するように構成
したもの（実開昭60−176548号公報参照）など、各種の
手段が採用される。

第１処理ユニットP1には、電動モータなどによって鉛直
軸芯周りで駆動回転される回転部材３が設けられ、その
回転部材３はその回転軸の上端に放射状に複数個延設さ
れた部材であって、それぞれの先端側に挟持爪４が設け
られ、それら挟持爪４…のうちの所定のものが、対向す
る挟持爪４に対して水平方向で遠近する方向に変位可能
に構成され、対向する挟持爪4,4の間隔を大にした状態
で、その間にウエハＷを入れ込み、一方、対向する挟持
爪4,4の間隔を小にすることにより、入れ込んだウエハ
Ｗを挟持爪４…によって挟持するように構成されてい
る。

回転部材３の上下それぞれには、洗浄液噴射用のノズル
5,5が設けられ、ウエハＷを駆動回転しながら、その表
裏両面それぞれに前述したオゾンを含む純水を噴射供給
するように構成されている。

第２処理ユニットP2には、ウエハＷの搬送経路の上下そ
れぞれに、電動モータなどによって鉛直軸芯周りで互い
に逆方向に駆動回転自在に台盤6,6が設けられるととも
に、その台盤6,6それぞれにスポンジ状の払拭部材1,2が
設けられている。

そして、台盤6,6それぞれの支軸6aに洗浄液の供給路Ｒ
が形成され、その供給路R,Rを通じて洗浄液を交互に供
給し、洗浄液の供給されていない方の払拭部材１または
２によってウエハＷを保持しながら、ウエハＷの表裏両
面を交互に洗浄するように構成されている。

第３処理ユニットP3には、第１処理ユニットP1と同一構
成の回転部材７および挟持爪８…が設けられ、その回転
部材７の上下それぞれに洗浄液噴射用のノズル9,9が設
けられるとともに、その洗浄液噴射用のノズル9,9それ
ぞれに超音波振動子10が付設されており、ウエハＷを駆
動回転しながら、その表裏両面それぞれに、超音波振動
を付与した洗浄液を噴射供給して洗浄するように構成さ
れている。洗浄液は、ウエハＷの表裏両面に同時に供給
するものでも、交互に供給するものでも良い。超音波振
動子10で発生する超音波の振動数としては、微細な粒子
を洗浄除去するうえで、800KHz以上にするのが好まし
い。

次に、上記第１実施例の基板洗浄装置を用いて行った実
験結果について説明する。

第３処理ユニットP3における超音波振動子10の周波数を
800KHzに設定し、そして、一連の洗浄処理を１回だけ行
い、処理前（Ａで示す）、第２処理ユニットP2での処理
後（Ｂで示す）、および、第３処理ユニットP3での処理
後（Ｃで示す）それぞれにおいて、ウエハＷに付着した
塵埃粒子の数を0.2〜0.3μｍ（Ｉ）、0.3〜0.4μｍ（I
I）、0.4〜2.0μｍ（III）、2.0μｍ以上（IV）の粒径
別に計測するとともに、その総粒子数（Ｖ）を求めたと
ころ、次表、ならびに、第２図の片対数グラフそれぞれ
に示すような結果が得られた。

以上の結果から、第２図のグラフで示されるように、払
拭洗浄工程を経ることにより、粒径が２μｍ以上の粒子
は90％除去できるものの、２μｍ未満の粒子では、除去
される数が極めて少ないことが明らかである。

しかしながら、オゾンを含む純水による洗浄を事前に行
っておいた超音波洗浄工程を経ることにより、粒径が0.
2〜0.3μｍの粒子であっても80％近い数の粒子を除去で
き、トータル的にも84％と極めて除去率を高くできてい
ることが明らかであった。

なお、一連の洗浄処理工程を繰り返した場合、上記表に
示された割合に近い状態でウエハＷに付着した粒子を除
去できる。

＜第２実施例＞ 第３図は、本発明方法を実施する基板洗浄装置の第２実
施例の概略縦断面図である。

第２実施例の基板洗浄装置は、ウエハＷを洗浄液中に浸
漬して洗浄処理するものであり、オゾンを含む純水中に
浸漬してウエハＷの表裏両面を洗浄する第１処理ユニッ
トP10、洗浄液中に浸漬しながら、回転ブラシで構成さ
れる払拭部材11,12を作用させてウエハＷの表裏両面を
払拭洗浄する第２処理ユニットP20、超音波振動を付与
しながら洗浄液中に浸漬してウエハＷの表裏両面を超音
波洗浄する第３処理ユニットP30、および、洗浄処理後
のウエハＷをエアー吹き付けによって乾燥処理する第４
処理ユニットP40が直列的に設けられ、そして、第１処
理ユニットP10、第２処理ユニットP20、第３処理ユニッ
トP30、第４処理ユニットP40にわたって、正逆転自在に
送りローラ13…が設けられて構成されている。

第１処理ユニットP10には、浸漬槽14と受槽15が備えら
れ、浸漬槽14内の送りローラ13…の上下それぞれにノズ
ル16…が並設されるとともに、それらノズル16…と受槽
15とが、ポンプ17およびフィルター18を介装した給液管
19を介して連通接続されている。

また、浸漬槽14の入口および出口それぞれには、入口側
シャッタ機構20および出口側シャッタ機構21が設けられ
るとともに、浸漬槽14に、バルブ22を介装した排出管23
が連通接続され、かつ、入口および出口それぞれの近く
に、ウエハＷを検知するウエハ検知センサ24,25が設け
られている。

これにより、初期においては、バルブ22を開いて浸漬槽
14内の洗浄液を受槽15に排出し、入口および出口それぞ
れの下端レベルより下方の位置まで洗浄液の量を減少さ
せておき、その状態で、入口側シャッタ機構20を開き、
ウエハＷを浸漬槽14内に搬入する。その後、ウエハ検知
センサ24によりウエハＷが浸漬槽14内に搬入されたこと
を検知するに伴い、入口側シャッタ機構20を閉じてから
ポンプ17を駆動し、送りローラ13…によりウエハＷを水
平方向に往復駆動移動しながら、ノズル16…からオゾン
を含む純水を噴出供給し、一定時間の間、洗浄液中に浸
漬しながらウエハＷの表裏両面それぞれを洗浄し、ウエ
ハＷに付着した有機物等の汚れを除去する。

洗浄処理後には、ポンプ17の駆動を停止し、バルブ22を
開いて浸漬槽14内の洗浄液を受槽15に排出し、入口およ
び出口それぞれの下端レベルより下方の位置まで洗浄液
の量を減少させ、その後に、送りローラ13…によりウエ
ハＷを搬出し、そして、ウエハ検知センサ25によりウエ
ハＷが浸漬槽14内から搬出される状態にあることを検知
するに伴い、出口側シャッタ機構21を開き、ウエハＷを
第２処理ユニットP20に搬送する。

浸漬槽14の周囲には受樋26が付設され、浸漬槽14からオ
ーバーフローした洗浄液を受けて受槽15に回収するよう
に構成されている。

第２処理ユニットP20には、前述の第１処理ユニットP10
におけると同様の浸漬槽27と受槽28が備えられ、また、
浸漬槽27に、前述同様に、入口側シャッタ機構29、出口
側シャッタ機構30、ウエハ検知センサ31,32、バルブ33
を介装した排出管34、および、受樋35が設けられてい
る。

浸漬槽27と受槽28とがポンプ36およびフィルター37を介
装した給液管38を介して連通接続され、そして、浸漬槽
27内の送りローラ13…の上下それぞれに回転ブラシによ
る払拭部材11,12が並設され、第１処理ユニットP10にお
けると同様にして浸漬槽27内にウエハＷを搬入し、送り
ローラ13…によりウエハＷを水平方向に往復駆動移動し
ながら、一定時間の間、洗浄液中に浸漬した状態で払拭
部材11,12を作用させ、ウエハＷの表裏両面それぞれを
払拭洗浄し、ウエハＷに付着した、主として、粒径が２
μｍ以上の粒子を除去する。上記払拭部材11,12として
は、前述第１実施例におけるスポンジ状のものを用いて
も良い。

第３処理ユニットP30には、前述の第２処理ユニットP20
におけると同様の浸漬槽39と受槽40が備えられ、また、
浸漬槽39に、前述同様に、入口側シャッタ機構41、出口
側シャッタ機構42、ウエハ検知センサ43,44、バルブ45
を介装した排出管46、ポンプ47およびフィルター48を介
装した給液管49、ならびに、受樋50が設けられている。

浸漬槽39内の送りローラ13…の上下それぞれに超音波発
振子51,52が設けられ、第１処理ユニットP10におけると
同様にして浸漬槽39内にウエハＷを搬入し、送りローラ
13…によりウエハＷを水平方向に往復駆動移動しなが
ら、一定時間の間、洗浄液に超音波振動を与えてウエハ
Ｗの表裏両面それぞれを超音波洗浄し、ウエハＷに付着
した粒径が２μｍ未満の粒子までをも除去する。

第４処理ユニットP40には、送りローラ13…の上下それ
ぞれに位置させてエアーナイフ53,54が設けられるとと
もに、そのエアーナイフ53,54に吸気ファン55が連通接
続され、送りローラ13…によって搬送されるウエハＷの
表裏両面にエアーを吹き付け、洗浄処理後のウエハＷを
乾燥するようになっている。この乾燥処理としては、例
えば、第１実施例の第１処理ユニットP1や第３処理ユニ
ットP3の回転保持構成を採用し、その遠心力による波切
りによって乾燥するようにしても良い。

前記送りローラ13…それぞれは、第４図の要部の概略横
断面図に示すように、ウエハＷの移送方向に直交する方
向で対向する側壁55,55それぞれに片持ち状態で軸架さ
れ、その送りローラ13にウエハＷの載置位置を規制する
フランジ56が連接され、ウエハＷの幅方向の両側縁それ
ぞれを載置して搬送するように構成されている。

ウエハＷを搬送する構成としては、例えば、ウエハＷの
表裏両面それぞれから洗浄液を噴射供給するノズルに方
向性を持たせ、その洗浄液の噴射力によって非接触式の
搬送を行うようにしても良い。

上記実施例では、払拭洗浄工程に先立って、オゾンを含
む純水により洗浄しているが、本発明としては、払拭洗
浄工程の後で、超音波洗浄工程に先立って、オゾンを含
む純水により洗浄するようにしても良い。

また、上記実施例では、オゾンを含む純粋による洗浄の
ために、専用の第１処理ユニットP1を設けているが、そ
の第１処理ユニットP1を無くし、例えば、第２処理ユニ
ットP2または第３処理ユニットP3を利用し、その初期に
おいて、オゾンを含む純水による洗浄を行うようにして
も良い。なお、オゾンを純水に含ませるには、純水にオ
ゾンを泡立てておけばよい。

＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によれば、粒子が基板の外
表面に付着する大きな要因となっている有機物をオゾン
によって酸化分解し、その後において、微粒子の除去に
適した超音波洗浄工程により洗浄するから、超音波によ
る振動を、基板の外表面から離脱しやすくなった状態の
粒子に作用させることができ、粒径が２μｍ以上の大き
さの粒子はもちろんのこと、粒径が２μｍ未満の大きさ
の微粒子をも効率良く洗浄除去でき、残存付着した粒子
に起因する品質低下を回避して、歩留り高く高品質の製
品を得ることができる。

また、過酸化水素を含む洗浄液を用いた場合のような後
工程での過酸化水素除去処理が不用で、処理工程が少な
く洗浄処理効率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る基板洗浄方法の実施例を示し、第
１図は、本発明方法を実施する基板洗浄装置の第１実施
例の概略縦断面図、第２図は、洗浄処理に伴う付着粒子
個数の変化と粒子の大きさとの関係を示すグラフ、第３
図は、本発明方法を実施する基板洗浄装置の第２実施例
の概略縦断面図、第４図は、第３図の要部の概略横断面
図である。 1,2,11,12…払拭部材 P1,P10…オゾンを含む純水による浄を行う第１処理ユニ
ット P2,P20…払拭洗浄を行う第２処理ユニット P3,P30…超音波洗浄を行う第３処理ユニット Ｗ…基板としてのウエハ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】洗浄液を供給しながら払拭部材を作用させ
   て基板の外表面を洗浄する払拭洗浄工程と、当該払拭洗
   浄工程の後に、超音波振動を付与しながら洗浄液を作用
   させて前記基板の外表面を洗浄する超音波洗浄工程とを
   含む基板洗浄方法において、 前記払拭洗浄工程または前記超音波洗浄工程に先立っ
   て、オゾンを含む純水によって基板の外表面を洗浄する
   ことを特徴とする基板洗浄方法。