JPH07159980A

JPH07159980A - 基板洗浄装置

Info

Publication number: JPH07159980A
Application number: JP33976793A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Sakuma; 明彦佐久間
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-12-06
Filing date: 1993-12-06
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【目的】高い洗浄能力を有し、再汚染の可能性がな
く、薬液を使用することなく、高いスループットを有す
る小型の基板洗浄装置を提供することを目的とする。【構成】本発明の基板洗浄装置は、密封可能な洗浄チ
ャンバと、該洗浄チャンバ内において基板表面への液の
噴射を伴って前記基板表面の異物を除去するための洗浄
手段と、前記洗浄チャンバの壁面を急激に冷却して前記
洗浄チャンバ内を減圧するための冷却手段とを備えてい
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は基板洗浄装置に関し、特
に半導体製造工程で使用されるレチクルやフォトマスク
等のガラス基板に付着した異物（微小なゴミやシミある
いは油分）を除去する洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レチクルやフォトマスク等のガラス基板
に付着した塵埃等の異物を放置すると、これらの異物が
ウェハ上に転写され、製造されるウェハの欠陥の原因と
なる。基板に付着する汚染物が多種に亘ることから、付
着する汚染物の種類に応じた種々の洗浄法が従来より提
案されている。

【０００３】たとえば、油脂などの有機物系汚染物の除
去法として、紫外線照射法が知られている（たとえば特
開平第３−１０１２２３号公報を参照）。この方法によ
れば、清浄空気雰囲気中において基板の表面に紫外線を
照射する。紫外線の光エネルギの作用により、清浄空気
がオゾン（Ｏ₃）および活性酸素原子（Ｏ^*）に変化す
る。発生した活性酸素原子が基板の有機物と反応し、こ
の化学的作用により基板表面に付着した有機物系異物を
除去することができる。

【０００４】一方、金属酸化物、塵埃等の無機物系汚染
物の除去法として、一対の回転ブラシを使用するブラシ
スクラブ法および清浄な氷粒子を基板表面に加圧噴射す
るアイススクラブ法（たとえば特開平第３−１１６８３
２号公報を参照）がある。いずれの方法も、原則として
物理的作用によって基板表面の汚染物を直接除去する方
法である。

【０００５】このように、紫外線照射法は有機物系汚染
物に対して有効であり、ブラシスクラブ法およびアイス
スクラブ法は無機物系汚染物に対して有効である。一般
に、基板表面には有機物および無機物の双方が汚染物と
して付着するため、各種の洗浄方法を実施するための複
数の洗浄装置を断続的に利用していた。すなわち、複数
の洗浄装置を個別に順次使用して基板の洗浄を行ってい
た。しかしながら、このように複数の洗浄装置を個別に
順次利用する従来の方法では、各洗浄装置の間に基板の
運搬作業が加わるため、運搬中に異物が付着する可能性
があり、すでに洗浄した基板表面の清浄度を保持するこ
とが困難であった。また、作業効率および作業時間短縮
の観点からも好ましくなかった。

【０００６】そこで、上述した複数の洗浄装置を１つの
チャンバ内に組み込んだ洗浄装置が提案されている。図
３は、従来の洗浄装置の構成を概略的に示す図である。
図示の洗浄装置は、清浄雰囲気に保持されたチャンバ２
０を備えている。洗浄チャンバ２０内には、紫外線処理
槽２１、ブラシスクラブ槽２２、超音波洗浄槽２３およ
びＩＰＡ蒸気乾燥槽２４が個別に設けられている。適当
な搬送手段によって洗浄チャンバ２０内に搬入された基
板２５は、清浄雰囲気が保持された洗浄チャンバ２０内
の各処理槽において順次洗浄処理を受ける。

【０００７】すなわち、紫外線処理槽２１内で基板２５
の表面に付着した有機物系異物が分解され、次いでブラ
シスクラブ槽２２内で無機物系異物およびその他の異物
が除去され、超音波洗浄槽２３内で超音波振動の作用に
より仕上げ洗浄を行い、最後にＩＰＡ蒸気乾燥槽２４で
基板２５が乾燥される。図示の装置組み合わせにおい
て、超音波洗浄工程は必須の構成要件ではなく必要に応
じて省略可能である。しかしながら、ブラシスクラブ法
またはアイススクラブ法によるスクラビング工程では、
洗浄後の基板表面が湿潤状態になるため、乾燥工程が必
須である。乾燥法としては、図示のようなＩＰＡ（イソ
プロピルアルコール）蒸気乾燥が広く使用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような従来の基板洗浄装置では、ブラシスクラブ工程に
おいて発生するブラシかすが汚染の原因になったり、超
音波洗浄が液中浸漬式であるため一旦除去された異物が
基板表面に再び付着するという不都合があった。また、
超音波洗浄工程において超音波振動子として１ＭＨｚ程
度の高周波数のものを使用することによってキャビテー
ション現象が起こらないようにして基板に与えるダメー
ジを少なくしていたため、超音波洗浄の効果が十分発揮
されないという不都合があった。

【０００９】さらに、基板の乾燥処理にＩＰＡ蒸気乾燥
法を使用する場合には、ＩＰＡが可燃物であることから
必要となる安全設備が大掛かりなものになり、ひいては
装置が大掛かりになるという不都合があった。さらにま
た、３つの洗浄槽および１つの乾燥槽を逐次的に経ては
じめて処理工程が完了するので、スループットがあまり
高くないという不都合があった。最後に、各種洗浄方法
を実施する処理槽を個別に複数収容する必要があるた
め、装置が大掛かりになり占有スペースが大きくなると
いう不都合があった。本発明は、前述の課題に鑑みてな
されたものであり、高い洗浄能力を有し、再汚染の可能
性がなく、薬液を使用することなく、高いスループット
を有する小型の基板洗浄装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、密封可能な洗浄チャンバと、該
洗浄チャンバ内において基板表面への液の噴射を伴って
前記基板表面の異物を除去するための洗浄手段と、前記
洗浄チャンバの壁面を急激に冷却して前記洗浄チャンバ
内を減圧するための冷却手段とを備えていることを特徴
とする基板洗浄装置を提供する。

【００１１】好ましい態様によれば、前記冷却手段は、
前記洗浄チャンバの側壁を実質的に包囲する冷却チャン
バと、該冷却チャンバに液体窒素を供給するための液体
窒素供給手段とを備えている。また、前記洗浄手段は、
前記洗浄チャンバ内で基板の表面に超音波を重畳させた
液を噴射して前記表面の異物を除去するための超音波洗
浄手段であるのが好ましい。

【００１２】

【作用】上述のように、本発明の基板洗浄装置では、１
つのチャンバ内ですべての洗浄工程および乾燥工程を完
了することができるように構成されている。すなわち、
洗浄工程には、たとえば基板表面への液の噴射を伴う洗
浄方法すなわち超音波洗浄方法、ブラシスクラブ洗浄方
法等を採用し、乾燥工程にはチャンバ壁面の急冷作用に
よって基板を乾燥させるという簡易な手法を採用してい
る。

【００１３】液噴出式の超音波洗浄を採用する場合、基
板の表面から一旦剥離した異物が再び基板に付着する、
いわゆる再汚染が回避される。なお、洗浄液体としてオ
ゾン溶解水を使用することにより有機物系異物に対する
洗浄効果が高くなる。また、低周波超音波を用いること
により、キャビテーション現象による強力な衝撃力を利
用して異物の剥離効果を発揮した上で、洗浄中基板をそ
の表面とほぼ平行な方向に往復移動させることにより、
基板に加わる衝撃力によるダメージを最小限に抑えるこ
とが可能になる。

【００１４】また、乾燥工程は、密閉状態にしたチャン
バを急冷することにより水蒸気を壁面に凝固させ、チャ
ンバ内を一気に減圧させて基板表面の水を沸騰乾燥させ
ることによってなされる。したがって、従来技術の乾燥
工程において必要だった安全設備が不要となる。なお、
洗浄液体として温水を利用することにより、チャンバ内
に水蒸気を充満させて減圧効果ひいては乾燥効果を高め
ることができる。また、従来技術において複数の処理槽
で逐次的に行っていた一連の洗浄および乾燥工程が、本
発明では１つの槽すなわちチャンバ内で全工程に亘り実
行される。したがって、本発明の装置は、従来の装置と
比べて大幅に小型化される。しかも、本発明における工
程は、第１段階の洗浄工程および第２段階の乾燥工程だ
けであり、スループットが著しく向上する。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の実施例にかかる基板洗浄装置の
構成を模式的に説明する図である。また、図２は、図１
の装置の線Ａ−Ａに沿った矢視図である。なお、図２は
基板が図１の状態よりも下方に位置する状態を示してい
る。図１の装置は、駆動装置１７によりＸ方向にスライ
ド可能な開閉シャッタ２が設けられた洗浄チャンバ１を
備えている。洗浄チャンバ１内には、洗浄すべき基板９
がその表面がＹＺ平面とほぼ平行になるように一対の基
板保持アーム８の先端に取り付けられた基板保持部材７
によって把持されている（図２参照）。

【００１６】基板保持アーム８には２つの駆動装置１８
および１９が接続されている。駆動装置１８は、洗浄チ
ャンバ１内において基板保持アーム８をＹ方向（図中上
下方向）に往復駆動する。一方、駆動装置１９は、基板
保持部材７のチャッキングを駆動する。超音波振動子１
０ａおよび１０ｂがそれぞれ取り付けられた一対の液噴
出ノズル１１ａおよび１１ｂが、基板９の表面に対向す
るように配設されている。図示のように、各液噴出ノズ
ル１１は全体的に基板９のＺ方向の寸法よりわずかに大
きな形状をしており、Ｙ方向に往復移動する基板９の全
表面に亘り液を作用させることができるように位置決め
されている。なお、液噴射ノズル１１にはスリット状の
開口部が形成され、高温に加熱され且つオゾンが溶解し
た純水が供給されるように構成されている。

【００１７】洗浄チャンバ１の下部には開口部が形成さ
れ、この開口部はエアバルブ１２を介してドレイン１３
に接続している。ドレイン１３の下方にはドレインパン
１４が配設され、ドレイン１３を介してドレインパン１
４で受けた排出物はドレイン１５を介してさらに外部に
排出されるようになっている。また、洗浄チャンバ１の
側壁部分は、冷却チャンバ３によって実質的に包囲され
ている。冷却チャンバ３の上部には液体窒素注入口４が
形成され、冷却チャンバ３の下部にはエアバルブ５を介
して排出口６が形成されている。

【００１８】図１および図２を参照して、本実施例の装
置の動作を以下に説明する。不図示の搬送装置が、たと
えばレチクルのような基板９を洗浄チャンバ１まで搬送
する。次いで、駆動装置１７によって洗浄チャンバ１の
開閉シャッタ２を開く。一方、駆動装置１８により基板
保持アーム８が、基板９を受け取るための所定位置まで
上昇する。基板保持アーム８と基板９が十分接近したと
ころで、駆動装置１９により基板保持部材７が基板９を
把持し、搬送装置から基板９を受け取る。基板９を受け
取った基板保持アーム８は、駆動装置１８により洗浄チ
ャンバ１内の所定位置まで下降する。図示のように、基
板９は、その表面が鉛直方向とほぼ平行に支持されてい
る。

【００１９】基板９が洗浄チャンバ１内の所定位置まで
下降すると、駆動装置１７により開閉シャッタ２が閉じ
られる。開閉シャッタ２を閉じると、洗浄チャンバ１内
において洗浄動作が開始する。洗浄工程では、高温に加
熱され且つオゾンが溶解した純水が液噴出ノズル１１に
供給される。この高温オゾン溶解純水には、超音波発振
装置（不図示）により駆動される超音波振動子１０の作
用により低周波の超音波が重畳（Ｘ方向に）され、スリ
ット状開口部を有する噴出ノズル１１を介して基板９の
表面に向けて噴射される。

【００２０】この液噴出動作に連動するように、駆動装
置１８によって駆動された基板保持アーム８は洗浄チャ
ンバ１内で上下昇降動作を繰り返す。こうして、基板８
の表面が全面に亘り均一且つ十分に、噴射された高温オ
ゾン溶解純水の作用を受ける。高温オゾン溶解純水の作
用を受けて、オゾンによる有機物系異物の分解作用およ
びキャビテーション現象に基づく衝撃力を主洗浄力とす
る超音波洗浄作用により、基板９の表面に付着していた
異物が効率良く除去される。

【００２１】高温オゾン溶解純水の噴射による洗浄工程
が終了すると、基板保持アーム８を最下方位置まで下降
させ且つエアバルブ１２を閉じる。図２に示すように、
一対の基板保持アーム８にはそれぞれゴム部材１６が設
けられ、基板保持アーム８が最下方位置まで後退したと
きにゴム部材１６が基板保持アーム８と洗浄チャンバ１
との僅かな隙間を封止するようになっている。こうし
て、洗浄チャンバ１は完全に密封される。このとき、洗
浄チャンバ１内には、洗浄工程で使用した高温純水から
発生した水蒸気が充満している。そこで、洗浄チャンバ
１の側壁を実質的に包囲するように設けられた冷却チャ
ンバ３内に、液化窒素供給装置（不図示）から注入口４
を介して液化窒素を送給する。

【００２２】このとき、エアバルブ５は閉じられてお
り、冷却チャンバ３内に液体窒素が充満するまで供給は
続けられる。液体窒素の供給制御は、たとえばセンサ
（不図示）により冷却チャンバ３内の液量を感知してな
される。液体窒素の作用によって急冷された洗浄チャン
バ１の側壁内面には、洗浄チャンバ１内に充満していた
水蒸気が一気に凝固する。ガス状態のＨ₂Ｏが固体化す
ることにより水蒸気が占めていた体積は著しく減少する
が、洗浄チャンバ１内は密閉状態に維持されているため
洗浄チャンバ１の全体体積は不変である。したがって、
洗浄チャンバ１内の圧力は急激に低下し、Ｈ₂Ｏの飽和
蒸気圧を下回った時点で、基板９の表面に付着していた
純水が沸騰気化する。こうして、基板９の表面が一瞬に
して乾燥する。この時、冷却されているのは壁面だけな
ので、基板９は冷却されることはなく、基板９上におい
て水蒸気が固体化するという現象は起こらない。なぜな
ら、基板９は、壁面に比べて熱伝導率の低い空気によっ
て断熱されているからである。

【００２３】以上のように、洗浄処理および乾燥処理が
終了すると駆動装置１７により開閉シャッタ２が開く。
駆動装置１８により基板保持アーム８は上昇し、洗浄し
た基板９を洗浄チャンバ１の外に搬出する。また、洗浄
処理および乾燥処理が終了すると、エアバルブ５が開
き、冷却チャンバ３から液体窒素が排出される。排出さ
れた液体窒素は、貯蔵槽（不図示）に送られ循環使用さ
れる。

【００２４】以上のように、本発明によれば、液噴出型
の超音波洗浄を採用しているため、基板表面から一旦剥
離した異物が再び付着することがない。また、噴出液体
として、オゾンを溶解させた温水を使用することによ
り、高熱作用により洗浄力が向上するばかりでなく、オ
ゾンの洗浄力により有機物系異物の除去効果が極めて高
くなるとともに、水蒸気が発生し易いため冷却による減
圧効果ひいては乾燥効果が極めて高くなる。さらに、超
音波振動子として低周波素子を使用することにより、キ
ャビテーション現象による強力な衝撃力を利用すること
ができ、洗浄効果が著しく向上する。なお、洗浄工程中
基板をその表面とほぼ平行に往復移動させることによ
り、同じ位置に長時間に亘りキャビテーション衝撃力が
作用しない。したがって、基板が受けるダメージを最小
限に抑えることができる。

【００２５】乾燥工程では、洗浄チャンバを密閉状態に
しその側壁を急冷することにより洗浄チャンバ内の雰囲
気を急激に減圧して、基板表面の水を一瞬のうちに沸騰
気化させる。したがって、乾燥処理槽を別個に設ける必
要がなく、処理作業自体が容易で且つ所要時間も短いと
いう利点がある。また、１つのチャンバで洗浄から乾燥
まですべての工程を連続的に行うことができるので、基
板搬送時間が削減され、スループットが向上し、装置全
体の小型化を図ることができる。

【００２６】

【効果】以上説明したように、本発明によれば、高い洗
浄能力を有し、再汚染の可能性がなく、薬液を使用する
ことなく、高いスループットを有する小型の基板洗浄装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる基板洗浄装置の構成を
概略的に説明する図である。

【図２】図１の装置の線Ａ−Ａに沿った矢視図である。

【図３】従来の基板洗浄装置の構成を概略的に説明する
図である。

【符号の説明】

１洗浄チャンバ２開閉シャッタ３冷却チャンバ４液体窒素注入口５エアーバルブ６排出口７基板保持部材８基板保持アーム９基板１０超音波振動子１１液噴出ノズル１２エアーバルブ１３ドレイン１４ドレインパン１５ドレイン１７〜１９駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/304 ３５１Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密封可能な洗浄チャンバと、該洗浄チャ
ンバ内において基板表面への液の噴射を伴って前記基板
表面の異物を除去するための洗浄手段と、前記洗浄チャ
ンバの壁面を急激に冷却して前記洗浄チャンバ内を減圧
するための冷却手段とを備えていることを特徴とする基
板洗浄装置。
【請求項２】前記冷却手段は、前記洗浄チャンバの側
壁を実質的に包囲する冷却チャンバと、該冷却チャンバ
に液体窒素を供給するための液体窒素供給手段とを備え
ていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記洗浄手段は、前記洗浄チャンバ内で
基板の表面に超音波を重畳させた液を噴射して前記表面
の異物を除去するための超音波洗浄手段であることを特
徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】前記超音波の周波数は４０ｋＨｚ以下の
低周波であり、前記基板をその表面とほぼ平行に往復移
動させるための保持手段を備えていることを特徴とする
請求項３に記載の装置。
【請求項５】前記超音波洗浄手段は、オゾンを溶解さ
せた温純水を噴射することを特徴とする請求項３または
４に記載の装置。