JPH0992633A - 洗浄方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
より、洗浄効果を高め、且つ洗浄部材の寿命を延ばし、
洗浄装置の処理能力を高めることができる洗浄方法を提
供する。 【解決手段】 半導体基板やガラス基板、液晶パネル等
の基板を洗浄する洗浄方法において、基板に洗浄部材を
当接させてスクラブ洗浄し、洗浄後の洗浄部材を表面が
粗い修正部材15の平面に擦り付けて自己洗浄する。
Description
り、特に半導体基板、ガラス基板、液晶パネル等の高度
の清浄度が要求される基板を洗浄するのに好適な洗浄方
法および装置に関する。
につれて半導体基板上の回路の配線が微細化し、配線間
距離もより狭くなりつつある。しかしながら、半導体基
板の処理にあっては、半導体片の微粒子、塵埃、結晶状
の突起等のパーティクルが付着する場合がある。半導体
基板上に配線間距離よりも大きなパーティクルが存在す
ると、配線がショートするなどの不具合が生じるため、
基板上に存在するパーティクルは配線間距離に比べて十
分小さいものでなければならない。このような事情はマ
スク等に用いるガラス基板、或いは液晶パネル等の基板
のプロセス処理においても同様である。このような要求
に伴い、より微細なサブミクロンレベルのパーティクル
を半導体基板等から落とす洗浄技術が必要とされてい
る。
基板にブラシやスポンジからなる洗浄部材を擦り付けて
行うスクラブ洗浄が行われている。また、ブラシやスポ
ンジと同等或いはそれ以上の洗浄効果を示す洗浄部材と
して、種々の部材を検討した結果、特願平7−1295
88号で提案されているように、研磨布を被洗浄物に擦
り付けて洗浄することが好適であることがわかった。こ
こで、洗浄に用いる研磨布は、近年の半導体デバイスの
製造工程でデバイス表面の平坦化を行うポリッシング処
理で用いられているものである。
ジ、研磨布等の洗浄部材によるスクラブ洗浄において
は、洗浄部材を被洗浄物に直接接触させるため、洗浄部
材自体の汚染が洗浄効果を左右する要因となる。洗浄部
材の汚染が進むと、被洗浄物から汚染物質を除去する一
方で、洗浄部材に堆積した汚染物質が被洗浄物を汚染し
てしまい、洗浄効果が現れなくなってしまう。このよう
な現象は逆汚染と呼ばれており、逆汚染が生じる前に洗
浄部材を交換しなければならなかった。
動を停止するため、装置の処理能力の低下や、交換に伴
う洗浄雰囲気内での塵埃の発生等が問題になる。そこ
で、洗浄部材が汚染されても交換せずに、洗浄部材を清
浄化することが必要である。これは洗浄部材の自己洗浄
(セルフクリーニング)と呼ばれ、従来は洗浄部材を洗
浄液中で所定の運動をさせて濯ぐことや、洗浄部材にウ
ォータージェット(高速水流)や、超音波振動を載せた
水流を当てること等が行われていた。
右する要因であるほか、洗浄部材の寿命を延ばし、装置
の処理能力を高めることにつながるので、さらに高いレ
ベルの自己洗浄方法が求められている。
で、洗浄部材を高い洗浄度に自己洗浄することにより、
洗浄効果を高め、且つ洗浄部材の寿命を延ばし、洗浄装
置の処理能力を高めることができる洗浄方法を提供する
ことを目的とする。
ため、本発明の洗浄方法の1態様は、半導体基板やガラ
ス基板、液晶パネル等の基板を洗浄する洗浄方法におい
て、該基板に洗浄部材を当接させてスクラブ洗浄し、洗
浄後の洗浄部材を表面が粗い平面に擦り付けて自己洗浄
することを特徴とするものである。本発明の洗浄装置の
1態様は、半導体基板やガラス基板、液晶パネル等の基
板を洗浄する洗浄装置において、基板を支持する手段
と、基板に対して相対運動する洗浄具と、前記洗浄具に
取付けられ、基板に当接してスクラブ洗浄する洗浄部材
と、前記洗浄部材に当接し、洗浄部材を自己洗浄する表
面が粗い平板とを備えたことを特徴とするものである。
浄によって汚染された洗浄部材を、表面が粗い平板に擦
り付けて自己洗浄し、洗浄部材から汚染物質を平板の表
面の微細な凹凸で掻き取るようにするため、除去する力
が大きくなり、より高い自己洗浄効果が得られる。 ま
た、表面が粗いヤスリ状の平板に洗浄部材を擦り付ける
ので、洗浄部材に新たな表面を形成することができる。
る場合、スポンジを変形するように平板に押し付けるよ
うにしたので、スポンジに付着した汚染物質をスポンジ
に吸い込まれている洗浄液とともに外部へ排出すること
ができる。さらに、本発明の他の態様によっては、研磨
布からなる洗浄部材をブラシによって自己洗浄するの
で、洗浄部材から汚染物質特にパーティクルを直接ブラ
シで掻き取るため、除去する力が大きくなり、より高い
自己洗浄効果が得られる。
乃至図4に基づいて説明する。図1は本発明の洗浄方法
を実施する洗浄装置の斜視図である。本発明の装置は、
半導体基板1を保持して所要の回転数で水平回転するス
ピンチャック2と、表面に微細な孔が形成された発泡ポ
リウレタンからなる洗浄部材3を貼り付けた回転可能な
洗浄具6と、先端に前記洗浄具を有する昇降可能な揺動
アーム7と、半導体基板1の被洗浄面に洗浄液を噴射す
る洗浄液ノズル8と、洗浄具を洗浄する自己洗浄ステー
ジ9とから構成されている。洗浄具6は回転軸10によ
り揺動アーム7の先端部分に支持され、所定回転数で回
転するようになっている。
アーム等によってスピンチャック2上に搬送され、被洗
浄面を上向きに保持される。保持された基板1をスピン
チャック2で所定回転数で回転させると同時に、洗浄液
ノズル8から基板1のぼぼ中心に向けて洗浄液を供給す
る。
ジ9から揺動アーム7の上昇によって取り出し、上昇位
置のまま揺動アーム7を揺動させることにより、洗浄具
6を基板1のほぼ中心位置まで移動させる。このとき、
洗浄具6の回転は停止している。次に揺動アーム7を下
降させ、基板1に当接させる。洗浄具6は基板1に当接
する直前に回転軸10のまわりに所定回転数で回転を始
める。
1の被洗浄面に接触して独立して回転する洗浄部材3を
揺動アーム7によって基板1に所定の圧力で押し付ける
とともに、揺動アーム7を基板外周部まで所定速度で揺
動させることにより基板1をスクラブ洗浄する。なお、
基板1を一定の回転数で回転させる場合、基板1の中心
部と外周部では周速が異なるので、揺動アーム7の揺動
速度を一定にすると基板1と洗浄部材3とが接触する割
合に差が生じ、洗浄効果が不均一になることがある。し
たがって、アーム7の揺動速度あるいは基板の回転数を
適切に制御するとよい。
停止後、上昇させて洗浄部材3を基板の被洗浄面から離
す。上昇させた揺動アーム7を再び基板1の中心位置ま
で揺動させれば、この洗浄動作を繰り返し行うことがで
きる。この洗浄動作を1回以上行った後、洗浄液ノズル
8からの洗浄液の供給を停止し、揺動アーム7を自己洗
浄ステージ9まで揺動させ、洗浄具6を下降させて自己
洗浄を行う。基板1をこの洗浄の後に乾燥させる場合
は、スピンチャック2を高速回転させて、スピン乾燥す
る。また、次の洗浄工程を行う場合は、洗浄ノズル8か
らの洗浄液の供給を停止するのと同時に基板1の回転も
停止させ、基板1の被洗浄面が乾燥しないように次工程
へ搬送する。
図である。洗浄具6は回転軸10の下端に取り付けられ
ており、洗浄具6はカートリッジ11とカートリッジ1
1の下面に貼着された洗浄部材3とから構成されてい
る。洗浄部材3はポリッシング用の研磨布を用い、適当
な大きさに切ってカートリッジ11の下面に貼り付けら
れている。ポリッシング用の研磨布はその裏面が接着可
能なシールになっているため、これを利用して貼り付け
る。カートリッジ11は回転軸10と球面で接触してお
り、研磨布は半導体基板が傾いても均一に接触するよう
に構成されている。
転軸10Aと下部回転軸10Bとから構成されており、
上下部回転軸10A,10Bはその間に圧縮コイルバネ
12を介して連結されている。このバネ12は洗浄具6
が半導体基板1に接触しているときに、半導体基板1に
加わる力を緩衝する働きをする。このため、洗浄中に洗
浄具6の洗浄面を半導体基板面に均一な圧力で接触させ
ることができる。また、基板の傾き等によって洗浄具か
ら基板に過剰な力が加わって基板を破損することを防止
することができる。
には発泡気泡による微細な孔が形成されている。この孔
の大きさは種々のものを選定することができるが、平均
細孔サイズで10から200μmの範囲のものが洗浄部
材として適当である。半導体基板と洗浄部材を圧接さ
せ、相対運動させることによって半導体基板上のパーテ
ィクルは洗浄部材の細孔のエッジ部で掻き取られ、細孔
の仲に捕捉されて基板外へ除去される。
ステージの斜視図である。自己洗浄ステージ9は前述し
た洗浄装置の洗浄具6が描く揺動軌跡上に配設されてい
る。自己洗浄ステージ9は、支持軸13上に支持された
平板14と、平板14の上面に貼付された修正部材15
と、修正部材15に水を供給する洗浄液ノズル16から
構成されている。修正部材15は基板15aにダイヤモ
ンドペレット15bを電着させたものであり、表面がダ
イヤモンドペレットの粒子で粗くなっている。
浄ステージ9に移動した洗浄具6は洗浄部材3を修正部
材15に所定圧力で押圧する。揺動アーム7の揺動と洗
浄具6の回転により、洗浄部材3の洗浄面は修正部材1
5に擦り合わされるとともに、洗浄液ノズル16から接
触部に向けて水を供給することにより洗浄部材3の自己
洗浄を行う。
に電着した修正部材15は、洗浄部材3の表面に新たな
表面を形成する作用がある。新たな表面を形成すること
とは、洗浄部材3の汚れた面を一層剥ぎ取る作用と、洗
浄部材3の表面に付着した汚染物質を機械的に擦り取り
清浄な面を形成する作用との両作用を含み、これらの作
用は洗浄部材3を修正部材15に押し付ける押圧力の大
きさや修正部材15の面粗さに依存する。一般的にこの
種の精密洗浄装置には、洗浄部材を基板に押し付ける圧
力を制御する機構が設けられているので、自己洗浄時の
押圧力もこの機構を利用すればよい。
す斜視図である。図4に示す自己洗浄ステージ19は、
支持軸13の上端に洗浄カップ17を設けている。洗浄
カップ17は底部が平坦なものを採用し、この底面に前
述したダイヤモンドペレット15bを基板15a電着し
た修正部材15を貼り付けてある。この洗浄カップ17
に洗浄液ノズル16から水を供給し、洗浄カップ17か
ら水をカーバーフローさせながら、洗浄具6の洗浄部材
3を修正部材15に擦り合わせる。このように水をカッ
プ17内に所定量保持し、洗浄部材3の自己洗浄を終了
したのちに洗浄部材3を修正部材15からわずかに離し
て待機するようにすれば、洗浄部材3を乾燥させること
なく保管することができる。このように、洗浄部材3を
乾燥しないようにするのは、洗浄部材3に付着した汚染
物質が洗浄部材3に固着しないようにするためである。
説明する。図5は本発明の洗浄装置を示す図である。洗
浄装置は、半導体基板1を保持して、回転させるスピン
チャック2と、被洗浄物である基板1の面に平行な軸回
りに回転する円筒状の洗浄ローラ21と、基板1の被洗
浄面に洗浄液を供給する洗浄液ノズル23と、洗浄後の
洗浄部材を洗浄する洗浄カップ24からなる。スピンチ
ャック2は、固定されたスピンドル26と、スピンドル
26上に回転可能に設けられ基板1の外周部を保持する
駒27とを備えており、駒27の回転力が基板1の外側
面に伝達され、基板1が回転するようになっている。洗
浄ローラ21には洗浄部材22が巻付けられている。洗
浄部材22はPVAスポンジからなるものを用いる。洗
浄ローラ21は図中のX方向およびZ方向に移動可能な
支持柱28で支持されている。
に向けてスピンチャック2上に搬入された基板1は、ス
ピンチャック2の駒27によって回転され、洗浄液ノズ
ル23から洗浄液が基板1の中心部に向けて供給され
る。ここで、スピンチャック2の駒27は全てモータに
よって同一回転数で回転できるようになっている。複数
の駒のうちの少なくとも1個を回転させ、他の駒を基板
の回転につれまわるようにすると、駒と基板の滑りが生
じ、駒が擦り切れて発塵し、汚染の原因になるためであ
る。
て退避位置の洗浄カップ24から基板1上へ移動し、下
降して基板1の被洗浄面に当接する。ここで、洗浄ロー
ラ21は基板1に当接する直前に回転する。スクラブ洗
浄を所定時間行った後、洗浄部材22を巻付けた洗浄ロ
ーラ21を支持柱28の上昇によって基板1から離し、
基板1を洗浄装置から搬出する。この後、洗浄部材22
は退避位置の洗浄カップ24へ図中の1点鎖線で示すよ
うに移動する。洗浄カップ24には洗浄液が満たされて
いる。また洗浄カップ24の底部には石英板29が貼り
付けられており、洗浄中に洗浄部材22を石英板29の
上面に押し付ける。
位置関係を示す図である。洗浄ローラ21の中心から洗
浄部材22のスポンジの表面までの距離(半径)をRと
し、洗浄ローラ21の中心から石英板29の上面までの
距離をLとすると、L<Rとなる位置まで洗浄部材22
を押し付け、スポンジを変形させる。このとき、洗浄ロ
ーラ21も同時に回転させる。弾性のあるスポンジは石
英板29に押し付けられ変形(圧縮)するので、スポン
ジ内に吸い込まれた洗浄液がスポンジから押し出され、
このときスポンジの表面に付着した汚染物質も洗浄液と
共にスポンジ外へ排出される。また洗浄ローラ21を回
転させているので自己洗浄効果はスポンジの全面に作用
する。
状の溝を形成した場合の石英板表面の拡大図である。即
ち、石英板29には微細な格子状の溝29aが形成さ
れ、これら溝29aによって表面が粗い平面になってい
る。このように表面が粗い平面に洗浄部材22を押し当
てて自己洗浄を行うと、表面の凹凸による汚染物質を掻
き取る作用が加わり、自己洗浄効果が高まる。石英板に
形成する溝は格子状に限らないが、全面で同じような形
状になるようなものが望ましい。
粗い平面に擦り付けて自己洗浄することは、洗浄部材に
適度な振動を与えると、洗浄部材から直接汚染物質を掻
き取ることができるため、より高い清浄度の自己洗浄を
行うことができる。
説明する。図8は本発明の洗浄方法を行う洗浄装置の自
己洗浄ステージを示す側面図である。本発明の洗浄装置
は図1および図2で説明した洗浄装置と同様であるが、
自己洗浄の方法が異なる。即ち、図8に示すように自己
洗浄ステージ30は支持軸31の上端に支持されたブラ
シ32と、ブラシ32に水を供給するための洗浄液ノズ
ル33から構成されている。ブラシ32はブラシ基盤3
2aにナイロンからなる毛32bが鉛直上向きに植毛さ
れて構成されている。
説明したように行い、基板1を洗浄した洗浄具6の洗浄
部材3は自己洗浄ステージ30まで移動する。洗浄部材
3をブラシ32の毛32bに当接するまで揺動アーム7
(図1参照)を下降させることによって移動させ、洗浄
具6を回転させて自己洗浄を行う。このとき同時に洗浄
液ノズル33から水が供給される。
る洗浄部材3をブラシ32に当接させて相対運動させる
ことにより、基板の洗浄によって研磨布に付着した汚染
物質、特にパーティクル(微粒子)を除去することがで
きる。
カップの底面に固定し、ブラシ32と洗浄部材3とを水
中で相対運動させるように洗浄ステージを構成してもよ
い。この際、カップ内の水はオーバーフローするように
すると、除去した微粒子をカップ外へ流すことができる
ので、自己洗浄の効果が高まる。
浄の方法は任意に組合わせることができる。例えば、円
筒状の洗浄部材を用いるローラ型の洗浄装置に、研磨布
を貼り付け、ブラシによる自己洗浄を行うこともでき
る。
板の洗浄によって汚染した洗浄部材をより高清浄度に自
己洗浄することができ、ひいては基板の洗浄効果を高め
ることができる。また、洗浄部材の寿命を延ばし、装置
の稼動能力を向上することができる。
視図である。
ある。
図である。
ある。
ある。
位置関係を示す図である。
図である。
Claims (18)
- 【請求項1】 半導体基板やガラス基板、液晶パネル等
の基板を洗浄する洗浄方法において、該基板に洗浄部材
を当接させてスクラブ洗浄し、洗浄後の洗浄部材を表面
が粗い平面に擦り付けて自己洗浄することを特徴とする
洗浄方法。 - 【請求項2】 前記洗浄部材は基板と接触する洗浄面に
微細な孔を有する研磨布からなることを特徴とする請求
項1記載の洗浄方法。 - 【請求項3】 前記洗浄部材はスポンジからなることを
特徴とする請求項1記載の洗浄方法。 - 【請求項4】 前記自己洗浄は、洗浄部材の洗浄面をダ
イヤモンドペレットを付着した平坦な面に擦り合わせる
処理であることを特徴とする請求項1又は2記載の洗浄
方法。 - 【請求項5】 前記自己洗浄は、洗浄部材の洗浄面を表
面に微細な溝を形成した平板に擦り合わせる処理である
ことを特徴とする請求項1乃至3記載の洗浄方法。 - 【請求項6】 半導体基板やガラス基板、液晶パネル等
の基板を洗浄する洗浄方法において、該基板に研磨布か
らなる洗浄部材を当接させてスクラブ洗浄し、洗浄後の
洗浄部材の洗浄面をブラシに接触させて自己洗浄するこ
とを特徴とする洗浄方法。 - 【請求項7】 半導体基板やガラス基板、液晶パネル等
の基板を洗浄する洗浄方法において、該基板にスポンジ
からなる洗浄部材を当接させてスクラブ洗浄し、洗浄後
の洗浄部材を洗浄カップ中に浸漬させ、該洗浄カップ内
の平板にスポンジを変形するように押し付けて自己洗浄
することを特徴とする洗浄方法。 - 【請求項8】 半導体基板やガラス基板、液晶パネル等
の基板を洗浄する洗浄装置において、 基板を支持する手段と、 基板に対して相対運動する洗浄具と、 前記洗浄具に取付けられ、基板に当接してスクラブ洗浄
する洗浄部材と、 前記洗浄部材に当接し、洗浄部材を自己洗浄する表面が
粗い平板と、を備えたことを特徴とする洗浄装置。 - 【請求項9】 前記洗浄装置は、洗浄部材に洗浄液を供
給する洗浄ノズルをさらに備えたことを特徴とする請求
項8に記載の洗浄装置。 - 【請求項10】 前記洗浄部材は基板と接触する洗浄面
に微細な孔を有する研磨布からなることを特徴とする請
求項8又は9に記載の洗浄装置。 - 【請求項11】 前記洗浄部材はスポンジからなること
を特徴とする請求項8又は9に記載の洗浄装置。 - 【請求項12】 前記表面が粗い平板はダイヤモンドペ
レットを付着した平板であることを特徴とする請求項9
に記載の洗浄装置。 - 【請求項13】 前記表面が粗い平板は表面に微細な溝
を形成した平板であることを特徴とする請求項11に記
載の洗浄装置。 - 【請求項14】 前記洗浄具は、基板の被洗浄面に鉛直
な軸まわりに回転し、洗浄部材の貼り付け面が平坦面で
ある洗浄具、および基板の被洗浄面に水平な軸まわりに
回転する円筒状洗浄具のいずれか一方から選択されるこ
とを特徴とする請求項8又は9に記載の洗浄装置。 - 【請求項15】 半導体基板やガラス基板、液晶パネル
等の基板を洗浄する洗浄装置において、 基板を支持する手段と、 基板に対して相対運動する洗浄具と、 前記洗浄具に取付けられ、基板に当接してスクラブ洗浄
する研磨布からなる洗浄部材と、 前記洗浄部材に当接し、洗浄部材を自己洗浄するブラシ
手段と、を備えたことを特徴とする洗浄装置。 - 【請求項16】 前記洗浄装置は、洗浄部材に洗浄液を
供給する洗浄ノズルをさらに備えたことを特徴とする請
求項15に記載の洗浄装置。 - 【請求項17】 半導体基板やガラス基板、液晶パネル
等の基板を洗浄する洗浄装置において、 基板を支持する手段と、 基板に対して相対運動する洗浄具と、 前記洗浄具に取付けられ、基板に当接してスクラブ洗浄
するスポンジからなる洗浄部材と、 前記洗浄具の退避位置にあり、洗浄部材を浸漬する洗浄
液が満たされ、前記洗浄部材と接触する平坦部を備えた
洗浄カップと、 前記洗浄部材を変形するように前記平坦部へ押し付ける
機構と、を備えたことを特徴とする洗浄装置。 - 【請求項18】 前記洗浄カップ内の平坦部は石英板か
らなることを特徴とする請求項17記載の洗浄装置。
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