TWI520793B - 清洗用海綿體以及清洗方法 - Google Patents

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田豪彥
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Description

清洗用海綿體以及清洗方法
本發明是有關於一種在例如半導體電子裝置晶圓、矽晶圓、硬碟等電子設備零件的製造步驟中，主要在清洗步驟的擦除清洗時使用的清洗用海綿體、及使用此清洗用海綿體的清洗方法。
在近年的電子設備工業中，各種零件的精密度取得飛躍性發展，隨之與製造環境的清潔性相關的要求亦提高。特別是零件表面的化學污染或附著粒子會對製品的良率或動作的可靠性造成較大的影響，因此製造步驟中的清洗步驟的重要性非常大，因而一直在開發、實施各種清洗方法。
對例如半導體電子裝置晶圓、矽晶圓、硬碟等被清洗體的表面(被清洗面)進行清洗的方法，例如已知有利用海綿輥進行擦除清洗，此海綿輥是由聚乙烯醇縮醛系多孔質素材構成，並具有固著於旋轉軸外周的具有彈性的大致圓筒狀的輥體、及在輥體的外周面上一體成形的多個突起。所謂擦除清洗，是指使輥體的外周部分的多個突起與被清洗面接觸，對兩者的接觸部分供給水及其他清洗液並經由旋轉軸使海綿輥旋轉，藉此進行擦洗。
[專利文獻1]日本專利第3378015號公報
一般認為，於擦除清洗中，為了確實地去除存在於被清洗面上的微細粒子，而將海綿輥與被清洗面強力擠壓而擦洗。
但是，若將海綿輥與被清洗面強力擠壓而擦洗，則有可能增大被清洗面所受的物理性損害。
因此，本發明的目的是提供一種能實現清洗步驟中的清洗性能提高、及對被清洗體造成的損害降低的清洗用海綿體。
為了達成上述目的，本發明的第1態樣的清洗用海綿體是由在濕潤狀態下具有彈性的聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材構成，並與被清洗面旋轉接觸而將被清洗面清洗。聚乙烯醇縮醛系樹脂具有陰離子性官能基。
上述海綿體可為具有大致圓筒形狀的輥體、及在此輥體的外周面上一體成形的多個突起的輥形狀。此時，使突起與被清洗面旋轉接觸而將被清洗面清洗。
上述陰離子性官能基較佳為選自羧基、磺基、硫醇基、硫酸酯基、或磷酸酯基中的至少1種，特佳為具有羧基的情況。
並且，上述聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材的ζ電位在pH值為7的條件下可為-30mV以下(絕對值為30以上)。
在使用清洗用海綿體所進行的擦除清洗中，將各種清洗液供給至被清洗面上，並使清洗用海綿體與被清洗面旋轉接觸。所謂擦除清洗，是為了如下目的而進行的處理，即在使用胺酯墊等與漿料(slurry)狀研磨劑對被清洗面進行化學機械研磨(CMP：Chemical Mechanical Polishing) 後，將以漿料狀研磨劑為中心的粒子(particle)自被清洗面去除。清洗液可使用純水或鹼性溶液(例如氨水)或酸性溶液(例如稀氫氟酸)。並且，在CMP中所供給的研磨劑的研磨粒可使用SiO2、Al2O3、CeO2、Mn2O3等。
清洗用海綿體(聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材)的ζ電位與各研磨粒的ζ電位會因清洗液的pH值而變化。在特定條件下(清洗液為特定pH值的環境下)，若清洗用海綿體的ζ電位與研磨粒的ζ電位為同極(均為正或均為負)，則在清洗用海綿體與研磨粒之間電性排斥力會發生作用，若清洗用海綿體的ζ電位與研磨粒的ζ電位為不同極(其中一個為正、另一個為負)，則電性吸附力會發生作用。清洗用海綿體的ζ電位的絕對值越大，則該些排斥力及吸附力變得越強。並且，在清洗用海綿體與研磨粒之間，化學性排斥力及吸附力亦會發生作用。
此處，構成本發明的第1態樣的清洗用海綿體的聚乙烯醇縮醛系樹脂由於具有陰離子性官能基，因此在其與不具有陰離子性官能基的聚乙烯醇縮醛系樹脂中，pH值與ζ電位的對應關係(以下稱為ζ電位特性)不同。例如在某種清洗環境下，具有陰離子性官能基的清洗用海綿體(以下稱為陰離子性海綿體)的ζ電位與不具有陰離子性官能基的清洗用海綿體(以下稱為非陰離子性海綿體)的ζ電位為同極(均為正或均為負)，並且陰離子性海綿體的ζ電位的絕對值大於非陰離子性海綿體的ζ電位的絕對值時，與非陰離子性海綿體相比，陰離子性海綿體與研磨粒 之間所發生作用的排斥力或吸附力增大。並且，在某種清洗環境下，陰離子性海綿體的ζ電位與非陰離子性海綿體的ζ電位不同極(其中一個為正、另一個為負)時，若陰離子性海綿體的ζ電位與研磨粒的ζ電位為同極，則在陰離子性海綿體與研磨粒之間排斥力會發生作用，在非陰離子性海綿與研磨粒之間吸附力會發生作用，若陰離子性海綿體的ζ電位與研磨粒的ζ電位不同極，則在陰離子性海綿體與研磨粒之間吸附力會發生作用，在非陰離子性海綿體與研磨粒之間排斥力會發生作用。
如此，在陰離子性海綿體與非陰離子性海綿體中，由於ζ電位特性不同，因此即便是在相同的清洗環境下使用相同的研磨粒的情況下，其清洗效果亦不相同。例如在酸性側的條件下(pH值小於7的環境下)，研磨粒的ζ電位為負，陰離子性海綿體及非陰離子性海綿體的各ζ電位均為負，且陰離子性海綿體的ζ電位低於非陰離子性海綿體的ζ電位(陰離子性海綿體的ζ電位的絕對值大於非陰離子性海綿體的ζ電位的絕對值)的情況下，與非陰離子性海綿體相比，陰離子性海綿體與研磨粒之間所發生作用的排斥力增大。因此，在與研磨粒之間所發生作用的排斥力較大則能獲得更高清洗效果的條件下，若將分別使用上述陰離子性海綿體與非陰離子性海綿體進行清洗的情況進行比較，則與使用非陰離子性海綿體相比，使用陰離子性海綿體時的清洗效果提高。
因此，可不將清洗用海綿體與被清洗面過於強力擠壓 進行擦洗，而實現清洗步驟中之清洗性能的提高。
並且，本發明的第2的態樣的清洗用海綿體是由在濕潤狀態下具有彈性的聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材構成，並與被清洗面旋轉接觸而將被清洗面清洗。聚乙烯醇縮醛系樹脂具有陽離子性官能基。
上述海綿體與上述第1態樣同樣，可為具有大致圓筒形狀的輥體、與在此輥體的外周面上一體成形的多個突起的輥形狀。此時，使突起與被清洗面旋轉接觸而將被清洗面清洗。
上述陽離子性官能基較佳為選自胺基、亞胺基、胍基、或雙胍基中的至少1種，特佳為具有胺基的情況。
並且，上述聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材的ζ電位在自弱鹼性至酸性側的條件下(pH值為8以下的環境下)可為正。
在使用清洗用海綿體所進行的擦除清洗中，與上述第1態樣同樣，將各種清洗液供給至被清洗面上，並使清洗用海綿體與被清洗面旋轉接觸。並且，清洗用海綿體(聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材)的ζ電位與各研磨粒的ζ電位，與上述第1態樣相同，因清洗液的pH值而變化。
此處，構成本發明的第2態樣的清洗用海綿體的聚乙烯醇縮醛系樹脂由於具有陽離子性官能基，因此在其與不具有陽離子性官能基的聚乙烯醇縮醛系樹脂中，pH值與ζ電位的對應關係(ζ電位特性)不同。例如在某種清洗環境下，具有陽離子性官能基的清洗用海綿體(以下稱為陽 離子性海綿體)的ζ電位與不具有陽離子性官能基的清洗用海綿體(以下稱為非陽離子性海綿體)的ζ電位為同極(均為正或均為負)，且陽離子性海綿體的ζ電位的絕對值大於非陽離子性海綿體的ζ電位的絕對值時，與非陽離子性海綿體相比，陽離子性海綿體與研磨粒之間所發生作用的排斥力或吸附力增大。並且，在某種清洗環境下，陽離子性海綿體的ζ電位與非陽離子性海綿體的ζ電位不同極(其中一個為正、另一個為負)時，若陽離子性海綿體的ζ電位與研磨粒的ζ電位同極，則在陽離子性海綿體與研磨粒之間排斥力會發生作用，在非陽離子性海綿與研磨粒之間吸附力會發生作用，若陽離子性海綿體的ζ電位與研磨粒的ζ電位為不同極，則陽離子性海綿體與研磨粒之間吸附力會發生作用，在非陽離子性海綿與研磨粒之間排斥力會發生作用。
如此，在陽離子性海綿體與非陽離子性海綿體中，由於ζ電位特性不同，因此即便是在相同的清洗環境下使用相同的研磨粒的情況下，其清洗效果亦不相同。例如在自弱鹼性至酸性側的條件下(pH值為8以下的環境下)，陽離子性海綿體及研磨粒的各自ζ電位均為正，非陽離子性海綿體的ζ電位為負的情況下，在陽離子性海綿體與研磨粒之間排斥力會發生作用，在非陽離子性海綿體與研磨粒之間吸附力會發生作用。因此，在排斥力與吸附力相比能獲得更高清洗效果的條件下，若將分別使用上述陽離子性海綿體與非陽離子性海綿體進行清洗的情況進行比較，則 與使用非陽離子性海綿體相比，使用陽離子性海綿體時的清洗效果提高。並且，在自弱鹼性至酸性側的條件下(pH值為8以下的環境下)，陽離子性海綿體ζ電位為正、非陽離子性海綿體及研磨粒的各自ζ電位均為負的情況下，在陽離子性海綿體與研磨粒之間吸附力會發生作用，在非陽離子性海綿體與研磨粒之間排斥力會發生作用。因此，在吸附力與排斥力相比能獲得更高清洗效果的條件下，若將分別使用上述陽離子性海綿體與非陽離子性海綿體進行清洗的情況進行比較，則與使用非陽離子性海綿體相比，使用陽離子性海綿體時的清洗效果提高。
因此，可不將清洗用海綿體與被清洗面過於強力擠壓進行擦洗，而實現清洗步驟中的清洗性能的提高。
根據本發明，可實現清洗步驟中的清洗性能提高、以及對被清洗體所造成的損害降低。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
以下，根據圖式對作為本發明的第1實施形態的清洗用海綿體的海綿輥進行說明。
圖1是表示利用海綿輥清洗被清洗面的狀態的立體圖，圖2是圖1的海綿輥的側面圖，圖3是表示用以形成圖2的海綿輥的模具的立體圖，圖4是表示圖2的海綿輥 的製造方法的剖面圖。另外，圖1中省略突起的圖示。
如圖1及圖2所示般，成為擦除清洗對象的被清洗體10是薄圓盤狀的晶圓，被清洗面10a是被清洗體10的表面及背面。
進行擦除清洗的上下一對海綿輥1具有大致圓筒形狀的輥體3、在輥體3的外周面3a上一體成形的多個突起5。各突起5為圓柱形狀，具有頂部外表面與外周面。各輥體3分別安裝由金屬或塑膠等硬質材料形成的大致圓柱狀的旋轉軸2。另外，突起5的形狀並不限定於圓柱形狀。
擦除清洗藉由以下方式來進行：使上下的旋轉軸2僅隔開特定距離而大致平行地配置，在使被清洗面10a與旋轉軸2大致平行配置的狀態下，在上下的輥體3之間(上側輥體3的突起5與下側輥體3的突起5之間)夾持被清洗體10，將清洗用各種清洗液供給至供給被清洗面10a，分別使旋轉軸2旋轉(以箭頭7表示旋轉方向)，並且以與旋轉軸2大致正交的旋轉軸6為中心而使被清洗面10a旋轉(以箭頭8表示旋轉方向)。即，藉由輥體3的突起5的頂部外表面5a與旋轉的被清洗面10a旋轉接觸，而將被清洗面10a擦除清洗。
所謂擦除清洗，是為了如下目的而進行的處理，即在使用胺酯墊等與漿料狀研磨劑對被清洗面10a進行化學機械研磨(CMP)後，將以殘存於被清洗面10a上的漿料狀研磨劑為中心的粒子，自被清洗面10a去除。
清洗液可使用純水或鹼性溶液(例如氨水)或酸性溶液(例如稀氫氟酸)。並且，在CMP中所供給的研磨劑的研磨粒可使用SiO2、Al2O3、CeO2、Mn2O3等。
一對海綿輥1的配置並不限定於如上所述的上下位置，例如能以如下各種態樣進行配置：將一對海綿輥1分別以立起狀態配置於左右、或以水平狀態配置於左右、或沿斜方向配置等。並且，被清洗體10的旋轉軸6以與海綿輥1的旋轉軸2大致正交的方式進行設定即可。另外，將作為被清洗體10的晶圓成垂直配置，將一對海綿輥1以夾持晶圓的形態成左右水平位置時，可使海綿輥1對晶圓接觸(清洗)時以自上朝下的方向(以海綿輥1夾持晶圓而朝下方施加力的方向)旋轉。
海綿輥1(輥體3及突起5)包含在含水狀態下具有彈性的聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材(PVAt系樹脂多孔質素材)。PVAt系樹脂多孔質素材在乾燥狀態下硬化、在濕潤狀態下軟化。並且，PVAt系樹脂多孔質素材的吸水性及保水性優異，濕潤時表現較佳的柔軟性與適度的反彈彈性，耐磨耗性亦優異。
並且，PVAt系樹脂多孔質素材具有陰離子性官能基。陰離子性官能基較佳為選自羧基、磺基、硫醇基、硫酸酯基、或磷酸酯基中的至少1種，特佳為具有羧基的情況。
旋轉軸2插入至輥體3的內徑部，並固定性地支撐輥體3。例如旋轉軸2的外周面與輥體3的內周面可由黏接劑固著，並且，使旋轉軸2的外徑形成為大於輥體3的內 徑，將旋轉軸2壓入至輥體3的內徑部，藉此可利用輥體3的彈性力使輥體3由旋轉軸2固定性地支撐。而且，在製造輥體3時，藉由使用旋轉軸2代替圖3所示的芯棒29，可使輥體3由旋轉軸2固著或支撐。此時，在伴有旋轉軸2的狀態下將反應後的海綿輥1(輥體3)自模具21取出並水洗。藉由此種固定性的支撐，而使輥體3與旋轉軸2一起旋轉。
包含PVAt系樹脂多孔質素材的海綿輥1可藉由以下方式獲得：例如將一種或一種以上的平均聚合度為500~3000且皂化度為80%以上的聚乙烯醇(原料)進行混合而製成水溶液，於此水溶液中添加作為交聯劑的醛類、作為觸媒的無機酸類、及作為氣孔生成材料的澱粉等，將該些成分的混合液注入至如圖3及圖4所示的特定模具21內，於40℃~80℃下進行反應而自模具21取出後，藉由水洗而將氣孔生成材料等去除。
模具21具有外模具23、內模具25、底板27、芯棒29以及帽31。外模具23及內模具25均形成為圓筒狀。內模具25具有與外模具23的內徑相同或較其稍小的外徑，並插入至外模具23內。芯棒29插入至內模具25的大致中心。底板27將外模具23及內模具25的下端堵住，並支撐芯棒29的下端。帽31嵌合於外模具23的上端的內周面。芯棒29由底板27與帽31來定位。
在內模具25的內周面與芯棒29的外周面之間，劃分有用以形成輥體3的大致圓筒狀的空間33。在內模具25 中形成多個用以形成突起5的貫通孔35，各貫通孔35與空間33連通。混合液自插入至外模具23與帽31之間的澆鑄噴嘴45注入至空間33，並自空間33流向各貫通孔35。同時，貫通孔35內的空氣向空間33移動，並自空間33的上端排出至大氣中。藉此將混合液確實地填充至貫通孔35的末端。
陰離子性官能基可在成為原料的聚乙烯醇(PVA，polyvinyl alcohol)中預先含有，亦可添加至自模具21取出進行水洗後的海綿輥1中。具有陰離子性官能基的PVA可為完全皂化物，又可為部分皂化物。可將具有多種不同陰離子性官能基的PVA加以混合，或亦可將不具有陰離子性官能基的PVA加以混合。亦可摻合聚合度不同的PVA而使用，並且不限定於上述聚合度範圍的PVA，例如可將聚合度為1500的PVA與聚合度為300的PVA加以混合而使用。
適當含水狀態下的海綿輥1所具有的30%壓縮應力(物性值)較佳為2kPa以上20kPa以下。所謂適當含水狀態，是指PVAt系樹脂多孔質素材可發揮出適當彈力的含水狀態，可在含水率(含水狀態相對於乾燥狀態的重量百分比)為約120%~1500%的範圍內獲得。並且，所謂30%壓縮應力，以兩端面間的距離(長度方向的高度)為30mm的方式，切割適當含水狀態的PVAt系樹脂多孔質素材，並以對整個端面施加荷重的方式設置於數位式荷重測定器上，測量在長度方向上壓壞30%(9mm)時的荷重， 以將此荷重除以端面面積而得的值的形式獲得。
並且，PVAt系樹脂多孔質素材較佳為其內部組織的氣孔率為80%以上95%以下、平均氣孔徑為50μm以上200μm以下。
其原因在於，若氣孔率小於80%，則濕潤時的柔軟性不充分，並且，若氣孔率大於95%，則缺乏實用強度，任一清洗用途均不適合。並且原因在於，若平均氣孔徑小於50μm，則濕潤時的彈性不足而無法獲得充分的刷洗(brushing)效果，若平均氣孔徑超過200μm，孔過粗而不適合精密清洗。
上述氣孔率是以如下方式算出的值，即藉由乾式自動密度計測定利用乾燥機充分乾燥的乾燥狀態的長方體的PVAt系樹脂多孔質素材的真體積，根據長方體的視體積與真體積，按下式(1)算出。
氣孔率(%)=(視體積-真體積)/視體積×100...(1)
並且，上述平均氣孔徑是存在於PVAt系樹脂多孔質素材的內部組織的多個氣孔徑的平均值。在本實施形態中，將按特定基準自多個氣孔抽出的特定數量的氣孔長徑(各氣孔的長度方向的距離)的平均值定義為平均氣孔徑，例如可藉由以下測定方法而求得。
將海綿輥1於特定位置進行切割，利用電子顯微鏡對其切剖面所露出的內部組織進行攝影。接著，在攝影照片上設定特定的測定範圍，自存在於此測定範圍內的多個氣孔中按長徑自大至小的順序抽出20個氣孔。接著，測定所 抽出的20個氣孔的各長徑。最後自20個測定值中自較大的值起開始數並算出自第11個至第20個為止的測定值的平均值作為平均氣孔徑。
而且，PVAt系樹脂多孔質素材較佳為視密度為0.06g/cm3以上、保水率為600%以上。
上述視密度是以如下方式而獲得，測定特定形狀(例如矩形)的PVAt系樹脂多孔質素材於乾燥狀態下的重量(乾重量)、及適當含水狀態下的外形尺寸，根據外形尺寸算出體積(濕體積)，以將乾重量除以濕體積而得的值形式獲得。
並且，保水率是以如下方式算出的值，即測定PVAt系樹脂多孔質素材於乾燥狀態下的重量(乾燥重量)及充分含水的狀態下的重量(濕重量)，並按下式(2)算出。
保水率(%)=(濕重量-乾重量)/乾重量×100...(2)
接著，對PVAt系樹脂多孔質素材的ζ電位與各研磨粒的ζ電位進行說明。
PVAt系樹脂多孔質素材的ζ電位與各研磨粒的ζ電位分別因清洗液的pH值而變化。在特定條件下(清洗液為特定pH值的環境下)，若海綿輥1的ζ電位與研磨粒的ζ電位為同極(均為正或均為負)，則在海綿輥1的表面(突起5的表面)與研磨粒之間電性排斥力會發生作用，若海綿輥1的ζ電位與研磨粒的ζ電位為不同極(其中一個為正、另一個為負)，則電性吸附力會發生作用。海綿輥1的ζ電位的絕對值越大，則該些排斥力及吸附力變得越 強。並且，在海綿輥1與研磨粒之間，化學性排斥力及吸附力亦會發生作用，並利用此種電性及化學性排斥或吸附來進行擦除清洗。
並且，PVAt系樹脂多孔質素材的ζ電位與pH值的關係是，具有陰離子性官能基的情況與不具有陰離子性官能基的情況不同。
圖5表示具有羧基作為陰離子性官能基的PVAt系樹脂多孔質素材的ζ電位與pH值的對應關係(陰離子性海綿體的ζ電位特性)、及不具有陰離子性官能基的PVAt系樹脂多孔質素材的ζ電位與pH值的對應關係(非陰離子性海綿體的ζ電位特性)的一例。
在圖5所示的例子中，非陰離子性海綿體的ζ電位在pH值為2處表現約+2.5mV，隨著鹼性度增加而降低，在pH值為9附近表現最低值(約-40mV)後，反轉上升。另一方面，陰離子性海綿體的ζ電位在pH值為2處表現約-3mV，隨著鹼性度增加而降低，在pH值為6附近表現最低值(約-36mV)後，反轉上升。
並且，參照圖6對陰離子性海綿體的ζ電位特性的其他例進行說明。圖6所示的例子是具有磺基作為陰離子性官能基的陰離子性海綿體的ζ電位特性，陰離子性海綿體的ζ電位在pH值為3處表現約-16mV，隨著鹼性度增加而降低，於pH值為7附近表現最低值(約-30mV)後，反轉上升。若將圖5所示的陰離子性海綿體的ζ電位特性與圖6所示的陰離子性海綿體的ζ電位特性進行比較，則 在酸性度強於pH值為4附近的強酸性側，圖6所示的陰離子性海綿體的ζ電位低於圖5所示的陰離子性海綿體的ζ電位，在酸性度弱於pH值為4附近的弱酸性側，圖5所示的陰離子性海綿體的ζ電位低於圖6所示的陰離子性海綿體的ζ電位。另外，圖6所示的非陰離子性海綿體的ζ電位特性與圖5相同。
於上述圖5及圖6的例子中，若將陰離子性海綿體的ζ電位與非陰離子性海綿體的ζ電位進行比較，則酸性側(pH值小於7)，陰離子性海綿體的ζ電位低於非陰離子性海綿體的ζ電位，在pH值為7~pH值為8之間則兩者的大小關係發生逆轉，在pH值為8以上的鹼性側，陰離子性海綿體的ζ電位高於非陰離子性海綿體的ζ電位。
接著，圖7表示各研磨粒的ζ電位與pH值的關係的一例。
如圖7所示般，SiO2的ζ電位在pH值為3~pH值為7的酸性側表現負值。Al2O3及CeO2的ζ電位在pH值小於7的酸性側表現正值，在pH值為8以上的鹼性側表現負值。
圖5及圖6所示的陰離子性海綿體的ζ電位在pH值小於7的酸性側，如上所述般與非陰離子性海綿體的ζ電位一同為負，且陰離子性海綿體的ζ電位低(絕對值大)於非陰離子性海綿體的ζ電位。因此，在pH值小於7的酸性側的清洗環境下，使用Al2O3或CeO2作為研磨粒的情況下，海綿體的ζ電位表現負值，研磨粒的ζ電位表現正值，因此在海綿體與研磨粒之間吸附力會發生作用，但由 於陰離子性海綿體的ζ電位的絕對值大於非陰離子性海綿體的ζ電位的絕對值，因此與非陰離子性海綿體相比，陰離子性海綿體與研磨粒之間發生作用的吸附力增大。並且，在上述酸性側的清洗環境下，對於上述海綿體使用SiO2作為研磨粒的情況下，海綿體的ζ電位與研磨粒的ζ電位均表現負值，因此海綿體與研磨粒之間排斥力會發生作用，但由於陰離子性海綿體的ζ電位的絕對值大於非陰離子性海綿體的ζ電位的絕對值，因此與非陰離子性海綿體相比，陰離子性海綿體與研磨粒之間發生作用的排斥力增大。因此，在與研磨粒之間發生作用的排斥力或吸附力較大則能獲得更高清洗效果的條件下，若將分別使用上述陰離子性海綿體與非陰離子性海綿體進行清洗的情況進行比較，則與使用非陰離子性海綿體相比，使用陰離子性海綿體時的清洗效果提高。
並且，在海綿體自身離脫成為粒子流出的情況下，海綿體自身所具有的ζ電位的絕對值大的海綿體均會強力排斥，亦不易引起離脫的海綿體彼此的凝聚等，並容易與清洗液一起自晶圓上流出至體系外，而難殘留於晶圓上。
如以上所說明般，在本實施形態中，由於構成海綿輥1的PVAt系樹脂具有陰離子性官能基，因此在其與不具有陰離子性官能基的PVAt系樹脂中，ζ電位特性並不相同。因此，設定陰離子性海綿體的ζ電位的絕對值大於非陰離子性海綿體的ζ電位的絕對值的清洗環境(選擇清洗液)，在此環境下，在與研磨粒之間發生作用的排斥力或吸附力 較大則能獲得更高清洗效果的條件(例如運轉條件)下進行擦除清洗，藉此與非陰離子性海綿體相比，陰離子性海綿體與研磨粒之間發生作用的排斥力或吸附力增大，從而清洗效果提高。
因此，能不將海綿輥1與被清洗面過於強力擠壓進行擦洗，而實現清洗步驟中的清洗性能的提高。
接著，對本發明的第2實施形態進行說明。本實施形態的PVAt系樹脂多孔質素材具有陽離子性官能基代替上述陰離子性官能基。陽離子性官能基較佳為選自胺基、亞胺基、胍基、或雙胍基中的至少1種，特佳為具有胺基的情況。
陽離子性官能基與上述陰離子性官能基的情況相同，可在成為原料的聚乙烯醇(PVA)中預先含有，亦可添加至自模具21取出進行水洗後的海綿輥1中。具有陽離子性官能基的PVA可為完全皂化物，又可為部分皂化物。可將具有多種不同的陽離子性官能基的PVA混合，或可將不具有陽離子性官能基的PVA混合。亦可摻合聚合度不同的PVA而使用，並且並不限定於上述聚合度範圍的PVA，例如可將聚合度為1500的PVA與聚合度為300的PVA加以混合而使用。
PVAt系樹脂多孔質素材的ζ電位與pH值的關係是，具有陽離子性官能基的情況與不具有陽離子性官能基的情況不同。
圖8表示具有胺基作為陽離子性官能基的PVAt系樹 脂多孔質素材的ζ電位與pH值的對應關係(陽離子性海綿體的ζ電位特性)、及不具有陽離子性官能基的PVAt系樹脂多孔質素材的ζ電位與pH值的對應關係(非陽離子性海綿體的ζ電位特性)的一例。
在圖8所示的例子中，陽離子性海綿體的ζ電位在pH值為3處表現約+18mV，隨著鹼性度增加而上升，在pH值為5附近表現最高值(約+22mV)後，反轉下降，在pH值為8.5附近變負。另外，圖8所示的非陽離子性海綿體的ζ電位特性與圖5所示的非陰離子性海綿體的ζ電位特性相同。
在圖8的例子中，若將陽離子性海綿體的ζ電位與非陽離子性海綿體的ζ電位進行比較，則在自弱鹼性至酸性側(pH值為3以上且pH值為8以下)，陽離子性海綿體的ζ電位為正值，非陽離子性海綿體的ζ電位為負值。即，在自pH值為3以上且pH值為8以下的弱鹼性至酸性側的清洗環境下，使用圖7所示的Al2O3或CeO2作為研磨粒的情況下，陽離子性海綿體及研磨粒的ζ電位均表現正值，非陽離子性海綿體的ζ電位表現負值，因此在陽離子性海綿體與研磨粒之間排斥力會發生作用，在非陽離子性海綿體與研磨粒之間吸附力會發生作用。因此，在與研磨粒之間排斥力發生作用與吸附力發生作用相比能獲得更高清洗效果的條件下，若將分別使用上述陽離子性海綿體與非陽離子性海綿體進行清洗的情況進行比較，則與使用非陽離子性海綿體相比，使用陽離子性海綿體時的清洗效果提高。
如此，設定陽離子性海綿體及研磨粒的ζ電位均表現正值、非陽離子性海綿體的ζ電位表現負值的清洗環境(選擇清洗液)，在此環境下，在排斥力發生作用與吸附力發生作用相比能獲得更高清洗效果的條件(例如運轉條件)下，進行擦除清洗，藉此與非陽離子性海綿體相比，陽離子性海綿體的清洗效果提高。因此，能不將海綿輥1與被清洗面過於強力擠壓進行擦洗，而實現清洗步驟中的清洗性能的提高。
並且，在上述弱鹼性至酸性側的清洗環境下，在使用圖7所示的SiO2作為研磨粒的情況下，陽離子性海綿體的ζ電位表現正值，非陽離子性海綿體及研磨粒的ζ電位均表現負值，因此在陽離子性海綿體與研磨粒之間吸附力會發生作用，在非陽離子性海綿體與研磨粒之間排斥力會發生作用。因此，在與研磨粒之間吸附力發生作用與排斥力發生作用相比能獲得更高清洗效果的條件下，若將分別使用上述陽離子性海綿體與非陽離子性海綿體進行清洗的情況進行比較，則與使用非陽離子性海綿體相比，使用陽離子性海綿體時的清洗效果提高。
如此，設定陽離子性海綿體的ζ電位表現正值、非陽離子性海綿體及研磨粒的ζ電位均表現負值的清洗環境(選擇清洗液)，在此環境下，在吸附力發生作用與排斥力發生作用相比能獲得更高清洗效果的條件(例如運轉條件)下進行擦除清洗，藉此與非陽離子性海綿體相比，陽離子性海綿體的清洗效果提高。因此，可不將海綿輥1與被清 洗面過於強力擠壓進行擦洗，而實現清洗步驟中的清洗性能的提高。
另外，本發明並不限定於以一例的形式所說明的上述實施形態、及其變形例，在上述實施形態等以外，只要不脫離本發明的技術思想的範圍，可根據設計等進行各種變更。
例如在上述實施形態中，例示在大致圓筒形狀的輥體3的外周面3a上具有多個突起5的海綿輥1作為清洗用海綿體進行了說明，但清洗用海綿體的形狀並不限定於此，亦可採用包含不具有突起的大致圓筒形狀的輥體的海綿輥、或如圖9所示般突起53自板狀基部52成一體地突出的形狀的清洗用海綿體51等各種形狀。另外，在圖9所示的清洗用海綿體51中，例如保持板狀基部52而朝被清洗面10a的半徑方向移動並旋轉，同時使被清洗體10朝與板狀基部52相同方向或相反方向旋轉，而使突起53與被清洗面10a旋轉接觸。並且，清洗用海綿體可藉由對塊形狀的PVAt系樹脂多孔質素材進行切割及切削而成形為所需的形狀。
[產業上的可利用性]
本發明可廣泛應用於清洗用海綿體及清洗方法。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧海綿輥(清洗用海綿體)
2‧‧‧旋轉軸
3‧‧‧輥體
3a‧‧‧外周面
5‧‧‧突起
6‧‧‧旋轉軸
7、8‧‧‧箭頭
10‧‧‧被清洗體
10a‧‧‧被清洗面
21‧‧‧模具
23‧‧‧外模具
25‧‧‧內模具
27‧‧‧底板
29‧‧‧芯棒
31‧‧‧帽
33‧‧‧空間
35‧‧‧貫通孔
51‧‧‧清洗用海綿體
52‧‧‧板狀基部
53‧‧‧突起
圖1是表示利用海綿輥清洗被清洗面的狀態的立體圖。
圖2是圖1的海綿輥的側面圖。
圖3是表示用以形成圖2的海綿輥的模具的立體圖。
圖4是表示圖2的海綿輥的製造方法的剖面圖。
圖5是表示陰離子性海綿體的ζ電位特性的一例與非陰離子性海綿體的ζ電位特性的圖。
圖6是表示陰離子性海綿體的ζ電位特性的其他例與非陰離子性海綿體的ζ電位特性的圖。
圖7是表示各研磨粒的ζ電位與pH值的關係的圖。
圖8是表示陽離子性海綿體的ζ電位特性與非陽離子性海綿體的ζ電位特性的圖。
圖9是表示清洗用海綿體的其他例的立體圖。
1‧‧‧海綿輥(清洗用海綿體)
2‧‧‧旋轉軸
3‧‧‧輥體
6‧‧‧旋轉軸
7、8‧‧‧箭頭
10‧‧‧被清洗體
10a‧‧‧被清洗面

Claims (10)

  1. 一種清洗用海綿體，其是由在濕潤狀態下具有彈性的聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材構成，與被清洗面旋轉接觸而對此被清洗面進行清洗的清洗用海綿體；且其特徵在於，上述聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材為在pH值相同的條件下，藉由聚乙烯醇縮醛系樹脂具有陰離子性官能基，而上述聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材的整個區域具有與聚乙烯醇縮醛系樹脂不具有陰離子性官能基的非陰離子性聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材的ζ電位不同的ζ電位的素材。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的清洗用海綿體，其中上述陰離子性官能基為選自羧基、磺基、硫醇基、硫酸酯基、或磷酸酯基中的至少1種。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的清洗用海綿體，其中上述聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材為具有於pH值為7的條件下為-30mV以下(絕對值為30mV以上)，且在pH值小於7的條件下為低於上述非陰離子性聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材的ζ電位的ζ電位的素材。
  4. 一種清洗用海綿體，其是由在濕潤狀態下具有彈性的聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材構成，與被清洗面旋轉接觸而對此被清洗面進行清洗的清洗用海綿體；且其特徵在於，上述聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材為在pH值相同的條件下，藉由聚乙烯醇縮醛系樹脂具有陽離子性官能基，而上述聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材的 整個區域具有與聚乙烯醇縮醛系樹脂不具有陽離子性官能基的非陽離子性聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材的ζ電位不同的ζ電位的素材。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的清洗用海綿體，其中上述陽離子性官能基為選自胺基、亞胺基、胍基、或雙胍基中的至少1種。
  6. 如申請專利範圍第4項或第5項所述的清洗用海綿體，其中上述聚乙烯醇縮醛系樹脂多孔質素材在pH值為8以下的條件下具有正的ζ電位。
  7. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的清洗用海綿體，其為具有大致圓筒形狀的輥體與在此輥體的外周面上一體形成的多個突起的輥形狀，使上述突起與被清洗面旋轉接觸而對此被清洗面進行清洗。
  8. 一種清洗方法，其使用如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的清洗用海綿體，利用電性及化學性吸附或排斥而進行擦除清洗。
  9. 一種清洗方法，其使用如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的清洗用海綿體，在pH值小於7的環境下(酸性側的條件下)進行擦除清洗。
  10. 一種清洗方法，其使用如申請專利範圍第4項至第6項中任一項所述的清洗用海綿體，在pH值為8以下的環境下(自弱鹼性至酸性側的條件下)進行擦除清洗。
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