WO2014196099A1 - 洗浄方法及び洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体基板等の被洗浄部材を洗浄する際に、その洗浄媒体中に混ざる被洗浄物の再付着を抑制できるとともに、高い処理能力を実現できる方法及び装置を提供する。 【解決手段】処理液２で満たした処理槽１１内に複数の被洗浄部材１を沈め、その状態を保持しながら、処理槽１１に満たした処理液２と同一の処理液２を複数の被洗浄部材１に向けて噴射する噴射ステップＢと、複数の被洗浄部材１を沈めた処理槽１１内の処理液２と、複数の被洗浄部材１に向けて噴射した処理液２とを排出する際に、複数の被洗浄部材１を処理液２に沈めた状態を保持しながら処理槽１１内から処理液２を排出するために、処理液２を継続して噴射させながら排出する排出ステップＣと、を有する方法により上記課題を解決する。

Description

洗浄方法及び洗浄装置

　本発明は、半導体基板等の被洗浄部材の洗浄方法及び洗浄装置に関する。さらに詳しくは、シャワーによる洗浄媒体の導入と、導入された洗浄媒体の導出とを制御して、半導体基板等の被洗浄部材を洗浄する際にその洗浄媒体中に混ざる被洗浄物の再付着を抑制することができる洗浄方法及び洗浄装置に関する。

　半導体基板上に金属薄膜パターンを作製する方法の一つにリフトオフ法がある。リフトオフ法は、半導体基板上にレジストパターンを形成した後、さらに金属薄膜を形成し、その後、半導体基板上に形成されたレジストパターンと、そのレジストパターン上に形成された金属薄膜とを同時に剥離することによって金属薄膜パターンを作製する方法である。

　このようなリフトオフ法に用いられるレジストパターンと金属薄膜の剥離手段として、１枚毎の枚葉処理が行われている。例えば特許文献１では、半導体基板を１枚毎回転させながらレジスト剥離液を塗布し、次いで半導体基板を回転させながらノズルから処理液を噴射することにより、レジストを膨潤させて、レジストとレジスト上に形成された金属薄膜とを同時に剥離する枚葉処理技術が提案されている。この枚葉処理技術では、金属薄膜を半導体基板の外部に排出するため、あるいは半導体基板の表面が乾燥するのを防止するために、純水等のリンス液を半導体基板上に供給している。しかし、この枚葉処理技術では、レジストを膨潤させて剥離するための処理液と、金属薄膜を外部に排出するためのリンス液とが衝突し、両液の液滴やミストが発生するという問題があった。この問題は、半導体基板から剥離した不要な金属薄膜が、再び半導体基板に再付着するという問題を引き起こす。

　こうした問題に対し、特許文献２では、回転している半導体基板の表面を流れるリンス液を押し退け、リンス液が噴射ノズルから噴射された処理液に衝突するのを防止する気体を吹き付ける気体吐出ノズルを設ける枚葉処理技術が提案されている。この枚葉処理技術では、気体吐出ノズルから気体を噴射させてリンス液を押し退け、処理液とリンス液の衝突を防止するので、処理液とリンス液が衝突することにより発生する液滴及びミストの飛散を防止することができるとされている。

　一方、リフトオフ法でのレジストパターンと金属薄膜の他の剥離手段として、バッチ枚葉処理が行われている。バッチ枚葉処理は、上記のような１枚毎の枚葉処理とは異なり、複数枚の半導体基板をカセットに収納してバッチ処理で剥離槽に浸漬し、槽の側面や裏面から超音波をかけてレジストを膨潤させ、その後、半導体基板を１枚ずつカセットから取り出し、スピンチャックに保持して回転させながらジェット水流を噴射することにより、レジストパターンとレジストパターン上の金属薄膜とを同時に除去する技術である。

　このバッチ枚葉処理技術では、半導体基板の近年の大口径化に伴い、全部の半導体基板に均一に超音波をかけることは難しく、レジストの膨潤効果にむらが生じることがあった。また、剥離槽をオーバーフロー構造に形成すると、剥離された金属薄膜が槽内に浮遊し、半導体基板を剥離槽から取り出すときに半導体基板に再付着することがあった。そのため、半導体基板をスピンチャックに吸着させて洗浄する前に、半導体基板の裏面を予め洗浄しなければならなかった。

　こうした問題に対し、特許文献３では、剥離槽と置換槽とを隣接し、その上面をチャンバーで覆ったディップ槽ユニットを構成し、そのチャンバー内に半導体基板を水平状態と起立状態に保持できるホルダーを設けたバッチ枚葉処理装置が提案されている。このバッチ枚葉処理装置では、ホルダーは上下移動と横移動が可能で、半導体基板は起立状態で剥離槽内に浸漬され、レジストが膨潤した後、基板面に超音波が照射され、その後、剥離液を一気に排除し、清浄な剥離液のシャワーをかけながら半導体基板を剥離槽から取り出している。こうしたバッチ枚葉処理技術により、大口径の半導体基板でも全面をリフトオフ処理でき、剥離液や置換液の量も少なく、剥離したメタル膜の再付着の問題も解決できるとされている。

特開平０１－０４１２１７号公報 特開２００６－２６９５１７号公報 特開２００５－１８３８５９号公報

　しかしながら、上記特許文献２の枚葉処理及び上記特許文献３のバッチ枚葉処理は、金属薄膜の剥離を１枚毎に行うために工数がかかってしまい、処理能力が十分ではないという問題があった。また、膨潤と剥離のいずれも枚葉処理で行う特許文献２及び３の従来の技術は、多くの半導体基板を同時に処理できる点では好ましいが、半導体基板の各部の剥離の程度や半導体基板間での剥離の程度にバラツキが生じたり、剥離した金属薄膜が半導体基板に再付着したりするという問題が依然として解決できていない。

　本発明は、上記課題を解決することができる新しい洗浄技術を提供するものであって、その目的は、半導体基板等の被洗浄部材を洗浄する際に、その洗浄媒体中に混ざる被洗浄物の再付着を抑制することができるとともに、高い処理能力を実現できる洗浄方法及び洗浄装置を提供することにある。

　（１）上記課題を解決するための本発明に係る洗浄方法は、
　処理液で満たした処理槽内に複数の被洗浄部材を沈め、その状態を保持しながら、前記処理槽に満たした処理液と同一の処理液を前記複数の被洗浄部材に向けて噴射する、噴射ステップと、
　前記複数の被洗浄部材を沈めた処理槽内の処理液と、前記複数の被洗浄部材に向けて噴射した処理液とを排出する際に、前記複数の被洗浄部材を処理液に沈めた状態を保持しながら前記処理槽内から前記処理液を排出するために、前記処理液を継続して噴射させながら排出する、排出ステップと、を有することを特徴とする。

　この発明によれば、噴射ステップと排出ステップとを、複数の被洗浄部材（例えば洗浄された半導体基板）を処理液で満たした処理槽内に沈めた状態を保持しながら行うので、噴射した処理液によって被洗浄部材から離脱した被洗浄物（不要物）は、処理液を継続して噴射させながら排出する排出ステップによって、被洗浄部材を沈めた処理液と噴射した処理液とともに排出される。その結果、被洗浄物が浮遊した状態で被洗浄部材に再付着するのを防ぐことができる。また、この発明によれば、枚葉毎行う従来の洗浄方法とは異なり、複数の被洗浄部材をまとめて処理できるので、処理能力（処理枚数の向上、処理時間の短縮）を高めることができる。

　本発明に係る洗浄方法において、前記噴射ステップにおける前記処理液の噴射方向と、前記排出ステップにおける前記処理液の排出方向とが同じであることが好ましい。

　この発明によれば、噴射ステップにおける処理液の噴射方向と、排出ステップにおける処理液の排出方向とが同じであるので、被洗浄物が浮遊した状態で被洗浄部材に再付着するのをより効果的に防ぐことができる。

　本発明に係る洗浄方法において、前記噴射ステップでの処理液の噴射量を徐々に増すとともに、前記排出ステップでの処理液の排出量を前記噴射量と同量となるように徐々に増すように制御してもよい。

　この発明によれば、複数の被洗浄部材を処理液に沈めた状態を保持しながら、噴射ステップでの処理液の噴射量を徐々に増すとともに、排出ステップでの処理液の排出量を噴射量と同量となるように徐々に増すように制御するので、噴射ステップでの処理液の噴射によって被洗浄部材の洗浄を急激に行わずに緩やかに行うことができる。その結果、処理液中に浮遊した被洗浄物は、排出口から排出されて処理槽内の処理液中に存在しなくなる。

　本発明に係る洗浄方法において、前記制御の後に、前記排出ステップでの処理液の排出量を、前記噴射ステップでの処理液の噴射量よりも増して処理液の水位を下げていくように制御することが好ましい。この発明によれば、処理槽内の処理液を排出することができる。

　本発明に係る洗浄方法において、前記噴射ステップの前に、前記複数の被洗浄部材を前記処理槽内で処理液に浸漬させる浸漬ステップを設けてもよい。

　この発明によれば、被洗浄部材が例えばレジストと金属薄膜とを形成した半導体基板である場合、噴射ステップの前に複数の基板を処理槽内で処理液に浸漬させる浸漬ステップを設けることが好ましい。この浸漬ステップにより、レジストを膨潤させることができるので、その後に上記した噴射ステップと排出ステップとを適用すれば、レジストと金属薄膜とを容易に剥離することができ、リフトオフ法での半導体基板のパターンニングを、半導体基板に浮遊物を再付着させることなく処理できるので、被洗浄部材の処理能力（処理枚数の向上、処理時間の短縮）を高めることができる。

　本発明に係る洗浄方法において、前記複数の被洗浄部材が収容ラックに収容されていることが好ましい。

　この発明によれば、複数の被洗浄部材が収容ラックに収容されているので、収容ラック毎に搬送することができる。その結果、洗浄工程を効率的に行うことができ、処理能力を高めることができる。

　本発明に係る洗浄方法において、前記被洗浄部材が、レジストと金属薄膜とを形成した半導体基板であることが好ましい。

　（２）上記課題を解決するための本発明に係る洗浄装置は、
　処理槽と、
　処理液で満たした前記処理槽内に複数の被洗浄部材を沈め、その状態を保持しながら、前記処理槽に満たした処理液と同一の処理液を前記複数の被洗浄部材に向けて噴射する、噴射手段と、
　前記複数の被洗浄部材を沈めた処理槽内の処理液と、前記複数の被洗浄部材に向けて噴射した処理液とを排出する際に、前記複数の被洗浄部材を処理液に沈めた状態を保持しながら前記処理槽内から前記処理液を排出するために、前記処理液を継続して噴射させながら排出する、排出手段と、を有することを特徴とする。

　この発明によれば、複数の被洗浄部材を処理槽内の処理液に沈めた状態を保持しながら、噴射手段から処理液を被洗浄部材に向けて噴射するとともに、排出手段から処理液を排出するので、噴射した処理液によって被洗浄部材から離脱した被洗浄物（不要物）は、被洗浄部材を沈めた処理液と噴射手段から噴射した処理液とともに、処理液を継続して噴射させながら排出される。その結果、被洗浄物が浮遊した状態で被洗浄部材に再付着するのを防ぐことができる。また、この発明によれば、枚葉毎行う従来の洗浄装置とは異なり、複数の被洗浄部材をまとめて処理できるので、処理能力を高めることができる。

　本発明に係る洗浄装置において、前記噴射手段が前記処理槽の上部に配置され、前記排出手段が前記処理槽の下部に配置されていることが好ましい。また、前記噴射手段における前記処理液の噴射方向と、前記排出手段における前記処理液の排出方向とが同じであることが好ましい。

　これらの発明によれば、被洗浄物が浮遊した状態で被洗浄部材に再付着するのをより効果的に防ぐことができる。

　本発明に係る洗浄装置において、前記噴射手段での処理液の噴射量を徐々に増すとともに、前記排出手段の処理液の排出量を前記噴射量と同量となるように徐々に増すための制御手段を有していてもよい。

　この発明によれば、複数の被洗浄部材を処理液に沈めた状態を保持しながら、噴射手段での処理液の噴射量を徐々に増すとともに、排出手段での処理液の排出量を前記噴射量と同量となるように徐々に増すための制御手段を有するので、噴射手段での処理液の噴射によって被洗浄部材の洗浄を急激に行わずに緩やかに行うことができる。

　本発明に係る洗浄装置において、前記処理槽は、前記被洗浄部材に向けて前記処理液を噴射させる前に、前記複数の被洗浄部材を前記処理液に浸漬させる処理槽として用いてもよい。

　この発明によれば、被洗浄部材が例えばレジストと金属薄膜とを形成した半導体基板である場合、被洗浄部材に向けて処理液を噴射させる前に、複数の被洗浄部材を処理液に浸漬させる処理槽として用いるので、その浸漬によって、レジストを膨潤させることができる。その結果、その後に上記した噴射手段による処理液の噴射と、上記排出手段による処理液の排出とを適用すれば、レジストと金属薄膜とを容易に剥離することができ、リフトオフ法での半導体基板のパターンニングを、半導体基板に浮遊物を再付着させることなく処理できるので、被洗浄部材の処理能力（処理枚数の向上、処理時間の短縮）を高めることができる。

　本発明に係る洗浄装置において、前記被洗浄部材から離脱した被洗浄物を回収する回収手段が設けられていてもよい。

　この発明によれば、被洗浄部材から離脱した被洗浄物を回収する回収手段が設けられているので、被洗浄部材が例えばレジストと金属薄膜とを形成した半導体基板である場合、レジストとともに剥離した金属薄膜を回収することができる。その結果、回収した金属薄膜を資源として再利用することも可能になる。

　本発明に係る洗浄装置において、前記ノズルが、前記複数の被洗浄部材に向けて均等に配置された複数のシャワーノズルであることが好ましい。

　本発明に係る洗浄装置において、前記被洗浄部材が、レジストと金属薄膜とを形成した半導体基板であることが好ましい。

　本発明に係る洗浄方法及び洗浄装置によれば、半導体基板等の被洗浄部材を洗浄する際に、その洗浄媒体中に混ざる被洗浄物の再付着を抑制することができるとともに、高い処理能力を実現できる。

本発明に係る洗浄方法及び製造装置の工程フロー図である。 本発明に係る洗浄方法及び洗浄装置の一例を示す模式的な構成図である。 処理槽内の構成を示す模式的な説明図である。 収容ラックに収容された被洗浄部材に、ノズルから処理液を噴射する正面形態を示す説明図である。 収容ラックに収容された被洗浄部材に、ノズルから処理液を噴射する側面形態を示す説明図である。 処理槽を上側から見た平面図である。 洗浄方法の各ステップの説明図である。図７Ａは複数の被洗浄部材を処理液に浸漬させた浸漬ステップＡの態様を示す説明図であり、図７Ｂは噴射ステップＢと排出ステップＣとを、複数の被洗浄部材を処理液に沈めた状態を保持しながら行う態様を示す説明図であり、図７Ｃは排出ステップＣの排出量を噴射ステップＢの導入量よりも増して処理液の水位を下げた態様を示す説明図であり、図７Ｄはシャワーノズルを上方に引き上げ、その後に収容ラックも引き上げた態様を示す説明図である。 リフトオフ法の説明図である。図８Ａはレジストが設けられた半導体基板の断面図であり、図８Ｂはレジストをパターニングした後の断面図であり、図８Ｃはレジストパターン上に金属薄膜を成膜した後の断面図であり、図８Ｄはレジストパターンと金属薄膜とをリフトオフした後の断面図である。

　以下、本発明に係る洗浄方法及び洗浄装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。本発明は、その技術的特徴を有すれば種々の変形が可能であり、以下に示す具体的な実施形態に限定されるものではない。なお、本発明に係る洗浄方法及び洗浄装置は、「ＤｏＭ　Ｊｅｔ　Ｓｙｓｔｅｍ」と呼んでいる。

　［洗浄方法及び洗浄装置］
　図１は、本発明に係る洗浄方法の工程フロー図である。本発明に係る洗浄方法は、図１～図３及び図７に示すように、少なくとも、処理液２の噴射ステップＢと、処理液２の排出ステップＣとを有している。噴射ステップＢは、処理液２で満たした処理槽１１内に複数の被洗浄部材１を沈め、その状態を保持しながら、処理槽１１に満たした処理液２と同一の処理液２を前記複数の被洗浄部材１に向けて噴射するステップである。排出ステップＣは、複数の被洗浄部材１を沈めた処理槽１１内の処理液２と、複数の被洗浄部材１に向けて噴射した処理液２とを排出する際に、複数の被洗浄部材１を処理液２に沈めた状態を保持しながら前記処理槽１１内から処理液２を排出するために、処理液２を継続して噴射させながら排出するステップである。

　この洗浄方法は、噴射ステップＢと排出ステップＣとを、複数の被洗浄部材（例えば洗浄された半導体基板）５１を処理液２で満たした処理槽１１内に沈めた状態を保持しながら行うので、噴射した処理液２によって被洗浄部材１から離脱した被洗浄物（不要物）５４は、処理液２を継続して噴射させながら排出する排出ステップＣによって、被洗浄部材１を沈めた処理液２と噴射した処理液２とともに排出される。

　本発明に係る洗浄装置１０は、図２、図３及び図７に示すように、少なくとも、処理槽１１と噴射手段２１と排出手段３１とを備えている。詳しくは、複数の被洗浄部材１を処理液２に沈めるための処理槽１１と、処理液２で満たした処理槽１１内に複数の被洗浄部材１を沈め、その状態を保持しながら、処理槽１１に満たした処理液２と同一の処理液２を複数の被洗浄部材１に向けて噴射する噴射手段２１と、複数の被洗浄部材１を沈めた処理槽１１内の処理液２と複数の被洗浄部材１に向けて噴射した処理液２とを排出する際に、複数の被洗浄部材１を処理液２に沈めた状態を保持しながら処理槽１１内から処理液２を排出するために、処理液２を継続して噴射させながら排出する排出手段３１とを有している。なお、以下においては、噴射手段２１を、噴射ユニット２１又はシャワーノズル２１ともいい、排出手段３１を、排出ユニット３１ともいう。

　この洗浄装置１０は、複数の被洗浄部材１を処理槽１１内の処理液２に沈めた状態を保持しながら、噴射ユニット２１から処理液２を噴射するとともに排出ユニット３１から処理液２を排出するので、噴射した処理液２によって被洗浄部材１から離脱した被洗浄物（不要物）５４は、被洗浄部材１を沈めた処理液２と噴射手段ユニット２１から噴射した処理液２とともに、処理液２を継続して噴射させながら排出される。

　上記した作用により、本発明に係る洗浄方法及び洗浄装置１０は、被洗浄物５４が浮遊した状態で被洗浄部材１に再付着するのを防ぐことができる。また、本発明に係る洗浄方法及び洗浄装置１０は、枚葉毎行う従来の洗浄方法や装置とは異なり、複数の被洗浄部材１をまとめて処理できるので、処理能力（処理枚数の向上、処理時間の短縮）を高めることができる。

　［各構成要素］
　以下、本発明に係る洗浄方法と洗浄装置の各構成を詳しく説明する。なお、以下では、洗浄装置の構成を説明しつつ洗浄方法を構成する各ステップを説明する。

　（被洗浄部材）
　被洗浄部材１は、特に限定されず、各種のものを洗浄対象にすることができる。例えば図８で説明するように、リフトオフ法で利用する処理基板であってもよい。この処理基板は、半導体基板５１上に設けられたレジスト５２と、そのレジスト５２上に設けられた金属薄膜５３とを有している。また、それ以外の洗浄対象であってもよく、例えば、プリント基板等に代表される各種の回路基板であってもよいし、ガラス基板やシリコン基板上にＴＦＴ回路が設けられた回路基板であってもよいし、その他の基板であってもよい。いずれにしても、被洗浄物５４である不要物が浮遊した状態で被洗浄部材１に再付着するのを防ぐとともに、複数の被洗浄部材１をまとめて同時に処理して処理能力を高めたい被洗浄部材１であればよい。

　この被洗浄部材１は、収容部材である収容ラック１５に収容される。収容ラック１５は、複数の被洗浄部材１を収容して、効率的なバッチ処理を実現するための部材である。収容ラック１５としては、例えば図４及び図５に示すようなカセットを用いることが好ましい。収容ラック１５の大きさ、形状、材質は、特に限定されず、収容する被洗浄部材１の数と大きさ、処理液の種類等を考慮して選択される。一般的な汎用品であってもよいし、専用に設計された特注品であってもよい。例えば、ステンレス等の金属成形品や、ポリカーボネート等の樹脂成形品等を挙げることができる。このように、複数の被洗浄部材１が収容ラック１５に収容されているので、収容ラック１５毎に搬送することができ、その結果、洗浄工程の効率化及び処理能力の向上を実現することができる。なお、「バッチ処理」とは、一括処理のことであり、例えば、一つの処理槽１１である程度まとまった数の被洗浄部材１を処理する意味として用いている。

　リフトオフ法で利用する処理基板のうち、金属薄膜５３とレジスト５２を含む被洗浄物５４をできるだけ大きい状態で剥がそうとする場合、収容ラック１５としては、図２に示す処理液通過口２９に対応した開口部が収容ラック１５の下部に設けられていることが好ましい。開口部は、全体が開口していてもよいし、パンチングメタルのような穴あき形状であってもよい。開口部が収容ラック１５の下部に設けられていることにより、大きい状態で剥がれた被洗浄物５４を破壊せずに回収手段である回収網４１で捕集することができる。なお、収容ラック１５の側壁には、穴やスリットが形成されていなくてもよいし、形成されていてもよいが、穴やスリットが無い場合には、剥離した被洗浄物５４の破壊を抑制し易い。

　（浸漬ユニット及び浸漬ステップ）
　浸漬ユニット（浸漬手段）は、図２及び図３に示すように、複数の被洗浄部材１を処理液２に沈めるための処理槽１１を少なくとも備えている。

　処理槽１１は、被洗浄部材１に向けて処理液２を噴射させる前に、複数の被洗浄部材１を処理液２に浸漬させる槽として用いてもよい。処理槽１１は、例えば図８Ｃに示すように、被洗浄部材１がレジスト５２と金属薄膜５３とを形成した半導体基板５１である場合、その被洗浄部材１に向けて処理液２を噴射させる前に、複数の被洗浄部材１を処理液２に浸漬させるための槽として用いる。すなわち、処理液２を噴射させる前（噴射ステップＢの前）に、複数の被洗浄部材１を処理液２に浸漬させる（浸漬ステップＡ、図７Ａを参照）。こうすることにより、その浸漬によって、レジスト５２を膨潤させることができ、その後に後述する噴射ユニット２１による処理液２の噴射と、後述する排出ユニット３１による処理液２の排出とを適用すれば、半導体基板５１上に設けられたレジスト５２とそのレジスト５２上に設けられた金属薄膜５３とからなる被洗浄物５４を容易に剥離することができる。その結果、リフトオフ法での半導体基板５１のパターンニングを、半導体基板５１に浮遊物を再付着させることなく処理できるので、被洗浄部材１の処理能力（処理枚数の向上、処理時間の短縮）を高めることができる。

　処理槽１１の上方は開放されており、その開放された部位から被洗浄部材１を収容した収容ラック１５が処理槽内に投入される。投入された収容ラック１５は、図４に示すように、処理槽内に設けられたカセット受部材１４の上に載置される。カセット受部材１４は、処理槽１１と同様のステンレス鋼等で形成され、その面は、パンチングメタルのような穴が設けられているが、それに限定されない。

　なお、符号１４ａは、収容ラック１５を所定の位置にガイドするカセットガイドであり、符号１６は、収容ラック１５を保持するカセット保持部材であり、符号１７は、収容ラック１５を保持したカセット保持部材１６を昇降させる昇降装置である。昇降装置１７は、図示の例ではカセット保持部材１６を昇降させているが、カセット保持部材１６は固定型で、収容ラック１５を可動させて昇降させる装置であってもよい。

　処理槽１１の形状や材質は特に限定されないが、ステンレス鋼等の耐薬品性材料が選択されることが好ましい。例えばリフトオフ法での半導体基板５１のパターニングを行う場合には、その処理に用いる処理液の種類を考慮して選択することが好ましい。

　処理槽１１の下部には、必要に応じて超音波洗浄装置３５が設けられていてもよい。超音波洗浄装置３５は、被洗浄部材１の洗浄処理の態様により、任意に作動させることができる。特に、後述の処理液脱気装置９１と併用する場合には効果が大きい。なお、超音波洗浄装置３５は、強力な洗浄補助ユニット（洗浄補助手段）であり、半導体基板５１上のレジスト５２と金属薄膜５３の剥離にも好ましく適用でき、金属薄膜５３を細かく破壊する。そのため、金属薄膜５３をできるだけ大きい状態で剥がそうとする場合には、超音波洗浄装置３５を作動させないことができる。

　（噴射ユニット及び噴射ステップ）
　噴射ユニット２１は、処理槽１１の上部１２に配置され、その処理槽１１内に配置された複数の被洗浄部材１に向けて処理槽１１に満たされた処理液２と同一の処理液２を噴射させるための手段である。

　噴射ユニット２１は、図２等に示すように、複数の被洗浄部材１に向けて均等に配置された複数のシャワーノズルであることが好ましい。以下、噴射ユニット２１を、シャワーノズル２１という。シャワーノズル２１としては、ストレートノズル、フラットコーンノズル、又はフルコーンノズル等を用いることができる。これらのシャワーノズル２１から、好ましい形状のシャワーノズルを選択して用いることができる。

　図８に示すリフトオフ法で利用する処理基板のうち、金属薄膜５３とレジスト５２とからなる被洗浄物５４をできるだけ大きい状態で剥がそうとする場合には、フルコーンノズルを用いることが好ましい。

　シャワーノズル２１は、図３～図６に示すように、被洗浄部材１の上方に、複数配置されている。例えば被洗浄部材１が収容ラック１５に収容された半導体基板１である場合、シャワーノズル２１は、半導体基板１の径方向に複数（図示の例では４つ）配置され、収容ラック１５の長手方向にも複数（図示の例では８つ）配置されている。なお、径方向は、基板面方向ということもでき、長手方向は、半導体基板１が並んだ方向ということもできる。

　シャワーノズル２１の数とその配置は、洗浄しようとする被洗浄部材１の大きさや収容ラック１５内の被洗浄部材１の配置等によって任意に設定されることが好ましい。

　シャワーノズル２１は、図示の例では、ノズル配管２２に等間隔で８つ並んで取り付けられている。そして、シャワーノズル２１が取り付けられたノズル配管２２が、半導体基板１の径方向に４列等間隔に配置されている。４列のノズル配管２２は、保持部材２３で一体に保持され、昇降装置２７に取り付けられている。昇降装置２７を作動させることにより、シャワーノズル２１を被洗浄部材１に近づけたり、離したりすることができる。

　シャワーノズル２１の噴射量は、シャワー配管２２毎に任意に制御することができる。こうした制御は、各シャワー配管のバルブの開閉により調整できる。その結果、図示の例では、４列のなかで任意のシャワー配管を多くしたり少なくしたりすることができる。例えば、図４に示すように、４列のシャワー配管のうち、両側の２列のシャワー配管の流量を多くしてシャワーノズル２１ａ，２１ｄの噴射量を大きくしたり、流量を少なくしてシャワーノズル２１ａ，２１ｄの噴射量を小さくしたりすることができる。噴射ステップＢでの制御は、自動制御であっても手動制御であってもよい。噴射ステップＢの時間は、任意に設定され、例えば、１秒又は２秒程度であってもよいし、５秒又は６秒程度であってもよいし、１０秒以上であってもよい。

　（排出ユニット及び排出ステップ）
　排出ユニット３１は、処理槽１１の下部１３に配置され、その処理槽１１内の処理液２を排出するための手段である。

　排出ユニット３１は、図２等に示すように、処理槽１１の下方に設けられた排出口を挙げることができる。処理槽１１の下方の側壁が斜めに傾いており、その最下点に排出口３１が設けられる。なお、被洗浄部材１を収容する収容ラック１５は、下に処理液通過口２９が開口しており、シャワーノズル２１から噴射した処理液２は、被洗浄部材１を洗浄した後にその処理液通過口２９から下方に流れる。処理液通過口２９を通過した処理液２は、処理槽１１の排出口３１から排出される。

　排出ステップＣでの制御は、自動制御であっても手動制御であってもよい。本発明では、図７Ｂに示すように、噴射ステップＢと排出ステップＣとを、複数の被洗浄部材１を処理液２に沈めた状態を保持しながら行うので、排出ステップＣでの処理液２の排出量と上記した噴射ステップＢでの処理液２の導入量（噴射量）とは、浸漬した状態が保持できる範囲内で設定され、その量は、同量又は±１０％の範囲内の量になるように制御される。排出量と導入量（噴射量）が同じ又は±１０％の範囲内の量の場合、排出ステップＣの時間は、上記した噴射ステップＢの時間に対応させて任意に設定される。例えば、噴射ステップＢが１秒又は２秒程度である場合、被洗浄部材１を処理液２に沈めた状態を保持しながら行う排出ステップＣは同じく１秒又は２秒程度であり、噴射ステップＢが５秒又は６秒程度である場合、被洗浄部材１を処理液２に沈めた状態を保持しながら行う排出ステップＣは同じく５秒又は６秒程度である。

　排出ステップＣにおいて、図７Ｂに示すように噴射ステップＢでの導入量（噴射量）と排出ステップＣでの排出量とを同じ又±１０％の範囲内の排出量にして処理することにより、処理液２中に浮遊した被洗浄物５４は、排出口３１から排出されて処理槽１１内の処理液中２に存在しなくなる。

　その後、図７Ｃに示すように排出ステップＣの排出量を噴射ステップＢの導入量（噴射量）よりも増して処理液２の水位を下げる（水位低下ステップ）。この水位低下ステップにおいて、処理液２の水位が下がって行く途中では、噴射ノズルから処理液２だけ噴射してもよいし、処理液２とガス（空気や窒素等）を混合して同時に噴射してもよい。また、排出途中の処理液２の水位が、被洗浄部材１（例えば半導体基板）よりも下になった場合にも、噴射ノズルから処理液２だけ噴射してもよいし、処理液２とガス（空気や窒素等）を混合して同時に噴射してもよいが、ガスだけを噴射してもよい。ガスだけを噴射する場合は、被洗浄部材１の液切りを行うことができる。

　処理液２を低下させる水位低下ステップにより、処理槽１１内の処理液２を排出することができる。なお、ほとんど起こることはないが、処理液２の水位が下がって行く途中で処理液２中に浮遊した被洗浄物５４が希に存在している場合も可能性としてはある。その場合であっても、その被洗浄物５４は、水位が下がって行く過程でシャワーノズル２１から噴射される処理液２によって、排出口３１から排出することができる。

　排出口３１の大きさや形状は、噴射量等や排出速さによって任意に設定される。排出された処理液２は、図２に示すように、循環槽８１に流れ込む。循環槽８１に流れ込んだ処理液２に含まれる被洗浄物５４は、必要に応じて回収網４１で捕集される。洗浄処理を終了した後の処理液２は、循環ポンプ８２、フィルター８３，８４，８５、熱交換器８６を経て循環させることができ、処理液２に含まれる細かい被洗浄物５４をフィルターで除去して、次の洗浄処理に利用することができる。

　（制御ユニット）
　制御ユニット（制御手段ともいう。）は、複数の被洗浄部材１を処理槽１１内の処理液２に沈めた状態を保持しながら、噴射ユニット２１からの処理液２の噴射と、排出ユニット３１からの処理液２の排出とを制御する。また、制御ユニットは、収容ラックの上下移動やシャワーノズル２１の上下移動等の機械的な動作や、処理液２を移送させるためのバルブ操作も、自動又は手動により制御することができる。

　この制御ユニットにより、噴射ユニット２１（噴射ステップＢ）での処理液の噴射量を徐々に増すとともに、排出ユニット３１（排出ステップＣ）の処理液の排出量を徐々に増すことができる。こうした噴射量と排出量の制御は、複数の被洗浄部材１を処理液２に沈めた状態を保持しながら、噴射量を徐々に増すとともに排出量を徐々に増すので、噴射ユニット２１での処理液の噴射によって被洗浄部材１の洗浄を急激に行わずに緩やかに行うことができる。こうした制御は、特に洗浄の初期段階で実行することが好ましい。その結果、リフトオフ法で半導体基板１を処理する場合、金属薄膜５３とレジスト５２とからなる被洗浄物５４をできるだけ大きい状態で剥がすことができる。

　図７は、洗浄方法の各ステップの説明図である。先ず、制御ユニットは、収容ラック１５に収容された被洗浄部材１を処理槽１１内の所定の位置にセットし、その後に、図７Ａに示すように、処理液２が被洗浄部材１を覆うように処理槽１１内に満たす。この浸漬ステップＡは、例えばリフトオフ法で半導体基板１を処理する場合には、その半導体基板１上に設けられたレジスト５２を膨潤させる。

　次いで、上方からシャワーノズル２１が降下し、被洗浄部材１の上方近くにセットされる。引き続いて、図７Ｂに示すように、噴射ステップＢと排出ステップＣとが同時に行われる。このとき、制御ユニットは、噴射量の制御と排出量の制御とを行い、複数の被洗浄部材１を処理液２に沈めた状態を保持しながら、噴射量を徐々に増すとともに排出量を徐々に増す。

　制御ユニットは、所定時間（例えば１秒～３秒程度）の洗浄処理を行わせ、その後、図７Ｃに示す排出ステップＣのように、シャワーノズル２１を閉じ、処理槽１１内の処理液２を排出させる。なお、被洗浄物５４を回収する場合には、制御ユニットは回収ステップＤも併せて行わせてもよい。

　最後に、図７Ｄに示すように、制御ユニットは、シャワーノズル２１を上方に引き上げ、その後に収容ラック１５も引き上げる。

　引き続いて、制御ユニットは、未処理の被洗浄部材１を収容した収容ラック１５を処理槽１１に入れて、上記した処理を繰り返す。

　（回収ユニット）
　回収ユニット（回収手段）は、被洗浄部材１を洗浄することによって生じた被洗浄物（不要物）５４を回収する。この回収ユニットは、その被洗浄物５４の種類や大きさにより、必要に応じて設けられる。被洗浄物５４が、上記したリフトオフ法によって剥離する金属薄膜５３及びレジスト５２からなる被洗浄物５４である場合は、回収ユニットとして回収網４１（図２を参照）を設けることが好ましい。こうした回収網４１は、ステンレス製の網を用いることができ、その網目（メッシュ）は、剥離した金属薄膜５３の大きさに応じて選択することができる。

　こうした回収ユニットを設けることにより、被洗浄部材１が例えばレジスト５２と金属薄膜５３とを形成した半導体基板５１である場合、レジスト５２とともに剥離した金属薄膜５３を被洗浄物５４として効率的に回収することができる。その結果、回収した金属薄膜５３を資源として再利用することも可能になる。

　（その他）
　処理液２は、洗浄目的や被洗浄部材１の種類に応じて任意に選択され、有機溶剤等の有機系の処理液であってもよいし、無機系の処理液であってもよい。こうした処理液２は、図２中に示すバルブを任意に操作することにより、図２に示す経路内を循環させて用いられる。処理液を循環して用いる場合には、処理槽内に満たされる処理液の種類とシャワーノズル２１から噴射する処理液の種類は同じであることが好ましいが、処理液を循環しない場合には、異なる処理液を用いてもよい。

　処理液２の循環、処理槽１１への供給、及びシャワーノズル２１への供給は、各種の方法で行うことができる。

　例えば浸漬ステップＡの段階では、処理液２はポンプ循環で処理槽１１に供給することができる。一方、噴射ステップＢの段階では、キャニスター７１内に入れた処理液２をガス（空気、窒素ガス等）で加圧（０．２ＭＰａ～０．６ＭＰａ程度）し、高圧状態でキャニスター７１から一気に送り出し、シャワーノズル２１の先端から排出させることが好ましい。キャニスター７１から送られる処理液２は、高い圧力でシャワー噴射するため、薄い膜でも瞬時に剥がすことができる。

　また、処理液２は、処理液脱気装置９１により処理されたものであってもよい。処理液脱気装置９１で脱気処理された処理液２は、例えば微細パターンの隙間にも浸透し易い。その結果、処理液２を用いた洗浄を効果的に行うことができる。特に、超音波洗浄装置３５を用いた場合に好ましく、洗浄効率を向上させることができる。脱気処理した処理液２を用いた応用例としては、超音波洗浄の効果を増して処理時間を短縮することができたり、超音波洗浄の効果が隅々にまで行き渡ることによる歩留まりを向上させることができたり、処理しない処理液に比べて処理温度を低くすることができる。

　以上説明したように、本発明に係る洗浄方法及び洗浄装置は、被洗浄物５４が浮遊した状態で被洗浄部材１に再付着するのを防ぐことができる。また、枚葉毎行う従来の洗浄方法や装置とは異なり、複数の被洗浄部材１をまとめて処理できるので、処理能力を高めることができる。

　１　被洗浄部材（半導体基板）
　２　処理液
　１０　洗浄装置
　１１　処理槽
　１２　処理槽の上部
　１３　処理槽の下部
　１４　カセット受部材
　１４ａ　カセットガイド
　１５　収容ラック（収容ラック）
　１６　カセット保持部材
　１７　昇降装置
　１８　オーバーフロー槽
　１９　オーバーフロー槽排出口
　２１　噴射ユニット（噴射手段、ノズルユニット）
　２２　ノズル配管
　２３　ノズル配管の保持部材
　２７　ノズルの昇降装置
　２８　オーバーフロー壁
　２９　処理液通過口
　３１　排出ユニット（排出手段、排出口）
　３５　超音波洗浄装置
　４１　回収ユニット（回収手段、回収網）
　５１　半導体基板
　５２　レジスト
　５３　金属薄膜
　５４　被洗浄物（不要物）
　７１　キャニスター
　７２　圧縮ガス
　８１　循環槽
　８２　循環ポンプ
　８３，８４，８５　フィルター
　８６　熱交換器（ヒーター）
　８８　液面センサー
　９１　処理液脱気装置
　９２　ノズル
　９５　圧力センサー
　Ａ　浸漬ステップ
　Ｂ　噴射ステップ
　Ｃ　排出ステップ
　Ｄ　回収ステップ
 
 
 
 

Claims (15)

1. 　処理液で満たした処理槽内に複数の被洗浄部材を沈め、その状態を保持しながら、前記処理槽に満たした処理液と同一の処理液を前記複数の被洗浄部材に向けて噴射する、噴射ステップと、
   　前記複数の被洗浄部材を沈めた処理槽内の処理液と、前記複数の被洗浄部材に向けて噴射した処理液とを排出する際に、前記複数の被洗浄部材を処理液に沈めた状態を保持しながら前記処理槽内から前記処理液を排出するために、前記処理液を継続して噴射させながら排出する、排出ステップと、
   　を有することを特徴とする洗浄方法。
2. 　前記噴射ステップにおける前記処理液の噴射方向と、前記排出ステップにおける前記処理液の排出方向とが同じである、請求項１に記載の洗浄方法。
3. 　前記噴射ステップでの処理液の噴射量を徐々に増すとともに、前記排出ステップでの処理液の排出量を前記噴射量と同量となるように徐々に増すように制御する、請求項１又は２に記載の洗浄方法。
4. 　前記制御の後に、前記排出ステップでの処理液の排出量を、前記噴射ステップでの処理液の噴射量よりも増して処理液の水位を下げていく、請求項３に記載の洗浄方法。
5. 　前記噴射ステップの前に、前記複数の被洗浄部材を前記処理槽内で処理液に浸漬させる浸漬ステップが設けられている、請求項１～４のいずれか１項に記載の洗浄方法。
6. 　前記複数の被洗浄部材が収容ラックに収容されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の洗浄方法。
7. 　前記被洗浄部材が、レジストと金属薄膜とを形成した半導体基板である、請求項１～６のいずれか１項に記載の洗浄方法。
8. 　処理槽と、
   　処理液で満たした前記処理槽内に複数の被洗浄部材を沈め、その状態を保持しながら、前記処理槽に満たした処理液と同一の処理液を前記複数の被洗浄部材に向けて噴射する、噴射手段と、
   　前記複数の被洗浄部材を沈めた処理槽内の処理液と、前記複数の被洗浄部材に向けて噴射した処理液とを排出する際に、前記複数の被洗浄部材を処理液に沈めた状態を保持しながら前記処理槽内から前記処理液を排出するために、前記処理液を継続して噴射させながら排出する、排出手段と、
   　を有することを特徴とする洗浄装置。
9. 　前記噴射手段が前記処理槽の上部に配置され、前記排出手段が前記処理槽の下部に配置されている、請求項８に記載の洗浄装置。
10. 　前記噴射手段における前記処理液の噴射方向と、前記排出手段における前記処理液の排出方向とが同じである、請求項８又は９に記載の洗浄装置。
11. 　前記噴射手段での処理液の噴射量を徐々に増すとともに、前記排出手段の処理液の排出量を前記噴射量と同量となるように徐々に増すための制御手段を有する、請求項８～１０のいずれか１項に記載の洗浄装置。
12. 　前記処理槽は、前記被洗浄部材に向けて前記処理液を噴射させる前に、前記複数の被洗浄部材を前記処理液に浸漬させる処理槽である、請求項８～１１のいずれか１項に記載の洗浄装置。
13. 　前記被洗浄部材から離脱した被洗浄物を回収する回収手段が設けられている、請求項８～１２のいずれか１項に記載の洗浄装置。
14. 　前記噴射手段が、前記複数の被洗浄部材に向けて均等に配置された複数のシャワーノズルである、請求項８～１３のいずれか１項に記載の洗浄装置
15. 　前記被洗浄部材が、レジストと金属薄膜とを形成した半導体基板である、請求項８～１４のいずれか１項に記載の洗浄装置。
     

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