(57)【要約】【課題】基板等の被洗浄部材を良好且つ効果的に洗浄しうる洗浄材の製造方法を提供する。【解決手段】基板等の被洗浄部材をこれに噴射，衝突させることにより洗浄するための洗浄材１は、氷粒子を含む固液共存のシャーベット状をなすものであり、純水とこれより凝固点の低い有機化合物液との混合液を過冷却状態に冷却させ、その冷却された混合液である過冷却液１Ｂに外力の付与により氷結晶を発生させることによって製造される。過冷却液１Ｂへの外力付与は、例えば、過冷却液１Ｂの流動路２１に急拡大部２１ｂを設けておくことによって行われる。すなわち、過冷却液１Ｂが急拡大部２１ｂに流入することによって渦流１Ｃが発生し、この渦流１Ｃによって付与される攪拌力により過冷却液１Ｂの過冷却状態が解消されて、過冷却液１Ｂ中の水分の一部又は全部が凝固して氷粒子となる。【選択図】        図２
2004181334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被洗浄部材をこれに噴射，衝突させることにより洗浄するための洗浄材を製造する方法であって、水とこれより凝固点の低い有機化合物液との混合液を過冷却状態に冷却させ、その冷却された混合液である過冷却液に外力の付与により氷結晶を発生させることによって、氷粒子を含む固液共存のシャーベット状をなす洗浄材を得るようにしたことを特徴とする洗浄材製造方法。
【請求項２】
水として純水を使用することを特徴とする、請求項１に記載する洗浄材製造方法。
【請求項３】
有機化合物液としてイソプロピルアルコールを使用することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載する洗浄材製造方法。
【請求項４】
混合液における有機化合物液の濃度を１質量％〜８０質量％としたことを特徴とする、請求項１、請求項２又は請求項３に記載する洗浄材製造方法。
【請求項５】
氷粒子の濃度が０．２質量％〜９９質量％である洗浄材を得るようにしたことを特徴とする、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載する洗浄材製造方法。
【請求項６】
被洗浄部材をこれに噴射，衝突させることにより洗浄するための洗浄材を製造するための装置であって、水とこれより凝固点の低い有機化合物液との混合液を貯留部から所定の洗浄材使用部へと流動させる送液路と、送液路を流動する混合液を過冷却状態に冷却する冷却機構と、過冷却状態に冷却された混合液であって冷却機構の下流側における送液路部分を流動する過冷却液に外力を付与することによって氷結晶を発生させる過冷却解消機構とを具備して、送液路を流動する混合液を冷却機構及び過冷却解消機構を通過させることにより、氷粒子を含む固液共存のシャーベット状をなす洗浄材が得られるように構成したことを特徴とする洗浄材製造装置。
【請求項７】
冷却機構が、冷却室との間で冷媒が循環される熱交換室と、熱交換室内を通過する送液路部分であって周壁を伝熱壁で構成された熱交換路とを具備して、混合液を、これが熱交換路を通過する間において、冷媒との熱交換により過冷却状態に冷却させるように構成されたものであることを特徴とする、請求項６に記載する洗浄材製造装置。
【請求項８】
過冷却解消機構が、冷却機構の下流側における送液路部分にその断面積が過冷却液の流動方向に急拡大する渦流発生部を形成して、過冷却液に、これが渦流発生部に流入することにより発生する渦流によって、氷結晶を発生させうる外力を付与するように構成したことを特徴とする、請求項６又は請求項７に記載する洗浄材製造装置。
【請求項９】
過冷却解消機構が、冷却機構の下流側における送液路部分にガス噴出ノズル及び超音波発信器を設けて、当該送液路部分を流動する過冷却液に、ガス噴出ノズルから水飽和ガス又は乾燥ガスを噴出させつつ超音波を発信させることにより、氷結晶を発生させうる外力を付与するように構成したことを特徴とする、請求項６又は請求項７に記載する洗浄材製造装置。
【請求項１０】
請求項６、請求項７、請求項８又は請求項９に記載する洗浄材製造装置と、過冷却解消機構の下流側における送液路部分に接続されており、洗浄材を当該送液路部分から被洗浄部材に向けて噴射させる洗浄材噴射装置とを具備することを特徴とする洗浄システム。
【請求項１１】
過冷却解消機構の下流側における送液路部分を流動する洗浄材が０℃〜−５０℃に保持されたものであることを特徴とする、請求項１０に記載する洗浄システム。
【請求項１２】
洗浄材噴射装置が、洗浄材をキャリアガスにより加速して被洗浄部材に噴射させる洗浄材噴射器を具備するものであることを特徴とする、請求項１０又は請求項１１に記載する洗浄システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種基板（例えば、半導体ウエハ，電子デバイスの基板，液晶基板，フォトマスク，ガラス基板等）に付着する微細な汚染物質（基板の汚染源となる微粒子等であり、以下「パーティクル」という）を洗浄，除去する場合等に好適に使用できる洗浄材の製造方法及び製造装置並びにこれを使用した洗浄システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体ウエハ等の基板の洗浄は、一般に、１００〜３００μｍ径のモヘア，ナイロン等を使用したブラシにより基板表面を擦ることにより、基板に付着したパーティクルを除去するブラシ・スクラバーにより行われている。しかし、かかるブラシ・スクラバーによる基板洗浄にあっては、ブラシを回転させつつ基板表面に押し付けて、その摩擦力により異物を擦り取るようにするため、ブラシ同士の擦れや基板配線の段差への擦れにより、基板汚染源となる微粒子たるパーティクルが発生して基板に再付着し、基板の洗浄効果を低下させる。
【０００３】
そこで、近時、微細な氷粒子を洗浄材としてキャリアガスにより基板に噴射，衝突させることにより、基板を洗浄するようにしたアイス・スクラバーが提案されている。かかるアイス・スクラバーによれば、基板を洗い流すためパーティクルの発生，再付着が生じず、基板洗浄を効果的に行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、アイス・スクラバーによる基板洗浄にあっては、洗浄材が硬質の氷粒子であり且つガス（キャリアガス）により基板に高速で衝突されるため、洗浄材の衝突により基板にダメージを与える虞れがある。また、基板に衝突後の氷粒子が飛散すると共に除去されたパーティクルが基板周辺に舞い上がって、基板が再汚染される虞れがある。このようなパーティクルの舞い上がりを防止するためには、氷粒子の噴射と共に基板に純水等によるリンスを行う必要があるが、リンスを行うと、リンス水に氷粒子が溶融して冷熱の有効利用を図ることができず、ランニングコストが増加するといった問題を生じる。また、氷粒子同士が融着して塊状となって輸送配管系で詰まる等、ハンドンリグ性が頗る悪いといった問題もある。
【０００５】
本発明は、このように洗浄材を基板等の被洗浄部材に噴射，衝突させる場合において、上記したアイス・スクラバーのような問題を生じることなく、基板等の被洗浄部材を良好且つ効果的に洗浄しうる洗浄材を製造する方法及び装置と洗浄システムを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１に、基板等の被洗浄部材をこれに噴射，衝突させることにより洗浄するための洗浄材を製造する方法であって、水とこれより凝固点の低い有機化合物液との混合液を過冷却状態に冷却させ、その冷却された混合液である過冷却液に外力の付与により氷結晶を発生させることによって、氷粒子を含む固液共存のシャーベット状をなす洗浄材を得るようにしたことを特徴とする洗浄材製造方法を提案する。ところで、水の温度が下降すると、水分子の持つ運動エネルギーは減少する。一方、氷核（氷結晶）を発生させるためにはエネルギー（活性化エネルギー）を必要とする。したがって、氷点以下に温度が下がった場合にも、水分子の運動エネルギーが減少していて十分なエネルギーが得られないことから、氷結晶が生じない状態が生じることがある。かかる状態を過冷却状態といい、熱力学的に極めて不安定な状態であり、極く僅かな外力（衝撃，振動等）が付与されることにより過冷却が解消されて氷結晶を発生することになる。本発明の洗浄材製造方法は、このような過冷却現象を利用して、上記したシャーベット状の洗浄材を得るものである。
【０００７】
かかる製造方法を実施するに当たって、原料水としては、一般に、純水を使用することが好ましい。また、有機化合物液としては、基板等の被洗浄部材（被洗浄面）に悪影響を与えないものが使用され、具体的には、例えば、イソプロピルアルコール、メチルアルコール、エチルアルコール若しくはアセトン又はこれらの２種以上を混合させたもの等が使用されるが、一般には、イソプロピルアルコールを使用することが好ましい。また、洗浄材ないし原料（混合液）における有機化合物液の濃度（洗浄材ないし原料の総質量に対する有機化合物液の含有質量の割合である）は１質量％〜８０質量％であることが好ましい。すなわち、有機化合物液の濃度が１質量％未満であると、氷粒子径が過大となり、また凍結温度を制御することが困難となる。逆に有機化合物液の濃度が８０質量％を超えると、原料中の水成分を凍結させる温度（凝固点）が大きく低下して、洗浄材の製造に必要以上のエネルギーが必要となり、また原料中の水成分が全量凍結したとしても、氷濃度が必要以上に小さくなり、洗浄材による洗浄能力（ブラスト効果）が低下すると共に、エネルギー効率も頗る悪い。また、洗浄材における氷粒子の濃度（洗浄材ないし原料の総質量に対する氷粒子の含有質量の割合であり、以下「氷濃度」という）は０．２質量％〜９９質量％であることが好ましい。すなわち、氷濃度が０．２質量％未満であると、洗浄材による洗浄効果が十分に発揮されないし、逆に、氷濃度が９９質量％を超えると、洗浄材の流動性が低下して、その輸送が困難となる。氷濃度は、被洗浄面の性状，汚染度等の洗浄条件に応じて設定されるが、一般に、氷粒子による強力なブラスト（一種のアイスブラスト）が必要とされる場合には氷濃度を高くし、逆に、かかるブラストをさほど必要としない場合には、氷濃度を低くする。
【０００８】
本発明は、第２に、被洗浄部材をこれに噴射，衝突させることにより洗浄するための洗浄材を製造するための装置であって、水とこれより凝固点の低い有機化合物液との混合液を貯留部から所定の洗浄材使用部へと流動させる送液路と、送液路を流動する混合液を過冷却状態に冷却する冷却機構と、過冷却状態に冷却された混合液であって冷却機構の下流側における送液路部分を流動する過冷却液に外力を付与することによって氷結晶を発生させる過冷却解消機構とを具備して、送液路を流動する混合液を冷却機構及び過冷却解消機構を通過させることにより、氷粒子を含む固液共存のシャーベット状をなす洗浄材が得られるように構成したことを特徴とする洗浄材製造装置を提案する。
【０００９】
かかる製造装置の好ましい実施の形態にあっては、冷却機構は、冷却室との間で冷媒が循環される熱交換室と、熱交換室内を通過する送液路部分であって周壁を伝熱壁で構成された熱交換路とを具備して、混合液を、これが熱交換路を通過する間において、冷媒との熱交換により過冷却状態に冷却させるように構成される。また、過冷却解消機構は、冷却機構の下流側における送液路部分にその断面積が過冷却液の流動方向に急拡大する渦流発生部を形成して、過冷却液に、これが渦流発生部に流入することにより発生する渦流によって、氷結晶を発生させうる外力を付与するように構成される。また、過冷却解消機構は、冷却機構の下流側における送液路部分にガス噴出ノズル及び超音波発信器を設けて、当該送液路部分を流動する過冷却液に、ガス噴出ノズルから水飽和ガス又は乾燥ガスを噴出させつつ超音波を発信させることにより、氷結晶を発生させうる外力を付与するように構成しておいてもよい。この場合、ガス噴出ノズルからは、ガスを、過冷却液の流動方向、これに直交する方向又は当該流動方向に対向する方向に噴出させるようにすることができる。
【００１０】
本発明は、第３に、上記した如く構成される洗浄材製造装置と、過冷却解消機構の下流側における送液路部分に接続されており、洗浄材を当該送液路部分から被洗浄部材に向けて噴射させる洗浄材噴射装置とを具備することを特徴とする洗浄システムを提案する。かかる洗浄システムにあっては、洗浄材噴射装置を、洗浄材をキャリアガスにより加速して被洗浄部材に噴射させる洗浄材噴射器（例えば噴射ガン）を具備するものに構成しておくことが好ましい。また、過冷却解消機構の下流側における送液路部分を流動する洗浄材が０℃〜−５０℃に保持されるようにしておくことが好ましい。すなわち、洗浄材は、水の凝固点以下（氷点以下）であって有機化合物液の凝固点より高い温度範囲に保持されるが、使用する洗浄材が−５０℃より低温であると、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の有機化合物液の粘度が高くなり、洗浄材のハンドリング（洗浄材噴出器への圧送等）を円滑に行い得ない等の問題が生じる虞れがあるからである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図１〜図４に示す実施の形態に基いて具体的に説明する。
【００１２】
この実施の形態は、基板（半導体ウエハ，電子デバイスの基板，液晶基板，フォトマスク，ガラス基板等）をこれにアイス・スクラバーと同様に洗浄材を噴射，衝突させることにより洗浄する（基板に付着するパーティクルを除去する）ための洗浄システムに本発明を適用した例に係るものである。
【００１３】
すなわち、この実施の形態における洗浄システムは、図１に示す如く、シャーベット状の洗浄材１を製造するための洗浄材製造装置２と洗浄材１を被洗浄部材３に向けて噴射させる洗浄材噴射装置４とを具備してなる。
【００１４】
洗浄材製造装置２は、図１に示す如く、原料水１ａとこれより凝固点の低い有機化合物液１ｂとの混合液（洗浄材１の原料）１Ａを貯蔵する貯留部たる貯蔵タンク（バッファタンク）６と、貯蔵タンク６から洗浄材使用部（洗浄材噴射装置）４に至る送液路７と、送液路７に配設された送液ポンプ８、冷却機構９及び過冷却解消機構１０とを具備する。この例では、混合液１Ａを構成する水１ａとして純水を使用すると共に有機化合物液１ｂとしてイソプロピルアルコール（ｍｐ＝−８９．５℃；ｂｐ＝８２．４℃）を使用している。なお、イソプロピルアルコール１ｂは、半導体ウエハ等の洗浄液として一般に使用されているものであり、半導体ウエハ等の基板３に悪影響を与えないものである。
【００１５】
貯蔵タンク６には、純水１ａとイソプロピルアルコール１ｂとが各別の供給路１１ａ，１１ｂから供給される。各供給路１１ａ，１１ｂにはフィルタ１２ａ，１２ｂが設けられていて、各液１ａ，１ｂにパーティクルが含まれている場合にも、これをフィルタ１２ａ，１２ｂで除去した上で、各液１ａ，１ｂが貯蔵タンク６に供給されるようになっている。純水１ａ及びイソプロピルアルコール１ｂの貯蔵タンク６への供給量は、貯蔵タンク６内の混合液１Ａにおけるイソプロピルアルコール１ｂの濃度（以下「ＩＰＡ濃度」という）が１質量％〜８０質量％となるように行われる。
【００１６】
冷却機構９は、図１に示す如く、冷却室１４と、冷却室１４内の冷媒１５を冷却する冷凍機１６と、送液路７の一部を構成する熱交換路１７と、熱交換路１７を囲繞し且つ冷媒１５が充填された熱交換室１８と、冷媒１５を冷却室１４と熱交換室１８との間で循環流動させる冷媒流動ポンプ１９とを具備してなる。一方、送液ポンプ８は、図１に示す如く、熱交換室１８内を通過する送液路部分である熱交換路１７の入口部と貯蔵タンク６の底部とを連結する送液路部分２０に配設されていて、原料たる混合液１Ａを貯蔵タンク６から熱交換路１７へと定量供給させる。而して、熱交換路１７の周壁は伝熱壁で構成されていて、混合液１Ａが、熱交換路１７を通過する間において、熱交換室１８内の冷媒１５との熱交換により過冷却されるようになっている。すなわち、冷凍機１６による冷媒１５の冷却温度及び送液ポンプ８による混合液１Ａの輸送速度（流速）等を制御することにより、混合液１Ａを、これが水１ｂの凝固点より低く且つＩＰＡの凝固温度より高い温度状態であって水１ｂが凝固しない（氷核を発生しない）過冷却状態となるように、冷却するようになっている。
【００１７】
過冷却解消機構１０は、図１に示す如く、熱交換路１７からその出口部に接続された送液路部分である外力付与路２１に流入された混合液、つまり過冷却状態に冷却された混合液である過冷却液１Ｂに外力を付与することによって氷結晶（氷核）を発生させるものであり、例えば、図２又は図３の如く構成されている。
【００１８】
図２に示す過冷却解消機構１０は、外力付与路２１にその断面積が過冷却液１Ｂの流動方向に急拡大する渦流発生部２１ａを形成して、熱交換路１７から外力付与路２１に流入した過冷却液１Ｂが渦流発生部２１ａにおいて流路断面積の急拡大によって渦流１Ｃを発生するように構成されている。過冷却液１Ｂの過冷却状態は、この渦流１Ｃによって付与される外力（攪拌力）により解消されて、過冷却液１Ｂ中の水分の一部又は全部が凝固して氷粒子となり、氷粒子を含む固液共存のシャーベット状の洗浄材１が得られる。すなわち、熱交換路１７から層流状態で外力付与路２１を流動する過冷却液１Ｂは、渦流発生部２１ａにおいて渦流１Ｃにより乱流状態となって過冷却状態が解消され、氷結晶を発生し、その粒子は渦流発生部２１ａを流動する間において徐々に成長することになる。また、氷結晶粒子の一部は、渦流発生部２１ａの入口壁面２１ｂに付着して成長することになるが、この付着粒子は渦流１Ｃによって入口壁面２１ｂから剥離される。このような氷粒子の発生，成長及び剥離によって、渦流発生部２１ａにおいて氷粒子を含むシャーベット状の洗浄材１が得られることになる。かくして得られる洗浄材１における氷密度（氷濃度）は、渦流発生部２１ａの入口部における氷粒子の発生度及び入口壁面２１ｂにおける氷粒子の成長，剥離度によって異なるが、氷粒子の発生度は外力付与路２１における拡大度つまり渦流発生部２１ａの径Ｄ１とその上流側部分（熱交換路１７に連なる部分）２１ｃの径Ｄ２との径差ΔＤ（＝Ｄ１−Ｄ２）に影響され、入口壁面２１ｂにおける氷粒子の剥離度は入口壁面２１ｂのテーパ量（過冷却液１Ｂの流動方向に対する傾斜角度）θに影響される。すなわち、径差ΔＤ及びテーパ量θは、渦流１Ｃを発生しうる範囲内において決定され、径差ΔＤを大きくするに従って氷粒子の発生量が多くなり、テーパ量θを大きくするに従って氷粒子の剥離性は高くなる。したがって、過冷却温度，過冷却液流速等の過冷却条件に応じて径差ΔＤ及びテーパ量θを適宜に設定することにより、洗浄材１の氷濃度を制御することができる。一般に、氷濃度は、前述した如く、０．２質量％〜９９質量％となるように制御しておくことが好ましい。なお、上記過冷却解消機構１０にあっては、図４に示す如く、渦流発生部２１ａに超音波発信器２１ｄを設けて、超音波（例えば２８ｋＨｚ程度）２１ｅを作用させることにより、入口壁面２１ｂからの付着粒子剥離等を促進させるようにしておくことも有効である。
【００１９】
また、図３に示す過冷却解消機構１０は、外力付与路２１にガス噴出ノズル２２及び超音波発信器２３を設けて、外力付与路２１を流動する過冷却液１Ｂにノズル２２からガス２２ａを吹き込んで気泡を発生させると共に超音波（例えば２８ｋＨｚ程度）２３ａを作用させることにより、過冷却状態を解消して氷粒子を発生させ、シャーベット状の洗浄材１を得るように構成されている。得られる洗浄材１の氷濃度は、過冷却温度，過冷却液流速等の過冷却条件に応じてガス噴出ノズル２２からのガス吹き込み量及び超音波強度等を適宜に設定することよって制御することができ、一般に、前述した如く、０．２質量％〜９９質量％となるように制御しておくことが好ましい。ガス２２ａは、図３（Ａ）に示す如く、過冷却液１Ｂの流動方向に直交する方向に吹き込むようにする他、同図（Ｂ）の如く、当該流動方向と同一方向に吹き込むようにしても、同図（Ｃ）に示す如く、当該流動方向と逆方向に吹き込むようにしても、何れでもよい。ガス２２ａとしては、清浄な乾燥ガス又は水分飽和ガスを使用することが好ましく、一般に、窒素ガス等、洗浄材１及び被洗浄部材３に対して不活性なガス（悪影響を及ぼさないガス）が使用される。この例では、１〜３℃程度に予冷した窒素ガスを使用している。が使用されている。また、ガス２２ａは、予冷しておくことが好ましい。
【００２０】
このように、冷却機構９により過冷却状態とした混合液（過冷却液）１Ｂに過冷却解消機構１０により外力を付与することにより、氷粒子を含む固液共存のシャーベット状洗浄材１が得られるが、この洗浄材１は送液路７の洗浄材供給路２７から洗浄材噴射装置４に供給され、洗浄材噴射装置４により洗浄処理室５内の基板３に向けて噴射される。
【００２１】
洗浄処理室５は、図１に示す如く、底部５ａをこれに設けた洗浄残渣排出口５ｂへと下り傾斜する傾斜面に構成したものであり、当該室５内に半導体ウエハ等の基板３をその裏面中心部を載置して水平回転自在に支持する支持軸２４と、これを回転駆動する駆動源（モータ等）２５とを具備する。
【００２２】
洗浄材噴射装置４は、図１に示す如く、ノズル口を基板（被洗浄部材）３の被洗浄面たる表裏面に向けた状態で洗浄処理室５内に配置された一対の洗浄材噴射器２６，２６とを具備する。
【００２３】
各洗浄材噴射器２６は、過冷却解消機構１０の下流側における送液路部分（外力付与路２１に接続された洗浄材供給路）２７に接続されており、洗浄材供給路２７から供給された洗浄材１を所定圧のキャリアガス（この例では窒素ガス）２８により加速して噴射させる噴射ガンである。すなわち、各噴射ガン２６からは、固体（氷粒子），液体（イソプロピルアルコール１ｂ又はイソプロピルアルコール１ｂ及び純水１ａ），気体（キャリアガス２８）の三相混合流体が基板３の表裏面に所定角度をなして噴射，衝突せしめられるようになっている。なお、キャリアガス２８は、キャリアガス供給源（ガスタンク）２９からキャリアガス供給路３０を経て各噴射ガン２６に供給されるが、キャリアガス供給路３０の一部を前記冷却室１４内を通過させるようにして、キャリアガス２８を冷媒１５により予冷された上で噴射ガン２６に供給するように工夫されている。また、洗浄材供給路２７は適宜の断熱，保冷構造とされていて、噴射ガン２６に供給される洗浄材１を０℃〜−５０℃に保持しておくように工夫されている。
【００２４】
ところで、洗浄処理室５の底部５ａを流下して洗浄残渣排出口５ｂから排出された洗浄残渣１Ｄは、熱交換器により液化させた上で、洗浄残渣回収路３１からフィルタ等を介して貯蔵タンク６に回収するようにすることが可能である。ところで、上記熱交換器は、加熱媒体との熱交換により洗浄残渣１Ｄに含まれる氷粒子を融解（氷解）するものであるが、加熱媒体としては、当該洗浄システムで使用される流体（冷凍機１６用の冷却水又は過冷却解消機構１０のガス２２ａ等）を利用することができ、このようにすることにより熱交換器を当該流体の予冷手段として効果的に利用することができる。
【００２５】
以上のように構成された洗浄システムによれば、固液共存のシャーベット状をなす洗浄材１が、キャリアガス２８により加速されて、噴射ガン２６，２６から基板３の表裏面に噴射，衝突されることにより、基板洗浄が極めて良好且つ効果的に行われる。すなわち、冒頭で述べたアイス・スクラバーのように固体（氷粒子）のみをキャリアガスにより加速して基板に衝突させる場合と異なって、固体（氷粒子）と液体とが共存するシャーベット状の洗浄材１が基板３に衝突されることから、氷粒子の衝突による基板３の表裏面に与える衝撃が未凍結の液体によって緩和されることになる。つまり、ガス（キャリアガス）に比して粘性の高い液体（イソプロピルアルコール１ｂ）が氷粒子の衝突時における液膜緩衝材として機能することになる。また、アイス・スクラバーで使用される氷粒子に比して、洗浄材１に含まれる氷粒子は軟質であり、氷粒子自体の性状もＩＰＡ濃度によって調整できることから、アイス・スクラバーによっては被洗浄面が損傷するような虞れがある基板３に対しても、極めて良好な洗浄能力を発揮させることができる。したがって、洗浄材１の衝突による基板３の損傷を確実に防止しつつ、基板３の表裏面を良好に洗浄することができる。特に、ＩＰＡ濃度を調整することにより、洗浄材１に含まれる氷粒子の性状（大きさ，密度，溶け易さ等）を制御することができ、基板３の性状に応じた最適な洗浄を行うことができる。また、氷粒子が基板３への衝突後に飛散することがなく、且つ氷粒子の衝突により除去されたパーティクルが洗浄材１中の液により洗い流されることから、除去されたパーティクルが基板３を再汚染する虞れがなく、完全なコンタミネーション防止効果が発揮される。また、洗浄材１は、氷粒子を含む低温（０℃以下）のシャーベット状物質であるから、基板３に付着するレジスト膜等の有機物は固化，収縮して除去され易くなり、洗浄効果が更に向上する。しかも、シャーベット状の洗浄材１は低温であり且つ蒸気圧が低いものであるから、火災発生の虞れがなく、安全な基板洗浄を行いうる。
【００２６】
また、洗浄材１がシャーベット状のものであり、含有氷が溶けた場合にも低温に保持されるものであるから、洗浄残渣１Ｄを貯蔵タンク６に回収すること等により、洗浄システムからの廃棄，余剰冷熱を回収，有効利用することができ、ランニングコストを大幅に低減させることができる。また、冒頭で述べたアイス・スクラバーのように洗浄材が氷粒子のみで構成される場合には、配管中を輸送される間に氷粒子が融解し、相互に密着して大きな塊状となって輸送配管に詰まったりする虞れがあるため、洗浄材の輸送配管系を氷粒子が融解しないように高度に保冷しておく必要があるが、前記した洗浄材１は、それが固液共存のシャーベット状をなすものであるため、輸送配管系の保冷手段が簡易なものであっても氷粒子が相互に密着して塊状となる虞れがなく、輸送配管（送液路７）の閉塞等を生じずハンドリング性に極めて富むものである。
【００２７】
ところで、洗浄材製造装置２、洗浄材噴射装置４及び洗浄処理室５の構成等は、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において、適宜に改良，変更することができる。
【００２８】
すなわち、過冷却解消機構１０は、過冷却液１Ｂに衝撃，振動等の外力を付与することにより氷結晶を発生させるものであればよく、例えば、外力付与路２１内に乱流フィルタやスタティクミキサ等を配設して、過冷却液１Ｂに攪拌力，衝撃力を付与するような構成とすることも可能である。また、洗浄処理室５には、必要に応じて、純水等によるリンス設備を設けておくことができ、洗浄材１による本洗浄の後にリンスを行うことにより、パーティクルによる再汚染をより確実に防止するように工夫しておくことも可能である。基板３は洗浄材１中の液分により洗い流される結果、除去されたパーティクルが再付着し難いことは勿論であるが、仮に、除去されたパーティクルが再付着したとしても、その付着力が弱いため、上記したリンスにより容易に除去される。また、第２及び第３洗浄システムにおいて、洗浄材１を第１洗浄システムと同様に基板３の表裏面に噴射させるように構成することも当然に可能である。また、有機化合物液１ｂとしては、水よりも凝固点が低く且つ被洗浄部材ないし被洗浄面に悪影響を及ぼさないものを洗浄条件等に応じて任意に選択できるが、一般には、上記したイソプロピルアルコールの他、メチルアルコール（ｍｐ＝−９７．７８℃；ｂｐ＝６４．６５℃），エチルアルコール（ｍｐ＝−１１４．１℃；ｂｐ＝７８．３℃），アセトン（−９４．８２℃；ｂｐ＝５６．５℃）等を使用することが好ましい。また、本発明の洗浄システムは、洗浄材１における氷濃度を調整することにより又は洗浄材噴射装置４による洗浄材１の噴射形態を変更することにより、上記した半導体ウエハ等の基板３を洗浄する場合の他、一般には液体によるスプレー洗浄を行なっているような被洗浄部材に対しても好適に適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解されるように、本発明の洗浄材製造方法，装置によれば、冒頭に述べたブラシ・スクラバーやアイス・スクラバーによる場合のような問題（例えば、基板の副次的コンタミネーションや素子の破壊を招く等）を生じることなく、基板等の被洗浄面を良好且つ効果的に洗浄しうる洗浄材を効率良く且つ容易に製造することができる。また、本発明の洗浄システムによれば、かかる基板等の洗浄に要するランニングコストを低減させることができ、配管系が閉塞する等の問題を生じることなく連続運転を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る洗浄システムの実施の形態を示す系統図である。
【図２】過冷却解消機構の一例を示す縦断側面図である。
【図３】過冷却解消機構の変形例を示す縦断側面図である。
【図４】過冷却解消機構の更に他の変形例を示す図２相当図である。
【符号の説明】
１…洗浄材、１ａ…純水、１ｂ…有機化合物液、１Ａ…混合液、１Ｂ…過冷却液、１Ｃ…渦流、１Ｄ…洗浄残渣、２…洗浄材製造装置、３…基板（被洗浄部材）、４…洗浄材噴射装置（洗浄材使用部）、５…洗浄処理室、６…貯蔵タンク（貯留部）、７…送液路、８…送液ポンプ、９…冷却機構、１０…過冷却解消機構、１４…冷却室、１５…冷媒、１６…冷凍機、１７…熱交換路（送液路部分）、１８…熱交換室、１９…冷媒ポンプ、２０…混合液供給路（送液路部分）、２１…外力付与路（送液路部分）、２１ａ…渦流発生部、２１ｂ…入口壁面、２２…ガス噴出ノズル、２２ａ…ガス、２１ｄ，２３…超音波発生器、２１ｅ，２３ａ…超音波、２６…噴射ガン（洗浄材噴射器）、２８…キャリアガス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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