(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状の噴霧部を有し、気体と液体を混合した気液混合流体を前記噴霧部から当該噴霧部の全域にわたって噴霧し、ある面積の被洗浄部を照射する気液混合洗浄ノズルを備え、
前記噴霧部は、液体を浸した整流板を有しており、
前記整流板の裏面に気体を前記整流板の板厚方向に平行に供給すると共に、先端が密着するように前記裏面に垂直に液体供給管を配置して、液体を、気体を前記整流板の裏面に供給するときの気体圧よりも小さい液体圧で前記整流板の板厚方向に平行に供給し、前記整流板の表面から前記整流板の板厚方向に平行に霧状の前記気液混合流体を噴霧することを特徴とする気液混合洗浄装置。
【請求項２】
前記整流板は、液体を保有することのできる熱伝導度の高い材料からなるものであることを特徴とする請求項１に記載の気液混合洗浄装置。
【請求項３】
前記整流板を加熱できる加熱装置を付帯したことを特徴とする請求項１又は２に記載の気液混合洗浄装置。
【請求項４】
流体噴出ノズルを付帯したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の気液混合洗浄装置。
【請求項５】
流体吸込みノズルを付帯したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の気液混合洗浄装置。
【請求項６】
前記噴霧部から照射されている前記気液混合流体の有する静電気を除去する除電機構を付帯したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の気液混合洗浄装置。
【請求項７】
液体を浸した整流板を用いて、
前記整流板の裏面に対して気体を前記整流板の板厚方向に平行に供給すると共に、先端が密着するように前記裏面に垂直に液体供給管を配置して、液体を、気体を前記整流板の裏面に供給するときの気体圧よりも小さい液体圧で前記整流板の板厚方向に平行に供給し、
ある面積の被洗浄部に対して、前記整流板の表面から前記整流板の板厚方向に平行に霧状の気液混合流体を照射することを特徴とする気液混合洗浄方法。
【請求項８】
前記整流板は、液体を保有することのできる熱伝導度の高い材料からなるものであることを特徴とする請求項７に記載の気液混合洗浄方法。
【請求項９】
前記整流板を所定温度に加熱することを特徴とする請求項７又は８に記載の気液混合洗浄方法。
【請求項１０】
流体噴出ノズルを付帯したことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の気液混合洗浄方法。
【請求項１１】
流体吸込みノズルを付帯したことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の気液混合洗浄方法。
【請求項１２】
噴霧部から照射されている前記気液混合流体の有する静電気を除去する除電機構を付帯したことを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の気液混合洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は洗浄装置に適用される気液混合洗浄装置に係わり、より詳細にはある面積の被洗浄物に均一に気体と液体を混合した霧状の気液混合流体を均一に照射することを特徴とする気液混合洗浄装置及び気液混合洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気体と液体を混合した洗浄ノズルはスポット形状をしており、その混合方式には一流体混合方式と二流体混合方式がある。
従来のスポット形状の気液混合洗浄ノズルは、照射面積が限られており、特に大面積の被洗浄物を洗浄する場合、短時間で効率良く洗浄することができない。この問題に対処するため、被洗浄物を回転させ被洗浄物を洗浄する枚葉式洗浄装置やいくつかのスポット形状の気液混合洗浄ノズルを組み合わせたノズルを用い被洗浄物を移動させながら当該被洗浄物を洗浄する洗浄装置が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように改善した洗浄装置を用いて超微細な電子部品のような被洗浄物を洗浄した場合、その照射圧力や被洗浄物に発生する静電気により超微細な電子部品を破壊してしまい、製品の歩留まりに深刻な影響を与えるという問題がある。
【０００４】
そこで本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、ある面積の被洗浄部に気体と液体が混合した気液混合流体を均一照射し、微小な外力等により極めて影響の受け易い超微細な電子部品等が洗浄対象である場合でも、製品の性能劣化を起こすことなく、短時間に効率良く洗浄することを可能とする気液混合洗浄装置及び気液混合洗浄方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【０００６】
本発明の気液混合洗浄装置は、面状の噴霧部を有し、気体と液体を混合した気液混合流体を前記噴霧部から当該噴霧部の全域にわたって噴霧し、ある面積の被洗浄部を照射する気液混合洗浄ノズルを備え、前記噴霧部は、液体を浸した整流板を有しており、前記整流板の裏面に気体を前記整流板の板厚方向に平行に供給すると共に、先端が密着するように前記裏面に垂直に液体供給管を配置して、液体を、気体を前記整流板の裏面に供給するときの気体圧よりも小さい液体圧で前記整流板の板厚方向に平行に供給し、前記整流板の表面から前記整流板の板厚方向に平行に霧状の気液混合流体を噴霧することを特徴とする。
【０００８】
本発明の気液混合洗浄装置の一態様では、前記整流板が、液体を保有することのできる熱伝導度の高い材料からなるものである。
【０００９】
本発明の気液混合洗浄装置の一態様では、前記整流板を加熱できる加熱装置を付帯する。
【００１２】
本発明の気液混合洗浄装置の一態様では、流体噴出ノズルを付帯する。
【００１３】
本発明の気液混合洗浄装置の一態様では、流体吸込みノズルを付帯する。
【００１４】
本発明の気液混合洗浄装置の一態様では、前記噴霧部から照射されている前記気液混合流体の有する静電気を除去する除電機構を付帯する。
【００１５】
本発明の気液混合洗浄方法は、液体を浸した整流板を用いて、前記整流板の裏面に対して気体を前記整流板の板厚方向に平行に供給すると共に、先端が密着するように前記裏面に垂直に液体供給管を配置して、液体を、気体を前記整流板の裏面に供給するときの気体圧よりも小さい液体圧で前記整流板の板厚方向に平行に供給し、ある面積の被洗浄部に対して、前記整流板の表面から前記整流板の板厚方向に平行に霧状の気液混合流体を照射することを特徴とする。
【００１７】
本発明の気液混合洗浄方法の一態様では、前記整流板が、液体を保有することのできる熱伝導度の高い材料からなるものである。
【００１８】
本発明の気液混合洗浄方法の一態様では、前記整流板を所定温度に加熱する。
【００２１】
本発明の気液混合洗浄方法の一態様では、流体噴出ノズルを付帯する。
【００２２】
本発明の気液混合洗浄方法の一態様では、流体吸込みノズルを付帯する。
【００２３】
本発明の気液混合洗浄方法の一態様では、噴霧部から照射されている前記気液混合流体の有する静電気を除去する除電機構を付帯する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態の気液混合洗浄装置の概略構成を示す模式図であり、図２は、気液混合洗浄装置の主要な構成要素である気液混合洗浄ノズルを示す断面図である。
【００２６】
この気液混合洗浄装置は、プロセスチャンバー１１内に、被洗浄物、ここでは半導体ウエーハ２１が設置されるステージ１２と、設置された半導体ウエーハ２１に洗浄液を噴霧する気液混合洗浄ノズル１３と、半導体ウエーハ２１の近傍に設けられた除電機構１４とを備えて構成されている。
【００２７】
気液混合洗浄ノズル１３は、ノズル筐体１を備え、液体流入口２及び気体流入口３が設けられ、底部に液体を浸した面状（ここでは矩形状）の整流板４が設けられ、液体流入口２から整流板４に接続された液体供給配管５を有して構成されている。ノズル筐体１は、所定温度に耐え得るものであれば特に制限はないが、熱伝導性及び清浄度及び耐薬品性を考慮すると表面処理が施された金属筐体が好ましい。また、液体供給配管５について特に制限はないが、耐薬品性を考慮すると、フッ素樹脂系材料が好ましい。
【００２８】
除電機構１４は、気液混合洗浄ノズル１３から照射されている気液混合流体の有する静電気やプロセスチャンバー１１内の雰囲気の有する静電気を除去するためのものであり、例えば比較的長波長で透過能の低い軟Ｘ線を照射する軟Ｘ線発生装置として構成される。
【００２９】
この気液混合洗浄ノズル１３では、液体流入口２から導入された液体が液体供給配管５を通って整流板４に到達するとともに、気体流入口３からノズル筐体１の内部に導入された気体が整流板４に到達し、液体と気体が混合されて気液混合流体を構成し、この気液混合流体を整流板４を介して、毛細管現象により当該整流板４の表面からその全域にわたって均一に噴霧し、ある面積の被洗浄部に高圧をかけることなく緩やかに気液混合流体を均一に照射する。
【００３０】
ここで、図３に示すように、液体供給配管５を整流板４に密着させる必要がある。この場合、必要であれば液体供給口を複数設けるようにしても良い。これは、毛細管現象により霧状の気液混合流体を生成するため、両者が密着していないとガス圧以上の液体圧を要し、気液混合流体を均一な霧状とすることができなくなるからである。ここで、必要であればガス供給口をノズル筐体１に複数設けるようにしても良い。この事情は、後述する変形例でも同様である。
【００３１】
整流板４は、液体を浸すことができ、気体と液体を混合した霧状の気液混合流体を７５℃〜１００℃に制御できる熱伝導度の高い材料、ここでは多孔質セラミックス材料で構成されている。整流板４に浸す液体は、整流板４の材質を破壊しないものであれば特に制限はなく、水、有機および無機の薬品、水と前記記載の薬品の混合物のいずれであってもよい。なお、この整流板４は、液体を浸すことができ、所定温度に加熱できるものであれば特に制限はない。
【００３２】
気液混合流体を７５℃〜１００℃の所定温度に制御する必要のある場合には、整流板４に所定の加熱装置を設置する。
【００３３】
気液混合洗浄で液体と混合する気体は、被洗浄体の洗浄において７５℃〜１００℃に制御した霧状の気液混合流体を必要とする場合、液体と混合する気体に水蒸気又は水分を含んだ気体を用いる。なお、水蒸気の発生方法は特に制限はない。また、被洗浄部の洗浄において霧状の気液混合流体の温度制御を必要としない場合、液体と混合する気体に特に制限はない。
【００３４】
本実施形態の気液混合洗浄で液体として使用する水は、整流板４の目詰まりの要因となる濁質成分が除去されていれば特に制限はなく、例えば活性炭、凝集、膜処理などを用いて処理することによって得ることができる。但し、特に超微細な電子部品のような精密部品を洗浄する場合、水溶液中の濁質成分以外のイオン、金属、有機物、微粒子などの不純物を取り除いた純水および超純水を用いる。
【００３５】
本実施形態で用いる純水の製造方法には特に制限はなく、例えば脱イオン水、蒸留水などの一次純水を逆浸透膜、限外ろ過膜、精密ろ過膜、イオン吸着膜などを用いて処理することによって得ることができる。
【００３６】
また、本実施形態で用いる純水は２５℃における比抵抗率が１８．０ＭΩ・ｃｍ以上であること、全有機体炭素量が１０μｇ／リットル以下であること、銅及び鉄などの金属成分がそれぞれ０．０２μｇ／リットル以下であること、０．０５μｍ以上の微粒子が１０個／リットル以下であることが好ましい。
【００３７】
なお、ノズル筐体１に、整流板４の近傍に流体噴出ノズルや流体吸込みノズル、或いはこれら双方を設けるようにしても良い。ここで、当該流体は、前記気液混合流体とは異なり、所定の液体又は気体とする。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の気液混合洗浄装置によれば、ある面積の被洗浄部に気体と液体が混合した霧状の気液混合流体を整流板４の表面から均一照射し、微小な外力等により極めて影響の受け易い超微細な電子部品等が洗浄対象である場合でも、製品の性能劣化を起こすことなく、短時間に効率良く洗浄することが可能となる。
【００３９】
（変形例）
以下、本実施形態の諸変形例について説明する。
【００４０】
−変形例１−
図４は、変形例１の気液混合洗浄ノズルの概略構成を示す模式図である。
ここでは、整流板４をライン状の長手方向に沿って一方側に設け、整流板４の露出部位をノズル筐体１でシート材６を用いて調節し、整流板４を適当な液体供給セルを設け、液体で浸し、壁で仕切られた整流板４のある一方に気体と液体を混合した気液混合流体をある長さのライン状となるように均一噴霧し、被照射部に当該ライン状に照射する。この場合でも、必要であればガス供給口をノズル筐体１に複数設けるようにしても良い。
【００４１】
なお、整流板４の幅（ライン幅ではなく、流体供給セル方向への幅）、厚みは材質を破壊しない限度内であれば特に制限はないが、好ましくは厚みが薄く幅の狭い整流板４が良い。
【００４２】
本変形例の気液混合洗浄ノズルによれば、ある面積の被洗浄部に噴出し圧力を制御した気体と液体が混合した霧状の気液混合流体を整流板４の表面からライン状に均一照射し、微小な外力等により極めて影響の受け易い超微細な電子部品等が洗浄対象である場合でも、製品の性能劣化を起こすことなく、短時間に効率良く洗浄することが可能となる。
【００４３】
−変形例２−
図５は、変形例２の気液混合洗浄ノズルの概略構成を示す模式図である。
ここでは、整流板４をライン状の長手方向に沿って双方側に対称となるように設け、整流板４の露出部位をノズル筐体１でシート材６を用いて調節し、整流板４を適当な液体供給セルを設け、液体で浸し、壁で仕切られた整流板４のある一方に気体と液体を混合した気液混合流体をある長さのライン状となるように均一噴霧し、被照射部に当該ライン状に照射する。この場合でも、必要であればガス供給口をノズル筐体１に複数設けるようにしても良い。
【００４４】
なお、整流板４の幅（ライン幅ではなく、流体供給セル方向への幅）、厚みは材質を破壊しない限度内であれば特に制限はないが、好ましくは厚みが薄く幅の狭い整流板４が良い。
【００４５】
本変形例の気液混合洗浄ノズルによれば、ある面積の被洗浄部に噴出し圧力を制御した気体と液体が混合した霧状の気液混合流体を整流板４の表面からライン状に均一照射し、微小な外力等により極めて影響の受け易い超微細な電子部品等が洗浄対象である場合でも、製品の性能劣化を起こすことなく、短時間に効率良く洗浄することが可能となる。特に本例では、整流板４がライン状の長手方向に沿って双方側に対称となるように設けられているため、気液混合流体の噴射の更なる均一性が確保される。
【００４６】
【実施例】
ここで、本発明の気液混合洗浄ノズルと従来のスポット状ノズルとの洗浄比較について調べた実施例について説明する。
【００４７】
（実施例１）
面積２４ｃｍ2（３０ｍｍ×８０ｍｍ）のＳｉ基板上にレジストが塗布してある被洗浄物をスポット状および面積状気液混合洗浄ノズルを用いて洗浄した時の除去効果を評価した。使用したスポット状洗浄ノズルの非洗浄物への照射面積はおおよそ０．２８ｃｍ2であり、面積状気液混合洗浄ノズルの被洗浄物への照射面積はおおよそ２４ｃｍ2である。また、整流板の材料として多孔質セラミックスを用い、照射面積は噴出し口１０ｍｍ下での測定、洗浄は噴出し口１０ｍｍ下で行なった。
【００４８】
実験の結果、以下の表１に示すように、本発明の気液混合洗浄ノズルでは、従来のスポット状ノズルに比して１／４の時間でレジスト除去が可能であり、洗浄速度の大幅な向上が確認された。
【００４９】
【表１】
0004830091.tif 000002
【００５０】
（実施例２）
面積２４ｃｍ2（３０mm×８０mm）のＳｉ基板上にレジストが塗布してある被洗浄物をスポット状および流体噴出しノズルを付帯した面積状気液混合洗浄ノズルを用いて洗浄した時の除去効果を評価した。使用したスポット状洗浄ノズルの非洗浄物への照射面積はおおよそ０．２８ｃｍ2であり、流体噴出しノズルを付帯した面積状気液混合洗浄ノズルの被洗浄物への照射面積はおおよそ２４ｃｍ2である。なお、噴き出し流体として純水を使用した。また、整流板の材料として多孔質セラミックスを用い、照射面積は噴出し口１０ｍｍ下での測定、洗浄は噴出し口１０ｍｍ下で行なった。
【００５１】
実験の結果、以下の表２に示すように、流体噴出しノズルを付帯した本発明の気液混合洗浄ノズルでは、従来のスポット状ノズルに比して１／８の時間でレジスト除去が可能であり、更なる洗浄速度の大幅な向上が確認された。
【００５２】
【表２】
0004830091.tif 000003
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、ある面積の被洗浄部に気体と液体が混合した気液混合流体を均一照射し、微小な外力等により極めて影響の受け易い超微細な電子部品等が洗浄対象である場合でも、製品の性能劣化を起こすことなく、短時間に効率良く洗浄することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の気液混合洗浄装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】気液混合洗浄装置の主要な構成要素である気液混合洗浄ノズルを示す断面図である。
【図３】液体供給配管と整流板との関係を説明するための模式図である。
【図４】本実施形態の変形例１におけるライン気液混合洗浄ノズルの気体及び液体の供給方法と整流板との関係を説明するための模式図である。
【図５】本実施形態の変形例２におけるライン気液混合洗浄ノズルの気体及び液体の供給方法と整流板との関係を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１  ノズル筐体
２  液体流入口
３  気体流入口
４  整流板
５  液体供給配管
６  シート材
１１  プロセスチャンバー
１２  ステージ
１３  気液混合洗浄ノズル
１４  除電機構
２１  半導体ウエーハ
【図１】
0004830091.tif 000004
【図２】
0004830091.tif 000005
【図３】
0004830091.tif 000006
【図４】
0004830091.tif 000007
【図５】
0004830091.tif 000008