洗浄装置および洗浄方法
【課題】被洗浄物が含む素子の破壊を効果的に防止する。
【解決手段】洗浄装置は、気体タンク２２と、気体バルブ２６と、薬液タンク２０と、混合ノズル１８と、電極１０などと、演算部１４などとを含む。気体タンク２２は、気体を供給する。気体バルブ２６は、気体の単位時間あたりの供給量を調整する。薬液タンク２０は、薬液を供給する。混合ノズル１８は、気体タンク２２が供給した気体と薬液タンク２０が供給した薬液とを混合し、洗浄液を噴出する。電極１０などは、洗浄液の帯電量に対応する電流値を検出する。演算部１４などは、電流の絶対値が閾値以上の場合、気体の単位時間あたりの供給量を減少させるように、調整手段を制御する。
【解決手段】洗浄装置は、気体タンク２２と、気体バルブ２６と、薬液タンク２０と、混合ノズル１８と、電極１０などと、演算部１４などとを含む。気体タンク２２は、気体を供給する。気体バルブ２６は、気体の単位時間あたりの供給量を調整する。薬液タンク２０は、薬液を供給する。混合ノズル１８は、気体タンク２２が供給した気体と薬液タンク２０が供給した薬液とを混合し、洗浄液を噴出する。電極１０などは、洗浄液の帯電量に対応する電流値を検出する。演算部１４などは、電流の絶対値が閾値以上の場合、気体の単位時間あたりの供給量を減少させるように、調整手段を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄装置および洗浄方法に関し、特に、ガス流の使用を含む方法による洗浄装置および洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子などを含む基板の帯電は、素子の破壊不良を招くことがある。このため、そのような基板を洗浄する際における被洗浄物の帯電は、重要な問題となっている。
【０００３】
被洗浄物を液体のみによって洗浄していた時代には、洗浄液が帯電することでこのような問題が生じることは少なくともなかった。しかしながら、液体と気体とを混合して高圧噴射洗浄を行うようになると、洗浄液が帯電することでこのような問題が生じるようになってきた。
【０００４】
このような問題に対する従来の対策には、洗浄後にドライ環境の下で帯電量を確認する方法や、事前に電荷を中和する装置を用いる方法がある。
【０００５】
特許文献１は、そのような対策の一つとして、被洗浄物の表面に付着している汚染物を除去する２流体噴出ノズルを開示する。２流体噴出ノズルは、気体供給流路と、電極部と、洗浄液供給流路と、冷却部とを備える。気体供給流路は、気体を供給する供給口と、この気体を噴出する噴出口とを有する。電極部は、気体供給流路の供給口と噴出口との間に設けられ、直流電圧または交流電圧のいずれかを印加して気体をプラズマ化する。洗浄液供給流路は、気体供給流路の供給口または噴出口のいずれかに洗浄液を供給する。冷却部は、電極部を冷却する。２流体噴出ノズルは、電極部により気体をプラズマ化して体積を膨張させ、洗浄液供給流路により供給した洗浄液を気体供給流路の噴出口からプラズマ／洗浄液２流体噴流として噴出させる。
【０００６】
特許文献１に開示された発明によると、気体使用量を削減でき、半導体ウェーハ基板の表面に付着した汚染物質を帯電することなく除去できる。
【０００７】
特許文献２は、基板面に向けて高周波を印加した洗浄液を供給する発振子付きノズルを備えた洗浄装置を開示する。洗浄装置は、圧電素子からなるセンサを、基板と同じ高さ、かつ基板から離隔した待機位置に配置する。ノズルからの洗浄液をセンサの上面に吐出させることにより、洗浄液の持つ高周波エネルギをセンサは測定する。洗浄装置は、その高周波エネルギ値に基づいて、ノズルが備えた発振子へ印加する電圧または電流を調整する。
【０００８】
特許文献２に開示された発明によると、常に一定の高周波エネルギを洗浄液に印加できる。
【０００９】
特許文献３は、試験片を用いて洗浄試験を行い、半導体ウェハのチャージアップダメージを検出し、チャージアップダメージが発生しない洗浄条件を設定する半導体ウェハの洗浄方法を開示する。
【００１０】
特許文献３に開示された発明によると、歩留まりよく、かつ、高い信頼性で半導体ウェハを洗浄できる。
【００１１】
特許文献４は、洗浄装置に配設され、洗浄水を噴射するスプレーチップを開示する。スプレーチップは、洗浄水を噴射する噴射口が、洗浄水の通過により負の静電気を発生させる材質で形成された第１のノズルチップと、洗浄水を噴射する噴射口が、洗浄水の通過により正の静電気を発生させる材質で形成された第２のノズルチップとを少なくとも備える。洗浄水は、第１のノズルチップと第２のノズルチップとを通過して噴射される。
【００１２】
特許文献４に開示された発明によると、静電気の発生を防止して被洗浄物に静電気を帯電させないようにすることができる。なお、特許文献４では、洗浄液を構成する液体と気体との摩擦により生じる摩擦帯電を洗浄液が帯電する原因としている。この他、ノズルの噴出口でノズル内壁から液体が剥離することにより生じる剥離帯電などが帯電の原因として考えられる。
【００１３】
特許文献５は、液滴を被洗浄物である半導体ウェーハ表面に向って噴射し、その表面に付着している汚染物質を除去する半導体ウェーハ洗浄装置を開示する。半導体ウェーハ洗浄装置は、半導体ウェーハの裏面に向って炭酸ガスを溶解させたリンス純水を噴射させ、帯電している液滴から半導体ウェーハに流れた電流をこのリンス純水を通して外部にアースさせる。
【００１４】
特許文献５に開示された発明によると、洗浄用液滴噴射時に発生する静電気を効果的に除去することができるので、被洗浄物である半導体ウェーハおよびその上に形成されている配線類などに電気的ダメージを与えることなく洗浄作業を行うことができる。
【特許文献１】特開平１１−３４５７９７号公報
【特許文献２】特開平１０−３０３１６１号公報
【特許文献３】特開平６−２７５５９１号公報
【特許文献４】特開２００３−２４３３３３号公報
【特許文献５】特開２０００−２７７４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、特許文献１、特許文献３、特許文献４、および特許文献５に開示された発明では、被洗浄物の帯電を軽減するものの、素子の破壊の可能性を十分低くするには至らないことがあるという問題点がある。たとえば、特許文献１に開示された発明は、プラズマ化された気体によって被洗浄物の電荷を中和するものである。しかしながら、被洗浄物の現実の帯電量が分からないため、電荷が中和できていない可能性がある。洗浄条件の確認が行われないままに長期間洗浄が繰返された場合、帯電量を適切な水準に抑制できる条件が外乱その他の原因によって変化することがあるため、いつの間にか電荷が中和できなくなっている可能性は次第に高くなる。特許文献３、特許文献４、および特許文献５に開示された発明についても同様である。これが、前述した問題点の原因である。
【００１６】
特許文献２に開示された発明では、被洗浄物の帯電についてまったく考慮されていないという問題点がある。
【００１７】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、被洗浄物が含む素子の破壊を効果的に防止できる、洗浄装置および洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、洗浄装置は、気体供給手段と、調整手段と、液体供給手段と、ノズルと、検出手段と、制御手段とを含む。気体供給手段は、気体を供給する。調整手段は、気体の単位時間あたりの供給量を調整する。液体供給手段は、液体を供給する。ノズルは、気体供給手段が供給した気体と液体供給手段が供給した液体とを混合し、気体と液体との混合物を噴出する。検出手段は、混合物の帯電量に対応する対応量を検出する。制御手段は、対応量の絶対値が閾値以上の場合、気体の単位時間あたりの供給量を減少させるように、調整手段を制御する。
【００１９】
また、上述の検出手段は、ノズルから噴出した混合物の拡散範囲内にある電極と、測定手段とを含むことが望ましい。測定手段は、混合物と電極との間で移動した電子の量に対応する値を測定する。併せて、制御手段は、調整手段をフィードバック制御するための手段を含むことが望ましい。
【００２０】
もしくは、上述の測定手段は、電流計を含むことが望ましい。
もしくは、上述の測定手段は、クーロンメータを含むことが望ましい。
【００２１】
また、上述した制御手段は、記録手段と、平均算出手段と、調整手段を制御するための手段とを含むことが望ましい。記録手段は、対応量を記録する。平均算出手段は、記録手段が記録した対応量に基づいて、対応量の平均値を算出する。調整手段を制御するための手段は、平均算出手段が算出した平均値の閾値に対する大小関係に応じて制御の内容が異なるように、供給量を制御する。
【００２２】
また、上述した制御手段は、記録手段と、帯電幅算出手段と、供給量を制御するための手段とを含むことが望ましい。記録手段は、対応量を記録する。帯電幅算出手段は、記録手段が記録した対応量のうち供給量を最後に制御した後の対応量における最大値と最小値との差を算出する。供給量を制御するための手段は、平均値の絶対値が閾値以上の場合、気体の単位時間あたりの供給量を減少させるように、調整手段を制御する。
【００２３】
本発明の他の局面に従うと、洗浄方法は、噴出ステップと、検出ステップと、制御ステップとを含む。噴出ステップは、気体と液体との混合物を噴出する。検出ステップは、噴出ステップにおいて噴出した混合物の帯電量に対応する対応量を検出する。制御ステップは、対応量の絶対値が閾値以上の場合、気体の単位時間あたりの供給量が減少するように、供給量を制御する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る洗浄装置および洗浄方法は、被洗浄物が含む素子の破壊を効果的に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２６】
図１は、本実施の形態に係る洗浄装置の構成を表わす図である。図１を参照して、本実施の形態に係る洗浄装置は、電極１０と、電流計１２と、演算部１４と、信号生成部１６と、混合ノズル１８と、薬液タンク２０と、ＣＯ２バブラー２１と、気体タンク２２と、液体ポンプ２４と、気体ポンプ２６と、薬液バルブ２８と、気体バルブ３０と、二酸化炭素タンク３２と、二酸化炭素バルブ３４とを含む。
【００２７】
電極１０は、混合ノズル１８から噴出した洗浄液の拡散範囲内にあり、混合ノズル１８が吐出した薬液と気体との混合物との間で電子をやりとりする金属製の棒である。本実施の形態においては、電極１０の位置は、被洗浄物５０に対して上方（混合ノズル１８に近い位置）に配置されても下方（混合ノズル１８から遠い位置）に配置されてもよい。図１は、電極１０が被洗浄物５０の上方に配置された状態を示している。下方に配置された場合には、電極１０を用いた計測は被洗浄物５０を搬送する前に実施する。この場合、計測の結果に応じて洗浄条件が調整された後、被洗浄物５０の洗浄が実施されることとなる。なお、本実施の形態においては、この混合物を「洗浄液」と称する。電流計１２は、電極１０に流れる電流を計測する。電流計１２が計測する電流値は、洗浄液の帯電量に対応する。電極１０に流れる電流が、洗浄液が含む未中和の電子やイオンによって生じているためである。これにより、電極１０と電流計１２とは、洗浄液の帯電量に対応する値を検出することとなる。なお、本実施の形態においては、洗浄液が含む未中和の電子やイオンによる電荷の量を「帯電量」と称する。演算部１４は、電流計１２が計測した電流値に基づいて、信号生成部１６が生成する制御信号の種類を選択する。信号生成部１６は、薬液バルブ２８、気体バルブ３０、および二酸化炭素バルブ３４の開閉のための制御信号を生成する。信号生成部１６は、液体ポンプ２４や気体ポンプ２６の単位時間あたりの吐出量を変化させるための制御信号を生成する装置でもある。これにより、被洗浄物５０に対する洗浄条件が変化する。また、信号生成部１６は、図示しないテーブルによって被洗浄物５０を移動させる（テーブルに代え、コロにより被洗浄物５０を移動させてもよいし、被洗浄物５０を回転させながら洗浄するスピン洗浄方式に従って被洗浄物５０を移動させてもよいが、本実施の形態では、テーブルにより被洗浄物５０を移動させることとする。）ための制御信号を生成する装置でもある。混合ノズル１８は、上述したように、薬液と気体とを混合して洗浄液とする。混合ノズル１８は、その洗浄液を被洗浄物５０に対し噴射する。薬液タンク２０は、薬液を貯蔵する。本実施の形態の場合、薬液として水が用いられる。この水は、混合ノズル１８によって洗浄液として噴射された後、図示しない排水路および浄化装置を経て、再び薬液タンク２０に供給される（ちなみに、被洗浄物５０の清浄性が強く求められる場合には、噴射された洗浄液は使い捨てにしてもよい）。ＣＯ２バブラー２１は、二酸化炭素を薬液に効率よく混合するためのものである。薬液の配管へ二酸化炭素をそのまま直接供給すると、ドライアイスを水中に投入した場合のように大きな泡が出るだけで、二酸化炭素はほとんど薬液と混ざらないため、ＣＯ２バブラー２１において薬液中に二酸化炭素の細かい泡を噴出させ、薬液と二酸化炭素とを混合する。ちなみに、本実施の形態の場合、ＣＯ２バブラー２１は、薬液を入れた水槽中に二酸化炭素の配管を挿入したものである。
【００２８】
気体タンク２２は、気体を貯蔵する。本実施の形態の場合、この気体は窒素ガスである。液体ポンプ２４は、ＣＯ２バブラー２１において二酸化炭素が混入された薬液に圧力を加える。気体ポンプ２６は、気体タンク２２の吐出口から流出した気体に圧力を加える。薬液バルブ２８は、薬液が通る通路を開閉することにより、単位時間あたりの薬液の流量を調整する。気体バルブ３０は、気体が通る通路を開閉することにより、単位時間あたりの気体の流量を調整する。二酸化炭素タンク３２は、圧縮された二酸化炭素を貯蔵する。二酸化炭素バルブ３４は、二酸化炭素が通る通路を開閉することにより、単位時間あたりの二酸化炭素の流量を調整する。
【００２９】
ちなみに、二酸化炭素は、水の比抵抗値を下げるために混合する。二酸化炭素に代え、アンモニアなどの水に溶ける気体を混ぜることによって水の比抵抗を下げてもよいが、本実施の形態では、二酸化炭素を使用する。ただし、二酸化炭素を使用するのはあくまで薬液の比抵抗を調整するために過ぎない。
【００３０】
演算部１４は、記録装置４０と、コンピュータ４２とを含む。記録装置４０は、電流計１２が計測した電流値を時系列に従って記録する。コンピュータ４２は、電流計１２が計測し、記録装置４０が記録した電流値に対する演算を行い、演算された値が閾値を上回るか否かを判断する。コンピュータ４２は、その判断の結果に従って、薬液バルブ２８や、気体バルブ３０や、二酸化炭素バルブ３４の開閉量を規定する信号、液体ポンプ２４や気体ポンプ２６の吐出圧力を規定する信号、およびその他の信号を信号生成部１６に出力する装置でもある。
【００３１】
コンピュータ４２は、インターフェイス４２０と、キーボード４２２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４２４と、メモリ４２６とを含む。インターフェイス４２０は、記録装置４０が記録した情報の入力を受付ける。インターフェイス４２０は、信号生成部１６に対して信号を出力する装置でもある。キーボード４２２は、ユーザによる情報の入力を受付ける。ＣＰＵ４２４は、各種の情報を処理する。メモリ４２６は、ＣＰＵ４２４が処理した情報その他の情報を記憶する。
【００３２】
図２を参照して、コンピュータ４２で実行されるプログラムは、帯電の防止に関し、以下のような制御を実行する。
【００３３】
ステップＳ５０にて、ＣＰＵ４２４は、インターフェイス４２０を介して、信号生成部１６に信号を出力する。信号生成部１６は、その信号に従い、液体ポンプ２４と、気体ポンプ２６と、薬液バルブ２８と、気体バルブ３０とに対して制御信号を出力する。ＣＰＵ４２４がこの時出力する信号が表わす、薬液や気体の単位時間あたりの流量はメモリ４２６に予め記憶されている。それらの流量はキーボード４２２を介してオペレータにより入力されてもよいし、被洗浄物５０に応じた許容帯電量に基づいてＣＰＵ４２４により予め算出されていてもよい。それらの流量を算出するための方法は特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、被洗浄物５０に応じた許容帯電量に所定の係数を乗算することで算出される。これにより、気体タンク２２が貯蔵した気体と薬液タンク２０が貯蔵した薬液とのうち少なくとも一方の単位時間あたりの供給量が制御されることとなる。それらが制御されると、薬液と気体とは混合ノズル１８において混合され、洗浄液となる。洗浄液は混合ノズル１８から噴出する。これにより、被洗浄物５０の洗浄が開始される。
【００３４】
ステップＳ５２にて、ＣＰＵ４２４は、自らが記憶したプログラムに従い、インターフェイス４２０を介して、上述したテーブルを動作させるための制御信号をそのテーブルの駆動装置（図示せず）に出力する。これにより、被洗浄物５０が移動する。その間、電極１０には洗浄液から電子が流入する。あるいは、洗浄液が含むイオンが電極１０から電子を奪う。これにより、電極１０に電流が流れる。電流計１２は、電極１０に流れる電流を計測する。記録装置４０は、電流計１２が計測した電流値を時系列に従って記録する。
【００３５】
ステップＳ５４にて、導電率センサ３６は、二酸化炭素ガスが混入した薬液の導電率を測定する。測定された導電率のデータは、インターフェイス４２０に出力される。ＣＰＵ４２４は、導電率が所定の範囲内の値となるように、信号生成部１６に二酸化炭素バルブ３４を開閉させる。導電率がその範囲よりも高い場合、二酸化炭素バルブ３４は閉じられる。導電率がその範囲よりも低い場合、二酸化炭素バルブ３４は開かれる。
【００３６】
ステップＳ５８にて、インターフェイス４２０は、記録装置４０が記録した電流値のデータの入力を受付ける。ＣＰＵ４２４は、そのデータに基づいて、記録装置４０が記録した電流値の平均値を算出する。平均値は、例えば記録が開始された時以降のすべての電流値の平均値であってもよいが、本実施の形態の場合、その平均値は、単位時間あたりの気体の供給量を最後に制御した後の、記録装置４０が記録した電流値の平均値であることとする。
【００３７】
ステップＳ５８にて、ＣＰＵ４２４は、ステップＳ５８にて算出された値が、被洗浄物５０に応じて予め定められた範囲内か否かを判断する。本実施の形態の場合、ＣＰＵ４２４は、算出された値の絶対値が閾値よりも小さいか否かに基づいて、その値が予め定められた範囲内か否かを判断する。その閾値は、メモリ４２６に記憶されている。本実施の形態の場合、閾値として用いられる値はメモリ４２６に複数個予め記憶されている。それらのうちどの値が閾値として使用されるかは、洗浄が開始される前にキーボード４２２を介してオペレータが入力した情報に基づいて定められる。これにより、閾値は洗浄の開始前に予め定められた値となる。ステップＳ５８にて算出された値が予め定められた範囲内と判断した場合には（ステップＳ５８にてＹＥＳ）、処理はステップＳ６０へと移される。もしそうでないと（ステップＳ５８にてＮＯ）、処理はステップＳ６２へと移される。
【００３８】
ステップＳ６０にて、ＣＰＵ４２４は、洗浄を終了するか否かを判断する。洗浄を終了すると判断した場合には（ステップＳ６０にてＹＥＳ）、処理は終了する。もしそうでないと（ステップＳ６０にてＮＯ）、処理はステップＳ５２へと移される。
【００３９】
ステップＳ６２にて、ＣＰＵ４２４は、洗浄条件を変更する。洗浄条件を変更するために、ＣＰＵ４２４は、気体バルブ３０を単位時間の間に通過する薬液の量を減少させるための信号を信号生成部１６に出力する。信号生成部１６は、その信号に従い、気体バルブ３０を少し閉じさせるための制御信号を出力する。本実施の形態の場合、気体バルブ３０の動作により減少する薬液の量は、ステップＳ５８にて算出された平均値と閾値との差に関わらず一定である。
【００４０】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、洗浄装置の動作について説明する。
ＣＰＵ４２４は、液体ポンプ２４と、気体ポンプ２６と、薬液バルブ２８と、気体バルブ３０とに対して信号生成部１６に制御信号を出力させる（ステップＳ５０）。これにより、被洗浄物５０の洗浄が開始される。
【００４１】
制御信号が出力されると、ＣＰＵ４２４は、テーブルに対して信号生成部１６に制御信号を出力させる。その間、電極１０に電子が流入したり電極１０から電子が流出したりする。電流計１２は、電極１０に流れる電流を計測する。記録装置４０は、電流計１２が計測した電流値を時系列に従って記録する（ステップＳ５２）。
【００４２】
電流値が記録されると、導電率センサ３６は、二酸化炭素ガスが混入した薬液の導電率を測定する。ＣＰＵ４２４は、導電率が所定の範囲内の値となるように、信号生成部１６に二酸化炭素バルブ３４を開閉させる（ステップＳ５４）。これにより、薬液の導電率は一定の範囲に保たれる。
【００４３】
本実施の形態の場合、薬液として水が使用されているので、特別な理由がない限り薬液の導電率は一定値になるはずである。しかしながら、薬液が繰返して使用されることにより、様々なイオンが薬液に混入する。イオンが混入すると、導電率は変化する。導電率が変化すると、洗浄液の帯電量と電流計１２が測定した電流値との関係も変化する。この関係が変化すると、電流計１２が測定した電流値に基づいて帯電量を推定することができなくなる。このため、二酸化炭素ガスを混入させることにより、薬液の導電率を一定の範囲に保っている。
【００４４】
二酸化炭素バルブ３４が開閉すると、ＣＰＵ４２４は、記録装置４０が記録した電流値のデータに基づいて、記録装置４０が記録した電流値の平均値を算出する（ステップＳ５８）。平均値が算出されると、ＣＰＵ４２４は、記録装置４０が記録した電流値の平均値が、予め定められた範囲内か否かを判断する（ステップＳ５８）。この場合、電流値の平均値がその範囲外とすると（ステップＳ５８にてＮＯ）、ＣＰＵ４２４は、気体バルブ３０を単位時間の間に通過する薬液の量を減少させる（ステップＳ６２）。これにより、被洗浄物５０の洗浄条件が変更される。
【００４５】
被洗浄物５０の洗浄条件が変更されると、ステップＳ５２〜ステップＳ５８の処理が１度繰返される。その後、ＣＰＵ４２４は、記録装置４０が記録した電流値の平均値が、予め定められた範囲内か否かを判断する（ステップＳ５８）。この場合、その平均値が予め定められた範囲内とすると（ステップＳ５８にてＹＥＳ）、ＣＰＵ４２４は、洗浄を終了するか否かを判断する（ステップＳ６０）。この場合、洗浄を終了しないとすると（ステップＳ６０にてＮＯ）、ステップＳ５２〜ステップＳ６０の処理が繰返される。その間、記録装置４０が記録した電流値の平均値が予め定められた範囲外とすると（ステップＳ５８にてＮＯ）、ステップＳ６２の処理を経て、ステップＳ５２〜ステップＳ５８の処理が１度繰返される。
【００４６】
その後、洗浄を終了するとすると（ステップＳ６０にてＹＥＳ）、処理は終了する。
以上のようにして、本実施の形態に係る洗浄装置は、洗浄液の帯電量を洗浄中に測定し、その帯電量に基づいたフィードバック制御を行う。これにより、洗浄液の帯電状況を常時モニタリングすることが可能になる。帯電状況が常時モニタリングされているので、モニタリングの合間に被洗浄物に帯電した静電気によって素子が破壊されることは防止される。その結果、被洗浄物が含む素子の破壊を防止できる、洗浄装置を提供することができる。
【００４７】
また、本実施の形態に係る洗浄装置は、記録装置４０が記録した電流の平均値が予め定められた範囲外の場合、単位時間あたりの気体の供給量を減少させる。平均値に基づいて供給量が制御されるので、突発的に発生した要因によりオペレータの期待に反して洗浄条件が制御される事態を回避できる。
【００４８】
また、本実施の形態に係る洗浄装置は、混合ノズル１８から噴出した洗浄液の拡散範囲内にある電極１０とその範囲の外にある電流計１２とにより、洗浄液と電極１０との間で移動した電子の量を電流値として測定する。洗浄液の拡散範囲外に設置したセンサで帯電量を測定するのではないため、飛散した洗浄液を基に電流などを測定する場合に比べ、測定された値は大幅に信頼性が高い値となる。その上、電極１０は金属製の棒なので、何かのセンサを洗浄液にさらす場合に比べ絶縁が破壊されたりショートしたりすることでの故障を大幅に抑えることができる。
【００４９】
その上、本実施の形態に係る洗浄装置は、電流計１２により、電流値を測定し、フィードバック制御に利用する。一般的には、帯電量を測定する場合、帯電量に対応する値である電圧値を測定する。しかしながら、洗浄液中の帯電量を測定する場合、帯電により生じる電位差はわずかな値である。これにより、洗浄液中の帯電量を測定することは困難と考えられている。これに対し、本実施の形態に係る洗浄装置は、電流値を測定することにより、洗浄液中の帯電量を間接的に容易に測定する。洗浄液中の帯電量を容易に測定できるので、本実施の形態に係る洗浄装置は、洗浄液中の帯電量に基づくフィードバック制御を容易に実現できる。
【００５０】
なお、薬液と気体との混合物から電極１０に流入した電子による電流を電流計１２にて計測することに代えて、電極１０に流入した電子による電圧を電圧計によって電極１０にて測定してもよい。ただしこの場合、測定される電圧値はかなり小さな値になるので、予め測定した電圧値などに基づいて選択された精度の高い電圧計を用いることが必要である。この他、電極１０に流入した電子の量に対応する何らかの値がその値に応じた測定器によって測定されてもよい。そのような測定器の例として、クーロンメータ１３がある。クーロンメータ１３は、電極１０に流れた電荷の量を測定する装置である。この場合、電極１０に流入した電子の量に対応する値として、電子が運搬した電荷の量を測定することとなる。また、記録装置４０は、クーロンメータ１３が測定した電荷の量を時系列に従って記録することとなる。どの位の長さの期間における電荷の量を測定するかは任意に定め得る事項である。図３は、クーロンメータ１３が用いられた場合の、洗浄装置の構成を表わす図である。
【００５１】
また、電極１０の形状は棒でなくてもよい。例えば、電極１０の形状は平板状であってもよい。また、電極１０の材質は、電流を流し得る限り、金属製に限定されない。たとえば、半導体製であってもよい。
【００５２】
また、電極１０と電流計１２とを用いて洗浄液の帯電量に対応する量を検出することに代え、別の装置を用いてそのような量を検出してもよい。例えば、洗浄液が散布される空間に磁場を与え、その磁場内を洗浄液が通過することで生じる誘導起電力を測定してもよい。
【００５３】
また、ステップＳ５４にて導電率を一定に保つよう二酸化炭素ガスを混入させることに代えて、導電率センサ３６が測定した導電率に基づいて、ステップＳ５８にて用いる閾値を算出してもよい。算出のための式は、測定された導電率と電流計１２が測定した電流値との関係をプロットし、最小二乗法に基づいて特定するとよい。この場合、電極１０に洗浄液を噴射することに変えて、電流値が一定の電力を供給する。もちろん、その他の方法によりこの式を特定してもよい。
【００５４】
また、ステップＳ５８にて、ＣＰＵ４２４は、平均値を算出する代わりに、混合ノズル１８、液体ポンプ２４、および気体ポンプ２６ひいては気体と薬液とのうち少なくとも一方の単位時間あたりの供給量を最後に制御した後の、記録装置４０が記録した電流値における最大値と最小値との差を算出してもよい。この場合、ＣＰＵ４２４は、その差が予め定められた範囲内か否かを判断することとなる。これにより、帯電量が安定するため、一時的に帯電量が大きくなることで素子が破壊されることを効果的に防止できる。その結果、被洗浄物が含む素子の破壊、その中でも一時的な帯電量の変動により生じる素子の破壊を防止できる、洗浄装置を提供することができる。
【００５５】
また、ステップＳ６２にて、ＣＰＵ４２４は、インターフェイス４２０に対し、気体バルブ３０と共に、薬液バルブ２８を閉じさせるための信号を出力させてもよい。この場合、信号生成部１６は、それらの信号に従い、薬液バルブ２８と気体バルブ３０とを閉じるための制御信号を出力する。これにより、被洗浄物５０の洗浄条件すなわち気体と薬液との単位時間あたりの供給量が変更される。変更の前後におけるこれらの供給量の差は、一定であってもよいし、ステップＳ５８にて算出された平均値と閾値との差に比例してもよい。この差は、その他の値に対応していてもよい。
【００５６】
また、ステップＳ６２にて、気体バルブ３０の動作により減少する薬液の量は、ステップＳ５８にて算出された平均値と閾値との差に比例してもよいし、その他の値に対応していてもよい。
【００５７】
また、図１に示す洗浄装置の場合、混合ノズル１８は被洗浄物５０の上面から洗浄液を噴出しているが、混合ノズル１８は被洗浄物５０の下面から洗浄液を噴出してもよい。
【００５８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態に係る洗浄装置の構成を表わす図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る帯電の防止処理の制御の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態の変形例に係る洗浄装置の構成を表わす図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 電極、１２ 電流計、１３ クーロンメータ、１４ 演算部、１６ 信号生成部、１８ 混合ノズル、２０ 薬液タンク、２１ ＣＯ２バブラー、２２ 気体タンク、２４ 液体ポンプ、２６ 気体ポンプ、２８ 薬液バルブ、３０ 気体バルブ、３２ 二酸化炭素タンク、３４ 二酸化炭素バルブ、３６ 導電率センサ、４０ 記録装置、４２ コンピュータ、５０ 被洗浄物、４２０ インターフェイス、４２２ キーボード、４２４ ＣＰＵ、４２６ メモリ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄装置および洗浄方法に関し、特に、ガス流の使用を含む方法による洗浄装置および洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子などを含む基板の帯電は、素子の破壊不良を招くことがある。このため、そのような基板を洗浄する際における被洗浄物の帯電は、重要な問題となっている。
【０００３】
被洗浄物を液体のみによって洗浄していた時代には、洗浄液が帯電することでこのような問題が生じることは少なくともなかった。しかしながら、液体と気体とを混合して高圧噴射洗浄を行うようになると、洗浄液が帯電することでこのような問題が生じるようになってきた。
【０００４】
このような問題に対する従来の対策には、洗浄後にドライ環境の下で帯電量を確認する方法や、事前に電荷を中和する装置を用いる方法がある。
【０００５】
特許文献１は、そのような対策の一つとして、被洗浄物の表面に付着している汚染物を除去する２流体噴出ノズルを開示する。２流体噴出ノズルは、気体供給流路と、電極部と、洗浄液供給流路と、冷却部とを備える。気体供給流路は、気体を供給する供給口と、この気体を噴出する噴出口とを有する。電極部は、気体供給流路の供給口と噴出口との間に設けられ、直流電圧または交流電圧のいずれかを印加して気体をプラズマ化する。洗浄液供給流路は、気体供給流路の供給口または噴出口のいずれかに洗浄液を供給する。冷却部は、電極部を冷却する。２流体噴出ノズルは、電極部により気体をプラズマ化して体積を膨張させ、洗浄液供給流路により供給した洗浄液を気体供給流路の噴出口からプラズマ／洗浄液２流体噴流として噴出させる。
【０００６】
特許文献１に開示された発明によると、気体使用量を削減でき、半導体ウェーハ基板の表面に付着した汚染物質を帯電することなく除去できる。
【０００７】
特許文献２は、基板面に向けて高周波を印加した洗浄液を供給する発振子付きノズルを備えた洗浄装置を開示する。洗浄装置は、圧電素子からなるセンサを、基板と同じ高さ、かつ基板から離隔した待機位置に配置する。ノズルからの洗浄液をセンサの上面に吐出させることにより、洗浄液の持つ高周波エネルギをセンサは測定する。洗浄装置は、その高周波エネルギ値に基づいて、ノズルが備えた発振子へ印加する電圧または電流を調整する。
【０００８】
特許文献２に開示された発明によると、常に一定の高周波エネルギを洗浄液に印加できる。
【０００９】
特許文献３は、試験片を用いて洗浄試験を行い、半導体ウェハのチャージアップダメージを検出し、チャージアップダメージが発生しない洗浄条件を設定する半導体ウェハの洗浄方法を開示する。
【００１０】
特許文献３に開示された発明によると、歩留まりよく、かつ、高い信頼性で半導体ウェハを洗浄できる。
【００１１】
特許文献４は、洗浄装置に配設され、洗浄水を噴射するスプレーチップを開示する。スプレーチップは、洗浄水を噴射する噴射口が、洗浄水の通過により負の静電気を発生させる材質で形成された第１のノズルチップと、洗浄水を噴射する噴射口が、洗浄水の通過により正の静電気を発生させる材質で形成された第２のノズルチップとを少なくとも備える。洗浄水は、第１のノズルチップと第２のノズルチップとを通過して噴射される。
【００１２】
特許文献４に開示された発明によると、静電気の発生を防止して被洗浄物に静電気を帯電させないようにすることができる。なお、特許文献４では、洗浄液を構成する液体と気体との摩擦により生じる摩擦帯電を洗浄液が帯電する原因としている。この他、ノズルの噴出口でノズル内壁から液体が剥離することにより生じる剥離帯電などが帯電の原因として考えられる。
【００１３】
特許文献５は、液滴を被洗浄物である半導体ウェーハ表面に向って噴射し、その表面に付着している汚染物質を除去する半導体ウェーハ洗浄装置を開示する。半導体ウェーハ洗浄装置は、半導体ウェーハの裏面に向って炭酸ガスを溶解させたリンス純水を噴射させ、帯電している液滴から半導体ウェーハに流れた電流をこのリンス純水を通して外部にアースさせる。
【００１４】
特許文献５に開示された発明によると、洗浄用液滴噴射時に発生する静電気を効果的に除去することができるので、被洗浄物である半導体ウェーハおよびその上に形成されている配線類などに電気的ダメージを与えることなく洗浄作業を行うことができる。
【特許文献１】特開平１１−３４５７９７号公報
【特許文献２】特開平１０−３０３１６１号公報
【特許文献３】特開平６−２７５５９１号公報
【特許文献４】特開２００３−２４３３３３号公報
【特許文献５】特開２０００−２７７４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、特許文献１、特許文献３、特許文献４、および特許文献５に開示された発明では、被洗浄物の帯電を軽減するものの、素子の破壊の可能性を十分低くするには至らないことがあるという問題点がある。たとえば、特許文献１に開示された発明は、プラズマ化された気体によって被洗浄物の電荷を中和するものである。しかしながら、被洗浄物の現実の帯電量が分からないため、電荷が中和できていない可能性がある。洗浄条件の確認が行われないままに長期間洗浄が繰返された場合、帯電量を適切な水準に抑制できる条件が外乱その他の原因によって変化することがあるため、いつの間にか電荷が中和できなくなっている可能性は次第に高くなる。特許文献３、特許文献４、および特許文献５に開示された発明についても同様である。これが、前述した問題点の原因である。
【００１６】
特許文献２に開示された発明では、被洗浄物の帯電についてまったく考慮されていないという問題点がある。
【００１７】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、被洗浄物が含む素子の破壊を効果的に防止できる、洗浄装置および洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、洗浄装置は、気体供給手段と、調整手段と、液体供給手段と、ノズルと、検出手段と、制御手段とを含む。気体供給手段は、気体を供給する。調整手段は、気体の単位時間あたりの供給量を調整する。液体供給手段は、液体を供給する。ノズルは、気体供給手段が供給した気体と液体供給手段が供給した液体とを混合し、気体と液体との混合物を噴出する。検出手段は、混合物の帯電量に対応する対応量を検出する。制御手段は、対応量の絶対値が閾値以上の場合、気体の単位時間あたりの供給量を減少させるように、調整手段を制御する。
【００１９】
また、上述の検出手段は、ノズルから噴出した混合物の拡散範囲内にある電極と、測定手段とを含むことが望ましい。測定手段は、混合物と電極との間で移動した電子の量に対応する値を測定する。併せて、制御手段は、調整手段をフィードバック制御するための手段を含むことが望ましい。
【００２０】
もしくは、上述の測定手段は、電流計を含むことが望ましい。
もしくは、上述の測定手段は、クーロンメータを含むことが望ましい。
【００２１】
また、上述した制御手段は、記録手段と、平均算出手段と、調整手段を制御するための手段とを含むことが望ましい。記録手段は、対応量を記録する。平均算出手段は、記録手段が記録した対応量に基づいて、対応量の平均値を算出する。調整手段を制御するための手段は、平均算出手段が算出した平均値の閾値に対する大小関係に応じて制御の内容が異なるように、供給量を制御する。
【００２２】
また、上述した制御手段は、記録手段と、帯電幅算出手段と、供給量を制御するための手段とを含むことが望ましい。記録手段は、対応量を記録する。帯電幅算出手段は、記録手段が記録した対応量のうち供給量を最後に制御した後の対応量における最大値と最小値との差を算出する。供給量を制御するための手段は、平均値の絶対値が閾値以上の場合、気体の単位時間あたりの供給量を減少させるように、調整手段を制御する。
【００２３】
本発明の他の局面に従うと、洗浄方法は、噴出ステップと、検出ステップと、制御ステップとを含む。噴出ステップは、気体と液体との混合物を噴出する。検出ステップは、噴出ステップにおいて噴出した混合物の帯電量に対応する対応量を検出する。制御ステップは、対応量の絶対値が閾値以上の場合、気体の単位時間あたりの供給量が減少するように、供給量を制御する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る洗浄装置および洗浄方法は、被洗浄物が含む素子の破壊を効果的に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２６】
図１は、本実施の形態に係る洗浄装置の構成を表わす図である。図１を参照して、本実施の形態に係る洗浄装置は、電極１０と、電流計１２と、演算部１４と、信号生成部１６と、混合ノズル１８と、薬液タンク２０と、ＣＯ２バブラー２１と、気体タンク２２と、液体ポンプ２４と、気体ポンプ２６と、薬液バルブ２８と、気体バルブ３０と、二酸化炭素タンク３２と、二酸化炭素バルブ３４とを含む。
【００２７】
電極１０は、混合ノズル１８から噴出した洗浄液の拡散範囲内にあり、混合ノズル１８が吐出した薬液と気体との混合物との間で電子をやりとりする金属製の棒である。本実施の形態においては、電極１０の位置は、被洗浄物５０に対して上方（混合ノズル１８に近い位置）に配置されても下方（混合ノズル１８から遠い位置）に配置されてもよい。図１は、電極１０が被洗浄物５０の上方に配置された状態を示している。下方に配置された場合には、電極１０を用いた計測は被洗浄物５０を搬送する前に実施する。この場合、計測の結果に応じて洗浄条件が調整された後、被洗浄物５０の洗浄が実施されることとなる。なお、本実施の形態においては、この混合物を「洗浄液」と称する。電流計１２は、電極１０に流れる電流を計測する。電流計１２が計測する電流値は、洗浄液の帯電量に対応する。電極１０に流れる電流が、洗浄液が含む未中和の電子やイオンによって生じているためである。これにより、電極１０と電流計１２とは、洗浄液の帯電量に対応する値を検出することとなる。なお、本実施の形態においては、洗浄液が含む未中和の電子やイオンによる電荷の量を「帯電量」と称する。演算部１４は、電流計１２が計測した電流値に基づいて、信号生成部１６が生成する制御信号の種類を選択する。信号生成部１６は、薬液バルブ２８、気体バルブ３０、および二酸化炭素バルブ３４の開閉のための制御信号を生成する。信号生成部１６は、液体ポンプ２４や気体ポンプ２６の単位時間あたりの吐出量を変化させるための制御信号を生成する装置でもある。これにより、被洗浄物５０に対する洗浄条件が変化する。また、信号生成部１６は、図示しないテーブルによって被洗浄物５０を移動させる（テーブルに代え、コロにより被洗浄物５０を移動させてもよいし、被洗浄物５０を回転させながら洗浄するスピン洗浄方式に従って被洗浄物５０を移動させてもよいが、本実施の形態では、テーブルにより被洗浄物５０を移動させることとする。）ための制御信号を生成する装置でもある。混合ノズル１８は、上述したように、薬液と気体とを混合して洗浄液とする。混合ノズル１８は、その洗浄液を被洗浄物５０に対し噴射する。薬液タンク２０は、薬液を貯蔵する。本実施の形態の場合、薬液として水が用いられる。この水は、混合ノズル１８によって洗浄液として噴射された後、図示しない排水路および浄化装置を経て、再び薬液タンク２０に供給される（ちなみに、被洗浄物５０の清浄性が強く求められる場合には、噴射された洗浄液は使い捨てにしてもよい）。ＣＯ２バブラー２１は、二酸化炭素を薬液に効率よく混合するためのものである。薬液の配管へ二酸化炭素をそのまま直接供給すると、ドライアイスを水中に投入した場合のように大きな泡が出るだけで、二酸化炭素はほとんど薬液と混ざらないため、ＣＯ２バブラー２１において薬液中に二酸化炭素の細かい泡を噴出させ、薬液と二酸化炭素とを混合する。ちなみに、本実施の形態の場合、ＣＯ２バブラー２１は、薬液を入れた水槽中に二酸化炭素の配管を挿入したものである。
【００２８】
気体タンク２２は、気体を貯蔵する。本実施の形態の場合、この気体は窒素ガスである。液体ポンプ２４は、ＣＯ２バブラー２１において二酸化炭素が混入された薬液に圧力を加える。気体ポンプ２６は、気体タンク２２の吐出口から流出した気体に圧力を加える。薬液バルブ２８は、薬液が通る通路を開閉することにより、単位時間あたりの薬液の流量を調整する。気体バルブ３０は、気体が通る通路を開閉することにより、単位時間あたりの気体の流量を調整する。二酸化炭素タンク３２は、圧縮された二酸化炭素を貯蔵する。二酸化炭素バルブ３４は、二酸化炭素が通る通路を開閉することにより、単位時間あたりの二酸化炭素の流量を調整する。
【００２９】
ちなみに、二酸化炭素は、水の比抵抗値を下げるために混合する。二酸化炭素に代え、アンモニアなどの水に溶ける気体を混ぜることによって水の比抵抗を下げてもよいが、本実施の形態では、二酸化炭素を使用する。ただし、二酸化炭素を使用するのはあくまで薬液の比抵抗を調整するために過ぎない。
【００３０】
演算部１４は、記録装置４０と、コンピュータ４２とを含む。記録装置４０は、電流計１２が計測した電流値を時系列に従って記録する。コンピュータ４２は、電流計１２が計測し、記録装置４０が記録した電流値に対する演算を行い、演算された値が閾値を上回るか否かを判断する。コンピュータ４２は、その判断の結果に従って、薬液バルブ２８や、気体バルブ３０や、二酸化炭素バルブ３４の開閉量を規定する信号、液体ポンプ２４や気体ポンプ２６の吐出圧力を規定する信号、およびその他の信号を信号生成部１６に出力する装置でもある。
【００３１】
コンピュータ４２は、インターフェイス４２０と、キーボード４２２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４２４と、メモリ４２６とを含む。インターフェイス４２０は、記録装置４０が記録した情報の入力を受付ける。インターフェイス４２０は、信号生成部１６に対して信号を出力する装置でもある。キーボード４２２は、ユーザによる情報の入力を受付ける。ＣＰＵ４２４は、各種の情報を処理する。メモリ４２６は、ＣＰＵ４２４が処理した情報その他の情報を記憶する。
【００３２】
図２を参照して、コンピュータ４２で実行されるプログラムは、帯電の防止に関し、以下のような制御を実行する。
【００３３】
ステップＳ５０にて、ＣＰＵ４２４は、インターフェイス４２０を介して、信号生成部１６に信号を出力する。信号生成部１６は、その信号に従い、液体ポンプ２４と、気体ポンプ２６と、薬液バルブ２８と、気体バルブ３０とに対して制御信号を出力する。ＣＰＵ４２４がこの時出力する信号が表わす、薬液や気体の単位時間あたりの流量はメモリ４２６に予め記憶されている。それらの流量はキーボード４２２を介してオペレータにより入力されてもよいし、被洗浄物５０に応じた許容帯電量に基づいてＣＰＵ４２４により予め算出されていてもよい。それらの流量を算出するための方法は特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、被洗浄物５０に応じた許容帯電量に所定の係数を乗算することで算出される。これにより、気体タンク２２が貯蔵した気体と薬液タンク２０が貯蔵した薬液とのうち少なくとも一方の単位時間あたりの供給量が制御されることとなる。それらが制御されると、薬液と気体とは混合ノズル１８において混合され、洗浄液となる。洗浄液は混合ノズル１８から噴出する。これにより、被洗浄物５０の洗浄が開始される。
【００３４】
ステップＳ５２にて、ＣＰＵ４２４は、自らが記憶したプログラムに従い、インターフェイス４２０を介して、上述したテーブルを動作させるための制御信号をそのテーブルの駆動装置（図示せず）に出力する。これにより、被洗浄物５０が移動する。その間、電極１０には洗浄液から電子が流入する。あるいは、洗浄液が含むイオンが電極１０から電子を奪う。これにより、電極１０に電流が流れる。電流計１２は、電極１０に流れる電流を計測する。記録装置４０は、電流計１２が計測した電流値を時系列に従って記録する。
【００３５】
ステップＳ５４にて、導電率センサ３６は、二酸化炭素ガスが混入した薬液の導電率を測定する。測定された導電率のデータは、インターフェイス４２０に出力される。ＣＰＵ４２４は、導電率が所定の範囲内の値となるように、信号生成部１６に二酸化炭素バルブ３４を開閉させる。導電率がその範囲よりも高い場合、二酸化炭素バルブ３４は閉じられる。導電率がその範囲よりも低い場合、二酸化炭素バルブ３４は開かれる。
【００３６】
ステップＳ５８にて、インターフェイス４２０は、記録装置４０が記録した電流値のデータの入力を受付ける。ＣＰＵ４２４は、そのデータに基づいて、記録装置４０が記録した電流値の平均値を算出する。平均値は、例えば記録が開始された時以降のすべての電流値の平均値であってもよいが、本実施の形態の場合、その平均値は、単位時間あたりの気体の供給量を最後に制御した後の、記録装置４０が記録した電流値の平均値であることとする。
【００３７】
ステップＳ５８にて、ＣＰＵ４２４は、ステップＳ５８にて算出された値が、被洗浄物５０に応じて予め定められた範囲内か否かを判断する。本実施の形態の場合、ＣＰＵ４２４は、算出された値の絶対値が閾値よりも小さいか否かに基づいて、その値が予め定められた範囲内か否かを判断する。その閾値は、メモリ４２６に記憶されている。本実施の形態の場合、閾値として用いられる値はメモリ４２６に複数個予め記憶されている。それらのうちどの値が閾値として使用されるかは、洗浄が開始される前にキーボード４２２を介してオペレータが入力した情報に基づいて定められる。これにより、閾値は洗浄の開始前に予め定められた値となる。ステップＳ５８にて算出された値が予め定められた範囲内と判断した場合には（ステップＳ５８にてＹＥＳ）、処理はステップＳ６０へと移される。もしそうでないと（ステップＳ５８にてＮＯ）、処理はステップＳ６２へと移される。
【００３８】
ステップＳ６０にて、ＣＰＵ４２４は、洗浄を終了するか否かを判断する。洗浄を終了すると判断した場合には（ステップＳ６０にてＹＥＳ）、処理は終了する。もしそうでないと（ステップＳ６０にてＮＯ）、処理はステップＳ５２へと移される。
【００３９】
ステップＳ６２にて、ＣＰＵ４２４は、洗浄条件を変更する。洗浄条件を変更するために、ＣＰＵ４２４は、気体バルブ３０を単位時間の間に通過する薬液の量を減少させるための信号を信号生成部１６に出力する。信号生成部１６は、その信号に従い、気体バルブ３０を少し閉じさせるための制御信号を出力する。本実施の形態の場合、気体バルブ３０の動作により減少する薬液の量は、ステップＳ５８にて算出された平均値と閾値との差に関わらず一定である。
【００４０】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、洗浄装置の動作について説明する。
ＣＰＵ４２４は、液体ポンプ２４と、気体ポンプ２６と、薬液バルブ２８と、気体バルブ３０とに対して信号生成部１６に制御信号を出力させる（ステップＳ５０）。これにより、被洗浄物５０の洗浄が開始される。
【００４１】
制御信号が出力されると、ＣＰＵ４２４は、テーブルに対して信号生成部１６に制御信号を出力させる。その間、電極１０に電子が流入したり電極１０から電子が流出したりする。電流計１２は、電極１０に流れる電流を計測する。記録装置４０は、電流計１２が計測した電流値を時系列に従って記録する（ステップＳ５２）。
【００４２】
電流値が記録されると、導電率センサ３６は、二酸化炭素ガスが混入した薬液の導電率を測定する。ＣＰＵ４２４は、導電率が所定の範囲内の値となるように、信号生成部１６に二酸化炭素バルブ３４を開閉させる（ステップＳ５４）。これにより、薬液の導電率は一定の範囲に保たれる。
【００４３】
本実施の形態の場合、薬液として水が使用されているので、特別な理由がない限り薬液の導電率は一定値になるはずである。しかしながら、薬液が繰返して使用されることにより、様々なイオンが薬液に混入する。イオンが混入すると、導電率は変化する。導電率が変化すると、洗浄液の帯電量と電流計１２が測定した電流値との関係も変化する。この関係が変化すると、電流計１２が測定した電流値に基づいて帯電量を推定することができなくなる。このため、二酸化炭素ガスを混入させることにより、薬液の導電率を一定の範囲に保っている。
【００４４】
二酸化炭素バルブ３４が開閉すると、ＣＰＵ４２４は、記録装置４０が記録した電流値のデータに基づいて、記録装置４０が記録した電流値の平均値を算出する（ステップＳ５８）。平均値が算出されると、ＣＰＵ４２４は、記録装置４０が記録した電流値の平均値が、予め定められた範囲内か否かを判断する（ステップＳ５８）。この場合、電流値の平均値がその範囲外とすると（ステップＳ５８にてＮＯ）、ＣＰＵ４２４は、気体バルブ３０を単位時間の間に通過する薬液の量を減少させる（ステップＳ６２）。これにより、被洗浄物５０の洗浄条件が変更される。
【００４５】
被洗浄物５０の洗浄条件が変更されると、ステップＳ５２〜ステップＳ５８の処理が１度繰返される。その後、ＣＰＵ４２４は、記録装置４０が記録した電流値の平均値が、予め定められた範囲内か否かを判断する（ステップＳ５８）。この場合、その平均値が予め定められた範囲内とすると（ステップＳ５８にてＹＥＳ）、ＣＰＵ４２４は、洗浄を終了するか否かを判断する（ステップＳ６０）。この場合、洗浄を終了しないとすると（ステップＳ６０にてＮＯ）、ステップＳ５２〜ステップＳ６０の処理が繰返される。その間、記録装置４０が記録した電流値の平均値が予め定められた範囲外とすると（ステップＳ５８にてＮＯ）、ステップＳ６２の処理を経て、ステップＳ５２〜ステップＳ５８の処理が１度繰返される。
【００４６】
その後、洗浄を終了するとすると（ステップＳ６０にてＹＥＳ）、処理は終了する。
以上のようにして、本実施の形態に係る洗浄装置は、洗浄液の帯電量を洗浄中に測定し、その帯電量に基づいたフィードバック制御を行う。これにより、洗浄液の帯電状況を常時モニタリングすることが可能になる。帯電状況が常時モニタリングされているので、モニタリングの合間に被洗浄物に帯電した静電気によって素子が破壊されることは防止される。その結果、被洗浄物が含む素子の破壊を防止できる、洗浄装置を提供することができる。
【００４７】
また、本実施の形態に係る洗浄装置は、記録装置４０が記録した電流の平均値が予め定められた範囲外の場合、単位時間あたりの気体の供給量を減少させる。平均値に基づいて供給量が制御されるので、突発的に発生した要因によりオペレータの期待に反して洗浄条件が制御される事態を回避できる。
【００４８】
また、本実施の形態に係る洗浄装置は、混合ノズル１８から噴出した洗浄液の拡散範囲内にある電極１０とその範囲の外にある電流計１２とにより、洗浄液と電極１０との間で移動した電子の量を電流値として測定する。洗浄液の拡散範囲外に設置したセンサで帯電量を測定するのではないため、飛散した洗浄液を基に電流などを測定する場合に比べ、測定された値は大幅に信頼性が高い値となる。その上、電極１０は金属製の棒なので、何かのセンサを洗浄液にさらす場合に比べ絶縁が破壊されたりショートしたりすることでの故障を大幅に抑えることができる。
【００４９】
その上、本実施の形態に係る洗浄装置は、電流計１２により、電流値を測定し、フィードバック制御に利用する。一般的には、帯電量を測定する場合、帯電量に対応する値である電圧値を測定する。しかしながら、洗浄液中の帯電量を測定する場合、帯電により生じる電位差はわずかな値である。これにより、洗浄液中の帯電量を測定することは困難と考えられている。これに対し、本実施の形態に係る洗浄装置は、電流値を測定することにより、洗浄液中の帯電量を間接的に容易に測定する。洗浄液中の帯電量を容易に測定できるので、本実施の形態に係る洗浄装置は、洗浄液中の帯電量に基づくフィードバック制御を容易に実現できる。
【００５０】
なお、薬液と気体との混合物から電極１０に流入した電子による電流を電流計１２にて計測することに代えて、電極１０に流入した電子による電圧を電圧計によって電極１０にて測定してもよい。ただしこの場合、測定される電圧値はかなり小さな値になるので、予め測定した電圧値などに基づいて選択された精度の高い電圧計を用いることが必要である。この他、電極１０に流入した電子の量に対応する何らかの値がその値に応じた測定器によって測定されてもよい。そのような測定器の例として、クーロンメータ１３がある。クーロンメータ１３は、電極１０に流れた電荷の量を測定する装置である。この場合、電極１０に流入した電子の量に対応する値として、電子が運搬した電荷の量を測定することとなる。また、記録装置４０は、クーロンメータ１３が測定した電荷の量を時系列に従って記録することとなる。どの位の長さの期間における電荷の量を測定するかは任意に定め得る事項である。図３は、クーロンメータ１３が用いられた場合の、洗浄装置の構成を表わす図である。
【００５１】
また、電極１０の形状は棒でなくてもよい。例えば、電極１０の形状は平板状であってもよい。また、電極１０の材質は、電流を流し得る限り、金属製に限定されない。たとえば、半導体製であってもよい。
【００５２】
また、電極１０と電流計１２とを用いて洗浄液の帯電量に対応する量を検出することに代え、別の装置を用いてそのような量を検出してもよい。例えば、洗浄液が散布される空間に磁場を与え、その磁場内を洗浄液が通過することで生じる誘導起電力を測定してもよい。
【００５３】
また、ステップＳ５４にて導電率を一定に保つよう二酸化炭素ガスを混入させることに代えて、導電率センサ３６が測定した導電率に基づいて、ステップＳ５８にて用いる閾値を算出してもよい。算出のための式は、測定された導電率と電流計１２が測定した電流値との関係をプロットし、最小二乗法に基づいて特定するとよい。この場合、電極１０に洗浄液を噴射することに変えて、電流値が一定の電力を供給する。もちろん、その他の方法によりこの式を特定してもよい。
【００５４】
また、ステップＳ５８にて、ＣＰＵ４２４は、平均値を算出する代わりに、混合ノズル１８、液体ポンプ２４、および気体ポンプ２６ひいては気体と薬液とのうち少なくとも一方の単位時間あたりの供給量を最後に制御した後の、記録装置４０が記録した電流値における最大値と最小値との差を算出してもよい。この場合、ＣＰＵ４２４は、その差が予め定められた範囲内か否かを判断することとなる。これにより、帯電量が安定するため、一時的に帯電量が大きくなることで素子が破壊されることを効果的に防止できる。その結果、被洗浄物が含む素子の破壊、その中でも一時的な帯電量の変動により生じる素子の破壊を防止できる、洗浄装置を提供することができる。
【００５５】
また、ステップＳ６２にて、ＣＰＵ４２４は、インターフェイス４２０に対し、気体バルブ３０と共に、薬液バルブ２８を閉じさせるための信号を出力させてもよい。この場合、信号生成部１６は、それらの信号に従い、薬液バルブ２８と気体バルブ３０とを閉じるための制御信号を出力する。これにより、被洗浄物５０の洗浄条件すなわち気体と薬液との単位時間あたりの供給量が変更される。変更の前後におけるこれらの供給量の差は、一定であってもよいし、ステップＳ５８にて算出された平均値と閾値との差に比例してもよい。この差は、その他の値に対応していてもよい。
【００５６】
また、ステップＳ６２にて、気体バルブ３０の動作により減少する薬液の量は、ステップＳ５８にて算出された平均値と閾値との差に比例してもよいし、その他の値に対応していてもよい。
【００５７】
また、図１に示す洗浄装置の場合、混合ノズル１８は被洗浄物５０の上面から洗浄液を噴出しているが、混合ノズル１８は被洗浄物５０の下面から洗浄液を噴出してもよい。
【００５８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態に係る洗浄装置の構成を表わす図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る帯電の防止処理の制御の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態の変形例に係る洗浄装置の構成を表わす図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 電極、１２ 電流計、１３ クーロンメータ、１４ 演算部、１６ 信号生成部、１８ 混合ノズル、２０ 薬液タンク、２１ ＣＯ２バブラー、２２ 気体タンク、２４ 液体ポンプ、２６ 気体ポンプ、２８ 薬液バルブ、３０ 気体バルブ、３２ 二酸化炭素タンク、３４ 二酸化炭素バルブ、３６ 導電率センサ、４０ 記録装置、４２ コンピュータ、５０ 被洗浄物、４２０ インターフェイス、４２２ キーボード、４２４ ＣＰＵ、４２６ メモリ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を供給するための気体供給手段と、
前記気体の単位時間あたりの供給量を調整するための調整手段と、
液体を供給するための液体供給手段と、
前記気体供給手段が供給した気体と前記液体供給手段が供給した液体とを混合し、前記気体と前記液体との混合物を噴出するノズルと、
前記混合物の帯電量に対応する対応量を検出するための検出手段と、
前記対応量の絶対値が閾値以上の場合、前記気体の単位時間あたりの供給量を減少させるように、前記調整手段を制御するための制御手段とを含む、洗浄装置。
【請求項２】
前記検出手段は、
前記ノズルから噴出した前記混合物の拡散範囲内にある電極と、
前記混合物と前記電極との間で移動した電子の量に対応する値を測定するための測定手段とを含み、
前記制御手段は、前記調整手段をフィードバック制御するための手段を含む、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記測定手段は、電流計を含む、請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記測定手段は、クーロンメータを含む、請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記対応量を記録するための記録手段と、
前記記録手段が記録した対応量に基づいて、前記対応量の平均値を算出するための平均算出手段と、
前記平均値の絶対値が閾値以上の場合、前記気体の単位時間あたりの供給量を減少させるように、前記調整手段を制御するための手段とを含む、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項６】
前記制御手段は、
前記対応量を記録するための記録手段と、
前記記録手段が記録した対応量のうち前記供給量を最後に制御した後の前記対応量における最大値と最小値との差を算出するための帯電幅算出手段と、
前記帯電幅算出手段が算出した差の絶対値が閾値以上の場合、前記気体の単位時間あたりの供給量を減少させるように、前記調整手段を制御するための手段とを含む、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項７】
気体と液体との混合物を噴出する噴出ステップと、
前記噴出ステップにおいて噴出した前記混合物の帯電量に対応する対応量を検出する検出ステップと、
前記対応量の絶対値が閾値以上の場合、前記気体の単位時間あたりの供給量が減少するように、前記供給量を制御する制御ステップとを含む、洗浄方法。
【請求項１】
気体を供給するための気体供給手段と、
前記気体の単位時間あたりの供給量を調整するための調整手段と、
液体を供給するための液体供給手段と、
前記気体供給手段が供給した気体と前記液体供給手段が供給した液体とを混合し、前記気体と前記液体との混合物を噴出するノズルと、
前記混合物の帯電量に対応する対応量を検出するための検出手段と、
前記対応量の絶対値が閾値以上の場合、前記気体の単位時間あたりの供給量を減少させるように、前記調整手段を制御するための制御手段とを含む、洗浄装置。
【請求項２】
前記検出手段は、
前記ノズルから噴出した前記混合物の拡散範囲内にある電極と、
前記混合物と前記電極との間で移動した電子の量に対応する値を測定するための測定手段とを含み、
前記制御手段は、前記調整手段をフィードバック制御するための手段を含む、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記測定手段は、電流計を含む、請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記測定手段は、クーロンメータを含む、請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記対応量を記録するための記録手段と、
前記記録手段が記録した対応量に基づいて、前記対応量の平均値を算出するための平均算出手段と、
前記平均値の絶対値が閾値以上の場合、前記気体の単位時間あたりの供給量を減少させるように、前記調整手段を制御するための手段とを含む、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項６】
前記制御手段は、
前記対応量を記録するための記録手段と、
前記記録手段が記録した対応量のうち前記供給量を最後に制御した後の前記対応量における最大値と最小値との差を算出するための帯電幅算出手段と、
前記帯電幅算出手段が算出した差の絶対値が閾値以上の場合、前記気体の単位時間あたりの供給量を減少させるように、前記調整手段を制御するための手段とを含む、請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項７】
気体と液体との混合物を噴出する噴出ステップと、
前記噴出ステップにおいて噴出した前記混合物の帯電量に対応する対応量を検出する検出ステップと、
前記対応量の絶対値が閾値以上の場合、前記気体の単位時間あたりの供給量が減少するように、前記供給量を制御する制御ステップとを含む、洗浄方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１４１０４９（Ｐ２００８−１４１０４９Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２７１４７（Ｐ２００６−３２７１４７）
【出願日】平成１８年１２月４日（２００６．１２．４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月４日（２００６．１２．４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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