洗浄装置
【課題】スピンコーターカップ、半導体ウェハ、液晶ガラス基板等の被洗浄物に付着したレジスト等の有機被膜を短時間で除去するとともに、洗浄液を換えずに多数回にわたり繰り返し使用することが可能な生産性、経済性に優れた洗浄装置を提供する。
【解決手段】 洗浄室内に被洗浄物を保持する保持かごを回転可能に配設し、さらに洗浄室内に被洗浄物に向けて噴射ノズルを設置して、炭酸アルキレンによる洗浄、純水によるすすぎの後に、被洗浄物に向けて温風を噴射して液切りする。被洗浄物を洗浄した後の炭酸アルキレンは、洗浄液再生装置でオゾンにより有機被膜成分を分解して、循環再使用する。
【解決手段】 洗浄室内に被洗浄物を保持する保持かごを回転可能に配設し、さらに洗浄室内に被洗浄物に向けて噴射ノズルを設置して、炭酸アルキレンによる洗浄、純水によるすすぎの後に、被洗浄物に向けて温風を噴射して液切りする。被洗浄物を洗浄した後の炭酸アルキレンは、洗浄液再生装置でオゾンにより有機被膜成分を分解して、循環再使用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機被膜が付着した被洗浄物の洗浄装置に係り、特に、洗浄液として炭酸アルキレンを使用し、炭酸アルキレンを効率的に被洗浄物と接触させて洗浄時間を短縮するとともに、洗浄により炭酸アルキレン中に溶解した有機被膜成分を分解処理して洗浄効果を長時間持続するようにした洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程においては、各工程で半導体ウェハへのレジストの塗布が繰り返し行われている。半導体ウェハへのレジストの塗布は、スピンコーターにより半導体ウェハを回転させながら、半導体ウェハ中央部に滴下されたレジストを遠心力により振り切って、所定の膜厚を半導体ウェハ表面に形成することによって行われる。スピンコート方式によって、レジストを塗布する場合、遠心力により振り切られたレジストはドレーン用のカップ（スピンコーターカップ）に落とされて回収された後、カップ外へ排出されて別の処理槽に送られる。
【０００３】
このような処理工程が繰り返されると、スピンコーターカップにはカップ外へ排出されずに残留したレジストが徐々に堆積するため、定期的にスピンコーターカップをエチレングリコールやシンナー系の有機溶剤あるいはオゾン水によって洗浄することが行われている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、半導体ウェハ上の酸化膜やポリシリコン膜等の微細加工に使用したフォトレジスト等の有機被膜を除去・洗浄する方法としては、例えば、ピラニア処理と呼ばれる１１０〜１４０℃に加熱した硫酸（３容又は４容）／過酸化水素(１容)の混合液に半導体ウェハを１０〜２０分浸漬する方法、ｎ-メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）或いはアミン類のような有機溶剤に半導体ウェハを浸漬しイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で該有機溶剤を置換した後、純水を用いてリンスする方法、オゾン水或いは高濃度オゾンガスを水蒸気とともに半導体ウェハに接触させる方法、炭酸エチレン及び炭酸エチレンを主体とする炭酸アルキレン洗浄液に浸漬する方法、更に本出願人が開発した被洗浄物を炭酸アルキレン洗浄液で洗浄した後、該洗浄液中にオゾンガスを吹き込みフォトレジスト等の有機被膜を分解処理して除去・洗浄性能を向上させる方法等が知られている。
【０００５】
一方、洗浄を促進する方法としては、例えば、洗浄液や被洗浄物を揺動する方法、被洗浄物に超音波を照射する方法、洗浄液や被洗浄物の揺動と超音波照射とを組み合わせる方法等が一般的に用いられている。
【特許文献１】特開２００２−２０５０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の洗浄方法は、いずれも洗浄に時間がかかり生産性が低い上に、同一洗浄液による洗浄可能回数が少ないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような課題に対処するためになされたもので、スピンコーターカップ、半導体ウェハ、液晶ガラス基板等の被洗浄物に付着したレジストのような樹脂被膜を初めとする油膜や塗膜等の有機被膜を、短時間で除去するとともに、洗浄液を換えずに多数回にわたり繰り返し洗浄できる生産性、経済性の優れた洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の洗浄装置は、底部に排液口を有する洗浄室と、前記洗浄室内に鉛直方向の回転軸により回転可能に支持された被洗浄物を保持する保持かごと、前記洗浄室内に噴射ノズルを前記保持かごに向けて配置された洗浄液噴射ノズルヘッダーと、前記洗浄室内の排液口と開閉弁を介して連通され、洗浄液を再生する洗浄液再生装置と、前記洗浄液再生装置内で再生された洗浄液を前記洗浄液噴射ノズルヘッダーに圧送する洗浄液還流装置とを具備することを特徴とする。
【０００９】
この洗浄装置によれば、被洗浄物を洗浄した洗浄液を洗浄液再生装置で再生し、この再生した洗浄液で被洗浄物を洗浄することにより、一度使用した洗浄液を廃棄することなく、再生した洗浄液で繰り返し被洗浄物を洗浄することができる。さらには、被洗浄物が保持された保持かごを再生した洗浄液の噴射圧力で回転させ、被洗浄物に均一に洗浄液を吹き付けることができる。
【００１０】
また、本発明の洗浄装置は、底部に洗浄液排液口及びすすぎ液排液口を有する洗浄室と、前記洗浄室内に鉛直方向の回転軸により回転可能に支持された被洗浄物を保持する保持かごと、前記洗浄室内に噴射ノズルを前記保持かごに向けて配置された洗浄液噴射ノズルヘッダー及びすすぎ液噴射ノズルヘッダーと、前記洗浄室内の洗浄液排液口及びすすぎ液排液口との分岐部に設置された切り替え弁と、前記洗浄室内の前記洗浄液排液口と前記切り替え弁を介して連通され、下部にオゾン放出装置を配設した洗浄液再生装置と、前記洗浄液再生装置内で再生された洗浄液を前記洗浄液噴射ノズルヘッダーに圧送する洗浄液還流装置と、すすぎ液を前記すすぎ液噴射ノズルヘッダーに供給するすすぎ液供給装置と、前記洗浄室内の前記すすぎ液排液口と前記切り替え弁を介して連通するドレーン配管と、前記洗浄室内に前記保持かごへ向けて配置された送風ノズルとを具備することを特徴とする。
【００１１】
この洗浄装置によれば、被洗浄物を洗浄した洗浄液を洗浄液再生装置でオゾンにより再生することにより、洗浄液を繰り返し使用することができる。さらには、被洗浄物が保持された保持かごを噴射ノズルからの噴射圧力や送風ノズルからの風圧で回転させ、被洗浄物に均一に吹き付けることができる。さらには、洗浄、すすぎ、液切り、乾燥を同一装置で行うことができるため、作業スペースを広くとらずに生産性を上げることができる。
【００１２】
本発明における洗浄液還流装置は、直接、洗浄液再生装置内で再生した洗浄液を洗浄液噴射ノズルヘッダーに供給してもよいが、新しい洗浄液が補給されている洗浄液補給槽に再生した洗浄液を一旦貯留し、この洗浄液補給槽から洗浄液噴射ノズルヘッダーに供給するようにしてもよい。洗浄液補給槽を介して洗浄液噴射ノズルヘッダーへ供給することにより、洗浄力が低下した時に、新しい洗浄液を追加又は交換して洗浄を続けることにより、常に迅速に洗浄工程を行うことが可能となる。
【００１３】
本発明における洗浄液としては、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等の炭酸アルキレンを好適に使用することができる。炭酸エチレンを単独で用いてもよいし、炭酸エチレンに炭酸プロピレンを添加して用いてもよい。炭酸エチレンは、融点が３６．４℃であるため、洗浄液を融点以上に保持するとともに、洗浄力を向上させるため、洗浄液再生装置内に温度調節装置を設け加温して用いることが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明における洗浄液としては、炭酸エチレンにγ‐ブチロラクトンを添加して用いてもよい。洗浄液を加温することなく室温で被洗浄物に付着した有機被膜を剥離することができ、オゾンによる分解を多数回繰り返しても炭酸エチレン単独で用いた場合と同等の洗浄力を有することができる。
【００１５】
洗浄液再生装置内には、その上部に余剰なオゾンを放出するオゾン排気口が設けられ、オゾンを接触分解するオゾン分解手段と連通している。オゾン排気口は、さらに洗浄室に設けてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の洗浄装置によれば、被洗浄物に付着した有機被膜を効率良く剥離、溶解することができる。また、この有機被膜の溶解により汚染した洗浄液は、洗浄液再生装置において分解され低分子量化されるので、洗浄液を交換することなく多数回にわたり繰り返し洗浄しても強い洗浄力を保持することができる。
【００１７】
さらに、本発明の洗浄装置によれば、被洗浄物を保持する保持かごを回転可能としたことにより、噴射ノズルから被洗浄物に均一に吹き付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
本発明に係る洗浄装置の一例を図１に示す。図２は、図１に示す洗浄装置の上面図である。
この洗浄装置は、洗浄室１と、洗浄室１の下方に別体として設置された洗浄液再生装置２から本体部分が構成されている。
【００１９】
洗浄室１のほぼ中央には、スピンコーターカップ等の被洗浄物３を保持するラック４（保持かご）が配置されている。ラック４は、洗浄室１内に鉛直方向に設けられたラック回転軸５とラック回転用ベアリング６により、独立に回転させることが可能である。
【００２０】
図２に示すように、洗浄室１は、前面に被洗浄物３を出し入れする扉３１の付いた密閉構造の箱型であり、洗浄室１の四隅の少なくとも１箇所には、直線状に所定間隔で配列された複数の噴射ノズル７を有する洗浄液噴射ノズルヘッダー８が設置されている。また、同様にして複数の噴射ノズル７を配列したすすぎ液噴射ノズルヘッダー９が、洗浄室１の四隅の少なくとも１箇所に設置されている。
【００２１】
噴射ノズル７は、ラック４に向けて該ヘッダー８、９に設置されているが、噴射圧力によりラック４を回転させるため、ラック回転軸５に対してやや外れた方向を向くようにして該ヘッダー８、９に設置されている。噴射ノズル７としては、特に限定されるものではないが、洗浄液及びすすぎ液を狭い領域に、均一に吐出できるものが望ましい。好ましくは、ホローコーン又はフルコーンのスプレーパターンを有する１流体型あるいは２流体型スプレーが挙げられる。噴射ノズル７には、矢印で示した管路を介してポンプ２０、２７により洗浄液又はすすぎ液が供給される。２６は、すすぎ液供給管路である。
【００２２】
洗浄室１内の上部には、被洗浄物３に向けて送風ノズル１０が設置されている。送風ノズル１０は、送風用空気加熱器１１を介して送風機１２と連通している。送風機１２から供給される空気流を送風用空気加熱器１１で加熱して温風にする。この温風を、洗浄液液切り工程又はすすぎ液液切り工程において、送風ノズル１０から被洗浄物３に向けて吹き付けることにより、被洗浄物３の表面に付着した洗浄液又はすすぎ液を下方に吹き飛ばして液切りする。
【００２３】
本発明では、上述した噴射ノズル７からの噴射圧力、送風ノズル１０からの風圧によって、ラック４を回転させることにより被洗浄物３全体に均一に液や空気を吹き付けることができる。なお、ラック４を一定の回転速度で回転させるため、一定の摩擦抵抗を与えるブレーキ装置を洗浄室１外のラック回転軸５の上端に動的に接続してもよい。
【００２４】
洗浄室１の底部には洗浄液排液口１３及びすすぎ液排液口１４が開口しており、その分岐部には切り替え弁１５が設置されている。本実施形態では、図３に示すように、切り替え弁１５は、ロータリーアクチュエーター付き作動部３２を有し、該作動部３２により洗浄液排液口１３側又はすすぎ液排液口１４側に液の流れを切り替えることが可能である。洗浄液排液口１３は洗浄液再生装置２に連通しており、すすぎ液排出口１４は排すすぎ液をドレーン配管１６を介して排出する。
【００２５】
この切り替え弁１５を切り替えることにより、洗浄液排液口１３側のみ、又はすすぎ液排液口１４側のみに通液できるようになっている。例えば、洗浄工程では、洗浄液排液口１３を使用済みの洗浄液が通過するように切り替え弁１５を切り替えて洗浄液排液口１３側を開き、有機被膜成分を含む洗浄液を吐出させることができる。また、すすぎ工程では、すすぎ液排液口１４をすすぎ液が通過するように切り替え弁１５を切り替えてすすぎ液排液口１４側を開き、使用済みの排すすぎ液を吐出させることができる。このように切り替え弁１５を切り替えることで洗浄液再生装置２への排すすぎ液の混入を容易に防止することができる。なお、切り替え弁１５は、洗浄室の底部に開口する排液口の数に応じて複数設置してもよい。また、その種類についても、特に限定されるものではなく、例えば、電気的に作動される電磁開閉弁、三方弁等を用いてもよい。
【００２６】
洗浄液再生装置２内には、洗浄液を適温に加温するヒーター１７等の温度調節装置が配置されている。洗浄液として、炭酸エチレンを単独で用いる場合は、融点が３６．４℃であるため、３６．４℃以上に保持する。また、洗浄液再生装置２内の底部には、中空管に多数の放出口を設けたオゾン放出器１８（オゾン放出装置）が配設されている。オゾン放出器１８は、オゾンを供給するオゾン供給管１９と連通しており、洗浄液再生装置２内の使用済みの洗浄液中にオゾンを放出して、洗浄液に溶解している有機被膜成分を分解処理する。分解処理されて再生した洗浄液は、図１の矢印に示す管路を介してポンプ２０（洗浄液還流装置）により洗浄液噴射ノズルヘッダー８に供給される。なお、このように洗浄液再生装置２内で再生した洗浄液を、直接、洗浄液噴射ノズルヘッダー８に供給してもよいが、洗浄液の洗浄効果が低減した場合に迅速に洗浄工程を行うため、新しい洗浄液が補給されている洗浄液補給槽に再生した洗浄液を一旦貯留し、この洗浄液補給槽から洗浄液噴射ノズルヘッダー８に供給するようにしてもよい。
【００２７】
なお、洗浄液再生装置２内の洗浄液の洗浄力が低下した場合には、その下方に設けたバルブ２１を開けて、排洗浄液が排洗浄液タンク２２に送られる。
【００２８】
洗浄室１及び洗浄液再生装置２の上部には、オゾン排気口２３がそれぞれ開口している。余剰なオゾンが、オゾン排気口２３から吸気されオゾン排気管２４を通ってオゾンガス処理塔２５（オゾン分解手段）に送られ、接触分解されて大気中に放出される。
【００２９】
上述した洗浄装置による被洗浄物の洗浄方法は、例えば以下のようにして行う。本発明において、被洗浄物の洗浄は、洗浄工程、洗浄液液切り工程、すすぎ工程、すすぎ液液切り工程及び洗浄液のオゾン処理工程によって行われる。
【００３０】
〈洗浄工程〉
洗浄液再生装置２内に注入された洗浄液をポンプ２０により洗浄液噴射ノズルヘッダー８の噴射ノズル７から吐出させる。洗浄液は、噴射量３０〜６０Ｌ／ｍｉｎ、噴射圧力０．１〜０．５ＭＰａであることが好ましい。洗浄液の噴射圧力によってラックを１０〜５０ｒｐｍで回転させて、ラック４内に保持された被洗浄物３全体に均一に洗浄液を吐出して洗浄する。このとき、洗浄室１底部の切り替え弁１５を切り替えて洗浄液排液口１３側を開き、有機被膜成分を含む使用済みの洗浄液を洗浄液再生装置２に送る。洗浄液再生装置２に送られた該洗浄液は、オゾンによる有機被膜成分の分解処理を経て、ポンプ２０により洗浄液噴射ノズルヘッダー８に供給されて、再び噴射される。
【００３１】
なお、被洗浄物３をラック４内に保持する際、被洗浄物３が、例えばレジスト塗布用スピンコーターカップのようなお椀型の形状である場合には、洗浄の効率を上げるために、重なり合わないように配置することが望ましい。
【００３２】
洗浄液として、炭酸エチレンを単独で用いる場合は、洗浄液再生装置２内のヒーター１７等により加温して用いることが好ましい。具体的には、炭酸エチレンの融点の３６．４℃以上に加温して用いることが好ましく、特に、洗浄液循環中に固化することを防ぐために４０℃以上、被洗浄物３の熱による変形を防止するために８０℃以下の温度範囲で加温して用いることがより好ましい。
【００３３】
また、洗浄液として、炭酸エチレンにγ‐ブチロラクトンを添加して用いてもよい。洗浄液を加温することなく室温で、炭酸エチレンを単独で用いる場合と同等の洗浄力を有することができる。炭酸エチレンとγ‐ブチロラクトンは、８５／１５（炭酸エチレン８５ｗｔ％、γ‐ブチロラクトン１５ｗｔ％）〜５５／４５（炭酸エチレン５５ｗｔ％、γ‐ブチロラクトン４５ｗｔ％）となる重量比で配合することが好ましい。
【００３４】
洗浄時間は、通常は１分〜５分間であるが、有機被膜の付着の程度に応じて変えることが望ましい。例えば、有機被膜の付着量も少なく、付着してから洗浄を行うまでの時間が短い場合には、短時間で洗浄することが可能であるが、有機被膜が付着してから洗浄を行うまでに時間が経って有機被膜が乾燥固化していたり、或いは有機被膜の付着量が多い場合には洗浄時間を長くする必要がある。
【００３５】
通常、洗浄液として炭酸エチレンを用いて揺動洗浄を行う従来の場合には、最低でも２０分間程度の洗浄時間を必要とするが、本発明によれば５分以下で同等以上の洗浄効果を発揮することが可能である。
【００３６】
〈洗浄液液切り工程〉
洗浄液による洗浄が終了後、洗浄室１内面や被洗浄物３に付着した洗浄液を除去し洗浄液の持ち出し量を減らすために、洗浄室１内面や被洗浄物３に空気流を吹き付け洗浄液の液切りを行う。洗浄室１内の上部には、配管を介して送風機１２と連通した送風ノズル１０が設置されている。被洗浄物３に付着した洗浄液の液切りを行うことによって、洗浄液の持ち出し量を低減し、循環洗浄による洗浄液の減少を抑えることができる。
【００３７】
〈すすぎ工程〉
洗浄液の液切りが完了した後、純水によるすすぎを５〜２０分間行う。すすぎ液供給装置から供給された純水をポンプ２７によりすすぎ液噴射ノズルヘッダー９の噴射ノズル７から吐出させる。すすぎ液は、噴射量５〜２０Ｌ／ｍｉｎ、噴射圧力０．１〜０．５ＭＰａであることが好ましい。すすぎ液の噴射圧力によってラックを１０〜５０ｒｐｍで回転させ、ラック４内に保持され洗浄液の付着した被洗浄物３全体に均一にすすぎ液を噴射してすすぎを行う。このとき、洗浄液再生装置２に廃すすぎ液が混入することを防止するため、切り替え弁１５を切り替えて、すすぎ液排出口１４側を開き、排すすぎ液をドレーン配管１６を介して、洗浄室１外へ排出する。
【００３８】
すすぎ液としては、比抵抗値が１ＭΩ・ｃｍ以上の純水が好ましい。また、すすぎ液の温度は、被洗浄物３の熱による変形を防止し、次工程のすすぎ液液切り工程にて有利になるよう２５〜８０℃の範囲とすることが好ましい。
【００３９】
〈すすぎ液液切り工程〉
すすぎ液(純水)によるすすぎが完了後、６０℃程度の温風により被洗浄物３の乾燥を２０〜４０分間行う。ここでは、洗浄液液切り工程で使用した送風ノズル１０を兼用する。このとき送風量０．１〜０．８ｍ３／ｍｉｎであることが好ましい。この風量によってラック４を１０〜５０ｒｐｍで回転させ、ラック４内に保持された被洗浄物３全体に均一に温風を吹き付けて乾燥させる。
【００４０】
〈洗浄液のオゾン処理工程〉
洗浄液再生装置２内において、オゾン放出器１８から放出されたオゾンにより洗浄液中の有機被膜成分（有機物）を分解処理する。オゾン放出器１８は有機物を効率よく分解するため、洗浄液再生装置２の底部に配置され、できるだけ広い領域に均等に気泡を放出するものであることが好ましい。このような分解処理は、すすぎ工程及びすすぎ液液切り工程の各工程で行われる。分解処理の済んだ洗浄液は、洗浄工程にて再び洗浄液として再利用される。
【００４１】
一方、オゾン放出器１８から放出された余剰なオゾンガスは洗浄室１及び洗浄液再生装置２上部のオゾン排気口２３を通ってオゾンガス処理塔２５に送られ、分解処理されて大気中へ無害な物質として放出される。余剰なオゾンを分解処理方法としては、例えば、活性炭吸着分解法、加熱分解法、接触分解法(二酸化マンガン・酸化第一鉄・酸化ニッケル等)、薬液洗浄法(水酸化ナトリウム水溶液等)、薬液還元法(還元性薬剤)等が挙げられ、特に限定されるものではないが、取扱いやコスト面から、接触分解法を用いることが好ましい。
【００４２】
以上の各工程は、予めコンピュータにプログラムされており、シーケンシャルに自動又は半自動でこれらの工程が順に行われる。
【００４３】
なお、本発明の洗浄装置は、被洗浄物について特に限定はなく、レジスト等の樹脂被膜を初めとする油膜や塗膜等の有機被膜が付着した被洗浄物に適用することが可能である。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
本実施例に用いられる洗浄装置は、図１に示す構成である。洗浄室は４８０ｍｍ×４１０ｍｍの扉を有する６００ｍｍ×６００ｍｍ×５６０Ｈｍｍの密閉構造の箱型である。この洗浄室内には、そのコーナーに洗浄液噴射ノズルヘッダー、すすぎ液噴射ノズルヘッダーが１つずつ設置されている。該ノズルヘッダーには、それぞれ噴射ノズルが５つ設置されている。また、洗浄室の中央部には、８インチ用のレジスト塗布用スピンコーターカップを２セット収容できる５５０ｍｍ×５５０ｍｍ×１９０Ｈｍｍのラックが回転可能に設けられている。洗浄室の下方に設置された洗浄液再生装置は、６００ｍｍ×３９０ｍｍ×２８０Ｈｍｍ（内容積：約６５Ｌ）でＳＵＳ−３１６材の厚み１ｍｍのＳＵＳ板を用いて作製されている。
【００４５】
（実施例１）
５０℃に加温溶解した炭酸エチレン４６Ｌ（約６０ｋｇ）を洗浄液再生装置に注入した。これをヒーターにより６０℃まで昇温した。約４０ｇのノボラック型レジストが付着した８インチ用のレジスト塗布用スピンコーターカップ１セットをラックに収容し、切り替え弁の洗浄液排液口側を開にし、３０秒間ポンプにて噴射ノズルより噴出させ、スピンコーターカップの洗浄を行った。このとき洗浄液の噴射量は４０Ｌ／ｍｉｎ、噴射圧力は０．２ＭＰａであり、この噴射圧力によりラックを３０ｒｐｍで回転させ、スピンコーターカップ全体に洗浄液がかかるように洗浄を行った。
【００４６】
炭酸エチレンによる洗浄後、洗浄室の壁面、スピンコーターカップ、ラック、噴射ノズル等に付着した炭酸エチレン溶液の液切りを行うために０．５ｍ３／ｍｉｎのエアーにて液の吹き飛ばしを５分間行った。その後、切り替え弁のすすぎ液排液口側を開にし、すすぎポンプより比抵抗値１ＭΩ・ｃｍの純水を１０Ｌ／ｍｉｎ、０．１ＭＰａで１０分間スピンコーターカップに噴射し、この噴射圧力によりラックを３０ｒｐｍで回転させ、スピンコーターカップ全体に純水がかかるようにすすぎを行った。
【００４７】
すすぎ後、洗浄室の壁面、スピンコーターカップ、ラック、噴射ノズル等に付着した純水を吹き飛ばすために洗浄室内に６０℃の温風を０．５ｍ３／ｍｉｎで３０分間供給し、この風量によりラックを３０ｒｐｍで回転させスピンコーターカップ全体に温風を吹き付けた。これにより、スピンコーターカップに付着していたノボラック型レジストは完全に除去されて、スピンコーターカップを洗浄室から取り出すことができた。
【００４８】
すすぎ工程及びすすぎ液液切り工程の各工程において、洗浄液再生装置では、洗浄工程で炭酸エチレン中に溶け込んだノボラック型レジストを分解するために、オゾン放出管よりオゾンを８Ｌ/ｍｉｎ、６０ｇ／Ｎｍ3で４０分間供給した。ノボラック型レジストの溶解により赤褐色になった炭酸エチレンが淡黄色透明の液になり、ノボラック型レジストのオゾンによる分解が確認された。
【００４９】
（実施例２）
実施例１で使用した炭酸エチレン溶液を５０℃に加温溶解し、４６Ｌ（約６０ｋｇ）を洗浄液再生槽に注入した。これをヒーターにより６０℃まで昇温した。約４０ｇのノボラック型レジストが付着した８インチ用のレジスト塗布用スピンコーターカップ１セットをラックに収容し、切り替え弁の洗浄液排液口側を開にし、３０秒間ポンプにて噴射ノズルより噴出させ、スピンコーターカップの洗浄を行った。このときの洗浄液の噴射量は４０Ｌ／ｍｉｎで噴射圧力は０．２ＭＰａで噴射し、この噴射圧力によりラックを３０ｒｐｍで回転させ、スピンコーターカップ全体に液がかかるように洗浄を行った。
【００５０】
炭酸エチレンによる洗浄後、洗浄室の壁面、スピンコーターカップ、ラック、噴射ノズル等に付着した炭酸エチレン溶液の液切りを行うために、０．５ｍ３／ｍｉｎのエアーにて液の吹き飛ばしを５分間行った。その後、切り替え弁のすすぎ液排液口側を開にし、すすぎポンプより比抵抗値１ＭΩ・ｃｍの純水を１０Ｌ／ｍｉｎ、０．１ＭＰａで１０分間スピンコーターカップに噴射し、この噴射圧力によりラックを３０ｒｐｍで回転させ、スピンコーターカップ全体に純水がかかるようにすすぎを行った。
【００５１】
すすぎ後、洗浄室の壁面や、スピンコーターカップ、ラック、噴射ノズル等に付着した純水を乾燥させるために洗浄室内に、６０℃の温風を０．５ｍ３／ｍｉｎで３０分間供給し、この風量によりラックを３０ｒｐｍで回転させスピンコーターカップ全体に温風を吹き付けた。これにより、洗浄室より取り出したスピンコーターカップは、付着したノボラック型レジストは完全に除去され、すすぎでの純水も乾燥して取り出すことができた。
【００５２】
すすぎ工程及びすすぎ液液切り工程の各工程において、洗浄液再生装置では、洗浄工程で炭酸エチレン中に溶け込んだノボラック型レジストを分解するために、オゾン放出管より８Ｌ/ｍｉｎで６０ｇ／Ｎｍ３で４０分間供給した。ノボラック型レジストの溶解により、赤褐色になった炭酸エチレンが淡黄色透明の液になり、ノボラック型レジストのオゾンによる分解が確認された。
【００５３】
（実施例３）
ノボラック型レジストを６．４ｋｇ溶解し３０ｇ/ｈｒで４８０ｈｒオゾン処理を行った炭酸エチレン溶液６０ｋｇを５０℃に加温溶解し、洗浄液再生装置に注入した。ヒーターにより６０℃まで昇温した。約４０ｇのノボラック型レジストが付着した８インチ用のレジスト塗布用スピンコーターカップ１セットをラックに収容し、切り替え弁を洗浄液排液口側を開にし、９０秒間ポンプにて噴射ノズルより噴出、スピンコーターカップの洗浄を行った。このときの洗浄液の噴射量は４０Ｌ／ｍｉｎで噴射圧力は０．２ＭＰａで噴射し、この噴射圧力によりラックを３０ｒｐｍで回転させ、スピンコーターカップ全体に液がかかるように洗浄を行った。
【００５４】
炭酸エチレンでの洗浄後、洗浄室の壁面や、スピンコーターカップ、ラック、噴射ノズル等に付着した炭酸エチレン溶液の液切りを行うために０．５ｍ３／ｍｉｎのエアーにて液の吹き飛ばしを５分間行った。その後、切り替え弁のすすぎ液排液口側を開にし、すすぎポンプより比抵抗値１ＭΩ・ｃｍの純水を１０Ｌ／ｍｉｎ、０．１ＭＰａで１０分間スピンコーターカップに噴射し、この噴射圧力によりラックを３０ｒｐｍで回転させ、スピンコーターカップ全体に純水がかかるようにすすぎを行った。
【００５５】
すすぎ後、洗浄室の壁面や、スピンコーターカップ、ラック、噴射ノズル等に付着した純水を乾燥させるために洗浄室内に、６０℃の温風を０．５ｍ３／ｍｉｎで３０分間供給し、この風量によりラックを３０ｒｐｍで回転させスピンコーターカップ全体に温風を吹き付けた。これにより、洗浄室より取り出したスピンコーターカップは付着していたノボラック型レジストは完全に除去され、すすぎでの純水も乾燥して取り出すことができた。
【００５６】
すすぎ工程及びすすぎ液液切り工程の各工程において、洗浄液再生装置では、洗浄工程で炭酸エチレン中に溶け込んだノボラック型レジストを分解するために、オゾン放出管より８Ｌ／ｍｉｎで６０ｇ／Ｎｍ３で４０分間供給した。ノボラック型レジストの溶解により赤褐色になった炭酸エチレンが淡黄色透明の液になり、ノボラック型レジストのオゾンによる分解が確認された。
【００５７】
（実施例４）
炭酸エチレン６０ｋｇにγ−ブチロラクトンを２６ｋｇ添加して混合液を調整し、これを洗浄液として４６Ｌを洗浄液再生装置に注入した。この洗浄液は室温のままで使用した。約４０ｇのノボラック型レジストが付着した８インチ用のレジスト塗布スピンコーターカップ１セットをラックに収容し、切り替え弁の洗浄液排液口側を開にし、３０秒間ポンプにて噴射ノズルより噴出させ、スピンコーターカップの洗浄を行った。このときの洗浄液の噴射量は４０Ｌ／ｍｉｎで噴射圧力は０．２ＭＰａで噴射し、この噴射圧力によりラックを３０ｒｐｍで回転させ、スピンコーターカップ全体に液がかかるように洗浄を行った。
【００５８】
洗浄液による洗浄後、洗浄室の壁面、スピンコーターカップ、ラック、噴射ノズル等に付着した洗浄液の液切りを行うために、０．５ｍ３／ｍｉｎのエアーにて液の吹き飛ばしを５分間行った。その後、切り替え弁のすすぎ液排液口側を開にし、すすぎポンプより比抵抗値１ＭΩ・ｃｍの純水を１０Ｌ／ｍｉｎ、０．１ＭＰａで１０分間スピンコーターカップに噴射し、この噴射圧力によりラックを３０ｒｐｍで回転させ、スピンコーターカップ全体に純水がかかるようにすすぎを行った。
【００５９】
すすぎ後、洗浄室の壁面、スピンコーターカップ、ラック、噴射ノズル等に付着した純水を乾燥させるために洗浄室内に、６０℃の温風を０．５ｍ３／ｍｉｎで３０分間供給し、この風量によりラックを３０ｒｐｍで回転させスピンコーターカップ全体に温風を吹き付けた。これにより、洗浄室より取り出したスピンコーターカップは付着していたノボラック型レジストは完全に除去され、すすぎでの純水も乾燥して取り出すことができた。
【００６０】
すすぎ工程及びすすぎ液液切り工程の各工程において、洗浄液再生装置では、洗浄工程で洗浄液中に溶け込んだノボラック型レジストを分解するために、オゾン放出管より８Ｌ／ｍｉｎで６０ｇ／Ｎｍ３で４０分間供給した。ノボラック型レジストの溶解により、赤褐色になった洗浄液が淡黄色透明の液になり、ノボラック型レジストのオゾンによる分解が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る洗浄装置の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す洗浄装置の上面図である。
【図３】図１に示す切り替え弁の一部拡大図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…洗浄室、２…洗浄液再生装置、３…被洗浄物、４…ラック、５…ラック回転軸、６…ラック回転用ベアリング、７…噴射ノズル、８…洗浄液噴射ノズルヘッダー、９…すすぎ液噴射ノズルヘッダー、１０…送風ノズル、１１…送風用空気加熱器、１２…送風機、１３…洗浄液排液口、１４…すすぎ液排液口、１５…切り替え弁、１６…ドレーン配管、１７…ヒーター、１８…オゾン放出器、１９…オゾン供給管、２０…ポンプ、２１…バルブ、２２…排洗浄液タンク、２３…オゾン排気口、２４…オゾン排気管、２５…オゾン処理塔、２６…すすぎ液供給管、２７…ポンプ、３１…扉、３２…作動部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機被膜が付着した被洗浄物の洗浄装置に係り、特に、洗浄液として炭酸アルキレンを使用し、炭酸アルキレンを効率的に被洗浄物と接触させて洗浄時間を短縮するとともに、洗浄により炭酸アルキレン中に溶解した有機被膜成分を分解処理して洗浄効果を長時間持続するようにした洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程においては、各工程で半導体ウェハへのレジストの塗布が繰り返し行われている。半導体ウェハへのレジストの塗布は、スピンコーターにより半導体ウェハを回転させながら、半導体ウェハ中央部に滴下されたレジストを遠心力により振り切って、所定の膜厚を半導体ウェハ表面に形成することによって行われる。スピンコート方式によって、レジストを塗布する場合、遠心力により振り切られたレジストはドレーン用のカップ（スピンコーターカップ）に落とされて回収された後、カップ外へ排出されて別の処理槽に送られる。
【０００３】
このような処理工程が繰り返されると、スピンコーターカップにはカップ外へ排出されずに残留したレジストが徐々に堆積するため、定期的にスピンコーターカップをエチレングリコールやシンナー系の有機溶剤あるいはオゾン水によって洗浄することが行われている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、半導体ウェハ上の酸化膜やポリシリコン膜等の微細加工に使用したフォトレジスト等の有機被膜を除去・洗浄する方法としては、例えば、ピラニア処理と呼ばれる１１０〜１４０℃に加熱した硫酸（３容又は４容）／過酸化水素(１容)の混合液に半導体ウェハを１０〜２０分浸漬する方法、ｎ-メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）或いはアミン類のような有機溶剤に半導体ウェハを浸漬しイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で該有機溶剤を置換した後、純水を用いてリンスする方法、オゾン水或いは高濃度オゾンガスを水蒸気とともに半導体ウェハに接触させる方法、炭酸エチレン及び炭酸エチレンを主体とする炭酸アルキレン洗浄液に浸漬する方法、更に本出願人が開発した被洗浄物を炭酸アルキレン洗浄液で洗浄した後、該洗浄液中にオゾンガスを吹き込みフォトレジスト等の有機被膜を分解処理して除去・洗浄性能を向上させる方法等が知られている。
【０００５】
一方、洗浄を促進する方法としては、例えば、洗浄液や被洗浄物を揺動する方法、被洗浄物に超音波を照射する方法、洗浄液や被洗浄物の揺動と超音波照射とを組み合わせる方法等が一般的に用いられている。
【特許文献１】特開２００２−２０５０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の洗浄方法は、いずれも洗浄に時間がかかり生産性が低い上に、同一洗浄液による洗浄可能回数が少ないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような課題に対処するためになされたもので、スピンコーターカップ、半導体ウェハ、液晶ガラス基板等の被洗浄物に付着したレジストのような樹脂被膜を初めとする油膜や塗膜等の有機被膜を、短時間で除去するとともに、洗浄液を換えずに多数回にわたり繰り返し洗浄できる生産性、経済性の優れた洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の洗浄装置は、底部に排液口を有する洗浄室と、前記洗浄室内に鉛直方向の回転軸により回転可能に支持された被洗浄物を保持する保持かごと、前記洗浄室内に噴射ノズルを前記保持かごに向けて配置された洗浄液噴射ノズルヘッダーと、前記洗浄室内の排液口と開閉弁を介して連通され、洗浄液を再生する洗浄液再生装置と、前記洗浄液再生装置内で再生された洗浄液を前記洗浄液噴射ノズルヘッダーに圧送する洗浄液還流装置とを具備することを特徴とする。
【０００９】
この洗浄装置によれば、被洗浄物を洗浄した洗浄液を洗浄液再生装置で再生し、この再生した洗浄液で被洗浄物を洗浄することにより、一度使用した洗浄液を廃棄することなく、再生した洗浄液で繰り返し被洗浄物を洗浄することができる。さらには、被洗浄物が保持された保持かごを再生した洗浄液の噴射圧力で回転させ、被洗浄物に均一に洗浄液を吹き付けることができる。
【００１０】
また、本発明の洗浄装置は、底部に洗浄液排液口及びすすぎ液排液口を有する洗浄室と、前記洗浄室内に鉛直方向の回転軸により回転可能に支持された被洗浄物を保持する保持かごと、前記洗浄室内に噴射ノズルを前記保持かごに向けて配置された洗浄液噴射ノズルヘッダー及びすすぎ液噴射ノズルヘッダーと、前記洗浄室内の洗浄液排液口及びすすぎ液排液口との分岐部に設置された切り替え弁と、前記洗浄室内の前記洗浄液排液口と前記切り替え弁を介して連通され、下部にオゾン放出装置を配設した洗浄液再生装置と、前記洗浄液再生装置内で再生された洗浄液を前記洗浄液噴射ノズルヘッダーに圧送する洗浄液還流装置と、すすぎ液を前記すすぎ液噴射ノズルヘッダーに供給するすすぎ液供給装置と、前記洗浄室内の前記すすぎ液排液口と前記切り替え弁を介して連通するドレーン配管と、前記洗浄室内に前記保持かごへ向けて配置された送風ノズルとを具備することを特徴とする。
【００１１】
この洗浄装置によれば、被洗浄物を洗浄した洗浄液を洗浄液再生装置でオゾンにより再生することにより、洗浄液を繰り返し使用することができる。さらには、被洗浄物が保持された保持かごを噴射ノズルからの噴射圧力や送風ノズルからの風圧で回転させ、被洗浄物に均一に吹き付けることができる。さらには、洗浄、すすぎ、液切り、乾燥を同一装置で行うことができるため、作業スペースを広くとらずに生産性を上げることができる。
【００１２】
本発明における洗浄液還流装置は、直接、洗浄液再生装置内で再生した洗浄液を洗浄液噴射ノズルヘッダーに供給してもよいが、新しい洗浄液が補給されている洗浄液補給槽に再生した洗浄液を一旦貯留し、この洗浄液補給槽から洗浄液噴射ノズルヘッダーに供給するようにしてもよい。洗浄液補給槽を介して洗浄液噴射ノズルヘッダーへ供給することにより、洗浄力が低下した時に、新しい洗浄液を追加又は交換して洗浄を続けることにより、常に迅速に洗浄工程を行うことが可能となる。
【００１３】
本発明における洗浄液としては、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等の炭酸アルキレンを好適に使用することができる。炭酸エチレンを単独で用いてもよいし、炭酸エチレンに炭酸プロピレンを添加して用いてもよい。炭酸エチレンは、融点が３６．４℃であるため、洗浄液を融点以上に保持するとともに、洗浄力を向上させるため、洗浄液再生装置内に温度調節装置を設け加温して用いることが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明における洗浄液としては、炭酸エチレンにγ‐ブチロラクトンを添加して用いてもよい。洗浄液を加温することなく室温で被洗浄物に付着した有機被膜を剥離することができ、オゾンによる分解を多数回繰り返しても炭酸エチレン単独で用いた場合と同等の洗浄力を有することができる。
【００１５】
洗浄液再生装置内には、その上部に余剰なオゾンを放出するオゾン排気口が設けられ、オゾンを接触分解するオゾン分解手段と連通している。オゾン排気口は、さらに洗浄室に設けてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の洗浄装置によれば、被洗浄物に付着した有機被膜を効率良く剥離、溶解することができる。また、この有機被膜の溶解により汚染した洗浄液は、洗浄液再生装置において分解され低分子量化されるので、洗浄液を交換することなく多数回にわたり繰り返し洗浄しても強い洗浄力を保持することができる。
【００１７】
さらに、本発明の洗浄装置によれば、被洗浄物を保持する保持かごを回転可能としたことにより、噴射ノズルから被洗浄物に均一に吹き付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
本発明に係る洗浄装置の一例を図１に示す。図２は、図１に示す洗浄装置の上面図である。
この洗浄装置は、洗浄室１と、洗浄室１の下方に別体として設置された洗浄液再生装置２から本体部分が構成されている。
【００１９】
洗浄室１のほぼ中央には、スピンコーターカップ等の被洗浄物３を保持するラック４（保持かご）が配置されている。ラック４は、洗浄室１内に鉛直方向に設けられたラック回転軸５とラック回転用ベアリング６により、独立に回転させることが可能である。
【００２０】
図２に示すように、洗浄室１は、前面に被洗浄物３を出し入れする扉３１の付いた密閉構造の箱型であり、洗浄室１の四隅の少なくとも１箇所には、直線状に所定間隔で配列された複数の噴射ノズル７を有する洗浄液噴射ノズルヘッダー８が設置されている。また、同様にして複数の噴射ノズル７を配列したすすぎ液噴射ノズルヘッダー９が、洗浄室１の四隅の少なくとも１箇所に設置されている。
【００２１】
噴射ノズル７は、ラック４に向けて該ヘッダー８、９に設置されているが、噴射圧力によりラック４を回転させるため、ラック回転軸５に対してやや外れた方向を向くようにして該ヘッダー８、９に設置されている。噴射ノズル７としては、特に限定されるものではないが、洗浄液及びすすぎ液を狭い領域に、均一に吐出できるものが望ましい。好ましくは、ホローコーン又はフルコーンのスプレーパターンを有する１流体型あるいは２流体型スプレーが挙げられる。噴射ノズル７には、矢印で示した管路を介してポンプ２０、２７により洗浄液又はすすぎ液が供給される。２６は、すすぎ液供給管路である。
【００２２】
洗浄室１内の上部には、被洗浄物３に向けて送風ノズル１０が設置されている。送風ノズル１０は、送風用空気加熱器１１を介して送風機１２と連通している。送風機１２から供給される空気流を送風用空気加熱器１１で加熱して温風にする。この温風を、洗浄液液切り工程又はすすぎ液液切り工程において、送風ノズル１０から被洗浄物３に向けて吹き付けることにより、被洗浄物３の表面に付着した洗浄液又はすすぎ液を下方に吹き飛ばして液切りする。
【００２３】
本発明では、上述した噴射ノズル７からの噴射圧力、送風ノズル１０からの風圧によって、ラック４を回転させることにより被洗浄物３全体に均一に液や空気を吹き付けることができる。なお、ラック４を一定の回転速度で回転させるため、一定の摩擦抵抗を与えるブレーキ装置を洗浄室１外のラック回転軸５の上端に動的に接続してもよい。
【００２４】
洗浄室１の底部には洗浄液排液口１３及びすすぎ液排液口１４が開口しており、その分岐部には切り替え弁１５が設置されている。本実施形態では、図３に示すように、切り替え弁１５は、ロータリーアクチュエーター付き作動部３２を有し、該作動部３２により洗浄液排液口１３側又はすすぎ液排液口１４側に液の流れを切り替えることが可能である。洗浄液排液口１３は洗浄液再生装置２に連通しており、すすぎ液排出口１４は排すすぎ液をドレーン配管１６を介して排出する。
【００２５】
この切り替え弁１５を切り替えることにより、洗浄液排液口１３側のみ、又はすすぎ液排液口１４側のみに通液できるようになっている。例えば、洗浄工程では、洗浄液排液口１３を使用済みの洗浄液が通過するように切り替え弁１５を切り替えて洗浄液排液口１３側を開き、有機被膜成分を含む洗浄液を吐出させることができる。また、すすぎ工程では、すすぎ液排液口１４をすすぎ液が通過するように切り替え弁１５を切り替えてすすぎ液排液口１４側を開き、使用済みの排すすぎ液を吐出させることができる。このように切り替え弁１５を切り替えることで洗浄液再生装置２への排すすぎ液の混入を容易に防止することができる。なお、切り替え弁１５は、洗浄室の底部に開口する排液口の数に応じて複数設置してもよい。また、その種類についても、特に限定されるものではなく、例えば、電気的に作動される電磁開閉弁、三方弁等を用いてもよい。
【００２６】
洗浄液再生装置２内には、洗浄液を適温に加温するヒーター１７等の温度調節装置が配置されている。洗浄液として、炭酸エチレンを単独で用いる場合は、融点が３６．４℃であるため、３６．４℃以上に保持する。また、洗浄液再生装置２内の底部には、中空管に多数の放出口を設けたオゾン放出器１８（オゾン放出装置）が配設されている。オゾン放出器１８は、オゾンを供給するオゾン供給管１９と連通しており、洗浄液再生装置２内の使用済みの洗浄液中にオゾンを放出して、洗浄液に溶解している有機被膜成分を分解処理する。分解処理されて再生した洗浄液は、図１の矢印に示す管路を介してポンプ２０（洗浄液還流装置）により洗浄液噴射ノズルヘッダー８に供給される。なお、このように洗浄液再生装置２内で再生した洗浄液を、直接、洗浄液噴射ノズルヘッダー８に供給してもよいが、洗浄液の洗浄効果が低減した場合に迅速に洗浄工程を行うため、新しい洗浄液が補給されている洗浄液補給槽に再生した洗浄液を一旦貯留し、この洗浄液補給槽から洗浄液噴射ノズルヘッダー８に供給するようにしてもよい。
【００２７】
なお、洗浄液再生装置２内の洗浄液の洗浄力が低下した場合には、その下方に設けたバルブ２１を開けて、排洗浄液が排洗浄液タンク２２に送られる。
【００２８】
洗浄室１及び洗浄液再生装置２の上部には、オゾン排気口２３がそれぞれ開口している。余剰なオゾンが、オゾン排気口２３から吸気されオゾン排気管２４を通ってオゾンガス処理塔２５（オゾン分解手段）に送られ、接触分解されて大気中に放出される。
【００２９】
上述した洗浄装置による被洗浄物の洗浄方法は、例えば以下のようにして行う。本発明において、被洗浄物の洗浄は、洗浄工程、洗浄液液切り工程、すすぎ工程、すすぎ液液切り工程及び洗浄液のオゾン処理工程によって行われる。
【００３０】
〈洗浄工程〉
洗浄液再生装置２内に注入された洗浄液をポンプ２０により洗浄液噴射ノズルヘッダー８の噴射ノズル７から吐出させる。洗浄液は、噴射量３０〜６０Ｌ／ｍｉｎ、噴射圧力０．１〜０．５ＭＰａであることが好ましい。洗浄液の噴射圧力によってラックを１０〜５０ｒｐｍで回転させて、ラック４内に保持された被洗浄物３全体に均一に洗浄液を吐出して洗浄する。このとき、洗浄室１底部の切り替え弁１５を切り替えて洗浄液排液口１３側を開き、有機被膜成分を含む使用済みの洗浄液を洗浄液再生装置２に送る。洗浄液再生装置２に送られた該洗浄液は、オゾンによる有機被膜成分の分解処理を経て、ポンプ２０により洗浄液噴射ノズルヘッダー８に供給されて、再び噴射される。
【００３１】
なお、被洗浄物３をラック４内に保持する際、被洗浄物３が、例えばレジスト塗布用スピンコーターカップのようなお椀型の形状である場合には、洗浄の効率を上げるために、重なり合わないように配置することが望ましい。
【００３２】
洗浄液として、炭酸エチレンを単独で用いる場合は、洗浄液再生装置２内のヒーター１７等により加温して用いることが好ましい。具体的には、炭酸エチレンの融点の３６．４℃以上に加温して用いることが好ましく、特に、洗浄液循環中に固化することを防ぐために４０℃以上、被洗浄物３の熱による変形を防止するために８０℃以下の温度範囲で加温して用いることがより好ましい。
【００３３】
また、洗浄液として、炭酸エチレンにγ‐ブチロラクトンを添加して用いてもよい。洗浄液を加温することなく室温で、炭酸エチレンを単独で用いる場合と同等の洗浄力を有することができる。炭酸エチレンとγ‐ブチロラクトンは、８５／１５（炭酸エチレン８５ｗｔ％、γ‐ブチロラクトン１５ｗｔ％）〜５５／４５（炭酸エチレン５５ｗｔ％、γ‐ブチロラクトン４５ｗｔ％）となる重量比で配合することが好ましい。
【００３４】
洗浄時間は、通常は１分〜５分間であるが、有機被膜の付着の程度に応じて変えることが望ましい。例えば、有機被膜の付着量も少なく、付着してから洗浄を行うまでの時間が短い場合には、短時間で洗浄することが可能であるが、有機被膜が付着してから洗浄を行うまでに時間が経って有機被膜が乾燥固化していたり、或いは有機被膜の付着量が多い場合には洗浄時間を長くする必要がある。
【００３５】
通常、洗浄液として炭酸エチレンを用いて揺動洗浄を行う従来の場合には、最低でも２０分間程度の洗浄時間を必要とするが、本発明によれば５分以下で同等以上の洗浄効果を発揮することが可能である。
【００３６】
〈洗浄液液切り工程〉
洗浄液による洗浄が終了後、洗浄室１内面や被洗浄物３に付着した洗浄液を除去し洗浄液の持ち出し量を減らすために、洗浄室１内面や被洗浄物３に空気流を吹き付け洗浄液の液切りを行う。洗浄室１内の上部には、配管を介して送風機１２と連通した送風ノズル１０が設置されている。被洗浄物３に付着した洗浄液の液切りを行うことによって、洗浄液の持ち出し量を低減し、循環洗浄による洗浄液の減少を抑えることができる。
【００３７】
〈すすぎ工程〉
洗浄液の液切りが完了した後、純水によるすすぎを５〜２０分間行う。すすぎ液供給装置から供給された純水をポンプ２７によりすすぎ液噴射ノズルヘッダー９の噴射ノズル７から吐出させる。すすぎ液は、噴射量５〜２０Ｌ／ｍｉｎ、噴射圧力０．１〜０．５ＭＰａであることが好ましい。すすぎ液の噴射圧力によってラックを１０〜５０ｒｐｍで回転させ、ラック４内に保持され洗浄液の付着した被洗浄物３全体に均一にすすぎ液を噴射してすすぎを行う。このとき、洗浄液再生装置２に廃すすぎ液が混入することを防止するため、切り替え弁１５を切り替えて、すすぎ液排出口１４側を開き、排すすぎ液をドレーン配管１６を介して、洗浄室１外へ排出する。
【００３８】
すすぎ液としては、比抵抗値が１ＭΩ・ｃｍ以上の純水が好ましい。また、すすぎ液の温度は、被洗浄物３の熱による変形を防止し、次工程のすすぎ液液切り工程にて有利になるよう２５〜８０℃の範囲とすることが好ましい。
【００３９】
〈すすぎ液液切り工程〉
すすぎ液(純水)によるすすぎが完了後、６０℃程度の温風により被洗浄物３の乾燥を２０〜４０分間行う。ここでは、洗浄液液切り工程で使用した送風ノズル１０を兼用する。このとき送風量０．１〜０．８ｍ３／ｍｉｎであることが好ましい。この風量によってラック４を１０〜５０ｒｐｍで回転させ、ラック４内に保持された被洗浄物３全体に均一に温風を吹き付けて乾燥させる。
【００４０】
〈洗浄液のオゾン処理工程〉
洗浄液再生装置２内において、オゾン放出器１８から放出されたオゾンにより洗浄液中の有機被膜成分（有機物）を分解処理する。オゾン放出器１８は有機物を効率よく分解するため、洗浄液再生装置２の底部に配置され、できるだけ広い領域に均等に気泡を放出するものであることが好ましい。このような分解処理は、すすぎ工程及びすすぎ液液切り工程の各工程で行われる。分解処理の済んだ洗浄液は、洗浄工程にて再び洗浄液として再利用される。
【００４１】
一方、オゾン放出器１８から放出された余剰なオゾンガスは洗浄室１及び洗浄液再生装置２上部のオゾン排気口２３を通ってオゾンガス処理塔２５に送られ、分解処理されて大気中へ無害な物質として放出される。余剰なオゾンを分解処理方法としては、例えば、活性炭吸着分解法、加熱分解法、接触分解法(二酸化マンガン・酸化第一鉄・酸化ニッケル等)、薬液洗浄法(水酸化ナトリウム水溶液等)、薬液還元法(還元性薬剤)等が挙げられ、特に限定されるものではないが、取扱いやコスト面から、接触分解法を用いることが好ましい。
【００４２】
以上の各工程は、予めコンピュータにプログラムされており、シーケンシャルに自動又は半自動でこれらの工程が順に行われる。
【００４３】
なお、本発明の洗浄装置は、被洗浄物について特に限定はなく、レジスト等の樹脂被膜を初めとする油膜や塗膜等の有機被膜が付着した被洗浄物に適用することが可能である。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
本実施例に用いられる洗浄装置は、図１に示す構成である。洗浄室は４８０ｍｍ×４１０ｍｍの扉を有する６００ｍｍ×６００ｍｍ×５６０Ｈｍｍの密閉構造の箱型である。この洗浄室内には、そのコーナーに洗浄液噴射ノズルヘッダー、すすぎ液噴射ノズルヘッダーが１つずつ設置されている。該ノズルヘッダーには、それぞれ噴射ノズルが５つ設置されている。また、洗浄室の中央部には、８インチ用のレジスト塗布用スピンコーターカップを２セット収容できる５５０ｍｍ×５５０ｍｍ×１９０Ｈｍｍのラックが回転可能に設けられている。洗浄室の下方に設置された洗浄液再生装置は、６００ｍｍ×３９０ｍｍ×２８０Ｈｍｍ（内容積：約６５Ｌ）でＳＵＳ−３１６材の厚み１ｍｍのＳＵＳ板を用いて作製されている。
【００４５】
（実施例１）
５０℃に加温溶解した炭酸エチレン４６Ｌ（約６０ｋｇ）を洗浄液再生装置に注入した。これをヒーターにより６０℃まで昇温した。約４０ｇのノボラック型レジストが付着した８インチ用のレジスト塗布用スピンコーターカップ１セットをラックに収容し、切り替え弁の洗浄液排液口側を開にし、３０秒間ポンプにて噴射ノズルより噴出させ、スピンコーターカップの洗浄を行った。このとき洗浄液の噴射量は４０Ｌ／ｍｉｎ、噴射圧力は０．２ＭＰａであり、この噴射圧力によりラックを３０ｒｐｍで回転させ、スピンコーターカップ全体に洗浄液がかかるように洗浄を行った。
【００４６】
炭酸エチレンによる洗浄後、洗浄室の壁面、スピンコーターカップ、ラック、噴射ノズル等に付着した炭酸エチレン溶液の液切りを行うために０．５ｍ３／ｍｉｎのエアーにて液の吹き飛ばしを５分間行った。その後、切り替え弁のすすぎ液排液口側を開にし、すすぎポンプより比抵抗値１ＭΩ・ｃｍの純水を１０Ｌ／ｍｉｎ、０．１ＭＰａで１０分間スピンコーターカップに噴射し、この噴射圧力によりラックを３０ｒｐｍで回転させ、スピンコーターカップ全体に純水がかかるようにすすぎを行った。
【００４７】
すすぎ後、洗浄室の壁面、スピンコーターカップ、ラック、噴射ノズル等に付着した純水を吹き飛ばすために洗浄室内に６０℃の温風を０．５ｍ３／ｍｉｎで３０分間供給し、この風量によりラックを３０ｒｐｍで回転させスピンコーターカップ全体に温風を吹き付けた。これにより、スピンコーターカップに付着していたノボラック型レジストは完全に除去されて、スピンコーターカップを洗浄室から取り出すことができた。
【００４８】
すすぎ工程及びすすぎ液液切り工程の各工程において、洗浄液再生装置では、洗浄工程で炭酸エチレン中に溶け込んだノボラック型レジストを分解するために、オゾン放出管よりオゾンを８Ｌ/ｍｉｎ、６０ｇ／Ｎｍ3で４０分間供給した。ノボラック型レジストの溶解により赤褐色になった炭酸エチレンが淡黄色透明の液になり、ノボラック型レジストのオゾンによる分解が確認された。
【００４９】
（実施例２）
実施例１で使用した炭酸エチレン溶液を５０℃に加温溶解し、４６Ｌ（約６０ｋｇ）を洗浄液再生槽に注入した。これをヒーターにより６０℃まで昇温した。約４０ｇのノボラック型レジストが付着した８インチ用のレジスト塗布用スピンコーターカップ１セットをラックに収容し、切り替え弁の洗浄液排液口側を開にし、３０秒間ポンプにて噴射ノズルより噴出させ、スピンコーターカップの洗浄を行った。このときの洗浄液の噴射量は４０Ｌ／ｍｉｎで噴射圧力は０．２ＭＰａで噴射し、この噴射圧力によりラックを３０ｒｐｍで回転させ、スピンコーターカップ全体に液がかかるように洗浄を行った。
【００５０】
炭酸エチレンによる洗浄後、洗浄室の壁面、スピンコーターカップ、ラック、噴射ノズル等に付着した炭酸エチレン溶液の液切りを行うために、０．５ｍ３／ｍｉｎのエアーにて液の吹き飛ばしを５分間行った。その後、切り替え弁のすすぎ液排液口側を開にし、すすぎポンプより比抵抗値１ＭΩ・ｃｍの純水を１０Ｌ／ｍｉｎ、０．１ＭＰａで１０分間スピンコーターカップに噴射し、この噴射圧力によりラックを３０ｒｐｍで回転させ、スピンコーターカップ全体に純水がかかるようにすすぎを行った。
【００５１】
すすぎ後、洗浄室の壁面や、スピンコーターカップ、ラック、噴射ノズル等に付着した純水を乾燥させるために洗浄室内に、６０℃の温風を０．５ｍ３／ｍｉｎで３０分間供給し、この風量によりラックを３０ｒｐｍで回転させスピンコーターカップ全体に温風を吹き付けた。これにより、洗浄室より取り出したスピンコーターカップは、付着したノボラック型レジストは完全に除去され、すすぎでの純水も乾燥して取り出すことができた。
【００５２】
すすぎ工程及びすすぎ液液切り工程の各工程において、洗浄液再生装置では、洗浄工程で炭酸エチレン中に溶け込んだノボラック型レジストを分解するために、オゾン放出管より８Ｌ/ｍｉｎで６０ｇ／Ｎｍ３で４０分間供給した。ノボラック型レジストの溶解により、赤褐色になった炭酸エチレンが淡黄色透明の液になり、ノボラック型レジストのオゾンによる分解が確認された。
【００５３】
（実施例３）
ノボラック型レジストを６．４ｋｇ溶解し３０ｇ/ｈｒで４８０ｈｒオゾン処理を行った炭酸エチレン溶液６０ｋｇを５０℃に加温溶解し、洗浄液再生装置に注入した。ヒーターにより６０℃まで昇温した。約４０ｇのノボラック型レジストが付着した８インチ用のレジスト塗布用スピンコーターカップ１セットをラックに収容し、切り替え弁を洗浄液排液口側を開にし、９０秒間ポンプにて噴射ノズルより噴出、スピンコーターカップの洗浄を行った。このときの洗浄液の噴射量は４０Ｌ／ｍｉｎで噴射圧力は０．２ＭＰａで噴射し、この噴射圧力によりラックを３０ｒｐｍで回転させ、スピンコーターカップ全体に液がかかるように洗浄を行った。
【００５４】
炭酸エチレンでの洗浄後、洗浄室の壁面や、スピンコーターカップ、ラック、噴射ノズル等に付着した炭酸エチレン溶液の液切りを行うために０．５ｍ３／ｍｉｎのエアーにて液の吹き飛ばしを５分間行った。その後、切り替え弁のすすぎ液排液口側を開にし、すすぎポンプより比抵抗値１ＭΩ・ｃｍの純水を１０Ｌ／ｍｉｎ、０．１ＭＰａで１０分間スピンコーターカップに噴射し、この噴射圧力によりラックを３０ｒｐｍで回転させ、スピンコーターカップ全体に純水がかかるようにすすぎを行った。
【００５５】
すすぎ後、洗浄室の壁面や、スピンコーターカップ、ラック、噴射ノズル等に付着した純水を乾燥させるために洗浄室内に、６０℃の温風を０．５ｍ３／ｍｉｎで３０分間供給し、この風量によりラックを３０ｒｐｍで回転させスピンコーターカップ全体に温風を吹き付けた。これにより、洗浄室より取り出したスピンコーターカップは付着していたノボラック型レジストは完全に除去され、すすぎでの純水も乾燥して取り出すことができた。
【００５６】
すすぎ工程及びすすぎ液液切り工程の各工程において、洗浄液再生装置では、洗浄工程で炭酸エチレン中に溶け込んだノボラック型レジストを分解するために、オゾン放出管より８Ｌ／ｍｉｎで６０ｇ／Ｎｍ３で４０分間供給した。ノボラック型レジストの溶解により赤褐色になった炭酸エチレンが淡黄色透明の液になり、ノボラック型レジストのオゾンによる分解が確認された。
【００５７】
（実施例４）
炭酸エチレン６０ｋｇにγ−ブチロラクトンを２６ｋｇ添加して混合液を調整し、これを洗浄液として４６Ｌを洗浄液再生装置に注入した。この洗浄液は室温のままで使用した。約４０ｇのノボラック型レジストが付着した８インチ用のレジスト塗布スピンコーターカップ１セットをラックに収容し、切り替え弁の洗浄液排液口側を開にし、３０秒間ポンプにて噴射ノズルより噴出させ、スピンコーターカップの洗浄を行った。このときの洗浄液の噴射量は４０Ｌ／ｍｉｎで噴射圧力は０．２ＭＰａで噴射し、この噴射圧力によりラックを３０ｒｐｍで回転させ、スピンコーターカップ全体に液がかかるように洗浄を行った。
【００５８】
洗浄液による洗浄後、洗浄室の壁面、スピンコーターカップ、ラック、噴射ノズル等に付着した洗浄液の液切りを行うために、０．５ｍ３／ｍｉｎのエアーにて液の吹き飛ばしを５分間行った。その後、切り替え弁のすすぎ液排液口側を開にし、すすぎポンプより比抵抗値１ＭΩ・ｃｍの純水を１０Ｌ／ｍｉｎ、０．１ＭＰａで１０分間スピンコーターカップに噴射し、この噴射圧力によりラックを３０ｒｐｍで回転させ、スピンコーターカップ全体に純水がかかるようにすすぎを行った。
【００５９】
すすぎ後、洗浄室の壁面、スピンコーターカップ、ラック、噴射ノズル等に付着した純水を乾燥させるために洗浄室内に、６０℃の温風を０．５ｍ３／ｍｉｎで３０分間供給し、この風量によりラックを３０ｒｐｍで回転させスピンコーターカップ全体に温風を吹き付けた。これにより、洗浄室より取り出したスピンコーターカップは付着していたノボラック型レジストは完全に除去され、すすぎでの純水も乾燥して取り出すことができた。
【００６０】
すすぎ工程及びすすぎ液液切り工程の各工程において、洗浄液再生装置では、洗浄工程で洗浄液中に溶け込んだノボラック型レジストを分解するために、オゾン放出管より８Ｌ／ｍｉｎで６０ｇ／Ｎｍ３で４０分間供給した。ノボラック型レジストの溶解により、赤褐色になった洗浄液が淡黄色透明の液になり、ノボラック型レジストのオゾンによる分解が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る洗浄装置の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す洗浄装置の上面図である。
【図３】図１に示す切り替え弁の一部拡大図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…洗浄室、２…洗浄液再生装置、３…被洗浄物、４…ラック、５…ラック回転軸、６…ラック回転用ベアリング、７…噴射ノズル、８…洗浄液噴射ノズルヘッダー、９…すすぎ液噴射ノズルヘッダー、１０…送風ノズル、１１…送風用空気加熱器、１２…送風機、１３…洗浄液排液口、１４…すすぎ液排液口、１５…切り替え弁、１６…ドレーン配管、１７…ヒーター、１８…オゾン放出器、１９…オゾン供給管、２０…ポンプ、２１…バルブ、２２…排洗浄液タンク、２３…オゾン排気口、２４…オゾン排気管、２５…オゾン処理塔、２６…すすぎ液供給管、２７…ポンプ、３１…扉、３２…作動部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に排液口を有する洗浄室と、
前記洗浄室内に鉛直方向の回転軸により回転可能に支持された被洗浄物を保持する保持かごと、
前記洗浄室内に噴射ノズルを前記保持かごに向けて配置された洗浄液噴射ノズルヘッダーと、
前記洗浄室内の排液口と開閉弁を介して連通され、洗浄液を再生する洗浄液再生装置と、
前記洗浄液再生装置内で再生された洗浄液を前記洗浄液噴射ノズルヘッダーに圧送する洗浄液還流装置と
を具備することを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
底部に洗浄液排液口及びすすぎ液排液口を有する洗浄室と、
前記洗浄室内に鉛直方向の回転軸により回転可能に支持された被洗浄物を保持する保持かごと、
前記洗浄室内に噴射ノズルを前記保持かごに向けて配置された洗浄液噴射ノズルヘッダー及びすすぎ液噴射ノズルヘッダーと、
前記洗浄室内の洗浄液排液口及びすすぎ液排液口との分岐部に設置された切り替え弁と、
前記洗浄室内の前記洗浄液排液口と前記切り替え弁を介して連通され、下部にオゾン放出装置を配設した洗浄液再生装置と、
前記洗浄液再生装置内で再生された洗浄液を前記洗浄液噴射ノズルヘッダーに圧送する洗浄液還流装置と、
すすぎ液を前記すすぎ液噴射ノズルヘッダーに供給するすすぎ液供給装置と、
前記洗浄室内の前記すすぎ液排液口と前記切り替え弁を介して連通するドレーン配管と、
前記洗浄室内に前記保持かごへ向けて配置された送風ノズルと
を具備することを特徴とする洗浄装置。
【請求項３】
前記洗浄液還流装置は、前記洗浄液再生装置内の洗浄液とは別の新規な洗浄液を補給可能とする洗浄液補給槽を介して、前記洗浄液噴射ノズルヘッダーに洗浄液を圧送することを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記洗浄液の温度を所定温度に保持する温度調節装置を、さらに具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記洗浄液再生装置は、その上部にオゾン排気口を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項６】
前記洗浄液は、炭酸エチレンを主体とする炭酸アルキレンからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項７】
前記洗浄液は、炭酸エチレンにγ‐ブチロラクトンを添加してなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項１】
底部に排液口を有する洗浄室と、
前記洗浄室内に鉛直方向の回転軸により回転可能に支持された被洗浄物を保持する保持かごと、
前記洗浄室内に噴射ノズルを前記保持かごに向けて配置された洗浄液噴射ノズルヘッダーと、
前記洗浄室内の排液口と開閉弁を介して連通され、洗浄液を再生する洗浄液再生装置と、
前記洗浄液再生装置内で再生された洗浄液を前記洗浄液噴射ノズルヘッダーに圧送する洗浄液還流装置と
を具備することを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
底部に洗浄液排液口及びすすぎ液排液口を有する洗浄室と、
前記洗浄室内に鉛直方向の回転軸により回転可能に支持された被洗浄物を保持する保持かごと、
前記洗浄室内に噴射ノズルを前記保持かごに向けて配置された洗浄液噴射ノズルヘッダー及びすすぎ液噴射ノズルヘッダーと、
前記洗浄室内の洗浄液排液口及びすすぎ液排液口との分岐部に設置された切り替え弁と、
前記洗浄室内の前記洗浄液排液口と前記切り替え弁を介して連通され、下部にオゾン放出装置を配設した洗浄液再生装置と、
前記洗浄液再生装置内で再生された洗浄液を前記洗浄液噴射ノズルヘッダーに圧送する洗浄液還流装置と、
すすぎ液を前記すすぎ液噴射ノズルヘッダーに供給するすすぎ液供給装置と、
前記洗浄室内の前記すすぎ液排液口と前記切り替え弁を介して連通するドレーン配管と、
前記洗浄室内に前記保持かごへ向けて配置された送風ノズルと
を具備することを特徴とする洗浄装置。
【請求項３】
前記洗浄液還流装置は、前記洗浄液再生装置内の洗浄液とは別の新規な洗浄液を補給可能とする洗浄液補給槽を介して、前記洗浄液噴射ノズルヘッダーに洗浄液を圧送することを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記洗浄液の温度を所定温度に保持する温度調節装置を、さらに具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記洗浄液再生装置は、その上部にオゾン排気口を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項６】
前記洗浄液は、炭酸エチレンを主体とする炭酸アルキレンからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【請求項７】
前記洗浄液は、炭酸エチレンにγ‐ブチロラクトンを添加してなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２７８６８５（Ｐ２００６−２７８６８５Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９５２０８（Ｐ２００５−９５２０８）
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（０００２４５５３１）野村マイクロ・サイエンス株式会社 (116)
【出願人】（５９５０７１７５９）株式会社ナムテック (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（０００２４５５３１）野村マイクロ・サイエンス株式会社 (116)
【出願人】（５９５０７１７５９）株式会社ナムテック (3)
【Ｆターム（参考）】
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