JP3167625B2 - 基板のウェット洗浄方法 - Google Patents

基板のウェット洗浄方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板のウェット洗
浄方法に関し、さらに詳細には、半導体基板、液晶素子
用ガラス基板、カラーフィルタ基板などのような各種の
基板の洗浄方法に関し、特に、半導体、液晶素子、カラ
ーフィルタなどの製造工程において、不良の原因となる
各種の基板上のゴミや汚れのような有機物や無機物の付
着物(以下、単に「付着物」と称する。)を除去する基
板のウェット洗浄方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、半導体基板、液晶素子用ガラ
ス基板、カラーフィルタ基板などの各種の基板(以下、
単に「基板」と称する。)をウェット洗浄する技術とし
ては、例えば、薬剤(H2SO4、H22、HCl、NH
4OH、有機アルカリ剤、界面活性剤など)や純水など
の洗浄剤(以下、単に「洗浄剤」と称する。)を使用し
ての浸漬洗浄、超音波洗浄、ブラシ洗浄、スプレー洗浄
などを組み合わせて洗浄を行って基板上の付着物を除去
し、洗浄剤として純水ではなくて薬剤を使用した場合に
はそれから純水などによるリンス洗浄を行った後に、I
PA(イソプロピルアルコール)の蒸気による乾燥やス
ピンナーあるいはエアーナイフによる乾燥などを行うこ
とが一般的であった。
【0003】しかしながら、上記した従来の技術のよう
に、基板上の付着物を除去するための洗浄として、洗浄
剤を使用して浸漬洗浄、超音波洗浄、ブラシ洗浄、スプ
レー洗浄などの種々の洗浄方法を組み合わせて洗浄して
も、充分な洗浄効果を得るためには、所定の時間が必要
となるので、洗浄装置としてスループットが悪化すると
いう問題点があった。
【0004】また、高スループットを維持するために
は、当該洗浄装置の長さが長くなるという問題点があっ
た。
【0005】一方、特開平5−224167号公報に開
示されたように、ウェット洗浄の直前に、ガラス単基板
の表面に波長が184.9nmと253.7nmの紫外
線を大気中で照射し、ガラス単基板上の無機物の付着物
を効率よく除去する洗浄方法が提案されている。
【0006】しかしながら、この特開平5−22416
7号公報に開示された洗浄方法においては、洗浄効率を
決定するO(1 D)(オゾンラジカル:活性化酸素)の生
成方法が1条件しかないので、充分な濃度のオゾンラジ
カルを得ることができずに、充分な洗浄効果を得ること
ができないという問題点があった。
【0007】即ち、波長が184.9nmと253.7
nmの紫外線によるオゾンラジカルの生成反応式は、図
1に示すように、波長が184.9nmの紫外線により
2からO3を生成し、波長が253.7nmの紫外線に
よりO3からO(1 D)(オゾンラジカル)を生成すると
いうように、必ず2段階の生成過程を必要とするため
に、オゾンラジカルの発生効率が低く、充分な濃度のオ
ゾンラジカルを発生させることができないものであっ
た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、充分な濃度のオ
ゾンラジカルを発生させることにより、基板上の付着物
を効率よく除去することができるようにして、それによ
りウェット洗浄時間の短縮を図ることを可能にし、ウェ
ット洗浄時間の短縮により洗浄剤の使用量も低減させる
ことができる基板のウェット洗浄方法を提供しようとす
るものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項1に記載の発明は、基板上の付
着物を除去するための基板のウェット洗浄方法におい
て、洗浄剤を使用する直前に、大気中において波長が1
72nmにピークをもつ紫外線を基板の表面に照射する
ようにしたものである。
【0010】ここで、基板とは、上記したように、半導
体基板、液晶素子用ガラス基板、カラーフィルタ基板な
どの各種の基板を意味する。また、付着物とは、上記し
たように、各種の基板上のゴミや汚れのような有機物や
無機物を意味する。また、洗浄剤とは、薬剤(H2
4、H22、HCl、NH4OH、有機アルカリ剤、界
面活性剤など)や純水などを意味する。
【0011】従って、本発明のうち請求項1に記載の発
明によれば、基板上の付着物を除去するための基板のウ
ェット洗浄方法において、洗浄剤を使用する直前に、基
板の表面に波長が172nmにピークをもつ紫外線を大
気中で照射することにより、図2の式1および式2に示
す生成反応式によってオゾンラジカルが発生される。こ
れら式1および式2の2つの生成反応式によると、特開
平5−224167号公報に開示された洗浄方法たる波
長が184.9nmと253.7nmとの紫外線の同時
照射によるよりも、オゾンラジカルを効率よく多量に発
生することができ、オゾンラジカルを高濃度に発生する
ことができる。
【0012】こうして発生された高濃度のオゾンラジカ
ルにより、基板の表面の有機物の汚れを酸化分解して除
去することができるとともに、表面張力を下げて濡れ性
を向上させることができ、洗浄剤の使用による洗浄時に
無機物の汚れの除去効率を向上することができる。
【0013】また、こうした酸化分解の効果をさらに向
上させるために、例えば、請求項2に記載の発明のよう
に、基板を加熱し、加熱された上記基板の表面に大気中
において波長が172nmにピークをもつ紫外線を照射
するようにしてもよい。
【0014】基板を加熱する際には、例えば、請求項3
に記載の発明のように、波長が172nmにピークをも
つ紫外線と遠赤外線とを照射し、遠赤外線により基板を
加熱するようにしてもよい。
【0015】そして、波長が172nmにピークをもつ
紫外線と遠赤外線とを照射する場合には、例えば、請求
項4に記載の発明のように、波長が172nmにピーク
をもつ紫外線を基板の一方の側の表面に照射し、遠赤外
線を基板の他方の側の表面に照射するようにしてもよ
い。
【0016】さらに、波長が172nmにピークをもつ
紫外線と遠赤外線とは、例えば、請求項5に記載の発明
のように、両者を基板の表面に同時に照射するようにし
てもよい。
【0017】具体的には、例えば、波長が172nmに
ピークをもつ紫外線を基板の表側の表面に照射するとと
もに、基板の裏側の表面に遠赤外線を照射して基板を加
熱し、基板の表側の表面の温度を上昇させて、基板の表
側の表面に存在するオゾンラジカルによる基板の表側の
表面上の有機物の酸化分解作用を促進するようにする。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明に
よる基板のウェット洗浄方法の実施の形態の一例を詳細
に説明するものとする。
【0019】図3は、本発明による基板のウェット洗浄
方法の実施に用いる枚葉式の洗浄装置の概略断面構成説
明図である。
【0020】この洗浄装置は、第1槽10と、第2槽1
2と、第3槽14と、第4槽16との4槽を備えてお
り、これら第1槽10、第2槽12、第3槽14および
第4槽16の中央部を搬送用ローラー18が貫通するよ
うになされていて、この搬送用ローラー18によって、
基板20が第1槽10→第2槽12→第3槽14→第4
槽16へと入口から出口へ向けて連続的に送られるよう
になされている。
【0021】第1槽14内には、搬送用ローラー18の
上方に波長が172nmにピークをもつ紫外線を基板2
0に照射する紫外線ユニット22が設けられ、搬送用ロ
ーラー18の下方に遠赤外線を基板10に照射する遠赤
外線ユニット24が設けられている。また、搬送用ロー
ラー18と紫外線ユニット22との間には、波長が17
2nmの紫外線を透過する石英ガラス板26が配設され
ている。
【0022】第2槽12乃至第4槽16は、ウェット洗
浄を行うための槽である。ここで、第2槽12はブラシ
洗浄ユニットであり、第2槽12内には、搬送用ローラ
ー18の上方および下方に基板20へ洗浄剤を噴射する
ための洗浄剤用シャワーノズル28が設けられていると
ともに、基板20をブラシ洗浄するためのロールブラシ
30が設けられている。
【0023】また、第3槽14はリンス用ユニットであ
り、第3槽14内には、搬送用ローラー18の上方およ
び下方に基板20へ純水を噴射するためのリンス用シャ
ワーノズル32が設けられている。
【0024】そして、第4槽16は乾燥用ユニットであ
り、第4槽16内には、搬送用ローラー18の上方およ
び下方に基板20を乾燥するためのエアーナイフ34が
設けられている。
【0025】従って、この洗浄装置においては、入口か
ら送られた基板20は、まず紫外線ユニット22によっ
て、表側の表面に波長が172nmにピークをもつ紫外
線が照射される。また、このときに、波長が172nm
にピークをもつ紫外線の照射により発生されるオゾンラ
ジカルの酸化分解作用を促進するために、遠赤外線ユニ
ット24によって基板20の裏側の表面に遠赤外線を照
射し、基板20を加熱するようになされている。
【0026】上記のようにして、第1槽10において波
長が172nmにピークをもつ紫外線を基板20の表側
の表面に照射した後に、搬送用ローラー18によって基
板20を第2槽12以降へ順次搬送し、ウェット洗浄を
行うものである。
【0027】ウェット洗浄としては、ブラシ洗浄ユニッ
トたる第2槽12において、洗浄剤用シャワーノズル2
8から基板20の表面に洗浄剤を噴射し、ロールブラシ
30により洗浄を行う。
【0028】次に、リンス用ユニットたる第3槽14に
おいて、リンス用シャワーノズル32から基板20の表
面に純水を噴射し、洗浄剤をリンスする。
【0029】その後に、乾燥用ユニットたる第4槽16
において、エアーナイフ34により水切り乾燥を行うも
のである。
【0030】出願人は、本発明による基板のウェット洗
浄方法の洗浄効果を評価するために実験を行ったもので
あり、以下にその実験の結果を説明するが、この実験に
おいては基板20として「300mm×400mm×
1.1mm」のCr膜付き基板を用いた。洗浄条件とし
ては、以下の洗浄条件(A)乃至洗浄条件(D)の4つ
の条件で実験を行った。
【0031】(A)図3に示す洗浄装置を用いて、「波
長が172nmの紫外線を照射する(第1槽10)→洗
浄剤として純水を用いてブラシ洗浄する(第2槽12)
→純水を用いてリンスする(第3槽14)→エアーナイ
フ34で乾燥する(第4槽16)」という処理を行う
(本発明による基板のウェット洗浄方法である。)。
【0032】(B)図3に示す洗浄装置を用いて、「波
長が172nmの紫外線および遠赤外線を同時に照射す
る(第1槽10)→洗浄剤として純水を用いてブラシ洗
浄する(第2槽12)→純水を用いてリンスする(第3
槽14)→エアーナイフ34で乾燥する(第4槽1
6)」という処理を行う(本発明による基板のウェット
洗浄方法である。)。
【0033】(C)「洗浄剤として純水を用いてブラシ
洗浄する→純水を用いてリンスする→エアーナイフで乾
燥する」という処理を行う(従来の基板の洗浄方法であ
る。)。
【0034】(D)「波長が184.9nmと253.
7nmの紫外線を同時に照射する→洗浄剤として純水を
用いてブラシ洗浄する→純水を用いてリンスする→エア
ーナイフで乾燥する」という処理を行う(従来の基板の
洗浄方法である。)。
【0035】なお、各波長の紫外線ならびに遠赤外線の
照射強度に関しては、波長が172nmにピークをもつ
紫外線はおよそ80Wであり、波長が184.9nmと
253.7nmの紫外線はおよそ600Wであり、遠赤
外線はおよそ32Wであった。また、照射時間は、それ
ぞれ60秒であった。
【0036】ブラシ洗浄の条件は、100rpmで回転
しているナイロン製のロールブラシ30で60秒間ブラ
シ洗浄を行い、その際に洗浄剤用シャワーノズル28か
ら60秒間純水を噴射した。
【0037】リンスの処理の条件は、リンス用シャワー
ノズル32から60秒間純水を噴射した。
【0038】また、実験にあたって、基板に付着した無
機物の評価に関しては、基板の洗浄前の1μm以上のパ
ーティクルを1000個付着した状態からの変化をみる
こととし、基板に付着した有機物の評価に関しては、基
板の洗浄前の水に対する接触角度50度からの変化をみ
ることとした。なお、この接触角度が小さいほど、基板
上の有機物の付着が少ないことが知られている。
【0039】ここで、パーティクルの個数の検査にあた
っては、レーザー式のパーティクル検査装置を使用し、
接触角度の検査にあたっては、接触角度測定器を使用し
た。そして、上記した洗浄条件(A)、洗浄条件
(B)、洗浄条件(C)および洗浄条件(D)のそれぞ
れの洗浄条件で洗浄した後の基板の1μm以上のパーテ
ィクルの個数と水に対する接触角度とは、図4に示す図
表のような結果となり、本発明による基板の洗浄方法た
る洗浄条件(A)および洗浄条件(B)において良好な
結果が得られ、特に、洗浄条件(B)において極めて良
好な結果が得られた。
【0040】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、充分な濃度のオゾンラジカルを発生させる
ことができるものであり、それにより基板上の付着物を
効率よく除去することができるようになり、このためウ
ェット洗浄時間の短縮を図ることが可能となって、ウェ
ット洗浄時間の短縮により洗浄剤の使用量も低減させる
ことができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】波長が184.9nmと253.7nmの紫外
線によるオゾンラジカルの生成反応式を示す説明図であ
る。
【図2】本発明による基板のウェット洗浄方法における
オゾンラジカルの生成反応式を示す説明図である。
【図3】本発明による基板のウェット洗浄方法の実施に
用いる枚葉式の洗浄装置の概略断面構成説明図である。
【図4】本発明による基板のウェット洗浄方法と従来の
基板の洗浄方法との比較実験の結果の図表を示す説明図
である。
【符号の説明】
10 第1槽 12 第2槽 14 第3槽 16 第4槽 18 搬送用ローラー 20 基板 22 紫外線ユニット 24 遠赤外線ユニット 26 石英ガラス板 28 洗浄剤用シャワーノズル 30 ロールブラシ 32 リンス用シャワーノズル 34 エアーナイフ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−224167(JP,A) 特開 平6−231735(JP,A) 特開 平6−132266(JP,A) 特開 平3−159237(JP,A) 特開 平8−78372(JP,A) 特開 平3−127829(JP,A) 特開 平7−249603(JP,A) 特開 平8−318236(JP,A) 特開 平9−120950(JP,A) 特開 昭60−240128(JP,A) 特開 平2−299287(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/304 B08B 3/10

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上の付着物を除去するための基板の
    ウェット洗浄方法において、 洗浄剤を使用する直前に、大気中において波長が172
    nmにピークをもつ紫外線を基板の表面に照射すること
    を特徴とする基板のウェット洗浄方法。
  2. 【請求項2】 基板上の付着物を除去するための基板の
    ウェット洗浄方法において、 洗浄剤を使用する直前に、基板を加熱し、加熱された前
    記基板の表面に大気中において波長が172nmにピー
    クをもつ紫外線を照射することを特徴とする基板のウェ
    ット洗浄方法。
  3. 【請求項3】 基板上の付着物を除去するための基板の
    ウェット洗浄方法において、 洗浄剤を使用する直前に、大気中において波長が172
    nmにピークをもつ紫外線と遠赤外線とを基板の表面に
    照射することを特徴とする基板のウェット洗浄方法。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の基板のウェット洗浄方
    法において、 前記波長が172nmにピークをもつ紫外線を前記基板
    の一方の側の表面に照射し、前記遠赤外線を前記基板の
    他方の側の表面に照射することを特徴とする基板のウェ
    ット洗浄方法。
  5. 【請求項5】 請求項3または請求項4のいずれか1項
    に記載の基板のウェット洗浄方法において、 前記波長が172nmにピークをもつ紫外線と遠赤外線
    とを同時に照射することを特徴とする基板のウェット洗
    浄方法。
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