JP7479198B2 - 洗浄装置および洗浄用支持部材 - Google Patents

Description

本開示は、例えば、半導体製造装置等の部品に付着した微細なパーティクルを、純水や超純水を用いて除去するための洗浄装置およびこれに使用する洗浄用支持部材に関する。

半導体製造装置等の部品は、金属粉等の僅かな異物の付着がないことが要求される。そのため、通常は、当該部品を酸洗浄した後、水洗し、さらに最終洗浄工程として、上記異物のような微細パーティクルを除去するために純水または超純水中で超音波洗浄が行われている。

特許文献１には、水系洗浄工程において被洗浄物の保持具として使用する、水切れ性が改善されたポリテトラフルオロエチレン製の洗浄用冶具が記載されている。この洗浄用冶具は、補強用ＳＵＳ材を打ち込んだロール状のポリテトラフルオロエチレン成形体を、ソロバン玉型になるように外周面の周方向に所定間隔で複数のＶ字形溝部を切削加工した形状を有する。

上記洗浄用冶具は、洗浄槽内に複数を並べて、平板状の被洗浄物を下端部が上記Ｖ字形溝部に挿入されて立てた状態で保持するようになっている。しかし、純水または超純水で洗浄する場合、純水や超純水は比抵抗が高いため、外周面の溝部に滞留した気泡が被洗浄物の表面に付着しやすい。そのため、気泡が付着した部分の洗浄効率が低下し、洗浄にむらができやすいという問題がある。

特開平７－１４２４３３号公報

本開示の課題は、純水または超純水で被洗浄物を洗浄するにあたり、被洗浄物をむらなく洗浄することができる洗浄装置およびこれに使用する洗浄用支持部材を提供することである。

本開示の洗浄装置は、洗浄用の純水または超純水が入れられた洗浄槽と、該洗浄槽の底部に設置された超音波振動子と、該超音波振動子で発生した超音波が照射される領域に被洗浄物を配置するための複数の洗浄用支持部材と、を備え、洗浄用支持部材は、セラミックスまたは金属からなる棒状部と、該棒状部の外周面を囲繞するフッ素系樹脂およびシリコーン系樹脂の少なくともいずれかからなる接液部とを備え、該接液部は棒状部の軸方向に沿って直胴状であり、複数の洗浄用支持部材は、被洗浄物の載置面となるように、洗浄槽内に互いに離隔して配列されている、ことを特徴とする。

本開示の洗浄用支持部材は、セラミックスまたは金属からなる棒状部と、該棒状部の外周面を囲繞するフッ素系樹脂およびシリコーン系樹脂の少なくともいずれかからなる接液部とを備え、該接液部は棒状部の軸方向に沿っ
て直胴状である。

本開示によれば、接液部の表面に気泡が滞留することなく、上方に速やかに抜けていくので、被洗浄物の表面に気泡が付着するのが抑制される。その結果、被洗浄物をむらなく洗浄することができ、洗浄効率が向上する。

本開示の一実施形態に係る洗浄装置の概略断面図である。 図２に示す洗浄装置の概略平面図である。 本開示の一実施形態に係る洗浄用支持部材の概略正面図である。

以下、本開示の一実施形態に係る洗浄装置およびこれに使用する洗浄用支持部材について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、超純水を用いた洗浄について説明しているが、純水を用いた洗浄の場合も同様にして適用可能である。

図１および図２に示すように、本実施形態の洗浄装置１は、洗浄用の超純水１０が入れられた洗浄槽２と、該洗浄槽２の底部に設置された超音波振動子３と、該超音波振動子３から超音波が照射される領域に被洗浄物４を配置するための複数の洗浄用支持部材５と、を備える。洗浄槽２は、ステンレス鋼などの金属または樹脂で作られており、底部に超純水導入口６が設けられ、壁面上部には洗浄槽２内の超純水１０をオーバーフローさせて排出する排出口７が設けられている。なお、超純水導入口６および排出口７の位置は、上記に限定されない。

超音波振動子３は、被洗浄物４への超音波の照射によって、被洗浄物４に付着した微細なパーティクルを除去する機能を有する。超音波が照射される領域とは、本実施形態の場合、超音波振動子３の上方になる。

当該領域に被洗浄物４を配置するための複数の洗浄用支持部材５は、図２に示すように、それぞれが棒状で構成され、被洗浄物４の載置面となるように洗浄槽２内に互いに離隔して配置されている。隣接する洗浄用支持部材５、５の間隔は、載置する被洗浄物４の大きさ等によって適宜決定することができる。

洗浄用支持部材５は、セラミックスまたは金属からなる棒状部と、該棒状部の外周面を囲繞するフッ素系樹脂およびシリコーン系樹脂の少なくともいずれかからなる接液部とを備える。接液部と棒状部は、それらの間に液が浸入しないように互いに密着しているのが好ましい。

接液部は、棒状部の軸方向に沿って直胴状である。直胴状とは、図３に示すように、凹凸のない外周面を有することを意味する。接液部を構成するフッ素系樹脂およびシリコーン系樹脂は、耐熱性、非粘着性に優れているので、洗浄用支持部材５の耐久性を向上させ、長期間使用することができる。このようなフッ素系樹脂としては、例えばパーフルオロアルコキシアルカン、テトラフルオロエチレン等が挙げられる。シリコーン系樹脂としては、フッ素化したポリシロキサンを含む化合物またはシリコーンオリゴマーを含む組成物である、

接液部が棒状部の外周面を囲繞するとは、例えば、棒状部の外周面を接液部が被覆していることを意味している。被覆するとは、熱収縮チューブを熱収縮によって棒状部の外周面に密着させる場合や、塗料の塗布、浸漬、スプレー等によって被覆する場合などが挙げられ、なかでも不純物の混入を低減するうえで、熱収縮チューブによる被覆が好ましい。熱収縮チューブとしては、例えばパーフルオロアルコキシアルカン、テトラフルオロエチレン、シリコーン系樹脂等からなる。

接液部が棒状部の外周面を囲繞する他の例としては、接液部が軸方向に沿って貫通孔を有する筒状体で構成され、貫通孔の内部に棒状部が打ち込み等によって挿入されている場合である。貫通孔を有する筒状体としては、例えばパーフルオロアルコキシアルカン、テトラフルオロエチレン、シリコーン系樹脂等の筒状成形体が挙げられる。

棒状部は、円柱状などの形態を有し、セラミックスまたは金属からなる。セラミックスとしては、例えばアルミナ、炭化珪素、窒化珪素、炭化チタン等が挙げられる。金属としては、例えば鉄、アルミニウム、銅およびそれらの合金が挙げられ、なかでもSUS304L、SUS304ULC、SUS310ULC、SUSXM15J1などのステンレス鋼を使用するのがよい。特に、ステンレス鋼は、超純水洗浄前の酸洗浄工程で使用する酸（硫酸、硝酸、塩酸等）の蒸気の影響を受けやすい環境下でも酸に対する耐食性が高いので長期間に亘って用いることができる。

棒状部が円柱状形態を有する場合、接液部の肉厚は、棒状部の外径の４％以上５０％以下であるのがよい。例えば、棒状部の外径が７．４ｍｍで肉厚が０．３ｍｍの場合は４％であり、棒状部の外径が４ｍｍで肉厚が２ｍｍの場合は５０％である。接液部の肉厚が４％以上であると、洗浄回数が増えても接液部は破れにくくなるので、長期間に亘って用いることができる。また、接液部の肉厚が５０％以下であると、接液部が破れた後、接液部を薬剤で除去して棒状部を再利用する場合、接液部の除去を効率的に行うことができる。

接液部の外周面の粗さ曲線における２乗平均平方根傾斜（ＲΔｑ）の平均値は、０．０５以上０．２以下であってもよい。
粗さ曲線における２乗平均平方根傾斜（ＲΔｑ）とは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に準拠して測定される、粗さ曲線の基準長さｌにおける局部傾斜ｄＺ／ｄｘの２乗平均平方根であり、以下の式：

によって規定されるものである。

２乗平均平方根傾斜（ＲΔｑ）の数値が大きいと、表面の凹凸は険しくなり、２乗平均平方根傾斜（ＲΔｑ）の数値が小さいと、表面の凹凸はなだらかになる。
２乗平均平方根傾斜（ＲΔｑ）の平均値が０．０５以上であると、純水や超純水に対する接触角が小さくなるため、親水性となる。外周面が親水性になると、複数の連続的な洗浄工程で用いる場合、前工程から後工程へ純水等の持ち込み量が少なくなるため、純水等の汚染を抑制することができ、その交換寿命を長くすることができる。
２乗平均平方根傾斜（ＲΔｑ）の平均値が０．２以下であると、外周面上の凹部が減少するため、凹部内から生じるパーティクルによる汚染のおそれを低減することができる。

２乗平均平方根傾斜（ＲΔｑ）は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に準拠し、形状解析レーザ顕微鏡（(株)キーエンス製、ＶＫ－Ｘ１１００またはその後継機種）を用いて測定することができる。測定条件としては、まず、照明方式をリング照明、倍率を２４０倍、カットオフ値λｓを無し、カットオフ値λｃを０．０８ｍｍ、カットオフ値λｆを無し、終端効果の補正を有り、測定対象とする外周面から１か所当たりの測定範囲を、例えば、１４２０μｍ×１０７０μｍに設定する。各測定範囲毎に、測定範囲の長手方向に沿って測定対象とする線を４本引いて、面形状補正を行い、うねりを除去した後、線粗さ計測を行う。測定範囲は軸方向に沿って３箇所選択し、１２本の線毎に２乗平均平方根傾斜（ＲΔｑ）を測定し、その測定値の平均値を求めればよい。計測の対象とする評価長さは、例えば、１本当たり１２８０μｍである。

複数の洗浄用支持部材５は、接液部が透明ないし半透明であるのがよい。これにより、棒状部の外周面に付着した汚れ、錆び等を容易に視認することができるので、洗浄用支持部材５の交換時期を推定しやすくなる。接液部を透明ないし半透明にするには、透明のフッ素樹脂を使用するのがよく、例えば、前記したパーフルオロアルコキシアルカンは透明ないし半透明である。

好ましくは、複数の洗浄用支持部材５は、接液部が透明ないし半透明である第１の洗浄用支持部材と、接液部が白色系である第２の洗浄用支持部材と、を備えるのがよい。これにより、棒状部の外周面の汚れは透明ないし半透明の第１の洗浄用支持部材で視認でき、接液部の接液面に付着した汚れは、白色系の第２の洗浄用支持部材で視認できる。接液部を白色系とするには、白色系のフッ素樹脂を使用するのがよく、例えば、前記したテトラフルオロエチレンは白色系である。
透明ないし半透明の第１の洗浄用支持部材と白色系の第２の洗浄用支持部材とは、例えば交互に配置してもよく、あるいは両者の比率を変えて配置してもよい。
ここで、樹脂の成分は、赤外線分光分析装置で吸収スペクトルを測定することによって同定すればよい。

洗浄用支持部材５は、図３に示すように、両端にねじ部８，８が形成されている。このねじ部８，８を利用して、複数の洗浄用支持部材５が図２に示す矩形状の枠体９に固定される。これにより、被洗浄物と接液部との間で働く静止摩擦力によって、被洗浄物の保持安定性を高くすることができる。

複数の洗浄用支持部材５および枠体９は、いずれも円柱状であって、枠体９の外径は、洗浄用支持部材５の外径よりも大きいのが好ましい。これにより、剛性の高い洗浄槽地と
することができるので、信頼性が向上する。枠体９は架台１１によって洗浄槽２内の超音波振動子３の上方に配置されている。

本開示に実施形態に係る洗浄装置１を用いて被洗浄物４を超純水１０で洗浄するには、図１に示すように、被洗浄物４を複数の洗浄用支持部材５の上に載置し、超純水１０を導入口６より洗浄槽２内に導入し、超純水洗浄を行う。

本開示における被洗浄物４は、図１に示すような平板状のものに限定されず、種々の形状のものが適用可能である。そのため、半導体製造装置の各種部品をはじめ、その他の凹凸のある加工品にも適用することができる。

１ 洗浄装置
２ 洗浄槽
３ 超音波振動子
４ 被覆層
５ 洗浄用支持部材
６ 超純水導入口
７ 排出口
８ ねじ部
９ 枠体
１０ 超純水
１１ 架台

Claims (10)

1. 洗浄用の純水または超純水が入れられた洗浄槽と、
   該洗浄槽の底部に設置された超音波振動子と、
   該超音波振動子で発生した超音波が照射される領域に被洗浄物を配置するための複数の洗浄用支持部材と、を備え、
   前記洗浄用支持部材は、セラミックスまたは金属からなる棒状部と、該棒状部の外周面を囲繞するフッ素系樹脂およびシリコーン系樹脂の少なくともいずれかからなる接液部と、を備え、該接液部は、前記棒状部の軸方向に沿って直胴状であり、
   複数の前記洗浄用支持部材は、前記接液部が透明ないし半透明である第１の洗浄用支持部材と、前記接液部が白色系である第２の洗浄用支持部材と、を備え、
   複数の前記洗浄用支持部材は、被洗浄物の載置面となるように、前記洗浄槽内に互いに離隔して配置されている、ことを特徴とする洗浄装置。
2. 前記接液部は、前記棒状部の外周面を被覆している請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記接液部は、軸方向に沿って貫通孔を有する筒状体であって、前記貫通孔の内部に前記棒状部が挿入されてなる請求項１に記載の洗浄装置。
4. 前記フッ素系樹脂は、パーフルオロアルコキシアルカンまたはテトラフルオロエチレンである、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の洗浄装置。
5. 前記シリコーン系樹脂は、フッ素化したポリシロキサンを含む化合物またはシリコーンオリゴマーを含む組成物である、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の洗浄装置。
6. 前記棒状部がステンレス鋼からなる請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の洗浄装置。
7. 前記接液部の肉厚は、前記棒状部の外径の４％以上５０％以下である請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の洗浄装置。
8. 前記接液部の外周面の粗さ曲線における２乗平均平方根傾斜（ＲΔｑ）の平均値が、０．０５以上０．２以下である請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の洗浄装置。
9. 複数の前記洗浄用支持部材は、その両端が矩形状の枠体に固定されてなる請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の洗浄装置。
10. 複数の前記洗浄用支持部材および前記枠体は、いずれも円柱状であって、前記枠体の外径は、前記洗浄用支持部材の外径よりも大きい請求項９に記載の洗浄装置。