JPH073577B2

JPH073577B2 - 基板の洗浄方法

Info

Publication number: JPH073577B2
Application number: JP12175185A
Authority: JP
Inventors: 和則今村
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1985-06-05
Filing date: 1985-06-05
Publication date: 1995-01-18
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: JPS61279857A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）本発明は微小な凹凸段差から成るパターンが形成された
基板，特に半導体製造時のフォトリソグラフィ工程に使
用されるフォトマスク（又はレチクル）や，半導体ウェ
ハ等を洗浄する方法に関する。

（発明の背景）半導体素子を製造するフォトリソグラフィ工程では，通
常光学的な露光転写装置により，フォトマスクやレチク
ル上の回路パターン像を半導体ウェハ上に焼き付けてい
る。この場合，フォトマスクやレチクル上に異物が付着
していると，転写された回路パターン上で欠陥となり，
製造された半導体素子の不良を招く。

そこで，マスクやレチクル上の異物の有無を自動的に検
出して，異物が認められたときは，洗浄装置によってそ
の異物を除去することが行なわれている。この洗浄装置
としては，各種の方式のものが提案され，製品化されて
いるが，異物の除去能率（洗浄効率）の高い方式とし
て，ブラシ洗浄が注目されている。ブラシ洗浄とは，マ
スクやレチクル（基板）の表面に回転ブラシを押圧させ
て，摩擦により異物を除去する方式である。回転ブラシ
による洗浄には大きく分けて２種の方法があり,1つは基
板表面と平行な面内でブラシを回転させて摩擦するもの
であり，もう１つはローラ状のブラシを回転させて基板
とローラブラシとを相対移動させて基板全面を摩擦する
ものである。

ところがいずれの方法にしろ，ブラシが基板の端部に衝
突すると，ブラシの毛から，微小なブラシ片（数ミクロ
ン以下）が発生するといった現象が見い出された。ブラ
シ洗浄ではブラシによる摩擦（ブラッシング）と同時に
洗浄液を基板に噴射して，あるいは洗浄液内に基板を浸
けて，異物を洗い流すようにしているが，ブラシ片が多
量に発生すると，これがパターンの凹凸段差のエッジ部
にひっかかり，完全に除去できない，といった欠点が生
じる。

（発明の目的）そこで本発明は，摩擦によって基板を洗浄する際，基板
を摩擦するスクラブ材自体から発生する異物を低減し，
洗浄効果を向上させた洗浄方法を提供することを目的と
する。

（発明の概要）本発明は，ブラシ（又はスポンジ）等のスクラブ材によ
って基板を摩擦する際，スクラブ材が基板の端面部に衝
突するのをさけるように，基板表面のスクラブ材による
洗浄面を制限することを技術的な要点をしている。

（実施例）第２図は本発明の実施例が適用される自動洗浄装置の全
体概略図である。

レチクルやマスク等のガラス基板５は収納部１に収納さ
れ，収納部１から最も離れた位置に，本発明の方法が適
用されるブラシ洗浄槽２が配置され，その隣りで収納部
１にはさまれた位置には，アルコールを用いてガラス基
板５を洗うリンス槽３が配置され，さらに，リンス槽３
と収納部１にはさまれた位置にはフレオン蒸気を用いて
ガラス基板５を乾燥する蒸気乾燥槽４が配置されてい
る。この収納部1,ブラシ洗浄槽2,リンス槽3,及び蒸気乾
燥槽４（以下，単に蒸気槽４と呼ぶ）はガラス基板５の
直線的な搬送経路６に沿って配列される。収納部１に収
納された洗浄すべきガラス基板５は，縦に保持された状
態で経路６に従って，蒸気槽4,リンス槽３を飛び越し
て，ブラシ洗浄槽２の上方に位置決めされる。ブラシ洗
浄槽２の内部には，上から順番に，ガラス基板５に純水
を噴射する純水噴出部（水洗手段）７と，アンモニア水
溶液等の洗浄液を噴出する洗浄液噴射部（洗浄液塗布手
段）８と，ガラス基板５の表面を擦るように回転するブ
ラシ（スクラブ材）11とが，各々飛散防止板9,10によっ
て区画して配置されている。またブラシ洗浄槽２の底部
12は錐体状になっており，排液の回収効率を高めてあ
る。

リンス槽３の内部には，純水をイソプロピルアルコール
液（以下,IPAとする）等に置換するために，そのIPAを
噴出するIPA噴出部13が設けられ，ガラス基板５の両面
をIPAでリンスする。また，このリンス槽３の底部14も
錐体状に形成され，排液の回収効率を高めてある。蒸気
槽４の底部にはフレオン液16が供給ライン18から所定量
ずつ供給され，ヒーター19によって加熱される。これに
よってフレオン蒸気が槽４内に満され，ガラス基板５の
蒸気乾燥が行なわれる。ガラス基板５によって凝縮して
滴下するフレオン液は，純度が低く，汚れているので，
フレオン液16と混じることのないように受皿17aで受け
て回収ライン17bを介して回収される。尚，蒸気槽４の
上方部周辺には冷却管15が設けられ，フレオン蒸気が槽
外に流出するのを防ぐ。

第３図はブラシ洗浄槽２の拡大斜視図である。ガラス基
板５はアーム20によって端面部を両方から狭持されて，
縦状態でガラス基板５の表面と平行なｙ方向とｚ方向と
に搬送される。

このブラシ洗浄槽２の上部は，ガラス基板５とアーム20
が進退できるだけの開口部21が設けられて，密閉されて
いる。この構造は，槽２内にほこりが進入することを防
ぐとともに，内部の各種液体のミスト（飛沫）が外部に
出ることを防ぐのに有効である。さて，純水噴射部７
は，開口部21から下方に進入してくるガラス基板５の両
面に平行して配置されたパイプ7a,7bと，このパイプ7a,
7bのそれぞれの２ヶ所に設けられた噴射パズル22,23,2
4,25とから構成される。パイプ7a,7bには一定の圧力の
純水が供給され，噴射ノズル22〜25はその圧力によって
純水を扇状の液膜にして噴出する。ノズル22〜25は，純
水がガラス基板５の表面の横方向（図ではｙ方向）に扇
状に広がって噴出すると共に，ガラス基板５の表面に上
下方向にはほとんど広がらないように噴出するような構
造になっている。

さて，パイプ7a,7bの下方には各々飛散防止板9a,9bが槽
２の中央部に向けて下方に傾斜した状態で互いに対向し
て設けられている。飛散防止板9aと9bの下端部は，ガラ
ス基板５とアーム20とが通過するように適当な間隔で離
されている。この飛散防止板9a,9bは，ノズル22〜25か
らの純水，あるいは一度ガラス基板５に噴射されてはね
返った純水が再び飛沫となって上方にはね返るのを防止
するものである。

さて，ガラス基板５が飛散防止板9a,9bの間を通り，さ
らに下方に移動すると，洗浄液噴出部８に至る。洗浄液
噴出部８が純粋噴出部７と同様にガラス基板５と平行に
位置するパイプ8a,8bと，そのパイプ8a,8bの各々に設け
られた噴射ノズル26,27,28,29とから構成される。これ
らパイプ8a,8bとノズル26〜29の配置は，前述の純水噴
出部７と同様である。加圧された洗浄液，例えばアンモ
ニア水溶液はパイプ8a,8bに供給され，そのアンモニア
水溶液はノズル26〜29から，扇状にガラス基板５の両面
に噴射される。この場合，アンモニア水溶液は必ずしも
液膜状である必要はない。このパイプ8a,8bの下方に，
飛散防止板9a,9bと同様に，飛散防止板10a,10bが槽４の
中央部に向けて下方に傾斜して設けられている。この飛
散防止板10a,10bの働きも飛散防止板9a,9bと同様に，ノ
ズル26〜29からのアンモニア水溶液が上方に飛沫になっ
て散らないようにするものであるが，そればかりでな
く，その下側に配置された回転ブラシ11からの飛沫が，
上方に飛び出すのを防ぐ働きもある。

この回転ブラシ11はガラス基板５の表面に平行に配置さ
れた回転軸O₁を有する円柱状のブラシ11aと，回転軸O₂
を有する円柱状のブラシ11bとからなる。そのブラシ11
a,11bはガラス基板５は飛散防止板10aと10bの間の間隙
を通って下方にきたとき，そのガラス基板５を狭み込む
ように，回転軸O₁とO₂との間隔35が定められている。そ
して，ブラシ11a,11bの毛は，例えばナイロン材であ
り，各回転軸O₁，O₂に対して半径方向に延びるように植
毛されている。ブラシ11aは第３図の矢印50aで示すよう
に回転軸O₁を中心に時計回りに回転し，ブラシ11bは矢
印50bで示すように回転軸O₂を中心に反時計回りに回転
する。すなわち，ブラシ11aと11bに挟み込まれたガラス
基板５は，ブラシ11a,11bの回転によって，槽４の底部1
2の方，（下方）にたくし込まれるように擦られる。こ
のため，ガラス基板５の両面に付着した異物（ゴミやシ
ミ等）は，ブラシ11a,11bの毛によって底部12の方へ擦
り落される。尚，円柱状のブラシ11a,11bの軸方向の長
さは，ガラス基板５の横幅方向にできるだけ広く接触す
るとともに，ガラス基板５の両端面部を保持するアーム
20,及びガラス基板５の垂直な左方の端面部には触れな
いような長さに定められる。これはブラシ11a,11bの毛
の磨耗，すなわち，ブラシ片の発生を防ぐために極めて
有効である。またブラシ11a,11bの噛合せ部分と，純水
噴出部７からの純水がガラス基板にあたる位置との間隔
は少なくともガラス基板の上下方向の幅（高さ）よりも
大きく定められている。

尚，第３図において，ブラシ洗浄槽４はパッキングを介
した接合部34を境に，上側部と下側部とに分離可能に構
成されていて，純水噴出部7,洗浄液噴出部８及び飛散防
止板9,10は上側部に設けられて装置全体に対して固定で
あり，ブラシ11a,11bが設けられた下側部が上側部に対
して下方に取りはずせる。これはブラシ11a,11bの交換
を容易にするためである。その下側部にはブラシ11a,11
bを個別に回転させるモータが第４図にように一体に設
けられている。第４図はその下側部のみを示す平面図で
あり，ここではブラシ11aを回転させるモータ40aと，モ
ータ40aの回転をブラシ11aの回転軸O₁に伝えるベルトド
ライブ機構41aのみを図示する。ブラシ11bについてもモ
ータ40b,ベルトドライブ機構41bが槽４の下側部に一体
に設けられている。

第５図は搬送アーム20の駆動とブラシ洗浄槽４の駆動を
制御する制御系の回路ブロック図である。装置全体は主
制御部（以下,MCUと呼ぶ）60によって統括制御される。
MCU60からの各種指令はインターフェイス回路（以下,IF
と呼ぶ）61を介して各駆動部に送られる。駆動回路62
は,MCU60の指令でパイプ7a,7bに加圧された純水を供給
するか否かを切替える電磁弁63を駆動する。駆動回路64
はMCU60の指令でパイプ8a,8bに加圧された洗浄液（アン
モニア水溶液）を供給するか否かを切替える電磁弁65を
駆動する。駆動回路66はMCU60からの指令で，ブラシ11
a,11bを回転させるモータ40a,40bを個別に駆動する。

モータ等の動力源を含む駆動部（以下,ZACTと呼ぶ）67
はMCU60からの指令に応じて，アーム20を上下動（Ｚ方
向の移動）させる。その移動量もMCU60によって指令さ
れる。同様に動力源を含む駆動部（以下,YACTと呼ぶ）6
8は,MCU60からの指令に応じて，アーム20をｙ方向，す
なわち，ガラス基板５の表面に沿った方向に移動させ
る。そのｙ方向の移動量もMCU60によって指令される。
このように，ガラス基板５を縦状態に保持して，その表
面と平行な方向に搬送させることによって，雰囲気中に
漂う微小なゴミのガラス基板５表面への付着を低減させ
る効果が得られる。

次に本実施例のブラシ洗浄の動作を説明する。開口部21
から降下してきたガラス基板５は，第３図中に示した純
水噴出部７の位置で純水リンスされ，ガラス基板５の両
面が湿潤されるとともに，場合によっては純水の噴射圧
力で弱く付着した異物も洗い流される。次にガラス基板
５はさらに降下して，ノズル26〜29からのアンモニア水
溶液の噴射を受けつつ，回転ブラシ11によりブラッシン
グされる。このときの動作を第１図に基づき詳細に説明
する。

ガラス基板５は，まず第１図に示すように，アンモニア
水溶液AQの噴射を受けないような位置ａに，基板上端面
5aが位置する如く位置決めされる。位置ａはブラッシン
グ時の初期位置でもある。アンモニア水溶液AQは,2つの
回転ブラシ11a,11bが接する（若しくは最接近する）位
置ｃの上方でノズル26（27）からの水溶液とノズル28
（29）からの水溶液とがぶつかり合うように噴射され
る。

さて，初期位置ａにあるガラス基板５は，その上端面5a
が第１図の位置b,すなわち２つの回転ブラシ11a,11bの
下方の位置にくるまで一定速度で降下される。次のガラ
ス基板５は再び上端面5aが初期位置ａにくるまで一定速
度で上昇される。以上で１回のブラッシング操作が終わ
る訳であるが,MCU60は，このブラッシング操作，すなわ
ちガラス基板５の位置a,位置b,位置ａの往復動作を異物
の付着状態に応じて任意の回数だけ繰り返すように指令
する。もちろん,1回のブラッシング操作だけでもよい
し，またガラス基板５がそれ程汚れていなければ，本来
露光する必要のない周辺部まで洗浄する動作（位置a,b
間の往復）を省いても同様の効果が得られる。次にガラ
ス基板５は，その上端面5aが位置ｃよりも上方の位置ｄ
に位置するまで降下し，その後再び位置ａまで上昇す
る。この位置ａと位置ｄとの間の往復動作は少なくとも
１回，若しくは複数回繰り返される。従って位置a,d間
でのブラッシング中，回転ブラシ11a,11bは上端面5aに
衝突することがなく，ブラシ片の発生はほとんど無くな
る。

ここでブラシ片の発生の様子について，さらに第６図を
参照して説明する。第６図は，第１図中の位置ｃに上端
面5aが位置した状態を示す。このような状態は上端面5a
が位置ａから位置ｂに降下する途中，又は位置ｂから位
置ａに上昇する途中で起り得る。特に位置ｂから上昇す
る過程においては，回転ブラシ11a,11bがガラス基板５
の両面5b,5cを上から下に擦るように回転しているこ
と，及びガラス基板５が上昇していることから，ブラシ
の毛の上端面5aに最も激しく衝突することになる。ブラ
シの毛の先端が上端面5aと表面5b,5cとの成す角部に当
ると，毛の先端部は微小な片となって飛び散ることにな
る。しかしながら本実施例ではブラシが上から下に擦っ
ていること，基板５が上昇していること，及びアンモニ
ア水溶液AQが上から下に噴射していることから，発生し
たブラシ片はガラス基板５の表面5b,5cに沿って上から
下に流され，そして第１図中に示した下端面5dから槽２
の底部に洗い落とされることになる。一般にガラス基板
５の一方の表面5cは凹凸のない単なるガラス面であるた
め，ブラシ片は表面5cに残ることなく下端面5dから洗い
落とされる。ところが，他方の表面5bには，第７図に示
すようにクロム等の薄膜PTがパターニングされて蒸着さ
れるため，上端面5aと平行にｙ方向に伸びた薄膜PTのエ
ッジ部には，ブラシ片Brが残る可能性が高い。従って，
ガラス基板５の上端面5aが位置ａと位置ｂとの間を往復
するようにブラッシングしただけでは，第７図に示した
ようにブラシ片Brが表面5b上に残存することになる。そ
こで本実施例のように上端面5aを位置ａと位置ｄとの間
で往復させることにより，たとえブラシ片Brが薄膜PTの
段差エッジ部に付着したとしても，端面5aでブラシ片Br
を発生していないので個数が少なく，それは複数回のブ
ラッシングの際に洗い流されることになる。このため，
第１図に示した位置ｃと位置ｄとの間隔は，表面5b上の
薄膜PTの形成領域から上端面5aまでの間隔と同程度に定
められる。通常のマスクやレチクルではガラス基板５の
周辺までパターニングされることなく，周辺に数mm〜十
数mm程度の余白部がある。この余白部は本来の露光や検
査等に寄与する領域ではないので，ブラッシングが不十
分なための異物のわずかな残存は，それ程大きな問題と
はならない。尚，回転ブラシ11a,11bの毛先はガラス基
板５の下端面5dに衝突することも起り得るが，下端面5d
で発生したブラシ片は，回転ブラシの回転方向とアンモ
ニア水溶液AQの噴射方向とから，下方に洗い落されるの
で，表面5b上の薄膜形成領域に付着する可能性は皆無で
ある。

また，ガラス基板５の表面のできるだけ広い領域を正確
に洗浄するような場合は，レチクルやマスクの周辺の余
白部の寸法情報をMCU60に入力するようにし，アーム20
の上下動の際に，その寸法情報に基づいて上端面5aがブ
ラシと衝突しないような，ぎりぎりの位置になるまでガ
ラス基板５を降下させることもできる。

さて，位置a,d間のブラッシングが終了したら，アンモ
ニア水溶液AQの噴射が停止され，ガラス基板５は位置ａ
から上昇して，再び純水リンスされた後，開口部21から
槽２の上方に引き出される。

上記実施例では２つの回転ブラシ11a,11bの間隔35（第
２図参照）が一定であるものとしたが，その間隔が数mm
程度可変できるような構成にしておくと，基板５の上端
面5aが位置ｃにきたとき，間隔35を広げてブラシが上端
面5aに衝突しないようにすることができる。この場合も
基板５の洗浄面を制限する点で同様の効果が得られる。
さらに回転ブラシ11a,11bの軸O₁,O₂を垂直に立てて，基
板５を直立させた状態で水平に移動させるような構成に
おいても同様である。この場合は，基板５の垂直な端部
からブラシ片が発生することになる。

尚，ガラス基板５の位置a,b間の往復によるブラッシン
グと，位置a,d間の往復によるブラッシングとを，どの
ように組み合わせるかをMCU60に予め記憶しておくとよ
い。その際，公知の異物検査装置からのゴミ付着情報も
加味することが望ましい。

次に本発明の第２の実施例によるブラッシング方法を第
８図に基づき説明する。本実施例では，アンモニア水溶
液AQをガラス基板５の両側からほぼ水平に表面5b,5cに
沿って噴射させるようにする。そのため装置としては，
ほとんど広がることのないようにアンモニア水溶液AQを
噴射するノズル32a,32b,33a,33bを設ける。ノズル32a,3
2bは回転ブラシ11aの上側で基板５にアンモニア水溶液A
Qが噴射されるように配置され，ノズル33a,33bは回転ブ
ラシ11aの下側で基板５にアンモニア水溶液AQが噴射さ
れるように配置されている。このように回転ブラシの回
転軸とほぼ平行に水溶液AQを噴射すると，表面5b上の段
差エッジ部に付着したブラシ片Brを洗い流す効果が向上
する。ブラシ片Brが引っかかる段差エッジは，先の説明
からも明らかな如く，ブラシの回転軸O₁,O₂とほぼ平行
なエッジであるため，そのエッジに沿ってブラシ片Brは
噴射圧力で押し流されることになる。

以上，本発明の各実施例を説明したが，その他の実施例
として，カップ状ブラシを使う場合もある。この場合，
カップ状ブラシはガラス基板５の表面と平行な面内で回
転するので，基板上の薄膜形成領域は擦り，端面部は擦
らないように，カップ状ブラシの直径を定めておけばよ
い。またカップ状ブラシの直径が薄膜形成領域よりもか
なり小さい場合は，カップ状ブラシを回転させつつ，基
板とブラシとを相対的に２次元移動させる必要がある
が，この際カップ状ブラシが基板の端面部に衝突しない
ように，その２次元移動の範囲を制限すれば同様の効果
が得られる。

またスクラブ材としては，ブラシ以外にスポンジ等を用
いても同様の効果が得られる。また回転ブラシの場合
は，ブラシが基板の端面に当たるような位置にきたと
き，強制的に回転を停止させても同様である。

（発明の効果）以上，本発明によればスクラブ材が基板の端部と衝突し
ないようにしたので，スクラブ材自体から発生する微小
な異物（ブラシ片，スポンジ片等）が極めて少なくな
り，スクラブ材自体が汚染源となることがなくなり，基
板の洗浄効率が各段に向上するといった効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例によるブラッシング工程の
様子を説明する図，第２図は自動洗浄装置の全体の構成
を概略的に示す配置図，第３図はブラシ洗浄槽の構成を
示す斜視図，第４図は回転ブラシの駆動機構を示す平面
図，第５図は制御系の回路ブロック図，第６図は回転ブ
ラシとガラス基板の配置の一例を示す平面図，第７図は
ガラス基板の部分断面を示す断面図，第８図は本発明の
他の実施例を示す平面図である。〔主要部分の符号の説明〕２……ブラシ洗浄槽５……ガラス基板， 5a,5b……端面 11a,11b……回転ブラシ（スクラブ材） PT……薄膜,Br……ブラシ片

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板状の基板とスクラブ材とを相対的に移動
して摩擦によって該基板の表面を洗浄する方法におい
て，該スクラブ材が前記相対的な移動方向に関する前記基板
の端部に衝突しないように、前記端部付近では前記スク
ラブ材を前記基板表面から離し、前記基板表面の前記スクラブ材による洗浄面を制限した
ことを特徴とする基板の洗浄方法。
【請求項２】前記スクラブ材は円筒状ローラに放射状に
植毛した一対の回転ブラシであって，該一対の回転ブラ
シの間に前記基板が位置するように、前記回転ブラシと
前記基板とを相対移動させる際，前記回転ブラシが前記
基板の端部に衝突しないように，前記基板の端部付近で
は前記回転ブラシの間隔を広げることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項３】前記回転ブラシは前記基板と掻き出す方向
に回転し、前記回転ブラシと前記基板とを相対移動させ
る際，前記回転ブラシが前記掻き出す方向に関して後ろ
側の前記基板の端部付近で、前記回転ブラシの間隔を広
げることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の方
法。
【請求項４】前記スクラブ材による摩擦の際，前記基板
表面に対して少なくとも２方向から洗浄液を噴射するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項５】前記スクラブ材は，前記基板表面と平行な
面内で回転するブラシであって，該ブラシの回転によっ
て摩擦される領域が前記基板の大きさよりも小さくなる
ように，該ブラシの大きさを制限したことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の方法。