JPH09206713A - 洗浄方法および洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶基板の洗浄工程において、ブラシを用い
ると基板を傷つけるおそれがある。また低周波の超音波
振動を付与した純水を用いた洗浄では、大きなパーティ
クルを除去できるが、小さなパーティクルや有機物さら
に金属を除去することは困難である。 【解決手段】 液晶基板などの被洗浄物に対し、低周波
の超音波を印加した純水を付与しさらに高周波を付与す
るオゾン水により洗浄を行う。低周波の超音波を付与し
た純水ではキャビテーション効果により比較的大きなパ
ーティクルを除去できる。さらに純水にオゾン水を混合
しさらに高周波の超音波振動を印加した純水で洗浄する
と、高周波振動の加速度で微細なパーティクルを除去で
き、またオゾン水の酸化力により有機物や金属の汚染物
を有効に除去できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶基板の製造工程
または半導体の製造工程などにおいて基板などの被洗浄
物の表面の付着物を除去する洗浄方法および洗浄装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶基板を製造するプロセスでは、基板
表面にインジウム（Ｉｎ）などの金属をスパッタして金
属膜を形成する成膜工程、およびこの金属膜の上にレジ
スト層を形成し、このレジスト層の上からエッチング処
理し金属膜を部分的に除去して電極を形成する工程、さ
らに金属電極の上に配向膜を形成する工程などがある。
またＴＦＴを用いる液晶基板においては、ＴＦＴを形成
するためのスパッタやＣＶＤによる金属膜の成膜工程、
レジスト層を形成するコーティング工程、金属膜の一部
を除去するエッチング工程などが含まれる。

【０００３】このような液晶基板の製造工程において
は、基板表面に空気中の粒子が付着し、またエッチング
処理工程やレジスト層の形成工程において金属や有機物
が付着し、また、基板表面に自然酸化膜も形成されるこ
とがある。このような汚染物質が基板と電極または電極
と配向膜との界面などに付着していると、電極間のコン
タクトが悪くなり、抵抗の増大及び配線不良などが生じ
る。よって、このような付着物の除去は高性能な素子を
製造するために非常に重要な工程であり、基板の製造段
階ごとに基板表面の洗浄を行い、付着物を可能な限り取
り除く必要がある。特にＴＦＴを形成する工程では、各
金属層を積層する面を高洗浄界面とすることが必要であ
るため、付着物の確実な除去作業が必要である。

【０００４】従来、基板表面の付着物の除去のために、
フロンガスを用いて基板表面を洗浄していたが、フロン
ガスは洗浄力は強いが自然環境へ悪影響を与えるため、
現在は使用されていない。そこで、図５に示すような純
水を使用した洗浄方法および洗浄装置が検討されてい
る。この洗浄方法および洗浄装置では、液晶基板の表面
に洗剤を含む純水（または水）を滴下してブラシにより
洗浄する工程１と、純水に超音波振動を与え、この純水
を基板表面に滴下または噴射する工程２、およびエアー
ナイフを用いるなどした乾燥工程３を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５に示す洗浄方法お
よび洗浄装置において、洗剤を滴下してブラシにより洗
浄する工程１では、１０μｍ以上の比較的大きいパーテ
ィクルの除去については効果的であるが、微小なパーテ
ィクルの除去には限界がある。また有機物の除去がある
程度可能であるが、基板表面に付着した金属汚染物の除
去が不可能であり、また、基板表面がブラシによる損傷
を受け、基板表面に形成した電極などが損傷を受けやす
い欠点がある。

【０００６】次に従来の超音波振動を印加した純水によ
る洗浄工程２では、４０ｋＨｚまたは５０ｋＨｚ程度の
比較的低周波の振動が純水に与えられる。超音波振動が
純水に与えられると、純水の液表面にて振動が反射して
液中に粗密が形成され密な部分に空洞が発生する（キャ
ビテーション効果）。このキャビテーション効果により
基板表面のパーティクルが剥がされる。

【０００７】しかし、前記キャビテーション効果により
除去できるパーティクルの大きさは、超音波振動の周波
数に反比例するため、４０ｋＨｚまたは５０ｋＨｚの比
較的低周波の振動を与えた純水により除去できるパーテ
ィクルは比較的大きなものに限られ、２μｍ以下の微細
なパーティクルの除去は不可能である。また、低周波の
超音波振動を利用した前記キャビテーション効果による
洗浄では、有機物もある程度除去できるものとなってい
るが、基板表面に付着した金属の除去は困難である。

【０００８】このように、図５に示す洗浄工程１と洗浄
工程２の組み合せでは、金属の除去が困難である欠点を
有し、また微小なパーティクルおよび有機物の除去に関
しては完全なものではない。さらに、ブラシを用いた洗
浄工程においては、基板を損傷しやすいという致命的な
欠点を有している。したがって、洗浄工程の組み合せと
しては好ましいものではない。

【０００９】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、洗浄工程の組み合せを最適なものにして、大小双
方のパーティクルの除去ができ、且つ有機物と金属の除
去に対しても効果があり、さらに基板表面を損傷するこ
とのない洗浄方法および洗浄装置を提供することを目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の洗浄方法は、１
００ｋＨｚ以下の低周波振動を印加した純水を与えて被
洗浄物を洗浄する工程と、１ＭＨｚ以上の高周波振動を
印加した純水を与えて被洗浄物を洗浄する工程の双方を
備えたことを特徴とするものである。

【００１１】上記において、高周波振動を与える純水
に、オゾンが混入されていることが好ましい。

【００１２】また本発明の洗浄装置は、１００ｋＨｚ以
下の低周波振動を印加した純水を被洗浄物に与える給水
部を備えた低周波洗浄室と、１ＭＨｚ以上の高周波振動
を印加した純水を被洗浄物に与える給水部を備えた高周
波洗浄室とが、連続して配置され、両洗浄室間を被洗浄
物が移動可能とされたことを特徴とするものである。

【００１３】また上記において、高周波洗浄室の給水部
への純水の供給経路に、オゾン混合部が設けられている
ことが好ましい。

【００１４】本発明では、低周波の振動が印加された純
水と、高周波の振動が印加された純水との２種の洗浄水
により洗浄を行なう洗浄室が連続して設けられ、両洗浄
室間を被洗浄物が移動し、２種の洗浄が連続して行われ
る。ただし、１つの洗浄室内に前記２種の洗浄水を与え
る給水部を設け、同じ洗浄室内において、２種の洗浄水
を用いた洗浄が連続的に行われるようにしてもよい。

【００１５】低周波洗浄室では、純水に１００ｋＨｚ以
下の例えば７０ｋＨｚまたは５０ｋＨｚあるいは４０ｋ
Ｈｚの超音波振動が与えられ、この純水が、液晶基板な
どの被洗浄物に対し滴下され、またはノズルにて噴射さ
れ、あるいは回転する被洗浄物に対して滴下または噴射
される。１００ｋＨｚ以下の低周波の振動が純水に与え
られると、振動が液内を伝播し液と空気との界面で反射
され液面内に振動波長に基づいて分布する粗密が形成さ
れる。この密の部分に空洞が形成され（キャビテーショ
ン）、キャビテーション効果により、被洗浄物に付着し
ているパーティクルが剥がされて除去される。ただし、
キャビテーション効果により除去可能なパーティクルの
大きさは、純水内の振動の周波数に反比例するため、１
００ｋＨｚ以下の低周波の振動を与えた洗浄液では１０
μｍ以上の比較的大きなパーティクルの除去に効果的で
ある。ただし１０μｍ未満の大きさのパーティクルの除
去では効果がやや低下し、２μｍ以下の微細なパーティ
クルは除去が困難である。また有機物の除去は一応可能
であるがさほど効果的でない。

【００１６】次に高周波洗浄室では、１ＭＨｚ以上の高
周波の超音波振動が純水に与えられ、この純水が液晶基
板などの被洗浄物に滴下されまたは噴射され、あるいは
回転する被洗浄物に対して純水が滴下されまたは噴射さ
れる。１ＭＨｚ以上の高周波の超音波振動は、液中内を
伝播したときに、液と空気との界面から空気中へ逃げや
すく低周波のようなキャビテーション効果は発揮できな
い。しかし、純水中を伝播する振動が被洗浄物の表面に
過大な加速度を与えることになり、この加速度により被
洗浄物の表面の汚染を除去できる効果を生じる。

【００１７】高周波の加速度による汚染の除去は比較的
小さいパーティクルに対して有効であり、１０μｍ以下
の大きさのパーティクルの除去効果が高く、２μｍ以下
の微小なパーティクルを除去することも充分に可能であ
る。ただし、比較的大きなパーティクルの除去効果はな
い。この点は前記低周波の超音波振動が印加される洗浄
により補完される。

【００１８】また高周波の超音波振動が与えられる洗浄
水を使用した洗浄では、有機物の洗浄についても有効で
ある。高周波の振動の衝撃波または加速度により有機物
を有効に除去できる。

【００１９】次に被洗浄物に付着した金属汚染物につい
ては、低周波の超音波振動を印加した純水により除去す
ることは難しいが、高周波の超音波振動を印加した純水
を使用した洗浄では、高周波振動の加速度により付着金
属を取り除くことが可能である。また超音波振動を印加
する純水にオゾンを混合し、酸化力のある洗浄水にして
おくと、金属がオゾンにより酸化され金属のプラスイオ
ンになり、純水中に溶解しやすくなる。またオゾンを含
んだ酸化力のある純水を用いた洗浄では、被洗浄物に付
着している有機物がオゾンにより酸化され、ＣＯ₂とＯ₂
とに分解されるなどし、有機物に対する除去効果が高く
なる。

【００２０】このように、低周波の超音波振動を印加し
た純水による洗浄と、高周波の超音波振動を印加した純
水による洗浄とを併用していることにより、比較的大き
なパーティクルと１０μｍ以下または２μｍ以下の微小
なパーティクルを有効に除去できる。さらに有機物と金
属汚染物の除去も可能であり、特にオゾンを混合した純
水に高周波の超音波振動を印加した洗浄水を用いること
により、有機物および金属汚染物をさらに有効に除去で
きるようになる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の洗浄装置の構成を
示す構成ブロック図、図２は低周波振動を印加した洗浄
水を用いた洗浄部（洗浄室）の構造の一例を示す側面
図、図３と図４は高周波振動を印加した洗浄水を用いた
洗浄部（洗浄室）を構成例別に示す側面図である。図１
に示すように本発明の洗浄装置では、導入部（導入室）
Ａ、低周波印加水洗浄部（洗浄室）Ｂ、高周波印加Ｏ₃
水洗浄部（洗浄室）Ｃ、乾燥部（乾燥室）Ｄ、導出部
（導出室）Ｅが連続して設けられている。

【００２２】前記各部（各室）を隔てている隔壁１０に
は連絡口１１が形成されて、前記各部（各室）Ａないし
Ｅは、隣接するものどうしが連通している。導入部Ａか
ら導出部Ｅにかけて被洗浄物Ｗを保持した移送部材が連
続的に移動し、または隣接する室間を移送部材が往復移
動し、これにより、液晶基板などの被洗浄物Ｗが導入部
Ａから導出部Ｅへ順に移送される。

【００２３】図２は低周波印加水洗浄部（洗浄室）Ｂの
構造の一例を示している。この洗浄部Ｂでは、被洗浄物
Ｗが搬送路Ｌに沿って図示右側から左側に向かって移動
し、移動中の被洗浄物Ｗに対し上部給水部１２および下
部給水部１３から洗浄液が与えられる。図２の例では、
給水部１２および１３が噴射ノズルであり、この給水部
１２と１３から被洗浄物Ｗの上下両面に対し洗浄水が噴
射される。純水供給部１４は、限外ろ過膜や逆浸透膜装
置のような膜処理装置、イオン交換装置、紫外線照射装
置などを装備しており、水道水の微粒子、コロイダル物
質、有機物、金属、陰イオン、液存酸素などが極低濃度
まで除去される。

【００２４】前記給水部１２と１３には、基部に超音波
振動の発振部１２ａと１３ａが設けられている。この発
振部１２ａと１３ａは７０ｋＨｚの比較的低周波の振動
を発するものであり、純水供給部１４から前記発振部１
２ａと１３ａに与えられる純水に対して前記低周波の振
動が印加されて給水部１２と１３の先部から被洗浄物Ｗ
に噴射される。低周波の超音波振動が与えられた純水で
は、キャビテーション効果により被洗浄物の表面の比較
的大きなパーティクルが除去され、また有機物もある程
度除去される。

【００２５】図３は、高周波印加Ｏ₃水洗浄部（洗浄
室）Ｃの構造の一例を示している。この洗浄部Ｃでは、
図示右側から左側へ搬送路Ｌに沿って被洗浄物Ｗが移動
し、移動中の被洗浄物Ｗの上下面に対して、上部給水部
１５と下部給水部１６から洗浄水が噴射されて与えられ
る。純水供給部１４から各給水部１５と１６ヘの供給路
には、弁１８ａと１８ｂで分岐された径路が設けられ
て、この経路にオゾン（Ｏ₃）混合部１７が設けられて
いる。前記弁１８ａと１８ｂを切替えることにより、純
水供給部１４から供給される純水がオゾン混合部１７を
通過し、オゾンが混合される。前記弁１８ａと１８ｂの
切替えにより必要に応じてオゾンが混合され、オゾンを
混合した純水とオゾンを混合しない純水を選択して使用
できる。

【００２６】上部給水部１５と下部給水部１６には１．
５ＭＨｚの比較的高周波の超音波発振部が一体に設けら
れている。純水供給部１４から供給される純水に対して
前記発振部から１．５ＭＨｚの比較的高周波の超音波振
動が与えられる。１．５ＭＨＺの超音波振動が与えられ
た純水が、給水部１５および１６から被洗浄物Ｗに与え
られると、超音波振動の加速度および衝撃により、被洗
浄物Ｗの表面から比較的小さなパーティクルが除去さ
れ、例えば２μｍ以下の微細なパーティクルも除去され
る。また被洗浄物Ｗの表面の有機物も除去できる。

【００２７】また純水供給部１４からの純水をオゾン混
合部１７を経て供給すると、純水にオゾンが混合されて
酸化力を有する洗浄水が生成され、この洗浄水に対しさ
らに給水部１５と１６により高周波振動が与えられる。
オゾンが混合された洗浄水を使用すると、被洗浄物Ｗの
表面の有機物を分解して効果的に除去でき、また金属を
酸化して有効に除去できるようになる。導入部Ａから導
入された被洗浄物Ｗが低周波印加水洗浄部Ｂおよび高周
波印加オゾン（Ｏ₃）水洗浄部Ｃを通過して洗浄される
と、被洗浄物Ｗの表面の大きなパーティクルと微細なパ
ーティクル、有機物および金属の全ての種類の汚染物質
を除去することができる。洗浄後の被洗浄物Ｗは乾燥部
Ｄに送られ、エアーナイフなどの乾燥手段により乾燥さ
れ、導出部Ｅから導出される。

【００２８】図４は、高周波印加Ｏ₃水洗浄部Ｃの他の
構成例を示している。図４に示すものでは、洗浄室内に
回転テーブル２１が設けられ、被洗浄物Ｗが回転テーブ
ル２１に設置されて回転させられる。給水部としては移
動ノズル２２が設けられ、この移動ノズル２２に１．５
ＭＨｚの高周波の超音波振動を発する発振部２２ａが設
けられている。そしてこの移動ノズル２２に純水供給部
１４から純水が供給され、またはオゾン混合部１７によ
りオゾンが混合された純水が移動ノズル２２に与えられ
る。移動ノズル２２は移動機構２３により左右に移動さ
せられ、回転テーブル２１により回転させられる被洗浄
物Ｗに洗浄水が噴射される。

【００２９】この洗浄水は、純水に高周波の超音波振動
が与えられ、さらにオゾンが混合されたものである。こ
の洗浄水により微細なパーティクルおよび有機物さらに
金属が除去される。また図４に示すものでは、被洗浄物
Ｗが回転して洗浄水が噴射されるため、高周波の超音波
振動が被洗浄物Ｗに対して均一に作用する。また洗浄水
の噴射が完了した後に被洗浄物Ｗを高速回転させて水切
りすることもできる。なお、前記構成例では、高周波の
超音波振動を付与する洗浄部Ｃに与えられる純水にオゾ
ンが混合されるが、低周波の超音波が印加される洗浄部
Ｂにおいて純水にオゾンが混合されてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明では、低周波の振動
が付与された純水と、高周波の振動が付与された純水
の、２種の洗浄水により被洗浄物が洗浄されるため、大
小のパーティクル、有機物の種々の汚染物を除去でき
る。

【００３１】また、オゾンが混合された純水を使用する
ことにより、有機物と金属を有効に除去できるようにな
る。

【００３２】さらにブラシを使用しないため、被洗浄物
を傷つけることなく、各種汚染物質を有効に除去でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の洗浄装置を示す構成ブロック図、

【図２】低周波印加水洗浄部の構成を示す側面図、

【図３】高周波印加オゾン水洗浄部の構成を示す側面
図、

【図４】他の構成の高周波印加オゾン水洗浄部の構成を
示す側面図、

【図５】従来の液晶基板の洗浄工程を説明するブロック
図、

【符号の説明】

Ａ 導入部 Ｂ 低周波印加水洗浄部 Ｃ 高周波印加オゾン水洗浄部 Ｄ 乾燥部 Ｅ 導出部 Ｗ 被洗浄物 １２、１３ 給水部 １４ 純水供給部 １５、１６ 給水部 １７ オゾン混合部 １８ａ、１８ｂ 弁 ２１ 回転テーブル ２２ 移動ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 康之 東京都府中市府中町２−１−14 株式会社 プレテック内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １００ｋＨｚ以下の低周波振動を印加し
   た純水を与えて被洗浄物を洗浄する工程と、１ＭＨｚ以
   上の高周波振動を印加した純水を与えて被洗浄物を洗浄
   する工程の双方を備えたことを特徴とする洗浄方法。
2. 【請求項２】 高周波振動を与える純水に、オゾンが混
   入されている請求項１記載の洗浄方法。
3. 【請求項３】 １００ｋＨｚ以下の低周波振動を印加し
   た純水を被洗浄物に与える給水部を備えた低周波洗浄室
   と、１ＭＨｚ以上の高周波振動を印加した純水を被洗浄
   物に与える給水部を備えた高周波洗浄室とが、連続して
   配置され、両洗浄室間を被洗浄物が移動可能とされたこ
   とを特徴とする洗浄装置。
4. 【請求項４】 高周波洗浄室の給水部への純水の供給経
   路に、オゾン混合部が設けられている請求項３記載の洗
   浄装置。