JP2000228381A

JP2000228381A - 超音波洗浄方法及び超音波洗浄装置

Info

Publication number: JP2000228381A
Application number: JP11028984A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Otsuka; 博実大塚
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】被洗浄体の洗浄ムラを確実に防止することの
できる超音波洗浄方法及び超音波洗浄装置を提供するこ
とにある。【解決手段】洗浄液Ｌに超音波を洗槽５２の下から上
に向けて照射することによって、洗浄液Ｌ内に浸漬する
被洗浄体（ウエハ）Ｗを洗浄するものであり、被洗浄体
Ｗを洗浄液Ｌ内にウエハボード２で垂直に保持した状態
で少なくとも超音波の波長の１／４の長さを往復移動す
るように構成することによって、超音波振動の高振動部
及び低振動部を被洗浄体Ｗに満遍なく当たるようにした
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超音波洗浄方法
及び超音波洗浄装置に関するもので、更に詳細には、被
洗浄体の洗浄ムラを防止する超音波洗浄方法及び超音波
洗浄装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】被洗浄体を超音波によって洗浄するもの
としては、例えば半導体ウエハやＬＣＤ用のガラス基板
等を洗浄液内に浸漬した状態で洗浄液に超音波を照射
し、これによって半導体ウエハ等を洗浄する装置があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の超音
波洗浄装置においては、超音波の進行波とその進行波が
液面などで反射された反射波とが重なり合って、見掛け
上どちらにも進行（伝搬）しない定在波が形成されるた
め、洗浄液が振動する部分と、洗浄液が振動していない
部分が生じてしまう。そのため、例えば半導体ウエハの
表面では、振動している洗浄液と接触する部分は十分に
洗浄されるが、振動していない洗浄液と接触する部分は
超音波による十分な洗浄効果が得られない。この結果半
導体ウエハに洗浄ムラができてしまうという問題があっ
た。

【０００４】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
であり、被洗浄体の洗浄ムラを確実に防止することので
きる超音波洗浄方法及び超音波洗浄装置を提供すること
を課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、洗浄液に超音波を照射する
ことによって、洗浄液内の被洗浄体を洗浄する超音波洗
浄方法において、上記被洗浄体を、洗浄液内に保持し
た状態で、超音波の照射方向に沿って、少なくとも超音
波の波長の半分の長さを１／４の長さを駆動又は往復移
動させることを特徴とする超音波洗浄方法を提供してい
る。

【０００６】このように構成された発明によれば、超音
波によって発生する定在波において、被洗浄体の移動前
に、振動がゼロの点（定在波の節）の洗浄液と接触して
いる被洗浄体表面を、少なくとも１／４波長移動又は往
復移動させることで、振動が最大の点（定在波の腹）の
洗浄液と接触することができ、被洗浄体表面の全ての箇
所に有効的に超音波洗浄することができる。従って、被
洗浄体の洗浄ムラを確実に防止することができる。

【０００７】請求項２記載の発明は、洗浄液に超音波を
照射することによって、洗浄液内の被洗浄体を洗浄する
超音波洗浄方法において、上記被洗浄体を、洗浄液内
に保持した状態で、超音波の照射方向に沿って、超音波
の半波長の倍数分の長さだけ移動又は往復移動させるこ
とを特徴とする超音波洗浄方法を提供している。

【０００８】このように構成された発明によれば、超音
波によって発生する定在波の振幅つまり洗浄液の振動の
大きさが、１／２波長ごとに周期性を持つので、被洗浄
体表面を、超音波の半波長の倍数分の長さだけ移動又は
往復移動させることで、被洗浄体表面の全ての箇所を略
平均的に均等な強さで超音波洗浄することができる。

【０００９】請求項３記載の発明は、洗浄液に超音波を
照射することによって、洗浄液内に浸漬する被洗浄体を
洗浄するように構成した超音波洗浄装置において、上
記被洗浄体を保持する保持手段を超音波の照射方向に沿
って移動するように構成してなり、上記保持手段は、
被洗浄体を洗浄液内に保持した状態で少なくとも超音波
の波長の１／４の長さを移動又は往復移動できるように
なっていることを特徴とする超音波洗浄装置を提供して
いる。

【００１０】このように構成された発明においても、請
求項１記載の発明と同様に、被洗浄体の洗浄ムラを確実
に防止することができる。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、超音波は、下方から上方に向けて照射さ
れるようになっており、保持手段は、被洗浄体の主洗
浄面を略上下方向に沿うように向け、かつ適宜所定の間
隔をおいて保持するようになっていると共に、上下方向
に移動されるようになっていることを特徴としている。

【００１２】このように構成することにより、各被洗浄
体の主洗浄面の上下方向に沿う面が、超音波の定在波の
節の部分及び定在波の腹の部分、換言すると超音波振動
の高振動部分及び低振動部分に満遍なく晒されることに
なる。従って、複数の被洗浄体の上下方向に沿う面をム
ラなく洗浄することができる。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項３又は４記
載の発明において、保持手段は、アクチュエータによっ
て移動されていると共に、往復移動の際には、衝撃吸収
手段によって滑らかに方向転換されるようになっている
ことを特徴としている。

【００１４】このように構成することにより、被洗浄体
が保持手段と共に滑らかに移動することになる。すなわ
ち、保持手段が急激に起動したり停止したりすることが
ないので、被洗浄体が保持手段から離れるのを防止する
ことができる。従って、被洗浄体が保持手段から脱落し
たり、保持手段に当たって損傷したりするのを防止する
ことができる。しかも、被洗浄体や保持手段の損傷によ
ってパーティクルが生じ、洗浄液が汚れるのを防止する
ことができる。

【００１５】請求項６記載の発明は、請求項３、４又は
５記載の発明において、保持手段に対して被洗浄体を受
け渡し、又は、受け取る搬送手段を更に具備することを
特徴としている。

【００１６】このように構成することにより、所定の保
持手段に被洗浄体を受け渡した後、他の保持手段にも被
洗浄体を受け渡す等のことができる。従って、種々の洗
浄液で、被洗浄体を同時進行的に洗浄することができる
ので、多種類の洗浄液で被洗浄体を洗浄する場合のスル
ープットの向上を図ることができる。即ち、単位時間内
に洗浄することのできる被洗浄体の量を増加することが
できる。

【００１７】請求項７記載の発明は、請求項３、４又は
５記載の発明において、保持手段は、被洗浄体を洗浄液
の内外に搬送する搬送手段でもあることを特徴としてい
る。

【００１８】このように構成することにより、保持手段
と搬送手段とを一つのもので構成することができるか
ら、部品点数及びコストの低減を図ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて詳細に説明する。

【００２０】まず、この発明の一実施形態を図１〜図１
４を参照して説明する。この実施形態で示す超音波洗浄
装置１は、図１〜図４に示すように、洗浄液Ｌに超音波
を照射することによって、洗浄液Ｌ内に浸漬する被洗浄
体としての半導体ウエハ（以下にウエハという）Ｗを洗
浄するように構成したものであって、ウエハＷを保持す
る保持手段としてのウエハボート２を超音波の照射方向
に沿って移動するように構成してなり、上記ウエハボー
ト２は、ウエハＷを洗浄液Ｌ内に保持した状態で少なく
とも超音波の波長の半分の長さを移動するようになって
いる。そして、超音波は、下方から上方に向けて照射さ
れるようになっており、ウエハボート２は、複数のウエ
ハＷを上下方向に向け、かつ適宜所定の間隔をおいて保
持するようになっていると共に、上下方向に１Ｇ未満の
加速度でされるようになっている。即ち、ウエハボート
２は、直線駆動のアクチュエータとしてのエアシリンダ
３１によって移動されていると共に、衝撃吸収手段とし
てのショックアブソーバ３２によって、エアシリンダ３
１が下から上へ及び上から下へ移動方向が変わるときの
衝撃を緩和し、滑らかに方向転換させている。更に、ウ
エハボート２にウエハＷを受け渡したり、ウエハボート
２からウエハＷを受け取ったりする搬送手段４を備えた
構成になっている。

【００２１】以下、上記構成について更に詳細に説明す
る。即ち、洗浄液Ｌは、図１に示すように、洗浄液供給
パイプ５１から供給されたものが洗浄槽５２に蓄えられ
るようになっている。洗浄槽５２は、底面５２ａの上側
に整流板５２ｂを配置した構造になっている。底面５２
ａは、一方の側にわずかに傾斜しており、その最も低い
部分に循環パイプ５３ａが接続されている。整流板５２
ｂは、複数の小さな孔を有するものであり、洗浄液Ｌの
通過を可能にしている。

【００２２】洗浄槽５２の外周には、洗浄槽５２の上端
開口部からあふれ出た洗浄液Ｌを受け止める外槽５３が
設けられている。外槽５３に溜まった洗浄液Ｌは、循環
パイプ５３ａにより、その上面側の排出口から排出さ
れ、図示しない浄化装置を介して底面５２ａに接続され
た循環パイプ５３ａの供給口から再び洗浄槽５２に供給
されるようになっている。

【００２３】また、洗浄槽５２の底部は、振動伝播槽５
４内の超音波振動伝播用の液体例えば水Ｌａ内に入った
状態で、図示しない支持部材によって支持されている。
振動伝播槽５４は、その底面が例えばステンレス鋼製の
振動伝達板５４ａによって構成されており、この振動伝
達板５４ａには、複数の振動子５４ｂが外側から接着剤
等で取り付けられている。また、振動伝播槽５４の側面
には、その上部に、水Ｌａの供給パイプ５４ｃ及び排水
パイプ５４ｄが接続されている。さらに、振動伝播槽５
４の側面には、その下部にドレン口５４ｅが設けられて
いる。なお、ドレン口５４ｅは、通常時、盲栓によって
閉塞された状態になっている。

【００２４】そして、振動子５４ｂで発生した超音波
（振動）は、振動伝達板５４ａ、水Ｌａ、底面５２ａ、
洗浄液Ｌ、整流板５２ｂ、洗浄液Ｌを介して同洗浄液Ｌ
の上面に伝達することになる。その後、超音波の進行波
は洗浄液Ｌ中を上方に進行してから洗浄液の液面におい
て反射され反射波となる。この反射波は、進行波とは逆
に洗浄液Ｌ中を下方に進んでいく。従って、この進行波
と反射波とが重なり合って、見掛け上、洗浄液Ｌ中を上
にも下にも（伝搬）しない定在波が形成される。また、
洗浄槽５２は、水Ｌａを介して超音波振動が伝播えられ
ることから、超音波による損傷を受けにくい構造になっ
ている。なお、洗浄液Ｌとしては、純水や、ＩＰＡ（イ
ソピルアルコール）や、ＡＰＭ（NH₄OH＋H₂O₂＋H₂O）
や、その他の薬液が使用される。

【００２５】ウエハボート２は、図１及び図６〜図８に
示すように、洗浄槽５２の内側面に沿って垂下するよう
に配置される垂下部材２１と、この垂下部材２１の下端
部から洗浄槽５２の水平底面５２ｂに沿うように水平に
延在する側部保持部材２２、２２及び下部保持部材２３
と、これらの側部保持部材２２、２２及び下部保持部材
２３の先端部を連結する連結部材２４とを備えている。

【００２６】側部保持部材２２、２２は、所定の間隔を
おいて平行に延在する一対のもので構成されており、円
形状に形成されたウエハＷの中心より下側に位置する左
右の外周縁部を支持するようになっている。そして、各
側部保持部材２２には、複数のウエハＷを一つ一つ一定
の間隔をおいて平行に保持するための保持溝２２ａが形
成されている。各保持溝２２ａは、図９に示すように、
ウエハＷを搬送手段４から容易に受け取ることが可能な
ように、垂線Ｃに対して左右等しい角度θ１でＶ字状に
形成されている。また、各保持溝２２ａの底部２２ｂ
は、円弧状に丸く形成されている。

【００２７】一方、下部保持部材２３は、図７及び図８
に示すように、側部保持部材２２、２２の中央に配置さ
れており、ウエハＷの中心位置における最下端部を支持
するようになっている。即ち、下部保持部材２３には、
側部保持部材２２の各保持溝２２ａに対応する位置に、
ウエハＷの最下端部を保持する保持溝２３ａが形成され
ている。各保持溝２３ａは、図１０に示すように、その
上部が上記角度θ１より大きな角度θ２でＶ字状に形成
され、下部が上記角度θ１より小さな角度θ３でＶ字状
に形成されている。

【００２８】即ち、保持溝２３ａの上部は、搬送手段４
から受け渡される際に、ウエハＷの最下端部が大きく振
れる可能性があることから、大きな角度θ２で開いて、
ウエハＷの受け入れを容易にするようになっている。ま
た、保持溝２３ａの下部は、小さな角度θ３に形成して
ウエハＷの側面を保持し、これによって各ウエハＷの平
行度を保つようになっている。また、保持溝２３ａの底
部２３ｂは、図１１に示すように、ウエハＷの外周縁と
の間に所定の間隔ｄが空くように深く形成され、ウエハ
の倒れ防止をしている。なお、ウエハＷは、図８に示す
ように、左右の保持溝２２ａの２点で支持されることに
よって、安定的に保持されている。

【００２９】また、垂下部材２１、側部保持部材２２、
下部保持部材２３、連結部材２４は、溶接によって接続
されている。そして、垂下部材２１は、その上端部が上
述したエアシリンダ３１やショックアブソーバ３２を有
する加振装置３にボルトで連結されている。

【００３０】加振装置３は、図１〜図５に示すように、
超音波洗浄装置１の本体１１に固定されたベース部材３
３と、このベース部材３３に設けられ、上下方向の移動
を可能にする２組のリニアガイド３４と、このリニアガ
イド３４に取り付けられ、ベース部材３３に対して上下
方向に移動可能に設けられた第１のスライドベース３５
と、上記ベース部材３３にブラケット３１ａを介して保
持され、第１のスライドベース３５を上下方向に移動す
るエアシリンダ３１と、第１のスライドベース３５から
上下に突出するように設けられた２つのショックアブソ
ーバ３２と、ベース部材３３に固定され、各ショックア
ブソーバ３２が当接するように配置されたストッパ３３
ａと、第１のスライドベース３５に連結された第２のス
ライドベース３６と、この第２のスライドベース３６の
上端部に連結され、洗浄槽５２側に延在するアーム３７
とを備えている。

【００３１】エアシリンダ３１は、図２に示すように、
ピストン３１ｂの先端部がボルトによって第１のスライ
ドベース３５に連結されている。エアシリンダ３１の駆
動力は、第１のスライドベース３５、第２のスライドベ
ース３６を介してアーム３７に伝達され、更に、アーム
３７の先端部に連結されたウエハボート２に伝わるよう
になっている。

【００３２】アーム３７は、図２〜図４に示すピン３７
ａを介して水平方向に角度θ４（図３）だけ旋回可能に
なっており、所定の旋回角度の位置でボルトＢ１によっ
て第２のスライドベース３６の上端部に固定されるよう
になっている。

【００３３】また、エアシリンダ３１は、図示しない調
節機構によりピストン３１ｂのストローク幅が調節可能
で、ストッパ３３ａの位置をストローク幅に合せて変え
ることで、ウエハボート２のストローク幅を可変するこ
とができるようになっている。更に、ピストン３１ｂの
出没スピードは、２つのスピードコントロールバルブ３
１ｅ、３１ｆによって制御されるようになっている。従
って、エアシリンダ３１で制御されるストローク及び速
度でウエハボート２が作動することになる。また、ピス
トン３１ｂの突出端あるいは没入端におけるショックが
ショックアブソーバ３２で吸収される結果、ウエハボー
ト２をストロークエンド近傍において極めて滑らかに方
向転換させ、駆動することができるようになっている。

【００３４】一方、上記搬送手段４は、図１に示すよう
に、加振装置３の背後から洗浄槽５２内のウエハボート
２にウエハＷを受け渡したり、同ウエハボート２からウ
エハＷを受け取ったりするようになっている。この搬送
手段４は、図１２及び図１３に示すように、複数のウエ
ハＷを所定の間隔をおいて一括して保持するチャック４
１と、このチャック４１を水平方向（Ｘ、Ｙ方向）及び
上下方向（Ｚ方向）に移動させる駆動機構４２とを備え
てる。なお、図１２においては、加振装置３やウエハボ
ート２を省略している。

【００３５】チャック４１は、駆動機構４２から水平に
突出する２本の回転ロッド４１ａと、各回転ロッド４１
ａの基端部及び先端部の各位置から下方に延在するアー
ム４１ｂとを備えている。回転ロッド４１ａは、その延
在する方向を軸心とするようにして左右方向に回転駆動
されるようになっている。アーム４１ｂの下端部は、ウ
エハＷの中心位置より下側の外周縁部を抱え込むように
屈曲する屈曲部４１ｃになっている。そして、屈曲部４
１ｃの先端部同士及び同屈曲部４１ｃの基端部同士がそ
れぞれ下側保持バー４１ｄ及び上側保持バー４１ｅによ
って連結されている。

【００３６】下側保持バー４１ｄ及び上側保持バー４１
ｅには、図１３に示すように、上述した保持溝２２ａと
同一形状のものが同一のピッチで形成されている。そし
て、回転ロッド４１ａを回転駆動して下側保持バー４１
ｄを図１３（ｂ）の矢印Ａ方向に移動した際に、下側保
持バー４１ｄの保持溝２２ａは、ウエハＷを下側から保
持し、上側保持バーの保持溝２２ａは、ウエハＷの左右
を保持するようになっている。ただし、ウエハＷを下側
から押し上げた際には、同ウエハＷは容易に移動するよ
うになっている。

【００３７】また、下側保持バー４１ｄを図１３（ｂ）
の矢印Ｂ方向に移動した際には、下側保持バー４１ｄ及
び上側保持バー４１ｅの保持溝２２ａがウエハＷの外周
縁部から離れ、ウエハＷを保持することが不能な状態に
なる。また、図１３（ａ）において符号４１ｆは、前後
のアーム４１ｂを連結して補強する補強部材である。更
に、図１において符号１ａは、ウエハＷを上方に移動し
た際に、ウエハＷ等から落ちる洗浄液Ｌを受けるための
ダウンフロプレートである。

【００３８】上記のように構成された超音波洗浄装置１
においては、搬送手段４によりウエハＷを洗浄液Ｌに浸
漬する前に超音波振動を開始する。チャック４１によ
り、ウエハＷをウエハボート２に受け渡すあるいはウエ
ハＷをウエハボート２から取り出す際には、ウエハボー
ト２を加振装置３によって移動範囲の最下位置に移動さ
せておく。これは、ウエハＷの受け渡し及び取り出しの
際は、下側保持バー４１ｄがウエハＷを保持する受け渡
し位置及び取り出し位置よりも若干下において回転ロッ
ド４１ａを回転させることによりチャック４１の開閉を
行うため、ウエハＷの位置が下がり過ぎて、チャック４
１を閉じた際に下側保持バー４１ｄがウエハＷを挟み込
んでウエハＷを破壊してしまう危険を防止するためのも
のである。万が一、ウエハボート２が最下位置よりも上
にズレていたとしても、チャック４１とウエハＷとの相
対位置は通常よりも更に離れているのでチャック４１の
開閉の際に下側保持バー４１ｄがウエハＷを挟み込んで
破壊する可能性はないので、安全にウエハＷの受け渡し
及び取り出しを行うことができる。

【００３９】そして、複数のウエハＷを保持したチャッ
ク４１を洗浄液Ｌ内に下降して浸漬してゆくと、チャッ
ク４１に保持された各ウエハＷが側部保持部材２２及び
下部保持部材２３に受け渡されてウエハＷはチャック４
１から所定量持ち上げられた状態になるので、搬送手段
４における左右のアーム４１ｂをウエハＷから離れる方
向に回動させてから、チャック４１を上方に移動する。
これにより、ウエハＷがウエハボート２に完全に受け渡
された状態になる。そこで、加振装置３を連続的に作動
させて、ウエハボート２を上下方向に振動させる。

【００４０】ただし、ウエハＷをウエハボート２に受け
渡す作業は、図示しない制御装置によって自動的に行う
ようになっている。そして、ウエハボート２の上下振動
は、チャック４１が上方のホームポジションに達した信
号を受けて開始するようになっている。なお、ウエハボ
ート２が最下位置に停止していないと、ウエハＷを保持
したチャック４１が下降しないようなインターロックが
かけられている。これは、受け渡しの際にチャック４１
が下降するので、チャック４１の一部あるいは駆動機構
４２の一部と、ウエハボート２の一部例えばアーム３７
あるいは加振装置３の一部とが衝突しないためのインタ
ーロックである。

【００４１】また、ウエハボート２の振動のストローク
は、この実施形態では図１４に示すように、超音波振動
の波長λの１／４に設定する。従って、例えば超音波の
周波数として３６KHzを使用し、洗浄液Ｌ中の音速を
１，４４０，０００mm／secとすると、超音波の波長λ
は、音速／周波数＝１，４４０，０００／３６，０００
＝４０mmとなる。従って、ウエハボート２のストローク
は、４０mm／４＝１０mmとなる。即ち、ウエハＷが１０
mmのストロークで上下に移動することになり、この移動
により、ウエハＷの主洗浄面である表裏面で超音波の定
在波の低振動部Ｐ２が当たる部分に、高振動部Ｐ１を十
分に当てることができる。従って、平行に配置された各
ウエハＷの表面をムラなく洗浄することができる。つま
り、図１４（ａ）に示すように、始めに低振動部Ｐ２が
当っていたＷ２部が、ウエハＷが１／４λだけずれる
と、図１４（ｂ）に示すように、高振動部Ｐ１が当たる
ようになることで、ウエハＷの表面をムラなく洗浄する
ことができる。

【００４２】ウエハＷの表面がムラなく洗浄される原理
について、図１５を参照して更に詳細に説明すると、例
えば、ウエハＷが１／２λ移動する場合、移動前に定在
波の任意の高振動部Ｐｎが当たっていたウエハＷの表面
（主洗浄面）をＷnとすると、１／４λずれた低振動部
Ｐn+1は、表面Ｗn+1に当たっている。つまり、ウエハＷ
の移動前のウエハＷの表面…，Ｗn-1，Ｗn，Ｗn+1，…
には、それぞれ定在波の振動部…，Ｐn-1，Ｐn，Ｐn+
1，…が当たっている。

【００４３】ここで、表面Ｗｎに着目すると、図１５
（ａ）に示すように、移動前では高振動部Ｐｎが当た
り、例えばウエハＷが１／４λだけ上昇すると、表面Ｗ
ｎには、低振動部Ｐn-1が当たる。更に、１／４λ上昇
つまりトータルで１／２λ上昇（移動）すると、図１５
（ｂ）に示すように、表面Ｗｎは再び高振動部Ｐn-2に
当たる。換言すると、表面Ｗｎは定在波の腹→節→腹と
移動し、移動前後で定在波との相対的接触関係が同じに
なる。また、表面Ｗn+1に着目すると、図１５（ａ）に
示すように、移動前には低振動部Ｐn+1が当たってお
り、ウエハＷが１／４λだけ上昇（移動）すると、表面
Ｗn+1には高振動部Ｐｎが当たる。更に、１／４λ上昇
つまりトータルで１／２λ上昇（移動）すると、表面Ｗ
n+1は、図１５（ｂ）に示すように、再び低振動部Ｐn-1
に当たる。換言すると、表面Ｗn+1は定在波の節→腹→
節と移動し、移動前後で定在波との相対的接触関係が同
じになる。同様に、ウエハＷの他の表面各部も移動前後
で定在波との相対的接触関係が同じになる。これは、定
在波の振幅つまり洗浄液Ｌの振動の大きさが超音波の半
波長（１／２λ）毎に周期性を持つ、つまり、超音波の
半波長（１／２λ）が定在波の１波長に相当することに
なる。従って、ウエハＷを超音波の半波長分移動させる
と、ウエハＷの表面の全ての点で定在波の１波長分が当
たることになるので、全ての点でほぼ平均的に均等な強
さで超音波洗浄することができる。勿論、１／２λの整
数倍だけ移動させたり、１／２λの整数倍だけ往復移動
させても、上述と同様にウエハＷの表面の全ての点でほ
ぼ平均的に均等な強さで超音波洗浄することができる。

【００４４】なお、ウエハボート２を上下に移動させる
速度は、高速にしないことが好ましい。高速に設定する
と、洗浄液の粘性により、上から下に移動する際にウエ
ハＷが側部保持部材２２や下部保持部材２３の保持溝２
２ａ、２３ａから浮く危険があるからである。即ち、ウ
エハボート２が下方に向けて１Ｇ（重力加速度）未満の
加速度となるため、ウエハＷが保持溝２２ａ、２３ａか
ら浮いて脱落したり、保持溝２２ａ、２３ａ等に再び当
たって損傷したりするのを防止することができる。しか
も、ウエハＷ等が損傷することによってパーティクルが
生じ、このパーティクルによって洗浄液が汚れるのを防
止することができる。

【００４５】次に、洗浄液Ｌ内からウエハＷを取り出す
際には、ウエハボート２を最上位置に移動した状態で止
める。そして、搬送手段４のチャック４１を洗浄液Ｌ内
に挿入する。この際、左右のアーム４１ｂを互いに離れ
るように開いた状態にしておく。これにより、左右の下
側保持バー４１ｄ及び上側保持バー４１ｅが各ウエハＷ
の下側及び左右側方に所定量離れた状態になる。そこ
で、左右のアーム４１ｂを互いに近接する方向に回動す
ると、下側保持バー４１ｄ及び上側保持バー４１ｅの各
保持溝２２ａで各ウエハＷが載置された状態となる。そ
こで、チャック４１を洗浄液Ｌから引き上げることによ
り、各ウエハＷを洗浄液Ｌ内のウエハボート２から取り
出すことができる。ウエハボート２を取り出した後、超
音波振動による加振を停止する。

【００４６】ただし、ウエハＷをウエハボート２から取
り出す作業は、図示しない制御装置により自動的に行う
ようになっている。そして、ウエハボート２の上下振動
は、例えば５分から１０分で洗浄が終了した際の信号
か、遅くともチャック４１がウエハＷを取りに上方のホ
ームポジションに達した信号を受けて停止するようにな
っている。また、アーム４１ｂが左右に開いていなかっ
たり、ウエハボート２が最上位置に停止していないと、
チャック４１がウエハＷを取りに下降しないようなイン
ターロックがかけられている。これは、取り出しの際に
チャック４１が下降するので、アーム４１ｂが左右に開
いていないとウエハボート２上のウエハＷに下側保持バ
ー４１ｄなどが衝突し、ウエハＷを破壊してしまう危険
を防止するためであったり、ウエハボート２が最下位置
に停止していないと、上述した受け渡しの際と同様に、
チャック４１の一部あるいは駆動機構４２の一部と、ウ
エハボート２の一部例えばアーム３７あるいは加振装置
３の一部とが衝突してしまう危険があるので、これらを
防止するためのインターロックである。

【００４７】なお、上記搬送手段４としては、加振装置
３を備えたもので構成し、上述したウエハボート２をチ
ャック４１で代用するように構成してもよい。この場合
には、部品点数及びコストの低減を図ることができる。
ただし、後述するような洗浄効率の向上を図る上では、
ウエハボート２及び加振装置３を搬送手段４と独立した
もので構成することが好ましい。

【００４８】即ち、上記のように構成された超音波洗浄
装置１は、単独のものとして使用することができる他、
ウエハＷの洗浄・乾燥処理システムに組み込んで使用す
ることができる。この洗浄・乾燥処理システムは、例え
ば図１６に示すように、未処理のウエハＷを収容する搬
入部７０ａと、ウエハＷの洗浄処理及び乾燥処理を行な
う洗浄・乾燥処理部７１と、乾燥処理後のウエハＷを収
容する搬出部７０ｂと、洗浄・乾燥処理部７１の側方に
配設されて所定枚数例えば５０枚のウエハＷの搬送を行
なう複数例えば３基の搬送手段４とで主要部が構成され
ている。

【００４９】上記洗浄・乾燥処理部７１には、搬入部７
０ａから搬出部７０ｂに向かって直線状に順に、第１の
チャック洗浄・乾燥ユニット７２、第１の薬液処理ユニ
ット７３、第１の水洗処理ユニット７４、上記液処理装
置を具備する第２の薬液例えばアンモニア液処理ユニッ
ト７５、第３の薬液例えばフッ化水素酸（ＨＦ水溶液）
処理ユニット７６、上述した超音波洗浄装置１（ただ
し、搬送手段４を除く）を用いた第２の水洗処理ユニッ
ト７７、第２のチャック洗浄・乾燥ユニット７８及び乾
燥処理ユニット７９が配設されている。なお、第１の薬
液処理ユニット７３、第１の水洗処理ユニット７４、第
２の薬液処理ユニット７５、第３の薬液処理ユニット７
６に上記超音波洗浄装置１（ただし、搬送手段４を除
く）を用いることも可能である。

【００５０】上記のように構成される洗浄・乾燥処理シ
ステムにおいて、未処理のウエハＷは、搬送手段４によ
って上記洗浄・乾燥処理部７１の各処理ユニット７３，
７４，７５，７６及び７７に順次搬送されて、所定の薬
液処理及び洗浄処理が施された後、乾燥処理ユニット７
９に搬送されて乾燥処理される。

【００５１】そして、搬送手段４は、所定の処理ユニッ
ト７３等にウエハＷを受け渡した後、他の洗浄槽５２の
ウエハボート２にウエハＷを受け渡したり、取り出した
りすことができる。従って、種々の洗浄液Ｌで、ウエハ
Ｗを同時進行的に洗浄等の処理をすることができるの
で、単位時間内の洗浄効率の向上を図ることができる。
即ち、多種類の洗浄液で被洗浄体を洗浄する場合のスル
ープットの向上を図ることができる。

【００５２】なお、上記実施形態では、この発明の超音
波洗浄装置１をウエハＷの洗浄処理装置に適用した場合
について説明したが、半導体ウエハ以外のＬＣＤ用ガラ
ス基板等の被洗浄物の洗浄処理にも適用できることは勿
論である。

【００５３】また、エアシリンダ３１によってウエハボ
ート２を上下方向に駆動するように構成したが、電動モ
ータとボールネジ、電動モータとクランク、電動モータ
とカム等を用いてウエハボート２を上下方向に駆動する
ように構成してもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、上記のように構成されているので、以下のような優
れた効果が得られる。

【００５５】（１）請求項１記載の発明によれば、超音
波によって発生する定在波において、被洗浄体の移動前
に、振動がゼロの点（定在波の節）の洗浄液と接触して
いる被洗浄体表面を、少なくとも１／４波長移動又は往
復移動させることで、振動が最大の点（定在波の腹）の
洗浄液と接触することができ、被洗浄体表面の全ての箇
所に有効的に超音波洗浄することができる。従って、被
洗浄体の洗浄ムラを確実に防止することができる。

【００５６】（２）請求項２記載の発明によれば、超音
波によって発生する定在波の振幅つまり洗浄液の振動の
大きさが、１／２波長ごとに周期性を持つので、被洗浄
体表面を、超音波の半波長の倍数分の長さだけ移動又は
往復移動させることで、被洗浄体表面の全ての箇所を略
平均的に均等な強さで超音波洗浄することができる。

【００５７】（３）請求項３記載の発明においても、請
求項１記載の発明と同様に、被洗浄体の洗浄ムラを確実
に防止することができる。

【００５８】（４）請求項４記載の発明によれば、各被
洗浄体の主洗浄面の上下方向に沿う面が、超音波振動の
高振動部分及び低振動部分に満遍なく晒されることにな
る。従って、複数の被洗浄体の上下方向に沿う面をムラ
なく洗浄することができる。

【００５９】（５）請求項５記載の発明によれば、被洗
浄体が保持手段と共に滑らかに移動することになる。即
ち、保持手段が急激に起動したり停止したりすることが
ないので、被洗浄体が保持手段から離れるのを防止する
ことができる。従って、被洗浄体が保持手段から脱落し
たり、保持手段に当たって損傷したりするのを防止する
ことができる。しかも、被洗浄体や保持手段の損傷によ
ってパーティクルが生じ、洗浄液が汚れるのを防止する
ことができる。

【００６０】（６）請求項６記載の発明によれば、所定
の保持手段に被洗浄体を受け渡した後、他の保持手段に
も被洗浄体を受け渡す等のことができる。従って、種々
の洗浄液で、被洗浄体を同時進行的に洗浄することがで
きるので、多種類の洗浄液で被洗浄体を洗浄する場合の
スループットの向上を図ることができる。即ち、単位時
間内に洗浄することのできる被洗浄体の量を増加するこ
とができる。

【００６１】（７）請求項７記載の発明によれば、保持
手段と搬送手段とを一つのもので構成することができる
ので、部品点数及びコストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態として示した超音波洗浄
装置の断面図である。

【図２】同超音波洗浄装置を示す図であって、図１のII
−II線に沿う矢視図である。

【図３】同超音波洗浄装置の要部平面図である。

【図４】同超音波洗浄装置を示す図であって、図２のIV
−IV線に沿う断面図である。

【図５】同超音波洗浄装置におけるエアシリンダを示す
図であって、図２のＶ矢視図である。

【図６】同超音波洗浄装置におけるウエハボートを示す
正面図である。

【図７】同超音波洗浄装置におけるウエハボートを示す
平面図である。

【図８】同超音波洗浄装置におけるウエハボートを示す
図であって、図６のVIII−VIII線に沿う断面図である。

【図９】同超音波洗浄装置における側部保持部材の保持
溝を示す図であって、図８のIX−IX線に沿う断面図であ
る。

【図１０】同超音波洗浄装置における下部保持部材の保
持溝を示す図であって、図８のＸ−Ｘ線に沿う断面図で
ある。

【図１１】同超音波洗浄装置における下部保持部材を示
す図であって、図８のXI要部断面図である。

【図１２】同超音波洗浄装置における搬送手段を示す斜
視図である。

【図１３】同超音波洗浄装置における搬送手段のチャッ
クを示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図
である。

【図１４】同超音波洗浄装置の作用を示す説明図であ
る。

【図１５】同超音波洗浄装置の作用を更に詳細に示す説
明図である。

【図１６】同超音波洗浄装置を組み込んだ洗浄・乾燥処
理システム示す概略平面図である。

【符号の説明】

１超音波洗浄装置２ウエハボート（保持手段）３１エアシリンダ（アクチュエータ）３２ショックアブソーバ（衝撃吸収手段）４搬送手段Ｌ洗浄液Ｗ半導体ウエハ（被洗浄体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】洗浄液に超音波を照射することによっ
て、洗浄液内の被洗浄体を洗浄する超音波洗浄方法にお
いて、上記被洗浄体を、洗浄液内に保持した状態で、超音波の
照射方向に沿って、少なくとも超音波の波長の１／４の
長さを移動又は往復移動させることを特徴とする超音波
洗浄方法。
【請求項２】洗浄液に超音波を照射することによっ
て、洗浄液内の被洗浄体を洗浄する超音波洗浄方法にお
いて、上記被洗浄体を、洗浄液内に保持した状態で、超音波の
照射方向に沿って、超音波の半波長の倍数分の長さだけ
移動又は往復移動させることを特徴とする超音波洗浄方
法。
【請求項３】洗浄液に超音波を照射することによっ
て、洗浄液内に浸漬する被洗浄体を洗浄するように構成
した超音波洗浄装置において、上記被洗浄体を保持する保持手段を超音波の照射方向に
沿って移動するように構成してなり、上記保持手段は、被洗浄体を洗浄液内に保持した状態で
少なくとも超音波の波長の１／４の長さを移動又は往復
移動できるようになっていることを特徴とする超音波洗
浄装置。
【請求項４】超音波は、下方から上方に向けて照射さ
れるようになっており、保持手段は、被洗浄体の主洗浄面を略上下方向に沿うよ
うに向け、かつ適宜所定の間隔をおいて保持するように
なっていると共に、上下方向に移動されるようになって
いることを特徴とする請求項３記載の超音波洗浄洗浄装
置。
【請求項５】保持手段は、アクチュエータによって移
動されていると共に、往復移動の際には、衝撃吸収手段
によって滑らかに方向転換されるようになっていること
を特徴とする請求項３又は４記載の超音波洗浄装置。
【請求項６】保持手段に対して被洗浄体を受け渡し、
又は、受け取る搬送手段を更に具備することを特徴とす
る請求項３、４又は５記載の超音波洗浄装置。
【請求項７】保持手段は、被洗浄体を洗浄液の内外に
搬送する搬送手段でもあることを特徴とする請求項３、
４又は５記載の超音波洗浄装置。