JP2004221343A - 超音波洗浄装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】超音波の散乱・乱反射や集中による温度上昇を抑制して被処理体及び装置構成部品へのダメージの抑制を図ること。
【解決手段】半導体ウエハＷの洗浄液を貯留する洗浄槽１と、洗浄槽１の底部に設けられた排液口３を開閉可能な開閉弁４１を有する弁機構４０と、ウエハＷを保持して洗浄槽１内に配置するウエハボート１０と、洗浄槽１内の洗浄液に超音波を照射する超音波発振手段３０とを具備する超音波洗浄装置において、洗浄槽１の側壁４、開閉弁４１又はウエハボート１０の少なくとも１つにおける洗浄液の接液部に、超音波の散乱・乱反射あるいは集中が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段である超音波吸収パネル５０，５０Ａ又は空気層５０Ｂを設ける。これにより、超音波の散乱・乱反射や超音波の集中による温度上昇を抑制して半導体ウエハＷ及び装置構成部品へのダメージの抑制を図ることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】半導体ウエハＷの洗浄液を貯留する洗浄槽１と、洗浄槽１の底部に設けられた排液口３を開閉可能な開閉弁４１を有する弁機構４０と、ウエハＷを保持して洗浄槽１内に配置するウエハボート１０と、洗浄槽１内の洗浄液に超音波を照射する超音波発振手段３０とを具備する超音波洗浄装置において、洗浄槽１の側壁４、開閉弁４１又はウエハボート１０の少なくとも１つにおける洗浄液の接液部に、超音波の散乱・乱反射あるいは集中が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段である超音波吸収パネル５０，５０Ａ又は空気層５０Ｂを設ける。これにより、超音波の散乱・乱反射や超音波の集中による温度上昇を抑制して半導体ウエハＷ及び装置構成部品へのダメージの抑制を図ることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は超音波洗浄装置に関するもので、更に詳細には、例えば半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等の被処理体を、超音波を利用して洗浄する超音波洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体製造装置の製造工程においては、半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等を薬液やリンス液等の洗浄液が貯留された洗浄槽に順次浸漬して洗浄を行う洗浄処理方法が広く採用されている。
【０００３】
このような洗浄処理方法を実施する洗浄処理装置の一例として、超音波洗浄装置が使用されている。従来の超音波洗浄装置は、被処理体例えば半導体ウエハ（以下にウエハという）を浸漬する洗浄液例えば薬液を貯留する石英製の洗浄槽と、この洗浄槽の底部に設けられた排液口を開閉可能な開閉手段を有する排液機構と、ウエハを保持して洗浄槽内に配置する保持手段例えばウエハガイドと、洗浄槽内の洗浄液に超音波を照射する超音波発振手段とで主に構成されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３１６７６号公報（段落番号００３０〜００３６，００５０，００５１、図３、図６、図８）
上記のように構成される超音波洗浄装置によれば、薬液を貯留した洗浄槽内に、ウエハをウエハガイドで保持した状態で浸漬し、超音波発振手段の超音波振動素子に適当な周波数の高周波電圧を印可して励振することにより、超音波振動が発生し、その超音波振動が洗浄槽内の洗浄液に照射されて、ウエハに付着したパーティクル等を除去することができる。そして、所定の時間が経過し洗浄処理が終了すると、排液機構が作動し、開閉弁が排液口を開放して、洗浄槽内の洗浄液を排液する。
【０００５】
そのため、従来では、洗浄槽内の洗浄液を大流量で排液可能とするために、洗浄槽の底部に比較的面積の大きな排液口を設け、この排液口に設けられた弁座に就座する弁体を有する急速排液可能な排液機構が使用されている。この排液機構の開閉弁は、接液側の弁体には耐熱性、耐薬品性に富む材質であるフッ素樹脂製材料例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）｛融点：３２７℃｝が使用され、弁体以外の構成部材、例えば弁体に連結する弁軸、弁座及び弁筐体等にはＰＴＦＥに比べて成形性に富むＰＰ（ポリプロピレン）｛融点：１７６℃｝が使用されている。
【０００６】
また、洗浄の目的に応じて洗浄液に、純水、脱気水（酸素濃度５ｐｐｂ以下）、薬液例えばアンモニア過水｛ＮＨ４ＯＨ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ｝（ＳＣ１），塩酸過水｛ＨＣｌ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ｝（ＳＣ２）あるいは希フッ酸（ＤＨＦ）等が使用されている。
【０００７】
更には、洗浄処理効率の向上を図るために、洗浄槽内に貯留された洗浄液を排液した後、新規の洗浄液に交換するなどしている。
【０００８】
上記のように構成される超音波洗浄装置において、洗浄液中に超音波を照射すると、洗浄液は静圧の１気圧を中心に変動し、圧力が０気圧以下（真空状態）になったとき、洗浄液中の溶存酸素などの微小な気泡が核となり、無数の真空に近い微小空洞（キャビテーション）が発生し、超音波のプラス圧力のときにそのキャビテーションが、断熱圧縮状態となり、押し潰される瞬間に発生する強力な衝撃波によってウエハに付着するパーティクルをウエハから剥離することで、パーティクルを除去している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、洗浄液の種類や温度あるいは水位状態等によって、洗浄液の液面にさざ波現象が生じることが目視により確認されている。このようなさざ波現象は、超音波の照射により散乱した超音波が、石英製の洗浄槽の側壁に衝突し、これが乱反射｛図７（ａ）参照｝して生じるものと推測される。このようなさざ波現象により、洗浄槽における超音波照射領域外の音圧が上昇すると共に、温度上昇を招く虞があった。また、洗浄槽の底部には、洗浄液の排液性を良好にするために傾斜状の底面が形成され、その最下部に排液口が設けられる場合が多く、この場合には、排液口に超音波が集中する現象が起こり、この超音波集中によって温度上昇を招く虞があった。
【００１０】
上記のように、超音波の散乱・乱反射が生じると、その振動・衝撃波によって、ウエハにダメージを与えるばかりか、洗浄装置の構成部品、例えば洗浄槽、ウエハボート等に損傷を与えるという問題があった。また、超音波の散乱・乱反射や超音波の集中照射等による温度上昇によって洗浄装置の構成部品、例えば洗浄槽、ウエハボートや排液機構の開閉手段である開閉弁が変形したり、破損するなどの問題もあった。特に、超音波の集中による温度上昇は、開閉弁の弁体と弁軸の連結部に集中するため、ＰＴＦＥ製の弁体に比べて融点の低いＰＰ製の弁軸が溶融することがあり、これにより弁機能が低下するという問題があった。
【００１１】
この発明は上記事情に鑑みなされたもので、超音波の散乱・乱反射や集中による温度上昇を抑制して被処理体及び装置構成部品へのダメージの抑制を図れるようにした超音波洗浄装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の超音波洗浄装置は、被処理体の洗浄液を貯留する洗浄槽と、上記洗浄槽の底部に設けられた排液口を開閉可能な開閉手段を有する排液機構と、上記被処理体を保持して上記洗浄槽内に配置する保持手段と、上記洗浄槽内の洗浄液に超音波を照射する超音波発振手段と、を具備する超音波洗浄装置において、 上記洗浄槽の側壁、上記開閉手段又は上記保持手段の少なくとも１つにおける上記洗浄液の接液部に、上記超音波の散乱・乱反射あるいは超音波の集中が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段を具備してなる、ことを特徴とする（請求項１）。
【００１３】
この発明において、上記温度上昇抑制手段を、洗浄槽の側壁の少なくとも一箇所の内側面又は外側面に装着される超音波を吸収可能なパネルにて形成する方が好ましい（請求項２）。この場合、超音波を吸収可能なパネルとして、例えばフッ素樹脂製パネルを使用することができる。また、上記温度上昇抑制手段を、洗浄槽の側壁の外側面に被着される超音波を吸収可能なシートにて形成することも可能である（請求項３）。この場合、超音波を吸収可能なシートとして、例えばフッ素樹脂製シートを使用することができる。また、上記温度上昇抑制手段を、洗浄槽の側壁の外側面に被着される音響吸収物質シートにて形成することも可能である（請求項４）。
【００１４】
また、この発明の超音波洗浄装置において、上記保持手段に、被処理体を垂直状に保持する保持部と、この保持部から垂直状に延在する垂直部とを具備し、上記垂直部における上記被処理体と対向する面に、超音波を吸収可能なパネルを装着してもよい（請求項５）。
【００１５】
加えて、上記開閉手段に、排液口に連通する連通口に設けられた弁座と、この弁座に接離可能に就座する弁体とを具備し、上記弁体における上記連通口と対向する面の内側に、超音波集中による温度上昇を抑制する空気層を形成する方が好ましい（請求項６）。この場合、上記弁体における連通口と対向する面に、凹所を設けると共に、この凹所にシール部材を介して石英製の蓋体を固着して蓋体と凹所との間に空気層を形成する方がよい（請求項７）。また、この発明の超音波洗浄装置において、上記洗浄液に脱気水を使用することができる（請求項８）。
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、洗浄槽の側壁、排液口を開閉する開閉手段又は被処理体を保持する保持手段の少なくとも１つにおける洗浄液の接液部に、超音波の散乱・乱反射あるいは集中が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段を設けることにより、超音波洗浄中に洗浄に供される超音波の散乱・乱反射あるいは集中による温度上昇を抑制することができる。したがって、被処理体のダメージを抑制すると共に、洗浄装置の構成部品例えば洗浄槽、保持手段あるいは排液機構の開閉手段等の変形や破損を防止することができる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、温度上昇抑制手段を、洗浄槽の側壁の少なくとも一箇所の内側面又は外側面に装着される超音波を吸収可能なパネルにて形成することにより、散乱して洗浄槽の側壁に衝突する超音波をパネルにて吸収することができるので、超音波の散乱・乱反射を抑制することができると共に、温度上昇を抑制することができる。
【００１８】
請求項３，４記載の発明によれば、温度上昇抑制手段を、洗浄槽の側壁の外側面に被着される超音波を吸収可能なシート、あるいは、音響吸収物質シートにて形成することにより、散乱して洗浄槽の側壁に衝突する超音波をシートにて吸収することができるので、超音波の散乱・乱反射を抑制することができると共に、温度上昇を抑制することができる。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、保持手段に、被処理体を垂直状に保持する保持部と、この保持部から垂直状に延在する垂直部とを具備し、垂直部における被処理体と対向する面に、超音波を吸収可能なパネルを装着することにより、散乱して保持手段の垂直部面に衝突する超音波をパネルにて吸収することができるので、被処理体に近接する部位における超音波の散乱・乱反射を抑制することができると共に、温度上昇を抑制することができる。
【００２０】
請求項６，７記載の発明によれば、開閉手段に、排液口に設けられた弁座と、この弁座に接離可能に就座する弁体とを具備し、弁体における連通口と対向する面の内側に、超音波集中による温度上昇を抑制する空気層を形成することにより、超音波集中による温度上昇を空気層によって吸収して弁体に伝達するので、温度上昇による弁体の変形や破損を抑制することができる。
【００２１】
請求項８記載の発明によれば、洗浄液に脱気水（酸素濃度５ｐｐｂ以下）を使用することができるので、脱気水における超音波の散乱・乱反射を抑制し、かつ、温度上昇を抑制して、脱気水の洗浄効率の向上を図ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る超音波洗浄装置の実施形態について添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、半導体ウエハ用の超音波洗浄装置に適用した場合について説明する。
【００２３】
◎第一実施形態
図１は、この発明に係る超音波洗浄装置の第一実施形態を示す概略断面図、図２は、図１の側断面図、図３は、図１の平面図である。
【００２４】
上記超音波洗浄装置は、被処理体例えば半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）を浸漬する洗浄液例えば薬液Ｌが貯留される洗浄槽１と、複数枚例えば５０枚のウエハＷを垂直状に保持して洗浄槽１内に配置する保持手段であるウエハボート１０と、洗浄槽１内の下部に配設されて洗浄槽１内に洗浄液例えば薬液或いは純水を噴射（供給）する液供給手段例えば洗浄液供給ノズル２０と、洗浄槽１内の薬液Ｌ（洗浄液）に超音波を照射、すなわち超音波振動を与えるための超音波発振手段３０と、洗浄槽１の底部２に設けられた排液口３を開閉する開閉手段すなわち開閉弁４１を有する排液機構である弁機構４０とで主に構成されている。この場合、洗浄槽１の側壁４の外側面４ａと、ウエハボート１０の垂直部１３のウエハＷと対向する垂直面１３ａには、それぞれさざ波現象の原因となる超音波の散乱・乱反射が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段５０，５０Ａが装着されている。また、弁機構４０の開閉弁４１の排液口３と対向する部位には、超音波の集中が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段５０Ｂが設けられている。
【００２５】
上記洗浄槽１は、例えば耐薬品性に富む材料例えば石英製の内槽１ａと、この内槽１ａの上端開口部から溢流（オーバーフロー）する薬液Ｌを受け止める外槽１ｂとで構成されている。なお、内槽１ａの側壁４の上端部には洗浄槽１内から溢流（オーバーフロー）する薬液Ｌを外槽１ｂに案内するための複数のＶ状切欠き１ｃが設けられている。また、洗浄槽１の底部２は、一側から他側に向かって下り勾配の傾斜底面２ａを具備しており、傾斜底面２ａの下端側に隣接する側壁４の下端部に排液口３が設けられている。なお、外槽１ｂの底部には、排液口５が設けられており、この排液口５にドレイン弁６を介して排液管７が接続されている。
【００２６】
上記のように構成される洗浄槽１における内槽１ａの側壁４の外側面には、超音波の散乱・乱反射が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段５０が装着されている。この温度上昇抑制手段５０は、超音波を吸収可能な材質であるフッ素樹脂製パネル、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製パネル５０（以下に、超音波吸収パネル５０という）にて形成されている。この超音波吸収パネル５０は、図示しない耐薬性を有する接着剤あるいは耐薬性を有するねじ等の固定部材によって側壁４の外側面４ａに装着（固着）されている。なお、ここでは、内槽１ａの全ての側壁４の外側面４ａに超音波吸収パネル５０を装着する場合について説明したが、超音波吸収パネル５０は、少なくとも１つの側壁４｛具体的には、ウエハボート１０の垂直部１３が位置する側と反対側の側壁４｝の外側面４ａに装着されていればよく、好ましくは、少なくともこの側壁４及びこれに隣接する側壁４の２箇所以上の外側面４ａに装着されていればよい。
【００２７】
上記ウエハボート１０は、図１及び図２に示すように、複数枚例えば５０枚のウエハＷを水平方向に垂直状に保持すべく複数の保持溝１１を有する互いに平行な３本の保持棒１２（保持部）と、これら保持棒１２の一端から垂直状に起立する垂直部１３とを具備し、垂直部１３を図示しない昇降機構によって昇降させることによって、ウエハボート１０によって保持される複数枚例えば５０枚のウエハＷが洗浄槽１内の薬液に浸漬され、あるいは、洗浄槽１から上方に搬出されるように構成されている。
【００２８】
上記のように構成されるウエハボート１０の垂直部１３におけるウエハＷと対向する垂直面１３ａには、さざ波現象の原因となる超音波の散乱・乱反射が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段５０Ａが装着されている。この温度上昇抑制手段５０Ａは、超音波を吸収可能な材質であるフッ素樹脂製パネル、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製パネル５０Ａ（以下に、超音波吸収パネル５０Ａという）にて形成されている。この超音波吸収パネル５０Ａは、ウエハボート１０の垂直面１３ａに装着されている。
【００２９】
上記洗浄液供給ノズル２０は、洗浄槽１の下部両側に互いに平行に配設される管状ノズル本体２１と、この管状ノズル本体２１の斜め上部と斜め下部にそれぞれ適宜間隔をおいて穿設される多数のノズル孔２２，２３とを具備してなる。このように構成される洗浄液供給ノズル２０は、開閉弁Ｖを介設した供給管２４を介して純水供給源２５に接続されると共に、供給管２４に介設される切換弁ＣＶ及び薬液供給管２６を介して薬液供給源である薬液タンク２７に接続されている。なお、薬液供給管２６には、薬液を薬液供給管２６に導入するためのポンプＰが介設されている。なお、ポンプＰを用いずに、薬液タンク２７内に例えば窒素（Ｎ２）ガスを供給して薬液供給管２６に導入するようにしてもよい。
【００３０】
なお、図示しないが、外槽１ｂの底部に設けられる排液口５と洗浄液供給ノズル２０とを接続する循環管路に循環ポンプ及びフィルタを介設して洗浄液を循環供給するようにしてもよい。
【００３１】
上記のように構成される洗浄液供給ノズル２０によれば、開閉弁Ｖを開放することによって純水供給源２５から供給される純水がノズル孔２２からウエハＷの中心部側に向かって噴射（供給）され、また、ノズル孔２３から洗浄槽１の底部２中央部に向かって噴射（供給）される。また、切換弁ＣＶを切り換えると共に、ポンプＰを駆動することによって、薬液タンク２７から供給される薬液が純水と混合して混合液がノズル孔２２からウエハＷの中心部側に向かって噴射（供給）され、また、ノズル孔２３から洗浄槽１の底部２中央部に向かって噴射（供給）される。なお、洗浄液供給ノズル２０から洗浄槽１内に噴射（供給）されて貯留された洗浄液（純水、薬液）は、側壁４の上端に設けられた切欠き１ｃに案内されて外槽１ｂにて受け止められるが、外槽１ｂの外方に飛散した洗浄液（純水、薬液）は、洗浄槽１を収容する容器８の底部に配設されたパン（図示せず）によって受け止められた後、図示しないドレンから外部に排出されるようになっている。なお、薬液は１種類に限らず、複数の種類の薬液タンクが同様に洗浄液供給ノズル２０に接続されてもよい。
【００３２】
上記弁機構４０は、図４に示すように、洗浄槽１の排液口３に連通する連通口４２を有する合成樹脂製例えばＰＰ（ポリプロピレン）製の弁筐体４３と、連通口４２に設けられた弁座４４と、この弁座４４に接離可能に就座する合成樹脂製例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製の弁体４５と、この弁体４５にねじ結合により連結され、図示しない作動空気圧のＯＮ，ＯＦＦによって接離方向に移動する合成樹脂製例えばＰＰ（ポリプロピレン）製の弁軸４６とからなる開閉手段である開閉弁４１とを具備している。また、弁体４５における連通口４２と対向する面の内側に、超音波集中による温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段である空気層５０Ｂが形成されている。この空気層５０Ｂは、弁体４５における連通口４２と対向する面に設けられた狭隘開口状の凹所５１にＥＰＤＭ（エチレン−プロピレンゴム）製のＯリング５２（シール部材）を介して石英製の蓋体５３を固着、すなわち弁体４５に設けられた雌ねじ部４５ａと、弁軸４６の膨隆先端部４６ａに設けられた雄ねじ部４６ｂとをねじ結合することで、蓋体５３と凹所５１との間に形成される（図４（ｂ）参照）。
【００３３】
一方、超音波発振手段３０は、洗浄槽１の下方に中間槽９を介して設けられている。すなわち、超音波発振手段３０は、洗浄槽１の下部を収容する中間槽９の底部の下面に装着される複数の振動子３１と、これら振動子３１と高周波駆動電源３２との間に介設される超音波発振器３４と、駆動切換手段３３とを具備しており、駆動切換手段３３によって振動子３１の駆動と１又は任意の数の個別駆動とを選択的に行えるように形成されている。この場合、振動子３１は、矩形状に形成された例えば６枚を２列に並列した計１２枚に形成することができ、駆動切換手段３３の切換操作によって１２枚全体の振動子３１が同時に駆動すなわち振動されるか、あるいは１枚あるいは任意の複数枚例えば２枚あるいは４枚の振動子３１が個別に順次振動されるように構成されている。
【００３４】
上記のように構成される超音波発振手段３０の振動子３１が振動すると、この振動が中間槽９内に貯留された純水に伝搬されて洗浄槽１内に貯留された洗浄液に伝搬されるようにして、超音波が照射される。
【００３５】
次に、上記のように構成される超音波洗浄装置の動作態様について説明する。まず、純水供給源２５から洗浄槽１内に純水を供給してウエハＷが浸漬できるように貯留しておく。次に、洗浄槽１内にウエハＷを浸漬し、洗浄するための薬液を薬液タンク２７から随時供給し続け、上端開口縁付近まで予め貯留しておく。
【００３６】
次に、図示しないウエハ搬送手段によって保持された複数例えば５０枚のウエハＷを、ウエハボート１０に受け渡して、ウエハＷを薬液に浸漬する。その後、超音波発振手段３０の超音波発振器３４を駆動すると共に、駆動切換手段３３を駆動して、全ての振動子３１あるいは任意の振動子３１に高周波電源を印加して励振することにより、振動子３１が超音波振動を発生する。この超音波振動が中間槽９内に貯留された純水に伝搬され、洗浄槽１の底部２を透過して洗浄槽１内に貯留された薬液まで伝わり、この超音波の照射によってウエハＷに付着したパーティクル等が除去されることにより、ウエハＷが超音波洗浄される。この際、散乱して洗浄槽１の側壁４に衝突する超音波によって洗浄液の液面にさざ波が発生するが、このさざ波現象の原因となる超音波は、図７（ｂ）に示すように、超音波吸収パネル５０にて吸収され、また、ウエハボート１０の垂直部１３の垂直面１３ａに衝突する超音波は、超音波吸収パネル５０Ａによって吸収されるので、超音波の散乱・乱反射を抑制することができる。これにより、ウエハＷのダメージを抑制すると共に、超音波の照射領域外の超音波の散乱・乱反射が起因する音圧の上昇及び温度上昇を防止することができる。
【００３７】
また、開閉弁４１の弁体４５における連通口４２と対向する面の内側に、超音波集中による温度上昇を抑制する空気層５０Ｂが形成されているので、超音波集中による温度上昇を空気層５０Ｂにより吸収して弁体４５側に伝達することができる。したがって、超音波集中による温度上昇を抑制することができ、温度が集中する弁体４５と弁軸４６の連結部の過熱を抑制し、温度上昇による開閉弁４１の変形や破損を抑制することができる。
【００３８】
なお、洗浄中においても洗浄液供給ノズル２０によって、洗浄槽１内に薬液を適量ずつ随時供給し続ける。このように、薬液を随時供給することにより、ウエハＷから除去されて液面に浮かんだパーティクル等を、外槽１ｂにオーバーフローする薬液と共に効果的に外部へ流出させることができるので、洗浄槽１内の薬液を清浄な状態に保つことができる。また、洗浄槽１から外部に流出した使用済みの薬液は、容器８の底部に配設されたパン（図示せず）に受け止められ、図示しないドレン管から排液される。なお、外槽１ｂに循環系を設けた場合は、洗浄に供された洗浄液（薬液）を循環濾過して洗浄液供給ノズル２０から洗浄槽１内に循環供給することができる。
【００３９】
上記のようにして所定時間薬液による洗浄処理を行った後、薬液の供給を停止し、薬液に変えて純水供給源から純水を供給してウエハＷのリンス処理を行う。このときも、超音波発振器３４を駆動すると共に、駆動切換手段３３を駆動して、全ての振動子３１あるいは任意の振動子３１に高周波電源を印加して励振することによって超音波振動を純水に伝達する。
【００４０】
上記洗浄処理が完了した後、ウエハボート１０を上昇させてウエハＷを洗浄槽１の上方に搬送させて、図示しない搬送手段にウエハＷを受け渡す。
【００４１】
一方、洗浄槽１内に貯留された薬液、純水を交換する場合には、弁機構４０の開閉弁４１を駆動して、排液口３に連通する連通口４２に設けられた弁座４４に就座する弁体４５を、連通口４２の弁座４４から後退すなわち離隔させて洗浄槽１内の薬液、純水を短時間内に排液することができる。したがって、薬液、純水等の洗浄液の交換時間等の短縮を図ることができる。
【００４２】
◎第二実施形態
図５は、この発明に係る超音波洗浄装置の第二実施形態を示す概略断面図、図６は、図５の側断面図である。
【００４３】
第二実施形態は、上記第一実施形態の洗浄槽１の側壁４の外側面に装着される超音波吸収パネル５０に代えて、洗浄槽１の側壁４の内側面４ｂに超音波吸収パネル５０を装着した場合である。
【００４４】
このように、洗浄槽１の側壁４の内側面４ｂに超音波吸収パネル５０を装着することにより、散乱して洗浄槽１の側壁４に衝突する超音波は、図７（ｃ）に示すように、側壁４に衝突する前に超音波吸収パネル５０に衝突して吸収される。したがって、第一実施形態に比べて更に超音波の照射領域外の超音波の散乱・乱反射が起因する音圧の上昇及び温度上昇を防止することができる。なお、洗浄槽１の側壁４の内側面４ｂに装着される超音波吸収パネル５０は、少なくとも１つの側壁４の内側面４ｂに装着されていればよいが、好ましくは、少なくともこの側壁４及びこれに隣接する側壁４の２箇所以上の内側面４ｂに装着されていればよい。
【００４５】
なお、第二実施形態において、その他の部分は第一実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００４６】
◎その他の実施形態
第一実施形態では、洗浄槽１の側壁４の外側面に、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製の超音波吸収パネル５０を装着した場合について説明したが、この超音波吸収パネル５０に代えてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製のソフトシート５０Ｃを被着してもよい（図８参照）。この場合、約４ｍｍの石英製側壁４に対して約６．５ｍｍのソフトシート５０Ｃをシリコンシール５５を介して被着している。
【００４７】
また、上記ソフトシート５０Ｃに代えて音響吸収物質シート５０Ｄを、洗浄槽１の側壁４の外側面に被着してもよい（図９参照）。この場合、約４ｍｍの石英製側壁４に対して約１．４ｍｍの市販の音響吸収物質シート５０Ｄをシリコンシール５５を介して被着している。
【００４８】
上記のように、ソフトシート５０Ｃや音響吸収物質シート５０Ｄを洗浄槽１の側壁４の外側面に被着することにより、上記実施形態と同様に、超音波の散乱・乱反射を抑制することができる。これにより、ウエハＷのダメージを抑制すると共に、超音波の照射領域外の超音波の散乱・乱反射が起因する音圧の上昇及び温度上昇を防止することができる。
【００４９】
なお、図８、図９に示す実施形態において、その他の部分は第一実施形態と同じであるので、説明は省略する。
【００５０】
また、上記実施形態では、洗浄槽１が石英製部材にて形成される場合について説明したが、図１０に示すように、石英に代えて洗浄槽１Ａ全体を、ガラス状カーボンに統一して形成することも可能である。この場合、洗浄槽１Ａの側壁４の外側面に超音波吸収パネル５０を装着する構造を示すが、超音波吸収パネル５０に代えて上記ソフトシート５０Ｃ、あるいは、音響吸収物質シート５０Ｄを被着してもよい。
【００５１】
上記のように構成することにより、さざ波現象の原因となる超音波をソフトシート５０Ｃ、音響吸収物質シート５０Ｄにて吸収することができるので、上記実施形態と同様に、超音波の散乱・乱反射を抑制することができる。これにより、ウエハＷのダメージを抑制すると共に、超音波の照射領域外の超音波の散乱・乱反射が起因する音圧の上昇及び温度上昇を防止することができる。また、ガラス状カーボンは、優れた耐薬品性、耐食性、耐酸化性を示すと共に、高純度の炭素質であるため金属系不純物元素をほとんど有しておらず、メタルコンタミ等が発生するのを抑制することができる点で好ましい。また、黒鉛材と異なり、内部にミクロンオーダーの空孔がほとんど見られない緻密な構造を有し、硬度が高く、粒子の脱落が極めて少ないので、パーティクルの発生を抑制することができる。更に、音波透過性が高いので、洗浄槽１の底部下面に振動子３１を装着することができるので、上記実施形態のように中間槽９を設ける必要がない。したがって、構成部材の削減が図れると共に、装置の小型化が図れ、かつ、効率よく洗浄液に伝達して、洗浄効率の向上を図ることができる。
【００５２】
なお、図１０に示す実施形態においては、洗浄槽１Ａの底面を平坦状に形成するため、排液口３Ａは、洗浄槽１Ａの底部の端部側、すなわち、洗浄槽１の底部２における上記ウエハボート１０の垂直部１３の直下位置に設けられており、この排液口３Ａには、開閉可能な開閉弁４１Ａ（開閉手段）を有する弁機構４０Ａが接続されている。
【００５３】
このように、洗浄槽１の底部２におけるウエハボート１０の垂直部１３の直下位置に排液口３Ａを設け、この排液口３Ａを弁機構４０Ａによって開閉可能にすることにより、超音波発振手段３０による超音波振動に影響を与えることなく薬液又は純水の排液部を形成することができる。また、洗浄槽１の底部２を平坦状にすることができ、後述する超音波発振手段３０の振動子３１を平坦状の底部２外表面に当接又は近接して、超音波振動を効率よく薬液に伝達することができる。したがって、洗浄効率の向上を図ることができる。この場合、弁機構４０Ａの開閉弁４１Ａには、超音波が集中する問題は少ないが、上記第一実施形態と同様に温度上昇抑制手段５０Ｂを設ける方が好ましい。すなわち、弁機構４０Ａは、第一実施形態と同様に、洗浄槽１の排液口３Ａに連通する連通口４２を有する合成樹脂製例えばＰＰ（ポリプロピレン）製の弁筐体４３と、連通口４２に設けられた弁座４４と、この弁座４４に接離可能に就座する合成樹脂製例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製の弁体４５と、この弁体４５にねじ結合により連結され、図示しない作動空気圧のＯＮ，ＯＦＦによって接離方向に移動する合成樹脂製例えばＰＰ（ポリプロピレン）製の弁軸４６とからなる開閉手段である開閉弁４１Ａとを具備している。また、弁体４５における連通口４２と対向する面の内側に、超音波集中による温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段である空気層５０Ｂが形成されている。この空気層５０Ｂは、弁体４５における連通口４２と対向する面に設けられた狭隘開口状の凹所５１にＥＰＤＭ（エチレン−プロピレンゴム）製のＯリング５２（シール部材）を介して石英製の蓋体５３を固着、すなわち、図４（ｂ）に示すように弁体４５と弁軸４６とをねじ結合により固着することで、蓋体５３と凹所５１との間に形成される（図１１参照）。
【００５４】
なお、図１０及び図１１に示す実施形態において、その他の部分は、第一実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００５５】
【実施例】
◎実施例１
温度上昇の起因となるさざ波すなわち超音波の散乱、乱反射の状態と、その抑制手段について実験を行った結果について、図１２及び図１３を参照して説明する。
【００５６】
まず、実験に当って、下部に超音波発振手段（図示せず）を設けた石英製の水槽６０と、厚さ２０ｍｍのＰＴＦＥ製の１枚の超音波吸収パネル６１と、厚さ３ｍｍのＰＴＦＥ製の３枚の超音波吸収パネル６２とを用意する。そして、水槽６０における超音波照射領域６３の中心部▲１▼と、水槽６０の超音波照射領域６３から外れた４つの各隅部▲２▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼に音圧計をセットして各箇所▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼の温度を測定可能にする（図１２参照）。
【００５７】
そして、
（ａ）水槽６０中に純水を貯留させて超音波発振手段駆動して純水中に超音波を照射した状態（図１３（ａ）参照）、
（ｂ）水槽６０中に脱気水を貯留させて超音波発振手段駆動して脱気水中に超音波を照射した状態（図１３（ｂ）参照）、
（ｃ）水槽６０中に脱気水を貯留し、水槽６０内に超音波吸収パネル６１を配設させて超音波発振手段駆動して脱気水中に超音波を照射した状態（図１３（ｃ）参照）、
（ｄ）水槽６０中に脱気水を貯留し、水槽６０内に超音波吸収パネル６２を配設させて超音波発振手段駆動して脱気水中に超音波を照射した状態（図１３（ｄ）参照）、
（ｅ）水槽６０中に脱気水を貯留し、水槽６０内に２枚の超音波吸収パネル６１を隣接状態に配設させて超音波発振手段駆動して脱気水中に超音波を照射した状態（図１３（ｅ）参照）、
（ｆ）水槽６０中に脱気水を貯留し、水槽６０内に３枚の超音波吸収パネル６１を隣接状態に配設させて超音波発振手段駆動して脱気水中に超音波を照射した状態（図１３（ｆ）参照）、
の各測定点▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼の音圧を調べたところ、表１に示すような結果が得られた。
【００５８】
【表１】
【００５９】
上記実験の結果、脱気水で超音波を照射した場合（図１３（ｂ）参照）に対して、水槽６０内に１枚の超音波吸収パネル６１を配設した場合（図１３（ｃ）参照）では、測定点▲１▼では音圧が５０ｍＶ低下し、測定点▲２▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼では、それぞれ音圧が６０ｍＶ，５０ｍＶ，６０ｍＶ，８０ｍＶ低下した。また、水槽６０内に１枚の超音波吸収パネル６２を配設した場合（図１３（ｄ）参照）では、測定点▲１▼では音圧が５０ｍＶ低下し、測定点▲２▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼では、それぞれ音圧が７０ｍＶ，６０ｍＶ，８０ｍＶ，８０ｍＶ低下した。また、水槽６０内に２枚又は３枚の超音波吸収パネル６２を隣接状態で配設した場合（図１３（ｅ），（ｆ）参照）では、測定点▲１▼では音圧が５０ｍＶ低下し、測定点▲２▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼では、全て音圧が１１２ｍＶ低下した。
【００６０】
上記実験から、水槽６０内に少なくとも１枚の超音波吸収パネル６１又は６２を配設することにより、超音波照射領域６３の外部の音圧が低下することが判り、水槽６０内に２枚又は３枚の超音波吸収パネル６２を隣接状態に配設することにより、超音波照射領域６３の外部の音圧が著しく低下することが判った。この結果、水槽６０（上記洗浄槽１）内に少なくとも１枚のＰＴＦＥ製超音波吸収パネル６１，６２（上記超音波吸収パネル５０，５０Ａ）、好ましくは、２枚又は３枚のＰＴＦＥ製超音波吸収パネル６２（上記超音波吸収パネル５０）を配設することによって、さざ波現象すなわち超音波の散乱、乱反射による音圧上昇及び温度上昇を抑制することができる。
【００６１】
◎実施例２
上記弁機構４０の開閉弁４１に温度上昇抑制手段である空気層５０Ｂを形成した場合の効果を調べるために、図１４に示すように、純水を貯留する石英製の水槽６０の外周面に上記ＰＴＦＥ製のソフトシート５０Ｃを被着して、空気層５０Ｂを設けない通常の開閉弁を用いた場合と、空気層５０Ｂを設けた開閉弁４１を用いた場合に、それぞれ超音波を照射して、水槽６０内の純水の温度（測定点▲６▼）と、開閉弁４１の温度（測定点▲７▼）の温度変化を調べた結果、図１５（ａ），（ｂ）のような結果が得られた。
【００６２】
上記実験の結果、通常の開閉弁においては、１５０分から１６０分までの１０分間に温度が４℃上昇したが、空気層５０Ｂを設けた開閉弁４１を用いた場合では、１４０分から１６０分までの２０分間に温度が３℃しか上昇しなかった。この結果から、開閉弁４１に空気層５０Ｂ（温度上昇抑制手段）を設ける方が好ましいことが判った。
【００６３】
【発明の効果】
（１）請求項１記載の発明によれば、洗浄槽の側壁、排液口を開閉する開閉手段又は被処理体を保持する保持手段の少なくとも１つにおける洗浄液の接液部に、超音波の散乱・乱反射あるいは集中が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段を設けることにより、超音波洗浄中に洗浄に供される超音波の散乱・乱反射あるいは集中による温度上昇を抑制することができるので、被処理体のダメージを抑制すると共に、洗浄装置の構成部品例えば洗浄槽、保持手段あるいは排液機構の開閉手段等の変形や破損を防止することができる。
【００６４】
（２）請求項２記載の発明によれば、温度上昇抑制手段を、洗浄槽の側壁の少なくとも一箇所の内側面又は外側面に装着される超音波を吸収可能なパネルにて形成することにより、散乱して洗浄槽の側壁に衝突する超音波をパネルにて吸収することができるので、超音波の散乱・乱反射を抑制することができると共に、温度上昇を抑制することができる。
【００６５】
（３）請求項３，４記載の発明によれば、温度上昇抑制手段を、洗浄槽の側壁の外側面に被着される超音波を吸収可能なシート、あるいは、音響吸収物質シートにて形成することにより、散乱して洗浄槽の側壁に衝突する超音波をシートにて吸収することができるので、超音波の散乱・乱反射を抑制することができると共に、温度上昇を抑制することができる。
【００６６】
（４）請求項５記載の発明によれば、保持手段に、被処理体を垂直状に保持する保持部と、この保持部から垂直状に延在する垂直部とを具備し、垂直部における被処理体と対向する面に、超音波を吸収可能なパネルを装着することにより、散乱して保持手段の垂直部面に衝突する超音波をパネルにて吸収することができるので、被処理体に近接する部位における超音波の散乱・乱反射を抑制することができると共に、温度上昇を抑制することができる。
【００６７】
（５）請求項６，７記載の発明によれば、開閉手段に、排液口に設けられた弁座と、この弁座に接離可能に就座する弁体とを具備し、弁体における連通口と対向する面の内側に、超音波集中による温度上昇を抑制する空気層を形成することにより、超音波集中による温度上昇を空気層によって吸収して弁体に伝達するので、温度上昇による弁体の変形や破損を抑制することができる。
【００６８】
（６）請求項８記載の発明によれば、洗浄液に脱気水（酸素濃度５ｐｐｂ以下）を使用することができるので、脱気水における超音波の散乱・乱反射を抑制し、かつ、温度上昇を抑制して、脱気水の洗浄効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る超音波洗浄装置の第一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図１の側断面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】この発明における弁機構の取付状態を示す断面図（ａ）及びその要部拡大断面図（ｂ）である。
【図５】この発明に係る超音波洗浄装置の第二実施形態を示す概略断面図である。
【図６】図５の側断面図である。
【図７】石英製側壁における超音波の乱反射の状態を説明する図で、（ａ）は超音波吸収パネルを装着しない状態を示し、（ｂ）は側壁の外側面に超音波吸収パネルを装着した状態、（ｃ）は側壁の内側面に超音波吸収パネルを装着した状態である。
【図８】この発明における温度上昇抑制手段の別の実施形態を示す拡大断面図である。
【図９】この発明における温度上昇抑制手段の更に別の実施形態を示す拡大断面図である。
【図１０】この発明における洗浄槽の別の実施形態を用いた超音波洗浄装置を示す概略断面図である。
【図１１】図１０における弁機構を示す拡大断面図である。
【図１２】この発明における温度上昇抑制手段である超音波吸収パネルの配設状態と音圧との関係を調べるための実験の状態を示す概略構成図である。
【図１３】上記実験における超音波吸収パネルを配設しない状態と、超音波吸収パネルを異なる位置に配設した状態を示す説明図である。
【図１４】この発明における温度上昇抑制手段である空気層を設けた場合と、空気層を設けない場合の温度上昇を調べるための実験の状態を示す概略構成図である。
【図１５】上記実験における温度と時間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
１，１Ａ 洗浄槽
２ 底部
３，３Ａ 排液口
４ 側壁
４ａ 外側面
４ｂ 内側面
１０ ウエハボート（保持手段）
１３ 垂直部
１３ａ 垂直面
３０ 超音波発振手段
４０，４０Ａ 弁機構（排液機構）
４１ 開閉弁
４２ 連通口
４４ 弁座
４５ 弁体
５０，５０Ａ 超音波吸収パネル（温度上昇抑制手段）
５０Ｂ 空気層（温度上昇抑制手段）
５０Ｃ ソフトシート（温度上昇抑制手段）
５０Ｄ 音響吸収物質シート（温度上昇抑制手段）
５１ 凹所
５２ Ｏリング
５３ 蓋体
【発明の属する技術分野】
この発明は超音波洗浄装置に関するもので、更に詳細には、例えば半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等の被処理体を、超音波を利用して洗浄する超音波洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体製造装置の製造工程においては、半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等を薬液やリンス液等の洗浄液が貯留された洗浄槽に順次浸漬して洗浄を行う洗浄処理方法が広く採用されている。
【０００３】
このような洗浄処理方法を実施する洗浄処理装置の一例として、超音波洗浄装置が使用されている。従来の超音波洗浄装置は、被処理体例えば半導体ウエハ（以下にウエハという）を浸漬する洗浄液例えば薬液を貯留する石英製の洗浄槽と、この洗浄槽の底部に設けられた排液口を開閉可能な開閉手段を有する排液機構と、ウエハを保持して洗浄槽内に配置する保持手段例えばウエハガイドと、洗浄槽内の洗浄液に超音波を照射する超音波発振手段とで主に構成されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３１６７６号公報（段落番号００３０〜００３６，００５０，００５１、図３、図６、図８）
上記のように構成される超音波洗浄装置によれば、薬液を貯留した洗浄槽内に、ウエハをウエハガイドで保持した状態で浸漬し、超音波発振手段の超音波振動素子に適当な周波数の高周波電圧を印可して励振することにより、超音波振動が発生し、その超音波振動が洗浄槽内の洗浄液に照射されて、ウエハに付着したパーティクル等を除去することができる。そして、所定の時間が経過し洗浄処理が終了すると、排液機構が作動し、開閉弁が排液口を開放して、洗浄槽内の洗浄液を排液する。
【０００５】
そのため、従来では、洗浄槽内の洗浄液を大流量で排液可能とするために、洗浄槽の底部に比較的面積の大きな排液口を設け、この排液口に設けられた弁座に就座する弁体を有する急速排液可能な排液機構が使用されている。この排液機構の開閉弁は、接液側の弁体には耐熱性、耐薬品性に富む材質であるフッ素樹脂製材料例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）｛融点：３２７℃｝が使用され、弁体以外の構成部材、例えば弁体に連結する弁軸、弁座及び弁筐体等にはＰＴＦＥに比べて成形性に富むＰＰ（ポリプロピレン）｛融点：１７６℃｝が使用されている。
【０００６】
また、洗浄の目的に応じて洗浄液に、純水、脱気水（酸素濃度５ｐｐｂ以下）、薬液例えばアンモニア過水｛ＮＨ４ＯＨ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ｝（ＳＣ１），塩酸過水｛ＨＣｌ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ｝（ＳＣ２）あるいは希フッ酸（ＤＨＦ）等が使用されている。
【０００７】
更には、洗浄処理効率の向上を図るために、洗浄槽内に貯留された洗浄液を排液した後、新規の洗浄液に交換するなどしている。
【０００８】
上記のように構成される超音波洗浄装置において、洗浄液中に超音波を照射すると、洗浄液は静圧の１気圧を中心に変動し、圧力が０気圧以下（真空状態）になったとき、洗浄液中の溶存酸素などの微小な気泡が核となり、無数の真空に近い微小空洞（キャビテーション）が発生し、超音波のプラス圧力のときにそのキャビテーションが、断熱圧縮状態となり、押し潰される瞬間に発生する強力な衝撃波によってウエハに付着するパーティクルをウエハから剥離することで、パーティクルを除去している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、洗浄液の種類や温度あるいは水位状態等によって、洗浄液の液面にさざ波現象が生じることが目視により確認されている。このようなさざ波現象は、超音波の照射により散乱した超音波が、石英製の洗浄槽の側壁に衝突し、これが乱反射｛図７（ａ）参照｝して生じるものと推測される。このようなさざ波現象により、洗浄槽における超音波照射領域外の音圧が上昇すると共に、温度上昇を招く虞があった。また、洗浄槽の底部には、洗浄液の排液性を良好にするために傾斜状の底面が形成され、その最下部に排液口が設けられる場合が多く、この場合には、排液口に超音波が集中する現象が起こり、この超音波集中によって温度上昇を招く虞があった。
【００１０】
上記のように、超音波の散乱・乱反射が生じると、その振動・衝撃波によって、ウエハにダメージを与えるばかりか、洗浄装置の構成部品、例えば洗浄槽、ウエハボート等に損傷を与えるという問題があった。また、超音波の散乱・乱反射や超音波の集中照射等による温度上昇によって洗浄装置の構成部品、例えば洗浄槽、ウエハボートや排液機構の開閉手段である開閉弁が変形したり、破損するなどの問題もあった。特に、超音波の集中による温度上昇は、開閉弁の弁体と弁軸の連結部に集中するため、ＰＴＦＥ製の弁体に比べて融点の低いＰＰ製の弁軸が溶融することがあり、これにより弁機能が低下するという問題があった。
【００１１】
この発明は上記事情に鑑みなされたもので、超音波の散乱・乱反射や集中による温度上昇を抑制して被処理体及び装置構成部品へのダメージの抑制を図れるようにした超音波洗浄装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の超音波洗浄装置は、被処理体の洗浄液を貯留する洗浄槽と、上記洗浄槽の底部に設けられた排液口を開閉可能な開閉手段を有する排液機構と、上記被処理体を保持して上記洗浄槽内に配置する保持手段と、上記洗浄槽内の洗浄液に超音波を照射する超音波発振手段と、を具備する超音波洗浄装置において、 上記洗浄槽の側壁、上記開閉手段又は上記保持手段の少なくとも１つにおける上記洗浄液の接液部に、上記超音波の散乱・乱反射あるいは超音波の集中が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段を具備してなる、ことを特徴とする（請求項１）。
【００１３】
この発明において、上記温度上昇抑制手段を、洗浄槽の側壁の少なくとも一箇所の内側面又は外側面に装着される超音波を吸収可能なパネルにて形成する方が好ましい（請求項２）。この場合、超音波を吸収可能なパネルとして、例えばフッ素樹脂製パネルを使用することができる。また、上記温度上昇抑制手段を、洗浄槽の側壁の外側面に被着される超音波を吸収可能なシートにて形成することも可能である（請求項３）。この場合、超音波を吸収可能なシートとして、例えばフッ素樹脂製シートを使用することができる。また、上記温度上昇抑制手段を、洗浄槽の側壁の外側面に被着される音響吸収物質シートにて形成することも可能である（請求項４）。
【００１４】
また、この発明の超音波洗浄装置において、上記保持手段に、被処理体を垂直状に保持する保持部と、この保持部から垂直状に延在する垂直部とを具備し、上記垂直部における上記被処理体と対向する面に、超音波を吸収可能なパネルを装着してもよい（請求項５）。
【００１５】
加えて、上記開閉手段に、排液口に連通する連通口に設けられた弁座と、この弁座に接離可能に就座する弁体とを具備し、上記弁体における上記連通口と対向する面の内側に、超音波集中による温度上昇を抑制する空気層を形成する方が好ましい（請求項６）。この場合、上記弁体における連通口と対向する面に、凹所を設けると共に、この凹所にシール部材を介して石英製の蓋体を固着して蓋体と凹所との間に空気層を形成する方がよい（請求項７）。また、この発明の超音波洗浄装置において、上記洗浄液に脱気水を使用することができる（請求項８）。
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、洗浄槽の側壁、排液口を開閉する開閉手段又は被処理体を保持する保持手段の少なくとも１つにおける洗浄液の接液部に、超音波の散乱・乱反射あるいは集中が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段を設けることにより、超音波洗浄中に洗浄に供される超音波の散乱・乱反射あるいは集中による温度上昇を抑制することができる。したがって、被処理体のダメージを抑制すると共に、洗浄装置の構成部品例えば洗浄槽、保持手段あるいは排液機構の開閉手段等の変形や破損を防止することができる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、温度上昇抑制手段を、洗浄槽の側壁の少なくとも一箇所の内側面又は外側面に装着される超音波を吸収可能なパネルにて形成することにより、散乱して洗浄槽の側壁に衝突する超音波をパネルにて吸収することができるので、超音波の散乱・乱反射を抑制することができると共に、温度上昇を抑制することができる。
【００１８】
請求項３，４記載の発明によれば、温度上昇抑制手段を、洗浄槽の側壁の外側面に被着される超音波を吸収可能なシート、あるいは、音響吸収物質シートにて形成することにより、散乱して洗浄槽の側壁に衝突する超音波をシートにて吸収することができるので、超音波の散乱・乱反射を抑制することができると共に、温度上昇を抑制することができる。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、保持手段に、被処理体を垂直状に保持する保持部と、この保持部から垂直状に延在する垂直部とを具備し、垂直部における被処理体と対向する面に、超音波を吸収可能なパネルを装着することにより、散乱して保持手段の垂直部面に衝突する超音波をパネルにて吸収することができるので、被処理体に近接する部位における超音波の散乱・乱反射を抑制することができると共に、温度上昇を抑制することができる。
【００２０】
請求項６，７記載の発明によれば、開閉手段に、排液口に設けられた弁座と、この弁座に接離可能に就座する弁体とを具備し、弁体における連通口と対向する面の内側に、超音波集中による温度上昇を抑制する空気層を形成することにより、超音波集中による温度上昇を空気層によって吸収して弁体に伝達するので、温度上昇による弁体の変形や破損を抑制することができる。
【００２１】
請求項８記載の発明によれば、洗浄液に脱気水（酸素濃度５ｐｐｂ以下）を使用することができるので、脱気水における超音波の散乱・乱反射を抑制し、かつ、温度上昇を抑制して、脱気水の洗浄効率の向上を図ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る超音波洗浄装置の実施形態について添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、半導体ウエハ用の超音波洗浄装置に適用した場合について説明する。
【００２３】
◎第一実施形態
図１は、この発明に係る超音波洗浄装置の第一実施形態を示す概略断面図、図２は、図１の側断面図、図３は、図１の平面図である。
【００２４】
上記超音波洗浄装置は、被処理体例えば半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）を浸漬する洗浄液例えば薬液Ｌが貯留される洗浄槽１と、複数枚例えば５０枚のウエハＷを垂直状に保持して洗浄槽１内に配置する保持手段であるウエハボート１０と、洗浄槽１内の下部に配設されて洗浄槽１内に洗浄液例えば薬液或いは純水を噴射（供給）する液供給手段例えば洗浄液供給ノズル２０と、洗浄槽１内の薬液Ｌ（洗浄液）に超音波を照射、すなわち超音波振動を与えるための超音波発振手段３０と、洗浄槽１の底部２に設けられた排液口３を開閉する開閉手段すなわち開閉弁４１を有する排液機構である弁機構４０とで主に構成されている。この場合、洗浄槽１の側壁４の外側面４ａと、ウエハボート１０の垂直部１３のウエハＷと対向する垂直面１３ａには、それぞれさざ波現象の原因となる超音波の散乱・乱反射が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段５０，５０Ａが装着されている。また、弁機構４０の開閉弁４１の排液口３と対向する部位には、超音波の集中が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段５０Ｂが設けられている。
【００２５】
上記洗浄槽１は、例えば耐薬品性に富む材料例えば石英製の内槽１ａと、この内槽１ａの上端開口部から溢流（オーバーフロー）する薬液Ｌを受け止める外槽１ｂとで構成されている。なお、内槽１ａの側壁４の上端部には洗浄槽１内から溢流（オーバーフロー）する薬液Ｌを外槽１ｂに案内するための複数のＶ状切欠き１ｃが設けられている。また、洗浄槽１の底部２は、一側から他側に向かって下り勾配の傾斜底面２ａを具備しており、傾斜底面２ａの下端側に隣接する側壁４の下端部に排液口３が設けられている。なお、外槽１ｂの底部には、排液口５が設けられており、この排液口５にドレイン弁６を介して排液管７が接続されている。
【００２６】
上記のように構成される洗浄槽１における内槽１ａの側壁４の外側面には、超音波の散乱・乱反射が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段５０が装着されている。この温度上昇抑制手段５０は、超音波を吸収可能な材質であるフッ素樹脂製パネル、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製パネル５０（以下に、超音波吸収パネル５０という）にて形成されている。この超音波吸収パネル５０は、図示しない耐薬性を有する接着剤あるいは耐薬性を有するねじ等の固定部材によって側壁４の外側面４ａに装着（固着）されている。なお、ここでは、内槽１ａの全ての側壁４の外側面４ａに超音波吸収パネル５０を装着する場合について説明したが、超音波吸収パネル５０は、少なくとも１つの側壁４｛具体的には、ウエハボート１０の垂直部１３が位置する側と反対側の側壁４｝の外側面４ａに装着されていればよく、好ましくは、少なくともこの側壁４及びこれに隣接する側壁４の２箇所以上の外側面４ａに装着されていればよい。
【００２７】
上記ウエハボート１０は、図１及び図２に示すように、複数枚例えば５０枚のウエハＷを水平方向に垂直状に保持すべく複数の保持溝１１を有する互いに平行な３本の保持棒１２（保持部）と、これら保持棒１２の一端から垂直状に起立する垂直部１３とを具備し、垂直部１３を図示しない昇降機構によって昇降させることによって、ウエハボート１０によって保持される複数枚例えば５０枚のウエハＷが洗浄槽１内の薬液に浸漬され、あるいは、洗浄槽１から上方に搬出されるように構成されている。
【００２８】
上記のように構成されるウエハボート１０の垂直部１３におけるウエハＷと対向する垂直面１３ａには、さざ波現象の原因となる超音波の散乱・乱反射が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段５０Ａが装着されている。この温度上昇抑制手段５０Ａは、超音波を吸収可能な材質であるフッ素樹脂製パネル、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製パネル５０Ａ（以下に、超音波吸収パネル５０Ａという）にて形成されている。この超音波吸収パネル５０Ａは、ウエハボート１０の垂直面１３ａに装着されている。
【００２９】
上記洗浄液供給ノズル２０は、洗浄槽１の下部両側に互いに平行に配設される管状ノズル本体２１と、この管状ノズル本体２１の斜め上部と斜め下部にそれぞれ適宜間隔をおいて穿設される多数のノズル孔２２，２３とを具備してなる。このように構成される洗浄液供給ノズル２０は、開閉弁Ｖを介設した供給管２４を介して純水供給源２５に接続されると共に、供給管２４に介設される切換弁ＣＶ及び薬液供給管２６を介して薬液供給源である薬液タンク２７に接続されている。なお、薬液供給管２６には、薬液を薬液供給管２６に導入するためのポンプＰが介設されている。なお、ポンプＰを用いずに、薬液タンク２７内に例えば窒素（Ｎ２）ガスを供給して薬液供給管２６に導入するようにしてもよい。
【００３０】
なお、図示しないが、外槽１ｂの底部に設けられる排液口５と洗浄液供給ノズル２０とを接続する循環管路に循環ポンプ及びフィルタを介設して洗浄液を循環供給するようにしてもよい。
【００３１】
上記のように構成される洗浄液供給ノズル２０によれば、開閉弁Ｖを開放することによって純水供給源２５から供給される純水がノズル孔２２からウエハＷの中心部側に向かって噴射（供給）され、また、ノズル孔２３から洗浄槽１の底部２中央部に向かって噴射（供給）される。また、切換弁ＣＶを切り換えると共に、ポンプＰを駆動することによって、薬液タンク２７から供給される薬液が純水と混合して混合液がノズル孔２２からウエハＷの中心部側に向かって噴射（供給）され、また、ノズル孔２３から洗浄槽１の底部２中央部に向かって噴射（供給）される。なお、洗浄液供給ノズル２０から洗浄槽１内に噴射（供給）されて貯留された洗浄液（純水、薬液）は、側壁４の上端に設けられた切欠き１ｃに案内されて外槽１ｂにて受け止められるが、外槽１ｂの外方に飛散した洗浄液（純水、薬液）は、洗浄槽１を収容する容器８の底部に配設されたパン（図示せず）によって受け止められた後、図示しないドレンから外部に排出されるようになっている。なお、薬液は１種類に限らず、複数の種類の薬液タンクが同様に洗浄液供給ノズル２０に接続されてもよい。
【００３２】
上記弁機構４０は、図４に示すように、洗浄槽１の排液口３に連通する連通口４２を有する合成樹脂製例えばＰＰ（ポリプロピレン）製の弁筐体４３と、連通口４２に設けられた弁座４４と、この弁座４４に接離可能に就座する合成樹脂製例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製の弁体４５と、この弁体４５にねじ結合により連結され、図示しない作動空気圧のＯＮ，ＯＦＦによって接離方向に移動する合成樹脂製例えばＰＰ（ポリプロピレン）製の弁軸４６とからなる開閉手段である開閉弁４１とを具備している。また、弁体４５における連通口４２と対向する面の内側に、超音波集中による温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段である空気層５０Ｂが形成されている。この空気層５０Ｂは、弁体４５における連通口４２と対向する面に設けられた狭隘開口状の凹所５１にＥＰＤＭ（エチレン−プロピレンゴム）製のＯリング５２（シール部材）を介して石英製の蓋体５３を固着、すなわち弁体４５に設けられた雌ねじ部４５ａと、弁軸４６の膨隆先端部４６ａに設けられた雄ねじ部４６ｂとをねじ結合することで、蓋体５３と凹所５１との間に形成される（図４（ｂ）参照）。
【００３３】
一方、超音波発振手段３０は、洗浄槽１の下方に中間槽９を介して設けられている。すなわち、超音波発振手段３０は、洗浄槽１の下部を収容する中間槽９の底部の下面に装着される複数の振動子３１と、これら振動子３１と高周波駆動電源３２との間に介設される超音波発振器３４と、駆動切換手段３３とを具備しており、駆動切換手段３３によって振動子３１の駆動と１又は任意の数の個別駆動とを選択的に行えるように形成されている。この場合、振動子３１は、矩形状に形成された例えば６枚を２列に並列した計１２枚に形成することができ、駆動切換手段３３の切換操作によって１２枚全体の振動子３１が同時に駆動すなわち振動されるか、あるいは１枚あるいは任意の複数枚例えば２枚あるいは４枚の振動子３１が個別に順次振動されるように構成されている。
【００３４】
上記のように構成される超音波発振手段３０の振動子３１が振動すると、この振動が中間槽９内に貯留された純水に伝搬されて洗浄槽１内に貯留された洗浄液に伝搬されるようにして、超音波が照射される。
【００３５】
次に、上記のように構成される超音波洗浄装置の動作態様について説明する。まず、純水供給源２５から洗浄槽１内に純水を供給してウエハＷが浸漬できるように貯留しておく。次に、洗浄槽１内にウエハＷを浸漬し、洗浄するための薬液を薬液タンク２７から随時供給し続け、上端開口縁付近まで予め貯留しておく。
【００３６】
次に、図示しないウエハ搬送手段によって保持された複数例えば５０枚のウエハＷを、ウエハボート１０に受け渡して、ウエハＷを薬液に浸漬する。その後、超音波発振手段３０の超音波発振器３４を駆動すると共に、駆動切換手段３３を駆動して、全ての振動子３１あるいは任意の振動子３１に高周波電源を印加して励振することにより、振動子３１が超音波振動を発生する。この超音波振動が中間槽９内に貯留された純水に伝搬され、洗浄槽１の底部２を透過して洗浄槽１内に貯留された薬液まで伝わり、この超音波の照射によってウエハＷに付着したパーティクル等が除去されることにより、ウエハＷが超音波洗浄される。この際、散乱して洗浄槽１の側壁４に衝突する超音波によって洗浄液の液面にさざ波が発生するが、このさざ波現象の原因となる超音波は、図７（ｂ）に示すように、超音波吸収パネル５０にて吸収され、また、ウエハボート１０の垂直部１３の垂直面１３ａに衝突する超音波は、超音波吸収パネル５０Ａによって吸収されるので、超音波の散乱・乱反射を抑制することができる。これにより、ウエハＷのダメージを抑制すると共に、超音波の照射領域外の超音波の散乱・乱反射が起因する音圧の上昇及び温度上昇を防止することができる。
【００３７】
また、開閉弁４１の弁体４５における連通口４２と対向する面の内側に、超音波集中による温度上昇を抑制する空気層５０Ｂが形成されているので、超音波集中による温度上昇を空気層５０Ｂにより吸収して弁体４５側に伝達することができる。したがって、超音波集中による温度上昇を抑制することができ、温度が集中する弁体４５と弁軸４６の連結部の過熱を抑制し、温度上昇による開閉弁４１の変形や破損を抑制することができる。
【００３８】
なお、洗浄中においても洗浄液供給ノズル２０によって、洗浄槽１内に薬液を適量ずつ随時供給し続ける。このように、薬液を随時供給することにより、ウエハＷから除去されて液面に浮かんだパーティクル等を、外槽１ｂにオーバーフローする薬液と共に効果的に外部へ流出させることができるので、洗浄槽１内の薬液を清浄な状態に保つことができる。また、洗浄槽１から外部に流出した使用済みの薬液は、容器８の底部に配設されたパン（図示せず）に受け止められ、図示しないドレン管から排液される。なお、外槽１ｂに循環系を設けた場合は、洗浄に供された洗浄液（薬液）を循環濾過して洗浄液供給ノズル２０から洗浄槽１内に循環供給することができる。
【００３９】
上記のようにして所定時間薬液による洗浄処理を行った後、薬液の供給を停止し、薬液に変えて純水供給源から純水を供給してウエハＷのリンス処理を行う。このときも、超音波発振器３４を駆動すると共に、駆動切換手段３３を駆動して、全ての振動子３１あるいは任意の振動子３１に高周波電源を印加して励振することによって超音波振動を純水に伝達する。
【００４０】
上記洗浄処理が完了した後、ウエハボート１０を上昇させてウエハＷを洗浄槽１の上方に搬送させて、図示しない搬送手段にウエハＷを受け渡す。
【００４１】
一方、洗浄槽１内に貯留された薬液、純水を交換する場合には、弁機構４０の開閉弁４１を駆動して、排液口３に連通する連通口４２に設けられた弁座４４に就座する弁体４５を、連通口４２の弁座４４から後退すなわち離隔させて洗浄槽１内の薬液、純水を短時間内に排液することができる。したがって、薬液、純水等の洗浄液の交換時間等の短縮を図ることができる。
【００４２】
◎第二実施形態
図５は、この発明に係る超音波洗浄装置の第二実施形態を示す概略断面図、図６は、図５の側断面図である。
【００４３】
第二実施形態は、上記第一実施形態の洗浄槽１の側壁４の外側面に装着される超音波吸収パネル５０に代えて、洗浄槽１の側壁４の内側面４ｂに超音波吸収パネル５０を装着した場合である。
【００４４】
このように、洗浄槽１の側壁４の内側面４ｂに超音波吸収パネル５０を装着することにより、散乱して洗浄槽１の側壁４に衝突する超音波は、図７（ｃ）に示すように、側壁４に衝突する前に超音波吸収パネル５０に衝突して吸収される。したがって、第一実施形態に比べて更に超音波の照射領域外の超音波の散乱・乱反射が起因する音圧の上昇及び温度上昇を防止することができる。なお、洗浄槽１の側壁４の内側面４ｂに装着される超音波吸収パネル５０は、少なくとも１つの側壁４の内側面４ｂに装着されていればよいが、好ましくは、少なくともこの側壁４及びこれに隣接する側壁４の２箇所以上の内側面４ｂに装着されていればよい。
【００４５】
なお、第二実施形態において、その他の部分は第一実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００４６】
◎その他の実施形態
第一実施形態では、洗浄槽１の側壁４の外側面に、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製の超音波吸収パネル５０を装着した場合について説明したが、この超音波吸収パネル５０に代えてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製のソフトシート５０Ｃを被着してもよい（図８参照）。この場合、約４ｍｍの石英製側壁４に対して約６．５ｍｍのソフトシート５０Ｃをシリコンシール５５を介して被着している。
【００４７】
また、上記ソフトシート５０Ｃに代えて音響吸収物質シート５０Ｄを、洗浄槽１の側壁４の外側面に被着してもよい（図９参照）。この場合、約４ｍｍの石英製側壁４に対して約１．４ｍｍの市販の音響吸収物質シート５０Ｄをシリコンシール５５を介して被着している。
【００４８】
上記のように、ソフトシート５０Ｃや音響吸収物質シート５０Ｄを洗浄槽１の側壁４の外側面に被着することにより、上記実施形態と同様に、超音波の散乱・乱反射を抑制することができる。これにより、ウエハＷのダメージを抑制すると共に、超音波の照射領域外の超音波の散乱・乱反射が起因する音圧の上昇及び温度上昇を防止することができる。
【００４９】
なお、図８、図９に示す実施形態において、その他の部分は第一実施形態と同じであるので、説明は省略する。
【００５０】
また、上記実施形態では、洗浄槽１が石英製部材にて形成される場合について説明したが、図１０に示すように、石英に代えて洗浄槽１Ａ全体を、ガラス状カーボンに統一して形成することも可能である。この場合、洗浄槽１Ａの側壁４の外側面に超音波吸収パネル５０を装着する構造を示すが、超音波吸収パネル５０に代えて上記ソフトシート５０Ｃ、あるいは、音響吸収物質シート５０Ｄを被着してもよい。
【００５１】
上記のように構成することにより、さざ波現象の原因となる超音波をソフトシート５０Ｃ、音響吸収物質シート５０Ｄにて吸収することができるので、上記実施形態と同様に、超音波の散乱・乱反射を抑制することができる。これにより、ウエハＷのダメージを抑制すると共に、超音波の照射領域外の超音波の散乱・乱反射が起因する音圧の上昇及び温度上昇を防止することができる。また、ガラス状カーボンは、優れた耐薬品性、耐食性、耐酸化性を示すと共に、高純度の炭素質であるため金属系不純物元素をほとんど有しておらず、メタルコンタミ等が発生するのを抑制することができる点で好ましい。また、黒鉛材と異なり、内部にミクロンオーダーの空孔がほとんど見られない緻密な構造を有し、硬度が高く、粒子の脱落が極めて少ないので、パーティクルの発生を抑制することができる。更に、音波透過性が高いので、洗浄槽１の底部下面に振動子３１を装着することができるので、上記実施形態のように中間槽９を設ける必要がない。したがって、構成部材の削減が図れると共に、装置の小型化が図れ、かつ、効率よく洗浄液に伝達して、洗浄効率の向上を図ることができる。
【００５２】
なお、図１０に示す実施形態においては、洗浄槽１Ａの底面を平坦状に形成するため、排液口３Ａは、洗浄槽１Ａの底部の端部側、すなわち、洗浄槽１の底部２における上記ウエハボート１０の垂直部１３の直下位置に設けられており、この排液口３Ａには、開閉可能な開閉弁４１Ａ（開閉手段）を有する弁機構４０Ａが接続されている。
【００５３】
このように、洗浄槽１の底部２におけるウエハボート１０の垂直部１３の直下位置に排液口３Ａを設け、この排液口３Ａを弁機構４０Ａによって開閉可能にすることにより、超音波発振手段３０による超音波振動に影響を与えることなく薬液又は純水の排液部を形成することができる。また、洗浄槽１の底部２を平坦状にすることができ、後述する超音波発振手段３０の振動子３１を平坦状の底部２外表面に当接又は近接して、超音波振動を効率よく薬液に伝達することができる。したがって、洗浄効率の向上を図ることができる。この場合、弁機構４０Ａの開閉弁４１Ａには、超音波が集中する問題は少ないが、上記第一実施形態と同様に温度上昇抑制手段５０Ｂを設ける方が好ましい。すなわち、弁機構４０Ａは、第一実施形態と同様に、洗浄槽１の排液口３Ａに連通する連通口４２を有する合成樹脂製例えばＰＰ（ポリプロピレン）製の弁筐体４３と、連通口４２に設けられた弁座４４と、この弁座４４に接離可能に就座する合成樹脂製例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製の弁体４５と、この弁体４５にねじ結合により連結され、図示しない作動空気圧のＯＮ，ＯＦＦによって接離方向に移動する合成樹脂製例えばＰＰ（ポリプロピレン）製の弁軸４６とからなる開閉手段である開閉弁４１Ａとを具備している。また、弁体４５における連通口４２と対向する面の内側に、超音波集中による温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段である空気層５０Ｂが形成されている。この空気層５０Ｂは、弁体４５における連通口４２と対向する面に設けられた狭隘開口状の凹所５１にＥＰＤＭ（エチレン−プロピレンゴム）製のＯリング５２（シール部材）を介して石英製の蓋体５３を固着、すなわち、図４（ｂ）に示すように弁体４５と弁軸４６とをねじ結合により固着することで、蓋体５３と凹所５１との間に形成される（図１１参照）。
【００５４】
なお、図１０及び図１１に示す実施形態において、その他の部分は、第一実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００５５】
【実施例】
◎実施例１
温度上昇の起因となるさざ波すなわち超音波の散乱、乱反射の状態と、その抑制手段について実験を行った結果について、図１２及び図１３を参照して説明する。
【００５６】
まず、実験に当って、下部に超音波発振手段（図示せず）を設けた石英製の水槽６０と、厚さ２０ｍｍのＰＴＦＥ製の１枚の超音波吸収パネル６１と、厚さ３ｍｍのＰＴＦＥ製の３枚の超音波吸収パネル６２とを用意する。そして、水槽６０における超音波照射領域６３の中心部▲１▼と、水槽６０の超音波照射領域６３から外れた４つの各隅部▲２▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼に音圧計をセットして各箇所▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼の温度を測定可能にする（図１２参照）。
【００５７】
そして、
（ａ）水槽６０中に純水を貯留させて超音波発振手段駆動して純水中に超音波を照射した状態（図１３（ａ）参照）、
（ｂ）水槽６０中に脱気水を貯留させて超音波発振手段駆動して脱気水中に超音波を照射した状態（図１３（ｂ）参照）、
（ｃ）水槽６０中に脱気水を貯留し、水槽６０内に超音波吸収パネル６１を配設させて超音波発振手段駆動して脱気水中に超音波を照射した状態（図１３（ｃ）参照）、
（ｄ）水槽６０中に脱気水を貯留し、水槽６０内に超音波吸収パネル６２を配設させて超音波発振手段駆動して脱気水中に超音波を照射した状態（図１３（ｄ）参照）、
（ｅ）水槽６０中に脱気水を貯留し、水槽６０内に２枚の超音波吸収パネル６１を隣接状態に配設させて超音波発振手段駆動して脱気水中に超音波を照射した状態（図１３（ｅ）参照）、
（ｆ）水槽６０中に脱気水を貯留し、水槽６０内に３枚の超音波吸収パネル６１を隣接状態に配設させて超音波発振手段駆動して脱気水中に超音波を照射した状態（図１３（ｆ）参照）、
の各測定点▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼の音圧を調べたところ、表１に示すような結果が得られた。
【００５８】
【表１】
上記実験の結果、脱気水で超音波を照射した場合（図１３（ｂ）参照）に対して、水槽６０内に１枚の超音波吸収パネル６１を配設した場合（図１３（ｃ）参照）では、測定点▲１▼では音圧が５０ｍＶ低下し、測定点▲２▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼では、それぞれ音圧が６０ｍＶ，５０ｍＶ，６０ｍＶ，８０ｍＶ低下した。また、水槽６０内に１枚の超音波吸収パネル６２を配設した場合（図１３（ｄ）参照）では、測定点▲１▼では音圧が５０ｍＶ低下し、測定点▲２▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼では、それぞれ音圧が７０ｍＶ，６０ｍＶ，８０ｍＶ，８０ｍＶ低下した。また、水槽６０内に２枚又は３枚の超音波吸収パネル６２を隣接状態で配設した場合（図１３（ｅ），（ｆ）参照）では、測定点▲１▼では音圧が５０ｍＶ低下し、測定点▲２▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼では、全て音圧が１１２ｍＶ低下した。
【００６０】
上記実験から、水槽６０内に少なくとも１枚の超音波吸収パネル６１又は６２を配設することにより、超音波照射領域６３の外部の音圧が低下することが判り、水槽６０内に２枚又は３枚の超音波吸収パネル６２を隣接状態に配設することにより、超音波照射領域６３の外部の音圧が著しく低下することが判った。この結果、水槽６０（上記洗浄槽１）内に少なくとも１枚のＰＴＦＥ製超音波吸収パネル６１，６２（上記超音波吸収パネル５０，５０Ａ）、好ましくは、２枚又は３枚のＰＴＦＥ製超音波吸収パネル６２（上記超音波吸収パネル５０）を配設することによって、さざ波現象すなわち超音波の散乱、乱反射による音圧上昇及び温度上昇を抑制することができる。
【００６１】
◎実施例２
上記弁機構４０の開閉弁４１に温度上昇抑制手段である空気層５０Ｂを形成した場合の効果を調べるために、図１４に示すように、純水を貯留する石英製の水槽６０の外周面に上記ＰＴＦＥ製のソフトシート５０Ｃを被着して、空気層５０Ｂを設けない通常の開閉弁を用いた場合と、空気層５０Ｂを設けた開閉弁４１を用いた場合に、それぞれ超音波を照射して、水槽６０内の純水の温度（測定点▲６▼）と、開閉弁４１の温度（測定点▲７▼）の温度変化を調べた結果、図１５（ａ），（ｂ）のような結果が得られた。
【００６２】
上記実験の結果、通常の開閉弁においては、１５０分から１６０分までの１０分間に温度が４℃上昇したが、空気層５０Ｂを設けた開閉弁４１を用いた場合では、１４０分から１６０分までの２０分間に温度が３℃しか上昇しなかった。この結果から、開閉弁４１に空気層５０Ｂ（温度上昇抑制手段）を設ける方が好ましいことが判った。
【００６３】
【発明の効果】
（１）請求項１記載の発明によれば、洗浄槽の側壁、排液口を開閉する開閉手段又は被処理体を保持する保持手段の少なくとも１つにおける洗浄液の接液部に、超音波の散乱・乱反射あるいは集中が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段を設けることにより、超音波洗浄中に洗浄に供される超音波の散乱・乱反射あるいは集中による温度上昇を抑制することができるので、被処理体のダメージを抑制すると共に、洗浄装置の構成部品例えば洗浄槽、保持手段あるいは排液機構の開閉手段等の変形や破損を防止することができる。
【００６４】
（２）請求項２記載の発明によれば、温度上昇抑制手段を、洗浄槽の側壁の少なくとも一箇所の内側面又は外側面に装着される超音波を吸収可能なパネルにて形成することにより、散乱して洗浄槽の側壁に衝突する超音波をパネルにて吸収することができるので、超音波の散乱・乱反射を抑制することができると共に、温度上昇を抑制することができる。
【００６５】
（３）請求項３，４記載の発明によれば、温度上昇抑制手段を、洗浄槽の側壁の外側面に被着される超音波を吸収可能なシート、あるいは、音響吸収物質シートにて形成することにより、散乱して洗浄槽の側壁に衝突する超音波をシートにて吸収することができるので、超音波の散乱・乱反射を抑制することができると共に、温度上昇を抑制することができる。
【００６６】
（４）請求項５記載の発明によれば、保持手段に、被処理体を垂直状に保持する保持部と、この保持部から垂直状に延在する垂直部とを具備し、垂直部における被処理体と対向する面に、超音波を吸収可能なパネルを装着することにより、散乱して保持手段の垂直部面に衝突する超音波をパネルにて吸収することができるので、被処理体に近接する部位における超音波の散乱・乱反射を抑制することができると共に、温度上昇を抑制することができる。
【００６７】
（５）請求項６，７記載の発明によれば、開閉手段に、排液口に設けられた弁座と、この弁座に接離可能に就座する弁体とを具備し、弁体における連通口と対向する面の内側に、超音波集中による温度上昇を抑制する空気層を形成することにより、超音波集中による温度上昇を空気層によって吸収して弁体に伝達するので、温度上昇による弁体の変形や破損を抑制することができる。
【００６８】
（６）請求項８記載の発明によれば、洗浄液に脱気水（酸素濃度５ｐｐｂ以下）を使用することができるので、脱気水における超音波の散乱・乱反射を抑制し、かつ、温度上昇を抑制して、脱気水の洗浄効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る超音波洗浄装置の第一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図１の側断面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】この発明における弁機構の取付状態を示す断面図（ａ）及びその要部拡大断面図（ｂ）である。
【図５】この発明に係る超音波洗浄装置の第二実施形態を示す概略断面図である。
【図６】図５の側断面図である。
【図７】石英製側壁における超音波の乱反射の状態を説明する図で、（ａ）は超音波吸収パネルを装着しない状態を示し、（ｂ）は側壁の外側面に超音波吸収パネルを装着した状態、（ｃ）は側壁の内側面に超音波吸収パネルを装着した状態である。
【図８】この発明における温度上昇抑制手段の別の実施形態を示す拡大断面図である。
【図９】この発明における温度上昇抑制手段の更に別の実施形態を示す拡大断面図である。
【図１０】この発明における洗浄槽の別の実施形態を用いた超音波洗浄装置を示す概略断面図である。
【図１１】図１０における弁機構を示す拡大断面図である。
【図１２】この発明における温度上昇抑制手段である超音波吸収パネルの配設状態と音圧との関係を調べるための実験の状態を示す概略構成図である。
【図１３】上記実験における超音波吸収パネルを配設しない状態と、超音波吸収パネルを異なる位置に配設した状態を示す説明図である。
【図１４】この発明における温度上昇抑制手段である空気層を設けた場合と、空気層を設けない場合の温度上昇を調べるための実験の状態を示す概略構成図である。
【図１５】上記実験における温度と時間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
１，１Ａ 洗浄槽
２ 底部
３，３Ａ 排液口
４ 側壁
４ａ 外側面
４ｂ 内側面
１０ ウエハボート（保持手段）
１３ 垂直部
１３ａ 垂直面
３０ 超音波発振手段
４０，４０Ａ 弁機構（排液機構）
４１ 開閉弁
４２ 連通口
４４ 弁座
４５ 弁体
５０，５０Ａ 超音波吸収パネル（温度上昇抑制手段）
５０Ｂ 空気層（温度上昇抑制手段）
５０Ｃ ソフトシート（温度上昇抑制手段）
５０Ｄ 音響吸収物質シート（温度上昇抑制手段）
５１ 凹所
５２ Ｏリング
５３ 蓋体
Claims (8)
- 被処理体の洗浄液を貯留する洗浄槽と、上記洗浄槽の底部に設けられた排液口を開閉可能な開閉手段を有する排液機構と、上記被処理体を保持して上記洗浄槽内に配置する保持手段と、上記洗浄槽内の洗浄液に超音波を照射する超音波発振手段と、を具備する超音波洗浄装置において、
上記洗浄槽の側壁、上記開閉手段又は上記保持手段の少なくとも１つにおける上記洗浄液の接液部に、上記超音波の散乱・乱反射あるいは超音波の集中が起因する温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段を具備してなる、ことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 請求項１記載の超音波洗浄装置において、
上記温度上昇抑制手段が、洗浄槽の側壁の少なくとも一箇所の内側面又は外側面に装着される超音波を吸収可能なパネルである、ことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 請求項１記載の超音波洗浄装置において、
上記温度上昇抑制手段が、洗浄槽の側壁の外側面に被着される超音波を吸収可能なシートである、ことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 請求項１記載の超音波洗浄装置において、
上記温度上昇抑制手段が、洗浄槽の側壁の外側面に被着される音響吸収物質シートである、ことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 請求項１ないし４のいずれかに記載の超音波洗浄装置において、
上記保持手段は、被処理体を垂直状に保持する保持部と、この保持部から垂直状に延在する垂直部とを具備し、上記垂直部における上記被処理体と対向する面に、超音波を吸収可能なパネルを装着してなる、ことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 請求項１ないし５のいずれかに記載の超音波洗浄装置において、
上記開閉手段は、排液口に連通する連通口に設けられた弁座と、この弁座に接離可能に就座する弁体とを具備し、上記弁体における上記連通口と対向する面の内側に、超音波集中による温度上昇を抑制する空気層を形成してなる、ことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 請求項６記載の超音波洗浄装置において、
上記弁体における排液口と対向する面に、凹所を設けると共に、この凹所にシール部材を介して石英製の蓋体を固着して蓋体と凹所との間に空気層を形成してなる、ことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 請求項１ないし７のいずれかに記載の超音波洗浄装置において、
上記洗浄液が脱気水であることを特徴とする超音波洗浄装置。
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