JP2007216209A - 超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウエーハ、フォトマスク基板、液晶基板等のダメージを受けやすい基板でも、基板自体にダメージを与えずに超音波洗浄することができる洗浄装置及び洗浄方法を提供する。
【解決手段】被洗浄物１０を超音波洗浄するための洗浄装置であって、少なくとも、超音波振動を発する超音波振動子３と、該超音波振動子が装着され、前記超音波振動が印加された洗浄液９と被洗浄物を接触させる手段２とを具備し、前記超音波振動子が、該超音波振動子が装着された面に対して横方向の超音波振動を付与するものであり、該超音波振動を前記洗浄液に印加して前記被洗浄物を洗浄するものであることを特徴とする超音波洗浄装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエーハ、フォトマスク基板、液晶基板等のダメージを受けやすい基板を超音波洗浄するのに好適な洗浄装置及び洗浄方法に関する。

半導体ウエーハ、フォトマスク基板、液晶基板等の基板を洗浄する方法として、例えば洗浄液を収容した槽（洗浄槽）に基板を浸漬し、槽の底部に設けた超音波振動子から超音波を付与して超音波洗浄を行う方法がある。超音波振動子に電圧を印加すると、固有の周波数の超音波が発生する。この超音波振動が洗浄槽内の洗浄液に印加されることにより、洗浄液中にキャビテーションが発生し、このキャビテーションによって洗浄液中の基板を洗浄することができる。なお、超音波による洗浄作用は、キャビテーションのほか、粒子加速度、直進流、ケミカル作用による洗浄作用等がある。

また、ノズルに超音波振動子を装着し、ノズル内に供給した洗浄液に超音波振動を印加した上で洗浄液を基板（被洗浄物）に向けて噴射することにより洗浄する方法がある。
さらに、超音波振動子と基板との間に隙間を設け、この隙間に洗浄液を供給するとともに洗浄液に超音波振動を付与して基板を洗浄する方法も提案されている（特許文献１参照）。この方法では、少ない洗浄液で超音波洗浄を行うことができる。

特開２００２−１７６０２１号公報

しかしながら、半導体ウエーハ、フォトマスク基板、液晶基板等のダメージを受けやすい基板を超音波洗浄すると、基板に付着している汚染物を効果的に除去することができる反面、基板自体に粒子加速度によるダメージを与えてしまう場合がある。特に超音波振動子と基板との間に隙間を設けて洗浄液を供給して洗浄する場合には、被洗浄基板と洗浄液への超音波振動を印加する面とが近接しているので、被洗浄基板にダメージを与え易い。

そこで、本発明は、半導体ウエーハ、フォトマスク基板、液晶基板等のダメージを受けやすい基板でも、基板自体にダメージを与えずに超音波洗浄することができる洗浄装置及び洗浄方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明によれば、被洗浄物を超音波洗浄するための洗浄装置であって、少なくとも、超音波振動を発する超音波振動子と、該超音波振動子が装着され、前記超音波振動が印加された洗浄液と被洗浄物を接触させる手段とを具備し、前記超音波振動子が、該超音波振動子が装着された面に対して横方向の超音波振動を付与するものであり、該超音波振動を前記洗浄液に印加して前記被洗浄物を洗浄するものであることを特徴とする超音波洗浄装置が提供される（請求項１）。

このように装着面に対して横方向の超音波振動を付与する超音波振動子を備えた超音波洗浄装置であれば、半導体ウエーハ等の被洗浄物に対して粒子加速度によるダメージをほとんど与えずに、キャビテーション等の作用によって超音波洗浄できるものとなる。

前記超音波振動を洗浄液に印加する面に、溝又は凹凸が形成されているものが好ましい（請求項２）。
このような溝又は凹凸が形成されていれば、超音波振動が伝わり易く、特にキャビテーションが発生し易くなり、より高い洗浄作用を発揮する装置となる。

前記超音波振動子が、輻射板を介して前記洗浄液と被洗浄物を接触させる手段に装着されているものとすることができる（請求項３）。
超音波振動子が輻射板を介して装着されていれば、超音波振動子が小さくても、輻射板を介して超音波振動を洗浄液全体に均一に伝播させることができる洗浄装置となる。

前記溝又は前記凹凸の幅が、前記超音波振動子の中心から外側に向けて広くなっているものであることが好ましい（請求項４）。
このように溝又は凹凸の幅が超音波振動子の中心から外側に向けて広くなっていることによって、超音波振動子による振動方向のベクトル角が浅くなるため、例えば接触体タイプの超音波洗浄装置の場合は被洗浄物の洗浄範囲が広がり、槽タイプの超音波洗浄装置の場合は様々な方向から被洗浄物に振動を与えることができ、さらに効果的且つ効率的な洗浄をすることができる洗浄装置となる。

より具体的には、前記洗浄液と被洗浄物を接触させる手段が、前記被洗浄物に近接して該被洗浄物との間に洗浄液を流すための接触体を具備し、該接触体に前記超音波振動子が装着されているものとすることができる（請求項５）。
このように被洗浄物に近接させた接触体と被洗浄物との間に洗浄液を流して横方向の超音波振動を付与して超音波洗浄を行うものであれば、少ない洗浄液で、被洗浄物にダメージを与えずに効率的に超音波洗浄を行うことができる洗浄装置となる。

前記接触体に、前記被洗浄物に洗浄液を供給する手段が設けられていることが好ましい（請求項６）。
このような洗浄液供給手段が設けられていれば、被洗浄物に確実に洗浄液を供給することができるとともにコンパクトに構成でき、より効率的に超音波洗浄することができる洗浄装置となる。

前記超音波振動を洗浄液に印加する面に、前記洗浄液が流れる方向に対して平行に溝が形成されており、前記超音波振動子が、前記洗浄液が流れる方向に対して垂直方向に前記超音波振動を付与するものとすることができる（請求項７）。
このような方向に溝が形成され、超音波振動を付与するものであれば、キャビテーションがより発生し易くなり、より高い洗浄作用を発揮することができるとともに、被洗浄物にダメージを与え難い洗浄装置となる。

前記接触体に、前記洗浄液が流れる方向に沿って裾部が設けられていることが好ましい（請求項８）。
接触体に上記のような裾部が設けられていれば、一方向に洗浄液を流してパーティクルを排出することができ、より効果的に洗浄を行うことができる洗浄装置となる。

また、前記洗浄液と被洗浄物を接触させる手段は、前記被洗浄物に洗浄液を噴射するノズルとすることができる（請求項９）。
このようなノズルであれば、被洗浄物に対して噴射した洗浄液により、超音波振動の粒子加速度によるダメージを与えずに効果的に超音波洗浄を行うことができる洗浄装置となる。

前記超音波振動を洗浄液に印加する面に、前記洗浄液を噴射する方向に対して平行に溝が形成されており、前記超音波振動子が、前記洗浄液を噴射する方向に対して垂直方向に前記超音波振動を付与するものとすることができる（請求項１０）。あるいは、前記超音波振動を洗浄液に印加する面に、前記洗浄液を噴射する方向に対して垂直方向に溝が形成されており、前記超音波振動子が、前記洗浄液を噴射する方向に対して平行に前記超音波振動を付与するものとすることもできる（請求項１１）。
このような方向に溝が形成され、超音波振動を付与するノズルであれば、キャビテーションがより発生し易くなり、より高い洗浄作用を発揮することができるとともに、必要に応じ、被洗浄物のダメージの受け易さに応じて印加する超音波の振動方向を決定して洗浄できる洗浄装置となる。

また、前記洗浄液と被洗浄物を接触させる手段は、前記洗浄液及び被洗浄物を収容する槽とすることができる（請求項１２）。
このような槽であれば、被洗浄物に対して粒子加速度によるダメージを与えずに、被洗浄物を短時間で確実に超音波洗浄することができる洗浄装置となる。

前記超音波振動子は、厚みすべり振動子とすることができる（請求項１３）。
厚みすべり振動子であれば、横方向の超音波振動を容易に付与することができ、装着面に対して横方向に確実に超音波振動を付与することができる洗浄装置となる。

また、本発明では、少なくとも、超音波振動を発する超音波振動子と、該超音波振動子が装着され、前記超音波振動が印加された洗浄液と被洗浄物を接触させる手段とを具備する超音波洗浄装置を用いて被洗浄物を超音波洗浄する方法において、前記超音波振動子として、該超音波振動子が装着された面に対して横方向の超音波振動を付与するものを用い、該超音波振動を前記洗浄液に印加して前記被洗浄物を洗浄することを特徴とする超音波洗浄方法が提供される（請求項１４）。

このように装着面に対して横方向の超音波振動を付与する超音波振動子を備えた超音波洗浄装置を用いて洗浄を行えば、半導体ウエーハ等の被洗浄物に対して粒子加速度によるダメージをほとんど与えずにキャビテーション等の作用によって超音波洗浄することができる。

前記超音波振動を洗浄液に印加する面に、溝又は凹凸が形成されているものを用いることが好ましい（請求項１５）。
このような溝又は凹凸が形成されていれば、洗浄液に超音波振動が伝わり易く、特にキャビテーションが発生し易くなり、より高い洗浄作用を発揮させることができる。

前記超音波振動子が、輻射板を介して前記洗浄液と被洗浄物を接触させる手段に装着されているものを用いることができる（請求項１６）。
超音波振動子が輻射板を介して装着されていれば、超音波振動子が小さくても、輻射板を介して超音波振動を洗浄液全体に均一に伝播させることができる。

前記溝又は前記凹凸の幅が、前記超音波振動子の中心から外側に向けて広くなっているものを用いることが好ましい（請求項１７）。
このように溝又は凹凸の幅が超音波振動子の中心から外側に向けて広くなっているものを洗浄時に使用することによって、超音波振動子による振動方向のベクトル角が浅くなるので、例えば接触体タイプの超音波洗浄装置で被洗浄物を洗浄する場合はその洗浄範囲が広がり、槽タイプの超音波洗浄装置で被洗浄物を洗浄する場合は様々な方向から振動を与えることができ、より効果的且つ効率的に被洗浄物を洗浄することができる。

具体的には、前記洗浄液と被洗浄物を接触させる手段として、前記被洗浄物に近接して該被洗浄物との間に洗浄液を流すための接触体を具備し、該接触体に前記超音波振動子が装着されているものを用いることができる（請求項１８）。
このように被洗浄物に近接させた接触体と被洗浄物との間に洗浄液を流して、超音波振動子が装着面に対して横方向の超音波振動を付与して超音波洗浄を行えば、少ない洗浄液で、被洗浄物にダメージを与えずに効率的に超音波洗浄を行うことができる。

前記接触体に、前記被洗浄物に洗浄液を供給する手段が設けられているものを用いることが好ましい（請求項１９）。
このような洗浄液供給手段が設けられていれば、被洗浄物に確実に洗浄液を供給することができ、より効率的に超音波洗浄することができる。

前記超音波振動を洗浄液に印加する面に、前記洗浄液が流れる方向に対して平行に溝が形成されており、前記超音波振動子として、前記洗浄液が流れる方向に対して垂直方向に前記超音波振動を付与するものを用いることが好ましい（請求項２０）。
このような方向に溝が形成され、超音波振動を付与すれば、キャビテーションがより発生し易くなり、より高い洗浄作用を発揮することができるとともに、被洗浄物にダメージを与え難くなる。

前記接触体に、前記洗浄液が流れる方向に沿って裾部が設けられているものを用いることが好ましい（請求項２１）。
接触体に上記のような裾部が設けられていれば、一方向に洗浄液を流してパーティクルを排出することができ、より効果的に洗浄を行うことができる。

前記洗浄液と被洗浄物を接触させる手段として、前記被洗浄物に洗浄液を噴射するノズルを用いることができる（請求項２２）。
このようなノズルを用いれば、被洗浄物に対して噴射した洗浄液により、超音波振動の粒子加速度によるダメージを与えずに効果的に超音波洗浄を行うことができる。

前記超音波振動を洗浄液に印加する面に、前記洗浄液を噴射する方向に対して平行に溝が形成されており、前記超音波振動子として、前記洗浄液を噴射する方向に対して垂直方向に前記超音波振動を付与するものを用いることができる（請求項２３）。あるいは、前記超音波振動を洗浄液に印加する面に、前記洗浄液を噴射する方向に対して垂直方向に溝が形成されており、前記超音波振動子として、前記洗浄液を噴射する方向に対して平行に前記超音波振動を付与するものを用いることもできる（請求項２４）。
このような方向に溝が形成され、超音波振動を付与するノズルを用いれば、キャビテーションがより発生し易くなり、より高い洗浄作用を発揮することができるとともに、必要に応じ、被洗浄物のダメージの受け易さに応じて印加する超音波の振動方向を決定して洗浄できる。

前記洗浄液と被洗浄物を接触させる手段として、前記洗浄液及び被洗浄物を収容する槽を用いることもできる（請求項２５）。
このような槽を用いれば、被洗浄物に対して粒子加速度によるダメージを与えずに、被洗浄物を短時間で確実に超音波洗浄することができる。

前記超音波振動子として、厚みすべり振動子を用いることが好ましい（請求項２６）。
厚みすべり振動子であれば、横方向の超音波振動を容易に付与することができ、装着面に対して横方向に確実に超音波振動を付与することができる。

前記被洗浄物として、半導体ウエーハ、フォトマスク基板又は液晶基板を洗浄することができる（請求項２７）。
これらの基板は表面の汚染やキズを極力無くすことが求められる一方、ダメージを受け易いが、本発明による洗浄方法によれば、粒子加速度によるダメージを与えず、キャビテーション等の作用によって極めて清浄な状態に洗浄することができる。

本発明に係る超音波洗浄装置は、装着面に対して横方向の超音波振動を付与する超音波振動子を備えており、被洗浄物に対して粒子加速度によるダメージを与えずに、キャビテーション等の作用によって超音波洗浄することができる。従って、本発明によれば、半導体ウエーハ、フォトマスク基板、液晶基板等のダメージを受け易い基板に対し、音波または粒子加速度によるダメージを与えずに極めて清浄な状態に超音波洗浄することができる。

本発明者らは、従来の超音波洗浄において、被洗浄物がダメージを受け易い原因について検討したところ、従来は超音波振動子が装着された面に対して垂直方向に超音波振動させるのが常識であり、これにより効率良く洗浄液に超音波を印加できるとされていることに問題があると考えた。装着面に垂直に付与された超音波振動は、洗浄液に印加する面でも洗浄液に垂直に超音波を印加し、被洗浄物に対して垂直方向から直接的に超音波が作用し易く、粒子加速度等により被洗浄物にダメージを与え易いと考えられる。そこで、超音波振動子が装着された面に対し横方向に振動するものを用いることによって、被洗浄物に粒子加速度を直接的に作用させないようにするとともに、確実に洗浄液に超音波を印加して効率良く洗浄物を洗浄できることを見出し、本発明を完成させた。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明に係る超音波洗浄装置を用いて半導体ウエーハ等の基板を洗浄する場合について具体的に説明する。
図１は、本発明に係る超音波洗浄装置の一例を示している。この洗浄装置１は、超音波振動を発する超音波振動子３と、超音波振動が印加された洗浄液９と基板１０を接触させるために基板１０に近接して配置される接触体２を具備している。

接触体２は箱型の形状であり、下部には洗浄液９に超音波を印加するための輻射板４が設けられている。輻射板４の上面には超音波振動子３が装着されており、下面には洗浄液９が流れる方向に対して平行に溝８が形成されている。さらに、下面の両側には洗浄液９が流れる方向に沿って裾部５が設けられている。
接触体２の側部には基板１０に洗浄液９を供給するための洗浄液供給口７が設けられている。図１（Ｃ）に見られるように、洗浄液供給口７を通じて輻射板４と基板１０との間に洗浄液９を供給することができる。
このような接触体２であれば、輻射板４と基板１０を近接させてその隙間に洗浄液９を供給することで、輻射板４を介して超音波振動を洗浄液９に印加することができる。

そして、本発明では、輻射板４に装着された超音波振動子３が、装着面に対して横方向の超音波振動を付与するものであることを最大の特徴としている。
このような横方向の超音波振動を付与する超音波振動子３としては、厚さすべり振動子を好適に使用することができる。たとえば板状の厚さすべり振動子３を接触体２の輻射板４に接合させ、電源ケーブル６を通じて振動子３に電圧（高周波電力）を印加すれば、図１（Ｂ）に見られるように横方向に振動して超音波振動を発することができる。そして、厚さすべり振動子３から輻射板４に付与された超音波振動は、輻射板４の下面から輻射板４と基板１０との間の洗浄液９に印加される。洗浄液９に印加された振動は、洗浄液９を介してさらに基板１０に伝播する。

従来の超音波洗浄装置では、上記のような接触体タイプのものに限らず、超音波振動子が装着面に対して縦方向に振動して超音波振動が洗浄液に印加されていた。特に接触体を基板に近接させて超音波洗浄を行うような装置では、超音波振動の基板への衝撃が大きく、特に半導体ウエーハやフォトマスク基板はダメージを受け易いという問題がある。また、接触体（輻射板）と基板との距離が非常に狭く、音波の反射による定在波が発生し、パーティクルの排出が速やかに行なわれなかったり、輻射板にパーティクルが付着して再汚染の要因になるという問題もある。

一方、図１に示した洗浄装置１では、超音波振動子３が装着面（輻射板４）に対して横方向の超音波振動を付与する。これにより輻射板４が水平に振動し、輻射板４の溝８が洗浄液を引っかいて輻射板４に平行な縦波が発生する。この縦振動（縦波）は音波媒体となる洗浄液９に伝わり、被洗浄基板１０に対してほぼ水平に移動する。すなわち、基板１０に対して超音波振動が垂直には当たらず、基板１０への粒子加速度によるダメージを大幅に抑制することができる。また、定在波が発生しないため、パーティクルの滞留を防ぐことができる。さらに、輻射板４の下面側には、洗浄液９が流れる方向に沿って裾部５が設けられているため、一方向への液流によりパーティクルを速やかに排出することができる。

また、輻射板４の溝８の間に入り込んだ洗浄液９に対して振動が印加され、キャビテーションが発生し易い。特に、図１（Ｂ）に示されるように、超音波振動子３が、洗浄液９が流れる方向に対して垂直方向に超音波振動を付与するように装着されていれば、キャビテーションがより発生し易くなる。従って、振動（粒子加速度）による基板１０へのダメージが抑制される一方、キャビテーションによる高い洗浄作用を発揮することができる。

さらに、輻射板４に設けられた溝８の幅は、洗浄液に印加したい超音波の振動方向等の振動特性に合うように適宜変更することができ、例えば、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すような溝幅とすることもできる。図５は本発明に係る接触体タイプの超音波洗浄装置の一部の断面を示した図であり、（Ａ）は輻射板の溝幅が等しい場合、（Ｂ）は輻射板の溝幅が超音波振動子の中心から外側に向けて広くなっている（ａ＞ｂ＞ｃ）場合である。図５中の輻射板４から伸びている黒い矢印は振動方向のベクトルを表すものである。

図５（Ａ）のように輻射板４の下面に溝８が等間隔の幅で設けられている場合、溝８により起こる縦振動は前述したように超音波振動が垂直には当たらず、基板１０への粒子加速度によるダメージを大幅に抑制することができる。
しかし、特に、図５（Ｂ）のように超音波振動子３の中心から外側に向けて、輻射板４に設ける溝８の幅を広くする（例えばａ＞ｂ＞ｃとする）れば、振動板４の外側に一番広い幅（図５（Ｂ）中のａ参照）で設けられた溝８の振動方向のベクトル角が浅くなるので、等間隔に溝を設けた図５（Ａ）の場合より基板１０を広範囲で効率的に洗浄することができる。

溝８の幅は上記のように溝幅が等しい場合や輻射板の溝幅が超音波振動子の中心から外側に向けて広くなっている場合に限られず、目的に応じて溝の幅をランダムに設けてもよいし、超音波振動子の右側から左側に向けて幅を広くしてもよい。
なお、図５では接触体に裾部がない超音波洗浄装置を挙げて溝幅を変えた時の効果を説明したが、裾部が外側に広がっているような接触体でも同様の効果が得られる。

なお、洗浄液９は特に限定されないが、輻射板４の洗浄液９と接する面を単結晶サファイアで構成すれば、例えばフッ酸あるいはＳＣ−１などのアルカリ性の洗浄液を用いても高い耐性を示し、好適である。

図２は、本発明に係る超音波振動装置の他の例を示している。この洗浄装置２１はノズルタイプのものであり、図１に示した超音波洗浄装置１と同様の内部構造を有し、洗浄液供給口７、超音波振動子（不図示）、輻射板２４を備え、さらに両側の裾部２５を連結するように底板２２が設けられている。輻射板２４の下面には洗浄液を噴射する方向に対して平行に溝２８が形成されており、超音波振動子が洗浄液を噴射する方向に対して垂直方向に超音波振動を付与するように装着されている。そして、輻射板２４と裾部２５と底板２２とが流水型のスリットノズルとして作用し、洗浄液供給口７から供給された洗浄液を輻射板２４と底板２２との間からカーテン状又はシャワー状に噴射することができる。

このようなノズルタイプの超音波洗浄装置２１でも、超音波振動子が装着面（輻射板２４）に対して横方向の超音波振動を付与することで、超音波振動が洗浄液に印加される。そしてこのような横方向の超音波振動が印加された洗浄液を基板に向けて噴射することで、基板に対して縦波の超音波振動を当てずに基板へのダメージを抑制して超音波洗浄を行うことができる。特に輻射板２４の溝２８の間に入り込んだ洗浄液にはキャビテーションが容易に発生するので、キャビテーションによる高い洗浄作用を発揮することができる。
なお、洗浄の際、基板に対するノズル２１の方向は特に限定されないが、基板に対してノズル２１が平行に近くなるほど粒子加速度によるダメージを抑制することができ、望ましい。

図３は、本発明に係る超音波洗浄装置のさらに他の例を示している。この洗浄装置３１もノズルタイプであり、主にノズル本体３２と、超音波振動子３３と、輻射板３４とから構成されている。
ノズル本体３２は、洗浄液供給口３７を有し、内部には洗浄液の流れを確保するための洗浄液供給路３６と洗浄液通過孔３５が形成されている。

輻射板３４の上面には、横方向に振動する超音波振動子３３が接合されている。この場合も厚みすべり振動子を好適に用いることができる。振動子３３は、洗浄液を噴射する方向に対して平行に超音波振動を付与するように輻射板３４に装着されている。
一方、輻射板３４の下面には洗浄液を噴射する方向に対して垂直方向に溝３８が形成されている。図３（Ａ）に見られるように、各溝３８は、ノズル本体３２の洗浄液通過孔３５に対応する位置に形成されており、洗浄液の噴射方向に向けて下方に傾斜している。上記のような振動子３３の振動方向と溝形状により洗浄液を噴射し易くなっている。

洗浄液通過孔３５を経て輻射板側に供給された洗浄液は、輻射板３４を介して振動子３３からの横方向の超音波振動が印加されて基板１０に噴射される。従って、この洗浄ノズル３１でも、基板１０に対して縦波の超音波振動をあまり当てずに基板１０へのダメージが抑制されるとともに、特にキャビテーションによる高い洗浄作用によって洗浄することができる。
なお、図２と図３のタイプのノズルのいずれを用いるかは、被洗浄物のダメージの受け易さ等により適宜決めればよい。図２のタイプの方がよりソフトな洗浄ができる。

図４は、本発明に係る超音波洗浄装置のさらに他の例を示している。
図４（Ａ）に示した洗浄装置４１は、洗浄液９と基板１０を収容する槽（洗浄槽）４２の下面に超音波振動子４３が装着されている。このような槽タイプの洗浄装置４１でも、装着面に対して横方向の超音波振動を付与する超音波振動子（好ましくは厚みすべり振動子）４３を装着することで、基板１０に対して縦波の超音波振動を当てずに超音波洗浄することができる。なお、この洗浄装置４１では、超音波振動子４３を洗浄槽４２に直接接合されているが、ステンレス等の輻射板を介して装着してもよい。

図４（Ｂ）に示した洗浄装置５１は二槽タイプであり、内側の槽５２ａには洗浄液（純水）９が収容され、外側の槽５２ｂには伝播水５４が収容されている。このような二槽タイプでは、外側の槽５２ｂの下面に装着された超音波振動子５３からの超音波振動は、伝播水５４を介して内側の槽５２ａ内の洗浄液９に均一に伝わって基板１０を超音波洗浄することができる。この場合も、外側の槽５２ｂに装着面に対して横方向の超音波振動を付与する超音波振動子５３を装着することで、内側の槽５２ａ内に収容された基板１０に対して縦波の超音波振動を当てずに超音波洗浄することができる。
なお、図４（Ａ）（Ｂ）に示した槽タイプの洗浄装置４１，５１でも、超音波振動を洗浄液９に印加する面に溝又は凹凸を形成しておけば、キャビテーションが発生し易くなり、洗浄作用を一層高めることができる。

この溝又は凹凸は、その形状は円でも線でも適宜設ければよく、接触体タイプの超音波洗浄装置と同様にその幅をランダムに設けてもよいし、等間隔に設けてもよく、洗浄液に印加する超音波の振動特性に合わせて適宜変更することができる。しかし、溝又は凹凸の幅を超音波振動子の振動中心からその外側に向けて広くする方がより好ましく、超音波振動を洗浄液に印加する面に設ける溝又は凹凸の幅を変えることによって、基板に垂直方向ではなく水平方向のランダムな超音波振動を与えることができ、超音波振動を洗浄液に印加する面の溝又は凹凸の幅を等間隔に設けるよりも、さらに効果的且つ効率的に基板を洗浄することができるようになる。

以上のように、本発明に係る洗浄装置は、装着面に対して横方向の超音波振動を付与する超音波振動子を備えており、縦方向の超音波振動が被洗浄物に当たらないため、粒子加速度によるダメージを与えずに被洗浄物を超音波洗浄することができる。従って、半導体ウエーハ、フォトマスク基板、液晶基板等に対し、粒子加速度によるダメージを与えずに極めて清浄な状態に超音波洗浄することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。前述の実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

例えば、上記実施形態では、超音波振動が印加された洗浄液と被洗浄物を接触させる手段として、接触体タイプ、ノズルタイプ、槽タイプについてそれぞれ説明したが、これらのタイプに限定されるものではない。超音波振動子が、装着された面に対して横方向の超音波振動を付与するものであり、この超音波振動を洗浄液に印加して被洗浄物を洗浄する洗浄装置であれば本発明に含まれる。
また、本発明は、半導体ウエーハ、フォトマスク基板、液晶基板などのダメージを受け易い基板に好適に適用できるが、被洗浄物はこれらの基板に限定されず、平坦でなくてもよい。

本発明に係る超音波洗浄装置の一例（接触体タイプ）の概略を示す図である。（Ａ）斜視図 （Ｂ）正面図 （Ｃ）側面断面図 本発明に係る超音波洗浄装置の他の例（ノズルタイプ）の概略を示す斜視図である。 本発明に係る超音波洗浄装置のさらに他の例（ノズルタイプ）の概略を示す図である。（Ａ）側面断面図 （Ｂ）ノズル本体 （Ｃ）輻射板 本発明に係る超音波洗浄装置のさらに他の例（槽タイプ）の概略を示す図である。（Ａ）一槽タイプ （Ｂ）二槽タイプ 本発明に係る接触体タイプの超音波洗浄装置の一部の断面を示した図である。（Ａ）輻射板の溝幅が等しい場合 （Ｂ）輻射板の溝幅が超音波振動子の中心から外側に向けて広くなっている（ａ＞ｂ＞ｃ）場合

符号の説明

１…超音波洗浄装置（接触体タイプ）、 ２…接触体、 ３…超音波振動子、 ４…輻射板、 ５…裾部、 ６…電源ケーブル、 ７…洗浄液供給口、 ８…溝、 ９…洗浄液、 １０…被洗浄物（基板）、 ２１，３１…超音波洗浄装置（ノズルタイプ）、 ３２…ノズル本体、 ３３…超音波振動子、 ３４…輻射板、 ３７…洗浄液供給口、 ３８…溝、 ４１…超音波洗浄装置（一槽タイプ）、 ５１…超音波洗浄装置（二槽タイプ）、 ａ，ｂ，ｃ…溝の幅（ａ＞ｂ＞ｃ）。

Claims (27)

1. 被洗浄物を超音波洗浄するための洗浄装置であって、少なくとも、超音波振動を発する超音波振動子と、該超音波振動子が装着され、前記超音波振動が印加された洗浄液と被洗浄物を接触させる手段とを具備し、前記超音波振動子が、該超音波振動子が装着された面に対して横方向の超音波振動を付与するものであり、該超音波振動を前記洗浄液に印加して前記被洗浄物を洗浄するものであることを特徴とする超音波洗浄装置。
2. 前記超音波振動を洗浄液に印加する面に、溝又は凹凸が形成されているものであることを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
3. 前記超音波振動子が、輻射板を介して前記洗浄液と被洗浄物を接触させる手段に装着されているものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波洗浄装置。
4. 前記溝又は前記凹凸の幅が、前記超音波振動子の中心から外側に向けて広くなっているものであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の超音波洗浄装置。
5. 前記洗浄液と被洗浄物を接触させる手段が、前記被洗浄物に近接して該被洗浄物との間に洗浄液を流すための接触体を具備し、該接触体に前記超音波振動子が装着されているものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の超音波洗浄装置。
6. 前記接触体に、前記被洗浄物に洗浄液を供給する手段が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の超音波洗浄装置。
7. 前記超音波振動を洗浄液に印加する面に、前記洗浄液が流れる方向に対して平行に溝が形成されており、前記超音波振動子が、前記洗浄液が流れる方向に対して垂直方向に前記超音波振動を付与するものであることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の超音波洗浄装置。
8. 前記接触体に、前記洗浄液が流れる方向に沿って裾部が設けられていることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか一項に記載の超音波洗浄装置。
9. 前記洗浄液と被洗浄物を接触させる手段が、前記被洗浄物に洗浄液を噴射するノズルであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の超音波洗浄装置。
10. 前記超音波振動を洗浄液に印加する面に、前記洗浄液を噴射する方向に対して平行に溝が形成されており、前記超音波振動子が、前記洗浄液を噴射する方向に対して垂直方向に前記超音波振動を付与するものであることを特徴とする請求項９に記載の超音波洗浄装置。
11. 前記超音波振動を洗浄液に印加する面に、前記洗浄液を噴射する方向に対して垂直方向に溝が形成されており、前記超音波振動子が、前記洗浄液を噴射する方向に対して平行に前記超音波振動を付与するものであることを特徴とする請求項９に記載の超音波洗浄装置。
12. 前記洗浄液と被洗浄物を接触させる手段が、前記洗浄液及び被洗浄物を収容する槽であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の超音波洗浄装置。
13. 前記超音波振動子が、厚みすべり振動子であることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の超音波洗浄装置。
14. 少なくとも、超音波振動を発する超音波振動子と、該超音波振動子が装着され、前記超音波振動が印加された洗浄液と被洗浄物を接触させる手段とを具備する超音波洗浄装置を用いて被洗浄物を超音波洗浄する方法において、前記超音波振動子として、該超音波振動子が装着された面に対して横方向の超音波振動を付与するものを用い、該超音波振動を前記洗浄液に印加して前記被洗浄物を洗浄することを特徴とする超音波洗浄方法。
15. 前記超音波振動を洗浄液に印加する面に、溝又は凹凸が形成されているものを用いることを特徴とする請求項１４に記載の超音波洗浄方法。
16. 前記超音波振動子が、輻射板を介して前記洗浄液と被洗浄物を接触させる手段に装着されているものを用いることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の超音波洗浄方法。
17. 前記溝又は前記凹凸の幅が、前記超音波振動子の中心から外側に向けて広くなっているものを用いることを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の超音波洗浄方法。
18. 前記洗浄液と被洗浄物を接触させる手段として、前記被洗浄物に近接して該被洗浄物との間に洗浄液を流すための接触体を具備し、該接触体に前記超音波振動子が装着されているものを用いることを特徴とする請求項１４ないし請求項１７のいずれか一項に記載の超音波洗浄方法。
19. 前記接触体に、前記被洗浄物に洗浄液を供給する手段が設けられているものを用いることを特徴とする請求項１８に記載の超音波洗浄方法。
20. 前記超音波振動を洗浄液に印加する面に、前記洗浄液が流れる方向に対して平行に溝が形成されており、前記超音波振動子として、前記洗浄液が流れる方向に対して垂直方向に前記超音波振動を付与するものを用いることを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の超音波洗浄方法。
21. 前記接触体に、前記洗浄液が流れる方向に沿って裾部が設けられているものを用いることを特徴とする請求項１８ないし請求項２０のいずれか一項に記載の超音波洗浄方法。
22. 前記洗浄液と被洗浄物を接触させる手段として、前記被洗浄物に洗浄液を噴射するノズルを用いることを特徴とする請求項１４ないし請求項１６のいずれか一項に記載の超音波洗浄方法。
23. 前記超音波振動を洗浄液に印加する面に、前記洗浄液を噴射する方向に対して平行に溝が形成されており、前記超音波振動子として、前記洗浄液を噴射する方向に対して垂直方向に前記超音波振動を付与するものを用いることを特徴とする請求項２２に記載の超音波洗浄方法。
24. 前記超音波振動を洗浄液に印加する面に、前記洗浄液を噴射する方向に対して垂直方向に溝が形成されており、前記超音波振動子として、前記洗浄液を噴射する方向に対して平行に前記超音波振動を付与するものを用いることを特徴とする請求項２２に記載の超音波洗浄方法。
25. 前記洗浄液と被洗浄物を接触させる手段として、前記洗浄液及び被洗浄物を収容する槽を用いることを特徴とする請求項１４ないし請求項１７のいずれか一項に記載の超音波洗浄方法。
26. 前記超音波振動子として、厚みすべり振動子を用いることを特徴とする請求項１４ないし請求項２５のいずれか一項に記載の超音波洗浄方法。
27. 前記被洗浄物として、半導体ウエーハ、フォトマスク基板又は液晶基板を洗浄することを特徴とする請求項１４ないし請求項２６のいずれか一項に記載の超音波洗浄方法。

Images