JP2008141023A - 超音波洗浄装置及び基板洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく且つ確実に基板を洗浄する。
【解決手段】超音波洗浄装置１０は、洗浄液１４に超音波を伝動し、洗浄液１４に浸漬されたウエハ基板３３を洗浄する超音波洗浄装置であり、ウエハ基板３３を洗浄液１４に超音波を伝動する振動板１２に対向させ、超音波の定在波の腹の位置にウエハ基板３３を保持する保持手段と、ウエハ基板３３を振動板１２に対し水平方向に楕円揺動または円揺動する揺動手段と、を備える。これにより、被洗浄基板であるウエハ基板３３に対し、効率よく且つ均一に超音波を与え、基板洗浄効率や洗浄の確実性を向上させ、被洗浄基板面内に生じる洗浄力分布を減少させ、短時間で確実に被洗浄基板を洗浄することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は超音波洗浄装置及び基板洗浄方法に関する。

従来から、半導体基板等を洗浄する手法の一つとして超音波洗浄技術が利用されている。中でも超音波洗浄装置は、半導体基板の溶液処理、リンス、リフトオフ等の洗浄に用いられ、半導体素子を製造する上で重要な装置である。

この超音波洗浄装置は、超音波振動を発生させる発振機、発振機からの周波数信号を受け振動する発振子（振動子エレメント）、発振子の振動を洗浄槽に伝える振動板、洗浄媒体である洗浄液、そして、洗浄液を収容し、実際に基板を洗浄する洗浄槽から主に構成されている。そして、超音波洗浄装置の洗浄原理は、洗浄槽内の洗浄液に発振子からの超音波が発振され、洗浄液内に無数の小さい真空泡（以下、キャビテーション）が発生する。そして、キャビテーションが破裂する際に生じる衝撃波が洗浄液に浸漬された基板の表面に与えられ、基板上に付着された異物がその衝撃波によって除去されるというものである。

キャビテーションについては、超音波の周波数が高くなるに従い、発生量が減少するため、近年では、リフトオフなどの強力な洗浄力を必要とする分野では、周波数の低い領域（具体的には、２０〜４０ｋＨｚ）で洗浄が行われるのが一般的になっている。

ところが、超音波の周波数が低周波になる程、超音波の波長が大きくなるため、洗浄槽における出射波と反射波で合成される定在波の間隔が大きくなり、洗浄槽内の振動板からの距離により洗浄力の斑が生じる。

これに対し、従来から、基板の一部分が節の位置で恒常的に洗浄される現象を避けるため、被洗浄基板を洗浄槽内で揺動したり、洗浄液を撹拌したりすることで、被洗浄物と定在波の相対的な位置をシフトさせ、洗浄物内に発生する洗浄ムラを低減することが常習的に行われている。

また、最近では、振動板と液面との距離を変動させ、最適洗浄位置を変動させることにより洗浄力の斑をより均一化する洗浄技術（例えば、特許文献１参照）や、振動板と液面との距離の変動と共に周波数を変動させ、最適洗浄位置を変動させることにより洗浄力の斑をより均一化する洗浄技術が報告されている（例えば、特許文献２参照）。

一方、複数個の発振子を洗浄槽の外部に配置し、洗浄槽内の洗浄力の斑を解消しようとする方法も報告されている（例えば、特許文献３，４参照）。
特開２００３−１２０５号公報 特開平０８−２２９５２５号公報 特開２００２−１２６６６８号公報 特開２００３−２０９０８６号公報

しかしながら、特許文献１，２では、最適洗浄位置を変動させることにより任意の位置における洗浄力の分布は均一化するが、それに相反して、被洗浄基板が定在波の節の部分に位置される機会も増えるため、洗浄力自体は分散して低下する。このため洗浄力の斑は解消できるものの、大幅な洗浄時間の短縮が図られていない。

また、特許文献３，４では、複数の発振子が配置されているものの、振動板の中の超音波エレメントの配置や被洗浄基板の洗浄槽内での配置する位置まで最適化したものではなく、場所による洗浄力を槽内で平均化したにすぎない。特に、発明者の事前の調査では、複数の発振子が配置されていても、実際には振動板に振動を伝動する発振子の直上で洗浄力が比較的高いことが判明し、発振子の配置構成が洗浄力に影響を与えることが分かっている。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、発振子の配置を工夫することで、洗浄槽内に振動子からの距離ではっきり規定される明確な定在波を発生させ、強力な洗浄力を持つ定在波の腹の位置で、絶えず被洗浄基板を洗浄することで、短時間で且つ確実に被洗浄基板を洗浄する超音波洗浄装置及び基板洗浄方法を提供するものである。

本発明では上記課題を解決するために、図１に例示する構成で実現可能な超音波洗浄装置１０が提供される。本発明の超音波洗浄装置１０は、洗浄液１４に超音波を伝動し、洗浄液１４に浸漬されたウエハ基板３３を洗浄する超音波洗浄装置であり、ウエハ基板３３を洗浄液１４に超音波を伝動する振動板１２に対向させて、ウエハ基板３３を保持する保持手段と、ウエハ基板３３を振動板１２に対し水平方向に楕円揺動または円揺動する揺動手段と、を有し、振動板１２に、超音波を発生させる複数の発振子がハニカム構造を形成して設置されていることを特徴とする。

図１に示すような超音波洗浄装置１０によれば、洗浄液１４内にウエハ基板３３が洗浄液１４に超音波を伝動する振動板１２に対向するように設置され、ウエハ基板３３が保持される。振動板１２には、超音波を発生させる複数の発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇがハニカム構造を形成して設置されている。そして、ウエハ基板３３が振動板１２に対し水平方向に楕円揺動または円揺動によって揺動される。

また、本発明では上記課題を解決するために、洗浄液に超音波を伝動し、前記洗浄液に浸漬された基板を洗浄する基板洗浄方法において、前記基板を前記洗浄液に前記超音波を伝動する振動板に対向させて、前記基板を保持するステップと、保持された前記基板を前記振動板に対し水平方向に楕円揺動または円揺動するステップと、を有することを特徴とする基板洗浄方法が提供される。

このような基板洗浄方法によれば、洗浄液に超音波を伝動し、洗浄液に浸漬された基板を洗浄する基板洗浄方法において、基板が洗浄液に超音波を伝動する振動板に対向するように、基板が保持され、保持された基板が振動板に対し水平方向に楕円揺動または円揺動によって揺動される。

本発明では、洗浄液に超音波を伝動し、洗浄液に浸漬された基板を洗浄する超音波洗浄装置及び基板洗浄方法において、基板を洗浄液に超音波を伝動する振動板に対向させて、基板を保持し、基板を振動板に対し水平方向に楕円揺動または円揺動させた。振動板には、超音波を発生させる複数の発振子をハニカム構造が形成するように設置させた。

これにより、被洗浄基板に効率よく且つ均一に超音波が与えられ、基板洗浄効率や洗浄の確実性を向上させることができる。また、被洗浄基板面内に生じる洗浄力分布を減少させ、短時間且つ確実に被洗浄基板を洗浄することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明では、振動板に設置された発振子の配列と被洗浄基板の揺動方法に特徴がある。最初に、超音波洗浄装置の基本構成について説明する。

図１は超音波洗浄装置の基本構成を説明する模式図であり、（Ａ）はその要部断面模式図、（Ｂ）は要部上面模式図である。ここで、（Ａ）は、（Ｂ）のＡ−Ａ線の位置の断面図である。

超音波洗浄装置１０は、洗浄槽１１と、洗浄槽１１の底部に設けられた振動板１２と、振動板１２に接触するように、複数の発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ（振動子エレメント）が備えられている。また、洗浄槽１１内には、洗浄液１４が充填されている。

複数の発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇには、発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇに超音波振動を伝導させる超音波発振機２０が接続され、超音波発振機２０は制御ユニット２１によって制御されている。このような超音波洗浄装置１０によれば、超音波発振機２０によって超音波信号が発生し、超音波発振機２０から受けた超音波信号によって、複数の発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇが振動し、その振動が振動板１２に伝動される。そして、振動板１２の振動によって、洗浄液１４内に超音波が印加され、洗浄液１４内に超音波の定在波が発生する。

そして、洗浄槽１１の側部には、被洗浄基板を洗浄液１４内で揺動するための駆動部３０が設置されている。この駆動部３０からは、例えば、Ｌ字状のアーム３１が延出され、アーム３１の一部が洗浄液１４に浸漬され、その先端に支持枠３２が設置されている。そして、支持枠３２内に、被洗浄基板であるウエハ基板３３を搭載すると、振動板１２に対向するようにウエハ基板３３が設置される。

ここで、ウエハ基板３３は、駆動部３０によって振動板１２から所定の位置に調整、保持され、振動板１２に対して水平方向に楕円揺動または円揺動することができる（後述）。尚、駆動部３０は、制御ユニット２１によって制御されている。また、洗浄液１４の液面の高さも、制御ユニット２１によって制御されている。

また、上述したように超音波洗浄の基本原理によれば、超音波による洗浄力は、その定在波の腹の部分で最もキャビテーションが多く発生するため、超音波の定在波の腹の部分で最も効率よくウエハ基板３３を洗浄することができる。従って、洗浄力は振動板１２の上面１２ａからウエハ基板３３の洗浄面までの距離に大きく依存する。

そこで、超音波洗浄装置１０においては、所定の超音波の定在波を洗浄液１４内に立てるために、超音波の定在波の波長をλとしたときに、振動板１２の上面１２ａから洗浄液１４の液面１４ａまでの距離を（１／２）・λの整数倍となるように、液面１４ａが制御ユニット２１によって調整される。さらに、ウエハ基板３３の洗浄面が超音波の定在波の腹の位置に保持するために、振動板１２の上面１２ａからウエハ基板３３の洗浄面までの距離を（１／４）・λの奇数倍となるように、制御ユニット２１、駆動部３０によって調整される。

また、洗浄力は、振動板１２に振動を伝動する発振子の直上に被洗浄基板がある場合に洗浄効率が高く、その配置構成が洗浄力に影響を与える（後述）。従って、本発明においては、発振子の出力に無駄がなく、且つ被洗浄基板に対して均一に振動を与える配置構造として、複数の発振子をハニカム構造に配置した構成が提供される。

図示するように、発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇについては、発振子１３ａが中心に設置され、その周囲に発振子１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇが設置されている。このようなハニカム構造によれば、発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇの相互の間隔は全て均等である。

仮に、発振子を正方形の頂点に配置したような格子状に配置すると、発振子自体が所定の面積を有しているため、当該正方形の対角線の交点領域に隙間が発生し、発振子同士を密に配置できない。また、仮に、一つの発振子の周囲に５個以下の発振子を配置した場合は、その周囲に配置した５個の発振子同士の距離が上記ハニカム構造を構成する場合よりも長くなる。また、一つの発振子の周囲に７個以上の発振子を配置した場合は、その周囲に配置した７個の発振子と中心にある当該発振子との距離がハニカム構造を構成する場合よりも長くなる。

一方、上述したハニカム構造では、全ての発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇの間隔が等間隔になり、発振子を密に配置できる。
このように、発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇをハニカム構造に配置することにより、全ての発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇの間隔が均等で、密に配置することができる。その結果、発振子の出力に無駄がなく、且つ被洗浄基板に対して均一に振動を与えることができる。

また、ウエハ基板３３と発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇの大きさの関係については、ウエハ基板３３の洗浄面の直径をＲ１とし、発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇのそれぞれの直径をＲ２としたときに、ウエハ基板３３を揺動させても、その洗浄面がハニカム構造を形成した発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇの直上の領域に収まるように、Ｒ１は、２×Ｒ２の値以下の関係にある。また、それぞれの発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇは、同位相で発振している。これにより、均一性のよい超音波の定在波を洗浄液１４内に印加させることができる。

尚、上記の超音波洗浄装置１０の各構成要素のサイズは、一例として、振動板１２の大きさが２２０×２２０ｍｍで、洗浄槽１１の容量が２２０×２２０×２００ｍｍである。また、超音波の周波数は２０〜１００ｋＨｚの範囲で調整することができ、例えば、４０ｋＨｚ（洗浄液１４中の伝搬速度として１４００ｍ／ｓ）である。超音波の総出力は、６００Ｗ（発振子１個相当で８６Ｗ）である。また、振動板１２の上面１２ａからの洗浄液１４の液面１４ａまでの距離は、１０５ｍｍである。そして、ウエハ基板３３の洗浄面を振動板の表面から４４ｍｍの位置に設置させている。発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇの直径は５５ｍｍで、それぞれの間隔は、２．５ｍｍである。

また、洗浄液１４として、例えば、市販のレジスト除去溶液（クラリアントジャパン製ＡＺ−リムーバ）を用い、洗浄液１４は、室温から７０℃までの所定の温度に設定されている。また、ウエハ基板３３は、例えば、４秒に１回の周期で、洗浄液１４中で揺動する。

このように超音波洗浄装置１０は、ウエハ基板３３を洗浄液１４に超音波を伝動する振動板１２に対向させ、超音波の定在波の腹の位置にウエハ基板３３の洗浄面を保持する保持手段と、ウエハ基板３３を振動板１２に対し水平方向に楕円揺動または円揺動する揺動手段と、を備えている。そして、振動板１２には、超音波を発生させる複数の発振子がハニカム構造を形成して設置されている。

このような超音波洗浄装置１０によれば、被洗浄基板であるウエハ基板３３に効率よく且つ均一に超音波が与えられ、基板洗浄効率や洗浄の確実性を向上させることができる。また、被洗浄基板面内に生じる洗浄力分布を減少させ、短時間で確実に被洗浄基板を洗浄することができる。

次に、超音波洗浄装置１０の基本構成を参照しながら、基板洗浄方法について説明する。
図２は基板洗浄方法のフロー図である。先ず、洗浄槽１１に洗浄液１４を充填した後（ステップＳ１）、制御ユニット２１によって、超音波発振機２０に超音波信号を発生させ、ハニカム構造に配置された発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇを振動させる。そして、発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇから振動板１２に振動を伝動させ、洗浄液１４内に超音波を印加する（ステップＳ２）。このとき、洗浄液１４の液面１４ａは、超音波の定在波の波長をλとすると、（１／２）・λの整数倍になるように制御ユニット２１によって調整される。

そして、被洗浄基板であるウエハ基板３３を支持枠３２に設置し、ウエハ基板３３の洗浄面を超音波の定在波の腹の位置に調整、保持する（ステップＳ３）。このとき、ウエハ基板３３の洗浄面の位置が（１／４）・λの奇数倍の位置になるように制御ユニット２１、駆動部３０によって調整される。

次に、ウエハ基板３３を振動板１２に対し水平方向に揺動する（ステップＳ４）。揺動は楕円揺動または円揺動で行う。
揺動の方法を図３、図４に示す。図３は楕円揺動の方法を説明する図であり、図４は円揺動の方法を説明する図である。

楕円揺動は、図３に示すように、ハニカム構造の中心に配置された発振子１３ａ（第１の発振子）の中心点と発振子１３ａの両端に配置された発振子１３ｅ（第２の発振子）及び発振子１３ｂ（第３の発振子）の中心点を通る中心線Ａ（第１の中心線）と発振子１３ｅの外周線及び発振子１３ｂの外周線とが交差する交点の中、発振子１３ａの中心までの距離が最短となる発振子１３ｅの外周線上の交点Ａ（第１の交点）及び発振子１３ｂの外周線上の交点Ｂ（第２の交点）と、発振子１３ａの中心を通り、中心線Ａと直交する中心線Ｂ（第２の中心線）と発振子１３ａの外周線とが交差する交点Ｃ（第３の交点）及び交点Ｄ（第４の交点）の４点を通る楕円Ａ上にウエハ基板３３の中心部が位置するように、ウエハ基板３３が上述した振動板に対し水平方向に公転させて揺動を行う。

また、円揺動は、図４に示すように、中心に位置する発振子１３ａの外周線の上にウエハ基板３３の中心部が位置するように、ウエハ基板３３を上述した振動板に対し水平方向に公転させて揺動を行う。

そして、所定の時間での超音波の印加、揺動を行った後、ウエハ基板３３の洗浄を完了させる（ステップＳ５）。
このように、基板洗浄方法では、ウエハ基板３３を洗浄液１４に超音波を伝動する振動板１２に対向させ、超音波の定在波の腹の位置にウエハ基板３３の洗浄面を保持し、ウエハ基板３３を振動板１２に対し水平方向に楕円揺動または円揺動する。

このような基板洗浄方法によれば、被洗浄基板であるウエハ基板３３に効率よく且つ均一に超音波が与えられ、基板洗浄効率や洗浄の確実性を向上させることができる。また、被洗浄基板面内に生じる洗浄力分布を減少させ、短時間で確実に被洗浄基板を洗浄することができる。

尚、ステップＳ２とステップＳ３の順序は、特にこの順序に限らない。ウエハ基板３３の揺動を行う前に、ウエハ基板３３表面の位置が（１／４）・λの奇数倍の位置にあればよい。

次に、超音波洗浄装置１０を用いた基板洗浄方法の効果について説明する。ここでは、その効果を確認するために、半導体製造プロセスで、最も強力な洗浄力を必要とするリフトオフを一例に、超音波洗浄装置１０の洗浄力について比較検討した。

図５はリフトオフに用いる模擬サンプルの要部構成を説明する図である。
模擬サンプル４０用の基板として、鏡面仕上げされた、直径が５インチのシリコンウエハ基板４１を用いた。そして、シリコンウエハ基板４１上に、市販のフォトレジスト（クラリアントジャパン製ＡＺＰ４６２０）及び現像液（クラリアントジャパン製ＡＺ４００Ｋデベロッパ−）を用いて、フォトリソグラフィにより合計３３６６０個のレジストパターン４２を形成した。

ここで、レジストパターン４２の膜厚は６μｍで、レジストパターン４２の最小パターンとして、レジストパターン４２の上面が９×３（μｍ）の長方形であるライン（不図示）がシリコンウエハ基板４１上に形成されている。また、最大パターンとして、レジストパターン４２の上面が３００×２００（μｍ）の長方形であるライン（不図示）がシリコンウエハ基板４１上に形成されている。さらに、レジストパターン４２上に、膜厚が５００μｍのＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）膜４３をスパッタリング法によって成膜した。このようなパターン形成されたサンプルをリフトオフ用の模擬サンプル４０とした。尚、ここで作製した模擬サンプル４０と上述したウエハ基板３３との口径は同一である。

評価の方法は、図１に示す超音波洗浄装置１０を用いて、上記条件によって図２に示す手順で超音波洗浄を行った。具体的には、同一の模擬サンプル４０を用いて、発振子の配置及び揺動方法を変えて、リフトオフを行った。そして、それぞれの模擬サンプル４０について、全てのレジストパターン４２の３３６６０個の中、リフトオフされていないレジストパターンの数をリフトオフ残率（％）として算出し、超音波処理した時間とリフトオフ残率との関係をプロットリングした。

ここで、正常にリフトオフする部分では、洗浄液１４に超音波が印加されることによって、レジストパターン４２がその上に形成したＡｌ₂Ｏ₃膜４３と共に剥離し、レジストパターン４２間に成膜したＡｌ₂Ｏ₃膜４３がシリコンウエハ基板４１上に残存する。一方、リフトオフが不充分な部分では、レジストパターン４２は完全に剥離せず、シリコンウエハ基板４１上に残存する。このような残存した部分のレジストパターンの数をカウントした。以下に、リフトオフの結果を説明する。

＜実施例１＞
実施例１においては、図３に示す発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇの配置と揺動によって模擬サンプル４０のリフトオフを行った。即ち、実施例１では、ハニカム構造に配置させた発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ上で、模擬サンプル４０を楕円揺動によって公転させた。

リフトオフの結果を図６に示す。図６は処理時間とリフトオフ残率の関係であり、（Ａ）は処理時間とリフトオフ残率の関係を説明する表、（Ｂ）は処理時間とリフトオフ残率の関係を説明するグラフである。ここで、（Ａ）に示す表中の処理時間の単位は分（ｍｉｎ）であり、実施例１乃至７の欄に掲げられた数値はリフトオフ残率（％）を示している。

実施例１では、処理時間が４分でリフトオフ残率が０％になり、模擬サンプル４０に形成した全てのレジストパターンが除去された。
＜実施例２＞
実施例２においては、図４に示す発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇの配置と揺動によって模擬サンプル４０のリフトオフを行った。即ち、実施例２では、ハニカム構造に配置させた発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ上で、発振子１３ａの外周線上に模擬サンプル４０の中心部が位置するように模擬サンプル４０を円揺動によって公転させた。

リフトオフの結果を図６に示す。実施例２では、処理時間が６分でリフトオフ残率が０％になり、模擬サンプル４０に形成した全てのレジストパターンが除去された。
＜実施例３＞
実施例３では、ハニカム構造に配置させた発振子上で、模擬サンプル４０を振動させながら揺動した。

実施例３における発振子の配置と揺動を図７に示す。図７は実施例３における発振子の配置と揺動方法を説明する図である。上述したように、ハニカム構造に配置させた発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ上で、模擬サンプル４０の中心部が図中に示す矢印Ａ上に位置するように振動させた。尚、振動は４秒に１回の周期で行った。

リフトオフの結果を図６に示す。実施例３では、処理時間が２分で模擬サンプル４０に形成した全てのレジストパターンのおよそ半分が除去されたものの、その後、レジストパターンの剥離が鈍化し、処理時間が２０分を経ても、リフトオフ残率は０％に到達せず、レジストパターンが完全に除去されなかった。特に、図７に示す矢印Ａ上で揺動させたため、例えば、発振子１３ａと発振子１３ｅとの隙間、または発振子１３ａと発振子１３ｂとの隙間の直上の部分で、レジストパターンが残存する傾向にあった。

＜実施例４＞
実施例４では、一つの発振子の周囲に５個の発振子を配置させた構成で模擬サンプル４０を公転させて揺動させた。

実施例４における発振子の配置と揺動を図８に示す。図８は実施例４における発振子の配置と揺動方法を説明する図である。上述したように、中心に一つの発振子１３ａを配置し、その周囲に５個の発振子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅを配置させた構成で、図３に示す楕円Ａと同じ軌道上に模擬サンプル４０の中心部が位置するように、模擬サンプル４０を楕円揺動によって公転させた。尚、公転は４秒に１回の周期で行った。

リフトオフの結果を図６に示す。実施例４では、処理時間が１２分でリフトオフ残率が０％になり、模擬サンプル４０に形成した全てのレジストパターンが除去された。但し、リフトオフ残率が０％になる時間は、実施例１の３倍、実施例２の２倍に増加した。特に、外周に配置させた発振子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ同士の距離が実施例１，２の場合に比べ離れたため、模擬サンプル４０の外周部において、レジストパターンが除去され難い傾向にあった。

＜実施例５＞
実施例５では、一つの発振子の周囲に５個の発振子を配置させた構成で揺動した。
実施例５における発振子の配置と揺動を図９に示す。図９は実施例５における発振子の配置と揺動方法を説明する図である。上述したように、中心に一つの発振子１３ａを配置し、その周囲に５個の発振子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅを配置させた構成で、発振子１３ａの外周線上に模擬サンプル４０の中心部が位置するように模擬サンプル４０を円揺動によって公転させた。尚、公転は４秒に１回の周期で行った。

リフトオフの結果を図６に示す。実施例５では、処理時間が１４分でリフトオフ残率が０％になり、模擬サンプル４０に形成した全てのレジストパターンが除去された。但し、実施例４に比べると、リフトオフ残率が０％になる時間がさらに２分増加した。特に、外周に配置させた発振子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ同士の距離が実施例１，２に比べ離れたため、模擬サンプル４０の外周部において、レジストパターンが除去され難い傾向にあった。

＜実施例６＞
実施例６では、一つの発振子の周囲に５個の発振子を配置させた構成で揺動し、模擬サンプル４０を振動させながら揺動した。

実施例６における発振子の配置と揺動を図１０に示す。図１０は実施例６における発振子の配置と揺動方法を説明する図である。上述したように、中心に一つの発振子１３ａを配置し、その周囲に５個の発振子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅを配置させた構成で、模擬サンプル４０の中心部が図中に示す矢印Ａ上に位置するように模擬サンプル４０を振動させた。尚、振動は４秒に１回の周期で行った。

リフトオフの結果を図６に示す。実施例６では、処理時間が６分で模擬サンプル４０に形成した全てのレジストパターンのおよそ半分が除去されたものの、その後、レジストパターンの剥離が鈍化し、処理時間が２０分を経ても、リフトオフ残率は０％に到達せず、レジストパターンが完全に除去されなかった。特に、図１０に示す矢印Ａ上で揺動させたため、例えば、発振子１３ａと発振子５０ｄとの隙間の直上の部分で、レジストパターンが残存する傾向にあった。

＜実施例７＞
実施例７においては、一つの発振子の周囲に５個の発振子を配置させ、模擬サンプル４０を揺動せずにリフトオフを行った。

実施例７における発振子の配置を図１１に示す。図１１は実施例７における発振子の配置を説明する図である。上述したように、中心に一つの発振子１３ａを配置し、その周囲に５個の発振子５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅを配置させた構成で、発振子１３ａ，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ上に模擬サンプル４０を位置させ、模擬サンプル４０を不動のままリフトオフを行った。

リフトオフの結果を図６に示す。実施例７では、処理時間が６分で模擬サンプル４０に形成した全てのレジストパターンのおよそ半数個程度がシリコンウエハ基板から除去されたものの、その後は、レジスト残存率が減少しない傾向にあった。特に、８分を経過してからのレジスト残率は、実施例の中で最も高かった。

また、従来の方法のように、例えば、節の位置での恒常的な洗浄を避けるために、模擬サンプル４０を図１に示す振動板１２に対し、垂直方向に揺動させた場合は、最適洗浄位置が変動する。従って、模擬サンプル４０は、定在波の節に位置する機会が増え、実施例７の結果よりさらにリフトオフ残率が上昇すると推測できる。よって、実施例１，２については、最適洗浄位置を変動させる従来の方法よりも、著しく洗浄力が向上していると推測できる。

このように、複数の発振子を振動板の下に配置させた場合は、発振子の直上で洗浄力が高くなり、その配置と基板の揺動によって洗浄力が著しく変動することが分かった。この場合、発振子をハニカム構造に配置し、実施例１で説明した楕円揺動または実施例２で説明した円揺動を施すことにより、被洗浄基板に対し効率よく且つ均一に超音波が与えられ、基板洗浄効率や洗浄の確実性が大幅に向上することが分かった。また、実施例１及び実施例２によれば、被洗浄基板面内に生じる洗浄力分布が減少し、より短時間で被洗浄基板を洗浄することが可能になった。

尚、上記の実施例１，２について著しく洗浄力が向上していることから、揺動は、図３に示す楕円Ａ上または図４に示す発振子１３ａの外周上に模擬サンプル４０の中心部を完全に位置させる必要はなく、発振子１３ａの外側と楕円Ａで囲まれた領域内の上に模擬サンプル４０の中心部が位置するように、模擬サンプル４０を公転させて揺動させてもよい。

また、図１に示す超音波洗浄装置１０では、振動板１２を洗浄槽１１の底部に配置し、さらに、振動板１２には複数の発振子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇを接触させるように配置しているが、振動板１２については、この位置に配置するとは限らない。振動板１２については、洗浄槽１１の側面に配置させてもよい。この場合、洗浄槽１１内部の幅は、洗浄槽１１の側面から超音波を印加するため、超音波の定在波の波長をλとするとき、（１／２）・λの整数倍に設計される。

そして、被洗浄基板については、洗浄液１４の液面１４ａに対し垂直に浸漬され、振動板から被洗浄基板の洗浄面までの距離が超音波の定在波の腹の位置に設置されるように、洗浄面が（１／４）・λの奇数倍の位置に保持されて、上記楕円揺動または上記円揺動によって被洗浄基板が洗浄される。

（付記１） 洗浄液に超音波を伝動し、前記洗浄液に浸漬された基板を洗浄する超音波洗浄装置において、
前記基板を前記洗浄液に前記超音波を伝動する振動板に対向させて、前記基板を保持する保持手段と、
前記基板を前記振動板に対し水平方向に楕円揺動または円揺動する揺動手段と、を有し、
前記振動板に、前記超音波を発生させる複数の発振子がハニカム構造を形成して設置されていることを特徴とする超音波洗浄装置。

（付記２） 前記ハニカム構造においては、一つの前記発振子を中心に配置し、中心に配置された前記発振子の周囲に、複数の前記発振子が周設され、全ての前記発振子同士が互いに等間隔で配置されていることを特徴とする付記１記載の超音波洗浄装置。

（付記３） 前記楕円揺動においては、前記ハニカム構造の中心に配置された第１の発振子の中心点と前記第１の発振子の両端に配置された第２の発振子及び第３の発振子の中心点とを通る第１の中心線と前記第２の発振子の外周線及び前記第３の発振子の外周線とが交差する交点の中、前記第１の発振子の中心までの距離が最短となる前記第２の発振子の外周線上の第１の交点及び前記第３の発振子の外周線上の第２の交点と、前記第１の発振子の中心を通り、前記第１の中心線と直交する第２の中心線と前記第１の発振子の外周線とが交差する第３の交点及び第４の交点との４点を通る楕円上に前記基板の中心部が位置するように、前記基板が前記振動板に対し水平方向に公転することを特徴とする付記１または２記載の超音波洗浄装置。

（付記４） 前記円揺動においては、前記ハニカム構造の中心に配置された前記発振子の外周線上に前記基板の中心部が位置するように、前記基板が前記振動板に対し水平方向に公転することを特徴とする付記１または２記載の超音波洗浄装置。

（付記５） 前記基板の洗浄面の第１の直径が前記発振子の第２の直径の２倍以下であることを特徴とする付記１乃至４のいずれか一項に記載の超音波洗浄装置。
（付記６） 洗浄液に超音波を伝動し、前記洗浄液に浸漬された基板を洗浄する基板洗浄方法において、
前記基板を前記洗浄液に前記超音波を伝動する振動板に対向させて、前記基板を保持するステップと、
保持された前記基板を前記振動板に対し水平方向に楕円揺動または円揺動するステップと、
を有することを特徴とする基板洗浄方法。

（付記７） 前記振動板の内部に、前記超音波を発生させる複数の発振子がハニカム構造を形成して設置されていることを特徴とする付記６記載の基板洗浄方法。
（付記８） 前記ハニカム構造においては、一つの前記発振子を中心に配置し、中心に配置された前記発振子の周囲に、複数の前記発振子が周設され、全ての前記発振子同士が互いに等間隔で配置されていることを特徴とする付記６または７記載の基板洗浄方法。

（付記９） 前記楕円揺動においては、前記ハニカム構造の中心に配置された第１の発振子の中心点と前記第１の発振子の両端に配置された第２の発振子及び第３の発振子の中心点とを通る第１の中心線と前記第２の発振子の外周線及び前記第３の発振子の外周線とが交差する交点の中、前記第１の発振子の中心までの距離が最短となる前記第２の発振子の外周線上の第１の交点及び前記第３の発振子の外周線上の第２の交点と、前記第１の発振子の中心を通り、前記第１の中心線と直交する第２の中心線と前記第１の発振子の外周線とが交差する第３の交点及び第４の交点との４点を通る楕円上に前記基板の中心部が位置するように、前記基板が前記振動板に対し水平方向に公転することを特徴とする付記６乃至８のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。

（付記１０） 前記円揺動においては、前記ハニカム構造の中心に配置された前記発振子の外周線上に前記基板の中心部が位置するように、前記基板が前記振動板に対し水平方向に公転することを特徴とする付記６乃至８のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。

（付記１１） 前記基板の洗浄面の第１の直径が前記発振子の第２の直径の２倍以下であることを特徴とする付記６乃至１０のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。

超音波洗浄装置の基本構成を説明する模式図であり、（Ａ）はその要部断面模式図、（Ｂ）は要部上面模式図である。 基板洗浄方法のフロー図である。 楕円揺動の方法を説明する図である。 円揺動の方法を説明する図である。 リフトオフに用いる模擬サンプルの要部構成を説明する図である。 処理時間とリフトオフ残率の関係であり、（Ａ）は処理時間とリフトオフ残率の関係を説明する表、（Ｂ）は処理時間とリフトオフ残率の関係を説明するグラフである。 実施例３における発振子の配置と揺動方法を説明する図である。 実施例４における発振子の配置と揺動方法を説明する図である。 実施例５における発振子の配置と揺動方法を説明する図である。 実施例６における発振子の配置と揺動方法を説明する図である。 実施例７における発振子の配置を説明する図である。

符号の説明

１０ 超音波洗浄装置
１１ 洗浄槽
１２ 振動板
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ 発振子
１４ 洗浄液
２０ 超音波発振機
２１ 制御ユニット
３０ 駆動部
３１ アーム
３２ 支持枠
３３ ウエハ基板
４０ 模擬サンプル
４１ シリコンウエハ基板
４２ レジストパターン
４３ Ａｌ₂Ｏ₃膜

Claims (6)

1. 洗浄液に超音波を伝動し、前記洗浄液に浸漬された基板を洗浄する超音波洗浄装置において、
   前記基板を前記洗浄液に前記超音波を伝動する振動板に対向させて、前記基板を保持する保持手段と、
   前記基板を前記振動板に対し水平方向に楕円揺動または円揺動する揺動手段と、を有し、
   前記振動板に、前記超音波を発生させる複数の発振子がハニカム構造を形成して設置されていることを特徴とする超音波洗浄装置。
2. 前記ハニカム構造においては、一つの前記発振子を中心に配置し、中心に配置された前記発振子の周囲に、複数の前記発振子が周設され、全ての前記発振子同士が互いに等間隔で配置されていることを特徴とする請求項１記載の超音波洗浄装置。
3. 前記楕円揺動においては、前記ハニカム構造の中心に配置された第１の発振子の中心点と前記第１の発振子の両端に配置された第２の発振子及び第３の発振子の中心点とを通る第１の中心線と前記第２の発振子の外周線及び前記第３の発振子の外周線とが交差する交点の中、前記第１の発振子の中心までの距離が最短となる前記第２の発振子の外周線上の第１の交点及び前記第３の発振子の外周線上の第２の交点と、前記第１の発振子の中心を通り、前記第１の中心線と直交する第２の中心線と前記第１の発振子の外周線とが交差する第３の交点及び第４の交点との４点を通る楕円上に前記基板の中心部が位置するように、前記基板が前記振動板に対し水平方向に公転することを特徴とする請求項１または２記載の超音波洗浄装置。
4. 前記円揺動においては、前記ハニカム構造の中心に配置された前記発振子の外周線上に前記基板の中心部が位置するように、前記基板が前記振動板に対し水平方向に公転することを特徴とする請求項１または２記載の超音波洗浄装置。
5. 前記基板の洗浄面の第１の直径が前記発振子の第２の直径の２倍以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の超音波洗浄装置。
6. 洗浄液に超音波を伝動し、前記洗浄液に浸漬された基板を洗浄する基板洗浄方法において、
   前記基板を前記洗浄液に前記超音波を伝動する振動板に対向させて、前記基板を保持するステップと、
   保持された前記基板を前記振動板に対し水平方向に楕円揺動または円揺動するステップと、
   を有することを特徴とする基板洗浄方法。

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