JP2009202111A - 超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法 - Google Patents
超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】超音波洗浄における被洗浄物の洗浄ムラを抑制し、洗浄槽数を削減して装置のコストを低減することができ、パーティクル除去を効果的に行うことができる超音波洗浄装置および超音波洗浄方法を提供する。
【解決手段】少なくとも、被洗浄物を浸漬して洗浄するための洗浄液を収容する洗浄槽と、該洗浄槽に超音波を伝搬するための伝搬水を収容する超音波伝搬槽と、前記超音波伝搬槽の下部に配置され振動子により超音波を前記伝搬水に重畳する振動板と、洗浄する被洗浄物を前記洗浄槽中に保持する保持治具とを具備し、前記被洗浄物が前記保持治具で保持されて前記洗浄槽内の洗浄液に浸漬され、前記洗浄槽が前記超音波伝搬槽内の伝搬水に浸され、前記振動板により重畳した超音波を伝搬水を介して洗浄槽に伝搬させて前記被洗浄物を超音波洗浄する超音波洗浄装置であって、前記超音波伝搬槽を水平面内で揺動させる伝搬槽揺動機構を具備する超音波洗浄装置。
【選択図】 図１Ｂ
【解決手段】少なくとも、被洗浄物を浸漬して洗浄するための洗浄液を収容する洗浄槽と、該洗浄槽に超音波を伝搬するための伝搬水を収容する超音波伝搬槽と、前記超音波伝搬槽の下部に配置され振動子により超音波を前記伝搬水に重畳する振動板と、洗浄する被洗浄物を前記洗浄槽中に保持する保持治具とを具備し、前記被洗浄物が前記保持治具で保持されて前記洗浄槽内の洗浄液に浸漬され、前記洗浄槽が前記超音波伝搬槽内の伝搬水に浸され、前記振動板により重畳した超音波を伝搬水を介して洗浄槽に伝搬させて前記被洗浄物を超音波洗浄する超音波洗浄装置であって、前記超音波伝搬槽を水平面内で揺動させる伝搬槽揺動機構を具備する超音波洗浄装置。
【選択図】 図１Ｂ
Description
本発明は、半導体ウェーハを始めとした半導体部品等の被洗浄物を薬液に浸漬し、更に超音波を照射して洗浄する超音波洗浄装置および超音波洗浄方法に関する。
従来から、工学部品や半導体部品等の洗浄には、超音波洗浄装置を用いて洗浄することが一般的に行われている。
図３に従来の一般的な超音波洗浄装置の一例の概略図を示す。
図３に示すように、従来の一般的な超音波洗浄装置１０１は、被洗浄物１０４を洗浄するための洗浄液１０７を収容する洗浄槽１０２と、該洗浄槽１０２に超音波を伝搬するための伝搬水１０８を収容する超音波伝搬槽１０３と、該超音波伝搬槽１０３の外壁面に備えられた、例えばセラミック製の圧電素子から成る超音波振動子１０９により超音波を伝搬水１０８に重畳する振動板１０５等を備えるものである。また、被洗浄物１０４は保持治具１０６等により洗浄槽１０２中に保持され、洗浄槽１０２内の洗浄液に浸漬される。また、洗浄槽１０２は超音波伝搬槽内の伝搬水１０８に浸される。
図３に従来の一般的な超音波洗浄装置の一例の概略図を示す。
図３に示すように、従来の一般的な超音波洗浄装置１０１は、被洗浄物１０４を洗浄するための洗浄液１０７を収容する洗浄槽１０２と、該洗浄槽１０２に超音波を伝搬するための伝搬水１０８を収容する超音波伝搬槽１０３と、該超音波伝搬槽１０３の外壁面に備えられた、例えばセラミック製の圧電素子から成る超音波振動子１０９により超音波を伝搬水１０８に重畳する振動板１０５等を備えるものである。また、被洗浄物１０４は保持治具１０６等により洗浄槽１０２中に保持され、洗浄槽１０２内の洗浄液に浸漬される。また、洗浄槽１０２は超音波伝搬槽内の伝搬水１０８に浸される。
そして、振動板１０５によって重畳された超音波は、伝搬水１０８を介して洗浄槽１０２に伝搬され、洗浄液１０７の液面や洗浄槽壁等を境界とする定在波が形成される。このとき、定在波の腹に当たる洗浄液が大きく振動し、この振動による音圧で、被洗浄物１０４が洗浄される。
しかし、洗浄液１０７中の定在波の波形は、洗浄槽１０２の形状、超音波振動子１０９の設置位置や周波数、洗浄液１０７の液種、液温、液深等により決定されるので、上記条件が一定の下では定在波の腹と節の位置も変わらない。従って、定在波の節の位置では洗浄液１０７がほとんど振動しないので、被洗浄物１０４の定在波の節の位置にある部分は十分に洗浄が行われない。このため、被洗浄物全体が均一に洗浄ができず洗浄ムラが発生するなどの問題があった。
しかし、洗浄液１０７中の定在波の波形は、洗浄槽１０２の形状、超音波振動子１０９の設置位置や周波数、洗浄液１０７の液種、液温、液深等により決定されるので、上記条件が一定の下では定在波の腹と節の位置も変わらない。従って、定在波の節の位置では洗浄液１０７がほとんど振動しないので、被洗浄物１０４の定在波の節の位置にある部分は十分に洗浄が行われない。このため、被洗浄物全体が均一に洗浄ができず洗浄ムラが発生するなどの問題があった。
このような問題に対し、半導体部品を収容したカセットを洗浄槽内で二次元的揺動動作させることによって、効率良く洗浄できる超音波洗浄装置が開示されている（特許文献１参照）。
また、被洗浄物である複数の基板の各主面と、片側端部に超音波振動子が付設された複数の棒部材を略平行に対向配置し、前記基板と前記棒部材とを相対的に平行移動させながら超音波洗浄することによって、基板の全面にわたって十分に汚染物質を除去することができる基板洗浄装置が開示されている（特許文献２参照）。
近年、半導体部品等の被洗浄物の超音波洗浄において、例えばウェーハのパーティクル除去に効果的であり、パーティクル品質を向上させるという点等から１ＭＨｚといった高周波の超音波が使用されている。しかし、使用する超音波が高周波になる程、超音波の指向性が強くなり、前記のような洗浄ムラの問題に大きく影響を与えている。
また、被洗浄物である複数の基板の各主面と、片側端部に超音波振動子が付設された複数の棒部材を略平行に対向配置し、前記基板と前記棒部材とを相対的に平行移動させながら超音波洗浄することによって、基板の全面にわたって十分に汚染物質を除去することができる基板洗浄装置が開示されている（特許文献２参照）。
近年、半導体部品等の被洗浄物の超音波洗浄において、例えばウェーハのパーティクル除去に効果的であり、パーティクル品質を向上させるという点等から１ＭＨｚといった高周波の超音波が使用されている。しかし、使用する超音波が高周波になる程、超音波の指向性が強くなり、前記のような洗浄ムラの問題に大きく影響を与えている。
このような問題に対し、前記開示されている基板洗浄装置のように、被洗浄物を保持する保持治具を揺動させたり、複数の洗浄槽を設け、該洗浄槽内で保持治具の位置をずらしたり、洗浄中に保持治具を配置する洗浄槽を変えたりして、被洗浄物に当たる超音波の定在波の節の位置を変化させながら洗浄していた。しかし、このようにして超音波洗浄しても、被洗浄物の洗浄ムラの抑制やパーティクルの除去効果が不十分であったり、複数の洗浄槽を設ける場合には、装置のコストが増加するという問題があった。
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、高周波の超音波洗浄で問題となっていた強い指向性による被洗浄物の洗浄ムラを抑制し、洗浄槽数を削減して装置のコストを低減することができ、パーティクル除去を効果的に行うことができる超音波洗浄装置および超音波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に、本発明によれば、少なくとも、被洗浄物を浸漬して洗浄するための洗浄液を収容する洗浄槽と、該洗浄槽に超音波を伝搬するための伝搬水を収容する超音波伝搬槽と、前記超音波伝搬槽の下部に配置され振動子により超音波を前記伝搬水に重畳する振動板と、洗浄する被洗浄物を前記洗浄槽中に保持する保持治具とを具備し、前記被洗浄物が前記保持治具で保持されて前記洗浄槽内の洗浄液に浸漬され、前記洗浄槽が前記超音波伝搬槽内の伝搬水に浸され、前記振動板により重畳した超音波を伝搬水を介して洗浄槽に伝搬させて前記被洗浄物を超音波洗浄する超音波洗浄装置であって、前記超音波伝搬槽を水平面内で揺動させる伝搬槽揺動機構を具備する超音波洗浄装置を提供する（請求項１）。
このように、本発明の超音波洗浄装置は、前記超音波伝搬槽を水平面内で揺動させる伝搬槽揺動機構を具備するので、前記超音波伝搬槽を水平面内で揺動させて前記被洗浄物に伝搬される超音波を均一にすることによって、前記被洗浄物の洗浄ムラを抑制することができ、パーティクル除去を効果的に行うことができる。また、１つの洗浄槽で前記被洗浄物を均一に洗浄することができるので、装置のコストを低減することができる。さらに、前記超音波伝搬槽を揺動させるに当たって、前記洗浄槽の洗浄液を全く汚染する恐れはないとの利点もある。
このように、本発明の超音波洗浄装置は、前記超音波伝搬槽を水平面内で揺動させる伝搬槽揺動機構を具備するので、前記超音波伝搬槽を水平面内で揺動させて前記被洗浄物に伝搬される超音波を均一にすることによって、前記被洗浄物の洗浄ムラを抑制することができ、パーティクル除去を効果的に行うことができる。また、１つの洗浄槽で前記被洗浄物を均一に洗浄することができるので、装置のコストを低減することができる。さらに、前記超音波伝搬槽を揺動させるに当たって、前記洗浄槽の洗浄液を全く汚染する恐れはないとの利点もある。
このとき、前記保持治具を水平面内で揺動させる保持治具揺動機構を具備することが好ましい（請求項２）。
このように、前記保持治具を水平面内で揺動させる保持治具揺動機構を具備することで、前記保持治具も水平面内で揺動させることによって、前記被洗浄物の洗浄ムラをより効果的に抑制することができ、パーティクル除去をより効果的に行うことができる。
このように、前記保持治具を水平面内で揺動させる保持治具揺動機構を具備することで、前記保持治具も水平面内で揺動させることによって、前記被洗浄物の洗浄ムラをより効果的に抑制することができ、パーティクル除去をより効果的に行うことができる。
またこのとき、前記超音波伝搬槽および保持治具は、互いに水平面内で直交方向に揺動することができる（請求項３）。
このように、前記超音波伝搬槽および保持治具は、互いに水平面内で直交方向に揺動すれば、前記被洗浄物の洗浄ムラをより一層効果的に抑制することができ、パーティクル除去をより一層効果的に行うことができる。
このように、前記超音波伝搬槽および保持治具は、互いに水平面内で直交方向に揺動すれば、前記被洗浄物の洗浄ムラをより一層効果的に抑制することができ、パーティクル除去をより一層効果的に行うことができる。
また、本発明は、被洗浄物を浸漬して洗浄するための洗浄液を洗浄槽に収容し、前記洗浄槽に超音波を伝搬するための伝搬水を超音波伝搬槽に収容し、振動子により超音波を前記伝搬水に重畳する振動板を前記超音波伝搬槽の下部に配置し、前記被洗浄物を保持治具で保持して前記洗浄槽内の洗浄液に浸漬し、前記洗浄槽を前記超音波伝搬槽内の伝搬水に浸し、前記振動板により重畳した超音波を伝搬水を介して洗浄槽に伝搬させて前記被洗浄物を洗浄する超音波洗浄方法であって、前記超音波伝搬槽を水平面内で揺動させながら被洗浄物を超音波洗浄することを特徴とする超音波洗浄方法を提供する（請求項４）。
このように、前記超音波伝搬槽を水平面内で揺動させながら被洗浄物を超音波洗浄すれば、前記被洗浄物に伝搬される超音波を均一にして前記被洗浄物の洗浄ムラを抑制することができ、パーティクル除去を効果的に行うことができる。また、１つの洗浄槽で被洗浄物を均一に洗浄することができるので、装置のコストを低減することができる。さらに、前記超音波伝搬槽を揺動させるに当たって、前記洗浄槽の洗浄液を全く汚染する恐れはないとの利点もある。
このように、前記超音波伝搬槽を水平面内で揺動させながら被洗浄物を超音波洗浄すれば、前記被洗浄物に伝搬される超音波を均一にして前記被洗浄物の洗浄ムラを抑制することができ、パーティクル除去を効果的に行うことができる。また、１つの洗浄槽で被洗浄物を均一に洗浄することができるので、装置のコストを低減することができる。さらに、前記超音波伝搬槽を揺動させるに当たって、前記洗浄槽の洗浄液を全く汚染する恐れはないとの利点もある。
このとき、前記保持治具を水平面内で揺動させることが好ましい（請求項５）。
このように、前記保持治具を水平面内で揺動させることによって、前記被洗浄物の洗浄ムラをより効果的に抑制することができ、パーティクル除去をより効果的に行うことができる。
このように、前記保持治具を水平面内で揺動させることによって、前記被洗浄物の洗浄ムラをより効果的に抑制することができ、パーティクル除去をより効果的に行うことができる。
またこのとき、前記超音波伝搬槽および保持治具を、互いに水平面内で直交方向に揺動させることができる（請求項６）。
このように、前記超音波伝搬槽および保持治具は、互いに水平面内で直交方向に揺動すれば、前記被洗浄物の洗浄ムラをより一層効果的に抑制することができ、パーティクル除去をより一層効果的に行うことができる。
このように、前記超音波伝搬槽および保持治具は、互いに水平面内で直交方向に揺動すれば、前記被洗浄物の洗浄ムラをより一層効果的に抑制することができ、パーティクル除去をより一層効果的に行うことができる。
本発明では、超音波洗浄装置において、超音波伝搬槽を水平面内で揺動させながら被洗浄物を超音波洗浄するので、前記被洗浄物に伝搬される超音波を均一にして前記被洗浄物の洗浄ムラを抑制することができ、パーティクル除去を効果的に行うことができる。また、１つの洗浄槽によって被洗浄物を均一に超音波洗浄できるので、装置のコストを低減することができる。
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
近年、半導体部品等の被洗浄物の超音波洗浄において、１ＭＨｚといった高周波の超音波洗浄が利用されているが、利用する超音波が高周波になる程、超音波の指向性が強くなり、洗浄槽内における被洗浄物を保持した保持治具や超音波振動子の位置等の影響を受けて洗浄ムラが生じ、被洗浄物のパーティクル品質に影響を与えていた。
このような問題に対し、従来の超音波洗浄装置において、被洗浄物を保持する保持治具を揺動させたり、複数の洗浄槽を設け、該洗浄槽内で保持治具の位置をずらしたり、洗浄中に保持治具を配置する洗浄槽を変えたりして洗浄していたが、被洗浄物の洗浄ムラの抑制やパーティクルの除去効果が不十分であったり、複数の洗浄槽を設ける場合には、装置のコストが増加するという問題があった。その上、保持治具だけを揺動させる場合であると洗浄ムラはある程度改善されるものの、新たに洗浄液自体を汚染させてしまう恐れが生じ、また、洗浄液が波立つことによって洗浄槽から洗浄液がこぼれ出す恐れもある。
近年、半導体部品等の被洗浄物の超音波洗浄において、１ＭＨｚといった高周波の超音波洗浄が利用されているが、利用する超音波が高周波になる程、超音波の指向性が強くなり、洗浄槽内における被洗浄物を保持した保持治具や超音波振動子の位置等の影響を受けて洗浄ムラが生じ、被洗浄物のパーティクル品質に影響を与えていた。
このような問題に対し、従来の超音波洗浄装置において、被洗浄物を保持する保持治具を揺動させたり、複数の洗浄槽を設け、該洗浄槽内で保持治具の位置をずらしたり、洗浄中に保持治具を配置する洗浄槽を変えたりして洗浄していたが、被洗浄物の洗浄ムラの抑制やパーティクルの除去効果が不十分であったり、複数の洗浄槽を設ける場合には、装置のコストが増加するという問題があった。その上、保持治具だけを揺動させる場合であると洗浄ムラはある程度改善されるものの、新たに洗浄液自体を汚染させてしまう恐れが生じ、また、洗浄液が波立つことによって洗浄槽から洗浄液がこぼれ出す恐れもある。
そこで、本発明者はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、高周波の超音波を用いた超音波洗浄において、振動板を設けた超音波伝搬槽を水平面内で揺動させれば、複数の洗浄槽を設置せずに被洗浄物全体に伝搬される超音波を均一にして被洗浄物の洗浄ムラを抑制し、パーティクルの除去効果を高めることができることに想到した。これであれば、１つの洗浄槽で被洗浄物を均一に洗浄することができるし、洗浄液の汚染や振動を心配する必要もない。この場合、洗浄ムラに関しては、同時に保持治具も揺動させて、お互いに水平面内で直交方向に揺動すれば、より均一な洗浄効果が得られることに想到した。そして、これらを実施するための最良の形態について精査し、本発明を完成させた。
図１Ａは本発明に係る超音波洗浄装置の一例を示す概略前面図であり、図１Ｂはその側面図である。
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、本発明の超音波洗浄装置１には、例えば半導体ウェーハ等のような被洗浄物４を浸漬して洗浄するための洗浄液７を収容する洗浄槽２と、該洗浄槽２に超音波を伝搬するための伝搬水８を収容する超音波伝搬槽３と、前記超音波伝搬槽３の下部に配置され振動子９により超音波を前記伝搬水８に重畳する振動板５と、洗浄する被洗浄物４を前記洗浄槽２中に保持する保持治具６とが設けられている。
前記洗浄槽２には洗浄液７が収容される。ここで、洗浄液７は、例えばＳＣ−１（アンモニア水と過酸化水素水と純水とを混合したもの）等のような薬液を使用することができるし、純水を使用することもできる。また、洗浄液７の液温は例えば５〜９０℃とすることができる。前記洗浄液７は、前記洗浄槽２に設けられている洗浄液供給口（不図示）から供給され、洗浄液排出口（不図示）から排出される。
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、本発明の超音波洗浄装置１には、例えば半導体ウェーハ等のような被洗浄物４を浸漬して洗浄するための洗浄液７を収容する洗浄槽２と、該洗浄槽２に超音波を伝搬するための伝搬水８を収容する超音波伝搬槽３と、前記超音波伝搬槽３の下部に配置され振動子９により超音波を前記伝搬水８に重畳する振動板５と、洗浄する被洗浄物４を前記洗浄槽２中に保持する保持治具６とが設けられている。
前記洗浄槽２には洗浄液７が収容される。ここで、洗浄液７は、例えばＳＣ−１（アンモニア水と過酸化水素水と純水とを混合したもの）等のような薬液を使用することができるし、純水を使用することもできる。また、洗浄液７の液温は例えば５〜９０℃とすることができる。前記洗浄液７は、前記洗浄槽２に設けられている洗浄液供給口（不図示）から供給され、洗浄液排出口（不図示）から排出される。
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、本発明の超音波洗浄装置１には、振動子９および振動板５が超音波伝搬槽３の下部に配置されている。この振動板５によって、振動子９による超音波振動を前記伝搬水８に重畳することができるようになっている。
ここで、前記振動子９の固有振動数は、例えば、７５０ＫＨｚ〜１．５ＭＨｚとすることができる。これらの条件は洗浄目的に従って決定されれば良く、特にこれに限定されないが、１ＭＨｚ程度の高周波の超音波を利用することで、パーティクルの除去効果を高めることができる。
また、図１Ｂに示すように、洗浄槽２の底面は斜めの形状にすることもできる。
また、前記超音波伝搬槽３には前記のように洗浄槽２に超音波を伝搬するための伝搬水８が収容される。そして、洗浄槽２は超音波伝搬槽３内の伝搬水８に浸される。
このような、洗浄槽２の外側に超音波伝搬槽３を設け、前記洗浄槽２と前記超音波伝搬槽３との間に伝搬水８を供給する構成は、洗浄槽に直接超音波振動子を設けた構成の超音波洗浄装置で起こる、洗浄液が昇温したときの超音波振動子の耐温性の問題や洗浄液の汚染等に対して有用である。
ここで、前記振動子９の固有振動数は、例えば、７５０ＫＨｚ〜１．５ＭＨｚとすることができる。これらの条件は洗浄目的に従って決定されれば良く、特にこれに限定されないが、１ＭＨｚ程度の高周波の超音波を利用することで、パーティクルの除去効果を高めることができる。
また、図１Ｂに示すように、洗浄槽２の底面は斜めの形状にすることもできる。
また、前記超音波伝搬槽３には前記のように洗浄槽２に超音波を伝搬するための伝搬水８が収容される。そして、洗浄槽２は超音波伝搬槽３内の伝搬水８に浸される。
このような、洗浄槽２の外側に超音波伝搬槽３を設け、前記洗浄槽２と前記超音波伝搬槽３との間に伝搬水８を供給する構成は、洗浄槽に直接超音波振動子を設けた構成の超音波洗浄装置で起こる、洗浄液が昇温したときの超音波振動子の耐温性の問題や洗浄液の汚染等に対して有用である。
ここで、前記保持治具６の形状は特に限定されないが、例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、被洗浄物４を下から支持する支持部材１０と該支持部材１０と連接して上方に延伸する棒部材１１とで構成することができる。そして、複数の被洗浄物が保持治具６の支持部材１０の上に載置されて保持される。
そして、振動板５により重畳された超音波が伝搬水８を介して洗浄槽２に伝搬されて、洗浄液面や洗浄槽２の壁等を境界とする定在波が形成され、この定在波の腹に当たる洗浄液が大きく振動し、この振動による音圧で、被洗浄物４が洗浄される。
そして、振動板５により重畳された超音波が伝搬水８を介して洗浄槽２に伝搬されて、洗浄液面や洗浄槽２の壁等を境界とする定在波が形成され、この定在波の腹に当たる洗浄液が大きく振動し、この振動による音圧で、被洗浄物４が洗浄される。
本発明に係る超音波洗浄装置は、前記超音波伝搬槽３を水平面内で揺動させるための伝搬槽揺動機構１２が設けられている。
図１Ｂに示すように、伝搬槽揺動機構１２は、駆動モーター１３および偏芯カム１４を有しており、駆動モーター１３からの駆動力が偏芯カム１４に伝えられ、超音波伝搬槽３を水平面内で揺動させることができるようになっている。
本発明の超音波洗浄装置は、このような伝搬槽揺動機構１２を用いて、超音波伝搬槽３を水平面内で揺動させて振動子９および振動板５の位置を被洗浄物４に対して相対的に移動させることで、被洗浄物４の表面に伝搬される超音波を均一にすることができ、前記被洗浄物４の洗浄ムラを抑制することができ、パーティクル除去を効果的に行うことができるものとなっている。また、被洗浄物４に伝搬される超音波は均一になるので、洗浄槽を複数設けて、洗浄時に保持治具６に保持された被洗浄物４を異なる洗浄槽に入れ替える必要もなく、洗浄槽を１つとすることができるので、装置のコストを低減することができるものとなっている。また、洗浄槽内で保持治具を揺動させるためのスペースを設けなくて済む。
ここで、超音波伝搬槽３を揺動させる方向は、水平面内でどのようにしても良く、例えば左右に反復させても良いし、回転運動させても良い。
図１Ｂに示すように、伝搬槽揺動機構１２は、駆動モーター１３および偏芯カム１４を有しており、駆動モーター１３からの駆動力が偏芯カム１４に伝えられ、超音波伝搬槽３を水平面内で揺動させることができるようになっている。
本発明の超音波洗浄装置は、このような伝搬槽揺動機構１２を用いて、超音波伝搬槽３を水平面内で揺動させて振動子９および振動板５の位置を被洗浄物４に対して相対的に移動させることで、被洗浄物４の表面に伝搬される超音波を均一にすることができ、前記被洗浄物４の洗浄ムラを抑制することができ、パーティクル除去を効果的に行うことができるものとなっている。また、被洗浄物４に伝搬される超音波は均一になるので、洗浄槽を複数設けて、洗浄時に保持治具６に保持された被洗浄物４を異なる洗浄槽に入れ替える必要もなく、洗浄槽を１つとすることができるので、装置のコストを低減することができるものとなっている。また、洗浄槽内で保持治具を揺動させるためのスペースを設けなくて済む。
ここで、超音波伝搬槽３を揺動させる方向は、水平面内でどのようにしても良く、例えば左右に反復させても良いし、回転運動させても良い。
このとき、図１Ａに示すような、前記保持治具６を水平面内で揺動させる保持治具揺動機構１５を具備することが好ましい。
保持治具揺動機構１５は、駆動モーター１６およびボールねじ１７を有しており、駆動モーター１６からの駆動力がボールねじ１７に伝えられ、保持治具６を水平面内で揺動させることができるようになっている。
このように、前記保持治具６を水平面内で揺動させる保持治具揺動機構１５を具備することで、前記保持治具６も水平面内で揺動させることによって、被洗浄物４の洗浄ムラをより効果的に抑制することができ、パーティクル除去をより効果的に行うことができる。
ここで、保持治具６を揺動させる方向は、水平面内でどのようにしても良く、例えば左右に反復させても良いし、回転運動させても良い。洗浄液７を波立たせないためには、図１Ａの向きに対して水平面内で垂直方向、すなわち被洗浄物４の面方向に揺動させたほうが良い。このように揺動させれば、被洗浄物４の表面に当たる洗浄液７がより均一になる利点もある。
保持治具揺動機構１５は、駆動モーター１６およびボールねじ１７を有しており、駆動モーター１６からの駆動力がボールねじ１７に伝えられ、保持治具６を水平面内で揺動させることができるようになっている。
このように、前記保持治具６を水平面内で揺動させる保持治具揺動機構１５を具備することで、前記保持治具６も水平面内で揺動させることによって、被洗浄物４の洗浄ムラをより効果的に抑制することができ、パーティクル除去をより効果的に行うことができる。
ここで、保持治具６を揺動させる方向は、水平面内でどのようにしても良く、例えば左右に反復させても良いし、回転運動させても良い。洗浄液７を波立たせないためには、図１Ａの向きに対して水平面内で垂直方向、すなわち被洗浄物４の面方向に揺動させたほうが良い。このように揺動させれば、被洗浄物４の表面に当たる洗浄液７がより均一になる利点もある。
またこのとき、図２に示すように、超音波伝搬槽３および保持治具６は、互いに水平面内で直交方向に揺動することができる。
このように、前記超音波伝搬槽３および保持治具６は、互いに水平面内で直交方向に揺動すれば、被洗浄物４の洗浄ムラをより一層効果的に抑制することができ、パーティクル除去をより一層効果的に行うことができる。
ここで、超音波伝搬槽３および保持治具６を揺動させる距離は特に限定されないが、例えば、超音波伝搬槽３を揺動させる距離を、振動板５の揺動方向の長さの１／２とすることができる。また、同様に、保持治具６を揺動させる距離を、保持治具の揺動方向の振動板の長さの１／２とすることができる。このようにすれば、被洗浄物の表面に伝搬される超音波をより一層効果的に均一とすることができ、被洗浄物の洗浄ムラをより一層抑制することができる。
このように、前記超音波伝搬槽３および保持治具６は、互いに水平面内で直交方向に揺動すれば、被洗浄物４の洗浄ムラをより一層効果的に抑制することができ、パーティクル除去をより一層効果的に行うことができる。
ここで、超音波伝搬槽３および保持治具６を揺動させる距離は特に限定されないが、例えば、超音波伝搬槽３を揺動させる距離を、振動板５の揺動方向の長さの１／２とすることができる。また、同様に、保持治具６を揺動させる距離を、保持治具の揺動方向の振動板の長さの１／２とすることができる。このようにすれば、被洗浄物の表面に伝搬される超音波をより一層効果的に均一とすることができ、被洗浄物の洗浄ムラをより一層抑制することができる。
次に、本発明の超音波洗浄方法について説明する。
本発明の超音波洗浄方法では、図１Ａおよび図１Ｂに示すような超音波洗浄装置１を用い、被洗浄物４を浸漬して洗浄するための洗浄液７を洗浄槽２に収容する。ここで、洗浄液７は、例えばＳＣ−１等のような薬液を使用することができるし、純水を使用することもできる。また、洗浄液７の液温は例えば５〜９０℃とすることができる。これらは洗浄目的に応じて選択すれば良い。そして、洗浄槽２に超音波を伝搬するための伝搬水８を超音波伝搬槽３に収容し、前記洗浄槽２を前記超音波伝搬槽３内の伝搬水８に浸す。また、被洗浄物４を保持治具６で保持して前記洗浄槽内２の洗浄液７に浸漬させる。
本発明の超音波洗浄方法では、図１Ａおよび図１Ｂに示すような超音波洗浄装置１を用い、被洗浄物４を浸漬して洗浄するための洗浄液７を洗浄槽２に収容する。ここで、洗浄液７は、例えばＳＣ−１等のような薬液を使用することができるし、純水を使用することもできる。また、洗浄液７の液温は例えば５〜９０℃とすることができる。これらは洗浄目的に応じて選択すれば良い。そして、洗浄槽２に超音波を伝搬するための伝搬水８を超音波伝搬槽３に収容し、前記洗浄槽２を前記超音波伝搬槽３内の伝搬水８に浸す。また、被洗浄物４を保持治具６で保持して前記洗浄槽内２の洗浄液７に浸漬させる。
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、本発明の超音波洗浄装置１には、振動子９および振動板５が超音波伝搬槽３の下部に配置されている。この振動板５によって、振動子９による超音波振動を前記伝搬水８に重畳することができるようになっている。この振動板５により重畳した超音波を伝搬水８を介して洗浄槽２に伝搬させる。
ここで、前記振動子９の固有振動数は、例えば、７５０ＫＨｚ〜１．５ＭＨｚとすることができる。これらの条件は特にこれに限定されないが、１ＭＨｚ程度の高周波の超音波を利用することで、パーティクルの除去効果を高めることができる。
そして、本発明の超音波洗浄方法では、前記超音波伝搬槽３を水平面内で揺動させながら被洗浄物４を超音波洗浄する。
このように、超音波伝搬槽３を水平面内で揺動させながら被洗浄物４を超音波洗浄すれば、前記被洗浄物４に伝搬される超音波を均一にして前記被洗浄物４の洗浄ムラを抑制することができ、パーティクル除去を効果的に行うことができる。また、被洗浄物４に伝搬される超音波は均一になるので、洗浄槽を複数設けて、洗浄時に保持治具６に保持された被洗浄物４を異なる洗浄槽に入れ替える必要もなく、洗浄槽を１つとすることができるので、装置のコストを低減することができる。
ここで、超音波伝搬槽３を揺動させる方向は、水平面内でどのようにしても良く、例えば左右に反復させても良いし、回転運動させても良い。
ここで、前記振動子９の固有振動数は、例えば、７５０ＫＨｚ〜１．５ＭＨｚとすることができる。これらの条件は特にこれに限定されないが、１ＭＨｚ程度の高周波の超音波を利用することで、パーティクルの除去効果を高めることができる。
そして、本発明の超音波洗浄方法では、前記超音波伝搬槽３を水平面内で揺動させながら被洗浄物４を超音波洗浄する。
このように、超音波伝搬槽３を水平面内で揺動させながら被洗浄物４を超音波洗浄すれば、前記被洗浄物４に伝搬される超音波を均一にして前記被洗浄物４の洗浄ムラを抑制することができ、パーティクル除去を効果的に行うことができる。また、被洗浄物４に伝搬される超音波は均一になるので、洗浄槽を複数設けて、洗浄時に保持治具６に保持された被洗浄物４を異なる洗浄槽に入れ替える必要もなく、洗浄槽を１つとすることができるので、装置のコストを低減することができる。
ここで、超音波伝搬槽３を揺動させる方向は、水平面内でどのようにしても良く、例えば左右に反復させても良いし、回転運動させても良い。
このとき、洗浄ムラを抑制するためには前記保持治具６も水平面内で揺動させることが好ましい。
このように、前記保持治具６も水平面内で揺動させることによって、前記被洗浄物４の洗浄ムラをより効果的に抑制することができ、パーティクル除去をより効果的に行うことができる。
ここで、保持治具６を揺動させる方向は、水平面内でどのようにしても良く、例えば左右に反復させても良いし、回転運動させても良い。洗浄液７を波立たせないためには、図１Ａの向きに対して水平面内で垂直方向、すなわち被洗浄物４の面方向に揺動させたほうが良い。このように揺動させれば、被洗浄物４の表面に当たる洗浄液７がより均一になる利点もある。
このように、前記保持治具６も水平面内で揺動させることによって、前記被洗浄物４の洗浄ムラをより効果的に抑制することができ、パーティクル除去をより効果的に行うことができる。
ここで、保持治具６を揺動させる方向は、水平面内でどのようにしても良く、例えば左右に反復させても良いし、回転運動させても良い。洗浄液７を波立たせないためには、図１Ａの向きに対して水平面内で垂直方向、すなわち被洗浄物４の面方向に揺動させたほうが良い。このように揺動させれば、被洗浄物４の表面に当たる洗浄液７がより均一になる利点もある。
またこのとき、図２に示すように、前記超音波伝搬槽３および保持治具６を、互いに水平面内で直交方向に揺動させることができる。
このように、前記超音波伝搬槽３および保持治具６が、互いに水平面内で直交方向に揺動すれば、前記被洗浄物４の洗浄ムラをより一層効果的に抑制することができ、パーティクル除去をより一層効果的に行うことができる。
ここで、超音波伝搬槽３および保持治具６を揺動させる距離は特に限定されないが、例えば、超音波伝搬槽３を揺動させる距離を、振動板の揺動方向の長さの１／２とすることができる。また、同様に、保持治具６を揺動させる距離を、保持治具の揺動方向の振動板の長さの１／２とすることができる。このようにすれば、被洗浄物の表面に伝搬される超音波をより一層効果的に均一とすることができ、被洗浄物の洗浄ムラをより一層抑制することができる。
このように、前記超音波伝搬槽３および保持治具６が、互いに水平面内で直交方向に揺動すれば、前記被洗浄物４の洗浄ムラをより一層効果的に抑制することができ、パーティクル除去をより一層効果的に行うことができる。
ここで、超音波伝搬槽３および保持治具６を揺動させる距離は特に限定されないが、例えば、超音波伝搬槽３を揺動させる距離を、振動板の揺動方向の長さの１／２とすることができる。また、同様に、保持治具６を揺動させる距離を、保持治具の揺動方向の振動板の長さの１／２とすることができる。このようにすれば、被洗浄物の表面に伝搬される超音波をより一層効果的に均一とすることができ、被洗浄物の洗浄ムラをより一層抑制することができる。
以上説明したように、本発明では、超音波洗浄装置において、超音波伝搬槽を水平面内で揺動させながら被洗浄物を超音波洗浄するので、前記被洗浄物の洗浄ムラを抑制することができ、パーティクル除去を効果的に行うことができる。また、１つの洗浄槽によって被洗浄物を均一に超音波洗浄できるので、装置のコストを低減することができる。また、超音波伝搬槽を揺動させるに当たって、洗浄槽の洗浄液を汚染させたり、波立たせることなく行うことができるという利点がある。
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
図１Ａおよび図１Ｂに示すような本発明の超音波洗浄装置を用いて、鏡面研磨後の直径３００ｍｍのシリコンウェーハ３枚を、超音波伝搬槽を揺動させながら、１０分間超音波洗浄し、洗浄後のウェーハのパーティクルをウェーハ表面検査装置で測定した。使用した洗浄液はアンモニア、過酸化水素水、水の混合液（ＳＣ−１）とし、その混合比を１：１：１０とした。また、洗浄液の温度を５０℃とした。また、超音波の周波数は１ＭＨｚとした。
その結果、パーティクルの個数は、ウェーハ１で３０１、ウェーハ２で２８６、ウェーハ３で２８１となった。また、図４（Ａ）は洗浄後のウェーハの表面のパーティクルの様子を表したものである。
このように、後述する比較例と比べパーティクル除去効果が改善し、ウェーハの洗浄ムラが抑制されていることが確認できた。
図１Ａおよび図１Ｂに示すような本発明の超音波洗浄装置を用いて、鏡面研磨後の直径３００ｍｍのシリコンウェーハ３枚を、超音波伝搬槽を揺動させながら、１０分間超音波洗浄し、洗浄後のウェーハのパーティクルをウェーハ表面検査装置で測定した。使用した洗浄液はアンモニア、過酸化水素水、水の混合液（ＳＣ−１）とし、その混合比を１：１：１０とした。また、洗浄液の温度を５０℃とした。また、超音波の周波数は１ＭＨｚとした。
その結果、パーティクルの個数は、ウェーハ１で３０１、ウェーハ２で２８６、ウェーハ３で２８１となった。また、図４（Ａ）は洗浄後のウェーハの表面のパーティクルの様子を表したものである。
このように、後述する比較例と比べパーティクル除去効果が改善し、ウェーハの洗浄ムラが抑制されていることが確認できた。
（実施例２）
実施例１と同様な条件に加え、保持治具を図２のように同時に揺動させながらウェーハを超音波洗浄し、実施例１と同様な方法でパーティクルを測定した。
その結果、パーティクルの個数は、ウェーハ１で１９６、ウェーハ２で１７１、ウェーハ３で１５４となった。また、図４（Ｂ）は洗浄後のウェーハの表面のパーティクルの様子を表したものである。
このように、後述する比較例と比べパーティクル除去効果が改善し、ウェーハの洗浄ムラがさらに抑制されていることが確認できた。
実施例１と同様な条件に加え、保持治具を図２のように同時に揺動させながらウェーハを超音波洗浄し、実施例１と同様な方法でパーティクルを測定した。
その結果、パーティクルの個数は、ウェーハ１で１９６、ウェーハ２で１７１、ウェーハ３で１５４となった。また、図４（Ｂ）は洗浄後のウェーハの表面のパーティクルの様子を表したものである。
このように、後述する比較例と比べパーティクル除去効果が改善し、ウェーハの洗浄ムラがさらに抑制されていることが確認できた。
（比較例）
図３に示すような従来の超音波洗浄装置を用い、超音波伝搬槽および保持治具を揺動することなく洗浄した以外、実施例１と同様な条件でウェーハを洗浄し、パーティクルと測定した。
その結果、パーティクルの個数は、ウェーハ１で２９９４、ウェーハ２で２７４９、ウェーハ３で１５４５となった。また、図４（Ｃ）は洗浄後のウェーハの表面のパーティクルの様子を表したものである。
図４（Ｃ）に示すように、超音波の弱い部分に研磨剤に基づくと思われるパーティクルが除去されずに残る結果となった。
図３に示すような従来の超音波洗浄装置を用い、超音波伝搬槽および保持治具を揺動することなく洗浄した以外、実施例１と同様な条件でウェーハを洗浄し、パーティクルと測定した。
その結果、パーティクルの個数は、ウェーハ１で２９９４、ウェーハ２で２７４９、ウェーハ３で１５４５となった。また、図４（Ｃ）は洗浄後のウェーハの表面のパーティクルの様子を表したものである。
図４（Ｃ）に示すように、超音波の弱い部分に研磨剤に基づくと思われるパーティクルが除去されずに残る結果となった。
表１に、実施例、比較例における実施結果をまとめたものを示す。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記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。
１…超音波洗浄装置、２…洗浄槽、３…超音波伝搬槽、
４…被洗浄物、５…振動板、６…保持治具、
７…洗浄液、８…伝搬水、９…振動子、１０…支持部材、
１１…棒部材、１２…伝搬槽揺動機構、１３、１６…駆動モーター、
１４…偏芯カム、１５…保持治具揺動機構、１７…ボールねじ。
４…被洗浄物、５…振動板、６…保持治具、
７…洗浄液、８…伝搬水、９…振動子、１０…支持部材、
１１…棒部材、１２…伝搬槽揺動機構、１３、１６…駆動モーター、
１４…偏芯カム、１５…保持治具揺動機構、１７…ボールねじ。
Claims (6)
- 少なくとも、被洗浄物を浸漬して洗浄するための洗浄液を収容する洗浄槽と、該洗浄槽に超音波を伝搬するための伝搬水を収容する超音波伝搬槽と、前記超音波伝搬槽の下部に配置され振動子により超音波を前記伝搬水に重畳する振動板と、洗浄する被洗浄物を前記洗浄槽中に保持する保持治具とを具備し、前記被洗浄物が前記保持治具で保持されて前記洗浄槽内の洗浄液に浸漬され、前記洗浄槽が前記超音波伝搬槽内の伝搬水に浸され、前記振動板により重畳した超音波を伝搬水を介して洗浄槽に伝搬させて前記被洗浄物を超音波洗浄する超音波洗浄装置であって、前記超音波伝搬槽を水平面内で揺動させる伝搬槽揺動機構を具備する超音波洗浄装置。
- 前記保持治具を水平面内で揺動させる保持治具揺動機構を具備することを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
- 前記超音波伝搬槽および保持治具は、互いに水平面内で直交方向に揺動するものであることを特徴とする請求項２に記載の超音波洗浄装置。
- 被洗浄物を浸漬して洗浄するための洗浄液を洗浄槽に収容し、前記洗浄槽に超音波を伝搬するための伝搬水を超音波伝搬槽に収容し、振動子により超音波を前記伝搬水に重畳する振動板を前記超音波伝搬槽の下部に配置し、前記被洗浄物を保持治具で保持して前記洗浄槽内の洗浄液に浸漬し、前記洗浄槽を前記超音波伝搬槽内の伝搬水に浸し、前記振動板により重畳した超音波を伝搬水を介して洗浄槽に伝搬させて前記被洗浄物を洗浄する超音波洗浄方法であって、前記超音波伝搬槽を水平面内で揺動させながら被洗浄物を超音波洗浄することを特徴とする超音波洗浄方法。
- 前記保持治具を水平面内で揺動させることを特徴とする請求項４に記載の超音波洗浄方法。
- 前記超音波伝搬槽および保持治具を、互いに水平面内で直交方向に揺動させることを特徴とする請求項５に記載の超音波洗浄方法。
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