JP2010287841A - Ultrasonic cleaning apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積装置用基板、表示装置用ガラス基板、フォトマスク用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、フィルム基板、機械部品等に対して、超音波振動を照射した水や薬液を用いて超音波洗浄処理を行う超音波洗浄装置に関する。 The present invention relates to a substrate for a semiconductor integrated device, a glass substrate for a display device, a substrate for a photomask, a substrate for an optical disk, a substrate for a magnetic disk, a film substrate, a mechanical component, etc. The present invention relates to an ultrasonic cleaning apparatus that performs ultrasonic cleaning processing.
近年、半導体集積装置の製造工程では、配線パターンの微細化と、製造に用いられるシリコンウェハの大口径化とともに、精密加工品を洗浄する高度な洗浄技術が要求されている。配線パターンとシリコンウェハと精密加工品とは、被洗浄物である。 2. Description of the Related Art In recent years, in semiconductor integrated device manufacturing processes, advanced cleaning techniques for cleaning precision-processed products have been required along with miniaturization of wiring patterns and an increase in the diameter of silicon wafers used for manufacturing. A wiring pattern, a silicon wafer, and a precision processed product are objects to be cleaned.
上述した洗浄技術には、特に、極微小の粒子の除去、使用する薬液の量の削減、酸化・エッチング量の抑制、新規の配線の材料及び新規の絶縁膜の材料への対応が求められている。 The above-described cleaning technology is particularly required to remove ultra-fine particles, reduce the amount of chemicals used, reduce the amount of oxidation / etching, support new wiring materials and new insulating film materials. Yes.
このような対応のために、一般的に洗浄技術は、薬液をベースとした化学的作用によって被洗浄物を洗浄する。しかしながらこのような洗浄技術では、酸化・エッチング量が過剰である、新規の配線の材料及び新規の絶縁膜の材料を変質させることがある。そのためこのような理由から、上述した洗浄技術では、近年の被洗浄物への洗浄のための対応が困難となりつつある。 In order to deal with such a problem, generally, a cleaning technique cleans an object to be cleaned by a chemical action based on a chemical solution. However, such a cleaning technique may change the quality of a new wiring material and a new insulating film material in which the amount of oxidation / etching is excessive. For this reason, it is becoming difficult for the above-described cleaning technique to cope with cleaning of an object to be cleaned in recent years.
そのためこれらを鑑みて、近年の洗浄技術では、薬液を使用しない物理的作用によって被洗浄物を洗浄する期待が高まっている。 For these reasons, in recent cleaning techniques, there is an increasing expectation that an object to be cleaned is cleaned by a physical action that does not use a chemical solution.
物理的作用による洗浄技術には、洗浄性能に優れている例えば超音波洗浄が挙げられる。超音波洗浄とは、周波数が20kHz以上の音波(1秒間に2万回の振動)である機械振動(超音波振動)が照射された気体または液体等の媒質を用いて被洗浄物を洗浄処理する洗浄方法である。このような超音波振動の物理的な作用によって、洗浄効果が発現する。 The cleaning technique based on physical action includes, for example, ultrasonic cleaning which is excellent in cleaning performance. With ultrasonic cleaning, the object to be cleaned is cleaned using a medium such as gas or liquid irradiated with mechanical vibrations (ultrasonic vibrations) having a frequency of 20 kHz or higher (20,000 vibrations per second). This is a cleaning method. The cleaning effect is manifested by the physical action of such ultrasonic vibration.
なお一般に半導体集積装置の製造工程では、周波数が500kHz以上の高周波帯超音波を利用した超音波洗浄が適用される。 In general, in the manufacturing process of a semiconductor integrated device, ultrasonic cleaning using high frequency ultrasonic waves having a frequency of 500 kHz or more is applied.
また上述したような超音波洗浄は、バッチ式(浸漬式)洗浄と枚葉式洗浄との両方に対応する。バッチ式洗浄とは、洗浄液を貯留した処理槽の中に被洗浄物を収容(浸漬)して超音波洗浄する洗浄方法である。枚葉式洗浄とは、被洗浄物に対して洗浄液を吐出しながら超音波洗浄する洗浄方法である。 The ultrasonic cleaning as described above corresponds to both batch type (immersion type) cleaning and single wafer cleaning. Batch-type cleaning is a cleaning method in which an object to be cleaned is accommodated (immersed) in a processing tank in which a cleaning liquid is stored and ultrasonic cleaning is performed. Single wafer cleaning is a cleaning method in which ultrasonic cleaning is performed while discharging a cleaning liquid to an object to be cleaned.
例えば特許文献1には、超音波音圧の絶対値を表わす測定が行え、その超音波音圧測定値を表示することのできる超音波音圧測定装置が開示されている。この超音波音圧測定装置は、超音波洗浄に用いられる超音波音圧を正確に測定する。
For example,
被洗浄物である例えば上述したような半導体集積装置の配線パターンは、上述したように微細化により、物理的な作用に対する耐性が低下してしまう。そのため配線パターンは、超音波洗浄によってダメージを受けてしまう(破壊される)虞が生じる。よって、半導体集積装置の製造工程では、超音波洗浄を利用する洗浄工程が限られてしまう虞が生じる。 For example, the wiring pattern of the semiconductor integrated device as described above, which is the object to be cleaned, is reduced in resistance to physical action due to miniaturization as described above. Therefore, the wiring pattern may be damaged (destroyed) by ultrasonic cleaning. Therefore, in the manufacturing process of the semiconductor integrated device, there is a possibility that the cleaning process using ultrasonic cleaning is limited.
そのため本発明は、上記事情に鑑み、被洗浄物に対するダメージを抑え、所望な洗浄性能を発揮することができる超音波洗浄装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an ultrasonic cleaning apparatus capable of suppressing damage to an object to be cleaned and exhibiting a desired cleaning performance.
本発明は目的を達成するために、洗浄液を用いて被洗浄物を超音波洗浄処理する洗浄処理部と、前記洗浄液に対して超音波振動を照射する前記振動子と、前記振動子を圧電効果によって超音波振動させるために、所望の周波数で、且つ所望の振幅の電気信号を前記振動子に付与する発振器と、前記洗浄液中に所望の気体を溶解する気体溶解部と、前記洗浄液に溶解している前記気体の濃度を測定する気体濃度測定部と、超音波洗浄のための所望の条件と、前記被洗浄物に残留している除去すべき対象物の粒子の数に基づく洗浄性能との関係と、超音波洗浄のための前記所望の条件と、超音波洗浄によってダメージを受けた前記被洗浄物の主面における素子の数を示す前記被洗浄物に対するダメージとの関係とを格納するデータベースに基づいて、前記被洗浄物に対するダメージを所望する値以下に抑制しつつ所望する洗浄性能を発揮するための超音波の出力範囲を算出する制御部と、を具備し、前記制御部は、前記気体濃度測定部で測定された前記洗浄液に溶解している前記気体の濃度と、前記超音波の出力範囲との関係に基づいて、前記発振器が前記振動子へ付与する超音波の出力値を制御し、前記発振器が前記振動子に付与する電気信号を制御することを特徴とする超音波洗浄装置を提供する。 In order to achieve the object, the present invention provides a cleaning processing unit that ultrasonically cleans an object to be cleaned using a cleaning liquid, the vibrator that irradiates the cleaning liquid with ultrasonic vibration, and the vibrator having a piezoelectric effect. In order to vibrate ultrasonically, an oscillator that applies an electric signal having a desired frequency and a desired amplitude to the vibrator, a gas dissolving part that dissolves a desired gas in the cleaning liquid, and a solution that dissolves in the cleaning liquid A gas concentration measuring unit for measuring the concentration of the gas being, a desired condition for ultrasonic cleaning, and a cleaning performance based on the number of particles of the object to be removed remaining on the object to be cleaned A database that stores a relationship, a relationship between the desired condition for ultrasonic cleaning, and a damage to the object to be cleaned indicating the number of elements on the main surface of the object to be cleaned damaged by the ultrasonic cleaning Based on A control unit that calculates an output range of ultrasonic waves for exhibiting a desired cleaning performance while suppressing damage to the object to be cleaned to a desired value or less, and the control unit measures the gas concentration Based on the relationship between the concentration of the gas dissolved in the cleaning liquid measured in the section and the output range of the ultrasonic wave, the output value of the ultrasonic wave that the oscillator applies to the vibrator is controlled, There is provided an ultrasonic cleaning apparatus, wherein an oscillator controls an electrical signal applied to the vibrator.
本発明によれば、被洗浄物に対するダメージを抑え、所望な洗浄性能を発揮することができる超音波洗浄装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ultrasonic cleaning apparatus which can suppress the damage with respect to a to-be-cleaned object, and can exhibit desired cleaning performance can be provided.
以下、図1乃至図7を参照して本発明の第1の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態では、超音波洗浄装置1は、被洗浄物800に対して、超音波振動を照射した例えば水や薬液等の液体を用いて超音波洗浄処理を行う。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
In the present embodiment, the
本実施形態では、洗浄液700を貯留した処理槽110の中に被洗浄物800を収容し、洗浄液700に浸漬された状態の被洗浄物800を超音波洗浄するバッチ式洗浄が用いられる。
このバッチ式洗浄によって超音波洗浄される被洗浄物800には、例えば機械部品等が好適である。
In the present embodiment, batch-type cleaning is used in which the object to be cleaned 800 is accommodated in the
For example, a machine part or the like is suitable for the
超音波洗浄装置1は、洗浄液700を用いて被洗浄物800を超音波洗浄処理する洗浄処理部100と、洗浄液700に対して超音波振動を照射する振動子200と、振動子200を圧電効果によって超音波振動させるために、所望の周波数(周波数が例えば20kHz以上)で、且つ所望の振幅の電気信号を振動子200に付与する発振器300と、洗浄液700中に所望の気体410を溶解する気体溶解部400と、洗浄液700に溶解している気体410の濃度を測定する気体濃度測定部500と、超音波洗浄のための所望の条件と、被洗浄物800に残留している除去すべき対象物の粒子の数に基づく洗浄性能との関係と、超音波洗浄のための所望の条件と、超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数を示す被洗浄物800に対するダメージとの関係とを格納するデータベースに基づいて、被洗浄物800に対するダメージを所望する値以下に抑制しつつ所望する洗浄性能を発揮するための超音波の出力範囲を算出し、気体濃度測定部500で測定された洗浄液700に溶解している気体410の濃度と、超音波の出力範囲との関係に基づいて、発振器300が振動子200へ付与する超音波の出力値を制御し、発振器300が振動子200に付与する電気信号を制御する制御部600とを有している。
The
洗浄処理部100は、被洗浄物800を収容して洗浄液700を貯留する処理槽110と、処理槽110が貯留する洗浄液700を準備する洗浄液準備機構120と、処理槽110に貯留された洗浄液700に対して振動子200によって照射される超音波振動を伝播する伝播液130を貯留する伝播槽140と、伝播槽140が貯留する伝播液130を準備する伝播液準備機構150とを有している。
The
処理槽110は、超音波振動の透過性が高く、使用劣化による発塵の恐れがなく、金属成分の溶出の虞がない材質で形成されている。このような材質は、例えば石英ガラスである。処理槽110は、収容する被洗浄物800の形状を特に限定しないが、上述したように機械部品等の被洗浄物800を収容することが好適である。
The
処理槽110の底部110a付近には、洗浄液準備機構120によって準備された洗浄液700を洗浄液準備機構120から処理槽110に供給する供給配管111が配設されている。この供給配管111は、気体溶解部400と接続している。また処理槽110の上面110bは、開放されている。そのため処理槽110の上端110cの外周面110dには、処理槽110からオーバーフローした洗浄液700を一時的に貯留する外槽112が配設されている。この外槽112には、一時的に貯留した廃液となる洗浄液700を外槽112から排液する排液配管113が接続している。
Near the
洗浄液準備機構120は、洗浄液700を処理槽110に貯留させるように、洗浄液700を準備する。この洗浄液準備機構120は、処理槽110(より詳細には気体溶解部400)に供給する洗浄液700を一時的に貯留するタンク121と、タンク121に一時的に貯留されている洗浄液700の温度を調整する温度調整部である温調機122と、処理槽110(より詳細には気体溶解部400)に供給される洗浄液700の流速を所望の速度となるように制御する流速制御部であるポンプ123と、ポンプ123によって流速を制御された洗浄液700を気体溶解部400に供給する供給配管124とを有している。供給配管124は、気体溶解部400と接続している。
The cleaning
伝播槽140において、伝播液130は、処理槽110の底部110aと振動子200の上面(振動面)200aとの間に介在し、処理槽110に貯留された洗浄液700に対して振動子200から照射された超音波振動を伝播する。この伝播液130は、超音波振動の伝播を妨げる気泡を発生させず、且つ振動子200の振動面200aで発生する熱を効率よく放出させる液体が望ましい。この液体は、気体が溶解していない水である。
In the
伝播槽140の底部140aの一部には、開口部140bが配設されている。開口部140bには、振動子200が取り付けられている。伝播槽140には、伝播液準備機構150から伝播槽140に伝播液130を供給する供給配管141と、廃液となる伝播液130を伝播槽140から排液する排液配管142とが配設されている。
An opening 140b is disposed in a part of the
伝播液準備機構150は、伝播液130を伝播槽140に貯留させるように、伝播液130を準備する。伝播液準備機構150は、伝播槽140に供給される伝播液130を一時的に貯留するタンク151と、タンク151に貯留された伝播液130に予め溶解された気体を除去する溶解気体除去機構152とを有している。
The propagation
振動子200は、振動面200aにおいて発生した超音波振動を、伝播液130を介して処理槽110の底部110aに伝播させ、処理槽110の底部110aを透過させて、処理槽110内の洗浄液700に照射する。超音波振動を照射された洗浄液700は、超音波振動の物理的な作用によって、被洗浄物800に対して洗浄作用をもたらす。
The
発振器300は、信号出力線320を有している。信号出力線320は、振動子200と接続しており、制御部600によって制御された振動子200に付与する電気信号を振動子200に伝達する。これにより発振器300は、振動子200を超音波振動させる。
The
気体溶解部400は、洗浄液準備機構120から供給された洗浄液700に対して所望の気体410を溶解する。この気体410は、例えば、水素と、ヘリウムと、窒素と、酸素と、ネオンと、アルゴンと、クリプトンと、キセノンと、ラドンと、二酸化炭素と、アンモニアとの少なくとも1つから構成される。
The
気体溶解部400は、供給配管124における洗浄液700に予め溶解された気体を洗浄液700から除去する溶解気体除去機構440と、溶解気体除去機構440によって気体を除去された洗浄液700に気体410を供給する気体供給部420と、溶解気体除去機構440にて気体を除去された供給配管111における洗浄液700に気体供給部420から放出された気体410を供給する気体供給配管430とを有している。
The
気体濃度測定部500は、供給配管111によって気体溶解部400から処理槽110に供給される洗浄液700において、この洗浄液700に溶解している気体410の濃度を測定する。気体濃度測定部500は、供給配管111より分岐し、気体410の濃度を測定するために供給配管111に流れる洗浄液700を分岐させる分岐配管510と、洗浄液700に溶解している気体410の濃度を測定するために分岐配管510から流れた洗浄液700を一時的に貯留する測定槽520と、測定槽520に貯留された洗浄液700を加熱する加熱部であるヒータ530と、ヒータ530で加熱された洗浄液700から洗浄液700に溶解している気体410の濃度を測定する測定部である測定センサ540とを有している。
The gas
なお分岐配管510は、処理槽110と供給配管111と供給配管124と気体供給配管430との少なくとも1つから分岐していればよい。つまり気体濃度測定部500は、洗浄液700に溶解している気体410の濃度を測定するために、洗浄処理部100と、気体溶解部400と、洗浄処理部100と気体溶解部400とを連結する供給配管111と供給配管124との、少なくとも1つから分岐していればよい。
The
ここで測定センサ540による洗浄液700に溶解している気体410の濃度の測定について説明する。
測定センサ540は、まずヒータ530によって加熱された洗浄液700の温度変化の結果を基に、洗浄液700の熱伝導度を測定する。この熱伝導度は、洗浄液700の組成と、気体410の組成と、洗浄液700に溶解している気体410の濃度とに依存する。本実施形態では、洗浄液700の組成と、気体410の組成とは、予め所望に設定されている。そのため洗浄液700の組成と、気体410の組成とが予め所望に設定されていると、測定センサ540は、測定した熱伝導度を基に、洗浄液700に溶解している気体410の濃度を測定できることとなる。このように本実施形態では、予め所望に設定されている洗浄液700の組成と気体410の組成と、測定センサ540によって測定された熱伝導度とを基に、洗浄液700に溶解している気体410の濃度を測定する。
Here, measurement of the concentration of the
The
なお測定センサ540は、この測定結果を制御部600に出力する。この測定結果とは、洗浄液700に溶解している気体410の濃度を示す濃度情報である。
The
制御部600は、信号入力線610と、信号出力線620と、記録装置630と、中央演算処理装置640と、操作部650と、表示部660とを有している。
The
信号入力線610は、測定センサ540と中央演算処理装置640とに接続している。信号入力線610は、測定センサ540によって測定された測定結果を測定センサ540から中央演算処理装置640に入力する。この測定結果とは、上述した洗浄液700に溶解している気体410の濃度を示す濃度情報である。
The
信号出力線620は、発振器300と中央演算処理装置640とに接続している。信号出力線620は、振動子200に付与する制御された電気信号を入力信号として中央演算処理装置640から発振器300に入力する。
The
記録装置630は、信号入力線610と中央演算処理装置640とを通じて入力された濃度情報を記録する。また記録装置630は、超音波洗浄のための所望の条件と洗浄性能との関係と、超音波洗浄のための所望の条件と被洗浄物800に対するダメージとの関係とのデータベースを格納する。
The
超音波洗浄のための所望の条件は、振動子200の振動面200aの寸法(大きさ)と、発振器300が振動子200に対して付与する電気信号の周波数及び振幅(超音波の出力値)と、洗浄液700の組成及び温度と、洗浄液700に溶解する気体410の組成及び濃度とによって構成される。気体410の濃度は、測定センサ540によって測定された濃度情報を基にしている。
Desired conditions for ultrasonic cleaning are the size (size) of the
また洗浄性能は、上述したように被洗浄物800に残留している除去すべき対象物の粒子の数に基づいている。より詳細には洗浄性能は、超音波洗浄処理前、超音波洗浄処理後及び乾燥処理後に、被洗浄物800に残留している除去すべき対象物の粒子の数を測定することによって求められる。さらなる詳細については後述する。
この洗浄性能は、超音波洗浄のための所望の条件と、上述した超音波洗浄処理によって被洗浄物800から除去すべき対象物の種類とに依存する。
The cleaning performance is based on the number of particles of the object to be removed remaining in the object to be cleaned 800 as described above. More specifically, the cleaning performance is obtained by measuring the number of particles of the object to be removed remaining on the object to be cleaned 800 before the ultrasonic cleaning process, after the ultrasonic cleaning process and after the drying process. Further details will be described later.
This cleaning performance depends on the desired conditions for ultrasonic cleaning and the type of object to be removed from the object to be cleaned 800 by the ultrasonic cleaning process described above.
また被洗浄物800に対するダメージとは、超音波洗浄処理後及び乾燥処理後における、上述したように超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数を示す。この超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数は、超音波洗浄のための所望の条件と、超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の種類とに依存する。
Further, the damage to the object to be cleaned 800 indicates the number of elements on the main surface of the object to be cleaned 800 damaged by the ultrasonic cleaning as described above after the ultrasonic cleaning process and after the drying process. The number of elements on the main surface of the
なおデータベースには、被洗浄物800の形状と種類と、超音波洗浄処理によって被洗浄物800から除去する対象物の種類と、超音波洗浄によってダメージを受ける被洗浄物800の主面における素子と、後述する図6に示す窒素の濃度と超音波の出力値と最適な超音波の出力範囲との関係を示す情報がさらに格納される。
The database includes the shape and type of the
中央演算処理装置640は、記録装置630に格納されたデータベースに基づいて、被洗浄物800に対するダメージを所望する値以下に抑制しつつ所望する洗浄性能を発揮するための超音波の出力範囲を算出し、気体濃度測定部500で測定された洗浄液700に溶解している気体410の濃度(前述した濃度情報)と、超音波の出力範囲との関係に基づいて、発振器300が振動子200へ付与する超音波の出力値を制御し、発振器300が振動子200に付与する電気信号を制御する。
The
具体的には、中央演算処理装置640は、データベースに基づいて超音波の出力範囲を算出し、算出した超音波の出力範囲に基づいて、洗浄液700に溶解している気体410の濃度に対応する超音波の出力値にて超音波振動させるように発振器300を制御する。
Specifically, the
操作部650は、記録装置630に格納されるデータベースを入出力するための例えばタッチパネルやキーボード等である。入出力するものは、上述したように例えば超音波洗浄のための所望の条件と、洗浄性能と、超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数などである。
The
表示部660は、洗浄液700中における気体410の濃度の設定値と測定値、超音波出力の設定値、記録装置630に格納されるデータベースの入出力状況、中央演算処理装置640での処理状況等を表示する。
The
次に超音波の出力範囲を算出する方法について図2乃至図6を参照して説明する。
まず操作部650によって入力されるデータベースの一例を説明する。この一例は、超音波洗浄のための所望の条件と、被洗浄物800の形状と種類と、超音波洗浄処理によって被洗浄物800から除去する対象物の種類と、超音波洗浄によってダメージを受ける被洗浄物800の主面における素子とである。
Next, a method for calculating the output range of ultrasonic waves will be described with reference to FIGS.
First, an example of a database input by the
振動子200の振動面200aの寸法は、例えば縦317mm、横317mmである。
発振器300から出力される電気信号の周波数は、例えば1820kHzである。
超音波の出力値は、例えば0W〜1200Wである。
洗浄液700は、例えば温度が摂氏25度の水である。
洗浄液700に溶解する気体410は、例えば濃度が0ppm〜20ppmの窒素である。
被洗浄物800は、例えば直径200mmのシリコンウェハである。
被洗浄物800から除去する対象物は、例えば粒径が200nm〜5000nmのシリコン粒子である。
被洗浄物800の主面における素子は、例えば材質が多結晶シリコンの配線パターンである。配線パターンの配線は、例えば幅50nm、高さ140nmを有し、各配線間の間隙幅は例えば50nmである。
The dimensions of the
The frequency of the electrical signal output from the
The output value of the ultrasonic wave is, for example, 0W to 1200W.
The cleaning
The
The
An object to be removed from the object to be cleaned 800 is, for example, silicon particles having a particle diameter of 200 nm to 5000 nm.
The element on the main surface of the
次に超音波の出力範囲を算出する具体的な方法について説明する。
処理槽110は、洗浄液700を貯留し、被洗浄物800を収容する。この状態で超音波洗浄処理が5分間実行される。超音波洗浄処理については、図7を参照して詳細に後述する。超音波洗浄処理後、被洗浄物800は、処理槽110から引き上げられる。そして被洗浄物800に対して、イソプロピルアルコールを用いた置換雰囲気下または窒素雰囲気下での高速スピン回転による乾燥処理が実行される。
Next, a specific method for calculating the output range of ultrasonic waves will be described.
The
このとき超音波洗浄処理によって、下記に示す第1乃至第3の事項が発現する。 At this time, the following first to third matters are expressed by the ultrasonic cleaning treatment.
第1の事項
振動子200によって洗浄液700に対して超音波振動が照射されると、洗浄液700には、圧力の高い領域と、圧力の低い領域とが周期的に発生する。
First matter
When ultrasonic vibration is applied to the cleaning
第2の事項
洗浄液700において圧力の低い領域では、飽和蒸気圧の低い成分である窒素が容易に気泡群を形成する。気泡群とは、種々の径を持つ気泡によって構成される集団である。気泡群の中には、照射された超音波振動に共振するのに最適な径を持つ気泡(共振気泡)が存在する。
Second matter
In the region where the pressure is low in the cleaning
第3の事項
共振気泡が、超音波振動との共振によって運動エネルギーを得て、被洗浄物800の主面を摩擦しながら移動速度Vにて移動することによって、被洗浄物800の主面における粒子を除去する。この粒子とは、上述した被洗浄物800から除去する対象物である、粒径が200nm〜5000nmのシリコン粒子である。
Third matter
Resonant bubbles obtain kinetic energy by resonance with ultrasonic vibration and move at a moving speed V while rubbing the main surface of the
なお参考文献1または参考文献2によると、共振気泡の移動速度の最大値Vは、(1)式で求められる。
Note that, according to
I:音響強度、k:波数、R:共振気泡の半径、P:実効音圧、f:周波数、ν:振動速度。
c:窒素を含む洗浄液700の平均音速
η:窒素を含む洗浄液700の平均粘度
ρ:窒素を含む洗浄液700の平均密度
K:窒素を含む洗浄液700の平均弾性率
式(1)乃至式(5)をまとめると式(6)が得られる。
I: acoustic intensity, k: wave number, R: radius of resonant bubble, P: effective sound pressure, f: frequency, ν: vibration speed.
c: Average sound velocity of cleaning liquid 700 containing nitrogen
η: Average viscosity of cleaning liquid 700 containing nitrogen
ρ: Average density of cleaning liquid 700 containing nitrogen
K: Equation (6) is obtained by summarizing the average elastic modulus equations (1) to (5) of the cleaning liquid 700 containing nitrogen.
超音波の出力値が増大すると、振動速度ν が増大し、式(6)より移動速度Vも増大する。 When the output value of the ultrasonic wave increases, the vibration speed ν increases, and the moving speed V also increases from the equation (6).
なお参考文献3によると、η、ρ、Kは、窒素の体積分率ξ を用いて、式(7)乃至式(9)から求められる。 According to Reference 3, η, ρ, and K can be obtained from equations (7) to (9) using the volume fraction ξ of nitrogen.
ηH2O:洗浄液700(ここでは、上述した水である)の粘度 891μPa・S
ρH2O:洗浄液700(ここでは、上述した水である)の密度 10000kg/m3
KH2O:洗浄液700(ここでは、上述した水である)の弾性率 2GPa
ηN2:窒素の粘度 18μPa・S
ρN2:窒素の密度 1.25kg/m3
KN2:窒素の弾性率 141kPa
η H 2 O : viscosity of cleaning liquid 700 (here, the above-mentioned water) 891 μPa · S
ρ H2O : density of cleaning liquid 700 (here, the above-mentioned water) 10000 kg / m 3
K H2O : Elastic modulus of cleaning liquid 700 (here, the above-mentioned water) 2 GPa
η N2 : Viscosity of nitrogen 18 μPa · S
ρ N2 : Nitrogen density 1.25 kg / m 3
K N2 : Elastic modulus of
参考文献1 K.Yoshioka, Y. Kawashima, H. Hirano:Acustica, 5, 173 (1955)
参考文献2 阿座上瑞美, 菊池廣:表面技術, 47, 39 (1996)
参考文献3 実吉純一, 菊池善充, 熊本乙彦 監修:超音波技術便覧, 151 (1991)
Reference 2 Mizuki Azagami, Atsushi Kikuchi: Surface Technology, 47, 39 (1996)
Reference 3 Junichi Miyoshi, Yoshimitsu Kikuchi, Otohiko Kumamoto Supervision: Ultrasonic Technical Handbook, 151 (1991)
また上述した第1乃至第3の事項によって図2に示すような、超音波洗浄のための所望の条件である超音波の出力値と、洗浄性能との関係が取得される。
図2に示す洗浄性能は、上述したように、超音波洗浄処理前、超音波洗浄処理後及び乾燥処理後に、被洗浄物800に残留している除去すべき対象物の粒子の数を測定することによって求められる。
Further, the relationship between the ultrasonic output value, which is a desired condition for ultrasonic cleaning, and the cleaning performance as shown in FIG. 2 is acquired by the first to third items described above.
The cleaning performance shown in FIG. 2 measures the number of particles of an object to be removed remaining on the object to be cleaned 800 before the ultrasonic cleaning process, after the ultrasonic cleaning process, and after the drying process, as described above. Is required.
即ち、超音波洗浄処理前に被洗浄物800に残留している対象物の粒子数をN0、超音波洗浄処理後及び乾燥処理後に被洗浄物800に残留している対象物の粒子数をNとすると、
洗浄性能(%)=100×(N0−N)/N
という式によって、洗浄性能は算出される。
That is, the number of particles of the object remaining on the object to be cleaned 800 before the ultrasonic cleaning process is N0, and the number of particles of the object remaining on the object to be cleaned 800 after the ultrasonic cleaning process and the drying process is N. Then,
Cleaning performance (%) = 100 × (N0−N) / N
The cleaning performance is calculated by the following formula.
なお被洗浄物800に残留している除去すべき対象物の粒子の数は、ウェハ表面検査装置(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、型式:LS−6000)を用いて散乱光を検出する方法によって測定される。 The number of particles of the object to be removed remaining on the object to be cleaned 800 is measured by a method of detecting scattered light using a wafer surface inspection apparatus (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, model: LS-6000). Is done.
図2に示すように、超音波の出力値が増大すると、窒素の濃度がどんな値でも、洗浄性能は向上することがわかる。また各窒素の濃度において、超音波の出力値が一定の値を超えると、洗浄性能は飽和することがわかる。 As shown in FIG. 2, it can be seen that as the output value of the ultrasonic wave increases, the cleaning performance improves regardless of the nitrogen concentration. It can also be seen that the cleaning performance is saturated when the output value of the ultrasonic wave exceeds a certain value at each nitrogen concentration.
そのため洗浄効果が発現する(洗浄性能>0%となる)ために必要な最低の超音波の出力値は、洗浄液700に溶解している窒素の濃度に依存することがわかる。さらに窒素の濃度が高い場合、超音波の出力値が小さくても洗浄効果が発現することがわかる。また、窒素の濃度が低い場合、超音波の出力値が大きくても洗浄効果が発現しにくいことがわかる。なお、窒素の濃度が0ppmである場合、超音波の出力値を大きくしても洗浄効果は全く発現しないこととなる。
Therefore, it can be seen that the minimum output value of the ultrasonic wave required for exhibiting the cleaning effect (cleaning performance> 0%) depends on the concentration of nitrogen dissolved in the cleaning
つまり上述した図2と前述した第1乃至第3の事項と式(1)乃至式(9)とをまとめると、超音波の出力値が増大すると、前述した圧力の低い領域における圧力が著しく低下するため共振気泡の量が増大し、振動速度νが増大する。これにより移動速度Vも増大するため、洗浄性能が向上する。 That is, when the above-described FIG. 2 and the above-described first to third items and the expressions (1) to (9) are put together, when the output value of the ultrasonic wave increases, the pressure in the low-pressure region described above significantly decreases. Therefore, the amount of resonant bubbles increases and the vibration speed ν increases. As a result, the moving speed V is also increased, so that the cleaning performance is improved.
また窒素の濃度が増大すれば、超音波の出力値が小さくても、共振気泡の量が増大するため、洗浄効果は発現する。また窒素の濃度が減少すれば、超音波の出力値が大きくても、共振気泡の量が減少するため、洗浄効果は発現しにくい。また、窒素の濃度が0ppmである場合、超音波の出力値が増大しても、気泡群自体が発生しないため、洗浄効果が全く発現しないこととなる。 Further, if the concentration of nitrogen increases, the amount of resonant bubbles increases even if the output value of the ultrasonic wave is small, so that the cleaning effect is exhibited. If the concentration of nitrogen is reduced, the amount of resonant bubbles is reduced even if the output value of the ultrasonic wave is large, so that the cleaning effect is hardly exhibited. Further, when the concentration of nitrogen is 0 ppm, even if the output value of the ultrasonic wave is increased, the bubble group itself is not generated, and thus the cleaning effect is not exhibited at all.
また上述した第1乃至第3の事項によって、図2と共に、図3に示すような、測定センサ540によって測定された窒素の濃度と、洗浄性能との関係が取得される。なお図3に示す洗浄性能は、図2と同様の手法によって求められる。
In addition, the relationship between the nitrogen concentration measured by the
図3に示すように、各超音波の出力値において、窒素の濃度が増大すると、洗浄性能は向上することがわかる。しかし各超音波の出力値において、窒素の濃度がある一定の値を超えると、洗浄性能は低下することがわかる。 As shown in FIG. 3, it can be seen that the cleaning performance improves as the nitrogen concentration increases in the output value of each ultrasonic wave. However, it can be seen that the cleaning performance decreases when the concentration of nitrogen exceeds a certain value in the output value of each ultrasonic wave.
そのため洗浄効果が発現する(洗浄性能>0%となる)ために必要な最低の窒素の濃度は、超音波の出力値に依存することがわかる。さらに図3に示すように超音波の出力値が300Wでは濃度12ppm以上の窒素、超音波の出力値が600Wでは10ppm以上の窒素、超音波の出力値が1200Wでは8ppm以上の窒素が必要であることがわかる。また図3に示すように、超音波の出力値が小さいほど、過剰な窒素の濃度によって洗浄性能の低下が顕著であることがわかる。 Therefore, it can be seen that the minimum concentration of nitrogen necessary for exhibiting the cleaning effect (cleaning performance> 0%) depends on the output value of the ultrasonic wave. Further, as shown in FIG. 3, when the ultrasonic output value is 300 W, nitrogen having a concentration of 12 ppm or more is required, when the ultrasonic output value is 600 W, nitrogen is 10 ppm or more, and when the ultrasonic output value is 1200 W, nitrogen is 8 ppm or more. I understand that. In addition, as shown in FIG. 3, it can be seen that the smaller the output value of the ultrasonic wave, the more remarkable the deterioration in the cleaning performance due to the excessive nitrogen concentration.
ここで図3において過剰な窒素の濃度による洗浄性能の低下について、前述した第1乃至第3の事項と式(6),(7),(9)とを用いて説明する。 Here, the deterioration of the cleaning performance due to the excessive nitrogen concentration in FIG. 3 will be described using the first to third items and the equations (6), (7), (9).
前述した第1乃至第3の事項において、洗浄液700に溶解している窒素の濃度が過剰になると、窒素の体積分率ξ が増大する。これにより式(7)乃至式(9)より平均粘度ηと平均密度ρとが減少し、平均弾性率Kが著しく減少する。結果として、式(6)より移動速度Vが減少するため、洗浄性能は低下する。
In the first to third matters described above, when the concentration of nitrogen dissolved in the cleaning
また上述した第1乃至第3の事項によって、図2と図3と共に、図4に示すような、超音波洗浄のための所望の条件である超音波の出力値と、超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数との関係が取得される。
Further, due to the above-described first to third matters, the ultrasonic output value, which is a desired condition for ultrasonic cleaning, as shown in FIG. 4 together with FIG. 2 and FIG. The relationship with the number of elements on the main surface of the received
図4において、窒素の濃度は、例えば12ppmである。超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数は、超音波洗浄処理後及び乾燥処理後に、欠陥検査装置(KLA−Tencor製,型式:ILM−2350)及び欠陥レビューSEM装置(日本電子株式会社製,型式:JWS−7555S)を用いて、測定される。図4に示すように、超音波の出力値がある一定の値を超えると、超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子が発生し、超音波の出力値の増大とともに、超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数は増加することがわかる。
In FIG. 4, the concentration of nitrogen is, for example, 12 ppm. The number of elements on the main surface of the
また上述した第1乃至第3の事項によって、図2乃至図4と共に、図5に示すような、窒素の濃度と、超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数との関係が取得される。
Further, according to the first to third matters described above, the number of elements on the main surface of the
図5において、超音波の出力値は、例えば1200Wである。超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数は、図4と同様の手法によって測定される。
In FIG. 5, the output value of the ultrasonic wave is 1200 W, for example. The number of elements on the main surface of the
また超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子は、下記に示す第4乃至第6の事項によってよって発現する。
In addition, the element on the main surface of the
第4の事項
振動子200によって洗浄液700に対して超音波振動が照射されると、洗浄液700の中には、圧力の高い領域と、圧力の低い領域とが周期的に発生する。
Fourth matter
When ultrasonic vibration is applied to the cleaning
第5の事項
急激な圧力の変化に伴い、洗浄液700の慣性力が発生する。慣性力は、式(5)で示される実効音圧Pに比例する。
Fifth matter
The inertial force of the cleaning
第6の事項
前述した慣性力が、被洗浄物800の主面に配置する素子に作用し、素子が倒壊する。このように被洗浄物800の主面における素子は、超音波洗浄によってダメージを受ける。
Sixth matter
The inertial force described above acts on the element disposed on the main surface of the
このように第4乃至第6の事項と図5に示すように、窒素の濃度が増大すると、超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数は減少することがわかる。窒素の濃度が例えば20ppmの場合、超音波の出力値が例えば1200Wと大きくても、超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数はほぼ0となることがわかる。逆に、窒素の濃度が例えば0ppmに近づくにつれて、超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数は著しく増大することがわかる。
As described above, as shown in the fourth to sixth items and FIG. 5, when the concentration of nitrogen increases, the number of elements on the main surface of the
ここで図5において過剰な窒素の濃度による超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数の低下について、前述した第4乃至第6の事項と式(4),(5),(8),(9)とを用いて説明する。
Here, regarding the decrease in the number of elements on the main surface of the
前述した第4乃至第6の事項によると、超音波の出力値が増大すると、式(5)における振動速度νが増大し、前述した慣性力が増大するため、超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数が増大する。また窒素の濃度が増大すれば、窒素の体積分率ξ が増大し、式(4)と式(8)と式(9)とにより平均音速cと平均密度ρともに減少し、式(5)より実効音圧Pが減少し、前述した慣性力が減少する。これにより超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数が減少する。
According to the fourth to sixth items described above, when the output value of the ultrasonic wave increases, the vibration velocity ν in the equation (5) increases, and the inertial force described above increases. The number of elements on the main surface of the object to be cleaned 800 increases. If the concentration of nitrogen increases, the volume fraction ξ of nitrogen increases, and both the average sound velocity c and the average density ρ decrease according to the equations (4), (8), and (9). The effective sound pressure P is further reduced, and the aforementioned inertial force is reduced. As a result, the number of elements on the main surface of the
また図2乃至図5をまとめると、図6に示すような窒素の濃度と超音波の出力値と最適な超音波の出力範囲との関係が算出される。 2 to 5, the relationship between the nitrogen concentration, the ultrasonic output value, and the optimum ultrasonic output range as shown in FIG. 6 is calculated.
図6において実線で示す曲線は、図2及び図3から求められる、80%以上の洗浄性能を得る超音波の出力値の最小値を示す。また破線は、図4及び図5から求められる、超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子が発生する際の超音波の出力値の最小値を示す。網掛けで示した領域αは、最適な超音波の出力範囲となる。この最適な超音波の出力範囲とは、超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子が発生せず、且つ80%以上の洗浄性能を得る超音波の出力範囲である。
A curve indicated by a solid line in FIG. 6 indicates the minimum value of the output value of the ultrasonic wave that is obtained from FIGS. 2 and 3 and obtains a cleaning performance of 80% or more. Further, the broken line indicates the minimum value of the output value of the ultrasonic wave that is obtained from FIGS. 4 and 5 when the element is generated on the main surface of the
例えば気体濃度測定部500によって測定され、洗浄液700に溶解している気体410である窒素の濃度が15ppmである場合、最適な超音波の出力範囲を基に、最適な超音波の出力範囲は、900W〜1200Wである。よって、制御部600は、超音波の出力値が900W〜1200Wになるように、発振器300を制御する。
For example, when the concentration of nitrogen, which is measured by the gas
図6に示す、窒素の濃度と超音波の出力値と最適な超音波の出力範囲との関係は、上述したように、被洗浄物800の形状と種類と、超音波洗浄処理によって被洗浄物800から除去する対象物の種類と、超音波洗浄によってダメージを受ける被洗浄物800の主面における素子と共に、記録装置630(データベース)に格納される。
The relationship between the nitrogen concentration, the ultrasonic output value, and the optimum ultrasonic output range shown in FIG. 6 is based on the shape and type of the
次に図7を参照して本実施形態における超音波洗浄装置1の動作について説明する。
Next, the operation of the
伝播液準備機構150は伝播液130の供給を開始し、伝播液130が伝播槽140に貯留する(Step1)。より詳細には、タンク151に一時的に貯留されている伝播液130は、伝播液130に溶解された気体を溶解気体除去機構152によって除去され、供給配管141を経由して伝播槽140へ供給される。さらに伝播液130は、伝播槽140から排液配管142を経由して排出される。
The propagation
なお伝播液130の供給は、被洗浄物800が処理槽110に収容される前から、被洗浄物800に対する超音波洗浄処理が完了するまで、常時継続される。
The supply of the
被洗浄物800は、処理槽110に収容される(Step2)。 The object to be cleaned 800 is accommodated in the treatment tank 110 (Step 2).
洗浄液準備機構120は、気体溶解部400に対して、洗浄液700の供給を開始する(Step3)。より詳細には、タンク121に一時的に貯留されている洗浄液700は、温調機122によって温度を調整され、ポンプ123によって所望の速度の流速となるように流速を制御される。そして洗浄液700は、ポンプ123によって供給配管124を経由して気体溶解部400へ供給される。
The cleaning
なお洗浄液700の供給は、被洗浄物800に対する超音波洗浄処理が完了するまで、常時継続される。
The supply of the cleaning
気体溶解部400は、洗浄液700から洗浄液700に溶解された気体を除去し、洗浄液700に対して気体410を供給し、気体410が供給された洗浄液700を処理槽110及び気体濃度測定部500へ供給する(Step4)。より詳細には、気体溶解部400において、洗浄液700は、洗浄液700に溶解された気体を溶解気体除去機構440によって除去され、気体供給配管430を経由して気体供給部420によって気体410を供給される。この後、洗浄液700は、供給配管111に流れる。
The
なお気体の除去と気体410の供給と洗浄液700の供給とは、被洗浄物800に対する超音波洗浄処理が完了するまで、常時継続される。
Note that the removal of gas, the supply of
気体濃度測定部500は、洗浄液700に溶解している気体410の濃度を測定し、測定によって得られた濃度情報を制御部600へ出力する(Step5)。
The gas
より詳細には、供給配管111に流れた洗浄液700の一部は、分岐配管510を経由して、測定槽520に貯留される。そして測定槽520に貯留された洗浄液700はヒータ530によって加熱され、洗浄液700に溶解している気体410の濃度が測定センサ540によって測定される。気体410の濃度情報は、測定センサ540から信号入力線610を通じて制御部600に入力される。測定された洗浄液700は、分岐配管510を経由して、再び供給配管111に流れる。
More specifically, a part of the cleaning liquid 700 that has flowed into the
なお濃度の測定と制御部600への濃度情報の入力とは、被洗浄物800に対する超音波洗浄処理が完了するまで、常時継続される。
The measurement of the concentration and the input of the concentration information to the
洗浄液準備機構120は、処理槽110にて洗浄液700がオーバーフローするまで、洗浄液700を処理槽110に供給する(Step6)。これにより被洗浄物800は、洗浄液700中に浸漬された状態となる。そして洗浄液700は、処理槽110をオーバーフローした後、外槽112にて一時的に貯留され、排液配管113を経由して、排出される。
The cleaning
制御部600は、データベースに基づいて、図2乃至図6にて示した最適な超音波の出力範囲を算出する。そして制御部600は、気体410の濃度情報と、超音波の出力範囲との関係に基づいて、発振器300が振動子200へ付与する超音波の出力値を制御し、発振器300が振動子200に付与する電気信号を制御する(Step7)。
The
具体的には、制御部600は、算出された超音波の出力範囲に基づいて、気体濃度測定部500から出力された濃度情報に対応する超音波の出力値にて、超音波振動させるように発振器300を制御する。このように制御部600は、超音波の出力範囲に基づいて、洗浄液700に溶解している気体410の濃度と、発振器300から振動子200へ付与される超音波の出力値とを対応させる。
Specifically, the
最適な超音波の出力範囲の算出と、気体410の濃度に対応する振動子200へ付与する超音波の出力値の制御とは、Step5に同期して常時継続される。
The calculation of the optimal ultrasonic output range and the control of the ultrasonic output value applied to the
なおデータベースについては、図2乃至図6を参照して上述しているために詳細な説明は省略する。 Since the database has been described above with reference to FIGS. 2 to 6, detailed description thereof will be omitted.
またここでStep7におけるデータベースに基づく超音波の出力範囲の算出について説明する。 Here, calculation of the output range of the ultrasonic wave based on the database in Step 7 will be described.
例1:窒素の濃度が15ppmである場合。
この場合、図6に示すように、最適な超音波の出力範囲は、900W〜1200Wである。よって、制御部600は、超音波の出力値が900W〜1200Wになるように、発振器300を制御する。
Example 1: When the concentration of nitrogen is 15 ppm.
In this case, as shown in FIG. 6, the optimum ultrasonic wave output range is 900 W to 1200 W. Therefore, the
例2:窒素の濃度が8ppmである場合。
この場合、図6に示すように、最適な超音波の出力範囲は存在しない。よって、制御部600は、被洗浄物800に対するダメージ(超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数)を抑制すべく、超音波の出力値が0Wになるように、発振器300を制御し、超音波洗浄作用を減退させる。次に、表示部660は、窒素の濃度が異常である旨のアラームを表示するとともに、記録装置630はアラームの発生履歴を記録する。
Example 2: When the concentration of nitrogen is 8 ppm.
In this case, as shown in FIG. 6, there is no optimal ultrasonic output range. Therefore, the
このように制御部600は、気体410の濃度の値が所望する値以下である場合、発振器300から振動子200へ付与する超音波の出力値が所望する値以下になるように発振器300を制御する。これにより制御部600は、超音波洗浄処理作用を減退させる。
As described above, when the concentration value of the
発振器300は、制御部600によって制御され、振動子200に付与する電気信号を信号出力線320を通じて振動子200に伝達し、振動子200を超音波振動させる(Step8)。振動子200の超音波振動と同時に、被洗浄物800は超音波洗浄処理される。
The
発振器300は、振動子200の超音波振動を停止させる(Step9)。停止後、洗浄液準備機構120は、洗浄液700を一定時間継続して処理槽110に供給する。超音波洗浄処理によって被洗浄物800から除去された対象物は、処理槽110からオーバーフローする洗浄液700とともに、外槽112へ流れ、排液配管113を経由して、排出される。
The
被洗浄物800は、処理槽110から引き上げられ、図示しない乾燥装置へ搬送される(Step10)。なお洗浄液700が薬液である場合、被洗浄物800は、リンス処理を経て、乾燥装置へ搬送される。
これにより動作が終了する。
The
This completes the operation.
このように本実施形態では、データベースに基づいて超音波の出力範囲を算出し、算出した超音波の出力範囲に基づいて、洗浄液700に溶解している気体410の濃度に対応する超音波の出力値にて、超音波振動させるように発振器300を制御する。
As described above, in the present embodiment, the ultrasonic output range is calculated based on the database, and the ultrasonic output corresponding to the concentration of the
これにより本実施形態では、危険性や有害性を有する化学物質または高圧環境を準備することなく、洗浄液700に均一に気体410を存在させるための時間を必要とせず、被洗浄物800に対するダメージ(超音波洗浄によってダメージを受けた被洗浄物800の主面における素子の数)を所望する値以下に抑え、かつ所望な洗浄性能を発揮することができる。
Thereby, in this embodiment, it is not necessary to prepare time for the
また本実施形態では、処理槽110において、洗浄液700に浸漬された状態の被洗浄物800を超音波洗浄するために、被洗浄物800の面をもらすことなく正確且つ精緻に超音波洗浄することができる。
Further, in the present embodiment, in order to ultrasonically clean the object to be cleaned 800 immersed in the cleaning liquid 700 in the
次に本発明に係わる第2の実施の形態について図8と図9とを参照して説明する。第1の実施形態と同一の構成については第1の実施形態と同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。 Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. About the same structure as 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same referential mark as 1st Embodiment.
本実施形態では、被洗浄物800に対して洗浄液を吐出しながら被洗浄物800を超音波洗浄する枚葉式洗浄が用いられる。
この枚葉式洗浄によって超音波洗浄される被洗浄物800には、例えば半導体集積装置用基板、表示装置用ガラス基板、フォトマスク用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、フィルム基板等の基板が好適である。
In the present embodiment, single wafer cleaning is used in which the
Examples of the
超音波洗浄装置1は、洗浄処理部100と、発振器300と、気体溶解部400と、気体濃度測定部500と、制御部600とを有している。
The
洗浄処理部100は、洗浄液700を準備する洗浄液準備機構120と、被洗浄物800を保持する保持機構170と、保持機構170を回転させることによって被洗浄物800を回転する回転機構180と、洗浄液準備機構120によって準備され、発振器300によって超音波振動を伝播された超音波振動を伝播された洗浄液700を、被洗浄物800の主面に向けて吐出する吐出部であるノズル190とを有している。
The
保持機構170は、複数のチャックピン171と、スピンベース172とを有している。チャックピン171は、基板などの平板形状の被洗浄物800を保持する。そのためチャックピン171は、スピンベース172の上面の周縁部に沿って、少なくとも3本以上配設されている。スピンベース172は、チャックピン171を保持し、回転機構180によって回転する保持回転部である。
The
回転機構180は、スピンベース172の下面側に配設されている。回転機構180は、回転軸181と、モータ182とを有している。回転軸181の上端は、スピンベース172の下面の中央部に固定されている。回転軸181の下端は、モータ182に連結している。モータ182が駆動すると、回転軸181が回転する。これによってスピンベース172が回転し、チャックピン171によって保持されている被洗浄物800はスピンベース172と一体的に水平回転する。
The
ノズル190は、チャックピン171に保持される被洗浄物800の主面に対向するように、保持機構170の上方に配設されている。ノズル190は、供給配管111と連結し洗浄液700を被洗浄物800に供給する供給配管191と、供給配管191に配設され、供給配管191における洗浄液700に対して超音波振動を照射する振動子192とを有している。
The
供給配管191の出口であるノズル190の吐出口190aは、スピンベース172の上面に対向する。ノズル190内において、供給配管111との連結部分である供給配管191の入口190bと、供給配管191の出口との間には、開口部190cが配設されている。この開口部190cには、振動子192の振動面192aが取り付けられている。振動子192は、発振器300に接続される。
The
次に図9を参照して本実施形態の超音波洗浄装置1の動作について説明する。
なお本実施形態では、洗浄液700は、洗浄液準備機構120と、気体溶解部400と、供給配管111と、入口190bとを経由し、振動子192の振動面192aから超音波振動を照射されて、吐出口190aに到達し、保持機構170によって保持されている被洗浄物800の主面に向けて吐出口190aから吐出される。
Next, the operation of the
In the present embodiment, the cleaning
超音波洗浄装置1の動作において、Step3乃至Step5の動作とStep7の動作とが順次行われる。
In the operation of the
被洗浄物800は、チャックピン171によって保持される(Step31)。
The
モータ182は、駆動し、回転軸181とスピンベース172とを通じて、被洗浄物800を水平回転させる(Step32)。Step32は、被洗浄物800に対する超音波洗浄処理が完了するまで、常時継続される。
The
発振器300は、振動子192を超音波振動させる(Step33)。これにより振動子192は、洗浄液700に超音波振動を照射する。
The
ノズル190は、被洗浄物800の主面に向けて、洗浄液700を吐出する(Step34)。このとき被洗浄物800は、モータ182によって水平回転しながら、超音波振動を照射された洗浄液700によって超音波洗浄処理される。
The
ノズル190は洗浄液700の吐出を停止し、発振器300は、振動子192の超音波振動を停止させる。この後、モータ182は、一定時間継続して、被洗浄物800を水平回転させる(Step35)。
The
なお洗浄液700が薬液である場合、ノズル190がリンス処理された水を被洗浄物800の主面に向けて吐出した後に、モータ182は、一定時間継続して、被洗浄物800を水平回転させる。
When the cleaning
超音波洗浄処理によって被洗浄物800から除去された対象物は、被洗浄物800の水平回転によって遠心方向(被洗浄物800の中心から外形に向う方向)に流れる洗浄液とともに排出される(Step36)。 The object removed from the object to be cleaned 800 by the ultrasonic cleaning process is discharged together with the cleaning liquid flowing in the centrifugal direction (direction from the center of the object to be cleaned 800 toward the outer shape) by the horizontal rotation of the object to be cleaned 800 (Step 36). .
モータ182は、停止し、被洗浄物800の水平回転を停止させる(Step37)。
The
被洗浄物800は、スピンベース172から引き上げられ、次工程へ搬送される(Step38)。
The object to be cleaned 800 is pulled up from the
このように本実施形態では、保持機構170によって被洗浄物800を保持し、回転機構180によって保持機構170を回転させることで被洗浄物800を回転し、超音波振動を照射された洗浄液700を被洗浄物800にむけて吐出しても、上述した第1の実施形態と同様の効果をえることができる。
As described above, in the present embodiment, the
また本実施形態では、伝播液準備機構150と振動子200とが不要であるために、超音波洗浄装置1全体をコンパクト且つ安価にすることができる。
In this embodiment, since the propagation
また本実施形態では、被洗浄物800が基板の場合に、特に有効である。 Further, this embodiment is particularly effective when the object to be cleaned 800 is a substrate.
なお上述した第1,2の実施形態において、超音波洗浄装置1は、半導体集積装置用基板、表示装置用ガラス基板、フォトマスク用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、フィルム基板、機械部品等に対して、超音波振動を照射した水や薬液を用いて超音波洗浄処理を行う。
In the first and second embodiments described above, the
なお上述した第1,2の実施形態において、半導体集積装置の製造方法は、半導体集積装置の製造工程の少なくとも1つにおいて、超音波洗浄装置1を用いて被洗浄物800を洗浄処理する。
In the first and second embodiments described above, in the semiconductor integrated device manufacturing method, the object to be cleaned 800 is cleaned using the
本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment.
1…超音波洗浄装置、100…洗浄処理部、110…処理槽、111…供給配管、112…外槽、113…排液配管、120…洗浄液準備機構、121…タンク、122…温調機、123…ポンプ、124…供給配管、130…伝播液、140…伝播槽、141…供給配管、142…排液配管、150…伝播液準備機構、151…タンク、152…溶解気体除去機構、170…保持機構、171…チャックピン、172…スピンベース、180…回転機構、181…回転軸、182…モータ、190…ノズル、191…供給配管、192…振動子、192a…振動面、200…振動子、300…発振器、320…信号出力線、400…気体溶解部、410…気体、420…気体供給部、430…気体供給配管、440…溶解気体除去機構、500…気体濃度測定部、510…分岐配管、520…測定槽、530…ヒータ、540…測定センサ、600…制御部、610…信号入力線、620…信号出力線、630…記録装置、640…中央演算処理装置、650…操作部、660…表示部、700…洗浄液、800…被洗浄物。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記洗浄液に対して超音波振動を照射する前記振動子と、
前記振動子を圧電効果によって超音波振動させるために、所望の周波数で、且つ所望の振幅の電気信号を前記振動子に付与する発振器と、
前記洗浄液中に所望の気体を溶解する気体溶解部と、前記洗浄液に溶解している前記気体の濃度を測定する気体濃度測定部と、
超音波洗浄のための所望の条件と、前記被洗浄物に残留している除去すべき対象物の粒子の数に基づく洗浄性能との関係と、超音波洗浄のための前記所望の条件と、超音波洗浄によってダメージを受けた前記被洗浄物の主面における素子の数を示す前記被洗浄物に対するダメージとの関係とを格納するデータベースに基づいて、前記被洗浄物に対するダメージを所望する値以下に抑制しつつ所望する洗浄性能を発揮するための超音波の出力範囲を算出する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記気体濃度測定部で測定された前記洗浄液に溶解している前記気体の濃度と、前記超音波の出力範囲との関係に基づいて、前記発振器が前記振動子へ付与する超音波の出力値を制御し、前記発振器が前記振動子に付与する電気信号を制御することを特徴とする超音波洗浄装置。 A cleaning processing unit that ultrasonically cleans an object to be cleaned using a cleaning liquid;
The vibrator for irradiating the cleaning liquid with ultrasonic vibration;
In order to ultrasonically vibrate the vibrator by the piezoelectric effect, an oscillator that applies an electric signal having a desired frequency and a desired amplitude to the vibrator;
A gas dissolving part for dissolving a desired gas in the cleaning liquid; a gas concentration measuring part for measuring the concentration of the gas dissolved in the cleaning liquid;
The relationship between the desired conditions for ultrasonic cleaning and the cleaning performance based on the number of particles of the object to be removed remaining in the object to be cleaned; and the desired conditions for ultrasonic cleaning; Based on a database that stores the relationship between damage to the object to be cleaned and indicating the number of elements on the main surface of the object to be cleaned that has been damaged by ultrasonic cleaning, the damage to the object to be cleaned is less than a desired value A control unit for calculating an output range of ultrasonic waves for exhibiting desired cleaning performance while suppressing
Comprising
The control unit is configured so that the oscillator applies to the vibrator based on the relationship between the concentration of the gas dissolved in the cleaning liquid measured by the gas concentration measurement unit and the output range of the ultrasonic wave. An ultrasonic cleaning apparatus, wherein an output value of a sound wave is controlled, and an electric signal applied to the vibrator by the oscillator is controlled.
前記被洗浄物を収容して前記洗浄液を貯留する処理槽と、
前記処理槽が貯留する前記洗浄液を準備する洗浄液準備機構と、
前記処理槽に貯留された前記洗浄液に対して前記振動子によって照射される超音波振動を伝播する伝播液を貯留する伝播槽と、
前記伝播槽が貯留する前記伝播液を準備する伝播液準備機構と。
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。 The cleaning processing unit
A processing tank for storing the cleaning object and storing the cleaning liquid;
A cleaning liquid preparation mechanism for preparing the cleaning liquid stored in the processing tank;
A propagation tank for storing a propagation liquid that propagates ultrasonic vibrations irradiated by the vibrator to the cleaning liquid stored in the treatment tank;
A propagation liquid preparation mechanism for preparing the propagation liquid stored in the propagation tank;
The ultrasonic cleaning apparatus according to claim 1, comprising:
前記洗浄液を準備する洗浄液準備機構と、
前記被洗浄物を保持する保持機構と、
前記保持機構を回転させることによって前記被洗浄物を回転する回転機構と、
前記洗浄液準備機構によって準備され、前記発振器によって超音波振動を伝播された前記洗浄液を、前記被洗浄物の主面に向けて吐出する吐出部と、
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。 The cleaning processing unit
A cleaning liquid preparation mechanism for preparing the cleaning liquid;
A holding mechanism for holding the object to be cleaned;
A rotating mechanism that rotates the object to be cleaned by rotating the holding mechanism;
A discharge section for discharging the cleaning liquid prepared by the cleaning liquid preparation mechanism and propagating ultrasonic vibrations by the oscillator toward the main surface of the object to be cleaned;
The ultrasonic cleaning apparatus according to claim 1, comprising:
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