JP2011060906A - 超音波洗浄装置、超音波洗浄方法、およびこの超音波洗浄方法を実行するためのコンピュータプログラムが記録された記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化および低価格化することが可能な複数の洗浄槽を有する超音波洗浄装置を提供する。
【解決手段】本発明による超音波洗浄装置１は、洗浄液を貯留し、被処理体Ｗが浸漬可能な複数の洗浄槽１０と、各洗浄槽２０に設けられた振動子３０と、各振動子３０に超音波振動を生じさせる単一の超音波発振器４１とを備えている。この超音波発振器４１と各洗浄槽１０の振動子３０との間に、この超音波発振器４１に接続される振動子３０を切り替える出力切替器５０が介在されている。また、超音波発振器４１および出力切替器５０を制御する制御器４６が設けられている。この制御器４６は、一の洗浄槽１０の振動子３０に超音波振動を生じさせるタイミングと、他の洗浄槽１０の振動子３０に超音波振動を生じさせるタイミングが重ならないように超音波発振器４１および出力切替器５０を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗浄液に浸漬された被処理体を、超音波を利用して洗浄する超音波洗浄装置、超音波洗浄方法、およびこの超音波洗浄方法を実行するためのコンピュータプログラムが記録された記録媒体に関する。

従来より、半導体ウエハまたはＬＣＤ用ガラス基板等の被処理体を、洗浄槽に貯留された純水または薬液等の洗浄液に浸漬して、超音波を利用して超音波洗浄（メガソニック処理を含む）を行う超音波洗浄装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この超音波洗浄装置においては、洗浄槽の底部に超音波振動可能な振動子が取り付けられ、この振動子に超音波振動を生じさせる超音波発振器が接続されている。

このような超音波洗浄装置において被処理体を洗浄する場合、被処理体を洗浄槽内の洗浄液に浸漬させ、超音波発振器により振動子に超音波振動を生じさせる。このことにより、洗浄液に超音波振動が伝播され、被処理体に付着していたパーティクル等が除去される。このようにして、被処理体が超音波洗浄される。

ところで、図９に示すように、２つの洗浄槽１０１を有している超音波洗浄装置１００も知られている。この場合、各洗浄槽１０１の底部に振動子（図示せず）が取り付けられ、各振動子に超音波発振器１０２がそれぞれ接続される。被処理体を洗浄する場合には、各洗浄槽１０１における被処理体の洗浄処理工程に応じて各超音波発振器１０２により対応する洗浄槽１０１の振動子に超音波振動を生じさせている。

特開２００３−２０９０８６号公報

しかしながら、このような超音波洗浄装置において被処理体を洗浄する際、一の振動子に超音波振動を生じさせている時間は比較的短いことが多い。このことにより、一の洗浄槽１０１の振動子と他の洗浄槽１０１の振動子に、同時に超音波振動を生じさせている場合は少ない。このため、各洗浄槽１０１の振動子毎に超音波発振器１０２を設けることにより、超音波洗浄装置１００が必要以上に大型化し、高価格化するという問題があった。

本発明は、このようなことを考慮してなされたものであり、小型化および低価格化することが可能な複数の洗浄槽を有する超音波洗浄装置、超音波洗浄方法、およびこの超音波洗浄方法を実行するためのコンピュータプログラムが記録された記録媒体を提供することを目的とする。

本発明は、洗浄液を貯留する複数の洗浄槽と、各洗浄槽内に挿入可能に設けられ、被処理体を保持して洗浄液に浸漬する被処理体保持装置と、各洗浄槽に設けられた振動子と、各振動子に超音波振動を生じさせる単一の超音波発振器と、この超音波発振器と各洗浄槽の振動子との間に介在され、当該超音波発振器に接続される振動子を切り替える出力切替器と、超音波発振器および出力切替器を制御する制御器と、を備え、制御器は、一の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせるタイミングと、他の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせるタイミングが重ならないように超音波発振器および出力切替器を制御することを特徴とする超音波洗浄装置である。

本発明は、超音波発振器は、発振器本体と、発振器本体と出力切替器との間に設けられ、各々が互いに異なる振動子インピーダンスに対応する複数のマッチング整合器と、発振器本体と各マッチング整合器との間に介在され、当該発振器本体に接続されるマッチング整合器を切り替えるマッチング切替器とを有し、制御器は、各洗浄槽の振動子に対して、この振動子の振動子インピーダンスに対応するマッチング整合器を選択し、超音波振動を生じさせる振動子に対して選択されたマッチング整合器が、発振器本体に接続されているマッチング整合器と異なる場合には、マッチング整合器を切り替えるようにマッチング切替器を制御することを特徴とする超音波洗浄装置である。

本発明は、制御器は、振動子の切り替えとマッチング整合器の切り替えを同時に行うように出力切替器およびマッチング切替器を制御することを特徴とする超音波洗浄装置である。

本発明は、各洗浄槽の振動子の振動子インピーダンスを測定する測定器を更に備え、制御器は、この測定器により測定された振動子インピーダンスに基づいて、対応するマッチング整合器を選択することを特徴とする超音波洗浄装置である。

本発明は、各々に振動子が設けられた複数の洗浄槽のうち一の洗浄槽の振動子に対して、単一の超音波発振器から出力切替器を介して駆動信号を送ることにより、当該一の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせて、当該一の洗浄槽内の洗浄液に浸漬された被処理体を洗浄する工程と、超音波発振器から出力切替器を介して他の洗浄槽の振動子に駆動信号を送ることにより、当該他の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせて、当該他の洗浄槽内の洗浄液に浸漬された被処理体を洗浄する工程と、を備え、一の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせるタイミングと、他の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせるタイミングが重ならないように被処理体が洗浄されることを特徴とする超音波洗浄方法である。

本発明は、超音波発振器は、発振器本体と、発振器本体と出力切替器との間に設けられ、各々が互いに異なる振動子インピーダンスに対応する複数のマッチング整合器とを有しており、各洗浄槽の振動子に対して、この振動子の振動子インピーダンスに対応するマッチング整合器を選択する工程と、超音波振動を生じさせる振動子に対して選択されたマッチング整合器が、発振器本体に接続されているマッチング整合器と異なる場合には、発振器本体に接続されるマッチング整合器を切り替える工程と、を更に備え、マッチング整合器を切り替えた後、振動子に超音波振動を生じさせて被処理体が洗浄されることを特徴とする超音波洗浄方法である。

本発明は、振動子を切り替える工程とマッチング整合器を切り替える工程は、同時に行われることを特徴とする超音波洗浄方法である。

本発明は、各洗浄槽の振動子の振動子インピーダンスを測定する工程を更に備え、マッチング整合器を選択する工程において、測定された振動子インピーダンスに基づいて、対応するマッチング整合器が選択されることを特徴とする超音波洗浄方法である。

本発明は、超音波洗浄方法を実行するためのコンピュータプログラムが記録された記録媒体であって、この超音波洗浄方法は、各々に振動子が設けられた複数の洗浄槽のうち一の洗浄槽の振動子に対して、単一の超音波発振器から出力切替器を介して駆動信号を送ることにより、当該一の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせて、当該一の洗浄槽内の洗浄液に浸漬された被処理体を洗浄する工程と、超音波発振器から出力切替器を介して他の洗浄槽の振動子に駆動信号を送ることにより、当該他の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせて、当該他の洗浄槽内の洗浄液に浸漬された被処理体を洗浄する工程と、を備え、一の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせるタイミングと、他の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせるタイミングが重ならないように被処理体が洗浄されることを特徴とする記録媒体である。

本発明によれば、制御器により切替器が制御されて、単一の超音波発振器に接続される振動子が切り替えられる。このことにより、この単一の超音波発振器によって、複数の洗浄槽のうちいずれか一の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせることができる。この場合、超音波発振器から、一の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせるタイミングと、他の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせるタイミングが重ならないように被処理体を超音波洗浄することができる。この結果、複数の洗浄槽の振動子のいずれかの振動子に単一の超音波発振器により超音波振動を生じさせることができ、複数の洗浄槽を有する超音波洗浄装置の小型化および低価格化を図ることができる。

図１は、本発明の実施の形態における超音波洗浄装置の全体構成を示す概略図である。 図２は、本発明の実施の形態における超音波洗浄装置の詳細を示す図である。 図３は、図２の側方断面図である。 図４は、図２の平面図である。 図５は、本発明の実施の形態において、排出弁機構を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態において、メガソニックコントローラの構成を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態において、マッチング整合器の適合可能なインピーダンス範囲を示す図である。 図８は、本発明の実施の形態における超音波洗浄方法のフローチャートを示す図である。 図９は、従来の超音波洗浄装置の全体構成を示す概略図である。

発明の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図８は、本実施の形態における超音波洗浄装置、超音波洗浄方法、およびこの超音波洗浄方法を実行するためのコンピュータプログラムが記録された記録媒体の一実施の形態を説明するための図である。

まず、図１および図２により超音波洗浄装置１の全体構成について説明する。

図１および図２に示すように超音波洗浄装置１は、洗浄液（例えば純水または薬液）を貯留する２つの洗浄槽１０（第１洗浄槽１０ａおよび第２洗浄槽１０ｂ）と、各洗浄槽１０内に挿入可能に設けられ、被処理体（例えば、半導体ウエハ、以下単にウエハＷと記す）を保持して洗浄液に浸漬するウエハボード（被処理体保持装置）２０とを備えている。このうち各洗浄槽１０の底板（底部）１４の外面に振動子３０（第１振動子３０ａおよび第２振動子３０ｂ、図６参照）がそれぞれ設けられている。各振動子３０に、制御器４６を含む単一のメガソニックコントローラ４０が接続され、各振動子３０に超音波振動を生じさせるように構成されている。また、メガソニックコントローラ４０と各洗浄槽１０の振動子３０との間に、メガソニックコントローラ４０に接続される振動子３０を切り替える出力切替器５０が介在されている。

図２に示すように、各洗浄槽１０に、洗浄槽１０内に洗浄液を供給する洗浄液供給装置６０がそれぞれ設けられ、各洗浄槽１０の底板１４に、洗浄液を排出する排出弁機構８０がそれぞれ設けられている。すなわち、各洗浄槽１０毎に、洗浄液供給装置６０および排出弁機構８０が設けられている。

次に、図２乃至図５を用いて各部の詳細構造について説明する。

図２乃至図５に示すように、洗浄槽１０は、４つの側壁１１と、各側壁１１の下端に、パッキング１２を介して気水密（気密・水密）に密接されるとともに固定ボルト１３により固定された底板１４とを有し、略直方体状に形成されている。このうち側壁１１の上端に切欠溝１５が形成され、洗浄液の液面が側壁１１の上端に達した場合に洗浄液が洗浄槽１０から流出するようになっている。

洗浄槽１０の側壁１１は、耐薬品性に富む材料、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）あるいはフッ素樹脂（ＰＦＡ）等にて形成されている。また、底板１４は、耐薬品性および音波透過性に富む材料、例えばアモルファスカーボンあるいは炭化ケイ素等のカーボン系材料にて形成されている。このことにより、薬液として後述するアンモニア過水、塩酸過水、あるいは希フッ酸等を用いる場合においても、洗浄槽１０の側壁１１および底板１４は耐薬品性を有することができる。このため、側壁１１および底板１４が洗浄液によって溶解することを防止し、メタルコンタミ等が発生することを防止することができる。また、底板１４の材料は、上述したように音波透過性をも有しているため、振動子３０により生じた超音波振動を確実に透過することができる。

各洗浄槽１０は容器１６に収容されている。この容器１６の底部に、各洗浄槽１０の側壁１１の上端に形成された切欠溝１５から流出する洗浄液を回収するパン（図示せず）が設けられ、このパンに、回収された洗浄液を排出するドレン（図示せず）が設けられている。

ウエハボード２０は、図２および図３に示すように、略水平方向に延び、複数枚（例えば５０枚）のウエハＷを保持する３つの保持棒２１と、各保持棒２１の一端に連結され、略垂直方向に延びる基部２２とを有している。各保持棒２１に、ウエハＷに係合自在な複数の保持溝２３が形成されている。各保持溝２３にウエハＷを係合させることにより、ウエハＷを保持棒２１に対して略直交する方向、すなわち垂直方向に保持することができるように構成されている。また、基部２２に、図示しない昇降機構が連結され、この昇降機構に制御器４６が接続されている。このように、昇降機構は、制御器４６からの制御信号に基づいて、保持棒２１を下降させてウエハＷを洗浄槽１０内に挿入して洗浄液に浸漬する、あるいは保持棒２１を上昇させてウエハＷを洗浄槽１０から搬出することができるように構成されている。

洗浄液供給装置６０は、洗浄槽１０の対向する側壁１１に沿って設けられた２つの洗浄液供給ノズル６１を有している。各洗浄液供給ノズル６１は、洗浄槽１０の側壁１１に略水平方向に延びる管状ノズル本体６１ａと、この管状ノズル本体６１ａに形成され、長手方向に沿って適宜間隔をおいて配設された多数の第１ノズル孔６１ｂおよび第２ノズル孔６１ｃとを含んでいる。このうち、第１ノズル孔６１ｂは、ウエハＷの中心側に向けて洗浄液を噴射するように構成され、第２ノズル孔６１ｃは、洗浄槽１０の底板１４に向けて洗浄液を噴射するように構成されている。

洗浄液供給ノズル６１に洗浄液供給管６２を介して切換弁６３が連結されている。この切換弁６３に、純水供給管６４を介して純水供給源６５が連結されるとともに、薬液供給管６６を介して薬液供給源（薬液タンク）６７が連結されている。切換弁６３は制御器４６に接続され、制御器４６は、切換弁６３を介して、洗浄液供給管６２に連通させる供給管（純水供給管６４または薬液供給管６６）の切り換えを制御するようになっている。

純水供給管６４に、純水供給管６４を通る純水の流量を調整する開閉弁６８が設けられている。この開閉弁６８は制御器４６に接続され、制御器４６は、開閉弁６８を介して、純水供給源６５から洗浄槽１０への純水の供給を制御するようになっている。

薬液供給管６６に、薬液を洗浄槽１０に供給するための薬液ポンプ６９が設けられている。この薬液ポンプ６９は制御器４６に接続され、制御器４６は、薬液ポンプ６９を介して、薬液タンク６７から洗浄槽１０への薬液の供給を制御するようになっている。ここで、薬液としては、洗浄の目的に応じて、アンモニア過水（ＳＣ１、具体的にはＮＨ_４ＯＨ／Ｈ_２Ｏ_２／Ｈ_２Ｏ）、塩酸過水（ＳＣ２、具体的にはＨＣｌ／Ｈ_２Ｏ_２／Ｈ_２Ｏ）、あるいは希フッ酸（ＤＨＦ）等が使用される。

なお、このような薬液ポンプ６９を用いることなく、薬液タンク６７内に、制御器４６からの制御信号に基づいて窒素（Ｎ_２）ガス等を供給して薬液を薬液供給管６６に供給するように構成してもよい。また、切換弁６３に連結される薬液タンク６７は１つに限られることはなく、複数の薬液タンク６７が連結されていてもよい。この場合、複数種類の薬液を洗浄槽１０に供給することが可能になる。

図４および図５に示すように、洗浄槽１０の底板１４に、洗浄液を排出する２つの排出弁機構８０が設けられている。各排出弁機構８０は、底板１４の外面に取り付けられた被当接部８１と、この被当接部８１に気水密に当接自在な弁体８２と、この弁体８２を駆動するピストンロッド８３を含むシリンダ装置８４とを有している。被当接部８１および底板１４に、排液口８５が貫通して形成されている。シリンダ装置８４に制御器４６が接続され、シリンダ装置８４は、制御器４６からの制御信号に基づいて、弁体８２を駆動するように構成されている。なお、排液口８５は、ウエハボード２０の基部２２の直下位置に配置されている。このことにより、洗浄槽１０の底板１４の外面うちウエハＷに対応する位置に、排出弁機構８０が配置されることがなく、振動子３０を取り付けることができ、ウエハＷを確実に洗浄することができる。なお、本実施の形態においては、排液口８５は矩形状に形成されているが、円形等の任意の形状にすることもできる。また、各洗浄槽１０に設ける排出弁機構８０の個数は、２つに限られることはなく、１つまたは３つ以上とすることもできる。

図２および図３に示すように、各洗浄槽１０の振動子３０は、複数の振動子単体３１からなり、各洗浄槽１０の底板１４の外面に、複数の振動子単体３１が取り付けられている。各振動子単体３１は、洗浄槽１０毎に結線されて振動子３０として構成され、出力切替器５０に接続されている。なお、各洗浄槽１０に取り付けられる振動子単体３１の個数は、各洗浄槽１０の底板１４の外面のうち、ウエハボード２０に保持されるウエハＷに対応する位置を占めることができれば１つでも良く、任意の個数とすることもできる。

次に、図６を用いてメガソニックコントローラ４０について説明する。メガソニックコントローラ４０は、各振動子３０に超音波振動を生じさせる単一の超音波発振器４１と、この超音波発振器４１および出力切替器５０を制御する上述した制御器４６とを有している。

このうち、超音波発振器４１は、振動子３０に高周波駆動電力（駆動信号）を送って超音波振動を生じさせるメイン発振器（発振器本体）４２と、メイン発振器４２と出力切替器５０との間に設けられ、各々が互いに異なる振動子インピーダンスに対応する複数のマッチング整合器（第１マッチング整合器４３ａおよび第２マッチング整合器４３ｂ）４３とを有している。このうち、マッチング整合器４３は、振動子３０に効率良く超音波振動を生じさせるために所定のインピーダンスを有している。すなわち、各洗浄槽１０に取り付けられる振動子３０は、個々の製作精度およびその取付状態等により振動子インピーダンスが異なるが、このようにメイン発振器４２と振動子３０との間にマッチング整合器４３を介在させることにより、振動子３０を効率良く超音波振動させることが可能になる。また、メイン発振器４２に、商用周波の電力をメイン発振器４２に供給する駆動電源部４４が接続されている。

制御器４６は、メイン発振器４２に振動数を指示するオシレータ部４７を含み、このオシレータ部４７が超音波発振器４１のメイン発振器４２に接続されている。このようにして、メイン発振器４２は、制御器４６のオシレータ部４７からの振動数指示に基づいて、商用周波の電力を高周波駆動電力に変換して、この高周波駆動電力を、出力切替器５０を介して振動子３０に送るように構成されている。

超音波発振器４１のメイン発振器４２と各マッチング整合器４３との間に、メイン発振器４２に接続されるマッチング整合器４３を切り替えるマッチング切替器４５が介在されている。このマッチング切替器４５に制御器４６が接続され、マッチング切替器４５は、制御器４６からの制御信号に基づいて、メイン発振器４２に接続されるマッチング整合器４３を切り替えるように構成されている。

また、制御器４６に、各洗浄槽１０の振動子３０の振動子インピーダンスを測定する測定器４８が接続されている。なお、測定器４８は、複数の振動子単体３１が結線された振動子３０毎に各振動子３０の振動子インピーダンスを測定するようになっている。そして、制御器４６は、測定器４８により予め測定された振動子インピーダンスに基づいて、各洗浄槽１０の振動子３０に対して、この振動子３０の振動子インピーダンスに対応するマッチング整合器４３を選択し、超音波振動を生じさせる振動子３０に対して選択されたマッチング整合器４３が、メイン発振器４２に接続されているマッチング整合器４３と異なる場合には、マッチング整合器４３を切り替えるようにマッチング切替器４５を制御するように構成されている。

ところで、各マッチング整合器４３は、図７に示すように、対応可能な振動子インピーダンスの幅を有している。すなわち、制御器４６は、超音波振動を生じさせる振動子３０の振動子インピーダンスが範囲Ａに含まれる場合には第１マッチング整合器４３ａを選択し、振動子インピーダンスが範囲Ｂに含まれる場合には第２マッチング整合器４３ｂを選択するようになっている。なお、図７には、測定器４８により測定された振動子３０の振動子インピーダンス値の例として、多数の点を示している。

また、上述したように、メガソニックコントローラ４０の超音波発振器４１と各洗浄槽１０の振動子３０との間に、超音波発振器４１に接続される振動子３０を切り替える出力切替器５０が介在されている。この出力切替器５０に制御器４６が接続され、出力切替器５０は、制御器４６からの制御信号に基づいて、超音波発振器４１に接続される振動子３０を切り替えるように構成されている。このようにして、制御器４６は、一の洗浄槽１０の振動子３０に超音波振動を生じさせるタイミングと、他の洗浄槽１０の振動子３０に超音波振動を生じさせるタイミングが重ならないように超音波発振器４１および出力切替器５０を制御する（排他制御）ようになっている。

なお、制御器４６は、振動子３０の切り替えとマッチング整合器４３の切り替えを同時に行うように出力切替器５０およびマッチング切替器４５を制御する。すなわち、制御器４６は、マッチング切替器４５と出力切替器５０とを連動して制御するように構成されている。このことにより、メイン発振器４２と振動子３０とを迅速に接続させることができる。

本実施の形態においては、制御器４６はコンピュータを含み、このコンピュータが記録媒体４９に予め記憶されたプログラムを実行することによって、超音波洗浄装置１を用いたウエハＷの洗浄が実施されるようになっている。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち本実施の形態による超音波洗浄方法について図８を用いて説明する。

まず、図６に示すように、測定器４８により各洗浄槽１０に取り付けられた振動子３０の振動子インピーダンスが測定される（第１工程）。

次に、各洗浄槽１０の振動子３０に対して、この振動子３０の振動子インピーダンスに対応するマッチング整合器４３が選択される（第２工程）。この場合、制御器４６により、測定された振動子３０の振動子インピーダンスに基づいて、各振動子３０の振動子インピーダンスに対応するマッチング整合器４３が選択されて、振動子３０とマッチング整合器４３との対応関係が記憶される。すなわち、測定された第１振動子３０ａの振動子インピーダンスが、例えば図７に示す範囲Ａに含まれる場合には、第１マッチング整合器４３ａが選択され、第１振動子３０ａと第１マッチング整合器４３ａの対応関係が記憶される。また、測定された第２振動子３０ｂの振動子インピーダンスが、例えば図７に示す範囲Ｂに含まれる場合には、第２マッチング整合器４３ｂが選択され、第２振動子３０ｂと第２マッチング整合器４３ｂの対応関係が記憶される。

次に、２つの洗浄槽１０のうちの一方の洗浄槽（以下、第１洗浄槽１０ａと記す）に洗浄液が貯留される（第３工程）。この場合、まず、図２に示すように、制御器４６からの制御信号を受けて開閉弁６８が開き、純水供給源６５から切換弁６３を介して洗浄液供給ノズル６１に純水が供給される。この際、切換弁６３は、制御器４６により制御されて、洗浄液供給管６２に純水供給管６４が連通される。

純水を供給した後、制御器４６からの制御信号を受けて薬液ポンプ６９が駆動され、薬液タンク６７から切換弁６３を介して洗浄液供給ノズル６１に薬液が供給される。この際、切換弁６３は制御器４６により制御され、洗浄液供給管６２に薬液供給管６６が連通される。

貯留された洗浄液の液面が、第１洗浄槽１０ａの側壁１１の上端に設けられた切欠溝１５に達すると、洗浄液は、この切欠溝１５を通って第１洗浄槽１０ａから流出する。流出した洗浄液は、第１洗浄槽１０ａを収容する容器１６のパン（図示せず）に回収され、図示しないドレンから容器１６外部に排出される。この後においても、薬液タンク６７からの薬液の供給は継続される。

次に、第１洗浄槽１０ａ内の洗浄液にウエハＷが浸漬される（第４工程）。この場合、まず、図示しない搬送機構により搬送された複数枚、例えば５０枚のウエハＷが、ウエハボード２０の保持棒２１に形成された保持溝２３に係合して、保持棒２１に保持される。次に、制御器４６からの制御信号を受けて昇降機構（図示せず）が駆動され、ウエハＷが保持された保持棒２１が降下し、第１洗浄槽１０ａ内に挿入される。このようにして、洗浄液にウエハＷが浸漬される。

第１洗浄槽１０ａ内にウエハＷが浸漬された後、必要に応じて出力切替器５０により超音波発振器４１に接続される振動子３０が切り替えられる（第５工程）。すなわち、メイン発振器４２に第２洗浄槽１０ｂの第２振動子３０ｂが接続されている場合には、制御器４６からの制御信号を受けて、出力切替器５０により、メイン発振器４２に接続される振動子３０が、第２振動子３０ｂから第１振動子３０ａに切り替えられる。

この第５工程と同時に、超音波振動を生じさせる振動子３０に対して選択されたマッチング整合器４３が、メイン発振器４２に接続されているマッチング整合器４３と異なる場合には、メイン発振器４２に接続されるマッチング整合器４３が切り替えられる（第６工程）。すなわち、超音波発振器４１のメイン発振器４２に第２マッチング整合器４３ｂが接続されている場合には、まず、制御器４６は、記憶された第１振動子３０ａと第１マッチング整合器４３ａとの対応関係に基づいて、マッチング切替器４５に制御信号を発信する。その後、マッチング切替器４５により、メイン発振器４２に接続されるマッチング整合器４３が、第２マッチング整合器４３ｂから第１マッチング整合器４３ａに切り替えられる。

次に、第１洗浄槽１０ａの第１振動子３０ａに超音波発振器４１から出力切替器５０を介して高周波駆動電力（駆動信号）を送ることにより、この第１振動子３０ａに超音波振動を生じさせて、ウエハＷが超音波洗浄される（第７工程）。この場合、制御器４６のオシレータ部４７からの振動数指示を受けて、メイン発振器４２から第１マッチング整合器４３ａおよび出力切替器５０を介して第１振動子３０ａに高周波駆動電力が送られる。このことにより、第１振動子３０ａを効率良く超音波振動させることができ、ウエハＷの洗浄効率を向上させることができる。

第１振動子３０ａが超音波振動している間、この超音波振動は、第１洗浄槽１０ａの底板１４を透過して洗浄液に伝播される。このようにして、ウエハＷに付着したパーティクル等が除去される。この間、第１洗浄槽１０ａ内に薬液が供給され続けている。このことにより、ウエハＷから除去されて洗浄液の液面に浮かんだパーティクルを、オーバーフローする洗浄液とともに第１洗浄槽１０ａの切欠溝１５から流出させることができる。このため、洗浄液を清浄な状態に維持することができ、ウエハＷの洗浄効率を向上させることができる。

所定時間ウエハＷの超音波洗浄処理を行った後、第１洗浄槽１０ａ内のウエハＷのリンス処理が行われる（第８工程）。この場合、まず、薬液ポンプ６９を停止し、第１洗浄槽１０ａへの薬液の供給が止められる。次に、制御器４６は、開閉弁６８を開くとともに切換弁６３を動作して、純水供給源６５から第１洗浄槽１０ａに純水が供給される。その後、上述した第７工程と同様にして、第１振動子３０ａに超音波振動を生じさせて、洗浄液に超音波振動を伝播させる。

第３工程乃至第８工程を行っている間に、他方の洗浄槽（以下、第２洗浄槽１０ｂと記す）に、第３工程と同様にして洗浄液が貯留され（第９工程）、第４工程と同様にして第２洗浄槽１０ｂ内の洗浄液にウエハＷが浸漬される（第１０工程）。

第２洗浄槽１０ｂ内にウエハＷが浸漬された後、出力切替器５０により超音波発振器４１に接続される振動子３０が切り替えられる（第１１工程）。この場合、制御器４６からの制御信号を受けて、出力切替器５０により、メイン発振器４２に接続される振動子３０が、第１洗浄槽１０ａの第１振動子３０ａから第２洗浄槽１０ｂの第２振動子３０ｂに切り替えられる。

この第１１工程と同時に、超音波振動を生じさせる振動子３０に対して選択されたマッチング整合器４３が、メイン発振器４２に接続されているマッチング整合器４３と異なる場合には、マッチング整合器４３が切り替えられる（第１２工程）。本実施の形態においては、上述したように、第１振動子３０ａに第１マッチング整合器４３ａが選択されるとともに、第２振動子３０ｂに第２マッチング整合器４３ｂが選択されているため、マッチング整合器４３の切り替えが行われる。この場合、まず、制御器４６は、記憶された第２振動子３０ｂと第２マッチング整合器４３ｂとの対応関係に基づいて、マッチング切替器４５に制御信号を発信する。その後、マッチング切替器４５により、メイン発振器４２に接続されるマッチング整合器４３が、第１マッチング整合器４３ａから第２マッチング整合器４３ｂに切り替えられる。

なお、第２振動子３０ｂの振動子インピーダンスに対応するマッチング整合器４３として第１マッチング整合器４３ａが選択されている場合には、制御器４６からマッチング切替器４５に制御信号が発信されることはなく、マッチング整合器４３の切り替えは行われない。

次に、第２洗浄槽１０ｂの第２振動子３０ｂに超音波発振器４１から出力切替器５０を介して高周波駆動電力を送ることにより、この第２振動子３０ｂに超音波振動を生じさせて、ウエハＷが超音波洗浄される（第１３工程）。この第１３工程では、上述した第７工程と同様にして、ウエハＷの超音波洗浄が行われる。

その後、上述した第８工程と同様にして、第２洗浄槽１０ｂ内のウエハＷのリンス処理が行われる（第１４工程）。

一方、第１３工程および第１４工程を行っている間に、第１洗浄槽１０ａにおいて、以下の工程が行われる。すなわち、洗浄液に浸漬しているウエハＷが第１洗浄槽１０ａから搬出される（第１５工程）。この場合、制御器４６からの制御信号を受けてウエハボード２０の昇降機構が駆動され、ウエハＷが保持された保持棒２１が上昇し、第１洗浄槽１０ａからウエハＷが搬出されて、ウエハＷが保持棒２１から図示しない搬送機構に引き渡される。

その後、第４工程と同様にして第１洗浄槽１０ａ内の洗浄液にウエハＷが浸漬される（第１６工程）。

第１洗浄槽１０ａ内の洗浄液にウエハＷが浸漬された後、出力切替器５０により超音波発振器４１に接続される振動子３０が切り替えられる（第１７工程）。この第１７工程では、上述した第１１工程と同様にして、超音波発振器４１のメイン発振器４２に接続される振動子３０が、第２振動子３０ｂから第１振動子３０ａに切り替えられる。

この第１７工程と同時に、超音波発振器４１のメイン発振器４２に接続されるマッチング整合器４３が切り替えられる（第１８工程）。この第１８工程では、上述した第１２工程と同様にして、メイン発振器４２に接続されるマッチング整合器４３が、第２マッチング整合器４３ｂから第１マッチング整合器４３ａに切り替えられる。

その後、上述した工程を適宜繰り返すことにより、第１洗浄槽１０ａおよび第２洗浄槽１０ｂにおいて、ウエハＷを順次超音波洗浄することができる。

なお、第１洗浄槽１０ａ内および第２洗浄槽１０ｂ内の洗浄液は、必要に応じて交換される。例えば、第１洗浄槽１０ａ内の洗浄液を交換する場合、まず、図５に示すように、制御器４６からの制御信号に基づいて、排出弁機構８０のシリンダ装置８４が駆動されて、弁体８２が被当接部８１から引き離される。このことにより、排液口８５を通って洗浄液が排出され、第１洗浄槽１０ａ内の洗浄液を短時間で排出することができる。洗浄液の排出が終了した後、シリンダ装置８４が駆動されて弁体８２が被当接部８１に当接され、被当接部８１と弁体８２との間が気水密に維持される。その後、上述した第３工程と同様にして、第１洗浄槽１０ａに洗浄液が貯留される。このようにして、洗浄液が交換される。

このように本実施の形態によれば、制御器４６により出力切替器５０が制御されて、単一の超音波発振器４１に接続される振動子３０が切り替えられる。このことにより、この単一の超音波発振器４１によって、２つの洗浄槽１０のうちいずれか一の洗浄槽１０の振動子３０に超音波振動を生じさせることができる。すなわち、超音波発振器４１から、第１洗浄槽１０ａの第１振動子３０ａに超音波振動を生じさせるタイミングと、第２洗浄槽１０ｂの第２振動子３０ｂに超音波振動を生じさせるタイミングが重ならないように、各洗浄槽１０ａ、１０ｂにおいてウエハＷを超音波洗浄することができる。この結果、２つの洗浄槽１０の振動子３０のいずれかに単一の超音波発振器４１により超音波振動を生じさせることができ、２つの洗浄槽１０を有する超音波洗浄装置１の小型化および低価格化を図ることができる。

なお、上述した実施の形態においては、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。以下、代表的な変形例について述べる。

すなわち、本実施の形態においては、超音波発振器４１は、第１マッチング整合器４３ａおよび第２マッチング整合器４３ｂを有している例について述べた。しかしながらこのことに限られることはなく、超音波発振器４１は、３つ以上のマッチング整合器４３を有するように構成してもよい。この場合には、各洗浄槽１０に取り付けられている振動子３０の振動子インピーダンスに対して、より一層適切なマッチング整合器４３を選択することができ、振動子３０をより一層効率良く超音波振動させることができる。

また、本実施の形態においては、２つの洗浄槽１０が設置されている例について述べているが、３つ以上の洗浄槽１０が設置され、各洗浄槽１０に振動子３０が取り付けられている場合においても、本発明を適用することができる。

また、本実施の形態においては、各洗浄槽１０が容器１６に収容され、この容器１６の底部に、洗浄槽１０から流出した洗浄液を回収するパンが配設されている例について述べた。しかしながらこのことに限られることはなく、各洗浄槽１０が、洗浄液を貯留する内槽と、内槽からオーバーフローする洗浄液を回収する外槽とを有していてもよい。この場合、外槽に、洗浄液を内槽内に配設される洗浄液供給ノズルに供給する循環管路が連結されていてもよく、あるいは外槽に洗浄液を排出する排出弁機構が設けられていてもよい。

また、本実施の形態においては、各洗浄槽１０内に、２つの洗浄液供給ノズル６１が設けられている例について述べた。しかしながらこのことに限られることはなく、図１に示すように、４つの洗浄液供給ノズル６１を設けても良い。

また、本実施の形態においては、各洗浄槽１０の底板１４をアモルファスカーボンまたは炭化ケイ素により形成し、この底板１４の肉厚を比較的厚く（例えば、６．５ｍｍ）して振動子３０を直接取り付ける例について述べた。しかしながらこのことに限られることはなく、底板１４の肉厚をこれよりも薄くし、この底板１４に音波透過性が良好なステンレス性の補強用板を介在させて振動子３０を取り付けるように構成してもよい。この場合においても、振動子３０からの超音波を効率良く透過させることができる。

また、本実施の形態においては、各洗浄槽１０の底板１４に振動子３０が設けられているが、これに限らず、各洗浄槽１０の側部または上方に振動子３０を取り付けるようにしても良い。この場合においても、各洗浄槽１０においてウエハＷを確実に超音波洗浄することができる。

さらに、本実施の形態においては、洗浄槽１０の底板１４に振動子３０が直接取り付けられている。しかしながらこのことに限られることはなく、洗浄槽１０の下方に、洗浄槽１０の少なくとも底部が浸漬するように純水を貯留した追加の槽（図示せず）を設けて、この追加の槽の底部に振動子３０を取り付けるように構成しても良い。この場合、振動子３０から生じた超音波振動は、追加の槽の純水を介して洗浄槽１０に伝播され、洗浄槽１０においてウエハＷを確実に超音波洗浄することができる。

ここで、上述した実施の形態についてのいくつかの変形例を述べたが、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

ところで、上述したように、超音波洗浄装置１はコンピュータを含む制御器４６を有している。この制御器４６により、超音波洗浄装置１の各構成要素が動作し、ウエハＷの洗浄が実施されるよう構成されている。そして、超音波洗浄装置１を用いたウエハＷの洗浄を実施するために、制御器４６のコンピュータによって実行されるプログラムを記録した記録媒体４９も本件の対象である。ここで、記録媒体４９は、ＲＯＭまたはＲＡＭなどのメモリーでもよく、また、ハードディスクまたはＣＤ−ＲＯＭなどのディスク状の記録媒体４９であってもよい。

なお、以上の説明においては、本発明による超音波洗浄装置１、超音波洗浄方法、およびこの超音波洗浄方法を実行するためのコンピュータプログラムが記録された記録媒体４９を、半導体ウエハＷの洗浄処理に適用した例を示している。しかしながらこのことに限られることはなく、ＬＣＤ基板またはＣＤ基板等、種々の基板等の洗浄に本発明を適用することも可能である。

１ 超音波洗浄装置
１０ 洗浄槽
１０ａ 第１洗浄槽
１０ｂ 第２洗浄槽
１１ 側壁
１２ パッキング
１３ 固定ボルト
１４ 底板
１５ 切欠溝
１６ 容器
２０ ウエハボード
２１ 保持棒
２２ 基部
２３ 保持溝
３０ 振動子
３０ａ 第１振動子
３０ｂ 第２振動子
３１ 振動子単体
４０ メガソニックコントローラ
４１ 超音波発振器
４２ メイン発振器
４３ マッチング整合器
４３ａ 第１マッチング整合器
４３ｂ 第２マッチング整合器
４４ 駆動電源部
４５ マッチング切替器
４６ 制御器
４７ オシレータ部
４８ 測定器
４９ 記録媒体
５０ 出力切替器
６０ 洗浄液供給装置
６１ 洗浄液供給ノズル
６１ａ 管状ノズル本体
６１ｂ 第１ノズル孔
６１ｃ 第２ノズル孔
６２ 洗浄液供給管
６３ 切換弁
６４ 純水供給管
６５ 純水供給源
６６ 薬液供給管
６７ 薬液タンク
６８ 開閉弁
６９ 薬液ポンプ
８０ 排出弁機構
８１ 被当接部
８２ 弁体
８３ ピストンロッド
８４ シリンダ装置
８５ 排液口
１００ 超音波洗浄装置
１０１ 洗浄槽
１０２ 超音波発振器
Ｗ ウエハ

Claims (9)

1. 洗浄液を貯留する複数の洗浄槽と、
   各洗浄槽内に挿入可能に設けられ、被処理体を保持して洗浄液に浸漬する被処理体保持装置と、
   各洗浄槽に設けられた振動子と、
   各振動子に超音波振動を生じさせる単一の超音波発振器と、
   この超音波発振器と各洗浄槽の振動子との間に介在され、当該超音波発振器に接続される振動子を切り替える出力切替器と、
   超音波発振器および出力切替器を制御する制御器と、を備え、
   制御器は、一の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせるタイミングと、他の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせるタイミングが重ならないように超音波発振器および出力切替器を制御することを特徴とする超音波洗浄装置。
2. 超音波発振器は、発振器本体と、発振器本体と出力切替器との間に設けられ、各々が互いに異なる振動子インピーダンスに対応する複数のマッチング整合器と、発振器本体と各マッチング整合器との間に介在され、当該発振器本体に接続されるマッチング整合器を切り替えるマッチング切替器とを有し、
   制御器は、各洗浄槽の振動子に対して、この振動子の振動子インピーダンスに対応するマッチング整合器を選択し、超音波振動を生じさせる振動子に対して選択されたマッチング整合器が、発振器本体に接続されているマッチング整合器と異なる場合には、マッチング整合器を切り替えるようにマッチング切替器を制御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。
3. 制御器は、振動子の切り替えとマッチング整合器の切り替えを同時に行うように出力切替器およびマッチング切替器を制御することを特徴とする請求項２に記載の超音波洗浄装置。
4. 各洗浄槽の振動子の振動子インピーダンスを測定する測定器を更に備え、
   制御器は、この測定器により測定された振動子インピーダンスに基づいて、対応するマッチング整合器を選択することを特徴とする請求項２または３に記載の超音波洗浄装置。
5. 各々に振動子が設けられた複数の洗浄槽のうち一の洗浄槽の振動子に対して、単一の超音波発振器から出力切替器を介して駆動信号を送ることにより、当該一の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせて、当該一の洗浄槽内の洗浄液に浸漬された被処理体を洗浄する工程と、
   超音波発振器から出力切替器を介して他の洗浄槽の振動子に駆動信号を送ることにより、当該他の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせて、当該他の洗浄槽内の洗浄液に浸漬された被処理体を洗浄する工程と、を備え、
   一の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせるタイミングと、他の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせるタイミングが重ならないように被処理体が洗浄されることを特徴とする超音波洗浄方法。
6. 超音波発振器は、発振器本体と、発振器本体と出力切替器との間に設けられ、各々が互いに異なる振動子インピーダンスに対応する複数のマッチング整合器とを有しており、
   各洗浄槽の振動子に対して、この振動子の振動子インピーダンスに対応するマッチング整合器を選択する工程と、
   超音波振動を生じさせる振動子に対して選択されたマッチング整合器が、発振器本体に接続されているマッチング整合器と異なる場合には、発振器本体に接続されるマッチング整合器を切り替える工程と、を更に備え、
   マッチング整合器を切り替えた後、振動子に超音波振動を生じさせて被処理体が洗浄されることを特徴とする請求項５に記載の超音波洗浄方法。
7. 振動子を切り替える工程とマッチング整合器を切り替える工程は、同時に行われることを特徴とする請求項６に記載の超音波洗浄方法。
8. 各洗浄槽の振動子の振動子インピーダンスを測定する工程を更に備え、
   マッチング整合器を選択する工程において、測定された振動子インピーダンスに基づいて、対応するマッチング整合器が選択されることを特徴とする請求項６または７に記載の超音波洗浄方法。
9. 超音波洗浄方法を実行するためのコンピュータプログラムが記録された記録媒体であって、
   この超音波洗浄方法は、
   各々に振動子が設けられた複数の洗浄槽のうち一の洗浄槽の振動子に対して、単一の超音波発振器から出力切替器を介して駆動信号を送ることにより、当該一の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせて、当該一の洗浄槽内の洗浄液に浸漬された被処理体を洗浄する工程と、
   超音波発振器から出力切替器を介して他の洗浄槽の振動子に駆動信号を送ることにより、当該他の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせて、当該他の洗浄槽内の洗浄液に浸漬された被処理体を洗浄する工程と、を備え、
   一の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせるタイミングと、他の洗浄槽の振動子に超音波振動を生じさせるタイミングが重ならないように被処理体が洗浄されることを特徴とする記録媒体。

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