JP2519869B2 - 高周波洗浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコンウェハ、デバ
イスウェハ、ニッケルスタンパ、ハードディスクまたは
液晶表示装置用ガラス板等の被洗浄物を洗浄するための
高周波洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被洗浄物（例えばシリコンウェ
ハ）を洗浄するには、洗浄液が収容された洗浄槽内にシ
リコンウェハをカセットと共に入れ、前記洗浄槽の底面
または側面から高周波を照射して前記洗浄液に伝搬さ
せ、伝搬された高周波が前記ウェハに音波作用を与え微
細なパーティクルを除去する方法が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
洗浄方法では次のような問題があった。 （１）前記洗浄槽に配置した高周波振動子で高周波を放
射させると、その音圧分布は被洗浄物に対して均一にな
らないため、前記被洗浄物に対して洗浄むらが生じる。

【０００４】（２）バッチ処理により洗浄を行う場合に
は、被洗浄物の投影面積分だけ振動子の配列が必要にな
る。その結果、被洗浄物が大きくなればなるほど、振動
子とそれに接続される発振器等の数が増大するため、装
置コストが高くなる。

【０００５】（３）被洗浄物をカセットに収納して洗浄
する場合には、カセットの影となる部分への音波の透過
が非常に少ないために洗浄できない箇所が生じる。 本発明の目的は、シリコンウェハ等の被洗浄物を均一に
洗浄することが可能な安価な高周波洗浄装置を提供しよ
うとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる高周波洗
浄装置は、液体が収容された外槽と、前記外槽内に底面
が前記外槽の底面から所望距離隔てるように収納された
ガラスまたは金属からなる洗浄槽と、前記洗浄槽内に収
容された洗浄液と、前記外槽に配置された高周波を放射
するための高周波振動子と、前記外槽内に配置され、前
記振動子から放射された高周波を前記洗浄槽の底面を通
して前記洗浄液内に反射させる傾動自在な反射板と、前
記反射板を傾動させる駆動手段とを具備したことを特徴
とするするものである。

【０００７】本発明に係わる別の高周波洗浄装置は、液
体が収容された外槽と、前記外槽内に底面が前記外槽の
底面から所望距離隔てるように収納されたガラスまたは
金属からなる洗浄槽と、前記洗浄槽内に収容された洗浄
液と、前記外槽内に配置され、振動子を収納した傾動自
在な箱型支持部材と、前記支持部材を傾動させる駆動手
段とを具備したことを特徴とするものである。

【０００８】前記外槽に収容される液体としては、例え
ば水を挙げることができる。前記洗浄槽の材料である金
属としては、例えばステンレスを挙げることができる。

【０００９】前記振動子からの高周波が透過される洗浄
槽の底面の厚さは、前記高周波の波長をλとすると、高
周波を効率よく透過させる観点から、１／２λの正数倍
にすることが好ましい。特に、前記洗浄槽の底面は前記
反射板の傾動または振動子が収納された箱型支持部材の
傾動により高周波が斜め方向から入射されることから、
前記高周波が前記底面に対して直角に入射される箇所で
１／２λの正数倍の厚さを有し、前記箇所を中心に外側
に位置する底面部分に向かって厚さが薄くなるようにし
て前記斜め方向から入射される高周波に対しても１／２
λの正数倍の厚さになるようにすることが好ましい。こ
のような底面は、例えば二等辺三角柱の頂辺が下側に向
いた形状にすることにより達成される。

【００１０】前記洗浄槽内に収容される洗浄液は、被洗
浄物の種類により適宜選択される。例えば、シリコンウ
ェハを被洗浄物として用いる場合には洗浄液としてアン
モニアと過酸化水素の混合水溶液、塩酸と過酸化水素の
混合水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、または超純水等
が用いられる。ハードディスク、液晶表示装置用ガラス
板を被洗浄物として用いる場合には、洗浄液として各種
界面活性剤を含む水溶液、界面活性剤を含む有機溶剤等
が用いられる。

【００１１】前記振動子は、例えば１００ｋＨｚ〜３Ｍ
Ｈｚの高周波を放射するものが好ましい。前記反射板の
厚さは、前記振動子から放射された高周波の波長をλと
すると、前記高周波を全反射させる観点から、１／４λ
の奇数倍にすることが好ましい。

【００１２】

【作用】本発明に係わる高周波洗浄装置によれば、外槽
に配置された高周波振動子から高周波を放射し、前記外
槽内に配置された反射板で前記高周波を反射させると共
に駆動手段より前記反射板を傾動することにより、前記
振動子から放射された高周波を洗浄液が収容された洗浄
槽の底面を通して前記洗浄槽内の被洗浄物に均一に照射
できる。その結果、前記被洗浄物を高い洗浄度で洗浄で
きる。また、振動子の面積を縮小でき、しかも前記振動
子に接続する発振器の数も減少できるため、トータル的
な装置コストを大幅に低下させることができる。

【００１３】本発明に係わる別の高周波洗浄装置によれ
ば、外槽内に配置され、箱型支持部材に収納されたた高
周波振動子から高周波を放射すると共に駆動手段より前
記支持部材を傾動することにより、前記振動子から放射
された高周波を洗浄液が収容された洗浄槽の底面を通し
て前記洗浄槽内の被洗浄物に均一に照射できる。その結
果、前記被洗浄物を高い洗浄度で洗浄できる。また、ト
ータル的な装置コストを大幅に低下させることができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。 実施例一 図１は、本実施例１の高周波洗浄装置を示す分解斜視
図、図２は図１の断面図、図３は図１の洗浄槽底面の拡
大断面図である。例えばステンレスからなる矩形状の外
槽１の内側面には、振動子収納ボックス２およびモータ
収納ボックス３が互いに所定距離隔てて対向配置されて
いる。前記ボックス２、３間には、中間底４が前記各ボ
ックス２、３と一体的に形成されている。

【００１５】前記モータ収納ボックス３と対向する前記
振動子収納ボックス２の側面には、開口部５が形成され
ている。前記開口部５を含む前記ボックス２の側面付近
には、金属、例えばステンレスからなる輻射板６が枠状
パッキン７を介して配置され、かつ前記輻射板６はネジ
により前記ボックス２の側面に固定されている。前記輻
射板６の前記モータ収納ボックス３と対向する面と反対
側の面には、例えば２ＭＨｚの高周波を放射する高周波
振動子８が取着されている。前記振動子８は、リードを
介して前記外槽１の外部に配置された発振器（図示せ
ず）に接続されいる。前記モータ収納ボックス３内に
は、可変モータ９が収納され、かつ前記モータ９は前記
外槽１内に配置された支持台１０上に固定されている。
前記モータ９の駆動軸１１は、前記外槽１の側壁を貫通
して外部に突出されている。前記駆動軸１１の前記外槽
１の側壁から突出した部分には、例えば時計回り方向に
回転させるカム１２が軸着されている。前記ボックス
２、３間の凹部には、反射板１３が傾動自在に配置され
ている。前記反射板１２は、初期位置が４５゜傾斜され
ている。また、前記反射板１２は前記振動子８から放射
される高周波の波長をλとしたとき、１／４λの奇数倍
の厚さを有する。前記反射板１３には、軸１４が取り付
けられている。前記軸１４の一端は、支持板１５に軸支
され、かつ他端は前記外槽１の側壁を液密に貫通して外
部に突出されている。前記軸１４の前記外槽１の側壁か
ら突出した部分は、小円板１６が一体的に形成された円
板１７が軸支されている。前記カム１２と前記軸１４と
は、２本のレバー１８、１９からなるリンク機構２０に
より連結されている。前記一方のレバー１８と前記カム
１２、前記各レバー１８、１９間は、それぞれピン２
１、２２によりれ連結されている。また、前記他方のレ
バー１９の前記ピン２２の連結部と反対側の端部は前記
軸１４が軸着されている。このようなモータ９、駆動軸
１１、カム１２、リンク機構２０等を備える駆動手段に
おいて、前記モータ９により駆動軸１１を例えば時計回
り方向に回転すると、前記カム１２およびリンク機構２
０により前記反射板１３に取り付けられた前記軸１４が
例えば９０゜の円弧運動に変換されるため、前記反射板
１３が初期位置（４５゜傾斜）を起点として左右に２
２．５゜の周角度で傾動される。前記ボックス２、３お
よび前記中間底４で区画された前記外槽１内には、例え
ば水２３が収容されている。前記外槽１の対向する内側
面の開口付近には、後述する洗浄槽を支持するための受
板２４ａ、２４ｂが水平方向に突出して設けられてい
る。

【００１６】例えばガラスからなる矩形状の洗浄槽２５
は、その下部付近の外側面に取着された係合板２６ａ、
２６ｂを前記外槽１の前記受板２４ａ、２４ｂ上に載置
し、図示しないネジにより固定することにより前記外槽
１内にその底面が前記ボックス２、３の上面に対して所
望距離隔てるように収納されている。前記洗浄槽２５の
底面には、開口部２７が形成され、かつ前記開口部２７
を含む周辺の前記底面にはガラス製底板２８が取り付け
られている。前記底板２８は、図３に示すように前記振
動子８から放射される高周波（波長；λ）が直角に入射
される頂点で１／２λの正数倍の厚さを有し、前記頂点
から外側に向かうにしたがって厚さが薄くなり、前記斜
め方向から入射される高周波に対しても１／２λの正数
倍の厚さになるように二等辺三角柱の頂辺が下側に向い
た形状になっている。前記洗浄槽２５内には、洗浄液、
例えば超純水２９が収容されている。前記洗浄槽２５の
上部付近には、前記洗浄槽２５からオーバーフローした
超純水２９が流れ込む有底矩形状容器３０が取り付けら
れている。

【００１７】次に、前述した高周波洗浄装置の作用を説
明する。まず、被洗浄物、例えばシリコンウェハ３１を
複数枚収納したカセット３２を洗浄槽２５内に入れ、超
純水２９を前記洗浄槽２５内に収容する。洗浄操作の準
備完了した後、図示しない発振器をオンして外槽１のボ
ックス２側面の輻射板６に取着した振動子８を駆動する
と、例えば２ＭＨｚの高周波（波長；λ）３３が前記輻
射板６から水平方向に放射される。前記高周波３３の放
射方向には、初期位置が４５゜傾斜した１／４λの奇数
倍の厚さを有する反射板１３が配置されているため、前
記高周波３３は図４の（ｂ）に示すように前記反射板１
３で大部分が反射されて垂直上方に放射される。前記反
射板１３による高周波３３の反射に際し、駆動手段であ
る可変モータ９により駆動軸１１を例えば時計回り方向
に回転すると、カム１２および２本のレバー１８、１９
からなるリンク機構２０により前記反射板１３に取り付
けられた軸１４が例えば９０゜の円弧運動に変換される
ため、前記反射板１３が初期位置（４５゜傾斜）を起点
として左右に２２．５゜の周角度で傾動される。その結
果、前記反射板１３が初期位置から左側に２２．５゜傾
動されると、図４の（ａ）に示すように垂直方向に対し
て左側に４５゜傾いた方向に高周波３３が放射される。
前記反射板１３が初期位置から右側に２２．５゜傾動さ
れると、図４の（ｃ）に示すように垂直方向に対して右
側に４５゜傾いた方向に高周波３３が放射される。

【００１８】このように前記反射板１３を初期位置を起
点にして左右に傾動させることによって、前記高周波３
３は垂直方向を起点として左右に４５゜の周角度の円弧
を描くように放射され、放射された高周波３３は前記外
槽１に取り付けられた洗浄槽２５の底板２８を透過して
前記カセット３２に収納されたシリコンウェハ３１全体
に音波作用を与えるため、前記ウェハ３１に付着された
パーティクルが均一に除去される。この際、前記底板２
８は前述した図３に示すように高周波の入射方向に対す
る厚さが常に１／２λの正数倍の厚さになるように逆矩
形錐形状を有するため、前記高周波３３が異なる角度か
ら入射されても、高周波３３をほぼ全透過させることが
可能になる。また、高周波３３を前述したように所望の
角度の円弧を描くように掃引することによってウェハ３
１がカセット３２に収納されて前記洗浄槽２５に設置し
た場合でも、前記カセット３２の下部開口から前記ウェ
ハ３１の全面に音波作用を与えることができる。

【００１９】したがって、前記カセット３２に収納され
た複数枚のシリコンウェハ３１を高い清浄度で洗浄する
ことができる。また、前記高周波の掃引を１つの高周波
振動子８を用いて行うことができるため、低コストの高
周波洗浄装置を実現することができる。

【００２０】さらに、可変モータ８により前記駆動軸１
１の回転速度を制御すれば前記反射板１３の傾動速度を
調節できるため、前記反射板１３で反射される前記高周
波３３の掃引を前記シリコンウェハ３１の汚染状態や前
記洗浄槽２５内での配置状態等に見合った速度に設定す
ることが可能になる。

【００２１】実施例２ 図５は、実施例２の高周波洗浄装置を示す断面図であ
る。なお、前述した図１および図２と同様な部材は同符
号を付して説明を省略する。

【００２２】実施例２の高周波洗浄装置は、可変モータ
９、駆動軸１１、カム１２およびリンク機構２０等を備
える駆動手段により傾動される初期位置が水平な状態の
例えばステンレスからなる箱型支持部材３４がボックス
２、３間の凹部に軸１４に取り付けられて配置されてい
る。前記箱型支持部材３４の上部内面には、高周波振動
板８が取り付けられている。なお、前記振動板８の取付
け場所である前記支持部材３４の上壁は輻射板を兼用し
ている。前記振動子８は、リードを介して前記外槽１の
外部に配置された発振器（図示せず）に接続されいる。

【００２３】このような構成によれば、図示しない発振
器をオンして初期位置が水平な箱型支持部材３４内の振
動子８を駆動すると、例えば２ＭＨｚの高周波（波長；
λ）３３が垂直上方に放射される。この際、駆動手段で
ある可変モータ９により駆動軸１１を例えば時計回り方
向に回転すると、カム１２および２本のレバー１８、１
９からなるリンク機構２０により前記支持部材３４に取
り付けた軸１４が例えば９０゜の円弧運動に変換される
ため、前記支持部材３４が水平な初期位置を起点として
左右に４５゜の周角度で傾動され、前記振動子８から放
射される高周波３３が垂直方向を起点として左右に４５
゜の周角度の円弧を描くように放射され、放射された高
周波３３は前記外槽１に取り付けられた洗浄槽２５の底
板２８を透過して前記カセット３２に収納されたシリコ
ンウェハ３１全体に音波作用を与えるため、前記ウェハ
３１に付着されたパーティクルが均一に除去される。ま
た、高周波３３を前述したように所望の角度の円弧を描
くように掃引することによってウェハ３１がカセット３
２に収納されて前記洗浄槽２５に設置した場合でも、前
記カセット３２の下部開口から前記ウェハ３１の全面に
音波作用を与えることができる。したがって、高周波振
動子８を１つ備えた安価な高周波洗浄装置により前記カ
セット３２に収納された複数枚のシリコンウェハ３１を
高い清浄度で洗浄することができる。

【００２４】また、可変モータ８により前記駆動軸１１
の回転速度を制御すれば前記箱型支持部材３４の傾動速
度を調節できるため、前記箱型支持部材３４内の振動子
８から放射される高周波３３の掃引を前記シリコンウェ
ハ３１の汚染状態や前記洗浄槽２５内での配置状態等に
見合った速度に設定することが可能になる。

【００２５】なお、前記実施例では高周波を垂直方向を
起点として左右に４５゜の周角度の円弧を描くように放
射したが、洗浄槽内に配置される被洗浄物の形状等によ
り任意の周角度に変更してもよい。

【００２６】前記実施例では輻射板や箱型支持部材をス
テンレスにより形成したが、タンタル等の他の金属で形
成してもよい。前記実施例では、シリコンウェハの洗浄
に適用した例を説明したが、デバイスウェハ、ニッケル
スタンパ、ハードディスクまたは液晶表示装置用ガラス
板等の被洗浄物の洗浄にも同様に適用できる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によればシ
リコンウェハ等の被洗浄物を均一に洗浄することが可能
な安価な高周波洗浄装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における高周波洗浄装置を示
す分解斜視図。

【図２】図１の高周波洗浄装置を示す断面図。

【図３】図１の要部断面図。

【図４】反射板の傾動による高周波の掃引を説明するた
めの概略図。

【図５】本発明の実施例２における高周波洗浄装置を示
す断面図。

【符号の説明】

１…外槽、２、３…ボックス、８…振動板、９…可変モ
ータ、１３…反射板、１２…カム、２０…リンク機構、
２３…純水、２５…洗浄槽、２８…底板、２９…超純
水、３１…シリコンウェハ、３２…カセット、３３…高
周波、３４…箱型支持部材。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体が収容された外槽と、 前記外槽内に底面が前記外槽の底面から所望距離隔てる
   ように収納されたガラスまたは金属からなる洗浄槽と、 前記洗浄槽内に収容された洗浄液と、 前記外槽に配置された高周波を放射するための高周波振
   動子と、 前記外槽内に配置され、前記振動子から放射された高周
   波を前記洗浄槽の底面を通して前記洗浄液内に反射させ
   る傾動自在な反射板と、 前記反射板を傾動させる駆動手段とを具備したことを特
   徴とする高周波洗浄装置。
2. 【請求項２】 液体が収容された外槽と、 前記外槽内に底面が前記外槽の底面から所望距離隔てる
   ように収納されたガラスまたは金属からなる洗浄槽と、 前記洗浄槽内に収容された洗浄液と、 前記外槽内に配置され、振動子を収納した傾動自在な箱
   型支持部材と、 前記支持部材を傾動させる駆動手段とを具備したことを
   特徴とする高周波洗浄装置。