JP2647352B2 - 半導体ウエハー洗浄装置 - Google Patents

半導体ウエハー洗浄装置

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JP2647352B2
JP2647352B2 JP6286772A JP28677294A JP2647352B2 JP 2647352 B2 JP2647352 B2 JP 2647352B2 JP 6286772 A JP6286772 A JP 6286772A JP 28677294 A JP28677294 A JP 28677294A JP 2647352 B2 JP2647352 B2 JP 2647352B2
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    • Y10S134/00—Cleaning and liquid contact with solids
    • Y10S134/902—Semiconductor wafer

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハー洗浄装
置に関し、特に半導体ウエハーを洗浄するための超音波
ジェット洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造においては、多くの工
程でシリコン・ウエハーやマイクロ電子部品の洗浄が必
要となる。一般に、このようなシリコン・ウエハーやマ
イクロ電子部品の洗浄は、スピン洗浄システムあるいは
スピン洗浄装置を用いて行なわれている。これらのスピ
ン洗浄システムでは、８４４ｇ／ｍｍ2 （１２００ｐｓ
ｉ）程度の高圧のウォーター・ジェットを用いており、
これを垂直に噴射して、その下に配置した部品に当て、
洗浄を行なっている。部品は典型的には、ウォーター・
ジェットに直角な平面上に配置する。ウォーター・ジェ
ットのノズルは往復運動を行なうアームに取り付け、部
品の各部をアクセスできるようにしている。しかし、こ
の高圧のウォータ・ジェットによって破損が生じること
がしばしばあり、特に修理した回路を洗浄する場合に顕
著である。従来のスピン洗浄装置で生じる力の数学的分
析によれば、極めて強い水平方向の力が、洗浄面でのウ
ォーター・ジェットの境界層領域において発生してい
る。これらの力は時に、修理回路の修理金属を破壊する
のに十分な力となる。それは配線が一般にせん断力に対
して弱いからである。高圧のウォーター・ジェットには
さらに次のような欠点がある。すなわち、高い水圧によ
って静電気的な帯電が大幅に増加し、その帯電量が大き
くなると、放電が発生する。そして、このような放電に
よってウエハー上の回路要素は破壊される場合がある。
【０００３】高圧スピン洗浄装置のさらなる欠点は、大
量生産には経済的に適さないという点にある。すなわ
ち、このようなスピン洗浄装置は、比較的高価な超純粋
脱イオン（ＤＩ）水を大量に必要とし、かつ水の圧力と
純度を保つために高価な高圧フィルタを必要とする。さ
らに、そのノズルは高圧によって摩耗し、一般に頻繁な
交換が必要である。また、高圧スピン洗浄装置には、交
換部品および部品交換の作業に比較的高いコストがかか
るという欠点もある。言うまでもなく、部品交換の際は
処理を行なえないという問題も生じる。
【０００４】文献“Spin-Clean Ultrasonic Jet Cleane
r ”(IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 34, N
o. 1, June 1991, pp. 449-450）には、改良したスピン
洗浄装置が開示されている。この装置では、５．２７ｇ
／ｍｍ2 （７．５ｐｓｉ）程度の低圧でウォーター・ジ
ェット動作を行なえる。この装置のチャンバにはトラン
スジューサが設けられており、それによって出力ノズル
付近でウォーター・ジェット内に超音波エネルギーが放
射される。このスピン洗浄装置の欠点は、多様な洗浄形
態に対応できないという点にある。すなわち、どのよう
な洗浄を行なうべきかは部品によって異なっているが、
それぞれの場合に音響エネルギーを簡単に最適化するこ
とができない。さらに、この装置では上記チャンバ内で
水が強く乱れるため、液体を経た洗浄対象への音響エネ
ルギーの伝達を最適化することが難しくなっている。こ
のスピン洗浄装置は音響エネルギーを最適化する手段あ
るいは測定する手段は備えておらず、また液体流のパタ
ーンを制御することもできない。
【０００５】従って、低圧の液体ジェット噴射が可能
で、超音波トランスジューサからのエネルギーを高い効
率で伝達でき、その結果、洗浄効率を向上させることが
できる半導体ウエハーあるいはマイクロ電子部品の洗浄
装置が必要である。このような装置は、個々の部品に応
じて効果的に洗浄を行なうためにも有用であろう。ま
た、このような装置は大量生産にも適したものとなろ
う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した問題および欠点を克服するスピン洗浄装置を提供す
ることにある。
【０００７】本発明の他の目的は、音響エネルギーの収
束超音波を液体ジェット内、特に洗浄対象の表面に効率
よく伝達することによって生成した最適な低圧液体ジェ
ットを得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】半導体ウエハーを、洗浄
面における所定の軸の周りに回転させて、半導体ウエハ
ーの表面から付着物を除去する本発明の半導体ウエハー
洗浄装置は、ハウジングと、収束超音波発生手段と、焦
点設定手段と、走査手段とを備えている。ハウジング
は、主軸と、供給源から洗浄液を受け入れる注入口と、
前記主軸を中心とし、洗浄液を排出する排出口とを有し
ている。収束超音波発生手段は、ハウジング内に主軸に
沿って配置されて、焦点に収束する音響エネルギーの超
音波を発生する。音響エネルギーの密度は上記焦点にお
いて最大となる。音響エネルギーの収束超音波は排出口
と同心で、かつ排出口に向かって進行して、排出口から
排出される洗浄液のジェット流を形成する。この洗浄液
のジェット流は縦力と、洗浄液にキャビテーションが発
生していないこととによって特徴づけられる。焦点設定
手段は、収束超音波発生手段の焦点をハウジングの主軸
に沿って、第１の焦点位置と第２の焦点位置との間に調
整可能に設定する。最後に、ハウジングに連結された走
査手段は、洗浄面上の所定の走査経路に沿って、ハウジ
ングに往復運動による走査を行なわせる。ここで、排出
口は洗浄面の方向に向いており、主軸は洗浄面にほぼ直
角となっている。
【０００９】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
詳しく説明する。なお、全図面を通じて同一の要素には
同一の符号を付した。図１および図２を参照して本発明
による洗浄装置１０について説明する。半導体ウエハ
ー、すなわち洗浄対象１２を、洗浄面（図３に符号１１
により示す）における所定の軸を中心に回転させつつ、
洗浄対象の付着物を洗浄あるいは洗浄対象から付着物を
除去する場合をもとに、洗浄装置１０について説明す
る。ウエハー１２は、従来からよく知られているように
して、回転可能なプラテンなどの洗浄面に固定支持す
る。また、その状態でウエハー１２は鉢容器内に配置す
る。モータ５はコントローラ６の制御のもとでウエハー
１２を回転させる。コントローラ６は、モータ５を望ま
しく動作させるようにプログラムしたコンピュータ・コ
ントローラなどの適切な制御手段によって構成できる。
コンピュータ・コントローラのプログラミングについて
はよく知られているので詳しい説明はここでは省略す
る。以下の説明はウエハー１２の洗浄に関して行なう
が、この洗浄装置１０は、磁気ディスクなど、他の同様
の対象を洗浄することにも適している。洗浄装置１０は
液体ジェット・セル１３を備え、そしてハウジング１
４、収束超音波発生手段１６、焦点設定手段１８、なら
びに走査手段２０を備えている。
【００１０】供給源（図示せず）からの洗浄用の液体
は、弁７、圧力レギュレータ８、ならびにフィルタ９を
通って液体ジェット・セル１３内に供給する。弁７は電
気的に制御できる適当な弁によって構成でき、コントロ
ーラ６によって制御するため、コントローラ６に電気的
に接続する。レギュレータ８は、洗浄用液体の圧力が約
０．７０３〜１７．６ｇ／ｍｍ2 （１〜２５ｐｓｉ）の
範囲の低圧となるように調整する適当なレギュレータに
よって構成できる。フィルタ９は既知の適当なフィルタ
によって構成でき、それによって洗浄液のフィルタリン
グを行なう。フィルタ９と、液体ジェット・セル１３の
ハウジング１４とはフレキシブル・チューブ３によって
接続する。
【００１１】図３を参照すると、液体ジェット・セル１
３のハウジング１４は、主軸１５を有するチャンバから
成り、そして第１の部分２２と第２の部分２４を有して
いる。ハウジング１４は、例えば金属などの適当な材料
によって構成でき、後述するような最低限必要な特性を
得ることができる。第１の部分２２はハウジング１４の
上の部分を形成しており、供給源（図示せず）からフレ
キシブル・チューブ３を通じて洗浄液を受け取る注入口
２６を有している。注入口２６の配置は、動作時および
使用時に洗浄液をハウジング１４内に入れたとき、でき
る限り洗浄液に乱流が生じないようなものとすることが
望ましい。
【００１２】第２の部分２４はハウジング１４の下の部
分を形成しており、洗浄液を排出するための排出口２８
を有している。第２の部分２４の特徴は、円錐を逆にし
た形のテーパー状の内壁２５を有していることである。
さらに具体的に説明すると、部分２４の内壁２５は、部
分２２の内壁２３と、それらの境界部ではほぼ整合して
おり、その後に内壁２５は、排出口２８のサイズにほぼ
一致する寸法にしだいに細くなっている。部分２４の内
壁２５が円錐形にテーパーがかかっていることにより、
ハウジング１４内での洗浄液の乱流を最小限のものとす
ることができる。
【００１３】排出口２８の中心は主軸１５であることが
望ましい。排出口２８は、断面直径が０．５〜１．０
（すなわち、５００〜１，０００μｍ）程度のノズルと
なっている。この排出口２８はよく知られた、層流を促
進するのに適したものとなっている。排出口２８は、好
ましくは図３に示すように、金属板２９の部分に円錐形
テーパー加工オリフィスを備えている。このオリフィス
は高度に研磨した滑らかな表面を有している。
【００１４】収束超音波発生手段１６を、ハウジング１
４内の主軸１５に沿って配置する。この収束超音波発生
手段１６は、焦点３０に収束する音響エネルギーの超音
波を発生する。音響エネルギーの密度は焦点３０におい
て最大となる。望ましくは、収束超音波発生手段１６
は、凹面３２を有する超音波トランスジューサによって
構成する。そして、焦点距離が１．６ｃｍの音響エネル
ギーの収束超音波が得られ、５，０００Ｗ／ｃｍ2 の音
響パワー密度が得られるようなものが好ましい。トラン
スジューサ１６には、Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ａｃｏｕｓ
ｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｆｒｅｍｏｎｔ，
Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）より市販されているものなどを
用いることができる。収束超音波発生手段１６は、０．
１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数で動作できる
ものを用いる。
【００１５】収束超音波発生手段１６は、それに電気的
に接続した適当な無線周波数（ＲＦ）発生器１７によっ
て駆動する。ＲＦ発生器１７はコントローラ６によって
望ましく制御し、超音波発生手段１６に望ましいＲＦ信
号を供給する。すなわち、コントローラ６によってＲＦ
発生器１７を制御し、収束超音波発生手段１６を０．１
ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数で動作させるこ
とが望ましい。
【００１６】収束超音波発生手段１６は、以下にさらに
詳しく説明するように、ハウジング１４内に適切に配置
し、音響エネルギーの超音波が排出口２８と同心で、か
つ排出口２８に向かって進行するようにする。すなわち
ハウジング１４内で、収束超音波を発生する、トランス
ジューサ１６の凹面を排出口２８に向ける。
【００１７】収束超音波発生手段１６の焦点３０は、矢
印３４によって示すように、焦点設定手段１８によって
ハウジング１４の主軸１５に沿って調整し、設定する。
より具体的には、焦点の位置は第１の焦点位置（図３）
と第２の焦点位置（図４）との間に設定する。すなわ
ち、トランスジューサ１６の焦点３０は、焦点設定手段
１８によって第１の焦点位置から第２の焦点位置までの
間の必要な位置に設定できる。望ましくは、設定手段１
８は、ハウジングの主軸に沿って第１のトランスジュー
サ位置から第２のトランスジューサ位置の間で移動させ
る手段によって構成し、それによって超音波トランスジ
ューサ１６の焦点を、ハウジング１４内の主軸１５に沿
った排出口２８に近接した第１の焦点位置と、主軸１５
に沿ったハウジング１４から離れた第２の焦点位置との
間に設定する。設定手段１８としては、例えば、可制御
スクリュー機構、油圧制御リニア・スペーサ、圧電素子
スペーサなどを用いることができ、それを超音波発生手
段１６とハウジング１４とに取り付け、トランスジュー
サ１６を移動させる。
【００１８】図３を再度参照すると、ハウジング１４内
での洗浄液の乱流をできる限り抑えるため、乱流低減手
段３６をハウジング１４内に取り付けている。この乱流
低減手段３６はハウジングの第１の部分２２と第２の部
分２４との中間の位置に配置する。この乱流低減手段３
６は望ましくは、ハウジング１４の主軸１５にほぼ直角
にハウジング１４に取り付けた開口板によって構成す
る。この開口板３６は一連の開口を有し、その一つは中
心開口であり、収束超音波発生手段１６を保持する。残
りの開口は適切な大きさを有し、収束超音波発生手段１
６の周りに配置してあり、ハウジング１４の第２の部分
２４内での洗浄液の層流を促進する。Ｏ−リング・ガス
ケットなどの適切な手段を開口板３６とトランスジュー
サ１６との間に設け、以下に説明するように、これら２
つの要素の相対的な移動を可能としつつ、洩れを防ぐた
めのシールとしている。
【００１９】図１〜３を再び参照すると、走査手段２０
はハウジング１４に適切に連結し、矢印３９で示すよう
に、ハウジング１４を、所定の走査経路３８に沿ってウ
エハー１２の洗浄面１１上で往復運動の形で走査する。
走査手段２０はハウジングを望ましい方向に維持し、そ
の排出口２８を洗浄面１１に向けさせ、そしてハウジン
グ１４の主軸１５は洗浄面１１にほぼ直角となるように
する。走査手段２０はさらに個々の洗浄動作において必
要となる、垂直方向の適切な間隔（例えば、０．０５〜
５ｃｍ程度）をハウジング１４と洗浄面１１（従ってウ
エハー）との間に保つ。この走査手段２０は、例えば、
往復運動するモータ４２と、所望の走査経路３８に沿っ
てハウジング１４が移動できるようにする走査アーム４
０とによって構成でき、走査アーム４０は、上述したハ
ウジング１４と洗浄面１１との間に望ましい垂直方向の
間隔を保つようにモータ４２に適切に取り付ける。往復
モータ４２はコントローラ６に電気的に接続し、適切に
制御する。すなわち、以下にさらに説明するように、ハ
ウジング１４が望ましい形で走査を行なうように制御す
る。
【００２０】図１、図２、ならびに図５に示すように、
校正信号手段４４を所定の走査経路３８に沿った校正位
置４６に配置する。この校正信号手段４４の上面は洗浄
面１１に位置している。校正信号手段４４は、好ましく
はほぼ平坦な検出面４５を有する超音波トランスジュー
サを備えている。校正信号手段４４は検出モードにおい
て、洗浄面におけるジェット流の音響エネルギーの強さ
を表す校正信号を発生するために用いる。校正信号手段
４４の出力電気信号線４８はコントローラ６に接続す
る。コントローラ６は適切にプログラムし、校正信号に
応答して、収束位置設定手段１８を制御させ、焦点を望
ましい位置に設定させる。以下にさらに説明するよう
に、その結果、洗浄装置１０が発生するジェット流の音
響エネルギー強度を洗浄面１１において望ましいレベル
となるように調整することが可能となる。
【００２１】動作について説明すると、洗浄すべき面を
有するウエハー１２は、コントローラ６が制御するモー
タ５によって回転させる。コントローラ６は弁７を動作
させ、洗浄液（例えば、脱イオン水）を低圧下でハウジ
ング１４の注入口２６に流入させる。流入した洗浄液は
ハウジング１４の２つの部分２２および２４をともに満
たす。洗浄液の乱流は、洗浄液が部分２２から部分２４
へと開口板３６を通じて流れることにより、最小限に抑
えられる。すなわち、開口板３６によって洗浄液は、音
響エネルギーの超音波の方向において層流となり、その
結果、洗浄液が部分２４の内壁２５で跳ね返ることが避
けられる。言い替えると、液体中に乱流を生じさせる不
所望な跳ね返りを最小限にできる。従って、洗浄液の乱
れが少ないことによって、超音波の位相が維持され、洗
浄液中の、収束超音波発生手段１６からのエネルギーを
最大限に高めることができる。
【００２２】コントローラ６はＲＦ発生器１７を駆動
し、収束超音波発生手段１６にエネルギーを供給させ
る。これにより、音響エネルギーの収束超音波が発生
し、焦点３０に焦点を結ぶ。超音波発生手段１６はハウ
ジング１４内に上述のような方向で配置されているた
め、排出口２８から外に出る低圧の洗浄液は超音波が伝
播するジェットとなる。このジェットの断面積は排出口
２８の断面積にほぼ等しい。洗浄液のジェット５０、す
なわち液体ジェット流は円柱状となって、ウエハー１２
の表面を洗浄する。また、音響エネルギーの超音波は洗
浄液と空気との界面によって液体内部に閉じ込められ
る。これは洗浄液と空気との界面における音響インピー
ダンスの不整合によるものである。この不整合により、
音響的な反射係数が非常に大きくなり、その結果、音響
エネルギーが洗浄液から空気中に逃げることが妨げられ
る。さらに、音響エネルギーはジェット流５０と同じ方
向に伝播する。また、洗浄液が排出口２８から外に出た
とき、ジェット流５０内に閉じ込められた音響エネルギ
ーは、排出口２８から洗浄面１１（すなわちウエハー１
２）までの間でジェット流５０と平行に伝播する。
【００２３】本発明では、この洗浄液のジェット流５０
によって、望ましくない洗浄液のキャビテーションを避
けつつ、優れた洗浄力を有利に実現することができる。
上述した従来技術の問題点に加えて、非常に繊細な部品
の洗浄を行なう場合、洗浄液内でのキャビテーションの
発生は望ましいことではない。すなわち、キャビテーシ
ョンは液体内での空気の爆縮であり、制御不可能な液体
の破壊を招く。このようなキャビテーションが、繊細な
マイクロ電子部品などの洗浄中に洗浄液で発生すると、
部品を破損する確率は非常に高くなる。また、キャビテ
ーションが生じると、洗浄面における音響エネルギーの
分布は不均一となり、その結果、洗浄面が腐食したり、
損傷を受けたりする。
【００２４】本発明では、収束超音波発生手段１６は
０．１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高い周波数で動作させ、
それによって洗浄液でキャビテーションが発生する確率
を有効に低減させる。好ましい実施例では、手段１６は
１０ＭＨｚで動作させ、焦点３０におけるパワー密度を
５，０００Ｗ／ｃｍ2 とし、それによってキャビテーシ
ョンのスレッシュホールドを越えないようにする。周波
数が１０ＭＨｚの場合、キャビテーションのスレッシュ
ホールドは約１００，０００Ｗ／ｃｍ2 であり、これを
越えるとキャビテーションが発生し始める。従って、ジ
ェット・セル１３が発生するジェット流５０によって、
洗浄すべき繊細な部品が破損すると言ったことはない。
【００２５】コントローラ６は、洗浄すべき個々の対象
あるいはウエハーに応じて、第１の焦点位置と第２の焦
点位置との間で、超音波発生手段１６の焦点３０を設定
する。焦点３０の位置を変更することによって、洗浄面
における音響エネルギーの強さを効果的に調整でき、そ
れによって、種々の所望の洗浄結果を得ることができ
る。
【００２６】図３に示すように、第１の焦点の位置で
は、洗浄液５０のジェット流は縦力と、洗浄面において
洗浄液のキャビテーションが発生していないこととによ
って特徴づけられる。この焦点３０は排出口２８に近接
した位置にあり、超音波エネルギーの収束超音波は洗浄
液を通じてウエハー１２上に効率良く伝達される。そし
て、洗浄液はエネルギー導波路として効果的に機能す
る。洗浄面における音響エネルギーの強度は、ジェット
流内の内部エネルギー反射の関数となろう。また、ジェ
ット流５０内の音響エネルギーは、ウエハー１２あるい
は洗浄面１１に到達する前に、ジェット流の断面積にほ
ぼ等しい有効面積の範囲内で拡散あるいは分散する。
【００２７】図４に示すように、第２の焦点の位置で
も、ジェット流５０は縦力と、洗浄面において洗浄液の
キャビテーションが発生していないこととによって特徴
づけらる。この焦点３０は排出口２８から離れており、
また音響エネルギーの収束超音波は洗浄液を経てウエハ
ー１２上に効率良く伝達される。焦点３０がウエハー１
２の洗浄面１１に位置しているので、洗浄液はもはや音
響エネルギーを長手方向に沿って反射させる役割を果た
さない。この場合、ジェット流は音響エネルギーを洗浄
対象に伝達する媒体としては働くが、導波路として音響
エネルギーを反射させて閉じ込めるという機能は果たさ
ない。ジェット流５０内の音響エネルギーは、ウエハー
１２あるいは洗浄面１１に到達する前のジェット流の断
面積より小さい断面積内に集中する。例えば、ジェット
流５０の断面領域の直径が５００μｍであるのに対し
て、集中した音響エネルギーの断面領域の直径は１５０
μｍとなる。この狭い断面領域（例えば、直径１５０μ
ｍ）における音響エネルギーの密度は、上記広い断面領
域（例えば、直径５００μｍ）におけるエネルギー密度
の約１１倍となる。このように洗浄面において音響エネ
ルギーの断面領域はより小さいものとなるので、キャビ
テーションや、ジェット流の境界層から側方向への不所
望の力が発生することなく、局部的な洗浄が可能とな
る。音響エネルギーの超音波の強度は、焦点３０が洗浄
面１１上にある結果、洗浄面１１において最大となる。
さらに、洗浄面においてエネルギー密度が増大している
ので、ジェット流５０の付着物排除能力は大幅に高ま
る。
【００２８】洗浄面での音響エネルギーの強度を校正す
る場合、コントローラ６は超音波ジェット・セル１３を
走査経路３８に沿って校正位置４６へ移動させる。超音
波ジェット・セル１３を校正手段４４上に配置した状態
で、コントローラ６は弁７を制御し、洗浄液をハウジン
グ１４内に導入して、収束超音波発生手段１６を駆動す
る。そしてジェット流５０が発生し、洗浄面における音
響エネルギー強度を校正手段１４によって測定すること
が可能となる。校正手段４４が発生する校正信号にもと
づいて、コントローラ６は適切な信号を焦点位置設定手
段１８に送出し、手段１６の焦点位置を調整する。校正
手段４４は位置合わせのためにも用いる。すなわち、洗
浄装置１０の初期設定時および／または定期保守の際に
ジェット・セル１３の位置合わせを行なうために用い
る。
【００２９】次に、本発明における具体的な洗浄手順を
説明する。ウエハー１２を、容器４内のウエハー・プラ
テン上に配置し、そして回転させる。超音波ジェット・
セル１３を校正位置４６に配置した状態で、コントロー
ラ６は上述のように各部を適切に制御し、洗浄面におけ
るジェット流５０内の音響エネルギーの強度を例えば１
０ＭＨｚにおいて５，０００Ｗ／ｃｍ2 に調整する。洗
浄動作は例えばこの第１の強度で行なう。その際、コン
トローラ６はウエハー全体の洗浄が終るまで、（ｉ）ウ
エハー１２の回転、（ii）ジェット流５０を発生する超
音波ジェット・セル１３の機能、ならびに（iii ）ジェ
ット・セル１３の走査経路３８に沿った往復運動を制御
する。また、場合によっては第１の強度とは異なる複数
の強度を順次用いて、洗浄を行なうこともできる。低圧
で洗浄を行なう結果、静電気の帯電にともなう問題を解
決することができる。さらに、低圧で洗浄を行なうこと
によって高価な脱イオン水の使用量を大幅に低減でき、
従って洗浄装置１０は比較的低コストで動作させること
ができる。
【００３０】図６および図７を参照して他の実施例につ
いて説明する。超音波ジェット・セル１３は、以下の点
を除いて、上記実施例のものとほぼ同一である。収束超
音波発生手段１６は、平面超音波トランスジューサのア
レー１１６によって構成する。この超音波トランスジュ
ーサのアレーは、適切なタイム・シーケンスの駆動によ
って、焦点３０に収束する音響エネルギーの収束超音波
が得られるように配列して段階的に駆動する。別々のＲ
Ｆ発生器１７と焦点設定手段１８の代りに、この実施例
では焦点設定手段を、アレー１１６を駆動するための信
号発生手段によって構成し、超音波トランスジューサの
アレーの焦点３０を第１の焦点位置と第２の焦点位置と
の間の所望の位置に設定できるようにする。ここで第１
の焦点位置は、ハウジング１４内の主軸１５に沿った排
出口２８に近接した位置にあり、第２の焦点位置は、主
軸に沿ったハウジング１４から離れた位置にある。この
第２の焦点位置は洗浄面１１上とすることが望ましい。
洗浄動作において、この実施例は上記実施例と同様に機
能する。
【００３１】図８および図９に本発明のさらに他の実施
例を示す。超音波ジェット・セル１３は、以下の点を除
いて、上記実施例のものとほぼ同一である。ハウジング
１４′は第１の部分２２′と第２の部分２４′とを有し
ている。第２の部分２４′はハウジング１４′の下部を
構成し、洗浄液を放出するための複数の排出口２８′を
有している。第２の部分２４′は複数の内壁２５′を備
え、これら内壁はそれぞれ逆円錐形のテーパー状の形を
有している。具体的には、各内壁２５′は、第１の大き
い直径から各排出口２８′のサイズにほぼ一致する寸法
にしだいに細くなっている。部分２４′の内壁２５′が
円錐形にテーパーがかかっていることにより、ハウジン
グ１４′内での洗浄液の乱流を最小限にできる。複数の
出口２８′はそれぞれ対応する複数の、排出口の軸が中
心となっており、各排出口軸は主軸１５に平行である。
【００３２】複数の収束超音波発生手段１６′をハウジ
ング１４′内の、上記複数の排出口軸に対応する各軸に
沿って配置する。この複数の手段１６′は、各焦点３
０′に収束する音響エネルギーの超音波を発生する。超
音波エネルギーの密度は各焦点において最大となる。収
束超音波発生手段１６′が発生する音響エネルギーの収
束超音波はそれぞれ各排出口２８′と同心で、かつ排出
口２８′に向かって進行し、洗浄液５０′のジェット流
を形成して、各排出口から外に出る。洗浄液の各ジェッ
ト流は縦力と、洗浄面１１において洗浄液のキャビテー
ションが発生していないこととによって特徴づけられ
る。角度αと、複数の収束超音波発生手段１６′の相互
間隔Ｓは具体的にどのような洗浄が必要であるか、そし
てどのようなタイプのトランスジューサを使用するかに
もとづいて決定する。角度αと間隔Ｓは、隣接する収束
超音波発生手段１６′間で干渉が生じないようなものと
する必要がある。
【００３３】上記望ましい実施例の焦点設定手段１８と
同様の手段を用いて、上記複数の収束超音波発生手段の
各焦点位置を設定でき、矢印３４′で示すように、それ
らを各排出口軸上の、第１の焦点位置と第２の焦点位置
の間の位置に設定することができる。
【００３４】ハウジング１４′内に乱流低減手段３６′
を取り付け、ハウジング１４′内での洗浄液の乱流を最
小限にすることができる。この乱流低減手段３６′は、
ハウジング１４′内で部分２２′と部分２４′の中間の
位置に、主軸１５にほぼ直角に取り付けた開口板によっ
て構成する。この開口板は複数の開口を有し、その部分
で各収束超音波発生手段１６′を保持するようになって
いる。この開口板はまた、各収束超音波発生手段の周り
に配置した一連の開口を備えている。Ｏ−リングなどの
適切な手段を開口板３６′と収束超音波発生手段１６′
との間に設け、これらの部品の相対的な移動を可能とし
つつ、洩れを阻止するシールとする。
【００３５】第２の実施例では、校正手段４４と同様の
校正手段を、洗浄面上の所定の走査経路３８に沿った校
正位置４６に配置することができる。これによって、複
数のジェット流の中の所望のものにおける、洗浄面での
音響エネルギーの強度を表す校正信号を得ることができ
る。コントローラ６はこの校正信号にもとづいて、焦点
設定手段を制御するようにでき、各ジェット流ごとに焦
点位置を所望の位置に設定できる。これによって各ジェ
ット流の洗浄面における音響エネルギーの強度を所望の
レベルに調整することができる。動作においては、この
第２の実施例は上記望ましい実施例と同様に機能する。
【００３６】以上、本発明による半導体ウエハーあるい
はマイクロ電子部品を洗浄するための洗浄装置について
説明した。この装置では、低圧の液体ジェットを用い、
それによって超音波トランスジューサからのエネルギー
を効率良く伝達し、洗浄効率を高めている。本発明の装
置では、洗浄すべき個々の部品に応じて望ましい洗浄性
能を得ることができる。さらに、本発明の洗浄装置は大
量生産の場で用いるのにも適している。すなわち本発明
は、前述した問題および欠点を克服したスピン洗浄装置
を提供するものである。
【００３７】本発明について好適な実施例をもとに具体
的に説明したが、当業者にとって明らかなように、本発
明の趣旨および範囲から逸脱することなく、種々に変形
を加えることは可能である。例えば、本発明は磁気ディ
スクなど、他の対象の洗浄にも適している。
【００３８】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。 （１）半導体ウエハーを、洗浄面における所定の軸の周
りに回転させて、前記ウエハーの表面から付着物を除去
する半導体ウエハー洗浄装置において、（ａ）主軸と、
供給源から洗浄液を受け入れる注入口と、前記主軸を中
心とし、前記洗浄液を排出する排出口とを有するハウジ
ングと、（ｂ）前記ハウジング内に前記主軸に沿って配
置され、音響エネルギーの超音波を発生する手段とを備
え、前記超音波は焦点に収束し、その焦点で音響エネル
ギーの密度は最大であり、音響エネルギーの前記収束超
音波は前記排出口と同心で、かつ前記排出口に向かって
進行して、前記排出口から排出される洗浄液のジェット
流を形成し、洗浄液の前記ジェット流は縦力と、洗浄液
にキャビテーションが発生していないこととによって特
徴づけられ、（ｃ）前記収束超音波発生手段の焦点を前
記ハウジングの前記主軸に沿って調整可能に設定する手
段を備え、前記設定手段は前記焦点を第１の焦点位置と
第２の焦点位置との間に設定し、（ｄ）前記洗浄面上の
所定の走査経路に沿って、前記ハウジングに往復運動に
よる走査を行なわせる、前記ハウジングに連結された手
段を備え、前記排出口は前記洗浄面の方向に向いてお
り、前記主軸は前記洗浄面にほぼ直角であることを特徴
とする半導体ウエハー洗浄装置。 （２）（ｅ）前記ハウジング内に取り付けられ、前記ハ
ウジング内の前記洗浄液の乱流を最小限に低減させる手
段をさらに備えたことを特徴とする上記（１）に記載の
装置。 （３）前記乱流低減手段は、前記ハウジング内で前記主
軸にほぼ直角に取り付けられた開口板を備え、前記開口
板は、前記収束超音波発生手段の周りに配置された一連
の開口を有することを特徴とする上記（２）に記載の装
置。 （４）（ｅ）前記洗浄面に位置し、前記所定の走査経路
上の校正位置に配置され、前記洗浄面における前記ジェ
ット流の内部に閉じ込められた音響エネルギー強度を表
す校正信号を与える手段と、（ｆ）前記校正信号にもと
づいて前記焦点設定手段を制御し、前記焦点を所望の位
置に設定する手段とをさらに備え、前記洗浄面における
前記ジェット流の内部の音響エネルギー強度を所望のレ
ベルに調整することを特徴とする上記（１）に記載の装
置。 （５）前記収束超音波発生手段は凹面の超音波トランス
ジューサを備え、前記凹面は前記ハウジング内で前記排
出口の方向に向いており、前記焦点設定手段は、前記超
音波トランスジューサを、前記ハウジングの前記主軸に
沿って、第１のトランスジューサ位置と第２のトランス
ジューサ位置の間で移動させ、それによって前記超音波
トランスジューサの前記焦点を第１の焦点位置と第２の
焦点位置との間に設定する手段を備え、前記第１の焦点
位置は前記ハウジング内の前記主軸に沿った、前記排出
口に近接した位置にあり、前記第２の焦点位置は前記主
軸に沿った、前記ハウジングから離れた位置にあること
を特徴とする上記（１）に記載の装置。 （６）（ｅ）前記ハウジング内に取り付けられ、前記ハ
ウジング内の前記洗浄液の乱流を最小限に低減させる手
段をさらに備えたことを特徴とする上記（５）に記載の
装置。 （７）前記乱流低減手段は、前記ハウジング内で前記主
軸にほぼ直角に取り付けられた開口板を備え、前記開口
板は、前記収束超音波発生手段の周りに配置された一連
の開口を有することを特徴とする上記（６）に記載の装
置。 （８）（ｅ）前記洗浄面に位置し、前記所定の走査経路
上の校正位置に配置され、前記洗浄面における前記ジェ
ット流の内部に閉じ込められた音響エネルギー強度を表
す校正信号を与える手段と、（ｆ）前記校正信号にもと
づいて前記焦点設定手段を制御し、前記焦点を所望の位
置に設定する手段とをさらに備え、前記洗浄面における
前記ジェット流の内部の音響エネルギー強度を所望のレ
ベルに調整することを特徴とする上記（５）に記載の装
置。 （９）前記収束超音波発生手段は超音波トランスジュー
サのアレーを備え、前記アレーを適切なタイム・シーケ
ンスで駆動することによって音響エネルギーの収束超音
波を発生するように、超音波トランスジューサの前記ア
レーは配置され、かつ段階的に駆動され、前記焦点設定
手段は、超音波トランスジューサの前記アレーを駆動し
て前記アレーの焦点を調整可能に設定する信号発生手段
を備え、前記信号発生手段は前記焦点を、前記ハウジン
グ内の前記主軸に沿った、前記排出口に近接した第１の
焦点位置と、前記主軸に沿った、前記ハウジングから離
れた第２の焦点位置との間に設定することを特徴とする
上記（１）に記載の装置。 （１０）（ｅ）前記ハウジング内に取り付けられ、前記
ハウジング内の前記洗浄液の乱流を最小限に低減させる
手段をさらに備えたことを特徴とする上記（９）に記載
の装置。 （１１）前記乱流低減手段は、前記ハウジング内で前記
主軸にほぼ直角に取り付けられた開口板を備え、前記開
口板は、超音波トランスジューサの前記アレーの周りに
配置された一連の開口を有することを特徴とする上記
（１０）に記載の装置。 （１２）（ｅ）前記洗浄面に位置し、前記所定の走査経
路上の校正位置に配置され、前記洗浄面における前記ジ
ェット流の内部に閉じ込められた音響エネルギー強度を
表す校正信号を与える手段と、（ｆ）前記校正信号にも
とづいて前記焦点設定手段を制御し、前記焦点を所望の
位置に設定する手段とをさらに備え、前記洗浄面におけ
る前記ジェット流の内部の音響エネルギー強度を所望の
レベルに調整することを特徴とする上記（９）に記載の
装置。 （１３）半導体ウエハーを、洗浄面における所定の軸の
周りに回転させて、前記ウエハーの表面から付着物を除
去する半導体ウエハー洗浄装置において、（ａ）主軸
と、供給源から洗浄液を受け入れる注入口と、前記主軸
を中心とし、前記洗浄液を排出する排出口とを有するハ
ウジングと、（ｂ）前記ハウジング内に前記主軸に沿っ
て配置され、音響エネルギーの超音波を発生する手段と
を備え、前記超音波は焦点に収束し、その焦点で音響エ
ネルギーの密度は最大であり、音響エネルギーの前記収
束超音波は前記排出口と同心で、かつ前記排出口に向か
って進行して、前記排出口から排出される洗浄液のジェ
ット流を形成し、洗浄液の前記ジェット流は縦力と、洗
浄液にキャビテーションが発生していないこととによっ
て特徴づけられ、（ｃ）前記収束超音波発生手段の焦点
を前記ハウジングの前記主軸上に沿って設定する手段を
備え、前記設定手段は前記焦点を、前記ハウジング内の
前記主軸に沿った、前記排出口に近接した第１の焦点位
置と、前記主軸に沿った、前記排出口から離れた第２の
焦点位置との間に調整可能に設定し、（ｄ）前記洗浄面
上の所定の走査経路に沿って、前記ハウジングに往復運
動による走査を行なわせる、前記ハウジングに連結され
た手段を備え、前記排出口は前記洗浄面の方向に向いて
おり、前記主軸は前記洗浄面にほぼ直角であることを特
徴とする半導体ウエハー洗浄装置。 （１４）（ｅ）前記ハウジング内に取り付けられ、前記
ハウジング内の前記洗浄液の乱流を最小限に低減させる
手段をさらに備え、前記乱流低減手段は、前記ハウジン
グ内で前記主軸にほぼ直角に取り付けられた開口板を備
え、前記開口板は、前記収束超音波発生手段の周りに配
置された一連の開口を有することを特徴とする上記（１
３）に記載の装置。 （１５）（ｅ）前記洗浄面に位置し、前記所定の走査経
路上の校正位置に配置され、前記洗浄面における前記ジ
ェット流の内部に閉じ込められた音響エネルギー強度を
表す校正信号を与える手段と、（ｆ）前記校正信号にも
とづいて前記焦点設定手段を制御し、前記焦点を所望の
位置に設定する手段とをさらに備え、前記洗浄面におけ
る前記ジェット流の内部の音響エネルギー強度を所望の
レベルに調整することを特徴とする上記（１３）に記載
の装置。 （１６）半導体ウエハーを、洗浄面における所定の軸の
周りに回転させて、前記ウエハーの表面から付着物を除
去する半導体ウエハー洗浄装置において、（ａ）主軸
と、供給源から洗浄液を受け入れる注入口と、前記洗浄
液を排出する複数の排出口とを有するハウジングを備
え、前記複数の排出口は、対応する複数の排出口の軸を
中心としており、各排出口軸は前記主軸に平行であり、
（ｂ）前記ハウジング内に、前記複数の排出口軸に対応
するそれぞれの軸に沿って配置されて、音響エネルギー
の超音波を発生する手段を備え、前記超音波はそれぞれ
の焦点に収束し、それらの焦点で音響エネルギーの密度
は最大であり、各収束超音波発生手段の音響エネルギー
の前記収束超音波のそれぞれは前記排出口と同心で、か
つ前記排出口のそれぞれに向かって進行して、前記排出
口のそれぞれから排出される洗浄液のジェット流を形成
し、洗浄液の前記ジェット流のそれぞれは縦力と、洗浄
液にキャビテーションが発生していないこととによって
特徴づけられ、（ｃ）前記複数の収束超音波発生手段の
各焦点を前記排出口軸のそれぞれに沿って設定する手段
を備え、前記設定手段は前記焦点のそれぞれを、前記排
出口軸のそれぞれに沿った、前記排出口のそれぞれに近
接した第１の焦点位置と、前記排出口軸のそれぞれに沿
った、前記排出口のそれぞれから離れた第２の焦点位置
との間に調整可能に設定し、（ｄ）前記洗浄面上の所定
の走査経路に沿って、前記ハウジングに往復運動による
走査を行なわせる、前記ハウジングに連結された手段を
備え、前記複数の排出口は前記洗浄面の方向に向いてお
り、前記主軸は前記洗浄面にほぼ直角であることを特徴
とする半導体ウエハー洗浄装置。 （１７）（ｅ）前記ハウジング内に取り付けられ、前記
ハウジング内の前記洗浄液の乱流を最小限に低減させる
手段をさらに備え、前記乱流低減手段は、前記ハウジン
グ内で前記主軸にほぼ直角に取り付けられた開口板を備
え、前記開口板は、前記複数の収束超音波発生手段の周
りに配置された一連の開口を有することを特徴とする上
記（１６）に記載の装置。 （１８）（ｅ）前記洗浄面に位置し、前記所定の走査経
路上の校正位置に配置され、前記洗浄面における所望の
前記ジェット流の内部に閉じ込められた音響エネルギー
強度を表す校正信号を与える手段と、（ｆ）前記校正信
号にもとづいて前記焦点設定手段を制御し、前記所望の
ジェット流に対応する前記焦点を所望の位置に設定する
手段とをさらに備え、前記洗浄面における前記所望のジ
ェット流の内部の音響エネルギー強度を所望のレベルに
調整することを特徴とする上記（１６）に記載の装置。 （１９）洗浄対象の表面から付着物を除去することに特
に適した超音波洗浄ヘッド装置において、（ａ）主軸
と、供給源から洗浄液を受け入れる注入口と、前記主軸
を中心とし、前記洗浄液を排出する排出口とを有するハ
ウジングと、（ｂ）前記ハウジング内に前記主軸に沿っ
て配置され、音響エネルギーの収束超音波を発生する手
段とを備え、前記超音波は焦点に収束し、その焦点で音
響エネルギーの密度は最大であり、音響エネルギーの前
記収束超音波は前記排出口と同心で、かつ前記排出口に
向かって進行して、前記排出口から排出される洗浄液の
ジェット流を形成し、洗浄液の前記ジェット流は縦力
と、洗浄液にキャビテーションが発生していないことと
によって特徴づけられ、（ｃ）前記収束超音波発生手段
の焦点を前記ハウジングの前記主軸上に沿って調整可能
に設定する手段を備え、前記設定手段は前記焦点を第１
の焦点と第２の焦点との間に設定することを特徴とする
超音波洗浄ヘッド装置。 （２０）（ｄ）前記ハウジング内に取り付けられ、前記
ハウジング内の前記洗浄液の乱流を最小限に低減させる
手段をさらに備えたことを特徴とする上記（１９）に記
載の超音波洗浄ヘッド装置。 （２１）前記乱流低減手段は、前記ハウジング内で前記
主軸にほぼ直角に取り付けられた開口板を備え、前記開
口板は、前記収束超音波発生手段の周りに配置された一
連の開口を有することを特徴とする上記（２０）に記載
の超音波洗浄ヘッド装置。 （２２）前記収束超音波発生手段は凹面の超音波トラン
スジューサを備え、前記凹面は前記ハウジング内で前記
排出口の方向に向いており、前記焦点設定手段は、前記
超音波トランスジューサを、前記ハウジングの前記主軸
に沿って、第１のトランスジューサ位置と第２のトラン
スジューサ位置の間で移動させ、それによって前記超音
波トランスジューサの前記焦点を第１の焦点位置と第２
の焦点位置との間に設定する手段を備え、前記第１の焦
点位置は前記ハウジング内の前記主軸に沿った、前記排
出口に近接した位置にあり、前記第２の焦点位置は前記
主軸に沿った、前記ハウジングから離れた位置にあるこ
とを特徴とする上記（１９）に記載の超音波洗浄ヘッド
装置。 （２３）（ｄ）前記ハウジング内に取り付けられ、前記
ハウジング内の前記洗浄液の乱流を最小限に低減させる
手段をさらに備えたことを特徴とする上記（２２）に記
載の超音波洗浄ヘッド装置。 （２４）前記乱流低減手段は、前記ハウジング内で前記
主軸にほぼ直角に取り付けられた開口板を備え、前記開
口板は、前記収束超音波発生手段の周りに配置された一
連の開口を有することを特徴とする上記（２３）に記載
の超音波洗浄ヘッド装置。 （２５）前記収束超音波発生手段は超音波トランスジュ
ーサのアレーを備え、前記アレーを適切なタイム・シー
ケンスで駆動することによって音響エネルギーの収束超
音波を発生するように、超音波トランスジューサの前記
アレーは配置され、かつ段階的に駆動され、前記焦点設
定手段は、超音波トランスジューサの前記アレーを駆動
して前記アレーの焦点を調整可能に設定する信号発生手
段を備え、前記信号発生手段は前記焦点を、前記ハウジ
ング内の前記主軸に沿った、前記排出口に近接した第１
の焦点位置と、前記主軸に沿った、前記ハウジングから
離れた第２の焦点位置との間に設定することを特徴とす
る上記（１９）に記載の超音波洗浄ヘッド装置。 （２６）（ｄ）前記ハウジング内に取り付けられ、前記
ハウジング内の前記洗浄液の乱流を最小限に低減させる
手段をさらに備えたことを特徴とする上記（２５）に記
載の超音波洗浄ヘッド装置。 （２７）前記乱流低減手段は、前記ハウジング内で前記
主軸にほぼ直角に取り付けられた開口板を備え、前記開
口板は、超音波トランスジューサの前記アレーの周りに
配置された一連の開口を有することを特徴とする上記
（２６）に記載の超音波洗浄ヘッド装置。 （２８）洗浄対象の表面から付着物を除去することに特
に適した超音波洗浄ヘッド装置において、（ａ）主軸
と、供給源から洗浄液を受け入れる注入口と、前記主軸
を中心とし、前記洗浄液を排出する排出口とを有するハ
ウジングと、（ｂ）前記ハウジング内に前記主軸に沿っ
て配置され、音響エネルギーの収束超音波を発生する手
段とを備え、前記超音波は焦点に収束し、その焦点で音
響エネルギーの密度は最大であり、音響エネルギーの前
記収束超音波は前記排出口と同心で、かつ前記排出口に
向かって進行して、前記排出口から排出される洗浄液の
ジェット流を形成し、洗浄液の前記ジェット流は縦力
と、洗浄液にキャビテーションが発生していないことと
によって特徴づけられ、（ｃ）前記収束超音波発生手段
の焦点を前記ハウジングの前記主軸上に沿って設定する
手段を備え、前記設定手段は前記焦点を、前記ハウジン
グ内の前記主軸に沿った、前記排出口に近接した第１の
焦点位置と、前記主軸に沿った、前記排出口から離れた
第２の焦点位置との間に調整可能に設定することを特徴
とする超音波洗浄ヘッド装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体ウエハー洗浄装置の一部を
示す斜視図である。
【図２】本発明による半導体ウエハー洗浄装置の平面図
である。
【図３】本発明にもとづく第１の状態にある超音波ジェ
ット・セルの一部を示す断面図である。
【図４】本発明にもとづく第２の状態にある超音波ジェ
ット・セルの一部を示す断面図である。
【図５】本発明にもとづく校正の位置にある超音波ジェ
ット・セルの一部を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施例の超音波ジェット・セルの
一部を示す断面図である。
【図７】図６の７−７線に沿った、超音波ジェット・セ
ルの一部の断面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施例の超音波ジェット・
セルの一部を示す断面図である。
【図９】図８の９−９線に沿った、超音波ジェット・セ
ルの一部の断面図である。
【符号の説明】
３ フレキシブル・チューブ ４ 容器 ５ モータ ６ コントローラ ７ 弁 ８ 圧力レギュレータ ９ フィルタ １０ 洗浄装置 １１ 洗浄面 １２ 半導体ウエハー １３ 液体ジェット・セル １４，１４′ ハウジング １６，１６′ 収束超音波発生手段 １７ 無線周波数（ＲＦ）発生器 １８ 焦点設定手段 ２０ 走査手段 ２２，２２′ 第１の部分 ２３，２５ 内壁 ２４，２４′ 第２の部分 ２６ 注入口 ２８，２８′ 排出口 ２９ 金属板 ３０ 焦点 ３２ 凹面 ３６，３６′ 乱流低減手段 ４０ 走査アーム ４２ モータ ４４ 校正信号手段 ４８ 出力電気信号線 １１６ 平面トランスジューサ
フロントページの続き (72)発明者 ドナルド・リチャード・ヴィグリオッテ ィ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ヨー クタウン ハイツ ブロード ヴュー ドライブ 2669 (72)発明者 ロバート・ヤコブ・ヴォンガットフェル ド アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ニュ ーヨーク ウエスト ワンハンドレッド アンドフィフティーンス ストリート 600 (56)参考文献 特開 平４−213827（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−90078（ＪＰ，Ａ)

Claims (24)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体ウエハーを、洗浄面における所定の
    軸の周りに回転させて、前記ウエハーの表面から付着物
    を除去する半導体ウエハー洗浄装置において、 （ａ）主軸と、供給源から洗浄液を受け入れる注入口
    と、前記主軸を中心とし、前記洗浄液を排出する排出口
    とを有するハウジングと、 （ｂ）前記ハウジング内に前記主軸に沿って配置され、
    音響エネルギーの超音波を発生する手段とを備え、前記
    超音波は焦点に収束し、その焦点で音響エネルギーの密
    度は最大であり、音響エネルギーの前記収束超音波は前
    記排出口と同心で、かつ前記排出口に向かって進行し
    て、前記排出口から排出される洗浄液のジェット流を形
    成し、洗浄液の前記ジェット流は縦力と、洗浄液にキャ
    ビテーションが発生していないこととによって特徴づけ
    られ、 （ｃ）前記収束超音波発生手段の焦点を前記ハウジング
    の前記主軸上に沿って設定する手段を備え、前記設定手
    段は前記焦点を、前記ハウジング内の前記主軸に沿っ
    た、前記排出口に近接した第１の焦点位置と、前記主軸
    に沿った、前記排出口から離れた第２の焦点位置との間
    に調整可能に設定し、 （ｄ）前記洗浄面上の所定の走査経路に沿って、前記ハ
    ウジングに往復運動による走査を行なわせる、前記ハウ
    ジングに連結された手段を備え、前記排出口は前記洗浄
    面の方向に向いており、前記主軸は前記洗浄面にほぼ直
    角であることを特徴とする半導体ウエハー洗浄装置。
  2. 【請求項２】（ｅ）前記ハウジング内に取り付けられ、
    前記ハウジング内の前記洗浄液の乱流を最小限に低減さ
    せる手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載
    の装置。
  3. 【請求項３】前記乱流低減手段は、前記ハウジング内で
    前記主軸にほぼ直角に取り付けられた開口板を備え、前
    記開口板は、前記収束超音波発生手段の周りに配置され
    た一連の開口を有することを特徴とする請求項２記載の
    装置。
  4. 【請求項４】（ｅ）前記洗浄面に位置し、前記所定の走
    査経路上の校正位置に配置され、前記洗浄面における前
    記ジェット流の内部に閉じ込められた音響エネルギー強
    度を表す校正信号を与える手段と、 （ｆ）前記校正信号にもとづいて前記焦点設定手段を制
    御し、前記焦点を所望の位置に設定する手段とをさらに
    備え、 前記洗浄面における前記ジェット流の内部の音響エネル
    ギー強度を所望のレベルに調整することを特徴とする請
    求項１記載の装置。
  5. 【請求項５】前記収束超音波発生手段は凹面の超音波ト
    ランスジューサを備え、前記凹面は前記ハウジング内で
    前記排出口の方向に向いており、 前記焦点設定手段は、前記超音波トランスジューサを、
    前記ハウジングの前記主軸に沿って、第１のトランスジ
    ューサ位置と第２のトランスジューサ位置の間で移動さ
    せ、それによって前記超音波トランスジューサの前記焦
    点を第１の焦点位置と第２の焦点位置との間に設定する
    手段を備え、前記第１の焦点位置は前記ハウジング内の
    前記主軸に沿った、前記排出口に近接した位置にあり、
    前記第２の焦点位置は前記主軸に沿った、前記ハウジン
    グから離れた位置にあることを特徴とする請求項１記載
    の装置。
  6. 【請求項６】（ｅ）前記ハウジング内に取り付けられ、
    前記ハウジング内の前記洗浄液の乱流を最小限に低減さ
    せる手段をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載
    の装置。
  7. 【請求項７】前記乱流低減手段は、前記ハウジング内で
    前記主軸にほぼ直角に取り付けられた開口板を備え、前
    記開口板は、前記収束超音波発生手段の周りに配置され
    た一連の開口を有することを特徴とする請求項６記載の
    装置。
  8. 【請求項８】（ｅ）前記洗浄面に位置し、前記所定の走
    査経路上の校正位置に配置され、前記洗浄面における前
    記ジェット流の内部に閉じ込められた音響エネルギー強
    度を表す校正信号を与える手段と、 （ｆ）前記校正信号にもとづいて前記焦点設定手段を制
    御し、前記焦点を所望の位置に設定する手段とをさらに
    備え、 前記洗浄面における前記ジェット流の内部の音響エネル
    ギー強度を所望のレベルに調整することを特徴とする請
    求項５記載の装置。
  9. 【請求項９】前記収束超音波発生手段は超音波トランス
    ジューサのアレーを備え、前記アレーを適切なタイム・
    シーケンスで駆動することによって音響エネルギーの収
    束超音波を発生するように、超音波トランスジューサの
    前記アレーは配置され、かつ段階的に駆動され、 前記焦点設定手段は、超音波トランスジューサの前記ア
    レーを駆動して前記アレーの焦点を調整可能に設定する
    信号発生手段を備え、前記信号発生手段は前記焦点を、
    前記ハウジング内の前記主軸に沿った、前記排出口に近
    接した第１の焦点位置と、前記主軸に沿った、前記ハウ
    ジングから離れた第２の焦点位置との間に設定すること
    を特徴とする請求項１記載の装置。
  10. 【請求項１０】（ｅ）前記ハウジング内に取り付けら
    れ、前記ハウジング内の前記洗浄液の乱流を最小限に低
    減させる手段をさらに備えたことを特徴とする請求項９
    記載の装置。
  11. 【請求項１１】前記乱流低減手段は、前記ハウジング内
    で前記主軸にほぼ直角に取り付けられた開口板を備え、
    前記開口板は、超音波トランスジューサの前記アレーの
    周りに配置された一連の開口を有することを特徴とする
    請求項１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】（ｅ）前記洗浄面に位置し、前記所定の
    走査経路上の校正位置に配置され、前記洗浄面における
    前記ジェット流の内部に閉じ込められた音響エネルギー
    強度を表す校正信号を与える手段と、 （ｆ）前記校正信号にもとづいて前記焦点設定手段を制
    御し、前記焦点を所望の位置に設定する手段とをさらに
    備え、 前記洗浄面における前記ジェット流の内部の音響エネル
    ギー強度を所望のレベルに調整することを特徴とする請
    求項９記載の装置。
  13. 【請求項１３】半導体ウエハーを、洗浄面における所定
    の軸の周りに回転させて、前記ウエハーの表面から付着
    物を除去する半導体ウエハー洗浄装置において、 （ａ）主軸と、供給源から洗浄液を受け入れる注入口
    と、前記洗浄液を排出する複数の排出口とを有するハウ
    ジングを備え、前記複数の排出口は、対応する複数の排
    出口の軸を中心としており、各排出口軸は前記主軸に平
    行であり、 （ｂ）前記ハウジング内に、前記複数の排出口軸に対応
    するそれぞれの軸に沿って配置されて、音響エネルギー
    の超音波を発生する手段を備え、前記超音波はそれぞれ
    の焦点に収束し、それらの焦点で音響エネルギーの密度
    は最大であり、各収束超音波発生手段の音響エネルギー
    の前記収束超音波のそれぞれは前記排出口と同心で、か
    つ前記排出口のそれぞれに向かって進行して、前記排出
    口のそれぞれから排出される洗浄液のジェット流を形成
    し、洗浄液の前記ジェット流のそれぞれは縦力と、洗浄
    液にキャビテーションが発生していないこととによって
    特徴づけられ、 （ｃ）前記複数の収束超音波発生手段の各焦点を前記排
    出口軸のそれぞれに沿って設定する手段を備え、前記設
    定手段は前記焦点のそれぞれを、前記排出口軸のそれぞ
    れに沿った、前記排出口のそれぞれに近接した第１の焦
    点位置と、前記排出口軸のそれぞれに沿った、前記排出
    口のそれぞれから離れた第２の焦点位置との間に調整可
    能に設定し、 （ｄ）前記洗浄面上の所定の走査経路に沿って、前記ハ
    ウジングに往復運動による走査を行なわせる、前記ハウ
    ジングに連結された手段を備え、前記複数の排出口は前
    記洗浄面の方向に向いており、前記主軸は前記洗浄面に
    ほぼ直角であることを特徴とする半導体ウエハー洗浄装
    置。
  14. 【請求項１４】（ｅ）前記ハウジング内に取り付けら
    れ、前記ハウジング内の前記洗浄液の乱流を最小限に低
    減させる手段をさらに備え、前記乱流低減手段は、前記
    ハウジング内で前記主軸にほぼ直角に取り付けられた開
    口板を備え、前記開口板は、前記複数の収束超音波発生
    手段の周りに配置された一連の開口を有することを特徴
    とする請求項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】（ｅ）前記洗浄面に位置し、前記所定の
    走査経路上の校正位置に配置され、前記洗浄面における
    所望の前記ジェット流の内部に閉じ込められた音響エネ
    ルギー強度を表す校正信号を与える手段と、 （ｆ）前記校正信号にもとづいて前記焦点設定手段を制
    御し、前記所望のジェット流に対応する前記焦点を所望
    の位置に設定する手段とをさらに備え、 前記洗浄面における前記所望のジェット流の内部の音響
    エネルギー強度を所望のレベルに調整することを特徴と
    する請求項１３記載の装置。
  16. 【請求項１６】洗浄対象の表面から付着物を除去するこ
    とに特に適した超音波洗浄ヘッド装置において、 （ａ）主軸と、供給源から洗浄液を受け入れる注入口
    と、前記主軸を中心とし、前記洗浄液を排出する排出口
    とを有するハウジングと、 （ｂ）前記ハウジング内に前記主軸に沿って配置され、
    音響エネルギーの収束超音波を発生する手段とを備え、
    前記超音波は焦点に収束し、その焦点で音響エネルギー
    の密度は最大であり、音響エネルギーの前記収束超音波
    は前記排出口と同心で、かつ前記排出口に向かって進行
    して、前記排出口から排出される洗浄液のジェット流を
    形成し、洗浄液の前記ジェット流は縦力と、洗浄液にキ
    ャビテーションが発生していないこととによって特徴づ
    けられ、 （ｃ）前記収束超音波発生手段の焦点を前記ハウジング
    の前記主軸上に沿って設定する手段を備え、前記設定手
    段は前記焦点を、前記ハウジング内の前記主軸に沿っ
    た、前記排出口に近接した第１の焦点位置と、前記主軸
    に沿った、前記排出口から離れた第２の焦点位置との間
    に調整可能に設定することを特徴とする超音波洗浄ヘッ
    ド装置。
  17. 【請求項１７】（ｄ）前記ハウジング内に取り付けら
    れ、前記ハウジング内の前記洗浄液の乱流を最小限に低
    減させる手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１
    ６記載の超音波洗浄ヘッド装置。
  18. 【請求項１８】前記乱流低減手段は、前記ハウジング内
    で前記主軸にほぼ直角に取り付けられた開口板を備え、
    前記開口板は、前記収束超音波発生手段の周りに配置さ
    れた一連の開口を有することを特徴とする請求項１７記
    載の超音波洗浄ヘッド装置。
  19. 【請求項１９】前記収束超音波発生手段は凹面の超音波
    トランスジューサを備え、前記凹面は前記ハウジング内
    で前記排出口の方向に向いており、 前記焦点設定手段は、前記超音波トランスジューサを、
    前記ハウジングの前記主軸に沿って、第１のトランスジ
    ューサ位置と第２のトランスジューサ位置の間で移動さ
    せ、それによって前記超音波トランスジューサの前記焦
    点を第１の焦点位置と第２の焦点位置との間に設定する
    手段を備え、前記第１の焦点位置は前記ハウジング内の
    前記主軸に沿った、前記排出口に近接した位置にあり、
    前記第２の焦点位置は前記主軸に沿った、前記ハウジン
    グから離れた位置にあることを特徴とする請求項１６記
    載の超音波洗浄ヘッド装置。
  20. 【請求項２０】（ｄ）前記ハウジング内に取り付けら
    れ、前記ハウジング内の前記洗浄液の乱流を最小限に低
    減させる手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１
    ９記載の超音波洗浄ヘッド装置。
  21. 【請求項２１】前記乱流低減手段は、前記ハウジング内
    で前記主軸にほぼ直角に取り付けられた開口板を備え、
    前記開口板は、前記収束超音波発生手段の周りに配置さ
    れた一連の開口を有することを特徴とする請求項２０記
    載の超音波洗浄ヘッド装置。
  22. 【請求項２２】前記収束超音波発生手段は超音波トラン
    スジューサのアレーを備え、前記アレーを適切なタイム
    ・シーケンスで駆動することによって音響エネルギーの
    収束超音波を発生するように、超音波トランスジューサ
    の前記アレーは配置され、かつ段階的に駆動され、 前記焦点設定手段は、超音波トランスジューサの前記ア
    レーを駆動して前記アレーの焦点を調整可能に設定する
    信号発生手段を備え、前記信号発生手段は前記焦点を、
    前記ハウジング内の前記主軸に沿った、前記排出口に近
    接した第１の焦点位置と、前記主軸に沿った、前記ハウ
    ジングから離れた第２の焦点位置との間に設定すること
    を特徴とする請求項１６記載の超音波洗浄ヘッド装置。
  23. 【請求項２３】（ｄ）前記ハウジング内に取り付けら
    れ、前記ハウジング内の前記洗浄液の乱流を最小限に低
    減させる手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２
    ２記載の超音波洗浄ヘッド装置。
  24. 【請求項２４】前記乱流低減手段は、前記ハウジング内
    で前記主軸にほぼ直角に取り付けられた開口板を備え、
    前記開口板は、超音波トランスジューサの前記アレーの
    周りに配置された一連の開口を有することを特徴とする
    請求項２３記載の超音波洗浄ヘッド装置。
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