JP3948960B2 - 超音波洗浄装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は超音波洗浄装置に関するもので、更に詳細には、例えば半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等の被処理体を、超音波を利用して洗浄する超音波洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体製造装置の製造工程においては、半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等を薬液やリンス液等の洗浄液が貯留された洗浄槽に順次浸漬して洗浄を行う洗浄処理方法が広く採用されている。
【０００３】
このような洗浄処理方法を実施する洗浄処理装置の一例として、超音波洗浄装置が使用されている。従来の超音波洗浄装置は、被処理体例えば半導体ウエハ（以下にウエハという）を浸漬する洗浄液例えば薬液を貯留する石英製の洗浄槽と、この洗浄槽の下部を浸漬する振動伝播用液体例えば純水を貯留する中間槽と、この中間槽の底部に配設され、下面に超音波振動素子を装着してなる例えばステンレス製の振動伝達板とからなる超音波発振手段とで主に構成されている。
【０００４】
上記のように構成される超音波洗浄装置によれば、薬液を貯留した洗浄槽内に、ウエハを保持手段であるウエハガイドで保持した状態で浸漬し、超音波発振手段の超音波振動素子に適当な周波数の高周波電圧を印可して励振することにより、超音波振動が発生し、その超音波振動が純水を伝播して洗浄槽内に伝わって、ウエハに付着したパーティクル等を除去することができる。この場合、超音波振動の音圧の高低度合いや振動時間等によってパーティクルの除去効率が相違する。例えば、超音波振動の音圧を高くすれば短時間でパーティクルを除去することができ、また、音圧を低くして振動時間を長くすることによってパーティクルを除去することができる。
【０００５】
そのため、従来では、振動子を個別に駆動（振動）させて超音波振動の音圧を高くして、短時間でパーティクルを除去するようにしたもの、あるいは、超音波振動の音圧を低くして、ある程度時間を掛けてパーティクルを除去するようにした超音波洗浄装置が使用されている。
【０００６】
また、洗浄の目的に応じて洗浄液に薬液、例えばアンモニア過水｛ＮＨ4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ}（ＳＣ１）、塩酸過水｛ＨＣｌ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ}（ＳＣ２）あるいは希フッ酸（ＤＨＦ）等が使用されている。
【０００７】
更には、洗浄処理効率の向上を図るために、洗浄槽内に貯留された洗浄液を排液した後、新規の洗浄液に交換するなどしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、振動子を個別に駆動（振動）させて超音波振動の音圧を高くして、短時間でパーティクルを除去するようにしたものにおいては、パーティクルの除去効率が向上するがウエハにダメージを与える虞がある。これに対して、超音波振動の音圧を低くして、振動子全体を駆動（振動）させ、ある程度時間を掛けてパーティクルを除去するようにしたものにおいては、ウエハのダメージを抑制することができるが、洗浄に時間を要し、洗浄効率が低下するという二律背反性の問題がある。
【０００９】
また、洗浄液に薬液を使用する場合、ＳＣ１、ＳＣ２やＤＨＦ等の薬液を使用すると、これら薬液によって洗浄槽を構成する石英が溶解されてメタルコンタミが生じるという問題もあった。
【００１０】
この発明は上記事情に鑑みなされたもので、被処理体へのダメージを抑制すると共に、洗浄効率の向上を図れるようにする超音波洗浄装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の超音波洗浄装置は以下のように構成される。
【００１２】
請求項１記載の発明は、被処理体の洗浄液を貯留する洗浄槽と、複数の被処理体を水平方向に適宜間隔をおいて保持して上記洗浄槽内に配置する保持手段と、超音波発振手段と、を具備する超音波洗浄装置において、 上記超音波発振手段は、上記複数の被処理体に対応して上記洗浄槽の底部に配設される複数の振動子を具備し、これら振動子と駆動電源との間に介設される駆動切換手段によって、上記被処理体に応じて振動子の全体駆動と１又は任意の数の個別駆動とを選択的に行えるように形成してなる、ことを特徴とする。この場合、上記複数の振動子が複数の被処理体の配列間隔よりも小さい間隔で洗浄槽の底部に配設されるようにする方が好ましい（請求項２）。また、上記振動子の個別駆動の出力を、振動子の全体駆動の出力に対して大きくする方が好ましい（請求項９）。
【００１３】
請求項１，２，９記載の発明によれば、被処理体に応じて振動子の全体駆動（振動）と個別駆動（振動）とを選択的に行うことができ、全体駆動により、全ての振動子から発せられる超音波を洗浄槽内の洗浄液に伝達することができ、また、任意の振動子を駆動（個別駆動）することにより、任意の個別の振動子から発せられる超音波を洗浄槽内の洗浄液に伝達することができる。したがって、振動子の個別駆動（振動）による洗浄力の向上と、振動子の全体駆動（振動）による被処理体へのダメージの抑制とを選択して洗浄処理することができるので、洗浄効率の向上を図ることができる。この場合、複数の振動子を複数の被処理体の配列間隔よりも小さい間隔（隙間）で洗浄槽の底部に配設することにより、洗浄処理中に振動子同士が擦れるのを防止することができ、パーティクルの発生を抑制することができる。また、振動子同士間の間隔（隙間）を被処理体の配列間隔よりも小さくすることにより、振動子からの超音波振動を効率よく被処理体に伝達することができ、更に洗浄効率の向上を図ることができる（請求項２）。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の超音波洗浄装置において、 上記洗浄槽の側壁部を耐薬品性に富む材料にて形成し、洗浄槽の底部を耐薬品性及び音波透過性に富むカーボン系材料にて形成し、洗浄槽の底部外側面に、複数の振動子を当接又は近接してなる、ことを特徴とする。この場合、上記カーボン系材料にて形成される洗浄槽の底部と複数の振動子との間に、補強部材を介設してもよい（請求項４）。また、上記カーボン系材料として、例えばアモルファスカーボン又は炭化ケイ素を使用することができる（請求項５）。
【００１５】
請求項３，４，５記載の発明によれば、洗浄槽を耐薬品性に富む材料にて形成することにより、洗浄液として使用される薬液に対して洗浄槽が溶解されることがないので、メタルコンタミの発生を抑制することができる。また、洗浄槽の底部を耐薬品性及び音波透過性に富むカーボン系材料にて形成し、洗浄槽の底部外側面に、複数の振動子を当接又は近接することにより、洗浄槽の底部が薬液によって溶解することがなく、超音波振動の出力の減衰を抑制し、超音波出力を一定にすることができる。したがって、洗浄効率の向上が図れる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の超音波洗浄装置において、 上記複数の振動子が複数の被処理体の配列方向に沿って配設され、駆動切換手段は、上記複数の振動子を個別駆動する際に、上記複数の被処理体の配列方向に沿って振動子を順次所定時間毎に駆動するように切換可能に形成される、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明によれば、複数の振動子を個別駆動（振動）する際に、駆動切換手段が複数の被処理体の配列方向に沿って振動子を順次所定時間毎に駆動（振動）するように切換えることにより、被処理体の材質や配列状態等に応じて振動子の個別駆動（振動）により超音波の出力密度を大きくすることができる。したがって、洗浄効率の向上を図ることができる。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の超音波洗浄装置において、 上記保持手段は、複数の被処理体を水平方向に適宜間隔をおいて垂直状に保持する保持部と、この保持部の一端に略垂直状に延在する昇降部とを具備し、 上記洗浄槽は、底部における上記昇降部の直下位置に排液口を具備すると共に、この排液口を開閉可能な弁機構を具備してなる、ことを特徴とする。この場合、上記弁機構は、上記洗浄槽の底部における上記昇降部の直下位置に設けられた排液口を開閉するものであれば、構造は任意でよいが、好ましくは弁機構は、排液口の開口部に気水密に当接する弁体と、この弁体を排液口に対して進退移動するシリンダ装置とを具備する方がよい（請求項８）。
【００１９】
請求項７記載の発明によれば、洗浄槽の底部における保持手段の昇降部の直下位置に排液口を設け、この排液口を弁機構によって開閉可能にすることにより、超音波発振手段による超音波振動に影響を与えることなく洗浄液の排液部を形成することができる。また、洗浄槽の底部を平坦状にすることができ、超音波発振手段の振動子を平坦状の底部外表面に当接又は近接して、超音波振動を効率よく洗浄液に伝達することができる。したがって、洗浄効率の向上を図ることができる。この場合、弁機構は、排液口の開口部に気水密に当接する弁体と、この弁体を排液口に対して進退移動するシリンダ装置とを具備するので、洗浄槽内の洗浄液を短時間内に排液することができ、洗浄液の交換時間等の短縮を図ることができる（請求項８）。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る超音波洗浄装置の実施形態について添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、半導体ウエハ用の超音波洗浄装置に適用した場合について説明する。
【００２１】
図１は、この発明に係る超音波洗浄装置の一例を示す概略断面図、図２は、図１の側断面図、図３は、図１の平面図である。
【００２２】
上記超音波洗浄装置は、被処理体例えば半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）を浸漬する洗浄液例えば薬液Ｌが貯留される洗浄槽１と、ウエハＷを保持して洗浄槽１内に配置する保持手段であるウエハボート１０と、洗浄槽１内の下部に配設されて洗浄槽１内に洗浄液例えば薬液或いは純水を噴射（供給）する液供給手段例えば洗浄液供給ノズル２０と、洗浄槽１内の薬液Ｌ（洗浄液）に超音波振動を与えるための超音波発振手段３０と、洗浄槽１の底部２に設けられた排液口３を開閉する弁機構４０とで主に構成されている。
【００２３】
上記洗浄槽１は、例えば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）等にて形成される側壁部４と、耐薬品性及び音波透過性に富む材料例えばアモルファスカーボン又は炭化ケイ素等のカーボン系材料にて形成される底部２とで構成されている。なお、側壁部４の上端部には洗浄槽１内から溢流（オーバーフロー）する薬液を外部に案内するための複数のＶ状切欠き５が設けられている。また、底部２は、パッキング６を介して側壁部４の下端部に気水密に密接されると共に、固定ボルト７にて固定されている。この場合、底部２の厚みは、アモルファスカーボンにて形成した場合は、例えば２．０ｍｍ〜１０．０ｍｍとすることができる。
【００２４】
このように、側壁部４をＰＴＦＥあるいはＰＦＡにて形成し、底部２をアモルファスカーボンあるいは炭化ケイ素にて形成することにより、洗浄液にＳＣ１，ＳＣ２あるいはＤＨＦ等の薬液を使用した場合においても、洗浄槽１はこれら薬液によって溶解することがないので、メタルコンタミ等が発生するのを防止することができる。また、底部２は更に音波透過性に富むアモルファスカーボンや炭化ケイ素等にて形成されているので、石英のように薬液による溶解によって肉厚が薄くなることがなく、音波透過率が減衰する虞がない。
【００２５】
上記ウエハボート１０は、図１及び図２に示すように、複数枚例えば５０枚のウエハＷを水平方向に垂直状に保持すべく複数の保持溝１１を有する互いに平行な３本の保持棒１２（保持部）と、これら保持棒１２の一端から垂直状に起立する昇降部１３とを具備し、昇降部１３を図示しない昇降機構によって昇降させることによって、ウエハボート１０によって保持される複数枚例えば５０枚のウエハＷが洗浄槽１内の薬液に浸漬され、あるいは、洗浄槽１から上方に搬出されるように構成されている。
【００２６】
上記洗浄液供給ノズル２０は、洗浄槽１の下部両側に互いに平行に配設される管状ノズル本体２１と、この管状ノズル本体２１の斜め上部と斜め下部にそれぞれ適宜間隔をおいて穿設される多数のノズル孔２２，２３とを具備してなる。このように構成される洗浄液供給ノズル２０は、開閉弁Ｖを介設した供給管２４を介して純水供給源２５に接続されると共に、供給管２４に介設される切換弁ＣＶ及び薬液供給管２６を介して薬液供給源である薬液タンク２７に接続されている。なお、薬液供給管２６には、薬液を薬液供給管２６に導入するためのポンプＰが介設されている。なお、ポンプＰを用いずに、薬液タンク２７内に例えば窒素（Ｎ2）ガスを供給して薬液供給管２６に導入するようにしてもよい。
【００２７】
このように構成される洗浄液供給ノズル２０によれば、開閉弁Ｖを開放することによって純水供給源２５から供給される純水がノズル孔２２からウエハＷの中心部側に向かって噴射（供給）され、また、ノズル孔２３から洗浄槽１の底部２中央部に向かって噴射（供給）される。また、切換弁ＣＶを切り換えると共に、ポンプＰを駆動することによって、薬液タンク２７から供給される薬液が純水と混合して混合液がノズル孔２２からウエハＷの中心部側に向かって噴射（供給）され、また、ノズル孔２３から洗浄槽１の底部２中央部に向かって噴射（供給）される。なお、洗浄液供給ノズル２０から洗浄槽１内に噴射（供給）されて貯留された洗浄液（純水、薬液）は、側壁部４の上端に設けられた切欠き５に案内されて外部に流出するが、流出した洗浄液（純水、薬液）は、洗浄槽１を収容する容器８の底部に配設されたパン（図示せず）によって受け止められた後、図示しないドレンから外部に排出されるようになっている。なお、薬液は１種類に限らず、複数の種類の薬液タンクが同様に洗浄液供給ノズル２０に接続されてもよい。
【００２８】
また、洗浄槽１の底部２における上記ウエハボート１０の昇降部１３の直下位置には、排液口３が設けられており、この排液口３には、開閉可能な弁機構４０が設けられている。この弁機構４０は、図１及び図４に示すように、排液口３の開口部３ａに気水密に当接する弁体４１と、この弁体４１を排液口３に対して進退移動するピストンロッド４２を有するシリンダ装置４３とで主に構成されている。なお、この場合、図３に示すように、排液口３は、洗浄槽１の底部２の２箇所に矩形状に設けられているが、勿論１個の矩形状あるいは矩形以外の例えば円形や楕円形等の形状の穴にて形成してもよい。
【００２９】
このように、洗浄槽１の底部２におけるウエハボート１０の昇降部１３の直下位置に排液口３を設け、この排液口３を弁機構４０によって開閉可能にすることにより、超音波発振手段３０による超音波振動に影響を与えることなく薬液又は純水の排液部を形成することができる。また、洗浄槽１の底部２を平坦状にすることができ、後述する超音波発振手段３０の振動子３１を平坦状の底部２外表面に当接又は近接して、超音波振動を効率よく薬液に伝達することができる。したがって、洗浄効率の向上を図ることができる。また、弁機構４０は、排液口３の開口部３ａに気水密に当接する弁体４１と、この弁体４１を排液口３に対して進退移動するシリンダ装置４３とで構成することにより、洗浄槽１内の薬液を短時間内に排液することができ、薬液の交換時間等の短縮を図ることができる。
【００３０】
一方、超音波発振手段３０は、図５に示すように、洗浄槽１の底部２の外側表面に当接される複数例えば１２枚の矩形状の振動子３１と、これら振動子３１と高周波駆動電源３２との間に介設される駆動切換手段３３によって振動子３１の全体駆動と１又は任意の数の個別駆動とを選択的に行えるように形成されている。この場合、振動子３１は、矩形状に形成された例えば６枚を２列に並列した計１２枚に形成することができ、駆動切換手段３３の切換操作によって１２枚全体の振動子３１が同時に駆動すなわち振動されるか、あるいは１枚あるいは任意の複数枚例えば２枚あるいは４枚の振動子３１が個別に順次振動されるように構成されている。
【００３１】
図５では、底部２の厚さを例えば６．５ｍｍのように厚くして強度をもたせて直接振動子３１を当接（貼着）する場合について説明したが、底部２を形成するアモルファスカーボンや炭化ケイ素の肉厚を薄くすることにより音波透過率が向上する場合には、図６に示すように、底部２の外側表面に、音波透過性の良好な例えばステンレス製の補強用板９を介して振動子３１を貼着させて、底部２に振動子３１を近接させるようにしてもよい。
【００３２】
また、個別駆動の際に、振動している振動子３１から振動していない振動子３１にエネルギーが逃げないように振動子同士間に若干の隙間（例えば約１ｍｍ）を設ける方がよい。この隙間は、ウエハＷのピッチ間隔よりも小さい方がよい。このように、振動子同士間に隙間を設けることによって振動子同士の擦れを防止することができ、パーティクルの発生を抑制することができる。また、振動子同士間の隙間をウエハＷのピッチ間隔よりも小さくすることにより振動子３１からの超音波振動を効率よくウエハＷに伝達することができ、洗浄効率の向上を図ることができる。
【００３３】
上記超音波発振手段３０の構造について、図７を参照して説明する。ここでは、振動子３１が４個の場合について説明する。
【００３４】
超音波発振手段３０は、高周波駆動電源３２に接続する超音波発振器によって形成されており、この超音波発振手段すなわち超音波発振器３０からの信号が駆動切換手段３３に伝達され、駆動切換手段３３によって振動子３１の全体駆動又は１又は任意の数の個別駆動とを選択的に行えるようになっている。
【００３５】
上記駆動切換手段３３は、図７に示すように、入力側駆動ケーブル３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを介して超音波発振器３０に接続されると共に、出力側駆動ケーブル３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを介して各振動子３１に接続される全駆動切換部３６と、全駆動切換部３６と出力側駆動ケーブル３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄとの間に並列に接続される振動子切換部３７と、振動子切換部３７の抵抗を補正するインピーダンス補正部３８とを具備している。この場合、全駆動切換部３６は、入力側駆動ケーブル３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄに接続する切換スイッチ素子Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄと、各切換スイッチ素子Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄと選択的に短絡する第１の端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄと第２の端子Ｔｅ，Ｔｆ，Ｔｇ，Ｔｈとを具備している。また、第１の端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄは、出力側駆動ケーブル３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄに接続され、第２の端子Ｔｅ，Ｔｆ，Ｔｇ，Ｔｈは、一次側分岐ケーブル３９ａ〜３９ｄを介して振動子切換部３７のスイッチ素子Ｓｅ〜Ｓｈに接続されている。
【００３６】
振動子切換部３７は、スイッチ素子Ｓｅ〜Ｓｈに短絡する出力端子Ｔｉ，Ｔｊ，Ｔｋ，Ｔｌが二次側分岐ケーブル３９ｅ，３９ｆ，３９ｇ，３９ｈを介して出力側駆動ケーブル３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄに接続されている。また、振動子切換部３７のスイッチ素子Ｓｅ〜Ｓｈには、インピーダンス補正部３８が接続されており、このインピーダンス補正部３８によって振動子３１の全体が駆動する場合と、任意の振動子３１が駆動する場合のインピーダンス（抵抗）の補正がなされるように構成されている。
【００３７】
上記のように構成される駆動切換手段３３によれば、図７に示すように、全駆動切換部３６の全ての切換スイッチ素子Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄが第１の端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄに短絡されるように切り換わることによって全ての振動子３１が駆動（全体駆動）して、全ての振動子３１から発せられる超音波を洗浄槽１内の薬液（洗浄液）に伝達することができる。したがって、振動子の全体駆動（振動）による洗浄の均一性の向上を図ることができる。この全体駆動の場合は、例えば振動に弱いウエハＷや振動に弱いパターン等が形成されたウエハＷ等が用いられる。
【００３８】
また、全駆動切換部３６の全て又は任意の切換スイッチ素子Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄを第２の端子Ｔｅ，Ｔｆ，Ｔｇ，Ｔｈに短絡させると共に、振動子切換部３７の任意のスイッチ素子Ｓｅ，Ｓｆ，Ｓｇ，Ｓｈを出力端子Ｔｉ，Ｔｊ，Ｔｋ，Ｔｌに短絡させて、任意の振動子３１を駆動（個別駆動）することにより、任意の個別の振動子３１から発せられる超音波を洗浄槽１内の薬液（洗浄液）に伝達することができる。この場合、１又は任意の複数の振動子を所定時間駆動（振動）させる洗浄処理の他に、任意の振動子３１を所定時間駆動（振動）｛例えば５秒（ｓｅｃ．）〜２０秒（ｓｅｃ．）間｝した後、別の任意の振動子３１を所定時間駆動（振動）するように、ウエハＷの配列方向に沿って順次別の振動子３１を連続的に駆動（振動）して洗浄処理を行うようにしてもよい。この場合、一端の振動子３１から他端の振動子３１まで切り換わったら、再び一端の振動子３１に戻って循環させる。したがって、例えばウエハＷの材質や配列状態等に応じて振動子の個別駆動（振動）により、全体駆動の場合に比べて超音波の出力密度を大きくすることができるので、洗浄効率の向上を図ることができる。この個別駆動をする場合は、振動に強いウエハＷや振動に強いパターンが形成されたウエハＷ等が用いられる。
【００３９】
図７では、振動子３１が４個の場合について説明したが、振動子３１の数を増やして例えば上述した１２個のようにした場合についても同様に、ウエハＷやウエハＷ上のパターンが振動に弱いか強いかに応じて全ての振動子３１を駆動する全体駆動と、１又は任意の数の振動子３１を駆動する個別駆動とを選択的に切り換えて洗浄処理を行うことができることは勿論である。
【００４０】
次に、上記のように構成される超音波洗浄装置の動作態様について説明する。まず、純水供給源２５から洗浄槽１内に純水を供給してウエハＷが浸漬できるように貯留しておく。次に、洗浄槽１内にウエハＷを浸漬し、洗浄するための薬液を薬液タンク２７から随時供給し続け、上端開口縁付近まで予め貯留しておく。なお、薬液には、例えばアンモニア過水｛ＮＨ4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ}（ＳＣ１）、塩酸過水｛ＨＣｌ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ}（ＳＣ２）あるいは希フッ酸（ＤＨＦ）等が使用される。
【００４１】
次に、図示しないウエハ搬送手段によって保持された複数例えば５０枚のウエハＷを、ウエハボート１０に受け渡して、ウエハＷを薬液に浸漬する。その後、超音波発振器３０（超音波発振手段）を駆動すると共に、駆動切換手段３３を駆動して、全ての振動子３１あるいは任意の振動子３１に高周波電源を印加して励振することにより、振動子３１が超音波振動を発生する。この超音波振動が洗浄槽１の底部２を透過して洗浄槽１内に貯留された薬液まで伝わり、この超音波振動によってウエハＷに付着したパーティクル等が除去されることにより、ウエハＷが超音波洗浄される。なお、この間にも洗浄液供給ノズル２０によって、洗浄槽１内に薬液を適量ずつ随時供給し続ける。このように、薬液を随時供給することにより、ウエハＷから除去されて液面に浮かんだパーティクル等を、オーバーフローする薬液と共に効果的に外部へ流出させることができるので、洗浄槽１内の薬液を清浄な状態に保つことができる。また、洗浄槽１から外部に流出した使用済みの薬液は、容器８の底部に配設されたパン（図示せず）に受け止められ、図示しないドレン管から排液される。
【００４２】
上記のようにして所定時間薬液による洗浄処理を行った後、薬液の供給を停止し、薬液に変えて純水供給源から純水を供給してウエハＷのリンス処理を行う。このときも、超音波発振器３０を駆動すると共に、駆動切換手段３３を駆動して、全ての振動子３１あるいは任意の振動子３１に高周波電源を印加して励振することによって超音波振動を純水に伝達する。
【００４３】
上記洗浄処理が完了した後、ウエハボート１０を上昇させてウエハＷを洗浄槽１の上方に搬送させて、図示しない搬送手段にウエハＷを受け渡す。
【００４４】
一方、洗浄槽１内に貯留された薬液、純水を交換する場合には、弁機構４０のシリンダ装置４３を駆動して、排液口３の開口部３ａに気水密に当接する弁体４１を、排液口３の開口部３ａから後退すなわち離隔させて洗浄槽１内の薬液、純水を短時間内に排液することができる。したがって、薬液、純水等の洗浄液の交換時間等の短縮を図ることができる。
【００４５】
なお、上記実施形態では、洗浄槽１が単体の槽にて形成される場合について説明したが、洗浄槽１を洗浄液（薬液、純水）を貯留する内槽と、内槽からオーバーフローする洗浄液（薬液、純水）を受け止める外槽とで構成し、内槽内に配設される洗浄液供給ノズル２０と外槽とを循環管路にて接続すると共に、循環管路に循環ポンプ等を介設した循環式の洗浄槽としてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
（１）請求項１，２，９記載の発明によれば、被処理体に応じて振動子の全体駆動（振動）と個別駆動（振動）とを選択的に行うことにより、振動子の個別駆動（振動）による洗浄力の向上と、振動子の全体駆動（振動）による被処理体へのダメージの抑制とを選択して洗浄処理することができるので、洗浄効率の向上を図ることができる。この場合、複数の振動子を複数の被処理体の配列間隔よりも小さい間隔（隙間）で洗浄槽の底部に配設することにより、洗浄処理中に振動子同士が擦れるのを防止することができ、パーティクルの発生を抑制することができる。また、振動子同士間の間隔（隙間）を被処理体の配列間隔よりも小さくすることにより、振動子からの超音波振動を効率よく被処理体に伝達することができ、更に洗浄効率の向上を図ることができる（請求項２）。
【００４７】
（２）請求項３，４記載の発明によれば、洗浄槽を耐薬品性に富む材料にて形成することにより、洗浄液として使用される薬液に対して洗浄槽が溶解されることがないので、上記（１）に加えて更にメタルコンタミの発生を抑制することができる。また、洗浄槽の底部を耐薬品性及び音波透過性に富むカーボン系材料にて形成し、洗浄槽の底部外側面に、複数の振動子を当接又は近接することにより、洗浄槽の底部が薬液によって溶解することがないので、上記（１）に加えて更に超音波振動の出力の減衰を抑制することができると共に、超音波出力を一定にすることができ、かつ、洗浄効率の向上が図れる（請求項５）。
【００４８】
（３）請求項６記載の発明によれば、複数の振動子を個別駆動（振動）する際に、駆動切換手段が複数の被処理体の配列方向に沿って振動子を順次所定時間毎に駆動（振動）するように切換えることにより、被処理体の材質や配列状態等に応じて振動子の個別駆動 （振動）により超音波の出力密度を大きくすることができるので、上記（１）、（２）に加えて更に洗浄効率の向上を図ることができる。
【００４９】
（４）請求項７記載の発明によれば、洗浄槽の底部における保持手段の昇降部の直下位置に排液口を設け、この排液口を弁機構によって開閉可能にするので、上記（１）に加えて更に超音波発振手段による超音波振動に影響を与えることなく洗浄液の排液部を形成することができる。また、洗浄槽の底部を平坦状にすることができ、超音波発振手段の振動子を平坦状の底部外表面に当接又は近接して、超音波振動を効率よく洗浄液に伝達することができる。したがって、上記（１）〜（３）に加えて更に洗浄効率の向上を図ることができる。
【００５０】
（５）請求項８記載の発明によれば、弁機構は、排液口の開口部に気水密に当接する弁体と、この弁体を排液口に対して進退移動するシリンダ装置とを具備するので、上記（３）に加えて更に洗浄槽内の洗浄液を短時間内に排液することができ、洗浄液の交換時間等の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る超音波洗浄装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】図１の側断面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】この発明における弁機構の取付状態を示す拡大断面図である。
【図５】この発明における振動子の取付（当接）状態を示す拡大断面図（ａ）及び（ａ）の底面図である。
【図６】上記振動子の別の取付（近接）状態を示す拡大断面図である。
【図７】この発明における超音波発振手段を示す概略構成図である。
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
１ 洗浄槽
２ 底部
３ 排液口
３ａ 開口部
４ 側壁部
９ 補強用板
１０ ウエハボート（保持手段）
１２ 保持棒
１３ 昇降部
２０ 洗浄液供給ノズル（洗浄液供給手段）
３０ 超音波発振器（超音波発振手段）
３１ 振動子
３２ 高周波駆動電源
３３ 駆動切換手段
３６ 全駆動切換部
３７ 振動子切換部
３８ インピーダンス補正部
４０ 弁機構
４１ 弁体
４３ シリンダ装置
【発明の属する技術分野】
この発明は超音波洗浄装置に関するもので、更に詳細には、例えば半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等の被処理体を、超音波を利用して洗浄する超音波洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体製造装置の製造工程においては、半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等を薬液やリンス液等の洗浄液が貯留された洗浄槽に順次浸漬して洗浄を行う洗浄処理方法が広く採用されている。
【０００３】
このような洗浄処理方法を実施する洗浄処理装置の一例として、超音波洗浄装置が使用されている。従来の超音波洗浄装置は、被処理体例えば半導体ウエハ（以下にウエハという）を浸漬する洗浄液例えば薬液を貯留する石英製の洗浄槽と、この洗浄槽の下部を浸漬する振動伝播用液体例えば純水を貯留する中間槽と、この中間槽の底部に配設され、下面に超音波振動素子を装着してなる例えばステンレス製の振動伝達板とからなる超音波発振手段とで主に構成されている。
【０００４】
上記のように構成される超音波洗浄装置によれば、薬液を貯留した洗浄槽内に、ウエハを保持手段であるウエハガイドで保持した状態で浸漬し、超音波発振手段の超音波振動素子に適当な周波数の高周波電圧を印可して励振することにより、超音波振動が発生し、その超音波振動が純水を伝播して洗浄槽内に伝わって、ウエハに付着したパーティクル等を除去することができる。この場合、超音波振動の音圧の高低度合いや振動時間等によってパーティクルの除去効率が相違する。例えば、超音波振動の音圧を高くすれば短時間でパーティクルを除去することができ、また、音圧を低くして振動時間を長くすることによってパーティクルを除去することができる。
【０００５】
そのため、従来では、振動子を個別に駆動（振動）させて超音波振動の音圧を高くして、短時間でパーティクルを除去するようにしたもの、あるいは、超音波振動の音圧を低くして、ある程度時間を掛けてパーティクルを除去するようにした超音波洗浄装置が使用されている。
【０００６】
また、洗浄の目的に応じて洗浄液に薬液、例えばアンモニア過水｛ＮＨ4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ}（ＳＣ１）、塩酸過水｛ＨＣｌ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ}（ＳＣ２）あるいは希フッ酸（ＤＨＦ）等が使用されている。
【０００７】
更には、洗浄処理効率の向上を図るために、洗浄槽内に貯留された洗浄液を排液した後、新規の洗浄液に交換するなどしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、振動子を個別に駆動（振動）させて超音波振動の音圧を高くして、短時間でパーティクルを除去するようにしたものにおいては、パーティクルの除去効率が向上するがウエハにダメージを与える虞がある。これに対して、超音波振動の音圧を低くして、振動子全体を駆動（振動）させ、ある程度時間を掛けてパーティクルを除去するようにしたものにおいては、ウエハのダメージを抑制することができるが、洗浄に時間を要し、洗浄効率が低下するという二律背反性の問題がある。
【０００９】
また、洗浄液に薬液を使用する場合、ＳＣ１、ＳＣ２やＤＨＦ等の薬液を使用すると、これら薬液によって洗浄槽を構成する石英が溶解されてメタルコンタミが生じるという問題もあった。
【００１０】
この発明は上記事情に鑑みなされたもので、被処理体へのダメージを抑制すると共に、洗浄効率の向上を図れるようにする超音波洗浄装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の超音波洗浄装置は以下のように構成される。
【００１２】
請求項１記載の発明は、被処理体の洗浄液を貯留する洗浄槽と、複数の被処理体を水平方向に適宜間隔をおいて保持して上記洗浄槽内に配置する保持手段と、超音波発振手段と、を具備する超音波洗浄装置において、 上記超音波発振手段は、上記複数の被処理体に対応して上記洗浄槽の底部に配設される複数の振動子を具備し、これら振動子と駆動電源との間に介設される駆動切換手段によって、上記被処理体に応じて振動子の全体駆動と１又は任意の数の個別駆動とを選択的に行えるように形成してなる、ことを特徴とする。この場合、上記複数の振動子が複数の被処理体の配列間隔よりも小さい間隔で洗浄槽の底部に配設されるようにする方が好ましい（請求項２）。また、上記振動子の個別駆動の出力を、振動子の全体駆動の出力に対して大きくする方が好ましい（請求項９）。
【００１３】
請求項１，２，９記載の発明によれば、被処理体に応じて振動子の全体駆動（振動）と個別駆動（振動）とを選択的に行うことができ、全体駆動により、全ての振動子から発せられる超音波を洗浄槽内の洗浄液に伝達することができ、また、任意の振動子を駆動（個別駆動）することにより、任意の個別の振動子から発せられる超音波を洗浄槽内の洗浄液に伝達することができる。したがって、振動子の個別駆動（振動）による洗浄力の向上と、振動子の全体駆動（振動）による被処理体へのダメージの抑制とを選択して洗浄処理することができるので、洗浄効率の向上を図ることができる。この場合、複数の振動子を複数の被処理体の配列間隔よりも小さい間隔（隙間）で洗浄槽の底部に配設することにより、洗浄処理中に振動子同士が擦れるのを防止することができ、パーティクルの発生を抑制することができる。また、振動子同士間の間隔（隙間）を被処理体の配列間隔よりも小さくすることにより、振動子からの超音波振動を効率よく被処理体に伝達することができ、更に洗浄効率の向上を図ることができる（請求項２）。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の超音波洗浄装置において、 上記洗浄槽の側壁部を耐薬品性に富む材料にて形成し、洗浄槽の底部を耐薬品性及び音波透過性に富むカーボン系材料にて形成し、洗浄槽の底部外側面に、複数の振動子を当接又は近接してなる、ことを特徴とする。この場合、上記カーボン系材料にて形成される洗浄槽の底部と複数の振動子との間に、補強部材を介設してもよい（請求項４）。また、上記カーボン系材料として、例えばアモルファスカーボン又は炭化ケイ素を使用することができる（請求項５）。
【００１５】
請求項３，４，５記載の発明によれば、洗浄槽を耐薬品性に富む材料にて形成することにより、洗浄液として使用される薬液に対して洗浄槽が溶解されることがないので、メタルコンタミの発生を抑制することができる。また、洗浄槽の底部を耐薬品性及び音波透過性に富むカーボン系材料にて形成し、洗浄槽の底部外側面に、複数の振動子を当接又は近接することにより、洗浄槽の底部が薬液によって溶解することがなく、超音波振動の出力の減衰を抑制し、超音波出力を一定にすることができる。したがって、洗浄効率の向上が図れる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の超音波洗浄装置において、 上記複数の振動子が複数の被処理体の配列方向に沿って配設され、駆動切換手段は、上記複数の振動子を個別駆動する際に、上記複数の被処理体の配列方向に沿って振動子を順次所定時間毎に駆動するように切換可能に形成される、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明によれば、複数の振動子を個別駆動（振動）する際に、駆動切換手段が複数の被処理体の配列方向に沿って振動子を順次所定時間毎に駆動（振動）するように切換えることにより、被処理体の材質や配列状態等に応じて振動子の個別駆動（振動）により超音波の出力密度を大きくすることができる。したがって、洗浄効率の向上を図ることができる。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の超音波洗浄装置において、 上記保持手段は、複数の被処理体を水平方向に適宜間隔をおいて垂直状に保持する保持部と、この保持部の一端に略垂直状に延在する昇降部とを具備し、 上記洗浄槽は、底部における上記昇降部の直下位置に排液口を具備すると共に、この排液口を開閉可能な弁機構を具備してなる、ことを特徴とする。この場合、上記弁機構は、上記洗浄槽の底部における上記昇降部の直下位置に設けられた排液口を開閉するものであれば、構造は任意でよいが、好ましくは弁機構は、排液口の開口部に気水密に当接する弁体と、この弁体を排液口に対して進退移動するシリンダ装置とを具備する方がよい（請求項８）。
【００１９】
請求項７記載の発明によれば、洗浄槽の底部における保持手段の昇降部の直下位置に排液口を設け、この排液口を弁機構によって開閉可能にすることにより、超音波発振手段による超音波振動に影響を与えることなく洗浄液の排液部を形成することができる。また、洗浄槽の底部を平坦状にすることができ、超音波発振手段の振動子を平坦状の底部外表面に当接又は近接して、超音波振動を効率よく洗浄液に伝達することができる。したがって、洗浄効率の向上を図ることができる。この場合、弁機構は、排液口の開口部に気水密に当接する弁体と、この弁体を排液口に対して進退移動するシリンダ装置とを具備するので、洗浄槽内の洗浄液を短時間内に排液することができ、洗浄液の交換時間等の短縮を図ることができる（請求項８）。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る超音波洗浄装置の実施形態について添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、半導体ウエハ用の超音波洗浄装置に適用した場合について説明する。
【００２１】
図１は、この発明に係る超音波洗浄装置の一例を示す概略断面図、図２は、図１の側断面図、図３は、図１の平面図である。
【００２２】
上記超音波洗浄装置は、被処理体例えば半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）を浸漬する洗浄液例えば薬液Ｌが貯留される洗浄槽１と、ウエハＷを保持して洗浄槽１内に配置する保持手段であるウエハボート１０と、洗浄槽１内の下部に配設されて洗浄槽１内に洗浄液例えば薬液或いは純水を噴射（供給）する液供給手段例えば洗浄液供給ノズル２０と、洗浄槽１内の薬液Ｌ（洗浄液）に超音波振動を与えるための超音波発振手段３０と、洗浄槽１の底部２に設けられた排液口３を開閉する弁機構４０とで主に構成されている。
【００２３】
上記洗浄槽１は、例えば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）等にて形成される側壁部４と、耐薬品性及び音波透過性に富む材料例えばアモルファスカーボン又は炭化ケイ素等のカーボン系材料にて形成される底部２とで構成されている。なお、側壁部４の上端部には洗浄槽１内から溢流（オーバーフロー）する薬液を外部に案内するための複数のＶ状切欠き５が設けられている。また、底部２は、パッキング６を介して側壁部４の下端部に気水密に密接されると共に、固定ボルト７にて固定されている。この場合、底部２の厚みは、アモルファスカーボンにて形成した場合は、例えば２．０ｍｍ〜１０．０ｍｍとすることができる。
【００２４】
このように、側壁部４をＰＴＦＥあるいはＰＦＡにて形成し、底部２をアモルファスカーボンあるいは炭化ケイ素にて形成することにより、洗浄液にＳＣ１，ＳＣ２あるいはＤＨＦ等の薬液を使用した場合においても、洗浄槽１はこれら薬液によって溶解することがないので、メタルコンタミ等が発生するのを防止することができる。また、底部２は更に音波透過性に富むアモルファスカーボンや炭化ケイ素等にて形成されているので、石英のように薬液による溶解によって肉厚が薄くなることがなく、音波透過率が減衰する虞がない。
【００２５】
上記ウエハボート１０は、図１及び図２に示すように、複数枚例えば５０枚のウエハＷを水平方向に垂直状に保持すべく複数の保持溝１１を有する互いに平行な３本の保持棒１２（保持部）と、これら保持棒１２の一端から垂直状に起立する昇降部１３とを具備し、昇降部１３を図示しない昇降機構によって昇降させることによって、ウエハボート１０によって保持される複数枚例えば５０枚のウエハＷが洗浄槽１内の薬液に浸漬され、あるいは、洗浄槽１から上方に搬出されるように構成されている。
【００２６】
上記洗浄液供給ノズル２０は、洗浄槽１の下部両側に互いに平行に配設される管状ノズル本体２１と、この管状ノズル本体２１の斜め上部と斜め下部にそれぞれ適宜間隔をおいて穿設される多数のノズル孔２２，２３とを具備してなる。このように構成される洗浄液供給ノズル２０は、開閉弁Ｖを介設した供給管２４を介して純水供給源２５に接続されると共に、供給管２４に介設される切換弁ＣＶ及び薬液供給管２６を介して薬液供給源である薬液タンク２７に接続されている。なお、薬液供給管２６には、薬液を薬液供給管２６に導入するためのポンプＰが介設されている。なお、ポンプＰを用いずに、薬液タンク２７内に例えば窒素（Ｎ2）ガスを供給して薬液供給管２６に導入するようにしてもよい。
【００２７】
このように構成される洗浄液供給ノズル２０によれば、開閉弁Ｖを開放することによって純水供給源２５から供給される純水がノズル孔２２からウエハＷの中心部側に向かって噴射（供給）され、また、ノズル孔２３から洗浄槽１の底部２中央部に向かって噴射（供給）される。また、切換弁ＣＶを切り換えると共に、ポンプＰを駆動することによって、薬液タンク２７から供給される薬液が純水と混合して混合液がノズル孔２２からウエハＷの中心部側に向かって噴射（供給）され、また、ノズル孔２３から洗浄槽１の底部２中央部に向かって噴射（供給）される。なお、洗浄液供給ノズル２０から洗浄槽１内に噴射（供給）されて貯留された洗浄液（純水、薬液）は、側壁部４の上端に設けられた切欠き５に案内されて外部に流出するが、流出した洗浄液（純水、薬液）は、洗浄槽１を収容する容器８の底部に配設されたパン（図示せず）によって受け止められた後、図示しないドレンから外部に排出されるようになっている。なお、薬液は１種類に限らず、複数の種類の薬液タンクが同様に洗浄液供給ノズル２０に接続されてもよい。
【００２８】
また、洗浄槽１の底部２における上記ウエハボート１０の昇降部１３の直下位置には、排液口３が設けられており、この排液口３には、開閉可能な弁機構４０が設けられている。この弁機構４０は、図１及び図４に示すように、排液口３の開口部３ａに気水密に当接する弁体４１と、この弁体４１を排液口３に対して進退移動するピストンロッド４２を有するシリンダ装置４３とで主に構成されている。なお、この場合、図３に示すように、排液口３は、洗浄槽１の底部２の２箇所に矩形状に設けられているが、勿論１個の矩形状あるいは矩形以外の例えば円形や楕円形等の形状の穴にて形成してもよい。
【００２９】
このように、洗浄槽１の底部２におけるウエハボート１０の昇降部１３の直下位置に排液口３を設け、この排液口３を弁機構４０によって開閉可能にすることにより、超音波発振手段３０による超音波振動に影響を与えることなく薬液又は純水の排液部を形成することができる。また、洗浄槽１の底部２を平坦状にすることができ、後述する超音波発振手段３０の振動子３１を平坦状の底部２外表面に当接又は近接して、超音波振動を効率よく薬液に伝達することができる。したがって、洗浄効率の向上を図ることができる。また、弁機構４０は、排液口３の開口部３ａに気水密に当接する弁体４１と、この弁体４１を排液口３に対して進退移動するシリンダ装置４３とで構成することにより、洗浄槽１内の薬液を短時間内に排液することができ、薬液の交換時間等の短縮を図ることができる。
【００３０】
一方、超音波発振手段３０は、図５に示すように、洗浄槽１の底部２の外側表面に当接される複数例えば１２枚の矩形状の振動子３１と、これら振動子３１と高周波駆動電源３２との間に介設される駆動切換手段３３によって振動子３１の全体駆動と１又は任意の数の個別駆動とを選択的に行えるように形成されている。この場合、振動子３１は、矩形状に形成された例えば６枚を２列に並列した計１２枚に形成することができ、駆動切換手段３３の切換操作によって１２枚全体の振動子３１が同時に駆動すなわち振動されるか、あるいは１枚あるいは任意の複数枚例えば２枚あるいは４枚の振動子３１が個別に順次振動されるように構成されている。
【００３１】
図５では、底部２の厚さを例えば６．５ｍｍのように厚くして強度をもたせて直接振動子３１を当接（貼着）する場合について説明したが、底部２を形成するアモルファスカーボンや炭化ケイ素の肉厚を薄くすることにより音波透過率が向上する場合には、図６に示すように、底部２の外側表面に、音波透過性の良好な例えばステンレス製の補強用板９を介して振動子３１を貼着させて、底部２に振動子３１を近接させるようにしてもよい。
【００３２】
また、個別駆動の際に、振動している振動子３１から振動していない振動子３１にエネルギーが逃げないように振動子同士間に若干の隙間（例えば約１ｍｍ）を設ける方がよい。この隙間は、ウエハＷのピッチ間隔よりも小さい方がよい。このように、振動子同士間に隙間を設けることによって振動子同士の擦れを防止することができ、パーティクルの発生を抑制することができる。また、振動子同士間の隙間をウエハＷのピッチ間隔よりも小さくすることにより振動子３１からの超音波振動を効率よくウエハＷに伝達することができ、洗浄効率の向上を図ることができる。
【００３３】
上記超音波発振手段３０の構造について、図７を参照して説明する。ここでは、振動子３１が４個の場合について説明する。
【００３４】
超音波発振手段３０は、高周波駆動電源３２に接続する超音波発振器によって形成されており、この超音波発振手段すなわち超音波発振器３０からの信号が駆動切換手段３３に伝達され、駆動切換手段３３によって振動子３１の全体駆動又は１又は任意の数の個別駆動とを選択的に行えるようになっている。
【００３５】
上記駆動切換手段３３は、図７に示すように、入力側駆動ケーブル３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを介して超音波発振器３０に接続されると共に、出力側駆動ケーブル３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを介して各振動子３１に接続される全駆動切換部３６と、全駆動切換部３６と出力側駆動ケーブル３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄとの間に並列に接続される振動子切換部３７と、振動子切換部３７の抵抗を補正するインピーダンス補正部３８とを具備している。この場合、全駆動切換部３６は、入力側駆動ケーブル３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄに接続する切換スイッチ素子Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄと、各切換スイッチ素子Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄと選択的に短絡する第１の端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄと第２の端子Ｔｅ，Ｔｆ，Ｔｇ，Ｔｈとを具備している。また、第１の端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄは、出力側駆動ケーブル３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄに接続され、第２の端子Ｔｅ，Ｔｆ，Ｔｇ，Ｔｈは、一次側分岐ケーブル３９ａ〜３９ｄを介して振動子切換部３７のスイッチ素子Ｓｅ〜Ｓｈに接続されている。
【００３６】
振動子切換部３７は、スイッチ素子Ｓｅ〜Ｓｈに短絡する出力端子Ｔｉ，Ｔｊ，Ｔｋ，Ｔｌが二次側分岐ケーブル３９ｅ，３９ｆ，３９ｇ，３９ｈを介して出力側駆動ケーブル３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄに接続されている。また、振動子切換部３７のスイッチ素子Ｓｅ〜Ｓｈには、インピーダンス補正部３８が接続されており、このインピーダンス補正部３８によって振動子３１の全体が駆動する場合と、任意の振動子３１が駆動する場合のインピーダンス（抵抗）の補正がなされるように構成されている。
【００３７】
上記のように構成される駆動切換手段３３によれば、図７に示すように、全駆動切換部３６の全ての切換スイッチ素子Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄが第１の端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄに短絡されるように切り換わることによって全ての振動子３１が駆動（全体駆動）して、全ての振動子３１から発せられる超音波を洗浄槽１内の薬液（洗浄液）に伝達することができる。したがって、振動子の全体駆動（振動）による洗浄の均一性の向上を図ることができる。この全体駆動の場合は、例えば振動に弱いウエハＷや振動に弱いパターン等が形成されたウエハＷ等が用いられる。
【００３８】
また、全駆動切換部３６の全て又は任意の切換スイッチ素子Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄを第２の端子Ｔｅ，Ｔｆ，Ｔｇ，Ｔｈに短絡させると共に、振動子切換部３７の任意のスイッチ素子Ｓｅ，Ｓｆ，Ｓｇ，Ｓｈを出力端子Ｔｉ，Ｔｊ，Ｔｋ，Ｔｌに短絡させて、任意の振動子３１を駆動（個別駆動）することにより、任意の個別の振動子３１から発せられる超音波を洗浄槽１内の薬液（洗浄液）に伝達することができる。この場合、１又は任意の複数の振動子を所定時間駆動（振動）させる洗浄処理の他に、任意の振動子３１を所定時間駆動（振動）｛例えば５秒（ｓｅｃ．）〜２０秒（ｓｅｃ．）間｝した後、別の任意の振動子３１を所定時間駆動（振動）するように、ウエハＷの配列方向に沿って順次別の振動子３１を連続的に駆動（振動）して洗浄処理を行うようにしてもよい。この場合、一端の振動子３１から他端の振動子３１まで切り換わったら、再び一端の振動子３１に戻って循環させる。したがって、例えばウエハＷの材質や配列状態等に応じて振動子の個別駆動（振動）により、全体駆動の場合に比べて超音波の出力密度を大きくすることができるので、洗浄効率の向上を図ることができる。この個別駆動をする場合は、振動に強いウエハＷや振動に強いパターンが形成されたウエハＷ等が用いられる。
【００３９】
図７では、振動子３１が４個の場合について説明したが、振動子３１の数を増やして例えば上述した１２個のようにした場合についても同様に、ウエハＷやウエハＷ上のパターンが振動に弱いか強いかに応じて全ての振動子３１を駆動する全体駆動と、１又は任意の数の振動子３１を駆動する個別駆動とを選択的に切り換えて洗浄処理を行うことができることは勿論である。
【００４０】
次に、上記のように構成される超音波洗浄装置の動作態様について説明する。まず、純水供給源２５から洗浄槽１内に純水を供給してウエハＷが浸漬できるように貯留しておく。次に、洗浄槽１内にウエハＷを浸漬し、洗浄するための薬液を薬液タンク２７から随時供給し続け、上端開口縁付近まで予め貯留しておく。なお、薬液には、例えばアンモニア過水｛ＮＨ4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ}（ＳＣ１）、塩酸過水｛ＨＣｌ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ}（ＳＣ２）あるいは希フッ酸（ＤＨＦ）等が使用される。
【００４１】
次に、図示しないウエハ搬送手段によって保持された複数例えば５０枚のウエハＷを、ウエハボート１０に受け渡して、ウエハＷを薬液に浸漬する。その後、超音波発振器３０（超音波発振手段）を駆動すると共に、駆動切換手段３３を駆動して、全ての振動子３１あるいは任意の振動子３１に高周波電源を印加して励振することにより、振動子３１が超音波振動を発生する。この超音波振動が洗浄槽１の底部２を透過して洗浄槽１内に貯留された薬液まで伝わり、この超音波振動によってウエハＷに付着したパーティクル等が除去されることにより、ウエハＷが超音波洗浄される。なお、この間にも洗浄液供給ノズル２０によって、洗浄槽１内に薬液を適量ずつ随時供給し続ける。このように、薬液を随時供給することにより、ウエハＷから除去されて液面に浮かんだパーティクル等を、オーバーフローする薬液と共に効果的に外部へ流出させることができるので、洗浄槽１内の薬液を清浄な状態に保つことができる。また、洗浄槽１から外部に流出した使用済みの薬液は、容器８の底部に配設されたパン（図示せず）に受け止められ、図示しないドレン管から排液される。
【００４２】
上記のようにして所定時間薬液による洗浄処理を行った後、薬液の供給を停止し、薬液に変えて純水供給源から純水を供給してウエハＷのリンス処理を行う。このときも、超音波発振器３０を駆動すると共に、駆動切換手段３３を駆動して、全ての振動子３１あるいは任意の振動子３１に高周波電源を印加して励振することによって超音波振動を純水に伝達する。
【００４３】
上記洗浄処理が完了した後、ウエハボート１０を上昇させてウエハＷを洗浄槽１の上方に搬送させて、図示しない搬送手段にウエハＷを受け渡す。
【００４４】
一方、洗浄槽１内に貯留された薬液、純水を交換する場合には、弁機構４０のシリンダ装置４３を駆動して、排液口３の開口部３ａに気水密に当接する弁体４１を、排液口３の開口部３ａから後退すなわち離隔させて洗浄槽１内の薬液、純水を短時間内に排液することができる。したがって、薬液、純水等の洗浄液の交換時間等の短縮を図ることができる。
【００４５】
なお、上記実施形態では、洗浄槽１が単体の槽にて形成される場合について説明したが、洗浄槽１を洗浄液（薬液、純水）を貯留する内槽と、内槽からオーバーフローする洗浄液（薬液、純水）を受け止める外槽とで構成し、内槽内に配設される洗浄液供給ノズル２０と外槽とを循環管路にて接続すると共に、循環管路に循環ポンプ等を介設した循環式の洗浄槽としてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
（１）請求項１，２，９記載の発明によれば、被処理体に応じて振動子の全体駆動（振動）と個別駆動（振動）とを選択的に行うことにより、振動子の個別駆動（振動）による洗浄力の向上と、振動子の全体駆動（振動）による被処理体へのダメージの抑制とを選択して洗浄処理することができるので、洗浄効率の向上を図ることができる。この場合、複数の振動子を複数の被処理体の配列間隔よりも小さい間隔（隙間）で洗浄槽の底部に配設することにより、洗浄処理中に振動子同士が擦れるのを防止することができ、パーティクルの発生を抑制することができる。また、振動子同士間の間隔（隙間）を被処理体の配列間隔よりも小さくすることにより、振動子からの超音波振動を効率よく被処理体に伝達することができ、更に洗浄効率の向上を図ることができる（請求項２）。
【００４７】
（２）請求項３，４記載の発明によれば、洗浄槽を耐薬品性に富む材料にて形成することにより、洗浄液として使用される薬液に対して洗浄槽が溶解されることがないので、上記（１）に加えて更にメタルコンタミの発生を抑制することができる。また、洗浄槽の底部を耐薬品性及び音波透過性に富むカーボン系材料にて形成し、洗浄槽の底部外側面に、複数の振動子を当接又は近接することにより、洗浄槽の底部が薬液によって溶解することがないので、上記（１）に加えて更に超音波振動の出力の減衰を抑制することができると共に、超音波出力を一定にすることができ、かつ、洗浄効率の向上が図れる（請求項５）。
【００４８】
（３）請求項６記載の発明によれば、複数の振動子を個別駆動（振動）する際に、駆動切換手段が複数の被処理体の配列方向に沿って振動子を順次所定時間毎に駆動（振動）するように切換えることにより、被処理体の材質や配列状態等に応じて振動子の個別駆動 （振動）により超音波の出力密度を大きくすることができるので、上記（１）、（２）に加えて更に洗浄効率の向上を図ることができる。
【００４９】
（４）請求項７記載の発明によれば、洗浄槽の底部における保持手段の昇降部の直下位置に排液口を設け、この排液口を弁機構によって開閉可能にするので、上記（１）に加えて更に超音波発振手段による超音波振動に影響を与えることなく洗浄液の排液部を形成することができる。また、洗浄槽の底部を平坦状にすることができ、超音波発振手段の振動子を平坦状の底部外表面に当接又は近接して、超音波振動を効率よく洗浄液に伝達することができる。したがって、上記（１）〜（３）に加えて更に洗浄効率の向上を図ることができる。
【００５０】
（５）請求項８記載の発明によれば、弁機構は、排液口の開口部に気水密に当接する弁体と、この弁体を排液口に対して進退移動するシリンダ装置とを具備するので、上記（３）に加えて更に洗浄槽内の洗浄液を短時間内に排液することができ、洗浄液の交換時間等の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る超音波洗浄装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】図１の側断面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】この発明における弁機構の取付状態を示す拡大断面図である。
【図５】この発明における振動子の取付（当接）状態を示す拡大断面図（ａ）及び（ａ）の底面図である。
【図６】上記振動子の別の取付（近接）状態を示す拡大断面図である。
【図７】この発明における超音波発振手段を示す概略構成図である。
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
１ 洗浄槽
２ 底部
３ 排液口
３ａ 開口部
４ 側壁部
９ 補強用板
１０ ウエハボート（保持手段）
１２ 保持棒
１３ 昇降部
２０ 洗浄液供給ノズル（洗浄液供給手段）
３０ 超音波発振器（超音波発振手段）
３１ 振動子
３２ 高周波駆動電源
３３ 駆動切換手段
３６ 全駆動切換部
３７ 振動子切換部
３８ インピーダンス補正部
４０ 弁機構
４１ 弁体
４３ シリンダ装置
Claims (9)
- 被処理体の洗浄液を貯留する洗浄槽と、複数の被処理体を水平方向に適宜間隔をおいて保持して上記洗浄槽内に配置する保持手段と、超音波発振手段と、を具備する超音波洗浄装置において、
上記超音波発振手段は、上記複数の被処理体に対応して上記洗浄槽の底部に配設される複数の振動子を具備し、これら振動子と駆動電源との間に介設される駆動切換手段によって、上記被処理体に応じて振動子の全体駆動と１又は任意の数の個別駆動とを選択的に行えるように形成してなる、ことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 請求項１記載の超音波洗浄装置において、
上記複数の振動子が複数の被処理体の配列間隔よりも小さい間隔で洗浄槽の底部に配設される、ことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 請求項１又は２記載の超音波洗浄装置において、
上記洗浄槽の側壁部を耐薬品性に富む材料にて形成し、洗浄槽の底部を耐薬品性及び音波透過性に富むカーボン系材料にて形成し、洗浄槽の底部外側面に、複数の振動子を当接又は近接してなる、ことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 請求項３記載の超音波洗浄装置において、
上記カーボン系材料にて形成される洗浄槽の底部と複数の振動子との間に、補強部材を介設してなる、ことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 請求項３又は４記載の超音波洗浄装置において、
上記カーボン系材料がアモルファスカーボン又は炭化ケイ素である、ことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 請求項１ないし５のいずれかに記載の超音波洗浄装置において、
上記複数の振動子が複数の被処理体の配列方向に沿って配設され、
駆動切換手段は、上記複数の振動子を個別駆動する際に、上記複数の被処理体の配列方向に沿って振動子を順次所定時間毎に駆動するように切換可能に形成される、ことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 請求項１ないし６のいずれかに記載の超音波洗浄装置において、
上記保持手段は、複数の被処理体を水平方向に適宜間隔をおいて垂直状に保持する保持部と、この保持部の一端に略垂直状に延在する昇降部とを具備し、
上記洗浄槽は、底部における上記昇降部の直下位置に排液口を具備すると共に、この排液口を開閉可能な弁機構を具備してなる、ことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 請求項７記載の超音波洗浄装置において、
上記弁機構は、排液口の開口部に気水密に当接する弁体と、この弁体を排液口に対して進退移動するシリンダ装置とを具備する、ことを特徴とする超音波洗浄装置。 - 請求項１ないし８のいずれかに記載の超音波洗浄装置において、
上記振動子の個別駆動の出力を、振動子の全体駆動の出力に対して大きくする、ことを特徴とする超音波洗浄装置。
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