JPH02281625A - 超音波照射方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術はウェハ等の超精密電子部品や光学製品等の精
密洗浄等に利用する超音波処理の技術分野に属する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明はウェハ等の超精密電子部品や
光学製品部品等の超音波洗浄に際し、所定のケーシング
内に洗浄用の処理液を収納し、該ケーシングの外側面等
に設けた超音波振動子により振動板を介して超音波を処
理液内へ照射してキャビテーションにより洗浄を行う等
する超音波照射方法及び該方法に直接使用する装置に関
する発明でおり、特に、処理液に超音波を照射するに相
伴ってエア気泡等の気泡を処理液中に放出させて微細化
、或いは、攪拌等により強制的に拡散させて、該気泡の
処理状態で超音波を照射させて洗浄等を効果的に行うよ
うにした超音波照射方法及び装置に係る発明である。

〈従来技術〉 周知の如く、市民社会の向上は科学技術の隆盛に負うと
ころが極めて大であり、各種の機械、電子製品等は益々
高度に精密化され、したがって、その製造プロセスに於
ける工程や処理プロセスも高度に精密化され、そのため
クリーンな状態等での洗浄等の各種処理がなされるよう
に、当該処理に使用する処理液等の攪拌、混合ヤ化成反
応を行う等の処理がなされ、核種処理には超音波のキャ
ビテーション発生エネルギーを用いた精密処理が広く用
いられるようになってきている。

而して、例えば、ウェハ等に対する超音波洗浄を行うに
際しては第４図に示す様に、洗浄槽としてのケーシング
１を底板に超音波振動子３を超音波振動板４を介して設
け、ケーシング１内に所定の洗浄液５を所定量収納し、
該洗浄液５内にウェハ７を収納したＩＩ　６を所謂どぶ
潰は状態に浸漬させて超音波振動子３を作動させて超音
波のキャビテーションの剥離力によりウェハ７の汚れを
洗浄するようにされていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 而して、ケーシング１内に収納された洗浄液５内で超音
波撮動板４からの定在波８の上下方向、即ち、縦方向の
撮動が発生することは避けられないものの、洗浄液５中
に於けるキャビテーションの強さは均一化されることが
洗浄作用には極めて重要なことは当然のことでおるが、
例えば、洗浄処理中において、アルミ箔等を浸漬させて
キャビテーションの強弱のムラ発生を所定タイミングで
検査するに強弱のムラ９，９′が相当に発生することが
確認されており、例えば、上記アルミ箔等に穿孔状態が
バラツキ状態に発生することが確認されており、その結
果、ウェハ７の表面に洗浄ムラが生じて均一な洗浄状態
が現出されないという欠点があった。

かかる、超音波洗浄に於けるケーシング内の処理液に対
する超音波によるキャビテーションの均一化を重大な問
題として超音波振動子の配列を改善する等の設計も試み
られているが、満足すべき結果が得られ難いという難点
もおった。

このことは洗浄液内にキャビテーションの強弱による超
音波の反射にムラが生ずることであり、必ずしも上述超
音波洗浄の問題のみならず前述した化成反応や部品の混
合攪拌や反応プロセスに超音波のキャビテーションを用
いる場合にも同様な問題となっていた。

而して、処理液中にエア等を吹き込んで気泡を発生させ
て、当該気泡の破壊の際のエネルギーにより洗浄効果を
期待するような技術もめったが、充分に期待し得る程の
効果がなかったものである。

又、近時、前述した如く電子部品や科学部品の精密度合
がより高度になると各部品や機構部が微細化され、又、
薄膜化が促進されるようになると超音波によるキャビテ
ーションの強弱のムラによっては、得に局部的にキャビ
テーションに強い部分があると、当該精密部品の破損等
が生ずる唐れがあり、破壊されたり損傷を受けたり摩耗
が生じたりする不都合さが生じ、結果的に製品に対する
信頼度を低下させたり、歩留り低下をきたす不都合さが
生じてきた。

かかる、微細かつ薄膜状態の超精密部品の洗浄に先立つ
製造工程では前述した如く、表面汚れが比較的軽度なり
リーンな状態での処理が行われることが一般的であるた
めに洗浄液中での超音波によるキャビテーション力の大
きなエネルギー分布は必ずしも必要ではなく、かなりの
低エネルギーでの洗浄も可能な技術が開発されており、
しだがつで、キャビテーションの強弱むらが生じ、特に
局部的に強いキャビテーション力が生じた場合には上述
のごとき超精密部品の破壊、損傷、摩耗等につながる虞
れがあった。

これに対処するに、超音波振動子３の出力を下げるとキ
ャビテーションの強弱の弱い部分が益々弱くなり、当該
弱い部位に於ける洗浄機能が低下し初期の均一洗浄が果
たせなくなる虞れが生ずるというマイナス点があった。

このように、超精密部品の洗浄工程等の前工程での処理
が比較的汚れの軽度なりリーンな状態でなされるために
、洗浄処理に先だって余程の汚れの付着がなく、例えば
、仕上げ洗浄における超音波洗浄の必要以上の洗浄より
はむしろ当該超精密部品の破壊損傷摩耗等を生じないよ
うにすることの方が製品の歩留りや信頼度のうえから重
要視される傾向にさえある。

〈発明の目的〉 この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく超精密電
子部品等に対する超音波洗浄等に用いる超音波処理の問
題点を解決すべき技術的課題とし、処理液中に於Ｇプる
超音波照射によるキャビテーション力の局部的な強い部
分が無く、キャビテーション力を全領域的にくまなく均
一化して精密な処理が設計通りに行われるようにし、而
も、超精密部品等の洗浄においては被処理物の損傷等が
生ぜず、歩留り向上が図られ、製品に対する信頼度を確
実に高めることが出来るようにして各種製造産業に於け
る超音波技術利用分野に益する優れた超音波照射方法及
び該方法に直接使用する製造を提供せんとするものであ
る。

〈課題を解決するための手段・作用〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの出
願の発明の構成は前述課題を解決するために、洗浄槽等
のケーシング内に洗浄液等の所定の処理液を収納してケ
ーシング外側面等に付設された超音波振動子により超音
波振動板により超音波を発生させて処理液中に照射し、
そのキャビテーションにより洗浄等の処理を行うに際し
超音波の照射の最中に、当該処理液中にエア気泡等の気
泡を拡散処理散在させ、而も、その際当該気泡を処理液
中に微細化させたり強制攪拌させたりして処理液中に均
一に散在させ、超音波のエネルギーが多数の気泡群に衝
突し反射し、更に他の気泡に衝突しあらゆる方向にまん
べんなく乱反射を反復してキャビテーション力を平均化
させ、拡散させ洗浄等の処理を全領域的に均一化させ、
それにより微小、薄膜サイズの被処理物等の破壊、損傷
、摩耗等が生ぜず、設計通りの洗浄等の処理が行えるよ
うにし、又、気泡の大きさや群数や超音波の出力等は当
該処理の目的や態様によって所定に選択的に選定するこ
とが出来るようにした技術的手段を講じたものである。

〈実施例〉 次に、この出願の発明の実施例を第１乃至３図に基づい
て説明すれば以下の通りでおる。

尚、第４図以下と同一態様部分は同一符号を用いて説明
するものとする。

図示実施例はウェハ等の超精密電子部品の超音波洗浄の
態様であり、第１図に示ず実施例において１は洗浄槽と
してケーシングであり、その外部には所定の処理液とし
て洗浄液５が設定量収納されており、その底板２の外面
には在来態様同様の超音波振動子３が設けられてその超
音波振動板４が洗浄液５に臨まされている。

そして、洗浄液中にはウェハ等の被洗浄物７を収納した
籠６がとぶ漬は状態に浸漬されるようにされており、又
、底板２に近接して図示しない多数の気泡ノズルを穿設
した気泡発生装置としのてパイプ１０．１０・・・が超
音波振動板７からの定圧波８に干渉しない部位にて設定
数配列されてパイプ１１により連結されてバルブ１２を
介し圧縮空気源１３に接続されている。

上述構成において、ケーシング１内に設定量の洗浄液５
を収納し籠６にウェハ７を収納させてどぶ潰は状態に浸
漬させ、バルブ１２を開いてパイプ１１から各気泡発生
装置としてパイプｉｏ、　ｉｏ・・・に圧縮空気を送給
すると各パイプ１０の多数の気泡発生ノズルより微細気
泡１４が発生して洗浄液５中に浮遊していく。

その状態で超音波振動子３に対し通電ざぜて超音波を発
生させて洗浄液５中に照射すると、定在波８中に気泡が
浮遊してキャビテーションを発生させ、該キャビテーシ
ョンは浮遊する気泡１４群に衝突反射し多数の乱反射が
更に他のキャビテーションを発生させて洗浄液５中に隅
なく均一に微細なキャビテーションが局部的な強いキャ
ビテーションを生ずることなく、これにより、微細な薄
膜状のウェハ７を破壊したり、損傷させたり、変形、摩
耗等を生じさせることなく洗浄作用を付与して設計通り
の洗浄がなされる。

したがって、ウェハ７は前工程における汚れの軽微な入
状態でのかなりの洗浄状態での超音波による最終洗浄が
確実に行われ、而も、局部的なキャビテーション力の強
いことによる破壊、損傷、変形、摩耗等を生じない状態
で洗浄を受けて所定に次段工程へと搬出されることによ
り製品歩留りも向上し、製品に対する信頼度も向上する
。

第２図に示す実施例においては、上述実施例の超音波振
動子に対しケーシング１の底板２と側面２′に超音波振
動子３．３’　、３’を設け、又、洗浄液５中に圧縮空
気源１５にバルブ１２を介して接続させたパイプ１１に
洗浄液５の循環パイプ１１′を接続し、中途にエア混入
エジェクター１６を介設して気泡発生装置とし、テーパ
状のラッパ管１０′　を設け、該ラッパ管１０’　から
放出される気泡を含むようにして自動的に循環させて、
気泡を洗浄液５中に分散するようにした態様であり、こ
れによりラッパ管１０’　から放出される気泡は微細化
されると共に、洗浄液５と強制攪拌されて全ての洗浄液
５領滅中に拡散され均一に散在され、超音波振動子３に
よって発生される超音波の洗浄液５中への照射のキャビ
テーションの気泡に対する衝突反射等を隅なく行い、均
一な洗浄キャビテーションを生ぜしめることが出来るも
のであり、実質的に上述実施例とその奏する作用効果に
変わりは無いものでおる。

尚、この出願の発明の実施ｇ様は上述各実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、薬液や化学反応液
に対する超音波照射による化成反応等の均一効率化を図
る等の種々の態様が採用可能でめる。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的に超精密電子部
品や光学製品の部品等に対する精密超音波の超音波洗浄
等を行う超音波処理において、ケーシング内に収納した
所定の処理液に対し超音波照射の最中にエア気泡等の気
泡を拡散散在させるようにしたことにより、ケーシング
表面に設けた超音波撮動装置から発生する超音波による
キャビテーションの気泡に対する衝突反射が反復されて
処理液の全領域に対する均一な隅ない状態、即ち、局部
的な強いキャビテーションの無い状態での分布が現出さ
れて被処理物に対する洗浄等の処理が均一に精密に行え
るという優れた効果が秦される。

又、超精密部品の前段での製造等の工程における比較的
汚れの軽微な状態での処理により、最終超音波洗浄等の
処理も強力なエネルギーによる高度の洗浄等の処理がな
される必要がなく、又、超精密部品の小サイズ化、薄膜
化等に伴う洗浄エネルギーの局部的な強い照射による破
壊、損傷、変形、摩耗等が避けられ、必要充分な程度の
エネルギーでの洗浄処理等が行われるために製品歩留り
も良く、又、製品に対する信頼度も高まるという効果が
おる。

【図面の簡単な説明】

第１乃至３図はこの出願の発明の詳細な説明図であり、
第１図は基本的１実施例の断面図、第２図は別の実施例
の断面図、第３図は従来技術に基づく超音波洗浄の断面
図、第４図は同じ〈従来技術に基づく洗浄処理液中にお
【ノる超音波によるキャビテーションの強弱ムラの分布
断面図である。 １・・・ケーシング　　　５・・・処理液３．３’　、
３’　・・・超音波振動子８・・・超音波　　　　　１
４・・・気泡ｉｏ、　ｔｏ’　、　ｉｏ’・・・気泡発
生装置１６・・・攪拌機構 １６、１７．１７’　、　１７’・・・気泡微細機構１
・・・ケーシング　　　５・・・処理液３．３’　、３
’・・・超音波振動子 ８・・・超音波　　　　　１４・・・気泡１０、１０’
　、　１０’・・・気泡発生装置１６・・・攪拌機構 ＋６．　Ｒ，ｕ′、　１ｒ′・ｆｉａ微［１４！！構手 続 ネ市 正 書 （自 発） 平成 「６月７日

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケーシング内に収納した処理液に対し該ケーシン
   グに付設した超音波振動子により超音波を照射するよう
   にした超音波照射方法において、上記超音波を照射する
   処理液中に気泡を散在させようにしたことを特徴とする
   超音波照射方法。
2. （２）上記気泡を処理液中に微細化させるようにしたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波照射
   方法。
3. （３）上記気泡を処理液中にて該被処理液と強制撹拌さ
   せるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の処理液への超音波放射処理方法。
4. （４）上記超音波照射が洗浄用に行われることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の超音波照射方法。
5. （５）上記気泡がエア気泡にされていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の超音波照射方法。
6. （６）ケーシング内に収納した処理液に対し該ケーシン
   グに付設した超音波振動子により超音波を照射するよう
   にした超音波照射方法に直接使用する装置において、該
   ケーシングの表面に超音波振動子が付設され、内側に気
   泡発生装置が配設されていることを特徴とする超音波照
   射装置。
7. （７）上記気泡発生装置に気泡微細化機構が付設されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の処理
   液への超音波放射処理装置。
8. （８）上記気泡発生装置に気泡と処理液の攪拌機構が付
   設されていることを特徴とする特許請求の範囲第６項記
   載の超音波照射装置。