JPH03224670A - バー型洗浄ノズル及び洗浄装置 - 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］ 本発明は、バー型洗浄ノズル及び洗浄装置に関し、特に
高清浄度が要求される半導体ウェハ、金属製磁気ディス
ク、マスク、液晶表示素子用ガラス基板等の洗浄に適し
たバー型洗浄ノズル及び洗浄装置に係わる。

［従来の技術及び課題］ 例えば半導体装置の製造工程においては、エツチングを
終了した半導体ウェハを次の工程へ搬送する前にエツチ
ング時に使用した薬液や付着した？ｌｘ　ｍ　す−ｒ　
ミなどの汚染物を洗浄することが行われている。かかる
洗浄工程では、高周波振動を伴う洗浄ノズルを使用する
ことが有効であることが知うレしている。特に、洗浄液
を線状に噴射させるバー型洗浄ノズルは生産性に優れて
いる。このバー型洗浄ノズルは、基本的には洗浄液を吐
出する細長状で突起したノズル部を有するノズル本体と
、このノズル部から前記本体の一部にかけて形成された
洗浄液滞留室と、この滞留室の本体部分に前記ノズル部
の噴射口と対向するように配設された矩形状の振動板と
、前記滞留室と反対側の前記振動板の表面に接着された
音波振動される矩形状の振動子と、この振動子を駆動す
るための発振器と、前記本体に連結され、前記滞留室に
洗浄液を導入するための洗浄液導入管とを具備した構造
になっている◎ しかしながら、上述したバー型洗浄ノズルでは洗浄液を
鉛直下方向に向けて噴射させるため、水平に配置される
振動板の下にエアーが停滞し易くなる。振動板の下にエ
アーが停滞すると、高周波振動が振動板より洗浄液に伝
幡し難くなるばかりか、振動板を振動させる振動子や発
振器を破損させる恐れがある。

このようなことから、従来、振動板自体に孔を開口し、
この孔に上方に延ばしたチューブを差し込んでエアー抜
きすることが行われているる。しかしながら、かかる構
造のバー型洗浄ノズルでは次のような問題があった。

■振動板に配管加工を行うためにノズルの小型化の妨げ
となる。

■振動板の材質及び厚さは、洗浄性能に多大に影響し、
特に洗浄性能を高める目的でメガオーダの高周波振動を
行うためには該振動板を極薄にする必要があるが、かか
る振動板に前記配管加工を施すことは技術的に困難であ
り、洗浄性能を犠牲に口なければならない。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、振動板自体への加工を行うことなく該振動板下へ
のエアーの停滞を防止したバー型洗浄ノズル、並びにか
かるバー型洗浄ノズルを備え、板状の被処理物の表裏面
を良好に洗浄し得る洗浄装置を提供しようとするもので
ある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係わるバー型洗浄ノズルは、洗浄液を吐出する
細長状で突起したノズル部を有するノズル本体と、この
ノズル部から前記本体の一部にかけて形成された洗浄液
滞留室と、この滞留室の本体部分に前記ノズル部の噴射
口と対向するように配設された矩形状の振動板と、前記
滞留室と反対側の前記振動板の表面に接着された矩形状
の振動子と、この振動子を駆動するための発振器と、前
記本体に連結され、前記滞留室に洗浄液を導入するため
の洗浄液導入管とを具備し、前記ノズル本体に前記導入
管から導入された洗浄液を前記滞留室に導くための第１
流路を形成し、かつ前記本体にエアー除去用の第２流路
を形成すると共に、該第２流路の一端側を前記振動板近
傍の前記滞留室部分に連通させ、他端側を前記第１流路
に連通させたことを特徴とするものである。

前記洗浄液としては、例えば超純水、又はフッ酸水溶液
、塩酸水溶液、硝酸水溶液などの各種の強酸水溶液、或
いは水酸化ナトリウム水溶液などの各種の強アルカリ水
溶液等を挙げることができる。

前記ノズル本体は、例えばポリテトラフルオロエチレン
等のフッ素樹脂、サファイアガラス、石英ガラス、ポリ
エーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ステンレス等から形成される。

前記振動板は、タンタル、モリブデン、チタン、タング
ステンなどの高融点金属、又は白金、金、サファイアガ
ラス、ステンレス等から形成される。

かかる振動板の厚さは、０．０１＝　１．５ｍｓの範囲
とすればよい。

なお、洗浄液としてフッ酸水溶液を用いた場合には、ノ
ズル本体をフッ酸に対して耐食性を有する例えばフッ素
樹脂、サファイアガラス等の材料で形成し、かつ振動板
を前記フッ酸水溶液に対して良好な耐食性を有する白金
、金、サファイアガラスで形成することが好適である。

本発明に係わる洗浄装置は、上下に対向して配置した上
記構成のバー型洗浄ノズルと、板状の被処理物を前記対
向して配置したバー型ノズルの間に搬送させるための搬
送機構とを具備したことを特徴とするものである。かか
る洗浄装置においては、更に上下に対向して配置したバ
ー型ノズルの前段に一対の回転するブラシを配設し、後
段に乾燥手段を配設した構成がとられる。

［作用］ 本発明に係わるバー型洗浄ノズルによれば、ノズル本体
に導入管から導入された洗浄液を滞留室に導くための第
１流路を形成し、かつ前記本体にエアー除去用の第２流
路を形成すると共に、該第２流路の一端側を振動板近傍
の前記滞留室部分に連通させ、他端側を前記第１流路に
その流れ方向に対して直交するように連通させることに
よって、前記第２流路と前記第１流路との連通部におい
て第１流路を流通する洗浄液の流速によるベンチュリ効
果により負圧となる。このため、前記振動板からの高周
波振動により滞留室内の洗浄液をノズル部から鉛直方向
に噴射させる際、該振動板下に停滞するエアーを該振動
板近傍の滞留室と連通ずる前記第２流路側に吸引して前
記第１流路側に排出できる。その結果、振動板の下に工
・アーが停滞するのを防止できるため、常に振動板から
高周波振動を洗浄液に伝幡でき、ノズル部より線状の洗
浄液流を噴射できると共に、振動板を振動させる振動子
や発振器を破損を防止できる。また、従来のように振動
板自体に孔を開口せずに前記エアー除去用の第２流路を
ノズル本体に形成することによって振動板下にエアーが
停滞するのを防止できるため、極薄の振動板を用いるこ
とが可能で、メガオーダ（１〜４ＭＨｚ）の高周波振動
を洗浄液に付与でき、洗浄性能の高いバー型洗浄ノズル
を実現できる。

また、本発明に係わるバー型洗浄ノズルにおいて前記洗
浄液としてフッ酸水溶液を用い、かつ前記ノズル本体を
前記フ・ソ酸に対して耐食性を有する例えばフッ素樹脂
、サファイアガラス等の材料で形成し、かつ前記振動板
を前記フッ酸水溶液に対して良好な耐食性を有する白金
、金、サファイアガラスで形成することによって、前記
フッ酸水溶液により前記ノズル本体及び前記振動板が腐
食されることな（、メガオーダ（１〜４ＭＨｚ）の高周
波振動をフッ酸水溶液からなる洗浄液に付与でき、フッ
酸による一層優れた洗浄性能と高寿命のバー型洗浄ノズ
ルを実現できる。

更に、本発明に係わる洗浄装置によれば上記構成のバー
型洗浄ノズルを上下に対向して配置し、これらノズルの
間に搬送機構により板状の被処理物を搬送させることに
よって、被処理物の表裏面を極めて良好に洗浄できる。

即ち、１つのノく一型洗浄ノズルを用いて被処理物の片
面（通常は上面）に高周波振動により線状の洗浄液流を
噴射させると、被処理物の噴射面は＋に帯電し、反対側
の面（下面）は−に帯電する。このため、洗浄中に被処
理物の下面ではコミ等の汚染物が付着する。しかるに、
本発明の洗浄装置ではバー型洗浄ノズルを上下に対向し
て配置することによって、洗浄中でのゴミ等の再付着を
防止して被処理物の表裏面を極めて良好に洗浄できる。

更に、上下に対向しテ装置したバー型ノズルの前段に一
対の回転するブラシを配設し、後段に乾燥手段を配設す
ることによって、被処理物をより一層清浄化できる。

［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１ 第１図は、本実施例１のバー型洗浄ノズルｌを示す斜視
図、第２図は第１図の洗浄ノズルｌの■−■線に沿う断
面図、第３図は第１図の洗浄ノズル１の縦断面図である
。図中の２は、例えばポリテトラフルオロエチレンから
なるノズル本体である。このノズル本体２は、上部ブロ
ック２３、中間ブロック２２、下部ブロック２３から構
成されている。

前記上部ブロック２１には、長手方向に沿う側面から穿
設された大円筒状穴３ａ、３ｂ、小円筒状穴４が形成さ
れている。大円筒状穴３ａｓ　３ｂは、前記側面の両側
から穿設され、小円筒状穴４は同側面の中央から穿設さ
れている。前記ブロック２１の底部は大矩形状四部５が
座ぐり加工され、かつ該大矩形状凹部５の底には前記小
円筒状穴４の先端と連通ずる小矩形状四部６が座ぐり加
工されている。前記大円筒状穴３ａ、３ｂには、アスピ
レータ７ａｘ７ｂがそれぞれ挿着されている。前記アス
ピレ−タフａ、　７ｂの後端には、洗浄液（例えば超純
水）を導入するための導入管８ａ、８ｂがジヨイント９
ａ、　９ｂを介して連結されている。前記小円筒状穴４
には、ケーブルｌＯを挿着したジヨイント１１が螺着さ
れている。前記ケーブル１０の一端は、前記ブロック２
、の小円筒状穴４、小矩形状四部５及び大矩形状凹部５
を通して後述する振動子に接続されており、かつ他端は
超音波発振器（図示せず）に接続されている。

前記中間ブロック２２は、下部周縁に枠１２が形成され
た板状をなし、かつ中央付近に矩形状の開口部１３が形
成されている。前記中間ブロック２２の底面の枠１２内
には前記下部ブロック２．が嵌合され、中間ブロック２
２は該下部ブロック２．から螺着された複数本のネジ１
４により前記上部ブロック２．の底部に固定されている
。なお、前記上部ブロック２１と中間ブロック２２の間
にはパツキン（図示せず）が介装されている。前記開口
部１３周辺の前記中間ブロック２２の上面（上部ブロッ
ク２□側の面）には、例えば厚さ０．０５ｍｍのタンタ
ル薄板からなる矩形状の振動板１５がネジ１Ｂを介して
固定されている。この振動板１５の前記上部ブロック２
．側の面には、振動子１７が接着されており、かつ該振
動子１７には前記ケーブル１ｏが接続されている。

前記下部ブロック２．の底面には、矩形状のノズル部１
８が前記中間ブロック２２の矩形状の開口部１３と対向
する突出しており、これらノズル部１８内及び開口部１
３により洗浄液の滞留室１９が形成されている。前記下
部ブロック２．と前記中間ブロック２２との固定にあた
っては、それらの間にパツキン２０が介在される。この
パツキン２０の介在により、下部ブロック２３と前記中
間ブロック２２の間に３側部が該パツキン２０で区画さ
れ、他の側部が開口して前記滞留室１９と連通する帯状
の層流室２１が形成される。また、同パツキン２０の介
在により、前記滞留室１９を挾んで反対側の下部ブロッ
ク２３と前記中間ブロック２□の間に４側部が該パツキ
ン２０で区画された帯状のエアー除去室２２が形される
。

前記帯状の層流室２１は、前記アスピレータ？ａｓ７ｂ
の中空部２３ａ　、　２３＋）先端と、前記上部ブロッ
ク２Ｉ及び中間ブロック２２を上下貫通した穴２４ａ１
２ｂを通してそれぞれ連通されている。こうしたアスピ
レータ７ａ、　７ｂの中空部２３ａ　、　２３ｂ　、穴
２４ａ１２４ｂ及び帯状の層流室２１により洗浄液の第
１流路が形成される。また、前記エアー除去室２２の一
端側は前記中間ブロック２２の矩形状開口部１３の内周
面から該中間ブロック２２の下面にかけて貫通した複数
の傾斜穴２５を通して前記滞留室１９に連通され、かつ
他端側は前記中間ブロック２２及び上部ブロック２１を
貫通する２つの穴２８ａ　、　２［ｉｂを通して前記ア
スピレータ？ａ、　７ｂの中空部２３ａ１２３ｂ側面に
それぞれ連通されている。こうした複数の傾斜穴２４、
エアー除去室２２及び２つの穴２６ａ、２０ｂによりエ
アー除去用の第２流路が形成される。

このような構成によれば、２本の導入管８ａ、８ｂから
洗浄液（例えば超純水）をアスビ・レータ７ａ、７ｂに
導入すると、超純水は第１流路であるアスピレータ７ａ
、　７ｂの中空部２３ａ　、　２３ｂ　、穴２４ａ　、
　２４＋）及び帯状の層流室２１を通してノズル部１８
と中間ブロック２□の矩形状開口部１３により形成され
る滞留室１９に導入されて該滞留室１９内に満たされる
。

この時、超純水は帯状の層流室２１を流通することによ
って滞留室１９に乱れのない超純水を満たすことが可能
となる。こうした状態で、図示しない超音波発振器より
ケーブルＩＯを通して矩形状の振動子１７に例えば１．
８Ｍ　Ｈｚの高周波を与えると、振動子１７が振動し、
該振動子１７が接着された矩形状をなすタンタル製振動
板」５が良好に振動し、前記と略同様な高周波を発生す
る。これにより、該振動板１５と接触する滞留室１９内
の超純水に振動が伝達され、該振動板１５と対向するノ
ズル部１８の矩形状噴射口から鉛直下方向に線状の超純
水が噴射される。

上述した超純水の噴射に際し、アスピレータ７ａ。

７ｂの中空部２３ａ　、　２３ｂの側面と連通ずる穴２
６ａ１２０ｂは該中空部２３ａ　、　２３ｂを流通する
超純水の流速によるベンチュリー効果によって負圧とな
り、エアー除去用の第２流路である穴２８ａ　、　２６
ｂ　、これらと連通するエアー除去室２２、複数の傾斜
穴２５内の流体は該中空部２３ａ　、　２３ｂ側に吸引
される。

このため、前記第１流路を通して滞留室１９内を超純水
で満たす際、振動板１５底面にエアーが停滞した場合、
該振動板１５近傍の滞留室１９と連通ずる前記複数の傾
斜穴２５を通してエアー除去室２２に吸引され、前記穴
２８ａ　、　２８ｂからアスピレータ７ａ、７ｂの中空
部２３ａ　、　２３ｂに排出され、再び第１流路を通し
て滞留室１９内に流入する。超純水中に含まれるエアー
は、その大半がノズル部１８の噴射口から外部に押し出
されるため、結果的には振動板１５下面のエアーは減少
して除去される。

従って、振動板１５の下にエアーが停滞するのを防止で
きるため、常に振動板１５から高周波振動を超純水に伝
幡でき、ノズル部１８より線状の洗浄液流を噴射できる
と共に、振動板１５を振動させる振動子１７や発振器を
破損を防止できる。また、従来のように振動板自体に孔
を開口せずに前記エアー除去用の第２流路をノズル本体
２に形成することによって振動板１５下にエアーが停滞
するのを防止できるため、極薄の振動板を用いることが
可能で、メガオーダの高周波振動を洗浄液に付与でき、
洗浄性能の高いバー型洗浄ノズルを実現できる。

また、前記ノズル本体２をポリテトラフルオロエチレン
で形成すると共に、前記振動板１５を例えばサファイア
ガラス薄板から形成し、前記２本の導入管８ａ、　ｆｉ
ｂからフッ酸水溶液よりなる洗浄液を導入して上述した
作用により洗浄液の噴射を行なうことによって、前記フ
ッ酸水溶液により前記ノズル本体２及び前記振動板１５
自体が腐食されることなく、シリコンウェハ等を洗浄能
力の高いフッ酸水溶液により短時間で極めて良好に洗浄
することが可能となる。

実施例２ 第４図は、本実施例２の洗浄装置を示す平面図、第５図
は第４図の側面図である。図中の３１は、ローダ機構で
ある。このローダ機構３１の後段には、該ローダ機構３
１にセットされたカセット３２内のウェハ３３は搬送機
構３４に受は渡すための第１の移載機３５１が配設され
ている。前記搬送機構３４は、互いに平行して配置され
た一対のボールネジ３６ａ１３Ｂｂと、これらボールネ
ジ３６ａ　、　３６ｂにより水平方向に移動され、前記
ウェア１３３の両面を洗浄できるような厚さ、形状を持
つチャック部３７とから構成されている。前記搬送機構
３４のボールネジを３ｆｉａ　、　３６ｂの間にはロー
ル状ブラシ３８ａ　、　３８ｂが配設され、更に該ブラ
シ３８ａ　、　３８ｂのの後段には前述した第１図〜第
３図に示す構造のバー型洗浄ノズル３９ａ　、　３９ｂ
が上下に対向して配設されている。なお、上下のバー型
洗浄ノズル３９ａ　、　３９ｂはそれらのノズル部を例
えば１０＋ｇｍずらして配置しである。前記バー型洗浄
ノズル３９ａ　、　３９ｂの後段には、超音波洗浄後の
ウニ／＼３３をスピン乾燥機４０に受は渡すための第２
の移載機３５□が配設されている。前記スピン乾燥機４
０の後段には、乾燥後のウェハ３３をアンロード機構４
１にセットされたカセ・ソト３２に収納するための第３
の移載機３５．が配設されている。

次に、前述した洗浄装置の動作を説明する。

ローダ機構３１にセットされたカセット３２内のウェハ
３３は、第１の移載機３５１により搬送機構３４のチャ
ックブ３７に受は渡される。ウェア＼３３は、搬送機構
３４によりロール状ブラシ３１Ｌａ　、　Ｈｂを通過し
、更に上下に配置したバー型洗浄ノズル３９ａ　、　３
９ｂの洗浄領域を通過し、更に第２の移載機３５２によ
りスピン乾燥機４０に受は渡される。ここで、乾燥され
たウェハ３３は第３の移載機３５．によりアンロード機
構４１にセットされたカセット３２内に収納されて一連
の洗浄が完了される。

このような洗浄工程において、ウェハ３３はロール状ブ
ラシ３８ａ　、　３８ｂにより比較的大きなゴミ等の汚
染物が除去され、更に上下に配置したバー型洗浄ノズル
３９ａ　、　３９ｂの洗浄領域を通過させることによっ
て、１つのバー型洗浄ノズルを用いて洗浄する際の洗浄
液噴射面と反対側の面が帯電してゴミの再付着を生じる
という問題を招くことなく、ウェハ３３の両面の微細な
ゴミ等を除去できるためウェハ３３両面を高清浄化でき
る。また、バー型洗浄ノズル３９ａ　、　３９ｂをその
ノズル部をずらして上下に配置することによって、一方
のバー型洗浄ノズルの高周波振動動作が他方のバー型洗
浄ノズルの振動干渉により乱されるのを防止できる。

なお、上記実施例では第１流路の構成部材であるアスピ
レータを２つ設けた構造としたが、これに限定されない
。例えば、アスピレータを１つ設けた構造にしてもよい
し、ノズル本体を大型化する場合には３つ以上設けても
よい。

上記実施例２では、上下のバー型洗浄ノズルをそれらの
ノズル部を１０ａｓずらして配置したが、これに限定さ
れない。通常、それらのノズル部を３ＩＩＩＩ以上ずら
して配置することが望ましい。

上記実施例２では、ウェハ段階での洗浄に適用した例を
説明したが、ウェハ表面に素子を形成する工程でも同様
に適用できる。この場合、溝型キャパシタや溝型フィー
ルド領域を形成するための溝部を設けたウェハに適用し
た場合、該微細な溝部に洗浄液を充分に導入できるため
、良好な洗浄、エツチングが可能となる。また、ウェハ
に限らず、■−Ｖ族化合物半導体ウェハ、Ａｇなどの金
属製磁気ディスク、マスク、液晶表示用ガラス基板の洗
浄にも同様に適用できるものである。

更に、前述したバー型ノズルにおいて洗浄液としてフッ
酸水溶液を用い、かつノズル本体をフッ素樹脂等のフッ
酸に対して耐食性を有する材料で形成すると共に、振動
板をサファイアガラス（その他に白金、金で形成するこ
とも可能）で形成する形態について説明したが、かかる
形態は先端が砲弾形状の円筒をなすノズル本体を備えた
通常の円筒型洗浄ノズルにも適用することも可能である
。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば従来のように振動板
自体に孔を開口せずにエアー除去用の第２流路をノズル
本体に形成することによって振動板の下にエアーが停滞
するのを防止でき、常に振動板から高周波振動を洗浄液
に伝幡でき、ノズル部より線状の洗浄液流を噴射できる
と共に、振動板を振動させる振動子や発振器を破損を防
止でき、更に極薄の振動板を用いることが可能で、メガ
オーダ（１〜４ＭＨｚ）の高周波振動を洗浄液に付与し
て高い洗浄性能を有するバー型洗浄ノズルを提はできる
。また、洗浄中でのゴミ等の再付着を防止して被処理物
の表裏面を極めて良好に洗浄できる洗浄装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１のバー型洗浄ノズルを示す斜
視図、第２図は第１図の洗浄ノズルの■−■線に沿う断
面図、第３図は第１図の洗浄ノズルの縦断面図、第４図
は本実施例２の洗浄装置を示す平面図、第５図は第４図
の側面図である〇１．３９ａ　、　３９ｂ・・・バー型
洗浄ノズル、２・・・ノズル本体、２．〜２．・・・ブ
ロック、７ａ、　７ｂ・・・アスピレータ、８ａ、　ｓ
ｂ・・・導入管、１０・・・ケーブル、１３・・・矩形
状の開口部、１５・・・振動板、１７・・・振動子、１
８・・・矩形状のノズル部、１９・・・滞留室、２０・
・・パツキン、２１−＝層流室、２２　・・・エアー除
去室、２４ａ　、　２４ｂ　。 ２６ａ　２Ｂｂ・・・穴、２５・・・傾斜穴、３１・・
・ロード機構、３３・・・ウェハ、３４・・・搬送機構
、３８ａ　、　３８ｂ・・・ロール状ブラシ、４０・・
・スピン乾燥機、４１・・・アンロード機構。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）洗浄液を吐出する細長状で突起したノズル部を有
   するノズル本体と、このノズル部から前記本体の一部に
   かけて形成された洗浄液滞留室と、この滞留室の本体部
   分に前記ノズル部の噴射口と対向するように配設された
   矩形状の振動板と、前記滞留室と反対側の前記振動板の
   表面に接着された矩形状の振動子と、この振動子を駆動
   するための発振器と、前記本体に連結され、前記滞留室
   に洗浄液を導入するための洗浄液導入管とを具備し、前
   記ノズル本体に前記導入管から導入された洗浄液を前記
   滞留室に導くための第１流路を形成し、かつ前記本体に
   エアー除去用の第２流路を形成すると共に、該第２流路
   の一端側を前記振動板近傍の前記滞留室部分に連通させ
   、他端側を前記第１流路に連通させたことを特徴とする
   バー型洗浄ノズル。
2. （２）前記洗浄液がフッ酸水溶液で、前記ノズル本体が
   フッ酸に対して耐食性を有する材料から形成されると共
   に前記振動板が白金、金、サフアイガラスから形成され
   ることを特徴とする請求項１記載のバー型洗浄ノズル。
3. （３）上下に対向して配置した請求項１又は２記載のバ
   ー型洗浄ノズルと、板状の被処理物を前記対向して配置
   したバー型ノズルの間に搬送させるための搬送機構とを
   具備したことを特徴とする洗浄装置。
4. （４）対向して配置したバー型ノズルの前段に一対の回
   転するブラシを配置し、後段に乾燥手段を配置したこと
   を特徴とする請求項３記載の洗浄装置。