JPH09122611A - 超音波洗浄装置 - Google Patents
超音波洗浄装置Info
- Publication number
- JPH09122611A JPH09122611A JP28230195A JP28230195A JPH09122611A JP H09122611 A JPH09122611 A JP H09122611A JP 28230195 A JP28230195 A JP 28230195A JP 28230195 A JP28230195 A JP 28230195A JP H09122611 A JPH09122611 A JP H09122611A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- article
- solution
- ultrasonic cleaning
- ultrasonic
- oscillator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
- Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 周波数が異なる一対のレーザビームの位相干
渉によって生じた干渉縞或いはＡＭ変調されたレーザビ
ームによって励起される表面弾性波やバルク弾性波によ
り被洗浄物の全体又は特定の領域を完全に洗浄し得る超
音波洗浄装置を提供する。 【解決手段】 容器２内に蓄溜した純水等の溶液３に保
持具４を介して支持された被洗浄物１を浸漬し、レーザ
ビーム光源５から周波数の相異する可干渉性の平行エネ
ルギービーム７，１１を照射する。この位相干渉により
干渉縞が被洗浄物１の表面に生じ、これにともなう力学
的歪に応じて表面弾性波又はバルク弾性波が励起され
る。
渉によって生じた干渉縞或いはＡＭ変調されたレーザビ
ームによって励起される表面弾性波やバルク弾性波によ
り被洗浄物の全体又は特定の領域を完全に洗浄し得る超
音波洗浄装置を提供する。 【解決手段】 容器２内に蓄溜した純水等の溶液３に保
持具４を介して支持された被洗浄物１を浸漬し、レーザ
ビーム光源５から周波数の相異する可干渉性の平行エネ
ルギービーム７，１１を照射する。この位相干渉により
干渉縞が被洗浄物１の表面に生じ、これにともなう力学
的歪に応じて表面弾性波又はバルク弾性波が励起され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶液中に浸漬され
た物品に超音波を励起して洗浄を行う超音波洗浄装置に
関する。
た物品に超音波を励起して洗浄を行う超音波洗浄装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に超音波洗浄装置と呼ばれるものに
は２種類のものがある。即ち、キャビテーションによる
超音波洗浄装置と流水式の超音波洗浄装置である。前者
は、強力な超音波を液体中に伝搬させる際に発生する微
小な真空の泡がある瞬間に消滅することによって生じる
衝撃波を用いて物品の表面の汚物等を除去するものであ
る。キャビテーションが高周波では起りにくいため、こ
の方式の洗浄装置は数百ＫＨｚ程度の低周波を用いる。
一方、後者は、比較的高い１ＭＨｚ以上の周波数の超音
波を滝状に物品に流下する水流に伝搬させて物品の表面
に超音波エネルギーを印加して汚れを洗浄除去するもの
である。このものは前者のキャビテーション方式のもの
に較べて微細な粒子の汚れ洗浄が可能であり、キャビテ
ーションを用いないため物品へのダメージが少なく半導
体産業におけるウエハ洗浄に最適なものとして知られて
いる。
は２種類のものがある。即ち、キャビテーションによる
超音波洗浄装置と流水式の超音波洗浄装置である。前者
は、強力な超音波を液体中に伝搬させる際に発生する微
小な真空の泡がある瞬間に消滅することによって生じる
衝撃波を用いて物品の表面の汚物等を除去するものであ
る。キャビテーションが高周波では起りにくいため、こ
の方式の洗浄装置は数百ＫＨｚ程度の低周波を用いる。
一方、後者は、比較的高い１ＭＨｚ以上の周波数の超音
波を滝状に物品に流下する水流に伝搬させて物品の表面
に超音波エネルギーを印加して汚れを洗浄除去するもの
である。このものは前者のキャビテーション方式のもの
に較べて微細な粒子の汚れ洗浄が可能であり、キャビテ
ーションを用いないため物品へのダメージが少なく半導
体産業におけるウエハ洗浄に最適なものとして知られて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記の２種類の超音波
洗浄装置は夫々特徴を有するものであるが次のような問
題点がある。即ち、まず物品の微小部分に限定して洗浄
することができない点が挙げられる。従って、特定箇所
のみを洗浄することが難しい。また、超音波エネルギー
によって液中の被洗浄物の表面にエッチング等の化学的
反応が促進され物品を不良にする問題点がある。また、
従来の洗浄方法では容器全体が振動する問題点がある。
更に、従来の超音波洗浄装置の場合、溶液と接触する容
器の部分が金属製のものが多い。そのため金属イオンの
発生やその腐食により被洗浄物が化学的に汚染される問
題点が生ずる。この対応策として溶融石英容器を介して
超音波を照射する構造が採られているが、超音波が被検
体まで伝搬するに長い距離が必要になり、特に２ＭＨｚ
以上の高い周波数の超音波では水中での減衰により十分
なエネルギーが被洗浄物に印加出来ない問題点がある。
以上のように従来の機械式超音波洗浄装置では、超音波
の発振器と被洗浄物との間に存在する媒質による超音波
吸収や特定部位への超音波照射が困難である等の多くの
問題点があった。
洗浄装置は夫々特徴を有するものであるが次のような問
題点がある。即ち、まず物品の微小部分に限定して洗浄
することができない点が挙げられる。従って、特定箇所
のみを洗浄することが難しい。また、超音波エネルギー
によって液中の被洗浄物の表面にエッチング等の化学的
反応が促進され物品を不良にする問題点がある。また、
従来の洗浄方法では容器全体が振動する問題点がある。
更に、従来の超音波洗浄装置の場合、溶液と接触する容
器の部分が金属製のものが多い。そのため金属イオンの
発生やその腐食により被洗浄物が化学的に汚染される問
題点が生ずる。この対応策として溶融石英容器を介して
超音波を照射する構造が採られているが、超音波が被検
体まで伝搬するに長い距離が必要になり、特に２ＭＨｚ
以上の高い周波数の超音波では水中での減衰により十分
なエネルギーが被洗浄物に印加出来ない問題点がある。
以上のように従来の機械式超音波洗浄装置では、超音波
の発振器と被洗浄物との間に存在する媒質による超音波
吸収や特定部位への超音波照射が困難である等の多くの
問題点があった。
【０００４】本発明は、以上の問題点を解決するもの
で、被洗浄物にダメージを与えることなく十分な洗浄が
でき、特定部位への洗浄も可能であり、数ＭＨｚ以上の
高い周波数の超音波振動を光学的に励起してその振動で
超音波洗浄ができる超音波洗浄装置を提供することを目
的とする。
で、被洗浄物にダメージを与えることなく十分な洗浄が
でき、特定部位への洗浄も可能であり、数ＭＨｚ以上の
高い周波数の超音波振動を光学的に励起してその振動で
超音波洗浄ができる超音波洗浄装置を提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、溶液を蓄溜する容器と、被洗浄物の物
品を保持して前記溶液内に浸漬する保持具と、前記物品
に超音波振動を励起する発振器とを備えた超音波洗浄装
置であって、前記発振器は互いに周波数の異なる干渉性
のエネルギービームを前記溶液を介して前記物品の表面
に合わせて照射することで前記物品に超音波振動を励起
する超音波洗浄装置を構成する。また、溶液を蓄溜する
容器と、被洗浄物の物品を保持して前記溶液内に浸漬す
る保持具と、前記物品に超音波振動を励起する発振器と
を備えた超音波洗浄装置であって、前記発振器は互いに
周波数の異なる干渉性のエネルギービームを前記溶液を
介して前記物品の表面に合わせて照射することで進行す
る干渉縞を生成し、この干渉縞の作用によって前記物品
の表面に干渉縞と同じ間隔を持つ歪み分布を形成し、こ
れにより前記物品に超音波振動を励起する超音波洗浄装
置を構成する。また、溶液を蓄溜する容器と、被洗浄物
の物品を保持して前記溶液内に浸漬する保持具と、前記
物品に超音波振動を励起する発振器とを備えた超音波洗
浄装置であって、前記発振器は互いに周波数の異なる干
渉性のエネルギービームを前記溶液を介して前記物品の
表面に合わせて垂直に照射することで前記物品に超音波
振動を励起する超音波洗浄装置を構成する。また、溶液
を蓄溜する容器と、被洗浄物の物品を保持して前記溶液
内に浸漬する保持具と、前記物品に超音波振動を励起す
る発振器とを備えた超音波洗浄装置であって、前記発振
器は互いに周波数の異なる干渉性のエネルギービームを
前記溶液を介して前記物品の表面に合わせて垂直に照射
することで干渉正のエネルギービームの周波数の差と同
じ周波数の歪みを形成し、これにより前記物品に超音波
振動を励起する超音波洗浄装置を構成する。また、溶液
を蓄溜する容器と、被洗浄物の物品を保持して前記溶液
内に浸漬する保持具と、前記物品に超音波振動を励起す
る発振器とを備えた超音波洗浄装置であって、前記発振
器はＡＭ変調されたエネルギービームを前記溶液を介し
て前記物品の表面に合わせて照射することで前記物品に
超音波振動を励起する超音波洗浄装置を構成する。ま
た、溶液を蓄溜する容器と、被洗浄物の物品を保持して
前記溶液内に浸漬する保持具と、前記物品に超音波振動
を励起する発振器とを備えた超音波洗浄装置であって、
前記発振器はＡＭ変調されたエネルギービームを前記溶
液を介して前記物品の表面に合わせて照射することで変
調周波数と同じ周波数の歪みを形成し、これにより前記
物品の表面に超音波振動を励起する超音波洗浄装置を構
成する。更に具体的に、前記発振器は、前記物品の表面
に沿って伝搬する漏洩弾性表面波の音速に等しい速度で
進行する干渉縞を生成して弾性表面波を励起することに
よって前記物品の表面を洗浄することを特徴とする。ま
た、前記発振器は、物品の表面を伝搬する超音波の音速
より速い速度で進行する干渉縞を生成して前記物品の表
面から裏面に伝搬するバルク弾性波を励起することによ
って前記物品の裏面を洗浄することを特徴とする。ま
た、前記発振器は、板状の物品に対してその表面に垂直
にエネルギービームを照射するものであって、そのエネ
ルギービームによって励起される超音波振動の周波数が
前記物品の共振周波数に等しいことを特徴とする。ま
た、前記発振器は、片面に回路が集積形成された基板の
他面にエネルギービームを照射して前記基板の回路側を
洗浄することを特徴とする。また、前記回路が形成され
た基板が半導体ウエハであり、前記回路が形成されてい
る基板がガラス基板であることを特徴とする。また、前
記発振器は、板状の物品に対しエネルギービームを照射
するものであって、前記物品に沿って伝搬する漏洩ラム
波の音速に等しい速度で進行する干渉縞を生成して前記
漏洩ラム波を励起することによって前記物品の表面を洗
浄することを特徴とする。更に、前記溶液が純水である
ことを特徴とする。また、前記エネルギービームは両方
が平行エネルギービームか又は一方が集束エネルギービ
ームで他方が平行エネルギービームであることを特徴と
する。
達成するために、溶液を蓄溜する容器と、被洗浄物の物
品を保持して前記溶液内に浸漬する保持具と、前記物品
に超音波振動を励起する発振器とを備えた超音波洗浄装
置であって、前記発振器は互いに周波数の異なる干渉性
のエネルギービームを前記溶液を介して前記物品の表面
に合わせて照射することで前記物品に超音波振動を励起
する超音波洗浄装置を構成する。また、溶液を蓄溜する
容器と、被洗浄物の物品を保持して前記溶液内に浸漬す
る保持具と、前記物品に超音波振動を励起する発振器と
を備えた超音波洗浄装置であって、前記発振器は互いに
周波数の異なる干渉性のエネルギービームを前記溶液を
介して前記物品の表面に合わせて照射することで進行す
る干渉縞を生成し、この干渉縞の作用によって前記物品
の表面に干渉縞と同じ間隔を持つ歪み分布を形成し、こ
れにより前記物品に超音波振動を励起する超音波洗浄装
置を構成する。また、溶液を蓄溜する容器と、被洗浄物
の物品を保持して前記溶液内に浸漬する保持具と、前記
物品に超音波振動を励起する発振器とを備えた超音波洗
浄装置であって、前記発振器は互いに周波数の異なる干
渉性のエネルギービームを前記溶液を介して前記物品の
表面に合わせて垂直に照射することで前記物品に超音波
振動を励起する超音波洗浄装置を構成する。また、溶液
を蓄溜する容器と、被洗浄物の物品を保持して前記溶液
内に浸漬する保持具と、前記物品に超音波振動を励起す
る発振器とを備えた超音波洗浄装置であって、前記発振
器は互いに周波数の異なる干渉性のエネルギービームを
前記溶液を介して前記物品の表面に合わせて垂直に照射
することで干渉正のエネルギービームの周波数の差と同
じ周波数の歪みを形成し、これにより前記物品に超音波
振動を励起する超音波洗浄装置を構成する。また、溶液
を蓄溜する容器と、被洗浄物の物品を保持して前記溶液
内に浸漬する保持具と、前記物品に超音波振動を励起す
る発振器とを備えた超音波洗浄装置であって、前記発振
器はＡＭ変調されたエネルギービームを前記溶液を介し
て前記物品の表面に合わせて照射することで前記物品に
超音波振動を励起する超音波洗浄装置を構成する。ま
た、溶液を蓄溜する容器と、被洗浄物の物品を保持して
前記溶液内に浸漬する保持具と、前記物品に超音波振動
を励起する発振器とを備えた超音波洗浄装置であって、
前記発振器はＡＭ変調されたエネルギービームを前記溶
液を介して前記物品の表面に合わせて照射することで変
調周波数と同じ周波数の歪みを形成し、これにより前記
物品の表面に超音波振動を励起する超音波洗浄装置を構
成する。更に具体的に、前記発振器は、前記物品の表面
に沿って伝搬する漏洩弾性表面波の音速に等しい速度で
進行する干渉縞を生成して弾性表面波を励起することに
よって前記物品の表面を洗浄することを特徴とする。ま
た、前記発振器は、物品の表面を伝搬する超音波の音速
より速い速度で進行する干渉縞を生成して前記物品の表
面から裏面に伝搬するバルク弾性波を励起することによ
って前記物品の裏面を洗浄することを特徴とする。ま
た、前記発振器は、板状の物品に対してその表面に垂直
にエネルギービームを照射するものであって、そのエネ
ルギービームによって励起される超音波振動の周波数が
前記物品の共振周波数に等しいことを特徴とする。ま
た、前記発振器は、片面に回路が集積形成された基板の
他面にエネルギービームを照射して前記基板の回路側を
洗浄することを特徴とする。また、前記回路が形成され
た基板が半導体ウエハであり、前記回路が形成されてい
る基板がガラス基板であることを特徴とする。また、前
記発振器は、板状の物品に対しエネルギービームを照射
するものであって、前記物品に沿って伝搬する漏洩ラム
波の音速に等しい速度で進行する干渉縞を生成して前記
漏洩ラム波を励起することによって前記物品の表面を洗
浄することを特徴とする。更に、前記溶液が純水である
ことを特徴とする。また、前記エネルギービームは両方
が平行エネルギービームか又は一方が集束エネルギービ
ームで他方が平行エネルギービームであることを特徴と
する。
【０００６】また、２本の干渉性エネルギービームを共
に板状の物品に垂直に照射し、その厚み方向に共振振動
を励起することによって前記物品の洗浄を行なうもので
ある。或いは、物品の表面に形成される干渉縞の走査速
度を板状の物品の漏洩ラム波の位相速度に等しくして漏
洩ラム波を励起することによって前記物品を洗浄するも
のである。応用例として前記発振器は、片面に回路が集
積形成された半導体ウエハの他面にエネルギービームを
照射して前記半導体ウエハの片面側を洗浄するものであ
ることを特徴とする。また、前記溶液は例えば純水であ
る。更には前記エネルギービームは双方が平行エネルギ
ービームか又は一方が集束エネルギービームで他方が平
行エネルギービームであることを特徴とするものであ
る。
に板状の物品に垂直に照射し、その厚み方向に共振振動
を励起することによって前記物品の洗浄を行なうもので
ある。或いは、物品の表面に形成される干渉縞の走査速
度を板状の物品の漏洩ラム波の位相速度に等しくして漏
洩ラム波を励起することによって前記物品を洗浄するも
のである。応用例として前記発振器は、片面に回路が集
積形成された半導体ウエハの他面にエネルギービームを
照射して前記半導体ウエハの片面側を洗浄するものであ
ることを特徴とする。また、前記溶液は例えば純水であ
る。更には前記エネルギービームは双方が平行エネルギ
ービームか又は一方が集束エネルギービームで他方が平
行エネルギービームであることを特徴とするものであ
る。
【０００７】２本の僅かに周波数の違う干渉性のエネル
ギービームを純水等の溶液を介して被洗浄物の物品の表
面上に互いに交差させて照射することにより進行干渉縞
が生成される。この干渉縞の作用によって前記物品の表
面あるいは内部又はその裏面に伝搬される超音波振動を
直接励起することができる。この装置によれば、エネル
ギービームが照射された部分のみの局部洗浄が可能であ
る。また、被洗浄物が浸漬されている溶液がエネルギー
ビームにとって透明であるならばエネルギーが殆ど損失
なしに伝搬され、強力な超音波を被洗浄物に励起可能に
なる。また、ガラスのように可視光について透明な被洗
浄物であっても、その材料によく吸収されるエネルギー
ビームを用いることにより洗浄が可能になる。
ギービームを純水等の溶液を介して被洗浄物の物品の表
面上に互いに交差させて照射することにより進行干渉縞
が生成される。この干渉縞の作用によって前記物品の表
面あるいは内部又はその裏面に伝搬される超音波振動を
直接励起することができる。この装置によれば、エネル
ギービームが照射された部分のみの局部洗浄が可能であ
る。また、被洗浄物が浸漬されている溶液がエネルギー
ビームにとって透明であるならばエネルギーが殆ど損失
なしに伝搬され、強力な超音波を被洗浄物に励起可能に
なる。また、ガラスのように可視光について透明な被洗
浄物であっても、その材料によく吸収されるエネルギー
ビームを用いることにより洗浄が可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の超音波洗浄装置を
図面を参照して詳述する。まず、図１により本発明の超
音波洗浄装置の全体構造を説明する。半導体ウエハのよ
うな被洗浄物１は容器２に蓄溜された溶液３内に浸漬さ
れ、保持具４により所定位置に保持される。なお、本例
では溶液として純水が使用される。レーザビーム光源５
から放射したエネルギービームはハーフミラー６により
２分割され、２つのエネルギービーム７，８となる。エ
ネルギービーム８は反射ミラー９で反射し、変調素子１
０で周波数変調されエネルギービーム１１となる。本例
ではエネルギービーム７と１１は可干渉性の平行エネル
ギービームであり、互いの周波数ｗ，ｗ′は変調素子１
０を介在することで互いにわずかに相異する。また、両
平行エネルギービーム７，１１は被洗浄物１の表面の所
定部位に照射される。
図面を参照して詳述する。まず、図１により本発明の超
音波洗浄装置の全体構造を説明する。半導体ウエハのよ
うな被洗浄物１は容器２に蓄溜された溶液３内に浸漬さ
れ、保持具４により所定位置に保持される。なお、本例
では溶液として純水が使用される。レーザビーム光源５
から放射したエネルギービームはハーフミラー６により
２分割され、２つのエネルギービーム７，８となる。エ
ネルギービーム８は反射ミラー９で反射し、変調素子１
０で周波数変調されエネルギービーム１１となる。本例
ではエネルギービーム７と１１は可干渉性の平行エネル
ギービームであり、互いの周波数ｗ，ｗ′は変調素子１
０を介在することで互いにわずかに相異する。また、両
平行エネルギービーム７，１１は被洗浄物１の表面の所
定部位に照射される。
【０００９】平行エネルギービーム７，１１の照射によ
り被洗浄物１の表面には両者の位相干渉により干渉縞が
生ずる。この結果、図２に示すように照射面１２には干
渉縞によって同期的に熱膨脹した縞状の力学的な歪１３
が生ずる。これに応じて被洗浄物１にバルク弾性波が励
起され、超音波洗浄が行なわれる。
り被洗浄物１の表面には両者の位相干渉により干渉縞が
生ずる。この結果、図２に示すように照射面１２には干
渉縞によって同期的に熱膨脹した縞状の力学的な歪１３
が生ずる。これに応じて被洗浄物１にバルク弾性波が励
起され、超音波洗浄が行なわれる。
【００１０】超音波を光学的に励起するためには、一対
の周波数が異なる平行エネルギービームを重ねて照射す
る他、平行エネルギービームと集束エネルギービームを
重ねてもよい。この場合には、集束バルク弾性波が励起
される。この時の条件を図８に基づき、以下に説明す
る。図示するように周波数ｗ，ｗ′の平行エネルギービ
ーム７および集束エネルギービーム１１ａが互いに干渉
して生ずる干渉縞の間隔ｂはエネルギービームの波長を
λとすると（１）式により示される。ここでａは集束エ
ネルギービーム１１ａの焦点である。
の周波数が異なる平行エネルギービームを重ねて照射す
る他、平行エネルギービームと集束エネルギービームを
重ねてもよい。この場合には、集束バルク弾性波が励起
される。この時の条件を図８に基づき、以下に説明す
る。図示するように周波数ｗ，ｗ′の平行エネルギービ
ーム７および集束エネルギービーム１１ａが互いに干渉
して生ずる干渉縞の間隔ｂはエネルギービームの波長を
λとすると（１）式により示される。ここでａは集束エ
ネルギービーム１１ａの焦点である。
【００１１】
【数１】
【００１２】干渉縞はｆ＝｜ｗ′−ｗ|／２πの振動数
をもつため、ｘ位置における干渉縞の走査スピード（進
行速度）ｖは（２）式で表わされる。
をもつため、ｘ位置における干渉縞の走査スピード（進
行速度）ｖは（２）式で表わされる。
【００１３】
【数２】
【００１４】次に、被洗浄物１の表面を伝搬する超音波
の音速(固有音速度)をＶとした場合、（２）式で示され
た干渉縞の走査スピードｖと前記固有音速度Ｖとの間で
ｖ＞Ｖの条件が成立すると、被洗浄物１の内部に向かう
バルク弾性波１４が放射される。このバルク弾性波１４
の各ｘ点における放射角φはスネルの法則により次の
（３）式から求められる。
の音速(固有音速度)をＶとした場合、（２）式で示され
た干渉縞の走査スピードｖと前記固有音速度Ｖとの間で
ｖ＞Ｖの条件が成立すると、被洗浄物１の内部に向かう
バルク弾性波１４が放射される。このバルク弾性波１４
の各ｘ点における放射角φはスネルの法則により次の
（３）式から求められる。
【００１５】
【数３】
【００１６】前記したように２つの平行エネルギービー
ム７，１１によって被洗浄物１の表面には走査スピード
ｖの干渉縞が生ずる。ところで、この干渉縞の走査スピ
ードｖが漏洩弾性表面波の固有音速度と等しい場合には
バルク弾性波の代りに被洗浄物１の表面に沿う弾性表面
波を励起させる。この弾性表面波により、被洗浄物１の
表面の洗浄が行なわれる。
ム７，１１によって被洗浄物１の表面には走査スピード
ｖの干渉縞が生ずる。ところで、この干渉縞の走査スピ
ードｖが漏洩弾性表面波の固有音速度と等しい場合には
バルク弾性波の代りに被洗浄物１の表面に沿う弾性表面
波を励起させる。この弾性表面波により、被洗浄物１の
表面の洗浄が行なわれる。
【００１７】空気中又は真空中でも前記の平行エネルギ
ービーム７，１１のようなレーザビームを交差させて照
射することにより当然超音波を励起することができる
が、照射されるレーザのエネルギーを大きくすると必然
的に物品が熱を帯び損傷を与える。それに対し、純水等
の溶液３内で超音波を励起する場合には、溶液３が物品
の発熱を運び去って冷却するため、その分空気中や真空
中の場合に較べて十分に大きなレーザビームを照射する
ことができる。また、図３に示すように、溶液３内の被
洗浄物１に照射されたレーザビームは同時に被洗浄物１
の表面に接する溶液３を加熱するため溶液３が熱膨脹を
起し、被洗浄物１に押圧力Ｐを生じさせる。このため空
気中や真空中に較べてはるかに強力な応力を被洗浄物１
に負荷することが可能になる。
ービーム７，１１のようなレーザビームを交差させて照
射することにより当然超音波を励起することができる
が、照射されるレーザのエネルギーを大きくすると必然
的に物品が熱を帯び損傷を与える。それに対し、純水等
の溶液３内で超音波を励起する場合には、溶液３が物品
の発熱を運び去って冷却するため、その分空気中や真空
中の場合に較べて十分に大きなレーザビームを照射する
ことができる。また、図３に示すように、溶液３内の被
洗浄物１に照射されたレーザビームは同時に被洗浄物１
の表面に接する溶液３を加熱するため溶液３が熱膨脹を
起し、被洗浄物１に押圧力Ｐを生じさせる。このため空
気中や真空中に較べてはるかに強力な応力を被洗浄物１
に負荷することが可能になる。
【００１８】前記の（１）式乃至（３）式に示したよう
に被洗浄物１内にはバルク弾性波が励起される。このバ
ルク弾性波１４は図４に示すようにレーザビームの照射
側を表面とすると該表面から裏面に向かって伝搬される
ものと裏面で反射して再び表面に伝搬するものがある。
図示のように被洗浄物１が裏面側に半導体集積回路１５
を形成した半導体ウエハの場合、裏面側から半導体集積
回路１５側にレーザビームを直接照射するとレーザ光に
より半導体集積回路１５が損傷を受ける場合が起きる。
このため、レーザビームは表面側から照射し、内部に励
起されたバルク弾性波１４を裏面側に向けて放射し、半
導体集積回路１５の表面の洗浄を行なうことが望まし
い。
に被洗浄物１内にはバルク弾性波が励起される。このバ
ルク弾性波１４は図４に示すようにレーザビームの照射
側を表面とすると該表面から裏面に向かって伝搬される
ものと裏面で反射して再び表面に伝搬するものがある。
図示のように被洗浄物１が裏面側に半導体集積回路１５
を形成した半導体ウエハの場合、裏面側から半導体集積
回路１５側にレーザビームを直接照射するとレーザ光に
より半導体集積回路１５が損傷を受ける場合が起きる。
このため、レーザビームは表面側から照射し、内部に励
起されたバルク弾性波１４を裏面側に向けて放射し、半
導体集積回路１５の表面の洗浄を行なうことが望まし
い。
【００１９】図５に示すように、２本のレーザビームを
同一領域に垂直に照射する場合、レーザビームの周波数
の差｜ω′−ω｜が、板状の被洗浄物１６と溶液の弾性
定数および被洗浄物の厚さで決まる共振周波数に等しい
場合は、超音波洗浄装置は被洗浄物内で定在波をなし、
表面が大振幅になることから高い洗浄効果を発揮するこ
とができる。同一の効果は、単一の周波数でＡＭ変調さ
れた単一のエネルギービームの照射によっても得られる
事は明らかである。
同一領域に垂直に照射する場合、レーザビームの周波数
の差｜ω′−ω｜が、板状の被洗浄物１６と溶液の弾性
定数および被洗浄物の厚さで決まる共振周波数に等しい
場合は、超音波洗浄装置は被洗浄物内で定在波をなし、
表面が大振幅になることから高い洗浄効果を発揮するこ
とができる。同一の効果は、単一の周波数でＡＭ変調さ
れた単一のエネルギービームの照射によっても得られる
事は明らかである。
【００２０】更に、図６に示すように、板状の被洗浄物
１６と溶液の弾性定数および被洗浄物の厚さおよび２本
のレーザビームの周波数差によって決まるある角度φで
超音波を励起すると、漏洩ラム波１９が被洗浄物を伝搬
し、洗浄効果を上げることができる。また、前記の説明
では平行エネルギービーム７，１１を互いに干渉させた
が、一方、を集束エネルギービームにしてもよい。これ
により、被洗浄物１の一点に集束するバルク弾性波を励
起することができる。
１６と溶液の弾性定数および被洗浄物の厚さおよび２本
のレーザビームの周波数差によって決まるある角度φで
超音波を励起すると、漏洩ラム波１９が被洗浄物を伝搬
し、洗浄効果を上げることができる。また、前記の説明
では平行エネルギービーム７，１１を互いに干渉させた
が、一方、を集束エネルギービームにしてもよい。これ
により、被洗浄物１の一点に集束するバルク弾性波を励
起することができる。
【００２１】次に、図７に示した厚さ１［ｍｍ］の半導
体ウエハ１ａの特定の領域１６を洗浄する実施例を説明
する。完全に偏光された波長５３２［ｎｍ］のレーザビ
ームをＱ−スイッチＮｄ，ＹＡＧパルスレーザの第２高
調波を用いて発振し、その時間幅は５０［ｎｓｅｃ］で
照射を行なった。ピームスプリッタによって２経路に分
割し、一方は音響光学素子（変調素子）によって５ＭＨ
ｚだけ一方のレーザビームの周波数変調を行なった。被
洗浄物のウエハ基板１ａは溶融石英製の水槽内の超純水
内に垂直に浸漬させ、その側面から所定の角度をもって
レーザビームを照射した。レーザビームのエネルギー密
度は２００［ｍｊ／ｃｍ2］であった。このエネルギー
密度は空気中であれば半導体ウエハ１ａの表面を損傷し
かねない程度のものである。一分間の照射の後に半導体
ウエハ１ａを水槽から取り出し、そのパーティクルの除
去効果を目視によって調べた。その結果、図７に示した
領域２０の部分からパーティクルが除去されていること
が確認された。なお、半導体ウエハ１ａの全面を洗浄す
る場合にはレーザビームを半導体ウエハ１ａの表面に沿
って二次元的に走査すればよい。
体ウエハ１ａの特定の領域１６を洗浄する実施例を説明
する。完全に偏光された波長５３２［ｎｍ］のレーザビ
ームをＱ−スイッチＮｄ，ＹＡＧパルスレーザの第２高
調波を用いて発振し、その時間幅は５０［ｎｓｅｃ］で
照射を行なった。ピームスプリッタによって２経路に分
割し、一方は音響光学素子（変調素子）によって５ＭＨ
ｚだけ一方のレーザビームの周波数変調を行なった。被
洗浄物のウエハ基板１ａは溶融石英製の水槽内の超純水
内に垂直に浸漬させ、その側面から所定の角度をもって
レーザビームを照射した。レーザビームのエネルギー密
度は２００［ｍｊ／ｃｍ2］であった。このエネルギー
密度は空気中であれば半導体ウエハ１ａの表面を損傷し
かねない程度のものである。一分間の照射の後に半導体
ウエハ１ａを水槽から取り出し、そのパーティクルの除
去効果を目視によって調べた。その結果、図７に示した
領域２０の部分からパーティクルが除去されていること
が確認された。なお、半導体ウエハ１ａの全面を洗浄す
る場合にはレーザビームを半導体ウエハ１ａの表面に沿
って二次元的に走査すればよい。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、溶液中の被洗浄物に可
干渉性のレーザビームを照射することで数ＭＨｚに達す
る超音波を光学的に励起することができ、被洗浄物に損
傷を与えることなく、完全な洗浄が可能になった。ま
た、所望の領域に集中して洗浄することが確実にできる
ことが実証された。
干渉性のレーザビームを照射することで数ＭＨｚに達す
る超音波を光学的に励起することができ、被洗浄物に損
傷を与えることなく、完全な洗浄が可能になった。ま
た、所望の領域に集中して洗浄することが確実にできる
ことが実証された。
【図１】本発明に係る超音波洗浄装置の全体構造を示す
構成図。
構成図。
【図２】本発明における干渉縞およびバルク弾性波の発
生状態を示す模式図。
生状態を示す模式図。
【図３】本発明におけるレーザビーム照射面における熱
放射とこれによる被洗浄物の押圧を説明する模式図。
放射とこれによる被洗浄物の押圧を説明する模式図。
【図４】本発明におけるバルク弾性波による洗浄の一例
を示す模式図。
を示す模式図。
【図５】２本のレーザビームを同一領域ないにおいて被
洗浄物に垂直に照射して洗浄する一例を示す構成図。
洗浄物に垂直に照射して洗浄する一例を示す構成図。
【図６】板状の被洗浄物の板厚ないに角度φで励起され
る漏洩ラム波による洗浄を示す構成図。
る漏洩ラム波による洗浄を示す構成図。
【図７】半導体ウエハの特定部位を洗浄した実施例を示
す斜視図。
す斜視図。
【図８】本発明における干渉縞およびバルク弾性波の発
生状態の他の例を示す模式図。
生状態の他の例を示す模式図。
１ 被洗浄物 １ａ 半導体ウエハ ２ 容器 ３ 溶液 ４ 保持具 ５ レーザビーム光源 ６ ハーフミラー ７ 平行エネルギービーム ８ 平行エネルギービーム ９ 反射ミラー １０ 変調素子 １１ 平行エネルギービーム １１ａ 集束エネルギービーム １２ 照射面 １３ 歪 １４ バルク弾性波 １５ 半導体集積回路 １６ 板状の被洗浄物 １７ 定在波 １８ 洗浄面 １９ 漏洩ラム波 ２０ 領域
Claims (15)
- 【請求項１】 溶液を蓄溜する容器と、被洗浄物の物品
を保持して前記溶液内に浸漬する保持具と、前記物品に
超音波振動を励起する発振器とを備えた超音波洗浄装置
であって、前記発振器は互いに周波数の異なる干渉性の
エネルギービームを前記溶液を介して前記物品の表面に
合わせて照射することで前記物品に超音波振動を励起す
ることを特徴とする超音波洗浄装置。 - 【請求項２】 溶液を蓄溜する容器と、被洗浄物の物品
を保持して前記溶液内に浸漬する保持具と、前記物品に
超音波振動を励起する発振器とを備えた超音波洗浄装置
であって、前記発振器は互いに周波数の異なる干渉性の
エネルギービームを前記溶液を介して前記物品の表面に
合わせて照射することで進行する干渉縞を生成し、この
干渉縞の作用によって前記物品の表面に干渉縞と同じ間
隔を持つ歪み分布を形成し、これにより前記物品に超音
波振動を励起することを特徴とする超音波洗浄装置。 - 【請求項３】 溶液を蓄溜する容器と、被洗浄物の物品
を保持して前記溶液内に浸漬する保持具と、前記物品に
超音波振動を励起する発振器とを備えた超音波洗浄装置
であって、前記発振器は互いに周波数の異なる干渉性の
エネルギービームを前記溶液を介して前記物品の表面に
合わせて垂直に照射することで前記物品に超音波振動を
励起することを特徴とする超音波洗浄装置。 - 【請求項４】 溶液を蓄溜する容器と、被洗浄物の物品
を保持して前記溶液内に浸漬する保持具と、前記物品に
超音波振動を励起する発振器とを備えた超音波洗浄装置
であって、前記発振器は互いに周波数の異なる干渉性の
エネルギービームを前記溶液を介して前記物品の表面に
合わせて垂直に照射することで干渉正のエネルギービー
ムの周波数の差と同じ周波数の歪みを形成し、これによ
り前記物品に超音波振動を励起することを特徴とする超
音波洗浄装置。 - 【請求項５】 溶液を蓄溜する容器と、被洗浄物の物品
を保持して前記溶液内に浸漬する保持具と、前記物品に
超音波振動を励起する発振器とを備えた超音波洗浄装置
であって、前記発振器はＡＭ変調されたエネルギービー
ムを前記溶液を介して前記物品の表面に合わせて照射す
ることで前記物品に超音波振動を励起することを特徴と
する超音波洗浄装置。 - 【請求項６】 溶液を蓄溜する容器と、被洗浄物の物品
を保持して前記溶液内に浸漬する保持具と、前記物品に
超音波振動を励起する発振器とを備えた超音波洗浄装置
であって、前記発振器はＡＭ変調されたエネルギービー
ムを前記溶液を介して前記物品の表面に合わせて照射す
ることで変調周波数と同じ周波数の歪みを形成し、これ
により前記物品の表面に超音波振動を励起することを特
徴とする超音波洗浄装置。 - 【請求項７】 前記発振器は、前記物品の表面に沿って
伝搬する漏洩弾性表面波の音速に等しい速度で進行する
干渉縞を生成して弾性表面波を励起することによって前
記物品の表面を洗浄するものである請求項１乃至４のい
ずれかに記載の超音波洗浄装置。 - 【請求項８】 前記発振器は、物品の表面を伝搬する超
音波の音速より速い速度で進行する干渉縞を生成して前
記物品の表面から裏面に伝搬するバルク弾性波を励起す
ることによって前記物品の裏面を洗浄するものである請
求項１乃至４のいずれかに記載の超音波洗浄装置。 - 【請求項９】 前記発振器は、板状の物品に対してその
表面に垂直にエネルギービームを照射するものであっ
て、そのエネルギービームによって励起される超音波振
動の周波数が前記物品の共振周波数に等しいことを特徴
とする請求項３乃至５のいずれかに記載の超音波洗浄装
置。 - 【請求項１０】 前記発振器は、片面に回路が集積形成
された基板の他面にエネルギービームを照射して前記基
板の回路側を洗浄するものである請求項１乃至６のいず
れか又は８に記載の超音波洗浄装置。 - 【請求項１１】 前記回路が形成された基板が半導体ウ
エハである請求項１０に記載の超音波洗浄装置。 - 【請求項１２】 前記回路が形成されている基板がガラ
ス基板である請求項１０に記載の超音波洗浄装置。 - 【請求項１３】 前記発振器は、板状の物品に対しエネ
ルギービームを照射するものであって、前記物品に沿っ
て伝搬する漏洩ラム波の音速に等しい速度で進行する干
渉縞を生成して前記漏洩ラム波を励起することによって
前記物品の表面を洗浄するものである請求項２乃至４，
７乃至１２のいずれかに記載の超音波洗浄装置。 - 【請求項１４】 前記溶液が純水である請求項１乃至１
３のいずれかに記載の超音波洗浄装置。 - 【請求項１５】 前記エネルギービームは両方が平行エ
ネルギービームか又は一方が集束エネルギービームで他
方が平行エネルギービームである請求項１乃至４，７乃
至１４のいずれかに記載の超音波洗浄装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28230195A JPH09122611A (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 超音波洗浄装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28230195A JPH09122611A (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 超音波洗浄装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09122611A true JPH09122611A (ja) | 1997-05-13 |
Family
ID=17650647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28230195A Pending JPH09122611A (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 超音波洗浄装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09122611A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109465252A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-03-15 | 桂林电子科技大学 | 超声辅助激光水下清洗装置及方法 |
| CN110193318A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-09-03 | 长沙理工大学 | 一种基于光声效应的纳米流体防团聚方法 |
| CN110193319A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-09-03 | 长沙理工大学 | 一种基于光声效应的纳米流体防团聚装置 |
| CN113751432A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-07 | 宁波翔明激光科技有限公司 | 一种集成镜片洁净度检测装置的激光清洗头 |
-
1995
- 1995-10-31 JP JP28230195A patent/JPH09122611A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109465252A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-03-15 | 桂林电子科技大学 | 超声辅助激光水下清洗装置及方法 |
| CN109465252B (zh) * | 2019-01-11 | 2023-09-26 | 桂林电子科技大学 | 超声辅助激光水下清洗装置及方法 |
| CN110193318A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-09-03 | 长沙理工大学 | 一种基于光声效应的纳米流体防团聚方法 |
| CN110193319A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-09-03 | 长沙理工大学 | 一种基于光声效应的纳米流体防团聚装置 |
| CN110193318B (zh) * | 2019-06-03 | 2020-05-29 | 长沙理工大学 | 一种基于光声效应的纳米流体防团聚方法 |
| CN110193319B (zh) * | 2019-06-03 | 2020-05-29 | 长沙理工大学 | 一种基于光声效应的纳米流体防团聚装置 |
| WO2020244112A1 (zh) * | 2019-06-03 | 2020-12-10 | 长沙理工大学 | 一种基于光声效应的纳米流体防团聚装置 |
| WO2020244111A1 (zh) * | 2019-06-03 | 2020-12-10 | 长沙理工大学 | 一种基于光声效应的纳米流体防团聚方法 |
| US10994249B1 (en) | 2019-06-03 | 2021-05-04 | Changsha University Of Science And Technology | Anti-agglomeration device using ultrasonic waves for a nanofluid |
| CN113751432A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-07 | 宁波翔明激光科技有限公司 | 一种集成镜片洁净度检测装置的激光清洗头 |
| CN113751432B (zh) * | 2021-09-17 | 2023-05-26 | 宁波翔明激光科技有限公司 | 一种集成镜片洁净度检测装置的激光清洗头 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101437301B1 (ko) | 초음파 세정 장치 및 초음파 세정 방법 | |
| JP4934739B2 (ja) | 超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法 | |
| JP4036287B2 (ja) | 超音波洗浄装置 | |
| JP2010153541A (ja) | 超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法 | |
| JPH09122611A (ja) | 超音波洗浄装置 | |
| JP2009125645A (ja) | 超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法 | |
| JP3322163B2 (ja) | 超音波洗浄方法及び装置 | |
| JPH0234923A (ja) | 超音波洗浄装置 | |
| JP3621587B2 (ja) | 洗浄装置および洗浄方法 | |
| JPS63104620A (ja) | 消泡方法 | |
| JP3477330B2 (ja) | 超音波発生装置 | |
| JP2011115717A (ja) | 超音波洗浄装置 | |
| JP2789178B2 (ja) | 超音波洗浄装置 | |
| JP3367336B2 (ja) | 洗浄物の乾燥装置及び方法 | |
| JP3309749B2 (ja) | 超音波洗浄装置 | |
| JP2005158132A (ja) | 磁気ヘッドの洗浄方法、及びそれを用いた磁気ヘッド | |
| JP2004033914A (ja) | 超音波洗浄装置 | |
| JP5592734B2 (ja) | 超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法 | |
| Van de Rostyne et al. | Investigation of Elastic Properties of CVD‐Diamond Films Using the Lowest Order Flexural Leaky Lamb Wave | |
| JP6043084B2 (ja) | 半導体基板の洗浄方法および洗浄装置 | |
| JPH10277508A (ja) | 超音波洗浄装置 | |
| JP4263536B2 (ja) | 超音波基板洗浄装置 | |
| JPH07263397A (ja) | 超音波洗浄方法 | |
| JP4123746B2 (ja) | 流体処理装置 | |
| JP3729476B2 (ja) | 基板洗浄装置 |