KR20200012835A - Flow type ultrasonic cleaner and its nozzle, ultrasonic cleaning method - Google Patents

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도모미 히키다
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혼다덴시 가부시키가이샤
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Abstract

세정액의 공급 개시와 거의 동시에 초음파를 시동할 수 있고, 단시간이라면 물없는 가열(空焚)을 허용할 수 있는 유수식 초음파 세정기 노즐을 제공한다. 본 발명의 유수식 초음파 세정기 노즐(11)은, 초음파를 중첩시킨 세정액(W1)을 유수로서 토출해서 피세정물(2)을 초음파 세정하는 것이고, 노즐 본체(12), 판모양의 초음파 진동자(31), 진동체(41)를 구비한다. 노즐 본체(12)는, 세정액(W1)이 흐르는 유로(R1)의 일부를 이루는 끝이 가늘어지는 형상의 공동부(14)와, 공동부(14) 내의 세정액(W1)을 토출하는 토출구(15)를 가진다. 판모양의 초음파 진동자(31)는, 공동부(14)의 기단측에 배치되어 있다. 진동체(41)는, 내약품성을 가지는 비금속 무기 재료로 이루어진다. 진동체(41)는, 초음파 진동자(31)의 전단면(31b)에 밀착 고정되고, 공동부(14)의 내부 공간(18)의 절반 이상의 용적을 점유한다. 세정액(W1)은, 진동체(41)의 외표면과 공동부(14)의 내벽면과의 틈새(46)를 흐른다.An ultrasonic ultrasonic cleaner nozzle capable of starting an ultrasonic wave at substantially the same time as the supply of the cleaning liquid and allowing a water-free heating in a short time is provided. The flow type ultrasonic cleaner nozzle 11 of the present invention discharges the washing liquid W1 superimposed with ultrasonic waves as flowing water to ultrasonically clean the object to be cleaned 2, and the nozzle body 12 and the plate-shaped ultrasonic vibrator 31 ), A vibrating body 41 is provided. The nozzle body 12 has a tapered cavity portion 14 which forms a part of the flow path R1 through which the cleaning liquid W1 flows, and a discharge port 15 for discharging the cleaning liquid W1 in the cavity portion 14. ) The plate-shaped ultrasonic vibrator 31 is disposed at the proximal end of the cavity 14. The vibrating body 41 is made of a nonmetallic inorganic material having chemical resistance. The vibrator 41 is tightly fixed to the front end face 31b of the ultrasonic vibrator 31 and occupies a volume of half or more of the internal space 18 of the cavity 14. The cleaning liquid W1 flows through the gap 46 between the outer surface of the vibrating body 41 and the inner wall surface of the cavity 14.

Description

유수식 초음파 세정기 및 그 노즐, 초음파 세정 방법Flow type ultrasonic cleaner and its nozzle, ultrasonic cleaning method

본 발명은, 초음파를 전파시킨 세정액을 유수(流水)로서 토출함으로써 피세정물을 초음파 세정하는 유수식 초음파 세정기 노즐, 및 그것을 구비한 유수식 초음파 세정기와, 당해 세정기를 이용한 초음파 세정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flowable ultrasonic cleaner nozzle for ultrasonically cleaning a substance to be cleaned by discharging the cleaning liquid having propagated ultrasonic waves as flowing water, a flowable ultrasonic cleaner having the same, and an ultrasonic cleaning method using the cleaner.

IC 칩 등으로 대표되는 반도체를 제조하는 프로세스에서는, 실리콘 웨이퍼나 다이싱 블레이드 등에 부착된 미세한 티끌을 깨끗하게 제거해 둘 필요가 있다. 그 때문에, 예를 들면 유수식의 초음파 세정기를 이용하여 피세정물인 실리콘 웨이퍼나 다이싱 블레이드 등을 초음파 세정하는 것이 종래 행해지고 있다.In the process of manufacturing a semiconductor represented by an IC chip or the like, it is necessary to cleanly remove fine particles attached to a silicon wafer, a dicing blade, or the like. Therefore, for example, ultrasonic cleaning of a silicon wafer, a dicing blade, etc. which are to-be-cleaned objects is conventionally performed using a water-type ultrasonic cleaner.

도 8에는, 종래의 유수식 초음파 세정기에 있어서의 노즐(101)이 도시되어 있다. 노즐(101)을 구성하는 노즐 본체(102)는, 세정액(103)이 흐르는 유로(104)의 일부를 이루는 끝이 가늘어지는 형상(先細形狀)의 공동부(105)를 가지고 있다. 공동부(105)의 선단에는, 공동부(105) 내의 세정액(103)을 토출하는 토출구(106)가 마련되어 있다. 공동부(105)의 기단측에는, 예를 들면 세라믹제의 진동자 본체에 보호층을 접착해서 이루어지는 판모양의 초음파 진동자(107)가 배치되어 있다. 이와 같이 구성된 노즐(101)의 사용시에는, 초음파 진동자(107)를 구동시킴과 동시에, 유로(104)를 거쳐 공동부(105) 내에 세정액(103)을 도입한다. 그러면, 공동부(105)의 내부 공간(108)에 있어서 초음파가 중첩된 세정액(103)이, 토출구(106)로부터 유수로서 방출된다. 그리고, 이 유수로 된 세정액(103)을 피세정물에 맞히는 것에 의해, 피세정물의 표면에 부착된 티끌 등이 초음파 진동의 작용에 의해 효율좋게 제거되도록 되어 있다. 또한, 이런 종류의 유수식 초음파 세정기 노즐은 종래 몇개인가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2 참조). 또, 피세정물이 치아(齒)나 의치인 경우의 유수식 초음파 세정기도 종래 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 3 참조).8 shows a nozzle 101 of a conventional flow type ultrasonic cleaner. The nozzle body 102 constituting the nozzle 101 has a cavity 105 having a tapered shape that forms a part of the flow path 104 through which the cleaning liquid 103 flows. At the distal end of the cavity 105, a discharge port 106 for discharging the cleaning liquid 103 in the cavity 105 is provided. On the base end side of the cavity portion 105, a plate-shaped ultrasonic vibrator 107 formed by, for example, bonding a protective layer to a ceramic vibrator body is disposed. In the use of the nozzle 101 configured as described above, the ultrasonic vibrator 107 is driven and the cleaning liquid 103 is introduced into the cavity 105 via the flow path 104. Then, the washing | cleaning liquid 103 in which the ultrasonic wave superimposed in the internal space 108 of the cavity part 105 is discharged | emitted from the discharge port 106 as flowing water. Then, the cleaning liquid 103 made of flowing water is brought into contact with the object to be cleaned so that dust and the like adhered to the surface of the object to be cleaned are efficiently removed by the action of ultrasonic vibration. In addition, several types of flow-type ultrasonic cleaner nozzles of this kind have been proposed in the past (see Patent Documents 1 and 2, for example). In addition, a flow-type ultrasonic cleaner in the case where the object to be cleaned is a tooth or a denture is conventionally proposed (see Patent Document 3, for example).

일본공개특허공보 특개2000-334403호Japanese Patent Laid-Open No. 2000-334403 일본공개특허공보 특개2004-148179호Japanese Patent Laid-Open No. 2004-148179 일본특허공보 특허 제5786166호Japanese Patent Publication No. 5786166

그런데, 도 8에 도시한 상기 종래의 유수식 초음파 세정기 노즐(101)의 경우, 공동부(105) 내가 세정액(103)으로 채워진 상태에서 초음파 진동자(107)를 구동시키지 않으면, 초음파 진동자(107)가 무부하 운전으로 되어 물없는 가열(空焚, 물이나 오일 등을 붓지 않고 불에 올려놓음) 상태로 된다. 그 결과, 진동에 의한 발열의 영향에 의해 초음파 진동자(107)에 접착 박리가 생겨, 매우 단시간 동안에 초음파 진동자(107)가 파손되어 버린다. 이 때문에, 최소 유량을 미리 규정해 두고, 그 이하의 유량으로 된 경우에는, 초음파 발진을 멈추는 인터락 기구를 마련하는 등의 대책을 취할 필요가 있었다. 또, 세정액(103)을 필요 이상으로 사용하는 것을 피하기 위해, 전자 밸브로 유로(104)의 개폐 제어를 행하는 경우, 유입 개시부터 공동부(105)의 내부 공간(108)이 세정액(103)으로 채워질 때까지의 시간이 길게 걸린다고 하는 문제가 있었다. 그러므로, 러닝 코스트의 저감을 위해서, 가능한 한 단시간에 시동 가능한 상태로 할 수 있는 장치가 요망되고 있었다.By the way, in the case of the conventional flow-type ultrasonic cleaner nozzle 101 shown in FIG. 8, when the cavity 105 is not driven with the cleaning liquid 103, the ultrasonic vibrator 107 is not driven. It becomes a no-load operation, and it is in a state of heating without water (empty, putting water or oil on the fire without pouring it). As a result, adhesive peeling occurs on the ultrasonic vibrator 107 under the influence of heat generated by the vibration, and the ultrasonic vibrator 107 is broken in a very short time. For this reason, when the minimum flow rate was prescribed | regulated beforehand and it became the flow rate below that, it was necessary to take measures, such as providing the interlock mechanism which stops ultrasonic oscillation. In order to avoid using the cleaning liquid 103 more than necessary, when the opening / closing control of the flow path 104 is performed by the solenoid valve, the internal space 108 of the cavity 105 is moved into the cleaning liquid 103 from the start of inflow. There was a problem that it took a long time to be filled. Therefore, in order to reduce running cost, the apparatus which can be made into the state which can be started in a short time as possible is desired.

또, 실리콘 웨이퍼나 다이싱 블레이드는 고청정도가 요구되기 때문에, 세정 효과가 높은 발포성의 약액(藥液)을 세정액(103)으로서 이용하여 세정하는 것이 바람직하지만, 이와 같은 약액을 사용하면, 기포의 존재에 의해서 초음파가 전달되지 않게 된다. 그러므로, 종래에서는 유효한 초음파 세정을 실시할 수가 없었다. 게다가, 상기와 같은 반도체 세정용의 발포성 약액은 비교적 고가인 것이기 때문에, 코스트 저감의 관점에서 가능한 한 사용량을 줄이고 싶다고 하는 요청이 있었다.In addition, since silicon wafers and dicing blades are required to have high cleanliness, it is preferable to use a foamable chemical liquid having a high cleaning effect as the cleaning liquid 103, but when such a chemical liquid is used, The presence of ultrasound does not transmit. Therefore, in the past, effective ultrasonic cleaning could not be performed. In addition, since the foamable chemical liquid for semiconductor cleaning as described above is relatively expensive, there has been a request to reduce the amount of use as much as possible in view of cost reduction.

본 발명은 상기의 과제를 감안해서 이루어진 것이며, 그 목적은, 세정액의 공급 개시와 거의 동시에 초음파를 시동할 수 있을 뿐만 아니라, 단시간이라면 물없는 가열을 허용할 수 있는 유수식 초음파 세정기 노즐 및 그것을 구비한 유수식 초음파 세정기를 제공하는 것에 있다. 또, 본 발명의 다른 목적은, 반도체 웨이퍼 또는 반도체 제조용 툴을 효율좋게 확실하게 세정할 수 있는 초음파 세정 방법을 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an oil type ultrasonic cleaner nozzle capable of not only starting the ultrasonic wave almost simultaneously with the start of the supply of the cleaning liquid, but also allowing water-free heating in a short time. An oil type ultrasonic cleaner is provided. Another object of the present invention is to provide an ultrasonic cleaning method which can reliably and efficiently clean a semiconductor wafer or a tool for manufacturing a semiconductor.

상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1에 기재된 발명은, 초음파를 중첩시킨 세정액을 유수로서 토출함으로써 피세정물을 초음파 세정하는 유수식 초음파 세정기 노즐로서, 상기 세정액이 흐르는 유로의 일부를 이루는 끝이 가늘어지는 형상의 공동부를 가지고, 상기 공동부 내의 상기 세정액을 토출하는 토출구를 상기 공동부의 선단에 구비하는 노즐 본체와, 상기 공동부의 기단측에 배치된 판모양의 초음파 진동자와, 내약품성을 가지는 비금속 무기 재료로 이루어지고, 상기 초음파 진동자의 전단면에 밀착 고정되고, 상기 공동부의 내부 공간의 절반 이상의 용적을 점유하는 진동체를 구비하며, 상기 진동체의 외표면과 상기 공동부의 내벽면과의 틈새(隙間)를 거쳐, 상기 세정액이 흐르도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유수식 초음파 세정기 노즐을 그 요지로 한다.In order to solve the said subject, invention of Claim 1 is a flowing type ultrasonic cleaner nozzle which ultrasonically wash | cleans a to-be-cleaned object by discharging the washing | cleaning liquid which superimposed the ultrasonic wave as flowing water, Comprising: The tip which forms a part of the flow path through which the said washing liquid flows is narrowed. A nozzle body having a cavity having a shape and having a discharge port for discharging the cleaning liquid in the cavity, at the distal end of the cavity, a plate-shaped ultrasonic vibrator disposed at the proximal end of the cavity, and a nonmetal inorganic material having chemical resistance And a vibrating body fixed to the front end face of the ultrasonic vibrator and occupying at least half the volume of the internal space of the cavity, and having a gap between the outer surface of the vibrating body and the inner wall surface of the cavity. Flow-type ultrasonic cleaning, characterized in that the cleaning liquid flows through) And a nozzle in its base.

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 진동체의 외표면과 공동부의 내벽면과의 틈새를 거쳐 흐르는 세정액이 토출구로부터 유수로서 토출될 때에, 초음파 진동자 및 진동체에 의해서 세정액에 초음파가 중첩된다. 이 경우, 초음파 진동자에 밀착 고정된 진동체에 의해서, 공동부의 내부 공간의 대부분이 미리 메워져 있기 때문에, 유입 개시부터 매우 단시간 동안에 공동부 내가 세정액으로 채워진다. 따라서, 세정액의 공급 개시와 거의 동시에 초음파를 시동하는 것이 가능해진다. 또, 초음파 진동자에 밀착 고정된 진동체는 진동시에 부하로 되기 때문에, 공동부 내가 세정액으로 채워져 있지 않은 상태에서 초음파 진동자를 구동했다고 해도, 무부하로 물없는 가열을 행했을 때만큼 단시간에는 발열하지 않는다. 그러므로, 단시간이라면 물없는 가열을 허용할 수가 있다. 또한, 진동체는 내약품성을 가지는 비금속 무기 재료로 이루어지는 것이기 때문에, 세정력을 높이기 위해서 예를 들면 부식성이 강한 세정액을 선택하는 것 등이 가능해진다.According to the invention described in claim 1, when the cleaning liquid flowing through the gap between the outer surface of the vibrating body and the inner wall surface of the cavity is discharged from the discharge port as flowing water, ultrasonic waves are superposed on the cleaning liquid by the ultrasonic vibrator and the vibrating body. In this case, since most of the internal space of the cavity is filled by the vibrating body fixed to the ultrasonic vibrator, the cavity is filled with the cleaning liquid for a very short time from the start of the inflow. Therefore, it becomes possible to start the ultrasonic wave almost simultaneously with the start of supply of the cleaning liquid. In addition, since the vibrating body which is tightly fixed to the ultrasonic vibrator becomes a load at the time of vibration, even if the cavity is driven in a state in which the cavity is not filled with the cleaning liquid, it does not generate heat in a short time as much as when the heating without water is performed without load. . Therefore, water-free heating can be allowed for a short time. In addition, since the vibrating body is made of a nonmetallic inorganic material having chemical resistance, it is possible to select, for example, a highly corrosive cleaning liquid in order to increase the cleaning power.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 있어서, 상기 진동체는 선단측으로 갈수록 가늘어지는 형상을 이루는 중실체(中實體)이고, 상기 진동체의 기단면은 상기 초음파 진동자의 상기 전단면의 대략 전체에 대해서 밀착 고정되어 있는 것을 그 요지로 한다.In the invention according to claim 2, in the first aspect, the vibrating body is a solid body having a shape that becomes thinner toward the distal end side, and the proximal end surface of the vibrating body is substantially the entire front end surface of the ultrasonic vibrator. It is the point that what is fixed closely to the said point.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 진동체를 초음파 진동자에 강고하게 밀착 고정할 수 있음과 동시에, 초음파 진동자의 진동을 진동체에 확실하게 또한 효율좋게 전달할 수가 있다.According to the invention of claim 2, the vibrating body can be firmly fixed to the ultrasonic vibrator, and the vibration of the ultrasonic vibrator can be transmitted to the vibrating body reliably and efficiently.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 2에 있어서, 상기 진동체는, 뿔체의 형상을 이루는 진동체 주부(主部)를 가지는 것을 그 요지로 한다.As for the invention of Claim 3, in the said Claim 2, the said vibrating body has the vibrating body main part which forms the shape of a horn body.

청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 진동체의 선단에 초음파를 집중시키기 쉬워짐과 동시에, 끝이 가늘어지는 형상의 공동부의 내벽면과의 사이에 크기가 대략 일정한 틈새를 형성하기 쉬워진다.According to the invention of Claim 3, it becomes easy to concentrate an ultrasonic wave at the front-end | tip of a vibrating body, and it becomes easy to form the clearance of substantially constant size with the inner wall surface of the cavity part of which a taper shape becomes thin.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진동체는, 석영제인 것을 그 요지로 한다.As for the invention of Claim 4, the said vibration body is made into quartz in any one of Claims 1-3 as the summary.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 석영제의 진동체이기 때문에, 호적한 내약품성을 가질 뿐만 아니라, 초음파를 효율좋게 전달시킬 수가 있다.According to the invention of claim 4, since it is a vibrating body made of quartz, not only has favorable chemical resistance, but also ultrasonic waves can be transmitted efficiently.

청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진동체의 상기 기단면은, 상기 초음파 진동자의 상기 전단면에 대해서 내열성 접착제를 거쳐 접착되어 있는 것을 그 요지로 한다.As for the invention of Claim 5, the main end surface of the said vibrating body is a thing of Claim 1 thru | or 4 adhere | attached with respect to the said shear surface of the said ultrasonic vibrator via a heat resistant adhesive agent.

청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 진동체와 초음파 진동자와의 접합 부분이 열에 강해지기 때문에, 물없는 가열에 대한 내성이 향상한다.According to invention of Claim 5, since the junction part of a vibrating body and an ultrasonic vibrator becomes strong with heat, resistance to the heating without water improves.

청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 틈새의 크기는 대략 일정한 것을 그 요지로 한다.As for the invention of Claim 6, the magnitude | size of the said clearance gap is substantially constant as described in any one of Claims 1-5.

청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 큰 진동체를 이용한 경우이더라도 틈새를 거쳐 세정액을 순조롭게 토출구로 이끌 수가 있다.According to the invention of claim 6, even when a large vibrating body is used, the cleaning liquid can be smoothly led to the discharge port through the gap.

청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진동체는, 상기 공동부의 내부 공간의 60% 이상 95% 이하의 용적을 점유하는 것을 그 요지로 한다.The invention according to claim 7 is the main point according to any one of claims 1 to 6, wherein the vibrating body occupies a volume of 60% or more and 95% or less of the internal space of the cavity.

청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 세정액의 유량을 어느 정도 확보한 다음에, 진동체에 의해서 공동부의 내부 공간의 대부분을 확실하게 메움과 동시에, 진동체를 충분한 부하로서 기능시킬 수가 있다.According to the invention of claim 7, after securing the flow rate of the cleaning liquid to some extent, the vibrating body can reliably fill most of the internal space of the cavity, and the vibrating body can function as a sufficient load.

청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 노즐과, 상기 노즐의 상기 공동부 내에 상기 세정액을 공급하는 세정액 공급 장치와, 상기 노즐의 상기 초음파 진동자를 구동시키는 초음파 발진기를 구비한 것을 특징으로 하는 유수식 초음파 세정기를 그 요지로 한다.The invention according to claim 8 includes the nozzle according to any one of claims 1 to 7, a cleaning liquid supply device for supplying the cleaning liquid into the cavity of the nozzle, and an ultrasonic oscillator for driving the ultrasonic vibrator of the nozzle. A flowing water ultrasonic cleaner, which is characterized in that one aspect is provided.

청구항 8에 기재된 발명에 의하면, 세정액 공급 장치에 의해 노즐의 공동부 내에 세정액을 공급한 상태에서 초음파 발진기에 의해 초음파 진동자를 구동하는 것에 의해, 초음파가 중첩된 세정액을 노즐로부터 유수로서 토출시킬 수가 있다. 그리고, 이 유수로 된 세정액을 피세정물에 맞히는 것에 의해, 피세정물을 초음파 세정할 수가 있다.According to the invention of claim 8, by driving the ultrasonic vibrator by the ultrasonic oscillator in a state in which the cleaning liquid is supplied into the cavity of the nozzle by the cleaning liquid supply device, the cleaning liquid with ultrasonic waves can be discharged from the nozzle as flowing water. . Then, the object to be cleaned can be ultrasonically cleaned by subjecting the cleansing liquid with flowing water to the object to be cleaned.

청구항 9에 기재된 발명은, 청구항 8에 기재된 유수식 초음파 세정기를 이용하여 피세정물을 세정하는 방법으로서, 상기 피세정물이 반도체 웨이퍼 또는 반도체 제조용 툴이고, 상기 세정액이 상기 반도체 웨이퍼 또는 반도체 제조용 툴을 세정하기 위한 발포성의 약액인 것을 특징으로 하는 초음파 세정 방법을 그 요지로 한다.The invention according to claim 9 is a method for cleaning an object to be cleaned using the oil type ultrasonic cleaner according to claim 8, wherein the object to be cleaned is a semiconductor wafer or a tool for manufacturing a semiconductor, and the cleaning solution is used for the semiconductor wafer or a tool for manufacturing a semiconductor. The ultrasonic cleaning method characterized by being a foamable chemical liquid for cleaning is made into the summary.

청구항 9에 기재된 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼 또는 반도체 제조용 툴의 세정에 적합한 발포성의 약액을 이용한 경우라도 초음파를 확실하게 중첩시킬 수 있기 때문에, 화학적 작용 및 물리적인 작용의 양쪽에 의해서 피세정물을 효율좋게 확실하게 세정할 수가 있다.According to the invention as set forth in claim 9, since ultrasonic waves can be superimposed reliably even when a foamable chemical solution suitable for cleaning a semiconductor wafer or a tool for manufacturing a semiconductor is used, the object to be cleaned can be efficiently cleaned by both chemical and physical effects. It can wash well reliably.

이상으로 상세하게 기술한 바와 같이, 청구항 1 내지 8에 기재된 발명에 의하면, 세정액의 공급 개시와 거의 동시에 초음파를 시동할 수 있을 뿐만 아니라, 단시간이라면 물없는 가열을 허용할 수 있는 유수식 초음파 세정기 노즐 및 그것을 구비한 유수식 초음파 세정기를 제공할 수가 있다. 또, 청구항 9에 기재된 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼 또는 반도체 제조용 툴을 효율좋게 확실하게 세정할 수 있는 초음파 세정 방법을 제공하는 것에 있다.As described in detail above, according to the invention of Claims 1 to 8, an ultrasonic ultrasonic cleaner nozzle capable of not only starting the ultrasonic wave almost simultaneously with the start of supply of the cleaning liquid but also allowing water-free heating for a short time; A flow type ultrasonic cleaner provided with the same can be provided. Moreover, according to invention of Claim 9, it is providing the ultrasonic cleaning method which can reliably and efficiently wash a semiconductor wafer or a tool for semiconductor manufacturing.

도 1은 실시 형태의 유수식 초음파 세정기 노즐을 도시하는 주요부 단면도.
도 2는 같은(同) 노즐이 구비하는 진동체를 도시하는 사시도.
도 3은 실시 형태의 유수식 초음파 세정기에 있어서의 전기적 구성 등을 설명하기 위한 블록도.
도 4는 실시 형태의 유수식 초음파 세정기 노즐의 사용시의 설치 상태를 설명하기 위한 개략 사시도.
도 5는 다른 실시 형태의 유수식 초음파 세정기 노즐을 도시하는 주요부 단면도.
도 6은 다른 실시 형태의 유수식 초음파 세정기 노즐을 도시하는 주요부 단면도.
도 7은 다른 실시 형태의 유수식 초음파 세정기 노즐을 도시하는 주요부 단면도.
도 8은 종래의 유수식 초음파 세정기 노즐을 도시하는 주요부 단면도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The principal part sectional drawing which shows the flow type ultrasonic cleaner nozzle of embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing a vibrating body of the same nozzle. FIG.
3 is a block diagram for explaining an electrical configuration and the like in the flow type ultrasonic cleaner of the embodiment.
4 is a schematic perspective view for explaining an installation state in use of the flow type ultrasonic cleaner nozzle of the embodiment;
FIG. 5 is an essential part cross sectional view of the water flow ultrasonic cleaner nozzle of another embodiment; FIG.
FIG. 6 is an essential part cross sectional view of the water flow ultrasonic cleaner nozzle of another embodiment; FIG.
FIG. 7 is an essential part cross sectional view of the water flow ultrasonic cleaner nozzle of another embodiment; FIG.
8 is an essential part cross-sectional view showing a conventional flow type ultrasonic cleaner nozzle.

이하, 본 발명을 유수식 초음파 세정기로 구체화한 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment which actualized this invention with the water-type ultrasonic cleaner is demonstrated in detail based on drawing.

도 1은, 본 실시 형태의 유수식 초음파 세정기 노즐(11)을 도시하는 주요부 단면도이다. 이 노즐(11)은, 피세정물인 실리콘 웨이퍼(반도체 웨이퍼)(2)를 초음파 세정하기 위한 장치인 유수식 초음파 세정기(1)를 구성하는 부품으로서, 초음파를 중첩시킨 세정액(W1)을 유수로서 토출하는 역할을 한다.1 is a cross sectional view of an essential part showing the flow type ultrasonic cleaner nozzle 11 of the present embodiment. This nozzle 11 is a component constituting the flow type ultrasonic cleaner 1 which is an apparatus for ultrasonically cleaning the silicon wafer (semiconductor wafer) 2 which is a to-be-cleaned object, and discharges the washing | cleaning liquid W1 which superimposed the ultrasonic wave as flowing water. It plays a role.

도 1에 도시되는 바와 같이, 노즐(11)을 구성하는 노즐 본체(12)는, 바닥을 가지는(有底) 원통모양으로 형성된 부재로서, 그의 후단부(도 1의 상단부)에는 개구를 봉하여 막는 뚜껑(13)이 나사장착되어 있다. 이 노즐 본체(12)는, 세정액(W1)이 흐르는 유로(R1)의 일부를 이루는 끝이 가늘어지는 형상의 공동부(14)를 가지고 있다. 또, 이 노즐 본체(12)는, 공동부(14) 내의 세정액(W1)을 토출하는 토출구(15)를 공동부(14)의 선단에 가지고 있다. 노즐 본체(12)의 형성 재료로서는 내약품성이나 내열성을 가지는 재료라면 특별히 한정되지 않지만, 여기에서는 불소 수지(PTFE 등)가 이용되고 있다. 공동부(14)의 측면에는 공급구(16)가 돌출해서 마련되어 있고, 그 공급구(16)에는 공급 배관(17)이 접속되어 있다. 그리고, 이 공급 배관(17) 및 공급구(16)를 거쳐, 공동부(14)의 내부 공간(18)에 세정액(W1)이 공급되도록 되어 있다.As shown in FIG. 1, the nozzle main body 12 which comprises the nozzle 11 is a member formed in the shape of the cylinder which has a bottom, and the opening part is sealed in the rear end part (upper part of FIG. 1). The closing lid 13 is screwed on. This nozzle main body 12 has the cavity part 14 of the shape which tapered the edge which forms a part of flow path R1 through which washing | cleaning liquid W1 flows. Moreover, this nozzle main body 12 has the discharge port 15 which discharges the washing | cleaning liquid W1 in the cavity part 14 at the front-end | tip of the cavity part 14. As shown in FIG. The material for forming the nozzle body 12 is not particularly limited as long as it is a material having chemical resistance or heat resistance, but fluorine resin (PTFE or the like) is used here. The supply port 16 protrudes and is provided in the side surface of the cavity part 14, and the supply pipe 17 is connected to the supply port 16. As shown in FIG. Then, the cleaning liquid W1 is supplied to the internal space 18 of the cavity portion 14 via the supply pipe 17 and the supply port 16.

도 1에 도시되는 바와 같이, 노즐(11)은, 노즐 본체(12) 내에 초음파 진동자(31) 및 진동체(41)를 구비하고 있다. 본 실시 형태의 초음파 진동자(31)는, PZT 등의 압전 세라믹스를 이용하여 직경 20㎜φ의 원판모양으로 형성된 이른바 솔리드 소자이며, 200㎑ 이상의 비교적 높은 주파수(여기에서는 1㎒)의 초음파를 발생하도록 구성되어 있다. 초음파 진동자(31)의 상단면(31a) 측에는 도시하지 않는 한쌍의 전극이 형성되고, 그들 전극에는 급전(給電) 케이블(22)을 구성하는 배선(23)이 각각 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 이 급전 케이블(22)은 뚜껑(13)의 중앙부를 관통해서 노즐(11)의 외부로 인출되어 있다.As shown in FIG. 1, the nozzle 11 includes an ultrasonic vibrator 31 and a vibrating body 41 in the nozzle body 12. The ultrasonic vibrator 31 of the present embodiment is a so-called solid element formed in a disk shape having a diameter of 20 mm phi by using piezoelectric ceramics such as PZT, so as to generate ultrasonic waves having a relatively high frequency (here 1 MHz) of 200 Hz or more. Consists of. A pair of electrodes (not shown) are formed on the upper surface 31a side of the ultrasonic vibrator 31, and the wirings 23 constituting the power feeding cable 22 are electrically connected to these electrodes, respectively. The feed cable 22 extends through the central portion of the lid 13 to the outside of the nozzle 11.

본 실시 형태의 초음파 진동자(31)는 진동체(41)를 구비한 것으로 되어 있다. 진동체(41)는, 선단측으로 갈수록 가늘어지는 형상을 이루는 중실체로서, 도 2에 도시되는 바와 같이, 대략 원뿔 형상을 이루는 진동체 주부(42)와, 진동체 주부(42)의 바닥부에 마련된 원판모양의 플랜지부(43)를 가진 것으로 되어 있다. 플랜지부(43)의 직경은 초음파 진동자(31)의 직경과 동일하고, 여기에서는 20㎜φ로 되어 있다.The ultrasonic vibrator 31 of this embodiment is equipped with the vibrating body 41. As shown in FIG. The vibrating body 41 is a solid body that forms a taper shape toward the tip side. As shown in FIG. 2, the vibrating body main part 42 and the bottom of the vibrating body main part 42 have a substantially conical shape. The disk-shaped flange portion 43 is provided. The diameter of the flange part 43 is the same as the diameter of the ultrasonic vibrator 31, and is 20 mm (phi) here.

진동체(41)는 초음파 진동자(31)에 밀착 고정되어 있다. 보다 구체적으로 말하면, 진동체(41)의 기단면(41b)은, 초음파 진동자(31)의 하단면(31b)(전단면) 전체에 대해서, 내열성 접착제(47)를 거쳐 강고하게 접착되어 있다. 그 결과, 진동체(41)는 초음파 진동자(31)와 일체로 진동하도록 되어 있다. 이 진동체(41)는 진동시에 있어서의 부하로서의 역할을 하는 것이다. 이와 같은 부하가 마련되어 있으면, 초음파 진동자(31)와 세정액(W1)이 직접 접촉하는 경우에 비해, 임피던스의 변동이 작아진다고 하는 이점이 있다.The vibrator 41 is tightly fixed to the ultrasonic vibrator 31. More specifically, the base end surface 41b of the vibrating body 41 is firmly bonded to the entire lower end surface 31b (front end surface) of the ultrasonic vibrator 31 via the heat resistant adhesive 47. As a result, the vibrator 41 vibrates integrally with the ultrasonic vibrator 31. This vibrating body 41 serves as a load during vibration. When such a load is provided, there exists an advantage that the fluctuation of an impedance becomes small compared with the case where the ultrasonic vibrator 31 and the washing | cleaning liquid W1 directly contact.

본 실시 형태의 진동체(41)는, 내약품성 및 내열성을 가지는 비금속 무기 재료로 이루어지고, 여기에서는 석영으로 이루어진다. 석영은 적절한 내약품성 및 내열성을 가지는 것에 더하여, 초음파를 효율좋게 전달시키는 것이 가능하기 때문에, 진동체(41)의 형성 재료로서 적합하기 때문이다. 여기서 「내약품성」이란, 실리콘 웨이퍼(2)의 세정에 이용하는 바와 같은 강산성 혹은 강알칼리의 약액에 노출되어도 부식 등이 일어나지 않는 것을 의미하고 있다. 또, 여기서 「내열성」이란, 예를 들면 상기의 강산성 혹은 강알칼리의 약액을 100℃ 이상(바람직하게는 150℃ 이상)으로 가열해서 사용한 경우이더라도, 부식, 용융, 변성 등이 일어나지 않는 것을 의미하고 있다. 또한, 실리콘 웨이퍼(2)를 세정하는 세정액(W1)으로서 이용하는 강산성 혹은 강알칼리의 약액으로서는, 예를 들면, 황산과 과산화 수소와의 혼합액, 염산과 과산화 수소와의 혼합액, 불산과 과산화 수소와의 혼합액, 암모니아와 과산화 수소와의 혼합액 등이 있고, 이들은 발포성을 가지고 있다. 여기에서는, 강산성의 약액인 황산과 과산화 수소와의 혼합액을 세정액(W1)으로서 사용하고 있다.The vibrating body 41 of this embodiment consists of a nonmetallic inorganic material which has chemical resistance and heat resistance, and consists of quartz here. This is because quartz is suitable as a material for forming the vibrating body 41 because it can transmit ultrasonic waves efficiently in addition to having appropriate chemical resistance and heat resistance. Here, "chemical resistance" means that corrosion or the like does not occur even when exposed to a strong acid or strong alkaline chemical solution used for cleaning the silicon wafer 2. In addition, "heat resistance" means here that even if it uses, for example, the strong acidic or strong alkali chemical liquid heated to 100 degreeC or more (preferably 150 degreeC or more), it means that corrosion, melting, and denaturation do not occur. . Moreover, as a strong acid or strong alkali chemical liquid used as the washing | cleaning liquid W1 which wash | cleans the silicon wafer 2, For example, the mixed liquid of sulfuric acid and hydrogen peroxide, the mixed liquid of hydrochloric acid and hydrogen peroxide, the mixed liquid of hydrofluoric acid and hydrogen peroxide And a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide, and these have foaming properties. Here, the mixed liquid of sulfuric acid and hydrogen peroxide which is a strongly acidic chemical liquid is used as the washing liquid W1.

도 1에 도시되는 바와 같이, 노즐 본체(12)의 공동부(14)의 내벽면에 있어서 공급구(16)의 바로 상측의 위치에는 단차부(段部)(19)가 형성되어 있고, 그 단차부(19) 근방에는 진동체(41)를 하측에 구비는 초음파 진동자(31)가 배치되어 있다. 보다 구체적으로 말하면, 상기 단차부(19) 상에는 링모양의 패킹(21)이 배치됨과 동시에, 그 패킹(21) 상에는 진동체(41)의 플랜지부(43)를 거쳐 초음파 진동자(31)의 하단면(31b) 측의 외주부가 재치(載置)되어 있다. 한편, 초음파 진동자(31)의 상단면(31a)측의 외주부에는, 뚜껑(13)의 일부분을 이루는 슬리브 형상의 압압부(押壓部)(13a)가 맞닿아 있다. 그 결과, 초음파 진동자(31) 및 진동체(41)가, 패킹(21)과 압압부(13a)에 의해 상하 방향으로부터 협지된 상태로 유지 고정되어 있다. 그 결과, 공동부(14)의 기단측에 초음파 진동자(31)가 배치된 상태로 되어 있다.As shown in FIG. 1, a step 19 is formed at a position just above the supply port 16 on the inner wall surface of the cavity 14 of the nozzle body 12. In the vicinity of the step portion 19, an ultrasonic vibrator 31 having a vibrating body 41 on the lower side is disposed. More specifically, the ring-shaped packing 21 is disposed on the stepped portion 19, and the lower end of the ultrasonic vibrator 31 passes through the flange portion 43 of the vibrating body 41 on the packing 21. The outer peripheral part on the side of the surface 31b is mounted. On the other hand, the sleeve-shaped pressing part 13a which forms a part of the lid 13 abuts on the outer peripheral part of the upper end surface 31a side of the ultrasonic vibrator 31. As a result, the ultrasonic vibrator 31 and the vibrating body 41 are held and fixed in the state sandwiched from the up-down direction by the packing 21 and the press part 13a. As a result, the ultrasonic vibrator 31 is arrange | positioned at the base end side of the cavity part 14. As shown in FIG.

도 1에 도시되는 바와 같이, 이 진동체(41)는, 공동부(14)의 내부 공간(18)의 절반 이상의 용적을 점유하는 것이고, 바람직하게는 내부 공간의 60% 이상 95% 이하의 용적을 점유하고 있는 것이 좋다. 상기의 점유 용적 비율이 너무 작으면, 부하로서의 기능을 충분히 발휘하는 것이 어려워질 뿐만 아니라, 진동체(41)에 의해서 공동부(14)의 내부 공간(18)의 대부분을 확실하게 메울 수 없어, 유입 개시부터 매우 단시간 동안에 내부 공간(18) 내를 세정액(W1)으로 채우는 것이 어려워진다. 반대로, 상기의 점유 용적 비율이 너무 크면, 진동체(41)의 외표면과 공동부(14)의 내벽면 사이의 틈새(46)가 좁아져, 세정액(W1)이 흐르기 어려워지는 결과, 세정액(W1)의 유량을 확보할 수 없게 될 우려가 있다. 이와 같은 사정을 감안해서, 본 실시 형태에서는 상기의 점유 용적 비율을 약 70% 정도로 설정하고 있다. 그 결과, 수 ㎜ 정도로서 대략 일정한 크기의 틈새(46)가 진동체(41)의 외표면과 공동부(14)의 내벽면 사이에 확보되어 있다. 그리고, 세정액(W1)은 이 틈새(46)를 거쳐 흐르는 것이 가능하게 되어 있다.As shown in FIG. 1, the vibrating body 41 occupies at least half of the volume of the internal space 18 of the cavity 14, and preferably, 60% or more and 95% or less of the internal space. It is good to occupy. If the above-mentioned occupancy volume ratio is too small, it becomes difficult to fully exhibit the function as a load, and the vibrating body 41 cannot reliably fill most of the internal space 18 of the cavity 14, It is difficult to fill the interior space 18 with the cleaning liquid W1 for a very short time from the start of the inflow. On the contrary, if said occupation volume ratio is too large, the clearance 46 between the outer surface of the vibrating body 41 and the inner wall surface of the cavity part 14 will become narrow, and the cleaning liquid W1 will become difficult to flow, and the cleaning liquid ( There is a possibility that the flow rate of W1) cannot be secured. In view of such circumstances, in the present embodiment, the occupancy volume ratio is set to about 70%. As a result, a clearance 46 having a substantially constant size of about several millimeters is secured between the outer surface of the vibrating body 41 and the inner wall surface of the cavity 14. And the cleaning liquid W1 can flow through this clearance 46.

도 3은, 본 실시 형태의 유수식 초음파 세정기(1)에 있어서의 전기적 구성 등을 설명하기 위한 블록도이다. 이 유수식 초음파 세정기(1)는, 세정액 공급 장치(51), 초음파 발진기(61) 및 초음파 제어 장치(62)를 구비하고 있다. 세정액 공급 장치(51)는, 세정액(W1)을 저류(貯留)하는 세정액 탱크(52)와, 그 세정액 탱크(52)에 접속된 펌프(53)를 가지고 있다. 세정액 공급 장치(51)는, 공급 배관(17)을 거쳐 노즐(11)의 공급구(16)에 접속되어 있다. 그리고, 이 펌프(53)를 구동하는 것에 의해, 노즐(11)의 공동부(14)의 내부 공간(18)에 세정액 탱크(52) 내의 세정액(W1)이 공급되도록 되어 있다.3 is a block diagram for explaining an electrical configuration and the like in the flow type ultrasonic cleaner 1 of the present embodiment. This flow type ultrasonic cleaner 1 includes a cleaning liquid supply device 51, an ultrasonic oscillator 61, and an ultrasonic control device 62. The washing | cleaning liquid supply apparatus 51 has the washing | cleaning liquid tank 52 which stores the washing | cleaning liquid W1, and the pump 53 connected to the washing | cleaning liquid tank 52. As shown in FIG. The cleaning liquid supply device 51 is connected to the supply port 16 of the nozzle 11 via a supply pipe 17. By driving the pump 53, the cleaning liquid W1 in the cleaning liquid tank 52 is supplied to the internal space 18 of the cavity 14 of the nozzle 11.

초음파 발진기(61)는, 노즐(11)에 마련된 초음파 진동자(31)와 급전 케이블(22)를 거쳐 전기적으로 접속되어 있다. 초음파 발진기(61)는, 소정의 발진 주파수(여기에서는 1㎒)의 구동 신호를 출력함으로써 초음파 진동자(31)를 구동한다. 그 결과, 초음파 진동자(31)는, 초음파 발진기(61)의 발진 주파수에 따른 초음파를 발생하도록 되어 있다.The ultrasonic oscillator 61 is electrically connected via the ultrasonic vibrator 31 and the power feeding cable 22 provided in the nozzle 11. The ultrasonic oscillator 61 drives the ultrasonic vibrator 31 by outputting a drive signal having a predetermined oscillation frequency (here, 1 MHz). As a result, the ultrasonic vibrator 31 is configured to generate ultrasonic waves corresponding to the oscillation frequency of the ultrasonic oscillator 61.

초음파 제어 장치(62)는, CPU(63), ROM(64), RAM(65) 등으로 이루어지는 주지의 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 초음파 발진기(61) 및 펌프(53)를 제어하도록 되어 있다.The ultrasonic control apparatus 62 is comprised by the well-known computer which consists of CPU63, ROM64, RAM65, etc., and controls the ultrasonic oscillator 61 and the pump 53. FIG.

도 4는, 노즐(11)의 사용시의 설치 상태를 설명하기 위한 개략 사시도이다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 노즐(11)은, 피세정물인 실리콘 웨이퍼(2)의 외주부 근방의 상방에서 기울기 하방을 향하도록 해서 설치됨과 동시에, 도시하지 않는 노즐 지지체에 대해서 고정된다.4 is a schematic perspective view for explaining an installation state when the nozzle 11 is in use. As shown in FIG. 4, the nozzle 11 is provided so that the inclination may be downward from the upper vicinity of the outer peripheral part of the silicon wafer 2 which is to-be-cleaned object, and is fixed with respect to the nozzle support body which is not shown in figure.

이 유수식 초음파 세정기(1)를 이용한 초음파 세정 방법은 이하 대로이다. 상기와 같이 노즐(11)을 설치한 상태에서, 도시하지 않는 개시 스위치를 온하고, 유수식 초음파 세정기(1)를 작동시킨다. 그러면, 초음파 제어 장치(62)로부터의 제어 신호에 의해 초음파 발진기(61)가 동작을 개시하고, 초음파 진동자(31)에 구동 신호를 출력한다. 그 결과, 초음파 진동자(31)가 초음파 진동함과 동시에, 초음파 진동자(31)에 밀착 고정되어 있는 진동체(41)도 그것과 일체적으로 초음파 진동한다. 초음파 발진기(61)의 동작 개시부터 수 초후, 초음파 제어 장치(62)로부터의 제어 신호에 의해 펌프(53)가 동작을 개시하고, 세정액 탱크(52) 내의 세정액(W1)을 노즐(11)을 향해 압송한다. 그러면, 노즐(11)의 공급구(16)로부터 공동부(14) 내에 들어간 세정액(W1)은, 진동체(41)의 외표면과 공동부(14)의 내벽면과의 틈새(46)를 흐르고, 노즐(11)의 선단측에 있는 토출구(15)를 향해 이동한다. 그리고 그 이동 시에, 초음파 진동하는 진동체(41)에 의해서 세정액(W1)에 초음파가 중첩된다. 초음파가 중첩된 세정액(W1)은, 토출구(15)로부터 유수로서 토출되고, 그 하방에 있는 실리콘 웨이퍼(2)의 표면이 세정액(W1)에 노출되어, 초음파 세정된다. 또한, 노즐(11)의 선단으로부터의 유량은, 특별히 한정되지 않고 피세정물의 사이즈나 종류 등에 따라 적당히 설정되지만, 본 실시 형태에서는 예를 들면 0.1L/min∼0.5L/min 정도로 되도록 설정된다.The ultrasonic cleaning method using this flow type ultrasonic cleaner 1 is as follows. In the state where the nozzle 11 is installed as described above, the start switch (not shown) is turned on to operate the flow type ultrasonic cleaner 1. Then, the ultrasonic oscillator 61 starts operation by the control signal from the ultrasonic control apparatus 62, and outputs a drive signal to the ultrasonic vibrator 31. FIG. As a result, the ultrasonic vibrator 31 vibrates ultrasonically, and the vibrating body 41 tightly fixed to the ultrasonic vibrator 31 also vibrates ultrasonically integrally therewith. After a few seconds from the start of the operation of the ultrasonic oscillator 61, the pump 53 starts operation by a control signal from the ultrasonic control device 62, and the cleaning liquid W1 in the cleaning liquid tank 52 is opened by the nozzle 11. I send it toward you. Then, the cleaning liquid W1 introduced into the cavity 14 from the supply port 16 of the nozzle 11 fills the gap 46 between the outer surface of the vibrating body 41 and the inner wall surface of the cavity 14. It flows and moves toward the discharge port 15 at the tip side of the nozzle 11. At the time of the movement, the ultrasonic waves are superposed on the cleaning liquid W1 by the vibrating body 41 which vibrates ultrasonically. The washing liquid W1 in which the ultrasonic waves are superposed is discharged from the discharge port 15 as flowing water, and the surface of the silicon wafer 2 under the exposed portion is exposed to the washing liquid W1 and ultrasonically cleaned. In addition, although the flow volume from the front-end | tip of the nozzle 11 is not specifically limited, Although it sets suitably according to the size, a kind, etc. of the to-be-cleaned object, in this embodiment, it is set so that it may be about 0.1 L / min-about 0.5 L / min, for example.

따라서, 본 실시 형태에 의하면 이하의 효과를 얻을 수가 있다.Therefore, according to this embodiment, the following effects can be acquired.

(1) 본 실시 형태의 유수식 초음파 세정기(1)에서는, 진동체(41)의 외표면과 공동부(14)의 내벽면과의 틈새(46)를 거쳐 흐르는 세정액(W1)이 토출구(15)로부터 유수로서 토출된다. 그리고 그 토출시에, 초음파 진동자(31) 및 진동체(41)에 의해서 세정액(W1)에 초음파가 중첩된다. 이 경우, 초음파 진동자(31)에 밀착 고정된 진동체(41)에 의해서, 공동부(14)의 내부 공간(18)의 대부분이 미리 메워져 있기 때문에, 유입 개시부터 매우 단시간 동안에 공동부(14) 내가 세정액(W1)으로 채워진다. 따라서, 세정액(W1)의 공급 개시와 거의 동시에 초음파를 시동하는 것이 가능해진다. 또, 초음파 진동자(31)에 밀착 고정된 진동체(41)는 진동시에 부하로 되기 때문에, 공동부(14) 내가 세정액(W1)으로 채워져 있지 않은 상태에서 초음파 진동자(31)를 구동했다고 해도, 무부하로 물없는 가열을 행했을 때만큼 단시간에는 발열하지 않는다. 그러므로, 단시간이라면 물없는 가열을 허용할 수가 있다. 또한, 진동체(41)는 내약품성 및 내열성을 가지는 비금속 무기 재료로 이루어지는 것이기 때문에, 세정력을 높이기 위해서, 예를 들면 부식성이 강한 세정액(W1)을 가열한 상태에서 사용하는 것이 가능해진다. 또, 본 실시 형태에 의하면, 반도체 세정용의 발포성 약액의 사용이 가능해질 뿐만 아니라, 그 사용량이 적어도 되기 때문에, 세정 코스트의 저감을 도모할 수가 있다. 게다가, 폐수의 양도 줄일 수 있기 때문에, 환경에 미치는 영향도 작다고 하는 이점이 있다.(1) In the flowing type ultrasonic cleaner 1 of the present embodiment, the cleaning liquid W1 flowing through the gap 46 between the outer surface of the vibrating body 41 and the inner wall surface of the cavity 14 is discharged to the outlet 15. Is discharged as flowing water from. At the time of discharge, the ultrasonic waves are superposed on the cleaning liquid W1 by the ultrasonic vibrator 31 and the vibrating body 41. In this case, since the majority of the internal space 18 of the cavity 14 is filled in advance by the vibrating body 41 closely fixed to the ultrasonic vibrator 31, the cavity 14 for a very short time from the start of the inflow. I am filled with the washing | cleaning liquid W1. Therefore, it becomes possible to start the ultrasonic wave almost simultaneously with the start of supply of the cleaning liquid W1. In addition, since the vibrating body 41 tightly fixed to the ultrasonic vibrator 31 becomes a load at the time of vibration, even if the cavity 14 is driven by the ultrasonic vibrator 31 without being filled with the cleaning liquid W1, It does not generate heat in a short time as it is without water-free heating. Therefore, water-free heating can be allowed for a short time. Further, since the vibrating body 41 is made of a nonmetallic inorganic material having chemical resistance and heat resistance, in order to increase the cleaning power, for example, the vibrating cleaning liquid W1 can be used in a heated state. Moreover, according to this embodiment, not only the foamable chemical liquid for semiconductor washing can be used, but since the usage-amount is minimum, the washing | cleaning cost can be reduced. In addition, since the amount of wastewater can be reduced, there is an advantage that the effect on the environment is small.

(2) 본 실시 형태에서는, 진동체(41)는 선단측으로 갈수록 가늘어지는 형상을 이루는 중실체이고, 진동체(41)의 기단면(41b)은 초음파 진동자(31)의 하단면(31b)의 대략 전체에 대해서 밀착 고정되어 있다. 따라서, 진동체(41)가 초음파 진동자(31)에 강고하게 밀착 고정된 상태로 할 수 있음과 동시에, 초음파 진동자(31)의 진동을 진동체(41)에 확실하게 또한 효율좋게 전달할 수가 있다.(2) In this embodiment, the vibrating body 41 is a solid body which becomes thin toward the front end side, and the base end surface 41b of the vibrating body 41 is the lower end surface 31b of the ultrasonic vibrator 31. It is closely fixed about the whole. Therefore, the vibrating body 41 can be firmly fixedly fixed to the ultrasonic vibrator 31, and the vibration of the ultrasonic vibrator 31 can be transmitted to the vibrating body 41 reliably and efficiently.

(3) 본 실시 형태에서는, 진동체(41)는 원뿔체의 형상을 이루는 진동체 주부(42)를 가지고 있다. 이 때문에, 진동체(41)의 선단에 초음파를 집중시키기 쉬워짐과 동시에, 끝이 가늘어지는 형상의 공동부(14)의 내벽면과의 사이에 크기가 대략 일정한 틈새(46)를 형성하기 쉬워진다.(3) In this embodiment, the vibrating body 41 has the vibrating body main part 42 which forms the shape of a cone. For this reason, it is easy to concentrate an ultrasonic wave at the front-end | tip of the vibrating body 41, and it is easy to form the clearance 46 with a substantially constant magnitude | size between the inner wall surface of the cavity part 14 which has a tapering shape. Lose.

(4) 본 실시 형태에서는, 진동체(41)의 기단면(41b)은, 초음파 진동자(31)의 하단면(31b)에 대해서 내열성 접착제(47)를 거쳐 접착되어 있다. 따라서, 진동체(41)와 초음파 진동자(31)와의 접합 부분이 열에 강해지기 때문에, 물없는 가열에 대한 내성이 향상하여, 초음파 진동자(31)가 파손되기 어려워진다.(4) In this embodiment, the base end surface 41b of the vibrating body 41 is adhered to the lower end surface 31b of the ultrasonic vibrator 31 via the heat resistant adhesive 47. Therefore, since the joint portion between the vibrating body 41 and the ultrasonic vibrator 31 becomes stronger in heat, resistance to heating without water is improved, and the ultrasonic vibrator 31 is less likely to be damaged.

(5) 본 실시 형태에서는, 틈새(46)의 크기는 대략 일정하기 때문에, 비교적 큰 진동체(41)를 이용한 경우이더라도 틈새(46)를 거쳐 세정액(W1)을 순조롭게 토출구(15)로 이끌 수가 있다. 또, 비교적 큰 진동체(41)로서, 공동부(14)의 내부 공간(18)의 60% 이상 95% 이하의 용적을 점유하는 것을 사용하고 있기 때문에, 세정액(W1)의 유량을 어느 정도 확보한 다음에, 진동체(41)에 의해서 내부 공간(18)의 대부분을 확실하게 메움과 동시에, 진동체(41)를 충분한 부하로서 기능시킬 수가 있다.(5) In the present embodiment, since the size of the gap 46 is substantially constant, even when a relatively large vibrating body 41 is used, the cleaning liquid W1 can be smoothly led to the discharge port 15 through the gap 46. have. In addition, since a relatively large vibrating body 41 is used which occupies 60% or more and 95% or less of the volume of the internal space 18 of the cavity portion 14, the flow rate of the cleaning liquid W1 is ensured to some extent. Then, the vibrating body 41 can reliably fill most of the internal space 18, and the vibrating body 41 can function as a sufficient load.

(6) 본 실시 형태에서는, 유수식 초음파 세정기(1)를 이용함과 동시에, 피세정물을 실리콘 웨이퍼(2)로 하고, 실리콘 웨이퍼(2)의 세정에 적합한 발포성의 약액을 세정액(W1)으로 해서, 초음파 세정을 행하고 있다. 이 경우에서도 발포성의 약액에 초음파를 확실하게 중첩시킬 수 있기 때문에, 화학적 작용 및 물리적인 작용의 양쪽에 의해서, 실리콘 웨이퍼(2)를 효율좋게 확실하게 세정할 수가 있다.(6) In this embodiment, while using the flow type ultrasonic cleaner 1, the object to be cleaned is the silicon wafer 2, and the foamable chemical liquid suitable for cleaning the silicon wafer 2 is used as the cleaning liquid W1. Ultrasonic cleaning is performed. Also in this case, since the ultrasonic waves can be superimposed reliably on the expandable chemical liquid, the silicon wafer 2 can be cleaned efficiently and reliably by both chemical and physical actions.

또한, 본 발명의 각 실시 형태는 이하와 같이 변경해도 좋다.In addition, you may change each embodiment of this invention as follows.

·상기 실시 형태의 노즐(11)은, 대략 원뿔 형상을 이루는 진동체 주부(42)를 가지는 것이었지만, 대략 원뿔 형상 대신에, 예를 들면, 대략 삼각뿔, 대략 사각뿔, 대략 육각뿔, 대략 팔각뿔 등의 각뿔 형상을 이루는 진동체 주부(42)를 가지는 것으로 해도 물론 좋다.Although the nozzle 11 of the said embodiment had the vibrating body main part 42 which forms a substantially conical shape, For example, instead of a substantially cone shape, it is a substantially triangular pyramid, about square pyramid, about hexagonal pyramid, etc. It is of course also possible to have the vibrating body main part 42 forming a pyramid shape of the shape.

·상기 실시 형태의 노즐(11)의 경우, 진동체(41)가 대략 원뿔 형상을 이루는 진동체 주부(42)를 가지고 있었지만, 진동체 주부(42)의 형상은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 5에 도시하는 다른 실시 형태의 노즐(11A)과 같은 형상으로 해도 좋다. 이 노즐(11A)의 진동체(41A)의 경우, 진동체 주부(42A)의 기단측 절반이 원기둥 형상을 이루고 있으며, 선단측 절반이 대략 원뿔 형상을 이루고 있다. 그 결과, 상기 실시 형태의 것보다도 더 틈새(46)가 일정한 크기로 되어 있다. 또, 도 6에 도시하는 다른 실시 형태의 노즐(11B)과 같은 형상으로 해도 좋다. 이 노즐(11B)의 진동체(41B)의 경우, 진동체 주부(42B)의 기단측 절반이 원기둥 형상을 이루고 있으며, 선단측 절반이 반구 형상을 이루고 있다. 게다가, 도 7에 도시하는 다른 실시 형태의 노즐(11C)과 같은 형상으로 해도 좋다. 이 노즐(11C)의 진동체(41C)의 경우, 진동체 주부(42C)는 단차모양으로 형성되어 있고, 선단측으로 갈수록 가늘게 되어 있다.In the nozzle 11 of the above embodiment, the vibrating body 41 has a vibrating body main part 42 having a substantially conical shape, but the shape of the vibrating body main part 42 is not limited to this. For example, it is good also as a shape like 11 A of nozzles of other embodiment shown in FIG. In the vibrating body 41A of the nozzle 11A, the proximal end half of the vibrating body main part 42A has a cylindrical shape, and the distal end side half has a substantially conical shape. As a result, the clearance 46 is more constant than the thing of the said embodiment. Moreover, it is good also as a shape similar to the nozzle 11B of other embodiment shown in FIG. In the case of the vibrating body 41B of this nozzle 11B, the base end side half of the vibrating body main part 42B has comprised the cylinder shape, and the front half side has the hemispherical shape. In addition, it is good also as a shape similar to the nozzle 11C of other embodiment shown in FIG. In the vibrating body 41C of this nozzle 11C, the vibrating body main part 42C is formed in step shape, and becomes thinner toward the front end side.

·상기 실시 형태에서는, 진동체(41)가 플랜지부(43)를 가지는 것이었지만, 플랜지부(43)는 필수 구조는 아니기 때문에 생략되어도 좋다.In the above embodiment, the vibrating body 41 has the flange portion 43, but the flange portion 43 may be omitted because it is not an essential structure.

·상기 실시 형태에서는, 진동체(41)가 석영제였지만, 석영 대신에, 석영 이외의 광물계 재료(예를 들면 사파이어 등)를 이용하여 진동체(41)를 형성해도 좋다. 또, 광물계 재료 이외의 비금속 무기 재료인 세라믹 재료(예를 들면 알루미나, 티타니아, 실리카, 탄화 규소 등)를 이용하여 진동체(41)를 형성해도 좋다.In the above embodiment, the vibrating body 41 is made of quartz, but instead of quartz, the vibrating body 41 may be formed using mineral materials other than quartz (for example, sapphire or the like). In addition, the vibrating body 41 may be formed using a ceramic material (for example, alumina, titania, silica, silicon carbide, etc.) other than the mineral-based material.

·상기 실시 형태에서는, 내열성 접착제(47)를 이용하여 진동체(41)의 기단면(41b)과 초음파 진동자(31)의 하단면(31b)을 접합했지만, 내열성 접착제(47) 이외의 접착제로 이들을 접합해도 좋다. 혹은, 접착제를 이용한 접착 이외의 수법에 의해 이들을 접합해도 물론 좋다.In the above embodiment, the base end surface 41b of the vibrating body 41 and the lower end surface 31b of the ultrasonic vibrator 31 are bonded to each other using the heat resistant adhesive 47, but with an adhesive other than the heat resistant adhesive 47. You may join these. Or you may join these by methods other than adhesion using an adhesive agent.

·상기 실시 형태에서는, 세정액(W1)으로서 발포성의 약액을 이용하여 실리콘 웨이퍼(2)의 초음파 세정을 행했지만, 비발포성의 약액(예를 들면 초순수(超純水) 등)을 이용하여 초음파 세정을 행해도 물론 좋다.In the above embodiment, ultrasonic cleaning of the silicon wafer 2 is performed using the foamable chemical liquid as the cleaning liquid W1, but ultrasonic cleaning is performed using a non-foamable chemical liquid (e.g., ultrapure water). Of course, you may.

·상기 실시 형태에서는, 유수식 초음파 세정기(1)를 이용하여 실리콘 웨이퍼(2)의 초음파 세정을 행하는 예를 나타냈지만, 실리콘 웨이퍼(2) 이외의 것, 예를 들면 다이싱 블레이드 등과 같은 반도체 제조용 툴의 초음파 세정을 행해도 좋다. 또, 실리콘 웨이퍼(2)나 다이싱 블레이드 등과 같은 판모양물(板狀物)에만 한하지 않고, 여러 가지 형상의 것을 피세정물로 해도 좋다.In the above embodiment, an example in which ultrasonic cleaning of the silicon wafer 2 is performed using the flow type ultrasonic cleaner 1 is performed, but a tool for manufacturing a semiconductor other than the silicon wafer 2, for example, a dicing blade or the like. Ultrasonic cleaning may be performed. In addition, not only a plate-like thing, such as the silicon wafer 2 and a dicing blade, but a various thing may be used as a to-be-cleaned object.

1…유수식 초음파 세정기
2…피세정물로서의 실리콘 웨이퍼
11, 11A, 11B, 11C…유수식 초음파 세정기 노즐
12…노즐 본체
14…공동부
15…토출구
17…공급배관
18…내부 공간
31…초음파 진동자
31b…(초음파 진동자의) 전단면으로서의 하단면
41, 41A, 41B, 41C…진동체
42, 42A, 42B, 42C…진동체 주부
46…틈새
51…세정액 공급 장치
61…초음파 발진기
W1…세정액
One… Flow Type Ultrasonic Cleaner
2… Silicon Wafer as Cleanser
11, 11A, 11B, 11C... Flow Type Ultrasonic Cleaner Nozzle
12... Nozzle body
14... Joint
15... Outlet
17... Supply piping
18... Interior space
31... Ultrasonic oscillator
31b... Lower surface as shear surface (of ultrasonic oscillator)
41, 41A, 41B, 41C... Vibrating body
42, 42A, 42B, 42C... Vibrating housewife
46... gap
51... Cleaning liquid supply device
61... Ultrasonic oscillator
W1... Cleaning solution

Claims (9)

초음파를 중첩시킨 세정액을 유수(流水)로서 토출함으로써 피세정물을 초음파 세정하는 유수식 초음파 세정기 노즐로서,
상기 세정액이 흐르는 유로의 일부를 이루는 끝이 가늘어지는 형상(先細形狀)의 공동부를 가지고, 상기 공동부 내의 상기 세정액을 토출하는 토출구를 상기 공동부의 선단에 가지는 노즐 본체와,
상기 공동부의 기단측에 배치된 판모양의 초음파 진동자와,
내약품성을 가지는 비금속 무기 재료로 이루어지고, 상기 초음파 진동자의 전단면에 밀착 고정되고, 상기 공동부의 내부 공간의 절반 이상의 용적을 점유하는 진동체
를 구비하며,
상기 진동체의 외표면과 상기 공동부의 내벽면과의 틈새를 거쳐, 상기 세정액이 흐르도록 구성되어 있는
것을 특징으로 하는 유수식 초음파 세정기 노즐.
A flowing type ultrasonic cleaner nozzle for ultrasonically cleaning a substance to be cleaned by discharging the washing liquid superimposed with ultrasonic waves as flowing water,
A nozzle body having a cavity having a tapered shape forming a part of a flow path through which the cleaning liquid flows, and having a discharge port for discharging the cleaning liquid in the cavity at the tip of the cavity;
A plate-shaped ultrasonic vibrator disposed at the proximal end of the cavity portion,
A vibrating body made of a nonmetallic inorganic material having chemical resistance, closely fixed to the front end face of the ultrasonic vibrator, and occupying at least half the volume of the internal space of the cavity part.
Equipped with,
The cleaning liquid flows through a gap between an outer surface of the vibrating body and an inner wall surface of the cavity portion.
Flow-type ultrasonic cleaner nozzle, characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 진동체는 선단측으로 갈수록 가늘어지는 형상을 이루는 중실체(中實體)이고, 상기 진동체의 기단면은 상기 초음파 진동자의 상기 전단면의 대략 전체에 대해서 밀착 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 유수식 초음파 세정기 노즐.
The method of claim 1,
The vibrating body is a solid body which forms a shape that becomes thinner toward the tip side, and the proximal end surface of the vibrating body is closely fixed to almost the entire shear surface of the ultrasonic vibrator. Nozzle.
제 2 항에 있어서,
상기 진동체는, 뿔체의 형상을 이루는 진동체 주부(主部)를 가지는 것을 특징으로 하는 유수식 초음파 세정기 노즐.
The method of claim 2,
The vibrating body has a vibrating body main part which forms the shape of a horn body.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진동체는, 석영제인 것을 특징으로 하는 유수식 초음파 세정기 노즐.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The vibrating body is made of quartz, the flow type ultrasonic cleaner nozzle.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진동체의 상기 기단면은, 상기 초음파 진동자의 상기 전단면에 대해서 내열성 접착제를 거쳐 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 유수식 초음파 세정기 노즐.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The proximal end surface of the vibrating body is adhered to the shear surface of the ultrasonic vibrator via a heat resistant adhesive agent.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 틈새의 크기는 대략 일정한 것을 특징으로 하는 유수식 초음파 세정기 노즐.
The method according to any one of claims 1 to 5,
Flow-type ultrasonic cleaner nozzle, characterized in that the size of the gap is approximately constant.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진동체는, 상기 공동부의 내부 공간의 60% 이상 95% 이하의 용적을 점유하는 것을 특징으로 하는 유수식 초음파 세정기 노즐.
The method according to any one of claims 1 to 6,
And the vibrating body occupies a volume of 60% or more and 95% or less of the internal space of the cavity.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 노즐과, 상기 노즐의 상기 공동부 내에 상기 세정액을 공급하는 세정액 공급 장치와, 상기 노즐의 상기 초음파 진동자를 구동시키는 초음파 발진기를 구비한 것을 특징으로 하는 유수식 초음파 세정기.The nozzle of any one of Claims 1-7, the cleaning liquid supply apparatus which supplies the said cleaning liquid in the said cavity part of the said nozzle, and the ultrasonic oscillator which drives the said ultrasonic vibrator of the said nozzle, It characterized by the above-mentioned. Flow type ultrasonic cleaner. 제 8 항에 기재된 유수식 초음파 세정기를 이용하여 피세정물을 세정하는 방법으로서, 상기 피세정물이 반도체 웨이퍼 또는 반도체 제조용 툴이고, 상기 세정액이 상기 반도체 웨이퍼 또는 반도체 제조용 툴을 세정하기 위한 발포성의 약액인 것을 특징으로 하는 초음파 세정 방법.A method of cleaning an object to be cleaned using the flow type ultrasonic cleaner according to claim 8, wherein the object to be cleaned is a semiconductor wafer or a tool for manufacturing a semiconductor, and the cleaning liquid is a foamable chemical liquid for cleaning the semiconductor wafer or a tool for manufacturing a semiconductor. Ultrasonic cleaning method characterized by the above-mentioned.
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