KR20200012835A - Flow type ultrasonic cleaner and its nozzle, ultrasonic cleaning method - Google Patents
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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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
(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
(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
(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
(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
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
·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
·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
·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
·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
·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
·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
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…세정액One… 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)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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