JPH09199466A - 基板洗浄ノズル及び基板の洗浄方法 - Google Patents

基板洗浄ノズル及び基板の洗浄方法

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JPH09199466A
JPH09199466A JP533796A JP533796A JPH09199466A JP H09199466 A JPH09199466 A JP H09199466A JP 533796 A JP533796 A JP 533796A JP 533796 A JP533796 A JP 533796A JP H09199466 A JPH09199466 A JP H09199466A
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Yuji Fukazawa
雄二 深澤
Itsuro Ishizaki
逸郎 石崎
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Abstract

(57)【要約】 【課題】基板上に付着した多様な粒径のパーティクルを
効率良く除去する基板洗浄ノズル及び基板の洗浄方法を
提供すること。 【解決手段】基板洗浄ノズル8に、各々異なる周波数を
有する超音波を発し、洗浄液入口1より注入された洗浄
液に超音波を印加する振動子2,3を具備する。また、
振動子2,3の真ん中から発する1番強度が大きい超音
波の各々の照射方向の延長線上の交点が、基板11上に
来るように反射板6を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板洗浄装置に取
り付けられた基板洗浄ノズル及び基板の洗浄方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図10は、従来の基板洗浄ノズルを横面
から見た断面図である。ノズル53において洗浄液入口
52より注入された洗浄液は、単一の周波数を有する振
動子51より下方に発振された超音波が印加されて噴出
口54より半導体基板上に噴出される。この超音波と基
板上に付着しているパーティクルが共振することによっ
て、効果的にパーティクルを除去することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】除去できるパーティク
ルの粒径及び材料は、印加する超音波の周波数による。
その一例として、半導体シリコン基板上の酸化膜をパー
ティクルとし、周波数f=1.5MHzの場合のパーテ
ィクルの粒径と除去率の関係を図11に示す。図11の
横軸はパーティクルの粒径(μm)、縦軸はパーティク
ルの除去率(%)である。図11をみると、粒径が0.
4及び0.8(μm)であるパーティクルは効率良く除
去されるが、それ以外の粒径のパーティクルに関しては
除去率が低くなってしまう。つまり、一定の周波数によ
って効率良く除去できるパーティクルの粒径は限定され
てしまうことになる。パーティクルを共振させ効率良く
除去するためには、パーティクルの粒径は、印加する超
音波の波長の1/(2n)倍(nは整数)であるという
相関関係を満足させる必要がある。また、nがあまり大
きくなると除去効果は徐々に下降してしまう。
【0004】従って、1種類の周波数で効率良く除去で
きるパーティクルの粒径には制限があり、超音波による
共振では除去されにくい粒径が存在してしまうという問
題がある。
【0005】本発明は、上記のような事情を考慮したも
のであり、例えば半導体シリコン基板上に付着した酸化
シリコン等の多様な粒径のパーティクルを効果的に除去
することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板を洗浄するための洗浄液を注入する洗
浄液入口と、各々異なる周波数を有する超音波を発し、
前記洗浄液に前記超音波を印加する2つの振動子と、前
記超音波が印加された前記洗浄液を前記基板上に噴出す
る洗浄液噴出口とを具備したことを特徴とするものであ
る。
【0007】また、前記異なる2つの共振周波数は、一
方の周波数の波長が他方の周波数の波長の偶数倍以外で
あることが好ましい。更に、前記振動子から発した超音
波のうち、最も強度が大きい部分を基板上に照射するよ
うに反射させる反射板を具備してもよい。
【0008】また、反射板の代わりに、反射及び透過さ
せる手段を具備してもよい。また、上記基板洗浄ノズル
を用いた基板洗浄方法としては、2つ以上の異なる周波
数を有する超音波を洗浄液に印加する工程と、前記洗浄
液を基板上に噴出し、付着しているパーティクルを除去
する工程とを具備したことを特徴とするものである。そ
こで、特に前記基板が半導体シリコン基板であり、前記
パーティクルが酸化シリコンであることを特徴とするも
のである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
基板洗浄ノズル及び基板の洗浄方法を図面を参照して説
明する。図1は、本発明の第1の実施例に係る基板洗浄
ノズルを横面から見た断面図、図2は、本発明の第1の
実施例に係る基板洗浄ノズルを側面から見た断面図であ
る。
【0010】基板洗浄ノズル8は円筒部と円錐部の結合
形であり、発振器(図示せず)に接続されている異なる
共振周波数を持つ円筒形の振動子2、3から発生した超
音波を洗浄液入口1から注入された洗浄液に印加して、
この洗浄液を噴出口7から基板11上に噴出して、基板
洗浄をおこなう。
【0011】図3は、本発明の第1の実施例に係る基板
洗浄ノズル8を用いて基板11を洗浄する場合に使用さ
れる基板11をのせる基板支持台9の構成を示した説明
図である。基板支持台9には6つの支持ピン10が取り
付けられており、基板11が載せられると半円柱形の支
持ピン10が回転して基板11を押さえ、その後、基板
支持台9の支持棒部分を中心として基板支持台9が回転
する。
【0012】図4は、本発明の第1の実施例に係る基板
洗浄ノズル8の移動行程図である。リニア揺動機構の場
合21は、回転の中心から回転円周方向までの直線上を
往復して移動し、揺動アーム機構の場合22は、点23
を中心とした円周の円周上を往復して移動する。
【0013】このように基板洗浄ノズル8を移動させる
ことによって、基板11をくまなく洗浄することができ
る。また、ノズル内には発振器(図示せず)に接続され
ている異なる周波数を持つ円筒形の振動子2、3が互い
に影響を受けないように対象に離して設置されている。
一般に、振動子から発振された超音波の強度は振動子の
真ん中から発振されたものが最も大きいので、振動子
2、3の中心から発振された最も強度が大きい超音波
の、各々の照射方向の延長線上の交点が基板11上にく
るように、反射板6の角度を決め設置する。
【0014】これによって洗浄液入口1から注入された
洗浄液に印加された超音波は、超音波の減衰を最小限に
押さえた状態で基板上に到達でき、パーティクルの除去
率を向上させることができる。
【0015】本発明におけるパーティクルの除去は、被
洗浄物に付着しているパーティクルを超音波で共振させ
て、付着エネルギーを超える運動エネルギーを与えて除
去する方法で行われる。パーティクルの共振は、印加さ
れる超音波の波長をλ、共振するパーティクル径をDと
すると、D=λ/(2n)(nは整数)の関係が成立
し、更に、nがあまり大きくなると効果は徐々に下降し
てくるので、除去しやすいパーティクル径は限定される
ことになる。図8(a)に波長λの波形図を示す。この
図で、横軸は時間、縦軸は振幅である。この場合、除去
しやすいパーティクル径はD=λ/2,λ/4,・・・
となり、λ/2と3λ/4の間やλ/4とλ/2の間に
はパーティクルを共振させる波長がなく、これに該当す
る領域の粒径を持つパーティクルに対する除去効果は低
くなる。これに対して図8(b)に波長λ' =λ/3の
波形図を示す。この図で、横軸は時間、縦軸は振幅であ
る。波長λ' =λ/3の超音波で除去しやすいパーティ
クル径はD' =λ/3,λ/6,λ/9,・・・とな
り、(a)のλの超音波では除去しにくいλ/3,λ/
9等の粒径のパーティクルを共振させ、除去することが
できる。従って2種類の波長の超音波を用いることで多
様な粒径のパーティクルを除去することができるように
なる。
【0016】図5に、2つの周波数個々を独立して使用
した場合と併用した場合のパーティクルの粒径と除去率
の関係を示す。図5の横軸はパーティクルの粒径(μ
m)、縦軸は除去率(%)である。これをみると、周波
数f=1.5MHzの場合のグラフa及び周波数f=
0.5MHzの場合のグラフbでは、各々パーティクル
の粒径によって除去率に大きな差が見られるが、2つの
周波数を併用した場合のグラフcではパーティクルの粒
径にかかわらず高い除去率を維持することができる。
【0017】次に、図7を参照して本発明の第2の実施
例に係る基板洗浄ノズル及び基板の洗浄方法を説明す
る。図7は、本発明の第2の実施例に係る基板洗浄ノズ
ルを横面から見た断面図である。
【0018】基板洗浄ノズル40は、二つの円筒部と一
つの円錐部の結合形である。振動子32から発振された
超音波は反射板兼透過板36で反射して噴出口37へ向
かう。また、振動子31から発振された超音波は反射板
兼透過板36を透過して噴出口37へ向かう。二つの振
動子31、32から発振された超音波は、洗浄液入口3
5から注入された洗浄液に印加され、この洗浄液が噴出
口37から噴出して基板を洗浄する。
【0019】この際、反射板兼透過板36はノズル内の
音波のはね返りや干渉、また振動子32からの音波に対
する反射率や振動子31からの音波に対する透過率を考
慮して、洗浄液の流れと周波数の向きを同一にするよう
に設定する。また洗浄液入口35の位置は、洗浄液の対
流を考慮し、両方の超音波が印加しやすく、また振動に
よって生じる気泡がノズル内にたまらないように決めら
れている。
【0020】尚、図1及び図7で用いられている装置に
おいて、円筒部の直径は10〜15mm、噴出口の直径
は3〜4mmである。このように噴出口の直径を円筒部
に対して小さくするのは基板への負担と洗浄液の流量を
考慮したものである。噴出口の径を図1及び図7が記載
されている紙面に垂直な方向よりも、紙面に平行な方向
に大きくすると、2つの超音波の各々の照射方向の延長
線上の交点が基板上に来るとき、噴出口と基板との距離
を保つことができる。
【0021】また、本発明の実施例での一方の振動子か
ら発した超音波の波長と、他方の振動子から発した超音
波の波長との関係はλ' =λ/3に限定されず、一方の
波長の偶数倍でなければいかなる波長を用いても可能で
ある。
【0022】尚、第1の実施例において、3種類の周波
数を発する3個の振動子を用いることも可能である。こ
の場合の効果を図6に示す。図6の縦軸はパーティクル
の粒径(μm)、横軸は除去率(%)である。周波数
1.5MHzの場合はグラフa、0.9MHzの場合は
グラフd、0.5MHzの場合はグラフbであり、この
3種類の周波数を用いるとパーティクルの粒径に対する
除去率はグラフeのようになり、更に安定した除去効果
が得られることになる。
【0023】更に、図9を参照して本発明の第3の実施
例に係る基板洗浄ノズル及び基板の洗浄方法を説明す
る。図9は、本発明の第3の実施例に係る基板洗浄ノズ
ルの説明図である。
【0024】基板洗浄ノズル44はFPD(Flat
Panel Display)の洗浄装置に取り付けら
れる。この場合基板46は回転させず、基板洗浄ノズル
44から超音波が印加された洗浄液を滝状に噴出し、基
板46の単位面積当りの洗浄時間が均一になるように移
動する。2つの異なる周波数を持つ振動子を用いること
によって、前述の半導体基板の場合と同様に高い除去効
果が得られる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、二つ以上の周波数を用
いることにより、多様な粒径のパーティクルを効率良く
除去することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例の基板洗浄ノズルを横
面から見た断面図である。
【図2】 本発明の第1の実施例の基板洗浄ノズルを側
面から見た断面図である。
【図3】 本発明で用いられている基板支持台の説明図
である。
【図4】 本発明の基板洗浄ノズルの移動行程図であ
る。
【図5】 2種の周波数個々の場合と併用した場合のパ
ーティクルの粒径と除去率の相関図である。
【図6】 3種の周波数個々の場合と併用した場合のパ
ーティクルの粒径と除去率の相関図である。
【図7】 本発明の第2の実施例の基板洗浄ノズルを横
面から見た断面図である。
【図8】 (a)波長λの波形図である。 (b)波長λ' =λ/3の波形図である。
【図9】 本発明の第3の実施例の基板洗浄ノズルの説
明図である。
【図10】 従来の基板洗浄ノズルを横面から見た断面
図である。
【図11】 従来の基板洗浄ノズルを周波数1.5MH
zの条件で用いたときのパーティクルの粒径と除去率の
相関図である。
【符号の説明】
1,35.52…洗浄液入口、2,3,31,32,4
1,42,51…振動子、4,5,32,33…発振器
へ、6…反射板、7,37,45,54…洗浄液噴出
口、8,40,44,53…基板洗浄ノズル、9…基板
支持台、10…支持ピン、11,46…基板、36,4
3…反射板兼透過板

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板を洗浄するための洗浄液を注入する
    洗浄液入口と、各々異なる周波数を有する超音波を発
    し、前記洗浄液に前記超音波を印加する2つの振動子
    と、前記超音波が印加された前記洗浄液を前記基板上に
    噴出する洗浄液噴出口とを具備したことを特徴とする基
    板洗浄ノズル。
  2. 【請求項2】 前記2つの超音波は、一方の超音波の波
    長が他方の超音波の波長の奇数倍であることを特徴とす
    る請求項1記載の基板洗浄ノズル。
  3. 【請求項3】 前記振動子から発した超音波のうち、最
    も強度が大きい部分を基板上に照射するように反射させ
    る反射板を具備したことを特徴とする請求項1記載の基
    板洗浄ノズル。
  4. 【請求項4】 前記振動子から発した超音波のうち、最
    も強度が大きい部分を基板上に照射するように反射及び
    透過させる手段を具備したことを特徴とする請求項1記
    載の基板洗浄ノズル。
  5. 【請求項5】 2つ以上の異なる周波数を有する超音波
    を洗浄液に印加する工程と、前記洗浄液を基板上に噴出
    し、付着しているパーティクルを除去する工程とを具備
    したことを特徴とする基板の洗浄方法。
  6. 【請求項6】 前記基板が半導体シリコン基板であり、
    前記パーティクルが酸化シリコンであることを特徴とす
    る請求項5記載の基板の洗浄方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101017104B1 (ko) * 2008-11-14 2011-02-25 세메스 주식회사 초음파 노즐 및 이를 포함하는 기판 세정 장치
KR20190027534A (ko) * 2017-09-07 2019-03-15 한국기계연구원 공기를 이용하는 초음파 건식 세정장치 및 세정시스템
JP2021136371A (ja) * 2020-02-28 2021-09-13 ヤマハロボティクスホールディングス株式会社 超音波洗浄方法

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KR101017104B1 (ko) * 2008-11-14 2011-02-25 세메스 주식회사 초음파 노즐 및 이를 포함하는 기판 세정 장치
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JP2021136371A (ja) * 2020-02-28 2021-09-13 ヤマハロボティクスホールディングス株式会社 超音波洗浄方法

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