JPH1190366A - 洗浄装置及び洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 被洗浄物の溝内に挟まれている研磨カスや残
渣をほぼ確実に除去できる洗浄装置及び洗浄方法を提供
する。 【解決手段】 被洗浄物１５を浸漬する洗浄液１１が貯
液される洗浄槽１０と、洗浄槽内の洗浄液を振動させる
振動子１２と、浸漬されている被洗浄物を２方向に微振
動させる２つの微振動源１３，１４とを備えている。こ
の２つの微振動源１３，１４が、互いに直交する２方向
に被洗浄物１５を微振動させるように構成されているが
好ましく、微振動源１３，１４の少なくとも１つが、洗
浄槽内の洗浄液１１に前記振動子が与える振動による圧
力分布の進行方向に平行な方向に揺動するように構成さ
れていることも好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ等の被洗浄
物を例えば超音波を利用して洗浄する洗浄装置及び洗浄
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエハ等の被洗浄物を洗浄液に浸漬さ
せ、洗浄液を超音波振動させる洗浄装置は良く知られて
いる。この種の超音波洗浄装置の洗浄力を向上させるた
めに、従来より種々の工夫がなされている。

【０００３】例えば、特開平６−３２０１２４号公報に
は、細かい気泡を洗浄液中に注入させて超音波洗浄力を
向上させた超音波洗浄装置が記載されている。また、特
開平８−１４１５２７号公報には、異なる周波数で振動
する超音波振動子を用いて残渣を剥離除去するようにし
た超音波洗浄装置が記載されている。さらにまた、特開
平８−１０８１５５号公報には、被洗浄物を超音波振動
子に対して斜めに取り付けて洗浄する洗浄装置が記載さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したごとき従来の
洗浄装置によれば、被洗浄物に付着した残渣や汚れをあ
る程度除去可能であるが、被洗浄物の溝内に挟まれてい
る研磨カスや残渣を確実に除去することはできなかっ
た。

【０００５】従って本発明の目的は、被洗浄物の溝内に
挟まれている研磨カスや残渣をほぼ確実に除去できる洗
浄装置及び洗浄方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、被洗浄
物を浸漬する洗浄液が貯液される洗浄槽と、洗浄槽内の
洗浄液を振動させる振動子と、被洗浄物を２方向に微振
動させる２つの微振動源とを備えた洗浄装置が提供され
る。

【０００７】さらに本発明によれば、被洗浄物を、洗浄
液に浸漬させて洗浄する方法であって、被洗浄物を洗浄
する際に、洗浄液を振動させると共に、被洗浄物を２方
向に微振動させる洗浄方法が提供される。

【０００８】洗浄槽内の洗浄液を振動子によって振動さ
せると共に、２つの微振動源によって被洗浄物を２方向
に微振動させている。このように、振動子のキャビテー
ションによる洗浄ムラを、被洗浄物を２つの微振動源に
より２方向に微振動させることによって解消している。

【０００９】微振動源の少なくとも１つが、洗浄槽内の
洗浄液に振動子が与える振動による圧力分布の進行方向
に垂直な方向及び／又は水平な方向の微振動を、被洗浄
物に与えるように構成されていることが好ましい。

【００１０】２つの微振動源が、互いに直交する２方向
に被洗浄物を微振動させるように構成されているが好ま
しい。振動方向をこのように直交させることによって、
被洗浄物の溝等に挟まれている残渣等の除去がより容易
になる。

【００１１】微振動源の少なくとも１つが、洗浄槽内の
洗浄液に前記振動子が与える振動による圧力分布の進行
方向に平行な方向に揺動するように構成されていること
も好ましい。

【００１２】２つの微振動源が、振動子が取り付けられ
ている洗浄槽の壁面（例えば底面）に垂直な方向に揺動
するように構成されていることも好ましい。振動子が洗
浄槽の１つの壁面に取り付けられている場合、洗浄槽内
の洗浄液には洗浄槽のその壁面とこれに対向する壁面又
は液面（例えば取り付け壁面が底面の場合は液面）との
間で音圧分布が生じ、音圧変化の極大点では洗浄効果が
大きくなるが、音圧変化の極小点では洗浄効果が小さく
なって洗浄ムラが発生する。この取り付け壁面に垂直な
方向に微振動源を揺動させることによって、被洗浄物は
この音圧分布に沿って揺動することとなり、音圧変化の
極大点又は極小点のみに留まることがなくなるので、洗
浄ムラが解消される。

【００１３】微振動源が、発振ホーンからなることも好
ましい。

【００１４】振動子及び微振動源の少なくともいずれか
一方が、超音波を発振することが非常に好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明の実施形
態を詳細に説明する。

【００１６】図１は本発明の洗浄装置の一実施形態にお
ける構成を概略的に示す構成図である。

【００１７】同図において、１０は洗浄液１１が貯液さ
れている洗浄槽、１２は洗浄槽１０の底面１０ａに取り
付けられた超音波振動子、１３及び１４は２つの超音波
微振動源である第１及び第２の超音波発振ホーン、１５
は第１及び第２の超音波発振ホーン１３及び１４に支持
具１６を介して取り付けられた被洗浄物であるウエハを
それぞれ示している。

【００１８】洗浄液１１は、純水であってもよいし、水
溶性洗剤、溶剤等を含む洗浄液であってもよい。底面１
０ａに取り付けられている超音波振動子１２は、この底
面１０ａから液面に垂直な方向（図１における上下方
向）に洗浄液１１を振動させるように構成されており、
その振動周波数は、この実施形態では２８ｋＨｚが選ば
れている。超音波振動子１２を、洗浄槽１０の底面以外
の壁面に取り付けてもよいことは明らかである。また、
その振動周波数は、２８ｋＨが特に好ましいが、これに
限定されるものではなく、２６〜４０ｋＨｚの範囲とす
ればよい。

【００１９】第１及び第２の超音波発振ホーン１３及び
１４は、本実施形態では、互いに直交する方向にウエハ
１５を微振動させるように構成されている。即ち、第１
の超音波発振ホーン１３は、図１における上下方向に超
音波微振動するように、第２の超音波発振ホーン１４
は、図１における左右方向に超音波微振動するようにそ
れぞれ構成されている。これら第１及び第２の超音波発
振ホーン１３及び１４には、支持具１６の両端部が固定
されており、その支持具１６の途中に洗浄液１１内に浸
漬されるようにウエハ１５が取り付けられている。本実
施形態においては、ウエハ１５は、その面が上下方向に
平行にかつ第２の超音波発振ホーン１４の揺動方向と垂
直となるように取り付けられている。

【００２０】本実施形態においては、第１及び第２の超
音波発振ホーン１３及び１４が、互いに直交する方向に
振動するように構成されているが、互いに異なる任意の
２つの方向に振動するように構成してもよい。第１及び
第２の超音波発振ホーン１３及び１４は、本実施形態に
おいては、その振動周波数が共に１９．５ｋＨｚに設定
されている。しかしながら、この振動周波数は、１９．
５ｋＨが特に好ましいが、これに限定されるものではな
く、１４〜３０ｋＨｚの範囲とすればよい。さらに、第
１及び第２の超音波発振ホーン１３及び１４が互いに異
なる周波数で振動してもよいことは明らかである。これ
ら超音波発振ホーン１３及び１４としては、例えば株式
会社カイジョーから市販されているホーンタイプの超音
波洗浄機用振動子を用いることができる。

【００２１】第１及び第２の超音波発振ホーン１３及び
１４は、支持具１６及びウエハ１５と一体的な機構とな
っており、図１に示すように上下方向に揺動する機構と
されている。この揺動動作は、モータ等によって、例え
ば２０往復／分程度の速度で行われる。揺動の振幅とし
ては、ウエハ１５の径の半分以上が選ばれる。例えばウ
エハ１５の径が７５ｍｍであるとすれば、約４０ｍｍ程
度の振幅で揺動せしめられる。揺動の方向は、超音波振
動子１２が取り付けられている洗浄槽１０の壁面（本実
施形態では底面１０ａ）に垂直な方向であることがこと
が好ましい。

【００２２】以下、本実施形態における超音波洗浄装置
の動作を、薄膜磁気ヘッド用のウエハをＣＭＰ（ケミカ
ルメカニカルポリシング）した後に洗浄を行う場合につ
いて説明する。

【００２３】ＣＭＰ後のウエハ１５を図１に示すよう
に、その面が上下方向に平行にかつ第２の超音波発振ホ
ーン１４の振動方向と垂直となるように、支持具１６に
取り付ける。この状態で、超音波振動子１２、並びに第
１及び第２の超音波発振ホーン１３及び１４をそれぞれ
動作させ、さらに第１及び第２の超音波発振ホーン１３
及び１４を上下方向に揺動させて洗浄を行う。

【００２４】第１及び第２の超音波発振ホーン１３及び
１４によって、ウエハ１５自体を２方向に超音波微振動
させながら、超音波振動子１２によるキャビテーション
で洗浄を行っているので、従来のごとく、洗浄槽底面に
取り付けた超音波振動子のみでは取り除けなかった、ウ
エハ１５の素子面の比較的深い溝内に挟まれた研磨パッ
ドカス、残渣等を効率よく除去することができる。即
ち、２方向の超音波微振動により、溝内に挟まれた研磨
パッドカス、残渣等を浮き出させてからキャビテーショ
ンの力で除去しているのである。特に、超音波微振動が
互いに直交する２方向であるため、ＣＭＰの研磨パッド
カス、残渣等の浮き出しが効率よく行われる。

【００２５】また、超音波振動子１２が洗浄槽１０の底
面１０ａに取り付けられているので、洗浄槽１０内の洗
浄液１１にはその液面と底面１０ａとの間で、図１に示
すように音圧分布１７が生じる。この音圧変化の極大点
１８ではキャビテーションも発生し、洗浄効果が大きく
なる。一方、音圧変化の極小点１９では、洗浄効果が小
さくなって洗浄ムラが発生する。しかしながら、本実施
形態では、第１及び第２の超音波発振ホーン１３及び１
４が上下方向に揺動せしめられるので、ウエハ１５がこ
の音圧分布１７に沿って揺動することとなり、音圧変化
の極大点１８又は極小点１９のみに留まることがなくな
るので、洗浄ムラが大幅に解消される。

【００２６】表１は、ＣＭＰ後の１枚のウエハについ
て、溝内に挟まれた研磨パッドカスの残りの数を、超音
波洗浄前後に実際に調べた結果と、その結果から計算し
た除去率とを示している。ただし、これら超音波洗浄時
には、ウエハ１５が上下方向に揺動せしめられている。
なお、第１及び第２の超音波発振ホーン１３及び１４に
よる超音波微振動のみによって洗浄を行った場合の研磨
パッドカスの除去率は３０〜４０％程度である。

【００２７】

【表１】

【００２８】この表から明らかのように、超音波振動子
１２によるキャビテーションのみで洗浄した場合の除去
率は７８．８％であるが、これに第１及び第２の超音波
発振ホーン１３及び１４による２方向の超音波微振動を
併用した場合の除去率は９９．６％であり、その併用効
果は、寄与率が２０．８％と非常に高い。

【００２９】以上説明した実施形態では、被洗浄物とし
て、薄膜磁気ヘッド用のウエハを採用しているが、本発
明の洗浄装置は、その他の種々のウエハについても、ま
たウエハ以外の種々の被洗浄物についても、当然に適用
可能である。

【００３０】以上述べた実施形態は全て本発明を例示的
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。

【００３１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、洗浄槽内の洗浄液を振動子によって振動させると共
に、２つの微振動源によって被洗浄物を２方向に微振動
させている。このように、振動子のキャビテーションに
よる洗浄ムラを、被洗浄物を２つの微振動源により２方
向に微振動させることによって解消しているので、洗浄
効果が大幅に向上し、被洗浄物の比較的深い溝内に挟ま
れている研磨カスや残渣をほぼ確実に除去することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の洗浄装置の一実施形態における構成を
概略的に示す構成図である。

【符号の説明】

１０ 洗浄槽 １０ａ 底面 １１ 洗浄液 １２ 超音波振動子 １３、１４ 超音波発振ホーン １５ ウエハ １６ 支持具 １７ 音圧分布 １８ 音圧変化の極大点 １９ 音圧変化の極小点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 俊雄 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内 (72)発明者 工藤 純 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被洗浄物を浸漬する洗浄液が貯液される
   洗浄槽と、該洗浄槽内の洗浄液を振動させる振動子と、
   前記被洗浄物を２方向に微振動させる２つの微振動源と
   を備えたことを特徴とする洗浄装置。
2. 【請求項２】 前記微振動源の少なくとも１つが、前記
   洗浄槽内の洗浄液に前記振動子が与える振動による圧力
   分布の進行方向に垂直な方向の微振動を、前記被洗浄物
   に与えるように構成されていることを特徴とする請求項
   １に記載の洗浄装置。
3. 【請求項３】 前記微振動源の少なくとも１つが、前記
   洗浄槽内の洗浄液に前記振動子が与える振動による圧力
   分布の進行方向に平行な方向の微振動を、前記被洗浄物
   に与えるように構成されていることを特徴とする請求項
   １又は２に記載の洗浄装置。
4. 【請求項４】 前記微振動源の少なくとも１つが、前記
   洗浄槽内の洗浄液に前記振動子が与える振動による圧力
   分布の進行方向に平行な方向に揺動するように構成され
   ていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項
   に記載の洗浄装置。
5. 【請求項５】 前記２つの微振動源が、互いに直交する
   ２方向に前記被洗浄物を微振動させるように構成されて
   いることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に
   記載の洗浄装置。
6. 【請求項６】 前記２つの微振動源が、前記振動子が取
   り付けられている前記洗浄槽の壁面に垂直な方向に揺動
   するように構成されていることを特徴とする請求項１か
   ら５のいずれか１項に記載の洗浄装置。
7. 【請求項７】 前記微振動源が、発振ホーンからなるこ
   とを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の
   洗浄装置。
8. 【請求項８】 前記振動子及び前記微振動源の少なくと
   もいずれか一方が、超音波を発振することを特徴とする
   請求項１から７のいずれか１項に記載の洗浄装置。
9. 【請求項９】 被洗浄物を、洗浄液に浸漬させて洗浄す
   る方法であって、前記被洗浄物を洗浄する際に、前記洗
   浄液を振動させると共に、前記被洗浄物を２方向に微振
   動させることを特徴とする洗浄方法。
10. 【請求項１０】 前記被洗浄物に、前記洗浄液に発生す
    る圧力分布の進行方向に垂直な方向の微振動を与えるこ
    とを特徴とする請求項９に記載の洗浄方法。
11. 【請求項１１】 前記被洗浄物に、前記洗浄液に発生す
    る圧力分布の進行方向に平行な方向の微振動を与えるこ
    とを特徴とする請求項９又は１０に記載の洗浄方法。
12. 【請求項１２】 前記被洗浄物を、前記洗浄液に発生す
    る圧力分布の進行方向に平行な方向に揺動させることを
    特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の洗
    浄方法。
13. 【請求項１３】 前記被洗浄物に、互いに直交する２方
    向の微振動を与えることを特徴とする請求項９から１２
    のいずれか１項に記載の洗浄方法。
14. 【請求項１４】 前記洗浄液に与える振動及び前記被洗
    浄物に与える微振動の少なくともいずれか一方が、超音
    波振動であることを特徴とする請求項９から１３のいず
    れか１項に記載の洗浄方法。