説明

超音波洗浄方法及びその装置

【課題】被洗浄物全面に超音波を照射し、洗浄時間を短縮することで洗浄液による被洗浄物へのダメージを低減させる超音波洗浄装置およびその方法を提供する。
【解決手段】
超音波振動子を接着した振動部材のサイズを被洗浄物のサイズに合わせ、少なくとも二つ以上の洗浄液供給口を設け、洗浄液供給口に通した洗浄液供給ノズルから洗浄液を流しながら被洗浄物表面に平行に微小な間隙を設けて対向させ、被洗浄物全面にほぼ一様の厚さで洗浄液を流しながら、発振器から発振出力を超音波振動子に印加し、超音波を被洗浄物の表面に照射し、超音波を洗浄液が覆っている被洗浄物の全面に伝播する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、各種マスク、ガラス基板、金属板等の基板状の素材に付着した異物を、超音波振動子を用いて除去する超音波洗浄方法及びその装置に関するものである。特にフォトマスクの洗浄方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
半導体ウェハ、フォトマスク、液晶基板等の基板を洗浄する方法として、例えば洗浄液を収容した槽(洗浄槽)に基板を浸漬し、槽の底部に設けた超音波振動子から超音波を付与して超音波洗浄を行う方法がある。超音波振動子に電圧を印加すると、固有の周波数の超音波が発生する。この超音波振動が洗浄槽内の洗浄液に印加されることにより、洗浄液中の基板を洗浄することができる。
【0003】
また、ノズルに超音波振動子を装着し、ノズル内に供給した洗浄液に超音波振動を
印加した上で洗浄液を基板(被洗浄物)に向けて噴射することにより洗浄する方法がある。さらに、棒状の振動部材を斜めに切断して超音波照射面とし、切断面とは逆の端に超音波振動子を取り付けて、照射面を被洗浄物に対向して微小間隔を保って装着させて側部から洗浄液を流入させて被洗浄物を洗浄する超音波装置が開示されている(特許文献1参照)。
【0004】
例えば、従来の超音波洗浄装置として、図3(a)に示すように、振動部材11の一端は斜めに切断されて、超音波照射面5が形成され、従来の振動部材11の他端に膨大部11aが構成されて、この膨大部11aに従来の超音波振動子12が装着され、この超音波振動子12を覆うように振動子ケース13が従来の振動部材11の膨大部11aにパッキン14を介して不図示のネジで固定され、振動子ケース13の端部をケーブル15が貫通し、ケーブル15のコード15aが従来の超音波振動子12に接続され、図3(b)に示すように、洗浄液供給ノズル4の内部に洗浄液を供給し、回転する被洗浄物7の上に洗浄液を供給するとともに、この洗浄液に超音波振動子12からの超音波を伝播させて被洗浄物7に照射して洗浄するようにした洗浄装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2006−326486号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、従来の超音波振動子を用いた洗浄装置では、超音波振動子の有効洗浄範囲が狭いため、被洗浄物の回転中心から外周方向に向かって超音波振動子を揺動させ、これと同時に被洗浄物を高速回転させて、スパイラル状に回転中心部から外周方向へ向かう洗浄方法が採られて来た。
そのため、超音波の照射されていない部分にも洗浄液がさらされることで、例えば、フォトマスクのような被洗浄物に対して、寸法変動および膜ダメージを起こしやすい問題があった。
本発明の課題は、被洗浄物全面に超音波を照射し、洗浄時間を短縮することで洗浄液による被洗浄物へのダメージを低減させる超音波洗浄装置およびその方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するための本発明の具体的な構成を以下に示す。
(請求項1)
面形状の超音波振動子と、
前記超音波振動子の片面に接着された面形状の振動部材と、
前記超音波振動子と振動部材の双方を貫通するように設けた複数の孔と、
前記複数の孔を通過し、前記振動部材の片面から洗浄液を吐出する複数のノズルとを備えたことを特徴とする超音波洗浄装置。
(請求項2)
前記振動部材は石英であることを特徴とする請求項1記載の超音波洗浄方法。
(請求項3)
前記振動部材はダイヤモンドであることを特徴とする請求項1記載の超音波洗浄方法。
(請求項4)
前記振動部材はアルミナであることを特徴とする請求項1記載の超音波洗浄方法。
(請求項5)
前記振動部材はチタンであることを特徴とする請求項1記載の超音波洗浄方法。
(請求項6)
前記振動部材は窒化珪素であることを特徴とする請求項1記載の超音波洗浄方法。
(請求項7)
請求項1〜6のいずれかに記載の超音波洗浄装置を用いて、
前記振動部材のうち、前記超音波振動子と接していない面と微小間隙を設けて対向するように被洗浄物を支持し、
前記複数のノズルから洗浄液を吐出しながら、前記超音波振動子を振動させて、
被洗浄物を洗浄することを特徴とする洗浄方法。
(請求項8)
前記振動部材は、前記被洗浄物の面積に対して、50%〜120%であることを特徴とする請求項7に記載の洗浄方法。


【発明の効果】
【0008】
本発明の超音波洗浄装置によれば、超音波発生部の振動部材のサイズを被洗浄物のサイズに合うように設計することにより、被洗浄物の移動距離が少なくて済み、かつ、超音波発生部に設けた洗浄液供給口から洗浄液を供給することで洗浄液の交換効率を上げることを可能とし、従来洗浄より短時間で洗浄することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施例の超音波洗浄装置の構成図である。
【図2】図1の超音波発生部の断面図である。
【図3】従来の超音波洗浄装置の(a)は側面図、(b)は構成図である。
【図4】評価用フォトマスクの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の超音波洗浄装置の具体的構成についてその一例を詳細に説明する。
なお、後述する実施形態は、本発明の具体的な構成例であり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
図1は本発明の超音波洗浄装置6を示す概略構成図である。
図で示されるとおり、超音波振動子2と振動部材1は面形状をしており、それぞれの片面で接着されている。そして、前記超音波振動子と振動部材の双方を貫通するように設けた複数の穴3(以下、洗浄液供給口3とも言う)に、複数の洗浄液供給用のノズル4とを備えられている。
洗浄を行う際には、振動部材1のうち、超音波振動子2と接していない面と微小間隙を設けて対向するように被洗浄物7を支持するようになっている。この時、複数のノズル4から洗浄液を吐出しながら、前記超音波振動子2を発振させて、振動部材1を振動させ、被洗浄物7を洗浄する。
【0011】
このように構成された本発明の超音波洗浄装置6によれば、超音波振動子2の有効洗浄範囲を広げることにより、被洗浄物7の移動距離を少なくし、かつ、複数個の洗浄液供給口3に設けた洗浄液供給ノズル4から洗浄液を供給することで洗浄液の交換効率を上げ、洗浄時間を短縮することで洗浄液による被洗浄物7へのダメージを低減することが可能となる。
効率的な洗浄を行うために振動部材は、前記被洗浄物の面積に対して、80%〜120%とすることが望ましい。
【0012】
ここで、本発明の振動部材として、石英、ダイヤモンド、アルミナ、チタン、窒化珪素、ステンレス等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
また、超音波振動子は各種知られているものを用いることができるが、特に石英を用いることが望ましい。
超音波振動の出力や振動数は、フォトマスクの大きさや異物の種類によって、洗浄が効率的に行われるように設定される。例えば、周波数950K〜2MHz、出力1〜30W、時間:30秒〜10分の条件下で超音波を付与することにより行うことができる。
【0013】
また、本発明の洗浄方法及び装置に用いることができる洗浄液として、純水、アンモニア過水、硫酸過水、塩酸過水、硫酸、アンモニア水、過酸化水素水、水酸化テトラメチルアンモニウム水、オゾンガス溶解水、水素ガス溶解水、窒素ガス溶解水、炭酸ガス溶解水、ヘリウムガス溶解水、アルゴンガス溶解水を用いることができる。
【実施例】
【0014】
以下に本発明の実施例を具体的に説明するが、これはあくまで一例であり、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
まず、図1に示すような本発明の超音波洗浄装置6を用い、本発明に係る超音波洗浄装置を用いた超音波洗浄方法で図4に示すフォトマスク基板20(面積232cm2)上にMoSi(モリブデンシリコン)パターン21が形成された評価用フォトマスク22の洗浄を行った。
この時、振動部材及び超音波振動子の面積は250cm2、洗浄液供給口3として8つの穴を振動部材及び超音波振動子の双方の面に形成した。 フォトマスク基板20と超音波照射面5の隙間は1mmとし、超音波の発振周波数は2MHz、発振出力は4Wとした。また、洗浄液供給ノズル4から洗浄液(アンモニア過水)を毎分1.0Lで供給したところ、30秒で洗浄が完了した。
【0015】
(比較例)
また、図3(b)に示す従来の超音波洗浄装置16を用い、従来の超音波洗浄方法で実施例1と同じ評価用フォトマスク22の洗浄を行ったところ、2分で洗浄が完了した。
この際、フォトマスク基板7と振動部材11は接触するようにし、超音波の発振周波数は2MHz、発振出力は4Wとした。また、洗浄液供給ノズル4から洗浄液(アンモニア過水)を毎分1.0Lで供給した。
【0016】
以上の通り、本発明の超音波洗浄装置6を用いた超音波洗浄方法では従来の超音波洗浄装置16を用いた超音波洗浄方法と比較して洗浄時間が2分から30秒に短縮され、基板のダメージは減少した。
【符号の説明】
【0017】
1・・・振動部材
2・・・超音波振動子
3・・・洗浄液供給口
4・・・洗浄液供給ノズル
5・・・超音波照射面
6・・・本発明の超音波洗浄装置
7・・・被洗浄物(フォトマスク基板)
11・・・従来の振動部材
11a・・・膨大部
12・・・従来の超音波振動子
13・・・振動子ケース
14・・・パッキン
15・・・ケーブル
15a・・・コードa
16・・・従来の超音波洗浄装置
20・・・フォトマスク基板
21・・・MoSiパターン
22・・・評価用フォトマスク

【特許請求の範囲】
【請求項1】
面形状の超音波振動子と、
前記超音波振動子の片面に接着された面形状の振動部材と、
前記超音波振動子と振動部材の双方を貫通するように設けた複数の孔と、
前記複数の孔を通過し、前記振動部材の片面から洗浄液を吐出する複数のノズルとを備えたことを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項2】
前記振動部材は石英であることを特徴とする請求項1記載の超音波洗浄方法。
【請求項3】
前記振動部材はダイヤモンドであることを特徴とする請求項1記載の超音波洗浄方法。
【請求項4】
前記振動部材はアルミナであることを特徴とする請求項1記載の超音波洗浄方法。
【請求項5】
前記振動部材はチタンであることを特徴とする請求項1記載の超音波洗浄方法。
【請求項6】
前記振動部材は窒化珪素であることを特徴とする請求項1記載の超音波洗浄方法。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれかに記載の超音波洗浄装置を用いて、
前記振動部材のうち、前記超音波振動子と接していない面と微小間隙を設けて対向するように被洗浄物を支持し、
前記複数のノズルから洗浄液を吐出しながら、前記超音波振動子を振動させて、
被洗浄物を洗浄することを特徴とする洗浄方法。
【請求項8】
前記振動部材は、前記被洗浄物の面積に対して、50%〜120%であることを特徴とする請求項7に記載の洗浄方法。

【図4】
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【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−86108(P2012−86108A)
【公開日】平成24年5月10日(2012.5.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−232482(P2010−232482)
【出願日】平成22年10月15日(2010.10.15)
【出願人】(000003193)凸版印刷株式会社 (10,630)
【Fターム(参考)】