超音波洗浄装置

【課題】洗浄用の超音波によって被洗浄体支持具が劣化して汚染物質が発生するのを防止し、洗浄不良の発生を防止すること。
【解決手段】本発明では、超音波発振手段（４２）を有する洗浄槽（４１）の内部に被洗浄体（ウエハ２）を支持するための被洗浄体支持具（ウエハボート48）を配設した超音波洗浄装置（２５）において、超音波を減衰させるカバー体（６４，６５）を前記被洗浄体支持具（ウエハボート48）に覆設することにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハや液晶基板などの被洗浄体に対して超音波を用いて洗浄処理を施すための超音波洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体部品やフラットディスプレイなどの製造過程においては、半導体ウエハや液晶基板などの被洗浄体に対して洗浄処理を施す洗浄工程が設けられている。この洗浄工程で用いられる処理装置には、洗浄槽に洗浄薬液を貯留しておき、洗浄槽に複数の被洗浄体を配列させた状態で浸漬するとともに、被洗浄体に向けて超音波を照射して、被洗浄体の洗浄処理を行う超音波洗浄装置を内蔵したものが知られている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この従来の超音波洗浄装置では、洗浄槽の底部に被洗浄体へ向けて超音波を照射するための超音波発振手段を配設するとともに、洗浄槽の内部に複数の被洗浄体を配列させた状態で支持するための被洗浄体支持具を昇降可能に配設している。
【０００４】
そして、被洗浄体支持具としては、剛性を有する石英を用いて形成されたものが広く使用されていたが、洗浄薬液としてフッ酸などを用いた場合に洗浄薬液で石英がエッチングされてしまい被洗浄体を汚染してしまうおそれがあることから、洗浄に用いるフッ酸などの薬液に対して耐薬液性を有する樹脂を用いて形成されたものが使用されるようになってきており、さらには、同時に洗浄処理する被洗浄体の枚数を増大して洗浄処理のスループットを向上させるために、ステンレスパイプなどの剛体を芯材として用い、その周囲を樹脂でモールドすることによって、耐薬液性と剛性とを両立させた被洗浄体支持具が使用されるようになってきている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０９０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記従来の超音波洗浄装置では、耐薬液性を有する樹脂を用いて形成した被洗浄体支持具を使用した場合に、長期間の使用によっては超音波の振動エネルギーによって樹脂が劣化してしまい、汚染物質が発生してしまう懸念があった。
【０００７】
特に、ステンレスパイプなどの金属体を芯材として用いて剛性を向上させた被洗浄体支持具を使用した場合には、樹脂の劣化により超音波が金属体に照射され、汚染金属の発生が促されてしまうおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、請求項１に係る本発明では、超音波発振手段を有する洗浄槽の内部に被洗浄体を支持するための被洗浄体支持具を配設した超音波洗浄装置において、前記被洗浄体支持具に超音波を減衰させるカバー体を覆設することにした。
【０００９】
また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記カバー体は、前記超音波発振手段の発振面に対して傾斜させた状態で前記被洗浄体支持具に覆設することにした。
【００１０】
また、請求項３に係る本発明では、前記請求項１又は請求項２に係る本発明において、前記カバー体は、前記被洗浄体支持具の表面との間に間隙を形成した状態で前記被洗浄体支持具に覆設することにした。
【００１１】
また、請求項４に係る本発明では、前記請求項１〜請求項３のいずれかに係る本発明において、前記カバー体は、表裏に貫通する貫通孔を有することにした。
【００１２】
また、請求項５に係る本発明では、前記請求項４に係る本発明において、前記貫通孔は、前記被洗浄体支持具に突設した係止具を着脱自在に係止して前記被洗浄体支持具に前記カバー体を装着するように構成することにした。
【００１３】
また、請求項６に係る本発明では、前記請求項１〜請求項５のいずれかに係る本発明において、前記カバー体は、厚みと超音波透過率との関係から導出した透過率が５０％以下となる厚みとすることにした。
【００１４】
また、請求項７に係る本発明では、前記請求項１〜請求項６のいずれかに係る本発明において、前記カバー体は、洗浄に用いる薬液に対して耐薬液性を有する材質を用いることにした。
【発明の効果】
【００１５】
そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。
【００１６】
すなわち、本発明では、被洗浄体支持具に超音波を減衰させるカバー体を覆設しているために、超音波発振手段から照射された超音波をカバー体によって減衰させることができるので、被洗浄体支持具が超音波の照射によって劣化して汚染物質が発生するのを未然に防止することができ、洗浄不良の発生を防止することができる。
【００１７】
特に、カバー体を超音波発振手段の発振面に対して傾斜させた状態で被洗浄体支持具に覆設した場合には、カバー体の表面で反射した超音波が超音波発振手段に向けて直接的に照射されるのを防止することができるので、超音波の反射によって超音波発振手段が故障してしまったり、超音波の重畳によって不測に超音波エネルギーが変化してしまうのを防止することができる。
【００１８】
また、カバー体と被洗浄体支持具の表面との間に間隙を形成した場合には、間隙から洗浄薬液を円滑に流出させることができるので、被洗浄体支持具の表面での洗浄薬液の残留を防止することができ、洗浄薬液の残留に起因する洗浄不良の発生を防止することができる。
【００１９】
また、カバー体に表裏に貫通する貫通孔を形成した場合も、貫通孔から洗浄薬液を円滑に流出させることができるので、被洗浄体支持具の表面での洗浄薬液の残留を防止することができ、洗浄薬液の残留に起因する洗浄不良の発生を防止することができる。
【００２０】
また、被洗浄体支持具に突設した係止具を貫通孔に着脱自在に係止して被洗浄体支持具にカバー体を装着できるようにした場合には、洗浄薬液を流出させるための貫通孔を係止孔として兼用させることができ、カバー体の形態を簡素化して製造を容易で廉価なものとすることができる。
【００２１】
また、カバー体の厚みと超音波透過率との関係から導出した透過率が５０％以下となる厚みでカバー体を形成した場合には、厚みを適宜選択するだけで様々な材質のカバー体を用いることができるので、洗浄薬液の種類や必要とする剛性などに応じて幅広い種類の材質から選択することができ、カバー体の材質の選択の幅を広げることができる。
【００２２】
また、洗浄に用いる薬液に対して耐薬液性を有する材質でカバー体を形成した場合には、洗浄薬液によるカバー体のエッチングを防止することができ、エッチングによる汚染物質の発生に起因する洗浄不良の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る超音波洗浄装置を内蔵して、洗浄処理や乾燥処理などの洗浄を含む各種の処理を施すことができる処理装置の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、洗浄処理を施す被洗浄体としてウエハ（基板）を用いた場合について説明する。
【００２４】
図１に示すように、処理装置１は、複数枚のウエハ２を収容したキャリア３の搬入及び搬出を行うキャリア搬入出部４と、複数のキャリア３に収容されたウエハ２を組合わせることによって一括処理するバッチ５を編成するバッチ編成部６と、各バッチ５ごとにウエハ２の洗浄処理及び乾燥処理を行う基板処理部７とで構成している。
【００２５】
キャリア搬入出部４は、キャリア３を載置するキャリアステージ８に密閉状の開閉扉９を形成し、この開閉扉９の内側にキャリア搬送機構10を配設し、このキャリア搬送機構10によってキャリアステージ８に載置されたキャリア３を必要に応じてキャリアストック11に一時的に保管するとともに、キャリア載置台12に搬入するようにしている。
【００２６】
また、キャリア搬入出部４は、基板処理部７で処理が完了したウエハ２が収容されたキャリア３に対し、上記搬入時とは逆に、キャリア載置台12に載置されたキャリア３を必要に応じてキャリア搬送機構10によってキャリアストック11に一時的に保管するとともに、キャリアステージ８に搬出するようにしている。
【００２７】
バッチ編成部６は、キャリア搬入出部４との間に密閉状の開閉扉13を形成し、この開閉扉13の内側にキャリア３に収容された複数枚のウエハ２を同時に搬送するための基板搬送機構14と、この基板搬送機構14によって搬送されたウエハ２の配列間隔を半分に変更してバッチ５を形成するためのバッチ形成機構15と、基板搬送機構14によって搬送されたウエハ２の配列順序を変更する配列順序変更機構16と、バッチ形成機構15によって形成されたバッチ５をバッチ編成部６と基板処理部７との間で受渡すとともに基板処理部７の内部での搬送を行うバッチ搬送機構17とを配設している。また、バッチ編成部６は、内部にキャリア３に収容されたウエハ２の収容状態を検出するウエハ収容状態検出センサー18とキャリア３に収容された複数枚のウエハ２のノッチの位置調整を行うノッチアライナー19を配設している。
【００２８】
そして、バッチ編成部６では、キャリア搬入出部４から搬入される複数個（たとえば、２個）のキャリア３にそれぞれ収容された複数枚（たとえば、２５枚）のウエハ２を組合わせて基板処理部７で一括処理する複数枚（たとえば、５０枚）のウエハ２で構成されたバッチ５を形成し、そのバッチ５を基板処理部７に受渡し、また、基板処理部７での処理が完了した後には、基板処理部７からバッチ５を受取り、元のキャリア３にウエハ２を収容して、そのキャリア３をキャリア搬入出部４に搬送するようにしている。
【００２９】
基板処理部７は、ウエハ２の洗浄及び乾燥を行う洗浄乾燥機構20とウエハ２の洗浄を行う洗浄機構21とで構成している。そして、洗浄乾燥機構20には、バッチ５をウエハ昇降機構22で昇降することによって洗浄と乾燥とを行う基板洗浄乾燥ユニット23とバッチ搬送機構17の洗浄を行う搬送機構洗浄ユニット24とを並設している。また、洗浄機構21には、第１の洗浄ユニットとしての超音波洗浄装置25と第２及び第３の洗浄ユニット26,27とを並設しており、各洗浄ユニット25,26,27には、バッチ５を薬液処理するための洗浄部28,29,30とバッチ５を純水処理するための洗浄部31,32,33とこれらの薬液処理用の洗浄部28,29,30と純水処理用の洗浄部31,32,33との間でバッチ５の搬送を行う搬送機構34,35,36とを設けている。
【００３０】
また、基板処理部７は、洗浄乾燥機構20と洗浄機構21に沿ってバッチ搬送機構17を配設しており、このバッチ搬送機構17の始端部分をバッチ編成部６に配設している。
【００３１】
そして、基板処理部７は、バッチ編成部６で編成されたバッチ５をバッチ搬送機構17によって洗浄乾燥機構20のウエハ昇降機構22や洗浄機構21の搬送機構34,35,36に搬送して、洗浄乾燥機構20や洗浄機構21においてウエハ２の処理をバッチ５ごとに行ない、その後、処理後のバッチ５を洗浄乾燥機構20のウエハ昇降機構22や洗浄機構21の搬送機構34,35,36からバッチ搬送機構17に移送し、このバッチ搬送機構17によって処理後のバッチ５をバッチ編成部６へ再び搬送するようにしている。
【００３２】
このように、処理装置１は、キャリア搬入出部４によってウエハ２をキャリア３ごとバッチ編成部６に搬入し、バッチ編成部６において基板処理部７で一括処理するバッチ５を編成して基板処理部７に受渡し、基板処理部７でバッチ５ごとに一括して処理を施し、その後、処理後のバッチ５をバッチ編成部６に受渡し、バッチ編成部６でバッチ５を構成するウエハ２をキャリア３に収容してキャリア搬入出部４に搬送し、キャリア搬入出部４によって処理後のウエハ２を収容したキャリア３を搬出するようにしている。
【００３３】
次に、本発明の要部となる超音波洗浄装置25の構成について説明する。この超音波洗浄装置25では、ウエハ２を洗浄薬液に浸漬させた状態でウエハ２に向けて超音波を照射することでウエハ２の表面を洗浄するように構成している。
【００３４】
超音波洗浄装置25は、図２及び図３に示すように、上部に開口を形成した矩形箱型状の容器37の内部に基台38を取付け、この基台38の上部に矩形枠状のアルミニウム製の基枠39を取付け、この基枠39の上部にフッ素系ゴム製のパッキン40を介して洗浄槽41を取付けている。
【００３５】
洗浄槽41は、超音波発振手段42の上部に矩形箱枠状の周壁43を取付けることによって構成している。周壁43は、耐薬液性に富む材料であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）あるいはフッ素樹脂（ＰＦＡ）等で形成している。超音波発振手段42は、耐薬液性及び音波透過性に富む材料であるアモルファスカーボンあるいは炭化珪素等のカーボン系材料からなる矩形板状の振動板44の下面に超音波振動子45を取付け、この超音波振動子45に駆動制御装置（図示省略）を接続している。
【００３６】
このように、洗浄槽41は、周壁43をＰＴＦＥあるいはＰＦＡで形成し、振動板44をアモルファスカーボンあるいは炭化珪素等のカーボン系材料で形成することによって、洗浄薬液にＳＣ１、ＳＣ２あるいはＤＨＦ等の薬液を使用した場合でも溶解してしまうおそれがなく、メタルコンタミネーション等の発生を防止することができる。特に、振動板44を音波透過性に富む材料であるアモルファスカーボンあるいは炭化珪素等のカーボン系材料で形成しているために、石英のように薬液による溶解によって肉厚が薄くなるおそれがなく、超音波透過率の低下を防止することができる。
【００３７】
また、洗浄槽41は、周壁43の内側に洗浄薬液を吐出するための左右一対の洗浄薬液吐出ノズル46,47を取付けている。また、洗浄槽41は、周壁43の内部にウエハ２をバッチ５ごと支持しながら洗浄薬液に浸漬するための被洗浄体支持具としてのウエハボート48を昇降自在に配設している。
【００３８】
このウエハボート48は、図４〜図６に示すように、上下方向に伸延させたアーム49の前側下端部に前後方向に伸延させた４本の支持体50,51,52,53を左右に間隔をあけて平行に取付け、左右２本の支持体50,51(52,53)の先端部間に連結体54,55を架設している。
【００３９】
また、ウエハボート48は、各支持体50,51,52,53の上端部にウエハ２を１枚ずつ垂直状に支持するための支持溝56,57,58,59を前後に一定間隔をあけて形成しており、各支持溝56,57,58,59でウエハ２を支持することによって、複数枚のウエハ２を平行に前後に一定間隔をあけて支持できるようになっている。このウエハボート48は、アーム49を搬送機構34に連動連結しており、搬送機構34によって洗浄槽41の内部と外部との間でウエハ２をバッチ５ごと昇降させることができるようになっている。
【００４０】
さらに、ウエハボート48は、図７に代表的に示すように、中空円筒状のアルミニウム製の芯材60の外周に洗浄薬液に対する耐薬液性を有する樹脂製の被覆材61をモールドすることによって各支持体50,51,52,53を形成している。これにより、各支持体50,51,52,53の剛性を確保するとともに、耐薬液性をも確保できるようにしている。
【００４１】
特に、中央の２本の支持体51,52は、図４〜図７に示すように、下端部を先鋭状に形成して、超音波の発振面となる超音波発振手段42の振動板44の上面に対して傾斜した左右一対の底面62,63を形成し、各底面62,63に超音波を減衰させることができる横長矩形板状のカバー体64,65を着脱自在に覆設している。
【００４２】
このカバー体64,65は、図４〜図８に示すように、表裏に貫通する貫通孔67を前後に間隔をあけて形成しており、支持体51,52の各底面62,63に前後に間隔をあけて取付けた係止具としてのピン68に貫通孔67を係止することで、支持体51,52に着脱自在に装着している。
【００４３】
そして、各ピン68は、支持体51,52の各底面62,63に取付けた円板状の座部69と、カバー体64,65の各貫通孔67に挿通される円柱状の挿通ピン部70と、カバー体64,65を係止する円板状の係止部71とで構成しており、カバー体64,65が各支持体51,52に座部69を介して所定の間隙を設けた状態で装着されるようにしている。
【００４４】
カバー体64,65やピン68は、洗浄薬液によってエッチングされて汚染物質を発生することがないように、耐薬液性を有する材質（たとえば、アモルファスカーボン、グラッシーカーボンなどのカーボン系材料など）で形成している。
【００４５】
特に、カバー体64,65は、良好に超音波を減衰させることができるように、耐薬液性を有する材質であって、しかも、超音波透過率が低くなるような厚みで形成している。
【００４６】
すなわち、一般的に、同じ材質のものでも厚みによって超音波透過率が変化するので、たとえばカバー体64,65の材質として耐薬液性を有するカーボンを選択した場合には、図９に模式的に示すように、使用する周波数（たとえば、1000kHz）における超音波透過率と厚みとの関係を導出し、超音波透過率が５０％以下となる（換言すれば、超音波を５０％以上反射する）厚み（たとえば、周波数が1000kHzの場合は2.60mm〜3.55mm）でカバー体64,65を形成するようにしている。
【００４７】
なお、上記ウエハボート48では、中央の２本の支持体51,52の底部を先鋭状に形成し、左右の傾斜面にカバー体64,65を取付けた構成となっているが、これに限られず、たとえば、図１０(a)に示すように、ウエハボート48'の４本の支持体50',51',52',53'の底部にそれぞれカバー体64',65'を取付けてもよく、また、支持体51',52'の底部を超音波の発振面と平行な平坦面とし、カバー体64'を超音波の発振面と平行に取付けてもよく、さらには、図１０(b)に示すように、ウエハボート48"の中央２本の支持体51",52"の底部を超音波の発振面に対して左右に傾斜させ、左右の傾斜面にカバー体64",65"をそれぞれ取付けるようにしてもよい。
【００４８】
以上に説明したように、上記構成の超音波洗浄装置25を有する処理装置１では、被洗浄体支持具としてのウエハボート48に超音波を減衰させることができるカバー体64,65を覆設した構成となっている。
【００４９】
そのため、上記処理装置１の超音波洗浄装置25では、超音波発振手段42から照射された超音波をカバー体64,65によって減衰させることができるので、ウエハボート48の支持体51,52が超音波の照射によって劣化して汚染物質が発生するのを未然に防止することができ、洗浄不良の発生を防止することができる。
【００５０】
特に、上記超音波洗浄装置25では、カバー体64,65を超音波発振手段42の発振面に対して傾斜させた状態でウエハボート48に覆設しているために、カバー体64,65の表面で反射した超音波が超音波発振手段42に向けて直接的に照射されるのを防止することができるので、超音波の反射によって超音波発振手段42が故障してしまったり、超音波の重畳によって不測に超音波エネルギーが変化してしまうのを防止することができる。
【００５１】
また、上記超音波洗浄装置25では、カバー体64,65とウエハボート48の支持体51,52の表面との間に間隙を形成しているために、この間隙から洗浄薬液を円滑に流出させることができるので、ウエハボート48の支持体51,52の表面に洗浄薬液が残留してしまうのを防止することができ、洗浄薬液の残留に起因する洗浄不良の発生を防止することができる。
【００５２】
また、上記超音波洗浄装置25では、カバー体64,65に表裏に貫通する貫通孔67を形成しているために、この貫通孔67から洗浄薬液を円滑に流出させることができるので、これによっても、ウエハボート48の支持体51,52の表面に洗浄薬液が残留してしまうのを防止することができ、洗浄薬液の残留に起因する洗浄不良の発生を防止することができる。
【００５３】
また、上記超音波洗浄装置25では、ウエハボート48の支持体51,52に突設した係止具としてのピン68をカバー体64,65に穿設した貫通孔67に着脱自在に係止してウエハボート48の支持体51,52にカバー体64,65を着脱自在に装着できるようにしているために、カバー体64,65の交換やメンテナンスが容易となるとともに、洗浄薬液を流出させるための貫通孔67を係止孔として兼用させることができ、カバー体64,65の形態を簡素化して製造を容易で廉価なものとすることができる。
【００５４】
また、上記超音波洗浄装置25では、カバー体64,65の厚みと超音波透過率との関係から導出した透過率が５０％以下となる厚みでカバー体64,65を形成しているために、厚みを適宜選択するだけで様々な材質のカバー体64,65を用いることができるので、洗浄薬液の種類や必要とする剛性などに応じて幅広い種類の材質から選択することができ、カバー体64,65の材質の選択の幅を広げることができる。
【００５５】
さらに、上記超音波洗浄装置25では、洗浄に用いる薬液に対して耐薬液性を有する材質でカバー体64,65を形成しているために、洗浄薬液によるカバー体64,65のエッチングを防止することができ、エッチングによる汚染物質の発生に起因する洗浄不良の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る処理装置を示す平面図。
【図２】超音波洗浄装置を示す正面断面図。
【図３】同側面断面図。
【図４】ウエハボートを示す正面図。
【図５】同側面図。
【図６】同平面図。
【図７】同拡大断面図
【図８】カバー体を示す拡大図。
【図９】超音波透過率と厚みとの関係を示す模式図。
【図１０】ウエハボートの変形例を示す説明図。
【符号の説明】
【００５７】
１処理装置２ウエハ（被洗浄体）
３キャリア４キャリア搬入出部
５バッチ６バッチ編成部
７基板処理部８キャリアステージ
９開閉扉 10 キャリア搬送機構
11 キャリアストック 12 キャリア載置台
13 開閉扉 14 基板搬送機構
15 バッチ形成機構 16 配列順序変更機構
17 バッチ搬送機構 18 ウエハ収容状態検出センサー
19 ノッチアライナー 20 洗浄乾燥機構
21 洗浄機構 22 ウエハ昇降機構
23 基板洗浄乾燥ユニット 24 搬送機構洗浄ユニット
25 超音波洗浄装置 26,27 洗浄ユニット
28,29,30 薬液処理用の洗浄部 31,32,33 純水処理用の洗浄部
34,35,36 搬送機構 37 容器
38 基台 39 基枠
40 パッキン 41 洗浄槽
42 超音波発振手段 43 周壁
44 振動板 45 超音波振動子
46,47 洗浄薬液吐出ノズル 48,48',48" ウエハボート（被洗浄体支持具）
49 アーム 50,50',51,51',51",52,52',52",53,53' 支持体
54,55 連結体 56,57,58,59 支持溝
60 芯材 61 被覆材
62,63 底面
64,64',64",65,65',65" カバー体
67 貫通孔 68 ピン
69 座部 70 挿通ピン部
71 係止部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波発振手段を有する洗浄槽の内部に被洗浄体を支持するための被洗浄体支持具を配設した超音波洗浄装置において、
超音波を減衰させるカバー体を前記被洗浄体支持具に覆設したことを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項２】
前記カバー体は、前記超音波発振手段の発振面に対して傾斜させた状態で前記被洗浄体支持具に覆設したことを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
【請求項３】
前記カバー体は、前記被洗浄体支持具の表面との間に間隙を形成した状態で前記被洗浄体支持具に覆設したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波洗浄装置。
【請求項４】
前記カバー体は、表裏に貫通する貫通孔を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の超音波洗浄装置。
【請求項５】
前記カバー体は、前記被洗浄体支持具に突設した係止具に前記貫通孔を係止することで前記被洗浄体支持具に着脱自在に装着できるように構成したことを特徴とする請求項４に記載の超音波洗浄装置。
【請求項６】
前記カバー体は、厚みと超音波透過率との関係から導出した透過率が５０％以下となる厚みとしたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の超音波洗浄装置。
【請求項７】
前記カバー体は、洗浄に用いる薬液に対して耐薬液性を有する材質を用いたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の超音波洗浄装置。

【図１】