(57)【要約】【課題】異物除去の効率を向上できる超音波洗浄装置を提供する。【解決手段】洗浄装置１は、超音波を発する振動子１１と、紫外線を通過する材料により形成され、振動子１１が発する超音波を、異物と化学反応する機能水３によって覆われた基板表面２ａに対して、基板表面２ａに対向するように配置されたホーン底部１３から伝達するホーン部１２と、ホーン部１２の内部に配置され、ＵＶ光を発光するＵＶ光源２０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を発する振動子と、
紫外線を通過する材料により形成され、前記振動子が発する超音波を、異物と化学反応する機能水によって覆われた被洗浄物に対して、前記被洗浄物の表面に対向するように配置された底面から伝達する振動伝達部と、
前記振動伝達部の内部に配置され、紫外線を発光する紫外線発光部と、
を備える超音波洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の洗浄装置において、
前記振動伝達部は、一端に前記振動子が配置され、前記振動子の発する超音波を前記一端とは異なる端部である他端側へと通過させる中実体であること、
を特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項３】
請求項２に記載の洗浄装置において、
前記中実体は、
前記一端側から前記他端側に至る程、径が大きくなるホーン形状であり、
前記紫外線発光部が発光した紫外線を、前記筒体内部に反射する反射面を備えること、
を特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の洗浄装置において、
前記機能水を前記被洗浄物の表面に供給する機能水供給部と、
前記被洗浄物を回転可能に載置し、前記機能水供給部が前記被洗浄物の表面に供給した前記機能水を前記表面よりも回転径の外径側に流出させる回転テーブルとを備えること、
を特徴とする超音波洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被洗浄物の異物を除去する超音波洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、オゾン水等の機能水を基板に滴下させて、基板を超音波で振動させながら、紫外線を照射することにより、基板に付着したレジスト等の異物を除去するレジスト除去装置があった（例えば特許文献１）。
しかし、従来のレジスト除去装置は、異物除去の効率を向上しようとして、紫外線を照射するランプを基板近傍まで近づけると、飛散した機能水がランプに付着し、ランプが損傷してしまう場合があった。このため、従来のレジスト除去装置は、飛散した機能水が付着しない程度まで、ランプを基板から離す必要があるため、異物除去の効率向上には限界があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３３７４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、異物除去の効率を向上できる超音波洗浄装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下のような解決手段により、課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【０００６】
請求項１の発明は、超音波を発する振動子（１１）と、紫外線を通過する材料により形成され、前記振動子が発する超音波を、異物と化学反応する機能水（３）によって覆われた被洗浄物（２）に対して、前記被洗浄物の表面（２ａ）に対向するように配置された底面（１３）から伝達する振動伝達部（１２）と、前記振動伝達部の内部に配置され、紫外線を発光する紫外線発光部（２０）と、を備える超音波洗浄装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の洗浄装置において、前記振動伝達部（１２）は、一端側（１２ａ）に前記振動子（１１）が配置され、前記振動子の発する超音波を前記一端側とは異なる端部である他端側（１２ｂ）へと通過させる中実体であること、を特徴とする超音波洗浄装置である。
請求項３の発明は、請求項２に記載の洗浄装置において、前記中実体（２１２）は、前記一端側（２１２ａ）から前記他端側（２１２ｂ）に至る程、径が大きくなるホーン形状であり、前記紫外線発光部（２２０）が発光した紫外線を、前記筒体内部に反射する反射面（２１６）を備えること、を特徴とする超音波洗浄装置である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の洗浄装置において、前記機能水（３）を前記被洗浄物（２）の表面（２ａ）に供給する機能水供給部（５）と、前記被洗浄物を回転可能に載置し、前記機能水供給部が前記被洗浄物の表面に供給した前記機能水を前記表面よりも回転径の外径側に流出させる回転テーブル（６）とを備えること、を特徴とする超音波洗浄装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本発明は、紫外線発光部が、振動伝達部の内部に配置されているので、機能水が紫外線発光部に付着することがないため、紫外線発光部を被洗浄物の近くに配置できる。これにより、被洗浄物及び被洗浄物を覆う機能水に対して、より強い紫外線を照射できるので、洗浄効果を向上できる。
また、本発明は、紫外線発光部が発光した紫外線が、被洗浄物及び被洗浄物を覆う機能水に到達するときに、振動伝達部が妨げにならないので、振動伝達部を大型化できるため、洗浄効果を向上できる。
さらに、本発明は、被洗浄物及び被洗浄物を覆う機能水に対して、紫外線の照射と同時に振動させることができるので、洗浄効果を向上できる。
【０００８】
（２）本発明は、振動伝達部が、振動子の超音波を通過させる中実体であるので、中実体を利用して、紫外線発光部を配置できる。
（３）本発明は、中実体がホーン形状であり反射面を備えるので、超音波の拡大に利用するホーン形状を、紫外線を被洗浄物に向けて集光するためにも利用できる。
（４）本発明は、機能水供給部と、被洗浄物に供給した機能水を流出させる回転テーブルとを備えるので、機能水を被洗浄物に供給し、また供給した機能水を排出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の洗浄装置１の断面図、振動装置１０の拡大図である。
【図２】第１実施形態の洗浄工程を説明する断面図である。
【図３】比較例である従来の洗浄装置１０１の断面図である。
【図４】第２実施形態の洗浄装置２０１の断面図である。
【図５】第３実施形態の洗浄装置３０１の断面図である。
【図６】第４実施形態の洗浄装置４０１の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の洗浄装置１の断面図（図１（ａ））、振動装置１０の拡大図（図１（ｂ）、図１（ｃ））である。
図１（ａ）の切断面は、回転テーブル６の回転軸を通る面である。
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す振動装置１０を拡大して示す断面図である。
図１（ｃ）は、図１（ｂ）のｃ−ｃ部矢視断面図である。
なお、以下の説明及び図面において、図１（ａ）に示すように、回転テーブル６に基板２を載置した状態において、基板表面２ａの法線方向が上側を向くように配置した状態での鉛直方向を鉛直方向Ｚとし、また、基板２及び回転テーブル６の径方向を径方向Ｒとする。
【００１１】
洗浄装置１（超音波洗浄装置）は、基板２（被洗浄物）の表面２ａに機能水３を供給して、基板２を超音波で振動させながら、ＵＶ光（紫外線）を照射して、基板２に付着した有機物等の異物を除去する装置である。
基板２は、円板状の部材であり、例えば、半導体のシリコンウエハ、液晶表示装置用のガラス基板等である。基板２は、洗浄時には、被洗浄部である表面２ａが異物と化学反応する機能水３によって覆われる。
機能水３は、有機物等と化学反応して有機物等を分解できるものであればよく、本実施形態では、オゾン水を用いている。
有機物等の異物は、例えば、シリコンウエハのレジスト等である。
【００１２】
洗浄装置１は、機能水供給部５と、回転テーブル６と、振動装置１０（振動部）と、ＵＶ光源２０（紫外線発光部）とを備えている。
機能水供給部５は、機能水３を基板表面２ａに供給する装置である。
機能水供給部５は、機能水３の貯留槽（図示せず）から送り出された機能水３を、基板表面２ａのほぼ中心に供給する管５ａを備えている。
回転テーブル６は、基板２を回転可能に載置するテーブルである。回転テーブル６が回転することにより、基板表面２ａに供給された機能水３は、遠心力の作用により、基板表面２ａから径方向外側Ｒ２（回転径の外径側）に流出、排出される。
【００１３】
振動装置１０は、振動子１１と、ホーン部１２（振動伝達部）と、ブッシュ１４とを備えている。振動装置１０は、振動装置昇降駆動装置（図示せず）により、鉛直方向Ｚに移動可能に支持される。
振動子１１は、超音波を発振する超音波振動子であり、例えば圧電素子等である。
ホーン部１２は、小径側１２ａ（一端側）から、小径側１２ａとは異なる端部である大径側１２ｂ（他端側）に至る程、径が大きくなるホーン形状に形成された中実体である。ホーン部１２は、ＵＶ光が通過するのに適した透明な材料、かつ、振動を伝達するのに適した材料、例えば石英等により形成される。
ホーン部１２は、小径側１２ａの端部に振動子１１が配置され、振動子１１が発する超音波を拡大しながら、大径側１２ｂへと通過させる。
【００１４】
ホーン部１２の小径側１２ａには、振動子１１が配置されている。
ホーン部１２の大径側１２ｂのホーン底部１３（底面）は、ホーン部１２を通過してきた超音波が伝達される平面状の部分である。このため、ホーン部１２は、ホーン底部１３の基板２側とは反対側の中実体の領域である内部領域Ａ１と、内部領域Ａ１の外部の領域である外部領域Ａ２とを仕切ることができる。
ホーン底部１３は、基板表面２ａに対向し、かつ、基板表面２ａに平行である。また、ホーン部１２は、中心軸１２ｃが径方向内側Ｒ１に向かう程下側Ｚ１に傾斜するように配置されている。つまり、ホーン部１２は、ホーン底部１３の面積が大きくなるように、配置されている。
これにより、ホーン底部１３は、振動子１１が発する超音波を、基板表面２ａ及び基板表面２ａを覆う機能水３に、より広範囲に渡って伝達できる。
【００１５】
ＵＶ光源２０は、ＵＶ光を発光する球状の発光源である。ＵＶ光源２０は、ホーン部１２の内部領域Ａ１に配置され、ホーン部１２に一体的に形成される。このため、振動装置昇降装置（図示せず）によって振動装置１０が駆動されると、ＵＶ光源２０は、振動装置１０と一体で駆動される。
ＵＶ光源２０が発光するＵＶ光の波長は、例えば、１７２ｎｍ、２２２ｎｍ等である。ＵＶ光源２０は、ＡＣ電源等から電気配線１５を介して電力が供給される。
【００１６】
図１、図２を参照して、洗浄装置１の動作について説明する。
図２は、第１実施形態の洗浄工程を説明する断面図である。
なお、以下の工程は、洗浄装置１の制御部（図示せず）が自動で行っても、作業者が洗浄装置１の各駆動装置を操作して行ってもよい。
（１）準備工程
図１に示すように、基板２を回転テーブル６に載置して、回転テーブル６を回転し、機能水供給部５から基板表面２ａに機能水３を供給する。例えば、機能水３は、基板表面２ａを厚さ３ｍｍ程度覆うように供給される。
基板表面２ａに供給された機能水３は、基板表面２ａから径方向外側Ｒ２に流出される。
【００１７】
（２）振動装置降下工程
図２（ａ）に示すように、振動装置昇降装置を駆動して振動装置１０を降下させて、基板表面２ａの近傍に配置する。振動装置１０の降下位置は、ホーン底部１３が基板表面２ａに覆われた機能水３に接触する程度であり、例えば、基板表面２ａから２ｍｍ程度の位置に配置される。
【００１８】
（３）振動照射工程
図２（ｂ）に示すように、振動装置１０の超音波の発振を開始する。振動子１１の振動は、ホーン部１２により拡大されて、ホーン底部１３に伝達される。そして、ホーン底部１３が振動して、基板表面２ａ及び基板表面２ａを覆う機能水３に、振動を伝達する。
またＵＶ光源２０の照射を開始する。ホーン底部１３は、石英等により形成されるので、ＵＶ光源２０が発光したＵＶ光は、基板表面２ａ及び基板表面２ａを覆う機能水３に到達する。
これにより、基板表面２ａに付着した異物を除去できる。異物の除去は、主に、ＵＶ光及び機能水３の作用により基板表面２ａの異物の分解を促進し、超音波の作用により分解した異物を基板表面２ａから浮き上がらせることによるものと考えられる。また、基板表面２ａから浮いた異物は、機能水３と一緒に基板表面２ａから径方向外側Ｒ２に流出し排出される。
【００１９】
（４）基板搬出工程
基板２の洗浄が終了したら、振動装置昇降駆動装置を駆動して振動装置１０を上昇させて、各駆動装置を駆動停止し、基板搬出装置（図示せず）により洗浄後の基板２を、回転テーブル６から搬出する。
以上により、基板２の洗浄が終了する。
【００２０】
（比較例）
図３は、比較例の洗浄装置１０１の断面図である。
なお、比較例の洗浄装置１０１の説明及び図面において、第１実施形態の洗浄装置１と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
比較例の洗浄装置１０１では、ＵＶ光源１２０は、ホーン部１１２の外側の外部領域Ａ１０２に配置され、このため、洗浄時に飛散した機能水３が付着することを防止するために、基板２からの高さが第１実施形態のＵＶ光源２０よりも高くなるように、配置されている。
【００２１】
このため、比較例の洗浄装置１０１では、ＵＶ光が、基板表面２ａ及び基板表面２ａを覆う機能水３に到達するまでに減衰してしまい、基板２の洗浄効果の向上に限界がある。
これに対して、本実施形態の洗浄装置１は、ＵＶ光源２０が内部領域Ａ１、つまり中実体であるホーン部１２によって密閉された空間に配置されている。このため、基板２の近傍までＵＶ光源２０を近づけることができ、比較例よりも強いＵＶ光を基板表面２ａ及び基板表面２ａを覆う機能水３に照射できるので、洗浄効果を向上できる。
【００２２】
また、比較例の洗浄装置１０１では、ＵＶ光源１２０からのＵＶ光の一部は、ホーン部１１２及び振動伝達部材１１３が妨げになり、基板２等に到達することができない（範囲θ参照）。このため、ホーン部１１２及び振動伝達部材１１３の大きさが制限されてしまい、このことも、基板２の洗浄効果を向上できない理由であった。
これに対して、本実施形態の洗浄装置１は、ＵＶ光源２０からのＵＶ光が、ホーン底部１３を通過して基板２等に到達する。このため、ホーン部１２を大型にして、ホーン底部１３の面積を大きくすれば、基板表面２ａ等へのＵＶ光の照射面積を大きくできるし、また、この場合であっても、ホーン底部１３から基板表面２ａ等に振動を伝達できる。つまり、ＵＶ光の照射及び振動の伝達の両方の効率を向上でき、洗浄効果を向上できる。
【００２３】
さらに、比較例の洗浄装置１０１では、基板表面２ａのうち、ＵＶ光源１２０からのＵＶ光を照射する範囲Ａ１０３と、振動伝達部材１１３が振動を伝える範囲Ａ１０４が離間している。このため、基板表面２ａは、基板２が回転することにより、一定時間の間隔をおいて、ＵＶ光の照射及び振動の伝達が交互に繰り返される。しかし、ＵＶ光の照射及び機能水３の作用により、基板２の異物が分解されて基板表面２ａから浮き上がっても、このように一定時間をおくと、その異物は、基板２に再付着してしまう可能性がある。
これに対して、本実施形態の洗浄装置１は、基板表面２ａ及び基板表面２ａを覆う機能水３に対して、ＵＶ光の照射、振動の伝達を同時に行うことができるので、分解した異物の基板２への再付着を防止できるため、洗浄効果を向上できる。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態の洗浄装置１は、ＵＶ光源２０がホーン部１２の内部領域Ａ１に配置されている。このため、ＵＶ光源２０に機能水３が付着することがなく、ＵＶ光源２０の損傷を防止でき、また基板２の洗浄効果を向上できる。
【００２５】
（第２実施形態）
次に、本発明を適用した洗浄装置の第２実施形態について説明する。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図４は、第２実施形態の洗浄装置２０１の断面図（図１（ｂ）に相当する図）である。
ホーン部２１２は、外周面に、ＵＶ光源２２０が発光したＵＶ光を反射する反射面２１６を有している。つまり、ホーン部２１２の外周面には、金属等が蒸着された反射面２１６が形成されている。ホーン部２１２は、ホーン形状であるので、反射面２１６は、ＵＶ光源２２０から発光されたＵＶ光を、ホーン部２１２の内側に向けて反射するため、大径側２１２ｂに向けて効率よく反射できる。
【００２６】
すなわち、ＵＶ光源２２０を点光源とすれば、ＵＶ光源２２０が発光するＵＶ光のうち、ＵＶ光源２２０の中心を通り外周面に直交する垂線の足２２０ａよりも基板２側に入光した光線は、光線Ｌ１のように大径側２１２ｂ（基板２側）に向かって反射して基板表面２ａ等に到達し、又は光線Ｌ２のように反射を繰り返して基板表面２ａ等に到達する。
また、ＵＶ光源２２０が発光するＵＶ光のうち垂線の足２２０ａよりも小径側２１２ａ（振動子２１１側）に入光した光線の多くは、光線Ｌ３のように、反射面２１６での反射を繰り返して、大径側２１２ｂに向かう。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態の振動装置２１０は、ホーン部２１２に反射面２１６を備えるので、超音波の拡大に利用するホーン形状を利用して、ＵＶ光を基板２に向けて集光し、洗浄効果を向上できる。
【００２８】
なお、反射面２１６は、ＵＶ光源２２０からのＵＶ光を、基板２側に向けて反射できるものであればその形態は限定されない。例えば、反射面２１６は、ホーン形状の反射板を、ホーン部２１２の内部に配置したものでもよい。さらに、ホーン部２１２を筒体で形成する場合には、反射面２１６は、ホーン部２１２の外周面ではなく、内周面に設けてもよい。
【００２９】
（第３実施形態）
次に、本発明を適用した洗浄装置の第３実施形態について説明する。
図５は、第３実施形態の洗浄装置３０１の断面図（図１（ａ）に相当する図）である。
洗浄装置３０１は、２つの振動装置３１０を備えている。これにより、ＵＶ光を妨げることなく、基板表面２ａの処理面積、つまりＵＶ光の照射面積かつ振動を伝達する面積を多く確保できるので、洗浄効果を向上できる。
なお、洗浄効果を一層向上できるように、洗浄装置３０１は、振動装置の数を３つ以上備えていてもよい。また、第２実施形態と同様に、ホーン部３１２に反射面を設けてもよい。
【００３０】
（第４実施形態）
次に、本発明を適用した洗浄装置の第４実施形態について説明する。
図６は、第４実施形態の洗浄装置４０１の断面図である。
図６（ａ）は、図１（ｂ）に相当する断面図である。
図６（ｂ）は、図６（ａ）のｂ−ｂ部矢視断面図である。
図６（ｃ）は、図６（ａ）のｃ−ｃ部矢視断面図である。
洗浄装置４０１は、振動装置４１０と、ＵＶ光源４２０とを備えている。
【００３１】
振動装置４１０は、振動子４１１と、振動伝達部４１２とを備えている。
振動子４１１は、直方体である。
振動伝達部４１２は、石英等により形成された中実体である。振動伝達部４１２は、上側Ｚ２に振動子４１１が取り付けられている。振動伝達部４１２は、ホーン形状ではなく、直方体である。振動伝達部４１２は、鉛直方向Ｚから見たときの断面積（図６（ｃ）参照）が、ＵＶ光源４２０を収容できる程度の大きさであり、つまり、テーブルの回転方向の厚みが薄い直方体である。
ＵＶ光源４２０は、円柱状であり、振動伝達部４１２内に配置されている。
【００３２】
以上の構成により、振動子４１１の振動は、振動伝達部４１２内を伝達し、振動伝達部底部４１３から、基板表面２ａ及び基板表面２ａを覆う機能水３に伝達する。
また、ＵＶ光源４２０が発したＵＶ光は、振動伝達部４１２内を通過し振動伝達部底部４１３から、基板表面２ａ及び基板表面２ａを覆う機能水３に到達する。このとき、ＵＶ光源４２０が円柱状であり、振動伝達部４１２の断面積がＵＶ光源４２０を収容できる程度の大きさであるので、ＵＶ光源４２０が発したＵＶ光は、ほぼ均一な強さで、基板表面２ａ及び基板表面２ａを覆う機能水３に到達する（図６（ａ）に示す光線Ｌ４０１参照）。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態の振動装置４１０は、振動伝達部４１２がホーンではなくても、ＵＶ光を基板２等に向けて均一に照射して、洗浄効果を向上できる。
なお、振動伝達部４１２は、第２実施形態と同様に、側面に反射面を設けて、ＵＶ光が外部に漏れないようにして、基板２等への照射効率を向上してもよい。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。
【００３５】
（変形形態）
（１）実施形態において、振動装置の内部領域には、１つのＵＶ光源が設けられた例を示したが、これに限定されない。例えば、ホーン部及び振動伝達部を大型にする場合には、内部領域に、複数のＵＶ光源を設けてもよい。これにより、基板の表面等に到達する単位面積当たりのＵＶ光の光量を維持しながら、振動伝達部を大型にできるので、基板の洗浄効果を向上できる。
【００３６】
（２）本実施形態において、洗浄装置は、振動子の振動を、振動伝達部内部を伝達させてその底部に伝達する例を示したが、これに限定されない。例えば、振動子を振動伝達部の底部に接着して、底部を直接振動させてもよい。
【００３７】
（３）本実施形態において、ＵＶ光源は、球状、円柱状である例を示したが、これに限定されない。例えば、面発光タイプのＵＶ光源を利用してもよい。
【００３８】
（４）本実施形態において、洗浄装置は、基板の表面の法線方向が鉛直方向になるように基板を配置する例を示したが、これに限定されない。洗浄装置は、必要に応じて、基板の表面の法線方向が他の方向（例えば水平方向等）に向くように、配置してもよい。
また、基板の表面に供給した機能水が排出できる構成（例えば、基板の表面の法線方向が水平方向等を向くように配置し、機能水が重力により自然に落下する構成等）であれば、回転テーブルを設けなくてもよい。この場合、洗浄装置は、構成を簡単にできる。
【符号の説明】
【００３９】
１，２０１，３０１，４０１  洗浄装置
２  基板
３  機能水
５  機能水供給部
６  回転テーブル
１０，２１０，３１０，４１０  振動装置
１１，２１１，４１１  振動子
１２，２１２，３１２  ホーン部
１３  ホーン底部
２０，２２０，４２０  ＵＶ光源
２１６  反射面
４１２  振動伝達部
４１３  振動伝達部底部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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