(57)【要約】【課題】槽タイプの洗浄装置において、振動子固有のベンディングモード等の特性に左右されず、また、複数枚の振動素子を振動子として洗浄槽に取付けた場合であっても、被洗浄面内での洗浄ムラを抑制できる超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法を提供する。【解決手段】被洗浄物Ｗを洗浄するための洗浄液４で満たされる洗浄槽１５と、洗浄液に超音波振動を伝播させる２個の振動子１１、１２と、該振動子に高周波電圧を印加する超音波発振器１６、１７とを具備し、被洗浄物を洗浄液に浸漬して超音波洗浄をする超音波洗浄装置１０において、２個の振動子のうち、少なくとも１個の振動子の周波数を掃引させることにより、洗浄液内で発生したキャビテーション領域を移動させて被洗浄物を洗浄する超音波洗浄装置１０およびそれを利用した超音波洗浄方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、被洗浄物を洗浄するための洗浄液で満たされる洗浄槽と、前記洗浄液に超音波振動を伝播させる複数個の振動子と、該振動子に高周波電圧を印加する超音波発振器とを具備し、前記被洗浄物を前記洗浄液に浸漬して超音波洗浄をする超音波洗浄装置において、
前記複数個の振動子のうち、少なくとも１個の振動子の周波数を掃引させることにより、前記洗浄液内で発生したキャビテーション領域を移動させて前記被洗浄物を洗浄するものであることを特徴とする超音波洗浄装置。
【請求項２】
前記複数個の振動子は、その振動面が前記被洗浄物の被洗浄面と直交するように前記洗浄槽に配置されたものである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】
前記複数個の振動子は、少なくとも周波数を固定できる第１の振動子と、周波数の掃引できる第２の振動子を含むものである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】
前記複数個の振動子は、前記第２の振動子と前記洗浄槽を挟んで対向配置され且つ周波数を掃引できる第３の振動子を含むものであり、前記第２と第３の振動子は、それぞれの周波数の掃引を所定周期で交互に行うものであることを特徴とする請求項３に記載の超音波洗浄装置。
【請求項５】
洗浄槽に満たされた洗浄液に被洗浄物を浸漬し、前記洗浄槽に配置された複数個の振動子に超音波発振器から高周波電圧を印加して前記洗浄液に超音波振動を伝播させ、前記洗浄液内にキャビテーションを発生させることにより前記被洗浄物を超音波洗浄する方法において、
前記キャビテーションを発生させる際、前記複数個の振動子のうち、少なくとも１個の振動子の周波数を掃引することにより、前記洗浄液内で発生したキャビテーション領域を移動させて前記被洗浄物を洗浄することを特徴とする超音波洗浄方法。
【請求項６】
前記複数個の振動子は、その振動面が前記被洗浄物の被洗浄面と直交するように前記洗浄槽に配置されることを特徴とする請求項５に記載の超音波洗浄方法。
【請求項７】
前記複数個の振動子は、少なくとも第１と第２の振動子を含み、前記キャビテーションを発生させる際、前記第１の振動子の周波数を固定し、前記第２の振動子の周波数を掃引することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の超音波洗浄方法。
【請求項８】
前記複数個の振動子は、前記第２の振動子と前記洗浄槽を挟んで対向配置され且つ周波数を掃引できる第３の振動子を含み、前記キャビテーションを発生させる際、前記第２と第３の振動子の周波数を所定周期で交互に掃引することを特徴とする請求項７に記載の超音波洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等の被洗浄物を洗浄液に浸漬し、該洗浄液に超音波振動を付与して洗浄処理を行う超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を製造するにあたって、基板となる半導体シリコンウェーハ等を作製する各工程で、基板にパーティクル等が付着していると、基板面内で均一な処理が施せず、またそのような基板から間接的に相互汚染が引き起こされるため、ウェーハ製造の歩留まり低下の原因となる。そのため、通常基板を処理する前には洗浄装置にて基板を洗浄することによりパーティクル等を除去している。
【０００３】
半導体基板、液晶ディスプレイ用ガラス基板等の精密基板を洗浄する洗浄装置には、大きく分けて、複数枚の基板を同時に処理するバッチ式と、１枚ずつ基板を処理する枚葉式の２種類がある。さらに、この２種類の装置において洗浄力を向上させるため、洗浄液に対して周波数が５００ｋＨｚ以上といった超音波振動を付与する超音波洗浄方法が採用されることもある（例えば、特許文献１〜３等参照）。
【０００４】
バッチ式の超音波洗浄装置においては、槽タイプのものが主流である。この槽タイプの超音波洗浄装置は、例えば洗浄液を満たした洗浄槽に基板を浸漬し、槽の底部に設けられた圧電振動子から洗浄槽内に超音波振動を付与することで被洗浄物を洗浄することができる。圧電振動子に高周波電圧を印加すると、その圧電振動子に固有の超音波振動が発生する。超音波振動が洗浄槽内の洗浄液に伝播することで洗浄液中にキャビテーションが発生し、このキャビテーションによってより洗浄力が増した洗浄処理をすることができる。尚、超音波による洗浄作用は、キャビテーションのほか、粒子加速度、直進流、ケミカル作用による洗浄作用等がある。
【０００５】
このような槽タイプの超音波洗浄装置では、近年のウェーハの大直径化に伴い、洗浄槽の大型化が進んでいる。大容量の洗浄槽に収容された洗浄液に超音波振動を印加する際には、多くの振動素子を数枚から数十枚単位で輻射板に接合して対応していた。しかし、圧電振動素子と圧電振動素子の継目における音圧低下や、個々の圧電振動素子自身が持つベンディングモード等により面内の音圧ムラ等が発生していた。そのため、洗浄槽全体の音圧が不均一な状態となり、洗浄ムラが発生するという問題があった。また、音波の高周波数化が進んでいるため、超音波洗浄装置における音場（振動）の均一化が難しくなってきた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２１６２０９号公報
【特許文献２】特開２００３−２４８８９号公報
【特許文献３】特開平１１−１５６３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、槽タイプの洗浄装置において、振動子固有のベンディングモード等の特性に左右されず、また、複数枚の振動素子を振動子として洗浄槽に取付けた場合であっても、被洗浄面内での洗浄ムラを抑制できる超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、少なくとも、被洗浄物を洗浄するための洗浄液で満たされる洗浄槽と、前記洗浄液に超音波振動を伝播させる複数個の振動子と、該振動子に高周波電圧を印加する超音波発振器とを具備し、前記被洗浄物を前記洗浄液に浸漬して超音波洗浄をする超音波洗浄装置において、
前記複数個の振動子のうち、少なくとも１個の振動子の周波数を掃引させることにより、前記洗浄液内で発生したキャビテーション領域を移動させて前記被洗浄物を洗浄するものであることを特徴とする超音波洗浄装置を提供する（請求項１）。
【０００９】
また、本発明は、洗浄槽に満たされた洗浄液に被洗浄物を浸漬し、前記洗浄槽に配置された複数個の振動子に超音波発振器から高周波電圧を印加して前記洗浄液に超音波振動を伝播させ、前記洗浄液内にキャビテーションを発生させることにより前記被洗浄物を超音波洗浄する方法において、
前記キャビテーションを発生させる際、前記複数個の振動子のうち、少なくとも１個の振動子の周波数を掃引することにより、前記洗浄液内で発生したキャビテーション領域を移動させて前記被洗浄物を洗浄することを特徴とする超音波洗浄方法を提供する（請求項５）。
【００１０】
このように、本発明のいわゆる槽タイプの超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法は、複数個の振動子のうち、少なくとも１個の振動子の周波数を掃引することにより、洗浄液内で発生したキャビテーション領域を移動させるため、被洗浄物に対し該被洗浄面内で均一にキャビテーションによる洗浄効果を付与することができ、洗浄ムラを抑制することができる。
【００１１】
この場合、前記複数個の振動子は、その振動面が前記被洗浄物の被洗浄面と直交するように前記洗浄槽に配置されたものであることが好ましく（請求項２）、前記複数個の振動子は、その振動面が前記被洗浄物の被洗浄面と直交するように前記洗浄槽に配置されることが好ましい（請求項６）。
【００１２】
このように、複数個の振動子の振動面と被洗浄物の被洗浄面とが直交するように複数個の振動子を洗浄槽に配置することにより、洗浄液に伝播した振動面と被洗浄物の被洗浄面が平行にならず、洗浄液に伝播した振動が被洗浄面に衝突することを防止できるので、伝播した超音波振動によって発生したキャビテーションが、洗浄槽内で移動し易くなる。
【００１３】
また本発明は、前記複数個の振動子は、少なくとも周波数を固定できる第１の振動子と、周波数の掃引できる第２の振動子を含むものであることが好ましく（請求項３）、前記複数個の振動子は、少なくとも第１と第２の振動子を含み、前記キャビテーションを発生させる際、前記第１の振動子の周波数を固定し、前記第２の振動子の周波数を掃引することが好ましい（請求項７）。
【００１４】
このように、複数個の振動子は、周波数を固定できる第１の振動子と、周波数の掃引できる第２の振動子を含むものであり、キャビテーションを発生させる際、第１の振動子の周波数を固定し、第２の振動子の周波数を掃引すれば、第２の振動子の周波数の操作だけでキャビテーションの発生領域を簡単に制御できる。
【００１５】
この場合、前記複数個の振動子は、前記第２の振動子と前記洗浄槽を挟んで対向配置され且つ周波数を掃引できる第３の振動子を含むものであり、前記第２と第３の振動子は、それぞれの周波数の掃引を所定周期で交互に行うものとすることができ（請求項４）、さらに、前記複数個の振動子は、前記第２の振動子と前記洗浄槽を挟んで対向配置され且つ周波数を掃引できる第３の振動子を含み、前記キャビテーションを発生させる際、前記第２と第３の振動子の周波数を所定周期で交互に掃引することが好ましい（請求項８）。
【００１６】
このように、洗浄槽を挟んで対向配置され、周波数が掃引される２個の振動子により、所定周期で交互に周波数の掃引を行えば、さらに洗浄液の広い範囲にキャビテーションを移動させることができ、効率的、効果的に被洗浄物を洗浄することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法であれば、槽タイプの洗浄装置において、振動子固有のベンディングモード等の特性に左右されず、また、複数枚の振動素子を振動子として洗浄槽に取付けた場合であっても、被洗浄面内での洗浄ムラを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
従来、超音波洗浄においては、圧電振動子の持つベンディングモード等により面内の音圧ムラや面積の大きい一面に取付けた圧電振動素子と圧電振動素子の継目における音圧低下等により、洗浄槽全体の音圧が不均一な状態となり、洗浄ムラの要因となってしまうことが懸念された。この対策として本発明者等は、均一な音波を発生できるコンポジット振動子等の均一音波振動子を使用していたが、槽内に均一な音波を発生させた場合、洗浄の主要因であるキャビテーションが発生しにくくなるという問題が起きてしまった。
圧電振動子では、圧電振動子の持つベンディングモード等により、槽内において音波が集束する部分が生まれ、その部分にエネルギーが集中し、キャビテーションが発生し易い状況となる。しかし、均一音波振動子では、音波が集束するような部分ができにくくなり、キャビテーションが発生しづらい状況となる。
【００１９】
そこで、本発明者等はこのような問題を解決すべく鋭意研究を重ねた。例えば、洗浄槽の底面に振動子を取付け、洗浄槽の側面１面に同様の振動子を設けて、側面からも超音波を発生させる。そして、底面からの超音波と側面からの超音波により、洗浄槽内で音波が干渉し、キャビテーションが発生し易い場所ができる。しかし、これでは局所的にキャビテーションが発生するのみで、洗浄ムラとなるため、例えば一方の振動子の周波数を固定し、もう一方の振動子の周波数を一定の範囲でスイープ（掃引）することで、キャビテーションが発生し易い場所をワイパーのように移動させる。この現象を利用することでシリコンウェーハ等の面を均一に洗浄することが可能となることに想到し、本発明を完成させた。
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
まず、本発明に係る超音波洗浄装置の第１実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る超音波洗浄装置の第１実施形態を示す図である。
本発明の超音波洗浄装置１０は、被洗浄物Ｗを洗浄液４に浸漬して超音波洗浄をするものであり、洗浄槽１５と、２個の振動子１１、１２と、２個の超音波発振器１６、１７とを具備する。
【００２１】
洗浄槽１５は、被洗浄物、例えば基板Ｗを洗浄するための洗浄液４で満たされるものである。洗浄槽１５は、振動子の超音波振動を洗浄液４に伝播させるための輻射板１９ａ、１９ｂを具備しており、２個の振動子つまり、第１の振動子１１、第２の振動子１２は、それぞれに輻射板１９ａ、１９ｂに接合される。また、第１の振動子１１、第２の振動子１２は、それぞれ第１の超音波発振器１６、第２の超音波発振器１７により高周波電圧を印加されて駆動する。これにより、洗浄液４には、第１の振動子１１及び第２の振動子１２により超音波振動が伝播される。
このとき、２個の振動子のうち、第２の振動子１２は、周波数を掃引させることができるものであり、第２の振動子１２の周波数を掃引させることにより、洗浄液４内で発生したキャビテーション領域を移動させ基板Ｗを洗浄する。
【００２２】
第１の振動子１１の取付け位置としては、例えば、図１のように、洗浄槽１５の底面部に取り付け、第２の振動子１２の取付け位置は、洗浄槽１５の左側面部に取り付ける。しかし、この振動子の配置は適宜変更が可能である。この振動子の配置については、例えば以下に説明する第２実施形態、第３実施形態のような配置とすることもできる。
【００２３】
このように、本発明のいわゆる槽タイプの超音波洗浄装置１０では、２個の振動子のうち、少なくとも１個の振動子の周波数を掃引することにより、洗浄液内で発生したキャビテーション領域を移動させるため、被洗浄物に対し該被洗浄面内で均一にキャビテーションによる洗浄効果を付与することができ、洗浄ムラを抑制することができる。
【００２４】
従って、従来の槽タイプの洗浄装置において、振動子として圧電振動子を使用した場合、振動子固有のベンディングモードによりキャビテーションが局在し洗浄ムラができるという問題があったが、本発明の超音波洗浄装置では、意図的にキャビテーションを局所的に発生させて移動させることができるため、洗浄ムラの問題が解消される。その上、本発明において、大きい洗浄槽を使用し、複数枚の振動素子を１個の振動子として洗浄槽の具備する１枚の輻射板に取付けたとしても、洗浄槽全体の音圧が不均一な状態となるが、意図的にキャビテーションを局所的に発生させて移動させることができるため、被洗浄物の洗浄ムラを抑制することができる。
また、従来、音圧均一化を目的とし、振動子として１枚の均一音波振動子を使用した場合、音波が集束するような部分ができにくくなってキャビテーションが発生しづらい状況となるという問題があったが、本発明において、振動子として均一音波振動子を使用しても、複数枚の振動子による振動を干渉させるため、キャビテーションが発生し易くなる。
【００２５】
一方、本発明において、第１、第２の振動子１１、１２が接合される輻射板１９ａ、１９ｂの材質は、ステンレス、タンタル、石英等の材質が挙げられる。しかし、これらに限定されるものではなく、被洗浄物である基板Ｗの種類に合わせて適宜選択することができる。例えば、被洗浄物がシリコンウェーハの場合は、少なくとも洗浄液と接触する輻射板の表面の材質が石英であれば、輻射板による金属汚染を防止することができるのでより好適である。
【００２６】
また、２個の振動子１１、１２は、図１のように、その振動面が基板Ｗの被洗浄面と直交するように洗浄槽１５に配置されたものであることが好ましい。
このように、２個の振動子１１、１２の振動面それぞれが基板Ｗの被洗浄面と直交するように２個の振動子を洗浄槽１５に配置することにより、洗浄液４に伝播した振動面と基板Ｗの被洗浄面が平行にならない。そのため、洗浄液４に伝播した振動が被洗浄面に衝突することを防止できるので、伝播した超音波振動によって発生したキャビテーションが、洗浄槽内で移動し易くなる。
さらに、洗浄液４に伝播した超音波振動が直接基板Ｗの被洗浄面に衝突することを抑制できるため、特にダメージを受け易いシリコンウェーハに対して、被洗浄面へのダメージの発生を緩和することができる。
【００２７】
第１実施形態においては、第１の振動子１１と第２の振動子１２は、少なくとも一方が周波数掃引可能であればよいが、両方の振動子において周波数掃引が制御できる振動子であってもよい。
特に、本発明では、複数個の振動子のうち、第１の振動子１１が周波数を固定できるものであり、第２の振動子１２が周波数の掃引できるものとすることができる。
【００２８】
このように、２個の振動子１１、１２は、周波数を固定できる第１の振動子１１と、周波数の掃引できる第２の振動子１２を含むものであることにより、キャビテーションを発生させる際、第１の振動子の周波数を固定し、第２の振動子の周波数を掃引すれば、第２の振動子の周波数の操作だけでキャビテーションの発生領域を簡単に制御できる。特に、ＭＨｚ単位の高周波で振動子を駆動する場合、微妙な周波数の違いであってもキャビテーションの発生領域は大きく移動するため、１個の振動子の周波数を固定することにより、周波数を掃引させる振動子の周波数調整が簡単となる。
【００２９】
次に、本発明の超音波洗浄装置の第２実施形態について図２を参照しながら説明する。
図２は、本発明に係る超音波洗浄装置の第２実施形態を示す図である。
この形態は、第１実施形態とは、特に振動子の個数、配置の点で異なる。
本発明の第２実施形態である超音波洗浄装置２０は、基板Ｗを洗浄液４に浸漬して超音波洗浄をするものであり、洗浄槽２５と、３個の振動子２１、２２、２３と、３個の超音波発振器２６、２７、２８とを具備する。
【００３０】
洗浄槽２５は、洗浄液４で満たされるものであり、振動子の超音波振動を洗浄液４に伝播させるための輻射板２９ａ、２９ｂ、２９ｃを具備する。３個の振動子つまり、第１の振動子２１、第２の振動子２２、第３の振動子２３は、それぞれ輻射板２９ａ、２９ｂ、２９ｃに接合される。また、第１、第２、第３の振動子２１、２２、２３は、それぞれ第１の超音波発振器２６、第２の超音波発振器２７、第３の超音波発振器２８により高周波電圧を印加されて駆動する。これにより、３個の振動子２１、２２、２３により洗浄液４に超音波振動が伝播する。
【００３１】
３個の振動子２１、２２、２３については、第１の振動子２１は周波数の固定できるものであり、第２の振動子２２、第３の振動子２３は周波数の掃引できるものである。また、その配置は図２のようにすることが好ましい。
つまり、周波数の固定できる第１の振動子２１は、洗浄槽２５の底面に配置される。周波数の掃引できる第２の振動子２２は、図２でいう洗浄槽２５の左側面に配置される。そして、周波数を掃引できる第３の振動子２３は、第２の振動子２２と洗浄槽２５を挟んで対向配置される。
【００３２】
さらに、図２のように３個の振動子が洗浄槽の周辺に配置されるよう、それぞれの輻射板に接合された場合、第２の振動子２２と、第３の振動子２３は、周波数の掃引を所定周期で交互に行うものであることが好ましい。
このように、洗浄槽２５を挟んで第２の振動子２２と第３の振動子２３が対向配置され、周波数の掃引が所定周期で交互に行うことができれば、さらに洗浄液４の広い範囲においてキャビテーションを移動させることができ、効率的、効果的に被洗浄物を洗浄することができる超音波洗浄装置となる。
【００３３】
尚、このとき、被洗浄物である基板Ｗの被洗浄面と３個の振動子の振動主面とが、図２のように、直交しているとより好適である。このように、基板の被洗浄面に対して振動の伝播方向が平行であれば、伝播した超音波振動によって発生したキャビテーションが、洗浄槽内で移動し易くなる上に、洗浄液４に伝播した超音波振動が直接基板Ｗの被洗浄面に衝突することを抑制できる。そのため、特にダメージを受け易いシリコンウェーハに対して、被洗浄面へのダメージの発生を緩和することができる上に、被洗浄面を均一に洗浄することができる。
【００３４】
次に、本発明の超音波洗浄装置の第３実施形態について図３を参照しながら説明する。
図３は、本発明に係る超音波洗浄装置の第３実施形態を示す図である。
この形態は、第２実施形態とは、特に振動子の配置の点で異なる。
本発明の第３実施形態である超音波洗浄装置３０は、基板Ｗを洗浄液４に浸漬して超音波洗浄をするものであり、洗浄槽３５と、３個の振動子３１、３２、３３と、３個の超音波発振器３６、３７、３８とを具備する。
【００３５】
３個の振動子３１、３２、３３については、第１の振動子３１は周波数の固定できるものであり、第２の振動子３２、第３の振動子３３は周波数の掃引できるものである。また、その配置は図３のようにすることができる。
つまり、周波数の固定できる第１の振動子３１は、洗浄槽３５の上面、すなわち洗浄液４に浮かせるように配置する。周波数の掃引できる第２の振動子３２は、図３でいう洗浄槽３５の左側面に配置する。そして、周波数を掃引できる第３の振動子３３は、第２の振動子３２と洗浄槽３５を挟んで対向配置することができる。
【００３６】
このとき、第３の実施形態のように３個の振動子が洗浄槽の周辺に配置されるよう、それぞれの輻射板に接合された場合、第２の振動子３２と、第３の振動子３３は、周波数の掃引を所定周期で交互に行うものであることが好ましい。
このように、洗浄槽３５を挟んで第２の振動子３２と第３の振動子３３が対向配置され、周波数の掃引が所定周期で交互に行うことができれば、さらに洗浄液４の広い範囲においてキャビテーションを移動させることができ、効率的、効果的に被洗浄物を洗浄することができる超音波洗浄装置となる。
【００３７】
尚、第２の実施形態と同様に、被洗浄物である基板Ｗの被洗浄面と３個の振動子の振動主面とが、図３のように、直交しているとより好適である。このように、基板の被洗浄面に対して振動の伝播方向が平行であれば、伝播した超音波振動によって発生したキャビテーションが、洗浄槽内で移動し易くなる上に、洗浄液４に伝播した超音波振動が直接基板Ｗの被洗浄面に衝突することを抑制できる。そのため、特にダメージを受け易いシリコンウェーハに対して、被洗浄面へのダメージの発生を緩和することができる上に、被洗浄面を均一に洗浄することができる。
【００３８】
以上の実施形態の例のように、本発明の超音波洗浄装置において、使用する振動子は、複数の振動子のうち、少なくとも１個の振動子の周波数を掃引させることにより、洗浄液内で発生したキャビテーション領域を移動させることができるものであれば良く、固有のベンディングモードを有する圧電振動子であっても、均一音波振動子を使用しても、特に限定されない。
【００３９】
また、振動子の配置、材質についても特に限定されない。第１の実施形態では、２個の振動子を洗浄槽１５の底面と左側面に取付けたが、２個の振動子を洗浄槽を挟んで対向配置してもよい。その他、上面＋右側面等であってもよい。
さらに、洗浄槽の形状として直方体の場合で説明したが、円柱形状であっても良く、これも特に限定されない。例えば、洗浄槽の底面をＶ字形状とし、そのＶ字底面に２個の振動子をそれぞれ配置することができる。
尚、本発明において、振動子の「振動面」とは、振動子の中心での振動方向に対して垂直な面を意味しており、通常に使用される圧電振動子では、輻射板等に接合される側の面のことである。
【００４０】
上記第１の実施形態で説明した本発明の超音波洗浄装置１０を使用して、被洗浄物である基板Ｗを洗浄する方法について図１を参照しながら説明する。
まず、超音波洗浄装置１０の具備する洗浄槽１５に洗浄液４を収容する。このとき、入れる洗浄液４としては、洗浄目的、洗浄対象物に応じて適宜選択できるが、例えば、純水や、濃度管理された溶存Ｎ２水、又は溶存ＣＯ２水といった機能水、薬液等を使用することができる。
特に、洗浄液として、機能水を使用すれば、キャビテーションが発生し易くなり、より高い洗浄効果が期待できる。
【００４１】
次に、ウェーハキャリヤ（不図示）に平行に縦列された複数枚の基板Ｗを洗浄液４に浸漬する。続いて、洗浄槽１５に配置された２個の振動子１１、１２に２個の超音波発振器１６、１７から高周波電圧を印加して輻射板１９ａ、１９ｂを介して洗浄液４に超音波振動を伝播させ、洗浄液４内にキャビテーションを発生させる。
キャビテーションを発生させる際、２個の振動子１１、１２のうち、第２の振動子１２の周波数を掃引することにより、洗浄液４内で発生したキャビテーション領域を移動させる。
【００４２】
このように、本発明のいわゆる槽タイプの超音波洗浄装置１０では、２個の振動子のうち、少なくとも１個の振動子の周波数を掃引することにより、洗浄液内で発生したキャビテーション領域を移動させるため、被洗浄物に対し該被洗浄面内で均一にキャビテーションによる洗浄効果を付与することができ、洗浄ムラを抑制することができる。
【００４３】
従って、キャビテーションが局在し洗浄ムラができるという問題に対し、本発明の超音波洗浄方法では、意図的にキャビテーションを局所的に発生させて移動させるため、洗浄ムラの問題が解消される。その上、本発明において、大きい洗浄槽を使用し、複数枚の振動素子を１個の振動子として洗浄槽の具備する１枚の輻射板に取付けたとしても、洗浄槽全体の音圧が不均一な状態となるが、意図的にキャビテーションを局所的に発生させて移動させるため、被洗浄物の洗浄ムラを抑制することができる。
【００４４】
また、図１のように、２個の振動子１１、１２の振動面が基板Ｗの被洗浄面と直交するように洗浄槽４に配置されているので、洗浄液４に伝播した振動面と基板Ｗの被洗浄面が平行にならない。そのため、洗浄液４に伝播した振動が被洗浄面に衝突することを防止できるので、伝播した超音波振動によって発生したキャビテーションが、洗浄槽内で移動し易くなる。従って、面内で均一な洗浄が可能となる。
さらに、洗浄液４に伝播した超音波振動が直接基板Ｗの被洗浄面に衝突することを抑制できるため、特にダメージを受け易いシリコンウェーハに対して、被洗浄面へのダメージを緩和することができる。
【００４５】
本発明では、第１の振動子１１と第２の振動子１２は、少なくとも一方において周波数掃引を行えばよいが、両方の振動子において周波数の掃引を制御してもよい。
特に、複数個の振動子のうち、例えば第１の振動子１１の周波数を約７３０ｋＨｚ程度に固定し、第２の振動子１２の周波数を約７２９〜７３１ｋＨｚ（７３０±１ｋＨｚ）で掃引することが好ましい。
【００４６】
このように、キャビテーションを発生させる際、第１の振動子の周波数を固定し、第２の振動子の周波数を掃引すれば、第２の振動子の周波数の操作だけでキャビテーションの発生領域を簡単に制御できる。特に、ＭＨｚ単位の高周波で振動子を駆動する場合、微妙な周波数の違いであってもキャビテーションの発生領域は大きく移動するため、１個の振動子の周波数を固定することにより、周波数を掃引させる振動子の周波数調整が簡単となる。
【００４７】
次に、本発明の第２実施形態の超音波洗浄装置２０を使用して、被洗浄物である基板Ｗを洗浄する方法を説明する。
まず、超音波洗浄装置２０の具備する洗浄槽２５に洗浄液４を収容する。このとき、入れる洗浄液４としては、前述のように、例えば純水や、濃度管理された溶存Ｎ２水、又は溶存ＣＯ２水といった機能水、薬液等を使用することができる。
特に、洗浄液として、機能水を使用すれば、キャビテーションが発生し易くなり、より高い洗浄効果が期待できる。
【００４８】
次に、ウェーハキャリヤ（不図示）に平行に縦列された複数枚の基板Ｗを洗浄液４に浸漬する。続いて、洗浄槽２５に配置された３個の振動子２１、２２、２３に３個の超音波発振器２６、２７、２８から高周波電圧を印加して輻射板２９ａ、２９ｂ、２９ｃを介して洗浄液４に超音波振動を伝播させ、洗浄液４内にキャビテーションを発生させる。
キャビテーションを発生させる際、３個の振動子２１、２２、２３のうち、第１の振動子２１の周波数を例えば約７３０ｋＨｚに固定し、洗浄槽４を挟んで対向配置された第２、第３の振動子２２、２３の周波数を所定周期、例えば５秒間隔で交互に掃引することにより、洗浄液４内で発生したキャビテーション領域をそれぞれ交互に移動させる。このとき、周波数掃引は約７２９〜７３１ｋＨｚの間で行うことができる。
【００４９】
このように、洗浄槽２５を挟んで第２の振動子２２と第３の振動子２３が対向配置され、周波数の掃引を所定周期で交互に行えば、さらに洗浄液４の広い範囲においてキャビテーションを移動させることができ、効率的、効果的に被洗浄物を洗浄することができる。
【００５０】
尚、このとき、被洗浄物である基板Ｗの被洗浄面と３個の振動子の振動主面とが、図２のように、直交しているとより好適である。このように、基板の被洗浄面に対して振動の伝播方向が平行であれば、伝播した超音波振動によって発生したキャビテーションが、洗浄槽内で移動し易くなり、被洗浄物の均一な洗浄ができる。その上、洗浄液４に伝播した超音波振動が直接基板Ｗの被洗浄面に衝突することを抑制できる。そのため、特にダメージを受け易いシリコンウェーハに対して、被洗浄面へのダメージの発生を緩和することができる。
【００５１】
最後に、本発明の第３実施形態の超音波洗浄装置３０は、第２実施形態の超音波洗浄装置２０と第１の振動子の配置の点で相違するだけであるので、第３の実施形態の超音波洗浄装置３０を使用した場合の基板Ｗを洗浄する方法については、第２実施形態の超音波洗浄装置２０を使用した超音波洗浄方法とほぼ同様にすることができる。
【実施例】
【００５２】
以下に本発明の実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
（実施例）
本発明の第１実施形態で紹介した超音波洗浄装置１０を使用し、キャビテーションの発生領域の観測を行った。
使用した超音波洗浄装置１０の詳細な仕様及び、それを利用したキャビテーション発生方法は以下である。
【００５３】
直方体形状の洗浄槽１５の底面、左側面に、第１の超音波振動子１１、第２の超音波振動子１２を設けて、底面の周波数を３０ｋＨｚに固定し、側面の周波数を７２９〜７３１ｋＨｚの幅でスイープさせた。そのときのキャビテーション発生状態をキャビテーション発光観測装置（不図示）にて観察した（図４参照）。
図４は、キャビテーションの発生領域を観察した図であり、第１振動子の周波数７３０ｋＨｚで固定したとき、第２振動子の周波数が（ａ）は７２９ｋＨｚ、（ｂ）は７３０ｋＨｚ、（ｃ）は７３１ｋＨｚに制御した場合である。
【００５４】
尚、キャビテーション発光観測装置（不図示）とは、キャビテーションが発生するときに発せられる微弱光をイメージインテンシファイアという微弱光を増強し、映像化できる装置とその周辺機器（ＣＣＤカメラ、映像記憶装置等）を指すものである。これによると、キャビテーションが多数発生している部分においては強い光が観測される。
【００５５】
観察の結果、一方の振動子の周波数を固定し、それと垂直に配置された振動子の周波数をスイープさせると、キャビテーションによる光の筋がワイパーのように移動する様子が確認された（図４（ａ）〜（ｃ）参照）。これは、互いの音波の干渉により振幅が強められる部分にキャビテーションが多く発生し、一方の周波数をスイープさせることによりその部分が移動するためと考えられる。
【００５６】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的思想に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る超音波洗浄装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】本発明に係る超音波洗浄装置の第２実施形態を示す図である。
【図３】本発明に係る超音波洗浄装置の第３実施形態を示す図である。
【図４】実施例でのキャビテーションの発生領域を観察した図であり、第１振動子の周波数７３０ｋＨｚで固定したとき、第２振動子の周波数が（ａ）は７２９ｋＨｚ、（ｂ）は７３０ｋＨｚ、（ｃ）は７３１ｋＨｚに制御した場合である。
【符号の説明】
【００５８】
４…洗浄液、  １０、２０、３０…超音波洗浄装置、
１１、２１、３１…第１の振動子、  １２、２２、３２…第２の振動子、
２３、３３…第３の振動子、  １５、２５、３５…洗浄槽、
１６、２６、３６…第１の超音波発振器、  １７、２７、３７…第２の超音波発振器、
１９ａ、１９ｂ、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ…輻射板、
２８、３８…第３の超音波発振器、  Ｗ…被洗浄物（基板）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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