(57)【要約】【課題】処理槽内の洗浄液に浸漬された基板に対し超音波を照射して基板を洗浄する場合に、装置の構造を複雑化させることなく、基板の洗浄面全域に効果的に超音波を照射して洗浄効果の均一性を高めることができる方法を提供する。【解決手段】吐出管２０から供給された洗浄液が処理槽１０内の洗浄液中に拡散していくときの流動分布の推移状況と、処理槽１０の底部側から照射された超音波が処理槽内の洗浄液中を伝播していくときの合成波面の進行状況とが相互に適合するように、基板Ｗの配列方向と直交する方向に並設された複数の超音波振動子群２２からそれぞれ位相をずらして超音波を照射する。【選択図】図１
2009231667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板保持手段の保持部によりそれぞれ下端部を支持されて鉛直姿勢で互いに平行にかつ水平方向に配列された複数の基板を処理槽内に保持し、前記処理槽の底部近傍に前記複数の基板の配列方向に沿って配設された洗浄液供給手段から前記処理槽の内部に向けて洗浄液を供給しながら、前記基板保持手段に保持された複数の基板に対し前記処理槽の底部側から超音波を照射して、複数の基板を洗浄する基板処理方法において、
前記洗浄液供給手段から供給された洗浄液が前記処理槽内の洗浄液中に拡散していくときの、前記複数の基板の配列方向と直交する断面内における流動分布の推移状況と、前記処理槽の底部側から照射された超音波が処理槽内の洗浄液中を伝播していくときの、前記複数の基板の配列方向と直交する断面内における合成波面の進行状況とが相互に適合するように、前記複数の基板の配列方向と直交する方向に並設された複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ位相をずらして超音波を照射することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理方法において、
前記処理槽の底部近傍の両側に左右対称に配設された一対の洗浄液供給手段から洗浄液をそれぞれ左右対称にかつ処理槽内部の中央方向に向けて斜め下向きに供給し、
左右対称に並設された複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ照射される超音波の位相を、左右対称位置にある超音波振動子群同士もしくは超音波振動子同士で一致させ、かつ、前記複数の基板の配列方向と直交する方向における中央位置にある超音波振動子群もしくは超音波振動子に対しそれから遠ざかる位置にある超音波振動子群もしくは超音波振動子ほど順次遅らせることを特徴とする基板処理方法。
【請求項３】
基板保持手段の保持部によりそれぞれ下端部を支持されて鉛直姿勢で互いに平行にかつ水平方向に配列された複数の基板を処理槽内に保持し、前記処理槽の底部近傍に前記複数の基板の配列方向に沿って配設された洗浄液供給手段から前記処理槽の内部に向けて洗浄液を供給しながら、前記基板保持手段に保持された複数の基板に対し前記処理槽の底部側から超音波を照射して、複数の基板を洗浄する基板処理方法において、
前記複数の基板の配列方向と直交する方向に並設された複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ超音波を、超音波振動子群もしくは超音波振動子の配列順に従い順次位相を遅らせて照射する第１の工程と、
前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ超音波を、超音波振動子群もしくは超音波振動子の配列順に従い順次位相を進めて照射する第２の工程と、
を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の基板処理方法において、
前記第１の工程と前記第２の工程とが交互に繰り返されることを特徴とする基板処理方法。
【請求項５】
請求項３に記載の基板処理方法において、
前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ超音波を同一位相で照射する第３の工程をさらに含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の基板処理方法において、
前記第１の工程と前記第２の工程とが、前記第３の工程を介在させて交互に繰り返されることを特徴とする基板処理方法。
【請求項７】
洗浄液を貯留する処理槽と、
複数の基板を、その各下端部を保持部により支持して鉛直姿勢で互いに平行にかつ水平方向に配列させた状態で前記処理槽の内部に保持する基板保持手段と、
前記処理槽の底部近傍に、前記基板保持手段に保持される複数の基板の配列方向に沿って配設され、前記処理槽の内部に向けて洗浄液を吐出する洗浄液供給手段と、
前記基板保持手段に保持された複数の基板に対し前記処理槽の底部側から超音波を照射する超音波照射手段と、
を備え、前記基板保持手段に保持された複数の基板を洗浄する基板処理装置において、
前記複数の基板の配列方向と直交する方向に並設された複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子と、
前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子に接続された超音波発振器と、
前記処理液供給手段から供給された洗浄液が前記処理槽内の洗浄液中に拡散していくときの、前記複数の基板の配列方向と直交する断面内における流動分布の推移状況と、前記処理槽の底部側から照射された超音波が処理槽内の洗浄液中を伝播していくときの、前記複数の基板の配列方向と直交する断面内における合成波面の進行とが相互に適合するように、前記超音波発振器から前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子へそれぞれ送られる発振波の位相をずらすように制御する制御回路と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の基板処理装置において、
前記洗浄液供給手段が前記処理槽の底部近傍の両側に左右対称に一対設けられて、その一対の洗浄液供給手段から洗浄液がそれぞれ左右対称にかつ処理槽内部の中央方向に向けて斜め下向きに供給されるようにし、
前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子が左右対称に配置され、
前記制御回路により、前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ照射される超音波の位相を、左右対称位置にある超音波振動子群同士もしくは超音波振動子同士で一致させ、かつ、前記複数の基板の配列方向と直交する方向における中央位置にある超音波振動子群もしくは超音波振動子に対しそれから遠ざかる位置にある超音波振動子群もしくは超音波振動子ほど順次遅らせるように制御することを特徴とする基板処理装置。
【請求項９】
洗浄液を貯留する処理槽と、
複数の基板を、その各下端部を保持部により支持して鉛直姿勢で互いに平行にかつ水平方向に配列させた状態で前記処理槽の内部に保持する基板保持手段と、
前記処理槽の底部近傍に、前記基板保持手段に保持される複数の基板の配列方向に沿って配設され、前記処理槽の内部に向けて洗浄液を吐出する洗浄液供給手段と、
前記基板保持手段に保持された複数の基板に対し前記処理槽の底部側から超音波を照射する超音波照射手段と、
を備え、前記基板保持手段に保持された複数の基板を洗浄する基板処理装置において、
前記複数の基板の配列方向と直交する方向に並設された複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子と、
前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子に接続された超音波発振器と、
前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ超音波を、超音波振動子群もしくは超音波振動子の配列順に従い順次位相を遅らせて照射する第１の状態と、前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ超音波を、超音波振動子群もしくは超音波振動子の配列順に従い順次位相を進めて照射する第２の状態とを切り替えるように制御する制御回路と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の基板処理装置において、
前記制御回路により、前記第１の状態と前記第２の状態とが交互に繰り返されるように制御することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の基板処理装置において、
前記制御回路により、前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ超音波を同一位相で照射する第３の状態と前記第１の状態と前記第２の状態とを択一的に切り替えるように制御することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の基板処理装置において、
前記制御回路により、前記第１の状態と前記第２の状態とが、前記第３の状態を介在させて交互に繰り返されるように制御することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１３】
請求項７ないし請求項１２のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記超音波発振器は、パルス波を発振するパルス発振器であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項１４】
請求項７ないし請求項１３のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記制御回路は、前記超音波発振器と前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子との間にそれぞれ介挿された複数の遅延回路を含むことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置（ＬＣＤ）用ガラス基板、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）用ガラス基板、磁気／光ディスク用のガラス／セラミック基板、電子デバイス用基板等の各種の基板を洗浄液に浸漬させながら、基板に対し処理槽の底部側から超音波を照射して基板を洗浄する基板処理方法、ならびに、その処理方法を実施するのに使用される基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウエハ、ＬＣＤ用ガラス基板等の基板の洗浄には、超音波を用いた超音波洗浄法が一般に使用されている。この超音波洗浄法は、超音波振動によって洗浄液に発生するキャビテーションや振動加速度、直進流（洗浄液の流れ）などによる効果を利用して、基板の表面に付着した粒子、有機物質、不純物等の汚れを除去する方法である。
【０００３】
ところで、近年、半導体デバイスの微細化に伴って、基板の表面上に形成されたパターンの微細化が進んでいる。このような情況下において、５０ｋＨｚ以下といった低周波によるキャビテーションを利用した超音波洗浄では、キャビテーションに起因した物理力により、微細パターンが形成された基板の表面が損傷される、といったことが問題となる。一方、高周波による超音波洗浄では、洗浄液に発生する振動加速度による効果や直進流による効果が主として利用され、キャビテーションの発生が少ないので、除去すべき汚れの超微粒子が除去され、基板の表面のダメージが軽減される。
【０００４】
バッチ式の超音波洗浄装置では、複数枚の基板を基板保持具により保持して処理槽内に固定し、処理槽内へ洗浄液を供給しながら、処理槽の底壁外面側（あるいは側壁外面側）に取り付けられた超音波振動板（振動子）から超音波を処理槽内部へ照射することにより、基板の洗浄処理が行われる。そして、上記した半導体デバイスに伴うパターンの微細化に対応するため、１ＭＨｚ以上といった高周波の超音波振動が用いられる。ところが、超音波の照射のために高周波が使用されるため、処理槽の内部へ照射された超音波の直進性が強くなり、以下のような問題が出現している。
【０００５】
図９は、バッチ式超音波洗浄装置の概略構成の１例を示す模式的断面図である。この洗浄装置は、洗浄液を貯留する処理槽１、複数枚の半導体ウエハ等の基板Ｗを保持する保持部２、３を有する基板保持具（リフタ）、処理槽１の底部近傍の左右両側に配設され処理槽１の内部に向けて洗浄液を吐出する一対の吐出管４、４、処理槽１の底壁外面に処理槽１と一体的に設けられ伝播水で満たされた伝播槽５、伝播槽５の底壁外面に取り付けられた超音波振動板６、超音波振動板６に接続された超音波発振器７などから構成されている。このような構成の超音波洗浄装置において、超音波発振器７で超音波振動板６を作動させて高周波の超音波振動を発生させ、基板保持具により処理槽１内に保持された基板Ｗに対して高周波の超音波を照射したとき、基板保持具の保持部２、３による超音波の吸収や反射を生じる。この場合において、超音波は直進性が強いために、図９に示したように、超音波の進行方向に対して基板保持具の保持部２、３の背面側となる領域に影となる部分（超音波が十分に照射されない部分）８、９を生じる。この結果、基板Ｗの表面に洗浄むらが発生して、洗浄性能において基板Ｗ面内における均一性が得られない、といった問題点がある。
【０００６】
上記したような洗浄むらを防止するために、従来、種々の超音波洗浄装置や超音波洗浄方法が提案されている。例えば、複数枚のウエハを保持して洗浄槽内へ搬入する上下移動式ウエハチャックと、洗浄槽の底部に配設され上下移動式ウエハチャックから複数枚のウエハを受け取って保持する上下移動可能なリフター式ウエハガイドとを備えた超音波洗浄装置が提案されている。この洗浄装置において、洗浄第１段階では、上下移動式ウエハチャックがウエハを保持していない開いた状態とし、リフター式ウエハガイドにウエハを保持して洗浄を行う。この段階では、リフター式ウエハガイドの影になる部分に十分に超音波が照射されないために、ウエハの全面にわたる均一な洗浄効果が得られないが、洗浄第２段階では、上下移動式ウエハチャックが閉じられてウエハを保持し、この状態でウエハチャックが上昇して、ウエハの上端が洗浄槽内の洗浄液の液面から露出しない高さ位置でウエハチャックにウエハを保持して洗浄を行う。このときには、ウエハの下部とウエハガイドの水平部分（保持部）との距離が洗浄第１段階に比べて離れるため、ウエハガイドの影になる部分とウエハとが重なる領域を最小限に抑えることができる。これにより、ウエハの全域を洗浄することが可能となる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−３２４４９５号公報（第４−５頁、図３−図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１で提案されている超音波洗浄装置の構成によると、ウエハガイドの影になる領域にも超音波を照射することが可能となるが、それによる効果には限界があり、超音波が照射されない部分を完全に無くすことはできない。また、超音波洗浄装置の構造が複雑化する、といった問題点もある。
【０００８】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、処理槽内の洗浄液に浸漬された基板に対し超音波を照射して基板を洗浄する場合において、装置の構造を複雑化させることなく、基板の洗浄面全域に効果的に超音波を照射して、洗浄効果の均一性を高めることができる基板処理方法を提供すること、ならびに、その処理方法を好適に実施することができる基板処理装置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】
【０００９】
複数枚の基板を基板保持手段により鉛直姿勢で互いに平行にかつ水平方向に配列して処理槽内に保持した状態で、処理槽の底部近傍に複数の基板の配列方向に沿って配設された洗浄液供給手段から処理槽の内部に向けて洗浄液を供給したとき、洗浄液供給手段から供給された洗浄液は、処理槽内の洗浄液中に拡散して処理槽内を流動する。また、基板保持手段に保持された複数の基板に対し、処理槽の底部側に複数の基板の配列方向と直交する方向に並設された複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からから超音波を照射したとき、個々の超音波振動子群もしくは超音波振動子からそれぞれ照射される超音波は、合成されて処理槽内の洗浄液中を伝播していく。請求項１に係る発明は、複数の基板の配列方向と直交する断面で見たときに、洗浄液が処理槽内の洗浄液中に拡散していくときの流動分布の推移状況と、超音波が処理槽内の洗浄液を伝播していくときの合成波面の進行状況とが相互に適合するように、複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ照射される超音波の位相を相互にずらすことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基板処理方法において、処理槽の底部近傍の両側に左右対称に配設された一対の洗浄液供給手段から洗浄液をそれぞれ左右対称にかつ処理槽内部の中央方向に向けて斜め下向きに供給し、左右対称に並設された複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ照射される超音波の位相を、左右対称位置にある超音波振動子群同士もしくは超音波振動子同士で一致させ、かつ、複数の基板の配列方向と直交する方向における中央位置にある超音波振動子群もしくは超音波振動子に対しそれから遠ざかる位置にある超音波振動子群もしくは超音波振動子ほど順次遅らせることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、複数枚の基板を基板保持手段により鉛直姿勢で互いに平行にかつ水平方向に配列して処理槽内に保持した状態で、処理槽の底部近傍に複数の基板の配列方向に沿って配設された洗浄液供給手段から処理槽の内部に向けて洗浄液を供給しながら、基板保持手段に保持された複数の基板に対し処理槽の底部側から超音波を照射して、複数の基板を洗浄する方法において、前記複数の基板の配列方向と直交する方向に並設された複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ超音波を、超音波振動子群もしくは超音波振動子の配列順に従い順次位相を遅らせて照射する第１の工程と、前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ超音波を、超音波振動子群もしくは超音波振動子の配列順に従い順次位相を進めて照射する第２の工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の基板処理方法において、前記第１の工程と前記第２の工程とを交互に繰り返すことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項３に記載の基板処理方法において、前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ超音波を同一位相で照射する第３の工程をさらに含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の基板処理方法において、前記第１の工程と前記第２の工程とを、前記第３の工程を介在させて交互に繰り返すことを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る発明は、洗浄液を貯留する処理槽と、複数の基板を、その各下端部を保持部により支持して鉛直姿勢で互いに平行にかつ水平方向に配列させた状態で前記処理槽の内部に保持する基板保持手段と、前記処理槽の底部近傍に、前記基板保持手段に保持される複数の基板の配列方向に沿って配設され、前記処理槽の内部に向けて洗浄液を吐出する洗浄液供給手段と、前記基板保持手段に保持された複数の基板に対し前記処理槽の底部側から超音波を照射する超音波照射手段と、を備え、前記基板保持手段に保持された複数の基板を洗浄する基板処理装置において、前記複数の基板の配列方向と直交する方向に並設された複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子と、前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子に接続された超音波発振器と、前記処理液供給手段から供給された洗浄液が前記処理槽内の洗浄液中に拡散していくときの、前記複数の基板の配列方向と直交する断面内における流動分布の推移状況と、前記処理槽の底部側から照射された超音波が処理槽内の洗浄液中を伝播していくときの、前記複数の基板の配列方向と直交する断面内における合成波面の進行とが相互に適合するように、前記超音波発振器から前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子へそれぞれ送られる発振波の位相をずらすように制御する制御回路と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の基板処理装置において、前記洗浄液供給手段が前記処理槽の底部近傍の両側に左右対称に一対設けられて、その一対の洗浄液供給手段から洗浄液がそれぞれ左右対称にかつ処理槽内部の中央方向に向けて斜め下向きに供給されるようにし、前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子が左右対称に配置され、前記制御回路により、前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ照射される超音波の位相を、左右対称位置にある超音波振動子群同士もしくは超音波振動子同士で一致させ、かつ、前記複数の基板の配列方向と直交する方向における中央位置にある超音波振動子群もしくは超音波振動子に対しそれから遠ざかる位置にある超音波振動子群もしくは超音波振動子ほど順次遅らせるように制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項９に係る発明は、洗浄液を貯留する処理槽と、複数の基板を、その各下端部を保持部により支持して鉛直姿勢で互いに平行にかつ水平方向に配列させた状態で前記処理槽の内部に保持する基板保持手段と、前記処理槽の底部近傍に、前記基板保持手段に保持される複数の基板の配列方向に沿って配設され、前記処理槽の内部に向けて洗浄液を吐出する洗浄液供給手段と、前記基板保持手段に保持された複数の基板に対し前記処理槽の底部側から超音波を照射する超音波照射手段と、を備え、前記基板保持手段に保持された複数の基板を洗浄する基板処理装置において、前記複数の基板の配列方向と直交する方向に並設された複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子と、前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子に接続された超音波発振器と、前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ超音波を、超音波振動子群もしくは超音波振動子の配列順に従い順次位相を遅らせて照射する第１の状態と、前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ超音波を、超音波振動子群もしくは超音波振動子の配列順に従い順次位相を進めて照射する第２の状態とを切り替えるように制御する制御回路と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の基板処理装置において、前記制御回路により、前記第１の状態と前記第２の状態とが交互に繰り返されるように制御することを特徴とする。
【００１９】
請求項１１に係る発明は、請求項９に記載の基板処理装置において、前記制御回路により、前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ超音波を同一位相で照射する第３の状態と前記第１の状態と前記第２の状態とを択一的に切り替えるように制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２に係る発明は、請求項１１に記載の基板処理装置において、前記制御回路により、前記第１の状態と前記第２の状態とが、前記第３の状態を介在させて交互に繰り返されるように制御することを特徴とする。
【００２１】
請求項１３に係る発明は、請求項７ないし請求項１２のいずれかに記載の基板処理装置において、前記超音波発振器は、パルス波を発振するパルス発振器であることを特徴とする。
【００２２】
請求項１４に係る発明は、請求項７ないし請求項１３のいずれかに記載の基板処理装置において、前記制御回路は、前記超音波発振器と前記複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子との間にそれぞれ介挿された複数の遅延回路を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に係る発明の基板処理方法によると、複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ位相をずらして超音波が照射されるので、個々の超音波振動子群もしくは超音波振動子からそれぞれ照射される超音波が合成された合成波面は、単なる水平面ではなく湾曲面をなす形で処理槽内の洗浄液中を上向きに進行していく。このため、超音波は見掛け上、処理槽内部の位置によって鉛直方向に対し傾斜した方向に伝播していく。この結果、超音波の進行方向に対して基板保持手段の保持部の背面側に影となる部分（超音波が十分に照射されない部分）を生じることが最小限に抑えられる。
したがって、請求項１に係る発明の基板処理方法を用いて基板の超音波洗浄を行うときは、基板の洗浄面全域に効果的に超音波を照射して、洗浄効果の均一性を高めることができる。また、処理槽の底部側に複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子を並設し、それらから照射される超音波の位相をずらすだけであるので、装置の構造が複雑化することもない。さらに、処理槽内の洗浄液中において洗浄液の流動分布の推移状況に合わせるように超音波の合成波面が進行していくため、基板の洗浄効果を高めることができる。
【００２４】
請求項２に係る発明の基板処理方法によると、処理槽の底部近傍の両側に配設された一対の洗浄液供給手段からそれぞれ処理槽内部の中央方向に向けて斜め下向きに供給された洗浄液は、処理槽の底部から上部に向かって左右対称的に上昇する。このときの上昇流は、処理槽の中央部ではほぼ直線状であるが、処理槽の中央から左右両側に向かうに従って外向きに大きく湾曲するようになる。一方、処理槽の底部側に左右対称に並設された複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ照射される個々の超音波の進行は、処理槽の中央部に比べて左右両側に向かうほど遅れる。このため、個々の超音波が合成された合成波面は、下側に開いた円弧状となり、処理槽内における洗浄液の流動分布の推移状況と同様に上向きに進行していく。したがって、請求項１に係る発明の上記効果を確実に奏することができる。
【００２５】
請求項３に係る発明の基板処理方法によると、第１の工程において、複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子から、その配列順に従い順次位相を遅らせて超音波が照射されるので、個々の超音波振動子群もしくは超音波振動子からそれぞれ照射される超音波が合成された合成波面は、見掛け上、複数の基板の配列方向と直交する方向において水平面に対し傾斜した形で処理槽内の洗浄液中を伝播していく。一方、第２の工程において、複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子から、その配列順に従い順次位相を進めて超音波が照射されるので、個々の超音波振動子群もしくは超音波振動子からそれぞれ照射される超音波が合成された合成波面は、見掛け上、複数の基板の配列方向と直交する方向において水平面に対し前記とは反対側に傾斜した形で処理槽内の洗浄液中を伝播していく。このように、超音波の合成波面の進行方向が変化するため、超音波の進行方向に対して基板保持手段の保持部の背面側に生じる影となる部分（超音波が十分に照射されない部分）が変化し、その結果として、複数の基板の配列方向と直交する断面で見たときに常に影となる部分の面積が小さくなる。
したがって、請求項３に係る発明の基板処理方法を用いて基板の超音波洗浄を行うときは、基板の洗浄面全域に効果的に超音波を照射して、洗浄効果の均一性を高めることができる。また、処理槽の底部側に複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子を並設し、それらから照射される超音波の位相を遅らせたり進めたりするだけであるので、装置の構造が複雑化することもない。
【００２６】
請求項４に係る発明の基板処理方法では、第１の工程と第２の工程とが交互に繰り返されることにより、請求項３に係る発明の上記効果が確実に得られる。
【００２７】
請求項５に係る発明の基板処理方法によると、第３の工程において、複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子から、それぞれ同一位相で超音波が照射されるので、個々の超音波振動子群もしくは超音波振動子からそれぞれ照射される超音波が合成された合成波面は、水平面をなす形で処理槽内の洗浄液中を上向きに進行していく。この第３の工程を含むことにより、複数の基板の配列方向と直交する断面で見たときに常に影となる部分の面積がより小さくなる、したがって、請求項５に係る発明の基板処理方法を用いると、洗浄効果の均一性をより高めることができる。
【００２８】
請求項６に係る発明は、第１の工程と記第２の工程とが、第３の工程を介在させて交互に繰り返されることにより、請求項５に係る発明の上記効果が確実に得られる。
【００２９】
請求項７に係る発明の基板処理装置を基板の超音波洗浄に使用すると、請求項１に係る発明の方法を好適に実施することができるので、請求項１に係る発明の上記効果を得ることができる。
【００３０】
請求項８に係る発明の基板処理装置を使用すると、請求項２に係る発明の方法を好適に実施することができるので、請求項２に係る発明の上記効果を得ることができる。
【００３１】
請求項９に係る発明の基板処理装置を基板の超音波洗浄に使用すると、請求項３に係る発明の方法を好適に実施することができるので、請求項３に係る発明の上記効果を得ることができる。
【００３２】
請求項１０に係る発明の基板処理装置を使用すると、請求項４に係る発明の方法を好適に実施することができるので、請求項４に係る発明の上記効果を得ることができる。
【００３３】
請求項１１に係る発明の基板処理装置を使用すると、請求項５に係る発明の方法を好適に実施することができるので、請求項５に係る発明の上記効果を得ることができる。
【００３４】
請求項１２に係る発明の基板処理装置を使用すると、請求項６に係る発明の方法を好適に実施することができるので、請求項６に係る発明の上記効果を得ることができる。
【００３５】
請求項１３に係る発明の基板処理装置では、パルス発振器からパルス波を発振することにより、請求項７ないし請求項１２に係る発明の効果を確実に奏することができる。
【００３６】
請求項１４に係る発明の基板処理装置では、超音波発振器と複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子との間にそれぞれ介挿された複数の遅延回路により、複数の超音波振動子群もしくは複数の超音波振動子からそれぞれ照射される超音波の位相をずらしたり順次遅らせたり進めたりすることにより、請求項７ないし請求項１２に係る発明の効果を確実に奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、この発明の最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、この発明の実施形態の１例を示し、基板を超音波洗浄する基板処理装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【００３８】
この基板処理装置は、上面が開口し洗浄液を貯留する処理槽１０、および、複数枚の半導体ウエハ等の基板Ｗを保持する基板保持具（リフタ）を備えている。処理槽１０の上部外周には、処理槽１０の上端口から溢れ出た処理液が流入する液受け部１２が設けられており、処理槽１０の底壁外面に処理槽１０と一体的に、純水等の伝播水で満たされた伝播槽１４が設けられている。基板保持具は、その構造の詳しい説明を省略するが、鉛直方向に配設されたリフタ部（図示せず）、ならびに、このリフタ部の下端部分にそれぞれ取着され基板Ｗの下端部を支持する中央保持部１６および左・右保持部１８、１８を有している。各保持部１６、１８には、基板Ｗの周縁部と係合する複数の基板保持溝がそれぞれ形設されている。そして、複数枚の基板Ｗは、基板保持具により鉛直姿勢で互いに平行に僅かな間隔をあけて水平方向に配列された状態で保持され、処理槽１０の内部へ挿入されて処理槽１０内の洗浄液中に浸漬させられ、また、処理槽１０内の洗浄液中から引き上げられて処理槽１０の上方位置へ排出される。
【００３９】
処理槽１０の底部近傍の左右両側には、洗浄液を吐出する一対の吐出管２０、２０が設けられている。各吐出管２０は、基板保持具に保持される複数枚の基板Ｗの配列方向に沿って（紙面に対して垂直方向に）延びるようにそれぞれ配設されている。吐出管２０には、その軸線方向に沿って、例えば複数のスリット状の吐出口が直線上に配列して形成されている。そして、一対の吐出管２０、２０の吐出口から処理槽１０の内部へ、それぞれ処理槽１０内部の中央方向に向けて斜め下向きに洗浄液が供給される。
【００４０】
処理槽１０の底壁外面に設けられた伝播槽１４の底壁外面には、複数の超音波振動板（超音波振動子）２２が取り付けられている。超音波振動板２２は、図２に斜視図を、図３にブロック図をそれぞれ示すように、基板Ｗの配列方向に沿って一列に複数個、図示例では８個連設されるとともに、その８個の超音波振動板２２が基板Ｗの配列方向と直交する方向に複数列、図示例では８列並設されている。そして、基板Ｗの配列方向に沿って一列に連設された８個の超音波振動板２２がそれぞれ一群とされて、８つの超音波振動子群２２ａ〜２２ｈを構成し、各超音波振動子群２２ａ〜２２ｈごとに別々の遅延回路２４を介在させて、全ての超音波振動板２２が１つの超音波発振器２６に接続されている。なお、図３には、１つの超音波振動子群２２ａに属する８個の超音波振動板２２が遅延回路２４ａを介在して超音波発振器２６に接続された構成だけを示しているが、他の超音波振動子群２２ｂ〜２２ｈも同様に、それぞれ遅延回路２４を介在させて超音波発振器２６に接続されている。超音波発振器２６としては、パルス波を発振するパルス発振器が使用される。そして、超音波発振器２６から高周波、例えば１ＭＨｚ以上の周波数の振動子駆動用発振信号が出力されて、超音波振動板２２が高周波振動することにより、超音波振動板２２で超音波振動が発生する。なお、この実施形態では、基板Ｗの配列方向に沿って一列に連設された８個の超音波振動板２２を一群とし、遅延回路２４を介在させて超音波発振器２６に接続しているが、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈを、基板Ｗの配列方向に沿って延びる１本の超音波振動板に代えるようにしてもよい。
【００４１】
次に、上記した超音波振動子群２２ａ〜２２ｈの制御例について説明する。
図４は、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈから処理槽１０内部へ照射される超音波ａ〜ｈの振動波形をそれぞれ示す図である。超音波振動子群２２ａ〜２２ｈに対し超音波発振器２６からパルス電圧を印加すると、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈは、各遅延回路２４でそれぞれ設定された遅延時間に応じてパルス振動する。この例では、まず中央の一対の超音波振動子群２２ｄ、２２ｅがパルス振動し、そのパルス振動からΔｔ１だけ遅れて両隣の一対の超音波振動子群２２ｃ、２２ｆがパルス振動し、そのパルス振動からさらにΔｔ２だけ遅れて次の両隣の超音波振動子群２２ｂ、２２ｇがパルス振動し、そのパルス振動からさらにΔｔ３だけ遅れてさらに次の両隣の超音波振動子群、すなわち左・右両端に配置された超音波振動子群２２ａ、２２ｈがパルス振動する。そして、各超音波振動子群２２ａ〜２２ｈは、Ｔの周期でパルス振動を繰り返す。なお、Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３は（後述するΔｔも）、ｍｓｅｃオーダである。このときに処理槽１０内部に向けて照射された超音波振動波が洗浄液中を伝播していく様子を、図５に模式的断面図で示す。
【００４２】
図５において、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈから照射される個々の超音波振動波の波面を符号２８ａ〜２８ｈで示す。これらの個々の超音波振動波の波面２８ａ〜２８ｈが合成されて、下側に開いた円弧状の合成波面３０を形成し、洗浄液中を合成波面３０が処理槽１０の上部に向かって進行していく。このため、超音波は見掛け上、処理槽１０の中央から左・右両側に外れた位置では、図５中に実線矢印Ａで示すように鉛直方向に対し傾斜した方向に伝播していき、基板支持具の左・右保持部１８、１８に対して斜め方向に超音波が作用することとなる。この結果、超音波の進行方向に対して基板保持具の保持部１８の背面側に影となる部分を生じることが最小限に抑えられ、洗浄効果の均一性が高まることとなる。
【００４３】
また、処理槽１０の底部近傍に設けられた一対の吐出口２０、２０からそれぞれ処理槽１０内部の中央方向に向けて斜め下向きに供給された洗浄液は、図５中に破線矢印Ｂで示すように、処理槽１０の底部から上部に向かって左右対称的に上昇する。このときの上昇流は、処理槽１０の中央部ではほぼ直線状であるが、処理槽１０の中央から左右両側に向かうに従って外向きに大きく湾曲する。この場合において、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈからそれぞれ超音波を同一位相で照射すると、直進性のある超音波振動波は、水平波面をなして洗浄液中を処理槽１０の上部に向かって真っ直ぐに進行していく。このため、超音波の進行波が基板Ｗの表面上の洗浄液の流れを阻害して、液溜まりを生じ、複数枚の基板Ｗあるいは基板Ｗの全面を均一に洗浄することができなくなる。そこで、この実施形態のように、処理槽１０内における洗浄液の流動分布の推移状況に合わせて超音波の合成波面３０が形成され進行していくように、遅延回路２４による遅延時間を設定することにより、基板Ｗの洗浄効果を高めることができる。
【００４４】
なお、遅延時間Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３を変更すると、超音波の合成波面３０の形状を変更することができるので、洗浄処理の途中において遅延時間Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３の値を変更することにより、基板支持具の保持部１８に対して超音波が作用する傾きを変えることができる。これにより、超音波の進行方向に対して基板保持具の保持部１８の背面側に生じる影となる部分が変化する。この結果として、超音波の進行方向に対して常に影となる部分の領域を小さくすることができ、洗浄効果の均一性をより高めることができる。また、洗浄処理の途中で適宜、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈからそれぞれ超音波を同一位相で照射するようにしてもよい。このときには、超音波の合成波面は水平面をなす形で処理槽１０内の洗浄液中を上向きに進行していくこととなり（図８の（ｂ）参照）、上述した超音波照射態様と組み合わせることにより、洗浄効果の均一性をより高めることができる。なお、図５においては（後述する図８においても）、伝播槽の図示を省略しているが、伝播槽の有無に関係なく、この発明による上記効果は得られる。
【００４５】
図６は、この発明の別の実施形態を示し、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈから処理槽１０内部へ照射される超音波ａ〜ｈの振動波形をそれぞれ示す図である。この図６に示した例では、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈに対し超音波発振器２６から各遅延回路２４を介してパルス電圧を印加すると、最初に、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈは、その配列順に従って一端側の超音波振動子群２２ａから順次Δｔずつ遅れて（Δｔ分ずつ位相を遅らせて）パルス振動する。そして、各超音波振動子群２２ａ〜２２ｈは、Ｔの周期でパルス振動を繰り返す。このときに処理槽１０内部に向けて照射された超音波振動波が洗浄液中を伝播していく様子を、図７および図８の（ａ）にそれぞれ模式的断面図で示す。図７に示すように、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈから処理槽１０内部に向けて照射された個々の超音波振動波の波面３２ａ〜３２ｈが合成されて、複数の基板Ｗの配列方向と直交する方向において水平面に対し右下がりに傾斜した直線状の合成波面３４を形成し、洗浄液中を合成波面３４が処理槽１０の上部に向かって進行していく。このため、超音波は見掛け上、図７中に白抜き矢印Ｃで示すように斜め方向に伝播していき、基板支持具の保持部１８、２０に対して斜め方向に超音波が作用することとなる。
【００４６】
次に、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈからそれぞれ超音波を同一位相で照射するように切り替える。これにより、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈは同期してパルス振動する。図８の（ｂ）は、このときに処理槽１０内部に向けて照射された超音波振動波が洗浄液中を伝播していく様子を模式的に示す概略断面図である。図に示すように、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈから処理槽１０内部に向けて照射された個々の超音波振動波の波面が合成されて、水平面をなす形の合成波面３６を形成し、洗浄液中を合成波面３６が処理槽１０の上部に向かって進行していく。このため、超音波は、基板支持具の保持部１８、２０に対して真っ直ぐに作用することとなる。
【００４７】
続いて、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈから上記した順番とは逆の順番にそれぞれ超音波を照射するように切り替える。すなわち、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈが、その配列順に従って他端側の超音波振動子群２２ｈから順次Δｔずつ遅れて（一端側の超音波振動子群２２ａから順次Δｔ分ずつ位相を進めて）パルス振動するように切り替える。そして、各超音波振動子群２２ａ〜２２ｈがＴの周期でパルス振動を繰り返すようにする。図８の（ｃ）は、このときに処理槽１０内部に向けて照射された超音波振動波が洗浄液中を伝播していく様子を模式的に示す概略断面図である。図に示すように、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈから処理槽１０内部に向けて照射された個々の超音波振動波の波面が合成されて、複数の基板Ｗの配列方向と直交する方向において水平面に対し左下がりに傾斜した直線状の合成波面３８を形成し、洗浄液中を合成波面３８が処理槽１０の上部に向かって進行していく。このため、超音波は見掛け上、図８の（ａ）に示した向きとは逆向きの斜め方向に伝播していき、基板支持具の保持部１８、２０に対して斜め方向に超音波が作用することとなる。以上のように、超音波の合成波面３４、３６、３８の進行方向が変化していくことにより、超音波の進行方向に対して基板保持具の保持部１８、２０の背面側に生じる影となる部分が変化するので、常に影となる部分の領域が小さくなる。このため、基板Ｗの洗浄面全域に効果的に超音波が照射されて、洗浄効果の均一性が高まることとなる。
【００４８】
上記した３つの超音波照射態様は、必要に応じて繰り返され、例えば図８の（ａ）に示した態様と（ｃ）に示した態様とが、（ｂ）に示した態様を介在させて交互に繰り返される。なお、超音波振動子群２２ａ〜２２ｈから超音波を同一位相で照射することを行わずに、図８の（ａ）に示した態様と（ｃ）に示した態様とだけを行い、あるいは、それら２つの態様を交互に繰り返すようにしてもよい。また、遅延時間Δｔを変更すると、例えば遅延時間Δｔを大きくすると、超音波の合成波面３４、３８の傾斜角度は大きくなり、遅延時間Δｔを小さくすると、超音波の合成波面３４、３８の傾斜角度は小さくなるので、洗浄処理の途中において遅延時間Δｔの値を変更することにより、基板支持具の保持部１８、２０に対して超音波が作用する傾きを変えるようにしてもよい。これにより、超音波の進行方向に対して基板保持具の保持部１８、２０の背面側に生じる影となる部分が変化するので、超音波の進行方向に対して常に影となる部分の領域が小さくなって、洗浄効果の均一性がより高まることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の実施形態の１例を示し、基板を超音波洗浄する基板処理装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】図１に示した基板処理装置の外観を示す斜視図である。
【図３】図１に示した基板処理装置の制御系を概略構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示した基板処理装置を使用して基板を超音波洗浄するときの、超音波振動子群から処理槽内部へ照射される超音波の振動波形の１例を示す図である。
【図５】図１に示した基板処理装置を使用して基板を超音波洗浄するときの、図４に示した態様で処理槽内部に向けて照射された超音波振動波が洗浄液中を伝播していく様子を模式的に示す断面図である。
【図６】図１に示した基板処理装置を使用して基板を超音波洗浄するときの、超音波振動子群から処理槽内部へ照射される超音波の振動波形の別の例を示す図である。
【図７】図１に示した基板処理装置を使用して基板を超音波洗浄するときの、図６に示した態様で処理槽内部に向けて照射された超音波振動波が洗浄液中を伝播していく様子を模式的に示す断面図である。
【図８】図１に示した基板処理装置を使用して基板を超音波洗浄するときの、図６に示した態様で処理槽内部に向けて照射された超音波振動波が洗浄液中を伝播していく様子をそれぞれ模式的に示す断面図である。
【図９】従来のバッチ式超音波洗浄装置の概略構成の１例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  処理槽
１４  伝播槽
１６、１８  基板保持具の保持部
２０  吐出管
２２  超音波振動板
２２ａ〜２２ｈ  超音波振動子群
２４、２４ａ  遅延回路
２６  超音波発振器
２８ａ〜２８ｈ，３２ａ〜３２ｈ  超音波振動波の波面
３０、３４、３６、３８  合成波面
Ｗ  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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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009231667.tif 000009
【図８】
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【図９】
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