JP2012086108A

JP2012086108A - 超音波洗浄方法及びその装置

Info

Publication number: JP2012086108A
Application number: JP2010232482A
Authority: JP
Inventors: Hitomi Tsukuda; ひとみ佃
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2012-05-10
Anticipated expiration: 2030-10-15
Also published as: JP5685881B2

Abstract

【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。
【選択図】図１

Description

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。

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。

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）。

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。

特開２００６−３２６４８６号公報

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。

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。

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。

本発明の実施例の超音波洗浄装置の構成図である。図１の超音波発生部の断面図である。従来の超音波洗浄装置の（ａ）は側面図、（ｂ）は構成図である。評価用フォトマスクの構成図である。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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

Claims

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。