JP3768789B2 - 超音波振動子及びウエット処理用ノズル並びにウエット処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波振動子及びウエット処理用ノズル並びにウエット処理装置に係わり、特に、半導体デバイス、液晶表示パネル等の製造工程における洗浄処理に用いて好適な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス、液晶表示パネル等の電子機器の分野においては、その製造プロセス中に被処理基板である半導体基板やガラス基板を洗浄処理する工程が必須である。このような洗浄処理としては、基板表面に付着している有機物を除去する工程が必要である。その場合、例えば、種々の洗浄液を基板に接触させて洗浄するウエット処理と、紫外線（ＵＶ）を放射するドライ処理とが選択可能であった。
ウエット処理においては、製造工程中の種々の除去対象物質を除去すべく、超純水、電解イオン水、オゾン水、水素水等、種々の処理液を用いた洗浄がおこなわれるが、これら処理液はウエット処理装置のウエット処理用ノズルから被処理基板上に供給される。
【０００３】
このようなウエット処理に用いられる装置に備えられた従来のウエット処理用ノズルの例を図１２に示す。このウエット処理用ノズルは、被処理基板９０に向けて突出する凸部９１ａを有する外側ケース９１と、外側ケース９１の内側に、この外側ケース９１との間に処理液１００を通過させる流路となる隙間９３を隔てて設けられた内側ケース９２とからなる本体９５が備えられている。内側ケース９２は、振動板９６と、該振動板９６の主面の両端から立ち上がり、振動板９６を保持する側板９７とからなるものであり、また、この側板９７は振動板９６と一体に形成されている。本体９５の一端には、隙間９３に処理液１００を供給するための処理液供給口９５ａが設けられ、突部９１ａには被処理基板９０に向けて開口するスリット状の処理液噴出口９５ｂが設けられ、本体９５の他端には処理液噴出口９５ｂから噴出されなかった残余の処理液１００が排出される処理液排出口９５ｃが設けられている。また、側板９７の内側で、振動板９６の主面上には、振動板９６に超音波振動を付与する超音波振動子本体９８が接着されている。この超音波振動子本体９８には、超音波発信器９９が接続されている。このタイプのウエット処理用ノズルは、側板９７、振動板９６、超音波振動子本体９８、超音波発信器９９から超音波振動子が構成されている。
【０００４】
このような構成のウエット処理用ノズルでは、処理液供給口９５ａから流路９３に供給された処理液１００は振動板９８の下を流れつつ、処理液噴出口９５ｂから被処理基板９０に向けて噴出され、残余の処理液１００は処理液排出口９５ｃより排出される。この際、超音波振動子本体９８から振動板９６に超音波振動が付与され、さらにこの超音波振動は外側ケース９１の内壁によって超音波振動子本体９８側に反射された後、再び振動子本体９８側によって内壁側に反射して、超音波振動子本体９８と外側ケース９１の内壁で反射を繰り返して、処理液噴出口９５ｂに集束する。集束した超音波振動は、処理液１００に付与され、該処理液１００と協働して処理液噴出口９５ｂの下の被処理基板９０を洗浄する。
ところが、図１２に示した従来のウエット処理用ノズルを用いた場合、処理液の使用量が多くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明者らは、従来型に比べて洗浄液の使用量を大幅に削減できる省液型のウエット処理用ノズルを既に出願している。
この種のウエット処理用ノズルの一例を図１３に示す。この省液型のウエット処理用ノズルは、一端に処理液１００を導入するための導入口１０１ａを有する導入管１０１と、一端にウエット処理後の処理液１００を外部へ排出するための排出口１０２ａを有する排出管１０２とが設けられ、導入管１０１と排出管１０２のそれぞれの他端が連結され、被処理基板９０に対向する連結部１０３が形成され、連結部１０３に導入管１０１が開口している第１開口部１０１ｂと、排出管１０２が開口している第２開口部１０２ｂが設けられたものである。上記連結部１０３と被処理基板９０の間の空間には、ウエット処理を行う処理領域１０５が形成されている。また、上記連結部１０３には、処理領域１０５内の処理液１００に超音波振動を付与するための超音波振動子が設けられている。ここでの超音波振動子は、振動板９６と、振動板９６の主面の両端から立ち上がる側板９７と、振動板９６の主面上に設けられた超音波振動子本体１０８とから構成されている。
ここでの超音波振動子本体１０８は、電源（図示略）に接続されている。
また、排出管１０２の排出口１０２ａには減圧ポンプ（図示略）が接続されている。
【０００６】
また、処理液１００は導入管１０１の導入口１０１ａから供給され、第１開口部１０１ｂに至るが、排出管１０２の排出口１０２ａには減圧ポンプ（図示略）が接続されているので、減圧ポンプの吸引圧力を制御することにより、導入管１０１に供給された処理液１００が第１開口部１０１ｂの大気と接触している処理液１００の圧力（処理液１００の表面張力と被処理基板９０の被処理面の表面張力も含む）と大気圧との差を制御できるようになっている。
すなわち、第１開口部１０１ｂの大気と接触している処理液１００の圧力Ｐw（処理液の表面張力と基板９０の被処理面の表面張力も含む）と大気圧Ｐaとの関係をＰw≒Ｐaとすることにより、第１開口部１０１ｂを通じて基板９０に供給され、基板９０に接触した処理液１００は、ウエット処理用ノズルの外部に漏れることなく、排出管１０２に排出される。このため、図１３のウエット処理用ノズルは、図１２に示したようなタイプのノズルに比べて処理液の使用量を大幅に削減することができる。
また、図１３のノズルでは、被処理基板９０の洗浄の際、処理領域１０５に処理液１００を供給した状態で上記超音波振動子本体１０８により超音波振動を付与し、処理液１００と共働して被処理基板９０を洗浄できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図１２と図１３に示した従来のウエット処理用ノズルにおいては、いずれも、超音波振動子本体が接着されている振動板９６からの処理液１００への超音波振動の放射効率が低いという問題点があった。これは超音波振動子本体から振動板９６に超音波振動を付与しても、振動板９６と一体に形成されている側板９７の振動は処理領域に伝わらないムダな振動であり、これがエネルギーのロスとなっていることによる。従って、このような従来のウエット処理用ノズルが備えられたウエット処理装置では、投入電力に対する洗浄効率が悪く、処理に充分な振動エネルギーを得るため過剰の電力を投入しなければならないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、超音波振動子本体から振動部に付与した超音波振動が側壁部から逃げるのを防止できる超音波振動子を提供することを課題の１つとする。
また、本発明は超音波振動子本体が設けられている振動部からの処理液への超音波振動の放射効率を向上できるウエット処理用ノズルを提供することを課題の１つとする。
また、本発明は、投入電力に対する洗浄効率の高いウエット処理装置を提供することを課題の１つとする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、第１の発明の超音波振動子は、振動部と、該振動部の主面から立ち上がる側壁部と、該側壁部の内側の振動部の主面上に設けられ、上記振動部に超音波振動を付与する超音波振動子本体とが備えられた超音波振動子であって、前記振動部の前記超音波振動子本体が配置された領域が、超音波振動を伝搬しやすい厚みに形成されるとともに、上記振動部には、上記超音波振動子本体が配置された領域の周囲の少なくとも一部分に、前記超音波振動子本体が配置された領域から前記側壁部に前記超音波振動が漏れるのを防止する薄肉部が形成されたことを特徴とする。
この第１の発明の超音波振動子では、上記超音波振動子本体から振動部に超音波振動が伝播されるが、上記振動部には、上記超音波振動子本体が配置された領域の周囲の少なくとも一部分に薄肉部が形成されているので、伝播した超音波振動が上記薄肉部で一部反射するため側壁部に逃げるのを防止でき、上記振動部の主面と反対側の面（超音波振動子本体が設けられた面と反対側の面）から効率良く放射させることができる。
【００１０】
また、第２の発明の超音波振動子は、振動部と、該振動部の主面から立ち上がる側壁部と、上記側壁部の内側の振動部の主面上に設けられ、上記振動部に超音波振動を付与する超音波振動子本体とが備えられた超音波振動子であって、前記振動部の前記超音波振動子本体が配置された領域が、超音波振動を伝搬しやすい厚みに形成されるとともに、上記振動部と側壁部の境界部分の少なくとも一部分に、前記超音波振動子本体が配置された領域から前記側壁部に前記超音波振動が漏れるのを防止する薄肉部が形成されたことを特徴とする。
この第２の発明の超音波振動子では、上記超音波振動子本体から振動部に超音波振動が伝播されるが、上記振動部と側壁部の境界部分の少なくとも一部分に薄肉部が形成されているので、伝播した超音波振動が上記薄肉部で一部反射され、側壁部に逃げるのを防止でき、上記振動部の主面と反対側の面（超音波振動子本体が設けられた面と反対側の面）から効率良く放射させることができる。
さらに、この第２の発明の超音波振動子では、振動部には超音波振動子本体が配置された領域の周囲に薄肉部を設けてなく、しかも薄肉部より外側の振動部が無駄になることがないので、第１の発明の超音波振動子から放射される超音波振動と同じ放射効率とした場合に、第１の発明の超音波振動子よりも振動部の大きさを小さくすることができるので、小型で軽量な超音波振動子を提供できる。
【００１１】
上記振動部を構成する材料としては、ステンレス鋼、石英、サファイア、アルミナ等のセラミックスなどのうちから選択されて用いられる。通常の洗浄処理に用いるウエット処理用ノズルに備えられる場合は、振動部材料としてはステンレス鋼で十分であるが、処理液が比較的強い酸やフッ酸である場合は、サファイア又はアルミナ等のセラミックスから構成することが、ウエット処理液に対する耐性が優れ、劣化を防止できるため、ウエット処理を行う上で好ましい。
【００１２】
また、第１又は第２の発明の超音波振動子においては、上記振動部の上記超音波振動子本体が配置された領域の厚みは、上記超音波振動子本体から発せられた超音波振動の該振動部内での波長をλとしたときに、λ／２±０．３ｍｍの範囲内の厚さとされていることが好ましく、より好ましくはλ／２±０．１ｍｍの範囲内である。振動部の超音波振動子本体が配置された領域の厚みをλ／２±０．３ｍｍの範囲内とすることにより、超音波振動子本体からの超音波振動を有効に伝播させることができるので、このような優れた特性を有する超音波振動子が備えられたウエット処理用ノズルを用いてウエット処理を行うと、超音波振動（超音波エネルギー）が処理液に十分付与され、効率良くウエット処理を行うことができる。
【００１３】
また、第１又は第２の発明の超音波振動子においては、上記超音波振動の周波数は、２０ｋＨｚ乃至１０ＭＨｚの範囲であることが好ましい。このような構成とすることにより、ウエット処理用ノズルに備えてウエット処理を行う場合に実用的な超音波洗浄が可能である。
【００１４】
また、第１又は第２の発明の超音波振動子では、振動部の超音波振動子本体が配置された領域の周囲の少なくとも一部分、又は振動部と側壁部の境界部分の少なくとも一部分に上記のような薄肉部が設けられているので、振動部、又は振動部と側壁部の境界部分の少なくとも一部分に溝部が形成された構造となっている。
上記溝部の深さは、好ましくは０．１ｍｍ以上で、（振動部の厚み−０．１ｍｍ）以下の範囲内であり、より好ましくは（振動部の厚み／２．０ｍｍ）以上で、（振動部の厚み−０．１ｍｍ）以下の範囲内である。上記溝部の深さを０．１ｍｍ以上で、（振動部の厚み−０．１ｍｍ）以下の範囲内とすることにより、振動部に伝播した超音波振動が側壁部から漏れるのを防止するのに好ましい深さとすることができ、このような超音波振動子が備えられたウエット処理用ノズルを用いてウエット処理を行うと、超音波振動（超音波エネルギー）を有効にウエット処理に使用できる。
【００１５】
また、上記溝部（薄肉部）の幅は、０．０１ｍｍ以上で、１０．０ｍｍ以下とすることが好ましい。上記溝部（薄肉部）の幅が０．０１ｍｍ以上で、１０．０ｍｍ以下の範囲内であれば、上記振動部または振動部と側壁部の境界部分に溝加工の技術から安定して溝部（薄肉部）を形成でき、振動部に伝播した超音波振動が側壁部から漏れるのを防止でき、このような超音波振動子が備えられたウエット処理用ノズルを用いてウエット処理を行うと、超音波振動を有効にウエット処理に使用できる。
また、上記溝部（薄肉部）の本数は１本以上設けられていてもよい。これら溝部は、振動子本体の周囲あるいは振動部の周囲で閉じた溝、すなわち、溝どうしが繋がったものであってもよく、また、溝どうしが繋がっていないものであってもよい。
このような構成とすることにより、振動部に伝播した超音波振動が側壁部から漏れるのを防ぐことができ、このような超音波振動子が備えられたウエット処理用ノズルを用いてウエット処理を行うと、超音波振動を有効にウエット処理に使用できる。
【００１６】
また、上記の課題を解決するために、本発明のウエット処理用ノズルは、被処理物のウエット処理のための処理液を上記被処理物に向けて供給するとともに、上記ウエット処理後の上記処理液の排出液を排出する、ウエット処理用ノズルであって、上記ノズルは、一端に前記処理液を導入するための導入口を有する導入管と、一端に上記排出液を外部へ排出するための排出口を有する排出管と、上記導入管と上記排出管のそれぞれの他端を連結し、上記被処理物に対面する連結部とからなり、該連結部に、上記導入管が開口している第１の開口部と、上記排出管が開口している第２の開口部が設けられ、上記処理液が上記第１の開口部から上記被処理物に向けて供給されることにより、上記連結部と上記被処理物の対向するそれぞれの面の間の空間に、上記処理液で満たされた、上記ウエット処理を行う処理領域が形成され、上記連結部には上記処理領域内の上記処理液に超音波振動を付与するための上記第１又は第２の発明の超音波振動子が設けられ、上記処理領域からの上記排出液が上記第２の開口部から上記排出管に導かれ、上記排出口より排出されるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
本発明のウエット処理用ノズルでは、上記連結部には上記処理領域内の上記処理液に超音波振動を付与するための上記第１又は第２の超音波振動子が設けられたことにより、上記超音波振動子本体から伝播された超音波振動が振動部の主面と反対側の面（超音波振動子本体が設けられた面と反対側の面）から上記処理領域内の処理液に効率良く放射され、上記処理液と超音波振動が十分に共働して、十分なウエット処理を行うことができる。
さらに、本発明のウエット処理用ノズルでは、一端に上記処理液を導入するための導入口を有する導入管と、一端に上記排出液を外部へ排出するための排出口を有する排出管と、上記導入管と上記排出管のそれぞれの他端を連結し、上記被処理物に対面する連結部とからなり、該連結部に、上記導入管が開口している第１の開口部と、上記排出管が開口している第２の開口部が設けられ、上記処理液が上記第１の開口部から上記被処理物に向けて供給されることにより、上記連結部と上記被処理物の対向するそれぞれの面の間の空間に、上記処理液で満たされた、上記ウエット処理を行う処理領域が形成され、上記処理領域からの上記排出液が上記第２の開口部から上記排出管に導かれ、上記排出口より排出されるようにした構成としたことにより、上記導入管から処理液を被処理物表面に供給したら、その処理液を供給した部分以外の被処理物表面に処理液を接触させることなく、排出管から除去物（被処理物から除去したもの）を含んだ処理液を外部に排出できるので、充分な清浄度が得られる。また、上記第１の開口部での処理液の圧力に対して排出口からの吸引力を制御することで処理液をノズルの外部に漏らすことがなく、排出することができるので、少ない処理液で充分な清浄度が得られる。
【００１８】
また、上記の課題を解決するために、本発明のウエット処理装置は、上記の構成の本発明のウエット処理用ノズルと、被処理物の被処理面に沿って上記ウエット処理用ノズルと上記被処理物とを相対移動させることにより上記被処理物の被処理面全域を処理するためのノズル・被処理物相対移動手段とを有することを特徴とする。
本発明のウエット処理装置では、本発明のウエット処理用ノズルと、被処理物の被処理面に沿ってウエット処理用ノズルと被処理物とを相対移動させるノズル・被処理物相対移動手段とを備えたことにより、上記本発明のウエット処理用ノズルの利点を有したまま被処理物の被処理面全域を処理することができ、また、投入電力に対する洗浄効率の高いウエット処理装置を提供できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は本実施の形態の超音波振動子が備えられた洗浄用ノズル（ウェット処理用ノズル）の下面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図である。
第１の実施の形態の洗浄用ノズル１は、一端に洗浄液（処理液）２を導入するための導入口２１ａを有する導入通路（導入管）２１と一端に洗浄後の洗浄液（ウエット処理後の処理液の排出液）を外部へ排出するための排出口２２ａを有する排出通路（排出管）２２とが設けられ、これら導入通路２１と排出通路２２のそれぞれの他端が連結され、被処理基板（被処理物）Ｗに対向する連結部２３を形成するとともに、この連結部２３に導入通路２１が開口している第１の開口部２１ｂと、排出通路２２が開口している第２の開口部２２ｂが設けられたものであり、プッシュ・プル型ノズル（省流量型ノズル）と呼ばれるものである。第１と第２の開口部２１ｂ,２２ｂは、被処理基板Ｗに向けて開口している。連結部２３と被処理基板Ｗの間の空間には、ウエット処理を行う処理領域３５が形成されている。
【００２０】
さらに、連結部２３には、被処理基板Ｗが洗浄されている間、処理領域３５内の洗浄液２に超音波振動を付与するための超音波振動子４０が設けられている。この超音波振動子４０は、振動板（振動部）４６と、振動板４６の主面の周縁部から立ち上がる側板（側壁部）４７と、側板４７の内側の振動板４６の主面上に設けられ、振動板４６に超音波振動を付与する超音波振動子本体４８とが備えられてなるものである。側板４７は振動板４６と一体に形成されている。超音波振動子本体４８は、電源（図示略）に接続されている。
振動板４６と側板４７を構成する材料としては、ステンレス鋼、石英、サファイア、アルミナ等のセラミックスなどのうちから選択されて用いられる。通常の洗浄処理に用いるウエット処理用ノズルに備えられる場合は、振動板と側板の材料としてはステンレス鋼で十分であるが、洗浄液が比較的強い酸やフッ酸である場合は、サファイア又はアルミナ等のセラミックスから構成することが、ウエット処理液に対する耐性が優れ、劣化を防止できるため、ウエット処理を行う上で好ましい。
【００２１】
このような振動板４６には、超音波振動子本体４８が配置された領域の周囲に薄肉部４９が形成されており、これにより超音波振動子本体４８の主面で、超音波振動子本体４８が配置された領域が溝部５０で取り囲まれたようになっている。 振動板４６の厚みは、超音波振動子本体４８から発せられた超音波振動の該振動板４６内での波長をλとしたときに、λ／２±０．３ｍｍの範囲内の厚さとされていることが好ましく、より好ましくはλ／２±０．１ｍｍの範囲内である。振動板の厚みをλ／２±０．３ｍｍの範囲内とすることにより、超音波振動子本体４８からの超音波振動を有効に伝播させることができ、超音波振動子４０が備えられた洗浄用ノズル１を用いてウエット処理を行うと、超音波振動（超音波エネルギー）が洗浄液２に十分付与でき、効率良くウエット処理を行うことができる。
【００２２】
上記溝部５０の深さＤ1は、振動板４６に伝播した超音波振動が側板４７から漏れるのを防止するのに好ましい深さとすることができる点で、好ましくは０．１ｍｍ以上で、（振動板４６の厚み−０．１ｍｍ）以下の範囲内であり、より好ましくは（振動板４６の厚み−２．０ｍｍ）以上で、（振動板４６の厚み−０．１ｍｍ）以下の範囲内である。溝部５０の深さＤ1を上記の範囲内とすることにより、超音波振動子４０が備えられた洗浄用ノズル１を用いてウエット処理を行うと、超音波振動（超音波エネルギー）を有効にウエット処理に使用できる。
【００２３】
また、溝部５０（薄肉部４９）の幅Ｗ1は、振動板４６に溝加工の技術から安定して溝部５０を形成でき、振動板４６に伝播した超音波振動が側板４７から漏れるのを防止できる点で、０．０１ｍｍ以上で、１０．０ｍｍ以下とすることが好ましい。上記溝部５０（薄肉部４９）の幅Ｗ1が上記の範囲内であれば、超音波振動子４０が備えられた洗浄用ノズル１を用いてウエット処理を行うと、超音波振動を有効にウエット処理に使用できる。
また、超音波振動子本体４８は、２０ｋＨｚ乃至１０ＭＨｚの範囲の周波数の超音波振動を出力可能なものであることがウエット処理を行う場合に実用的な超音波洗浄が可能である点で好ましく、特に、保持可能な処理液層の厚さの観点から０．２ＭＨｚ以上の周波数が好ましい。
また、超音波振動子本体４８から発せられた超音波振動の振動板４６内での波長λの長さは、振動板がステンレス（ＳＵＳ３１６Ｌ）製の場合、０．５７ｍｍ乃至２８．５ｍｍの範囲となる。
【００２４】
また、圧力制御部（図示略）が、被処理基板Ｗに接触した洗浄液２が洗浄後に排出通路２２に流れるように、第１の開口部２１ｂの大気と接触している洗浄液の圧力（洗浄液の表面張力と被処理基板の被洗浄面の表面張力も含む）と大気圧との均衡がとれるように排出通路２２側に設けられている。
上記圧力制御部は排出口２２ａ側に設けられた減圧ポンプにより構成されている。したがって、排出通路２２側の圧力制御部に減圧ポンプを用いて、この減圧ポンプで連結部２３の洗浄液を吸引する力を制御して、第１の開口部２１ｂの大気と接触している洗浄液の圧力（洗浄液の表面張力と被処理基板Ｗの被洗浄面の表面張力も含む）と大気圧との均衡をとるようになっている。つまり、第１の開口部２１ｂの大気と接触している洗浄液の圧力Ｐw（洗浄液の表面張力と基板Ｗの被洗浄面の表面張力も含む）と大気圧Ｐaとの関係をＰw≒Ｐaとすることにより、第１の開口部２１ｂを通じて被処理基板Ｗに供給され、被処理基板Ｗに接触した洗浄液は、洗浄用ノズルの外部に漏れることなく、排出通路２２に排出される。すなわち、洗浄用ノズルから被処理基板Ｗ上に供給した洗浄液は、被処理基板Ｗ上の洗浄液を供給した部分（第１と第２の開口部２１ｂ,２２ｂ）以外の部分に接触することなく、基板Ｗ上から除去される。
【００２５】
ここでの被処理基板Ｗの洗浄の際、処理領域３５に洗浄液２を供給した状態で上記超音波振動子本体４８により超音波振動を付与し、洗浄液２と共働して被処理基板Ｗを洗浄できる。また、本実施形態の洗浄用ノズル１に備えられた超音波振動子４０は、超音波振動子本体４８から超音波振動が放射されると超音波振動が振動板４６に伝播されるが、振動板４６には、超音波振動子本体４８が配置された領域の周囲に薄肉部４９が形成されているので、伝播した超音波振動が薄肉部４９で一部反射され、側板４７に逃げるのが妨げられ、振動板４６の主面と反対側の面（超音波振動子本体４８が設けられた面と反対側の面）から処理領域３５の洗浄液２に効率良く放射される。
【００２６】
洗浄用ノズル１の各開口部２１ｂ,２２ｂと、被処理基板Ｗとの間の距離Ｈは、８ｍｍ以下で被処理基板Ｗと接触しない範囲がよく、好ましくは６ｍｍ以下で基板Ｗと接触しない範囲、より好ましくは３ｍｍ以下で基板Ｗと接触しない範囲とするのがよい。８ｍｍを越えると、基板Ｗと洗浄用ノズルとの間に所望の洗浄液を満たすことが困難となり、洗浄が難しくなるからである。
洗浄用ノズル１の接液面は、ＰＦＡ等のフッ素樹脂や、用いる洗浄液によっては最表面がクロム酸化物のみからなる不動態膜面のステンレス、あるいは酸化アルミニウムとクロム酸化物の混合膜を表面に備えたステンレス、オゾン水に対しては電解研磨表面を備えたチタン等とすることが、洗浄液への不純物の溶出がないことから好ましい。接液面を石英により構成すれば、フッ酸を除く全ての洗浄液の供給に好ましい。
本実施の形態における洗浄用ノズルの構成においては、処理領域３５に供給される洗浄液２が水素水である場合は、水素水超音波洗浄用ノズルとして用いることができ、洗浄液がオゾン水である場合は、オゾン水超音波洗浄用ノズルとして用いることができ、洗浄液が純水である場合は、純水リンス超音波洗浄用ノズルとして用いることができる。
【００２７】
第１の実施形態のウエット処理用ノズル１では、連結部２３に処理領域３５内の洗浄液２に超音波振動を付与するための上記の構成の超音波振動子４０が設けられたことにより、超音波振動子本体４８から伝播された超音波振動が振動板４６の主面と反対側の面（超音波振動子本体４８が設けられた面と反対側の面）から処理領域３５内の洗浄液２に効率良く放射され、洗浄液２と超音波振動が十分に共働して、十分なウエット処理を行うことができる。
【００２８】
さらに、本実施形態の洗浄用ノズル１では、導入口２１ａを有する導入通路２１と、排出口２２ａを有する排出通路２２と、導入通路２１と排出通路２２のそれぞれの他端を連結し、被処理基板Ｗに対面する連結部２３とからなり、この連結部２３に、導入通路２１が開口している第１の開口部２１ｂと、排出通路２２が開口している第２の開口部２２ｂが設けられ、洗浄液２が第１の開口部２１ｂから被処理基板Ｗに向けて供給されることにより、連結部２３と被処理基板Ｗの対向するそれぞれの面の間の空間に、洗浄液２で満たされた処理領域３５が形成され、処理領域３５からの排出液が第２の開口部２２ｂから排出通路２２に導かれ、排出口２２ａより排出されるようにした構成としたことにより、導入通路２１から洗浄液２を被処理基板表面に供給したら、その洗浄液２を供給した部分以外の被処理基板表面に洗浄液２を接触させることなく、排出通路２２から除去物（被処理基板から除去したもの）を含んだ洗浄液を排出液として外部に排出できるので、充分な清浄度が得られる。また、第１の開口部２１ｂでの洗浄液２の圧力に対して排出口２２ｂからの吸引力を制御することで洗浄液２をノズルの外部に漏らすことがなく、排出することができるので、少ない洗浄液で充分な清浄度が得られる。
【００２９】
なお、本実施形態では、洗浄用ノズル１に備えられた超音波振動子４０の振動板４６に形成された溝部５０の本数が１本であり、しかもこの溝部５０は振動子本体４８の周囲で閉じた溝である場合について説明したが、溝部５０は２本以上設けられていてもよく、また、これら溝部５０は、振動子本体４８の周囲で閉じた溝、すなわち、溝どうしが繋がったものであってもよく、また、溝どうしが繋がっていないものであってもよい。
また、本実施形態では、洗浄用ノズル１を被処理基板Ｗの上面側（一方の被処理面側）に設けた場合について説明したが、図３に示すように被処理基板Ｗの下面側にも洗浄用ノズル１ａを設けてもよい。この洗浄用ノズル１ａは、連結部２３に超音波振動子本体４８が設けられていない以外は、先に述べた洗浄用ノズル１と同様の構成である。また、この洗浄用ノズル１ａの連結部２３にも上記のような薄肉部４９が形成された振動板４６が設けられていてもよい。
【００３０】
［第２の実施の形態］
図４は本実施の形態の超音波振動子が備えられた洗浄用ノズル（ウェット処理用ノズル）の下面図、図５は図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
第２の実施形態の洗浄用ノズル３１が、図１乃至図２に示した第１の実施形態の洗浄用ノズル１と異なるところは、連結部２３に設けられる超音波振動子の構成が異なる点である。
【００３１】
第２の実施形態の洗浄用ノズル３１に備えられる超音波振動子４０ａが第１の実施形態の超音波振動子４０と異なるところは、第１の実施形態では振動板４６に、超音波振動子本体４８が配置された領域の周囲に薄肉部４９が形成されていたのに対し、本実施形態では振動板（振動部）４６と側板（側壁部）４７の境界部分に薄肉部４９ａを形成した点である。
この超音波振動子４０ａでは、振動板４６と側板４７の境界部分に上記のような薄肉部４９ａが設けられているので、振動板４６と側板４７の境界部分に溝部５０ａが形成されて、振動板４６が溝部５０ａ（薄肉部４９ａ）に取り囲まれたような構造になっている。
【００３２】
溝部５０ａの深さＤ2は、振動板４６に伝播した超音波振動が側板４７から漏れるのを防止するのに好ましい深さとすることができる点で、好ましくは０．１ｍｍ以上で、（振動板４６の厚み−０．１ｍｍ）以下の範囲内であり、より好ましくは（振動板４６の厚み−２．０ｍｍ）以上で、（振動板４６の厚み−０．１ｍｍ）以下の範囲内である。
また、溝部５０ａ（薄肉部４９ａ）の幅Ｗ2は、振動板４６と側板４７の境界部分に溝加工の技術から安定して溝部５０ａを形成でき、振動板４６に伝播した超音波振動が側板４７から漏れるのを防止できる点で、０．０１ｍｍ以上で、１０．０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００３３】
本実施形態の洗浄用ノズル３１は、第１の実施形態の洗浄用ノズル１と同様にして被処理基板Ｗを洗浄することができる。また、本実施形態の洗浄用ノズル３１に備えられた超音波振動子４０ａでは、超音波振動子本体４８から超音波振動が放射されると超音波振動が振動板４６に伝播されるが、振動板４６と側板４７の境界部分に薄肉部４９ａが形成されているので、伝播した超音波振動が薄肉部４９ａで一部反射され、側板４７に逃げるのを防止でき、振動板４６の主面と反対側の面（超音波振動子本体が設けられた面と反対側の面）から効率良く洗浄液側に放射される。
さらに、この超音波振動子４０ａでは、振動板４６には超音波振動子本体４８が配置された領域の周囲に薄肉部を設けてなく、しかも薄肉部より外側の振動板が無駄になることがないので、第１の実施形態で用いられた超音波振動子４０から放射される超音波振動と同じ放射効率とした場合に、第１の形態の超音波振動子よりも振動部の大きさを小さくすることができるので、超音波振動子を小型化及び軽量化できる。
【００３４】
第２の実施形態の洗浄用ノズル３１では、連結部２３に処理領域３５内の洗浄液２に超音波振動を付与するための上記の構成の超音波振動子４０ａが設けられたことにより、第１の実施形態と同様の作用効果が得られ、また、第１の実施形態で備えられた超音波振動子４０から放射される超音波振動と同じ放射効率とした場合に、振動板４６を小型化及び軽量化できるので、結果として小型で軽量の洗浄用ノズルの提供が可能である。
【００３５】
なお、本実施形態では、洗浄用ノズル３１に備えられた超音波振動子４０ａの振動板４６と側板４７の境界部分に形成された溝部５０ａの本数が１本であり、しかもこの溝部５０ａは振動板４６の周囲で閉じた溝である場合について説明したが、溝部５０は２本以上設けられていてもよく、また、これら溝部５０は、振動子本体４８の周囲で閉じた溝、すなわち、溝どうしが繋がったものであってもよく、また、溝どうしが繋がっていないものであってもよい。
また、本実施形態では、洗浄用ノズル３１を被処理基板Ｗの上面側（一方の被処理面側）に設けた場合について説明したが、図６に示すように被処理基板Ｗの下面側にも図３と同様の洗浄用ノズル１ａを設けてもよい。また、この洗浄用ノズル１ａの振動板４６と側板４７の境界部分に薄肉部４９ａが形成されていてもよい。
【００３６】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図７を参照して説明する。
本実施の形態は上記のいずれかの実施の形態の洗浄用ノズルを具備した洗浄装置（ウェット処理装置）の一例である。図７は本実施の形態の洗浄装置５１の概略構成を示す図であって、例えば被処理基板として数百ｍｍ角程度の大型のガラス基板（以下、単に基板という）を枚葉洗浄するための装置である。
図中符号５２は洗浄部、５３はステージ（基板保持手段）、５４、５５、５６、８９は洗浄用ノズル、５７は基板搬送ロボット、５８はローダカセット、５９はアンローダカセット、６０は水素水・オゾン水生成部、６１は洗浄液再生部、Ｗはガラス基板（被処理基板）である。
【００３７】
図７に示すように、装置上面中央が洗浄部５２となっており、基板Ｗを保持するステージ５３が設けられている。ステージ５３には、基板Ｗの形状に合致した矩形の段部が設けられ、この段部上に基板Ｗが嵌め込まれて、基板Ｗの表面とステージ５３の表面が面一状態でステージ５３に保持されるようになっている。また、段部の下方には空間部が形成され、空間部にはステージ５３の下方から基板昇降用シャフト（図示略）が突出している。基板昇降用シャフトの下端にはシリンダ等のシャフト駆動源（図示略）が設けられ、基板搬送ロボット５７による基板Ｗの受け渡しの際にシリンダの作動により上記基板昇降用シャフトが上下動し、シャフトの上下動に伴って基板Ｗが上昇または下降するようになっている。
【００３８】
ステージ５３を挟んで対向する位置に一対のラックベース６２が設けられ、これらラックベース６２間に洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９が架設されている。洗浄用ノズルは並列配置された４本のノズルからなり、各洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９が異なる洗浄方法により洗浄を行うものとなっている。本実施の形態の場合、これら４本のノズルは、基板にオゾンを供給するとともに紫外線ランプ６３から紫外線を照射することによって主に有機物を分解除去する紫外線洗浄用ノズル５４、オゾン水を供給しつつ超音波振動子本体４８により超音波振動を付与して洗浄するオゾン水超音波洗浄用ノズル５５、水素水を供給しつつ超音波振動子本体４８により超音波振動を付与して洗浄する水素水超音波洗浄用ノズル５６、純水を供給してリンス洗浄を行う純水リンス洗浄用ノズル８９、である。
【００３９】
各洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９は、プッシュ・プル型ノズル（省液型ノズル）と呼ばれるものである。また、これら４本のノズルのうちオゾン水超音波洗浄用ノズル５５と、水素水超音波洗浄用ノズル５６は、図１乃至図６を用いて説明したいずれかの実施形態の洗浄用ノズルと同様の構成のもの、あるいは１本の洗浄用ノズルにつき図１乃至図６を用いて説明したいずれかの実施形態の洗浄用ノズルが複数設けられたもの（図７では、１本の洗浄用ノズルにつき、導入通路２１と排出通路２２との連結部２３およびこの連結部２３に設けられた超音波振動子４０（又は超音波振動子４０ａ）および第１、第２の開口部２１ｂ，２２ｂはそれぞれ３組づつ設けられており、第１と第２の開口部２１ｂ，２２ｂはそれぞれ３組合わせて基板Ｗの幅以上の長さに延びている。）である。ただし、ここでは図示の都合上、超音波振動子本体４８のみを図示し、洗浄液導入部、洗浄液排出部等に区分した図示は省略する。また、洗浄用ノズル５４は、超音波振動子本体４８に代えて紫外線ランプ６３が設けられた以外は上記実施形態の洗浄用ノズルと略同様の構成であり、洗浄用ノズル８９は、超音波振動子本体４８が設けられていない以外は、上記実施形態の洗浄用ノズルと略同様の構成である。ただし、ここでは図示の都合上、洗浄液導入部、洗浄液排出部等に区分した図示は省略する。
この洗浄装置５１では、上記４本の洗浄ノズルが基板Ｗの上方で基板Ｗとの間隔を一定に保ちながらラックベース６２に沿って順次移動することにより、基板Ｗの被洗浄面全域（被処理面全域）が４種類の洗浄方法により洗浄される構成となっている。
【００４０】
各洗浄用ノズルの移動手段（ノズル・被処理物相対移動手段）としては、各ラックベース６２上のリニアガイドに沿って水平移動可能とされたスライダがそれぞれ設けられ、各スライダの上面に支柱がそれぞれ立設され、これら支柱に各洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９の両端部が固定されている。各スライダ上にはモータ等の駆動源が設置されており、各スライダがラックベース６２上を自走する構成となっている。そして、装置の制御部（図示略）から供給される制御信号により各スライダ上のモータがそれぞれ作動することによって、各洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９が個別に水平移動する構成となっている。また、上記支柱にはシリンダ（図示略）等の駆動源が設けられ、支柱が上下動することにより各洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９の高さ、すなわち各洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９と基板Ｗとの間隔がそれぞれ調整可能となっている。
【００４１】
洗浄部５２の側方に、水素水・オゾン水生成部６０と洗浄液再生部６１とが設けられている。水素水・オゾン水生成部６０には、水素水製造装置６４とオゾン水製造装置６５とが組み込まれている。いずれの洗浄液も、純水中に水素ガスやオゾンガスを溶解させることによって生成することができる。そして、水素水製造装置６４で生成された水素水が、水素水供給配管６６の途中に設けられた送液ポンプ６７により水素水超音波洗浄用ノズル５６に供給されるようになっている。同様に、オゾン水製造装置６５で生成されたオゾン水が、オゾン水供給配管６８の途中に設けられた送液ポンプ６９によりオゾン水超音波洗浄用ノズル５５に供給されるようになっている。なお、純水リンス洗浄用ノズル８９には製造ライン内の純水供給用配管（図示略）から純水が供給されるようになっている。
【００４２】
また、洗浄液再生部６１には、使用後の洗浄液中に含まれたパーティクルや異物を除去するためのフィルタ７０、７１が設けられている。水素水中のパーティクルを除去するための水素水用フィルタ７０と、オゾン水中のパーティクルを除去するためのオゾン水用フィルタ７１が別系統に設けられている。すなわち、水素水超音波洗浄用ノズル５６の排出口から排出された使用後の水素水（排出液）は、水素水回収配管７２の途中に設けられた送液ポンプ７３により水素水用フィルタ７０に回収されるようになっている。同様に、オゾン水超音波洗浄用ノズル５５の排出口から排出された使用後のオゾン水（排出液）は、オゾン水回収配管７４の途中に設けられた送液ポンプ７５によりオゾン水用フィルタ７１に回収されるようになっている。
【００４３】
そして、水素水用フィルタ７０を通した後の水素水は、再生水素水供給配管７６の途中に設けられた送液ポンプ７７により水素水超音波洗浄用ノズル５６に供給されるようになっている。同様に、オゾン水用フィルタ７１を通した後のオゾン水は、再生オゾン水供給配管７８の途中に設けられた送液ポンプ７９によりオゾン水超音波洗浄用ノズル５５に供給されるようになっている。また、水素水供給配管６６と再生水素水供給配管７６は水素水超音波洗浄用ノズル５６の手前で接続され、弁８０によって水素水超音波洗浄用ノズル５６に新しい水素水を導入するか、再生水素水を導入するかを切り換え可能となっている。同様に、オゾン水供給配管６８と再生オゾン水供給配管７８はオゾン水超音波洗浄用ノズル５５の手前で接続され、弁８１によってオゾン水超音波洗浄用ノズル５５に新しいオゾン水を導入するか、再生オゾン水を導入するかを切り換え可能となっている。なお、各フィルタ７０，７１を通した後の水素水やオゾン水は、パーティクルが除去されてはいるものの、液中気体含有濃度が低下しているため、配管を通じて再度水素水製造装置６４やオゾン水製造装置６５に戻し、水素ガスやオゾンガスを補充するようにしてもよい。
【００４４】
洗浄部５２の側方に、ローダカセット５８、アンローダカセット５９が着脱可能に設けられている。これら２つのカセット５８、５９は、複数枚の基板Ｗが収容可能な同一の形状のものであり、ローダカセット５８に洗浄前（ウエット処理前）の基板Ｗを収容し、アンローダカセット５９には洗浄済（ウエット処理後）の基板Ｗが収容される。そして、洗浄部５２とローダカセット５８、アンローダカセット５９の中間の位置に基板搬送ロボット５７が設置されている。基板搬送ロボット５７はその上部に伸縮自在なリンク機構を有するアーム８２を有し、アーム８２は回転可能かつ昇降可能となっており、アーム８２の先端部で基板Ｗを支持、搬送するようになっている。
【００４５】
上記構成の洗浄装置５１は、例えば洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９と基板Ｗとの間隔、洗浄用ノズルの移動速度、洗浄液の流量等、種々の洗浄条件をオペレータが設定する他は、各部の動作が制御部により制御されており、自動運転する構成になっている。したがって、この洗浄装置５１を使用する際には、洗浄前の基板Ｗをローダカセット５８にセットし、オペレータがスタートスイッチを操作すれば、基板搬送ロボット５７によりローダカセット５８からステージ５３上に基板Ｗが搬送され、ステージ５３上で各洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９により紫外線洗浄、オゾン水超音波洗浄、水素水超音波洗浄、リンス洗浄が順次自動的に行われ、洗浄後、基板搬送ロボット５７によりアンローダカセット５９に収容される。
【００４６】
本実施形態の洗浄装置５１においては、本発明の実施形態の洗浄用ノズル５５，５６と、上記のノズル・被処理物相対移動手段とを備えたことにより、上記本実施形態の洗浄用ノズルの利点を有したまま基板Ｗの被洗浄面全域を洗浄することができる。
また、本実施形態の洗浄装置５１は、４本の洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９の各々が、紫外線洗浄、オゾン水超音波洗浄、水素水超音波洗浄、リンス洗浄といった異なる洗浄方法により洗浄処理する構成であるため、本装置１台で種々の洗浄方法を実施することができる。したがって、例えば、水素水超音波洗浄、オゾン水超音波洗浄により微細な粒径のパーティクルを除去し、さらにリンス洗浄で基板表面に付着した洗浄液も洗い流しながら仕上げの洗浄を行う、というように種々の被除去物を充分に洗浄除去することができる。また、本実施の形態の洗浄装置５１の場合、上記の省液型の洗浄用ノズルが備えられているため、洗浄液の使用量を低減することができ、しかも、ノズルの下方に液溜まりが生じないため、高効率、高清浄度の基板洗浄を実施することができる。したがって、半導体デバイス、液晶表示パネル等をはじめとする各種電子機器の製造ラインに好適な洗浄装置を実現することができる。
【００４７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば洗浄用ノズルの形状や寸法、洗浄用ノズルの導入管や排出管の数や設置位置等の具体的な構成等に関しては、適宜設計変更が可能なことは勿論である。さらに、上記実施の形態においては、本発明のノズルを洗浄用ノズルに適用した例を示したが、洗浄以外のウェット処理、例えばエッチング、レジスト除去等に本発明のノズルを適用することも可能である。
【００４８】
【実験例】
以下に実験例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明がこれら実施例に限定されるものではない。
図１乃至図２に示したものと同様の洗浄用ノズルを作製し、実施例１とした。実施例１の洗浄用ノズルの振動板と側板とは、一体成型された箱体型タイプであり、材質は、ＳＵＳ３１６Ｌとした。振動板の厚みは、３ｍｍ±０．２ｍｍとした。溝部（薄肉部）は、振動板の上面で、超音波振動子本体が配置された領域の周囲を囲むように機械加工により形成した。上記溝部の深さＤ1は２．５ｍｍ、幅Ｗ1は２ｍｍとした。また、この溝部と側板の内壁との距離は１ｍｍであった。振動板の上面に接着した超音波振動子本体の寸法は、幅３３ｍｍ、長さ１６５ｍｍであり、この振動子本体と側板の内壁との距離は、約１５ｍｍであった。この洗浄用ノズルの幅（導入管と排出管の幅を除く）Ｗ3は、６９ｍｍとした。超音波振動子本体から発せられる超音波振動の周波数は、０．９５ＭＨｚ、この超音波振動の振動板内での波長は約６ｍｍであった。
【００４９】
比較のために振動板の上面に溝部を形成しない以外は、上記実施例１と同様にして洗浄用ノズルを作製し、比較例１とした。この洗浄用ノズルの幅（導入管と排出管の幅を除く）Ｗ5は、６９ｍｍとした。この比較例１の洗浄用ノズルは、図１３に示した従来タイプの洗浄用ノズルと同様の構成のものである。
【００５０】
図４乃至図５に示したものと同様の洗浄用ノズルを作製し、実施例２とした。実施例２の洗浄用ノズルの振動板と側板とは、一体成型された箱体型タイプであり、材質は、ＳＵＳ３１６Ｌとした。振動板の厚みは、３ｍｍ±０．２ｍｍとした。溝部（薄肉部）は、振動板と側板との境界部分（箱体の内底部の周縁に沿った角部）に機械加工により形成した。上記溝部の深さＤ2は２．０ｍｍ、幅Ｗ2は２ｍｍとした。また、この溝部と超音波振動子本体との距離は１ｍｍであった。振動板の上面に接着した超音波振動子本体の寸法は、幅３３ｍｍ、長さ１６５ｍｍであった。この洗浄用ノズルの幅（導入管と排出管の幅を除く）Ｗ4は、４１ｍｍとした。超音波振動子本体から発せられる超音波振動の周波数は、０．９５ＭＨｚ、この超音波振動の振動板内での波長は約６ｍｍであった。
【００５１】
比較のために振動板と側板との境界部分に溝部を形成しない以外は、上記実施例２と同様にして洗浄用ノズルを作製し、比較例２とした。
【００５２】
実施例１〜２と比較例１〜２の洗浄用ノズルの超音波振動子本体から放出される超音波振動の放射効率を調べた。その結果を図８に示す。ここでの超音波振動の放射効率は、図９に示すように洗浄用ノズルの第１と第２の開口部２１ｂ，２２ｂ側に底部に開口を有するビーカー８６を配置し、導入通路２１の導入口２１ａから純水を供給してビーカー８６内を満たすとともにこの純水８７を排出通路２２から排出する際に、超音波振動子本体４８から振動板に超音波振動を付与し、さらにビーカー８６内に満たされた純水８７に音圧計８８と接続された音圧センサ（圧電素子）８９を入れて、振動板４６を通して純水に放射される超音波の音圧（ｍＶ）を測定した。図８は、実施例１の洗浄用ノズルの音圧を１００とし、これに対する実施例２、比較例１〜２の音圧の比較結果である。
【００５３】
図８に示す結果から、溝部（薄肉部）を振動板の上面で、超音波振動子本体が配置された領域の周囲を囲むように設けた実施例１の洗浄用ノズルは、振動板の上面に溝部を設けていない比較例１の洗浄用ノズルよりも純水に放射される音圧が大きいことから、超音波振動子本体から振動板を経て処理液に放射される超音波振動の放射効率がよいことがわかる。また、振動板と側板の境界部分に溝部（薄肉部）を設けた実施例２の洗浄用ノズルは、振動板と側板の境界部分に溝部を設けていない比較例２の洗浄用ノズルよりも純水に放射される音圧が大きいことから、超音波振動子本体から振動板を経て処理液に放射される超音波振動の放射効率がよいことがわかる。
【００５４】
次に、実施例１〜２と比較例１の洗浄用ノズルの幅（導入管と排出管の幅を除く）の比較を図１０に示す。図１０は、実施例１の洗浄用ノズルの幅Ｗ3を１００とし、これに対する実施例２、比較例１の洗浄用ノズルの幅Ｗ4，Ｗ5を図示したものである。図８と図１０に示す結果から実施例２の洗浄用ノズルは、幅Ｗ4が、実施例１、比較例１の洗浄用ノズルの約６割の幅でありながら、実施例１の洗浄用ノズルの８．５割の超音波の放射効率を有しており、本発明により小型化が図れることがわかる。
【００５５】
次に、実施例１〜２と比較例１の洗浄用ノズルの重量（振動板の重量）を比較した。その結果を図１１に示す。図１１は、比較例１の洗浄用ノズルの振動板の重量（質量）を１００とし、これに対する実施例１、実施例２の洗浄用ノズルの振動板の重量（質量）を図示したものである。図１１に示す結果から実施例２の洗浄用ノズルの重量は、比較例１の洗浄用ノズルの約半分の重量であり、軽量化が図れることがわかる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように第１の発明の超音波振動子によれば、上記振動部には、上記超音波振動子本体が配置された領域の周囲の少なくとも一部分に薄肉部を形成したことにより、上記超音波振動子本体から振動部に付与した超音波振動が側壁部から逃げるのを防止できる。
また、第２の発明の超音波振動子によれば、上記振動部と側壁部の境界部分の少なくとも一部分に薄肉部が形成されたことにより、上記超音波振動子本体から振動部に付与した超音波振動が側壁部から逃げるのを防止でき、また、振動部には超音波振動子本体が配置された領域の周囲に薄肉部を設けてなく、しかも薄肉部より外側の振動部が無駄になることがないので、第１の発明の超音波振動子から放射される超音波振動と同じ放射効率とした場合に、第１の発明の超音波振動子よりも振動部の大きさを小さくすることができるので、小型で軽量な超音波振動子を提供できる。
また、本発明のウエット処理用ノズルによれば、上記の第１又は第２の発明の超音波振動子が設けられたことにより、超音波振動子本体が設けられている振動部からの処理液への超音波振動の放射効率を向上できる。
また、本発明のウエット処理装置によれば、上記本発明のウエット処理用ノズルの利点を有したまま被処理物の被処理面全域を処理することができ、投入電力に対する洗浄効率の高いウエット処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態の洗浄用ノズルを示す下面図である。
【図２】 図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】 被処理基板の上下に洗浄用ノズルを設けた実施形態例を示す断面図である。
【図４】 本発明の第２の実施形態の洗浄用ノズルを示す下面図である。
【図５】 図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】 被処理基板の上下に洗浄用ノズルを設けたその他の実施形態例を示す断面図である。
【図７】 本発明の第３の実施形態の洗浄装置の概略構成を示す平面図である。
【図８】 実施例１〜２と比較例１〜２の洗浄用ノズルの超音波振動子本体から放出される超音波の音圧の測定結果を示す図である。
【図９】 実施例１〜２と比較例１〜２の洗浄用ノズルの超音波振動子本体から放出される超音波の音圧の測定方法の説明図である。
【図１０】 実施例１〜２と比較例１の洗浄用ノズルの幅の比較結果を示す図である。
【図１１】 実施例１〜２と比較例１の洗浄用ノズルの重量の比較結果を示す図である。
【図１２】 従来のウエット処理用ノズルの例を示す側断面図である。
【図１３】 従来の省液型のウエット処理用ノズルの例を示す側断面図である。
【符号の説明】
１，３１・・・洗浄用ノズル（ウエット処理用ノズル）、２・・・洗浄液（処理液）、２１・・・導入通路（導入管）、２１ａ・・・導入口、２１ｂ・・・第１の開口部、２２・・・排出通路（排出管）、２２ａ・・・排出口、２２ｂ・・・第２の開口部、２３・・・連結部、３５・・・処理領域、４０，４０ａ・・・超音波振動子、４６・・・振動板（振動部）、４７・・・側板（側壁部）、４８・・・超音波振動子本体、４９，４９ａ・・・薄肉部、５０，５０ａ・・・溝部、５１・・・洗浄装置（ウエット処理装置）、５５，５６・・・洗浄用ノズル（ウエット処理用ノズル）、Ｗ・・・被処理基板（被処理物）、Ｄ1，Ｄ2・・・深さ、Ｗ1，Ｗ2・・・幅。
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波振動子及びウエット処理用ノズル並びにウエット処理装置に係わり、特に、半導体デバイス、液晶表示パネル等の製造工程における洗浄処理に用いて好適な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス、液晶表示パネル等の電子機器の分野においては、その製造プロセス中に被処理基板である半導体基板やガラス基板を洗浄処理する工程が必須である。このような洗浄処理としては、基板表面に付着している有機物を除去する工程が必要である。その場合、例えば、種々の洗浄液を基板に接触させて洗浄するウエット処理と、紫外線（ＵＶ）を放射するドライ処理とが選択可能であった。
ウエット処理においては、製造工程中の種々の除去対象物質を除去すべく、超純水、電解イオン水、オゾン水、水素水等、種々の処理液を用いた洗浄がおこなわれるが、これら処理液はウエット処理装置のウエット処理用ノズルから被処理基板上に供給される。
【０００３】
このようなウエット処理に用いられる装置に備えられた従来のウエット処理用ノズルの例を図１２に示す。このウエット処理用ノズルは、被処理基板９０に向けて突出する凸部９１ａを有する外側ケース９１と、外側ケース９１の内側に、この外側ケース９１との間に処理液１００を通過させる流路となる隙間９３を隔てて設けられた内側ケース９２とからなる本体９５が備えられている。内側ケース９２は、振動板９６と、該振動板９６の主面の両端から立ち上がり、振動板９６を保持する側板９７とからなるものであり、また、この側板９７は振動板９６と一体に形成されている。本体９５の一端には、隙間９３に処理液１００を供給するための処理液供給口９５ａが設けられ、突部９１ａには被処理基板９０に向けて開口するスリット状の処理液噴出口９５ｂが設けられ、本体９５の他端には処理液噴出口９５ｂから噴出されなかった残余の処理液１００が排出される処理液排出口９５ｃが設けられている。また、側板９７の内側で、振動板９６の主面上には、振動板９６に超音波振動を付与する超音波振動子本体９８が接着されている。この超音波振動子本体９８には、超音波発信器９９が接続されている。このタイプのウエット処理用ノズルは、側板９７、振動板９６、超音波振動子本体９８、超音波発信器９９から超音波振動子が構成されている。
【０００４】
このような構成のウエット処理用ノズルでは、処理液供給口９５ａから流路９３に供給された処理液１００は振動板９８の下を流れつつ、処理液噴出口９５ｂから被処理基板９０に向けて噴出され、残余の処理液１００は処理液排出口９５ｃより排出される。この際、超音波振動子本体９８から振動板９６に超音波振動が付与され、さらにこの超音波振動は外側ケース９１の内壁によって超音波振動子本体９８側に反射された後、再び振動子本体９８側によって内壁側に反射して、超音波振動子本体９８と外側ケース９１の内壁で反射を繰り返して、処理液噴出口９５ｂに集束する。集束した超音波振動は、処理液１００に付与され、該処理液１００と協働して処理液噴出口９５ｂの下の被処理基板９０を洗浄する。
ところが、図１２に示した従来のウエット処理用ノズルを用いた場合、処理液の使用量が多くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明者らは、従来型に比べて洗浄液の使用量を大幅に削減できる省液型のウエット処理用ノズルを既に出願している。
この種のウエット処理用ノズルの一例を図１３に示す。この省液型のウエット処理用ノズルは、一端に処理液１００を導入するための導入口１０１ａを有する導入管１０１と、一端にウエット処理後の処理液１００を外部へ排出するための排出口１０２ａを有する排出管１０２とが設けられ、導入管１０１と排出管１０２のそれぞれの他端が連結され、被処理基板９０に対向する連結部１０３が形成され、連結部１０３に導入管１０１が開口している第１開口部１０１ｂと、排出管１０２が開口している第２開口部１０２ｂが設けられたものである。上記連結部１０３と被処理基板９０の間の空間には、ウエット処理を行う処理領域１０５が形成されている。また、上記連結部１０３には、処理領域１０５内の処理液１００に超音波振動を付与するための超音波振動子が設けられている。ここでの超音波振動子は、振動板９６と、振動板９６の主面の両端から立ち上がる側板９７と、振動板９６の主面上に設けられた超音波振動子本体１０８とから構成されている。
ここでの超音波振動子本体１０８は、電源（図示略）に接続されている。
また、排出管１０２の排出口１０２ａには減圧ポンプ（図示略）が接続されている。
【０００６】
また、処理液１００は導入管１０１の導入口１０１ａから供給され、第１開口部１０１ｂに至るが、排出管１０２の排出口１０２ａには減圧ポンプ（図示略）が接続されているので、減圧ポンプの吸引圧力を制御することにより、導入管１０１に供給された処理液１００が第１開口部１０１ｂの大気と接触している処理液１００の圧力（処理液１００の表面張力と被処理基板９０の被処理面の表面張力も含む）と大気圧との差を制御できるようになっている。
すなわち、第１開口部１０１ｂの大気と接触している処理液１００の圧力Ｐw（処理液の表面張力と基板９０の被処理面の表面張力も含む）と大気圧Ｐaとの関係をＰw≒Ｐaとすることにより、第１開口部１０１ｂを通じて基板９０に供給され、基板９０に接触した処理液１００は、ウエット処理用ノズルの外部に漏れることなく、排出管１０２に排出される。このため、図１３のウエット処理用ノズルは、図１２に示したようなタイプのノズルに比べて処理液の使用量を大幅に削減することができる。
また、図１３のノズルでは、被処理基板９０の洗浄の際、処理領域１０５に処理液１００を供給した状態で上記超音波振動子本体１０８により超音波振動を付与し、処理液１００と共働して被処理基板９０を洗浄できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図１２と図１３に示した従来のウエット処理用ノズルにおいては、いずれも、超音波振動子本体が接着されている振動板９６からの処理液１００への超音波振動の放射効率が低いという問題点があった。これは超音波振動子本体から振動板９６に超音波振動を付与しても、振動板９６と一体に形成されている側板９７の振動は処理領域に伝わらないムダな振動であり、これがエネルギーのロスとなっていることによる。従って、このような従来のウエット処理用ノズルが備えられたウエット処理装置では、投入電力に対する洗浄効率が悪く、処理に充分な振動エネルギーを得るため過剰の電力を投入しなければならないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、超音波振動子本体から振動部に付与した超音波振動が側壁部から逃げるのを防止できる超音波振動子を提供することを課題の１つとする。
また、本発明は超音波振動子本体が設けられている振動部からの処理液への超音波振動の放射効率を向上できるウエット処理用ノズルを提供することを課題の１つとする。
また、本発明は、投入電力に対する洗浄効率の高いウエット処理装置を提供することを課題の１つとする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、第１の発明の超音波振動子は、振動部と、該振動部の主面から立ち上がる側壁部と、該側壁部の内側の振動部の主面上に設けられ、上記振動部に超音波振動を付与する超音波振動子本体とが備えられた超音波振動子であって、前記振動部の前記超音波振動子本体が配置された領域が、超音波振動を伝搬しやすい厚みに形成されるとともに、上記振動部には、上記超音波振動子本体が配置された領域の周囲の少なくとも一部分に、前記超音波振動子本体が配置された領域から前記側壁部に前記超音波振動が漏れるのを防止する薄肉部が形成されたことを特徴とする。
この第１の発明の超音波振動子では、上記超音波振動子本体から振動部に超音波振動が伝播されるが、上記振動部には、上記超音波振動子本体が配置された領域の周囲の少なくとも一部分に薄肉部が形成されているので、伝播した超音波振動が上記薄肉部で一部反射するため側壁部に逃げるのを防止でき、上記振動部の主面と反対側の面（超音波振動子本体が設けられた面と反対側の面）から効率良く放射させることができる。
【００１０】
また、第２の発明の超音波振動子は、振動部と、該振動部の主面から立ち上がる側壁部と、上記側壁部の内側の振動部の主面上に設けられ、上記振動部に超音波振動を付与する超音波振動子本体とが備えられた超音波振動子であって、前記振動部の前記超音波振動子本体が配置された領域が、超音波振動を伝搬しやすい厚みに形成されるとともに、上記振動部と側壁部の境界部分の少なくとも一部分に、前記超音波振動子本体が配置された領域から前記側壁部に前記超音波振動が漏れるのを防止する薄肉部が形成されたことを特徴とする。
この第２の発明の超音波振動子では、上記超音波振動子本体から振動部に超音波振動が伝播されるが、上記振動部と側壁部の境界部分の少なくとも一部分に薄肉部が形成されているので、伝播した超音波振動が上記薄肉部で一部反射され、側壁部に逃げるのを防止でき、上記振動部の主面と反対側の面（超音波振動子本体が設けられた面と反対側の面）から効率良く放射させることができる。
さらに、この第２の発明の超音波振動子では、振動部には超音波振動子本体が配置された領域の周囲に薄肉部を設けてなく、しかも薄肉部より外側の振動部が無駄になることがないので、第１の発明の超音波振動子から放射される超音波振動と同じ放射効率とした場合に、第１の発明の超音波振動子よりも振動部の大きさを小さくすることができるので、小型で軽量な超音波振動子を提供できる。
【００１１】
上記振動部を構成する材料としては、ステンレス鋼、石英、サファイア、アルミナ等のセラミックスなどのうちから選択されて用いられる。通常の洗浄処理に用いるウエット処理用ノズルに備えられる場合は、振動部材料としてはステンレス鋼で十分であるが、処理液が比較的強い酸やフッ酸である場合は、サファイア又はアルミナ等のセラミックスから構成することが、ウエット処理液に対する耐性が優れ、劣化を防止できるため、ウエット処理を行う上で好ましい。
【００１２】
また、第１又は第２の発明の超音波振動子においては、上記振動部の上記超音波振動子本体が配置された領域の厚みは、上記超音波振動子本体から発せられた超音波振動の該振動部内での波長をλとしたときに、λ／２±０．３ｍｍの範囲内の厚さとされていることが好ましく、より好ましくはλ／２±０．１ｍｍの範囲内である。振動部の超音波振動子本体が配置された領域の厚みをλ／２±０．３ｍｍの範囲内とすることにより、超音波振動子本体からの超音波振動を有効に伝播させることができるので、このような優れた特性を有する超音波振動子が備えられたウエット処理用ノズルを用いてウエット処理を行うと、超音波振動（超音波エネルギー）が処理液に十分付与され、効率良くウエット処理を行うことができる。
【００１３】
また、第１又は第２の発明の超音波振動子においては、上記超音波振動の周波数は、２０ｋＨｚ乃至１０ＭＨｚの範囲であることが好ましい。このような構成とすることにより、ウエット処理用ノズルに備えてウエット処理を行う場合に実用的な超音波洗浄が可能である。
【００１４】
また、第１又は第２の発明の超音波振動子では、振動部の超音波振動子本体が配置された領域の周囲の少なくとも一部分、又は振動部と側壁部の境界部分の少なくとも一部分に上記のような薄肉部が設けられているので、振動部、又は振動部と側壁部の境界部分の少なくとも一部分に溝部が形成された構造となっている。
上記溝部の深さは、好ましくは０．１ｍｍ以上で、（振動部の厚み−０．１ｍｍ）以下の範囲内であり、より好ましくは（振動部の厚み／２．０ｍｍ）以上で、（振動部の厚み−０．１ｍｍ）以下の範囲内である。上記溝部の深さを０．１ｍｍ以上で、（振動部の厚み−０．１ｍｍ）以下の範囲内とすることにより、振動部に伝播した超音波振動が側壁部から漏れるのを防止するのに好ましい深さとすることができ、このような超音波振動子が備えられたウエット処理用ノズルを用いてウエット処理を行うと、超音波振動（超音波エネルギー）を有効にウエット処理に使用できる。
【００１５】
また、上記溝部（薄肉部）の幅は、０．０１ｍｍ以上で、１０．０ｍｍ以下とすることが好ましい。上記溝部（薄肉部）の幅が０．０１ｍｍ以上で、１０．０ｍｍ以下の範囲内であれば、上記振動部または振動部と側壁部の境界部分に溝加工の技術から安定して溝部（薄肉部）を形成でき、振動部に伝播した超音波振動が側壁部から漏れるのを防止でき、このような超音波振動子が備えられたウエット処理用ノズルを用いてウエット処理を行うと、超音波振動を有効にウエット処理に使用できる。
また、上記溝部（薄肉部）の本数は１本以上設けられていてもよい。これら溝部は、振動子本体の周囲あるいは振動部の周囲で閉じた溝、すなわち、溝どうしが繋がったものであってもよく、また、溝どうしが繋がっていないものであってもよい。
このような構成とすることにより、振動部に伝播した超音波振動が側壁部から漏れるのを防ぐことができ、このような超音波振動子が備えられたウエット処理用ノズルを用いてウエット処理を行うと、超音波振動を有効にウエット処理に使用できる。
【００１６】
また、上記の課題を解決するために、本発明のウエット処理用ノズルは、被処理物のウエット処理のための処理液を上記被処理物に向けて供給するとともに、上記ウエット処理後の上記処理液の排出液を排出する、ウエット処理用ノズルであって、上記ノズルは、一端に前記処理液を導入するための導入口を有する導入管と、一端に上記排出液を外部へ排出するための排出口を有する排出管と、上記導入管と上記排出管のそれぞれの他端を連結し、上記被処理物に対面する連結部とからなり、該連結部に、上記導入管が開口している第１の開口部と、上記排出管が開口している第２の開口部が設けられ、上記処理液が上記第１の開口部から上記被処理物に向けて供給されることにより、上記連結部と上記被処理物の対向するそれぞれの面の間の空間に、上記処理液で満たされた、上記ウエット処理を行う処理領域が形成され、上記連結部には上記処理領域内の上記処理液に超音波振動を付与するための上記第１又は第２の発明の超音波振動子が設けられ、上記処理領域からの上記排出液が上記第２の開口部から上記排出管に導かれ、上記排出口より排出されるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
本発明のウエット処理用ノズルでは、上記連結部には上記処理領域内の上記処理液に超音波振動を付与するための上記第１又は第２の超音波振動子が設けられたことにより、上記超音波振動子本体から伝播された超音波振動が振動部の主面と反対側の面（超音波振動子本体が設けられた面と反対側の面）から上記処理領域内の処理液に効率良く放射され、上記処理液と超音波振動が十分に共働して、十分なウエット処理を行うことができる。
さらに、本発明のウエット処理用ノズルでは、一端に上記処理液を導入するための導入口を有する導入管と、一端に上記排出液を外部へ排出するための排出口を有する排出管と、上記導入管と上記排出管のそれぞれの他端を連結し、上記被処理物に対面する連結部とからなり、該連結部に、上記導入管が開口している第１の開口部と、上記排出管が開口している第２の開口部が設けられ、上記処理液が上記第１の開口部から上記被処理物に向けて供給されることにより、上記連結部と上記被処理物の対向するそれぞれの面の間の空間に、上記処理液で満たされた、上記ウエット処理を行う処理領域が形成され、上記処理領域からの上記排出液が上記第２の開口部から上記排出管に導かれ、上記排出口より排出されるようにした構成としたことにより、上記導入管から処理液を被処理物表面に供給したら、その処理液を供給した部分以外の被処理物表面に処理液を接触させることなく、排出管から除去物（被処理物から除去したもの）を含んだ処理液を外部に排出できるので、充分な清浄度が得られる。また、上記第１の開口部での処理液の圧力に対して排出口からの吸引力を制御することで処理液をノズルの外部に漏らすことがなく、排出することができるので、少ない処理液で充分な清浄度が得られる。
【００１８】
また、上記の課題を解決するために、本発明のウエット処理装置は、上記の構成の本発明のウエット処理用ノズルと、被処理物の被処理面に沿って上記ウエット処理用ノズルと上記被処理物とを相対移動させることにより上記被処理物の被処理面全域を処理するためのノズル・被処理物相対移動手段とを有することを特徴とする。
本発明のウエット処理装置では、本発明のウエット処理用ノズルと、被処理物の被処理面に沿ってウエット処理用ノズルと被処理物とを相対移動させるノズル・被処理物相対移動手段とを備えたことにより、上記本発明のウエット処理用ノズルの利点を有したまま被処理物の被処理面全域を処理することができ、また、投入電力に対する洗浄効率の高いウエット処理装置を提供できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は本実施の形態の超音波振動子が備えられた洗浄用ノズル（ウェット処理用ノズル）の下面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図である。
第１の実施の形態の洗浄用ノズル１は、一端に洗浄液（処理液）２を導入するための導入口２１ａを有する導入通路（導入管）２１と一端に洗浄後の洗浄液（ウエット処理後の処理液の排出液）を外部へ排出するための排出口２２ａを有する排出通路（排出管）２２とが設けられ、これら導入通路２１と排出通路２２のそれぞれの他端が連結され、被処理基板（被処理物）Ｗに対向する連結部２３を形成するとともに、この連結部２３に導入通路２１が開口している第１の開口部２１ｂと、排出通路２２が開口している第２の開口部２２ｂが設けられたものであり、プッシュ・プル型ノズル（省流量型ノズル）と呼ばれるものである。第１と第２の開口部２１ｂ,２２ｂは、被処理基板Ｗに向けて開口している。連結部２３と被処理基板Ｗの間の空間には、ウエット処理を行う処理領域３５が形成されている。
【００２０】
さらに、連結部２３には、被処理基板Ｗが洗浄されている間、処理領域３５内の洗浄液２に超音波振動を付与するための超音波振動子４０が設けられている。この超音波振動子４０は、振動板（振動部）４６と、振動板４６の主面の周縁部から立ち上がる側板（側壁部）４７と、側板４７の内側の振動板４６の主面上に設けられ、振動板４６に超音波振動を付与する超音波振動子本体４８とが備えられてなるものである。側板４７は振動板４６と一体に形成されている。超音波振動子本体４８は、電源（図示略）に接続されている。
振動板４６と側板４７を構成する材料としては、ステンレス鋼、石英、サファイア、アルミナ等のセラミックスなどのうちから選択されて用いられる。通常の洗浄処理に用いるウエット処理用ノズルに備えられる場合は、振動板と側板の材料としてはステンレス鋼で十分であるが、洗浄液が比較的強い酸やフッ酸である場合は、サファイア又はアルミナ等のセラミックスから構成することが、ウエット処理液に対する耐性が優れ、劣化を防止できるため、ウエット処理を行う上で好ましい。
【００２１】
このような振動板４６には、超音波振動子本体４８が配置された領域の周囲に薄肉部４９が形成されており、これにより超音波振動子本体４８の主面で、超音波振動子本体４８が配置された領域が溝部５０で取り囲まれたようになっている。 振動板４６の厚みは、超音波振動子本体４８から発せられた超音波振動の該振動板４６内での波長をλとしたときに、λ／２±０．３ｍｍの範囲内の厚さとされていることが好ましく、より好ましくはλ／２±０．１ｍｍの範囲内である。振動板の厚みをλ／２±０．３ｍｍの範囲内とすることにより、超音波振動子本体４８からの超音波振動を有効に伝播させることができ、超音波振動子４０が備えられた洗浄用ノズル１を用いてウエット処理を行うと、超音波振動（超音波エネルギー）が洗浄液２に十分付与でき、効率良くウエット処理を行うことができる。
【００２２】
上記溝部５０の深さＤ1は、振動板４６に伝播した超音波振動が側板４７から漏れるのを防止するのに好ましい深さとすることができる点で、好ましくは０．１ｍｍ以上で、（振動板４６の厚み−０．１ｍｍ）以下の範囲内であり、より好ましくは（振動板４６の厚み−２．０ｍｍ）以上で、（振動板４６の厚み−０．１ｍｍ）以下の範囲内である。溝部５０の深さＤ1を上記の範囲内とすることにより、超音波振動子４０が備えられた洗浄用ノズル１を用いてウエット処理を行うと、超音波振動（超音波エネルギー）を有効にウエット処理に使用できる。
【００２３】
また、溝部５０（薄肉部４９）の幅Ｗ1は、振動板４６に溝加工の技術から安定して溝部５０を形成でき、振動板４６に伝播した超音波振動が側板４７から漏れるのを防止できる点で、０．０１ｍｍ以上で、１０．０ｍｍ以下とすることが好ましい。上記溝部５０（薄肉部４９）の幅Ｗ1が上記の範囲内であれば、超音波振動子４０が備えられた洗浄用ノズル１を用いてウエット処理を行うと、超音波振動を有効にウエット処理に使用できる。
また、超音波振動子本体４８は、２０ｋＨｚ乃至１０ＭＨｚの範囲の周波数の超音波振動を出力可能なものであることがウエット処理を行う場合に実用的な超音波洗浄が可能である点で好ましく、特に、保持可能な処理液層の厚さの観点から０．２ＭＨｚ以上の周波数が好ましい。
また、超音波振動子本体４８から発せられた超音波振動の振動板４６内での波長λの長さは、振動板がステンレス（ＳＵＳ３１６Ｌ）製の場合、０．５７ｍｍ乃至２８．５ｍｍの範囲となる。
【００２４】
また、圧力制御部（図示略）が、被処理基板Ｗに接触した洗浄液２が洗浄後に排出通路２２に流れるように、第１の開口部２１ｂの大気と接触している洗浄液の圧力（洗浄液の表面張力と被処理基板の被洗浄面の表面張力も含む）と大気圧との均衡がとれるように排出通路２２側に設けられている。
上記圧力制御部は排出口２２ａ側に設けられた減圧ポンプにより構成されている。したがって、排出通路２２側の圧力制御部に減圧ポンプを用いて、この減圧ポンプで連結部２３の洗浄液を吸引する力を制御して、第１の開口部２１ｂの大気と接触している洗浄液の圧力（洗浄液の表面張力と被処理基板Ｗの被洗浄面の表面張力も含む）と大気圧との均衡をとるようになっている。つまり、第１の開口部２１ｂの大気と接触している洗浄液の圧力Ｐw（洗浄液の表面張力と基板Ｗの被洗浄面の表面張力も含む）と大気圧Ｐaとの関係をＰw≒Ｐaとすることにより、第１の開口部２１ｂを通じて被処理基板Ｗに供給され、被処理基板Ｗに接触した洗浄液は、洗浄用ノズルの外部に漏れることなく、排出通路２２に排出される。すなわち、洗浄用ノズルから被処理基板Ｗ上に供給した洗浄液は、被処理基板Ｗ上の洗浄液を供給した部分（第１と第２の開口部２１ｂ,２２ｂ）以外の部分に接触することなく、基板Ｗ上から除去される。
【００２５】
ここでの被処理基板Ｗの洗浄の際、処理領域３５に洗浄液２を供給した状態で上記超音波振動子本体４８により超音波振動を付与し、洗浄液２と共働して被処理基板Ｗを洗浄できる。また、本実施形態の洗浄用ノズル１に備えられた超音波振動子４０は、超音波振動子本体４８から超音波振動が放射されると超音波振動が振動板４６に伝播されるが、振動板４６には、超音波振動子本体４８が配置された領域の周囲に薄肉部４９が形成されているので、伝播した超音波振動が薄肉部４９で一部反射され、側板４７に逃げるのが妨げられ、振動板４６の主面と反対側の面（超音波振動子本体４８が設けられた面と反対側の面）から処理領域３５の洗浄液２に効率良く放射される。
【００２６】
洗浄用ノズル１の各開口部２１ｂ,２２ｂと、被処理基板Ｗとの間の距離Ｈは、８ｍｍ以下で被処理基板Ｗと接触しない範囲がよく、好ましくは６ｍｍ以下で基板Ｗと接触しない範囲、より好ましくは３ｍｍ以下で基板Ｗと接触しない範囲とするのがよい。８ｍｍを越えると、基板Ｗと洗浄用ノズルとの間に所望の洗浄液を満たすことが困難となり、洗浄が難しくなるからである。
洗浄用ノズル１の接液面は、ＰＦＡ等のフッ素樹脂や、用いる洗浄液によっては最表面がクロム酸化物のみからなる不動態膜面のステンレス、あるいは酸化アルミニウムとクロム酸化物の混合膜を表面に備えたステンレス、オゾン水に対しては電解研磨表面を備えたチタン等とすることが、洗浄液への不純物の溶出がないことから好ましい。接液面を石英により構成すれば、フッ酸を除く全ての洗浄液の供給に好ましい。
本実施の形態における洗浄用ノズルの構成においては、処理領域３５に供給される洗浄液２が水素水である場合は、水素水超音波洗浄用ノズルとして用いることができ、洗浄液がオゾン水である場合は、オゾン水超音波洗浄用ノズルとして用いることができ、洗浄液が純水である場合は、純水リンス超音波洗浄用ノズルとして用いることができる。
【００２７】
第１の実施形態のウエット処理用ノズル１では、連結部２３に処理領域３５内の洗浄液２に超音波振動を付与するための上記の構成の超音波振動子４０が設けられたことにより、超音波振動子本体４８から伝播された超音波振動が振動板４６の主面と反対側の面（超音波振動子本体４８が設けられた面と反対側の面）から処理領域３５内の洗浄液２に効率良く放射され、洗浄液２と超音波振動が十分に共働して、十分なウエット処理を行うことができる。
【００２８】
さらに、本実施形態の洗浄用ノズル１では、導入口２１ａを有する導入通路２１と、排出口２２ａを有する排出通路２２と、導入通路２１と排出通路２２のそれぞれの他端を連結し、被処理基板Ｗに対面する連結部２３とからなり、この連結部２３に、導入通路２１が開口している第１の開口部２１ｂと、排出通路２２が開口している第２の開口部２２ｂが設けられ、洗浄液２が第１の開口部２１ｂから被処理基板Ｗに向けて供給されることにより、連結部２３と被処理基板Ｗの対向するそれぞれの面の間の空間に、洗浄液２で満たされた処理領域３５が形成され、処理領域３５からの排出液が第２の開口部２２ｂから排出通路２２に導かれ、排出口２２ａより排出されるようにした構成としたことにより、導入通路２１から洗浄液２を被処理基板表面に供給したら、その洗浄液２を供給した部分以外の被処理基板表面に洗浄液２を接触させることなく、排出通路２２から除去物（被処理基板から除去したもの）を含んだ洗浄液を排出液として外部に排出できるので、充分な清浄度が得られる。また、第１の開口部２１ｂでの洗浄液２の圧力に対して排出口２２ｂからの吸引力を制御することで洗浄液２をノズルの外部に漏らすことがなく、排出することができるので、少ない洗浄液で充分な清浄度が得られる。
【００２９】
なお、本実施形態では、洗浄用ノズル１に備えられた超音波振動子４０の振動板４６に形成された溝部５０の本数が１本であり、しかもこの溝部５０は振動子本体４８の周囲で閉じた溝である場合について説明したが、溝部５０は２本以上設けられていてもよく、また、これら溝部５０は、振動子本体４８の周囲で閉じた溝、すなわち、溝どうしが繋がったものであってもよく、また、溝どうしが繋がっていないものであってもよい。
また、本実施形態では、洗浄用ノズル１を被処理基板Ｗの上面側（一方の被処理面側）に設けた場合について説明したが、図３に示すように被処理基板Ｗの下面側にも洗浄用ノズル１ａを設けてもよい。この洗浄用ノズル１ａは、連結部２３に超音波振動子本体４８が設けられていない以外は、先に述べた洗浄用ノズル１と同様の構成である。また、この洗浄用ノズル１ａの連結部２３にも上記のような薄肉部４９が形成された振動板４６が設けられていてもよい。
【００３０】
［第２の実施の形態］
図４は本実施の形態の超音波振動子が備えられた洗浄用ノズル（ウェット処理用ノズル）の下面図、図５は図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
第２の実施形態の洗浄用ノズル３１が、図１乃至図２に示した第１の実施形態の洗浄用ノズル１と異なるところは、連結部２３に設けられる超音波振動子の構成が異なる点である。
【００３１】
第２の実施形態の洗浄用ノズル３１に備えられる超音波振動子４０ａが第１の実施形態の超音波振動子４０と異なるところは、第１の実施形態では振動板４６に、超音波振動子本体４８が配置された領域の周囲に薄肉部４９が形成されていたのに対し、本実施形態では振動板（振動部）４６と側板（側壁部）４７の境界部分に薄肉部４９ａを形成した点である。
この超音波振動子４０ａでは、振動板４６と側板４７の境界部分に上記のような薄肉部４９ａが設けられているので、振動板４６と側板４７の境界部分に溝部５０ａが形成されて、振動板４６が溝部５０ａ（薄肉部４９ａ）に取り囲まれたような構造になっている。
【００３２】
溝部５０ａの深さＤ2は、振動板４６に伝播した超音波振動が側板４７から漏れるのを防止するのに好ましい深さとすることができる点で、好ましくは０．１ｍｍ以上で、（振動板４６の厚み−０．１ｍｍ）以下の範囲内であり、より好ましくは（振動板４６の厚み−２．０ｍｍ）以上で、（振動板４６の厚み−０．１ｍｍ）以下の範囲内である。
また、溝部５０ａ（薄肉部４９ａ）の幅Ｗ2は、振動板４６と側板４７の境界部分に溝加工の技術から安定して溝部５０ａを形成でき、振動板４６に伝播した超音波振動が側板４７から漏れるのを防止できる点で、０．０１ｍｍ以上で、１０．０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００３３】
本実施形態の洗浄用ノズル３１は、第１の実施形態の洗浄用ノズル１と同様にして被処理基板Ｗを洗浄することができる。また、本実施形態の洗浄用ノズル３１に備えられた超音波振動子４０ａでは、超音波振動子本体４８から超音波振動が放射されると超音波振動が振動板４６に伝播されるが、振動板４６と側板４７の境界部分に薄肉部４９ａが形成されているので、伝播した超音波振動が薄肉部４９ａで一部反射され、側板４７に逃げるのを防止でき、振動板４６の主面と反対側の面（超音波振動子本体が設けられた面と反対側の面）から効率良く洗浄液側に放射される。
さらに、この超音波振動子４０ａでは、振動板４６には超音波振動子本体４８が配置された領域の周囲に薄肉部を設けてなく、しかも薄肉部より外側の振動板が無駄になることがないので、第１の実施形態で用いられた超音波振動子４０から放射される超音波振動と同じ放射効率とした場合に、第１の形態の超音波振動子よりも振動部の大きさを小さくすることができるので、超音波振動子を小型化及び軽量化できる。
【００３４】
第２の実施形態の洗浄用ノズル３１では、連結部２３に処理領域３５内の洗浄液２に超音波振動を付与するための上記の構成の超音波振動子４０ａが設けられたことにより、第１の実施形態と同様の作用効果が得られ、また、第１の実施形態で備えられた超音波振動子４０から放射される超音波振動と同じ放射効率とした場合に、振動板４６を小型化及び軽量化できるので、結果として小型で軽量の洗浄用ノズルの提供が可能である。
【００３５】
なお、本実施形態では、洗浄用ノズル３１に備えられた超音波振動子４０ａの振動板４６と側板４７の境界部分に形成された溝部５０ａの本数が１本であり、しかもこの溝部５０ａは振動板４６の周囲で閉じた溝である場合について説明したが、溝部５０は２本以上設けられていてもよく、また、これら溝部５０は、振動子本体４８の周囲で閉じた溝、すなわち、溝どうしが繋がったものであってもよく、また、溝どうしが繋がっていないものであってもよい。
また、本実施形態では、洗浄用ノズル３１を被処理基板Ｗの上面側（一方の被処理面側）に設けた場合について説明したが、図６に示すように被処理基板Ｗの下面側にも図３と同様の洗浄用ノズル１ａを設けてもよい。また、この洗浄用ノズル１ａの振動板４６と側板４７の境界部分に薄肉部４９ａが形成されていてもよい。
【００３６】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図７を参照して説明する。
本実施の形態は上記のいずれかの実施の形態の洗浄用ノズルを具備した洗浄装置（ウェット処理装置）の一例である。図７は本実施の形態の洗浄装置５１の概略構成を示す図であって、例えば被処理基板として数百ｍｍ角程度の大型のガラス基板（以下、単に基板という）を枚葉洗浄するための装置である。
図中符号５２は洗浄部、５３はステージ（基板保持手段）、５４、５５、５６、８９は洗浄用ノズル、５７は基板搬送ロボット、５８はローダカセット、５９はアンローダカセット、６０は水素水・オゾン水生成部、６１は洗浄液再生部、Ｗはガラス基板（被処理基板）である。
【００３７】
図７に示すように、装置上面中央が洗浄部５２となっており、基板Ｗを保持するステージ５３が設けられている。ステージ５３には、基板Ｗの形状に合致した矩形の段部が設けられ、この段部上に基板Ｗが嵌め込まれて、基板Ｗの表面とステージ５３の表面が面一状態でステージ５３に保持されるようになっている。また、段部の下方には空間部が形成され、空間部にはステージ５３の下方から基板昇降用シャフト（図示略）が突出している。基板昇降用シャフトの下端にはシリンダ等のシャフト駆動源（図示略）が設けられ、基板搬送ロボット５７による基板Ｗの受け渡しの際にシリンダの作動により上記基板昇降用シャフトが上下動し、シャフトの上下動に伴って基板Ｗが上昇または下降するようになっている。
【００３８】
ステージ５３を挟んで対向する位置に一対のラックベース６２が設けられ、これらラックベース６２間に洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９が架設されている。洗浄用ノズルは並列配置された４本のノズルからなり、各洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９が異なる洗浄方法により洗浄を行うものとなっている。本実施の形態の場合、これら４本のノズルは、基板にオゾンを供給するとともに紫外線ランプ６３から紫外線を照射することによって主に有機物を分解除去する紫外線洗浄用ノズル５４、オゾン水を供給しつつ超音波振動子本体４８により超音波振動を付与して洗浄するオゾン水超音波洗浄用ノズル５５、水素水を供給しつつ超音波振動子本体４８により超音波振動を付与して洗浄する水素水超音波洗浄用ノズル５６、純水を供給してリンス洗浄を行う純水リンス洗浄用ノズル８９、である。
【００３９】
各洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９は、プッシュ・プル型ノズル（省液型ノズル）と呼ばれるものである。また、これら４本のノズルのうちオゾン水超音波洗浄用ノズル５５と、水素水超音波洗浄用ノズル５６は、図１乃至図６を用いて説明したいずれかの実施形態の洗浄用ノズルと同様の構成のもの、あるいは１本の洗浄用ノズルにつき図１乃至図６を用いて説明したいずれかの実施形態の洗浄用ノズルが複数設けられたもの（図７では、１本の洗浄用ノズルにつき、導入通路２１と排出通路２２との連結部２３およびこの連結部２３に設けられた超音波振動子４０（又は超音波振動子４０ａ）および第１、第２の開口部２１ｂ，２２ｂはそれぞれ３組づつ設けられており、第１と第２の開口部２１ｂ，２２ｂはそれぞれ３組合わせて基板Ｗの幅以上の長さに延びている。）である。ただし、ここでは図示の都合上、超音波振動子本体４８のみを図示し、洗浄液導入部、洗浄液排出部等に区分した図示は省略する。また、洗浄用ノズル５４は、超音波振動子本体４８に代えて紫外線ランプ６３が設けられた以外は上記実施形態の洗浄用ノズルと略同様の構成であり、洗浄用ノズル８９は、超音波振動子本体４８が設けられていない以外は、上記実施形態の洗浄用ノズルと略同様の構成である。ただし、ここでは図示の都合上、洗浄液導入部、洗浄液排出部等に区分した図示は省略する。
この洗浄装置５１では、上記４本の洗浄ノズルが基板Ｗの上方で基板Ｗとの間隔を一定に保ちながらラックベース６２に沿って順次移動することにより、基板Ｗの被洗浄面全域（被処理面全域）が４種類の洗浄方法により洗浄される構成となっている。
【００４０】
各洗浄用ノズルの移動手段（ノズル・被処理物相対移動手段）としては、各ラックベース６２上のリニアガイドに沿って水平移動可能とされたスライダがそれぞれ設けられ、各スライダの上面に支柱がそれぞれ立設され、これら支柱に各洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９の両端部が固定されている。各スライダ上にはモータ等の駆動源が設置されており、各スライダがラックベース６２上を自走する構成となっている。そして、装置の制御部（図示略）から供給される制御信号により各スライダ上のモータがそれぞれ作動することによって、各洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９が個別に水平移動する構成となっている。また、上記支柱にはシリンダ（図示略）等の駆動源が設けられ、支柱が上下動することにより各洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９の高さ、すなわち各洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９と基板Ｗとの間隔がそれぞれ調整可能となっている。
【００４１】
洗浄部５２の側方に、水素水・オゾン水生成部６０と洗浄液再生部６１とが設けられている。水素水・オゾン水生成部６０には、水素水製造装置６４とオゾン水製造装置６５とが組み込まれている。いずれの洗浄液も、純水中に水素ガスやオゾンガスを溶解させることによって生成することができる。そして、水素水製造装置６４で生成された水素水が、水素水供給配管６６の途中に設けられた送液ポンプ６７により水素水超音波洗浄用ノズル５６に供給されるようになっている。同様に、オゾン水製造装置６５で生成されたオゾン水が、オゾン水供給配管６８の途中に設けられた送液ポンプ６９によりオゾン水超音波洗浄用ノズル５５に供給されるようになっている。なお、純水リンス洗浄用ノズル８９には製造ライン内の純水供給用配管（図示略）から純水が供給されるようになっている。
【００４２】
また、洗浄液再生部６１には、使用後の洗浄液中に含まれたパーティクルや異物を除去するためのフィルタ７０、７１が設けられている。水素水中のパーティクルを除去するための水素水用フィルタ７０と、オゾン水中のパーティクルを除去するためのオゾン水用フィルタ７１が別系統に設けられている。すなわち、水素水超音波洗浄用ノズル５６の排出口から排出された使用後の水素水（排出液）は、水素水回収配管７２の途中に設けられた送液ポンプ７３により水素水用フィルタ７０に回収されるようになっている。同様に、オゾン水超音波洗浄用ノズル５５の排出口から排出された使用後のオゾン水（排出液）は、オゾン水回収配管７４の途中に設けられた送液ポンプ７５によりオゾン水用フィルタ７１に回収されるようになっている。
【００４３】
そして、水素水用フィルタ７０を通した後の水素水は、再生水素水供給配管７６の途中に設けられた送液ポンプ７７により水素水超音波洗浄用ノズル５６に供給されるようになっている。同様に、オゾン水用フィルタ７１を通した後のオゾン水は、再生オゾン水供給配管７８の途中に設けられた送液ポンプ７９によりオゾン水超音波洗浄用ノズル５５に供給されるようになっている。また、水素水供給配管６６と再生水素水供給配管７６は水素水超音波洗浄用ノズル５６の手前で接続され、弁８０によって水素水超音波洗浄用ノズル５６に新しい水素水を導入するか、再生水素水を導入するかを切り換え可能となっている。同様に、オゾン水供給配管６８と再生オゾン水供給配管７８はオゾン水超音波洗浄用ノズル５５の手前で接続され、弁８１によってオゾン水超音波洗浄用ノズル５５に新しいオゾン水を導入するか、再生オゾン水を導入するかを切り換え可能となっている。なお、各フィルタ７０，７１を通した後の水素水やオゾン水は、パーティクルが除去されてはいるものの、液中気体含有濃度が低下しているため、配管を通じて再度水素水製造装置６４やオゾン水製造装置６５に戻し、水素ガスやオゾンガスを補充するようにしてもよい。
【００４４】
洗浄部５２の側方に、ローダカセット５８、アンローダカセット５９が着脱可能に設けられている。これら２つのカセット５８、５９は、複数枚の基板Ｗが収容可能な同一の形状のものであり、ローダカセット５８に洗浄前（ウエット処理前）の基板Ｗを収容し、アンローダカセット５９には洗浄済（ウエット処理後）の基板Ｗが収容される。そして、洗浄部５２とローダカセット５８、アンローダカセット５９の中間の位置に基板搬送ロボット５７が設置されている。基板搬送ロボット５７はその上部に伸縮自在なリンク機構を有するアーム８２を有し、アーム８２は回転可能かつ昇降可能となっており、アーム８２の先端部で基板Ｗを支持、搬送するようになっている。
【００４５】
上記構成の洗浄装置５１は、例えば洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９と基板Ｗとの間隔、洗浄用ノズルの移動速度、洗浄液の流量等、種々の洗浄条件をオペレータが設定する他は、各部の動作が制御部により制御されており、自動運転する構成になっている。したがって、この洗浄装置５１を使用する際には、洗浄前の基板Ｗをローダカセット５８にセットし、オペレータがスタートスイッチを操作すれば、基板搬送ロボット５７によりローダカセット５８からステージ５３上に基板Ｗが搬送され、ステージ５３上で各洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９により紫外線洗浄、オゾン水超音波洗浄、水素水超音波洗浄、リンス洗浄が順次自動的に行われ、洗浄後、基板搬送ロボット５７によりアンローダカセット５９に収容される。
【００４６】
本実施形態の洗浄装置５１においては、本発明の実施形態の洗浄用ノズル５５，５６と、上記のノズル・被処理物相対移動手段とを備えたことにより、上記本実施形態の洗浄用ノズルの利点を有したまま基板Ｗの被洗浄面全域を洗浄することができる。
また、本実施形態の洗浄装置５１は、４本の洗浄用ノズル５４，５５，５６，８９の各々が、紫外線洗浄、オゾン水超音波洗浄、水素水超音波洗浄、リンス洗浄といった異なる洗浄方法により洗浄処理する構成であるため、本装置１台で種々の洗浄方法を実施することができる。したがって、例えば、水素水超音波洗浄、オゾン水超音波洗浄により微細な粒径のパーティクルを除去し、さらにリンス洗浄で基板表面に付着した洗浄液も洗い流しながら仕上げの洗浄を行う、というように種々の被除去物を充分に洗浄除去することができる。また、本実施の形態の洗浄装置５１の場合、上記の省液型の洗浄用ノズルが備えられているため、洗浄液の使用量を低減することができ、しかも、ノズルの下方に液溜まりが生じないため、高効率、高清浄度の基板洗浄を実施することができる。したがって、半導体デバイス、液晶表示パネル等をはじめとする各種電子機器の製造ラインに好適な洗浄装置を実現することができる。
【００４７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば洗浄用ノズルの形状や寸法、洗浄用ノズルの導入管や排出管の数や設置位置等の具体的な構成等に関しては、適宜設計変更が可能なことは勿論である。さらに、上記実施の形態においては、本発明のノズルを洗浄用ノズルに適用した例を示したが、洗浄以外のウェット処理、例えばエッチング、レジスト除去等に本発明のノズルを適用することも可能である。
【００４８】
【実験例】
以下に実験例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明がこれら実施例に限定されるものではない。
図１乃至図２に示したものと同様の洗浄用ノズルを作製し、実施例１とした。実施例１の洗浄用ノズルの振動板と側板とは、一体成型された箱体型タイプであり、材質は、ＳＵＳ３１６Ｌとした。振動板の厚みは、３ｍｍ±０．２ｍｍとした。溝部（薄肉部）は、振動板の上面で、超音波振動子本体が配置された領域の周囲を囲むように機械加工により形成した。上記溝部の深さＤ1は２．５ｍｍ、幅Ｗ1は２ｍｍとした。また、この溝部と側板の内壁との距離は１ｍｍであった。振動板の上面に接着した超音波振動子本体の寸法は、幅３３ｍｍ、長さ１６５ｍｍであり、この振動子本体と側板の内壁との距離は、約１５ｍｍであった。この洗浄用ノズルの幅（導入管と排出管の幅を除く）Ｗ3は、６９ｍｍとした。超音波振動子本体から発せられる超音波振動の周波数は、０．９５ＭＨｚ、この超音波振動の振動板内での波長は約６ｍｍであった。
【００４９】
比較のために振動板の上面に溝部を形成しない以外は、上記実施例１と同様にして洗浄用ノズルを作製し、比較例１とした。この洗浄用ノズルの幅（導入管と排出管の幅を除く）Ｗ5は、６９ｍｍとした。この比較例１の洗浄用ノズルは、図１３に示した従来タイプの洗浄用ノズルと同様の構成のものである。
【００５０】
図４乃至図５に示したものと同様の洗浄用ノズルを作製し、実施例２とした。実施例２の洗浄用ノズルの振動板と側板とは、一体成型された箱体型タイプであり、材質は、ＳＵＳ３１６Ｌとした。振動板の厚みは、３ｍｍ±０．２ｍｍとした。溝部（薄肉部）は、振動板と側板との境界部分（箱体の内底部の周縁に沿った角部）に機械加工により形成した。上記溝部の深さＤ2は２．０ｍｍ、幅Ｗ2は２ｍｍとした。また、この溝部と超音波振動子本体との距離は１ｍｍであった。振動板の上面に接着した超音波振動子本体の寸法は、幅３３ｍｍ、長さ１６５ｍｍであった。この洗浄用ノズルの幅（導入管と排出管の幅を除く）Ｗ4は、４１ｍｍとした。超音波振動子本体から発せられる超音波振動の周波数は、０．９５ＭＨｚ、この超音波振動の振動板内での波長は約６ｍｍであった。
【００５１】
比較のために振動板と側板との境界部分に溝部を形成しない以外は、上記実施例２と同様にして洗浄用ノズルを作製し、比較例２とした。
【００５２】
実施例１〜２と比較例１〜２の洗浄用ノズルの超音波振動子本体から放出される超音波振動の放射効率を調べた。その結果を図８に示す。ここでの超音波振動の放射効率は、図９に示すように洗浄用ノズルの第１と第２の開口部２１ｂ，２２ｂ側に底部に開口を有するビーカー８６を配置し、導入通路２１の導入口２１ａから純水を供給してビーカー８６内を満たすとともにこの純水８７を排出通路２２から排出する際に、超音波振動子本体４８から振動板に超音波振動を付与し、さらにビーカー８６内に満たされた純水８７に音圧計８８と接続された音圧センサ（圧電素子）８９を入れて、振動板４６を通して純水に放射される超音波の音圧（ｍＶ）を測定した。図８は、実施例１の洗浄用ノズルの音圧を１００とし、これに対する実施例２、比較例１〜２の音圧の比較結果である。
【００５３】
図８に示す結果から、溝部（薄肉部）を振動板の上面で、超音波振動子本体が配置された領域の周囲を囲むように設けた実施例１の洗浄用ノズルは、振動板の上面に溝部を設けていない比較例１の洗浄用ノズルよりも純水に放射される音圧が大きいことから、超音波振動子本体から振動板を経て処理液に放射される超音波振動の放射効率がよいことがわかる。また、振動板と側板の境界部分に溝部（薄肉部）を設けた実施例２の洗浄用ノズルは、振動板と側板の境界部分に溝部を設けていない比較例２の洗浄用ノズルよりも純水に放射される音圧が大きいことから、超音波振動子本体から振動板を経て処理液に放射される超音波振動の放射効率がよいことがわかる。
【００５４】
次に、実施例１〜２と比較例１の洗浄用ノズルの幅（導入管と排出管の幅を除く）の比較を図１０に示す。図１０は、実施例１の洗浄用ノズルの幅Ｗ3を１００とし、これに対する実施例２、比較例１の洗浄用ノズルの幅Ｗ4，Ｗ5を図示したものである。図８と図１０に示す結果から実施例２の洗浄用ノズルは、幅Ｗ4が、実施例１、比較例１の洗浄用ノズルの約６割の幅でありながら、実施例１の洗浄用ノズルの８．５割の超音波の放射効率を有しており、本発明により小型化が図れることがわかる。
【００５５】
次に、実施例１〜２と比較例１の洗浄用ノズルの重量（振動板の重量）を比較した。その結果を図１１に示す。図１１は、比較例１の洗浄用ノズルの振動板の重量（質量）を１００とし、これに対する実施例１、実施例２の洗浄用ノズルの振動板の重量（質量）を図示したものである。図１１に示す結果から実施例２の洗浄用ノズルの重量は、比較例１の洗浄用ノズルの約半分の重量であり、軽量化が図れることがわかる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように第１の発明の超音波振動子によれば、上記振動部には、上記超音波振動子本体が配置された領域の周囲の少なくとも一部分に薄肉部を形成したことにより、上記超音波振動子本体から振動部に付与した超音波振動が側壁部から逃げるのを防止できる。
また、第２の発明の超音波振動子によれば、上記振動部と側壁部の境界部分の少なくとも一部分に薄肉部が形成されたことにより、上記超音波振動子本体から振動部に付与した超音波振動が側壁部から逃げるのを防止でき、また、振動部には超音波振動子本体が配置された領域の周囲に薄肉部を設けてなく、しかも薄肉部より外側の振動部が無駄になることがないので、第１の発明の超音波振動子から放射される超音波振動と同じ放射効率とした場合に、第１の発明の超音波振動子よりも振動部の大きさを小さくすることができるので、小型で軽量な超音波振動子を提供できる。
また、本発明のウエット処理用ノズルによれば、上記の第１又は第２の発明の超音波振動子が設けられたことにより、超音波振動子本体が設けられている振動部からの処理液への超音波振動の放射効率を向上できる。
また、本発明のウエット処理装置によれば、上記本発明のウエット処理用ノズルの利点を有したまま被処理物の被処理面全域を処理することができ、投入電力に対する洗浄効率の高いウエット処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態の洗浄用ノズルを示す下面図である。
【図２】 図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】 被処理基板の上下に洗浄用ノズルを設けた実施形態例を示す断面図である。
【図４】 本発明の第２の実施形態の洗浄用ノズルを示す下面図である。
【図５】 図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】 被処理基板の上下に洗浄用ノズルを設けたその他の実施形態例を示す断面図である。
【図７】 本発明の第３の実施形態の洗浄装置の概略構成を示す平面図である。
【図８】 実施例１〜２と比較例１〜２の洗浄用ノズルの超音波振動子本体から放出される超音波の音圧の測定結果を示す図である。
【図９】 実施例１〜２と比較例１〜２の洗浄用ノズルの超音波振動子本体から放出される超音波の音圧の測定方法の説明図である。
【図１０】 実施例１〜２と比較例１の洗浄用ノズルの幅の比較結果を示す図である。
【図１１】 実施例１〜２と比較例１の洗浄用ノズルの重量の比較結果を示す図である。
【図１２】 従来のウエット処理用ノズルの例を示す側断面図である。
【図１３】 従来の省液型のウエット処理用ノズルの例を示す側断面図である。
【符号の説明】
１，３１・・・洗浄用ノズル（ウエット処理用ノズル）、２・・・洗浄液（処理液）、２１・・・導入通路（導入管）、２１ａ・・・導入口、２１ｂ・・・第１の開口部、２２・・・排出通路（排出管）、２２ａ・・・排出口、２２ｂ・・・第２の開口部、２３・・・連結部、３５・・・処理領域、４０，４０ａ・・・超音波振動子、４６・・・振動板（振動部）、４７・・・側板（側壁部）、４８・・・超音波振動子本体、４９，４９ａ・・・薄肉部、５０，５０ａ・・・溝部、５１・・・洗浄装置（ウエット処理装置）、５５，５６・・・洗浄用ノズル（ウエット処理用ノズル）、Ｗ・・・被処理基板（被処理物）、Ｄ1，Ｄ2・・・深さ、Ｗ1，Ｗ2・・・幅。
Claims (6)
- 振動部と、該振動部の主面から立ち上がる側壁部と、該側壁部の内側の振動部の主面上に設けられ、前記振動部に超音波振動を付与する超音波振動子本体とが備えられた超音波振動子であって、
前記振動部の前記超音波振動子本体が配置された領域が、超音波振動を伝搬しやすい厚みに形成されるとともに、前記振動部には、前記超音波振動子本体が配置された領域の周囲の少なくとも一部分に、前記超音波振動子本体が配置された領域から前記側壁部に前記超音波振動が漏れるのを防止する薄肉部が形成されたことを特徴とする超音波振動子。 - 振動部と、該振動部の主面から立ち上がる側壁部と、前記側壁部の内側の振動部の主面上に設けられ、前記振動部に超音波振動を付与する超音波振動子本体とが備えられた超音波振動子であって、
前記振動部の前記超音波振動子本体が配置された領域が、超音波振動を伝搬しやすい厚みに形成されるとともに、前記振動部と側壁部の境界部分の少なくとも一部分に、前記超音波振動子本体が配置された領域から前記側壁部に前記超音波振動が漏れるのを防止する薄肉部が形成されたことを特徴とする超音波振動子。 - 前記振動部の前記超音波振動子本体が配置された領域の厚みは、前記超音波振動子本体から発せられた超音波振動の該振動部内での波長をλとしたときに、λ／２±０．３ｍｍの範囲内の厚さとされていることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波振動子。
- 前記超音波振動の周波数は、２０ｋＨｚ乃至１０ＭＨｚの範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波振動子。
- 被処理物のウエット処理のための処理液を前記被処理物に向けて供給するとともに、前記ウエット処理後の前記処理液の排出液を排出する、ウエット処理用ノズルであって、
前記ノズルは、一端に前記処理液を導入するための導入口を有する導入管と、一端に前記排出液を外部へ排出するための排出口を有する排出管と、前記導入管と前記排出管のそれぞれの他端を連結し、前記被処理物に対面する連結部とからなり、該連結部に、前記導入管が開口している第１の開口部と、前記排出管が開口している第２の開口部が設けられ、前記処理液が前記第１の開口部から前記被処理物に向けて供給されることにより、前記連結部と前記被処理物の対向するそれぞれの面の間の空間に、前記処理液で満たされた、前記ウエット処理を行う処理領域が形成され、前記連結部には前記処理領域内の前記処理液に超音波振動を付与するための請求項１又は２記載の超音波振動子が設けられ、前記処理領域からの前記排出液が前記第２の開口部から前記排出管に導かれ、前記排出口より排出されるようにしたことを特徴とするウエット処理用ノズル。 - 請求項５記載のウエット処理用ノズルと、被処理物の被処理面に沿って前記ウエット処理用ノズルと前記被処理物とを相対移動させることにより前記被処理物の被処理面全域を処理するためのノズル・被処理物相対移動手段とを有することを特徴とするウエット処理装置。
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