JP3817452B2 - ウエット処理用ノズル用の超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置 - Google Patents
ウエット処理用ノズル用の超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体デバイス、液晶表示パネル等の製造プロセスにおける洗浄、剥離、現像、エッチング、メッキ、研磨等のウェット処理工程において、被処理物上に処理液を供給するためのウェット処理装置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物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。洗浄工程においては、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、種々の洗浄液を用いた洗浄が行われるが、これら洗浄液は洗浄装置のノズルから基板上に供給される。
ところが、従来一般の洗浄用ノズルを用いた場合、洗浄液の使用量が多くなるという問題があった。例えば５００ｍｍ角の基板の洗浄を電解イオン水等の洗浄液を用いて行い、かかる洗浄液による洗浄とリンス洗浄水によるリンスを行った後の基板上のパーティクルの残存量として０．５個／ｃｍ2 レベルの清浄度を達成しようとすると、２５〜３０リットル／分程度の洗浄液およびリンス洗浄液を使用しなければならなかった。
【０００３】
そこで、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洗浄用ノズルとして、被処理基板上に処理液を供給して被処理基板のウェット処理を行う際に用いるウェット処理用ノズルであって、一端に処理液を導入するための導入口を有する導入通路と一端に使用後の処理液を外部に排出するための排出口を有する排出通路とが形成され、これら導入通路と排出通路のそれぞれの他端に、被処理基板に向けて開口する導入開口部と排出開口部とが設けられたウェット処理用ノズルが、既に知られており、ここでは、このウェット処理用ノズルを用いたウェット処理用ノズル装置として、ウェット処理用ノズルと、前記導入開口部を通して前記被処理基板に接触した処理液を処理後に、前記排出通路外に流れないように前記被処理基板と接触している処理液の圧力と大気圧との差を制御し前記排出通路を通して吸引排出する手段とを有することを特徴とするウェット処理用ノズル装置が提供されている。
また、このウェット処理用ノズルを用いたウェット処理装置として、前記ウェット処理用ノズルと、前記被処理基板の被処理面に沿って前記ウェット処理用ノズルと前記被処理基板とを相対移動させることにより前記被処理基板の被処理面全域を処理するためのノズルまたは被処理基板の移動手段とを有することを特徴とするウェット処理装置が提供されている。
【０００４】
すなわち、上記のウェット処理装置等によれば、処理液を供給した部分以外の部分に処理液を接触させることなく、被処理基板上から除去することができ、省液型ノズルを実現することができる。また、被処理基板の被処理面に沿ってウェット処理用ノズルと被処理基板とを相対移動させる移動手段とを備えたことにより、被処理基板の被処理面全域を処理することができるものである。
【０００５】
さらに、このような省液型のノズルにおいて、超音波を照射する際に適用する構成として、図１３に示すようなウエット処理用ノズルが知られている。こ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。例えばステンレス鋼からなる振動板９６の厚みは、１ＭＨｚ程度の超音波に設定された場合に、３ｍｍ程度に設定されている。
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、このウエット処理用ノズルは、省液型でない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、図示した例のノズルでは、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により振動板９６にから超音波振動を付与し、処理液１００と共働して被処理基板９０を洗浄する。
このとき、伝播する超音波により振動板９６の温度が上昇するが、同時に、供給されている処理液によって冷却され、振動板９６の温度上昇は１℃程度となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図に示した上記のような省液型のウエット処理用ノズルのうち超音波を照射するタイプにおいては、使用する処理液量を減少化した際、このウエット処理用ノズルと被処理基板９０の間の処理領域１０５に気泡が入ることなどにより、この処理領域に処理液の存在しない部分ができることがある。
この処理液の充填されていない部分では、照射された超音波が被処理基板９０から反射されてしまい、この反射された超音波により振動板９６の温度が上昇する。特に、ステンレスからなる振動板９６においては３ｍｍ程度厚か、０．２ｍｍ程度と薄いために、この熱が超音波振動子本体１０８側に伝播するとともに、振動板９６と超音波振動子本体１０８との接続部分が瞬間的に加熱されてしまい、結果として、超音波振動子本体１０８が振動板９６から剥離したり、超音波振動子本体１０８の温度が上昇し、動作不良を起こすか、または、破損してしまう可能性があるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
▲１▼ 作動状態において温度上昇が起こった場合に破損可能性を低減することの可能な超音波振動子を提供すること。
▲２▼ ウエット処理動作中に処理領域において処理液の存在しない領域が生じた場合でも、超音波振動子の破損防止を図ることができるウエット処理用ノズルを提供すること。
▲３▼ ウエット処理動作中に処理領域において処理液の存在しない領域が生じた場合でも、超音波振動子における温度上昇の防止を図ることができるウエット処理用ノズルを提供すること。
▲４▼ 超音波振動子における動作安定性の向上を図ることができるウエット処理用ノズルを提供すること。
▲５▼ 上記のウエット処理用ノズルを有するウエット処理装置を提供すること。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のするウエット処理用ノズル用の超音波振動子は、処理液を介して被処理物の被処理面に対向する対向面を有する振動部と、該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、が備えられてなり、前記振動部が、前記対向面の処理液の充填されていない部分の熱を内部で移動させる高熱伝導体からなる高熱伝導部を有し、前記高熱伝導部が、少なくとも前記振動部の前記超音波振動子本体との接合面に設けられてなり、前記高熱伝導部の厚み寸法が、前記振動部の前記超音波振動における半波長の１／５以下に設定されてなることにより上記課題を解決した。
本発明において、前記高熱伝導部において、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなることが好ましく、より好ましくは、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなることができる。
また、本発明において、前記被処理面と前記対向面との間隔が８ｍｍ以下に設定されていることが好ましい。
本発明においては、前記振動部には、前記対向面を覆う対向面被覆部が設けられてなることが望ましい。
さらに、前記対向面被覆部は、前記被処理物に対向する表面が前記処理液に対する耐反応性および／または耐熱性を有するよう構成されてなることが可能である。
また、前記対向面被覆部の厚み寸法が、該対向面被覆部の超音波振動における半波長の１／１０倍以下に設定されてなることがある。
本発明においては、前記振動部には、該振動部を冷却する冷却手段が設けられてなることが好ましい。
本発明においては、前記冷却手段が、前記振動部の内側および／または外側に位置する冷却管に冷却流体を流通する構成とされてなることができる。
本発明においては、前記冷却手段が、前記高熱伝導体に接続される放熱部とされてなることができる。
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前記被処理物の被処理面に向けて供給する導入開口部と、前記ウエット処理後の前記処理液の排出液を前記被処理面から排出する排出開口部とを具備するウエット処理用ノズルであって、前記導入開口部と前記排出開口部との間に上記の超音波振動子が備えられてなることにより上記課題を解決した。
本発明においては、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の被処理面に向けて供給する導入開口部と、前記ウエット処理後の前記処理液の排出液を前記被処理面から排出する排出開口部とを具備しており、前記導入開口部と前記排出開口部との間に先に記載の超音波振動子が備えられ、前記冷却流体が、前記処理液とされてなる手段か、前記冷却流体が、前記排出液とされてなる手段を採用することができる。
本発明のウエット処理装置においては、上記のウエット処理用ノズルと、前記導入開口部と前記被処理物の被処理面との間に処理液を導入するための処理液導入手段と、前記排出開口部と前記被処理物の被処理面との間から処理液を吸引して排出するため処理液回収手段と、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により上記課題を解決した。
【００１０】
本発明の超音波振動子は、前記被処理物の被処理面に対向する対向面を有する振動部と、該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、が備えられてなり、前記振動部が、高熱伝導体からなる高熱伝導部を有することにより、振動部の温度が上昇した場合にも、高熱伝導部の熱伝導率を大きく設定して熱を外部に逃がすことができるので、振動部からこの振動部と超音波振動子本体との接続部分から超音波振動子本体に伝播する熱を低減し、超音波振動子本体の温度が上昇することを防止して、超音波振動子本体が破損してしまうことを防止できる。
ここで、振動部の温度上昇の原因としては、振動部の対向面と被処理物の被処理面との間の処理領域に処理液を供給するウエット処理をおこなう際、この処理領域において気泡が巻き込まれて処理液が無い領域が存在した場合に、照射された超音波が被処理基板から反射されてしまい、この反射された超音波により振動板の温度が上昇することが考えられる。
【００１１】
本発明の前記高熱伝導部において、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなることにより、処理液が部分的に無い状態となって、振動部と超音波振動子本体との間の接着部の温度が上昇した場合でも、発生した熱を接着部から速やかに移動させることができ、接着部の温度が８０℃以上にならない状態が作れる。また、超音波振動子本体付近以外に充分伝播して超音波振動子本体の破損を防止することができ、さらに、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなることにより、たとえば、処理液が部分的に無い状態となった場合の振動部と超音波振動子本体との間の接着部の温度上昇は、数１０秒間接着部の温度を８０℃以下に押さえることができる。また、発生した熱を超音波振動子本体付近の外側にさらに充分に伝播して超音波振動子の破損をより一層防止することができる。
ここで、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1未満の範囲に設定された場合には、振動部の対向面と被処理物との間に処理液が部分的に無くなった際、振動部と超音波振動子本体との間の接着部の温度上昇抑制効果は、充分でなく、数秒で接着力が低下し、超音波の伝播が不十分となり、ウエット処理ができなくなるため好ましくない。
【００１２】
ここで、前記高熱伝導部において、具体的な熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の材質としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ａｌ、黒鉛（低温焼成）、黄銅等の合金を適用することができ、さらに、前記高熱伝導部において、具体的な熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の材質としては、高温焼成黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド等を適用することができ、さらに、これらの物質を含む混合物であることができる。
【００１３】
ここで、上記熱伝導部における熱伝導率の条件は、それぞれ作動状態における値である。この作動中であるということは、３００Ｋ程度における熱伝導率を示すものである。
【００１４】
また、本発明において、前記高熱伝導部の厚み寸法が、該振動部の前記超音波振動における半波長の整数倍、または、前記半波長の１／５以下に設定されてなることにより、超音波振動子から被処理物に照射される振動エネルギーのロス分を略最小化して、超音波照射処理を安定化することができる。ここで、高熱伝導部の厚み寸法が該高熱伝導部の超音波振動における半波長の整数倍または１／５倍以下の範囲に設定された場合には、超音波振動を高熱伝導部を介して被処理物に充分照射することができるが、これに対して、高熱伝導部の厚み寸法が上記の範囲以外に設定された場合には、超音波振動子から被処理物に照射される振動エネルギーのロス分が増大してしまい好ましくない。
【００１５】
ここで、高熱伝導部および／または振動部の厚み寸法とは、超音波振動子本体から処理物へ音波を伝播する方向、言い換えると超音波振動子本体から被処理物の被処理面へ向かう方向、つまり、被処理物が半導体や液晶表示装置等の基板である場合にはその法線方向における厚み寸法を意味するものである。
また、ウエット処理における処理液が無い領域とは、処理領域において、上記の厚み寸法方向に処理液が充分存在しておらず、被処理基板表面で超音波の大半が反射してしまう状態のことを云うものとする。
【００１６】
また、前記高熱伝導部が、少なくとも、前記振動部の前記対向面側、前記振動部の前記超音波振動子本体側、前記振動部の側面側、前記超音波振動子本体の裏面側のいずれか一部分に設けられてなることができ、振動部の対向面側に設けられた場合には、被処理物の被処理面から反射した超音波等により振動部等の温度が上昇した場合でも、振動部のうち超音波振動子本体から最も離間した部分で熱を外部に伝達して、接着部および超音波振動子本体側の温度が上昇することを防止することができる。
また、高熱伝導部が振動部の超音波振動子本体側に設けられた場合には、振動部の各部分からの熱が超音波振動子本体に伝播する寸前で外部に伝播して超音波振動子本体と振動部との接続部分および超音波振動子本体に熱が伝わり温度上昇することを防止できる。
また、高熱伝導部が振動部の側面に設けられた場合には振動部の熱を効率的に外部に放出・伝播あるいは放射することが可能となり、超音波振動子本体に熱が伝わり温度上昇することを防止できる。ここで、側面とは振動部表面において超音波振動子本体が接続される主面および対向面とを結ぶ面を意味する。
また、高熱伝導部が超音波振動子本体の表面側に設けられた場合には、振動部の各部分からの熱が超音波振動子本体に伝播しても、超音波振動子本体から熱を放出することができるため超音波振動子本体自身の温度が上昇することを防止できる。ここで、超音波振動子本体の表面とは、超音波振動子本体において振動部と接続された面と対向する厚み方向反対側の面を意味する。
【００１７】
本発明においては、前記振動部には、前記対向面を覆う対向面被覆部が設けられてなることにより、対向面に直接処理液が接触しないので、前記振動部表面の接液部分面である対向面がウエット処理されてしまうことがないため、振動部が処理液および超音波振動により劣化してしまうことを低減して、振動部の寿命を長くすることができ、さらに、振動部の成分が処理液中に混合して被処理物表面を汚染してしまうことを防止できる。
【００１８】
さらに、前記対向面被覆部は、前記被処理物に対向する表面が前記処理液に対する耐反応性および／または耐熱性を有するよう構成されてなることにより、振動部に直接処理液が接触しない上、対向面被覆部表面が高温で反応性を有する処理液でウエット処理されてしまうことがないため、振動部が処理液および超音波振動により劣化してしまうことをさらに低減し、振動部の寿命をより長くすることができ、さらに、振動部および処理面被覆部の成分が処理液中に混合して被処理物表面を汚染してしまうことを防止できる。同時に、ウエット処理をおこなう場合に、振動部の対向面と被処理物の被処理面との間の処理領域において、気泡が巻き込まれて処理液が無い領域が存在して振動部が発熱した際に、例え処理液に接している振動部が温度上昇しても、対応面被覆部が耐熱性を有するため、振動部が破損することを防止できる。
【００１９】
ここで、ウエット処理としては、洗滌、剥離、現像、ウエットエッチング、メッキ、研磨等の処理を適用することができる。このとき、振動部付近に供給する処理液としては、洗浄処理の場合は、超純水、電解イオン水、オゾン水、水素水、等が用いられ、剥離処理の場合には、希ＮａＯＨ、希ＫＯＨ等無機アルカリや、アミン系剥離液等が用いられ、現像処理の場合には、希ＮａＯＨ、希ＫＯＨ等無機アルカリや、トリメチルアンモニウムハイドライト希釈液等が用いられ、ウエットエッチングの場合には、フッ素酸エッチング液等が用いられ、メッキ処理の場合には、Ｃｕ用、Ａｇ用、Ａｕ用メッキ液等が用いられ、研磨処理の場合には、ＳｉＯ2 スラリー、Ａｌ2Ｏ3スラリー、ダイヤモンドスラリー等が用いられる。
これに対応して、対向面被覆部は、石英や、ＰＦＡ等のフッ素樹脂からなることや、用いる処理液によっては、振動部が、対向面被覆部としての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（ＳＵＳ３１６Ｌ等）からなることができる。また、振動部が、酸化アルミニウムとクロム酸化物の混合膜を対向面被覆部として表面に備えたステンレスとされることや、処理水がオゾン水とされた場合には対向面被覆部としての電解研磨表面を備えたチタン等とされることができる。このほかにも、対向面被覆部としては、高純度アルミナ、サファイヤ、４フッ化エチレン等のフッ素樹脂や、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、高純度ガラス状カーボン、を適用することが可能である。
【００２０】
また、前記対向面被覆部の厚み寸法が、該対向面被覆部の超音波振動における半波長の１／１０以下または１倍に設定されてなることにより、超音波振動子本体から被処理物に照射される振動エネルギーのロス分をほぼ最小化して、ウエット処理を安定化することができる。ここで、対向面被覆部の厚み寸法が該対向面被覆部の超音波振動における半波長の１／１０以下または１倍の範囲に設定された場合には、超音波振動を対向面被覆部を介して処理液に充分伝播させることができるが、これに対して、対向面被覆部の厚み寸法が前記半波長の１／１０より大きく前記半波長の１倍未満の範囲および半波長の１倍より大きい範囲に設定された場合には、超音波振動子から被処理物に照射される振動エネルギーのロス分が増大してしまい好ましくない。
【００２１】
なお、対向面被覆部の超音波振動における半波長の１／１０以下または１倍という数値は、振動部および対向面被覆部の温度状態や、付与される超音波振動の周波数に依って最も効率のいい状態を選択できるよう定義幅を有するものとされ、厳密に半波長の１／１０や、１倍の値には限るものではない。
具体的には、超音波振動子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、半波長の１／１０以下という数値範囲は、λ／１２０〜λ／２０の範囲以下であることが好ましく、より好ましくは、λ／１２０〜λ／６０の範囲以下とされるものである。また、半波長の１倍という数値は、具体的には、λ／２±０．５ｍｍの範囲とされていることが好ましく、より好ましくはλ／２±０．０５ｍｍの範囲、さらには、λ／２±０．０１ｍｍの範囲内とされることができる。このように対向面被覆部の厚みを設定することにより、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おこなうと、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おこなうことができる。
【００２２】
本発明においては、前記振動部には、該振動部を冷却する冷却手段が設けられてなることにより、例えばウエット処理をする際に、振動部の対向面と被処理物の被処理面との間の処理領域に気泡が入り、処理液のない部分が生じた状態で長時間使用した場合でも、冷却手段により振動部を冷却して振動部の温度上昇を低減して、振動部の温度制御をおこなうことができるため、超音波振動子本体と振動部との接続部分および超音波振動子本体の温度上昇をさらに防止して、超音波振動子における破損可能性の低減が可能であるとともに、ウエット処理における超音波照射の安定駆動を可能とすることができる。
【００２３】
本発明においては、前記冷却手段が、前記振動部の内側および／または外側に位置する冷却管に冷却流体を流通する構成とされてなることにより、例えばウエット処理をする際に、振動部の対向面と被処理物の被処理面との間の処理領域に処理液が無い部分ができたとしても、振動部を冷却液により冷却することが可能となるため、振動部の温度上昇をより一層防止することができ、超音波振動子本体と振動部との接続部分および、超音波振動子本体の温度上昇を防止して、超音波振動子本体における破損可能性をさらに低減することが可能である。
ここで、振動部の内側に位置する冷却管とは、例えば、振動部および／または高熱伝導部に一体として設けられた冷却孔としての冷却管や振動部表面に設けられた溝部を蓋体で覆った冷却管内部に冷却流体（冷却液）を流通可能な構造のことを意味し、また、振動部の外側とは、振動部および／または高熱伝導部表面に沿って接続される冷却管あるいは、振動部表面および／または高熱伝導部表面によって覆われる溝部を有する冷却体からなる冷却管内に冷却液を流通可能な構成を意味するものである。
【００２４】
本発明においては、前記冷却手段が、前記高熱伝導部に接続される放熱部とされてなることにより、振動部の温度が上昇して高熱伝導部から熱を外部に逃がす際に、高熱伝導部から熱をより一層効率よく外部に逃がすことができるので、振動部からこの振動部と超音波振動子本体との接続部分および超音波振動子本体に伝播する熱を低減し、超音波振動子本体の温度が上昇することをさらに防止して、超音波振動子が破損してしまうことをさらに防止できる。
ここで、振動部が高熱伝導部のみで構成されてなることもできる。
ができる。
また、放熱部は例えば振動部の主面から立ち上がる側壁部からなるか、この側壁部に設けられた単数あるいは複数の放熱フィンからなるものとすることができる。この側壁部およびまたは放熱フィンは、高熱伝導部と一体として構成されてもよく、また、側壁部および／または放熱フィンが高熱伝導部よりも高い熱伝導を有する材料から構成されることもできる。
【００２５】
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前記被処理物の被処理面に向けて供給する導入開口部と、前記ウエット処理後の前記処理液の排出液を前記被処理面から排出する排出開口部とを具備するウエット処理用ノズルであって、前記導入開口部と前記排出開口部との間に上記の超音波振動子が備えられてなることにより、振動部の対向面と被処理物の被処理面との間の処理領域に処理液を供給するウエット処理をおこなう際、この処理領域において気泡が巻き込まれて処理液が無い領域が存在した場合に、照射された超音波が被処理基板から反射されてしまい、この反射された超音波により振動板の温度が上昇した場合でも、高熱伝導部の熱伝導率を大きく設定して熱を外部に逃がすことができるので、振動部からこの振動部と超音波振動子本体との接続部分および超音波振動子本体に伝播する熱を低減し、超音波振動子本体の温度が上昇することを防止して、接着部の接着力の低下から超音波振動子本体が破損してしまうことを防止できる。
【００２６】
本発明においては、前記冷却流体（冷却液）が、前記処理液とされてなる手段か、前記冷却流体（冷却液）が、前記排出液とされてなることにより、冷却用に冷却液供給排出手段を設けることなく、処理液供給排出手段によって冷却液の供給排出をおこない振動部の冷却をおこなうことができるため、ウエット処理用ノズルの製造コストの低減を図ることができる。さらに、処理液を冷却液とした場合には処理液の温度制御に振動部の冷却時の熱を利用することが可能となる。また、排出液を冷却液とした場合には、振動部の温度状態に依存することなく処理液を供給して、かつ、振動部の冷却をおこなうことができる。
【００２７】
また、上記の超音波振動子においては、超音波振動の周波数が、２０ｋＨｚ〜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。
【００２８】
本発明のウエット処理装置においては、上記のウエット処理用ノズルと、
前記導入開口部と前記被処理物の被処理面との間に処理液を導入するための処理液導入手段と、
前記排出開口部と前記被処理物の被処理面との間から処理液を吸引して排出するため処理液回収手段と、
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、超音波ウエット処理を長時間安定しておこなうことができ、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。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における超音波振動子を示す断面図である。
図において、符号４０は、本実施形態における超音波振動子である。
【００３０】
本実施形態の超音波振動子４０は、図１に示すように、被処理基板（被処理物）Ｗの被処理面にＷ１対向する対向面４６Ａを有する振動部４６と、振動部（振動板）４６の主面上に設けられ前記振動部４６に超音波振動を付与する超音波振動子本体４８と、が備えられてなり、振動部４６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。
【００３１】
超音波振動子本体４８は、ＰＺＴ等の電歪素子とされ、発振器から超音波周波電気信号を受けて超音波振動を発生する。この超音波振動子本体４８は、エポキシ樹脂を主成分とする超音波振動子本体接着用等の接着剤により振動板４６に接続されている。
【００３２】
振動部４６は、高熱伝導体からなる高熱伝導部３１を有する構成とされており、ここでは、振動板４６が高熱伝導部３１と一体とされている。
この高熱伝導部３１を構成する材料としては、好ましくは、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が適用され、より好ましくは、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が採用される。
ここで、高熱伝導部３１の熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以下の範囲に設定された場合には、処理液２が部分的に無い状態となって、振動部４６と超音波振動子本体４８との間の接着部分（接着部）の温度が上昇した場合でも、発生した熱を接着部から速やかに移動させることができ、接着部の温度が８０℃以上にならない状態が作れる。また、超音波振動子本体４８付近以外に充分伝播して超音波振動子本体４８の破損を防止することができ、さらに、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなることにより、たとえば、処理液２が部分的に無い状態となった際でも、振動部４６と超音波振動子本体４８との間の接着部の温度上昇は、数１０秒間接着部の温度を８０℃以下に押さえることができる。また、発生した熱を超音波振動子本体４８付近の外側にさらに充分に伝播して超音波振動子本体４８の破損をより一層防止することができる。
ここで、高熱伝導部３１の熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1未満の範囲に設定された場合には、振動部４６の対向面４６Ａと被処理物Ｗとの間に処理液２が部分的に無くなった際、振動部４６と超音波振動子本体４８との間の接着部の温度上昇抑制効果は、充分でなく、数秒で接着力が低下するため、超音波の伝播が不十分となり、ウエット処理ができなくなってしまう可能性があるため好ましくない。
【００３３】
ここで、前記高熱伝導部３１において、具体的な熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の材質としては、熱伝導率が３１５Ｗｍ-1Ｋ-1程度のＡｕ、４２７Ｗｍ-1Ｋ-1程度のＡｇ、３９８Ｗｍ-1Ｋ-1程度のＣｕ、１１９Ｗｍ-1Ｋ-1程度の黄銅（Ｃｕ70−Ｚｎ30）を適用することができ、さらに、前記高熱伝導部３１において、具体的な熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の材質としては、１４２０Ｗｍ-1Ｋ-1〜３２５０Ｗｍ-1Ｋ-1程度の高温焼成黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド等を適用することができ、さらに、これらの物質を含む混合物であることができる。
【００３４】
ここで、上記熱伝導部３１における熱伝導率の条件は、それぞれ作動状態における値である。この作動中であるということは、３００Ｋ程度における熱伝導率を示すものである。
【００３５】
この高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔが、図１に示すように、高熱伝導部３１の超音波振動における半波長λ／２の整数倍、または、波長λの１／１０以下に設定されてなることにより、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分をほぼ最小化して、超音波照射処理を安定化することができる。ここで、高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔが該高熱伝導部３１の超音波振動におけるλ／２の整数倍またはλ／１０倍以下の範囲に設定された場合には、超音波振動を高熱伝導部３１を介して被処理物Ｗに充分照射することができるが、これに対して、高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔが上記の範囲以外に設定された場合には、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分が増大してしまい好ましくない。
具体的には、高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔが、
Ｔ ＝ ｎλ／２ （ｎ＝１，２，３，４，５，６，７）
のように設定される。
【００３６】
ここで、高熱伝導部３１つまり振動部４６の厚み寸法Ｔとは、超音波振動子本体４８から処理物Ｗへ音波を伝播する方向、言い換えると超音波振動子本体から被処理物の被処理面へ向かう方向、つまり、被処理物が半導体や液晶等の基板である場合にはその法線方向における厚み寸法を意味するものである。
ここで、厚み寸法Ｔは、λ／２±０．３ｍｍ、３λ／２±０．３ｍｍ、５λ／２±０．３ｍｍ、７λ／２±０．３ｍｍのように、各数値に対して幅を持った範囲内に設定されることが好ましい。これは、温度変化等の条件を考慮したものである。このように厚み寸法Ｔを設定することにより、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る。
【００３７】
また、超音波振動子本体４８は、２０ｋＨｚ〜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部４６内での波長λの長さは、例えば、振動部がステンレス（ＳＵＳ３１６Ｌ）製の場合、約０．６ｍｍ（１０ｋＨｚ）から約３００ｍｍ（２０ｋＨｚ）の範囲となり、また、振動部４６がＣｕ製の場合、約０．４６ｍｍ（１０ＭＨｚ）から約２３０ｍｍの範囲となる。
【００３８】
ここで、厚み寸法Ｔは、λ／２±０．３ｍｍ、３λ／２±０．３ｍｍ、５λ／２±０．３ｍｍ、７λ／２±０．３ｍｍのように、各数値に対して幅を持った範囲内に設定されることが好ましい。これは、温度変化等の条件を考慮したものである。このように厚み寸法Ｔを設定することにより、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による超音波処理をおこなうと、超音波振動（超音波エネルギー）が被処理物Ｗに充分照射でき効率良く超音波処理をおこなうことができる。
【００３９】
ここでの被処理基板Ｗの洗浄の際、処理領域３５に洗浄液（処理液）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の厚み寸法Ｔが上記の様に設定されているので、伝播した超音波振動が、振動板４６の主面と反対側の対向面４６Ａ（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。
【００４０】
超音波振動子４０の対向面４６Ａ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と超音波振動子４０との間に所望の洗浄液２を満たすことが困難となり、処理が難しくなるからである。
【００４１】
本実施形態の超音波振動子４０においては、前記振動部４６が、高熱伝導体からなる高熱伝導部３０を有することにより、振動部４６の温度が上昇した場合にも、高熱伝導部３１の熱伝導率を大きく設定して熱を振動部４６および超音波振動子本体４８の外側に逃がすことができるので、振動部４６からこの振動部４６と超音波振動子本体４８との接続部分および超音波振動子本体４８に伝播する熱を低減し、超音波振動子本体４８の温度が上昇することを防止して、超音波振動子本体４８が破損してしまうことを防止できる。
【００４２】
このため、振動部４６の対向面４６Ａと被処理基板Ｗの被処理面Ｗ１との間の処理領域３５に処理液２を供給するウエット処理をおこなう際、この処理領域３５において気泡が巻き込まれて処理液２が無い領域が存在した場合に、照射された超音波が被処理基板Ｗから反射されてしまい、この反射された超音波により振動板４６の温度が上昇した場合にも、動部４６からこの振動部４６と超音波振動子本体４８との接続部分および超音波振動子本体４８の温度上昇を防止することができる。
【００４３】
また、本実施形態においては、高熱伝導部３１が、熱伝導率が上記の範囲に設定された材質の高熱伝導体からなることにより、振動部の温度が上昇した場合に、発生した熱を超音波振動子本体付近以外にさらに充分伝播して超音波振動子の破損をより一層防止することができる。
【００４４】
具体的には、高熱伝導部３１において、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の材質として、熱伝導率が３１５Ｗｍ-1Ｋ-1程度のＡｕを適用した場合には、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）の約２０倍早く熱を分散することができ、接着部や超音波振動子本体４８の破損を防止することが可能となる。また４２７Ｗｍ-1Ｋ-1程度のＡｇを適用した場合には、同様に、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）の約２８倍早く熱を分散することができ、３９８Ｗｍ-1Ｋ-1程度のＣｕを適用した場合には、約２６倍早く熱を分散することができ、１１９Ｗｍ-1Ｋ-1程度の黄銅を適用した場合には、約８倍早く熱を分散することができる。さらに、前記高熱伝導部３１において、具体的な熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の材質として、１４２０Ｗｍ-1Ｋ-1〜３２５０Ｗｍ-1Ｋ-1程度の高温焼成黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド等を適用した場合には、約９５〜約２２０倍早く熱を分散することができる。
その結果、一部処理液が無くなり温度が上昇しても支障がなく、処理液のある箇所に熱が伝播して、超伝導振動子本体４８の破損や、接着部の接着力の低下を防止できる。また、その結果、高熱伝導部の温度をモニターしていることにより処理液の有無が確認でき、超音波振動子本体４８への入力を停止することも可能となり、信頼性の高い超音波処理装置とすることができる。
【００４５】
さらに、高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔが、図１に示すように、高熱伝導部３１の超音波振動における半波長λ／２の整数倍、または、波長λの１／１０以下に設定されて最適化されることにより、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分をほぼ最小化して、超音波照射処理を安定化することができる。
【００４６】
以下、本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第２の実施形態］
図２は、本実施形態における超音波振動子を示す断面図である。
本実施形態において、図１に示す第１実施形態と異なるのは対向面被覆部４９の構成に関する点であり、これ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
振動部４６の接液面となる対向面４６Ａには、図２に示すように、この対向面４６Ａを覆うように処理液２に対する耐反応性および／または耐熱性を有する対向面被覆部４９が設けられる。
この対向面被覆部４９は、適応される超音波振動を付加したウエット処理に応じてその構成が異なるものとされる。
【００４８】
ここで、ウエット処理としては、洗滌、剥離、現像、ウエットエッチング、メッキ、研磨等の処理を適用することができる。このとき、振動部４６付近に供給する処理液２としては、洗浄処理の場合は、超純水、電解イオン水、オゾン水、水素水、等が用いられ、剥離処理の場合には、希ＮａＯＨ、希ＫＯＨ等無機アルカリや、アミン系剥離液等が用いられ、現像処理の場合には、希ＮａＯＨ、希ＫＯＨ等無機アルカリや、トリメチルアンモニウムハイドライト希釈液等が用いられ、ウエットエッチングの場合には、フッ素酸エッチング液等が用いられ、メッキ処理の場合には、Ｃｕ用、Ａｇ用、Ａｕ用メッキ液等が用いられ、研磨処理の場合には、ＳｉＯ2 スラリー、Ａｌ2Ｏ3スラリー、ダイヤモンドスラリー等が用いられる。
これに対応して、対向面被覆部４９は、石英、高純度アルミナ、サファイヤ、ＰＦＡ、４フッ化エチレン等のフッ素樹脂や、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）高純度ガラス状カーボン等、からなることが可能である。さらに、用いる処理液２によっては、対向面被覆部４９が、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（ＳＵＳ３１６Ｌ等）からなることや、対向面被覆部４９が、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とされることや、対向面被覆部４９が、処理水２がオゾン水とされた場合には電解研磨表面を備えたチタン等とされることができる。
【００４９】
本実施形態の対向面被覆部４９の厚み寸法Ｔ１は、図２に示すように、対向面被覆部４９の超音波振動における波長λに対してλ／１０以下またはλ／２に設定されてなることにより、超音波振動子本体４８から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分を略最小化して、ウエット処理を安定化することができる。
具体的には、超音波振動における周波数が１ＭＨｚに設定されるとともに、対向面被覆部４９がステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）とされた場合には、その半波長λ／２は３ｍｍ程度として設定することができ、これにより振動板４６から伝播する熱量を超音波振動子４６以外の部分に逃がす割合を増大して、超音波振動子４６へ伝播する熱量を低減することができ、接着部および超音波振動子本体４８の温度が上昇することを防止して、超音波振動子本体４８が破損してしまうことを防止できる。
【００５０】
対向面被覆部４９の厚み寸法Ｔ１が対向面被覆部４９の超音波振動における波長λに対して、λ／１０より大きくλ／２未満の範囲およびλ／２より大きい範囲に設定された場合には、超音波振動子本体４８から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分が増大してしまい好ましくない。
【００５１】
ここで、対向面被覆部４９の厚み寸法Ｔ１に対する、λ／１０以下、λ／２倍という数値は、振動部４６および対向面被覆部４９の温度状態や、付与される超音波振動の周波数に依って最も効率のいい状態を選択できるよう定義幅を有するものとされ、厳密にλ／２０や、λ／２倍の値とは限らない。
具体的には、超音波振動子本体４８から発せられた超音波振動の対向面被覆部４９内での波長をλとしたときに、λ／１０以下という数値範囲は、λ／１２０〜λ／１０の範囲であることが好ましく、より好ましくは、λ／１２０〜λ／６０の範囲とされるものである。また、λ／２という数値は、具体的には、λ／２±０．５ｍｍの範囲とされていることが好ましく、より好ましくはλ／２±０．０５ｍｍの範囲、さらには、λ／２±０．０１ｍｍの範囲内とされることができる。このように対向面被覆部４９の厚みを設定することにより、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るので、このような優れた特性を有する超音波振動子４０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。
【００５２】
本実施形態の超音波振動子４０においては、上記の実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、対向面被覆部４９が設けられており、この対向面被覆部４９が、処理液２に対する耐反応性および／または耐熱性を有してなることにより、振動部４６の対向面４６Ａに直接処理液２が接触しない上、処理面被覆部４９表面がウエット処理されてしまうことがないため、振動部４６が処理液２および超音波振動により劣化してしまうことを低減し、振動部４６の寿命をより長くすることができ、さらに、振動部４６および処理面被覆部４９の成分が処理液２中に混合して被処理物Ｗの被処理面Ｗ１を汚染してしまうことを防止できる。同時に、ウエット処理をおこなった場合に、振動部４６の対向面４６Ａと被処理物Ｗの被処理面Ｗ１との間の処理領域３５において、気泡が巻き込まれて処理液２が無い領域が存在して振動部４６が発熱した際、たとえ処理液２に接している振動部４６が温度上昇しても、高熱伝導部３１の働きにより、処理液２に接している振動部４６に熱が伝播して超音波振動子本体４８が破損することを防止できる。
【００５３】
また、本実施形態では、対向面被覆部４９の厚みをλ／１０以下またはλ／２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るので、このような優れた特性を有する超音波振動子４０が備えられたウエット処理用ノズル１を用いてウエット処理をおこなった場合には、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。さらに、振動部４６のみならず、対向面被覆部４９が設けられることによりその厚み寸法Ｔ１分だけ振動部４６の厚み寸法Ｔが厚く設定された状態となるため、振動部４６の対向面４６Ａと被処理物Ｗの被処理面Ｗ１との間の処理領域３５において、気泡が巻き込まれて処理液２が無い領域が存在した場合に、気泡の領域において対向面被覆部４９、対向面４６Ａから反射した超音波により振動板４６で熱が発生しても、この対向面被覆部４９から振動部４６へ伝播する熱を先ず、対向面被覆部４９で発生した熱はここで分散し、さらに高熱伝導部３１（４６）により分散、低減して、その結果、超音波振動子本体４８に伝播する熱を低減するため、超音波振動子本体４８の温度が上昇することをより効率的に防止して、超音波振動子本体４８が破損してしまうことをより防止できるとともに、振動板４６と超音波振動子本体４８との接続部分が破損してしまい動作不良を起こすことをより効率よく防止することができる。
【００５４】
以下、本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第３実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第３の実施形態］
図３は、本実施形態における超音波振動子を示す断面図である。
本実施形態において、図１に示す第１実施形態と異なるのは高熱伝導部３１’の構成に関する点であり、これ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
高熱伝導部３１’は高熱伝導部３１と略同等の材質からなるものとされ、図３に示すように、超音波振動子本体４８の表面側に設けられている。ここで、超音波振動子本体４８の表面とは、超音波振動子本体４８において振動部４６と接続された面と対向する厚み方向反対側の面、つまり、振動部４６に対するその主面と同じ側の面を意味する。
高熱伝導部３１’の厚み寸法Ｔ’は、図３に示すように、高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔと同様に、高熱伝導部３１の超音波振動における半波長λ／２の整数倍、または、波長λの１／１０以下に設定されており、具体的には、高熱伝導部３１’の厚み寸法Ｔ’が、
Ｔ’＝ｎλ／２（ｎ＝１，２，３，４，５，６，７）
に設定される。
【００５６】
これにより、超音波振動子本体４８から高熱伝導部３１に伝播される振動エネルギーを効率よく戻して振動部４６に伝播される振動エネルギーのロス分をほぼ最小化して、超音波照射処理を安定化することができる。ここで、高熱伝導部３１’の厚み寸法Ｔ’が、高熱伝導部３１’および高熱伝導部３１の超音波振動におけるλ／２の整数倍またはλ／１０倍以下の範囲に設定された場合には、超音波振動を高熱伝導部３１を介して被処理物Ｗ側に充分照射することができるが、これに対して、高熱伝導部３１’の厚み寸法Ｔ’が上記の範囲以外に設定された場合には、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分が増大してしまい好ましくない。
【００５７】
本実施形態の超音波振動子４０においては、上記の実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、振動部４６の各部分からの熱が超音波振動子本体４８に伝播しても、超音波振動子本体４８の表裏両面二も受けられた高熱伝導部３１，３１’から熱を放出することができるため超音波振動子本体４８自身の温度が上昇することをより一層防止できる。
【００５８】
以下、本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第４実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第４の実施形態］
図４は、本実施形態における超音波振動子を示す断面図である。
本実施形態において、図１に示す第１実施形態と異なるのは振動部４６と高熱伝導部３１の構成に関する点であり、これ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
本実施形態の超音波振動子４０は、図４に示すように、振動部（振動板）４６の全表面に高熱伝導部が設けられた構造とされている。つまり、例えばステンレス鋼からなる振動板４６の超音波振動子本体４８側には高熱伝導部３１が設けられ、振動板４６の対向面４６Ａ側には高熱伝導部３１ａが設けられ、振動板４６の側面側には高熱伝導部３１ｂが設けられている。
ここで、振動板４６の側面とは振動板４６表面において超音波振動子本体４８が接続される主面および対向面４６Ａとを結ぶ面を意味する。図において、高熱伝導部３１，３１ａ，３１ｂをそれぞれ別体としているが、これらを一体とすることもできる。
【００６０】
高熱伝導部３１，３１ａ，３１ｂは、いずれも同一の材質とされるか、またはそれぞれが異なる材質からなるが、高熱伝導部３１，３１ａ，３１ｂの材質としては、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が適用され、より好ましくは、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が採用される。
例えば、動板４６の超音波振動子本体４８側および対向面４６Ａ側に設けられた高熱伝導部３１，３１ａとしては、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が適用され、振動板４６の側面側に設けられた高熱伝導部３１ｂとしては、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が適用されることができる。
【００６１】
この高熱伝導部３１，３１ａの厚み寸法Ｔ”は、それぞれ図１に示す厚み寸法Ｔと同様に、超音波振動子本体４８から発せられた超音波振動の高熱伝導部３１，３１ａにおける半波長λ／２の整数倍、または、波長λの１／１０以下に設定されてなる。これにより、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分をほぼ最小化して、超音波照射処理を安定化することができる。ここで、高熱伝導部３１，３１ａの厚み寸法Ｔ”がλ／２の整数倍またはλ／１０倍以下の範囲に設定された場合には、超音波振動を高熱伝導部３１，３１ａを介して被処理物Ｗに充分効率的に照射することができるが、これに対して、高熱伝導部３１，３１ａの厚み寸法Ｔ”が上記の範囲以外に設定された場合には、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分が増大してしまい好ましくない。
具体的には、高熱伝導部３１，３１ａの厚み寸法Ｔ”はそれぞれ、
Ｔ” ＝ ｎλ／２ （ｎ＝１，２，３，４，５，６，７）
に設定される。
【００６２】
この振動板４６の側面側に設けられた高熱伝導部３１ｂの厚み寸法は、超音波の振動エネルギーに関する制約は特になく、任意の厚み寸法でよいが、Ｔ”より厚い方が熱を早く拡散する観点より望ましい。
【００６３】
振動板４６を構成する材料としては、高純度ガラス状カーボン、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）、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。
振動板４６は、図４に示すその厚み寸法Ｔ２が、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、その半波長λ／２の整数倍に設定される。より詳しくは、λ／２以上７λ／２以下の範囲に設定され、具体的には、
Ｔ２ ＝ ｎλ／２ （ｎ＝１，２，３，４，５，６，７）
に設定される。
ここで、厚み寸法Ｔ２は、λ／２±０．３ｍｍ、３λ／２±０．３ｍｍ、５λ／２±０．３ｍｍ、７λ／２±０．３ｍｍのように、各数値に対して幅を持った範囲内に設定されることが好ましい。これは、温度変化等の条件を考慮したものである。このように厚み寸法Ｔを設定することにより、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。
【００６４】
本実施形態の超音波振動子４０においては、上記の実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、振動板４６の超音波振動子本体４８側、対向面４６Ａ側、振動板４６の側面側に、高熱伝導部３１，３１ａ、３１ｂが設けられているために、振動部４６の温度が上昇した場合にも、熱伝導率を大きい高熱伝導部３１により熱を振動部４６および超音波振動子本体４８の外側に逃がすことができるため、超音波振動子本体４８の温度が上昇することを防止して、超音波振動子本体４８が破損してしまうことを防止できる。
【００６５】
ここで、振動部４６の対向面４６Ａ側に設けられた高熱伝導部３１ａにより、被処理物Ｗの被処理面Ｗ１から反射した超音波等により振動部４６の温度が上昇した場合でも、振動部４６のうち超音波振動子本体から最も離間した部分で熱を外部に伝達して、振動部４６の超音波振動子本体４８側における温度上昇を低減することができる。
また、振動部４６の側面に設けられた高熱伝導部３１ｂにより、振動部４６において対向面４６Ａ側から超音波振動子本体４８側へ伝わる熱を効率的に外部に放出・伝播あるいは放射することが可能となるため、振動部４６の超音波振動子本体４８側に熱が伝わる熱を低減し、温度上昇の低減を図ることができる。
このように高熱伝導部３１ａ，３１ｂによって、振動部４６の温度上昇を低減した上で、振動部４６の超音波振動子本体４８側に設けられた高熱伝導部３１により、振動部４６の各部分からの熱が超音波振動子本体４８に伝播する寸前で外部に伝播して、超音波振動子本体４８と振動部４６との接続部分および超音波振動子本体４８に熱が伝わり温度上昇することを防止できる。
これらにより、超音波振動子本体４８が破損してしまうことをより一層防止できるとともに、超音波振動子４０の安定性をより一層向上することができる。
【００６６】
また、振動部４６の厚み寸法Ｔ２が、振動部４６の超音波振動における半波長λ／２の１倍から７倍の範囲に設定されてなることにより、振動部４６において超音波振動を効率よく伝播することが可能となるとともに、振動部４６の厚み寸法Ｔを２従来より大きく設定して、振動部４６から超音波振動子本体４８へ伝播する熱をより低減し、超音波振動子本体４８の温度が上昇することをいっそう防止して、超音波振動子本体４８が破損してしまうことをさらに防止できる。
【００６７】
高熱伝導部３１，３１ａの厚み寸法Ｔ”は、それぞれ図１に示す厚み寸法Ｔと同様に、高熱伝導部３１，３１ａの超音波振動における半波長λ／２の整数倍、または、波長λの１／１０以下に設定されてなることにより、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分をほぼ最小化して、超音波照射処理を安定化することができる。
【００６８】
さらに、振動部４６の厚み寸法Ｔ２を３λ／２とし、高熱伝導部３１，３１ａの厚み寸法Ｔ”をそれぞれλ／２、とすることにより、対向面４６Ａから超音波振動子本体４８までの厚み寸法を超音波振動的に５λ／２とすることができるので、このように厚み寸法Ｔを設定することにより、超音波振動子本体４８の安定した駆動と、かつ、処理領域３５からウエット処理液２がなくなっても、超音波振動子本体４８における破損可能性の低減とを最適な状態に設定することができる。
【００６９】
以下、本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第５実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第５の実施形態］
図５は、本実施形態における超音波振動子を示す断面図である。
本実施形態において、図１に示す第１実施形態と異なるのは冷却管５０の構成に関する点であり、これ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
振動部４６（高熱伝導部３１）には、図５に示すように、この振動部４６を冷却するための冷却手段として、振動部３１の主面上両端部側に、それぞれ冷却流体を流通する冷却管５０，５０が設けられている。
【００７１】
この冷却管５０，５０は、振動部４６の高熱伝導部３１と略同等の材質からなる管体とされ、その流路方向と直行する方向の断面形状が円管とされている。冷却管５０は互いに平行状態として、平面視して超音波振動子本体４８の外側に図５の紙面と略垂直方向に延在するように振動部４６に密着接続されている。冷却管５０，５０は、この紙面と垂直方向における振動部４６の長さ寸法とほぼ等しい長さ寸法に設定されている。冷却管５０，５０の両端は、図示しない冷却液供給排出手段に接続され、これら、排出管２２と冷却管５０と減圧ポンプとは、処理領域３５から排出液（処理液）２を吸引して排出するため処理液回収手段を構成している。
【００７２】
冷却管５０に流通される冷却流体としては、水、Ｈ2 水、等の冷却液、および、Ｈ2 ガス、ＮＨ3 ガス等の冷却ガスを用いることができる。
【００７３】
本実施形態における超音波振動子４０においては、上記の実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、さらに、冷却手段として振動部４６の外側に位置する冷却管５０，５０に冷却流体（冷却液）を流通する構成とされてなることにより、例えばウエット処理をする際に、振動部４６の対向面４６Ａと被処理物Ｗの被処理面Ｗ１との間の処理領域３５に処理液２が無い部分ができて振動部４６の温度が上昇した場合でも、振動部４６を冷却液により冷却することが可能となるため、振動部４６の温度上昇をより一層防止することができ、超音波振動子本体４８と振動部４６との接続部分および、超音波振動子本体４８の温度上昇を防止して、超音波振動子本体４８における破損可能性をさらに低減することが可能である。
【００７４】
また、本実施形態においては、冷却管５０，５０の内表面のように、冷却液に接触する部分に関しては、図２に示した第２実施形態における対向面被服部４９と同質の表面コーティング、表面改質等をおこなうことも可能である。この場合、処理液２により劣化してしまうことをさらに低減し、振動部４６の寿命をより長くすることができる。
【００７５】
なお、冷却管５０を、振動部４６の主面上において、超音波振動子本体４８を囲むように周回する位置に設けることや、振動部４６表面に溝部を設けて振動部側に開口した冷却管を振動部４６に接続して冷却管の開口を振動部４６表面で密閉することや、振動部４６内部に冷却液の流通する冷却孔を設けることもできる。このように冷却孔を設けた場合、冷却液と振動部４６との接触面積がさらに増大して、よりいっそうの冷却効果を得ることが可能になる。
【００７６】
以下、本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第６実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第６の実施形態］
図６は、本実施形態における超音波振動子を示す断面図である。
本実施形態において、図５に示す第５実施形態と異なるのは冷却手段として冷却管５０代わりに設けられる放熱部３２の構成に関する点であり、これ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７７】
放熱部３２は、図６に示すように、この振動部４６を冷却するための冷却手段として、振動部４６の主面上両端部側に設けられ、この振動部４６の主面から立ち上がる側壁部３３，３３と、この側壁部３３，３３上端部分に設けられた放熱フィン部（放熱部）３４からなるものとされ、この放熱フィン部３４は側壁部３３から突出する複数の放熱フィン３４ａ，３４ａを有するものとされている。
【００７８】
側壁部３３，３３は振動部４６の高熱伝導部３１と同等の材質からなるものとされており、放熱フィン部３４，３４はこの側壁部３３，３３よりも高い熱伝導を有する材料から構成されている。
【００７９】
本実施形態における超音波振動子４０においては、上記の実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、さらに、冷却手段として高熱伝導部３１に接続される放熱部３４が設けられてなることにより、振動部４６の温度が上昇して高熱伝導部３１から熱を外部に逃がす際に、高熱伝導部３１から熱をより一層効率よく超音波振動子４０の外部に逃がすことができるので、振動部４６からこの振動部４６と超音波振動子本体４８との接続部分および超音波振動子本体４８に伝播する熱を低減し、超音波振動子本体４８の温度が上昇することをさらに防止して、超音波振動子４０が破損してしまうことをさらに防止できる。
【００８０】
なお、本実施形態において、より一層放熱を促進させるために放熱フィン部３４，３４に送風するファンを設けることも可能である。
また、図２に示した実施形態と同様に、対向面４６Ａを覆うように処理液２に対する耐反応性および／または耐熱性を有する対向面被覆部４９が設けることも可能である。
【００８１】
以下、本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第７実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第７の実施形態］
図７は、本実施形態における超音波振動子を示す断面図である。
本実施形態において、図４に示す第４実施形態と異なるのは対向面被覆部４９の構成に関する点であり、これ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
振動板４６の対向面４６Ａ側には、図４に示した実施形態と同様に、高熱伝導部３１ａが設けられ、この高熱伝導部３１ａの接液面となる対向面４６Ａには、図７に示すように、この対向面４６Ａを覆うように処理液２に対する耐反応性および／または耐熱性を有する対向面被覆部４９が設けられる。
この対向面被覆部４９は、図２に示した実施形態と同様に、適応される超音波振動を付加したウエット処理に応じてその構成が異なるものとされる。
【００８３】
ここで、ウエット処理としては、洗滌、剥離、現像、ウエットエッチング、メッキ、研磨等の処理を適用することができる。このとき、振動部４６付近に供給する処理液２としては、洗浄処理の場合は、超純水、電解イオン水、オゾン水、水素水、等が用いられ、剥離処理の場合には、希ＮａＯＨ、希ＫＯＨ等無機アルカリや、アミン系剥離液等が用いられ、現像処理の場合には、希ＮａＯＨ、希ＫＯＨ等無機アルカリや、トリメチルアンモニウムハイドライト希釈液等が用いられ、ウエットエッチングの場合には、フッ素酸エッチング液等が用いられ、メッキ処理の場合には、Ｃｕ用、Ａｇ用、Ａｕ用メッキ液等が用いられ、研磨処理の場合には、ＳｉＯ2 スラリー、Ａｌ2Ｏ3スラリー、ダイヤモンドスラリー等が用いられる。
これに対応して、対向面被覆部４９は、石英、高純度アルミナ、サファイヤ、ＰＦＡ、４フッ化エチレン等のフッ素樹脂や、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）高純度ガラス状カーボン等、からなることが可能である。さらに、用いる処理液２によっては、対向面被覆部４９が、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（ＳＵＳ３１６Ｌ等）からなることや、対向面被覆部４９が、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とされることや、対向面被覆部４９が、処理水２がオゾン水とされた場合には電解研磨表面を備えたチタン等とされることができる。
【００８４】
ここで、具体的には、超音波振動子本体４８の超音波振動の周波数が１ＭＨｚに設定された場合に、ダイヤモンドライクカーボンとされた高熱伝導部３１，３１ａの厚み方向寸法が、それぞれ１０μｍ程度に設定され、ジュラルミンとされた振動部４６の厚み寸法Ｔ２が、１３ｍｍ程度に設定され、図４に示すように、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）からなる対向面被覆部４９の超音波振動における波長λに対してλ／２以下として３ｍｍ程度に設定されることができる。
これにより、超音波振動子本体４８から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分を略最小化して、超音波処理を安定化するとともに、振動板４６から伝播する熱量を超音波振動子４６以外の部分に逃がす割合を増大して、超音波振動子４６へ伝播する熱量を低減することができ、超音波振動子本体４８の温度が上昇することを防止して、超音波振動子本体４８が破損してしまうことを防止できる。
【００８５】
本実施形態の超音波振動子４０においては、上述の各実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、対向面被覆部４９が設けられており、この対向面被覆部４９が、処理液２に対する耐反応性および／または耐熱性を有してなることにより、振動部４６の対向面４６Ａに直接処理液２が接触しない上、処理面被覆部４９表面がウエット処理されてしまうことがないため、振動部４６が処理液２および超音波振動により劣化してしまうことを低減し、振動部４６の寿命をより長くすることができ、さらに、振動部４６および処理面被覆部４９の成分が処理液２中に混合して被処理物Ｗの被処理面Ｗ１を汚染してしまうことを防止できる。
【００８６】
以下、本発明に係るウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第８実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第８の実施形態］
図８は、本実施形態におけるウエット処理用ノズルを示す下面図、図９は、図８のVIII−VIII線に沿った断面図である。
図において、符号１は、本実施形態におけるウエット処理用ノズルである。本実施形態の図において、上記の各実施形態の超音波振動子４０における構成要素と略同等の構成要素には同等の符号を付す。
【００８７】
本実施形態の洗浄用ノズル１は、図１，図２に示すように、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に対向する対向面４６Ａを有する連結部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（導入開口部）２１ｂと、排出通路２２が開口している第２の開口部（排出開口部）２２ｂが設けられたものである。このようなノズルは、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。
【００８８】
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、振動部４６と、振動部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。超音波振動子本体４８は、ＰＺＴ等の電歪素子とされ、発振器から超音波周波電気信号を受けて超音波振動を発生する。この超音波振動子本体４８は、エポキシ樹脂を主成分とする超音波振動子接着用等の接着剤により振動板４６に接続されている。
振動板４６を構成する材料としては、高純度ガラス状カーボン、ステンレス鋼、ジュラルミン、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。
【００８９】
また、超音波振動子本体４８は、２０ｋＨｚ〜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部４６内での波長λの長さは、振動部４６がステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）製の場合、約０．６ｍｍ（１０ＭＨｚ）から約３００ｍｍ（２０ｋＨｚ）の範囲となる。
【００９０】
振動部４６は、図８，図９に示すその厚み寸法Ｔ２が、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、その半波長λ／２の整数倍に設定される。具体的には、振動部４６の厚み寸法Ｔが、振動部４６における超音波振動の波長λに対して、
Ｔ２ ＝ ｎλ／２ （ｎ＝１，２，３，４，５，６，７）
に設定される。
ここで、厚み寸法Ｔ２は、λ／２±０．３ｍｍ、３λ／２±０．３ｍｍ、５λ／２±０．３ｍｍ、７λ／２±０．３ｍｍのように、各数値に対して幅を持った範囲内に設定されることができる。これは、温度変化等の条件を考慮したものである。このように厚み寸法Ｔ２を設定することにより、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。
【００９１】
振動部（振動板）４６は、図９に示すように、その全表面に高熱伝導部３１が設けられた構造とされている。つまり、例えばステンレス鋼等からなる振動板４６の超音波振動子本体４８側、振動板４６の対向面４６Ａ側、および、振動板４６の側面側に、それぞれ高熱伝導部３１が設けられている。
ここで、振動板４６の側面とは振動板４６表面において超音波振動子本体４８が接続される主面上側および対向面４６Ａ側とを結ぶ面を意味する。図において、高熱伝導部３１をそれぞれ連続体としているが、これらを別体とすることもできる。
【００９２】
高熱伝導部３１を構成する材質としては、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が適用され、より好ましくは、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が採用される。
例えば、振動板４６の超音波振動子本体４８側および対向面４６Ａ側に設けられた高熱伝導部３１としては、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が適用され、振動板４６の側面側に設けられた高熱伝導部３１としては、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が適用されることもできる。
【００９３】
この高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔ”は、それぞれ図１に示す厚み寸法Ｔと同様に、超音波振動子本体４８から発せられた超音波振動の高熱伝導部３１における半波長λ／２の整数倍、または、波長λの１／１０以下に設定されてなる。これにより、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分をほぼ最小化して、超音波照射処理を安定化することができる。ここで、高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔ”がλ／２の整数倍またはλ／１０倍以下の範囲に設定された場合には、超音波振動を高熱伝導部３１を介して被処理物Ｗに充分効率的に照射することができるが、これに対して、高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔ”が上記の範囲以外に設定された場合には、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分が増大してしまい好ましくない。
具体的には、高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔ”はそれぞれ、
Ｔ” ＝ ｎλ／２ （１，２，３〜７）
に設定される。
【００９４】
側面側の高熱伝導部３１の厚み寸法は、超音波振動エネルギーのロスに関しての制限は特になく、熱拡散の観点からは、振動板４６を挟む高熱伝導部３１よりも厚く設定することが望ましい。
【００９５】
振動部４６の接液面となる対向面４６Ａには、図９に示すように、この対向面４６Ａを覆うように処理液２に対する耐反応性および／または耐熱性を有する対向面被覆部４９が設けられる。
この対向面被覆部４９は、適応される超音波振動を付加したウエット処理に応じてその構成が異なるものとされる。
【００９６】
ここで、ウエット処理としては、洗滌、剥離、現像、ウエットエッチング、メッキ、研磨等の処理を適用することができる。このとき、振動部４６付近に供給する処理液２としては、洗浄処理の場合は、超純水、電解イオン水、オゾン水、水素水、等が用いられ、剥離処理の場合には、希ＮａＯＨ、希ＫＯＨ等無機アルカリや、アミン系剥離液等が用いられ、現像処理の場合には、希ＮａＯＨ、希ＫＯＨ等無機アルカリや、トリメチルアンモニウムハイドライト希釈液等が用いられ、ウエットエッチングの場合には、フッ素酸エッチング液等が用いられ、メッキ処理の場合には、Ｃｕ用、Ａｇ用、Ａｕ用メッキ液等が用いられ、研磨処理の場合には、ＳｉＯ2 スラリー、Ａｌ2Ｏ3スラリー、ダイヤモンドスラリー等が用いられる。
これに対応して、対向面被覆部４９は、石英、高純度アルミナ、サファイヤ、ＰＦＡ、４フッ化エチレン等のフッ素樹脂や、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）高純度ガラス状カーボン等、からなることが可能である。さらに、用いる処理液２によっては、対向面被覆部４９が、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（ＳＵＳ３１６Ｌ等）からなることや、対向面被覆部４９が、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とされることや、対向面被覆部４９が、処理水２がオゾン水とされた場合には電解研磨表面を備えたチタン等とされることができる。
【００９７】
本実施形態の対向面被覆部４９の厚み寸法Ｔ１は、図９に示すように、対向面被覆部４９の超音波振動における波長λに対してλ／１０以下またはλ／２に設定されてなることにより、超音波振動子本体４８から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分を略最小化して、ウエット処理を安定化することができる。
具体的には、超音波振動における周波数が１ＭＨｚに設定されるとともに、対向面被覆部４９がステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）とされた場合には、その半波長λ／２は３ｍｍ程度として設定することができ、これにより振動板４６から伝播する熱量を超音波振動子４６以外の部分に逃がす割合を増大して、超音波振動子４６へ伝播する熱量を低減することができ、超音波振動子本体４８の温度が上昇することを防止して、超音波振動子本体４８が破損してしまうことを防止できる。
【００９８】
対向面被覆部４９の厚み寸法Ｔ１が対向面被覆部４９の超音波振動における波長λに対して、λ／１０より大きくλ／２未満の範囲およびλ／２より大きい範囲に設定された場合には、超音波振動子本体４８から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分が増大してしまい好ましくない。
【００９９】
ここで、対向面被覆部４９の厚み寸法Ｔ１に対する、λ／２０以下、λ／２倍という数値は、振動部４６および対向面被覆部４９の温度状態や、付与される超音波振動の周波数に依って最も効率のいい状態を選択できるよう定義幅を有するものとされ、厳密にλ／２０や、λ／２倍の値とは限らない。
具体的には、超音波振動子本体４８から発せられた超音波振動の対向面被覆部４９内での波長をλとしたときに、λ／１０以下という数値範囲は、λ／１２０〜λ／１０の範囲以下であることが好ましく、より好ましくは、λ／１２０〜λ／６０の範囲以下とされるものである。また、λ／２という数値は、具体的には、λ／２±０．５ｍｍの範囲とされていることが好ましく、より好ましくはλ／２±０．０５ｍｍの範囲、さらにいは、λ／２±０．０１ｍｍの範囲内とされることができる。このように対向面被覆部４９の厚みを設定することにより、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るので、このような優れた特性を有する超音波振動子４０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。
【０１００】
また、排出通路２２側には、圧力制御部（図示略）が設けられ、この圧力制御部（処理液回収手段）は、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。
【０１０１】
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の厚み寸法Ｔが上記の様に設定されているので、伝播した超音波振動が、振動板４６の主面と反対側の対向面４６Ａ（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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
本実施形態の洗浄用ノズル１では、上記の各実施形体と同様の効果を奏するとともに、振動部（振動板）４６の厚み寸法が、振動部４６の超音波振動における半波長λ／２の整数倍に設定されてなる。つまり、振動部全体の厚み寸法が、
として最適化されてなることにより、振動部４６の対向面４６Ａと被処理物Ｗの被処理面Ｗ１との間の処理領域３５において、伝播した超音波振動が、振動板４６の主面と反対側の対向面４６Ａ（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。
さらに、このように振動部４６全体の厚み寸法が、振動部４６の超音波振動における半波長λ／２の略５倍に設定されてなることにより、超音波振動子本体４８を安定した駆動と、かつ、処理領域３５からウエット処理液２がなくなっても、超音波振動子本体４８における破損可能性の低減とを最適にできる。
【０１０４】
同時に、高熱伝導部３１が設けられてなることにより、気泡が巻き込まれて処理液２が無い領域が存在した際、上記気泡の領域において被処理基板Ｗから反射した超音波により振動板４６で熱が発生した場合に、振動部４６から超音波振動子本体４８へ伝播する熱を低減し、超音波振動子本体４８の温度が上昇することを防止して、超音波振動子本体４８が破損してしまうことを防止できるとともに、振動板４６と超音波振動子本体４８との接続部分が破損してしまい動作不良を起こすことを防止することができる。
【０１０５】
さらに、対向面被覆部４９が設けられており、この対向面被覆部４９が、処理液２に対する耐反応性および／または耐熱性を有してなることにより、振動部４６の対向面４６Ａに直接処理液２が接触しない上、処理面被覆部４９表面がウエット処理されてしまうことがないため、振動部４６が処理液２および超音波振動により劣化してしまうことを低減し、振動部４６の寿命をより長くすることができ、さらに、振動部４６および処理面被覆部４９の成分が処理液２中に混合して被処理物Ｗの被処理面Ｗ１を汚染してしまうことを防止できる。同時に、ウエット処理をおこなった場合に、振動部４６の対向面４６Ａと被処理物Ｗの被処理面Ｗ１との間の処理領域３５において、気泡が巻き込まれて処理液２が無い領域が存在して振動部４６が発熱した際、たとえ処理液２に接している振動部４６が温度上昇しても、対向面被覆部４９が耐反応性および／または耐熱性を有するため、振動部４６が破損することを防止できる。
【０１０６】
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１０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が設けられておらず、それ以外は先に述べた洗浄用ノズル１と同様の構成である。
【０１０７】
なお、本実施形態のウエット処理用ノズル１は上記各実施形態における超音波振動子４０を適応することができる。また、被処理基板Ｗの下側にも洗浄用ノズル１を設けてもよい。
【０１０８】
以下、本発明に係るウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第９実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第９の実施形態］
図１１は、本実施形態における超音波振動子、ウエット処理用ノズルを示す断面図である。
本実施形態において、図１０に示す第８実施形態と異なるのは冷却管５０の構成に関する点であり、これ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１０９】
振動部４６には、図１１に示すように、この振動部４６を冷却するための冷却手段として、連結部２３における導入通路２１側および排出通路２２側の両側面に、それぞれ冷却管（冷却体）５０，５０が設けられている。
【０１１０】
この冷却管５０，５０は、振動部４６または導入通路２１，排出通路２２等と略同等の材質からなるものとされ、振動部４６側面に対向面４６Ａと平行状態、つまり、図１１の紙面と略垂直方向に延在しており、この方向における振動部４６の長さ寸法とほぼ等しい長さ寸法に設定されている。冷却管５０はその流路方向と直行する方向の断面形状が略半円形の半割円筒である冷却体５０，５０とされ、この冷却体５０，５０の開口した部分が、振動部４６の側面の高熱伝導部３１表面によって覆われるように密閉接続されている。冷却管５０の両端は、冷却配管５０ａを介してそれぞれ排出口２２ａおよび図示しない減圧ポンプに接続され、これら、排出管２２と冷却管５０と減圧ポンプとは、処理領域３５から排出液（処理液）２を吸引して排出するため処理液回収手段を構成している。
【０１１１】
本実施形態のウエット処理用ノズル１において、処理液導入手段から導入開口部２１ｂを介して被処理基板Ｗ上の処理領域３５に供給された洗浄液２は、排出開口部２２ｂから排出通路２２を通り、排出口２２ａから振動部４６の両サイドに位置する冷却管５０，５０内部を経て、減圧ポンプにより、排出される。つまり、冷却手段が、振動部４６の外側に位置する冷却管５０に冷却液としての排出液（処理液）２を流通する。
【０１１２】
これにより、本実施形態のウエット処理用ノズル１においては、上記の各実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、さらに、振動部４６における高熱伝導部３１を冷却液２により冷却することが可能となるため、振動部４６の温度上昇を防止することができ、処理領域３５に処理液２が無い部分ができたとしても、振動部４６を冷却液２により冷却することが可能となるため、振動部４６の温度上昇をより確実に防止することができ、超音波振動子本体４８と振動部４６との接続部分および、超音波振動子本体４８の温度上昇を防止して、超音波振動子４０における破損可能性を低減することが可能である。
【０１１３】
また、排出液２を冷却液とすることにより、振動部４６の冷却用として冷却液供給排出手段を特設する必要がなく、処理液導入排出手段によって冷却液を供給排出して冷却管５０，５０内部に流通させることで振動部４６の冷却をおこなうことができるため、ウエット処理用ノズル１としての製造コストおよびランニングコストの低減を図ることができる。さらに、排出液２を冷却液としているため、振動部４６の温度状態に依存することなく処理液２を供給して、かつ、振動部４６の冷却をおこなうことができる。
【０１１４】
なお、本実施形態では冷却体５０が接続される振動部４６の側面を略平面としているが、振動部４６および／または振動部４６側面の高熱伝導部３１に冷却体５０に対応した冷却溝（溝部）を設けて、この冷却溝冷却管５０で覆い、冷却液２の流通する冷却通路としての断面積を増大して、冷却液の流量を増加可能とするとともに、振動部４６に対して冷却液２が接触する面積を増大して、さらに冷却効率を向上することもできる。
【０１１５】
また、本実施形態においては、冷却管５０，５０の内表面、振動部４６側面の高熱伝導部３１表面のように、冷却液としての処理液２に接触する部分に関しては、対向面被服部４９と同質の表面コーティング、表面改質等をおこなうことも可能である。また、例客体５０および冷却溝５０Ａの内部に冷却管として対向面被服部４９と同質の冷却内管を設けることもできる。これらの場合、冷却管５０，５０の内表面、振動部４６側面の高熱伝導部３１表面等が、処理液２により劣化してしまうことをさらに低減し、振動部４６の寿命をより長くすることができる。
【０１１６】
なお、冷却管５０を振動部４６側面以外の部分、例えば超音波振動子本体４８の接続されている主面上に位置するように設けることや、振動部４６側面の高熱伝導部３１表面に溝部を設けるのではなく、振動部４６内部および／または高熱伝導部３１内部に冷却液の流通する冷却孔を設けることもできる。このように冷却孔を設けた場合、冷却液と振動部４６との接触面積がさらに増大して、よりいっそうの冷却効果を得ることが可能になる。
【０１１７】
以下、本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第１０実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第１０の実施形態］
本実施形態は、上記のいずれかの実施形態のウエット処理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１２は、本実施形態におけるウエット処理装置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。
【０１１８】
図に示すように、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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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〜図１１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〜図１１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１２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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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、上記本実施形態のウエット処理用ノズル（洗浄用ノズル）の利点を有したまま基板Ｗの被洗浄面全域をウエット処理（洗浄）することができる。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
【発明の効果】
本発明の超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置によれば、前記被処理物の被処理面に対向する対向面を有する振動部と、該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、が備えられてなり、前記振動部が、高熱伝導体からなる高熱伝導部を有することにより、振動部の温度が上昇した場合にも、高熱伝導部の熱伝導率を大きく設定して熱を外部に逃がすことができるので、振動部からこの振動部と超音波振動子本体との接続部分および超音波振動子本体に伝播する熱を低減し、超音波振動子本体の温度が上昇することを防止して、超音波振動子本体が破損してしまうことを防止できるという効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第２実施形態を示す断面図である。
【図３】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第３実施形態を示す断面図である。
【図４】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第４実施形態を示す断面図である。
【図５】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第５実施形態を示す断面図である。
【図６】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第６実施形態を示す断面図である。
【図７】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第７実施形態を示す断面図である。
【図８】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第８実施形態を示す平面図である。
【図９】 図８のIX−IX線に沿った断面図である。
【図１０】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図１１】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第９実施形態を示す断面図である。
【図１２】 本発明のウエット処理装置における第１０実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図１３】 従来のウエット処理用ノズルの断面図である。
【符号の説明】
１・・・洗浄用ノズル（ウエット処理用ノズル）
２・・・処理液（排出液、冷却液）
２１・・・導入通路（処理液導入管）
２１ａ・・・導入口
２１ｂ・・・第１の開口部（導入開口部）
２２・・・排出管（排出管）
２２ａ・・・排出口
２２ｂ・・・第２の開口部（排出開口部）
２３・・・連結部
３１，３１ａ，３１ｂ・・・高熱伝導部
３５・・・処理領域
４０・・・超音波振動子部分
４６・・・振動板（振動部）
４６Ａ・・・対向面
４８・・・超音波振動子
４９・・・対向面被覆部
５０・・・冷却管（冷却体）
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）
Ｗ１・・・被処理面
Ｔ，Ｔ’，Ｔ”，Ｔ１，Ｔ２・・・厚み寸法
Ｈ…距離（対向面４６Ａ被処理基板Ｗ間）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体デバイス、液晶表示パネル等の製造プロセスにおける洗浄、剥離、現像、エッチング、メッキ、研磨等のウェット処理工程において、被処理物上に処理液を供給するためのウェット処理装置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物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。洗浄工程においては、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、種々の洗浄液を用いた洗浄が行われるが、これら洗浄液は洗浄装置のノズルから基板上に供給される。
ところが、従来一般の洗浄用ノズルを用いた場合、洗浄液の使用量が多くなるという問題があった。例えば５００ｍｍ角の基板の洗浄を電解イオン水等の洗浄液を用いて行い、かかる洗浄液による洗浄とリンス洗浄水によるリンスを行った後の基板上のパーティクルの残存量として０．５個／ｃｍ2 レベルの清浄度を達成しようとすると、２５〜３０リットル／分程度の洗浄液およびリンス洗浄液を使用しなければならなかった。
【０００３】
そこで、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洗浄用ノズルとして、被処理基板上に処理液を供給して被処理基板のウェット処理を行う際に用いるウェット処理用ノズルであって、一端に処理液を導入するための導入口を有する導入通路と一端に使用後の処理液を外部に排出するための排出口を有する排出通路とが形成され、これら導入通路と排出通路のそれぞれの他端に、被処理基板に向けて開口する導入開口部と排出開口部とが設けられたウェット処理用ノズルが、既に知られており、ここでは、このウェット処理用ノズルを用いたウェット処理用ノズル装置として、ウェット処理用ノズルと、前記導入開口部を通して前記被処理基板に接触した処理液を処理後に、前記排出通路外に流れないように前記被処理基板と接触している処理液の圧力と大気圧との差を制御し前記排出通路を通して吸引排出する手段とを有することを特徴とするウェット処理用ノズル装置が提供されている。
また、このウェット処理用ノズルを用いたウェット処理装置として、前記ウェット処理用ノズルと、前記被処理基板の被処理面に沿って前記ウェット処理用ノズルと前記被処理基板とを相対移動させることにより前記被処理基板の被処理面全域を処理するためのノズルまたは被処理基板の移動手段とを有することを特徴とするウェット処理装置が提供されている。
【０００４】
すなわち、上記のウェット処理装置等によれば、処理液を供給した部分以外の部分に処理液を接触させることなく、被処理基板上から除去することができ、省液型ノズルを実現することができる。また、被処理基板の被処理面に沿ってウェット処理用ノズルと被処理基板とを相対移動させる移動手段とを備えたことにより、被処理基板の被処理面全域を処理することができるものである。
【０００５】
さらに、このような省液型のノズルにおいて、超音波を照射する際に適用する構成として、図１３に示すようなウエット処理用ノズルが知られている。こ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。例えばステンレス鋼からなる振動板９６の厚みは、１ＭＨｚ程度の超音波に設定された場合に、３ｍｍ程度に設定されている。
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、このウエット処理用ノズルは、省液型でない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、図示した例のノズルでは、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により振動板９６にから超音波振動を付与し、処理液１００と共働して被処理基板９０を洗浄する。
このとき、伝播する超音波により振動板９６の温度が上昇するが、同時に、供給されている処理液によって冷却され、振動板９６の温度上昇は１℃程度となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図に示した上記のような省液型のウエット処理用ノズルのうち超音波を照射するタイプにおいては、使用する処理液量を減少化した際、このウエット処理用ノズルと被処理基板９０の間の処理領域１０５に気泡が入ることなどにより、この処理領域に処理液の存在しない部分ができることがある。
この処理液の充填されていない部分では、照射された超音波が被処理基板９０から反射されてしまい、この反射された超音波により振動板９６の温度が上昇する。特に、ステンレスからなる振動板９６においては３ｍｍ程度厚か、０．２ｍｍ程度と薄いために、この熱が超音波振動子本体１０８側に伝播するとともに、振動板９６と超音波振動子本体１０８との接続部分が瞬間的に加熱されてしまい、結果として、超音波振動子本体１０８が振動板９６から剥離したり、超音波振動子本体１０８の温度が上昇し、動作不良を起こすか、または、破損してしまう可能性があるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
▲１▼ 作動状態において温度上昇が起こった場合に破損可能性を低減することの可能な超音波振動子を提供すること。
▲２▼ ウエット処理動作中に処理領域において処理液の存在しない領域が生じた場合でも、超音波振動子の破損防止を図ることができるウエット処理用ノズルを提供すること。
▲３▼ ウエット処理動作中に処理領域において処理液の存在しない領域が生じた場合でも、超音波振動子における温度上昇の防止を図ることができるウエット処理用ノズルを提供すること。
▲４▼ 超音波振動子における動作安定性の向上を図ることができるウエット処理用ノズルを提供すること。
▲５▼ 上記のウエット処理用ノズルを有するウエット処理装置を提供すること。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のするウエット処理用ノズル用の超音波振動子は、処理液を介して被処理物の被処理面に対向する対向面を有する振動部と、該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、が備えられてなり、前記振動部が、前記対向面の処理液の充填されていない部分の熱を内部で移動させる高熱伝導体からなる高熱伝導部を有し、前記高熱伝導部が、少なくとも前記振動部の前記超音波振動子本体との接合面に設けられてなり、前記高熱伝導部の厚み寸法が、前記振動部の前記超音波振動における半波長の１／５以下に設定されてなることにより上記課題を解決した。
本発明において、前記高熱伝導部において、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなることが好ましく、より好ましくは、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなることができる。
また、本発明において、前記被処理面と前記対向面との間隔が８ｍｍ以下に設定されていることが好ましい。
本発明においては、前記振動部には、前記対向面を覆う対向面被覆部が設けられてなることが望ましい。
さらに、前記対向面被覆部は、前記被処理物に対向する表面が前記処理液に対する耐反応性および／または耐熱性を有するよう構成されてなることが可能である。
また、前記対向面被覆部の厚み寸法が、該対向面被覆部の超音波振動における半波長の１／１０倍以下に設定されてなることがある。
本発明においては、前記振動部には、該振動部を冷却する冷却手段が設けられてなることが好ましい。
本発明においては、前記冷却手段が、前記振動部の内側および／または外側に位置する冷却管に冷却流体を流通する構成とされてなることができる。
本発明においては、前記冷却手段が、前記高熱伝導体に接続される放熱部とされてなることができる。
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前記被処理物の被処理面に向けて供給する導入開口部と、前記ウエット処理後の前記処理液の排出液を前記被処理面から排出する排出開口部とを具備するウエット処理用ノズルであって、前記導入開口部と前記排出開口部との間に上記の超音波振動子が備えられてなることにより上記課題を解決した。
本発明においては、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の被処理面に向けて供給する導入開口部と、前記ウエット処理後の前記処理液の排出液を前記被処理面から排出する排出開口部とを具備しており、前記導入開口部と前記排出開口部との間に先に記載の超音波振動子が備えられ、前記冷却流体が、前記処理液とされてなる手段か、前記冷却流体が、前記排出液とされてなる手段を採用することができる。
本発明のウエット処理装置においては、上記のウエット処理用ノズルと、前記導入開口部と前記被処理物の被処理面との間に処理液を導入するための処理液導入手段と、前記排出開口部と前記被処理物の被処理面との間から処理液を吸引して排出するため処理液回収手段と、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により上記課題を解決した。
【００１０】
本発明の超音波振動子は、前記被処理物の被処理面に対向する対向面を有する振動部と、該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、が備えられてなり、前記振動部が、高熱伝導体からなる高熱伝導部を有することにより、振動部の温度が上昇した場合にも、高熱伝導部の熱伝導率を大きく設定して熱を外部に逃がすことができるので、振動部からこの振動部と超音波振動子本体との接続部分から超音波振動子本体に伝播する熱を低減し、超音波振動子本体の温度が上昇することを防止して、超音波振動子本体が破損してしまうことを防止できる。
ここで、振動部の温度上昇の原因としては、振動部の対向面と被処理物の被処理面との間の処理領域に処理液を供給するウエット処理をおこなう際、この処理領域において気泡が巻き込まれて処理液が無い領域が存在した場合に、照射された超音波が被処理基板から反射されてしまい、この反射された超音波により振動板の温度が上昇することが考えられる。
【００１１】
本発明の前記高熱伝導部において、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなることにより、処理液が部分的に無い状態となって、振動部と超音波振動子本体との間の接着部の温度が上昇した場合でも、発生した熱を接着部から速やかに移動させることができ、接着部の温度が８０℃以上にならない状態が作れる。また、超音波振動子本体付近以外に充分伝播して超音波振動子本体の破損を防止することができ、さらに、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなることにより、たとえば、処理液が部分的に無い状態となった場合の振動部と超音波振動子本体との間の接着部の温度上昇は、数１０秒間接着部の温度を８０℃以下に押さえることができる。また、発生した熱を超音波振動子本体付近の外側にさらに充分に伝播して超音波振動子の破損をより一層防止することができる。
ここで、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1未満の範囲に設定された場合には、振動部の対向面と被処理物との間に処理液が部分的に無くなった際、振動部と超音波振動子本体との間の接着部の温度上昇抑制効果は、充分でなく、数秒で接着力が低下し、超音波の伝播が不十分となり、ウエット処理ができなくなるため好ましくない。
【００１２】
ここで、前記高熱伝導部において、具体的な熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の材質としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ａｌ、黒鉛（低温焼成）、黄銅等の合金を適用することができ、さらに、前記高熱伝導部において、具体的な熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の材質としては、高温焼成黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド等を適用することができ、さらに、これらの物質を含む混合物であることができる。
【００１３】
ここで、上記熱伝導部における熱伝導率の条件は、それぞれ作動状態における値である。この作動中であるということは、３００Ｋ程度における熱伝導率を示すものである。
【００１４】
また、本発明において、前記高熱伝導部の厚み寸法が、該振動部の前記超音波振動における半波長の整数倍、または、前記半波長の１／５以下に設定されてなることにより、超音波振動子から被処理物に照射される振動エネルギーのロス分を略最小化して、超音波照射処理を安定化することができる。ここで、高熱伝導部の厚み寸法が該高熱伝導部の超音波振動における半波長の整数倍または１／５倍以下の範囲に設定された場合には、超音波振動を高熱伝導部を介して被処理物に充分照射することができるが、これに対して、高熱伝導部の厚み寸法が上記の範囲以外に設定された場合には、超音波振動子から被処理物に照射される振動エネルギーのロス分が増大してしまい好ましくない。
【００１５】
ここで、高熱伝導部および／または振動部の厚み寸法とは、超音波振動子本体から処理物へ音波を伝播する方向、言い換えると超音波振動子本体から被処理物の被処理面へ向かう方向、つまり、被処理物が半導体や液晶表示装置等の基板である場合にはその法線方向における厚み寸法を意味するものである。
また、ウエット処理における処理液が無い領域とは、処理領域において、上記の厚み寸法方向に処理液が充分存在しておらず、被処理基板表面で超音波の大半が反射してしまう状態のことを云うものとする。
【００１６】
また、前記高熱伝導部が、少なくとも、前記振動部の前記対向面側、前記振動部の前記超音波振動子本体側、前記振動部の側面側、前記超音波振動子本体の裏面側のいずれか一部分に設けられてなることができ、振動部の対向面側に設けられた場合には、被処理物の被処理面から反射した超音波等により振動部等の温度が上昇した場合でも、振動部のうち超音波振動子本体から最も離間した部分で熱を外部に伝達して、接着部および超音波振動子本体側の温度が上昇することを防止することができる。
また、高熱伝導部が振動部の超音波振動子本体側に設けられた場合には、振動部の各部分からの熱が超音波振動子本体に伝播する寸前で外部に伝播して超音波振動子本体と振動部との接続部分および超音波振動子本体に熱が伝わり温度上昇することを防止できる。
また、高熱伝導部が振動部の側面に設けられた場合には振動部の熱を効率的に外部に放出・伝播あるいは放射することが可能となり、超音波振動子本体に熱が伝わり温度上昇することを防止できる。ここで、側面とは振動部表面において超音波振動子本体が接続される主面および対向面とを結ぶ面を意味する。
また、高熱伝導部が超音波振動子本体の表面側に設けられた場合には、振動部の各部分からの熱が超音波振動子本体に伝播しても、超音波振動子本体から熱を放出することができるため超音波振動子本体自身の温度が上昇することを防止できる。ここで、超音波振動子本体の表面とは、超音波振動子本体において振動部と接続された面と対向する厚み方向反対側の面を意味する。
【００１７】
本発明においては、前記振動部には、前記対向面を覆う対向面被覆部が設けられてなることにより、対向面に直接処理液が接触しないので、前記振動部表面の接液部分面である対向面がウエット処理されてしまうことがないため、振動部が処理液および超音波振動により劣化してしまうことを低減して、振動部の寿命を長くすることができ、さらに、振動部の成分が処理液中に混合して被処理物表面を汚染してしまうことを防止できる。
【００１８】
さらに、前記対向面被覆部は、前記被処理物に対向する表面が前記処理液に対する耐反応性および／または耐熱性を有するよう構成されてなることにより、振動部に直接処理液が接触しない上、対向面被覆部表面が高温で反応性を有する処理液でウエット処理されてしまうことがないため、振動部が処理液および超音波振動により劣化してしまうことをさらに低減し、振動部の寿命をより長くすることができ、さらに、振動部および処理面被覆部の成分が処理液中に混合して被処理物表面を汚染してしまうことを防止できる。同時に、ウエット処理をおこなう場合に、振動部の対向面と被処理物の被処理面との間の処理領域において、気泡が巻き込まれて処理液が無い領域が存在して振動部が発熱した際に、例え処理液に接している振動部が温度上昇しても、対応面被覆部が耐熱性を有するため、振動部が破損することを防止できる。
【００１９】
ここで、ウエット処理としては、洗滌、剥離、現像、ウエットエッチング、メッキ、研磨等の処理を適用することができる。このとき、振動部付近に供給する処理液としては、洗浄処理の場合は、超純水、電解イオン水、オゾン水、水素水、等が用いられ、剥離処理の場合には、希ＮａＯＨ、希ＫＯＨ等無機アルカリや、アミン系剥離液等が用いられ、現像処理の場合には、希ＮａＯＨ、希ＫＯＨ等無機アルカリや、トリメチルアンモニウムハイドライト希釈液等が用いられ、ウエットエッチングの場合には、フッ素酸エッチング液等が用いられ、メッキ処理の場合には、Ｃｕ用、Ａｇ用、Ａｕ用メッキ液等が用いられ、研磨処理の場合には、ＳｉＯ2 スラリー、Ａｌ2Ｏ3スラリー、ダイヤモンドスラリー等が用いられる。
これに対応して、対向面被覆部は、石英や、ＰＦＡ等のフッ素樹脂からなることや、用いる処理液によっては、振動部が、対向面被覆部としての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（ＳＵＳ３１６Ｌ等）からなることができる。また、振動部が、酸化アルミニウムとクロム酸化物の混合膜を対向面被覆部として表面に備えたステンレスとされることや、処理水がオゾン水とされた場合には対向面被覆部としての電解研磨表面を備えたチタン等とされることができる。このほかにも、対向面被覆部としては、高純度アルミナ、サファイヤ、４フッ化エチレン等のフッ素樹脂や、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、高純度ガラス状カーボン、を適用することが可能である。
【００２０】
また、前記対向面被覆部の厚み寸法が、該対向面被覆部の超音波振動における半波長の１／１０以下または１倍に設定されてなることにより、超音波振動子本体から被処理物に照射される振動エネルギーのロス分をほぼ最小化して、ウエット処理を安定化することができる。ここで、対向面被覆部の厚み寸法が該対向面被覆部の超音波振動における半波長の１／１０以下または１倍の範囲に設定された場合には、超音波振動を対向面被覆部を介して処理液に充分伝播させることができるが、これに対して、対向面被覆部の厚み寸法が前記半波長の１／１０より大きく前記半波長の１倍未満の範囲および半波長の１倍より大きい範囲に設定された場合には、超音波振動子から被処理物に照射される振動エネルギーのロス分が増大してしまい好ましくない。
【００２１】
なお、対向面被覆部の超音波振動における半波長の１／１０以下または１倍という数値は、振動部および対向面被覆部の温度状態や、付与される超音波振動の周波数に依って最も効率のいい状態を選択できるよう定義幅を有するものとされ、厳密に半波長の１／１０や、１倍の値には限るものではない。
具体的には、超音波振動子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、半波長の１／１０以下という数値範囲は、λ／１２０〜λ／２０の範囲以下であることが好ましく、より好ましくは、λ／１２０〜λ／６０の範囲以下とされるものである。また、半波長の１倍という数値は、具体的には、λ／２±０．５ｍｍの範囲とされていることが好ましく、より好ましくはλ／２±０．０５ｍｍの範囲、さらには、λ／２±０．０１ｍｍの範囲内とされることができる。このように対向面被覆部の厚みを設定することにより、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おこなうと、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おこなうことができる。
【００２２】
本発明においては、前記振動部には、該振動部を冷却する冷却手段が設けられてなることにより、例えばウエット処理をする際に、振動部の対向面と被処理物の被処理面との間の処理領域に気泡が入り、処理液のない部分が生じた状態で長時間使用した場合でも、冷却手段により振動部を冷却して振動部の温度上昇を低減して、振動部の温度制御をおこなうことができるため、超音波振動子本体と振動部との接続部分および超音波振動子本体の温度上昇をさらに防止して、超音波振動子における破損可能性の低減が可能であるとともに、ウエット処理における超音波照射の安定駆動を可能とすることができる。
【００２３】
本発明においては、前記冷却手段が、前記振動部の内側および／または外側に位置する冷却管に冷却流体を流通する構成とされてなることにより、例えばウエット処理をする際に、振動部の対向面と被処理物の被処理面との間の処理領域に処理液が無い部分ができたとしても、振動部を冷却液により冷却することが可能となるため、振動部の温度上昇をより一層防止することができ、超音波振動子本体と振動部との接続部分および、超音波振動子本体の温度上昇を防止して、超音波振動子本体における破損可能性をさらに低減することが可能である。
ここで、振動部の内側に位置する冷却管とは、例えば、振動部および／または高熱伝導部に一体として設けられた冷却孔としての冷却管や振動部表面に設けられた溝部を蓋体で覆った冷却管内部に冷却流体（冷却液）を流通可能な構造のことを意味し、また、振動部の外側とは、振動部および／または高熱伝導部表面に沿って接続される冷却管あるいは、振動部表面および／または高熱伝導部表面によって覆われる溝部を有する冷却体からなる冷却管内に冷却液を流通可能な構成を意味するものである。
【００２４】
本発明においては、前記冷却手段が、前記高熱伝導部に接続される放熱部とされてなることにより、振動部の温度が上昇して高熱伝導部から熱を外部に逃がす際に、高熱伝導部から熱をより一層効率よく外部に逃がすことができるので、振動部からこの振動部と超音波振動子本体との接続部分および超音波振動子本体に伝播する熱を低減し、超音波振動子本体の温度が上昇することをさらに防止して、超音波振動子が破損してしまうことをさらに防止できる。
ここで、振動部が高熱伝導部のみで構成されてなることもできる。
ができる。
また、放熱部は例えば振動部の主面から立ち上がる側壁部からなるか、この側壁部に設けられた単数あるいは複数の放熱フィンからなるものとすることができる。この側壁部およびまたは放熱フィンは、高熱伝導部と一体として構成されてもよく、また、側壁部および／または放熱フィンが高熱伝導部よりも高い熱伝導を有する材料から構成されることもできる。
【００２５】
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前記被処理物の被処理面に向けて供給する導入開口部と、前記ウエット処理後の前記処理液の排出液を前記被処理面から排出する排出開口部とを具備するウエット処理用ノズルであって、前記導入開口部と前記排出開口部との間に上記の超音波振動子が備えられてなることにより、振動部の対向面と被処理物の被処理面との間の処理領域に処理液を供給するウエット処理をおこなう際、この処理領域において気泡が巻き込まれて処理液が無い領域が存在した場合に、照射された超音波が被処理基板から反射されてしまい、この反射された超音波により振動板の温度が上昇した場合でも、高熱伝導部の熱伝導率を大きく設定して熱を外部に逃がすことができるので、振動部からこの振動部と超音波振動子本体との接続部分および超音波振動子本体に伝播する熱を低減し、超音波振動子本体の温度が上昇することを防止して、接着部の接着力の低下から超音波振動子本体が破損してしまうことを防止できる。
【００２６】
本発明においては、前記冷却流体（冷却液）が、前記処理液とされてなる手段か、前記冷却流体（冷却液）が、前記排出液とされてなることにより、冷却用に冷却液供給排出手段を設けることなく、処理液供給排出手段によって冷却液の供給排出をおこない振動部の冷却をおこなうことができるため、ウエット処理用ノズルの製造コストの低減を図ることができる。さらに、処理液を冷却液とした場合には処理液の温度制御に振動部の冷却時の熱を利用することが可能となる。また、排出液を冷却液とした場合には、振動部の温度状態に依存することなく処理液を供給して、かつ、振動部の冷却をおこなうことができる。
【００２７】
また、上記の超音波振動子においては、超音波振動の周波数が、２０ｋＨｚ〜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。
【００２８】
本発明のウエット処理装置においては、上記のウエット処理用ノズルと、
前記導入開口部と前記被処理物の被処理面との間に処理液を導入するための処理液導入手段と、
前記排出開口部と前記被処理物の被処理面との間から処理液を吸引して排出するため処理液回収手段と、
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、超音波ウエット処理を長時間安定しておこなうことができ、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。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における超音波振動子を示す断面図である。
図において、符号４０は、本実施形態における超音波振動子である。
【００３０】
本実施形態の超音波振動子４０は、図１に示すように、被処理基板（被処理物）Ｗの被処理面にＷ１対向する対向面４６Ａを有する振動部４６と、振動部（振動板）４６の主面上に設けられ前記振動部４６に超音波振動を付与する超音波振動子本体４８と、が備えられてなり、振動部４６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。
【００３１】
超音波振動子本体４８は、ＰＺＴ等の電歪素子とされ、発振器から超音波周波電気信号を受けて超音波振動を発生する。この超音波振動子本体４８は、エポキシ樹脂を主成分とする超音波振動子本体接着用等の接着剤により振動板４６に接続されている。
【００３２】
振動部４６は、高熱伝導体からなる高熱伝導部３１を有する構成とされており、ここでは、振動板４６が高熱伝導部３１と一体とされている。
この高熱伝導部３１を構成する材料としては、好ましくは、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が適用され、より好ましくは、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が採用される。
ここで、高熱伝導部３１の熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以下の範囲に設定された場合には、処理液２が部分的に無い状態となって、振動部４６と超音波振動子本体４８との間の接着部分（接着部）の温度が上昇した場合でも、発生した熱を接着部から速やかに移動させることができ、接着部の温度が８０℃以上にならない状態が作れる。また、超音波振動子本体４８付近以外に充分伝播して超音波振動子本体４８の破損を防止することができ、さらに、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなることにより、たとえば、処理液２が部分的に無い状態となった際でも、振動部４６と超音波振動子本体４８との間の接着部の温度上昇は、数１０秒間接着部の温度を８０℃以下に押さえることができる。また、発生した熱を超音波振動子本体４８付近の外側にさらに充分に伝播して超音波振動子本体４８の破損をより一層防止することができる。
ここで、高熱伝導部３１の熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1未満の範囲に設定された場合には、振動部４６の対向面４６Ａと被処理物Ｗとの間に処理液２が部分的に無くなった際、振動部４６と超音波振動子本体４８との間の接着部の温度上昇抑制効果は、充分でなく、数秒で接着力が低下するため、超音波の伝播が不十分となり、ウエット処理ができなくなってしまう可能性があるため好ましくない。
【００３３】
ここで、前記高熱伝導部３１において、具体的な熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の材質としては、熱伝導率が３１５Ｗｍ-1Ｋ-1程度のＡｕ、４２７Ｗｍ-1Ｋ-1程度のＡｇ、３９８Ｗｍ-1Ｋ-1程度のＣｕ、１１９Ｗｍ-1Ｋ-1程度の黄銅（Ｃｕ70−Ｚｎ30）を適用することができ、さらに、前記高熱伝導部３１において、具体的な熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の材質としては、１４２０Ｗｍ-1Ｋ-1〜３２５０Ｗｍ-1Ｋ-1程度の高温焼成黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド等を適用することができ、さらに、これらの物質を含む混合物であることができる。
【００３４】
ここで、上記熱伝導部３１における熱伝導率の条件は、それぞれ作動状態における値である。この作動中であるということは、３００Ｋ程度における熱伝導率を示すものである。
【００３５】
この高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔが、図１に示すように、高熱伝導部３１の超音波振動における半波長λ／２の整数倍、または、波長λの１／１０以下に設定されてなることにより、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分をほぼ最小化して、超音波照射処理を安定化することができる。ここで、高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔが該高熱伝導部３１の超音波振動におけるλ／２の整数倍またはλ／１０倍以下の範囲に設定された場合には、超音波振動を高熱伝導部３１を介して被処理物Ｗに充分照射することができるが、これに対して、高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔが上記の範囲以外に設定された場合には、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分が増大してしまい好ましくない。
具体的には、高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔが、
Ｔ ＝ ｎλ／２ （ｎ＝１，２，３，４，５，６，７）
のように設定される。
【００３６】
ここで、高熱伝導部３１つまり振動部４６の厚み寸法Ｔとは、超音波振動子本体４８から処理物Ｗへ音波を伝播する方向、言い換えると超音波振動子本体から被処理物の被処理面へ向かう方向、つまり、被処理物が半導体や液晶等の基板である場合にはその法線方向における厚み寸法を意味するものである。
ここで、厚み寸法Ｔは、λ／２±０．３ｍｍ、３λ／２±０．３ｍｍ、５λ／２±０．３ｍｍ、７λ／２±０．３ｍｍのように、各数値に対して幅を持った範囲内に設定されることが好ましい。これは、温度変化等の条件を考慮したものである。このように厚み寸法Ｔを設定することにより、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る。
【００３７】
また、超音波振動子本体４８は、２０ｋＨｚ〜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部４６内での波長λの長さは、例えば、振動部がステンレス（ＳＵＳ３１６Ｌ）製の場合、約０．６ｍｍ（１０ｋＨｚ）から約３００ｍｍ（２０ｋＨｚ）の範囲となり、また、振動部４６がＣｕ製の場合、約０．４６ｍｍ（１０ＭＨｚ）から約２３０ｍｍの範囲となる。
【００３８】
ここで、厚み寸法Ｔは、λ／２±０．３ｍｍ、３λ／２±０．３ｍｍ、５λ／２±０．３ｍｍ、７λ／２±０．３ｍｍのように、各数値に対して幅を持った範囲内に設定されることが好ましい。これは、温度変化等の条件を考慮したものである。このように厚み寸法Ｔを設定することにより、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による超音波処理をおこなうと、超音波振動（超音波エネルギー）が被処理物Ｗに充分照射でき効率良く超音波処理をおこなうことができる。
【００３９】
ここでの被処理基板Ｗの洗浄の際、処理領域３５に洗浄液（処理液）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の厚み寸法Ｔが上記の様に設定されているので、伝播した超音波振動が、振動板４６の主面と反対側の対向面４６Ａ（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。
【００４０】
超音波振動子４０の対向面４６Ａ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と超音波振動子４０との間に所望の洗浄液２を満たすことが困難となり、処理が難しくなるからである。
【００４１】
本実施形態の超音波振動子４０においては、前記振動部４６が、高熱伝導体からなる高熱伝導部３０を有することにより、振動部４６の温度が上昇した場合にも、高熱伝導部３１の熱伝導率を大きく設定して熱を振動部４６および超音波振動子本体４８の外側に逃がすことができるので、振動部４６からこの振動部４６と超音波振動子本体４８との接続部分および超音波振動子本体４８に伝播する熱を低減し、超音波振動子本体４８の温度が上昇することを防止して、超音波振動子本体４８が破損してしまうことを防止できる。
【００４２】
このため、振動部４６の対向面４６Ａと被処理基板Ｗの被処理面Ｗ１との間の処理領域３５に処理液２を供給するウエット処理をおこなう際、この処理領域３５において気泡が巻き込まれて処理液２が無い領域が存在した場合に、照射された超音波が被処理基板Ｗから反射されてしまい、この反射された超音波により振動板４６の温度が上昇した場合にも、動部４６からこの振動部４６と超音波振動子本体４８との接続部分および超音波振動子本体４８の温度上昇を防止することができる。
【００４３】
また、本実施形態においては、高熱伝導部３１が、熱伝導率が上記の範囲に設定された材質の高熱伝導体からなることにより、振動部の温度が上昇した場合に、発生した熱を超音波振動子本体付近以外にさらに充分伝播して超音波振動子の破損をより一層防止することができる。
【００４４】
具体的には、高熱伝導部３１において、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の材質として、熱伝導率が３１５Ｗｍ-1Ｋ-1程度のＡｕを適用した場合には、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）の約２０倍早く熱を分散することができ、接着部や超音波振動子本体４８の破損を防止することが可能となる。また４２７Ｗｍ-1Ｋ-1程度のＡｇを適用した場合には、同様に、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）の約２８倍早く熱を分散することができ、３９８Ｗｍ-1Ｋ-1程度のＣｕを適用した場合には、約２６倍早く熱を分散することができ、１１９Ｗｍ-1Ｋ-1程度の黄銅を適用した場合には、約８倍早く熱を分散することができる。さらに、前記高熱伝導部３１において、具体的な熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の材質として、１４２０Ｗｍ-1Ｋ-1〜３２５０Ｗｍ-1Ｋ-1程度の高温焼成黒鉛、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド等を適用した場合には、約９５〜約２２０倍早く熱を分散することができる。
その結果、一部処理液が無くなり温度が上昇しても支障がなく、処理液のある箇所に熱が伝播して、超伝導振動子本体４８の破損や、接着部の接着力の低下を防止できる。また、その結果、高熱伝導部の温度をモニターしていることにより処理液の有無が確認でき、超音波振動子本体４８への入力を停止することも可能となり、信頼性の高い超音波処理装置とすることができる。
【００４５】
さらに、高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔが、図１に示すように、高熱伝導部３１の超音波振動における半波長λ／２の整数倍、または、波長λの１／１０以下に設定されて最適化されることにより、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分をほぼ最小化して、超音波照射処理を安定化することができる。
【００４６】
以下、本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第２の実施形態］
図２は、本実施形態における超音波振動子を示す断面図である。
本実施形態において、図１に示す第１実施形態と異なるのは対向面被覆部４９の構成に関する点であり、これ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
振動部４６の接液面となる対向面４６Ａには、図２に示すように、この対向面４６Ａを覆うように処理液２に対する耐反応性および／または耐熱性を有する対向面被覆部４９が設けられる。
この対向面被覆部４９は、適応される超音波振動を付加したウエット処理に応じてその構成が異なるものとされる。
【００４８】
ここで、ウエット処理としては、洗滌、剥離、現像、ウエットエッチング、メッキ、研磨等の処理を適用することができる。このとき、振動部４６付近に供給する処理液２としては、洗浄処理の場合は、超純水、電解イオン水、オゾン水、水素水、等が用いられ、剥離処理の場合には、希ＮａＯＨ、希ＫＯＨ等無機アルカリや、アミン系剥離液等が用いられ、現像処理の場合には、希ＮａＯＨ、希ＫＯＨ等無機アルカリや、トリメチルアンモニウムハイドライト希釈液等が用いられ、ウエットエッチングの場合には、フッ素酸エッチング液等が用いられ、メッキ処理の場合には、Ｃｕ用、Ａｇ用、Ａｕ用メッキ液等が用いられ、研磨処理の場合には、ＳｉＯ2 スラリー、Ａｌ2Ｏ3スラリー、ダイヤモンドスラリー等が用いられる。
これに対応して、対向面被覆部４９は、石英、高純度アルミナ、サファイヤ、ＰＦＡ、４フッ化エチレン等のフッ素樹脂や、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）高純度ガラス状カーボン等、からなることが可能である。さらに、用いる処理液２によっては、対向面被覆部４９が、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（ＳＵＳ３１６Ｌ等）からなることや、対向面被覆部４９が、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とされることや、対向面被覆部４９が、処理水２がオゾン水とされた場合には電解研磨表面を備えたチタン等とされることができる。
【００４９】
本実施形態の対向面被覆部４９の厚み寸法Ｔ１は、図２に示すように、対向面被覆部４９の超音波振動における波長λに対してλ／１０以下またはλ／２に設定されてなることにより、超音波振動子本体４８から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分を略最小化して、ウエット処理を安定化することができる。
具体的には、超音波振動における周波数が１ＭＨｚに設定されるとともに、対向面被覆部４９がステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）とされた場合には、その半波長λ／２は３ｍｍ程度として設定することができ、これにより振動板４６から伝播する熱量を超音波振動子４６以外の部分に逃がす割合を増大して、超音波振動子４６へ伝播する熱量を低減することができ、接着部および超音波振動子本体４８の温度が上昇することを防止して、超音波振動子本体４８が破損してしまうことを防止できる。
【００５０】
対向面被覆部４９の厚み寸法Ｔ１が対向面被覆部４９の超音波振動における波長λに対して、λ／１０より大きくλ／２未満の範囲およびλ／２より大きい範囲に設定された場合には、超音波振動子本体４８から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分が増大してしまい好ましくない。
【００５１】
ここで、対向面被覆部４９の厚み寸法Ｔ１に対する、λ／１０以下、λ／２倍という数値は、振動部４６および対向面被覆部４９の温度状態や、付与される超音波振動の周波数に依って最も効率のいい状態を選択できるよう定義幅を有するものとされ、厳密にλ／２０や、λ／２倍の値とは限らない。
具体的には、超音波振動子本体４８から発せられた超音波振動の対向面被覆部４９内での波長をλとしたときに、λ／１０以下という数値範囲は、λ／１２０〜λ／１０の範囲であることが好ましく、より好ましくは、λ／１２０〜λ／６０の範囲とされるものである。また、λ／２という数値は、具体的には、λ／２±０．５ｍｍの範囲とされていることが好ましく、より好ましくはλ／２±０．０５ｍｍの範囲、さらには、λ／２±０．０１ｍｍの範囲内とされることができる。このように対向面被覆部４９の厚みを設定することにより、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るので、このような優れた特性を有する超音波振動子４０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。
【００５２】
本実施形態の超音波振動子４０においては、上記の実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、対向面被覆部４９が設けられており、この対向面被覆部４９が、処理液２に対する耐反応性および／または耐熱性を有してなることにより、振動部４６の対向面４６Ａに直接処理液２が接触しない上、処理面被覆部４９表面がウエット処理されてしまうことがないため、振動部４６が処理液２および超音波振動により劣化してしまうことを低減し、振動部４６の寿命をより長くすることができ、さらに、振動部４６および処理面被覆部４９の成分が処理液２中に混合して被処理物Ｗの被処理面Ｗ１を汚染してしまうことを防止できる。同時に、ウエット処理をおこなった場合に、振動部４６の対向面４６Ａと被処理物Ｗの被処理面Ｗ１との間の処理領域３５において、気泡が巻き込まれて処理液２が無い領域が存在して振動部４６が発熱した際、たとえ処理液２に接している振動部４６が温度上昇しても、高熱伝導部３１の働きにより、処理液２に接している振動部４６に熱が伝播して超音波振動子本体４８が破損することを防止できる。
【００５３】
また、本実施形態では、対向面被覆部４９の厚みをλ／１０以下またはλ／２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るので、このような優れた特性を有する超音波振動子４０が備えられたウエット処理用ノズル１を用いてウエット処理をおこなった場合には、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。さらに、振動部４６のみならず、対向面被覆部４９が設けられることによりその厚み寸法Ｔ１分だけ振動部４６の厚み寸法Ｔが厚く設定された状態となるため、振動部４６の対向面４６Ａと被処理物Ｗの被処理面Ｗ１との間の処理領域３５において、気泡が巻き込まれて処理液２が無い領域が存在した場合に、気泡の領域において対向面被覆部４９、対向面４６Ａから反射した超音波により振動板４６で熱が発生しても、この対向面被覆部４９から振動部４６へ伝播する熱を先ず、対向面被覆部４９で発生した熱はここで分散し、さらに高熱伝導部３１（４６）により分散、低減して、その結果、超音波振動子本体４８に伝播する熱を低減するため、超音波振動子本体４８の温度が上昇することをより効率的に防止して、超音波振動子本体４８が破損してしまうことをより防止できるとともに、振動板４６と超音波振動子本体４８との接続部分が破損してしまい動作不良を起こすことをより効率よく防止することができる。
【００５４】
以下、本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第３実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第３の実施形態］
図３は、本実施形態における超音波振動子を示す断面図である。
本実施形態において、図１に示す第１実施形態と異なるのは高熱伝導部３１’の構成に関する点であり、これ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
高熱伝導部３１’は高熱伝導部３１と略同等の材質からなるものとされ、図３に示すように、超音波振動子本体４８の表面側に設けられている。ここで、超音波振動子本体４８の表面とは、超音波振動子本体４８において振動部４６と接続された面と対向する厚み方向反対側の面、つまり、振動部４６に対するその主面と同じ側の面を意味する。
高熱伝導部３１’の厚み寸法Ｔ’は、図３に示すように、高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔと同様に、高熱伝導部３１の超音波振動における半波長λ／２の整数倍、または、波長λの１／１０以下に設定されており、具体的には、高熱伝導部３１’の厚み寸法Ｔ’が、
Ｔ’＝ｎλ／２（ｎ＝１，２，３，４，５，６，７）
に設定される。
【００５６】
これにより、超音波振動子本体４８から高熱伝導部３１に伝播される振動エネルギーを効率よく戻して振動部４６に伝播される振動エネルギーのロス分をほぼ最小化して、超音波照射処理を安定化することができる。ここで、高熱伝導部３１’の厚み寸法Ｔ’が、高熱伝導部３１’および高熱伝導部３１の超音波振動におけるλ／２の整数倍またはλ／１０倍以下の範囲に設定された場合には、超音波振動を高熱伝導部３１を介して被処理物Ｗ側に充分照射することができるが、これに対して、高熱伝導部３１’の厚み寸法Ｔ’が上記の範囲以外に設定された場合には、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分が増大してしまい好ましくない。
【００５７】
本実施形態の超音波振動子４０においては、上記の実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、振動部４６の各部分からの熱が超音波振動子本体４８に伝播しても、超音波振動子本体４８の表裏両面二も受けられた高熱伝導部３１，３１’から熱を放出することができるため超音波振動子本体４８自身の温度が上昇することをより一層防止できる。
【００５８】
以下、本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第４実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第４の実施形態］
図４は、本実施形態における超音波振動子を示す断面図である。
本実施形態において、図１に示す第１実施形態と異なるのは振動部４６と高熱伝導部３１の構成に関する点であり、これ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
本実施形態の超音波振動子４０は、図４に示すように、振動部（振動板）４６の全表面に高熱伝導部が設けられた構造とされている。つまり、例えばステンレス鋼からなる振動板４６の超音波振動子本体４８側には高熱伝導部３１が設けられ、振動板４６の対向面４６Ａ側には高熱伝導部３１ａが設けられ、振動板４６の側面側には高熱伝導部３１ｂが設けられている。
ここで、振動板４６の側面とは振動板４６表面において超音波振動子本体４８が接続される主面および対向面４６Ａとを結ぶ面を意味する。図において、高熱伝導部３１，３１ａ，３１ｂをそれぞれ別体としているが、これらを一体とすることもできる。
【００６０】
高熱伝導部３１，３１ａ，３１ｂは、いずれも同一の材質とされるか、またはそれぞれが異なる材質からなるが、高熱伝導部３１，３１ａ，３１ｂの材質としては、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が適用され、より好ましくは、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が採用される。
例えば、動板４６の超音波振動子本体４８側および対向面４６Ａ側に設けられた高熱伝導部３１，３１ａとしては、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が適用され、振動板４６の側面側に設けられた高熱伝導部３１ｂとしては、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が適用されることができる。
【００６１】
この高熱伝導部３１，３１ａの厚み寸法Ｔ”は、それぞれ図１に示す厚み寸法Ｔと同様に、超音波振動子本体４８から発せられた超音波振動の高熱伝導部３１，３１ａにおける半波長λ／２の整数倍、または、波長λの１／１０以下に設定されてなる。これにより、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分をほぼ最小化して、超音波照射処理を安定化することができる。ここで、高熱伝導部３１，３１ａの厚み寸法Ｔ”がλ／２の整数倍またはλ／１０倍以下の範囲に設定された場合には、超音波振動を高熱伝導部３１，３１ａを介して被処理物Ｗに充分効率的に照射することができるが、これに対して、高熱伝導部３１，３１ａの厚み寸法Ｔ”が上記の範囲以外に設定された場合には、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分が増大してしまい好ましくない。
具体的には、高熱伝導部３１，３１ａの厚み寸法Ｔ”はそれぞれ、
Ｔ” ＝ ｎλ／２ （ｎ＝１，２，３，４，５，６，７）
に設定される。
【００６２】
この振動板４６の側面側に設けられた高熱伝導部３１ｂの厚み寸法は、超音波の振動エネルギーに関する制約は特になく、任意の厚み寸法でよいが、Ｔ”より厚い方が熱を早く拡散する観点より望ましい。
【００６３】
振動板４６を構成する材料としては、高純度ガラス状カーボン、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）、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。
振動板４６は、図４に示すその厚み寸法Ｔ２が、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、その半波長λ／２の整数倍に設定される。より詳しくは、λ／２以上７λ／２以下の範囲に設定され、具体的には、
Ｔ２ ＝ ｎλ／２ （ｎ＝１，２，３，４，５，６，７）
に設定される。
ここで、厚み寸法Ｔ２は、λ／２±０．３ｍｍ、３λ／２±０．３ｍｍ、５λ／２±０．３ｍｍ、７λ／２±０．３ｍｍのように、各数値に対して幅を持った範囲内に設定されることが好ましい。これは、温度変化等の条件を考慮したものである。このように厚み寸法Ｔを設定することにより、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。
【００６４】
本実施形態の超音波振動子４０においては、上記の実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、振動板４６の超音波振動子本体４８側、対向面４６Ａ側、振動板４６の側面側に、高熱伝導部３１，３１ａ、３１ｂが設けられているために、振動部４６の温度が上昇した場合にも、熱伝導率を大きい高熱伝導部３１により熱を振動部４６および超音波振動子本体４８の外側に逃がすことができるため、超音波振動子本体４８の温度が上昇することを防止して、超音波振動子本体４８が破損してしまうことを防止できる。
【００６５】
ここで、振動部４６の対向面４６Ａ側に設けられた高熱伝導部３１ａにより、被処理物Ｗの被処理面Ｗ１から反射した超音波等により振動部４６の温度が上昇した場合でも、振動部４６のうち超音波振動子本体から最も離間した部分で熱を外部に伝達して、振動部４６の超音波振動子本体４８側における温度上昇を低減することができる。
また、振動部４６の側面に設けられた高熱伝導部３１ｂにより、振動部４６において対向面４６Ａ側から超音波振動子本体４８側へ伝わる熱を効率的に外部に放出・伝播あるいは放射することが可能となるため、振動部４６の超音波振動子本体４８側に熱が伝わる熱を低減し、温度上昇の低減を図ることができる。
このように高熱伝導部３１ａ，３１ｂによって、振動部４６の温度上昇を低減した上で、振動部４６の超音波振動子本体４８側に設けられた高熱伝導部３１により、振動部４６の各部分からの熱が超音波振動子本体４８に伝播する寸前で外部に伝播して、超音波振動子本体４８と振動部４６との接続部分および超音波振動子本体４８に熱が伝わり温度上昇することを防止できる。
これらにより、超音波振動子本体４８が破損してしまうことをより一層防止できるとともに、超音波振動子４０の安定性をより一層向上することができる。
【００６６】
また、振動部４６の厚み寸法Ｔ２が、振動部４６の超音波振動における半波長λ／２の１倍から７倍の範囲に設定されてなることにより、振動部４６において超音波振動を効率よく伝播することが可能となるとともに、振動部４６の厚み寸法Ｔを２従来より大きく設定して、振動部４６から超音波振動子本体４８へ伝播する熱をより低減し、超音波振動子本体４８の温度が上昇することをいっそう防止して、超音波振動子本体４８が破損してしまうことをさらに防止できる。
【００６７】
高熱伝導部３１，３１ａの厚み寸法Ｔ”は、それぞれ図１に示す厚み寸法Ｔと同様に、高熱伝導部３１，３１ａの超音波振動における半波長λ／２の整数倍、または、波長λの１／１０以下に設定されてなることにより、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分をほぼ最小化して、超音波照射処理を安定化することができる。
【００６８】
さらに、振動部４６の厚み寸法Ｔ２を３λ／２とし、高熱伝導部３１，３１ａの厚み寸法Ｔ”をそれぞれλ／２、とすることにより、対向面４６Ａから超音波振動子本体４８までの厚み寸法を超音波振動的に５λ／２とすることができるので、このように厚み寸法Ｔを設定することにより、超音波振動子本体４８の安定した駆動と、かつ、処理領域３５からウエット処理液２がなくなっても、超音波振動子本体４８における破損可能性の低減とを最適な状態に設定することができる。
【００６９】
以下、本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第５実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第５の実施形態］
図５は、本実施形態における超音波振動子を示す断面図である。
本実施形態において、図１に示す第１実施形態と異なるのは冷却管５０の構成に関する点であり、これ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
振動部４６（高熱伝導部３１）には、図５に示すように、この振動部４６を冷却するための冷却手段として、振動部３１の主面上両端部側に、それぞれ冷却流体を流通する冷却管５０，５０が設けられている。
【００７１】
この冷却管５０，５０は、振動部４６の高熱伝導部３１と略同等の材質からなる管体とされ、その流路方向と直行する方向の断面形状が円管とされている。冷却管５０は互いに平行状態として、平面視して超音波振動子本体４８の外側に図５の紙面と略垂直方向に延在するように振動部４６に密着接続されている。冷却管５０，５０は、この紙面と垂直方向における振動部４６の長さ寸法とほぼ等しい長さ寸法に設定されている。冷却管５０，５０の両端は、図示しない冷却液供給排出手段に接続され、これら、排出管２２と冷却管５０と減圧ポンプとは、処理領域３５から排出液（処理液）２を吸引して排出するため処理液回収手段を構成している。
【００７２】
冷却管５０に流通される冷却流体としては、水、Ｈ2 水、等の冷却液、および、Ｈ2 ガス、ＮＨ3 ガス等の冷却ガスを用いることができる。
【００７３】
本実施形態における超音波振動子４０においては、上記の実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、さらに、冷却手段として振動部４６の外側に位置する冷却管５０，５０に冷却流体（冷却液）を流通する構成とされてなることにより、例えばウエット処理をする際に、振動部４６の対向面４６Ａと被処理物Ｗの被処理面Ｗ１との間の処理領域３５に処理液２が無い部分ができて振動部４６の温度が上昇した場合でも、振動部４６を冷却液により冷却することが可能となるため、振動部４６の温度上昇をより一層防止することができ、超音波振動子本体４８と振動部４６との接続部分および、超音波振動子本体４８の温度上昇を防止して、超音波振動子本体４８における破損可能性をさらに低減することが可能である。
【００７４】
また、本実施形態においては、冷却管５０，５０の内表面のように、冷却液に接触する部分に関しては、図２に示した第２実施形態における対向面被服部４９と同質の表面コーティング、表面改質等をおこなうことも可能である。この場合、処理液２により劣化してしまうことをさらに低減し、振動部４６の寿命をより長くすることができる。
【００７５】
なお、冷却管５０を、振動部４６の主面上において、超音波振動子本体４８を囲むように周回する位置に設けることや、振動部４６表面に溝部を設けて振動部側に開口した冷却管を振動部４６に接続して冷却管の開口を振動部４６表面で密閉することや、振動部４６内部に冷却液の流通する冷却孔を設けることもできる。このように冷却孔を設けた場合、冷却液と振動部４６との接触面積がさらに増大して、よりいっそうの冷却効果を得ることが可能になる。
【００７６】
以下、本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第６実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第６の実施形態］
図６は、本実施形態における超音波振動子を示す断面図である。
本実施形態において、図５に示す第５実施形態と異なるのは冷却手段として冷却管５０代わりに設けられる放熱部３２の構成に関する点であり、これ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７７】
放熱部３２は、図６に示すように、この振動部４６を冷却するための冷却手段として、振動部４６の主面上両端部側に設けられ、この振動部４６の主面から立ち上がる側壁部３３，３３と、この側壁部３３，３３上端部分に設けられた放熱フィン部（放熱部）３４からなるものとされ、この放熱フィン部３４は側壁部３３から突出する複数の放熱フィン３４ａ，３４ａを有するものとされている。
【００７８】
側壁部３３，３３は振動部４６の高熱伝導部３１と同等の材質からなるものとされており、放熱フィン部３４，３４はこの側壁部３３，３３よりも高い熱伝導を有する材料から構成されている。
【００７９】
本実施形態における超音波振動子４０においては、上記の実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、さらに、冷却手段として高熱伝導部３１に接続される放熱部３４が設けられてなることにより、振動部４６の温度が上昇して高熱伝導部３１から熱を外部に逃がす際に、高熱伝導部３１から熱をより一層効率よく超音波振動子４０の外部に逃がすことができるので、振動部４６からこの振動部４６と超音波振動子本体４８との接続部分および超音波振動子本体４８に伝播する熱を低減し、超音波振動子本体４８の温度が上昇することをさらに防止して、超音波振動子４０が破損してしまうことをさらに防止できる。
【００８０】
なお、本実施形態において、より一層放熱を促進させるために放熱フィン部３４，３４に送風するファンを設けることも可能である。
また、図２に示した実施形態と同様に、対向面４６Ａを覆うように処理液２に対する耐反応性および／または耐熱性を有する対向面被覆部４９が設けることも可能である。
【００８１】
以下、本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第７実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第７の実施形態］
図７は、本実施形態における超音波振動子を示す断面図である。
本実施形態において、図４に示す第４実施形態と異なるのは対向面被覆部４９の構成に関する点であり、これ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
振動板４６の対向面４６Ａ側には、図４に示した実施形態と同様に、高熱伝導部３１ａが設けられ、この高熱伝導部３１ａの接液面となる対向面４６Ａには、図７に示すように、この対向面４６Ａを覆うように処理液２に対する耐反応性および／または耐熱性を有する対向面被覆部４９が設けられる。
この対向面被覆部４９は、図２に示した実施形態と同様に、適応される超音波振動を付加したウエット処理に応じてその構成が異なるものとされる。
【００８３】
ここで、ウエット処理としては、洗滌、剥離、現像、ウエットエッチング、メッキ、研磨等の処理を適用することができる。このとき、振動部４６付近に供給する処理液２としては、洗浄処理の場合は、超純水、電解イオン水、オゾン水、水素水、等が用いられ、剥離処理の場合には、希ＮａＯＨ、希ＫＯＨ等無機アルカリや、アミン系剥離液等が用いられ、現像処理の場合には、希ＮａＯＨ、希ＫＯＨ等無機アルカリや、トリメチルアンモニウムハイドライト希釈液等が用いられ、ウエットエッチングの場合には、フッ素酸エッチング液等が用いられ、メッキ処理の場合には、Ｃｕ用、Ａｇ用、Ａｕ用メッキ液等が用いられ、研磨処理の場合には、ＳｉＯ2 スラリー、Ａｌ2Ｏ3スラリー、ダイヤモンドスラリー等が用いられる。
これに対応して、対向面被覆部４９は、石英、高純度アルミナ、サファイヤ、ＰＦＡ、４フッ化エチレン等のフッ素樹脂や、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）高純度ガラス状カーボン等、からなることが可能である。さらに、用いる処理液２によっては、対向面被覆部４９が、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（ＳＵＳ３１６Ｌ等）からなることや、対向面被覆部４９が、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とされることや、対向面被覆部４９が、処理水２がオゾン水とされた場合には電解研磨表面を備えたチタン等とされることができる。
【００８４】
ここで、具体的には、超音波振動子本体４８の超音波振動の周波数が１ＭＨｚに設定された場合に、ダイヤモンドライクカーボンとされた高熱伝導部３１，３１ａの厚み方向寸法が、それぞれ１０μｍ程度に設定され、ジュラルミンとされた振動部４６の厚み寸法Ｔ２が、１３ｍｍ程度に設定され、図４に示すように、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）からなる対向面被覆部４９の超音波振動における波長λに対してλ／２以下として３ｍｍ程度に設定されることができる。
これにより、超音波振動子本体４８から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分を略最小化して、超音波処理を安定化するとともに、振動板４６から伝播する熱量を超音波振動子４６以外の部分に逃がす割合を増大して、超音波振動子４６へ伝播する熱量を低減することができ、超音波振動子本体４８の温度が上昇することを防止して、超音波振動子本体４８が破損してしまうことを防止できる。
【００８５】
本実施形態の超音波振動子４０においては、上述の各実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、対向面被覆部４９が設けられており、この対向面被覆部４９が、処理液２に対する耐反応性および／または耐熱性を有してなることにより、振動部４６の対向面４６Ａに直接処理液２が接触しない上、処理面被覆部４９表面がウエット処理されてしまうことがないため、振動部４６が処理液２および超音波振動により劣化してしまうことを低減し、振動部４６の寿命をより長くすることができ、さらに、振動部４６および処理面被覆部４９の成分が処理液２中に混合して被処理物Ｗの被処理面Ｗ１を汚染してしまうことを防止できる。
【００８６】
以下、本発明に係るウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第８実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第８の実施形態］
図８は、本実施形態におけるウエット処理用ノズルを示す下面図、図９は、図８のVIII−VIII線に沿った断面図である。
図において、符号１は、本実施形態におけるウエット処理用ノズルである。本実施形態の図において、上記の各実施形態の超音波振動子４０における構成要素と略同等の構成要素には同等の符号を付す。
【００８７】
本実施形態の洗浄用ノズル１は、図１，図２に示すように、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に対向する対向面４６Ａを有する連結部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（導入開口部）２１ｂと、排出通路２２が開口している第２の開口部（排出開口部）２２ｂが設けられたものである。このようなノズルは、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。
【００８８】
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、振動部４６と、振動部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。超音波振動子本体４８は、ＰＺＴ等の電歪素子とされ、発振器から超音波周波電気信号を受けて超音波振動を発生する。この超音波振動子本体４８は、エポキシ樹脂を主成分とする超音波振動子接着用等の接着剤により振動板４６に接続されている。
振動板４６を構成する材料としては、高純度ガラス状カーボン、ステンレス鋼、ジュラルミン、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。
【００８９】
また、超音波振動子本体４８は、２０ｋＨｚ〜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部４６内での波長λの長さは、振動部４６がステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）製の場合、約０．６ｍｍ（１０ＭＨｚ）から約３００ｍｍ（２０ｋＨｚ）の範囲となる。
【００９０】
振動部４６は、図８，図９に示すその厚み寸法Ｔ２が、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、その半波長λ／２の整数倍に設定される。具体的には、振動部４６の厚み寸法Ｔが、振動部４６における超音波振動の波長λに対して、
Ｔ２ ＝ ｎλ／２ （ｎ＝１，２，３，４，５，６，７）
に設定される。
ここで、厚み寸法Ｔ２は、λ／２±０．３ｍｍ、３λ／２±０．３ｍｍ、５λ／２±０．３ｍｍ、７λ／２±０．３ｍｍのように、各数値に対して幅を持った範囲内に設定されることができる。これは、温度変化等の条件を考慮したものである。このように厚み寸法Ｔ２を設定することにより、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。
【００９１】
振動部（振動板）４６は、図９に示すように、その全表面に高熱伝導部３１が設けられた構造とされている。つまり、例えばステンレス鋼等からなる振動板４６の超音波振動子本体４８側、振動板４６の対向面４６Ａ側、および、振動板４６の側面側に、それぞれ高熱伝導部３１が設けられている。
ここで、振動板４６の側面とは振動板４６表面において超音波振動子本体４８が接続される主面上側および対向面４６Ａ側とを結ぶ面を意味する。図において、高熱伝導部３１をそれぞれ連続体としているが、これらを別体とすることもできる。
【００９２】
高熱伝導部３１を構成する材質としては、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が適用され、より好ましくは、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が採用される。
例えば、振動板４６の超音波振動子本体４８側および対向面４６Ａ側に設けられた高熱伝導部３１としては、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が適用され、振動板４６の側面側に設けられた高熱伝導部３１としては、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなる高熱伝導体が適用されることもできる。
【００９３】
この高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔ”は、それぞれ図１に示す厚み寸法Ｔと同様に、超音波振動子本体４８から発せられた超音波振動の高熱伝導部３１における半波長λ／２の整数倍、または、波長λの１／１０以下に設定されてなる。これにより、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分をほぼ最小化して、超音波照射処理を安定化することができる。ここで、高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔ”がλ／２の整数倍またはλ／１０倍以下の範囲に設定された場合には、超音波振動を高熱伝導部３１を介して被処理物Ｗに充分効率的に照射することができるが、これに対して、高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔ”が上記の範囲以外に設定された場合には、超音波振動子４０から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分が増大してしまい好ましくない。
具体的には、高熱伝導部３１の厚み寸法Ｔ”はそれぞれ、
Ｔ” ＝ ｎλ／２ （１，２，３〜７）
に設定される。
【００９４】
側面側の高熱伝導部３１の厚み寸法は、超音波振動エネルギーのロスに関しての制限は特になく、熱拡散の観点からは、振動板４６を挟む高熱伝導部３１よりも厚く設定することが望ましい。
【００９５】
振動部４６の接液面となる対向面４６Ａには、図９に示すように、この対向面４６Ａを覆うように処理液２に対する耐反応性および／または耐熱性を有する対向面被覆部４９が設けられる。
この対向面被覆部４９は、適応される超音波振動を付加したウエット処理に応じてその構成が異なるものとされる。
【００９６】
ここで、ウエット処理としては、洗滌、剥離、現像、ウエットエッチング、メッキ、研磨等の処理を適用することができる。このとき、振動部４６付近に供給する処理液２としては、洗浄処理の場合は、超純水、電解イオン水、オゾン水、水素水、等が用いられ、剥離処理の場合には、希ＮａＯＨ、希ＫＯＨ等無機アルカリや、アミン系剥離液等が用いられ、現像処理の場合には、希ＮａＯＨ、希ＫＯＨ等無機アルカリや、トリメチルアンモニウムハイドライト希釈液等が用いられ、ウエットエッチングの場合には、フッ素酸エッチング液等が用いられ、メッキ処理の場合には、Ｃｕ用、Ａｇ用、Ａｕ用メッキ液等が用いられ、研磨処理の場合には、ＳｉＯ2 スラリー、Ａｌ2Ｏ3スラリー、ダイヤモンドスラリー等が用いられる。
これに対応して、対向面被覆部４９は、石英、高純度アルミナ、サファイヤ、ＰＦＡ、４フッ化エチレン等のフッ素樹脂や、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）高純度ガラス状カーボン等、からなることが可能である。さらに、用いる処理液２によっては、対向面被覆部４９が、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（ＳＵＳ３１６Ｌ等）からなることや、対向面被覆部４９が、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とされることや、対向面被覆部４９が、処理水２がオゾン水とされた場合には電解研磨表面を備えたチタン等とされることができる。
【００９７】
本実施形態の対向面被覆部４９の厚み寸法Ｔ１は、図９に示すように、対向面被覆部４９の超音波振動における波長λに対してλ／１０以下またはλ／２に設定されてなることにより、超音波振動子本体４８から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分を略最小化して、ウエット処理を安定化することができる。
具体的には、超音波振動における周波数が１ＭＨｚに設定されるとともに、対向面被覆部４９がステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）とされた場合には、その半波長λ／２は３ｍｍ程度として設定することができ、これにより振動板４６から伝播する熱量を超音波振動子４６以外の部分に逃がす割合を増大して、超音波振動子４６へ伝播する熱量を低減することができ、超音波振動子本体４８の温度が上昇することを防止して、超音波振動子本体４８が破損してしまうことを防止できる。
【００９８】
対向面被覆部４９の厚み寸法Ｔ１が対向面被覆部４９の超音波振動における波長λに対して、λ／１０より大きくλ／２未満の範囲およびλ／２より大きい範囲に設定された場合には、超音波振動子本体４８から被処理物Ｗに照射される振動エネルギーのロス分が増大してしまい好ましくない。
【００９９】
ここで、対向面被覆部４９の厚み寸法Ｔ１に対する、λ／２０以下、λ／２倍という数値は、振動部４６および対向面被覆部４９の温度状態や、付与される超音波振動の周波数に依って最も効率のいい状態を選択できるよう定義幅を有するものとされ、厳密にλ／２０や、λ／２倍の値とは限らない。
具体的には、超音波振動子本体４８から発せられた超音波振動の対向面被覆部４９内での波長をλとしたときに、λ／１０以下という数値範囲は、λ／１２０〜λ／１０の範囲以下であることが好ましく、より好ましくは、λ／１２０〜λ／６０の範囲以下とされるものである。また、λ／２という数値は、具体的には、λ／２±０．５ｍｍの範囲とされていることが好ましく、より好ましくはλ／２±０．０５ｍｍの範囲、さらにいは、λ／２±０．０１ｍｍの範囲内とされることができる。このように対向面被覆部４９の厚みを設定することにより、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るので、このような優れた特性を有する超音波振動子４０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。
【０１００】
また、排出通路２２側には、圧力制御部（図示略）が設けられ、この圧力制御部（処理液回収手段）は、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。
【０１０１】
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の厚み寸法Ｔが上記の様に設定されているので、伝播した超音波振動が、振動板４６の主面と反対側の対向面４６Ａ（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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
本実施形態の洗浄用ノズル１では、上記の各実施形体と同様の効果を奏するとともに、振動部（振動板）４６の厚み寸法が、振動部４６の超音波振動における半波長λ／２の整数倍に設定されてなる。つまり、振動部全体の厚み寸法が、
さらに、このように振動部４６全体の厚み寸法が、振動部４６の超音波振動における半波長λ／２の略５倍に設定されてなることにより、超音波振動子本体４８を安定した駆動と、かつ、処理領域３５からウエット処理液２がなくなっても、超音波振動子本体４８における破損可能性の低減とを最適にできる。
【０１０４】
同時に、高熱伝導部３１が設けられてなることにより、気泡が巻き込まれて処理液２が無い領域が存在した際、上記気泡の領域において被処理基板Ｗから反射した超音波により振動板４６で熱が発生した場合に、振動部４６から超音波振動子本体４８へ伝播する熱を低減し、超音波振動子本体４８の温度が上昇することを防止して、超音波振動子本体４８が破損してしまうことを防止できるとともに、振動板４６と超音波振動子本体４８との接続部分が破損してしまい動作不良を起こすことを防止することができる。
【０１０５】
さらに、対向面被覆部４９が設けられており、この対向面被覆部４９が、処理液２に対する耐反応性および／または耐熱性を有してなることにより、振動部４６の対向面４６Ａに直接処理液２が接触しない上、処理面被覆部４９表面がウエット処理されてしまうことがないため、振動部４６が処理液２および超音波振動により劣化してしまうことを低減し、振動部４６の寿命をより長くすることができ、さらに、振動部４６および処理面被覆部４９の成分が処理液２中に混合して被処理物Ｗの被処理面Ｗ１を汚染してしまうことを防止できる。同時に、ウエット処理をおこなった場合に、振動部４６の対向面４６Ａと被処理物Ｗの被処理面Ｗ１との間の処理領域３５において、気泡が巻き込まれて処理液２が無い領域が存在して振動部４６が発熱した際、たとえ処理液２に接している振動部４６が温度上昇しても、対向面被覆部４９が耐反応性および／または耐熱性を有するため、振動部４６が破損することを防止できる。
【０１０６】
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１０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が設けられておらず、それ以外は先に述べた洗浄用ノズル１と同様の構成である。
【０１０７】
なお、本実施形態のウエット処理用ノズル１は上記各実施形態における超音波振動子４０を適応することができる。また、被処理基板Ｗの下側にも洗浄用ノズル１を設けてもよい。
【０１０８】
以下、本発明に係るウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第９実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第９の実施形態］
図１１は、本実施形態における超音波振動子、ウエット処理用ノズルを示す断面図である。
本実施形態において、図１０に示す第８実施形態と異なるのは冷却管５０の構成に関する点であり、これ以外の対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１０９】
振動部４６には、図１１に示すように、この振動部４６を冷却するための冷却手段として、連結部２３における導入通路２１側および排出通路２２側の両側面に、それぞれ冷却管（冷却体）５０，５０が設けられている。
【０１１０】
この冷却管５０，５０は、振動部４６または導入通路２１，排出通路２２等と略同等の材質からなるものとされ、振動部４６側面に対向面４６Ａと平行状態、つまり、図１１の紙面と略垂直方向に延在しており、この方向における振動部４６の長さ寸法とほぼ等しい長さ寸法に設定されている。冷却管５０はその流路方向と直行する方向の断面形状が略半円形の半割円筒である冷却体５０，５０とされ、この冷却体５０，５０の開口した部分が、振動部４６の側面の高熱伝導部３１表面によって覆われるように密閉接続されている。冷却管５０の両端は、冷却配管５０ａを介してそれぞれ排出口２２ａおよび図示しない減圧ポンプに接続され、これら、排出管２２と冷却管５０と減圧ポンプとは、処理領域３５から排出液（処理液）２を吸引して排出するため処理液回収手段を構成している。
【０１１１】
本実施形態のウエット処理用ノズル１において、処理液導入手段から導入開口部２１ｂを介して被処理基板Ｗ上の処理領域３５に供給された洗浄液２は、排出開口部２２ｂから排出通路２２を通り、排出口２２ａから振動部４６の両サイドに位置する冷却管５０，５０内部を経て、減圧ポンプにより、排出される。つまり、冷却手段が、振動部４６の外側に位置する冷却管５０に冷却液としての排出液（処理液）２を流通する。
【０１１２】
これにより、本実施形態のウエット処理用ノズル１においては、上記の各実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、さらに、振動部４６における高熱伝導部３１を冷却液２により冷却することが可能となるため、振動部４６の温度上昇を防止することができ、処理領域３５に処理液２が無い部分ができたとしても、振動部４６を冷却液２により冷却することが可能となるため、振動部４６の温度上昇をより確実に防止することができ、超音波振動子本体４８と振動部４６との接続部分および、超音波振動子本体４８の温度上昇を防止して、超音波振動子４０における破損可能性を低減することが可能である。
【０１１３】
また、排出液２を冷却液とすることにより、振動部４６の冷却用として冷却液供給排出手段を特設する必要がなく、処理液導入排出手段によって冷却液を供給排出して冷却管５０，５０内部に流通させることで振動部４６の冷却をおこなうことができるため、ウエット処理用ノズル１としての製造コストおよびランニングコストの低減を図ることができる。さらに、排出液２を冷却液としているため、振動部４６の温度状態に依存することなく処理液２を供給して、かつ、振動部４６の冷却をおこなうことができる。
【０１１４】
なお、本実施形態では冷却体５０が接続される振動部４６の側面を略平面としているが、振動部４６および／または振動部４６側面の高熱伝導部３１に冷却体５０に対応した冷却溝（溝部）を設けて、この冷却溝冷却管５０で覆い、冷却液２の流通する冷却通路としての断面積を増大して、冷却液の流量を増加可能とするとともに、振動部４６に対して冷却液２が接触する面積を増大して、さらに冷却効率を向上することもできる。
【０１１５】
また、本実施形態においては、冷却管５０，５０の内表面、振動部４６側面の高熱伝導部３１表面のように、冷却液としての処理液２に接触する部分に関しては、対向面被服部４９と同質の表面コーティング、表面改質等をおこなうことも可能である。また、例客体５０および冷却溝５０Ａの内部に冷却管として対向面被服部４９と同質の冷却内管を設けることもできる。これらの場合、冷却管５０，５０の内表面、振動部４６側面の高熱伝導部３１表面等が、処理液２により劣化してしまうことをさらに低減し、振動部４６の寿命をより長くすることができる。
【０１１６】
なお、冷却管５０を振動部４６側面以外の部分、例えば超音波振動子本体４８の接続されている主面上に位置するように設けることや、振動部４６側面の高熱伝導部３１表面に溝部を設けるのではなく、振動部４６内部および／または高熱伝導部３１内部に冷却液の流通する冷却孔を設けることもできる。このように冷却孔を設けた場合、冷却液と振動部４６との接触面積がさらに増大して、よりいっそうの冷却効果を得ることが可能になる。
【０１１７】
以下、本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第１０実施形態を、図面に基づいて説明する。
［第１０の実施形態］
本実施形態は、上記のいずれかの実施形態のウエット処理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１２は、本実施形態におけるウエット処理装置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。
【０１１８】
図に示すように、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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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〜図１１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〜図１１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１２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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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、上記本実施形態のウエット処理用ノズル（洗浄用ノズル）の利点を有したまま基板Ｗの被洗浄面全域をウエット処理（洗浄）することができる。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
【発明の効果】
本発明の超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置によれば、前記被処理物の被処理面に対向する対向面を有する振動部と、該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、が備えられてなり、前記振動部が、高熱伝導体からなる高熱伝導部を有することにより、振動部の温度が上昇した場合にも、高熱伝導部の熱伝導率を大きく設定して熱を外部に逃がすことができるので、振動部からこの振動部と超音波振動子本体との接続部分および超音波振動子本体に伝播する熱を低減し、超音波振動子本体の温度が上昇することを防止して、超音波振動子本体が破損してしまうことを防止できるという効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第２実施形態を示す断面図である。
【図３】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第３実施形態を示す断面図である。
【図４】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第４実施形態を示す断面図である。
【図５】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第５実施形態を示す断面図である。
【図６】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第６実施形態を示す断面図である。
【図７】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第７実施形態を示す断面図である。
【図８】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第８実施形態を示す平面図である。
【図９】 図８のIX−IX線に沿った断面図である。
【図１０】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図１１】 本発明に係る超音波振動子、ウエット処理用ノズルおよびウエット処理装置の第９実施形態を示す断面図である。
【図１２】 本発明のウエット処理装置における第１０実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図１３】 従来のウエット処理用ノズルの断面図である。
【符号の説明】
１・・・洗浄用ノズル（ウエット処理用ノズル）
２・・・処理液（排出液、冷却液）
２１・・・導入通路（処理液導入管）
２１ａ・・・導入口
２１ｂ・・・第１の開口部（導入開口部）
２２・・・排出管（排出管）
２２ａ・・・排出口
２２ｂ・・・第２の開口部（排出開口部）
２３・・・連結部
３１，３１ａ，３１ｂ・・・高熱伝導部
３５・・・処理領域
４０・・・超音波振動子部分
４６・・・振動板（振動部）
４６Ａ・・・対向面
４８・・・超音波振動子
４９・・・対向面被覆部
５０・・・冷却管（冷却体）
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）
Ｗ１・・・被処理面
Ｔ，Ｔ’，Ｔ”，Ｔ１，Ｔ２・・・厚み寸法
Ｈ…距離（対向面４６Ａ被処理基板Ｗ間）
Claims (14)
- 処理液を介して被処理物の被処理面に対向する対向面を有する振動部と、該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、が備えられてなり、
前記振動部が、前記対向面の処理液の充填されていない部分の熱を内部で移動させる高熱伝導体からなる高熱伝導部を有し、
前記高熱伝導部が、少なくとも前記振動部の前記超音波振動子本体との接合面に設けられてなり、
前記高熱伝導部の厚み寸法が、前記振動部の前記超音波振動における半波長の１／５以下に設定されてなることを特徴とするウエット処理用ノズル用の超音波振動子。 - 前記高熱伝導部において、熱伝導率が１００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなることを特徴とする請求項１記載のウエット処理用ノズル用の超音波振動子。
- 前記高熱伝導部において、熱伝導率が３０００Ｗｍ-1Ｋ-1以上の範囲に設定されてなることを特徴とする請求項２記載のウエット処理用ノズル用の超音波振動子。
- 前記被処理面と前記対向面との間隔が８ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のウエット処理用ノズル用の超音波振動子。
- 前記振動部には、前記対向面を覆う対向面被覆部が設けられてなることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載のウエット処理用ノズル用の超音波振動子。
- 前記対向面被覆部は、前記被処理物に対向する表面が前記処理液に対する耐反応性および／または耐熱性を有するよう構成されてなることを特徴とする請求項５記載のウエット処理用ノズル用の超音波振動子。
- 前記対向面被覆部の厚み寸法が、該対向面被覆部の超音波振動における半波長の１／１０倍以下に設定されてなることを特徴とする請求項５または６のいずれか記載のウエット処理用ノズル用の超音波振動子。
- 前記振動部には、該振動部を冷却する冷却手段が設けられてなることを特徴とする請求項１から７のいずれか記載のウエット処理用ノズル用の超音波振動子。
- 前記冷却手段が、前記振動部の内側および／または外側に位置する冷却管に冷却流体を流通する構成とされてなることを特徴とする請求項８記載のウエット処理用ノズル用の超音波振動子。
- 前記冷却手段が、前記高熱伝導体に接続される放熱部とされてなることを特徴とする請求項９記載のウエット処理用ノズル用の超音波振動子。
- 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の被処理面に向けて供給する導入開口部と、前記ウエット処理後の前記処理液の排出液を前記被処理面から排出する排出開口部とを具備するウエット処理用ノズルであって、
前記導入開口部と前記排出開口部との間に前記請求項１から１０のいずれか記載の超音波振動子が備えられてなることを特徴とするウエット処理用ノズル。 - 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の被処理面に向けて供給する導入開口部と、前記ウエット処理後の前記処理液の排出液を前記被処理面から排出する排出開口部とを具備するウエット処理用ノズルであって、
前記導入開口部と前記排出開口部との間に前記請求項１０記載の超音波振動子が備えられており、
前記冷却流体が、前記処理液とされてなることを特徴とする請求項１１記載のウエット処理用ノズル。 - 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の被処理面に向けて供給する導入開口部と、前記ウエット処理後の前記処理液の排出液を前記被処理面から排出する排出開口部とを具備するウエット処理用ノズルであって、
前記導入開口部と前記排出開口部との間に前記請求項１０記載の超音波振動子が備えられており、
前記冷却流体が、前記排出液とされてなることを特徴とする請求項１２記載のウエット処理用ノズル。 - 請求項１１から１３いずれか記載のウエット処理用ノズルと、
前記導入開口部と前記被処理物の被処理面との間に処理液を導入するための処理液導入手段と、
前記排出開口部と前記被処理物の被処理面との間から処理液を吸引して排出するため処理液回収手段と、
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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