JP5651744B1 - 超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被洗浄物の端面に照射した超音波伝播水の被洗浄物からの跳ね返り等による再汚染を防止し、被洗浄物の端面を効率良く洗浄することが可能な基板端面の超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法を提供すること。【解決手段】スポットシャワーに連設して超音波伝播水を基板に対し伝達・照射する超音波伝達管を有し、超音波伝達管は、基板上に位置しないように設置し、基板の表面が水平状態となるように基板を保持して回転可能な回転保持部により基板を回転しつつ、空間に配された基板の外周を成す端面に対し、当該端面の接線方向から超音波伝播水を超音波伝達管から照射するようにする。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェハ基板、ガラス基板、磁気ディスク用基板等の円板状の被洗浄物に対して、その端面を超音波伝播水で洗浄する超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法に関する。

従来、半導体ウェハ等の基板の洗浄は、洗浄液を蓄えた洗浄槽に被洗浄物を浸漬して、洗浄槽の底部に設けられた超音波振動子を振動させて洗浄が行われている。また、サイズの大きい被洗浄物では洗浄槽に浸漬できないため、これらの被洗浄物に対して、ハンディ型の超音波洗浄ツールが用いられている。ハンディ型の超音波洗浄ツールは、被洗浄物の特性、材質等により、例えば、半導体ウェハ基板では、ゴミの再付着を防止するために使用されている。

また、半導体ウェハ基板、ガラス基板等の円板の形状を有する基板は、研磨、エッヂング等の工程後に洗浄が必要となる。半導体ウェハ等の基板の洗浄は、研磨等により基板の端面に付着したダストを除去するようにする。これは、基板のハンドリング時に基板の端面をチャックしたり、基板のカセットへの収納時に、基板の端面に付着したダストにより基板表面の汚染を防止するためである。

特許文献１には、円板状ガラス基板をその主表面が鉛直となるようにしつつ回転させ、その回転するガラス基板の外周端面に、超音波を照射された洗浄液Ｗを流下させるガラス基板の洗浄方法が開示されている。特許文献１の図１、図２によれば、垂直の方向に平行に離隔させて鉛直に保持された複数のガラス基板の外周端面に、超音波を照射された洗浄液Ｗを鉛直の方向に流下させるようにする。すなわちガラス基板の外周端面外から洗浄液Ｗをガラス基板の中心に向けて流下させて、ガラス基板の外周端面を洗浄するものである。

特許第４５８６６６０号公報

半導体ウェハ基板、ガラス基板等の円板の形状を有する基板は、基板の端面に付着したダストによる基板表面の汚染を防止するために、基板の端面に付着したダストを除去する洗浄を行う。洗浄は、スポットシャワーのノズル等により超音波を印加した洗浄液を被洗浄物に噴射して行われる。尚、スポットシャワー等で空間に照射する、超音波を印加した洗浄液を超音波伝播水と記す。

しかしながら、超音波伝播水を被洗浄物に噴射して行う洗浄では、安定した超音波の伝播距離は周波数９５０ｋＨｚで３０ｍｍ程度である。それ以上の距離では洗浄液にキャピラリー波が発生して、霧状になるため、超音波の伝播媒質である洗浄液が少なくなり、音波の伝播が弱くなる。このため、安定した洗浄を行うために、被洗浄物にスポットシャワーのノズル等を近づける必要がある。

図８は、従来の基板端面の洗浄における、円板状の基板とスポットシャワーとの位置関係を示す平面図である。図８に示すように、円板状の被洗浄物（基板）３０の端面３０ａを洗浄する際、スポットシャワー５は、１点鎖線で示す被洗浄物（基板）３０の中心線の延長上の位置に配置される。スポットシャワー５からの超音波伝播水１３は、被洗浄物（基板）３０の端面３０ａの接線方向に対してほぼ垂直に照射される。しかしながら、図８に示す超音波伝播水の最大伝播距離ｄｍａｘは３０ｍｍ程度であるため、スポットシャワー５を設置する位置が限定される。

また、図８に示す従来の洗浄における超音波伝播水１３が、被洗浄物（基板）３０の端面３０ａの接線方向に対してほぼ垂直に照射されることにより、被洗浄物（基板）３０の端面３０ａの汚れが被洗浄物（基板）３０の表面３０ｂに転写して、被洗浄物（基板）３０の表面３０ｂ及び裏面の汚れが増大する恐れがある。

一方、特許文献１に開示された洗浄方法では、洗浄液が基板の外周端面に垂直に照射されるため、基板の外周からの汚れが、洗浄液と共に基板表面を流れ、基板表面に汚れが付着する恐れがある。

更に、基板等の被洗浄物に超音波洗浄ツールとしてのスポットシャワーを被洗浄物の上部等の近接した位置に配置すると、被洗浄物に照射した超音波伝播水が被洗浄物から跳ね返り、跳ね返った洗浄液がスポットシャワーに付着する。洗浄後の被洗浄物にスポットシャワーに付着した汚れを含んだ水が垂れることにより、被洗浄物に再汚染が生じることがある。

そこで本発明は、被洗浄物の端面に照射した超音波伝播水の被洗浄物からの跳ね返り等による再汚染を防止し、被洗浄物の端面を効率良く洗浄することが可能な基板端面の超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明の超音波洗浄装置は、被洗浄物としての基板の外周の端面を洗浄する超音波洗浄装置であって、前記基板は、円板形状を成して、基板上にパターン領域を有し、前記超音波洗浄装置は、前記基板の表面が水平状態となるように前記基板を保持して回転可能な回転保持部を有し、前記回転保持部により前記基板を回転しつつ、空間に配された前記基板の外周を成す端面の接点に対し、超音波を印加した洗浄液である超音波伝播水を照射するように超音波伝達管の先端部を配置し、前記超音波伝達管の先端部からの前記超音波伝播水の照射方向を、前記超音波伝達管の先端部が、前記超音波伝播水の照射位置における接線に対して基板側に位置し、パターン領域の外周の垂直方向に仮想した面を通り、基板の端面の前記照射位置を通る直線が前記接線に対して成す内側の限界角度と、前記超音波伝達管の先端部が、超音波伝達管の先端部が前記接線に対して基板とは離れて位置し、基板の端面の前記照射位置を通り、パターン領域の外周の垂直方向に仮想した面を通る直線が前記接線に対して成す外側の限界角度との範囲内に設定したことを特徴とする。

また、本発明の超音波洗浄装置の前記超音波伝達管は、超音波伝播水をシャワー状に噴出する流出型のスポットシャワーに連設して超音波伝播水を前記基板に対し伝達・照射するものであり、当該超音波伝達管は、側面視において、水平状態に保持された前記基板の表面との成す照射角度が、０度以上９０度以内となるように前記基板より高い位置に設けられていることを特徴とする。

また、本発明の超音波洗浄装置の前記超音波伝達管は、前記基板上に位置しないように設置するようにしたことを特徴とする。

また、本発明の超音波洗浄装置の前記超音波伝達管は、フレキシブル材料から成り、自在にその先端の位置、照射角度を設定できるようにしたことを特徴とする。

また、本発明の超音波洗浄装置の前記回転保持部は、前記基板の端面に照射される超音波伝播水の照射方向と同一方向又は反対方向となるように前記基板を回転するようにしたこと特徴とする。

また、前記基板は、基板上に円形のパターン領域を有し、基板の外径をＤａ、基板のパターン領域の外径をＤｂとし、本発明の超音波洗浄装置は、平面視において、基板の外周を成す端面の接点における接線を基準に、端面の前記接点における前記接線と成す超音波伝播水の照射角度が、（Ｄｂ／Ｄａ）のアークコサインから算出される角度未満となるように超音波伝播水を照射するようにしたことを特徴とする。

また、本発明の超音波洗浄方法は、被洗浄物としての基板の外周の端面を洗浄する超音波洗浄方法であって、前記基板は、円板形状を成して、基板上にパターン領域を有し、
前記基板の表面を水平状態に保持して前記基板を回転させながら、空間に配された前記基板の外周を成す端面の接点に対し、超音波を印加した洗浄液である超音波伝播水を超音波伝達管の先端部から照射するものであり、前記超音波伝達管の先端部から照射する前記超音波伝播水の照射方向を、前記超音波伝達管の先端部が、前記超音波伝播水の照射位置における接線に対して基板側に位置し、パターン領域の外周の垂直方向に仮想した面を通り、基板の端面の前記照射位置を通る直線が前記接線に対して成す内側の限界角度と、前記超音波伝達管の先端部が、超音波伝達管の先端部が前記接線に対して基板とは離れて位置し、基板の端面の前記照射位置を通り、パターン領域の外周の垂直方向に仮想した面を通る直線が前記接線に対して成す外側の限界角度との範囲内に設定することにより、基板の端面を前記超音波伝播水で洗浄することを特徴とする。

本発明による超音波洗浄装置によれば、基板端面の接線方向から超音波伝播水を照射することにより、汚染された洗浄液を基板の表面及び裏面に再付着させることなく基板外に排出することができる。これにより、洗浄汚染水による再汚染を防ぐことができるため、洗浄性が向上する。

また、基板端面の接線方向から超音波伝播水を照射することにより、ゴミ、汚れを除去するための剥離強度（せん断応力ともいう）を向上させることができる。更に、洗浄液の照射方向と反対方向に基板を回転させることにより、より剥離強度を増大させることができ、洗浄効果が高い。

また、洗浄液を照射するノズルが、被洗浄物上に位置しないように設置したことにより、ノズルからの汚れを含んだ洗浄液の水滴が基板表面に落下することがないため、基板の汚染を防止することができる。

また、超音波洗浄ツールとしてのスポットシャワーに超音波伝播水を誘導する超音波伝達管を使用することにより、超音波伝播水を基板端面の所定の位置に照射することができる。

更に、自在に変形可能な超音波伝達管を用いることで、スポットシャワーを自由に配置することができるため、超音波洗浄装置の構成における自由度が広がる。

また、スポットシャワーに超音波伝達管を用いることにより、スポットシャワーを遠く配置することができるため、汚染された洗浄液がスポットシャワーの筐体に付着することを防ぐことができる。

被洗浄物としての基板の端面を洗浄する超音波洗浄装置の概要を示す平面図であり、超音波伝達管の先端部と被洗浄物の表面との設置角度が約０度となるように配置したものである。 図１に示す超音波洗浄装置の断面を含む側面図である。 被洗浄物としての基板の端面を洗浄する超音波洗浄装置の概要を示す平面図であり、超音波伝達管の先端部と被洗浄物の表面との設置角度が約３５度となるように配置したものである。 図３に示す超音波洗浄装置の断面を含む側面図である。 半導体ウェハ基板の外径、パターン領域の外径及び洗浄液の照射角度を示す図であり、（ａ）は、半導体ウェハ基板の外径が３００ｍｍ、パターン領域の外径が２９４ｍｍであり、（ｂ）は、半導体ウェハ基板の外径が３００ｍｍ、パターン領域の外径が２８０ｍｍのものを示す。 （ａ）は、洗浄前のシリカ粒子が付着したガラス基板の端面の状態を示す図、（ｂ）は、洗浄後のガラス基板の端面の状態を示す図である。 （ａ）は洗浄前の被洗浄物としてのガラス表面の状態、（ｂ）は、図８に示す基板の中心に向かって基板の端面に垂直に超音波伝播水を照射して洗浄した後のガラス表面の状態、（ｃ）は、図１に示す基板の端面の接線方向から超音波伝播水を照射して洗浄した後のガラス表面の状態をそれぞれ示す図である。 従来の基板端面の洗浄における、円板状の基板とスポットシャワーとの位置関係を示す平面図である。

以下、図面を参照して、本発明による超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法を実施するための形態について説明する。尚、本発明に係る超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法は、被洗浄物の外周を成す端面に対し、端面の接線方向から超音波伝播水を照射するようにして、被洗浄物の端面に照射した超音波伝播水の被洗浄物からの跳ね返り等による再汚染を防止し、被洗浄物の端面を効率良く洗浄することができるようにしたものである。

［超音波洗浄装置の構成］
図１は、被洗浄物としての基板の端面を洗浄する超音波洗浄装置の概要を示す平面図で、あり、超音波伝達管の先端部と被洗浄物の表面との設置角度が約０度となるように配置したものである。図２は、図１に示す超音波洗浄装置の断面を含む側面図である。図１、図２に示すように、超音波洗浄装置１は、被洗浄物３０に超音波伝播水１３を照射する超音波洗浄ツールとしてのスポットシャワー５と、筐体１５内に設けられた被洗浄物３０を載置して保持する保持部２０と、被洗浄物３０を保持した保持部２０を回転させる回転部２１とを有している。

図２に示すように、超音波洗浄ツールは洗浄液を超音波とともにシャワー状に噴出するスポットシャワー５であり、スポットシャワー５は、略円筒状のケース（筐体）６を有しており、ケース６の先端部にはノズル７が取り付けられている。尚、スポットシャワー５に関しては、特許第４７０５５０９号公報に開示されており、このため詳細な説明は省略する。
スポットシャワー５のケース６内には、超音波振動子（図示せず）が配置されており、ケース６の側面には洗浄液を供給するための洗浄液供給口８ａが形成されている。また、図２に示すように、ノズル７に連接して超音波伝達管１２が配置されている。超音波伝達管１２の先端部１２ａは開放されており、先端部１２ａから超音波伝播水１３が被洗浄物３０に対し噴出、照射される。

ノズル７に連接した超音波伝達管１２は、高純度石英、高純度ＳｉＣ、高純度Ａｌやステンレス材が知られており、これらの材料で形成することが望ましい。これらの材料は、所定の形状に加工することができるため、所望の位置に設置することができる。更に、超音波伝達管１２を成形がフレキシブルな材質であり、かつ、高剛性材料であるセラミックス、カーボングラファイト、高純度ＳｉＣ等で構成することにより、使用時に自在に変形させることができるため、スポットシャワー５を自由に配置することが可能となり、超音波洗浄装置１の構成における自由度が広がる。

ケース６の洗浄液供給口８ａから供給された洗浄液は、ノズル７の側面に形成された整流機構（図示せず）により整流されて均一水流となり、ノズル７の出口から均一の水流柱となって噴出する。これにより、ノズル７に連接した超音波伝達管１２から超音波伝播水１３が被洗浄物３０に対し噴出、照射される。

給液管８は、ケース６の側面に設けられた洗浄液供給口８ａと結合してタンク等に貯留されている洗浄液を供給するものである。給液管８を介してタンク等から設定された単位時間当たりの流量がスポットシャワー５に供給される。

電力供給用コネクタ９は、超音波振動子を振動させるための高周波電力を供給するためのものであり、コネクタのケーブルは、超音波発振器（図示せず）と接続されている。超音波発振器は、周波数が４５０ｋＨｚ、９５０ｋＨｚ等の高周波で、設定されたパワーを有する高周波電力を超音波振動子に供給する。

被洗浄物３０は、円板状の形状を成し、外周の端面の洗浄が必要な基板であり、例えば、半導体ウェハ基板、ガラス基板、磁気ディスク用基板等である。

図２に示すように、保持部２０は被洗浄物３０を載置して保持するものであり、例えば、半導体ウェハ基板等の表面（パターンが形成される面）が上となるように載置し、半導体ウェハ基板等の裏面を吸着等で保持する。このとき、半導体ウェハ基板の外周端面及びその近傍エリアは、保持部２０で保持されることなく空間に位置している。
回転部２１は、保持部２０を回転させるものであり、水平面に対して回転軸２２が垂直と成るように設けられており、回転軸２２の先端に保持部２０の中心が固定されている。回転部２１はモータ２５によって駆動され、所定の回転数で回転するようになっている。
図２に示すように、超音波洗浄装置１は、被洗浄物３０の表面が水平状態となるように保持部２０によって保持され、保持部２０で保持された被洗浄物３０は、回転部２１によって水平状態を維持して回転するようになっている。
［超音波伝達管の位置］
次に、被洗浄物の端面を洗浄するための、被洗浄物に対するスポットシャワーの超音波伝達管の位置について図１乃至図４を用いて説明する。図３は、被洗浄物としての基板の端面を洗浄する超音波洗浄装置の概要を示す平面図であり、超音波伝達管の先端部と被洗浄物の表面との設置角度が約３５度となるように配置したものである。図４は、図３に示す超音波洗浄装置の断面を含む側面図である。尚、図３、図４に示す超音波洗浄装置の構成は、図１、図２に示す超音波洗浄装置の構成と同一であり、このため同一符号を用いて説明は省略する。

図１乃至図４に示すように、被洗浄物３０の表面が水平状態となるように保持部２０によって保持されている。スポットシャワー５及び超音波伝達管１２は、被洗浄物３０の外周外に配置されており、超音波伝達管１２の先端部１２ａと被洗浄物３０の表面との設置角度は０度（水平状態）以上で９０度以内となるように配置されている。また、図３に示すように、スポットシャワー５は、筐体１５外に設置することも可能である。

図１及び図２に示すように、設置角度が０度のときには、超音波伝達管１２の先端部１２ａは、被洗浄物３０と平行を成し、超音波伝達管１２の先端部１２ａからの超音波伝播水１３は、水平に照射される。また、設置角度が９０度のときには、超音波伝達管１２の先端部１２ａは、被洗浄物３０と垂直をなし、超音波伝達管１２の先端部１２ａからの超音波伝播水１３は、垂直に照射される。

このように設置角度が０度のときには、超音波伝達管１２の先端部１２ａから超音波伝播水１３が、被洗浄物３０の外周に接するように、即ち、端面の接線方向となるように、照射される。

図３及び図４に示す超音波洗浄装置は、超音波伝達管１２の先端部１２ａと被洗浄物３０の表面３０ｂとの設置角度が約３５度となるように配置されたものである。図４に示すように、被洗浄物３０の端面３０ａでの位置Ｐ１における接線を位置Ｐ１を中心に設置角度分、即ち約３５度回転した線上に超音波伝達管１２の先端部１２ａが設置されている。

また、図１、図３に示すように、スポットシャワー５及び超音波伝達管１２は、被洗浄物３０の表面全体からの垂直に伸びた空間内に位置しないように、設置されている。これにより、スポットシャワー５又は超音波伝達管１２からの汚れを含んだ洗浄液の水滴が被洗浄物の表面に落下することがないため、被洗浄物の汚染を防止することができる。

［超音波伝播水の照射角度］
被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０は、表面に多数のＩＣチップを形成する回路等のパターンを有している。被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０上のパターンを形成する領域は、被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０の外径よりも小さい径であり、同心円状に形成されている。これにより、被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０の外周から中心方向へ数ミリメートルから数十ミリメートル内部のリング状の面は、パターンが形成されていない領域である。被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０の端面の洗浄は、被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０上に形成されたパターンの領域に超音波伝播水が直接照射されないようにする必要がある。

次に、表面にパターンを有する被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０等における超音波伝播水の照射角度について図５を用いて説明する。図５は、被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０の外径、パターン領域の外径及び超音波伝播水の照射角度を示す図であり、図５（ａ）は、被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０の外径が３００ｍｍ、パターン領域の外径が２９４ｍｍであり、図５（ｂ）は、被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０の外径が３００ｍｍ、パターン領域の外径が２８０ｍｍのものを示す。

図５（ａ）に示すように、例えば、被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０の外径（直径）Ｄａが３００ｍｍ、パターン領域の外径Ｄｂが２９４ｍｍのときには、平面視での被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０の端面の超音波伝播水の照射位置Ｐ２における接線Ｌ１に対して、超音波伝播水の照射角度を以下に示す限界角度未満にすることにより、パターン領域内に超音波伝播水が直接照射されない。

超音波伝播水の照射角度θ１は、内側の限界角度、即ち、超音波伝達管１２の先端部１２ａが、接線Ｌ１に対して被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０側に位置し、パターン領域の外周の垂直方向に仮想した面を通り、被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０の端面３０ａの照射位置Ｐ２を通る直線ｍ１が接線Ｌ１に対して成す角度は、１１．４８度である。

一方、外側の限界角度、即ち、超音波伝達管１２の先端部１２ａが、接線Ｌ１に対して被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０とは離れて位置し、被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０の端面３０ａの照射位置Ｐ２を通り、パターン領域の外周の垂直方向に仮想した面を通る直線ｎ１が接線Ｌ１に対して成す角度は、１１．４８度である。このように、超音波伝播水の照射角度θ１を被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０の外周を成す端面の接点における接線を基準に、１１．４８度未満となるようにすることにより、パターン領域内に超音波伝播水が直接照射されることがない。また、図５（ｂ）に示すように、被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０の外径（直径）が３００ｍｍ、パターン領域の外径が２８０ｍｍのときには、平面視での被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０の外径の超音波伝播水の照射位置Ｐ３における接線Ｌ２に対して、超音波伝播水の照射角度を以下に示す限界角度未満にすることにより、パターン領域内に超音波伝播水が直接照射されない。

超音波伝播水の照射角度θ２は、内側の限界角度、即ち、超音波伝達管１２の先端部１２ａが、接線Ｌ２に対して被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０側に位置し、パターン領域の外周の垂直方向に仮想した面を通り、被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０の端面３０ａの照射位置Ｐ３を通る直線ｍ２が接線Ｌ２に対して成す角度は、２１．０４度である。
一方、外側の限界角度、即ち、超音波伝達管１２の先端部１２ａが、接線Ｌ２に対して被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０とは離れて位置し、被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０の端面３０ａの照射位置Ｐ３を通り、パターン領域の外周の垂直方向に仮想した面を通る直線ｎ２が接線Ｌ２に対して成す角度は、２１．０４度である。このように、超音波伝播水の照射角度θ２を被洗浄物（半導体ウェハ基板）３０の外周を成す端面の接点における接線を基準に、２１．０４度未満となるようにすることにより、パターン領域内に超音波伝播水が直接照射されることがない。
以上述べたように、被洗浄物としての基板は、基板上に円形のパターン領域を有し、基板の外径をＤａ、基板のパターン領域の外径をＤｂとすると、平面視において、基板の外周を成す端面の接点における接線を基準に、端面の前記接点を交点とする接線と成す超音波伝播水の照射角度が、（Ｄｂ／Ｄａ）のアークコサインから算出される角度未満となるように超音波伝播水を照射することにより、基板上に形成されたパターンの領域に超音波伝播水が直接照射されることを防ぐことができる。

［スポットシャワーの流量］
次に、洗浄におけるスポットシャワーの流量及び被洗浄物の回転について述べる。超音波洗浄装置による基板等の洗浄では、スポットシャワー５の流量は、超音波振動子の駆動周波数によって変えるようにする。例えば、超音波振動子の駆動周波数が４３０ｋＨｚのときには、スポットシャワー５のノズルの先端からの流量は、２リットル／分から３．５リットル／分とし、超音波振動子の駆動周波数が９５０ｋＨｚのときには、スポットシャワー５のノズルの先端からの流量は、１リットル／分から１．５リットル／分とする。

また、洗浄における被洗浄物の回転は、図１及び図３の被洗浄物３０上の矢印で示すように、回転部２１により被洗浄物３０の端面での超音波伝播水の照射方向と反対の回転方向となるようにする。これにより、超音波伝播水の流速と被洗浄物３０の回転速度との相対速度が増加するため、剥離強度が増して、効率良く被洗浄物３０の端面を洗浄することができる。尚、被洗浄物の回転は、その端面に照射される超音波伝播水の照射方向と同一方向であってもよい。

［基板端面の洗浄結果 ］
次に、図１に示す超音波洗浄装置により、被洗浄物としてのガラス基板の端面を洗浄した結果について述べる。図６（ａ）は、洗浄前のシリカ粒子が付着したガラス基板の端面の状態を示す図、図６（ｂ）は、洗浄後のガラス基板の端面の状態を示す図である。図６（ａ）に示す白い斑点が、シリカ粒子である。図６（ａ）に示すように、洗浄前のガラス基板の端面には、シリカ粒子が付着している。このガラス基板の端面に図１に示す超音波洗浄装置で洗浄した結果を図６（ｂ）に示す。

図６（ｂ）に示すように、ガラス基板の端面に付着したシリカ粒子は、洗浄後に除去されている。図６（ｂ）における０．５μｍ以上のシリカ粒子の除去率は、９６．５％であった。これにより、本発明による超音波洗浄装置の有効性を確認した。

更に、基板端面のアルミナスラリーの洗浄によって、基板端面のアルミナスラリーがガラス基板の表面に再付着するかを検証するために、図８に示す基板の中心に向かって基板の端面に垂直に超音波伝播水を照射した洗浄と、図１に示す基板の端面の接線方向から超音波伝播水を照射した洗浄の比較を行った。図７（ａ）は洗浄前の被洗浄物としてのガラス基板表面の状態、図７（ｂ）は、図８に示す基板の中心に向かって基板の端面に垂直に超音波伝播水を照射して洗浄した後のガラス基板表面の状態、図７（ｃ）は、図１に示す基板の端面の接線方向から超音波伝播水を照射して洗浄した後のガラス基板表面の状態を示す図である。尚、図７（ａ）は、洗浄前のガラス基板表面にアルミナスラリーが無い状態を示している。

ガラス基板の中心に向かってガラス基板の端面に垂直に超音波伝播水を照射する従来の洗浄では、図７（ｂ）に示すように、ガラス基板の端面のアルミナスラリー（白い斑点状のもの）がガラス基板の表面に再付着することが確認された。一方、図７（ｃ）に示すように、ガラス基板の端面における接線方向から超音波伝播水を照射する洗浄では、ガラス基板の端面のアルミナスラリーのガラス基板の表面への再付着が見られなかった。

このように、図８に示す従来の洗浄方式で洗浄した場合には、ガラス基板の端面におけるアルミナスラリーは除去されるが、ガラス基板の端面のアルミナスラリーがガラス基板の表面に再付着することが見られた。

以上述べたように、本発明によれば、基板端面の接線方向から超音波伝播水を照射することにより、汚染された洗浄液を基板の表面及び裏面に再付着させることなく基板外に排出することができる。これにより、洗浄汚染水による再汚染を防ぐことができるため、洗浄性が向上する。

また、基板端面の接線方向から超音波伝播水を照射することにより、ゴミ、汚れを除去するための剥離強度（せん断応力ともいう）を向上させることができる。更に、超音波伝播水の照射方向と反対方向に基板を回転させることにより、より剥離強度を増大させることができる。

また、超音波伝播水を照射するノズルが、被洗浄物上に位置しないように設置したことにより、ノズルからの汚れを含んだ超音波伝播水の水滴が基板表面に落下することがないため、基板の汚染を防止することができる。

また、超音波洗浄ツールとしてのスポットシャワーに超音波伝播水を誘導する超音波伝達管を使用することにより、超音波伝播水を基板端面の所定の位置に照射することができる。

更に、自在に変形可能な超音波伝達管を用いることで、スポットシャワーを自由に配置することができるため、超音波洗浄装置の構成における自由度が広がる。

また、スポットシャワーに超音波伝達管を用いることにより、スポットシャワーを遠く配置することができるため、汚染された超音波伝播水がスポットシャワーの筐体に付着することを防ぐことができる。

この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。

１ 超音波洗浄装置
５ 超音波洗浄ツール（スポットシャワー）
６ ケース
７ ノズル
８ 給液管
８ａ 洗浄液供給口
９ 電力供給用コネクタ
１２ 超音波伝達管
１２ａ 先端部
１３ 超音波伝播水
１５ 筐体
２０ 保持部
２１ 回転部
２２ 回転軸
２５ モータ
３０ 被洗浄物（基板、半導体ウェハ基板）
３０ａ 被洗浄物（基板）の端面
３０ｂ 被洗浄物（基板）の表面

Claims (7)

1. 被洗浄物としての基板の外周の端面を洗浄する超音波洗浄装置であって、
   前記基板は、円板形状を成して、基板上にパターン領域を有し、
   前記超音波洗浄装置は、前記基板の表面が水平状態となるように前記基板を保持して回転可能な回転保持部を有し、
   前記回転保持部により前記基板を回転しつつ、空間に配された前記基板の外周を成す端面の接点に対し、超音波を印加した洗浄液である超音波伝播水を照射するように超音波伝達管の先端部を配置し、
   前記超音波伝達管の先端部からの前記超音波伝播水の照射方向を、
   前記超音波伝達管の先端部が、前記超音波伝播水の照射位置における接線に対して基板側に位置し、パターン領域の外周の垂直方向に仮想した面を通り、基板の端面の前記照射位置を通る直線が前記接線に対して成す内側の限界角度と、
   前記超音波伝達管の先端部が、超音波伝達管の先端部が前記接線に対して基板とは離れて位置し、基板の端面の前記照射位置を通り、パターン領域の外周の垂直方向に仮想した面を通る直線が前記接線に対して成す外側の限界角度との範囲内に設定したことを特徴とする超音波洗浄装置。
2. 前記超音波伝達管は、超音波伝播水をシャワー状に噴出する流出型のスポットシャワーに連設して超音波伝播水を前記基板に対し伝達・照射するものであり、当該超音波伝達管は、側面視において、水平状態に保持された前記基板の表面との成す照射角度が、０度以上９０度以内となるように前記基板より高い位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
3. 前記超音波伝達管は、前記基板上に位置しないように設置するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の超音波洗浄装置。
4. 前記超音波伝達管は、フレキシブル材料から成り、自在にその先端の位置、照射角度を設定できるようにしたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の超音波洗浄装置。
5. 前記回転保持部は、前記基板の端面に照射される超音波伝播水の照射方向と同一方向又は反対方向となるように前記基板を回転するようにしたこと特徴とする請求項１に記載の超音波洗浄装置。
6. 前記基板は、基板上に円形のパターン領域を有し、基板の外径をＤａ、基板のパターン領域の外径をＤｂとし、平面視において、基板の外周を成す端面の接点における接線を基準に、端面の前記接点における前記接線と成す超音波伝播水の照射角度が、（Ｄｂ／Ｄａ）のアークコサインから算出される角度未満となるように超音波伝播水を照射するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１に記載の超音波洗浄装置。
7. 被洗浄物としての基板の外周の端面を洗浄する超音波洗浄方法であって、
   前記基板は、円板形状を成して、基板上にパターン領域を有し、
   前記基板の表面を水平状態に保持して前記基板を回転させながら、空間に配された前記基板の外周を成す端面の接点に対し、超音波を印加した洗浄液である超音波伝播水を超音波伝達管の先端部から照射するものであり、
   前記超音波伝達管の先端部から照射する前記超音波伝播水の照射方向を、
   前記超音波伝達管の先端部が、前記超音波伝播水の照射位置における接線に対して基板側に位置し、パターン領域の外周の垂直方向に仮想した面を通り、基板の端面の前記照射位置を通る直線が前記接線に対して成す内側の限界角度と、
   前記超音波伝達管の先端部が、超音波伝達管の先端部が前記接線に対して基板とは離れて位置し、基板の端面の前記照射位置を通り、パターン領域の外周の垂直方向に仮想した面を通る直線が前記接線に対して成す外側の限界角度との範囲内に設定することにより、基板の端面を前記超音波伝播水で洗浄することを特徴とする超音波洗浄方法。

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