[发明专利]超声波清洗装置

说明书

技术领域

本发明涉及基于单晶圆旋转清洗(single-wafer spin cleaning)的超声波清洗装置、浸渍式的超声波清洗装置及清洗大型基板的超声波清洗装置。

背景技术

<单晶圆旋转清洗>

图24是表示现有的点型的基于单晶圆旋转清洗的超声波清洗装置的剖视图。该超声波清洗装置是对半导体晶片等那样具有平坦的平面的被清洗物101进行清洗的装置。为了清洗被清洗物101的整面，该装置具有：使被清洗物101旋转(spin)的机构(未图示)；对清洗液赋予超声波能量的超声波振动件103；向该超声波振动件103供给清洗液的清洗液供给口105；使赋予了超声波能量的清洗液102向被清洗物101点喷出的喷嘴104；使该喷嘴104摆动的机构(未图示)(例如参照专利文献1)。

如上所述，在图24所示的超声波清洗装置中，超声波照射域为一点(点)，因此为了清洗被清洗物101上的整面，需要使喷嘴104摆动的机构。另外，作为被清洗物的基板越大型，摆动所需要的时间越长，存在无法应对装置的清洗时间的缩短化的问题。

另外，为了缩短喷嘴104与被清洗物101的距离，需要在被清洗物101上的附近设置喷嘴104，存在作业性恶化的问题。另外，喷嘴104的设置空间受到限制，因此设置多个喷嘴存在困难。

另外，清洗液除了使用纯水、在纯水中添加了用于提高清洗效果的气体(氮、氢、氦、臭氧等)或具有静电防止作用的气体(二氧化碳)而成的功能水外，还使用以除去微粒子为目的的氨过氧化氢水、具有蚀刻作用的稀氟酸、用于除去抗蚀膜的剥离液等。由于上述清洗液通过超声波振动件103的内部，因此作为接液部的箱体106、振动板、喷嘴104、密封件需要选择对清洗液具有抵抗性的部件。另外，为了防止来自部件的污染，需要维持各部件的清洁度。

图25是表示现有的探针型(日语：プロ一ブ型)的基于单晶圆旋转清洗的超声波清洗装置的剖视图。该超声波清洗装置是对半导体晶片等那样具有平坦的平面的被清洗物101进行清洗的装置。为了清洗被清洗物101的整面，该装置具有：使被清洗物101旋转(spin)的机构(未图示)；向被清洗物101的表面供给清洗液102的清洗液供给喷嘴107；与供给到被清洗物101的表面的清洗液102接触的探针108；经由导热部件109向该探针108赋予超声波能量的超声波振动件103；供给冷却导热部件109的制冷剂的制冷剂供给口110及制冷剂排出口111(例如参照专利文献2)。

在上述的图25所示的超声波清洗装置中，超声波照射域在沿着探针108的线上，因此用于清洗被清洗物101上的整面所需要的时间与一点(点)相比能够大幅缩短。另外，由于不需要摆动探针108的机构，因此能够减小探针108的设置所需要的空间。

另外，由于接液部仅为探针108，因此只要探针108选择对清洗液102具有抵抗性的部件即可。探针108由石英等非活性的非污染物质构成，能够容易地防止来自接液部的污染。

另外，为了使由石英等固体密度高的材料形成的探针108振动，在振动元件上施加声音上大的负载，随之大量的发热。因此，在这样的探针型的超声波清洗装置中，为了冷却超声波振动件103和探针108，需要经由导热部件109向探针108传送能量。并且，为了有效地冷却导热部件109，需要使通过导热部件109的制冷剂循环。

另外，在通过超声波振动件103的驱动使探针108振动时，如图26所示，在探针108中产生驻波分布。驻波分布的波长λ可以由探针108中的声速V和动作频率F，根据λ＝V/F计算得出。探针材质为石英的情况下，声速V＝6000m/s，在动作频率F＝1MHz时，波长λ＝6mm。

由于探针108中的声速V和动作频率F具有温度特性，因此为了维持探针108中的驻波分布，需要将探针108和超声波振动件103的温度保持为一定。从而，需要进行基于制冷剂的冷却温度控制。

另外，为了形成驻波分布，需要以λ/2的整数倍设计探针长。即使探针长发生微小变化，也不会形成驻波分布，因此，在驱动超声波振动件103的情况下得不到规定的振动振幅。从而，需要以准确的探针长的尺寸制作探针108。

另外，在图26所示的变位振幅的波腹的位置能够获得清洗效果，在波节的位置清洗效果降低。波节与波节的间隔为λ/2＝3mm时，以3mm的间隔清洗效果降低。