JPH08299928A - 基板の表面処理用超音波発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明方法の目的は、洗浄や薬液に
よる表面処理効果が非常に高く且つ基板上に発生する気
泡を速やかに除去し、且つ基板の表面側にあっては表面
側の微細に加工された凹凸部に存在する塵埃を除去でき
る画期的な基板の表面処理用超音波発生装置を開発する
ことにある。 【構成】 洗浄液や薬液など表面処理液(L)に
よる表面被処理用の基板(1)の少なくとも一方の面に近
接して配設され、前記基板(1)との間を流れる処理液(L)
に超音波を印加して基板(1)の表面を処理する基板(1)の
表面処理用超音波発生装置(Z)であって、超音波を発生
する振動子(3)と、振動子(3)を収納するハウジング(4)
とで構成されており、振動子(3)とハウジング(4)の基板
(1)に対向する対向面(12)との間に超音波伝達部(11)が
形成されている事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板の周縁部のみをチ
ャックし、その一方の面乃至両面を超音波で効果的に表
面処理する基板の表面処理用超音波発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体は、現在、超ＬＳＩから超々ＬＳ
Ｉというように進展して来ており、その表面には超精密
写真製版技術を応用して形成した極めて微細な回路が密
に形成されている。従って、極く微細な塵埃がその表面
に付着すると半導体回路の回路不良として現れ、歩留ま
り低下となる。前述のように半導体がより精密化する
と、その製造コストもうなぎ登りに増加し、歩留まり向
上がコスト削減に大きく寄与するものであり、除塵対策
が非常に重要な問題となっている。

【０００３】さて、半導体製造現場では、現在の所、微
細回路を形成するための表面の清浄化管理は極めて厳格
に行われているものの、裏面の清浄化管理はそれほど厳
格に行われているものではない。処が、半導体基板の裏
面は、各工程で機器の吸着ベースやハンドリング装置に
接触して汚染されており、これが表面側の汚染の原因の
１つになるという事が分かって来た。

【０００４】そこで、最近では半導体基板の裏面洗浄を
十分に行うために洗浄装置が導入されるようになって来
た。従来の洗浄装置の一例を図７に示す。これによれ
ば、搬送されて来た円形の基板(1')の外周を４本の基板
チャック(6')でチャックし、チャックされた基板(1')を
回転させると共にその洗浄面に洗浄液又は超純水をスプ
レーしたり、ブラシ又は/及び超音波供液ノズルを使用
して洗浄面に付着している微視的塵埃を除去し、続いて
洗浄の完了した基板(1')をチャックしたままで高速回転
させ、基板(1')の表面に付着している超純水を遠心力で
吹き飛ばして表面乾燥を行い、最後にチャックを解除し
て洗浄の完了した乾燥基板(1')を取り出すという方法を
採用していた。

【０００５】この機構によれば、超音波洗浄を行うもの
の超音波発生装置(イ')が基板(1')の表面から遠く離れ且
つ洗浄液が水柱状及び霧状となって基板(1')の表面をた
たくだけであるから、洗浄効果が弱いという問題や、基
板(1')上に発生する気泡による洗浄効果の低下などの問
題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の問題点に鑑みてなされたものでその目的とする処
は、洗浄や薬液による表面処理効果が非常に高く且つ基
板上に発生する気泡を速やかに除去し、且つ基板の表面
側にあっては表面側の微細に加工された凹凸部に存在す
る塵埃を除去できる画期的な基板の表面処理用超音波発
生装置を開発することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の基板の
表面処理用超音波発生装置(Z)は、『洗浄液や薬液など
表面処理液(L)による表面被処理用の基板(1)の少なくと
も一方の面に近接して配設され、前記基板(1)との間を
流れる処理液(L)に超音波を印加して基板(1)の表面を洗
浄する基板(1)の表面処理用超音波発生装置(Z)であっ
て、超音波を発生する振動子(3)と、振動子(3)を収納す
るハウジング(4)とで構成されており、振動子(3)とハウ
ジング(4)の基板(1)に対向する対向面(12)との間に超音
波伝達部(11)が形成されている』事を特徴とする。

【０００８】振動子(3)と基板(1)との間には従来例のよ
うにある程度の間隙が必要となり、処理液(L)に超音波
を印加すると霧化してしまうが、超音波伝達部(11)の存
在により、基板(1)の表面に近接して基板の表面処理用
超音波発生装置(Z)を設置する事ができ、その結果超音
波発生装置(Z)と基板(1)との間の狭い間隙に処理液(L)
が薄い液膜となって流れる事になり、発生した超音波は
前記処理液(L)の薄い液膜という非常に限定された範囲
でキャビテーションを形成する事になる。それ故、従来
のように処理液(L)が霧状にならないためにより大きな
エネルギを極めて限定された狭い範囲の処理液に加える
事が出来、より効果的に基板(1)の表面の付着物を除去
する事をが出来る。また、このように処理液(L)の液膜
にキャビテーションを発生させるので、処理液(L)が従
来のような霧状にならず、処理液飛散防止の密閉構造を
簡単に構成する事が出来る。なお、処理液(L)は洗浄の
場合には、純水や超純水が使用されることになるし、薬
液処理を行う場合には、化学薬品（塩酸溶液、硫酸溶
液、エッチング液その他）が用途に合わせて適当に選定
される事になる。勿論、薬液添加を行って表面（裏面も
含む）洗浄を行う場合もある。

【０００９】請求項２は超音波伝達部(11)の一例で、
『超音波伝達部(11)が中空空間であって、超音波伝達用
の液体(L2)が充填されている』事を特徴とするものであ
る。前記中空空間である超音波伝達部(11)に充填されて
いる液体(L2)を通って超音波が伝達されるため、請求項
１に示すように基板(1)の表面に近接して基板の表面処
理用超音波発生装置(Z)を設置する事ができる。

【００１０】請求項３の超音波伝達部(11)の他の例で、
『中空空間(11)に超音波伝達用の液体(L2)を供給するた
めの給液パイプ(41)と、中空空間(11)内の超音波伝達用
の液体(L2)を排出するための排液パイプ(42)とが前記中
空空間(11)に接続されている』事を特徴とするものであ
る。これによれば中空空間(11)内の液体(L2)に超音波を
印加した時に液体(L2)に発生する気泡が液体(L2)の通流
と共に流出して中空空間(11)内に残留し難くなり、中空
空間(11)内全体に液体(L2)が満たされる事になって振動
子(3)のエネルギ伝達が阻害され難くなる。

【００１１】請求項４は中空空間(11)に接続される排液
パイプ(42)のより効果的な接続構造に関し、『中空空間
(11)の天井面(12a)又は/及び(13b)が、その中心に近付
くほど床面(12b)又は/及び(13a)側に近づくように下方
に突出するように形成されており、排液パイプ(42)の開
口部が天井面(12a)又は/及び(13b)の最も高い位置に近
接して設置されている』事を特徴とする。これによれば
中空空間(11)内の液体(L2)に超音波を印加した時に液体
(L2)に気泡が発生したとしても、その気泡は天井面(12
a)又は/及び(13b)に沿って周辺部に移動し、続いて排液
パイプ(42)から流出して中空空間(11)内に残留し難くな
り、中空空間(11)の液体(L2)内に気泡がほとんど存在し
難くなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明装置を実施例と共に説明する。
尚、図に示すものでは、基板(1)として半導体ウエハを
例に説明するが、その他の薄板、例えばガラス板、アル
ミナ、水晶板、セラミック板、サファイヤ板、アルミデ
ィスクその他のものに適用できることは勿論である。図
１に示す表面処理装置(A)は、基板(1)を表面処理部(E)
に搬入、搬出するための移送ロボット(C)と、移送ロボ
ット(C)に基板(1)を供給するためのローダ(B)、表面処
理が完了した基板(1)を収納するアンローダ(D)、並びに
装置全体をコントロールする制御部(F)、基板(1)の表面
処理用の表面処理部(E)並びにこれら装置を載置する装
置本体(G)とで構成されている。

【００１３】ローダ(B)はカセット(54)に収納された未
処理基板(1)をセットし、移送ロボット(C)の取り出しに
合わせて１ステップづつ上昇又は下降して、未処理基板
(1)を所定の位置に移動させるものである。アンローダ
(D)は、逆に表面処理部(E)にて裏面処理（洗浄）され、
移送ロボット(C)にて移送されて来た基板(1)を収納する
カセット(54)を載置するためのもので、基板(1)の供給
に合わせて１ステップづつ上昇又は下降して、カセット
(54)の空の収納部を準備するためのものである。移送ロ
ボット(C)は、基板(1)をローダ(B)から取り出して表面
処理部(E)に供給し、且つ表面処理部(E)にて裏面処理
（洗浄）された基板(1)を表面処理部(E)から取り出し、
アンローダ(D)に移送するためのものである。これらロ
ーダ(B)、アンローダ(D)及び移送ロボット(C)は既知の
構造であるので、その詳細は省略する。

【００１４】図２、３は本発明に係る表面処理部(E)の
断面図とその直角方向の断面図で、基板チャック(6)が
回転支持軸(9)を介して回転上部ハウジング(10)に起倒
自在に取り付けられており、回転支持軸(9)に配設され
たロータリシリンダ(8)にて基板チャック(6)が起倒され
るようになっている。勿論、基板チャック(6)の起倒動
作はロータリシリンダ(8)に限られるものでなく、その
他シリンダを使用するような方式でもよい事はいうまで
もない。基板チャック(6)は柱状のもので、回転上部ハ
ウジング(10)の周囲に４乃至３本立設されており、上端
に基板(1)の外周が嵌まり込む凹溝(6a)が、下端にバラ
ンサ用の重錘(6b)がそれぞれ設けられている（勿論重錘
(6b)は必ずしも必要なく、ロータリシリンダ(8)のみで
もよい）。これにより、薄板の基板(1)の外周が４乃至
３点でチャック出来るようになっている。

【００１５】前記回転上部ハウジング(10)は回転ヘッド
カバー(16)を介して回転筒(17)に接続されている。回転
筒(17)には従動プーリ(18)が取り付けられており、駆動
ベルト(19)を介して基板回転用駆動モータ(21)の駆動プ
ーリ(20)に接続されている。これにより基板回転用駆動
モータ(21)の回転力は従動プーリ(18)に伝達され、基板
チャック(6)が回転することになる。従動プーリ(18)に
は位置決めカム(22)が取り付けられており、位置決めカ
ムフォロア(23)が位置決めカム(22)の溝（図示せず）に
嵌まり込んで、基板チャック(6)が常時所定の位置で強
制的に停止させられるようになっている。このカムフォ
ロア(23)が位置決めカム(22)の溝に嵌まり込むようにす
るために、位置決めセンサ(23a)によって停止位置が常
時センシングされている。この手段も常套手段であるの
で、詳細は省く。

【００１６】(24)は回転筒(17)の外側に嵌め込まれた固
定ハウジングで、ベアリングを介して回転筒(17)を回転
可能に保持している。(25)は固定ハウジング(24)の上端
に設けられた固定防液カバーである。下ベースプレート
(26)には柱(27)が立設されており、その上端に固定ブロ
ック(29)が固定されている。(28)は固定ブロック(29)の
上端に取り付けられ、回転ヘッドカバー(16)を上から覆
う固定ヘッドカバーである。

【００１７】固定ブロック(29)の中心には基板受けシリ
ンダロッド(30)がスライド自在に挿通されており、固定
ブロック(29)の下方に設置された基板受け作動シリンダ
(31)によって昇降自在に駆動されるようになっている。
基板受けシリンダロッド(30)の上端には断面Ｖ字状の中
間部材(32)が取り付けられており、中間部材(32)から基
板受け棒(33)が立設されている。基板受け棒(33)の数は
本実施例では４本設けられており、その先端に緩衝材(3
4)を介して受けヘッド(35)が被嵌されている。

【００１８】(36)は基板(1)の下方に配設された断面Ｖ
字型の液受け部材である。(37)は振動子昇降バーで、固
定ブロック(29)にスライド自在に挿通されたスライドロ
ッド(37a)の上端に取着されており、スライドロッド(37
a)の下端には振動子昇降シリンダ(38)が取付られてい
て、振動子昇降バー(37)が昇降するようになっている。
振動子昇降バー(37)の上端には、振動子取付プレート(3
9)が取付られており、振動子取付プレート(39)の上に設
置された駆動装置(5)に超音波発生装置(イ)が保持されて
いる。超音波発生装置(Z)には基板(1)の下方に設置され
た超音波発生装置(イ)と、後述するように基板(1)の上に
設置される超音波発生装置(ロ)とがある。

【００１９】駆動装置(5)は、基板(1)の下方に設置され
る超音波発生装置(イ)を駆動するもので、例えばモータ
(5a)と、モータ(5a)に取り付けられたアーム(7)とで構
成され、モータ(5a)を回転させてアーム(7)の先端に取
り付けられた超音波発生装置(イ)を基板(1)の中央部分か
ら端部まで振らせるようにしたものである。勿論、別の
構造であってもよく、要するに超音波発生装置(イ)を基
板(1)の中央部分から端部まで振らせるようにする事が
出来るものであればどのようなものでもよい。

【００２０】(45)は固定ブロック(29)に設けられた排水
管で、固定ブロック(29)上に滴下してくる流体を排出す
る働きを持つ。(46)は基板(1)の下方に配設された処理
液噴射筒で、固定ブロック(29)に設けられた洗浄用配管
(46a)に接続され、処理液噴射筒(46)の先端部から基板
(1)に向かって処理液(L)を噴射するようになっている。
処理液(L)は本実施例では超純水が用いられるが、これ
に限られず、アルコール類などの液体や化学薬品添加液
なども用いる事ができる。なお、超純水を処理水(L)に
使用する場合は、チャージアップの危険性があるので、
ＣＯ₂ガスなどを含んだ超純水純水が帯電防止の点で好
ましい。又、紫外線発生器（図示せず）を設置し、紫外
線による基板(1)の表面の静電除去を図ってもよい。

【００２１】(47)は基板(1)の直上に配置される処理液
噴射筒で、基板(1)の上面に向かって処理液(L)を噴出す
るようになっており、基板(1)の移動時に基板(1)の上方
から離脱するようになっている。また、基板(1)の上方
には超音波発生装置取付用のアーム(7)が基板(1)の中央
部分から端部の間で移動可能（揺動又は往復運動を行
う。）に設置されており、超音波発生装置取付用のアー
ム(7)の先端に上部の超音波発生装置(ロ)が装着されるよ
うになっている。該アーム(7)は、本実施例では往復運
動するようになっているが、駆動装置(5)のアーム(7)と
同様揺動運動させてもよく、その作用は両者とも同一で
あるので同一番号で表した。上部側で使用する処理液
(L)も超純水が用いられるが、前述同様アルコール類な
どの液体や化学薬品添加液なども用いる事ができるし、
純水や超純水を処理液(L)に使用する場合は、チャージ
アップの危険性があるので、ＣＯ₂ガスなどを含んだ純
水や超純水が帯電防止の点で好ましい。

【００２２】(49a)(49b)は上下の超音波発生装置(イ)(ロ)
に必要があれば取り付けられる近接センサーで、基板
(1)の処理面から超音波発生装置(イ)(ロ)迄の距離を検出
し、両者の間隙(S)が一定となるように制御するように
なっている。超音波発生装置(イ)(ロ)の調整移動方法は公
知の機構であり、その内容を詳述する事は省略するが、
例えばパルスモータとネジ機構を利用したような機構
(H)などが用いられる。本実施例では各アーム(7)の先端
部分に設置されているが、設置場所は特に限定されるも
のではない。

【００２３】本実施例では、超音波発生装置(イ)(ロ)が基
板(1)の上下に配設されている例を示したが、勿論これ
に限られず、基板(1)の上面側だけ又は下面側だけに設
けるようにすることも勿論可能である。また、上下の超
音波発生装置(イ)(ロ)の基本構造はほぼ同一で互いに天地
逆向けに設置されるだけである。

【００２４】超音波発生装置(Z)の主要構成部品は、超
音波振動子(3)、ハウジング(4)及びノズル(2)であり、
必要ある場合には近接センサ(49a)又は(49b)が設置され
る。ここで、基板(1)の下側の超音波発生装置(イ)を構成
する部材には、基本的に(a)を添え字して表し、上側に
は(b)を添え字して表す。（ただし、超音波振動子(3)は
例外である。） 超音波振動子(3)は、ＰＺＴやフェライト振動子などが
使用され、その特性によって単一周波数方式、４周波数
方式、スイープ方式などがある。キャビテーションの発
生がより均一となるスイープ方式が望ましい。また、単
一周波数方式の場合には、発生周波数の異なる超音波振
動子(3)を複数個使用する事もできる。本実施例では２
個の超音波振動子(3a)(3b)を使用している例を示す。

【００２５】下部ハウジング(4a)は、下面が開放した円
筒型のもので、シリコン、ＳＵＳ、テフロンコート金属
又は石英で形成されている。その内部には底面を構成す
る仕切り板(13a)が設置されており、仕切り板(13a)と下
部ハウジング(4a)の天井部(12a)との間で通水室(11a)が
形成されている。前記通水室(11a)が超音波伝達部(11)
となり、その形状は中空である。［本実施例では超音波
伝達部(11)は、中空の通水室(上側でも同様である。）
で構成されているが、勿論これに限られず、超音波を伝
達する事ができるようなものであればどのようなもので
もよい。そして前記通水室(11a)に連通するように給液
パイプ(41a)と排液パイプ(42a)とが仕切り板(13a)に設
置されている。また、仕切り板(13a)の外周と下部ハウ
ジング(4a)の内周面との間の水密性を確保するため全周
にＯリング(14a)が配設されている。更に、通水室(11a)
で特徴的な部分は下部ハウジング(4a)の天井部(12a)の
下面が低く床面である仕切り板(13a)側に円錐状に突出
している点と、排液パイプ(42a)が天井部(12a)の外周近
傍部（この部分が最も高い位置である。）まで挿入され
いる点である。給液パイプ(41a)の挿入代は特に限定さ
れないが、仕切り板(13a)に一致して開口している。ま
た、超音波振動子(3)は仕切り板(13a)の下面に接着固定
されて下部ハウジング(4a)内に収納されている。

【００２６】下部ハウジング(4a)に並設されるノズル(2
a)の関係は、図４から分かるようにノズル(2a)が下部ハ
ウジング(4a)に対して基板(1)の回転方向を基準として
川上側に設置されている。そして、平面形状が円形であ
る下部ハウジング(4a)の外周のほぼ半分を取り囲むよう
に配設されている。これによりノズル(2a)から流出した
処理液(L)は下部ハウジング(4a)と基板(1)の下面との間
の間隙に正確に流れ込む事になる。

【００２７】これに対して上部ハウジング(4b)は、上面
が開放した有底円筒型のもので、同様にシリコン又は石
英で形成されている。また、内部には仕切り板(13b)が
設置されており、仕切り板(13b)と上部ハウジング(4b)
の底面(12b)との間で通水室(11b)が形成されており、前
記通水室(11b)『これが中空の超音波伝達部(11)に相当
する。勿論、超音波伝達部(11)の形状は前述同様これだ
けに限られるものではない。』に連通するように給液パ
イプ(41b)と排液パイプ(42b)とが天井部を構成する仕切
り板(13b)に設置されている。また、仕切り板(13b)の外
周と下部ハウジング(4b)の内周面との間の水密性を確保
するため全周にＯリング(14b)が配設されている。更
に、通水室(11b)で特徴的な部分は仕切り板(13b)の下面
が底面(12b)に向かって低く円錐状に突出している点
と、排液パイプ(42b)が仕切り板(13b)の外周に挿入さ
れ、仕切り板(13a)の下面の最も高い部分に一致して開
口している点である。給液パイプ(41b)の挿入代は前記
同様特に限定されないが、仕切り板(13b)の下面に一致
して開口している。また、超音波振動子(3)は仕切り板
(13b)の上面に接着固定されて上部ハウジング(4b)内に
収納されている。

【００２８】上部ハウジング(4b)に並設されるノズル(2
b)の関係も、前述同様ノズル(2b)が上部ハウジング(4b)
に対して基板(1)の回転方向を基準として川上側に設置
されている。そして、平面形状が円形である上部ハウジ
ング(4b)の外周のほぼ半分を取り囲むように配設されて
いる。これによりノズル(2b)から流出した処理液(L)は
上部ハウジング(4b)と基板(1)の上面との間の間隙(S)に
正確に流れ込む事になる。

【００２９】次に、本発明の作用を説明する。ローダ
(B)には基板(1)を多数収納したカセット(54)が設置され
ており、アンローダ(D)には空のカセット(54)が設置さ
れている。制御部(F)を操作して、移送ロボット(C)を作
動させ、ローダ(B)から基板(1)を一枚取り出す。取り出
された基板(1)は移送ロボット(C)によって表面処理部
(E)へ供給されるのであるが、基板チャック(6)はロータ
リシリンダ(8)の作用によって図２、３の仮想線で示す
ように拡開されており、移送ロボット(C)にて基板(1)の
周縁部をクランプされた基板(1)が拡開された基板チャ
ック(6)の中に挿入される事になる。。

【００３０】この時、基板受け棒(33)は基板受け作動シ
リンダ(31)の作用によって基板チャック(6)の凹溝(6a)
よりやや上に（又は一致して）突出しており、基板(1)
の下面に当接するようになっている。基板(1)が基板受
け棒(33)の受けヘッド(35)の上に載置されると、移送ロ
ボット(C)は基板(1)の周縁から離脱し、基板(1)を受け
ヘッド(35)上に移載する。次いで、基板受け作動シリン
ダ(31)が逆作動して基板(1)が基板チャック(6)の凹溝(6
a)にほぼ一致する位置まで下がり（一致している場合は
そのままの位置を保持している。）、この時点で停止す
る。次に、ロータリシリンダ(8)のようなチャック径収
縮装置の作用によって基板チャック(6)が閉じられた
時、基板(1)の周縁部が凹溝(6a)に正確に嵌まり込む。

【００３１】凹溝(6a)による基板(1)のクランプが完了
すると、基板受け作動シリンダ(31)がさらに作動して基
板受け棒(33)を下に下げ、基板(1)の下面から離間する
ようにする。この間に、移送ロボット(C)はホームポジ
ションに戻り、基板(1)の表面処理完了を待って表面処
理部(E)から表面処理済みの基板(1)を取り出す準備に入
っている。移送ロボット(C)が基板(1)の上方からホーム
ポジションに移動すると、上下の超音波発生装置(イ)(ロ)
が基板(1)の表裏両面に向かって移動し、基板(1)の表裏
両面に極く近接して停止する。超音波発生装置(イ)(ロ)か
ら基板(1)迄の距離は近接センサ(49a)(49b)の働きによ
り常に一定に保たれる事になる。（超音波発生装置(イ)
(ロ)の設置位置を基板(1)の表裏両面に合わせて予め設定
しておき、超音波発生装置(イ)(ロ)を基板(1)に平行に移
動させるようにしてもよい。この場合は、特に近接セン
サ(49a)(49b)を必要としない。）超音波発生装置(イ)(ロ)
と基板(1)の間隙(S)は通常３ｍｍ程度に設定される。

【００３２】然る後、処理液噴射筒(46)(47)から処理液
(L)を噴出し、同時に上下のノズル(2a)(2b)から処理液
(L)「処理液噴射筒(46)(47)から処理液(L)もノズル(2a)
(2b)から処理液(L)も同一物であるが、処理液噴射筒(4
6)(47)から処理液(L)はノズル(2a)(2b)から処理液(L)の
周囲を包み込むように流れる点でその作用が相違す
る。」を流出させる。ノズル(2a)(2b)から流出した処理
液(L)は基板(1)の回転の遠心力と基板(1)の表面張力に
よって超音波発生装置(イ)(ロ)と基板(1)の間の間隙(S)に
流入する。また、この時、通水室(11a)(11b)側では給液
パイプ(41a)(41b)に超純水が供給され、通水室(11a)(11
b)を満たし、排液パイプ(42a)(42b)から流出して行く。
一方、処理液噴射筒(46)(47)から噴出した処理液(L)は
前述のように超音波発生装置(イ)(ロ)の周囲を流れ、後述
するように前記間隙(S)から流出し、除去された塵埃を
含む処理液(L)を洗い流すようになっている。

【００３３】振動子(3)は前記ノズル(2a)(2b)からの処
理液(L)の流出及び給液パイプ(41a)(41b)による通水室
(11a)(11b)への通水と同時乃至やや遅れて駆動され、通
水室(11a)(11b)内の超純水と基板(1)の表裏両面と超音
波発生装置(イ)(ロ)との間の間隙(S)を流れる処理液(L)の
液膜（又は水膜）に超音波を印加してキャビテーション
を発生させ、基板(1)の処理面上に付着している塵埃及
び気泡を基板(1)の表面から離脱させ処理液(L)と共に洗
い流す。

【００３４】ここで、通水室(11a)(11b)が必要となるの
は、キャビテーション発生のためには振動子(3)と基板
(1)との間の距離がある程度必要とされるためである。
そして、この通水室(11a)(11b)が存在するが故にハウジ
ング(4a)(4b)を基板(1)に近接させる事が出来る。そし
て、ノズル(2a)(2b)から流出した処理液(L)は前述のよ
うに液膜（処理液(L)が純水又は超純水の場合は水膜）
となって前記間隙を流れ、この液膜（水膜）に超音波が
印加されてキャビテーションが発生する。この部分の液
膜（水膜）は前述のように基板(1)と超音波発生装置(イ)
又は(ロ)との間の間隙(S)に位置し、且つその周囲が処理
液噴射筒(46)(47)から噴出した処理液(L)にて囲まれて
これと共に流下して行くので、極めて限られた閉空間に
あり、ほとんどの超音波エネルギは処理液(L)及び基板
(1)に投入される事になる。

【００３５】また、超音波振動が通水室(11a)(11b)に印
加している間、通水室(11a)(11b)内の液体（例えば、超
純水）にもキャビテーションが発生するが、このキャビ
テーションが下部ハウジング(4a)の天井部(12a)又は上
部ハウジング(4b)の仕切り板(13b)の下面に溜まり、滞
留泡による空間を形成するとエネルギ伝達効率が低下す
る。本実施例では、前記下部ハウジング(4a)の天井部(1
2a)及び上部ハウジング(4b)の仕切り板(13b)の下面が低
い円錐状に突出しているので、通水室(11a)(11b)内に発
生した泡は前記円錐面に沿って外周部に移動し、排液パ
イプ(42a)(42b)から円滑に流出して行き、通水室(11a)
(11b)内に滞留する事がない。下部ハウジング(4a)の排
液パイプ(42a)は、前述のように天井部(12a)の外周面近
くに設置されているので、天井部(12a)に沿って外周部
に移動して来た泡が効果的に吸引されて排出される事に
なる。この点は上部ハウジング(4b)側でも同様である。
このようにすることにより、通水室(11a)(11b)内の液体
（例えば、超純水）に超音波を印加しても泡の発生によ
る効率低下が生じるというようなことがない。

【００３６】このようにして基板(1)の処理面を振動子
(3)からの超音波にて表面処理するのであるが、必要が
あれば、超音波発生装置(イ)(ロ)に設けられた近接センサ
(49a)(49b)が基板(1)と近接センサ(49)との間を常にセ
ンシングしており、基板(1)と近接センサ(49)との間の
距離が一定となるように調整機構(H)でフィードバック
制御してもよい。これにより基板(1)と超音波発生装置
(イ)(ロ)との距離を常に一定に保つことが出来、処理ムラ
を生じない。

【００３７】基板(1)の表面処理が終了すると、振動子
(3)への給電を停止し超音波振動の発生を停止すると同
時に同時に上下のノズル(2a)(2b)からの処理液(L)の流
出と通水室(11a)(11b)への通水を止め（流し続けていて
もよいが）、続いて振動子昇降シリンダ(38)及び超音波
発生装置取付用のアーム(7)を逆作動させて上下の超音
波発生装置(イ)(ロ)を基板(1)から離脱させる。

【００３８】また、超音波表面処理が完了した後も、基
板(1)を回転させつつ処理液噴射筒(46)(47)から処理液
液(L)をしばらく噴射してリンス処理（洗浄）を行う。
然る後、処理液噴射筒(46)(47)からの処理液(L)の噴射
を停止してリンス処理を終え、基板回転用駆動モータ(2
1)の回転速度を増速し回転上部ハウジング(10)の回転速
度を増す。これにより、基板(1)の表面に付着している
水分が遠心力により吹き飛ばされ基板(1)は乾燥状態に
なる。

【００３９】このように、基板(1)の乾燥が行われた
後、基板チャック(6)の回転を停止することになるが、
移送ロボット(C)が移動して来た時に基板チャック(6)や
ノズル(2a)(2b)その他の部材に接触しないようにするた
めに回転上部ハウジング(10)を常時一定位置に停止させ
なければならないが、そのために位置決めセンサ(23a)
にて回転上部ハウジング(10)の停止位置を確認し、位置
決めカムフォロア(23)を位置決めカム(22)に嵌め込む事
により、前記停止位置を正確に制御するようになってい
る。

【００４０】このように回転上部ハウジング(10)を所定
の停止位置に停止させた後、位置決めカムフォロア(23)
を位置決めカム(22)に嵌め込む事により、前記停止位置
を正確に制御するようになっている。（停止位置を正確
に制御する必要がない場合には前記機構は不要とな
る。）

【００４１】次に、回転上部ハウジング(10)の停止後の
動作について説明する。回転上部ハウジング(10)が停止
すると基板受け作動シリンダ(31)が再作動して基板受け
棒(33)を上昇させ、基板(1)の下面にその先端の緩衝材
(34)が接触するようにする。その時、緩衝材(34)のバネ
力によって受けヘッド(35)は若干撓む事になる。受けヘ
ッド(35)によって基板(1)の下面が支持されると基板チ
ャック(6)が拡開し、基板(1)が基板チャック(6)の凹溝
(6a)からフリーになり、受けヘッド(35)上のみに載置さ
れた状態となる。この状態で基板受け作動シリンダ(31)
を作動させ、基板(1)を載置した状態で基板(1)を基板チ
ャック(6)の上方に突き出し、基板(1)を移送ロボット
(C)にて引き取る。

【００４２】移送ロボット(C)は、一旦ホームポジショ
ンに戻り、アンローダ(D)に移送される事になる。基板
(1)が移送ロボット(C)によってアンローダ(D)に移送さ
れると、アンローダ(D)に設置されたカセット(54)の空
の部分に挿入され、これによって１枚の基板(1)の片面
（裏面）乃至両面の表面処理が終了する。（処理液(L)
が純水や超純水の場合は洗浄処理になる。）

【００４３】本実施例では、基板(1)が回転自在に保持
され、超音波発生装置(イ)(ロ)が基板(1)の中央から端部
迄の間を移動して基板(1)の表面処理を行うようになっ
ているが、勿論このような形態に留まらず、例えば、◆
基板(1)の少なくとも中央から端部にかけての範囲を
カバーするような大きな超音波発生装置(イ)又は/及び
(ロ)を設け、基板(1)又は超音波発生装置(イ)又は/及び
(ロ)を回転乃至移動させて基板(1)の処理面を全面の表面
処理する場合や、◆基板(1)側を回転且つ往復移動自
在に保持し、超音波発生装置(イ)又は/及び(ロ)側を固定
し、基板(1)側だけを回転乃至移動させて基板(1)の全面
の表面処理を行う場合や、◆基板(1)側を固定して保
持し、超音波発生装置(イ)又は/及び(ロ)側を基板(1)に沿
って移動するようにして基板(1)の全面均一処理を行う
場合がある。◆また、基板(1)の全面をカバーするよ
うな超音波発生装置(イ)又は/及び(ロ)を用意し、基板(1)
の全面の表面処理を行うことも可能である。

【発明の効果】本発明方法並びにその装置によれば、
処理液の薄い液膜（水膜）にキャビテーションを形成さ
せる事が出来、効果的な基板表面又は/及び裏面の処理
や加工表面の微細凹凸部の表面処理（例えば洗浄処理）
が可能となる。特に、液体に化学薬品（洗浄成分）を添
加して使用した場合には、前記微細凹凸部の均一処理が
可能となる。また、アームによって超音波発生装置を
基板の中央から端部までスイングさせるので、小さい超
音波発生装置で基板の全面を均一に表面処理する事が出
来る。ノズルを川上側に設置することにより、処理液
を基板と超音波発生装置との間に入り込ませ易くして効
果的な表面処理を達成する。ノズルの開口長さを、超
音波発生装置の外周のほぼ半分を取り囲む長さにする事
により、処理液が超音波発生装置と基板の表面との間全
体に過不足なく流れ込ませる事が出来、全体にわたって
均一な表面処理が行えるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表面処理装置の全体の平面図

【図２】本発明にかかる表面処理装置の表面処理部の断
面図

【図３】図２の直角方向の断面図

【図４】本発明に係る表面処理部の処理状態を示す平面
図

【図５】本発明に係る表面処理部の処理状態を示す断面
図

【図６】本発明における超音波発生装置部分の拡大断面
図

【図７】従来の超音波発生装置部分の断面図

【符号の説明】

(A)…表面処理装置 (Z)(イ)(ロ)…表面処理用超音波発生装置 (1)…基板 (3)…振動子 (4)…ハウジング

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗浄液や薬液など表面処理液によ
   る表面被処理用の基板の少なくとも一方の面に近接して
   配設され、前記基板との間を流れる処理液に超音波を印
   加して基板の表面を処理する基板の表面処理用超音波発
   生装置であって、 超音波を発生する振動子と、振動子を収納するハウジン
   グとで構成されており、振動子とハウジングの基板に対
   向する対向面との間に超音波伝達部が形成されている事
   を特徴とする基板の表面処理用超音波発生装置。
2. 【請求項２】 超音波伝達部が中空空間であっ
   て、超音波伝達用の液体が充填されている事を特徴とす
   る請求項１に記載の基板の表面処理用超音波発生装置。
3. 【請求項３】 中空空間に超音波伝達用の液体を
   供給するための給液パイプと、中空空間内の超音波伝達
   用の液体を排出するための排液パイプとが前記中空空間
   に接続されている事を特徴とする請求項２に記載の基板
   の表面処理用超音波発生装置。
4. 【請求項４】 中空空間の天井面が、天井面の中
   心に近付くほど床面に近づくように下方に突出するよう
   に形成されており、排液パイプの開口部が天井面の最も
   高い位置に近接して設置されている事を特徴とする基板
   の表面処理用超音波発生装置。