特許 7603437 基板処理装置および音圧センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-12

(45)【発行日】2024-12-20

(54)【発明の名称】基板処理装置および音圧センサ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20241213BHJP

   B08B 3/12 20060101ALI20241213BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 642A

H01L21/304 642E

B08B3/12 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020209279

(22)【出願日】2020-12-17

(65)【公開番号】P2022096264

(43)【公開日】2022-06-29

【審査請求日】2023-10-20

(73)【特許権者】

【識別番号】390005050

【氏名又は名称】ダイキンファインテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(74)【代理人】

【識別番号】100183276

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 裕三

(72)【発明者】

【氏名】二又 善一

【審査官】堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－２７５８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１８３３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０５０８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－１８２１３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０６－２９６９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１３５１７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ０８Ｂ ３／１２

Ｇ０１Ｈ ３／００

Ｇ０１Ｈ １１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板が浸漬される洗浄液を貯留する洗浄槽と、
洗浄液を振動させる振動子と、
前記振動子に電気信号を出力して前記振動子を振動させる発振器と、
前記振動子によって振動される媒体に浸漬されて前記媒体の振動を検出する音圧センサと、を有し、
前記音圧センサが、前記媒体に浸漬されるセンサ筺体と、前記センサ筺体内に収容されて前記センサ筺体の振動を電気信号に変換する圧電体と、を含み、
前記振動子の共振周波数帯域と前記センサ筺体の共振周波数帯域とに、共通の周波数帯域が含まれ、
前記音圧センサが振動を検出するときに、前記発振器が、前記共通の周波数帯域に含まれる周波数で前記振動子を振動させるための電気信号を前記振動子に出力する、基板処理装置。

【請求項2】

前記圧電体の共振周波数帯域に、前記共通の周波数帯域が含まれる、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記センサ筺体が、金属製であって、石英によって覆われている、請求項１または２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記振動子が、前記共通の周波数帯域を含む共振周波数帯域を備える圧電体を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項5】

基板の洗浄処理に必要な洗浄時周波数が、前記共通の周波数帯域に含まれ、
前記音圧センサが振動を検出するときに、前記振動子が、前記洗浄時周波数で振動する、請求項１から４のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記媒体が、前記洗浄槽に貯留されている洗浄液である、請求項１から５のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項7】

洗浄液を貯留する洗浄槽、洗浄液を振動させる振動子、および前記振動子に電気信号を出力して前記振動子を振動させる発振器を有する洗浄処理装置において、前記振動子によって振動される媒体に浸漬されて前記媒体の振動を検出する音圧センサであって、
前記媒体に浸漬されるセンサ筺体と、
前記センサ筺体内に収容されて前記センサ筺体の振動を電気信号に変換する圧電体と、を有し、
前記センサ筺体の共振周波数帯域の少なくとも一部が、前記振動子の共振周波数帯域の少なくとも一部と共通して且つ前記振動子が振動するときの周波数を含んでいる、音圧センサ。

【請求項8】

前記センサ筺体の前記共振周波数帯域と前記振動子の前記共振周波数帯域とに共通して含まれる周波数帯域が、前記音圧センサの前記圧電体の共振周波数帯域に含まれる、請求項７に記載の音圧センサ。

【請求項9】

前記音圧センサの前記圧電体として、共振周波数帯域が異なる複数の圧電体を含んでいる、請求項７または８に記載の音圧センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板を洗浄液に浸漬して洗浄処理する基板処理装置およびそれに使用される音圧センサに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、洗浄液に浸漬された基板を、洗浄液に超音波振動を印加することによって洗浄する基板処理装置が開示されている。基板処理装置は、洗浄液を振動させる振動子と、振動子を振動させるための電気信号をその振動子に出力する発振器とを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－１８３３００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載されるような基板処理装置の場合、基板の洗浄条件の一つとして、超音波振動の周波数が含まれることがある。そのため、発振器や振動子の状態を高い信頼度で定期的に確認する必要がある。その高い信頼度の確認を実現するためには、ノイズなどの影響を抑制するために発振器と振動子とによって振動する洗浄液の振動を高い感度で検出する必要がある。

【0005】

そこで、本発明は、洗浄液を振動させる振動子とその振動子に電気信号を出力する発振器とを含む基板処理装置などの洗浄液を振動させる洗浄処理装置において、洗浄液の振動を高い感度で検出することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、
基板が浸漬される洗浄液を貯留する洗浄槽と、
洗浄液を振動させる振動子と、
前記振動子に電気信号を出力して前記振動子を振動させる発振器と、
前記振動子によって振動される媒体に浸漬されて前記媒体の振動を検出する音圧センサと、を有し、
前記音圧センサが、前記媒体の振動を電気信号に変換させる圧電体を含み、
前記振動子の共振周波数帯域と前記圧電体の共振周波数帯域とに、共通の周波数帯域が含まれ、
前記音圧センサが振動を検出するときに、前記発振器が、前記共通の周波数帯域に含まれる周波数で前記振動子を振動させるための電気信号を前記振動子に出力する、基板処理装置が提供される。

【0007】

また、本発明の別態様によれば、
基板が浸漬される洗浄液を貯留する洗浄槽と、
洗浄液を振動させる振動子と、
前記振動子に電気信号を出力して前記振動子を振動させる発振器と、
前記振動子によって振動される媒体に浸漬されて前記媒体の振動を検出する音圧センサと、を有し、
前記音圧センサが、前記媒体に浸漬されるセンサ筺体と、前記センサ筺体内に収容されて前記センサ筺体の振動を電気信号に変換する圧電体と、を含み、
前記振動子の共振周波数帯域と前記センサ筺体の共振周波数帯域とに、共通の周波数帯域が含まれ、
前記音圧センサが振動を検出するときに、前記発振器が、前記共通の周波数帯域に含まれる周波数で前記振動子を振動させるための電気信号を前記振動子に出力する、基板処理装置が提供される。

【0008】

さらに、本発明のさらに別の態様によれば、
洗浄液を貯留する洗浄槽、洗浄液を振動させる振動子、および前記振動子に電気信号を出力して前記振動子を振動させる発振器を有する洗浄処理装置において、前記振動子によって振動される媒体に浸漬されて前記媒体の振動を検出する音圧センサであって、
前記媒体の振動を電気信号に変換させる圧電体を含み、
前記圧電体の共振周波数帯域の少なくとも一部が、前記振動子の共振周波数帯域の少なくとも一部と共通して且つ前記振動子が振動するときの周波数を含んでいる、音圧センサが提供される。

【0009】

さらにまた、本発明のさらに異なる態様によれば、
洗浄液を貯留する洗浄槽、洗浄液を振動させる振動子、および前記振動子に電気信号を出力して前記振動子を振動させる発振器を有する洗浄処理装置において、前記振動子によって振動される媒体に浸漬されて前記媒体の振動を検出する音圧センサであって、
前記媒体に浸漬されるセンサ筺体と、
前記センサ筺体内に収容されて前記センサ筺体の振動を電気信号に変換する圧電体と、を有し、
前記センサ筺体の共振周波数帯域の少なくとも一部が、前記振動子の共振周波数帯域の少なくとも一部と共通して且つ前記振動子が振動するときの周波数を含んでいる、音圧センサが提供される。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、洗浄液を振動させる振動子とその振動子に電気信号を出力する発振器とを含む基板処理装置などの洗浄液を振動させる洗浄処理装置において、洗浄液の振動を高い感度で検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施の形態１に係る基板処理装置の概略図

【図2】実施の形態１に係る基板処理装置における制御系を示すブロック図

【図3】実施の形態１における、振動子、センサ筺体、および音圧センサの圧電体それぞれの共振周波数帯域の関係を示す図

【図4】（ａ）共通の周波数帯域内の周波数で振動子が振動するときの音圧センサの圧電体の電圧波形の一例と、（ｂ）共通の周波数帯域外の周波数で振動子が振動するときの音圧センサの圧電体の電圧波形の一例とを示す図

【図5】基板が洗浄槽の洗浄液に浸漬していない状態の基板処理装置を示す図

【図6】実施の形態１の改良形態に係る基板処理装置を示す図

【図7】本発明の実施の形態２に係る基板処理装置の概略図

【図8】実施の形態２における、振動子、センサ筺体、および音圧センサの圧電体それぞれの共振周波数帯域の関係を示す図

【図9】実施の形態２の改良形態に係る基板処理装置を示す図

【図10】本発明の別の実施の形態に係る基板処理装置の概略図

【図11】本発明のさらに別の実施の形態に係る基板処理装置の概略図

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の一態様に係る基板処理装置は、基板が浸漬される洗浄液を貯留する洗浄槽と、洗浄液を振動させる振動子と、前記振動子に電気信号を出力して前記振動子を振動させる発振器と、前記振動子によって振動される媒体に浸漬されて前記媒体の振動を検出する音圧センサと、を有し、前記音圧センサが、前記媒体の振動を電気信号に変換させる圧電体を含み、前記振動子の共振周波数帯域と前記圧電体の共振周波数帯域とに、共通の周波数帯域が含まれ、前記音圧センサが振動を検出するときに、前記発振器が、前記共通の周波数帯域に含まれる周波数で前記振動子を振動させるための電気信号を前記振動子に出力する。

【0013】

このような態様によれば、洗浄液を振動させる振動子とその振動子に電気信号を出力する発振器とを含む基板処理装置などの洗浄液を振動させる洗浄処理装置において、洗浄液の振動を高い感度で検出することができる。なお、本明細書において、「媒体」は、流動性を備え、振動を伝達することができる物質を言う。

【0014】

例えば、前記音圧センサが、前記媒体に浸漬されるセンサ筺体を含み、前記圧電体が、前記センサ筺体内に収容されて前記センサ筺体の振動を電気信号に変換してもよい。

【0015】

例えば、前記センサ筺体の共振周波数帯域に、前記共通の周波数帯域が含まれてもよい。

【0016】

本発明の別態様に係る基板処理装置は、基板が浸漬される洗浄液を貯留する洗浄槽と、洗浄液を振動させる振動子と、前記振動子に電気信号を出力して前記振動子を振動させる発振器と、前記振動子によって振動される媒体に浸漬されて前記媒体の振動を検出する音圧センサと、を有し、前記音圧センサが、前記媒体に浸漬されるセンサ筺体と、前記センサ筺体内に収容されて前記センサ筺体の振動を電気信号に変換する圧電体と、を含み、前記振動子の共振周波数帯域と前記センサ筺体の共振周波数帯域とに、共通の周波数帯域が含まれ、前記音圧センサが振動を検出するときに、前記発振器が、前記共通の周波数帯域に含まれる周波数で前記振動子を振動させるための電気信号を前記振動子に出力する。

【0017】

このような態様によれば、洗浄液を振動させる振動子とその振動子に電気信号を出力する発振器とを含む基板処理装置などの洗浄液を振動させる洗浄処理装置において、洗浄液の振動を高い感度で検出することができる。

【0018】

例えば、前記センサ筺体が、金属製であって、石英によって覆われてもよい。

【0019】

例えば、前記振動子が、前記共通の周波数帯域を含む共振周波数帯域を備える圧電体を含んでもよい。

【0020】

例えば、基板の洗浄処理に必要な洗浄時周波数が、前記共通の周波数帯域に含まれ、前記音圧センサが振動を検出するときに、前記振動子が、前記洗浄時周波数で振動してもよい。

【0021】

本発明のさらに別態様に係る音圧センサは、洗浄液を貯留する洗浄槽、洗浄液を振動させる振動子、および前記振動子に電気信号を出力して前記振動子を振動させる発振器を有する洗浄処理装置において、前記振動子によって振動される媒体に浸漬されて前記媒体の振動を検出する音圧センサであって、前記媒体の振動を電気信号に変換させる圧電体を含み、前記圧電体の共振周波数帯域の少なくとも一部が、前記振動子の共振周波数帯域の少なくとも一部と共通して且つ前記振動子が振動するときの周波数を含んでいる。

【0022】

このような態様によれば、洗浄液を振動させる振動子とその振動子に電気信号を出力する発振器とを含む基板処理装置などの洗浄液を振動させる洗浄処理装置において、洗浄液の振動を高い感度で検出することができる。

【0023】

例えば、前記圧電体として、共振周波数帯域が異なる複数の圧電体を含んでいてもよい。

【0024】

例えば、前記媒体が、前記洗浄槽に貯留されている洗浄液であってもよい。

【0025】

本発明のさらに異なる態様に係る音圧センサは、洗浄液を貯留する洗浄槽、洗浄液を振動させる振動子、および前記振動子に電気信号を出力して前記振動子を振動させる発振器を有する洗浄処理装置において、前記振動子によって振動される媒体に浸漬されて前記媒体の振動を検出する音圧センサであって、前記媒体に浸漬されるセンサ筺体と、前記センサ筺体内に収容されて前記センサ筺体の振動を電気信号に変換する圧電体と、を有し、前記センサ筺体の共振周波数帯域の少なくとも一部が、前記振動子の共振周波数帯域の少なくとも一部と共通して且つ前記振動子が振動するときの周波数を含んでいる。

【0026】

このような態様によれば、洗浄液を振動させる振動子とその振動子に電気信号を出力する発振器とを含む基板処理装置などの洗浄液を振動させる洗浄処理装置において、洗浄液の振動を高い感度で検出することができる。

【0027】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【0028】

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る基板処理装置の概略図である。

【0029】

図１に示すように、本実施の形態１に係る基板処理装置１０は、洗浄液ＣＬを貯留する洗浄槽１２と、洗浄液ＣＬを振動させる振動子１４と、振動子１４に電気信号を出力する発振器１６と、発振器１６を制御する制御装置１８とを有する。

【0030】

洗浄槽１２は、洗浄液ＣＬを貯留する槽であって、その洗浄液ＣＬ内に洗浄対象のワークである半導体ウェハなどの基板Ｗが浸漬される。

【0031】

振動子１４は、洗浄槽１２内の洗浄液ＣＬを超音波振動させる部材である。本実施の形態１の場合、振動子１４は、ＳＵＳなどの金属材料から作製された振動子筺体２０、その内部に配置されて電気信号（電圧信号）を振動に変換する圧電体２２、圧電体２２に電圧を印加するための電極や配線（図示せず）などを含んでいる。圧電体２２は、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｉｅｚｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｉｔａｎａｔｅ）から作製されている。この圧電体２２が発振器１６からの電気信号Ｓ１によって振動することにより、振動子１４が振動し、その結果として洗浄液ＣＬが振動される。

【0032】

また、本実施の形態１の場合、振動子１４は、伝播槽２４に設けられ、その伝播槽２４を介して洗浄槽１２内の洗浄液ＣＬを振動させる。具体的には、伝播槽２４内に水などの振動伝達媒体ＭＬが貯留され、その振動伝達媒体ＭＬ内に洗浄槽１２が配置されている。すなわち、振動子１４は、洗浄液ＣＬに直接的に接触しておらず、洗浄槽１２、振動伝達媒体ＭＬ、および伝播槽２４を介して洗浄液ＣＬに間接的に接触している。

【0033】

発振器１６は、振動子１４（その圧電体２２）に電気信号（電圧信号）Ｓ１を出力することにより、振動子１４を超音波振動させるデバイスである。なお、発振器１６の更なる詳細については後述する。

【0034】

制御装置１８は、発振器１６に対して電気信号（制御信号）Ｓ２を出力し、それにより発振器１６に振動子１４が超音波振動するための電気信号Ｓ１をその振動子１４に出力させる装置である。制御装置１８は、例えば、ＣＰＵと、ＣＰＵを様々に機能させるプログラムを記憶するメモリやハードディスクなどの記憶装置とから構成されている。制御装置１８が、発振器１６に対して電気信号Ｓ２を出力し、電気信号Ｓ２が入力された発振器１６が対応する電気信号Ｓ１を振動子１４に出力し、電気信号Ｓ１が入力された振動子１４が超音波振動し、それにより洗浄液ＣＬを超音波振動させる。その結果、洗浄液ＣＬ内の基板Ｗが超音波洗浄される。

【0035】

さらに、本実施の形態１の場合、基板処理装置１０は、洗浄槽１２内の洗浄液ＣＬ内に浸漬され、洗浄液ＣＬの音圧（すなわち振動）を検出する音圧センサ３０を有する。

【0036】

本実施の形態１の場合、音圧センサ３０は、洗浄液ＣＬに浸漬されるセンサ筺体３２、その内部に配置されて振動を電気信号Ｓ３（電圧信号）に変換する圧電体３４、圧電体３４によって発生した電圧を引き出すための電極や配線（図示せず）などを含んでいる。

【0037】

音圧センサ３０の圧電体３４は、センサ筺体３２に収容されることにより、洗浄液ＣＬから保護されている。そのため、圧電体３４は、洗浄液ＣＬの超音波振動を、センサ筺体３２を介して受振する。すなわち、洗浄液ＣＬによって振動するセンサ筺体３２の振動を、圧電体３４は受振する。圧電体３４は、受振した超音波振動を電気信号（電圧信号）Ｓ３に変換して出力する。圧電体３４の電気信号Ｓ３は、最終的に制御装置１８やオシロスコープ３６に出力される。

【0038】

音圧センサ３０のセンサ筺体３２は、洗浄液ＣＬによって腐食しにくい金属材料、例えばＳＵＳなどから作製される。また、本実施の形態１の場合、センサ筺体３２は、洗浄液ＣＬに浸漬するように且つ振動可能な状態で洗浄槽１２内に固定されている。なお、音圧センサ３０を配置する洗浄槽１２内の位置は、振動子１４の直上が好ましい。ただし、振動子１４と基板Ｗとの間を除く位置が好ましい。これは、振動子１４からの超音波振動の一部が音圧センサ３０に阻害されて基板Ｗに十分に伝達できない可能性があるからである。

【0039】

オシロスコープ３６は、洗浄液ＣＬの超音波振動波形に対応する電気信号Ｓ３の波形、すなわち洗浄液ＣＬの超音波振動によって圧電体３４が発生させた電圧波形を表示する。これにより、基板処理装置１０の作業者は、超音波振動波形をモニタリングすることができる。

【0040】

制御装置１８は、本実施の形態１の場合、音圧センサ３０の圧電体３４の電気信号Ｓ３に基づいて、振動子１４と発振器１６の状態判定を実行するように構成されている。言い換えると、制御装置１８から発振器１６に所定の電気信号Ｓ２が入力されたときに、音圧センサ３０の圧電体３４が対応する電気信号Ｓ３を出力しているか否かを判定するように、制御装置１８は構成されている。

【0041】

図２は、本実施の形態１に係る基板処理装置における制御系を示すブロック図である。

【0042】

図２に示すように、振動子１４と発振器１６の状態判定を実行するために、制御装置１８は、発振器１６を制御する発振器制御部４０と、音圧センサ３０が検出した超音波振動の波形（振動波形）を取得する振動波形取得部４２と、振動波形取得部４２によって取得された振動波形に基づいて、振動子１４と発振器１６との状態を判定する振動子／発振器状態判定部４４と、取得した振動波形を記憶する記憶部４６とを有する。制御装置１８がＣＰＵと記憶部４６とで構成される場合、記憶部４６に記憶されているプログラムにしたがってＣＰＵが動作することにより、ＣＰＵが発振器制御部４０、振動波形取得部４２、および振動子／発振器状態判定部４４として機能する。

【0043】

発振器制御部４０は、振動子１４と発振器１６の状態判定を実行するとき、状態判定用周波数ｆｃで振動子１４が振動するように、対応する状態安定用電気信号Ｓｃを発振器１６に出力する。この状態判定用周波数ｆｃについては後述する。

【0044】

なお、発振器制御部４０は、状態判定を行うときのみに発振器を制御する専用の制御部であってもよいし、基板Ｗを洗浄するときに発振器を制御する制御部であってもよい。

【0045】

振動波形取得部４２は、振動子１４が状態判定用周波数ｆｃで振動しているときに音圧センサ３０が検出した振動波形を取得する。なお、取得した振動波形は、ディスプレイなどの出力デバイス５０を介して作業者に提示してもよい。また、取得された振動波形は、データとして記憶部４６に記憶される。

【0046】

振動子／発振器状態判定部４４は、振動波形取得部４２によって取得された振動波形に基づいて、振動子１４と発振器１６の状態を判定する。具体的には、振動子／発振器状態判定部４４は、記憶部４６に記憶されている直近に取得した過去の振動波形と、新たに取得した振動波形とを比較し、その比較結果に基づいて、状態判定を行う。例えば、周波数のずれ量が所定のずれ量を超える場合、および／または振幅の変化量が所定の変化量を超える場合には、振動子／発振器状態判定部４４は、振動子１４および発振器１６の少なくとも一方に異常が発生していると判定する。そして、その異常発生を、出力デバイス５０を介して作業者に通知する。

【0047】

このような振動子／発振器状態判定部４４による状態判定を高い信頼度で行うためには、予め決められた一定の条件の下で音圧センサ３０が高い感度で洗浄液ＣＬの振動を検出する必要がある。そのために、本実施の形態１の場合、まず、振動子１４の共振周波数帯域と音圧センサ３０の圧電体３４の共振周波数帯域とに、共通の周波数帯域が含まれている。

【0048】

図３は、実施の形態１における、振動子、センサ筺体および音圧センサの圧電体それぞれの共振周波数帯域の関係を示す図である。

【0049】

図３に示すように、本実施の形態１の場合、振動子１４の共振周波数帯域と音圧センサ３０の圧電体３４の共振周波数帯域は、共通の周波数帯域ＣＢ（クロスハッチング領域）を含んでいる。

【0050】

ここで言う振動子１４の「共振周波数帯域」は、振動子１４への電気信号Ｓ１を変化させたとき、他の周波数帯域に比べて振動子１４が大きく変位／変形する周波数の帯域を言う。振動子１４の共振周波数帯域は、例えば、振動子１４の振動子筺体２０の材料、形状、剛性などや圧電体２２の材料、形状、剛性などによって異なり、これらを適宜調節することによって所望の帯域に調節することができる。

【0051】

また、ここで言う音圧センサ３０の圧電体３４の「共振周波数帯域」は、圧電体３４が受振する振動の周波数を変化させたとき、他の周波数帯域に比べて圧電体３４の感度が大きく増加する、例えば出力信号（電圧信号）の振幅が大きく増加する周波数の帯域を言う。圧電体３４の共振周波数帯域は、例えば圧電体３４の材料、形状、剛性などによって異なり、これらを適宜調節することによって所望の帯域に調節することができる。

【0052】

発振器１６は、予め決められた共通の周波数帯域ＣＢに含まれる状態判定用周波数ｆｃに対応する電気信号を振動子１４に出力する。これにより、振動子１４が状態判定用周波数ｆｃで振動し、その振動子１４から音圧センサ３０の圧電体３４に大きな振幅の状態判定用周波数ｆｃの超音波振動が伝達される（振動子１４が共振周波数帯域外の周波数で振動する場合に比べて）。また、その超音波振動を受振した圧電体３４も共振し、その感度が増加する、すなわち大きな振幅の電圧信号を出力する（圧電体３４が共振周波数帯域外の周波数の振動を受振する場合に比べて）。その結果、音圧センサ３０は、洗浄液ＣＬの振動がノイズに埋もれていない、Ｓ／Ｎ比が高い振動波形を検出結果として出力することができる。

【0053】

したがって、振動子／発振器状態判定部４４は、一定の条件（状態判定用周波数ｆｃ）の下で高い感度で音圧センサ３０が検出した振動波形に基づいて、高い信頼度で振動子１４と発振器１６の状態を判定することができる。

【0054】

図４は、（ａ）共通の周波数帯域内の周波数で振動子が振動するときの音圧センサの圧電体の電圧波形の一例と、（ｂ）共通の周波数帯域外の周波数で振動子が振動するときの音圧センサの圧電体の電圧波形の一例とを示している。なお、図４（ａ）の場合、電圧を示す縦軸の一目盛は５０Ｖを示し、図４（ｂ）の場合、一目盛は１Ｖを示している。

【0055】

図４に示すように、振動子１４が共通の周波数帯域ＣＢ内の周波数(状態判定用周波数ｆｃ）で振動する場合（（ａ）の場合）、そうでない場合（（ｂ）の場合）に比べて、音圧センサ３０の圧電体３４は、Ｓ／Ｎ比が高くて大きな振幅の電圧信号を出力する。このようなＳ／Ｎ比が高くて大きな振幅の電圧信号に基づくことにより、高い信頼度で振動子１４と発振器１６の状態を判定することが可能になる。

【0056】

さらに、本実施の形態１の場合には、図３に示すように、音圧センサ３０のセンサ筺体３２の共振周波数帯域に、共通の周波数帯域ＣＢが含まれている。

【0057】

ここで言うセンサ筺体３２の「共振周波数帯域」は、センサ筺体３２に印加される振動の周波数を変化させたとき、他の周波数帯域に比べてセンサ筺体３２が大きく変位／変形する周波数の帯域を言う。センサ筺体３２の共振周波数帯域は、例えば、センサ筺体３２の材料、形状、剛性などによって異なり、これらを適宜調節することによって所望の帯域に調節することができる。

【0058】

このようなセンサ筺体３２によれば、センサ筺体３２での減衰が抑制されつつ、振動子１４からの状態判定用周波数ｆｃの超音波振動が圧電体３４に伝達する。その結果、さらに圧電体３４の感度が増加する。

【0059】

加えて、振動子１４と発振器１６の状態判定を行うための状態判定用周波数ｆｔは、洗浄時周波数であるのが好ましい。

【0060】

具体的には、洗浄液ＣＬに浸漬された基板Ｗの洗浄条件として超音波振動の周波数（洗浄処理に必要な洗浄時周波数）が含まれる場合がある。例えば、基板の種類により、２０～３００ｋＨｚの帯域に含まれる周波数、７００ｋＨｚ以上の周波数などが、洗浄時周波数として決められている場合がある。この場合、共通の周波数帯域ＣＢに、洗浄時周波数が含まれているのが好ましい。状態判定用周波数ｆｃが洗浄時周波数であることにより、基板Ｗの洗浄中に、振動子１４と発振器１６の状態を判定することが可能になる。また、その判定により、振動子１４と発振器１６の状態が基板Ｗの洗浄を行える状態であることを保証することができる。

【0061】

なお、振動子１４と発振器１６の状態判定を行うタイミングは、基板Ｗが洗浄槽１２内の洗浄液ＣＬに浸漬しているタイミングに限らない。

【0062】

図５は、基板が洗浄槽の洗浄液に浸漬していない状態を示している。

【0063】

図５に示すように、基板Ｗが洗浄槽１２の洗浄液ＣＬに浸漬していないタイミング、例えば、基板Ｗが洗浄液ＣＬに搬入される前、あるいは洗浄処理後の基板Ｗが洗浄液ＣＬから搬出された後に、状態判定を行ってもよい。これにより、音圧センサ３０は、基板Ｗの影響を受けずに、例えば、基板Ｗの浸漬位置のずれなどの影響を受けずに、より一定の条件の下で超音波振動を検出することができる。

【0064】

また、音圧センサ３０の振動検出対象の媒体は、洗浄槽１２内の洗浄液ＣＬに限らない。

【0065】

図６は、実施の形態１の改良形態に係る基板処理装置を示している。

【0066】

図６に示すように、音圧センサ３０は、洗浄槽１２内ではなく伝播槽２４内に設けられ、振動伝達媒体ＭＬの振動を検出してもよい。この場合でも、洗浄槽１２内の洗浄液ＣＬの振動を検出する場合と同様に、振動子１４と発振器１６の状態を判定することができる。また、この場合、基板Ｗが洗浄液ＣＬ内に浸漬していてもまたは浸漬していなくても、すなわち同一条件で、振動子１４と発振器１６の状態を判定することが可能である。

【0067】

以上のような本実施の形態１によれば、基板を洗浄する洗浄液を振動させる振動子とその振動子に電気信号を出力する発振器とを含む基板処理装置において、洗浄液または振動伝達媒体の振動を高い感度で検出することができる。

【0068】

（実施の形態２）
本実施の形態２は、音圧センサの構造について上述の実施の形態１と異なる。したがって、異なる点を中心に、本実施の形態２について説明する。なお、上述の実施の形態１の構成要素と実質的に同一の本実施の形態２の構成要素には、同一の符号が付されている。

【0069】

図７は、本発明の実施の形態２に係る基板処理装置の概略図である。また、図８は、実施の形態２における、振動子、センサ筺体、および音圧センサの圧電体それぞれの共振周波数帯域の関係を示す図である。

【0070】

図７に示すように、本実施の形態２に係る基板処理装置１１０において、音圧センサ１３０は、洗浄液ＣＬに浸漬されるセンサ筺体１３２、その内部に配置されて振動を電気信号に変換する圧電体１３４、圧電体１３４によって発生した電圧を引き出すための電極や配線（図示せず）などを含んでいる。

【0071】

本実施の形態２の音圧センサ１３０の場合、センサ筺体１３２は、上述の実施の形態１における音圧センサ３０のセンサ筺体３２と異なり、二重構造である。具体的には、センサ筺体１３２は、金属製であって圧電体１３４を収容する筺体１３２ａと、その筺体１３２ａの外表面上に形成された石英のカバー層１３２ｂとから構成されている。金属製の筺体１３２ａが石英のカバー層１３２ｂで覆われている理由は、洗浄対象の基板Ｗが金属の影響を受けやすい基板であるからである。

【0072】

また、図８に示すように、センサ筺体１３２の石英のカバー層１３２ｂの共振周波数帯域は、共通の周波数帯域ＣＢから外れている。これと異なり共通の周波数帯域ＣＢに重なる場合、共通の周波数帯域ＣＢに含まれる状態判定用周波数ｆｔの振動を受けると、石英のカバー層１３２ｂが割れる可能性がある。

【0073】

なお、音圧センサのセンサ筺体の二重構造は、金属製の筺体とその筺体の外表面に形成された石英のカバー層とからなる構成以外の構成でも可能である。

【0074】

図９は、実施の形態２の改良形態に係る基板処理装置を示している。

【0075】

図９に示すように、実施の形態２の改良形態に係る基板処理装置２１０において、音圧センサ２３０のセンサ筺体２３２は、圧電体２３４を収容する金属製の内側筺体２３２ａと、その内側筺体２３２ａを収容する石英製のカップ状の外側筺体２３２ｂとから構成されている。その外側筺体２３２ｂには、外側筺体２３２ｂから内側筺体２３２ａに振動を伝達するための水などの振動伝達媒体２３６が充填されている。

【0076】

以上のような本実施の形態２も、上述の実施の形態１と同様に、基板を洗浄する洗浄液を振動させる振動子とその振動子に電気信号を出力する発振器とを含む基板処理装置において、洗浄液の振動を高い感度で検出することができる。

【0077】

なお、実施の形態２においても、音圧センサ１３０、２３０は、伝播槽２４内に設けられ、振動伝達媒体ＭＬの振動を検出してもよい。

【0078】

以上、上述の実施の形態１および２を挙げて本発明を説明したが、本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限らない。

【0079】

例えば、上述の実施の形態１の場合、図３に示すように、振動子１４の共振周波数帯域と音圧センサ３０の圧電体３４の共振周波数帯域とに含まれる共通の周波数帯域ＣＢに含まれる状態判定用周波数ｆｃで、振動子１４は振動する。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。

【0080】

振動子の共振周波数帯域と音圧センサのセンサ筺体の共振周波数帯域とに含まれる共通の周波数帯域の周波数で、すなわち音圧センサの圧電体の共振周波数帯域から外れた周波数で振動子が振動してもよい。この場合でも、洗浄液の振動を高い感度で検出することは可能である。

【0081】

また、上述の実施の形態１および２の場合、図１および図７に示すように、音圧センサ３０、１３０の圧電体３４、１３４は、センサ筺体３２、１３２に収容された状態で洗浄液ＣＬに浸漬されている。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。音圧センサの圧電体は、防水型の圧電体であって且つ基板に影響を与えない場合、センサ筺体に収容されることなく、洗浄液に浸漬されてもよい。

【0082】

さらに、上述の実施の形態１の場合、図１に示すように、音圧センサ３０は、洗浄槽１２に固定されている。これに代わって、音圧センサは、基板処理装置に対して着脱可能であってもよい。この場合、複数台の基板処理装置が、１つの音圧センサを共用することができる。

【0083】

音圧センサが基板処理装置に対して着脱可能である場合、音圧センサに異なる複数の圧電体が含まれていてもよい。

【0084】

図１０は、本発明の別の実施の形態に係る基板処理装置の概略図である。

【0085】

図１０に示すように、別の実施の形態に係る基板処理装置３１０において、その洗浄槽１２に対して着脱可能な音圧センサ３３０は、そのセンサ筺体３３２内に、３つの圧電体３２４Ａ、３２４Ｂ、および３２４Ｃを含んでいる。３つの圧電体３２４Ａ、３２４Ｂ、および３２４Ｃそれぞれは、異なる共振周波数帯域を備える。そのため、振動子の共振周波数帯域がそれぞれ異なる複数の基板処理装置に対して、音圧センサ３３０を流用することができる。これにより、音圧センサの汎用性が向上する。

【0086】

さらにまた、上述の実施の形態１の場合、図１に示すように、振動子１４は、伝播槽２４に設けられている。すなわち、洗浄液ＣＬは、伝播槽２４、振動伝達媒体ＭＬ、洗浄槽１２を介して、振動子１４によって振動される。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。

【0087】

図１１は、本発明のさらに別の実施の形態に係る基板処理装置の概略図である。

【0088】

図１１に示すように、さらに別の実施の形態に係る基板処理装置４１０は、上述の実施の形態１と異なり、伝播槽を備えていない。そのため、振動子１４が洗浄槽１２に設けられている。また、音圧センサ３０も洗浄槽１２に設けられている。このような基板処理装置４１０によれば、振動子１４から洗浄液ＣＬに伝達される振動の損失が、伝播槽が存在する場合に比べて低減する。

【0089】

すなわち、本発明の一実施の形態に係る基板処理装置は、広義には、基板が浸漬される洗浄液を貯留する洗浄槽と、洗浄液を振動させる振動子と、前記振動子に電気信号を出力して前記振動子を振動させる発振器と、前記振動子によって振動される媒体に浸漬されて前記媒体の振動を検出する音圧センサと、を有し、前記音圧センサが、前記媒体の振動を電気信号に変換させる圧電体を含み、前記振動子の共振周波数帯域と前記圧電体の共振周波数帯域とに、共通の周波数帯域が含まれ、前記音圧センサが振動を検出するときに、前記発振器が、前記共通の周波数帯域に含まれる周波数で前記振動子を振動させるための電気信号を前記振動子に出力する装置である。

【0090】

また、本発明の別の実施の形態に係る基板処理装置は、広義には、基板が浸漬される洗浄液を貯留する洗浄槽と、洗浄液を振動させる振動子と、前記振動子に電気信号を出力して前記振動子を振動させる発振器と、前記振動子によって振動される媒体に浸漬されて前記媒体の振動を検出する音圧センサと、を有し、前記音圧センサが、前記媒体に浸漬されるセンサ筺体と、前記センサ筺体内に収容されて前記センサ筺体の振動を電気信号に変換する圧電体と、を含み、前記振動子の共振周波数帯域と前記センサ筺体の共振周波数帯域とに、共通の周波数帯域が含まれ、前記音圧センサが振動を検出するときに、前記発振器が、前記共通の周波数帯域に含まれる周波数で前記振動子を振動させるための電気信号を前記振動子に出力する装置である。

【0091】

以上のように、本発明における技術の例示として、上述の実施の形態を説明してきた。そのために、図面および詳細な説明を提供している。したがって、図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上述の技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

【0092】

また、上述の実施の形態は、本発明における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略等を行うことができる。

【産業上の利用可能性】

【0093】

本発明は、振動子とその振動子に電気信号を出力して振動させる発振器とを備える基板処理装置などの洗浄処理装置に適用可能である。

【符号の説明】

【0094】

１０ 基板処理装置
１２ 洗浄槽
１４ 振動子
１６ 発振器
３０ 音圧センサ
３４ 圧電体
ＣＬ 洗浄液
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】