超音波洗浄槽内の音場特性評価: 光学的可視化による音場の観察と微粒子除去との関連

摘要

半導体ウェーハ基板表面上の完全な微粒子除去のため、超音波洗浄槽内では均一な音場形成が期待される。しかし、振動素子配列に起因する音場の落ち込みが生じ、また実装置では、処理槽の構造やウェーハ保持部材の存在によって不均一な音場となり、微粒子残渣が観測されている。音響キャビテーションの作用による微粒子除去が確認されており、音響キャビテーションは微粒子除去効果を推定するための指標として有効である。音響キャビテーション評価方法として、音響発光であるソノルミネッセンスや音響キャビテーション由来の信号であるbroadband noiseを使用した音響キャビテーション発生量の計測技術がある。音響キャビテーションは媒質の音圧変動に伴い生じる二次的な現象であり、音場特性を評価するためには一次的な現象である媒質の音圧分布を把握する必要がある。シュリーレン映像法は媒質の屈折率の空間的変化を光学的に検証することができ、液面での超音波反射や素子間の干渉を理解する上で有効である。本稿では、448kHzの超音波洗浄槽において、シュリーレン映像法による音場強度分布の可視化を行い、ウェーハ表面上の微粒子残渣分布との関連を検討する。