[其他]超聲清洗方法和裝置

無效

• 申請號: 87103659
• 申請日: 1987-05-16
• 公開（公告）號: CN87103659A
• 公開（公告）日: 1987-11-25
• 發明（設計）人: 查爾斯·里德·懷特
• 申請（專利權）人: 伊斯曼柯達公司
• 主分類號: B08B3/12
• 分類號: B08B3/12
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 肖掬昌,肖春京

本發明是指一種用超聲波能量清洗物件表面的經過改進的方法和裝置，而更詳細地說，是用于清洗已有圖案和未有圖案的半導體圓片的表面，為隨后的制造半導體器件工序作準備。

用超聲波液槽清洗半導體圓片的原理已被廣泛地發展到帶有許多權利要求的成功申請。可是，這些清洗液槽的實際申請已經缺乏前景。許多專利已經公布了改變用超聲波液槽的超聲波清洗半導體圓片的原理，其中要被清洗的圓片浸在一種溶劑中，并且受到超聲波振動，以清除具有小至亞微米級大小的粒子。這些裝置中有許多利用了具有一個介于20千赫和100千赫之間的頻率的超聲波能量，而其余的利用了具有一個介于0.2和5.0兆赫范圍內的頻率的高頻能量。可是，使用這些先有技術在超聲波清洗半導體圓片中的嘗試，已經發現或是不能從圓片表面清除微粒，或是微粒被清除后又重新沉積在圓片先前清洗過的部分，或是由于受長時間的超聲波區的輻照使圓片出現損壞。無論那一樣情況，結果都不足以完全清洗圓片。

隨著半導體技術的進步，越來越多復雜的器件正被引入半導體芯片，導致每個芯片越來越高的價值。而且由于亞微米大小的微粒能有害地影響器件內亞微米尺寸的元件，由于器件尺寸的不斷減小已經導致對清潔度提出越來越高的要求。這些因素全都被含有越來越多單獨的芯片的較大圓片尺寸的工業用途而混合在一起。因而，對于半導體制造廠而言每塊圓片的最終清潔度承擔了愈加重要的經濟意義。

利用0.2至5.0兆赫范圍內的甚高頻超聲波清洗器已被公開，例如美國專利號3,893,869和4,326,553，并且這些清洗器已被發展到用于清除亞微米尺寸范圍內的微粒。但是，已經發現，當晶片被具有各種尺寸的微粒污染時，這些設備是不起作用的。這顯然是由于使用的甚高頻超聲波振動不能清除較大微粒，以及也由于較大微粒使較小微粒受不到超聲波清洗的作用所引起的，從而使圓片表面仍然被大小微粒所污染。

利用20千赫至100千赫范圍內頻率的超聲波清洗裝置的例子以美國專利Nos.4,178,188和4,401,131作為代表，這些裝置利用液槽內的超聲波能量，以產生用來清洗放置在其內的半導體圓片的成穴。可是這些裝置利用有限的功率量，例如4,401,131號專利公開了在一個100毫米直徑的圓片的清洗裝置中只供給了400瓦的功率。形成稍微高于30瓦/英寸²的功率密度。而4,178,188號專利并不說明功率或功率密度，這正表明希望將需用功率減至最小。此外，液槽內流體的流動在這些裝置中未受控制。結果，已發現使用這類裝置清洗圓片的努力或是由于功率不足而不能徹底地從圓片表面清除所有的微粒，或是清洗過的表面又被已清除的而沒有完全被液槽沖走的微粒重新污染，這些微粒又重新沉積在圓片表面上。

到現在為止，認為在液態媒質中使用高功率的超聲波換能器所造成的問題與它們所解決的問題一樣多，相信高成穴功率會將喇叭形輻射體和圓片加熱到不希望有的溫度，在這些溫度中它們易被損壞，相信提高的功率會增加圓片表面重新污染的程度。而且，據報導，為了用先有技術的裝置清除微粒，由于延長圓片在液槽內受超聲波能量的輻照的時間，而對圓片表面上敏感的半導體器件造成損壞。

因此，本發明提供了一種超聲波液槽，在這種液槽中可以產生足夠的功率，以徹底地清洗圓片表面，而沒有過熱或損壞圓片或換能器喇叭形輻射體的問題，也不會機械地損壞圓片表面或配置在其上的線路，以及沒有被排入槽內液體中的微粒重新污染表面的問題。

根據本發明的一個方面，提供一種方法和裝置用以在一液槽內清洗諸如半導體圓片的工件。液槽包括用以把工件放置在液槽內第一位置支承裝置上的工序的裝置，從而使工件的至少一個表面受到輻照。配置有用以將一種液態媒質例如超高純水供給液槽的裝置，以及一個配置在媒質內第二位置上的電聲換能器。配置有以頻率大約20千赫至90千赫范圍內的電力能源給換能器供能以產生超聲波能量的裝置，超聲波能量從換能器發射以在液槽內形成一密集的、界限分明的強成穴區。配置有用以形成工件和換能器之間的相對運動，從而使受輻照表面穿過強成穴區的裝置。還配置有用以使液態媒質沿著與換能器相對于工件移動相同的方向流過換能器和工件。