專利名稱：超聲波清潔法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波清潔法，尤其是用超聲波照射具有溶解在其中的氣體的溶液以對有待在該溶液中清潔的物品進行清潔的超聲波清潔法。
背景技術(shù)：
在制造諸如硅晶片的基材的方法中，通常實施以浸潰加工、單晶片加工等方式清潔基材的方法，以從該基材去除導致半導體器件中的缺陷的有機物質(zhì)、金屬雜質(zhì)、顆粒、本征氧化物膜等。在清潔基材的方法中，取決于目的采用各種不同的清潔法。尤其是在通過浸潰式清潔法去除諸如顆粒的外來物質(zhì)的情況下，采用該方法將基材潰入包含在清潔浴池中的清潔溶液中，然后用稱作兆聲的約為IMHz的頻率的超聲波進行照射。通常認為頻率約為IMHz的超聲波能夠改善針對基材表面上的亞微米尺寸的微粒的清潔效果，同時能夠減少對基材的損害。在此情況下，已知在清潔溶液中的溶解的氣體的濃度對于諸如顆粒的外來物質(zhì)的去除效率產(chǎn)生影響。例如已知，在用兆聲照射用作清潔溶液的超純水從而從基材去除顆粒，通過在清潔溶液中的溶解的氮氣的濃度影響從基材去除顆粒的效率。更具體而言，若在清潔溶液中的溶解的氣體的濃度落入規(guī)定的范圍，則從基材去除顆粒的效率比較高(第JP10-109072號和第JP 2007-250726號日本專利公開)。因此，在清潔過程中監(jiān)測在清潔溶液中的溶解的氣體的濃度例如溶解的氮氣的濃度，從而將在清潔溶液中的溶解的氣體的濃度控制在固定的范圍內(nèi)，這在理論上可以有效地去除顆粒。另一方面，有人報告，在用超聲波照射清潔溶液時產(chǎn)生的弱的發(fā)光特性(聲致發(fā)光)與從基材去除顆粒的特性之間存在特定的關(guān)系(“Behaviour of a Well DesignedMegasonic Cleaning System，，，Solid StatePhenomena, Vols.103 104，(2005)pp.155tol58; iiMegasonicsiacavitation driven process，，，Solid State Phenomena, Vols.103tol04，(2005), pp.159 162.)。本發(fā)明要解決的問題本發(fā)明的發(fā)明人在對基材的傳統(tǒng)超聲波清潔的研究中，存在即使以相同的溶解的氣體的濃度在相同的用超聲波照射的條件下，仍然產(chǎn)生高的和低的顆粒去除效率的情況。此外，即使能夠產(chǎn)生高的顆粒去除效率，仍然難以連續(xù)地保持該狀態(tài)。根據(jù)上述問題提出本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供超聲波清潔法，其能夠在穩(wěn)定的情況下實現(xiàn)高的顆粒去除效率。

發(fā)明內(nèi)容
解決這些問題的手段通過對于溶解的氣體的濃度與聲致發(fā)光之間關(guān)系的仔細研究，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，存在存在即使以相同的溶解的氣體的濃度在相同的用超聲波照射的條件下發(fā)生聲致發(fā)光和不發(fā)生聲致發(fā)光的情況。本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，在顆粒去除效率與發(fā)生聲致發(fā)光之間存在關(guān)系，在發(fā)生聲致發(fā)光時顆粒去除效率高，而在不發(fā)生聲致發(fā)光時顆粒去除效率低。此外，本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，首先以高的溶解的氣體的濃度開始用超聲波照射，然后在繼續(xù)用超聲波照射的狀態(tài)下降低溶解的氣體的濃度，這使得顆粒去除效率高于從開始時就以固定的溶解的氣體的濃度實施超聲波清潔的情況，即使最終的溶解的氣體的濃度相等。下面解釋其中首先以高的溶解的氣體的濃度開始用超聲波照射然后在繼續(xù)用超聲波照射的狀態(tài)下降低溶解的氣體的濃度的情況下提高顆粒去除效率的機理。首先，在用超聲波照射超純水時，通過空穴使溶解的氣體析出，產(chǎn)生細小的氣泡，這導致超聲振動，發(fā)生爆炸等，從而去除水面上的顆粒。在溶解的氣體的濃度極低的狀態(tài)(接近脫氣的水的狀態(tài))下，由于溶解的氣體減少，產(chǎn)生的細小的氣泡少，因此顆粒去除能力降低。若溶解的氣體的濃度過高，則容易產(chǎn)生氣泡，這導致不僅產(chǎn)生細小的氣泡，而且還產(chǎn)生大量大的氣泡。大的氣泡難以產(chǎn)生在清潔中有效的振動和爆炸。此外，大的氣泡本身阻止超聲波的傳播。因此，損害顆粒去除能力。出于上述原因，認為在產(chǎn)生在清潔中有效的大量細小的氣泡的條件下提高顆粒去除能力，其最優(yōu)的溶解的濃度在中等濃度范圍內(nèi)。然而，發(fā)現(xiàn)在目前的研究中，即使以在中等濃度范圍內(nèi)的相同的溶解的氣體的濃度，存在發(fā)生聲致發(fā)光和不發(fā)生聲致發(fā)光的兩種狀態(tài)。在特別觀察時，發(fā)現(xiàn)在不發(fā)生聲致發(fā)光的狀態(tài)下不產(chǎn)生細小的氣泡。還發(fā)現(xiàn)，需要用于產(chǎn)生這些細小的氣泡的引發(fā)裝置，從而導致發(fā)生聲致發(fā)光。在溶解的氣體的濃度高的狀態(tài)下，通過用超聲波照射容易產(chǎn)生氣泡。通過在溶解的氣體的濃度高的狀態(tài)下開始用超聲波照射而誘導聲致發(fā)光的發(fā)生。然后，若在保持溶解的氣體的濃度高的狀態(tài)下降低溶解的氣體的濃度，則變得能夠在持續(xù)產(chǎn)生細小的氣泡的狀態(tài)下達到溶解的氣體的目標濃度。因此，認為變得能夠在穩(wěn)定的情況下在溶解的氣體的目標濃度的范圍內(nèi)以高的清潔能力連續(xù)地產(chǎn)生細小的氣泡，從而實現(xiàn)高的顆粒去除效率。根據(jù)本發(fā)明的超聲波清潔法是用超聲波照射具有溶解在其中的氣體的溶液以對有待在該溶液中清潔的物品進行清潔。該方法包括以下步驟。用超聲波照射具有第一溶解的氣體的濃度的溶液。在將超聲波施加至該溶液的狀態(tài)下，在該溶液中的溶解的氣體的濃度從第一溶解的氣體的濃度改變至低于第一溶解的氣體的濃度的第二溶解的氣體的濃度。通過連續(xù)地用超聲波照射該溶液而連續(xù)地發(fā)生聲致發(fā)光，同時在該溶液中的溶解的氣體的濃度從第一溶解的氣體的濃度改變至第二溶解的氣體的濃度。根據(jù)本發(fā)明的超聲波清潔法，在首先以高的溶解的氣體的濃度開始用超聲波照射之后，在繼續(xù)用超聲波照射的狀態(tài)下降低溶解的氣體的濃度。這使得顆粒去除效率高于從開始時就以恒定的溶解的氣體的濃度實施超聲波清潔的情況。此外，根據(jù)本發(fā)明的超聲波清潔法，因為可以在比較寬的溶解的氣體的濃度范圍內(nèi)導致產(chǎn)生聲致發(fā)光狀態(tài)，所以可以在穩(wěn)定的情況下實現(xiàn)高的顆粒去除效率。在上述的超聲波清潔法中，可以在溶解的氣體的濃度達到第一溶解的氣體的濃度的時刻開始用超聲波照射。在上述的超聲波清潔法中，可以用超聲波照射具有低于第一溶解的氣體的濃度的第三溶解的氣體的濃度的溶液。上述的超聲波清潔法進一步包括在用超聲波照射溶液的狀態(tài)下將溶液中的溶解的氣體的濃度從第三溶解的氣體的濃度改變至第一溶解的氣體的濃度的步驟。
在上述的超聲波清潔法中，優(yōu)選通過將具有高于第三溶解的氣體的濃度的溶解的氣體的濃度的溶液添加至容納待清潔的物品的清潔浴池從而實施將溶解的氣體的濃度從第三溶解的氣體的濃度改變至第一溶解的氣體的濃度的步驟。
在上述的超聲波清潔法中，氣體優(yōu)選為氮氣，第二溶解的氣體的濃度不小于4ppm且不大于lOppm。
發(fā)明效果
本發(fā)明可以提供在穩(wěn)定的情況下實現(xiàn)高的顆粒去除效率的超聲波清潔法。


圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的超聲波清潔設(shè)備的示意圖。
圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的超聲波清潔設(shè)備的示意圖。
圖3所示為用于觀察聲致發(fā)光的裝置構(gòu)造的示例性示意圖。
圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的超聲波清潔法的流程圖。
圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的超聲波清潔法在溶解的氣體的濃度與時間之間的關(guān)系的不意圖。
圖6所示為根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的超聲波清潔法的流程圖。
圖7所示為根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的超聲波清潔法在溶解的氣體的濃度與時間之間的關(guān)系的不意圖。
圖8所示為根據(jù)本發(fā)明的實施例1的超聲波清潔法的流程圖。
圖9所示為根據(jù)本發(fā)明的實施例1的超聲波清潔法在溶解的氣體的濃度與時間之間的關(guān)系的示意圖。
圖10所示為根據(jù)本發(fā)明的實施例2的超聲波清潔法的流程圖。
圖11所示為根據(jù)本發(fā)明的實施例2的超聲波清潔法在溶解的氣體的濃度與時間之間的關(guān)系的示意圖。
圖12所示為根據(jù)比較例的超聲波清潔法的流程圖。
圖13所示為根據(jù)比較例的超聲波清潔法在溶解的氣體的濃度與時間之間的關(guān)系的示意圖。
圖14 (a)所示為根據(jù)比較例的方法在溶解的氮氣的濃度與發(fā)光狀態(tài)之間的關(guān)系的示意圖。
圖14 (b)所示為根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法在溶解的氮氣的濃度與發(fā)光狀態(tài)之間的關(guān)系的示意圖。
附圖標記
10: 供應(yīng)裝置
11: 第一供應(yīng)閥
12: 第二供應(yīng)閥
13: 第三供應(yīng)閥
20: 清潔浴池
21: 連接浴池
22:固定單元
23:溶液引入管路
30:照射裝置
40:監(jiān)測裝置
41:排出管路
42:泵
43:溶解的氮氣的濃度計量器
50:暗室
60:發(fā)光探測裝置
61:圖像處理裝置
1,100,200:超聲波清潔設(shè)備
W:晶片具體實施方式
下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實施方案，其中利用相同的附圖標記表示相同或相應(yīng)的組件，而不重復其描述。
第一實施方案
如圖1所示，實施根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的超聲波清潔法的超聲波清潔設(shè)備100包括含有諸如超純水的清潔溶液的清潔浴池20、用于將該清潔溶液供應(yīng)至該清潔浴池20的供應(yīng)裝置10、容納清潔浴池20的連接浴池21、位于連接浴池21的底部的用于照射超聲波的照射裝置30以及用于監(jiān)測供應(yīng)至清潔浴池20中的清潔溶液中的溶解的氮氣的濃度的監(jiān)測裝置40。供應(yīng)裝置10包括用于將具有溶解在其中的氮氣的超純水供應(yīng)至清潔浴池20的第一供應(yīng)閥11、以及用于將脫氣的超純水供應(yīng)至清潔浴池20的第二供應(yīng)閥12。
第一供應(yīng)閥11連接至未示出的第一罐。具有溶解在其中的氮氣的超純水儲存在第一罐中。第二供應(yīng)閥12連接至未示出的脫氣裝置。將超純水供應(yīng)至脫氣裝置，其能夠通過脫氣薄膜去除超純水中溶解的氣體。通過將連接至第一供應(yīng)閥11和第二供應(yīng)閥12的管路在第一供應(yīng)閥11和第二供應(yīng)閥12的下游匯合而形成的管路而將具有溶解在其中的氮氣的超純水和經(jīng)脫氣的超純水加以混合。此外，混合浴池(未示出)可以位于第一供應(yīng)閥11和第二供應(yīng)閥12的下游。在此情況下，具有溶解在其中的氮氣的超純水和經(jīng)脫氣的超純水可以在該混合浴池中完全混合。
然后，將混合的超純水通過位于清潔浴池20中并且連接至上述的第一供應(yīng)閥11和第二供應(yīng)閥12下游的管路供應(yīng)至溶液引入管路23。溶液引入管路23位于清潔浴池20的底部的外圍末端附近。此外，第一供應(yīng)閥11和第二供應(yīng)閥12的閥位置均加以調(diào)節(jié)，從而能夠控制引入清潔浴池20中的超純水的溶解的氮氣的濃度和供應(yīng)量。
溶液引入管路23配備有多個未示出的噴嘴。將用作清潔溶液的超純水從溶液引入管路23通過這些噴嘴供應(yīng)至清潔浴池20中。所述多個噴嘴在溶液引入管路23延伸的方向上彼此分離地排列。此外，這些噴嘴的排列使得向位于清潔浴池20的中心附近的區(qū)域(其中固定待清潔的晶片W的區(qū)域)噴射清潔溶液。
清潔浴池20其中配備有用于固定晶片W的固定單元22。晶片W的一個例子可以包括半導體晶片。在利用固定單元22將晶片W固定在清潔浴池20中的狀態(tài)下，將含有上述混合的超純水的清潔溶液從溶液引入管路23供應(yīng)至清潔浴池20中。
如上所述，溶液引入管路23位于清潔浴池20的下部(該區(qū)域位于底部壁的附近或者位于底部壁的外圓周，即在底部壁與側(cè)壁之間的界面)。將規(guī)定量的清潔溶液(混合的超純水)從溶液引入管路23供應(yīng)至清潔浴池20中。用清潔溶液填充清潔浴池20。此外，調(diào)節(jié)清潔溶液的供應(yīng)量，從而使規(guī)定量的清潔溶液從清潔浴池20的上部溢流。這使得晶片W浸入清潔浴池20中的清潔溶液中，如圖1所示。
連接浴池21具有連接至此的供應(yīng)管線(未示出)，其所供應(yīng)的介質(zhì)不同于由上述供應(yīng)裝置10供應(yīng)的介質(zhì)。例如，將水作為一種介質(zhì)從供應(yīng)管線供應(yīng)至連接浴池21中。然后，使儲存在連接浴池21中的水至少與上述清潔浴池20的底部壁接觸。應(yīng)當注意，通過連續(xù)地將規(guī)定量的水從供應(yīng)管線也供應(yīng)至連接浴池21，也使特定量的水從連接浴池21溢流。
以如下方式安裝照射裝置30，使其連接至連接浴池21的底部壁。照射裝置30用超聲波照射連接浴池21中的水。照射的超聲波還通過連接浴池21中的水和與清潔浴池20中的水接觸的部分(例如底部壁)照射至清潔浴池20中的清潔溶液和晶片W。
在此情況下，照射裝置30可以振蕩發(fā)生超聲波，例如頻率為不小于20kHz且不大于2MHz，并且功率密度為不小于0.05ff/cm2且不大于7.0W/cm2。以如下方式用超聲波照射清潔溶液和晶片W，使得能夠有效地清潔浸入清潔溶液中的晶片W。此外，從照射裝置30照射的超聲波可以優(yōu)選具有在不小于400kHz與不大于IMHz之間的范圍內(nèi)的頻率。
監(jiān)測裝置40包括用于將規(guī)定量的清潔溶液從清潔浴池20內(nèi)部排出的排出管路41、連接至排出管路41的用于將清潔溶液引入溶解的氮氣的濃度計量器43的泵42、以及連接至泵42下游的溶解的氮氣的濃度計量器43。溶解的氮氣的濃度計量器43將清潔溶液中的溶解的氮氣的濃度的測量數(shù)據(jù)輸出至超聲波清潔設(shè)備的控制裝置、外部顯示裝置等。雖然可以將具有任意構(gòu)造的裝置用作溶解的氮氣的濃度計量器43，但是例如可以使用將包含在清潔溶液中的溶解的氣體組分通過聚合物薄膜引入接收裝置中以基于在該接收裝置中的熱導率的改變計算該氣體組分的濃度的測量裝置。
清潔浴池20例如由厚度為3.0mm的石英玻璃制成。雖然清潔浴池20可以任意的形狀形成，但是例如采用內(nèi)部尺寸包括寬度270mmX深度69mmX高度270mm的矩形浴池。清潔浴池20的容積為5升。
此外，優(yōu)選根據(jù)由照射裝置30發(fā)出的超聲波的頻率適當?shù)卣{(diào)節(jié)由石英玻璃制成的、形成清潔浴池20的底部壁的板狀組件的厚度。例如，在由照射裝置30發(fā)出的超聲波的頻率為950kHz的情況下，形成底部壁的板狀組件的厚度優(yōu)選為3.0mm。此外，在由照射裝置30發(fā)出的超聲波的頻率為750kHz的情況下，形成底部壁的板狀組件的厚度優(yōu)選例如為4.0mm0
由供應(yīng)裝置10供應(yīng)至清潔浴池20的清潔溶液(混合的超純水)的量可以是每分鐘5升。此外，由照射裝置30發(fā)出的超聲波的頻率可以是如上所述的950kHz和750kHz，而其輸出功率可以是1200W(功率密度為5.6W/cm2)。此外，照射裝置30中的振動板的照射面的尺寸可以為80mmX270mm。
參考圖3，下面描述用于觀察聲致發(fā)光(發(fā)光現(xiàn)象)的裝置構(gòu)造。首先，超聲波清潔設(shè)備I和發(fā)光探測裝置60位于暗室50中。發(fā)光探測裝置60連接至圖像處理裝置61。在此用作發(fā)光探測裝置60的圖像放大單元(檢測極弱光線的放大單元)用于檢測和放大極弱的光線以獲得具有對比度的圖像。具體而言，采用由Hamamatsu Photonics生產(chǎn)的圖像放大器(V4435U-03)的單元可以用作上述單元。該單元的構(gòu)造使得光電表面由Cs-Te制成，靈敏度波長落入160至320nm的范圍內(nèi)，最大靈敏度在波長為250nm處出現(xiàn)。此外，認為在用超聲波照射水時通過水分解產(chǎn)生的羥基自由基(OH基)導致發(fā)光，并且假設(shè)發(fā)光的波長落入在309nm附近的紫外線范圍內(nèi)。因此，在此情況下使用由波長落入上述靈敏度波長范圍內(nèi)的光電表面(Cs-Te)構(gòu)成的圖像放大單元。此外，可以將光電倍增管用作發(fā)光探測裝置60。應(yīng)當注意，該裝置的條件的例子可以包括超聲波頻率、超聲波強度、能夠保持溶液的浴池設(shè)計、溶液的供應(yīng)量等。
然后，下面描述根據(jù)本發(fā)明的實施方案的超聲波清潔法。
參考圖4和5，描述根據(jù)本發(fā)明的實施方案的超聲波清潔法。根據(jù)本發(fā)明的實施方案的超聲波清潔法是用超聲波照射具有溶解在其中的諸如氮氣的氣體的溶液，從而清潔浸入該溶液中的晶片W (待清潔的物品)。該方法主要包括以下步驟。
首先，實施將溶解的氣體的濃度調(diào)節(jié)至第一溶解的氣體的濃度的步驟(S11)。例如，圖1所示的清潔設(shè)備用于將具有溶解在其中的氮氣的超純水與經(jīng)脫氣的超純水加以混合以制備具有第一溶解的氣體的濃度的溶液。在此時刻該溶液的溶解的氣體的濃度為第一溶解的氣體的濃度(Cl)。在此時刻，不用超聲波照射該溶液，并且不發(fā)生聲致發(fā)光。
然后，實施開始用超聲波照射的步驟(S12)。在開始用超聲波照射的時刻該溶液的溶解的氣體的濃度為第一溶解的氣體的濃度。通過發(fā)出超聲波的照射裝置30用超聲波照射該溶液，如圖1所示。在用超聲波照射時，發(fā)生聲致發(fā)光?？梢酝ㄟ^圖像放大器和光電倍增管檢測聲致發(fā)光，如圖3所示。
然后，實施將溶解的氣體的濃度從第一溶解的氣體的濃度(Cl)改變至第二溶解的氣體的濃度(C2)的步驟(S13)。例如可以通過調(diào)節(jié)圖1所示的超聲波清潔設(shè)備100的第一供應(yīng)閥11以減少具有溶解在其中的氮氣的超純水的供應(yīng)量從而改變?nèi)芙獾臍怏w的濃度。還可以通過調(diào)節(jié)超聲波清潔設(shè)備100的第二供應(yīng)閥12以增加不具有溶解在其中的氮氣的超純水的供應(yīng)量從而改變?nèi)芙獾臍怏w的濃度。此外，還可以通過調(diào)節(jié)第一供應(yīng)閥11和第二供應(yīng)閥12而調(diào)節(jié)該溶液的溶解的氣體的濃度。連續(xù)地用超聲波照射該溶液，同時將該溶液中的溶解的氣體的濃度從第一溶解的氣體的濃度(Cl)改變至第二溶解的氣體的濃度(C2)。因此，持續(xù)發(fā)生聲致發(fā)光的狀態(tài)，同時用超聲波照射該溶液。在將該溶液的溶解的氣體的濃度改變至第二溶解的氣體的濃度之后，將作為待清潔的物品的晶片W浸入該溶液中。持續(xù)用超聲波進行照射，直至完成對晶片W的清潔。
然后，實施停止用超聲波照射的步驟(S14)。然后，結(jié)束對晶片W的清潔。在停止用超聲波照射之前可以取出晶片W。在停止用超聲波照射時，聲致發(fā)光的發(fā)生也停止。
下面描述測定第一溶解的氣體的濃度(Cl)和第二溶解的氣體的濃度(C2)的方法。例如，制備具有不同的溶解的氣體的濃度的清潔溶液，將待清潔的晶片W浸入其中。然后，用超聲波照射該清潔溶液從而在除了清潔溶液的溶解的氣體的濃度以外相同的條件下清潔晶片W。在此，在僅通過簡單地開始用超聲波照射不發(fā)生聲致發(fā)光的溶解的氣體的濃度的情況下，需要通過根據(jù)本發(fā)明的方法導致發(fā)生聲致發(fā)光。因此，假設(shè)具有最高清潔效率的清潔溶液的溶解的氣體的濃度是最優(yōu)的溶解的氣體的濃度，則確定該濃度為第二溶解的氣體的濃度。因為晶片W最終在具有第二溶解的氣體的濃度的溶液中進行清潔，第二溶解的氣體的濃度優(yōu)選接近于最優(yōu)的溶解的氣體的濃度。然而，只要能夠發(fā)生聲致發(fā)光，第二溶解的氣體的濃度就無需等于最優(yōu)的溶解的氣體的濃度。確定第一溶解的氣體的濃度為高于第二溶解的氣體的濃度的濃度。
然后，描述本實施方案的操作和效果。
在根據(jù)本發(fā)明的實施方案的清潔法中，在首先以高的溶解的氣體的濃度開始用超聲波照射之后，在繼續(xù)用超聲波照射的狀態(tài)下降低溶解的氣體的濃度。如此實現(xiàn)的顆粒去除效率高于以恒定的溶解的氣體的濃度實施清潔的情況。此外，因為根據(jù)本發(fā)明的實施方案的方法能夠在寬的溶解的氣體的濃度范圍內(nèi)產(chǎn)生聲致發(fā)光狀態(tài)，所以在穩(wěn)定的情況下實現(xiàn)聞的顆粒去除效率。
第二實施方案
參考圖2解釋實施根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的超聲波清潔法的超聲波清潔設(shè)備200。雖然超聲波清潔設(shè)備200與超聲波清潔設(shè)備100的區(qū)別在于其包括用于供應(yīng)具有高的溶解的氣體的濃度的溶液的第三供應(yīng)閥13，但是除了這一區(qū)別以外幾乎與超聲波清潔設(shè)備100相同。
然后，下面參考圖6和7描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的超聲波清潔法。
首先，實施將溶解的氣體的濃度調(diào)節(jié)至第三溶解的氣體的濃度的步驟(S21)。例如，使用如圖2所示的清潔設(shè)備以將具有溶解在其中的氮氣的超純水與經(jīng)脫氣的超純水加以混合，從而制備具有第三溶解的氣體的濃度的溶液。在此時刻該溶液的溶解的氣體的濃度是第三溶解的氣體的濃度(C3)。在此時刻，不用超聲波照射該溶液，并且不發(fā)生聲致發(fā)光。第三溶解的氣體的濃度低于上述的第一溶解的氣體的濃度。第三溶解的氣體的濃度可以約等于上述的第二溶解的氣體的濃度。此外，第三溶解的氣體的濃度可以高于或低于第二溶解的氣體的濃度。
然后，實施開始用超聲波照射的步驟(S22)。該溶液的溶解的氣體的濃度在開始用超聲波照射的時刻是第三溶解的氣體的濃度。例如，通過如圖2所示的用于發(fā)出超聲波的照射裝置30，用超聲波照射其中浸有晶片W的溶液。不同于第一實施方案，即使在用超聲波照射時，在此階段不是總發(fā)生聲致發(fā)光。在根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案中，在開始用超聲波照射時不發(fā)生聲致發(fā)光。
然后，實施將溶解的氣體的濃度從第三溶解的氣體的濃度(C3)改變至第一溶解的氣體的濃度(Cl)的步驟(S23)。例如通過調(diào)節(jié)如圖2所示的清潔設(shè)備的第三供應(yīng)閥13以將具有高的溶解的氣體的濃度的溶液供應(yīng)至容納晶片W的清潔浴池20，從而改變?nèi)芙獾臍怏w的濃度。連續(xù)地用超聲波照射該溶液，同時將該溶液中的溶解的氣體的濃度從第三溶解的氣體的濃度(C3)改變至第一溶解的氣體的濃度(Cl)。在該溶液的溶解的氣體的濃度是第三溶解的氣體的濃度(C3)時，不發(fā)生聲致發(fā)光，這被稱作不發(fā)光狀態(tài)。然而，在將溶解的氣體的濃度從第三溶解的氣體的濃度(C3)改變至第一溶解的氣體的濃度(Cl)的中間，發(fā)生聲致發(fā)光而產(chǎn)生發(fā)光狀態(tài)。
然后，實施將溶解的氣體的濃度從第一溶解的氣體的濃度(Cl)改變至第二溶解的氣體的濃度(C2)的步驟(S24)。進行制備，通過調(diào)節(jié)如圖2所示的超聲波清潔設(shè)備200的第一供應(yīng)閥11和第二供應(yīng)閥12而改變?nèi)芙獾臍怏w的濃度，如同第一實施方案所述的情況。連續(xù)地用超聲波照射該溶液，同時將該溶液中的溶解的氣體的濃度從第一溶解的氣體的濃度(Cl)改變至第二溶解的氣體的濃度(C2)。此外，持續(xù)發(fā)生聲致發(fā)光的狀態(tài)，同時用超聲波照射該溶液。在將該溶液的溶解的氣體的濃度改變至第二溶解的氣體的濃度之后，將作為待清潔的物品的晶片W放入該溶液中。持續(xù)用超聲波照射，直至完成對待清潔的物品的清潔。
然后，實施停止用超聲波照射的步驟(S25)。因此，結(jié)束對晶片W的清潔。在停止用超聲波照射之前可以取出晶片W。在停止用超聲波照射時，聲致發(fā)光的發(fā)生也停止。
本實施方案的操作和效果與第一實施方案相同。
實施例1
本實驗的目的是通過采用根據(jù)本發(fā)明的清潔法和根據(jù)比較例的清潔法清潔晶片W而鑒定粘附在晶片W上的顆粒去除效率的區(qū)別。
首先，下面參考圖1描述用于本實驗的清潔設(shè)備。
將厚度為3.0mm的石英玻璃制成的矩形浴池用作在本實驗中使用的清潔浴池20。該浴池構(gòu)造為具有包括寬度270mmX深度69mmX高度270mm的內(nèi)部尺寸。形成底部壁的板狀組件構(gòu)造為4.0mm的厚度。清潔浴池20的容積為5升。
將從供應(yīng)裝置10供應(yīng)至清潔浴池20的清潔溶液(混合的超純水)的量設(shè)定為5升每分鐘。此外，將從照射裝置30發(fā)出的超聲波設(shè)定為750kHz的頻率和1200W的輸出功率(功率密度為5.6W/cm2)。此外，可以將照射裝置30中的光闌的照射平面設(shè)定為80mmX270mm的尺寸。用從照射裝置30發(fā)出的超聲波照射清潔浴池20的整個底部表面。
通過操作用于調(diào)節(jié)具有溶解在其中的氮氣的超純水的供應(yīng)量的第一供應(yīng)閥11和用于調(diào)節(jié)經(jīng)脫氣的水的供應(yīng)量的第二供應(yīng)閥12，將具有溶解在其中的氮氣的超純水以5升每分鐘供應(yīng)至清潔浴池20。利用監(jiān)測裝置40對該浴池中的超純水進行取樣而測量溶解的氮氣的濃度。
然后，下面描述用于測量顆粒去除效率的待清潔的物品。將直徑為200mm的P-型硅晶片用作待清潔的物品。采用旋涂使二氧化硅顆粒粘附在P-型硅晶片的鏡面上。在此情況下，粘附2000至3000個直徑不小于IlOnm的顆粒。
然后，下面描述用于測量顆粒去除效率的方法。
將具有粘附在其上的二氧化硅顆粒的晶片浸入該浴池中，并實施清潔10分鐘。然后，利用旋轉(zhuǎn)式干燥機對該晶片干燥2分鐘。顆粒去除效率表示為，通過將在清潔之后顆粒減少的數(shù)量除以在清潔之前粘附在晶片上的顆粒數(shù)量計算的以百分比計的數(shù)值。應(yīng)當注意，將由Hitachi HighTechnologies Corporation生產(chǎn)的LS6500用于測量粘附的顆粒的數(shù)量。
根據(jù)本發(fā)明的實施例1
下面參考圖8和9描述根據(jù)本發(fā)明的實施例1的清潔法。
首先，制備溶解的氮氣的濃度調(diào)節(jié)為14ppm的溶液(S41)。在用超聲波照射該溶液之前的階段沒有觀察到聲致發(fā)光(不發(fā)光狀態(tài))。然后，在溶解的氮氣的濃度為14ppm的狀態(tài)下開始用超聲波照射(S42)。在開始用超聲波照射時，發(fā)生聲致發(fā)光(發(fā)光狀態(tài))。通過圖像放大單元確認發(fā)生聲致發(fā)光。然后，將該溶液的溶解的氮氣的濃度從14ppm調(diào)節(jié)至6ppm(S43)。通過操作包含在如圖1所示的超聲波清潔設(shè)備100中的用于調(diào)節(jié)具有溶解在其中的氮氣的超純水的供應(yīng)量的第一供應(yīng)閥11和用于調(diào)節(jié)經(jīng)脫氣的水的供應(yīng)量的第二供應(yīng)閥12，以調(diào)節(jié)溶解的氮氣的濃度，從而將溶解的氮氣的濃度為6ppm的超純水以5升每分鐘供應(yīng)至清潔浴池20。連續(xù)地用超聲波照射該溶液，同時溶解的氮氣的濃度逐漸地從14ppm改變至6ppm。持續(xù)發(fā)生聲致發(fā)光，同時用超聲波照射。在此情況下，將粘附有待清潔的二氧化硅顆粒的晶片W浸入該溶液中，并實施清潔10分鐘。然后，利用旋轉(zhuǎn)式干燥機對該晶片W干燥2分鐘。
根據(jù)本發(fā)明的實施例2
下面參考圖10和11描述根據(jù)本發(fā)明的實施例2的清潔法。
首先，制備溶解的氮氣的濃度調(diào)節(jié)為6ppm的溶液(S51)。通過操作包含在如圖2所示的超聲波清潔設(shè)備200中的用于調(diào)節(jié)具有溶解在其中的氮氣的超純水的供應(yīng)量的第一供應(yīng)閥11和用于調(diào)節(jié)經(jīng)脫氣的水的供應(yīng)量的第二供應(yīng)閥12，以調(diào)節(jié)溶解的氮氣的濃度，從而將溶解的氮氣的濃度為6ppm的超純水以5升每分鐘供應(yīng)至清潔浴池20。然后，在溶解的氮氣的濃度為6ppm的狀態(tài)下開始用超聲波照射(S52)。在開始用超聲波照射時沒有觀察到聲致發(fā)光。然后，將溶解的氮氣的濃度為15ppm的超純水添加至清潔浴池20，同時繼續(xù)用超聲波照射(S53)。通過打開從15ppm的超純水供應(yīng)管路連接至該浴池的第三供應(yīng)閥13，將溶解的氮氣的濃度為15ppm的超純水以5升每分鐘的流量供應(yīng)至清潔浴池20。在通過監(jiān)測裝置40對該浴池中的超純水進行取樣而測量溶解的氮氣的濃度時，只要溶解的氮氣的濃度超過IOppm就開始發(fā)光。在持續(xù)供應(yīng)溶解的氮氣的濃度為15ppm的超純水時，清潔浴池20中的該溶液的溶解的氮氣的濃度達到14ppm。然后，關(guān)閉第三供應(yīng)閥以停止供應(yīng)15ppm的超純水。不久以后，清潔浴池20中的該溶液的溶解的氮氣的濃度達到6ppm。即使在溶解的氮氣的濃度回到6ppm時，仍然持續(xù)發(fā)光狀態(tài)。在此情況下，將粘附有待清潔的二氧化硅顆粒的晶片W浸入該溶液中，并實施清潔10分鐘。然后，利用旋轉(zhuǎn)式干燥機對該晶片W干燥2分鐘。
比較例
下面參考圖12和13描述根據(jù)比較例的清潔法。
首先，制備溶解的氮氣的濃度調(diào)節(jié)為6ppm的溶液(S31)。通過操作用于調(diào)節(jié)具有溶解在其中的氮氣的超純水的供應(yīng)量的第一供應(yīng)閥11和用于調(diào)節(jié)經(jīng)脫氣的水的供應(yīng)量的第二供應(yīng)閥12以調(diào)節(jié)溶解的氮氣的濃度，從而將溶解的氮氣的濃度為6ppm的超純水以5升每分鐘供應(yīng)至清潔浴池20。然后，開始用超聲波照射(S32)。在其中溶解的氮氣的濃度為6ppm的條件下及在與本發(fā)明的實施例1和2相同的條件下，通過發(fā)出超聲波而用超聲波照射。在使用圖像放大單元在用超聲波照射的狀態(tài)下進行觀察時，確認產(chǎn)生不發(fā)光狀態(tài)。在此情況下，將粘附有待清潔的二氧化硅顆粒的晶片W浸入該溶液中，并實施清潔10分鐘。然后，利用旋轉(zhuǎn)式干燥機對該晶片W干燥2分鐘。
然后，下面參考表I描述顆粒去除效率的結(jié)果。
表I
權(quán)利要求
1.用超聲波照射具有溶解在其中的氣體的溶液以對有待在所述溶液中清潔的物品進行清潔的超聲波清潔法，所述方法包括以下步驟: -用超聲波照射具有第一溶解的氣體的濃度的所述溶液；及 -在用超聲波照射所述溶液的狀態(tài)下，將所述溶液中的溶解的氣體的濃度從所述第一溶解的氣體的濃度改變至低于所述第一溶解的氣體的濃度的第二溶解的氣體的濃度， 通過用超聲波照射所述溶液發(fā)生聲致發(fā)光，同時將所述溶液中的所述溶解的氣體的濃度從所述第一溶解的氣體的濃度改變至所述第二溶解的氣體的濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的超聲波清潔法，其中在所述溶解的氣體的濃度達到所述第一溶解的氣體的濃度的時刻開始用超聲波照射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的超聲波清潔法，其進一步包括以下步驟: -開始用超聲波照射具有低于所述第一溶解的氣體的濃度的第三溶解的氣體的濃度的所述溶液；及 -在用超聲波照射所述溶液的狀態(tài)下，將所述溶液中的所述溶解的氣體的濃度從所述第三溶解的氣體的濃度改變至所述第一溶解的氣體的濃度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的超聲波清潔法，其中通過將具有高于所述第三溶解的氣體的濃度的所述溶解的氣體的濃度的溶液添加至容納所述待清潔的物品的清潔浴池，從而實施將所述溶解的氣體的濃度從所述第三溶解的氣體的濃度改變至所述第一溶解的氣體的濃度的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的超聲波清潔法，其中所述氣體是氮氣，而所述第二溶解的氣體的濃度不小于4ppm且不大于lOppm。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠在穩(wěn)定的情況下實現(xiàn)高的顆粒去除效率的超聲波清潔法。該超聲波清潔法用于用超聲波照射具有溶解在其中的氣體的溶液以對有待在所述溶液中清潔的物品進行清潔。所述方法包括以下步驟。用超聲波照射具有第一溶解的氣體的濃度的所述溶液。在用超聲波照射所述溶液的狀態(tài)下，將所述溶液中的溶解的氣體的濃度從所述第一溶解的氣體的濃度改變至低于所述第一溶解的氣體的濃度的第二溶解的氣體的濃度。通過用超聲波照射所述溶液發(fā)生聲致發(fā)光，同時將所述溶液中的所述溶解的氣體的濃度從所述第一溶解的氣體的濃度改變至所述第二溶解的氣體的濃度。
文檔編號B08B3/12GK103170476SQ201210574090
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者榛原照男, 久保悅子, 森良弘, 內(nèi)部真佐志 申請人:硅電子股份公司