[其他]超聲清洗方法和設備

無效

• 申請號: 87101160
• 申請日: 1987-12-18
• 公開（公告）號: CN87101160A
• 公開（公告）日: 1988-06-29
• 發明（設計）人: 丹尼爾·喬治·奧謝
• 申請（專利權）人: 伊斯曼柯達公司
• 主分類號: B08B3/12
• 分類號: B08B3/12;H01L21/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 程天正,林長安

本發明旨在提出一種用超聲波能量清洗物體表面的經改進的方法和設備，尤其是用來清洗刻有圖形和未刻圖形的半導體基片表面，為半導體器件制作中的后續工藝作準備。

用超聲池清洗半導體基片的想法已在許多專利申請的大力推動下得到成功的應用。然而這種清洗池的實際應用尚不理想。許多專利已對用超聲池清洗半導體基片這種想法作了許多修改，在這類超聲池中，待清洗的基片浸在溶液中并受到超聲振動的作用以除去尺寸小至亞微米的顆粒。許多這類設備所用超聲波的頻率范圍在20千赫到100千赫之間，而另一些設備采用高頻能量，頻率范圍在0.2兆赫和5兆赫之間。然而已經發現，利用這些現有技術進行半導體基片超聲清洗，要么是塵粒沒有從基片表面去掉，或是清除之后又重新沉積在基片中已經清洗過的部分上，或者由于長時間暴露在超聲場中基片受到損傷。不管是那一種情況，其結果是基片沒有得到徹底的清洗。

隨著半導體技術的發展，半導體芯片中集成了起來越多的復雜元件，每個芯片的價值也隨之提高。此外，器件尺寸的減小也提高了清潔度要求。這是因為具有亞微米尺度的塵粒對器件中的亞微米元件會產生不利的影響。當工業上應用含有越來越多的單個芯片的大尺寸基片時，應綜合考慮所有這些因素。因此，對半導體廠商來說，每個基片的最終清潔度在任何時候都具有很大的經濟意義。

在懷特的1986年5月16日提交，共同轉讓、同時待審的864630號美國專利中，公開了一種超聲清洗半導體基片的方法和設備。那項專利申請提出了一種超聲池，它有可能產生足夠的功率徹底清洗基片表面，而不會造成過熱、損傷基片、損傷換能器頭等問題，也不會機械損傷基片表面或其中的線路，同樣不會產生由進入溶液中的塵粒造成的基片表面再污染等問題。

在那項申請中，公開了一種在液體槽中清洗諸如半導體基片一類的工件的方法和設備，它包括一個能通過一些步驟把工件安放在支架上的裝置，該支架位于槽中第一個位置，使工件至少有一個表面外露；一個能向液槽供給流體介質例如超純水的裝置和一個安放在流體介質中第二個位置上的電聲換能器；一個具有頻率在20千赫至90千赫范圍內的電源激勵換能器從而產生超聲波的裝置，超聲波從換能器發射出來，從而在液槽中形成一個致密的、輪廓分明的強旋渦區域；一個能使工件和換能器相對運動的裝置，從而使工件外露表面通過強旋渦區域；還包括一個能使流體以與換能器相對工件運動方向相同的方向那樣流經換能器和工件的裝置。

在上述明確的專利申請中以及所有已知的其他方式的超聲清洗設備和方法中，換能器都浸在液槽中?？梢园l現，槽中放置換能器會使液體中產生湍流，產生不良的效果：它攜帶從基片上清除的塵粒，又把塵粒重新沉積在已經清洗過的表面上。這樣，即使這些裝置有令人滿意的清除塵粒功能，但是由于換能器浸泡在液槽中會產生湍流，其結果是一部分清洗下來的塵粒再次沉積在已清洗過的表面上，基片的最終清潔度變壞。

出人意外地發現，超聲能量可以傳遞給清洗槽而不需要把換能器浸泡在液槽中。還發現把換能器的能量輻射表面緊挨液面上方并大體平行液面，則在超聲頭端面和液體之間形成一個彎月形液面，它把超聲能量傳遞給液體，形成一個致密的、輪廓分明的強旋渦區，而很少在流體中產生湍流。

因此，本發明提供了一種在液槽中用電聲換能器清洗工件的方法，它包括下列步驟：把工件安放在槽中，使其至少有一個表面外露；供給液槽液體；借助于工件面對換能器運動，使換能器和工件之間產生相對運動。改進部分包括下列步驟：安放換能器，使其能量輻射端面緊挨液面之上放置；用一個電源激勵換能器，使之產生超聲波，在換能器端面和液體之間形成一個彎月形液面，從而把能量傳遞給液體以清洗工件，而很少在流體中產生湍流。