[发明专利]超声清洁方法以及超声清洁装置

说明书

技术领域

本发明涉及超声清洁方法和超声清洁装置，尤其是涉及通过用超声波辐照液体，在溶解有气体的液体中清洁待清洁的物体的超声清洁方法和超声清洁装置。

背景技术

在制造诸如硅晶片的基板的方法中，为了从基板上除去会在半导体器件中导致缺陷的有机物质、金属杂质、颗粒、天然氧化物膜等，传统上要进行浸没式、单晶片式等的基板清洁方法。

在基板清洁方法中，取决于其目的，使用了各种类型的清洁方法。尤其是使用浸没式清洁方法去除诸如颗粒的外来物质时，要使用一种方法，所述方法用于将基板浸泡在容纳于清洁槽中的清洁液中，并且用频率为大约1MHz的超声波辐照其中浸泡基板的清洁液，所述超声波称为兆频超声波。一般相信使用频率为大约1MHz的超声波时，可以减少对基板的破坏，并且可以提高对基板表面上亚微米细颗粒的清洁效果。

已经知道，清洁液中溶解气体的浓度影响去除诸如颗粒的外来物质的效率。已经发现，当超纯水被用作清洁液、并且用兆频超声波辐照超纯水以从基板去除颗粒时，例如，从基板上的颗粒去除率受清洁液中溶解氮浓度的影响。更具体地，当清洁液中溶解气体浓度在规定范围之内时，从基板上的颗粒去除率相对较高(特开平10-109072A号公报和特开2007-250726A号公报)。因此，通过在清洁过程中监测清洁液中溶解气体的浓度，例如溶解氮气的浓度，并且将清洁液中溶解气体的浓度控制在一定的范围内，理论上可以高效去除颗粒。

另一方面，有报告称从基板去除颗粒的行为由于某种原因与用超声波辐照清洁液时发生的弱光发射(声致发光)行为有关(Behaviour of a Well Designed Megasonic Cleaning System,Solid State Phenomena Vols.103-104(2005)pp.155-158；Megasonics:A cavitation driven process,Solid State Phenomena Vols.103-104(2005)pp.159-162)。

本发明要解决的问题

根据发明人对过去进行的基板超声清洁研究的结果，已经发现，颗粒去除率可能或高或低，即使在相同的溶解气体浓度和相同的超声辐照条件下。因此，仅简单地通过调节溶解气体的浓度和超声辐照的条件，将难以以稳定的方式实现高颗粒去除率的状态。

本发明因考虑到上述问题而产生，本发明的目的是提供超声清洁方法和超声清洁装置，借此可以以稳定的方式得到高的颗粒去除率。

解决问题的方法

本发明人认真研究了液体折光指数与颗粒去除率之间的关系，结果得到了以下发现。具体地，本发明的发明人已发现，在用超声波辐照液体的同时清洁待清洁的物体，以便相对于没有施加超声波的情况，液体折射率的空间变化率更大的区域出现在沿超声波行进的方向，就可以提高液体的颗粒去除率。相应地，本发明的发明人达成了本发明。

根据本发明的超声清洁方法是通过用超声波辐照液体，在溶解有气体的液体中清洁待清洁的物体的超声清洁方法，该方法包括以下步骤。制备溶解有气体的液体。在用超声波辐照液体的同时清洁待清洁的物体，以使其中溶解有气体的液体相对于没有施加超声波的情况，其折射率的空间变化率更大的区域出现在沿超声波行进的方向。相应地，可以以稳定方式得到高的颗粒去除率。

优选地，所述超声清洁方法具有测量液体折射率的空间变化率的步骤。可以测量液体折射率的空间变化率，以确认液体的状态。

优选地，在所述超声清洁方法中，测量液体折射率的空间变化率的步骤包括在施加超声波于液体的状态下，在施加平行光于液体时，观测已经穿过液体的透射光的步骤。可以测量所述透射光，以确认液体的状态。

优选地，在所述超声清洁方法中，测量液体折射率的空间变化率的步骤包括在施加超声波于液体的状态下，在施加平行光于液体时观测透射经过液体的第一透射光的步骤，以及在没有施加超声波于液体的状态下，在施加平行光于液体时观测透射经过液体的第二透射光的步骤，以及比较第一透射光的亮度与第二透射光的亮度的步骤。可以将第一透射光的亮度和第二透射光的亮度互相比较，以确认液体的状态。

优选地，在所述超声清洁方法的清洁待清洁的物体的步骤中，根据空间变化率调节液体，以实现液体中含有气体的气泡连续产生的状态。因此，可以以稳定方式有效调节具有高颗粒去除率的液体。

优选地，在所述超声清洁方法中，清洁待清洁的物体的步骤包括其中发生声致发光的步骤。相应地，可以以更稳定的方式得到高的颗粒去除率。