[发明专利]超声清洗方法和超声清洗装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声清洗方法和一种超声清洗装置，特别是通过利用超声波照射其中溶解有气体的液体来清洗该液体中的待清洗物的超声清洗方法和超声清洗装置。

背景技术

在制造诸如硅片等衬底的工艺中，为了从衬底去除会造成半导体器件中的缺陷的有机物质、金属杂质、颗粒、自然氧化膜等，一般进行浸入式、单晶片式等衬底清洗工艺。

在衬底清洗工艺中，根据清洗目的，使用各种类型的清洗方法。特别是当采用浸入式清洗方法来去除诸如颗粒等外界杂质时，所采用的方法是把衬底浸入清洗槽中容纳的清洗液内并利用频率约为1MHz的超声波（称为兆声波）照射其中浸有衬底的清洗液。一般认为利用频率约为1MHz的超声波可以降低对衬底的损坏，并提高对衬底表面上亚微米大小的细小微粒的清洗效果。

已知清洗液内的溶解气体的浓度会影响诸如颗粒等外界杂质的去除效果。例如，已经发现当把超纯水用作清洗液并用兆声波照射超纯水来从衬底去除颗粒时，颗粒从衬底的去除率受到清洗液中的溶解的氮浓度的影响。更具体地，当清洗液中的溶解气体浓度在规定的范围内，颗粒从衬底的去除率相对较高（日本专利特许公开号JP10-109072A和JP2007-250726A）。因此，通过在清洗工艺中监测清洗液中的溶解气体浓度（诸如，溶解的氮浓度）并控制清洗液中的溶解气体浓度使其落在特定范围内，理论上就能够有效地去除颗粒。

另一方面，据报导，从衬底去除颗粒的行为多多少少会与当利用超声波照射清洗液时出现的弱光发射（声致发光）的行为相关（“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）。

发明内容

本发明要解决的问题

作为发明家们在过去对衬底的超声清洗的研究结果，已经发现即使在相同的溶解气体浓度和相同的超声照射条件下，颗粒去除率也会或高或低。因此，仅仅通过调节溶解气体浓度和超声照射条件难以用稳定方式达到具有高颗粒去除率的状态。

在前述的问题的教导下做出了本发明，本发明的目的是提供一种超声清洗方法和超声清洗装置，由此以稳定方式获得高颗粒去除率。

解决问题的手段

本发明的发明人认真地研究了液体振动强度与颗粒去除率之间的关系，结果得到了以下结论。具体来说，本发明人发现可以通过以下方法提高液体的颗粒去除率：在利用超声波照射液体以使得在超声波的四阶频率时的液体振动强度除以在超声波的基频时的液体振动强度所确定的比值大于0.8/1000时，清洗待清洗物。因此，本发明的发明人得出了本发明。

根据本发明的超声清洗方法是一种利用超声波照射其中溶解有气体的液体来清洗液体中的待清洗物的超声清洗方法，该方法包括以下步骤：制备好其中溶解有气体的液体；在利用超声波照射液体以使得在超声波的四阶频率时的液体振动强度除以在超声波的基频时的液体振动强度所确定的比值大于0.8/1000时清洗待清洗物。因此，可以以稳定的方式获得高颗粒去除率。

优选地，在该超声清洗方法中，清洗待清洗物的步骤包括：利用超声波照射液体以使得在超声波的五阶频率时的液体振动强度大于在超声波的四阶频率时的液体振动强度。因此，可以以更稳定的方式获得高颗粒去除率。

优选地，该超声清洗方法还包括测量在四阶频率时的液体振动强度。可以测量在四阶频率时的液体振动强度来确定液体的状态。

优选地，该超声清洗方法还包括测量在四阶频率时的液体振动强度和在基频时的液体振动强度的步骤，以及计算在四阶频率时的液体振动强度和在基频时的液体振动强度之间的比值的步骤。可以计算在四阶频率时的液体振动强度和在基频时的液体振动强度的比值来确定液体的状态。

优选地，关于该超声清洗方法，在清洗待清洗物的步骤中，根据在四阶频率时的液体振动强度来调节液体，以达到在液体中不断产生含有气体的气泡的状态。因此，可以有效地调节具有稳定方式的高颗粒去除率的液体。

优选地，在该超声清洗方法中，清洗待清洗物的步骤包括其中出现声致发光的步骤。因此，以更稳定的方式获得高颗粒去除率。

优选地，在该超声清洗方法中，该气体是氮，并且液体中的溶解气体浓度大于或等于5ppm。