CN100344385C - 强超声波探棒能量引导器 - Google Patents

Abstract

强超声波清洁装置构造成对一基底提供有效的清洁，而不对提供的基底造成损坏。该装置包括一强超声波探棒，一构造成激励探棒的变送器，以及一设置在变送器和探棒之间的传热元件。传热元件可构造成从变送器引导声能朝向探棒的特定区域，以便相对于浅角度入射波减小法向入射波的效应。或者，探棒的后端面可为此目的进行构造。另一实施例提供一设置在传热元件和探棒的后端面之间的偶联器，以便从变送器引导声能朝向探棒的特定区域。

Description

强超声波探棒能量引导器

技术领域

本发明涉及一用来清洗半导体晶片或其它要求特别高清洁度的如此物品的装置。具体来说，该强超声波探棒能量引导器涉及构造成防止损坏晶片上的精细的器件的强超声波清洁器。

背景技术

半导体晶片通常在其中传播强超声波能的清洁溶液中进行清洗。强超声波清洁系统在高于超声波二十倍的频率下操作，安全和有效地从材料上去除微小颗粒，而没有超声波清洁中的负面副作用。

强超声波能清洁装置通常包括一连接到发射器的压电晶体变送器。该变送器被电激励而振动，变送器发射高频能到处理槽中的液体。由强超声波能产生的清洁流体的扰动能松开半导体晶片上的微小颗粒。因此，污染物振动脱离晶片的表面。在一结构中，流体从槽的底部进入湿式处理槽并在顶部处溢出槽口。污染物由此通过流体的溢流和快速地倾倒流体可从槽中去除。

随着半导体晶片直径的增大，起先为200mm现已为300mm，选择一次就清洗完一晶片已变得越来越为技术人员所要求。具有多个器件的单一大直径的晶片比较小直径的晶片价值要高。因此，与通常采用批量清洁的较小的晶片相比，较大直径晶片更需小心。

加利福尼亚州的Santa Ana市的Verteq，Inc.近年来已研制出一强超声波清洁器，其中，一细长的探棒定位在水平安装的晶片的上表面的紧靠的附近。施加在晶片上的清洁溶液在探棒和晶片之间产生一弯月面。施加到探棒一端的强超声波能沿探棒的长度产生一系列的探棒振动，该振动通过弯月面朝向晶片。在探棒和晶片之间产生相对运动，例如，转动晶片，业已发现这种相对运动对于松动全部晶片表面上的颗粒是一有效的方法，它致使颗粒从旋转的晶片上冲洗掉。这样一结构的实例示于授予Verteq，Inc的美国专利No.6,140,744中，本文援引其以供参考。

这样一系统提供非常有效的清洁。然而，由于晶片上的沉积层的高度和密度已经提高，所以，这样的晶片具有脆弱性。目前的清洁方法，包括那些使用`744专利的装置的方法，可导致定位在晶片上的器件的损坏。当然，因为高度精密的器件层已沉积在晶片上之后各晶片的价值高，所以这样的损坏是一严重的问题。因此，需要改进这样的强超声波探棒系统的清洁能力，其能减小损坏这些精细器件的风险。

通过试验，Verteq，Inc已确定：致使各晶片损坏的程度正比于施加到探棒的功率，或声功率密度。然后，通过施加低的功率即可减小损坏。然而，试验也已表明，减小施加的功率对于晶片损坏问题可能不是最好的解决方案，因为减小施加的功率也可减小清洁效率。此外，仅减小施加的功率来消除晶片的损坏形成一通用性不强的清洁装置。例如，较之仅在15W就开始损坏晶片的探棒组件，一在高达50W的施加的功率载荷下能安全地进行清洁的探棒组件具有更宽的使用范围。

大部分晶片损坏起源于成90度角撞击晶片的声波。但这些声波不一定提供最有效的清洁。而以比90度小的角撞击晶片的声波确能提供有效的清洁。因此，对`744专利的装置的修改在于，减小法向入射波的数量，而不显著减小浅的入射波的数量，这种修改将减少对晶片损坏的入射，而不损害装置的清洁能力。

发明内容

强超声波探棒能量引导器具有若干个特征，其中没有单一的特征是单独地响应于其理想的属性的。在不限制由附后的权利要求书所表述的该强超声波探棒能量引导器的范围的前提下，现将简明地讨论其更为显著的特征。在考虑本讨论后，特别是在阅读标题为“具体实施方式”的章节后，将会理解到该强超声波探棒能量引导器的特征如何提供诸多的优点，其中，包括以对晶片上的器件造成最小的或没有损坏的方式有效地清洁晶片。

强超声波探棒能量引导器的优选实施例提供对基底的有效的清洗而不造成基底的损坏。该装置包括一强超声波探棒，一构造成激励探棒的变送器，并可包括一设置在变送器和探棒之间的偶联器。采用或不采用偶联器，该装置的根据在于，构造成将声能从变送器引导朝向探棒的特定区域，以便减小法向入射波与浅角度入射波的比例。法向入射波是基本上直接在探棒下边缘下面的波，而浅角度波是邻近法向入射波的那些波。

通过在探棒的传输路径的要求区域内对超声波能量形成一阻挡，来减小法向入射波与浅角度入射波的比例。较佳地，该阻挡是在变送器和探棒之间的偶联器内，并与探棒的下边缘对齐。较佳地，通过在强超声波能量通过该偶联器的路径中形成一间隙，来创建该阻挡，例如，在偶联器或探棒的后面形成一凹陷。在该区域内的板件的表面进行粗糙化也可创建一阻挡。

这种结构通过减小从探棒发出的法向入射波与浅角度入射波的比例，防止对直接位于探棒下面的基底上的精细的器件造成损坏。同时，由浅入射波的能量形成的颗粒的松动提供非常有效的清洁功效。

附图说明

图1是现有技术的强超声波能量清洁系统的示意的侧视图；

图2是图1所示系统的侧视截面图；

图3是图1所示的探棒组件的分解的立体图；

图4是另一现有技术的强超声波能量清洁系统的侧视截面图；

图5是图1的探棒的示意的前视图，示出探棒和硅晶片之间的液体弯月形构成；

图6是图7a的探棒、偶联器，以及传热元件的分解的视图；

图7a是图1的探棒、偶联器、传热元件以及变送器的侧视图，示出偶联器有选择地中断强超声波能量到探棒传输的方式；

图7b是图1的探棒、偶联器、传热元件以及变送器的侧视图，示出偶联器有选择地中断强超声波能量到探棒传输的方式；

图8a-8d是强超声波探棒能量引导器的偶联器的较佳的横截面形的前视图；

图9是强超声波探棒能量引导器的热传导元件—偶联器—探棒接口的一较佳的实施例的分解的视图；以及

图10是强超声波探棒能量引导器的热传导元件—探棒接口的另一较佳的实施例的分解的视图。

具体实施方式

图1-3示出根据’744专利制成的一强超声波能量清洁装置。一细长探棒104插入一处理槽101的壁100内。探棒104的清洁部分104a定位在紧靠基底、例如一晶片106的上面。探棒104支承在槽外的一端上。处理槽101由不沾污晶片106的材料制成。

槽101可具有一用来将流体引入槽101内的入口(未示出)和一带走从晶片106上去除的颗粒的出口(未示出)。在一诸如图1所示的优选的实施例中，清洁液体通过喷嘴214喷射到晶片106上。在此结构中，槽101仅限制喷射。然而，在另一优选的实施例(未示出)中，槽101至少部分地填充清洁液。在此实施例中，一O形环102在探棒104和处理槽101之间提供一合适的密封。

容纳在外壳120内的一传热件134声学上和机械上偶联到探棒104。包含在外壳120内的还有一声学上偶联到传热件134的压电晶体变送器140。独立件151和电气连接件142、154、126连接在变送器140和电源(未示出)之间。在所示的实施例中，电气连接件142包括一钎焊滴，而电气连接件154包括一导线。

外壳120具有开口144、146，它们分别支承用于冷却剂的入口管道122和出口管道124。外壳120还具有一用于电气连接件126、154的开口152，它们在图2中可见。开口148、150允许一气体冷却剂进入和退出外壳120。外壳120较佳地由铝制成，以便于热量传递到冷却剂上。

外壳120的敞开端被一环形板118部分地关闭，该环形板具有一探棒104通过的开口132。环形板118具有一外直径延伸超过外壳120，并具有组织在一外环130和一内环131的多个孔。诸如螺钉之类的多个连接件128延伸通过内环131以将板118附连到外壳120上。通过多个螺纹的紧固件117，它们延伸通过外环130和旋入到槽壁内，环形板118安装在槽壁100上。紧固件117还延伸通过套筒或间隔器116，它们将板118与槽壁100隔开。间隔器116定位外壳120和槽101外的展开的探棒后部104b，以使仅探棒清洁部分104a延伸入槽101内。再者，间隔器116将板118和外壳120稍许隔离槽101，以将从变送器140发出到壁100的振动减到最小。

在处理槽101内，一支承或支座108定位成平行于和紧靠探棒104(图1)。支座108可呈各种形式。所示的结构包括一由多个轮辐108b支承的外轮缘108a。诸轮辐连接到一支承在轴110上的毂108c上，该轴延伸通过处理槽101的底壁。在槽101外，轴110连接到一电机112。

探棒104包括一实心的细长的心轴状或探针状的清洁部分104a，以及一底部或后部104b。探棒104的横截面可以是圆形，有利地是，清洁部分104a的直径小于后部104b的直径。在一优选的实施例中，探棒后面104e的面积大约是探棒清洁部分104a的截面面积的25倍。当然，也可采用除圆形之外的其它截面形。

探棒104较佳地由相对惰性的不沾污的材料制成，例如，石英，它能有效地传输声能。尽管使用石英探棒对于大部分清洁溶液是满意的，但含有氢氟酸的溶液会腐蚀石英。因此，可使用其它材料制成的探棒来代替石英，这些材料包括：蓝宝石、碳化硅、氮化硼、玻璃碳、涂以玻璃碳的石墨，或其它合适的材料。再者，石英可用对于HF惰性的材料、例如碳化硅、氮化硅或玻璃碳进行涂敷。

一具有小直径的圆柱形的清洁部分104a要求沿探棒104的长度集中强超声波能。探棒104的直径最好足以抵抗由探棒104传递的强超声波能产生的机械振动。实际上，探棒直径沿探棒104的长度在间隔的位置上有略微的膨胀和收缩。较佳地，探棒清洁部分104a的半径等于或小于施加到其上的能量频率的波长。该结构产生一理想的表面驻波作用，它引导能量径向地进入接触探棒104的液体。在一优选的实施例中，探棒清洁部分104a的半径大约为5.08毫米(0.2英寸)，而探棒104内能量的波长约为7.112毫米(0.28英寸)。这种结构沿探棒长度每25.4毫米产生3至4个波长。

探棒清洁部分104a的长度较佳地应足够长，以使晶片106的全部表面面积在晶片清洁过程中暴露在探棒104面前。在一优选的实施例中，因为晶片106在探棒104下面旋转，所以，探棒清洁部分104a较佳地应足够长，以至少到达晶片106的中心。因此，当晶片106在探棒104下面旋转时晶片106的全部表面面积通过探棒104的下面。由于从探棒末端发出的强超声波振动可提供朝向晶片中心的某种扰动，所以，即使探棒没有到达晶片106的中心，探棒104也可满意地发挥作用。有利地是，探棒104的长度可根据被清洁的晶片的大小进行变化。此外，探棒104到达槽101内的范围可通过变化间隔器116的长度而进行调整。

探棒清洁部分104a的长度还由要求的波长数确定。通常，探棒长度以施加到探棒104的能量的半波长递增地变化。在一实施例中，探棒清洁部分104a的长度等于38个施加能量的半波长。由于变送器内的振动，必须调整变送器140来获得要求的波长，以使其工作在其最佳点上。

定位在槽101外面的探棒的后部104b展开其直径，使其大于探棒清洁部分104a的直径。在如图1-3所示的实施例中，探棒的后部的直径逐渐地增加到一圆柱形的部分104d。探棒端面104e的大的表面面积对于传输大量的强超声波能是有利的，然后，强超声波能集中在较小直径的清洁部分104a上。

探棒底部104d声学上偶联到实体地支承探棒104的传热件134。在如图1-3所示的实施例中，探棒端面104e通过合适的粘结剂粘结或胶结到传热件134。除了粘结剂，一金属薄片141(图3)较佳地夹在探棒端面104e和传热件134之间。比单用粘结剂获得的连接，薄片141的小孔内填充粘结剂，可提供更加永久的振动连接。通过在探棒端面104e和传热件134的表面上填充不规则形，粘结剂保持一均匀的“粘结线”。这些不规则形可用其它方式以空气填充，它会中断强超声波能从支承到探棒104的传输，这将在下文中予以描述。

用于原型结构中的薄片是扩展的金属型，约为0.0508毫米(0.002英寸)厚，使平的股线之间的气囊捕捉住粘结剂。该薄片材料由美国公司Delkar销售。或者，薄片141可由铍铜制成，厚度约为0.0254毫米(0.001英寸)，由各家公司采用化学蚀刻工艺进行制造。

变送器140和传热件134都包含在较佳地呈圆柱形的外壳120内。传热件134容纳在外壳120的内壁内的环形凹陷133内。传热件134由铝制成，或某些其它良好的导热体和强超声波能传导体制成，例如，鎂。在图2和3所示的结构中，传热件134呈圆柱形，并具有一起作冷却剂导管作用的环形槽136。在冷却剂槽136两侧上的较小的环形槽138、139用合适的密封件、例如O形环135、137填充，以便隔离冷却剂和防止其干扰与变送器140的电气连接。

变送器140粘结、胶结，或其它方法在声学上偶联到传热件134的平的后表面。一合适的粘结材料是ECF558，其由加利福尼亚州的Rancho Dominguez市的Ablestik公司出品。变送器140较佳地呈盘形并具有的直径大于探棒后部104b的直径，以使声能从变送器140到探棒104的传输达到最大。传热件134在其端面上最好镀金，以防止铝氧化，由此，提供与变送器140和探棒104的较佳的粘结。传热件134较佳地具有的轴向厚度近似地等于施加到探棒104的能量的多个半波长。

探棒104偶联到传热件134上的另一变化的结构示于图4中。探棒端面104e不是粘结到传热件134上，一真空油脂涂敷到薄片141上，然后，探棒104用一盘簧143压靠在传热件134上。真空油脂是一粘滞的油脂，它可抵挡接头相对侧上的压力，而不产生泄漏或容易的移位。在一原型的结构中，采用的油脂是Fomblin Perfluorinated Grease，可从意大利的Bollate市的Ausimont公司购得。油脂和金属弹簧的组合提供一可靠的声学上的偶联。

 在图4的实施例中，代替直接将外壳120安装在板118上，外壳120安装在一环147上，环147又通过偏距件145安装在板118。该结构在外壳120和板118之间创建一间隙。盘簧143定位在该间隙内并压缩在板118和探棒的锥形部分104b之间。因此，盘簧143压迫探棒104朝向传热件134。一特富龙(Teflon)套筒149较佳地定位在邻接探棒104的弹簧143的盘圈上，这样，金属的盘簧143不损坏石英探棒104。在图4的实施例中，导电体126定位在外壳120的一侧上。

声学上将探棒104偶联到传热件134的其它的结构也是可能的。例如，探棒104可夹紧在传热件134上。任何的结构，其中，探棒104充分实体地受到支承，且将超声波能量有效地传输到探棒104，则都包括在强超声波探棒能量引导器的精神范围内。

随着半导体晶片尺寸的增加，不再是一次清洗一盒的晶片，所以，使用一次清洁一个晶片的清洁装置和方法，变得更加实际和成本低廉。一半导体晶片106或其它待清洁的物品放置在槽101内的支承108上。晶片106定位在充分地靠近探棒104，以在探棒和晶片之间形成一流体的弯月形，这样，探棒104和晶片106之间的流体的扰动，松动晶片106的表面上的微小颗粒。较佳地，探棒104和晶片106表面之间的距离在约2.54毫米(0.1英寸)的范围内。

电机112转动位于探棒104下面的支承108，以使晶片106的全部上表面直接地通过振动探棒104的下面。转动速度将根据晶片的尺寸变化。然而，对于203.2毫米(8英寸)直径的晶片，较佳的转速从每分钟5转至30转，更加较佳地是15至20rpm。

较长的清洗时间产生较干净的晶片。然而，较短的清洁时间增加产量，由此提高生产率。用强超声波探棒能量引导器的优选实施例实施的较佳的清洁时间是5秒至3分钟，更加较佳地是从15秒至1分钟。

当压电晶体变送器140被电激励时，它以高频振动。较佳地，变送器140在强超声波频率下通电，采用的要求瓦特值与探棒尺寸和待实施的工件相一致。振动通过传热件134传输到细长的探棒104。然后，探棒104发射高频能进入探棒104和晶片106之间的清洁流体中。该结构的显著优点之一在于，大的探棒后部104d可容纳一大的变送器140，较小的探棒清洁部分104a将强超声波振动集中到一小的区域内，以使松动颗粒的能力达到最大。探棒104和晶片106之间的足够的流体有效地横贯探棒104和晶片106之间的小间隙传输能量，以产生理想的清洁效果。随着晶片106的各区域接近和通过探棒104，探棒104和晶片106之间的流体的扰动松动半导体晶片106上的颗粒。因此，污染物振离晶片表面。松动的颗粒可被连续的流体流动带走。

对变送器140施加有效的瓦特值产生相当的热量，它可能损坏变送器140。尽管变送器140不可能产生足够的热量损坏石英探棒104，但探棒104和晶片106之间的粘结剂或油脂的物理特性可受极端温度的影响。因此，冷却剂泵送通过外壳120，以冷却传热件134和由此的变送器140。

一第一冷却剂，较佳地是诸如水的液体，通过开口144引入到外壳120的一侧，循环通过围绕传热件134的导管136，并通过开口146退出外壳120的相对端。因为传热件134具有良好的热导率，相当量的热量可容易地通过流体冷却剂导出。当然，冷却的速率通过改变流量和/或冷却剂的温度可容易地改变。

通过外壳120的闭合端上的开口148、150而进入和退出外壳120的一第二选择的冷却剂在变送器140上循环。由于变送器140和电气布线142、154的存在，使用一诸如氮气的惰性气体作为外壳120该部分的内的冷却剂。

在使用中，去离子水或其它的清洁溶液可从一喷嘴214喷射到晶片上表面上，同时，探棒104声学上予以激励。作为将清洁溶液从喷嘴喷射到晶片106上的一变体，槽101可用清洁溶液填充。在喷雾方法中，液体在探棒104的下部和晶片106的相邻上表面之间形成一弯月形216。弯月形示意地显示在图5中，它湿润探棒横截面的下部。由横截面的湿润部分形成的弧的尺寸，根据用于清洁溶液内的液体的特性、用来构成探棒104的材料，以及晶片106和探棒104的下边缘之间的垂直距离而改变。晶片106和探棒104的下边缘之间的垂直距离较佳地约为清洁溶液内的声能的一个波长。使用去离子水作为清洁溶液，使用一石英的探棒104，以及晶片106和探棒104的下边缘之间的1.778毫米(0.07英寸)的距离，由探棒横截面的湿润部分形成的弧较佳地约为90°。

清洁溶液提供一介质，探棒104内的强超声波能通过该介质从横向于探棒104和通过弯月形传输导晶片表面以便松动颗粒。这些松动的颗粒被连续流动的喷雾和转动的水冲走。当实施液体流动时，通过离心力使液体甩离晶片106，获得一定量的干燥作用。

因为典型的硅晶片106上的部件颇精细，所以，在清洁过程中必须小心，以确保这些板件没有损坏。随着施加到探棒104上的功率量的增加，从探棒104向清洁溶液传输的能量增加，从而从清洁溶液到晶片106传输的能量也增加。作为一般的规律，施加到晶片106上的功率越大，则晶片损坏的可能性也越大。因此，减小晶片损坏的一种方法是降低施加到变送器140上的功率，由此，限制传输到探棒104的功率。

然而，试验也已表明，降低施加的功率并不是解决晶片损坏问题的最佳方法，因为，降低施加的功率也可降低清洁的效率。此外，为了消除晶片的损坏而简单地降低施加的功率，会形成一功能多样性不强的清洗装置。例如，较之仅在15W就开始损坏晶片的探棒组件，一在高达50W的施加的功率载荷下能安全地进行清洁的探棒组件具有更宽的使用范围。

如图5中示意地所示，晶片最大损坏的区域217直接地位于圆柱形探棒104的中心下面。从探棒104发射的声波的形式产生该晶片损坏的形式。对于一圆形探棒截面，波沿径向发射，或从圆上的所有点垂直地发射。因此，从圆底部附近发射的波以90度角或接近90度角撞击到晶片表面上。这些法向入射的波以最大的强度射到晶片表面上，因为它们的能量散播在一最小的面积上。在相对小的面积上的能量的集中可损坏晶片表面上精细的部件。

从沿圆的诸点上发射的波，它们与底部间隔，波以较浅的入射角射到晶片表面上。由这些波传输到晶片106的能量强度小于由从底部或接近底部发射的波传输的能量强度，因为从这些波发出的能量散播在一较大的面积上。对于每一个波，它进一步从圆的底部发射，波射到晶片表面的角度越浅，则传输到晶片106上的能量强度越小。

这些浅的角度的波通常提供足够的强度来有效地清洁晶片表面而不造成法向入射波所表征的那种损坏。因此，强超声波探棒能量引导器的一优选的实施例，涉及在能量传输路径内创建一阻挡，它可在要求的面积上减小能量传输。这样一阻挡可通过插入一偶联器222来形成，偶联器包括一在传热件134和探棒底部104d之间的圆形间隙218(图6)。该圆形间隙218阻碍强超声波能量对探棒104的传输，因此，改变声波从探棒104发射的形式。较佳地，与浅入射波相比，改变的形式降低法向入射波产生的清洁作用。然而，理想的是，偶联器22的一定部分允许强超声波能量传递到探棒104。因此，与传热件134一样，偶联器222较佳地由传导强超声波能量良好的导体材料、例如铝或鎂构造。

图7a和7b示意地示出强超声波探棒能量引导器后面的原理。在图7a中，(强超声波探棒能量引导器的结构显示在图6的分解的立体图中)环形偶联器222设置在传热件134和探棒104之间。偶联器222包括一位于其中心部分内的圆形间隙218。因此，圆形间隙218在传热件134的一部分和探棒端面104e的一部分之间形成一间隙。该圆形间隙218包括一真空，或填充空气或其它气体。真空和气体是强超声波能量的非常差的导体。因此，如图7a所示，传播通过传热件134的中心部分的强超声波220被阻塞在传热元件—气体的交界面上，决不到达探棒104。同样地，在图7b的结构中，一从传热件134延伸的盘形偶联器222在传热件134的环形部分和围绕偶联器222的探棒104之间产生一物理的分离，在这些区域之间阻塞强超声波的传输。

图8a-8d示出用于偶联器222的优选的横截面形状。图8a-8c各类似于一带有缺省块的管，因此，形成一间隙219。在类似的强超声波能量清洁装置中，该间隙219较佳地位于探棒底部104d的下部范围内。在此结构中，间隙219阻塞强超声波，否则，该波传输到探棒清洁部分104a的下边缘。从清洁部分104a的发射的波的形式因此不同于上述现有技术装置的特征的径向的形式。有利地是，法向入射波的量被减小，导致晶片损坏的较少。

图8d的形状是大致的椭圆。椭圆的主轴较佳地垂直定向。类似于图8a-8c的截面形，椭圆形偶联器222变化从探棒清洁部分发射的波的形式，较少晶片的损坏。

尽管所示形状很好地适合减少晶片的损坏，但还有一范围的相当的形状，它们同样能很好地适用。本技术领域内的技术人员应理解到，图示的实例决不意味着限制本发明涵盖的范围。

类似于图1的现有技术的组件，在一优选的实施例中，偶联器222使用粘结剂粘结到传热件134和探棒端面104e。如图9所示，一薄片141较佳地夹在两个接口之间。薄片141既增加粘结的强度又使粘结更能耐受由强超声波振动可能造成的损坏。在另一优选的实施例中，偶联器222和传热件134之间、以及偶联器222和探棒端面104e之间的接口包括一薄片141和真空油脂，以提高接口的强超声波能量的传输效率。在此实施例中，借助于如图4中的盘簧143或其它合适的装置，探棒104压靠在偶联器222上，而偶联器222压靠在传热件134上。

不采用粘结或其它的将偶联器222固定到传热件134的方法，偶联器222可包括传热件134的一体的表面特征。例如，与变送器140相对的传热件134的一面可加工成包括一突出的表面特征，其具有的横截面类似于图8a-8d的横截面。在这样一实施例中，探棒组件的结构类似于图9的结构，例外的是，偶联器222与传热件134一体形成，或由与传热件134相同的材料块构成。当然，出现在这些图9中的两个元件之间的薄片141不存在于该实施例中。

在一变化的实施例中，在传热件134的一面内的凹陷(未示出)，或在探棒端面104e内的一凹陷215(图10)，替代偶联器222。然而，传热件134内的一间隙较佳地位于离传热件134的边缘一足够远的距离处，以便不损害由O形环135、137形成的密封。在任一实施例中，一间隙形成在传热件134的一部分和探棒端面104e的一部分之间。这些结构在从探棒清洁部分104a传输的声波的形式中形成类似的中断。探棒端面104e或传热件134可设置有图8a-8d中图示的切出的形状中的任何形状，或未图示出的任何其它合适的形状。

上文中以如此完整、清晰、简明和准确的术语描述为强超声波探棒能量引导器的优选实施例构思的最佳实施方式，描述制造和使用强超声波探棒能量引导器的方式和过程，以使相关的本技术领域内的任何技术人员能制造和使用该强超声波探棒能量引导器。然而，从以上所讨论的，强超声波探棒能量引导器易于修改和改变结构，它们是完全等价的。因此，没有意图将强超声波探棒能量引导器限制在以上揭示的特定的实施例中。相反，本发明涵盖落入由附后的权利要求书一般性地表述的强超声波探棒能量引导器的精神和范围内的所有的改型和变化的结构，附后的权利要求书特别地指出和清楚地主张强超声波探棒能量引导器的主题内容。

Claims (21)

1.一用于清洁一薄和平的基底的组件，包括：

一发射器，其定位在基底的平表面上方，这样，当液体施加到发射器和基底之间的一小的间隔时，一弯月形的液体形成在发射器和基底之间；以及

一偶联到发射器的变送器，以便为从变送器通过发射器将强超声波振动传输到基底而形成一传输路径，该变送器以这样的方式偶联到发射器：衰减传输到发射器的最下部分的能量，以防止损坏直接位于该最下部分下方的、位于基底上的精细的器件，而发射器的邻近该最下部分的其它部分不受这样的衰减。

2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，包括一在传输路径内的间隙，该间隙与发射器的最下部分对齐，以便衰减传输到最下部分的强超声波能量。

3.如权利要求1所述的组件，其特征在于，包括一在传输路径内对于强超声波能量的阻挡件，其衰减传输到所述最下部分的能量。

4.如权利要求1所述的组件，其特征在于，包括一用于基底的支承；以及一施加到在基底和发射器之间的间隔的液体源。

5.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述发射器包括一偶联到所述变送器的后面，而该后面构造成使强超声波能量在所述后面的一部分内不从变送器传输到发射器，以便衰减传输到所述最下部分的能量。

6.如权利要求5所述的组件，其特征在于，所述后面是大致的圆形，所述后面的所述部分包括一在所述后面内的楔形凹陷。

7.如权利要求1所述的组件，其特征在于，包括一定位在变送器和发射器之间的传热元件，该传热元件形成所述传输路径的一部分，所述传热元件构造成衰减传输到发射器的一部分的能量。

8.如权利要求1所述的组件，其特征在于，包括一定位在变送器和发射器之间的偶联器，使偶联器构造成衰减传输到所述最下部分的能量。

9.如权利要求8所述的组件，其特征在于，偶联器是大致的椭圆形。

10.一用来清洁一基底的强超声波探棒组件，包括：

一发射器，其具有一与基底的平表面间隔的、但与其紧密相邻的一部分，这样，当液体施加到发射器和基底上时，一弯月形的液体形成在发射器和基底之间；以及

一偶联到发射器的变送器，以便形成一传输路径，这样，从变送器发出的强超声波振动传输到发射器，并作为直接在探棒下边缘下方的法向入射波和在法向入射波两侧的浅角度波、通过弯月形传输到基底，所述浅角度波和所述法向入射波适于松动基底上的颗粒，变送器偶联到发射器，偶联的方式减小法向入射波对浅角度波的比例，以便防止损坏位于所述下边缘下方的基底上的精细器件。

11.一用来清洁一基底的组件，包括：

一支承件，用来接合一具有一第一表面的基底；

一接合第一表面的液体；

一发射器，其具有一个与基底的第一表面间隔的、但与其紧密相邻的部分，这样，一弯月形的液体形成在发射器和基底的第一表面之间；

一偶联到发射器的变送器，以便形成一传输路径，用于通过发射器将变送器发出的强超声波振动传输到基底；以及

一在变送器与发射器一后面之间的传输路径内的间隙和/或一在发射器的后面中的凹陷。

12.如权利要求11所述的组件，其特征在于，支承件以水平的定向支承基底。

13.如权利要求11所述的组件，其特征在于，还包括一第一液体源，其中，第一液体源将液体施加到基底第一表面。

14.如权利要求11所述的组件，其特征在于，第一液体源是一喷射器。

15.如权利要求11所述的组件，其特征在于，发射器平行于基底第一表面。

16.如权利要求11所述的组件，其特征在于，发射器的与基底直接相邻的一部分构造成减小法向入射波对浅角度波的比。

17.如权利要求11所述的组件，其特征在于，发射器包括一细长的探棒。

18.如权利要求17所述的组件，其特征在于，所述间隙或凹陷衰减传输到探棒的一最下部分的能量。

19.如权利要求11所述的装置，其特征在于，发射器由下列材料中的一种形成：石英、蓝宝石、碳化硅、氮化硅、涂以碳化硅的石英，或涂以玻璃碳的石英。

20.一清洁基底的方法，包括以下步骤：

支承一具有一第一表面的基底；

将液体施加到第一表面；

提供一组件，该组件包括：一发射器，其与基底间隔但与液体接触；一偶联到发射器的变送器，以便形成一传输路径，用于通过发射器将变送器发出的强超声波振动传输到基底；和一在变送器与发射器一后面之间的传输路径内的间隙和/或一在发射器后面中的凹陷；

激励变送器，由此，将声能施加到发射器；

经传输路径传输声能，通过液体传输到基底；以及

通过间隙或凹陷衰减声能，以减少以90度角或接近90度角射到基底的声波的数量。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，还包括这样的步骤：在液体和声能施加到基底第一表面的同时转动基底。

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