CN103418574B - 超声清洁方法以及超声清洁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的主题提供了能够以稳定的方式得到高的颗粒去除率的超声清洁方法和超声清洁装置。解决问题的方法是一种超声清洁方法，用于在溶解有气体的液体中清洁待清洁的物体，所述方法用超声波辐照所述液体，并包括以下步骤：制备溶解有气体的液体(S10)。用超声波辐照液体的同时搅拌液体，实现含有溶解在液体中的气体的气泡连续产生的状态(S20)。待清洁的物体在含有气体的气泡连续产生的状态中被清洁(S30)。
Description
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，可以使用各种类型的清洁方法。尤其是在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率超声波。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会影响去除诸如颗粒的外来物质的效率。已经发现，当用超纯水作为清洁液、并且用兆频超声波辐照超纯水而从基板去除颗粒时，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内时，从基板上的颗粒去除率相对较高(日本专利特开平10-109072A和特开2007-250726A号公报)。因此，通过在清洁方法中监测清洁液中溶解气体的浓度，例如溶解氮的浓度，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 WellDesigned Megasonic Cleaning System",Solid State Phenomena Vols.103-104(2005)pp.155-158；"Megasonics:A cavitation driven process",Solid StatePhenomena 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颗粒去除率高的状态。
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溶解气体浓度与颗粒去除率之间的关系，结果是得到了以下发现。具体地，本发明人已经发现，在用超声波辐照液体的同时，通过搅拌具有一定范围的溶解气体浓度的液体，可以提高液体的颗粒去除率，由此本发明人达成了本发明。
根据本发明的超声清洁方法是一种超声清洁方法，用于在溶解有气体的液体中清洁待清洁的物体，所述方法用超声波辐照所述液体，并包括以下步骤。制备溶解有气体的液体。在用超声波辐照液体的同时搅拌液体，实现含有溶解在液体中的气体的气泡连续产生的状态。待清洁的物体在含有气体的气泡连续产生的状态中被清洁。
在根据本发明的超声清洁方法中，用超声波辐照液体的同时对液体进行搅拌。因此，可以实现含有溶解在液体中的气体的气泡更有可能连续产生的状态。由于在该状态中完成清洁，所以可以以稳定方式得到高的颗粒去除率。
优选地，在所述超声清洁方法中，通过驱动所述液体中的搅拌部分，触发实现含有气体的气泡连续产生的状态的步骤。由此，可在搅拌部分的表面上促进用作核的气泡的生成，并且可以增强清洁效果。
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。由此，可以以更稳定的方式得到高的颗粒去除率。
优选地，在所述超声清洁方法中，气体为氮，并且液体中溶解气体的浓度为5ppm或以上和小于11ppm。
根据本发明的超声清洁装置是一种超声清洁装置，用于在溶解有气体的液体中清洁待清洁的物体，所述装置用超声波辐照所述液体，并具有：用超声波辐照液体的辐照设备；用于容纳液体的容器；以及用于搅拌液体的机构。由于有用于搅拌液体的机构，可以搅拌液体，并且可以实现用作核的气泡更有可能在液体中产生的状态。结果是，可以增强清洁效果，并且可以以稳定方式得到高的颗粒去除率。
发明效果
根据本发明，可以提供能够以稳定的方式得到高的颗粒去除率的超声清洁方法和超声清洁装置。
附图说明
图1所示为根据本发明一个实施方案的超声清洁装置的示意图。
图2所示为观察到声致发光时的装置构造的一个实例。
图3(a)所示为描述超饱和状态时气泡状态的图，图3(b)所示为描述核形成状态时气泡状态的图，图3(c)所示为描述气泡生长状态时气泡状态的图，图3(d)所示为描述气泡生长状态时气泡状态的图，图3(e)所示为描述气泡破裂状态时气泡状态的图。
图4所示为溶解氮浓度与存在或不存在雾状气泡之间的关系示意图。
图5所示为根据本发明一个实施方案的超声清洁方法的流程图。
附图标记说明
1 液体
2 气体
3 气泡
4 搅拌部分
4a 机体部分
4b 叶片部分
10 供应装置
11 第一供应阀
12 第二供应阀
20 清洁槽
21 间接水箱
22 固定部分
23 液体导入管
30 辐照设备
40 监测设备
41 抽出管
42 泵
43 溶解氮浓度计
50 暗室
60 发光探测装置
61 图像处理装置
100 超声清洁装置
W 晶片
实施本发明的最佳方式
下文中将参考附图对本发明的实施方案进行说明，其中相同或一致的部分给予相同的附图标记，不再对其复述。
首先，将说明根据本发明一个实施方案的超声清洁装置的构造。
如图1所示，根据本实施方案的超声清洁装置100具有：清洁槽20，在其中容纳诸如超纯水的清洁液；供应装置10，用于向所述清洁槽20提供清洁液；间接水箱21，其容纳清洁槽20；辐照设备30，其布置在间接水箱21的底部，用于提供超声波；监测设备40，用于监测提供到清洁槽20中的清洁液中的溶解氮浓度；以及搅拌部分4，用作搅拌液体的机构。供应装置10具有用于向清洁槽20提供溶解有氮气的超纯水的第一供应阀11，和用于向清洁槽20提供脱气超纯水的第二供应阀12。
第一供应阀11连接到未显示的第一槽。溶解有氮气的超纯水存储在第一槽中。第二供应阀12连接到未显示的脱气水制造装置。超纯水提供给脱气水制造装置，其中超纯水中的溶解气体可以通过脱气膜脱除。溶解有氮气的超纯水和脱气超纯水混合，因为连接到第一供应阀11和第二供应阀12的管在第一供应阀11和第二供应阀12的下游一侧合并成了一个管。混合罐(未显示)可以布置在第一供应阀11和第二供应阀12的下游一侧。在此情况下，溶解有氮气的超纯水和脱气超纯水可以在所述混合罐中完全混合。
混合的超纯水然后通过连接到上述第一供应阀11和第二供应阀12的下游一侧、并且布置在清洁槽20内的管提供给液体导入管23。液体导入管23布置在清洁槽20底表面的外周末端附近。通过调节第一供应阀11和第二供应阀12的开度，可以控制引入到清洁槽20中的超纯水的溶解氮浓度以及其供应的量。
液体导入管23配备有多个未显示的喷嘴。通过这些喷嘴，作为清洁液的超纯水从液体导入管23提供到清洁槽20中。多个喷嘴沿着液体导入管23延伸的方向互相间隔排列。这些喷嘴布置成能将清洁液几乎朝清洁槽20的中央部分(固定晶片W的区域，晶片W为待清洁的物体)注射。
清洁槽20是容纳清洁液的容器，用于固定晶片W的固定部分22布置在清洁槽20内。半导体晶片，例如，可以用作晶片W。晶片W通过固定部分22固定在清洁槽20中时，由上述混合的超纯水组成的清洁液从液体导入管23提供到清洁槽20中。
如上所述，液体导入管23布置在清洁槽20的下部(在底壁附近或在位于连接底壁和侧壁的底壁外周部分的区域中)。从液体导入管23将规定量的清洁液(混合超纯水)提供到清洁槽20中。调节清洁液的供应量，使清洁槽20充满清洁液，并且规定量的清洁液从清洁槽20的上部溢出。结果是，晶片W如图1所示浸泡在清洁槽20的清洁液中。
用于介质的供应线(未显示)连接到间接水箱21，所述介质不同于通过上述供应装置10提供的介质。用作介质的水由该供应线提供到间接水箱21中。至少上述清洁槽20的底壁与存储在间接水箱21中的水接触。规定量的水由供应线连续提供给间接水箱21，从而一定量的水从间接水箱21溢出。
辐照设备30布置成连接到间接水箱21的底壁。辐照设备30用超声波辐照间接水箱21中的水。辐照超声波通过间接水箱21中的水和与水接触的部分清洁槽20(例如，底壁)提供给清洁槽20中的清洁液和晶片W。
辐照设备30可以产生，例如，频率为20kHz或更高～2MHz或更低、并且功率密度为0.05W/cm2或更高～7.0W/cm2或更低的超声波。因为清洁液和晶片W以这样的方式用超声波辐照，浸泡在清洁液中的晶片W能够得到有效清洁。优选使用频率范围为400kHz或更高～1MHz或更低的超声波，作为辐照设备30辐照的超声波。
监测设备40包括：抽出管41，其从清洁槽20内部抽出规定量的清洁液；连接到抽出管41的泵42，用于将清洁液引入至溶解氮浓度计43；和连接到泵42下游一侧的溶解氮浓度计43。清洁液中测得的溶解氮浓度数据从溶解氮浓度计43输出给包括在溶解氮浓度计43中的显示单元。可以使用任意构造的装置作为溶解氮浓度计43。例如，可以使用这样的测量装置，其中包含在清洁液中的溶解的气体组分通过聚合物膜引入到接收器中，并根据所述接收器中热传导率的变化计算气体组分的浓度。
清洁槽20，例如，用厚度为3.0mm的石英玻璃制成。清洁槽20可以有任意形状。例如，可以使用就内部尺寸而言宽270mm、深69mm且高270mm的方形水箱作为清洁槽20。具有这些尺寸的清洁槽20的容量为5升。
形成清洁槽20底壁的石英玻璃板材料的厚度优选视情况而定进行调节，其取决于从辐照设备30发出的超声波频率。例如，从辐照设备30发出的超声波频率为950kHz时，形成底壁的板材料厚度优选为3.0mm。从辐照设备30发出的超声波频率为750kHz时，形成底壁的板材料厚度优选为4.0mm，举例来说。
从供应装置10提供给清洁槽20的清洁液(混合超纯水)的量可以为5升/分钟。辐照设备30辐照的超声波频率可以为950kHz和750kHz，如上所述，并且其输出可以为1200W(功率密度5.6W/cm2)。辐照设备30中的振动板辐射面大小可以为80mm×270mm。
用于搅拌液体的机构具有，例如，搅拌部分4。搅拌部分4具有机体部分4a和叶片部分4b。叶片部分4b浸泡在液体中。机体部分4a的一端连接到例如诸如电机的驱动单元(未显示)。搅拌部分4构造成可以围绕机体部分4a的中轴L旋转，所述中轴L用作旋转轴。换言之，搅拌部分4构造成能够搅拌液体。
叶片部分4b的直径为大约25mm且高度为大约40mm。叶片部分4b具有六个叶片，例如。搅拌部分4由例如聚四氟乙烯(PTFE，也以的商标名为人所知)制成。
以下讲参考图2说明观察到声致发光(发光现象)时的装置构造。首先，超声清洁装置100和发光探测装置60布置在暗室50内。发光探测装置60连接到图像处理装置61。用作发光探测装置60的图像增强器单元(能够感测极弱的光并对其进行加强的单元)是用于感测极弱的光并进行加强的装置，以得到有反差的图像。具体地，可以使用Hamamatsu PhotonicsK.K.制造的图像增强器(V4435U-03)作为该单元。在该单元中，光电表面由Cs-Te制成，其灵敏度波长范围为160～320nm，最高灵敏度波长为250nm。人们认为，用超声波辐照水时的发光是由羟基基团(OH基团)所引起的，产生羟基基团是水分解的结果，而发光的波长在大约309nm的紫外线区域。因此，使用具有光电表面材料(Cs-Te)并且以上述波长作为灵敏度波长范围的图像增强器。可以使用光电倍增器(photomultiplier)作为发光探测装置60。装置的条件包括，例如，超声频率、超声强度、容纳溶液的水箱设计、和溶液的供应量等。
接下来，将说明根据本实施方案的超声清洁方法。
以下将参考图5说明根据本实施方案的超声清洁方法。根据本实施方案的超声清洁方法是用超声波辐照液体而清洁晶片W(待清洁的物体)的方法，所述晶片W浸泡在溶解有诸如氮气的气体的液体中，所述方法主要具有以下步骤。
首先，进行液体制备步骤(S10)。例如，使用图1所示的清洁装置，混合溶解有氮气的超纯水和脱气超纯水，以及制备具有所要求溶解氮浓度的液体(清洁液)。溶解氮的浓度优选为5ppm或以上和小于11ppm。
接下来，进行液体搅拌步骤(S20)。具体地，用超声波辐照上述步骤(S10)中制备的液体。在该状态时，声致发光还没有发生。在用超声波辐照液体的同时搅拌液体。优选地，在液体中驱动搅拌部分4，从而使得溶解在液体中的气体产生气泡。具体地，图1所示的搅拌部分4通过例如电机等旋转，从而搅拌液体。搅拌部分4的转速例如为1400rpm(转/分钟)。搅拌部分4的转速优选为1400rpm或更高。
搅拌液体包括搅动液体。液体也可以通过垂直或水平地、例如移动搅拌部分4而进行搅拌。
通过搅拌液体触发在液体中产生雾状气泡。雾状气泡是含有溶解在液体中的气体(本实施方案中为氮气)的气泡。以此方式，实现了含有氮气的气泡连续产生的状态。由于溶解的气体而使小气泡连续产生的现象称为“气穴(cavitation)现象”。
实现了含有氮气的气泡连续产生的状态之后，停止搅拌部分4的旋转。即使停止搅拌部分4的旋转之后，含有氮气的气泡连续产生的状态仍在继续。
在根据本实施方案的超声清洁方法中，在液体搅拌之后，发生了声致发光。声致发光可以通过图2所示的图像增强器和光电倍增器感测。即使停止液体搅拌之后，声致发光的出现仍在继续。
接下来，进行清洁步骤(S30)。在清洁步骤中，待清洁的物体晶片W在含有氮气的气泡连续产生的状态中被清洁。优选在清洁步骤中产生声致发光。
在本实施方案中已经说明过进行清洁步骤之前搅拌部分4停止旋转的情况。然而，搅拌部分4可以在清洁步骤中旋转。或者，搅拌部分4的旋转可以在清洁步骤期间停止。
接下来将参考图3(a)～3(e)，说明关于液体中产生气泡所导致的气穴现象连锁反应、以及导致颗粒去除率提高的机制的假说。
参考图3(a)，通过辐照设备30用超声波辐照溶解有氮气2的液体1。在该液体中，氮气2是超饱和的。参考图3(b)，在液体中旋转搅拌部分(未显示)，从而在所述液体中产生气泡3a。气泡3a起到核的作用，相邻的溶解的气体聚集在气泡3a周围。参考图3(c)和3(d)，生长的气泡3b移动通过液体，同时接二连三聚集相邻的溶解的气体，生长成大小能够与超声波共振的气泡3c。参考图3(e)，已经长大到能够与超声波共振的大小的气泡3c破裂并产生多个小气泡3a。可以认为，气泡3d破裂在液体中造成了冲击波，这可以去除附着在待清洁物体上的颗粒。多个小气泡3a也可起到核的作用，又开始聚集相邻的溶解的气体。以此方式，连续产生了含有溶解气体的气泡。若将图3(b)～3(e)所示的气泡变化看成一个循环，该循环在1秒钟内重复大约1000次或更多。
可以认为，搅拌所述液体意味供应触发产生气泡的连锁反应的第一个气泡。换言之，可以认为，以某些方式向液体施加外部力，能够产生气泡更有可能在液体中产生的状态。
接下来，将说明本实施方案的作用和效果。
在根据本实施方案的超声清洁方法中，用超声波辐照液体的同时搅拌液体。因此，可以实现含有溶解在液体中的气体的气泡更有可能连续产生的状态。由于在该状态中完成清洁，所以可以以稳定方式得到高的颗粒去除率。
此外，在根据本实施方案的超声清洁方法中，通过在液体中驱动搅拌部分4并且从溶解的气体产生气泡，触发实现含气体的气泡连续产生的状态的步骤。由此，可促进在搅拌部分4的表面上产生用作核的气泡，并且可以增强清洁效果。
进一步，在根据本实施方案的超声清洁方法中，清洁待清洁的物体的步骤包括其中发生声致发光的步骤。由此，可以以更稳定的方式得到高的颗粒去除率。
在根据本实施方案的超声清洁装置中，可以通过搅拌部分4搅拌液体，并且可以实现用作核的气泡更有可能在液体中产生的状态。结果是，可以增强清洁效果，并且以稳定方式得到高的颗粒去除率。
实施例1
本实验的目的是验证用于清洁晶片W的根据本发明的清洁方法和根据比较例的清洁方法之间，对附着于晶片W的颗粒的去除率的差异。
首先，参考图1说明本实验中所用的清洁装置。使用厚度为3.0mm的石英玻璃制成的方形水箱，作为实验中的清洁槽20。就内部尺寸而言，水箱宽270mm、深69mm并且高270mm。形成底壁的板材料厚度为4.0mm。清洁槽20的容量为5升。
从供应装置10提供给清洁槽20的清洁液(混合的超纯水)的量为5升/分钟。辐照设备30辐照的超声波频率为750kHz，并且其输出为1200W(功率密度5.6W/cm2)。辐照设备30中的振动板辐射面大小为80mm×285mm。从辐照设备30发出的超声波提供到清洁槽20的整个底表面上。
控制调节溶解有氮气的超纯水供应量的第一供应阀11和调节脱气水供应量的第二供应阀，从而以5升/分钟向清洁槽20提供溶解有氮气的超纯水。通过监测设备40对水箱中的超纯水取样，并测量溶解的氮浓度。
接下来，将说明用于测量颗粒去除率的待清洁物体。
使用直径为200mm的p型硅晶片作为待清洁的物体。通过旋涂将二氧化硅颗粒附着到p型硅晶片的镜面上。在颗粒为110nm或更大的情况下，附着量为2000～3000个颗粒。
接下来，将说明测定颗粒去除率的方法。
将其上附着了二氧化硅颗粒的晶片浸泡在水箱中，并且清洁10分钟。然后，晶片通过旋转干燥机干燥2分钟。用清洁之后减少的颗粒数量除以清洁之前附着于晶片的颗粒数量而获得的值作为得到的颗粒去除率，该值用百分比来表示。使用Hitachi High-Technologies Corporation制造的LS6500来测量颗粒附着量。
根据本发明的实施例
将对根据本发明实施例的清洁方法进行说明。首先，制备其溶解氮浓度调节到7.1ppm的清洁液。通过辐照设备30用超声波辐照该清洁液。辐照的超声波频率为750kHz，并且其输出为1200W。用超声波连续辐照清洁液。在用超声波辐照清洁液的同时，搅拌部分4以1400rpm在清洁液中旋转。搅拌部分4的叶片部分4b的直径为约25mm，高度为约40mm。旋转搅拌部分4，从而在清洁液中产生雾状气泡。此时，用图像增强器单元进行观察。然后，看到发生声致发光。其上附着了二氧化硅颗粒的待清洁的物体晶片W浸泡在含有雾状气泡的液体中，并且清洁晶片W10分钟，然后，晶片W通过旋转干燥机干燥2分钟。
比较例
接下来，将说明根据比较例的清洁方法。首先，制备其溶解氮浓度调节到7.1ppm的清洁液。通过辐照设备30用超声波辐照该清洁液。辐照超声波频率为750kHz，并且其输出为1200W。用超声波连续辐照清洁液。不同于根据本发明实施例的清洁方法，在根据比较例的清洁方法中，没有通过搅拌部分4搅拌清洁液。用图像增强器单元进行观察。然后，没有看到发生声致发光。将其上附着了二氧化硅颗粒的待清洁的物体晶片W浸泡在液体中，并且清洁晶片W10分钟，然后，晶片W通过旋转干燥机干燥2分钟。
颗粒去除率
接下来，将说明颗粒去除率结果。在根据比较例的清洁方法中，颗粒去除率为18.8%。另一方面，在根据本发明实施例的清洁方法中，颗粒去除率为30.0%。根据该实验可以看出，在用超声波辐照清洁液的同时搅拌清洁液，颗粒去除率得到了提高。
实施例2
本实验的目的是检验用于在清洁液中产生雾状气泡的溶解氮浓度的范围。
首先，制备溶解氮浓度分别为1.9ppm、4.9ppm、6.0ppm、7.8ppm、9.6ppm、11.0ppm和15.7ppm的七种清洁液。在用超声波辐照每种清洁液的同时，旋转搅拌部分4，搅拌这七种清洁液的每一种。搅拌部分4的转速为1400rpm。辐照超声波频率为750kHz，并且其输出为1200W。清洁液被搅拌之后，观察在清洁液中是否产生雾状气泡。
参考图4对该实验的结果进行说明。在本说明书中，其中在清洁液中产生雾状气泡的状态称为“模式-A”，而没有在清洁液中产生雾状气泡的状态称为“模式-B”。或者，模式-A是指颗粒去除率高、即大约30.0%的状态，模式-B是指颗粒去除率低、即大约18.8%的状态。
当溶解氮浓度为4.9ppm或更低时，没有在清洁液中观察到雾状气泡(模式-B)。当溶解氮浓度为6.0ppm或更高和9.6ppm或更低时，在通过搅拌部分4搅拌清洁液之前，没有在清洁液中产生雾状气泡(模式-B)。然而在通过搅拌部分4搅拌清洁液之后，清洁液中产生了雾状气泡(模式-A)。进一步，当溶解氮浓度为11.0ppm或更高和15.7ppm或更低时，在通过搅拌部分4搅拌清洁液之前和之后，在清洁液中都产生了雾状气泡(模式-A)。根据上述实验，可以认为当清洁液中溶解氮浓度为5ppm或以上和小于11ppm时，通过搅拌清洁液，清洁液的状态可以从模式-B改变为模式-A。
应当理解，本说明书中公开的实施方案和实施例在任何方面都是举例说明的与非限制性的。本发明的保护范围由权利要求条款所定义，而不是由以上实施方案和实施例限定。
Claims (3)
1.一种超声清洁方法，用于在溶解有气体的液体中清洁待清洁的物体(W)，所述方法用超声波辐照所述液体，并包括以下步骤：
-制备其中溶解有所述气体的所述液体；
-在用超声波辐照所述液体的同时，用转速至少1400rpm的搅拌部分(4)搅拌所述液体，以通过驱动在所述液体中的所述搅拌部分(4)，触发其中含有所述气体的气泡连续产生的状态；以及
-在含有所述气体的气泡连续产生且发生声致发光的状态中清洁待清洁的所述物体(W)。
2.权利要求1的超声清洁方法，其中所述气体为氮气，并且所述液体中溶解气体的浓度为5ppm或以上和小于11ppm。
3.一种利用权利要求1或2的超声清洁方法的超声清洁装置(100)，用于在溶解有气体的液体中清洁待清洁的物体(W)，所述装置(100)用超声波辐照所述液体，并包括：
-用于用超声波辐照所述液体的辐照设备(30)；
用于容纳所述液体的容器(20)；以及
用于搅拌所述液体的搅拌部分(4)。
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|---|---|---|---|---|
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| JPH10109072A (ja) * | 1996-10-04 | 1998-04-28 | Puretetsuku:Kk | 高周波洗浄装置 |
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| JP3453366B2 (ja) * | 2001-01-25 | 2003-10-06 | 株式会社半導体先端テクノロジーズ | 基板の洗浄装置および洗浄方法 |
| JP2003031535A (ja) * | 2001-07-11 | 2003-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体製造装置の超音波洗浄方法 |
| JP3834611B2 (ja) * | 2001-08-16 | 2006-10-18 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | キャビテーション気泡観察装置 |
| GB2384185B (en) | 2001-12-06 | 2003-12-17 | Barrie Mellor | Cleaning process |
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| JP4352880B2 (ja) * | 2003-12-02 | 2009-10-28 | セイコーエプソン株式会社 | 洗浄方法および洗浄装置 |
| JP4623706B2 (ja) * | 2004-04-14 | 2011-02-02 | 東京エレクトロン株式会社 | 超音波洗浄処理装置 |
| US7443079B2 (en) * | 2004-09-17 | 2008-10-28 | Product Systems Incorporated | Method and apparatus for cavitation threshold characterization and control |
| US20060060991A1 (en) | 2004-09-21 | 2006-03-23 | Interuniversitair Microelektronica Centrum (Imec) | Method and apparatus for controlled transient cavitation |
| US7392814B2 (en) * | 2004-12-24 | 2008-07-01 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Substrate processing apparatus and method |
| JP4159574B2 (ja) * | 2005-06-21 | 2008-10-01 | 株式会社カイジョー | 脱気装置およびこれを用いた超音波洗浄装置 |
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| US8147619B2 (en) * | 2009-05-16 | 2012-04-03 | Heiko Ackermann | Chemical cavitation and cleaning process |
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