DE3937221C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung für Festkörperoberflächen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine Naßreinigungseinrichtung gemäß Fig. 1 ist bekannt, bei welcher Fremdkörper oder Verunreinigungen von den Oberflächen von Halbleiterwafern abgewaschen werden. Zu diesem Zweck wird ultrareines Wasser aus einer Sprühdüse 101 unter hohem Druck auf die Oberfläche des Wafers 102 gesprüht, um Verunreinigungen zu entfernen. Zusätzlich kann, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Zylinderbürste 104 mit einer Welle 103 vorgesehen sein, die während des Waschvorganges in Richtung des Pfeiles A dreht und in Richtung des Pfeiles B über den Wafer 102 geführt wird.

Die bekannten Vorrichtungen haben aber keine hinreichende Reinigungswirkung, insbesondere gilt dies für zu entfernende sehr kleine Partikel. Auch der unvermeidbare Abrieb der Bürste führt zu zusätzlichen Verunreinigungen.

Es wurde schon verschiedentlich vorgeschlagen, Strahlvorrichtungen zu derartigen Reinigungszwecken zu verwenden, die mit Eispartikeln als Strahlmittel arbeiten. So zeigt beispielsweise die US 43 89 820 eine Reinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art, bei welcher Kohlendioxid als Strahlmittel verwendet wird. Auch bei den in der DE 25 43 019 A1 oder der DE 34 34 162 A1 gezeigten Vorrichtungen wird Trockeneis als Strahlmittel verwendet, wobei eine besondere Aufbereitung der Eispartikel erfolgt. Die Verwendung von gefrorenem Wasser als Strahlmittel ist aus der DE 35 05 675 A1 bekannt.

Schließlich ist es auch aus der DE-GM 85 10 264 bekannt, daß man beim Sandstrahlen mit einer Absaugvorrichtung arbeiten kann.

Bei allen bekannten Vorrichtungen kommt es bei der Bearbeitung zu einer elektrostatischen Aufladung der Oberfläche des zu reinigenden Festkörpers. Dies wiederum führt dazu, daß ultrafeine Verunreinigungen an der Oberfläche haften bleiben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß auch ultrafeine Verunreinigungen sicher entfernt werden.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die im Kennzeichen des Pa­ tentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Einzelheiten und Vorteile, anhand der Beschreibung von Aus­ führungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 und 2 schematische perspektivische Darstellungen von herkömmlichen Reinigungsvorrichtungen für Festkörperoberflächen;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht im Schnitt einer ersten Ausführungsform einer Reini­ gungsvorrichtung für Festkörperoberflächen gemäß der Erfindung; und in

Fig. 4 eine schematische Darstellung, teilweise im Schnitt, eines Teiles einer anderen Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung.

Im folgenden wird auf die Fig. 3 und 4 der Zeichnungen Bezug genommen, in denen bevorzugte Ausführungsformen dargestellt sind. Eine erste Ausführungsform einer Reini­ gungsvorrichtung für Festkörperoberflächen ist in ihrem Gesamtaufbau in Fig. 3 dargestellt. Diese Vorrichtung weist folgendes auf: einen Tank 1, in welchem ultrareines bzw. extrem reines Wasser 2 als Flüssigkeit gespeichert ist, die gefroren werden soll; eine allgemein mit 3 bezeichnete Einrichtung zum Erzeugen von gefrorenen Partikeln, wobei diese Einrichtung an den Tank 1 angeschlossen ist und das extrem reine Wasser 2 aus dem Tank 1 gefriert, um Eispartikel 4 als extrem feine gefrorene Partikel zu erzeugen; ein Reinigungsgehäuse 5, in welchem eine Strahlsprühkammer 6 zur Unterbringung eines zu reinigenden Festkörpers 7, beispielsweise eines Halbleiterwafers, untergebracht ist; eine Strahlsprühdüse 8, welche in der Strahlsprühkammer 6 angeordnet ist und gegen den zu reinigenden Festkörper 7 die Eispartikel 4 sprüht bzw. strahlt, welche von der Einrichtung 3 zur Erzeugung von gefrorenen Teilchen geliefert werden; eine Absaugeinrichtung 9, welche an die Strahlsprüh­ kammer 6 angeschlossen ist und das darin enthaltene Gas rasch zur Außenseite hin abzieht, und zwar zusammen mit den Eispartikeln 4, die gegen den zu reinigenden Festkörper 7 gesprüht worden sind. Weitere Einzelheiten der Vorrichtung gemäß Fig. 3 sind nachstehend beschrieben.

An einer oberen Seitenwand des zylindrischen Tanks 1, der das extrem reine Wasser 2 enthält, ist ein Druckmeßgerät 11 angebracht, um den Druck des Gases zu messen, das oberhalb des Flüssigkeitsspiegels innerhalb des Tanks 1 vorhanden ist. Außerdem ist in einem Bereich der Seitenwand des Tanks 1 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels ein Widerstandsmeßgerät 12 angebracht, um den elektrischen Widerstand des extrem reinen Wassers 2 innerhalb des Tanks 1 zu messen.

In der Nähe der Bodenwand des Tanks 1 ist ein Blasenerzeu­ gungsrohr 13 angeordnet, welches in den Tank 1 eine bestimmte Art von Gas einleitet, wie z. B. trockene Luft oder Kohlen­ dioxidgas, welches einen Elektrolyten bildet, wenn es sich in Wasser löst. Das vom Blasenerzeugungsrohr 13 zugeführte Gas bildet Blasen in dem extrem reinen Wasser 2 und löst sich darin auf.

Das ganz innen gelegene Ende des Blasenerzeugungsrohres 13 ist geschlossen; sein anderes Ende ist an eine nicht darge­ stellte Gasversorgungsquelle angeschlossen, um das ent­ sprechende Gas zuzuführen, beispielsweise trockene Luft oder Kohlendioxid. Eine Vielzahl von kleinen Löchern sind in der zylindrischen Seitenwand des Blasenerzeugungsrohres 13 vorgesehen, um das zugeführte Gas in das extrem reine Wasser 2 austreten zu lassen.

An der Decke des Tanks 1 ist ein Lüftungsrohr 15 angeschlossen, das in seinem mittleren Bereich mit einem Strömungsmeßgerät 14 versehen ist. Das entsprechende Gas wird somit aus dem Blasenerzeugungsrohr 13 in den Tank 1 eingelassen, bildet Blasen innerhalb des extrem reinen Wassers 2 und löst sich teilweise - während es sich zum oberen Flüssigkeitsspiegel des extrem reinen Wassers 2 bewegt - in diesem extrem reinen Wasser 2 auf, so daß ein Elektrolyt gebildet und dadurch der elektrische Widerstand des Wassers 2 verringert wird. Das sich über dem Flüssigkeitsspiegel des Wassers 2 entwickelnde Gas wird über das Entlüftungsrohr 15 zur äußeren Atmosphäre abgelassen.

Bei diesem Vorgang können der Gasdruck innerhalb des Tanks 1 und der elektrische Widerstand des extrem reinen Wassers 2 kontrolliert und bei Bedarf modifiziert bzw. eingestellt werden, indem man einfach die Strömungsmenge des Gases einstellt, welches durch das Entlüftungsrohr 15 hindurchgeht, wobei die Einstellung der Strömungsmenge oder des Durchsatzes des Gases durch das Entlüftungsrohr 15 mit dem Strömungsmeß­ gerät 14 vorgenommen wird, und zwar auf der Grundlage der Beobachtung der Anzeige des Widerstandsmeßgerätes 12.

In diesem Zusammenhang muß darauf hingewiesen werden, daß die Strömungsmenge bzw. der Durchsatz des Gases auf einen ausreichend großen Wert eingestellt werden sollte, so daß der Druck innerhalb des Tanks 1 nicht deswegen schwankt, weil ein Druckmeßgerät 11 an den Tank 1 angeschlossen ist.

Die gefrorene Partikel erzeugende Einrichtung 3, welche extrem feine Eispartikel 4 durch Gefrieren des extrem reinen Wassers 2 aus dem Tank 1 erzeugt, weist einen hohlen zylinderförmigen Eisherstellungsbehälter 16 auf, der von einem wärmeisolierenden Material umgeben ist. Eine Kühlein­ richtung 17 dient zum Kühlen des Eisherstellungsbehälters 16.

Eine Sprühdüse 20 ist über eine Wasserzuführungsleitung 18 an einen unteren Bereich des Tanks sowie über eine Gaszu­ führungsleitung 19 an eine nicht dargestellte Gasversorgungs­ quelle angeschlossen, welche ein Gas, z. B. Stickstoffgas, enthält. Ein trichterförmiger Eisspeicherraum 21, der inner­ halb des Eisherstellungsbehälters 16 abgeteilt ist, enthält und speichert die feinen Eispartikel 4, die in dem Eisher­ stellungsbehälter 16 erzeugt worden sind.

Die Kühleinrichtung 17 weist folgendes auf: eine ringförmige Kältemittel-Zuführungsleitung 17a, die an einer oberen Seitenwand des Eisherstellungsbehälters 16 angeordnet ist und mit dem Innenraum des Eisherstellungsbehälters 16 über eine Vielzahl von kleinen Löchern in Verbindung steht, die in ihrer Wand ausgebildet sind; eine Verbindungsleitung 17b, welche die Kältemittel-Zuführungsleitung 17a mit einer nicht dargestellten Kältemittel-Zuführungsleitung verbindet, um ein Kältemittel zuzuführen, beispielsweise flüssigen Stickstoff.

Somit liefert die Kühleinrichtung 17 das Kältemittel, bei­ spielsweise flüssigen Stickstoff, von der Kältemittel-Ver­ sorgungsquelle an den Eisherstellungsbehälter 16 über die Verbindungsleitung 17b und die Kältemittel-Zuführungsleitung 17a, so daß dadurch der Innenraum des Eisherstellungsbehälters 16 heruntergekühlt wird, und zwar durch die Verdampfungskälte, die bei der Verdampfung des Kältemittels entsteht, weil der Umgebung bei der Verdampfung die entsprechende Energie entzogen wird.

Das Reinigungsgehäuse 5 besteht aus einem im wesentlichen hochstehenden zylindrischen Teil, in welchem eine Strahlsprüh­ kammer 6 abgeteilt ist. Am oberen Ende des Reinigungsgehäuses 5, das zur äußeren Atmosphäre hin offen ist, sind von oben nach unten (bzw. von außen nach innen) im Gehäuse folgende Einrichtungen vorgesehen: eine Ionenneutralisierungseinrichtung 22 und ein daran angrenzender Filter 23. An der Unterseite des Filters 13 ist eine Strahlsprühdüse 8 vorgesehen, die eine nach unten gerichtete Strahlsprühöffnung besitzt.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist das obere Ende der Strahlsprüh­ düse 8 gabelförmig ausgebildet und hat ein Paar von Ansaug- oder Zuführungsöffnungen; die eine Öffnung ist über eine Eiszuführungsleitung 24 an das untere Ende des trichter­ förmigen Eisspeicherraumes 21 angeschlossen, der innerhalb des Eisherstellungsbehälters 16 abgeteilt ist, und die andere Öffnung ist über eine Gaszuführungsleitung 25 an eine nicht dargestellte Gasdruckquelle angeschlossen.

Somit werden die vom Eisspeicherraum 21 gelieferten Eis­ partikel 4 aus der Strahlöffnung der Strahlsprühdüse 8, zusammen mit dem von der Gasdruckquelle gelieferten Druck­ gas gegen die Oberfläche des zu reinigenden Festkörpers 7, beispielsweise des Halbleiterwafers, gesprüht bzw. geschossen.

Unterhalb der Strahlsprühdüse 8 ist eine Halterung 26 vorge­ sehen, um den zu reinigenden Festkörper 7 abzustützen und zu haltern. Die Halterung 26 weist einen Trägertisch 26a zur Abstützung des zu reinigenden Festkörpers 7 sowie eine drehbare Trägerwelle 26b auf, die mit ihrem einen Ende am Trägertisch 26a befestigt und am anderen Ende der Welle 26b an einen Motor 27 angeschlossen ist. Somit wird der Trägertisch 26a durch den Betrieb des Motors 27 über die Trägerwelle 26b in Drehung versetzt.

Die Absaugeinrichtung 9 ist mit einer umgekehrt U-förmigen Absaugleitung 28 versehen, die an das untere Ende des hohlen zylindrischen Reinigungsgehäuses 5 angeschlossen ist; am Ende der Absaugleitung 28 ist ein Gebläse 29 vorgesehen. Durch den Betrieb des Gebläses 29 wird somit die Luft inner­ halb der Strahlsprühkammer 6 in dem Reinigungsgehäuse 5 über die Absaugleitung 28 nach außen abgezogen.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 3 näher erläutert.

Zunächst wird ein Gas, z. B. trockene Luft oder Kohlendioxid­ gas, von der nicht dargestellten Gasversorgungsquelle in den Tank 1 eingeleitet, der mit extrem reinem Wasser 2 gefüllt ist, so daß innerhalb des Tanks 1 Blasen in dem extrem reinen Wasser 2 gebildet werden, um das Gas darin aufzu­ lösen und dadurch den Widerstand des extrem reinen Wassers 2 aufgrund der Ionisierung zu reduzieren.

Zur gleichen Zeit wird das Strömungsmeßgerät 14 auf der Basis der Beobachtung des Widerstandsmeßgerätes 12 einge­ stellt, um die Strömungsmenge bzw. den Strömungsdurchsatz des Gases einzustellen, welches durch das Entlüftungsrohr 15 abgelassen wird; damit wird die Strömungsmenge bzw. der Strömungsdurchsatz des Gases, der dem extrem reinen Wasser 2 in dem Tank 1 zugeführt wird, entsprechend eingestellt, so daß sich die gelöste Menge des Gases einstellen läßt, und zwar derart, daß der Widerstandswert des extrem reinen Wassers 2 vorläufig auf einen geeigneten Wert eingestellt wird.

Als nächstes wird ein Kältemittel, beispielsweise flüssiger Stickstoff, von der nicht dargestellten Kältemittel-Ver­ sorgungsquelle in den Innenraum des Eisherstellungsbehälters 16 eingeleitet, und zwar über die Verbindungsleitung 17b und die Kältemittel-Zuführungsleitung 17a, um das Kältemittel zu verdampfen und dadurch den Innenraum des Eisherstellungs­ behälters 16 vorher in ausreichendem Maße herunterzukühlen.

In den Innenraum des somit zuvor heruntergekühlten Eisher­ stellungsbehälters 16 wird das extrem reine Wasser 2 gemischt mit einem Druckgas aus der Sprühdüse 20 in der folgenden Weise eingesprüht: Das extrem reine Wasser 2, dessen Wider­ stand vorläufig in der angegebenen Weise auf einen geeigneten Wert eingestellt worden ist, wird vom Tank 1 über die Wasserzuführungsleitung 18 der Sprühdüse 20 zugeführt. Zur gleichen Zeit wird das Gas, beispielsweise Stickstoffgas, von einer nicht dargestellten Druckgas-Versorgungsquelle über die Gaszuführungsleitung 19 der Sprühdüse 20 zugeführt, damit es sich mit dem extrem reinen Wasser 2 vermischt. Das so mit dem Druckgas vermischte, extrem reine Wasser 2 wird dann von der Sprühdüse 20 eingesprüht, um feine Partikel zu bilden.

Das so in feinen Partikeln versprühte extrem reine Wasser 2 wird durch den Wärmeaustausch mit dem Kältemittel innerhalb des Eisherstellungsbehälters 16 gefroren, so daß feine gefrorene Partikel, nämlich Eispartikel 4 entstehen. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß die Partikeldurchmesser der feinen gefrorenen Eispartikel 4 vom Druck des extrem reinen Wassers 2 abhängen, das über die Sprühdüse 20 eingeleitet wird, wobei der Partikeldurchmesser der Eispartikel 4 abnimmt, wenn der Druck des extrem reinen Wassers 2 zunimmt.

Der Partikeldurchmesser kann weiterhin dadurch reduziert werden, daß man das extrem reine Wasser 2 mit einem Gas vermischt, beispielsweise dem Stickstoffgas, um ein Zwei-Phasen- Fluid zu erzeugen, welches aus der Sprühdüse 20 austritt. Auf diese Weise kann der Partikeldurchmesser der gefrorenen Partikel 4 geändert und gesteuert werden innerhalb eines Bereiches, der etwa zwischen 20 Mikrometer und 5 Millimeter liegt.

Die gefrorenen Partikel, also die Eispartikel 4, die in der vorstehend beschriebenen Weise erhalten werden, werden in dem trichterförmigen Eisspeicherraum 21 innerhalb des Eis­ herstellungsbehälters 16 gespeichert. Sie werden weiterhin über die Eiszuführungsleitung 24 vom unteren Bereich des Eisspeicherraumes 21 der Strahlsprühdüse 8 zugeführt, die in der Strahlsprühkammer 6 innerhalb des Reinigungsgehäuses 5 angeordnet ist.

Die Eispartikel 4 werden, zusammen mit dem Druckgas, beispiels­ weise Stickstoffgas, das von einer nicht dargestellten Druckgas-Versorgungsquelle über die Gaszuführungsleitung 25 zugeführt wird, gegen die Oberfläche des zu reinigenden Festkörpers 7, beispielsweise einen Halbleiterwafer, gesprüht bzw. geschleudert, der auf dem Trägertisch 26a der Halterung 26 gehaltert ist.

Fremdkörper, beispielsweise Verunreinigungspartikel, die an der Oberfläche des zu reinigenden Festkörpers 7 haften, werden in wirksamer Weise von der Festkörperoberfläche entfernt durch diese Eispartikel 4, die von der Strahlsprüh­ düse 8 aus aufgesprüht werden. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß dann, wenn der Motor 27 arbeitet und den Trägertisch 26a zusammen mit dem zu reinigenden Festkörper 7 dreht, die von der Strahlsprühdüse 8 kommenden Eispartikel 4 in gleichmäßiger Weise auf die gesamte Ober­ fläche des zu reinigenden Festkörpers 7 aufprallen, so daß die Festkörperoberfläche in gleichmäßiger Weise gereinigt werden kann.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren wird das extrem reine Wasser 2 innerhalb des Tanks 1 vorher mit dem Gas, beispiels­ weise trockener Luft oder Kohlendioxidgas, gemischt, so daß sein Widerstand reduziert wird. Daher ist der elektrische Widerstand der Eispartikel 4, hergestellt aus dem extrem reinen Wasser 2, ausreichend niedrig, so daß die aus der Strahlsprühdüse 8 herausgeschossenen Eispartikel 4 oder die Eispartikelsplitter, die bei ihrem Zerplatzen erzeugt werden, sich nicht elektrostatisch aufladen werden.

Auch wenn elektrostatische Ladungen auf der Oberfläche des zu reinigenden Festkörpers 7 gebildet werden, werden diese durch die Eispartikel oder die Eispartikelsplitter rasch entladen, welche einen niedrigen Widerstand haben. Somit findet keine Aufladung des zu reinigenden bzw. gereinigten Festkörpers 7 während des Reinigungsvorganges statt, der mit den Eispartikeln 4 durchgeführt wird; es kann auch nicht geschehen, daß Verunreinigungsmaterialien, die einmal von der Festkörperoberfläche entfernt worden sind, aufgrund von elektrostatischen Kräften wieder an der Festkörperoberfläche haften.

Weiterhin hat das ultrareine oder extrem reine Wasser 2, in welchem Kohlendioxidgas gelöst ist, eine keimtötende Wirkung. Somit werden in wirksamer Weise auch dann etwaige Keime entfernt, die möglicherweise aus dem einen oder anderen Grunde im extrem reinen Wasser 2 vorhanden sein mögen.

Die Eispartikel 4, die aus der Strahlsprühdüse 8 gegen den zu reinigenden Festkörper 7, beispielsweise einen Halbleiter­ wafer, gestrahlt werden, werden nach dem Entfernen von Verun­ reinigungsmaterialien von der Oberfläche des Festkörpers 7 aus der Strahlsprühkammer 6 über die Absaugleitung 28 unter Verwendung des Gebläses 29 nach außen abgezogen.

Der Innenraum der Strahlsprühkammer 6 steht nämlich unter einer Zwangsabsaugung durch das Gebläse 29, und die Luft der äußeren Atmosphäre wird, nachdem sie von der Ionen­ neutralisierungseinrichtung 22 im Hinblick auf darin ent­ haltene Ionen neutralisiert worden ist, durch den Filter 23 hindurchgeführt, wo eine Reinigung von darin möglicherweise vorhandenem Staub erfolgt.

Die so gereinigte und elektrisch neutralisierte Luft, die eine laminare Strömung bildet und in derselben Richtung wie die Strahlrichtung der Strahlsprühdüse 8 verläuft, saugt aus der Strahlsprühkammer 6 über die Absaugleitung 28 rasch die Eispartikel 4 ab, die auf die Oberfläche des zu reinigenden Festkörpers 7 gestrahlt worden sind, um von dort Verunreini­ gungsmaterialien abzulösen und zu entfernen, wobei die abge­ saugte Luft außerdem die abgelösten Verunreinigungsmaterialien mitnimmt und abtransportiert.

Wie aus der Darstellung des Ausführungsbeispiels in Fig. 3 ersichtlich, haben dabei die laminare Luftströmung und der Sprühstrahl von Eispartikeln 4 aus der Strahlsprühdüse 8 die gleiche Richtung, wobei der Strahl von Eispartikeln 4 unter einem geeigneten kleinen Winkel schräg auf den zu reinigenden Festkörper 7 prallt, um die Fremdkörper zu entfernen.

Auf diese Weise wird eine erneute Verunreinigung der gereinigten Festkörperoberfläche durch die verunreinigten Eispartikel 4 oder das Aufplatzen von Verunreinigungsteilchen in der Luft durch das Aufstrahlen aus der Strahlsprühdüse 8 verhindert. Außerdem ist die Atmosphäre innerhalb der Strahlsprühkammer 6 elektrostatisch ausreichend neutralisiert durch die Wirkung der Ionenneutralisierungseinrichtung 22, und die Eispartikel 4 bestehen aus Wasser mit einem niedrigen Widerstand.

Somit besteht keine Gefahr, daß der gereinigte Festkörper 7 durch die Ansammlung von elektrostatischen Ladungen elektri­ siert wird oder daß die Verunreinigungspartikel wieder an der gereinigten Festkörperoberfläche anhaften. Da außerdem die Luftatmosphäre innerhalb der Strahlsprühkammer 6 elektrisch neutralisiert ist, können Verunreinigungsmateria­ lien, die an der gereinigten Festkörperoberfläche haften, leicht entfernt werden.

Durch die Verwendung von Eis, das ausreichend weich ist im Vergleich mit dem zu reinigenden Festkörper 7, beispiels­ weise einem Halbleiterwafer, können Beschädigungen und Verletzungen der Festkörperoberfläche vermieden werden. Da andererseits die Härte von Eis viel größer als die von Wasser ist, ist die Reinigungswirkung weitaus größer als die von Wasser. Beispielsweise können Fremdkörper, die mit einem Hochdruck-Wasserstrahl bei einem Druckwert von 100 kg/cm² nicht entfernt werden können, hingegen von Eispartikeln entfernt werden, die mit einem niedrigen Strahldruck von 2 kg/cm² aufgestrahlt werden.

Da eine ausreichend hohe Reinigungseffizienz mit einem derartigen niedrigen Strahldruck erzielt werden kann, ist eine Hochdruckvorrichtung mit speziellen druckdichten Einrichtungen nicht erforderlich, wobei solche speziellen Einrichtungen sonst erforderlich sind, wenn ein Hochdruck- Wasserstrahl für die Reinigung verwendet wird.

Weiterhin besteht keinerlei Gefahr der Erzeugung von Staub in der Strahlsprühdüse 8. Da weiterhin die Eispartikel 4, welche auf die zu reinigende Festkörperoberfläche prallen, in extrem feine Eissplitter zerplatzen und die resultierenden Eissplitter Fremdkörper entfernen, die an der Festkörper­ oberfläche haften, können solche extrem feinen Fremdkörper, die in dem feinen Muster eines Halbleiterwafers vorhanden sind, mit hoher Wirksamkeit entfernt werden.

Fig. 4 zeigt den Wasserzuführungsbereich einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung. Bei der oben be­ schriebenen ersten Ausführungsform wird das extrem reine Wasser 2 dem Eisherstellungsbehälter 16 im flüssigen Zustand zugeführt. Im Falle dieser zweiten Ausführungsform wird jedoch das extrem reine Wasser 2 aufgeheizt, um Wasserdampf zu bilden, der dann dem Eisherstellungsbehälter 16 zugeführt wird.

Die Verwendung von Wasserdampf bei dieser Ausführungsform gestattet die Erzeugung von Eispartikeln mit noch kleinerem Partikeldurchmesser, verglichen mit dem Falle, wo flüssiges, extrem reines Wasser in flüssigem Zustand, so wie es ist, verwendet wird.

Wie in Fig. 4 dargestellt, ist eine erste Heizeinrichtung 30, die beispielsweise aus elektrischen Widerstandsheizungen besteht, an einer Seite oder mehreren Seiten und/oder am Boden des Tanks 1 angeordnet, der das extrem reine Wasser 2 enthält, um dieses extrem reine Wasser 2 innerhalb des Tanks 1 mit der ersten Heizeinrichtung 30 aufzuheizen und zu verdampfen. Der so erzeugte Wasserdampf wird dem Eis­ herstellungsbehälter 16 über eine Dampfzuführungsleitung 31 zugeführt.

Ferner ist eine zweite Heizeinrichtung 32, die beispielsweise aus einer elektrischen Widerstandsheizung besteht, in einem dazwischenliegenden Bereich der Dampfzuführungsleitung 31 angeordnet, um den durchgehenden Wasserdampf mit der zweiten Heizeinrichtung 32 zu beheizen und die Temperatur aufrechtzuerhalten. Der durch die Dampfzuführungsleitung 31 hindurchgehende und dann in den Eisherstellungsbehälter 16 eingeleitete Wasserdampf wird mit einem Kältemittel, beispiels­ weise flüssigem Stickstoff, abgekühlt, der dem Eisher­ stellungsbehälter 16 von einer nicht dargestellten Kälte­ mittel-Versorgungsquelle zugeführt wird.

Somit wird der in den Eisherstellungsbehälter 16 eingesprühte Wasserdampf zu extrem feinen Eispartikeln 4 gefroren. Der Durchmesser der Eispartikel 4, die mit diesem Verfahren erzeugt werden, hängt von der Kühlgeschwindigkeit des Wasserdampfes ab. Durch geeignete Steuerung der Kühlgeschwindigkeit des Wasserdampfs können somit die Durchmesserwerte der Eispartikel 4 variiert und eingestellt werden, und zwar innerhalb eines Bereiches, der zwischen 0,1 Mikrometer und 20 Mikrometer liegt.

In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, daß die Kühlgeschwindigkeit beispielsweise von dem Wert der Zuführung von Kältemittel zum Eisherstellungsbehälter 16 sowie von der Geschwindigkeit, der Menge und dem Sprühdruck des in den Eisherstellungsbehälter 16 eingesprühten Wasser­ dampfes abhängt.

Somit ist es möglich, die Kühlgeschwindigkeit des Wasserdampfes zu kontrollieren, zu steuern und einzustellen, indem man die Zuführungsmenge des Kältemittels variiert oder den Öffnungs­ wert eines nicht dargestellten Strömungssteuerventils auf einen geeigneten Wert einstellt, wobei ein derartiges Strömungs­ steuerventil in der Dampfzuführungsleitung 31 vorgesehen sein kann. Weiterhin können die Ausgangsleistungen der ersten und zweiten Heizeinrichtungen 30 und 32 auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, um dadurch wiederum den Sprühdruck des Wasserdampfes einzustellen, der von dem Tank 1 in den Eisherstellungsbehälter 16 eingeleitet wird.

Obwohl in Fig. 4 nicht dargestellt, werden die so erzeugten extrem feinen Eispartikel 4, ebenso wie im Falle der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 3, einer Strahlsprühdüse 8 zuge­ führt, die innerhalb einer Strahlsprühkammer 4 des Reinigungs­ gehäuses 5 angeordnet ist, so daß sie von dort zusammen mit einem Druckgas ausgesprüht und gegen die Oberfläche des zu reinigenden Festkörpers 7 gestrahlt werden, der sich inner­ halb der Strahlsprühkammer 6 befindet. Wegen weiterer Einzel­ heiten wird daher auf die Ausführungen im Zusammenhang mit Fig. 3 Bezug genommen.

Claims (7)

1. Reinigungsvorrichtung für Festkörperoberflächen, um Verunreinigungen zu entfernen, die auf der Oberfläche des Festkörpers (7) haften, mit einem Tank (1) für eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, (2), einer daran angeschlossenen Einrichtung (3) zur Erzeugung von gefrorenen Partikeln (4) aus der Flüssigkeit, einem Reinigungsgehäuse (5) mit einer Strahlkammer (6), in der ein zu reinigender Festkörper (7) unterbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Tank (1) ein Widerstandsmeßgerät (12) zum Messen des elektrischen Widerstands der Flüssigkeit (2) im Tank (1) sowie eine Einrichtung (13) vorgesehen sind, zum Einleiten eines Gases, insbesonders von trockener Luft oder Kohlendioxid, das bei Lösung in der Flüssigkeit (2) deren Leitfähigkeit erhöht, so daß durch die Einleitung des Gases die Flüssigkeit (2) und damit auch die Partikel (4) auf einen vorgegebenen Widerstandswert einstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3) zur Erzeugung von gefrorenen Partikeln (4) einen Behälter (16), eine an den Tank (1) angeschlossene Sprüheinrichtung (18-20), um die Flüssigkeit aus dem Tank (1) im Innenraum des Behälters (16) zu versprühen, und eine Kühleinrichtung (17) umfaßt, um den Innenraum des Behälters (16) zu kühlen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizeinrichtung (30, 32) vorgesehen ist, um die Flüssigkeit (2) derart zu verdampfen, daß der Flüssigkeits-Dampf in den Behälter (16) einsprühbar und zu gefrorenen Partikeln (4) kühlbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlkammer (6) eine Absaugeinrichtung (9) umfaßt, um einen Gasstrom in der Strahlkammer (6) zu erzeugen, und daß in der Strahlkammer (6) eine Strahlsprühdüse (8) derart angeordnet ist, daß die Gasströmung im wesentlichen parallel zum Strahl von Eispartikeln (4) verläuft, wobei der Festkörper (7) in einem kleinen Winkel bezüglich der Strahlrichtung geneigt ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zu reinigende Festkörper (7) in der Strahlkammer auf einem angetriebenen, drehbaren Tisch (26a) befestigbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Ionenneutralisierungseinrichtung (22) und ein Staubfilter im Absaugstrom (23) stromauf der Strahlsprühdüse (8).

7. Verwendung einer Reinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Reinigung von Halbleiter­ wafern.