DE4402247A1

DE4402247A1 - Oberflächenreinigung mit Argon

Info

Publication number: DE4402247A1
Application number: DE4402247A
Authority: DE
Inventors: Tadamodo Tamai; Yoichiro Ikeya
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1993-01-27
Filing date: 1994-01-26
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2014-01-27
Also published as: KR100332707B1; KR940018926A; GB2274742B; GB9401588D0; US5512106A; DE4402247B4; GB2274742A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Reini gungsverfahren und eine Vorrichtung und insbesondere auf ein Reinigungsverfahren und eine Vorrichtung, die geeig net ist, die Oberfläche einer Ebene, wie zum Beispiel die Oberfläche eines Halbleiterwafers oder Plättchens zu rei nigen.

Bei LSI-Herstellungsschritten bzw. Herstellungsschritten mit hohem Integrationsgrad verringern kleine Partikel oder Verunreinigungen oder Flecken auf der Oberfläche ei nes Halbleiterplättchens, eines LCD, einer Solarbatterie oder ähnlichem den letztendlichen Produktertrag erheb lich. Die Wafer oder Plättchenoberflächenreinigung ist daher wichtig, und die Umweltverunreinigung, die durch die Reinigung bewirkt wird, ist auch ein wichtiger Ge sichtspunkt.

Bisher wurden unterschiedliche Reinigungsverfahren vor geschlagen. Oberflächenreinigungsverfahren, die bisher für Halbleiterwafer oder Plättchen verwendet wurden, sind nachfolgend zusammengefaßt.

Chemische Reinigung oder Lösungsmittelreinigung

Dieses Verfahren entfernt Oberflächenflecken oder Verun reinigungen durch eine chemische Reaktion oder Zersetzung oder Lösung, Wasser, Säure, organische Lösungsmittel, Freon oder ähnliches werden verwendet. Es ist notwendig, die richtigen Lösungsmittel auszuwählen, die für die zu entfernenden Flecken, Verunreinigungen usw. wirksam sind. Ultraschallreinigung kann zusammen damit verwendet wer den, um die physikalische Reinigungskraft zu verbessern. Es ist notwendig, Lösungsmittel mit einer hohen Reinheit zu verwenden, um keine Flecken oder Verunreinigungen auf der gereinigten Objektoberfläche zurückzulassen.

Wasser mit einer hohen Reinheit kann leicht erhalten wer den und eine große Menge an Wasser kann kosteneffizient verwendet werden, jedoch kann Wasser, das auf der Ober fläche zurückbleibt, Verunreinigungen in der Zukunft be wirken und die Art der Verunreinigungen und Flecken und ähnliches, die durch Wasser zersetzt werden, ist be schränkt.

Viele der anderen wirksamen Lösungsmittel verunreinigen die Umgebung oder Umwelt, wenn sie in der Umgebung ge lassen werden. Bei zirkulierenden Lösungsmitteln, um eine Verunreinigung der Umwelt zu verhindern, ist es schwie rig, die zirkulierenden Lösungsmittel kosteneffizient oder wirtschaftlich zu raffinieren oder wiederaufzube reiten. Wenn die Reinigung unter Verwendung desselben Lö sungsmittels wiederholt wird, werden kontaminierte oder verunreinigte Substanzen in diesem Lösungsmittel ange sammelt und sie können an der gereinigten Oberfläche an haften, was fehlerhafte Produkte zur Folge hat.

Blasen von kleinen Eispartikel

Es ist ein Blasverfahren von kleinen Eispartikeln be kannt, um kleine Fremdpartikel oder Flecken von einer Ob jektoberfläche zu entfernen. Jedoch ist der Durchmesser eines kleinen Eispartikels, das derzeitig herstellbar ist, nicht ausreichend klein, um leicht kleine Fremdpar tikel in der Größenordnung von 1 µm oder kleiner zu ent fernen.

Blasen kleiner CO₂-Partikel

Es ist ein Blasverfahren kleiner Trockeneispartikel be kannt, um kleine Fremdpartikel oder Flecken von einer Ob jektoberfläche zu entfernen. Jedoch ist es sehr schwie rig, Kohlenwasserstoffverbindungen bis zu einer sehr ge ringen Konzentration aus Kohlendioxidgas herauszuziehen. Wenn CO₂ gekühlt und geblasen wird, werden Kohlenwasser stoffverbindungen kondensiert und sie haften an der gereinigten Oberfläche an. CO₂ kann eine C-Verun reinigungsquelle werden.

Gasblasen

Es ist ein Gasblasverfahren einer Objektoberfläche eines festen Körpers bekannt, um diese zu reinigen. Jedoch wird eine Gasgrenzschicht mit einer sehr langsamen Strömung auf der festen Oberfläche gebildet. Solch eine langsame Gasströmung besitzt eine schwache Leistung zum Entfernen kleiner Partikel, was es schwierig macht, kleine Partikel von einem Mikrometer oder kleiner zu entfernen. Die Ver bindungsstärke eines Partikels mit der Oberfläche ist proportional zu seinem Durchmesser und die Partikelent fernungsleistung ist proportional zu dem Quadrat eines Partikeldurchmessers.

Blasen von Argongas bei extrem geringen Temperaturen

Es ist auch ein Blasverfahren von Argongas oder gemisch ten Gasen, die Argongas enthalten, und die auf eine ex trem geringere Temperatur gekühlt sind, auf einer Ob jektoberfläche bekannt. Durch das Freigeben eines Gases aus einer Düse in eine Vakuumkammer wird das Gas rasch adiabatisch ausgedehnt und verringert seine Temperatur. Bei dieser verringerten Temperatur wird festes Argon ge bildet und die kleinen festen Argonpartikel treffen auf eine Objektoberfläche auf.

Es wurde ein Verfahren vorgeschlagen, um zum Beispiel ein Argongas in ein festes Argon umzuwandeln durch Kühlen des Gases, das Argongas enthält, und zwar unter einem Druck zustand, auf eine Temperatur, die höher ist als die Ver flüssigungstemperatur des Argongases, die spezifisch ist für seinen Druck und durch Herausblasen des Gases aus der Düse in eine Vakuumkammer.

Verunreinigungen mit einer Verflüssigungstemperatur, die höher ist als die von Argon, können vor dem Kühlen des Argongases auf die Verflüssigungstemperatur entfernt wer den. Bei diesem Verfahren ist die Anzahl der kleinen fe sten Argonpartikel jedoch gering, was nur eine schwache Reinigungsleistung vorsieht.

Argon ist ein inertes Element und nachteilige Effekte treten selten auf, sogar wenn es an der festen Oberfläche anhaftet. Die Verfestigungstemperatur von Argon ist re lativ hoch und es ist relativ leicht, festes Argon durch das Kühlen von Argongas zu erhalten.

Jedoch wurde bis jetzt noch keine praktische Reinigungs technik verwendet, die kleine feste Argonpartikel verwen det, der eine hohe Reinigungsleistung vorsieht.

Die Erfindung

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Reini gungsverfahren und ein System vorzusehen, das Argon ver wendet und eine in der Praxis verwendbare Reinigungslei stung vorsieht.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Reinigungsverfahren und ein System vorzusehen, das Argon verwendet, ohne die Verringerung einer Reinigungsprozeß geschwindigkeit und ohne die Angst einer Wiederverunrei nigung bei praktischen Anwendungen.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Reinigungsverfahren und ein System vorzusehen, das Argon verwendet und eine in der Praxis verwendbare Reinigungs leistung vorsieht, die in der Lage ist, verunreinigte Fremdmaterialien, die in einer kleinen Nut oder einem Loch anhaften, zu entfernen.

Ein Strömungsmittel, das kleine Argontröpfchen enthält, wird aus einer Düsenvorrichtung in eine drucklose Atmos phäre geblasen. Das Strömungsmittel wird adiabatisch aus gedehnt und mindestens ein Teil der kleinen Argon tröpfchen wird verfestigt und in kleine Argonpartikel um gewandelt. Das Strömungsmittel, das kleine Argonpartikel enthält, wird auf die Oberfläche eines zu reinigenden Ob jektes geblasen, um es zu reinigen.

Kleine Argontröpfchen können gebildet werden durch Kühlen eines Gases, das Argongas enthält, und zwar auf eine Ver flüssigungstemperatur des Argongases, die spezifisch ist für seinen Druck, oder darunter und durch Verflüssigen mindestens eines Teils des Argongases.

Die Temperatur eines Gases, das kleine Argontröpfchen enthält, kann rasch verringert werden durch Herausblasen des Gases aus einer Düse und adiabatisches Ausdehnen des Gases und mindestens ein Teil der feinen Tröpfchen kann verfestigt werden.

Durch das Blasen kleiner Argonpartikel, die durch das obige Verfahren gebildet werden, auf die Oberfläche eines zu reinigenden Objekts, ist es möglich, die Oberfläche effizient und wirtschaftlich zu reinigen.

Durch Kühlen des Gases, das Argongas enthält, auf die Verflüssigungstemperatur des Argongases, die spezifisch ist für seinen Druck, oder darunter, ist es möglich, feine Argontröpfchen in dem gemischten Gas zu bilden.

Durch das Reinigen eines zu reinigenden Objekts mit klei nen Argonpartikeln ist es möglich, eine Wiederverun reinigung durch die Reinigung zu verhindern und eine Um weltverunreinigung durch die Reinigung zu verhindern.

Figurenbeschreibung

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm, das die Grundstruk tur eines Reinigungssystemes zeigt, das ein Oberflächenreinigungsverfahren gemäß einem er sten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung verwendet;

Fig. 2 ein Argonphasendiagramm;

Fig. 3 ein schematisches Diagramm, das teilweise im Schnitt eine Argonquelle darstellt zum Erzeugen von Argongas und zum Erzeugen von kleinen Ar gontröpfchen aus flüssigem Argon;

Fig. 4 ein schematisches Diagramm, das die Grundstruk tur von Bauteilen in einer Vakuumkammer des Reinigungssystems des Ausführungsbeispiels zeigt;

Fig. 5A eine perspektivische Ansicht, die die Struktur einer Düsenvorrichtung zeigt;

Fig. 5B eine Draufsicht auf die Düsenvorrichtung, die Gas ausbläst;

Fig. 6 ein Querschnitt, der die Struktur einer anderen Düsenvorrichtung zeigt;

Fig. 7A ein schematisches Diagramm, das die Struktur ei nes Antriebsmechanismus zeigt;

Fig. 7B ein Querschnitt, der den Flansch eines anderen Antriebsmechanismus zeigt;

Fig. 7C ein schematisches Diagramm, das die Struktur ei nes anderen Antriebsmechanismus zeigt;

Fig. 8 ein schematisches Diagramm, das die Struktur ei nes anderen Antriebsmechanismus zeigt;

Fig. 9 ein schematisches Diagramm, das die Struktur ei nes anderen Antriebsmechanismus zeigt;

Fig. 10 ein schematisches Diagramm, das die Grundstruk tur des Reinigungssystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 11 eine Ansicht der Vakuumkammer des Reinigungssy stems des zweiten Ausführungsbeispiels;

Fig. 12 ein schematisches Diagramm, das den Blaszustand eines zu reinigenden argongemischten Gases und eines Erwärmungsgases darstellt;

Fig. 13A ein schematisches Diagramm, das die Grundstruk tur einer Vakuumkammer des Reinigungssystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 13B ein schematisches Diagramm, das die Grundstruktur der Vakuumkammer des Reinigungssystems des dritten Ausführungsbeispiels zeigt;

Fig. 14 eine Vorderansicht der Düsenvorrichtung und des Antriebsmechanismus des Reinigungssystems, das in Fig. 13A gezeigt ist;

Fig. 15A ein vergrößerter Querschnitt eines zu reinigen den Objektes, der das Reinigungsverfahren des dritten Ausführungsbeispiels erklärt;

Fig. 15B ein vergrößerter Querschnitt eines zu reinigen den Objektes, der das Reinigungsverfahren des dritten Ausführungsbeispiels erklärt;

Fig. 16 eine schematische perspektivische Ansicht, die die Düsenvorrichtung gemäß einem anderen Aus führungsbeispiel darstellt;

Fig. 17 eine schematische perspektivische Ansicht, die die Düsenvorrichtung gemäß einem anderen Aus führungsbeispiel darstellt;

Fig. 18A eine schematische Draufsicht, die ein anderes Antriebsverfahren für den Antriebsmechanismus erklärt;

Fig. 18B eine schematische Draufsicht, die ein anderes Antriebsverfahren für den Antriebsmechanismus erklärt;

Fig. 19A ein Argonphasendiagramm:

Fig. 19B eine Kurve, die die Temperatur und den Druck an der Innenseite eines Düsenverteilers bezüglich zur Zeit zeigt;

Fig. 19C eine Kurve, die die Beziehung zwischen der ge kühlten Temperatur und der Strömung eines ge mischten Gases, das Argongas enthält, zeigt;

Fig. 20 ein schematisches Diagramm, das die Grundstruk tur des Reinigungssystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 21A eine schematische Draufsicht, die die Struktur von Kühlmitteln des vierten Ausführungs beispiels zeigt;

Fig. 21B ein schematischer Querschnitt, der die Struktur anderer Kühlmittel des vierten Ausfüh rungsbeispiels zeigt;

Fig. 22A ein vergrößerter Querschnitt, der die Reinigung erklärt, in der die Düsenausblasrichtung in eine Richtung fest ist;

Fig. 22B ein vergrößerter Querschnitt, der die Reinigung erklärt, bei der die Düsenaufblasrichtung in einer Richtung fest ist.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungs beispiele

Fig. 1 zeigt ein Reinigungssystem, das ein Oberflächen reinigungsverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Eine Bombe, Flasche oder ein Behälter 1, der Argon (Ar)- Gas enthält, und eine andere Bombe, Flasche oder ein Be hälter 2, der Stickstoff (N₂) Gas enthält, sind über je weilige Druckregulierventile 3 und 4 und Rohre mit einem Schnittpunkt verbunden. Ein Ar- und N₂-Gas, das an dem Schnittpunkt gemischt wird, wird über ein Rohr 21 zu ei nem Filter 5 geliefert, der Fremdpartikel, die in dem Gas enthalten sind, entfernt.

Das gemischte Gas wird ohne die entfernten Partikel über ein Rohr 22 zu einem Kühler (oder Wärmetauscher) 6 ge liefert, der es kühlt. Das gekühlte Gas wird aus einer Düsenvorrichtung 10 in eine Vakuumkammer 11 ausgeblasen. Der Druck und die Temperatur des gemischten Gases, das aus dem Kühler 6 abgegeben wird, werden durch einen Druckmesser 8 und einen Temperaturmesser 7 gemessen und die gemessenen Ergebnisse werden in der Form elektrischer Signale an eine Temperatursteuerung 9 geliefert.

Die Temperatursteuerung 9 steuert die Temperatur des ge mischten Gases, das durch den Kühler 6 gekühlt wird auf eine Temperatur, die geringer ist als die Verflüssigungs- oder Kondensationstemperatur des Argongases, die spezi fisch ist für seinen Druck.

Fig. 2 ist ein Phasendiagramm, das die Verflüssigungs temperatur und Verfestigungstemperatur von Argongas zeigt, wobei die Abszisse Entropie in der Einheit von Joule/Mol · K darstellt und die Ordinatetemperatur in der Einheit von absoluter Temperatur K darstellt. In Fig. 2 stellt G eine Gasphase, L eine Flüssigphase, und S eine Festphase dar. Eine Kurve a zeigt die Verflüssigungs temperatur (Gas/Flüssigkeitgrenzfläche) an, eine Kurve b zeigt die Verfestigungstemperatur (Flüssigkeit/Festgrenzfläche) an und ein Punkt P zeigt den Trippelpunkt von Argon an.

Die Temperatursteuerung 9, die in Fig. 1 gezeigt ist, steuert die Temperatur des gemischten Gases, das durch den Kühler 6 gekühlt wird, so daß sie gleich oder gerin ger ist als die Verflüssigungstemperatur von Argongas, die spezifisch ist für seinen Druck, wie in Fig. 2 ge zeigt ist, und zwar gemäß der gelieferten Druck und Tem peratursignale.

Durch diese Steuerung wird Argongas in dem gemischten Gas gekühlt und verflüssigt und bildet kleine Tröpfchen.

Es wird bevorzugt, die Stickstoffgaskonzentration auf 2 bis 70 Mol% einzustellen, da Stickstoffgas eine größere spezifische Wärme als Argongas besitzt, so daß, wenn die Stickstoffgaskonzentration hocheingestellt ist, die Wär memenge, die notwendig ist, zum Kühlen des Gases, größer wird. Auch wenn das Trägergas übermäßig gekühlt wird, kann es in seinem gasförmigen Zustand gehalten werden, wenn es Stickstoffgas egal in welcher geringen Menge ent hält, da die Stickstoffverflüssigungstemperatur geringer ist als die von Argon. Dieser Fall kann realisiert wer den, da die Verflüssigungstemperatur von Stickstoffgas ge ringer ist als die von Argongas.

Wenn das gemischte Gas von der Düsenvorrichtung 10 in die Vakuumkammer 11 geblasen wird, verringert das gemischte Gas rasch seinen Druck und dehnt sich adiabatisch aus. Infolgedessen verringert sich die Temperatur des ge mischten Gases rasch und die kleinen Tröpfchen verändern sich zu kleinen Argonpartikeln, die mindestens an ihren Oberflächen verfestigt sind.

Ein Strömungsmittel, das eine Anzahl von kleinen Argon partikeln besitzt, wird auf die Oberfläche eines Objektes oder Gegenstandes 12, das zu reinigen ist, geblasen.

Die Vakuumkammer 11 ist über ein Strömungsventil mit ei ner Vakuumpumpe (nicht gezeigt) verbunden. Ein Druck messer 14 ist mit der Vakuumkammer 11 gekoppelt. Ein Si gnal, das den Druck darstellt, der durch den Druckmesser 14 detektiert wird, wird an eine Drucksteuerung 15 gelie fert. Die Drucksteuerung 15 steuert das Strömungsventil gemäß dem detektierten Druck. Der Druck in der Vakuumkam mer 11 wird auf einem vorbestimmten Wert gehalten, und zwar mittels Vakuumpumpenmitteln 18, die gebildet werden, durch das Strömungsventil 13, dem Druckmesser 14 und die Drucksteuerung 15.

Es wird bevorzugt, das Druckventil 13 so zu regulieren, daß es den Druck in der Vakuumkammer zwischen 0,2 ata (Atmosphäre absolut) oder höher und 0,7 ata oder geringer einstellt. Noch bevorzugter ist es, einen Druck an dem Argontrippelpunkt (0,68 atmosphärischer Druck) oder ge ringer einzustellen.

Ein ordnungsgemäßer Druck in der Düsenvorrichtung 10 wird bestimmt in Beziehung zu dem Druck in der Vakuumkammer 11 und ist vorzugsweise 3 ata bis 7 ata.

Wenn eine Druckdifferenz zwischen der Düseneinheit 10 und der Vakuumkammer 11 gering ist, ist der Kühleffekt schlecht. Desto höher die Druckdifferenz, desto besser ist der Reinigungseffekt. Wenn die Druckdifferenz zu groß gemacht wird, schweben die kleinen Argonpartikel, die aus der Düsenvorrichtung 10 geblasen werden, in der Vakuum kammer 11, was den Reinigungseffekt reduziert.

Dieses Phänomen kann durch das folgende erklärt werden.

Bei einer geringen Druckdifferenz ist der Grad der adia batischen Ausdehnung des gemischten Gases gering. Es ist daher denkbar, daß kleine Argontröpfchen, ohne daß sie verfestigt werden, gegen die zu reinigende Oberfläche treffen, was eine geringe Reinigungsfähigkeit vorsieht. Bei einer Druckdifferenz, die zu groß ist, wird der Grad der adiabatischen Ausdehnung eines gemischten Gases groß, was die Temperatur des gemischten Gases zu stark absenkt. Es ist daher denkbar, daß kleine Argontröpfchen, die sich fast bis zu dem Mittelbereich der Tröpfchen verfestigt haben, gegen die zu reinigende Oberfläche treffen und elastisch von ihr reflektiert werden, was auch eine schlechte Reinigungsfähigkeit vorsieht.

Bei einer ordnungsgemäßen Druckdifferenz ist es denkbar, daß nur die Oberfläche eines kleinen Argontröpfchens verfestigt ist und die Innenseite in einem Flüssigpha senzustand gelassen wird. Wenn ein kleines Argontröpf chen, das nur an seiner Oberfläche, wie eine Hülle ver festigt ist, gegen die zu reinigende Oberfläche trifft, zerbricht die Hülle, wenn sie gegen die Oberfläche trifft, so daß die elastische Reflexion nicht auftritt, was den Reinigungseffekt verbessert.

Wenn der Druck in der Vakuumkammer 11 auf den Argontrip pelpunkt oder darunter eingestellt ist, kann Argon nicht in der Flüssigphase bleiben, so daß mindestens die Ober fläche eines kleinen Argontröpfchens verfestigt ist. Da her kann durch Einstellung des Drucks in der Kammer 11 auf den Argontrippelpunkt oder darunter ein kleines Ar gontröpfchen verläßlich gesteuert werden, so daß es sich in ein kleines Argonpartikel mit einer Hülle oder einem Mantel verändert.

Vor dem Einführen des Gases in das Reinigungssystem wird bevorzugt, daß das System über ein Ventil 17 evakuiert wird, das mit einem Rohr 21 verbunden ist, um die Mis chung von Verunreinigungsgasen zu verhindern. Es wird auch bevorzugt, die gemischten Gase in dem System nach dem Reinigen abzulassen, und zwar durch Öffnen des Ven tils 16, wenn das System abgeschaltet ist.

Da der Druck an der stromaufwärts befindlichen Seite der Düsenvorrichtung 10 im wesentlichen konstant gehalten wird, kann der Druckmesser 8 an der Stromaufwärtsseite des Kühlers 6 angebracht werden.

In der obigen Beschreibung wird ein gemischtes Gas aus Argon und Stickstoff verwendet und ein Teil des Stick stoffgases wird in kleine Tröpfchen umgewandelt, die in dem Stickstoffgas oder einem gemischten Gas schweben. An stelle des gemischten Gases könnte auch nur Argongas ver wendet werden.

In einem solchen Fall wird ein Teil des Argongases in feine Tröpfchen in dem Kühler 6 umgewandelt und die fei nen Tröpfchen werden dazu gebracht, in dem verbleibenden Argongas zu schweben. In diesem Fall kann Argongas mit einer Konzentration von einigen Prozent bis 100% als das Reinigungsgas verwendet werden.

Das zu reinigende Objekt oder der Gegenstand 12 in der Vakuumkammer 11 kann erwärmt werden. Von dem Gas, das kleine Argontröpfchen enthält, die aus der Düsenvorrich tung 10 herausgeblasen werden, treffen feine Tröpfchen mit mindestens verfestigten Oberflächen gegen das zu rei nigende Objekt 12.

In diesem Fall verdampfen die feinen Argonpartikel oder -tröpfchen, die an der Oberfläche des zu reinigenden Ob jektes anhaften, rasch, wenn die Temperatur des zu rei nigenden Objektes höher ist als eine bestimmte Tempera tur.

In dieser Art und Weise kann sowohl der Partikelsandge bläseeffekt als auch der Verdampfungsreinigungseffekt verwendet werden. Es ist auch möglich, die Durchmesser der kleinen Argonpartikel zu steuern, und zwar durch Ein stellen der Argongaskonzentration und Drucks, einer Kühl leistung, einer Kühltemperatur und ähnlichem.

In dem ersten Ausführungsbeispiel wird nur ein Kühler verwendet. Es können auch zwei oder mehrere Kühler ver wendet werden, die kaskadenförmig angeordnet sind. Zum Beispiel werden Verunreinigungsgase verflüssigt und an dem Kühler der ersten Stufe entfernt, und Argongas wird einem Kühler der zweiten Stufe verflüssigt.

In dem ersten Ausführungsbeispiel wird Argongas gekühlt, um Argontröpfchen zu bilden. Flüssiges Argon kann als Quelle des Argongases verwendet werden.

Fig. 3 stellt eine Argongasquelle dar, die flüssiges Ar gon verwendet. Flüssiges Argon 35 ist in einem thermisch isolierten Gefäß 34 enthalten. Ein Rohr 37 wird in das Gefäß 34 eingeführt, und zwar über die obere Wand und die Spitze des Rohrs 37 ist in das flüssige Argon 35 einge taucht. Das Rohr 37 ist an der Außenseite des Gefäßes 34 verzweigt, wobei eine Seite über ein Rohr 40 mit der Dü senvorrichtung 10, die in Fig. 1 gezeigt ist, verbunden ist und die andere Seite mit einem Rohr 38 mit einem Ven til zum Einführen von Stickstoffgas verbunden ist.

Ein Druckrohr 36 ist an der Oberseite des Gefäßes 34 ge öffnet. Die Innenseite der Gefäßes 34 wird durch das Druckrohr 36 oder den Dampfdruck des flüssigen Argons 35 selbst unter Druck gesetzt. Infolgedessen wird flüssiges Argon 35 über die Rohre 37 und 40 zu der Düsenvorrichtung 10 übertragen. Ein Teil des flüssigen Argons wird während dieser Übertragung erwärmt und vergast, so daß flüssige Argontröpfchen in dem Argongas schweben.

Argongas und flüssiges Argon können positiv erwärmt wer den durch Vorsehen von Erwärmungsmitteln 39 um das Rohr 40. Durch Einstellen der Wärmemenge kann die Menge des vergasten oder in den gasförmigen Zustand gebrachten Ar gons gesteuert werden.

Die Einzelheiten der Düsenvorrichtung und andere Bauteile werden unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 9 beschrieben.

Fig. 4 zeigt die Grundanordnung der Innenseite der Va kuumkammer 11. In der Vakuumkammer 11 ist eine Düsenvor richtung 10a mit einer Vielzahl von Düsen 23a bis 23d vorgesehen, und ein Antriebsmechanismus 24 zum Antreiben eines zu reinigenden Objektes 12, wie zum Beispiel einem Halbleiterplättchen oder Wafer, ist so plaziert, daß er in Richtung der Düsen weist. Der Antriebsmechanismus 24 kann in die X-Richtung bewegt werden, was der Richtung der Anordnung der Düsen 23a bis 23d entspricht und er kann in die Y-Richtung senkrecht zu der X-Richtung bewegt werden.

Wenn der Antriebsmechanismus 24 das zu reinigende Objekt 12 in der X-Richtung mit einer hohen Geschwindigkeit hin und her und gerade in die Y-Richtung mit einer geringen Geschwindigkeit bewegt, wird ein Lokus oder eine Orts kurve 25 kleiner Argonpartikel, die durch einen Zick- Zack-Pfeil in Fig. 4 angezeigt sind, auf der Oberfläche des zu reinigenden Objektes gebildet, um die gesamte Oberfläche davon zu reinigen.

Bauteile der Düsenvorrichtung und des Antriebsmechanismus werden im einzelnen unten beschrieben.

Die Fig. 5A und 5B sind Diagramme, die eine Düsenvor richtung darstellen. Fig. 5A ist eine perspektivische An sicht der Düsenvorrichtung.

Die Düsenvorrichtung 10 besitzt eine Vielzahl von Düsen 23 und ist mit einer Quelle gekühlten Argongases über ein Rohr verbunden. Die Anzahl der Düsen 23 wird durch die Gasversorgungskapazität der Quelle gekühlten Argongases und ähnlichem bestimmt.

Fig. 5B stellt Argongasströmungen dar, die aus einer Vielzahl von Düsen ausgeblasen werden. Jede Gasströmung 26, die aus einer Düse geblasen wird, divergiert bzw. läuft auseinander, aber es gibt einen Spalt zwischen be nachbarten Gasströmungen 26.

Wenn das zu reinigende Objekt oder der Gegenstand in die Richtung senkrecht zu der Richtung der Anordnung der Dü sen der Düsenvorrichtung, die in Fig. 5A gezeigt ist, be wegt wird, kann eine Vielzahl von Streifenregionen oder -bereichen auf der Oberfläche des zu reinigenden Objektes gereinigt werden, aber die Bereiche zwischen den Strei fenbereichen werden nicht gereinigt.

Es ist möglich, die Anzahl der Düsen zu erhöhen, um die gesamte Oberfläche des zu reinigenden Objektes zu reini gen, indem es in einer Richtung bewegt wird. Bei dieser Struktur wird jedoch die gesamte Menge des ausgeblasenen Argongases sehr groß und die Struktur des Systems wird sperrig.

Bei diesem Beispiel der Düsenvorrichtung, wird eine Viel zahl von Düsen, die mit einem vorbestimmten Intervall, wie in Fig. 5A gezeigt ist, angeordnet sind, mit einer hohen Geschwindigkeit in der X-Richtung hin- und herbe wegt und mit einer geringen Geschwindigkeit in die Y-Richtung bewegt. Mit dieser Hochgeschwindigkeitshin- und -herbewegung in X-Richtung kann die gesamte Oberfläche des zu reinigenden Objektes gereinigt werden.

Fig. 6 zeigt ein anderes Beispiel der Düsenvorrichtung.

Kreisförmige Löcher sind in der Wand eines zylindrischen Düsenverteilers 10b auf einer Reihe in Axialrichtung aus gebildet. Eine zylindrische Düse 23, zum Beispiel mit ei nem 2 mm Außendurchmesser und einem 0,2 bis 0,25 mm In nendurchmesser wird in jedes kreisförmige Loch eingepaßt. Die Innenoberflächen des Düsenverteilers 10b und der Düse 23 sind mechano-chemisch poliert. Ein Ende des Düsenver teilers 10b ist abgedichtet und Gas, das kleine Argon tröpfchen enthält, wird von dem anderen Ende geliefert. Gas und kleine Argontröpfchen, die an den Düsenverteilern 10b geliefert werden, werden aus den Düsen 23 ausgeblasen durch eine Druckdifferenz zwischen den inneren und äuße ren Räumen des Düsenverteilers 10b.

Die Fig. 7A und 7B zeigen ein Beispiel des Antriebsme chanismus.

In Fig. 7A erstreckt sich ein Balgen 27 von einer Vakuum kammer 11 und ist mit einem Flansch 28 verbunden. Der Flansch 28 ist an einem Tragmechanismus 29 befestigt, der durch einen externen Antrieb in die X- und Y-Richtungen angetrieben ist. Das distale Ende des Tragmechanismus be sitzt einen Tisch zum Plazieren eines zu reinigenden Ge genstandes oder Objektes.

Während ein Strömungsmittel, das kleine Argonpartikel enthält, aus einer Vielzahl von Düsen 23, einer Düsen vorrichtung 10 ausgeblasen wird, wird der Tragmechanismus 29 mit einer hohen Geschwindigkeit in die X-Richtung hin - und herbewegt und mit einer geringen Geschwindigkeit in die Y-Richtung bewegt. In dieser Art und Weise kann die gesamte Oberfläche des zu reinigenden Objektes durch die Düsenströmungen, die kleine Argonpartikel enthalten, ge scannt werden.

Der Flansch 28 und der Tragmechanismus 29, der an dem Flansch 28 befestigt ist, werden beide in die X- und Y-Richtungen angetrieben, wie in Fig. 7A beschrieben ist. Der Flansch 28 kann in Y-Richtung fest sein und nur der Tragmechanismus 29 ist in Y-Richtung angetrieben.

Fig. 7B ist ein Querschnitt des Flansches, bei dem nur der Tragmechanismus 29 in die Y-Richtung angetrieben ist.

Wie in Fig. 7B gezeigt ist, geht der Tragmechanismus 29 durch ein Loch des Flansches 28 hindurch. O-Ringe 32a und 32b sind an den Öffnungen des Lochs vorgesehen, um die Innenseite des Lochs und den Umfang des Tragmechanismus 29 abzudichten und sie werden durch Flanschdruckplatten 28a und 28b gedrückt. Infolgedessen kann der Tragmecha nismus 29 in die Y-Richtung angetrieben werden, während die Luftdichtheit der Vakuumkammer 11 beibehalten wird.

Der Flansch 28 und der Tragmechanismus 29 werden beide in die X-Richtung angetrieben, und zwar ähnlich wie in Fig. 7A. Bei dieser Anordnung kann der Flansch 28 in der Y-Richtung fest sein.

Die Antriebsbreite in X-Richtung liegt in derselben Grö ßenordnung wie das Intervall der Düsen und die An triebsbreite in der Y-Richtung ist zum Beispiel ungefähr 15,2 cm (6 Zoll) zum Reinigen eines 15,2 cm Wafers oder Plättchens. Bei dem in Fig. 7B dargestellten Verfahren ist es nicht notwendig, den Flansch 28 in die Y-Richtung anzutreiben, in dem er nur mit der kleinen Antriebsbreite in die X-Richtung angetrieben wird. Daher ist die Aus dehnungs/Zusammenziehungsbreite des Balgens 27 gering, was die Verläßlichkeit des Balgens erhöht.

Fig. 7C zeigt ein anderes Beispiel des Antriebsmechanis mus. Ein gleitbarer Arm 30 ist an einer Seite einer Va kuumkammer 11 angebracht, während die Luftdichte der Kam mer in derselben Art und Weise beibehalten wird, wie in bezug auf Fig. 7B beschrieben wird. Der Arm 30 wird durch einen externen Antrieb in die Y-Richtung bewegt. Ein Tisch 31 ist an einem Ende des Arms getragen und wird dazu gebracht, sich hin- und herzudrehen.

Während der Tisch mit einer hohen Geschwindigkeit hin- und hergedreht wird, wird der Arm 30 mit einer geringen Geschwindigkeit in die Y-Richtung bewegt. In dieser Art und Weise kann dieselbe Funktion wie in Fig. 7A erhalten werden. Ein Gasausstoßmechanismus wurde in Fig. 7C weg gelassen.

Fig. 8 zeigt ein anderes Beispiel des Antriebsmechanis mus. Ein Substrathalter 41 besitzt einen Arm 42, der an dem Halter 41 an seiner oberen vorragenden Schulter be festigt ist. Der Arm 42 ist über ein Linearlager 43 mit einem Führungsrahmen 44 verbunden. Der Substrathalter 41 wird dadurch in die X-Richtung durch das Linearlager 43 getragen. Ein Balgen 46 ist um den Arm 42 angeordnet.

Eine Feder 45 erstreckt sich zwischen dem linken Ende des Führungsrahmens 44 und dem Arm 42, um den Arm 42 nach rechts vorzuspannen. Eine Rolle oder Umlenkscheibe 47 ist an dem Führungsrahmen 44 angebracht und eine weitere Rolle oder Umlenkscheibe 48 ist an dem Führungsrahmen 44 angebracht. Ein Draht oder ein Seil 49, das mit der Spitze des Arms 42 verbunden ist, erstreckt nach oben über die Rollen 47 und 48.

Wenn der Draht 49 nach oben gezogen wird, bewirkt der Arm 42, daß sich der Arm 42 und somit der Substrathalter 41 nach links bewegen. Wenn der Draht 49 gelöst wird, bewegt sich der Substrathalter 41 nach rechts durch die Kraft der Feder 45.

Ein Trag- oder Stützarm 50 ist an der Führungsplatte 44 befestigt und in die Y-Richtung angetrieben durch einen weiteren Antriebsmechanismus. Wenn der Tragarm 50 in die Y-Richtung angetrieben ist, bewegt sich der Substrathal ter 41 in die Y-Richtung. In der obigen Art und Weise kann durch Antrieb des Tragarmes 50 und des Drahtes 49 der Substrathalter 41 in die X- und Y-Richtungen bewegt werden.

Der Substrathalter 41 mit einem zu reinigenden Objekt 12 wird in die Y-Richtung mit einer geringen Geschwindigkeit bewegt durch Antrieb des Tragarms 50 und in die X-Rich tung mit einer hohen Geschwindigkeit hin- und herbewegt durch die Verwendung des Drahtes 49. In dieser Art und Weise kann die gesamte Oberfläche des zu reinigenden Ob jektes 12 gereinigt werden durch eine Vielzahl von Strö mungen, die kleine Argonpartikel enthalten, die aus der Düsenvorrichtung ausgeblasen wird, die zum Beispiel in den Fig. 5A, 5B und 6 gezeigt ist.

Fig. 9 zeigt ein anderes Beispiel des Antriebsmechanis mus. Ein Substrathalter 41, und ein Arm 42, eine Feder 45 und ein Balgen 46 besitzen dieselbe Struktur wie in Fig. 8. Ein Führungsrahmen 44a besitzt einen hohlen Tragarm 50a, indem ein Arm 52 mit einem Nockenmechanismus aufge nommen ist. Eine Rolle 51 ist an dem Arm 42 angebracht und steht in Eingriff mit einem Nocken des Arms 52. Eine Rolle 53 und eine Buchse 54 unterstützen die Linearbewe gung des Arms 52.

Wenn der Tragarm 50a in die Y-Richtung bewegt wird, wird der Subtrathalter 41 in die Y-Richtung bewegt. Wenn der Arm 52 in dem Tragarm 50a in die Y-Richtung hin- und her bewegt wird, wird der Substrathalter 41 in die X-Richtung hin- und herbewegt, mittels des Nockenmechanismus. In dieser Art und Weise ist der Substrattrag- oder Stützmechanismus, der in die X- und Y-Richtungen bewegbar ist, realisierbar.

Die Bewegung in die X- und Y-Richtungen folgt der Orts kurve 25, die in Fig. 4 gezeigt ist, so daß Gasströmun gen, die aus der Düse 23 ausgeblasen werden, die Ober fläche eines zu reinigenden Objektes in einem Zick-Zack- Kurs nachfahren. Bei diesem Fall wird die Bewegungsge schwindigkeit in die Y-Richtung gesteuert, um zu ermög lichen, daß sich benachbarte Zick-Zack-Kurven einander kontaktieren oder teilweise eine über der anderen über lagern.

Die Bewegungsbreite in der X-Richtung wird auch regu liert, um zu ermöglichen, daß benachbarte Kurven der Gas strömungen, die aus den Düsen ausgeblasen werden, einan der kontaktieren oder teilweise übereinander überlagert sind. Das heißt, die Hin- und Herbewegungs- breite in der X-Richtung ist vorzugsweise auf den Abstand zwischen be nachbarten Düsen oder größer eingestellt.

Auch wenn die Bewegungsbreite in der X-Richtung nicht größer ist als der Abstand zwischen benachbarten Düsen kann eine kontinuierlich gereinigte Oberfläche erhalten werden, wenn er größer ist als der Abstand zwischen be nachbarten Düsen weniger dem Durchmesser einer Düsengas strömung. Der zuletzt genannte Abstand soll in dieser Be schreibung den Abstand zwischen benachbarten Düsen um fassen.

Wie oben beschrieben, kann die gesamte Oberfläche eines zu reinigenden Objektes durch Düsengasströmungen mit ei ner ordnungsgemäßen Gasmenge gereinigt werden durch eine Kombination der Gasströmungen, die aus einer Vielzahl von Düsen einer Düsenvorrichtung ausgeblasen werden und dem zweidimensionalen Antriebsmechanismus für ein zu reini gendes Objekt.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung wird nachfolgend beschrieben.

Die Oberfläche eines zu reinigenden Objektes oder Gegen standes, das mit einer extremen Tieftemperaturströmung, die kleine Argonpartikel enthält, angeblasen wird, wird in einer kurzen Zeit rasch abgekühlt und kann manchmal durch eine thermische Verwindung oder Formänderung be schädigt werden, die durch eine Temperaturdifferenz zwi schen der Oberfläche und der Innenseite des zu reinigen den Objektes bewirkt wird. Darüber hinaus kann, wenn das zu reinigende Objekt direkt nach dem Reinigen durch Bla sen mit kleinen Argonpartikeln luftausgesetzt wird, Feuchtigkeit in der Luft Tau und Reif oder Gefrierbrände auf der Oberfläche des eine tiefe Temperatur aufweisenden zu reinigenden Objektes bilden. Um Tau und Gefrierungen zu verhindern, ist es notwendig, die Temperatur des zu reinigenden Objektes allmählich auf die Raumtemperatur anzuheben, was die Zeit, die für den Reinigungsprozeß benötigt wird, verlängert und die Produktivität verrin gert.

Wenn ein zu reinigendes Objekt durch einen Erwärmer oder ähnliches vom Boden her erwärmt wird, wird das Objekt thermisch verformt, was ein Problem des Verwindens des Objektes mit sich bringt. Das zweite Ausführungsbeispiel löst das obige Problem, wie nachfolgend beschrieben wird.

Fig. 10 zeigt eine Grundstruktur des Reinigungssystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau der Bauteile von einem Argongas behälter 1 und einem Stickstoffgasbehälter 2 zu einer Dü senvorrichtung 10 in einer Vakuumkammer 11 über einen Filter 5 und einem Kühler 6 und der Aufbau eines An triebsmechanismus 24 in der Vakuumkammer 11, des zu rei nigenden Objektes 12 und Vakuumpumpenmittel 18 sind ähn lich zu dem ersten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 ge zeigt ist.

Der Stickstoffgasbehälter 2 ist über ein Rohr 56 mit ei nem Druckventil 55 mit einem anderen Filter 57 verbunden, der Fremdpartikel in dem Stickstoffgas entfernt.

Das Stickstoffgas, dessen Fremdpartikel entfernt sind, wird über ein Rohr 58 an eine andere Düsenvorrichtung 60 geliefert und in die Vakuumkammer 11 geblasen. Ein Er wärmer oder Heizer 59 ist in der Nähe oder in dem Rohr 58 angeordnet, um das Stickstoffgas zu erwärmen. Die Aus lässe der Düsenvorrichtungen 10 und 60 sind in der Nähe zueinander angeordnet. Der Erwärmer 59 erwärmt das Stick stoffgas vorzugsweise auf ungefähr die Raumtemperatur oder höher, wenn es in der Vakuumkammer adiabatisch aus gedehnt wird.

Während des Ausblasens eines argongemischten Gases aus der Düsenvorrichtung 10 wird das zu reinigende Objekt 12 langsam in die Y-Richtung, die in Fig. 10 gezeigt ist, bewegt, und zwar in Richtung der Düsenvorrichtungen unter Verwendung des Antriebsmechanismus 24, so daß die Ober fläche des zu reinigenden Objektes 12 in der Y-Richtung gescannt oder abgetastet wird durch extrem geringe Tempe raturen aufweisende kleine Argonpartikel, die aus der Dü senvorrichtung 10 ausgeblasen werden. Strömungen, die tiefe Temperaturen aufweisende kleine Argonpartikel ent halten, treffen auf kontaminierte Materialien auf der Oberfläche des zu reinigenden Objektes 12 auf und entfer nen diese. Zur selben Zeit wird die Oberfläche des zu reinigenden Objekts auf eine tiefe Temperatur gekühlt.

Stickstoffgas wird aus der Düse 60 auf die Oberfläche des zu reinigenden Objektes, das durch den Reinigungsprozeß gekühlt ist, ausgeblasen. Da das Stickstoffgas durch den Erwärmer 59 erwärmt wurde auf ungefähr Raumtemperatur oder eine ordnungsgemäße Temperatur, erhöht sich die Tem peratur der gekühlten Oberfläche des zu reinigenden Ob jektes vorzugsweise auf ungefähr Raumtemperatur.

Das zu reinigende Objekt wird ungefähr auf Raumtemperatur oder höher erwärmt durch das Stickstoffgas sofort nach dem Reinigen durch kleine Argonpartikel. Daher wird, so gar wenn das zu reinigende Objekt 12 direkt nach dem Rei nigen zur Außenseite der Vakuumkammer 11 gebracht wird, kein Tau oder keine Gefrierungen erzeugt, noch wird das zu reinigende Objekt 12 durch die thermische Verformung beschädigt, die durch die Temperaturdifferenz erzeugt werden kann. Ein Verwindungsproblem wird verringert, da nicht das gesamte zu reinigende Objekt durch einen Erwär mer erwärmt wird.

Fig. 11 zeigt die Struktur der Innenseite der Vakuumkam mer 11 von oben.

Die Düsenvorrichtung 10 besitzt eine Vielzahl Düsen, die auf einer Reihe in der X-Richtung angeordnet sind. Ein gemischtes Gas aus Ar und N₂ wird vom Kühler 6 zu der Dü senvorrichtung 10 geliefert. Die andere Düsenvorrichtung 60 auf der Rückseite der Düsenvorrichtung 10 besitzt auch eine Vielzahl von Düsen, die auf einer Reihe in der X-Richtung angeordnet sind.

Die Düsen der Düsenvorrichtungen 10 und 60 sind abwech selnd angeordnet, wie in Fig. 11 gezeigt ist. Dieses Po sitionieren bewirkt das Vorsehen der Interferenz zwischen den gekühlten gemischten Gasströmungen aus Ar + N₂ und den erwärmten N₂-Gasströmungen, und zwar so stark wie möglich.

Wenn das zu reinigende Objekt 12 mit einer hohen Ge schwindigkeit in der X-Richtung hin und her und mit einer geringen Geschwindigkeit in Y-Richtung in Richtung der Düsen bewegt wird, und zwar durch den Antriebsmechanis mus, wird eine Ortskurve 25, die schematisch durch einen Zick-Zack-Pfeil in Fig. 11 angezeigt ist, gebildet durch die kleinen Argonpartikel und die erwärmte oder erwär mende Gasströmung. Demgemäß kann die gesamte Oberfläche des zu reinigenden Objektes gleichförmig gereinigt werden und die gekühlte Oberfläche kann auf ungefähr Raumtempe ratur erwärmt werden. Dieselben Effekte können erhalten werden durch Festlegen des zu reinigenden Objektes 12 und Bewegen der Düsenvorrichtungen 10 und 60.

In dem obigen Ausführungsbeispiel werden das gemischte Argongas und das erwärmte Gas aus derselben Richtung auf das zu reinigende Objekt geblasen. Die Blasrichtungen der Düsenvorrichtungen können unterschiedlich von den in Fig. 12 gezeigten sein. Insbesondere können die Strömungen 62 aus gemischtem Argongas aus einer ersten Düsenvorrichtung 10 von rechts geblasen werden, wohingegen die erwärmten Gasströmungen 63 von einer zweiten Düsenvorrichtung 60 von links geblasen werden und der Antriebsmechanismus wird von rechts nach links betätigt.

Die Oberfläche des zu reinigenden Objektes 12 wird erst gereinigt und gekühlt und danach erwärmt.

In der obigen Beschreibung des zweiten Ausführungsbei spiels ist die Anordnung der Düsen und die Anzahl der Dü sen nur als Beispiel dargestellt und sollte nicht als Einschränkung angesehen werden, sondern sie können, wie gewünscht, ausgewählt und geändert werden abhängig von der Form und Größe eines zu reinigenden Objektes 12. Fer ner können anstelle des erwärmten Stickstoffgases andere Gase, wie zum Beispiel inerte Gase, verwendet werden.

In der obigen Beschreibung wird das Erwärmen nach dem Reinigen und Kühlen durchgeführt. Das Reinigen kann nach dem Erwärmen durchgeführt werden, während die Oberfläche eines zu reinigenden Objektes auf ungefähr Raumtemperatur gehalten wird.

Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Die Oberfläche eines Halbleiterwafers oder Plättchens oder das Substrat einer Flüssigkristallanzeige besitzen ein feines oder kleines unebenes Muster. Nun ziehen wir den in Fig. 22A gezeigten Fall in Betracht, in dem ein kontaminiertes Material 102 in einer feinen Nut 101 an haftet, die auf der Oberfläche eines Halbleiterplättchens 100 gebildet ist, und in dem das Plättchen 100 in die Pfeilrichtung bewegt wird, während kleine Argonpartikel 104 aus einer Düsenvorrichtung 103 auf die Oberfläche des Plättchens 100 geblasen werden.

In einem solchen Fall werden kontaminierte Materialien auf der Fläche oder dem Gebiet A in der Nut 101 durch kleine Argonpartikel herausgeblasen, aber Argonpartikel treffen nicht auf kontaminierte Materialien auf der Flä che oder dem Bereich B infolge der Behinderung durch die Wand der Nut 101.

Auch in dem in Fig. 22B gezeigten Fall, wo ein Vorsprung 105 auf der Oberfläche des Plättchens 100 gebildet ist, sind kontaminierte Materialien 106 auf der Fläche oder dem Bereich C, wo der Vorsprung 105 die Strömungsrichtung der Düsenvorrichtung 103 behindert, schwierig zu entfer nen. Das dritte Ausführungsbeispiel, das die obigen Pro bleme löst, wird nachfolgend beschrieben.

Die Fig. 13A und 13B zeigen die Grundstruktur der Innen seite einer Vakuumkammer 11 des Reinigungssystems gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung.

Die hermetisch abgedichtete Vakuumkammer 11 ist mit einer Evakuiervorrichtung 18, wie zum Beispiel einer Vakuum pumpe, verbunden, durch die die Innenseite der Kammer evakuiert wird. In der Vakuumkammer 11 sind eine Düsen vorrichtung 10 mit einer Vielzahl von Düsen und ein An triebsmechanismus 24 zum Tragen eines zu reinigenden Ob jektes, wie zum Beispiel eines Halbleiterplättchens da durch, daß es in Richtung der Düsenvorrichtung 10 weist, angeordnet. Der Antriebsmechanismus 24 kann bewegt wer den, und zwar in die Y-Richtung, die in Fig. 13A gezeigt ist und in die X-Richtung (senkrecht zu der Blattober fläche der Zeichnung), wobei eine Vielzahl von Düsen senkrecht zu der Y-Richtung angeordnet ist.

Die argongasausblasende Düsenvorrichtung 10 ist über Schließventile 66a und 66b und ein verzweigtes Rohr 67 mit Gasversorgungsmitteln verbunden, die durch die glei chen Bauteile aufgebaut sind wie das erste Ausführungs beispiel, das in Fig. 1 gezeigt ist, was die Behälter 1 und 2, den Filter 5 und den Kühler 6 umfaßt. Die Düsen vorrichtung 10 bläst ein Strömungsmittel aus, das feine oder kleine Argonpartikel enthält, und zwar in die Va kuumkammer 11 aus einer Vielzahl von Düsen. Die Düsen vorrichtung 10 besitzt zwei Düsenanordnungen 10c und 10d, deren Blasrichtungen sich in der Ebene des Zeichnungs blattes, wie in Fig. 13A gezeigt ist, schneiden.

Fig. 14 zeigt die Düsenanordnung 10c (10d) der Fig. 13A und 13B, wie sie in Y-Richtung zu sehen sind. Die Düsen anordnung 10c (10d) besitzt eine Vielzahl von Düsen 65, die in einer Reihe oder Linie in der X-Richtung angeord net sind. In der in Fig. 14 gezeigten Düsenvorrichtung ist die Ausblasrichtung der kleinen Argonpartikel aus der Düse 65 im wesentlichen im rechten Winkel bezüglich des zu reinigenden Objektes, und zwar wie es in der Y-Rich tung zu sehen ist.

Gemäß Fig. 13A ist das Schließventil 66b geschlossen und das Schließventil 66a geöffnet. Während des Ausblasens von Argongas aus einer Vielzahl von Düsen 65 der Düsen anordnung 10c in die Vakuumkammer 11 wird das zu reini gende Objekt 12 in die Y1-Richtung bewegt, die in Fig. 13A gezeigt ist, und zwar langsam durch den Antriebsme chanismus 24, so daß kleine Argonpartikel aus der Düsen anordnung 10c auf die Gesamtoberfläche des zu reinigenden Objektes 12 ausgeblasen werden.

Wenn es einen Spalt zwischen benachbarten Argongasdüsen strömungen gibt, wird der Antriebsmechanismus 24 schnell in die X-Richtung geschwenkt und langsam in die Y-Rich tung, um dadurch Argongasdüsenströmungen gleichförmig über die gesamte Oberfläche zu blasen.

Nachdem die Gesamtoberfläche des zu reinigenden Objektes 12 durch die Verwendung der Düsenanordnung 10c gereinigt ist, während das Objekt in die Y1-Richtung bewegt wird, wird das Schließventil 66a geschlossen und das Schließ ventil 66b wird geöffnet. Während des Ausblasens von kleinen Argonpartikeln aus der Düsenanordnung 10d in die in Fig. 13B gezeigte Richtung, wird das zu reinigende Ob jekt 12 langsam in die Y2-Richtung durch den Antriebs mechanismus 24 bewegt, so daß kleine Argonpartikel von der Düsenanordnung 10d auf die gesamte Oberfläche des zu reinigenden Objektes 12 ausgeblasen werden. Bei einer Kombination der Vorgänge, die in den Fig. 13A und 13B ge zeigt sind, bei denen sich die Düsenrichtungen in der Ebene des Zeichnungsblattes schneiden, ist es möglich, vollständig die Gesamtoberfläche des zu reinigenden Ob jektes 12 zu reinigen, was auch die unebenen Flächen oder Gebiete bzw. Bereiche umfaßt, wie zum Beispiel eine Nut.

Fig. 15A ist ein schematisches Diagramm, das teilweise geschnitten ist, bei dem die innere Oberfläche einer kleinen Nut 68, die auf der Oberfläche eines zu reini genden Objektes 12 gebildet ist, gereinigt wird durch die Verwendung der Düsenvorrichtung, die in den Fig. 13A und 13B gezeigt ist. Durch Blasen kleiner Argonpartikel in unterschiedliche Richtungen, und zwar zur selben Zeit, können alle kontaminierten Materialien durch Reinigen der inneren Oberfläche der Nut 68 durch kleine Argonpartikel entfernt werden.

Fig. 15B ist ein schematisches Diagramm, das teilweise geschnitten ist, bei dem die Oberfläche eines kleinen Vorsprungs 69, der auf der Oberfläche eines zu reinigen den Objektes 12 gebildet ist, gereinigt wird durch die Verwendung der Düsenvorrichtung, die in den Fig. 13A und 13B gezeigt ist. Auch in diesem Fall können durch Blasen kleine Argonpartikel in unterschiedliche Richtungen zur selben Zeit alle kontaminierten Materialien entfernt wer den durch Reinigen der Oberfläche des Vorsprungs 69 durch kleine Argonpartikel.

Wenn der Kontamination- oder Verschmutzungsgrad groß ist, kann ein zu reinigendes Objekt 12 in der Y-Richtung hin- und herbewegt werden und der Schaltprozeß oder -vorgang zwischen den Düsen 10c und 10d wird mehrmals durchge führt, was einen verbesserten Reinigungseffekt zur Folge hat.

Die Fig. 16 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Düsenvorrichtung 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Düsenvorrichtung 10 aus einer Düsenanordnung oder Reihe 10e und einer Düsenanordnungsdreheinheit 70 aufge baut. Die Dreheinheit 70 ist so aufgebaut, daß, während sie das Rohr und die Düsenanordnung 10e hermetisch ab dichtet, die Düsenanordnung 10e in die Pfeilrichtung ge dreht wird, durch Antriebsmittel, wie zum Beispiel einem Schrittmotor.

Durch die Verwendung der Düsenanordnung 10e, die in Fig. 16 gezeigt ist, und Verändern der Düsenrichtung der klei nen Argonpartikel ist es möglich, dieselbe Funktion und dieselben Effekte zu erhalten, wie bei dem im Aus führungsbeispiel der Fig. 13A und 13B und 14 beschrieben wurden. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann, wenn der Dü senwinkel der Düsenanordnung 10e fortlaufend veränderbar ist, eine bessere Düsenwinkelanpassung an die Ober flächenmusterform eines zu reinigenden Objektes erhalten werden. Wenn der Düsenwinkel der Düsenanordnung 10e in die Richtung des Pfeils bewegt wird, während kleine Ar gonpartikel ausgeblasen werden, kann eine bessere oder effektivere Reinigung erwartet werden.

Fig. 17 zeigt ein weiteres Beispiel der Düsenvorrichtung mit einer unterschiedlichen Anordnung der Düsen. Die Blasrichtung der Düsen 65 der Düsenvorrichtung, die in Fig. 14 gezeigt ist, ist rechtwinklig bezüglich eines zu reinigenden Objektes 12, und zwar in Y-Richtung. In der Düsenanordnung 10f, die in Fig. 17 gezeigt ist, bläst je des Paar benachbarter Düsen 73 und 74, die mit einem vor bestimmten Winkel angeordnet sind, kleine Argonpartikel in Richtung eines zu reinigenden Objektes 12. Andere Paare benachbarter Düsen sind in derselben Art und Weise aufgebaut. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann auch die vertikale Oberfläche in der Y-Richtung besser oder effek tiver gereinigt werden.

Die Fig. 18A und 18B sind Draufsichten auf ein zu reini gendes Objekt oder einen zu reinigenden Gegenstand 12 (zum Beispiel ein Halbleiterwafer oder Plättchen), das auf einen Antriebsmechanismus 24 in einer Vakuumkammer 11 plaziert ist.

Während der Bewegung des zu reinigenden Objektes 12 in die Y-Richtung wird der Antriebsmechanismus 24 um den Drehwinkelbereich von ungefähr 10° um einen Punkt O auf dem zu reinigenden Objekt gedreht. Ähnlich zu dem in Fig. 17 gezeigten Ausführungsbeispiel können verbesserte Rei nigungseffekte für die vertikale Oberfläche in die Y-Richtung und andere Oberflächen erhalten werden. Die Drehmitte kann außerhalb der Oberfläche eines zu reini genden Objektes 12 angeordnet sein, um es in einer Schwenkart zu drehen.

Wenn der Antriebsmechanismus 24 in der X-Richtung mit ei ner geringen Amplitude, wie in Fig. 18B gezeigt ist, hin- und herbewegt wird, während er das zu reinigende Objekt in die Y-Richtung bewegt, erhöht sich die Fläche oder der Bereich, der durch die Argonsgasströmungen gereinigt wird, was verbesserte Reinigungseffekte und eine gleich förmige Reinigung der zu reinigenden Objektsoberfläche vorsieht.

Die obige Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die An ordnung der Düsen, die Anzahl der Düsen und der Düsen durchmesser dienen nur zur Darstellung und sie sollen nicht einschränkend sein, sondern sie können, wie ge wünscht, ausgewählt werden, abhängig von der Form und Größe eines zu reinigenden Objektes oder Gegenstandes und der Dimension oder Abmessung einer Nut oder eines Vor sprungs auf der Oberfläche des zu reinigenden Objektes.

Die Oberfläche eines zu reinigenden Objektes kann be schädigt werden, obwohl sie gereinigt wird durch das Bla sen eines Strömungsmittels, das kleine Argonpartikel ent hält. Um eine überragende Reinigung der Oberfläche eines zu reinigenden Objektes zu erhalten, ist es wün schenswert, die Reinigungsleistung zu erhöhen, während Oberflächenbeschädigungen unterdrückt werden. Aus diesem Grunde ist es notwendig, präzise die verflüssigte Menge von Argongas in dem gemischten Gas zu steuern. Es ist für diesen Zweck denkbar, den Kühlungsgrad des gemischten Gases zu steuern, indem man die gemessene Temperatur des gekühlten gemischten Gases konstant macht. Bei diesem Verfahren ist jedoch das genaue Steuern der verflüssigten Menge Argongas schwierig, und zwar aus den folgenden Gründen.

Fig. 19A zeigt ein Argonphasendiagramm, wobei die Ab szisse eine Entropie in der Einheit Joule/Mol · K dar stellt und die Ordinate eine Temperatur in der Einheit absolute Temperatur K darstellt. In Fig. 19A zeigt eine Kurve die Verflüssigungstemperatur (Gas/Flüssigkeit grenzfläche). Der Bereich oberhalb der Kurve a entspricht der Gasphase, und der Bereich unterhalb der Kurve a ent spricht dem gemischten Zustand der Gas- und Flüssigpha sen. Die Kurven b1, b2 und b3 zeigen die Temperaturver änderungen für die Verflüssigungstemperaturen von unge fähr 95 K, 100 K und 105 K unter konstantem Druck.

Zum Beispiel im Falle der Kurve b1 verringert sich, wenn das Argongas gekühlt wird, die Entropie und die Tempera tur, was vorsieht, daß die Kurve nach links abfällt. Eine Verflüssigung beginnt an dem Kreuzungspunkt zwischen der Kurve b1 und der Kurve a bei einer Temperatur von unge fähr 95 K. Wenn die Kühlung weiter durchgeführt wird, verringert sich die Entropie, aber die Temperatur verrin gert sich nicht und nimmt einen konstanten Wert ein. Dies tritt auf, da die Kühlung nicht verwendet wird zum Ver ringern der Temperatur, sondern zum Ändern der Phase von der Gasphase zu der Flüssigphase. Die Kurven b2 und b3 zeigen auch ähnliche Temperaturveränderungen mit unter schiedlichen Verflüssigungstemperaturen und -drücken.

Nachdem das Ar-Gas die Verflüssigungstemperatur erreicht, die spezifisch ist für seinen Druck, und beginnt sich in Argontröpfchen zu ändern, verändert sich die Temperatur des Argongases kaum. Infolgedessen ist es schwierig, die verflüssigte Menge an Ar-Gas in dem gemischten Gas zu messen, durch Messung der Argongastemperatur. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann dieses Problem gelöst werden durch Steuern der Verflüssigungsmenge an Argongas in dem gemischten Gas durch Messen des Drucks des gekühlten Ar- Gases anstelle des Messens seiner Temperatur.

Fig. 20 zeigt das Reinigungssystem gemäß dem vierten Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ar-Gas und N₂-Gas, die durch Massenströmungssteuerungen 91 und 92 so reguliert sind, daß sie konstante Gasströmungen besitzen, werden gemischt. Das gemischte Gas wird über ein Rohr 21 zu einem Filter 5 geliefert. Das gemischte Gas, dessen Fremdpartikel durch den Filter 5 entfernt sind, wird über ein Rohr 22 zu einem Doppelrohrwärmetauscher 77 geliefert.

Der Doppelrohrwärmetauscher 77 wird mit flüssigem Stick stoff von einem Rohr 86 versorgt. Der flüssige Stickstoff kühlt das gemischte Gas, das von dem Rohr 22 geliefert wird, auf die Verflüssigungstemperatur von Ar-Gas, die spezifisch ist für seinen Druck. Der flüssige Stickstoff, der teilweise oder vollständig in Gas umgewandelt wird, wird aus einem Rohr 87 abgelassen. Eine Strömungsteuerung 82 ist an dem Rohr 87 eingestellt zum Regulieren der Strömung des ausgeblasenen Stickstoffgases und des flüs sigen Stickstoffs, und zwar auf einen gewünschten Wert.

Das gemischte Gas, das an den Doppelrohrwärmetauscher 77 geliefert wird, wird auf die Verflüssigungstemperatur des Argongases, die spezifisch ist für seinen Druck, gekühlt und feine oder kleine Tröpfchen werden zu einer Düsen vorrichtung 10 in einer Vakuumkammer 11 geliefert. Das Rohr, das den Doppelrohrwärmetauscher 77 und die Düsen vorrichtung 10 verbindet, ist vorzugsweise ein gerades Rohr.

Wenn das Rohr einen gebogenen Teil besitzt, ist es schwierig, eine Spiegeloberflächenpolierung oder elek trolytische Polierung durchzuführen und unmöglich, die Erzeugung von Fremdpartikeln an den unebenen Flächen oder Bereichen der inneren Oberfläche des Rohrs zu verhindern. Eine Anzahl von unebenen Bereichen werden auf der Innen oberfläche des gebogenen Teils gebildet, so daß viele Fremdpartikel erzeugt werden. Eine Vielzahl von Düsen sind in der Düsenvorrichtung 10 ausgebildet und das ge kühlte, gemischte Gas sowie die Argontröpfchen werden von den Düsen in die Vakuumkammer 11 geblasen.

Die Düsenvorrichtung 10 ist über ein Rohr 75 mit einem Druckmesser 78 an der Außenseite der Vakuumkammer 11 ver bunden, um den Druck der Innenseite der Düsenvorrichtung 10 zu messen. Ein Thermoelement 76 wird über das Rohr 75 in die Düsenvorrichtung 10 eingeführt, um die Temperatur der Innenseite der Düsenvorrichtung 10 zu messen.

Ein Wafer- oder Plättchentisch 79 ist unter der Düsen vorrichtung 10 positioniert. Das gemischte Gas, das kleine Argonpartikel enthält, wird aus den Düsen auf die Oberfläche eines zu reinigenden Objektes geblasen, das auf dem Wafertisch plaziert ist, um die Oberfläche zu reinigen.

Die Vakuumkammer 11 ist mit einer Evakuiervorrichtung 85 verbunden, und zwar über ein Rohr 83 und- einem Ölfang oder -abscheider 84, um die Innenseite der Vakuumkammer 11 zu evakuieren. Der Ölfang 84 wird verwendet, um zu verhindern, daß Öl von der Evakuiervorrichtung 85 durch eine Gegenströmung wegfließt. Eine Trockenpumpe kann ver wendet werden, um das Wegfließen des Öls zu reduzieren.

Die Ergebnisse, die durch den Druckmesser 78 und das Thermoelement gemessen werden, werden zu einer Steuerung 81 in der Form von elektrischen Signalen gesendet. Die Steuerung 81 steuert die Strömung, die durch die Strö mungssteuerung 82 gesteuert werden soll, indem sie den Druck der Innenseite der Düsenvorrichtung 10 auf einen vorbestimmten Wert einstellt.

Die Fig. 19B ist eine Kurve, die die Veränderungen in der Temperatur und dem Druck an der Innenseite der Düsen vorrichtung 10 darstellt, wobei die Abszisse eine Zeit darstellt und die Ordinate die Temperatur und den Druck darstellt. Wenn das gemischte Gas durch den Doppelrohr wärmetauscher 77 gekühlt wird, verringert sich die Tem peratur der Innenseite der Düsenvorrichtung 10. Nachdem das gemischte Gas anfängt, sich bei der Temperatur TO und dem Druck PO zu verflüssigen, wird die Temperatur veränderung sehr viel langsamer.

Wenn sich die Temperatur verringert, verringert sich der Druck und erreicht einen Druck PO bei der Temperatur TO. Wenn die Kühlung weiter fortfährt, wird die Verringe rungsrate des Druckes beschleunigt infolge des Beginnens der Verflüssigung von Argongas, und der Druck erreicht schließlich den vorbestimmten Druck P1, der in der Steuerung 11 eingestellt ist.

Nachdem die Steuerung 81 detektiert, daß der Druck der Innenseite der Düsenvorrichtung 10 P1 erreicht, wird die zu steuernde Strömung durch die Strömungssteuerung 82 re guliert durch konstantes Beibehalten des Drucks. Da eine Differenz zwischen PO und P1 der verflüssigten Menge an Argongas entspricht, kann diese Menge aus der Druckdif ferenz bestimmt werden. Daher ist es durch Einstellen des Druckes P1 auf den vorbestimmten Wert möglich, die ge wünschte Menge an Ar-Gas zu verflüssigen. Da sich die Drücke stark mit der verflüssigten Menge verändern, ist es möglich, die verflüssigte Menge an Ar-Gas mit einem geringen Fehleranteil zu steuern.

Wenn die verflüssigte Menge an Ar-Gas konstant ist, kann die Menge an kleinen Argonpartikeln, die aus den Düsen ausgeblasen werden, als konstant angesehen werden. Daher kann eine gewünschte Menge an kleinen Argonpartikeln auf die Oberfläche eines zu reinigenden Objektes geblasen werden. In dieser Art und Weise kann die Reinigung durch geführt werden, während der Grad der Beschädigungen der Objektoberfläche und die Reinigungsleistung auf an gemessenen Niveaus gehalten werden.

Der Kühlungsgrad wird reguliert durch konstantes Ein stellen der Strömung des gemischten Gases und durch De tektieren einer Veränderung im Druck, wie unter Bezug nahme auf Fig. 19B beschrieben wurde. Die Strömung des gemischten Gases kann erhöht werden durch Einstellen des Drucks auf einen gewünschten Wert und indem er konstant gemacht wird.

Fig. 19C zeigt eine Veränderung in der Strömung bezüglich der gekühlten Temperatur des gemischten Gases beim Erhö hen der Strömung, während der Druck an der Innenseite an der Düsenvorrichtung konstant gehalten wird. Die Abszisse stellt die gekühlte Temperatur des gemischten Gases in der Einheit absolute Temperatur K dar, und die Ordinate stellt die Gesamtströmung an Argongas und Stickstoffgas in der Einheit slm dar.

Wenn die Strömung allmählich erhöht wird, erhöht sich der Druck an der Innenseite der Düsenvorrichtung 10. Da der Druck durch die Steuerung 81 so gesteuert wird, daß er konstant ist, wird der Kühlungsgrad erhöht, so daß sich die Temperatur des gemischten Gases verringert. In dieser Art und Weise verringert sich die Temperatur des gekühl ten, gemischten Gases allmählich, wenn die Strömung all mählich erhöht wird.

Wenn die Temperatur des gekühlten gemischten Gases die Verflüssigungstemperatur des Argongases erreicht, die spezifisch ist für seinen Druck, beginnt das Argongas sich zu verflüssigen. Die Temperatur und die Strömung des gemischten Gases beim Start der Verflüssigung waren unge fähr 100 K und ungefähr 20 l/min in dem Fall dieses Aus führungsbeispiels, obwohl sie sich mit dem Druck an der Innenseite der Düsenvorrichtung 10 und der Düsenform ver ändern.

Wenn die Strömung weiter erhöht wird, wird der Kühlungs grad durch die Steuerung der Steuerung 81 erhöht, was die Verflüssigung von Argongas verbessert oder fördert. Je doch wird die Temperatur des gemischten Gases im allge meinen konstant bei der Argongasverflüssigungstemperatur. Nachdem das gemischte Gas auf die Argongasverflüssi gungstemperatur gekühlt ist, wie in Fig. 19C gezeigt ist, verringert sich die Temperatur des gemischten Gases daher nur leicht, und nur die Strömung erhöht sich abrupt. Diese Erhöhung entspricht der verflüssigten Menge an Ar gongas.

Es ist daher möglich, die verflüssigte Menge an Argongas aus einer Differenz zwischen der Strömung des gemischten Gases, das für die Reinigung verwendet wird und der Strö mung beim Start oder Einsetzen der Verflüssigung des Ar gongases, zu berechnen. Um gute Reinigungseffekte zu er halten, ohne große Beschädigungen auf der Reinigungsober fläche, ist es bevorzugt, die Strömung des gemischten Gases, das für die Reinigung verwendet wird, so einzu stellen, daß sie 1,2- bis 4mal der Strömung beim Start der Verflüssigung des Argongases entspricht.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel wurde ein Verfahren beschrieben zum Steuern des Kühlungsgrades durch Verän dern der Strömung von N₂-Gas an der Auslaßseite des Dop pelrohrwärmetauschers 77. Der Kühlungsgrad kann durch an dere Verfahren gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Strömung von flüssigem Stickstoff gesteuert werden durch Verändern des Drucks des Behälters, der flüssigen Stick stoff enthält.

In dem obigen Ausführungsbeispiel wurden als Kühlmittel auch der Doppelrohrwärmetauscher verwendet, der flüssigen Stickstoff verwendet. Andere Kühlmittel können auch ver wendet werden, wie zum Beispiel ein Cryo- oder Tiefsttem peratursystem, die folgendes aufweisen: einen Gifford Mc- Mohon Kühler (GM-Kühler), einen Stirling-Kühler und einen Turbokühler.

Die Fig. 21A und 21B zeigen Kühlmittel, die GM-Kühler verwenden. Fig. 21A ist eine Draufsicht und Fig. 21B ist eine Seitenansicht. Wie in Fig. 21A gezeigt ist, wird ein gemischtes Gas aus Ar- und N₂-Gasen, deren Fremdpartikel durch einen Filter entfernt wurden, von einem Biegepunkt 88 eines Rohrs 22 geliefert. Das Rohr 22 zwischen dem Biegepunkt 88 und einer Vakuumkammer 11 kontaktiert eine Kühlplatte 89 des GM-Kühlers mit einer hohen Wärmeleit fähigkeit. Ein Erwärmer oder Heizer 90 ist in der Nähe des Rohrs 22 angebracht. Das Rohr 22 ist von dem Biege punkt 88 bis zu den Düsen gerade ausgebildet. Wie bei dem in Fig. 20 gezeigten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, bewirkt das gerade Rohr die Verhinderung von Fremdpartikeln. Das Rohr 22, die Kühlplatte 89 und der Erwärmer oder Erhitzer 90 sind in dem Vakuumgehäuse 94 zur thermischen Isolierung aufgenommen.

Wie in Fig. 21B gezeigt ist, kühlen die GM-Kühler 95a und 95b unter der Kühlplatte 89 die Platte 89. In Fig. 21 sind zwei GM-Kühler in Serie mit dem Rohr 22 verbunden. Wenn die Kühlleistung ausreicht, kann nur ein GM-Kühler verwendet werden. Wenn sie nicht ausreicht, kann die Küh lung durch flüssigen Stickstoff, wie unter Bezugnahme auf Fig. 20 erklärt wurde, zusammen damit verwendet werden.

Der Erwärmer 90 ist mit einer Steuerung 93 verbunden, die die Heiz- oder Wärmeleistung des Erwärmers 90 steuert. Der Kühlungsgrad des Argongases kann gesteuert werden durch Regulieren der Heizleistung des Erwärmers oder Hei zers 90. Die Steuerung 91 wird mit einem elektrischen Si gnal versorgt, das den gemessenen Druck der Innenseite der Düsenvorrichtung darstellt. Gemäß diesem Signal regu liert die Steuerung 91 die Heizleistung des Erwärmers 90.

Die Erfindung wurde in Verbindung mit dem bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben. Die Erfindung ist je doch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Zum Beispiel kann als das gemischte Gas, Argongas und inertes Gas mit einer geringeren Verflüssigungstemperatur als Ar gongas verwendet werden. Eine Argonflüssigkeit (nicht Tröpfchen) kann in die Düse geliefert werden, um als Ar gontröpfchen ausgeblasen zu werden. In diesem Fall kann das Gas, das in die Düse geliefert wird, Argon, ge mischtes Gas, das Argon enthält, reiner Stickstoff usw., sein.

Das zu reinigende Objekt oder der Gegenstand ist nicht auf einen Halbleiterwafer oder ein Plättchen beschränkt, sondern es können andere Objekte für die Oberflächen reinigung bei den Herstellungsschritten verwendet wer den, die zum Beispiel gedruckte Schaltungsplatten, opti sche Disk′s, magnetische Disk′s, flache Tafeln von Flüs sigkristallanzeigen, und flache Tafeln von Solarbatterien aufweisen.

Dem Fachmann ist klar, daß unterschiedliche Veränderun gen, Verbesserungen, Kombinationen und ähnliches durch geführt werden kennen.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor. Argon gas und Stickstoffgas werden zusammen vermischt und durch einen Kühler auf eine Verflüssigungstemperatur des Argon gases, die spezifisch ist für seinen Druck gekühlt, um kleine Argontröpfchen in dem gemischten Gas zu bilden. Das Gas wird dann aus Düsen ausgeblasen und in eine Va kuumkammer geblasen, um adiabatisch die Temperatur noch weiter zu verringern und die kleinen Tröpfchen in kleine feste Partikel zu verändern, die verwendet werden, um die Oberfläche eines Objektes oder Gegenstandes zu reinigen.

Claims

1. Ein Oberflächenreinigungsverfahren, das folgendes aufweist: einen Bildungsschritt von kleinen oder feinen Ar gontröpfchen zum Ausblasen eines Strömungsmittels, das Argonflüssigkeit enthält, und zwar aus einer Dü senvorrichtung in eine drucklose Atmosphäre und Ex pandieren oder Ausdehnen des Strömungsmittels zum Verfestigen mindestens eines Teils der Argonflüs sigkeit in feine oder kleine Argonpartikel; und einen Blasschritt des Blasens des Strömungsmittels, das kleine Argonpartikel enthält auf die Oberfläche eines zu reinigenden Objektes.

2. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 1, das ferner einen Kühlschritt aufweist, und zwar vor dem Bildungsschritt der kleinen Argonpartikel, zum Küh len eines Gases, das ein Argongas enthält, und zwar auf die Verflüssigungstemperatur des Argongases, die spezifisch ist für den Druck des Argongases oder darunter, zum Bilden der kleinen Argontröpfchen.

3. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 2, wo bei die Düsenvorrichtung und das zu reinigende Objekt bzw. der Gegenstand in einer Vakuumkammer auf genommen sind.

4. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 2, wo bei das Gas, das Argongas enthält, ein gemischtes Gas aus Argongas und Stickstoffgas ist, und die Kon zentration des Stickstoffgases bei 2 bis 70 Mol% liegt.

5. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 3, wo bei der Druck der Innenseite der Vakuumkammer in dem Bereich von 0,2 Atmosphären oder höher bis 0,7 Atmo sphären oder darunter liegt.

6. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 3, wo bei der Druck des Gases, das Argongas enthält, in der Düsenvorrichtung innerhalb eines Bereichs von 3 Atmosphären oder darüber bis 7 Atmosphären oder darunter liegt.

7. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 2, wo bei die kleinen Argonpartikeln eine Oberfläche mit einer festen Phase besitzen und die inneren Bereiche eine Flüssigphase aufweisen.

8. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 2, wo bei der Kühlschritt folgendes aufweist:
einen Schritt des Messens der Temperatur des Gases, das Argongas enthält, und zwar in der Düsenvorrich tung und Detektieren, wenn die Temperatur im allge meinen konstant wird und die kleinen Argontröpfchen anfangen in dem Gas, das das Argongas enthält, ge bildet zu werden; und
einen Schritt des Messens eines ersten Druckes des Gases in der Düsenvorrichtung zu einer Zeit, wenn die Temperatur im allgemeinen konstant wird und Steuern des Kühlungsgrades des Gases, das das Ar gongas enthält, um zu bewirken, daß das Gas in der Düsenvorrichtung einen konstanten zweiten Druck be sitzt, der geringer ist als der erste Druck, und zwar um einen vorbestimmten Wert.

9. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 2, wo bei der Kühlschritt folgendes aufweist:
einen Schritt des Kühlens des Gases, das das Argon gas enthält, das allmähliche Erhöhen der Molströmung des Gases, das das Argongas enthält, und das Messen einer ersten Molströmung, wenn die Molströmung an fängt, sich rasch zu erhöhen, und zwar während der Druck an der Innenseite der Düsenvorrichtung auf ei nem vorbestimmten Druck gehalten wird; und
einen Schritt des Kühlens des Gases, das das Argon gas enthält, ein weiteres Erhöhen der Molströmung und Steuern des Kühlungsgrades des Argongases und der Molströmung, um die Molströmung auf eine vorbe stimmte zweite Molströmung einzustellen, während der Druck an der Innenseite der Düsenvorrichtung auf einen vorbestimmten Druck gehalten wird.

10. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 9, wo bei der Druck an der Innenseite der Düsenvorrichtung in einem Bereich von 3 Atmosphären oder höher bis 7 Atmosphären oder darunter liegt.

11. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 9, wo bei die zweite Molströmung in einem Bereich von 1,2mal der ersten Molströmung oder darüber bis 4mal der ersten Molströmung oder darunter liegt.

12. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 2, wo bei der Blasschritt ferner einen Schritt des Aus blasens eines Gases von einer anderen Düsenvorrich tung und das Blasen des Gases auf die Oberfläche des zu reinigenden Objektes aufweist.

13. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 12, wo bei der Blasschritt ferner einen Schritt des Er wärmens des Gases, das aus der anderen Düsenvor richtung ausgeblasen wird, umfaßt.

14. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 12, wo bei der Blasschritt ferner einen Schritt des Aus blasens des Gases von der anderen Düsenvorrichtung und das Blasen des Gases auf die Oberfläche oder das Oberflächengebiet des zu reinigenden Objektes aufweist, auf das das Strömungsmittel, das die klei nen Argonpartikel enthält, aus der Düsenvorrichtung geblasen wurde.

15. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 12, wo bei das Gas, das aus der anderen Düse ausgeblasen wird, Stickstoffgas ist.

16. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 1, das ferner einen Schritt des Vorsehens einer Relativbe wegung zwischen der Düsenvorrichtung und dem zu rei nigenden Objekt aufweist.

17. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 16, wo bei die Düsenvorrichtung eine Vielzahl von Düsen aufweist, die mit einer im allgemeinen gleichen Steigung, Schräge oder Neigung in einer Richtung an geordnet sind und wobei der Schritt, der die Rela tivbewegung vorsieht, folgendes vorsieht: eine Rela tivbewegung zwischen der Vielzahl von Düsen und dem zu reinigenden Objekt, und zwar in der erwähnten einen Richtung mit einer hohen Geschwindigkeit, und zwar mit einer Bewegungsbreite, die gleich oder grö ßer ist wie die gleiche Steigung und in eine andere Richtung im allgemeinen unter einem rechten Winkel bezüglich der erwähnten einen Richtung, und zwar mit einer geringen Geschwindigkeit.

18. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 16, wo bei der Schritt des Bildens kleiner Argonpartikel folgendes aufweist: einen Schritt des Ausblasens des Strömungsmittels, das die kleinen Argontröpfchen enthält, und zwar mindestens in einer vorbestimmte erste Richtung; und
einen Schritt des Ausblasens des Strömungsmittels, das die kleinen Argontröpfchen enthält, in eine zweite Richtung, die unterschiedlich ist von der er sten Richtung.

19. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 16, wo bei die erste Richtung entgegengesetzt zu der zwei ten Richtung ist, und zwar hinsichtlich der Projek tion auf die Oberfläche des zu reinigenden Objektes.

20. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 19, wo bei während der Relativbewegung das zu reinigende Objekt mit einer höheren Geschwindigkeit als die Re lativbewegung in der Richtung hin- und herbewegt wird, und zwar in der Richtung, die die Relativbewe gungsrichtung schneidet.

21. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 19, wo bei während der Relativbewegung das zu reinigende Objekt um die Mittelachse des zu reinigenden Objekts gedreht wird, und zwar innerhalb eines Bereichs ei nes vorbestimmten Drehwinkels.

22. Oberflächenreinigungsverfahren gemäß Anspruch 16, wo bei:
der Relativbewegungsschritt einen Schritt der Hin- und Herbewegung des zu reinigenden Objektes in einer vorbestimmten Richtung aufweist; und wobei der Blas schritt folgendes aufweist:
einen Schritt des Ausblasens des Strömungsmittels, das die kleinen Argonpartikel enthält, und zwar von einer Vielzahl von Düsen, die an der Düsenvorrich tung angeordnet sind, und zwar mit einer im allge meinen gleichen Steigung oder Neigung in einer Rich tung senkrecht zu der Richtung der Hin- und Herbewe gung des zu reinigenden Objektes und Blasen des Strömungsmittels in einer ersten Richtung schräg nach unten auf die Oberfläche des zu reinigenden Ob jektes in die Vorwärtsbewegungsrichtung des zu rei nigenden Objektes; und
einen Schritt des Ausblasens des Strömungsmittels, das Argonpartikel enthält von der Vielzahl von Düsen und Blasen des Strömungsmittels in eine zweite Rich tung schräg nach unten auf die Oberfläche des zu reinigenden Objektes in die Richtung der Rückwärtsbewegung des zu reinigenden Objektes, wobei die ersten und zweiten Richtungen entgegengesetzt sind hinsichtlich eines Vorsprungs auf der Oberflä che des zu reinigenden Objektes.

23. Ein Oberflächenreinigungssystem, das folgendes auf weist:
Gasversorgungsmittel zum Liefern eines Gases, das eine Argonflüssigkeit enthält;
eine Düsenvorrichtung, die mit mindestens dem Gas versorgt wird, das Argonflüssigkeit enthält, wobei die Düsenvorrichtung eine Vielzahl von Düsen besitzt zum Herausblasen des Gases, das die Argonflüssigkeit enthält;
Trag- oder Stützmittel zum Tragen des zu reinigenden Objektes durch Richten des zu reinigenden Objektes in Richtung der Gasausblasrichtung der Düsenvor richtung;
eine hermetisch abgedichtete Kammer zum Aufnehmen der Düsenvorrichtung und der Tragmittel für das zu reinigende Objekt; und
Auslaßmittel zum Auslassen eines Gases in die her metisch abgedichtete Kammer.

24. Oberflächenreinigungssystem gemäß Anspruch 23, wobei die Gasversorgungsmittel folgendes aufweisen:
eine Argongasquelle zum Liefern eines Gases, das mindestens ein Arongas enthält; und
Kühlmittel zum Kühlen des Gases, das von der Ar gongasquelle geliefert wird, und zwar auf eine Ver flüssigungstemperatur des Argongases, die spezifisch ist für den Druck des Argongases, wobei die Kühlmit tel in der Lage sind, den Kühlungsgrad zu steuern, und ferner folgendes aufweist:
einen Temperaturmesser zum Messen einer Temperatur der Innenseite der Düsenvorrichtung;
einen Druckmesser zum Messen eines Druckes der In nenseite der Düsenvorrichtung; und
Steuermittel zum Empfangen eines Temperaturwertes, der gemessen wird durch den Temperaturmesser und ei nes Druckwertes, gemessen durch den Druckmesser und Steuern des Kühlungsgrades der Kühlmittel zum Ein stellen des Druckwertes auf einen vorbestimmten Wert.

25. Oberflächenreinigungssystem gemäß Anspruch 24, das ferner Argonströmungsreguliermittel aufweist, die an der Stromaufwärtsseite der Kühlmittel angebracht sind zum Regulieren der Strömung des Gases, das das Argongas enthält, so daß es eine vorbestimmte Mol strömung besitzt.

26. Oberflächenreinigungssystem gemäß Anspruch 24, wobei die Kühlmittel einen Wärmetauscher und die Kühlmedi umströmungsreguliermittel aufweisen zum Regulieren der Strömung des flüssigen Stickstoffs, der durch den Wärmetauscher fließt.

27. Oberflächenreinigungssystem gemäß Anspruch 24, wobei die Kühlmittel ein Cryo- oder Tiefsttemperatursystem und Erwärmungs- und Heizmittel aufweisen.

28. Oberflächenreinigungssystem gemäß Anspruch 23, wobei die Tragmittel für das zu reinigende Objekt oder den Gegenstand Antriebsmittel aufweisen zum Vorsehen einer Relativbewegung zwischen der Düsenvorrichtung und dem zu reinigenden Objekt, und zwar in einer vorbestimmten Richtung.

29. Oberflächeneinigungssystem gemäß Anspruch 28, wobei die Düsenvorrichtung eine Vielzahl von Düsen auf weist, die im allgemeinen mit einer gleichen Stei gung oder Neigung in einer Richtung angeordnet sind und wobei die Antriebsmittel eine Relativbewegung zwischen der Düsenvorrichtung und dem zu reinigenden Objekt vorsieht, und zwar in die eine Richtung mit einer hohen Geschwindigkeit mit einer Bewegungs breite, die gleich oder größer ist als die gleiche Neigung und mit einer geringen Geschwindigkeit in eine andere Richtung, die im allgemeinen senkrecht ist zu der einen Richtung.

30. Oberflächenreinigungssystem gemäß Anspruch 28, wobei die Düsenvorrichtung eine Gruppe von Düsen aufweist zum Herausblasen eines Gases, das kleine Argon tröpfchen enthält und eine andere Gruppe von Düsen zum Herausblasen eines anderen Gases.

31. Oberflächenreinigungssystem gemäß Anspruch 30, wobei die eine und die andere Düsengruppe je eine Reihe von Düsen aus einer Vielzahl von Düsen aufweist, die in einer Richtung angeordnet sind, wobei die Reihe von Düsen der einen Düsengruppe parallel zu der Reihe von Düsen der anderen Düsengruppe angeordnet sind.

32. Oberflächenreinigungssystem gemäß Anspruch 31, wobei die Antriebsmittel in der Lage sind, die Relativbe wegung in die eine Richtung der Anordnung der Dü senreihen der einen und der anderen Düsengruppen vorzusehen, und in eine andere Richtung, die senk recht ist zu der einen Richtung.

33. Oberflächenreinigungssystem gemäß Anspruch 31, wobei die andere Düsengruppe mit einer Einheit versehen ist zum Erwärmen oder Heizen des Gases.

34. Oberflächenreinigungssystem gemäß Anspruch 28, wobei die Düsenvorrichtung in der Lage ist, das Gas, das kleine Argontröpfchen enthält, in einer Vielzahl von unterschiedlichen Richtungen auszublasen.

35. Oberflächenreinigungssystem gemäß Anspruch 34, wobei die Düsenvorrichtung eine Vielzahl von Düsen und zwei Ausblasrichtungen aufweist, die entgegengesetzt liegen hinsichtlich der Projektion auf die Ober fläche des zu reinigenden Objektes oder Gegenstan des.

36. Oberflächenreinigungssystem gemäß Anspruch 34, wobei die Düsenvorrichtung eine Vielzahl von Düsen auf weist, die in der Lage ist, die Ausblasrichtung zwi schen zwei Richtungen zu verändern, die sich hin sichtlich der Projektion auf die Oberfläche des zu reinigenden Objektes gegenüberliegen.

37. Oberflächenreinigungssystem gemäß einem der Ansprüche 35 und 36, wobei die Ausblasrichtung durch einen vorbestimmten Winkel von einer vertikalen Ebene, die parallel ist zu der Richtung der Relativbewegung zwischen der Düsenvorrichtung und dem zu reinigenden Objekt abgewinkelt ist.

38. Oberflächenreinigungssystem gemäß Anspruch 34, wobei die Antriebsmittel eine Schwenkbewegung vorsehen, die die Richtung der Relativbewegung zwischen der Düsenvorrichtung und dem zu reinigenden Objekt schneidet.

39. Oberflächenreinigungssystem gemäß Anspruch 34, wobei die Antriebsmittel eine Drehbewegung des zu reini genden Objektes innerhalb eines vorbestimmten Dreh winkelbereichs um einen Punkt auf dem zu reinigenden Objekt vorsehen.