TWI405622B - 超音波清洗流體、方法及設備 - Google Patents

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TWI405622B
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Description

超音波清洗流體、方法及設備
本發明係關於用在基板表面之超音波清洗之含有氣泡的流體之領域。
吾人可藉由超音波清洗來實現從半導體基板去除微粒污染物。超音波清洗器(常被俗稱為音波器(sonicator))為一種清洗裝置，其係使用超音波(通常從150-1,500kHz)以及適當的清洗液來清洗易碎的產品。當超音波的頻率接近或超過1,000kHz(1MHz)時，其常被稱為「百萬赫茲(megahertz)」。在不具有清洗液的情況下，超音波無法起作用，但其係增強適用於待清洗產品與沾污之溶液的效果。
在超音波清洗器中，係將待清洗的物品放置在含有適當溶液(根據應用，為水性或有機化合物)的腔室內。在水性清洗器中，可加入介面活性劑以破壞水基體的表面張力。建構在腔室內或降下到流體內的超音波產生換能器(transducer)，係藉由配合在超音波頻率下振盪之電信號而改變大小，以在流體中產生超音波。此舉在儲槽的液體中產生將液體「撕開」之充分高能壓縮波，而留下數百萬的微觀「孔隙」或「部分真空氣泡」(空化)。已報導過這些氣泡在崩潰時會伴隨著巨大的能量：10,000K的溫度以及350×10^6Pa的壓力。然而，這些氣泡係如此地小，以致於其僅可清洗與去除表面髒污以及污染物。頻率愈高，在空化點之間的節點會愈小，此允許更複雜之細部的清洗。
在清洗半導體晶圓時，聲振空化(acoustic cavitation)的成核經常需要適當的液體前處理以及升高的聲壓(acoustic pressures)，以啟動成核反應。再者，此種成核會造成受限的成核密度，其中僅有與尺寸分佈相關之一小部分將在清洗時起作用。一般而言，升高的聲壓可使氣泡振盪處於更劇烈的狀態(暫態空化)，此通常會造成損害。於是，超音波清洗製程經常為了成核而非其微觀效應(氣 泡作用的結果)加以調整，此係用以避免在例如存在於基板之易碎結構上造成任何結構性損害所必需。
因此，亟需在對基板造成最小損害之情況下可有效進行處理或清洗的處理與清洗技術。
於是，本發明之一目的在於提出用以處理物件的方法與裝置，其至少在某一程度上可克服習知技術之缺點。
本發明在某一程度上係關於一種處理物件的裝置，其包含：支座，用以固持此物件；振動器，用以將超音波或百萬週波超音波能量供應至此物件；產生器，用以產生處理流體，其中較佳係以超過在處理此物件時之壓力至少約1巴(bar)的壓力溶解一氣體；以及流體供應器，用以將此處理流體供應至此物件，其中此處理流體為一當壓力降低時在此處理流體中產生氣體分散劑之含氣體流體。有利地，該支座包含與該物件之邊緣嚙合的夾持元件。有利地，該裝置為一用以處理半導體晶圓之單一晶圓溼式處理站。
有利地，該超音波或百萬週波超音波能量源包含一換能器，該換能器鄰接於由該物件所佔有的空間，俾能形成具有約0.2mm到約3mm之寬度w的一間隙。
本發明在某一程度上亦係關於一種處理物件的方法，其包含下列步驟：產生處理流體，其中在超過處理此物件之壓力至少約1巴的壓力下溶解一氣體，以使此處理流體為一當壓力降低時在此處理流體中產生氣體分散劑之含氣體流體；將此處理流體供應至此物件；以及將超音波或百萬週波超音波能量供應至此物件。
本發明在某一程度上係又進一步關於一種處理流體，其係由包含大於約99vol.%之液體以及大於約0.001vol.%之氣體的分散劑所形成，其中此氣體係以一氣泡尺寸分散在此流體中，此氣泡尺寸具有90%的氣泡係在氣泡直徑d之範圍內的氣泡尺寸分佈，其中d≦1.2*ds以及d≧0.8*ds，其中ds為在約0.5μm到約10μm之範圍中所選擇的一數字。
吾人應瞭解到上述概要說明與以下詳細說明兩者皆屬示範與解釋性質，並且用來提供如所主張之本發明的進一步解釋，但並不用來限制藉由隨附請求項所給予保護的範圍。
在曝露於超音波的情況下，將基板浸入水性或化學流體中或將其塗佈以水性或化學流體的處理或清洗製程係屬於一種物理增強化學製程，並且在將音場(sound field)的頻率選擇在MHz頻率範圍內時，吾人經常將此製程稱為「百萬週波超音波(megasonic)清洗」。音波與流體交互作用，以產生某種在空間與時間內具有特定氣泡尺寸族群的氣泡分佈，然後此特定氣泡尺寸族群係經由其振盪及/或崩潰特性來傳達微觀效應(microscopic effect)(在此示範實例中，係以清洗半導體基板為目標)。
此製程的一實施樣態在於產生更佳用於清洗的一流體。此種增強流體較佳係具有提高的氣體含量及/或挾帶氣泡數量。依照本發明或其實質部分之流體的氣體含量並非藉由如同習知技術中之超音波振動所產生，而係與音波器無關地藉由將具有受控溶解氣體含量之液體的壓力降低，俾能使氣泡離開此液體。含溶解氣體之液體的過壓(overpressure)較佳係可超過環境壓力約1巴。此結果為具有提高達到飽和之溶解氣體含量的液體，並且甚至可為超飽和溶液。除了提高程度之溶解氣體以外，亦可將氣泡挾帶於此液體中。由於挾帶的氣泡係被細微地分割，所以挾帶的氣體可以相當穩定之分散劑的方式存在。
因此，當清洗流體經過音波處理(sonicated)時，可以較低的能量損耗以及較少的破壞性副作用而獲得使音波處理氣泡遷移與崩潰的音波處理效果。此外，由於氣泡係獨立於音波器而產生，故可調整超音波能量，以使此流體在基板上的清洗效果最佳化，而非將其用在此流體中產生氣泡。
此種效果係由「氣泡機(bubble machine)」的協助而產生，此氣泡機係藉由高功率音場來避開或調節氣泡的成核。此氣泡機將 大量的氣泡直接提供到活化清洗區域內。
相關優點包含：
1)可輕易藉由弱音場來設置與活化這些氣泡，此弱音場係輸送適當能量來起動清洗行動並且可避免任何暫態空化(cavitation)。
2)可將這些氣泡插入強聲音場(acoustic sound field)，以增加整體的暫態氣泡族群密度以及穩定之聲振空化結構的產生。
因此，利用如在此所述的氣泡機可降低製程時間，並且可更佳地調整為了控制微粒污染物的去除對損害所需之誘發微觀效應。
此氣泡機將大量的氣泡直接注入活性音場，因此產生高氣泡族群密度並且避開任何氣泡成核的閾值，此提供較短的製程時間，以及若需要時，提供較低的操作聲功率。
聲振空化的影響已被確認並且藉由增加與最佳化製程液體之整體氣化(gasification)程度加以激發，此整體氣化程度亦可藉由調整此液體的溫度與壓力而受到控制。
連續經歷(對於較大氣泡尺寸之)除氣製程之活性氣泡的短壽命，在聲音場內需要局部與多個注射點，較佳係直接到在處理當下的基板上。在本發明中，可僅將一部分的製程液體(例如，超純水(UPW，ultrapure water)或其他溶劑)加以氣化，並且藉由多個孔口將其注射到任何化學品與局部音場內，其中氣泡將接著藉由減壓而產生。
此氣泡機產生連續供應的氣泡，這些氣泡與當下在介質中的音景(soundscape)交互作用而形成明顯的氣泡結構。用來特徵化與理解氣泡結構的一種樣態為個別氣泡在例如超音駐波場內的平移行為。因此，吾人可辨別具有一特定氣泡軌跡的三群氣泡：「大」氣泡，其前往節點；「小」氣泡，其前往反節點；以及「中間」氣泡，其具有位於反節點與節點之間的平衡位置。
此外，存在有不穩定平移的氣泡，其被稱為「遊動(traveling)」氣泡。後者不具有平衡的空間位置並且必須在反節點與節點之間施行平移往復振盪。不同氣泡軌跡的閾值以及由氣泡不穩定性所 引發的微觀效應，將取決於音場的驅動壓力幅度、氣泡的尺寸以及氣泡在聲場(acoustic field)內的位置。一般可將這些閾值顯示在相圖(其係表示各種表面不穩定性的參數化區域)、以及平移圖(其表示存在於駐波場中之個別氣泡之小、中間、遊動以及大氣泡的參數化區域)中。
因此，採用氣泡機可降低製程時間，並且可更佳地調整為了控制微粒污染物的去除對於損害所需之誘發微觀效應。
以下參考圖式，圖1a與圖1b顯示依照本發明之設備的第一示範實施例。在此正面立體圖中，顯示主體罩100，其設有一入口通道110。此種入口通道110具有從約1mm到約20mm的內徑且連接至一外部介質供應單元，並且將經過加壓與氣化的介質提供至如圖1b所示之此氣泡機的內腔室141。在一傾斜表面上設置注射孔口120、121。雖然顯示5個注射孔口，但每100mm2 可具有從約1個到約30個注射孔口之寬廣分佈範圍，較佳為每100mm2 約16個。注射孔口120具有從約50μm到約500μm的直徑，但較佳係介於200與350μm之間，並且經過設計以在內腔室141與周圍介質130之間的介質中產生壓力降，其中氣泡機係被浸沒。此種周圍介質130可不同於供應介質。吾人可將此壓力降選擇在此供應介質中之溶解氣體開始排氣的範圍內。由於排氣的進行，所以可產生許多小氣泡並且將其注射入周圍介質130內。
應選擇主體罩100、101的浸沒深度，以使注射孔口120浸入周圍介質130中，如此可將浸沒於槽中的浸沒深度設定在介於約0.5mm與約350mm之間，或者將浸沒於兩平行板之間的浸沒深度設定在介於約0.3mm與約10mm之間。或者，主體罩100、101可完全浸入周圍介質130中。
圖2顯示氣泡機之本體的一替代性設計。連接至入口通道210的主體罩200裝有注射槽縫220。注射槽縫220可涵蓋傾斜表面的整個長度，並且具有從約50μm到約500μm的寬度，但較佳係介於約200與約350μm之間(參見圖6c)。注射槽縫220經過設計以在內腔室與周圍介質230之間的介質中產生壓力降，其中氣泡機 係部分或完全浸沒。
圖3顯示氣泡機之本體的一替代性設計。在主體罩320中，具有一個連接至外部介質供應單元的入口通道300、以及多個沿著圓形本體設置成列的注射孔口310。此種氣泡機可部分或完全浸入周圍介質中。
圖4顯示氣泡機之本體的一替代性設計。在主體罩400中，具有一個連接至外部介質供應單元的入口通道410、以及複數個沿著矩形本體設置成列的注射孔口420。此種氣泡機可部分或完全浸入周圍介質中。
對於若干應用而言，由注射孔口或注射槽縫所提供的介質流，不足以用介質填滿兩平行板之間的空氣隙(具有從約0.1到約20.0mm的距離)，或者不足以將周圍介質維持在需要的程度。因此，應對氣泡機提供具有額外出口的設置。進一步的示範實施例係顯示在圖5-6中。
在圖5a與圖5b中，將額外出口以出口槽縫520、521的形式加入主體罩500、501中，這些出口槽縫供應周圍介質550、551，如此可將氣泡有效注射到周圍介質550、551內。周圍介質入口通道540、541係不同於入口通道510、511並與入口通道510、511隔開，並且可附加到主體罩500、501之其中一側壁，例如附加在如圖5a與圖5b所示之主體罩的頂部上。出口槽縫520、521可設置在注射孔口530或注射槽縫531上方。
圖6a與圖6b顯示氣泡機的替代性設計。在此種設置中，額外的出孔口620、621供應周圍介質650、651，如此可將氣泡有效地注射到周圍介質650、651內。出孔口620、621係一系列的較大孔洞，其具有從約50μm到約2000μm的直徑。周圍介質入口通道640、641係不同於入口通道610、611並與入口通道610、611隔開，並且可附加到主體罩600、601之其中一側壁，例如加在如圖6a與圖6b所示之主體罩的頂部上。出孔口620、621可設置在注射孔口630或注射槽縫631上方。
圖6c顯示一注射槽縫的細部圖。此槽縫具有上部件與下部 件。為了改變該兩部件之間的小間隙，該兩部件的至少其中一者能夠為可動式。
圖7-9顯示依照本發明在超音波清洗領域中的種種溼式處理設備。以注射孔口將起泡液體配送在換能器板720、920或換能器棒820與此工作件之間或附近的方式，將氣泡機710、810、910安裝在以R方向旋轉之工作件W的頂部上。換能器板720、920與換能器棒820兩者皆在分配於工作件W上並且與換能器720、820、920接觸的液體內產生聲音場。
氣泡機的出口應鄰近於超音波能量源，即氣泡機的出口可與音波器接觸或緊鄰，例如，排放處到超音波能量源的距離較佳係不大於50mm。
在本申請案中的工作件為晶圓或遮罩，此兩者皆用於半導體晶片製造。晶圓的形狀係如同圓板或碟片。然而，本發明並不限於半導體類型的物品。
工作件表面與換能器表面之間的間隙係在0.5mm與10mm之間變化。換能器係由一主體與一壓電部件725或925所組成，此主體可由石英、藍寶石或塗鐵氟龍(聚四氟乙烯)的鋁所製造。壓電部件725、925被稱為轉換器(transformer)。此轉換器可黏合在圓板的底側。額外的周圍介質可藉由可移噴嘴930而供應至工作件。
圖10顯示依照本發明之溼式處理設備的一實施例。主體罩1000係放置在工作件W之平移方向M的一側。氣泡機1010係緊鄰著換能器板1020安裝。此實施例係基於如US 2004/0069319A1所述的近接頭。液體係透過內液體噴嘴陣列1040加以導入，並且透過連接至一真空源(未圖示)的外真空噴嘴陣列1030從此近接頭加以抽出。
圖11a-c係說明氣泡機1110的操作，其係與聲音場結合以清洗工作件W，此聲音場係由換能器1120所產生。如圖11b所詳示，注射孔口1113係經過設計以在內腔室與周圍介質之間的介質中產生壓力降，其中氣泡機係被浸沒。吾人可將此壓力降選擇在供應介質中之溶解氣體開始排氣的範圍內。由於排氣的進行，所以可 產生許多小氣泡1133並且將其注射於換能器與工作件W之間的液體內。
圖11c顯示當開啟音場1123時，在換能器1120與工作件W之間的液體中產生特定的音景。此會在整個液體內與工作件W的表面上導致某種在空間與時間中具有特定氣泡尺寸族群的氣泡分佈1134。這些以聲學方式所活化之氣泡的微觀效應，經由氣泡之振盪及/或崩潰特性加以傳達，便會達到工作件W的表面清洗。
圖12顯示外部介質供應單元的示意圖。在最初步驟中，於真空1205之下，藉由薄膜接觸器1225對液體1220進行除氣。在後續步驟中，加熱器1215可將液體的溫度控制在約20-90℃的範圍內。在此加熱單元之後係氣化單元1230，並且可使氣體1210溶解到水中。氣體的溶解量係取決於所使用的薄膜、氣體的分壓、水壓、水流量以及水溫。吾人可控制這些參數，如此可控制氣化的程度。接著，氣泡機1235係藉由減壓而在音場內的多個點產生氣泡液體，此允許如圖11c所述之工作件W的表面處理。此音場係由換能器1250所產生，並藉由產生器1245加以攪拌。
與清洗流體及氣泡機之最佳化性能相關的若干參數包含：
˙壓力
˙減壓閥的位置
˙孔洞的尺寸與數量
˙混合前之液體的壓力與流量
˙混合前之氣體的壓力與流量
˙混合後之混合物的壓力與流量
˙超音波的施加方式
˙溫度
就壓力而言，氣泡機的入口壓力係從約1到約10巴，較佳約3.5巴。
這些孔洞或孔口具有約50μm到約350μm的直徑，較佳係介於約200μm到約350μm之間。這些孔洞或孔口係約略呈圓形，但並不限於此種形狀。吾人可使用其他形狀，例如橢圓形、正方 形、三角形、平行六邊形、多邊形等等。
在一維的情況下(在一列中的所有孔洞彼此緊鄰)，每10mm長度較佳係存在有約4個孔洞，這些孔洞具有約200μm到約350μm的直徑。然而，可存在有從至少1到20個之其他數量的孔洞。
在二維的情況下，所有的孔洞可排列在矩形範圍內，每100mm2 的範圍內具有至少一個直徑為約200μm到約350μm的孔洞。每100mm2 較佳係存在有16個孔洞。然而，可存在有從至少1到30個之其他數量的孔洞。
液體的溫度較佳係介於約20到約90℃。此液體可為水或含水系統(aqueous system)。吾人可將介面活性劑(非離子型、陽離子型或陰離子型)加入水中。此液體可為基於HF的攻擊性水基蝕刻劑系統或者可為RCA清洗。又，吾人可使用反應性系統，亦即，填裝氧化酸(例如HNO3 、臭氧、過氧化氫、過碘酸、鈰酸(ceric acid)等等)的含水或非水性系統。
非水性溶劑可包含C1-C10直鏈與分支的醇類、丙酮、甲苯、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、乙酸乙氧基乙酯(EGMEA，ethylene glycol monoethylether acetate)、乙酸乙氧基丙酯(PGMEA，propylene glycol monoethylether acetate)等等。
就混合前之液體的壓力與流量而言，入口壓力係從約1到約10巴，較佳約3.5巴。此流量可從每約300μm的孔洞約10ml/min到每300μm孔洞約200ml/min。亦即對於約300μm與約3.5巴的5個孔洞而言，流量約為370ml/min。在一較佳實施例中，透過約n≦0.2mm2 的噴嘴尺寸，以至少約2巴的壓力將氣體導入至液體。
就混合前之氣體的壓力與流量而言，氣體(N2 或O2 )的入口壓力係從約0到約10巴。壓力與流量較佳可為在370ml/min下介於約0.02與約0.7巴之間(根據氣體交換單元的類型以及安裝在此系統中之單元的數量)。在混合之後，由於其仍為純液體(單相)，所以壓力與流量可與混合前相同。
氣體流量較佳可從約0.1slpm到約10slpm(每分鐘標準升，standard liter per minute)。
雖然較佳的氣體為N2 或O2 ，但吾人可使用其他氣體，例如空氣、Ar、Xe、Ne、CO2 、NO、NO2 等等。
一個受注目的情況為碳酸(CO2 )。隨著壓力的增加，水吸收較大量的碳酸。碳酸在水中的量係與壓力成比例。在約1巴的壓力下，水可吸收其自身的體積；在約2巴的壓力下，可吸收其自身體積的兩倍；在約3巴的壓力下，可吸收其自身體積的三倍等等，直到在約37.2巴下，碳酸氣體本身變成液體為止。
當然，於一般條件下，氣體在液體中的溶解度係由亨利定律(Henry’s law)所支配，其中H=p a /x a =巴/溶液中之溶質莫耳分率。對於許多氣體而言，亨利定律相當適用於溶質氣體之分壓小於約1巴的情況。H通常與溶質氣體的分壓有關。在這些情況下，H係隨著分壓變化，且一既定的H值僅可使用在一狹窄的壓力範圍內。參見Perry’s Handbook of Chemical Engineering 5 th ED .,14-3頁(1973)。例如，空氣在20℃具有約6.64的H×10-4 ，以及N2 在20℃具有約8.04的H×10-4 。
然而，在本發明中，亨利定律似乎不適用於超出環境至少約1巴的升高壓力，以及存在於液體中之氣體量達到飽和甚至過飽和的狀態，如此可將所產生的液體視為與分散劑達成平衡或者視為具有挾帶氣泡的分散劑。此結果為不需要超音波能量來引發空化，尤其在利用氣泡機的時候；以及相較於由習知超音波之高能量施加所引起的損害，由氣泡機所產生並由相對弱之超音波能量所導引之氣泡的作用會非預期地降低損害。
施加超音波/百萬週波超音波能量，其中音能(sonic energy)係藉由換能器系統(黏合在由石英、藍寶石或經過塗佈之鋁所製造之匹配載體上的壓電元件)而耦合到水內。電參數可為從約10kHz到約3MHz的頻率、以及從約0.01瓦特/cm2 到約100瓦特/cm2 的功率。
在一較佳實施例中，處理流體為一水性分散物，其包含大於約99vol.%到約99.999vol.%的液體以及大於約0.001vol.%到約1vol.%的氣體，此處的氣體係以一氣泡尺寸分散在此流體中，此氣 泡尺寸具有90%的氣泡係在氣泡直徑d之範圍內的氣泡尺寸分佈，其中d≦1.2*ds以及d≧0.8*ds，其中ds為在約0.5μm到約50μm(較佳0.5μm到約10μm(更佳約<5μm))之範圍中所選擇的數字。
氣泡直徑ds為波長λ的函數。例如，1MHz導出λ=1.48mm，其導出ds=λ/500，ds約為3μm。
實驗結果證明了本發明的優點。
在將超音波施加至使用氣泡機所產生的處理流體時，大氣泡聚集在節點而小氣泡則聚集在反節點，此圖示於圖13a中。此氣泡尺寸離析(segregation)的照片證明係顯示在圖13b中，其中使用38kHz的換能器。
比較使用超音波以及使用氣泡機之受污染載玻片的清洗與不使用氣泡機之受污染載玻片的清洗。以滴管將微粒混合物施加至每一載玻片，並且旋轉除去過多的部分。受到約300nm直徑微粒污染之載玻片的清洗係顯示在圖14中，其中使用不同的換能器幾何形狀。此結果為：相對於在單獨使用音波處理時，利用氣泡機來產生氣體/液體分散物可增加清洗數(cleaning number)。對不同的換能器幾何形狀，使用與不使用氣泡機之清洗的比較係顯示在圖15中，虛線係表示不使用氣泡機的時候，而實線則係表示使用氣泡機的時候。在此，清楚顯示使用氣泡機係有助於清洗數的增加。
載玻片的螢光影像係顯示在圖16中。暗色的載玻片為已清洗的載玻片。在某些情況下，當使用氣泡機與超音波處理兩者時絲毫發現不到微粒。
吾人可瞭解到上述說明與在此所示的具體實施例僅為本發明及其原理之最佳模式的示例；以及在不悖離本發明之精神與範圍的情況下，熟習本項技藝者可輕易進行修改與添加，因此，吾人可瞭解到本發明之精神與範圍係僅由隨附請求項的範圍所限制。
100‧‧‧主體罩
101‧‧‧主體罩
110‧‧‧入口通道
120‧‧‧注射孔口
121‧‧‧注射孔口
130‧‧‧周圍介質
141‧‧‧內腔室
200‧‧‧主體罩
210‧‧‧入口通道
220‧‧‧注射槽縫
230‧‧‧周圍介質
300‧‧‧入口通道
310‧‧‧注射孔口
320‧‧‧主體罩
400‧‧‧主體罩
410‧‧‧入口通道
420‧‧‧注射孔口
500‧‧‧主體罩
501‧‧‧主體罩
510‧‧‧入口通道
511‧‧‧入口通道
520‧‧‧出口槽縫
521‧‧‧出口槽縫
530‧‧‧注射孔口
531‧‧‧注射槽縫
540‧‧‧周圍介質入口通道
541‧‧‧周圍介質入口通道
550‧‧‧周圍介質
551‧‧‧周圍介質
600‧‧‧主體罩
601‧‧‧主體罩
610‧‧‧入口通道
611‧‧‧入口通道
620‧‧‧出孔口
621‧‧‧出孔口
630‧‧‧注射孔口
631‧‧‧注射槽縫
640‧‧‧周圍介質入口通道
641‧‧‧周圍介質入口通道
650‧‧‧周圍介質
651‧‧‧周圍介質
710‧‧‧氣泡機
720‧‧‧換能器板
725‧‧‧壓電部件
810‧‧‧氣泡機
820‧‧‧換能器棒
910‧‧‧氣泡機
920‧‧‧換能器板
925‧‧‧壓電部件
930‧‧‧位移噴嘴
1000‧‧‧主體罩
1010‧‧‧氣泡機
1020‧‧‧換能器板
1030‧‧‧外真空噴嘴陣列
1040‧‧‧內液體噴嘴陣列
1110‧‧‧氣泡機
1113‧‧‧注射孔口
1120‧‧‧換能器
1123‧‧‧音場
1133‧‧‧氣泡
1134‧‧‧氣泡分佈
1205‧‧‧真空
1210‧‧‧氣體
1215‧‧‧加熱器
1220‧‧‧液體
1225‧‧‧薄膜接觸器
1230‧‧‧氣化單元
1235‧‧‧氣泡機
1240‧‧‧氣泡液體
1245‧‧‧產生器
1250‧‧‧換能器
W‧‧‧工作件
包含隨附圖式以提供對本發明的進一步瞭解。這些圖式顯示 本發明之實施例並且與說明內容一起用來更充分地解釋本發明之實施例的原理。
圖1a顯示依照本發明之一實施例之氣泡機的右前視圖。
圖1b顯示圖1a之氣泡機的橫剖面圖。
圖2顯示氣泡機之本體的一替代性設計。
圖3顯示氣泡機之本體的另一替代性圓柱形設計。
圖4顯示具有多個注射孔口的氣泡機。
圖5a顯示具有一槽縫與孔口的氣泡機。
圖5b顯示具有一注射槽縫與一出口槽縫的氣泡機。
圖6a顯示具有不同孔口尺寸的氣泡機。
圖6b顯示具有一注射槽縫與出孔口的氣泡機。
圖6c為一注射槽縫的細部圖。
圖7顯示一溼式處理設備。
圖8顯示一替代性溼式處理設備。
圖9顯示另一替代性溼式處理設備。
圖10顯示具有近接頭的一溼式處理設備。
圖11a顯示具有近接頭之溼式處理設備的操作。
圖11b顯示在具有近接頭之溼式處理設備之注射孔口處的操作。
圖11c顯示當開啟音波時在具有近接頭之溼式處理設備之注射孔口處的操作。
圖12顯示外部介質供應單元的示意圖。
圖13a顯示聚集在節點與反節點之大與小氣泡的圖。
圖13b顯示聚集在節點與反節點之大與小氣泡的照片。
圖14顯示受到約300nm直徑微粒污染之載玻片的清洗。
圖15顯示不同換能器之清洗數的比較。
圖16顯示已清洗的載玻片與螢光圖。
100．．．主體罩
110．．．入口通道
120．．．注射孔口
130．．．周圍介質

Claims (13)

  1. 一種以流體處理物件之表面的裝置，包含：一支座，用以將一物件設置在一預定方位；一超音波或百萬週波超音波能量源，以一選擇波長使鄰近於該物件的一流體介質振動；及一處理流體產生器，用以在第一壓力下接收其中具有溶解氣體之一液體，且用以在低於該第一壓力之第二壓力下，將一處理流體排出於該超音波或百萬週波超音波能量源附近，以使事先溶解在該液體中的氣體以氣泡形式離開該液體；其中該處理流體產生器係與該超音波或百萬週波超音波能量源分離，並且包含離該超音波或百萬週波超音波能量源一預定距離而設置之複數個注射孔口或一注射槽縫。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之以流體處理物件之表面的裝置，其中該處理流體產生器包含：一主體罩，設有一入口通道；及一外部液體介質供應單元，連接至該入口通道。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之以流體處理物件之表面的裝置，其中該入口通道具有從約1mm到約20mm的內徑，而該注射孔口具有從約50μm到約500μm的直徑。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之以流體處理物件之表面的裝置，其中該注射孔口或槽縫係設置在該主體罩的一傾斜表面上，以便以相對該支座之一傾斜角度引導處理流體。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之以流體處理物件之表面的裝置，其中該主體罩尚具有出孔口，該出孔口具有小於該入口通道的直徑，並且該出孔口的直徑係從約50μm到約2000μm。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之以流體處理物件之表面的裝置，其中該支座包含與該物件之邊緣嚙合的夾持元件。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之以流體處理物件之表面的裝置，其中該超音波或百萬週波超音波能量源包含一換能器，該換能器鄰接於由該物件所佔有的空間，俾能形成具有約0.2mm到約3mm之寬度w的一間隙。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之以流體處理物件之表面的裝置，更包含在第一壓力下之該液體的供應源，且其中該液體與該處理流體產生器係經挑選並配置使得該處理流體為一包含大於約99vol.%之液體以及大於約0.001vol.%之氣體的分散劑，其中該氣體係以一氣泡尺寸分散在該流體中，該氣泡尺寸具有90%的氣泡係在氣泡直徑d之範圍內的氣泡尺寸分佈，其中d≦1.2*ds以及d≧0.8*ds，其中ds為在約0.5μm到約50μm之範圍中所選擇的一數字。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之以流體處理物件之表面的裝置，其中該裝置為一用以處理半導體晶圓之單一晶圓溼式處理站。
  10. 一種以流體處理物件之表面的方法，包含下列步驟：產生一處理流體，其係藉由降低其中溶解有一氣體之一液體的壓力，直到氣泡離開該液體為止，以形成作為一氣體分散劑的該處理流體；將該處理流體供應至該物件；及以一預定波長，將超音波或百萬週波超音波能量供應至鄰近於該物件的該處理流體；其中該處理流體係通過離一超音波或百萬週波超音波能量源一預定距離而設置之複數個注射孔口或一注射槽縫而與該超音波或百萬週波超音波能量分別供應。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之以流體處理物件之表面的方法，其中該處理流體為一包含大於約99vol.%之液體以及大於約0.001vol.%之氣體的分散劑，其中該氣體係以一氣泡尺寸分散在該流體中，該氣泡尺寸具有90%的氣泡係在氣泡直徑d之範圍內的氣泡尺寸分佈，其中d≦1.2*ds以及d≧0.8*ds，其中ds為在約0.5μn到約10μm之範圍中所選擇的一數字。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之以流體處理物件之表面的方法，其中該物件為一半導體晶圓，而該處理為清洗。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之以流體處理物件之表面的方法，其中該處理流體係由一裝置所產生，該裝置包含：一主體罩，設有一入口通道；及一外部液體介質供應單元，連接至該入口通道。
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