TWI642492B - 超音波清潔方法及其設備 - Google Patents

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依柏Ａ 雪瑞夫
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Abstract

清潔實質上平面物件的超音波清潔設備及方法。一種設備包含(i)實質上圓形的儲槽；(ii)多個用於將清潔流體傳送至儲槽的清潔流體入口；(iii)用於接收待清潔物件的中間支撐物；及(iv)耦合至儲槽的超音波產生器，其用於在儲槽及容納於其中的清潔流體中產生超音波。此設備被配置為將微粒由實質上平面物件移除，並使其被清潔流體的流動運離此物件且運出儲槽。使用此種設備的一種清潔方法包含將待清潔的實質上平面物件引入至儲槽中；經由多個清潔流體入口將清潔流體引入至儲槽中；及以超音波激發清潔流體。

Description

超音波清潔方法及其設備
本揭露內容係關於超音波清潔物件的方法及其設備，且更具體而言係關於用於清潔電漿處理腔室之石英窗的方法及設備。
在工業製程中，零件表面通常會曝露於腐蝕或有助於在此表面上積聚的環境。因此，必須在第一次使用前清潔新零件，且隨著時間推移，必須清潔這些零件的表面以保持可用。否則，必須將此種表面(或整個零件)替換掉。由於成本考量，清潔表面通常比替換還好。然而，由於此零件的本質及其所曝露的環境，使得某些表面難以清潔。舉例來說，半導體基板材料(例如矽晶圓)在電漿處理腔室中進行處理，其中，內部及面向內部的表面係曝露於沉積、蝕刻、及剝離的環境。因此，在零件表面上之無機及有機汙染物的累積通常可被觀察到，並會導致產品汙染、處理效率降低、或兩者兼有。
在電漿處理腔室中之表面的一範例為石英(SiO2)表面。具有此種表面的腔室零件包含但不限於窗及觀看口(view port)(統稱為「窗」)。通過半導體基板材料的處理，有機材料(例如，手指油、油脂、微粒、及有機化合物)；金屬(例如，鋁、鉬、及鎢)；介電質材料(例如，二氧化矽及氮化矽)；及其他無機材料可變得沉積在此種窗上。通常會在超音波浴中清潔此種窗。然而，傳統的浴及清潔方法遭受到沒有能力提供無微粒、或始終無微粒最終產品的問題。這是由於此種浴及方法無法將所有微粒由此窗移除，或由於某些確已移除的微粒在浴中發生再循環而再沉積於此窗上。
無論是清潔電漿處理腔室的零件或其他物件，都仍存有對於較佳之清潔設備及獲得極潔淨物件之方法的需求。
在各種實施例中，本揭露內容提供一種新穎的超音波清潔設備，及使用所述設備來獲得極潔淨物件的方法。在各種實施例之某些者中，超音波清潔設備包含(i)實質上圓形的儲槽；(ii)用於將清潔流體傳送至儲槽的多個清潔流體入口；(iii)用於接收待清潔物件的中間支撐物；及(iv)耦合至儲槽的超音波產生器，其用於在儲槽及容納於其中的清潔流體中產生超音波。所提供的設備被配置為使清潔流體經由入口傳送至且容納於儲槽、將微粒由被支撐在儲槽及清潔流體中的物件移除、及導引清潔流體的流動從而在儲槽內以低再循環(停滯)發生率將移除的微粒運離此物件且運出儲槽。因此，此設備被配置為移除微粒並抑制再沉積於此物件上。
在各種實施例之某些者中，所提供之清潔物件的方法包含(i)提供本文中所述的超音波清潔設備；(ii)將待清潔物件引入至儲槽中；(iii)通過多個清潔流體入口將清潔流體引入至儲槽中；及(iv)以超音波激發清潔流體。
雖然本揭露內容並非欲受限於特定待清潔物件或特定應用，但在某些實施例中，所提供的設備及方法被配置為清潔電漿處理腔室的石英物件。如本文中所使用，「石英物件」意謂具有至少一石英表面的零件。此種物件的範例包含但不限於介電質窗、製程氣體注射器、注射環、觀看口、電漿限制環、在基板支撐物上圍繞基板的聚焦環與邊緣環、及用於散佈製程氣體的氣體散佈盤與擋板。此種物件具有各種形狀，且所提供的設備(及其各種零件)可被配置為容納此種形狀。因此，在某些實施例中，所提供的設備及方法被配置為清潔實質上平面石英物件。此種物件的範例為石英窗。在此種實施例中，可將此窗放置到儲槽中，俾使此窗的面向電漿表面被定向為面向儲槽的底部，且相反之此窗的面向外部表面被定向為面向儲槽的頂部。
100‧‧‧設備
105‧‧‧石英窗
110‧‧‧儲槽
115‧‧‧頂部
120‧‧‧底部
125‧‧‧側壁
130‧‧‧開孔
135‧‧‧流體出口
140‧‧‧中間支撐物
145‧‧‧上支撐面
150‧‧‧基座結構
155‧‧‧徑向清潔流體通路
165‧‧‧開孔
200‧‧‧窗
205‧‧‧面向電漿表面
210‧‧‧內周圍流體間隙
215‧‧‧中間支撐物
220‧‧‧外周圍流體間隙
225‧‧‧側壁
230‧‧‧其他表面
300‧‧‧設備
305‧‧‧中間支撐物
310‧‧‧基座結構
315‧‧‧徑向清潔流體通路
320‧‧‧儲槽
325‧‧‧清潔流體入口(注射器)
330‧‧‧面向底部窗表面
400‧‧‧注射器
405‧‧‧儲槽
410‧‧‧面向底部(面向電漿)表面
415‧‧‧石英窗
500‧‧‧設備
505‧‧‧儲槽
510‧‧‧清潔流體入口(七開槽扇注射器)
515‧‧‧開槽
600‧‧‧注射器
605‧‧‧儲槽
610‧‧‧面向底部(面向電漿)表面
615‧‧‧石英窗
θ‧‧‧角度
可簡單獲得本揭露內容之多個實施例的更完整理解，如同在結合附圖思考時藉由參照下列的詳細描述而變得更好理解，其中：圖1說明了具有待清潔實質上平面物件的所提供的超音波清潔設備及其組件之一範例；圖2說明所提供的設備之某些選擇的構造，即清潔流體可如何(i)流過內周圍流體間隙，其介於浸沒在儲槽中的實質上平面物件與中間支撐物之間；及/或(ii)流過外周圍流體間隙，其介於中間支撐物與儲槽的側壁之間；圖3係A，組裝有待清潔實質上平面物件的所提供的清潔設備之一範例的仰視圖(儲槽的底部未顯示)，該圖說明此設備具有四個等距放置的清潔流體入口，每一清潔流體入口係設置在中間支撐物的徑向清潔流體通路內；及B，有角度噴嘴注射器的一範例；圖4說明圖3的設備可如何被配置成導引清潔流體之流動的一範例，此清潔流體之流動係介於儲槽的底部與待清潔物件的面向底部表面之間；圖5係A，組裝有待清潔實質上平面物件的所提供的清潔設備之一範例的仰視圖(儲槽的底部未顯示)，該圖說明此設備具有二個等距放置的清潔流體入口，每一清潔流體入口係設置在中間支撐物的徑向清潔流體通路內；B，多開槽扇注射器的一範例，每一開槽係在不同平面上；及C，多開槽扇注射器可如何被配置成將清潔流體傳送至儲槽中的一範例；及圖6說明圖5的設備可如何被配置成導引清潔流體之流動的一範例，此清潔流體之流動係介於儲槽的底部與待清潔物件的面向底部表面之間。
現在將描述本揭露內容之具體實施例。然而，可以不同 的形式來實施本發明，且本發明不應被解釋為受限於本文中所闡述的實施例。反之，提供這些實施例以使本揭露內容可變得完善及完整，且可將相同的本揭露內容的範疇完整傳達給那些熟習本技術者。
除非另有定義，在本文中所使用的所有技術與科學術語具有與本揭露內容所屬技術領域中具有通常知識者所一般理解相同的意義。在本揭露內容中所使用的術語僅用於描述特定實施例而非意圖限制。如在本說明書及所附申請專利範圍中所使用，單數形式「一」(“a”)、「一」(“an”)、及「該」(“the”)亦欲包含複數形式，除非上下文另有明確指明。
吾人須注意到，在本文中「至少一」(“at least one”)元件、構件等等之敘述不應用以產生此推論：冠詞「一」(“a”)或「一」(“an”)的選擇使用須被限於單一元件、構件等等。
吾人須注意到，在本文中，本揭露內容之元件被「配置」(“configured”)以實現特定屬性、或以特定方式作用的敘述，係為結構敘述，而非預期用途的敘述。更具體來說，在本文中，對元件被「配置」之方法的描述表示此元件的既有物理狀態，且因此，該描述被視為此元件之結構特徵的明確描述。
吾人須注意到，當在本文中使用諸如「較佳」(“preferably”)、「一般」(“commonly”)、及「典型」(“typically”)等用語時，這些用語並非用以限制所請發明之範圍、或意謂某些特徵對於所請發明之結構或功能係關鍵的、必要的、或甚至重要的。反之，這些用語僅旨在識別本發明之實施例的特定實施態樣、或是強調在本揭露內容之特定實施例中可能會或可能不會使用的替代或額外特徵。
吾人還須注意到，在本文中使用「實質」(“substantially”)與「大致」(“approximately”)等用語以表示固有的不確定程度，此固有的不確定程度可能歸因於任何定量比較、值、量測、或其他表述。在本文中，用語「實質」(“substantially”)與「大致」(“approximately”)亦用以表示在未導致所議論主題之基本功能發生改變的情況下，定量表示可能由所述參考點偏移的程度。
除非另有指明，在本說明書與申請專利範圍中所使用之所有表示數量、特性、條件等等的數字，應被理解為在所有情況下均被用語「約」(“about”)修飾。此外，在本說明書與申請專利範圍中之任何範圍的揭露內容應被瞭解為包含該範圍本身以及包含於其中的任何事物，以及端點。儘管闡述本揭露內容之廣泛範圍的數值範圍及參數係近似值，但在具體範例中所提出的數值係被盡可能精確地報導。然而，任何數值固有地包含某些誤差，這些誤差必然地肇因於在其各自的量測中所發現之錯誤。
設備
在本揭露內容的許多實施例中，所提供者係一種超音波清潔設備，其配置為由多個清潔流體入口傳送與接收清潔流體、由待清潔物件移除微粒、及導引清潔流體之流動以將移除的微粒運離此物件且運出儲槽。此外，此設備被配置為在儲槽內以低再循環(停滯)發生率將移除的微粒運送出儲槽，藉此抑制再沉積於待清潔物件上。在許多實施例之某些者中，所提供之設備包含(i)實質上圓形的儲槽，此儲槽包括頂部、底部、及設置於其間的側壁；(ii)用於將清潔流體傳送至儲槽的多個清潔流體入口；(iii)用於接收待清潔物件的中間支撐物，此支撐物被配置為維持此物件浸沒於清潔流體中，但在多個清潔流體入口上方；及(iv)耦合至儲槽的超音波產生器，其用於在儲槽及容納於其中的清潔流體中產生超音波。
所提供之設備包含「實質上圓形」(“substantially circular”)的儲槽。因此，儲槽可具有均勻半徑，或其可具有稍微偏離軌道的半徑(即，非完美圓形)。吾人亦可設想到，在不脫離本揭露內容之一般範圍的情況下，亦可替換為具有類似形狀的儲槽。舉例來說，可特別考慮橢圓形的儲槽。不管是圓形、實質上圓形、或橢圓形，所提供之儲槽包含頂部、底部、及設置於其間的側壁。在某些實施例中，底部與側壁可為一體成形。在某些實施例中，底部與側壁為分開的元件，將其機械式結合以使清潔流體可容納於儲槽中而無洩漏。雖然頂部通常係開放的，但其亦可包含蓋子。側壁亦可包含多個接近底部的 開孔，此種開孔被配置為至少部分容納清潔流體入口。在某些實施例中，此種開孔(及相關的清潔流體入口)可被等距間隔開而環繞於儲槽之側壁的周緣。側壁可額外包含多個接近頂部的開孔，此種開孔被配置為清潔流體及所移除微粒(藉由清潔流體之流動所運送)通過儲槽的出口。此種流體出口可為開孔本身、或至少部分設置於其中的物件(例如噴嘴、管、注射器、或連接器)。在某些實施例中，此種開孔(及相關的流體出口)可被等距間隔開而環繞於儲槽之側壁的周緣。接近儲槽之頂部的流體出口數量可與接近儲槽之底部的清潔流體入口數量相同或不同。作為非限制性範例，此設備可被配置為具有二個清潔流體入口與二個流體出口；四個清潔流體入口與四個流體出口；四個清潔流體入口與二個流體出口；或六個清潔流體入口與二個流體出口。
所提供的設備亦包含中間支撐物。此支撐物可由多種材料製成，只要這些材料係適合於特定應用。結構的材料之非限制性範例係聚四氟乙烯(鐵氟龍®；DuPont)。除了結構的材料，亦可修改此中間支撐物的設計以符合特定應用之需求。所提供的中間支撐物包括上支撐面及與上支撐面相對的基座結構，且中間支撐物被配置為定義出多個徑向清潔流體通路，此徑向清潔流體通路由支撐物之外周緣開始延伸穿過基座結構到支撐物之內周緣。可修改中間支撐物之內周緣，以容許更多或更少的待清洗物件之面向底部表面可直接被清潔流體接觸。在某些實施例中，中間支撐物的外周緣大約等於儲槽之側壁的內周緣。
所提供的中間支撐物被配置為當設置於儲槽中時，基座結構接觸儲槽之底部，且多個入口被設置於支撐物之多個徑向清潔流體通路內。因此，待清潔物件係藉由此支撐物保持在清潔流體內並在多個入口之上。在某些實施例中，中間支撐物可被配置為定義出(i)實質上連續的外周圍流體間隙(其介於支撐物的實質上全部之外周緣與儲槽之內周緣之間)；及(ii)實質上不連續的內周圍流體間隙(其介於支撐物之中間周緣與由支撐物之上支撐面所支撐的實質上平面物件之間)的一或二者。在某些實施例中，待清潔物件具有一或更多開孔，且 所提供的設備被配置為導引來自多個入口的清潔流體之流動穿過此種開孔。
如所指出，所提供的設備包含多個用以將清潔流體傳送至儲槽的入口。在某些實施例中，每一清潔流體入口彼此被等距間隔開。舉例來說，在此種實施例中，具有二個入口的設備會使此等入口定向為彼此差180°而環繞於儲槽之周緣。類似地，具有三個入口的此種實施例之設備會使此等入口定向為彼此差120°而環繞於儲槽之周緣。作為此種實施例的另一範例，若設備具有四個入口，每一入口會被定向為與鄰近入口差90°。此外，在具有六個入口的此種設備中，每一入口會被定向為與鄰近入口差60°。中間支撐物的基座結構可被配置為容納一、二、三、四、五、六、或更多入口，每一入口設置於支撐物之徑向清潔流體通路內。
所提供之設備被配置為導引清潔流體俾以低再循環發生率將移除的微粒運離此物件且運出儲槽。因此，此設備被配置為藉由移除微粒及抑制再沉積於此物件上而提供極潔淨物件。在某部分中，清潔流體入口之數量的選擇有助於達到所想要的流體動力學。清潔流體入口之種類的選擇係達到此種流體動力學的另一要素。合適的清潔流體入口包含但不限於噴嘴注射器(亦被稱為噴射注射器)、扇注射器(fan injectors)、及其組合。因此，僅具有噴嘴注射器的設備、僅具有扇注射器的設備、及具有噴嘴與扇注射器的設備均可考慮。
在某些實施例中，所提供的設備包含係噴嘴注射器的清潔流體入口。此種噴嘴注射器可為直的(導引流動至儲槽中心)或可為有角度的(導引流動至預定偏移)。當想要較大的清潔流體之漩渦運動時，可選擇有角度噴嘴注射器。因此，當使用有角度噴嘴注射器時，其通常被配置為導引流體流動在與相鄰的有角度噴嘴注射器相同的大方向上。在某些實施例中，此設備之清潔流體入口係有角度噴嘴注射器，每一有角度噴嘴注射器具有20°的偏移角(相對於穿過儲槽中心的線)。然而，其他的偏移角亦落在本揭露內容之範圍內。舉例來說，可特別考慮具有0°-10°、10°-20°、20°-30°、30°-40°、40°-50°、50°-60°、60°-70°、 70°-80°、及80°-90°之偏移角的有角度噴嘴注射器。為清楚起見，0°的偏移角意謂將流動導引為沿著穿過儲槽中心的線，而90°的偏移角意謂將流動導引為垂直於穿過儲槽中心的線。在某些實施例中，所提供的設備包含四個有角度噴嘴注射器，每一有角度噴嘴注射器具有20°的偏移角。
在某些實施例中，所提供的設備包含係扇注射器的清潔流體入口。此種注射器可被配置為單開槽注射器或多開槽扇注射器，每一開槽配置為在預定覆蓋角度的扇形區(或弧形區)中引入流體。在某些實施例中，此設備的清潔流體入口係單開槽注射器。舉例來說，此設備可包含單開槽注射器，其中，扇形區覆蓋角度係由0°-30°、30°-60°、60°-90°、90°-120°、120°-150°、及150°-180°。為清楚起見，0°的扇形區覆蓋角度意謂沒有流體之扇形區、60°的扇形區覆蓋角度意謂在60°的扇形區(弧形區)中注入流體、且180°的扇形區覆蓋角度意謂在180°的扇形區(弧形區)中注入流體。關於流體注入，清潔流體入口可被配置為以各種方式將扇形區定向。舉例來說，對於90°的扇形區覆蓋，可將此扇形區定向以使此扇形區覆蓋係沿著穿過儲槽中心的線且遍及由此起算90°之扇形區，或可將此扇形區定向以使此扇形區係沿著穿過儲槽中心的線且遍及由此起算在相反方向上為45°之角度。在某些實施例中，所提供的設備包含二或四個單開槽扇注射器，每一開槽配置為在90°、120°、或180°覆蓋範圍的扇形區中引入流體。
在某些實施例中，此設備的清潔流體入口可為多開槽注射器，此種注射器具有二、三、四、五、六、七、或更多開槽。類似於單開槽注射器，每一開槽被配置為在預定覆蓋角度的扇形區中引入流體。舉例來說，此設備可包含多開槽注射器，其中，每一開槽的扇形區覆蓋角度係獨立選自於0°-30°、30°-60°、60°-90°、90°-120°、120°-150°、及150°-180°。多開槽注射器可具有安排在相同或不同平面上的開槽。例如，二開槽注射器可具有存在於相同平面的二相鄰開槽，或在彼此之上(即，在不同平面上)的二開槽。在其中開槽存在於相同平面上的這些實施例中，入口可被配置為使開槽的扇形區會或不會重 疊。舉例來說，具有二個在相同平面上的120°扇形區的二開槽注射器可被配置為提供180°的累計扇形區覆蓋角度，其中存有60°的重疊。作為另一範例，具有二個在相同平面上的90°扇形區的二開槽注射器可被配置為提供180°的累計扇形區覆蓋角度，其中不存有重疊。此外，亦可在扇形區之間引入覆蓋間隙。在其中開槽存在於分開平面上的這些實施例中，開槽可被配置為在彼此之上。舉例來說，注射器可具有七個在彼此之上的開槽，每一開槽具有與相鄰開槽相同或不同的扇形區覆蓋角度。在某些實施例中，所提供的設備可包含二個七開槽扇注射器，每一開槽被配置為在180°覆蓋範圍的扇形區中引入流體。
如所指出，此設備被配置為將物件(例如，實質上平面的物件)支撐在多個清潔流體入口之上，俾使被定向為面向儲槽之底部的此物件之表面直接與清潔流體接觸。此設備亦被配置為使被定向為面向儲槽之頂部的此物件之表面亦與清潔流體接觸。在經由清潔流體入口而被注入到儲槽中之後，清潔流體流經此物件的面向底部表面並流向儲槽之頂部。更具體而言，此流體流向(以及流出)多個接近儲槽之頂部的流體出口，而在此種過程中亦流經此物件的面向頂部表面。因此，在中間支撐物被配置為使支撐物的外周緣與儲槽之側壁的內周緣之間存有清潔流體的受限流之實施例中，必須有一些其他的路徑，藉由這些路徑，清潔流體可由(以及經過)此物件之面向底部表面流到(以及經過)面向頂部表面。類似地，在中間支撐物被配置為使支撐物與待清潔物件之間很少或沒有清潔流體的流動之實施例中，必須有一些其他的路徑，藉由這些路徑，清潔流體可由(以及經過)此物件之面向底部表面流到(以及經過)面向頂部表面。在某些實施例中，待清潔物件具有一或更多開孔，且所提供之設備被配置為導引清潔流體的主要流由多個清潔流體入口開始、經過此物件的面向底部表面、穿過此物件的一或更多開孔、經過此物件的面向頂部表面、及到達(以及流出)多個接近儲槽之頂部的流體出口。在此種實施例中，開孔可被配置為使清潔流體之漩渦運動存在於此物件的面向底部表面下方、此物件的面向頂部表面上方、或二者兼之。
所提供的設備額外包含耦合至儲槽的超音波產生器。儘管超音波產生器通常為那些在本技術領域中具有知識者所熟知，適合於所提供之設備的超音波產生器係能為應用提供適當功率密度者。在合適的產生器之選擇中，儲槽的尺寸係一個要素。
在某些實施例中，所提供的設備特別被配置為接收及清潔電漿處理腔室窗。在此種實施例中，中間支撐物被配置為接收實質上平面窗，此窗被放置到儲槽中，此窗的面向電漿表面被定向為朝向儲槽之底部，且相反之此窗的面向外部表面被定向為朝向儲槽之頂部。然而，可將中間支撐物替代配置為以相反方向接收此窗。電漿處理腔室窗可具有一或更多開孔。例如，設置在圓形窗中心的單一開孔。對於此種窗，所提供的設備被配置為導引清潔流體的主要流由多個入口開始、經過此窗的面向電漿表面(當被定向為面向儲槽之底部時)、穿過此窗之開孔、經過此窗的面向外部表面(當被定向為面向儲槽之頂部時)、及到達(以及流出)多個接近儲槽之頂部的流體出口。在此種實施例中，至少此窗的面向電漿表面與超音波相接觸。可選地，面向外部表面亦可與超音波相接觸。在任一情況下，此設備被配置為在儲槽內以低再循環(停滯)發生率將微粒由此窗表面移除並將其運離此窗，藉此抑制至此窗上的再沉積。因此，此設備適合於用來提供極潔淨窗。
方法
在本揭露內容的各種實施例中，亦有提供的係清潔物件的方法。此種方法包含(i)提供如本文中所述的超音波清潔設備；(ii)將待清潔物件引入至此設備的儲槽中；(iii)經由此設備的多個入口將清潔流體引入至儲槽中；及(iv)以超音波激發清潔流體。在某些實施例中，所提供的方法係針對於清潔實質上平面之物件，此實質上平面之物件包含電漿處理腔室窗。
所提供的清潔設備包含用於接收待清潔物件的中間支撐物。所提供的中間支撐物包含上支撐面及與上支撐面相對的基座結構，且此中間支撐物被配置為定義出多個徑向清潔流體通路，此徑向清潔流體通路由支撐物之外周緣開始延伸穿過基座結構到支撐物之內 周緣。在某些實施例中，支撐物具有開放內部，此開放內部能使清潔流體直接接觸此物件的至少一表面，此表面被定向為面向儲槽之底部。中間支撐物被配置為當設置於儲槽中時，基座結構接觸儲槽之底部，且在多個徑向清潔流體通路內設置多個清潔流體入口。因此，待清潔物件係藉由此支撐物保持在清潔流體中並在多個清潔流體入口之上。在所提供之方法的某些實施例中，待清潔物件可在儲槽外被支撐物接收，而可接著將此支撐物及所接收的物件引入到儲槽中。在其他實施例中，支撐物可設置於儲槽內且待清潔物件可被此支撐物接收而仍在儲槽內。
所提供的清潔設備包含多個用於將清潔流體傳送到儲槽的清潔流體入口。合適的清潔流體入口包含但不限於噴嘴注射器(亦被稱為噴射注射器)、扇注射器、及其組合。在所提供的方法中，係經由多個清潔流體入口而將清潔流體引入到儲槽中。在引入待清潔物件之前，儲槽可含有或不含有清潔流體。在任一情況下，一旦此物件已被引入至儲槽中，將清潔流體經由多個清潔流體入口引入至儲槽中。可以預定流率經由入口將清潔流體引入至儲槽中，例如，可以0-1L/分、1-2L/分、2-3L/分、3-4L/分、或4-5L/分的流率經由清潔流體入口將清潔流體引入至儲槽中。吾人亦可設想到，此設備之一入口的流率可與此設備之另一入口的流率相同或不同。在某些實施例中，可以連續的流率(例如，連續在2L/分)將清潔流體引入至儲槽中。在某些實施例中，係以可變的流率(例如，最初以2L/分的流率，而後續以降低的流率)將清潔流體引入至儲槽中。在某些實施例中，可在流動中引入一或更多暫停(例如，2L/分的初始流動、10秒的暫停、2L/分的後續流動)。在此種實施例中，可使暫停的長度適合於特定應用及待清潔物件。作為非限制性範例，暫停可為0-5秒、5-10秒、10-15秒、或15-20秒。
一旦將清潔流體引入至儲槽中，此清潔流體由多個清潔流體入口開始流動、至少經過被定向為面向儲槽之底部的此物件之表面、到達(以及經過)被定向為面向儲槽之頂部的此物件之表面、及到達 (以及流出)多個接近儲槽之頂部的清潔流體出口。清潔流體流的流體力學被配置為在儲槽內以低再循環發生率將由此物件移除的微粒運離此物件且運出儲槽，藉此抑制微粒再沉積。在其中之方法包含暫停流率的那些實施例中，此種暫停可用以幫助中斷在儲槽內移除的微粒之再循環。
被引入至儲槽中的清潔流體可為適合於此應用及適合於超音波使用的任何流體。在某些實施例中，清潔流體可為水、有機溶劑、酸性溶液、或鹼性溶液。例如，清潔流體可選自於水(H2O)、甲醇(CH3OH)、乙醇(C2H5OH)、異丙醇(C3H7OH)、丙酮(C3H6O)、氫氧化銨(NH4OH)、過氧化氫(H2O2)、鹽酸(HCl)、氫氟酸(HF)、硝酸(HNO3)、醋酸(C2H4O2)、或其組合物。在所提供的方法中，可將一清潔流體(或清潔流體之組合)引入到儲槽及與其相接觸之物件，緊接著的係來自儲槽的此種清潔流體之沖洗，以及隨後將不同的清潔流體(或清潔流體之組合)引入到儲槽中。在某些實施例中，吾人可設想到，此設備可更包含加熱或冷卻元件，且依特定應用的需求可加熱或冷卻所引入的清潔流體。
一旦清潔流體已被引入至儲槽中，此清潔流體被超音波激發。至少被定向為面向儲槽底部的此物件之表面與超音波相接觸。可選地，其他表面(包含被定向為面向儲槽之頂部的表面)亦可與超音波相接觸。所使用的超音波功率密度可適合於特定應用及物件。例如，功率密度可為5-10W/in2、10-15W/in2、15-20W/in2、或20-25W/in2。在某些實施例中，可以持續的功率密度(例如，持續在15W/in2)將超音波引入。在某些實施例中，此設備的超音波來源可具有可調的待產生波之頻率或強度，且係以可變的功率密度(例如，最初以15W/in2而後續以20W/in2)將此種波引入。在某些實施例中，可在超音波的產生中引入一或更多暫停(例如，最初以15W/in2、10秒的暫停、及後續以20W/in2)。在此種實施例中，可使暫停的長度適合於特定應用及待清潔物件。作為非限制性範例，暫停可為0-5秒、5-10秒、10-15秒、或15-20秒。
在某些實施例中，所提供的方法被配置來清潔實質上平面的物件(包含但不限於電漿處理腔室窗)。在此種實施例中，此設備亦被配置來清潔此種物件。在被配置來清潔電漿處理腔室窗的方法中，此窗被中間支撐物所接收，以使此窗的面向電漿表面被定向為朝向儲槽之底部，且相反之此窗的面向外部表面被定向為朝向儲槽之頂部。然而，此窗可替代地被中間支撐物以相反方向接收。當將清潔流體引入至儲槽中時，此清潔流體由多個清潔流體入口開始流動、經過此窗的面向電漿表面(當被定向為面向儲槽之底部時)、穿過此窗之開孔、經過此窗的面向外部表面(當被定向為面向儲槽之頂部時)、及到達(以及流出)多個接近儲槽之頂部的流體出口。在此種實施例中，至少此窗的面向電漿表面與超音波相接觸。可選地，面向外部表面亦可與超音波相接觸。在任一情況下，此設備被配置為以低再循環(停滯)發生率將微粒由此窗表面移除並將其運出儲槽外，藉此抑制微粒再沉積。因此，此方法適合提供極潔淨窗。
範例
所描述的實施例將可藉由參照下列以圖說方式提供的範例而更加瞭解，且在本技術領域中具通常知識者可理解此範例並非意為限制性。
範例1
如在圖1中所說明，所提供之設備100可被配置為清潔實質上平面物件，此實質上平面物件包含但不限於電漿處理腔室的石英窗105。此種設備100包含實質上圓形的儲槽110，儲槽110包括頂部115、底部120、及設置於其間的側壁125。側壁125具有多個接近底部120的開孔130、及多個接近頂部115的流體出口135。設備100更包含用於將清潔流體傳送至儲槽110的多個清潔流體入口(未顯示)，每一入口至少部分設置於接近儲槽110之底部120的開孔130其中一者內。
設備100額外包含中間支撐物140，此中間支撐物140被配置為使窗105保持懸置於儲槽110及清潔流體中、並在多個清潔流體入口之上且在多個接近儲槽110之頂部115的流體出口135之下。中間支 撐物140包含上支撐面145及基座結構150。此基座結構150包括多個徑向清潔流體通路155，此徑向清潔流體通路155由支撐物140之外周緣(未標示)開始延伸穿過基座結構150到支撐物140之內周緣(未標示)。
設備100被配置為接收來自清潔流體入口的清潔流體、將微粒由石英窗105移除、及導引清潔流體之流動至少向上穿過石英窗105的開孔165，以將移除的微粒運離石英窗105且運出儲槽外。如圖2中所繪，中間支撐物215可被配置為以將窗200之面向電漿表面205定向為面向儲槽之底部(未標示)的方式接收窗200。在此種實施例中，清潔流體可額外流過窗200的面向電漿表面205並(i)向上穿過窗200中的開孔(未顯示)；(ii)向上穿過實質上不連續的內周圍流體間隙210，其介於窗200與支撐物215之中間周緣(未標示)之間；(iii)向上穿過實質上連續的外周圍流體間隙220，其介於支撐物215之外周緣(未標示)與儲槽之側壁225的內周緣之間；或(iv)其組合。在離開儲槽之前，清潔流體流過至少一部份的石英窗200之其他表面230。
範例2
如圖3中所繪，所提供之設備300包含中間支撐物305。顯示了支撐物305的底部。支撐物305的基座結構310包含多個徑向清潔流體通路315，徑向清潔流體通路315由外周緣開始延伸穿過基座結構310到內周緣。設備300更包含用於將清潔流體傳送至儲槽320的多個注射器325。在可選擇之注射器325的種類中，係有角度噴嘴注射器。如所示，設備300具有四個等距間隔開的注射器325，每一注射器325具有大約20°的偏移角。然而，其他的偏移角亦落入本揭露內容的範圍內。在所示之構造中，可導引清潔流體流流過面向底部窗表面330(例如，此窗的面向電漿表面)。圖4描繪當每一注射器400的偏移角被定向在相同的大方向上時，清潔流體的漩渦流被引入儲槽405中，且流過石英窗415的面向底部(面向電漿)表面410。
範例3
如圖5中所繪，所提供的設備500包含用以將清潔流體傳送至儲槽505中的多個注射器510。在可選擇之注射器510的種類中，係 扇注射器。如圖所示，設備500具有二個七開槽扇注射器510，每一開槽515配置為在大約180°覆蓋範圍的扇形區中引入流體。然而，亦可考慮其他的扇形區覆蓋角度。如圖6中所示，藉著此構造中之注射器600，清潔流體之漩渦流被引入儲槽605中，並以低再循環發生率流過石英窗615的面向底部(面向電漿)表面610。
本揭露內容不應被視為受限於本文中所述的具體範例，本揭露內容可適用之各種修改、相等程序、以及眾多結構與元件對於那些在本技術領域中具知識者將是顯而易見的。那些熟習本技術者應瞭解到，在不脫離本揭露內容的範圍內可進行各種變化，而本揭露內容不應被視為受限於本說明書中所述事物。

Claims (19)

  1. 一種超音波清潔設備，包含：一實質上圓形的儲槽，該儲槽包括一頂部、一底部、及一設置於其間的側壁，該儲槽被配置為容納一清潔流體並接收一浸沒於該清潔流體中的實質上平面物件；多個清潔流體入口，用於將清潔流體傳送至該儲槽，每一清潔流體入口至少部分設置於接近該儲槽之底部的側壁中；一中間支撐物，用於接收該實質上平面物件，該中間支撐物配置為將該實質上平面物件保持於該儲槽中且在該多個清潔流體入口之上及在多個流體出口之下，該等流體出口設置於接近該儲槽之頂部的側壁中；一超音波產生器，耦合到該儲槽以在該儲槽及容納於其中的清潔流體中產生超音波；其中，該中間支撐物包括一上支撐面及一與該上支撐面相對的基座結構，該中間支撐物被配置為定義出(i)一實質上連續的外周圍流體間隙，其介於該中間支撐物的實質上全部之外周緣與該儲槽之內周緣之間；(ii)一實質上不連續的內周圍流體間隙，其介於該中間支撐物的中間周緣與由該中間支撐物之上支撐面所支撐的實質上平面物件之間；及(iii)多個徑向清潔流體通路，其由該中間支撐物之外周緣開始，延伸穿過該中間支撐物之基座結構到該中間支撐物之內周緣；及其中，該設備被配置為接收來自該等清潔流體入口的清潔流體、將微粒由該實質上平面物件移除、及導引清潔流體的流動以將移除的微粒運離該實質上平面物件並經由該等流體出口運出該儲槽。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的超音波清潔設備，其中，該中間支撐物被配置為當設置在該儲槽中時，該中間支撐物之基座結構接觸該儲槽之底部，俾使該多個清潔流體入口設置於該多個徑向清潔流體通路內。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的超音波清潔設備，其中，該等清潔流 體入口係選自於噴嘴注射器、扇注射器、及其組合。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的超音波清潔設備，其中，該等清潔流體入口為有角度噴嘴注射器。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的超音波清潔設備，包含四個有角度噴嘴注射器，每一有角度噴嘴注射器具有一20°的偏移角。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的超音波清潔設備，其中，該四個有角度噴嘴注射器係等距間隔開而環繞於該儲槽之側壁的周緣。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的超音波清潔設備，其中，該等清潔流體入口為多開槽扇注射器。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的超音波清潔設備，包含二個七開槽扇注射器，每一開槽配置為在一180°的扇形區中引入清潔流體。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的超音波清潔設備，其中，該二個七開槽扇注射器係等距間隔開而環繞於該儲槽之側壁的周緣。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的超音波清潔設備，其中，該設備被配置為接收及清潔一電漿處理腔室的窗。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的超音波清潔設備，其中，該設備被配置為接收該窗，以使該窗的面向電漿表面被定向為面向該儲槽之底部。
  12. 一種超音波清潔設備，包含：一實質上圓形的儲槽，該儲槽包括一頂部、一底部、及一設置於其間的側壁，該儲槽被配置為容納一清潔流體並接收浸沒於該清潔流體中的一電漿處理腔室的窗；多個清潔流體入口，其係選自於噴嘴注射器、扇注射器、及其組合，每一清潔流體入口至少部分設置於接近該儲槽之底部的側壁中，並配置為將清潔流體傳送至該儲槽；一中間支撐物，用於接收該電漿處理腔室的窗，該中間支撐物配置為將該窗保持於該儲槽中且在該多個清潔流體入口之上及在多個流體出口之下，該等流體出口設置於接近該儲槽之頂部的側壁中；一超音波產生器，耦合到該儲槽以在該儲槽及容納於其中的清 潔流體中產生超音波；其中，該中間支撐物包括一上支撐面及一與該上支撐面相對的基座結構，該中間支撐物被配置為定義出(i)一實質上連續的外周圍流體間隙，其介於該中間支撐物的實質上全部之外周緣與該儲槽之內周緣之間；(ii)一實質上不連續的內周圍流體間隙，其介於該中間支撐物的中間周緣與由該中間支撐物之上支撐面所支撐的該窗之間；及(iii)多個徑向清潔流體通路，其由該中間支撐物之外周緣開始，延伸穿過該中間支撐物之基座結構到該中間支撐物之內周緣；及其中，該設備被配置為接收該窗，以使該窗之面向電漿表面被定向為面向該儲槽之底部、接收來自該等清潔流體入口的清潔流體、將微粒由該窗移除、及導引清潔流體的流動以將移除的微粒運離該窗並經由該等流體出口運出該儲槽。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的超音波清潔設備，其中，該中間支撐物被配置為當設置在該儲槽中時，該中間支撐物之基座結構接觸該儲槽之底部，俾使該多個清潔流體入口設置於該多個徑向清潔流體通路內。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的超音波清潔設備，其中，該等清潔流體入口為四個有角度噴嘴注射器，每一有角度噴嘴注射器具有一20°的偏移角。
  15. 如申請專利範圍第12項所述的超音波清潔設備，其中，該等清潔流體入口為二個七開槽扇注射器，每一開槽配置為在一180°的扇形區中引入清潔流體。
  16. 一種超音波清潔方法，包含：提供一實質上圓形的儲槽，該儲槽包括(i)一頂部、(ii)一底部、及(iii)一設置於其間的側壁，該儲槽被配置為容納一清潔流體並接收一浸沒於該清潔流體中的實質上平面之物件；(iv)多個清潔流體入口，其至少部分設置於接近該儲槽之底部的側壁中；(v)多個流體出口，其設置於接近該儲槽之頂部的側壁中；(vi)一中間支撐物，用於接收該實質上平面之物件，該中間支撐物包括一上支撐面、一 與該上支撐面相對的基座結構、及多個徑向清潔流體通路，該等徑向清潔流體通路由該中間支撐物之外周緣開始，延伸穿過該基座結構到該中間支撐物之內周緣；及(vii)一超音波產生器，耦合到該儲槽以在該儲槽及容納於其中的清潔流體中產生超音波；將待清潔的該實質上平面之物件引入到該儲槽中，俾使該物件被該中間支撐物所接收及保持在該多個清潔流體入口之上及在該多個流體出口之下；經由該多個清潔流體入口將清潔流體引入至該儲槽中；以超音波激發該清潔流體；及允許該清潔流體經由該多個流體出口流出該儲槽；其中，將微粒由該實質上平面之物件移除，並藉由該清潔流體之流動將微粒運離該物件且運出該儲槽。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的超音波清潔方法，其中，該實質上平面之物件係一電漿處理腔室的窗，其具有一面向電漿表面及一相反的面向外部表面，且其中將該窗引入至該儲槽中，以使該面向電漿表面被定向為朝向該儲槽之底部。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的超音波清潔方法，其中，該儲槽之清潔流體入口係選自於噴嘴注射器、扇注射器、及其組合。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的超音波清潔方法，其中，使清潔流體經由下列任一者引入至該儲槽中：(i)四個有角度噴嘴注射器，每一有角度噴嘴注射器具有一20°的偏移角；或(ii)二個七開槽扇注射器，每一開槽配置為在一180°的扇形區中引入清潔流體。
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