CN1099325C

CN1099325C - 超声波清洗设备

Info

Publication number: CN1099325C
Application number: CN98108994A
Authority: CN
Inventors: 佐藤信昭; 西崎光広
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 2003-01-22
Anticipated expiration: 2018-05-26
Also published as: US6026832A; CN1205252A; JPH10323635A

Abstract

本发明提供了一种超声波清洗设备，能够把超声波有效地发射到一个晶片的整个清洗表面上，并因而具有改进的清洗效果。该设备具有支撑件(28a、28b)，超声波防护板(24a、24b)，超声波发生器(23a、23b)。交替地操作超声波发生器(23a、23b)，并且当从一侧发射超声波时而在支撑件28a(28b)的阴影中的一个超声波阴影区(29a、29b)，后来由从另一侧来的超声波辐射，从而把超声波发射在每个晶片7的清洗表面7a的整个区域上。

Description

超声波清洗设备

技术领域

本发明涉及一种超声波清洗设备，更准确地说，涉及一种适合用于半导体晶片清洗过程的超声波清洗设备。

背景技术

在各种零件和元件的表面清洗方面，把超声波清洗用作最强有力的物理清洗方法。特别是，当把超声波清洗用于半导体制造过程中的晶片清洗步骤时，尽管在过去使用20kHz至50kHz的频率容易形成空化，同时作为一个问题看到，强烈的空化使互连图案(pattern)的微型化破坏图案，但是现在正在广泛使用800kHz至1000kHz的超高频率，用该频率能够借助于振动加速除去微小颗粒，而不破坏图案。当与使用例如酸或碱的化学清洗一起使用时，会增强超声波清洗的清洗效果。

图1表示有关技术的一种超声波清洗设备。在这种超声波清洗设备1中，把一个包括要清洗的薄板件的半导体晶片(下文简称为晶片)浸入在装有清洗液6的一个清洗槽5中，并且由安装在超声波槽2一个侧壁上的一个超声波发生器3把超声波发射到整个晶片7上，超声波槽2在清洗槽5外面。冷却水4经过超声波槽2以防止超声波发生器3受热。晶片7由支撑件8a、8b支撑，保持在清洗液6中的一个固定高度，在支撑件8a、8b中形成装入晶片7的边缘的凹槽。多个这样的晶片7由支撑件8a、8b保持为在垂直于图1纸平面的方向上叠置，并且平行于晶片7的表面(清洗表面)7a水平地发射超声波。超声波槽2和清洗槽5都用树脂制成，特别是清洗槽5使用一种具有良好耐化学制品性的氟树脂。

图2和图3表示有关技术的其他超声波清洗设备。在这些图中等效于图1中零件的零件已经给出相同的标号，并且这里将不作详细描述。在图2所示的超声波清洗设备11中，超声波发生器3安装在超声波槽2的底壁上，并且从此处向上对晶片7发射超声波。在图3所示的超声波清洗设备12中，具有不同辐射区域的多个超声波清洗设备3a、3b、3c、3d、3e安装在超声波槽2的两个相对侧壁上，并且从两侧把超声波发射到整个晶片7上。

在这些超声波清洗设备1、11、和12中，由于把晶片7保持在清洗液6中的支撑件8a、8b的存在，有一个以高度线性传播的超声波不能到达的阴影部分。(在‘超声波工程’，Masanori Shimakawa，Kogyo Chousa Kai(工业调查协会)，1975，第17至18页中讨论了这种现象)就是说，在图1和图3中所示的超声波清洗设备1和12中，支撑件8b阻碍了超声波的前进，并且在晶片7的清洗表面中产生一个超声波阴影区(在图中用双影线表示，下文类似)，而在图2中所示的超声波清洗设备11中，支撑件8a和8b产生阴影区9a和9b，因而在所有这此情况下，都存在设备清洗效果在这些阴影区被降低的问题。尽管通过使支撑件8a、8b变薄和把他们尽可能靠近晶片7的下端或侧面布置，能够减小超声波阴影区9、9a和9b的大小以解决该问题，但是对以这种方法能达到的改进存在明显的限制。

发明内容

因此本发明的一个目的在于，提供一种超声波清洗设备，能够有效地把超声波发射到晶片的整个清洗表面上，并因而具有改进的清洗效果。

本发明提供了一种超声波清洗设备，包括：一个装有清洗液的清洗槽；一个薄板件保持架，带有开凹槽的支撑件，诸支撑件用于在所述清洗液中在至少两个地方支撑一个薄板件下边缘；及超声波发生装置，用来平行于所述薄板件的一个清洗表面从所述清洗液中所述薄板件的两侧以水平方向发射超声波，其中诸支撑件提供在不同的高度位置，其中所述超声波发生装置包括两个用来向所述清洗表面的相同区域上发射超声波的超声波发生器，所述两个超声波发生器各自装有一块超声波防护板，并且在每个超声波发生器和超声波防护板的组合中，当所述超声波发生器不正在工作时，把所述超声波防护板定位在所述超声波发生器的前面，而当所述超声波发生器正在工作时，把所述超声波防护板定位在从所述超声波发生器的前面缩回的位置。

根据本发明，用来支撑一个薄板件下边缘的支撑件提供在不同的高度位置，由一侧支撑件产生的、从该侧发射的超声波不能到达的阴影区由从其他侧发射的超声波清洗。通过这种方法能够有效地清洗薄板件的整个清洗表面。

根据本发明，由超声波发生器侧的一个支撑件产生的超声波阴影区，通过提供在薄板件与超声波发生器相反侧的超声波反射板以预定反射角反射的超声波辐射来清洗。通过这种方法能够有效地清洗薄板件的整个清洗表面。

根据本发明，在支撑一个薄板件下边缘的诸支撑件中，使一个定位在薄板件超声波发生器侧的支撑件可绕所述薄板件的边缘运动，并且超声波从一侧不能达到的阴影区通过运动该支撑件能用超声波辐射。通过这种方法能够有效地清洗薄板件的整个清洗表面。

根据本发明，用来在至少两处支撑一个薄板件下边缘的诸支撑件提供在同一水平线上，并且由一个第一超声波发生器水平发射的超声波不能达到的、诸支撑件之间的阴影区，通过从一个第二超声波发生器竖直发射的超声波清洗。通过这种方法能够有效地清洗薄板件的整个清洗表面。

附图说明

图1是有关技术的一种超声波清洗设备的示意剖视图；

图2是有关技术的另一种超声波清洗设备的示意剖视图；

图3是有关技术的又一种超声波清洗设备的示意剖视图；

图4是根据本发明第一优选实施例的一种超声波清洗设备的示意剖视图；

图5是根据本发明的一个薄板件保持架的透视图；

图6是用来抓牢该薄板件保持架的手柄的透视图；

图7是图5中线[4]-[4]上的放大剖面图；

图8是根据本发明第二最佳实施例的一种超声波清洗设备的示意剖视图；

图9是根据本发明第三最佳实施例的一种超声波清洗设备的示意剖视图；

图10是根据本发明第四最佳实施例的一种超声波清洗设备的示意剖视图；

图11是根据本发明第五最佳实施例的一种超声波清洗设备的示意剖视图；

图12是第一最佳实施例的另一种形式的示意剖视图；及

图13是与图7相对应的薄板件保持架的另一种形式的剖面图。

具体实施方式

现在参照附图将描述根据本发明最佳实施例的超声波清洗设备。

图4表示根据本发明第一最佳实施例的一种超声波清洗设备21。等效于图1所示有关技术实例中零件的零件已经给出与图1相同的标号，并且在这里不作详细描述。

在该最佳实施例的超声波清洗设备21中，两个把包括一个要清洗的薄板件的一个晶片7支撑在清洗液6中的支撑件28a、28b各自安装在不同的高度位置处。把这些支撑件28a、28b之间的高度差设置为至少是每个支撑件28a、28b的竖直方向长度。用来平行于清洗表面7a发射超声波的超声波发生器23a、23b安装在超声波槽2的相对侧壁上，并且把超声波发射到清洗表面7a的整个相同区域上。而且，由例如氯乙烯之类的树脂制成的超声波防护板24a、24b分别提供在超声波发生器23a、23b的前面。

超声波防护板24a、24b可在垂直于图4纸面的方向上前后运动，并且以超声波防护板24a作为实例来解释这些超声波防护板24a、24b的操作，当超声波发生器23a正在工作时，把超声波防护板24a定位在备用位置，把超声波防护板24a从超声波发生器23a前面缩回到该位置，以便不堵塞超声波从超声波发生器的传播，而当超声波发生器23a不是正在工作时，把超声波防护板24a定位在超声波发生器23a的前面，以便保护它免受从其他超声波发生器23b发出的超声波。这两个超声波发生器23a、23b永远不会同时工作。

支撑件28a、28b作为一个晶片保持架30的组成件而形成，如图5中所示，用作本发明的一个薄板件保持架，并且带有形成在其中的凹槽G，此处凹槽G与晶片7的边缘相接触。就是说，晶片7(在图中其一个用单点划线表示)通过使其边缘装入支撑件28a、28b的凹槽中而被支撑。在图5中用双点划线表示的件32是一个辅助件，用来防止晶片7倾翻、和防止相邻晶片7的上端由于支撑件28a、28b的凹槽G的支撑作用不足而彼此相接触，并且凹槽G也形成在辅助件32中。根据是否需要而提供或不提供该辅助件32，并且当提供时，安装在离开支撑件28a、28b的不同高度处。

支撑件28a、28b和辅助件32的每一个截面形状的上部是半圆形，并且组成晶片保持架30的其他件的每个的截面形状的上部是锥形的。通过这种方法，当从清洗槽5中提起晶片保持架30时，防止清洗液6保留在其上。而且，建造晶片保持架30的一个上支架33，以由一个工业用手柄35的咬合件35a、35b抓牢，如图6中所示，并且因而使保持架30在清洗槽5中的设置变得容易。

现在将描述该最佳实施例的超声波清洗设备21的工作。

在把晶片7安置在清洗槽5内部之后，首先，驱动超声波发生器之一，例如超声波发生器23a，并因而把超声波从图中的左侧发射到晶片7的整个清洗表面7a上。这时，把超声波防护板24a定位在其备用位置，而把另一块超声波防护板24b定位在超声波发生器23b的前面。晶片7的清洗表面7a接收从超声波发生器23a发射的超声波并被清洗，但在支撑件28a阴影下的超声波阴影区29a中，清洗作用不足。

在预定的时间过去之后，停止超声波发生器23a的工作，并操作另一个超声波发生器23b，因而从图右侧对晶片7的清洗表面7a发射超声波。这时，把超声波防护板24a定位在超声波发生器23a的前面，而另一块超声波防护板24b已经缩回到其备用位置。清洗表面7a接收从超声波发生器23b发射的超声波并被清洗，包括以前从左侧发射的超声波不能到达的超声波阴影区29a。这时还存一个在支撑件28b阴影下的超声波阴影区29b，但是，因为该区域已经由从左侧发射的超声波清洗，所以不会构成任何问题。

这样，就该最佳实施例的超声波清洗设备21而论，因为超声波能有效地发射到晶片7的清洗表面7a的整个区域上，所以能有效地进行晶片7的清洗。

图8表示一个第二最佳实施例的一种超声波清洗设备41。等效于图4中零件的零件已经给出与图4相同的标号，并且在这里不作详细描述。

在该最佳实施例的超声波清洗设备41中，布置在相对壁上的超声波发生器43a、43b各自提供在不同的高度处，并且同时把超声波发射在清洗表面7a的不同区域。就是说，在该最佳实施例中，能够使两个超声波发生器43a、43b同时工作，从而能缩短清洗晶片7所需的时间。在这种情况下，依据超声波发生器43a和43b是如何布置的，在清洗表面7a中可能有一个从左右超声波发生器43a和43b发射的超声波不能到达的阴影区45。为了克服该缺点，在该最佳实施例中，这次提供了一个用来升高和降低晶片保持架30(图5)的机构，并且在上下运动晶片7的同时，由从超声波发生器43a和43b中的一个或另一个发射的超声波清洗阴影区45。

利用该最佳实施例，能够得到与上述第一最佳实施例相同的效果，并且还能使清洗晶片7所用的时间比第一最佳实施例的情形短。

图9表示根据本发明第三最佳实施例的一种超声波清洗设备51。等效于图4中零件的零件已经给出与图4相同的标号，并且在这里不作详细描述。

在该最佳实施例中，只有一个超声波发生器53布置在超声波槽2的一个侧壁中，并且在用来支撑清洗液6中晶片7的下边缘的支撑件58a、58b中，支撑件58b可绕晶片7的边缘运动到图中箭头所指用单点划线表示在图9中的位置。作为运动机构，例如能够引导支撑件58b端部的轨道形成在晶片保持架(图5)中，这些端部从清洗槽5机械地向上升起。支撑件58b运动过的距离是能上下运动至少经过其竖直长度的距离。

当进行清洗时，首先，支撑件58b把晶片7支撑在与另一个支撑件58a相同的高度处。这时，在晶片7的清洗表面7a中有一个超声波阴影区59。然而，通过把支撑件58b运动到用双点划线表示的位置，超声波能发射到该整个超声波阴影区59上。

图10表示根据本发明第四最佳实施例的一种超声波清洗设备61。等效于图4中零件的零件已经给出与图4相同的标号，并且在这里不作详细描述。

在该最佳实施例中，一个超声波发生器63提供在超声波槽2的一个侧壁中，并且在清洗槽5中把一块超声波反射板64布置在晶片7与超声波发生器63相反侧上。这块超声波反射板64安装在固定位置，以便以预定的反射角度反射从超声波发生器63发射的超声波，并且经这块超声波反射板64对超声波阴影区29b发射超声波。利用该最佳实施例，也能有效地清洗晶片7的清洗表面7a的整个区域。

最好，超声波反射板具有较大的板厚度，并且由与清洗液6的声阻抗具有较大差别的材料制成。而且，即使支撑件28a、28b安装在相同的高度位置，也能得到相同的效果。

图11表示根据本发明第五最佳实施例的一种超声波清洗设备。与图4中零件相同的零件已经给出与图4相同的标号，并且在这里不作详细描述。

在该最佳实施例中，一个第一超声波发生器73a布置在超声波槽2的一个侧壁中，而一个第二超声波发生器73b布置在超声波槽2的底壁中，并且用来支撑晶片7的边缘的支撑件78a、78b提供在同一水平线上，即在相同的高度位置。就是说，当从第一超声波发生器73a发射超声波时的一个超声波阴影区75，通过从第二超声波发生器73b发射的超声波清洗，而当从第二超声波发生器73b发射超声波时的超声波阴影区79a、79b，通过从第一超声波发生器73a发射的超声波清洗。借助于这种方法，能够得到与上述最佳实施例相同的效果。

尽管以上已经描述了本发明的几个具体的最佳实施例，但本发明当然不限于这些，并且基于本发明的技术范围各种变更和改进都是可能的。

例如，在第一实施例中，超声波防护板24a、24b分别提供在超声波发生器23a、23b的前面，并且根据各个超声波发生器是否正在工作，运动超声波防护板24a、24b，但是可代替的是，省去超声波防护板24a、24b，而运动超声波发生器23a、23b本身。

并且尽管在第四最佳实施例中，以预定的倾斜角度固定超声波反射板64，但当超声波阴影区29b面积较大时，可以使超声波反射板64摇摆，并因而在清洗期间改变经其反射超声波的角度。而且，可选择的把超声波反射板64布置在清洗槽5外部的超声波槽2中(在冷却水4中)。

并且尽管在上述所有的最佳实施例中，把一个半导体晶片7用作薄板件的一个例子，但本发明不限于此，并且也能用于需要清洗的其他薄板形状的零件，例如象电路板之类的零件。在这种情况下，与晶片不同，板的表面形状一般是矩形的，但是例如，如图12中所示，也能把薄板件15保持在清洗液6中。图12表示根据上述第一最佳实施例的一种设备，并且等效于图4中零件的零件已经给出了与图4所用的相同的标号。

而且，可以这样制成支撑件28a、28b、…，支撑件38a、38b具有如图13中所示种类的锥形截面上部。通过这种方法，当从清洗槽5中提起晶片保持架30时，能够防止清洗液保留在其上。

而且，尽管在上述所有的最佳实施例中，超声波发生器23a、23b…提供在超声波槽2上，并因而免遭清洗液损害，但依据清洗液类型(例如如果是水的话)，另外也可以把超声波发生器安装在清洗槽上。

Claims

1.一种超声波清洗设备，包括：

一个装有清洗液的清洗槽；

一个薄板件保持架，带有开凹槽的支撑件，诸支撑件用于在所述清洗液中在至少两个地方支撑一个薄板件下边缘；及

超声波发生装置，用来平行于所述薄板件的一个清洗表面从所述清洗液中所述薄板件的两侧以水平方向发射超声波，

其中诸支撑件提供在不同的高度位置，

其中所述超声波发生装置包括两个用来向所述清洗表面的相同区域上发射超声波的超声波发生器，所述两个超声波发生器各自装有一块超声波防护板，并且在每个超声波发生器和超声波防护板的组合中，当所述超声波发生器不正在工作时，把所述超声波防护板定位在所述超声波发生器的前面，而当所述超声波发生器正在工作时，把所述超声波防护板定位在从所述超声波发生器的前面缩回的位置。

2.根据权利要求1所述的超声波清洗设备，其中所述薄板件保持架可在所述清洗液中竖直地运动。

3.根据权利要求1至2任一项所述的超声波清洗设备，其中一个用来支撑所述薄板件的开凹槽的辅助件，提供在比用来在两个地方支撑所述薄板件的下边缘的所述支撑件低的位置处。

4.根据权利要求1至2任一项所述的超声波清洗设备，其中形成所述薄板件保持架的每个件的上部的横截面是半圆形的或锥形。