[发明专利]超声波清洁法

说明书

技术领域

本发明涉及超声波清洁法，尤其是用超声波照射具有溶解在其中的气体的溶液以对有待在该溶液中清洁的物品进行清洁的超声波清洁法。

背景技术

在制造诸如硅晶片的基材的方法中，通常实施以浸渍加工、单晶片加工等方式清洁基材的方法，以从该基材去除导致半导体器件中的缺陷的有机物质、金属杂质、颗粒、本征氧化物膜等。

在清洁基材的方法中，取决于目的采用各种不同的清洁法。尤其是在通过浸渍式清洁法去除诸如颗粒的外来物质的情况下，采用该方法将基材渍入包含在清洁浴池中的清洁溶液中，然后用称作兆声的约为1MHz的频率的超声波进行照射。通常认为频率约为1MHz的超声波能够改善针对基材表面上的亚微米尺寸的微粒的清洁效果，同时能够减少对基材的损害。

在此情况下，已知在清洁溶液中的溶解的气体的浓度对于诸如颗粒的外来物质的去除效率产生影响。例如已知，在用兆声照射用作清洁溶液的超纯水从而从基材去除颗粒，通过在清洁溶液中的溶解的氮气的浓度影响从基材去除颗粒的效率。更具体而言，若在清洁溶液中的溶解的气体的浓度落入规定的范围，则从基材去除颗粒的效率比较高（第JP 10-109072号和第JP 2007-250726号日本专利公开）。因此，在清洁过程中监测在清洁溶液中的溶解的气体的浓度例如溶解的氮气的浓度，从而将在清洁溶液中的溶解的气体的浓度控制在固定的范围内，这在理论上可以有效地去除颗粒。

另一方面，有人报告，在用超声波照射清洁溶液时产生的弱的发光特性（声致发光）与从基材去除颗粒的特性之间存在特定的关系（“Behaviour of a Well Designed Megasonic Cleaning System”,Solid StatePhenomena,Vols.103~104,(2005)pp.155to158;“Megasonics:acavitation driven process”,Solid State Phenomena,Vols.103to104,(2005),pp.159~162.）。

本发明要解决的问题

本发明的发明人在对基材的传统超声波清洁的研究中，存在即使以相同的溶解的气体的浓度在相同的用超声波照射的条件下，仍然产生高的和低的颗粒去除效率的情况。此外，即使能够产生高的颗粒去除效率，仍然难以连续地保持该状态。

根据上述问题提出本发明，本发明的目的是提供超声波清洁法，其能够在稳定的情况下实现高的颗粒去除效率。

发明内容

解决这些问题的手段

通过对于溶解的气体的浓度与声致发光之间关系的仔细研究，本发明的发明人发现，存在存在即使以相同的溶解的气体的浓度在相同的用超声波照射的条件下发生声致发光和不发生声致发光的情况。本发明的发明人还发现，在颗粒去除效率与发生声致发光之间存在关系，在发生声致发光时颗粒去除效率高，而在不发生声致发光时颗粒去除效率低。此外，本发明的发明人还发现，首先以高的溶解的气体的浓度开始用超声波照射，然后在继续用超声波照射的状态下降低溶解的气体的浓度，这使得颗粒去除效率高于从开始时就以固定的溶解的气体的浓度实施超声波清洁的情况，即使最终的溶解的气体的浓度相等。

下面解释其中首先以高的溶解的气体的浓度开始用超声波照射然后在继续用超声波照射的状态下降低溶解的气体的浓度的情况下提高颗粒去除效率的机理。

首先，在用超声波照射超纯水时，通过空穴使溶解的气体析出，产生细小的气泡，这导致超声振动，发生爆炸等，从而去除水面上的颗粒。在溶解的气体的浓度极低的状态（接近脱气的水的状态）下，由于溶解的气体减少，产生的细小的气泡少，因此颗粒去除能力降低。若溶解的气体的浓度过高，则容易产生气泡，这导致不仅产生细小的气泡，而且还产生大量大的气泡。大的气泡难以产生在清洁中有效的振动和爆炸。此外，大的气泡本身阻止超声波的传播。因此，损害颗粒去除能力。出于上述原因，认为在产生在清洁中有效的大量细小的气泡的条件下提高颗粒去除能力，其最优的溶解的浓度在中等浓度范围内。

然而，发现在目前的研究中，即使以在中等浓度范围内的相同的溶解的气体的浓度，存在发生声致发光和不发生声致发光的两种状态。在特别观察时，发现在不发生声致发光的状态下不产生细小的气泡。还发现，需要用于产生这些细小的气泡的引发装置，从而导致发生声致发光。