專利名稱：超聲波清洗設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種超聲波清洗設備，更準確地說，涉及一種適合用于半導體晶片清洗過程的超聲波清洗設備。
背景技術：
在各種零件和元件的表面清洗方面，把超聲波清洗用作最強有力的物理清洗方法。特別是，當把超聲波清洗用于半導體制造過程中的晶片清洗步驟時，盡管在過去使用20kHz至50kHz的頻率容易形成空化，同時作為一個問題看到，強烈的空化使互連圖案(pattern)的微型化破壞圖案，但是現(xiàn)在正在廣泛使用800kHz至1000kHz的超高頻率，用該頻率能夠借助于振動加速除去微小顆粒，而不破壞圖案。當與使用例如酸或堿的化學清洗一起使用時，會增強超聲波清洗的清洗效果。
圖1表示有關技術的一種超聲波清洗設備。在這種超聲波清洗設備1中，把一個包括要清洗的薄板件的半導體晶片(下文簡稱為晶片)浸入在裝有清洗液6的一個清洗槽5中，并且由安裝在超聲波槽2一個側壁上的一個超聲波發(fā)生器3把超聲波發(fā)射到整個晶片7上，超聲波槽2在清洗槽5外面。冷卻水4經過超聲波槽2以防止超聲波發(fā)生器3受熱。晶片7由支撐件8a、8b支撐，保持在清洗液6中的一個固定高度，在支撐件8a、8b中形成裝入晶片7的邊緣的凹槽。多個這樣的晶片7由支撐件8a、8b保持為在垂直于圖1紙平面的方向上疊置，并且平行于晶片7的表面(清洗表面)7a水平地發(fā)射超聲波。超聲波槽2和清洗槽5都用樹脂制成，特別是清洗槽5使用一種具有良好耐化學制品性的氟樹脂。
圖2和圖3表示有關技術的其他超聲波清洗設備。在這些圖中等效于圖1中零件的零件已經給出相同的標號，并且這里將不作詳細描述。在圖2所示的超聲波清洗設備11中，超聲波發(fā)生器3安裝在超聲波槽2的底壁上，并且從此處向上對晶片7發(fā)射超聲波。在圖3所示的超聲波清洗設備12中，具有不同輻射區(qū)域的多個超聲波清洗設備3a、3b、3c、3d、3e安裝在超聲波槽2的兩個相對側壁上，并且從兩側把超聲波發(fā)射到整個晶片7上。
在這些超聲波清洗設備1、11、和12中，由于把晶片7保持在清洗液6中的支撐件8a、8b的存在，有一個以高度線性傳播的超聲波不能到達的陰影部分。(在‘超聲波工程’，Masanori Shimakawa，Kogyo Chousa Kai(工業(yè)調查協(xié)會)，1975，第17至18頁中討論了這種現(xiàn)象)就是說，在圖1和圖3中所示的超聲波清洗設備1和12中，支撐件8b阻礙了超聲波的前進，并且在晶片7的清洗表面中產生一個超聲波陰影區(qū)(在圖中用雙影線表示，下文類似)，而在圖2中所示的超聲波清洗設備11中，支撐件8a和8b產生陰影區(qū)9a和9b，因而在所有這此情況下，都存在設備清洗效果在這些陰影區(qū)被降低的問題。盡管通過使支撐件8a、8b變薄和把他們盡可能靠近晶片7的下端或側面布置，能夠減小超聲波陰影區(qū)9、9a和9b的大小以解決該問題，但是對以這種方法能達到的改進存在明顯的限制。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明的一個目的在于，提供一種超聲波清洗設備，能夠有效地把超聲波發(fā)射到晶片的整個清洗表面上，并因而具有改進的清洗效果。
本發(fā)明提供了一種超聲波清洗設備，包括一個裝有清洗液的清洗槽；一個薄板件保持架，帶有開凹槽的支撐件，諸支撐件用于在所述清洗液中在至少兩個地方支撐一個薄板件下邊緣；及超聲波發(fā)生裝置，用來平行于所述薄板件的一個清洗表面從所述清洗液中所述薄板件的兩側以水平方向發(fā)射超聲波，其中諸支撐件提供在不同的高度位置，其中所述超聲波發(fā)生裝置包括兩個用來向所述清洗表面的相同區(qū)域上發(fā)射超聲波的超聲波發(fā)生器，所述兩個超聲波發(fā)生器各自裝有一塊超聲波防護板，并且在每個超聲波發(fā)生器和超聲波防護板的組合中，當所述超聲波發(fā)生器不正在工作時，把所述超聲波防護板定位在所述超聲波發(fā)生器的前面，而當所述超聲波發(fā)生器正在工作時，把所述超聲波防護板定位在從所述超聲波發(fā)生器的前面縮回的位置。
根據(jù)本發(fā)明，用來支撐一個薄板件下邊緣的支撐件提供在不同的高度位置，由一側支撐件產生的、從該側發(fā)射的超聲波不能到達的陰影區(qū)由從其他側發(fā)射的超聲波清洗。通過這種方法能夠有效地清洗薄板件的整個清洗表面。
根據(jù)本發(fā)明，由超聲波發(fā)生器側的一個支撐件產生的超聲波陰影區(qū)，通過提供在薄板件與超聲波發(fā)生器相反側的超聲波反射板以預定反射角反射的超聲波輻射來清洗。通過這種方法能夠有效地清洗薄板件的整個清洗表面。
根據(jù)本發(fā)明，在支撐一個薄板件下邊緣的諸支撐件中，使一個定位在薄板件超聲波發(fā)生器側的支撐件可繞所述薄板件的邊緣運動，并且超聲波從一側不能達到的陰影區(qū)通過運動該支撐件能用超聲波輻射。通過這種方法能夠有效地清洗薄板件的整個清洗表面。
根據(jù)本發(fā)明，用來在至少兩處支撐一個薄板件下邊緣的諸支撐件提供在同一水平線上，并且由一個第一超聲波發(fā)生器水平發(fā)射的超聲波不能達到的、諸支撐件之間的陰影區(qū)，通過從一個第二超聲波發(fā)生器豎直發(fā)射的超聲波清洗。通過這種方法能夠有效地清洗薄板件的整個清洗表面。


圖1是有關技術的一種超聲波清洗設備的示意剖視圖；
圖2是有關技術的另一種超聲波清洗設備的示意剖視圖；圖3是有關技術的又一種超聲波清洗設備的示意剖視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的一種超聲波清洗設備的示意剖視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個薄板件保持架的透視圖；圖6是用來抓牢該薄板件保持架的手柄的透視圖；圖7是圖5中線[4]-[4]上的放大剖面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第二最佳實施例的一種超聲波清洗設備的示意剖視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第三最佳實施例的一種超聲波清洗設備的示意剖視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第四最佳實施例的一種超聲波清洗設備的示意剖視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第五最佳實施例的一種超聲波清洗設備的示意剖視圖；圖12是第一最佳實施例的另一種形式的示意剖視圖；及圖13是與圖7相對應的薄板件保持架的另一種形式的剖面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照附圖將描述根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的超聲波清洗設備。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明第一最佳實施例的一種超聲波清洗設備21。等效于圖1所示有關技術實例中零件的零件已經給出與圖1相同的標號，并且在這里不作詳細描述。
在該最佳實施例的超聲波清洗設備21中，兩個把包括一個要清洗的薄板件的一個晶片7支撐在清洗液6中的支撐件28a、28b各自安裝在不同的高度位置處。把這些支撐件28a、28b之間的高度差設置為至少是每個支撐件28a、28b的豎直方向長度。用來平行于清洗表面7a發(fā)射超聲波的超聲波發(fā)生器23a、23b安裝在超聲波槽2的相對側壁上，并且把超聲波發(fā)射到清洗表面7a的整個相同區(qū)域上。而且，由例如氯乙烯之類的樹脂制成的超聲波防護板24a、24b分別提供在超聲波發(fā)生器23a、23b的前面。
超聲波防護板24a、24b可在垂直于圖4紙面的方向上前后運動，并且以超聲波防護板24a作為實例來解釋這些超聲波防護板24a、24b的操作，當超聲波發(fā)生器23a正在工作時，把超聲波防護板24a定位在備用位置，把超聲波防護板24a從超聲波發(fā)生器23a前面縮回到該位置，以便不堵塞超聲波從超聲波發(fā)生器的傳播，而當超聲波發(fā)生器23a不是正在工作時，把超聲波防護板24a定位在超聲波發(fā)生器23a的前面，以便保護它免受從其他超聲波發(fā)生器23b發(fā)出的超聲波。這兩個超聲波發(fā)生器23a、23b永遠不會同時工作。
支撐件28a、28b作為一個晶片保持架30的組成件而形成，如圖5中所示，用作本發(fā)明的一個薄板件保持架，并且?guī)в行纬稍谄渲械陌疾跥，此處凹槽G與晶片7的邊緣相接觸。就是說，晶片7(在圖中其一個用單點劃線表示)通過使其邊緣裝入支撐件28a、28b的凹槽中而被支撐。在圖5中用雙點劃線表示的件32是一個輔助件，用來防止晶片7傾翻、和防止相鄰晶片7的上端由于支撐件28a、28b的凹槽G的支撐作用不足而彼此相接觸，并且凹槽G也形成在輔助件32中。根據(jù)是否需要而提供或不提供該輔助件32，并且當提供時，安裝在離開支撐件28a、28b的不同高度處。
支撐件28a、28b和輔助件32的每一個截面形狀的上部是半圓形，并且組成晶片保持架30的其他件的每個的截面形狀的上部是錐形的。通過這種方法，當從清洗槽5中提起晶片保持架30時，防止清洗液6保留在其上。而且，建造晶片保持架30的一個上支架33，以由一個工業(yè)用手柄35的咬合件35a、35b抓牢，如圖6中所示，并且因而使保持架30在清洗槽5中的設置變得容易。
現(xiàn)在將描述該最佳實施例的超聲波清洗設備21的工作。
在把晶片7安置在清洗槽5內部之后，首先，驅動超聲波發(fā)生器之一，例如超聲波發(fā)生器23a，并因而把超聲波從圖中的左側發(fā)射到晶片7的整個清洗表面7a上。這時，把超聲波防護板24a定位在其備用位置，而把另一塊超聲波防護板24b定位在超聲波發(fā)生器23b的前面。晶片7的清洗表面7a接收從超聲波發(fā)生器23a發(fā)射的超聲波并被清洗，但在支撐件28a陰影下的超聲波陰影區(qū)29a中，清洗作用不足。
在預定的時間過去之后，停止超聲波發(fā)生器23a的工作，并操作另一個超聲波發(fā)生器23b，因而從圖右側對晶片7的清洗表面7a發(fā)射超聲波。這時，把超聲波防護板24a定位在超聲波發(fā)生器23a的前面，而另一塊超聲波防護板24b已經縮回到其備用位置。清洗表面7a接收從超聲波發(fā)生器23b發(fā)射的超聲波并被清洗，包括以前從左側發(fā)射的超聲波不能到達的超聲波陰影區(qū)29a。這時還存一個在支撐件28b陰影下的超聲波陰影區(qū)29b，但是，因為該區(qū)域已經由從左側發(fā)射的超聲波清洗，所以不會構成任何問題。
這樣，就該最佳實施例的超聲波清洗設備21而論，因為超聲波能有效地發(fā)射到晶片7的清洗表面7a的整個區(qū)域上，所以能有效地進行晶片7的清洗。
圖8表示一個第二最佳實施例的一種超聲波清洗設備41。等效于圖4中零件的零件已經給出與圖4相同的標號，并且在這里不作詳細描述。
在該最佳實施例的超聲波清洗設備41中，布置在相對壁上的超聲波發(fā)生器43a、43b各自提供在不同的高度處，并且同時把超聲波發(fā)射在清洗表面7a的不同區(qū)域。就是說，在該最佳實施例中，能夠使兩個超聲波發(fā)生器43a、43b同時工作，從而能縮短清洗晶片7所需的時間。在這種情況下，依據(jù)超聲波發(fā)生器43a和43b是如何布置的，在清洗表面7a中可能有一個從左右超聲波發(fā)生器43a和43b發(fā)射的超聲波不能到達的陰影區(qū)45。為了克服該缺點，在該最佳實施例中，這次提供了一個用來升高和降低晶片保持架30(圖5)的機構，并且在上下運動晶片7的同時，由從超聲波發(fā)生器43a和43b中的一個或另一個發(fā)射的超聲波清洗陰影區(qū)45。
利用該最佳實施例，能夠得到與上述第一最佳實施例相同的效果，并且還能使清洗晶片7所用的時間比第一最佳實施例的情形短。
圖9表示根據(jù)本發(fā)明第三最佳實施例的一種超聲波清洗設備51。等效于圖4中零件的零件已經給出與圖4相同的標號，并且在這里不作詳細描述。
在該最佳實施例中，只有一個超聲波發(fā)生器53布置在超聲波槽2的一個側壁中，并且在用來支撐清洗液6中晶片7的下邊緣的支撐件58a、58b中，支撐件58b可繞晶片7的邊緣運動到圖中箭頭所指用單點劃線表示在圖9中的位置。作為運動機構，例如能夠引導支撐件58b端部的軌道形成在晶片保持架(圖5)中，這些端部從清洗槽5機械地向上升起。支撐件58b運動過的距離是能上下運動至少經過其豎直長度的距離。
當進行清洗時，首先，支撐件58b把晶片7支撐在與另一個支撐件58a相同的高度處。這時，在晶片7的清洗表面7a中有一個超聲波陰影區(qū)59。然而，通過把支撐件58b運動到用雙點劃線表示的位置，超聲波能發(fā)射到該整個超聲波陰影區(qū)59上。
圖10表示根據(jù)本發(fā)明第四最佳實施例的一種超聲波清洗設備61。等效于圖4中零件的零件已經給出與圖4相同的標號，并且在這里不作詳細描述。
在該最佳實施例中，一個超聲波發(fā)生器63提供在超聲波槽2的一個側壁中，并且在清洗槽5中把一塊超聲波反射板64布置在晶片7與超聲波發(fā)生器63相反側上。這塊超聲波反射板64安裝在固定位置，以便以預定的反射角度反射從超聲波發(fā)生器63發(fā)射的超聲波，并且經這塊超聲波反射板64對超聲波陰影區(qū)29b發(fā)射超聲波。利用該最佳實施例，也能有效地清洗晶片7的清洗表面7a的整個區(qū)域。
最好，超聲波反射板具有較大的板厚度，并且由與清洗液6的聲阻抗具有較大差別的材料制成。而且，即使支撐件28a、28b安裝在相同的高度位置，也能得到相同的效果。
圖11表示根據(jù)本發(fā)明第五最佳實施例的一種超聲波清洗設備。與圖4中零件相同的零件已經給出與圖4相同的標號，并且在這里不作詳細描述。
在該最佳實施例中，一個第一超聲波發(fā)生器73a布置在超聲波槽2的一個側壁中，而一個第二超聲波發(fā)生器73b布置在超聲波槽2的底壁中，并且用來支撐晶片7的邊緣的支撐件78a、78b提供在同一水平線上，即在相同的高度位置。就是說，當從第一超聲波發(fā)生器73a發(fā)射超聲波時的一個超聲波陰影區(qū)75，通過從第二超聲波發(fā)生器73b發(fā)射的超聲波清洗，而當從第二超聲波發(fā)生器73b發(fā)射超聲波時的超聲波陰影區(qū)79a、79b，通過從第一超聲波發(fā)生器73a發(fā)射的超聲波清洗。借助于這種方法，能夠得到與上述最佳實施例相同的效果。
盡管以上已經描述了本發(fā)明的幾個具體的最佳實施例，但本發(fā)明當然不限于這些，并且基于本發(fā)明的技術范圍各種變更和改進都是可能的。
例如，在第一實施例中，超聲波防護板24a、24b分別提供在超聲波發(fā)生器23a、23b的前面，并且根據(jù)各個超聲波發(fā)生器是否正在工作，運動超聲波防護板24a、24b，但是可代替的是，省去超聲波防護板24a、24b，而運動超聲波發(fā)生器23a、23b本身。
并且盡管在第四最佳實施例中，以預定的傾斜角度固定超聲波反射板64，但當超聲波陰影區(qū)29b面積較大時，可以使超聲波反射板64搖擺，并因而在清洗期間改變經其反射超聲波的角度。而且，可選擇的把超聲波反射板64布置在清洗槽5外部的超聲波槽2中(在冷卻水4中)。
并且盡管在上述所有的最佳實施例中，把一個半導體晶片7用作薄板件的一個例子，但本發(fā)明不限于此，并且也能用于需要清洗的其他薄板形狀的零件，例如象電路板之類的零件。在這種情況下，與晶片不同，板的表面形狀一般是矩形的，但是例如，如圖12中所示，也能把薄板件15保持在清洗液6中。圖12表示根據(jù)上述第一最佳實施例的一種設備，并且等效于圖4中零件的零件已經給出了與圖4所用的相同的標號。
而且，可以這樣制成支撐件28a、28b、…，支撐件38a、38b具有如圖13中所示種類的錐形截面上部。通過這種方法，當從清洗槽5中提起晶片保持架30時，能夠防止清洗液保留在其上。
而且，盡管在上述所有的最佳實施例中，超聲波發(fā)生器23a、23b…提供在超聲波槽2上，并因而免遭清洗液損害，但依據(jù)清洗液類型(例如如果是水的話)，另外也可以把超聲波發(fā)生器安裝在清洗槽上。
權利要求
1.一種超聲波清洗設備，包括一個裝有清洗液的清洗槽；一個薄板件保持架，帶有開凹槽的支撐件，諸支撐件用于在所述清洗液中在至少兩個地方支撐一個薄板件下邊緣；及超聲波發(fā)生裝置，用來平行于所述薄板件的一個清洗表面從所述清洗液中所述薄板件的兩側以水平方向發(fā)射超聲波，其中諸支撐件提供在不同的高度位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的超聲波清洗設備，其中所述超聲波發(fā)生裝置包括兩個用來向所述清洗表面的相同區(qū)域上發(fā)射超聲波的超聲波發(fā)生器，所述兩個超聲波發(fā)生器各自裝有一塊超聲波防護板，并且在每個超聲波發(fā)生器和超聲波防護板的組合中，當所述超聲波發(fā)生器不正在工作時，把所述超聲波防護板定位在所述超聲波發(fā)生器的前面，而當所述超聲波發(fā)生器正在工作時，把所述超聲波防護板定位在從所述超聲波發(fā)生器的前面縮回的位置。
3.根據(jù)權利要求1所述的超聲波清洗設備，其中所述超聲波發(fā)生裝置包括兩個用來向所述清洗表面的不同區(qū)域發(fā)射超聲波的超聲波發(fā)生器。
4.根據(jù)權利要求3所述的超聲波清洗設備，其中所述薄板件保持架可在所述清洗液中豎直地運動。
5.一種超聲波清洗設備，包括一個裝有清洗液的清洗槽；一個薄板件保持架，帶有開凹槽的支撐件，諸支撐件用于在所述清洗液中在至少兩個地方支撐一個薄板件下邊緣；及一個超聲波發(fā)生器，用來平行于所述薄板件的一個清洗表面從所述清洗液中的所述薄板件的一側發(fā)射超聲波，其中在所述薄板件的與所述超聲波發(fā)生器相反側上提供一塊超聲波反射板，用來以一個預定角度反射從所述超聲波發(fā)生器發(fā)射的超聲波。
6.一種超聲波清洗設備，包括一個裝有清洗液的清洗槽；一個薄板件保持架，帶有開凹槽的支撐件，諸支撐件用于在所述清洗液中在至少兩個地方支撐一個薄板件下邊緣；及一個超聲波發(fā)生器，用來平行于所述薄板件的一個清洗表面從所述清洗液中的所述薄板件的一側發(fā)射超聲波，其中一個定位在所述薄板件的所述超聲波發(fā)生器一側上的支撐件可繞所述薄板件的邊緣運動。
7.一種超聲波清洗設備，包括一個裝有清洗液的清洗槽；一個薄板件保持架，帶有開凹槽的支撐件，諸支撐件用于在所述清洗液中在相同水平線上的至少兩個地方支撐一個薄板件下邊緣；一個第一超聲波發(fā)生器，用來平行于所述薄板件的一個清洗表面水平地發(fā)射超聲波；及一個第二超聲波發(fā)生器，用來平行于所述薄板件的一個清洗表面豎直地發(fā)射超聲波。
8.根據(jù)權利要求1至6任一項所述的超聲波清洗設備，其中一個用來支撐所述薄板件的開凹槽的輔助件，提供在比用來在兩個地方支撐所述薄板件的下邊緣的所述支撐件低的位置處。
9.根據(jù)權利要求1至8任一項所述的超聲波清洗設備，其中形成所述薄板件保持架的每個件的上部的橫截面是半圓形的或錐形。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超聲波清洗設備,能夠把超聲波有效地發(fā)射到一個晶片的整個清洗表面上,并因而具有改進的清洗效果。該設備具有支撐件28a、28b,超聲波防護板24a、24b,超聲波發(fā)生器23a、23b。交替地操作超聲波發(fā)生器23a、23b,并且當從一側發(fā)射超聲波時而在支撐件28a(28b)的陰影中的一個超聲波陰影區(qū)29a(29b),后來由從另一側來的超聲波輻射,從而把超聲波發(fā)射在每個晶片7的清洗表面7a的整個區(qū)域上。
文檔編號B08B3/12GK1205252SQ9810899
公開日1999年1月20日 申請日期1998年5月26日 優(yōu)先權日1997年5月26日
發(fā)明者佐藤信昭, 西崎 申請人:索尼株式會社