DE19531780A1

DE19531780A1 - Ultra pure nozzle

Info

Publication number: DE19531780A1
Application number: DE19531780A
Authority: DE
Inventors: Tadamoto Tamai
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 1996-04-25
Also published as: GB9515688D0; KR100267268B1; KR960013477A; JPH08117644A; TW362996B; JP2809995B2; GB2294217B; GB2294217A

Abstract

A nozzle to be used at an ultra low temperature for jetting out ultra low temperature fluid containing droplets to a workpiece placed in a clean atmosphere has nozzle apertures defined by pure aluminum members. The nozzle can clean the workpiece by jetting ultra low temperature gas in a ultra clean environment while preventing the generation of particles.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Düse und ein Verfah ren zur Herstellung derselben. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine ultrareine Düse, die bei ultratie fer Temperatur verwendet wird, und zwar zum Aussprühen oder Ausstrahlen eines eine ultratiefe Temperatur besit zenden, Tröpfchen enthaltenden Fluids oder Strömungsmit tels zu Reinigungszwecken zu einem Werkstück hin in einer reinen Atmosphäre angeordnet ist.The invention relates to a nozzle and a method to manufacture them. In particular relates the invention to an ultra-pure nozzle, the ultratie fer temperature is used for spraying or radiating an ultra low temperature or droplet-containing fluid or fluid for cleaning purposes to a workpiece in one pure atmosphere is arranged.

In dieser Anmeldung bezeichnet der Ausdruck "ultratiefe Temperatur" eine Temperatur von ungefähr 120 K oder weni ger, insbesondere eine Temperatur von ungefähr 85 bis 110 K.In this application, the term "ultra-deep Temperature "is a temperature of approximately 120 K or less ger, in particular a temperature of about 85 to 110 K.

Bei einem Verfahren zum Reinigen eines Werkstücks, wie beispielweise eines Halbleiterwafers, welches ultrarein sein muß, wurde vorgeschlagen, ein eine ultratiefe Tempe ratur besitzendes Argongas gegen ein Werkstück zu blasen. Bei diesem Verfahren wird das Argongas oder eine Gasmi schung, die Argongas enthält, auf eine ultratiefe Tempe ratur abgekühlt und aus einer Düse auf die Oberfläche ei nes Werkstücks herausgestrahlt, wobei die Anordnung in einer Vakuumkammer in einer Niedrigdruck-Atmosphäre er folgt.In a process for cleaning a workpiece, such as for example a semiconductor wafer that is ultra-pure It was suggested to be an ultra deep tempe blowing argon gas against a workpiece. In this process, the argon gas or a gas mi that contains argon gas to an ultra-low temperature cooled and egg from a nozzle onto the surface radiated nes workpiece, the arrangement in a vacuum chamber in a low pressure atmosphere follows.

Aus der Düse herausgestrahltes und in die Niederdruckat mosphäre freigegebenes Gas wird adiabatisch schnell ex pandiert, um seine Temperatur abzusenken. Diese abgesenk te Temperatur erzeugt feine feste Argonteilchen, die mit der Oberfläche des Werkstücks kollidieren.Blasted out of the nozzle and into the low pressure area released gas becomes adiabatically quick ex panded to lower its temperature. This lowered The temperature produces fine, solid argon particles that coexist with collide with the surface of the workpiece.

Beispielsweise wird ein unter einem Druckzustand oder Druck stehendes Argon enthaltendes Gas auf eine Tempera tur etwas höher als die Verflüssigungstemperatur des Ar gongases unter dem daran angelegten Druck abgekühlt und aus der Düse in eine Vakuumkammer ausgestrahlt. Ein Teil des expandierenden Argongases wechselt oder ändert seinen Zustand in solide oder feste, feine Argonteilchen und kollidiert mit der Oberfläche eines Werkstücks.For example, one under a pressure condition or Gas containing pressurized argon to a tempera slightly higher than the condensing temperature of the Ar gongases cooled under the pressure applied to them emitted from the nozzle into a vacuum chamber. A part of the expanding argon gas changes or changes its Condition in solid or solid, fine argon particles and collides with the surface of a workpiece.

Das Blasen der feinen Argonteilchen erfolgt zum Zwecke der Reinigung und die Verunreinigung eines zu reinigenden Werkstücks sollte so weit wie möglich vermieden werden. Feste oder flüssige Teilchen in einem Argon enthaltenen Gas können vor den Blasvorgang durch einen Filter ent fernt werden. Verunreinigendes Gas mit einer höheren Ver flüssigungstemperatur als Argon kann durch Vorkühlen des Gases an der stromaufwärts gelegenen Position der Düse entfernt werden.The fine argon particles are blown for the purpose the cleaning and the contamination of one to be cleaned Workpiece should be avoided as much as possible. Solid or liquid particles contained in an argon Gas can pass through a filter before blowing be removed. Polluting gas with a higher ver liquid temperature as argon can be obtained by precooling the Gas at the upstream position of the nozzle be removed.

Es gibt eine begrenzte Anzahl von Gasen, die einen nied rigeren Verflüssigungspunkt als Argongas besitzen, und zwar beispielsweise handelt es sich hier um Stickstoff, Wasserstoff und Heliumgase. An der Oberfläche eines Werk stücks anhaftende Teilchen dieser Gase können leicht durch Erwärmen des Werkstücks oder durch andere Verfahren dissoziiert insbesondere entfernt werden.There are a limited number of gases that can have a higher liquefaction point than argon gas, and for example, it’s nitrogen, Hydrogen and helium gases. On the surface of a work Partly adhering particles of these gases can easily by heating the workpiece or by other methods dissociated in particular be removed.

Summary of the invention

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Düse vorzusehen, die in der Lage ist, ein eine ultratiefe Tem peratur besitzendes Gas in eine ultrareine Atmosphäre zu strömen oder zu strahlen, während die Erzeugung von Teil chen aus Fremdsubstanzen verhindert wird.It is an object of the present invention to provide a nozzle that is able to provide an ultra low temperature gas in an ultra-pure atmosphere pour or shine while generating part is prevented from foreign substances.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Ver fahren zur Herstellung einer Düse vorzusehen, die bei ei ner ultratiefen Temperatur verwendet wird, und die in der Lage ist, die Erzeugung von Teilchen aus Fremdsubstanzen soweit wie möglich zu verhindern.Another object of the invention is to provide a ver drive to provide a nozzle to provide at egg ner ultra low temperature is used, and that in the Able to produce particles from foreign substances as far as possible to prevent.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Düse vorgesehen, die bei einer ultratiefen Temperatur be nutzt wird, und die Düsenöffnungen oder Apperturen be sitzt, und zwar definiert durch Reinmetallglieder, wobei die Düse ein eine ultratiefe Temperatur besitzendes Fluid oder Strömungsmittel, welches Tröpfchen enthält, auf ein Werkstück herausstrahlt angeordnet in einer reinen Atmos phäre.According to one aspect of the present invention, a Nozzle provided that be at an ultra-low temperature is used, and the nozzle openings or apertures sits, defined by pure metal members, whereby the nozzle is an ultra low temperature fluid or fluid containing droplets Workpiece radiates arranged in a pure atmosphere sphere.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Ver fahren zur Herstellung einer Düse vorgesehen, die in ei ner ultratiefen Temperatur verwendet werden soll. Bei diesem Verfahren sind die folgenden Schritte vorgesehen: Herstellen eines festen oder soliden Gliedes aus einem Reinmetallmaterial; Bearbeitung insbesondere Werkzeugma schinenbearbeitung des soliden Reinmetallgliedes und Bil dung oder Ausformung eines Düsenkopfes oder Düsenver teilers von rohrförmiger Gestalt mit einem Hohlraum und Düsenöffnungen oder Düsenapperturen, die eine Außenseite des Düsenverteilers mit dem Hohlraum verbinden; Durch führung eines chemisch-mechanischen Polliervorgangs für den Hohlraum; und Ausführung einer Ultraschallreinigung für die Düsenöffnungen.According to another aspect of the invention, a ver drive to manufacture a nozzle provided in egg ner ultra-low temperature is to be used. At This procedure involves the following steps: Making a solid or solid link from one Pure metal material; Machining especially tool dimensions machine processing of the solid pure metal link and bil Forming or shaping a nozzle head or nozzle cover divider of tubular shape with a cavity and Nozzle openings or nozzle openings that have an outside connect the nozzle manifold to the cavity; By management of a chemical-mechanical polling process for the cavity; and performing an ultrasonic cleaning for the nozzle openings.

Das Reinmetall ist vorzugsweise Aluminium.The pure metal is preferably aluminum.

Entsprechend den durch den Erfinder durchgeführten Experimenten wurde eine Anzahl von Teilchen aus Fremd substanzen, die nicht vernachlässigbar waren, beobachtet, während Argongas aus einer Düse in eine Vakuumkammer ausgestrahlt wird. Einer der Gründe für die Erzeugung dieser Teilchen kann darin bestehen, daß Teilchen während der Bearbeitung insbesondere Werkzeugmaschinenbearbeitung bei der Herstellung der Düse erzeugt werden. Die Tat sache, daß die Anzahl der Fremdteilchen sich mit der Zeit während des Gebrauchs der Düse vermindert, kann als ein Resultat der Tatsache angesehen werden, daß die anhaften den Fremdteilchen von der Düse entfernt werden. Es wurde jedoch festgestellt, daß die Anzahl der Fremdteilchen nicht weiter als bis zu einem bestimmten Niveau reduziert wird, selbst dann, wenn die Düse über eine lange Zeit periode hinweg verwendet wird.According to those carried out by the inventor Experiments were carried out on a number of foreign particles substances that were not negligible, while argon gas from a nozzle into a vacuum chamber is broadcast. One of the reasons for the generation of these particles may consist of particles during processing, in particular machine tool processing are generated in the manufacture of the nozzle. The deed thing that the number of foreign particles changes with time diminished during use of the nozzle can be considered a Be considered the result of the fact that the cling the foreign particles are removed from the nozzle. It was however, found that the number of foreign particles not reduced further than a certain level will, even if the nozzle over a long time period is used.

Rostfreier Stahl oder eine hohe Zugfestigkeit besitzende Aluminiumlegierung wurde als Material für eine Düse ver wendet, die bei einer ultraniedrigen Temperatur verwendet werden soll. Es wurde jedoch festgestellt, daß dann, wenn eine Düse durch Verwendung dieser Materialien hergestellt wird, die Anzahl der Fremdteilchen während des Ar-Gasbla sens nicht reduziert wird und zwar selbst nicht nach ei ner langen Zeitperiode.Stainless steel or high tensile strength Aluminum alloy was used as a material for a nozzle applies that used at an ultra-low temperature shall be. However, it was found that if a nozzle is made using these materials the number of foreign particles during the Ar gas blow sens is not reduced and not even after egg a long period of time.

Es wurde festgestellt, daß dann, wenn ein Düsenverteiler aus reinem Aluminium-Material hergestellt wird, die An zahl der erzeugten Teilchen sich schnell vermindert mit dem Anstieg der Benutzungszeit.It was found that when a nozzle manifold is made of pure aluminum material, the An Number of particles produced quickly decreases with the increase in usage time.

Eine Düsenstruktur aus reinem Aluminium-Material wird als erstes durch eine Bearbeitung, insbesondere eine Werk zeugmaschinenbearbeitung, ausgeformt. Nachdem die Düsen struktur hergestellt ist, ist ein Reinigungsvorgang er forderlich, um die während der mechanischen Verarbeitung gebildeten Teilchen zu entfernen. Vorzugsweise wird die Reinigung durch eine chemisch-mechanischen Poliervorgang (chemical mechanical poloshing = CMP) ausgeführt, und zwar für den mechanischen Teil der Düse mit einem großen Durchmesser. Das CMP ist jedoch schwer für die Düsenöff nungen oder Apperturen auszuführen, die einen kleinen Durchmesser besitzen. Die Düsenöffnungen können durch Ul traschallwaschen gereinigt werden. A nozzle structure made of pure aluminum material is called first by editing, especially a work machine tool processing, molded. After the nozzles structure is a cleaning process required to the during mechanical processing to remove formed particles. Preferably the Cleaning by a chemical-mechanical polishing process (chemical mechanical poloshing = CMP) executed, and for the mechanical part of the nozzle with a large one Diameter. However, the CMP is difficult for the nozzle opening openings or openings that are small Own diameter. The nozzle openings can through Ul ultrasonic washing can be cleaned.

In der oben genannten Art und Weise kann die Anzahl der in dem aus der Düse herausgestrahlten Gas enthaltenen Teilchen reduziert werden. Daher können die Reinigungs wirkungen des herausgestrahlten Ar-Gases herhöht werden.In the above way, the number of contained in the gas emitted from the nozzle Particles are reduced. Therefore, the cleaning effects of the radiated Ar gas can be increased.

Weitere Ziele, Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen; in der Zeichnung zeigt:Further goals, advantages and details emerge the description of exemplary embodiments using the Drawings; in the drawing shows:

Fig. 1A bis 1C schematische Querschnittsansichten, welche die Struktur einer Düse (nozzle) zeigen, die bei einer ultratiefen Temperatur verwendet wird und zwar gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; FIGS. 1A to 1C are schematic cross-sectional views (nozzle) show the structure of a nozzle used in an ultra-low temperature in accordance with an embodiment of the invention which;

Fig. 2A und 2B schematische Querschnitte, die einen Rei nigungsprozeß für die Düse veranschaulichen, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfin dung bei einer ultratiefen Temperatur verwendet werden soll;Illustrate 2A and 2B are schematic cross-sections, the nigungsprozeß a Rei for the nozzle, according to the dung to an embodiment of OF INVENTION to be used in an ultra-low temperature.

Fig. 3 ein schematisches Diagramm, welches den Aufbau eines erfindungsgemäßen Argon-Reinigungssystems darstellt; Fig. 3 is a schematic diagram illustrating the structure of an argon purification system according to the invention;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Änderung der Temperatur und des Drucks in einem Düsenver teiler abhängig von der Zeit; Fig. 4 is a graphical representation of the change in temperature and pressure in a Düsenver divider depending on the time;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwi schen einer abgekühlten Temperatur und der Strömungsrate einer Argon enthaltenden Gasmi schung; Fig. 5 is a graph showing the relationship between a cooled temperature and the flow rate of a gas mixture containing argon;

Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der Struktur eines Kühlmit tels eines Reinigungssystems; Fig. 6 is a schematic plan view of another embodiment of the structure of a coolant of a cleaning system;

Fig. 7 eine schematische, teilweise geschnittene Dar stellung der Kühlmittel des Reinigungssystems der Fig. 6; Fig. 7 is a schematic, partially sectioned Dar position of the coolant of the cleaning system of Fig. 6;

Fig. 8 eine teilweise vergrößerte Ansicht der in Fig. 1A gezeigten Düse; Fig. 8 is a partially enlarged view of the nozzle shown in Fig. 1A;

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Meßergebnisse der Anzahl der Teilchen, die auf der Oberfläche von gereinigten Wafers zurückbleiben, wenn ein Düsenverteiler aus Aluminiumlegierung verwendet wird; Fig. 9 is a graphical representation of the measurement results of the number of particles remaining on the surface of cleaned wafers when an aluminum alloy nozzle manifold is used;

Fig. 10 eine graphische Darstellung der Meßergebnisse der Anzahl von auf der Oberfläche von gereinig ten Wafers zurückbleibenden Teilchen, wenn ein Düsenverteiler gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird. Fig. 10 is a graph showing the measurement results of the number of remaining on the surface of th wafer gereinig particles, when a nozzle manifold is used according to an embodiment of the invention.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben.Preferred embodiments of the Invention described in detail.

Die Fig. 1A bis 1C zeigen die Struktur und den Aufbau ei ner Düse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in Fig. 1A gezeigt ist, ist ein Düsenverteiler (Düsenkopf) 1 aus einem rohrförmigen Rein-Aluminiumglied hergestellt und ist hermetisch über eine Metalldichtung 5 mit einem Wärmeaustauscher 2 gekuppelt. Der Düsenvertei ler 1 besitzt ein Verbinderteil 8 mit einem großen Durch messer oder einer dicken Wand zur Verbindung mit dem Wär meaustauscher 2. Im Außenumfangsteil des Verbinders 8 ist ein Gewinde 9 ausgeformt. FIGS. 1A to 1C show the structure and the structure of egg ner nozzle according to an embodiment of the invention. As shown in FIG. 1A, a nozzle distributor (nozzle head) 1 is made from a tubular pure aluminum member and is hermetically coupled to a heat exchanger 2 via a metal seal 5 . The Düsenvertei ler 1 has a connector part 8 with a large diameter or a thick wall for connection to the heat exchanger 2 . A thread 9 is formed in the outer peripheral part of the connector 8 .

Ein Verbinderteil 11 des Wärmeaustauschers 2 besitzt den gleichen Durchmesser wie der Verbinder 8 des Düsenvertei lers 1 und zwar zum Zwecke der Verbindung mit dem Düsen verteiler 1. Befestigungsmittel 3 stehen mit dem Verbin der 11 des Wärmeaustauschers 2 über ein Lager 6 in Ver bindung, welches einen glatten Gleitvorgang für die Befe stigungsmittel 3 vorsieht. Ein im Innenumfangsteil der Befestigungsmittel 3 ausgebildetes Gewinde 13 steht mit dem Gewinde 9 des Verbinders 8 des Düsenverteilers 1 in Eingriff. A connector part 11 of the heat exchanger 2 has the same diameter as the connector 8 of the nozzle distributor 1 , for the purpose of connection to the nozzle distributor 1 . Fastening means 3 are connected to the connector 11 of the heat exchanger 2 via a bearing 6 in connection which provides a smooth sliding process for the fastening means 3 . A thread 13 formed in the inner peripheral part of the fastening means 3 engages with the thread 9 of the connector 8 of the nozzle distributor 1 .

Der Düsenverteiler 1 wird gegen den Wärmeaustauscher 2 gedrückt, und zwar durch den Eingriff zwischen den Gewin den 9 und 13 bei der Drehung der Befestigungsmittel 3, und es erfolgt eine hermetische Abdichtung durch die Me talldichtung 5.The nozzle distributor 1 is pressed against the heat exchanger 2 , namely by the engagement between the threads 9 and 13 upon rotation of the fastening means 3 , and there is a hermetic seal by the metal seal 5 .

Das andere Ende des Düsenverteilers 1 wird durch ein Glied abgeschlossen, wie dies in den Fig. 1B und 1C dar gestellt ist. Fig. 1B zeigt eine Struktur oder einen Auf bau, der ein Abschlußglied oder einen Stopper 4a als ei nen Deckel oder einen Dichtdeckel die Öffnung des Düsen verbinders 1 abschließt. In dem Abschlußglied 4a ist ein Thermoelement Tc eingebettet. Die Kupplung zwischen den Bestandteilen ist ähnlich wie die mit dem Wärmeaus tauscher 2.The other end of the nozzle distributor 1 is completed by a link, as shown in FIGS. 1B and 1C. Fig. 1B shows a structure or a construction on which a closure member or a stopper 4 a as egg NEN cover or a sealing cover, the opening of the nozzle connector 1 closes. A thermocouple Tc is embedded in the terminator 4 a. The coupling between the components is similar to that with the heat exchanger 2 .

Fig. 1C zeigt einen Aufbau, bei dem ein Abschlußglied 4b verwendet wird, welches eine Hülse mit kleinem Durchmes ser besitzt und mit der Öffnung des Düsenverteilers 1 ge kuppelt ist. In die Hülse ist ein Thermoelement oder ein Druckmesser eingesetzt. Die Hülse ist durch irgendwelche bekannten Mittel abgedichtet. Fig. 1C shows a structure in which a terminator 4 b is used, which has a sleeve with a small diameter water and is coupled to the opening of the nozzle distributor 1 ge. A thermocouple or a pressure gauge is inserted into the sleeve. The sleeve is sealed by any known means.

Ein zylindrischer Hohlraum 15 ist mittig zum Düsenvertei ler 1 ausgebildet. Eine Vielzahl von Düsenöffnungen oder Düsenapperturen 16 sind an der Wand des Düsenverteilers 1 ausgebildet und zwar den Hohlraum 15 mit der Außenseite des Düsenverteilers 1 verbindend. Jede Düsenöffnung 16 ist zylindrisch. Der Hohlraum 15 besitzt einen Innen durchmesser von beispielsweise etwa 4 bis 12 mm und die Düsenöffnung 16 besitzt einen Innendurchmesser von bei spielsweise 0,15 bis 0,3 mm. Der Durchmesser jeder Düsen öffnung und die Anzahl der Düsenöffnungen wird bestimmt, basierend auf einer gewünschten Druckdifferenz, die in dem Düsenverteiler 1 aufrecht erhalten werden soll und zwar relativ zu der Außenseite des Düsenverteilers. A cylindrical cavity 15 is formed in the center of the nozzle distributor 1 . A large number of nozzle openings or nozzle openings 16 are formed on the wall of the nozzle distributor 1 , specifically connecting the cavity 15 to the outside of the nozzle distributor 1 . Each nozzle opening 16 is cylindrical. The cavity 15 has an inner diameter of, for example, about 4 to 12 mm and the nozzle opening 16 has an inner diameter of, for example, 0.15 to 0.3 mm. The diameter of each nozzle opening and the number of nozzle openings is determined based on a desired pressure difference that is to be maintained in the nozzle distributor 1 , specifically relative to the outside of the nozzle distributor.

Eine Steigung oder der Abstand zwischen benachbarten Dü senöffnungen 16 wird gleich gemacht zu einer seitlichen Abtastbreite einer Stufe oder einer Anordnung, auf der ein zu reinigendes Werkstück angeordnet ist. Beispiels weise wird der Abstand auf ungefähr 10 bis 30 mm einge stellt. Die Breite eines Gebietes, wo die Düsenöffnungen in verteilter Weise ausgeformt sind, entspricht der Brei te des Werkstücks. Beispielsweise im Falle der Reinigung von 6-Zoll-Wafers sind 12 Düsenöffnungen in distributiver Weise ausgeformt und zwar mit einem Abstand oder einer Steigung von 12,5 mm in der Breite von 137,5 mm.A slope or the distance between adjacent nozzle openings 16 is made equal to a lateral scanning width of a step or an arrangement on which a workpiece to be cleaned is arranged. For example, the distance is set to approximately 10 to 30 mm. The width of an area where the nozzle openings are formed in a distributed manner corresponds to the width of the workpiece. For example, in the case of cleaning 6-inch wafers, 12 nozzle openings are formed in a distributive manner, with a spacing or pitch of 12.5 mm in width of 137.5 mm.

Bei der Ausbildung des Düsenverteilers 1 wird ein Alumi nium-Material, ausgelegt oder vorgesehen für die Verwen dung als ein "sputtering target" oder Sprühziel mit einer Reinheit von 5N (99,999%) und vakuumgegossen in eine feste oder solide Stange bearbeitet beispielsweise durch Werkzeugmaschinen. Diese feste Stange wird durch Bear beitung auf einer Drehbank auf eine vorbestimmte Außen dimension bearbeitet. Als nächstes wird ein hindurch gehender Hohlraum 15 durch einen Kanonenbohr-Bear beitungsvorgang ausgeformt. Nachdem der Hohlraum 15 aus geformt ist, werden die Düsenöffnungen 16 durch eine Bohrbearbeitung ausgebildet.In the formation of the nozzle distributor 1 , an aluminum material is designed or provided for use as a "sputtering target" or spray target with a purity of 5N (99.999%) and vacuum-cast into a solid or solid rod, for example processed by machine tools. This fixed rod is processed by machining on a lathe to a predetermined external dimension. Next, a cavity 15 therethrough is formed by a gun drilling process. After the cavity 15 is formed, the nozzle openings 16 are formed by drilling.

Nachdem die Struktur oder der Aufbau des Düsenverteilers 1 durch Werkzeugbearbeitungsvorgänge ausgebildet ist, wird der Hohlraum 15 durch einen chemisch-mechanischen Poliervorgang (CMP) poliert, um die während der Bearbei tung gebildeten Teilchen zu entfernen. CMP ist eine Kom bination aus chemischem Ätzen durch Säure und mechani schem Polieren.After the structure of the nozzle manifold 1 is formed by tool machining operations, the cavity 15 is polished by a chemical mechanical polishing (CMP) process to remove the particles formed during the machining. CMP is a combination of chemical etching using acid and mechanical polishing.

Die Fig. 2A veranschaulicht ein CMP-Verfahren. Ein Po lierglied 17 der Stangen- oder Fadenbauart mit anhaften den abrasiven Teilchen wird durch den Hohlraum 15 einge setzt und hindurchgeführt, um das CMP durchzuführen, wäh rend ein Ätzmittel 18 hindurchströmt.The Fig. 2A illustrates a CMP method. A Po lierglied 17 of the rod or thread type with adhering the abrasive particles is inserted through the cavity 15 and passed through to perform the CMP, while an etchant 18 flows therethrough.

Als nächstes werden die Düsenöffnungen 16 gereinigt. Wenn der Durchmesser einer Düsenöffnung ungefähr 0,3 mm oder größer ist, so kann der CMP-Vorgang ausgeführt werden, der Ätzflüssigkeit, die Diamantteilchen enthält, heraus strahlt. Wenn jedoch ein Durchmesser von ungefähr 0,25 mm oder kleiner verwendet wird, so ist es sehr schwer, das CMP anzuwenden. In diesem Ausführungsbeispiel hat jede Düsenöffnung 16 einen Durchmesser von 0,18 mm und das CMP ist schwer durchzuführen.Next, the nozzle openings 16 are cleaned. If the diameter of a nozzle opening is about 0.3 mm or larger, the CMP process can be carried out, which emits etching liquid containing diamond particles. However, if a diameter of approximately 0.25 mm or smaller is used, it is very difficult to apply the CMP. In this embodiment, each nozzle opening 16 has a diameter of 0.18 mm and the CMP is difficult to perform.

Fig. 2B veranschaulicht ein Verfahren zur Reinigung von Düsenöffnungen. Reines Wasser wird in ein Gefäß 19 einge füllt, und der Düsenverteiler 1 wird in das reine Wasser eingetaucht. Ein Ultraschallvibrator oder Wandler 20 wird in das reine Wasser eingetaucht, und die Spitze des Wand lers 20 wird nahe dem Düsenverteiler 1 angeordnet. FIG. 2B illustrates a method for cleaning the nozzle openings. Pure water is filled into a vessel 19 and the nozzle distributor 1 is immersed in the pure water. An ultrasonic vibrator or transducer 20 is immersed in the pure water, and the tip of the transducer 20 is placed near the nozzle manifold 1 .

Der Wandler 20 wird sequentiell unmittelbar oberhalb je der Düsenöffnung 16 angeordnet, um einen Ultraschall- Waschvorgang für die Öffnungen auszuführen. Es ist mög lich, in effizienter Weise Teilchen zu entfernen, die während der Bearbeitung gebildet wurden und die auf der Wand jeder Düsenöffnung 16 zurückgeblieben sind.The transducer 20 is sequentially placed immediately above each nozzle opening 16 to perform an ultrasonic wash for the openings. It is possible to efficiently remove particles which have been formed during processing and which are left on the wall of each nozzle opening 16 .

Der gemäß Obigem konstruierte Düsenverteiler kann mit ei nem Argon-Reinigungssystem verwendet werden, wie es in der DE-OS 44 02 247.6 beschrieben wurde. Der Inhalt dieser Anmeldung wird auch zum Gegenstand der vorliegenden An meldung gemacht. Eine Kopie dieser Anmeldung ist beige fügt.The nozzle manifold designed according to the above can be equipped with an egg an argon purification system, as described in DE-OS 44 02 247.6 has been described. The content of this Registration is also the subject of the present application reported. A copy of this application is beige adds.

Fig. 3 zeigt ein Argon-Reinigungssystem unter Verwendung der oben beschriebenen Reinaluminiumdüse. Argongas und N₂ Gas werden durch entsprechende Massenströmungssteuervor richtungen 91 und 92 reguliert, um konstante Strömungsra ten zu besitzen und werden miteinander vermischt. Diese Gasmischung wird von einer Leitung oder einem Rohr 21 an einen Filter 25 geliefert, welches Fremdteilchen oder Fremdstoffe aus der Gasmischung entfernt und das Gas über eine Leitung 22 an einen Wärmeaustauscher 77 mit einem Doppelrohr liefert. Fig. 3 shows an argon purification system using the pure aluminum nozzle described above. Argon gas and N₂ gas are regulated by appropriate mass flow control devices 91 and 92 to have constant flow rates and are mixed together. This gas mixture is supplied from a line or a pipe 21 to a filter 25 which removes foreign particles or foreign substances from the gas mixture and delivers the gas via a line 22 to a heat exchanger 77 with a double pipe.

Flüssiger Stickstoff wird von einem Rohr 86 in den zwi schenliegenden zylindrischen Hohlraum des Doppelrohr-Wär meaustauschers 77 geliefert. Der flüssige Stickstoff kühlt die Gasmischung ab, die durch das Rohr 22 in den zentralen Hohlraum des Doppelrohrs 77 geleitet wird und zwar bis zu einem Verflüssigungspunkt des Argongases un ter dem daran angelegten Druck, oder aber auf eine Tempe ratur tiefer als den Verflüssigungspunkt. Ein Teil des flüssigen Stickstoffs oder der gesamte flüssige Stick stoff in dem zwischenliegenden zylindrischen Hohlraum wird verdampft und von einer Rohrleitung 87 abgegeben. Eine Strömungsratensteuervorrichtung 82 ist mit der Rohr leitung 87 gekuppelt, um die Strömungsraten des ausgesto ßenen Stickstoffgases und flüssigen Stickstoffs auf ge wünschte Werte zu regulieren.Liquid nitrogen is supplied from a tube 86 into the intermediate cylindrical cavity of the double tube heat exchanger 77 . The liquid nitrogen cools the gas mixture which is passed through the tube 22 into the central cavity of the double tube 77 up to a liquefaction point of the argon gas under the pressure applied thereto, or to a temperature lower than the liquefaction point. Part of the liquid nitrogen or all of the liquid nitrogen in the intermediate cylindrical cavity is evaporated and discharged from a pipeline 87 . A flow rate controller 82 is coupled to tubing 87 to regulate the flow rates of the nitrogen gas and liquid nitrogen exhaust to desired levels.

Die durch das Rohr 22 gelieferte Gasmischung wird auf ei nen Verflüssigungspunkt des Argongases unter dem daran angelegten Druck oder tiefer abgekühlt. Mindestens ein Teil des Argongases wird in eine Flüssigkeit umgewandelt und an den Düsenverteiler 1 angeordnet in einer Vakuum kammer 24 geliefert. Ein Rohr, welches den Doppelrohr- Wärmeaustauscher 77 mit dem Düsenverteiler 1 verbindet, ist vorzugsweise gerade. Der Düsenverteiler 1 ist aus reinem Aluminium wie bereits beschrieben hergestellt. Der Düsenverteiler 1 ist mit einem Abschlußglied wie in Fig. 1C gekuppelt. The gas mixture supplied through the pipe 22 is cooled to a liquefaction point of the argon gas under the pressure applied thereto or lower. At least a part of the argon gas is converted into a liquid and arranged in a vacuum chamber 24 , which is arranged at the nozzle distributor 1 . A tube which connects the double tube heat exchanger 77 to the nozzle distributor 1 is preferably straight. The nozzle distributor 1 is made of pure aluminum as already described. The nozzle distributor 1 is coupled to a terminating element as in FIG. 1C.

Wenn ein Rohr einen gebogenen Teil aufweist, dann ist das spiegelflächenartige Polieren und das elektrolytische Po lieren der Innenwand des Rohres schwierig. Es ist daher schwer, die Erzeugung von Teilchen zu verhindern, wenn eine unregelmäßige Oberfläche der Innenwand des Rohres vorliegt. Ein großes Ausmaß an Konkavität und Konvexität tritt an der Innenwand des Biegeteils auf und wird die Ursache für die Teilchenerzeugung. Eine Vielzahl von Dü senöffnungen ist in dem Düsenverteiler 1 ausgeformt. Eine gekühlte Gasmischung und auch Argontröpfchen werden aus den Düsenöffnungen herausgestrahlt und zwar in die Vaku umkammer 24.If a pipe has a bent part, then mirror-surface polishing and electrolytic polishing of the inner wall of the pipe is difficult. It is therefore difficult to prevent the generation of particles when there is an irregular surface of the inner wall of the tube. A large degree of concavity and convexity occurs on the inner wall of the bent part and becomes the cause of the particle generation. A plurality of nozzle openings are formed in the nozzle distributor 1 . A cooled gas mixture and also argon droplets are blasted out of the nozzle openings into the vacuum chamber 24 .

Der Düsenverteiler 1 ist mit einem externen Druckmesser 78 über ein Rohr 75 gekuppelt, um den Druck im Düsenver teiler 1 zu messen. Ein Thermoelement 76 ist in den Düsenverteiler 1 eingesetzt, und zwar durch das Rohr 75, um eine Temperatur in dem Düsenverteiler 1 zu messen.The nozzle distributor 1 is coupled to an external pressure meter 78 via a pipe 75 in order to measure the pressure in the nozzle distributor 1 . A thermocouple 76 is inserted into the nozzle manifold 1 through the pipe 75 to measure a temperature in the nozzle manifold 1 .

Ein Wafertisch 79 ist unter dem Düsenverteiler 1 angeord net. Eine feine Argonteilchen enthaltende Gasmischung wird aus den Düsenöffnungen herausgestrahlt, sie werden auf das Werkstück geblasen, welches auf dem Wafertisch 79 angeordnet ist, um die Oberfläche des Werkstücks zu rei nigen.A wafer table 79 is net angeord under the nozzle manifold 1 . A gas mixture containing fine argon particles is jetted out of the nozzle openings, they are blown onto the workpiece which is arranged on the wafer table 79 to clean the surface of the workpiece.

Die Vakuumkammer 24 ist über eine Rohrleitung 83 und eine Ölfalle 84 mit einem Evakuierungssystem 85 gekuppelt, welches die Innenseite der Vakuumkammer 24 evakuiert. Die Ölfalle 84 verhindert die Rückströmung von Öl von dem Ev akuierungssystem 85. Eine Trockenpumpe kann dazu verwen det werden, um die Rückströmung von Öl zu reduzieren.The vacuum chamber 24 is coupled via a pipeline 83 and an oil trap 84 to an evacuation system 85 , which evacuates the inside of the vacuum chamber 24 . The oil trap 84 prevents the backflow of oil from the evacuation system 85 . A dry pump can be used to reduce the backflow of oil.

Die durch den Druckmesser 78 und das Thermoelement 76 ge messenen Daten werden in der Form elektrischer Signale zu einer Steuervorrichtung 81 geschickt, die die Strömungs ratensteuervorrichtung 82 steuert, um die Strömungsrate des flüssigen Stickstoffs zu regulieren und um den Druck im Düsenverteiler 1 einzustellen und zwar jeweils auf ei nen gewünschten Wert (Sollwert).The data measured by the pressure gauge 78 and the thermocouple 76 are sent in the form of electrical signals to a control device 81 which controls the flow rate control device 82 to regulate the flow rate of the liquid nitrogen and to adjust the pressure in the nozzle distributor 1 , respectively to a desired value (setpoint).

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, welche die Ände rungen hinsichtlich Druck und Temperatur in dem Düsenver teiler 1 darstellt. Auf der Abszisse ist die Zeit und auf der Ordinate Temperatur und Druck aufgetragen. Wenn die Gasmischung durch den Doppelrohr-Wärmeaustauscher 77 ab gekühlt ist, so senkt sich die Temperatur in dem Düsen verteiler 1 ab. Nachdem die Temperatur einen Verflüssi gungspunkt T0 des Argongases unter dem daran angelegten Druck erreicht, tritt kaum noch eine weitere Absenkung auf. Fig. 4 is a graph showing the changes in pressure and temperature changes in the Düsenver divider 1 . Time is plotted on the abscissa and temperature and pressure on the ordinate. When the gas mixture is cooled by the double-tube heat exchanger 77 , the temperature in the nozzle distributor 1 lowers. After the temperature reaches a liquefaction point T0 of the argon gas under the pressure applied thereto, there is hardly any further reduction.

Der Druck erniedrigt sich, wenn die Temperatur fällt. Bei der Temperatur T₀ wird der Druck P₀. Wenn die Gasmischung weiter abkühlt, so wird das Ar-Gas verflüssigt. Daher wird die Reduziergeschwindigkeit des Drucks hoch und der gewünschte oder Soll-Druck P₁ voreingestellt für die Steuervorrichtung 81 wird erhalten.The pressure drops as the temperature drops. At the temperature T₀ the pressure P₀. If the gas mixture continues to cool, the Ar gas is liquefied. Therefore, the reducing speed of the pressure is high and the desired pressure P₁ preset for the control device 81 is obtained.

Wenn die Steuervorrichtung 81 detektiert, daß der Druck in dem Düsenverteiler 1 den Wert P₁ erreicht hat, so steuert sie die Strömungsratensteuervorrichtung 82, um die Strömungsrate zu regulieren und den Druck konstant zu halten. Eine Differenz zwischen P₀ und P₁ entspricht ei ner Menge an verflüssigtem Ar-Gas. Aus dieser Differenz ist es daher möglich, die Menge verflüssigten Ar-Gases zu schätzen. Infolgedessen ist es möglich, eine gewünschte Menge an Ar-Gas zu verflüssigen und zwar durch Einstellen des Drucks P₁ auf einen gewünschten Wert oder Soll-Wert. Es ist auch möglich, die Menge an verflüssigtem Ar-Gas mit einem kleinen Fehler zu steuern, weil-sich der Druck stark mit der Menge an verflüssigtem Ar-Gas ändert. When the controller 81 detects that the pressure in the nozzle manifold 1 has reached P₁, it controls the flow rate controller 82 to regulate the flow rate and keep the pressure constant. A difference between P₀ and P₁ corresponds to egg ner amount of liquefied Ar gas. From this difference, it is therefore possible to estimate the amount of liquefied Ar gas. As a result, it is possible to liquefy a desired amount of Ar gas by setting the pressure P 1 to a desired value or target value. It is also possible to control the amount of liquefied Ar gas with a small error because the pressure changes greatly with the amount of liquefied Ar gas.

Man kann sagen, daß dann, wenn die Menge an verflüssigtem Ar-Gas konstant ist, die Anzahl der feinen Argonteilchen, die aus den Düsenöffnungen herausgestrahlt werden, kon stant ist. Eine gewünschte Zahl oder Soll-Zahl von feinen Argonteilchen kann daher auf die Werkstückoberfläche ge blasen werden. Während des Reinigens kann ein Ausgleich vorgesehen werden zwischen Schädigungen an der Werkstück oberfläche und der Reinigungsfähigkeit.One can say that when the amount of liquefied Ar gas is constant, the number of fine argon particles, that are blasted out of the nozzle openings, kon is constant. A desired number or target number of fine Argon particles can therefore ge on the workpiece surface will blow. A balance can be made during cleaning be provided between damage to the workpiece surface and cleanability.

Hinsichtlich der Beschreibung der Fig. 4 sei bemerkt, daß die Kühlquantität gesteuert wird durch Detektieren einer Druckänderung in dem Düsenverteiler 1, während die Strö mungsrate der Gasmischung konstant gehalten wir. Die Strömungsrate der Gasmischung kann dadurch gesteuert wer den, daß man den Druck in dem Düsenverteiler 1 auf einem gewünschten konstanten Wert, einem konstanten Soll-Wert hält.With regard to the description of FIG. 4 that control the cooling quantity is kept constant by detecting a pressure change in the nozzle manifold 1, while find the flow rate of the gas mixture, we should be noted. The flow rate of the gas mixture can be controlled by holding the pressure in the nozzle distributor 1 at a desired constant value, a constant target value.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, welche die Bezie hung zwischen einer Temperatur der gekühlten Gasmischung und einer Strömungsrate darstellt, wenn die Strömungsrate erhöht wird, während der Druck in dem Düsenverteiler 1 konstant bleibt. Die Abszisse repräsentiert eine Tempera tur der gekühlten Gasmischung in der Einheit der absolu ten Temperatur K, und die Ordinate gibt die Gesamtströ mungsrate des Argongases und Stickstoffgases an, und zwar vor dem Kühlen und in der Einheit Standard-Liter pro Minute (sl/min). "Standard" bedeutet den Zustand bei 25°C und einem Atmosphärendruck. FIG. 5 is a graph showing the relationship between a temperature of the cooled gas mixture and a flow rate when the flow rate is increased while the pressure in the nozzle manifold 1 remains constant. The abscissa represents a temperature of the cooled gas mixture in the unit of the absolute temperature K, and the ordinate indicates the total flow rate of the argon gas and nitrogen gas, before cooling and in the standard liter per minute (sl / min) unit. . "Standard" means the state at 25 ° C and an atmospheric pressure.

Wenn die Strömungsrate allmählich erhöht wird, so steigt der Druck in dem Düsenverteiler 1 an. Da der Druck kon stant gehalten wird, bewirkt die Steuervorrichtung 81 ei nen Anstieg der Kühlquantität oder -menge und eine Absen kung der Temperatur der Gasmischung. Wenn die Strömungs rate allmählich erhöht wird, so senkt sich die Temperatur der gekühlten Gasmischung allmählich ab. As the flow rate is gradually increased, the pressure in the nozzle manifold 1 increases . Since the pressure is kept constant, the controller 81 causes an increase in the cooling quantity or amount and a decrease in the temperature of the gas mixture. If the flow rate is gradually increased, the temperature of the cooled gas mixture will gradually decrease.

Wenn die Temperatur der gekühlten Gasmischung einen Ver flüssigungspunkt von Argongas unter dem daran angelegten Druck erreicht, so fängt das Argongas an, verflüssigt zu werden. Die Temperatur und Strömungsrate der Gasmischung zur Zeit des Beginns der Verflüssigung waren ungefähr 106 K und ungefähr 12 sl/min unter den Bedingungen dieses Ausführungsbeispiels, obwohl Änderungen auftreten ab hängig von Druck, Form und dergleichen des Düsenvertei lers 1.When the temperature of the cooled gas mixture reaches a liquefaction point of argon gas under the pressure applied thereto, the argon gas begins to be liquefied. The temperature and flow rate of the gas mixture at the time of the start of liquefaction were about 106 K and about 12 sl / min under the conditions of this embodiment, although changes occur depending on the pressure, shape and the like of the nozzle distributor 1 .

Wenn die Strömungsrate weiter erhöht wird, so bewirkt die Steuervorrichtung 81 eine Erhöhung der Kühlquantität, und das Argongas wird mehr in Tröpfchen umgewandelt. Die Tem peratur der Gasmischung (Mischgas) wird im allgemeinen konstant bei einem Verflüssigungspunkt von Argon gehal ten. Nachdem die Gasmischung einmal auf den Ver flüssigungspunkt von Ar abgekühlt ist, senkt sich in folgedessen die Temperatur der Gasmischung kaum weiter ab, und nur die Strömungsrate steigt abrupt an, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Dieser Anstieg der Strömungsrate entspricht der Menge an verflüssigtem Argon.As the flow rate is further increased, the controller 81 causes the cooling quantity to increase and the argon gas is more converted into droplets. The temperature of the gas mixture (mixed gas) is generally kept constant at a liquefaction point of argon. After the gas mixture has cooled once to the liquefaction point of Ar, the temperature of the gas mixture consequently scarcely drops further, and only the flow rate increases abruptly as shown in Fig. 5. This increase in flow rate corresponds to the amount of liquefied argon.

Die Menge an verflüssigtem Argon kann daher aus einer Differenz erhalten werden zwischen der Strömungsrate der Gasmischung während des Reinigens und der Strömungsrate, wenn die Argonverflüssigung startet. Um die hohen Reini gungseffekte zu erhalten, ohne die Reinigungsoberfläche zu sehr zu schädigen, ist es vorzuziehen, die Strömungs rate der Gasmischung während des Reinigens auf ungefähr das 1,2- bis 4-fache der Strömungsrate einzustellen, wenn die Argonverflüssigung startet.The amount of liquefied argon can therefore be calculated from a Difference can be obtained between the flow rate of the Gas mixture during cleaning and flow rate, when the argon liquefaction starts. To the high Reini preservation effects without the cleaning surface To damage too much, it is preferable to the flow rate of the gas mixture during cleaning to approximately set 1.2 to 4 times the flow rate if argon liquefaction starts.

In dem obigen Ausführungsbeispiel wird die Kühlquantität oder -menge gesteuert durch Regulieren der Strömungsrate von N₂-Gas am Auslaßanschluß des Doppelrohr-Wärmeaus tauschers 77. Die Kühlmenge kann auch durch andere Ver fahren gesteuert werden. Beispielweise kann die Kühlmenge dadurch gesteuert werden, daß man die Strömungsrate des flüssigen Stickstoffs reguliert, und zwar durch Änderung des Drucks einer Flüssigstickstoffversorgungsbombe.In the above embodiment, the cooling quantity or amount is controlled by regulating the flow rate of N₂ gas at the outlet port of the double-tube heat exchanger 77 . The cooling quantity can also be controlled by other methods. For example, the amount of cooling can be controlled by regulating the flow rate of liquid nitrogen by changing the pressure of a liquid nitrogen supply bomb.

In dem obigen Ausführungsbeispiel wird der Doppelrohrwär meaustauscher unter Verwendung flüssigen Stickstoffs als das Kühlmittel verwendet. Es können auch andere Kühlmit tel verwendet werden. Beispielsweise kann ein Cryosystem wie beispielsweise eine Gifford-McMahon (GM) Kühlvorrich tung verwendet werden, eine Stirling-Kühlvorrichtung, und eine Turbokühlvorrichtung.In the above embodiment, the double pipe heat exchanger using liquid nitrogen as the coolant used. Other coolants can also be used tel can be used. For example, a cryosystem such as a Gifford-McMahon (GM) refrigerator tion used, a Stirling cooler, and a turbo cooler.

Die Fig. 6 und 7 zeigen Kühlmittel unter Verwendung von GM-Kühlvorrichtungen. Fig. 6 ist eine Draufsicht der Kühlmittel, und Fig. 7 ist eine Seitenansicht davon. Wie in Fig. 6 gezeigt, wird Mischungsgas aus Ar-Gas und N₂- Gas (eine Gasmischung) mit durch einen Filter entfernten Fremdteilchen zu einem Biegepunkt 88 eines Rohrs 22 ge liefert. Das Rohr 22 erstreckt sich von dem Biegepunkt 88 zu einer Vakuumkammer 24, kontaktiert eine Kühlplatte 89 der GM-Kühlvorrichtungen unter guter Wärmeleitung. Eine Heizvorrichtung 90 ist um das Rohr 22 herum angeordnet. Das Rohr 22 erstreckt sich von dem Biegepunkt 88 zu einem Düsenverteiler und zwar geradlinig verlaufend. Ähnlich dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist das geradlinige Rohr wirksam hinsichtlich der Verhinderung der Erzeugung von Teilchen. Das Rohr 22, die Kühlplatte 89 und die Heizvorrichtung 90 sind aus Gründen der Wärmeisolierung in einer Vakuumkammer 94 untergebracht. FIGS. 6 and 7 show refrigerant using GM-cooling devices. Fig. 6 is a top view of the coolants, and Fig. 7 is a side view thereof. As shown in Fig. 6, mixture gas of Ar gas and N₂ gas (a gas mixture) with foreign particles removed by a filter is supplied to a bending point 88 of a pipe 22 ge. The tube 22 extends from the bending point 88 to a vacuum chamber 24 , contacts a cooling plate 89 of the GM cooling devices with good heat conduction. A heater 90 is disposed around tube 22 . The tube 22 extends from the bending point 88 to a nozzle manifold and runs in a straight line. Similar to the embodiment of Fig. 3, the straight tube is effective in preventing the generation of particles. The tube 22 , the cooling plate 89 and the heating device 90 are accommodated in a vacuum chamber 94 for reasons of thermal insulation.

Wie in Fig. 7 gezeigt, sind die GM-Kühlvorrichtungen 95a und 95b unter der Kühlplatte 89 zum Kühlen der Platte 89 eingebaut. Obwohl gemäß Fig. 7 zwei GM-Kühlvorrichtungen serienmäßig bezüglich des Rohrs 22 installiert sind, so kann doch auch eine einzige GM-Kühlvorrichtung verwendet werden, wenn sie hinreichend Kühlfähigkeit vorsieht. Wenn dies nicht ausreicht, kann das Kühlen durch flüssigen Stickstoff, illustriert in Fig. 3, damit in Kombination verwendet werden. Es können auch drei oder mehr Kühlvor richtungen verwendet werden.As shown in Fig. 7, the GM-cooling devices 95 a and 95 b installed under the cooling plate 89 for cooling the plate 89. Although according to Fig 7, two GM-coolers of the tube 22 are installed. Standard respect, so even a single but can GM-cooling device may be used if it provides sufficient cooling ability. If this is not sufficient, liquid nitrogen cooling illustrated in Figure 3 can be used in combination therewith. Three or more cooling devices can also be used.

Die Wärmeleistung oder die Kalorienleistung der Heizvor richtung 90 wird durch eine mit der Heizvorrichtung 90 verbundene Steuervorrichtung 93 gesteuert. Die Kühlmenge des Ar-Gases kann durch Regulierung der Wärmeleistung der Heizvorrichtung 90 gesteuert werden. Die Steuervorrich tung 91 wird mit Daten des Drucks in dem Düsenverteiler in der Form eines elektrischen Signals beliefert. Die Steuervorrichtung 93 reguliert die Wärmeleistung der Heizvorrichtung 90, um so den Druck auf einen gewünschten Wert oder Soll-Wert einzustellen.The heat power or the power of the calories Heizvor direction 90 is controlled by a heater 90 connected to the control device 93rd The cooling amount of the Ar gas can be controlled by regulating the heat output of the heater 90 . The control device 91 is supplied with data of the pressure in the nozzle manifold in the form of an electrical signal. The controller 93 regulates the thermal output of the heater 90 so as to adjust the pressure to a desired value or target value.

Das in den Fig. 3 und 7 gezeigte Rohr 22, insbesondere der Teil des Rohrs 22 stromabwärts gegenüber dem Wärme austauscher ist vorzugsweise aus reinem Aluminium herge stellt.The pipe 22 shown in FIGS. 3 and 7, in particular the part of the pipe 22 downstream from the heat exchanger is preferably made of pure aluminum.

Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen einem Hohlraum 15, eines Düsenverteilers 1 und einer Düsenöffnung 16. Ein Ar enthaltendes Gas wird mit einer Geschwindigkeit v1 in den Hohlraum 15 geliefert und aus der Düsenöffnung 16 heraus mit einer Geschwindigkeit v2 herausgestrahlt. Die Ge schwindigkeit v1 im Hohlraum ist beträchtlich langsamer verglichen mit der Geschwindigkeit v2 in der Düsenöffnung 16. Fig. 8 shows the relationship between a cavity 15, a nozzle manifold 1 and a nozzle opening 16. An Ar-containing gas is supplied into the cavity 15 at a speed v1 and blasted out of the nozzle opening 16 at a speed v2. The speed v1 in the cavity is considerably slower compared to the speed v2 in the nozzle opening 16 .

Ar enthaltendes Gas, das durch die Düsenöffnung 16 läuft, hat eine hohe Strömungsgeschwindigkeit. Wenn eine Teil chenquelle in der Wand der Düsenöffnung vorhanden ist, so werden die Teilchen herausgeblasen, wenn das Ar enthal tende Gas herausgestrahlt wird. Daher muß die Düsenöff nung 16 zumindest eine solche Struktur besitzen, die die Erzeugung von Teilchen weniger möglich macht. Ar-containing gas passing through the nozzle opening 16 has a high flow rate. If a particle source is present in the wall of the nozzle opening, the particles are blown out when the gas containing the ar is blown out. Therefore, the Düsenöff opening 16 must have at least such a structure that makes the generation of particles less possible.

Der Erfinder bildet zunächst die Düsenverteiler 1 aus rostfreiem Stahl und einer Aluminiumlegierung mit hoher Zugfähigkeit aus. Durch Verwendung dieser Düsenverteiler wurde Argon enthaltendes Gas zur Oberfläche eines Si-Wa fers in einer Vakuumatmosphäre herausgestrahlt, und Teil chen wurden auf dem Si-Wafer beobachtet, die aus der Va kuumkammer aufgenommen waren. Man kann sagen, daß die An zahl der auf dem Wafer zurückbleibenden Teilchen die Teilchenanzahl wiedergibt, die in dem aus den Düsenöff nungen herausgestrahltem Gas enthalten waren.The inventor first forms the nozzle distributor 1 from stainless steel and an aluminum alloy with high tensile strength. Using these nozzle manifolds, gas containing argon was irradiated to the surface of a Si wafer in a vacuum atmosphere, and particles were observed on the Si wafer which were taken out from the vacuum chamber. It can be said that the number of particles remaining on the wafer reflects the number of particles contained in the gas emitted from the nozzle openings.

Fig. 9 zeigt die Meßergebnisse von Teilchen auf einem 6- Zoll-Si-Wafer dann, wenn ein Düsenverteiler 1 aus Al-Le gierung (JIS-A6061) verwendet wurde. Die Abszisse reprä sentiert eine komulative Zahl von Testläufen, nachdem der Düsenverteiler zuerst verwendet wurde, und die Ordinate repräsentiert die Anzahl von Teilchen auf einem gereinig ten 6-Zoll-Si-Wafer. Fig. 9 shows the results of measurement of particles on a 6 inch Si wafer, when a nozzle manifold 1 of Al-Le alloy (JIS A6061) was used. The abscissa represents a comulative number of test runs after the nozzle manifold was first used, and the ordinate represents the number of particles on a cleaned 6-inch Si wafer.

Der Düsenverteiler hatte die Struktur beschrieben unter Bezugnahme auf Fig. 1 und wurde verwendet in dem in Fig. 7 gezeigten System. Ein Testlauf dauerte ungefähr 30 Mi nuten. Von den 30 Minuten wurde ungefähr 10 Minuten lang ein Ar enthaltendes Gas aus dem Düsenverteiler herausge strahlt. Der Düsenverteiler wurde zuerst von Raumtempera tur auf ungefähr 100 K abgekühlt. Die Strömungsrate der Ar-Gasmischung wurde auf 42 sl/min (kurz: slm) einge stellt (Ar: 38 sl/min oder slm, N₂: 4 sl/min). Der Meß druck in dem Düsenverteiler betrug 3 bis 3,5 kg und der Druck in der Vakuumkammer war ungefähr 0,3 Atmosphären druck.The nozzle manifold had described the structure with reference to FIG. 1 and was used in the system shown in FIG. 7. A test run took approximately 30 minutes. From the 30 minutes, a gas containing Ar was blasted out of the nozzle manifold for about 10 minutes. The nozzle manifold was first cooled from room temperature to approximately 100K. The flow rate of the Ar gas mixture was set to 42 sl / min (short: slm) (Ar: 38 sl / min or slm, N₂: 4 sl / min). The measurement pressure in the nozzle manifold was 3 to 3.5 kg and the pressure in the vacuum chamber was approximately 0.3 atmospheric pressure.

Jedesmal dann, wenn ein Reinigungstest beendet war, wurde die Ar-Gasmischung gestoppt und die Vakuumkammer wurde evakuiert. Daraufhin wurde der Si-Wafer genommen, und Teilchen auf dem Wafer wurden gezählt. Nach der Messung wurde der Wafer in der Vakuumkammer platziert, und die Kammer wurde evakuiert. Daraufhin wurde das Ar-Gasmi schungsblassystem gekühlt, um den nächsten Reinigungspro zeß auszuführen.Every time a cleaning test was finished the Ar gas mixture was stopped and the vacuum chamber was closed evacuated. The Si wafer was then taken, and Particles on the wafer were counted. After the measurement the wafer was placed in the vacuum chamber, and the Chamber was evacuated. Thereupon the Ar-Gasmi blown chilled system to the next cleaning pro to carry out.

Teilchen von 0,82 µm oder größer wurden an vier Kanälen CH1 bis CH4 gemessen. Die Anzahl der Teilchen ist durch eine ausgezogene Linie angegeben, und die Anzahl der Teilchen von 1,5 µm oder größer ist durch die gestri chelte Linie angegeben. Auf der Abszisse ist die Anzahl der Testläufe und das Testdatum angegeben.Particles of 0.82 µm or larger were found on four channels CH1 to CH4 measured. The number of particles is through a solid line, and the number of Particles of 1.5 µm or larger is streaked by the smiled line indicated. The number is on the abscissa the test runs and the test date.

Zurückbleibende oder Residual-Teilchen hatten eine Ten denz, ihre Anzahl insgesamt zu reduzieren. Diese Tendenz fällt mit der Annahme zusammen, daß dann, wenn Teilchen auf der Oberfläche des Düsenverteilers zurückbleiben und entfernt oder "abgeschält" werden, wenn die Ar-Gas mischung herausgestoßen oder herausgestrahlt wird, die Anzahl der Restteilchen allmählich abnimmt.Residual or residual particles had a ten to reduce their total number. This tendency coincides with the assumption that if particles remain on the surface of the nozzle manifold and removed or "peeled off" when the Ar gas mixture is ejected or radiated out The number of residual particles gradually decreases.

Die Anzahl der Restteilchen beim ersten Testlauf für je den Testtag ist größer als die für den unmittelbar vorher gehenden Testlauf. Der absolute Wert davon hat eine Ten denz, seinen Wert zu vermindern. Dies kann man als Resul tat der Tatsache ansehen, daß das System auf Raumtempera tur in der Nacht erwärmt wird und auf ungefähr 100 K wäh rend des Tages abkühlt.The number of residual particles in the first test run for each the test day is larger than that for the one immediately before going test run. The absolute value of it has a ten to reduce its value. This can be called a resul did consider the fact that the system is at room temperature is heated at night and to about 100 K. cools down during the day.

Wie man aus den Meßergebnissen vom 16. Mai und 17. Mai und einigen anderen Tagen ersieht, steigt die Teilchen zahl bei manchen Testläufen während des Tages an. Wie man aus den Meßergebnissen vom 23. Mai erkennt, wird eine große Anzahl von Restteilchen beobachtet, die man nicht aufgrund der Meßergebnisse der vorhergehenden Tage erwar ten kann. As can be seen from the measurement results from May 16 and May 17 and sees some other days, the particle rises number on some test runs during the day. How one recognizes from the measurement results of May 23, a observed a large number of residual particles that you cannot based on the measurement results of the previous days can.

Nachdem die Testläufe siebzigmal wiederholt wurden, be trug die Anzahl der Restteilchen ungefähr 200 bis 300.After the test runs were repeated seventy times, be the number of residual particles was about 200 to 300.

Fig. 10 zeigt die Meßergebnisse von Teilchen an einem Si- Wafer, wenn das Ausführungsbeispiel des Düsenverteilers 1 hergestellt aus reinem Aluminium verwendet wurde. Fig. 10 shows the measurement results of particles on a Si wafer when the embodiment of the nozzle manifold 1 made of pure aluminum was used.

Unter den gleichen Meßbedingungen wie beim Düsenverteiler hergestellt aus Aluminiumlegierung wurde ein unterschied liches Düsenverteilermaterial verwendet. Die Anzahl der Restteilchen bei der Anfangsstufe reduzierte sich von 1000 oder darüber für die Aluminiumlegierung auf ungefähr 300.Under the same measurement conditions as with the nozzle distributor A difference was made of aluminum alloy Lich nozzle distribution material used. The number of Residual particles at the initial stage reduced from 1000 or more for the aluminum alloy to about 300.

Die durchschnittliche Teilchenzahl reduzierte sich auf ungefähr 20, was annähernd ein praktisches Niveau ist, und zwar in zehn Tagen nachdem der Düsenverteiler verwen det wurde (mit Ausschluß derjenigen Tage, wo kein Test durchgeführt wurde). Für jeden Tag reduzierte sich die Teilchenzahl im allgemeinen monoton. Auch die Restteil chenzahl beim ersten Testlauf jedes Tages reduzierte sich im allgemeinen monoton. Anders ausgedrückt erhöhte sich die Teilchenzahl selten wie eine Mutation.The average number of particles decreased to about 20, which is roughly a practical level, in ten days after the nozzle manifold is used det (excluding those days where no test was carried out). For every day the Particle number generally monotonous. Even the rest The number of chops on the first test run of each day was reduced generally monotonous. In other words, increased the particle number seldom like a mutation.

Der Düsenverteiler aus Al-Legierung reduzierte die Rest teilchenzahl auf ungefähr 200 bis 300 nach 70 Testläufen, wo hingegen der Düsenverteiler aus reinem Al die Rest teilchenzahl auf ungefähr 20 nach 70 Testläufen reduzier te.The Al alloy nozzle manifold reduced the rest number of particles to approximately 200 to 300 after 70 test runs, where, on the other hand, the nozzle distributor made of pure Al does the rest Reduce particle count to approximately 20 after 70 test runs te.

Das Phänomen, das die Verwendung reinen Aluminiums die Teilchenzahl reduziert, kann wie folgt betrachtet werden.The phenomenon that the use of pure aluminum Reduced particle count can be considered as follows.

Eine Aluminiumlegierung ist eine Legierung, die eine Vielzahl von Zusammensetzungen enthält. Von einem mikro skopischen Standpunkt aus gesehen, hat eine Aluminiumle gierung keine gleichförmige Zusammensetzung, sondern ent hält örtliche, nichtmetallische Einschlüsse mit einem Verunreinigungskern. Nichtmetallische Einschlüsse in ei ner Aluminiumlegierung erfahren einen Wärmezyklus zwi schen Raumtemperatur und ultratiefer Temperatur und be sitzen eine thermische Ausdehnung, die sich von den be nachbarten Zusammensetzungen unterscheidet, und sie be sitzen auch eine höhere Sprödigkeit.An aluminum alloy is an alloy that one Contains variety of compositions. From a micro seen from a scopic point of view, has an aluminum not uniform composition, but ent holds local, non-metallic inclusions with one Impurity core. Non-metallic inclusions in egg ner aluminum alloy experience a heat cycle between room temperature and ultra-low temperature and be sit a thermal expansion that differs from the be neighboring compositions differs, and they be sit also a higher brittleness.

Nachdem der Düsenverteiler einem großen Wärmezyklus un terworfen ist, werden Beanspruchungen in den nichtmetal lischen Einschlüssen in der Aluminiumlegierung erzeugt, und zwar wegen der Differenz zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten, und es werden feine Verschie bungen und Risse in Betracht gezogen. Wenn selbst nur ein kleiner Teil solcher nichtmetallischen Einschlüsse der Oberfläche des Düsenverteilers ausgesetzt ist, so wird die Zersetzung oder Zerlegung der Einschlüsse verstärkt durch eine Beanspruchung ausgeübt durch die mit hoher Ge schwindigkeit erfolgende Gasströmung auf der freiliegen den Oberfläche, so daß feine Pulver abgezogen oder abge schält werden und entlang des strömenden Gasflusses oder entlang des Strahlgasflusses geblasen werden. Wenn die Zerlegung an einem neuen Gebiet oder einer neuen Region auftritt, so kann die Restteilchengröße stark ansteigen.After the nozzle manifold has undergone a large heat cycle is subjected to stresses in the non-metal generated inclusions in the aluminum alloy, because of the difference between the thermal Expansion coefficients, and there will be fine differences exercises and cracks considered. If only one small part of such non-metallic inclusions Surface of the nozzle distributor is exposed, so the decomposition or decomposition of the inclusions increases exerted by a high Ge gas flow occurring on the exposed the surface so that fine powder is peeled off or peeled off be peeled and along the flowing gas flow or be blown along the jet gas flow. If the Disassembly in a new area or region occurs, the residual particle size can increase sharply.

Die Erzeugung von feinen Pulvern durch einen Wärmezyklus wird als unvermeidbar angesehen, wenn das Düsenverteiler material eine Legierung ist. Daher werden selbst dann, wenn rostfreier Stahl verwendet wird, ähnlich feine Pul ver erzeugt.The production of fine powders through a thermal cycle is considered inevitable if the nozzle manifold material is an alloy. Therefore, even then, if stainless steel is used, similarly fine pul ver generated.

Wird im Gegensatz dazu der Düsenverteiler 1 aus reinem Aluminium hergestellt, so ist zu erwarten, daß die feinen Pulver kaum erzeugt werden, da das Material eine gleich förmige Zusammensetzung mit weniger Verunreinigungen be sitzt und örtliche Beanspruchungen durch thermische Aus dehnung nicht auftreten werden. In dem obigen Ausfüh rungsbeispiel wird Aluminium mit einer Reinheit von 5N verwendet. Die Vorteile der Verwendung reinen Materials werden erwartet durch Verwendung von Aluminium mit minde stens einer Reinheit von 2N (99%). Vorzugsweise wird Aluminium mit einer Reinheit von 3N oder mehr vorzugs weise mit einer Reinheit von 4N verwendet.In contrast, the nozzle manifold 1 is made of pure aluminum, so it can be expected that the fine powders will hardly be produced, since the material has a uniform composition with fewer impurities and local stresses from thermal expansion will not occur. In the above embodiment, aluminum with a purity of 5N is used. The advantages of using pure material are expected by using aluminum with a purity of at least 2N (99%). Aluminum with a purity of 3N or more is preferably used with a purity of 4N.

Selbst wenn feine Pulver erzeugt werden, so wird doch da von ausgegangen, daß diese feinen Pulver nicht durch eine Strahlgasströmung transportiert werden, wenn die Gasströ mungsgeschwindigkeit in der Region niedrig ist, wo die Pulver gebildet werden. Es wird daher davon ausgegangen, daß von dem Düsenverteiler 1 die Düsenöffnungen 16 die herausragende Ursache bei der Teilchenerzeugung sind, weil die Gasströmungsgeschwindigkeit in diesen Regionen maximal ist. Es wird daher davon ausgegangen, daß die Teilchenzahl enthalten in dem Strahlgas sich reduziert, wenn mindestens die Region der Düsenöffnungen 16 aus rei nem Aluminium hergestellt werden. Offensichtlich wird die Möglichkeit der Erzeugung feiner Pulver weiter verrin gert, wenn der ganze Düsenverteiler aus reinem Aluminium hergestellt ist. Bei der Messung der Teilchenzahl wird der Wärmeaustauscher hergestellt aus rostfreiem Stahl verwendet. Wenn der Gasdurchlaß des Wärmeaustauschers ebenfalls aus reinem Aluminium gemacht wird, so ist zu erwarten, daß die Wahrscheinlichkeit der Teilchenerzeu gung weiter abgesenkt wird.Even if fine powders are produced, it is considered that these fine powders are not transported by a jet gas flow when the gas flow rate is low in the region where the powders are formed. It is therefore assumed that the nozzle openings 16 are the outstanding cause of the particle generation from the nozzle manifold 1 because the gas flow velocity is maximum in those regions. It is therefore assumed that the number of particles contained in the jet gas is reduced if at least the region of the nozzle openings 16 are made of pure aluminum. Obviously, the possibility of producing fine powders is further reduced if the entire nozzle distributor is made of pure aluminum. When measuring the number of particles, the heat exchanger made of stainless steel is used. If the gas passage of the heat exchanger is also made of pure aluminum, it is expected that the likelihood of particle generation will be further reduced.

Die gleichen Effekte werden erwartet, selbst wenn reine Metalle verwendet werden, die sich von dem Aluminium un terscheiden.The same effects are expected, even if pure Metals are used that differ from the aluminum un differentiate.

Wie oben beschrieben, kann die Teilchenzahl gemischt mit dem aus dem Düsenverteiler herausgestrahlten Gasfluß re duziert werden, wenn der Düsenverteiler aus einem reinen Metallmaterial, insbesondere reinem Aluminiummaterial, hergestellt ist. As described above, the particle number can be mixed with the gas flow radiated out of the nozzle distributor right be reduced if the nozzle manifold consists of a pure Metal material, in particular pure aluminum material, is made.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf be vorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben.The present invention has been accomplished with reference to be preferred embodiments described.

Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbei spiele beschränkt. Viele Merkmale ergeben sich aus den Anmeldungsunterlagen verschiedene Modifikationen, Verbes serungen und Kombinationen.The invention is not based on the above embodiments games limited. Many characteristics result from the Registration documents various modifications, verbes changes and combinations.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Eine Düse zur Verwendung bei einer ultratiefen Temperatur zum Herausstrahlen oder Herausschleudern eines eine ul tratiefe Temperatur besitzenden Fluids oder Strömungsmit tels, welches Tröpfchen enthält, und zwar zu einem Werk stück hin, welches in einer reinen Atmosphäre angeordnet ist, wobei Düsenöffnungen vorgesehen sind, die durch reine Aluminiumglieder definiert oder gebildet werden. Die Düse kann das Werkstück dadurch reinigen, daß ein ei ne ultratiefe Temperatur besitzendes Gas in einer ultrar einen Umgebung herausgestrahlt wird, während die Erzeu gung von Teilchen verhindert wird.In summary, the invention provides the following:
An ultra low temperature nozzle for use in ejecting or ejecting an ultra low temperature fluid or fluid containing droplets toward a workpiece located in a clean atmosphere with nozzle openings provided therethrough pure aluminum links can be defined or formed. The nozzle can clean the workpiece by radiating an ultra low temperature gas in an ultrar environment while preventing generation of particles.

Claims

1. A nozzle for use at an ultra-low temperature with nozzle openings ( 16 ) defined by pure metal members or parts, the nozzle emitting an ultra-low temperature fluid, which contains droplets, out onto a workpiece arranged in a clean atmosphere .

2. Nozzle for use at an ultra-low temperature according to claim 1, characterized in that the pure metal link made of pure aluminum of the limb.

3. Nozzle according to claim 2, characterized in that the pure aluminum links a purity of 99% or higher.

4. Nozzle according to claim 2, characterized in that the pure aluminum links a purity of 99.9% or higher.

5. Nozzle according to claim 2, wherein the pure aluminum who have a purity of 99.99% or higher.

6. Nozzle according to one of the preceding claims, esp special according to claim 2, characterized in that the pure aluminum links are vacuum cast.

7. A surface cleaning system which has the following:
Gas supply means for supplying a gas containing liquid gons;
a nozzle device made of pure metal and to be supplied with at least the gas-containing liquid, the nozzle device having a plurality of nozzles to jet out the gas containing the argon liquid; Receiving means for carrying a cleaning object in that the cleaning object is arranged towards the gas jet direction of the nozzle device; a hermetically sealed chamber for housing the nozzle device and the receiving means; and
Ejection means for ejecting a gas into the hermetically sealed chamber.

8. Surface cleaning system according to claim 7, characterized characterized in that the pure metal is pure aluminum is.

9. The surface cleaning system according to claim 8, wherein the gas supply means comprise:
an argon gas source for supplying a gas containing at least one argon gas; and
Coolant for cooling the gas supplied from the argon gas source to the liquefaction temperature of the argon gas specifically with respect to the pressure of the argon gas, the coolants being able to control the cooling capacity, and further providing:
Temperature measuring means for measuring a temperature of the inside of the nozzle device;
a pressure gauge for measuring a pressure of the inside of the nozzle device; and
Control means for receiving a temperature value measured by the temperature meter and a pressure value measured by the pressure meter and controlling the cooling capacity of the coolants to set the mentioned pressure value to a predetermined value.

10. Surface cleaning system according to one of the previous existing claims, in particular according to claim 9, because characterized in that argon flow regulation with tel are provided and attached upstream against the coolants to regulate the Flow of the argon-containing gas, so this has a predetermined molar flow.

11. Surface cleaning system after one or more of the preceding claims, in particular according to An saying 9, characterized in that the coolant have a heat exchanger, and that the cooling medium flow regulating the flow of the liquid nitrogen released by the heat exchanger flows, regulate.

12. Surface cleaning system after one or more of the preceding claims, in particular according to An saying 9, characterized in that the coolant have a cryo system and heating means.

13. A method of making a nozzle for use at an ultra-low temperature, the following steps being provided:
Making a solid or solid link from pure metal material;
Machining the solid member of pure metal and forming or shaping a nozzle distributor in a tubular shape with a cavity and nozzle openings that connect an outside of the nozzle distributor with the cavity;
Performing a chemical mechanical polishing process for the cavity; and
Carry out an ultrasonic cleaning for the nozzle openings.

14. A method of making a nozzle for use at ultra-low temperature according to claim 13, wherein the pure metal is pure aluminum.