TW200841946A - Ultrasonic cleaning device - Google Patents

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200841946 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種利用頻率改 件上之微細塵埃（顆粒）等 除去附著於電子部 高齢朗超尤枝關於一種 圓、硬碟、玻璃基微f 2去附著於半導體晶 2超她動清 ，内之内槽㊁結=j 了:==，二置於 有振動板之外槽。 “屬材枓或樹脂材料等製作且絲 產生:超’用以將藉由驅動超音波換能器而 立其底板改於媒介液之狀態配置於外槽内。此種姓槿 ίΓ〜洗裝置利用特定信號使振動板產生振動，使用所i生 之超曰波振動，對浸潰於内槽内清洗液中之被洗物進行清洗斤產 之作i ’ if ϊΐ音，動’通常使用單一頻率之信號或經調頻 l 5虎早-頻率之南頻信號係常時對振動板賦予固定頻率 號’使其產生超音波振動之結構。 、 口 雖不疋上述雙槽結構之清洗槽，但專利文獻i、2揭示了重 使調頻之高頻信號的超音波清洗裝置。圖8係自專利文獻' 之超Ϊ波清洗裝置正面所視之的剖面圖。該超音波清洗裝置301 單層結構之清洗槽309，且該清洗槽3〇9具有固定有^數個換 月匕為309之底板307。為消除複數個換能器309之間振動性能的不 均，向各換能器309賦予以特定調變範圍實施調頻後之高頻信费。 5 200841946 波清洗裝置Υ各振、裔以產生超音波振動之超音 產生，波_，且赌_之高頻信號 日本專婦_3.細號公報 [發婦辭8·π丨978 51公報 係有ί;:成=振動特性二 將導致清缸序之Γ槽内各區域之聲财均。結果 槽底板傾斜轉除外槽内之統 外二1有=匕 板ΐ斜以使兩底板為非平行配置時，及产） 内槽^壓中心頻率進行調頻後之信號，可。 時間=^^:，，，，’以中心頻率進行驅動之 聲壓降低。钍杲#=丑，母單位時間内施加至被洗物之平均 果：導;=，低於使用單-頻率進行 加至已铖仍#八9虎振幅之丽，過大之聲壓便會施 t iir被洗物部分，有可能造成被洗物破損。 藏壓之的-化★ &月之目的在於提供一種可確保清洗槽内所有區域 ===超内施加至被洗物的聲壓降低，清 【發明内容】 為解決上述問題，本㈣之超音波清洗裝置特徵在於，具備： 6 200841946 超音波振動產生機構，其生雜觸之信 及清洗槽，其於内部儲存用以浸潰上述被洗物波=上 調ϋ 有早脖為中心頻率，調變範圍不_至少2個 又，根據本發明之超音波清洗裝置，其特徵 二内“:存波振動，對浸潰 發明之超音波清洗裝置，其特徵在於，上述内 槽底板以知疋角度向上述外槽底板傾斜。 根，，發明之超讀清洗裝置，其特徵在於，上述調變 不同之至>、2侧頻部的振蕩時間依據清洗條件而互不相同。 ㈣據本㈣之超音波清絲置，其_在於，上述至少2 =頻部中:於具有大調變範圍之調頻部到達中心頻率之時: 具有小调變範圍之調頻部被生成。 、、/ 輸媒之超音_裝置’其概在於，上述傳 ，據本發明之超音波清洗裝置，其特徵 動產生機構具有單個或複㈣難器。 π曰波振 根據本發明之超音波清洗裝置，其特徵在於， 動產生機構财單個或紐鎌蕩部及辨放大ϋ。 趟腺莖ώ9、、、"構之4洗槽吋，外槽材料可使用不銹鋼、 fit’内f材料可使用具有耐熱性及抗藥劑性之石英玻璃、聚 包ί過ttT_，化轉。清洗液可使用過氧化氫、銨、純水、 可使用銦t者:氮.純水等。振動板之材料 7 200841946 [發明效果] 本發明使用具有2個調頻部之信號 部，可抑制每單辦_平鱗$=1置撕_、之調頻 之超音波清洗裝置。 * & /月洗放革良好 【實施方式】

以下，參照圖式，就本發明之超音波清洗 ^説=圖ί係自實施形態之超音波清洗裝置^正面 圖圖2 (a)係杈式性地表示以特定頻率（單一頻率）而之 ^的圖’圖2(b)係表示駐波藉由調頻而移動之狀熊的模 =係為頻率、橫軸為時間而表示頻率變化的；，圖;二 =不本U之頻率變化的圖，圖3⑻係表示F ^ 3 (c) ^率之。圖4係表示彻頻譜分析儀測定圖 ^ 4 U)林分狀鮮的分佈: /佈’圖4 (C)為單—頻率之分佈。圖 槽/和部至特定深度處之聲壓強度的曲線圖。 本貝施形悲之超音波清洗裝置i如圖i所示，係具備内样3 =槽構二内槽3係用以清洗被洗物之清洗槽，上日端 3 = ί 斜之底板如。内槽3内部儲存用以清洗被洗物w 之清洗液。 f 後料槽5内之純轉舒超音波振械，溶解於 純水等中之氣?成分為氣泡*顯現，氣泡有時會附著於内槽3 之底板3a上。氣泡附著後，超音波便難以在内槽3内傳播。因此， 8 200841946 使該底板3a傾斜’可有效去除附著於底板〜之氣泡。 至内自3波振動產生機構之超音波鶴間接傳輸 作卜槽5上端開口，其内部儲存純水、藥液等 ΐΐί 生機構。另外，外槽5之底板5a為大致水平之^。 内槽3之底板3a相對於水平方向以特定角度傾斜，故内槽^之 &板3a配置成與外槽5之底板元形成特定角度。

超音波振誠生機構具個定於㈣5之底板5a上之振 ^將超音波義9傳輸至振驗7之魏器9，以及產生超音 ^動之振盧n 11。振盡器u具有振蕩部13與功率放大器15。振 湯部13生成高頻信號’該高頻信號具有以特定之單一頻率 ，率，調變範圍不同之至少2個觸部。高頻信號利用功率放大 益15進行放大，並輸入至換能器9。 輸入至換能裔9之超音波振動經由振動板7，被賦予給作 _介之純水等後，内槽3之底板3a與換能n 9之間形成駐波。 駐波係來自振動板7之入射波與在外槽5内之傳輸媒介中傳播， 到達内槽3之底板3a後反射而成之反射波疊加而形成的聲波。如 本^施形態所述，内槽3之底板3a與外槽5之底板兄傾斜時， 1著傾斜之内槽3之底板3a，外槽5之底板5a與其之距離不斷改 全，入射至内槽3之底板3a的聲壓會隨内槽3之底板3a之位置 而變化。 一 、、，參照圖2 (a)、圖2 (b)，就超音波清洗裝置所產生之駐波加 以説明。内槽3之底板3a相對於水平方向延伸之外槽5之底板兄 而傾斜。該情形下，駐波之間隔e表示為： e = v/ ( 2 · f · tan 0 ) · · ·式（1) 其中，v為聲速，f為中心頻率，0為内槽3之底板3a的傾斜 角度（傾斜度）。 又，為消除駐波之聲壓條紋，只需對駐波實施調頻，使駐波 移動，從而使聲壓咼低相抵即可。因此，需要研究駐波的移動程 9 200841946 度。另外，駐波之移動幅度表示為： △ d= (2· ΔίΊ) /{ (；nf) tanΘ } · · ·式（2) 其中’ Δί為調變範圍’ L為外槽5之底板5a之特定位置處 到内槽3之底板3a的垂直方向距離。 例如，頻率為2 MHz，傾斜角度為2度時，根據式（1)可得 出，外槽5之底板5a上駐波之產生間隔e為10 7mm。 因此，如果可使駐波移動與駐波間隔e相同或大於其之距離， 則可消除内槽底板傾斜所造成的聲壓不均（聲壓條紋）。假設以2〇 kHz之調變範圍實施調頻，根據式（2)可得出，内槽3之底板妞 上駐波移動幅度Ad為17.4 mm。即，可消除聲壓不均（聲壓條紋> 繼而，就本實施形態所使用之經調頻的高頻信號加以説明。 圖、3 (a)所示，實施形態之高頻信號具有中心頻率為私、頻率 4^為±& (即調變範圍為2a)之第1調變部，及中心頻率為f〇、 稱偏移為土b (調變範圍為2b)之第2調變部。其中，頻 a大於頻率偏移b。 、 為中先ΐ戶之經刚調變之信號如圖3 (b)所示，以特定頻率 、頻率偏移為±a。因此’圖3 (a)所示本發明之信 的“圖^ 之#號中添加調變範圍相異之另—個調頻部而成 (c) ^ > ’為_更方便理解實細彡態之高頻信號特徵，於圖3 ° ， U此了用牙過中心頻率f〇之直線表示。 為土a之1^ 所7’本實施形態之高頻信號係頻率偏移 信號。3 舁f率偏移為让之第2調變部連續組合而成之 ^定日ί二圖：a)中，例舉了以某-_為基準，㈣至 然後=間，f ^頻率㈣變至最大頻率㈣， 隔”）二為i i 之信號。進而，於t2至t“特定時間間 中心頻率f0。 心頻率f〇調變至最小頻率f〇-a ’然後再調變至 200841946 、該情形下，特定時間間隔71至73可為相同 被洗物及清洗條件，改變第i調變部與第 部=二、=合 ，’於需要提高中心頻率fG處之聲壓時，延間。 湯時間’而於需要提高清洗槽内所有區域聲壓一：：邛，振 第Η周變部之振蕩時間等。因此，^^ = 1" ίίίί I〇+a a 貝二^大頻率fo+a，然後連續調變為中心頻率（第、丨鐵 邛），再向第2調變部過渡等各種組合。 凋父 部向第2^^(a)巾，於到達中心頻率f°之時刻，自第1調變 過渡或自第2調變部向第1調變部過渡。假設採 化^二ίΐ ί卩便是目前之被洗物可忽略之調頻所帶來的頻率變 >ί卜。gp，卩之凋^範圍2a而無法承受頻率反復、急劇之變 洗物受損之調變範圍2a造成頻率急劇變化，會導致被 急劇變化，防止槪物錢。 兄射 關於清洗裝置1所使狀高頻信號之信號成分的分佈， 夕Ϊί狀祕信號及單—頻率之信號，加以説明。另外，圖4 率。、、、圖中，縱軸表示信號成分之大小即輸入能量，橫軸表示頻 ^先，圖4 (c)所示分佈為··單一頻率之信號僅有中心頻率 故峰值位於中心頻率，不存在其他頻率成分。因此 ，如超 二^ ^先裝置1所示，内槽3之底板如以特定角度向外槽5之底 扳5a傾斜時，内槽3内之聲壓會不均。 敕:先丽之調頻信號成分如圖4 (b)所示，信號成分存在於 ㈣内’錢成分之不均比較少，但特定信號成分不存 咕，。由此可知，無法確保可利用最適合清洗之中心頻率坊之 化琥成分進行充分振動。 图4 (a)所示實施形態之高頻信號不僅如圖4 〇)所示可於 200841946 ，頻部整铜變範_確保頻率成分，_賴 八他頻率成分相比’中心辭f(>成分可非常大。 ^不’與 ίί ΐ置1所示，内槽3之底板3a以特定角度向外挿V ^?产f 值，故可充分確保最佳頻率成分。 、羊f〇處存在峰 另外，圖4 (a)和圖4⑻之曲線圖中，中 =大小在曲線圖上看似無較大差異，此係由於圖號

Cb) 〇 4 U)^ ( 4 ^頻率實際信號成分相同。由於雜圖*⑷和^ , 軸比例設定為姻，則無法辭出 縱 分佈特性不明顯。因此，為使分= 與先前例進行比較，説明清洗裝置1之内槽3内之声, i強度为佈。目5之曲線圖中，縱軸表示聲:耳 特定水深處内槽3水平方向的位置，;，表示於 信號的曲線圖，y為先前經調頻之信號的曲^ =二經=之 信號的曲線圖。 深IS] Z馮早一頻率之 由圖可知，於清洗液内水平方向之 相對較低。而採用實施形態之頻率χ時， Γ率y之水準，與單-頻率z相比聲‘ :然二 抑制聲壓降低。 】之、、二凋V員之L唬y，可 的-?Γ將ί際附著有塵埃之晶圓浸潰於内槽内進行清洗 (3^二5音波清洗裝置進行清洗之晶®表面，圖6 圓表面之麵。 I色部分表7^洗後附著於晶 12 200841946 、與圖6 (b)之晶圓相比，圖6 (a)之晶圓整個區域中塵埃基 ，被均一除去。進而，圖6 (b)中，晶圓上附著有縱條紋狀塵埃1 内聲壓不均。另一方面，如圖6 (a)所示，進行調頻後， 一圖6 (b)相比縱條紋狀附著之塵埃變少。 另外，上述實施形態就雙層結構之超音波清洗裝置進行了説 ，，但本發明並不限於該結構。作為變形例，例舉了圖7 3i^n1G3中具備單個超音波振動產生機構之結構的超ΐ波 二^置HU。振誠生機構具有直接貼於清洗槽⑴

^之，能器，及將與本實施形態相同之高頻信二= 器m。卿m與實施形態相同，、;二 功率放大器115構成。 勿I 興 於該變形例中，清洗槽之底板酿歪斜 可i由:時’或換能器1G7產生黏著誤差時，亦 S間t:壓=調變範圍小之第2調變部防止中心頻芯 實細彡狀冑齡號為具有調魏目顯之2個1 另外，實施形態或變形例中，雖未且， 好的是當中心頻率為數ΜΗζ時，====、’但較 此，第2調變部之調變範圍為丨此以下。”文粑圍為數十 本發明在*脫離其本質雖之前提下 圖2 (a“n曰示面所視之剖面圖。 圖1係以縱軸為頻率、橫轴為時間:頻;變:圖，圖 2 1 (a) 200841946 係表示本發明之頻率變化的圖， 變化的圖’圖3 (c)係表示單(b)係表示FM調變之頻率 圖4係表示利用頻譜分析儀形的圖。

分佈的曲線圖，圖4 (a)為本分明圖3所示各信號之信號成分 調頻之頻率的分佈，圖/刀為單率的分佈，圖4 (b)為FM 圖5係表示自内槽開口部至特定 面’圖6(a)為使用本實施形態之缓調頻 ϋ勿(曰曰固)表 為使用單一頻率之信號的結果。 、σ〜的…果，圖6(b)

圖7係自變形例之超音波清洗裝置1〇1正面 圖8係自先前之超音波清洗裝置正面所視判纠面圖。 【主要元件符號說明】 d面圖。 1 超音波清洗裝置 101超音波清洗裝置 103清洗槽 103a底板 107換能器 111振盪器 113振湯部 115功率放大器 3 内槽 3a 内槽底板 3〇1超音波清洗裝置 307底板 309清洗槽 14 200841946 5 外槽 5a 外槽底板 7 振動板 9 換能器 11 振盪器 13 振蕩部 15 功率放大器 w 被洗物（晶圓）

Claims (1)

1. 200841946 十、申請專利範圍： 1· 一種超音波清洗裝置，利用超音波振動清洗被洗物，其特徵在 於，具備： 超音波振動產生機構，其生成經調頻之信號，產生超音波振 動；及 、清洗槽’其於内部儲存用以浸潰上述被洗物之清洗液，利用 Μ超音^動產^構難生之超音波鋪，清洗上频洗物； 上述信號具有以單一頻率為中心頻率，調變範圍不同的至少2 個調頻部。

   播專娜圍第1項所述之超音波清洗裝置，其巾上述清洗 曰二=外槽及内槽，所述外槽安裝有上述超音波振動產生機構， 1存用以傳輸上述超音波振動之傳輸媒介，所述内槽配置於上 f槽内部，姻經由上述傳輸媒介傳輸之超音波振動，對浸潰 ;内部所儲存之清洗液内之上述被洗物進行清洗。 3〜如申請專利範圍第2項所述之超音波清洗裝置，其巾上述内槽 底板以特定角度向上述外槽底板傾斜。 申料鄕®第丨至3項巾任—項所述之超音波清洗裝置， 範圍不同之至少2個調頻部的振蕩時間依據清洗條 專她圍第1至3項巾任—項所述之超音波清洗裝置， 至少2個調頻部中，於具有大調變範圍之調頻部到達中 心頌率之時刻，具有小調變範圍之調頻部被生成。 6傳3項所狀超音波清洗裝置，其中上述 請專概11第1至3項中任—項所述之超音波清洗裝置， $、中上述超音波振動產生機構具有單個或複數個換能器。 ΐίΓ請專利範圍第1至3項中任—項所述之超音^i洗裝置， &器。述超音波振生機構具有單佩複數個振蕩部及功率放 16