TWI361729B - - Google Patents

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[補充修正曰期：民國101年2月16日;I 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變之信號，除去附著於電子 件上之微細塵埃（顆粒）等的超音波清洗袭置，尤其是關於一種 利用100 kHz以上之高頻信號的超音波清洗裝置。 【先前技術】 先則’於電子部件之製造工序中，作為除去附著於半導體晶 f、_基板等電子部件上之微細粉塵、灰麟塵埃的機 ，提議有利用超音波振動清洗作為被洗物之電子部件表面 種超音波清洗裝置。 # 歧作為超音波清洗裝置之—例，例舉了清洗槽由賴及配置於 n主曰=之内槽所構成之雙槽結構的裝置。該裝置使用金屬清洗槽 | ’為防止絲出的金屬軒崎於被洗物上，而設置了由石英 p作之内槽，及由不_#金屬材料或樹脂材料等製作且安、 有振動板之外槽。 、 ^又外槽儲存有媒介液，用以將藉由驅動超音波換能器而 構内槽中所儲存之清洗液中的被洗 其底板次於媒介液之狀態配置於外槽内。此種結構 清洗蚊錢使振練產生雜，使用所產生 。曰；振動，對次潰於内槽内清洗液中之被洗物進行清洗。 什iΐ產生超音波觸，財使醇-醉之信號或經調頻 L波:早-頻率之高頻信號係常時對振動板賦予固定頻率之件 唬，使其產生超音波振動之結構。 σ 雖不是上述雙槽結構之清洗槽，但專敝獻卜2揭示了一種 信號的超音波清洗裝置。圖8係自專利文獻1 呈i = ®二裝置正面所視之的剖面圖。該超音波清洗裝置301 二：清洗槽309 ’且該清洗槽309具有固定有複數個換 _ 309之底板307。為消除複數個換能器之間振動性能的不 097108253 6 1013056941-0 丄 [補充修正日期：民國101年2月16日] 均’向$，器309賦予以特定調變範圍實 波4ΐΐ獻it種具備2個紐器以產生超音波二音 產生超音波絲，概清洗槽鱗壓之痛信號 【專利文獻1】曰本專利特開昭63·36534號公報 日㈣.8·131978號公報 關係、底板形狀、換能器振 ί==;ίί造成内槽内各區域之聲壓不均。結果 專利ΐίΤΐϊ!τ?率之信號所產生之不良情形’提議有利用 ϋίϊΐ ΐί獻2揭示之經調頻的高頻信號，並採用雙样 洗裝置。藉由調頻，在使内槽底板向安裝有換能 ΐ::ί 兩底板為非恤置時，及換能器娜度 内槽:聲壓定中心頻率進行調頻後之信號，可防止 時門經調頻之高頻信號時，以中心頻率進行驅動之 效果低於使用單一頻率進行 二‘η 為提高每單位時間之平均聲壓，提議有增大 ϋ之振巾《(轉）。但在增大錢減之前，獻之聲壓便會施 =過ΐί清洗之被_部分，有可能造成被洗物破損。 簦遞mi發明之目的在於提供—種可確保清洗槽内所有區域 :ί良二超間内施加至被洗輯壓降低’清 【發明内容】 097108253 1013056941-0 1361729 [補充修正日期：民國101年2月16日j 如立ί解決上·題，本發明之超音波清洗裝置特徵在於，具備： 動產生機構’其生成經調頻之信號，產生超音波振動； -•κ二1 Γ，其於内部儲存用以浸潰上述被洗物之清洗液，利用上 振動產，構所產生之超音波振動，清洗上述被洗物； 調=Γ具有以單一頻率為中心頻率，調變範圍不同的至少2個 之超音波清洗裝置，其特徵在於，上述清洗 ====:勝對浸潰 槽底;:特;==斜裝置’其特徵在於’上述内 不同波㊉先裝置，其特徵在於，上述調變範圍 調頻°卩的振湯時間依據清洗條件而互不相同。 個細邱ΐ本㈣之超音波清洗裝置，其魏在於，上述至少2 輸媒Ϊ明之超音波清洗裝置，其特徵在於 ’上述傳 動產=====_，上述超音波振 動墙音波振 包含過氧化氫·鹽。)洗液可使用過氧化氫鲁純水、 幾酸·純水者、氟化氫-硝酸-純水等。振動板之材料 0971082S3 1013056941-0 1361729 [補充修正日期：民國101年2月16 B] 可使用SUS、组、麵、欽、鎢等。 [發明效果] 本發明使用具有2個調頻部之錢。0此， 大之調頻部實m槽崎魏域聲壓 ς 置於清洗槽内之被洗物清洗不均。 炎而1止配 進而，藉由設置調變範圍大之調頻部，利用清洗效 中心鮮進行清洗之_可縮短，而藉由 = 部，可抑制每單位時間内平均_降低。 魏圍】之調頻 如，本發明可提供—種可實料洗槽内所有區域聲壓之 I超音波 地轉概，清洗效率良好 【實施方式】 以^下就本發明之超音波清洗裝置之實施形態加 tit形態之超音波清洗裝置之正面所視之剖面 圖圖（a)係模式性地表示以特定頻率（單一頻率）而 ίΐ^·縱示駐波藉由調頻而移動之狀態的模式圖。 二#二太终a日45:、仏軸為時間而表示頻率變化的圖，圖3 (a) iff變化的圖’圖3 (b)係表示FM (Freq_y 頻L調變之頻率變化的®，圖3 (e)係表示單一 辦= =圖4係表示利用頻譜分析儀測定圖3所示各信 顧’圖4 U)為本分明之頻率的分佈， 5 = /的分佈，圖4 (e)為單—鮮之分佈。圖 5係内槽開心卩至特定深度處之聲壓強度的曲線圖。 本貝鉍形痣之超音波清洗裝置1如圖1所示，俜且備内_ 3 構;内槽3係用以清洗』物之== 3洗Ϊ 3a。内槽3内部儲存用以清洗被洗物w 如JcC H5内之純水等賦予超音波振動後，溶解於 ，林等中之讀成w為氣泡而顯現，氣泡有時會附著於内槽3 097108253 1013056941-0 1361729 [補充修正日期：民國101年2月16曰] 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， 使該底板3a傾斜，可有效去除附著於底板3a之氣泡。 外槽5係將來自超音波振動產生機構之超音波振動間接傳輸 至内槽3的間接槽。外槽5上端開口，其内部儲存純水、藥液等 作為傳輸媒介。外槽5之底板5a上聯結有用以產生超音波^動之 超音波振動產生機構。另外，外槽5之底板5a為大致水平之面。 而内槽3之底板3a相對於水平方向以特定角度傾斜，故内槽3之 底板3a配置成與外槽5之底板5a形成特定角度。 曰 超音波振動產生機構具備固定於外槽5之底板5a上之振動板 7，將超音波振動9傳輸至振動板7之換能器9，以及產生超音波 鲁 振動之振盪器11。振盪器11具有振蕩部13與功率放大器ι5。振 蕩部13生成高頻信號，該高頻信號具有以特定之單一頻^為中心 ，率’調變範圍不同之至少2個調頻部。高頻信號利用功率放大 器15進行放大，並輸入至換能器9。 輸入至換能器9之超音波振動經由振動板7,被賦予給作為 輸媒介之純水等後，内槽3之底板3a與換能器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 本實施形態所述’内槽3之底板3a與外槽5之底板5a傾斜時， 沿著傾斜之内槽3之底板3a’外槽5之底板5a與其之距離不斷改 _ 變，入射至内槽3之底板3a的聲壓會隨内槽3之底板％之位 而變化。 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％ 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為令心頻率，θ為内槽3之底板3a的傾 角度（傾斜度）。 又’為>肖除駐波之聲麼條紋’ 需對駐波實$㈣頻，使駐波 097108253 1013056941^0 10 1361729

[補充修正曰期：民國101年2月16日J 移動，從而使聲壓高低相抵即可。因此，需要研究駐波的移動 度。另外，駐波之移動幅度表示為： △ d= (2· Δί*·Ι〇 /{ (f-Af)加6>} · · ·式（2) 其中，Δί為調變範圍，L為外槽5之底板5a之特定位置虛 到内槽3之底板3a的垂直方向距離。 例如，頻率為2MHz，傾斜角度為2度聘，根據式（1)可 ’外槽5之底板5a上駐波之產生間隔e為1〇 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 f消除_底減斜所祕的聲壓不均（聲壓狀）。 kHz之調變範圍實施調頻，根據式（2)可得出，内槽？之底板允 上駐波移動幅度Ad為Π.4 mm。即，可消除聲壓不均（聲壓條紋）。 ，而，就本實施形態所使用之經調頻的高頻信號加以説明。 η)所示’實施形態之高頻信號具有中心頻率為 =為±a (即調變範圍為2a)之第i調變部，及中心 手 ’、率偏移為土b (調變範圍為2b)之第2纖部。其中，頻^偏0 a大於頻率偏移b。 网牛侷移 為之3 (b)所示’以特定頻率 二頻率偏移為±a。因此，圖3 (a)所示本發明之俨 的^ 號中添加調變範圍相異之另一個調頻部而^ ㈦^亍出= 更H解貫施形態之高頻信號特徵，於圖3 出了先則早一頻率之信號。當然，單-頻率之作获又、隹 仃調頻，因此可用一穿過中心頻率f0之直線表示 以不進 為+a夕策1如圖3⑷所示本實施形態之高頻信號係頻率偏移 = 調=合= _期間，心頻率，調變至最小頻率,二= 097108253 1013056941-0 1361729 [補充修正日期：民國101年2月16日] 中心頻率f〇。 該情形下’特定時間間隔rl至。可為相同間隔，亦可結合 被洗物及清洗條件，改變第丨調變部與第2調變部之振蕩時間。 5 ’於需要提高巾心鮮祕之聲壓時，延長第2調變部之振 商時間，而於需要提高清洗槽内所有區域聲壓之均一,丨生時，相反 地，=長第1調變部之振蕩時間等。因此，不同於圖3 (a)，可考 慮自，大頻率f〇+a直接調變至最小頻率f()_a，或者自最小頻率f〇 a 連續調4至最大頻率fG+a’然後連續調變為中心、頻率（ 部），再向第2調變部過渡等各種組合。 手（弟敬 又，於圖3 (a)中，於到達中心頻率f〇之時刻，自第i調變 部向第2調變部過渡或自第2調變部向第1調變部過渡。假設採 用該結構，即便是目前之被洗物可忽略之調頻所帶來的頻率變 隨絲^料進-步之削、化、薄板化，亦可防止被洗 物因第1 _部之爾細2a而無法承受鮮反復、急劇之變 化。即，第1調變部之調變範圍2a造成頻率急劇變化，會導致被 洗物党損，而藉由插入調變範圍為2b之第2變 急劇變化，防止被洗物受損。 〒清洗裝置i所使用之高頻信號之信號成分的分佈， t交先洳之咼頻k號及單一頻率之信號，加以説明。另外，圖4 ^曲線圖巾，縱軸表示錢成分之大小即輪人能量，橫軸表示頻 率。 首先，圖4 (c)所示分佈為：單一頻率之信號僅有中心頻率 =分，故蜂值位於中心頻率，不存在其他頻率成分。因此，如超 曰波清洗裝置1所示，内槽3之底板3a以特定角度向外槽5之底 板5a傾斜時，内槽；3内之聲壓會不均。 · 效加^ j前之娜信麵分如® 4⑻所示，信號成分存在於 έ叉叙圍内’信號成分之不均比較少，但特定信號成分不存 在峰值。纟此可知，無法確保可利用最適合清洗 信號成分進行充分振動。 ° 097108253 1013056941-0 [補充修正曰期：民國101年2月16曰] 圖4 (a)所示實施形態之高頻 ，部整個調變範圍_保頻率成分，m :斜時，亦可使内槽3内编均一，並且二卜:5 值，故可充分確保最佳頻率成分。 科ίο處存在峰

另外’圖4 (a)和圖4 (b)之曲線圖中，中心艇座 =大小在曲線圖上看似無較大差異，此係由於圖4⑷。和心 ,(、丄之f縱轴比例ί變更。這並不意味著圖4 (a)和圖4 (b)S中 ^率〇之實際信號成分相同。由於若將圖4⑷和圖 轴比例設定為_，則無法顯示出圖4 (b) . =異’分佈待性不明顯。因此，為使分佈特=刀了 絲it與输舰行比較，制清洗裝置1之内槽3内之聲 之曲線圖中，縱轴表示聲壓強度，橫軸表示於 水平方向的位置°又’x為實施形態之經調頻之 U的曲線圖，y為先前經調頻之信號的曲線圖，z為單一頻 信號的曲線圖。

f圖可知’於清洗液内水平方向之同一面内，採用單一頻率z 時:，壓不均非常大。另—方面，採用先前之頻率y時，雖可實 =見，壓之均-化’但聲壓树嫩低。而採用實施形態之頻率X時， 聲壓不均可達到先前頻率y之水準，與單一頻率Z相比，聲壓之 均一化顯^改善。進而，採用本實施形態之經調頻之信號x，聲壓 雖然低於單一頻率之信號z，但遠大於先前之經調頻之信號y，可 抑制聲壓降低。 繼而，顯示將實際附著有塵埃之晶圓浸潰於内槽内進行清洗 的結果。圖6表示使用超音波清洗裝置進行清洗之晶圓表面，圖6 ja)為使用本實施形態之經調頻之信號的結果，圖6 (b)為使用 單一頻率之信號的結果。圖6中，黑色部分表示清洗後附著於晶 097108253 1013056941-0 1361729 [補充修正日期：民國101年2月16日] 圓表面之塵埃。 與圖6 (b)之晶圓相比’圖6 (a)之晶圓整個區域中塵埃基 本被均一除去。進而，圖6(b)中，晶圓上附著有縱條紋狀塵埃。 即，内槽内聲壓不均。另一方面，如圖6 (a)所示，進^_調頻後， 與圖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所示於 f個清洗槽103中具備單個超音波振動產生機構之結構的超音波 清洗裝置1。〇卜振動產生機構具有直接貼於清洗槽1〇3底板i〇3a 上之換能器107，及將與本實施形態相同之高頻信號賦予換能器 107之振|器111。振篕器in與實施形態相同由振m盘 功率放大器115構成。 八 進而，於§亥變形例中，清洗槽1〇3之底板l〇3a歪斜，清洗液 之液面與底板103a不平行時，或換能器1〇7產生黏著 ^由調變制大之第1輕部實現清洗槽1G3 聲| 均:’進而，可藉由調變範圍小之第2輕部防止中 位時間内聲壓降低。 、手爽早 …又，上述實施形態之高頻信號為具有調變範圍不同之2個碉 =的波形，村祕有輕細互不_之3 总’實錢、或變形例中，縣具體閣述中心辭，但較 好的疋¥中心鮮為數廳時，帛丨 ^ ^ 他，第2調變部之調變細為咖以下。丨之私副為數十 本發明在不脫離其本質特性之前提下，可且 ==罐主要用於説明，並無限制本發= 『2⑷;—☆示 (b)係表不駐波藉由調頻而移動之狀態的模式圖。、Θ Θ 097108253 1013056941-0 _ [補雜正日期：民國1〇1年2月16曰] 係表示本發明之頻;的化圖，圖3 (a) 變化的圖，圖3 (c)位本_ « 〈）係表示FM調變之頻率 圖4係表示_頻譜^儀測 (a) 調頻之辭的分佈，圖4⑷為單—鮮之分佈。 =5=表tf自内槽開口部至特定深度處之雜強度的曲線圖。 ，6表不使用超音波清洗裝置進行清洗之被洗物（晶圓）表 Θ a)為使用本實施形態之經調頻之信號的結果，圖6 (b) 為使用單一頻率之信號的結果。 圖7係自變形例之超音波清洗裝置1〇1正面所視之剖面圖。 圖8係自先前之超音波清洗裝置正面所視之剖面圖。 【主要元件符號說明】 . 1 超音波清洗裝置 101超音波清洗裝置 103清洗槽 l〇3a底板 107換能器 111振盤器 113振蕩部 115功率放大器 3 内槽 3a 内槽底板 301超音波清洗裝置 307底板 097108253 1013056941-0 15 1361729 [補充修正日期：民國101年2月16曰] 309清洗槽 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）

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Claims (1)

1. 丄361729 [補充修正日期：民國101年2月16日;I 十、申請專利範圍： ^ 一=音波清洗裝置，利用超音波振動清洗被洗物，其特徵在 超音波振動產生機構，其生成經調頻之信號，產生超音波 動；及 β洗槽，其於内部儲存用以浸潰上述被洗物 上，音波絲產生機構所產生之超音波振動，清洗上

   個調以單一頻率為中心頻率，調變範圍不同的至少2 二時’具有小調變範圍之調頻部被生成，經-單位 大&範麵料财心辭之_該具有 範第1項所述之超音波清洗裝置，其巾上述調變 3.如申^專調頻部裝配絲改魏侧頻部的振蕩時間。 調ί&ίΐϊϋ 波清Μ置’其中具有較大 頻率。I觸。卩裝配來由—最大或最小鮮連續調變至中心 4其丨至3項中任-項所述之超音波清洗裝置， 配置於ί外槽2用以傳輸該超音波振動之—傳輸媒介，該内槽 浸潰於内部^^ ’利驗由該傳輸媒介傳輸之超音波振動，對 底板以特以度銳㈣行清洗，而該内槽 17 097108253 1013056941-0