在液體超聲清潔系統(tǒng)中在孔中產(chǎn)生駐波以改善孔的清潔的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了在液體超聲清潔系統(tǒng)中在孔中產(chǎn)生駐波以改善孔的清潔的方法，以及被配置為清潔物件的至少一個(gè)孔的方法和液體超聲清潔系統(tǒng)。所述方法包括在所述至少一個(gè)孔內(nèi)建立至少一個(gè)壓力梯度以將靠近于駐波節(jié)點(diǎn)的顆粒移向駐波的波腹，該駐波具有與至少一個(gè)孔的中心軸平行的傳播軸。在一些實(shí)施方式中，所述方法可以包括在至少一個(gè)孔內(nèi)建立一個(gè)或多個(gè)空化位點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】在液體超聲清潔系統(tǒng)中在孔中產(chǎn)生駐波以改善孔的清潔

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及液體超聲清洗裝置及使用該裝置清潔物件的方法，并且更具體地涉及 使用駐波清洗物件中的一個(gè)或多個(gè)孔的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在許多工業(yè)處理中，控制污染通常是重要的。例如，在等離子體處理室中處理半導(dǎo) 體襯底材料(如硅晶片)，其中內(nèi)部和面向內(nèi)部的部件的表面暴露于沉積、蝕刻和剝離的環(huán) 境。因此，通常觀察到在處理室部件的表面的無(wú)機(jī)和有機(jī)污染物的積累，并可能導(dǎo)致襯底材 料的污染，降低加工效率，或兩者。因此，新的處理室部件的表面必須在第一次使用前進(jìn)行 清潔，并隨著時(shí)間的推移，這樣的部件表面必須進(jìn)行清潔為了它們能繼續(xù)有用。否則，這樣 的部件(或其部分）必須更換。盡管與更換相關(guān)聯(lián)的成本支持清潔組件，但某些部件是難以 清潔的，尤其是那些具有孔、腔、通道、穿孔、洞、穴，氣孔、或其它開(kāi)口（統(tǒng)稱為"孔"或"孔"） 的部件。
[0003] 通過(guò)半導(dǎo)體襯底材料的處理，有機(jī)材料(例如，手指油（finger oils)、油脂、顆粒 和有機(jī)化合物）；金屬（例如，鋁、鑰和鎢）；電介質(zhì)材料(例如，二氧化硅和氮化硅）；以及其他 無(wú)機(jī)材料可以沉積到處理室部件的表面。這樣的污染物通常是從在液體超聲清洗系統(tǒng)(如 超聲浴)中的部件清洗出的。然而，傳統(tǒng)的系統(tǒng)和清潔方法遭受無(wú)法提供無(wú)顆?；蚴冀K如一 地?zé)o顆粒的效果。這在該部件具有一個(gè)或多個(gè)孔時(shí)尤其如此，顆粒會(huì)積聚在該一個(gè)或多個(gè) 孔。不受限地，這樣的部件的一個(gè)例子是等離子體處理室的電極。
[0004] 無(wú)論清潔等離子體處理室組件還是其他物件(包括那些在不是等離子體處理的工 業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中使用的物件)，仍不斷需要用于獲得超潔凈物件的更好的裝置和方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明在各種實(shí)施方式中提供了清潔物件的一個(gè)或多個(gè)孔的方法，以及因此配置 的液體超聲清潔系統(tǒng)。更特別地，所提供的系統(tǒng)和方法利用駐波來(lái)清潔物件的一個(gè)或多個(gè) 孔。
[0006] 在各種的實(shí)施方式中的一些實(shí)施方式中，所述方法包括（i )提供超聲清潔系統(tǒng)，所 述系統(tǒng)能操作以造成設(shè)置在所述系統(tǒng)的包含流體的聲室中的物件的諧振；（ii)定位具有 待清潔的至少一個(gè)孔的物件在所述聲室的所述流體中；以及（iii)通過(guò)施加足以造成具有 平行于中心孔軸的傳播軸的超聲駐波的形成的聲能，在所述至少一個(gè)孔中建立至少一個(gè)壓 力梯度。因此，所述方法包括沿著或靠近相應(yīng)的孔的中心軸形成通過(guò)孔的長(zhǎng)度的超聲駐波。 作為以相反方向行進(jìn)的入射和反射波的結(jié)果，超聲駐波產(chǎn)生。產(chǎn)生的這兩個(gè)波的疊加形成 駐波，并產(chǎn)生超聲輻射力。所提供的方法利用這種力來(lái)在至少一個(gè)孔中建立至少一個(gè)壓力 梯度以將靠近所述駐波的節(jié)點(diǎn)的顆粒向所述駐波的波腹移動(dòng)。在一些實(shí)施方式中，所施加 的聲能的頻率為：

【權(quán)利要求】
1. 一種清潔物件中的一個(gè)或多個(gè)孔的方法，其包括： 提供包括至少一個(gè)聲能產(chǎn)生元件、包含流體的聲室的液體超聲清潔系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能 操作以造成設(shè)置在所述聲室中的物件的諧振； 定位具有待清潔的至少一個(gè)孔的物件在所述聲室的所述流體中，使得所述至少一個(gè)孔 相對(duì)于所述聲能產(chǎn)生元件定向，從而使得所述至少一個(gè)孔在施加聲能到其上時(shí)能夠諧振； 通過(guò)將聲能施加到所述聲室和設(shè)置在其中的物件，在所述至少一個(gè)孔中建立至少一個(gè) 壓力梯度，以產(chǎn)生超聲駐波，該超聲駐波具有（i)平行于孔的長(zhǎng)度的軸的傳播軸；以及（ii) 頻率：
n=正整數(shù)>0 ;C=所述流體中的聲速；和L=孔的長(zhǎng)度；以及 其中，所述至少一個(gè)壓力梯度提供力以將靠近所述駐波的節(jié)點(diǎn)的顆粒向所述駐波的波 腹移動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括通過(guò)施加聲能到所述聲室和設(shè)置在其中的物 件，在所述至少一個(gè)孔內(nèi)建立空化的一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)，使得所述超聲駐波具有頻率：
n=正整數(shù)彡2 ;C=所述流體中的聲速；和L=孔的長(zhǎng)度；以及 其中空化的所述位點(diǎn)靠近所述至少一個(gè)孔內(nèi)建立的至少一個(gè)波腹并產(chǎn)生力以松動(dòng)并 移動(dòng)在其中的顆粒。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述聲能產(chǎn)生元件是可變頻率或多頻率的超聲 波發(fā)生器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述液體超聲清潔系統(tǒng)被配置為具有通過(guò)所述 聲室的流體流，該流體流基本上垂直于所述物件的所述至少一個(gè)孔、基本上平行于所述物 件的所述至少一個(gè)孔、或兩者。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述液體超聲清潔系統(tǒng)包括聲能接收器、光接收 器、或兩者，所述方法包括使用所述接收器監(jiān)測(cè)所述至少一個(gè)孔的清潔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括通過(guò)（a)確定對(duì)應(yīng)于多個(gè)物件孔的L值的范圍； (b)用所確定的L值計(jì)算fn值的范圍；和（c)在f n值的所述范圍施加聲能到所述聲室和設(shè) 置在其中的物件來(lái)在所述多個(gè)物件孔中形成超聲駐波。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中η > 2。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述物件是噴頭。
9. 一種清潔噴頭中的一個(gè)或多個(gè)孔的方法，其包括： 提供包括至少一個(gè)可變頻率或多頻率超聲產(chǎn)生元件、包含流體的聲室、以及選自超聲 接收器和光學(xué)接收器中的至少一個(gè)接收器的液體超聲清潔系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能操作以造成設(shè) 直在所述聲室中的嗔頭的諧振； 定位具有待清潔的至少一個(gè)孔的噴頭在所述聲室的所述流體中，使得所述至少一個(gè)孔 基本垂直于所述超聲產(chǎn)生元件定向，所述至少一個(gè)孔在施加聲能到其上時(shí)能夠諧振； 通過(guò)將超聲能施加到所述聲室和設(shè)置在其中的噴頭，在所述至少一個(gè)孔內(nèi)建立空化 的一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)，以產(chǎn)生超聲駐波，該超聲駐波具有（i)平行于孔的長(zhǎng)度的軸的傳播軸； (ii )位于所述至少一個(gè)孔內(nèi)的至少一個(gè)波腹；以及（ii i )頻率：
n=正整數(shù)彡2 ;C=所述流體中的聲速；和L=孔的長(zhǎng)度；以及 其中，空化的所述位點(diǎn)靠近至少一個(gè)波腹并在至少一個(gè)孔內(nèi)產(chǎn)生力以松動(dòng)和移動(dòng)其中 的顆粒。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其還包括通過(guò)施加超聲能到所述聲室和設(shè)置在其中 的噴頭，在所述至少一個(gè)孔中建立至少一個(gè)壓力梯度，使得所述超聲駐波具有頻率：
n=l ;C=所述流體中的聲速；和L=孔的長(zhǎng)度； 其中，所述至少一個(gè)壓力梯度提供力以將靠近所述至少一個(gè)孔內(nèi)的所述駐波的節(jié)點(diǎn)的 顆粒向靠近所述至少一個(gè)孔的端部的所述駐波的波腹移動(dòng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其包括使用所述至少一個(gè)接收器監(jiān)控所述至少一個(gè) 孔的清潔。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述液體超聲清潔系統(tǒng)被配置為具有通過(guò)所述 聲室的流體流，該流體流基本上垂直于所述噴頭的所述至少一個(gè)孔、基本上平行于所述至 少一個(gè)孔、或兩者。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其包括通過(guò)（a)確定對(duì)應(yīng)于多個(gè)噴頭孔的L值的范 圍；（b)用所確定的L值計(jì)算fn值的范圍；和（〇)在4值的所述范圍施加聲能到所述聲室 和設(shè)置在其內(nèi)的噴頭來(lái)在所述多個(gè)噴頭孔中形成超聲駐波。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其包括通過(guò)（a)確定對(duì)應(yīng)于多個(gè)噴頭孔的L值的范 圍；（b)用所確定的L值計(jì)算4值的范圍，和（c)在f n值的所述范圍施加聲能到所述聲室 和設(shè)置在其內(nèi)的噴頭來(lái)在所述多個(gè)噴頭孔中形成超聲駐波。
15. -種清潔噴頭電極中的一個(gè)或多個(gè)孔的方法，其包括： 提供包括至少一個(gè)可變頻率或多頻率超聲產(chǎn)生元件、包含流體的聲室、以及選自超聲 接收器和光學(xué)接收器中的至少一個(gè)接收器的液體超聲清潔系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能操作以造成設(shè) 直在所述聲室中的嗔頭電極的諧振； 定位具有待清潔的多個(gè)孔的噴頭電極在所述聲室的所述流體中，使得所述多個(gè)孔基本 垂直于所述超聲產(chǎn)生元件排列，每個(gè)孔在施加聲能到其上時(shí)能夠諧振； 確定對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)孔的L值的范圍并用所確定的L值計(jì)算fn值的范圍；
n=正整數(shù)>0 ;C=所述流體中的聲速；和L=孔的長(zhǎng)度；以及 施加超聲能到所述聲室和設(shè)置在其中的噴頭電極以在每個(gè)孔中造成（a)具有平行于 孔的長(zhǎng)度的軸的傳播軸的超聲駐波；以及（b)以下的一者或兩者：（i)至少一個(gè)壓力梯度， 其提供力來(lái)將靠近所述駐波的節(jié)點(diǎn)的顆粒向所述駐波的波腹移動(dòng)；及（ii)空化的一個(gè)或 多個(gè)位點(diǎn)，其產(chǎn)生力以松動(dòng)和移動(dòng)顆粒，空化的位點(diǎn)靠近位于所述孔內(nèi)的至少一個(gè)波腹， η > 2。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其包括施加所述超聲能使得建立具有在每個(gè)孔內(nèi)的 單個(gè)節(jié)點(diǎn)以及靠近孔端部的波腹的壓力梯度，但不建立在孔內(nèi)的空化的位點(diǎn)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其包括施加所述超聲能，使得空化的一個(gè)或多個(gè)位 點(diǎn)在每個(gè)孔內(nèi)建立，但不建立具有η〈2的壓力梯度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，所述液體超聲清潔系統(tǒng)被配置為具有通過(guò)所述聲室 的流體流，該流體流基本上垂直于所述多個(gè)孔、基本上平行于所述多個(gè)孔、或兩者。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其包括用超聲接收器監(jiān)控所述多個(gè)孔的清潔。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其包括用光學(xué)接收器監(jiān)控所述多個(gè)孔的清潔。
【文檔編號(hào)】B08B3/12GK104043609SQ201410092939
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月13日
【發(fā)明者】約翰·F·斯頓夫 申請(qǐng)人:朗姆研究公司