专利名称：清洗装置、仪器和方法
技术领域：
本发明涉及一种清洗装置、仪器和方法，并且特别地涉及一种超声清洗装置、仪器和方法。
背景技术：
常规的已知清洗方法和装置用于将基板或类似物体浸入清洗液中，并由此将其暴露给超声波以对其进行清洗。为了均匀地清洗该物体的整个表面，该清洗方法需要将整个表面暴露给超声波。然而，超声波被保持清洗液的清洗槽中的构件(例如，用于保持物体的保持元件)部分阻碍，并且因此该物体具有未直接暴露给超声波的表面。为了解决这样的问题，已经常规地提出了各种技术。例如，日本专利公报N0.2009-231668指出将可以被旋转的超声波折射元件放置在清洗槽的底部，并且旋转该超声波折射元件以改变超声波在清洗槽中的行进方向。JP2009-231668指出这使得待清洗物体未被完全暴露给超声波的部分最小化。另外，日本专利公报N0.2001-057354指出一种清洗槽具有被设置在其底部表面上的超声波振荡源，该清洗槽具有被放置在其底部表面上的圆柱形棒来分散清洗槽中的超声波。该文献指出这允许被放置在清洗槽中的物体或基板被大体上均匀地清洗。本发明要解决的问题 然而，JP2009-231668中公开的装置需要在清洗槽中具有机械结构来旋转超声波折射元件，并且因此该装置是复杂和昂贵的。另外，尽管JP2001-057354中公开的装置允许基板具有被暴露给超声波的相对大区域的表面，但是该装置不能依照清洗条件调整超声暴露，并且它因此很难将表面完整完全地暴露给超声波。已经提出本发明解决了上述问题，并且本发明预期了一种能够具有相对简单的构造来在不具有未直接暴露给超声波的区域的情况下清洗物体的清洗装置、仪器和方法。
发明内容
本发明提供一种清洗装置，该清洗装置包括清洗槽(cleaning tank)、耦合槽(coupling tank)、超声波产生单元和变更单元。该清洗槽保持用于清洗待清洗物体的清洗液。该耦合槽保持中间介质并且该耦合槽被布置以使该清洗槽具有与该中间介质接触的部分。该超声波产生单元被设置在该耦合槽处，并且经由该中间介质超声振荡该清洗液。该变更单元变更该清洗液中的声速与该中间介质中的声速之间的差别。改变该清洗液中的声速与该中间介质中的声速之间的差别能够变更所施加的用于在该清洗槽与该耦合槽的边界处折射超声波的条件。这允许超声波在变更的方向上行进穿过清洗槽，并且能够由此减小被保持在清洗液中的物体(例如基板)被保持该物体的保持元件或类似物遮蔽的区域(即，未直接暴露给超声波的区域)。本发明提供了配备有利用清洗液清洗待清洗物体的多个清洗单元的清洗仪器，并且该多个清洗单元中的至少一个是上述的清洗装置。具有本清洗装置的构造的至少一个清洗单元可以具有被设置为与另一清洗单元不同的条件(所施加的用于在清洗槽和耦合槽的界面处折射超声波的条件)。通过该清洗单元顺序清洗的物体可以在表面不具有被遮蔽并且因此未直接暴露给超声波的大区域的情况下被清洗。本发明提供一种清洗方法，该清洗方法包括以下步骤:将待清洗物体放置在保持于清洗槽中的清洗液中；并且经由与清洗槽接触的中间介质对该清洗液进行超声振荡以清洗该物体，并且超声振荡的步骤包括以下步骤:在清洗液中的声速和中间介质中的声速具有第一差别的情况下对清洗液进行超声振荡；并且在清洗液中的声速和中间介质中的声速具有第二差别的情况下对清洗液进行超声振荡，该第二差别与该第一差别不同。针对每个清洗步骤，第一差别和不同的第二差别可以改变所施加的用于在清洗槽和耦合槽的边界处折射超声波的条件。作为结果，保持在清洗液中的待清洗物体(例如基板)不具有被保持元件或类似物遮蔽的大区域(即，未直接暴露给超声波的大区域)。本发明提供一种清洗方法，该清洗方法包括以下步骤:将待清洗物体放置在保持于第一清洗槽中的第一清洗液中；经由与第一清洗槽接触的第一中间介质对第一清洗液进行超声振荡以清洗物体；该将物体放置在保持于第二清洗槽中的第二清洗液中；并且经由与第二清洗槽接触的第二中间介质对第二清洗液进行超声振荡以清洗物体。第一清洗液中的声速和第一中间介质中的声速具有第一差别，并且第二清洗液中的声速和第二中间介质中的声速具有第二差别，并且该第一差别和该第二差别彼此不同。单个耦合槽保持中间介质而不使该中间介质的条件根据情况需要而改变。更确切地说，第一中间介质和第二中间介质的各自条件可以是固定的，并且因此物体被连续地清洗。这允许以更高效和因此更少花费的方法来完成清洗。
发明的效果因此，本发明可以提供一种允许待清洗物体不具有未直接暴露给超声波的区域的清洗装置、仪器和方法。
图1表示根据本发明的清洗装置的示意图中的原理。图2是示出根据本发明的清洗装置的第一实施例的截面示意图。图3是用于说明根据本发明的清洗方法的流程图。图4是用于说明图3中的清洗过程的流程图。图5是用于说明图4中的步骤S23的示例的流程图。图6是用于说明图4中的步骤S23的另一示例的流程图。图7是示出图2所示的清洗装置的示例性变型的截面示意图。图8是示出根据本发明的清洗装置的第二实施例的截面示意图。图9是用于说明使用图8所示的清洗装置的清洗过程的流程图。图10是示出根据本发明的清洗仪器的截面示意图。图11是用于说明应用图10所示的清洗仪器的清洗过程的流程图。图12是用于研究本发明中的超声波的折射角的示意图。
图13是示出计算本发明中的超声波的折射角的示例的示意图。图14是示出计算本发明中的超声波的折射角的另一示例的示意图。
附图标记列表1:清洗装置2:清洗槽3:稱合槽4:清洗液5:中间介质6:超声波产生单元·7:变更单元10:基板11:保持元件12:区域13、15、16、20、32、33、47、48:箭头17:加热器18、19:管21:控制单元27、28:自动阀41-43:清洗单元46:底部表面49:垂线100:清洗仪器
具体实施例方式下面将参考附图来描述本发明的实施例。在附图中，相同或相应的部件被相同地标记，并且将不被重复描述。第一实施例将参考图1来描述本发明的清洗装置的基本构造。如图1所示，本发明提供一种清洗装置1，其包括清洗槽2、耦合槽3、超声波产生单元6和变更单元7。清洗槽2保持用于清洗作为待清洗物体的基板10的清洗液4。耦合槽3保持中间介质5，并且清洗槽2具有与中间介质5相接触的部分(侧壁的·一部分和底部)。清洗槽2的底部相对于耦合槽3的底部倾斜。超声波产生单元6被设置在耦合槽3处，并且经由中间介质5对清洗液4进行超声振荡。超声波产生单元6连接并且由此固定到耦合槽3的底壁。变更单元7变更清洗液4中的声速与中间介质5中的声速之间的差别。变更单元7可以被连接到耦合槽3和清洗槽2中的一个或二者。尽管可以用任何方法来变更在声速上的差别，但是它可以通过例如变更中间介质5的温度或变更清洗液4的温度，或变更中间介质的组成来完成。变更单元7具有特别的构造，如将在下面以示例的方式描述的那样。这样构成的清洗装置I可以变更清洗液4中的声速与中间介质5中的声速之间的差别以变更所施加的用于折射超声波的条件，该超声波发射自位于清洗槽2和耦合槽3的边界处(更具体地，被保持在清洗槽2中的清洗液4和与清洗槽2底部接触的中间介质5的边界部分)的超声波产生单元6。作为结果，从超声波产生单元6以箭头15的方向输出的超声波在该边界部分处折射，从而超声波的方向可以被从箭头15的方向变更为箭头16的方向，并且因此以后者方向行进穿过清洗槽2。如果被保持在清洗液4中的待清洗物体或基板10被暴露给沿着箭头15行进的超声波，则基板10具有被用于保持基板10的保持元件11或类似物遮蔽的区域12 (S卩，未直接暴露给超声波的部分)。变更所施加的用于在边界部分折射超声波的条件，以将超声波的方向从箭头15变更为箭头16，以便在后者方向上行进穿过清洗液4，这能够将这样的被遮蔽的区域12最小化到可以大体上可忽略的水平。现在将参考图2描述清洗装置I的特殊示例性构造。图2所示的清洗装置I基本上具有与图1的清洗装置I类似的构造，除了前者将图1所示的变更单元7实施为加热器
17,该加热器17经由管18连接到耦合槽3来作为温度调整单元。加热器17经由管19连接到中间介质5的源(例如，其中储存有中间介质5的槽)。如箭头13所示，中间介质5被经由管19、加热器17和管18供应到耦合槽3。加热器17可以加热中间介质5以提高中间介质5的温度，并且如此将其供应到耦合槽3。耦合槽3接收中间介质5，如箭头20所示，该中间介质5从耦合槽3的上部溢出到耦合槽3的外部。加热器17是作为温度调整单元来变更中间介质5的温度的加热元件，包括该加热器17的变更单元7 (参见图1)允许调整中间介质5的温度，而不变更中间介质5的组成等等。因为中间介质5中的声速随着中间介质5的温度而变化，因此控制中间介质5的温度随之允许中间介质5中的声速被 控制。这允许该装置具有相对简单的构造来变更所施加的用于在清洗槽2和耦合槽3的边界部分处折射超声波的条件。作为结果，可以以更低成本制造清洗装置I。注意，可以由冷却设备代替加热器17来控制中间介质5的温度。现在将参考图3至图6来描述使用图2所示的清洗装置I的本发明的清洗方法。参考图3，本发明的清洗方法首先提供准备过程(S10)。在该过程(SlO)中，清洗液4和中间介质5如预定的那样被引入到清洗装置I的清洗槽2和耦合槽3等之中。另外，还准备待清洗物体或基板10。随后，执行图3所示的清洗过程(S20)。具体地通过图4所示的步骤来执行该过程(S20)。参考图4，在该过程(S20)中，执行步骤(S21)以将基板浸入清洗液中，如将物体放置在保持于清洗槽2的清洗液4中的步骤。在该步骤(S21)中，如图2所示，待清洗物体或基板10被放置在清洗液4中。基板10由设置在清洗槽2中的保持元件11支撑。随后，如图4所示，开始施加超声波(步骤S22)。在该步骤中，超声波产生单元6产生超声波，并且清洗液4经由中间介质5暴露到该超声波下。这样的超声暴露开始清洗基板10。随后，随着时间改变供应给耦合槽的液体(或中间介质5)的温度(S23)。更具体地，如图5所示，第一温度的中间介质5被供应给耦合槽3以施加第一条件来执行清洗步骤(S231)。可以通过操作加热器17以加热中间介质5来将中间介质5设置在第一温度处，或者不操作加热器，可以将具有初始温度的中间介质5供应到耦合槽3。在清洗液4中，超声波可以在例如图2所示的箭头15所指示的方向上行进。注意，超声波产生单元6可以产生例如具有IMHz频率和2.5ff/cm2瓦特密度的超声波。随后，如图5所示，在步骤S23中，施加第二条件来执行清洗步骤(步骤S232)。在该情况下，加热器17加热中间介质5以将中间介质5的温度从第一温度变更到不同的第二温度。因此，中间介质5的温度变更改变了所施加的用于在清洗槽2底部处发射超声波的条件，并且相应地，在清洗液4中，超声波以与步骤S231中的超声波行进方向不同的方向行进。例如，在步骤S232中，超声波可以沿着图2中所指示的箭头16行进穿过清洗液4。变更被供应到耦合槽3的中间介质5温度的加热器17允许超声波以变更的方向行进穿过清洗液4，并且从而可以减小否则将被保持元件11遮蔽并且因此未直接暴露给超声波的区域12的大小。步骤S231和步骤S232可以每个被执行例如2分钟的时间段。另夕卜，中间介质5可以是水(纯净水)，并且第一温度可以是例如25摄氏度，而第二温度可以是例如80摄氏度。注意，第一温度和第二温度可以例如被设置为在25摄氏度至80摄氏度的范围之间的任意值。随后，如图4所示，结束施加超声波(步骤S24)。具体地，在该步骤(S24)中，超声波产生单元6停止产生超声波。例如当超声波暴露时间已经达到预定的规定周期时，可以结束超声波的施加(或停止暴露给超声波)。随后，移除基板·(步骤S25)。在该步骤中，从清洗槽2移除已经被清洗的基板10。基板10可以因此被清洗。注意，尽管如图5所示，图4的步骤S23可以被执行为在清洁时第一条件和第二条件每个仅施加一次，但是如图6所示，该步骤可以被替代地执行为多于一次地反复地轮流执行第一条件下的清洗步骤(S231)和第二条件下的清洗步骤(S232)。更具体地，如图6所示，执行第一条件下的清洗步骤(S231)和第二条件下的清洗步骤(S232)，并且随后执行步骤(S233)以确定步骤S231、S232是否已经被执行了预定的次数。如果没有执行预定的次数(S233处的“否”)，则再次执行步骤S231、S232。可以根据规定周期地(例如，每次持续2分钟的时间段)执行步骤S231、S232。如果步骤S231、S232已经被执行了预定的次数(S233处的“是”)，则结束图6的过程并且执行随后的步骤。被多于一次地重复的第一条件下的清洗步骤和第二条件下的清洗步骤确保了基板10被更好地清洗。现在将参考图7来描述图2的清洗装置I的示例性变型。图7的清洗装置I在结构上基本类似于图2的清洗装置1，除了前者具有对应于变更单元7(参见图1)的被不同构造的部分，即加热器17被替换为经由管18连接到耦合槽3并且能够改变中间介质5的流速的自动阀27。控制单元21被连接到自动阀27。控制单元21可以控制自动阀27的阀位置。流速调整单元或自动阀27经由管19连接到供应作为中间介质5的脱气水(degassedwater)的单元。注意，脱气水是具有被降低到2ppm或更小的溶解气体浓度的水。众所周知，当脱气水被暴露给超声波时，脱气水的温度迅速上升。改变被供应到耦合槽3中的中间介质5 (或脱气水)的量的自动阀27和控制单元21允许脱气水被保留在耦合槽3中(即，被暴露给超声波)持续变化的时间段，并且因此控制温度。中间介质5或脱气水的温度变化允许中间介质5中的声速被控制，类似于图2的清洗装置I所实现的。这允许该装置具有相对简单的构造以变更所施加的用于在清洗槽2和耦合槽3的边界部分处折射超声波的条件。当使用图7的清洗装置I来执行清洗方法时，该清洗方法基本类似于图3-图6的清洗方法。注意，在图4的步骤S23中，经由图7的自动阀27以使中间介质5(例如脱气水)具有变化的流速，中间介质5的温度随着时间而变化。例如，在控制自动阀27以允许脱气水以5升/分钟的量持续一分钟地被引入到耦合槽3中的情况下执行第一条件下的清洗步骤(S231)。相比之下，在控制自动阀27以使被引入到耦合槽3中的脱气水的量为零的情况下执行第二条件下的清洗步骤(S232)。这允许暴露给超声波的脱气水被加热到大约80摄氏度的最大值。这与图3-图6的清洗方法一样有效。第二实施例参考图8，本发明提供清洗装置I的第二实施例，如将在下面介绍的。图8的清洗装置I基本上具有类似于图2的清洗装置I的构造，除了前者具有对应于变更单元7 (参见图1)的被不同构造的部分。具体地，图8的清洗装置I设置有两个系统的管，该两个系统分别将中间介质供应到耦合槽3。在一个系统中，连接到耦合槽3的管18被连接到自动阀27，该自动阀27经由管19连接到水供应源(例如水槽)。如箭头32所示，通过管19向自动阀27供应水。此外，在另外的系统中，连接到耦合槽3的管18具有连接到其上的自动阀28。此外，自动阀28经由管19连接到乙醇供应源(例如乙醇槽)。如箭头33所示，通过管
19向自动阀28供应乙醇。
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自动阀27和自动阀28被电连接到控制单元21，并且可响应于从控制单元21发出的控制信号操作，以调整它们的阀位置。分别允许水和乙醇以预定的流速供应到耦合槽3的这些系统分别允许耦合槽3保持具有根据期望调整的组成(更具体地，水/乙醇的比值)的中间介质5。因此被变更组成的中间介质5允许其中的声速被改变。作为结果，可获得与图2的清洗装置I的效果近似的效果。例如，可以控制自动阀27和自动阀28以允许在仅将水供应到耦合槽3的情况下执行第一条件下的清洗步骤(S231)，以及在仅将乙醇供应到耦合槽3的情况下执行第二条件下的清洗步骤(S232)。可以根据规定周期地(如每次持续
2分钟的时间段)执行步骤S231和S232。这允许耦合槽3保持具有连续地和周期地变化的组成的中间介质5。注意，尽管本文系统通过示例的方式馈送水和乙醇的介质，但是这些系统可以馈送分别允许不同声速的(即组成不同的)任意介质。下面将参考图9描述使用图8的清洗装置的清洗方法。使用图8的清洗装置I的该清洗方法基本上类似于图3-图6的清洗方法。然而，前者与后者的不同之处在于，针对图3的清洗过程S20，执行图9所示的过程而不是图4的过程。在此，图9的过程基本类似于图4的过程。S卩，与图4过程一样，图9的过程包括将基板浸入清洗液的步骤(S21)和开始施加超声波的步骤(S22)。然后，在图9的过程中，图4的步骤S23被替换为随时间改变被供应到耦合槽的液体(或中间介质5)的组成(S26)。更具体地，具有第一组成的中间介质5被供应到耦合槽3，以施加第一条件来执行清洗步骤(S231)，如图5所示。为了允许中间介质5具有第一组成，自动阀27和28被控制单元21控制以分别具有规定的阀位置，以提供具有第一比值的水和乙醇的中间介质5。这时，清洗液4可以使超声波以例如图2所示的箭头15所指示的方向穿过。随后，在步骤S26中，施加第二条件以执行清洗步骤(S232)，如图5所示。此时，自动阀27和自动阀28的阀程被调整为不同于第一条件下的清洁步骤(S231)中的那些阀程，即从而耦合槽3中的中间介质5中的水/乙醇的比值被改变，并且因此被从第一比值调整为不同的第二比值。这将中间介质5的组成从第一组成改变为不同的第二组成。因此，对中间介质5的组成的改变改变了所施加用于在清洗槽2底部处折射超声波的条件，并且相应地，清洗液4允许超声波以与步骤S231中行进的超声波的方向不同的方向行进穿过该清洗液4。例如，在步骤S232中，超声波可以沿着图2所示的箭头16行进穿过清洗液4。操作以变更被供应到耦合槽3的中间介质5的组成的控制单元21和自动阀27、28允许超声波以变更的方向行进穿过清洗液4，并且因此可以减小否则被保持元件11遮蔽并且因此未直接暴露给超声波的区域12的大小。随后，如图4的过程中所完成的，终止施加超声波(步骤S24)并且移除基板(步骤S25)。图8的清洗装置I可以因此被用于清洗基板10。第三实施例参考图10，本发明的第三实施例提供了如将在下面描述的清洗仪器100。如图10所示，清洗仪器100包括三个清洗单元41-43和基板转移元件(未示出)。清洗单元42和清洗单元43在构造上基本类似于图1的清洗装置1，并且包括连接到耦合槽3的变更单元7。变更单元7可以具有与图2、图7和图8所示的清洗装置I的变更单元对应的构造。清洗单元41还具有基本类似于图1的清洗装置I的构造，除了前者不包括变更单元7。相应地，在清洗单元41中，超声波以如由箭头15指示的固定方向行进穿过清洗槽2。相比之下，清洗单元42和清洗单元43设置有变更单元7，并且因此允许超声波的方向被从箭头15的方向变更为箭头16的方向，并且因此以后者的方向行进穿过清洗槽2。另外，图10的清洗仪器100允许清洗单元42和清洗单元43每个具有如由变更单元7改变的在清洗液4中的声速和中间介质5中的声速之间不同的差别。这允许清洗单元42和清洗单元43提供于清洗槽2底部处分别折射到不同程度的超声波，并且该超声波因此分别以彼此不同的方向(沿着箭头1 6)行进穿过清洗槽2。作为结果，由多个清洗单元41、42、43顺序清洗的基板10可以基本上不具有被保持元件11遮蔽并且因此未直接暴露给超声波的区域
12。此外，在清洗单元42和清洗单元43中，在清洗液4中的声速与中间介质5中的声速之间的差别是不同的，该不同的差别如由变更单元7设置为确定值，并且因此清洗单元42和清洗单元43不再需要用于根据情况需要如上所述地改变声速差别的操作，并且基板10可以因此被快速清洗。例如，清洗单元41、42、43的清洗液4和清洗单元41的中间介质5均可以是25摄氏度的水(纯净水)，并且清洗单元42的中间介质5可以是50摄氏度的水，并且清洗单元43的中间介质5可以是80摄氏度的水。可替换地，清洗单元41、42、43的清洗液4和清洗单元41的中间介质5均可以是25摄氏度的水(纯净水)，并且清洗单元42的中间介质5可以是乙醇占50%体积比的水溶液，并且清洗单元43的中间介质5可以是乙醇液体(乙醇占100%的比例)。下面将参考图11来描述使用图10的清洗仪器100的清洗方法。如图11所示，使用图10的清洗仪器100的该清洗方法基本上类似于图3的清洗方法，除了图3的清洗过程S20具体不同于图4的过程之外。即，如此实现使用图10的清洗仪器100的该清洗方法:顺序地在每个清洗槽处，首先将基板10放置在清洗单元41中，然后放置在清洗单元42中，并且然后放置在清洗单元43中，并且该基板10由此在每个清洗单元41、42、43中被顺序地清洗。即，通过首先将基板10放置在清洗单元41的清洗槽2中来执行图11中将基板浸入清洗槽中的步骤S21。随后，如图11所示，开始施加超声波(步骤S22)。在该步骤S22中，中间介质5被供应给清洗单元41的耦合槽3，同时超声波产生单元6产生超声波。作为结果，清洗槽2的清洗液4接收超声波，并且清洗单元41以超声方式清洗基板10。注意，清洗单元41未设置有变更单元7，并且相应地，超声波沿着箭头15行进穿过清洗槽2。相应地，如图10所示，在保持元件引起被遮蔽的区域12的情况下，清洗单元41执行清洗。清洗单元41连续地提供清洗持续预定的时间段，并且随后，如图11所示，终止施加超声波(步骤S24)。该步骤S24类似于图4的过程中的步骤S24。然后，移除该基板(步骤S25)。在步骤S25中，基板转移元件(未示出)将基板10从清洗单元41的清洗槽2中移除。然后，如图11所示，确定清洗过程是否完成(步骤S27)。在步骤S27中，确定清洗单元41、42、43是否均已清洗完基板10。这可以例如通过使用位置传感器检测基板转移元件(或基板10)是否位于执行最后清洗的清洗单元43之上(S卩，基板10是否已经被从最后的清洗单元43中移除)来确定。如果在步骤S27中确定清洗过程未完成(“否”)，则该基板被移动到下一个清洗槽之上(步骤S28)。具体地，基板转移元件将基板10移动到下个清洗单元(例如清洗单元42)的清洗槽2之上。然后，在下个清洗单元中执行步骤S21-S25。在所有清洗单元已经以这种方式清洗完基板10之后，在步骤S27中确定清洗过程已经完成(“是”)。由此完成该清洗过程。如上所述，清洗单元41、42、43每个具有所施加的用于在清洗槽2底部处折射超声波的不同条件，并且因此使超声波以不同的方向行进穿过清洗槽2。作为结果，由清洗单元41、42、43顺序地清洗的基板10的表面可以被大体上清洗完，而不具有未直接暴露给超声波的区域(或被遮蔽的区域12)。
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在下文中，将枚举本发明的特征构造，尽管它们中的一些与上述的实施例重复。本发明提供如图1所示的，包括清洗槽2、耦合槽3、超声波产生单元6和变更单元7的清洗装置I。清洗槽2保持用于清洗作为待清洗物体的基板10的清洗液4。耦合槽3保持中间介质5，并且清洗槽2具有与中间介质5接触的部分。超声波产生单元6被设置在耦合槽3处，并且经由中间介质5超声振荡清洗液4。变更单元7变更清洗液4中的声速和中间介质5中的声速之间的差别。这可以变更所施加用于在清洗槽2和耦合槽3的边界处折射超声波的条件。这允许超声波以变更的方向行进穿过清洗槽2，并且由此可以减小被保持在清洗液4中的物体(或基板10)被保持该物体的保持元件11遮蔽的区域12(8卩，未直接暴露给超声波的区域)。在清洗装置I中，如图2所示，变更单元7可以包括用于改变中间介质5的温度的温度调整单元(例如图2的加热器17或图7的自动阀27)。调整中间介质5的温度允许在不改变中间介质5的组成等的情况下控制中间介质5中的声速，并且该装置可以具有相对简单的构造来变更所施加的用于在清洁槽2和耦合槽3的边界部分处折射超声波的条件。作为结果，可以以更低的成本制造清洗装置I。在清洗装置I中，温度调整单元可以具有作为加热元件的加热器17，以加热中间介质5。可以调整媒介物5的温度的加热器17允许在不变更中间介质5的组成等的情况下控制中间介质5中的声速。这允许该装置具有相对简单的构造来变更所施加的用于在清洗槽2和耦合槽3的边界部分折射超声波的条件。作为结果，可以以更低的成本制造清洗装置I。在清洁装置I中，如图7所示，中间介质5可以是脱气水，并且温度调整单元可以具有流速调整单元(或自动阀27)来调整被供应给耦合槽3的脱气水的量。当脱气水被暴露给超声波时，其温度上升，并且中间介质5可以因此在其组成不变化的情况下被调整温度。控制中间介质5的温度允许中间介质5中的声速被控制，并且该装置可以具有相对简单的构造来变更所施加的用于在清洁槽2和耦合槽3的边界部分处折射超声波的条件。作为结果，可以以更低的成本制造清洗装置I。在清洗装置I中，如图8所示，变更单元7可以包括用于变更中间介质5的组成的组成调整单元(例如图8所示的自动阀27和自动阀28)。在该情况下，在清洗槽2和耦合槽3可以具有如常规那样的内部构造的同时，可以变更中间介质5的组成(例如，可以变更被引入耦合槽3中作为中间介质5的液体的组成，以具有变更后的混合比例等)来控制其中的声速，并且该装置可以省掉诸如加热元件之类的设备，该加热元件例如是图2所示的加热器17。相应地，清洗槽2或耦合槽3的构造本身并不复杂，并且可以相应地较低费用地制造清洗装置I。本发明提供了清洗仪器100，该清洗仪器100配置有多个清洗单元41、42、43以利用清洗液4清洗作为待清洗物体的基板10，并且清洗单元41、42、43是如上所述的清洗装置
I。单个清洗单元41、42、43具有条件不根据情况需要而改变的中间介质5。相反地，清洗单元41、42、43每个可以具有其被不同地设置和固定的清洗条件。然后，例如首先在清洗单元41中清洗基板10，然后顺序地在清洗单元42中，并且然后在清洗单元43中，并且因此连续地清洗基板10。这允许更有效率的清洗和因此更小成本的清洗过程。此外，均具有本发明的清洗装置I的构造(或变更单元7)的清洗单元41、42、43允许清洗条件被详细地设置并且允许清洗被进一步更有效地完成。本发明提供了清洗仪·器100，如图10所示，该清洗仪器100配置有多个清洗单元41、42、43以利用清洗液4清洗作为待清洗物体的基板10，并且该多个清洗单元41、42、43中的至少一个(在图10中，两个清洗单元42和43)是上述的清洗装置I。具有本发明的清洗装置I的构造的至少一个清洗单元42、43可以具有被设置为与另一个清洗单元41不同的(所施加的用于在清洗槽2和中间介质5的边界处折射超声波的)条件。这允许清洗单元41、42、43顺序地清洗基板10，而使基板10的表面不具有被遮蔽并且因此未直接暴露给超声波的大区域的区域12。如图4所示，本发明提供了一种清洗方法，该清洗方法包括以下步骤:将作为待清洗物体的基板10放置在保持于清洗槽2中的清洗液4中(参见图1)(图4的S21);以及经由与清洗槽2接触的中间介质5 (参见图1)对清洗液4进行超声振荡来清洗该物体(或基板10)(图4的步骤S22-S24)。进行超声振荡的步骤包括以下步骤:在清洗液4中的声速和中间介质5中的声速具有第一差别的情况下对清洗液进行超声振荡(图5或图6的步骤S231);以及在清洗液4中的声速和中间介质5中的声速具有不同于第一差别的第二差别的情况下对清洗液4进行超声振荡(图5或图6的步骤S232)。第一差别和不同的第二差别可以针对每个清洗步骤改变所施加的用于在清洗槽2和中间介质5的边界处折射超声波的条件。作为结果，被保持在清洗液4中的待清洗物体(如基板10)并不具有被遮蔽的区域12，该被遮蔽的区域12具有否则归因于保持元件11的大区域(即，未直接暴露给超声波的区域)。在进行超声振荡的步骤中，中间介质5的温度可以被变更以将清洗液4中的声速和中间介质5中的声速之间的第一差别改变为第二差别，如在图4的步骤S23中已经介绍的那样。调整中间介质5的温度允许在不改变中间介质5的组成等的情况下控制中间介质5中的声速。这允许利用被简单构造的并且因此包括降低的清洗成本的较小成本的清洗装置I来执行该清洗方法。注意，可以变更清洗液4的温度以将第一差别改变为第二差别。在进行超声振荡的步骤中，加热元件或加热器17 (参见图2)可以被用于变更中间介质5的温度以将第一差别改变为第二差别。调整中间介质5的温度允许在不变更中间介质5的组成等的情况下控制声速。这允许利用被简单构造的并且因此包括降低的清洗成本的较小成本的清洗装置I来执行该清洗方法。在上述清洗方法中，如已经参考图7描述的那样，中间介质5可以是脱气水，并且在进行超声振荡的步骤中，可以改变与清洗槽2接触的脱气水(中间介质5)的保留时间(retention time)来变更脱气水的温度，以将清洗液4中的声速和中间介质5中的声速之间的第一差别改变为第二差别。因为被暴露到超声波下的脱气水的温度上升，所以简单地控制中间介质5 (或脱气水)的流速允许在不变更中间介质5的组成的情况下控制中间介质5的温度。这可以转而控制中间介质5中的声速，并且可以在基本上不变更常规的清洗装置I的构造的情况下执行该清洗方法。这可以防止该清洗方法的成本增加。在超声振荡的步骤中，可以变更中间介质5的组成以将清洗液4中的声速和中间介质5中的声速之间的第一差别改变为第二差别，如当使用图8的清洗装置I时实现的那样。在该情况下，在清洗装置I可以配置有具有常规内部构造的清洗槽2、耦合槽3等等的同时，可以改变所输送的中间介质5的组成(S卩，可以改变作为中间介质5引入的液体的组成，或使其具有改变的混合比 例等)来控制其中的声速，并且可以省掉图2的加热器17或类似的加热元件。清洗槽2和耦合槽3等本身因此在构造上并不复杂。进行超声振荡的步骤可以进一步包括在清洗液4中的声速和中间介质5中的声速具有与第一差别和第二差别不同的差别的情况下对清洗液4进行超声振荡的一个或多个步骤，如当使用图10的清洗仪器100时实现的那样。在该情况下，设置三种或多种所施加的用于在清洗槽2和中间介质5的接触界面处折射超声波的条件可以更有效地减小待清洗物体或基板10中未直接暴露给超声波的区域(即被遮蔽的区域12)。这确保了基板10被清洗。本发明提供一种清洗方法，该清洗方法包括以下步骤:将待清洗物体(基板10)放置在保持于第一清洗槽(例如图10的清洗单元42的清洗槽2)中的第一清洗液4中(图11的步骤S21);经由与第一清洗槽接触的第一中间介质(图10的清洗单元42的中间介质5)对第一清洗液进行超声振荡来清洗该物体(图11的步骤S22-S24);将该物体(基板10)放置在保持于第二清洗槽(例如图10的清洗单元43的清洗槽2)中的第二清洗液4中(图11的步骤S28之后执行的图11的步骤S21);以及经由与第二清洗槽接触的第二中间介质(图10的清洗单元43的中间介质5)对第二清洗液进行超声振荡来清洗该物体(图11的步骤S22-S24)。第一清洗液中的声速和第一中间介质中的声速之间的第一差别(例如，被施加到清洗单元42以折射超声波的条件)，与第二清洗液中的声速和第二中间介质中的声速之间的第二差别(例如，被施加到清洗单元43以折射超声波的条件)是彼此不同的。与图2的清洗装置I相比，单个耦合槽3保持中间介质5而不必根据情况需要来改变中间介质的条件。确切地说，第一中间介质和第二中间介质的各自条件可以被固定，并且基板10可以因此被连续地清洗。这允许基板10被以更有效和因此更小成本的方法来清洗。如果利用使得清洗单元42和43由图2或图7的清洗装置I实施的图10的清洗仪器100执行上述清洗方法，则第一中间介质(例如清洗单元42的中间介质5)和第二中间介质(例如清洗单元43的中间介质5)中至少一个的温度可以被调整，以不同地设置第一差别和第二差别。改变第一中间介质或第二中间介质的温度可以转而改变中间介质中的声速，并且因此改变清洗槽2和中间介质5的接触界面处(即，在清洗槽2的底部表面处)的超声波折射角度。这允许在不改变中间介质5的组成等的情况下变更中间介质5中的声速。因此，可以利用相对简单构造的并且因此包括降低的清洗成本的更小成本的清洗仪器100来执行该清洗方法。如果利用图10的清洗仪器100执行上述清洗方法，以致清洗单元42和清洗单元43中的一个由图2的清洗装置I实施，则第一中间介质和第二中间介质中的至少一个的温度可以由包括加热元件(加热器17)的变更单元7调整。调整中间介质5的温度允许在不改变中间介质5的组成等的情况下控制中间介质5中的声速，并且可以利用相对简单构造的并且因此包括降低的清洗成本的更小成本的清洗仪器100来执行该清洗方法。如果利用具有由图7的清洗装置I实施的清洗单元42的图10的清洗仪器100来执行上述清洗方法，则第一中间介质(清洗单元42的中间介质5)可以是脱气水，并且可以改变与第一清洗槽2接触的第一中间介质5的保留时间，以将第一中间介质5的温度设置为与第二中间介质(清洗单元43的中间介质5)的温度不同。因为暴露到超声波下的脱气水的温度上升，所以简单地控制中间介质5的流速允许在不变更中间介质5的组成的情况下控制中间介质5的温度。这转而可以控制中间介质5中的声速，并且可以在基本上不变更常规的清洗仪器100的构造的情·况下执行该清洗方法。这可以防止清洗方法的成本增加。如果利用图10的清洗仪器100执行上述清洗方法，以致清洗单元42和清洗单元43中的至少一个由图8的清洗装置I实施，则第一中间介质和第二中间介质可以具有互不相同的组成，从而第一清洗液中的声速和第一中间介质中的声速之间的第一差别，与第二清洗液中的声速和第二中间介质中的声速之间的第二差别可以彼此不同。在该情况下，在可以利用具有常规内部构造的清洗槽2等执行该清洗方法的同时，可以改变所输送的中间介质5的组成(例如，可以改变被作为中间介质5引入的液体的组成，或使其具有改变的混合比例等)来控制其中的声速，并且清洁仪器100可以因此省掉加热元件等。因此，清洗仪器100不具有构造复杂的清洗槽2等。示例已经针对在清洗槽2底部处超声波折射的令人满意的角度做了研究，如下文参考图12所描述的那样。参考图12，在此，为了示例性的目的，直径300mm的基板10由宽度W的保持元件11保持。为了示例性的目的，保持元件11遮蔽了具有250mm的长度D的部分,并且保持元件11具有4mm的宽度W。如果沿着箭头15行进的超声波被折射0.9度的角度Θ，则基板10的被保持元件11遮蔽并且因此未直接暴露给超声波的区域(即，图1所示的被遮蔽的区域12)可能被大约减半。相应地，超声波的折射角Θ的目标值可以被设置为例如I度。注意，如果折射角Θ被设置为具有大于I度的值，则被保持元件11遮蔽的区域可以被进一步减小。然后，已经针对图2的清洗装置I中的超声波的折射角度做了研究。下文将参考图13描述该研究的结果。如图13所示，图2的清洗装置I具有发射超声波的超声波产生单元6(参见图2)，该超声波转而沿着箭头47行进，并且为了示例性的目的，在清洁槽上在底部表面46处以被表示为Θ I的角度入射，并且以被表示为Θ 2的角度从其处出射。注意，入射角Θ1是由相对清洗槽底部表面46的垂线49与箭头47 (入射超声波行进的方向)形成的角度。另外，出射角Θ 2是由相对清洗槽底部表面46的垂线49与箭头48 (出射超声波行进的方向)形成的角度。注意，箭头47对应于竖直方向，并且相应地，入射角Θ I等于清洗槽底部表面46相对于水平方向的倾角。在此，为了示例性的目的，清洗槽包含具有25摄氏度温度的纯净水清洗液4(参见图2)，并且耦合槽3 (参见图2)包含具有80摄氏度温度的纯净水中间介质5 (参见图2)。在该情况下，清洗液4允许其中大约1495m/s的声速，并且中间介质5允许其中大约1573m/s的声速。在这样的条件下，入射角Θ I在5度到60度之间变化(即，清洗槽的底部表面46以变化的角度倾斜)，并且计算出射角Θ2。结果在表I中示出。表I
权利要求
1.一种清洗装置，包括: -清洗槽，其保持用于清洗待清洗物体的清洗液， -耦合槽，其保持中间介质并且被布置成使得所述清洗槽具有与所述中间介质接触的部分； -超声波产生单元，其设置在所述耦合槽处，并且经由所述中间介质对所述清洗液进行超声振荡；以及 -变更单元，其变更所述清洗液中的声速与所述中间介质中的声速之间的差别。
2.根据权利要求1所述的清洗装置，其中，所述变更单元包括改变所述中间介质的温度的温度调整单元。
3.根据权利要求2所述的清洗装置，其中，所述温度调整单元具有加热所述中间介质的加热元件。
4.根据权利要求2所述的清洗装置，其中，所述中间介质是脱气水，并且所述温度调整单元具有对供应给所述耦合槽的所述脱气水的量进行调整的流率调整单元。
5.根据权利要求1所述的清洗装置，其中，所述变更单元包括变更所述中间介质的组成的组成调整单元。
6.一种清洗仪器，其配置有利用清洗液清洗待清洗物体的多个清洗单元，所述多个清洗单元中的至少一个是根据权利要求1-5中的任一项所述的清洗装置。
7.一种清洗方法，包括以下步骤: -将待清洗物体放置在保持于清洗槽中的清洗液中；以及 -经由与所述清洗槽接触的中间介质对所述清洗液进行超声振荡来清洗所述物体，所述进行超声振荡的步骤包括以下步骤: -在所述清洗液中的声速和所述中间介质中的声速具有第一差别的情况下对所述清洗液进行超声振荡；以及 -在所述清洗液中的声速和所述中间介质中的声速具有不同于所述第一差别的第二差别的情况下对所述清洗液进行超声振荡。
8.根据权利要求7所述的清洗方法，其中，在所述进行超声振荡的步骤中，变更所述中间介质的温度，以将所述清洗液中的声速和所述中间介质中的声速之间的所述第一差别改变为所述第二差别。
9.根据权利要求8所述的清洗方法，其中，在所述进行超声振荡的步骤中，使用加热元件来变更所述中间介质的温度，以将所述清洗液中的声速和所述中间介质中的声速之间的所述第一差别改变为所述第二差别。
10.根据权利要求8所述的清洗方法，其中，所述中间介质是脱气水，并且其中，在所述进行超声振荡的步骤中，改变与所述清洗槽接触的所述脱气水的保留时间，以变更所述脱气水的温度，从而将所述清洗液中的声速和所述中间介质中的声速之间的所述第一差别改变为所述第二差别。
11.根据权利要求7所述的清洗方法，其中，在所述进行超声振荡的步骤中，变更所述中间介质的组成，以将所述清洗液中的声速和所述中间介质中的声速之间的所述第一差别改变为所述第二差别。
12.根据权利要求11所述的清洗方法，其中，所述进行超声振荡的步骤还包括在所述清洗液中的声速和所述中间介质中的声速具有不同于所述第一差别和所述第二差别的差别的情况下对所述清洗液进行超声振荡的一个或多个步骤。
13.一种清洗方法，包括以下步骤: -将待清洗物体放置在保持于第一清洗槽中的第一清洗液中； -经由与所述第一清洗槽接触的第一中间介质对所述第一清洗液进行超声振荡来清洗所述物体； -将所述物体放置在保持于第二清洗槽中的第二清洗液中；以及 -经由与所述第二清洗槽接触的第二中间介质对所述第二清洗液进行超声振荡来清洗所述物体，所述第一清洗液中的声速和所述第一中间介质中的声速具有第一差别，所述第二清洗液中的声速和所述第二中间介质中的声速具有第二差别，所述第一差别和所述第二差别是彼此不同的。
14.根据权利要求13所述的清洗方法，其中，调整所述第一中间介质和所述第二中间介质中的至少一个的温度以将所述第一差别和所述第二差别设置为不同。
15.根据权利要求14所述的清洗方法，其中通过加热元件来调整所述第一中间介质和所述第二中间介质中的至少一个的温度。
16.根据权利要求14所述的清洗方法，其中，所述第一中间介质是脱气水，并且其中，变更与所述第一清洗槽接触的所述第一中间介质的保留时间以将所述第一中间介质的温度设置为与所述第二中间介质的温度不同。
17.根据权利 要求13所述的清洗方法，其中，所述第一中间介质和所述第二中间介质具有相互不同的组成，以使所述第一清洗液中的声速和所述第一中间介质中的声速之间的第一差别与所述第二清洗液中的声速和所述第二中间介质中的声速之间的第二差别是彼此不同的。
全文摘要
本申请提供了一种允许待清洗物体不具有未直接暴露给超声波的区域的清洗装置、仪器和方法。解决手段是一种清洗装置1包括清洗槽2、耦合槽3、超声波产生单元6和变更单元7。清洗槽2保持用于清洗作为待清洗物体的基板10的清洗液4。耦合槽3保持中间介质5，并且清洗槽2具有与中间介质5接触的部分。超声波产生单元6设置在耦合槽3处，并且经由中间介质5超声振荡清洗液4。变更单元7变更清洗液4中的声速和中间介质5中的声速之间的差别。
文档编号B08B3/10GK103223406SQ20131003134
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月28日 优先权日2012年1月27日
发明者森良弘, 榛原照男, 久保悦子, 内部真佐志 申请人:硅电子股份公司