專利名稱：對象物清洗方法及對象物清洗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將半導體基板/玻璃基板/透鏡/磁盤構(gòu)件/精密機械加工構(gòu)件/模制樹脂構(gòu)件等作為對象物(尤其是在表面上具有鋁配線等鋁原料的半導體基板)，對該對象物的規(guī)定部位或規(guī)定面進行處理的方法及其系統(tǒng)(例如，對象物清洗方法及對象物清洗系統(tǒng))，更具體而言，涉及進行部位或面的清洗、位于部位或面上的無用物質(zhì)的除去或剝離、 對象物表面的研磨或加工等的方法及其系統(tǒng)(例如，抗蝕劑剝離裝置、聚合物剝離裝置及清洗裝置那樣的半導體制造裝置、印制電路板清洗裝置、光掩模清洗裝置等的處理方法)。
背景技術(shù)：
在半導體的前處理工序中，對一片晶片反復進行50 100次的清洗。該清洗的對象為對設(shè)備可靠性帶來影響的抗蝕劑膜、聚合物膜等有機物或微粒等。在該清洗工序中，通常使用堿清洗液和酸清洗液的組合或其它的硫酸過水(硫酸和過氧化氫的混合物)等藥品，另外，在用于除去該殘留物的沖洗工序中，使用大量的純水。此外，在抗蝕劑的除去中通常使用等離子灰化裝置，但之后的殘留物或雜質(zhì)的清洗使用其它的清洗裝置。另外，在聚合物膜的除去中大多使用胺系的有機溶劑。該藥液也存在使用于抗蝕劑的除去的情況。在此， 上述所示的現(xiàn)有技術(shù)的使用于清洗或薄膜除去的藥液存在如下這樣的缺點1)高價，2)環(huán)境負荷大且需要特別的排水處理設(shè)備，3)為了確保作業(yè)者的安全衛(wèi)生，裝置大型化，在使用藥液的清洗中，為了沖洗藥液而需要大量的純水，4)不能在一臺裝置中覆蓋從薄膜除去到清洗。另外，當限定為不使用藥液的清洗工序時，既存有下述的主要的技術(shù)。首先，超聲波清洗裝置為現(xiàn)在最被廣泛使用的清洗技術(shù)，不僅使用純水，也存在使用與各種清洗液組合的情況。缺點是擔心因氣蝕(cavitation)(如后所述，與本發(fā)明的氣蝕作用機制不同) 對軟質(zhì)材料、脆性材料或微細圖案產(chǎn)生損傷。因此，進行提高頻率等的應(yīng)對，但引起與清洗力的折衷。其次，噴水清洗裝置適用于比較大型的清洗物。缺點是需要高壓力(幾MI^ 20MPa)，不適合于具有微細圖案的對象物。其次，黃銅擦洗清洗裝置也不僅使用純水，也存在使用與各種清洗液組合的情況。缺點是不適合于存在深的槽或孔的表面。此外，由于對象物表面與刷子直接接觸，因此可能產(chǎn)生灰塵或產(chǎn)生劃傷。另外，也存在僅照射水蒸汽的清洗裝置。該裝置也從不使用藥液的方面出發(fā)，對環(huán)境負荷非常小。但是，該裝置存在如下這樣的缺點1)由于沒有利用液滴，因此對晶片上的光致抗蝕劑或異物那樣粘接得比較強的對象物效果小，2)由于蒸汽發(fā)生器的壓力是唯一的參數(shù)，因此無法根據(jù)對象物調(diào)整最佳條件。因此，近些年，提出有將水蒸汽和液體微粒子組合而進行照射的清洗裝置(專利文獻1)。在該技術(shù)中，首先將汽化后的水(水蒸汽體)浸潤到抗蝕劑膜中并使其到達抗蝕劑膜與對象物表面的界面，使該界面處的抗蝕劑膜的粘接力減弱，從而使抗蝕劑膜從對象物表面浮起(提離)。其次，將含有帶有規(guī)定的噴射壓力的液狀水微粒子的霧狀的水(水霧體)物理性地作用于提離了的抗蝕劑膜而使其從界面剝離。并且，在專利文獻1的段落號0019中還記載有利用熱效果現(xiàn)象作為該技術(shù)的基本原理的氣蝕。具體而言，當混合常溫的純水和高溫的水蒸汽時，因它們的熱交換而產(chǎn)生具有某種程度的頻率(IOkHz IMHz)的振動。并且，為如下這樣的機理通過該振動將水分子分解成氫離子和氫氧化物離子，將上述不穩(wěn)定的離子在返回水分子時產(chǎn)生的高能量轉(zhuǎn)換為機械性沖擊。專利文獻1W02006/018948

發(fā)明內(nèi)容
然而，在使用專利文獻1所示那樣的組合水蒸汽和水進行照射的清洗裝置時，第一，由于利用水分子的浸透這樣的在反應(yīng)上需要某種程度的時間的現(xiàn)象、霧狀的霧直接碰撞抗蝕劑膜或微粒而除去膜或污垢這樣的實時的現(xiàn)象，因此存在處理時間受水分子的浸透時間限制的問題，第二，存在因清洗力不充分而無法充分除去對象物的污垢，或相反清洗力過于強而損傷對象物的情況屢次發(fā)生這樣的問題。此時，例如，采用在前者的情況下提高噴出壓力，在后者的情況下降低噴出壓力這樣的方法。如此，僅利用流體力學的作用(碰撞力等)進行清洗力的調(diào)整的情況為現(xiàn)狀。然而，在該情況下，在前者的情況下，由于噴出壓力高，因此存在蒸汽溫度變高，不能將耐熱性低的材料作為對象、或者碰撞力過強而產(chǎn)生對對象物的損傷這樣的顧慮。另一方面，在后者的情況下，即使因低的噴出壓力而能夠避免損傷對象物的情況，但存在對象物的清洗不充分的問題。因此，本發(fā)明的第一目的在于提供一種不受水分子的浸透時間限制且在不損傷對象物的情況下可靠地進行清洗的方法。進而，本發(fā)明者們經(jīng)驗性地發(fā)現(xiàn)在通過水和水蒸汽的混相流清洗半導體基板的情況下，在該半導體基板表面形成的鋁被提前腐蝕。這樣，當在實施下一處理之前鋁被腐蝕時，作為半導體設(shè)備而無法發(fā)揮功能，還導致成品率變差。因此，本發(fā)明的第二目的在于提供一種即使在通過水和水蒸汽的混相流清洗半導體基板的情況下，在該半導體基板表面形成的鋁也長時間很難被腐蝕的方法。本發(fā)明者著眼于與上述目前為止作用機制完全不同的氣蝕，發(fā)現(xiàn)通過控制對象物上的該氣蝕的程度，能夠有效且容易地實施適合于對象物的處理，從而完成本發(fā)明。并且，本發(fā)明者為了提高清洗力，不僅著眼于氣體的壓力而且著眼于混相流體中含有的液滴的速度，并進行反復銳意研究來提高該速度。于是，發(fā)現(xiàn)在使用某種特定的噴嘴來提高液滴速度的情況下，不會像上述那樣引起對象物的破裂或表面圖案的損壞，能夠以充分的沖擊力除去附著在對象物上的除去對象物，從而完成本發(fā)明。本發(fā)明(1)提供一種對象物清洗方法，其包括經(jīng)由噴嘴照射混相流體的工序，其中，所述混相流體通過在混合部混合水蒸汽和水而生成且包括連續(xù)相的水蒸汽和分散相的水滴，所述方法的特征在于，所述混合部設(shè)置在所述噴嘴的上游側(cè)，且具有內(nèi)壁面的一部分開口的水導入部，所述噴嘴為超高速噴嘴，所述混合部的內(nèi)壁面與噴嘴的內(nèi)壁面形成大致連續(xù)的曲面，對于在所述混合部內(nèi)流動的所述水蒸汽從所述混合部的內(nèi)壁面混合水，并將水從所述混合部的內(nèi)壁面向所述噴嘴的內(nèi)壁面?zhèn)魉?，從而從所述噴嘴的出口噴射所述混相流體。本發(fā)明O)以所述發(fā)明(1)的方法為基礎(chǔ)，所述噴嘴隨著從噴嘴上游側(cè)朝向噴嘴出口而縮徑，并且具有以成為最小截面積的喉部為邊界進行擴徑的末端擴展結(jié)構(gòu)。本發(fā)明(3)以所述發(fā)明(1)或O)的方法為基礎(chǔ)，所述混合部為筒狀。本發(fā)明以所述發(fā)明(1) (3)中任一方法為基礎(chǔ)，所述水滴的速度在100 600m/s的范圍內(nèi)。本發(fā)明(5)以所述發(fā)明(1) 中任一方法為基礎(chǔ)，所述混相流體到達對象物時的溫度為50°C以上，所述混相流體到達對象物時的pH在7 9的范圍內(nèi)。本發(fā)明(6)以所述發(fā)明(5)的方法為基礎(chǔ)，所述混相流體噴射出口與對象物的距離為30mm以下。本發(fā)明(7)以所述發(fā)明(1) (6)中任一方法為基礎(chǔ)，所述對象物是在表面具有鋁配線等鋁原料的半導體基板。本發(fā)明(8)提供一種對象物清洗系統(tǒng)，其具有供給水蒸汽的水蒸汽供給機構(gòu){例如，水蒸汽供給部(A) }、供給液態(tài)的水的水供給機構(gòu){例如，純水供給部(B)}、照射混相流體的噴嘴，通過經(jīng)由噴嘴照射包括水蒸汽和水滴的混相流體而清洗對象物，所述系統(tǒng)的特征在于，所述混合部(例如，混合部144)設(shè)置在所述噴嘴的上游，且具有能夠?qū)τ诹鲃拥乃鏊羝麖膬?nèi)壁面混合水且內(nèi)壁面的一部分開口的水導入部(例如，144a)，所述噴嘴為超高速噴嘴(例如，噴嘴141)，所述混合部的內(nèi)壁面與噴嘴的內(nèi)壁面形成大致連續(xù)的曲面。本發(fā)明(9)以所述發(fā)明(8)的系統(tǒng)為基礎(chǔ)，所述噴嘴隨著從噴嘴上游側(cè)朝向噴嘴出口而縮徑，并且具有以成為最小截面積的喉部為邊界進行擴徑的末端擴展結(jié)構(gòu)。本發(fā)明(10)以所述發(fā)明⑶或(9)的系統(tǒng)為基礎(chǔ)，所述混合部為筒狀。以下，說明本說明書中的各用語的意義。首先，所謂“水滴”是例如不僅包括來自水的水滴，還包括來自濕飽和水蒸汽的微小的水滴的概念。所謂“混相流體”是具有兩種流體或三種流體等多種流體成分的流體，例如，能夠舉出1)飽和水蒸汽和沸點以下的純水液滴，2)加熱水蒸汽和沸點以下的純水液滴，幻在所述1)或幻中還組合了惰性氣體或潔凈高壓空氣的流體。但是，在使用于不擔心對象物的氧化或化學反應(yīng)的用途中時，也存在使用氧氣或其它活性氣體的情況。另外，從鋁的腐蝕防止的觀點出發(fā)，適合使用僅為水和水蒸汽的二相流或組合它們與惰性氣體而得到的流體。所謂“對象物”沒有特別地限定，例如，能夠舉出電子部件、半導體基板、玻璃基板、透鏡、磁盤構(gòu)件、精密機械加工構(gòu)件、模制樹脂構(gòu)件。 所謂“處理”只要是對對象物實施的處理即可，沒有特別地限定，例如，能夠舉出剝離、清洗、 加工。所謂“水”是指在半導體裝置制造的清洗工序等擔心對象物上的微小異物或金屬離子等的污染的用途中作為純水或超純水使用的程度的特性的水，在不擔心對象物上的微小異物或金屬離子等的污染的用途中甚至也包括更低級別的自來水。所謂“系統(tǒng)”不僅為將各結(jié)構(gòu)要素一體地收納的“裝置”，在各結(jié)構(gòu)要素配置在物理上分離的位置(例如成套設(shè)備) 或者各結(jié)構(gòu)要素彼此連接成能夠傳遞信息的情況下，只要將具有權(quán)利要求書中規(guī)定的功能的結(jié)構(gòu)要素作為整體而具備，則也相當于該系統(tǒng)。所謂“超高速噴嘴”意味著能夠?qū)⒁旱渭铀俚铰曀僖陨系膰娮?。在此，參照附圖，為了明確與對象物處理涉及的該領(lǐng)域既存的其它作用機制的氣蝕的差別，詳細敘述本發(fā)明涉及的液滴碰撞時氣蝕。需要說明的是，在此記載的作用機制只是預測。因此，本發(fā)明絲毫不被該該作用機限制定。首先，以下，說明氣蝕的一般性的概念。通常，液體的溫度在比其壓力下的飽和溫度高時開始沸騰，但液體的壓力比其溫度下的飽和壓力低，液體也開始沸騰。即，在液體中生成蒸汽泡。如此，不是將基于溫度變化引起的沸騰，而將通過減壓效果產(chǎn)生沸騰的氣泡通常稱為氣蝕氣泡。因該氣泡收縮、破裂而產(chǎn)生高壓，并產(chǎn)生腐蝕、噪聲等。該現(xiàn)象也稱為氣蝕。在以往用于清洗的超聲波清洗裝置中，由于以下這樣的作用機制而產(chǎn)生氣蝕(圖 24)。1.通過超聲波發(fā)生器在液體介質(zhì)中傳輸聲波。2.聲波以短周期反復壓縮和減壓而在液體介質(zhì)中行進。3.從壓縮移向減壓的過程中，局部減壓至飽和水蒸汽壓以下。4.因此，氣泡的成長(常溫沸騰)開始。5.另外，在成長蒸汽氣泡中也混入有溶解于液體介質(zhì)中的不凝結(jié)氣體。6.氣泡進一步成長。7.氣泡受到其它氣泡的壓縮力而被隔熱壓縮，具有高的能量。8.氣泡被押潰而破裂。9.在被壓緊時，局部形成極大的沖擊能，從而分解位于周圍的污垢。10.聲波產(chǎn)生在通常液體介質(zhì)中行進的行波和通過在液面反射的反射波而形成的駐波。11.該情況的氣蝕沿著最大聲壓體在液體介質(zhì)中產(chǎn)生條紋狀。接著，根據(jù)本發(fā)明涉及的方法，參考過去報告的例子，說明產(chǎn)生的液滴碰撞時氣蝕禾口認為的產(chǎn)生機理(Martin Rein，“ Drop-Surface Interactions (Cism International Centre for Mechanical Sciences Courses and Lectures)〃 pp. 39-102，Martin Eein ed.，Springer-Verlag，2002，)。1.當液滴以某速度碰撞固體邊界面時，液滴的動能被轉(zhuǎn)換成壓力能，從而在液滴與固體邊界面的接觸面產(chǎn)生高壓(圖25)。2.產(chǎn)生的壓力成為壓力波(壓縮波)而在液滴內(nèi)部向上方傳播，到達液滴與周圍氣體的邊界面、即自由界面(圖26)。3.由于與周圍氣體的聲阻抗相比，水的聲阻抗壓倒性地大于周圍氣體的聲阻抗， 因此形成阻抗失諧，壓力波大體100%反射。即，壓力波向周圍氣體的傳播非常小，因此，結(jié)果是，自由界面上的壓力變化被抑制得小(圖27)。4.自由界面上的壓力變化變小是由于，產(chǎn)生消除壓縮波的膨脹波、即比周圍低的壓力波，并向液體內(nèi)部傳播。5.向液滴內(nèi)部傳播的膨脹波使液滴內(nèi)部的壓力降低。若液滴的溫度為30°C左右， 則降低到約0. 04氣壓時開始沸騰，若液滴的溫度為60°C左右，則降低到約0. 2氣壓時開始沸騰，若液滴的溫度為80°C左右，則降低到約0. 5氣壓時開始沸騰，氣泡產(chǎn)生、成長(圖28、 29)。6.產(chǎn)生的蒸汽泡成長的同時還取入液體中的不凝結(jié)氣體，并變大。7.充分成長的氣泡達到成長界限，開始回彈即收縮。與膨脹過程相比較，收縮過程急劇地產(chǎn)生，因此氣泡急劇地收縮，氣泡內(nèi)部壓力能夠達到與成長開始時相比極端高的壓力。該高壓力被稱為氣泡破裂時壓力。8.氣泡破裂還因氣泡周圍條件的干擾而引起。另外，氣泡未必單一地破裂，而氣泡傾向于形成集聚的氣泡群而損破裂?？芍@樣情況下的氣泡破裂壓力為單一氣泡破裂壓力的幾100倍程度以上。9.在液滴內(nèi)部產(chǎn)生的氣泡破裂壓力作為壓力波(壓縮波)而在液滴內(nèi)部傳播，并到達液滴與固體面的接觸面，在固體面上產(chǎn)生非常大的壓力。其是在液滴碰撞時產(chǎn)生的氣蝕的破裂壓力，利用該壓力來進行清洗。在本發(fā)明中，本質(zhì)上重要的是，通過水蒸汽將液滴周圍的熱環(huán)境保持為充分高溫， 或者防止來自液滴的熱的泄漏。因此，即使液滴內(nèi)部的膨脹波引起的壓力降低不激烈，也形成能夠充分產(chǎn)生氣泡的條件。由于具有該特性，即使不象其它發(fā)明中那樣液滴具有激烈的速度而碰撞固體表面，只要是能夠產(chǎn)生某程度的壓縮波的速度就足夠。與其它發(fā)明相比較，本發(fā)明的最特殊點在于，通過具有以低兩位數(shù)程度的壓力產(chǎn)生的速度的液滴，來產(chǎn)生氣蝕。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，與通過噴出壓力的調(diào)整(流體力學的作用)來控制向?qū)ο笪锏臎_擊力的以往方法不同，本發(fā)明構(gòu)成為利用液滴碰撞對象物表面產(chǎn)生的液滴碰撞時氣蝕來處理對象物，因此能夠起到消除噴出壓力的高低引起的以往的問題的效果，具體而言，能夠起到消除如下問題的效果，即，碰撞力過于強而產(chǎn)生對對象物的損傷這樣的顧慮，或者由于噴出壓力低，即使能夠避免損傷對象物的情況，但對象物的清洗不充分。并且，碰撞時的液滴的溫度對該液滴碰撞時氣蝕影響較大，因此通過改變液滴的溫度，能夠容易控制該氣蝕的程度(產(chǎn)生的有無或其程度)。此外，即使在低噴出壓力下，只要提高液滴溫度，就能夠有效地執(zhí)行對象物的處理，因此能夠避免高的噴出壓力引起的問題。進而，在氣體為水蒸汽的情況下，即使在引起從該水蒸汽向其它介質(zhì)熱量移動的情況時，利用水蒸汽的潛熱的結(jié)果是，能夠避免系統(tǒng)整體的溫度降低的情況。本發(fā)明的更具體的作用、效果如以下這樣。(1)因在液滴碰撞后產(chǎn)生的高速側(cè)面噴射或氣泡破裂引起的沖擊波、沖擊波引起的連鎖反應(yīng)的沖擊力(氣蝕)，而產(chǎn)生成為膜的剝離的開始的膜上的龜裂或孔。(2)產(chǎn)生基于液滴的噴射和沖擊波、沖擊波引起的連鎖反應(yīng)以及高速側(cè)面噴射，以(1)中所述的龜裂或孔為起點而將膜揭起剝離。(3)通過作為具有大的熱溫度能的水的蒸汽使對象物材料脆化，或使產(chǎn)生應(yīng)力的對象物與基體的界面的密接力減弱。(4)通過根據(jù)對象物來改變上述的功能的組合，能夠使清洗對象、除去對象變寬。 (5)本發(fā)明不僅應(yīng)用于除去雜質(zhì)，還能夠應(yīng)用于蝕刻工序、離子注入工序后的不用光致抗蝕劑的除去、蝕刻工序后的不用聚合物的除去的用途。另外，根據(jù)本發(fā)明(1) ⑷及⑶ (10)，通過使用超高速噴嘴，使水滴的速度變快。因此，液滴被細化而液滴直徑變小。從而很難生成成為晶片的破裂或圖案的損壞的原因的具有大的直徑的液滴，即使壓力上升也難以產(chǎn)生該問題。并且，在使用超高速噴嘴的情況下，觀測到對于噴射水蒸汽和水滴的混相流體、空氣和水滴的混相流體來說，表現(xiàn)出下述二點特殊的行為。第一，可知通過使用超高速噴嘴噴射水蒸汽和水的混相流體，在噴嘴內(nèi)的出口附近觀測到壓力波那樣的波動(例30)。由此，液滴在噴嘴內(nèi)被進一步細化而液滴直徑變小， 因此起到即使壓力上升，也不會引起晶片的破裂、表面圖案的損壞這樣的問題的效果。第二，為氣體壓力與液滴速度及/或平均粒徑的關(guān)系。在提高氣體壓力的情況下， 在空氣與水的混相流體時，隨著壓力變高，液滴速度也變高，與此相對，在為水蒸汽和水的情況下，到規(guī)定的壓力之前能夠計測，但超過規(guī)恒壓力時則不能計測(例觀)。另外，當觀察氣體壓力與水滴的平均粒徑的關(guān)系時，在空氣和水的混相流體時，其粒徑不依存于氣體壓力，但在水蒸汽和水的情況下，可知當超過規(guī)恒壓力時，平均粒徑的數(shù)據(jù)變得沒有可信賴性 (例29)。這意味著，雖然在空氣和水的混相流體時能夠測定，但在水蒸汽和水的混相流體時存在成為不能夠測定的區(qū)域的壓力。即，意味著在該壓力時，水蒸汽和水的混相流體與空氣和水的混相流體表現(xiàn)出至少一種不同的行為。雖然不清楚該行為的不同點，但作為成為不能測定的主要原因，認為有液滴速度過于快或液滴直徑過于小這樣的原因。在噴嘴上游側(cè)，對于所述水蒸汽水從所述混合部的內(nèi)壁面混合水，由此在壁面形成水膜而將水滴和水蒸汽的混相流體從噴嘴出口噴出。噴出的液滴碰撞到對象物表面，由此根據(jù)上述的作用機制，在液滴內(nèi)局部產(chǎn)生低壓部，從而可能在對象物表面產(chǎn)生氣蝕。另外，使用于照射的噴嘴隨著從噴嘴上游側(cè)朝向噴嘴出口而縮徑，并且具有以成為最小截面積的喉部為邊界進行擴徑的末端擴展結(jié)構(gòu)，因此通過在所述混合部混合的水而在噴嘴內(nèi)壁形成水膜，從而使水蒸汽通過噴嘴的中心部分而噴出。此時，水蒸汽在喉部至噴嘴出口之間被加速。并且，水以被該加速的水蒸汽牽引的方式進行加速。另外，根據(jù)本發(fā)明(5)，除了通過上述的氣蝕得到的充分的沖擊之外，在通過水和水蒸汽的混相流清洗半導體基板的情況下，也起到使在該半導體基板表面形成的鋁長期很難被腐蝕的效果。例如，若在鋁的干刻后，通過本發(fā)明( 涉及的方法剝離對象物上的抗蝕劑，則發(fā)現(xiàn)到下一工序之前的時間內(nèi)鋁配線未被腐蝕這樣的效果。根據(jù)本發(fā)明(6)，由于混相流體噴射出口與對象物的距離短，因此混相流體難以取入大氣中的二氧化碳，PH難以偏向酸性，因此起到更良好地發(fā)揮鋁腐蝕防止效果這樣的效^ ο
具體實施例方式以下，作為最佳方式的對象物處理裝置，采用“晶片清洗裝置”為例，對本發(fā)明進行具體地說明。需要說明的是，本最佳方式只是最佳的例示，對本發(fā)明的技術(shù)的范圍沒有絲毫限定。混相流體的結(jié)構(gòu)首先，本最佳方式中的混相流體包括通過混合水蒸汽和水而生成的連續(xù)相的水蒸汽和分散相的水滴。在此，“水滴”由純水構(gòu)成(此外，還包括濕度高的水蒸汽的一部分)， 該純水適合于處理由忌避化學藥品的材料構(gòu)成的對象物。另外，所述的混相流體可以任意含有氬、氮等的惰性氣體、潔凈高壓空氣。但是，從防止鋁的腐蝕的觀點出發(fā)，任意氣體優(yōu)選為氬或惰性氣體。在此，使用水蒸汽的理由除了比熱高以外，還能夠利用潛熱，在如下方面有利即使在伴隨流體的壓力的變化而奪去液滴具有的熱量的狀況下，溫度也大體不降低。水滴和氣體在流體混合部混合時，在水滴與氣體指之間引起熱量移動，或者在水滴與混合部或配管等的內(nèi)壁之間引起熱量移動。另外，由于通過噴嘴部加速并向大氣放出時引起減壓膨脹， 因此氣體的溫度下降。此時，水滴的溫度是否降低由氣體的潛熱決定。在將未較多含有潛熱的氣體、例如惰性氣體或潔凈高壓空氣與純水時，氣體的溫度降低而溫度控制變得困難。 另一方面，在氣體為水蒸汽時，由于具有規(guī)定量的潛熱，因此在與比較低溫的水滴混合時， 即使熱量被配管的內(nèi)壁奪去的情況下，通過熱量的移動，氣體的溫度也難以降低，存在容易進行溫度的控制的傾向。但是，若水蒸汽的潛熱不充分，則伴隨水蒸汽的一部分液化而生成液滴，這對在處理對象物表面產(chǎn)生的沖擊波帶來影響。另外，在該混相流體最終由噴嘴的喉部加速時，由于得到流體的動能，因此流體的溫度降低，但通過水蒸汽具有的潛熱能夠減少流體的溫度降低。對象物處理裝置的整體結(jié)構(gòu)

圖1是本發(fā)明的一實施方式的對象物處理裝置100的整體圖。本裝置100是具有水蒸汽供給部(A)、純水供給部(B)、水蒸汽流體調(diào)整部(C)、混相流體照射部(D)、晶片保持、旋轉(zhuǎn)、上下機構(gòu)部(E)的結(jié)構(gòu)。以下，詳細敘述各部分。(A)水蒸汽供給部水蒸汽供給部(A)具備水供給管111，其用于供給純水；蒸汽發(fā)生器112，其加熱到規(guī)定溫度Dl (°C )以上而產(chǎn)生水蒸汽，并控制水蒸汽的產(chǎn)生量而將水蒸汽加壓到規(guī)定值Cl (MP)；能夠開閉的水蒸汽開閉閥113，其擔當蒸汽的供給及其停止；壓力計114，其用于計測從蒸汽發(fā)生器112向下游供給的水蒸汽的壓力；水蒸汽壓力調(diào)整閥115，其用于將蒸汽供給壓力調(diào)整為所期望的值；帶溫度控制機構(gòu)的加熱蒸汽生成器兼飽和蒸汽濕度調(diào)整器 116，其調(diào)整供給水蒸汽內(nèi)的微小液滴量；壓力釋放閥117，其作為安全裝置。(B)純水供給部純水供給部(B)具備水供給管121，其用于供給純水；帶純水溫度控制機構(gòu)的加熱部122，其用于使純水具有熱能；純水開閉閥123，其擔當純水的供給的停止及再開；純水流量計124，其用于確認純水的流量；兩種流體生成用純水開閉閥125，其在兩種流體情況下?lián)斚蛳掠蔚募兯墓┙o的停止及再開。(C)水蒸汽流體調(diào)整部水蒸汽流體調(diào)整部(C)具有用于調(diào)整水蒸汽流體的溫度或飽和水蒸汽的濕度的帶水蒸汽流體溫度控制機構(gòu)的加熱部131。(D)混相流體照射部混相流體照射部(D)具備用于對對象物照射混相流體的在前后左右方向(圖1 的X軸噴嘴掃描范圍或Y軸噴嘴掃描范圍)能夠移動的照射噴嘴141 ；用于使噴嘴的移動順利地進行的柔性配管142 ；用于計測混相流體的噴嘴之前的壓力的壓力計143 ；以在壁面形成水膜的方式將純水相對于蒸汽配管導入的氣液混合部144 ；用于將純水順利地導入氣體配管內(nèi)的節(jié)流孔145。在此，噴嘴141為超高速噴嘴。所謂“超高速噴嘴”只要是能夠?qū)⒁旱渭铀俚铰曀僖陨系膰娮旒纯桑瑳]有特別地限定，但例如列舉有聲速噴嘴。圖30是本最佳方式涉及的聲速噴嘴及混合部的剖視圖。聲速噴嘴的形狀沒有特別地限定，但噴嘴的內(nèi)部隨著從附圖上方的噴嘴上游側(cè)朝向位于附圖下方的噴嘴出口而急劇縮徑，并且具有以成為最小截面積A3的位置(喉部)為邊界進行比較緩慢地擴徑且在噴嘴出口截面積成為A2的末端擴展噴嘴結(jié)構(gòu)，以免流體從內(nèi)壁剝離。喉部的截面積A3通過流量除以聲速而算出。喉部的截面積A3沒有特別地限定，但例如為3.0 20. 0mm2。另外，擴展率(A3/A2)通過由下述的式1表示的式子算出。式1
權(quán)利要求
1.一種對象物清洗方法，其包括經(jīng)由噴嘴照射混相流體的工序，其中，所述混相流體通過在混合部混合水蒸汽和水而生成且包括連續(xù)相的水蒸汽和分散相的水滴，所述方法的特征在于，所述混合部設(shè)置在所述噴嘴的上游側(cè)，且具有內(nèi)壁面的一部分開口的水導入部，所述噴嘴為超高速噴嘴，所述混合部的內(nèi)壁面與噴嘴的內(nèi)壁面形成大致連續(xù)的曲面，對于在所述混合部內(nèi)流動的所述水蒸汽從所述混合部的內(nèi)壁面混合水，并將水從所述混合部的內(nèi)壁面向所述噴嘴的內(nèi)壁面?zhèn)魉?，從而從所述噴嘴的出口噴射所述混相流體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述噴嘴隨著從噴嘴上游側(cè)朝向噴嘴出口而縮徑，并且具有以成為最小截面積的喉部為邊界進行擴徑的末端擴展結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述混合部為筒狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的方法，其中，所述水滴的速度在100 600m/s的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的方法，其中，所述混相流體到達對象物時的溫度為50°C以上，所述混相流體到達對象物時的pH在 7 9的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述混相流體噴射出口與對象物的距離為30mm以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項所述的方法，其中，所述對象物是在表面具有鋁配線等鋁原料的半導體基板。
8.一種對象物清洗系統(tǒng)，其具有供給水蒸汽的水蒸汽供給機構(gòu)、供給液態(tài)的水的水供給機構(gòu)、照射混相流體的噴嘴，通過經(jīng)由噴嘴照射包括水蒸汽和水滴的混相流體而清洗對象物，所述系統(tǒng)的特征在于，所述混合部設(shè)置在所述噴嘴的上游，具有能夠?qū)τ诹鲃拥乃鏊羝麖膬?nèi)壁面混合水且內(nèi)壁面的一部分開口的水導入部，所述噴嘴為超高速噴嘴，所述混合部的內(nèi)壁面與噴嘴的內(nèi)壁面形成大致連續(xù)的曲面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述噴嘴隨著從噴嘴上游側(cè)朝向噴嘴出口而縮徑，并且具有以成為最小截面積的喉部為邊界進行擴徑的末端擴展結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其中，所述混合部為筒狀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種對象物清洗方法及對象物清洗系統(tǒng)，該方法是通過照射含有氣體和液滴的混相流體來對對象物進行清洗的方法，其特征在于，通過對所述混相流體中的所述液滴碰撞所述對象物時能夠產(chǎn)生的液滴碰撞時氣蝕的程度進行控制，得到所期望的沖擊力。
文檔編號B08B3/02GK102246281SQ20098015052
公開日2011年11月16日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者城田農(nóng), 林田充司, 渡部正夫, 真田俊之 申請人:國立大學法人九州大學, 水科學股份有限公司