(57)【要約】【課題】  超音波洗浄において使用する超音波プローブの新規でかつ改善されたデザインを提供すること。【解決手段】  超音波プローブであって、第１端部と第２端部を有する細長い本体と、該第１端部で又はその付近で該プローブに取り付けられた超音波変換器と、該超音波変換器と該第２端部の間にある拡張サポート部分とを含み、該拡張サポート部分が、該拡張サポート部分と該超音波変換器との間の任意の位置における該本体の相当直径よりも大きな相当直径を有する、超音波プローブにより上記課題を解決する。【選択図】      図１
2005246376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブであって、第１端部と第２端部を有する細長い本体と、該第１端部で又はその付近で該プローブに取り付けられた超音波変換器と、該超音波変換器と該第２端部の間にある拡張サポート部分とを含み、該拡張サポート部分が、該拡張サポート部分と該超音波変換器との間の任意の位置における該本体の相当直径よりも大きな相当直径を有する、超音波プローブ。
【請求項２】
前記超音波変換器が圧電変換器又は磁気歪変換器である、請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
前記超音波変換器が、前記第１端部と前記拡張サポート部分との間の前記プローブ部分の周りに巻き付けられた電気コイルによって形成される磁気歪変換器である、請求項１に記載のプローブ。
【請求項４】
金属又は金属合金を含む、請求項１に記載のプローブ。
【請求項５】
前記プローブが、前記第１端部と前記第２端部の間の任意の場所で、該第１端部と該第２端部によって画定される軸に垂直な断面として規定される円形断面を有する、請求項１に記載のプローブ。
【請求項６】
前記拡張サポート部分と前記第２端部との間のプローブの少なくとも一部が円筒形であり、該プローブの直径がこの部分で不連続に減少している、請求項５に記載のプローブ。
【請求項７】
前記プローブが、前記拡張サポート部分と前記第２端部との間のすべての場所で円形断面を有し、該プローブの直径が該拡張サポート部分と該第２端部との間で連続的に減少している、請求項５に記載のプローブ。
【請求項８】
［前記第１端部と前記拡張サポート部分の距離］：［該拡張サポート部分と前記第２端部の距離］の比が１：１０〜１０：１である、請求項１に記載のプローブ。
【請求項９】
前記プローブの前記第２端部に取り付けられる着脱可能な先端をさらに含む、請求項１に記載のプローブ。
【請求項１０】
超音波プローブであって、第１端部と第２端部を有する細長い本体と、該第１端部で又はその付近で該プローブに取り付けられた超音波変換器と、該超音波変換器と該第２端部の間にある円筒形のカラー（collar）サポート部分とを含み、該プローブが、該第１端部と該カラーサポート部分の間で円筒形であり、該カラーサポート部分が、該カラーサポート部分と該超音波変換器との間の円筒の直径よりも大きな直径を有する、超音波プローブ。
【請求項１１】
（ａ）第１端部、該第１端部と反対側の第２端部、該第１端部と該第２端部を横切る第３端部、該第３端部と反対側でかつ該第１端部と該第２端部を横切る第４端部、該第１、第２、第３及び第４端部を横切る第１面、並びに該第１面と反対側でかつ該第１、第２、第３及び第４端部を横切る第２面を有する細長い平面本体；
（ｂ）該第１端部を１つ又は複数の変換器アセンブリに取り付けるよう適合された該第１端部上の取り付け手段；
（ｃ）該第１面から突き出て、該第３端部と該第４端部の間で直線的に延び、かつ外側の縁を有する第１縦方向ショルダーサポート部分；並びに
（ｄ）該第２面から突き出て、該第３端部と該第４端部の間で直線的に延び、かつ外側の縁を有する第２縦方向ショルダーサポート部分を含み、該第２縦方向ショルダーサポート部分が該第１縦方向ショルダーサポート部分と反対側に配置され、
該第１縦方向ショルダーサポート部分の外側縁と該第２縦方向ショルダーサポート部分の外側縁との距離が、該縦方向ショルダーサポートと第１端部の間の任意の場所における該平面本体の厚さであって、該第１面と該第２面の間の垂直方向の距離と規定される厚さよりも大きい、超音波プローブ。
【請求項１２】
（ａ）シールアセンブリであって、第１端部と第２端部を有するシール本体と、該第１端部と該第２端部を通る軸と、該第１端部と該第２端部間の該シールアセンブリ内の同軸円筒形通路とを含むシールアセンブリ；
（ｂ）超音波プローブであって、第１端部と第２端部を有する細長い本体と、該第１端部で又はその付近で該プローブに取り付けられた超音波変換器と、該超音波変換器と該第２端部の間にある円筒形カラーサポート部分とを含み、該プローブが該超音波変換器と該カラーサポート部分の間で円筒形であり、該カラーサポート部分が該カラーサポート部分と該超音波変換器との間の円筒の直径よりも大きな直径を有し、ショルダーサポート部分が該シール本体の該第２端部付近にあるように、該プローブの円筒形部分が該シール本体の円筒形通路内に同軸に配置され、かつ該円筒形ショルダー部分の直径が該シール本体の該第２端部における該円筒形通路の直径よりも大きい超音波プローブ；並びに
（ｃ）該超音波プローブの該カラーサポート部分と該シール本体の該第２端部との間に同軸に配置された弾性ドーナツ型シールリング
を含む、超音波プローブアセンブリ。
【請求項１３】
前記超音波プローブの円筒形部分が、前記シール本体の前記第１端部を越えて延び、前記超音波プローブアセンブリが、該超音波プローブと該シール本体の該第１端部とを締め付けて該超音波プローブを前記シールアセンブリの円筒形通路において同軸位置に維持するよう適合されたコンプレッションフィッティングをさらに含む、請求項１２に記載の超音波プローブアセンブリ。
【請求項１４】
前記超音波プローブが金属又は金属合金を含む、請求項１２に記載の超音波プローブアセンブリ。
【請求項１５】
前記シール本体が金属又は金属合金を含む、請求項１２に記載の超音波プローブアセンブリ。
【請求項１６】
前記弾性ドーナツ型シールリングが、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ペルフルオロアルコキシ、ポリエチレン、硬質ポリ塩化ビニル、アクリロニトリルブタジエンスチレン、アセタール、セルロースアセテートブチレート、ナイロン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリアミド、ポリイミド、熱硬化性プラスチック、天然ゴム、硬質ゴム、クロロプレン、ネオプレン、スチレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル弾性体、シス−ポリブタジエン、シス−ポリイソプレン、エチレン−プロピレンゴム、カーボン、及びグラファイトから成る群より選択された弾性体を含む、請求項１２に記載の超音波プローブアセンブリ。
【請求項１７】
前記コンプレッションフィッティングが、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ペルフルオロアルコキシ、ポリエチレン、硬質ポリ塩化ビニル、アクリロニトリルブタジエンスチレン、アセタール、セルロースアセテートブチレート、ナイロン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリアミド、ポリイミド、熱硬化性プラスチック、天然ゴム、硬質ゴム、クロロプレン、ネオプレン、スチレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル弾性体、シス−ポリブタジエン、シス−ポリイソプレン、エチレン−プロピレンゴム、カーボン、及びグラファイトから成る群より選択された弾性体を含むドーナツ型弾性フェルールを含む、請求項１３に記載の超音波プローブアセンブリ。
【請求項１８】
その第１端部に取り付けられた変換器アセンブリをさらに含む、請求項１２に記載の超音波プローブアセンブリ。
【請求項１９】
（ａ）超音波プローブアセンブリであって、
（１）第１端部と第２端部を有するシール本体と、該第１端部と該第２端部を通る軸と、該第１端部と該第２端部の間に配置された同軸円筒形通路とを含むシールアセンブリ；
（２）超音波プローブであって、第１端部と第２端部を有する細長い本体と、該第１端部で又はその付近で該プローブに取り付けられた超音波変換器と、該超音波変換器と該第２端部の間にある円筒形カラーサポート部分とを含み、該プローブが該超音波変換器と該カラーサポート部分の間で円筒形であり、該カラーサポート部分が該カラーサポート部分と該超音波変換器との間の円筒の直径よりも大きな直径を有し、ショルダーサポート部分が該シール本体の該第２端部付近にあるように、該プローブの円筒形部分が該シール本体の円筒形通路内に同軸に配置され、かつ該円筒形ショルダー部分の直径が該シール本体の該第２端部における該円筒形通路の直径よりも大きい超音波プローブ；並びに
（３）該超音波プローブの該カラーサポート部分と該シール本体の該第２端部との間に同軸に配置された弾性ドーナツ型シールリング
を含む、超音波プローブアセンブリと；
（ｂ）内部、外部、及び該内部と該外部の間に少なくとも１つの開口を有する圧力容器と；
（ｃ）該シールアセンブリと該圧力容器の間にシールを形成するよう適合された、該シールアセンブリの第２端部に関連した第１シーリング手段及び該圧力容器の少なくとも１つの開口に関連した第２シーリング手段と
を含み、該弾性ドーナツ型シールリングが、該圧力容器の内部と外部の間にシールを形成するために該カラーサポート部分と該シール本体の第２端部の間で圧縮され、かつ該超音波プローブの第２端部が該圧力容器の内部に配置された、超音波処理システム。
【請求項２０】
前記超音波プローブの円筒形部分が、前記シール本体の前記第１端部を越えて延び、前記超音波プローブアセンブリが、該超音波プローブと該シール本体の該第１端部とを締め付けて該超音波プローブを前記シールアセンブリの円筒形通路において同軸位置に維持するよう適合されたコンプレッションフィッティングをさらに含む、請求項１９に記載の超音波処理システム。
【請求項２１】
前記超音波プローブアセンブリが、その第１端部に取り付けられた変換器アセンブリをさらに含む、請求項１９に記載の超音波処理システム。
【請求項２２】
前記圧力容器が、該圧力容器に新しい洗浄流体を導入するための入口と、該圧力容器から汚染された洗浄流体を回収するための出口とをさらに含む、請求項１９に記載の超音波処理システム。
【請求項２３】
前記圧力容器が、該圧力容器に１つ又は複数の汚染された物品を導入するための入口と、該圧力容器から１つ又は複数の洗浄された物品を回収するための出口とをさらに含む、請求項１９に記載の超音波処理システム。
【請求項２４】
（ａ）超音波圧力容器システムを提供することであって、
（１）超音波プローブアセンブリであって、
（１ａ）第１端部と第２端部を有するシール本体と、該第１端部と該第２端部を通る軸と、該第１端部と該第２端部の間に配置された同軸円筒形通路とを含むシールアセンブリ；
（１ｂ）超音波プローブであって、第１端部と第２端部を有する細長い本体と、該第１端部で又はその付近で該プローブに取り付けられた超音波変換器と、該超音波変換器と該第２端部の間にある円筒形カラーサポート部分とを含み、該プローブが該超音波変換器と該カラーサポート部分の間で円筒形であり、該カラーサポート部分が該カラーサポート部分と該超音波変換器との間の円筒の直径よりも大きな直径を有し、ショルダーサポート部分が該シール本体の該第２端部付近にあるように、該プローブの円筒形部分が該シール本体の円筒形通路内に同軸に配置され、かつ該円筒形ショルダー部分の直径が該シール本体の該第２端部における該円筒形通路の直径よりも大きい超音波プローブ；並びに
（１ｃ）該超音波プローブの該カラーサポート部分と該シール本体の該第２端部との間に同軸に配置されかつその間にシールを形成する弾性ドーナツ型シールリング
を含む、超音波プローブアセンブリと；
（２）内部、外部、及び該内部と該外部の間に少なくとも第１と第２の開口を有する圧力容器と；
（３）該シールアセンブリと該圧力容器の間にシールを形成するよう適合された、該シールアセンブリの第２端部に関連した第１シーリング手段及び該圧力容器の第１開口に関連した第２シーリング手段とを含み、該弾性ドーナツ型シールリングが、該圧力容器の内部と外部の間にシールを形成するために該カラーサポート部分と該シール本体の第２端部の間で圧縮され、かつ該超音波プローブの第２端部が該圧力容器の内部に配置された、超音波圧力容器システムを提供すること；
（ｂ）該第２開口を介して該圧力容器の内部に加圧流体を導入すること；
（ｃ）該超音波変換器に電力を提供して超音波エネルギーを発生させること；並びに
（ｄ）該超音波プローブを介して該圧力容器内部の該加圧流体に該超音波エネルギーを伝達すること
を含む、超音波エネルギーを加圧流体に提供する方法。
【請求項２５】
前記圧力容器内部の加圧流体の圧力が１０-3〜６８０絶対気圧である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記超音波エネルギーが、２０ＫＨｚ〜２ＭＨｚの周波数範囲で提供される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記超音波エネルギーが、０．１〜１０，０００Ｗ／平方インチの出力密度で提供される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記加圧流体が、二酸化炭素、窒素、メタン、酸素、オゾン、アルゴン、水素、ヘリウム、アンモニア、亜酸化窒素、フッ化水素、塩化水素、三酸化硫黄、六フッ化硫黄、三フッ化窒素、モノフルオロメタン、ジフルオロメタン、テトラフルオロメタン、トリフルオロメタン、トリフルオロエタン、テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、ペルフルオロプロパン、ペンタフルオロプロパン、ヘキサフルオロエタン、ヘキサフルオロプロピレン、ヘキサフルオロブタジエン、オクタフルオロシクロブタン、及びテトラフルオロクロロエタンから成る群より選択された１つ又は複数の成分を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記加圧流体が、アセチレンアルコール、アセチレンジオール、ジアルキルエステル、フッ化水素、塩化水素、三フッ化塩素、三フッ化窒素、ヘキサフルオロプロピレン、ヘキサフルオロブタジエン、オクタフルオロシクロブタン、テトラフルオロクロロエタン、フルオロキシトリフルオロメタン（ＣＦ4Ｏ）、ビス（ジフルオロキシ）メタン（ＣＦ4Ｏ2）、フッ化シアヌル（Ｃ3Ｆ3Ｎ3）、フッ化オキサリル（Ｃ2Ｆ2Ｏ2）、フッ化ニトロシル（ＦＮＯ）、フッ化カルボニル（ＣＦ2Ｏ）、ペルフルオロメチルアミン（ＣＦ5Ｎ）、エステル、エーテル、アルコール、ニトリル、水和ニトリル、グリコール、モノエステルグリコール、ケトン、フッ素化ケトン、第三アミン、アルカノールアミン、アミド、カルボネート、カルボン酸、アルカンジオール、アルカン、過酸化物、水、尿素、ハロアルカン、ハロアルケン、β−ジケトン、オキシン、第三ジアミン、第三トリアミン、β−ケトイミン、エチレンジアミン四酢酸及びその誘導体、カテコール、コリン含有化合物、無水トリフルオロ酢酸、オキシム、ジチオカルバメート、並びにそれらの組み合せから成る群より選択された１つ又は複数の処理剤をさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
１つ又は複数の物品を挿入及び回収するのに適合した前記圧力容器のシール可能な開口を提供すること、（ｂ）の前に１つ又は複数の汚染された物品を該圧力容器に挿入すること、（ｃ）と（ｄ）の間に１つ又は複数の汚染された物品を洗浄すること、該圧力容器から汚染流体を回収することにより該圧力容器を脱圧すること、並びに該圧力容器から１つ又は複数の洗浄された物品を回収することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記流体が、前記圧力容器に超音波エネルギーを導入することで化学反応が促進される少なくとも１つの成分を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３２】
前記超音波プローブのショルダーサポート部分が、該超音波プローブの第１及び第２端部間の振動の節に置かれる、請求項２４に記載の方法。
【請求項３３】
（ａ）超音波圧力容器システムを提供することであって、
（１）超音波プローブアセンブリであって、
（１ａ）第１端部、該第１端部と反対側の第２端部、該第１端部と該第２端部を横切る第３端部、該第３端部と反対側でかつ該第１端部と該第２端部を横切る第４端部、該第１、第２、第３及び第４端部を横切る第１面、並びに該第１面と反対側でかつ該第１、第２、第３及び第４端部を横切る第２面を有する細長い平面本体；
（１ｂ）該第１端部を１つ又は複数の変換器アセンブリに取り付けるよう適合された該第１端部上の取り付け手段；
（１ｃ）該第１面から突き出て、該第３端部と該第４端部の間で直線的に延び、かつ外側の縁を有する第１縦方向ショルダーサポート部分；並びに
（１ｄ）該第２面から突き出て、該第３端部と該第４端部の間で直線的に延び、かつ外側の縁を有する第２縦方向ショルダーサポート部分を含み、該第２縦方向ショルダーサポート部分が該第１縦方向ショルダーサポート部分と反対側に配置され；
該第１縦方向ショルダーサポート部分の外側縁と該第２縦方向ショルダーサポート部分の外側縁との距離が、該縦方向ショルダーサポートと該第１端部の間の任意の場所における該平面本体の厚さであって、該第１面と該第２面の間の垂直方向の距離と規定される厚さよりも大きい、超音波プローブアッセンブリと；
（２）内部、外部、及び該内部と該外部の間に少なくとも第１と第２の開口を有する圧力容器と；
（３）該超音波プローブと該圧力容器の間にシールを形成するよう適合された、該第１及び第２縦方向ショルダーサポート部分に関連した第１シーリング手段並びに該圧力容器の第１開口に関連した第２シーリング手段と
を含み、該超音波プローブの第２端部が該圧力容器の内部に配置された、超音波圧力容器システムを提供すること；
（ｂ）該圧力容器の内部に汚染されたウェハを導入すること；
（ｃ）該第２開口を介して該圧力容器の内部に加圧流体を導入し、それによって該容器を加圧すること；
（ｄ）該超音波変換器に電力を提供して超音波エネルギーを発生させること；並びに
（ｅ）該超音波プローブの第２端部の先に該ウェハを移動させながら、該超音波プローブを介して該圧力容器内部の該加圧流体に該超音波エネルギーを伝達すること
を含む、汚染されたウェハを洗浄する方法。
【請求項３４】
前記ウェハが第１平面を画定し、前記超音波プローブが第２平面を画定し、該第１平面と該第２平面の間の夾角が１０°〜９０°である、請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
超音波エネルギーは、様々な用途に関して流体システムにおける物質移動や化学反応を促進するのに用いられる。これらの用途の１つは超音波洗浄であり、この超音波洗浄では、物品を流体浴に浸し、一方で超音波エネルギーを浴に導入して洗浄処理を高める。超音波洗浄システムは、歯科医院や実験室で用いられる小規模なカウンタートップ単位から食品及び化学プロセス産業で用いられる大規模な産業単位まで及ぶ。超音波洗浄システムはまた、電子部品の製作においてリソグラフィー、エッチング、ストリッピング及び化学機械平坦化などの製造工程に続き、部品や部材から残留物を除去するのに用いられる。別の用途では、超音波エネルギーは、ソノケミカル反応器システムにおいて流体反応媒体中の化学反応を促進するのに用いられる。
【０００２】
多くの超音波洗浄システムでは、洗浄の際、物品を浸漬するのに大気圧で流体浴を用いる。他の超音波洗浄システムでは、加圧容器中の物品を洗浄するのに、加圧液体、凝縮性加圧蒸気、高密度流体又は超臨界流体を用いて高圧で操作する。このような加圧超音波洗浄システムは、例えば、エレクトロニクス製造産業において、様々な製作工程の際に部品や部材から残留物を除去するのに用いられる。加圧超音波処理システムは、化学産業において、ソノケミカル反応システムの化学反応を促進するのに用いることができる。
【０００３】
超音波エネルギーは、幾つかの方法で流体に導入することができる。１つの方法では、超音波発生器を流体中に入れ、その場で操作して超音波エネルギーを発生させ、それを流体に直接的に伝達する。別の方法では、超音波発生器を容器壁の外表面に取り付け、超音波エネルギーを容器壁を介して流体に伝達する。さらに別の方法では、超音波エネルギーを外部の超音波変換器から容器壁を貫通する超音波プローブ又はホーンを介して伝達し、このホーンから流体へ超音波エネルギーを放散させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波エネルギーを用いた高圧流体プロセスをうまく操作するには、外部変換器から圧力容器中の加圧プロセス流体へ超音波エネルギーを伝達する超音波プローブの慎重な設計が必要であろう。これら超音波プローブのための、及び加圧操作の際に圧力容器の壁にこれらのプローブをしっかりと固定する適切なシールのための新規でかつ改善されたデザインが当技術分野で必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
超音波プローブ及びシールのためのこれらのデザイン要件は、本発明の実施態様によって満たされる。１つの実施態様においては、具体的にデザインされた超音波プローブは、第１端部と第２端部を有する細長い本体と、該第１端部で又はその付近で該プローブに取り付けられた超音波変換器と、該超音波変換器と該第２端部の間にある拡張サポート部分とを含み、該拡張サポート部分が、該拡張サポート部分と該超音波変換器との間の任意の位置における該本体の相当直径よりも大きな相当直径を有する。この超音波プローブはシールアセンブリに取り付けることができ、シールアセンブリは圧力容器の壁に取り付けることができる。
【０００６】
シールアセンブリは、第１端部と第２端部を有するシール本体と、該第１端部と該第２端部を通る軸と、該第１端部と該第２端部間の該シールアセンブリ内の同軸円筒形通路とを含む。弾性シーリングリングが拡張サポート部分付近のプローブの周りに置かれ、超音波プローブがシールアセンブリ内の通路に挿入され、該弾性シーリングリングが該プローブの該拡張サポート部分と該シールアセンブリの第２端部との間に置かれる。シールアセンブリが加圧容器の壁に取り付けられる場合には、シールを横切る圧力差によって生じるプローブに関する外部への軸方向の力により、拡張サポート部分とシールアセンブリの第２端部との間にある弾性シーリングリングが圧縮される。これによってシールが形成され、さらにプローブが圧力差によってシール本体から押し出されるのを防ぐ。
【０００７】
本発明の実施態様は、超音波プローブであって、第１端部と第２端部を有する細長い本体と、該第１端部で又はその付近で該プローブに取り付けられた超音波変換器と、該超音波変換器と該第２端部の間にある拡張サポート部分とを含み、該拡張サポート部分が、該拡張サポート部分と該超音波変換器との間の任意の位置における該本体の相当直径よりも大きな相当直径を有する、超音波プローブを含む。超音波変換器は、圧電変換器又は磁気歪変換器であることができる。超音波変換器が磁気歪変換器である場合、それは、第１端部と拡張サポート部分との間のプローブ部分の周りに巻き付けられた電気コイルによって形成することができる。プローブは金属又は金属合金を含むことができる。
【０００８】
プローブは、第１端部と第２端部の間の任意の場所で、該第１端部と該第２端部によって画定される軸に垂直な断面として規定される円形断面を有することができる。拡張サポート部分と第２端部との間のプローブの少なくとも一部は円筒形であることができ、プローブの直径はこの部分で不連続に減少している。あるいはまた、プローブは、拡張サポート部分と第２端部との間のすべての場所で円形断面を有することができ、プローブの直径は拡張サポート部分と第２端部との間で連続的に減少している。［第１端部と拡張サポート部分の距離］：［拡張サポート部分と第２端部の距離］の比は、１：１０〜１０：１であることができる。任意選択で、プローブは、プローブの第２端部に取り付けられる着脱可能な先端をさらに含むことができる。
【０００９】
本発明の関連する実施態様は、超音波プローブであって、第１端部と第２端部を有する細長い本体と、該第１端部で又はその付近で該プローブに取り付けられた超音波変換器と、該超音波変換器と該第２端部の間にある円筒形のカラー（collar）サポート部分とを含み、該プローブが、該第１端部と該カラーサポート部分の間で円筒形であり、該カラーサポート部分が、該カラーサポート部分と該超音波変換器との間の円筒の直径よりも大きな直径を有する、超音波プローブを含む。
【００１０】
他の実施態様は、
（ａ）第１端部、該第１端部と反対側の第２端部、該第１端部と該第２端部を横切る第３端部、該第３端部と反対側でかつ該第１端部と該第２端部を横切る第４端部、該第１、第２、第３及び第４端部を横切る第１面、並びに該第１面と反対側でかつ該第１、第２、第３及び第４端部を横切る第２面を有する細長い平面本体；
（ｂ）該第１端部を１つ又は複数の変換器アセンブリに取り付けるよう適合された該第１端部上の取り付け手段；
（ｃ）該第１面から突き出て、該第３端部と該第４端部の間で直線的に延び、かつ外側の縁を有する第１縦方向ショルダーサポート部分；並びに
（ｄ）該第２面から突き出て、該第３端部と該第４端部の間で直線的に延び、かつ外側の縁を有する第２縦方向ショルダーサポート部分を含み、該第２縦方向ショルダーサポート部分が該第１縦方向ショルダーサポート部分と反対側に配置された、超音波プローブに関する。
【００１１】
第１縦方向ショルダーサポート部分の外側縁と第２縦方向ショルダーサポート部分の外側縁との距離は、該縦方向ショルダーサポートと第１端部の間の任意の場所における平面本体の厚さであって、第１面と第２面の間の垂直方向の距離と規定される厚さよりも大きくすることができる。
【００１２】
本発明の別の実施態様においては、超音波プローブアセンブリは、
（ａ）シールアセンブリであって、第１端部と第２端部を有するシール本体と、該第１端部と該第２端部を通る軸と、該第１端部と該第２端部間の該シールアセンブリ内の同軸円筒形通路とを含むシールアセンブリ；
（ｂ）超音波プローブであって、第１端部と第２端部を有する細長い本体と、該第１端部で又はその付近で該プローブに取り付けられた超音波変換器と、該超音波変換器と該第２端部の間にある円筒形カラーサポート部分とを含み、該プローブが該超音波変換器と該カラーサポート部分の間で円筒形であり、該カラーサポート部分が該カラーサポート部分と該超音波変換器との間の円筒の直径よりも大きな直径を有し、ショルダーサポート部分が該シール本体の該第２端部付近にあるように、該プローブの円筒形部分が該シール本体の円筒形通路内に同軸に配置され、かつ該円筒形ショルダー部分の直径が該シール本体の該第２端部における該円筒形通路の直径よりも大きい超音波プローブ；並びに
（ｃ）該超音波プローブの該カラーサポート部分と該シール本体の該第２端部との間に同軸に配置された弾性ドーナツ型シールリング
を含む。
【００１３】
超音波プローブの円筒形部分は、典型的にはシール本体の第１端部を越えて延び；超音波プローブアセンブリは、超音波プローブとシール本体の第１端部とを締め付けて超音波プローブをシールアセンブリの円筒形通路において同軸位置に維持するよう適合されたコンプレッションフィッティングをさらに含むことができる。超音波プローブ及びシール本体は、金属又は金属合金を含むことができる。超音波プローブアセンブリは、その第１端部に取り付けられた変換器アセンブリをさらに含むことができる。
【００１４】
弾性ドーナツ型シールリングは、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ペルフルオロアルコキシ、ポリエチレン、硬質ポリ塩化ビニル、アクリロニトリルブタジエンスチレン、アセタール、セルロースアセテートブチレート、ナイロン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリアミド、ポリイミド、熱硬化性プラスチック、天然ゴム、硬質ゴム、クロロプレン、ネオプレン、スチレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル弾性体、シス−ポリブタジエン、シス−ポリイソプレン、エチレン−プロピレンゴム、カーボン、及びグラファイトから成る群より選択された弾性体を含むことができる。
【００１５】
コンプレッションフィッティングは、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ペルフルオロアルコキシ、ポリエチレン、硬質ポリ塩化ビニル、アクリロニトリルブタジエンスチレン、アセタール、セルロースアセテートブチレート、ナイロン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリアミド、ポリイミド、熱硬化性プラスチック、天然ゴム、硬質ゴム、クロロプレン、ネオプレン、スチレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル弾性体、シス−ポリブタジエン、シス−ポリイソプレン、エチレン−プロピレンゴム、カーボン、及びグラファイトから成る群より典型的に選択された弾性体を含むドーナツ型弾性フェルールを含むことができる。
【００１６】
本発明の別の実施態様は、
（ａ）超音波プローブアセンブリであって、
（１）第１端部と第２端部を有するシール本体と、該第１端部と該第２端部を通る軸と、該第１端部と該第２端部の間に配置された同軸円筒形通路とを含むシールアセンブリ；
（２）超音波プローブであって、第１端部と第２端部を有する細長い本体と、該第１端部で又はその付近で該プローブに取り付けられた超音波変換器と、該超音波変換器と該第２端部の間にある円筒形カラーサポート部分とを含み、該プローブが該超音波変換器と該カラーサポート部分の間で円筒形であり、該カラーサポート部分が該カラーサポート部分と該超音波変換器との間の円筒の直径よりも大きな直径を有し、ショルダーサポート部分が該シール本体の該第２端部付近にあるように、該プローブの円筒形部分が該シール本体の円筒形通路内に同軸に配置され、かつ該円筒形ショルダー部分の直径が該シール本体の該第２端部における該円筒形通路の直径よりも大きい超音波プローブ；並びに
（３）該超音波プローブの該カラーサポート部分と該シール本体の該第２端部との間に同軸に配置された弾性ドーナツ型シールリング
を含む、超音波プローブアセンブリと；
（ｂ）内部、外部、及び該内部と該外部の間に少なくとも１つの開口を有する圧力容器と；
（ｃ）該シールアセンブリと該圧力容器の間にシールを形成するよう適合された、該シールアセンブリの第２端部に関連した第１シーリング手段及び該圧力容器の少なくとも１つの開口に関連した第２シーリング手段と
を含み、該弾性ドーナツ型シールリングが、該圧力容器の内部と外部の間にシールを形成するために該カラーサポート部分と該シール本体の第２端部の間で圧縮され、かつ該超音波プローブの第２端部が該圧力容器の内部に配置された、超音波処理システムを含む。
【００１７】
超音波プローブの円筒形部分は、典型的にはシール本体の第１端部を越えて延び、超音波プローブアセンブリは、超音波プローブとシール本体の第１端部とを締め付けて超音波プローブをシールアセンブリの円筒形通路において同軸位置に維持するよう適合されたコンプレッションフィッティングをさらに含むことができる。超音波プローブアセンブリは、その第１端部に取り付けられた変換器アセンブリをさらに含むことができる。
【００１８】
圧力容器は、該圧力容器に新しい洗浄流体を導入するための入口と、該圧力容器から汚染された洗浄流体を回収するための出口とをさらに含むことができる。圧力容器は、該圧力容器に１つ又は複数の汚染された物品を導入するための入口と、該圧力容器から１つ又は複数の洗浄された物品を回収するための出口とをさらに含むことができる。
【００１９】
本発明の別の関連する実施態様は、
（ａ）超音波圧力容器システムを提供することであって、
（１）超音波プローブアセンブリであって、
（１ａ）第１端部と第２端部を有するシール本体と、該第１端部と該第２端部を通る軸と、該第１端部と該第２端部の間に配置された同軸円筒形通路とを含むシールアセンブリ；
（１ｂ）超音波プローブであって、第１端部と第２端部を有する細長い本体と、該第１端部で又はその付近で該プローブに取り付けられた超音波変換器と、該超音波変換器と該第２端部の間にある円筒形カラーサポート部分とを含み、該プローブが該超音波変換器と該カラーサポート部分の間で円筒形であり、該カラーサポート部分が該カラーサポート部分と該超音波変換器との間の円筒の直径よりも大きな直径を有し、ショルダーサポート部分が該シール本体の該第２端部付近にあるように、該プローブの円筒形部分が該シール本体の円筒形通路内に同軸に配置され、かつ該円筒形ショルダー部分の直径が該シール本体の該第２端部における該円筒形通路の直径よりも大きい超音波プローブ；並びに
（１ｃ）該超音波プローブの該カラーサポート部分と該シール本体の該第２端部との間に同軸に配置されかつその間にシールを形成する弾性ドーナツ型シールリング
を含む、超音波プローブアセンブリと；
（２）内部、外部、及び該内部と該外部の間に少なくとも第１と第２の開口を有する圧力容器と；
（３）該シールアセンブリと該圧力容器の間にシールを形成するよう適合された、該シールアセンブリの第２端部に関連した第１シーリング手段及び該圧力容器の第１開口に関連した第２シーリング手段とを含み、該弾性ドーナツ型シールリングが、該圧力容器の内部と外部の間にシールを形成するために該カラーサポート部分と該シール本体の第２端部の間で圧縮され、かつ該超音波プローブの第２端部が該圧力容器の内部に配置された、超音波圧力容器システムを提供すること；
（ｂ）該第２開口を介して該圧力容器の内部に加圧流体を導入すること；
（ｃ）該超音波変換器に電力を提供して超音波エネルギーを発生させること；並びに
（ｄ）該超音波プローブを介して該圧力容器内部の該加圧流体に該超音波エネルギーを伝達すること
を含む、超音波エネルギーを加圧流体に提供する方法を含む。
【００２０】
圧力容器内部の加圧流体の圧力は、１０-3〜６８０絶対気圧であることができる。超音波エネルギーは、典型的には２０ＫＨｚ〜２ＭＨｚの周波数範囲で提供される。超音波エネルギーは、０．１〜１０，０００Ｗ／平方インチの出力密度で提供することができる。
【００２１】
加圧流体は、二酸化炭素、窒素、メタン、酸素、オゾン、アルゴン、水素、ヘリウム、アンモニア、亜酸化窒素、フッ化水素、塩化水素、三酸化硫黄、六フッ化硫黄、三フッ化窒素、モノフルオロメタン、ジフルオロメタン、テトラフルオロメタン、トリフルオロメタン、トリフルオロエタン、テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、ペルフルオロプロパン、ペンタフルオロプロパン、ヘキサフルオロエタン、ヘキサフルオロプロピレン、ヘキサフルオロブタジエン、オクタフルオロシクロブタン、及びテトラフルオロクロロエタンから成る群より選択された１つ又は複数の成分を含むことができる。加圧流体は、アセチレンアルコール、アセチレンジオール、ジアルキルエステル、フッ化水素、塩化水素、三フッ化塩素、三フッ化窒素、ヘキサフルオロプロピレン、ヘキサフルオロブタジエン、オクタフルオロシクロブタン、テトラフルオロクロロエタン、フルオロキシトリフルオロメタン（ＣＦ4Ｏ）、ビス（ジフルオロキシ）メタン（ＣＦ4Ｏ2）、フッ化シアヌル（Ｃ3Ｆ3Ｎ3）、フッ化オキサリル（Ｃ2Ｆ2Ｏ2）、フッ化ニトロシル（ＦＮＯ）、フッ化カルボニル（ＣＦ2Ｏ）、ペルフルオロメチルアミン（ＣＦ5Ｎ）、エステル、エーテル、アルコール、ニトリル、水和ニトリル、グリコール、モノエステルグリコール、ケトン、フッ素化ケトン、第三アミン、アルカノールアミン、アミド、カルボネート、カルボン酸、アルカンジオール、アルカン、過酸化物、水、尿素、ハロアルカン、ハロアルケン、β−ジケトン、オキシン、第三ジアミン、第三トリアミン、β−ケトイミン、エチレンジアミン四酢酸及びその誘導体、カテコール、コリン含有化合物、無水トリフルオロ酢酸、オキシム、ジチオカルバメート、並びにそれらの組み合せから成る群より選択された１つ又は複数の処理剤をさらに含むことができる。
【００２２】
本方法は、１つ又は複数の物品を挿入及び回収するのに適合した圧力容器のシール可能な開口を提供すること、（ｂ）の前に１つ又は複数の汚染された物品を圧力容器に挿入すること、（ｃ）と（ｄ）の間に１つ又は複数の汚染された物品を洗浄すること、圧力容器から汚染流体を回収することにより圧力容器を脱圧すること、並びに圧力容器から１つ又は複数の洗浄された物品を回収することをさらに含むことができる。この流体は、圧力容器に超音波エネルギーを導入することで化学反応が促進される少なくとも１つの成分を含むことができる。超音波プローブのショルダーサポート部分は、典型的には超音波プローブの第１及び第２端部間の振動の節に置かれる。
【００２３】
本発明の別の実施態様は、
（ａ）超音波圧力容器システムを提供することであって、
（１）超音波プローブアセンブリであって、
（１ａ）第１端部、該第１端部と反対側の第２端部、該第１端部と該第２端部を横切る第３端部、該第３端部と反対側でかつ該第１端部と該第２端部を横切る第４端部、該第１、第２、第３及び第４端部を横切る第１面、並びに該第１面と反対側でかつ該第１、第２、第３及び第４端部を横切る第２面を有する細長い平面本体；
（１ｂ）該第１端部を１つ又は複数の変換器アセンブリに取り付けるよう適合された該第１端部上の取り付け手段；
（１ｃ）該第１面から突き出て、該第３端部と該第４端部の間で直線的に延び、かつ外側の縁を有する第１縦方向ショルダーサポート部分；並びに
（１ｄ）該第２面から突き出て、該第３端部と該第４端部の間で直線的に延び、かつ外側の縁を有する第２縦方向ショルダーサポート部分を含み、該第２縦方向ショルダーサポート部分が該第１縦方向ショルダーサポート部分と反対側に配置され；
該第１縦方向ショルダーサポート部分の外側縁と該第２縦方向ショルダーサポート部分の外側縁との距離が、該縦方向ショルダーサポートと該第１端部の間の任意の場所における該平面本体の厚さであって、該第１面と該第２面の間の垂直方向の距離と規定される厚さよりも大きい、超音波プローブアッセンブリと；
（２）内部、外部、及び該内部と該外部の間に少なくとも第１と第２の開口を有する圧力容器と；
（３）該超音波プローブと該圧力容器の間にシールを形成するよう適合された、該第１及び第２縦方向ショルダーサポート部分に関連した第１シーリング手段並びに該圧力容器の第１開口に関連した第２シーリング手段と
を含み、該超音波プローブの第２端部が該圧力容器の内部に配置された、超音波圧力容器システムを提供すること；
（ｂ）該圧力容器の内部に汚染されたウェハを導入すること；
（ｃ）該第２開口を介して該圧力容器の内部に加圧流体を導入し、それによって該容器を加圧すること；
（ｄ）該超音波変換器に電力を提供して超音波エネルギーを発生させること；並びに
（ｅ）該超音波プローブの第２端部の先に該ウェハを移動させながら、該超音波プローブを介して該圧力容器内部の該加圧流体に該超音波エネルギーを伝達すること
を含む、汚染されたウェハを洗浄する方法を含む。
【００２４】
ウェハは第１平面を画定することができ、超音波プローブは第２平面を画定することができ、該第１平面と該第２平面の間の夾角は１０°〜９０°であることができる。
【００２５】
本発明の実施態様は以下の図面によって説明されるが、これらの図面は必ずしも一定の縮尺ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
外部変換器からの超音波エネルギーを加圧容器中のプロセス流体へ伝達するのに使用する超音波プローブのデザインは、幾つかの重要な基準を満足しなければならない。第一に、容器内部からの加圧流体の漏れを防ぐため、適切なシールアセンブリにより容器の壁でプローブをシールすることが求められる。第二に、プローブは非常に高い周波数で振動しているので、プローブを容器の壁に通したところのシールがこの高周波振動によって破壊されないよう、プローブをシールアセンブリに取り付けなければならない。第三に、シールアセンブリは、確実にプローブが所定の位置に保持され、加圧容器内部と周囲大気との圧力差が大きいことにより破裂しないようにしなければならない。加えて、プローブ及びシールアセンブリは、必要である場合には、シールのメンテナンス及び部品の交換のため容易に取り外し可能でなければならない。本発明の様々な実施態様は、以下に説明する通りこれらの設計基準に取り組んでいる。
【００２７】
超音波プローブの第１の実施態様が図１に示される。プローブは４つの主要部品、即ち、主プローブ本体１、超音波変換器３、拡張サポート部分又はカラーサポート部分５、及びホーン７を含む細長い本体である。プローブのすべての部品が円筒形であることができ、あるいはまたプローブのいずれかの部品は非円形断面を有することができる。プローブのいずれかの部品が非円形断面を有する場合には、この非円形部品は、非円形断面と同じ面積を有する円形断面の直径として定義される相当直径によって特徴付けることができる。したがって、本明細書で用いられる「相当直径」という一般用語は、部品が円筒形である場合には円形断面の直径を指し、部品が非円形断面を有する場合には相当直径を指すため、相当直径という用語は円筒形部品と非円筒形部品の両方を含む。部品が円筒形である場合には、直径及び相当直径という用語は同じ意味であり、どちらを用いてもよい。
【００２８】
主プローブ本体１は、その一方の端部（プローブの第１端部）に超音波変換器３を備え、それは接合点又は接続点９でプローブに取り付けられている。超音波変換器３は、適切な超音波接触を確実にするために、任意の適切な手段によって点９で主プローブ本体１の端部に接合又は接続することができる。例えば、超音波変換器は、当技術分野で公知であるように、任意のタイプのボルト又はボルトアセンブリ（図示せず）によって主プローブ本体１の端部にボルト止めすることができる。超音波接触という用語は、変換器によって発生される振動エネルギーが、顕著なエネルギー損失又は散逸なく、また超音波振動の周波数及び強度において如何なる顕著な変化もなくプローブに直接伝達されるように、変換器とプローブ本体を接合する任意の方法として本明細書で規定される。本明細書で用いられる「顕著なエネルギー損失なく」という語は、変換器によって発生される音波エネルギーの少なくとも７５％が点９で主プローブ本体１の端部に伝えられるということを意味する。
【００２９】
ホーン７は、変換器３によって発生されかつ主プローブ本体１によって伝達される超音波の振幅を増大させる増幅器として作用する。波がホーン７の次第により細くなっている部分に伝わると振幅が増大し、こうして出力密度が増すため超音波エネルギーが集中される。図１に示される段のあるホーンデザインに関して、断面積の減少によって得られる超音波の振幅におけるゲインは、典型的にはより大きな断面積／より小さな断面積の比の０．８倍に相当する。ホーン７の先端によって流体に伝達される音波又は超音波出力は、ホーン先端の振動振幅に比例するため、ホーンは、加圧流体中の選択面積又は体積に高い音波出力を集中させることができる。
【００３０】
カラーサポート部分５の相当直径は、後に記載する理由から主プローブ１の相当直径よりも大きい。ホーン７は示される通り段をつけることができ、ホーンの直径がカラーサポート部分５とプローブの第２端部との間で不連続に減少している。あるいはまた、ホーンの直径は、カラーサポート部分５とプローブの第２端部との間で連続的に減少させることもできる。他のホーン構成を用いることもでき、典型的には、ホーンのすべての部分の直径は、主プローブ本体１の直径よりも小さい。
【００３１】
概略的に示される超音波変換器３は、導体１１及び１３を介して供給される交流によって活性化される圧電性の結晶又は結晶アセンブリであることができる。これらの結晶は、２０ＫＨｚ〜２ＭＨｚの超音波周波数で発振し、多くの異なる構成において商業的に入手可能である。あるいはまた、超音波変換器３は、導体１１及び１３に取り付けられた電磁コイルによって囲まれる鉄又はニッケルを含む磁気歪変換器アセンブリであることができ、磁界を交互に変えることで変換器において超音波振動が生じる。
【００３２】
プローブの他の実施態様が図２に示され、この実施態様においては、磁気歪変換器のコアが主プローブ本体１の一体化された部分である。示されるように、第１端部付近の主プローブ本体部分は、導体２０５及び２０７を介して供給される交流によってエネルギーを与えられる電気絶縁された電磁コイル２０３により囲まれている。コイル２０３内の主プローブ本体の端部は、プローブの残りの部分と同じ金属であることができるか、異なる金属であることができるか、又は任意の適切な方法でプローブに接合若しくは付属された合金であることができる。図１のプローブと同様、拡張サポート部分又はカラー２０９の直径は、後に記載される理由から主プローブ本体２０１の直径よりも大きい。
【００３３】
上記の超音波プローブは、圧力容器の壁にプローブを取り付けるためのシールアセンブリに適合するよう設計されている。例示的なシールアセンブリとプローブの軸断面が図３に示される。図１の超音波プローブ（超音波変換器なし）が図３に示され、それは、主プローブ本体１と、カラーサポート部分５と、ホーン７とを含んでいる。この図においては、プローブの部品はすべて円筒形であるが、先に記載した通り、任意の部品が非円形断面を有することができる。プローブ本体１の端部は、超音波変換器の取り付けのためにネジ込みスタッド３０１を有する。シールアセンブリは、シール本体３０３と、フェルール３０９を受け入れるためのテーパスロート３０７を有する第１端部３０５と、一般に平坦な面を有する第２端部３１１と、第１及び第２端部間の円筒形の穴とを含む。プローブの主プローブ本体１は、穴の内径が主プローブ本体の外径よりも大きいシールアセンブリの円筒形の穴に同軸で挿入される。シール本体３０３は中心部分３１３を有し、スパナが適合する少なくとも２つの向かい合った平行なフラット部分を有することができ；中心部分３１３は六角形の外側断面を有することができる。さらにシール本体３０３は、中心部分３１３の両側にネジ込み部分３１５及び３１７を有する。
【００３４】
ネジ込み部分３１７は、圧力容器（図示せず）の壁のネジ込み開口にシール可能に挿入するよう設計されている。あるいはまた、ネジ込み部分３１７を使用する代わりに、シール本体は第２端部３１１にフランジを付けることができ、このフランジは圧力容器の壁の対応するフランジを付けた開口に対してシールするよう設計される。別の変形態様においては、シール本体３０３の端部３１１は、圧力容器の開口に直接溶接することができる。シールリング３１９とカラーサポート部分５の外径は、典型的には、取り付けの際にプローブを圧力容器の開口に通すことができるよう、圧力容器の壁のネジ込み開口又はフランジを付けた開口の内径よりも小さい。
【００３５】
シールリング３１９は、ネジ込み部分３１７とカラーサポート部分５の間に配置される。このドーナツ型のシールリングは、プローブ本体１の外表面とシール本体３０３の穴の内表面との間の環状部に適合する薄い前部を有することができる。シールリングは、第２端部３１１とカラーサポート部分５の内表面との間に適合するより厚い後部を有することができる。カラーサポート部分５の寸法は、シールリング３１９、カラーサポート部分５、及びシール本体３０３の第２端部３１１の面によって形成されるシールを横切って予測される異なる操作圧力（即ち、圧力容器内部と大気圧との圧力差）に関して適切に設計されるべきである。カラーサポートが半径方向外側に突き出る距離である、カラーサポート部分５の半径方向高さは、圧縮によってカラーサポート部分が破損するのを避けるのに十分なものであるべきである。カラーサポート部分５の軸方向厚さは、圧力差によって生じる軸方向のせん断のためにカラーが破損するのを避けるのに十分なものであるべきである。［プローブ本体１の端部とカラーサポート部分５の距離］：［カラーサポート部分５からホーン７の端部までの距離］の比は、１：１０〜１０：１であることができる。
【００３６】
フェルール３０９は、フォロアーリング３２１及びネジ込み圧縮ナット３２３と組み合わせてパッキングランドを形成する。シール本体３０３、テーパスロート３０７、フェルール３０９、フォロアーリング３２１、ネジ込み圧縮ナット３２３、シールリング３１９、第２端部３１１、及びカラーサポート部分５を組み合わせて作用させ、主プローブ本体１をシール本体３０３の穴の中にしっかりと同軸に設置して、主プローブ本体１の外表面がシール本体３０３の穴の内表面に接触しないようにする。加えて、第２端部３１１、シールリング３１９、及びカラーサポート部分５を組み合わせて作用させ、シール本体３０３に対して主プローブ本体１をシールする。これらの部材は、シールリング３１９に対してカラーサポート部分５を軸方向に押し付け、第２端部３１１に対してシールリング３１９を押し付け、それと同時に、ネジ山３１５に圧縮ナット３２３を締め付けて、フェルール３０９に対してフォロアーリング３２１を押し付け、テーパスロート３０７にフェルール３０９を押し込むことにより、主プローブ本体１にシール機能と芯出し機能を与える。こうして、シールアセンブリは、圧力容器の壁のネジ込み開口にシール可能にネジ込むことができる。あるいはまた、ネジ込み部分３１７を用いる代わりに、シール本体３０３が第２端部３１１にフランジを付けている場合には、このフランジは、圧力容器の壁の対応するフランジを付けた開口に対してシールされる。
【００３７】
プローブアセンブリが圧力容器に対してシールされ、この容器が高圧流体によって加圧される場合には、容器内部と周囲大気との間の圧力差によって、シールリング３１９に対し軸方向にカラーサポート５が押し付けられ、第２端部３１１に対しシールリング３１９が押し付けられ、それにより圧力活性化シールが形成される。このように、容器内の圧力を高めることで、カラーサポート５のシールリング３１９に対する軸方向の力と、シールリング３１９の第２端部３１１に対する力が増す。
【００３８】
プローブは、後に記載するように、ネジ込みスタッド３０１に取り付けられた超音波変換器を用いて超音波振動させることができる。フェルール３０９とシールリング３１９は、固定シール本体３０３から振動プローブ本体１を分離するよう作用する弾性材料であることが好ましい。加えて、上記のように、シールリング３１９は、プローブ１を端部３１１でシール本体３０３に対してシールする。フェルール３０９とシールリング３１９は任意の弾性材料を含むことができ、それは、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ペルフルオロアルコキシ、ポリエチレン、硬質ポリ塩化ビニル、アクリロニトリルブタジエンスチレン、アセタール、セルロースアセテートブチレート、ナイロン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリアミド、ポリイミド、熱硬化性プラスチック、天然ゴム、硬質ゴム、クロロプレン、ネオプレン、スチレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル弾性体、シス−ポリブタジエン、シス−ポリイソプレン、エチレン−プロピレンゴム、カーボン、及びグラファイトから成る群より選択することができる。
【００３９】
フェルール３０９とシールリング３１９以外の図３のプローブ及びシールアセンブリの様々な部材は、要求される役務に適した１つ又は複数の金属から製作することができる。このような金属は、例えば、チタン、炭素鋼、鉄、銅、真鍮、青銅、ニッケル、及びそれらの合金を含むことができる。さらには、金属は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼合金、及び他の商業的に入手可能な合金、例えば、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）及びＭｏｎｅｌ（登録商標）を含むことができる。
【００４０】
ホーン７の端部は、任意の形状の着脱可能な先端を有することができる。１つの実施態様においては、着脱可能な先端は、ホーン７の端部と同じ直径を有することができる。他の実施態様においては、着脱可能な先端は、所与の用途のための特定の方法において超音波エネルギーを導くか又は放出するようデザインされた他の幾何学的形状を有することができる。
【００４１】
主プローブ本体１及びホーン７は、超音波がネジ込みスタッド３０１に取り付けられた超音波発生器からホーン７の先端まで進むよう振動又は発振する。軸方向の発振の振幅は、主プローブ本体及びホーンの長さに沿って変化し、それはプローブ及びホーンの幾何学的形状の関数である。振幅は振動の波腹で最大に達し、振動の節で最小に達する。図３のシールアセンブリは、主プローブ本体１の振動運動を抑制し、それと同時にフェルール３０９とシールリング３１９で圧力シールを提供する。このアセンブリのシーリング点が堅い接続である場合には、得られた振動エネルギーがこれらの点で損失し、局所的な過熱、機械的損傷が生じて、最終的に流体の漏れが生じる場合があろう。さらに、プローブ本体がシールされた点で非常に堅く押さえられる場合には、結合されたプローブ本体とホーンが音響的に離調し、これによって変換器／プローブアセンブリの能率が低下し、アセンブリに損傷が生じる場合があろう。
【００４２】
図３のプローブ及びシールアセンブリは、フェルール３０９及びシールリング３１９におけるシールがプローブの振動の節に位置するようデザインされるべきである。このデザインの特徴、フェルール３０９及びシールリング３１９に関する弾性材料の使用、並びに主プローブ本体１とシール本体３０３との金属接触を防ぐフェルール３０９及びシールリング３１９の機能を組み合わせることで、これらの問題を最小限に抑えるか又は取り除くべきである。超音波変換器と、シール本体３０３の端部３０５と、シール本体３０３の端部３１１との間の寸法は、アセンブリの振動の節がフェルール３０９とシールリング３１９によって形成されるシールに現れることを確実にするために、超音波変換器の操作パラメータと組み合わせて注意深く選択されるべきである。
【００４３】
図１及び図３のプローブとシールアセンブリは、図４に示される圧力容器に設置することができる。この概略図では、プローブ４０１は、圧力容器本体４０７の上部４０５に取り付けられたシール本体４０３を通して挿入されている。シール本体４０３はここではシルエットで示されるが、これは図３のシール本体３０３を表している。超音波変換器４０９はプローブ４０１の端部に取り付けられている。ヒータ４０２は、容器を高温で維持するのに使用することができる。圧力センサー４０４及び温度センサー４０６によって、容器内の圧力及び温度を監視することができる。新しい洗浄流体４１１、例えば、超臨界流体が入口ライン４１３を介して容器に流される。汚染された洗浄流体４１５は、ライン４１７を介して容器から排出される。この図において、プローブ、変換器、シール本体及び圧力容器を含むシステムは、サポート４１３上に置いた物品４１１を洗浄するのに使用される。この物品は、例えば、半導体デバイスであることができるか、又はリソグラフィー、エッチング、ストリッピング及び化学機械平坦化などの製造工程に先にさらされた部品であることができる。
【００４４】
図４の圧力容器は、例えば、１つ又は幾つかの物品の洗浄方法を研究するための試験システムとして利用することができる。典型的な試験においては、圧力容器の部品を取り外し、洗浄すべき物品４１１をホルダー４１３の上に置き、（シール本体４０３とプローブ４０１を先に取り付けた）上部４０５を圧力容器本体４０７に対してシールし、加圧洗浄流体をシールされた容器に導入し、超音波変換器を選択周波数及び電力レベルで操作して、加圧流体中に超音波４１５を発生させる。洗浄工程が完了した後、システムを脱圧して、容器を開放し、洗浄された物品を取り出す。あるいはまた、図４の圧力容器は、超臨界流体を抽出するために使用することができるか、又はソノケミカルの化学反応器として使用することができ、この抽出及び化学反応は超音波エネルギーによって促進される。
【００４５】
より大きくかつより複雑な圧力容器システムが、商業的な超音波洗浄の用途で必要とされる場合がある。上記の超音波プローブ及びシールアセンブリシステムを用いた高度な超音波洗浄システムの例が図５に図示される。それは、シリコンウェハなどの大きな直径の平坦な物品を加圧洗浄流体流を利用して洗浄するためにデザインされた例示的なシステムである。圧力容器５０１は、容器の蓋５０３、円筒形の壁５０５、及び着脱可能な容器の底５０７を含む。ウェハ５０９、例えば、３００ｍｍ直径のウェハは、着脱可能な容器の底５０７上に設置された電磁継手（見えず）を介してシャフト５１３により駆動される回転テーブル（この図では見えない）の上に配置される。
【００４６】
複数のプローブ及びシールアセンブリが容器の蓋５０３に取り付けられる。この図においては、４つのアセンブリが、回転するウェハを均一な超音波エネルギー波５１４にさらすため半径方向の構成で設置されている。４つのアセンブリは、超音波変換器５１５、５１７、５１９及び５２１と、プローブ５２３、５２５、５２７及び５２９を含み、各プローブは、図３に示される主プローブ本体１、カラーサポート部分５及びホーン７を含む。あるいはまた、個々の変換器５１５、５１７、５１９及び５２１の代わりに、ただ１つの超音波変換器をプローブ５２３、５２５、５２７及び５２９に取り付けて使用することもできる。シールアセンブリ５３１、５３３、５３５及び５３７（ここではシルエットで示される）は容器の蓋５０３に設置され、それぞれが、図３に示されるテーパスロート３０７、フェルール３０９、フォロアーリング３２１、ネジ込み圧縮ナット３２３、シールリング３１９を含む。
【００４７】
洗浄プロセスのための加圧流体が、容器の蓋５０３中央の入口ライン５３９を介して導入され、容器内部を通って半径方向に流れ、円形の邪魔板５４１の下を流れて、容器外縁の周りに置いた複数の出口ライン５４３を通して排出される。あるいはまた、加圧流体は、シャワーヘッド、複数の入口チューブ、又は当技術分野で公知の他の入口デバイスを介して導入することができる。洗浄流体の流れは、ウェハ表面から汚染物、反応体、及び望ましくない汚染物を連続的に押し流し、複数の出口を通って出る。容器５０１の内容積は、処理時間及び材料要件を最小にするようできる限り小さくされるべきである。
【００４８】
ウェハ５０９の表面を均一なレベルの超音波エネルギーにさらすようにするために、変換器の出力設定は、変換器５１５が最も高い設定であり、変換器５２１が最も低い設定であるように、異なる半径方向の位置において異なるレベルで維持することができる。ウェハの接線速度は中心付近でより低く、周囲付近でより高いため、変換器５１５、５１７、５１９及び５２１の出力設定は、ウェハ表面全体にわたって超音波エネルギーへの比較的均一な時間積分した曝露を提供するよう選択することができる。
【００４９】
図５のシステムの概略的な側断面図が図６に示される。加圧流体６０１が入口５３９に入り、流体６０３がウェハ５０９の表面全体に均一に流れ、邪魔板５４１の下を流れて、出口５４３を通って出る。ウェハは、洗浄プロセスを完了させるために、少なくとも１回の完全な回転を必要とし、したがって、サイクル時間は、回転テーブル６０５の回転速度によって設定される。ヒータ６０７は、システムを高温に維持するのに使用することができる。容器内の圧力及び温度は、圧力プローブ６０９と温度プローブ６１１によって監視することができる。追加の変換器／プローブアセンブリを設置して、このタイプのシステムにおける処理時間を低減することができる。例えば、４つのアセンブリを有する２つの追加の半径方向列を設置して、１２０°離れて位置した合計３つの半径方向列にすることができる。この変形態様においては、ウェハの処理時間は６７％低減されるであろう。別の変形態様においては、半径方向の変換器／プローブアセンブリの列における複数の変換器は、４つすべてのプローブを駆動させるただ１つの線形変換器に置き換えることができる。
【００５０】
プローブが図１〜３に記載される円筒形よりはむしろ平面である他のプローブの幾何学的形状を用いることができる。この他のプローブの幾何学的形状が図７の断面図に示される。平面プローブ７０１は、第１端部７０３、第２端部７０５、第１縦方向ショルダーサポート７０７、及び反対側に位置しかつ平行な第２縦方向ショルダーサポート７０９を有する細長い平面本体を含む。ネジ込みスタッド７０４は、平面プローブ７０１の第１端部７０３に超音波変換器を取り付けるのに使用することができる。ホーン７１１は、第２端部７０５と２つのショルダーサポート７０７及び７０９との間に形成される。主プローブ本体７１３は、第１端部７０３と２つのショルダーサポート７０７及び７０９との間に形成される。プローブ７０１は、ホーン７１１の平面部分７１５と主プローブ本体７１３の平面部分７１７を含む第１面を有する。プローブ７０１は、ホーン７１１の平面部分７１５と主プローブ本体７１３の平面部分７１７のそれぞれに平行な反対側の第２平面（この図面では見えない）を含む第２面を有する。
【００５１】
平面プローブ７０１は、２つの平行なシールアセンブリ７２１及び７２３を用いて圧力容器の壁７１９に設置することができる。シールアセンブリ７２１及び７２３は、シールアセンブリと容器の壁との間に形成される平行な継目７２５及び７２７で圧力容器の壁７１９に対してシールされるか又は溶接される。シールアセンブリ７２１と７２３は互いに鏡像であるため、以下のシールアセンブリ７２１の部材の説明は、シールアセンブリ７２３の対応する部材にも適用される。シールアセンブリ７２１は、シール本体７２９、シールキャップ７３１、シールボルト７３２、シールボルトワッシャー７３３、シールナット７３５、フォロアー７３７、弾性パッキングランド７３９、及び弾性ショルダーシール７４１を含む。
【００５２】
シール本体７２９、シールキャップ７３１、シールボルト７３２、シールボルトワッシャー７３３、シールナット７３５、フォロアー７３７、パッキングランド７３９、ショルダーサポート７０９、及びショルダーシール７４１を組み合わせて作用させ、主プローブ本体７１３をシールアセンブリ７２１と７２３の間にしっかりと位置させる。主プローブ本体７１３の外面は、シールキャップ７３１、フォロアー７３７及びシール本体７２９の内面と接触していない。同様に、主プローブ本体７１３の反対側の平行な表面（見えず）も、シールアセンブリ７２３の対応するシールキャップ、フォロアー及びシール本体と接触していない。主プローブ本体７１３の外面と、シールキャップ７３１、フォロアー７３７及びシール本体７２９の内面との間に隙間が形成される。同様に、主プローブ本体７１３の反対側にも同様の隙間が形成される。ショルダーシール７４１は、シール本体７２９の下方部分と主プローブ本体７１３の平面部分７１７との間の隙間に適合する薄い上方部分を有する。ショルダーシールは、ショルダーサポート７０９とシール本体７２９の底部との間に適合するより厚い下方部分を有する。
【００５３】
平面プローブ７０１をシール及び位置決めするためのこれらの部材の機能は、ショルダーサポート７０９をショルダーシール７４１に押し付け、それによりショルダーシール７４１をシール本体７２９の底部に押し付け、それをシール本体７２９と主プローブ本体７１３の平面部分７１７との間の隙間に押し込むことによって提供される。シールボルト７３２及びシールナット７３５は、フォロアー７３７とシール本体７２９の下方部分との間のパッキングランド７３９を圧縮するようしっかり締められ、それによりパッキングランド７３９を主プローブ本体７１３の平面部分７１７に押し付ける。平面プローブ７０１の反対側にあるシールアセンブリ７２３の対応する部材についても同じ手順を用いる。ショルダーサポート７０９とショルダーシール７４１によって、平面プローブ７０１は、圧力容器の壁７１９内部で高圧が生じた場合も、確実にシールアセンブリ７２１から滑り抜けることがないようにされる。
【００５４】
プローブは、第１端部７０３に取り付けられた１つ又は複数の超音波変換器（図示せず）を用いて超音波振動させることができる。主プローブ本体７１３とホーン７１１は、超音波が超音波発生器から平面プローブ７０１の第２端部７０５まで進むように振動又は発振する。軸方向の発振の振幅は、主プローブ本体及びホーンの長さに沿って変化し、それはプローブ及びホーンの幾何学的形状の関数である。振幅は振動の波腹で最大に達し、振動の節で最小に達する。図７のシールアセンブリ７２１及び７２３は、主プローブ本体７０１の振動運動を抑制し、それと同時にショルダーシール７４１とパッキングランド７３９で圧力シールを提供する。このアセンブリのシーリング点が堅い接続である場合には、得られたエネルギーがこれらの点で損失し、局所的な過熱、機械的損傷が生じて、最終的に流体の漏れが生じる場合があろう。さらに、プローブ本体がシールされた点で非常に堅く押さえられる場合には、結合されたプローブ本体とホーンが音響的に離調し、これによって変換器／プローブアセンブリの能率が低下し、アセンブリに損傷が生じる場合があろう。
【００５５】
ホーン７１１の第２端部７０５は、任意の形状の着脱可能な先端を有することができる。１つの実施態様においては、着脱可能な先端は、ホーン７１１の端部と同じ形状を有することができる。他の実施態様においては、着脱可能な先端は、所与の用途のための特定の方法において超音波エネルギーを導くか又は放出するようデザインされた他の幾何学的形状を有することができる。
【００５６】
パッキングランド７３９とショルダーシール７４１の弾性材料は、シール本体７０３とフォロアー７３７から振動平面プローブ７０１を分離するよう作用する。加えて、上記のように、パッキングランド７３９とショルダーシール７４１は、平面プローブ７０１をシール本体７２９に対してシールし、それにより容器の内部を外部雰囲気からシールする。パッキングランド７３９とショルダーシール７４１は任意の弾性材料を含むことができ、それは、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ペルフルオロアルコキシ、ポリエチレン、硬質ポリ塩化ビニル、アクリロニトリルブタジエンスチレン、アセタール、セルロースアセテートブチレート、ナイロン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリアミド、ポリイミド、熱硬化性プラスチック、天然ゴム、硬質ゴム、クロロプレン、ネオプレン、スチレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル弾性体、シス−ポリブタジエン、シス−ポリイソプレン、エチレン−プロピレンゴム、カーボン、及びグラファイトから成る群より選択することができる。
【００５７】
パッキングランド７３９とショルダーシール７４１以外の図７のプローブ及びシールアセンブリの様々な部材は、要求される役務に適した１つ又は複数の金属から製作することができる。このような金属は、例えば、チタン、炭素鋼、鉄、銅、真鍮、青銅、ニッケル、及びそれらの合金を含むことができる。さらには、金属は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼合金、及び他の商業的に入手可能な合金、例えば、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）及びＭｏｎｅｌ（登録商標）を含むことができる。
【００５８】
図７のプローブ及びシールアセンブリは、パッキングランド７３９及びショルダーシール７４１におけるシールがプローブの振動の節に位置するようデザインされるべきである。このデザインの特徴、パッキングランド７３９及びショルダーシール７４１に関する弾性材料の使用、並びに主プローブ本体７０１とシール本体７２９との金属接触を防ぐパッキングランド７３９及びショルダーシール７４１の機能を組み合わせることで、これらの問題を最小限に抑えるか又は取り除くべきである。超音波変換器と、パッキングランド７３９と、ショルダーシール７４１との間の寸法は、アセンブリの振動の節がパッキングランド７３９とショルダーシール７４１によって形成されるシールに現れることを確実にするために、超音波変換器の操作パラメータと組み合わせて注意深く選択されるべきである。
【００５９】
平面プローブ７０１の寸法は、ショルダーシール７４１、シール本体７２９及びショルダーサポート７０９によって形成されるシールを横切って予測される異なる操作圧力（即ち、圧力容器７１９内部と大気圧の間の圧力差）に関して適切に設計されるべきである。ショルダーサポートが平面プローブ７０１から垂直方向外側に突き出た距離である、ショルダーサポート７０９の厚さは、圧縮によってカラーサポート部分が破損するのを避けるのに十分なものであるべきである。ショルダーサポート７０９の軸方向厚さは、圧力差によって生じる平面プローブ７０１の面に平行なせん断のためにカラーが破損するのを避けるのに十分なものであるべきである。
【００６０】
上記の超音波プローブ及びシールアセンブリシステムを用いた高度な超音波洗浄システムの例が図８に図示される。それは、シリコンウェハなどの大きな直径の平坦な物品を加圧洗浄流体流を利用して洗浄するためにデザインされた例示的なシステムである。圧力容器８０１は、容器の蓋８０３、円筒形の壁８０５、及び容器の底８０７を含む。ウェハ８０９、例えば、３００ｍｍ直径のウェハは、容器の底８０７上に設置された電磁継手（見えず）を介してシャフト８１３により駆動される回転テーブル（この図では見えない）の上に配置される。
【００６１】
図７のものに類似のプローブ及びシールアセンブリが容器の蓋８０３に取り付けられている。この図においては、平面プローブ８１５が、ここではシルエットで示されるシールデバイス８１７に取り付けられ、それは図７に関して記載されるすべてのシール部材を含み、プローブはただ１つの変換器８１９によって駆動される。この実施態様の平面プローブは、上に記載した図５及び図６の複数から成るプローブのシステムと比べ、ウェハ８０９の表面全体にわたり超音波のより均一な半径方向の分布を提供することができる。
【００６２】
洗浄プロセスのための加圧流体を、容器の蓋８０３中央の入口ライン８２１を介して導入することができ、それが容器内部を通って半径方向に流れ、円形の邪魔板８２３の下を流れて、容器外縁の周りに置いた複数の出口ライン８２５を通して排出される。あるいはまた、加圧流体は、シャワーヘッド、複数の入口チューブ、又は当技術分野で公知の他の入口デバイスを介して導入することができる。洗浄流体の流れは、ウェハ表面から汚染物、反応体、及び望ましくない汚染物を連続的に押し流し、複数の出口を通って出る。容器８０１の内容積は、処理時間及び材料要件を最小にするようできる限り小さくされるべきである。容器内の圧力及び温度は、それぞれ圧力プローブ８２６及び温度プローブ８２８によって監視することができる。
【００６３】
図８はまた、圧力容器８０１にウェハを装填し及びそこからウェハを取り出すための例示的な装置を示している。ゲートバルブ又はドアアセンブリ８２７は、前面のゲートガイド８２９、背面のゲートガイド８３１、ゲートシールアセンブリ８３３、ゲート開口８３５、及びゲート駆動アセンブリ８３７を含む。ゲート開口８３５は、圧力容器８０１と流れが通じ、それに対してシールされ、及び容器の内部に通じている。ゲートシールアセンブリ８３３を介してウェハを圧力容器内にシールするためには、ゲート駆動アセンブリ８３７によってゲートバルブ（この図では見えない）を上方に動かし、ウェハの挿入及び取り出しのため容器を開放するには、ゲートを下方に動かす。ウェハは、シリコンウェハの処理技術において知られるように、マニュアルの手段又はロボットのウェハ操作子によりゲートバルブアセンブリを通して挿入及び回収することができる。したがって、ゲートシールアセンブリ８３３（ゲートが閉じている場合）及びシールデバイス８１７によって提供されるシールにより、洗浄プロセスの際、圧力容器８０１の内部を漏れなく加圧することができる。
【００６４】
図７のプローブとシールアセンブリを使用する他のウェハ洗浄システムが図９の分解図に示される。この例示的なシステムは、図５、６及び８のシステムにおける回転運動と対照的に、洗浄の際、ウェハの直線運動を用いている。このシステムは、反応器９０１、ウェハキャリヤーシステム９０３、及び任意選択のロードロックチャンバー９０５を含む。反応器９０３は、ウェハキャリヤーシールプレート９３０とともに圧力シールを形成する前面の装填用開口及びフランジ９０７、対応する背面の装填用開口９０９、超音波プローブ用開口９１１、ヒータ９１２、及び洗浄流体用ベント９１３を含む。温度と圧力は、温度センサー９１４と圧力センサー９１６によって監視することができる。新しい洗浄流体は入口９２０を介して導入することができる。任意選択のロードロックチャンバー９０５は、前面の装填用開口９１５、前面のゲートバルブ又はドアアセンブリ９１７、背面の開口９１９、背面のゲートバルブ又はドアアセンブリ９２１、及びウェハリフティングピン９２３を含む。
【００６５】
ウェハキャリヤーシステム９０３は、キャリヤーロッド９２５上に取り付けたウェハキャリヤー９２２を含み、ウェハキャリヤー９２２は、ウェハを保持するために凹んだ表面９２４を有する。キャリヤーロッド９２５は、ラック・アンド・ピニオン式の往復型アクチュエータ９２７とウェハキャリヤーシールプレート９３０上に取り付けたステップモータ９２９とにより反応器９０１の軸に沿って直線的に前後にウェハキャリヤーを動かすよう適合されている。
【００６６】
図９の挿入図である図９Ａは、前面の装填用開口９０７、対応する背面の装填用開口９０９、超音波プローブ用開口９１１、及び洗浄流体用ベント９１３を含む反応器９０１の側面図を示す。新しい洗浄流体９１８は、入口ライン９２０を通って入り、汚染された洗浄流体９２６（図９）は流体用ベント９１３を通って出る。
【００６７】
図７及び８の平面超音波プローブアセンブリの部品と同様の部品を使用している超音波プローブアセンブリ９３１は、超音波プローブ用開口９１１にシール可能にはまっている。プローブアセンブリは、超音波変換器９３３、プローブ９３５及びシールデバイス９３７（シルエットで示される）を含む。シールデバイス９３７は、図７に関して記載されるシールの構成要素すべてを含む。超音波プローブ用開口９１１の平面は、反応器９０１の平面と１０°〜９０°の夾角を形成することができ、典型的な角度は４５°であることができる。凹んだ表面９２４にあるウェハが洗浄工程の際に反応器９０１を通ってウェハキャリヤー９２２とともに移動するとき、超音波プローブ９３１の平面とウェハの平面との夾角は１０°〜９０°であることができる。
【００６８】
操作の１つの方法においては、反応器９０１、ウェハキャリヤーシステム９０３、超音波プローブアセンブリ９３１、前面のゲートバルブ又はドアアセンブリ９１７、背面のゲートバルブ又はドアアセンブリ９２１、及びウェハリフティングシステム９２３は、加圧可能な反応器システムを提供するため互いに接合されかつシールされる。このシステムの６つの構成要素９０１、９０３、９０５、９１７、９２１及び９３１は、２１工程のプログラム化されたシーケンスにおいて操作される。工程１では、システムは初期状態にある。即ち、超音波変換器９３１がオフで、加圧洗浄流体流の入口９２０が閉じており、反応器チャンバー９０１の圧力が初期の低い圧力で設定され、ウェハキャリヤー９２２は、分離洗浄チャンバー９０１に格納されている。ウェハリフティングピン９２３が下にあり、ロードロック／ウェハローダー用ゲートバルブ９２１が開いており、ロードロック９０５中にはウェハはない。
【００６９】
シーケンスのこの時点で、ウェハローダーロボット（図示せず）又はオペレータ（図示せず）により、汚染されたウェハ（図示せず）が洗浄のためロードロックチャンバー９０５に供給される。ウェハは、下げたリフティングピンの上にロボット又はオペレータによって置かれ、次いで、ピンが上げられる。操作シーケンスの次の６つの工程において、ウェハの装填が完了する。これらの工程は以下のように進む。即ち、（２）ロードロック／ウェハローダー用ゲートバルブ９２１を閉じ；（３）洗浄チャンバー／ロードロック用ゲートバルブ９１７の周りのバイパスライン（図示せず）にあるバルブを開けることにより、ロードロックチャンバー９０５の圧力を洗浄チャンバー９０１の圧力と等しくし；（４）加圧された流入口を開けて、加圧洗浄流体が洗浄チャンバー９０１に入ることができるようにし、洗浄流体が洗浄チャンバーを通って連続的に流れ、チャンバーの出口ラインに進むに従って、ロードロックチャンバーを加圧し；（５）次いで、洗浄チャンバー／ロードロック用ゲートバルブ９１７を開け；（６）次いで、ステップモータ９２９を作動させることによりキャリヤーブロック９２２をウェハの下の位置に伸ばして；（７）ウェハのリフティング機構９２３を用いてキャリヤーブロック９２２の上にウェハを下ろす。
【００７０】
工程８において、ステップモータ９２９を再び、しかし今度は逆方向に作動させて、キャリヤーブロック９２２を洗浄チャンバー９０１に戻しかつウェハを洗浄チャンバーに運び始める。工程９において、超音波変換器９３３を作動させ、超音波エネルギーを洗浄流体に通し始め、ウェハを洗浄プロセスにさらす。次いで、工程１０においてステップモータの方向を逆転させ、ウェハを超音波活性化プローブのもとで第２パスにさらす。
【００７１】
次の５つの工程において、ウェハをロードロックチャンバー９０５に戻す。これらの工程は以下のように進む。即ち、（１１）超音波変換器を活性でない状態にし；（１２）ピンによってウェハをキャリヤーブロック９２２から持ち上げ；（１３）キャリヤーブロック９２２を洗浄チャンバーに格納し；（１４）洗浄チャンバー／ロードロックチャンバー用ゲートバルブ９１７を閉じ；（１５）それと同時に加圧洗浄流体の入口を閉じる。
【００７２】
次の４つの工程において、ロードロックチャンバーをさらに脱圧し、必要であれば排気する。これらの工程は以下のように進む。即ち、（１６）加圧洗浄流体が洗浄チャンバーから出るよう、洗浄チャンバーとロードロックチャンバーの圧力を下げ、このベントプロセスにより、洗浄チャンバーとロードロックチャンバーにおいて所定の低圧を作り出し；次いで、（１７）洗浄チャンバー／ロードロック用ゲートバルブ９１７の周りのバイパスライン（図示せず）にあるバルブを閉じる。幾つかの場合には、ロードロックは、付属のロボットウェハ装填システム（図示せず）の圧力とロードロックの圧力を平衡させるためさらに排気することができる。更なるロードロックの排気が必要な場合には、（１８）ロードロックチャンバーから延びる真空ライン（図示せず）のベントバルブを開けて、ロードロックチャンバーの排気を完了させる。ロードロックチャンバーのこの排気後、（１９）このベントラインのバルブを閉じて、ロードロックチャンバーを排気した状態に置いたままにする。
【００７３】
操作シーケンスの最後の２工程において、洗浄されたウェハを取り出す。工程２０において、ウェハリフター９２３のリフティングピンを下げることによりウェハを下ろす。最後に、工程２１において、ロードロック／ウェハローダー用ゲートバルブ９２１を開けて、ローダーロボット又はオペレータによりウェハを取り出す。この時点で、システムは最初（工程１）の状態に戻る。
【００７４】
これらの工程を完了するのに要する概算の時間は以下の通りである。即ち、工程１〜７（装填）は約１０秒；工程８、９及び１０（洗浄）は約４８秒；工程１１〜２１（取り出し）は約２０秒；シーケンスを完了するのに要する合計時間は約７８秒である。工程８、９及び１０は、洗浄プロセスを最適化することでより短い時間において達成することができる。
【００７５】
上記の超音波洗浄システムは、様々な加圧洗浄流体及び該洗浄流体と混合される任意選択の処理剤を使用することができる。洗浄流体は、加圧された凝縮性蒸気、加圧された飽和又はサブクール液、高密度流体、又は超臨界流体の形態であることができる。加圧洗浄流体は、二酸化炭素、窒素、メタン、酸素、オゾン、アルゴン、水素、ヘリウム、アンモニア、亜酸化窒素、フッ化水素、塩化水素、三酸化硫黄、六フッ化硫黄、三フッ化窒素、モノフルオロメタン、ジフルオロメタン、テトラフルオロメタン、トリフルオロメタン、トリフルオロエタン、テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、ペルフルオロプロパン、ペンタフルオロプロパン、ヘキサフルオロエタン、ヘキサフルオロプロピレン、ヘキサフルオロブタジエン、オクタフルオロシクロブタン、及びテトラフルオロクロロエタンから成る群より選択された１つ又は複数の成分を含むことができる。加圧流体は、アセチレンアルコール、アセチレンジオール、ジアルキルエステル、フッ化水素、塩化水素、三フッ化塩素、三フッ化窒素、ヘキサフルオロプロピレン、ヘキサフルオロブタジエン、オクタフルオロシクロブタン、テトラフルオロクロロエタン、フルオロキシトリフルオロメタン（ＣＦ4Ｏ）、ビス（ジフルオロキシ）メタン（ＣＦ4Ｏ2）、フッ化シアヌル（Ｃ3Ｆ3Ｎ3）、フッ化オキサリル（Ｃ2Ｆ2Ｏ2）、フッ化ニトロシル（ＦＮＯ）、フッ化カルボニル（ＣＦ2Ｏ）、ペルフルオロメチルアミン（ＣＦ5Ｎ）、エステル、エーテル、アルコール、ニトリル、水和ニトリル、グリコール、モノエステルグリコール、ケトン、フッ素化ケトン、第三アミン、アルカノールアミン、アミド、カルボネート、カルボン酸、アルカンジオール、アルカン、過酸化物、水、尿素、ハロアルカン、ハロアルケン、β−ジケトン、オキシン、第三ジアミン、第三トリアミン、β−ケトイミン、エチレンジアミン四酢酸及びその誘導体、カテコール、コリン含有化合物、無水トリフルオロ酢酸、オキシム、ジチオカルバメート、並びにそれらの組み合せから成る群より選択された１つ又は複数の処理剤をさらに含むことができる。
【００７６】
上記システムのための典型的な操作パラメータは、１０-3〜６８０絶対気圧の流体圧力、周囲温度から９５℃の温度、２０ＫＨｚ〜２ＭＨｚの超音波エネルギー周波数、及び０．１〜１０，０００Ｗ／平方インチの超音波出力密度を含むことができる。洗浄される物品は、３０〜１２０秒の間、超音波エネルギーにさらすことができる。洗浄期間の間に所定の周波数プロファイルに従って周波数が変化する周波数掃引を使用することができる。
【００７７】
以下の例は、本発明の実施態様を説明しているが、その中で記載される具体的な詳細の何れにも本発明は限定されない。
【実施例】
【００７８】
［例１］
図３に関して記載されるプローブを以下の寸法でチタンから製作した。即ち、主プローブ本体１、カラーサポート部分５及びホーン７を含む合計長さが６．８６インチ；プローブ本体１とカラーサポート部分５の結合長さが３．１０インチ；ホーン７の合計長さが３．７６インチ；より大きい直径のホーン部分の長さが１．７６インチ；より小さい直径のホーン部分の長さが２．００インチ；主プローブ本体１の直径が０．５０インチ；より小さい直径のホーン部分の直径が０．１２５インチ；並びにより大きい直径のホーン部分の直径が０．２５０インチである。カラーサポート部分５の軸方向の厚さが０．１２５インチで、直径が０．６５０インチである。カラーサポート部分５付近のホーン端部は、０．５００インチ直径から０．２５０インチ直径の滑らかな半径の移行であり、より大きいホーン部分との接合付近のより小さいホーン部分は、０．２５０インチ直径から０．１２５インチ直径の滑らかな半径の移行である。
【００７９】
［例２］
図７に関して記載される平面プローブを以下の寸法でチタンから製作する。即ち、第１端部７０３と第２端部７０５を有する平面プローブ７０１の合計長さが６．８６インチ；平面プローブ７０１上方のより厚い部分とショルダーサポート７０７及び７０９の結合長さが３．１０インチ；ホーン７１１の合計長さが３．７６インチ；主プローブ本体７１３の厚さが０．５０インチ；ホーン７１１の厚さが０．１２５インチである。ショルダーサポート７０７及び７０９の軸方向の厚さが０．１２５インチで、平面プローブ７０１の平面に垂直なショルダーサポート７０７及び７０９の幅が０．６５０インチである。ショルダーサポート７０７及び７０９付近のホーン端部は、０．２５０インチ直径から０．１２５インチ直径の滑らかな半径の移行である。
【００８０】
［例３］
シリコンの破片粒子を含有する３．８ｃｍ×３．８ｃｍシリコンウェハの試験用断片を図４のものと同様の小規模反応器において洗浄した。プローブ本体は、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）Ｃ−２７６から構成され、シール場所が０．２５インチの直径、シールと変換器の間が０．５インチの直径、及びシールとプローブ先端の間が０．１２５インチの直径であった。超音波プローブの先端をウェハ表面より上６ｍｍに位置させ、反応器をシールし、シールした反応器に３０００ｐｓｉ及び華氏１０４度で二酸化炭素を充填した。超音波変換器を２０ＫＨｚ及び約１００Ｗ／ｃｍ２の出力密度で６０秒間作動させた。システムを脱圧して分解し、ウェハの試験用断片を取り出して観測した。超ミクロンサイズ及びサブミクロンサイズのシリコン破片粒子のうち９０％以上が超音波洗浄プロセスによってチップ表面全体から除去されたことを確認した。
【００８１】
［例４］
超音波エネルギーを使用しないで例３の手順を繰り返した。シリコンの破片粒子はウェハの試験用断片から除去されないことを観測した。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施態様による円筒形超音波プローブの側面図である。
【図２】本発明の他の実施態様による別の円筒形超音波プローブの側面図である。
【図３】円筒形超音波プローブ及びシールアセンブリの断面図である。
【図４】物品の超音波洗浄用加圧容器における円筒形超音波プローブ及びシールアセンブリの図である。
【図５】物品の超音波洗浄用加圧容器における複数の円筒形超音波プローブ及びシールアセンブリの図である。
【図６】図５のシステムの側断面図である。
【図７】圧力容器の壁に設置した平面超音波プローブ及びシールアセンブリの側端面図である。
【図８】平面超音波プローブ、シールアセンブリ、並びにウェハ又は他の物品を挿入及び回収するためのゲートタイプのドアアセンブリを備えたウェハ又は他の物品を洗浄するための圧力容器を含むシステムの部分断面図である。
【図９】平面超音波プローブ、シールアセンブリ、並びにウェハ又は他の物品を挿入及び回収するためのゲートタイプのドアアセンブリを備えたウェハ又は他の物品を洗浄するための圧力容器を含む他のシステムの分解図である。
【符号の説明】
【００８３】
１    主プローブ本体
３    超音波変換器
５    カラーサポート部分
７    ホーン
９    接合点
１１、１３    導体
【図１】
2005246376.tif 000003
【図２】
2005246376.tif 000004
【図３】
2005246376.tif 000005
【図４】
2005246376.tif 000006
【図５】
2005246376.tif 000007
【図６】
2005246376.tif 000008
【図７】
2005246376.tif 000009
【図８】
2005246376.tif 000010
【図９】
2005246376.tif 000011
【図９Ａ】
2005246376.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成17年4月21日(2005.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
【図１】本発明の実施態様による円筒形超音波プローブの側面図である。
【図２】本発明の他の実施態様による別の円筒形超音波プローブの側面図である。
【図３】円筒形超音波プローブ及びシールアセンブリの断面図である。
【図４】物品の超音波洗浄用加圧容器における円筒形超音波プローブ及びシールアセンブリの図である。
【図５】物品の超音波洗浄用加圧容器における複数の円筒形超音波プローブ及びシールアセンブリの図である。
【図６】図５のシステムの側断面図である。
【図７】圧力容器の壁に設置した平面超音波プローブ及びシールアセンブリの側端面図である。
【図８】平面超音波プローブ、シールアセンブリ、並びにウェハ又は他の物品を挿入及び回収するためのゲートタイプのドアアセンブリを備えたウェハ又は他の物品を洗浄するための圧力容器を含むシステムの部分断面図である。
【図９】平面超音波プローブ、シールアセンブリ、並びにウェハ又は他の物品を挿入及び回収するためのゲートタイプのドアアセンブリを備えたウェハ又は他の物品を洗浄するための圧力容器を含む他のシステムの分解図である。
【図９Ａ】反応器９０１の側面図である。
【外国語明細書】
2005246376000001.pdf