(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート状物品の超音波湿式処理のための装置であって、
前記プレート状の物品を超音波エネルギで処理するためのトランスデューサに接続された固体要素であって、前記固体要素と前記プレート状物品との間に隙間が形成され、前記隙間は０．１ｍｍと１５ｍｍとの間の距離ｄ２を有する、固体要素と、
処理される際に前記固体要素と前記プレート状物品との間の前記隙間の中に液体を導入するための液体分配手段と、
前記距離ｄ２制御するための手段とを含み、前記距離を制御するための前記手段が、前記距離ｄ２を測定するための手段と、前記測定された距離を所望の距離ｄ０と比較するための手段と、それに応じて前記距離を調節するための距離調節手段とを含み、
前記距離調節手段は少なくとも±０．１ｍｍの正確性で前記距離を調節することができ、
前記距離ｄ２を測定するための前記手段は、距離測定信号を送出するための超音波トランスデューサと前記距離測定信号を検出するための超音波検出器とを含む超音波測定要素を含み、
前記距離を測定するための前記超音波トランスデューサは、同時に、前記プレート状物品の湿式処理のための前記トランスデューサである、
装置。
【請求項２】
前記距離を測定するための前記超音波検出器は、同時に、前記距離測定信号を送出するための前記超音波トランスデューサである、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記距離を測定するための前記超音波検出器は、同時に、前記プレート状物品の湿式処理のための前記トランスデューサである、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記距離を測定するために少なくとも３つの超音波トランスデューサを備える、請求項１記載の装置。
【請求項５】
プレート状物品の超音波湿式処理のための方法であって、
プレート状物品の表面に近接するトランスデューサに接続された固体要素を、前記固体要素と前記プレート状物品との間に隙間が形成され、前記隙間は０．１ｍｍと１５ｍｍとの間の距離ｄ２を有する状態にし、ここで、この隙間が液体で満たされるステップと、
前記距離ｄ２を測定し、前記測定された距離を所望の距離ｄ０と比較し、それに応じて前記距離を調節することによって前記距離ｄ２を制御するステップとを含み、ここで、
前記距離は少なくとも±０．１ｍｍの正確性で調節され、
前記隙間は、前記固体要素と前記プレート状物品との間の前記隙間を満たすための液体を分配することによって満たされ
前記距離ｄ２を測定するための前記手段は、距離測定信号を送出するための超音波トランスデューサと前記距離測定信号を検出するための超音波検出器とを含む超音波測定要素を含み、
前記距離を測定するための前記超音波トランスデューサは、同時に、前記プレート状物品の湿式処理のための前記トランスデューサである、
方法。
【請求項６】
前記距離を測定するための前記超音波検出器は、同時に、前記距離測定信号を送出するための前記超音波トランスデューサである、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記距離を測定するための前記超音波検出器は、同時に、前記プレート状物品の湿式処理のための前記トランスデューサである、請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記距離を測定するために少なくとも３つの超音波トランスデューサを備える、請求項５記載の方法。
【請求項９】
前記距離を制御するための前記手段は前記距離ｄ２を自動的に制御するための制御装置をさらに含む、請求項５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は単体のプレート状物品の超音波湿式処理のための装置および方法に関し、
・プレート状の物品を超音波エネルギで処理するためのトランスデューサに接続された固体要素であって、固体要素とプレート状物品との間に隙間が形成され、隙間は０．１ｍｍと１５ｍｍとの間の距離ｄ２を有する、固体要素と、
・固体要素とプレート状物品との間の隙間の中に液体を導入するための液体分配手段とを含む。
【０００２】
固体要素からプレート状物品への距離が波長λ（すなわち、ｄ２≦１０＊λ）の範囲内またはそれより下であれば、近接場超音波と呼ばれる。
【０００３】
プレート状物品の湿式処理のための装置は、固体要素としてのプレートと、プレートに実質的に平行な単体のプレート状物品を保持するための保持手段と、処理する際に、この第１のプレートとプレート状物品との間の第１の隙間の中に液体を導入するための分配手段とを含む。固体要素としてのそのようなプレートは、プレート状物品の全体またはその一部のみを覆ってもよい。プレート状物品の一部のみが覆われる場合には、プレート形状の固体要素はパイ形状でもよい。
【０００４】
しかし、そのような固体要素は、また、超音波トランスデューサが接続される細長いプローブ（すなわち、棒またはシャフト）でもよい。
【０００５】
以下、ウェーハの用語が使用される場合には、そのようなプレート状物品を意味する。
【０００６】
そのようなプレート状物品は半導体ウェーハの等の円盤状物品またはコンパクトディスク、および平面パネル型表示装置またはレチクル等の多角形の物品の場合がある。
【０００７】
本明細書の中で超音波の用語が使用される場合は、常に、超音波の特定の形態として、すなわち１ＭＨｚより上のメガ音波を本明細書に含むと理解すべきである。
【背景技術】
【０００８】
特許文献１には、メガ音波洗浄器が開示されており、プレート状物品が２つのプレート（１つのプレートが超音波トランスデューサを保持する）の間に保持されて、プレート状物品とトランスデューサのプレートは互いに対して回転する。
【０００９】
このシステムは非常によい洗浄結果をもたらすが、時に半導体装置およびウェーハ上の構造を損傷させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＷＯ２００４／１１４３７２Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明の目的は、よりよい監視が可能であり、必要であれば、処理結果を向上させるために制御も可能である装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、プレート状物品の超音波湿式処理のための装置を提供することによって、この目的を達成するが、この装置は、
・プレート状物品を超音波エネルギで処理するためのトランスデューサに接続された固体要素であって、固体要素とプレート状物品との間に隙間が形成され、隙間は０．１ｍｍと１５ｍｍとの間の距離ｄ２を有する、固体要素と、
・処理される際に固体要素とプレート状物品との間の隙間の中に液体を導入するための液体分配手段と、
・距離ｄ２制御するための手段とを含み、距離を制御するための手段が、距離ｄ２を測定するための手段と、測定された距離を所望の距離ｄ０と比較するための手段と、それに応じて距離を調節するための距離調節手段とを含む。
【００１３】
固体要素は、プレート状物品を超音波エネルギで処理するためにトランスデューサに接続され、超音波エネルギが、固体要素によって処理液を通してプレート状物品に向かって伝導する。そのような接続は、固体要素とトランスデューサとを互いに焼結または接着、または、トランスデューサを結合液によって固体要素に結合してもよい。
【００１４】
そのような液体分配手段は種々の実施形態から選択可能である。固体要素がプレート状物品に実質的に平行なプレートの場合には、プレート状物品の中心に近接する開口部を備える液体パイプが配置される。この点において、中心に近接とは、開口部の中心がプレート状物品の中心から最高２０ｍｍまでしか離れていないことを意味する。
【００１５】
固体要素が、棒であるかまたはプレート状物品を完全に覆っていない場合には、液体が自由流動様式でプレート状物品に分配され得る。
【００１６】
固体要素およびプレート状物品がタンク中に浸漬されている場合には、液体分配手段は液体をタンク中に送るための送りパイプである。結果として、固体要素とプレート状物品との間の隙間が満たされる。
【００１７】
所望の距離ｄ０は、典型的には、粒子除去効率（ＰＲＥ）が最高可能レベルであり、同時に、損傷（例えば、電気的な線や接続の破損）が低い、また、よりよくは損傷が起こらない、そのような、プレート状物品までの距離であろう。そのような所望の距離ｄ０はλ／２、λ、λ／４、または３λ／４であろう。しかし、ｄ０は、プレート状物品の素材、プレート状物品の表面挙動、固体要素のインピーダンス、トランスデューサの種類等の種々の多くのパラメータに依存する。従って、ｄ０は、典型的には、所与の装置構成および所与のプレート状物品に対して経験的に決定される。
【００１８】
さらに、システムおよび所望のプロセス結果およびプレート状物品によって、所望の最大偏差（Δｄ＝ｄ２−ｄ０）が決定される。距離ｄ２を制御するために、実際の距離が測定されてΔｄが計算され、偏差が所望の値よりも大きい場合には、距離が所望の範囲内になるまで距離調節手段で距離が変更される。この制御ループは、典型的には、既知のコンピュータまたはコントローラによって実行される。制御手段（例えば、コンピュータ）は、測定された距離信号を受信し、必要な距離調節信号を計算する。
【００１９】
そのような装置では、半導体ウェーハなどのプレート状物品は、最適化されて永続的または定期的に監視され、必要であれば調節可能なプロセスを使用して処理（例えば、洗浄）可能である。
【００２０】
距離調節手段は、リニアモータ、電気モータ（例えば、ステップモータ、サーボモータ）によって駆動されたスピンドル、油圧モータ、空圧モータ、油圧シリンダ、空圧シリンダ、および／または圧電モータまたは駆動装置を含んでよい。
【００２１】
プレート状物品とプレート状固体要素または棒状固体要素との間の平行度が十分であれば、１つの距離調節手段のみ必要とする。
【００２２】
平行度が十分でなく、従って、この距離が所望の偏差内に入るように補正すべきであれば、複数の距離調節手段も利点がある。固体要素がプレートの場合、距離測定手段が、少なくとも３つの異なる測定点でプレート状物品と固体要素との間の距離を測定可能なような要素を含むことも利点である。好ましくは、１つの距離調節手段がそれぞれの測定点に対応する。別法では、１つの距離調節手段を備えると共に、２つの角度調節手段を備える。それぞれの角度調節手段は、プレートを傾斜軸の回りに傾斜させてよく、それぞれの傾斜軸はプレートに垂直でなく、２つの傾斜軸は互いに平行でない。
【００２３】
固体要素が棒状または細長い要素であれば、距離測定に、プレート状物品と固体要素との間の距離が少なくとも２つの異なる測定点で測定可能なような要素を含むことも利点である。その結果、少なくとも２つの調節手段が好ましく、その内の少なくとも１つが距離調節手段である。もう１つの調節手段は、距離調節手段または角度調節手段である。
【００２４】
装置の１つの実施形態では、距離ｄ２を測定するための手段は光学距離測定要素を含む。そのような光学距離測定要素はレーザ距離測定要素を含んでよい。この場合、プレート状物品に面する固体要素の表面に取り付けられた要素から光が放射され、プレート状物品によって反射され、この表面に取り付けられた他の要素によって検出されるだろう。好ましくは、放射要素および検出要素は、プレート状物品に面する固体要素の表面の平滑性を乱すものではなく、換言すると、放射要素または検出要素のいずれも表面の平面から０．２ｍｍを超えて突出または退行してはならない。
【００２５】
好ましくは、距離ｄ２を測定するための手段は超音波測定要素を含み、この超音波測定要素は、距離測定信号（例えば、半波、全波、正弦、矩形の形状、またはパルス信号）を送出するための超音波トランスデューサと、距離測定信号を検出するための超音波検出器とを含む。
【００２６】
距離測定信号を送出するための超音波トランスデューサは距離測定信号を検出するために同時に使用可能である。プレート状物品を超音波エネルギで処理するための超音波トランスデューサ（処理トランスデューサ）は、距離測定信号を送出するために、および／または検出するために、同時に使用可能である。処理トランスデューサがパルス信号を送出するために使用される場合、超音波処理周波数はパルス信号が重畳するにちがいない。処理トランスデューサが距離測定信号の検出のために使用される場合、処理トランスデューサから受信された検出された信号は、検出信号を選別（ｆｉｌｔｅｒ）するために分離しなければならない。
【００２７】
１つの実施形態では、距離を測定するための超音波トランスデューサは、プレート状物品の湿式処理のためのトランスデューサと同じではない。
【００２８】
他の実施形態では、距離を測定するための超音波検出器は、同時に、距離測定信号を送出するための超音波トランスデューサである。
【００２９】
少なくとも、距離を測定するために３つの超音波トランスデューサが備えられる場合には、距離が検出可能なだけでなく、プレート状物品のプレート状固体要素に対するが平行度も監視可能である。
【００３０】
本発明の他の態様は、プレート状物品の超音波湿式処理のための方法であり、この方法
は、
・プレート状物品の表面に近接するトランスデューサに接続された固体要素を、固体要素とプレート状物品との間に隙間が形成され、隙間は０．１ｍｍと１５ｍｍとの間の距離ｄ２を有する状態にし、ここで、この隙間が液体で満たされるステップと、
・距離ｄ２を測定し、測定された距離を所望の距離ｄ０と比較し、それに応じて距離を調節することによって距離ｄ２を制御するステップとを含む。
【００３１】
隙間は、固体要素とプレート状物品との間の隙間を満たすための液体を分配することによって、満たすことが可能である。別法では、隙間は、プレート状物品がタンク中に浸漬される際に結果を見る。
【００３２】
方法の１つの実施形態では、距離ｄ２を測定するための手段は光学測定要素を含む。別法では、距離測定は容量性または誘導性の測定手段で実行可能である。距離測定がプロセス開始前に実行される場合には、機械的測定でさえも使用可能である。
【００３３】
好ましくは、距離ｄ２を測定するための手段は、距離測定信号を送出するための超音波トランスデューサと距離測定信号を検出するための超音波検出器とを含む超音波測定要素を含む。
【００３４】
この方法では、距離を測定するための超音波トランスデューサは、同時に、プレート状物品の湿式処理のためのトランスデューサである。別法では、距離を測定するための超音波トランスデューサは、プレート状物品の湿式処理のためのトランスデューサと同じでない。
【００３５】
距離を測定するための超音波検出器は、同時に、距離測定信号を送出するための超音波トランスデューサ、および／またはプレート状物品の湿式処理のためのトランスデューサでよい。
【００３６】
距離を測定するために少なくとも３つの超音波トランスデューサを備えることができ、プレートが、プレート状物品を処理すべき超音波エネルギを供給するための固体要素として使用される場合に有用である。
【００３７】
本方法の好ましい実施形態では、距離を制御するための手段は、距離ｄ２を自動的に調節するためのコントローラ（例えば、コンピュータ）をさらに含む。
【００３８】
本発明のさらに他の態様は、プレート状物品の超音波湿式処理のための装置であり、
・プレート状の物品を超音波エネルギで処理するためのトランスデューサに接続された固体要素であって、固体要素とプレート状物品との間に隙間が形成され、隙間は０．１ｍｍと１５ｍｍとの間の距離ｄ２を有する、固体要素と、
・処理される際に固体要素とプレート状物品との間の隙間の中に液体を導入するための液体分配手段と、
・超音波検出器を含む超音波を測定するための手段とを含む。
【００３９】
超音波検出器は、圧電トランスデューサ、または水中聴音器（ｈｙｄｒｏｐｈｏｎｅｓ）から選択可能である。
【００４０】
超音波を測定するための手段は、距離測定および／または超音波画像システムのための要素でよい。
【００４１】
超音波検出器は、同時に、プレート状物品の超音波湿式処理のためのトランスデューサ
でよいが、プレート状物品の湿式処理のためのトランスデューサと同じでなくてもよい。
【００４２】
好ましい実施形態では、超音波検出器は超音波を監視するための超音波出力監視システムの一部であり、超音波は洗浄トランスデューサによって洗浄液中に伝達（ｃｏｕｐｌｅｄ）される。そのような監視では、特定の超音波信号（例えば、パルス信号）を洗浄液に加える必要はない。出力監視システムは、システムによって反射され偏向された超音波を、単に、検出し監視する。監視はコントローラ（例えば、コンピュータ）によってなし得るが、コントローラは、例えば、自動的にパラメータ（例えば、距離ｄ２または超音波発生器パラメータ）を調節してよい。コントローラは、たとえ実際の距離ｄ２を測定しなくても、単に、監視された信号を所望の信号と比較することによって、このように距離ｄ２を調節可能である。
【００４３】
超音波湿式処理のためのトランスデューサが、同時に、信号を検出するために使用される場合には、検出された信号は電子的に選別しなければならない。
【００４４】
１つの実施形態では、超音波検出器は超音波画像システムの一部である。そのような画像は、プレート状物品の処理中に処理条件を十分に監視するために、および／または、トランスデューサ組み立て体の状態を検査し、これが固体要素に適切に結合しているか検査するために使用可能である。
【００４５】
本発明の他の態様は、プレート状物品の超音波湿式処理のための方法であり、この方法は、
・プレート状物品の表面に近接するトランスデューサに接続された固体要素を、固体要素とプレート状物品との間に隙間が形成され、隙間は０．１ｍｍと１５ｍｍとの間の距離ｄ２を有する状態にし、ここで、この隙間が液体で満たされるステップと、
・超音波を検出するステップとからなる。
【００４６】
隙間は、固体要素とプレート状物品との間の隙間を満たすための液体を分配することによって、満たすことができる。別法では、隙間は、プレート状物品がタンク中に浸漬される際に満たされる。
【００４７】
超音波湿式処理のためのそのような方法では、超音波を検出するステップが超音波湿式処理の前に実行される。これは、隙間中に液体がなくても、隙間に特定の試験液を用いても、および／または、隙間に実際の処理液を用いても、実行可能である。
【００４８】
実際の処理ステップの前に実行する場合、そのような試験ステップは、より低い出力で実行可能である。
【００４９】
超音波湿式処理のための方法の１つの実施形態によると、固体要素とプレート状物品との間の隙間が液体で満たされていない場合には、超音波を検出するステップが超音波湿式処理の前に実行される。これは、主として、装置（トランスデューサの機能および固体要素への適切な結合）を試験するためになされる。従って、装置が処理すべきプレート状物品を損傷する前に、または、装置がプレート状物品を実際に処理（例えば、洗浄）する機能を失う前に、装置の欠陥が検出可能である。
【００５０】
固体要素とプレート状物品との間の隙間が液体で満たされている場合には、超音波を検出するステップが超音波湿式処理と同時に実行される、超音波湿式処理のための方法が提供されることも利点がある。これは、単にプロセス制御およびプロセス監視のためである。それによって、プレート状物品の超音波処理のために使用される超音波が検出される、および／または、追加で放射されたパルス状または非パルス状の信号が検出される。
【００５１】
好ましくは、超音波の検出は、超音波出力すなわち洗浄トランスデューサによって洗浄液の中に伝達した超音波の出力の監視のために使用される。そのような監視では、特定の超音波信号（例えば、パルス信号）を洗浄液に加える必要はない。単に、洗浄トランスデューサによって放射され、システムによって反射および／または偏向された超音波が検出および監視される。監視された超音波出力によって、洗浄プロセスのパラメータが手動および／または自動で調節可能である。
【００５２】
監視される超音波出力がきるだけ低くなるまで、距離ｄ２が変更されることは利点である。従って、発生して洗浄トランスデューサに送る超音波の出力を増加させることなくＰＲＥが最大化可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による装置の実施形態の側面断面図である（図２のＩ−Ｉ）。
【図２】本発明による装置の実施形態の側面断面図である（図１のＩＩ−ＩＩ）。
【図３】図１のＩＩＩ部分の詳細図である。
【図４−７】図３に基づく詳細図であり、洗浄トランスデューサ、信号送出トランスデューサ、および検出トランスデューサの別の配列を示す。
【図８】別の実施形態の側面断面図であり、液体が自由流動でウェーハ上に分配される。
【図９−１１】別の実施形態の側面断面図であり、超音波音をウェーハに供給する固体要素がシャフトである。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
図１、図２および図３は本発明による湿式処理装置１を示す。中央開口部４２を備える水平装着プレート４１上には、垂直回転軸Ａを備える中空のシャフトモータ８が装着される。中空のシャフトモータは固定子８ｓ、回転子８ｒ、および回転子８ｒに固定された中空の回転シャフト２３を含む。
【００５５】
中空のシャフト２３の下端は、第１の装着プレート４１の中央開口部を通して突出し、中空のシャフト２３に垂直な第１のプレート３１に接続される。第１のプレート３１は円形の円盤の形状を有し、中空のシャフト２３の中央軸Ａは、プレート３１の中心を通る。第１のプレート３１は握持装置（スピンチャック）の一部で、偏心可動な握持ピン３５をさらに含む。そのようなピン３５は、例えば、米国特許第４９０３７１７号に記載されるように、歯車（図示せず）を通して偏心動作する。別のピン動作機構が、例えば、米国特許第５７８８４５３号または米国特許第５１５６１７４号に開示される。示された実施形態は６つのピンを含む。別法として、３つのピンのみを使用することも可能で、その内、ウェーハを確実につかむために１つのピンのみ偏心可動である。他の握持（クランプ）要素が使用される場合、この数は１つの動作要素を備え２つに減らすことができる。第１のプレート３１は下方に面し、従って、ピン３５は下方に突出し第１のプレート３１の下でウェーハＷを保持する。握持装置を回転中にピンが開くことが可能であれば（例えば、歯車がサーボモータを通して、または、それぞれのピンが磁気スイッチを通して動かされる）、ウェーハは、２つの流体クッションの間に自由に浮遊可能である。
【００５６】
第２のプレート３２は、第１のプレート３１の下かつ実質的に平行に備えられる。第２のプレート３２は円形の円盤の形状を有し、中空のシャフト２３の中央軸Ａは、第２のプレート３２の中心を通る。第２のプレート３２は周囲を環状の液体収集器１０によって囲まれ、これはカップ、ボウル、または、はねよけとも呼ばれることもある。第２のプレート３２は液体収集器に対してＯリングシール（図示せず）で密封される、または、第２のプレート３２が液体収集器の一部である。液体収集器は、液体を収集するための環状のダ
クト１４を含み、湿式処理中にウェーハから液が飛散し、この液体は環状ダクト１４の底近くの開口部（図示せず）を通して排出される。液体収集器は、環状ダクト１４の上に内向き方向の環状のガス吸引ノズル１２をさらに含み、周囲のガスおよび湿式処理に由来する噴霧を受ける。０．１−５．０ｍｍの周囲の隙間を残して第１のプレートが液体収集器の中に挿入可能なように、液体収集器１０の上部の内径は、第１のプレート３１の外径よりもわずかに大きいだけである。この隙間は処理中に周囲に対してウェーハを密閉するのに十分に小さく、しかし、第１のプレートが回転中に、第１のプレート３１と液体収集器１０との間の摩擦を避けるために十分大きいものでなければならない。
【００５７】
液体収集器１０は第２の装着プレート４３に接続される。第２の装着プレート４３は、持ち上げ手段４５を介して第１の装着プレート４１に接続される。持ち上げ手段は、２つの装着プレート４１および４３の垂直位置を互いに対して変えるためである。第２の装着プレート４３が機械のフレーム（図示せず）に接続されていれば、持ち上げ手段４５は、握持手段３５と第１のプレート３１とを含むスピンチャックと共に、第１の装着プレート４１を持ち上げ、および下降可能である。第１の装着プレート４１が機械のフレームに接続されていれば、持ち上げ手段４５は、液体収集器１０および第２のプレート３２と共に、第２の装着プレート４３を持ち上げ、および下降可能である。垂直動作は矢印Ｚで示される。
【００５８】
ウェーハＷ（プレート状物品）と第２のプレート３２との間の距離ｄ２が異なる３つの点で変更可能なように、３つの持ち上げ手段４５が備えられる。ウェーハＷおよび第２のプレート３２が共に十分に平坦ならば、距離ｄ２は、全ての点で距離ｄ２が所望の範囲内に入るように変更可能である。その結果、３つの持ち上げ手段４５は別々に駆動可能である。示した実施形態では、持ち上げ手段４５のそれぞれは、２つの異なった機能を有する。第１の機能は、ウェーハを装置に設置するため、およびウェーハを装置から取り出すためにウェーハをトランスデューサプレート３２から持ち上げるためである。第１の機能については、持ち上げ手段は、ウェーハとトランスデューサプレートとの間の距離を少なくとも２ｃｍ変化させることが可能でなければならない。持ち上げ手段の第２の機能は、距離ｄ２が全ての点で所望の範囲内とするために、トランスデューサプレートに対するウェーハの距離を調節することである。この第２の機能については、持ち上げ手段は、少なくとも±０．１ｍｍの正確性でこの距離を調節することが可能でなければならない。好ましくは、正確性は少なくとも±０．０１ｍｍである。そのような持ち上げ手段のための適当な駆動装置は、リニアモータ、ステップモータを備えるスピンドル、空圧リフト、またはそのような駆動装置の組み合わせである。
【００５９】
複数の超音波振動要素４（洗浄トランスデューサ）は、第１のプレート３１の反対側にあるプレート３２中の穴中で第２のプレート３２に付着され、このように、第２のプレート３２に音響的に結合される。振動要素４は、湿式処理中にウェーハを覆う第２のプレート３２部分の全直径を実質的に完全に覆うように配列される、すなわち、振動要素４は第２のプレートの全体に渡り広がる。振動要素４は、典型的に、圧電トランスデューサである。
【００６０】
さらに、３つの検出器トランスデューサ８２が第２のプレートに付着される。各検出器トランスデューサは、１つの持ち上げ手段４５に対応する。検出器トランスデューサによって検出された信号は、ウェーハと第２のプレートとの間の距離を計算するために使用される。これは、持ち上げ手段を個々に制御するためにコントローラ（コンピュータ）中に送られる。
【００６１】
距離測定信号はトランスデューサ４によって供給される。これは、パルス信号で、実際の処理信号に重畳する。別法として、この距離測定信号は、超音波洗浄が開始する前に距
離ｄ２が既に全点で所望の範囲に入っているように、超音波洗浄プロセスが開始される前に送出可能である。このように、ウェーハ上の構造への損傷が防止可能であり、最大の粒子除去効率が再現よく達成可能である。
【００６２】
下方の分配器６は、第１のプレート３１がその回りで回転可能な回転軸Ａに対して偏心して、第２のプレート３２に付着され、第１と第２のプレート３１、３２の間の空間に開口する。下方の分配器６は、液体またはガスのいずれかをウェーハＷの下側に向かって分配し、第２のプレートとウェーハＷとの間の隙間Ｇ２を完全に満たすように構成され、これは、振動要素４によって発生した超音波をウェーハＷに伝達させる（ｃｏｕｐｌｅｓ）。下方の分配器６の開口部は、振動要素がウェーハの中心に近接して配列可能なように、回転軸Ａとずれて設置される。このように、ウェーハの全域に超音波が到達可能である。下方の分配器６はマルチポート弁（図示せず）に接続され、これは、少なくとも１つの液体供給源と少なくとも１つのガス供給源とにさらに接続される。従って、種々の液体（洗浄剤）および種々のガス（例えば、窒素）が選択的に適用可能である。マルチポート弁は、単一の電磁弁を翼列（ｃａｓｃａｄｅ）にしたものでよい。
【００６３】
上方の分配システムは、中空のシャフト２３を通り抜けて第１のプレート３１に付着し第１と第２のプレート３１、３２との間の空間に開口する、２つの同軸に配列されたチューブ２１および２２を含む。内側のチューブ２１は液体を分配するためであり、内側のチューブ２１と外側のチューブ２２との空間はガスを分配するためである。チューブ２１、２２の両方とも、中空のシャフト２３と共に、一緒に回転可能である。内側のチューブ２１に液体を導入するために、液体回転接続部５が備えられる。ガスは、ガス回転接続部７を通してチューブ２１と２２との間の空間中に送られる。
【００６４】
図３（図１のＩＩＩ部の詳細図）に示すように、ウェーハを洗浄するために使用されるトランスデューサ４は、また、超音波信号放射要素でもあり、トランスデューサ８２は超音波信号検出要素である。検出トランスデューサ８２はそれぞれの境界層から反射された反響音を検出する。その結果、トランスデューサプレート（固体要素、第２のプレート）３２とウェーハＷとの間の第２の隙間Ｇ２の距離ｄ２が測定可能であるばかりでなく、第２のプレート３１とウェーハＷとの間の第１の隙間の距離ｄ１も測定可能である。このシステムは、ウェーハが存在するまたは存在しない時に装置を試験するためにも、または、プロセスを監視し制御するためにも、どちらでも使用可能である。
【００６５】
別の態様では、検出トランスデューサ８２は、また、信号放射トランスデューサとしても使用される。
【００６６】
図３中のＩＩＩの詳細図に基づき、本発明を実施する別の態様が図４から７に開示される。
【００６７】
図４では、検出トランスデューサは、洗浄トランスデューサ４を含む第２のプレート３２に対向する、第１のプレート３１中に装着される。従って、検出器８２は隙間Ｇ２、ウェーハＷ、および隙間１を通して伝導した超音波信号を検出する。信号は種々の材料のインピーダンスにより回折する（第１のプレート３１、第２のプレート３２、第１の隙間Ｇ１中の液体、第２の隙間Ｇ２中の液体、およびプレート状物品Ｗ）。このシステムは、また、ウェーハＷが存在しない時に装置を試験するために使用可能でもある。
【００６８】
図５は、測定信号（例えば、パルス信号）を送出するために別のトランスデューサ８１を使用するシステムを示す。送出トランスデューサ８１と検出トランスデューサ８２の両方とも、洗浄トランスデューサプレート（第２のプレート３２）に対向する第１のプレート３１の要素である。検出トランスデューサは、信号トランスデューサ８１によって放射
された超音波からの反響音を検出するため、および、洗浄トランスデューサ４によって放射された超音波を監視するために、同時に使用される。
【００６９】
別法として、図６に示すように、送出トランスデューサ８１と検出トランスデューサ８２の両方とも第２のプレート３２（トランスデューサプレート）の要素でもよい。この構成は、第１のプレートを使用しない場合にも、また、使用可能である（図８に示す実施形態と同様）。
【００７０】
図７は、信号放射トランスデューサが第１のプレート３１の要素であり、検出トランスデューサ８２がトランスデューサプレート３２の要素であるシステムを示す。
【００７１】
図８は、ウェーハＷがリング７０に装着された握持ピン７１によって保持されるシステムを示す。リング７０は中空のシャフトのモータ（図示せず）の回転する内部分（回転子）であり、これによってウェーハが回転可能である。従って、液体は分配ノズル９０によって、遮られることなく分配可能である。これによって、液体のメニスカスＬ１がウェーハＷの上側に形成される。ウェーハＷの下には、ウェーハＷに近接して（０．５−１５ｍｍ）トランスデューサプレート３２が配置される。複数のトランスデューサ４が、トランスデューサプレート３２に音響的に結合される。トランスデューサプレート３２は、持ち上げ手段（図示せず）によって中空のシャフトのモータの固定子に接続される。これによって、ウェーハＷとトランスデューサプレート３２との間の距離ｄ２が変更、調節可能である。３つの超音波検出器８２がトランスデューサプレートに音響的に結合される。隙間Ｇ２は分配器９１を通し液体ｌ２で満たされる。洗浄プロセスの後は、同じ分配器９１を通して、ガスｇで液体を直接置換することによって、隙間Ｇ２から液体が取り除かれる。
【００７２】
検出器８２はトランスデューサ４によって放射された超音波信号を検出可能である。この検出器は、トランスデューサの活動を監視すること、および／またはトランスデューサ４によって放射された超音波パルス信号の反響音を検出することが可能である。このように、この信号は距離ｄ２を測定するために使用可能であるが、さらに、距離ｄ２を制御するために使用可能である。
【００７３】
信号放射トランスデューサ４または８１が信号検出トランスデューサ８２に対向する図４または図７に示された態様に対しては、第１のプレート３１および第２のプレート３２が互いに対して回転する場合に、放射および検出トランスデューサは互いに対して移動し得ることを考慮する必要がある。放射トランスデューサと検出トランスデューサが互いに非常に近く位置する場合、すなわち互いから２ｃｍを超えて離れない場合には、良い測定条件が達成可能である。
【００７４】
図９は、米国特許第５３６５９６０号に示された装置に基づく、本発明の他の態様による超音波洗浄装置を開示する。ウェーハＷはウェーハに面するチャックプレート７５を用いてスピンチャック上に装着可能である。スピンチャックは、真空チャック、縁接触のみの握持チャック、または、いわゆるベルヌーイチャックでよい。別法として、ウェーハは液体またはガスのクッション上で浮遊して回転可能である。液体はウェーハ上に分配され、これによって、液体のメニスカスＬ１を形成する。棒状のプローブ（固体要素）６５は、液体のメニスカスに部分的に浸漬するように、ウェーハ表面に近接かつ平行にされる。棒状プローブは超音波トランスデューサ４に音響的に結合される。第２の液体は、中央の液体分配器（図示しないが、図８の液体分配器９１と同様）によって、ウェーハとチャックプレート７５との間の隙間Ｇ２の中に分配してよい。
【００７５】
超音波測定信号放射トランスデューサ８１および超音波測定信号検出トランスデューサ８２は棒状プローブの要素であり、ウェーハＷに面する。電源から信号放射トランスデュ
ーサ８１用の、および検出トランスデューサ８２から来る検出された信号用の配線が棒状プローブを通して導かれる。トランスデューサ８１および８２の両方が、棒状プローブの穴の中に押し込まれる。プローブ（固体要素）が、ウェーハに対して、トランスデューサ組み立て体８１、８２の上のみで十分に平行であることが、固体要素とウェーハとの間の距離ｄ２を測定するために必要である。平行度が補正すべき場合にも、第２のトランスデューサ組み立て体８１、８２が有用である。
【００７６】
図１０は、図９に示された態様に基づく別の態様を示し、信号放射トランスデューサ８１および検出トランスデューサ８２の両方とも、チャックプレート７５中に位置する。第２の液体が、中央の液体分配器（図示しないが、図８の液体分配器９１と同様）によって、ウェーハとチャックプレート７５との間の隙間Ｇ２の中に分配される。チャックプレートは回転可能であるので、棒状プローブへの距離は、トランスデューサ組み立て体８１、８２が棒状プローブの下に位置する場合にのみ、測定可能である。測定は、洗浄プロセスが開始される前に、または、チャックプレート７５が１回転する際に１回、トランスデューサ組み立て体が棒状プローブを通過する時に実行可能である。
【００７７】
図１１は、図１０に示された態様に基づく別の態様を示し、信号放射トランスデューサに対しては洗浄トランスデューサ４が使用され、複数の検出トランスデューサ８２（この断面図は２つの検出トランスデューサを示す）がチャックプレート７５中に位置する。棒状プローブが検出トランスデューサ８２に近接する時に、測定が実行される。測定信号は、洗浄トランスデューサ４から伝来し、棒状プローブ６５によって放射される。
【図１】
0005538213.tif 000002
【図２】
0005538213.tif 000003
【図３】
0005538213.tif 000004
【図４】
0005538213.tif 000005
【図５】
0005538213.tif 000006
【図６】
0005538213.tif 000007
【図７】
0005538213.tif 000008
【図８】
0005538213.tif 000009
【図９】
0005538213.tif 000010
【図１０】
0005538213.tif 000011
【図１１】
0005538213.tif 000012