(57)【要約】半導体ウエハなどの平らな物を音響エネルギを用いて処理するシステム、装置及び方法。本発明によるシステム、装置及び方法は、洗浄処理において、ウエハの両面から微粒子を効率的かつ効果的に除去することが出来る観点を有する。本発明は、平らな物を処理する装置であり、装置は、平らな物を支持する回転可能な支持体、回転可能な支持体上の平らな物の第１の表面に液体を供給する第１のディスペンサ、及び、回転可能な支持体上の平らな物の第２の表面に液体を供給する第２のディスペンサ、を有し、更に、装置は、音響エネルギを生成する第１のトランスデューサ及び該第１のトランスデューサに音響的に接続された第１のトランスミッタを有する第１のトランスデューサ装置を有し、第１のトランスデューサ装置は、前記第１のディスペンサが前記回転支持体上の平らな物の前記第１の表面に液体を供給すると、前記第１のトランスデューサの一部分と前記平らな物の第１の表面の間に液体の第１のメニスカスが形成されるように位置決めされており、更に、装置は、音響エネルギを生成する第２のトランスデューサ及び該第２のトランスデューサに音響的に接続された第２のトランスミッタを有する第２のトランスデューサ装置を有し、該第２のトランスデューサ装置は、第２のディスペンサが回転支持体上の前記平らな物の第２の表面に液体を供給すると、前記第２のトランスデューサの一部分と前記平らな物の第２の表面の間に液体の第２のメニスカスが形成されるように位置決めされている。
2009524258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平らな物を処理するための装置であり、該装置は、
平らな物を支持する回転可能な支持体、
前記回転可能な支持体上の平らな物の第１の表面に液体を供給する第１のディスペンサ、及び、
前記回転可能な支持体上の平らな物の第２の表面に液体を供給する第２のディスペンサ、を有し、
更に、前記装置は、音響エネルギを生成する第１のトランスデューサ及び該第１のトランスデューサに音響的に接続された第１のトランスミッタを有する第１のトランスデューサ装置を有し、該第１のトランスデューサ装置は、前記第１のディスペンサが前記回転支持体上の平らな物の前記第１の表面に液体を供給すると、前記第１のトランスミッタの一部分と前記平らな物の前記第１の表面の間に液体の第１のメニスカスが形成されるように位置決めされており、
更に、前記装置は、音響エネルギを生成する第２のトランスデューサ及び該第２のトランスデューサに音響的に接続された第２のトランスミッタを有する第２のトランスデューサ装置を有し、該第２のトランスデューサ装置は、前記第２のディスペンサが前記回転支持体上の前記平らな物の前記第２の表面に液体を供給すると、前記第２のトランスミッタの一部分と前記平らな物の前記第２の表面の間に液体の第２のメニスカスが形成されるように位置決めされている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記回転支持体は前記平らな物を水平な位置に支持し、回転することが出来、前記物の前記第１の表面は上面であり、前記物の前記第２の表面は、下表面である、
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスデューサ装置を処理位置と待避位置との間で移動させるための、前記第２のトランスデューサ装置に運転可能に接続されたアクチュエータを有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記回転支持体は前記平らな物を水平な位置に支持し、回転することが出来、前記物の前記第１の表面は上面であり、前記物の前記第２の表面は、下表面であり、
前記処理位置は上昇位置であり、前記待避位置は下降位置である、
ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスデューサ装置を処理位置と待避位置との間で移動させるための、前記第２のトランスデューサ装置に運転可能に接続されたアクチュエータを有し、
前記第２のトランスデューサ装置の位置を示すセンサ、
前記センサ及び前記アクチュエータに運転可能に接続されたコントローラを有し、
該コントローラは、前記第２のトランスデューサ装置が前記処理位置にあることを示す前記センサからの信号を受けると、前記第２のトランスデューサ装置の移動を停止するようにプログラムされている、
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスデューサ装置を処理位置と待避位置との間で移動させるための、前記第２のトランスデューサ装置に運転可能に接続されたアクチュエータを有し、
前記待避位置から前記処理位置に移動させる際に、前記第２のトランスデューサ装置が前記処理位置を超えて移動することを物理的に禁止する手段を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置において、
前記第１のトランスミッタの前記一部分は、前記回転支持体上の物の前記第１の表面に平行に伸延する第１の細長いへりを有し、
前記第２のトランスミッタの前記一部分は、前記回転支持体上の物の前記第２の表面に平行に伸延する第２の細長いへりを有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１記載の装置において、
洗浄液の供給源が前記第１のディスペンサ及び前記第２のディスペンサに運転可能に接続されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスデューサ装置を支持するベースを有し、
前記第２のディスペンサは前記ベースに配置された、前記回転支持体上の平らな物の前記第２の表面に液体を供給することが出来る複数のノズルである、
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスデューサ装置は、前記第２のトランスミッタに接続されたハウジングを有し、これにより前記第２のトランスデューサが配置される囲まれた空間を形成し、前記ハウジングは、前記囲まれた空間から及び／又は囲まれた空間へのガスの流れのための一つ以上の開口を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の装置において、
ガスの供給源が前記一つ以上の開口に運転可能に接続されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の装置において、
前記第２のトランスミッタと前記ハウジングは、不活性非反応性プラスチック内に包まれる形で封入されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスミッタは細長いへりを有する凸状の外表面を有し、前記第２のトランスデューサ装置は、前記第２のディスペンサが前記回転支持体上の前記平らな物の前記第２の表面に液体を供給すると、前記第２のトランスミッタの前記凸状の外表面の前記細長いへりと前記平らな物の前記第２の表面の間に液体の前記第２のメニスカスが形成されるように位置決めされている、
ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の装置において、
前記第２のトランスミッタの少なくとも一部の周囲を囲んで、液体保持溝を形成するダムを有し、前記第２のトランスミッタの前記細長いへりは、前記ダムの先端を超えて突出している、
ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスミッタの少なくとも一部の周囲を囲んで、液体保持溝を形成するダムを有し、
前記第２のトランスミッタは頂点を持った凸状の外表面を有し、前記第２のトランスミッタの前記頂点は、前記ダムの先端を超えて突出している、
ことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスミッタの少なくとも一部の周囲を囲んで、前記第２のトランスミッタとダムとの間に液体保持溝を形成するダムを有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１記載の装置において、
前記第１のトランスミッタの前記一部分と前記第２のトランスミッタの前記部分は、互いに対向している、
ことを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１記載の装置において、
前記第１のトランスミッタの前記部分と前記第２のトランスミッタの前記部分は、互いに対向していない、
ことを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１記載の装置において、
前記第１のトランスデューサ装置と前記第２のトランスデューサ装置に運転可能に接続されたコントローラを有し、
前記コントローラは、前記第１のトランスデューサ装置と前記第２のトランスデューサ装置を間を置かずに一定の順序で引き続いて運転するようにプログラムされている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１記載の装置において、
前記第１のトランスデューサ装置と前記第２のトランスデューサ装置に運転可能に接続されたコントローラを有し、
前記コントローラは、前記第１のトランスデューサ装置と前記第２のトランスデューサ装置を同時に運転するようにプログラムされている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１記載の装置において、
前記第１のトランスデューサ装置と前記第２のトランスデューサ装置に運転可能に接続されたコントローラを有し、
前記コントローラは、前記第１のトランスデューサ装置と前記第２のトランスデューサ装置を交互に運転するようにプログラムされている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスミッタは、概略円筒形の、凹状の内表面及び凸状の外表面を有する板である、
ことを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の装置において、
前記第２のトランスデューサは、前記第２のトランスミッタの凹状の内表面の曲率に対応した曲率を有する凸状の表面を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２４】
平らな物を洗浄する装置であって、該装置は、
平らな物を支持する回転可能な支持体、を有し、
更に、前記装置は、第１のトランスデューサ及び該第１のトランスデューサに音響的に接続された第１のトランスミッタを有する第１のトランスデューサ装置を有し、該第１のトランスデューサ装置は、前記回転支持体上の平らな物の第１の表面と前記第１のトランスミッタの一部分との間に第１の小さな間隙が形成されるように位置決めされており、液体が前記第１の表面に供給されると、前記平らな物の前記第１の表面と前記第１のトランスミッタの前記一部分の間に、液体の第１のメニスカスが形成され、
更に、前記装置は、第２のトランスデューサ及び該第２のトランスデューサに音響的に接続された第２のトランスミッタを有する第２のトランスデューサ装置を有し、該第２のトランスデューサ装置は、前記回転支持体上の平らな物の第２の表面と前記第２のトランスミッタの一部分との間に第２の小さな間隙が形成されるように位置決めされており、液体が前記第２の表面に供給されると、前記第２の表面と前記第２のトランスミッタの前記一部分の間に、液体の第２のメニスカスが形成される、
ことを特徴とする装置。
【請求項２５】
平らな物を処理する装置であって、該装置は、
平らな物を水平位置で支持して回転させる、回転可能な支持体、
音響エネルギを生成するトランスデューサ、該第１のトランスデューサに音響的に接続されたトランスミッタ及び前記トランスミッタの周囲の少なくとも一部を囲むダム有し、前記ダムと前記トランスミッタとの間に液体保持溝を形成した、トランスデューサ装置を有し、
前記トランスデューサ装置は、前記トランスミッタの一部分が前記回転支持体上の平らな物の下表面に近接し、液体が前記平らな物の下表面に供給されると、前記平らな物の下表面と前記トランスミッタの前記一部分の間に液体のメニスカスが形成されるように、位置決めされている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項２５の装置において、
該装置に、前記回転支持体上の前記平らな物の底表面に液体を供給するディスペンサを設けた、
ことを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項２５の装置において、
前記トランスミッタは、前記ダムの先端の上方に突出する頂点を有する、凸状の外表面を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項２７の装置において、
前記トランスミッタは、概略円筒形状の板であり、前記頂点は細長い背部を形成する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２９】
請求項２５の装置において、
前記トランスデューサ装置は、更に前記トランスミッタに接続されたハウジングを有し、該ハウジングにより、前記トランスデューサが位置する空間を囲むようにして構成した、
ことを特徴とする装置。
【請求項３０】
請求項２９の装置において、
前記トランスミッタと前記ハウジングは、不活性非反応性プラスチック内に包まれる形で封入されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項３１】
請求項３０の装置において、
前記空間へガスを入れ、及び又は該空間からガスを出すための１個以上の開口を設けて構成した、
ことを特徴とする装置。
【請求項３２】
請求項２５の装置において、
該装置は、前記トランスデューサ装置を支持するベースを有し、
前記ベースに、前記回転支持体上の平らな物の底表面に液体を供給する１個以上の液体ディスペンサを設けて構成した、
ことを特徴とする装置。
【請求項３３】
平らな物の下表面の下に配置されるトランスデューサ装置であって、該装置は、
音響エネルギを生成するトランスデューサ、
第１のトランスデューサに音響的に接続されたトランスミッタ、及び、
前記トランスミッタの周囲の少なくとも一部を囲んで、第２のトランスミッタとの間に液体保持溝を形成するダム、を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項３４】
請求項３３の装置において、
前記トランスミッタは、概略円筒形の、凹状の内表面及び凸状の外表面を有する板である、
ことを特徴とする装置。
【請求項３５】
請求項３４の装置において、
前記トランスデューサは、前記トランスミッタの凹状の内表面の曲率に対応した曲率を有する凸状の表面を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項３６】
請求項３３の装置において、
該装置は更に、前記トランスデューサ装置を、平らな物の底表面に対して近いが、間隔を開けた形で配置する手段を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項３７】
請求項３３の装置において、
前記トランスミッタは、前記ダムの先端より上に突出した頂点を有する、凸状の外表面を有している、
ことを特徴とする装置。
【請求項３８】
請求項３３の装置において、
前記装置は、前記トランスミッタに接続されたハウジングを有し、
該ハウジングにより、前記トランスデューサが位置する空間を囲むようにして構成した、
ことを特徴とする装置。
【請求項３９】
請求項３８の装置において、
前記トランスミッタと前記ハウジングは、不活性非反応性プラスチック内に包まれる形で封入されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項４０】
請求項３８の装置において、
前記空間へガスを入れ、及び又は該空間からガスを出すための１個以上の開口を設けて構成した、
ことを特徴とする装置。
【請求項４１】
請求項３３の装置において、
該装置は、前記トランスデューサ及び前記トランスミッタを支持するベースを有し、
前記ベースに、平らな物の底表面に液体を供給する１個以上の液体ディスペンサを設けて構成した、
ことを特徴とする装置。
【請求項４２】
トランスデューサ装置を製造する方法であって、該方法は、
概略円筒形のトランスミッタ板を準備し、
該トランスミッタ板の凸状の内表面に一つ以上のトランスデューサを結合し、
前記トランスミッタにハウジングを接続して、その中に前記一つ以上のトランスデューサが配置された、囲まれた空間を有する部品を生成し、
該部品を、不活性非反応性プラスチックで包む形で封入する、
ことを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項４２記載の方法において、
該方法は更に、前記部品にダムを接続して、該部品の周囲の少なくとも一部を囲み、該部品と前記ダムの間に液体保持溝を形成する、
ことから構成される方法。
【請求項４４】
請求項４２記載の方法において、
該方法は更に、前記部品に、前記空間から及び／又は前記空間へガスを供給する一つ以上の開口を形成する、
ことから構成される方法。
【請求項４５】
平らな物の処理方法であって、該方法は、
ａ）下表面と上表面を有する平らな物を、ガスの充満した雰囲気中で水平位置に支持し、
ｂ）水平位置に保持した状態で、前記平らな物を回転させ、
ｃ）前記平らな物の前記上表面に液体の膜を適用し、
ｄ）前記平らな物の前記下表面に液体の膜を適用し、
ｅ）前記平らな物の前記上表面に音響エネルギを、第１のトランスデューサ及び第１のトランスミッタからなる第１のトランスデューサ装置を介して適用し、前記第１のトランスミッタの一部分は、前記平らな物の上表面上の液体の前記膜と接触しており、
ｆ）前記平らな物の前記下表面に音響エネルギを、第２のトランスデューサ及び第２のトランスミッタからなる第２のトランスデューサ装置を介して適用し、前記第２のトランスミッタの一部分は、前記平らな物の下表面上の液体の前記膜と接触している、
ことから構成される方法。
【請求項４６】
請求項４５記載の方法において、
ステップｅ）及びｆ）はインサチュー（in-situ）で行なうことを、特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項４５記載の方法において、
ステップｆ）は更に、前記第２のトランスミッタの前記部分が、前記平らな物の下表面上の液体の前記膜と接触する際には、前記第２のトランスデューサ装置を待避位置から処理位置に上昇させることを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項４８】
請求項４５記載の方法において、
ステップｅ）は更に、前記第１のトランスミッタの前記部分が、前記平らな物の上表面上の液体の前記膜と接触する際には、前記第１のトランスデューサ装置を待避位置から処理位置に移動させることを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項４９】
請求項４５記載の方法において、
前記液体は、ＳＣ１，ＳＣ２、脱イオン水及びオゾン化脱イオン水からなるグループから選択される洗浄液である、
ことを特徴とする方法。
【請求項５０】
請求項４５記載の方法において、
平らな物の上表面上の液体の膜と接触する第１のトランスミッタの部分は、前記平らな物の下表面の液体の膜と接触する第２のトランスミッタの部分と対向している、
ことを特徴とする方法。
【請求項５１】
請求項５１記載の方法において、
ステップｅ）及びｆ）は、交互に、同時に、及び／又は連続的に行なわれる、
ことを特徴とする方法。
【請求項５２】
請求項４５記載の方法において、
平らな物の上表面上の液体の膜と接触する第１のトランスミッタの部分は、前記平らな物の下表面の液体の膜と接触する第２のトランスミッタの部分と対向していない、
ことを特徴とする方法。
【請求項５３】
請求項５３記載の方法において、
ステップｅ）及びｆ）は、交互に、同時に、及び／又は連続的に行なわれる、
ことを特徴とする方法。
【請求項５４】
請求項４５記載の方法において、
前記第２のトランスミッタの周囲の少なくとも一部を囲んで、第２のトランスミッタとの間に液体保持溝を形成するダムを設けておき、これにより、前記平らな物の下表面の液体の膜と接触する前記第２のトランスミッタの部分を増大させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項５５】
請求項４５記載の方法において、
音響エネルギは、ステップｅ）及びｆ）において、高周波超音波帯域で適用される、
ことを特徴とする方法。
【請求項５６】
請求項４５記載の方法において、
前記第２のトランスミッタは、前記平らな物の下表面の前記液体の膜と接触する頂点を持った、凸状の外表面を有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項５７】
請求項５７記載の方法において、
前記第２のトランスミッタは、概略円筒形の板であり、前記頂点は、細長い背部を形成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項５８】
請求項５７記載の方法において、
前記第１のトランスミッタは、平らな物の上表面上の前記液体の膜と接触する細長い背部を有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項５９】
請求項４５記載の方法において、
前記第２のトランスデューサ装置は、更に前記トランスミッタに接続されたハウジングを有し、該ハウジングにより、前記第２のトランスデューサがその中に位置する、囲まれた空間を形成するようにし、
前記第２のトランスデューサ装置は、更に、前記空間へガスを入れ、及び又は該空間からガスを出すための１個以上の開口を設け、
前記方法は、更に、不活性ガスを前記空洞に流入させ、前記第２のトランスデューサと接触させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項６０】
請求項６０記載の方法において、
前記第２のトランスミッタと前記ハウジングは、不活性非反応性プラスチック内に包まれる形で封入されている、
ことを特徴とする方法。
【請求項６１】
請求項４５記載の方法において、
前記第２のトランスミッタは、概略円筒形の、凹状の内表面及び凸状の外表面を有する板であり、前記第２のトランスデューサは、前記第２のトランスミッタの凹状の前記内表面の曲率に対応した曲率を有する凸状の表面を有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項６２】
請求項４５記載の方法において、
前記平らな物は、半導体ウエハであり、前記上表面は該ウエハの装置側であり、前記下表面は前記ウエハの非装置側である、
ことを特徴とする方法。
【請求項６３】
平らな物を処理するための装置であり、該装置は、
平らな物を水平位置に支持する回転可能な支持体を有し、
音響エネルギを生成するトランスデューサ及び該トランスデューサに音響的に接続されたトランスミッタを有するトランスデューサ装置を有し、該トランスデューサ装置は、前記トランスミッタの一部分を、前記回転支持体上の平らな物の上表面に近接させて、液体が該上表面に供給されると、前記トランスミッタの前記一部分と前記上表面の間に液体の第１のメニスカスが形成されるように、位置決めされており、
前記装置は、更に反射材を有し、該反射材は、前記反射材の一部分を、前記支持体上の平らな物の下表面に近接させて、液体が該下表面に供給されると、前記反射材の一部分と前記下表面の間に液体の第２のメニスカスが形成されるように、位置決めされており、
更に、前記反射材は、前記平らな物を通過して来た、前記第１のトランスデューサ装置により生成された音響エネルギの少なくとも一部を、前記平らな物の下表面に向けて反射するように、位置決めされている、
ことを特徴とする装置。
【請求項６４】
請求項６４記載の装置において、
前記反射材は、音響インピーダンスが５．０よりも大きな材料から構成される、
ことを特徴とする装置。
【請求項６５】
請求項６４記載の装置において、
前記反射材は、管状部材、概略円筒状部材、平らな板又は湾曲した板である、
ことを特徴とする装置。
【請求項６６】
請求項６４記載の装置において、
前記トランスデューサ装置は、前記反射材の前記一部分と前記平らな物の下表面との間が、前記音響エネルギの波長の１／４の間隔の距離となる、波長を持った音響エネルギを生成するように設けられている、
ことを特徴とする装置。
【請求項６７】
請求項６４記載の装置において、
前記反射材は、水晶、サファイア、窒化ほう素、炭化けい素又はこれらの組み合わせから構成される、
ことを特徴とする装置。
【請求項６８】
請求項６４記載の装置において、
該装置は更に、
前記回転可能な支持体上の平らな物の上表面に液体を供給する第１のディスペンサ、及び、
前記回転可能な支持体上の平らな物の下表面に液体を供給する第２のディスペンサ、を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項６９】
請求項６４記載の装置において、
前記反射材は、音響エネルギを生成出来る第２のトランスデューサ装置である、
ことを特徴とする装置。
【請求項７０】
平らな物を処理する装置であって、該装置は、
平らな物をガスの充満した雰囲気中で支持する回転可能な支持体を有し、
トランスデューサ及び該トランスデューサに結合されたトランスミッタを有するトランスデューサ装置を有し、該トランスデューサ装置は、前記トランスミッタの一部分と前記回転支持体上の平らな物の第１の表面との間に第１の小さな間隙が存在し、これにより液体が前記平らな物の第１の表面に供給されると、前記トランスミッタの前記一部分と前記平らな物の前記第１の表面との間に液体の第１のメニスカスが形成されるように、位置決めされており、
更に、前記装置は、更に反射材を有し、該反射材は、前記反射材の一部分と前記回転支持体上の平らな物の第２の表面との間に第２の小さな間隙が存在し、これにより液体が前記平らな物の第２の表面に供給されると、前記反射材の前記一部分と前記平らな物の前記第２の表面との間に液体の第２のメニスカスが形成されるように、位置決めされており、
前記反射材は、前記平らな物を透過して来た、前記第１のトランスデューサ装置により生成された音響エネルギの少なくとも一部を、前記反射材により前記平らな物の前記第２の表面に向けて反射するように、位置決めされている、
ことを特徴とする装置。
【請求項７１】
平らな物を処理する方法であって、該方法は、
ａ）下表面及び上表面を有する平らな物をガスが充満した雰囲気中で水平位置に支持し、
ｂ）前記平らな物を水平位置を保ったまま回転させ、
ｃ）前記平らな物の上表面に液体の膜を適用し、
ｄ）前記平らな物の下表面に液体の膜を適用し、
ｅ）前記平らな物の上表面の液体の膜とトランスミッタの一部分を接触させて、トランスデューサ及び前記トランスミッタからなるトランスデューサ装置を介して前記平らな物の上表面に音響エネルギを適用し、
ｆ）前記平らな物の下表面の液体の膜に接触する反射材を介して、前記第１のトランスデューサ装置により生成され、前記平らな物を通過してきた音響エネルギを、前記平らな物の下表面に向けて反射させて、
構成したことを特徴とする方法。
【請求項７２】
請求項７１記載の方法において、
前記反射材は、音響インピーダンスが５．０よりも大きな材料から構成される、
ことを特徴とする方法。
【請求項７３】
請求項７１記載の方法において、
前記反射材は、管状部材、概略円筒状部材、平らな板又は湾曲した板である、
ことを特徴とする方法。
【請求項７４】
請求項７１記載の方法において、
前記音響エネルギは、前記反射材と前記平らな物の下表面との間が、前記音響エネルギの波長の１／４の間隔の距離となる、波長を持っている、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連特許出願の相互参照
本出願は、２００６年１月２０日出願の米国仮特許出願シリアル番号６０／７６０８２０、２００６年８月１６日出願の米国仮特許出願シリアル番号６０／８３７９６５、２００６年１０月１１日出願の米国仮特許出願シリアル番号６０／８５０９３０、２００７年１月２２日出願の米国仮特許出願シリアル番号６０／８８５９７８及び２００７年１月２２日出願の米国非仮特許出願シリアル番号１１／６２５５５６の利益を要求する。それらの全ては参照することでここに導入される。
【０００２】
本発明は、一般的に音響エネルギを利用して平らな物を処理する分野に係わり、特に半導体ウエハなどの平らな物を洗浄するために音響エネルギを利用するシステム、方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体製造の分野では、その産業の初めから、製造工程中に半導体ウエハから微粒子を除去することに関して、品質の高いウエハを製造するために厳しい要求があった。半導体ウエハから微粒子を除去するために多くの異なるシステム及び方法が開発された。これらのシステム及び方法の多くは、ウエハに損傷を与えるために望ましくないものであった。そして、ウエハから微粒子を除去すること、それはしばしば微粒子除去効率（“ＰＲＥ”）という形で測定されるが、それは洗浄方法及び／又はシステムにより該ウエハが受ける損傷の量に対して均衡を保っている必要がある。ウエハ表面上の装置に損傷を与えることにならないよう、デリケートな半導体ウエハから微粒子を離しておくことが出来るようにすることが、洗浄方法及びシステムにとって望ましい。
【０００４】
半導体ウエハの表面から微粒子を除去する既存の技術は化学的及び機械的な処理を利用したものである。従来使用されてきた典型的な洗浄用化学物質は、スタンダート洗浄１（“ＳＣ１”）といわれるものであり、水酸化アンモニウム、過酸化水素及び水の混合物である。ＳＣ１は、ウエハの表面を酸化させ、腐食させる。この腐食処理はアンダーカッティングとして知られ、微粒子が結合するウエハ表面の物理的な接触領域を減少させ、除去を容易にする。しかし、実際ウエハ表面から微粒子を除去するには、機械的な処理が依然として必要となる。
【０００５】
より大きな粒子や大きな装置の場合、ウエハ表面から微粒子を物理的にブラシを掛けて除去する洗浄装置が従来使用されてきた。しかし、装置サイズが小さくなるにつれ、こうした洗浄装置や物理的洗浄を行なう他の方式は、ウエハと物理的な接触をすることで、より小さくなり、微小化した装置に致命的な損傷を該装置に与え始めた。
【０００６】
最近、微粒子除去を行なうために、化学処理中にウエハに音／音響エネルギを適用して、物理的な洗浄に代えることが行なわれている。“音響的”及び“音”という言葉は、本明細書中で取り替えて使用される。基板処理において使用される音響エネルギは音響エネルギ源を介して生成され、それは典型的には、圧電性結晶から作られたトランスデューサを有する。運転に際しては、トランスデューサは電力源（即ち、電気エネルギ源）に接続される。電気エネルギ信号（即ち、電力）がトランスデューサに供給される。トランスデューサはこの電気エネルギ信号を振動性機械エネルギ（即ち、音／音響エネルギ）に変換し、該エネルギは処理中の基板に伝達される。電力源からトランスデューサに供給されたサインカーブの波形を有する電気エネルギ信号の特性が、トランスデューサにより生成された音響エネルギの特性に与えられる。例えば、電気エネルギ信号の周波数及び／又はパワーを増加させると、トランスデューサにより生成される音響エネルギの周波数及び／又はパワーが増大する。
【０００７】
時がたち、音響エネルギを利用したウエハ洗浄が、半導体のウエット処理に適用するに最も好適な微粒子除去方法となった。音響エネルギが微粒子除去の効果的な方法であることが判明したが、何らかの機械的な処理を用いると、損傷の可能性があり、音響洗浄は従来の物理的洗浄方法及び装置と同様に同じ損傷の問題に直面した。過去において、音響エネルギを利用した洗浄システムは半導体ウエハをバッチで処理するように設計されていた。典型的には、２５枚の基板を一度に洗浄するなどである。バッチ洗浄の利点は、基板の大きさと単一ウエハ洗浄システムの効率が増大するにつれ小さなものとなった。一枚の半導体ウエハの価値が上昇し、装置がより繊細な特性を有するようになると、産業の趨勢は単一ウエハ処理装置に向いていった。
【０００８】
高周波超音波エネルギを利用した単一ウエハ洗浄システムの一例が、２０００年３月２１日発行の米国特許第６０３９０５９号（“Bran”）及び２００６年９月５日発行の米国特許第７１００３３０４号（“Lauerhaas et al”）に開示されているが、それらはここで参照することで、全体が導入される。単一ウエハ洗浄システムは米国特許第６０３９０５９号の主題であり、米国特許第７１００３３０４号は、ペンシルベニア州、アレンタウンのアクリオンInc.により“Goldfinger（登録商標）”の名前の下、商品化された。音響エネルギを利用した単一ウエハ洗浄の他の例が、２００６年１２月５日発行の米国特許第７１４５２８６号（“Beck et al”）、２００３年４月１日発行の米国特許第６５３９９５２号（“Itzkowitz”）及び２００６年１２月１４日発行の米国特許公開第２００６／０２７８２５３号（“Verhaverbeke et al”）、に開示されている。上述した装置のような単一ウエハ音響洗浄システムにおいては、液体の膜が半導体ウエハの片面又は両表面に適用されている間、半導体ウエハは水平位置に支持され、回転される。トランスデューサ装置はウエハの表面に隣接して配置され、トランスデューサ装置のトランスミッタ部は液体のメニスカスにより液体膜と接触状態にある。トランスデューサ装置はウエハが回転している間、駆動され、該トランスデューサ装置により生成された音響エネルギをウエハに伝えている。
【０００９】
しかしながら、半導体産業が、１００ｎｍの装置より小さな装置が主体となるにつれ、半導体処理装置の製造に関して新たなる挑戦が生じた。洗浄工程は変っていないが、装置がより小さくなった結果、清浄度の要求もより重要性を増し、厳しいものとなった。小さなサイズの装置を扱う場合、装置の大きさに対する汚染物質の大きさの割合が高くなり、汚染された装置が適切に機能しなくなる可能性が高くなる。こうして、より厳格な清浄性及びＰＲＥ要求性が求められる。その結果、ウエハ製造中の汚染物質の量及び大きさを小さくすることの出来る、改良された半導体ウエハ処理技術が高く望まれている。
【００１０】
これらの増大する厳格な洗浄性とＰＲＥ要求の結果、ウエハの側面及び表面から微粒子を除去することが本発明の発明者により発見され、高い利益を達成する際のより重要な役割を演ずることとなる。従来の単一ウエハシステムにおいては、洗浄サイクル中の半導体ウエハの両表面から微粒子を除去することは、単一のトランスデューサ装置を該ウエハの表面の一つに近接して設けることで行なわれていた。このトランスデューサ装置は十分なパワーレベルで駆動され、生成された音響エネルギは該ウエハそのものを通過して該ウエハの反対側表面の微粒子を除去する。この基礎となるコンセプトは、米国特許第６０３９０５９号の主題となる発明の一つである。このデュアルサイド洗浄のコンセプトは、ウエハの背面に隣接して配置されたトランスデューサ装置を持った米国特許出願公開第２００６／０２７８２５３（“Verhaverbeke et al”）に開示されたシステムで利用され、コピーされた。
【００１１】
ウエハの両側面を洗浄する単一ウエハシステム及び方法のこうした進歩にも拘わらず、最小の装置損傷で良好なＰＲＥを達成することの出来る単一ウエハシステムの必要性が依然として存在する。更に、装置の継続する小型化は、既存の洗浄装置に、高いＰＲＥと最小の装置損傷の間の許容できるバランスを達成することが出来るように求め続ける。
発明の要約
【００１２】
従って、本発明の目的は、半導体ウエハなどの平らな物を音響エネルギを用いて処理するシステム、装置及び方法を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、半導体ウエハなどの平らな物の両面を音響エネルギを用いて同時に洗浄するシステム、装置及び方法を提供することである。
【００１４】
更に、本発明の別の目的は、半導体ウエハなどの平らな物の両面を音響エネルギを用いて同時に洗浄し、ＰＲＥを向上させ、更に／又は平らな物への損傷を減少させることのできる、システム、装置及び方法を提供することである。
【００１５】
本発明の更に別の目的は、回転する平らな物の下表面に音響エネルギを適用するシステム、装置及び方法を提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、半導体ウエハなどの平らな物の両面を音響エネルギの反射を用いて同時に洗浄するシステム、装置及び方法を提供することである。
【００１７】
本発明の更に別の目的は、既存の単一ウエハ洗浄装置を改造してウエハの両面に対する改良された洗浄を可能とする、装置及び方法を提供することである。
【００１８】
本発明の別の目的は、トランスデューサ装置と平らな物の下表面との間の液体結合を向上させるシステム、装置及び方法を提供することである。
【００１９】
本発明の別の目的は、単一ウエハ洗浄装置の背面の微粒子除去効率を、ウエハの上面に配置された装置への損傷を増大させることなく高める、システム、装置及び方法を提供することである。
【００２０】
本発明の更に別の目的は、平らな物の背面へ高周波超音波を適用するためのシステム、装置及び方法を提供することである。
【００２１】
これらの及び他の目的は、本発明によって解決される。本発明の一実施例は平らな物を処理する装置であり、該装置は、平らな物を支持する回転可能な支持体、前記回転可能な支持体上の平らな物の第１の表面に液体を供給する第１のディスペンサ、及び、前記回転可能な支持体上の平らな物の第２の表面に液体を供給する第２のディスペンサ、を有し、更に、前記装置は、音響エネルギを生成する第１のトランスデューサ及び該第１のトランスデューサに音響的に接続された第１のトランスミッタを有する第１のトランスデューサ装置を有し、該第１のトランスデューサ装置は、前記第１のディスペンサが前記回転支持体上の平らな物の前記第１の表面に液体を供給すると、前記第１のトランスミッタの一部分と前記平らな物の前記第１の表面の間に液体の第１のメニスカスが形成されるように位置決めされており、更に、前記装置は、音響エネルギを生成する第２のトランスデューサ及び該第２のトランスデューサに音響的に接続された第２のトランスミッタを有する第２のトランスデューサ装置を有し、該第２のトランスデューサ装置は、前記第２のディスペンサが前記回転支持体上の前記平らな物の前記第２の表面に液体を供給すると、前記第２のトランスミッタの一部分と前記平らな物の前記第２の表面の間に液体の第２のメニスカスが形成されるように位置決めされている、ことを特徴とする。
【００２２】
他の実施例では、平らな物を洗浄する装置であって、該装置は、平らな物を支持する回転可能な支持体、を有し、更に、前記装置は、第１のトランスデューサ及び該第１のトランスデューサに音響的に接続された第１のトランスミッタを有する第１のトランスデューサ装置を有し、該第１のトランスデューサ装置は、前記回転支持体上の平らな物の第１の表面と前記第１のトランスミッタの一部分との間に第１の小さな間隙が形成されるように位置決めされており、液体が前記第１の表面に供給されると、前記平らな物の前記第１の表面と前記第１のトランスミッタの前記一部分の間に、液体の第１のメニスカスが形成され、更に、前記装置は、第２のトランスデューサ及び該第２のトランスデューサに音響的に接続された第２のトランスミッタを有する第２のトランスデューサ装置を有し、該第２のトランスデューサ装置は、前記回転支持体上の平らな物の第２の表面と前記第２のトランスミッタの一部分との間に第２の小さな間隙が形成されるように位置決めされており、液体が前記第２の表面に供給されると、前記第２の表面と前記第２のトランスミッタの前記一部分の間に、液体の第２のメニスカスが形成される、ことを特徴とする。
【００２３】
他の実施例では、本発明は、平らな物を処理する装置であり、該装置は、平らな物を水平位置で支持して回転させる、回転可能な支持体を有し、更に、音響エネルギを生成するトランスデューサ、該第１のトランスデューサに音響的に接続されたトランスミッタ及び、前記トランスミッタの周囲の少なくとも一部を囲むダムからなり、前記ダムと前記トランスミッタとの間に液体保持溝を形成した、トランスデューサ装置を有し、前記トランスデューサ装置は、前記トランスミッタの一部分が前記回転支持体上の平らな物の下表面に近接し、液体が前記平らな物の下表面に供給されると、前記平らな物の下表面と前記トランスミッタの前記一部分の間に液体のメニスカスが形成されるように、位置決めされている、ことを特徴とする。
【００２４】
他の実施例では、本発明は、平らな物の下表面の下に配置されるトランスデューサ装置であって、該装置は、音響エネルギを生成するトランスデューサ、第１のトランスデューサに音響的に接続されたトランスミッタ、及び、前記トランスミッタの周囲の少なくとも一部を囲んで、第２のトランスミッタとの間に液体保持溝を形成するダム、を有することを特徴とする。
【００２５】
他の実施例では、トランスデューサ装置を製造する方法であって、該方法は、概略円筒形のトランスミッタ板を準備し、該トランスミッタ板の凸状の内表面に一つ以上のトランスデューサを結合し、前記トランスミッタにハウジングを接続して、その中に前記一つ以上のトランスデューサが配置された、囲まれた空間を有する部品を生成し、該部品を、不活性非反応性プラスチックで包む形で封入する、ことを特徴とする。
【００２６】
更に、他の実施例では、本発明は、平らな物を処理する方法であって、該方法は、ａ）下表面と上表面を有する平らな物を、ガスの充満した雰囲気中で水平位置に支持し、ｂ）水平位置に保持した状態で、前記平らな物を回転させ、ｃ）前記平らな物の前記上表面に液体の膜を適用し、ｄ）前記平らな物の前記下表面に液体の膜を適用し、ｅ）前記平らな物の前記上表面に音響エネルギを、第１のトランスデューサ及び第１のトランスミッタからなる第１のトランスデューサ装置を介して適用し、前記第１のトランスミッタの一部分は、前記平らな物の上表面上の液体の前記膜と接触しており、ｆ）前記平らな物の前記下表面に音響エネルギを、第２のトランスデューサ及び第２のトランスミッタからなる第２のトランスデューサ装置を介して適用し、前記第２のトランスミッタの一部分は、前記平らな物の下表面上の液体の前記膜と接触している、ことから構成される。
【００２７】
更に別の実施例では、本発明は平らな物を処理する装置であり、該装置は、平らな物を水平位置に支持する回転可能な支持体を有し、音響エネルギを生成するトランスデューサ及び該トランスデューサに音響的に接続されたトランスミッタを有するトランスデューサ装置を有し、該トランスデューサ装置は、前記トランスミッタの一部分を、前記回転支持体上の平らな物の上表面に近接させて、液体が該上表面に供給されると、前記トランスミッタの前記一部分と前記上表面の間に液体の第１のメニスカスが形成されるように、位置決めされており、前記装置は、更に反射材を有し、該反射材は、前記反射材の一部分を、前記支持体上の平らな物の下表面に近接させて、液体が該下表面に供給されると、前記反射材の一部分と前記下表面の間に液体の第２のメニスカスが形成されるように、位置決めされており、更に、前記反射材は、前記平らな物を通過して来た、前記第１のトランスデューサ装置により生成された音響エネルギの少なくとも一部を、前記平らな物の下表面に向けて反射するように、位置決めされていることを特徴とする。
【００２８】
更に、他の実施例では、本発明は、平らな物を処理する装置であり、該装置は、平らな物をガスの充満した雰囲気中で支持する回転可能な支持体を有し、トランスデューサ及び該トランスデューサに結合されたトランスミッタを有するトランスデューサ装置を有し、該トランスデューサ装置は、前記トランスミッタの一部分と前記回転支持体上の平らな物の第１の表面との間に第１の小さな間隙が存在し、これにより液体が前記平らな物の第１の表面に供給されると、前記トランスミッタの前記一部分と前記平らな物の前記第１の表面との間に液体の第１のメニスカスが形成されるように、位置決めされており、前記装置は、更に反射材を有し、該反射材は、前記反射材の一部分と前記回転支持体上の平らな物の第２の表面との間に第２の小さな間隙が存在し、これにより液体が前記平らな物の第２の表面に供給されると、前記反射材の前記一部分と前記平らな物の前記第２の表面との間に液体の第２のメニスカスが形成されるように、位置決めされており、更に、前記反射材は、前記平らな物を透過して来た、前記第１のトランスデューサ装置により生成された音響エネルギの少なくとも一部を、前記反射材により前記平らな物の前記第２の表面に向けて反射するように、位置決めされていることを特徴とする。
【００２９】
更に、別の実施例では、本発明は平らな物を処理する方法であり、該方法は、ａ）下表面及び上表面を有する平らな物をガスが充満した雰囲気中で水平位置に支持し、ｂ）前記平らな物を水平位置を保ったまま回転させ、ｃ）前記平らな物の上表面に液体の膜を適用し、ｄ）前記平らな物の下表面に液体の膜を適用し、ｅ）前記平らな物の上表面の液体の膜とトランスミッタの一部分を接触させて、トランスデューサ及び前記トランスミッタからなるトランスデューサ装置を介して前記平らな物の上表面に音響エネルギを適用し、ｆ）前記平らな物の下表面の液体の膜に接触する反射材を介して、前記第１のトランスデューサ装置により生成され、前記平らな物を通過してきた音響エネルギを、前記平らな物の下表面に向けて反射させて、構成したことを特徴とする。
【００３０】
本発明を特徴づける、新規なこれらの、及び多様な利点や特色はここに添付したクレームにおいて詳細に指摘され、発明の一部をなす。しかし、一般的な技術のよりよき理解、その利点及びその使用により得られた目的のために、本発明の好適な実施例を示し記述した、本発明の別の部分を構成する図面及び付随する記述を参照すべきである。
【００３１】
図１は、本発明の一実施例に基づく音響エネルギ洗浄システムの模式図。
【００３２】
図２は、図１の音響エネルギ洗浄システムの一つの構成を示す斜視図。
【００３３】
図３は、図２の音響エネルギ洗浄システムの側断面図。
【００３４】
図４は、図２の音響エネルギ洗浄システムに利用されている本発明の一実施例に基づく、底面側トランスデューサ装置としてのトランスデューサ装置。
【００３５】
図５は、図４のＡ−Ａ線に沿ったトランスデューサ装置の断面図。
【００３６】
図６は、図４のトランスデューサ装置の分解斜視図。
【００３７】
図７は、図４のトランスデューサ装置が断面で示されている、本発明の一実施例に基づく半導体ウエハの下表面に隣接した位置にある、図４のトランスデューサ装置の模式図。
【００３８】
図８は、図２の音響エネルギ洗浄システムに関して底面側トランスデューサ装置に対する上面側トランスデューサ装置の配置例を示す模式図。
【００３９】
図９は、図８のＢ−Ｂ線に沿った図８のトランスデューサ装置の模式断面図。
【００４０】
図１０は、図２の音響エネルギ洗浄システムに関して底面側のトランスデューサ装置に対する上面側のトランスデューサ装置の別の配置例を示す模式図。
【００４１】
図１１は、図１０のＣ−Ｃ線に沿った、図１０の別の例のトランスデューサ装置の模式断面図。
【００４２】
図１２は、本発明の一実施例に基づく反射材を利用した音響エネルギ洗浄システムの模式図。
【００４３】
図１３は、本発明の別の実施例に基づく反射材を利用した音響エネルギ洗浄システムの模式図。
【００４４】
図１４は、図１２の音響エネルギ洗浄システムの反射材として作用することの出来るトランスデューサ装置の５つの異なる実施例を示す図。
発明の記述
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
図１に、音響エネルギ洗浄システム１０００（以下、“洗浄システム１０００”と称する）の模式図を本発明の一実施例に基づいて示す。議論を簡単にするために、図面における発明のシステム及び方法は、半導体ウエハの洗浄に関して議論するが、本発明は限定されるものではなく、平らな物を、任意に湿式処理する際に利用することが出来る。
【００４６】
洗浄システム１０００は、概して上部トランスデューサ装置２００，下部トランスデューサ装置３００及び半導体ウエハ５０を実質的に水平な位置に保持する回転支持体１０を有する。好ましくは、半導体ウエハ５０は、上表面５１がウエハ５０の装置面であり、下表面５２が非装置面であるように支持される。勿論、必要ならば、ウエハは、上表面５１がウエハ５０の非装置面であり、下表面５２が装置面であるように支持することも出来る。
【００４７】
回転支持体１０は、その支持機能を発揮する際には、基板５０の周囲のみと係合接触するように設計されている。しかし、回転支持体１０の構造の正確な詳細は本発明のものに限らず、チャックや支持板などの他の多様な支持構造を用いることが出来る。また、該支持構造が半導体ウエハを実質的に水平に位置決めした状態で、回転支持させることが望ましいが、本発明の他の実施例では、システムは半導体ウエハを、直角や斜めの他の位置で支持するように構成することも出来る。こうした実施例では、トランスデューサ装置２００，３００などの洗浄システム１０００の残りの部品は、該システム内で対応する位置に再配置され、所望の機能を発揮することが出来、及び／又は、以下に述べる本システムの他の部品に関して相対的に必要な位置を取ることが出来る。
【００４８】
回転支持体１０は、モータ１１に運転可能に接続され、ウエハ５０を水平支持平面内で回転させることが出来る。モータ１１は、好ましくは、任意の回転速度ωで支持体１０を回転することが出来るように可変速度モータである。モータ１１は、電気的及び運転可能にコントローラ１２に接続されている。コントローラ１２はモータ１１の運転を制御し、所望の回転速度ω及び所望の回転時間が達成されるようにする。
【００４９】
洗浄システム１０００は、更に上部ディスペンサ１３と下部ディスペンサ１４を有する。上部ディスペンサ１３と下部ディスペンサ１４は、共に液体供給サブシステム１６に液体供給ライン１７，１８を介して運転可能に、また流体的に接続されている。液体供給サブシステム１６は、今度は、液体貯蔵装置１５に流体的に接続されている。液体供給サブシステム１６は、上部ディスペンサ１３と下部ディスペンサ１４の両方の液体供給を制御する。
【００５０】
液体供給サブシステム１６は、単純化のためにブロックで表示されているが、洗浄システム１０００内の液体の流れ及び伝達を制御するために必要な、ポンプ、ダクト、コネクタ、センサなど、全ての所望の装置を有している。液体の流れの方向は、供給ライン１７，１８上に矢印で示す。液体供給サブシステム１６の多様な部品の存在、配置、機能は洗浄システム１０００の必要性及びその上で実行すべき処理に応じて変化し、またそれに基づいて調整することが出来ることは、当業者にとって自明である。液体供給サブシステム１６の部品は、運転可能にコントローラ１２に接続され、コントローラ１２により制御される。
【００５１】
液体貯蔵装置１５は、実行すべき処理に応じた、ウエハ５０に供給すべき所望の液体を保持している。洗浄システム１０００の場合、液体貯蔵装置１５は、洗浄液体、例えば脱イオン水（“ＤＩＷ”）、スタンダート洗浄１（“ＳＣ１”）、スタンダート洗浄２（“ＳＣ２”）、オゾン化脱イオン水（“ＤＩＯ３”）、希釈化又は超希釈化化学物質及び／又はそれらの組み合わせを、貯留している。
【００５２】
更に、複数の液体貯蔵装置を持つことが出来る。例えば、本発明のある実施例では、上部ディスペンサ１３と下部ディスペンサ１４は、異なる液体貯蔵装置に運転可能にまた流体的に接続することが出来る。このことは、もし望むなら、異なる液体をウエハ５１の下表面５２及び上表面５１に適用することが出来る。
【００５３】
洗浄システム１０００は、更に、ガス源２０に運転可能にまた流体的に接続されたガス供給サブシステム１９を有している。ガス供給サブシステム１９は、上部トランスデューサ装置２００にガス供給ライン２１を介して、また下部トランスデューサ装置３００にガス供給ライン２２を介して、運転可能にまた流体的に接続されている。ガス供給サブシステム１９は、単純化のためにブロックで表示されているが、洗浄システム１０００内のガスの流れ及び伝達を制御するために必要な、ポンプ、バルブ、ダクト、コネクタ、センサなど、全ての所望の装置を有している。ガスの流れの方向は、供給ライン２１，２２上に矢印で示す。ガス供給サブシステム１９の多様な部品の存在、配置、機能は洗浄システム１０００の必要性及びその上で実行すべき処理に応じて変化し、またそれに基づいて調整することが出来ることは、当業者にとって自明である。ガス供給サブシステム１９の部品は、運転可能にコントローラ１２に接続され、コントローラ１２により制御される。そして、ガス供給サブシステム１９からのガスの伝送は、コントローラ１２から受信した信号に基づく。
【００５４】
以下により詳細に述べるが、ガスは上部及び下部トランスデューサ装置２００，３００に供給され、電気エネルギを音響エネルギに変換する装置２００，３００内のトランスデューサを冷却し及び／又は洗浄する。ガス源２０は、好ましくは、窒素、ヘリウム、二酸化炭素などの不活性ガズを貯留する。しかし、本発明は、特定のガスを使用することを限定するものではない。更に、液体の場合と同様に、複数のガス源を持つことが可能である。例えば、本発明のある実施例では、上部トランスデューサ装置２００と下部トランスデューサ装置３００は、異なるガス源に運転可能にまた流体的に接続することが出来る。このことは、もし望むなら、異なるガスを適用することが出来る。
【００５５】
洗浄システム１０００は、更に、上部トランスデューサ装置２００に運転可能に接続された水平アクチュエータ２５０及び下部トランスデューサ装置３００に運転可能に接続された垂直アクチュエータ３５０を有している。アクチュエータ２５０，３５０は、コントローラ１２に運転可能に接続され、コントローラ１２により制御される。アクチュエータ２５０，３５０は、空気アクチュエータ、駆動体組立型アクチュエータ又は、必要な動作を行える任意の構造でもよい。
【００５６】
水平アクチュエータ２５０は、上部トランスデューサ装置２００を、待避位置と処理位置との間で水平に移動させることが出来る。待避位置では、上部トランスデューサ装置２００は、回転支持体１００から十分離れて引き込まれており、ウエハ５０は回転支持体１０上に、又は回転支持体１０から、妨害無くロードされ、アンロードすることが出来る。処理位置では、上部トランスデューサ装置２００の少なくとも一部分が、ウエハ５０の上表面５１から離れてはいるが、十分に近接した状態となり、液体がウエハ５０の上表面５１に供給されると、ウエハ５０の上表面５１と上部トランスデューサ装置２００の前記一部分の間に液体のメニスカスが形成される。図１において、上部トランスデューサ装置２００は、処理位置に在る。
【００５７】
同様に、垂直アクチュエータ３５０は、下部トランスデューサ装置３００を、待避位置と処理位置との間で垂直に移動させることが出来る。下部トランスデューサ装置３００については、待避位置は、該下部トランスデューサ装置３００と接触することなく、ウエハ５０が支持体１０上に安全にロードされるような、及び／または、余分なスペースを必要とする、ウエハ５０の下表面５２へ行なわれる可能性のある他の処理を邪魔しない、より下方の位置となっている。下部トランスデューサ装置３００がその処理位置にあるとき、下部トランスデューサ装置３００の少なくとも一部分が、ウエハ５０の下表面５２から離れてはいるが、十分に近接した状態となり、液体がウエハ５０の下表面５２に供給されると、ウエハ５０の下表面５２と下部トランスデューサ装置３００の前記一部分の間に液体のメニスカスが形成される。図１において、下部トランスデューサ装置３００は、処理位置に在る。
【００５８】
システム１０００ではアクチュエータ２００，３００が、水平及び垂直アクチュエータとして例示されているが、本発明の他の実施例では、異なる形のアクチュエータをそれぞれに変えて用いることが出来る。例えば、下部トランスデューサ装置３００に運転可能に接続されたアクチュエータは、水平、垂直、斜めの移動が可能なアクチュエータであったり、又は回転可能なアクチュエータであったりする。上部トランスデューサ装置２００に運転可能に接続されるアクチュエータついても、同様な選択が可能である。
【００５９】
洗浄システム１０００には位置センサ３０５が設けられており、下部トランスデューサ装置３００の位置をモニタし、効果的に制御することが出来る。位置センサ３０５はウエハ５０の下表面５２と下部トランスデューサ装置３００との間の距離を測定し、そられの間を適切な距離とすることで、液体メニスカスを形成するための適正な処理ギャップを形成することが出来る。位置センサ３０５は。コントローラ１２に運転可能及び通信可能に接続されている。特に、位置センサ３０５は、測定した距離を示す信号を生成し、処理のためにコントローラ１２にこの信号を伝達する。センサ３０５は下部トランスデューサ装置３００に接続された形で描かれているが、その位置表示機能を発揮できる限り、センサ３０５は洗浄システム１０００の殆どどこに配置されても良い。
【００６０】
洗浄システム１０００は、また、上部トランスデューサ装置２００及び下部トランスデューサ装置３００に運転可能に接続された電気エネルギ信号源２３を有している。電気エネルギ信号源２３は上部トランスデューサ装置２００及び下部トランスデューサ装置３００のトランスデューサ（後述する）に、音響エネルギに変換するための電気信号を伝達する。所望の電気信号は上部及び下部トランスデューサ装置２００，３００に同時に、連続的に、及び／又は異なる態様で、処理の必要に応じて送ることが出来る。電気エネルギ信号源２３はコントローラ１２に運転可能に接続され、該コントローラ１２により制御される。その結果、コントローラ１２は、上部トランスデューサ装置２００及び下部トランスデューサ装置３００により生成される音響エネルギの、周波数、パワーレベル、持続時間を決定する。好ましくは、電気エネルギ信号源２３は、上部トランスデューサ装置２００及び下部トランスデューサ装置３００により生成される音響エネルギが高周波超音波の周波数となるように制御される。
【００６１】
システムの要求によっては、上部トランスデューサ装置２００と下部トランスデューサ装置３００に両方を制御するために単一の電気エネルギ信号源を使用することが望ましくないかもしれない。その場合、本発明の別の実施例では、複数の電気エネルギ信号源を設け、各トランスデューサ装置にそれぞれの電気エネルギ信号源を使用するように構成することが出来る。
【００６２】
コントローラ１２は、プロセス制御用の、プログラマブルロジック制御コントローラをベースにした適当なマイクロプロセッサ、パーソナルコンピュータなどである。コントローラ１２は、好ましくは、制御し及び／又は通信すべき洗浄システム１０００の多様な部品への接続を提供する為に使用される多様な入力／出力ポートを有する。電気的及び／又は通信的接続は、図１の点線で示される。コントローラ１２は、また、処理の方法及び、オペレータにより入力される閾値、処理時間、回転速度、処理条件、処理温度、流速、望ましい濃度、運転順序などの他のデータを格納するための十分なメモリを有する。コントローラ１２は、洗浄システム１０００の多様な部品と通信することが出来、流速、回転速度、洗浄システム１０００の部品の移動など必要な処理条件を自動的に調整する。与えられたシステムに使用されるシステムコントローラの形は、導入されるシステムの正確な必要性に依存する。
【００６３】
上部ディスペンサ１３は、液体が上部ディスペンサ１３を介して流れ、基板５０の上表面５１に供給されるように、位置決めされる。基板５０が回転すると、基板５０の上表面５１の全面に渡り、この液体は液体の層又はフィルムを形成する。同様に、下部ディスペンサ１４は、液体が下部ディスペンサ１４を介して流れ、基板５０の下表面５２に供給されるように、位置決めされる。基板５０が回転すると、基板５０の下表面５２の全面に渡り、この液体は液体の層又はフィルムを形成する。
【００６４】
上部トランスデューサ装置２００は、上部トランスデューサ装置２００の一部分とウエハ５０の上表面との間に小さな間隙が生じるように位置決めされる。この間隙は、ウエハ５０の上表面５１に液体が供給された際に、ウエハ５０の上表面５１と上部トランスデューサ装置２００の一部分との間に流体のメニスカスが形成されるような、十分に小さなものである。同様に、下部トランスデューサ装置３００は、下部トランスデューサ装置３００の一部分とウエハ５０の下表面５２との間に小さな間隙が生じるように位置決めされる。この間隙は、ウエハ５０の下表面５２に液体が供給された際に、ウエハ５０の下表面５２と下部トランスデューサ装置３００の一部分との間に流体のメニスカスが形成されるような、十分に小さなものである。このメニスカスは、特定の形状に限定されるものではない。
【００６５】
上部及び下部トランスデューサ装置２００，３００は、概略的に箱として示されているが、これは、最も広い意味で、本発明はトランスデューサ装置２００，３００の特定の構造、形状、及び／又は組み立て配置に限定されないようになされたものである。例えば、２０００年３月２１日発行の米国特許第６０３９０５９号（“Bran”）、２００６年１２月５日発行の米国特許第７１４５２８６号（“Beck et al”）、２００３年４月１日発行の米国特許第６５３９９５２号（“Itzkowitz”）及び２００６年１２月１４日発行の米国特許公開第２００６／０２７８２５３号（“Verhaverbeke et al”）に開示されているいずれかのトランスデューサ装置を、上部及び／又は下部トランスデューサ装置２００，３００として使用することが出来る。勿論、他の形状を有するトランスデューサ装置、例えばウエハの表面に対して斜めに支持された細長いトランスミッタロッドを有するようなトランスデューサ装置なども使用することが出来る。
【００６６】
図２に、洗浄システム１０００の好ましい実施例の構造を示す。図１で模式的に示した部品を対応する形で構造的に具現化したものを示すために、図２〜１４で同様な番号を使用する。
【００６７】
図２の洗浄システム１０００において、上部トランスデューサ装置２００は、ハウジング２０２内部に設けられたトランスデューサ２０３（図３参照）に音響的に接続された細長い棒状のトランスミッタ２０１を有している。この細長い棒状のトランスミッタ２０１の型の詳細は、２００４年２月３日発行の米国特許第６６８４８９１号（“Bran”）及び２００５年５月１７日発行の米国特許第６８９２７３８号（“Bran et al”）に開示されており、こうして参照することでそれらの全てはここに導入される。上部トランスデューサ装置２００は駆動装置アクチュエータ２５０に運転可能に接続され、棒状のトランスミッタ２０１を待避位置と処理位置との間で移動させることが出来る。棒状のトランスミッタ２０１が待避位置にあるとき、棒状のトランスミッタ２０１は処理ボウル２０３の外側に位置するので、ウエハ５０は回転支持体１０上に障害無く配置することが出来る。より詳しくは、駆動装置２５０は棒状のトランスミッタ２０１を処理ボウル２０３の側壁の開口を介して引き出すことが出来る。処理位置にあるときには、棒状のトランスミッタ２０１は、回転支持体１０上のウエハ５０の上表面５１の直上に位置決めされる。図２においては、棒状のトランスミッタ２０１は処理位置にある。
【００６８】
下部トランスデューサ装置３００は回転支持体１０の下の位置の、処理ボウル２０３の底に配置されている。下部トランスデューサ装置３００はダム３００，トランスミッタ３０２及びベース３０３を有する。下部ディスペンサ１４は、単一のノズル型ディスペンサではなく、ベース１４それ自体に配置された複数の霧吹き孔の形をしている。
【００６９】
図３で、回転支持体１０が処理ボウル２０３の中に位置していることが分かる。回転支持体１０はウエハ５０を、該ウエハ５０の周囲を囲む処理ボウル２０３のガスが充満した雰囲気内で、実質的に水平の位置に支持している。回転支持体１０は、モータ装置１１に運転可能に接続されている。モータ装置はウエハを中心軸を中心に回転させる。モータ装置１１は、ダイレクト駆動モータ又はオフセットされたベルト／プーリを用いた駆動機構でもよい。
【００７０】
回転支持体１０は、ウエハ５０を上部トランスデューサ装置２００の細長い棒状トランスミッタ２０１と下部トランスデューサ装置３００のトランスミッタ３０２の間の高さで位置決め支持する。ウエハ５０がこのように支持されていると、上部トランスデューサ装置２００のトランスミッタ２０１はウエハ５０の上表面５１上を、僅かな間隔をあけた形でウエハ５０に対して実質的に平行な位置で伸延する。同様に、下部トランスデューサ装置３００のトランスミッタ３０１はウエハ５０の下表面５２の下を、僅かな間隔をあけた形でウエハ５０に対して実質的に平行な位置で伸延する。この僅かな間隔は、液体がディスペンサ１３、１４から上及び下表面５１，５２にそれぞれ供給された際に、ウエハ５０の上表面５１とトランスミッタ２０１の部分との間及び、ウエハ５０の下表面５２とトランスミッタ３０２の部分との間に、液体のメニスカスがそれぞれ形成されるような距離関係となっている。
【００７１】
下部トランスデューサ装置３００は、リフタ／アクチュエータ３５０に運転可能に接続されている。リフタ／アクチュエータ３５０は、空気リフタとすることが出来、またブラケットを有することが出来る。リフタ３５０は下部トランスデューサ装置３００を処理位置と待避位置との間で移動させることが出来る。図３において、下部トランスデューサ装置３００は、トランスミッタ３０２が上述した僅か間隔を持った上昇位置である、処理位置にある。待避位置では、下部トランスデューサ装置３００は下方に在り、ウエハ５０が回転支持体１０上に挿入される間、損傷を受けないようにしている。
【００７２】
上部及び下部トランスデューサ装置２００，３００のトランスデューサ２０３，３０５は、トランスデューサ装置３００のトランスミッタ２０１，３０２にそれぞれ音響的に接続している。この接続は、直接接続又は中間伝達層を用いた間接接続でもよい。トランスデューサ２０３，３０５は、電気エネルギ信号源に運転可能に接続されている。トランスデューサ２０３，３０５は、この分野でよく知られている圧電性セラミック又は圧電性結晶である。
【００７３】
図４〜７を同時に参照して、洗浄システム１０００から取り外して詳細を見えるようにした下部トランスデューサ装置３００を示す。下部トランスデューサ装置３００は、それ自身及びその内部において、新規な装置であり本発明の実施例を構成するものである。
【００７４】
下部トランスデューサ装置３００は、ベース構造体３０３，ハウジング３０４，トランスミッタ３０２，トランスデューサ３０５及びダム３０１を有する。ベース構造体３０３は、好ましくは、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）又は好ましくは剛性のある他の非汚染材料から作られている。ベース構造体３０３は、概略ほぼ球形の形状を有する上に凸の表面を有している。ベース構造体３０３は、下部トランスデューサ装置３００の残りの部品に接続され、それらを支持している。ベース構造体３０３は、処理中にウエハ５０の下表面に液体の膜を生成するために設けられた複数の液体散布孔／ノズル１４をも有している。孔／ノズル１４は、トランスミッタ３０２の長さ方向に沿って伸延する形で、トランスミッタ３０２の両側に２列で分かれて配置されている。
【００７５】
トランスミッタ３０２は、凸面の外表面３０６及び凹面の内表面３０７を有する概略シリンダ状の形状を有している。しかし、トランスミッタ３０２の形状及び大きさは多くの変形を取ることが出来る。トランスミッタ３０２は、水晶以外、サファイア、窒化ホウ素、プラスチック及び金属など、トランスデューサ３０５により生成された音響エネルギを伝達することのできるどのような材料から構成してもよい。ひとつの好適な材料は、アルミニウムである。
【００７６】
トランスミッタ３０２の外側の凸面は頂点３１３で境界をなしている。トランスミッタ３０２は概略円筒形状となっているので、この頂点３１３は（図７）トランスミッタ３０２の長さ方向に沿った細長いへり３１４を形成する。勿論、ここでいう、細長いへりの語は、細長い湾曲した表面のへりに限らず、他のものの中で、二つの表面が交わるようなものも含まれるものである。更に、他の実施例では、トランスミッタ３０２は、実際に球状であっても良く、その場合、へりは点となる。
【００７７】
トランスデューサ３０５は、凸状の上表面３０８及び凹状の下表面３０９を持った湾曲した板である。電気エネルギを音響エネルギに変換するトランスデューサの構造は当業者によく知られている。トランスデューサの凸状の表面３０８は、内表面３０７の曲率に対応した曲率を有している。トランスデューサ３０５はトランスミッタ３０２に音響的に接続されているので、トランスデューサ３０５により生成された音響エネルギはトランスミッタ３０２を介してウエハ５０に伝達される。より詳細には、トランスデューサ３０５の凸状の上表面３０８はトランスミッタ３０２の凹状の内表面に接合されている。この接合は表面３０７，３０８の直接的な接合でも、又は中間伝達層を用いて間接的に接合したものでも良い。他の実施例では、トランスデューサな平らな板又は他の形状でも良い。また、下部トランスデューサ装置３００は単一のトランスデューサ３０５を用いているように図示しているが、所望の音響エネルギを得るためには、複数のトランスデューサを使用しても良い。好ましくは、トランスデューサ３０５は高周波超音波エネルギを生成するように構成されている。
【００７８】
トランスミッタ３０２はハウジング３０４に接続され、トランスデューサ３０５がその中に配置される、実質的に囲まれた空間３１０を形成している。ハウジング３０４をトランスミッタ３０２に適切に接続する方法には、接着、熱溶接、係合、又は締まりばめによる組み立てなどがある。ハウジング３０４の底部には複数の開口３１１が設けられている。開口３１１は空間３１０から、及び／又は空間３１０へガスが出入りすることを許容するように設けられ、これによりトランスデューサ３０５は冷却され、及び／又は異物が除去される。開口３１１は図１で述べたように、ガズ源２０に運転可能に接続されている。ハウジング３０４は、また、トランスデューサ３０５を運転するために必要な電気的な接続（即ち、ワイヤ）を空間３１０へ通過させための開口３１２を有している。この開口３１２は、また、ガスを空間３１０から出すためにも使用される。ハウジング３０４は、多様な形状及び構造を取ることが出来、本発明は限定されるものではない。いくつかの実施例では、ハウジングは単なる板又は他の単純な構造とすることもできる。
【００７９】
ウエハ５０を潜在的な汚染から更に守るために、トランスミッタ３０２がハウジング３０４に一旦接続されると、組み立てられた部品は、テフロンなどの不活性非汚染プラスチックで完全に包まれる形で封入される。これにより、トランスミッタ３０２を化学的な攻撃より防護することが出来る。トランスミッタ３０２をこのようにカプセル化し、及び／又はコーティングした場合、カプセル又はコーティングは、トランスミッタ３０２の一部と考えることが出来る。
【００８０】
図４及び図７のみを参照すると、下部トランスデューサ装置３００は更に、トランスミッタ３０２の縁／周囲を囲むダム３０１を有する。ダム３０１は、斜めの内表面３１７，外表面３１８及び上端部３１９を有する、上部に突出した背部３１６を形成している。ダム３０１には、トランスミッタ３０２の両側に液体を保持する溝３１５が形成されている。特に、背部３１６の内表面３１７はトランスミッタ３０２と通路／溝を形成している。勿論、いくつかの実施例では、ダム３０１は他の方法で通路を形成し、及び／又は他の構造体と共に通路を形成することが出来る。
【００８１】
ダム３０１は、長方形のフレームのような構造であるが、他の形状でも良い。ダム３０１は、また、トランスミッタ３０２の全周を取り囲むことなく、一部分のみを囲む形でも良い。ダム３０１は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＥ）、リン酸ニトロフェニル（ＮＰＰ）又は他の材料から構築することが出来る。好ましくは、選択される材料は、化学的耐性と機械的に安定なものがよい。
【００８２】
ダム３０１は、下部トランスデューサ装置３００に設けられて、トランスミッタ３０２とウエハ５０の下表面５２を繋ぐメニスカスの大きさを増大させる。これは、よりよい洗浄のためにウエハ５０に伝達される音響エネルギの量を増大させる。図７に示すように、ダム３０１が無ければ、メニスカスはトランスミッタ３０２の領域Ａでのみウエハ５０と結合するが、ダム３０１により、メニスカスの結合領域は、領域Ｂにまで広がる。
【００８３】
図８から図１２を参照しつつ、洗浄システム１０００における下部トランスデューサ装置３００と上部トランスデューサ装置２００相互間の相対配置に関して、以下に述べる。
【００８４】
図８及び図９に示すように、上部トランスデューサ装置２００のトランスミッタ２０１は下部トランスデューサ装置３００のトランスミッタ３０２と対向する形で整列している。ウエハ５０は、装置２００，３００ｂの間に存在している。液体７０がウエハ５０の上表面５１に供給され、液体７０のメニスカス７２が上部トランスデューサ装置２００のトランスミッタ２０１の下部２０７とウエハ５０の上表面５１との間に形成される。同様に、液体７０がウエハ５０の下表面５２に供給され、液体７０のメニスカス７１が下部トランスデューサ装置３００のトランスミッタ３０２とウエハ５０の下表面５２との間に形成される。上部トランスミッタ２０１と下部トランスミッタ３０２のウエハとの接続部は互いに対向する形で整合している。その結果、上部及び下部トランスデューサ装置２００，３００により生成され、メニスカス７１，７２を介してウエハに伝達された音響エネルギは互いに干渉し、及び／又は打ち消しあう場合がある。
【００８５】
こうして、ある場合には、ウエハの洗浄サイクル中、上部及び下部トランスデューサ装置２００，３００は、交互に及び／又は一定の順序で間を置かずに引き続く形で運転することが望ましい。しかし、他の実施例では、干渉が生じない場合には、上部及び下部トランスデューサ装置２００，３００を同時に駆動するようにしてもよい。
【００８６】
図１０及び図１１に、洗浄システム１０００における下部トランスデューサ装置３００と上部トランスデューサ装置２００の互いの相対的配置を示す。この実施例の場合、上部及び下部トランスデューサ装置２００，３００のトランスミッタ２０１，３０２は互いに整合し、対向することはない。こうして、音響エネルギをウエハへ連続的に生成及び伝達しても、干渉の問題は生じない。上部及び下部トランスミッタ２０１，３０２間の水平方向におけるなす角度は、図示では、９０度であるが、１８０度、４５度などの他、何らの制限無くどのような角度でも取ることが出来る。
【００８７】
上記したシステムを開発中に、洗浄システム１０００に下部トランスデューサ装置３００を図８に示すように配置すると、例え、それが駆動されていなくとも（即ち、パッシブ状態でも）、優れた洗浄結果が得られるとが判明した。下部トランスデューサ装置３００のトランスミッタ３０２が上部トランスデューサ装置２００で生成された音響エネルギの少なくとも一部をウエハ５０の下表面５２に向けて反射していたことが解った。従って、本発明の別の観点は、アクティブな（それ自体駆動される）トランスデューサ装置に変えて、ウエハの反対側の表面に結合されるパッシブな（それ自体駆動されない）反射材を利用する新規なシステムである。
【００８８】
図１２に、パッシブな後部反射材４００を利用した洗浄システム２０００を模式的に示す。洗浄システム２０００は、下部トランスデューサ装置が反射材４００に置き換わった以外、洗浄システム１０００と同じである。実際、ある実施例では、上述したように、反射材４００は非駆動状態のトランスデューサ装置とすることが出来る。しかし、反射材４００はは、それに限らず、より多くの多様な構造が可能である。上記の洗浄システム１０００の説明が同じ部品に関しては十分であることから、洗浄システム２０００に関する詳細な説明は省略する。同じ部材が同じ部品に関して使用される。
【００８９】
反射材４００は単なる板又はほかの構成でも良い。反射材４００は、水よりもかなり大きな音響インピーダンス値（Ｚａ）を有する材料から製造することが望ましい。１実施例では、音響インピーダンス値は、水晶のように、少なくとも５．０Mraylよりも大きいことが望ましい。反射材４００は、上部トランスデューサ装置２００により生成される音響エネルギの波長の四分の一の間隔の距離で、ウエハ５０の表面から距離を置いて液体的に結合する形が望ましい。ある実施例では、反射材４００は、音響エネルギを反射するのではなく、吸収するために使用することも出来る。
【００９０】
反射材４００は、多様な材料から作ることが出来、その選択は、反射材４００を、音響エネルギの反射部材として使用するか吸収部材として使用するかによる。図１２及び図１３の場合、反射材４００は、音響エネルギを反射するように設計されている。反射材４００は、水晶、サファイア、炭化けい素又は窒化ほう素などの材料から作ることが出来る。音響エネルギを吸収したい場合には、部材４００は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）又はポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）（テフロン（登録商標）の商品名で広く販売されている）から作ることが出来る。選択される材料はそれぞれの音響インピーダンス（Ｚａ）に基づく。表１（以下）に、材料とそれに関連する音響インピーダンスＺａを示す。
表１
材料                            Ｚａ
アルミナ                          ４０．６
圧延アルミニウム                  １７．３３
アラルダイト502/956 20ｐｈｅ      ３．５２
アラルダイト502/956 50ｐｈｅ      ４．１４
アラルダイト502/956 90ｐｈｅ      １２．８１
ベリリウム                        ２４．１０
ビスマス                          ２１．５
真鍮 70cu 30Zn                    ４０．６
煉瓦                              ７．４
カドミウム                        ２４
Carbon vitreous, Sigradur
Ｋ                                ７．３８
コンクリート                      ８．０
圧延銅                            ４４．６
ジェラルミン  １７Ｓ              １７．６３
Epotek 301                        ２．８５
溶融シリカ                        １２．５５
ゲルマニウム                      ２９．６
耐熱ガラス(Glass pyrex)           １３．１
石英ガラス(Glass quartz)          １２．１
シリカガラス(Glass silica)        １３
グルコース                        ５．０
金                                ６３．８
花崗岩                            ２６．８
インジウム                        １８．７
鉄                                ４６．４
鋳鉄                              ３３．２
鉛                                ２４．６
リチウム                          ３３．０
マグネシウム                      １０．０
大理石                            １０．５
モリブデン                        ６３．１
ニッケル                          ４９．５
パラフィン                        １．７６
ポリエステル注型用樹脂            ２．８６
磁器                              １３．５
ＰＶＤＦ                          ４．２
水晶  ｘ cut                      １５．３
ルビジウム                        １．９３
塩結晶  ｘ方向（Salt crystalline x
direction）
１０．３７
サファイア、酸化アルミニウム      ４４．３
スコッチテープ2.5ミル厚          ２．０８
大きな異方性を有するシリコン    約１９．７
炭化珪素                          ９１．８
窒化珪素                          ３６
銀                                ３８．０
軟鋼                              ４６．０
ステンレス鋼                      ４５．７
Stycast                          
２．６４
タンタル                          ５４．８
テフロン                          ２．９７
スズ                              ２４．２
チタン                            ２７．３
Tracon                            ４．８２
タングステン                      １０１．０
ウラン                            ６３．０
バナジウム                        ３６．２
木のコルク                        ０．１２
木の松                            １．５７
亜鉛                              ２９．６
酸化亜鉛                          ３６．４
ジルコニウム                      ３０．１
【００９１】
材料の音響インピーダンスＺａは、当該材料内での音速にその材料の密度を掛けた積として定義される。Ｚａの単位は、Mrayl又は（kg/m2ｓ×１０６）である。音響エネルギの伝達は、音響エネルギが通過する材料のＺａの違いにより影響される。更に詳しくいうと、音響エネルギが通過する隣接する材料間のＺａが大きく異なると、音響エネルギのインピーダンスが増大する結果となる。
【００９２】
反射材４００の多様な表面のインピーダンス値により、音響エネルギは効果的にウエハ５０に向けて伝達される。こうして追加的なトランスデューサを設けなくとも下表面５２を効果的に洗浄することが出来る。上記したように、反射材４００は、音響エネルギが伝達される液体よりも大きなＺａを有する材料から出来ている。好ましくは、Ｚａは５Mraylよりも大きく、より好ましくは、水晶のように、１５Mraylよりも大きい。音響エネルギが反射材４００を通過する際に再度、反射される音響エネルギを生じさせる追加的な遷移空間を生成するため、反射材４００は中空であってもよい。洗浄処理の間、ウエハ５０と反射材４００の間で反射が繰り返され、それは音響エネルギが小さくなるまで継続する。
【００９３】
図１３に、反射材４００が下表面５２の代りにウエハ５０の上表面５１に近接して配置された、パッシブ洗浄システム２０００の別の実施例を示す。下部トランスデューサ装置３００が上部トランスデューサ装置２００に代えて使用される。この実施例は、反射材４００とトランスデューサ装置３００が逆になっている以外、図１２の実施例と殆ど同じように動作する。
【００９４】
図１４に、反射材４００として利用するに好適な中空管構造を示す。中空管部材５００Ａ−Ｅを例示する。中空管部材５００Ａ−Ｅには、必要ならばトランスデューサ３０５Ａ−Ｅを取り付けることが出来る。中空管部材は、水晶、プラスチック、金属、又は他の材料から作ることが出来る。これらの中空管部材５００Ａ−Ｅは音響エネルギの伝達に関して、異なる効果を有する。管部材５００Ａ−Ｅは、円筒形状、断面三角形状、断面台形状でもよい。他の形状も使用することが出来、これらの例に限定されるものではない。形状の選択は、所望する結果によって変るものである。
【００９５】
断面円形又は角のある管部材５００Ａ−Ｅはそれがウエハ５０に向けられた時のその角度よりも低い角度で、反射音響エネルギを方向付けるのにも使用できる。典型的には、これらの角度は４０°以下である。音響エネルギを浅い角度で反射させることで、音響エネルギの殆どは、上部トランスデューサ装置２００から、ウエハ５０の下表面５２上に集中することとなる。
【００９６】
反射材４００のウエハ５０に対する配置は、また、効果的に微粒子を除去するために重要であることが判明した。反射材４００、トランスデューサ装置２００又は３００とウエハ５０の間の距離、又は間隙は、波長の周波数を調整するように決定される。波長の式は、
λ＝ｖｗ／ｆ          （１）
ここで、λ＝音響波の波長、ｖｗは該音響波の波長の伝播速度、及びｆ＝音響波の周波数  １／ｓ＝Ｈｚである。１／４波長の端数（例えば、１／４、３／４，１と１／４）の間隙は、次の媒質にエネルギを通過することを許容するマッチング層として作用する傾向があり、ウエハ５０と反射材４００との間が、１／４波長の端数のない（例えば、０．５，１．０，１．５，２．０）間隙は、媒質の境界での反射特性を増大させる傾向がある。例えば、図１２において、ウエハ５０と洗浄液を介した音響エネルギの伝達を増大させるためには、上部トランスデューサ装置２００とウエハ５０の間の間隙は、１と１／４波長にセットされる。反対側の面では、反射特性を増大させるためにウエハ５０と反射材４００の間の間隙は１．０波長（即ち、端数がない）にセットされ、ウエハ５０の下表面５２に向けて方向付けられた音響エネルギの伝達を維持する。例を示すと、水と８３５ｋＨｚの周波数を使用した場合、１と１／４波長、トランスデューサ装置２００とウエハ５０の間の間隙は約０．０８７インチとなる。ウエハ５０と反射材４００との間の間隙は、１．０波長の約０．０７０インチとなる。
【００９７】
本発明の多様な特性と効果を、本発明の詳細な構造及び機能と共に前述した記述で述べたが、こうした記述は例示的なものである。添付したクレームが表現する言葉の広い一般的な意味によりその広さが示される本発明の原理内でのささいな変更、特に形状、大きさ、部品の配置は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】図１は、本発明の一実施例に基づく音響エネルギ洗浄システムの模式図。
【図２】図２は、図１の音響エネルギ洗浄システムの一つの構成を示す斜視図。
【図３】図３は、図２の音響エネルギ洗浄システムの側断面図。
【図４】図４は、図２の音響エネルギ洗浄システムに利用されている本発明の一実施例に基づく、底面側トランスデューサ装置としてのトランスデューサ装置。
【図５】図５は、図４のＡ−Ａ線に沿ったトランスデューサ装置の断面図。
【図６】図６は、図４のトランスデューサ装置の分解斜視図。
【図７】図７は、図４のトランスデューサ装置が断面で示されている、本発明の一実施例に基づく半導体ウエハの底表面に隣接した位置にある、図４のトランスデューサ装置の模式図。
【図８】図８は、図２の音響エネルギ洗浄システムに関して底面側トランスデューサ装置に対する上面側トランスデューサ装置の配置例を示す模式図。
【図９】図９は、図８のＢ−Ｂ線に沿った図８のトランスデューサ装置の模式断面図。
【図１０】図１０は、図２の音響エネルギ洗浄システムに関して底面側のトランスデューサ装置に対する上面側のトランスデューサ装置の別の配置例を示す模式図。
【図１１】図１１は、図１０のＣ−Ｃ線に沿った、図１０の別の例のトランスデューサ装置の模式断面図。
【図１２】図１２は、本発明の一実施例に基づく反射材を利用した音響エネルギ洗浄システムの模式図。
【図１３】図１３は、本発明の別の実施例に基づく反射材を利用した音響エネルギ洗浄システムの模式図。
【図１４】図１４は、図１２の音響エネルギ洗浄システムの反射材として作用することの出来るトランスデューサ装置の５つの異なる実施例を示す図。
【図１】
2009524258.tif 000003
【図２】
2009524258.tif 000004
【図３】
2009524258.tif 000005
【図４】
2009524258.tif 000006
【図５】
2009524258.tif 000007
【図６】
2009524258.tif 000008
【図７】
2009524258.tif 000009
【図８】
2009524258.tif 000010
【図９】
2009524258.tif 000011
【図１０】
2009524258.tif 000012
【図１１】
2009524258.tif 000013
【図１２】
2009524258.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2009524258.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月17日(2008.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平らな物を処理するための装置であり、該装置は、
平らな物を支持する回転可能な支持体、
前記回転可能な支持体上の平らな物の第１の表面に液体を供給する第１のディスペンサ、及び、
前記回転可能な支持体上の平らな物の第２の表面に液体を供給する第２のディスペンサ、を有し、
更に、前記装置は、音響エネルギを生成する第１のトランスデューサ及び該第１のトランスデューサに音響的に接続された第１のトランスミッタを有する第１のトランスデューサ装置を有し、該第１のトランスデューサ装置は、前記第１のディスペンサが前記回転支持体上の平らな物の前記第１の表面に液体を供給すると、前記第１のトランスミッタの一部分と前記平らな物の前記第１の表面の間に液体の第１のメニスカスが形成されるように位置決めされており、
更に、前記装置は、音響エネルギを生成する第２のトランスデューサ及び該第２のトランスデューサに音響的に接続された第２のトランスミッタを有する第２のトランスデューサ装置を有し、該第２のトランスデューサ装置は、前記第２のディスペンサが前記回転支持体上の前記平らな物の前記第２の表面に液体を供給すると、前記第２のトランスミッタの一部分と前記平らな物の前記第２の表面の間に液体の第２のメニスカスが形成されるように位置決めされている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記回転支持体は前記平らな物を水平な位置に支持し、回転することが出来、前記物の前記第１の表面は上面であり、前記物の前記第２の表面は、下表面である、
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスデューサ装置を処理位置と待避位置との間で移動させるための、前記第２のトランスデューサ装置に運転可能に接続されたアクチュエータを有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記回転支持体は前記平らな物を水平な位置に支持し、回転することが出来、前記物の前記第１の表面は上面であり、前記物の前記第２の表面は、下表面であり、
前記処理位置は上昇位置であり、前記待避位置は下降位置である、
ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスデューサ装置を処理位置と待避位置との間で移動させるための、前記第２のトランスデューサ装置に運転可能に接続されたアクチュエータを有し、
前記第２のトランスデューサ装置の位置を示すセンサ、
前記センサ及び前記アクチュエータに運転可能に接続されたコントローラを有し、
該コントローラは、前記第２のトランスデューサ装置が前記処理位置にあることを示す前記センサからの信号を受けると、前記第２のトランスデューサ装置の移動を停止するようにプログラムされている、
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスデューサ装置を処理位置と待避位置との間で移動させるための、前記第２のトランスデューサ装置に運転可能に接続されたアクチュエータを有し、
前記待避位置から前記処理位置に移動させる際に、前記第２のトランスデューサ装置が前記処理位置を超えて移動することを物理的に禁止する手段を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置において、
前記第１のトランスミッタの前記一部分は、前記回転支持体上の物の前記第１の表面に平行に伸延する第１の細長いへりを有し、
前記第２のトランスミッタの前記一部分は、前記回転支持体上の物の前記第２の表面に平行に伸延する第２の細長いへりを有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１記載の装置において、
洗浄液の供給源が前記第１のディスペンサ及び前記第２のディスペンサに運転可能に接続されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスデューサ装置を支持するベースを有し、
前記第２のディスペンサは前記ベースに配置された、前記回転支持体上の平らな物の前記第２の表面に液体を供給することが出来る複数のノズルである、
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスデューサ装置は、前記第２のトランスミッタに接続されたハウジングを有し、これにより前記第２のトランスデューサが配置される囲まれた空間を形成し、前記ハウジングは、前記囲まれた空間から及び／又は囲まれた空間へのガスの流れのための一つ以上の開口を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の装置において、
ガスの供給源が前記一つ以上の開口に運転可能に接続されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の装置において、
前記第２のトランスミッタと前記ハウジングは、不活性非反応性プラスチック内に包まれる形で封入されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスミッタは細長いへりを有する凸状の外表面を有し、前記第２のトランスデューサ装置は、前記第２のディスペンサが前記回転支持体上の前記平らな物の前記第２の表面に液体を供給すると、前記第２のトランスミッタの前記凸状の外表面の前記細長いへりと前記平らな物の前記第２の表面の間に液体の前記第２のメニスカスが形成されるように位置決めされている、
ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の装置において、
前記第２のトランスミッタの少なくとも一部の周囲を囲んで、液体保持溝を形成するダムを有し、前記第２のトランスミッタの前記細長いへりは、前記ダムの先端を超えて突出している、
ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスミッタの少なくとも一部の周囲を囲んで、液体保持溝を形成するダムを有し、
前記第２のトランスミッタは頂点を持った凸状の外表面を有し、前記第２のトランスミッタの前記頂点は、前記ダムの先端を超えて突出している、
ことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスミッタの少なくとも一部の周囲を囲んで、前記第２のトランスミッタとダムとの間に液体保持溝を形成するダムを有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１記載の装置において、
前記第１のトランスミッタの前記一部分と前記第２のトランスミッタの前記一部分は、互いに対向している、
ことを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１記載の装置において、
前記第１のトランスミッタの前記部分と前記第２のトランスミッタの前記部分は、互いに対向していない、
ことを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１記載の装置において、
前記第１のトランスデューサ装置と前記第２のトランスデューサ装置に運転可能に接続されたコントローラを有し、
前記コントローラは、前記第１のトランスデューサ装置と前記第２のトランスデューサ装置を間を置かず一定の順序で引き続いて運転するようにプログラムされている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１記載の装置において、
前記第１のトランスデューサ装置と前記第２のトランスデューサ装置に運転可能に接続されたコントローラを有し、
前記コントローラは、前記第１のトランスデューサ装置と前記第２のトランスデューサ装置を同時に運転するようにプログラムされている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１記載の装置において、
前記第１のトランスデューサ装置と前記第２のトランスデューサ装置に運転可能に接続されたコントローラを有し、
前記コントローラは、前記第１のトランスデューサ装置と前記第２のトランスデューサ装置を交互に運転するようにプログラムされている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１記載の装置において、
前記第２のトランスミッタは、概略円筒形の、凹状の内表面及び凸状の外表面を有する板である、
ことを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２２記載の装置において、
前記第２のトランスデューサは、前記第２のトランスミッタの凹状の内表面の曲率に対応した曲率を有する凸状の表面を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２４】
平らな物を洗浄する装置であって、該装置は、
平らな物を支持する回転可能な支持体、を有し、
更に、前記装置は、第１のトランスデューサ及び該第１のトランスデューサに音響的に接続された第１のトランスミッタを有する第１のトランスデューサ装置を有し、該第１のトランスデューサ装置は、前記回転支持体上の平らな物の第１の表面と前記第１のトランスミッタの一部分との間に第１の小さな間隙が形成されるように位置決めされており、液体が前記第１の表面に供給されると、前記平らな物の前記第１の表面と前記第１のトランスミッタの前記一部分の間に、液体の第１のメニスカスが形成され、
更に、前記装置は、第２のトランスデューサ及び該第２のトランスデューサに音響的に接続された第２のトランスミッタを有する第２のトランスデューサ装置を有し、該第２のトランスデューサ装置は、前記回転支持体上の平らな物の第２の表面と前記第２のトランスミッタの一部分との間に第２の小さな間隙が形成されるように位置決めされており、液体が前記第２の表面に供給されると、前記第２の表面と前記第２のトランスミッタの前記一部分の間に、液体の第２のメニスカスが形成される、
ことを特徴とする装置。
【請求項２５】
平らな物を処理する装置であって、該装置は、
平らな物を水平位置で支持して回転させる、回転可能な支持体、
音響エネルギを生成するトランスデューサ、該第１のトランスデューサに音響的に接続されたトランスミッタ及び前記トランスミッタの周囲の少なくとも一部を囲むダム有し、前記ダムと前記トランスミッタとの間に液体保持溝を形成した、トランスデューサ装置を有し、
前記トランスデューサ装置は、前記トランスミッタの一部分が前記回転支持体上の平らな物の下表面に近接し、液体が前記平らな物の下表面に供給されると、前記平らな物の下表面と前記トランスミッタの前記一部分の間に液体のメニスカスが形成されるように、位置決めされている、
ことを特徴とする装置。
【国際調査報告】
2009524258.tif 000017