(57)【要約】      （修正有）【課題】洗浄液に振動音響力を与えて半導体基板の表面を洗浄する方法及び装置を提供する。【解決手段】基板３０表面が圧電変換器３２から所定の距離になるように基板を配置する工程、基板と変換器との間に洗浄液５を供給する工程、変換器に交流の電流と電圧を供給することにより洗浄液に振動音響力を与える工程、基板と変換器を相対的に移動させる工程、表面と変換器との間の距離を測定する工程、または変換器に供給される電流と電圧との間の位相シフトを測定する工程、測定された距離を所望の距離と比較する工程、または測定された位相シフトを所望の位相シフトの値と比較する工程、表面と変換器との間の距離を調整して、この距離を所望の距離に実質的に等しくなるように維持する工程、または位相シフトを所望の位相シフトの値に等しくなるように維持する工程よりなる。【選択図】図３
2011018900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（６、３０）、特にシリコンウエハのような半導体基板の表面を洗浄する方法であって、以下の工程：
表面が圧電変換器（２、３２）から所定の距離になるように、基板（６、３０）を配置する工程、
基板と変換器との間に洗浄液（５）を供給する工程、
変換器（２、３２）を動かすことにより、即ち変換器に交流の電流と電圧を供給することにより、洗浄液に振動音響力を与える工程、
基板に対して変換器を移動させる工程、またはその逆の工程、
を含み、
この移動中のいくつかの時点で、以下の一連の工程：
表面と変換器との間の距離を測定する工程、または変換器に供給される電流と電圧との間の位相シフトを測定する工程、
測定された距離を所望の距離と比較する工程、または測定された位相シフトを所望の位相シフトの値と比較する工程、
表面と変換器との間の距離を調整して、この距離を所望の距離に実質的に等しくなるように維持する工程、または位相シフトを所望の位相シフトの値に等しくなるように維持する工程、
が行われる方法。
【請求項２】
所望の距離は、粒子除去効率（ＰＲＥ）が最大となる距離である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
位相シフトの所望の値は、ゼロである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
変換器（２、３２）はノズル（１、３１）に搭載され、ノズルと表面との間に液柱（５）を形成する請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
距離は、光学センサ（３４）とレーザ（３５）を用いて測定される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
変換器は、洗浄液が満たされ、洗浄液に沈められた１またはそれ以上の基板を受けるように形成された貯蔵器（１０）の側壁に向かって搭載された請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
基板（６、３０）の表面を洗浄するための装置であって、
圧電変換器（２、３２）と、
変換器から制御できる距離に基板（６、３０）を配置する手段（２０、２１）と、
変換器と基板との間に洗浄液（５）を供給する手段（１、１０）と、
変換器（２、３２）を電源に接続して、これにより変換器に交流の電流および電圧を供給する手段と、
基板と変換器との間の距離を測定する手段（３４、３５）、および／または電流と電圧との間の位相シフトを測定する手段と、
距離が所望の値に等しいままであるように距離を制御するフィードバックループ、または位相シフトが所望の値に等しいままであるように位相シフトを制御するフィードバックループと、を含む装置。
【請求項８】
洗浄液を供給する手段は、ノズル（１、３１）を含む請求項７に記載の装置。
【請求項９】
洗浄液を供給する手段は、基板がその中に沈められる貯蔵器（１０）を含み、変換器（２）が貯蔵器（１０）の側壁に取り付けられた請求項７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メガソニックエネルギを用いて、特に半導体基板のような基板を洗浄する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
メガソニック洗浄技術は、この技術分野において知られており、現在、半導体産業で広く用いられている。メガソニック洗浄の実施は、周波数、洗浄液中の溶解ガス、供給電力、音響場形状、洗浄液の注ぎ足し、ウエハの位置、または化学的濃度のような多くのプロセスパラメータに依存する。メガソニック洗浄の実施の広い適用にもかかわらず、それぞれの個々のプロセスパラメータの重要性はいまだに十分に明確ではない。
【０００３】
例えば、粒子の除去に関与する物理的なメカニズム、例えばシュリヒティングストリーム（Schlichting stream）、マイクロストリーミング、および音響キャビテーションでさえも、いまだ議論中である。その理由は、洗浄プロセス中に含まれる基本的な物理的プロセスや力が、殆ど理解されていないためである。それらの不明確さの全てが、メガソニック洗浄ツールを、半導体産業のより厳しい要求に対して最適化することを困難にしている。ダメージ無しに構造が洗浄できる物理的力のプロセスウインドウは、引き続き狭い。結果として、メガソニック洗浄中の物理的力の正確な制御は、非常に重要である。
【０００４】
ＷＯ−Ａ−２００４０７１９３８の文献では、基板に向かってメガソニック変換器（transducer）が配置され、変換器に接続される出力を有する動的に調整可能なＲＦ発生器が提供される方法および装置が開示されている。ＲＦ発生器は、変換器の共振状態を維持するために調整され、これにより改良された洗浄効果が得られる。これは、そのような制御がされないシステムに対しても改良を与えるにもかかわらず、更なる最適化が望まれる。
【発明の目的】
【０００５】
本発明は、上述のようなシステムを改良することを目的とする。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、添付された請求の範囲に記載された方法および装置に関する。特に、本発明は、基板、特にシリコンウエハのような半導体基板の表面を、以下の工程：
表面が圧電変換器（piezo-electric transducer）から所定の距離になるように基板を配置する工程と、
基板と変換器との間に洗浄液を供給する工程と、
変換器を動かすことにより、即ち変換器に交流の電流と電圧を供給することにより、洗浄液に振動音響力を与える工程と、
基板に対して変換器を移動させる工程、またはその逆の工程と、
により、洗浄する方法に関し、
この移動中のいくつかの時点で、以下の一連の工程：
表面と変換器との間の距離を測定し、または変換器に供給される電流と電圧の間の位相シフトを測定する工程と、
測定された距離を所望の距離と比較し、または測定された位相シフトを位相シフトの所望の値と比較する工程と、
表面と変換器との間の距離を調整し、この距離を所望の距離に実質的に等しくなるように維持し、またはこの位相シフトを位相シフトの所望の値に等しくなるように維持する工程と、
が行われる。
【０００７】
好適に具体例では、所望の距離は、粒子除去効率（ＰＲＥ）が最大になる距離、または位相シフトの所望の値がゼロになる距離である。交流の電流および電圧の周波数は、好適には実質的に一定である。
【０００８】
ある具体例では、変換器は、ノズルと表面との間に液柱を形成するために、ノズル中に搭載される。距離は、光学センサおよびレーザを用いて測定しても良い。
【０００９】
他の具体例では、変換器は、洗浄液が充填され、洗浄液に沈められた１またはそれ以上の基板を保持するように形成された貯蔵器の側壁に向かって搭載される。本発明は、基板の表面を洗浄するための装置にも同様に関連し、この装置は、
圧電変換器と、
変換器から制御できる距離に基板を配置する手段と、
変換器と基板との間に洗浄液を供給する手段と、
変換器を電源に接続して、これにより変換器に交流の電流および電圧を供給する手段と、
基板と変換器との間の距離を測定する手段、および／または電流と電圧との間の位相シフトを測定する手段と、
距離が所望の値のままになるように、または位相シフトが所望の値のままになるように、距離を制御するフィードバックループと、
を含む。
【００１０】
洗浄液を供給する手段は、ノズルを含んでも良く、または洗浄液は基板が沈められる貯蔵器を含んでも良く、貯蔵器の側壁には変換器が取り付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】記載の実験的なセットアップを模式的に示す。（ａ）ノズルシステム、（ｂ）小さなセルシステム。
【図２ａ】周波数の関数としての変換器のインピーダンスと位相の測定を示す。図２ａは、変換器から４つの異なる距離にウエハが挿入された場合のグラフを示す。
【図２ｂ】周波数の関数としての変換器のインピーダンスと位相の測定を示す。図２ｂは、減衰材料片でウエハが置き換えられた場合の幾つかの測定を示す。
【図３】本発明にかかる装置の例を示す。
【図４】減衰材料（図４ａ）とウエハ片（図４ｂ）について、試料の位置（即ち、試料とウエハの間の距離）の関数として、電圧信号と電流信号の間のゼロの位相シフトに対応する周波数を示す。
【図５】ウエハ（黒い四角形）および減衰材料（灰色の円形）の位置の関数として、変換器に伝えられる実効電力（real power）を示す。音響波がウエハから反射された場合に、実効電力の大きな振動が存在する。
【図６】（ａ）ノズルセットアップの断面図を示す。真空チャックの不完全さがウエハの小さな湾曲を引き起こす。（ｂ）ノズルセットアップで得られた典型的な不均一な粒子除去効率（ＰＲＥ）のパターンを示す。
【図７】（ａ）変換器とウエハとの間の距離の関数として、変換器に伝えられる実効電力とＰＲＥの揺らぎを示す。（ｂ）ＰＲＥと実効電力との間の相関関係を示す。
【発明の詳細な説明】
【００１２】
音響洗浄の実施を制御する方法および装置が記載される。フェイストゥフェイス形状の音響変換器と基板（ウエハ）を有するメガソニック洗浄ツールのために、本方法は、本説明に基づいて、変換器と基板（ウエハ）との間の距離を選択し、制御する工程を含み、これにより洗浄特性を改良する。洗浄特性の測定は、粒子除去効率（ＰＲＥ）である。
【００１３】
音響場の形状は、メガソニック変換器の特性に大きな影響を有する。変換器に戻る音波の反射は、圧電材料の上で機械的な制約を押し付ける。この影響は、電気的関係および応力−歪の関係を用いて説明でき、圧電材料にも応用できる：
【００１４】
Ｄｉ＝εｉｊＥｊ＋ｅｉｊｋＴｊｋ                    （１）
【００１５】
σｉｊ＝ｅｉｊｋＥｋ＋ｓｉｊｋｌＴｋｌ                （２）
【００１６】
式（１）および式（２）において、Ｄは電気変位（electrical displacement）であり、σｉｊは歪場であり、Ｅは電場であり、Ｔは応力場であり、ｅは圧電歪定数として規定され、εとｓは、それぞれ一定応力と一定電場における誘電体特性と弾性特性を示す。
【００１７】
電場が与えられた場合の圧電材料の制限は、応力となる（式（２））。この応力は、電気的変位に寄与し、ＥとＤの間の関係を変える。結果として、変換器に戻る音響反射は、変換器の電気的挙動を変える。
【００１８】
本発明は、基板、特にシリコンウエハのような半導体基板を、以下の工程：
圧電変換器から所定の距離に基板を配置する工程と、
基板と変換器との間に洗浄液を供給する工程と、
変換器を動かすことにより、即ち変換器に交流の電流と電圧を供給することにより、洗浄液に振動音響力を与える工程と、
基板に対して、変換器を移動させる工程、またはその逆の工程と、
により、洗浄する方法に関し、
この移動中のいくつかの点で、以下の一連の工程：
表面と変換器との間の距離を測定する工程と、
測定された距離を所望の距離と比較する工程と、
表面と変換器との間の距離を調整し、この距離を所望の距離に実質的に等しくなるように維持する工程と、
が行われる。
距離を直接測定する代わりに、変換器に与えられる交流の電流および電圧の間の位相シフトを測定し、動作中の位相シフトを一定または好適にはゼロに維持することも可能である。これは、変換器と基板との間の距離を一定に保つのと同様の効果を有する。
【００１９】
この方法が適用できる２つの可能性のあるセットアップが、図１ａおよび図１ｂに示される。図１ａのセットアップでは、ノズル１が提供され、ノズル１は変換器２を含む。洗浄液のサプライ３がノズルに供給され、ノズルアウトレット４から液体が流れ出て、ノズルと洗浄される表面との間に液柱５を形成する。変換器の動作は、液柱５の中を伝わる音波を形成する。変換器の動作は、変換器が接続される電源を通して、即ち、関数発生器と増幅器との組み合わせを通して行われる。ノズル１は、表面を洗浄するために、表面上を走査され、および／またはノズルに対して表面が動く（例えば回転する）。図１ｂのセットアップは、メガソニックセルを示し、これは洗浄液を充填することができる貯蔵器１０であり、この中に洗浄される基板６が沈められる。図１ａのセットアップで使用されたものと同じタイプの変換器２が、貯蔵器の側壁に取り付けられる。基板と変換器との間の、異なった距離を用いて測定するために、マイクロメータねじ１３が、試験目的で提供される。（以下に記載の試験結果を参照）。
【００２０】
電源は、高周波の電圧と電流を変換器に供給する。変換器のインピーダンスは、この電圧と電流を測定することにより測定でき、電圧と電流の間の位相ソフトが最小の場合に、インピーダンスは最も高い。この分野で知られているように、これは、最大の洗浄効果が得られる条件である。この条件は、変換器システムの共振周波数に対応する。
【００２１】
図１ｂのセットアップを用いて得られたインピーダンス測定から、図２ａの結果が得られた。この図に表された４つのグラフは、変換器と基板との間の４つの異なる距離（１ｍｍ、１．３ｍｍ、１．６ｍｍ、および１．９ｍｍ）に対応する。水中の１ＭＨｚ音響場の半波長は、おおよそ０．７５ｍｍに対応する。基板は標準のＳｉウエハである。最初に、増幅スペクトル（黒い曲線）に注意が払われる。明らかなことは、変換器と基板との間の距離により共振周波数（および共振周波数の数）が変化することだけでなく、最大共振ピークの形状および高さが変化することである。それらの後者の特徴は、直接洗浄効率に関係する。結果により、変換器に供給される電圧と電流の周波数が、（従来技術のシステムのような）共振条件に合うように変化した場合でも、（洗浄される表面の形状、または表面の湾曲により）変換器と基板との間の距離のばらつきは、洗浄効率の相当なばらつきとなる。本発明の方法では、周波数は実質的に一定に維持され、一方、距離を直接測定し、または電流と電圧との間の位相シフトを測定し、フィードバックループに測定された値を提供することにより、変換器と基板との間の距離を、予め決められたセット値に可能な限り近づいて保持されるように制御される。このように、図２ａのグラフの１つだけが洗浄プロセスを通して当てはまり、一定の最適化された洗浄効率を確実にする。図２ｂのグラフは、ウエハが減衰材料により置き換えられた測定に関し、（図２ａの場合の）反射が、共振周波数に重要な影響を有することを示す。本発明の方法が主に適用できる状況は、実際のウエハが洗浄される場合（即ち、図２ａのグラフの場合）である。
【００２２】
所望の距離は、粒子除去効率が最大になる距離である。これは、また、変換器により消費される実効電力が最大になる距離、ここで実効電力は液中で消費される音響パワーに等しい、としても表される。試験結果のパラグラフで説明したように、一方で、ＰＲＥと実効電力との間で、他方で、ＰＲＥと変換器と洗浄される基板表面との間の距離との間で、強い依存性が確立された。
【００２３】
音響洗浄のための最新技術の（従来の）セットアップでは、機械的公差、不完全な外形、基板の非平坦性により、反射表面と変換器との間の距離は、走査プロセスの場合に一定ではない。これは、例えばＷＯ２００４０７１９３８のシステムの場合である。
【００２４】
本説明は、（図１ａの場合に）修正されたセットアップ／形状を開示し、垂直位置ギアが、走査プロセス中の変換器と（反射）表面との間の距離を調整し、電圧と電流の間の位相シフトが一定に、好ましくはゼロに保たれる。これは、基板と変換器との間の距離を、所望の距離（即ち、所望の距離は、電源の周波数において、電圧と電流との間の位相シフトが予め決められた値、好適にはゼロに等しい）に等しく成なるように保持することと等価である。これは、測定された位相シフトを所望の値と比較し、垂直に配置されたギアに修正を伝え、これにより変換器と反射表面との間の距離を調整する、フィードバック制御システムにより達成できる。このギアは電磁気的に駆動されても良い。
【００２５】
幾つかの応用では、最大有効（実効）電力が望まれる。そのような場合、フィードバック制御システムは、電圧と電流との間の位相シフト角の絶対値を最小にし、対応する修正を垂直位置ギアに与え、これにより変換器と反射表面との間の距離を調整する。
【００２６】
代わりに、制御システムは、変換器と反射表面との間の距離を制御することにより、有効（実効）電力を最大にしても良い。説明の異なる具体例では、１つの変換器が表面全体を走査する。洗浄化学剤は、ウエハ上の（スプレー）ノズルを通してウエハに供給される。
【００２７】
代わりに他の具体例では、表面の少なくとも一部または表面全体を同時に処理するために、複数の変換器のセットが平行に使用される。
【００２８】
図３は、本発明にかかる可能な装置を示す。装置は、電磁石２０と、サポートレッグ２２の上に支持されたウエハサポートテーブル２１とを含む。サポートテーブルは、直線ベアリング２３によりサポートレッグ２２に対して垂直に移動でき、ベース２５とサポートテーブル２１の間にはバネ２４が配置される。それらの部分は、磁気浮遊システムを形成する。磁石２０は電源に接続可能であり、一方、磁石の動作は、バネ２４の圧力に反して磁石２０とサポートテーブル２１との間の引きつけを発生させる。この方法では、サポートテーブル２１の垂直移動が行える。ウエハ（基板）３０は、サポートテーブルの上に配置されても良い。変換器３２を含むノズル３１は、ウエハ表面に平行な方向に動くことができる可動な構造３３の上に搭載される。ウエハ３０と変換器３２との間の距離の変化は、例えば高感度のフォトダイオードのような光学センサ３４と、レーザ３５を用いて形成される集光ビームとの組み合わせを用いて測定される。（センサ３４およびレーザ３５を含む）この距離測定システムは、ノズルや変換器と同じ構造１９の上に載置され、この結果、変換器の動作に従う。フィードバックループが、光学距離測定とウエハの磁気浮遊の間に提供され、それぞれの位置変化が、電磁石、バネ、および直線ベアリングを含む磁気浮遊システムにより修正される。図３の装置の細部は、例えば以下の文献に記載された公知の技術にかかるものである。
【００２９】
"The laser displacement measurement with feedback control in a magnetic levitation and suspension system", Lin et al, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 190 (2000) 25-34
【００３０】
"Robust force control for a magnetically levitated manipulator using flux density measurement", Yi et al, Control Eng. Practice, Vol 4, No 7, pp. 957-965, 1996
【００３１】
図３の装置は、単に本発明の方法を行うのに適した装置の一例である。例えば、磁気浮遊システムは、ウエハの代わりに、ノズルと変換器を動かすように形成されても良い。工学センサとレーザの代わりに、距離測定のために音響センサが用いられても良い。上述のように、電圧信号と電流信号との間の位相信号が、フィードバックループの入力として使用され、実質的に一定の周波数について、ウエハと変換器との間の距離を所望の値に保持しても良い。
【００３２】
例−試験結果
全ての記載された試験は、変換器とウエハまたは減衰材料との間で、フィイストゥフェイス配置を用いて行われた。２つの異なる磁石ツールが、変換器の特性に対する音響反射の影響を説明するために使用される。
【００３３】
第１の実験システムは、図１（ａ）に模式的に表された、２００ｍｍの単一のウエハメガソニックツールである。１ＭＨｚメガソニックノズルが、回転するウエハの上を一定速度で移動し、ノズルシステムと呼ばれる。
【００３４】
円筒状のメガソニック変換器の有効直径は、１１ｍｍである。液体はノズルの排出ポートから流れ出て、音響波は結果としての液柱の中を伝わる。音響波は、排出ポートの近くのある点に収束され、この点は排出ポートの約４ｍｍ下である。ノズルの高さは、ウエハの中心に対して、１０μｍの精度で調整できる。洗浄液は、制御された量の溶解Ｏ２ガスを有する脱イオン水（ＤＩＷ）である。
【００３５】
この説明の全ての結果は、ノズル速度５０ｃｍ／分、ウエハ回転１０００ｒｐｍ、水流１．５ｌ／分を用いて得られた。水は、Ｏ２ガスで飽和された。
【００３６】
第２のシステムは、図１（ｂ）に模式的に示したものと同じタイプの、ガラスセルに搭載された変換器を用いた小型のメガソニックセルである。液はＤＩＷであり、溶解したガスは制御されない。セルの内径は、４×２０×４０ｍｍ３であり、試料片や薄い減衰材料がセル中に沈められる。双方のシステムの変換器は、関数発生器と増幅器との組み合わせにより駆動される。変換器に伝えられる電気信号は、電流および電圧プローブを用いて測定され、このプローブはオシロスコープに直接接続される。更に、セルの圧電変換器（図１ｂ）は、インピーダンス分析測定により特徴付けられる。電気的インピーダンス測定は、Agilent HP 4294インピーダンス分析器を用いて行われる。
【００３７】
変換器の電気的特性への音響反射の影響が調査された。電気的測定は、変換器の共振周波数と、液に伝えられる音響パワーを見積もることができる。
【００３８】
インピーダンス分析測定は、反射と伝達媒体中の音響定在波により影響される。電気的インピーダンス測定のために、ウエハ片または薄い減衰材料片（この記載を通じて、減衰材料は、Aptflex F28、１．５ｍｍ膜厚から形成される）が、変換器の前にほんの数ｍｍの間隔で配置される。
【００３９】
図２は、周波数の関数として、インピーダンスと位相の測定を示す。左と右の軸は、それぞれインピーダンスと位相を表す。左欄（図２ａ）は、ウエハ片が有る場合の測定を表し、右欄は、変換器の前に減衰材料の薄片を用いた試験を示す（図２ｂ）。双方の場合、変換器までの距離が変化し、幾つかの典型的な結果が図２に示される。
【００４０】
それぞれの測定点の期間は十分に長く、ウエハと変換器との間に定在波が形成される。インピーダンスの実数部と位相角度は、０．９〜１．１ＭＨｚの周波数範囲内で０．５ｋＨｚ毎に測定される。測定は、インピーダンスと位相データに対する、反射された音響波の影響を明確に示す。
【００４１】
音響反射は、減衰材料を用いることにより減らすことができ（図２の右欄）、この場合、位相とインピーダンスの双方に対して１つの共振ピークのみが検出され、これは変換器の基本共振である。
【００４２】
位相とインピーダンスデータとの間の周波数オフセットは、圧電セラミックの小さな膜厚とその高い誘電定数の結果による変換器の寄生容量に起因する。
【００４３】
図２ｂのグラフ中のインピーダンスピークのＦＷＨＭ（半値全幅）は、非常に広く（約４０ｋＨｚ）、これは、全ての音響波を吸収できない減衰材料の薄片に起因する。変換器と減衰材料との間の距離のばらつきは、その幅と位置がほんの僅かしか変化しないため、インピーダンスピークに単に小さな影響を与えるだけである。
【００４４】
ウエハ片が存在する場合（図２の左欄、即ち標準ウエハで減衰材料無しの場合）、インピーダンスピークは、劇的に変化する。多くのウエハ位置において、１より多くのインピーダンスまたは位相ピークが存在する。インピーダンスピークのＦＷＨＭは、減衰材料が用いられる場合に比較してずっと小さい（〜１５ｋＨｚ）。所定のウエハ位置における多くの共振ピークの存在は、共振周波数のシフトを修正するフィードバックループの使用を困難にする。このように、音響反射は、変換器の共振周波数に大きな影響を与える。
【００４５】
音響波の反射に対する、変換器の共振依存性は、増幅器／関数発生器セットアップに小さなセルを接続することにより、更に調査された。減衰材料またはウエハ片のそれぞれの位置に対して、電圧信号と電流信号の間のゼロ位相シフトに対応する周波数がプロットされる。
【００４６】
図４ａ（上）において、共振周波数が、（音響反射を最小にする）減衰材料と変換器との間の距離の関数としてプロットされる。常に１つだけの共振周波数が存在したが、しかしながら、ゼロ位相シフトは、全ての減衰材料の位置で完全には得られなかった。このゼロでない位相シフトの原因は、クランプ容量（clamping capacitance）が変換器素子と関連するという事実である。測定中、クランプ容量は修正されず、これは実際の共振周波数が正確にゼロ位相シフトにあるわけではないことを意味する。
【００４７】
図４ｂ（下）では、減衰材料がウエハ片により置き換えられる。図４ａ−４ｂ（上と下）の図の間の違いは、変換器への音響反射の大きな影響を直ちに示す。所定のウエハ位置において、多くの共振周波数が存在する。幾つかの共振周波数に対して、電流波形を明確に歪ませることさえ可能である（多くの周波数が信号のフーリエ変換中の存在する）。図４の双方の図は、明確な周期性を示し、これは音響波の半波長に対応する。
【００４８】
図５は、変換器とウエハ／減衰材料との間の距離の関数としての、実効電力の変化を示す。実効電力は、液中で浪費される音響パワーに等しい。図５の四角形の点を有する実線は、ウエハ表面と変換器との間の距離のばらつきの関数としての、実効電力の依存性を示す。反射が存在する場合に、実効電力の非常に強い振動が観察できる。もしウエハ材料が減衰材料の薄片で置き換えられた場合、振動はなおも存在するが、明らかに減少する（図５の円形の点を有する灰色の線）。減衰材料片が、全ての音響波を吸収するには薄すぎるため、実効電力の小さな振動がいまだ観察される。
【００４９】
更に、粒子除去効率（ＰＲＥ）結果に対する音響反射の影響が調査された。測定は、図１ａに記載したノズルシステムを用いて行われた。ノズルは、関数発生器（１．０２ＭＨｚの周波数で、ピークとピークの間の電圧が２．０５Ｖ）と高周波増幅器（利得１００×）を用いて駆動された。粒子の除去は、Ｓｉウエハ上に堆積され、相対湿度４０％の中で２時間を経た、７８ｎｍのＳｉＯ２粒子に対して評価される。
【００５０】
洗浄は、霧モード中を散乱する光を用いた部分的なＰＲＥの測定により評価する。図６（ｂ）に表される、典型的な測定されたＰＲＥマップは、不均一ＰＲＥを示す。半径方向の不均一性は、定在波の存在によるものであり、図６（ａ）に模式的に示されたような少し湾曲したウエハにより引き起こされる。
【００５１】
図５に示すようにウエハの湾曲は、変換器とウエハとの間のフェイストゥフェイスの距離を変え、消費される音響パワーに直ぐに影響する。この相関関係を確認するために、電気測定と組み合わせてＰＲＥマップが記録される。ノズルはウエハの中央の上に配置され、図７ａに示すように、幾つかのウエハ高さ（ウエハ表面と変換器との間の距離）で実効電力が測定された。
【００５２】
次に、ＰＲＥウエハマップが、（ウエハ表面とノズルに固定された変換器との間の距離に対応する）それぞれのノズル高さに対して記録され、ウエハ中央（図６に示される半径が１ｃｍの円）での平均ＰＲＥが計算された。図７ａは、変換器とウエハの距離の関数として、実効電力とＰＲＥの強い振動応答を示す。ＰＲＥと実効電力は、同じ傾向にある（図７ｂ参照）。双方のカーブは、音響波の半波長に関連し振動する。結果として、反射した音響波と粒子除去効率データとの間の直接的な相関関係が認められる。
【００５３】
反射は、式（１）および式（２）で表される電気音響カップリングに従う電気入力インピーダンスの一部を変える。これは、変換器に伝えられる実効電気パワーに影響し、これにより液に伝えられる音響パワーに影響する。観察された振動ＰＲＥ応答は、このように、液に伝えられるパワーの振動応答に起因する。
【００５４】
本記載は、反射された音響波が変換器の性能に大きな影響を有することを示す。効率的な洗浄を得るためには、音響波の反射を制御することが必要である。本発明の記載に従って、ウエハと変換器との間の距離（応答条件）を選択し制御することにより、変換器に戻る音響波の反射が、変換器により消費される実効電力を拡大する。更に、変換器により消費される実効電力の拡大は、洗浄液中での消費された音響パワーの増加とＰＲＥの改良を促す。
【００５５】
変換器の有効サイズは、音響波がその表面に衝突し、その中で音響波の主なパワー（パワーの実質的な量）が閉じ込められる面積として規定される。
【００５６】
洗浄される表面が平坦でない具体例では、変換器の実効サイズは、表面に面する変換器のいずれの場所においても、洗浄距離の値が決定されるように、表面の非平坦性に関連して選択されなければならない。これは、変換器の実効面積に対する、変換器と表面との間の距離のばらつきは、非平坦表面の波長に比較して小さいことを意味する。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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