(57)【要約】半導体ウエハを処理するための装置及び方法である。一つの実施形態の装置では、１つ以上のウエハ16が、処理中、処理液体18内に配置される液浸処理用のタンク10と、処理液体18に音響的に結合され、処理中に処理タンク10内に含まれる処理液体18内に音場を形成する少なくとも１つの音源22と、この音源22から処理液体18に伝達される音エネルギーを拡散するように配置された複数の音拡散要素を含む音拡散システム28とを有する。他の実施形態では、音拡散システム28は、処理液体内の音エネルギーの干渉を減少させるように配置された少なくとも１つの方向に位相変調する要素を含んでいる。関連する方法が更に記載されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを液浸処理するための装置であって、
１つ以上のウエハが、処理の間、処理液体内配置されている液浸処理タンクと、
前記処理液体に音響的に結合され、処理の間、前記液浸処理タンクに含まれる前記処理液体内に音場を生じる少なくとも１つの音源と、
前記音源から前記処理液体に伝達される音エネルギーを拡散させるように配置された複数の音拡散要素を含む音拡散システムと、を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記複数の音拡散要素は、統合して形成された音拡散要素の列を形成することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記複数の音拡散要素は、異なる大きさを有する２つ以上の音拡散要素からなることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記音拡散システムは、不規則に配置された拡散要素の列からなることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記複数の音拡散要素は、音拡散要素の列からなり、この列は、１つ以上のギャップを含んでいることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記複数の音拡散要素は、複数列の音拡散要素を形成し、この複数列は、列間に１つ以上のギャップを含んでいることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記複数の音拡散要素の少なくとも１つは、回折格子からなることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記回折格子は、１つ以上の穿孔を有することを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記複数の音拡散要素の少なくとも１つは、屈折要素からなることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記複数の音拡散要素の少なくとも１つは、２つ以上の材料からなり、このような材料の音速は、前記処理液体内に音エネルギーを拡散させる作用を異にすることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記１つ以上のウエハと少なくとも１つの音源との間の空間を占有する連結流体と、
前記処理液体と前記連結液体との間に配置され、両液体を分離するための音響窓と、をさらに含み、前記音拡散システムが、前記連結液体内で、前記音源と音響窓との間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記１つ以上のウエハと少なくとも１つの音源との間の空間を占有する連結流体と、
前記処理液体と前記連結液体との間に配置され、両液体を分離するための音響窓と、をさらに含み、前記音拡散システムが、前記連結液体内で、前記音響窓と１つ以上のウエハとの間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１３】
前記１つ以上のウエハと少なくとも１つの音源との間の空間を占有する連結流体と、
前記処理液体と前記連結液体との間に配置され、両液体を分離するための音響窓と、をさらに含み、前記音響窓が、重合体材料からなる材料から作られていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１４】
前記１つ以上のウエハと少なくとも１つの音源との間の空間を占有する連結流体と、
前記処理液体と前記連結液体との間に配置され、両液体を分離するための音響窓と、をさらに含み、前記音拡散システムが、前記音響窓の少なくとも一部分を形成することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの前記音源は、さらに第１表面を含み、前記音拡散システムは、さらに第２表面を含み、前記第１表面は、前記第２表面に取付けられて作動することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１６】
少なくとも１つの前記音源は、さらに第１表面を含み、前記音拡散システムが前記第１表面から形成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１７】
前記音拡散システムは、複数の方向が定められた音拡散部材を含み、各音拡散部材は、複数の音拡散要素を含んでいることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１８】
液浸処理タンク内に含まれる処理液体内に音場を与える方法であって、
前記処理液体内に音場を与え、
複数の音拡散要素を含む音拡散システムを用いて、前記音場を、指向性を与えて位相変調させる、各ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
液浸処理タンク内に含まれる処理液体内に音場を与える方法であって、
前記処理液体内に音場の変化を示す情報を判定し、
ウエハ処理工程中、前記処理液体内に音エネルギーを拡散させるために用いられる音拡散システムを与えるために前記情報を用いる、各ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
ウエハを液浸処理するための装置であって、
１つ以上のウエハが処理工程中処理液体内に配置される液浸処理タンクと、
この液浸処理タンク内に含まれる処理液体内に音場を生じさせる少なくとも１つの音源と、
前記処理液体内に音エネルギーの干渉を減少させるために配置された少なくとも１つの指向性の位相変調要素を含む音拡散システムと、を含むことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響エネルギーの存在下において処理液体内に液浸された複数のウエハを取り扱うためのマイクロエレクトロニクス処理システム及びその方法に関し、特に、処理液体内に形成された音場の均一性を改善するために用いられる音拡散システムにおける処理システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
メガヘルツの周波数範囲において、メガソニック（超音波）エネルギー等の音響エネルギーは、マイクロエレクトロニクス素子を製造するマイクロエレクトロニクス産業で用いられる。代表的なシステムでは、メガソニックエネルギー源は、処理室に連結され、多くの半導体処理システムにおいて、たとえば、公知のメガソニック機能を有する。この音源は、処理室の外部または内部に設けることができる。メガソニックエネルギーは、洗浄処理及びリンス処理のために用いられる。たとえば、特許文献１〜４には、メガソニックエネルギーを用いる処理が記載されている。また、クリステンソン他によって2003年９月11日に、発明の名称「音場の均一性のための周波数掃引」（出願番号６０／５０１，９５６号で、代理人番号FSI012/P1）として米国に仮特許出願されたものを参照してほしい。
【０００３】
メガソニックエネルギー及び超音波は、種々の理由、洗浄およびウエハ処理中に半導体ウエハの表面から汚染粒子を取り除いて、半導体素子及び集積回路を製造するために用いることができる。このメガソニックエネルギーは、一般的に、約0.5ＭＨz〜約２ＭＨzの範囲の周波数を含む高周波の音エネルギーをいう。
【０００４】
メガソニック洗浄は、異なる溶媒及び除去溶液を用いて、粒子、フォトレジスト、ワックス及び油の除去のために、製造処理における多くの段階で用いられる。また、メガソニックエネルギーは、ウエハ表面に固着した粒子の除去に役立つ。メガソニック洗浄の第１の利点は、優れた洗浄（微粒子及び同等物に関して）及び処理すべきウエハの両面を同時に洗浄することができることであり、これにより、化学的な処理を減少させることができる。
【０００５】
マイクロエレクトロニクス産業は、より厳しい基準及びより小さい素子構造に変わりつつあるので、この分野での均一性は益々重要になる。寸法の縮小化は、寸法が大きい場合に比較して音響的ダメージが大きくなる。素子サイズが小さくなればなるほど汚染粒子の許容差がより小さくなるので、洗浄性能がより重要になる。
【０００６】
上述の特許文献１は、音拡散機能を含むメガソニック処理システムを記載する。しかし、この記載は、単一の拡散レンズの特徴が示され、略円筒、たとえば、半円筒形となっている。音は、拡散するかもしれないが、残存する音場により、不公平で大きな大小の干渉作用を受けることになる。要するに、タンク内に合成された干渉パターンが発生し、このパターンは、拡散要素がないことにより異なり、不当な形で現れる。また、拡散レンズの近くにあるウエハ部分（たとえば、タンクの中央部分）は、レンズから離れた部分（たとえば、タンク壁または同等物）よりも音場が大きくなる。
【０００７】
従って、処理タンク内に空間的及び一時的に均一な音場（一時的な変動が最小化された）を発生させる必要がある。そして、音場の最大と最小の間の波高値を減衰させ、所望の処理を達成させるために十分な音場の強さを維持する。
【特許文献１】米国特許第４，８６９，２７８号明細書
【特許文献２】米国特許第５，０１７，２３６号明細書
【特許文献３】米国特許第５，３６５，９６０号明細書
【特許文献４】米国特許第６，３６７，４９３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、１つ以上のウエハが、音波を導く液体内に液浸される処理工程中に、処理液内に形成された音場を拡散させるために用いられる音拡散システムを有するシステムおよびその方法を含んでいる。この音拡散システムは、処理流体内に発生した音波の強さの範囲を最小化するのに役立つ。均一性がより大きくなると、化学的洗浄の費用を低下させることができ、より優れた洗浄性を有し、そして、音場の最大値での音響強さを減じることによってウエハの特性を損なう電位を減少させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１つの実施形態によれば、本発明は、音拡散システムを用いることに関し、このシステムは、処理容積内に、たとえば、音強度をより狭い範囲に分配して、より均一に音波を拡散するのに役立つように機能させる複数の音拡散要素を含んでいる。
個々の拡散要素は、互いに離隔し、また、統一されて形成されるようにしても良い。基板または他の物に一体に形成された場合、この音波拡散システムは、突出部および／または凹部として材料に形成される拡散要素を含むことができる。
【００１０】
多くの実施形態では、音拡散システムは、音響エネルギー源とウエハとの間の音響径路に配置された１つ以上の物理的構造体によって与えられる。この音拡散システム複数のウエハによって占有される処理容積に、より均一な音を与えることができるようにする。この物理的構造は、音場の最大値及び最小値を所望の値に減衰させ、所望の音場の強さを達成するために十分な音響エネルギーを可能にする。
【００１１】
また別の構成によれば、本発明は、音拡散システムの全部または一部分を構成する個々の拡散要素に関係する。一般的に、本発明の拡散要素は、音エネルギーを通過させ、好ましくはこの音を拡散させて、音場の変動における最大値及び最小値を劇的に減衰させる。この効果は、結霜したガラスが光を透過させて拡散させる方法に類似している。音拡散要素は、音エネルギーの屈折、回折、位相変調、および／または移相を制御するのに役立つ少なくとも１つの表面特性を好ましくは含んでいる。
【００１２】
このような要素の拡散的特性は、物理的構造および／または他の要因によるものである。たとえば、音拡散器は、処理タンクにより音の均一性を与えるために、１つ以上の地形状の特性、（たとえば、表面組織）、表面曲線特性、突出部、凹部、音速制御特性、穿孔または同等物等の回折要素、これらの組み合わせを含ませることができる。
【００１３】
本発明の別の構成によれば、ウエハを液浸するための装置は、（1）１つ以上のウエハが、処理の間、処理液体内配置されている液浸処理タンクと、（2）前記処理液体に音響的に結合され、処理の間、前記液浸処理タンクに含まれる前記処理液体内に音場を生じる少なくとも１つの音源と、（3）前記音源から前記処理液体に伝達される音エネルギーを拡散させるように配置された複数の音拡散要素を含む音拡散システムと、を含んでいる。
【００１４】
また、本発明の別の構成によれば、ウエハを液浸処理するための装置は、（1）１つ以上のウエハが処理工程中処理液体内に配置される液浸処理タンクと、（2）この液浸処理タンク内に含まれる処理液体内に音場を生じさせる少なくとも１つの音源と、（3）前記処理液体内に音エネルギーの干渉を減少させるために配置された少なくとも１つの指向性の位相変調要素を含む音拡散システムと、を含んでいる。
【００１５】
また、本発明の別の構成によれば、液浸処理タンク内に含まれる処理液体内に音場を与える方法は、（1）前記処理液体内に音場を与え、（2）複数の音拡散要素を含む音拡散システムを用いて、前記音場を、指向性を与えて位相変調させる、各ステップを含んでいる。
【００１６】
また、本発明の別の構成によれば、液浸処理タンク内に含まれる処理液体内に音場を与える方法は、（1）前記処理液体内に音場の変化を示す情報を判定し、（2）ウエハ処理工程中、前記処理液体内に音エネルギーを拡散させるために用いられる音拡散システムを与えるために前記情報を用いる、各ステップを含んでいる。
【００１７】
本発明のこれらの特徴と他の利点および本発明自体は、添付する図面とともに本発明における以下の例示的な実施形態の記載からより十分に理解できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下で説明する本発明の実施形態は、余すところなく記述されたものではなく、また以下の詳細な説明で記載されたその正確な形態に限定されるものでもない。むしろ、本発明の実施形態は、当業者が本発明の原理及び実例を理解できるようにするために選択かつ記述されたものである。
【００１９】
本発明の原理は、種々の設備（たとえば、単一ウエハツールまたはバッチ処理ツール）において用いることができ、１つ以上のウエハは、処理工程中、音波作用の浴槽内に液浸される。１つの最適かつ代表的な処理タンク１０は、図１の概略断面図で示され、ウエットベンチツール（たとえば、ミネソタ州チャスカにあるFISインターナショナル  インコーポレーテッドから登録商標「MAGELLAN」システムとして市販されている）において用いられる形式の音響、たとえばメグソニック機能を備えている。タンク１０は、処理室１４を形成するハウジング１２を含み、処理液体１８をカスケードの流れで、１つ以上のウエハを液浸させる。液体１８は、処理室１４の底部に向けて配置された１つ以上のウエハ入口ポート(図示略)を介して処理室１４内に導入される。そして、液体１８は、処理室１４の頂部にある堰２０内でオーバーフローによるカスケード式の流れによって処理室１４から排出される。
【００２０】
音源２２は、処理中、処理室１４内に含まれる処理液体１８内に音場を生じさせる。この例では、音響エネルギー源２２は、処理室１４に対して外部にある。代表的な実施形態では、音響エネルギー源２２は、底部から頂部まで金属またはセラミック支持プレートまたは同等物に接着された圧電用水晶を含む共振構造を含んでいる。この音響エネルギー源２２は、水または同等物等の連結流体２４によって処理室内に処理液体と音響的に結合される。水晶窓２６は、連結流体２４から処理室１４内を通過するために、音響エネルギーのための通路を与える。
【００２１】
連結流体２４は、多くの理由により、処理液体１８から音響エネルギー源２２を分離するのに用いられる。その理由は、(a)処理液体１８によって音響エネルギー源２２を傷めることなく、(b)音響エネルギー源２２によって処理液体１８の汚染を防止し、および／または(c)連結流体２４と処理液体１１８との間の温度差を維持するためである。連結流体２４の温度は、音響エネルギー源２２の温度を制限するために下げることができる。
【００２２】
理想的には、水晶窓２６は、音響エネルギー源２２の変換器(図示略)に平行に配置され、連結流体２４の定在波が処理液体１８への伝搬を高めるように離れている。これを達成するために、音響エネルギーの波長の一部、たとえば、ＤＩにおける975Hzのメガソニックエネルギーの1.5mmの波長の一部に対してホールディング寸法公差を必要とする。これは、実際に達成することが難しい。現実的には、水晶窓２６は、音がウエハ１６に到達する時間によって、希望的には「スムーズに流出する」伝達パターンにおいて、急速な発振を作り出すために緩やかに傾けられる。このスムージング(smoothening)は、所定のタンクにおいて、プレートとウエハとの間に小さな間隔を設けたのでは起こりそうにない。
【００２３】
本発明は、処理流体１８における音の強さの平均が、所望の作動範囲にあるとしても、処理流体１８を通過する音場および／または局地的領域は、所望の作動範囲の外側の最大値及び最小値の間で変化することができる。音場が非常に小さい場合、処理性能は、損なわれる。音場が非常に強すぎると、音響エネルギーは、物理的に素子の特性を失うことになる。この音場は、空間的および一時的に変化する。こうして、処理流体の１つの場所は、別の場所のよりも、異なる時間で平均的な音場の強さを見ることができる。たとえば、図２は、ウエットベンチツール内の処理流体を含む特定の処理室の幅を横切るメガソニック場の強さをプロットしたものである。図２は、所望の洗浄領域４０、音場の強さが非常に小さい非洗浄領域４４、および音場の強さが非常に高い領域損傷領域４６に関連した所望の音場の強さを示している。
【００２４】
本発明は、音波作用を有する処理液体において、望まない空間的及び一時的な非均一性を導くような音場が非均一となる多数の音源があることを理解してほしい。一般的な非均一性の音源は、(a)水晶窓の厚さにおける変動、(b)音響エネルギー源の出力における変動、(c)音響エネルギー源と水晶窓との間の距離の変化、(d)水晶窓での反射、これは、水晶窓が音響エネルギーを十分に透過させない（水晶窓は、入射するメガソニックエネルギーの４０％を反射し、これらの反射は、水晶窓と変換器との間において、音波パターンが処理流体内に投射され得る定在波を生じさせ、および／または(e)処理タンク内で相互作用する音波から建設的及び破壊的な干渉の影響を受ける。
【００２５】
水晶窓の厚さにおける変動に関して、窓が平行に並んでないと、たとえば、水晶窓を通過する音響径路長さ（ＡＰＬ）を位置に対して変化させることができる。音の伝達がＡＰＬの変動に対して変化すると、処理液体に対する音の伝達を変化させることができる。これは、ウエハの周囲の領域内の音場において非均一性を導く。（注記：厚さが(λ／２)倍であるとき、水晶窓を通って理論上最も高い伝達が起こる[９７５ｋＨzに対して約２．９mm]）。
【００２６】
上述した発明の名称「音場の均一性のための周波数掃引」（出願番号６０／５０１，９５６号で、代理人番号FSI012/P1）として米国に出願されたものにおいて、取り扱われたように、一時的な変動は、異なる周波数の２つの音場間の干渉によって起こる。また、この一時的な変動は、音の自己焦点調整により発生することができる。音の強さが高い水の領域における音の速度は、音の強さが低い水の領域の場合よりも低速である。従って、音を更に集中させる領域を作り出すことができる。
【００２７】
音場の変動に寄与する音源にかかわらす、処理タンク内に発生したメガソニック場は、望む以上に、局所的にタンクに広がりおよび／または一時的に変動する。また、特定の処理を推考する場合、処理流体内に形成された音場の強さは、処理を容易にするよりもかなり大きくなる。この音場は、また望ましくは、空間的及び一時的に均一となる。
【００２８】
本発明の実施において、図１を再び参照すると、音場の均一性は、音拡散システム２８を用いることによって改善することができ、処理流体内で発生した音波間の強さの範囲を狭めるために役立つ。より均一性を高めるために、化学洗剤の費用を節約でき、優れた洗浄を達成し、そして、音場の最大点での音の強さを減少させることによって、ウエハ上の特性を損なう電位を減少させることができる。
【００２９】
図１に示すように、音拡散システム２８は、１つ以上のウエハ１６と下方に位置する水晶窓２６との間の処理液体１８内に配置されている。しかし、音拡散システム２８は、処理液体１８内に形成される音場を拡散させるのに役立つように位置決めることも可能である。たとえば、音拡散システム２８は、連結流体２４内に、またタンク窓の内面または外面に近接する位置に、および／または処理タンク内に配置することができる。代わりに、音拡散システム２８は、水晶窓２６等の他のタンクの特徴を備えて一体に形成することができる。
【００３０】
音拡散システム２８は、好ましくは、音響エネルギーに対して少なくとも部分的に透過する１つ以上の材料から形成される。処理タンク内に配置される場合、音拡散システムの材料は、タンク内で使用される処理薬品に対して比較的不活性なものである。このような材料の例として、ＰＴＦＥ，ＰＦＡ，またはＰＶＤＦ等のフルオロポリマー、及び高密度ポリプロピレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン、これらの組み合せ、及び同等物等のポリマーが含まれる。特に好ましい材料は、ＨＤＰＥであり、この材料は容易に成形でき、メガソニックエネルギーに対して高い伝達率を有し、マイクロエレクトロニクス素子を製造する場合に用いられる多くの薬品に対して抵抗力がある。
【００３１】
音拡散システム２８は、好ましくは、複数の拡散要素（図１に示されていないが、他の図で説明されるような音拡散システムの種々の実施形態において論じられる。）を含み、音響エネルギーを拡散するのに有効な形状及び大きさを有し、処理流体における干渉作用を減少させるのに役立つ。拡散要素は、凹凸表面領域または特徴を含み、リブ、チャネル、開口、ボタン等、および／またはそれらの組み合せを含むことができる。
【００３２】
音拡散システムを構成する要素の物理的構造及び大きさは、このような要素の２つ以上の間で同一または異なるものとすることができる。たとえば、図３〜図８及び図１１、図１２は、要素の大きさ、形、および／または物理的間隔が均一である音拡散システムの例示的実施形態を示す。他の実施形態において、要素の物理的大きさ、形状、および／または間隔を変えることができる。個々の要素は、互いに接触し、あるいは離間している。これらの要素は、規則的、不規則に、平行、非平行、繰り返しパターン、または他の方法で配置することが可能である。大きさ、形状、および／または間隔に対する非均一性によって音波の強さが接近した分布を与えることが望ましい。
【００３３】
理論に縛られることを望むわけではないが、拡散特性は、異なる間隔を有する方が、均一な拡散機構のアレイより合致しない音波パターンを調整しやすいという利点がある。この結果生じる位相のずれが、建設的または破壊的な干渉に対する音波パターンを減少させ、音場の最大値と最小値を減衰させる。言い換えれば、大きさ、間隔、および／または形状を変えることが可能な拡散要素を用いると、処理タンクまたは同等物内において、定在波の形成を最小化させることができると思われる。このような非均一性を包含する音拡散システムの実施形態は、図９,10,13,14,15a,15ｂ,15ｃ,15ｄ及び図１７〜図１９に示されている。
【００３４】
本発明の音拡散システムは、たとえば、干渉作用を制御するのに役立つ回折格子の機構を包含させて、処理流体のソニフィケ−ション（可聴化）を制御することができる。代表的な実施形態では、回折格子は、１つ以上の穿孔または同等物からなり、処理タンク内の音場における極点を減少させるように音を回折させる。このような穿孔は、凹部および／または貫通孔とすることができる。このような実施形態において、回折格子または他の要素の特徴は、開口または穿孔等の貫通孔を構成し、以下で詳説するように音拡散システムの下方から気泡を逃がすことができるように付加的な機能を有することが可能である。単一の穿孔または開口あるいは同等物が用いられるか、または、周期的あるいは非周期的な穿孔の列または開口の列(以下、列をアレイともいう。）を用いることができる。
【００３５】
回折格子を含むこのような音拡散システムの代表例は、図３〜図５に示されている。図３は、本発明に従う音拡散システム５０の斜視図を示し、一定間隔の開口５５の列を有する。図４は、本発明に従う別の音拡散システム６０の斜視図を示し、一定間隔の開口／穿孔６５の列を有する。図５a及び図５ｂは、本発明に従うさらに別の音拡散システム７０の斜視図を示し、一定間隔の開口／穿孔７５の列を有する。
【００３６】
音響エネルギーが拡散され、変調され、或いは異なる音速を有する材料間の境界を横切る時に衝突する。その結果、２つ以上の材料が、拡散要素を形成するのに用いられ、このような材料の音速が、拡散機能を与えるために所望の方法において異なる。音速の変化は、異なる音速を有する材料間の干渉により急激となり、音速が等級づけられた速度領域により音速が変化する。たとえば、図６は、発散レンズの形の拡散要素８０を示し、このレンズは、ＨＤＰＥからなる平凸レンズから形成でき、かつ水中におけるメガソニックエネルギー源８２に関して配置される。水中での音の速度を1500ｍ／s、ＨＤＰＥでの音の速度を1900ｍ／sとすると、「レンズメーカーの公式」は、
１／ｆ＝（ｎ−１）（１／ｒ1）
ここで、ｎは、速度比（1900／1500＝1.27）、ｒ1は、曲率半径、１ｃｍの曲率半径を有する直径１ｃｍのレンズは、図６に示すように１６°の角度を有すコーン内で音を分散させる。
【００３７】
図７は、凸レンズの半球形拡散要素９５の列を構成する、本発明に従う音拡散システム９０の例示的な実施形態の上面図を示している。図８は、凹レンズの半球形拡散要素１０５の列を構成する本発明に従う音拡散システム１００の例示的な実施形態の上面図を示している。図７及び図８で説明された各列は、Ｘ方向とＹ方向の両方に音が良く拡散し、音場周囲に音の損失がある。即ち、音場の強さは、タンクの中間領域において、より強くなる傾向がある。また、拡散要素の規則的な間隔は、異なる要素により音波の干渉による最大値と最小値の形成を促進させる。
【００３８】
好ましくは、本発明の音拡散システムは、たとえば、処理液体内に形成される音響エネルギーの干渉パターンの強さを減じるのに役立つ非周期的な特徴を有する拡散要素を含んでいる。この点に関する一例として、図９に、本発明に従う半球面状の拡散要素１１５の列を包含する音拡散システム１１０の上面図を示している。この拡散要素は、異なる大きさを有しかつ非周期的に、即ち、各要素間の中心から中心までの距離が一定でないように配置されている。この構成は、図７または図８のいずれかに示された列の場合よりも大きな干渉作用を減少させるが、音場周囲に損なわれた音場を有することになる。図９に示すものと同様の音拡散システムを与える別の方法は、図１０に示すように、基板１２２上に拡散要素１２５をランダムに分布させるものである。
【００３９】
図１１は、音場の周囲に形成される損なわれた音場をより少なくした、本発明の音拡散システム１３０の一例を示す上面図である。この音拡散システム１３０は、比較的長い、円筒ベースのリブ要素１３５の列を含んでいる。図１２は、図１１の列を遠近法で見た断面図を示す。円筒ベースとは、幅方向に切断した要素の断面が部分的または全体的に円筒断面に適合していることを意味する。図１１及び図１２に示す音拡散システム１３０の列は、一方から他方への中心間距離が一定であるように周期的であることに注目してほしい。この列は、Ｘ方向に音を良く拡散し、その周囲の音場を均一にさせる利点を有するが、いくつかの干渉作用も観測される。これらの要素は、十分な長さまたは十分な幅を有し、各要素１３５が、少なくとも列の一端から他端に伸びていることに注目してほしい。
【００４０】
図１３は、本発明に従う好ましい音拡散システム１４０を示しており、幅が一定でない長い、円筒ベースの、リブ形状の要素１４５の非周期的な列を用いることによって、図１１及び図１２の音拡散システム１３０より改善されている。特に、この列は、５つの異なる幅を有するリブの繰り返しパターンを有する。図１４は、図１３の遠近法による断面図を示す。
【００４１】
一方の拡散要素１４５から他方の拡散要素への中心間距離が一定でない場合に非周期性となる。この非周期的な方法は、干渉作用が激的に減衰され、音場が周辺領域と中間領域との間で大いに均一化される。選択的に、非均一的に離間しているが、幅が均一の円筒ベースの拡散要素を用いることによって、類似の非周期性を達成することができる。
【００４２】
図１１〜図１４は、円筒ベースの凸部を有する拡散要素を示している。代わりに、図１５(a)〜(d)に示すような音拡散システム１４６，１４７，１４８及び１４９の断面図で示すような適当な材料で、線形または非線形のリブ、スロット、溝、または同等物の列を形成することによって、類似の作用を達成することができる。しかし、曲線形の外表面を有する拡散要素の曲線表面が音波をより均一に拡散するように、鋭いコーナー部を有することが望ましい。
【００４３】
以上の図は、高さ方向に置いてほぼ均一であるが幅方向に変化している拡散要素を示している。このような図は、拡散要素の高さを変えることもできる。このような実施形態において、高さ及び幅の両方を変えることもできる。拡散要素の幅および／または高さは、場合により、広い範囲にわたり変えることができる。好ましくは、各要素の高さおよび／または幅は、拡散される音の最も短い波長の約５０％、更に好ましくは約１００％程度とすべきである。実際には、５０ｍｍの広さに対して１ｍｍを用いた円筒ベースの拡散要素が適している。気泡は、拡散アレイの下側に捕捉される傾向を有する。気泡が、音インシュレータとして作用するので、気泡が逃げる道を与えることが望ましい。時には、気泡がアレイの下側に沿って上昇し、アレイの最も高いエッジの下側から逃げるように、アレイを十分に傾斜されることもできる。別の例では、気泡を逃がすことができるように、１つ以上の開口またはギャップを、アレイ内にまたは複数のアレイ間に形成することもできる。
【００４４】
図１６は、本発明に従う音拡散システムの側面図を示し、このアレイ部分１５１は、屋根のようなピークを有する形に配置されている。このピークは、１つ以上の開口１５３を有して上昇する気泡を逃がすことを可能にし、一方、ピーク間の谷部１５５は、ウエハ１５７の回りにうまく適合する。
【００４５】
図１７〜図１９は、図１６２説明した実施形態に同様の実施形態を示している。図示刷るように、音拡散装置１６０は、支持フレーム１６９によって互いに対して支持されかつ位置決められる複数の拡散プレート１６１を含んでいる。各拡散プレート１６１は、多数の拡散要素１６５を含む。好ましくは、支持フレーム１６９は、取付け構造１６８と協働して、音変換器(図示略)及び処理タンク(図示略)に対して音拡散装置を取付け及び位置決める。
【００４６】
いくつかの拡散プレート１６１は、支持フレーム１６９があるなしにかかわらず用いることができる。図示された実施形態では、４つの拡散プレート１６１が互いに隣接して配置され、そして、拡散装置１６０が２つの頂点即ちピークを有するように、互いに対して傾斜して支持される。図示するように、拡散装置１６０の頂点は、各々隣接する拡散プレート１６１のエッジに相当する。また、図示するように、頂点において隣接する拡散プレート１６１の隣接エッジは、わずかに離れており、この頂点は、隣接する拡散プレート１６１の間の開口即ちギャップ１６３を含んでいる。このようなギャップ１６３は、拡散装置１６０の拡散プレート１６１の下に気泡を捕捉して逃がすことを可能にする。
【００４７】
このように、拡散プレート１６１の角度は、気泡の捕捉を最小にまたは完全に避けるように、経験的に選択することができる。ウエハ１６７は、２つのピーク間にうまく適合するように処理される。
【００４８】
図１は、処理タンク１０の実施形態を示し、タンクの窓２６が水晶から作られている。水晶は、入射する音エネルギーのかなりの部分を反射することが認められるので、入射する音をより少なく反射させる異なる材料の窓を備えた水晶窓２６に置き換えることも可能である。１つの例では、所望の処理流体に対して不活性なポリマー材料から形成される窓を適当な代用物とすることもできる。１つ以上のフルオロポリマーから作られる窓は、特に有益であり、このフルオロポリマー（薄いフルオロポリマーフィルム）は、音エネルギーに対して高い透過性を有し、かつ広範囲の薬品に対して化学的に不活性である。一般的に硬い水晶窓と違って、ポリマーの窓は、硬いまたは可撓性とすることもできる。
【００４９】
このような材料の透過率は、以下のいくつかの理由により、高くかつ均一性も優れている。(a)材料の厚さは、音の波長のｎ／２倍の次数で均一性が高くなる。それは、下面及び上面からの各反射の位相が連結流体（小さな反射がある）内で正確に位相を異にするからである。(b)材料の厚さが、音の波長に比較して非常に小さいため、下面及び上面からの各反射の位相が連結流体（小さな反射がある）内で正確に位相を異にするからである。(c)水のインピーダンスが、フルオロポリマーおよび水晶等の他のポリマーのインピーダンスにかなり接近しているので、下面及び上面からの各反射は、絶対的な強さがかなり低いからである。(d)この材料は、メガソニック音に対して透過性を有する。
【００５０】
一例として、約0.5ｍｍ厚さのＰＦＡ（アメリカ硬膜フィルムｐｎ500ＬＰ）等のフィルムまたは他のフルオロポリマー及び同等物が、この用途に用いることができる。これらの材料は、一般的に機械的性質が強く、メガソニック音を透過し、化学的な抵抗性を有している。たとえば、多くの材料に対して、反射した音は、約５％以下に低下する。
【００５１】
多くのポリマー及び水の音響インピーダンスは、密接に適合し、音が水ポリマーを横切り、そして、ポリマーと水とを調和させるので、反射はほとんど生じない。それゆえ、窓内の音の内部吸収によって一義的に制限される。拡散レンズアレイを有して作動することにより、５ｍｍ厚さ程度の強くて、硬い、ポリマープレートを介して音が受け入れられ手伝播するように示すことができる。ポリマー窓の特徴は、タンク設計の構造的部材として利用される。たとえば、最小容積の単位で、迅速なドレイン及び拡散ウインド構造が、以下で論じられる。
【００５２】
このような窓、フィルム、または膜音響的に透過する液体のバリアが必要とする場所で使用することができる。更に、フィルムは、タンク容積を最小化するように形作ることができる。このようなフィルムは、地形的にまたはさもなければ、以下で記載するような音響レンズ等の音響レンズとして作動する。図２０(a)および(b)には、最小容積のタンクと迅速なドレインタンクの可能な構成が、それぞれ図示されている。
【００５３】
図２０に示されたメガソニックタンク２００は、(a)タンク壁２０２によって部分的に形成され、かつ処理の間、タンク内に配置する１つ以上のウエハ２０６を有することができる処理室２０９を含んでいる。変換器２０３は、処理室２０９内の液体と連結流体２０４を介して連結されている。ポリマー窓２０１は、処理室２０９の液体から連結流体２０４を分離するもので、最小のタンク容積を構成するために設けられている。
【００５４】
図２０(b)に示すメガソニックタンク２１０は、タンク壁２１２によって部分的に形成され、かつ処理の間、タンク内に配置される１つ以上のウエハ２１６を有することができる処理室２１９を含んでいる。変換器２１３は、処理室２１９内の液体と連結流体２１４を介して連結されている。ポリマー窓２１１は、処理室２１９の液体から連結流体２１４を分離するもので、迅速なドレインタンクを構成するために設けられている。
【００５５】
本発明の別の構成では、平坦でないフィルム、浮き彫りされたフィルム、または同等物が、拡散器として用いることができる。このようなフィルムは、連結流体と処理液体との間の境界面で地形を形成するように作動する。これらの液体間の地形的及び音響的な音速の差は、拡散要素を形成するために結合される。また、窓と拡散機能も結合される。連結流体及び処理液体は、上述したように、拡散システムまたはアレイによって分離することができ、タンク構造の製造を簡単化する。また、本発明に従う拡散システムまたはアレイは、音響エネルギー源自体の水晶製の支持プレートに取り付けられて作動する。このように、連結流体は、必要としないで構造を単純化することができる。代わりに、所望であれば、拡散システムまたはアレイは、支持プレートから形成することもできる。窓−拡散器および支持体−拡散器の例は、図２１(a)、(b)にそれぞれ示されている。
【００５６】
図２１(a)に示されたメガソニックタンク２２０は、タンク壁２２２によって部分的に形成され、かつ処理の間、タンク内に配置される１つ以上のウエハ２２６を有することができる処理室２２９を含んでいる。変換器２２３は、処理室２２９内の液体と連結流体２２４を介して連結されている。窓拡散器２２７は、処理室２２９の液体から連結流体２２４を分離するもので、多数の拡散要素２２８を含んでいる。
【００５７】
図２１(b)に示されたメガソニックタンク２３０は、タンク壁２３２によって部分的に形成され、かつ処理の間、タンク内に配置される１つ以上のウエハ２３６を有することができる処理室２３９を含んでいる。変換器２３３は、支持拡散器２３７を介して処理室２３９内の液体に連結されており、連結流体は必要とされない。支持拡散器２３７は、多数の拡散要素２３８を含んでいる。
【００５８】
図２２は、水晶窓を備えた特定のメガソニック処理タンクの幅を横切る音の強さをいくつかの時点でプロットしたものを示している。ダイヤモンド形状の点の軌跡は、本発明の音響拡散器を備えていないタンク内の音の強さを示す。図示するように、この時点では、音の強さが比較的高く、かつ音の強さがこれに比較してかなり低い、いくつかの位置がタンク内にある。これらの音の強さの高い領域と低い領域は、ウエハの損傷領域とウエハの従い処理領域にそれぞれ関係する。このような領域は一般的に好ましくはない。対称的に、図２２における四角形の点で示したデータプロット点の軌跡は、ある時点での処理タンク内の位置に対する音の強さを示しており、このタンクは、本発明の拡散要素を含んでいる。図示するように、本発明の拡散装置を有するタンク内の音の強さは、一般的により均一であり、かつ極端な高低の音の強さが削除されている。このような処理環境において、ウエハ洗浄または同等物は、より効率的にかつ均一に洗浄をもたらし、損傷を減少または無くす。
【００５９】
本発明の他の実施形態は、本明細書の考察またはここに開示された本発明の実施に基づいて、当業者であれば容易に理解できるであろう。ここに記載した本発明の原理に対する種々の省略、修正、及び変更は、本発明の特許請求の範囲によって示された真の範囲および技術的思想から逸脱しないで、当業者によって作ることが可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】音響能力を有し、かつ本発明の実施に有益な液浸処理タンクの概略的な側断面図である。
【図２】本発明に従う音拡散システムを用いないメガソニックタンクの幅を横切るメガソニック音場の強さのプロフィールを説明する図である。
【図３】周期的開口列を有する本発明に従う音拡散システムの斜視図である。
【図４】周期的な開口および／または穿孔の列を有する本発明に従う他の音拡散システムの斜視図である。
【図５ａ】本発明に従って周期的な開口および／または穿孔の列を有する他の音拡散システムの斜視図である。
【図５ｂ】図５aの音拡散システムの一部部を示す遠近法による断面図である。
【図６】発散レンズの形で、このレンズを通過する音エネルギーを変調するための本発明に従う拡散要素を示す図である。
【図７】凸面の半球状アレイを有する本発明に従う例示的な音拡散システムの上面図である。
【図８】凹面の半球状アレイを有する本発明に従う例示的な音拡散システムの上面図である。
【図９】異なるサイズでかつ非周期的に配置された半球状アレイの拡散要素を含む本発明に従う例示的な音拡散システムの上面図である。
【図１０】異なるサイズ及び形状でかつ基板上に拡散要素をランダムに分布させることによって非周期的に配置された拡散要素のアレイを含む本発明に従う例示的な音拡散システムを示す図である。
【図１１】比較的長く、円筒ベースで、リブ状の要素の列を含む本発明に従う音拡散システムの上面図である。
【図１２】図１１に示すアレイの遠近法による断面図である。
【図１３】幅が一定でなく、長くて、円筒ベースで、リブ状の要素を含む本発明に従う音拡散システムの上面図である。
【図１４】図１３に示すアレイの遠近法による断面図である。
【図１５】１５a〜ｄは、本発明に従う音拡散要素のアレイに対して別の形状を示す各側断面図である。
【図１６】本発明に従う音拡散システムを含む、ウエハを処理するための装置の一部を示す概略側面図である。
【図１７】尖頭部を有する形状で配置されるアレイ部分を含む本発明に従う音拡散システムの概略斜視図である。
【図１８】音拡散システムに関してウエハをどのように配置できるかを示す、図１７における音拡散システムの別の概略斜視図である。
【図１９】図１７における音拡散システムの一部を示す概略断面図である。
【図２０（ａ）】タンク容積を最小にするために重合体窓を含む、ウエハを処理するための装置の概略側面図である。
【図２０（ｂ）】タンクから早く排水するための重合体窓を含む、ウエハを処理するための装置の概略側面図である。
【図２１（ａ）】窓と音拡散システムが組み合わされた本発明に従う音拡散システムを含む、ウエハを処理するための装置の概略側面図である。
【図２１（ｂ）】石英の支持プレートと音拡散システムが組み合わされた本発明に従う音拡散システムを含む、ウエハを処理するための装置の概略側面図である。
【図２２】本発明に従う音拡散システムを備える場合と備えていない場合のデータを含む、ある時点での石英窓を有するメガソニック処理タンク内の位置における音の強さを示す図である。
【図１】
2007505503.tif 000003
【図２】
2007505503.tif 000004
【図３】
2007505503.tif 000005
【図４】
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【図５ａ】
2007505503.tif 000007
【図５ｂ】
2007505503.tif 000008
【図６】
2007505503.tif 000009
【図７】
2007505503.tif 000010
【図８】
2007505503.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2007505503.tif 000013
【図１１】
2007505503.tif 000014
【図１２】
2007505503.tif 000015
【図１３】
2007505503.tif 000016
【図１４】
2007505503.tif 000017
【図１５ａ】
2007505503.tif 000018
【図１５ｂ】
2007505503.tif 000019
【図１５ｃ】
2007505503.tif 000020
【図１５ｄ】
2007505503.tif 000021
【図１６】
2007505503.tif 000022
【図１７】
2007505503.tif 000023
【図１８】
2007505503.tif 000024
【図１９】
2007505503.tif 000025
【図２０ａ】
2007505503.tif 000026
【図２０ｂ】
2007505503.tif 000027
【図２１ａ】
2007505503.tif 000028
【図２１ｂ】
2007505503.tif 000029
【図２２】
2007505503.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月14日(2006.3.14)
【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】
ウエハを液浸処理するための装置であって、
１つ以上のウエハが、処理の間、処理液体内配置されている液浸処理タンクと、
前記処理液体に音響的に結合され、処理の間、前記液浸処理タンクに含まれる前記処理液体内に音場を生じる少なくとも１つの音源と、
前記音源から前記処理液体に伝達される音エネルギーを拡散させるように配置された複数の音拡散要素を含む音拡散システムと、を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記複数の音拡散要素は、異なる大きさを有する２つ以上の音拡散要素からなることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記音拡散システムは、不規則に配置された拡散要素の列からなることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記複数の音拡散要素の少なくとも１つは、２つ以上の材料からなり、このような材料の音速は、前記処理液体内に音エネルギーを拡散させる作用を異にすることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記１つ以上のウエハと少なくとも１つの音源との間の空間を占有する連結流体と、
前記処理液体と前記連結液体との間に配置され、両液体を分離するための音響窓と、をさらに含み、前記音拡散システムが、前記連結液体内で、前記音源と音響窓との間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記１つ以上のウエハと少なくとも１つの音源との間の空間を占有する連結流体と、
前記処理液体と前記連結液体との間に配置され、両液体を分離するための音響窓と、をさらに含み、前記音拡散システムが、前記連結液体内で、前記音響窓と１つ以上のウエハとの間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記１つ以上のウエハと少なくとも１つの音源との間の空間を占有する連結流体と、
前記処理液体と前記連結液体との間に配置され、両液体を分離するための音響窓と、をさらに含み、前記音響窓が、重合体材料からなる材料から作られていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記１つ以上のウエハと少なくとも１つの音源との間の空間を占有する連結流体と、
前記処理液体と前記連結液体との間に配置され、両液体を分離するための音響窓と、をさらに含み、前記音拡散システムが、前記音響窓の少なくとも一部分を形成することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
液浸処理タンク内に含まれる処理液体内に音場を与える方法であって、
前記処理液体内に音場を与え、
複数の音拡散要素を含む音拡散システムを用いて、前記音場を、指向性を与えて位相変調させる、各ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
ウエハを液浸処理するための装置であって、
１つ以上のウエハが処理工程中処理液体内に配置される液浸処理タンクと、
この液浸処理タンク内に含まれる処理液体内に音場を生じさせる少なくとも１つの音源と、
前記処理液体内に音エネルギーの干渉を減少させるために配置された少なくとも１つの指向性の位相変調要素を含む音拡散システムと、を含むことを特徴とする装置。
【国際調査報告】
2007505503.tif 000031
2007505503.tif 000032
2007505503.tif 000033