(57)【要約】  処理効率及び／又は有効性を増大させつつ、処理中に基板装置へのダメージを最小限にすることのできる、音響エネルギ源にパワーを供給する方法及び装置。本装置及び方法は、音響エネルギ源を駆動するために使用する電気信号の振幅を変動させ、及び／又は振動数を変化させるというコンセプトを利用するものである。これにより、基板に適用される音響エネルギの振幅及び振動数が、対応する形で変動し及び／又は変化する。音響エネルギで基板を処理する方法は、ａ）少なくとも一つの基板を処理チャンバ内に支持する、ｂ）ベースとなる電気信号を生成する、ｃ）該ベースとなる電気信号をアンプに伝達し、該アンプが該ベースとなる電気信号を最大振幅を有する出力電気信号に変換する、ｄ）該出力電気信号をトランスデューサに伝達して、該トランスデューサ該は出力電気信号を対応する音響エネルギに変換する、ｅ）該音響エネルギを、前記処理チャンバ内に支持された前記少なくとの一つの基板上に適用する、ｆ）該出力電気信号の最大振幅を変動させる、ことから構成される。
2008513200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）少なくとも一つの基板を処理チャンバ内に支持する、
ｂ）ベースとなる電気信号を生成する、
ｃ）該ベースとなる電気信号をアンプに伝達し、該アンプが該ベースとなる電気信号を最大振幅を有する出力電気信号に変換する、
ｄ）該出力電気信号をトランスデューサに伝達して、該トランスデューサ該は出力電気信号を対応する音響エネルギに変換する、
ｅ）該音響エネルギを、前記処理チャンバ内に支持された前記少なくとも一つの基板上に適用する、
ｆ）該出力電気信号の最大振幅を変動させる、
ステップを有する、音響ネネルギで基板を処理する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
ステップｆ）は、開始時処理の間に、前記出力電気信号の最大振幅を実質的にゼロ値から、運転値まで増加させることを含む。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、
ステップｆ）は、０．０００１秒から１０秒の時間の間に行われる。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、
ステップｆ）は、０．００１秒から１秒の時間の間に行われる。
【請求項５】
請求項３記載の方法において、
最大振幅の運転値は、１ワットから２０ワットの範囲であり、前記処理チャンバは単一基板チャンバである。
【請求項６】
請求項３記載の方法において、
最大振幅の運転値は、２００ワットから５００ワットの範囲であり、前記処理チャンバはバッチ処理チャンバである。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、
ステップｆ）の変動は、ステップｃ）の間に、変動するベースとなる電気信号を前記アンプに伝達することで行われる。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、
ステップｆ）の変動は、前記アンプによってステップｃ）の変換処理の間に行われる。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、
ステップｆ）の最大振幅の変動は、ステップ関数ではない。
【請求項１０】
請求項９記載の方法において、
ステップｆ）の最大振幅の変動は、線形、放物線、又はＳ字状関数である。
【請求項１１】
請求項１記載の方法において、
ステップｆ）は、所定の範囲で周期的に出力電気信号の最大振幅がそれぞれ増加し、減少することを含む。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、
前記所定の範囲は、運転値と該運転値の一部分の間であり、該一部分は約１０パーセントに等しいかそれよりも多い。
【請求項１３】
請求項１記載の方法において、
ステップｆ）は、非最小値と運転値の間で周期的に出力電気信号の最大振幅がそれぞれ増加し、減少することを含む。
【請求項１４】
請求項１記載の方法において、
前記出力電気信号は振動数を持ち、前記方法は更に、基板に音響エネルギを適用している間に該出力電気信号の振動数を変化させることを含む。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、
前記出力電気信号の振動数は、前記トランスデューサの一次運転振動数から該トランスデューサの少なくとも一つの二次運転振動数へ変化される。
【請求項１６】
請求項１４記載の方法において、
前記出力電気信号の振動数を変えるステップは、生成中に前記ベースとなる電気信号の振動数を変えることで達成される。
【請求項１７】
請求項１４記載の方法において、
前記出力電気信号の振動数は目標となる所定の範囲内で変化させられ、基板から多様な大きさの微粒子を除去することを助ける。
【請求項１８】
請求項１４記載の方法において、
前記変化のステップは、所定の範囲内で前記出力電気信号の振動数を周期的に増加及び／又は減少させることを含む。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、
前記所定の範囲は、前記トランスデューサの一次運転振動数の＋／−１０パーセント以内であり、該トランスデューサは圧電クリスタルを有する。
【請求項２０】
請求項１８記載の方法において、
前記所定の範囲は、前記トランスデューサの一次運転振動数の＋／−１パーセント以内であり、該トランスデューサは圧電クリスタルを有する。
【請求項２１】
請求項１記載の方法において、
ステップｃ）の変換は、前記アンプに運転自在に接続されたアナログ波形生成装置により達成される。
【請求項２２】
請求項１記載の方法において、更に、
処理チャンバ内に支持された基盤表面に洗浄流体の膜を適用し、
前記基板は、実質的に水平位置に支持されており、
前記トランスデューサは運転可能にトランスミッタに接続され、該トランスミッタは前記洗浄流体の膜に接続しており、
ステップｅ）は、該トランスミッタが前記洗浄流体の膜を介して音響エネルギを前記基板の表面に伝達することを含む。
【請求項２３】
請求項１記載の方法において、更に、
処理チャンバ内に支持された基盤表面に洗浄流体の膜を適用し、
前記基板は、実質的に水平位置に支持されており、
前記音響エネルギを基板に適用している間、前記出力電気信号の振動数を変化させ、
前記トランスデューサは運転可能にトランスミッタに接続され、該トランスミッタは前記洗浄流体の膜に接続しており、
ステップｅ）は、該トランスミッタが前記洗浄流体の膜を介して音響エネルギを前記基板の表面に伝達することを含み、
ステップｆ）は、開始処理時に出力電気信号の最大振幅を、実質的なゼロ値から運転値にまで増加させることを含み、
ステップｆ）は、０．００１秒から１秒の時間内で行われ、
前記最大振幅の運転値は、１から２０ワットの範囲内であり、
ステップｆ）における最大振幅の変動は線形の関数であり、
前記出力電気信号の振動数は目標となる所定の範囲内で変化されて、基板から多様な大きさの微粒子を除去する助けとなる。
【請求項２４】
ａ）ベースとなる電気信号を生成し、
ｂ）該ベースとなる電気信号をアンプに伝達し、
ｃ）アンプで該ベースとなる電気信号を最大振幅を有する出力電気信号に変換し、
ｄ）該出力電気信号を音響エネルギ源に伝達し、
ｅ）該音響エネルギ源により、前記出力電気信号を対応する音響エネルギに変換し、
ｆ）該出力電気信号の最大振幅を変動させて、
構成した、音響エネルギ源にパワーを供給する方法。
【請求項２５】
ａ）少なくとも一つの基板を処理チャンバ内に支持する、
ｂ）振動数を持った電気信号を生成し、
ｃ）該電気信号を音響エネルギ源に伝達し、
ｄ）音響エネルギ源により、前記電気信号を該電気信号の振動数に対応した振動数を有する音響エネルギに変換し、
ｅ）音響エネルギを前記基板の表面に適用し、
ｆ）前記電気信号の振動数を変化させ、これにより該電気信号が、前記基板に適用される音響エネルギの振動数を、該電気信号に対応させる形で変化させて、
構成した、音響エネルギで基板を処理する方法。
【請求項２６】
請求項２５記載の方法において、
前記基板の表面に洗浄流体の膜を適用し、
前記電気信号の振動数は目標となる所定の範囲内で変化されて、基板から多様な大きさの微粒子を除去する助けとなる。
【請求項２７】
請求項２５記載の方法において、
ステップｆ）は、所定の範囲内で前記出力電気信号の振動数をそれぞれ増加及び／又は減少させることを含む。
【請求項２８】
請求項２７記載の方法において、
前記所定の範囲は、前記音響エネルギ源の一次運転振動数の＋／−１０パーセント以内であり、該音響エネルギ源は圧電クリスタルを有する。
【請求項２９】
請求項２８記載の方法において、
前記所定の範囲は、前記音響エネルギ源の一次運転振動数の＋／−１パーセント以内であり、該音響エネルギ源は圧電クリスタルを有する。
【請求項３０】
請求項２５記載の方法において、
前記音響エネルギ源は、一次運転振動数及び少なくとも一つの二次運転振動数を有する圧電クリスタルを有し、
ステップｆ）は、前記電気信号の振動数を前記圧電クリスタルの一次運転振動数から該圧電クリスタルの二次運転振動数の内の一つにジャンプさせることを含み、又はその逆も含む。
【請求項３１】
電気信号生成器、
該電気信号生成器に運転可能に接続され、該電気信号生成器により生成された電気信号を受け、該電気信号を最大振幅を有する出力電気信号に変換することができるアンプ、
前記アンプに運転可能に接続され、前記出力電気信号の最大振幅を変動させることができるパワー制御器、
前記アンプに運転可能に接続され、前記出力電気信号を前記アンプから受け、該出力電気信号を対応する音響エネルギに変換することのできる少なくとも一つのトランスデューサ、
から構成される、音響エネルギを生成するためのトランスデューサにパワーを供給する装置。
【請求項３２】
少なくとも一つの基板を支持するための支持体を有する処理チャンバ、
前記支持体上に位置決めされた基板に、最大振幅を有する音響エネルギを生成する手段、
前記生成手段により生成された音響エネルギの最大振幅を変動させる手段、
音響エネルギを適用する手段を制御することのできるシステム制御装置、
から構成される、少なくとも一つの基板を処理する装置。
【請求項３３】
請求項３２記載の装置において、
音響エネルギを適用する手段は、
電気信号生成器、
該電気信号生成器に運転可能に接続され、前記電気信号生成器により生成された電気信号を受けることのできるアンプ、
前記アンプとシステム制御装置に運転可能に接続され、前記アンプにより受け取られた前記電気信号を最大振幅を有する出力電気信号に変換することのできる、パワー制御器、
前記アンプに運転可能に接続され、前記アンプからの出力電気信号を受け、該出力電気信号を、その最大振幅が前記出力電気信号の最大振幅と対応した音響エネルギに変換することのできる、少なくとも一つのトランスデューサ、
を有し、
前記パワー制御器は更に、前記システム制御装置からの制御信号に応じて前記アンプから出力される出力電気信号の最大振幅を変動させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連する出願］
本出願は、２００４年９月１５日に出願された、米国仮特許出願番号  ６０／６１０，６３３の利益を請求する出願である。この出願の全体は、ここで言及することにより、組み込まれる。
【０００２】
［発明の分野］
本発明は、全般的に、音響エネルギを用いて基板を処理するための方法及びシステム（装置）に係わり、特に、半導体ウエハ処理に使用される音響エネルギ源を制御するシステム及び方法に関する。しかし、本発明は、生ウエハ、リードフレーム、医療機器、ディスク及びヘッド、平面ディスプレィ、マイクロエレクトロニクスマスク及び高い清浄性が要求されるその他の装置にも適用することが出来る。
【背景技術】
【０００３】
半導体製造の分野において、該産業の最初から、製造工程中の半導体ウエハから微粒子を除去することは、高品質なウエハを製造する上で、重要な要求であった。半導体ウエハから微粒子を除去するために、多くのシステム及び方法が何年にもわたって開発されてきたが、これらのシステム及び方法の多くは、ウエハにダメージを与えることから好ましくはなかった。従って、微粒子をウエハから除去することは、清浄方法及び／又はシステムによりウエハに生じるダメージの量に対してバランスさせる必要がある。こうしたことから、装置構造にダメージを与えることなく、デリケートな半導体ウエハから微粒子を除去することのできる洗浄方法又はシステム（装置）が望まれる。
【０００４】
半導体ウエハ表面から微粒子を除去する既存の技術は、化学的処理と機械的な処理を組み合わせたものを利用している。この分野で使用されている典型的な洗浄用の化学物質は、スタンダードクリーン１（ＳＣ１）であり、それは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、エッチングする。アンダーカッティングとして知られるこのエッチング処理は、微粒子が表面に結びついた物理的な接触領域を減少させ、除去を容易にする。しかしながら、機械的な処理が、該ウエハ表面から微粒子を除去するためになお必要である。
【０００５】
より大きな粒子及びより大きな装置においては、スクラバーを用いて物理的にウエハの表面から微粒子をブラッシング除去することが行われてきた。しかし、装置の大きさが小さくなり、ウエハに対する物理的な接触はより小さな装置に重大なダメージを与えたことから、スクラバー及び他の物理的な洗浄形態は不適格なもとのとなった。
【０００６】
最近、化学的処理の最中に音響的／音エネルギーをウエハに適用することで物理的な洗浄に代わって、微粒子を除去することが行われている。基板処理工程に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る。典型的には、この音響エネルギ源は圧電クリスタルから作られたトランスデューサを有する。運転時には、トランスデューサはパワーソース（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機械的な振動エネルギ（即ち、音響エネルギ）に変換し、処理される基板に送る。パワーソースからトランスデューサに供給される電気エネルギ信号の特性は、トランスデューサにより生成される音響エネルギの特性に影響を与える。例えば、電気エネルギ信号の振動数及び／又は振幅を増大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振動数及び／又は振幅が増大する。
【０００７】
更に、音響エネルギと除去される微粒子の大きさの間の関係が知られてきた。本質的には、より低い周波数はより大きなサイズの微粒子を除去するのに有効である一方で、より高い周波数はより小さなサイズの微粒子を除去するのにより有効である。今日、清浄工程の間に伝達される典型的な音響エネルギは、５００ｋＨｚから１ＭＨｚを僅かに上回る範囲である。高周波超音波エネルギが微粒子を除去するのに効果的な方法であることが分かってきているが、他の機械的な処理と同様に、ダメージを与える可能性があり、高周波超音波は、従来の物理的な洗浄方法及び装置と同様なダメージの問題に直面している。
【０００８】
洗浄を改良し、高周波超音波エネルギの適用によりウエハに生じるダメージを減少させるために、高周波超音波を提供する会社は、音響エネルギ周波数、音響エネルギ振幅及び音響エネルギがウエハに適用される角度を制御する解決方法を実行してきた。しかしながら、こうした制御にもかかわらず、ダメージは依然として生じている。
【０００９】
図１に、従来技術としての高周波超音波パワー制御システム１００を模式的に示す。従来の超音波パワー制御システム１００は、発振器１０，アナログ信号の制御が可能なパワー制御装置２０，アンプ３０，トランスデューサ４０及びシステム制御装置５０を有している。半導体とパワー制御装置２０はアンプ３０に制御可能に接続している。システム制御装置５０はパワー制御装置２０に制御可能に接続され、制御及びそれとの通信を行っている。従来のシステム１００は、トランスデューサ４０に供給される電気信号の振幅について、アナログレベルの制御しか行うことは出来なかった。
【００１０】
従来のシステム１００の運転時には、発振器１０はベース信号１５を生成、して、アンプ３０に伝達するが、ベース信号１５はアンプ３０により出力／生成される電気信号３５の周波数を決定する。出力される電気信号３５は一定の周波数である。アンプ３０はまたパワー制御装置２０により制御され、パワー制御装置２０により振幅制御信号２５を介して電気信号３５の振幅が決定される。システム制御装置５０は、適当なプログラムを介して、パワー制御装置２０を制御して、これによりアンプ３０は所望の一定の最大振幅を持った電気信号３５を出力する。出力された電気信号３５は、トランスデューサ４０に伝達される。出力された電気信号３５は一定の周波数で、一定の最大振幅を有する。
【００１１】
出力された電気信号３５はトランスデューサ４０に入力して、一定の周波数で、一定の最大振幅を有する電気信号３５に対応する、一定の周波数で、一定の最大振幅を有する音響エネルギ４５に変換される。トランスデューサ４０により生成された音響エネルギ４５は基板やその他の材料に伝達され、処理が進められる（図示せず）。
【００１２】
従来技術のシステム１００は、スタートアップ（開始）処理中に、最初に音響エネルギを生成するように使用されており、アンプ３０は無信号生成（即ち、ゼロ振幅信号）から、ステップ関数のように、直ちに所定の一定の最大振幅を持った電気信号３５を生成する。言い換えると、アンプ３０は単に“ｏｆｆ”と“ｏｎ”の二つの状態を持つ。これは、電気信号３５の前端において、その振幅に望ましくないスパイクを持つ可能性があり、同様に、基板に伝達される音響エネルギ４５の振幅にも望ましくないスパイクが生じる。このスパイクは基板上の装置にダメージを与えうる。
【００１３】
電気信号３５の最大振幅が処理中に変動（即ち、増加又は減少）した場合にも、同様な問題が生じる。例えば、電気信号３５の振幅が４０ワットから１００ワットに増加すると、アンプ３０は電気信号３５の振幅が、一気に上昇する形で４０ワットから１００ワットにジャンプする。振幅のそうした上昇は望ましくないパワースパイクを生成することがあり、それは処理中の基板上の装置に致命的なダメージを与えうる。
【００１４】
従来技術の高周波超音波パワー制御システム１００の他の欠点は、出力された電気信号３５の振動数を変えられないという点である。
【発明の開示】
【００１５】
［発明の要約］
従って、本発明の目的は、生成された音響エネルギから基板に生じるダメージを減少させ、及び／又は消失させる、音響エネルギ源にパワーを供給する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、生成された音響エネルギの振幅内のスパイクを減少させ、及び／又は消失させる、音響エネルギ源にパワーを供給する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、基板から除去される微粒子を増大させる、音響エネルギ源にパワーを供給する装置及び方法を提供することである。
【００１８】
本発明の更に別の目的は、微粒子の除去処理の間、生成された音響エネルギの振動数及び／又は振幅を調整することのできる、音響エネルギ源にパワーを供給する装置及び方法を提供することである。
【００１９】
本発明の更に別の目的は、生成された音響エネルギの対象となる基板の装置歩留まりを増大させる、音響エネルギ源にパワーを供給する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、生成された音響エネルギの対象となる基板の音響磨き動作を供給する、音響エネルギ源にパワーを供給する装置及び方法を提供することである。
【００２１】
本発明の更に別の目的は、ガスの充満した処理チャンバについて、改良された制御を提供する、音響エネルギ源にパワーを供給する装置及び方法を提供することである。
【００２２】
本発明の更に別の目的は、生成された高周波超音波のノーディング（nodeing）を最小化する掃引周波数の狭いバンド幅を生成する、音響エネルギ源にパワーを供給する装置及び方法を提供することである。
【００２３】
更に別の目的は、処理効率及び／又は微粒子除去を改善する基板の処理装置及び方法を提供することである。
【００２４】
これらのまた他の目的が、本発明に適合する。本発明は、トランスデューサを駆動する電気信号（即ち、パワー信号）の対応する特性を制御することでＣにより生成され（引き続き、基板に供給される）音響エネルギの特性が制御できるというコンセプトを利用している。重要な点は、これらの特性は、周波数及び／又は振幅を含むことである。このコンセプトを利用することで、本発明の装置及び方法はトランスデューサに電気信号を供給するための制御の追加的な段階を提供する。本発明により、ユーザはトランスデューサクリスタルに出力され、次いで、効果的に基板に出力されるパワーの振動数及び／又は振幅を制御することが可能となる。
【００２５】
本発明の１実施例によると、トランスデューサに供給されるパワーのアナログレベルのみの制御を行うことに変えて、本装置及び方法で、該トランスデューサにより生成される音響エネルギの振幅及び／又は振動数のアクティヴ制御が可能となる。
【００２６】
一つの観点は、本発明は、音響エネルギにより基板を処理する方法であり、ａ）少なくとも一つの基板を処理チャンバ内に支持し、ｂ）ベースとなる電気信号を生成し、ｃ）該ベースとなる電気信号を、該ベースとなる電気信号を最大振幅を有する出力電気信号に変換するアンプに伝達し、ｄ）該出力電気信号を、該出力電気信号を対応する音響エネルギに変換するトランスデューサに伝達し、ｅ）該音響エネルギを前記処理チャンバ内に支持された少なくとも一つの基板に適用し、ｆ）該出力電気信号の最大振幅を変動させて、構成される。
【００２７】
洗浄などの高周波超音波処理中に基板（例えば、半導体ウエハ）に生じるダメージの少なくともいくつかは、音響エネルギが振幅スパイクを持っていることから生じることが分かっている。上で簡単に述べたように、これらのスパイクは音響トランスデューサの立ち上がり時に、及び／又は化学タンク内の音響反射によって反射による定在波がパワーにノード及びアンチノードを生成して生じることが分かっている。そこで、本発明の一実施例では、基板処理用のトランスデューサの立ち上がり時に、出力電気信号の最大振幅を変動させる。この実施例では、この変動は実質的にゼロ値から運転値まで出力電気信号の最大振幅を増加させることから構成することができる。実質的にゼロ値から運転値まで出力電気信号を変動させるのに要する正確な時間は、処理すべき基板における所望パワー及び高周波超音波洗浄システムにおいて使用されるトランスデューサ／トランスミッタの形式に依存する。
【００２８】
開始時（立ち上がり時）に電気信号を変動させることにより、基板処理中のトランスデューサの緩やかな起動が可能となり、基板に適用される音響エネルギの振幅スパイクをなくすことができる。言い換えれば、トランスデューサに供給される電気信号の立ち前縁を制御することで、高周波超音波トランスデューサの立ち上がり時の特性を制御することが可能となり、パワーの過渡期にありふれたものとして知られている初期パワースパイクを解消することができる。
【００２９】
基板処理の間に使用すると、その変動は“音響磨き”動作を行うために使用することができる。この実施例では、変動ステップは所定の範囲内で周期的に出力電気信号の最大振幅をそれぞれ増加及び減少させることから構成される。すると、トランスデューサにより基板に適用される音響エネルギの振幅もそれぞれ対応する形で増加し、減少する。音響エネルギにより行われる音響磨き動作は、基板上の繊細な装置に対するダメージを最小化する一方で、微粒子の除去効率を向上させることができる。また、追加的に、（１）基板の洗浄中に音響エネルギの振幅を素早く増大させエネルギのハイパワーショートブラストを生成する、（２）中間から低位の振幅による洗浄、（３）ガスの化学的な濃縮を制御するために低い振幅のガス抜き相、などを行うようにすることも含まれる。
【００３０】
好ましくは、出力電気信号が“音響磨き”技術の間に変動する所定の幅は、出力電気信号の運転値と該運転値の一部、即ち１００パーセント未満の間である。より好ましくは、その一部のパーセンテージは、約１０パーセントに等しいかそれ以上であり、１００パーセント未満である。出力電気信号の幅を運転値以下に維持することで、基板は、繊細な装置にダメージを与えるかもしれない過度な音響エネルギのパワーレベルの対象となることが防止される。
【００３１】
最も好ましくは、“音響磨き”中の変動は、出力電気信号の最大振幅を非最小値と運転値との間で周期的に、それぞれ増加減少させることからなる。振幅が変動しうる最大の幅を許容する一方で、電気信号の完全な遮断を避けることで、システムの不安定化などの望ましくない効果を避けることができる。圧電クリスタルに少量のパワーを送ることで、アンプが駆動する圧電クリスタルのインピーダンスが定義され、こうしてより早い変動速度を持った安定的なシステムが提供される。非最小値は、例えば、運転値の１パーセント未満である。非最小値の正確なワット数は、最終的には使用するハードウエアの特性及びそれを駆動するのに必要なパワーに依存する。
【００３２】
出力電気信号の最大振幅の変動を開始時の制御に使用するか、又は“音響磨き”に使用するかにかかわらず、該変動はステップ関数ではない。最大振幅の変動は線形、放物線又はＳ字関数を取りうる。しかしながら、本発明は、どのような変動プロファイルにも限定されない。電気信号の最大振幅の変動は、多様な方法で達成することができ、限定を有するものではないが、（１）前もって変動されたベースとなる電気信号をアンプに伝達し、（２）ステップｆ）の変換中にアンプそれ自身の制御を介して出力電気信号を変動させる。
【００３３】
一つの実施例では、アナログ波形発生器が、ベースとなる電気信号の出力電気信号への変換を行うために、アンプに運転可能に接続される。最も好ましくは、音響エネルギは、高周波超音波の領域である。
【００３４】
本発明は、また、トランスデューサを駆動する電気信号の振動数を変化させることが、生成され、基板に適用される音響エネルギの変動に対応するという事実を利用している。音響エネルギの振動数を変動させることが多様な大きさを有する微粒子をより効果的に除去することにつながることが発見されたので、洗浄処理においてこのことは特に重要である。低い周波数は大きな微粒子の洗浄に効果的であり、より高い周波数はより小さな微粒子の除去に効果的であるという事実を考慮すると、本発明の周波数変動の観点は単一の洗浄モジュールで、大きな微粒子サイズ幅に対応することができる。本発明の実施例に基づいて、周波数の制御を周波数変調にまで拡大することができる。そこでは、システムが生成器を制御して音響エネルギのノーディングが最小となる掃引周波数の狭い帯域を生成することができる。この能力の利点は、出力される最大パワーを削減し、潜在的なダメージをよい低くすることができる。
【００３５】
周波数変動技術は単独で、また上述した振幅変動技術と組み合わせて使用することができる。振幅変動と組み合わせて使用する場合には、上述した本発明による方法は、更に、音響エネルギを基板に適用している間、出力電気信号の振動数を変えることから構成される。
【００３６】
出力電気信号の振動数は、“振動数スイーピング”及び／又は“振動数ジャンピング”を含む多様な処理技術を実行する形で変化させることができる。“振動数スイーピング”技術を利用する場合には、本発明の振動数変化のステップは、更に、所定の幅内で出力電気信号の振動数をそれぞれ増加及び／又は減少させることを含む。この所定幅は、好ましくはトランスデューサ（トランスデューサは圧電クリスタルを有する）の一次運転振動数の＋／−１０パーセント以内であり、最も好ましくは、この所定幅はトランスデューサの一次運転振動数の＋／−１パーセント以内である。
【００３７】
“振動数ジャンピング”技術を使用する場合、本発明の振動数変化のステップは、更に、出力電気信号の振動数をトランスデューサの一次運転振動数からトランスデューサの少なくとも一つの二次運転振動数に変更することを含む。
【００３８】
好ましくは、出力電気信号の振動数変化は、可変振動数生成器などを利用して生成中に、ベースとなる電気信号の振動数を変化させることを伴うものである。
【００３９】
上記したように、振動数変化の技術は、振幅変動とは独立して使用することができる。使用する場合、本発明は、別の観点から、音響エネルギを用いた基板の処理方法となり、それは、ａ）少なくとも一つの基板を処理チャンバ内に支持する、ｂ）振動数を有する電気信号を生成する、ｃ）該電気信号を音響エネルギ源に伝達する、ｄ）該音響エネルギ源は、前記電気信号を該電気信号の振動数に対応した振動数を有する音響エネルギに変換する、ｅ）該音響エネルギを基板の表面に適用する、ｆ）該電気信号の振動数を変化させ、その間これにより、該電気信号は基板に適用される音響エネルギの振動数を対応する形で変化させる。
【００４０】
好ましくは、電気信号の振動は所定の範囲で変動させ、これにより、目標となる周波数範囲上で生成された音響エネルギは、音響エネルギの対象となる基板から多様な大きさの微粒子を除去する助けとなる。
【００４１】
本発明のどのような実施例も、洗浄処理又は装置に導入が可能である。そうした実施例の場合、本発明の方法は、更に以下のように構成される。処理チャンバ内に支持された基盤表面に洗浄流体の膜を適用し、前記基板は、実質的に水平位置に支持されており、前記トランスデューサは運転可能にトランスミッタに接続され、該トランスミッタは前記洗浄流体の膜に接続しており、該トランスミッタが前記洗浄流体の膜を介して音響エネルギを前記基板の表面に伝達する。
【００４２】
他の観点から、本発明は、音響エネルギ源にパワーを供給する方法であり、ａ）ベースとなる電気信号を生成する、ｂ）該ベースとなる電気信号をアンプに伝達する、ｃ）該アンプが該ベースとなる電気信号を最大振幅を有する出力電気信号に変換する、ｄ）該出力電気信号を音響エネルギ源に伝達し、ｅ）該音響エネルギ源が、前記出力電気信号を対応する音響エネルギに変換し、ｆ）該出力電気信号の最大振幅を変動させる。
【００４３】
更に他の観点から、音響エネルギを生成するためのトランスデューサにパワーを供給する装置として構成され、それは、電気信号生成器、該電気信号生成器に運転可能に接続され、該電気信号生成器により生成された電気信号を受け、該電気信号を最大振幅を有する出力電気信号に変換することができるアンプ、前記アンプに運転可能に接続され、前記出力電気信号の最大振幅を変動させることができるパワー制御器、前記アンプに運転可能に接続され、前記出力電気信号を前記アンプから受け、該出力電気信号を対応する音響エネルギに変換することのできる少なくとも一つのトランスデューサから構成される。
【００４４】
更に、別の観点から、本発明は、少なくとも一つの基板を処理する装置であり、それは、少なくとも一つの基板を支持するための支持体を有する処理チャンバ、前記支持体上に位置決めされた基板に、最大振幅を有する音響エネルギを生成する手段、前記生成手段により生成された音響エネルギの最大振幅を変動させる手段、音響エネルギを適用する手段を制御することのできるシステム制御装置から構成される。
【００４５】
更に、別の観点から、本発明は、音響エネルギを生成するためのトランスデューサにパワーを供給する装置であり、それは、電気信号生成器、該電気信号生成器に運転可能に接続され、該電気信号生成器により生成された電気信号を受け、該電気信号を最大振幅を有する出力電気信号に変換することができるアンプ、前記アンプに運転可能に接続され、前記出力電気信号の最大振幅を変動させることができるパワー制御器、前記アンプに運転可能に接続され、前記出力電気信号を前記アンプから受け、該出力電気信号を対応する音響エネルギに変換することのできる少なくとも一つのトランスデューサ、から構成される。
【００４６】
パワー制御器はアナログ波形生成器とすることができる。一実施例では、システム制御器はパワー制御器及び電気信号生成器に共に運転可能に接続されている。電気信号生成器は、可変振動数生成器とすることができる。この実施例では、電気信号は好ましくは、振動数が変化した形で生成される。その結果、トランスデューサにより生成される音響エネルギは対応する振動するを有する。
【００４７】
更に、別の観点から、本発明は、音響エネルギを生成するためのトランスデューサにパワーを供給する装置であり、それは、振動数を持った電気信号を生成する可変振動数生成器、前記可変振動数生成器に運転可能に接続され、前記電気信号を受け対応する音響エネルギに変換することのできる少なくとも一つのトランスデューサ、前記可変振動数生成器に運転可能に接続され、生成された電気信号の振動数を変化させ、これにより前記トランスデューサにより生成された音響エネルギに対応する周波数変化を持たせることのできるシステム制御器から構成される。
【００４８】
好ましくは、この装置は、更に、アンプに運転可能に接続され、該アンプにより受けた電気信号を最大振幅を有するアナログ電気信号に変換することのできる、パワー制御器を、有する。このパワー制御器は、アンプから出力されるアナログ電気信号の最大振幅を変動させることができる。更に、パワー制御器はアナログ波形生成器を有することが望ましい。
【００４９】
更に別の観点から、本発明は、少なくとも一つの基板を処理する装置であり、それは、少なくとも一つの基板を支持するための支持体を有する処理チャンバ、前記支持体上に位置決めされた基板に、最大振幅を有する音響エネルギを適用する手段、基板に音響エネルギを適用している間に、音響エネルギの最大振幅を変動させることのできる、音響エネルギ適用手段、音響エネルギを適用する手段を制御することのできるシステム制御装置、から構成される。
【００５０】
音響エネルギの適用手段は、好ましくは、電気信号生成器、該電気信号生成器に運転可能に接続され、前記電気信号生成器により生成された電気信号を受けることのできるアンプ、前記アンプとシステム制御装置に運転可能に接続され、前記アンプにより受け取られた前記電気信号を最大振幅を有する出力電気信号に変換することのできる、パワー制御器、前記アンプに運転可能に接続され、前記アンプからの出力電気信号を受け、該出力電気信号を、その最大振幅が前記出力電気信号の最大振幅と対応した音響エネルギに変換することのできる、少なくとも一つのトランスデューサ、を有し、前記パワー制御器は更に、前記システム制御装置からの制御信号に応じて前記アンプから出力される出力電気信号の最大振幅を変動させることができる、ように構成される。好ましくは、パワー制御器はアナログ波形生成器を有する。
【００５１】
開始時（立ち上げ）処理中に使用する場合、パワー制御器は、システム制御装置から受け取った開始信号に応じて出力電気信号の最大振幅を実質的にゼロ値からより高い運転値にまで徐々に増加させることで、該出力電気信号の最大振幅を変動させる。音響磨き動作を実行する場合には、好ましくはパワー制御器は、出力電気信号の最大振幅をそれぞれ増加及び減少させることで該最大振幅を変動させる。上記したように、反復的な出力電気信号の増加及び減少のそれぞれは、音響エネルギの最大振幅を、対応する形で増加及び減少させることとなる。
【００５２】
電気信号生成器は可変振動数生成器とすることもできる。この実施例の場合、可変振動数生成器は電気信号を周波数を変動させて生成するように設け、これによりトランスデューサにより生成される音響エネルギが対応する周波数変動を持つようにすることが望ましい。
【００５３】
他の観点から、本発明は少なくとも一つの基板を処理する装置であり、該装値は、少なくとも一つの基板を支持するための支持体を有する処理チャンバ、前記支持体上に位置決めされた基板に、一つの周波数で音響エネルギを供給する手段、基板に音響エネルギを適用している間に該音響エネルギの振動数を変えることのできる音響エネルギ適用手段、及び該音響エネルギ適用手段を制御するシステム制御装置から構成される。
【００５４】
本発明のシステムの全ての必要な動作及び／又は調整はシステム制御装置を介して行うことができる。システム制御器はプログラム可能な論理制御装置、パーソナルコンピュータ又はプロセス制御のための装置を基本とした適宜なマイクロプロセッサとすることができ、望ましくは、制御及び／又は通信する必要のある本発明システムの多様な部品との接続を提供するために使用される多様な入出力ポートを含む。システム制御装置はまた、処理方法や他のデータを格納する十分なメモリを有することが望ましい。必要なシステム制御装置の典型的な型は、導入されるシステム（及びその機能）の必要性に依存する。
【００５５】
本発明の方法は、高周波超音波処理ツールのあらゆるタイプに限らず、単一ウエハ及び／又はウエハのバッチ処理を行うことのできる、リンスタンク、ドライヤー又は基板処理チャンバのどのようなタイプにおいても導入し及び／又は実行することができる。更に、本発明のシステムは使用される処理タンク／チャンバの形に限定されず、単一ウエハ処理チャンバ又はバッチタイプ処理チャンバと協働して使用することができる。いくつかの実施例においては、システムは少なくとも一つの基板を支持することのできる支持体を有し、該チャンバは単一ウエハチャンバ又はバッチ浸漬チャンバとすることができる。支持体は複数のウエハ又は一つのウエハを支持することができ、そして、実質的に水平な位置又は実質的に垂直な位置を含むどの位置にでも支持することができる。
図面の簡単な説明
【００５６】
図１は、アナログ振幅制御を用いた従来の高周波超音波パワー制御システムの模式図。
【００５７】
図２は、本発明の第１実施例に基づいたパワー制御システムを導入した高周波超音波洗浄システムの模式図。
【００５８】
図３は、パワー制御装置がアンプの制御を介して電気信号を変動させる、本発明の第２実施例に基づいたパワー制御システムを導入した高周波超音波洗浄システムの模式図。
【００５９】
図４は、パワー制御装置が可変周波数発振器の制御を介して電気信号を変動させる、本発明の第３実施例に基づいたパワー制御システムを導入した高周波超音波洗浄システムの模式図。
【００６０】
図５は、パワー制御装置が減衰器の制御を介して電気信号を変動させる、本発明の第４実施例に基づいたパワー制御システムを導入した高周波超音波洗浄システムの模式図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
図２に、本発明の実施例に基づく振幅変動と周波数変動制御を有する高周波超音波洗浄システム２００を示す。洗浄システム２００はパワー制御モジュール２６０及び処理チャンバ２７０を有している。処理チャンバ２７０は単一のウエハシステムとして示されているが、本発明はそれに限定されない。当業者であるならば、本発明の本質は、バッチ処理及び／又は浸漬タンクシステムにもまた適用することが出来ることは、明らかである。
【００６２】
処理チャンバ２７０は実質的に水平に置かれた、基板９０を支持する基板支持台２７１を有している。基板支持台２７１は基板９０の周囲と係合し、両者の間の接触領域を最小限にしている。基板支持台２７１は軸２７３を介してモータ２７２に接続されている。基板９０は処理中に、所望量回転させることが出来る。
【００６３】
処理チャンバ２７０は、処理流体の膜９１を基板９０に提供するためのノズル２７４を有している。ノズル２７４は一つ以上の処理流体源（図示せず）に制御可能に流体的に接続している。本発明の態様を、ノズル２７４が基板９０の上表面に洗浄液体の膜９１を供給する、高周波超音波洗浄処理に関連して説明するが、本発明は、微粒子除去、誘電体フィルムへのエッチング、フォトレジストの供給、乾燥など、制限無く、音響エネルギを使用する幅広い処理ステップに適用することができる。使用される正確な処理流体は、行われるべき処理ステップに依存する。ここで使用される流体という用語には、液体、ガス、液体−液体の混合物、液体−ガスの溶液及び、ガスーガスの混合物が含まれるが、これに限定される分けではない。
【００６４】
処理チャンバ２７０は、トランスデューサ２４０に運転可能に接続された細長いプローブトランスミッタ２７５を有している。   トランスミッタ２７５はトランスデューサ２４０により生成された音響エネルギを効果的に伝達することのできる材料から構成されている。そうした材料は、水晶、窒化ホウ素及びサファイアであるが、これらに限定されない。また、金属（アルミニウム及びステンレス鋼を含む）やポリマ（ＰＶＤＦ、テフロン（登録商標）、ハラー（Halar）などを含む）及び、アルミニウムを被覆するテフロン（登録商標）フィルムのような組み合わせ材料など、ほかの材料も使用することができる。トランスミッタ２７５は全体的に細長い円筒形のプローブとして例示されているが、トランスミッタは、パイ形状、板、レンズ、その他どんな形でもよく、限定されない。
【００６５】
トランスデューサ２４０は、高Ｑ振動数（周波数）として典型的に表される、一次運転振動数と一つ以上の二次運転振動数を持った一つ以上の圧電クリスタルを有している。トランスデューサ２４０の一次運転振動数と二次運転振動数の正確な値は、トランスデューサ毎に変わり、音響エネルギの伝達に使用される材料の大きさ及び形状のほか、圧電クリスタルの品質、圧電クリスタルの材料、圧電クリスタルの大きさと形状、及び、処理流体の特性などのファクターにより影響を受ける。
【００６６】
トランスデューサ２４０はパワー制御モジュール２６０に電気的に結合している。トランスデューサ２４０はパワー制御モジュール２６０から受け取った電気信号を、トランスデューサ２４０を駆動する該電気信号の特性に対応した特性を持った音響エネルギに変換する。より正確には、トランスデューサ２４０は、パワー制御モジュール２６０から出力された電気信号２３５を、該電気信号２３５の振幅と振動数に対応した振幅と振動数の音響エネルギに変換する。出力される電気信号２３５の時間に対するプロファイルを、理解を容易にするために電気接続に沿って模式的に示す。
【００６７】
トランスミッタ２７５はトランスデューサ２４０に、トランスデューサ２４０が出力した電気信号２３５を音響エネルギに変換する際に、該音響エネルギが更に該トランスミッタ２７５によって伝達されるように接続されている。流体フィルム９１が基板９０に適用されていると、トランスミッタ２７５はフィルム９１と接触する。トランスデューサ２４０が駆動されると、生成された音響エネルギがトランスミッタ２７５により処理フィルム９１を介して基板９０に伝達される。
【００６８】
パワー制御モジュール２６０は、可変振動数生成器２１０，可変アナログ周波数制御が可能なパワー制御ユニット２２０，アンプ２３０及びシステムコントローラ２５０を有している。パワー制御モジュール２６０は、出力される電気信号２３５の振幅及び／又は振動数を制御することにより、トランスデューサ２４０により生成される音響エネルギの振幅及び／又は振動数の能動的な制御を行うことができる。
【００６９】
システムコントローラ２５０は、可変振動数生成器２１０及びパワー制御ユニット２２０と運転可能に接続されており、可変振動数生成器２１０及びパワー制御ユニット２２０とを制御し、それらと通信を行うことができる。システムコントローラ２５０は、プロセス制御のための、適宜なマイクロプロセッサをベースとしたプログラム可能な理論制御装置、パーソナルコンピュータなどであり、本発明のシステムの多様な構成部品の制御及び／それら部品との通信に必要な、通信を行うために使用される多様な入出力ポートを有していることが望ましい。システムコントローラ２５０は、また処理のレシピを格納する十分なメモリを有していることが望ましい。システムコントローラの具体的なタイプは、それが導入されるシステム（及びその機能）の必要性に依存する。
【００７０】
上で述べたように、パワー制御モジュール２６０はトランスデューサ２４０で生成される音響エネルギの振動数及び／又は振幅を、アンプ２３０で出力される電気信号２３５（即ち、パワー信号）の振動数及び／又は振幅を制御することで、制御する。従来のシステムと比較して、パワー制御システム２６０は電気信号２３５のトランスデューサ２４０への供給を制御する追加的な層を供給する。詳しくは、パワー制御モジュール２６０は、従来技術システムの場合のように、トランスデューサに供給されるパワーをアナログレベルで制御するだけの方法に替えて、ユーザにトランスデューサ２４０に配分される電気信号２３５（同様に、生成され、基板９０に供給される、対応する音響エネルギ）の振幅及び／又は振動を制御することを可能としている。
【００７１】
パワー制御モジュール２６０のハードウエアの全ては単一の箱又はハウジングに一体化することができる。アンプ２３０は、固定的に組み込まれたソフトウエアの波形を持つことが出来、及び／又は、その後に振幅を追加的に変動させるようにプログラムすることが出来る。アンプ２３０は、たとえば、ＡＲ  Ｋａｌｍｕｓ  ７５Ａ２５０アンプのような、Ａ級、又はＡＢ級のアンプである。アンプ２３０は、生成及び反射されるパワーを決定するためパワーモニタを有しても良く、これにより、システムを状況に応じて調整し、パワー変換の効率を最大とすることが出来る。
【００７２】
可変振動数生成器２１０は、例えば、HP3312  Arbitrary
Waveform Generator  又は同等品であり、Agilient 33220Aなどである。パワー制御ユニット２２０は、例えば、アナログ波形生成装置とすることが出来る。可変振動数生成器２１０及びパワー制御ユニット２２０はシステムコントローラ２５０からソフトウエアを介して制御され、システムコントローラ２５０は、好ましくはホストシステムコンピュータである。このコンピュータは、製品、化学及び工程上の要求に関して最適な洗浄方法論を用いた制御アルゴリズムを走らせている。
【００７３】
本発明の一実施例にに基づいた洗浄方法を実施する際の、高周波超音波洗浄システム２００の運転について、以下に述べる。最初に、基板９０が処理チャンバ９０内に配置され、支持台２７１に、実質的に水平方向に支持される。オペレータはユーザインターフェース（図示せず）から洗浄方法を選択し、システム２００を起動させる。起動されると、システムコントローラ２５０は内部メモリから選択された洗浄方法を受け取り、その中に格納されたコマンドを実行する。
【００７４】
システムコントローラ２５０は適宜なポンプを駆動して純水（“ＤＩ水”）、オゾン処理された純水（“ＤＩＯ３”）、ＳＣ１、ＳＣ２などの洗浄流体をノズル２７４を介して基板９０の上表面に供給する。基板９０はモータ２７２が駆動されることで所望の回転数／分（“ＲＰＭ”）で回転される。洗浄流体は、基板９０の上に膜／層９１を形成する。膜／層９１は、トランスミッタ２７５と接触する。
【００７５】
洗浄方法の中の適当な時に、システムコントローラ２５０は起動コマンドをパワー制御モジュール２６０に出力する。起動信号を受けて、可変振動数生成器２１０はベース電気信号２１５をアンプ２３０に生成伝達する。特定の処理要求に応じてベース電気信号２１５は一定周波数又は変動周波数とすることが出来る。理解を容易にするためにベース電気信号２１５のプロファイルを、図２に、電気接続に沿って示す。図示したように、ベース電気信号２１５は時間の経過に伴って周波数が増大するが、振幅は一定である。
【００７６】
可変振動数生成器２１０が起動されると同時に、パワー制御ユニットもまたシステムコントローラ２５０により起動される。これを受けてパワー制御ユニット２２０は可変アナログ制御信号２２５をアンプ２３０に向けて生成伝達する。理解を容易にするために可変アナログ制御信号２２５のプロファイルを、図２に、電気接続に沿って示す。
【００７７】
アンプ２３０は可変振動数生成器２１０からのベース電気信号２１５を、（トランスデューサ２４０を駆動する）電気信号２３５に変換して出力するために受け取る。同時にパワー制御ユニット２２０はアンプ２３０からの電気信号２３５の出力振幅を制御する。可変アナログ制御信号２２５。パワー制御ユニット２２０は、アンプ２３０との結合を介して、出力される電気信号２３５の振幅を増加させ、又は減少させることが出来る。出力される電気信号２３５の振幅の全ての増加／減少は、好ましくは、非ステップ状関数である。振幅のピークの部分は、好ましくは、例えば、直線状、放物線状、Ｓ字状であるが、本発明は、こうした形状に限定されない。何らかの状況で使用される正確なプロファイルは、要求されるタイミング、パワーレベル、使用される処理流体のタイプなどにより決定される。
【００７８】
開始処理中に、パワー制御ユニット２２０は（アンプ２３０への制御を介して）出力される電気信号２３５の振幅を、実質的にゼロ値から運転値にまで直線的に変化させる。正確な運転値は、処理に応じてケースバイケースで決定されるが、基板の半導体装置の大きさ及びタイプ、洗浄の要求度、使用するトランスデューサ及び／又はトランスミッタの大きさ、型及び数などのファクターに依存する。電気信号２３５の最大運転値は、典型的には１ワットから５００ワットの範囲内で変化する。例えば、処理チャンバが単一基板チャンバの場合、最大振幅の運転値は、１から２０ワットの範囲内であり、処理チャンバがバッチ処理チャンバの場合、最大振幅の運転値は、２００から５００ワットの範囲内である。しかし、本発明は特別な値に限られるものではない。
【００７９】
開始変化時間は好ましくは、０．０００１から１０秒の範囲の時間内であり、より好ましくは、０．００１から１秒の範囲の時間内である。正確な時間は、運転値の振幅、使用するトランスミッタの型、処理時間の制限、洗浄の要求度などのファクターを考慮して、ケースバイケースで決定される。
【００８０】
出力される電気信号２３５の最大振幅の、開始変化時の時間に対するプロファイルは、図２に示すように、信号プロファイルの、上方に直線的に変化する部分のようなものである。
【００８１】
変化行程中、出力された電気信号２３５は音響エネルギに変換されるためにトランスデューサ２４０に伝達される。トランスデューサ２４０により受け取られた電気信号２３５は、出力された電気信号２３５の振動数及び振幅特性に対応した振動数及び振幅特性を有する音響エネルギに変換される。こうして出力された電気信号２３５の変動する特性／プロファイルはトランスデューサ２４０により生成される音響エネルギにより受け継がれる。上述したように、トランスデューサ２４０により生成された音響エネルギはトランスミッタ２７５を経由して、洗浄流体の層９１を介して基板９０に伝達される。
【００８２】
本発明に基づいて、出力される電気信号２３５の最大振幅は多様な方法で変化させることが出来る。所望の方法は、どんなシステムでも、そのシステムのハードウエアに影響を受ける。こうした方法は以下の方法を含む：（１）振動発生器それ自身（即ち、ＤＤＳチップ）の出力振幅を制御する、；（２）アナログ制御信号を出して、電気信号用プリアンプのゲインを制御する；（３）減衰器にアナログ信号を出す（ここで、プリアンプは減衰器の前で固定ゲインである）；（４）アンプ内で減衰器にアナログ信号を出す；及び／又は（５）アナログ信号をアンプに出してアンプのゲインを調整する。これらの方法のうち、いくつかは図３−５に示したシステムを参照して以下に述べる。
【００８３】
高周波超音波パワー制御モジュール２６０は、もし望むなら、電気信号２３５の振動数及び最大振幅の変化を同時に変えることが出来る。また、高周波超音波パワー制御モジュール２６０は、振動数を変化させることと最大振幅を変化させることを互いに独立した形で行うことが出来る。正確な条件は、処理の必要性により影響される。最大振幅の変化及び／又は振動数の変化は基板９０の処理中に、一度又は反復して行うことが出来る。電気信号２３５の最大振幅を変改自在に制御したり、振動数を調節したりする能力は、微粒子の効果的な除去に大きな改善となり、対応する音響エネルギ２４５が対象とする基板上のデリケートな装置にダメージを生じさせることはない。
【００８４】
一度、開始時の変化が完了すると、パワー制御システム２６０は、基板に対する改良された洗浄及び／又は少ないダメージを実現するために、出力される電気信号２３５の振幅及び／又は振動数について多様なほかの操作を行なうことが出来る。以下に詳細に述べるように、そうした操作は“音響みがき”“振動数そうじ”及び“振動数ジャンプ”を含むものである。これらの技術は、開始時の変化処理とは独立して行うことも、またそれと組み合わせて行うことも出来る。更に、これらの技術は、単独で又は他の技術とどのように組み合わせても使用することが出来る。高周波超音波洗浄システム２００に関して、これらの技術のそれぞれについては、以下に述べる。
音響みがき（Sonic Scrubbing）
【００８５】
“音響みがき”は、パワー制御システム260が周期的に出力電気信号235の振幅を所定の範囲内で繰り返し増減させる動作である。出力される電気信号235の最大振幅の増減は、もちろん、変化する。図2に示した出力される電気信号235のプロファイルは“音響みがき”動作の単一サイクルの一実施例である。増減する出力される電気信号235の論理は開始時の増減手順に関して述べたものと同様である。
【００８６】
“音響磨き”動作中は、出力される電気信号２３５の最大振幅は、好ましくは、運転値と該運転値に対する割合の間で増減される。一実施例においては、該割合は約１０パーセントに等しいか、それ以上の値である。
【００８７】
最も好ましくは、“音響磨き”は出力される電気信号２３５の最大振幅の増加及び減少が、非最小値と運転値の間でそれぞれ周期的に行われる。出力される電気信号２３５の完全な遮断を避けるだけで、システムの不安定などの望ましくない効果が避けられ、同時に振幅を最大可能幅上で増減させることを可能とする。圧電クリスタルへ少量のパワーを投入することがアンプが駆動する圧電クリスタルのインピーダンスを定義する。こうしてより早い変動速度を持った安定的なシステムが提供される。この非最小値は、例えば、運転値の1パーセント以下である。この非最小値の正確なワット数は結局、使用するハードウエアの特性及びそれを駆動するのに必要なパワーに依存するものである。
【００８８】
出力される電気信号２３５の最大振幅を繰り返し増減することで、基板９０に作用する音響エネルギの最大振幅もまた繰り返し増減し、これにより基板表面に音響みがき動作が行われる。この最大振幅を繰り返し増減する方法は、ストリッピング等の他の基板の処理ステップと協同して使用することもできる。
振動数スィーピング（Frequency Sweeping）
【００８９】
上記したように、パワー制御ユニット２６０は電気信号２３５の振動数を、ベースとなる電気信号２１５の振動数を制御することで調整することができる。その際、システムコントローラ２５０は可変振動数生成器２１０を調整してベースとなる電気信号２１５を所望の振動数に変化させる。図２にベースとなる電気信号２１５のプロファイルを示すが、ベースとなる電気信号２１５の振動数は時間とともに増大している。ベースとなる電気信号２１５の振動数を変えることは、出力される電気信号２３５の振動数を対応して変化させることとなり、同様に、トランスデューサ２４０により生成される音響エネルギに対応する変化が生じ、最終的には基板９０に適用される。
【００９０】
“振動数スィーピング”手法を使用している間、出力される電気信号２３５の振動数は所定の範囲で増加し及び／または減少する。エネルギロスを最小にして、成績をよくするために、該所定の範囲は、圧電クリスタルトランスデューサ２４０の一次運転振動数（Primary operating frequency）の＋／−１０パーセント以内が望ましい。最も好ましいのは、該所定の範囲がトランスデューサの一次運転振動数の＋／−１パーセント以内である。しかしながら、本発明はそれに限定されず、他のバンド幅も使用可能である。例えば、バンド幅は、一つ以上の圧電クリスタルトランスデューサ２４０の二次運転振動数（Secondary
operating frequency）周辺でもよい。
【００９１】
振動数スィープの所定の範囲は、基板から一定の大きさの微粒子を除去するために、選択することができる。
振動数ジャンピング
【００９２】
振動数の変化を利用して基板処理を改良することのできる他の方法は、“振動数ジャンピング”の技術を用いるものである。この技術では、パワー制御モジュール２６０は出力される電気信号２３５の振動数をトランスデューサ２４０の一次運転振動数から該トランスデューサの少なくとも一つの二次運転振動数に、またはその逆に、素早く変更する。
【００９３】
出力される電気信号２３５の最大振幅及び／又は振動数のすべての変化は基板９０への音響エネルギの適用を乱すことなく行われることが望ましい。言い換えれば、開始時の変化、“音響みがき”、“振動数ジャンピング”及び／又は“振動数スィーピング”は、トランスデューサ２４０への電気信号２３５の供給を絶つことなく行われる。その結果、すべての変化は、基板９０への高周波超音波処理が継続中の間、迅速に行われる。
そのほかのハードウエア及び制御の実施例
【００９４】
図３に、本発明の第二実施例に基づいてパワー制御モジュール２６０Ａを用いた高周波超音波洗浄システム２００Ａを示す。高周波超音波洗浄システム２００Ａは図２に示した高周波超音波洗浄システム２００と似ているが、ある例外がある。そこで、数字の識別子の最後にアルファベットの添え字“Ａ”を添付する例外と共に、似た数字を、似た素子を確認するために使用する。冗長さを避けるために、高周波超音波洗浄システム２００と異なる、高周波超音波洗浄システム２００Ａの重要な点についてのみ詳細に述べる。パワー制御モジュール２６０Ａは、開始時の変化、“音響みがき”、“振動数ジャンピング”及び／又は“振動数スィーピング”を含めて、上記した出力される電気信号２３５Ａの制御技術の全てを実行することができる。
【００９５】
図２のパワー制御モジュール２６０と同様に、図３のパワー制御モジュール２６０Ａはその出力される電気信号２３５Ａの特性を、アンプ２３０Ａに運転可能に接続されたパワー制御ユニット２２０Ａを介して制御する。各ステージでの多様な電気信号のプロファイルを、理解を容易にするために点線の円内に示す。
【００９６】
高周波超音波洗浄システム２００Ａは基板９０の洗浄を行うために音響エネルギを利用するが、高周波超音波洗浄システム２００Ａは、音響エネルギ源、例えばトランスデューサ２４０Ａに供給される出力電気信号２３５Ａに含まれる、信号ひずみや不要な内容のような、ノイズや不純物を減らすように設計されている。
【００９７】
洗浄システム２００Ａは処理チャンバ２７０Ａ及びパワー制御モジュール２６０Ａを有しており、パワー制御モジュール２６０Ａはユーザインタフェース２８０Ａに接続している。パワー制御モジュール２６０Ａは、システムコントローラ２５０Ａ、可変振動数生成器２１０Ａ、パワー制御ユニット２２０Ａ、プリアンプ２８１Ａ、減衰器２８２Ａ及びアンプ２３０Ａを有している。全ての部品は図で示されたように電気的に運転可能に接続されている。ユーザインタフェース２８０Ａはシステムコントローラ２５０Ａを介してパワー制御モジュール２６０Ａに運転可能に接続されている。アンプ２３０Ａはベースとなる電気信号２１５Ａを受けるために減衰器２８２Ａに運転可能に接続されている。
【００９８】
アンプ２３０Ａは、パワー制御に使用されるフォワード／反射パワーフィードバックを示すデータを伝送するためにシステムコントローラ２５０Ａに接続されている。システムコントローラ２５０Ａは、パワーを制御するために、フィードバック用のフォワード／反射パワー量を、ライン２３１Ａを介してモニタする。このフィードバックは、外部の指向性カプラ（Directional Coupler）及び／又は独立した電圧及び電流センサによっても供給することができる。システムコントローラ２５０Ａは出力される電気信号２３５Ａのパワーレベルを制御し、目標値を絶対に超えないように制御し、基板９０にダメージを与える可能性を回避する。
【００９９】
パワー制御モジュール２６０Ａは可変振動数生成器２１０Ａを介してベースとなる電気信号２１５Ａを生成することができる。基板洗浄処理の間に、ユーザは起動コマンドをユーザインタフェース２８０Ａに入力することで高周波超音波洗浄システム２００Ａを起動する。
【０１００】
可変振動数生成器２１０Ａは、ダイレクト・デジタル・シンセサイザ・チップ（ＤＤＳチップ）を用いることができる。独立した周波数発生器を含む、周波数発生に関する他の方法及びハードウエアも使用可能である。
【０１０１】
振動数生成器２１０Ａにより生成されると、ベースとなる電気信号２１５Ａはプリアンプ２８１Ａ及び減衰器２８２Ａに伝達され、そこで中間電気信号２１５Ａ‘に変換される。プリアンプ２８１Ａと減衰器２８２Ａはベースとなる電気信号２１５Ａの振幅に細かな制御を加えるが、振幅を変動させたり振動数を変えたりするようなことはしない。
【０１０２】
次に、中間電気信号２１５Ａ‘は、アンプ２３０Ａに伝達され、そこで上述したように変動され、出力電気信号２３５Ａを生成する。出力される電気信号２３５Ａの振動数はベースとなる電気信号２１５Ａの振動数（変化していようが、安定していようが）と対応しており、振動数生成器２１０Ａの調整を介して変えることができる。
【０１０３】
図４に、本発明の第３の実施例に基づいたパワー制御モジュール２６０Ｂを導入した高周波超音波洗浄システム２００Ｂを示す。超音波洗浄システム２００Ｂは、いくつかの例外を除いて図３の超音波洗浄システム２００Ａと同一である。そこで、アルファベットの添え字“Ｂ”を付して、それ以外は、同じ数字を同じ素子に使用するようにする。冗長さを避けるために、高周波超音波洗浄システム２００Ａと異なる高周波超音波洗浄システム２００Ｂの重要な点だけを述べる。パワー制御モジュール２６０Ｂは、開始時の変化、“音響みがき”、“振動数スィーピング”及び／又は“振動数ジャンピング”を含めて、上記した出力される電気信号２３５Ｂの制御技術の全てを実行することができる。
【０１０４】
図２のパワー制御モジュール２６０Ａとは異なり、図４のパワー制御モジュール２６０Ｂは、可変振動数生成器２１０Ｂに制御可能に接続されたパワー制御ユニット２２０Ｂを介して出力される電気信号２３５Ｂの特性を制御することができる。さらに詳細には、パワー制御ユニット２２０Ｂは、出力される電気信号２３５Ｂの振幅を、振動数生成器２１０Ｂそれ自身（例えば、ＤＤＳチップ）から出力されるベースとなる電気信号２１５の振幅特性を制御することで、制御し／変動させる。各ステージでの信号のプロファイルを、理解を容易にするために点線の円内に示す。
【０１０５】
図５に、本発明の第３実施例に基づいたパワー制御モジュール２６０Ｃを用いた高周波超音波洗浄システム２００Ｃを示す。超音波洗浄システム２００Ｃは、いくつかの例外を除いて図３の超音波洗浄システム２００Ａと同一である。そこで、アルファベットの添え字“Ｃ”を付して、それ以外は、同じ数字を同じ素子に使用するようにする。冗長さを避けるために、高周波超音波洗浄システム２００Ａと異なる高周波超音波洗浄システム２００Ｃの重要な点だけを述べる。パワー制御モジュール２６０Ｃは、開始時の変化、“音響みがき”、“振動数スィーピング”及び／又は“振動数ジャンピング”を含めて、上記した出力される電気信号２３５Ｃの制御技術の全てを実行することができる。
【０１０６】
図２のパワー制御モジュール２６０Ａとは異なり、図５のパワー制御システム２６０Ｃは、減衰器２８２Ｃに制御可能に接続されたパワー制御ユニット２２０Ｃを介して出力される電気信号２３５Ｃの特性を制御することができる。さらに詳細には、パワー制御ユニット２２０Ｃは、出力される電気信号２３５Ｃの振幅を、減衰器２８２Ｃにアナログ信号を供給することで制御し／変動させる。各ステージでの信号のプロファイルを、理解を容易にするために点線の円内に示す。
【０１０７】
本発明を好ましい実施例及び例を用いて述べたが、当業者であれば、本発明が、特に開示された実施例を超えて、他の実施例及び／又は本発明の使用例、及び明らかな変形やその均等物にまで及ぶことは明らかである。そして、ここで開示された本発明の範囲は、上述した特定の実施例に限られるべきではなく、以下のクレームを読むことによってのみ決定されるべきである。
【０１０８】
特に、限定されることなく、処理チャンバは、単一ウエハの非浸漬型処理チャンバ又はバッチタイプの浸漬処理タンク／チャンバを含む、どのようなタイプのチャンバでもよい。基板処理の要求に応じて処理チャンバの正確なタイプ、処理流体／化学的な性質、及び使用するトランスデューサ装置が決定される。運転中、基板は、水平及び垂直を含むどのような位置にでも支持されうる。更に、基板は、回転されても、静止状態でもよい。トランスデューサ装置は、板状の装置、レンズ状の装置、又はパイ状の装置を含むどのような形状でもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】図１は、アナログ振幅制御を用いた従来の高周波超音波パワー制御システムの模式図。
【図２】図２は、本発明の第１実施例に基づいたパワー制御システムを導入した高周波超音波洗浄システムの模式図。
【図３】図３は、パワー制御装置がアンプの制御を介して電気信号を変動させる、本発明の第２実施例に基づいたパワー制御システムを導入した高周波超音波洗浄システムの模式図。
【図４】図４は、パワー制御装置が可変振動数生成器の制御を介して電気信号を変動させる、本発明の第３実施例に基づいたパワー制御システムを導入した高周波超音波洗浄システムの模式図。
【図５】図５は、パワー制御装置が減衰器の制御を介して電気信号を変動させる、本発明の第４実施例に基づいたパワー制御システムを導入した高周波超音波洗浄システムの模式図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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