(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ発生器をトランスデューサの瞬時共振周波数に動的に調整する方法であって、
発振器から前記ＲＦ発生器にＲＦ入力信号を入力する工程と、
前記ＲＦ入力信号の入力電圧の第１の位相を測定する工程と、
前記ＲＦ発生器から出力されると共にトランスデューサの入力部に結合されるＲＦ信号の電圧の第２の位相を測定する工程と、
前記第１の位相が前記第２の位相に等しくない場合に周波数制御信号を生成する工程と、
前記周波数制御信号を前記発振器の周波数制御入力部に印加する工程であって、前記周波数制御信号を定値制御信号と組み合わせることを含む工程と、を備える方法であって、
前記第１の位相が前記第２の位相に等しくない場合に周波数制御信号を生成する工程は、
前記第１の位相が前記第２の位相より遅れる場合は、前記周波数制御信号は前記発振器の前記周波数を減少させ、
前記第１の位相が前記第２の位相に先行する場合は、前記周波数制御信号は前記発振器の前記周波数を増大させ、
前記第１の位相が前記第２の位相に等しい場合は、前記周波数制御信号は前記発振器の前記周波数を変化させない、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の位相および前記第２の位相の測定ならびに前記周波数制御信号の生成は、前記ＲＦ入力信号のサイクルごとに行われる、方法。
【請求項３】
トランスデューサのＲＦ電源であって、
周波数制御入力部とＲＦ信号出力部とを有する発振器と、
前記発振器のＲＦ信号出力部に結合されている入力部と、前記トランスデューサに結合されているＲＦ発生器出力部と、を有するＲＦ発生器と、
前記発振器の前記ＲＦ信号出力部に結合されている第１の位相入力部と、前記ＲＦ発生器出力部に結合されている第２の位相入力部と、前記発振器の前記周波数制御電圧入力部に結合されている周波数制御信号出力部と、を有する電圧位相検出器であって、前記発振器から前記ＲＦ発生器に入力されるＲＦ入力信号の入力電圧の第１の位相と、前記ＲＦ発生器から出力されるＲＦ信号の第２の位相とを測定して比較し、前記第１の位相が前記第２の位相に等しくない場合に周波数制御信号を生成する電圧位相検出器と、を備え、
前記周波数制御信号出力部は、制御増幅器を通じて前記発振器の前記周波数制御入力部に結合され、
前記制御増幅器は、
前記周波数制御信号出力部に結合されている第１の入力部と、
定値制御信号部に結合されている第２の入力部と、
前記発振器の前記周波数制御入力部に結合されている出力部と、を含み、
前記電圧位相検出器は、
前記第１の位相が前記第２の位相より遅れる場合は、前記発振器の前記周波数を減少させるように前記周波数制御信号を生成して前記制御増幅部に入力し、
前記第１の位相が前記第２の位相に先行する場合は、前記発振器の前記周波数を増大させるように前記周波数制御信号を生成して前記制御増幅器に入力し、
前記制御増幅器は、前記電圧位相検出器から入力される前記周波数制御信号を、前記発振器の制御に適した信号レベルにスケール変更する、トランスデューサのＲＦ電源。
【請求項４】
請求項３に記載のトランスデューサのＲＦ電源であって、
前記トランスデューサは、メガソニック洗浄チャンバ内に設けられる、トランスデューサのＲＦ電源。
【請求項５】
トランスデューサのＲＦ電源であって、
周波数制御電圧入力部と出力部とを有する電圧制御発振器（ＶＣＯ）と、
前記ＶＣＯの前記出力部に結合されている入力部と、可変インピーダンスを有する前記トランスデューサに結合されているＲＦ発生器出力部と、を有するＥ級のＲＦ発生器と、
前記ＶＣＯの前記出力部に結合されている第１の位相入力部と、前記ＲＦ発生器出力部に結合されている第２の位相入力部と、制御増幅器を通じて前記ＶＣＯの前記周波数制御電圧入力部に結合されている電圧制御信号出力部と、を含む電圧位相検出器と、を備え、
前記制御増幅器は、前記電圧制御信号出力部に結合されている第１の入力部と、定値制御信号部に結合されている第２の入力部と、前記ＶＣＯの前記周波数制御電圧入力部に結合されている出力部と、を含む、トランスデューサのＲＦ電源。
【請求項６】
基板を洗浄する方法であって、
周波数ｆでトランスデューサにＲＦ信号を印加する工程であって、前記トランスデューサは、前記基板に向けて前記周波数ｆで音響エネルギを放射するように前記基板の方を向いている、工程と、
前記トランスデューサに対して前記基板を相対的に移動させる工程と、
前記基板と前記トランスデューサとの間の前記音響エネルギの共振を維持するように前記ＲＦ信号を動的に調整する工程であって、前記トランスデューサに印加される前記ＲＦ信号の電圧を一定に維持することを含む工程と、を備え、
ＲＦ発生器は、前記トランスデューサに前記ＲＦ信号を印加し、
前記トランスデューサに印加される前記ＲＦ信号の電圧を一定に維持する工程は、
前記ＲＦ信号の第１の電圧を測定する工程と、
前記第１の電圧を所望の電圧目標値と比較する工程と、
前記ＲＦ発生器に直流電源を供給する可変直流電源に制御信号を入力することによって、前記可変直流電源の出力電圧を調整する工程と、を含む、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記音響エネルギの共振を維持するように前記ＲＦ信号を動的に調整する工程は、前記トランスデューサに印加される前記ＲＦ信号の周波数ｆを動的に調整する工程を含む、方法。
【請求項８】
基板を洗浄する方法であって、
周波数ｆでトランスデューサにＲＦ信号を印加する工程であって、前記トランスデューサは、前記基板に向けて前記周波数ｆで音響エネルギを放射するように前記基板の方を向いている、工程と、
前記トランスデューサに対して前記基板を相対的に移動させる工程と、
前記基板と前記トランスデューサとの間の前記音響エネルギの共振を維持するように前記ＲＦ信号を動的に調整する工程であって、前記トランスデューサに印加される前記ＲＦ信号の電圧を一定に維持することを含む工程と、を備え、
前記音響エネルギの共振を維持するように前記ＲＦ信号を動的に調整する工程は、前記トランスデューサに印加される前記ＲＦ信号の周波数ｆを動的に調整する工程を含み、
前記ＲＦ信号は、ＲＦ発生器によって印加され、
前記トランスデューサに印加される前記ＲＦ信号の前記周波数ｆを動的に調整する工程は、
前記ＲＦ発生器に印加される電源電圧を測定する工程と、
前記ＲＦ発生器内に設けられた出力増幅器にかかるピーク電圧を測定する工程と、
前記ピーク電圧が前記電源電圧の選択比率に等しくない場合に周波数制御信号を生成する工程と、
前記ＲＦ信号を生成する発振器の周波数制御入力部に前記周波数制御信号を印加する工程と、を含む、方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法であって、
前記ＲＦ信号は、ＲＦ発生器によって印加され、
前記トランスデューサに印加される前記ＲＦ信号の前記周波数ｆを動的に調整する工程は、
発振器から前記ＲＦ発生器にＲＦ入力信号を入力すると共に、前記ＲＦ発生器内において前記ＲＦ信号を増幅させる工程と、
前記ＲＦ入力信号の入力電圧の第１の位相を測定する工程と、
前記ＲＦ発生器から出力される前記ＲＦ信号の電圧の第２の位相を測定する工程と、
前記第１の位相が前記第２の位相に等しくない場合に周波数制御信号を生成する工程と、
前記発振器の周波数制御入力部に前記周波数制御信号を印加する工程と、を含む、方法。
【請求項１０】
洗浄システムであって、
基板と、前記基板の方を向いたトランスデューサと、を含む洗浄チャンバであって、前記トランスデューサと前記基板とは、可変距離ｄによって隔てられる、洗浄チャンバと、
前記トランスデューサに結合されている出力部を有する動的に調整可能なＲＦ発生器と、
前記調整可能なＲＦ発生器の制御入力部に結合されているフィードバック回路であって、前記ＲＦ発生器の出力を動的に調整することによって、前記トランスデューサに印加されるＲＦ信号の電圧を一定に維持することを含む、前記基板と前記トランスデューサとの間の音響エネルギの共振を維持することを行うフィードバック回路と、を備え、
前記基板は、回転することができ、
前記トランスデューサは、前記ＲＦ信号の周波数で前記音響エネルギを放射し、
前記距離ｄは、前記基板の回転に伴って、前記ＲＦ発生器から出力されるＲＦ信号の約１／３波長だけ変動する、洗浄システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の洗浄システムであって、
前記動的に調整可能なＲＦ発生器は、制御入力部と、前記ＲＦ発生器に結合されている直流出力部と、を有する可変直流電源を含み、
前記フィードバック回路は、定値制御信号部に結合されている第１の入力部と、前記ＲＦ発生器の前記ＲＦ出力部に結合されている第２の入力部と、前記調整可能なＲＦ発生器の前記制御入力部に結合されている制御信号出力部と、を含む第１の比較器を含み、前記制御入力部は、前記可変直流電源に対する電圧制御入力部を含む、洗浄システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の洗浄システムであって、
前記動的に調整可能なＲＦ発生器は、
制御信号入力部とＲＦ信号出力部とを有する発振器と、
前記発振器の前記出力部に結合されている出力増幅器と、
前記出力増幅器の出力部と前記ＲＦ発生器の前記出力部との間に結合されている負荷ネットワークと、を含み、
前記フィードバック回路は、
前記出力増幅器の両端に結合されているピーク電圧検出器と、
前記可変直流電源の出力部に結合されている第３の入力部と、前記ピーク電圧検出器の出力部に結合されている第４の入力部と、前記調整可能なＲＦ発生器の前記制御入力部に結合されている第２の比較器出力部と、を含む第２の比較器と、を含み、前記制御入力部は、前記発振器の前記制御信号入力部を含む、洗浄システム。
【請求項１３】
請求項１１に記載の洗浄システムであって、
前記動的に調整可能なＲＦ発生器は、
周波数制御入力部とＲＦ信号出力部とを有する発振器と、
前記発振器の前記ＲＦ信号出力部に結合されているＲＦ発生器入力部と、を含み、
前記フィードバック回路は、前記発振器の前記ＲＦ信号出力部に結合されている第１の位相入力部と、前記ＲＦ発生器出力部に結合されている第２の位相入力部と、前記調整可能なＲＦ発生器の前記制御入力部に結合されている周波数制御信号出力部と、を含む電圧位相検出器を含み、前記制御入力部は、前記発振器の前記周波数制御電圧入力部を含む、洗浄システム。
【請求項１４】
請求項１０に記載の洗浄システムであって、
前記動的に調整可能なＲＦ発生器は、
電圧源と、
制御信号入力部とＲＦ信号出力部とを有する発振器と、
前記発振器の前記出力部に結合されている出力増幅器と、
前記出力増幅器の出力部と前記ＲＦ発生器の前記出力部との間に結合されている負荷ネットワークと、を含み、
前記フィードバック回路は、
前記出力増幅器の両端に結合されているピーク電圧検出器と、
前記電圧源に結合されている第１の入力部と、前記ピーク電圧検出器の出力部に結合されている第２の入力部と、前記調整可能なＲＦ発生器の前記制御入力部に結合されている比較器出力部と、を含む比較器回路と、を含み、前記制御入力部は、前記発振器の前記制御信号入力部を含む、洗浄システム。
【請求項１５】
請求項１０に記載の洗浄システムであって、
前記動的に調整可能なＲＦ発生器は、
周波数制御入力部とＲＦ信号出力部とを有する発振器と、
前記発振器の前記ＲＦ信号出力部に結合されているＲＦ発生器入力部と、を含み、
前記フィードバック回路は、前記発振器の前記ＲＦ信号出力部に結合されている第１の位相入力部と、前記ＲＦ発生器出力部に結合されている第２の位相入力部と、前記調整可能なＲＦ発生器の前記制御入力部に結合されている周波数制御信号出力部と、を含む電圧位相検出器を含み、前記制御入力部は、前記発振器の前記周波数制御電圧入力部を含む、洗浄システム。
【請求項１６】
ＲＦ発生器をトランスデューサの瞬時共振周波数に動的に調整する方法であって、
発振器から前記ＲＦ発生器にＲＦ入力信号を印加する工程と、
前記ＲＦ発生器に印加される電源電圧を測定する工程と、
前記ＲＦ発生器内においてピーク電圧を測定する工程と、
前記ピーク電圧が前記電源電圧の選択比率に等しくない場合に周波数制御信号を生成する工程と、
前記周波数制御信号を前記発振器の周波数制御入力部に印加する工程と、を備える方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記ピーク電圧を測定する工程は、前記ＲＦ発生器内に設けられた出力増幅器にかかるピーク電圧を測定することを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、
前記電源電圧に対する前記ピーク電圧の前記選択比率は、約３：１から約６：１までの範囲に等しい、方法。
【請求項１９】
ＲＦ発生器であって、
電圧源と、
制御信号入力部とＲＦ信号出力部とを有する発振器と、
前記発振器の前記出力部に結合されている入力部を有する出力増幅器と、
前記出力増幅器の出力部と前記ＲＦ発生器の出力部との間に結合されている負荷ネットワークと、
前記出力増幅器の前記出力部と接地電圧レールとの間に結合されているピーク電圧検出器と、
前記電圧源に結合されている第１の入力部と、前記ピーク電圧検出器の出力部に結合されている第２の入力部と、前記発振器の前記制御信号入力部に結合されている比較器出力部と、を含む比較器回路と、を備えるＲＦ発生器。
【請求項２０】
請求項１９に記載のＲＦ発生器であって、
前記ピーク電圧検出器によって出力されるピーク電圧の選択比率に電源電圧が等しくない場合は、前記比較器出力部から制御信号が出力される、ＲＦ発生器。
【請求項２１】
ＲＦ発生器であって、
電圧源と、
制御電圧入力部と出力部とを有する電圧制御発振器（ＶＣＯ）と、
前記ＶＣＯの前記出力部に結合されている出力増幅器と、
前記出力増幅器の出力部と前記ＲＦ発生器の出力部との間に結合されているＥ級の負荷ネットワークと、
前記出力増幅器の両端に結合されているピーク電圧検出器と、
前記電圧源に結合されている第１の入力部と、前記ピーク電圧検出器の出力部に結合されている第２の入力部と、前記ＶＣＯの前記制御電圧入力部に結合されている比較器出力部と、を含む比較器回路であって、前記ピーク電圧検出器によって出力されるピーク電圧と電源電圧とが約３．６：１の比率に等しくない場合は、前記比較器出力部から制御信号が出力される、比較器回路と、
前記ＲＦ発生器の前記出力部に結合されているトランスデューサと、を備えるＲＦ発生器。
【請求項２２】
トランスデューサに対する入力電圧を一定に維持する方法であって、
ＲＦ発生器から前記トランスデューサにＲＦ信号を印加する工程と、
前記ＲＦ信号の第１の電圧を測定する工程と、
前記第１の電圧を所望の電圧目標値と比較する工程と、
前記ＲＦ発生器に直流電源を供給する可変直流電源に制御信号を入力することによって、前記可変直流電源の出力電圧を調整する工程と、を備える方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、
前記第１の電圧は、前記トランスデューサのインピーダンスの関数であり、前記トランスデューサの前記インピーダンスは、前記トランスデューサと標的との間の距離の変動に伴って変動する、方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の方法であって、
前記第１の電圧を所望の電圧目標値と比較する工程は、制御信号を決定することを含み、前記制御信号は、前記第１の電圧と前記所望の電圧目標値との差にほぼ等しい、方法。
【請求項２５】
トランスデューサのＲＦ電源であって、
前記トランスデューサの入力部に結合されているＲＦ出力部を有するＲＦ発生器と、
制御入力部と、前記ＲＦ発生器に結合されている直流出力部とを有する可変直流電源と、
定値制御信号部に結合されている第１の入力部と、前記ＲＦ発生器の前記ＲＦ出力部に結合されている第２の入力部と、前記可変直流電源に対する電圧制御入力部に結合されている制御信号出力部と、を含む比較器と、を備えるトランスデューサのＲＦ電源。
【請求項２６】
トランスデューサのＲＦ電源であって、
メガソニック洗浄チャンバ内において前記メガソニックトランスデューサの入力部に結合されているＲＦ出力部を有するＥ級のＲＦ発生器と、
制御入力部と、前記ＲＦ発生器に結合されている直流出力部とを有する可変直流電源と、
目標値電圧源に結合されている第１の入力部と、前記ＲＦ発生器の前記ＲＦ出力部に結合されている第２の入力部と、前記可変直流電源に対する電圧制御入力部に結合されている制御信号出力部と、を含む比較器と、を備えるトランスデューサのＲＦ電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、ＲＦ発生器を同調させるシステムおよび方法に関する。本発明は、より具体的には、基板洗浄システムに用いられるＲＦ発生器を自動的に同調させるための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
音響エネルギの使用は、例えば各種の製造段階にある半導体ウエハ、フラットパネルディスプレイ、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）、および光ＭＥＭＳ（マイクロ・オプト・エレクトロ・メカニカル・システム）などの基板から小粒子を除去するための、非接触型の高度な洗浄技術である。この洗浄工程は、一般に、液状媒質を通じて音響エネルギを伝搬させることによって、基板表面から粒子を除去したり基板表面を洗浄したりする。音響エネルギは、一般に、約７００ｋＨｚ（０．７メガヘルツ（ＭＨｚ））以上、約１．０ＭＨｚ以下の範囲の周波数で伝搬される。液状媒質は、脱イオン水、または幾種類かの基板洗浄用化学物質のうちの任意の一種もしくは複数種、またはそれらの組み合わせであって良い。液状媒質を通じた音響エネルギの伝搬は、主として、キャビテーションと称される液状媒質内の溶解ガスからの気泡の生成およびそれらの崩壊や、マイクロストリーミングを通じて、そして、もし改良型のマストランスポートによって液状媒質として化学物質が用いられる場合または化学反応を促進する活性化エネルギが化学物質によって提供される場合は化学反応の強化を通じて、非接触型の基板洗浄を実現する。
【０００３】
図１Ａは、標準的なバッチ式基板洗浄システム１０を示した図である。図１Ｂは、そのバッチ式基板洗浄システム１０の上面図である。タンク１１は、例えば脱イオン水またはその他の基板洗浄用化学物質などの洗浄液１６で満たされる。基板キャリア１２は、一般に、基板カセットの形態を取ることによって、洗浄の標的である一群の基板１４を保持する。１つまたはそれ以上のトランスデューサ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、放射音響エネルギ１５を生成し、生成されたエネルギは、洗浄液１６を通って伝搬される。基板１４とトランスデューサ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃとの相対位置および両者間の距離は、一般に、基板キャリア１２に接触すると共に基板キャリア１２を位置決めする位置決め用の取付け具１９Ａ，１９Ｂによって、どの群の基板１４に対してもほぼ一定に維持される。
【０００４】
放射エネルギ１５は、粒子の再付着を制御するための適切な化学物質が存在するまたは存在しないにかかわらず、キャビテーションやアコースティックストリーミングを通じて、また、洗浄用の化学物質が使用される場合は強化されたマストランスポートを通じて、基板の処理を実現する。バッチ式の基板洗浄工程は、一般に、非常に長い処理時間を必要とするうえに、洗浄用の化学物質１６を過剰に消費する恐れがある。また、一貫性および基板間制御も実現が困難である。バッチ式およびその他の方式の基板メガソニック工程では、「シャドウィング」および「ホットスポット」などの現象がよく見られる。シャドウィングは、放射エネルギ１５の反射と、放射エネルギ１５の相殺的干渉および建設的干渉と、の少なくとも一方を原因として生じ、複数の基板１４の表面積および処理タンクの壁などの増大に伴って悪化する。主に反射の結果として、そして複数のトランスデューサを使用することによる建設的干渉の結果として生じるホットスポットも、やはり、複数の基板の表面積の増大に伴って増加する恐れがある。これらの問題は、一般に、音響エネルギの多重反射によって基板にもたらされる平均化の作用によって対処されている。この平均化の作用は、基板の表面に対する平均出力を低下させることができる。平均出力の低下を補うと同時に有効な洗浄および粒子除去を可能にするためには、トランスデューサに対する出力を増大させ、それによって放射エネルギ１５の増加を図り、キャビテーションおよびアコースティックストリーミングを促進し、洗浄の有効性を高めることが行われている。また、複数のトランスデューサ配列１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを脈動させることも行われている（すなわち、例えば２０ミリ秒のあいだトランスデューサをオンにし、続く１０ミリ秒のあいだトランスデューサをオフにするなどの負荷サイクルを提供する。）トランスデューサ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、位相の不一致を生じるように作動させる（例えば順次に駆動する）ことによって、複合の反射および干渉を低減させることもできる。
【０００５】
図１Ｃは、１つまたは複数のトランスデューサ１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃに電源供給する従来のＲＦ電源の概略図３０である。調整可能な電圧制御発振器（ＶＣＯ）３２は、選択された一周波数で、ＲＦ発生器３４に対して信号３３を出力する。ＲＦ発生器３４は、信号３３を増幅し、電力を増大された信号３５を生成する。信号３５は、トランスデューサ１８Ｂに対して出力され、電力センサ３６によってモニタされる。トランスデューサ１８Ｂは、放射エネルギ１５を出力する。
【０００６】
トランスデューサ１８Ｂの厳密なインピーダンスは、例えばキャリア１２内の基板１４の数、大きさ、および間隔、ならびに基板１４とトランスデューサ１８Ｂとの間の距離などの多数の変数に応じて変動しうる。トランスデューサ１８Ｂの厳密なインピーダンスは、また、反復使用に伴う老化によっても変動しうる。例えば、もし信号３３，３５の周波数が約１ＭＨｚである場合は、例えば洗浄液１６などの脱イオン水媒質内におけるその波長は約１．５ｍｍ（０．０６０インチ）である。したがって、再び図１Ａを参照するとわかるように、もし基板１４とキャリア１２との位置のズレが僅か約０．５ｍｍ（０．０２０インチ）またはそれ未満である場合は、トランスデューサ１８Ｂのインピーダンスは大幅に変動しうる。更に、もし基板２４，２４Ａが回転される場合は、インピーダンスは周期的に変動しうる。
【０００７】
ＶＣＯの周波数調整は、信号３３，３５および放射エネルギ１５の周波数を、ひいては波長を変動させる結果としてトランスデューサ１８Ｂのインピーダンスを調整することができる。一般に、基板１４を搭載されたキャリア１２は、タンク１１内に配置され、ＶＣＯ３２は、信号３３，３５および放射エネルギ１５の周波数を変更するように調整される。この調整は、トランスデューサ１８Ｂのインピーダンスが整合するまで続けられ、インピーダンスの整合は、電力計３６によって検出される反射信号３８が最小値を取ることによって示される。反射信号３８が最小値を取るまで調整されたＶＣＯ３２は、一般に、基板洗浄システム１０に対して大幅な修理または整備が行われるまで再調整されない。
【０００８】
もしトランスデューサ１８Ｂのインピーダンスが不整合である場合は、トランスデューサ１８Ｂから放射された放射エネルギ（すなわちエネルギ波）１７の一部が反射され、トランスデューサ１８Ｂに戻される。反射エネルギ１７は、トランスデューサ１８Ｂの表面で放射エネルギ１５と干渉しあうことによって、建設的干渉および相殺的干渉を生じる可能性がある。相殺的干渉の場合は、放射エネルギ１５の一部が反射エネルギ１７によって事実上打ち消されるので、放射エネルギ１５による有効な洗浄力が低減される。その結果、ＲＦ発生器３４の効率は低下する。
【０００９】
建設的干渉は、過剰なエネルギを引き起こすので、洗浄の標的である基板１４の表面にホットスポットを発生させる可能性がある。ホットスポットは、基板１４のエネルギ閾値を超えて、基板１４を損傷させる可能性がある。図１Ｄは、標準的なトランスデューサ１８Ｂである。図１Ｅは、トランスデューサ１８Ｂから放射されるエネルギの分布を示したグラフ１００である。曲線１０２は、トランスデューサ１８Ｂから放射されるエネルギのｘ軸方向の分布を示している。曲線１０４は、トランスデューサ１８Ｂから放射されるエネルギのｙ軸方向の分布を示している。曲線１２０は、トランスデューサ１８Ｂから放射されるエネルギの分布をｘ軸方向およびｙ軸方向に合成して示している。トランスデューサ１８Ｂから放射されるエネルギの分布をｘ軸方向およびｙ軸方向に合成したものは、一般に、既知の変数（例えば、基板の位置、トランスデューサの劣化、およびトランスデューサに対する回転基板の揺らぎなど）によって引き起こされるトランスデューサ１８Ｂのインピーダンスの変動に伴って、曲線１２０と曲線１２２との間で変動しうる。エネルギ閾値レベルＴは、基板１４に対する損傷の閾値である。一般に、ＲＦ信号３５の最大電力およびそれに対応してトランスデューサ１８Ｂから出力される放射エネルギ１５は、最大の建設的干渉を生じる際のピーク値（すなわち曲線１２０のピーク値）が基板１４のエネルギ閾値Ｔ以下に抑えられるようなレベルまで低減されることによって、基板１４の損傷を阻止する。しかしながら、ＲＦ信号３５および放射エネルギ１５の低減は、所望の洗浄結果を実現するために必要とされる洗浄工程の所要時間を増大させる。低減されたＲＦ信号３５および放射エネルギ１５は、場合によっては、基板１４から標的の粒子を除去するだけの大きさを持たないこともある。図に示されるように、有効な放射エネルギは、遙かに低いレベル（曲線１２２では谷間で表される）に移行して、洗浄工程の有効性に深刻な影響を及ぼす可能性がある。これは、有効エネルギがあまりに低い（約３）ために、結果として、エネルギのスケールで言うところの約３から約１７までに及ぶエネルギ窓を生じるからである。
【００１０】
トランスデューサ１８Ｂは、一般に、水晶などの圧電素子である。反射エネルギ１７によって引き起こされる建設的干渉および相殺的干渉は、対応する反射信号３８を生成させるのに十分な力をトランスデューサ１８Ｂの表面に及ぼす可能性もある。電力センサ３６は、トランスデューサ１８ＢからＲＦ発生器３４へと反射される反射信号３８を検出することができる。反射信号３８は、ＲＦ発生器３４から出力される信号３５と建設的または相殺的に干渉しあうことによって、ＲＦ発生器３４の効率を更に低減させる可能性がある。
【００１１】
以上からわかるように、ＲＦ発生器の効率を高めると共に放射される音響エネルギのエネルギ窓を縮小し、基板が損傷を受ける可能性を減少させる、改良型のメガソニック洗浄システムが必要とされている。
【発明の開示】
【００１２】
本発明は、トランスデューサおよび該トランスデューサによって放射されるエネルギの共振を維持するように絶えず調整される動的同調式のＲＦ発生器を提供することによって、これらのニーズを満たすものである。なお、本発明は、工程、装置、システム、コンピュータ読み取り可能な媒体、またはデバイスなどを含む様々な形態で実現可能である。以下では、本発明のいくつかの実施の形態が説明される。
【００１３】
一実施形態は、ＲＦ発生器をトランスデューサの瞬時共振周波数に動的に調整する方法を提供する。該方法は、発振器からＲＦ発生器にＲＦ入力信号を入力する工程を含む。次いで、ＲＦ入力信号の入力電圧の第１の位相が測定される。次に、ＲＦ発生器から出力されるＲＦ信号の電圧の第２の位相が測定される。ＲＦ発生器から出力されるＲＦ信号は、トランスデューサの入力部に結合される。第１の位相が第２の位相に等しくない場合は、周波数制御信号が生成される。周波数制御信号は、発振器の周波数制御入力部に印加される。
【００１４】
第１の位相を測定する工程は、第１の位相の測定電圧をスケール変更することを含んでもよい。第２の位相を測定する工程は、第２の位相の測定電圧をスケール変更することを含んでもよい。発振器の周波数制御入力に周波数制御信号を印加する工程は、周波数制御信号をスケール変更することを含んでもよい。
【００１５】
発振器の周波数制御入力に周波数制御信号を印加する工程は、また、周波数制御信号を定値制御信号と組み合わせることを含むこともできる。
【００１６】
第１の位相が第２の位相に等しくない場合に周波数制御信号を生成する工程は、もし第１の位相が第２の位相より遅れる場合は、周波数制御信号によって発振器の周波数を減少させ、第１の位相が第２の位相に先行する場合は、周波数制御信号によって発振器の周波数を増大させ、第１の位相が第２の位相に等しい場合は、周波数制御信号によって発振器の周波数を変化させない。トランスデューサの共振は、トランスデューサと標的との間の距離の変動に伴って変動する。
【００１７】
第１の位相および第２の位相の測定、ならびに周波数制御信号の生成は、ＲＦ入力信号のサイクルごとに行われる。上記の方法は、また、比例制御信号および積分制御信号の少なくとも一方を周波数制御信号に印加することを含んでいてもよい。
【００１８】
別の一実施形態は、トランスデューサにＲＦを印加するシステムを提供する。該システムは、発振器と、ＲＦ発生器と、電圧位相検出器とを含む。発振器は、周波数制御入力と、ＲＦ信号出力とを有する。ＲＦ発生器は、発振器のＲＦ信号出力部に結合されている入力部と、トランスデューサに結合されているＲＦ発生器出力部とを有する。電圧位相検出器は、発振器のＲＦ信号出力部に結合されている第１の位相入力部と、ＲＦ発生器出力部に結合されている第２の位相入力部と、発振器の周波数制御電圧入力部に結合されている周波数制御信号出力部とを有する。
【００１９】
第１の位相入力部は、スケール変更装置を介して発振器のＲＦ信号出力部に結合してもよい。第２の位相入力部は、やはりスケール変更装置を介してＲＦ発生器出力部に結合してもよい。
【００２０】
周波数制御信号出力部は、制御増幅器を介して発振器の周波数制御入力部に結合してもよい。制御増幅器は、周波数制御信号出力部に結合されている第１の入力部と、定値制御信号に結合されている第２の入力部と、発振器の周波数制御入力部に結合されている出力部と、を有してもよい。ＲＦ発生器は、Ｅ級のＲＦ発生器であっても良い。
【００２１】
トランスデューサは、トランスデューサから可変距離にある標的の方を向いていてもよい。トランスデューサは、メガソニック洗浄チャンバ内に設けることができる。標的は、半導体基板であることができる。ＲＦ発生器は、約４００ｋＨｚから約２ＭＨｚまでの範囲で動作してもよい。
【００２２】
別の一実施形態は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）と、Ｅ級のＲＦ発生器と、電圧位相検出器とを含むトランスデューサＲＦ電源を提供する。ＶＣＯは、周波数制御電圧入力部と、出力部とを有する。Ｅ級のＲＦ発生器は、ＶＣＯの出力部に結合されている入力部と、可変インピーダンスを有するトランスデューサに結合されているＲＦ発生器出力部とを有する。電圧位相検出器は、ＶＣＯの出力部に結合されている第１の位相入力部と、ＲＦ発生器出力に結合されている第２の位相入力部と、制御増幅器を介してＶＣＯの周波数制御電圧入力部に結合されている電圧制御信号出力部とを有する。制御増幅器は、電圧制御信号出力部に結合されている第１の入力部と、定値制御信号部に結合されている第２の入力部と、ＶＣＯの周波数制御電圧入力部に結合されている出力部とを有する。
【００２３】
一実施形態は、周波数ｆでトランスデューサにＲＦ信号を印加する工程を含む基板洗浄方法を提供する。トランスデューサは、基板に向けて周波数ｆで音響エネルギを放射するように基板の方を向いている。基板は、トランスデューサに対して相対的に移動される。ＲＦ信号は、音響エネルギの共振を維持するように動的に調整される。
【００２４】
周波数ｆを動的に調整する工程は、ＲＦ信号のサイクルごとに周波数ｆを自動的に調整することを含んでもよい。トランスデューサに対して基板を相対的に移動させる工程は、基板を回転させることを含んでもよい。
【００２５】
基板は、洗浄液に浸されてもよい。洗浄液は、脱イオン水であっても良い。洗浄液は、１つまたは複数の種類の洗浄用化学物質を含有していても良い。音響エネルギの共振を維持するようにＲＦ信号を動的に調整する工程は、トランスデューサに印加されるＲＦ信号の電圧を一定に維持することを含んでもよい。
【００２６】
ＲＦ発生器は、トランスデューサにＲＦ信号を印加してもよく、トランスデューサに印加されるＲＦ信号の電圧を一定に維持する工程は、ＲＦ信号の第１の電圧を測定すること、第１の電圧を所望の電圧目標値と比較すること、および制御信号を可変直流電源に入力することによって可変直流電源の出力電圧を調整することを含んでもよい。なお、可変直流電源は、ＲＦ発生器に直流電源を供給するものである。音響エネルギの共振を維持するようにＲＦ信号を動的に調整する工程は、トランスデューサに印加されるＲＦ信号の周波数ｆを動的に調整することを含んでもよい。
【００２７】
ＲＦ発生器は、トランスデューサにＲＦ信号を印加してもよく、トランスデューサに印加されるＲＦ信号の周波数ｆを動的に調整する工程は、ＲＦ発生器に印加される電源電圧を測定すること、ＲＦ発生器内に設けられた出力増幅器にかかるピーク電圧を測定すること、ピーク電圧が電源電圧の選択比率に等しくない場合に周波数制御信号を生成すること、およびＲＦ信号を生成する発振器の周波数制御入力部に周波数制御信号を印加することを含んでもよい。
【００２８】
ＲＦ発生器は、トランスデューサにＲＦ信号を印加してもよく、トランスデューサに印加されるＲＦ信号の周波数ｆを動的に調整する工程は、発振器からＲＦ発生器にＲＦ入力信号を入力すると共に、ＲＦ発生器内においてＲＦ信号を増幅させることを含んでもよい。ＲＦ入力信号の入力電圧の第１の位相が測定され、続いて、ＲＦ発生器から出力されるＲＦ信号の電圧の第２の位相が測定される。第１の位相が第２の位相に等しくない場合は、周波数制御信号が生成される。周波数制御信号は、発振器の周波数制御入力に印加される。
【００２９】
別の一実施形態は、トランスデューサと基板とを有する洗浄チャンバを含む基板洗浄システムを提供する。トランスデューサは、基板の方を向いている。トランスデューサと基板とは、可変距離ｄによって隔てられる。システムは、また、トランスデューサに結合されている出力部を有する動的に調整可能なＲＦ発生器と、該調整可能なＲＦ発生器の制御入力部に結合されているフィードバック回路とを含む。基板は、回転することができる。距離ｄは、基板の回転に伴って、ＲＦ発生器から出力されるＲＦ信号の約１／２波長だけ変動しうる。
【００３０】
動的に調整可能なＲＦ発生器は、制御入力部と、ＲＦ発生器に結合されている直流出力部と、を有する可変直流電源を含んでもよい。フィードバック回路は、定値制御信号部に結合されている第１の入力部と、ＲＦ発生器のＲＦ出力部に結合されている第２の入力部と、調整可能なＲＦ発生器の制御入力部に結合されている制御信号出力部と、を有する比較器を含んでもよい。制御入力部は、可変直流電源に対する電圧制御入力部を含んでもよい。
【００３１】
動的に調整可能なＲＦ発生器は、発振器と、該発振器の出力部に結合されている出力増幅器と、負荷ネットワークとを含んでもよい。発振器は、制御信号入力部と、ＲＦ信号出力部とを有する。負荷ネットワークは、出力増幅器の出力部とＲＦ発生器の出力部との間に結合される。フィードバック回路は、ピーク電圧検出器と、第２の比較器とを含んでもよい。ピーク電圧検出器は、出力増幅器の両端に結合してもよい。第２の比較器は、可変直流電源の出力部に結合されている第３の入力部と、ピーク電圧検出器の出力部に結合されている第４の入力部と、調整可能なＲＦ発生器の制御入力部に結合されている第２の出力部とを有する。制御入力部は、発振器の制御信号入力部を含んでもよい。
【００３２】
動的に調整可能なＲＦ発生器は、発振器と、該発振器のＲＦ信号出力部に結合されているＲＦ発生器入力部とを含んでもよい。発振器は、周波数制御入力部と、ＲＦ信号出力部とを有する。フィードバック回路は、電圧位相検出器を含んでもよい。電圧位相検出器は、発振器のＲＦ信号出力部に結合されている第１の位相入力部と、ＲＦ発生器出力部に結合されている第２の位相入力部と、調整可能なＲＦ発生器の制御入力部に結合されている周波数制御信号出力部とを含んでもよい。制御入力部は、発振器の周波数制御電圧入力部を含んでもよい。
【００３３】
動的に調整可能なＲＦ発生器は、電圧源と、制御信号入力部とＲＦ信号出力部とを有する発振器と、発振器の出力部に結合されている出力増幅器と、出力増幅器の出力部とＲＦ発生器の出力部との間に結合されている負荷ネットワークとを含んでもよい。フィードバック回路は、出力増幅器の両端に結合されているピーク電圧検出器と、比較器回路とを含んでもよい。比較器回路は、電圧源に結合されている第１の入力部と、ピーク電圧検出器の出力部に結合されている第２の入力部と、調整可能なＲＦ発生器の制御入力部に結合されている比較器出力部とを含んでもよい。制御入力部は、発振器の制御信号入力部を含んでもよい。
【００３４】
動的に調整可能なＲＦ発生器は、発振器と、該発振器のＲＦ信号出力部に結合されているＲＦ発生器入力部とを含んでもよく、フィードバック回路は、電圧位相検出器を含んでもよい。発振器は、周波数制御入力部とＲＦ信号出力部とを有する。電圧位相検出器は、発振器のＲＦ信号出力部に結合されている第１の位相入力部と、ＲＦ発生器出力部に結合されている第２の位相入力部と、調整可能なＲＦ発生器の制御入力部に結合されている周波数制御信号出力部とを含む。制御入力部は、発振器の周波数制御電圧入力部を含んでもよい。
【００３５】
トランスデューサは、２つまたはそれ以上のトランスデューサを含んでもよい。動的に調整可能なＲＦ発生器は、それぞれの出力部を２つまたはそれ以上のトランスデューサの１つに結合されている２つまたはそれ以上の動的に調整可能なＲＦ発生器を含んでもよい。トランスデューサは、基板の活性表面の方を向いた第１のトランスデューサと、基板の非活性表面の方を向いた第２のトランスデューサとを含んでもよい。
【００３６】
一実施形態は、ＲＦ発生器をトランスデューサの瞬時共振周波数に動的に調整する方法を提供する。該方法は、発振器からＲＦ発生器にＲＦ入力信号を印加する工程と、ＲＦ発生器に印加される電源電圧を測定する工程とを含む。次いで、ＲＦ発生器内においてピーク電圧が測定される。ピーク電圧が電源電圧の選択比率に等しくない場合は、周波数制御信号が生成される。周波数制御信号は、発振器の周波数制御入力部に印加される。
【００３７】
ピーク電圧を測定する工程は、ＲＦ入力信号の各サイクルのピーク電圧を測定することを含んでもよい。ピーク電圧を測定する工程は、ＲＦ発生器内に設けられた出力増幅器にかかる電圧を測定することを含んでもよい。出力増幅器は、ＣＭＯＳ素子であっても良く、ピーク電圧は、出力増幅器のドレイン−ソース間の電圧に等しい。ＲＦ発生器に印加される電源電圧を測定する工程は、測定された電源電圧をスケール変更することを含んでもよい。ピーク電圧を測定する工程も、測定されたピーク電圧をスケール変更することを含んでもよい。
【００３８】
電源電圧に対するピーク電圧の選択比率は、約３：１から約６：１までの範囲に等しくても良い。より具体的は、電源電圧に対するピーク電圧の選択比率は、約４：１または約３．６：１に等しくても良い。上記の方法は、また、比例制御信号および積分制御信号の少なくとも一方を周波数制御信号部に印加することを含んでもよい。上記の方法は、また、ＲＦ発生器から出力される増幅されたＲＦ信号をトランスデューサに印加する工程も含んでもよい。なお、トランスデューサは標的の方を向いており、トランスデューサと標的との間の距離は可変距離である。
【００３９】
別の一実施形態は、ＲＦを生成するためのシステムを提供する。該システムは、電圧源と、発振器と、出力増幅器と、負荷ネットワークと、ピーク電圧検出器と、比較器回路とを含む。発振器は、制御信号入力部とＲＦ信号出力部とを有する。出力増幅器は、発振器の出力部に結合される。負荷ネットワークは、出力増幅器の出力部とＲＦ発生器の出力部との間に結合される。ピーク電圧検出器は、出力増幅器の両端に結合される。比較器回路は、電圧源に結合されている第１の入力部と、ピーク電圧検出器の出力部に結合されている第２の入力部と、発振器の制御信号入力部に結合されている比較器出力部とを含む。また、ＲＦ発生器出力部は、トランスデューサに結合してもよい。
【００４０】
ピーク電圧検出器によって出力されるピーク電圧の選択比率に電源電圧が等しくない場合は、比較器出力部から制御信号を出力することができる。ピーク電圧検出器は、第２のコンデンサに直列に繋がれた第１のコンデンサと、第２のコンデンサに並列に繋がれたダイオードとを含んでもよい。比較器の第１の入力は、第１のスケール変更装置を介して電圧源に結合される。ピーク電圧検出器は、第２のスケール変更装置を含んでもよい。比較器は、演算増幅器を含んでもよい。発振器は、約４００ｋＨｚから約２ＭＨｚまでの範囲で動作してもよい。
【００４１】
別の一実施形態は、電圧源と、制御電圧入力部と出力部とを有する電圧制御発振器（ＶＣＯ）と、ＶＣＯの出力部に結合されている出力増幅器とを含む。また、出力増幅器の出力部とＲＦ発生器の出力部との間には、Ｅ級の負荷ネットワークも結合される。出力増幅器の両端には、ピーク電圧検出器が結合される。比較器回路は、電圧源に結合されている第１の入力部と、ピーク電圧検出器の出力部に結合されている第２の入力部と、ＶＣＯの制御電圧入力部に結合されている比較器出力部とを含み、ピーク電圧検出器によって出力されるピーク電圧と電源電圧とが約３．６：１の比率に等しくない場合は、比較器出力から制御電圧が出力される。トランスデューサは、ＲＦ発生器出力部に結合される。
【００４２】
一実施形態は、トランスデューサに対する入力電圧を一定に維持する方法を含む。該方法は、ＲＦ発生器からトランスデューサにＲＦ信号を印加する工程と、ＲＦ信号の第１の電圧を測定する工程と、第１の電圧を所望の電圧目標値と比較する工程と、可変直流電源に制御信号を入力することによって可変直流電源の出力電圧を調整する工程とを含む。なお、可変直流電源は、ＲＦ発生器に直流電源を供給するものである。第１の電圧を測定する工程は、測定された第１の電圧をスケール変更することを含んでもよい。
【００４３】
第１の電圧は、トランスデューサのインピーダンスの関数である。トランスデューサのインピーダンスは、トランスデューサと標的との間の距離の変動に伴って変動しうる。
【００４４】
第１の電圧を所望の電圧目標値と比較する工程は、制御信号を決定することを含んでもよい。制御信号は、第１の電圧と所望の電圧目標値との差にほぼ等しい。
【００４５】
可変直流電源の出力電圧を調整する工程は、比例制御および積分制御の少なくとも一方を制御信号に印加することを含んでもよい。上記の方法は、また、トランスデューサを標的の方に向ける工程も含んでもよい。なお、トランスデューサと標的との間の距離は可変距離である。
【００４６】
別の一実施形態は、ＲＦ発生器と、可変直流電源と、比較器とを含む、ＲＦを生成するためのシステムを提供する。ＲＦ発生器は、トランスデューサの入力部に結合されているＲＦ出力部を有する。可変直流電源は、制御入力部と、ＲＦ発生器に結合されている直流出力部とを有する。比較器は、定値制御信号部に結合されている第１の入力部と、ＲＦ発生器のＲＦ出力部に結合されている第２の入力部と、可変直流電源に対する電圧制御入力部に結合されている制御信号出力部とを含む。
【００４７】
第２の入力部は、電圧スケール変更装置を介してＲＦ発生器のＲＦ出力部に結合される。比較器は、比例制御入力部および積分制御入力部の少なくとも一方を含んでもよい。ＲＦ発生器は、Ｅ級のＲＦ発生器であっても良い。ＲＦ信号の電圧は、トランスデューサのインピーダンスの関数である。トランスデューサのインピーダンスは、トランスデューサとその標的との間の距離の変動に伴って変動する。
【００４８】
トランスデューサは、メガソニック洗浄チャンバ内に設けてもよい。トランスデューサの標的は、半導体基板であって良い。比較器は、演算増幅器であっても良い。
【００４９】
別の一実施形態は、Ｅ級のＲＦ発生器と、可変直流電源と、比較器とを含むトランスデューサＲＦ電源を提供する。Ｅ級のＲＦ発生器は、メガソニック洗浄チャンバ内においてメガソニックトランスデューサの入力部に結合されているＲＦ出力部を有する。可変直流電源は、制御入力部と、ＲＦ発生器に結合されている直流出力部とを有する。比較器は、目標値電圧源に結合されている第１の入力部と、ＲＦ発生器のＲＦ出力部に結合されている第２の入力部と、可変直流電源に対する電圧制御入力部に結合されている制御信号出力部とを含む。
【００５０】
本発明は、洗浄される基板を損傷させることなく（例えば音響エネルギの「ホットスポット」を発生させることなく）より高い電力の音響エネルギの使用を可能にするので、洗浄処理の時間を大幅に短縮させられるという利点を有する。本発明は、こうして、過剰な音響エネルギによる損傷を受ける基板の数を減らすことができる。
【００５１】
また、自動同調式のＲＦ発生器は、例えば洗浄用化学物質の変更や基板位置の変更などの工程変更に対応して自動調整することができるので、洗浄工程の柔軟性および堅牢性を向上させることができる。
【００５２】
本発明の原理を例示する添付の図面を参照にして行われる以下の詳細な説明から、本発明の他の特徴および利点が明らかになる。
【００５３】
本発明は、添付の図面を参照にして行われる以下の詳細な説明によって、容易に理解することができる。説明を容易にするため、類似の構成要素は類似の符号で示されるものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下では、トランスデューサに供給されるＲＦ信号を自動的に且つ動的に調整するための代表的な実施形態がいくつか説明される。当業者ならば明らかなように、本発明は、本明細書で特定される一部または全部の詳細を伴わなくても実施することが可能である。
【００５５】
前述のように、基板の損傷の可能性を低減させつつ基板洗浄システムの洗浄の有効性、効率、およびスループット率を増大させることが非常に重要である。これらの必要性は、装置の小型化が進んでいるという事実、および洗浄システムの多くが単一の基板洗浄システムへと進化しつつあるという事実によって、更に深刻さを増している。
【００５６】
図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、動的な単一の基板洗浄システム２００を示している。図２Ａは、動的な単一の基板洗浄システム２００の側面図である。図２Ｂは、動的な単一の基板洗浄システム２００の上面図である。基板２０２は、洗浄チャンバ２０６を満たした洗浄液２０４に浸されている。洗浄液２０４は、脱イオン水（ＤＩ水）もしくは当該分野において周知の他の洗浄用化学物質、またはそれらの組み合わせであって良い。
【００５７】
基板２０２は、ほぼ円形を呈しており、３つもしくはそれ以上のエッジローラ２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃ（または類似のエッジ保持装置）によって保持されるので、基板２０２に施される洗浄工程に伴って、（例えば方向２０９Ａに）回転することができる。３つのエッジローラ２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃは、そのうちの１つまたはそれ以上が、基板２０２を方向２０９Ａに回転させるように（例えば方向２０９Ｂに）駆動されて良い。基板２０２は、最大約５００ＲＰＭの速度で回転することができる。
【００５８】
洗浄チャンバ２０６は、その一部としてトランスデューサ２１０を含むこともできる。トランスデューサ２１０は、例えば水晶などの圧電素子であって良く、ＲＦ信号２２０を音響エネルギ２１４に変換し、洗浄液２０４へと放射することができる。トランスデューサ２１０は、例えば圧電性セラミック、チタンジルコン酸鉛、圧電性石英、またはリン酸ガリウムなどの圧電性材料を、セラミック、炭化ケイ素、ステンレス鋼、アルミニウム、または石英などの共振器に接合することによって構成することができる。
【００５９】
図２Ｂに示されるように、トランスデューサ２１０は、基板２０２よりも大幅に小型であって良い。トランスデューサは、小型であるほど安価に製造することができ、しかも、トランスデューサからの放射エネルギ２１４の衝突先である基板２０２の小領域をより良く制御することができる。基板２０２の活性表面２１８（すなわち活性素子を有する表面）は、一般に、トランスデューサ２１０の方を向いた面である。しかしながら、実施形態によっては、基板２０２のトランスデューサ２１０とは反対の側が活性表面２１８である場合もある。
【００６０】
基板２０２が回転しながらトランスデューサ２１０を通り過ぎるあいだ、３つのエッジローラ２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃは、トランスデューサ２１０からほぼ固定距離ｄ１の位置にある。距離ｄ１は、数ミリメートルから約１００ミリメートルまたはそれ以上までの範囲であって良い。距離ｄ１は、トランスデューサ２１０のインピーダンスに整合する距離として選択される。一実施形態において、距離ｄ１は、放射エネルギ２１４の周波数に対する共振距離として選択される。あるいは、放射エネルギ２１４の周波数を、距離ｄ１を共振距離として有するように選択することもできる。いずれの場合も、基板２０２によって反射されてトランスデューサ２１０に戻る反射エネルギ２１６は、共振の際に最小になる。上記のように、反射エネルギ２１６は、放射エネルギ２１４と干渉し合うことによって、ＲＦ信号２２０の電力効率を低下させ、基板２１０に対する洗浄の有効性（例えば干渉縞）を低減させる恐れがある。
【００６１】
しかしながら、基板２０２は、いくらかの「揺らぎ」を生じる可能性がある。これは、基板２０２とトランスデューサ２１０との間の距離を、基板２０２が回転しながらトランスデューサ２１０を通り過ぎるにつれて、第１の距離ｄ１から第２の距離ｄ２へと変動させうる。第１の距離ｄ１と第２の距離ｄ２との差は、約０．５ｍｍ（０．０２０インチ）以上またはそれを上回る可能性がある。たとえ、改良型のエッジローラ２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃおよびその他の類似の技術によって、基板２０２をトランスデューサ２１０からより一貫した距離ｄ１に保持できるとしても、それによって絶対的な定距離を保証できるわけではないので、距離ｄ１は依然として変動しうる。更に、基板２０２とトランスデューサ２１０との間の距離は、他の要因によっても変動しうる（例えばエッジローラ２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃに対する基板２０２の装着など）。後ほど詳述されるように、基板２０２とトランスデューサ２１０との間の距離の変動は、洗浄システム２００の性能および効率に深刻な影響を及ぼす恐れがある。
【００６２】
トランスデューサ２１０は、ＲＦ発生器２１２に結合される。図２Ｃは、例えば図２Ａおよび図２Ｂで説明されたようなメガソニック洗浄システム２００で用いられる自動同調式のＲＦ発生器システムについて、その方法の工程２５０を本発明の一実施形態にしたがって示したフローチャートである。工程２５５において、ＲＦ発生器は、ＲＦ信号２２０をトランスデューサ２１０に印加する。ＲＦ信号２２０は、約４００ｋＨｚから約２ＭＨｚまでの周波数を有することができ、一般に、約７００ｋＨｚから約１ＭＨｚまでの周波数を有することができる。トランスデューサ２１０から放射される高周波音響エネルギ２１４の波長は、洗浄液２０４内で約１．５ｍｍ（０．０６０インチ）の長さである。
【００６３】
工程２６０において、標的（例えば基板２０２など）までの距離は、トランスデューサ２１０に対する標的の相対運動に伴って変動する。距離ｄ１が変化すると、放射エネルギ２１４は必ずしも共振状態に留まらない（すなわちトランスデューサ２１０のインピーダンスは不整合の状態になる）ので、反射エネルギ２１６の量も変化する。工程２７０において、ＲＦ発生器２１２は、自動的に且つ動的に同調されるので、ＲＦ信号２２０は、距離ｄ１の変動に伴うインピーダンスの不整合を正すように絶えず同調される。
【００６４】
放射エネルギ２１４の波長は、約１．５ｍｍ（０．０６０インチ）であるので、わずか０．５０ｍｍ（０．０２０インチ）の運動ですらインピーダンスを激変させる可能性がある。その結果、例えば電圧は５０％も変動し、電力は約２５％から１００％も変動する。したがって、距離ｄ１の変動を相殺する自動同調式のＲＦ発生器を伴わない場合は、放射エネルギ２１４のピークエネルギレベルを、基板２０２のエネルギ吸収能力（エネルギ閾値）を超えないほどの低い値まで減少させることによって、ピークの放射エネルギによる基板２０２の損傷を阻止する必要がある。
【００６５】
自動同調式のＲＦ発生器２１２は、距離ｄ１の変動を相殺するための自動同調を、様々なアプローチを通じて行うことができる。一実施形態は、ピーク電圧を検出することによって、インピーダンスを最適化する周波数のＲＦ信号２２０を生成する状態にＲＦ発生器１２１を維持する。別の一実施形態は、電圧の位相を維持することによって、インピーダンスを最適化する周波数のＲＦ信号２２０を生成させる。更に別の一実施形態は、インピーダンスを最適化するＲＦ信号２２０の生成を可能にする状態に電源を調整することができる。これらの各種の実施形態は、自動同調式の単一のＲＦ発生器システム内において、いくつかを組み合わせて用いることもできる。
【００６６】
図３は、自動同調式のＲＦ発生器システム３００を、本発明の一実施形態にしたがって示したブロック図である。自動同調式のＲＦ発生器３０２は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３０６にフィードバック制御信号を提供することによって、ＶＣＯ３０６から出力されるＶＣＯ  ＲＦ信号３１０の周波数を調整する。ＶＣＯ３０６は、ＲＦ発生器３０２の一部としてＲＦ発生器３０２に組み込むことも可能である。直流電源３１２は、ＲＦ発生器３０２内でＶＣＯ  ＲＦ信号３１０を増幅させるための直流電源を供給する。自動同調式のＲＦ発生器３０２は、その入力部位に誘導器３１４を有する。ＲＦ発生器３０２には、ＶＣＯ  ＲＦ信号３１０を増幅させる１つまたはそれ以上の増幅器３２０も含まれる。
【００６７】
一実施形態において、増幅器３２０はＣＭＯＳであって、ＶＣＯ  ＲＦ信号３１０はゲートＧに印加される。直流バイアスレール３２２にはドレインＤが結合され、接地電位レール３２４にはソースＳが結合される。増幅器３２０のドレインＤとソースＳとの間には、増幅器３２０のドレイン・ソース間ピーク電圧を得るためのドレイン・ソース間ピーク電圧（ピークＶds）検出器３２６が結合される。
【００６８】
増幅器３２０の出力部は、Ｅ級の負荷ネットワーク３３０の入力部に結合される。Ｅ級の負荷ネットワーク３３０は、ＲＦ電源（すなわちＲＦ発生器３０２）とＲＦ負荷（すなわちトランスデューサ３３２）との間で大規模なインピーダンス整合機能を果たすための、当該分野で良く知られた一般的な装置である。Ｅ級の負荷ネットワーク３３０は、一般に、ＬＣネットワークを含む。Ｅ級の負荷ネットワーク３３０の出力部は、トランスデューサ３３２の入力部に結合される。
【００６９】
図４は、ＲＦ発生器３０２がトランスデューサ３３２にＲＦ信号２２０を印加する際における、自動同調式のＲＦ発生器システム３００の方法の工程４００を、本発明の一実施形態にしたがって示したフローチャートである。工程４０５では、比較器装置３４０によって、直流電源電圧が測定または検出される。直流電源３１２から比較器装置３４０へと結合される各電圧を、比較器装置３４０によって使用可能なレベルまでスケール変更するまたは引き下げるためには、分圧器ネットワーク３４２を設けることもできる。また、制御信号の変化率および変化量を選択可能にするために、比較器装置３４０内に比例・微分・積分制御を設けることもできる。
【００７０】
工程４１０では、ピークＶds検出器３２６によってピークＶdsが検出され、比較器装置３４０の第２の入力部に供給される。ピークＶｄｓ検出器３２６は、ピークＶds検出器３２６から比較器装置３４０へと結合される各電圧を、比較器装置３４０によって使用可能なレベルまでスケール変更するまたは引き下げるための、回路を含むこともできる。
【００７１】
例えば、直流電源３１２が２００ＶＤＣを出力し、比較器装置３４０が５ＶＤＣ信号を比較可能であるとき、分圧ネットワーク３４２は、２００ＶＤＣの直流電源電圧を、比較器装置３４０内で２００ＶＤＣを表す５ＶＤＣの電圧にスケール変更することができる。同様に、ピークＶds検出器３２６もまた、分圧ネットワークのようなスケール変更装置を含むことによって、比較器装置３４０に印加される実際のピークＶdsを約５ＶＤＣにすることができる。
【００７２】
工程４１５において、比較器装置３４０は、ピークＶdsと直流電源３１２からの直流電源電圧とを比較する。もし直流電源電圧がピークＶdsの所望の比率である場合は、比較器装置から補正信号は出力されず、方法は上記の工程４０５に進む。
【００７３】
もし直流電源電圧がピークＶdsの所望の比率でない場合は、方法は工程４２０に進む。工程４２０では、ＶＣＯ出力信号３１０の周波数を調整するために、比較器装置３４０からＶＣＯ３０６へと対応の補正信号が出力され、その後、方法は上記の工程４０５に進む。補正信号は、ＶＣＯ  ＲＦ信号３１０の周波数を、必要に応じ、より高いまたはより低い周波数に調整することができる。
【００７４】
ピークＶdsに対する直流電源電圧の所望の比率は、ＲＦ発生器３０２およびトランスデューサ３３２の、ならびにＲＦ発生器３０２およびトランスデューサ３３２を含みうる例えば図２の基板洗浄システム２００などのシステムの、各種の構成要素の特定値に依存する。一実施形態において、所望の比率は約３：１から約６：１までの範囲であり、このとき、ピークＶdsは直流電源電圧よりも大きい。一実施形態において、所望の比率は約４：１であり、より具体的には約３．６：１であり、このとき、ピークＶdsは直流電源電圧の約３．６倍に等しい。
【００７５】
図５Ａは、ピークＶds検出器３２６を、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。直列に接続されたコンデンサ５０２，５０４は、増幅器３２０のドレインＤ・ソースＳ間に結合される。ダイオード５０６は、コンデンサ５０４に並列に結合される。作動の際に、コンデンサ５０２は、増幅されたＲＦ信号の各サイクルのピークＶdsをコンデンサ５０４に結合する。コンデンサ５０４は、増幅器３２０から出力された増幅されたＲＦ信号の各サイクルのピークＶdsを格納する。ダイオード５０６は、ピークＶdsを獲得し、そのピークＶdsを、ピークＶds端末を介して比較器装置３４０に結合する。
【００７６】
図５Ｂは、ピーク電圧検出器３２６によって検出されるピーク電圧（Ｖds）の波形を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフ５５０である。通電状態にあるとき、増幅器装置３２０はほとんど電圧降下を生じないので、このとき、ピーク電圧検出器３２６はあまり電圧を検出しない。増幅器の通電が停止すると、ＲＦ発生器３０２および負荷ネットワーク３３０の誘導器およびコンデンサに格納された電流が放電されるので、その結果、ピーク電圧検出器３２６によって電圧波形５５２，５５４，５５６が検出される。増幅器３２０は、電圧（Ｖds）降下と共に通電を開始することによって同調増幅回路を形成するように設計される。同調された増幅回路は、トランスデューサ３３２の共振のあらゆる変化（例えばトランスデューサ３３２に対する基板２０２の相対運動など）に影響される。このような変化は、負荷ネットワーク３３０を通じて反映され、検出される電圧波形５５２，５５４，５５６を変化させる。共振状態にあるとき、増幅器３２０は、上手く同調されたＥ級の増幅器として機能し、波長５５４を生じる。共振状態にないとき、トランスデューサ３３２は、容量性リアクタンスまたは誘導性リアクタンスのいずれかを有する可能性がある。これは、結果として容量性リアクタンスまたは誘導性リアクタンスを増大させ、Ｅ級の負荷ネットワーク３３０を離調させる。デチューンされたＥ級の負荷ネットワーク３３０は、波形５５２または波形５５６を生じ、その結果、高すぎるピーク電圧Ｖ１または低すぎるピーク電圧Ｖ３のいずれかを生じる。
【００７７】
実験および計算の結果、ピーク電圧（Ｖds）は、トランスデューサ３３２の共振の関数であること、および印加される直流バイアス電圧に対するピークＶdsの共振比は、ＲＦ発生器回路３０２の構成要素の関数であることが見いだされている。例えば、標準的なＲＦ発生器において、直流電源からの直流バイアス電圧に対するピーク電圧の比は、約４：１である。すなわち、ピークＶdsは、直流電源３１２からのバイアス電圧の約４倍であるときに、トランスデューサ３３２の共振状態を示すことができる。
【００７８】
図６は、自動同調式のＲＦ発生器システム６００を、本発明の一実施形態にしたがって示したブロック図である。ＶＣＯ３０６から出力されるＲＦ信号３１０の電圧の位相Ｐ１は、トランスデューサ３３２に入力される電圧の位相Ｐ２と比較される。もし電圧の位相Ｐ１とＰ２とが一致しない場合は、ＶＣＯ３０６の周波数制御入力部に補正信号が印加される。ＲＦ発生器システム６００は、ＲＦ発生器６０２を有する。ＲＦ発生器６０２は、当該分野で知られる任意のタイプのＲＦ発生器であって良い。位相検出器６０４は、２つの入力部６０６，６０８を有する。第１および第２の入力部６０６，６０８は、検出された信号（例えば位相Ｐ１および位相Ｐ２）を位相検出器６０４によって使用可能なレベルにスケール変更することができるスケール変更回路６１０，６１２（例えば分圧器ネットワークなど）をそれぞれ有することができる。位相検出器６０４は、それぞれの入力電圧信号の位相を検出および比較できる限り、当該分野で知られる任意のタイプの位相検出器であって良い。従来の位相検出器は、出力されるＲＦ信号２２０の電圧の位相と電流の位相とを比較していた。しかしながら、試験の結果、電圧位相Ｐ１と電圧位相Ｐ２とを比較する方が、より簡単に且つより容易に実現可能であること、およびＶＣＯ３０６の調整に必要とされる信号をより簡単に且つより容易に提供できることがわかった。
【００７９】
図７は、自動同調式のＲＦ発生器システム６００の方法の工程を、本発明の一実施形態にしたがって示したフローチャートである。工程７０５において、ＲＦ発生器６０２は、ＶＣＯ３０６からの入力ＲＦ信号３１０を印加され、その入力ＲＦ信号３１０を増幅し、増幅されたＲＦ信号２２０をトランスデューサ３３２に結合する。
【００８０】
工程７１０において、第１の入力部６０６は、ＶＣＯ３０６から出力されたＲＦ信号３１０の電圧の第１の位相（Ｐ１）を位相検出器６０４に結合する。工程７１５において、第２の入力部６０８は、トランスデューサ３３２に入力される信号の電圧の第２の位相（Ｐ２）を位相検出器６０４に結合する。
【００８１】
工程７２０において、位相検出器は、位相Ｐ１と位相Ｐ２とを比較し、位相Ｐ１と位相Ｐ２とが一致するか否かを決定する。図８Ａ〜８Ｃは、位相Ｐ１と位相Ｐ２との関係の３つの例を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。図８Ａにおいて、グラフ８００は、位相Ｐ１が位相Ｐ２に先行する（例えば位相Ｐ１が時刻Ｔ１にピークを迎え、位相Ｐ２がそれに続く時刻Ｔ２にピークを迎える）状態を示している。これは、トランスデューサ３３２のインピーダンスが非整合状態にあること、およびトランスデューサ３３２がＲＦ発生器６０２に反射信号２２２を印加していることを意味する。
【００８２】
図８Ｂにおいて、グラフ８２０は、位相Ｐ１が位相Ｐ２より遅れる（例えば位相Ｐ２が時刻Ｔ１でピークを迎え、位相Ｐ１がそれに続く時刻Ｔ２にピークを迎える）状態を示している。これは、トランスデューサ３３２のインピーダンスが非整合状態にあること、およびトランスデューサ３３２がやはりＲＦ発生器６０２に反射信号２２２を印加していることを意味する。トランスデューサ３３２から出力される反射信号は、ＲＦ発生器６０２から出力される信号との間で建設的干渉または相殺的干渉を生じうる。
【００８３】
図８Ｃにおいて、グラフ８５０は、位相Ｐ１が位相Ｐ２に等しい（例えば位相Ｐ１および位相Ｐ２の両方が時刻Ｔ１にピークを迎える）状態を示している。これは、トランスデューサ３３２のインピーダンスが整合状態にあること、およびトランスデューサ３３２がＲＦ発生器６０２に反射信号を何ら印加していないことを意味する。
【００８４】
工程７２０において、もし位相Ｐ１と位相Ｐ２とが等しい場合は、方法は工程７０５に進む（工程７０５を繰り返す）。工程７２０において、もし位相Ｐ１と位相Ｐ２とが等しくない場合は、方法は工程７３０に進む。工程７３０では、ＲＦ信号３１０の周波数を調整するために、適切な制御信号がＶＣＯ３０６の周波数制御入力部に印加される。方法は、次いで、工程７０５に進む（工程７０５を繰り返す）。ＶＣＯ３０６の周波数制御入力部に印加される制御信号は、位相Ｐ１が位相Ｐ２に先行する状態を受けて、周波数をより高く調整することができる。あるいは、ＶＣＯ３０６の周波数制御入力部に印加される制御信号は、位相Ｐ１が位相Ｐ２より遅れる状態を受けて、周波数をより低く調整することができる。
【００８５】
自動同調式のＲＦ発生器システム６００は、位相検出器６０４から出力される制御信号をＶＣＯ３０６の制御に適した信号レベルにスケール変更することができる制御増幅器６２０を含むこともできる。制御増幅器６２０は、目標値入力を含むこともでき、それによって、制御増幅器６２０は、目標値入力と位相検出器からの制御信号入力とを組み合わせることができる。これは、目標値によってＶＣＯ  ＲＦ信号３１０を選択することを可能にし、ひいては、位相検出器６０４によって出力される制御信号によって、選択された目標値を自動的に調整することを可能にする。
【００８６】
図３〜８Ｃで説明されたシステムおよび方法は、ＲＦ発生器３０２，６０２を非常に高い補正率で自動同調させることができる（例えば、入力ＲＦ信号３１０のサイクルごとに、その後に続く入力ＲＦ信号３１０および出力ＲＦ信号２２０の周波数を補正することができる）。したがって、入力ＲＦ信号３１０の周波数は、例えば基板２０２の一回転ごとに複数回に渡って補正することができる。これは、基板２０２に作用する音響エネルギ２１４を、よりいっそう精密に制御することを可能にする。
【００８７】
例えば、もし基板２０２が６０ＲＰＭ（回転数毎秒）で回転し、ＲＦ信号３１０が約１ＭＨｚである場合は、ＲＦ信号３１０の周波数は、基板２０２の一回転ごとに約１００万回毎秒（すなわち一マイクロ秒あたり１回）の補正率で補正することができる。基板２０２に作用する音響エネルギ２１４のより良い制御とは、平均エネルギを放射エネルギ２１４のエネルギ最小値の谷およびエネルギ最大値の峰に極めて接近させられることを意味する。したがって、基板２０２に対し、より高い平均エネルギを作用させることができるので、洗浄所要時間を大幅に短縮すると共に、洗浄の有効性を大幅に高めることができる。
【００８８】
図９は、自動同調式のＲＦ発生器システム９００を、本発明の一実施形態にしたがって示したブロック図である。該システムは、ＲＦ発生器６０２の入力部に結合されたＶＣＯ３０６を有する。ＲＦ発生器６０２には、可変直流電源９０２が結合され、ＶＣＯ３０６からのＲＦ信号３１０を増幅するための直流電源をＲＦ発生器に供給する。ＲＦ発生器６０２の出力部は、トランスデューサ３２２に結合される。
【００８９】
従来の標準的な音響エネルギ洗浄システムは、トランスデューサ３２２に対する正味の電源入力（すなわちＲＦ信号２２０の入力から反射信号２２２の出力を引いたもの）を一定に維持することに焦点を合わせている。ＲＦ信号２２０の電圧を定電圧に維持すれば、トランスデューサ３３２から出力される放射エネルギ２１４の振幅はほぼ一定であることが、実験を通じて見いだされている。更に、ＲＦ信号２２０の電圧を基板２０２のエネルギ限界値を下回る一定のレベルに維持すれば、基板２０２に作用する音響エネルギ２１４を最大にしつつ基板の損傷を阻止することが可能である。
【００９０】
図１０は、自動同調式のＲＦ発生器システム９００の方法の工程を、本発明の一実施形態にしたがって示したフローチャートである。工程１００５において、ＲＦ発生器６０２は、トランスデューサ３３２に対してＲＦ信号を出力する。工程１０１０では、トランスデューサ３３２に対して出力されるＲＦ信号の電圧が測定され、比較器９０４に結合される。
【００９１】
工程１０１５において、比較器９０４は、ＲＦ発生器６０２から出力されたＲＦ信号の電圧を、所望の電圧目標値と比較する。もし出力電圧が所望の電圧目標値に等しい場合は、方法は工程１０１０に進む。あるいは、もし出力電圧が電圧目標値に等しくない場合は、方法は工程１０３０に進む。
【００９２】
工程１０３０において、比較器９０４は、可変直流電源９０２の制御入力部に対して制御信号を出力する。例えば出力電圧が高すぎる（すなわち所望の電圧目標値よりも大きい）場合は、制御信号は、可変直流電源９０２からの直流電圧出力を低減させることによって、ＲＦ発生器６０２内で生じる増幅の増大を低減させ、更に、ＲＦ発生器６０２から出力されるＲＦ信号の振幅を低減させる。また、制御信号の変化率および変化量を選択可能にするために、比較器９０４内に比例・微分・積分制御が設けられても良い。
【００９３】
また、ＲＦ発生器６０２から出力される電圧を、目標値信号との比較が容易なレベルにスケール変更するために、スケール変更回路９０６が設けられても良い。例えば、スケール変更回路９０６は、５Ｖの目標値信号との比較のために、２００ＶのＲＦ信号を５Ｖにスケール変更することができる。スケール変更回路９０６は、分圧器を含むことができる。スケール変更回路９０６は、また、ＲＦ発生器６０２から出力されるＲＦ信号２２０の電圧を、直流目標値信号との比較に適した直流電圧に整流するために、整流器を含むこともできる。
【００９４】
前述のように、図３〜８Ｃで説明された方法は、非常に高い（例えばＲＦ信号３１０の数サイクルごとに一度の）補正率でＲＦ発生器３０２，６０２を自動同調させることができる。反対に、図９および図１０で説明されたシステムおよび方法は、やはりＲＦ発生器６０２を自動同調させることができるが、その補正率は、図３〜８Ｃで説明された場合を僅かに下回るものの、基板２０２の動きによって生じうるトランスデューサ３３２のインピーダンスの変化率を依然として上回る。
【００９５】
図９および図１０で説明されたシステムおよび方法は、図３〜８Ｃで説明されたシステムおよび方法の１つまたはそれ以上と組み合わせて使うこともできる。このように、図３〜８Ｃで説明されたシステムおよび方法が、ＲＦ発生器の同調を非常に細かく制御および調整することを目的として用いられるのに対し、図９および図１０で説明されたシステムおよび方法は、トランスデューサ３３２の動的共振に対してＲＦ発生器を非常に多様に同調させることを目的として用いられる。
【００９６】
図１１は、メガソニックモジュール１１００を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。メガソニックモジュール１１００は、例えば同一出願人による２００２年９月２６日付けの米国特許出願第１０／２５９，０２３号「メガソニック基板処理モジュール」で説明された材料などのメガソニックモジュールであって良い。当該文献は、参照によって、その全体が本明細書に組み込まれるものとする。
【００９７】
メガソニックモジュール１１００は、基板処理タンク１１０２（以下ではタンク１１０２と称する）とタンクの蓋１１０４（以下では蓋１１０４と称する）とを有する。蓋１１０４の上およびタンク１１０２の中には、蓋メガソニックトランスデューサ１１０８およびタンクメガソニックトランスデューサ１１０６がそれぞれ設けられ、基板１１１０の活性表面および裏側表面を同時に処理するためのメガソニックエネルギを提供する。基板１１１０は、駆動輪１１１２の中に配置され、基板安定腕／輪１１１４によって適所に固定される。一実施形態において、基板安定腕／輪１１１４は、安定腕／輪１１１４を開閉するための作動器１１２０および位置決め棒１１２２と共に設けられ、処理したい基板１１１０をメガソニックモジュール１１００の中で受け取り、固定し、解放する。蓋１１０４は、タンク１１０２を静止させたまま蓋１１０４を上下させる作動システム（不図示）によって、開位置または閉位置のいずれかに位置することができる。あるいは、タンク１１０２は、蓋１１０４と係合するように移動することもできる。
【００９８】
一実施形態において、基板安定腕／輪１１１４は、基板１１１０を処理のために水平方向に固定および担持するように、そして、基板１１１０の回転を可能にするように、構成される。他の実施形態において、基板処理は、基板１１１０を垂直方向に保持した状態で実施される。駆動輪１１１２は、基板１１１０の外周のエッジと接触し、処理の際に基板１１１０を回転させる。基板安定腕／輪１１１４は、基板１１１０を水平方向に担持しつつ基板１１１０を回転させることができるように、自由に回転する輪を含むことができる。
【００９９】
タンク１１０２は、その中に基板１１１０を配置されると、必要に応じ、脱イオン（ＤＩ）水を含む処理用の流体または化学物質で満たされる。閉状態にあるメガソニックモジュール１１００に所望の処理用流体が満たされると、その中に基板１１１０が浸され、タンクメガソニックトランスデューサ１１０６および蓋メガソニックトランスデューサ１１０８による基板１１１０のメガソニック処理が行われる。タンクメガソニックトランスデューサ１１０６は、タンクメガソニックトランスデューサ１１０６に面している基板１１１０の表面にメガソニックエネルギを向かわせ、蓋メガソニックトランスデューサ１１０８は、蓋メガソニックトランスデューサ１１０８に面している基板１１１０の表面にメガソニックエネルギを向かわせる。駆動輪１１１２は、処理用の化学物質に浸された状態の基板１１１０を回転させることによって、基板１１１０の活性表面および裏側表面の全面が完全に且つ均一に処理されるように保証する。一実施形態では、機械的結合１１１８（例えば駆動ベルト、ギア、スプロケット、およびチェーンなど）を介して駆動輪１１１２を駆動するために、駆動モータ１１１６が設けられる。
【０１００】
図３〜１０で説明された自動同調式のＲＦ発生器システムは、蓋トランスデューサ１１０８およびタンクトランスデューサ１１０６のそれぞれが、基板１１１０の回転に伴って、動的なインピーダンスに絶えず自動同調することができるように、トランスデューサ１１０８，１１０６の一方または両方に結合することができる。
【０１０１】
図１２は、トランスデューサにおけるエネルギ分布を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフ１２００である。曲線１２０，１２２で示された従来のエネルギ窓と比べ、自動同調式のＲＦ発生器は、曲線１２１０と曲線１２１２とに挾まれた非常に細いエネルギ窓１２０２を得ることができる。エネルギ窓１２０２は非常に細いので、上昇して基板のエネルギ閾値Ｔに近づくことによって、音響エネルギによる洗浄工程の有効性を高めることもできる。
【０１０２】
本発明の説明で用いられる「約」という表現は、プラスマイナス１０％を意味する。例えば、「約２５０」という表現は、２２５から２７５までの範囲を意味する。更に、図４，７，１０の各工程で表された命令は、必ずしも例示された順序で実施される必要はなく、各工程で表された処理は、必ずしも全てが本発明の実施に必要とされるわけではない。
【０１０３】
以上では、理解を明瞭にするために、いくらかの詳細を特定したうえで発明を説明してきたが、当業者ならば明らかなように、添付した特許請求の範囲内ならば、特定の変更形態を実現することが可能である。したがって、上述された実施形態は、例示を目的としたものであって、限定を目的としたものではなく、本発明は、本明細書で特定された詳細に限定されず、添付した特許請求の範囲およびそれらのあらゆる等価形態の範囲内で変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１Ａ】標準的なバッチ式の基板洗浄システムの図である。
【図１Ｂ】バッチ式の基板洗浄システムの上面図である。
【図１Ｃ】１つまたはそれ以上のトランスデューサに電源を供給する従来のＲＦ電源の概略図である。
【図１Ｄ】標準的なトランスデューサ１８Ｂの図である。
【図１Ｅ】トランスデューサにおけるエネルギ分布を示したグラフである。
【図２Ａ】動的な単一の基板洗浄システムを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。
【図２Ｂ】動的な単一の基板洗浄システムを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。
【図２Ｃ】メガソニック洗浄システムで用いられる自動同調式のＲＦ発生器システムについて、その方法の工程を、本発明の一実施形態にしたがって示したフローチャートである。
【図３】自動同調式のＲＦ発生器システムを、本発明の一実施形態にしたがって示したブロック図である。
【図４】ＲＦ発生器がＲＦ信号をトランスデューサに印加する際の、自動同調式のＲＦ発生器システムの方法の工程を、本発明の一実施形態にしたがって示したフローチャートである。
【図５Ａ】ピークＶds検出器を、本発明の一実施形態にしたがって示した説明図である。
【図５Ｂ】ピーク電圧検出器によって検出されるピーク電圧（Ｖds）の波形を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。
【図６】自動同調式のＲＦ発生器システムを、本発明の一実施形態にしたがって示したブロック図である。
【図７】自動同調式のＲＦ発生器システムの方法の工程を、本発明の一実施形態にしたがって示したフローチャートである。
【図８Ａ】位相Ｐ１と位相Ｐ２との関係の一例を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。
【図８Ｂ】位相Ｐ１と位相Ｐ２との関係の一例を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。
【図８Ｃ】位相Ｐ１と位相Ｐ２との関係の一例を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。
【図９】自動同調式のＲＦ発生器システムを、本発明の一実施形態にしたがって示したブロック図である。
【図１０】自動同調式のＲＦ発生器システムの方法の工程を、本発明の一実施形態にしたがって示したフローチャートである。
【図１１】メガソニックモジュールを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。
【図１２】トランスデューサにおけるエネルギ分布を、本発明の一実施形態にしたがって示したグラフである。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…バッチ式の基板洗浄システム
１１…タンク
１２…基板キャリア
１４…基板
１５…放射エネルギ
１６…洗浄液
１７…反射エネルギ
１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ…トランスデューサ
１９Ａ，１９Ｂ…取り付け具
３０…電圧制御発振器（ＶＣＯ）
３３…信号
３４…ＲＦ発生器
３５…信号
３６…電力センサ
３８…反射信号
２００…動的な単一の基板洗浄システム
２０２…基板
２０４…洗浄液
２０６…洗浄チャンバ
２０８Ａ，２０８Ｂ，２０８Ｃ…エッジローラ
２１０…トランスデューサ
２１２…ＲＦ発生器
２１４…音響エネルギ
２１６…反射エネルギ
２１８…活性表面
２２０…ＲＦ信号
２２２…反射信号
３００…自動同調式のＲＦ発生器システム
３０２…自動同調式のＲＦ発生器
３０６…電圧制御発振器（ＶＣＯ）
３１０…ＶＣＯ  ＲＦ信号
３１２…直流電源
３１４…誘導器
３２０…増幅器
３２２…直流バイアスレール
３２４…接地電位レール
３２６…ピーク電圧検出器
３３０…負荷ネットワーク
３３２…トランスデューサ
３４０…比較器装置
３４２…分圧器ネットワーク
５０２，５０４…コンデンサ
５０６…ダイオード
６００…自動同調式のＲＦ発生器システム
６０２…ＲＦ発生器
６０４…位相検出器
６０６…第１の入力部
６０８…第２の入力部
６１０，６１２…スケール変更回路
９００…自動同調式のＲＦ発生器システム
９０２…可変直流電源
９０４…比較器
９０６…スケール変更回路
１１００…メガソニックモジュール
１１０２…基板処理タンク
１１０４…蓋
１１０６…タンクメガソニックトランスデューサ
１１０８…蓋メガソニックトランスデューサ
１１１０…基板
１１１２…駆動輪
１１１４…基板安定腕／輪
１１１６…駆動モータ
１１１８…機械的結合
１１２０…作動器
１１２２…位置決め棒
【図１Ａ】
0004602773.tif 000002
【図１Ｂ】
0004602773.tif 000003
【図１Ｃ】
0004602773.tif 000004
【図１Ｄ】
0004602773.tif 000005
【図１Ｅ】
0004602773.tif 000006
【図２Ａ】
0004602773.tif 000007
【図２Ｂ】
0004602773.tif 000008
【図２Ｃ】
0004602773.tif 000009
【図３】
0004602773.tif 000010
【図４】
0004602773.tif 000011
【図５Ａ】
0004602773.tif 000012
【図５Ｂ】
0004602773.tif 000013
【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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