(57)【要約】実質的に一様なキャビテーションの場を増強するためのシステム及び方法である。容器（１０３）を分割しているダイヤフラム（１０９）を有するシステム（１００）により、空洞Ｃの圧壊のため発生した第１のエネルギーパルスに対応して第２のエネルギーパルスが作られ、そして対応した変換器１２１−ｋを調整するか否かを決定するために使用される。システム（１６）において、変換器の組立体１５−ｉを有する空洞発生ユニット（１１）は、変換器の試験後、試験液から粒子除去（ＰＲ）液に動くことができる。別のシステムにおいては、センサー１７１−ｊのアレイを有するセンサー板（１７０）が、仮想ウエハーを提供する。キャビテーションの実質的に均一な場は、空洞増強液又は変換器エネルギーの調整により維持することができる。対象物保持機構が実質的に均一なキャビテーションを作る。キャビテーション密度を単調に減少させ及び／又は増加させる容器内の向かい合った変換器が、実質的に均一なキャビテーション密度を作る。【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上の１個以上の粒子を除去する方法であって：
Ｉ個（Ｉ＞２）の活性化可能な変換器の組立体を提供し、各変換器は選定された粒子除去液内で少なくも１個の空洞を作ることができ、作られた空洞は続いて潰れそして粒子除去液中に懸垂された表面の上の少なくも１個の粒子を除去するための機構を提供し；
選定された試験液中に変換器組立体を浸漬し；
前記変換器組立体の少なくも１個の変換器を活性化し；
少なくも１個の変換器により作られた空洞密度を測定し；
少なくも１個の変換器の少なくも１個のパラメーターを調整するか否かを決定し；
試験液から変換器組立体を取り出して変換器組立体を粒子除去液に浸漬し；そして
粒子除去液中で少なくも１個の変換器を活性化し、更に少なくも１個の変換器により作られ少なくも１個の空洞が潰れかつこれにより粒子除去液中に浸漬された表面上の少なくも１個の粒子を除去することを許す
ことを含む方法。
【請求項２】
前記変換器組立体をサーボ制御ユニットに電気的に接続し、調整が生じた場合は前記サーボ制御ユニットが前記少なくも１個のパラメーターを調整する
ことを更に含む請求項１の方法。
【請求項３】
粒子除去液内の少なくも１個の前記変換器を活性化させる前に前記変換器の組立体の前記サーボ制御ユニットからの接続を断つことを更に含む請求項２の方法。
【請求項４】
前記粒子除去液と前記試験液とが実質的に同じ液体であることを更に含む請求項１の方法。
【請求項５】
前記粒子除去液を、Ｈ２０、ＮＨ３、Ｈ２Ｏ２、Ｈ２ＳＯ４及び蒸留水に溶解された０３よりなる液体のグループから選ぶことを更に含む請求項１の方法。
【請求項６】
前記試験液を、蒸留水並びに蒸留水にＮｅ、Ａｒ，Ｋｒ及びＸｅから採択された非活性流体を足したものよりなる液体のグループから選ぶことを更に含む請求項１の方法。
【請求項７】
前記粒子除去液内で少なくも１個の変換器の各に選定された出力周波数を出させることを含み、各選定された周波数が１００−３０００ｋＨｚの範囲である請求項１の方法。
【請求項８】
前記少なくも１個の変換器が活性化されたとき、少なくも第２の表面を前記粒子除去液内に懸垂し、更に
前記少なくも変換器により作られた少なくも１個の追加の空洞を圧壊し、これにより前記粒子除去液内に浸漬された第２の表面上の少なくも１個の粒子を除去することを許す
こと更に含む請求項１の方法。
【請求項９】
表面上の１個以上の粒子を除去する方法であって：
２個以上の活性化可能な変換器の組立体を準備し、各変換器は選定された粒子除去液内で少なくも１個の空洞を作ることができ、作られた空洞は続いて圧壊されて粒子除去液中に懸垂された表面の上の少なくも１個の粒子を除去するための機構を提供し；
選定された試験液中に変換器組立体を浸漬し；
試験液内で少なくも１個の空洞を作るために組立体の第１の変換器を活性化し、第１の変換器により作られた第１の典型的なキャビテーション密度ρｃａｖ（１）を推定し、更に第１の差｜ρｃａｖ（１）−ρｃａｖ（ｒｅｆ）｜を測定し、ここにρｃａｖ（ｒｅｆ）は選定された基準キャビテーション密度であり、
第１の差の大きさが選定された差の閾値Δρｔｈｒより大きいときは次の条件の少なくも一方が満たされるように第１の変換器の少なくも１個のパラメーターを調整する：（ｉ）第１の差の大きさが差の閾値より大きくないように減らされること及び（ii）第１の差の大きさが最小化されること；
試験液内で少なくも１個の空洞を作るために組立体の第２の変換器を活性化し、第２の変換器により作られた第２の典型的なキャビテーション密度ρｃａｖ（２）を推定し、更に第２の差｜ρｃａｖ（２）−ρｃａｖ（ｒｅｆ）｜を計算し；
第２の差の大きさがΔρｔｈｒより大きいときは次の条件の少なくも一方が満たされるように第２の変換器の少なくも１個のパラメーターを調整する：（ｉ）第２の差の大きさが差の閾値より大きくないように減らされること及び（ii）第２の差の大きさが最小化されること；
変換器組立体を試験液から取り出して変換器組立体を粒子除去液内に浸漬し；そして
少なくも第１及び第２の変換器を粒子除去液内で活性化し、更に第１及び第２の変換器の少なくも一方により作られ少なくも１個の空洞を圧壊しそしてこれにより粒子除去液中に浸漬された表面上の少なくも１個の粒子を除去することを許す
ことを含む方法。
【請求項１０】
表面上の１個以上の粒子を除去する方法であって：
Ｉ個（Ｉ≧２）の活性化可能な変換器の組立体を提供し、各変換器は選定された粒子除去液内で少なくも１個の空洞を作ることができ、作られた空洞は続いて圧壊され更に粒子除去液中に懸垂された表面の上の少なくも１個の粒子を除去するための機構を提供し；
選定された試験液中に変換器組立体を浸漬し；
組立体のＩ’個の変換器のサブセットの各（番号ｉ’が付けられ１＜ｉ’≦Ｉ’、ただし１＜Ｉ’≦Ｉ）を活性化して、サブセットの活性化された各変換器につき試験液内で少なくも１個の空洞を作り、ｉ’番目の変換器により作られた典型的なキャビテーション密度ρｃａｖ（ｉ’）を推定し、更にｉ’＝１，…，Ｉ’の各について密度差Δρ（ｉ’）＝｜ρｃａｖ（ｉ’）−ρｃａｖ（ｒｅｆ）｜を計算し、ここにρｃａｖ（ｒｅｆ）は選定された基準キャビテーション密度であり、
Ｉ’個の密度差の統計平均Ｄ｛Δρ（ｉ１），…，Δρ（Ｉ’）｝を形成し；
統計平均Ｄ｛Δρ（ｉ１），…，Δρ（Ｉ’）｝が選定された差の閾値Δρｔｈｒより大きいときは次の条件の少なくも一方が満たされるようにＩ’個の変換器の少なくも１個について少なくも１個のパラメーターを調整する：（ｉ）調整後の統計平均Ｄ｛Δρ（ｉ１），…，Δρ（Ｉ’）｝が差の閾値より大きくない値に減らされること、及び（ii）統計平均Ｄ｛Δρ（ｉ１），…，Δρ（Ｉ’）｝が最小にされること；
変換器組立体を試験液から取り出して変換器組立体を粒子除去液内に浸漬し；そして
少なくもＩ’個の変換器を粒子除去液内で活性化し、更にＩ’個の変換器の少なくも１個により作られた少なくも１個の空洞を圧壊しそしてこれにより粒子除去液中に浸漬された表面上の少なくも１個の粒子を除去することを許す
ことを含む方法。
【請求項１１】
前記統計平均を、次式によりほぼ与えられるように選定することを更に含む請求項１１の方法。
【数１】
2006527081.tif 000025
ここに、ｐは選定された正の数であり、ｗ（ｉ’）は定数
【数２】
2006527081.tif 000026
を満たす非負の重み付け係数である。
【請求項１２】
表面上の１個以上の粒子を除去するためのシステムであって：
２個以上の活性化可能な変換器の組立体を受け入れる選定された試験液の容器であって、各変換器は選定された粒子除去液内に少なくも１個の空洞を作ることができ、作られた空洞が続いて潰れそして粒子除去液内で懸垂された表面上の少なくも１個の粒子を除去するための機構を提供する前記容器；
試験液内に少なく１個の空洞を作るために組立体の第１の変換器を活性化させ、第１の変換器により作られた第１の典型的な音響キャビテーション密度ρｃａｖ（１）を推定し、更に選定された基準空洞直径をρｃａｖ（ｒｅｆ）としたときの第１の差｜ρｃａｖ（１）−ρｃａｖ（ｒｅｆ）｜を計算するための第１の変換器活性化及び測定機構、
第１の差の大きさが選定された差の閾値Δρｔｈｒより大きいときは（ｉ）第１の差の大きさが差の閾値より大きくないように減らされること及び（ii）第１の差の大きさが最小化されることの２条件の少なくも一つが満たされるように第１の変換器の少なくも１個のパラメーターが調整されるように構成された第１の変換器調整機構；
組立体の第２の変換器を活性化し、試験液内で少なくも１個の空洞を作り、典型的な圧壊前の空洞直径ρｃａｖ（２）を推定し、更に及び第２の差｜ρｃａｖ（２）−ρｃａｖ（ｒｅｆ）｜を計算するための第２の変換器活性化及び測定機構；
第２の差の大きさがΔρｔｈｒより大きいときは（ｉ）第２の差の大きさが差の閾値より大きくないように減らされること及び（ii）第２の差の大きさが最小化されることの２条件の少なくも一つが満たされるように第２の変換器の少なくも１個のパラメーターが調整されるように構成された第２の変換器調整機構；
変換器組立体を試験液から取り出して変換器組立体を粒子除去液内に浸漬する組立体再位置決め機構；及び
粒子除去液内で少なくも第１及び第２の変換器を活性化し、かつ第１及び第２の変換器の少なくも一方により作られた少なくも１個の空洞を圧壊しこれにより粒子除去液に浸漬された表面上の少なくも１個の粒子を除去することを許す変換器組立活性化機構
を備えるシステム
【請求項１３】
表面上の１個以上の粒子を除去するためのシステムであって：
Ｉ個（Ｉ≧２）の活性化可能な変換器の組立体であって、各変換器は選定された粒子除去液内で少なくも１個の空洞を作ることができ、作られた空洞が続いて潰れてそして粒子除去液中に懸垂された表面の上の少なくも１個の粒子を除去するための機構を提供する前記変換器組立体；
内部に変換器組立体を浸漬し得る選定された試験液の第１の容器；
組立体のＩ’個の変換器のサブセットの各（番号ｉ’が付けられ１＜ｉ’≦Ｉ’、１＜Ｉ’≧Ｉ）を活性化して、サブセットの活性化された各変換器につき試験液内で少なくも１個の空洞を作るための変換器活性化機構であって、ｉ’番目の変換器により作られた典型的なキャビテーション密度ρｃａｖ（ｉ’）を推定し、更にｉ’＝１，…，Ｉ’の各について密度差Δρ（ｉ’）＝｜ρｃａｖ（ｉ’）−ρｃａｖ（ｒｅｆ）｜（ここに、ρｃａｖ（ｒｅｆ）は選定された基準キャビテーション密度）を計算する前記活性化機構、
計算装置であって、
推定された典型的なキャビテーション密度ρｃａｖ（ｉ’）を受け入れそしてＩ’個の密度差の統計平均Ｄ｛Δρ（ｉ１），…，Δρ（Ｉ’）｝を形成し、そして統計平均Ｄ｛Δρ（ｉ１），…，Δρ（Ｉ’）｝が選定された差の閾値Δρｔｈｒより大きいときは、条件（ｉ）調整後の統計平均Ｄ｛Δρ（ｉ１），…，Δρ（Ｉ’）｝が差の閾値より大きく
ない値に減らされること及び（ii）統計平均Ｄ｛Δρ（ｉ１），…，Δρ（Ｉ’）｝が最小にされることの少なくも一方が満たされるようにＩ’個の変換器の少なくも１個についてパラメーターを調整するようにプログラムされた前記計算装置；
試験液から変換器組立体を取り出し、粒子除去液を収容している第２の容器内に変換器組立体を浸漬し；そして
少なくもＩ’個の変換器を粒子除去液内で活性化し、更にＩ’個の変換器の少なくも１個により作られた少なくも１個の空洞を潰しそしてこれにより粒子除去液中に浸漬された表面上の少なくも１個の粒子を除去することを許す変換器活性化機構
を備えたシステム。
【請求項１４】
表面上の１個以上の粒子を除去するための方法であって：
選定された粒子除去液を収容している第１の液体容器を準備し；
（ｉ）第１の容器の壁上の第１の変換器及び（ii）前記第１の容器の壁から間隔を開けられたこれと向かい合う第２の容器の壁上の第２の変換器を準備し；
前記容器内に対象物を位置決めし；そして
前記除去液内で作られる前記音響空洞の集中状態が前記第１の容器の壁と第２の容器の壁との間を伸びている線分に沿ってほぼ一様であるように第１及び第２の変換器をそれぞれ第１及び第２の活性化レベルで活性化させる
ことを含む方法。
【請求項１５】
（１）前記第１の変換器により作られる前記音響空洞の前記集中状態は前記線分上の位置が前記第１の容器の壁から前記線分の中心に向かって動くとともにほぼ単調に減少し、かつ（２）前記第２の変換器により作られる前記音響空洞の前記集中状態は前記線分上の位置が前記第２の容器の壁から前記線分の中心に向かって動くとともにほぼ単調に減少するように前記第１の変換器及び前記第２の変換器を構成することを更に含む請求項１４の方法。
【請求項１６】
（iii)前記第１の変換器に隣接した前記第１の容器の壁上の第３の変換器及び（iv)前記第２の変換器に隣接した前記第２の容器の壁上の第４の変換器を準備し、この第３及び第４の変換器が（３）前記第３の変換器により作られる前記音響空洞の前記集中状態は前記線分上の位置が前記第１の容器の壁から前記線分の前記中心に向かって動くとともにほぼ単調に増加し、かつ（４）前記第４の変換器により作られる前記音響空洞の集中状態は前記線分上の位置が前記第２の容器の壁から前記線分の前記中心に向かって動くとともにほぼ単調に増加するように第３及び第４の変換器が構成されることを更に含む請求項１５の方法。
【請求項１７】
前記粒子除去液内で作られた前記音響空洞の前記集中状態が時間の経過とともに変化するように、前記第１の変換器及び前記第２の変換器の少なくも一方により作られた音の場を、前記第１の容器の壁と第２の変換器の壁との間を伸びる前記線分を含んだ平面内で時間の経過とともに回転させることを更に含む請求項１５の方法。
【請求項１８】
前記第１の容器の壁と前記第２の容器の壁の少なくも一方に実質的に平行に伸びる前記粒子除去液内の少なくも１個の第２の線分に沿って前記空洞の前記集中状態が不均一であるように、前記第１の変換器と前記第２の変換器の少なくも一方により作られる前記音響空洞を作ることを更に含む請求項１５の方法。
【請求項１９】
（１）前記第１の変換器により作られる前記音響空洞の前記集中状態は前記線分上の位置が前記第１の容器の壁から前記線分の中心に向かって動くとともにほぼ単調に増加し、かつ（２）前記第２の変換器により作られる前記音響空洞の前記集中状態は前記線分上の位置が前記第２の容器の壁から前記線分の中心に向かって動くとともにほぼ単調に増加す
るように前記第１の変換器及び前記第２の変換器を構成することを更に含む請求項１４の方法。
【請求項２０】
前記粒子除去液内で作られた前記音響空洞の前記集中状態が次式にほぼ等しいように前記第１の変換器及び前記第２の変換器を構成することを更に含む請求項１４の方法。
ａ＋ｂ．ｃｏｓｈ｛α（ｘ−Ｌ／２）｝
ここに、ａ、ｂ及びαは、ｂとαとを正として選択された定数であり、ｘは前記第１及び第２の容器の壁の間を伸びている方向で測定された位置座標であり、そしてＬは前記第１及び第２の容器の壁の間の分離距離である。
【請求項２１】
前記粒子除去液内で作られた前記音響空洞の前記集中状態が次式にほぼ比例するように前記第１の変換器及び前記第２の変換器を構成することを更に含む請求項１４の方法。
ａ＋ｃ．ｅｘｐ｛−β２（ｘ−Ｌ／２）２｝
ここに、ａ、ｃ及びβは、ｃとβとを正として選択された定数であり、ｘは前記第１及び第２の容器の壁の間を伸びている方向で測定された位置座標であり、そしてＬは前記第１及び第２の容器の壁の間の分離距離である。
【請求項２２】
前記粒子除去液内で作られた前記音響空洞の前記集中状態が次式にほぼ比例するように前記第１の変換器及び前記第２の変換器を構成することを更に含む請求項１４の方法。
【数３】
2006527081.tif 000027
ここに、ａ、ｂ、ｃ、α及びβは、ｂ、ｃ、αとβとを正として選択された定数であり、ｘは前記第１及び第２の容器の壁の間を伸びている方向で測定された位置座標であり、そしてＬは前記第１及び第２の容器の壁の間の分離距離である。
【請求項２３】
前記粒子除去液内で作られた前記音響空洞の前記集中状態が時間の経過とともに変動するように、前記第１の変換器及び前記第２の変換器の少なくも一方により作られた前記音響空洞が、前記第１の容器の壁と第２の容器の壁との間を伸びている前記線分を収容している平面内で時間の経過とともに回転させられることを更に含む請求項１９の方法。
【請求項２４】
前記第１の変換器及び前記第２の変換器の少なくも一方により作られた前記音響空洞の前記集中状況が、前記第１の容器の壁と前記第２の容器の壁の少なくも一方と実質的に平行に伸びる前記粒子除去液内の少なくも１個の第２の線分に沿って非一様である請求項１９の方法。
【請求項２５】
表面上の１個以上の粒子を除去するためのシステムであって：
選定された粒子除去液を収容している第１の液体容器；
第１の容器の壁上の第１の変換器及び前記第１の容器から間隔を開けられかつこれと向かい合う第２の容器の壁上の第２の変換器
を備え、
前記除去液内で作られる前記音響空洞の集中状態が、前記第１の容器の壁と第２の容器の壁との間を伸びている線分に沿ってほぼ一様であるように、第１及び第２の変換器がそれぞれ第１及び第２の活性化レベルで活性化される
システム。
【請求項２６】
表面上の１個以上の粒子を除去するための方法であって：
表面から除去すべき少なくも１個の粒子を有する表面の少なくも一部分を液体容器内の選定された粒子除去液内に浸漬し；
１個以上の活性化可能な変換器を少なくも１個の除去すべき粒子及び容器に接触させて
位置決めし、各変換器は除去液内に少なくも１個の空洞を作ることができ、作られた空洞は、次いで潰れそして粒子除去液内に懸垂された表面上の少なくも１個の粒子を除去する機構を提供し；
除去液内に選定された濃度の選定された空洞増強液を導入し；
組み合わせられた除去液と空洞増強液の中で複数の空洞をまず作るために１個以上の変換器を選定されたレベルに活性化し；
除去液内で選定された密度が達成されたとき、（ｉ）空洞増強液の濃度を選定された低下された濃度レベルに減らすこと、及び（ii）１個以上の変換器の活性化エネルギーを選定された低い活性化エネルギーに減らすことの少なくも一方を行う
ことを含む方法。
【請求項２７】
変換器を選定されたエネルギーレベルに活性化させた後、表面又はその一部分を選定された粒子除去液内に浸漬することを更に含む請求項２６の方法。
【請求項２８】
変換器の選定されたエネルギーレベルへの活性化がゆっくりと生じる請求項２６の方法。
【請求項２９】
キャビテーションエネルギーが漸近線に接近した後で不活性流体が導入される請求項２６の方法。
【請求項３０】
前記１個以上の変換器が２個以上の変換器の組立体を備える請求項２６の方法。
【請求項３１】
表面上の１個以上の粒子を除去するためのシステムであって：
選定された粒子除去液を収容しかつ表面から除去すべき少なくも１個の粒子を有する表面の少なくも一部分を受け入れるように構成された液体容器；
除去液及び容器の少なくも一方に接触して位置決めされた１個以上の活性化可能な変換器であって、各変換器は除去液内で少なくも１個の空洞を作ることができ、次いで作られた空洞は潰れそして粒子除去液内に懸垂された表面上の少なくも１個の粒子を除去するための機構を提供し、更に除去液が選定された濃度の選定された空洞増強液を始めに含む前記活性化可能な変換器；
組み合わされた除去液と空洞増強液との中で始めに複数の空洞を作るために、１個以上の変換器を、選定されたエネルギーレベルに活性化させるための制御可能な変換器活性化機構を備え、
除去液内で選定された空洞の密度が達成されたとき、除去液において（ｉ）空洞増強液の濃度を選定された低下された濃度レベルに減らしこと、及び（ii）１個以上の変換器の活性化エネルギーを選定された低い活性化エネルギーに減らすことの少なくも一方が行われる
システム。
【請求項３２】
表面上の１個以上の粒子を除去するための方法であって：
選定された粒子除去液を有する液体容器を提供し、ここに、容器は除去液内で音響空洞を作り得る少なくも１個の活性化可能な変換器のアレイを備えた少なくも１個の容器の壁を有し；
少なくも２個の間隔を空けられた音響空洞センサーのアレイを、少なくも１個の変換器を有する容器の壁から間隔を空けて、除去液内で位置決めし；
除去液内で音響空洞のアレイを作るために少なくも１個の変換器を活性化し、、更に少なくも１個の変換器と少なくも２個の空洞センサーとの間のＩ個の選定された位置（Ｉ≧２），（ｘ，ｙ）＝｛（ｘｉ，ｙｉ）｝ｉにおいて作られた空洞の分布の時間平均Ｄ（ｘ，ｙ；ａｖｇ）を決定し；
選定された位置において感知された空洞の時間平均分布を対応した位置における空洞の
基準分布Ｄ（ｘ，ｙ；ｒｅｆ）と比較し；そして
空洞の時間平均分布と空洞の基準分布とが、選定された位置における閾値の大きさより大きく異なるとき、この状態は変換器のアレイが受容し得る性能でないことを示すとして解釈する
方法。
【請求項３３】
空洞の前記時間平均分布と空洞の基準分布とが、選定された位置における閾値の大きさより大きくなく異なるとき、この状態は変換器のアレイが受容し得る性能であることを示すとして解釈する請求項３２の方法。
【請求項３４】
空洞の前記時間平均分布Ｄ（ｘ，ｙ；ａｖｇ）と空洞の前記基準分布Ｄ（ｘ，ｙ；ｒｅｆ）との差の大きさが、
選定された組合せＣ｛Ｄ（ｘ，ｙ；ａｖｇ）、Ｄ（ｘ，ｙ；ｒｅｆ）｝を形成することを含んだ処理により決定され、この組合せは、前記選定された位置における前記時間平均分布及び前記基準分布における選定された等質性の度合いｂ（≧０）で一様であり、かつ選定された組合せＣは前記選定された位置において定められた前記空洞の任意の試験分布Ｄ（ｘ，ｙ；ｔｅｓｔ）に対してＣ｛Ｄ（ｘ，ｙ；ｔｅｓｔ）、Ｄ（ｘ，ｙ；ｔｅｓｔ）｝＝０を満たす
ことを含む請求項３２の方法。
【請求項３５】
空洞の前記時間平均分布と空洞の前記基準分布との前記選定された組合せＣを、｛ｗｉ｝が一連の選定された非負の重み付け係数であり、その和は１に等しく、そしてｍが選定された正の定数であるとき、
【数４】
2006527081.tif 000028
であるように選定することを更に含む３４の方法。
【請求項３６】
空洞の前記時間平均分布と空洞の前記基準分布との前記選定された組合せＣを、｛ｗｉ｝が一連の選定された非負の重み付け係数であり、その和は１に等しく、そしてｍが選定された０でない定数であるとき、
【数５】
2006527081.tif 000029
であるように選定することを更に含む請求項３４の方法。
【請求項３７】
Ｃ｛Ｄ（ｘ，ｙ；ａｖｇ），Ｄ（ｘ，ｙ；ｒｅｆ）｝が選定された閾値Ｃｔｈｒより大きいか否かを決定することにより、前記時間平均分布が前記基準分布から前記閾値よりも大きく異なるか否かを決定することを更に含む請求項３４の方法。
【請求項３８】
空洞の前記時間平均分布と空洞の前記基準分布との前記選定された組合せＣを、｛ｗｉ｝が一連の選定された非負の重み付け係数であり、その和は１に等しく、そしてｍが選定された０でない定数であるとき、
【数６】
2006527081.tif 000030
であるように選定することを更に含む請求項３４の方法。
【請求項３９】
Ｃ｛Ｄ（ｘ，ｙ；ａｖｇ），Ｄ（ｘ，ｙ；ｒｅｆ）｝が選定された閾値Ｃｔｈｒより小さいか否かを決定することにより、前記時間平均分布が前記基準分布から前記閾値よりも大きく異なるか否かを決定することを更に含む請求項３４の方法。
【請求項４０】
表面上の１個以上の粒子を除去するためのシステムであって：
粒子除去液内の少なくも１個の変換器を有する表面から間隔を空けられた少なくも２個の音響空洞センサーのアレイ；
除去液内の音響空洞のアレイを作り、更に少なくも１個の変換器と少なくも２個の空洞センサーとの間のＩ個の選定された位置（Ｉ≧２），（ｘ，ｙ）＝｛（ｘｉ，ｙｉ）｝ｉ（ｉ＝１，…，Ｉ）において作られた空洞の分布の時間平均値Ｄ（ｘ，ｙ；ａｖｇ）を決定するために、少なくも１個の変換器を活性化させる変換器試験機構；及び
選定された位置における空洞の時間平均分布が閾値の大きさより大きく空洞の基準分布から異なるとき、この状態を、変換器のアレイが許容し得ない機能をしたことを示すとして比較機構が解釈するように、選定された位置において感知された空洞の時間平均分布を対応した位置における空洞の基準分布Ｄ（ｘ，ｙ；ｒｅｆ）と比較するための比較機構
を備えたシステム。
【請求項４１】
表面上の１個以上の粒子を除去するための方法であって：
選定された粒子除去液を収容する第１の液体容器を準備し；
薄板の第１の表面が除去液と接触するように除去液の露出面に選定された材料の薄板を提供し；
容器の選定された第１の壁に隣接して少なくも１個の変換器を準備し；
第１の容器内に第１の対象物の第１の表面を位置決めし、この場合、第１の表面は第１の端部と第２の端部とを有し、第１の表面の第１の端部は少なくも１個の変換器に隣接し、第１の表面の第２の端部は薄板と隣接し、更に第１の表面はここから除去すべき少なくも１個の粒子を持つ；
薄板の第１の表面と反対側の第２の表面と接触して試験液を提供し；
試験液内で作られた光を受けかつ感知するように試験液の露出面に隣接して光センサーを位置決めし；更に
少なくも１個の変換器を活性化し、これにより除去液内で少なくも１個の音響空洞を作りかつ圧壊を許し、これにより少なくも１個の空洞の圧壊により生じた第１のエネルギーパルスを薄板の第１の表面で受け、更に薄板の第１の表面における第１のエネルギーパルスの受け入れに応答して第２のエネルギーパルスを試験液内で作る
ことを含む方法。
【請求項４２】
第１の容器内で、第２の対象物の第１の表面を、第１の対象物から間隔を空けかつ実質的に平行に位置決めすることを更に含み、この場合、第２の表面は第１の端部と第２の端部とを有し、第２の表面の第１の端部は少なくも１個の変換器に隣接し、第２の表面の第２の端部は薄板と隣接し、更に第２の表面はここから除去すべき少なくも１個の粒子を持つ請求項４１の方法。
【請求項４３】
第１のエネルギーパルスに対応する第２のエネルギーパルスの光の画像を形成することを更に含む請求項４１の方法。
【請求項４４】
前記光の画像を信号に変換し、かつ前記信号が許容範囲外であるならば前記少なくも１個の変換器の少なくも１個のパラメーターを調整することを更に含む請求項４３の方法。
【請求項４５】
前記試験液が試験セル内に配置される請求項４１の方法。
【請求項４６】
前記試験セルが遮光される請求項４５の方法。
【請求項４７】
前記試験セルが希ガスを含む請求項４１の方法。
【請求項４８】
前記試験液を液体進入システムを経て導入することを更に含む請求項４１の方法。
【請求項４９】
表面上の１個以上の粒子を除去するためのシステムであって：
選定された粒子除去液を収容する第１の液体容器；
薄板の第１の表面が除去液と接触するように除去液の露出面に位置決めされた選定された材料の薄板；
容器の選定された第１の壁に隣接して位置決めされた少なくも１個の変換器
を備え、
第１の容器は第１の容器内に第１の対象物の第１の表面を受け入れ、第１の表面は第１の端部と第２の端部とを有し、第１の表面の第１の端部は少なくも１個の変換器に隣接し、第１の表面の第２の端部は薄板と隣接し、更に第１の表面はここから除去すべき少なくも１個の粒子を持ち；
更に、
薄板の第１の表面と反対側の薄板の第２の表面と接触する試験液を収容している第２の液体容器；
試験液内で作られた光を受けかつ感知するように試験液の露出面に隣接して位置決めされた光センサー；及び
少なくも１個の変換器を活性化し、これにより除去液内で少なくも１個の音響空洞を作りかつ圧壊を許し、これにより少なくも１個の空洞の圧壊により生じた第１のエネルギーパルスを薄板の第１の表面で受け、更に薄板の第１の表面における第１のエネルギーパルスの受け入れに応答して第２のエネルギーパルスを試験液内で作るための変換器活性化手段
を備えるシステム。
【請求項５０】
表面の１個以上の粒子を除去するためのシステムであって：
対象平面を有する対象物が配置された軸であって、前記対象物は対象面上に１個以上の粒子を有し、前記軸及び前記対象物は、前記対象物の少なくも一部分が選定された液体中に浸漬されるように位置決めされ、前記軸が前記対象面に直角な位置から特定された角度範囲で振動できる前記軸；及び選定された粒子除去液内で少なくも１個の空洞を作り得る少なくも１個の変換器を備え、作られた空洞が、続いて潰れ、そして液中に懸垂された表面に付着した少なくも１個の粒子を除去するための機構を提供するシステム。
【請求項５１】
前記特定された角度範囲が０．２−１０゜である請求項５０のシステム。
【請求項５２】
前記対象物がウエハーである請求項５０のシステム。
【請求項５３】
上に前記ウエハーを置くウエハーチャックを更に備え、前記チャックが前記軸に取り付けられる請求項５２のシステム。
【請求項５４】
旋回機構を更に備える旋回５０の装置。
【請求項５５】
軸回転手段を更に備える請求項５４の装置。
【請求項５６】
前記液体が洗浄液である請求項５４の装置。
【請求項５７】
表面上の１個以上の中止を除去するための方法であって：
対象面を有する対象物が配置された軸を準備し、前記対象物は対象面上に１個以上の粒子を有し；
選定された液体中に前記対象物の少なくも一部分を浸漬し；
前記対象面に直角な位置から特定された角度範囲で前記軸を振動させ；更に
選定された液内で少なくも１個の空洞を作り得る少なくも１個の変換器を準備する
ことを含み、
作られた空洞は、続いて潰れ、そして粒子除去液中に懸垂された表面上の少なくも１個の粒子を除去するための機構を提供する
前記方法。
【請求項５８】
表面上の１個以上の中止を除去するための方法であって：
対象物保持器上に対象物厚さを有する対象物を保持し；そして
前記対象物が前記対象物保持器により保持される間及び前記対象物が前記液体キャビテーションに曝されている間に、前記対象物を、対象物厚さの少なくも０．１倍の距離を横方向に動かすことを許す
ことを含む方法。
【請求項５９】
前記対象物が、対象物厚さの０．１−５倍の範囲の距離を横方向に動くことが許される請求項５８の方法。
【請求項６０】
前記対象物がウエハーである請求項５８の方法。
【請求項６１】
表面に付着した１個以上の粒子を除去するシステムであって：
対象物厚さ及び表面上の少なくも１個の粒子を有する表面を有する対象物を保持するための保持手段であって、前記対象物の少なくも一部分を選定された液体の中に浸漬するように位置決めされている前記対象物保持手段、前記対象物が前記対象物保持器により保持される間及び前記対象物が前記容器内の液体のキャビテーションに曝されている間に前記対象物を対象物の厚さの少なくも１．５倍の距離を横方向に動かすことを許す前記対象物保持手段；及び
選定された液体内に少なくも１個の空洞を作り得る少なくも１個の変換器であって、作られた空洞は、続いて潰れそして液体中に懸垂された表面上の少なくも１個の粒子を除去するための機構を提供する前記変換器
を備えたシステム。
【請求項６２】
表面上の１個以上の粒子を除去する方法であって：
選定された粒子除去液中に懸垂された表面上の少なくも１個の粒子を除去する希望の洗浄力ｘを決定し；
前記希望の洗浄力を達成するに要する隣接変換器の数μを、式ｘ＝ｇ｛ｆ（ｕ）｝の逆関数により計算し；
表面を選定された粒子除去液中に懸垂し；
計算された数μ個の隣接変換器を粒子除去液中に浸漬し；そして
粒子除去液内の計算された数μ個の隣接変換器を活性化しこれにより前記希望の洗浄力で表面上の少なくも１個の粒子を除去するように、選定された粒子除去液内で少なくも１個空洞を作りかつこれを潰すことを許す
ことを含む方法。
【請求項６３】
隣接変換器の計算された数μが３、５、７、又は９である請求項６２の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面から粒子を除去するための液体キャビテーションの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハー及びチップの処理のような洗浄処理における小さい粒子の除去のための魅力ある方法は、液体中の音響キャビテーションの使用であり、これにより液体中に空所又は空洞が作られ続いて実質的に内破され、微小音響流に暴露され、又はエネルギーをある空洞から（前の）空洞に隣接した１個以上の粒子に伝えさせることである。これらの（望ましくない）粒子が半導体ウエハー、又はチップのような隣接表面に置かれ一時的にそこに付着したとき、これら粒子は、空洞を破壊する力により、又は微小音響流により除去することができる。液体内にキャビテーションを作るために使用される周波数は、１ＭＨｚ台であることが多く、対応するキャビテーションシステムは、メガソニックシステムと呼ばれることがある。
【非特許文献１】フェレル・ジー（Ferrell G)他、ア・ノーベル・キャビテーション・プローブ・デザイン・アンド・サム・プレリミナリィ・メジャメンツ・オブ・イッツ・アプリケーション・ツー・メガソニック・クリーニング（Anovel cavitation probe design and some preliminary measurements of itsapplication to megasonic cleaning), J.Acoust.Soc.Am., ２００２年、１１２巻、p.1196-1202
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、今日、入手可能なシステムによる粒子除去のためのキャビテーションの使用は、（ｉ）作られた空所又は空洞の大きさ及び密度の不均一性のため、早期破裂が生じ、そして（ii）局所的な粒子の除去における不均一が生ずる。要求されることは、音響キャビテーション密度の合理的な均一性を提供しかつ維持し、更に表面から除去すべき粒子の性質に従った典型的なキャビテーション密度の変動を許すシステム及び方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
これらの要求は、（ｉ）作られた空洞又は空虚の最初の大きさについてのある種の調整を提供し、（ii）最初の空洞の大きさの合理的な均一性を提供し、かつ（iii)作られた空洞を個別又はバッチで監視することにより大きさの均一性を維持するシステム及び組み合わせられた手順を提供する本発明により対処される。
【０００５】
変換器の個別の試験及び調整により、空洞寸法のような関連パラメーターのバッチ間の振れが最小にされ、均一性が助長され又は強化される。表面の単体処理及びバッチ処理が提供される。
【０００６】
一つのシステム及び手順においては、密な間隔に置かれた複数の変換器を備えた空洞発生ユニット（ＣＣＵ）の使用により空洞が作られかつ空洞の大きさが管理される。これら複数の変換器は、除去すべき粒子が付着した固体表面を収容している液体の隣接部分内にＣＣＵが浸漬されたとき対応した複数個の空洞を作る。表面から粒子を取り除くためのＣＣＵの使用の間に、ＣＣＵは一時的に分離され、そして各変換器は、その変換器により作られる空洞の大きさと形状とを判定するために個別に試験される。各変換器に適用される電力及び／又は励起信号が個別に調整され、粒子の除去に関係する空洞の大きさ及びその他のパラメーターにおける均一性を維持する。
【０００７】
液体の容器を第１及び第２の部分に分割するダイヤフラムを備えたシステム及び方法により一様なキャビテーションが助長される。第１の部分における変換器からの音響キャビテーションが少なくも１個の空洞から生ずる第１のエネルギーパルスを作り、これをダイヤフラムが受ける。ダイヤフラムにおける第１のエネルギーパルスの受容に応じて液体の第２の部分において第２のエネルギーパルスが作られる。第２のエネルギーパルスは、音ルミネセンスの形で測定することができる。音ルミネセンス応答が許容範囲外である場合は、容器の第２の部分の対応した位置に置かれた変換器が調整される。
【０００８】
更に互いに向かい合った変換器であって、ほぼ均一なキャビテーションを達成するために、各が変換器からの距離の増加とともに単調に増加し或いは各が変換器からの距離の増加とともに単調に減少する空洞密度を作る変換器が明らかにされる。かかる変換器の活性化は、向かい合った容器の壁間を伸びている線分に沿ってほぼ均一な粒子除去液内のキャビテーション密度を作る。
【０００９】
また、１個以上の変換器の性能が許容し得るか否かを決定するための判定が行われる。センサーのアレイが液体容器の内に位置決めされ、１個以上の変換器が容器の壁に置かれる。変換器のアレイが活性化され、そして時間の経過にともなう音響空洞の空間分布を決定をするために感知される。
【００１０】
変換器電力を特別な方法で提供し及び／又は空洞強化液を提供する機構がより一様なキャビテーションをもたらす。希望の洗浄力を作るに必要な変換器の数の決定を行うこともできる。
【００１１】
一様なキャビテーションを発生させる機構は、対象物を対象物の厚さの０．１倍の範囲で横方向に動かすことを許す保持器内における対象物の保持を含む。更に、対象物が置かれた振動可能な軸が、自由なウエハーに近似した、平均して、対象物のどの領域も実質的により多い又は実質的により少ないキャビテーションを受けることがないようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明に使用し得る空洞作成ユニット（ＣＣＵ）１１の斜視図である。この実施例においては、ＣＣＵ１１は、２個以上の変換器１５−ｉ（ｉ＝１，…，Ｉ；Ｉ≧２）を備えた多角形のバー（例えば三角形、四辺形、五角形、など）又は曲線バー１３を備え、各変換器は、変換器が内部に浸漬される液体中に１個以上の空洞を作ることができる。変換器１５−ｉは、各変換器に与えられるエネルギーを個別に調整できるように個別にエネルギー源１７により駆動される。エネルギー源１７は、（ｉ）各変換器１５−ｉへの単位時間当たりの給送エネルギー及び（ii）各変換器の駆動周波数の調整を許す制御機構を備えることが好ましい。エネルギー源１７は、各変換器１５−ｉに対して２個以上の明確に異なる駆動周波数を提供することが好ましい。
【００１３】
ＣＣＵ１１は、図２に平面図で示された組立体２１の部品であり、この組立体は、ＣＣＵ１１と変換器（図２においては図示せず）；頂部が部分的又は全体的に開口している液体容器２３；容器内の選定された液体２５；液体中に浸漬されかつ除去すべき１個以上の粒子が付着した１個以上の表面２７；変換器を試験しかつ調整するために、（ｉ）第１の位置Ｐ１においてＣＣＵ１１を液体２５の上方に位置決めし、そして（ii）ＣＣＵ１１を容器２３及び液体２５から間隔を開けられた第２の位置Ｐ２に回転させるＣＣＵ再方向付け機構２９；及び容器２３を、選定された垂直軸Ｖ−Ｖ、好ましくは容器の中心を通る垂直軸まわりで選定された角速度ωで回転させる容器回転機構３１を備える。
【００１４】
ＣＣＵバー１３は、第２の位置Ｐ２においては、図３を参照して以下説明されるように、変換器１５−ｉ（図１）の作動の個別試験又はグループ試験のために、第２の選定され
た液体２６（必須ではないが好ましくは第１の液体２５と同じ液体）の第２の容器３３内に浸漬される。
【００１５】
図３は、２個以上の同様な組立体のグループの１個である変換器試験組立体１６の側面断面図であり、これら組立体は、図１及び／又は２に示されたＣＣＵの部品として使用することができる。変換器組立体１６はＣＣＵハウジング４１を備え、このハウジングは、横向きのハウジング延長部４３を有しかつ薄いダイヤフラム４５（厚さｈ１≒０，１−１ｍｍ）を有する中空円筒とすることができ、これは、１個以上の選定された出力周波数、１００−３０００ｋＨｚの範囲のｆ＝ｆｎを有する選定された出力エネルギーＥ（ｆ）で振動する変換器１５−ｉを支持する。変換器１５−ｉは、第２の位置Ｐ２においては、サーボ制御モジュール４７に電気接続され、このモジュールは、サーボ制御モジュール４７における選定されたフィードバック信号の受信に応答して、１個以上の（１）出力エネルギーＥ（ｆ）及び（２）出力周波数ｆ＝ｆｎを調整する。サーボ制御ユニット４７は、ＩＣＣＤ画像形成用モジュール５１からの信号を受ける画像処理モジュール４９に電気接続される。ＣＣＵ監視モードにおいては、ダイヤフラム４５及びハウジング４１の底部の小さい部分が、第２の液体２６の薄い厚さｈ２に浸漬される。この場合は液体の厚さはｈ２≒０．１＝５ｍｍである。
【００１６】
ＩＣＣＤモジュール５１は、ＩＣＣＤセンサー５２がダイヤフラ４５及び変換器１５−ｉ（図１）に面し、かつ変換器１５−ｉが活性化されたとき、液体Ｌ内に作られた１個以上の音響空洞の画像を形成するように位置決めされる。ＩＣＣＤセンサー５３は、入力周波数ｆのエネルギー入力Ｅ（ｆ）により線形又は非線形で変化し得る音響空洞の体積密度ρ（ｃａｖ）を第１に測定し又は感知する。変換器１５−ｉにより作られた圧壊前の空洞の最大直径は、入力周波数ｆ＝ｆｎの増加とともに単調に減少し、かつ液体の波の伝搬速度及び液体の表面張力のような液体の関連特性に依存するであろう。入力周波数ｆ＝ｆｎの変動は、圧壊前の最大直径の増加時の体積密度の減少により、例えば体積密度ρ（ｃａｖ）における変動を間接的に生ずることがある。
【００１７】
図４Ａ及び４Ｂは、（１）４０ボルト及び４０ボルト（図４Ａ）並びに（２）４０ボルト及び２０ボルト（図４Ｂ）に相当する入力エネルギーに対して、入力周波数ｆ＝ｆｎ＝１ＭＨｚで作られた音響空洞の２個の隣接した変動の場（分離距離＝０．５−５ｃｍ）を横切るセンサーによる測定値をグラフで示す。４０ボルトに対する最大空洞密度は、２０ボルトに対する空洞体積密度の約７倍の大きさである。この実験に対しては、空洞密度は、入力エネルギーＥ（ｆ）の増加とともに非線形で増加することが分かる。
【００１８】
図５は、活性化された変換器により作られかつ出力周波数ｆｎにより、及び図に示されるような２５又は２６のような液体の１個以上のパラメーターにより、部分的に又は全体的に決められた圧壊前の直径ｄｃａｖ（空洞の潰れる前）を有する空洞Ｃを図示する。空洞内は空虚である。理想的には、各変換器１５−ｉにより作られた各空洞Ｃは、正確に同じ又は実質的に同じ値、（例えば２５μｍ）の圧壊前直径ｄｃａｖを持つ。変換器出力周波数ｆｎの好ましい範囲は１００−３０００ｋＨｚであり、これは０．１−１ｍｍの範囲の圧壊前の直径ｄｃａｖを作ることができる。
【００１９】
実際上は、所与の変換器１５−ｉ（図１）により作られた平均空洞密度ρ（ｃａｖ）は、変換器が古くなるにつれて時間とともに変化するであろうし、かつ種々の環境的要因のため、変換器間の変動も同様に生ずるであろう。図３に示されたシステムは、ＣＣＵバー１３が第２の位置にあるときに、この変換器によりそのとき作られる空洞の平均密度ρ（ｃａｖ；ｉ）を決定し、そしてこの密度と基準又は「理想的」空洞密度ρ（ｃａｖ；ｒｅｆ）とを比較するために各変換器１５−ｉを試験する。差の大きさ｜ρ（ｃａｖ；ｉ）−ρ（ｃａｖ；ｒｅｆ）｜が選定された非負の閾値Δρｔｈｒ（これは恐らく０である）よ
り大きい場合は、大きさの差がΔρｔｈｒより大きくならないように、又はこの大きさがΔρｔｈｒより大きくならないように減らせない場合は大きさの差を最小にするように、エネルギー出力Ｅ（ｆ）及び／又は出力周波数ｆ＝ｆｎを調整する。各変換器１５−ｉが試験され、かつ各変換器について入力エネルギーＥ（ｆ）及び／又は出力周波数ｆ＝ｆｎが調整されたあと、ＣＣＵ１１及び組み合わせられた変換器１５−ｉが図３の第１の位置Ｐ１に動かされ、そして第１の液体２５に浸漬された１個以上の表面２７が洗浄される。個々の変換器１５−ｉ（図１）が再検査され、そして各表面２７が洗浄されるより前に調整されることが好ましい。試験及び調整に要する時間は約１５秒から約４５秒、或いは希望するならばより長く変えることができる。
【００２０】
この試験及び調整の手順は、第１の変更例として、Ｎ個の表面２７が洗浄された後で行うことができる。ここに、Ｎは１より大きい選定された整数である。第２の変更例として、この試験及び調整の手順は、全ての変換器１５−ｉ’から無作為に選定されたサブセットについて行うことができ；そしてこのサブセット内の各変換器１５−ｉ’が｜ρ（ｃａｖ；ｉ’）−ρ（ｃａｖ；ｒｅｆ）｜≦Δρｔｈｒを満たす場合は、試験及び調整の手順を終了し、ＣＣＵ１１及び組み合わせられた変換器は表面洗浄のために第１の位置Ｐ１に戻される。
【００２１】
図６は本発明の実行手順の流れ図である。段階６１において、２個以上の変換器を有するＣＣＵが、選定された試験液体を収容している試験用の容器（例えば、図２の容器３３）の中に入れられる。段階６３において、計数用指標ｉ（ｉ＝１，…，Ｉ、だたしＩ＞２）が初期化される（例えばｉ＝１）。段階６５において、ｉ番目の変換器が活性化され、そして試験液体中に１個以上の圧壊前の空洞が形成される。段階６７において、好ましくは図３のＩＣＣＤモジュール５１のような画像化機械を使用して表示された空洞密度ρ（ｃａｖ）が推定される。段階６９において、密度差Δρ（ｉ）＝｜ρ（ｃａｖ；ｉ）−ρ（ｃａｖ；ｒｅｆ）｜が計算され、そして選定された非負の閾値密度差Δρｔｈｒと比較される。段階７１において、システムはΔρ（ｉ）≦Δρｔｈｒであるか否かを決定する。段階７１における質問に対する答が「イエス」であるならば、システムは段階７３に進み、そして計数用指標がｉ≧Ｉを満たすか否かを決定する。段階７３における質問に対する答が「イエス」である場合は、システムは、選択的にＣＣＵを試験液から出して、ＣＣＵを動かし又は向きを変え、ＣＣＵを粒子除去液内の浸漬し、そして段階７５において、粒子除去液に２個以上の空洞を作るために調整された全ての変換器を使用する。
【００２２】
段階７３における質問に対する答が「ノー」である場合は、システムはｉを増加し（ｉ→ｉ＋１）、そして段階６５に戻り、更に段階６５から７１を少なくも１回繰り返す。段階７１における質問に対する答が「ノー」であった場合は、システムは、段階７７において次の２条件、即ち（１）密度差Δρ（ｉ）＝｜ρ（ｃａｖ；ｉ）−ρ（ｃａｖ；ｒｅｆ）｜が差の閾値Δρｔｈｒより大きくない値に減少すること、及び（２）密度差Δρ（ｉ）＝｜ρ（ｃａｖ；ｉ）−ρ（ｃａｖ；ｒｅｆ）｜が最小になることの少なくも一方が満たされるまで、（ｉ）ｉ番目の変換器と組み合わせられた出力エネルギーＥ（ｆ）、及び（ii）ｉ番目の変換器の出力周波数ｆ＝ｆｎの少なくも一方を変更する。次いで、システムは段階７３に進む。
【００２３】
図７は、本発明の別の実行手順の流れ図である。段階８１、８３、８５及び８７は、それぞれ段階６１、６３、６５及び６７に相当する。段階８９において、Ｉ個の変換器の組の選定されたＩ’番目の部材を有するサブセットが無作為に選定される。ここに、番号ｉ’＝１，…，Ｉ’、ただし１≦Ｉ’≦Ｉである。
【００２４】
段階９１において、ｉ’＝１，…，Ｉ’に対してキャビテーション密度差Δρ（ｉ’）＝｜ρ（ｃａｖ；ｉ’）−ρ（ｃａｖ；ｒｅｆ）｜が計算され、そして１個以上の差の値
Δρ（ｉ’）に依存して表象的平均値Ｄ（Δρ（１’），…，Δρ（Ｉ’））が計算される。段階９３において、システムは、Ｄ（Δρ（１’），…，Δρ（Ｉ’））が選定された差の閾値Δρｔｈｒより大きいか否かを決定する。
【００２５】
例えば、表象的平均値Ｄを、次のような線形又は非線形の加重平均値とすることができる。
【００２６】
【数１】
2006527081.tif 000002
【００２７】
ここに、ｐは選定された正の数であり、ｗ（Ｉ’）は次式を満たす非負の重み付け係数である。
【００２８】
【数２】
2006527081.tif 000003
【００２９】
量
【００３０】
【数３】
2006527081.tif 000004
【００３１】
は、ｌ個の変換器の無作為に選ばれたサブセットに対する差の大きさの平均値を表す。冪指数ｐが無制限に増加することを許しかつ非常に大きいｐの値に対するサブセット内の全ての指標ｉ’についてｗ（ｉ’）＞０であるとすると、式（１）内の量Ｄは
【００３２】
【数４】
2006527081.tif 000005
【００３３】
に接近する。
【００３４】
そこで、冪指数ｐの非常に大きい値に対しては、量
【００３５】
【数５】
2006527081.tif 000006
【００３６】
は差の大きさの中の最大値にほぼ等しく、そしてこの数が差の閾値Δρｔｈｒと比較される。この制限において、最大の大きさの差Δρ（ｉ’；ｍａｘ）が選定された差の閾値Δρｔｈｒと比較される。より小さい冪指数ｐの値に対しては、量
【００３７】
【数６】
2006527081.tif 000007
【００３８】
は別の平均値を提供する。例えばｐ＝１を選んだときは、表象的平均値
【００３９】
【数７】
2006527081.tif 000008
【００４０】
は、密度差Δρ（ｉ’）の通常の加重平均値となる。ρ＝２を選ぶと表象的平均値
【００４１】
【数８】
2006527081.tif 000009
【００４２】
は、密度差Δρ（ｉ’）の通常の加重二乗平均値となる。
【００４３】
段階９３における質問に対する答えが「イエス」であれば、システムは、段階９５において、変換器試験過程を終了して変換器１５−ｉ’（ｉ’＝１，…，Ｉ’）の集合をそのまま使用し、そしてＣＣＵバーを試験液から出すように選択的に動かし、ＣＣＵバーを動かし又は向け直し、ＣＣＵバーを粒子洗浄液の中に浸漬し、そして、段階９７において、粒子除去液内に２個以上の音響空洞を作るために調整された全ての変換器を使用する。段階９５における質問に対する答えが「ノー」である場合は、システムは、段階９９において、図５の段階６３の手順開始に戻る。
【００４４】
試験液及び粒子除去液は、図６及び７の手順の一方又は双方について同じとすることができ又は異なるとすることができる。適切な粒子除去液は、希釈水、アンモニア（ＮＨ３）、二酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、及びオゾン（Ｏ３）を希釈水中に又はこれらの混合物中に含む。
【００４５】
半導体の表面のような１個又は数個の表面をほぼ同時に表面を洗浄するためには従来の開発が適切である。図８は、１個のウエハー表面又は２個以上の表面１０１−ｊのバッチを清掃するためのシステム１００を略画で示す。ここに、ｊ＝１，…，Ｊ、（ただし、Ｊ≧２）であり、また、表面は実質的に平面であることが好ましい。表面１０１−ｊは、容器又はタンク１０３内で互いにほぼ平行に向けられ、このタンクは、頂面が開口し、そして各表面を完全に浸漬させるに十分な量の選択された粒子除去液１０５を収容し、更に除去された液体は薄いダイヤフラム１０９（厚さｈ３≒０．１−１ｍｍ）に広がる。
【００４６】
ダイヤフラム１０９の上方で、図示のようにダイヤフラム１０９に続く連続した試験セル１１３−ｉ（ｉ＝１，…，Ｉ；Ｉ≧２）の各に試験液１１１（これは、必須ではないが、粒子除去液１０５と同じとすることができる）が提供される。試験セル材料は、例えば
タンタル、熔融シリカ、又はプラスチックを含む。試験セル１１３−ｉのための試験液１１１が迷路形液体進入システム１１５を通って供給される、この進入システムは、液体の通過は許すが、いかなる外来光もセルに入ることを許さない。即ち、セル１１３−ｉは遮光されることが好ましい。好ましくは飽和濃度又はその近くの濃度の希ガス（例えば、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ又はＸｅ）又はその他の材料が、試験液１１１（例えば希釈水）内に含まれ、除去液１０５における音響キャビテーションにより作られた（ダイヤフラム１０９からの）エネルギー波の受入れに応答したセル１１３−ｉ内の音レミネセンスの放出を助長し又は促進する。
【００４７】
試験セル１１３−ｉの組立体は、ＩＣＣＤモジュール１１９を備えた頂部を有する遮光フード１１７により覆われ、このモジュールは、各変換器が許容範囲内で機能しているか否かを決定するために試験液の音ルミネセンス応答の複数の画像を形成する。ダイヤフラム１０９上方の与えられた位置で作られかつＩＣＣＤモジュール１１９により感知される音ルミネセンスの場は、ダイヤフラム１０９の下方の対応した位置における除去液内で作られた音場を反映する。
【００４８】
除去液１０５内の音響キャビテーションはＫ個の変換器１２１−ｋにより作られる。ここに、番号ｋ＝１，…，Ｋ（Ｋ≧２）である。これら変換器は容器１０３の一方の側に位置決めされ、隣接した表面１０１−ｊ間の隙間空間内の除去液内の空洞を作る。各変換器１２１−ｋは、容器１０３内の洗浄すべき２個の隣接した表面１０１−ｊの間の１個、２個、又はそれ以上の隙間空間に対して音響の場を提供する。もし１個以上の変換器１２１−ｋが正確に作動しない場合は、試験液１１１内のダイヤフラム１０９の上方で感知された対応する音ルミネセンス応答は許容応答範囲にないであろう。そしてＩＣＣＤモジュール１１９は、これを感知するであろう。この状況においては、エネルギー入力Ｅ（ｆ）及び／又は入力周波数ｆ＝ｆｎが図２及び３に関連して説明された方法と類似の方法で、音ルミネセンス応答のこの部分を許容範囲内に持ってくるように調整される。
【００４９】
除去液１０５により作られた音響キャビテーションの場は、特に洗浄すべき表面１０１−ｊがｚ方向で比較的大きい長さを有する場合、ｚ座標方向で均一なことはありそうもない。音響キャビテーションは、キャビテーションを作っている変換器からの距離の増加のため、ｚの増加とともにほぼ単調に減少することがありそうである。
【００５０】
図９は、粒子除去液１０５内の音響空洞密度の均一性を助長するための別のシステム１４０を示す。図９において、表面１０１−ｊは、その側面で観察され、第１の組の変換器１４１−ｈ１（ｈ１＝１，…，Ｈ１：Ｈ１≧２）は表面１０１−Ｊの第１の端部に置かれ、そして第２の組の変換器１４２−ｈ２（ｈ２＝１，…，Ｈ２：Ｈ２≧２）は表面１０１−Ｊの第２の、反対側の端部に置かれる。個々の変換器１４１−ｈ１又は１４２−ｈ２により作られた音響励振ＥＷの強さは、変換器からの距離の増加とともに単調に減少するであろう。第１の接近の際、吸収についてのビールの法則が採用され、これにより変換器１４１−ｈ１の一つにより作られた音響の場の振幅Ａ（ｙ）は、ほぼ
Ａ０×ｅ｛−αｙ｝
であり、ここにＡ０は初期振幅であり、またα（＞０）は振幅減衰係数であり、これは入力周波数ｆ及び／又は除去液の化学的及び物理的性質により変動するであろう。座標値ｙ（０≦ｙ≦Ｌ）を有する除去液内に適宜の位置において、一方の側の変換器１４１−ｈ１から及び他方の側の変換器変換器からの寄与の和が次の全振幅を提供する。
【００５１】
【数９】
2006527081.tif 000010
【００５２】
これはｙ＝Ｌ／２において最小値を有し、座標値｜ｙ−Ｌ／２｜の増加とともにゆっくり増加する。ビールの法則の吸収がここでほぼ正しいとすれば、音響の場の振幅の最大の部分差（maximum fractional difference）は次のようになる。
【００５３】
【数１０】
2006527081.tif 000011
【００５４】
関数ｃｏｓｈ｛α（Ｌ／２）｝−１  は、変数αＬ／２で単調に増加し、かつ例えばαＬ／２＝０．４４に対して０．０９８４の値を有し；平均音響キャビテーション密度はαＬ／２≦０．４４に対して一様に１０％以内である。
【００５５】
一定の表面長さＬについては、除去液の適切な選択によりこの差を小さくすることができ、この場合、小さい値の減衰計数αが好ましい。図９に示された実施例は、個々の表面を洗浄するため又は表面のバッチを洗浄するために使用することができる。図９に示された実施例においては、変換器により作られた音響の場の振幅の均一性は、表面又は表面の組立体の両端の各における変換器の対称的な配列により促進される。
【００５６】
平均音響キャビテーション密度の均一性を改良する別の方法は、図１０のシステム１５０で図式的に示される。表面１０１−ｊがこの場合もその側面で見られ、図示のように、変換器の第１の組１５１−ｈ１（ｈ１＝１，…，Ｈ１；Ｈ１≧２）は表面１０１−ｊの第１の端部に置かれ、変換器の第２の組１５２−ｈ２（ｈ２＝１，…，Ｈ２；Ｈ２≧２）は表面１０１−ｊの第２の反対側端部に置かれ、対応した変換器レンズ１５５−ｈ３を有する変換器の第３の組１５３−ｈ３（ｈ３＝１，…，Ｈ３：Ｈ３≧２）は表面１０１−ｊの第１の端部に置かれ、そして対応した変換器レンズ１５６−ｈ３を有する変換器の第４の組１５４−ｈ４（ｈ４＝１，…，Ｈ４：Ｈ４≧２）は表面１０１−ｊの第２の端部に置かれる。
【００５７】
各変換器レンズ１５５−ｈ３は第１の端部から正方向の距離Δｙ＝Ｌ／２に「焦点」が合わせられ、そして各変換器レンズ１５６−ｈ４は第２の端部から正方向の距離Δｙ＝Ｌ／２に「焦点」が合わせられ、焦点の合わせられた変換器の第３の組１５３−ｈ３及び第４の組１５４−ｈ４は、一緒に、次式でほぼ推定される平均音響キャビテーション密度を作る。
【００５８】
【数１１】
2006527081.tif 000012
【００５９】
これは、ｙ＝Ｌ／２に最大値を有し、差ｙ＝｜ｙ−Ｌ／２｜の増加とともに単調に減少する。（焦点の合わせられた）変換器の第３及び第４の組１５５−ｈ３，１５４−ｈ４，１５５−ｈ３及び１５６−ｈ４だけがある場合は、平均音響空洞密度の均一性の適切な尺度は
【００６０】
【数１２】
2006527081.tif 000013
【００６１】
であり、これは式（５）において説明された均一性の尺度と比較することができる。
【００６２】
図１１は、密度推定値Ａ（ｙ）及びＢ（ｙ）のｙ座標位置による変化をグラフで示す。Ａ（ｙ）及びＢ（ｙ）の各は、位置値ｙ＝Ｌ／２を中心としてほぼ対称的であり、この場合、値｜ｙ−Ｌ／２｜の増加とともにＡ（ｙ）は単調に増加し、Ｂ（ｙ）は単調に減少する。
【００６３】
変換器の第１と第２の組及び焦点の合わせられた変換器の第３と第４の組が同時に活性化された場合は、得られる平均音響キャビテーション密度は、ほぼ次式となる。
【００６４】
【数１３】
2006527081.tif 000014
【００６５】
理想的にはパラメーターＡ０、Ｂ０、α、βは次式を満たすように決められ、
【００６６】
【数１４】
2006527081.tif 000015
【００６７】
このため、組み合わせられた変換器の第１、第２、第３及び第４の組に対する平均音響キャビテーション密度は、変換器の第１／第２の組或いは変換器の第３／第４の組の場合より、変数ｙの関数として更に均一になる。Δｙ＝０を含んだ小範囲の座標差Δｙ＝｜ｙ−Ｌ／２｜に対しては、傾斜の大きさ｜ｄＡ／ｄｙ｜は、少なくも傾斜の大きさ｜ｄＢ／ｄｙ｜と同じ位の大きさである。項の再配列の後で、この範囲（例えば｜Δｙ｜≦Δｙ０）について次が要求される。
【００６８】
【数１５】
2006527081.tif 000016
【００６９】
式（１０）における制約は、制約条件
【００７０】
【数１６】
2006527081.tif 000017
【００７１】
が満たされるならば、内部にαΔｙ＝０を含んだ適切な範囲の変数αΔｙに対して満たされる。より一般的には、式（１０）における制約条件は変数αΔｙの０を含まない幾つかの値の範囲について満たされる。パラメーターＡ０、Ｂ０、α及びβの適切な選択により、差
【００７２】
【数１７】
2006527081.tif 000018
【００７３】
が式（９）を満たし、従ってこの組合せの平均音響キャビテーションの均一性は、変換器の第１／第２の組の使用又は変換器の第３／第４の組の使用と比べて確実に改良される。より一般的には、内部位置（例えばｙ＝Ｌ／２、中央の点）を中心として、単調に増加するキャビテーション密度を有する変換器の第１のグループと単調に減少するキャビテーション密度を有する変換器の第２のグループとを組み合わせて、より均一なキャビテーション密度を有する変換器の組合せグループを提供することができる。図９及び１０に示された方式の変換器を使用して、ｘ座標方向、ｙ座標方向、及びｚ座標方向の各で平均音響キャビテーション密度をほぼ一様にすることができる。キャビテーション密度Ａ（ｙ）又はＢ（ｙ）或いは組合せＡ（ｙ）＋Ｂ（ｙ）を作る変換器システムは、これを、試験液及び／又は粒子除去液のための平均音響キャビテーション密度の均一化を促進するために使用することができる。
【００７４】
或いは、１個以上のレンズ付き変換器１５５−ｈ３及び／又は１５４−ｈ４を回転させて、図１０の除去液１０５内で、変換器の最大強度の位置をｙｚ平面においてほぼ円形のセクターパターンで動かすことができる。これは、回転している変換器に対応する最大強度の位置（ｘ，ｙ，ｚ）ｍａｘを、複数のレンズ付き変換器がこの方法で回転させられる円形セクターに沿って変えさせるであろう。
【００７５】
図１０のレンズ付き変換器１５５−ｈ３及び１５６−ｈ４の各は、図１２に示されたような１個以上の非平面の変換器１５７−ｈ５と置換され又はこれらに追加することができる。これら非平面変換器は、粒子除去液１０５内の適宜の位置（ｘ，ｙ，ｚ）において受けた変換器エネルギーを側壁（ｘ≒０）の近くではなく選定された正の距離ｘ＝ｄｍａｘ（ｚ）において最大値にさせる中低の又は波立っている形状係数ｈ＝ｈ（ｚ）を有することが好ましい。前記正の距離は側壁に沿った距離ｚにより変わることができる。例えば、形状係数がほぼ正弦波状（例えばｈ（ｚ）≒ｈ０−ｈ１ｓｉｎｋｚ）である場合は、距離ｄｍａｘ（ｚ）も、図１３に示されるように周期２πｋでほぼ周期的に変化するであろう。
【００７６】
図１３において、音響空洞センサー１７１−ｊ（ｊ＝１，…，Ｊ；Ｊ≧２）のアレイを備えるセンサー板１７０が、粒子除去液１７３を収容している容器１７２内に位置決めされる。音響空洞変換器１７４−ｋ（ｋ＝１，…，Ｋ；Ｋ≧２）のアレイが容器１７２の壁１７５上に位置決めされ、センサー板１７０の面は、選定された分離距離ｄ（≒０．５−５ｃｍ）をおいて、変換器の壁１７５の平面と実質的に平行である。変換器は、例えば（
非平面）変換器の形状にされる。変換器１７４−ｋのアレイが活性化され、粒子除去液１７３内に音響空洞１７６の２次元の空間分布Ｄ（ｘ，ｙ；ｔ）を作る。これら空洞は感知され、そして０．５−１５秒のような選定された時間経過の長さｔ（ａｖｇ）の時間間隔にわたる時間平均値ＳＤ（ｘ，ｙ；ａｖｇ）が形成される。空洞の理想的分布Ｄ（ｘ，ｙ；ｒｅｆ）のための空洞の基準分布又は理想的な分布が提供され、そして選ばれた非負の組合せＣ｛Ｄ（ｘ，ｙ；ａｖｅ），Ｄ（ｘ，ｙ；ｒｅｆ）｝が形成され、変換器１７４−ｋのアレイ上又はこれに隣接したＩ位置（Ｉ≧２）の選択された連鎖｛（ｘｉ，ｙｉ）｝ｉに対する閾値Ｃｔｈｒと比較される。組合せｃは、次式の方向で次数βと同次であることが好ましい。
【００７７】
【数１８】
2006527081.tif 000019
【００７８】
ここに、αは任意の実数であり、βは（０を含んだ）固定された実数であり、これは組合せＣの指標である。理想的には、測定された分布が基準分布と同じであるときは組合せＣは０であり、選択的に空洞の任意の試験分布Ｄ（ｘ，ｙ；ｔｅｓｔ）に対しては次式である。
【００７９】
【数１９】
2006527081.tif 000020
【００８０】
例えば、組合せＣが差である場合は、閾値要求は次式のように述べられる。
【００８１】
【数２０】
2006527081.tif 000021
【００８２】
ここに、｛Ｗｉ｝ｉは非負の重み付け係数（合計＝１）の選定された組、μは選定された非０の定数（正又は負）であり、そしてＣｔｈｒは全ての対（ｘ，ｙ）についての空間平均の適切な小部分＜Ｄ（ｘ，ｙ；ａｖｄ．ｒｅｆ）＞である。全てのｉ及びμ＝１に対してｗｉ＝１／Ｉを選ぶことにより、差の和がＣｔｈｒより大きくないことが要求される。組合せＣがある比率であるとすれば、閾値要求は
【００８３】
【数２１】
2006527081.tif 000022
【００８４】
であり、この場合、Ｃ’ｔｈｒは０．１のような適切な小部分である。別の適切な組合せ
Ｃ及び組み合わせられた閾値要求は
【００８５】
【数２２】
2006527081.tif 000023
【００８６】
であり、この場合、Ｃ”ｔｈｒは０．９のような適切な小部分である。より一般的には、組合せＣは
【００８７】
【数２３】
2006527081.tif 000024
【００８８】
として定義することができ、この場合、Ｆ（ｒ）は、対応した閾値条件（Ｃ≦Ｃｔｈｒ又はＣ≧Ｃｔｈｒ）のとき、変数ｒの単調に増加する関数又は単調に減少する関数である。
【００８９】
組合せＣの値が組み合わせられた閾値試験を満たすならば、変換器のアレイは受け入れられる。そうでない場合は、変換器のアレイの性能は受け入れできないと決定される。この方法は、変換器のアレイにより作られる音響空洞の分布を監視するための仮想ウエハー、板１７０を提供する。
【００９０】
音響キャビテーションの場を確立するために最初に必要な変換器の作動は、場を維持するために必要な（又は十分な）変換器の作動とは異なる。開始する変換器の作動と維持する変換器の作動とが異なる場合は、最初に場が確立された後に１個以上の変換器パラメーター（例えば作動エネルギー及び／又は変換器周波数）が変更される。例えば、変換器の作動エネルギーは、非特許文献１に報告された幾つかの実験結果により示唆されるように、場が確立された後で減らすことが必要である。図１４（変換器出力レベル５０、１００、２００、３００、４００及び５００ワットについてのキャビテーション輝度対時間）にグラフで示されるように、多すぎるキャビテーションの付与は音響の場の伝搬を妨害する。この妨害はキャビテーション密度の不均一性、望ましくない効果を増大し、或いは対象物表面における最初の平行線の歪により対称物表面を損傷させることがある。
【００９１】
第１の別の方法は、音響空洞の最初の形成を促進するために最初の試験液又は粒子除去液にＮｅ又はＡｒのような不活性流体を最初に添加することを含む。その後、不活性流体は引き抜かれ、或いは、例えば不活性流体を含んでいる液体を流出させることにより不活性流体の濃度を時間を合わせて変える。音響キャビテーションの場が最初に確立され続いて維持されるような１個以上の変換器パラメーターの時間を合わせた変更が、第４の次元、時間におけるほぼ一様なキャビテーション密度を助長する。
【００９２】
第２の別の方法においては、キャビテーションエネルギーの適用が「ソフトスタート」で与えられることであり、これにおいては、（図１４におけるような）観察された光子の鋭い最大値の出現を抑制しこの妨害を抑制するために、変換器出力は実質的に瞬間的でなくゆっくりと上げられる。
【００９３】
第３の別の方法においては、変換器出力がゆっくりと上げられ、キャビテーションエネルギーが漸近線に接近した後、第１の方法により不活性流体が試験流体又は粒子除去流体の中に導入される。
【００９４】
対象物表面の損傷を避けるために意図された第４の別の方法においては、変換器出力が、洗浄される対象物の存在なしに希望の最終値まで上げられ、次いで対象物が試験液又は粒子除去液の中に浸漬され、そして前述のように処理が継続する。
【００９５】
ウエハーを音波による液体のキャビテーションに暴露するときは、ウエハーをウエハー保持器に確り取り付けなければならない。ウエハー保持器へのウエハーの確りした取付けが、ニュートンリング相当現象の発達を許し又は助長する。このニュートンリング相当現象はウエハー表面上の一定位置に山と谷とを有し、部分的に拘束された膜の機械的励振と類似して、部分的に拘束されたウエハー表面の音波による「照明」を生ずる。ウエハー表面上の点が、位置の固定された不変の節にならないように、ウエハーがウエハー保持器に極めてゆるく保持された場合は、音波は時間とともに変化する不規則なパターンを提供するであろう。このため、平均して、ウエハー表面のある領域が、ウエハー表面の他のいかなる領域より実質的に多く又は実質的に少なく音響キャビテーションの影響を受けることはない。ウエハー表面に多かれ少なかれ固定された位置を有するニュートンリング相当現象の発達は望ましくなく、そしてウエハー表面の種々の領域における時間平均されたキャビテーション密度効果における相当な差を作るであろう。
【００９６】
一定の位置を有するニュートンリング相当現象を無くし又は抑制するための第１の方法において、ウエハー保持器に保持されたウエハーは、ウエハーをほぼ完全に自由にするため及び固定位置にあり得るニュートンリング相当現象の出現を避けるために、ウエハー厚さの０．１５倍（又はより大きく）の範囲内で横方向に動くことが許される。
【００９７】
一定の位置を有するニュートンリング相当現象を無くし又は抑制するための第２の方法においては、ウエハー表面を定めている平面Πに直角なベクトルが、完全に自由なウエハーを近似するために、適時に０．２゜−１０゜（好ましくは２゜より大きくない）の範囲の角度Δφで振動させられる。図１６において、ウエハー２３７はウエハーチャック２３９及び／又は軸２４１に取り付けられ、そして軸の角度Δφが、軸に対して無作為又は疑似無作為の角度方向パターンで振動させられる。軸２４１は、チャック取付具２４３内で回転と振動とが可能である。ウエハーチャックは、回転軸線における位置制御を許すために電子式フィードバックを持つ。旋回機構２２７は、角度方向軸線における位置制御を許すために電子式フィードバックを持つ。旋回機構２２７は、軸２４１を旋回点２４５において旋回させる。ウエハー及びチャックは、例えばトレー（図示せず）内に収容された粒子除去液内に浸漬することができる。
【００９８】
活性化された音響キャビテーション変換器の数が大きくなると、音波の場と組み合った平均の色値（color value）は「暗い」色値（活性化された変換器なしの場合）から順次明るい音響キャビテーション波の場に相当する高い色値に向かって単調に増加するという方向で、変換器が中に置かれる洗浄液が「明るく」なる。色値のこの増加は、図１６にグラフで示されるように厳密ではないがほぼ直線的である。この図は、出力周波数が１ＭＨｚ及び各変換器への入力が約４Ｖに相当するときの試験液又は粒子除去液内の活性化された隣接変換器の数の増加による色値の変動を示す。
【００９９】
本発明の一実施例においては、光（光子で計数する）は、洗浄液（ここでは蒸留水）内でｕ＝３、５、７及び９個の隣接した変換器が活性化された場合の音響キャビテーション波の場で作られる。活性化された変換器の位置に隣接した第１の領域は、第２の比較的暗い領域より比較的明るい。第１の領域の番号の付けられた面積及びこれと組み合った輝度
は、活性化された変換器の数ｕとともに線形よりも速やかに増加する（おおむね、数ｕの二乗）。これは意外であり、隣接した活性化された変換器の数ｕと組み合わせられた一つ以上の相乗効果の存在を示す。活性化された変換器の各が他の活性化された変換器から互いに実質的に隔離されたとすれば、第１の領域の番号付きの面積はｕとともに同様に直線的に増加し、組み合わせられた輝度はｕの増加とともにほぼ一定であろう。
【０１００】
ψ＝ｆ（ｕ）                                      （１９）
で表せる隣接した活性化された変換器の数ｕの増加による輝度のこの単調な増加は、輝度ψに相当する音響キャビテーションの場の洗浄能力の推定値
ｘ＝ｇ（β）                                      （２０）
と組み合わせることができる。この組合せは、ｘの関数としてｕを得るために、式
ｘ＝ｇ｛ｆ（ｕ）｝                                （２１）
を反転さえることにより、与えらえた洗浄出力ｘを提供するために必要な隣接した活性化された変換器の数ｕの推定値を提供するであろう。式（１９）中のψ対ｕの関係は観察により得ることができる。式（２０）中のｘ対ψの関係は、対象の各粒子除去液、各変換器の出力レベル、除去すべき粒子の各形式、及び各対象物表面（例えばウエハー表面）について実験的に決定することが必要であろう。与えられた表面上の粒子の除去に短時間（例えば、１５秒間）しか向けられない場合は、隣接した活性化された変換器の数ｕは、より長い暴露時間（例えば、６０秒）に対して使用される数に関して増加することが要求されるであろう。
【０１０１】
９個の変換器のアレイに対するキャビテーション密度が、種々の電圧で比較される。適用電圧が、各変換器について３．４ボルトから４．７ボルトに変化したとき、各変化に対する適用電圧が一様に５ボルトである場合と比較して、より均一な密度が得られた。電圧が一様に５ボルトの場合は幾つかの「ホットスポット」及び「コールドスポット」の存在が見られ、従ってキャビテーション密度が（ｉ）対象物表面の損傷及び／又は（ii）対象物表面上の粒子除去における許容できない変動を作ることが有り得る。
【０１０２】
観察可能な音響キャビテーションの出現は、その全部が識別されたわけではないが幾つかの変数の存在に依存した境界現象である。観察可能な音響キャビテーションの有無に影響を与えることが知られる変数は、活性化された変換器と隣接変換器の数；各活性化された変換器に加えられる電力；適用される変換器周波数；キャビテーションの促進を助ける流体の存在（又は欠如）と濃度；粒子除去液又は試験液の表面張力；及び粒子除去液又は試験液の温度を含む。これら変数に対する最適でない値の使用は１個以上のその他の変数のより最適な値の使用により補償することができる。
【０１０３】
ここに示された実施例は単一のウエハー処理又は（図８−１０及び１２−１５における示されたような）ウエハーのバッチ処理に適している。ウエハー表面の位置による音響キャビテーション密度を滑らかに変えることにより、この密度を調整してウエハー表面の種々の小領域の線速度Ｖの影響を補償することができる。このＶはウエハーの回転軸線からの半径方向距離により（ほぼ線形で）変化する。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１−３】本発明の実施に使用されるシステムを示す。
【図４Ａ−４Ｂ】入力エネルギーＥ（ｆ）の増加による測定空洞密度の増加のグラフ表示である。
【図５】圧壊前の空洞とその直径を示す。
【図６−７】本発明の実施のための手順の流れ図である。
【図８−１０】本発明の実施に使用されるシステムを示す。
【図１１】２変換器構成に対する推定キャビテーション密度のグラフ表示である。
【図１２】変換器及び粒子除去液内のセンサーのアレイを有する板を図式的に示す。
【図１３】本発明の実施に使用されるシステムを示す。
【図１４】キャビテーションの活性度対変換器出力をグラフで示す。
【図１５ａ】音響の影響を無作為化するように角度を振動させるために使用される装置を示す。
【図１５ｂ】図１５ａの装置の線Ｂ−Ｂに沿って得られた装置の断面を示す。
【図１６】能動的な隣接変換器の数の増加によるキャビテーション輝度の増加をグラフで示す。
【図１】
2006527081.tif 000031
【図２】
2006527081.tif 000032
【図３】
2006527081.tif 000033
【図４Ａ】
2006527081.tif 000034
【図４Ｂ】
2006527081.tif 000035
【図５】
2006527081.tif 000036
【図６】
2006527081.tif 000037
【図７】
2006527081.tif 000038
【図８】
2006527081.tif 000039
【図９】
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【図１０】
2006527081.tif 000041
【図１１】
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【図１２】
2006527081.tif 000043
【図１３】
2006527081.tif 000044
【図１４】
2006527081.tif 000045
【図１５ａ】
2006527081.tif 000046
【図１５ｂ】
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【図１６】
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【国際調査報告】
2006527081.tif 000049
2006527081.tif 000050
2006527081.tif 000051
2006527081.tif 000052
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