(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる高周波信号を出力する複数の高周波発振手段と、
前記複数の高周波信号から一つ或いは複数の高周波信号を選択する選択手段と、
選択された高周波信号により振動子を振動させる高周波発振器を有し、
前記複数の高周波発振手段は、所定周波数の信号を異なる周波数の高周波信号に変調する複数の変調手段であって、
前記複数の高周波信号を上記選択手段により選択する際の変調速度を制御する制御手段を備え、
上記複数の高周波信号の変調幅は１０ｋＨｚ以上で、上記制御手段によって制御される変調速度は５ｋＨｚ以上であることを特徴とする超音波発振装置。
【請求項２】
前記複数の高周波発振手段から出力される高周波信号の振幅幅は、前記振動子の共振周波数から反共振周波数の範囲内とすることを特徴とする請求項１記載の超音波発振装置。
【請求項３】
振動子を振動させるための複数の異なる周波数の高周波信号を発生する超音波発振方法において、
上記複数の高周波信号の変調幅は１０ｋＨｚ以上で、その周波数の変調速度は５ｋＨｚ以上で制御することを特徴とする超音波発振方法。
【請求項４】
被洗浄物を洗浄液によって洗浄する洗浄装置であって、
上記洗浄液に超音波振動を付与するための高周波信号を出力する超音波発振装置を備え、
この超音波発振装置は請求項１に記載された構成であることを特徴とする洗浄装置。
【請求項５】
被洗浄物を洗浄液によって洗浄する洗浄方法であって、
上記洗浄液に請求項１に記載された超音波発振装置から出力された高周波信号によって超音波振動を付与することを特徴とする洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は振動子を高周波振動させるための超音波発振装置及び超音波発振方法、洗浄装置及び洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、ガラス基板や半導体ウエハなどの被洗浄物を高い清浄度で洗浄することが要求される工程がある。上記被洗浄物を洗浄する方式としては、洗浄液中に複数枚の被洗浄物を浸漬するデイップ方式や被洗浄物に向けて洗浄液を噴射して一枚づつ洗浄する枚葉方式があり、最近では高い清浄度が得られるとともに、コスト的に有利な枚葉方式が採用されることが多くなってきている。
【０００３】
枚葉方式の１つとして被洗浄物に噴射される洗浄液に超音波振動を付与し、その振動作用によって上記被洗浄物からパーティクルを効率よく除去するようにした洗浄方式が実用化されている。
【０００４】
洗浄液に付与する振動は、従来は２０〜４００ｋＨｚ程度の周波数が一般的あったが、ガラス基板や半導体ウエハなどの精密洗浄の分野では６００〜３０００ｋＨｚ程度の周波数が用いられている。
【０００５】
超音波洗浄装置は、上述した周波数の音波を発生させるための高周波信号を出力する高周波発振器を備えており、この高周波発振器から出力される高周波信号によって振動子が駆動されるようになっている。そして、振動子の振動は洗浄液に付与され、被洗浄物が超音波洗浄されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の精密洗浄においては、ガラス基板や半導体ウエハの被洗浄物に形成されるパターンの微細化などに伴い洗浄液に付与された超音波によって配線などのパターンがダメージを受けるという問題が発生している。
【０００７】
配線などに与えるダメージを低減する対策として発振出力を低出力化することが考えられる。しかしながら、発振出力を低出力化すると、洗浄効果も低下するため、実用的でないということがある。
【０００８】
この発明は、洗浄効果を低下させることなく、被洗浄物に与えるダメージを低減することができるようにした超音波発振装置及び超音波発振方法、洗浄装置及び洗浄方法を提供することにある。
【０００９】
請求項１の発明は、それぞれ異なる高周波信号を出力する複数の高周波発振手段と、
前記複数の高周波信号から一つ或いは複数の高周波信号を選択する選択手段と、
選択された高周波信号により振動子を振動させる高周波発振器を有し、
前記複数の高周波発振手段は、所定周波数の信号を異なる周波数の高周波信号に変調する複数の変調手段であって、
前記複数の高周波信号を上記選択手段により選択する際の変調速度を制御する制御手段を備え、
上記複数の高周波信号の変調幅は１０ｋＨｚ以上で、上記制御手段によって制御される変調速度は５ｋＨｚ以上であることを特徴とする超音波発振装置にある。
【００１２】
請求項２の発明は、前記複数の高周波発振手段から出力される高周波信号の振幅幅は、前記振動子の共振周波数から反共振周波数の範囲内とすることを特徴とする請求項１記載の超音波発振装置にある。
【００１４】
請求項３の発明は、振動子を振動させるための複数の異なる周波数の高周波信号を発生する超音波発振方法において、
上記複数の高周波信号の変調幅は１０ｋＨｚ以上で、その周波数の変調速度は５ｋＨｚ以上で制御することを特徴とする超音波発振方法にある。
請求項４の発明は、被洗浄物を洗浄液によって洗浄する洗浄装置であって、
上記洗浄液に超音波振動を付与するための高周波信号を出力する超音波発振装置を備え、
この超音波発振装置は請求項１に記載された構成であることを特徴とする洗浄装置にある。
請求項５の発明は、被洗浄物を洗浄液によって洗浄する洗浄方法であって、
上記洗浄液に請求項１に記載された超音波発振装置から出力された高周波信号によって超音波振動を付与することを特徴とする洗浄方法にある。
【００１５】
この発明によれば、予め所定の周波数に変調された複数の高周波信号を選択し、洗浄液に付与される超音波振動の周波数を変化させることで、洗浄効果を低下させずに被洗浄物に与えるダメージを低減することができ、しかも高周波信号の周波数の切り換えを高速度で行うことが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１と図２に示すこの発明の超音波発振装置は高周波発振器３１を有し、この高周波発振器３１にはマッチング回路部２７を介して高周波洗浄機１０が接続されている。
【００１８】
図２に示すように、上記高周波洗浄機１０は本体１１を有する。この本体１１は上面が開放した凹部１２が長手方向に沿って形成された上部材１３と、この上部材１３の下面に第１のシ−ル材１４を介して液密に接合固定された下部材１５とによって細長い角柱状に形成されている。
【００１９】
上記上部材１３の下部壁の幅方向中央部分には長手方向に沿って嵌合孔１６が穿設され、上記下部材１５の上面の幅方向中央部分には上記嵌合孔１６に嵌合する凸部１７が形成されている。
【００２０】
上記下部材１５の凸部１７が形成された幅方向中央部分には、一端を上面に開口させ、他端を下面に開口させた空間部１８が長手方向に沿って形成されている。この空間部１８の断面形状は、一端（上端）から他端（下端）にゆくにつれて幅寸法が小さくなるテ−パ状をなしていて、その下端開口は上端よりも狭幅となったノズル口１９に形成されている。上記空間部１８には、上記下部材１５に形成された一対の供給路２０から洗浄液が供給されるようになっている。
【００２１】
上記空間部１８の開口した上端はタンタル、チタンあるいはそれらの合金や石英、サファイヤなどによって矩形板状に形成された振動板２１によって液密に閉塞されている。つまり、この振動板２１は、その下面周辺部が所定の厚さを有する枠状の第２のシ−ル材２２を介して上記上部材１３の凹部１２の内底面に接合されている。
【００２２】
上記振動板２１の上面には同じく枠状の押え板２３が接合され、上記上部材１３にねじ２０ａによって固定されている。それによって、上記空間部１８の上端開口は液密に閉塞されている。
【００２３】
上記振動板２１の上面の幅方向中央部分、つまり上記空間部１８と対応する部位には振動子２４が上記振動板２１の長手方向に沿って取着されている。この振動子２４には、たとえばインピーダンスが５０Ωの第１の同軸ケ−ブル２５ａの芯線の一端が電気的に接続されている。この第１の同軸ケ−ブル２５ａの他端には第１のソケット２６ａが設けられ、この第１のソケット２６ａはマッチング回路部２７の一端に設けられた第１のポ−ト２７ａに着脱自在に接続される。なお、第１の同軸ケ−ブル２５ａの被覆線はア−スされている。
【００２４】
上記マッチング回路部２７の他端には第２のポ−ト２７ｂが設けられ、この第２のポ−ト２７ｂには第２の同軸ケ−ブル２５ｂの一端に設けられた第２のソケット２６ｂが着脱自在に接続される。この第２の同軸ケ−ブル２５ｂの他端は上記高周波発振器３１に接続される。この高周波発振器３１は図３に示すように周波数シセサイザ３２を有する。この周波数シンセサイザ３２からは所定の周波数の波形が出力されるようになっていて、その周波数は制御部としてのＣＰＵ３３によって変換制御されるようになっている。
【００２５】
上記周波数シンセサイザ３２から出力された所定周波数の波形は、高周波パワ−アンプ３４で増幅され、上記第２の同軸ケ−ブル２５ｂの電圧、電流をモニタするＣＭカップラ−（通過形電力計）３５で出力がモニタ−されて上記マッチング回路部２７へ出力される。
【００２６】
図４に上記高周波発振器３１の詳細な構成を示す。つまり、電源４１からの交流１００Ｖはフィルタ４２によって雑音を除去されてからヒューズ４３、電源スイッチ４４、ブレーカー４５を介して交流１００Ｖを全波整流する整流器４６に入力する。
【００２７】
整流器４６で全波整流された信号は電解コンデンサー４７に入力する。この電解コンデンサー４７には第１のスイッチ４８が設けられている。この第１のスイッチ４８は上記ＣＰＵ３３によって連続側とパルス側とに自動的に切り換え操作されるようになっていて、パルス側に切り換えると全波整流された信号は電解コンデンサー４７をパスするため、パルス波形となって上記パワーアンプ３４に入力し、連続側に切り換えると電解コンデンサー４７によって連続波形に変換されて上記パワーアンプ３４に入力するようになっている。
【００２８】
上記パワーアンプ３４にはボリューム３４ａが接続されているとともに、高周波成分を作り出す複数、この実施の形態では第１のＰＬＬ回路５１Ａと第２のＰＬＬ回路５１Ｂとが上記ＣＰＵ３３によって切り換え制御される選択スイッチ４９を介して接続されている。
【００２９】
上記第１のＰＬＬ回路５１Ａには第２のスイッチ５２ａが接続され、第２のＰＬＬ回路５１Ｂには第３のスイッチ５２ｂが接続されている。この第２、第３のスイッチ５２ａ，５２ｂは第１、第２のＰＬＬ回路５１Ａ、５１Ｂから上記パワーアンプ３４へ出力される高周波信号の発振周波数を設定するためのもので、この実施の形態では第１のＰＬＬ回路５１Ａから出力される発振周波数が１６００ｋＨｚ、第２のＰＬＬ回路５１Ｂから出力される発振周波数が１５９０ｋＨｚに設定されている。
【００３０】
上記選択スイッチ４９は上記ＣＰＵ３３によって切り換え制御されるようになっており、この選択スイッチ４９が切り換えられるとともに、その信号が第１のＰＬＬ回路５１Ａまたは第２のＰＬＬ回路５１Ｂに入力されると、上記第１のＰＬＬ回路５１Ａまたは第２のＰＬＬ回路５１Ｂからは１６００ｋＨｚまたは１５９０ｋＨｚの高周波信号がパワーアンプ３４に即時に出力されるようになっている。このときの選択スイッチ４９の切り換え速度が周波数の切り換え速度、つまり変調速度になる。後述する実験でも確認されているが、変調速度を早くする程、被洗浄物に生じる欠陥（クラック）が少なくなる。
【００３１】
各ＰＬＬ回路５１Ａ，５１Ｂが接続されたＣＰＵ３３には、上記パワーアンプ３４から出力される高周波信号の発振時間及び発振間隔（デューティ比）を制御する第４のスイッチ５３が設けられている。この第４のスイッチ５３によって高周波信号のデューティ比を制御することができる。
【００３２】
つまり、パワーアンプ３４から連続波を出力するときに、第４のスイッチ５３によって設定されるデューティ比が０であれば連続波となるが、デューティ比を所定の値に設定すれば、図５（ｆ）に示すように連続波を所定の周期で分割したバースト波を得ることができる。また、パワーアンプ３４からパルス波を出力するときに、第４のスイッチ５３によってデューティ比を変化させれば、このパルス波のパワーレベルを調整することができるようになっている。
【００３３】
上記パワーアンプ３４からの高周波信号はＶＳＷＲ回路５４を通じて出力されるとともに、この高周波信号の進行波と反射波は上記ＶＳＷＲ検出器５４によって検出される。このＶＳＷＲ検出器５４からの検出信号は演算回路５５で演算処理されて上記パワーアンプ３４及びＣＰＵ３３にフィードバックされる。パワーアンプ３４では、演算回路５５からの信号によってボリューム３４ａの設定に基づき上記パワーアンプ３４から発振される高周波信号の強さを補正するようになっている。
【００３４】
さらに、各ＰＬＬ回路５１Ａ，５１Ｂにはそれぞれ第５，第６のスイッチ５６ａ，５６ｂを介して低周波発振回路５７が接続されている。上記第５のスイッチ５６ａ又は第６のスイッチ５６ｂのいずれかを選択的にオンすると、ポテンショメータ５８によって上記低周波発振回路５７で作られた所定の周波数の信号が上記第１又は第２のＰＬＬ回路５１Ａ，５１Ｂに入力され、１６００ｋＨｚ又は１５９０ｋＨｚの高周波信号に周波数変調されるようになっている。
【００３５】
この実施の形態では、第１のＰＬＬ回路５１ａと第２のＰＬＬ回路５１ｂとにおける変調幅を１０ｋＨｚとしたが、この変調幅は上記振動子２４の共振周波数と反共振周波数の範囲内である。
【００３６】
それによって、振動子２４のインピーダンス特性が部分的に不均一であっても、この振動子２４から出力される高周波振動の音圧を均一化できるようになっている。
【００３７】
つまり、振動子２４は、通常、粉末のセラミック原料を圧縮成形してから焼成して製造されるため、その全領域においてインピーダンス特性が一定になりにくい。そのため、振動子２４の全領域に所定の周波数の高周波信号を一様に供給しても、出力が一定にならないということがある。
【００３８】
しかしながら、振動子２４に供給する高周波信号を所定の周波数の範囲で周波数変調することで、振動子２４の全領域におけるインピーダンス特性が一定でなくとも、各領域にインピーダンス特性に応じた周波数の高周波信号を供給することができる。それによって、振動子２４から出力される超音波の強さをほぼ均一化することができる。
【００３９】
図４に示すように、上記高周波発振器３１には時間計６１及びリレー回路６２が設けられている。時間計６１は発振時間を計測するとともに、その計測時間をリセットするリセットスイッチ６３が設けられ、リレー回路６２は複数のランプ６４によって各種の表示を行うようになっている。
【００４０】
なお、上記第１乃至第６のスイッチ４８，５２ａ，５２ｂ，５３，５６ａ，５６ｂの動作は、上記ＣＰＵ３３によって自動的に動作させることができるようになっている。
【００４１】
また、上記電源４１からの信号の一部は、高周波発振器３１を冷却するためのファン６５及びＣＰＵ３３を駆動するために交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ６６に入力されるようになっている。
【００４２】
つぎに、上記超音波発振装置を用いて図５（ａ）〜（ｆ）に示す波形の高周波信号を発振出力する場合について説明する。
【００４３】
まず、図５（ａ）に示す第１の波形７１の高周波信号を出力する場合には、電源スイッチ４４をオンにして電源を入れたならば、ＣＰＵ３３によって第１の波形７１が出力される状態に設定する。ＣＰＵ３３の設定に基づき、第１のスイッチ４８は発振動作が開始される発振初期時にはパルス側に切り換わり、パルス発振（この実施の形態では１パルス発振）が終了すると同時に連続側に切り換わる。
【００４４】
それによって、第１のスイッチ４８がパルス側に切り換わった発振初期時には整流器４６で全波整流された信号が電解コンデンサー４７をパスするため、パワーアンプ３４からは第２のスイッチ５２によって設定された周波数の高周波信号がパルス発振されることになる。
【００４５】
高周波信号のパルス発振が終了すると、第１のスイッチ４８が連続側に切り換わるから、整流器４６で全波整流された信号は電解コンデンサー４７で平滑化されてパワーアンプ３４に入力する。
【００４６】
それによって、電解コンデンサー４７からの信号は、パルス発振よりも低いパワーレベルで連続発振することになる。つまり、第１の波形７１は発振の初期にはパルス発振で、その後は連続発振となる。
【００４７】
このような第１の高周波信号の波形を振動子２４に入力すれば、被洗浄物を最初は高いパワーのパルス発振で洗浄でき、その後はパワーの低い連続発振で所定時間洗浄することができる。
【００４８】
そのため、最初のパルス発振によって被洗浄物からは比較的強固に付着して落ち難い状態であったり、粒径が大きなパーティクルを除去することができ、次に連続発振を所定時間継続して行うことで、被洗浄物に通常の状態で付着したり、比較的粒径の小さなパーティクルなど、短時間で除去できなかったパーティクルを確実に除去することができる。
【００４９】
図５（ｂ）に示す第２の波形７２の高周波信号の波形を出力する場合には、ＣＰＵ３３によって第２の波形が出力される状態に設定する。ＣＰＵ３３の設定に基づき発振動作が開始されると、まず、第１のスイッチ４８は発振動作が開始してから所定時間経過するまでは連続側に切り換えられる。
【００５０】
それによって、整流器４６で全波整流された信号は連続発振する。連続発振が所定時間行われると、第１のスイッチ４８がパルス側に切り換えられるから、整流器４６で全波整流された信号は電解コンデンサー４７をパスして所定の周波数でパルス発振する。
【００５１】
したがって、このような発振波形によれば、所定時間の連続発振によって被洗浄物に付着したほとんどのパーティクルは除去されるものの、連続発振では除去されないパーティクルが最後のパルス発振によって除去されることになるから、この場合も第１の波形と同様、被洗浄物に付着したパーティクルの付着状態や大きさなどが一定でなくとも、十分な洗浄効果を得ることができる。
【００５２】
図５（ｃ）に示す第３の波形７３の高周波信号の波形を出力する場合には、ＣＰＵ３３によって第３の波形７３が出力される状態に設定する。ＣＰＵ３３の設定に基づき発振が開始されると、第１のスイッチ４８は上記ＣＰＵ３３からの制御信号によって所定時間ごとに連続側からパルス側に切り換えられる。
【００５３】
それによって、第３の高周波信号の波形７３は、パルス発振と連続発振とが繰り返されることになるから、被洗浄物に比較的除去し難いパーティクルが多く付着している場合に、この第３の波形７３を適用すれば、パルス発振だけで被洗浄物を洗浄する場合に比べて被洗浄物に衝撃を与え過ぎることなく、洗浄効果を高めることができる。
【００５４】
図５（ｄ）に示す第４の波形７４は連続波であって、この波形を出力するよう、ＣＰＵ３３を設定すると、第１のスイッチ４８は連続側に切り換えられる。それによって、整流器４６で全波整流された信号は電解コンデンサー４７で平滑化されてパワーアンプ３４に入力するから、所定の周波数によって連続発振が行われる。
【００５５】
第４の波形７４である連続波を発振させる場合に、第４のスイッチ５３によってデューティ比を０から所定の値に設定すれば、図５（ｆ）に示すように、連続波が所定の周期で分断されたバースト波を得ることができる。この周期はデューティ比によって任意に設定することができる。なお、図５（ｆ）の波形を第６の波形７６とする。
【００５６】
図５（ｅ）に示す第５の波形７５はパルス波であって、この波形を出力するよう、ＣＰＵ３３を設定すると、第１のスイッチ４８はパルス側に切り換えられる。それによって、整流器４６で全波整流された信号は電解コンデンサー４７をパスしてパワーアンプ３４に入力するから、所定の周波数によってパルス発振が行われる。
【００５７】
第５の波形７５であるパルス波を発振させる場合に、第４のスイッチ５３によってデューティ比を所定の値に設定すれば、パルス波の出力レベルを調整することができるから、被洗浄物の汚れ状態に適した出力レベルで被洗浄物を洗浄することができる。
【００５８】
このように、第１のスイッチ４８の切り換えをＣＰＵ３３によって制御することで、パルス波と連続波を組み合わせた発振波形を得ることができるから、被洗浄物に付着したパーティクルの種類や大きさなどに応じて発振波形を設定すれば、洗浄効果を向上させることができる。
【００５９】
しかも、パルス波と連続波とを組み合わせた第１乃至第３の波形７１〜７３だけでなく、連続波だけの第４の波形７４やパルス波だけの第５の波形７５を発振させることができるから、第１乃至第３の波形で対応できない場合にも、対応することが可能となる。
【００６０】
さらに、第４のスイッチ５３によってデューティ比を設定すれば、連続波を発振させるときには、連続波からバースト波を得ることができ、パルス波を発振させるときには、そのパルス波の出力レベルを変ええることができるから、そのことによっても種々の洗浄条件に対応した発振波形を設定することができる。
【００６１】
第１乃至第６の波形で高周波信号を発振させる場合、パワーアンプ３４から発振出力される高周波信号を変調することができる。すなわち、この実施の形態の場合、ＣＰＵ３３によって第５のスイッチ５６ａと第６のスイッチ５６ｂとをオンにしておくとともに、選択スイッチ４９を所定の速度で切り換える。
【００６２】
選択スイッチ４９が第１のＰＬＬ回路５１Ａ側に切り換えられると、この第１のＰＬＬ回路５１Ａによって作られた１６００ｋＨｚの高周波信号がパワーアンプ３４を通じてＶＳＷＲ検出器５４から出力され、選択スイッチ４９が第２のＰＬＬ回路５１Ｂ側に切り換えられると、この第２のＰＬＬ回路５１Ｂによって作られた１５９０ｋＨｚの高周波信号がパワーアンプ３４を通じてＶＳＷＲ検出器５４から出力される。
【００６３】
つまり、周波数が１６００ｋＨｚの高周波信号と、１５９０ｋＨｚの高周波信号、すなわち変調幅が１０ｋＨｚの２つの高周波信号を、切り換えスイッチ４９の切り換え速度に応じた変調速度で出力することができる。切り換えスイッチ４９の切り換えは、ＣＰＵ３３によって高速度で行うことが可能であり、それによって周波数の切り換えを連続的に行えるため、被洗浄物に与えるダメージを低減することが可能となる。
【００６４】
図６と図７とに洗浄液に与える変調幅、変調速度とを変化させたときに、半導体ウエハに生じるクラックなどの欠陥及び半導体ウエハに塗布されたＰＳＬ（ポリスチレン系ラテックス）の除去率を測定したこの発明の実験結果を示す。
【００６５】
なお、実験条件としては、半導体ウエハ直径が２００ｍｍ、ＭＨｚ出力は６０Ｗで固定した。また、洗浄液は純水である。
【００６６】
図６は変調速度を１０ｋＨｚに固定し、変調幅を０から、すなわち周波数１５９０ｋＨｚから徐々に増加した場合であって、同図に線Ａで示すように、変調幅が０のとき、つまり１５９０ｋＨｚの高調波信号を変調させずに洗浄液に付与して半導体ウエハを洗浄した場合、この半導体ウエハには５２７個のクラックなどの欠陥が計測された。変調幅を１ｋＨｚとすると、欠陥数が１７個となり、１０ｋＨｚ以上の変調幅となると、欠陥数は２〜７個に低減した。
【００６７】
同図において、線Ｂは半導体ウエハに塗布されたＰＳＬの除去率で、この除去率は変調幅にほとんど影響を受けることなく、９９．４％以上であった。
【００６８】
図６に示す実験から明らかなように、洗浄液に付与する高周波信号の変調速度を１０ｋＨｚで固定し、周波数を変調させると、半導体ウエハに生じる欠陥数を大幅に低減することができ、とくにその変調幅を１０ｋＨｚ以上にすると、欠陥数の減少が顕著になることが確認された。しかも、ＭＨｚ出力を６０Ｗで固定したことで、洗浄効果を低下させることなく、半導体ウエハに生じる欠陥数を低減することができた。
【００６９】
図７は変調幅を１０ｋＨｚに固定し、変調速度を０ｋＨｚから徐々に増加した場合であって、同図に線Ｃで示すように変調速度が０の場合は半導体ウエハに５２７個の欠陥が生じたが、変調速度を徐々に増加させることで、その欠陥数は激減し、０．５ｋＨｚでは９５個、２．５ｋＨｚでは５２個が計測され、５ｋＨｚ以上では０〜２個になった。
【００７０】
同図において、線ＤはＰＳＬの除去率で、この除去率は変調速度にほとんど影響を受けることなく、９９．４％以上であった。
【００７１】
図７に示す実験から明らかなように、洗浄液に付与する高周波信号の変調幅を１０ｋＨｚに固定して変調速度を変化させることで、半導体ウエハに生じる欠陥数を大幅に低減することができ、とくにその変調速度を５ｋＨｚ以上にすると、欠陥数の減少が顕著になることが確認された。しかも、ＭＨｚ出力を６０Ｗで固定したことで、洗浄効果を低下させることなく、半導体ウエハに生じる欠陥数を低減することができた。
【００７２】
これらの実験から明らかなように、洗浄液に付与する高周波信号の周波数を変調させるとともに、その周波数の変調速度を変化させることで、半導体ウエハに欠陥をほとんど生じさせることなく、高い洗浄効果を得ることができることが確認された。とくに、変調幅を１０ｋＨｚ以上、変調速度を５ｋＨｚ以上とすることで、その効果が顕著になることがわかった。
【００７３】
このような洗浄効果を得られる理由としては、周波数を変調させると、半導体ウエハが不定周期の振動によって洗浄されることになるから、半導体ウエハが高周波信号の周波数と共振して欠陥が発生するのを防止することができる。
【００７４】
しかも、周波数の変調を第１、第２のＰＬＬ回路５１Ａ，５１Ｂの切り換えによって高速度で行えるから、そのことにより、周波数の切り換えが連続的になる。そのため、周波数の切り換え時に半導体ウエハに与える衝撃を減少させ、欠陥の発生を防止することができるためである考えられる。
【００７５】
この発明は上記一実施の形態に限定されず、種々変形可能である。たとえば、上記一実施の形態では第１、第２のＰＬＬ回路によって高周波信号を１５９０ｋＨｚと１６００ｋＨｚとに変調したが、３つ以上のＰＬＬ回路を設けることで、１５９０ｋＨｚと１６００ｋＨｚ以外の高周波信号に変調して出力できるようにしてもよい。
【００７６】
なお、上記一実施の形態では半導体ウエハなどの被洗浄物を１枚づつ洗浄する枚葉方式に本件の発明を適用する場合について説明したが、複数枚の被洗浄物を洗浄槽に入れて同時に洗浄するバッチ方式にも本件発明を適用することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上のようにこの発明は、予め所定の周波数に変調された複数の高周波信号を選択し、洗浄液に付与される高周波信号の周波数を変化させることができるようにした。
【００７８】
そのため、洗浄効果を低下させずに被洗浄物に与えるダメージを低減することができ、しかも高周波信号の周波数の切り換えを高速度で行うことが可能となる。
【００７９】
また、高周波信号の周波数の切り換えとともに、その周波数の切り換え速度を変調させれば、被洗浄物に生じる欠陥をより一層、低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示す超音波発振装置の構成図。
【図２】超音波洗浄機の断面図。
【図３】高周波発振器の概略図。
【図４】高周波発振器の回路図。
【図５】高周波発振器によって得られる波形の説明図。
【図６】変調速度を一定にし、変調幅を変化させたときの半導体ウエハに生じる欠陥数と汚れの除去率を測定したグラフ。
【図７】変調幅を一定にし、変調速度を変化させたときの半導体ウエハに生じる欠陥数と汚れの除去率を測定したグラフ。
【符号の説明】
３１…高周波発振器
３３…ＣＰＵ（制御部）
４８…第１のスイッチ
４９…選択スイッチ
５１Ａ…第１のＰＬＬ回路
５２Ｂ…第２のＰＬＬ回路
５２ａ…第２のスイッチ
５２ｂ…第３のスイッチ
５３…第４のスイッチ
５６ａ…第５のスイッチ
５６ｂ…第６のスイッチ
【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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【図６】
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【図７】
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